(57)【要約】【課題】覆工コンクリートの内周面に生じるトンネル延長方向に延びるひび割れをより効果的に防止することができる覆工コンクリートの構築システムを提供する。【解決手段】本発明の覆工コンクリートの構築システムは、覆工コンクリートＣを、脱型までの間に所定の強度を得ることが可能な保持温度で保持するヒータユニット７を備えたスライドセントル１と、スライドセントル１が所定のスパンで覆工コンクリートＣを打設し脱型した後に次のスパンに移動するのに続いて前記所定のスパンに移動し養生を行う第一の養生装置１０Ａと、を備えている。第一の養生装置１０Ａは、覆工コンクリートＣを所定温度で保持するためのヒータ２６を備えており、前記所定のスパンの覆工コンクリートＣの養生を、前記保持温度で保持しつつ行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの内壁に覆工コンクリートを打設するための型枠を備えた移動式セントルであって、
前記型枠の内周側に配置され、前記型枠及び前記型枠の内周側空間を加温することで、覆工コンクリートを、打設完了から脱型までの間に所定の圧縮強度を得ることが可能な保持温度で保持する温度保持手段を備えていることを特徴とする移動式セントル。
【請求項２】
前記所定の圧縮強度が５（Ｎ／ｍｍ２）以上である請求項１に記載の移動式セントル。
【請求項３】
前記保持温度が３５〜４０度である請求項１又は２に記載の移動式セントル。
【請求項４】
打設完了から脱型までの間がほぼ１６時間である請求項１〜３に記載の移動式セントル。
【請求項５】
打設完了から脱型までの間に所定の強度を得ることが可能な保持温度で保持する移動式セントルによって、トンネルの内壁に打設された覆工コンクリートの内周面を被覆し養生を行う養生装置であって、
前記移動式セントルの走行する軌道上を移動可能な移動架台と、
前記移動架台に搭載されるとともに前記覆工コンクリートの内周面にほぼ沿う外周面を有し、前記外周面によって前記覆工コンクリートの内周面を覆う被覆構造体と、
前記被覆構造体の外周面に貼り付けられ、吸収した水分を保持することができる外表面を有する保湿養生層と、
前記被覆構造体を加温することで、前記覆工コンクリートを所定温度で保持するための加温手段と、を備えていることを特徴とする養生装置。
【請求項６】
トンネルの内壁に覆工コンクリートを構築するための覆工コンクリート構築システムであって、
請求項１記載の移動式セントルと、前記移動式セントルが所定のスパンで覆工コンクリートを打設し脱型した後に次のスパンに移動するのに続いて前記所定のスパンに移動し養生を行う第一の養生装置と、を備え、
前記第一の養生装置は、請求項５に記載の養生装置であり、前記所定のスパンの覆工コンクリートの養生を、前記保持温度で保持しつつ行うことを特徴とする覆工コンクリート構築システム。
【請求項７】
前記第一の養生装置が前記移動式セントルの移動に伴って次のスパンに移動するのに続いて前記所定のスパンに移動し養生を行う第二の養生装置をさらに備え、
前記第二の養生装置は、請求項５に記載の養生装置であり、前記所定のスパンの覆工コンクリートの養生を、前記保持温度よりも低い温度で保持しつつ行う覆工コンクリート構築システム。
【請求項８】
請求項１に記載の移動式セントル及び請求項５に記載の養生装置を用いてトンネルの内壁に覆工コンクリートを構築する覆工コンクリートの構築方法であって、
前記移動式セントルを所定のスパンに配置して、覆工コンクリートを打設するとともに、打設完了から脱型までの間、前記保持温度で保持し、
前記移動式セントルを脱型した後の前記所定のスパンの覆工コンクリートを前記養生装置によって、前記保持温度で保持しつつ養生を行うことを特徴とする覆工コンクリートの構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの内周面に覆工コンクリートを構築するのに用いられる移動式セントル、養生装置、覆工コンクリート構築システム、覆工コンクリートの構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル内壁面をコンクリートで覆工する場合、例えば、移動式セントルに設けられているアーチ型の型枠を用いて、この型枠の区間ごとに覆工コンクリートの打設を行う。
覆工コンクリートは、打設された後、所定期間をおいて脱型されるが、そのまま放置すると、乾燥による収縮やセメントの水和反応に伴う収縮によってひび割れが発生し、品質が低下してしまう。
図１２（ａ）は、上記収縮によって生じるひび割れの一例を示した覆工コンクリートの内周表面を示す展開図である。図中矢印の方向がトンネルの延長方向であり、矢印に直交する方向がトンネル幅方向であり、図１２（ａ）は、覆工コンクリートの内周面の一部を展開して示している。乾燥による収縮やセメント硬化時の収縮等によって生じるひび割れは、図に示すように、天端付近において広範囲に亘って網目状又は亀甲状に無数に現れるという特徴を有している。
このような、ひび割れを防止するため、覆工コンクリートの表面に湿気を与えて保湿する養生が行われる（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２４８３９８号公報
【特許文献２】特開２００５−２４８３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記養生を充分に行ったとしても、覆工コンクリートの内周表面にひび割れが生じる場合がある。この場合のひび割れは、乾燥等の収縮によって生じるひび割れとは、異なる特徴を有している。
図１２（ｂ）は、養生を充分に行った場合においても生じる、乾燥等の収縮によるひび割れとは異なるひび割れの一例を示した覆工コンクリートの内周表面を示す展開図である。図のように、この場合のひび割れは、覆工コンクリートの内周表面の天端付近にトンネル延長方向に延びるように現れるという特徴を有している。
