JP2017096069A - トンネル覆工コンクリート構築方法、及びトンネル覆工コンクリート構築構造 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄筋の所要かぶりを十分に確保することができるトンネル覆工コンクリート構築方法、及びトンネル覆工コンクリート構築構造を提供する。【解決手段】トンネル覆工コンクリート構築方法は、鉄筋組立工程において、ステージ２上に支持されたスペーサー５２を鉄筋５１に取り付けるスペーサー取付工程を有している。また、セントル設置工程において、鉄筋組立工程で形成された鉄筋網５は、打設領域１０を形成するセントル３の外表面３２ｓにスペーサー５２が支持されることにより打設領域１０に配置される。そのため、スペーサー５２によってセントル３の外表面３２ｓ側から鉄筋５１が位置決めされる。従って、トンネル１の内壁面１ｓとセントル３の外表面３２ｓとによって形成された打設領域１０に打設されるコンクリートＣは、スペーサー５２によって鉄筋５１の所要かぶりを十分に確保することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、トンネル覆工コンクリート構築方法、及びトンネル覆工コンクリート構築構造に関する。

従来、このような分野の技術として、例えば下記特許文献１に記載の鉄筋コンクリート構造が知られている。この鉄筋コンクリート構造では、トンネル内において鉄筋組立用の足場を構成する梁を用いて鉄筋を組立て、組立てた鉄筋をセントル上に移動した後、コンクリートの打設が行われている。

特開２０１１−１５３４４６

この種の鉄筋コンクリート構造では、内壁面に鉄筋支持金具を取付け、この鉄筋支持金具によって鉄筋とトンネルの内壁面の吹付けコンクリートとの間隔を保持させることにより、鉄筋の位置決めを行っている。しかしながら、トンネルの内壁面の吹付けコンクリート面は凹凸形状をなしており、内壁面側から鉄筋の位置を計測して配筋していく構成では、配筋位置に誤差が生じやすい。そのような場合、打設されるコンクリートの鉄筋のかぶりが不足してしまう場合があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、鉄筋の所要かぶりを十分に確保することができるトンネル覆工コンクリート構築方法、及びトンネル覆工コンクリート構築構造を提供することを目的とする。

本発明に係るトンネル覆工コンクリート構築方法は、トンネルの内壁面に覆工用のコンクリートを順次打設してトンネル覆工コンクリートを構築するトンネル覆工コンクリート構築方法であって、トンネル内に、トンネル軸方向に移動可能なステージを配置するステージ配置工程と、トンネル軸方向におけるステージより坑口側に、トンネル軸方向に移動可能なセントルを配置するセントル配置工程と、ステージ上に鉄筋を組み立てて鉄筋網を形成する鉄筋組立工程と、トンネル覆工コンクリートの第１のブロックが形成される第１の区画内に、鉄筋組立工程において形成されたステージ上の鉄筋網を固定する鉄筋固定工程と、第１の区画内に鉄筋網を固定した状態で、トンネル軸方向における切羽側にステージ及びセントルを移動させて、第１の区画内に内壁面と前記セントルの外表面とによって打設領域を形成するセントル設置工程と、セントル設置工程において形成された打設領域にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を備え、鉄筋組立工程は、ステージ上に支持されたスペーサーを鉄筋に取り付けるスペーサー取付工程を有し、セントル設置工程では、スペーサーは外表面に支持される。

本発明に係るトンネル覆工コンクリート構築方法によれば、鉄筋組立工程において、ステージ上に支持されたスペーサーを鉄筋に取り付けるスペーサー取付工程を有している。また、セントル設置工程において、鉄筋組立工程で形成された鉄筋網は、打設領域を形成するセントルの外表面上にスペーサーが支持されることにより打設領域に配置される。そのため、スペーサーによってセントルの外表面側から鉄筋が位置決めされる。従って、トンネルの内壁面とセントルの外表面とによって形成された打設領域に打設されるコンクリートは、スペーサーによって鉄筋の所要かぶりを十分に確保することができる。

本発明に係るトンネル覆工コンクリート構築方法は、鉄筋固定工程の前に、トンネル軸方向において第１の区画より坑口側の内壁面に、トンネル覆工コンクリートの先行ブロックを構築する先行ブロック構築工程を更に備え、鉄筋固定工程では、先行ブロックの褄部に鉄筋網が接続されることにより、第１の区画内に鉄筋網を固定してもよい。トンネルの内壁面の吹付モルタル又はコンクリートの内側には、例えば防水シートが施されて形成されている場合がある。このような場合、鉄筋支持金具等によってトンネルの内壁面側から鉄筋網を固定する構成では、この防水シート等を貫通するおそれがある。そのため、鉄筋網の固定箇所には更に別の漏水対策機構を設ける等の手間が生じていた。そこで、先行ブロックの褄部に鉄筋網を接続する構成により、トンネルの内面への漏水の影響を抑制することができる。

本発明に係るトンネル覆工コンクリート構築方法は、セントルは、縮径及び展開可能に構成されており、セントル設置工程は、セントルを縮径させるセントル縮径工程と、セントル縮径工程において縮径したセントルとステージとを連結するステージ連結工程と、連結された状態のステージ及びセントルを切羽側に移動させる移動工程と、セントルを展開することにより、第１の区画内に外表面と内壁面とによって打設領域を形成するセントル展開工程と、を有していてもよい。このような構成により、セントル設置工程において、ステージ及びセントルを容易に移動することができる。

本発明に係るトンネル覆工コンクリート構築方法は、第１の区画の切羽側の端部には、トンネル覆工コンクリートの第２のブロックが形成される第２の区画が隣接しており、コンクリート打設工程と並行して行われる、ステージ上に鉄筋を組み立てて第２の区画内に設置するための鉄筋網を形成する第２の鉄筋組立工程を更に備えていてもよい。このような構成により、第１のブロックのコンクリート打設と、当該ブロックと隣り合う第２のブロックの鉄筋網の形成と、を並行作業で行うことができ、効率よく作業することができる。

