(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル(12)内に型枠(16)を使用して覆工用のコンクリート(14)を打設する装置において、長尺な牽引部(18)の先端に振動部(20)を備えてなる振動部材(22)の外周または／および内部の長さ方向全域に芯材(24)を配し、この振動部材(22)を、その基端を巻揚機構(28)に装着し、型枠(16)の長さ方向に沿わせて配設させ、振動部材(22)の先端を、牽引材(30)を介して別の巻揚機構(32)に装着し、振動部材(22)に張力を付与することを特徴とするコンクリート締固め装置。
【請求項２】
トンネル(12)内に型枠(16)を使用して覆工用のコンクリート(14)を打設する装置において、長尺な牽引部(18)の先端に振動部(20)を備えてなる振動部材(22)の外周または／および内部の長さ方向全域に芯材(24)を配し、この振動部材(22)を、その基端を巻揚機構(28)に装着し、型枠(16)の長さ方向に沿わせて配設させ、巻揚機構(28)に近接させて洗浄機構(40)を配備させることにより、巻揚機構(28)による巻揚時に、振動部材(22)に付着した打設コンクリートを洗浄除去することを特徴とするコンクリート締固め装置。
【請求項３】
振動部材(22)の先端を、既コンクリート打設部(34)に埋設されてトンネル前方に延出させた案内軌道部材(56)に装着し、この案内軌道部材(56)に沿わせて振動部材(22)を移動させることを特徴とする請求項１又は２記載のコンクリート締固め装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のコンクリート締固め装置を用いたコンクリート締固め方法において、長尺な牽引部(18)の先端に振動部(20)を備え、該振動部材(22)を、型枠(16)とトンネル内壁面(26)との間に、その基端を巻揚機構(28)に装着して型枠(16)の長さ方向に沿わせて配設させた後、型枠(16)とトンネル内壁面(26)との間へのコンクリート(14)打設後、またはコンクリート打設時に、振動部材(22)を振動させると共に、巻揚機構(28)を介して振動部材(22)を巻揚、繰出すことにより、型枠(16)の長さ方向に沿わせて移動させ、コンクリート(14)を締固めることを特徴とするコンクリート締固め方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル内への覆工用、主に二次覆工用のコンクリート打設時に、打設コンクリートを振動させて締固める方法および装置に関するものである。
なお、本明細書中、「打設」とは、養生硬化させていない泥状のコンクリートを型枠とトンネル内壁面との間へ充填させることをいう。
【０００２】
【従来の技術】
元来、トンネル内への覆工用、主に二次覆工用のコンクリートの打設は、コンクリートを打設するための型枠を、コンクリート打設終了後、折畳んで前方に搬送し、展開させて設置し、その個所でコンクリートを打設する移動式の型枠により行われていた。
【０００３】
この型枠によるコンクリート打設は、トンネル内の所定位置への設置後、型枠に多数設けられた所定個所の開閉自在の検査窓からコンクリート搬送管を突出させ、あるいは専用のコンクリート打設口にコンクリート搬送管を接続して行われていた。
【０００４】
また、打設コンクリートを補強するため、鉄筋等の補強材が、型枠とトンネル内壁面との間に、予め配設させていた。
【０００５】
また、養生硬化後のコンクリートの強度、耐久性を向上させるため、打設した直後のコンクリート内にその都度同一あるいは別の検査窓から振動具を挿入突出させ、この振動具の振動により、打設したコンクリートを締固め、コンクリート内に混在する気泡を除去していた。
【０００６】
この振動具は、電源ケーブルの先端に振動部を備えたものが主流であり、このため、作業者は電源ケーブルを直接把持し、検査窓を開放して突出させ、また必要に応じて検査窓から身を乗り出して振動部を打設したコンクリート内に挿入させ、振動部を前後左右および上下方向に移動させ（振り回し）、振動部の振動により、打設したコンクリートを締固め、締固め作業完了後、検査窓から収納させていた（図５参照）。
