(57)【要約】【課題】  セグメント製造方法において、脱気用シート部材などを用いなくてもコンクリート硬化時の気泡痕発生を防止でき、硬化後に偏りのない強度が得られるとともに、製造効率を向上することができるようにする。【解決手段】  基台４に型枠本体を傾斜して保持して、幅方向には略水平で、周方向には型枠底面３ａが周方向内側面３ｂ側から周方向内側面３ｃ側に向けて幅方向から見たとき左右の一方向側に傾斜するようにする。そして、最上部に位置する周方向の一方の端部から型枠底面３ａに沿って流下するようにコンクリートを打設する。コンクリートは、補強繊維入りの高流動コンクリートとする。【選択図】      図３
2005067146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向に真直で、幅方向と直交する周方向に湾曲された湾曲底面を有しその周囲および上側を型枠面で覆ってコンクリート打設空間を形成するセグメント型枠にコンクリートを打設する工程を含むセグメント製造方法であって、
前記セグメント型枠を、前記湾曲底面が、幅方向が略水平で、周方向が幅方向から見て左右の一方向側に傾斜して、周方向の一方の端部が最上部に位置する姿勢で保持し、
コンクリートを前記セグメント型枠の一方の端部側から打設することを特徴とするセグメント製造方法。
【請求項２】
前記コンクリートが補強繊維を含む高流動コンクリートであることを特徴とする請求項１に記載のセグメント製造方法。
【請求項３】
前記補強繊維は、長さが２０ｍｍ〜６０ｍｍ、直径が０．３ｍｍ〜０．９ｍｍ、アスペクト比が３０〜１００の短繊維状の鋼繊維であって、前記コンクリートに対する混入率が０．４容積％〜２．０容積％とされたことを特徴とする請求項２に記載のセグメント製造方法。
【請求項４】
少なくともコンクリート打設が終了する直前では、前記セグメント型枠の一方の端部における前記湾曲底面の周方向の傾きが略水平となるように配置することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセグメント製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セグメント製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばシールドトンネルなどの筒状地下構造物では、筒状の覆工体を形成するためにそのような覆工体を軸方向、周方向に分割した形状を有する曲板状のセグメントを、掘削面に配置して、覆工体の延設方向および周方向に接合する工法が採用されている。このようなセグメントとして、鉄筋コンクリート構造を有するコンクリートセグメント、鋼枠にコンクリート打設する合成セグメントなどが知られている。また、これらのセグメントを製造する際、硬練りのコンクリートでは、セグメント型枠に振動を加えて締め固めをする必要があったことから、製造効率を向上するために高流動コンクリートを打設する製造方法が提案されている。
例えば、特許文献１には、円弧状の湾曲面を有する底板を上側に凸となる姿勢で、湾曲方向の左右を略水平に支持する姿勢でコンクリートを打設するためのセグメント製造用型枠が記載されている。
また、特許文献２には、セグメント型枠に高流動コンクリートを打設する際、余剰空気、余剰水を効果的に排除するために、外周型枠面の内面に通気性および通水性を有するシート部材が設けられ、外周型枠面のコンクリート投入スリットの近傍に多数の孔が形成されているコンクリートセグメント製作型枠およびこれを用いた製作方法が記載されている。
また、特許文献３には、高流動コンクリートを打設する際、蓋型枠の下面に集まる気泡を逃すため、蓋型枠の内側に複数の脱気用シートが設けられたセグメント製造用型枠が記載されている。
【特許文献１】特開平１０−２８６８１３号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献２】特開平１０−１９３３１０号公報（第２−３頁、図１−３）
【特許文献３】特開２００２−２００６１０号公報（第２−３頁、図１−３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来のセグメント製造方法によれば、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、高流動コンクリートを打設すると、気泡を巻き込みやすくなるというという問題があった。
