(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形のセグメント覆工体を構成する断面弧状のコンクリートセグメントを、高流動コンクリートを用いて製作する方法であって、内周面型枠板と外周面型枠板と一対の周方向端面型枠板と一対の軸方向端面型枠板とを一体化してなり、かつ前記外周面型枠板が、その周方向中央部分に軸方向全長にわたって開口形成されたコンクリート投入スリットを備え、かつ該コンクリート投入スリットに近接する部分にのみ多数の孔が形成されているとともに、前記外周面型枠板の内面には透気性及び透水性を有するシート部材が取り付けられた製作型枠を、前記コンクリート投入スリットが上方に向かって開口するように設置し、前記コンクリート投入スリットから前記製作型枠の内部に高流動コンクリートを投入充填してこれを硬化させることを特徴とするコンクリートセグメントの製作方法。
【請求項２】
前記コンクリート投入スリットから前記製作型枠の内部に高流動コンクリートを投入する際の高さを５０ｃｍ以下とし、かつ打設速度を０．２〜０．３ｍ３／ｍｉｎとすることを特徴とする請求項１に記載のコンクリートセグメントの製作方法。
【請求項３】
前記製作型枠の内部に高流動コンクリートを投入充填した後、前記コンクリート投入スリットに重錘を載置して内部のコンクリートに圧力を加えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンクリートセグメントの製作方法。
【請求項４】
前記高流動コンクリートが膨張性混和材を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のコンクリートセグメントの製作方法。
【請求項５】
円形のセグメント覆工体を構成する断面弧状のコンクリートセグメントを、高流動コンクリートを用いて製作する際に使用する製作型枠であって、内周面型枠板と外周面型枠板と一対の周方向端面型枠板と一対の軸方向端面型枠板とを一体化してなり、かつ前記外周面型枠板がその周方向中央部分に軸方向全長にわたって開口形成されたコンクリート投入スリットを備え、かつ該コンクリート投入スリットに近接する部分にのみ多数の孔が形成されているとともに、前記外周面型枠板の内面には透気性及び透水性を有するシート部材が取り付けられていることを特徴とするコンクリートセグメントの製作型枠。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンクリートセグメントの製作方法及び製作型枠に関し、特に、円形のセグメント覆工体を構成する断面弧状のコンクリートセグメントを、高流動コンクリートを用いて製作する際に採用されるコンクリートセグメントの製作方法及び製作型枠に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セグメントは、シールド工法等のトンネル工事において、トンネルの内周面を覆う覆工体を形成するための部材であって、予め工場等において製作された断面弧状のセグメントピースを、トンネル工事現場でトンネルの内周面に沿ってリング状に組み立てるとともに、かかるリング状に組み立てたセグメントをトンネルの軸方向に連接してゆくことにより、トンネルの内壁面を防護する覆工体が形成されることになる。
【０００３】
また、このようなセグメントとしては、鋼製のものやコンクリート製のものなど各種のセグメントが採用されているが、このうちコンクリート製のセグメントは、従来の技術によれば、所定の形状の型枠内に比較的硬練りのコンクリートを打設し、これを締固め成形して、固化させることによって製作されている。
【０００４】
一方、例えば最近のシールド工事では、施工コストの低減が重要な課題となっているが、シールドトンネルの工事費の中で覆工（セグメント）にかかる費用は大きな比率を占めているため、セグメントによる覆工のコストを下げることは施工コストの低減を図るための効果的な方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のコンクリート製のセグメントの製作方法によれば、コンクリートの水セメント比の小さな硬練りのコンクリートを使用するため、締固め作業が困難であり、このような硬練りのコンクリートを型枠内に十分に充填するには、型枠自体を振動させることが必要とされることになる。したがって、このような振動に耐え得るようにすべく、型枠を剛性の高いものとする必要があるため、型枠製作費がセグメント製作費に占める割合が大きくなって経済的にセグメントを製作することができないという課題があった。
