(57)【要約】【課題】バイブレータをガイドする部材を省いて、段取り作業を簡略化し、バイブレータの振動を型枠表面のコンクリートに効率よく伝えて、天頂部のコンクリート面を高品質に成形する。【解決手段】バイブレータ１５をトンネル周方向に長いフレーム１６と、両端の振動発生器１７とから構成し、フレーム１６に複数の車輪１９を設ける。バイブレータ１５をトンネル天頂部の検査窓８を通し、型枠４ｂの上に設置する。バイブレータ１５を電動ウインチ２７によりワイヤロープを介しトンネル軸線方向へ牽引する。バイブレータ１５より電動ウインチ２７側の型枠４ｂにケーブル保持具を取り付け、振動発生器１７の給電ケーブルを保持する。【選択図】        図１
2005002730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの天頂部に設けられた型枠の上で、車輪を備えたバイブレータを牽引手段により索状部材を介しトンネル軸線方向へ牽引し、天頂部の打設空間に充填されたコンクリートをバイブレータで締め固めることを特徴とするトンネル天頂部のコンクリート締め固め方法。
【請求項２】
トンネルの天頂部に設けられた型枠の上で転動する車輪を備えたバイブレータと、バイブレータに連結された索状部材と、索状部材を介してバイブレータをトンネル軸線方向へ牽引する牽引手段とから構成したこと特徴とするトンネル天頂部のコンクリート締め固め装置。
【請求項３】
バイブレータがトンネル周方向に延びるフレームを備え、フレームに複数の振動発生器と複数の車輪とを設けた請求項２に記載のトンネル天頂部のコンクリート締め固め装置。
【請求項４】
フレームを型枠と平行な面内で折畳可能に構成した請求項３に記載のトンネル天頂部のコンクリート締め固め装置。
【請求項５】
バイブレータより牽引手段側の型枠に、振動発生器の給電ケーブルを保持するケーブル保持具を取り付けた請求項３又は４に記載のトンネル天頂部のコンクリート締め固め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル天頂部の打設空間に充填されたコンクリートを締め固める方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、型枠を用いてトンネル天頂部にコンクリートの打設空間を形成し、この打設空間に鉄筋や鋼線等のガイド部材を張設し、ガイド部材にバイブレータを吊り下げ、バイブレータの給電ケーブルをケーブルリールに巻き取って、バイブレータを切羽側へ牽引し、打設空間に充填されたコンクリートをバイブレータにより締め固める方法が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−３７９５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の締め固め方法によると、型枠組み工程に先立ち、ガイド部材を天頂部に張設する必要があり、段取り作業が煩雑化する問題点があった。また、バイブレータをガイド部材に吊り下げた状態で牽引するので、バイブレータの振動が型枠表面のコンクリートに充分伝わらず、トンネルの天井に露出するコンクリート面の品質が低下する不具合もあった。
【０００５】
本発明の目的は、上記課題を解決し、バイブレータのガイド部材を省略し、段取り作業を簡略化できるとともに、バイブレータの振動を型枠表面のコンクリートに効率よく伝え、天頂部のコンクリート面を高品質に成形できるトンネル天頂部のコンクリート締め固め方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の締め固め方法は、トンネルの天頂部に設けられた型枠の上で、車輪を備えたバイブレータを牽引手段により索状部材を介しトンネル軸線方向へ牽引し、天頂部の打設空間に充填されたコンクリートをバイブレータで締め固めることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の締め固め装置は、トンネルの天頂部に設けられた型枠の上で転動する車輪を備えたバイブレータと、バイブレータに連結された索状部材と、索状部材を介してバイブレータをトンネル軸線方向へ牽引する牽引手段とから構成したこと特徴とする。
【０００８】
ここで、バイブレータの牽引方向は、通常、トンネルの坑口側から切羽側であるが、逆方向でもよく、両方向へ往復させてもよい。索状部材としては、ワイヤロープ、チェーン、ベルト、合成又は天然繊維ロープ等を使用できる。牽引手段としては、電動ウインチ、手巻きウインチ、油圧ウインチ、油圧シリンダ等を使用できる。