このようなひび割れは、図１２（ａ）のように網目状又は亀甲状ではないこと、及び、保湿養生したとしても生じることから、乾燥等の収縮以外の他の原因によるものと考えられるが、より品質を高めるために、天端付近にトンネル延長方向に延びるひび割れについても防止しうる方策が望まれる。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、覆工コンクリートの天端付近において延長方向に延びるひび割れを効果的に防止することができる移動式セントル、養生装置、覆工コンクリート構築システム、覆工コンクリートの構築方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、覆工コンクリートの内周面に生じるひび割れの内、天端付近に延長方向に延びるひび割れを防止するための方策について鋭意研究を重ねていた。その過程で、このひび割れの原因を特定すべく、移動式セントルを用いて覆工コンクリートを打設完了した後の覆工コンクリートの内部歪みの変化に着目し研究を進めた。その結果、型枠を脱型するときの覆工コンクリートの強度をより高めることができれば、前記内周面に生じるひび割れを防止することができると考え、本発明に至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、トンネルの内壁に覆工コンクリートを打設するための型枠を備えた移動式セントルであって、前記型枠の内周側に配置され、前記型枠及び前記型枠の内周側空間を加温することで、覆工コンクリートを、打設完了から脱型までの間に所定の圧縮強度を得ることが可能な保持温度で保持する温度保持手段を備えていることを特徴としている。
【０００８】
上記のように構成された移動式セントルによれば、上記温度保持手段を備えているので、打設完了から脱型までの間、覆工コンクリートを好適な温度に保持することができ、当該覆工コンクリートの硬化を促進することができる。この結果、脱型時における覆工コンクリートの強度をより高めることができ、覆工コンクリート内周面の天端付近に生じるトンネル延長方向に延びるひび割れを効果的に防止することができる。
【０００９】
なお、前記所定の圧縮強度は５（Ｎ／ｍｍ２）以上であることが好ましく、少なくとも５（Ｎ／ｍｍ２）の圧縮強度が得られていれば、脱型時に覆工コンクリートに作用する圧縮応力に耐えうる強度とすることができ、トンネル延長方向に延びるひび割れが生じるのを効果的に防止することができる。
【００１０】
また、前記保持温度は、３５〜４０度が好ましく、この場合、脱型時における覆工コンクリートの圧縮強度を、ひび割れの発生を防止しうる程度に高めることができる。
【００１１】
また、この移動式セントルによる覆工コンクリートの打設及び脱型は、その後の養生作業等の工程とともに連続的に行われるため、打設完了から脱型までの間の期間を長期に取ることはできず、より具体的には、打設完了から脱型までの間がほぼ１６時間であり、本発明では、この期間の間で、脱型時における覆工コンクリートの圧縮強度を、ひび割れの発生を防止しうる程度に高めることができる。
【００１２】
また本発明は、打設完了から脱型までの間に所定の強度を得ることが可能な保持温度で保持する移動式セントルによって、トンネルの内壁に打設された覆工コンクリートの内周面を被覆し養生を行う養生装置であって、前記移動式セントルの走行する軌道上を移動可能な移動架台と、前記移動架台に搭載されるとともに前記覆工コンクリートの内周面にほぼ沿う外周面を有し、前記外周面によって前記覆工コンクリートの内周面を覆う被覆構造体と、前記被覆構造体の外周面に貼り付けられ、吸収した水分を保持することができる外表面を有する保湿養生層と、前記被覆構造体を加温することで、前記覆工コンクリートを所定温度で保持するための加温手段と、を備えていることを特徴としている。
【００１３】
上記のように構成された養生装置によれば、移動式セントルによって打設された覆工コンクリートの内周面を、保湿養生層を備えた被覆構造体の外周面で被覆するので、充分な湿度を保って養生することができる。さらに、養生装置は、覆工コンクリートを所定温度で保持するための加温手段を備えているので、移動式セントルによって打設完了から脱型までの間に前記保持温度に保持された覆工コンクリートを、さらに所定温度で保持しつつ養生を行うことができる。このため、脱型した後も、覆工コンクリートを好適な温度に保持することができ、より一層硬化を促進させることができる。
【００１４】
本発明は、トンネルの内壁に覆工コンクリートを構築するための覆工コンクリート構築システムであって、上述の移動式セントルと、前記移動式セントルが所定のスパンで覆工コンクリートを打設し脱型した後に次のスパンに移動するのに続いて前記所定のスパンに移動し養生を行う第一の養生装置と、を備え、前記第一の養生装置は、上述の養生装置であり、前記所定のスパンの覆工コンクリートの養生を、前記保持温度で保持しつつ行うことを特徴としている。
【００１５】
上記のように構成された覆工コンクリート構築システムによれば、上述の移動式セントルによって、打設完了から脱型までの間、打設された覆工コンクリートを好適な温度に保持することができ、当該覆工コンクリートの硬化を促進することができる。さらに、移動式セントルによって打設完了から脱型までの間に前記保持温度に保持された覆工コンクリートを、第一の養生装置によって、さらに所定温度で保持しつつ養生を行うことができる。このため、脱型した後も、覆工コンクリートを好適な温度に保持することができ、より一層硬化を促進させることができる。この結果、脱型時及び養生を終えたときの覆工コンクリートの強度をより高めることができ、覆工コンクリートの内周面に生じるひび割れをより効果的に防止することができる。
【００１６】
