JP2022177650A - トンネル覆工方法及びトンネル覆工構造 - Google Patents

Abstract

【課題】トンネルのコンクリート覆工作業の作業効率を向上させる。【解決手段】トンネル覆工方法は、トンネル坑１の内壁と、トンネル坑１の所定の位置に設けられる鋼製の妻板３１Ａの一面３１ｃと、内周型枠２０と、によって区画された第１領域Ｒ１にコンクリートＣを打設し、二次覆工コンクリート１２Ａを構築する工程と、妻板３１の他面３１ｄと所定の間隔をあけた位置に鋼製の妻板３１Ｂを配置する工程と、二次覆工コンクリート１２Ａが硬化した後、内周型枠２０をトンネル坑１の軸方向に移動させて、内周型枠２０の他端部２０ｂが妻板３１Ｂに対向するように内周型枠２０を配置する工程と、トンネル坑１の内壁と、内周型枠２０と妻板３１Ａと、妻板３１Ｂと、によって区画された第２領域Ｒ２にコンクリートを打設し、妻板３１Ａを二次覆工コンクリート１２Ａとの間で埋設して二次覆工コンクリート１２Ｂを構築する工程と、を有する。【選択図】図３Ｆ

Description

本発明は、トンネル覆工方法及びトンネル覆工構造に関する。

特許文献１に示すように、トンネル覆工方法として、スチールフォーム（セントル）の端部に妻板を固定し、トンネル坑の内壁とセントルと妻板で覆われた領域にコンクリートを打設することが知られている。

実開昭４９－９３５３１号（実願昭４７－１３７０２７号）のマイクロフィルム

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、コンクリートが硬化した後に妻板を除去しているので、その分、作業時間を必要としていた。

本発明は、トンネルのコンクリート覆工作業の作業効率を向上させることを目的とする。

本発明のトンネル覆工方法は、トンネル坑の内側にトンネル坑の軸方向に順次、トンネル覆工コンクリートを構築するトンネル覆工方法であって、トンネル坑の内壁と、トンネル坑の周方向に延びトンネル坑の所定の位置に設けられる鋼製の第１妻板の一面と、トンネル坑の内壁との間に所定の隙間を形成する内周型枠と、によって区画された第１領域にコンクリートを打設し、第１覆工コンクリートを構築する工程と、第１妻板の他面と所定の間隔をあけた位置にトンネル坑の周方向に延びる鋼製の第２妻板を配置する工程と、第１覆工コンクリートが硬化した後、内周型枠をトンネル坑の軸方向に移動させて、内周型枠の端部が第２妻板に対向するように内周型枠を配置する工程と、トンネル坑の内壁と、内周型枠と、第１妻板と、第２妻板と、によって区画された第２領域にコンクリートを打設し、第１妻板を第１覆工コンクリートとの間で埋設して第２覆工コンクリートを構築する工程と、を有する。

また、本発明のトンネル覆工構造は、トンネル坑の内壁の周方向に沿って打設されたコンクリートと、トンネル坑の内壁の周方向に延在するとともに、トンネル坑の内壁の軸方向に所定の間隔をあけて設けられ、コンクリート内に埋設された鋼製の妻板と、を備える。

本発明によれば、妻板を取り外さず、そのままコンクリート内に埋設しているので、作業効率を向上させることができる。

本実施形態のトンネル坑の軸方向における断面図である。 本実施形態の覆工工程におけるトンネル坑を軸方向から見た断面図である。 本実施形態の覆工工程におけるトンネル坑の図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う部分断面図である。 本実施形態の覆工工程におけるトンネル坑の図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う部分断面図である。 本実施形態の覆工工程におけるトンネル坑の図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う部分断面図である。 本実施形態の覆工工程におけるトンネル坑の図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う部分断面図である。 本実施形態の覆工工程におけるトンネル坑の図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う部分断面図である。 本実施形態の覆工工程におけるトンネル坑の図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う部分断面図である。 本実施形態の木製の補助妻板の正面図である。 比較例に係る妻板の支持構造を示す図である。 比較例に係る妻板の支持構造を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

