(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘削機の後方で坑内面に沿わせて鉄筋および内型枠を組み立てコンクリートを打設することにより坑内面に覆工壁を形成しつつ掘進していく際に、前記鉄筋として、軸方向鉄筋とフープ筋とを坑内面に沿う筒状体を分割した形態の格子状に組み立てかつその前部に妻型枠を取り付けた鉄筋ユニットを用い、該鉄筋ユニットの軸方向鉄筋の後端部を施工済みの鉄筋ユニットの軸方向鉄筋の前端部に連結するとともに、各鉄筋ユニットのフープ筋の先端部どうしを相互に連結し、かつ前記妻型枠どうしを周方向に連続せしめた状態でそれら鉄筋ユニットを坑内面に沿う筒状に組み立てていくトンネル施工法において用いるトンネル施工用の鉄筋ユニットであって、
軸方向鉄筋とフープ筋とを坑内面に沿う筒状体を分割した形態の格子状鉄筋として組み立て、その前部に妻型枠を取り付けるとともに、該妻型枠の前方に前記軸方向鉄筋の先端部を突出せしめ、
該鉄筋ユニットにおけるフープ筋の先端部を側方に突出せしめて定着部とし、該定着部を隣接配置される他の鉄筋ユニットのフープ筋に重ね合わせることで、それらフープ筋どうしを重ね継手により連結可能とし、
前記格子状鉄筋を内外に二重に設けるとともに、互いに隣接して組み付けられる２つの鉄筋ユニットのうち他方に先行して組み付けられる先行の鉄筋ユニットにあっては外側の格子状鉄筋のフープ筋に前記定着部を設け、その後に組み付けられる後行の鉄筋ユニットにあっては内側の格子状鉄筋のフープ筋に対して前記定着部を設けてなることを特徴とするトンネル施工用の鉄筋ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＣＬ工法と称されるトンネル施工法において用いるトンネル施工用の鉄筋ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、ＥＣＬ工法（Extruded Concrete Lining Method）は、シールド掘削機の後方で坑内面に沿わせて鉄筋および内型枠を組み立て、現場にてコンクリートをほぼ連続的に打設することにより覆工壁を形成しつつ掘進していくトンネル施工法である。
【０００３】
図１４〜図１６に従来のＥＣＬ工法の一例を示す。図中符号１はシールド掘削機であり、これはスキンプレート２の前部にカッター３を備え、覆工壁４を形成するための一連の内型枠５から反力を取ってシールド掘削機１全体を掘進させるための推進ジャッキ６を備えている。符号７は覆工壁４中に埋設される鉄筋であり、この鉄筋７は図１６に示すように軸方向鉄筋８とフープ筋（周方向鉄筋）９とを格子状に組んでそれを二重に配筋することが通常である。
【０００４】
上記の内型枠５は坑の断面形状に対応して湾曲しかつシールド掘削機１の掘進ストロークに対応する長さの円筒分割体であって、これらを周方向および軸方向に多数連結して全体として円筒状に組み立て、その最前部に妻型枠１０を取り付けることで覆工壁４を施工するためのコンクリート打設空間を形成するものである。内型枠５にはシャッタ１１を備えた打設口が設けられており、コンクリートポンプ１２から分岐ヘッダー１３を介してコンクリート打設管１４がそこに接続されるようになっており、コンクリート打設後にシャッタ１１を閉じることで打設圧力を維持できるようになっている。妻型枠１０は鉄筋７を保持してそのままコンクリート中に埋設されるが、その内側には内型枠５との間を塞ぎかつ打設空間を連通せしめるべく内型枠５に対して出没可能に取り付けられている補助妻枠１５が設けられている。
【０００５】
また、符号１６はスキンプレート２の内側に配置された内筒であり、この内筒１６とスキンプレート２との間の環状の空間は加圧室１７を形成して、そこには加圧シリンダ１８により操作される加圧ピストン１９が設けられている。その加圧ピストン１９にもコンクリート打設管１４が接続される打設口が設けられ、加圧ピストン１９により加圧状態を維持しつつコンクリート打設を行い得るようになっている。
【０００６】
