(57)【要約】【課題】  自動溶接による製造が容易なトンネル工事用の鉄筋製のアーチ型トラスを提供する。【解決手段】  アーチ型トラスは、１本の第１鉄筋、２本の第２鉄筋および２本のラチス筋からなり、１本の第１鉄筋と２本の第２鉄筋とを正面三角状に平行配置し、波状に屈曲させた２本のラチス筋を位相を合わせてそれぞれその一方屈曲部で第１鉄筋の同一箇所の両側面に溶接し、各ラチス筋の中間部を各第２鉄筋に溶接し、前記第２鉄筋との溶接箇所よりも他方屈曲部側の各ラチス筋を内側に折り曲げてラチス筋の他方屈曲部の先端部同士を溶接して固着させる。連結されたラチス筋の各折り曲げ部が同一平面を形成しており、そして第１鉄筋がアーチの内側に、第２鉄筋がアーチの外側になるようにそれぞれ湾曲している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本の第１鉄筋と２本の第２鉄筋とを正面三角状に平行配置し、波状に屈曲させた２本のラチス筋を位相を合わせてそれぞれその一方屈曲部で第１鉄筋の同一箇所の両側面に溶接し、各ラチス筋の中間部を各第２鉄筋に溶接し、前記第２鉄筋との溶接箇所よりも他方屈曲部側の各ラチス筋を内側に折り曲げてラチス筋の他方屈曲部の先端部同士を溶接して固着させることにより連結されたラチス筋の各折り曲げ部が同一平面を形成しており、そして第１鉄筋がアーチの内側に、第２鉄筋がアーチの外側になるようにそれぞれ湾曲しているトンネル工事用のアーチ型トラス。
【請求項２】
一方端部に連結部材を、他方端部に必要に応じて端部材をそれぞれ備え、前記一方端部の連結部材により２個の前記アーチ型トラスを連結してトンネルの内部壁を覆うようにしてなる請求項１に記載のアーチ型トラス。
【請求項３】
次の工程からなる請求項１または２に記載のアーチ型トラスの製造方法。
（１）１本の直線状の第１鉄筋と直線状の２本の第２鉄筋とを正面三角状に平行配置し、波状に屈曲させた同一の寸法（同一高さ、同一の波周期）を有する２本のラチス筋を位相を合わせてそれぞれその両端部の一方屈曲部で第１鉄筋の両端部の同一箇所の両側面に溶接し、各ラチス筋の中間部のすべてを各第２鉄筋に溶接し、前記第２鉄筋との溶接箇所よりも他方屈曲部側の各ラチス筋を内側に折り曲げてラチス筋の他方屈曲部の先端部同士を突き合わせてラチス筋の各折り曲げ部が同一平面を形成してなるトラスを製造する工程。
（２）前記トラスの第１鉄筋とラチス筋との両端の溶接部分の一方端部の溶接を解除する工程。
（３）前記トラスを第１鉄筋がアーチ形状の内側にそして第２鉄筋がアーチ形状の外側になるように曲げ冶具にセットする工程。
（４）曲げ冶具にセットした状態で第１鉄筋とラチス筋の交叉箇所のすべてを溶接する工程。
（５）ラチス筋の他方屈曲部先端同士を溶接し固着する工程。
（６）トラスを曲げ冶具から取り出す工程。
（７）曲げ冶具から取り出した後、所定長さおよび角度に合わせて端部を切断除去する工程。
（８）曲げられたトラスの端部に連結部材または端部材を溶接し固着する工程。
【請求項４】
次の工程からなる請求項１または２に記載のアーチ型トラスの製造方法。
（１）１本の直線状の第１鉄筋と直線状の２本の第２鉄筋とを正面三角状に平行配置し、波状に屈曲させた同一の寸法（同一高さ、同一の波周期）を有する２本のラチス筋を位相を合わせてそれぞれその両端部の一方屈曲部で第１鉄筋の両端部の同一箇所の両側面に溶接し、各ラチス筋の中間部のすべてを各第２鉄筋に溶接し、前記第２鉄筋との溶接箇所よりも他方屈曲部側の各ラチス筋を内側に折り曲げてラチス筋の他方屈曲部の先端部同士を突き合わせてラチス筋の各折り曲げ部が同一平面を形成してなるトラスを製造する工程。
（２）前記トラスの第１鉄筋とラチス筋との両端の溶接部分の一方端部の溶接を解除する工程。
（３）前記トラスをその第１鉄筋とラチス筋との溶接されている端部側を第１鉄筋がアーチ形状の内側にそして第２鉄筋がアーチ形状の外側になるように分割式曲げ冶具にセットする工程。
（４）曲げ冶具にセットされている第１鉄筋とラチス筋の交叉箇所のすべてを溶接する工程。
（５）曲げ冶具にセットされているラチス筋の他方屈曲部先端同士を溶接し固着する工程。
（６）トラスを曲げ冶具から取り出す工程。
（７）上記（３）工程〜（６）工程を、トラスをその第１鉄筋とラチス筋との溶接が解除された端部が済むまで繰り返す工程。
（８）曲げ冶具から取り出した後、所定長さおよび角度に合わせて端部を切断除去する工程。
（９）曲げられたトラスの端部に連結部材または端部材を溶接し固着する工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＮＡＴＭ（New Austrian Tunneling Method ）工法に代表されるトンネル工事における鋼アーチ支保工または覆工コンクリート施工に用いられる鉄筋トラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＡＴＭ工法は、トンネルの掘削に際して、鋼製支保工の建て込みと、これにつづく吹付けコンクリート施工およびロックボルト工からなり、所定長の掘削毎に順次形成される地山掘削面をこれら支保材によって支保し、地山強度を活用しながら、トンネル掘削を推進してゆくトンネル施工法であり、近年、広く採用されている工法として知られている。
