JP2010163830A - トンネル覆工用型枠 - Google Patents

Abstract

【課題】トンネル覆工用型枠の天端上方の空気を除去可能なトンネル覆工用型枠を提供すること。
【解決手段】型枠本体１０とトンネル１００の壁面１０１との間にコンクリートの打設空間５１を形成するトンネル覆工用型枠であって、打設空間５１にコンクリートを供給する供給装置２０が天端部１０ａに設置されており、両端側が開口している筒状の排出管３０が、天端部１０ａの側方から型枠本体１０を貫通して設置されており、この排出管３０の上部開口３６は天端部１０ａの上方に位置しており、下部開口３４は型枠本体１０の内側に位置している、ことを特徴とするトンネル覆工用型枠とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、トンネルの壁面にコンクリートを打設する際に用いるトンネル覆工用型枠に関するものである。

掘削されたトンネル壁面にコンクリートを打設する際に用いられる装置について、トンネル覆工用型枠が従来より提案されている。このようなトンネル覆工用型枠は、掘削されたトンネル壁面との間にコンクリートの打設空間を形成し、この打設空間にコンクリートを充填することによって、コンクリートを覆工するようになっている。

トンネル覆工用型枠を用いてコンクリートの打設を行う場合、コンクリートの打設空間に空気が残ってしまい、トンネルの壁面とコンクリートの間に隙間ができてしまうという問題があった。トンネルの壁面とコンクリートの間に隙間は、経年による覆工面のひび割れや崩れなどの欠損を誘発する原因として知られている。
このような問題を解決すべく、下記特許文献１に示されるような、トンネル覆工用型枠の天端の側方に、上方に向かって突き出すようにして設けられた空気の排出管を設置するということが提案されていた。このような空気の排出手段は、構成が簡易であることから広く採用されている。

特開２００１−３３６３９７号公報

従来のトンネル覆工用型枠では、排出管の一端がトンネル覆工用型枠の天端上方に位置していなかったため、天端上方の空気を除去することはできなかった。この事実は以前から知見されてはいたものの、特に問題視されていなかった。というのは、従来はトンネルの掘削技術が未熟であったことから、掘削されたトンネルの壁面が粗かったため、粗さを補うべくトンネルの壁面に打設されるコンクリートが厚かった。そのため、天端上方の空気を除去しなくとも、覆工面の強度を確保することが可能であったからである。

しかしながら、近年になってトンネルの掘削技術が向上し、より滑らかにトンネルを掘削することが可能になるに連れて、打設されるコンクリートの薄型化が可能となってきた。そうすると、コンクリートの使用量を減らすことによって、施工コストを削減できるという利点を得るべく、トンネル覆工用型枠の天端上方の空気を除去する必要性が生じてきた。

そこで、本発明の主たる課題は、トンネル覆工用型枠の天端上方の空気を除去可能なトンネル覆工用型枠を提供することにある。

以下に、上記課題を解決するための手段とその作用効果を記述する。
〔請求項１に係るトンネル覆工用型枠〕
本請求項に係るトンネル覆工用型枠は、
型枠本体とトンネルの壁面との間にコンクリートの打設空間を形成するトンネル覆工用型枠であって、
打設空間にコンクリートを供給する供給装置が、型枠本体の天端近傍に設置されており、
両端側が開口している筒状の排出管が、天端の側方から型枠本体を貫通して設置されており、
この排出管の一端側の開口は天端の上方に位置しており、他端側の開口は型枠本体の内側に位置している、ことを特徴とするものである。

〔請求項１に係るトンネル覆工用型枠の作用効果〕
現在、広く一般的に用いられるトンネル覆工用型枠は、打設空間にコンクリートを供給する供給装置を天端近傍に備えている。というのも、天端近傍に供給装置が設置されていると、コンクリートは、天端からその両側に伝って打設空間に供給される。そうすると、供給装置にかかる負荷を一定に保つことができるため、供給装置が大がかりなものにならずに済む。このように、供給装置が型枠本体の天端近傍に存在するため、排出管を単純に天端近傍に設けることで、天端上方の空気を除去するということはできなかった。

そこで、本請求項に係るトンネル覆工用型枠のように、両端側が開口している筒状の排出管が、天端の側方から型枠本体を貫通して設置されており、この排出管の一端側の開口は天端の上方に位置しており、他端側の開口は型枠本体の内側に位置していることによって、トンネル覆工用型枠の天端上方の空気が除去可能となる。

〔請求項２に係るトンネル覆工用型枠〕
本請求項に係るトンネル覆工用型枠は、請求項１に係るトンネル覆工用型枠と同様の構成を有しており、さらに、
排出管は、型枠本体の軸線方向一端側近傍を除く部分を貫通して設置されており、
排出管の一端側の開口は、型枠本体の天端の上方における型枠本体の軸線方向一端側近傍に位置している、という特徴を有するものである。