上記覆工コンクリート構築システムにおいて、前記第一の養生装置が前記移動式セントルの移動に伴って次のスパンに移動するのに続いて前記所定のスパンに移動し養生を行う第二の養生装置をさらに備え、前記第二の養生装置は、上述の養生装置であり、前記所定のスパンの覆工コンクリートの養生を、前記保持温度よりも低い温度で保持しつつ行うものであってもよい。
この場合、覆工コンクリートに対する養生において、第一の養生装置に続いて第二の養生装置によって養生を行うことで、覆工コンクリートの温度を保持温度から段階的に降温させることができ、急激な温度変化によって覆工コンクリートに及ぶ影響を低減することができる。
【００１７】
また、本発明は、上述の移動式セントル及び上述の養生装置を用いてトンネルの内壁に覆工コンクリートを構築する覆工コンクリートの構築方法であって、前記移動式セントルを所定のスパンに配置して、覆工コンクリートを打設するとともに、打設完了から脱型までの間、前記保持温度で保持し、前記移動式セントルを脱型した後の前記所定のスパンの覆工コンクリートを前記養生装置によって、前記保持温度で保持しつつ養生を行うことを特徴としている。
【００１８】
上記のように構成された覆工コンクリートの構築方法によれば、上述のように、打設完了から脱型までの間、及びその後の養生の際に、覆工コンクリートを好適な温度に保持でき、硬化を促進させることができる。この結果、脱型時及び養生を終えたときの覆工コンクリートの強度をより高めることができ、覆工コンクリートの内周面に生じるひび割れをより効果的に防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の移動式セントル、養生装置、覆工コンクリート構築システム、覆工コンクリートの構築方法によれば、覆工コンクリートの内周面に生じるひび割れをより効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る覆工コンクリートの構築システムの全体構成を示す図である。
【図２】スライドセントルの正面図である。
【図３】スライドセントルの側面図である。
【図４】養生装置の正面図である。
【図５】養生装置の被覆構造体１２の側面図である。
【図６】外面パネル及び保湿養生層を拡大して示す断面図である。
【図７】覆工コンクリートを構築する際の打設作業及び養生作業の手順を示す図である。
【図８】実際のトンネルの覆工コンクリートに歪みゲージ及び温度センサを埋め込んだ位置を示す図である。
【図９】基準サンプルブロックの内部歪み及び内部温度の経時的変化を示すグラフである。
【図１０】実際のトンネルの覆工コンクリートの内部歪み及び内部温度の経時的変化を示すグラフである。
【図１１】サンプルブロックの経過時間に対する圧縮強度の変化を示すグラフである。
【図１２】（ａ）は、収縮によって生じるひび割れの一例を示した覆工コンクリートの内周表面を示す展開図であり、（ｂ）は、養生を充分に行った場合においても生じる、乾燥等の収縮によるひび割れとは異なるひび割れの一例を示した覆工コンクリートの内周表面を示す展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の一実施形態に係る覆工コンクリートの構築システムの全体構成を示す図である。図１において、この構築システムは、一次覆工されたトンネルＴの内周面に対して、二次覆工コンクリートＣを構築するためのシステムであり、二次覆工コンクリートＣを打設するためのスライドセントル１と、スライドセントル１が打設した二次覆工コンクリートＣ（以下、単に覆工コンクリートＣともいう）の養生を行うための複数の養生装置１０とを備えている。
なお、本明細書では、覆工コンクリートを打設し養生するまでを「覆工コンクリートの構築」と呼ぶ。
【００２２】
スライドセントル１及び養生装置１０は、トンネルＴ内の床面に敷設されたレールＲ上を走行可能であり、スライドセントル１は、坑口側から切羽側に向かって所定のスパンで順次覆工コンクリートＣを打設する。また、養生装置１０は、打設後の覆工コンクリートＣを所定のスパンで順次養生を行う。
【００２３】
〔スライドセントルの構成〕
図２は、スライドセントルの正面図であり、図３は、その側面図である。図２において、スライドセントル１は、トンネルＴ内を走行可能な門型台車２と、覆工コンクリートＣを打設するための型枠３とを備えている。
【００２４】
門型台車２は、基台部２ａと、基台部２ａを支持する支柱２ｂとを備えている。支柱２ｂの下端には、トンネルＴの床面に敷設されたレールＲ上を走行するための車輪２ｃが設けられており、門型台車２は、レールＲに沿ってトンネル内を走行可能とされている。
【００２５】
型枠３は、複数の円弧状の型枠部材３ａをトンネルＴの延長方向に繋ぐことで構成されており、トンネルＴの内周面ｔ１にほぼ沿うような断面円弧状に形成されている。型枠３は、所定のスパンの範囲で内周面ｔ１を覆うことで、その外周面３ｂと、トンネルＴの内周面ｔ１との間に覆工コンクリートを打設するための打設空間Ｄを形成する。
【００２６】
型枠３は、内周面ｔ１の天端を覆う天端部３ｃと、天端部３ｃの両端に回動可能に連結された側部３ｄと、側部３ｄの下端に回動可能に連結された下端部３ｅとを備えている。
天端部３ｃは、門型台車２の基台部２ａ上に設けられた複数のジャッキ４により上下方向に昇降可能に支持されている。この天端部３ｃには、打設空間Ｄ内に生コンクリートを流し込むための打設口（図示せず）が形成されており、この打設口から圧送される生コンクリートを打設空間Ｄに流し込む。
【００２７】
側部３ｄは、支柱２ｂの外側面に設けられた複数のジャッキ５によって門型台車２に連結されており、このジャッキ５を伸縮させることによって幅方向への回動動作が駆動される。下端部３ｅも、側部３ｄと同様に、支柱２ｂの外側面に設けられた複数のジャッキ６によって門型台車２に連結されており、このジャッキ６の伸縮によって内外方向への回動動作が駆動される。
