(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルのインバート部にインバート型枠を用いてコンクリートを打設するコンクリート打設装置において、前記インバート部を跨いで前記トンネル下縁に接地して構築され、前記トンネルの掘進方向に移動自在である移動式架台と、この移動式架台に昇降自在に設けられると共に下降時に前記インバート部との間に密閉されたライニング空間を形成するインバート型枠と、前記インバート型枠に設けられ、前記ライニング空間側に開口する前記コンクリートの供給口と、この供給口より前記コンクリートを前記ライニング空間に圧入するコンクリート圧入手段と、コンクリート圧入時に生じる前記インバート型枠の浮き上がり力を抑止する浮力抑止手段と、を備え、
前記浮力抑止手段は、前記移動式架台と前記インバート型枠との間に直立／転倒自在な転倒式支材を設けると共に、前記移動式架台と前記トンネル壁面との間に伸縮自在な浮力受けジャッキを設け、コンクリート圧入時に、前記転倒式支材を直立させて前記移動式架台と前記インバート型枠とを係合すると共に、前記浮力受けジャッキを伸長させて前記移動式架台と前記トンネル壁面とを係合し、前記インバート型枠が上昇する時には、前記転倒式支材を転倒させて前記係合を解除することを特徴とするインバート型枠を用いたコンクリート打設装置。
【請求項２】
前記供給口は前記インバート型枠の一端から他端にかけて複数設けられ、前記一の供給口から前記ライニング空間に前記コンクリートを圧入し、前記ライニング空間の一部の充填が終了したら、別の前記供給口から前記ライニング空間の他の部分にコンクリートを充填する請求項１記載のインバート型枠を用いたコンクリート打設装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトンネル内に設置された架台に対して昇降自在に設けられたインバート型枠を用いて、トンネルのインバート部にコンクリートを打設するコンクリート打設装置およびその工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネル覆工工事において、トンネルのアーチ部分を覆工した後に、残ったインバート（トンネル底の暗渠）部にコンクリートを打設して覆工する場合がある。
【０００３】
かかる場合において、インバート表面の平坦状が重視される覆工では、型枠（インバート型枠という）を用いてコンクリートを打設する工法が一般的に行われている。このコンクリート打設工法は、(1) 覆工するインバート部にインバート型枠を設置する。(2) インバート型枠側からコンクリートを流し込み、流し込んだコンクリートをバイブレータでインバート部の隅々まで行き渡らせる共にコンクリート自体を締め固める。(3) インバート型枠を次回の覆工部位に移動させる、の(1)〜(3)の手順で行う。
【０００４】
ところで、打設用コンクリートはＡＥ剤等の混和剤を混入し、コンクリートの流動性を高めたものを使用する場合が多い。そして、従来は、手順(2) において打設したコンクリートをバイブレータを用いてインバート部の隅々まで行き渡らせる作業を行っている。従って、打設時にコンクリートに含まれるエアは、ＡＥ剤等の混和剤の混入によるエアに加え、コンクリート練り混ぜ中または流し込み中に自然に混入するものもあり、その比率はコンクリート体積比の約４％以上になっている。このようにコンクリートにエアが所定値を越えて含まれるとコンクリートを脆弱化する原因になる。そこで、従来は、コンクリート打設中にバイブレータを用いてコンクリート内の余分なエアをコンクリート表面に浮き上がらせて取り除き、コンクリートを締め固めていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来のインバート型枠を用いたコンクリート打設方法では、(a) バイブレータを用いてコンクリートをインバート部の隅々まで行き渡らせる必要性と、(b) コンクリート内の余分なエアを取り除き締め固める必要性があり、バイブレータを過度に使用せざるを得なかった。