本発明に係るトンネル覆工コンクリート構築構造は、トンネルの内壁面に覆工用のコンクリートを順次打設してトンネル覆工コンクリートを構築するトンネル覆工コンクリート構築構造であって、トンネル内に配置され、トンネル軸方向に移動可能なステージと、トンネル軸方向におけるステージより坑口側に配置され、トンネル軸方向に移動可能なセントルと、ステージ上において組み立てられた鉄筋により構成される鉄筋網と、を備え、鉄筋網は、鉄筋に取り付けられ、ステージ上に支持されるスペーサーを有し、セントルは、ステージ上の鉄筋網を受替え可能に構成されている。

本発明に係るトンネル覆工コンクリート構築構造によれば、鉄筋網は、ステージ上に支持されたスペーサーを鉄筋に取り付けて形成される。また、セントルは、ステージ上の鉄筋網を受替え可能に構成されている。そのため、ステージ上で組み立てられた鉄筋網は、スペーサーによってセントルの外表面側から鉄筋が位置決めされる。従って、トンネルの内壁面とセントルの外表面とによって形成された打設領域に打設されるコンクリートは、スペーサーによって鉄筋の所要かぶりを十分に確保することができる。

本発明によれば、鉄筋の所要かぶりを十分に確保することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法、及びトンネル覆工コンクリート構築構造に使用するセントル及びステージを示す斜視図である。 図２（ａ）は、図１に示すステージの正面図である。図２（ｂ）は、図１に示すセントルの正面図である。 図３（ａ）は、本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法の主要な工程（鉄筋組立工程）を示す側面図である。図３（ｂ）は、（ａ）に示すＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿った断面図である。 図４（ａ）は、図３に示すＩＶＡ部分の拡大図である。図４（ｂ）は、（ａ）に示すＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿った断面図である。 図５（ａ）は、本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法の主要な工程（鉄筋固定工程）を示す側面図である。図５（ｂ）は、（ａ）に示すＶＢ部分の拡大図である。 図６（ａ）は、本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法の主要な工程（セントル設置工程）を示す側面図である。図６（ｂ）は、本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法の主要な工程（コンクリート打設工程）を示す側面図である。 図７（ａ），（ｂ）は、鉄筋固定工程の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法、及びトンネル覆工コンクリート構築構造に使用するセントル及びステージを示す斜視図である。図２（ａ）は、図１に示すステージの正面図である。図２（ｂ）は、図１に示すセントルの正面図である。

トンネル覆工コンクリートは、トンネル内の打設空間（後述）に構築される鉄筋コンクリート構造物である。鉄筋の配置されたトンネル覆工コンクリートは、例えば、トンネル内において出入口付近等に構築される。まず、本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法、及びトンネル覆工コンクリート構築構造が適用されるトンネルについて説明する。トンネルは、地山の一部を所定の方向（トンネル軸方向）に掘削して形成される。図１及び図２に示すように、トンネル１は、トンネル覆工コンクリートＴが構築される内壁面１ｓを備えている。

内壁面１ｓは、地山の掘削面に、支保工及び金網が設置された後、吹付モルタル又は吹付コンクリートが吹き付けられて形成されている。また、内壁面１ｓは、例えば地山にロックボルトが打ち込まれることにより、アーチ状に支持されている。このように、内壁面１ｓは、ＮＡＴＭ（New Austrian Tunneling Method）工法等によって形成されていてもよい。内壁面１ｓの下部にはインバートコンクリートが構築されており、内壁面１ｓの下部はほぼ平坦に形成されている。

次に、図３〜図５を併せて参照し、本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築構造について説明する。図３（ａ）は、本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法の主要な工程（鉄筋組立工程）を示す側面図である。図３（ｂ）は、（ａ）に示すＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿った断面図である。図４（ａ）は、図３に示すＩＶＡ部分の拡大図である。図４（ｂ）は、（ａ）に示すＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿った断面図である。図５（ａ）は、本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法の主要な工程（鉄筋固定工程）を示す側面図である。図５（ｂ）は、（ａ）に示すＶＢ部分の拡大図である。

図１に示すように、トンネル覆工コンクリート構築構造は、ステージ２と、セントル３と、レール４と、鉄筋網５と、を備えている。ステージ２は、トンネル１内に配置される。セントル３は、トンネル軸方向におけるステージ２よりも坑口側に配置される。レール４は、トンネル軸方向に敷設されている。ステージ２及びセントル３は、同一のレール４上をトンネル軸方向に移動可能である。

ステージ２は、図３に示す鉄筋網５を形成するための鉄筋５１を組立てる架台である（図３（ｂ）参照）。図２（ａ）に示すように、ステージ２は、ステージフレーム２１と、曲げ加工フレーム２２と、軸方向フレーム２３と、を備えている。

ステージフレーム２１は、鉄筋５１を組立てる足場、資材置き場等である。図２（ａ）に示すように、ステージフレーム２１は、支持部材２１ａと支持部材２１ａを支持する架構２１ｂとによって構成されている。図１に示すように、支持部材２１ａは、トンネル軸方向に延在している。架構２１ｂの下部は、レール４上に設置されている。

曲げ加工フレーム２２は、ステージフレーム２１を覆うように設けられ、軸方向フレーム２３を支持している（図３（ｂ）参照）。曲げ加工フレーム２２は、例えば鋼材等の剛性の高い材料によって構成されている。図１に示すように、曲げ加工フレーム２２は、トンネル軸方向からみてトンネル１の内壁面１ｓに沿ってアーチ状に湾曲して形成されている。曲げ加工フレーム２２は、トンネル軸方向に所定の間隔をおいて複数（例えば、１０ｍブロックの場合、５個）配列されている。