このように、型枠３は、基台部２ａの上面及び支柱２ｂの外側面に設けられた複数のジャッキ４，５，６によって門型台車２に連結され支持されており、各ジャッキ４，５，６を伸縮させることで、型枠３全体を門型台車２に対して上下方向に昇降可能とされている。
【００２８】
また、本実施形態のスライドセントル１は、型枠３及び型枠３の内周側の空間を加温するためのヒータユニット７を備えている。このヒータユニット７は、温度設定等について総括的に行うための制御部７ａと、型枠３の内周側の各部に配置された複数の加温部７ｂとを備えており、制御部７ａにおいて加温したオイルを各加温部７ｂに循環供給することにより加温を行う、いわゆるオイルヒータを構成している。各加温部７ｂは、それぞれ、制御部７ａとの間をオイルを循環させるための油圧配管７ｃで接続されており、基台部２ａの上面や、門型台車２の側面に設けられた支持部材８等に配置されて、型枠３の内周面に近接配置されている。
【００２９】
制御部７ａは、型枠３の外周面の各所に配置された複数の接触温度センサ（図示せず）と接続されており、これら接触温度センサが検知する温度に基づいて、各加温部７ｂの加温出力をフィードバック制御するように構成されている。前記接触温度センサは、覆工コンクリートＣの温度を検知するものであり、制御部７ａは、前記接触温度センサの検知温度すなわち覆工コンクリートＣの温度が、予め設定された設定温度で一定となるように各加温部７ｂを制御する。
このように、本実施形態のスライドセントル１は、上記ヒータユニット７が型枠３及び型枠３の内周側空間を加温することによって、打設空間Ｄ内に打設される覆工コンクリートを所定の保持温度に保持することができる。
【００３０】
〔養生装置の構成〕
図４は、養生装置１０の正面図であり、図５は、養生装置１０の被覆構造体１２の側面図である。図において、養生装置１０は、トンネルＴ内のレールＲ上を走行可能な移動架台１１と、この移動架台１１に搭載された被覆構造体１２と、被覆構造体１２の外周面に設けられた保湿養生層１３とを備えている。
【００３１】
移動架台１１は、Ｈ型鋼や溝型鋼等からなる複数本の下部柱部材５０、上部柱部材５１、横梁部材５２、縦梁部材５３等の長尺部材をトンネル幅方向およびトンネル延長方向に枠組みすることによって構成されている。移動架台１１の下端部には、前後左右の４箇所に車輪ユニット５４が設けられ、各車輪ユニット５４に前後２つの車輪５５が備えられている。各車輪ユニット５４上には下部柱部材５０が立設されている。前後の車輪ユニット５４は、連結部材５６によって相互に連結されている。
【００３２】
下部柱部材５０は入れ子構造によって上下に伸縮可能であり、ジャッキ機構５７によって伸縮動作可能である。
【００３３】
図４に示すように、縦梁部材５３は左右方向に３本並設され、その中央の縦梁部材５３には、前後方向に複数本の上部柱部材５１が立設されている。そして、この上部柱部材５１の頂部に被覆構造体１２が取り付けられている。
【００３４】
被覆構造体１２は、トンネル内周面にほぼ沿うように円弧状に湾曲された、前後方向に複数の外枠部材５８と、外枠部材５８の内周面に沿って左右方向に並設された、前後方向に延びる複数の連結部材５９と、外枠部材５８の外周面に取り付けられた外面パネル２０とを備えている。複数の外枠部材５８及び複数の連結部材５９は、相互に連結されることで、断面円弧状とされた被覆構造体１２の全体形状を構成している。
外枠部材５８は、可撓性を有する長尺棒材、例えば、高強度、高靱性、高弾性を有するガラス繊維強化プラスチックにより形成されている。また、連結部材５９は、長尺の円管パイプ材から形成されている。
【００３５】
外枠部材５８は、無負荷の状態では略直線状であり、移動架台１１に設けられた支持部材６０，６１によってトンネル内周面にほぼ沿うようにアーチ状に湾曲（弾性変形）されている。支持部材６０は伸縮可能なロッド部材からなり、ターンバックル式等の調整部６０ａにより長さを調整することによって外枠部材５８の上部側の湾曲度合いを調整することが可能となっている。また、支持部材６１は、長さ調整可能なワイヤー部材からなり、巻き取り式等の調整部６１ａによる長さ調整によって外枠部材５８の下部側の湾曲度合いを調整することが可能となっている。なお、支持部材６０をワイヤー部材によって構成したり、支持部材６１をロッド部材によって構成したりすることも可能である。
【００３６】
外枠部材５８は、トンネルの内周面に沿うように弾性変形させれば足りるため、被覆構造体１２を非常に安価に製造することができる。また、支持部材６０，６１を長さ調整することによって外枠部材５８の湾曲度合いを調整することができるので、トンネルの内周半径の誤差等にも対応することができる。
また、支持部材６０，６１の長さ調整や異なる長さの支持部材６０，６１の使用によって外枠部材５８の湾曲の曲率半径を変えれば、内周半径が異なる複数種のトンネルにも対応することが可能となる。
【００３７】
図６は、外面パネル２０及び保湿養生層１３を拡大して示す断面図である。外面パネル２０は、外枠部材５８の外周面沿って多数の凹凸を並べてなるキーストンプレートや、波板等によって構成されている。外面パネル２０は、トンネル延長方向に並設された複数の外枠部材５８に亘ってその外周面全体を覆っている。
【００３８】
保湿養生層１３は、外面パネル２０の外周面に貼り付けられた内側層２１と、この内側層２１の外周面に積層された保湿マット２２と、内側層２１と保湿マット２２との間に介在して配置されているヒータ部材２６とにより構成されている。内側層２１は、独立気泡又は連続気泡等の空隙を内部に有するスポンジ等の発泡部材からなり、弾力性を有している。また、内側層２１は、被覆構造体１２の外周面とトンネルＴの内周面との間隔よりも大きい厚さ寸法を有している。
【００３９】
