JP2623197B2 - トンネル覆工の施工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は掘削されたトンネル壁面
にコンクリートの打設による所定厚みのトンネル覆工を
施工する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】膨張性や崩壊性の地山にトンネルを掘削
する場合、掘削後、直ちにトンネル壁面に一次覆工を施
す必要があり、このような一次覆工としては従来からコ
ンクリートの吹付け工法が採用されている。この方法
は、急結剤を混合したコンクリートを圧縮空気によりト
ンネル壁面に吹付けてコンクリートを急激に硬化させる
ものである。また、掘削されたトンネル壁面に沿って型
枠を移動させながら該型枠とトンネル壁面間にコンクリ
ートを注入することによりトンネル覆工を施工する方法
も開発されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
コンクリート吹付け工法によれば、コンクリートをトン
ネル壁面に対して高速で吹き付けるものであるから、充
分に付着することなく跳ね返りが生じて作業環境が悪く
なる上に、吹き付けたコンクリートがトンネル壁面から
剥離する場合が生じて材料の損失を招く虞れがあり、さ
らに、覆工厚が厚い場合には何層かに分けて吹付けなけ
れば所要の厚さのコンクリート覆工を施工することがで
きず、作業能率が低下するという問題点がある。

【０００４】一方、後者のように移動型枠を使用した場
合には所要の厚みのコンクリート覆工を連続的に施工す
ることができるが、トンネル壁面と型枠間に注入した一
定厚みのコンクリート覆工がその重量により、特にトン
ネル天端面において剥脱が発生しやすく、また、未硬化
のコンクリート覆工の表面に摺接させながら型枠を移動
させると、覆工表面の平滑度が損なわれて良好な仕上が
り面が得られないという問題点があった。本発明はこの
ような問題点を解消し、トンネル壁面に所望厚のコンク
リート覆工をトンネル天端まで精度よく且つ能率よく施
工し得るトンネル覆工コンクリート打設方法の提供を目
的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のトンネル覆工の施工方法は、掘削されたト
ンネル周壁面に沿う形状に形成された前後一対のガイド
レールをトンネル長さ方向に配設し、この一対のガイド
レール間に左右の移動型枠装置を設けて、これらの移動
型枠装置をそれぞれガイドレールに沿って上方に移動さ
せながら該移動型枠装置とトンネル壁面間に配管先端の
ノズルを通じて急結性のコンクリートを送給してコンク
リート覆工を形成していくと共に、これらの左右の移動
型枠装置がトンネル壁面の天端部分に達した時に両移動
型枠装置を結合させて上記コンクリート覆工に連続した
トンネル天端のコンクリート覆工を形成することを特徴
とするものである。

【０００６】上記移動型枠装置としては、本発明の請求
項２に記載しているように、トンネル長さ方向に一定間
隔を存した前後側板と、この前後側板間にトンネルの周
方向に適宜間隔を存して回転自在に軸支された一対のロ
ーラと、これらのローラ間に無端状に掛け渡された型枠
ベルトからなり、ガイドレールに沿って移動型枠装置を
移動させる際に、型枠ベルトを注入、形成されたコンク
リート覆工面との摺接力によって巡回、運行させるよう
に構成しているものである。

【０００７】

【作用】掘削されたトンネル切羽部までガイドレールを
移動させたのち、トンネル壁面に沿って該ガイドレール
を固定する。このガイドレールに配設した左右の移動型
枠装置を、まず、ガイドレールの両側下端部に配した状
態にして該型枠装置とトンネル壁面との間にコンクリー
トを配管を通じて送給する。このコンクリートには、エ
アーによって配管内を搬送中に急結剤が混入され、配管
の先端ノズルから型枠装置とトンネル壁面間に流入する
と急速に硬化する。

