(57)【要約】    【課題】  セントルの局所的な過度の押当て等を見逃すことなく検知でき、適正なセントルの設置を可能にする。    【解決手段】  セントル５は、トンネル１の内壁面との間に覆工コンクリートの打設空間９を形成する型枠体８と、型枠体８を支持し設置位置を決める型枠体支持装置（架台６及びジャッキ７）と、を備える。型枠体８は、トンネル軸方向の一方の端部に設けられるラップ部の外周面で、打設済みの覆工コンクリート１１の内周面に押付けられる。ここで、前記ラップ部の外周面のうち、少なくとも天端部の外周面に、トンネル周方向に連続するシート状の圧力センサ１３を配置する。圧力センサ１３は、前記ラップ部と前記打設済みの覆工コンクリートとの間のトンネル周方向の圧力分布を測定する。【選択図】  図１
2019049156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの内壁面との間に覆工コンクリートの打設空間を形成する型枠体と、
前記型枠体を支持し設置位置を決める型枠体支持装置と、を備え、
前記型枠体が、トンネル軸方向の一方の端部に設けられるラップ部の外周面で、打設済みの覆工コンクリートの内周面に押付けられる、覆工コンクリート打設用セントルであって、
前記ラップ部の外周面のうち、少なくとも天端部の外周面に配置されて、トンネル周方向に連続するシート状の圧力センサを含み、
前記圧力センサは、前記ラップ部と前記打設済みの覆工コンクリートとの間のトンネル周方向の圧力分布を測定可能であることを特徴とする、覆工コンクリート打設用セントル。
【請求項２】
前記圧力センサにより検出されるトンネル周方向の圧力分布を多色のグラデーションにより表示する色画像表示装置を更に含むことを特徴とする、請求項１記載の覆工コンクリート打設用セントル。
【請求項３】
前記圧力センサは、
複数の駆動コイルがマトリクス状に配置される層と、
前記複数の駆動コイルとそれぞれペアをなすように複数の検出コイルがマトリクス状に配置される層と、
外力により厚さが変化して、前記駆動コイルと前記検出コイルとの各ペアの電磁結合の度合いを変化させる層と、
を含んで構成されることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の記載の覆工コンクリート打設用セントル。
【請求項４】
前記圧力センサは、前記ラップ部から覆工コンクリートの打設空間内に延長される延長部を有し、この延長部により、覆工コンクリート打設時のコンクリート充填圧力を検出可能であることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の覆工コンクリート打設用セントル。
【請求項５】
トンネルの内壁面との間に覆工コンクリートの打設空間を形成する型枠体を、当該型枠体のトンネル軸方向の一方の端部に設けられるラップ部の外周面を、打設済みの覆工コンクリートの内周面に押付けて、設置する際に、
前記ラップ部の外周面のうち、少なくとも天端部の外周面と、打設済みの覆工コンクリートとの間に配置され、周方向に連続するシート状で、周方向の圧力分布を測定可能な圧力センサと、この圧力センサからの信号に基づいて圧力分布を多色のグラデーションで色表示する色画像表示装置とを用い、
前記色表示に基づいて、前記型枠体の設置位置を調整することを特徴とする、覆工コンクリート打設用セントルの設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル工事に用いられる覆工コンクリート打設用セントル（型枠装置）及びその設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
覆工コンクリート打設用セントルは、トンネルの内周面との間に覆工コンクリートの打設空間を形成する型枠体（パネルフォーム）と、型枠体を支持し設置位置を決める型枠体支持装置（走行架台及びジャッキ）とを含んで構成される。
そして、覆工コンクリート打設用セントルは、覆工コンクリートの打設後、脱型して、トンネル軸方向に移動させ、次回打設箇所に設置する。
【０００３】
ここで、型枠体のトンネル軸方向の一端部にはラップ部が設けられ、このラップ部の外周面は、打設済みの覆工コンクリートの内周面に押付けられる。
【０００４】
しかし、セントルを次回打設箇所に設置する際、ラップ部で、打設済みの覆工コンクリートに対し、局所的に過度な押当てがなされ、打設済みの覆工コンクリートがひび割れることがある。かかるひび割れは、ブロック剥落の要因となり、事故につながる。
