JP3535464B2 - 覆工コンクリート打設用型枠装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地下鉄や下水道な
どのトンネル工事に用いられる、覆工コンクリート打設
用型枠装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネル工事では、トンネルを掘削後す
ぐに地山の緩みを抑えるために、吹き付けコンクリート
や、セグメントと呼ばれる鋼製またはコンクリート製の
ブロックでトンネルの内壁面を覆う一次覆工が施され
る。次いで、一次覆工面の補強・防護・表面抵抗の軽減
を目的とするコンクリート壁を形成する二次覆工が施工
される。前記二次覆工でコンクリート壁を形成する方法
としては、従来、型枠装置を用いる工法が知られてい
る。

【０００３】前記型枠装置は、トンネル内に装設される
移動式型枠装置であって、トンネルの長手方向へ移動可
能な走行架台と、前記走行架台にジャッキ等の型枠体支
持手段で支持される複数のコンクリート打設用の型枠体
を備える。型枠装置は、覆工箇所に停止した状態で前記
型枠体をジャッキでトンネル内周面の所定位置に配置
し、型枠体とトンネル内周面との間に形成される空間に
覆工コンクリートを打設して、トンネル内周面に覆工壁
を形成する。覆工コンクリート硬化後、型枠装置は脱型
してトンネルの掘削方向に向かって移動し、再び新たな
覆工壁の形成を始める。上述のように、型枠装置が順次
移動され覆工壁の形成を繰り返して、最終的にはトンネ
ル内壁面の全体に覆工コンクリート壁を形成する。

【０００４】従来より、前記型枠体は、打設されたコン
クリートが端部から漏れるのを防止するために、既設の
覆工コンクリート壁（以下、既設覆工壁）側の端部で
は、型枠体の一部を既設覆工壁の内周面に重合し当接さ
せる、いわゆるラップ構成を施し、その他の未設側（掘
削側）端部では妻止め構成を施している。

【０００５】前記ラップ構成部分（以下、ラップ部）は
様々考案されており、例えば、ラップ部を型枠体とは別
のラップ部材とし、前記部材を既設覆工壁に当接して隙
間を塞いだ状態にしてから型枠体の側面へ固定する方法
や、ラップ部材を鋼製等から硬質ゴム等の弾性材料に変
更し、弾性変形させることでラップ部材と既設覆工壁と
の隙間を塞ぐ方法が提案されている。その他、可塑性を
有するポリウレタン樹脂やフッ素樹脂等の合成樹脂、あ
るいはエアバック等を、ラップ部と既設覆工壁の内周面
との間に挟む方法なども提案されている。具体例として
は、特開平１１−１０１０９６号公報、特開平１１−９
３５９１号公報が挙げられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、二次覆
工コンクリート壁は、トンネルの掘削進行とともに連続
して施工されるために、前記ラップ部が当接する既設覆
工壁は若材齢の場合が多く、十分に硬化した状態に比べ
て比較的変形やひび割れが生じ易い。また一方で、ラッ
プ部の既設覆工壁への当接状態の判断は作業員の目視等
による感覚にたよっている実情がある。そのため、前述
の如くラップ部と既設覆工壁との間に可塑性材を挟む場
合でも、型枠体の位置決めをするジャッキ等の操作を誤
ると、前記可塑材料の可塑限界を超えてラップ部が既設
覆工壁を必要以上に押圧してしまう可能性がある。

【０００７】本発明の課題は、覆工コンクリート打設用
型枠装置に、ラップ部が既設の覆工コンクリート壁に当
接する圧力の検知手段を設け、ラップ部が既設覆工コン
クリート壁に過度に押圧されるのを未然に防ぎ、より容
易かつ的確な二次覆工コンクリートの施工を行うことで
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、トンネルの内壁面２Ａとの
間に覆工コンクリートの打設空間７を形成する型枠体１
０と、前記型枠体を支持し配置位置を決める型枠体支持
手段(ジャッキ４ａ)と、前記型枠体に設けられ既設の覆
工コンクリート壁８の内周面と重合して当接するラップ
部材１１とを備える覆工コンクリート打設用型枠装置で
あって、前記ラップ部材１１が前記既設覆工コンクリー
ト壁の内周面に当接する圧力を検知する圧力検知手段
（ロードセル１２）を、ラップ部材１１の外周部の外周
面側または内周面側に備えることを特徴とする。

