JP2005119057A - Manufacturing method of segment for shield tunnel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シールドトンネル用セグメントの製造方法に関し、さらに詳しくは、セグメントを円筒軸が鉛直になるような姿勢でセグメントを製造する技術に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a shield tunnel segment, and more particularly to a technique for manufacturing a segment in a posture such that a cylindrical axis is vertical.
シールドトンネル用セグメントを製造する場合、分割された1円周分のセグメントの種類だけ個々の円弧板状セグメントコンクリートを打設する型枠を用意し、これら専用の型枠を作業場所に平置きし、その中にコンクリートを打設して製造していた。 When manufacturing shield tunnel segments, prepare molds for placing individual arc plate segment concrete for the segment type of one divided circle, and place these dedicated molds flat on the work place. It was manufactured by placing concrete in it.
図3(a)〜図3(e)はこのような製造工程を示す説明図である。図3(a)に示すように、円弧板状のセグメントを形成する型枠51を円弧を上に凸にして床上に平板状に置く。
FIG. 3A to FIG. 3E are explanatory views showing such a manufacturing process. As shown in FIG. 3A, a
この型枠51は、図3(a)に示すように、弓状の側枠52、矩形状の妻枠53、湾曲板状の底板58を備え、側枠52にはリング間継手(トンネルの軸方向継手)54が取付けられ、妻枠53の内側にはピース間継手(トンネルの円周方向継手)の一例として、例えば、ほぞ凹部55、ほぞ凸部56が設けられている。
As shown in FIG. 3 (a), the
図3(b)に示すように、上蓋57を施しながら型枠51内にコンクリート61を打設し、図3(c)に示すように、上蓋57で順次上面を覆いながらコンクリート打設を続行する。
As shown in FIG. 3 (b),
次に、図3(d)に示すように、上蓋57を取外し、型枠51内のコンクリートの表面63の面ならしを行う。コンクリート硬化後型枠を脱型して図3(e)に示すように1枚ごとのセグメント65となる。
Next, as shown in FIG. 3D, the
このような従来技術では、セグメントをトンネル内に組立てた後のコンクリート同士の点接触による欠けや破損防止と水密性を確保する観点から、セグメント同士の継目を高精度の合わせ面とすることが必要である。その寸法精度としてはピース間(セグメントの円周方向継目)、リング間(セグメントのトンネル軸方向継目)について、いずれも1.0mm以下、好ましくは0.5mm以下の精度が要求される。リング面、ピース面のいずれにもこれ以上の平面精度が必要となるので、型枠は製作精度の高いものが要求される。その結果、型枠製造費用は高価なものになる。また従来の技術では、セグメントごとに個々の型枠を平面的に拡げて配置するので、広い作業場所を確保することが必要であるという問題があった。 In such a conventional technology, it is necessary to make the joints between the segments highly precise mating surfaces from the viewpoint of preventing chipping and breakage due to point contact between concrete after assembling the segments in the tunnel and ensuring water tightness. It is. The dimensional accuracy is required to be 1.0 mm or less, preferably 0.5 mm or less, between the pieces (the circumferential seam of the segments) and between the rings (the tunnel axial direction seam of the segments). Since both the ring surface and the piece surface require higher plane accuracy, a mold with high manufacturing accuracy is required. As a result, mold manufacturing costs are expensive. Further, the conventional technique has a problem in that it is necessary to secure a wide working place because individual molds are arranged in a planar manner for each segment.
