JP3285261B2 - トンネル覆工用プレキャスト型枠 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトンネル覆工用プレキャ
スト型枠に係り、特に直打ちコンクリートライニングを
行うトンネルの覆工用鉄筋の建込みを容易にし、打設コ
ンクリートと一体的にトンネル覆工を構成するようにし
たトンネル覆工用プレキャスト型枠に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、シールド工法の合理化工法のひと
つとして、セグメントの組立工程を省略するとともに、
テールボイドを確実に充填可能な直打ちコンクリートラ
イニング工法（ＥＣＬ工法（:Extruded Concrete Linin
g）とも呼ばれる。）の開発、実用化が進められてい
る。この直打ちコンクリートライニング工法はシールド
掘進機で掘削を行うと同時に、シールドテール部で現場
打ちにより覆工コンクリートを構築するトンネル覆工施
工法で、以下のような特徴を有する。 (1)シールド掘進機による掘進と同時に内型枠と地山と
の間に覆工コンクリートを打設するためセグメント組立
工程を省略できる。 (2)プレスジャッキによるコンクリート加圧によりテー
ルボイドにもコンクリートを確実に充填できるととも
に、覆工コンクリートを密実にできる。 (3)覆工コンクリートを連続打設するため打継ぎ目が生
じない。

【０００３】ところで、この直打ちコンクリートライニ
ング工法で施工されるトンネル覆工は鉄筋コンクリート
構造である場合が多い。この場合、鉄筋建て込みはシー
ルド掘進機の後方で内型枠を組み立てるのと同時に行わ
れている。通常は省力化、施工の迅速化を図るため内型
枠の１スパン（１．２〜１．５ｍ）ごとに鉄筋かごが製
作され、この鉄筋かごが建て込まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述のよう
に内型枠をトンネル内に組み立ててコンクリートを打設
する方法ではコンクリート打設後、覆工コンクリートの
硬化強度が所定強度に達するまで一定期間、型枠及び型
枠支保工を存置する必要がある。このとき支保工はシー
ルド掘削機に後続するトンネル作業空間のほとんどを占
有するので、坑内での作業性が悪くなるという問題があ
る。

【０００５】また、覆工コンクリートのコンクリート打
設工程の前に鉄筋かご建て込み、型枠組み立てという２
工程がある上、鉄筋かごを全周にわたり円環状に組み立
てた際に鉄筋かごの自重により全体が撓んで歪んでしま
い、内型枠をリング状に組み立てるために鉄筋かごの整
形を行ったりする必要がある。このように工程が複雑な
上、鉄筋修正作業に時間を要し、工程が遅延しやすいと
いう問題がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、鉄筋を容易に設置できると
ともに、現場打ちされた覆工コンクリートと一体化でき
るトンネル覆工用プレキャスト型枠を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するた
めに、本発明はトンネル覆工の設計内空曲率に略一致す
るような曲率をなすとともに、端面に連結用継手部が形
成されたプレキャスト板と、このプレキャスト板内に埋
設され一部が曲率外面側に突出したジベル筋と、該ジベ
ル筋の突出部に支持され、前記プレキャスト板の周方向
に沿って複数本が配設され、その両端部が前記プレキャ
スト板から所定継手長だけ延出する長さを有する外側円
周方向鉄筋と、前記ジベル筋に一部が支持され前記プレ
キャスト板内に埋設され、その両端部が前記プレキャス
ト板から所定継手長だけ延出する長さを有する内側円周
方向鉄筋とを備え、トンネル掘進機の後端近傍で前記プ
レキャスト板同士が前記連結用継手部で連結されるとと
もに、円周方向に隣接して連結されたそれぞれのプレキ
ャスト板の外側円周方向鉄筋と内側円周方向鉄筋の継手
長部分が結束された状態で、前記プレキャスト板と地山
との間に打設されたコンクリートと一体化し、トンネル
覆工の一部となるようにしたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば、 トンネル覆工の設計内空曲
率に略一致するような曲率をなすとともに、端面に連結
用継手部が形成されたプレキャスト板と、このプレキャ
スト板内に埋設され一部が曲率外面側に突出したジベル
筋と、該ジベル筋の突出部に支持され、前記プレキャス
ト板の周方向に沿って複数本が配設され、その両端部が
前記プレキャスト板から所定継手長だけ延出する長さを
有する外側円周方向鉄筋と、前記ジベル筋に一部が支持
され前記プレキャスト板内に埋設され、その両端部が前
記プレキャスト板から所定継手長だけ延出する長さを有
する内側円周方向鉄筋とを備え、トンネル掘進機の後端
近傍で前記プレキャスト板同士が前記連結用継手部で連
結されるとともに、円周方向に隣接して連結されたそれ
ぞれのプレキャスト板の外側円周方向鉄筋と内側円周方
向鉄筋の継手長部分が結束された状態で、前記プレキャ
スト板と地山との間に打設されたコンクリートと一体化
し、トンネル覆工の一部となるようにしたことを特徴と
することにより、それぞれの外側円周方向鉄筋と内側円
周方向鉄筋同士を容易に連結できるとともに、所定位置
にあらかじめ組み込まれたプレキャスト型枠同士を容易
に組み立てることができ、継手鉄筋の建て込み作業工程
を省略でき、コンクリート打設のための高精度の型枠を
設置でき、現場打ちされた覆工コンクリートと一体化す
るので、トンネル覆工としても優れた剛性を有するトン
ネル覆工を構築できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明によるトンネル覆工用プレキャ
スト型枠の一実施例を添付図面を参照して説明する。図
１はトンネル覆工用コンクリートプレキャスト型枠の全
体を凸面側から示したもので、符号１はプレキャスト型
枠を示しており、このプレキャスト型枠１は内側鉄筋が
内部に埋設されたプレキャスト板１０を主構造部として
いる。プレキャスト板１０は、従来のシールドセグメン
トのようにトンネル覆工内面の曲率に略一致するような
曲率の円弧の一部をなしている。そして連結用の端面の
形状もシールドセグメントと同様にＡ型（円周方向の両
端切り口が直角に形成されているタイプ）、Ｂ型（同切
り口が所定のテーパに形成されいるタイプ）及びＫ型
（キー）の各タイプがある。

