JP2020037807A - セントルレール送り出しシステム、及びセントル - Google Patents

Abstract

【課題】重機を使用することなく、作業スペースが占有されることを抑制することができ、効率よくセントルを移動することができ、作業時間を低減することができる。【解決手段】トンネルコンクリート打設用の型枠を有するセントル本体１０と、セントル本体１０に設けられ、トンネルの路盤面２Ｂに敷設されたレール３に沿って転動する車輪１２と、レール３をトンネル軸方向に移動可能に保持するレール把持ローラ４と、セントル本体１０をレール３とともに上昇させる昇降装置５と、を備え、レール把持ローラ４で保持されたレール３は、昇降装置５でセントル本体１０を上昇させた状態において、トンネル進行方向に送り出し可能に設けられた構成のセントルを提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、セントルレール送り出しシステム、及びセントルに関する。

従来、山岳トンネルでは、掘削した切羽近傍のトンネル壁面の地山に対して、鋼製支保工、吹付けコンクリート、ロックボルト等の一次支保を施工した後方において、トンネル周方向にコンクリートを打設して覆工を構築している。このような覆工コンクリートの施工では、一般的に移動式の覆工型枠（セントル）が用いられ、一次支保を実施した地山と型枠との間にコンクリートを打設している（例えば、特許文献１参照）。

このようなセントルでは、一定のスパン毎にトンネル進行方向に移設することを繰り返しながらコンクリート覆工が行われている。セントルを移動させる際には、車輪を有するセントル本体をトンネルの路盤面に敷設されたセントル用レールに沿って走行させることにより移動される。このとき、セントル用レールはセントルの移設可能な位置のみに敷設されることから、セントルの移設とともにセントル用レールも盛り替えられている。

特開平１０−３７６８９号公報

しかしながら、従来のセントル用レールの盛替え作業においては、レールの重量が大きいことから重機を使用する等、時間と手間のかかる作業により移動していた。しかも、レールの盛替え作業中は、盛替え箇所を通行止めにする場合もあり、他の作業への影響が大きく、工事全体としての作業効率が低下することから、その点で改善の余地があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、重機を使用することなく、作業スペースが占有されることを抑制することができ、効率よくセントルを移動することができ、作業時間を低減することができるセントルレール送り出しシステム、及びセントルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るセントルレール送り出しシステムは、トンネルコンクリート打設用の型枠を有するセントル本体に設けられるセントルレール送り出しシステムであって、前記セントル本体に設けられ、トンネルの路盤面に敷設されたレールに沿って転動する車輪と、前記レールをトンネル軸方向に移動可能に保持するレール保持部と、前記セントル本体を前記レールとともに上昇させる昇降装置と、を備え、前記昇降装置で前記セントル本体を上昇させたときに、前記レールが前記レール保持部で上下方向に保持させた状態でトンネル進行方向に送り出されることを特徴としている。

また、本発明に係るセントルは、トンネルコンクリート打設用の型枠を有するセントル本体と、該セントル本体に設けられ、トンネルの路盤面に敷設されたレールに沿って転動する車輪と、前記レールをトンネル軸方向に移動可能に保持するレール保持部と、前記セントル本体を前記レールとともに上昇させる昇降装置と、を備え、前記昇降装置で前記セントル本体を上昇させたときに、前記レールが前記レール保持部で上下方向に保持させた状態でトンネル進行方向に送り出されることを特徴としている。

本発明では、セントルの移動用のセントルレールを盛り替える際に、昇降装置によりセントル本体とともに、セントル本体にレール保持部によって保持されているレールを上昇させる。このとき、レールは路盤面に設置されない上方の位置となり、レール保持部に対してトンネル軸方向に移動可能な状態で保持されているので、人力によって容易にレールを次の打設スパンに向けて送り出すことができる。そして、レールの送り出しが終わったときに、昇降装置によりセントル本体とともにレールを下降させて路盤面に接地することでレールを盛り替えることができる。その後、セントル本体を路盤面に接地されたレールに沿って次の打設スパンに移動させることで、セントルを移設することができる。
このように、本発明では、従来のように重機を使用してレールを盛り替える必要がないことから、効率よくセントルを移動することができ、作業時間を低減することができる。しかも、レールを盛り替えるための重機によって作業スペースが占有されることを抑制することができ、他の作業への影響を低減することが可能となるので、工事の作業効率を向上させることができ、工期を短くすることができる。

また、本発明に係るセントルレール送り出しシステムは、前記レール保持部は、前記レールのウェブを左右両側から挟持するように近接離反可能に配置され、ローラ回転軸を上下方向に向けた一対のレール把持ローラであって、コンクリート打設時に前記セントル本体を前記レールに沿って移動させる際に、前記レール把持ローラを前記ウェブから離反させた非保持位置に配置されることを特徴としてもよい。

