JP2019105127A - コンクリート打設型枠 - Google Patents
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Description
コンクリート打設型枠は、トンネルの長手方向および周方向に間隔をおいて複数の打設口が設けられ、覆工コンクリート打設装置ではコンクリート打設型枠の周方向の一方の半部の下方の打設口からコンクリートを打設し、次にコンクリート打設型枠の周方向の他方の半部の下方の打設口からコンクリートを打設し、このように下方から上方へとコンクリート打設型枠の外周面とトンネルの内壁面との間にコンクリートを打設する作業が行われる。
このような覆工コンクリート打設装置では、コンクリート打設型枠の外周面とトンネルの内壁面との間にコンクリートを隙間なく確実に充填させるため、打設されたコンクリートの位置を作業者が目視によって確認しつつ、打設されたコンクリートのトンネルの長手方向に沿った位置および高さに基づいて作業者がコンクリートの打設量の制御を行なっている。
一方、打設されたコンクリートの位置や高さを検出する細長のレベルセンサーが提供されている(特許文献2参照)。
しかしながら、レベルセンサーの防水シートの内面への取り付け作業は、トンネルの内壁面が、天端を頂点とする湾曲面を呈しているため、トンネルの天端近傍やその両側箇所においては、作業員が足場の上で無理な姿勢をとりつつレベルセンサーの取り付け作業を行なう必要があり、作業が煩雑なものとなる。
しかも、トンネルの施工にあたっては、トンネルが数km、数十kmとなると、このようなレベルセンサーの防水シートの内面への取り付け作業を何百回といった単位で行なう必要がある。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであり、その目的は、トンネルの施工効率の向上、工期の短縮化を図る上で有利なコンクリート打設型枠を提供することにある。
請求項2記載の発明は、前記型枠面に、前記型枠面の長さ方向あるいは幅方向に沿って延在する長溝が形成され、前記レベルセンサーは、前記長溝に収容され保持されることで取り付けられ、前記長溝に取り付けられたレベルセンサーが前記トンネルの内壁面に対向する面は、前記型枠面と連続面を形成していることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、前記長溝は、前記型枠面の幅方向の中央部において、前記型枠面の幅方向に間隔をおいて前記型枠面の長手方向に延在する複数の縦溝と、前記型枠面の幅方向の半部において、それぞれ前記型枠面の長手方向に間隔をおいて前記型枠面の幅方向に延在する複数の横溝とを有し、前記レベルセンサーはそれら複数の縦溝と複数の横溝に収容され保持されることで取り付けられていることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、前記縦溝と前記横溝とが交差する箇所では、他の箇所に比べて前記縦溝と前記横溝の一方の深さが大きく形成され、前記縦溝と前記横溝とが交差する箇所では、前記縦溝に収容され保持された前記レベルセンサーと前記横溝に収容され保持されたレベルセンサーが重ねられて配置されていることを特徴とする。
請求項5記載の発明は、前記レベルセンサーは、前記型枠面の内部に埋設されていることを特徴とする。
請求項6記載の発明は、前記トンネルの内壁面は、掘削された地山の内面、あるいは、地山の内面にコンクリートが吹き付けられることで形成された一次覆工の内面、あるいは、前記地山の内面または前記一次覆工の内面を覆う防水シートの表面であることを特徴とする。
請求項7記載の発明は、前記レベルセンサーは、一対の電極線を絶縁材で被覆してなる細長形状を呈し、前記検出量は、前記コンクリートに接触することにより前記コンクリートの比誘電率に応じて前記一対の電極線間に生じる静電容量であることを特徴とする。
したがって、レベルセンサーによる検出量から打設されたコンクリートのトンネルの長手方向における位置あるいは高さが把握でき、従来の作業者による打設されたコンクリートの目視作業を省略し、コンクリート打設型枠の型枠面とトンネルの内壁面との間にコンクリートを隙間なく確実に効率的に充填させることが可能となる。