【０００３】
ＮＡＴＭ工法の標準的な施工順序は、
（１）掘削、
（２）鋼アーチ支保工、
（３）吹付けコンクリート施工、
（４）ロックボルト工、
（５）覆工コンクリート施工
であり、地山条件、トンネルの規模、トンネルの用途などによっては、上記（２）の前に１次吹付けコンクリート施工および金網張工の工程が付け加えられたり、施工順序の変更がされることがある。
【０００４】
鋼アーチ支保工としては、Ｈ型鋼を湾曲加工したものが広く用いられ、外周となるフランジ面を地山掘削面に沿わせてアーチ状に、トンネルの長さ方向に所定間隔で設置される。そして上記（３）の吹付けコンクリート施工に際して前記Ｈ型鋼の内周のフランジ面を定規として吹き付けるコンクリート厚みを調節する。
【０００５】
しかし、上記のようにＨ型鋼を用いた鋼製支保工では、（イ）上記（３）の吹付けコンクリート施工の際にＨ型鋼のフランジの裏側が死角となってその部分にコンクリートが完全に充填されずに中空部（ボイド）やクラックが発生しやすい、（ロ）Ｈ型鋼は重量が大きいために組立が容易でなく、作業に手間がかかる等の問題があった。
【０００６】
この問題を解決するために、例えば非特許文献１に記載されているように、図２１〜２４に示す通り、三本の丸棒鋼鉄筋（「支柱｝）６１が中央交差の線材（「筋かい」）６２によって連結されているアーチ型トラスの鋼製支保工が知られており、ここで中央交差の線材は鉄筋を折り曲げて四角錐状に形成されたものであって前記丸棒鋼鉄筋の長さ方向に沿って多数個の中央交差の線材が間隔を隔てて三本の丸棒鋼鉄筋に溶接されている。
【非特許文献１】弘浚国際企業有限公司ホームページhttp://www.hungchains.com.tw/service-jp.asp
【０００７】
この鉄筋製のアーチ型トラスの鋼製支保工は、Ｈ型鋼のものに比して、軽量であって組立が容易であり、作業に手間がかからない、２次吹付けのコンクリートに中空部（ボイド）やクラックが発生しない等の点で優れている。しかしながらこのアーチ型トラスを工場で製造する際に、個々に分離された中央交差の線材の多数個を１個ずつ所定箇所にセットしてそれぞれ三本の丸棒鋼鉄筋に溶接することが必要でありこの作業は複雑であって自動溶接が困難であるため機械化は容易でなく、手作業によって溶接しなければならなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、この従来のアーチ型トラスの製造上の問題点を解決して、自動溶接による製造が容易な自立型の鋼アーチ支保工などのトンネル工事用の鉄筋製アーチ型トラスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち本発明は、１本の第１鉄筋と２本の第２鉄筋とを正面三角状に平行配置し、波状に屈曲させた２本のラチス筋を位相を合わせてそれぞれその一方屈曲部で第１鉄筋の同一箇所の両側面に溶接し、各ラチス筋の中間部を各第２鉄筋に溶接し、前記第２鉄筋との溶接箇所よりも他方屈曲部側の各ラチス筋を内側に折り曲げてラチス筋の他方屈曲部の先端部同士を溶接して固着させることにより連結されたラチス筋の各折り曲げ部が同一平面を形成しており、そして第１鉄筋がアーチの内側に、第２鉄筋がアーチの外側になるようにそれぞれ湾曲しているトンネル工事用のアーチ型トラスである。
【００１０】
以下に例をあげて本発明を具体的に説明する。
アーチ型トラスは第１鉄筋、第２鉄筋、ラチス筋、連結部材および必要に応じて端部材から構成される。図１〜５に示すように、アーチ型トラス１において、１本の第１鉄筋２と２本の第２鉄筋３，３’とを平行に、そして図１において二等辺三角形の頂角を形成する頂点に第１鉄筋２が位置し、そして二等辺三角形の底部を形成する２つの頂点に２本の第２鉄筋３，３’のそれぞれが位置するように三角状に配置する。同一高さおよび同一の波周期で波状に屈曲させた２本のラチス筋４，４’のそれぞれはその波の位相を合わせながらその一方屈曲部５、５’で第１鉄筋２の両側部６、６’に溶接固着してある。ラチス筋４，４’の一方屈曲部と他方屈曲部７，７’との中間部８，８’は第２鉄筋３、３’の内側９，９’にそれそれ溶接して固着される。この第２鉄筋３、３’の内側への溶接に代えて第２鉄筋３、３’の外側へ溶接しても差し支えない。各ラチス筋は前記第２鉄筋との溶接箇所よりも他方屈曲部側で内側に折り曲げられてラチス筋の各折り曲げ部１０，１０’が同一平面を形成するようにし、かつ折り曲げられたラチス筋の他方屈曲部７．７’の先端部同士が突き合わされるようにし、突き合わされた他方屈曲部の先端部同士を溶接して固着させてある。１１はこの溶接箇所を示している。そして図５に示すように第１鉄筋２がアーチの内側に、第２鉄筋３がアーチの外側になるようにアーチ型トラスが湾曲している。湾曲の形状は例えば、円弧、楕円弧または複合円弧であり、掘削されたトンネルの壁に沿うような形状にされる。複合円弧の形状は例えば、トンネルの天井に近い部分はある値の曲率半径を有し側壁部分はそれとは異なる値の曲率半径を有するように湾曲している。
