JP2022001729A - セントルフォームの面板、セントルおよびセントルフォームの面板の加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トンネルの覆工コンクリートの表面の外観品質を向上させるセントルフォームの面板、セントル、セントルフォームの面板の加工方法を提供する。【解決手段】トンネル覆工コンクリート成形用フォーム１２，１３，１４は鋼材よりなり、覆工コンクリートを成形するための面板１２１，１３１，１４１を有する。面板１２１，１３１，１４１にはコンクリート成形面１２２，１３２，１４２が形成されている。コンクリート成形面１２２，１３２，１４２の全体には、球形の投射材を用いたショットピーニングによって球状の凹面を有する凹凸面が形成される。ショットピーニング前における成形面１２２，１３２，１４２の硬さがビッカース硬さにおいて１２０〜１４０ＨＶであり、ショットピーニング後の硬さは、１９８ＨＶ以上である。【選択図】図２

Description

本発明は、トンネルの内周面における覆工コンクリートの成形に用いられるセントルにおいて、そのセントルを構成するためのセントルフォーム（以下、フォームという）に関するものである。特に、本発明は、前記フォームの面板、セントルおよびフォームの面板の加工方法に関するものである。面板は、その表面のコンクリート成形面において覆工コンクリートを成形する。

前記フォームの面板には、覆工コンクリートの硬化後において覆工コンクリートからの離型性が要求される。通常、前記面板は圧延工程を経た一般構造用圧延鋼材（以下、鋼板という）によって形成される。そして、覆工コンクリートの成形時には、打設された覆工コンクリートからの面板の離型性を確保するために、面板の成形面に離型剤が塗布される。この場合、面板の成形面が圧延されたままの平滑な面を維持した状態であると、離型剤を保持する能力が低い。このため、覆工コンクリートの表面からの面板の離型を適切に行い得ないこともある。また、成形を行い得ても、離型剤が流れ落ちやすいために、覆工コンクリートの成形が終了するごとに、離型剤の塗布作業と、その塗布作業の前段の作業である成形面の清掃作業とが頻繁に必要になる。従って、覆工コンクリートの成形作業の効率よく実行することができない。

特許文献１に開示された技術は、コンクリート二次製品用の一般的なコンクリート型枠に関するものである。そして、この特許文献１のコンクリート型枠においては、コンクリート型枠の表面に微細な凹凸をサンドペーパー掛けやサンドブラスト、あるいは電気化学処理などを施す。このことによってコンクリート型枠の成形面に対して、あたかもすりガラスのような微細な凹凸を形成している。そして、その凹凸に離型剤を保持できるようにしている。

また、特許文献２に開示された技術においては、セントルのフォームとして使用されるコンクリート型枠が開示されている。この特許文献２におけるコンクリート型枠においては、その表面にセラミック層を設けている。このセラミック層に離型剤を塗布すれば、セラミック層の表面には凹凸が形成されているために、離型剤が良好に保持されるとしている。

特開昭６１−１８９９０６号公報 特開昭６２−５９７５９号公報

以上の特許文献１,２に記載のコンクリート形枠の成形面は、圧延工程を経ただけの鋼板の平滑な成形面と比較すれば、離型剤の保持機能は高いと考えられる。
ところで、覆工コンクリートは、砂利などの骨材を含んだいわゆる生コンの状態で、フォームに形成された打設口からトンネルの内壁面とフォームの面板との間の間隔部分に吐出されて、その間隔部分に打設される。従って、骨材を含んだコンクリートがフォームの面板の成形面上を流れ落ちるため、その成形面が前記骨材などによる擦過によって削られる。

特許文献１のコンクリート型枠においては、コンクリート型枠の成形面の硬度がそのコンクリート型枠の製造加工時の硬度が維持されているだけであるため、それほど高い硬度ではない。従って、成形面の微細な凹凸が骨材などの擦過によって容易に削り取られる。このため、削り取られた部分における離型剤の保持機能が低下する。従って、凹凸が著しく削られた部分と、あまり削られない部分との間に覆工コンクリートに対する離型作用に差異が生じる。そして、離型剤の保持機能が低下した部分においては、離型作用の低下のために、覆工コンクリートの成形面が粗状になる。その結果、覆工コンクリートの表面に面粗度のムラが生じて、仕上げられた覆工コンクリートの外観品質が低下する。