保湿マット２２は、水分を吸収可能であるとともに吸収した水分を保持可能であり、従来公知のものを使用することができる。例えば、市販のコンクリート保湿養生用マットである「アクアマット」（早川ゴム株式会社製）や、特開２００２−８１２１０号公報に開示されたコンクリート養生シートを使用することができる。この保湿マット２２は、不織布等からなる基材２３の内部や表面に複数の保水材２４を点在させ、基材２３の背面側（内側層２１側）をポリエチレンフィルム等の不透水フィルム２５で覆ったものである。保水材２４としては、ウレタン等のポリマーに高分子吸収材を包含させたものを使用することができる。
保湿マット２２は、コンクリートの材齢３週間においても８０％以上の湿度を維持することができる性能を備え、５日程度を要する覆工コンクリートＣの養生にも十分な保湿性能を有している。
【００４０】
ヒータ部材２６は、シート状に形成された面状発熱体であり、通電することにより発熱し、覆工コンクリートＣを加温することができる。ヒータ部材２６は、内側層２１と保湿マット２２との間に介在され、保湿養生層１３のほぼ全域に亘って配置されている。
このヒータ部材２６は、当該ヒータ部材２６を制御するための制御機構（図示せず）に接続されている。前記制御機構は、保湿養生層１３の表面の各所に配置された複数の接触温度センサ（図示せず）と接続されており、これら接触温度センサが検知する温度に基づいて、ヒータ部材２６の加温出力をフィードバック制御するように構成されている。前記接触温度センサは、覆工コンクリートＣの温度を検知するものであり、制御機構は、前記接触温度センサの検知温度すなわち覆工コンクリートＣの温度が、予め設定された設定温度で一定となるようにヒータ部材２６を制御する。
このように、本実施形態の養生装置１０は、上記ヒータ部材２６及び制御機構によって外面パネル２０及び保湿養生層１３を加温し、打設空間Ｄ内に打設される覆工コンクリートを所定温度に保持することができる。
また、上記ヒータ部材２６は、シート状の面状発熱体を用いて構成したので、覆工コンクリートＣの内周面に対して均一に加温することができる。
【００４１】
図４及び図５に戻って、被覆構造体１２は、移動架台１１に設けられた上部柱部材５１、支持部材６０，６１によって、移動架台１１に支持されている。
養生装置１０は、ジャッキ機構５７を伸縮させることで、下部柱部材５０を伸縮させ、被覆構造体１２の外周面に設けられた保湿養生層１３を覆工コンクリートＣの内周面に対して接触離反させることができる。
【００４２】
〔覆工コンクリートの打設作業及び養生作業について〕
次に、上記覆工コンクリート構築システムを用いた、覆工コンクリートＣの構築作業について説明する。
【００４３】
図７は、覆工コンクリートＣを構築する際の打設作業及び養生作業の手順を示す図である。
覆工コンクリートＣを構築するには、まず、図７（ａ）に示すように、スライドセントル１を搬入するとともに、レールＲ上を走行させることによって、スライドセントル１をトンネルＴ内において一次覆工が完了している所定の位置（スパンＳ１）に設置し、このスパンＳ１の範囲で覆工コンクリートＣを打設する。
覆工コンクリートＣの打設作業は、具体的には、スライドセントル１をスパンＳ１に設置した後、型枠３を所定位置に上昇させ、型枠３の外周面とトンネルＴの内周面ｔ１との間の打設空間Ｄに生コンクリートを流し込むことで行われる。
覆工コンクリートＣの打設が完了すると、所定時間経過するのを待つことでコンクリートを硬化させる。ここで、前記所定時間は、生コンクリートの硬化の度合や、後述する養生作業等の後工程の関係等に基づいて、約１６〜２０時間に設定される。
所定時間の経過後、型枠３を降下させて脱型する。
【００４４】
ここで、本実施形態のスライドセントル１では、覆工コンクリートＣの打設完了から、脱型するまでの前記所定時間の間、ヒータユニット７によって、型枠３及び型枠３の内周側空間を加温することで、覆工コンクリートＣを所定の保持温度で保持する。この保持温度は、例えば、３０〜４０度に設定される。なお、この保持温度については、後に詳述する。
【００４５】
スパンＳ１における覆工コンクリートＣの打設作業及び脱型を終えると、切羽側に隣接する次のスパンＳ２にスライドセントル１を移動させ、上記同様スパンＳ２において覆工コンクリートＣの打設作業を行う。
【００４６】
図７（ｂ）に示すように、スライドセントル１がスパンＳ２に移動するのに続いて、第一養生装置１０ＡをスパンＳ１に配置し、スライドセントル１がスパンＳ２で打設作業を行う間にスパンＳ１における覆工コンクリートＣの養生作業を行う。
具体的には、第一養生装置１０Ａのジャッキ２８，２９を収縮させて被覆構造体１２を下降させた状態で、当該第一養生装置１０ＡをスパンＳ１に設置する。そしてジャッキ２８，２９を伸長させることにより、被覆構造体１２を上昇させてその外周面に設けられた保湿養生層１３を覆工コンクリートＣの内周面に接触させる。
【００４７】
保湿養生層１３を覆工コンクリートＣの内周面に接触させると、保湿マット２２に給水されている水分によって覆工コンクリートＣが湿潤状態に保持される。この際、保湿養生層１３の内側層２１が、当該内周面の形状に応じて弾性変形することにより、保湿マット２２全体を覆工コンクリートＣの内周面に接触させることができ、覆工コンクリートＣの全体を確実に湿潤状態に保持することができる。また、内側層２１が弾性変形することで覆工コンクリートＣの内周面を痛めることもない。
以上のようにして、第一養生装置１０Ａによって、覆工コンクリートＣが湿潤状態に保持され、養生が行われる。
【００４８】
また、このスライドセントル１に続いて移動し覆工コンクリートＣの養生を行う第一養生装置１０Ａは、被覆構造体１２に設けられたヒータ２６によって、外面パネル２０及び保湿養生層１３を加温することによって、覆工コンクリートＣをスライドセントル１による打設完了から脱型までの間に保持されていた温度と同一の保持温度（３０〜４０度）で保持しつつ、上記養生を行う。
【００４９】