【００１０】また、プレキャスト型枠１のトンネル円周
方向及びトンネル縦断方向の端面１ａ、１ｂには複数の
継手金具部２が埋設形成されている。この継手金具部２
はプレキャスト板１０が組み立てられた際に隣接するプ
レキャスト板１０同士を連結する役目を果たす。本実施
例ではプレキャスト板１０は寸法精度の高い型枠により
コンクリート打設され、オートクレーブ養生等により製
造された工場製品として製造されている。

【００１１】継手金具部２は図１に示したように端面の
所定位置に所定間隔をあけて配設され、この継手金具部
２を介して継手ボルト（図示せず）により隣接するプレ
キャスト型枠１同士が堅固に連結されるようになってい
る。また、プレキャスト型枠１の凸面側にはジベルトラ
ス３により鉄筋コンクリートとしての所定被りを確保す
るように支持された外側主筋４が円周方向に所定の配筋
間隔をあけて配筋されている。さらにこの外側主筋４の
両端４ａはプレキャスト板１０の端面１ｂから所定継手
長だけ延びて配筋されており、プレキャスト型枠１が円
周方向に連結された際に継手効果により連続した円周方
向鉄筋として作用することができるようになっている。
内側主筋５も同様にプレキャスト板１０の端面から所定
の突出し長で延出するようにその長さが設定されてい
る。配力筋６は外側主筋４と直交するように所定の配筋
間隔でジベルトラス３の上端近くに溶接されている。

【００１２】なお、プレキャスト型枠１を円周方向に連
結した際にそれぞれのプレキャスト型枠１から延出した
外側主筋４と内側主筋５とがぶつからないように被り高
さあるいはトンネル長手方向の配筋位置が隣接するプレ
キャスト型枠１同士で鉄筋径分程度ずれるように設定さ
れている。これによりプレキャスト型枠１を連結した際
に鉄筋は所定の継手長を確保できるようになっている。
また、本実施例ではジベルトラス３は図示したように逆
Ｖ字形の山部を有するように鉄筋を屈曲加工して形成さ
れているが、外側鉄筋４の被り及び配筋位置が確保で
き、現場打ちされるコンクリートとのせん断力伝達部材
（シアコネクタ）としての機能を有すれば、いかなる形
状でも良い。