【０００９】
バイブレータは、特定の形状に限定されず、例えば、全体が棒状、格子状、平板状のものを使用できる。ただし、天頂部の打設空間に充填されたコンクリートを効率よく加振できる点で、トンネル周方向に長い形状のものが好ましい。具体的には、バイブレータがトンネル周方向に延びるフレームを備え、フレームに複数の振動発生器と複数の車輪とを設けるとよい。
【００１０】
この場合、バイブレータを天頂部の型枠の検査窓を通して打設空間に容易に出し入れできるように、フレームを型枠と平行な面内で折畳可能に構成するのが望ましい。また、振動発生器の給電ケーブルがコンクリートによって流されないように、バイブレータより牽引手段側の型枠に、給電ケーブルを保持するケーブル保持具を取り付けるとよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。この実施形態のトンネルにおいては、図１に示すように、地山の掘削面１に支保コンクリート２が吹付工法により施工され、支保コンクリート２に覆工コンクリート３が型枠工法により施工されている。覆工コンクリート３を成形する型枠４は自走台車５上にフレーム６を介して円筒状に組み立てられ、型枠４の各部に扉７を備えた検査窓８が設けられている。
【００１２】
トンネルの側壁部に設けられた型枠４ａは支保コンクリート２との間に側壁部打設空間１０を形成し、検査窓８からこの打設空間１０に注入されたコンクリートによって覆工コンクリート３の側盤部３ａが打設される。また、トンネルの天頂部に設けられた型枠４ｂは支保コンクリート２との間に天頂部打設空間１１を形成し、扉７の注入口１２からこの打設空間１１に注入されたコンクリートによって覆工コンクリート３の天盤部３ｂが打設される。なお、注入口１２は、図４に示すように、打設空間１１の坑口側端部と中間部とに２つ設けられている。
【００１３】
天頂部打設空間１１に充填されたコンクリートを締め固める装置は、図２，図３に示すように、天頂部の型枠４ｂの上にバイブレータ１５を備えている。このバイブレータ１５は、トンネル周方向に長く延びるフレーム１６と、モータ及び振動子（図示略）を内蔵した一対の振動発生器１７とから構成されている。振動発生器１７は、フレーム１７の延長方向に突出するように、フレーム１６の両端締結部１６ａに取り付けられている。
【００１４】
フレーム１６は、２本の鋼製パイプを枢軸１８で連結することにより、型枠４ｂと平行な円筒面内で折畳可能に構成されている。フレーム１６には、型枠４ｂの上で転動する３つの車輪１９と、２本のワイヤロープ２０（索状部材）が連結される一対の牽引金具２１と、振動発生器１７から延びる給電ケーブル２２をフレーム１６の外部に取り出す一対のケーブル取出口２３（エルボを使用）とが設けられている。
【００１５】
一方、図４，図５に示すように、自走台車５の切羽側端部には作業用足場２５が設けられ、作業用足場２５にスタンド２６を介し２台の電動ウインチ２７（牽引手段）が設置されている。電動ウインチ２７のドラム２７ａにはワイヤロープ２０が巻き付けられ、ドラム２７ａの回転によりワイヤロープ２０を介しバイブレータ１５がトンネル軸線方向において坑口側（図４の左側）から切羽側（図４の右側）へ牽引される。
【００１６】
バイブレータ１５より電動ウインチ２５側の型枠４ｂには、一対二組のケーブル保持具２９が設けられている。図２，図３に示すように、ケーブル保持具２９は鋼棒を折り曲げて形成され、基端が点検窓８の窓枠８ａにボルト３０で取り付けられ、先端側の直線部分に複数のフック３１が固着されている。そして、振動発生器１７の給電ケーブル２２がフック３１により支持され、バイブレータ１５の近傍において天頂部打設空間１１の上部に保持されている。
【００１７】
なお、この実施形態では、ワイヤロープ２０及び給電ケーブル２２が結束金具３２により等ピッチで束ねられ、ケーブル保持具２９に保持されている。天頂部打設空間１１の切羽側端部には妻型枠３３（図４参照）が設けられ、妻型枠３３にワイヤロープ２０及び給電ケーブル２２の通し孔（図示略）が設けられている。結束金具３２は妻型枠３３の外側で取り外され、給電ケーブル２２が電動ウインチ２７の手前でワイヤロープ２０から分離されている。
【００１８】
次に、天頂部打設空間１１に充填されたコンクリートを締め固める方法について説明する。覆工コンクリート３は、自走台車５の長さに応じたスパン（例えば約１０ｍ）で、左右の側盤部３ａが打設されたのちに、天盤部３ｂが打設される。天盤部３ｂの打設にあたっては、図４，図５に示すように、天頂部打設空間１１にバイブレータ１５及びケーブル保持具２９が設置されるとともに、ワイヤロープ２０及び給電ケーブル２２が配線される。