また、覆工コンクリートＣの打設から脱型を終えるのに要する期間は、保湿養生に要する期間よりも短いので、図７（ｂ）において、スパンＳ２の覆工コンクリートＣの打設及び脱型が終了した時点でスパンＳ１の保湿養生は終了していない。そこで、本実施形態では、後述するように、第一養生装置１０Ａの後方にさらに２台の養生装置１０を配備して保湿養生を行うスパンを長く確保することで、スライドセントル１の打設作業及び脱型作業をスパンごとに順次進めつつ保湿養生に必要な期間を確保するように構成されている。
【００５０】
図７（ｂ）において、スライドセントル１がスパンＳ２の覆工コンクリートＣの打設及び脱型を終え、次のスパンＳ３に移動すると、図７（ｃ）に示すように、第一養生装置１０Ａもスライドセントル１に続いてスパンＳ２に移動させ、さらに、第一養生装置１０Ａの後方（スパンＳ１）に第二養生装置１０Ｂを配置する。
第二養生装置１０Ｂは、スパンＳ１の養生を第一養生装置１０Ａに引き続き連続して行う。
この第二養生装置１０Ｂは、被覆構造体１２に設けられたヒータ２６によって、外面パネル２０及び保湿養生層１３を加温することによって、覆工コンクリートＣを、スライドセントル１による打設完了から脱型までの間、及び第一養生装置１０Ａによる養生時に保持されていた保持温度よりも低い温度で保持しつつ、上記養生を行う。なお、この第二養生装置１０Ｂにより保持される温度は、例えば、２０〜３０度に設定される。
【００５１】
スライドセントル１がスパンＳ３の覆工コンクリートＣの打設及び脱型を終え、次のスパンＳ４に移動すると、図７（ｄ）に示すように、第一養生装置１０Ａ及び第二養生装置１０Ｂもスライドセントル１に続いてそれぞれ次のスパンＳ３，Ｓ２に移動させ、さらに、第二養生装置１０Ｂの後方（スパンＳ１）に第三養生装置１０Ｃを配置する。
第三養生装置１０Ｃは、スパンＳ１の養生を第二養生装置１０Ｂに引き続き連続して行う。
この第三養生装置１０Ｃは、ヒータ等によって覆工コンクリートＣへの加温等を行うことなく養生作業を行う。
【００５２】
以後、スライドセントル１が覆工コンクリートＣの打設及び脱型を終えてスパンごとに移動するのに続いて、各養生装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃもスパンごとに移動し、順次養生作業を行う。
本実施形態において、例えば、スライドセントル１による打設開始から脱型を終えるまでに必要な期間が２日であるとすると、３台の養生装置が後方に追従しているので、各スパンにおける覆工コンクリートＣの養生の期間を６日とすることができ、保湿養生に必要充分な期間を確保することができる。
【００５３】
上記のように構成された覆工コンクリートＣの構築システムによれば、各養生装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃがスライドセントル１によって打設された覆工コンクリートＣの内周面を、保湿養生層１３を備えた被覆構造体１２の外周面で被覆するので、充分な湿度を保って養生することができる。
また、上記構築システムでは、ヒータユニット７を備えたスライドセントル１によって、打設完了から脱型までの間、打設された覆工コンクリートＣを好適な温度に保持することができ、当該覆工コンクリートＣの硬化を促進することができる。さらに、第一養生装置１０Ａは、覆工コンクリートＣを所定温度で保持するためのヒータ２６を備えているので、スライドセントル１によって打設完了から脱型までの間に好適な温度に保持された覆工コンクリートＣを、この第一養生装置１０Ａによって、さらに同じ保持温度で保持しつつ養生を行うことができる。このため、脱型した後も、覆工コンクリートＣを好適な温度に保持することができ、より一層硬化を促進させることができる。この結果、脱型時及び養生を終えたときの覆工コンクリートの強度をより高めることができ、覆工コンクリート内周面の天端付近に生じるトンネル延長方向に延びるひび割れをより効果的に防止することができる。
【００５４】
また、上記構築システムでは、第一養生装置１０Ａがスライドセントル１の移動に伴って次のスパンに移動するのに続いて、第一養生装置１０Ａが養生していたスパンに移動し養生を行う第二養生装置１０Ｂをさらに備えており、この第二養生装置１０Ｂは、覆工コンクリートＣの養生を、スライドセントル１による打設完了から脱型までの間、及び第一養生装置１０Ａによる養生時に保持されていた保持温度よりも低い温度で保持しつつ行うように構成されている。
このため、覆工コンクリートＣに対する養生において、同一のスパンを第一養生装置１０Ａに引き続いて第二養生装置１０Ｂによって養生を行うことで、覆工コンクリートＣの温度を、第一養生装置１０Ａによる養生時の保持温度から段階的に降温させることができ、急激な温度変化によって覆工コンクリートＣに及ぶ影響を低減することができる。
【００５５】
さらに上記構築システムでは、第二養生装置１０Ｂに追従する第三養生装置１０Ｃを備えており、この第三養生装置１０Ｃは、第一及び第二養生装置１０Ａ，１０Ｂのように覆工コンクリートＣに対して加温を行わないので、覆工コンクリートＣの温度を、第一養生装置１０Ａによる養生時の保持温度から、第二養生装置１０Ｂによる養生、及び第三養生装置１０Ｃによる養生を経ることで、坑内の温度まで段階的に降温させることができ、温度変化によって覆工コンクリートＣに及ぶ影響をより効果的に低減することができる。
【００５６】
〔覆工コンクリートＣの打設時の保持温度に関する検証について〕
本発明者は、覆工コンクリートの内周表面天端に、トンネル延長方向に延びるひび割れが生じる原因についての調査するために、実際のトンネルの覆工コンクリートに歪みゲージ及び温度センサを埋め込み、その覆工コンクリートの内部歪み、及び内部温度について打設完了時点からの経時的な変化を測定した。以下、その測定方法について説明する。
【００５７】