【０００６】
また、型枠の上方開口面に位置して仕上げ面となるセグメントの背面側（トンネル外面側）は、作業員によって仕上げ作業が行われることになるが、かかる曲面形状のセグメントの背面の仕上げ作業には、多くの手間と作業時間を必要とすることになるという課題があった。
【０００７】
一方、硬練りのコンクリートを用いる上述の製作方法に代わる方法として、例えば特開平８−２４４０１２号公報や特開平８−２５８０２７号公報などには、製作すべきコンクリートセグメントと同様の内空形状を有する密閉型枠と、高流動コンクリートとを使用してコンクリートセグメントを製作する方法が開示されているが、これらの公報に記載された方法によれば、密閉型枠内のコンクリートから余剰空気や余剰水を排除するための構成が複雑である。
【０００８】
そこで、この発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、高流動コンクリートを用いることにより型枠の振動による締固め作業を不要とするとともに、手間のかかる仕上げ作業を不要とし、また簡易な構成により打設したコンクリートから余剰空気や余剰水を効果的に排除することによって、製作作業の省力化や簡略化を図り、これらによって製作コストを容易に低減することのできるコンクリートセグメントの製作方法及び製作型枠を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するためになされたもので、その要旨は、円形のセグメント覆工体を構成する断面弧状のコンクリートセグメントを、高流動コンクリートを用いて製作する方法であって、内周面型枠板と外周面型枠板と一対の周方向端面型枠板と一対の軸方向端面型枠板とを一体化してなり、かつ前記外周面型枠板が、その周方向中央部分に軸方向全長にわたって開口形成されたコンクリート投入スリットを備え、かつ該コンクリート投入スリットに近接する部分にのみ多数の孔が形成されているとともに、前記外周面型枠板の内面には透気性及び透水性を有するシート部材が取り付けられた製作型枠を、前記コンクリート投入スリットが上方に向かって開口するように設置し、前記コンクリート投入スリットから前記製作型枠の内部に高流動コンクリートを投入充填してこれを硬化させることを特徴とするコンクリートセグメントの製作方法にある。
【００１０】
ここで、上記記載において、高流動コンクリートとしては、流動時の材料の分離抵抗性を多量の粉体により確保する「多粉体系」や、分離低減剤（増粘剤）により材料の分離抵抗性を確保する「増粘剤系」のものなど、公知の種々の高流動コンクリートを使用することができる。
【００１１】
すなわち、高流動コンクリートは、例えば断面の薄い部材や、鉄筋量の多い構造物、あるいは複雑な形状の構造物などの、一般のコンクリートでは十分に充填させることが困難な打設箇所に用いるのに適したコンクリートで、打設した後の締固め作業を必要としない程の流動性を有するとともに、通常のスランプ試験ではスランプコーンを引き抜いた後に平坦に大きく広がってしまい、評価の困難な２５cm以上のスランプ値となる程の高い流動性を有するコンクリートである。
【００１２】
また、高流動コンクリートによれば、適度な粘性を有するため材料の分離が少なく、均質なコンクリートを容易に得ることが可能になる。
【００１３】
そして、この発明の製作方法は、前記コンクリート投入スリットから前記製作型枠の内部に高流動コンクリートを投入する際の高さを５０ｃｍ以下とし、かつ打設速度を０．２〜０．３ｍ3 ／ｍｉｎとすることが好ましい。
【００１４】
また、前記製作型枠の内部に高流動コンクリートを投入充填した後に、前記コンクリート投入スリットに重錘を載置して内部のコンクリートに圧力を加えるようにすることもできる。
【００１５】
さらに、前記高流動コンクリートには膨張性混和材を含めるようにすることが好ましい。
【００１６】
ここで、膨張性混和材としては、例えば、石灰系膨張材、望ましくは硫酸アルミン酸石灰系膨張材等を使用することができる。
【００１７】