【０００７】
なお、図５中、６０は型枠、６２は検査窓、６４はコンクリート打設口、６６は振動具、６８は電源コード、７０はコンクリート、７２はトンネル内壁面、７４はコンクリート搬送管、７６は作業者を示す。
【０００８】
このため、作業者の人手による打設コンクリート締固め作業において、以下の問題があった。
【０００９】
第１に、作業者が振動具の電源ケーブルを把持し、人手により振動具の振動部を型枠の各検査窓から突出させ、打設コンクリート内に挿入させ、上下、左右方向に移動させ、振動部の振動により打設コンクリートを締固め、締固め作業完了後、検査窓から収納させていたため、打設コンクリートへの振動具による振動が局部的で不均一であり、締固め効率が良くなかった。
【００１０】
第２に、振動させた振動具の検査窓からの突出、収納時に、振動具の振動部が検査窓の突出部位外周縁に接触することにより、振動により振動部が回動し、振動具を把持する作業者にこの回動力が必要以上に作用し、この回動力が電源ケーブルにまで伝達され、時には電源ケーブルがソケットから外れることもあり、作業に支障をきたしていた。
【００１１】
第３に、必要に応じて検査窓から作業者が身を乗り出して締固め作業を行う必要があり、危険性を伴うため、作業を慎重に行うことを強いられ、安全、かつ短時間に作業を行うことができないばかりか、工程遅延の要因となっていた。
【００１２】
第４に、締固め作業中の検査窓近部までコンクリートが打設された際には、この作業中の検査窓から振動具を収納させ、この検査窓を閉塞させ、別の検査窓へ移動し、この検査窓を開放させて振動具を突出させ、先のコンクリート打設された検査窓近部の振動を行う必要があり、締固め作業中の検査窓近部の振動を同一個所から行うことができなかった。
【００１３】
第５に、振動中に振動具が型枠の外周面と接触し、その接触面において泥状のコンクリートが水分とコンクリートに分離し、硬化後コンクリートの強度、耐久性が低下する要因となっていた。
【００１４】
上記欠点に鑑み、振動具を型枠の内側から外側に突出させる装置（例えば、特許文献１参照）、振動具を型枠の外側を移動させる装置（例えば、特許文献２参照）があった。
【００１５】
【特許文献１】
特許第３２７８３５５号公報（第３−４頁、図１−６、９）
【特許文献２】
特開２００１−８２０８７号公報（第３−５頁、図１−７）
【００１６】
また、使用後、直ちに振動具および電源コードに付着した打設コンクリートを人手により除去していた。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１においては、振動具の打設コンクリートの締固め個所が限定され、特許文献２においては、作業者の目視により振動具を移動させる必要があり、また両者とも振動具を移動させる制御機構が必要不可欠であり、構成部品数も多く、コストが高騰する要因となっていた。
【００１８】
また、両文献および従来技術において、コンクリートの強度、耐久性を向上させるための振動具による打設コンクリートの締固め作業は、コンクリートを打設した直後にその都度行っていたため、振動具により締固めたコンクリートは型枠の妻側に流動し、打設コンクリート全体を締固めることができなかった。
【００１９】
また、型枠とトンネル内壁面との間には補強材が配設されており、また打設コンクリートに挿入させた振動具の位置が一定しないため、補強材に振動具が接触し易く、取扱性が良くなかった。
【００２０】
また、型枠とトンネル内壁面との間に配設された補強材および型枠外周面に振動具が衝突あるいは接触し、不快音の発生、補強材と打設コンクリートとの密着低下、補強材の結束緩み、が生じるばかりか、振動具が損傷することがあり、耐久性に問題があった。
【００２１】
また、使用後、直ちに振動具および電源コードに付着した打設コンクリートを人手により除去する必要があり、その作業が面倒であった。
【００２２】