図８は、実際のトンネルの覆工コンクリートに歪みゲージ及び温度センサを埋め込んだ位置を示す図である。歪みゲージ４０は、図８に示すように、トンネルＴ２の覆工コンクリートＣ２の同一断面上において、トンネル天端部分と、天端部分から両側３０度づつ移動した部分の合計五カ所に、周方向の内部歪みが検出されるように配置した。なお以下の説明において、これら測定位置は、図８に示すように、紙面最も左側の測定位置から時計回りの順に、測定位置１〜５とする。
また、温度センサ４１は、天端部分の一カ所のみ配置した。
上記各センサによる内部歪み及び内部温度の測定は、覆工コンクリートＣ２の打設が完了したときから開始した。
【００５８】
上記歪みゲージ４０及び温度センサ４１を埋め込んだトンネルＴ２の覆工コンクリートＣ２は、上述の本実施形態の構築システムによる構築方法のような覆工コンクリートＣ２の打設完了から脱型までの間、及び養生時における加温については行わずに構築したものである。その他、打設や養生の方法については、本実施形態とほぼ同様の方法で構築されている。なお、スライドセントルの脱型は、覆工コンクリートＣ２の打設完了から１８時間後に行われた。
【００５９】
また、上記トンネルＴ２の覆工コンクリートＣに各センサを埋め込んで打設する際に、この打設に用いる生コンクリートをサンプリングして、３０センチ角の型枠に流し込み、さらにこの中に歪みゲージ及び温度センサを埋め込んだ上で、当該生コンクリートにより基準サンプルブロックを打設した。なお、養生等は、上記トンネルの覆工コンクリートとできるだけ同一の条件として行った。
この基準サンプルブロックの内部歪み及び内部温度の経時的な変化についても測定した。この基準サンプルブロックの測定結果と、実際の覆工コンクリートの測定結果とを比較することで、ひび割れの原因について検討した。
【００６０】
図９は、基準サンプルブロックの内部歪み及び内部温度の経時的変化を示すグラフである。図において、縦軸は内部歪量（×１０−６）、及び内部温度（度）を示しており、横軸は、経過日数を示している。また、×印でプロットされたグラフは内部歪み、黒塗り丸印でプロットされたグラフは内部温度を示している。
図のように、基準サンプルブロックの内部歪みは、打設完了後１２時間後及び２４時間後の時点で引張歪みとして現れ、その後、この引張歪みは、１０日目前後までほぼ一定の値で推移している。そして、１０日目前後から引張歪み量は減少し、１５日目で圧縮歪みに転じ、その後、なだらかに圧縮歪み量が増加するように現れている。また、内部温度は、数〜１０度以内で推移している。
【００６１】
図１０は、実際のトンネルの覆工コンクリートの内部歪み及び内部温度の経時的変化を示すグラフである。図において、縦軸は内部歪量（×１０−６）、及び内部温度（度）を示しており、横軸は、経過日数を示している。また、＋印でプロットされたグラフは内部温度、黒塗りひし形でプロットされたグラフは測定位置１の内部歪み、×印でプロットされたグラフは測定位置２の内部歪み、黒塗り丸印でプロットされたグラフは測定位置３の内部歪み、黒塗り三角印でプロットされたグラフは測定位置４の内部歪み、黒塗り四角印でプロットされたグラフは測定位置５の内部歪みを示している。
【００６２】
図のように、各測定位置の内部歪みは、覆工コンクリートＣ２打設完了後１２時間後では、引張歪みとして現れている。しかし、覆工コンクリートＣ２打設完了後２４時間後では、全ての測定位置において圧縮歪みに転じている。その後、圧縮歪み量は減少し、測定位置１及び測定位置５は引張歪みにまで転じている。そして、４日目付近で再度圧縮の方向に増加を開始し（測定位置１及び測定位置５においても圧縮歪みに転じ）、なだらかに圧縮歪み量が増加するように現れている。
【００６３】
ここで、基準サンプルブロックの内部歪みの変化と、実際のトンネルの覆工コンクリートの内部歪みの変化とを対比すると、基準サンプルブロックでは、打設完了直後から１４日間までは引張歪みが現れているのに対し、実際のトンネルの覆工コンクリートでは、打設完了後１２時間後では引張歪みが現れているが、２４時間後には圧縮歪みに転じ、その後若干引張側に変位するが、その後、なだらかに圧縮歪み量が増加する方向に変位している。
【００６４】
実際のトンネルの覆工コンクリートの内部歪みが、２４時間後に圧縮歪みに転じるのは、スライドセントルの脱型が、打設完了から１８時間後に行われたことに起因すると考えられる。すなわち、脱型前までの間は、覆工コンクリートは、ほぼ基準サンプルブロックと同様の内部歪み変化を示していたものと考えられるが、打設完了から１８時間後に脱型することで、覆工コンクリート全体に、自重で縮径するように応力が作用し、これによって、２４時間後の内部歪みが圧縮側に転じたと考えられる。
【００６５】
本発明者は、上記結果から、脱型後に生じる圧縮歪みが極端に大きい場合に、覆工コンクリートの内周表面の天端付近に、トンネル延長方向に延びる図１２（ｂ）に示すようなひび割れが生じると考えた。つまり、脱型時の覆工コンクリートの圧縮強度が所定の値に達しておらず、そのような状態で脱型することで、覆工コンクリート全体が縮径するように変形して（圧縮歪みが大きく現れ）、トンネル延長方向に延びるひび割れを生じさせる原因になっていると考えた。
【００６６】
上記原因に対して、脱型時の覆工コンクリートの圧縮強度を、ひび割れが生じない程度の圧縮歪みに抑えることができる程度に高めることができれば、上記原因のひび割れに関しては抑制できると考えられる。
脱型時の覆工コンクリートの圧縮強度をより高めるには、打設完了から脱型するまでの時間を延ばす方策が考えられるが、この場合、保湿養生等、その後の後工程が順次控えており、一つの工程の作業時間を延ばせば、全体の作業工程に影響を及ぼし、好ましくない。
そこで、本発明者は、打設完了後に覆工コンクリートを加温すれば、コンクリート硬化時の水和反応を促進し、生コンクリート流し込み完了から脱型するまでの時間を延ばすことなく、脱型時の覆工コンクリートに必要な圧縮強度を持たせることができると考え、本発明に至ったのである。
