JP2004124641A - トンネル坑門用外型枠とこれを用いたトンネル坑門の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バイブレータで振動を加えてもコテ均しを行わずに坑門のクラウン部の外周形状を成形できるようにして、高強度の坑門をより簡便な施工で得ることができるトンネル坑門用外型枠を提供する。
【解決手段】トンネル坑門３の外周面に沿う湾曲形状に形成された外側堰板５と、この外側堰板５の外周面に枠組みされた外側フレーム６とを備えているトンネル坑門用外型枠において、外側堰板５におけるトンネル坑門３のほぼクラウン部に対応する部分に、周方向位置が異なる多数の開閉自在なコンクリートの打設窓１９を設ける。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル坑門を建造するために用いる外型枠と、これを用いたトンネル坑門の施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、トンネルの出口側においては、図１４に示すように、地山３Ｂから突出しかつ出口側端面３Ａがほぼ垂直となっている坑門３（以下、突出型坑門という。）が採用されることが多い。かかる突出型坑門３を建造するには、まず、当該坑門３の内周面に沿う湾曲形状に形成された内側堰板と、この内側堰板の内周面に枠組みされた内側フレームとを備えた内型枠を、トンネルの坑口に設置し、その周りに鉄筋を組み立てる。
【０００３】
続いて、その鉄筋の周囲を覆うように外型枠を組み立て、内型枠と外型枠のトンネル出口側開放部分を妻型枠で閉塞することによって型枠工事が完了する。その後、内型枠と外型枠の間の内空部に生コンを打設して所定期間だけ養生したあと、上記妻型枠、外型枠及び内型枠をすべて脱型することにより、コンクリート構造物としての突出型坑門３の施工が完了する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、トンネルの外部に露出したコンクリート構造物である坑門３の場合は、トンネルの内部に打設される覆工コンクリートとは異なり、生コンの流し込み作業を内型枠の内周側からではなく、外型枠の外周側から行うのが通常であるため、従来の外型枠は、坑門のクラウン部（トンネルの上下中心線から周方向で左右に４５度ずつずれた範囲の部分）に対応する部分は上方に大きく開放されたままになっている。
従って、従来の外型枠を用いた坑門３の施工方法では、内型枠と外型枠の間の内空部に生コンを流し込むだけでは坑門３のクラウン部の外周形状が定まらず、外型枠の開放部分に打設された生コンを左官職人がコテで慎重に湾曲状に均すことによって坑門のクラウン部の外周形状を成形する必要があり、この点で坑門工事の施工手間が多くなっていた。
【０００５】
また、従来の外型枠のように、坑門のクラウン部に対応する部分が上方に大きく開放されている場合、その開放部分に打設された生コンにバイブレータをかけすぎると当該生コンが流動し易くなり、上記のコテ均しに非常に時間がかかるようになるため、外型枠の開放部分に打設された生コンに対しては余りバイブレータで振動を加えないようにすることが多い。このため、クラウン部が大きく開放された従来の外型枠を用いた坑門工事では、施工後の坑門のクラウン部に空隙が生じ、強度が低下する恐れがあるという欠点もある。
【０００６】
本発明は、こうような実情に鑑み、バイブレータで振動を加えてもコテ均しを行わずに坑門のクラウン部の外周形状を成形できるようにして、高強度の坑門をより簡便な施工で得ることができるトンネル坑門用外型枠とこれを用いたトンネル坑門の施工方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明に係るトンネル坑門用外型枠は、トンネル坑門の外周面に沿う湾曲形状に形成された外側堰板と、この外側堰板の外周面に枠組みされた外側フレームとを備えているトンネル坑門用外型枠において、前記外側堰板における前記トンネル坑門のほぼクラウン部に対応する部分に、周方向位置が異なる多数の開閉自在なコンクリートの打設窓が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