本発明は、以上のような欠点に鑑み、簡易かつ安全に、しかも効率良く打設コンクリートを締固め、付着した打設コンクリートをも除去することができるコンクリート締固め方法および装置を提供することを目的とするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トンネル内に型枠を使用してコンクリートを打設する工程、装置において、長尺な牽引部の先端に振動部を備え、該振動部材を、型枠とトンネル内壁面との間に、その基端を巻揚機構に装着して型枠の長さ方向に沿わせて配設させた後、型枠とトンネル内壁面との間へのコンクリート打設後、またはコンクリート打設時に、振動部材を振動させると共に、巻揚機構を介して振動部材を巻揚、繰出すことにより、型枠の長さ方向に沿わせて移動させ、コンクリートを締固めることを特徴とするもの、または、振動部材の先端を、牽引材を介して別の巻揚機構に装着し、振動部材に張力を付与することを特徴とするもの、または、振動部材の先端を、既コンクリート打設部に埋設されてトンネル前方に延出させた案内軌道部材に装着し、この案内軌道部材に沿わせて振動部材を移動させることを特徴とするもの、または、巻揚機構に近接させて洗浄機構を配備させることにより、巻揚機構による巻揚時に、振動部材に付着した打設コンクリートを洗浄除去することを特徴とするものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明に係るコンクリートの締固め装置は、トンネル１２内に覆工用、主に二次覆工用のコンクリート１４を打設するための移動式の型枠１６に装着されるものであり、図１および図２に示すように、以下の構成からなるものである。
【００２５】
長尺な牽引部１８の先端に振動部２０を備えてなる振動部材２２の外周の長さ方向全域に、芯材２４を配してある。
【００２６】
本例において、振動部材２２は電磁式振動体を収容した振動部２０が、接続ケーブル（図示略）を内装させた長尺な牽引部１８を介して電源（図示略）と接続されている。
【００２７】
また、牽引部１８は、軽量化、取扱性、耐摩耗性に優れた素材とすることが望ましい。
【００２８】
また、芯材２４はワイヤーであり、振動部材２２の外周両側縁に二本配してある。
【００２９】
この芯材２４を振動部材２２の外周に配することにより、振動部材２２の強度、耐摩耗性を向上させ、後述の巻揚機構２８への巻揚、繰出し時および型枠１６とトンネル内壁面２６との間に配設させた補強材（図示略）への接触時にも牽引部１８が損傷することがなく、取扱性も向上し、牽引に適した構造となる。
【００３０】
この振動部材２２を、型枠１６とトンネル内壁面２６との間に、その基端を巻揚機構２８に装着して型枠１６の長さ方向に沿わせて、複数配設させてある。
【００３１】
各振動部材２２の振動部２０の先端を、牽引材３０を介して型枠１６内の別の巻揚機構３２に装着してある。
【００３２】
本例において、巻揚機構２８は電動ウインチであり、巻揚機構３２はバネ式または電動式のリールである。
【００３３】
また、牽引材３０はワイヤーであり、型枠１６のラップ側の既コンクリート打設部３４に固定させた案内ローラ３６に係止させてある。
【００３４】
各巻揚機構２８，３２により、振動部材２２に張力が付与され、振動部材２２を打設コンクリート層の中間部位に保持させ、打設コンクリートを均一に振動できると共に、振動部材２２の型枠１６、型枠１６とトンネル内壁面２６との間に配設させた補強材、への衝突（不快音の発生）あるいは接触（不快音の発生、補強材と打設コンクリートとの密着低下、補強材の結束緩み）を防止することができ、しかも振動部材２２の損傷をも防止することができるため、打設コンクリートの強度、品質が極めて向上する。
【００３５】
型枠１６の妻側外方の巻揚機構２８に近接させた妻板３８との間に、洗浄機構４０が配備されている。
【００３６】
本例において、洗浄機構４０はリング管に、その中心部に向けて小孔を穿孔させたリング型シャワーであり、巻揚機構２８による巻揚時に、振動部材２２、特に牽引部１８に付着した打設コンクリート１６を、水圧（水）により洗浄除去する。
【００３７】