【００１１】
このように第１鉄筋２、第２鉄筋３，３’の三本の鉄筋は連続した２本のラチス筋４，４’によって連結されて鋼製支保工を構成する。すなわち、第１鉄筋２と第２鉄筋３，３’とは斜めに配置されたラチス筋によって溶接固着され、２本の第２鉄筋３，３’同士は十字形に配置されたラチス筋の屈曲部重合部によって溶接固着されている。このょうに２本のラチス筋は第１鉄筋２および第２鉄筋の座屈防止の役割を果たし、三本の鉄筋に高い曲げ強度と引っ張り強度を提供する。従って、コンクリート吹付け前、および吹き付けたコンクリートが硬化するまでの期間において、支保工にかかる外力を本発明のアーチ型トラス全体に均等に伝えることができる。またこのアーチ型トラスは、それをクレーンその他の装置によって吊り下げられたりその一部分を掴んで高所に持ち上げられる際にかかる外力によっても変形または破壊するおそれがない充分な機械的強度を有する。
【００１２】
アーチ型トラスの端部には連結部材または端部材が取り付けられている。連結部材（「継手板」とも呼ばれる）は２個のアーチ型トラスを連結するものである。支保工がアーチ型トラスを２個連結したものである場合、連結部材はアーチ型トラスの両端のうちのトンネルの天井側の端部に設けられる。連結部材に特に連結部の強度が要求される場合は、図６、７に示すように、２個のＬ型部材１２，１２’を用いてＬ型部材１２の一方面１３に第１鉄筋２の端部側面および第２鉄筋３の端部側面を、Ｌ型部材の一方面１３’に第１鉄筋２の端部側面および第２鉄筋３’の端部側面を溶接して固着し、各Ｌ型部材の他方の面１４，１４’を面一にしてボルト貫通用の孔１５をそれぞれ２個開けることにより連結部材１６が形成される。連結部の強度がそれほど要求されない場合は、図８、９に示すように、板部材１７の表面にアーチ型トラス端部の第１鉄筋２の端面１８および第２鉄筋３，３’の端面１９，１９’を突き合わせ溶接して固着させ、その板部材１７にボルト貫通用の孔２０を２個開けることにより連結部材２１が形成される。なおいずれの場合でも、ラチス筋４，４’はＬ型部材または板部材に溶接する必要はない。なおラチス筋は図７，８には表示していない。
【００１３】
端部材（「底板」とも呼ばれる）はアーチ型トラスの他端に設けてトンネルの側壁下部の岩盤またはコンクリート部にアーチ型トラスを支持固定させるものである。、例えば図１０に示すように板部材２２の表面にアーチ型トラス他端部の第１鉄筋２の端面２３および第２鉄筋３，３’の端面２４，２４’を突き合わせ溶接して固着させることにより端部材２５が形成される。端部材はトンネルの側壁下部に置かれてアーチ型トラスの荷重を支える。設置した端部材の位置を安定させるために、必要に応じて、連結されたアーチ型トラスとトンネル壁との隙間に複数個のくさびが打ち込まれる。また端部材には図８、９の連結部材２１と同様にボルト貫通用の孔を設けることができる。この場合には後述のトンネルの掘削側壁下部にアーチ型トラスの端部材を位置させる際にトンネルの側壁に予め設けたボルトを端部材の孔に通してナット締めすることによってトラスを側壁に強固に固定することができる。またトンネルの側面に予め鉄筋の端部を突出させておいた場合には、端部材を使用しないでアーチ型トラス端部の第１鉄筋および第２鉄筋を前記の側面の鉄筋に直接に溶接するか、第１鉄筋および第２鉄筋と側面の鉄筋とを鉄線を用いて結束することによりアーチ型トラス端部をトンネル側面の鉄筋に固着させることができる。
【００１４】
次にこのアーチ型トラスを２個用いるトンネル鋼アーチ支保工の施工について説明する。図１１に示すように、吊り下げ具または掴み具を有するクレーンを用いて１個のアーチ型トラス１の中央部を吊り下げまたは掴んで移動させてトンネルの掘削側壁の下部２６にアーチ型トラスの端部材２５が位置し、アーチ型トラスの連結部材２７がトンネルの掘削天井中央部２８に位置するようにする。そして人手によりそのアーチ型トラスを支えることにより、またはフックピン（図示せず）を連結部材付近のトラスに引っ掛けながらトンネル内壁２９に打ち込んで仮留めすることによりアーチ型トラスの位置を維持する。次にもう１個のアーチ型トラス１’を同様にクレーンを用いてその端部材２５’をトンネルの他方側壁の下部２６’に位置させ、連結部材２７’が先に設置したアーチ型トラス１の連結部材２７に重ね合わうように位置させ、二つの連結部材を各貫通孔にボルトを通してナット締めすることにより２個のアーチ型トラスは連結される。
【００１５】
２個のアーチ型トラスが連結された後に、トンネルの長さ方向の奥に向かって１００ｃｍ〜３００ｃｍの間隔を隔てて、上記と同様に次々にアーチ型トラスの建て込みが行われる。アーチ型トラスが建て込まれた後、後述の吹付けコンクリートで固定されるまでの間、転倒を防止するために公知のさや管方式またはタイロッド方式のようなつなぎ材によって隣接するアーチ型トラスが連結される。
【００１６】