本発明は従来のシールドトンネル用セグメントの製造方法に改善を加え、製造能率の向上を図ると共に製品の品質を高めることを目的とする。 It is an object of the present invention to improve the conventional method for manufacturing a shield tunnel segment and improve the production efficiency and the quality of the product.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、次の技術手段を講じたことを特徴とする。すなわち、本発明は、円周方向を複数個に分割したシールドトンネル用セグメントを製造するに当り、1円周分のセグメントの型枠を円筒軸を鉛直にして一体に形成し、円周方向に隣接するセグメント1つおきに妻枠を装着してその中にコンクリートを打設し、コンクリート硬化後、前記妻枠を取外し、硬化したコンクリートセグメントの妻面に接触させて残余のセグメントのコンクリートを打設し、硬化後脱型し、各分轄セグメントに分離することを特徴とするシールドトンネル用セグメントの製造方法である。 The present invention has been made to solve the above problems, and is characterized by taking the following technical means. That is, when manufacturing a shield tunnel segment in which the circumferential direction is divided into a plurality of parts, the present invention forms the frame of the segment for one circumference integrally with the cylindrical axis vertical, and in the circumferential direction. Attaching a frame to every other adjacent segment and placing concrete in it. After hardening the concrete, remove the frame and bring it into contact with the surface of the hardened concrete segment. It is a manufacturing method of the segment for shield tunnels characterized by installing, demolding after hardening, and isolate | separating into each division segment.
また、前記複数個の分割数が奇数個であるセグメントを製造する場合には、上記製造方法の途中に次の工程を付加するとよい。すなわち、前記残余のセグメントのうち2個連続しているセグメントの1個を、硬化したコンクリートに一方の妻面を当接させ、他方の妻面に妻枠を取付けて製造する工程を付加する。その後、前記残余のセグメントのコンクリートを打設する。 Further, in the case of manufacturing a segment having an odd number of the plurality of divisions, the following process may be added in the middle of the manufacturing method. That is, a step of manufacturing one of the two remaining segments among the remaining segments by bringing one end face into contact with the hardened concrete and attaching the end face frame to the other end face is added. Thereafter, the remaining segment of concrete is cast.
本発明によれば、1円周分を1個の型枠とするので、個々のセグメントの型枠を一つずつ独立して準備する必要がない。また、型枠の加工精度を高くすることなく、セグメントの円周方向継目の合わせ精度を容易に向上させることができ、しかも型枠の製造費用を大幅に抑制することができるという優れた効果を奏する。1円周分のセグメントの型枠全体を縦置きしてコンクリートを打設するので、製造場所が狭くてよいと云うメリットもある。またセグメント製造作業を高能率化することができる。 According to the present invention, since one circle is used as one mold, it is not necessary to prepare individual molds for each segment one by one. In addition, it is possible to easily improve the alignment accuracy of the circumferential seams of the segments without increasing the processing accuracy of the formwork, and to greatly reduce the manufacturing cost of the formwork. Play. Since the concrete is placed by placing the entire formwork of the segment for one circumference vertically, there is also an advantage that the manufacturing place may be narrow. In addition, the efficiency of segment manufacturing work can be improved.
以下図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1(a)〜図1(e)は本発明の実施の形態を示す模式的工程図である。 Fig.1 (a)-FIG.1 (e) are typical process drawings which show embodiment of this invention.
図1(a)に示すように、1円周分のセグメントの型枠10を円筒軸を鉛直にしてセットする。型枠10は型枠内胴12の外側に型枠外胴11を配設し、型枠内外胴12、11間にセグメントコンクリートを打設する空間を設け、コンクリートは円筒の上方から型枠内に注入する。セグメントは円周方向に隣接する分割されたセグメントを1つおきに形成するように1円周分の型枠内に、妻枠を設置する。コンクリートを打設すべき1つおきのセグメントの妻枠13を内外胴12、11間に装着してセグメントの妻面を形成するとともに、鉄筋21を施こす。この1つおきのセグメントの型枠中にコンクリートを一括して打設する。
As shown in FIG. 1 (a), a
図1(b)は、型枠中にコンクリートを打設し、コンクリートが硬化後、型枠外胴11及び妻枠13を外した状態を示すものである。製品セグメントと上蓋はそのままである。硬化したコンクリート23の妻面24は、1つおきの残余のセグメントの妻面と当接する型枠代りの面となる。
FIG. 1B shows a state in which concrete is placed in a mold, and after the concrete is hardened, the mold
図1(c)に示すように、再び、型枠外胴11を装着し、鉄筋21を施した後、残余のセグメントのコンクリートを打設する。つまり、製品の妻面そのものを残余のセグメントのコンクリート打設時の妻枠として、残余のセグメントのコンクリートを一括して打設し型枠蓋14を押圧し覆う。コンクリート頂面には硬化収縮量を調整したモルタルを施し、型枠蓋14で覆うと、精度の高い面を形成でき、なおよい。
As shown in FIG. 1 (c), the mold
図1(d)は型枠蓋14、型枠外胴11及び内胴12を取外した状態を示すもので、1円周分のコンクリートセグメント組立体31が形成されている。このセグメント組立体31の各セグメントの妻面は、隣接コンクリートの妻面と完全に一致する面が形成されている。
FIG. 1D shows a state in which the
図1(e)はセグメント組立体31の各セグメント1を分離した状態を示している。
組立体31を個々のセグメント1に分離する。
FIG. 1E shows a state where the
The
以上の工程における留意点について以下に詳細に説明する。 The points to be noted in the above steps will be described in detail below.