【００６７】
そこで、コンクリートの打設後における、当該コンクリートの保持温度が、その圧縮強度に及ぼす影響を把握するための実験を行った。
具体的には、上記基準サンプルブロックを作成したときと同じ要領で、生コンクリートを３０センチ角の型枠に流し込んで打設し、それ以降、当該サンプルブロックを所定の温度で保持し、経過時間に対する圧縮強度の変化を測定した。
前記所定の温度としては、１０〜１５度と、３５〜４０度の２種類の条件について設定し、それぞれの圧縮強度の変化を比較した。なお、前記所定の温度以外の条件（例えば、コンクリートの配合条件や、養生の条件）については、両者とも同一に設定した。
また、前記所定の温度について、１０〜１５度に設定したのは、実際のトンネルにおいて打設後に覆工コンクリートを加温しない場合を評価するためであり、３５〜４０度に設定したのは、上述した本実施形態によって、実際のトンネルの覆工コンクリートを加温する際に現実的に温度保持可能な温度とした場合を評価するためである。
【００６８】
図１１は、サンプルブロックの経過時間に対する圧縮強度の変化を示すグラフである。図において、縦軸は圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）、横軸は経過時間（時間）を示している。また、図中、破線は１０〜１５度で保持したもの、実線は３５〜４０度で保持したものを示している。
図に示すように、１０〜１５度で保持したサンプルブロックは、１６時間経過後、２４時間経過後のいずれにおいても、０．１〜０．２（Ｎ／ｍｍ２）であり、７２時間経過後で、約５（Ｎ／ｍｍ２）であった。
これに対し、３５〜４０度で保持したサンプルブロックは、２４時間経過後で約１１（Ｎ／ｍｍ２）、７２時間経過後で、約２７（Ｎ／ｍｍ２）であった。なお、覆工コンクリートとして必要な強度は、約２１（Ｎ／ｍｍ２）である。
【００６９】
実際のトンネルにおいて、スライドセントルによって打設を完了してから脱型までの期間としては、１６〜２０時間に設定されるので、その期間では、１０〜１５度で保持したサンプルブロックの圧縮強度は上述のように０．１〜０．２（Ｎ／ｍｍ２）程度であり、極端に低いことが判る。
一方、３５〜４０度で保持したサンプルブロックの圧縮強度は、２４時間経過後で、約１１（Ｎ／ｍｍ２）程度であり、１０〜１５度で保持したサンプルブロックの場合と比較して、大きく高められることが判る。
【００７０】
上記結果から、実際のトンネルにおいても、打設完了してから覆工コンクリートを加温保持すれば、脱型までの間に、当該覆工コンクリートの圧縮強度を大きく高めることができることは明らかである。これにより、脱型の際の覆工コンクリートの圧縮歪みが大きくなるのを抑制でき、覆工コンクリートの内周面の天端付近に生じる、トンネル延長方向に延びるひび割れをより効果的に防止することができる。
【００７１】
上記の検証結果より、覆工コンクリートを加温し上記保持温度に保持するヒータユニットを備えている本発明のスライドセントルを用いれば、覆工コンクリートの圧縮強度を大きく高めることができ、覆工コンクリートの内周面に生じるひび割れをより効果的に防止することができることが判る。また、上記の結果から、覆工コンクリートＣの打設完了から脱型までの間の保持温度は、３５〜４０度であることが好ましいと言える。
【００７２】
またさらに、脱型後、さらに覆工コンクリートの加温を継続すれば、早期に覆工コンクリートとして必要な圧縮強度を得られることが、図１１から明らかであり、本発明のように、覆工コンクリートを加温するためのヒータ２６を備えた第一及び第二養生装置１０Ａ，１０Ｂを用いることで、脱型後に覆工コンクリートの加温を継続することができ、より早期に必要な圧縮強度を得ることができることが判る。
【００７３】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されることはない。
上記実施形態では、脱型の後、養生作業の間においても、第一及び第二養生装置によって、覆工コンクリートに対して加温したが、少なくとも、脱型までの間、保持温度で保持すれば、覆工コンクリートの圧縮強度が高められるので、覆工コンクリートの内周面に生じるひび割れを抑制することができる。
【００７４】
また、上記実施形態におけるスライドセントル１は、加温したオイルを循環させるオイルヒータを用いて覆工コンクリートＣを加温するように構成したが、例えば、養生装置１０Ａ，１０Ｂのように、シート状の面状発熱体を用いることもできる。
また、養生装置１０Ａ，１０Ｂでは、シート状の面状発熱体からなるヒータ部材を用いた場合を例示したが、オイルヒータを用いて覆工コンクリートＣを加温する構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００７５】
１      スライドセントル
７      ヒータユニット（温度保持手段）
１０Ａ  第一養生装置
１０Ｂ  第二養生装置
１０Ｃ  第三養生装置
１１    移動架台
１２    被覆構造体
１３    保湿養生層
２６    ヒータ部材（加温手段）
【図１】
2011190594.tif 000003
【図２】
2011190594.tif 000004
【図３】
2011190594.tif 000005
【図４】
2011190594.tif 000006
【図５】
2011190594.tif 000007
【図６】
2011190594.tif 000008
【図７】
2011190594.tif 000009
【図８】
2011190594.tif 000010
【図９】
2011190594.tif 000011
【図１０】
2011190594.tif 000012
【図１１】
2011190594.tif 000013
【図１２】
2011190594.tif 000014