本実施形態に係るトンネル覆工方法は、トンネルＴを造成する際に、地山１０を掘削することにより生じた掘削坑１０ａの内壁１０ｂにコンクリートを覆工する方法に関するものである。具体的には、本実施形態に係るトンネル覆工方法は、地山１０を爆薬を用いて爆破して掘削することにより生じた掘削坑１０ａ、あるいは地山１０を掘削機などによって掘削することにより生じた掘削坑１０ａの内壁１０ｂに対してコンクリートを吹き付ける一次覆工後に行う二次覆工に関するものである。以下に、図１から図４を参照しながら、本実施形態に係るトンネル覆工方法について具体的に説明する。

本実施形態のトンネル覆工方法では、二次覆工コンクリート打設用のセントル２（移動式型枠装置）（図２参照）を、トンネルＴの軸方向（掘削坑１０ａの軸方向）に所定距離ずつ移動させて、掘削坑１０ａの軸方向に順次、二次覆工コンクリート１２を構築する。二次覆工コンクリート１２は、一次覆工コンクリート１１の内壁１１ａの形状に沿う略円弧状に形成される。なお、以下の説明では、掘削坑１０ａの内壁１０ｂに対してコンクリートを吹き付けて一次覆工コンクリート１１が既に構築され、その一次覆工コンクリート１１の内壁１１ａに既に防水シートＳが装着された後の工程について説明する。また、本実施形態では、一次覆工コンクリート１１によって形成された坑をトンネル坑１という。

まず、図２を参照して、セントル２及び内周型枠２０について説明する。

セントル２は、車輪（図示せず）を備えており、掘削坑１０ａ内に敷設されているレール（図示せず）に沿って移動可能に構成される。また、セントル２は、任意の位置で固定可能であり、内周型枠２０をトンネルＴの径方向（掘削坑１０ａの径方向）に移動させる油圧ジャッキ（図示せず）を備える。

内周型枠２０は、防水シートＳによって覆われた一次覆工コンクリート１１の内壁１１ａとの間に所定の隙間（空間）を空けて配置される。内周型枠２０は、トンネルＴの軸方向において、二次覆工コンクリート１２と同程度の長さを有する（図３Ａから図３Ｆ参照）。内周型枠２０の長さは、例えば、１０ｍ程度であるが、これに限らず、内周型枠２０の長さは、１０ｍ以上あるいは１０ｍ以下であってもよい。

次に、二次覆工コンクリート１２の具体的な覆工方法について説明する。本実施形態のトンネル覆工方法では、トンネルＴの軸方向に沿う異なる領域に、二次覆工コンクリート１２、妻板３１、補助妻板３２、鉄筋４などの同一の要素が設けられるため、以下では、便宜上、二次覆工コンクリート１２Ａ、二次覆工コンクリート１２Ｂ、妻板３１Ａ、妻板３１Ｂのように同一の要素であってもＡ，Ｂなど異なる付番を付して説明する。

図３Ａに示すように、二次覆工コンクリート１２Ａ内に埋設される鉄筋４Ａを、所定の位置に配置する。鉄筋４Ａは、二次覆工コンクリート１２Ａを含むトンネル覆工体の剛性を向上させるものである。鉄筋４Ａは、例えば、一次覆工コンクリート１１を介して支持されたアンカーである固定部材（図示せず）に固定される。

次に、図３Ａに示すように、トンネル坑１の所定の位置に、妻板３Ａ及び妻板３Ｂを配置する。妻板３Ａと妻板３Ｂとは、トンネル坑１の軸方向に所定の間隔をあけて配置される。本実施形態では図３Ａ～Ｆの矢印Ｙの方向に順番に二次覆工コンクリート１２が打設される。