まず、コンクリートの打込み面はセグメントのトンネル軸方向継目であり、止水性の観点からも高精度の面が要求される。硬化収縮やブリーディング、肌落ちあるいは気泡による打込み面沈下や平面性不良を極力避ける必要があり、配慮が必要である。 First, the concrete placement surface is a joint in the tunnel axial direction of the segment, and a highly accurate surface is required from the viewpoint of water stoppage. It is necessary to avoid hardening shrinkage, bleeding, skin drop, or settlement of the driven surface due to bubbles or poor flatness as much as possible.
本発明のコンクリートの処方としては、硬化収縮の抑制が重要である。このため膨張剤(エトリンガイトによる化学的膨張やアルミ粉の反応による水素発泡など)によって、硬化収縮分を相殺させる。望ましい添加量は、膨張剤は15ないし35kg/m3とする。15kg/m3未満では収縮量を充分に相殺する膨張量が得られない。35kg/m3を越えると膨張量の方が勝り、硬化後の高精度の平面性が得られない。さらに、好ましくは20ないし30kg/m3である。アルミ粉はセメントに対し0.02ないし0.05%とし、好ましくは0.025ないし0.035%である。 In the concrete formulation of the present invention, it is important to suppress curing shrinkage. For this reason, the curing shrinkage is offset by an expansion agent (chemical expansion by ettringite, hydrogen foaming by reaction of aluminum powder, etc.). A desirable addition amount is 15 to 35 kg / m 3 for the swelling agent. If it is less than 15 kg / m 3 , an expansion amount that sufficiently cancels out the contraction amount cannot be obtained. If it exceeds 35 kg / m 3 , the amount of expansion is superior, and high-precision flatness after curing cannot be obtained. Furthermore, it is preferably 20 to 30 kg / m 3 . Aluminum powder is 0.02 to 0.05%, preferably 0.025 to 0.035%, based on cement.
ブリーディング、肌落ちの抑制はW/C(水セメント比)の抑制、減水剤など混和剤の使用による水量の抑制、および細骨材の微粉分の増量によって水分のトラップをはかる。望ましい配合はW/C=34ないし40%とする。さらに好ましくは34ないし37%である。34%未満では流動性が乏しく気泡も抱き込み易く、40%を越えるとブリーディング量が目立つので上記範囲内とする。 In order to suppress bleeding and skin peeling, water is trapped by suppressing W / C (water cement ratio), suppressing the amount of water by using an admixture such as a water reducing agent, and increasing the fine content of fine aggregates. A desirable blend is W / C = 34 to 40%. More preferably, it is 34 to 37%. If it is less than 34%, the fluidity is poor and air bubbles are easily taken in. If it exceeds 40%, the bleeding amount is conspicuous.
高性能減水剤はセメントに対し0.5ないし1.5%とする。さらに好ましくは0.7ないし1.1%である。0.5%未満では水量の減水率が小さく、1.5%を越えて添加しても、添加量の割には減水率が向上しない。 The high-performance water reducing agent is 0.5 to 1.5% of cement. More preferably, it is 0.7 to 1.1%. If it is less than 0.5%, the water reduction rate is small, and even if added over 1.5%, the water reduction rate does not improve for the addition amount.