【０００６】
その結果、コンクリート内のエアが大量に抜かれて、浮き出たエアが気泡となったままコンクリート表面で凝固し、インバート表面に無数のエアーアバタが発生してしまうといった問題が生じた。
【０００７】
また、エアーアバタによる凹凸を平坦化する補修作業を行わなければならないといった問題も生じた。
更に、従来の工法では、バイブレータを過度に使用せざるをえず、バイブレータを操作する作業員を多数必要とするなど、省力化やコンクリート打設サイクルの短縮化ができなかった。
【０００８】
以上から本発明は前記問題点に鑑みて創案されたものであり、インバート表面に生じるエアーアバタを低減させると共に、省力化や工期短縮を図るインバート型枠を用いたコンクリート打設装置およびその工法を提供することを技術的課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用した。
すなわち、本発明のインバート型枠を用いたコンクリート打設装置は、トンネルのインバート部にインバート型枠を用いてコンクリートを打設するコンクリート打設装置において、
前記インバート部を跨いで前記トンネル下縁に接地して構築され、前記トンネルの掘進方向に移動自在である移動式架台と、この移動式架台に昇降自在に設けられると共に下降時に前記インバート部との間に密閉されたライニング空間を形成するインバート型枠と、前記インバート型枠に設けられ、前記ライニング空間側に開口する前記コンクリートの供給口と、この供給口より前記コンクリートを前記ライニング空間に圧入するコンクリート圧入手段と、コンクリート圧入時に、前記トンネルの壁面と前記インバート型枠との間を係合し、コンクリート圧入時に生じる前記インバート型枠の浮き上がり力を抑止する浮力抑止手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
以上の構成により、インバート型枠の供給口よりコンクリートを圧入することで、ライニング空間内をインバート型枠に沿ってコンクリートを滑動させることができ、コンクリートをインバート部の隅々まで行き渡らせるためにバイブレータを多用するといった問題は生じない。従って、インバート表面に気泡が浮き出ることが少なくなり、エアーアバタの発生を低減できる。
【００１１】
なお、本発明はインバート型枠内にコンクリートを圧送するので、型枠内では高い圧力がインバート型枠に作用し、この圧力はインバート型枠を押し上げる力（浮力）として作用する。そこで、本発明は、インバート型枠をトンネルの壁面に係合することで、インバート型枠に浮力が作用してもトンネルの壁面から反力が得られるように、浮力抑止手段を設けている。
【００１２】
また、本発明の浮力抑止手段は、前記移動式架台と前記インバート型枠との間に直立／転倒自在な転倒式支材を設けると共に、前記移動式架台と前記トンネル壁面との間に伸縮自在な浮力受けジャッキを設け、コンクリート圧入時に、前記転倒式支材を直立させて前記移動式架台と前記インバート型枠とを係合すると共に、前記浮力受けジャッキを伸長させて前記移動式架台と前記トンネル壁面とを係合し、前記インバート型枠が上昇する時には、前記転倒式支材を転倒させて前記係合を解除する構成のものも例示できる。更に、コンクリート圧入時、トンネル下縁に固設したアンカーボルトに直接インバート型枠を螺合することで、浮力抑止手段とすることも例示できる。
【００１３】
更に、本発明の前記供給口は前記インバート型枠の一端から他端にかけて複数設けられ、前記一の供給口から前記ライニング空間に前記コンクリートを圧入し、前記ライニング空間の一部の充填が終了したら、別の前記供給口から前記ライニング空間の他の部分にコンクリートを充填する構成のものも例示できる。
【００１４】
この例示によれば、ライニング空間に圧入されるコンクリートを短時間でライニング空間の隅々まで行き渡らせることができ、インバート表面に気泡が浮き出ることが一層少なくなり、エアーアバタの発生もより低減できる。