上記のＥＣＬ工法では、シールド掘削機１の後方で１リング分の鉄筋７と内型枠５の組み立てを行い、打設管１４を通して内型枠５の外側にコンクリートを打設し、加圧ピストン１９によりコンクリートを加圧して打設圧を地下水圧よりも高く維持することで、止水性に優れた覆工壁４を形成することができる。そして、打設したコンクリートが硬化する以前にシールド掘削機１を掘進させてその後方に新たな１リング分の鉄筋７と内型枠５の組み立てを行い、直ちに次のコンクリート打設を行うとともに、その際には前段の補助妻枠１５を内型枠５から引き抜いてその前後の打設空間を連通せしめることで、前後のコンクリート全体が加圧ピストン１９により一様に加圧されて確実に一体化し、これにより覆工壁４全体を実質的に連続的に形成することが可能であって妻型枠１０の位置に打継面（コールドジョイント）が生じることがない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来のＥＣＬ工法においては鉄筋７の組み立て作業を必ずしも効率的に行うことができず、その改善が必要とされている。すなわち、従来においては、軸方向鉄筋８とフープ筋９とを格子状に組んだ鉄筋７を図１６に示すように施工済みの鉄筋７の前部に各種の継手部材２０を用いて連結しつつリング状に組み立てるとともに、その先端部を係止フック２１により内筒１６に対して支持せしめ、かつそのようにして組み立てた鉄筋７に対して妻型枠１０を取り付けるようにしているが、それらの作業は現場で作業員が逐次手作業により行っているのが実状であり、そのため鉄筋７の組立作業工程が全体工程に影響を及ぼしており、その効率を如何にして向上させるかが課題となっている。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明はＥＣＬ工法における鉄筋組立作業の効率向上を図り、以てＥＣＬ工法全体の作業性を改善し得る有効なトンネル施工用の鉄筋ユニットを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、シールド掘削機の後方で坑内面に沿わせて鉄筋および内型枠を組み立てコンクリートを打設することにより坑内面に覆工壁を形成しつつ掘進していく際に、前記鉄筋として、軸方向鉄筋とフープ筋とを坑内面に沿う筒状体を分割した形態の格子状に組み立てかつその前部に妻型枠を取り付けた鉄筋ユニットを用い、該鉄筋ユニットの軸方向鉄筋の後端部を施工済みの鉄筋ユニットの軸方向鉄筋の前端部に連結するとともに、各鉄筋ユニットのフープ筋の先端部どうしを相互に連結し、かつ前記妻型枠どうしを周方向に連続せしめた状態でそれら鉄筋ユニットを坑内面に沿う筒状に組み立てていくトンネル施工法において用いるトンネル施工用の鉄筋ユニットであって、軸方向鉄筋とフープ筋とを坑内面に沿う筒状体を分割した形態の格子状鉄筋として組み立て、その前部に妻型枠を取り付けるとともに、該妻型枠の前方に前記軸方向鉄筋の先端部を突出せしめ、該鉄筋ユニットにおけるフープ筋の先端部を側方に突出せしめて定着部とし、該定着部を隣接配置される他の鉄筋ユニットのフープ筋に重ね合わせることで、それらフープ筋どうしを重ね継手により連結可能とし、前記格子状鉄筋を内外に二重に設けるとともに、互いに隣接して組み付けられる２つの鉄筋ユニットのうち他方に先行して組み付けられる先行の鉄筋ユニットにあっては外側の格子状鉄筋のフープ筋に前記定着部を設け、その後に組み付けられる後行の鉄筋ユニットにあっては内側の格子状鉄筋のフープ筋に対して前記定着部を設けてなるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の鉄筋ユニットの実施形態を説明する。図１および図２は本実施形態の鉄筋ユニットを用いるトンネル施工法（以下では単に本実施形態のトンネル施工法という）の概要を示すものであるが、これは上述した従来のＥＣＬ工法を基本とするものであるので、両者に共通する事項については図面に同一符号を付して詳細な説明は省略し、相違点についてのみ以下に詳述する。
【００１７】
本実施形態のトンネル施工法は鉄筋ユニットＵを用いる点に最大の特徴を有するものであり、また、覆工壁４には妻型枠１０の位置に止水板３０を設けること、および補助妻枠１５により亀裂誘発目地３１を形成する点において従来のＥＣＬ工法と相異している。
【００１８】
