(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキンプレートに４枚の側板が設けられ、
前記スキンプレートに複数の開口部が設けられ、
前記開口部に開閉可能なゲートが設けられ、
前記スキンプレートの片面側の前記ゲートに対応する位置に、超磁歪素子を用いる発振装置と受振装置とが設けられることを特徴とする型枠。
【請求項２】
前記発振装置は、超磁歪素子により振動可能なヘッドを有する超磁歪型振動子を備え、
前記受振装置は、センサを備えることを特徴とする請求項１記載の型枠。
【請求項３】
シールド掘削機で地山を掘削しつつ、前記シールド掘削機のテール部内側で型枠を環状に組立て、前記型枠と前記掘削した地山との間にコンクリートを打設して覆工コンクリートを構築し、トンネルを形成するにあたり、
前記型枠が、超磁歪素子を用いた発振装置と受振装置を有し、
前記発振装置が振動して波動を発生させ、前記受振装置が前記波動を受振し、前記波動の到達時間から、前記コンクリートの覆工厚さを測定することを特徴とするコンクリートの覆工厚測定方法。
【請求項４】
前記型枠は、請求項１記載の型枠であることを特徴とする請求項３記載のコンクリートの覆工厚測定方法。
【請求項５】
前記ゲートを開ける工程と、
前記発振装置を振動させて波動を発生させる工程と、
前記受振装置で前記波動を受振する工程と、
前記ゲートを閉じる工程と、
を具備し、
前記波動の到達時間からコンクリートの覆工厚さを計算することを特徴とする請求項４記載のコンクリートの覆工厚測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、場所打ちライニング工法に用いられる型枠、および場所打ちライニング工法においてコンクリートの覆工厚を測定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールドトンネルの形成に、場所打ちライニング工法、押し出しコンクリートライニング工法、ＥＣＬ（Ｅｘｔｒｕｄｅｄ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ  Ｌｉｎｉｎｇ）工法と呼ばれる、シールド掘削機で地山を掘削しつつ、前記シールド掘削機のテール部内側で内型枠を円環状に組立て、前記内型枠と前記掘削した地山との間にコンクリートを流し込んで覆工コンクリートを構築してトンネルを形成する工法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
場所打ちライニング工法において、コンクリートの覆工厚さを測定することが求められている。硬化後のコンクリートについては、コンクリートの片面に超音波振動子の送波器及び受波器を設置し、送波器からコンクリート体内に超音波を送波し、コンクリートの対面で反射する反射波を受波器により受波し、受波信号を解析してコンクリートの覆工厚さの測定が可能である（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４１８００号公報
【特許文献２】特開平５−３３２７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、硬化前のフレッシュコンクリートは、硬化時や硬化後よりも軟質であるため、通常の超音波振動子が発するＰ波は伝播しにくい。
【０００６】
また、未硬化のコンクリートは、型枠に覆われているため、型枠を間に挟んで振動を発生させると、振動が金属製の型枠のみを伝播し、コンクリートの覆工厚さを測定することができない。
【０００７】
以上より、これまで打設中のフレッシュコンクリートの覆工厚さを適確に計測する手段がないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、場所打ちライニング工法において、未硬化で脱型前のフレッシュコンクリートの覆工厚さを測定する測定方法などである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するために、第１の発明は、スキンプレートに４枚の側板が設けられ、前記スキンプレートに複数の開口部が設けられ、前記開口部に開閉可能なゲートが設けられ、前記スキンプレートの片面側の前記ゲートに対応する位置に、超磁歪素子を用いる発振装置と受振装置とが設けられることを特徴とする型枠である。