【０００５】
そこで、特許文献１では、セントルのラップ部の適所に圧力センサ（ロードセル、歪ゲージ箔等の感圧センサ）を設置し、検出結果が上限値を超える場合に、警報を発したり、押付け動作を停止したりすることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５３５４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、セントルの局所的な過度の押当て等の検知が、圧力センサの配置位置や数に依存するため、常に的確に検知できるわけではなく、見逃してしまう恐れもあった。
また、各センサ位置での検出結果について上限値との比較結果が示されるだけであるので、検出結果からどのように型枠体を操作すればよいか、直感的にわからず、操作性という観点でも改善の余地がある。
【０００８】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたもので、セントルの局所的な過度の押当て等を見逃すことなく検知でき、しかも、型枠体の偏り状態を直感的に認識可能な構成とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る覆工コンクリート打設用セントルは、トンネルの内壁面との間に覆工コンクリートの打設空間を形成する型枠体と、前記型枠体を支持し設置位置を決める型枠体支持装置と、を備え、前記型枠体が、トンネル軸方向の一方の端部に設けられるラップ部の外周面で、打設済みの覆工コンクリートの内周面に押付けられる。
そして、前記ラップ部の外周面のうち、少なくとも天端部の外周面に配置されて、トンネル周方向に連続するシート状の圧力センサを含み、前記圧力センサは、前記ラップ部と前記打設済みの覆工コンクリートとの間のトンネル周方向の圧力分布を測定可能である。
また、前記圧力センサにより検出されるトンネル周方向の圧力分布を多色のグラデーションにより表示する色画像表示装置を更に含むとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、トンネル周方向に連続するシート状の圧力センサを用いて、トンネル周方向の圧力分布を測定するので、セントルの局所的な過度の押当て等を見逃すことがなく、型枠体の偏り状態についても容易に認識可能となる。
特に、圧力分布を多色のグラデーションで表示することにより、偏り状態を直感的に認識して、直感的な操作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を示すセントル設置状態のトンネルの断面図
【図２】セントル・ラップ部のトンネル軸方向に沿う断面図
【図３】圧力センサの積層構造を示す概略断面図
【図４】圧力センサの概略平面図及び回路図
【図５】本発明の他の実施形態を示すセントル・ラップ部のトンネル軸方向に沿う断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すセントル設置状態のトンネルの断面図である。
本実施形態の覆工は、二次覆工である。従って、覆工対象のトンネル１は、掘削直後に、トンネル１の内周面（掘削面）に対し、吹付コンクリート２による一次覆工がなされ、その表面に防水シート（図示せず）が装着されている。
また、覆工対象のトンネル１の底面（路盤）３には、覆工コンクリート打設用セントルをトンネル軸方向に移動させるための、レール４が敷設されている。
【００１３】
覆工コンクリート打設用セントル（移動式型枠装置）５は、トンネル軸方向に、打設単位の所定長さ（例えば５〜６ｍ）ずつ移動して、各移動位置で、型枠をセットして、打設し、その後、脱型して、次の打設位置に移動する。
【００１４】
セントル５について、更に詳しく説明する。
セントル５は、架台（台車）６と、架台６に取付けられた複数のジャッキ７と、ジャッキ７の先端部に支持された型枠体（パネルフォーム）８とを含んで構成される。
ここで、架台６及びジャッキ７が、型枠体８を支持し設置位置を決める型枠体支持装置を構成する。
【００１５】
架台６は、トンネル１の底面３上に敷設されるレール４に沿ってトンネル軸方向に移動可能であり、また任意の移動位置で位置決め固定可能である。
【００１６】
型枠体８は、トンネル１の内壁面（一次覆工後の内壁面）との間に覆工コンクリート打設空間９を形成する。