【０００８】型枠装置とトンネル壁面との間に一定量の
急結性コンクリートが打設され、硬化するに従って、左
右の型枠装置を徐々に上方に移動させる。こうして、コ
ンクリートを打設しながら型枠装置を上方に移動させて
トンネル壁面に所定厚みと型枠装置の幅に対応した幅を
有するコンクリート覆工をトンネル周方向に形成しなが
ら両型枠装置がトンネル壁面の天端面に達すると、これ
らの型枠装置の先端間を結合させて両型枠装置間に亘っ
て急結性コンクリートを打設し、該コンクリートが硬化
するまでその状態を保持してトンネル天端のコンクリー
ト覆工を行うものである。

【０００９】上記のトンネル覆工の施工方法において、
両型枠装置の型枠面を請求項２に記載しているように無
端状に巡回するベルトによって形成しておけば、型枠装
置とコンクリート覆工面との間に摺接力が生じることな
く、型枠装置がコンクリート覆工面上を自走しながら円
滑に移動すると共に、平滑なコンクリート覆工面に形成
することができる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面について説明す
ると、図１、図２は掘削されたトンネル切羽部近傍にお
いて、移動型枠装置１によりトンネル壁面２に一定幅を
有するコンクリート覆工３を形成していく状態を示すも
ので、アーチ状に掘削されたトンネル壁面２の断面形状
に沿う形状に形成されている前後一対のガイドレール
４、４をトンネル壁面２から一定間隔を存した状態で配
置し、このガイドレール４、４間に移動型枠装置１を設
けて該移動型枠装置１とトンネル壁面２との間に配管５
を通じてその先端ノズル5aから急結性のコンクリート3a
を打設することによりコンクリート覆工３を形成するも
のである。

【００１１】このようなコンクリート覆工３を施工する
ための全体の装置としては、図３、図４に示すように、
既に掘削されたトンネルＴの底面両側部にレール６、６
を敷設し、このレール６、６上に移動台車７を走行自在
に配設し、該移動台車７上に左右型枠装置１、１を設け
た上記ガイドレール４、４をトンネル長さ方向に前後移
動自在に配設してなるものである。

【００１２】このコンクリート覆工装置の構造をさらに
詳しく説明すると、移動台車７は門形形状に形成されて
あり、その上端台枠7aの両側部上に一定長さを有する支
持桁部材８、８を上端台枠7aの前端から突出可能となる
ようにトンネル長さ方向に移動自在に配設すると共に、
これらの移動支持桁部材８、８の前部上に前後に上記前
後ガイドレール４、４と同一間隔を存して左右一対のジ
ャッキ9a、9bの下端部を枢支し、これらのジャッキ9a、
9bのロッド端を上記前後ガイドレール４、４の湾曲部の
内周面に連結してガイドレール４、４をトンネル壁面２
に対して接離自在に支持しているものである。

【００１３】ガイドレール４、４はＩ形鋼からなり、そ
の内周面に図１に示すようにラック10を全長に亘って刻
設してある。また、これらのガイドレール４、４はトン
ネル壁面２の上半部湾曲面2aに沿う湾曲ガイドレール部
4aと、トンネル壁面２の下半部垂直面2bに沿う垂直ガイ
ドレール部4b（図６参照）に分割されてあり、移動時に
は垂直ガイドレール部4bを湾曲ガイドレール部4aの下端
からの連結を解いて台車７の適所に収納しておき、湾曲
ガイドレール部4aをジャッキ9a、9bに支持させておくよ
うに構成している。

【００１４】型枠装置１は、図１、図２に示すようにガ
イドレール４、４の対向内面に沿う前後側板11、11の上
端部間と下端部間とにローラ12、13を回転自在に軸支14
し、これらのローラ12、13間に無端の型枠ベルト15を巡
回自在に掛け渡していると共にローラ12、13の中心軸14
の両端に案内転子16、16を一体に固着して、これらの案
内転子16、16をガイドレール４、４の対向溝4c、4c内に
回転可能に嵌入、係止させて型枠装置１をガイドレール
４、４間に架設状態に支持させているものである。な
お、型枠ベルト15をその内面側から適宜な押圧手段によ
って積極的に打設コンクリート側に押圧するように構成
しておくことが望ましい。