かかる外型枠を用いて坑門を施工するには、まず、トンネル坑門の内周面に沿う湾曲形状に形成された内側堰板と、この内側堰板の内周面に枠組みされた内側フレームとを備えた内型枠を、トンネルの坑口に設置し、その後、その内型枠の外周側を本発明に係る外型枠で覆うようにして当該外型枠を前記トンネルの坑口に設置し、前記内型枠と外型枠のトンネル出口側開放部分を妻型枠で閉塞する。そして、コンクリートの打設レベルがある特定の打設窓に到達したときにその打設窓を閉鎖してより上方の打設窓からコンクリートを流し込むようして、前記内型枠と外型枠の間の内空部にコンクリートを打設して行けばよい。
【０００９】
このように、本発明によれば、外側堰板における坑門のクラウン部に対応する部分に多数の開閉自在なコンクリートの打設窓が設けられているので、上記のように、コンクリートが溢れ出そうな打設窓を順次閉鎖しながら、より上方の打設窓にコンクリートの流し込み箇所を切り換えて行くことにより、コテ均しを行わなくても坑門のクラウン部の外周形状を成形することができる。
また、本発明では、各打設窓は最終的にはすべて閉鎖されるので、打設されたコンクリートの流動性が高くても外部に漏れ出すことがない。このため、型枠内のコンクリートに対してバイブレータで十分に振動を加えても、坑門のクラウン部の外周形状を成形することができる。
【００１０】
本発明の外型枠において、外側堰板又は打設窓の蓋部材若しくはこれらの双方に多数の透水孔を形成しておけば、打設後のフレッシュコンクリートからブリージング水を適度に放出することができ、施工後の坑門の表面強度及び表面性状を向上させることができる。
また、本発明の外型枠において、打設窓の縁部を補強フレームで補強するようにすれば、コンクリートを流し込むための生コンホースやバイブレータが打設窓の縁部に当たっても外側堰板が変形するのが防止され、この点で当該外型枠の耐久性を向上させることができる。
【００１１】
一方、本発明の外型枠において、妻型枠の外面を押圧する複数の押さえ部材が外側フレームの妻側縁に周方向に間隔をおいて配置されている場合には、この各押さえ部材をトンネル進行方向に位置調整自在となるように前記外側フレームの妻側縁に取り付けることができる支持部材を設けることが好ましい。
この場合、各押さえ部材が支持部材によってトンネル進行方向に位置調整自在となるように外側フレームの妻側縁に取り付けられているので、道路の縦断勾配の変化に伴って外側フレームを垂直に設置できなくなっても、各押さえ部材の外側フレームに対する出入りを調整することで妻型枠を垂直にセットすることができる。このため、一種類の外型枠で縦断勾配の異なる種々の現場に対応できるようになり、当該外型枠の汎用性が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係るトンネル坑門用外型枠１とその内部に設置された内型枠２を、トンネルの正面側から見た図である。但し、図１においては、外型枠１のみが実線で描かれ、内型枠（セントルともいう。）２とトンネル坑門３については二点鎖線で、インバート４については破線で示してある。
図１に示すように、本実施形態の外型枠１は、トンネル坑門３の外周面に沿う湾曲形状に形成された鋼板製の外側堰板５と、この外側堰板５の外周面に枠組みされた鉄骨製の外側フレーム６とを備えている。
【００１３】
また、内型枠２は、トンネル坑門３の内周面に沿う湾曲形状に形成された鋼板製の内側堰板７と、この内側堰板７の内周面に枠組みされた鉄骨製の内側フレーム８とを備えている。コンクリート構造物である坑門３の側壁部分の下端縁は、路面９の下部に埋設されるコンクリート製の前記インバート４と接合され、これによって馬蹄形のコンクリート構造体が形成されている。