また、防水シートにレベルセンサーを取り付ける場合に比べ、防水シートにレベルセンサーを取り付ける煩雑な取り付け作業を省略することができる。
また、レベルセンサーを繰り返して使用できるため、防水シートにレベルセンサーを取り付ける場合に比べトンネル施工のコストを低減する上で有利となる。
したがって、トンネルの施工効率を高め、工期の短縮化を図る上で有利となる。
請求項2記載の発明によれば、打設時にレベルセンサーに位置ずれが生じるなどの不具合いがなく、打設されたコンクリートのトンネルの長手方向における位置あるいは高さをレベルセンサーを利用して正確に検出する上で有利となる。
また、二次覆工の外観性の向上を図る上で有利となる。
請求項3記載の発明によれば、コンクリートのトンネルの長手方向における位置および高さを確実に検出し、コンクリート打設型枠の型枠面とトンネルの内壁面との間にコンクリートを隙間なく確実に効率的に充填させる上で有利となる。
請求項4記載の発明によれば、二次覆工の外観性の向上を図る上でより有利となる。
請求項5記載の発明によれば、打設されたコンクリートによるレベルセンサーの位置ずれを抑制できコンクリートのトンネルの長手方向における位置あるいは高さをレベルセンサーを利用して正確に検出する上でより有利となる。
請求項6記載の発明によれば、トンネルの施工効率を高め、二次覆工の外観性の向上を図る上で有利となる。
請求項7記載の発明によれば、レベルセンサーの静電容量を簡単な検出回路により検出でき、打設されたコンクリートのトンネルの長手方向における位置あるいは高さを簡単に求める上で有利となる。
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1に示すように、地山18が掘削され、その内面にコンクリートを吹き付けることで一次覆工20が施工され、一次覆工20の内面に防水シート14が被せられ、防水シート14の内側にコンクリート打設型枠16が配置され、コンクリート打設型枠16の型枠面1602と防水シート14との間にコンクリート22が打設されることでトンネル10の二次覆工がなされる。
なお、符号13はトンネル10の床版を示す。
本発明において、トンネル10の内壁面12とは、掘削された地山18の内面、あるいは、地山18の内面にコンクリートを吹き付けることで施工された一次覆工20の内面、あるいは、地山の内面または一次覆工20の内面を覆う防水シート14の表面である。
本実施の形態では、トンネル10の内壁面12は、一次覆工20の内面を覆う防水シート14の表面である場合について説明する。
防水シート14は、その長手方向をトンネル10の長手方向に沿わせて、その幅方向をトンネル10の周方向に沿わせて内壁面12を覆うように取り付けられている。
防水シート14の取り付けは、例えば、地山18または一次覆工20に予め取り付けられた不図示のアンカーやボルトの頭部に防水シート14の箇所が溶着されることでなされる。
コンクリート打設型枠16は、トンネル10の内壁面12に対向しトンネル10の長手方向に沿った長さとトンネル10の周方向に沿った幅とを有する型枠面1602を備える。
また、コンクリート打設型枠16には、型枠面1602に開口する複数の打設口1604が設けられている。
本実施の形態では、打設口1604は、トンネル10の周方向に間隔をおいて9個、トンネル10の長さ方向に間隔をおいて5個、合計45個の打設口1604が設けられている。
各打設口1604には、コンクリート22が吐出される不図示の打設管の先部が連通している。
また、各打設口1604には不図示の閉鎖板が設けられ、閉鎖板は不図示のアクチュエータにより、コンクリート22の打設時に閉鎖板が打設口1604を開放する開放位置に移動され、コンクリート22の打設後に閉鎖板が打設口1604を閉塞する閉塞位置に移動される。
レベルセンサー24は、打設されたコンクリート22に接触する長さに応じて検出量が変化するものであればよく、従来公知の様々なセンサが使用可能である。
なお、本発明において、レベルセンサー24がコンクリート22に接触するとは、レベルセンサー24がコンクリート22に直接接触する場合に加え、レベルセンサー24が他の部材を介して接触する場合、例えば、コンクリート打設型枠16の内部に取り付けられたレベルセンサー24がコンクリート打設型枠16の部分を介してコンクリート22に接近する場合を含むものとする。