そして複数個のアーチ型トラスの建て込みが終わった後にその部分にコンクリートが吹き付けられる。その際に、アーチ型トラスの第１鉄筋、第２鉄筋またはトラス鉄筋の他方屈曲部などの位置を定規として、コンクリートを吹き付けることにより、必要なコンクリート厚みおよび必要なトンネル内部空間寸法が確保される。従来のＨ型鋼を用いる場合には吹き付けるコンクリートが充填されない空間が生じやすいのでボイドやクラックが生じやすいが、鉄筋を用いる本発明の場合にはボイド、クラックが生じるおそれはない。
【００１７】
以上は、支保工が２個のアーチ型トラスが連結される構造について説明したが、３〜４個のアーチ型トラスが連結される場合もある。例えばトンネルの両側壁に各１個のアーチ型トラスを用い、トンネルの天井部に１個のアーチ型トラスを用いて合計で３個のアーチ型トラスが連結されることができ、その場合には天井用アーチ型トラスの両端には連結部材を、側壁用各アーチ型トラスの一方端に連結部材を他方端には端部材を設ける。同様にトンネルの両側壁に各１個のアーチ型トラスを用い、トンネルの天井部に２個のアーチ型トラスを用いて合計で４個のアーチ型トラスが連結されることができ、その場合には天井用各アーチ型トラスの両端には連結部材を、側壁用各アーチ型トラスの一方端に連結部材を他方端には端部材を設ける。
【００１８】
吹き付けたコンクリートが硬化した後、ロックボルトをトンネル内壁全面に打ち込むことにより、地山強度を支保する補強壁が形成される。その後、吹き付けコンクリート層の内側に覆工コンクリートが施工される。
【００１９】
覆工コンクリート施工には通常、鉄筋コンクリートが用いられる。この覆工コンクリートに用いられる補強用鉄筋（以下、単に「補強用鉄筋」という）は未硬化のコンクリートが供給される前に、予め所定箇所に配置される。
【００２０】
本発明のアーチ型トラスを鋼アーチ支保工に適用する場合について前述したが、本発明のアーチ型トラスを補強用鉄筋を用いた覆工コンクリート施工に適用する場合につて以下に説明する。
吹付けコンクリート層の内側に、もし防水層が設けられる場合には防水層の内側に、本発明のアーチ型トラスを上述と同様に建て込む。次いで図１２で示したように互いに隣接する複数のアーチ型トラスのそれぞれ同一対応箇所、例えば第１鉄筋２とトラス鉄筋４とが交叉する箇所のそれぞれに補強用鉄筋５３を通すことによりトンネル長さ方向にトンネル壁に沿って互いに所定間隔を隔てて覆工コンクリート層厚み断面の所定位置に補強用鉄筋５３を多数本平行に架け渡すことができる。このように補強用鉄筋の位置決め配筋スペーサーとしての役割をアーチ型トラスに持たせることができる。この際、鋼線を用いて補強用鉄筋と第１鉄筋、第２鉄筋、トラス鉄筋などとを一緒に、巻き付けて結ぶことにより補強用鉄筋をアーチ型トラスの所要箇所に容易に係止させることができる。このトンネル長さ方向に伸びる補強用鉄筋に直交する方向（トンネル円周方向）に別の補強用鉄筋を更に配置することも容易に行うことができる。このアーチ型トラスおよび補強用鉄筋の内側に移動式型枠を配置し、この型枠と吹付けコンクリート層（または防水層）との間の空間にコンクリートを流し込み硬化させることにより覆工コンクリート施工が完成する。コンクリート流し込みに代えてコンクリート吹き付けを行うこともできる。このアーチ型トラスは覆工コンクリート中に埋め込まれるので、補強用鉄筋と同様にアーチ型トラス自体も覆工コンクリートの補強材として働くのは勿論である。
【００２１】
本発明のアーチ型トラスを鋼アーチ支保工に適用する場合においても、もし隣接するアーチ型トラスとアーチ型トラスの中間のトンネル壁部分を補強のための鉄筋で覆う必要がある場合には、上述の覆工コンクリートの場合と同様にして、アーチ型トラスに補強のための鉄筋の位置決め配筋スペーサーとしての機能を兼ねて持たせることができる。
【００２２】
本発明のアーチ型トラスは、鋼アーチ支保工および鉄筋コンクリートによる覆工コンクリート施工のいずれか一方に適用するだけでなく、その両方にも適用することができる。両方に適用する場合には、通常は、鋼アーチ支保工用のアーチ型トラスを建て込み、次いで吹付けコンクリート施工および、ロックボルト工を終えた後にさらに別のアーチ型トラスが建て込まれる。しかし、防水層を形成させずに、吹付けコンクリート層と覆工コンクリート層とが密着一体化される場合には、吹付けコンクリート層および覆工コンクリート層に跨るように共通の鉄筋アーチ型トラスを設けることができ、１個のトラスの第２鉄筋付近の部分が吹付けコンクリート層に埋め込まれ、トラスのその他の部分が覆工コンクリート層に埋め込まれる。  
【００２３】
次に本発明のアーチ型トラスの材料、寸法などについて説明する。
本発明において第１鉄筋、第２鉄筋、ラチス筋、端部材および連結部材として下記の表に記載のものが好ましく用いられる。
【００２４】
表
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
部材名                 材料                           寸法(呼び名)