軸方向フレーム２３は、鉄筋５１に取付けられるスペーサー５２を支持する（図３（ｂ）参照）。なお、スペーサー５２については後述する。軸方向フレーム２３は、例えば鋼材等の剛性の高い材料によって構成されている。図１に示すように、軸方向フレーム２３は、ステージ２上をトンネル軸方向に延在する。軸方向フレーム２３は、複数（ここでは、５個）の曲げ加工フレーム２２に架け渡されて、曲げ加工フレーム２２の外周面に沿って複数（例えば、１１個）配列されている。

軸方向フレーム２３は、スペーサー５２を支持する（図３（ｂ）参照）。図４（ａ）に示すように、軸方向フレーム２３は、スペーサー受け面２３ｓを備えている。軸方向フレーム２３は、スペーサー受け面２３ｓによってスペーサー５２を支持する。軸方向フレーム２３は、例えば、Ｈ形鋼によって構成されている。スペーサー受け面２３ｓは、例えば、Ｈ形鋼の上フランジの上面によって構成されている。軸方向フレーム２３は、例えば、Ｈ形鋼の下フランジの下面が、曲げ加工フレーム２２の外周面に沿った状態で固定されることにより構成されている。スペーサー受け面２３ｓは、トンネル１の内壁面１ｓに対向すると共に、トンネル軸方向に延在する面である。なお、軸方向フレーム２３は、Ｈ形鋼に限定されない。軸方向フレーム２３は、溝形鋼の横使い、ＣＴ形鋼のフランジ等も適用することができる。軸方向フレーム２３は、トンネル１の内壁面１ｓに対向すると共に、トンネル軸方向に延在する面であれば、適用することができる。また、Ｈ形鋼のフランジ幅が狭く、スペーサーを上手く支持できない場合には、スペーサー受け面２３ｓは、Ｈ形鋼のフランジ上にフランジより幅の広い鋼板を１枚配置することにより構成することができる。または、Ｈ形鋼のフランジ両側に当て板をしてスペーサーの脱落を防止する、溝形鋼を掘削面側に向けて配置してもよい。

セントル３は、トンネル覆工コンクリートＴが形成される打設領域１０を形成する（図５（ｂ）参照）。図２（ｂ）に示すように、セントル３は、セントルフレーム３１と、セントルフォーム３２と、注入孔３３と、を備えている。

セントルフレーム３１は、セントルフォーム３２の内側に接続されセントルフォーム３２を支保している。また、セントルフレーム３１は、更にコンクリートＣを打設する足場、資材置き場等としてもよい。図２（ｂ）に示すように、セントルフレーム３１は、横部材３１ａと縦部材３１ｂとによって構成されている。縦部材３１ｂの下部は、レール４上に設置されている。また、セントルフレーム３１は、セントルフォーム３２を縮径及び展開するためのジャッキ（図示せず）を備えている。セントルフォーム３２を縮径及び展開する構成については後述する。セントル３は、セントルフレーム３１のジャッキによって、セントルフォーム３２を縮径及び展開可能に構成されている。

セントルフォーム３２は、図１に示すように、トンネル１内において、トンネル軸方向を延在方向とする外表面３２ｓを有している。図２（ｂ）に示すように、セントルフォーム３２は、外表面３２ｓとトンネル１の内壁面１ｓとが対向するように、トンネル１の内壁面１ｓに沿ってアーチ状に形成されている。このように、セントルフォーム３２は、外表面３２ｓとトンネル１の内壁面１ｓとによって、前述のコンクリートＣの打設領域１０を形成する。また、セントルフォーム３２は、複数の湾曲した型枠部材３２ａ，３２ｂを備えている。図１に示すように、セントルフォーム３２は、複数の型枠部材３２ａ，３２ｂをトンネル１の内壁面１ｓに沿って配列することによって、アーチ状に形成されている。

型枠部材３２ａは、図１に示すように、トンネル軸方向に複数（例えば、７列）配置され、トンネル周方向に複数（例えば、３段）配置されている。また、型枠部材３２ｂは、型枠部材３２ａの下段に配置され、トンネル軸方向に型枠部材３２ａと同数列（ここでは、７列）配置されている。そして、型枠部材３２ａと型枠部材３２ｂとは、上下に隣り合う箇所において、接合部３２ｆにより接合されている。型枠部材３２ａの内表面の頂部、及び型枠部材３２ｂの内表面の下端部には、セントルフレーム３１のジャッキが接続されている。

セントル３が縮径した状態とは、型枠部材３２ｂをセントル３の内側に折り畳むと共に、型枠部材３２ａをセントル３の内側に移動させた状態をいう。縮径させる場合、まず、型枠部材３２ｂの内表面の下端部に接続されたジャッキによって型枠部材３２ｂをトンネル中心方向に引き込むことにより、型枠部材３２ｂをセントル３の内側に折り畳んだ状態にする。次に、型枠部材３２ａの内表面の頂部に接続されたジャッキによって型枠部材３２ａをトンネル中心方向に引き込むことにより、型枠部材３２ａをセントル３の内側に移動させた状態にする。このような機構により、打設後、養生が完了したコンクリートＣからセントル３を取り外す。

セントルが展開した状態とは、型枠部材３２ａ及び型枠部材３２ｂが略面一に連なり、外表面３２ｓの位置に戻った状態をいう。縮径した状態のセントルを展開させる場合、まず、型枠部材３２ａの内表面の頂部に接続されたジャッキによって型枠部材３２ａをトンネル１の内壁面１ｓ側に押し出すことにより、型枠部材３２ａを内壁面１ｓ側に移動させた状態する。次に、型枠部材３２ｂの内表面の下端部に接続されたジャッキによって型枠部材３２ｂをトンネル１の内壁面１ｓ側に押し出すことにより、型枠部材３２ｂを内壁面１ｓ側に開いて、型枠部材３２ａ及び型枠部材３２ｂが略面一に連なった状態にする。このような機構により、セントル３のセントルフォーム３２を展開させて、コンクリートＣの打設領域１０を形成する。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、展開状態のセントルフォーム３２の高さＨ１は、ステージ２の曲げ加工フレーム２２の高さＨ２よりも軸方向フレーム２３の断面の高さＨ３分、大きく形成されている。また、展開状態のセントルフォーム３２は、曲げ加工フレーム２２と略相似形状に形成されている。すなわち、展開状態のセントルフォーム３２は、トンネル軸方向に交差する方向において、ステージ２の曲げ加工フレーム２２よりも軸方向フレーム２３の断面の高さＨ３分、大きい外形状を有している。このような外形状によって、セントル３は、ステージ２上の鉄筋網５を受替え可能に構成されている。