【００１３】図２は前述の直打ちコンクリートライニン
グ工法に本発明によるプレキャスト型枠１を適用した例
を示した部分拡大断面図である。同図にはシールド掘進
機の後端が示されており、符号１１はシールド掘進機の
外殻部分を構成するスキンプレートで、このスキンプレ
ート１１の後方のシールド掘進機が通過した部分の地山
Ｇとプレキャスト型枠１Ａとの間には既に覆工コンクリ
ート１２が打設されている。この覆工コンクリート１２
は打設後、プレスジャッキ１３により後方へ加圧され、
プレキャスト型枠１Ａの端面位置に一致する境界位置１
２ａ近くまで圧縮され、密実化されている。

【００１４】施工段階として図２は、プレスジャッキ１
３とシールドジャッキ１４のロッド１３ａ、１４ａが縮
退し、両ジャッキ１３、１４のロッド先端と覆工コンク
リート１２の端面１２ａとの間に形成された空間Ｓ内に
新たなプレキャスト型枠１Ｂが組み込まれ、このプレキ
ャスト型枠１Ｂがプレキャスト型枠１Ａとトンネル縦断
方向に堅固に連結された段階にある。このときプレスジ
ャッキ１３のロッド先端に固着され、妻型枠として機能
するプレスリング１５の側面にはガイド孔１６が穿設さ
れており、プレキャスト型枠１に組み込まれた配力筋６
の先端６ａを挿通できるようになっている。コンクリー
ト打設管１７から型枠内の空間Ｓにコンクリートを打設
し、その直後にプレスジャッキ１３のロッド１３ａを伸
長させると、プレスリング１５がまだ固まらないフレッ
シュコンクリートを後方に向けて加圧しながら、プレキ
ャスト型枠１Ａの端面部分まで移動する。これにより覆
工コンクリートの一部が密実化されるとともに、テール
ボイドには確実に覆工コンクリート１２の一部が充填さ
れることになる。

【００１５】なお、同図ではコンクリート打設管１７は
プレスリング１５の一部を貫通して先端が型枠内の空間
Ｓに位置するように延設されているが、プレキャスト板
１０の一部にトンネル内空側からコンクリート打設管１
７を直角に貫通させるような取付孔（図示せず）を設け
ても良い。また、同図にはプレキャスト型枠１の真円度
を保持するための真円保持リング１８が端部に装着され
た状態が示されている。この真円保持リング１８の一部
でシールドジャッキ１４のロッド先端を支持してロッド
伸長時の反力をとり、シールド掘進機を切羽に向けて推
進できるようになっている。このようなシールド推進以
外にもＴＢＭ（：Tunnel Boring Machine）のように内
蔵されたグリッパ機構で周辺岩盤に反力をとりながら推
進するトンネル掘進機においても、本発明によるプレキ
ャスト型枠を使用して覆工コンクリートを打設でき、さ
らに一般の山岳トンネル工法の覆工コンクリート施工に
おいて使用することで、セントルの軽量化等を図ること
ができる。

【００１６】図３はシールド掘進機あるいはＴＢＭによ
り掘削された円形断面トンネルに本発明によるプレキャ
スト型枠を組み立てた状態を示した概略断面図である。
図示したトンネルでは、あらかじめプレキャスト型枠１
内に埋設された内側主筋５と、プレキャスト型枠１組み
立て後に現場打ちされた覆工コンクリート１２内に埋設
された外側主筋４とにより複鉄筋構造のトンネル覆工コ
ンクリートが構築されている。なお、発生断面力が小さ
く、設計上全周にわたり複鉄筋コンクリートにする必要
がない場合には配筋部分のプレキャスト型枠１の必要な
側のみに主筋となる鉄筋を組み込めば良い。

【００１７】図３には示されていないが、円環状に組み
たてられたプレキャスト型枠１の自重及び打設コンクリ
ートによる作用荷重による型枠の過度の撓みと変形を防
止するためにトンネル内空部分に型枠全体を支保可能な
支保工を構築することが好ましい。その際、本発明によ
ればプレキャスト型枠１の連結が堅固に行われているの
で、支保工の構造強度は閉合リングの変形を防止する程
度の剛性及び強度を有すれば良い。したがって従来のセ
ントルのように剛性が大きく、大がかりな支保工は不要
となり、設備面でのコストダウンも図れる。また、プレ
キャスト型枠１が現場打設された覆工コンクリート１２
と一体化するので、覆工コンクリート１２にある程度の
初期強度が得られれば、早期に支保工を撤去することが
できる。このためトンネル坑内での作業占有期間が短く
て済むという利点もある。