そして、型枠体８は、複数の型枠部材（パネルフォーム部材）８ａ〜８ｃがトンネル周方向にヒンジ接続されて、全体でアーチ状となるように構成されている。
【００１７】
本実施形態では、型枠体８は、１つの天端部パネルフォーム部材８ａと、その左右の２つの側部パネルフォーム部材８ｂ、８ｂと、それらの各下側の２つの脚部パネルフォーム部材８ｃ、８ｃとの５分割構造である。
【００１８】
ここで、天端部パネルフォーム部材８ａは、上下方向に伸縮可能な左右一対のジャッキ７ａ、７ａにより支持されている。
各側部パネルフォーム部材８ｂは、側方に伸縮可能な上下一対のジャッキ７ｂ、７ｂにより支持されている。
各脚部パネルフォーム部材８ｃは、斜め下向きに配置されて伸縮可能なジャッキ７ｃにより支持されている。
従って、これらのジャッキ７（７ａ〜７ｃ）の操作により、型枠体８を拡径及び縮径可能である。
【００１９】
図２は、セントル・ラップ部のトンネル軸方向に沿う断面図である。
セントル５の型枠体８のトンネル軸方向の一端部（トンネル覆工の進行方向で、後側の端部；トンネル掘削方向にトンネル覆工を進行させる場合は、坑口側の端部）にラップ部１０が設定される。
【００２０】
ラップ部１０は、その外周面で、打設済みの覆工コンクリート（既設コンクリート）１１の内周面に押付けられることで、覆工コンクリート打設空間９の一端部側を塞ぐ。
【００２１】
尚、覆工コンクリートのトンネル軸方向の継ぎ目には、角欠け防止のために、予め角をとるように目地部を設ける。このため、図２に示されるように、ラップ部１０側の打設済みの覆工コンクリート１１と覆工コンクリート打設空間９との間には、三角形断面のゴム面木（目地材）１２が配置されている。
また、覆工コンクリート打設空間９の他端部側は、図示しない妻型枠により塞がれる。
【００２２】
ここにおいて、セントル５の型枠体８のラップ部１０の外周面上に、可撓性を有するシート状の圧力センサ１３が配置され、型枠体８の設置時に、シート状の圧力センサ１３が、型枠体８のラップ部１０の外周面と、打設済みの覆工コンクリート１１の内周面との間に介在する。
この圧力センサ１３は、ラップ部１０と打設済みの覆工コンクリート１１との間のトンネル周方向の圧力分布を測定するもので、ラップ部１０の全周にわたって設けてもよいが、ラップ部１０の外周面のうち、少なくとも天端部の外周面において（例えば時計の１０時〜２時の角度範囲において）、トンネル周方向に連続するように設ければよい。トンネル側部については、角欠け等によりブロックの剥落を生じても、被害は少なく、補修も容易だからである。
【００２３】
圧力センサ１３の具体的構成について、図３及び図４により説明する。
図３は圧力センサの積層構造を示す概略断面図、図４は圧力センサの概略平面図及び回路図である。
【００２４】
シート状の圧力センサ１３は、電磁誘導方式であり、図３に示されるように、下から上に、複数の駆動コイル３１ｃがマトリクス状に配置される駆動コイル層２１と、前記複数の駆動コイル３１ｃとそれぞれペアをなすように複数の検出コイル３２ｃがマトリクス状に配置される検出コイル層２２と、絶縁性を有する弾性体（クッション材）からなる弾性体層２３と、導電体（例えばアルミ等の金属シート）からなる導電体層２４とが、積層されてなる。尚、図４の平面図では、駆動コイル層２１（点線示）及び検出コイル層２２（実線示）のみを図示し、弾性体層２３及び導電体層２４の図示を省略している。
【００２５】
駆動コイル層２１は、フレキシブル基板上に、Ｘ軸方向に複数、それぞれＹ軸方向に伸びて折り返すループ電極線３１を設け、各ループ電極線３１上に所定の間隔で多角形又は円形等の平面コイルを形成して、駆動コイル３１ｃとしている。
検出コイル層２２は、フレキシブル基板上に、Ｙ軸方向に複数、それぞれＸ軸方向に延びて折り返すループ電極線３２を設け、各ループ電極線３２上に所定の間隔で多角形又は円形等の平面コイルを形成して、検出コイル３２ｃとしている。
ここにおいて、駆動コイル３１ｃ及び検出コイル３２ｃは、それぞれマトリクス状に配置されて、上下方向に重なり、それぞれペアをなす。
【００２６】
弾性体層２３は、絶縁性を有し、外力（面圧）により厚さが変化する弾性部材（クッション材）であればよいが、シリコンスポンジシートなどを好適に用いることができる。
導電体層２４は、アルミ箔、銅箔など、導電性を有するものであれば、種々のものを利用可能である。