【００１５】さらに、型枠装置１の前後側板11、11の上
端部適所間に回転軸17を軸支し、側板11から突出した該
回転軸17の端部にガイドレール４、４の前記ラック10に
噛合させたピニオン18を固着してある。19は回転軸17を
回転駆動するモータで、両側板11、11間の適所に配設し
てある。また、この型枠装置１の型枠ベルト15とトンネ
ル壁面２との間にコンクリートを打設する前記配管５
は、そのノズル5aの開口端を型枠ベルト15の上端側から
トンネル壁面２と型枠装置１との対向上端間に向けて臨
ませていると共に、型枠装置１に対してトンネルの長さ
方向に前後移動自在に設けられている。

【００１６】この移動手段としては、型枠装置１の型枠
ベルト背面側の両側板11、11間に案内棒20、20を架設
し、この案内棒20、20に移動アーム部材21の下端部を固
着させた取付部材22を摺動自在に取付け、移動アーム部
材21の先端に配管５のノズル5aを着脱自在に挿嵌、支持
している支持体23を回転自在に軸支24してなるものであ
る。25は前側（切羽側）のガイドレール４の外周面に全
長に亘って装着しているゴムチューブよりなる妻型枠部
で、該妻型枠部25内に圧縮空気を供給して膨張させるこ
とによりトンネル壁面２の内周面に圧接させるようによ
うに構成しているものである。なお、移動台車７の台枠
7a上の両側部と下部両側とに発破孔の穿設装置26を前後
移動自在に配設してある。

【００１７】このように構成したトンネル覆工コンクリ
ート打設装置によってトンネル壁面２にコンクリート覆
工３を施工するには、まず、トンネル切羽を発破等によ
って掘削する際には、移動台車７をトンネルＴ内に後退
させておき、切羽面に所定長さのトンネル部を掘削後、
該移動台車７を前進させると共に台枠7a上の支持桁部材
８の前半部を図５に示すように、移動台車７からトンネ
ル切羽面近傍部に達する位置まで前進、突出させる。

【００１８】しかるのち、ジャッキ9a、9bのロッドを適
宜に伸長させることにより前後湾曲ガイドレール部4a、
4aを掘削されたトンネル壁面２側に接近させ、後方側の
ガイドレール部4aの外周面を既に施工しているコンクリ
ート覆工３の前端内周面に密接させる。しかるのち、前
後湾曲ガイドレール部4a、4aの下端に、図６に示すよう
に垂直ガイドレール部4b、4bの上端を連結、一体化さ
せ、これらのガイドレール4b、4b部の下端をトンネルＴ
の底面両側端部上に固定する。

【００１９】次いで、図７に示すように、湾曲ガイドレ
ール部4aの両側端部に夫々配置しておいた左右型枠装置
１、１を垂直ガイドレール4b、4b部の下端にまで移動さ
せると共にジャッキ9a、9bとガイドレール４、４との連
結を解き、さらにこれらの湾曲、垂直ガイドレール部の
連結により構成された前側ガイドレール４の外周面に設
けている妻型枠部25を膨張させてトンネル壁面２に密着
させる。この状態にすると、コンクリートを打設すべき
型枠装置１とトンネル壁面２との間の空間部の前後両端
面は、既に施工されたコンクリート覆工３の前端面と上
記妻型枠部25によって規制される。

【００２０】次いで、トンネル内の適所に設置したコン
クリート供給源から配管５内にコンクリートを送り込む
と共に、該配管５の先端に取付けた圧縮空気供給管27と
コンクリート急結剤供給管28からミスト状のコンクリー
ト急結剤を供給し、ノズル5aに達するまで空気流によっ
てコンクリートと混合させたのち、ノズル5aからそれぞ
れの型枠装置１の型枠ベルト15とトンネル壁面２との間
に噴出、打設する。この際、ノズル5aを取付けたアーム
部材21を案内棒20に沿って往復移動させると共にノズル
5aを首振状態に往復回動させて、型枠装置１とコンクリ
ート壁との間の上記空間部に均一な高さとなるように急
結剤混入コンクリート3aを打設する。