まず、止水板３０と亀裂誘発目地３１の形成に関して図１および図２を参照して説明する。本実施形態のトンネル施工法においては、妻型枠１０の外側にその全周にわたるリング状の止水板３０を保持具３２を介して取り付け、それを鉄筋ユニットＵおよび妻型枠１０とともに覆工壁４中に埋設してしまうようにしている。これにより妻型枠１０の位置に万一打継面（コールドジョイント）が形成されたような場合においても、そこでの止水性能は止水板３０により確実に維持されるようになっている。また、本実施形態における補助妻枠１５は従来と同様に内型枠５に対して出没自在に設けられているが、その先端部はテーパ状とされており、コンクリート打設後にこれを引き抜くことで図１に示すような亀裂誘発目地３１が覆工壁４の表面に自ずと形成されるようになっている。このような亀裂誘発目地３１を設けることにより、コンクリートが硬化する過程で収縮亀裂が生じたとしても、それは亀裂誘発目地３１の位置に集中し、覆工壁４全体に亀裂が生じるようなことを防止することができるものである。
【００１９】
次に鉄筋ユニットＵについて説明する。本実施形態において用いる鉄筋ユニットＵは、軸方向鉄筋８とフープ筋（周方向鉄筋）９とからなる二重の格子状鉄筋を坑内面に沿う筒状体を分割した形態に予め組み立てておき、その前部に妻型枠１０を予め一体に取り付けておくものである。
【００２０】
本実施形態では図３に示すように１リング分を７つの鉄筋ユニットＵ（Ｕ１〜Ｕ７、▲１▼〜▲７▼の符号を付してある）により構成するようにしている。それら鉄筋ユニットＵを坑内面に組み付けるに際しては、図２に示すように各鉄筋ユニットＵの軸方向鉄筋８の後端部を施工済みの鉄筋ユニットＵの軸方向鉄筋８の先端部に適宜の継手部材２０を介して連結して支持するとともに、軸方向鉄筋８の先端部をシールド掘削機１の内筒１６に対して係止フック２１を介して支持せしめる。また、それら鉄筋ユニットＵどうしを周方向に連結するには、図４〜図７に示すように各鉄筋ユニットＵの所定のフープ筋９の端部を側方に突出せしめて定着部９ａとしておき、それら定着部９ａを隣接する他の鉄筋ユニットＵのフープ筋９に重ね合わせることで、格別の継手部材を用いることなく重ね継手（ラップジョイント）により連結することとし、そのため定着部９ａの寸法は必要な定着長さ（通常のように鉄筋径の４０倍程度＋余長分）を確保できるように設定しておく。
【００２１】
そして、各鉄筋ユニットＵにおける定着部９ａは、坑内面に対する組み付け作業を支障なく行い得るようにそれらの組み付け順序を考慮して設定されている。そのことについて、図３に示したように最終的に１リング分となる７つの鉄筋ユニットＵ１〜Ｕ７を▲１▼〜▲７▼の順で組み付ける場合を例にとって図４〜図７を参照して具体的に説明する。
【００２２】
まず、最初に図４に示すように坑底部に鉄筋ユニットＵ１（▲１▼）を組み付ける。この鉄筋ユニットＵ１（▲１▼）は外側のフープ筋９の両端部をそれぞれ定着部９ａとしておく。
【００２３】
次に、同じく図４に示すように鉄筋ユニットＵ２（▲２▼）を鉄筋ユニットＵ１（▲１▼）に隣接させて組み付ける。鉄筋ユニットＵ２（▲２▼）は内側のフープ筋９の一端側に定着部９ａが設けられ、それが鉄筋ユニットＵ１（▲１▼）の内側のフープ筋９に自ずと重ね合わされる。また鉄筋ユニットＵ１（▲１▼）の外側のフープ筋の定着部９ａには鉄筋ユニットＵ２（▲２▼）の外側のフープ筋９が重ね合わせられる。鉄筋ユニットＵ２（▲２▼）の外側のフープ筋９の他方の端部は定着部９ａとされている。
【００２４】
次に、図５に示すように、鉄筋ユニットＵ１（▲１▼）に隣接させて鉄筋ユニットＵ３（▲３▼）を組み付け、鉄筋ユニットＵ２（▲２▼）に隣接させて鉄筋ユニットＵ４（▲４▼）を組み付ける。これにより、鉄筋ユニットＵ３（▲３▼）の内側のフープ筋９の定着部９ａが鉄筋ユニットＵ１（▲１▼）の内側のフープ筋９に重ね合わせられ、鉄筋ユニットＵ１（▲１▼）の外側のフープ筋９の定着部９ａが鉄筋ユニットＵ３（▲３▼）の外側のフープ筋９に重ね合わせられる。同様に、鉄筋ユニットＵ４（▲４▼）の内側のフープ筋９の定着部９ａが鉄筋ユニットＵ２（▲２▼）の内側のフープ筋９に重ね合わせられ、鉄筋ユニットＵ２（▲２▼）の外側のフープ筋９の定着部９ａが鉄筋ユニットＵ４（▲４▼）の外側のフープ筋９に重ね合わせられる。