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
第１鉄筋   鉄筋コンクリート用棒鋼（ＪＩＳ Ｇ ３１１２）  Ｄ10〜Ｄ32
第２鉄筋   鉄筋コンクリート用棒鋼（ＪＩＳ Ｇ ３１１２）  Ｄ6〜Ｄ26
ラチス筋   普通鉄線（ＪＩＳ  Ｇ  ３５３２）              直径4〜12mm
端部材     鋼板（ＪＩＳ  Ｇ  ３３０２）                  厚さ6〜25mm
連結部材   Ｌ型鋼（ＪＩＳ  Ｇ  ３１９２）                厚さ6〜14mm
鋼板（ＪＩＳ  Ｇ  ３３０２）                  厚さ9〜25mm
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
【００２５】
アーチ型トラスの断面を示す図１３において、第１鉄筋２を頂点とする二等辺三角形の頂角α（度）は小さすぎるとアーチ型トラスの運搬または施工の作業時に横方向に折れ曲がるおそれがあり、大きすぎるとアーチ型トラスの運搬または施工の作業時に縦方向に折れ曲がるおそれがあるので、頂角α（度）の好ましい範囲は３０〜９０度である。                    
【００２６】
トラスの全高さ（図１３のＬ１）の好ましい値は吹き付けコンクリートの厚み、トンネルの断面寸法、地山条件の良否などによって異なるが、通常は１００〜８００ｍｍである。トラスの長さの好ましい値も上記の条件によって異なるが、通常は弧に沿って測定して１５〜４０ｍである。通常はトラスを２個〜４個連結してトンネルの天井の全周を覆うように設計される。トラスの全高さ（図のＬ１）に対する第２鉄筋の高さ（図のＬ２）の割合（Ｌ２／Ｌ１）があまり大きすぎるとコンクリートの厚み方向の断面でみて内側（トンネル空間側）に第１鉄筋および第２鉄筋が偏在するので強化コンクリートとしての強度が低くなったり、アーチ型トラスの運搬または施工の作業時に縦方向に折れ曲がるおそれがあるので、Ｌ２／Ｌ１の好ましい範囲は０〜０．７である。              
【００２７】
ラチス筋としては、図１４に示すような波状に屈曲させた鉄筋４４が用いられるが、屈曲部４５の屈曲角度βがあまり小さすぎるとトラスの重量が過大となり、大きすぎると第１鉄筋と第２鉄筋とを連結して有効なトラス構造を構成しなくなるので、屈曲角度βは３０〜７５度にすることが好ましい。
【００２８】
次に本発明のアーチ型トラスの製造方法について説明する。
本発明の製造方法の第１工程は、例えば特開昭５６−０８４１４０号公報に記載されている装置を基本的に利用することにより行うことができる。
特開昭５６−０８４１４０号公報には、それぞれ長く連続している１本の第１鉄筋、２本の第２鉄筋および２本の波状屈曲ラチス筋を送り込むことにより、１本の第１鉄筋と２本の第２鉄筋とを正面三角状に平行配置し、波状に屈曲させた同一の寸法（同一高さ、同一の波周期）を有する２本のラチス筋を位相を合わせてそれぞれその一方屈曲部で第１鉄筋の同一箇所の両側面に溶接し、各ラチス筋の他方屈曲部部を各第２鉄筋に溶接した連続状のトラス材を製造するための装置が記載されている。本発明の第１工程のためにこの装置のうち下記の２点を変更する。（１）上記の各第２鉄筋に溶接するラチス筋の部位を他方屈曲部に代えて一方屈曲部と他方屈曲部の中間部とする。（２）２本のラチス筋の一方屈曲部での第１鉄筋への溶接を、後に切断する所定長さの両端部の２カ所のみとし、その他のラチス筋の一方屈曲部は第１鉄筋には溶接しないでおく。そしてこの装置の後に切断装置により所定長さに切断する。次に折り曲げ装置を設置して、ラチス筋の第２鉄筋との溶接部と他方屈曲部との間の部分で内側に折り曲げて、各ラチス筋の他方屈曲部先端部が互いに突き合わせて第２鉄筋の各折り曲げ部分が同一平面を形成するように加工する。この工程で得られるトラスは図１５に示すようにラチス筋４と第２鉄筋３が接する箇所４７はすべて溶接されているが、ラチス筋４と第１鉄筋２が接する箇所のうち両端部のみ４８が溶接されているが、それ以外のラチス筋４と第１鉄筋２が接する中間部４９は溶接されていない。
【００２９】
もし、前記第１工程において、各ラチス筋の他方屈曲部の中間部をラチスの長さ方向の全部について各第２鉄筋に溶接し、そして２本のラチス筋の一方屈曲部での第１鉄筋への溶接を後に切断する所定長さの両端部の２カ所のみとしその他のラチス筋の一方屈曲部は第１鉄筋には溶接しないでおく代わりに、２本のラチス筋の一方屈曲部での第１鉄筋への溶接をラチスの長さ方向の全部について行い、各ラチス筋の他方屈曲部の中間部の各第２鉄筋への溶接をトラス両端部の２カ所のみとし、その他のラチス筋の他方屈曲部の中間部は第２鉄筋には溶接しないでおく場合には、後の第４工程での溶接箇所が非常に多くなるので適当ではない。
【００３０】