注入孔３３は、図１に示すように、セントルフォーム３２の頂部において、トンネル軸方向における切羽側の一端部に設けられている。また、注入孔３３は、セントルフォーム３２の板厚方向にセントルフォーム３２を貫通して形成されている。図２（ｂ）に示すように、注入孔３３は、セントルフォーム３２の外表面３２ｓに交差する方向を長手方向とするパイプ状に形成されている。注入孔３３の下端は、セントルフォーム３２内に突出し、コンクリートＣが注入されるホース（図示せず）に接続されてパイプ内にコンクリートＣを注入する。注入孔３３の上端部はセントルフォーム３２の外表面３２ｓに開口し、打設領域１０にコンクリートＣを打設する。

続けて、図６を併せて参照し、鉄筋網５について説明する。図６（ａ）は、本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法の主要な工程（セントル設置工程）を示す側面図である。図６（ｂ）は、本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法の主要な工程（コンクリート打設工程）を示す側面図である。

トンネル覆工コンクリートＴは、鉄筋網５が設置された打設領域１０にコンクリートＣが打設されることにより構築される（図６（ｂ）参照）。図３（ｂ）に示すように、鉄筋網５は、鉄筋５１と、スペーサー５２と、を備えている。鉄筋網５は、ステージ２上で組み立てられた鉄筋５１により構成される。また、鉄筋網５は、鉄筋５１にスペーサー５２が取り付けられて形成される。そして、鉄筋網５がステージ２上からセントル３上に受け替えられることにより、トンネル１の内壁面１ｓとセントルフォーム３２の外表面３２ｓとによって形成された打設領域１０内に鉄筋網５を配置する（図６（ａ）参照）。

図３（ｂ）に示すように、鉄筋５１は、内側鉄筋５１ａ又は外側鉄筋５１ｂによって構成されている。内側鉄筋５１ａは、トンネル軸方向に延在する略直線形状の鉄筋である。外側鉄筋５１ｂは、トンネル周方向に沿って湾曲するアーチ状の鉄筋である。内側鉄筋５１ａは、外側鉄筋５１ｂの内周に沿ってトンネル周方向に複数本配列されている。外側鉄筋５１ｂは、複数本配列された内側鉄筋５１ａを覆ってトンネル軸方向に複数本配列されている。そして、内側鉄筋５１ａと外側鉄筋５１ｂとは、互いに交差する箇所において結束されている。このように組み立てられた鉄筋５１によって鉄筋網５が構成される。

図４（ａ）に示すように、スペーサー５２は、ステージ２の軸方向フレーム２３によって支持されている。スペーサー５２が、鉄筋網５の鉄筋５１（内側鉄筋５１ａ及び外側鉄筋５１ｂ）に一体的に取り付けられることにより、ステージ２上において鉄筋網５の鉄筋５１を支持する。スペーサー５２は、内側鉄筋５１ａ及び外側鉄筋５１ｂに固定される固定度の高いスペーサーにより構成されている。固定度の高いスペーサーとは、ステージからセントルに鉄筋網５を移し替える時、スペーサーの変形及び脱落を抑制する機構を備えたスペーサーをいう。スペーサー５２は、例えば、特開２０１４−２３４６００に示すスペーサーを採用することができる。

続けて、図４（ｂ）を参照して、スペーサー５２について説明する。なお、ここでは説明のために、スペーサー５２を基準として、打設領域１０においてセントル３のセントルフォーム３２が位置する側を単にセントル側といい、その反対側（トンネル１の内壁面１ｓが位置する側）をトンネル側という。図４（ｂ）に示すように、スペーサー５２は、スペーサー本体５２ａと、プレート５２ｂと、接続鉄筋５２ｃと、Ｕボルト５２ｄとを備える。

スペーサー本体５２ａは長尺状に形成されている。また、スペーサー本体５２ａは、例えばモルタルによって構成されている。スペーサー本体５２ａは、打設領域１０において先端がセントル側に位置し、基端がトンネル側に位置するように配置される。スペーサー本体５２ａの先端は、曲面形状に形成されている。また、スペーサー本体５２ａの先端は、滑らかに形成されている。また、スペーサー本体５２ａの基端には、接続鉄筋５２ｃの先端が埋設されている。スペーサー本体５２ａの先端から接続鉄筋５２ｃの基端までの長さによって、打設されるコンクリートに要求される鉄筋のかぶり寸法に対応した長さに形成されている。

プレート５２ｂは、例えば鉄板によって端部に突出部５２ｅを有する平板状に構成されている。プレート５２ｂは、ステージ２の軸方向フレーム２３上からセントル３の外表面３２ｓに受け替えた後においては、セントル３の外表面３２ｓに沿って配置され、鉄筋網５のセントル３側に設置される。また、プレート５２ｂには、鉄板がプレス加工されることにより、内側鉄筋５１ａに押し当てるための突出部５２ｅが形成されている。突出部５２ｅは、プレート５２ｂの面方向における一端縁に設けられ、当該一端縁に沿って延在するアーチ形状等の断面を有している。また、プレート５２ｂは、トンネル側の面からセントル側の面にＵボルト５２ｄを挿通するためのボルト孔を有している。Ｕボルト５２ｄは、トンネル側に配置されるＵ字状に形成されたフックの端部におねじが切られて形成されている。Ｕボルト５２ｄは、プレート５２ｂのトンネル側の面からボルト孔を挿通し、プレート５２ｂのセントル側の面において端部のおねじにそれぞれナットが締められる。

