JP2015214853A - トンネルの覆工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】覆工体の品質を確保しつつ、施工の迅速化を図る。
【解決手段】トンネル覆工用型枠の支持方法であって、地山に掘削された掘削孔の内部に配置され、前記掘削孔の内周面に対向した型枠面を有する型枠本体を、その一端が前記型枠本体に連結されるように配置され、他端が前記地山側に固定された支持部材で支持することを特徴とするトンネル覆工用型枠の支持方法が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、トンネルの覆工方法に関する。

トンネル形成技術として、ＮＡＴＭ（New Austrian Tunneling Method）工法や矢板工法があり、現在はＮＡＴＭ工法が採用されている。

例えば特許文献１には、ＮＡＴＭ工法において、覆工体を構築するため、掘削孔の内部で縮径可能な複数のテレフォームを用いる構成が開示されている。テレフォームは、展開した状態でトンネルの内周面に沿い、型枠装置と掘削孔との隙間に覆工体を形成するコンクリートを打設するようになっている。テレフォームは、打設されたコンクリートについて所定の強度が発現するまで、コンクリートを支持する。そして、コンクリートについて所定の強度が発現した後は、テレフォームを縮径し、トンネル内で掘削方向前方に送る。前方に送ったテレフォームは、再び展開され、コンクリートを打設する間、コンクリートを支持する。このようなテレフォームをトンネル掘削方向に複数連結し、コンクリートの支持を終えたテレフォームを前方に順次送ることで、施工の迅速化を図っている。

特許文献１に記載の構成では、テレフォームは、ガントリーにより、トンネル内で支持されている。そして、テレフォームを縮径し、前方に送るときにも、テレフォームをガントリーに載せて、テレフォームを移動させる。

従来のＮＡＴＭ工法においては、コンクリートが硬化して所定の強度が発現されないと、テレフォームからガントリーを外すことができなかった。つまり、コンクリートの所定の強度が発現するまではガントリーを転用して次の打設作業に移ることが困難であった。そのため、施工の迅速化には限界があった。一方、施工の迅速化のため、型枠の取り外しを早期に行うと、覆工体の品質低下に繋がるという問題があった。

特開２００８−３０８８５５号公報

本発明の目的は、覆工体の品質を確保しつつ、施工の迅速化を図ることのできるトンネルの覆工方法、トンネル覆工用型枠の支持方法又はトンネル覆工用型枠の支持構造を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明のトンネル覆工用型枠の支持方法は、地山に掘削された掘削孔の内部に配置され、前記掘削孔の内周面に対向した型枠面を有する型枠本体を、その一端が前記型枠本体に連結されるように配置され、他端が前記地山側に固定された支持部材で支持することを特徴とする。

このような構成により、型枠本体は地山側に固定された支持部材によって支持される。これにより、型枠本体の型枠面と掘削孔との間に二次覆工コンクリートを打設した際に、二次覆工コンクリートの圧力や荷重を支えることができる。そして、二次覆工コンクリートを支えている型枠本体の下方を、縮径させた他の型枠本体を通過させて掘削方向の前方に送ることができる。

また、前記支持部材は、その一端が、前記掘削孔の周囲の前記地山に打ち込まれたロックボルト又はアンカー部材に連結され、他端が前記型枠本体に連結されるようにしてもよい。

このように、ロックボルト又はアンカー部材に支持部材の一端を連結することで、支持部材により、型枠本体を強固に支持することができる。

また、前記支持部材は、一端が前記掘削孔の内周面に設置された鋼製支保工に連結され、他端が前記型枠本体に連結されるようにしてもよい。

このような構成により、掘削孔の内周面に固定された鋼製支保工に支持部材の一端を連結することでも、支持部材により、型枠本体を強固に支持することができる。

また、本発明のトンネル覆工用型枠の支持構造は、地山に掘削された掘削孔の内部に配置され、前記掘削孔の内周面に対向した型枠面を有する型枠本体と、該型枠本体を固定するために、その一端が前記型枠本体に連結されるように配置され、他端が前記地山側に固定された支持部材と、を備えていることを特徴とする。