本発明の製造方法の第２工程は、上記第１工程で得られたトラスの第１鉄筋とラチス筋との両端の溶接部分の一方端部の溶接を解除することであり、これによって後にトラスを容易に湾曲加工することができる。溶接を解除する方法としては、溶接層に沿って金鋸で切断して直接に溶接層を分断するか、溶接部分の手前（内側）の第１鉄筋および２本のラチス筋のいずれかまたは両方を切断することが挙げられる。トラスの湾曲加工によって第２鉄筋よりも湾曲の内側になる第１鉄筋およびラチス筋の長さは少なくて済むのでこの切断は全く問題はない。
【００３１】
本発明の製造方法の第３工程では、第１鉄筋および第２鉄筋に、第１鉄筋がアーチの内側に、第２鉄筋がアーチの外側になるように曲げ冶具にセットする。曲げ冶具としては、例えば、台板の上にガイドピンを多数個設けたものであって、所定の弧の形状に湾曲されたときの第１鉄筋および第２鉄筋の各鉄筋に接して各鉄筋の両側に互いに距離を隔ててそれぞれガイドピンを千鳥状に配置した曲げ冶具を用いることができる。図１６、１７に示すように、曲げ冶具３０は台板３１の上に第１鉄筋用の多数個のガイドピン３２、３３および第２鉄筋用の多数個のガイドピン３４，３５を設けてあり、第１鉄筋２は湾曲内側のガイドピン３２と外側ガイドピン３３の間に，第２鉄筋３，３’は内側のガイドピン３４と外側のガイドピン３５の間にそれぞれ差し込まれるようにトラスがセットされる。
【００３２】
トラスの所要湾曲形状は個々のトンネルによって異なるので、種々のトラスの湾曲形状に対応できるように、台板に縦横方向の所定間隔で多数のガイドピン設置用孔を設けておき、湾曲形状に対応するように、ガイドピンをガイドピン設置用孔に取り付けるようにすると共通の台板で異なる湾曲形状のトラス用の曲げ冶具に利用することができる。ガイドピンを取り付ける際には、曲げ冶具にセットされるトラスのラチス筋に邪魔にならないようにガイドピンの取り付け位置を選定することが必要である。
【００３３】
外力をかけてトラスを曲げた状態にして曲げ冶具にセットするが、この外力によりトラスは材料の弾性限界を超えて変形（曲げ）する。曲げ冶具にセットした後に外力をゼロにした場合、曲げ冶具にセットされたトラスはその内部応力により元の直線状になる向きに戻ろうとするが曲げ冶具により形状が拘束されている状態にある。曲げ冶具にセットした状態で第１鉄筋とラチス筋のすべてを溶接する後述の第４工程およびラチス筋の他方屈曲部先端同士を溶接し固着する第５工程の後では、トラスの曲げ剛性が高くなるためにそのままでは外力をかけてもトラスを曲げ冶具から取り外すことは困難となることが多い。
【００３４】
これを避けるために、トラスの第１鉄筋、第２鉄筋の両側に配置するガイドピンの間隔をトラスを曲げるためにガイドピンが鉄筋に接するように狭く配置した状態（ロック状態）から、トラスを曲げ冶具から取り外す際にこの間隔を広くする状態（ロック解除状態）にガイドピンの位置を変えることができるようにすることが好ましい。
そのために、ガイドピンのうち、第１鉄筋、第２鉄筋の各鉄筋の湾曲外側に接するガイドピンの群を、トラスを曲げ冶具から取り外す前に、湾曲外側に所定距離移動させることにより鉄筋両側のガイドピン間隔を広げてロック解除状態にすることができる。上記の代わりに、第１鉄筋および第２鉄筋の各鉄筋の湾曲内側に接するガイドピンの群を、トラスを曲げ冶具から取り外す前に、湾曲内側に所定距離移動させるようにしてもよい。具体的には、例えば図１８に示すように、台板３６の上に第１鉄筋の湾曲内側に接するガイドピンの群３７および第２鉄筋の湾曲内側に接するガイドピンの群３８を取り付け、台板の上に載置した第２台板３９の上に第１鉄筋の湾曲外側に接するガイドピンの群４０および第２鉄筋の湾曲外側に接するガイドピンの群４１を取り付け、第２台板を図の右方向に移動させた時はロック状態になり、左方向に移動させた時はロック解除状態になるような構造の曲げ冶具を使用することができる。このような曲げ冶具を用いると、予めある程度曲げておいたトラスをロック解除状態にした曲げ冶具にセットし、ついで第２台板を図の右方向に移動させてガイドピンにより強制的にトラスを所定形状に曲げるようにすることもできる。
【００３５】
トラスを曲げ冶具にセットする際には、２本の第２鉄筋はトラス全長にわたってそれぞれラチス筋と溶接されているが、ラチス筋と溶接されている２本の第２鉄筋のそれぞれおよび第１鉄筋はトラスの一方端でのみ溶接されその他の部分では互いに未だ溶接されずに分離しているので、第１鉄筋がその全長にわたってラチス筋の前記一方屈曲部２個の間に挟まれるようにした状態を保ちながらセットすることは後の第１鉄筋とラチス筋との溶接工程（第４工程）のために重要である。
【００３６】
以上は、曲げ冶具としてガイドピンを千鳥状に配置した例について述べたが、他の例として対のガイドピンで第１鉄筋および第２鉄筋を位置決めする曲げ冶具について次に説明する。