図２及び図３は、それぞれ、上記外型枠１の側面図及び平面図である。これらの図に示すように、本実施形態の外型枠１は、トンネル進行方向（図２及び図３の左右方向）に分割構成された複数（図２及び図３では３つ、図８及び図９では４つの場合を例示してある。）の型枠ユニット１０Ａ〜１０Ｄを当該進行方向に連結することによって構成されている。
【００１４】
上記型枠ユニット１０Ａ〜１０Ｄの各々は、更に、妻側端面がほぼ垂直となっているコンクリート構造物よりなる突出型坑門３（図１４参照）の側壁部分に対応する左右一対の側部ピース１１（図４参照）と、同坑門３のクラウン部に対応するアーチ状の頂部ピース１２（図５参照）とから分割構成され、左右の側部ピース１１の上端同士を頂部ピース１２で互いに連結することによって型枠ユニット１０Ａ〜１０Ｄが構成される。
また、図４及び図５に示すように、かかる型枠ユニット１０Ａ〜１０Ｄの構成部材である側部ピース１１と頂部ピース１２は、坑門３の外周面に沿う湾曲形状に形成された矩形の堰板ピース１３と、この堰板ピース１３の外周面に枠組みされたフレームピース１４とから構成されている。
【００１５】
このため、側部ピース１１及び頂部ピース１２同士をトンネル周方向で互いに連結して各型枠ユニッ１０Ａ〜１０Ｄを構成するとともに、この各型枠ユニット１０Ａ〜１０Ｄをトンネル進行方向に並べて連結することにより、複数の堰板ピース１３とフレームピース１４が坑門３の外周形状に沿って並びかつ所望長さで縦断方向に直線状に並ぶことになり、このように並んだ複数の堰板ピース１３の集合体によって、坑門３の外周面を成形するための面一な型枠面である前記外側堰板５が構成されることになる。
【００１６】
前記フレームピース１４は、トンネル周方向に沿った湾曲した支保工１５と、トンネル進行方向に沿った配置される直線状の通しビーム１６とを縦横に組み立てたものであり、これらはいずれもＨ形鋼からなる。支保工１５の内周面には前記堰板ピース１３が貼り付けられている。外型枠１の最下部に位置する支保工１５の下端部は、図示しないアンカーボルトでインバート４（図１参照）に固定できるようになっている。
また、外型枠１の最下段の通しビーム１６には、止め金具１７（図２参照）が取り付けられ、これとインバート４とを図示しないセパレータを介して相互に固定できるようになっている。なお、図２及び図３に示すように、外型枠１のトンネル側妻部には、トンネル進行方向の出具合を調整する調整型枠１８が連結されている。
【００１７】
図４に示すように、側部ピース１１を構成する堰板ピース１３の上部には開閉自在なコンクリートの打設窓１９が形成されている。また、図５に示すように、頂部ピース１２を構成する堰板ピース１３には多数の開閉自在なコンクリートの打設窓１９が設けられており、これらの多数の打設窓１９は千鳥状に配列されている。なお、これらの打設窓１９のうち、頂部ピース１２の中央部に配置される打設窓１９はトンネル幅方向に長い長方形状に形成され、その他の打設窓１９はほぼ正方形状に形成されている。
従って、かかる側部ピース１１と頂部ピース１２をトンネル周方向に連結してなる型枠ユニット１０Ａ〜１０Ｄをトンネル進行方向に所定のスパン数で連結して外型枠１を組み立てると、図２及び図３に示すように、外側堰板５におけるトンネル坑門３のほぼクラウン部に対応する部分に、周方向位置が異なる多数の開閉自在なコンクリートの打設窓１９が配列されることになる。
【００１８】
図６に示すように、上記打設窓１９は、外側堰板５を構成する堰板ピース１３を矩形状にくり抜くことによって形成されている。この堰板ピース１３をくり抜いた後の各四辺の切断縁（当該打設窓１９の縁部）には、断面Ｌ形のアングル材よりなる補強フレーム２０が溶接によって固定されている。また、互いに対面する両補強フレーム２０の長手方向中途部には、ボルト挿通孔２１が形成されている。
