JP2011026894A - アーチカルバートの施工方法及びその施工方法に使用する施工用構造 - Google Patents

Abstract

【課題】外部足場を組み立てることなく、吹付けコンクリートの打設とその外周の排水対策施工を容易に、しかも景観を損ねることなく行うことができるアーチカルバートの施工方法を提供する。
【解決手段】アーチカルバートの施工方法では、断面形状がＨ型の支保工を、そのフランジが、構築されるアーチカルバートの坑道と平行になる向きで、間隔を開けて複数設置する。また、導水シートと、前記導水シートの構築されるアーチカルバートの内側に向けられる表面を覆う網とを、前記導水シートが前記構築されるアーチカルバートの外よりに配置される前記フランジの内面に接する状態で配置して、前記支保工の間隔を塞ぐ。そして、前記導水シートと前記網が前記フランジと重なる部位に吹付けコンクリートを吹付けた後、前記導水シートに対し、前記網体越しに前記吹付けコンクリートを吹付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、トンネルの突出型坑門などの構造として用いられるアーチカルバートの施工方法に関する。

トンネルの坑門は、周辺地形との適合性を考慮した場合、突出型が好ましいとされている。突出型の坑門には、竹割式、ベルマウス式など様々な形式のもがあるが、いずれも、トンネルが形成された地山から突出する断面形状がアーチ型のコンクリート構造体である。一方、地表面に露出した断面形状がアーチ型のコンクリート構造体は、通常、アーチカルバートと呼ばれているが、本発明では、トンネルの突出型坑門もアーチカルバートの一形態とみなすこととする。

アーチカルバートの施工では一般に型枠が用いられ、型枠内にコンクリートを打設して形成する。しかしながら、型枠を施工現場で組立てる作業には手間と時間を要する。そこで、外部足場の組立て等の型枠に関する作業に要する手間や時間を低減するための手法も提案されており、例えば、そのような手法として、特開２００３−８２９９３号公報には、坑道方向に分割構成された複数の小ユニットを坑道方向に連結してなる外型枠がある。この外型枠によれば、小ユニットのそれぞれの構成要素として予め出来上がっている側部と頂部とを、坑門工事の現場で組み立てるだけ迅速に組み立てることができる。

一方、湧水が多い施工現場では、コンクリート構造体が完成した際、その外周の排水について別途施工する必要がある。しかしながら、そのような施工を行うためには、コンクリートが硬化を待つ必要があり、また、外部足場を再度組み立てる必要もあった。そこで、これらの問題点を解決するための施工方法として、例えば特開平１０−１５９０７３号公報には、可撓性シートからなる躯体成形用シートの上に防水シートを敷設し、躯体成形用シートを防水シートと共に空気圧で膨らませ、防水シートの外周にコンクリートを打設するアーチカルバートの施工方法が開示されている。この施工方法によれば、躯体成形用シートをアーチ状に膨らませて、型枠を形成する前に防水シートを敷設することができるので、防水シート施工のための作業足場は不要となる。また、防水シートは、その外周にコンクリートを吹き付けることによって形成されるアーチ状躯体コンクリートと一体接合状態となるものであるため、アーチ状躯体コンクリートの打設とその防水工事が同時に行われることになる。

特開２００３−８２９９３号公報 特開平１０−１５９０７３号公報

しかしながら、上記小ユニットで構成される外型枠は、施工現場での組立作業に要する時間や手間は減少するものの、小ユニットを製造するための手間や時間は必要になるという問題があった。また、小ユニットは予め成形されているため施工現場における適用性に劣るという問題もある。そして、実際の施工現場では、型枠として外側に吹付け面形成用の板材を設置し、その吹付け面に吹付コンクリートを施工する方法がとられている。ところが、この施工方法では、吹付け面の形成は外側からの施工となり、やはり外部足場が必要になるという問題があった。また、吹付け面形成用の板材として鋼製波型板が広く利用されているが、突出型坑門の建設における鋼製波型板設置の作業では、急傾斜地でのクレーン作業となり安全性に問題があり、更に、鋼製波型板がさびることによる景観の問題もあった。

一方、上記躯体成形用シートを防水シートと共に空気圧で膨らませる施工方法では、躯体成形用シートを防水シートと共に空気圧で膨らませるために、ベースコンクリートと躯体成形用シートとの間に密閉空間を形成する必要がある。しかしながら、ベースコンクリートに躯体成形用シートを気密に固定することは容易でなく、作業足場の組立て作業を行った場合よりも手間と時間を要するおそれがあった。また、この施工方法では、コンクリート構造体の外周に排水対策施工を行う必要が生じた場合には、依然として、外部足場が必要になるという問題があった。