このような構成により、型枠本体は、二次覆工コンクリートの圧力や荷重を支えることができ、二次覆工コンクリートを支えている型枠本体の下方を、縮径させた他の型枠本体を通過させて前方に送ることができる。

また、本発明のトンネルの覆工方法は、上記のトンネル覆工用型枠の支持方法によって、前記型枠本体を前記支持部材で支持して設置する工程と、前記型枠本体と前記掘削孔との間にコンクリートを打設する工程と、前記支持部材の他端の前記型枠本体への連結を解除し、前記型枠本体を脱型する工程と、脱型させた前記型枠本体を前記掘削孔内で掘削方向前方に送る工程と、を備えることを特徴とする。
さらに、前記型枠本体は、前記掘削孔内に、前記掘削孔の掘削方向に沿って複数個を連設する。

このような構成により、型枠本体は、二次覆工コンクリートの圧力や荷重を支えることができる。そして、所定の強度に達した後に支持部材を取り外し、縮径させた他の型枠本体を、覆工コンクリートを支えている型枠本体の下方を通過させて前方に送ることができる。
これによって、複数の型枠本体を用いて、それぞれの型枠本体では二次覆工コンクリートの強度が発現するのに十分な期間を確保しつつ、トンネルの覆工を迅速に行うことができる。

また、本発明のトンネルの覆工方法は、上記のトンネル覆工用型枠の支持方法及び前記型枠本体を支持するガントリーによって、前記型枠本体を支持する工程と、前記型枠本体と前記掘削孔との間にコンクリートを打設する工程と、前記ガントリーによる前記型枠本体の支持を解除して前記ガントリーを掘削方向前方に移動させる工程と、前記支持部材の他端の前記型枠本体への連結を解除し、前記型枠本体を脱型する工程と、脱型させた前記型枠本体を、掘削方向前方に送る工程と、を備えることを特徴とする。

このような構成により、型枠本体は、二次覆工コンクリートの圧力や荷重をガントリーと併用して支えることができる。内部から支持するだけでは無く、ガントリーと併用使用をすれば、ガントリーを早期に撤去することができる。
そして、所定の強度に達した後に支持部材を取り外し、縮径させた他の型枠本体を、覆工コンクリートを支えている他の型枠本体の下方を通過させて前方に送ることができる。

本発明によれば、型枠本体は、掘削孔内で二次覆工コンクリートを支えることができるので、二次覆工コンクリートを支えている型枠本体の下方を、他の型枠本体を通過させて前方に送ることができる。したがって、二次覆工コンクリートの強度が発現するのに十分な期間を確保して覆工体の品質を確保しつつ、トンネルの覆工を迅速に行うことができる。

本実施形態に係るトンネル覆工用型枠の支持方法、トンネル覆工用型枠の支持構造、トンネルの覆工方法で用いる型枠装置の概念的な構成を示す断面図である。 型枠装置を用いたトンネルの覆工方法を概念的に示す側断面図である。 型枠本体を地山側で支持するための支持部材の概念的な構成を示す断面図である。 支持部材の変形例を概念的に示す断面図である。 支持部材の他の変形例を概念的に示す断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明によるトンネル覆工用型枠の支持方法、トンネル覆工用型枠の支持構造、トンネルの覆工方法を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係るトンネル覆工用型枠の支持方法、トンネル覆工用型枠の支持構造、トンネルの覆工方法で用いる型枠装置の構成を示す断面図である。図２は、型枠装置を用いたトンネルの覆工方法を示す側断面図である。
図１、図２に示すように、トンネルＴは、ＮＡＴＭ工法によって施工される。
すなわち、トンネルＴを構築するには、まず、地山Ｇを削岩機や発破により掘削し、掘削孔Ｈを形成する。そして、掘削孔Ｈの内周面にコンクリートを吹き付け、このコンクリートを硬化させることで、一次覆工コンクリート１１を形成する。