特許文献２のコンクリート型枠において、成形面が削られるということは、セラミック層の表面側あるいはセラミック層全体が剥落するということを意味する。このため、セラミック層の厚さや面粗度が均一状態から変化したり、場合によってはセラミック層が深く抉られたり、セラミック層が部分的に消滅したりする。従って、このようなコンクリート型枠を用いると、特許文献１のコンクリート型枠を用いた場合よりも、成形されたコンクリートの表面の外観品質がさらに低下する結果となる可能性が高い。そもそも、コンクリート型枠の表面にセラミック層を設ける構成は、コンクリート型枠の表面を粗状にして、その表面にセラミックが溶射などによって固着されるものであるため、セラミックの固着には大規模な設備と手間のかかる工程を要する。さらに、コンクリートの打設にともなってセラミック層の表面が剥落したりした場合は、既存のセラミック層全体を剥がして新たなセラミック層を再度設ける必要があって、メンテナンスにも多大な手間がかかるものである。

本発明のセントルフォームの面板においては、トンネル覆工コンクリートを成形するために、鋼材よりなる複数枚のフォームが連結して構成されたセントルにおいて、前記フォームのコンクリート成形面を形成する面板の同コンクリート成形面の全体には、球形の投射材を用いたショットピーニングによって球状の凹面を有する凹凸面を形成したことを特徴とする。

本発明のセントルにおいては、前記面板を有するセントルフォームを複数枚並設状態で連結したことを特徴とする。
本発明のフォームの面板の加工方法においては、平均粒径が０．６〜１．０ミリメートル、ビッカース硬さが２００〜６００ＨＶの球形の投射材を、面板のコンクリート成形面に対して０．２〜０．６メガパスカルの圧力で投射して、前記コンクリート成形面に凹凸面を形成することを特徴とする。

従って、本発明によれば、凹凸面の連続した球形の凹部に離型剤が保持され、覆工コンクリートの表面からの面板の離型が適切に実行される。また、ショットピーニングによって面板の成形面の硬度が増すため、圧延工程を経ただけの平滑な成形面と比較すれば、擦過に対する耐久性が向上して、多数回にわたる覆工コンクリートの打設が可能になる。しかも、成形面にショットピーニングを施すだけであるから、その凹凸面の加工は容易である。

本発明によれば、面板の成形面の耐久性を向上できて、覆工コンクリートの成形を多数回行っても、覆工コンクリートの外観品質を向上できるという効果を発揮する。

覆工コンクリートの打設状態を示す断面図。 セントルを示す斜視図。 覆工コンクリートの打設途中の状態を示す断面図。 同じく覆工コンクリートの打設途中の状態を示す断面図。 第１実施形態における天井部フォームを示す平面図。 第１実施形態における側部フォームを示す側面図。 フォームの面板に対するショットピーニング状態を示す断面図。 試験片に対するショットピーニング状態を示す簡略図。 試験片に対する摩耗試験状態を示す簡略図。 （ａ）は、第１〜第３試験片を示す斜視図、（ｂ）は、第４試験片を示す斜視図、（ｃ）は、第５試験片を示す斜視図、（ｄ）は、試験片のベースを示す斜視図。 摩耗試験結果を示すグラフ。 １分間の摩耗試験結果を示すグラフ。 １０分間の摩耗試験結果を示すグラフ。 第１試験片の摩耗状態を示す線図。 第２試験片の摩耗状態を示す線図。 第３試験片の摩耗状態を示す線図。 第４試験片の摩耗状態を示す線図。 第５試験片の摩耗状態を示す線図。 第２実施形態における天井部フォームを示す平面図。 第２実施形態における側部フォームを示す側面図。 第３実施形態を示す斜視図。

（第１実施形態）
本発明を具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、トンネル１００は、その内周面に覆工コンクリート（以下、コンクリートという）１０１が打設される。

図１および図２に示すように、全体としてアーチ型をなすセントル１１は、トンネル１００内において図示しない支持装置上に支持され、セグメント化された複数枚の下部，側部，天井部フォーム１２〜１４により構成されている。下部フォーム１２，側部フォーム１３および天井部フォーム１４は、トンネル１００の周方向および延長方向において連続して並設されて、連結される。各フォーム１２〜１４は、湾曲した面板１２１，１３１，１４１を有しており、これらの面板１２１，１３１，１４１の外側面がそれぞれコンクリート成形面（以下、成形面という）１２２，１３２，１４２になっている。図１の１２３，１３３，１４３，は隣接するフォーム１２〜１４を連結するためのフランジを示す。

図１および図２に示すように、側部フォーム１３および天井部フォーム１４の各面板１３１，１４１には、開口１５が形成されている。下部フォーム１２の面板１２１には開口１５が設けられていない。各開口１５には、開口蓋２１が着脱可能に設けられる。適当位置の開口蓋２１には打設口２３が透設されており、その打設口２３には、打設口蓋２４が着脱可能に設けられる。開口蓋２１および打設口蓋２４は前記面板１３１，１４１の一部を構成しており、従って、開口蓋２１および打設口蓋２４は成形面１３２，１４２の一部を構成する。