特許文献２、３に記載の技術では、そのような気泡巻き込みが生じる場合でも、脱気しやすいように改善されているものの、脱気のためのシート部材を用いるので、セグメント型枠のコストが高くつくという問題があった。
一方、近年、セグメントのひび割れ強度や耐震性向上の要求が高まっており、高流動コンクリートに補強繊維を分散させることが考えられる。しかしながら、発明者らが実験したところによれば、従来のセグメントの製造方法において、補強繊維入りの高流動コンクリートを打設すると、補強繊維の配向に偏りが生じ、強度が不均一となるという問題があることが分かった。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、脱気用シート部材などを用いなくてもコンクリート硬化時の気泡痕発生を防止でき、硬化後に偏りのない強度が得られるとともに、製造効率を向上することができるセグメント製造方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、幅方向に真直で、幅方向と直交する周方向に湾曲された湾曲底面を有しその周囲および上側を型枠面で覆ってコンクリート打設空間を形成するセグメント型枠にコンクリートを打設する工程を含むセグメント製造方法であって、前記セグメント型枠を、前記湾曲底面が、幅方向が略水平で、周方向が幅方向から見て左右の一方向側に傾斜して、周方向の一方の端部が最上部に位置する姿勢で保持し、コンクリートを前記セグメント型枠の一方の端部側から打設することを特徴とするセグメント製造方方法とする。
この発明によれば、コンクリートをセグメント型枠の周方向の一方の端部側から打設することにより、コンクリートが、略水平の幅方向には均一に流動し、周方向には一方向に傾斜された湾曲底面の傾斜に沿って下方に流下して、セグメント型枠内に充填される。そのため、気泡の巻き込みが少なくなり、気泡が巻き込まれたとしてもセグメント型枠の上面側に傾斜に沿って移動して、自然にセグメント型枠の一方の端部側から逃れることができる。また、コンクリートが湾曲底面の傾斜に沿って流下するので、流動方向が一方向に揃えられる。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のセグメント製造方法において、前記コンクリートが補強繊維を含む高流動コンクリートである。
この発明によれば、補強繊維がコンクリートの流動方向に揃って配向されるので、セグメントの湾曲方向に補強繊維の長手方向を整列させることができる。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のセグメント製造方法において、前記補強繊維は、長さが２０ｍｍ〜６０ｍｍ、直径が０．３ｍｍ〜０．９ｍｍ、アスペクト比が３０〜１００の短繊維状の鋼繊維であって、前記コンクリートに対する混入率が０．４容積％〜２．０容積％とされた方法とする。
この発明によれば、このような形状、量の鋼繊維を混入することにより、硬化後のひび割れ強度や剪断強度を向上することができるので、配力筋・フープ筋などを省略することが可能となる。その結果、セグメント型枠内で、一層高い流動性を得ることができ、製造効率を向上することができる。また、配力筋・フープ筋などを省略できるので、低コストで製作することができる。
【０００８】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載のセグメント製造方法において、少なくともコンクリート打設が終了する直前では、前記セグメント型枠の一方の端部における前記湾曲底面の周方向の傾きが略水平となるように配置する。