【００１９】
この場合、バイブレータ１５は、フレーム１６を二つ折りにし（図３参照）、坑口側の検査窓８から挿入したのち、型枠４ｂの上で展開する。こうすれば、型枠組立後であっても、長尺のバイブレータ１５を天頂部の型枠４ｂ上に簡単に設置することができる。ケーブル保持具２９は、バイブレータ１５より切羽側の検査窓８から挿入し、基端を窓枠８ａに取り付け、先端側のフック３１にワイヤロープ２０と給電ケーブル２２を保持する。なお、天頂部の型枠４ｂを組み立てる際に、バイブレータ１５を型枠４ｂと打設済み天盤部３ｂとの接続部分から予め挿入しておいてもよい。
【００２０】
天盤部３ｂを成形するコンクリートは、まず、坑口側の注入口１２から打設空間１１に注入される。注入されたコンクリートは、図５に鎖線Ｃで示すように、切羽側から坑口側へ徐々に迫り上がる形態で打設空間１１に充填される。この状態で、振動発生器１７と電動ウインチ２７とを起動し、コンクリートをバイブレータ１５で締め固めつつ、バイブレータ１５を電動ウインチ２７によりワイヤロープ２０を介し切羽側へ牽引する。このとき、給電ケーブル２２には張力が作用しない。
【００２１】
また、電動ウインチ２７は、連続的に駆動してもよく、間欠的に駆動してもよい。どちらの場合も、バイブレータ１５はワイヤロープ２０に導かれ、型枠４ｂの上で車輪１９を転がして一直線に移動する。このため、従来とは異なり、バイブレータ１５を案内するためのガイド部材が不要になり、型枠組み工程の前にガイド部材を設置するための段取り作業を省略できるうえ、ガイド部材を埋め殺しにする無駄もなくなる。
【００２２】
振動発生器１７の振動はフレーム１６を介し３つの車輪１９に伝播する。そして、一対の振動発生器１７が打設空間１１下部のコンクリートを加振し、フレーム１６が頂部のコンクリートを加振する。従って、１本のバイブレータ１５によりトンネル周方向の各部でコンクリートを効率よく均質に締め固めることができ、さらに、車輪１９から型枠４ｂへの振動伝播によって、トンネルの天井に露出するコンクリート面を美しく成形することができる。
【００２３】
バイブレータ１５が切羽側へ進むに従い、ケーブル保持具２９を切羽側の検査窓８に順送りして取り付け直し、給電ケーブル２２とワイヤロープ２０を常にバイブレータ１５の近辺に保持する。こうすれば、ケーブル２２とワイヤロープ２０がコンクリートに流されて埋没するおそれがなく、特に、ケーブル２２の断線を防止できる。その後、コンクリートを中間の注入口１２から充填し、同様に締め固め、天盤部３ｂの全長を打設したのち、バイブレータ１５を最も切羽側の検査窓８から、或いは、妻型枠３３の一部に設けた扉付きの取出口（図示略）から取り出す。
【００２４】
図６，図７，図８は締め固め装置の別の実施形態を示すものである。この締め固め装置は、バイブレータ１５を型枠４ｂの上で一時的に係留するピン４１を備えている点、給電ケーブル２２をピン状のケーブル保持具５１で保持している点で、前記実施形態の装置と相違する。図６，図７に示すように、係留ピン４１及びピン状ケーブル保持具５１は、坑口側の注入口１２の手前位置と切羽側の適宜位置とにおいて、バイブレータ１５より電動ウインチ２７側の型枠４ｂに取り付けられている。
【００２５】
係留ピン４１は、図８（ａ）に示すように、型枠４ｂの下面に固着された支持筒４２と、支持筒４２に挿入された係止パイプ４３と、係止パイプ４３を支持筒４２に対し上下２段に連結する連結ピン４４とから構成されている。係止パイプ４３には、支持筒４２の下端に合わせて下段位置を決める目印線４５が刻まれている。そして、係止パイプ４３は、上段位置で天頂部打設空間１１に進入し、バイブレータ１５を係留し、下段位置で打設空間１１から退出し、バイブレータ１５を解放し、型枠４ｂの孔４６を塞ぐようになっている。なお、この係留ピン４１を前記実施形態の締め固め装置に用いることも可能である。
【００２６】
ケーブル保持具５１は、図８（ｂ）に示すように、型枠４ｂの下面に固着された支持筒５２と、支持筒５２に挿入された保持パイプ５３と、保持パイプ５３にかえて支持筒５２に挿入される栓パイプ５４と、保持パイプ５３又は栓パイプ５４を支持筒５２に連結する連結ピン５５とから構成されている。そして、バイブレータ１５より電動ウインチ２７側の支持筒５２に保持パイプ５３を取り付け、その上端の凹部５６に給電ケーブル２２を保持し、バイブレータ１５が通過後の支持筒５２には栓パイプ５４を取り付け、その上端で型枠４ｂの孔４６を閉塞できるようになっている。