スペーサー５２において、スペーサー本体５２ａに埋設された接続鉄筋５２ｃは、基端においてプレート５２ｂのセントル側の面に接続されている。接続鉄筋５２ｃ及びプレート５２ｂは、例えば溶接等によって接続されている。また、プレート５２ｂの突出部５２ｅのトンネル側の面には内側鉄筋５１ａが接触している。プレート５２ｂ及び外側鉄筋５１ｂは、Ｕボルト５２ｄによって締め込み、接続されている。具体的には、プレート５２ｂの突出部５２ｅを内側鉄筋５１ａに押し当てた状態で、Ｕボルト５２ｄのフックに外側鉄筋５１ｂを掛けてＵボルト５２ｄの端部のおねじにナットを締めることによって接続されている。

スペーサー本体５２ａは、鉄筋網５がステージ２上からセントル３上に受け替えられる際に鉄筋網５と一緒にステージ２上からセントル３上を移動する。スペーサー本体５２ａが、強度の高い材料であるモルタル等によって構成されていることにより、移動におけるスペーサー５２の破損を抑制することができる。また、スペーサー本体５２ａの先端は、曲面形状に滑らかに形成されている。このため、ステージ２上及びセントル３上において移動が容易となる。更に、プレート５２ｂ及びＵボルト５２ｄによって、強固に固定されている。従って、ステージ２上及びセントル３上の移動の際にスペーサー５２が鉄筋５１から外れてしまうことを抑制することができる。

なお、ここでは図４（ｂ）に示す構成を例示して説明したが、スペーサー５２は、これに限定されない。スペーサー５２は、鉄筋に堅固に固定して使用されるスペーサーであれば採用することができる。鉄筋に堅固に固定して使用されるスペーサーを採用することにより、上述と同等の効果を得ることができる。

次に、図３〜６を参照して、本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法について説明する。

トンネル覆工コンクリートＴは、トンネル１の内壁面１ｓ面に覆工用のコンクリートＣを順次打設して構築される。トンネル覆工コンクリートＴは、セントル３のトンネル軸方向における長さＬを１ブロックとして、ブロック単位で構築される（図３（ａ）参照）。トンネル覆工コンクリートＴの第１のブロックが構築される第１の区画Ｂ１は、トンネル１の内壁面１ｓと、セントルフォーム３２の外表面３２ｓと、先行ブロックＢの褄部Ｂｓと、第１のブロックの褄部を形成する褄型枠と、によって形成される（図５（ｂ）参照）。トンネル覆工コンクリートＴの第１のブロックは、第１の区画Ｂ１に形成された打設領域１０に鉄筋５１が設置されてコンクリートＣが打設されることによって構築される（図６（ｂ）参照）。

本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法は、先行ブロック構築工程と、ステージ配置工程と、セントル配置工程と、鉄筋組立工程と、鉄筋固定工程と、セントル設置工程と、コンクリート打設工程と、第２の鉄筋組立工程と、を備えている。

（先行ブロック構築工程）
トンネル軸方向において第１の区画Ｂ１より坑口側のトンネル１の内壁面１ｓに、トンネル覆工コンクリートＴの先行ブロックＢを構築する。図３（ａ）に示すように、先行ブロックＢの構築は、第１のブロックの構築における鉄筋固定工程の前までに行う。なお、以下ではトンネル覆工コンクリートＴの第１のブロックの構築方法について説明するが、先行ブロックＢも同様の方法で構築することができる。

（ステージ配置工程）
まず、トンネル１内に、トンネル軸方向に移動可能なステージ２を設置する。ステージ２は、レール４上に移動可能に設置されている（図２（ａ）参照）。従って、レール４上を走行させることにより、図３（ａ）に示すように、ステージ２を第１の区画Ｂ１の近傍に配置する。作業スペースを確保するため、先行ブロックＢから離間して配置してもよい。

（セントル配置工程）
次に、トンネル軸方向におけるステージ２より坑口側に、トンネル軸方向に移動可能なセントル３を設置する。セントル３は、ステージ２と同様に、レール４上に移動可能に設置されている（図２（ｂ）参照）。従って、レール４上を走行させることにより、図３（ａ）に示すように、セントル３を配置する。なお、このセントル３によって先行ブロック構築工程におけるコンクリートＣの打設が行われていてもよい。

なお、上述の先行ブロック構築工程は、第１の区画Ｂ１がトンネル軸方向における坑口端である場合は行われない。また、上述のステージ配置工程とセントル配置工程とは、どちらを先に行ってもよい。更に、ステージ配置工程とセントル配置工程とを重複して行ってもよく、同時に行ってもよい。具体的には、ステージ配置工程は鉄筋組立工程より前に行われていればよく、セントル配置工程は、セントル設置工程より前に行われていればよい。

（鉄筋組立工程）
次に、ステージ２上に鉄筋５１を組み立てて鉄筋網５を形成する。鉄筋５１は、ステージ２内のステージフレーム２１の支持部材２１ａ上からトンネル１の内壁面１ｓ側に手を出して組み立てる。鉄筋網５の組み立ては、ステージ２の曲げ加工フレーム２２の隙間から手を出して行う。鉄筋網５は、すべてバラ組の鉄筋５１から組み立てて形成してもよく、鉄筋網５の一部を形成する格子状に組まれた鉄筋５１を引き込み、組み立てて形成してもよい。