【０００９】請求項１記載の発明によれば、圧力検知手
段の検知結果からラップ部材が既設覆工壁に当接する圧
力状態を知ることができるので、既設覆工壁に損傷を与
えず、かつ、ラップ部材と既設覆工壁の隙間から覆工コ
ンクリートが漏れない当接条件で型枠体を配置すること
ができる。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の覆
工コンクリート打設用型枠装置であって、前記圧力検知
手段が、歪ゲージを用いた感圧センサ（ロードセル１
２）を備えることを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明によれば、請求項１と
同様の効果を奏するとともに、圧力検知手段として、歪
ゲージを用いた感圧センサを採用し、ラップ部材が既設
覆工壁の内面に当接し押圧することで生じる、ラップ部
材や型枠体等の各所の歪や圧力変化を検知する。ここ
で、感圧センサは、例えば歪ゲージ箔や、歪ゲージを内
蔵する圧縮型ロードセルであって、これらは既に様々な
形状や測定レンジが実用化されている。したがって、例
えば、ラップ部材と既設覆工壁の間や、ラップ部材の応
力集中箇所など、ラップ部材が既設覆工壁に当接する力
が直接的に伝わる位置に適宜設置可能となり、より精度
の良い圧力検知手段を構築することができる。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の覆工コンクリート打設用型枠装置であって、前記
ラップ部材１１が、既設の覆工コンクリート壁の内周面
に当接する可塑性材１４を支持して備えることを特徴と
する。

【００１３】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２と同様の効果を奏するとともに、前記ラップ部材
を可塑性材を介して既設覆工壁へ当接する。ここで、前
記可塑性材は、例えば、可塑性を有するポリウレタン樹
脂やフッ素樹脂等の合成樹脂などであって、ラップ部を
当接する際のショックを吸収し、前記圧力検知手段へ急
激な荷重変動が懸かるのを防ぐ。よって、ゼロ点ドリフ
ト等の計測ズレを回避する効果が有り、検知精度の向上
と検知手段のライフサイクルの向上が図れる。また、前
記可塑性材を既設覆工壁の内周面に当接し押圧すると内
周面の形状に対応して変形することで、隙間を効果的に
塞ぐ効果も有る。

【００１４】なお、前記ラップ部材を、型枠体の既設覆
工壁側の端面に対して着脱自在あるいは可動式に接合す
る別体としても良い。別体とすることで、型枠体を移動
させることなく、前記可塑性材や前記圧力検知手段のメ
ンテナンス作業を容易にする効果が付加されてより好ま
しい。

【００１５】請求項４記載の発明は、請求項１から３い
ずれか一つに記載の覆工コンクリート打設用型枠装置で
あって、前記圧力検知手段からの検知結果に基づいて前
記型枠体支持手段を制御する制御手段（上下限設定器２
１、動力制御器２３）と、前記検知結果が所定の値を超
える場合に警報を発する警報手段２２と、を備えること
を特徴とする。

【００１６】請求項４記載の発明によれば、請求項１か
ら３いずれか一つと同様の効果を奏するとともに、例え
ば、ラップ部材を既設覆工壁へ当接する際に、圧力検知
手段の検知結果が所定の上限値を超える場合には、ラッ
プ部材が既設覆工壁を過度に押圧する前に警報手段によ
り作業員へ警報を出し、また制御手段によって型枠体支
持手段の動作を停止させることができる。また、既設覆
工壁の硬化状態に応じて、ラップ部材を既設覆工壁に押
圧する力を適宜強弱することができる。したがって、よ
り確実に覆工コンクリートの施工を行うことができる。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態
を、図１〜４を参照して詳細に説明する。

【００２０】(第１の実施形態)図１に示すように、第１
の実施形態の覆工コンクリート打設用型枠装置１（以
下、型枠装置１）は、トンネル２内に型枠体１０を配置
する移動式型枠装置であって、トンネルの長手方向へ敷
設されたガイドレール５上に移動可能な走行架台３と、
前記走行架台３に装備される型枠体支持手段であり型枠
体１０の位置決めをする複数のジャッキ４ａと、前記ジ
ャッキ４ａに支持され全体としてアーチ状に配置される
複数の型枠体１０と、前記ジャッキ４ａの伸縮動作等を
制御する制御部Ｃ（図４に図示）と、を備える。