図6に示すように、レベルセンサー24は、一対の電極線26と、一対の電極線26を被覆する絶縁材28とを含んで構成され、細長を呈している。
レベルセンサー24は、コンクリート22に接触することによりコンクリート22の比誘電率に応じて一対の電極線26間に生じる静電容量が変化するものであり、後述するようにレベルセンサー24に接続された検出回路30(図7参照)によって検出される電圧に基づいて、打設されたコンクリート22のトンネル10の長手方向における位置および高さが求められる。
本実施の形態では、絶縁材28(レベルセンサー24)は、電極線26が並べられた方向の幅と、幅よりも小さい厚さと、幅よりも大きな長さを有する帯板状を呈している。
一対の電極線26は、絶縁材28の内部で絶縁材28の幅方向に一定の間隔をおいて平行して延在している。
長溝32は、型枠面1602の幅方向の中央部において、型枠面1602の幅方向に間隔をおいて型枠面1602の長手方向に延在する複数の縦溝32Aと、型枠面1602の幅方向の半部において、それぞれ型枠面1602の長手方向に間隔をおいて型枠面1602の幅方向に延在する複数の横溝32Bとを有している。
本実施の形態では、長溝32は、3個の縦溝32Aと、型枠面1602の幅方向の半部にそれぞれ5個ずつ設けられた合計10個の横溝32Bとを有している。
レベルセンサー24は、それら複数の縦溝32Aと複数の横溝32Bに収容され保持されることで取り付けられ、詳細には、型枠面1602の縦溝32Aに取り付けられた3つの第1レベルセンサー24Aと、型枠面1602の幅方向の一方の半部の横溝32Bに取り付けられた5つの第2レベルセンサー24Bと、型枠面1602の幅方向の他方の半部の横溝32Bに取り付けられた5つの第3レベルセンサー24Cとを備えている。
縦溝32Aと横溝32Bとが交差する箇所では、他の箇所に比べて縦溝32Aと横溝32Bの一方の深さが大きく形成されている。
縦溝32Aと横溝32Bとが交差する箇所では、縦溝32Aに収容され保持されたレベルセンサー24と横溝32Bに収容され保持されたレベルセンサー24が重ねられて配置されている。
レベルセンサー24が重ねられた長さは、レベルセンサー24の全長に比べて極めて短く、後述するレベルセンサー24を用いた打設されたコンクリート22のトンネル10の長さ方向の位置および高さの検出に与える影響は無視できる。
レベルセンサー24の複数の縦溝32Aと複数の横溝32Bへの取り付けは、接着剤による接着、あるいは、両面粘着テープによる接着など従来公知の様々な取り付け構造が採用可能である。
また、トンネル10の幅方向の一方の半部において、トンネル10の天端からトンネル10の周方向に沿って延在する第2レベルセンサー24Bがトンネル10の長さ方向に等間隔をおいて5つ設置されることになる。
また、トンネル10の幅方向の他方の半部において、トンネル10の天端から型枠本体38の周方向に沿って延在する第3レベルセンサー24Cがトンネル10の長さ方向に等間隔をおいて5つ設置されることになる。
図7に示すように、レベルセンサー24に検出回路30が接続されている。
検出回路30は、入力端子3002と、直流電源3004と、固定抵抗3006と、出力端子3008とから構成されている。
入力端子3002は、一対の電極線26の一端に接続されている。
直流電源3004は、入力端子3002に接続され、両電極線26間に一定の直流電圧Vinを印加する。
固定抵抗3006は、一対の電極線26の一端に並列に接続され、打設されるコンクリート22の比誘電率と打設コンクリート22に接触する一対の電極線26の長さに比例して一対の電極線26間に生じる静電容量の変化に応じた充電電圧Etを取り出すものである。
出力端子3008は、固定抵抗3006の両端に接続して設けられている。
このコンデンサC1はレベルセンサー24の長さ方向に沿って並列に接続されたものとなる。そして、コンクリート22に接触するレベルセンサー24の長さLが長くなるにしたがい、並列接続されるコンデンサC1の数が増加し、静電容量が大きくなる。