図１９に示すように、台板５４の上に第１鉄筋２および第２鉄筋３、３’のそれぞれの所定の曲げ形状に一致するように第１鉄筋２用固定ピン５５および第２鉄筋３，３’用固定ピン５６を設ける。そして、各固定ピン５５と対となって第１鉄筋を挟みつけることができるように可動ピン５７を設け、同様に各固定ピン５６と対となって第２鉄筋を挟みつけることができるように可動ピン５８を設けて、各可動ピンにエアシリンダ（または油圧シリンダ）５９のピストンロッド６０を連結させて、エアシリンダの圧をオンにしたときにピストンロッド６０が前進して可動ピンが第１鉄筋および第２鉄筋を押して固定ピンの方向に移動する。そして第１鉄筋および第２鉄筋を固定ピン５５、５６に接するように可動ピンと固定ピンとで第１鉄筋および第２鉄筋をクランプする構造である。例えばエアシリンダ５９’の圧をオンにしたときにピストンロッド６０’が前進して、可動ピンは図２０に示すように５７’’から５７’の位置に移動し、可動ピン５７’と固定ピン５５’とで第１鉄筋２はクランプされる。同様にエアシリンダ５９’’の圧をオンにしたときにピストンロッド６０’’が前進して、可動ピンは図２０に示すように５８’’から５８’の位置に移動し、可動ピン５８’と固定ピン５６’とで第２鉄筋３，３’はクランプされる。この状態で曲げ冶具がロックされ、トラスの曲げ冶具へのセットが完了する。エアシリンダの圧をオフにしたときにはピストンロッド６０’、６０’’は後退して、可動ピン５７’、５８’は可動ピン５７’’、５８’’の位置まで移動して固定ピン５５’、５６’との距離は大きくなり、曲げ冶具のロックが解除された状態となり、トラスの第１鉄筋および第２鉄筋を可動ピンと固定ピンの間に載置したり曲げ冶具からトラスを取り出したりすることができる。後の第６工程での曲げ冶具からのトラスの取り出しを容易にするために、固定ピン５５、５６のいずれか一方が第１鉄筋の位置と第２鉄筋の位置の中間に設け、固定ピン５５、５６の他方を第１鉄筋の位置よりも外側または第２鉄筋の位置よりも外側に設けることが好ましい。図１９、２０では固定ピン５５を第１鉄筋の位置と第２鉄筋の位置の中間に設け、固定ピン５６を第２鉄筋の位置よりも外側に設けている。
【００３７】
本発明の製造方法の第４工程では、トラスを曲げ冶具にセットした状態で第１鉄筋とラチス筋のすべて、すなわち図１５の、第１鉄筋がラチス筋の前記一方屈曲部２個の間に挟まれている交叉部４９を予め溶接されているトラス端部から他方端部に向かってトラスの長さ方向に沿って順に溶接する。  
【００３８】
本発明の製造方法の第５工程では、ラチス筋の他方屈曲部先端同士を溶接し固着する。この他方屈曲部先端同士を溶接する前のトラスは捻りの外力に対して弱いので、トラスを平面板上に２本の第２鉄筋を含む曲面が前記平面板の表面に直角になるように載置してトラスが捻りのない形状を保った状態で他方屈曲部先端同士を溶接することが必要である。この溶接はラチス筋と第１鉄筋が溶接されているトラスの一方端から他の端に向けて順に行うことが好ましい。
【００３９】
本発明の製造方法の第６工程では、曲げ冶具の鉄筋の両側のガイドピンの間隔を広げて曲げ冶具のロックを解除してトラスを曲げ冶具から取り出す。次に本発明の製造方法の第７工程では、曲げ冶具から取り出した後、トラス端部の第１鉄筋、第２鉄筋およびラチス筋を切断除去して所定長さにする。予め第１鉄筋とラチス筋が溶接されているトラス一方端部は第１鉄筋、第２鉄筋およびラチス筋が揃っているので必ずしも切断の必要はないが、トラスの他方端部は曲げ加工によって第１鉄筋が第２鉄筋よりも突出しているので第１鉄筋、第２鉄筋およびラチス筋の先端面が揃って所定角度になるように、そしてトラス長さが所定の値になるように端部を切断除去することが必要である。
【００４０】
本発明の製造方法の第８工程では、両端が所定長さに切断されたトラスの端部に連結部材または端部材を溶接し固着する。連結部材および端部材に溶接するのはトラスの第１鉄筋および２本の第２鉄筋であって、ラチス筋は連結部材および端部材に溶接することは必ずしも必要ではない。
【００４１】
以上は、トラスをその全長にわたって一度に曲げ冶具にセットする場合について述べたが、曲げ冶具としてトラスの全長よりも短いもの（分割式曲げ冶具）を使用してトラスをその長さの方向に複数回に分けて曲げ冶具にセットして処理することができる。トラスの所要のアーチ曲げの曲率半径がトラスの長さに沿って一定である場合には、同一の曲げ冶具を繰り返して利用することができる。このようにトラスをその長さの方向に複数回に分けて曲げ冶具にセットして処理する場合には上記第１工程および第２工程の後に第３工程〜第６工程を繰り返して行った後に、第７工程および第８工程を行う。分割曲げ冶具を適用する際には、トラスの両端のうち、ラチス筋と第１鉄筋が溶接されているトラスの一方端側の部分から始め、順次他方端に向けて適用することが好ましい。
【発明の効果】
【００４２】
本発明のアーチ型トラスを用いた支保工によれば、、従来のＨ型鋼を使用する支保工に比して、吹付けコンクリートとより一体化された支保構造体を形成し、コンクリート吹付け作業時にできるボイド（空隙）やクラックの発生を防止することができる。
また本発明の支保工は、従来のＨ型鋼を使用する支保工に比して、軽量であってトンネル掘削断面内部空間で迅速に簡単に組立可能であり、また種々のトンネルの断面形状に合わせた任意の湾曲形状の鋼アーチ支保工が容易に得られる。