そこで、本発明は、外部足場を組み立てることなく、吹付けコンクリートの打設とその外周の排水対策施工を容易に、しかも景観を損ねることなく行うことができるアーチカルバートの施工方法を提供することを目的とする。

本発明に係るアーチカルバートの施工方法では、断面形状がＨ型の支保工を、そのフランジが、構築されるアーチカルバートの坑道と平行になる向きで、間隔を開けて複数設置する。また、導水シートと、前記導水シートの前記構築されるアーチカルバートの内側に向けられる表面を覆う網とを、前記導水シートが前記構築されるアーチカルバートの外よりに配置される前記フランジの内面に接する状態で配置して、前記支保工の間隔を塞ぐ。そして、前記導水シートと前記網が前記フランジと重なる部位に吹付けコンクリートを吹付けた後、前記導水シートに対し、前記網体越しに前記吹付けコンクリートを吹付ける。

前記吹付けコンクリートを吹付ける前に、前記支保工の間隔を塞いだ導水シートの、前記構築されるアーチカルバートの外側に向けられる面を、周方向に張った線材で押さえてもよい。

本発明に係るアーチカルバートの施工用構造は、断面形状がＨ型の支保工と、導水シートと、前記導水シートの構築されるアーチカルバートの内側に向けられる表面を覆う網とで構成される。前記支保工は、そのフランジが、前記構築されるアーチカルバートの坑道と平行になる向きで、その複数が間隔を開けて設置される。前記導水シートと前記網は、前記導水シートが前記構築されるアーチカルバートの外よりに配置される前記フランジ部の内面に接した状態で設置される。そして、前記支保工の間隔は、前記導水シートと前記網で塞がれている。

前記導水シートの、前記構築されるアーチカルバートの外側に向けられる面が、周方向に張った線材で押さえられていてもよい。

本発明において、導水シートとは、水を吸収すると共に、吸収された水が重力によって移動できる隙間を内部に備えるシート体であり、コンクリート吹付けに対する耐久性を考慮すると、例えば、単層構造の不織布が好適である。

本発明に係るアーチカルバートの施工方法では、導水シートが、従来の工法における鋼製波型板等で形成した吹付コンクリートの吹付け面に相当するものとして機能する。そして、この導水シートは、鋼製の板材よりも軽量であることから、外部足場を組み立てることなく、また、クレーンなどを使用することなく、施工現場に容易に設置することができる。また、導水シートは、その表面を覆う網を介し、吹付けコンクリートから剥離することなく一体化する。従って、吹付けコンクリートは打設と同時に、その外周に排水対策が施されることとなる。更に、導水シートにはさびが発生することもなく、施工期間に景観を損ねることもない。

導水シートは、吹付けコンクリートの外周において、水を集め、その水を、排水管等の所定の場所に導くためのものである。従って、水を吸収すると共に、吸収された水が重力によって移動できる隙間を内部に備えるシート体である必要がある。また、コンクリート吹付けに対する耐久性を備える必要もあり、そのようなシート体としては、例えば、単層構造の不織布が好適である。

導水シートは、支保工のフランジに強く固定することで、吹付コンクリートの吹き付け圧力に耐え得る十分な強度を備えるものとなる。しかしながら、フランジと導水シートの隙間から吹き付けコンクリートが漏れ出すことを確実に防止するためには、支保工の間隔を塞いだ導水シートの、構築されるアーチカルバートの外側に向けられる面を、周方向に張った線材で押さえることが好ましい。線材としては、例えば公知のワイヤを使用することができる。また、線材は、導水シート外周面の周長方向に配置し、緊張させた状態でその両端を拘束することで、導水シートを押さえる状態とすることができる。拘束の方法としては、例えば、下半既設吹付（両サイド）に事前に設置したアンカー止めボルトとＬ型鋼材を使用すればよい。線材の数は、施工状況に応じて決めればよいが、各線材の間隔が２０ｃｍ程度となるように配置することが好ましい。更に、線材を複数配置する場合、各線材間にネットなどを取り付けることにより、導水シートに対する押さえつけ効果をより高めることができる。なお、線材はそれ程重いものではないため、その設置にあたり外部足場を組み立てる必要はなく、また、クレーンなどを使用する必要もない。高所作業車などでも容易に設置することができる。