一方、この発明の他の要旨は、円形のセグメント覆工体を構成する断面弧状のコンクリートセグメントを、高流動コンクリートを用いて製作する際に使用する製作型枠であって、内周面型枠板と外周面型枠板と一対の周方向端面型枠板と一対の軸方向端面型枠板とを一体化してなり、かつ前記外周面型枠板がその周方向中央部分に軸方向全長にわたって開口形成されたコンクリート投入スリットを備え、かつ該コンクリート投入スリットに近接する部分にのみ多数の孔が形成されているとともに、前記外周面型枠板の内面には透気性及び透水性を有するシート部材が取り付けられていることを特徴とするコンクリートセグメントの製作型枠にある。
【００１９】
そして、この発明のコンクリートセグメントの製作方法及び製作型枠によれば、外周面型枠板がその周方向中央部分に軸方向全長にわたって開口形成されたコンクリート投入スリットを備えているので、このコンクリート投入スリットが上方に向かって開口するように製作型枠を設置して、ここから製作型枠の内部に高流動コンクリートを投入することにより、この最上部に位置するコンクリート投入スリットから、コンクリートの流入に伴って上方に押し上げられてくる型枠の内部の空気や余剰水をスムースに排出しながら、高流動コンクリートが型枠内に充填されてゆくことになる。
【００２０】
また、外周面型枠板の内面には透気性及び透水性を有するシート部材が取り付けていることにより、コンクリート中の気泡やブリージング水を強制的に排出して、特に型枠勾配の小さい天端付近において空気あばたが発生するのを極力防止することが可能となるとともに、型枠を取り外した際の当該外周面型枠板による仕上げ面の仕上がり状態を良好なものとすることが可能になる。
【００２１】
そして、この発明のコンクリートセグメントの製作方法は、前記コンクリート投入スリットから前記製作型枠の内部に高流動コンクリートを投入する際の高さを５０ｃｍ以下とし、かつ打設速度を０．２〜０．３ｍ3 ／ｍｉｎとすれば、エントラップドエアを低減してさらに効果的に空気あばたの発生を防止することが可能となる。
【００２２】
また、前記製作型枠の内部に高流動コンクリートを投入充填した後、前記コンクリート投入スリットに重錘を載置して内部のコンクリートに圧力を加えるようにすれば、コンクリート中の気泡及びブリージング水の排出効果をさらに向上させることが可能になる。
【００２３】
さらに、使用する高流動コンクリートに膨張性混和材を含めるようにすれば、普通コンクリートと比較して乾燥収縮がやや大きい傾向にある高流動コンクリートを用いることによるひび割れの増加を、効果的に抑制することが可能になる。
【００２４】
そして、この発明のコンクリートセグメントの製作型枠は、外周面型枠板の少なくともコンクリート投入スリットに近接する部分に多数の孔を形成するようにすれば、型枠内に打設されたコンクリート中の気泡やブリージング水の排出効果を向上させることが可能になる
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態すなわち実施例について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。この発明の一実施例にかかるコンクリートセグメントの製作方法は、図１及び図２に示される構成の製作型枠１０に高流動コンクリートを投入打設することにより、例えば周方向の長さ約２ｍ、幅約１．２ｍ、厚さ約２０ｃｍ程度の大きさの断面弧状のセグメントを製作するものである。
【００２６】
ここで、この実施例の製作型枠１０は、例えばメタル板を切断したり折り曲げ加工することによって製作した、内周面型枠板１１と外周面型枠板１２と一対の周方向端面型枠板１３と一対の軸方向端面型枠板１４とからなり、これらを例えばボルト接合等によって、解体可能にボックス状に組立て一体化して構成されるものである。
【００２７】
また、この実施例の製作型枠１０によれば、蓋型枠としての外周面型枠板１２には、周方向中央部分に幅方向すなわち当該セグメントが設置されるトンネルの軸方向の全長にわたって開口形成されたコンクリート投入スリット１５が設けられるとともに、外周面型枠板１２の内面を覆うようにして、透気性及び透水性を有するシート部材１６が貼着設置されている（図２参照）。
【００２８】
ここで、コンクリート投入スリット１５は、例えば２０ｃｍ程度の幅で延長開口するもので、その両縁部には、外方に向かって突出する仕切片１７が取り付けられていて、この一対の仕切片１７の間には、断面コの字状の天端型枠１８を当該コンクリート投入スリット１５を覆うようにしてはめ込むことができるようになっている。