【００２５】
以下、同様にして図６に示すように鉄筋ユニットＵ５（▲５▼）を鉄筋ユニットＵ３（▲３▼）に隣接せしめて組み付け、図７に示すように鉄筋ユニットＵ６（▲６▼）を鉄筋ユニットＵ４（▲４▼）に隣接せしめて組み付け、最後に鉄筋ユニットＵ７（▲７▼）を鉄筋ユニットＵ５（▲５▼）と鉄筋ユニットＵ６（▲６▼）との間に組み付け、それら各鉄筋ユニットＵのフープ筋９の定着部９ａをそれぞれ隣接している他の鉄筋ユニットＵのフープ筋９に対して重ね合わせる。
【００２６】
以上のように、互いに隣接して組み付けられる２つの鉄筋ユニットＵのうち、相対的に他方に先行して組み付けられる先行の鉄筋ユニットＵにあっては外側のフープ筋９に定着部９ａを設けておき、相対的にその後に組み付けられる後行の鉄筋ユニットＵにあっては内側のフープ筋９に対して定着部９ａを設けておくことにより、それらのフープ筋９どうしが自ずと重ね合わせられて重ね継手が形成されていき、かつ組み付けに際して定着部９ａが邪魔になることもなく、鉄筋ユニットＵを何等支障なく極めて容易に組み立てることができ、その作業の機械化、自動化も容易に実現し得る。
【００２７】
また、上記のようにして各鉄筋ユニットＵを筒状に組み立てていくことでそれらに取り付けられている妻型枠１０どうしも自ずと環状に連続していくので、従来においては鉄筋組立後にあらためて行っていた妻型枠１０の取付作業を省略できるし、鉄筋ユニットＵの組み立てに際して妻型枠１０どうしをたとえば図８に示すように連結していけば鉄筋ユニットＵがそれ自体で十分に安定し、コンクリート打設の際に変形したりずれたりすることがない。図８（ａ）は双方の妻型枠１０に跨る連結プレート４０をボルト４１により締結したもの、（ｂ）は連結プレート４２をピン４３によりワンタッチで連結するようにしたもの、（ｃ）は一方の妻型枠に設けた連結片４４にピン４５を通すことで妻型枠１０どうしを直接的に連結するようにしたものである。（ａ）の場合はボルト４１を通すためのボルト孔を予め妻型枠１０に形成しておき、（ｂ）の場合はピン４３を予め妻型枠１０に設けておけば良く、（ｃ）の場合は妻型枠１０に連結片４４とピン４５を予め設けておけば良い。さらにそれらピン４３，４４やピン穴にテーパーを形成しておくことで妻型枠１０どうしの連結や位置合わせをより容易にかつ精度良く行うことができる。
【００２８】
以上で説明したように、本実施形態のトンネル施工法は、予め格子状に組み立てかつ妻型枠１０を取り付けた鉄筋ユニットＵを用いてそれらを上記の手順で孔内面に沿わせて組み付けることにより、従来のＥＣＬ工法に比べて鉄筋組立作業の効率を格段に向上させることができ、したがってＥＣＬ工法全体の施工性改善、工期短縮、工費削減を図ることが可能である。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下に列挙するような応用や変形が可能である。
【００３０】
上記実施形態のように、鉄筋ユニットＵの軸方向鉄筋８の後端部は施工済みの鉄筋ユニットＵの軸方向鉄筋８の先端部に適宜の継手部材２０により連結して支持すれば良いが、ここで用いる継手部材２０としては図９に示すものが好適に採用可能である。これは、連結すべき双方の軸方向鉄筋８を楕円形のスリーブ５０に通し、それらの間にクサビ５１を打ち込んで食い込ませることで、双方の鉄筋８を強固にしかも簡単かつ安価に連結し得るものである。ただし、ここでの連結も重ね継手により行っても良く、その場合には鉄筋ユニットＵの後端部を何らかの手段により適宜支持すれば良い。
【００３１】
上記実施形態のように、鉄筋ユニットＵのフープ筋９どうしの連結は重ね継手とすべきであるが、重ね継手として必要な定着長さすなわち定着部９ａの寸法を短縮するために、図１０に示すようにフープ筋９の先端部に定着頭部６０を設けておくことが好適である。そのような定着頭部６０を形成するには、たとえば（ａ）に示すように正方形状あるいは（ｂ）に示すような長方形状の厚鋼板にテーパー状の孔を形成しておき、その孔にフープ筋９の端部を挿通してたとえば誘導加熱により増肉加工を施すことで厚鋼板をフープ筋９に一体化せしめてそれを定着頭部６０とするか、あるいは（ｃ）に示すようにフープ筋９の端部自体を増肉加工して定着頭部６０を形成することが考えられる。