図３および図４に示すように、各開口１５に開口蓋２１が嵌合されて、各開口１５が閉鎖された状態で、打設口２３にコンクリート供給パイプ（図示しない）が接続される。そして、前記コンクリート供給パイプを介して、下側に位置する打設口２３から順に各フォーム１２〜１４の成形面１２２，１３２，１４２とトンネル１００の内周面との間の間隔部分に対して生コン状態のコンクリート１０１が供給される。前記間隔部分に対するコンクリート１０１の打設後、打設口２３は打設口蓋２４によって閉鎖される。このようにすることにより、前記間隔部分にコンクリート１０１が充填され、そのコンクリート１０１が養生されて、硬化された後に、セントル１１がコンクリート１０１から離型される。なお、コンクリート１０１の打設は全打設口２３から行う必要はなく、適切に選択された打設口２３から行われる。コンクリート１０１の打設に利用された打設口２３は打設口蓋２４によって閉鎖される。

そして、図５および図６に示すように、開口蓋２１および打設口蓋２４を含む各フォーム１２〜１４の成形面１２２，１３２，１４２の全体には、多数（無数に近い）の凹部を連続して分布させた凹凸面３０が形成されている。この凹凸面３０の凹部は離型剤を保持するためのものである。

開口蓋２１および打設口蓋２４を含む前記成形面１２２，１３２，１４２の凹凸面３０は、図７に示すように、成形面１２２，１３２，１４２の全体に対して、ショットピーニング装置のショットノズル３１から投射材としての鋼球が投射されることにより形成される。従って、凹凸面３０は、鋼球の周面形状にならう曲面状である球状凹面を有した凹部の連続形状になる。このように、凹凸面３０をショットピーニングによって形成することにより、成形面１２２，１３２，１４２が硬化されている。

以上のように構成されたセントル１１は以下のように使用される。
下部フォーム１２，側部フォーム１３および天井部フォーム１４がセントル１１の組立部材として用いられる。そして、開口蓋２１および打設口蓋２４を含むコンクリート成形面１２２，１３２，１４２の全体に離型剤が塗布される。塗布された離型剤は、凹凸面３０の凹部を含む全体に保持される。

この状態で、図１に示すように、セントル１１が所定位置に配置されて、成形面１２２，１３２，１４２とトンネル１００の内周面との間の間隔部分に打設口２３を介して生コン状態のコンクリート１０１が打設される。このとき、生コン状態のコンクリート１０１は、打設口２３の位置から側部フォーム１３，天井部フォーム１４，開口蓋２１および打設口蓋２４などのコンクリート成形面１３２，１４２上を流れ落ちる。このため、側部フォーム１３，天井部フォーム１４，開口蓋２１および打設口蓋２４などの成形面１２２，１３２，１４２に対してコンクリート１０１に混入された砂や礫などの骨材による擦過負荷が作用する。なお、下部フォーム１２のコンクリート成形面１２２は、下側ほど後退する起立した湾曲面であるため、骨材による擦過負荷は小さい。

打設されたコンクリート１０１が硬化すると、フォーム１２〜１４が、セントル１１の内側の退避位置に移動されることにより、そのフォーム１２〜１４がコンクリート１０１の成形された表面から離脱される。次いで、セントル全体がトンネル延長方向に移動される。そして、その移動された位置において成形面１２２，１３２，１４２に清掃が施されて、成形面１２２，１３２，１４２に再度離型剤が塗布される。そして、フォーム１２〜１４がセントル１１の外側の成形位置に移動されて、前記と同様にしてコンクリート１０１の打設が継続される。

コンクリート１０１の打設に際して、成形面１２２，１３２，１４２に球状の凹部を有する凹凸面３０が施されているため、離型剤は成形面１２２，１３２，１４２に塗布されているが、特に、凹凸面３０の凹部内に適切に保持される。従って、成形面１２２，１３２，１４２はコンクリート１０１からの良好な剥離性を得て、高品質の表面のコンクリート１０１を得ることができる。また、ショットピーニング加工によって、フォーム１２〜１４の成形面１２２，１３２，１４２の硬度が高められて、耐久性が向上されているため、トンネル延長方向にセントルを移動しながら、高品質の表面を有するコンクリート１０１の打設を多数回実行できる。

そこで、以下に、面板１２１，１３１，１４１と同じ材質の実験片を用いて、フォーム１２〜１４の成形面１２２，１３２，１４２の硬度，すなわち擦過に対する耐久性を検証する実験について説明する。