また、一次覆工コンクリート１１を通して、掘削孔Ｈから周囲の地山Ｇに、複数本のロックボルト１２を放射状に打ち込む。この場合、掘削孔Ｈの内周面には、トンネルＴの軸線方向に間隔をあけて、図示しない鋼製支保工を設置してもよい。

その後、掘削孔Ｈの内周面を覆う一次覆工コンクリート１１の内周側に、後述する型枠装置トンネル覆工用型枠１０を設置する。次いで、型枠装置１０と一次覆工コンクリート１１との間に、コンクリートを打設充填し、このコンクリートを硬化させることで二次覆工コンクリート１３を形成する。二次覆工コンクリート１３が所定の強度が発現した後、型枠装置１０を撤去することで、トンネルＴの覆工体１５が構築される。

このようにして構築された覆工体１５は、一次覆工コンクリート１１，ロックボルト１２，二次覆工コンクリート１３からなり、一次覆工コンクリート１１および二次覆工コンクリート１３が、地山Ｇに打ち込まれた複数本のロックボルト１２により、地山Ｇと一体化している。

型枠本体２０を含む型枠装置１０は、掘削孔Ｈ内に設置される。型枠本体２０は、掘削孔Ｈが連続する方向に沿って、所定長を有している。この型枠本体２０は、掘削孔Ｈの内周面の一次覆工コンクリート１１に対し、掘削孔Ｈの径方向に間隔を空けて対向した型枠面２０ｆを有している。

この型枠本体２０は、掘削孔Ｈの周方向に沿って複数連結された型枠部材２１を備えている。各型枠部材２１は、断面円弧状をなしている。これらの型枠部材２１は、掘削孔Ｈの周方向で隣接する他の型枠部材２１と、ヒンジ２２を介して回動自在に連結されている。これにより、型枠本体２０は、型枠部材２１同士を連結部分のヒンジ２２で回動させることで、型枠本体２０を展開して拡径させたり、型枠本体２０を折り畳んで縮径させたりすることができる。

各型枠部材２１は、掘削孔Ｈの周方向で隣接する他の型枠部材２１との連結部分に、ヒンジ２２に対して内周側に、ジャッキ受圧部２３が形成されている。周方向で隣接する型枠部材２１，２１のジャッキ受圧部２３，２３間には、ジャッキ２４を着脱自在に介在させることができるようになっている。ジャッキ２４によりジャッキ受圧部２３，２３どうしが互いに離間する方向の押圧力を付与することで、型枠本体２０は展開して拡径した状態で維持される。

なお、型枠本体２０の両端部に位置する型枠部材２１Ｄは、その一端側のみが型枠部材２１に連結され、他端側には、掘削孔Ｈの底面１４に設置する接地面２１ｆを有している。

図３は、型枠本体を地山側で支持するための支持部材の構成を示す断面図である。
図３に示すように、支持部材４０は、型枠本体２０の外周側に配置され、型枠本体２０を、掘削孔Ｈの周囲の地山Ｇ側から支持する。
支持部材４０は、地山Ｇに打ち込まれ、一次覆工コンクリート１１の内周側に突出したロックボルト１２の先端部に連結されるナット部材４１と、型枠本体２０に連結される固定具４２と、ナット部材４１と固定具４２との間に設けられたテンションケーブル４３と、を備えている。

ナット部材４１は、ネジ穴４１ｈを有しており、ネジ穴４１ｈをロックボルト１２の外周面に形成されたネジ溝１２ｍに螺着させる。

固定具４２は、型枠本体２０に形成された貫通孔２５に装着されている。固定具４２は、型枠本体２０の内周面に沿うベース部材４４と、テンション調整部材４５と、を備える。ベース部材４４は、テンション調整部材４５が貫通するネジ孔（図示無し）を有している。テンション調整部材４５は、ベース部材４４のネジ孔にねじ込まれる雄ネジ部（図示無し）を有している。このようなテンション調整部材４５は、ベース部材４４のネジ孔内で回転させることにより、ベース部材４４からの突出寸法が変化する。