また、妻板３８の振動部材２２の貫挿部位および型枠１６の牽引材３０の貫挿部位には、それぞれ打設コンクリートが妻板３８外方あるいは型枠１６内に浸出しないよう浸出防止材（図示略）が、配備されている。
【００３８】
なお、図中４２は芯材２４を振動部材２２の外周に止着する止具、４４はコンクリート打設口、４６はコンクリート搬送管、４８は型枠１６の天板部、５０は作業者、５２はホッパー、５４は排水管を示す。
【００３９】
本装置を使用して型枠１６、例えば天板部４８とトンネル内壁面２６との間へ打設した二次覆工用のコンクリート１４を締固める方法を以下に詳述する。
【００４０】
まず、型枠１６をトンネル１２の所定位置まで移動させる。
【００４１】
次に、型枠１６の妻側３８外方の巻揚機構２８に、振動部材２２の牽引部１８の基端を装着させ、型枠１６内の別の巻揚機構３２に、牽引材３０を介して振動部材２２の振動部２０の先端を装着させることにより、振動部材２２を型枠１６の長さ方向に沿わせて、複数配設させる。
【００４２】
次に、型枠１６とトンネル内壁面２６との間へ、コンクリート１４を打設する。
【００４３】
この際、型枠１６の各コンクリート打設口４４からコンクリート１４を、型枠１６とトンネル内壁面２６との間へ、順次打設する。
【００４４】
次に、型枠１６とトンネル内壁面２６との間全体へのコンクリート１４の打設完了後、各振動部材２２を振動させると共に、巻揚機構２８を介して巻揚げることにより、各振動部材２２を型枠１６の妻側（図１において右側）へ順次移動させる。
【００４５】
この際、振動部材２２には巻揚機構２８，３２により張力が付与されているため、振動部材２２が打設完了後のコンクリート層の中間部位に保持された状態となり、この状態のまま妻側に順次移動するので、締固めたコンクリートが流動することなく、打設コンクリート全体を均一に振動させて締固めると共に、振動部材２２の型枠１６、型枠１６とトンネル内壁面２６との間に配設させた補強材、への衝突（不快音の発生）あるいは接触（不快音の発生、補強材と打設コンクリートとの密着低下、補強材の結束緩み）を防止することができ、しかも振動部材２２の損傷をも防止することができるため、打設コンクリートの強度、品質が極めて向上する。
【００４６】
また、振動部材２２は型枠１６の妻側から巻揚機構２８を介して巻揚、繰出すことにより、型枠１６の長さ方向に移動させることができ、従来のようにコンクリート打設に応じてその都度各検査窓を開閉させて振動部材を移動させる作業が皆無となる。
【００４７】
また、振動部材２２の外周に芯材２４を配してあるため、振動部材２２の強度、耐摩耗性が向上すると共に、巻揚機構２８への巻揚、繰出し時、および型枠１６とトンネル内壁面２６との間に配設させた補強材（図示略）への接触時にも牽引部１８が損傷することがなく、取扱性も向上する。
【００４８】
また、振動部材２２の振動部２０を間欠振動させることにより、打設コンクリート１４を長時間、連続振動させることがなく、コンクリートが水分とコンクリートとに分離することがなくなり、打設コンクリートの強度、耐久性をさらに向上させることができる。
【００４９】
また、必要に応じて振動部材２２を巻揚機構２８を介して巻揚、繰出すことにより、振動部材２２を型枠１６の天板部４８上方を往復移動させ、打設コンクリート全体を数回振動させ、締固め効率をより一層向上させることができる。
【００５０】
また、打設コンクリートの振動完了後、振動部材２２を巻揚機構２８により妻側外方に巻揚後、振動部材２２の振動部２０の先端の牽引材３０を取外し、この牽引材３０を型枠１６内の別の巻揚機構３２に巻揚、収納する。
【００５１】
さらに、巻揚機構２８による振動部材２２の巻揚毎に、巻揚げられた振動部材２２、特に牽引部１８に付着した打設コンクリート１４が、洗浄機構４０により洗浄除去される。
【００５２】
このため、従来行っていた使用後直ちに付着した打設コンクリートを除去する洗浄作業を省略することができる。
【００５３】
本使用方法において、型枠１６の天板部４８とトンネル内壁面２６との間への打設コンクリートの締固め工程を説明してあるが、型枠１６の下部または側部とトンネル内壁面２６との間への打設コンクリートの締固めも、本使用方法と同様に行う。