【００１０】
また、前記発振装置は、超磁歪素子により振動可能なヘッドを有する超磁歪型振動子を備え、前記受振装置は、センサを備えることが望ましい。
【００１１】
第２の発明は、シールド掘削機で地山を掘削しつつ、前記シールド掘削機のテール部内側で型枠を環状に組立て、前記型枠と前記掘削した地山との間にコンクリートを打設して覆工コンクリートを構築し、トンネルを形成するにあたり、前記型枠が、超磁歪素子を用いた発振装置と受振装置を有し、前記発振装置が振動して波動を発生させ、前記受振装置が前記波動を受振し、前記波動の到達時間から、前記コンクリートの覆工厚さを測定することを特徴とするコンクリートの覆工厚測定方法である。
【００１２】
また、前記型枠は、第１の発明記載の型枠であることが望ましい。
【００１３】
また、前記ゲートを開ける工程と、前記発振装置を振動させて波動を発生させる工程と、前記受振装置で前記波動を受振する工程と、前記ゲートを閉じる工程と、を具備し、前記波動の到達時間からコンクリートの覆工厚さを計算することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、場所打ちライニング工法において、未硬化で脱型前の打設中のフレッシュコンクリートの覆工厚さを測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、地山１９にトンネルを形成するシールド掘削機１を示す図である。シールド掘削機１は、前端に回転掘削部３を有し、回転掘削部３の後部に延長する円筒状のテールプレート５を備える。テールプレート５の内側に沿うように、複数のシールドジャッキ７とプレスジャッキ９とが設けられる。プレスジャッキ９の後端には、テールプレート５の内周面に沿って前後に移動可能な妻型枠１１を設ける。
【００１７】
妻型枠１１は、テールプレート５の内側と後述する内型枠１３との間をふさいだ状態でプレスジャッキ９の伸縮で前後に移動可能な構成物である。また、コンクリート２１を加圧するための加圧板としての機能も有する。
【００１８】
また、シールドジャッキ７は、内型枠１３により反力を得ており、その反力によってシールド掘削機１を推進する。また、妻型枠１１と内型枠１３、地山１９との間に、コンクリート２１を充填する。コンクリート２１は、レミキサー(図示せず)から供給され、打設ポンプ１７とコンクリート供給ホース１５を通って、妻型枠１１のコンクリート供給孔１６から、打設される。妻型枠１１が形成するリングには、プレスジャッキ９とコンクリート供給孔１６の両方が設けられ、コンクリート供給孔１６にはコンクリート供給ホース１５が設けられる。図１の上部は、プレスジャッキ９が加圧する妻型枠１１を、下部はコンクリート供給ホース１５とコンクリート供給孔１６が設けられた妻型枠１１を表している。
【００１９】
なお、シールド掘削機１が形成するトンネルは、断面円状のトンネルに限られず、断面かまぼこ状や断面馬てい状のトンネルなどにすることができる。
【００２０】
また、コンクリート２１の覆工厚さの測定は、ひとつのトンネル断面中で、複数箇所の測定が可能である。
【００２１】
図２は、本実施形態に係る内型枠１３の斜視図を示している。
内型枠１３は、スキンプレート２３と、側板２５とからなる。スキンプレート２３に設けられた発振装置２９や受振装置２７とが設けられる。
【００２２】
スキンプレート２３は、湾曲した長方形の板である。スキンプレート２３は環の一部を形成しており、内型枠１３が複数集まることで環状および筒状になる。スキンプレート２３は、鋼製である。
【００２３】
側板２５は、長方形の板である。側板２５は、スキンプレート２３の四方の端部に設けられており、スキンプレート２３の強度を高めている。側板２５は鋼製である。
【００２４】
内型枠１３は発振装置２９と受振装置２７を各一つ設けているが、測定精度の向上のため、ひとつの発振装置２９に対して複数の受振装置２７を設けてもよいし、発振装置２９と受振装置２７の対を複数設けてもよい。
【００２５】