〔請求項２に係るトンネル覆工用型枠の作用効果〕
トンネル覆工用型枠を用いてコンクリートの打設を行う場合、通常、トンネルをその軸線方向に沿って複数の区画に分割し、これらの区画ごとに打設を行う。そのため、区画間には、必然的に継ぎ目が生じ、この部分の強度が周囲に比して弱くなってしまうという問題があった。
この問題に加えて、区画間の継ぎ目部分の強度低下に関して次のような問題もあった。トンネル覆工用型枠を用いてコンクリートの打設を行う場合、区画間の継ぎ目部分近傍における型枠本体の天端上方に空気が溜まってしまう。区画間の継ぎ目部分における型枠本体の天端上方に溜まった空気は、どこにも逃げ場がないためにその場に留まってしまう。そうすると、区画間の継ぎ目部分における型枠本体の天端上方に空間ができてしまうため、区画間の継ぎ目部分において巻厚を確保することが困難であった。
そこで、区画間の継ぎ目部分の強度を確保するため、このような空間ができてしまう問題に対して、空気の排出管を型枠本体の軸線方向一端側近傍に配置し、この排出管を通じてコンクリートの打設時に空気を型枠本体の内側に抜く、という解決法が考え得る。

しかし、型枠本体の軸線方向一端側近傍に、型枠本体の一部を貫通する排出管を設置すると、型枠本体の軸線方向一端側近傍の強度が低下するため、型枠本体の軸線方向一端側近傍が変形してしまい、型枠本体の一端側からコンクリートが漏れてしまうという問題があった。このような問題を解決すべく、型枠本体の軸線方向一端側を補強するということも提案されるが、コストが余分にかかってしまう。

そこで、本請求項に係るトンネル覆工用型枠のように、排出管が、型枠本体の軸線方向一端近傍を除く部分を貫通して設置されており、且つ、排出管の一端側の開口は、天端の上方における型枠本体の軸線方向一端側近傍に位置していることによって、コストを掛けずに型枠本体の軸線方向一端側の強度低下を招くことなく、天端の上方における型枠本体の一端側近傍の空気を除去することが可能となる。

〔請求項３に係るトンネル覆工用型枠〕
本請求項に係るトンネル覆工用型枠は、請求項１又は請求項２に係るトンネル覆工用型枠と同様の構成を有しており、さらに、排出管は、型枠本体に対して抜き差し自在とされている、という特徴を有するものである。

〔請求項３に係るトンネル覆工用型枠の作用効果〕
本請求項に係るトンネル覆工用型枠のように、排出管が型枠本体に対して抜き差し自在とされていることによって、コンクリートの打設後に、排出管を回収することができる。

以上に示したように、本発明によれば、トンネル覆工用型枠の天端上方の空気を除去可能なトンネル覆工用型枠を提供することができる。

本実施の形態に係るトンネル覆工用型枠がトンネル内に設置された状態を示す図である。 本実施の形態に係るトンネル覆工用型枠を下方から見た一部拡大図である。 本実施の形態に係るトンネル覆工用型枠を側方から見た一部拡大図である。 （ａ）は打設空間へコンクリートを供給している状態を示す一部拡大図であり、（ｂ）は打設空間へのコンクリート供給が完了し、挿入部を打設空間から抜き出した状態を示す一部拡大図である。 （ａ）は排出管を示す図であり、（ｂ）は上部開口を正面として見た排出管を示す図である。

次に、本発明に係るトンネル覆工用型枠の実施の形態を、添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施の形態に係るトンネル覆工用型枠が、山岳の地山を掘削することで形成されたトンネル１００内に設置されている様子を示している。このトンネル１００の地山の壁面１０１には、コンクリートまたは防水シートから成る被覆層１０２が形成されている。

図１に示すように、本実施の形態に係るトンネル覆工用型枠は、主に、アーチ型の型枠本体１０と、型枠本体１０を移動自在に支持する支持台車４０と、型枠本体１０の天端である天端部１０ａに設置されたコンクリートの供給装置２０と、型枠本体１０の天端部１０ａの側方に設置された空気の排出管３０とから構成されており、以下これらについて説明する。

図１に示すように、型枠本体１０は、最も上側に位置する頂部１１と、頂部１１を挟むようにして両側に位置している一対の上側側部１３と、これらの上側側部１３の下側に隣接している下側側部１５と、から構成されている。これらは全て金属製であり、且つトンネル１００の壁面１０１と対向する側の面が滑らかとなっている。この型枠本体１０は、トンネル１００の壁面１０１と一定距離を保って離間するように設置されており、この離間した部分がコンクリートの打設空間５１となっている。また、図３に示すように、型枠本体１０の一端には、枠部１７が突設されており、この枠部１７は、打設済コンクリート５３の一端側の下部に接触するようになっている。