テンションケーブル４３は、一端がナット部材４１に連結され、他端が固定具４２のテンション調整部材４５に連結されている。

このような支持部材４０は、固定具４２のテンション調整部材４５をベース部材４４のネジ孔（図示無し）に対して回転させることで、テンションケーブル４３の張力を調整できるようになっている。

このようなテンション調整機構により、型枠本体の型枠面と掘削孔との間に二次覆工コンクリートを打設した後に、テンション調整部材４５によって各支持部材４０が支持する型枠本体２０にかかる圧力や荷重を部分的に調整することができる。

図１の例では、支持部材４０は型枠本体２０の両端の近傍に配置されている。支持部材４０は、型枠本体２０に対し、掘削孔Ｈが連続する方向に間隔を空けて複数箇所に設けられている。
支持部材４０は、これ以外にも、型枠本体２０の周方向に間隔を空けて複数箇所に設置しても良い。

型枠本体２０は、支持部材４０を介してロックボルト１２に連結されるので、型枠本体２０を強固に支持することができる。
次に、上記のような型枠装置１０を用いたトンネルＴの覆工方法について説明する。

（型枠装置設置工程）
トンネルＴを覆工するには、地山Ｇに掘削した掘削孔Ｈ内に型枠装置１０を設置する。このとき、型枠本体２０を支持部材４０で支持して設置する。

（二次覆工コンクリート打設工程）
次いで、型枠本体２０と掘削孔Ｈとの間に二次覆工コンクリート１３を打設する。

（型枠装置の縮径、前方への送り工程）
二次覆工コンクリート１３について、所定の強度が発現した後、固定具４２を取り外し、支持部材４０の他端における型枠本体２０への連結を解除する。そして、型枠本体２０を構成する複数の型枠部材２１を、連結部のヒンジ２２で折畳み、型枠本体２０を縮径させ、打設されたコンクリートから脱型させる。

縮径させた型枠本体２０は、不図示の移動台車や、型枠本体２０に備えた走行車輪によって、掘削孔Ｈ内に敷設されたレールに沿って移動させ、掘削孔Ｈ内で掘削方向前方に送る。
この後は、掘削方向前方の所定位置で、再び、型枠装置１０を設置し、上記一連の工程を順次繰り返す。

ここで、図２に示すように、上記型枠装置１０は、複数組を用いることができる。複数の型枠装置１０を用いた場合、たとえば次の工程を経る。すなわち、所定の位置に設置した第一の型枠装置１０Ａで二次覆工コンクリート１３の打設を行っている間に、掘削方向前方に第二の型枠装置１０Ｂを設置する。そして、第一の型枠装置１０Ａの位置で打設した二次覆工コンクリート１３について所定の強度が発現した後、第一の型枠装置１０Ａを縮径する。縮径させた第一の型枠装置１０Ａは、第二の型枠装置１０Ｂの位置で二次覆工コンクリート１３の打設を行っていても、あるいは第二の型枠装置１０Ｂの位置に打設された二次覆工コンクリート１３について所定の強度が発現される前であっても、掘削方向前方へ移動させることができる。
このようにして、互いに前後する複数の型枠装置１０間で、実施する工程を順次ずらして施工を行うことができる。なお、三組以上の型枠装置１０を用いても良い。

上記のようにして施工を行う際、各型枠装置１０は、支持部材４０により型枠本体２０を支持することによって、型枠本体２０は二次覆工コンクリート１３による荷重や圧力を支持することができる。したがって、支持部材４０を取り外し、縮径させた型枠本体２０は、その掘削方向前方で二次覆工コンクリート１３を支えている他の型枠本体２０の下方を通過させて前方に送ることができる。

上述したように、型枠本体２０は、型枠本体２０の外周側で地山Ｇ側に固定された支持部材４０によって支持される。
支持部材４０は、一端がロックボルト１２に連結され、他端が型枠本体２０に連結されているので、型枠本体２０は、支持部材４０およびロックボルト１２を介して、地山Ｇに強固に支持される。