【００２９】
また、透気性及び透水性を有するシート部材１６としては、例えば特開昭６３−２８４３６２号公報に記載されているような、コンクリート型枠用繊維シートを使用することができる。また、織布や不織布、あるいはポリプロピレンシート等を使用することが好ましく、これらのいずれを使用しても、良好な仕上げ面の仕上がり状況を保持することができるが、この実施例では、特に好ましくは、材料費が安価な綿織布を使用する。
【００３０】
さらに、この実施例の製作型枠１０によれば、外周面型枠板１２のコンクリート投入スリット１５に近接する約１／３の部分に、口径１０ｍｍ程度の孔１９が、例えば４０ｍｍ程度の間隔をおいて縦横に多数設けられている。
【００３１】
そして、この実施例のコンクリートセグメントの製作方法によれば、上述のような構成を有する製作型枠１０を、図３に示すように、外周面型枠板１２を上側にしてコンクリート投入スリット１５が上方に向かって開口するように設置した後、このコンクリート投入スリット１５から製作型枠１０の内部に高流動コンクリート２０を投入充填することによって製作作業が行われる。
【００３２】
なお、高流動コンクリート２０の投入充填作業に先立って、製作型枠１０の内部には、補強鉄筋やボルトボックスなどの継ぎ手金物が、製作型枠１０の組立て時に予め配置されて、投入充填されたコンクリート中に埋設設置されることになる。
【００３３】
ここで、この実施例によれば、高流動コンクリート２０は、コンクリートの締固めを行わないことを前提として、表１の右欄の設定目的に基づき、表１の設定項目について、同表に示す設定値の範囲内で配合設計を行ない、一例として、粗骨材の最大寸法を２０ｍｍとして、表２に示すような基本配合の高流動コンクリート２０を使用した。なお、配合した材料の種類を表３に示す。
【００３４】
なお、表２において、Ｗは水、Ｃはセメント、Ｓｇは高炉スラグ微粉末、Ｓは細骨材、Ｇは粗骨材、Ａｄは高性能ＡＥ減水剤、ＣＳＡは膨張性混和剤、ＰはＣ＋Ｓｇ、Ｗ／Ｐは水粉体比、Ｓ／ａは細骨材率をそれぞれ表すものである。
【００３５】
【表１】
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【表２】
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【表３】
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また、この実施例のコンクリートセグメントの製作方法によれば、コンクリート投入スリット１５から製作型枠１０の内部に高流動コンクリート２０を投入する際の打設高さを５０ｃｍ以下とし、かつ高流動コンクリート２０の打設速度を０．２〜０．３ｍ3 ／ｍｉｎとして打設作業を行ない、これによってエントラップドエアを低減するようにする。
【００３６】
そして、このようにして行われるこの実施例のコンクリートセグメントの製作方法によれば、製作型枠１０の天端部に位置するとともに全幅にわたって形成されているコンクリート投入スリット１５から、型枠１０の内部及び高流動コンクリート２０中の空気や余剰水をスムースに排出しながら、高流動コンクリート２０が製作型枠１０内の両端底部から中央の天端部に向かって徐々に充填されてゆくことになる。
【００３７】
また、外周面型枠板１２の内面には透気性及び透水性を有するシート部材１６が取り付けられていることにより、高流動コンクリート２０中の気泡やブリージング水を強制的に排出して、特に型枠勾配の小さい天端付近において空気あばたが発生するのを極力防止することができるとともに、型枠１０を取り外した際の当該外周面型枠板１２による仕上げ面の仕上がり状態を良好なものとすることができる。
【００３８】
さらに、外周面型枠板１２のコンクリート投入スリット１５に近接する部分に多数の孔１９が形成されていることから、型枠１０内に打設された高流動コンクリート２０中の気泡やブリージング水の排出効果がさらに向上することになる。
【００３９】
さらにまた、この実施例のコンクリートセグメントの製作方法によれば、製作型枠１０内に高流動コンクリート２０を充填した後、図４に示すように、コンクリート投入スリット１５を覆うようにして一対の仕切片１７の間に天端型枠１８をはめ込むとともに、これの上方に、天端型枠１８の凹部にはめ込むようにして例えば１２０ｋｇ程度の重さの重錘２１を載置する。