本発明に係るアーチカルバートの施工用構造を拡大して示す斜視図である。 同施工用構造の概観を示す斜視図である。 同施工用構造における導水シートと網の固定構造の一例を示す側断面図である。 同施工用構造を採用して構築したアーチカルバートの正断面図である。 本発明に係るアーチカルバートの施工用構造の他の実施形態の概観を示す斜視図である。 本発明に係るアーチカルバートの施工用構造の試験装置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 試験用実施例における導水シートと網の固定構造を示す側断面図である。 試験用比較例における導水シートと網の固定構造を示す側断面図である。

図１〜４を参照しながら、本発明に係るアーチカルバートの施工方法の実施例を説明する。なお、図１〜４において、施工方法の理解を容易にするための便宜上、一部の部位が強調して示されており、各部位の大きさの相対関係は正確ではない。

アーチカルバート１０の施工にあたり、この施工方法では、まず、断面形状がＨ型の支保工１の複数を、間隔を開けて設置する。この際、各支保工１のフランジ１ａ、１ｂが、構築されるアーチカルバート１０の坑道１１と平行になる向きで配置する。支保工１のウェブ１ｃには、なお、図２において、支保工１は３本設置されているが、その数に制限はなく、構築するアーチカルバート１０の長さに応じて調整すればよい。また、支保工１を設置する間隔は、後述する導水シート２の耐久性に応じて調整する。

続いて、導水シート２と、導水シート２の構築されるアーチカルバート１０の内側に向けられる表面を覆う網３とを、導水シート２が構築されるアーチカルバート１０の外よりに配置されるフランジ１ａの内面に接する状態で張り、支保工１の間隔を塞ぎ、図１及び図２に示す状態とする。なお、図１及び図２に示す状態の構造が、本発明に係るアーチカルバートの施工用構造に相当する。

この施工用構造において、導水シート２は、水を吸収すると共に、吸収された水が重力によって移動できる隙間を内部に備えるものが良く、単層構造の不織布が好適である。網３は、導水シート２が吹付けコンクリート７から剥離することを防ぎ、一体化させるものであれば良いが、いわゆる溶接金網が好適である。

導水シート２と網３を張るための方法に制限はなく、支保工１に対しそれらの縁辺を公知の方法で固定すればよいが、隣接する支保工１の両ウェブ１ｃに溶接し、両支保工１に架け渡した棒材５を利用する方法が好適である。この場合、図３に示すように、導水シート２と網３は、棒材５を挟みこんだ状態で、線材６を利用して棒材５の外側に強く巻きつけることで、棒材５に固定される。線材６は、導水シート２に縫い付けることができ、また後述の吹付けコンクリート７の吹付け作業時に耐え得る程度の剛性を有するものであれば制限はなく、公知の針金（いわゆる番線）を利用してもよい。

上記施工用構造としたら、次に、吹付けコンクリート７の吹付け作業を行う。この吹付け作業において、吹付けコンクリート７は、支保工１のフランジ１ａ、１ｂとウェブ１ｃの近傍で空隙が生じやすく、また、支保工１の間の中心付近から作業を始めると、付着したコンクリート７の重みで導水シート２が垂れてくるおそれがある。そこで、導水シート２がコンクリート７の重みで垂れてくることを防止するとともに、空隙が生じ易い部位であることの注意喚起を図るために、まず、導水シート２と網３がフランジ１ａと重なる部位に吹付けコンクリート７を吹付ける。そして、その後、導水シート２に対し、網３越しに吹付けコンクリート７を吹付ける。

上記吹付け作業は、公知の吹付機を利用して行えばよい。ただし、導水シート２に対し網３越しに吹付けを行う場合、吹付機のノズルの先を振るような吹付け方法では、導水シート２が躍り、線材６が切れてしまうおそれがある。そこで、導水シート２と網３がフランジ１ａと重なる部位に吹き付けたコンクリート７に肉盛するような方法で吹付けを行なう。この方法によれば、導水シート２の躍りを軽減でき、線材６が切れることを防止できる。

吹付け作業が完了し、吹付けコンクリート７が固化すれば、公知の方法により覆工コンクリート８及び路盤９を打設することができる。なお、図４において、覆工コンクリート８の下層を構成するインバートコンクリート１２は、前記支保工１の設置後に打設されるが、その施工方法は公知であるため、説明を省略する。

この施工方法を採用して構築されたアーチカルバート１０では、導水シート２が網３を介し吹付けコンクリート７から剥離することなく一体化する。そして、吹付けコンクリート７の外周において、地山の湧水や雨水を集め、アーチカルバート１０の基礎部分へ導く。基礎部分へ導かれた水は、外導水集水管１３を経て路盤９に埋設された排水管１４に集められ、また、一部は、アーチカルバート１０の基礎部分に設けられた側方排水管１５に集められ、所定の施設に排水される。なお、排水管１４等の集水設備は、設置状況に応じ、最適な形式のものを設ければよい。