これにより、型枠装置１０は、ガントリー等での支持を要せずとも、二次覆工コンクリート１３の荷重や圧力を支持することができる。したがって、二次覆工コンクリート１３を支えている型枠本体２０の下方を、縮径させた他の型枠本体２０を通過させて前方に送ることができる。

そして、複数の型枠本体２０を連接して用い、それぞれの型枠本体２０を、二次覆工コンクリート１３の打設後、順次前方に送るようにした。
これにより、それぞれの型枠本体２０では二次覆工コンクリート１３の強度が発現するのに十分な期間を確保しつつ、トンネルＴの覆工を迅速に行うことが可能となる。

したがって、上記実施形態に係る方法によれば、覆工体１５の品質を確保しつつ、施工の迅速化を図ることが可能となる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。本実施形態では、先述の実施形態にガントリーを組み合わせる。すなわち、上記実施形態に係るトンネル覆工用型枠の支持方法、トンネル覆工用型枠の支持構造又はトンネルの覆工方法において、ガントリーによって型枠装置１０を支持する。

本実施形態は、基本的には先述の実施形態と同様であるが、支持部材４０とガントリーとの併用により型枠装置１０を支持する。よって、二次覆工コンクリートの打設時には、これら双方の構成により、より確実に型枠装置１０を支持することができる。また、ガントリーは作業足場としても利用することができる。

型枠装置１０は支持部材４０によって支持されているため、二次覆工コンクリート１３の所定の強度が発現する前、すなわち二次覆工コンクリート１３が若材齢であっても、ガントリーによる型枠装置１０の支持を解除してガントリーを移動させる事ができる。

そして、二次覆工コンクリート１３について所定の強度が発現した後、支持部材４０の他端の型枠本体２０への連結を解除し、型枠装置１０を脱型する。脱型させた型枠装置１０は縮径されて、掘削方向前方の他の型枠装置１０内を通過させて移動させる事ができる。
このときガントリーは、新たに二次覆工コンクリート１３を打設する予定の位置に設置されている。移動させた型枠装置１０は縮径されているため、地山Ｇとガントリーとの間へ移動させて展開することができる。

ガントリーは、例えば、門型のガントリーなどが用いられるが、型枠装置を支持することができ、かつ型枠装置の移動を妨げないものであれば、種々の形状のものを採用することができる。

なお、本発明のトンネル覆工用型枠の支持方法、トンネル覆工用型枠の支持構造、トンネルの覆工方法は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。

例えば、支持部材４０において、テンションケーブル４３を用いた場合、ロックボルト１２の打設位置と型枠本体２０に設けられた貫通孔２５の位置との誤差吸収がしやすいという利点がある。例えば、支持部材４０において、テンションケーブル４３を用いたが、これに代えて、鋼棒や鋼製の棒ネジを用いてもよい。

また、支持部材４０を設ける数や位置は特に限定されない。打設するコンクリートの特性、地山の状態、採用する型枠の形状などによって、支持部材４０の設置数、あるいは設置位置を変更することができる。

また、図４に示すように、支持部材４０は、その一端が吹付けコンクリート（一時覆工コンクリート）側に打ち込まれたアンカー部材５０に連結され、他端が型枠本体２０に連結されているようにしてもよい。
図４の例では、アンカー部材５０は地山Ｇまで到達していない例を示しているが、アンカー部材５０は地山Ｇまで打ち込まれてもよい。
このように、ロックボルト１２とは別に独立して一次覆工コンクリート１１または地山Ｇに打ち込まれたアンカー部材５０に支持部材４０の一端を連結することでも、支持部材４０により、型枠本体２０を強固に支持することができる。

図５は、一次覆工時に設けた鋼製支保工を利用して、型枠本体を支持する例である。
図５に示すように、支持部材４０は、一端が型枠本体２０の外周側で地山Ｇ側に固定された鋼製支保工６０に連結され、他端が型枠本体２０に連結された連結部材７０を備えるようにしてもよい。