ここで、弾性体層２３及びその表面側の導電体層２４は、外力により厚さが変化して、駆動コイル３１ｃと検出コイル３２ｃとの各ペアの電磁結合の度合いを変化させる層である。
【００２７】
ここにおいて、駆動コイル３１ｃを高周波駆動した状態で、電磁結合する駆動コイル３１ｃと検出コイル３２ｃとのペアに、弾性体層２３が圧縮されることで、導電体層２４が近づくと、電磁結合の度合いが弱くなり、検出コイル３２ｃから測定される誘導電流又は誘導電圧が小さくなる。この現象を利用することで、駆動コイル３１ｃと検出コイル３２ｃとの各ペアの位置にかかる圧力に応じて変化する弾性体層２３の厚さの変化を電磁結合の度合いから測定することができる。
【００２８】
尚、導電体層２４に代えて、磁性体からなる磁性体層を用いる場合、電磁結合する駆動コイル３１ｃと検出コイル３２ｃとのペアに磁性体が近づくと、電磁結合の度合いが強くなり、検出コイル３２ｃから測定される誘導電流又は誘導電圧が大きくなる。従って、この現象を利用することもできる。
【００２９】
また、導電体層２４に関し、導電性物質をシート状に全面に設けるのではなく、マトリクス状に配置される駆動コイル及び検出コイルに対応させて、複数の独立した導電性物質をマトリクス状に配置するようにしてもよい。
この場合は、駆動コイルと検出コイルとの各ペアに導電性物質が近づくと、導電性物質に渦電流が流れ、垂直方向に磁界が発生するため、電磁結合の度合いが強くなる。従って、この現象を利用するのである。
【００３０】
更に、複数の駆動コイルがマトリクス状に配置される駆動コイル層２１と、前記複数の駆動コイルとそれぞれペアをなすように複数の検出コイルがマトリクス状に配置される検出コイル層２２との間に、絶縁性を有する弾性体（クッション材）からなる弾性体層を設け、駆動コイルと検出コイルとの距離の変化により、各ペアの電磁結合の度合いを変化させるように構成することもできる。
【００３１】
次に圧力分布測定のための回路構成について図３により説明する。
駆動回路４１は、発振器４２及び電流ドライバ４３からなり、マルチプレクサなどにより構成される切換スイッチ４４により、駆動コイル３１ｃ側のループ電極線３１の一端に順次接続して、ループ電極線３１ごとに駆動コイル３１ｃを駆動する。尚、ループ電極線３１の他端は接地されている。
【００３２】
検出回路４５は、電流アンプ４６、同期検波部４７及びＡＤ変換部４８からなり、マルチプレクサなどにより構成される切換スイッチ４９により、検出コイル３２ｃ側のループ電極線３２の一端に順次接続して、ループ電極線３２ごとに駆動中の駆動コイル３１ｃとペアをなす検出コイル３２ｃの信号を検出する。尚、ループ電極線３２の他端は接地されている。
【００３３】
ここにおいて、電流アンプ４６で増幅された電流は同期検波部４７に入力され、同期検波部４７には、発振器４２からの出力も接続される。従って、同期検波部４７にて発振器４２からの出力と電磁結合による信号との同期をとって、ＡＤ変換部４８でデジタル信号に変換される。
【００３４】
演算処理部（ＭＰＵ）５０は、切換スイッチ４４、４９を制御する一方、ＡＤ変換部４８からデジタル信号を読込んで、圧力分布検出に必要な処理を行う。すなわち、切換スイッチ４４により選択したＸ方向の一位置の駆動コイル３１ｃ側のループ電極線３１を駆動している間、切換スイッチ４９をＹ方向に次々と切換えて、当該ループ電極線３１上の駆動コイル３１ｃと検出コイル３２ｃとのペアの電磁結合の度合いを読込む。次いで、切換スイッチ４４の選択位置をＸ方向に変更し、この状態で切換スイッチ４９をＹ方向に次々と切換えて、同様の操作を繰り返す。これにより、マトリクス状に配置される駆動コイル３１ｃと検出コイル３２ｃとのペアの電磁結合の度合いを全て読込むことができ、これによって圧力分布を検出できる。
【００３５】
色画像表示装置５１は、圧力センサ１３（その演算処理部５０）により検出される圧力分布を多色のグラデーションにより表示する。具体的には、圧力ゼロの部分を濃い青色、最大圧力の部分を濃い赤色として、その中間を濃淡で表示する。
【００３６】
次に上記の圧力センサ１３（及び色画像表示装置５１）を用いたセントル・ラップ部での圧力分布測定及びセントル設置方法について説明する。
【００３７】
上記の圧力センサ１３をセントル・ラップ部に適用する場合は、Ｘ軸方向又はＹ軸方向のいずれか一方（図４ではＹ軸方向）を長くして、トンネル周方向に対応させ、他方（図４ではＸ軸方向）を短くして、ラップ部の幅方向（トンネル軸方向）に対応させる。これにより、トンネル周方向（図４のＹ軸方向）の圧力分布を測定することができる。