【００１５】
また、本発明は、トンネルのインバート部にインバート型枠を用いてコンクリートを打設するコンクリート打設工法において、
前記インバート型枠用いて前記トンネルのインバート部との間に密閉されたライニング空間を形成する手順と、前記ライニング空間に前記コンクリートを圧入する手順と、前記トンネルの壁面と前記インバート型枠との間を係合して前記インバート型枠の浮き上がり力を抑止する手順と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
以上の構成により、密閉されたライニング空間にコンクリートを圧入することで、エアーアバタの発生を低減できる。また、コンクリート圧入時にインバート型枠をトンネルの壁面に係合してインバート型枠に作用する浮力を抑えると共に、インバート型枠を上昇させる時には、インバート型枠とトンネルの壁面との係合を解除することで、インバート型枠を用いたコンクリート圧入作業を円滑にできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態にかかるインバート型枠を用いたコンクリート打設装置およびその工法を図１〜図６に基づき説明する。
【００１８】
［インバート型枠を用いたコンクリート打設装置の全体構成］
インバート型枠を用いたコンクリート打設装置１は、図１の側面図に示すように、トンネル内を掘進方向に移動可能なガントリー（移動式架台）２と、このガントリー２に昇降自在に設けられたインバート型枠３と、このインバート型枠３よりコンクリートをインバート部（ライニング空間）Ｕに圧入するコンクリート圧入手段４と、コンクリート圧入時にインバート型枠３の浮き上がりを抑止する浮上抑止手段５とを備えている。
【００１９】
［ガントリー２］
ガントリー２は、図２および図４に示すように、インバート部Ｕを跨いでトンネルＴ下縁に接地して構築されており、架台１１と、架台１１を掘進方向へ移動する自走車１２と、架台１１の左右方向の揺れを防止するサイドローラ１３と、インバート型枠３を昇降自在とするチェーン巻取機１４と、操作盤１５とを備えている。
【００２０】
架台１１は、その頂部が平面をなす作業台２０と、作業台２０よりトンネルの側壁最下部に下ろした４本の脚部２１と、を備えている。
４本の脚部２１の下端部にはそれぞれ自走車１２が設けられており、この自走車１２がトンネルの側壁最下部を走行することにより、ガントリー２はトンネル内を掘進方向に移動する。また、４本の脚部２１の中部側面にはサイドローラ１３が４個所設けられている。このサイドローラ１３はその回転部（ローラ）がトンネルの側壁に接地するように４本の脚部２１に固定されている。このサイドローラ１３はトンネルの側壁に接地することで架台１１の左右方向の揺れを防止すると共に、ガントリー２が移動する際にローラでトンネルの側壁を倣うことで掘進方向へのガイドの役割を果たしている。
【００２１】
インバート型枠３は、図２および図５に示すように、インバート側に面したフォーム部３ａと、このフォーム部３ａの背面に設けられた補強板３ｂと、インバート側に開口しコンクリートを供給する供給ノズル（供給口）３１と、を備えている。
【００２２】
フォーム部３ａは、図３に示すように、作業用窓３２を複数設けている。この作業用窓３２は開閉自在であり、打設したコンクリートを締め固める際には、バイブレータの投入口となる。
【００２３】
また、フォーム部３ａの一端には、図１に示すように、ライニング空間Ｕの一端部を塞ぐ妻止め金具３３が設けられている。妻止め金具３３は圧入されたコンクリートがライニング空間Ｕより外部に漏れないように妻止めの役割を果たしている。
【００２４】
供給ノズル３１は、先端部がフォーム部３ａの表面側より開口して接続され、他端側がフォーム部３ａの背面側に伸びている。この供給ノズル３１はフォーム部３ａの掘進方向に沿って３個設けられている。そして、供給ノズル３１の他端側にはワンタッチジョイント３１ｅが形成されている。
【００２５】