この場合には、レールの送り出し時には、レールを保持しているレール保持部のレール把持ローラが回転するので、小さな摩擦力によりスムーズに送り出すことが可能となり、作業員の負担を低減することができる。
また、セントル本体をレールに沿って移動させる際には、レール把持ローラをレールのウェブから離反させて非保持位置とすることができるので、セントル本体をスムーズに走行させることができる。

本発明のセントルレール送り出しシステム、及びセントルによれば、重機を使用することなく、作業スペースが占有されることを抑制することができ、効率よくセントルを移動することができ、作業時間を低減することができる。

本発明の実施の形態によるセントルの構成を示すトンネル方向から見た正面図である。 図１におけるセントルレール送り出しシステムの構成を示す要部拡大図であって、（ａ）はレール把持ローラで把持した状態の図、（ｂ）はレール把持ローラによる把持状態を解除した図である。 図１に示すセントルの側面図である。 レールの盛替え状態を示す図であって、昇降装置でセントル本体及びレールを上昇させた状態を示す正面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、レールの盛替え工程を模式的に示した側面図である。 （ａ）、（ｂ）は、図５（ｃ）に続くレールの盛替え工程を模式的に示した側面図である。

以下、本発明の実施の形態によるセントルレール送り出しシステム、及びセントルについて、図面に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施の形態によるセントル１は、ＮＡＴＭ工法等の山岳トンネルの施工において、地山を掘削するとともに掘削壁面に吹付けモルタル（吹付けコンクリート）で被覆したり、ロックボルトを打設したり、防水シートを設置することを行った後所定の覆工位置に設置して覆工コンクリート２の打設を行ってトンネル覆工を構築するためのものである。セントル１は、例えばトンネル軸方向Ｘ１（図３参照）の１０〜１２ｍ程度の長さのスパンに対応したアーチ型枠１１を有している。

ここで、セントル１において、トンネル軸方向Ｘ１で覆工コンクリート２を打設する進行方向を「トンネル進行方向」、「前側」、「前方」といい、その反対方向を、「後側」、「後方」という。図３、図５及び図６において、紙面左側が切羽側であり、紙面右側から左側へ向けてセントル１が移設されて覆工コンクリート２が構築される。

セントル１は、掘削壁面２Ａのトンネル周方向に沿ってアーチ形状に形成され、周方向に３分割に分割されたアーチ型枠１１と、アーチ型枠１１をトンネル内空側から支持するセントル本体１０と、セントル本体１０に設けられ、トンネルの路盤面２Ｂに敷設されたレール３に沿って転動する車輪１２と、レール３をトンネル軸方向Ｘ１に移動可能に保持するレール把持ローラ４（レール保持部）と、セントル本体１０をレール３とともに上昇させる昇降装置５と、を備えている。

レール３は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、断面視コの字状で開口を上に向けてレール３に沿って延びる溝形鋼３０の底板３０ａに一体的に固定されている。レール３は、少なくとも２基分のセントル１の長さ寸法（セントル１によるコンクリート打設スパンで２スパン分の長さ）を有している。溝形鋼３０もレール３と同じ長さである。底板３０ａは平坦面を有し、この底板３０ａをトンネルの路盤面２Ｂに接地することで、レール３が安定した姿勢で配置される。つまり、レール３は、枕木が不要であり、レールクリップ等で固定されるものではない。

セントル本体１０は、図１、図３及び図４に示すように、トンネル軸方向Ｘ１から見て門型形状に枠組みされた支持台車１３と、支持台車１３上に設けられた上部作業台１４と、支持台車１３に設けられアーチ型枠１１を縮径可能に支持する型枠ジャッキ１５と、を備えている。

支持台車１３は、トンネル内空側に風管や掘削排土用の搬送コンベアを通過可能に支持している。各脚部１３Ａの下端には、車輪１２を回転可能に支持する車輪支持架台１６が車輪１２を挟んだ両側に一対で設けられている。支持台車１３のトンネル内空側には、例えばトラック等の車両が通行できるスペースが確保されている。
脚部１３Ａには、上下移動可能な昇降ジャッキ１７が設けられている。支持台車１３がレール３に載っている状態で、昇降ジャッキ１７が上下に伸縮駆動することで、アーチ型枠１１の上アーチ部１１Ａが打設位置と脱型位置との間で移動させることができる。側アーチ部１１Ｂは、上アーチ部１１Ａに対してヒンジ部を１１ａ介して接続されており、そのヒンジ部１１ａを中心にしてトンネル内空側に折り畳み可能に設けられている。