この実験においては、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す第１〜第３試験片５１〜５３および第４，第５試験片６１，６２を用意した。そして、第１〜第３試験片５１〜５３および第４，第５試験片６１，６２の表面に砂礫状の粒体を所定の接触圧力を付与しながら通過させた。これにより、その粒体によって第１〜第３試験片５１〜５３および第４，第５試験片６１，６２の表面を擦過させて、擦過後における第１〜第３試験片および第４，第５試験片６１，６２の表面の摩耗度合いを触針式粗さ計によって計測した。触針式粗さ計としては、例えば、株式会社東京精密製のサーフコム１８００Ｇが用いられた。

さらに、実験の内容を詳細に説明する。
第１〜第３試験片５１〜５３および第４，第５試験片６１，６２には、図１０（ｄ）に示すベース５０を用いた。このベース５０は、面板１２１，１３１，１４１と同じ材質で、同じ厚さである。ベース５０には、日本工業規格の「ＪＩＳ Ｇ ３１０１」に示す機械構造用炭素鋼鋼板における一般構造用圧延鋼材である「ＳＳ４００」を用いており、幅Ｗが２５ｍｍ、長さＬが７５ｍｍ、厚さＴが６ｍｍである。「ＳＳ４００」は、ビッカース硬さ（ＨＶ）で、１２０〜１４０ＨＶであり、第１〜第３試験片５１〜５３および第４，第５試験片６１，６２のベース５０には、ビッカース硬さ１２０ＨＶのものを用いた。そして、図１０（ａ）に示す第１〜第３試験片５１〜５３は、ベース５０の表面に対して、後述のように、異なる態様のショットピーニングによって凹凸面３０を形成した。

第１〜第３試験片５１〜５３に対するショットピーニングは、それぞれ正規分布の中央値の粒径が０．８ミリメートル（ｍｍ）、硬さがビッカース硬さ（ＨＶ）において４５０ＨＶ，５１０ＨＶ，５６０ＨＶの３種類の球形をなす鋼製投射材を投射したものである。これらの投射材は、図８に示すように、ノズル４３から第１〜第３試験片５１〜５３の表面に対して、０．５メガパスカル（ＭＰａ）の投射圧力となるように１分間に９．８キログラム（Ｋｇ）の量で、かつ、ベース５０の表面に対して投射角度９０度で２分間継続して投射された。従って、図１０（ａ）に示す第１〜第３試験片５１〜５３の各ベース５０の表面には、それぞれ、異なる態様の凹凸面３０が形成される。

そして、第１〜第３試験片５１〜５３の凹凸面３０に対して、マイクロビッカース硬さ試験機（株式会社フューチュアテック社製 ＦＭ−３００）を用い、日本工業規格の「ＪＩＳ Ｚ ２２４４」に従って、試験荷重２５ｇｆ、荷重保持時間１０秒で、ビッカース硬さ試験を行った。その結果を表１においてビッカース硬さ（ＨＶ）の数値を表す。表１から明らかなように、第１〜第３試験片５１〜５３の表面から２０マイクロメートル（μｍ）の深さの位置においては、第１試験片５１の凹凸面３０がビッカース硬さ２５３ＨＶで最も硬く、次いで第２試験片５２の凹凸面３０がビッカース硬さ２４９ＨＶで２番目に硬く，第３試験片５３の凹凸面３０がビッカース硬さ２４８ＨＶで３番目に硬い。第１〜第３試験片５１〜５３の表面から２５０μｍの深さの位置においては、第３試験片５３の凹凸面３０がビッカース硬さ２０４ＨＶで最も硬く、次いで第２試験片５２の凹凸面３０がビッカース硬さ１９９ＨＶで２番目に硬く，第３試験片５３の凹凸面３０がビッカース硬さ１９８ＨＶで３番目に硬い。

図１０（ｂ）に示す第４試験片６１は、ベース５０の一側面に、厚さ３ｍｍのセラミックである酸化アルミニウム（以下、アルミナという）が溶射によってコーティングされて、セラミック層６３が形成されたものである。図１０（ｃ）に示す第５試験片６２は、ベース５０の一側面に同じく厚さ３ｍｍのエポキシ樹脂（以下、樹脂という）が塗布によってコーティングされて、樹脂層６４が形成されたものである。

また、第１〜第３試験片５１〜５３の凹凸面３０の硬さ試験と同様な条件によって第４，第５試験片６１，６２のセラミック層６３及び樹脂層６４の硬さ試験を行った。その結果、表１から明らかなように、セラミック層６３及び樹脂層６４の表面の位置においては、第４試験片６１のセラミック層６３のビッカース硬さは１０８０ＨＶ、樹脂層６４のビッカース硬さは１８ＨＶである。