【００２７】
この実施形態の締め固め装置によれば、コンクリートの注入初期に、バイブレータ１５をワイヤロープ２０の張力のもとで係留ピン４１に係留しておくことで、コンクリート圧によってバイブレータ１５が変動するおそれがなく、締め固め作業を適正な位置で開始することができる。また、ケーブル保持具５１がピン状に形成されているので、前記実施形態のケーブル保持具２９と比較し、型枠４ｂに対する着脱が容易であり、また、給電ケーブル２２を天頂部打設空間１１のより高い位置で確実に保持できる利点がある。
【００２８】
なお、図７に示すように、ケーブル保持具５１がトンネル周方向の略中央に位置しているので、給電ケーブル２２はバイブレータ１５両端部のケーブル取出口２３から中央部の金具５７を通してケーブル保持具５１に掛けらている。ワイヤロープ２０は、前記実施形態とは異なり、ケーブル保持具５１に保持されず、給電ケーブル２２と分離した状態で電動ウインチ２７まで延びている。
【００２９】
本発明の締め付け方法及び装置は、前記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するようなバイブレータを用いるなど、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（１）図９に示すバイブレータ６１は、フレーム１６がトンネル周方向に長く延び、かつ平面「く」字形に屈曲するように形成されている。
（２）図１０に示すバイブレータ７１は、トンネル周方向に長い２本のフレーム１６の間に、トンネル軸線方向を向く振動発生器１７を複数本（例えば６本）並設し、全体が格子状に形成されている。
（３）図１１に示すバイブレータ８１は、トンネル周方向に長い薄箱形のフレーム８２の内側に、トンネル軸線方向を向く振動発生器１７を複数本（例えば６本）並設し、全体が平板状に形成されている。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明に係る締め固め方法及び装置によれば、トンネル天頂部の型枠上で車輪付バイブレータを牽引するので、バイブレータのガイド部材を省略して、段取り作業を簡略化できるとともに、バイブレータの振動を型枠表面のコンクリートに効率よく伝えて、天頂部のコンクリート面を高品質に成形できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すトンネル天頂部の横断面図である。
【図２】トンネル天頂部のコンクリートを締め固める装置を示す正面図である。
【図３】同締め固め装置の平面図である。
【図４】天頂部のコンクリートを締め固める方法を示すトンネル縦断面図である。
【図５】同締め固め方法を示す平面図である。
【図６】締め固め装置の別の実施形態を示すトンネル縦断面図である。
【図７】同締め固め装置の平面図である。
【図８】同締め固め装置の係留ピン及びケーブル保持具を示す正面図である。
【図９】バイブレータの変更例を示す平面図である。
【図１０】バイブレータの別の変更例を示す２面図である。
【図１１】バイブレータのさらに別の変更例を示す２面図である。
【符号の説明】
３    覆工コンクリート
３ａ  側盤部
３ｂ  天盤部
４    型枠
４ｂ  天頂部の型枠
８    検査窓
１１    天頂部打設空間
１２    注入口
１５    バイブレータ
１６    フレーム
１７    振動発生器
１９    車輪
２０    ワイヤロープ
２２    給電ケーブル
２７    電動ウインチ
２９    ケーブル保持具
５１    ケーブル保持具
６１    バイブレータ
７１    バイブレータ
８１    バイブレータ
８２    フレーム
【図１】
2005002730.tif 000003
【図２】
2005002730.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005002730.tif 000006
【図５】
2005002730.tif 000007
【図６】
2005002730.tif 000008
【図７】
2005002730.tif 000009
【図８】
2005002730.tif 000010
【図９】
2005002730.tif 000011
【図１０】
2005002730.tif 000012
【図１１】
2005002730.tif 000013