この発明によれば、コンクリートを打設するための注入孔となるセグメント型枠の一方の端部を、周方向の傾きが略水平となるように配置するので、コンクリート打設工程の最後に形成されるコンクリート面を略水平に形成することができる。そのため、コンクリートが自然に流動することで、セグメント外周面に沿う外表面を形成できるから、鏝仕上げなどの後仕上げを不要もしくは簡略化することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のセグメント製造方法によれば、コンクリートを円滑に充填することができるので、脱気用シート部材などを用いなくてもコンクリート硬化時の気泡痕発生を防止でき、またコンクリートの流動状態が均一化されて硬化後に偏りのない強度が得られ、しかも製造効率を向上することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同一または相当する部材には同一符号を付し、共通する説明は省略する。
本実施形態のセグメント製造方法により製造されるセグメントは、それを複数環状に接合しつつその環状構造の軸方向にも接合して行くことにより、例えばシールドトンネルなどの筒状構造物を形成可能とするものである。このため、セグメントは、筒状構造物の軸方向に直交する断面における周方向に沿って所定の湾曲が形成された曲板状部材とされる。そこで以下では、誤解のおそれのない限り、筒状構造物の軸方向、周方向を、セグメント単体およびセグメント型枠に関する方向を参照する場合にも用いる。
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るセグメント製造方法により製造されるセグメントの一例を説明するための周方向の断面説明図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２は、本発明の実施形態に係るセグメント製造方法に用いるセグメント型枠の概略構成を説明するための斜視説明図である。図３は、本発明の実施形態に係るセグメント製造方法の概要を説明するための模式説明図である。図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態に係るセグメント製造方法の工程を順次説明するための工程説明図である。
【００１１】
本発明の実施形態に係るセグメント製造方法について説明する。
まず本実施形態のセグメント製造方法で製造されるセグメントの一例として、図１に示したセグメント６の概略構成について説明する。
セグメント６は、所定の軸方向に延ばされ略同心円筒状の湾曲を有する外周面６ｅ、内周面６ａと、その軸方向の端面を形成し軸方向に隣接する他のセグメントと接合するための接合面６ｄ、６ｄと、接合面６ｄ、６ｄに略直交して周方向の端面を形成し周方向に隣接する他のセグメントと接合するための接合面６ｂ、６ｃとで囲まれた曲板状に硬化されたコンクリートセグメントである。すなわち、セグメント６は、軸方向に真直で、周方向に湾曲された形状を有するものである。
このようにセグメント６は、軸方向に対向する接合面６ｃ、６ｃが所定距離だけ離れて平行とされているので、以下では、軸方向を幅方向とも称する。
外周面６ｅ、内周面６ａの近傍には、それらの湾曲に略沿って延ばされた主筋８…が配置されている。また、接合面６ｂ、６ｃの近傍には、それぞれ他のセグメント６と周方向に接合するための継手部１３が設けられ、主筋８…と接合されている。
【００１２】
継手部１３の詳細構成は、接合面６ｂ、６ｃの面に整列して配置された継手金具１２と、継手金具１２を内部側で支持する連結ロッド１０と、連結ロッド１０が受ける荷重をセグメント内部に伝達するための主筋架台１１とが、それぞれ溶接、ボルト締結などにより結合されてなる。
また主筋架台１１の詳細構成は、セグメント幅方向に延ばされ、主筋８…を接合するための主筋受け部１１ａ、１１ａと、それらをセグメント厚さ方向に連結する連結プレート１１ｂとからなる。
【００１３】
本実施形態では、コンクリート７として繊維補強高流動コンクリートを用いる。繊維補強高流動コンクリートとは、高流動コンクリートに所定量の補強繊維を混入したものである。
例えば、補強繊維として、短繊維状の鋼繊維が採用できる。短繊維の形状としては、例えば、長さが２０ｍｍ〜６０ｍｍ、直径が０．３ｍｍ〜０．９ｍｍ、アスペクト比が３０〜１００の範囲のものが好ましい。また、コンクリートに対する混入率は、０．４容積％〜２．０容積％とすることが好ましい。
高流動コンクリートは、どのような構成でもよいが、例えば、シリカフュームなどの粉体を混入したり、増粘剤を添加したりすることにより、分離抵抗性が確保されるようにして、高流動性を得る構成が採用できる。
【００１４】
このようなセグメント６を製造するために、本実施形態では、図２に示したセグメント型枠１を用いる。