一対のレール把持ローラ４は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、それぞれのローラ回転軸４ａが上下方向に向けて配置され、脚部１３Ａの車輪支持架台１６の下面１６ａにスライドガイド部４１を介して設けられている。スライドガイド部４１は、スライド方向X２を上方から見てレール３に直交する方向に向けた状態で、車輪支持架台１６の下面１６ａに固定された固定片４２に支持されている。レール把持ローラ４は、ローラ回転軸４ａをレール把持ローラ４を挟んだ上下両側から保持する保持部４３がスライドガイド部４１に案内されて、レール３のウェブ３２に対して左右両側から挟持するように近接離反可能で、図２（ａ）に示す保持位置Ｑ１と図２（ｂ）に示す非保持位置Ｑ２との間でスライドできる構成となっている。

これによりレール把持ローラ４は、図２（ｂ）に示すように、コンクリート打設時にセントル本体１０を上昇位置に配置させた時、及び昇降移動時において、レール把持ローラ４をレール３のウェブ３２から離反させて、保持位置Ｑ１から非保持位置Ｑ２とすることができる。レール把持ローラ４が非保持位置Ｑ２のときには、レール軸方向から見てローラ内端４ｂがレール頭部３１から離れた位置となり、セントル本体１０を上昇させたときに、レール把持ローラ４がレール頭部３１に干渉することなく上方にかわすことができる。

昇降装置５は、セントル本体１０に複数設けられ、上下に伸縮可能なシリンダ５１を有している。シリンダ５１の下端は、伸長時に路盤面２Ｂに接地される。昇降装置５は、シリンダ５１を伸長させたときに、少なくともレール３及び溝形鋼３０が路盤面２Ｂから上方に浮き上がった状態となるように設定されている。

次に、上述したセントルに設けられるセントルレール送り出しシステムを使用してトンネル壁面にコンクリートを打設する施工方法について、図面に基づいて具体的に説明する。
ここでは、図５（ａ）〜（ｃ）及び図６（ａ）、（ｂ）に示すように、セントル１を使用して第１打設スパンＳ１でコンクリート打設した後、第１打設スパンＳ１からセントル１を次の第２打設スパンＳ２に移設する盛替え方法を主に説明する。

先ず、図５（ａ）は、第１打設スパンＳ１において、コンクリート打設が完了し、コンクリートを養生した後にアーチ型枠１１を脱型した状態を示している。この後、レール３の盛替え作業となる。
具体的には、図２（ａ）に示すように一対のレール把持ローラ４でレール３のウェブ３２を挟持して保持位置Ｑ１とした後、図４及び図５（ｂ）に示すように、昇降装置５のシリンダ５１を伸長させてレール３とともにセントル本体１０を上昇させる。つまり、昇降装置５でセントル本体１０を上昇させると、セントル本体１０に連結されている一対のレール把持ローラ４も上昇することになる。この上昇時に、レール把持ローラ４がレール頭部３１を下方から持ち上げることになるので、溝形鋼３０を有するレール３も路盤面２Ｂから上方に離れた位置に上昇する。

次に、図５（ｃ）に示すように、人力によりレール３をトンネル進行方向Ｅ１（紙面左側）に向けて送り出す。このとき、レール３は、レール把持ローラ４によって挟持された状態で保持されただけの状態であるので、人力によってレール３を移動させるときにレール把持ローラ４が回転するため、簡単にレール３を移動させることができる。なお、レール３の後端側（レール３を送り出す方向と反対側の端部）に移動を規制するストッパー（図示省略）を設けておくことが好ましい。このようなストッパーを設けておくことで、レール３の送り出し時にレール３が逸走してレール把持ローラ４から脱落することを防止することができる。送り出されたレール３は、第２打設スパンＳ２の領域内に延ばされた状態となる。

次に、図６（ａ）に示すように、昇降装置５のシリンダ５１を縮めることにより、セントル本体１０とともにレール３を下降させて路盤面２Ｂに接地する。その後、図２（ｂ）に示すように、左右一対のレール把持ローラ４をスライドガイド部４１に沿って移動させてレール３から離反させて非保持位置Ｑ２とする。これによりレール３の盛替えが完了となる。

続いて、図６（ｂ）に示すように、セントル本体１０をトンネル進行方向にレール３に沿って走行させて第１打設スパンＳ１から第２打設スパンＳ２に移動させる。これによりセントル１の１スパン分の移設が完了となり、図１に示すように、再びアーチ型枠１１を拡張して所定のアーチ形状にセットした後に、アーチ型枠１１と掘削壁面２Ａとの間にコンクリートを打設する作業が行われることになる。