頂部１１は一対の油圧ジャッキ４２に、一対の上側側部１３はそれぞれ一対の油圧ジャッキ４４に、一対の下側側部１５はそれぞれ油圧ジャッキ４６に、それぞれ取り付けられる形となっており、このことによって、型枠本体１０は、油圧ジャッキ４２，４４，４６を介して支持台車４０に支持されるようになっている。これらの油圧ジャッキ４２，４４，４６は、それぞれの軸心方向に沿って伸縮自在とされており、これらの油圧ジャッキ４２，４４，４６を伸縮させることによって、型枠本体１０は、型枠本体１０の中心に向かって（支持台車４０に向かって）縮小可能となっている。

型枠本体１０を支持する支持台車４０の下部には、トンネル１００の底面上に設けられた一対のレール４８上を転動可能である一対の車輪４９が取り付けられている。これらの一対のレール４８は、トンネル１００の軸線方向に沿って延在しており、支持台車４０は、このレール４８に沿って移動可能となっている。

図１〜図３に示すように、型枠本体１０の頂部１１の最上部は、型枠本体１０の天端部１０ａとなっており、この部分には、打設空間５１にコンクリートを供給する供給装置２０が設置されている。この供給装置２０は、コンクリートを打設空間５１に送り込むコンクリート打設口２１と、このコンクリート打設口２１の向きを変更可能とする打設口ターンバックル２５とから構成されている。

図３に示すように、コンクリート打設口２１は、両端に開口を有する金属製の管状体から形成されており、頂部１１を貫通するようにして設置されている。このコンクリート打設口２１の一端側の開口は、打設空間５１に向かって開口しており、この一方、他端側の開口は、型枠本体１０の内側に向かって開口している。なお、この他端側の開口は、バイブレーターを備えるコンクリートの送り込み装置（図示しない）と接続されており、この送り込み装置を稼働させることによって、打設空間５１にコンクリートを送り込むことができるようになっている。

図２及び図３に示すように、コンクリート打設口２１の側部には、扇状である一対の回転板２３が取り付けられている。これらの回転板２３の中心近傍には、コンクリート打設口２１の一端側の開口が位置している。そして、これらの回転板２３の中心部分には、ヒンジ部２２が設けられており、コンクリート打設口２１及び回転板２３は、ヒンジ部２２を中心として矢印Ａ方向に沿って一体的に動作可能となっている。これによって、コンクリート打設口２１は矢印Ａ方向に沿ってその向きを変えることができるようになっている。
コンクリート打設口２１が、このようにして動作可能となっていることによって、コンクリート打設口２１の一端側の開口の向きを、型枠本体１０の軸線方向に沿って変えられるようになり、コンクリート打設口２１の一端側の開口近傍の打設空間５１に対して、コンクリートを満遍なく送り込むことができるようになっている。

図２及び図３に示すように、回転板２３の一端には、型枠本体１０の軸線方向に沿って設置された棒状の打設口ターンバックル２５が接続されている。この打設口ターンバックル２５は、型枠本体１０の天端部１０ａの直下であり、且つ、型枠本体１０の一端近傍に配置されている。
打設口ターンバックル２５は、その軸心に沿って伸縮自在とされており、一端が打設口ターンバックル２５に接続されているのに対して、他端が、型枠本体１０の一端側に接続されている。また、打設口ターンバックル２５の両端には、ヒンジ部２６が取り付けられており、打設口ターンバックル２５は、これらのヒンジ部２６を軸として回転可能となっている。
打設口ターンバックル２５が、以上のようにして回転板２３に接続されていることによって、打設口ターンバックル２５をその軸心方向に沿って伸縮させることによって、回転板２３が矢印Ａ方向に沿って回転するようになっている。

そして、図１〜図３に示すように、打設口ターンバックル２５及び天端部１０ａの側部には、打設空間５１の空気を型枠本体１０の内側に向かって排出する棒状の排出管３０が、型枠本体１０の頂部１１を貫通するようにして抜き差し自在に設置されている。
この排出管３０は、金属から形成されており、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、円筒状のソケット部３１とこのソケット部３１の一端側から矢印Ｂ方向に沿って挿入自在とされている円筒状の挿入部３５とから構成されている。

ソケット部３１の中央よりも若干挿入部３５よりの部分には、径がソケット部３１の径よりも長くなっているフランジ３２が形成されており、また、図５（ｂ）に示すように、フランジ３２より挿入部３５よりの部分には、一対の蝶ボルト３３が、ソケット部３１に対して貫通して取り付けられている。挿入部３５は、これらの蝶ボルト３３で挟み込むことによって、ソケット部３１に対して固定されるようになっている。また、ソケット部３１の他端側には、下部開口３４が開口している。