そして、これらの第１〜第３試験片５１〜５３および第４，第５試験片６１，６２に対して、図９に示す装置によって前述した粒体３６の擦過による摩耗試験を行った。この装置は、図示しないモータによって矢印方向に回転される直径２２０ｍｍ、幅１２．７ｍｍのゴム輪３８を備えている。第１〜第３試験片５１〜５３および第４，第５試験片６１，６２は、レバー４０の一端に支持するとともに、レバー４０の支軸４１を介した反対側の端部には重錘４２を設けた。このため、ゴム輪３８の外周面に対して第１〜第３試験片５１〜５３及び第４，第５試験片６１，６２が５０ニュートン（Ｎ）の荷重で圧接される。

そして、ホッパ３７内に貯留された粒体３６、例えば、６号珪砂（有限会社竹折砿業所製）よりなる粒体３６がノズル３９を介してゴム輪３８と、第１〜第３試験片５１〜５３及び第４，第５試験片６１，６２との間に供給される。この粒体３６は、正規分布の中央値の粒径が０．２〜０．４ミリメートル（ｍｍ）であって、主成分が石英砂である。摩耗試験は、同一試験片５１〜５３，６１，６２に対して２回に分けて行われる。１回目の実験は１分間継続されて、ゴム輪３８の回転速度が毎分３０回（３０ｒｐｍ），粒体３６の供給量は、分当たり３５０グラム（ｇ）である。２回目の実験は１０分間継続されて、ゴム輪３８の回転速度は、３０ｒｐｍ、粒体３６の供給量は、同様に分当たり３５０ｇである。第１〜第３試験片５１〜５３及び第４，第５試験片６１，６２は、１回目および２回目とも前述した５０Ｎの荷重でゴム輪３８に圧接される。

以上のようにして、第１〜第３試験片５１〜５３の凹凸面３０と第４，第５試験片６１，６２のセラミック層６３および樹脂層６４に対して摩耗試験を実行した。そして、前述の触針式粗さ計により、図１０（ａ）〜（ｃ）示すように、非摩耗部および摩耗部４５の中央部を縦断（線４６の位置）するように、第１〜第３試験片５１〜５３の凹凸面３０と第４，第５試験片６１，６２のセラミック層６３および樹脂層６４の表面形状を計測した。その計測結果を図１１〜図１３及び図１４〜図１８に示す。また、非摩耗部の平均高さと摩耗部４５の線形近似線における最大摩耗位置との差から摩耗量を算出し、その結果を表２及び表３に表した。

表２，表３と、図１１〜図１３及び図１４〜図１８とから明らかなように、１回目および２回目の摩耗試験において、ベース５０の表面に対してショットピーニングを行った第１〜第３試験片５１〜５３の摩耗量が第４，第５試験片６１，６２の摩耗量より少ない。表２，図１１および図１２から明らかなように、１回目である１分間の試験後は、第１試験片５１の摩耗度合いが最も少なく、次いで、第２試験片５２，第３試験片５３の順である。表３，図１１および図１３から明らかなように、２回目である１０分間の試験後は、第３試験片５３の摩耗度合いが最も少なく、次いで、第２試験片５２，第１試験片５１の順である。

また、ここで、第４試験片６１のセラミック層６３の硬さは、第１〜第３試験片５１〜５３の凹凸面３０より高いが、このセラミック層６３は脆性破壊によって大きく摩耗損傷状態になったものと考えられる。樹脂層６４の摩耗量が大きいのは、エポキシ樹脂は低硬度であることが原因であると考えられる。

以上のように、第１〜第３試験片５１〜５３の凹凸面３０の摩耗度合いが、第４，第５試験片６１，６２のセラミック層６３より低い。このため、この第１〜第３試験片５１〜５３と同じ材質の鋼板を用いるとともに、同様なショットピーニングを施した面板１２１，１３１，１４１は、その成形面１２２，１３２，１４２のコンクリート打設に対する摩耗耐久性が高くなって、摩耗しにくくなる。以上の実施形態の結果においては、成形面１２２，１３２，１４２のビッカース硬さが少なくとも２４０ＨＶであれば、成形面がセラミック層６３や樹脂層６４によって形成された面板と比較して、高い耐摩耗性を有することを示している。そのため、ショットピーニングによって加工された成形面１２２，１３２，１４２の離型剤の保持機能が高くなり、コンクリート１０１を多数回打設しても、仕上げ品質の高いコンクリート１０１を得ることができるとともに、成形面１２２，１３２，１４２のメンテナンスが容易になる。

本実施形態においては、以下の効果がある。
（１）面板１２１，１３１，１４１の成形面１２２，１３２，１４２にショットピーニングによって凹凸面３０を形成するため、その成形面１２２，１３２，１４２に対して離型剤の保持機能を向上させることができて、コンクリート１０１の表面の仕上げ品質を向上できる。