【００２１】さらに、打設したコンクリート3aが硬化し
始めるに従って、ガイドレール４、４のラック10に噛合
しているピニオン18を回転させることにより、左右の型
枠装置１、１を徐々にガイドレール４、４に沿って上昇
させ、コンクリート覆工３を施工していく。この際、型
枠装置１の型枠ベルト15はローラ12、13間に回転自在に
掛け渡されているので、既に打設されたコンクリート覆
工面上を自走するようにして型枠装置１が移動し、コン
クリート覆工面の平滑性が維持されるものである。

【００２２】このように、急結剤混入コンクリート3aを
打設しながら型枠装置１、１を徐々に上昇させ、これら
の型枠装置１、１が図８に示すように、トンネル壁面２
の天端面近傍に達すると、一方の型枠装置１を他方の型
枠装置１よりもその移動速度を増大させて先にトンネル
壁面２の天端にその先端が達するまで移動させ、該一方
の型枠装置１内にコンクリート3aを充分に打設したの
ち、そのノズル６を有する配管５をアーム部材21と共に
撤去する。

【００２３】続いて、他方の型枠装置１を該型枠装置１
とトンネル壁面２との間にノズル5aからコンクリート3a
を打設しながらトンネル壁面２の天端に向かって移動さ
せ、該ノズル5aが移動の支障となった時点で上記同様に
このノズル5aを撤去し、両方の型枠装置１、１の先端同
士を接合させて必要に応じてボルト等でそのドッキング
状態を保持すると共に、外部から妻型枠部25の天端部等
を通じて図10に示すように型枠装置１とトンネル壁面２
の天端間に残存する空間部に適宜な注入ノズル32を通じ
て急結剤混入コンクリートを打設、充満させる。

【００２４】こうして、トンネルＴの長さ方向に前後ガ
イドレール４、４間に相当した幅を有するアーチ状のコ
ンクリート覆工３が形成され、天端部のコンクリートの
硬化後、ジャッキ9a、9bによりガイドレール４の湾曲ガ
イドレール部4aを支持させ、しかるのち、ガイドレール
４の垂直ガイドレール部4bを撤去し、支持桁部材８を後
方に移動させて湾曲ガイドレール部4aを台車７上に後退
させる。

【００２５】次いで、再び切羽面に所定長さのトンネル
部を掘削後、該移動台車７を前進させ、上記同様にガイ
ドレール４を前方に突出させると共に後側湾曲ガイドレ
ール部4aの外周面を既に施工された上記コンクリート覆
工３の前端部内周面に当接させ、垂直ガイドレール部4b
を湾曲ガイドレール部4aの下端に連結したのち、ジャッ
キ9a、9bとガイドレール４、４との連結を解く。しかる
のち、両側の型枠装置１、１を上記同様に垂直ガイドレ
ール部4bから湾曲ガイドレール部4a側に移動させながら
急結性コンクリートを打設してトンネルの長さ方向に一
定幅を有するアーチ状のコンクリート覆工３を形成する
ものであり、この作業を順次繰り返し行うことによっ
て、掘削されるトンネル壁面２にコンクリート覆工３を
施工するものである。