この施工方法によれば、導水シート２が、従来の工法における鋼製波型板等で形成した、吹付コンクリートの吹付け面に相当するものとして機能する。そして、この導水シート２は、鋼製の板材よりも軽量であることから、外部足場を組み立てることなく、また、クレーンなどを使用することなく、施工現場に容易に設置することができる。また、吹付けコンクリート７は打設と同時に、その外周に導水シート２による排水対策が施されることとなる。更に、導水シート２にはさびが発生することもなく、施工期間に景観を損ねることもない。

この施工方法において、導水シート２は、支保工１のフランジ１ａに強く固定することで、吹付コンクリートの吹き付け圧力に耐え得る十分な強度を備えるものとなる。しかしながら、フランジ１ａと導水シート２の隙間から吹き付けコンクリートが漏れ出すことを確実に防止するためには、吹付けコンクリートを吹き付ける前に、支保工１の間隔を塞いでいる導水シート２の、構築されるアーチカルバート１０の外側に向けられる面を、周方向に張った線材で押さえることが好ましい。図５に、導水シート２を線材で押さえた場合の施工用構造を示す。なお、図５において、図１〜４に示す施工用構造と同じ部分には同符号を付し、その説明は省略するものとする。

図５に示す施工用構造において、導水シート２の、構築されるアーチカルバート１０の外側に向けられる面（以下、外周面という）は、周方向に張った線材４で押さえられている。線材には、公知のワイヤが６本使用され（以下、ワイヤ４とする）、それぞれのワイヤ４は、伸縮しないプラスチック製の網状ネットに取り付けられている。そして、網状ネットと一体になった６本のワイヤ４は、導水シート２の外周面に、周方向に沿って２０ｃｍ程度の間隔で平行に配置され、緊張した状態でその両端が拘束され、導水シート２を押さえた状態となっている。これらワイヤ４の拘束には、下半既設吹付（両サイド）に事前に設置した、図示しないアンカー止めボルトとＬ型鋼材が使用されている。なお、線材はそれ程重いものではないため、その設置にあたり外部足場を組み立てる必要はなく、また、クレーンなどを使用する必要もない。高所作業車などでも容易に設置することができる。

図１〜４及び図５に示す施工用構造では、一対の支保工１の間隔を一つの施工区画とし、各施工区画について順次吹き付け作業が行われることになるが、ワイヤ４は、吹き付け作業が行われる施工区画にのみ配置される。そして、その施工区画における吹き付け作業が完了した後は、次の区間（図５においては、開口側の区画）に移動され、同様に配置されることになる。

図６に示すように、架台２０に固定した２本のＨ形鋼２１（本発明の支保工に相当）の間隔に、導水シート２２と網２３（図６においては示されていない）を張り、吹付けコンクリートの吹付け試験を行った。Ｈ形鋼２１は、ウェブ間隔Ｗを１２００ｍｍとし平行に設置した。なお、架台２０において、底面２０ａからＨ形鋼２１の支持部材の頂面２０ｂまでの高さｈは３１５０ｍｍ、試験区間ｔは４０００ｍｍとした。また、Ｈ形鋼２１には、Ｈ２００アーチを使用した。吹付け作業は、湿式の吹付け機を用いて行なった。吹付け用の吹付けコンクリートは試験現場内のバッチャープラントを使用して製造した。配合及び強度は表１に示すものとした。

「実施例」
導水シート２２の固定は、図７に示すように、２本のＨ形鋼２１のウェブ２１ｃに溶接固定し、両Ｈ形鋼２１に架け渡した棒材２５を利用して行った。棒材２５には鉄筋Ｄ１３を使用し、Ｈ形鋼２１の長さ方向に４２５ｍｍの間隔で配置した。導水シート２２には、厚さ５ｍｍの単層構造の不織布を使用した。網３には、網目の大きさが縦横５０ｍｍの溶接金網を使用した。更に、棒材２５に対する固定、及び、導水シート２２と網２３との固定用に用いる線材２６には、番線を使用し、導水シート２２と網２３を固定するための結束は、２１３ｍｍ×２５０ｍｍの範囲（０．０５３２５ｍ^２）に１箇所の割合で行った。