（２）ショットピーニングによって成形面１２２，１３２，１４２の硬度が増して、摩耗しにくくなるため、特許文献１，２とは異なり、成形面１２２，１３２，１４２の耐久性が向上する。このため、多数回のコンクリート１０１の打設を経ても、凹凸面３０の離型剤の保持機能を長く維持できる。従って、成形面のメンテナンス回数を少なくできて、コンクリート１０１の打設作業の効率化、ひいてはトンネルのコンクリート１０１の工期短縮が可能になる。

（３）凹凸面３０を鋼球によるショットピーニングによって形成するため、多数（無数に近い）の凹部が球状面によって形成される。従って、特許文献１のように成形面に擦過によって凹部を形成した構造とは異なり、凹部に応力集中が生じることを回避できる。従って、フォーム１２〜１４，開口蓋２１および打設口蓋２４を高強度なものとすることができる。

（４）面板１２１，１３１，１４１の成形面１２２，１３２，１４２の高硬度化がショットピーニングによって行われるため、特許文献２とは異なり、その高硬度化は容易である。

（５）前述のように、ショットピーニングによって面板１２１，１３１，１４１の成形面１２２，１３２，１４２の硬度を高めて、耐久性を向上できる。このため、面板１２１，１３１，１４１として、高い硬度材質の鋼板を使用することが不要となる。すなわち、面板１２１，１３１，１４１として、湾曲加工などの加工が容易な硬度が高くない鋼板を使用できて、面板１２１，１３１，１４１の湾曲などの製造加工が容易になる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図１９および図２０について説明する。
本実施形態においては、側部フォーム１３および天井部フォーム１４の面板１３１，１４１のコンクリート成形面１３２，１４２において、各開口１５の下側のコンクリート成形面１３２，１４２と、各開口１５の開口蓋２１および打設口蓋２４には、硬化部２６が形成されている。この硬化部（濃いグラデーション部分）２６は、表面硬度を部分的に他の部分より高くしている。ただし、図１９から明らかなように、天井部フォーム１４の頂部の打設口蓋２４には硬化部２６はなくてもよい。

前記各硬化部２６は、同硬化部２６の形成予定位置に対してショットピーニングによって形成される。従って、この硬化部２６においても、凹凸面３０と同様に、鋼球の周面形状にならう凹凸面３０が連続する。このため、硬化部２６も凹凸面３０の一部を構成する。この場合、硬化部２６の形成は、硬化予定部の凹凸面３０に対して再度のショットピーニングを行ったり、硬化予定部のショットピーニングを他の部分より長時間行ったりすればよい。あるいは、硬化予定部の投射において投射される鋼球を硬度の高いものや比重の大きいもの、あるいは粒径を大きなものに切換えたり、硬化予定部の投射において投射圧力を高くしたりすることによって実行される。鋼球として硬度の高いものを用いた場合は投射速度を必ずしも速くすることはないが、比重の高いものや、粒径の大きなものにした場合には、投射速度を速くすることが好ましい。なお、再度のショットピーニングは、その回数は複数回であってもよい。

擦過負荷は、特に、打設口２３の下部側に与えられる。この場合、本実施形態においては、打設口２３の下部側に硬化部２６が形成されている。このため、打設口２３の下部側に、コンクリート１０１によって大きなダメージが与えられることを回避できる。従って、コンクリート１０１の打設を多数回行っても、フォーム１２〜１４，開口蓋２１および打設口蓋２４のコンクリート成形面１２２，１３２，１４２で成形されるコンクリート１０１の表面の品質の低下を抑制できる。このため、コンクリート１０１の表面にムラが生じることを回避できて、成形されたコンクリート表面の外観品質を向上できる。

本実施形態においては、以下の効果がある。
（１）打設口２３の下部側におけるコンクリート成形面１２２，１３２，１４２には高硬度の凹凸面３０を形成したことにより、コンクリート１０１の流下におけるコンクリート成形面１２２，１３２，１４２が受けるダメージを抑制できる。このため、コンクリート表面の外観品質を良好にできる。

（２）ショットピーニングを２回以上実施したり、鋼球の投射圧力を高くしたりすることなどによって硬化部２６を形成できるため、加工工程を簡素化できる。
（３）硬化部２６がコンクリートによる擦過負荷が大きくなる面に形成されている。言い換えれば、下部のフォーム１２のように、擦過負荷が小さいところには硬化部２６を形成する必要性が低いため、硬化部２６の形成のための手間を少なくできる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を図２１に基づいて説明する。
第３実施形態においては、セントル１１が下部フォーム１２，下側部フォーム１３ａ，上側部フォーム１３ｂおよび天井部フォーム１４により構成されている。そして、本実施形態においては、開口１５は下部フォーム１２の面板１２１には形成されることがなく、下側部フォーム１３ａおよび上側部フォーム１３ｂの各面板１３１に１箇所、天井部フォーム１４の面板１４１には３箇所に形成されている。開口１５は前記とは異なり、下部フォーム１２に形成されてもよい。また、開口１５を有する下部フォーム１２，下側部フォーム１３ａ，上側部フォーム１３ｂおよび天井部フォーム１４は、セントル１１の種類や仕様などに応じて適宜に決定される。その場合、開口１５の数や位置も適宜に決定される。そして、セントル１１を構成するフォームの数や種類も適宜に決定される。つまり、セントル１１の開口１５の位置および数は、各種の要求や事情に応じて任意である。