【００２６】なお、ジャッキ9a、9bによる支持を解くの
は、型枠装置１、１を移動させながらコンクリートを打
設する作業と平行して穿設装置26により切羽面に発破孔
を穿設する作業を行う際に、その震動が移動台車７から
ガイドレール４、４に伝達するのを防止するためである
が、本発明においては、ジャッキ9a、9bによってガイド
レール４、４を常時支持させておいてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明のトンネル覆工の施
工方法によれば、掘削されたトンネル周壁面に沿う形状
に形成された前後一対のガイドレールをトンネル長さ方
向に移動自在に配設し、この一対のガイドレール間に左
右の移動型枠装置を設けて、これらの移動型枠装置をそ
れぞれガイドレールに沿って上方に移動させながら該移
動型枠装置とトンネル壁面間に配管先端のノズルを通じ
て急結性のコンクリートを打設するものであるから、ト
ンネル壁面に沿うガイドレールによって型枠装置をトン
ネル壁面から正確に一定間隔を存した状態で移動させな
がら所定厚みのトンネル覆工を施工できると共に、ガイ
ドレールの両側から左右の型枠装置を移動させながらコ
ンクリートを打設していくので、施工能率を著しく向上
させることができるものであり、その上、このトンネル
覆工の施工と重複してガイドレールで囲まれたトンネル
空間部を利用しながら掘削ズリ等の排出作業が行え、ト
ンネル築造作業も能率良く行えるものである。

【００２８】さらに、これらの左右の移動型枠装置がト
ンネル壁面の天端部分に達した時に両移動型枠装置を結
合させて上記コンクリート覆工に連続したトンネル天端
のコンクリート覆工を形成するものであるから、左右の
型枠装置の先端間を結合させた状態を急結性コンクリー
トが硬化するまで保持して、トンネル天端面からの打設
コンクリートの剥離や脱落を完全に防止することができ
ると共に、トンネル壁面に沿って一連に連続したアーチ
状のコンクリート覆工を精度よく且つ能率的に施工でき
るものである。又、両型枠装置の型枠面を無端状に巡回
するベルトによって形成しておくことによって、型枠装
置とコンクリート覆工面との間に摺接力が生じることな
く、型枠装置をコンクリート覆工面上で自走させながら
円滑に移動させることができると共に、平滑なコンクリ
ート覆工面を形成することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】トンネル覆工状態を示す簡略斜視図、

【図２】その拡大縦断面図、

【図３】装置全体の施工前の簡略背面図、

【図４】その側面図、

【図５】トンネル覆工開始直前の側面図、

【図６】その側面図、

【図７】トンネル覆工開始時の背面図、

【図８】トンネル覆工状態を示す簡略正面図、

【図９】トンネル天端近傍部にまで覆工した状態を示す
簡略正面図、

【図１０】トンネル天端部を覆工している状態を示す簡
略正面図。

【符号の説明】

１ 型枠装置 ２ トンネル壁面 ３ コンクリート覆工 ４ ガイドレール 5a ノズル ７ 移動台車 ８ 支持桁部材 15 型枠ベルト 25 妻型枠部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 児玉 敏行 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株式会社奥村組内

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削されたトンネル周壁面に沿う形状に
   形成された前後一対のガイドレールをトンネル長さ方向
   に配設し、この一対のガイドレール間に左右の移動型枠
   装置を設けて、これらの移動型枠装置をそれぞれガイド
   レールに沿って上方に移動させながら該移動型枠装置と
   トンネル壁面間に配管先端のノズルを通じて急結性のコ
   ンクリートを送給してコンクリート覆工を形成していく
   と共にこれらの左右の移動型枠装置がトンネル壁面の天
   端部分に達した時に両移動型枠装置を結合させて上記コ
   ンクリート覆工に連続したトンネル天端のコンクリート
   覆工を形成することを特徴とするトンネル覆工の施工方
   法。
2. 【請求項２】 上記移動型枠装置は、トンネル長さ方向
   に一定間隔を存した前後側板と、この前後側板間にトン
   ネルの周方向に適宜間隔を存して回転自在に軸支された
   一対のローラと、これらのローラ間に無端状に掛け渡さ
   れた型枠ベルトからなり、ガイドレールに沿って移動型
   枠装置を移動させる際に、型枠ベルトを注入、形成され
   たコンクリート覆工面との摺接力によって巡回、運行さ
   せることを特徴とする請求項１に記載のトンネル覆工の
   施工方法。