この一方、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、挿入部３５は、一端側よりソケット部３１に挿入されるようになっており、他端側の側部には、上部開口３６が開口している。また、挿入部３５の他端は、図５（ｂ）に示すように、上部開口３６を正面から見て若干斜めになるような形状となっている。

以上のように構成された排出管３０は、図２に示すように、頂部１１における打設口ターンバックル２５及び天端部１０ａの側部に設けられた楕円形の挿通口１２から挿入されるようにして設置されている。この挿通口１２は、排出管３０が挿入されていない状態においては、図示しない蓋によって塞ぐことが可能となっている。なお、挿通口１２は、型枠本体１０の一端近傍を除く部分に設けられており、一端から離間して配置されている。

排出管３０は、図１〜図３に示すように、地面に対して斜めになるようにして挿入され、上部開口３６が天端部１０ａの上方における型枠本体１０の一端側近傍（打設済コンクリート５３の直近）であって且つ打設空間５１の最上部に位置するように設置される。この際、上部開口３６は、型枠本体１０の天端部１０ａ側を向いている。また、図４（ａ）に示されるように、排出管３０が打設空間５１側に最も深く挿入された状態において、上部開口３６は、一点鎖線で示される型枠本体１０及びトンネル１００の天端を通る直線よりも、排出管３０の挿入口側（挿通口１２側）に位置するようになっている。
なお、楕円形の挿通口１２は、挿入部３５と同径であって且つフランジ３２よりも小さく、排出管３０が挿通口１２を通過して打設空間５１内に入らないようになっている。

次に、本実施の形態に係る型枠本体１０の使用方法について説明する。
まず、図１、図３及び図４（ａ）に示すように、ソケット部３１から挿入部３５を引き出した状態で、上部開口３６が打設空間５１の最上部（トンネル１００の天端近傍）に位置するように排出管３０を挿通口１２から挿入する。
次に、図４（ａ）に示すように、打設空間５１に向かってコンクリート打設口２１からコンクリートＣを供給する。そして、図４（ｂ）に示すように、打設空間５１にコンクリートＣが充満し、上部開口３６にコンクリートＣが侵入し、下部開口３４から空気と一緒に排出されるようになったところで、蝶ボルト３３をゆるめて挿入部３５をソケット部３１に収容し、挿通口１２に蓋をする。この後、排出管３０を頂部１１から抜き取って回収する。

次に、本実施の形態に係る型枠本体１０の作用効果について説明する。
本実施の形態に係るトンネル覆工用型枠のように、排出管３０が、天端部１０ａの側方から型枠本体１０の頂部１１を貫通して設置されており、この排出管３０の上側開口３５は天端部１０ａの上方に位置しており、下部開口３４は型枠本体１０の内側に位置していることによって、型枠本体１０の天端部１０ａ上方の空気が除去可能となる。

また、排出管３０が、型枠本体１０の軸線方向一端近傍を除く部分を貫通して設置されており、且つ、排出管３０の上部開口３６が、天端部１０ａの上方における型枠本体１０の軸線方向一端側近傍に位置していることによって、コストを掛けずに型枠本体１０の軸線方向一端側の強度低下を招くことなく、天端部１０ａの上方における型枠本体１０の一端側近傍の空気を除去することが可能となる。

本実施の形態に係るトンネル覆工用型枠のように、排出管３０が型枠本体１０に対して抜き差し自在とされていることによって、コンクリートの打設後に、排出管３０を回収することができる。

挿入部３５の上部開口３６側が、図５（ｂ）に示すように、上部開口３６を正面から見て若干斜めになるような形状となっていることによって、図３、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、排出管３０を打設空間５１の最上部まで挿入した際に、挿入部３５の上部開口３６側が、被覆層１０２のアーチ形状に沿うようになるため、上部開口３６を打設空間５１の最上部に位置させることができるようになる。

１０ 型枠本体
１０ａ 天端部
２０ 供給装置
３０ 排出管
５１ 打設空間
１００ トンネル

Claims (3)

1. 型枠本体とトンネルの壁面との間にコンクリートの打設空間を形成するトンネル覆工用型枠であって、
   打設空間にコンクリートを供給する供給装置が、型枠本体の天端近傍に設置されており、
   両端側が開口している筒状の排出管が、天端の側方から型枠本体を貫通して設置されており、
   この排出管の一端側の開口は天端の上方に位置しており、他端側の開口は型枠本体の内側に位置している、ことを特徴とするトンネル覆工用型枠。
2. 排出管は、型枠本体の軸線方向一端側近傍を除く部分を貫通して設置されており、
   排出管の一端側の開口は、型枠本体の天端の上方における型枠本体の軸線方向一端側近傍に位置している、請求項１に記載のトンネル覆工用型枠。
3. 排出管は、型枠本体に対して抜き差し自在とされている、請求項１又は請求項２に記載のトンネル覆工用型枠。

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