コンクリート打設に利用される打設口２３の位置は、トンネル１００の内径，セントル１１の種類や長さなどの各種の条件に応じて適宜に設定される。
本実施形態においては、コンクリート打設に利用される打設口２３が形成された面板１３１，１４１と、その面板１３１，１４１の下部の面板１３１が他のフォーム１２〜１４の面板１２１，１３１，１４１より高硬度の材質のものが用いられている。この場合、他の面板１３１，１４１より高硬度の面板１３１，１４１に位置する開口蓋２１および打設口蓋２４の少なくとも一方は、同様に高硬度の材質のものを用いることが好ましい。本実施形態においては、下部フォーム１２の面板１２１は摩耗度合いが小さいため、高硬度の材質は用いられていない。ただし、下部フォーム１２にコンクリート打設に利用される打設口２３が存在する場合は、面板１２１や開口蓋２１などに高硬度材質のものを用いることもできる。なお、天井部フォーム１４の面板１４１はその摩耗が少ない場合もあり、このような場合は、天井部フォーム１４の面板１４１に高硬度のものは用いなくてもよい。

図２１において、この高硬度の面板１３１，１４１は、それにドットを付して示している。この高硬度の材質の面板１３１，１４１や開口蓋２１などとしては、他の面板１２１，１３１，１４１などを構成する一般構造用圧延鋼材である「ＳＳ４００」より高硬度の「Ｓ４５Ｃ」（日本工業規格による）などの炭素含有量の多い鋼材が用いられる。それ以外に、他の高硬度材料のものが用いられてもよい。あるいは、面板１３１，１４１などの基板（図示しない）の表面に前記「Ｓ４５Ｃ」などを貼り合わせたクラッド材が用いられてもよい。なお、「Ｓ４５Ｃ」のビッカース硬さは、２４０〜２７０ＨＶのものが多く、「ＳＵＳ４３０」のビッカース硬さは２００ＨＶ前後のものが多い。さらには、面板１３１，１４１をより高硬度にするために、他の面板１２１，１３１，１４１よりショットピーニングの投射圧力を高くしたり、ショットピーニングの回数を増やしたりしてもよい。

従って、本実施形態においては、以下の効果を有する。
（１）打設口２３からコンクリートが流れる面板１３１，１４１として、高硬度材質のものが用いられるため、コンクリートが流れる部分が局部的に摩耗することを少なくできる。

（２）高硬度材質の面板が摩耗負荷が高い一部のフォームに設けられているため、セントル１１全体の設備コストを抑えることができる。
（変更例）
本発明は前記第１〜第３実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様で具体化することも可能である。

・面板１２１，１３１，１４１として、コンクリートが流れ落ちない位置のものも含めて、「Ｓ４５Ｃ」などの「ＳＳ４００」以外の他の種類の炭素鋼鋼板、あるいは「ＳＵＳ４３０」などのステンレス鋼鋼板を用いること。

・ショットピーニングの投射材として、前記実施形態とは異なる材質のもの、例えば、球状をなすステンレススチール、セラミックを用いること。
・面板１２１，１３１，１４１などの成形面１２２，１３２，１４２の凹凸面３０の硬さを変更すること。例えば、ショットピーニングによって形成された凹凸面３０の硬さを、１５０ＨＶ以上で、２７０ＨＶを下回る硬さにすること。あるいは２７０ＨＶを上回る硬さとすること。ショットピーニングによって凹凸面３０を形成するためには、面板１２１，１３１，１４１は、投射材より低硬度のものであればよい。

・ショットピーニングにおける投射材の硬さを例えば、「ＳＳ４００」より硬いが、４５０ＨＶ未満のもの（例えば、４００ＨＶ）としたり、５６０ＨＶを越えるもの（例えば、６００ＨＶ）としたり、任意に変更すること。

・ショットピーニングにおいて、正規分布の中央値における粒径が０．６〜１．０ミリメートルの投射材を用いること。
・ショットピーニングにおいて、正規分布の中央値における粒径が０．７〜０．９ミリメートルの投射材を用いること。