尚、ラップ部の幅方向（トンネル軸方向）の圧力分布を測定することも可能であるが、ラップ部の幅方向（トンネル軸方向）の圧力分布については、一定とみなしてよいので、Ｘ軸方向の出力変化については無視してもよいし、平均化処理を施してもよい。
【００３８】
これより、演算処理部５０は、ラップ部１０の周方向の圧力分布を測定することができ、色画像表示装置５１は、圧力センサ１３（その演算処理部５０）により検出されるトンネル周方向の圧力分布を多色のグラデーションにより表示することができる。
【００３９】
上記のように、セントル５の型枠体８と打設済みの覆工コンクリート１１とのラップ部１０に、トンネル周方向に連続するシート状の圧力センサ１３を配置して、トンネル周方向の圧力分布を測定するので、セントル５の局所的な過度の押当て等を見逃すことがなく、型枠体８の偏り状態についても容易に認識可能となる。従って、圧力分布の測定結果に基づいて、左右のジャッキ７ａ、７ｂによりバランス調整を行って、偏圧が発生しないようにセントル５を設置することができる。
【００４０】
特に、色画像表示装置５１を用いて、圧力分布を多色のグラデーションで表示することにより、偏り状態を直感的に認識して、直感的な操作が可能となる。
【００４１】
このように、セントル５の設置に際し、点ではなく、面でモニタリングすることにより、偏圧が発生しないように管理することが可能となることから、既設コンクリートにひび割れが発生したり、角欠けが発生することがほぼなくなり、補修作業及び補修費用の削減が可能となる。また、ひび割れや角欠けが発生し、これを施工中に発見することができないと、供用後にその部分が落下して第三者被害を引き起こすことがあるが、偏圧を抑制できることから、第三者被害を防止可能となる。
【００４２】
尚、圧力センサとしては、上記実施形態で用いた電磁誘導方式の他、感圧抵抗方式、静電容量方式などがあるが、耐久性及び価格の面で、電磁誘導方式が優れていると言うことができる。
【００４３】
次に、本発明の他の実施形態について、図５により説明する。
図５は本発明の他の実施形態を示すセントル・ラップ部のトンネル軸方向に沿う断面図である。
【００４４】
本実施形態では、シート状の圧力センサ１３の幅（トンネル軸方向の長さ）を長くし、ラップ部１０から覆工コンクリートの打設空間９内に延長される延長部１３ａを設けている。
これによれば、圧力センサ１３の延長部１３ａにより、覆工コンクリート打設時のコンクリート充填圧力を検出可能となる。
【００４５】
覆工コンクリート打設空間９へのコンクリートの充填は、一般的に妻型枠側からなされるため、ラップ部１０近傍まで正しく充填がなされたか否かの判断は極めて重要である。従って、本実施形態によれば、覆工コンクリート打設空間９へのコンクリート充填を簡単に検知することができ、圧力センサ１３を、セントル設置時のみならず、コンクリート充填時にも有効利用することができる。
【００４６】
この場合、圧力センサ１３の表面側が打設されるコンクリートと接触するため、圧力センサ１３の表面側を剥離が容易な保護フィルムで覆う構成とすると、次回打設位置での圧力センサ１３の再利用が確実となる。
【００４７】
尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４８】
１  トンネル
２  吹付コンクリート
３  トンネル底面
４  レール
５  セントル
６  架台
７  ジャッキ
８  型枠体
９  覆工コンクリート打設空間
１０  ラップ部
１１  打設済みの覆工コンクリート
１２  ゴム面木
１３  圧力センサ
２１  駆動コイル層
２２  検出コイル層
２３  弾性体層
２４  導電体層
３１  駆動コイル３１ｃ側のループ電極線
３２  検出コイル３２ｃ側のループ電極線
４１  駆動回路
４２  発振器
４３  電流ドライバ
４４  切換スイッチ
４５  検出回路
４６  電流アンプ
４７  同期検波部
４８  ＡＤ変換部
４９  切換スイッチ
５０  演算処理部（ＭＰＵ）
５１  色画像表示装置
【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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