他方、図７に示すように、前記打設窓１９を着脱自在に閉鎖する蓋部材２２は、打設窓１９のくりぬき部分に対応する矩形板状に形成された鋼板製の蓋本体２３と、この蓋本体２３の四辺に沿って固定された断面Ｌ形のアングル材よりなる嵌合フレーム２４と、中央部に架設された鉄筋製の手持ち部２５とからなる。
【００１９】
また、互いに対面する両嵌合フレーム２４の長手方向中途部には、ボルト挿通孔２６が形成されている。このため、補強フレーム２０の枠内側に嵌合フレーム２４を嵌め込むようにして両者のボルト挿通孔２１，２６にボルトを挿通して締め付けることにより、打設窓１９に嵌め込まれた蓋部材２２を当該打設窓１９に固定できるようになっている。
なお、本実施形態では、前記外側堰板５又は蓋部材２２の蓋本体２３若しくはこれらの双方に直径数ミリ程度の多数の透水孔（図示せず）が所定間隔おきに形成され、かかる透水孔を通じて打設後のフレッシュコンクリートからブリージング水を適度に放出することにより、施工後の坑門３の表面強度及び表面性状を向上させるようにしている。
【００２０】
図１０は、内型枠２と外型枠１のトンネル出口側開放部分を閉塞する妻型枠２８と、この外面を押圧する押さえ部材２９をトンネル正面側から見た図である。本実施形態の妻型枠２８は、木製の堰板３０の背面を桟木３１で補強することによって構成され（図１２参照）、前記外側フレーム６の妻側縁に位置する支保工１５に周方向に間隔をおいて取り付けられた、多数の押さえ部材２９によって押さえられている。なお、図１０において図示を省略した左半分にも、右半分と左右対称に配置された押さえ部材２９が配置される。
【００２１】
図１１及び図１２に示すように、本実施形態の押さえ部材２９は、コの字状に枠組みされた取付部３２と、この取付部３２の一端から突出するアーム部３３とからなり、この取付部３２は支保工１５に溶接された支持部材３４に取り付けられている。図１３に示すように、この支持部材３４は、取付部３２を内部に挿通できる角パイプ部３５と、この各パイプ部３５の壁面を貫通して螺合された２本の締め付けボルト３６とからなる。押さえ部材２９の取付部３２は角パイプ部３５の内部をトンネル進行方向に移動可能であり、任意の調整位置で締め付けボルト３６によって固定できるようになっている。
【００２２】
押さえ部材２９のアーム部３３には一対の補助金具３７が取り付けられ、その各々に、ねじ棒３８が取り付けられている。ねじ棒３８は、押さえ板３９を介して２列配置された型枠パイプ４０を押圧している。これにより、２列２組のパイプ４０が妻型枠２８の背面側を押さえ込むようになっている。なお、図１２（ｂ）に示すように、押さえ部材２９と対応していない位置においても、短いねじ棒４１を介して型枠パイプ４０と妻型枠２８とが互いに密着するように連結されている。
【００２３】
このように、本実施形態では、ねじ棒３８や補助金具３７等を介して妻型枠２８の背面側に連結された各押さえ部材２９が、支持部材３４によってトンネル進行方向に位置調整自在となるように支保工１５に取り付けられている。このため、道路の縦断勾配の変化に伴って型枠ユニット１０Ａ〜１０Ｄを垂直に設置できないような場合でも、各押さえ部材２９の支保工１５に対する出入りを調整することで妻型枠２８を垂直にセットすることができ、縦断勾配の異なる種々の現場に対応することができる。
【００２４】
次に、図１〜図３、図８及び図９を参照しつつ、上記のように構成された外型枠１を用いたトンネル坑門３の施工方法について説明する。なお、以下の施工方法において、側部ピース１１と頂部ピース１２は予め工場で製造されたものである。また、インバート４やベースコンクリートは既に現場で出来上がっているものとする。
まず、外型枠１の施工に先立ち、図１に示す内型枠２をトンネルの坑口に設置し、その周りに鉄筋を組み立てる。なお、この内型枠２は、トンネル内部の覆工コンクリート４２を成形するためのスライドセントルで代用することもできる。
【００２５】