微粉分は細骨材のFM(Fineness Modulus 粗粒率)が1.1ないし2.3とする。さらに好ましくは1.2ないし2.0とする。FMが1.1未満だと流動性に乏しく、2.3を超えると水分のトラップ量が小さく効果に乏しい。 The fine powder has a fine aggregate FM (Fineness Modulus coarse particle ratio) of 1.1 to 2.3. More preferably 1.2 to 2.0. If the FM is less than 1.1, the fluidity is poor, and if it exceeds 2.3, the moisture trap amount is small and the effect is poor.
気泡は配合上の空気量が1.0ないし2.5%とする。さらに好ましくは1.5ないし2.0%である。1.0%未満では流動性に乏しく、2.5%を越えると硬化後のコンクリート表面に気泡が抜けきらずに残り、平面性に劣るので不可である。 The amount of air in the bubbles is 1.0 to 2.5%. More preferably, it is 1.5 to 2.0%. If it is less than 1.0%, the fluidity is poor, and if it exceeds 2.5%, bubbles are not completely removed from the cured concrete surface, and this is not possible because the flatness is poor.
次に、打設面の処理について説明する。 Next, processing of the placement surface will be described.
コンクリートの打設終了後に打設面をならし、さらにある程度時間が経過して見掛けの流動性やブリーディングがなくなってから上蓋14をセットした方が、打込み面の平滑化を図るために好ましい。打込み面の最上部に、無収縮グラウト材などのモルタルを敷き均し、硬化後の一層の平滑化を図るようにすると好適である。
It is preferable to set the
振動付与は、テーブルバイブレーターや棒状バイブレーターを適宜使用して行う。充填性の向上や気泡の減少に効果的である。テーブルバイブレーターは加速度があまり小さいと振動効果がなく、あまり大きいとかえって気泡を抱き込んだりして好ましくない。加速度の大きさは、望ましくは1.0ないし3.0G、さらに好ましくは1.2ないし2.5Gである。 The vibration is imparted using a table vibrator or a rod-like vibrator as appropriate. It is effective for improving filling properties and reducing bubbles. If the acceleration is too small, the table vibrator has no vibration effect, and if the acceleration is too large, it is not preferable because it encloses bubbles. The magnitude of the acceleration is desirably 1.0 to 3.0 G, more preferably 1.2 to 2.5 G.
コンクリート打込み速度はあまり速いと気泡の抱き込みが目立つので、できるだけゆっくりした速度で打込むのが好ましい。望ましくは5ないし50cm/分、さらに好ましくは10ないし20cm/分とするのがよい。 If the concrete driving speed is too high, air bubbles are conspicuous, and it is preferable to drive at a speed as slow as possible. Desirably, it is 5 to 50 cm / min, and more preferably 10 to 20 cm / min.
型枠のセット時、上蓋あるいは底板にセグメントのトンネル軸方向継手用インサートを取付け、妻枠にはセグメントの円周方向継手用インサートなどを取り付けておくことは従来と同様である。 When setting the mold, it is the same as before that the segment tunnel axial joint insert is attached to the top lid or bottom plate and the circumferential joint insert of the segment is attached to the end frame.
1円周分中のセグメントの分轄数は、偶数分割でも奇数分割でも構わない。 The division number of segments in one circle may be an even division or an odd division.
図2(a)〜図2(c)は1円周分のセグメントの分轄数が奇数個の場合の施工工程を示す平面図である。 FIG. 2A to FIG. 2C are plan views showing a construction process in the case where the number of divisions of segments for one circumference is an odd number.