セグメント型枠１の概略構成は、蓋型枠２、型枠本体３および基台４からなる。
蓋型枠２は、型枠本体３の上側を覆って、セグメント６の外周面６ｅを形成するためのもので、外周面６ｅに略沿うように湾曲された外周型枠面２ａ（型枠面）を有する平面視略矩形状の曲板からなる蓋本体２ｄの周方向の一端側に、上下に開口する矩形枠状のコンクリート注入部２ｂが設けられてなる。符号２ｃは、蓋本体２ｄにあけられた注入部開口を示す。
【００１５】
型枠本体３は、上側に凸の曲板形状を有する底板３Ａの周囲に、周方向側板３Ｂ、幅方向側板３Ｄ、周方向側板３Ｃおよび幅方向側板３Ｄを立設して、その上端部がセグメント６の内周面６ａの湾曲に沿う側板上面３ｅが形成された部材である。
そして、それらで囲まれる内部側に、セグメント６の内周面６ａ、接合面６ｂ、６ｄ、６ｃ、６ｄを形成するための型枠面である型枠底面３ａ（湾曲底面）、周方向内側面３ｂ（型枠面）、幅方向内側面３ｄ（型枠面）、周方向内側面３ｃ（型枠面）、幅方向内側面３ｄ（型枠面）が設けられる。
そして、蓋型枠２が型枠本体３の側板上面３ｅ上の所定位置に配置されるとき、外周型枠面２ａ、型枠底面３ａ、周方向内側面３ｂ、幅方向内側面３ｄ、周方向内側面３ｃおよび幅方向内側面３ｄで囲まれたコンクリート打設空間５が形成されるものである。
【００１６】
基台４は、型枠本体３を周方向側板３Ｃに対して周方向側板３Ｂ側を高い位置に保持し、その型枠底面３ａが、幅方向から見たときに周方向内側面３ｂ側から周方向内側面３ｃ側に向けて、左右の一方向側に傾斜する姿勢で配置されるようにした保持部材である。
本実施形態では、型枠本体３は、特に周方向内側面３ｂ側の側板上面３ｅおよび型枠底面３ａの接線方向が略水平となるように配置されている。
【００１７】
以上に述べた構成により、幅方向側から見ると、図３（ａ）に示したように、コンクリート注入手段１４によりコンクリート注入部２ｂにコンクリートを注入するとき、コンクリートが型枠底面３ａの傾斜に沿って図示左方向に矢印のように円滑に流下する。
一方、上面視では、図３（ｂ）に示したように、型枠底面３ａの幅方向が略水平に配置されているために、幅方向に延びるコンクリート注入部２ｂのどこに注入されるコンクリートも幅方向の一方に偏って流れることがなく、周方向に沿う均一な安定した流れが形成される。
したがって、高流動コンクリートを用いる場合、渦状の流れが生じて気泡を巻き込むことが少なくなる。また、流動状態が均一なので、強度の偏りも生じない。特に、鋼繊維のような補強繊維が含まれている場合には、補強繊維が一様な流れに沿って配向されるので、繊維の長手方向を周方向に沿わせることができ、一層安定した均一な強度を発揮することができるという利点がある。
【００１８】
本実施形態のセグメント製造方法の各工程について、図４を参照して説明する。
図４（ａ）に示したように、型枠本体３（図３参照）に主筋８、継手部１３などを配置し、側板上面３ｅ上に外周型枠面２ａを密着させるように蓋型枠２を配置する。このとき、コンクリート注入部２ｂは、周方向内側面３ｂの近傍に配置され、注入部開口２ｃが略水平面に沿う位置に形成される。
次に、図４（ｂ）に示したように、コンクリート注入手段１４により、コンクリート注入部２ｂから、コンクリート７を注入する。すると型枠底面３ａに沿って、図示矢印の方向にコンクリート７が流下する。
周方向内側面３ｃ側が充填されると、外周型枠面２ａに下方側から外周型枠面２ａの傾斜に沿ってコンクリート７が充填される（図４（ｃ）参照）。このとき、乱流の影響などにより鋼繊維などの配向が乱されることがないように、あるいは多少気泡が巻き込まれたとしても、気泡が浮力により上昇して、外周型枠面２ａ側に集まることができる十分な時間が得られるように、流速を適切にするため、コンクリート７の注入量を調整する。
【００１９】
なお、本実施形態の場合、配力筋、フープ筋などの、流動の妨げとなる鉄筋がないために一層優れた配向が得られる。
このため、気泡の巻き込みは非常に少なく、多少外周型枠面２ａ側に集まったとしても、下方から徐々に上昇するコンクリート７により次第に上方に移動され、コンクリート打設空間５内に戻される。したがって、例えば脱気用シート部材などを外周型枠面２ａに設ける必要がないので、製造工程が簡略化される。