その後、図８に示すように、トンネルの覆工コンクリート４２の端部に、調整型枠１８を介して型枠ユニット１０Ａの側部ピース１１をクレーン車４３を用いて設置し、その型枠ユニット１０Ａをアンカーボルトやセパレータでインバート４（図１参照）に固定する。
これに続いて、同様に、別の型枠ユニット１０Ｂ〜１０Ｄの側部ピース１１を順次並設してインバート４に固定し、これらのユニット１０Ｂ〜１０Ｄを相互に連結する。
【００２６】
その後、図９に示すように、型枠ユニット１０Ａ〜１０Ｄの頂部ピース１２をクレーン車４３で順に設置し、その頂部ピース１２をそれぞれ側部ピース１１の上端に連結するとともに、トンネル進行方向に隣接する頂部ピース１２同士を相互に連結する。
このようにして図１〜図３に示す外型枠１が構成され、トンネル坑門３の外周形状を形作る外側堰板５が構成される。
【００２７】
上記した外型枠１の組立方法によれば、型枠ユニット１０Ａ〜１０Ｄの構成要素として予め工場等で製造された側部ピース１１と頂部ピース１２とを施工現場で組み立てるだけ外側堰板５を構成でき、外型枠１を迅速に組み立てることができる。具体的には、支保工１５を構成部材として現場で一から組み立てる従来の組立方法に比べて約１／３の工期で外型枠１を組み上げることができる。また、側部ピース１１と頂部ピース１２とを構成単位としたユニット構成であるため、設置後の傾き調整等も比較的簡単である。
【００２８】
その後、内型枠２と外型枠１のトンネル出口側開放部分を前記妻型枠２８で閉塞して型枠工事を完了させたあと、内型枠２と外型枠１の間の内空部にコンクリートを打設する。
このさい、本実施形態の外型枠１によれば、外側堰板５における坑門３のクラウン部に対応する部分に、周方向位置が異なる多数の開閉自在なコンクリートの打設窓１９が設けられているので、コンクリートの打設レベルがある特定の打設窓１９に到達したときにその打設窓１９を閉鎖してより上方の打設窓１９からコンクリートを流し込むようして、内型枠２と外型枠１の間の内空部にコンクリートを打設して行くことができる。
【００２９】
このため、コンクリートが溢れ出そうな打設窓１９を順次閉鎖しながら、より上方の打設窓１９にコンクリートの流し込み箇所を切り換えて行くことにより、コテ均しを行わなくても坑門３のクラウン部の外周形状を成形することができる。また、各打設窓１９は最終的にはすべて閉鎖されることから、打設されたコンクリートの流動性が高くても外部に漏れ出すことがないため、型枠内のコンクリートに対してバイブレータで十分に振動を加えても、坑門３のクラウン部の外周形状を成形することができる。
また、本実施形態の外型枠１では、打設窓１９の縁部が補強フレーム２０で補強されているため、コンクリートを流し込むための生コンホースやバイブレータが当該打設窓１９の縁部に当たっても外側堰板５が変形するのが防止できるという利点もある。
【００３０】
そして、上記のようにして打設されたコンクリートを養生して硬化した後は、前記妻型枠２８、外型枠１及び内型枠２をすべて脱型することにより、コンクリート構造物としての突出型坑門３の施工が完了する。
なお、外型枠１の脱型作業は、組立時とは逆の順番で、各頂部ピース１２を取り外した後で、側部ピース１１を取り外すようにして行われる。このさい、従来のように支保工１５単位の細かい構成要素での解体作業を行う必要がないので、型枠の脱型作業についても従来より迅速に行える。
【００３１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、本発明の外型枠１は、突出型坑門３だけでなく、出口側端面が傾斜している竹割型坑門の施工にも使用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バイブレータで振動を加えてもコテ均しを行わずに坑門のクラウン部の外周形状を成形できるので、高強度の坑門をより簡便な施工で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトンネル坑門用外型枠の設置状態をトンネルの正面側から見た図である。