図３は、図２のＡ−Ａ断面の概略図であり、スキンプレート２３の開口部には、ゲート３３を有するソケット３１が設けられる。ソケット３１の下部には、ネジが設けられている。
【００２６】
ゲート３３は、妻型枠１１により加圧されているコンクリート２１が、内型枠１３の開口部を通って、漏れ出さないように設けられており、ゲートバルブやカットゲートなどが用いられる。
【００２７】
図４（ａ）は、発振装置２９を示す図である。発振装置２９とは、筒状のケーシング３７と、ケーシング３７の端部に形成されたニップル３９と、ジャッキ４５により、ケーシング３７上部より突出可能な振動子４１及びヘッド４３とからなる。
【００２８】
ニップル３９は、前記ソケット３１と螺合可能なネジが設けられている。
【００２９】
また、ニップル３９のような螺合による固定に限られず、ソケット３１とケーシング３７を接合可能な、管用の継手を用いることができる。例えば、ワンタッチカプラーなどを用いることができる。
【００３０】
また、振動子４１とケーシング３７の間に、パッキンを設け、ゲート３３の開放時にコンクリート２１が、ケーシング３７内に進入することを防いでもよい。
【００３１】
ジャッキ４５は、振動子４１を前後に移動可能なものであり、油圧ジャッキでもネジジャッキでもよい。なお、ジャッキ４５には、ストローク計を設けることが好ましい。コンクリートの覆工厚さを測定する際、ヘッドの位置が異なると波動の伝播距離が異なり、算出される覆工厚さが変化するためである。
【００３２】
図５は、振動子４１の断面の概略図である。超磁歪素子５１が、コイル４９の中におかれ、コイル４９の周りを永久磁石５３が覆っている。超磁歪素子５１はロッド５７に接続し、ロッド５７は、バネ５５により、振動子４１の長軸方向に力がかけられている。
【００３３】
超磁歪素子５１は、Ｔｂ０．３Ｄｙ０．７Ｆｅ２．０（テルビウム‐ディスプロジウム‐鉄）の化合物により形成される。コイル４９に電流を流し、磁界を生じることで、超磁歪素子５１は、長軸方向へ通常０．１％以上伸張する。コイル４９からの磁界がなくなると、元の長さに戻る。コイル４９に電流を流す／止めるを繰返し行うことで、超磁歪素子５１は、伸縮する。超磁歪素子５１の伸縮により、ロッド５７が往復運動をし、更にはヘッド４３が図５に示した矢印方向に振動することによって波動を発生させることができる。
【００３４】
また、図４（ｂ）は、受振装置２７を示す図であり、受振装置２７は、先端にニップル３９を有する筒状のケーシング３７に、センサ４７が設けられ、センサ４７は、ジャッキ４５によりケーシング３７上部より突出可能である。また、受振装置２７は、発振装置２９と同様に、パッキンやストローク計を設けてもよい。
【００３５】
センサ４７は、ヘッド４３が発生させた波動がコンクリート２１と地山１９の岩盤との境界部で反射した波動を受振することのできる振動計を一般的に用いることができる。例えば、圧電素子を備えた加速度計を用いることができる。
【００３６】
続いて、図６を用いて、内型枠１３において、発振装置２９と受振装置２７とを用いてフレッシュコンクリート２１の覆工厚さを測定する方法を説明する。
【００３７】
図６（ａ）に示すように、発振装置２９と受振装置２７とを内型枠１３のソケット３１に取り付ける。
【００３８】
図６（ｂ）に示すように、発振装置２９、受振装置２７のニップル３９が、ソケット３１に螺合する。ニップル３９とソケット３１の螺合は、コンクリート２１の圧力に耐えることができる。
【００３９】
その後、図６（ｃ）に示すように、ゲート３３を開け、発振装置２９からは振動子４１とヘッド４３を、受振装置２７からはセンサ４７をゲート３３から突き出す。この際、波動５９が、ソケット３１内で反射するなど、ソケット３１の影響を受けないように、ヘッド４３とセンサ４７は、スキンプレート２３が形成する平面と同じかそれ以上にコンクリート２１中に突き出す。
【００４０】
その後、振動子４１がヘッド４３を振動させ、Ｐ波やＳ波といった波動５９を発生させる。波動５９は、コンクリート２１と地山１９の間の伝播速度が異なるため、境界面で反射し、センサ４７で受振する。なお、ヘッド４３の先端はコンクリート２１に圧縮する方向に振動してＰ波を発生させ、ヘッド４３の側面は、コンクリート２１にせん断する方向に振動してＳ波を発生させる。
【００４１】