【００３２】
上記実施形態は断面円形のトンネルを施工する場合の適用例であるが、本発明は円形断面のトンネルに限らず、角形や楕円形、馬蹄形等、任意の断面のトンネルを施工する場合にも適用できるものであり、その場合にはトンネルの断面形状に対応した鉄筋ユニットＵを用いれば良い。図１１は角形断面のトンネル施工に適用した場合の一例を示すもので、四隅に位置する鉄筋ユニットＵと、それらの間に位置する鉄筋ユニットＵとを角筒状に組み立てるようにしたものである。この場合も隣接する鉄筋ユニットＵのフープ筋９どうしを重ね継手により連結することとし、そのため、図１２に示すように四隅の鉄筋ユニットＵを先行して組み付けることとしてそれらは外側のフープ筋９の両端部を定着部９ａとしておき、図１３に示すようにそれらの間に後から組み付ける後行の鉄筋ユニットＵは内側のフープ筋９の両端部を定着部９ａとして突出させておけば良い。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の鉄筋ユニットを用いることにより、従来のＥＣＬ工法に比較して鉄筋組立作業を格段に合理化でき、機械化、自動化も可能であり、施工効率を大きく向上させることができ、トンネル施工の工期短縮、工費削減を図ることができる。
【００３７】
特に、本発明の鉄筋ユニットは、軸方向鉄筋とフープ筋とを筒状体を分割した形態の格子状鉄筋として組み立て、その前部に妻型枠を取り付けて妻型枠の前方に軸方向鉄筋の先端部を突出せしめてなるものであるから、鉄筋ユニットどうしの連結を容易に行うことができる。
【００３８】
また、鉄筋ユニットにおけるフープ筋の先端部を側方に突出せしめて定着部とし、その定着部を隣接配置される他の鉄筋ユニットのフープ筋に重ね合わせることでそれらフープ筋どうしを重ね継手により連結可能としたので、格別な継手部材を用いることなくフープ筋どうしを確実に連結することができるとともに作業性に優れる。
【００３９】
さらに、格子状鉄筋を内外に二重に設けるとともに、先行の鉄筋ユニットにあっては外側の格子状鉄筋のフープ筋に定着部を設け、後行の鉄筋ユニットにあっては内側の格子状鉄筋のフープ筋に対して定着部を設けたので、鉄筋ユニットを組み立てる際に定着部が邪魔になることがなく何等支障なく組み立てることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を円形断面のトンネル施工に適用した場合の実施形態を示す側断面図である。
【図２】  同、拡大側断面図である。
【図３】  同、鉄筋ユニットを組み立てた状態を示す図である。
【図４】  同、鉄筋ユニットの組み立て手順を示す図である。
【図５】  同、鉄筋ユニットの組み立て手順を示す図である。
【図６】  同、鉄筋ユニットの組み立て手順を示す図である。
【図７】  同、鉄筋ユニットの組み立て手順を示す図である。
【図８】  同、妻型枠どうしの連結構造の例を示す図である。
【図９】  同、鉄筋ユニットどうしの連結に用いて好適な継手部材の一例を示す図である。
【図１０】  同、鉄筋ユニットどうしの重ね継手に適用して好適な鉄筋端部の定着頭部の例を示す図である。
【図１１】  本発明を角形断面のトンネル施工に適用した場合の実施形態の示すもので、鉄筋ユニットを組み立てた状態を示す図である。
【図１２】  同、鉄筋ユニットの組み立て手順を示す図である。
【図１３】  同、鉄筋ユニットの組み立て手順を示す図である。
【図１４】  従来のＥＣＬ工法の概要を示す側断面図である。
【図１５】  同、正断面図である。
【図１６】  同、拡大側断面図である。
【符号の説明】
１  シールド掘削機
４  覆工壁
５  内型枠
Ｕ（Ｕ１〜Ｕ７）  鉄筋ユニット
８  軸方向鉄筋
９  フープ筋
９ａ  定着部
１０  妻型枠
２０  継手部材
２１  係止フック
【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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