また、ステージ２上に支持されたスペーサー５２を鉄筋網５に取り付ける（スペーサー取付工程）。図３（ｂ）に示すように、スペーサー５２は、トンネル周方向において、例えばステージ２のすべての軸方向フレーム２３に対して配置する。また、スペーサー５２は、トンネル軸方向において、例えば１ｍ間隔で配置する。図４（ａ）に示すように、スペーサー５２は、ステージ２の軸方向フレーム２３に接した状態で、鉄筋網５に取り付ける。具体的には、まずスペーサー５２のスペーサー本体５２ａの先端が軸方向フレーム２３に接するように、トンネル軸方向と交差する方向において軸方向フレーム２３上にスペーサー５２を配置する（図４（ｂ）を併せて参照）。その状態で、スペーサー本体５２ａに接続されたプレート５２ｂの突出部５２ｅを内側鉄筋５１ａに押し当てると共に、プレート５２ｂ及び外側鉄筋５１ｂをＵボルト５２ｄで接続する。なお、ここでは図４（ｂ）のスペーサー５２を採用した場合について例示して説明したが、上述のように、スペーサー５２は、図４（ｂ）のものに限定されない。従って、スペーサー５２を鉄筋５１に取り付ける具体的な手順についてもこれに限定されない。具体的な手順は採用するスペーサー５２に適した構成を採用するものとする。また、スペーサー設置工程は、鉄筋組立工程においていつでも行うことができる。

（鉄筋固定工程）
トンネル覆工コンクリートＴの第１のブロックが形成される第１の区画Ｂ１内に、鉄筋組立工程において形成されたステージ２上の鉄筋網５を固定する。図５（ａ）に示すように、先行ブロックＢの褄部Ｂｓに鉄筋網５が接続されることにより、第１の区画Ｂ１内に鉄筋網５を固定する。具体的には、先行ブロックＢの褄部Ｂｓに、先行ブロックＢの鉄筋５１（内側鉄筋５１ａ）と第１のブロックの鉄筋５１（内側鉄筋５１ａ）とを接続するカップラー５３を埋め込んで先行ブロックＢを構築する（図５（ｂ）を併せて参照）。そして、第１のブロックの鉄筋５１をカップラー５３によって固定する。具体的には、先行ブロックＢの鉄筋５１（内側鉄筋５１ａ）と第１のブロックの鉄筋５１（内側鉄筋５１ａ）とを、カップラー５３を用いた機械式継手により接合することによって、第１のブロックの鉄筋５１（内側鉄筋５１ａ）が固定される。これにより、第１の区画Ｂ１内に、鉄筋網５が固定される。カップラー５３と接続されるトンネル軸方向の鉄筋５１（内側鉄筋５１ａ）は、ねじ鉄筋を用いてもよい。

（セントル設置工程）
第１の区画Ｂ１内に鉄筋網５を固定した状態で、トンネル軸方向における切羽側にステージ２及びセントル３を移動させて、第１の区画Ｂ１内にトンネル１の内壁面１ｓとセントル３のセントルフォーム３２の外表面３２ｓとによって打設領域１０を形成する。図６（ａ）に示すように、先行ブロックＢの構築に用いたセントル３を、ステージ２と共に移動させて、セントル３を第１の区画Ｂ１の位置に設置する。これにより、鉄筋網５がステージ２上からセントル３上に受け替えられ、鉄筋網５及びスペーサー５２は、セントルフォーム３２の外表面３２ｓ上に支持される。

具体的には、ステージ２及びセントル３を連結させて移動させる。まず、先行ブロックＢの構築においてコンクリートＣの打設が終了し、養生が完了したら、セントル３のセントルフォーム３２を縮径させる（セントル縮径工程）。そして、セントル縮径工程において縮径したセントル３とステージ２とを連結する（ステージ連結工程）。連結された状態のステージ２及びセントル３を、レール４上を走行させて切羽側に移動させる（移動工程）。そして、トンネル軸方向における第１の区画Ｂ１下にセントル３が位置したら、セントル３とステージ２との連結を解除する（連結解除工程）。そして、セントル３のセントルフォーム３２を展開することにより、第１の区画Ｂ１内にセントル３のセントルフォーム３２の外表面３２ｓとトンネル１の内壁面１ｓとによって打設領域１０を形成する（セントル展開工程）。

なお、ステージ連結工程は、セントル縮径工程より前に行ってもよい。また、連結解除工程は、セントル展開工程より後に行ってもよい。具体的には、縮径したセントル３とステージ２とを連結して移動させる構成であれば、上述の順番に限定せずに行うことができる。

（コンクリート打設工程）
次に、図６（ｂ）に示すように、セントル設置工程において形成された打設領域１０にコンクリートＣを打設する。打設したコンクリートＣの養生が完了したら、第１のブロックの構築は終了する。

（第２の鉄筋組立工程）
ここで、上述のコンクリート打設工程と並行して、ステージ２上に鉄筋５１を組み立てて第２の区画Ｂ２内に設置するための鉄筋網５を形成する。図６（ａ）に示すように、第１の区画Ｂ１の切羽側の端部には、トンネル覆工コンクリートＴの第２のブロックが形成される第２の区画Ｂ２が隣接している。また、上述のセントル設置工程において、ステージ２は第２の区画Ｂ２の近傍に移動されている。これにより、ステージ２上に鉄筋５１を組み立てて、第２のブロックの構築のための鉄筋網５を形成する（図３（ａ）参照）。

なお、第２の鉄筋組立工程は第１のブロックの構築を基準とした場合について説明している。第２の鉄筋組立工程は、第２のブロックの構築を基準とした場合には、前述の第１のブロックの構築における鉄筋組立工程に相当する工程である。また、第２の鉄筋組立工程は、基準とするブロックの構築におけるセントル設置工程より後であれば行うことができる。

以上、説明したように、一のブロックの構築におけるコンクリート打設工程と、トンネル軸方向において当該一のブロックと隣り合う他のブロックの構築における鉄筋組立工程と、を並行して行い、上述の工程を繰り返すことにより、トンネル覆工コンクリートＴが順次構築される。

次に、本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法、及びトンネル覆工コンクリート構築構造の作用・効果について説明する。

まず、トンネル覆工コンクリート構築方法の比較例について説明する。比較例に係るトンネル覆工コンクリート構築方法では、地山の掘削面に形成された内壁面にアンカー筋を設置することにより配筋位置をマーキングする。このアンカー筋によるマーキングを基準にして、トンネル周方向に１〜２ｍ間隔おいてトンネル軸方向鉄筋を設置する。その後、先に設置された鉄筋の位置を基準として、トンネル周方向鉄筋、水平方向鉄筋等が設置されて鉄筋の組み立てが行われる。そして、鉄筋の組み立てが終了したら、セントルを設置してコンクリートの打設が行われる。