ここで、空気中に晒されている電極線26間にも空気の誘電率に応じた静電容量のコンデンサC2が並列に形成される。したがって、一対の電極線26の間に生じる静電容量は、並列接続されるコンデンサC1と並列接続されるコンデンサC2とを加算した値となる。この静電容量は、コンクリート22に接触するレベルセンサー24の長さL、すなわち、打設されたコンクリート22のトンネル10の長手方向における位置および高さにしたがって変化する。
なお、コンクリート22を電解質とする電極線26間の静電容量は、空気の場合の静電容量の約10倍程度である。
この場合、検出回路30では、出力電圧Vout=Et/(R+2r)の関係が成立することになる。ただし、Rは固定抵抗3006の抵抗値、rは電極線26の固有抵抗である。
予め、実験により出力電圧Voutとコンクリート22に接触するレベルセンサー24の長さLとの相関関係を示す相関式を決定しておく。
これにより、相関式に基づいて、出力電圧Voutからコンクリート22に接触するレベルセンサー24の長さL、すなわち、レベルセンサー24の長さ方向に沿ったコンクリート22の位置を算出することができる。
例えば、検出回路30から出力された出力電圧Voutを不図示のパーソナルコンピュータに供給し、パーソナルコンピュータによって出力電圧Voutから相関式に基づいてコンクリート22のトンネル10の長手方向における位置および高さを算出させることができる。
したがって、レベルセンサー24の静電容量を簡単な検出回路30により検出でき、打設されたコンクリート22のトンネル10の長手方向における位置および高さを簡単に求める上で有利となる。
そして、コンクリート22のトンネル10の長手方向における位置および高さに基づいて、コンクリート22の打設を行なう機器の制御を行わせることができる。
これにより、従来の作業者による打設されたコンクリート22のトンネル10の長手方向における位置および高さの目視作業を省略し、コンクリート打設型枠16の型枠面1602とトンネル10の内壁面12との間にコンクリート打設型枠16の打設口1604からコンクリート22を隙間なく確実に効率的に充填させることが可能となる。
したがって、レベルセンサー24による検出量から打設されたコンクリート22のトンネル10の長手方向における位置および高さが把握でき、従来の作業者による打設されたコンクリート22のトンネル10の長手方向における位置および高さの目視作業を省略し、コンクリート打設型枠16の型枠面1602とトンネル10の内壁面12との間にコンクリート打設型枠16の打設口1604からコンクリート22を隙間なく確実に効率的に充填させることが可能となる。
また、防水シート14にレベルセンサー24を取り付ける場合に比べ、防水シート14にレベルセンサー24を取り付ける煩雑な取り付け作業を省略することができる。
また、防水シート14にレベルセンサー24を取り付ける場合には、レベルセンサー24が二次覆工に埋設されるので再利用ができないが、本実施の形態によればレベルセンサー24を繰り返して使用できるため、防水シート14にレベルセンサー24を取り付けた場合に比べトンネル10の施工コストを低減する上で有利となる。
したがって、トンネル10の施工効率を高め、工期の短縮化を図る上で有利となる。
また、長溝32に取り付けられたレベルセンサー24がトンネル10の内壁面12に対向する面は、型枠面1602と連続面を形成しているので、二次覆工の表面にレベルセンサー24の形状に対応する凹部が形成されることがなく、二次覆工の外観性の向上を図る上で有利となる。
したがって、第1〜第3レベルセンサー24A〜24Cを用いることで、コンクリート22のトンネル10の長手方向における位置および高さを確実に検出し、コンクリート打設型枠16の型枠面1602とトンネル10の内壁面12との間にコンクリート打設型枠16の打設口1604からコンクリート22を隙間なく確実に効率的に充填させる上で有利となる。
したがって、重ねられて配置されたレベルセンサー24のトンネル10の内壁面12に対向する面が型枠面1602と連続面を形成する上で有利となり、二次覆工の表面にレベルセンサー24の形状に対応する凹部が形成されず、二次覆工の外観性の向上を図る上でより有利となる。
次に第2の実施の形態について図8、図9を参照して説明する。