更に本発明のアーチ型トラスは覆工コンクリート施工における補強用鉄筋位置決め用自立型スペーサーとして利用することができる。
【００４３】
更に、本発明によれば、三本の丸棒鋼鉄筋を互いに連結するための線材として従来の鉄筋製アーチ型トラスの技術のような個々に分離された多数の構造のものを用いるのではなく、細長い連続形状のラチス筋を用いるので、アーチ型トラスの製造において自動溶接が容易となるので、製造の機械化、自動化が容易に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
［実施例］  次の材料を用いて鋼アーチ支保工用のアーチ型トラスを製造した。
第１鉄筋−−直径１３ｍｍ（Ｄ１３）の異型鉄筋（ＳＤ２９５Ａ）
第２鉄筋−−直径１３ｍｍ（Ｄ１３）の異型鉄筋（ＳＤ２９５Ａ）
ラチス筋−−直径５ｍｍ普通鉄線（ＳＷＭ−Ｂ）
端部材、連結部材−−厚さ１０ｍｍの鋼板（ＪＩＳ  Ｇ  ３３０２）
【００４５】
上記材料を用いて、下記寸法のアーチ型トラスを製造した。なお連結部材は図８に示すものを製造した。
ラチス筋の波状屈曲加工−−図１４の曲げ角度（β）５０度
トラスの断面寸法−−図１３の角度（α）６５度、Ｌ１ １００ｍｍ、Ｌ２  ３０ｍｍ
トラスの長手方向寸法−−弧の沿う長さ６５３０ｍｍ、湾曲  曲率半径  ４１６０ｍｍ、全円周の４分の１の円弧形状。
端部材、連結部材の寸法−−横（２本の第２鉄筋を結ぶ線に平行の辺の長さ  １１０ｍｍ）、縦  ９０ｍｍ
溶接法−−第１鉄筋、第２鉄筋と端部材、連結部材とはアーク溶接により、その他の溶接は自動溶接機によるスポット溶接を行った。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のトラスの１実施例を示す正面図。
【図２】本発明のトラスの１実施例の一部分を示す平面図。
【図３】本発明のトラスの１実施例の一部分を示す側面図。
【図４】本発明のトラスの１実施例の一部分を示す斜視図。
【図５】本発明のトラスの１実施例を示す側面図。
【図６】本発明のトラスの連結部材の１実施例を示す正面図。
【図７】本発明のトラスの連結部材の１実施例を示す斜視図。
【図８】本発明のトラスの連結部材の他の実施例を示す斜視図。
【図９】本発明のトラスの連結部材の他の実施例を示す正面図。。
【図１０】本発明のトラスの端部材の１実施例を示す斜視図。
【図１１】本発明のトラスの１実施例の組立状態を示す側面図。
【図１２】本発明のトラスを補強用鉄筋の位置決めスペーサーとして利用する例を示す要部拡大斜視図。
【図１３】本発明のトラスの形状寸法を説明する正面図。
【図１４】本発明のトラスの製造のためのラチス筋の１実施例を示す平面図。
【図１５】本発明のトラスの製造工程を説明する平面図。
【図１６】本発明のトラスの製造に用いる曲げ冶具の１実施例を示す平面図。
【図１７】本発明のトラスの製造に用いる曲げ冶具の１実施例を示す側面図。
【図１８】本発明のトラスの製造に用いる曲げ冶具の他の実施例を示す平面図。
【図１９】本発明のトラスの製造に用いる曲げ冶具の別の実施例を示す平面図。
【図２０】本発明のトラスの製造に用いる曲げ冶具の別実施例を示す側面図。
【図２１】従来のトラスの一部分を示す平面図。
【図２２】従来のトラスの一部分を示す側面図。
【図２３】従来のトラスの一部分を示す斜視図。
【図２４】従来のトラスを示す正面図。
【符号の説明】
【００４７】
１・・アーチ型トラス
２・・第１鉄筋
３、３'・・第２鉄筋
４、４'・・ラチス筋
５、５'・・ラチス筋の一方屈曲部
６、６'・・第１鉄筋の両側部
７、７'・・ラチス筋の他方屈曲部
８、８'・・ラチス筋の中間部
９、９'・・第２鉄筋の内側
１０、１０'・・ラチス筋の折り曲げ部
１１・・ラチス筋の他方屈曲部の先端部溶接箇所
１２、１２'・・Ｌ型部材
１３、１３'・・Ｌ型部材の一方面
１４、１４'・・Ｌ型部材の他方面
１５・・ボルト貫通用の孔
１６・・連結部材
１７・・連結部材の板部材
１８・・第１鉄筋の端面
１９、１９'・・第２鉄筋の端面
２１・・連結部材
２２・・板部材
２３・・第１鉄筋の端面
２４、２４'・・第２鉄筋の端面
２５、２５’・・端部材
２６、２６’・・トンネル掘削側壁の下部
２７、２７’・・連結部材
２８・・トンネルの掘削天井中央部
２９・・トンネルの内壁
３０・・曲げ冶具
３１・・台板
３２、３３、３４、３５・・ガイドピン
３６・・台板
３７、３８，３９，４０，４１・・ガイドピン
３９・・第２台板
４７・・ラチス筋と第２鉄筋とが接する箇所
４８・・第１鉄筋両端部とラチス筋とが接する箇所
４９・・第１鉄筋中間部とラチス筋とが接する箇所
５３・・補強用鉄筋
５４・・台板
５５，５６・・固定ピン
５７，５８・・可動ピン
５９・・エアシリンダ
６０・・ピストンロッド
６１・・丸棒鋼鉄筋（「支柱｝）
６２・・中央交差の線材（「筋かい」）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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