比較例に係るトンネル覆工コンクリート構築方法では、トンネル軸方向鉄筋の間隔が１〜２ｍであることから、トンネル周方向鉄筋に誤差が生じやすい。特に、頂部の鉄筋は、アンカー筋同士の中間点で下方向にたわむ傾向がある。また、先に設置された鉄筋の誤差に起因して、それを基準に配置された鉄筋にも誤差が生じてしまう。更に、コンクリート型枠となるセントル外表面が、寸法誤差を含んで形成されている場合もある。これらの結果、打設されるコンクリートの鉄筋のかぶりを確保できていない部分が存在する可能性があった。コンクリートの鉄筋のかぶりが不足している場合、構築されたトンネル覆工コンクリートのコンクリート面にひび割れが発生しやすく、耐久性を確保できなくなってしまうおそれがある。

本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法によれば、鉄筋組立工程において、ステージ２上に支持されたスペーサー５２を鉄筋５１に取り付けるスペーサー取付工程を有している。また、セントル設置工程において、鉄筋組立工程で形成された鉄筋網５は、打設領域１０を形成するセントル３のセントルフォーム３２の外表面３２ｓ上にスペーサー５２が支持されることにより打設領域１０に配置される。そのため、スペーサー５２によってセントル３のセントルフォーム３２の外表面３２ｓ側から鉄筋５１が位置決めされる。従って、トンネル１の内壁面１ｓとセントル３のセントルフォーム３２の外表面３２ｓとによって形成された打設領域１０に打設されるコンクリートＣは、スペーサー５２によって所要かぶりの誤差を抑制し、鉄筋５１の所要かぶりを十分に確保することができる。

更に、比較例に係るトンネル覆工コンクリート構築方法では、鉄筋のかぶり検査は、セントル設置後となるため、打設領域全体で行うことは困難である。そのため、鉄筋のかぶり検査は、セントルの投入孔付近でのみ行われる。

本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法によれば、コンクリートＣの鉄筋５１のかぶりの検査は、スペーサー５２の寸法検査、鉄筋組立工程におけるスペーサー５２の取り付け検査等によって代替することができる。具体的には、鉄筋５１に取り付けられる前のスペーサー５２が必要なかぶりに対応した寸法を有しているか、スペーサー５２が鉄筋５１に取り付けられた状態で十分に固定されているか、スペーサー５２が鉄筋５１に十分に固定された状態でスペーサー本体５２ａの先端の位置がかぶりを侵していないか、等の検査を行うことで、コンクリートＣの鉄筋５１のかぶりの検査と同等以上の検査精度を得ることができる。従って、簡易な方法で全面に亘ってかぶりを確保しているか否かの検査をすることが可能となる。また、検査はコンクリートＣが打設される前に行われるため、検査結果に対する処置を要する場合の対応も容易に行うことができる。

本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法は、鉄筋固定工程の前に、トンネル軸方向において第１の区画Ｂ１より坑口側の内壁面１ｓに、トンネル覆工コンクリートＴの先行ブロックＢを構築する先行ブロック構築工程を更に備え、鉄筋固定工程では、先行ブロックＢの褄部Ｂｓに鉄筋網５が接続されることにより、第１の区画Ｂ１内に鉄筋網５を固定している。トンネル１の内壁面１ｓの吹付モルタル又は吹付コンクリートの内側は、例えば防水シートが施されて形成されている場合がある。このような場合、鉄筋支持金具等によってトンネル１の内壁面１ｓ側から吹付モルタル又は吹付コンクリートを貫通させて鉄筋網５を固定する構成では、この防水シート等を損傷するおそれがある。そのため、鉄筋網５の固定箇所には更に別の漏水対策機構を設ける等の手間が生じていた。そこで、先行ブロックＢの褄部Ｂｓに鉄筋網５を接続する構成により、トンネル１の内面への漏水の影響を抑制することができる。

本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法は、セントル３は、縮径及び展開可能に構成されており、セントル設置工程は、セントル３を縮径させるセントル縮径工程と、セントル縮径工程において縮径したセントル３とステージ２とを連結するステージ連結工程と、セントル３を展開することにより、第１の区画Ｂ１内に外表面３２ｓと内壁面１ｓとによって打設領域１０を形成するセントル展開工程と、を有している。このような構成により、セントル設置工程において、ステージ２及びセントル３を容易に移動することができる。

本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築方法は、第１の区画Ｂ１の切羽側の端部には、トンネル覆工コンクリートＴの第２のブロックが形成される第２の区画Ｂ２が隣接しており、コンクリート打設工程と並行して行われる、ステージ２上に鉄筋５１を組み立てて第２の区画Ｂ２内に設置するための鉄筋網５を形成する第２の鉄筋組立工程を更に備えている。このような構成により、第１のブロックのコンクリート打設と、当該ブロックと隣り合う第２のブロックの鉄筋網５の形成と、を並行作業で行うことができ、効率よく作業することができる。

本実施形態に係るトンネル覆工コンクリート構築構造によれば、鉄筋網５は、ステージ２上に支持されたスペーサー５２を鉄筋５１に取り付けて形成される。また、セントル３は、ステージ２上の鉄筋網５を受替え可能に構成されている。そのため、スペーサー５２によってセントル３のセントルフォーム３２の外表面３２ｓ側から鉄筋５１が位置決めされる。従って、トンネル１の内壁面１ｓとセントル３のセントルフォーム３２の外表面３２ｓとによって形成された打設領域１０に打設されるコンクリートＣは、スペーサー５２によって鉄筋５１のかぶりを十分に確保することができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

本実施形態では、トンネルの内壁面はロックボルトが打ち込まれたＮＡＴＭ工法によって形成されているが、ＮＡＴＭ工法以外によって形成されたトンネルの内壁面にも適用可能である。トンネルの内壁面は、地山にロックボルトを打ち込んでいないものであっても適用することができる。トンネルの内壁面は、トンネル覆工コンクリートが構築されるものであれば適用可能である。