【００５４】
このように、本発明の方法および装置によれば、強度、耐摩耗性、取扱性を向上させた振動部材２２により型枠１６とトンネル内壁面２６との間全体への打設完了後の打設コンクリートを簡易、安全、かつ均一で高品質に締固めることができ、しかも付着した打設コンクリートをも洗浄除去することができる。
【００５５】
また、図３および図４に本装置の別の例が示してある。
【００５６】
本例は、前記例の振動部材２２の先端を、牽引材３０を介して別の巻揚機構３２に装着するのに代えて、振動部材２２の先端を、既コンクリート打設部３４に埋設されてトンネル前方に延出させた案内軌道部材５６、例えばワイヤーに装着し、この案内軌道部材５６に沿わせて振動部材２２を移動させるものである。
【００５７】
この案内軌道部材５６のトンネル前方の延出端は、レバーブロック（登録商標）（図示略）により張力を付与しておくことが望ましい。
【００５８】
本例の使用方法は、振動部材２２を、コンクリート打設時に（コンクリート打設量に応じて）移動させて、打設コンクリートを振動させ、締固める。
【００５９】
このため、前記例に対し、振動部材２２の型枠１６、型枠１６とトンネル内壁面２６との間に配設させた補強材への衝突あるいは接触を防止する効果がやや小さくなるものの、打設コンクリートの振動完了後、振動部材２２を巻揚機構２８により妻側外方に巻揚、振動部材２２の振動部２０の先端を案内軌道部材５６から取外すだけで、案内軌道部材５６をそのまま打設コンクリート中に埋設させるため、収納する必要がなく、この作業を省略することができる。
【００６０】
また、打設コンクリート中に埋設された案内軌道部材５６は、補強材としての役割を果たす。
【００６１】
なお、両例において、型枠１６を折畳み自在とすることは自由である。
【００６２】
また、振動部材２２を牽引に適した構造とするための芯材２４の配置位置は、振動部材２２の外周であるが、振動部材２２の内部としてもよく、また外周および内部の両方に配してもよく、また芯材によらない牽引に適した他の構造を採用することは自明である。
【００６３】
また、型枠１６とトンネル内壁面２６との間へのコンクリート打設量を感知するコンクリートセンサーを設置し、コンクリートセンサーのコンクリート打設完了の感知により、コンクリート打設口４４からのコンクリート打設、停止、振動部材２２の振動、各巻揚機構２８の作動（振動部材２２の型枠１６の長さ方向への移動）、等を連動させることにより、作業の自動化を図り、作業性をより一層向上させることができる。
【００６４】
また、振動部材２２、巻揚機構２８，３２は複数であるが、１個としてもよく、その設置数は特に限定されるものではない。
【００６５】
また、巻揚機構３２は型枠１６内に設置してあるが、型枠１６外方の足場に設置させてもよく、その他の個所に設置させることは自明である。
【００６６】
また、牽引材３０はラップ側の既コンクリート打設部３４に固定させた案内ローラ３６に係止させてあるが、パイプ、フック等の係止手段とすることは自明である。
【００６７】
また、型枠１６内の巻揚機構３２に装着させた牽引材３０を、打設コンクリートの養生硬化後、巻揚機構３２から切離し、打設コンクリート内に埋設させることは自由である。
【００６８】
また、型枠１６とトンネル内壁面２６との間へのコンクリート打設はコンクリート打設口４４からによるものであるが、コンクリート搬送管４６を型枠１６の各検査窓（図示略）から突出させてコンクリート打設することは自明である。
【００６９】
また、各巻揚機構２８，３２により張力を付与させて配設された振動部材２２を型枠１６の周方向に移動させることにより、締固め効率をさらに向上させることは自明である。
【００７０】
また、振動部材２２の牽引部１８は接続ケーブルであるが、接続ケーブルを内装させたロープ、無端チェーン、細幅ベルト、等とすることは自由である。
【００７１】
また、牽引材３０、案内軌道部材５６はワイヤーであるが、ロープ、無端チェーン、細幅ベルト、等とすることは自由である。