そして、インバート型枠３は４本のチェーンおよびチェーン巻取機１４を介して作業台２０に懸架されている。インバート型枠３はチェーン巻取機１４が４本のチェーンを降ろすとトンネル底部との間でライニング空間Ｕを形成し、ガントリー２を移動する際はチェーン巻取機１４を用いて４本のチェーンを引き上げることで上昇する。
【００２６】
操作盤１５は自走車１２の走行／停止の操作やチェーン巻取機１４の巻下ろし／巻き上げ操作等を行うための操作スイッチを有している。
［コンクリート圧入手段４］
コンクリート圧入手段４は、生コンクリートを混練するアジテータカー４１と、アジテータカー４１より排出された生コンクリートを打設位置まで移送する配管４２と、配管４２内の生コンクリートを圧送するポンプ車４３と、を備えている。なお、アジテータカー４１にて混練する生コンクリートは、ＡＥ剤等の混和剤を混入したものを使用する。
【００２７】
配管４２は、図２に示すように、コンクリートホース４２ａと、直管４２ｂと、ベント管４２ｃと、を備えている。コンクリートホース４２ａはフレキシブルなホースであり、ポンプ車４３からガントリー２まで配管されている。直管４２ｂとベント管４２ｃは鋼管であり、ガントリー２あるいはインバート型枠３に設けられたＵボルト４２ｄ等で所定位置に固定されている。また、ベント管４２ｃの先端部にはワンタッチジョイント４２ｅが形成されており、打設の際に供給ノズル３１のワンタッチジョイント３１ｅと結合する。なお、前述のように供給ノズル３１は３個所あり、ベント管４２ｃは注入の進行度合いに応じて所望の供給ノズル３１に順次接続される。
【００２８】
ポンプ車４３は、搭載された油圧機構が生成する吐出力によってコンクリートを配管４２側に圧送する。そして、ポンプ車４３の吐出力は、コンクリートがライニング空間Ｕ内をインバート型枠３に沿って滑動しながら圧入するに十分なものである。
【００２９】
［浮力抑止手段５］
浮力抑止手段５は、図１と図５に示すように、架台１１の作業台２０に立設したクランプ台５１と、クランプ台５１上にあってトンネル頂部に接地可能なように伸縮自在な浮力受けジャッキ５２と、架台１１とインバート型枠３との間に直立／転倒自在な転倒式支材５３，５４と、を備えている。
【００３０】
クランプ台５１は作業台２０上に６本立設した門形柱５１ａと、この門形柱５１ａ間をその上部において連結する連結プレート５１ｂと、を備えている。門形柱５１ａは作業台２０上に掘進方向に沿って所定間隔で６本立設している。また、門形柱５１ａのそれぞれに浮力受けジャッキ５２が１個ずつ計６個設置されている（図１参照）。
【００３１】
転倒式支材５３，５４は、門形柱５１ａの直下において作業台２０（架台１１）とインバート型枠３との間に配設された転倒式支材５３と、作業台２０の両側とインバート型枠３の両側との間に所定間隔をおいて配設された転倒式支材５４と、を備えている。そして、転倒式支材５３，５４はそれぞれ一端がインバート型枠３側にヒンジ連結し、他端が作業台２０下部側に着脱自在に係合する。また、転倒式支材５３の他端側は伸縮自在なジャッキ構造になっており、他端を作業台２０下部側に装着した後、ジャッキを伸長させて係合状態をより強固なものにする。なお、この他端はインバート型枠３が下降してコンクリートを圧入するときにのみ作業台２０下部側に装着し、インバート型枠３を上昇させる時には作業台２０下部側より離脱させて転倒式支材５３，５４をインバート型枠３上に転倒させておく。
【００３２】
また、インバートを鉄筋コンクリート造とする場合は、図４に示すように、先工程のアーチコンクリートにインバート部の鉄筋を予め埋め込んで固定しておくと共に、この鉄筋にアンカーボルト５５を多数溶接する。そして、かかるアンカーボルト５５の先端に対応してインバート型枠３側に挿入穴を設けておき、コンクリート圧入時に、アンカーボルト５５とインバート型枠３を螺合して、インバート型枠３に生じる浮力を直接アーチコンクリートで抑止する。
【００３３】
［インバート型枠を用いたコンクリート打設工法の説明］