【００１８】また、図３に示したトンネル覆工では、プ
レキャスト型枠１を構成するプレキャスト板１０を内側
リングとし、現場打ち覆工コンクリート１２を外側リン
グとした２重構造の合成構造リングが形成されている。
すなわちプレキャスト型枠１が継手部で堅固に連結され
ている上、外側リングのコンクリート打設時にジベルト
ラス３がコンクリート１２内に一体的に埋設されるの
で、作用荷重に対して内外のリングが一体的に挙動し、
抵抗することができる。プレキャスト型枠１の内側面が
トンネル内空表面となるので、埋込み金物等を所定位置
にあらかじめ正確に設置しておくこともできる。

【００１９】図４はプレキャスト型枠１を成型する際に
あらかじめ埋設された内側主筋５の継手金具部２の変形
例を示した部分断面図である。同図（ａ）は図１に示し
たような鉄筋継手接合により内側主筋５を接続するよう
にした例を示したものであり、この場合には継手金物部
分２に所定の切欠部が形成されており、隣合った鉄筋
５、５が上下あるいは横方向にずれてラップ部分を形成
する。これにより各鉄筋接合部で必要な継手長が確保で
きるようになっている。

【００２０】同図（ｂ）は継手接合部を構成する継手金
物２のコンクリート側にリブプレート２０が接合された
状態を示している。さらにこのリブプレート２０の一部
には内側主筋５の端部５ａが溶接接合されており、プレ
キャスト型枠１内の内側主筋５は継手金物部２を介して
連続性が保持されるようになっている。本変形例によれ
ば、プレキャスト型枠１の円周方向の連結に際し、鉄筋
の継手部分のラップ調整等が一切不要になるという利点
がある。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、型枠と構造体の一部をプレキャスト化して一
体構造とするとともに、円周方向鉄筋の継手連結部をあ
らかじめ延出させることで、連結用の鉄筋建て込み、配
筋作業等にかかる施工時間が短縮できるとともに、型枠
存置期間を大幅に短縮でき、施工の迅速化を図ることが
できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトンネル覆工用プレキャスト型枠の一
実施例を示した斜視図。

【図２】本発明のトンネル覆工用プレキャスト型枠の適
用例を示した部分断面図。

【図３】本発明のトンネル覆工用プレキャスト型枠を組
み立てた状態を示したトンネル断面図。

【図４】本発明のトンネル覆工用プレキャスト型枠の変
形例を示した断面図。

【符号の説明】

１ プレキャスト型枠 ２ 継手金具部 ３ ジベルトラス ４ 外側主筋 ５ 内側主筋 １０ プレキャスト板 １２ 覆工コンクリート １３ プレスジャッキ １４ シールドジャッキ １７ コンクリート打設管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小原 勝巳 東京都千代田区三番町２番地 飛島建設 株式会社内 (72)発明者 柿山 俊一 東京都千代田区三番町２番地 飛島建設 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−10898（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−32095（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 11/18 E21D 11/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トンネル覆工の設計内空曲率に略一致する
   ような曲率をなすとともに、端面に連結用継手部が形成
   されたプレキャスト板と、このプレキャスト板内に埋設
   され一部が曲率外面側に突出したジベル筋と、該ジベル
   筋の突出部に支持され、前記プレキャスト板の周方向に
   沿って複数本が配設され、その両端部が前記プレキャス
   ト板から所定継手長だけ延出する長さを有する外側円周
   方向鉄筋と、前記ジベル筋に一部が支持され前記プレキ
   ャスト板内に埋設され、その両端部が前記プレキャスト
   板から所定継手長だけ延出する長さを有する内側円周方
   向鉄筋とを備え、トンネル掘進機の後端近傍で前記プレ
   キャスト板同士が前記連結用継手部で連結されるととも
   に、円周方向に隣接して連結されたそれぞれのプレキャ
   スト板の外側円周方向鉄筋と内側円周方向鉄筋の継手長
   部分が結束された状態で、前記プレキャスト板と地山と
   の間に打設されたコンクリートと一体化し、トンネル覆
   工の一部となるようにしたことを特徴とするトンネル覆
   工用プレキャスト型枠。