妻板３Ａは、内周型枠２０の一端部２０ａ側に設けられ、防水シートＳによって覆われた一次覆工コンクリート１１の内壁１１ａと内周型枠２０との間の隙間を覆い区画する。妻板３Ａは、トンネル坑１の坑口部を含めて坑内において二次覆工コンクリート１２を構築する場合に用いられる。妻板３Ａは、トンネル坑１の周方向に一次覆工コンクリート１１の内壁１１ａ沿うように複数のユニットにより構成されて設けられる（図示せず）。周方向に隣り合う妻板３Ａの間は、コンクリートＣが漏れ出ないようにシール材などを設けるなどの処置が施される。なお、周方向に隣り合う妻板３Ａを密着させて配置する（例えば、隣り合う妻板３Ａ同士を溶接する、あるいは隣り合う妻板３Ａ同士を嵌合させる）ことができる場合には、シール材は不要である。

図２及び図３Ａなどに示すように、妻板３Ｂは、トンネル坑１の周方向に延びる鋼製の妻板３１と、妻板３１の内径側に設けられ、妻板３１の内周側の端部３１ａと内周型枠２０との間の隙間を覆う木製または鋼製の補助妻板３２と、を備える。図２に示すように、複数の妻板３１が、トンネル坑１の周方向に一次覆工コンクリート１１の内壁１１ａに沿うように並んで設けられる。また、複数の補助妻板３２が、妻板３１の内周縁とオーバーラップするようにして、トンネル坑１の周方向に並んで設けられる。周方向に隣り合う妻板３１の間及び周方向に隣り合う補助妻板３２の間は、コンクリートＣが漏れ出ないようにシール材などを設けるなどの処置が施されている。なお、隣り合う妻板３１同士、及び隣り合う補助妻板３２同士を密着させて配置する（例えば、隣り合う妻板３１同士を溶接する、あるいは隣り合う妻板３１，補助妻板３２同士を嵌合させる）ことができる場合には、シール材は不要である。

妻板３１Ａは、鉄筋４Ａに鋼製の支持部材５Ａを介して固定される。具体的には、支持部材５Ａは、一端が鉄筋４Ａに結束部材などによって固定され、妻板３１Ａを貫通するようにして妻板３１Ａに支持される。支持部材５Ａの外周には、おねじが形成されており、妻板３１Ａの両側面からナット６を締め付けることで、妻板３１Ａが所定の位置に固定される。なお、これに限らず、妻板３１Ａを、例えば、トンネル坑１の一次覆工コンクリート１１の内壁１１ａに防水シートＳを介在させて支持されたアンカー（図示せず）などに固定する、あるいは、これらの両方の手段を用いて妻板３１Ａを固定するようにしてもよい。

次に、内周型枠２０を備えたセントル２（移動式型枠装置）（図２など参照）をトンネル坑１の軸方向に移動させ、二次覆工コンクリート１２Ａを構築する位置に配置する。具体的には、図３Ａに示すように、内周型枠２０の他端部２０ｂが妻板３１Ａに対向するように内周型枠２０を配置する。なお、セントル２を移動させる工程と妻板３Ａを配置する工程との順序を入れ替えてもよい。

上述のようにして、二次覆工コンクリート１２Ａを構築する位置に内周型枠２０を配置した後、図３Ａに示すように、補助妻板３２Ａを妻板３１Ａと内周型枠２０とに支持、固定し、妻板３１Ａの内周側の端部３１ａと内周型枠２０との間の隙間を覆うように配置する。

図４に示すように、補助妻板３２（補助妻板３２Ａ）の一端側（妻板３１側）には、切り欠き３２ａが設けられ、補助妻板３２（補助妻板３２Ａ）の他端側（内周型枠２０側）には、切り欠き３２ｂが設けられる。図３Ａなどに示すように、補助妻板３２Ａの一端は、妻板３１Ａに固定されたボルト３１ｂを切り欠き３２ａに挿入した状態でナット７を締め付けることによって支持、固定される。また、補助妻板３２Ａの他端は、内周型枠２０に固定されたボルト２１を切り欠き３２ｂに挿入した状態で、ボルト２１の先端に取り付けられたブラケット２２と補助妻板３２Ａとの間にくさび８を打ち込むことにより、内周型枠２０の他端部２０ｂ側の側面に押し付けられることで支持、固定される。