「比較例」
一方、比較例として、導水シート２２の固定を、図８に示すように、２本のＨ形鋼２１のウェブ２１ｃに溶接固定し、両Ｈ形鋼２１に架け渡した棒材２５を利用した場合について、上記実施例と同様の吹付け作業を行った。この比較例では、網３、棒材２５及び線材２６の材質は実施例と同じであるが、導水シート２２は、実施例と異なり、厚さ１０ｍｍの２層構造の不織布を使用した。また、導水シート２２が、フランジ２１ｂの背面（本発明において、構築されるアーチカルバートの外よりに配置されるフランジの外面に相当）に接する固定構造とした。更に、棒材２５も、Ｈ形鋼２１の長さ方向に９５０ｍｍの間隔で配置するものとし、導水シート２２と網２３を固定するための結束は、Ｈ形鋼２１の近傍両側にて１５０ｍｍ間隔で固定した。

吹付け試験の結果、比較例では、吹付け吐出力で、導水シート固定５ｍｍ分が中央で引き裂かれ、Ｈ形鋼２１のフランジ２１ａと線材２６の隙間（５０ｍｍ）から吹付が外部へ噴出した。そのため、吹付け作業を完了させることができなかった。これに対し、実施例では、導水シート２２が跳ね上がり外部に噴出する事もなく、最後まで吹付けを行うことができた。また、吹付け作業の完了後に導水シート２２を剥がして吹付けコンクリートの充填具合を確認したが、吹付けコンクリートはフランジ２１ａ付近の空間にもしっかり詰まっており、空隙や巣は存在せず、吹付けコンクリートと導水シート２２との付着性にも問題ないことが確認された。

なお、実施例の作業中において、吹付機の吐出力により導水シート２２は、上方に押されている状態であったため、吹付け作業の完了後に導水シート２２を剥がして確認したところ、結束がされていない箇所（自由面）は全域で外部に膨らんでいることが確認された。そこで、吹付けコンクリートのＨ形鋼２１外部への膨み具合を実測した結果、平均２．２ｃｍの膨らみがあることが確認された。そして、目視確認と実測結果から、吹付けコンクリートの必要厚さである２０ｃｍを満たしていることが確認された。

１ 支保工
１ａ、１ｂ、２１ａ フランジ
１ｃ、２１ｃ ウェブ
２、２２ 導水シート
３、２３ 網
４、６、２６ 線材
５、２５ 棒材
７ 吹付けコンクリート
８ 覆工コンクリート
９ 路盤
１０ アーチカルバート
１１ 坑道
１２ インバートコンクリート
１３ 外導水集水管
１４ 排水管
１５ 側方排水管
２０ 架台
２０ａ 底部
２０ｂ 頂部
２１ Ｈ形鋼

Claims (6)

1. 断面形状がＨ型の支保工を、そのフランジが、構築されるアーチカルバートの坑道と平行になる向きで、間隔を開けて複数設置し、
   導水シートと、前記導水シートの前記構築されるアーチカルバートの内側に向けられる表面を覆う網とを、前記導水シートが前記構築されるアーチカルバートの外よりに配置される前記フランジの内面に接する状態で張り、前記支保工の間隔を塞ぎ、
   前記導水シートと前記網が前記フランジと重なる部位に吹付けコンクリートを吹付けた後、前記導水シートに対し、前記網越しに前記吹付けコンクリートを吹付けることを特徴とするアーチカルバートの施工方法。
2. 前記導水シートは、単層構造の不織布である請求項１に記載のアーチカルバートの施工方法。
3. 前記吹付けコンクリートを吹付ける前に、前記支保工の間隔を塞いだ導水シートの、前記構築されるアーチカルバートの外側に向けられる面を、周方向に張った線材で押さえる請求項１又は２に記載のアーチカルバートの施工方法。
4. 断面形状がＨ型の支保工と、導水シートと、前記導水シートの構築されるアーチカルバートの内側に向けられる表面を覆う網とで構成され、
   前記支保工は、そのフランジが、前記構築されるアーチカルバートの坑道と平行になる向きで、その複数が間隔を開けて設置され、
   前記導水シートと前記網は、前記導水シートが前記構築されるアーチカルバートの外よりに配置される前記フランジの内面に接する状態で張られ、前記支保工の間隔を塞いでいることを特徴とするアーチカルバートの施工用構造。
5. 前記導水シートは、単層構造の不織布である請求項４に記載のアーチカルバートの施工用構造。
6. 前記導水シートの、前記構築されるアーチカルバートの外側に向けられる面が、周方向に張った線材で押さえられている請求項４又は５に記載のアーチカルバートの施工用構造。
   
   

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