【００７２】
また、振動部材２２の先端を牽引材３０を介して別の巻揚機構３２に装着してあるが、巻揚機構３２に装着することなく、振動部材２２の先端を自由端として使用しても、本発明特有の作業を簡易、安全に行え、振動部材２２の強度、耐摩耗性、取扱性が向上する効果は十分に得られる。
【００７３】
また、洗浄機構４０はリング型シャワーであり、水圧（水）により振動部材２２に付着した打設コンクリートを洗浄除去するものであるが、洗剤、コンクリート剥離剤等を混入して洗浄すること、あるいは他の洗浄機構を採用すること、は自明である。
【００７４】
また、洗浄機構４０を省略しても、本発明特有の作業を簡易、安全に行え、振動部材２２の強度、耐摩耗性、取扱性が向上する効果は十分に得られる。
【００７５】
また、本発明の方法および装置は、略半円形のトンネル、円形のトンネル、例えば海中トンネル、下水道等、特に用途は限定されない。
【００７６】
【発明の効果】
本発明に係るコンクリート締固め方法および装置によれば、長尺な牽引部の先端に振動部を備え、該振動部材を、型枠とトンネル内壁面との間に、その基端を巻揚機構に装着して型枠の長さ方向に沿わせて配設させた後、型枠とトンネル内壁面との間全体への打設完了後、またはコンクリート打設時に、打設コンクリートを、振動部材により振動させると共に、巻揚機構を介して振動部材を巻揚、繰出すことにより、振動部材を振動、移動させ、締固めるため、強度、耐摩耗性、取扱性を向上させた振動部材により、打設コンクリートを、簡易かつ安全に、しかも締固めた打設コンクリートが流動することなく、効率良く締固めることができる。
【００７７】
また、振動部材の先端を、牽引材を介して別の巻揚機構に装着し、振動部材に張力を付与することにより、振動部材が打設完了後の打設コンクリート層の中間部位に保持された状態となり、この状態のまま妻側に順次移動するので、締固めたコンクリートが流動することなく、打設コンクリート全体を均一に振動させて締固めると共に、型枠、型枠とトンネル内壁面との間に配設させた補強材、への衝突（不快音の発生）あるいは接触（不快音の発生、補強材と打設コンクリートとの密着低下、補強材の結束緩み）を防止することができ、しかも振動部材の損傷をも防止することができるため、打設コンクリートの強度、品質が極めて向上する。
【００７８】
また、振動部材の先端を、既コンクリート打設部に埋設されてトンネル前方に延出させた案内軌道部材に装着し、この案内軌道部材に沿わせて振動部材を移動させることにより、打設コンクリートの振動完了後、振動部材を巻揚機構により妻側外方に巻揚、振動部材の振動部の先端を案内軌道部材から取外すだけで、案内軌道部材をそのまま打設コンクリート中に埋設させるため、収納する必要がなく、この作業を省略することができるばかりか、打設コンクリート中に埋設された案内軌道部材が補強材としての役割を果たす。
【００７９】
また、巻揚機構に近接させて洗浄機構を配備させることにより、巻揚機構による巻揚時に、振動部材に付着した打設コンクリートを洗浄除去することができ、従来行っていた使用後直ちに付着コンクリートを除去する洗浄作業を省略し、作業効率が極めて向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンクリート締固め装置の要部拡大側面図。
【図２】同、要部拡大正面図。
【図３】別の例を示す要部側面図。
【図４】同、要部拡大側面図。
【図５】従来のコンクリートの締固め作業を示す拡大側面図。
【符号の説明】
１２  トンネル
１４  コンクリート
１６  型枠
１８  牽引部
２０  振動部
２２  振動部材
２４  芯材
２６  トンネル内壁面
２８，３２  巻揚機構
３０  牽引材
４０  洗浄機構
５６  案内軌道部材
【図１】
0003735600.tif 000002
【図２】
0003735600.tif 000003
【図３】
0003735600.tif 000004
【図４】
0003735600.tif 000005
【図５】
0003735600.tif 000006