このようにして、防水シートＳによって覆われた一次覆工コンクリート１１の内壁１１ａと、妻板３Ａの側面と、妻板３１Ａの鉄筋４Ａ側の側面（一面３１ｃ）と、補助妻板３２Ａの鉄筋４Ａ側の側面と、内周型枠２０と、によってコンクリートＣ（二次覆工コンクリート１２Ａ）を打設するための第１領域Ｒ１が区画される。

次に、図３Ｂに示すように、この第１領域Ｒ１にコンクリートＣを打設する。そして、このコンクリートＣが硬化することにより、二次覆工コンクリート１２Ａを含むトンネル覆工体が構築される。

本実施形態のトンネル覆工方法では、図３Ｃに示すように、第１領域Ｒ１内のコンクリートＣが硬化するまでの間に、次に構築する二次覆工コンクリート１２Ｂ内に埋設される鉄筋４Ｂを配置する。鉄筋４Ｂは、鉄筋４Ａと同様に、例えば、一次覆工コンクリート１１を介して支持されたアンカーである固定部材（図示せず）に固定される。

次に、図３Ｄに示すように、鉄筋４Ｂに鋼製の支持部材５Ｂを固定し、支持部材５Ｂに妻板３１Ｂを固定する。新たに配置する妻板３１Ｂは、第１領域Ｒ１を区画する妻板３１Ａの他面３１ｄから所定の間隔をあけた位置に配置される。なお、支持部材５Ｂを用いた妻板３１Ｂの固定方法は、妻板３１Ａの固定方法と同様であるので説明を省略する。また、所定の間隔は、内周型枠２０の軸方向の長さより短くなるように設定される。このような設定とすることにより、二次覆工コンクリート１２ＢのコンクリートＣを打設してトンネル覆工体を構築する際に、内周型枠２０と二次覆工コンクリート１２Ａを打設する領域とをオーバーラップさせることができる（図３Ｅ、図３Ｆ参照）。これにより、二次覆工コンクリート１２Ｂを構築する際に、二次覆工コンクリート１２Ａと二次覆工コンクリート１２Ｂとの間や、二次覆工コンクリート１２Ａと内周型枠２０との間に隙間が生じることを防止できる。

そして、第１領域Ｒ１における二次覆工コンクリート１２Ａが硬化した後、補助妻板３２Ａを除去する。補助妻板３２Ａは、ナット７とくさび８を取り外すことにより簡単に除去することができる。なお、このとき、妻板３１Ａ及び支持部材５Ａは除去しない。

次に、図３Ｅに示すように、内周型枠２０をトンネル坑１の軸方向に移動させて、内周型枠２０の他端部２０ｂが妻板３１Ｂの内周側の端部３１ａに対向するように内周型枠２０を配置する。

その後、図３Ｅに示すように、補助妻板３２Ｂを妻板３１Ｂと内周型枠２０とに支持、固定し、妻板３１Ｂの内周側の端部３１ａと内周型枠２０との間の隙間を覆うように配置する。これにより、防水シートＳによって覆われた一次覆工コンクリート１１の内壁１１ａと、妻板３１Ａの側面（他面３１ｄ）と、二次覆工コンクリート１２Ａと、内周型枠２０と、妻板３１Ｂの鉄筋４Ｂ側の側面（一面３１ｃ）と、補助妻板３２Ｂの鉄筋４Ｂ側の側面と、によってコンクリートＣ（二次覆工コンクリート１２Ｂ）を打設するための第２領域Ｒ２が区画される。

次に、図３Ｆに示すように、この第２領域Ｒ２にコンクリートＣを打設する。このとき、コンクリートＣを妻板３１Ａが埋設されるように打設する。そして、このコンクリートＣが硬化することにより、二次覆工コンクリート１２Ｂが構築される。