鋼製支保工６０は、例えば断面Ｈ型の鋼材である。鋼製支保工６０は、掘削孔Ｈの内周面に沿って配置されている。鋼製支保工６０は、一次覆工コンクリート１１中に埋設され、一方のフランジ部６０ｆが一次覆工コンクリート１１から掘削孔Ｈの内方に露出している。これにより、鋼製支保工６０は、地山Ｇ側に固定されている。このような鋼製支保工６０は、掘削孔Ｈが連続する方向に間隔を空けて複数箇所に設けられている。

連結部材７０は、その一端を鋼製支保工６０のフランジ部６０ｆに溶接したナット部材６１にねじ込んで連結する。連結部材７０の他端は、型枠本体２０の貫通孔２５に貫通させ、ナット部材６２をねじこむことで型枠本体２０に連結できる。

このような構成により、型枠本体２０の外周側の地山Ｇ側に固定された鋼製支保工６０に支持部材４０の一端を連結することでも、支持部材４０により、型枠本体２０を強固に支持することができる。

これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

１０ 型枠装置（トンネル覆工用型枠）
１１ 一次覆工コンクリート
１２ ロックボルト
１３ 二次覆工コンクリート
１４ 底面
１５ 覆工体
２０ 型枠本体
２０ｆ 型枠面
２１ 型枠部材
４０ 支持部材
４１ ナット部材
４２ 固定具
４３ テンションケーブル
５０ アンカー部材
６０ 鋼製支保工
Ｇ 地山
Ｈ 掘削孔
Ｔ トンネル

Claims (7)

1. トンネル覆工用型枠の支持方法であって、
   地山に掘削された掘削孔の内部に配置され、前記掘削孔の内周面に対向した型枠面を有する型枠本体を、
   その一端が前記型枠本体に連結されるように配置され、他端が前記地山側に固定された支持部材で支持することを特徴とするトンネル覆工用型枠の支持方法。
2. 前記支持部材の他端が、前記掘削孔の周囲の前記地山に打ち込まれたロックボルト又はアンカー部材に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル覆工用型枠の支持方法。
3. 前記支持部材の他端が、前記掘削孔の内周面に設置された鋼製支保工に連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載のトンネル覆工用型枠の支持方法。
4. トンネル覆工用型枠の支持構造であって、
   地山に掘削された掘削孔の内部に配置され、前記掘削孔の内周面に対向した型枠面を有する型枠本体と、
   該型枠本体を固定するために、その一端が前記型枠本体に連結されるように配置され、他端が前記地山側に固定された支持部材と、を備えていることを特徴とするトンネル覆工用型枠の支持構造。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のトンネル覆工用型枠の支持方法によって、前記型枠本体を前記支持部材で支持して設置する工程と、
   前記型枠本体と前記掘削孔との間にコンクリートを打設する工程と、
   前記支持部材の他端の前記型枠本体への連結を解除し、前記型枠本体を脱型する工程と、
   脱型させた前記型枠本体を前記掘削孔内で掘削方向前方に送る工程と、
   を備えることを特徴とするトンネルの覆工方法。
6. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のトンネル覆工用型枠の支持方法及び前記型枠本体を支持するガントリーによって、前記型枠本体を支持する工程と、
   前記型枠本体と前記掘削孔との間にコンクリートを打設する工程と、
   前記ガントリーによる前記型枠本体の支持を解除して前記ガントリーを掘削方向前方に移動させる工程と、
   前記支持部材の他端の前記型枠本体への連結を解除し、前記型枠本体を脱型する工程と、
   脱型させた前記型枠本体を、前記ガントリー内を通過させて掘削方向前方に送る工程と、
   を備えることを特徴とするトンネルの覆工方法。
7. 前記型枠本体は、前記掘削孔内に、前記掘削孔の掘削方向に沿って複数個を連設することを特徴とする請求項５又は６に記載のトンネルの覆工方法。

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