【図２】同外型枠の側面図である。
【図３】同外型枠の平面図である。
【図４】（ａ）は側部ピースの側面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【図５】（ａ）は頂部ピースの正面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図６】（ａ）は打設窓の平面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【図７】（ａ）は蓋部材の平面図であり、（ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】同外型枠の組立手順を示すための、トンネルの坑口近傍の側面図である。
【図９】同外型枠の組立手順を示すための、トンネルの坑口近傍の側面図である。
【図１０】妻型枠と押さえ部材の正面図である。
【図１１】妻型枠を押さえる構造を模式的に示す図である。
【図１２】（ａ）は図１１のＣ−Ｃ線断面図であり、（ｂ）は図１１のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１３】（ａ）は妻型枠の押さえ部材を支持する支持部材の正面図であり、（ｂ）はその側面図である。
【図１４】トンネルの突出型坑門を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　　　外型枠
２　　　内型枠
３　　　トンネル坑門（突出型）
５　　　外側堰板
６　　　外側フレーム
７　　　内側堰板
８　　　内側フレーム
１９　　　打設窓
２０　　　補強フレーム
２８　　　妻型枠
２９　　　押さえ部材
３４　　　支持部材

Claims (5)

1. トンネル坑門（３）の外周面に沿う湾曲形状に形成された外側堰板（５）と、この外側堰板（５）の外周面に枠組みされた外側フレーム（６）とを備えているトンネル坑門用外型枠において、
   前記外側堰板（５）における前記トンネル坑門（３）のほぼクラウン部に対応する部分に、周方向位置が異なる多数の開閉自在なコンクリートの打設窓（１９）が設けられていることを特徴とするトンネル坑門用外型枠。
2. 外側堰板（５）又は打設窓（１９）の蓋部材（２２）若しくはこれらの双方に多数の透水孔が形成されている請求項１に記載のトンネル坑門用外型枠。
3. 打設窓（１９）の縁部が補強フレーム（２０）で補強されている請求項１又は２に記載のトンネル坑門用外型枠。
4. 妻型枠（２８）の外面を押圧する複数の押さえ部材（２９）が外側フレーム（６）の妻側縁に周方向に間隔をおいて配置され、この各押さえ部材（２９）をトンネル進行方向に位置調整自在となるように前記外側フレーム（６）の妻側縁に取り付けることができる支持部材（３４）が設けられている請求項１〜３のいずれかに記載のトンネル坑門用外型枠。
5. 次の各工程（ａ）〜（ｃ）を含むトンネル坑門の施工方法。
   （ａ）　トンネル坑門（３）の内周面に沿う湾曲形状に形成された内側堰板（７）と、この内側堰板（７）の内周面に枠組みされた内側フレーム（８）とを備えた内型枠（２）を、トンネルの坑口に設置する第一工程
   （ｂ）　前記内型枠（２）の外周側を請求項１〜４のいずれかに記載の外型枠（１）で覆うようにして当該外型枠（１）を前記トンネルの坑口に設置し、前記内型枠（２）と外型枠（１）のトンネル出口側開放部分を妻型枠（２８）で閉塞する第二工程
   （ｃ）　コンクリートの打設レベルがある特定の打設窓（１９）に到達したときにその打設窓（１９）を閉鎖してより上方の打設窓（１９）からコンクリートを流し込むようして、前記内型枠（２）と外型枠（１）の間の内空部にコンクリートを打設する第三工程

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