次に、セントルレール送り出しシステム、及びセントルの作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施の形態では、図１に示すように、セントル１の移動用のレール３を盛り替える際に、昇降装置５によりセントル本体１０とともに、セントル本体１０にレール把持ローラ４によって保持されているレール３を上昇させる。このとき、レール３は路盤面２Ｂに設置されない上方の位置となり、レール把持ローラ４に対してトンネル軸方向Ｘ１に移動可能な状態で保持されているので、人力によって容易にレール３を次の打設スパンに向けて送り出すことができる。そして、レール３の送り出しが終わったときに、昇降装置５によりセントル本体１０とともにレール３を下降させて路盤面２Ｂに接地することでレール３を盛り替えることができる。その後、セントル本体１０を路盤面２Ｂに接地されたレール３に沿って次の第２打設スパンＳ２に移動させることで、セントル１を移設することができる。

このように、本実施の形態では、従来のように重機を使用してレール３を盛り替える必要がないことから、効率よくセントル１を移動することができ、作業時間を低減することができる。しかも、レール３を盛り替えるための重機によって作業スペースが占有されることを抑制することができ、他の作業への影響を低減することが可能となるので、工事の作業効率を向上させることができ、工期を短くすることができる。

また、本実施の形態では、レール３の送り出し時には、レール３を保持しているレール把持ローラ４が回転するので、小さな摩擦力によりスムーズに送り出すことが可能となり、作業員の負担を低減することができる。
また、セントル本体１０をレール３に沿って走行させる際には、レール把持ローラ４をレール３のウェブ３２から離反させて非保持状態とすることができるので、セントル本体１０をスムーズに走行させることができる。

上述のように本実施の形態によるセントルレール送り出しシステム、及びセントルでは、重機を使用することなく、作業スペースが占有されることを抑制することができ、効率よくセントルを移動することができ、作業時間を低減することができる。

以上、本発明によるセントルレール送り出しシステム、及びセントルの実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施の形態のように、レール保持部として一対のレール把持ローラ４でレール３のウェブ３２を挟持するように近接離反可能に保持する構成としているが、このような構成であることに限定されることはなく、他の構成のレール保持部を採用することが可能である。

また、本実施の形態では、レール３に溝形鋼３０が設けられているが、この溝形鋼３０を省略することも可能である。

さらに、レール保持部（レール把持ローラ４）や昇降装置５の取付け位置、数量等の構成は、トンネル断面の大きさ、セントル本体１０の重量、大きさ、形状等に応じて適宜変更可能である。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１ セントル
２ 覆工コンクリート
２Ａ 掘削壁面
２Ｂ 路盤面
３ レール
４ レール把持ローラ（レール保持部）
４ａ ローラ回転軸
５ 昇降装置
１０ セントル本体
１１ アーチ型枠
３０ 溝形鋼
３２ レールのウェブ
４１ スライドガイド部
５１ シリンダ
Ｓ１ 第１打設スパン
Ｓ２ 第２打設スパン
Ｑ１ 保持位置
Ｑ２ 非保持位置

Claims (3)

1. トンネルコンクリート打設用の型枠を有するセントル本体に設けられるセントルレール送り出しシステムであって、
   前記セントル本体に設けられ、トンネルの路盤面に敷設されたレールに沿って転動する車輪と、
   前記レールをトンネル軸方向に移動可能に保持するレール保持部と、
   前記セントル本体を前記レールとともに上昇させる昇降装置と、
   を備え、
   前記レール保持部で保持された前記レールは、前記昇降装置で前記セントル本体を上昇させた状態において、トンネル進行方向に送り出し可能に設けられていることを特徴とするセントルレール送り出しシステム。
2. 前記レール保持部は、前記レールのウェブを左右両側から挟持するように近接離反可能に配置され、ローラ回転軸を上下方向に向けた一対のレール把持ローラであって、
   コンクリート打設時に前記セントル本体を前記レールに沿って移動させる際に、前記レール把持ローラを前記ウェブから離反させた非保持位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載のセントルレール送り出しシステム。
3. トンネルコンクリート打設用の型枠を有するセントル本体と、
   該セントル本体に設けられ、トンネルの路盤面に敷設されたレールに沿って転動する車輪と、
   前記レールをトンネル軸方向に移動可能に保持するレール保持部と、
   前記セントル本体を前記レールとともに上昇させる昇降装置と、
   を備え、
   前記レール保持部で保持された前記レールは、前記昇降装置で前記セントル本体を上昇させた状態において、トンネル進行方向に送り出し可能に設けられていることを特徴とするセントル。

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