本発明のインバート型枠を用いたコンクリート打設工法の一実施の形態は、トンネル覆工工事において、トンネルのアーチ部分を覆工した後に、残ったインバート部にコンクリートを打設して覆工する場合で説明する。なお、トンネル内において、一部のインバート部の覆工が終了しており、次に打設を行うインバート部までガントリー２が移動しているものとする。
【００３４】
まず、作業者はコンクリート打設装置１の操作盤１５を操作し、チェーン巻取機１４の４本のチェーンを降ろすことでインバート型枠３を下降させ今回打設を行うインバート部である所定長さのライニング空間Ｕを形成する（図１参照）。このライニング空間Ｕは上下をインバート型枠３とトンネル底部とに塞がれると共に、４隅のうち左右両側はトンネル側壁最下部に塞がれ、一端側が妻止め金具３３で塞がれ、他端側は前回打設したインバート部によって塞がれて密閉状態になっている。
【００３５】
次に、作業者は、図５に示すように、転倒式支材５３，５４を直立させて作業台２０下部側とインバート型枠３との間を係合し、転倒式支材５３の他端に設けられたジャッキを伸長させて係合状態を強化する。そして、操作盤１５を用いて浮力受けジャッキ５２を伸長させクランプ台５１とトンネル壁面Ｔとの間を係合する。すなわち、インバート型枠３は浮力抑止手段５によってガントリー２およびトンネル壁面Ｔと係合状態になっている。また、アンカーボルト５５とインバート型枠３を直接螺合する。
【００３６】
次に、作業者は形成したライニング空間Ｕにコンクリートを圧入する。すなわち、図１に示すように、コンクリートはアジテータカー４１でトンネル坑内に運搬された後、ポンプ車４３の吐出力により配管４２を経由して供給ノズル４１からライニング空間Ｕ内に圧送される。なお、コンクリートは前回打設したインバート部側から妻止め金具３３側（図２の左から右）に向けて充填していく。そのため前回打設したインバート部側の供給ノズル３１にベント管４２ｃを接続し、ライニング空間Ｕの他端側からインバート型枠３に沿ってコンクリートを滑動させながら充填する。そして、作業者は作業用窓３２を用いて注入進度を監視し、現在使用している供給ノズル３１位置までコンクリートの充填が確認されれば、コンクリート圧入作業を一次中断する。そして、今使用していた供給ノズル３１からベント管４２ｃ（配管４２）を離脱させ、隣接する中側の供給ノズル３１にベント管４２ｃを装着させてコンクリート圧入作業を再開する。このように注入進度を作業用窓３２で監視しながら、順次、供給ノズル３１の装着位置を妻止め金具３３側に切り替えてコンクリートを打設する。このように、ライニング空間Ｕの他端側から一端側へコンクリートを充填することで、打設中のコンクリートにエアを混入させずにライニング空間Ｕの隅々まで効率よくコンクリートを圧入できる。
【００３７】
ところで、コンクリートを圧入する際に、コンクリートはポンプ車４３の油圧機構で圧送されるため、ライニング空間Ｕ内では高い圧力がインバート型枠３に作用し、この圧力はインバート型枠３を押し上げる力（浮力）として作用する。しかし、インバート型枠３は浮力抑止手段５によってガントリー２およびトンネル壁面Ｔと係合状態にあるので、トンネル壁面Ｔからの反力により浮力を抑止することができる。また、アンカーボルト５５とインバート型枠３を螺合しているので、インバート型枠３に生じる浮力を直接アーチコンクリートで抑止することができる。
【００３８】
今回のライニング空間Ｕ部分への圧入が終了し、圧入したインバート部のコンクリートが所定の養生状態になると、作業者は、図６に示すように、転倒式支材５３，５４の他端部を作業台２０下部側より離脱させて転倒式支材５３，５４をインバート型枠３上に転倒させ、作業台２０下部とインバート型枠３との係合状態を解除する。また、アンカーボルト５５とインバート型枠３との螺合状態も解除する。次に、操作盤１５を操作してチェーン巻取機１４の４本のチェーンを引き上げてインバート型枠３を上昇させる一方で、浮力受けジャッキ５２を縮小させてトンネル側壁Ｔとガントリー２との係合状態を解除する。