以降は、順次同様の工程を繰り返し行って、二次覆工コンクリート１２を含むトンネル覆工体をトンネル坑１の軸方向に沿って順次覆工していく。

このように、本実施形態のトンネル覆工方法では、妻板３１（妻板３１Ａ）を取り外さず、そのままコンクリートＣ（二次覆工コンクリート１２）内に埋設している。これにより、妻板３１を取り外す作業時間を短縮することができるので、作業効率を向上させることができる。また、妻板３１を埋設することで、二次覆工コンクリート１２Ａ、１２Ｂの間の目地として妻板３１は確実に機能する。

また、本実施形態のトンネル覆工方法では、妻板３１（妻板３１Ａ）を配置した状態で、鉄筋４（鉄筋４Ｂ）を配置している。これにより、例えば、二次覆工コンクリート１２Ａを打設した後、妻板３１Ａを撤去してから、鉄筋４Ｂを配置する場合に比べて、作業効率を向上させることができる。

支持部材５Ａ，５Ｂを設けない場合には、例えば、図５及び図６に示すように、次に二次覆工コンクリート１２が構築される領域（以下では、この領域を「次の構築領域」という。）に、妻板３１Ａを支持する支持部材５０，１５０を設けることが考えられる。具体的に説明すると、図５に示す支持部材５０は、一端５０ａがトンネル坑１の内壁１ａに固定され、他端５０ｂが妻板３１Ａを側面から支持する。また、図６に示す支持部材１５０は、一端１５０ａが次の構築領域に設置された足場Ｆに固定され、他端１５０ｂが妻板３１Ａを側面から支持する。このような支持部材５０あるいは支持部材１５０を設けた場合には、次の構築領域で行う作業（例えば、鉄筋４の設置など）の妨げとなるおそれがある。これに対し、本実施形態では、妻板３１Ａ，３１Ｂを支持する支持部材５Ａ，５ＢをコンクリートＣ内に埋設される鉄筋４Ａ，４Ｂに固定する構造としている。よって、次の構築領域に支持部材５０あるいは支持部材１５０（足場Ｆ）のような作業の妨げとなるような部材が存在しないので、作業効率を向上させることができる。

また、本実施形態のトンネル覆工方法では、妻板３１を二次覆工コンクリート１２内に完全に埋没させて、妻板３１の内周側の端部３１ａ（トンネル坑１の内径側の端面）である端面をコンクリートＣを打設することによって覆っている。妻板３１は鋼製であるため、妻板３１の内周側の端部３１ａが外部に露出すると腐食するおそれがある。このため、妻板３１を二次覆工コンクリート１２内に完全に埋没させることにより、妻板３１が腐食することを防止できる。

なお、上記実施形態における一次覆工コンクリート１１の内壁１１ａが、特許請求の範囲の記載におけるトンネル坑の内壁に相当し、二次覆工コンクリート１２が、特許請求の範囲の記載におけるトンネル覆工コンクリートに相当する。また、上記実施形態における二次覆工コンクリート１２Ａ及び二次覆工コンクリート１２Ｂが、特許請求の範囲の記載における第１覆工コンクリート及び第２覆工コンクリートにそれぞれ相当する。さらに、妻板３１Ａ及び妻板３１Ｂが、特許請求の範囲の記載における第１妻板及び第２妻板にそれぞれ相当する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

上記実施形態では、二次覆工コンクリート１２Ａ、１２Ｂ内に鉄筋４Ａ，４Ｂを埋設する構成を例に説明したが、二次覆工コンクリート１２Ａ、１２Ｂの強度が十分に確保されていれば、鉄筋４Ａ，４Ｂを設けなくてもよい。

上記実施形態では、防水シートＳを設けた場合を例に説明したが、他の防水処理などによって一次覆工コンクリート１１の防水性が確保されていれば、防水シートＳを設けなくてもよい。