その後、図６（ｄ）に示すように、振動子４１を発振装置２９のケーシング３７の内部に、センサ４７を受振装置２７のケーシング３７の内部に収納し、ゲート３３を閉じる。
【００４２】
その後、図６（ｅ）に示すように、発振装置２９と受振装置２７を、内型枠１３より撤去する。
【００４３】
なお、コンクリート覆工厚さの測定において、振動子４１やセンサ４７をコンクリート２１中へ押し出さずに測定することも可能である。押し出さずに測定する場合には、発振装置２９と受振装置２７にジャッキ４５を設ける必要はない。また、測定方法においても、振動子４１とセンサ４７の押し出し工程および引き戻し工程は不要となる。
【００４４】
受振データを用いた覆工厚さの計算方法の一例を紹介する。センサ４７で受振した受振データを用いて、直達波の到達時間と反射波の到達時間を算出する。ここで、発振装置２９と受振装置２７の距離が既知であるため、直達波の到達時間よりコンクリート２１中の波動の伝播速度が計算できる。そのため、この伝播速度と反射波の到達時間より覆工厚さを計算できる。
【００４５】
本実施の形態においては、超磁歪素子を用いた発振装置により、従来の超音波発生装置よりも短い波長のＳ波を発生させることができる。
【００４６】
また、本実施の形態においては、従来困難であった、脱型前のコンクリートと発振装置を、金属製の内型枠を間に挟まずに接することができる。
【００４７】
また、本実施の形態においては、加圧コンクリートの圧力に耐えながら、発振装置と受振装置を出し入れ可能な内型枠を提供する。
【００４８】
つまり、本実施の形態においては、従来測定が困難であった、場所打ちライニング工法における脱型前の未硬化のコンクリートの覆工厚の測定が可能である。
【００４９】
以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかる型枠やコンクリートの覆工厚さの測定方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施の形態に係るシールド掘削機１の概要を示す図。
【図２】本実施の形態に係る、発振装置２９と受振装置２７を有する内型枠１３を示す図。
【図３】本実施の形態に係る内型枠１３の断面を示す図。
【図４】本実施の形態に係る発振装置２９と受振装置２７を示す図。
【図５】本実施の形態に係る振動子４１の断面の概略図。
【図６（ａ）】本実施の形態に係るコンクリート２１の覆工厚さの測定方法を示す図。
【図６（ｂ）】本実施の形態に係るコンクリート２１の覆工厚さの測定方法を示す図。
【図６（ｃ）】本実施の形態に係るコンクリート２１の覆工厚さの測定方法を示す図。
【図６（ｄ）】本実施の形態に係るコンクリート２１の覆工厚さの測定方法を示す図。
【図６（ｅ）】本実施の形態に係るコンクリート２１の覆工厚さの測定方法を示す図。
【符号の説明】
【００５１】
１………シールド掘削機
３………回転切削部
５………テールプレート
７………シールドジャッキ
９………プレスジャッキ
１１………妻型枠
１３………内型枠
１５………コンクリート供給ホース
１６………コンクリート供給孔
１７………打設ポンプ
１９………地山
２１………コンクリート
２３………スキンプレート
２５………側板
２７………受振装置
２９………発振装置
３１………ソケット
３３………ゲート
３７………ケーシング
３９………ニップル
４１………振動子
４３………ヘッド
４５………ジャッキ
４７………センサ
４９………コイル
５１………超磁歪素子
５３………永久磁石
５５………ばね
５７………ロッド
５９………波動
【図１】
0004922199.tif 000002
【図２】
0004922199.tif 000003
【図３】
0004922199.tif 000004
【図４】
0004922199.tif 000005
【図５】
0004922199.tif 000006
【図６（ａ）】
0004922199.tif 000007
【図６（ｂ）】
0004922199.tif 000008
【図６（ｃ）】
0004922199.tif 000009
【図６（ｄ）】
0004922199.tif 000010
【図６（ｅ）】
0004922199.tif 000011