【００２０】
このようにして、最終的には、図４（ｄ）に示したように、鋼繊維が周方向に配向され、外周型枠面２ａ側の気泡が自然に上方に抜かれた状態で、コンクリート７の最上面が注入部開口２ｃに至り、略水平方向に、側板上面３ｅに整列した滑らかなコンクリート表面１５が形成される。このため、鏝仕上げなどの仕上げ工程を省くことができる。
また、コンクリート７が円滑に流動して充填されるので、セグメント型枠１に振動を加える締固めを行う必要もなく、セグメント型枠１を振動台に設ける必要もなく、振動に耐えるほど高剛性とする必要もない。そのため、安価で高耐久性のセグメント型枠１とすることができるという利点がある。
そして、コンクリート７の注入を停止し、硬化するのを待ってから、型枠本体３から脱型することにより、セグメント６が製造される。
【００２１】
なお、上記の説明では、高流動コンクリートを注入する場合で説明したが、型枠底面の傾斜に沿って円滑に流下する程度の流動性を備えているコンクリートであれば、いわゆる高流動コンクリートとは言われない流動性の高いコンクリートを用いてもよい。
【００２２】
また、上記の説明では、平面視矩形状のセグメントの例で説明したが、幅方向に真直で周方向に湾曲されていれば、平面視矩形状に限定されるものではない。例えば、平面視六角形であってもよく、周方向の端部に６角形の山形が配置された構成を採用することができる。この場合、コンクリート注入孔を山形に沿う形状として、幅方向に一様な流れを形成することができる。あるいは、山形の頂部注入孔を設けて、コンクリートの硫下とともに幅方向に広がって幅方向の側面に到達し、それから、周方向に沿って一様に硫下するようにすることもできる。
【００２３】
また、上記の説明では、型枠本体３を固定し、湾曲底面の傾斜が固定された場合で説明したが、コンクリート打設中に傾斜を変えられるようにしてもよい。例えば、初期充填時は、傾斜を大きくして速い流速とし、下端側にコンクリートが到達してから徐々に傾斜を緩めるようにしてもよい。その際、コンクリート打設終了直前には、注入部開口２ｃが略水平となるような傾斜とすることが好ましい。
【００２４】
また、上記の説明では、より好ましい例として注入部開口２ｃが略水平の場合で説明したが、注入部開口２ｃ以上に充填できれば、必ずしも水平である必要はない。
【００２５】
また、上記の説明では、より好ましい例として、湾曲底面が上側に凸に配置される例で説明したが、上側に凹面を配置して、凹面の周方向が一方向に傾斜するようにしてもよい。この場合においても、傾斜に沿って、気泡が追い出され、補強繊維が周方向に配向されるという上記と同様の作用効果を有する。なお、注入部開口２ｃは、コンクリート打設の最終段階で別の型枠で覆って、コンクリートが完全に充填されるようにすることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係るセグメント製造方法により製造されるセグメントの一例を説明するための周方向および軸方向の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るセグメント製造方法に用いるセグメント型枠の概略構成を説明するための斜視説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係るセグメント製造方法の概要を説明するための模式説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係るセグメント製造方法の工程を順次説明するための工程説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  セグメント型枠
２ａ  外周型枠面（型枠面）
２ｂ  コンクリート注入部
２ｃ  注入部開口
３  型枠本体
３ａ  型枠底面（湾曲底面）
３ｂ、３ｃ  周方向内側面（型枠面）
３ｄ  幅方向内側面
３ｅ  側板上面
４  基台
５  コンクリート打設空間
６  セグメント
７  コンクリート
８  主筋
１５  コンクリート表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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