図2(a)に示すように、型枠外胴11、型枠内胴12を組立て、最初に打設するセグメント1aの両妻面に妻枠13を施してセグメント1aのコンクリート打設を行う。セグメント1aのコンクリート硬化後、型枠外胴11及び各妻枠を取外す。
As shown in FIG. 2 (a), the mold
次いで図2(b)に示すように、隣接する2個のセグメント1b、1cが形成されていない部分の一方のセグメント1bが他方のセグメント1cと隣接する妻面に妻枠13を取付け、型枠外胴11を取付けた後、セグメント1bおよび1b’のコンクリートを打設する。硬化したセグメント1aの間のセグメント1b’は妻面が硬化したセグメント1aの妻面と当接して、またセグメント1bの一方の妻面はセグメント1aの妻面と当接して形成される。
Next, as shown in FIG. 2 (b), one end of the
次いで、セグメント1bのコンクリート硬化後妻枠13を取外し、図2(c)に示すように、残余のセグメント1cのコンクリート打設を行う。また、別枠でセグメント1cを製作しておきセグメント1cを組み込んでセグメント1aを打設し、次いで1b及び1b’を打ち込んでもよい。また、1円周分のセグメントの分割数を奇数分割とした場合、コンクリート打設回数は上記のように延べ3回必要となる。これに対し、1円周分の分割数を偶数分割とした場合は、コンクリート打設回数が2回でよく、偶数分割した方が生産性の面で好ましい。
Next, after the concrete is hardened in the
以下実施例をあげて本発明を説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.
外径2650mm、幅1000m、厚さ200mmの1円周分のセグメントを4分割したセグメントを本発明により製造した。コンクリートの配合、打設条件などを変えて本発明方法によって試作し、その外観、仮組み結果などを評価した。なお、各セグメントの円周方向継手及びトンネル軸方向の継手は、外径20mmの鋼製ピンを雄継手として、これに嵌合するインサートを雌継手として用いた。 A segment obtained by dividing a segment of one circumference having an outer diameter of 2650 mm, a width of 1000 m, and a thickness of 200 mm into four parts was manufactured according to the present invention. The concrete was mixed and the casting conditions were changed to make a prototype by the method of the present invention, and the appearance, temporary assembly results, and the like were evaluated. In addition, the circumferential joint of each segment and the joint in the tunnel axial direction used a steel pin having an outer diameter of 20 mm as a male joint, and an insert fitted thereto as a female joint.
コンクリートの配合を表1に示した。表2に打設条件を変えた例を示した。製品外観の結果と仮組み結果は表3に示すようになった。 Table 1 shows the concrete composition. Table 2 shows an example in which the placement conditions were changed. Table 3 shows the results of the product appearance and the temporary assembly results.
表1〜表3において、実施例1〜7は本発明の好適な実施例を示し、参考例1〜10は本発明方法において、個々の細かい条件が一部適当でない場合に収縮量、肌落ち、仮組み後の継目間隔が一部適切でないものが生じた例を示した。 In Tables 1 to 3, Examples 1 to 7 show preferred examples of the present invention, and Reference Examples 1 to 10 are the amount of shrinkage and skin removal in the method of the present invention when some of the individual fine conditions are not appropriate. An example in which some of the joint intervals after provisional assembly were not appropriate was shown.
実施例1〜7では、本発明方法を用いて、適切な条件でセグメントを製造したので、打込面の気泡総体積、打込み面からの収縮量、肌落ちの割合はすべて適正な値を示しており、また、仮組み後のピース間(円周方向)の継目間隔は0.03〜0.06mm、リング間(トンネル軸方向)の継目間隔は0.08〜0.11mmとなった。特にピース間(円周方向)の間隔が微小となり、面の密着精度が著しく向上した。 In Examples 1-7, since the segment was manufactured under appropriate conditions using the method of the present invention, the total volume of bubbles on the implantation surface, the amount of shrinkage from the implantation surface, and the rate of skin removal all showed appropriate values. In addition, the joint interval between pieces (circumferential direction) after temporary assembly was 0.03 to 0.06 mm, and the joint interval between rings (tunnel axis direction) was 0.08 to 0.11 mm. In particular, the distance between pieces (circumferential direction) has become very small, and the surface adhesion accuracy has been significantly improved.