上記実施形態では、第１領域Ｒ１にコンクリートＣを打設した後、二次覆工コンクリート１２Ｂ内に埋設される鉄筋４Ｂを配置する場合を説明したが、これに限らず、例えば、第１領域Ｒ１にコンクリートＣを打設する前に第２領域Ｒ２に鉄筋４Ｂを配置するようにしてもよい。さらに、第１領域Ｒ１にコンクリートＣを打設する前に第２領域Ｒ２の次に二次覆工コンクリート１２が構築される領域にも鉄筋４を配置するようにしてもよい。また、第１領域Ｒ１にコンクリートＣを打設する前に、支持部材５Ｂを介して鉄筋４Ｂに妻板３１Ｂを固定するようにしてもよい。

１・・・トンネル坑
２・・・セントル
３Ａ，３Ｂ・・・妻板
４，４Ａ，４Ｂ・・・鉄筋
５，５Ａ，５Ｂ・・・支持部材
１１・・・一次覆工コンクリート
１１ａ・・・内壁
１２・・・二次覆工コンクリート
１２Ａ・・・二次覆工コンクリート（第１覆工コンクリート）
１２Ｂ・・・二次覆工コンクリート（第２覆工コンクリート）
２０・・・内周型枠
２０ａ・・・一端部
２０ｂ・・・他端部
３１・・・妻板
３１Ａ・・・妻板（第１妻板）
３１Ｂ・・・妻板（第２妻板）
３１ａ・・・端部
３１ｃ・・・一面
３１ｄ・・・他面
３２，３２Ａ，３２Ｂ・・・補助妻板
Ｒ１・・・第１領域
Ｒ２・・・第２領域

Claims (5)

1. トンネル坑の内側に前記トンネル坑の軸方向に順次、トンネル覆工コンクリートを構築するトンネル覆工方法であって、
   前記トンネル坑の内壁と、前記トンネル坑の周方向に延び前記トンネル坑の所定の位置に設けられる鋼製の第１妻板の一面と、前記トンネル坑の内壁との間に所定の隙間を形成する内周型枠と、によって区画された第１領域にコンクリートを打設し、第１覆工コンクリートを構築する工程と、
   前記第１妻板の他面と所定の間隔をあけた位置に前記トンネル坑の周方向に延びる鋼製の第２妻板を配置する工程と、
   前記第１覆工コンクリートが硬化した後、前記内周型枠を前記トンネル坑の前記軸方向に移動させて、前記内周型枠の端部が前記第２妻板に対向するように前記内周型枠を配置する工程と、
   前記トンネル坑の内壁と、前記内周型枠と、前記第１妻板と、前記第２妻板と、によって区画された第２領域にコンクリートを打設し、前記第１妻板を前記第１覆工コンクリートとの間で埋設して第２覆工コンクリートを構築する工程と、を有するトンネル覆工方法。
2. 前記第２領域にコンクリートを打設する前に、前記第２妻板の内径側に、前記第２妻板の内周側の端部と前記内周型枠との間の隙間を覆う補助妻板を設ける工程と、
   前記第２覆工コンクリートが硬化した後に、前記補助妻板を除去する工程と、をさらに有する請求項１に記載されたトンネル覆工方法。
3. 前記第２覆工コンクリート内に埋設される鉄筋を前記第１領域にコンクリートを打設する前に前記第２領域に配置する工程をさらに有する請求項１または２に記載されたトンネル覆工方法。
4. トンネル坑の内側に構築されるトンネル覆工構造であって、
   前記トンネル坑の内壁の周方向に沿って打設されたコンクリートと、
   前記トンネル坑の内壁の前記周方向に延在するとともに、前記トンネル坑の軸方向に所定の間隔をあけて設けられ、前記コンクリート内に埋設された鋼製の妻板と、を備えるトンネル覆工構造。
5. 前記妻板の内周側の端部に、前記コンクリートが打設されている請求項４に記載されたトンネル覆工構造。

Images