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
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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