【００３９】
そして、トンネル側壁Ｔとガントリー２との係合状態が解除されれば、自走車１２を走行させてガントリー２の移動が可能になる。そこで、ガントリー２を次回のインバート部の上部位置まで移動させて、上述したコンクリート打設作業を繰り返す。
【００４０】
この実施の形態によれば、インバート型枠３の供給ノズル３１よりコンクリートを圧入することで、ライニング空間Ｕ内をインバート型枠３に沿ってコンクリートを滑動させることができる。従って、従来のようにバイブレータを用いてコンクリートを隅々まで行き渡らせる作業が不要となるため、バイブレータの多用によるエアの発生が抑制でき、また、エアがインバート型枠３の下部に滞留することもない。結果として、インバート表面に気泡が浮き出ることが少なくなり、エアーアバタの発生を低減でき、平滑なコンクリート仕上がり面を確保できる。
【００４１】
また、この実施の形態によれば、バイブレータを用いてコンクリートを隅々まで行き渡らせる作業やエアーアバタを補修する作業も不要となり、作業工数を削減できるので、経費削減や工期短縮が図れる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明により、以下の効果が得られる。
すなわち、(1) インバート型枠の供給口よりコンクリートを圧入することで、ライニング空間内をインバート型枠に沿ってコンクリートを滑動させることができる。従って、従来のようにバイブレータを用いてコンクリートを隅々まで行き渡らせる作業が不要となるため、バイブレータの多用によるエアの発生が抑制でき、また、エアがインバート型枠の下部に滞留することもない。結果として、インバート表面に気泡が浮き出ることが少なくなり、エアーアバタの発生を低減でき、平滑なコンクリート仕上がり面を確保できる。
【００４３】
(2) また、バイブレータを用いてコンクリートを隅々まで行き渡らせる作業やエアーアバタを補修する作業が不要となり、作業工数を削減でき、経費削減や工期短縮が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるインバート型枠を用いたコンクリート打設装置の側面図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるインバート型枠を用いたコンクリート打設装置の一部拡大図である。
【図３】インバート型枠の一部平面図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかるインバート型枠を用いたコンクリート打設装置の正面図であり、移動式架台を示す。
【図５】本発明の実施の形態にかかるインバート型枠を用いたコンクリート打設装置の正面図であり、インバート型枠が下降しコンクリートを圧入する状態を示す。
【図６】本発明の実施の形態にかかるインバート型枠を用いたコンクリート打設装置の正面図であり、インバート型枠が上昇した状態を示す。
【符号の説明】
１…コンクリート打設装置
Ｅ…地山
Ｔ…トンネル側壁
Ｕ…ライニング空間
２…ガントリー（移動式架台）
３…インバート型枠
３ａ…フォーム部
３ｂ…補強板
４…コンクリート圧入手段
５…浮力抑止手段
１１…架台
１２…自走車
１３…サイドローラ
１４…チェーン巻取機
１５…操作盤
２０…作業台
２１…脚部
３１…供給ノズル（供給口）
３２…作業用窓
３３…妻止め金具
４１…アジテータカー
４２…配管
４２ａ…コンクリートホース
４２ｂ…直管
４２ｃ…ベント管
４３…ポンプ車
５１…クランプ台
５２…浮力受けジャッキ
５３，５４…転倒式支材
５５…アンカーボルト
【図１】
0004139536.tif 000002
【図２】
0004139536.tif 000003
【図３】
0004139536.tif 000004
【図４】
0004139536.tif 000005
【図５】
0004139536.tif 000006
【図６】
0004139536.tif 000007