参考例1、2では膨張剤量が適正でなかったので打込み面からの収縮(膨張)が適切でなかった。参考例3ではアルミ粉の添加量が少なかったので収縮量が大きく、また肌落ちの割合も増加した。参考例4ではアルミ粉が多かったので打込み面に膨張が生じリング間(トンネル軸方向)の継目間隔が大きくなった。参考例5では高性能減水剤が不足であったため、打込面の気泡総体積が増加した。参考例6ではW/Cが過小で細骨材のFMが過大であったので流動性が乏しく打込面の気泡の総体積が増加した。逆に参考例7ではW/Cが過大で細骨材のFMが小さかったので打込面の気泡の総体積が増大すると共に肌落ちが大きくなった。 In Reference Examples 1 and 2, since the amount of the expansion agent was not appropriate, the contraction (expansion) from the driving surface was not appropriate. In Reference Example 3, the amount of aluminum powder added was small, so the amount of shrinkage was large, and the rate of skin removal also increased. In Reference Example 4, since there was a lot of aluminum powder, the driven surface expanded and the joint interval between the rings (in the tunnel axis direction) increased. In Reference Example 5, since the high-performance water reducing agent was insufficient, the total volume of bubbles on the implantation surface increased. In Reference Example 6, the W / C was too small and the fine aggregate FM was too large, so the fluidity was poor and the total volume of bubbles on the implantation surface increased. On the other hand, in Reference Example 7, the W / C was excessive and the fine aggregate FM was small, so that the total volume of bubbles on the driving surface increased and the skin fell greatly.
参考例8ではコンクリートの打込速度が過大であったため減水率が小さく、打込面の気泡の総体積が増加した。参考例9では振動加速度が過少であったので振動の効果が少なく、打込面からの収縮量も大きく、参考例10では振動加速度が過大のため気泡の巻込みを生じ、打込面の気泡の総体積が増加した。 In Reference Example 8, since the concrete driving speed was excessive, the water reduction rate was small, and the total volume of bubbles on the driving surface increased. In Reference Example 9, since the vibration acceleration was too small, the effect of vibration was small, and the amount of contraction from the driving surface was large. In Reference Example 10, the vibration acceleration was excessive, and bubbles were trapped. The total volume of increased.
本発明方法では、とりわけピース間(円周方向)継目間隔が小さく、相互の密着性能がよいことを確認することができた。これは、すでに打設したセグメントの妻面を、次の打設の妻枠として用いることから得られる重要なメリットである。このことは、妻枠の精度に如何に係らず、セグメントの円周方向継目精度が抜群であることを示しており、妻枠の加工精度が不要であると共に、セグメント製作上大幅なコスト抑制につながるものである。なお、本発明方法においても、参考例1〜10に示したようにセグメントの製造条件が適正でないと、一部品質を損ずるので十分な管理が必要である。 In the method of the present invention, it was confirmed that the inter-piece (circumferential direction) seam interval was particularly small and the mutual adhesion performance was good. This is an important advantage that can be obtained from using the wives of a segment that has already been cast as the next cast frame. This indicates that the accuracy of the seam in the circumferential direction of the segment is outstanding regardless of the accuracy of the end frame, and the processing accuracy of the end frame is not necessary, and the cost of manufacturing the segment is greatly reduced. It is connected. Even in the method of the present invention, as shown in Reference Examples 1 to 10, if the manufacturing conditions of the segments are not appropriate, the quality is partially lost, and sufficient management is required.
1 セグメント
10 型枠
11 型枠外胴
12 型枠内胴
13 型枠妻枠
14 型枠蓋
21 鉄筋
23 硬化したコンクリート
24 硬化したコンクリート妻面
31 セグメント組立体
51 型枠
52 側枠
53 妻枠
54 リング間継手
55 ほぞ凹部
56 ほぞ凸部
57 上蓋
58 底板
61 コンクリート
62 コンクリート打設
63 コンクリートの表面
65 セグメント
66 台
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