・ショットピーニングの工程を複数回に分けて、後工程のショットピーニング工程における投射圧力を前工程の投射圧力より弱くしたり、後工程のショットピーニング工程における投射材として、前工程の投射材より大径のものにしたりすること。このようにすれば、成形面１２２，１３２，１４２の凹凸面３０の凹凸の山における頂点の先鋭化を抑制できて、コンクリート１０１の仕上がりが良好になる。

・面板１２１，１３１，１４１の隣接する成形面１２２，１３２，１４２間の境界部分の段差をなくすために、ショットピーニングされた面板１２１，１３１，１４１の連結状態でその境界部分にさらにショットピーニングを実行すること。

・打設口２３を省略すること。この場合、開口１５から打設する。従って、この場合は開口１５がコンクリートの打設口になる。
・本発明とは直接関係ないが、ショットピーニングが施されないフォームによって前記各実施形態と同様に構成したセントルにおいて、打設口が配置される一部のフォームの面板に高硬度材質のものを用いることが考えられる。

（他の技術的思想）
前記実施形態から把握される技術的思想は以下のとおりである。
（Ａ）面板の成形面の硬さがビッカース硬さにおいて１５０〜２７０ＨＶの範囲内である請求項１に記載のセントルフォームの面板。

（Ｂ）面板の成形面の硬さがビッカース硬さにおいて２７０ＨＶ以上である請求項１に記載のセントルフォームの面板。

１１…セントル
１２…下部フォーム
１３…側部フォーム
１４…天井部フォーム
１５…開口
２３…打設口
２４…打設口蓋
２６…硬化部
３０…凹凸面
４５…摩耗部
５０…ベース
５１…第１試験片
５２…第２試験片
５３…第３試験片
１００…トンネル
１０１…覆工コンクリート
１２１…面板
１２２…コンクリート成形面
１３１…面板
１３２…コンクリート成形面
１４１…面板
１４２…コンクリート成形面

Claims (13)

1. トンネル覆工コンクリートを成形するために、鋼材よりなる複数枚のフォームが連結して構成されたセントルにおいて、
   前記フォームのコンクリート成形面を形成する面板の同コンクリート成形面の全体には、球形の投射材を用いたショットピーニングによって球状の凹面を有する凹凸面を形成したセントルフォームの面板。
2. 前記面板にはコンクリートをトンネルの内周面と前記面板との間の間隔に対して打設するための打設口を透設するとともに、その打設口の下部側における前記コンクリート成形面をコンクリート成形面の他の部分より高硬度にした請求項１に記載のセントルフォームの面板。
3. ショットピーニング前における成形面の硬さがビッカース硬さにおいて１２０〜１４０ＨＶの範囲内である請求項１に記載のセントルフォームの面板。
4. 前記成形面の硬さがビッカース硬さにおいて１５０〜２７０ＨＶの範囲内である請求項３に記載のセントルフォームの面板。
5. 請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の面板を有するセントルフォームを複数枚並設状態で連結したセントル。
6. セントルフォームの面板に、コンクリートをトンネルの内周面と前記面板との間の間隔に対して打設するための打設口を形成し、
   前記セントルを、前記打設口が形成された面板を有するセントルフォームと、打設口が形成されていない面板を有するセントルフォームとにより構成し、
   打設口が形成された面板を打設口が形成されていない面板より高硬度の材質のもので構成した請求項５に記載のセントル。
7. コンクリート打設に利用しない打設口を打設口蓋で閉塞し、コンクリート打設に利用する打設口を有する面板を他の面板より高硬度の材質のもので構成した請求項６に記載のセントル。
8. コンクリート打設に利用する面板の下部側のフォームの面板を前記高硬度の材質のもので構成した請求項７に記載のセントル。
9. 高硬度の材質の面板の部分における開口の蓋および前記打設口蓋は、面板と同様な高硬度の材質のもので構成した請求項７に記載のセントル。
10. 請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の面板に施すショットピーニング方法において、
    正規分布の中央値における粒径が０．６〜１．０ミリメートル、ビッカース硬さが４００〜６００ＨＶの球形の投射材を、面板のコンクリート成形面に対して０．２〜０．６メガパスカルの圧力で投射して、前記コンクリート成形面に凹凸面を形成するセントルフォームの面板の加工方法。
11. 前記投射材として、正規分布の中央値における粒径が０．７〜０．９ミリメートルのものを用いる請求項１０に記載のセントルフォームの面板の加工方法。
12. 前記コンクリート成形面全体にショットピーニングを施し、次いで、部分的な硬化予定部のショットピーニングを他の部分のショットピーニングより長時間行う請求項１１に記載のセントルフォームの面板の加工方法。
13. 前記コンクリート成形面全体にショットピーニングを施すとともに、硬化予定部の投射圧力を他の部分より高くする請求項１２に記載のセントルフォームの面板の加工方法。

Images