また、トンネル覆工コンクリートが構築されるトンネルの一例として、楕円形断面を有するトンネルにインバートコンクリートが構築されたものを例示して説明したが、トンネルの形状はこれに限定されない。トンネルの形状は、円形、馬蹄形、卵形、矩形等の各種形状に適用可能である。また、インバートコンクリートの先行打設を行わないトンネルにも適用可能である。

また、鉄筋固定工程の変形例としては、例えば次のような構成を採用してもよい。図７（ａ），（ｂ）は、鉄筋固定工程の変形例を示す図である。図７（ａ）に示すように、上述の先行ブロック構築工程において、先行ブロックＢの褄部Ｂｓから第１の区画Ｂ１側に鉄筋５１を突出させて先行ブロックＢを構築する。そして、鉄筋固定工程において第１のブロックの鉄筋５１と先行ブロックＢの鉄筋５１とをカップラー５３によって接続する構成を採用してもよい。また、接続する構成についても、カップラー５３に限定されず、鉄筋５１同士を接続するための種々の構成を採用することができる。例えば溶接によって接続する構成を採用してもよい。

また、鉄筋固定工程は、鉄筋５１同士を接続しない構成であってもよい。図７（ｂ）に示すように、トンネル１の内壁面１ｓは、支保工１ｈが複数設置され、吹付モルタル１ｃが吹き付けられて形成されている。第１の区画Ｂ１上の内壁面１ｓに設置された複数の支保工１ｈのうち、先行ブロックＢの近傍の支保工１ｈと固定治具５４とを固定する。この固定治具５４を内壁面１ｓから打設領域１０に突出させ、この固定治具５４と第１ブロックの鉄筋網５とを、例えばボルト接合によって接続する構成を採用してもよい。なお、支保工１ｈと固定治具５４とは、溶接によって固定してもよく、あるいは、ボルト接合によって固定してもよい。

１…トンネル、１ｓ…内壁面、２…ステージ、３…セントル、５…鉄筋網、１０…打設領域、３２…セントルフォーム、３２ｓ…外表面、５１…鉄筋、５２…スペーサー、Ｂ…先行ブロック、Ｂｓ…褄部、Ｂ１…第１の区画、Ｂ２…第２の区画、Ｃ…コンクリート、Ｔ…トンネル覆工コンクリート。

Claims (5)

1. トンネルの内壁面に覆工用のコンクリートを順次打設してトンネル覆工コンクリートを構築するトンネル覆工コンクリート構築方法であって、
   前記トンネル内に、トンネル軸方向に移動可能なステージを配置するステージ配置工程と、
   前記トンネル軸方向における前記ステージより坑口側に、前記トンネル軸方向に移動可能なセントルを配置するセントル配置工程と、
   前記ステージ上に鉄筋を組み立てて鉄筋網を形成する鉄筋組立工程と、
   前記トンネル覆工コンクリートの第１のブロックが形成される第１の区画内に、前記鉄筋組立工程において形成された前記ステージ上の前記鉄筋網を固定する鉄筋固定工程と、
   前記第１の区画内に前記鉄筋網を固定した状態で、前記トンネル軸方向における切羽側に前記ステージ及び前記セントルを移動させて、前記第１の区画内に前記内壁面と前記セントルの外表面とによって打設領域を形成するセントル設置工程と、
   前記セントル設置工程において形成された前記打設領域に前記コンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を備え、
   前記鉄筋組立工程は、前記ステージ上に支持されたスペーサーを前記鉄筋に取り付けるスペーサー取付工程を有し、
   前記セントル設置工程では、前記スペーサーは前記外表面に支持される、トンネル覆工コンクリート構築方法。
2. 前記鉄筋固定工程の前に、前記トンネル軸方向において前記第１の区画より前記坑口側の前記内壁面に、前記トンネル覆工コンクリートの先行ブロックを構築する先行ブロック構築工程を更に備え、
   前記鉄筋固定工程では、前記先行ブロックの褄部に前記鉄筋網が接続されることにより、前記第１の区画内に前記鉄筋網を固定する、請求項１に記載のトンネル覆工コンクリート構築方法。
3. 前記セントルは、縮径及び展開可能に構成されており、
   前記セントル設置工程は、
   前記セントルを縮径させるセントル縮径工程と、
   前記セントル縮径工程において縮径した前記セントルと前記ステージとを連結するステージ連結工程と、
   連結された状態の前記ステージ及び前記セントルを前記切羽側に移動させる移動工程と、
   前記セントルを展開することにより、前記第１の区画内に前記外表面と前記内壁面とによって前記打設領域を形成するセントル展開工程と、を有する、請求項１又は２に記載のトンネル覆工コンクリート構築方法。
4. 前記第１の区画の前記切羽側の端部には、前記トンネル覆工コンクリートの第２のブロックが形成される第２の区画が隣接しており、
   前記コンクリート打設工程と並行して行われる、前記ステージ上に前記鉄筋を組み立てて前記第２の区画内に設置するための前記鉄筋網を形成する第２の鉄筋組立工程を更に備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のトンネル覆工コンクリート構築方法。
5. トンネルの内壁面に覆工用のコンクリートを順次打設してトンネル覆工コンクリートを構築するトンネル覆工コンクリート構築構造であって、
   前記トンネル内に配置され、トンネル軸方向に移動可能なステージと、
   前記トンネル軸方向における前記ステージより坑口側に配置され、前記トンネル軸方向に移動可能なセントルと、
   前記ステージ上において組み立てられた鉄筋により構成される鉄筋網と、を備え、
   前記鉄筋網は、前記鉄筋に取り付けられ、前記ステージに支持されるスペーサーを有し、
   前記セントルは、前記ステージ上の前記鉄筋網を受替え可能に構成されている、トンネル覆工コンクリート構築構造。

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