【００４０】
すなわち、このような重錘２１の載置によって、製作型枠１０の内部のコンクリート２０には圧力が加わることになり、これによって、コンクリート中の気泡及びブリージング水の排出効果がさらに向上することになる。
【００４１】
そして、このようにして製作型枠１０内に投入充填された高流動コンクリート２０を所定期間養生して所望の強度に達したら、型枠１０を解体することにより、表面の空気あばたがなく、かつ外周面型枠板１２による仕上げ面の仕上がり状態が良好なセグメント２２が得られることになる（図５参照）。
【００４２】
次に、このようにして製作されたコンクリートセグメント２２の品質を確認すべく行った、充填性確認試験について言及する。すなわち、充填性確認試験は、鉄筋、ボルトボックス、ブラケットプレート等が配置されることにより、特にセグメントの継手部分の周辺が本体部に比べて間隙が小さいため、コンクリートが十分に充填されないことが懸念されることから、形成されたセグメント２２を、図５に示すような継手部分に近いカッター切断ライン２３に沿って切断し、コンクリートの充填状況を当該切断面を目視により観察することによって確認した。
【００４３】
この結果、この実施例の施工方法によれば、充填性が十分に確保されることが判明した。
【００４４】
なお、この発明は上記実施例の実施の態様のものに限定されるものではなく、各請求項に記載された構成の範囲内において、種々に変更して採用することができる。例えば、高流動コンクリートは上記実施例の配合のものに限定されることなく使用することができ、また、製作型枠の内部に高流動コンクリートを投入充填した後、必ずしも内部のコンクリートに圧力を加える必要はない。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、この発明のコンクリートセグメントの製作方法または製作型枠によれば、内周面型枠板と外周面型枠板と一対の周方向端面型枠板と一対の軸方向端面型枠板とを一体化してなり、かつ前記外周面型枠板が、その周方向中央部分に軸方向全長にわたって開口形成されたコンクリート投入スリットを備え、かつ該コンクリート投入スリットに近接する部分にのみ多数の孔が形成されているとともに、前記外周面型枠板の内面には透気性及び透水性を有するシート部材が取り付けられた製作型枠を、前記コンクリート投入スリットが上方に向かって開口するように設置し、前記コンクリート投入スリットから前記製作型枠の内部に高流動コンクリートを投入充填してこれを硬化させることによってコンクリートセグメントを製作するので、高流動コンクリートを用いることにより型枠の振動による締固め作業を不要するとともに、手間のかかる仕上げ作業を不要とし、また簡易な構成により打設したコンクリートから余剰空気や余剰水を効果的に排除することによって、製作作業の省力化や簡略化を図り、これらによってセグメントの製作コストを容易に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例にかかるコンクリートセグメントの製作型枠の構成を説明する斜視図である。
【図２】外周面型枠板の構成を説明する（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）を上方からみた平面図である。
【図３】製作型枠に高流動コンクリートを打設する状況を説明する断面図である。
【図４】製作型枠の内部に高流動コンクリートを投入充填した後、コンクリート投入スリットに重錘を載置して内部のコンクリートに圧力を加える状況を説明する斜視図である。
【図５】製作されたコンクリートセグメントの充填性確認試験を行なう際の、カッターによるセグメントの切断ラインを説明する斜視図である。
【符号の説明】
１０  製作型枠
１１  内周面型枠板
１２  外周面型枠板
１３  周方向端面型枠板
１４  軸方向端面型枠板
１５  コンクリート投入スリット
１６  シート部材
１７  仕切片
１８  天端型枠
１９  孔
２０  高流動コンクリート
２１  重錘
２２  セグメント
【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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