なお、以下の実施の形態では、第1の実施の形態と同様の部分、部材については第1の実施の形態と同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について重点的に説明する。
上述したようにレベルセンサー24は、打設されたコンクリート22に接触する長さに応じて検出量が変化するものであればよく、従来公知の様々なセンサが使用可能であり、本発明においてレベルセンサー24がコンクリート22に接触するとは、レベルセンサー24がコンクリート22に直接接触する場合に加え、レベルセンサー24が他の部材を介して接触する場合を含む。
そこで、第2の実施の形態では、レベルセンサー24を型枠面1602の内部に埋設している。
したがって、レベルセンサー24は、コンクリート打設型枠16の箇所を介してコンクリート22に接触している。
第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果が奏される他、レベルセンサー24がコンクリート打設型枠16で保護されるため、打設されたコンクリート22によるレベルセンサー24の位置ずれを抑制する上でより有利となる。
したがって、コンクリート22のトンネル10の長手方向における位置および高さをレベルセンサー24を利用して正確に検出する上でより有利となる。
12 内壁面
16 コンクリート打設型枠
1602 型枠面
1604 打設口
18 地山
20 一次覆工
22 コンクリート
24 レベルセンサー
26 一対の電極線
28 絶縁材
32 長溝
32A 縦溝
32B 横溝
Claims (7)
- トンネル内に配設され、前記トンネルの内壁面に対向し前記トンネルの長手方向に沿った長さと前記トンネルの周方向に沿った幅とを有する型枠面を備えるコンクリート打設型枠であって、
前記型枠面に、コンクリートに接触する長さに応じて検出量が変化する細長のレベルセンサーが、その長手方向を前記型枠面の長さ方向あるいは幅方向に沿って延在するように取り付けられている、
ことを特徴とするコンクリート打設型枠。 - 前記型枠面に、前記型枠面の長さ方向あるいは幅方向に沿って延在する長溝が形成され、
前記レベルセンサーは、前記長溝に収容され保持されることで取り付けられ、
前記長溝に取り付けられたレベルセンサーが前記トンネルの内壁面に対向する面は、前記型枠面と連続面を形成している、
ことを特徴とする請求項1記載のコンクリート打設型枠。 - 前記長溝は、前記型枠面の幅方向の中央部において、前記型枠面の幅方向に間隔をおいて前記型枠面の長手方向に延在する複数の縦溝と、前記型枠面の幅方向の半部において、それぞれ前記型枠面の長手方向に間隔をおいて前記型枠面の幅方向に延在する複数の横溝とを有し、
前記レベルセンサーはそれら複数の縦溝と複数の横溝に収容され保持されることで取り付けられている、
ことを特徴とする請求項2記載のコンクリート打設型枠。 - 前記縦溝と前記横溝とが交差する箇所では、他の箇所に比べて前記縦溝と前記横溝の一方の深さが大きく形成され、
前記縦溝と前記横溝とが交差する箇所では、前記縦溝に収容され保持された前記レベルセンサーと前記横溝に収容され保持されたレベルセンサーが重ねられて配置されている、
ことを特徴とする請求項3記載のコンクリート打設型枠。 - 前記レベルセンサーは、前記型枠面の内部に埋設されている、
ことを特徴とする請求項1記載のコンクリート打設型枠。 - 前記トンネルの内壁面は、掘削された地山の内面、あるいは、地山の内面にコンクリートが吹き付けられることで形成された一次覆工の内面、あるいは、前記地山の内面または前記一次覆工の内面を覆う防水シートの表面である、
ことを特徴とする請求項1記載のコンクリート打設型枠。 - 前記レベルセンサーは、一対の電極線を絶縁材で被覆してなる細長形状を呈し、
前記検出量は、前記コンクリートに接触することにより前記コンクリートの比誘電率に応じて前記一対の電極線間に生じる静電容量である、
ことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項記載の防水シート。
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