【００２１】前記ジャッキ４ａは、例えば、油圧式ある
いは歯車式等の伸縮シリンダジャッキであって、動力制
御器２３（図４に図示）によって動作が制御される。ジ
ャッキ４ａは、複数本で一つの型枠体１０を支持し、型
枠体１０をトンネル内壁面２Ａ方向に移動して位置決め
する。

【００２２】前記型枠体１０は、鋼製の覆工コンクリー
ト打設用の型枠であって、複数備えられている。型枠体
１０は、トンネル内壁面２Ａの天井面・側面・下端面に
それぞれ配置され、全体としてアーチ形状を形成してト
ンネル底面を除くトンネル内壁面２Ａを覆う。図２に示
すように、型枠体１０は、既設覆工壁８側にラップ部Ｗ
を備え、掘削方向側の端部は周知の妻止め９を備えて覆
工コンクリートの打設空間７を形成し、図示されない充
填口から流動性のコンクリートが打設される。

【００２３】前記ラップ部Ｗは、図３に示すように、既
設覆工壁８に重合するラップ部材１１をベースに、既設
覆工壁８の内周面に当接して隙間をうめる可塑性材１４
と、前記可塑性材１４を支持する支持板１３と、前記支
持板１３と前記ラップ部材１１の間に配置される圧縮型
ロードセル１２とを備える。

【００２４】前記ラップ部材１１は、断面がほぼＬ字型
の鋼材であって、既設覆工壁８に重合しトンネル内壁面
２Ａの形状に対応した曲面を有する外周部１１ｂと、前
記外周部１１ｂと略直角をなし前記型枠体１０と接合す
る接合部１１ｃを有する。そして、前記外周部１１ｂで
圧縮型ロードセル１２・支持板１３・可塑性材１４を支
持し、接合部１１ｃで前記型枠体１０の既設覆工壁８側
の端面にスライド機構１１ａによってトンネル半径方向
にスライド自在に接合される。また、前記ラップ部材１
１は、前記制御手段Ｃによって遠隔制御可能または手動
操作可能な伸縮式のラップ部材用ジャッキ４ｂによって
型枠体１０に連結され、ラップ部材用ジャッキ４ｂの伸
縮によってスライドし、型枠体１０に対する位置決めと
固定がなされる。

【００２５】前記可塑性材１４は、前記ラップ部材１１
の外周部１１ｂとほぼ同じ大きさの板状材であって、可
塑性を有するポリウレタン樹脂やフッ素樹脂等の合成樹
脂素材からなる。可塑性材１４は、ラップ部Ｗが既設覆
工壁８に当接する際のショックを吸収し前記ロードセル
１２を保護するとともに、既設覆工壁８の内周面に当接
し押圧され、内周面の形状に追従して変形することでラ
ップ部Ｗと既設覆工壁８との隙間を効果的に塞ぐ。ま
た、可塑性材１４の型枠体１０側端面は、型枠体１０の
既設覆工壁８側の端面と覆工コンクリートが漏れないよ
うに接合される。

【００２６】前記圧縮型ロードセル１２は、内部に歪ケ
ージを内蔵し圧縮方向の荷重を測定する周知の荷重セン
サである。ロードセル１２は、トンネル内壁面２Ａ側で
前記支持板１３を介して前記可塑性材１４を支持し、反
対側をラップ部材１１の外周部１１ｂに固定されてい
る。ロードセル１２からは、後述する制御部Ｃに信号線
が接合され、計測値を出力する。

【００２７】前記制御部Ｃは、図４に示すように、前記
ロードセル１２から信号線が接続され計測値を表示する
デジタル表示器２０と、前記計測値の上下限値等を設定
する上下限設定器２１、作業員に警報を発する警報手段
２２と、前記ジャッキ４ａおよびラップ部材用ジャッキ
４ｂの伸縮を制御する動力制御器２３と、検知結果を統
合的に監視するパーソナルコンピュータ２４（以下、パ
ソコン）と、ロードセル１２の設置位置でも簡易的に荷
重を見ることができるアナログゲージ２５とを備える。

【００２８】前記デジタル表示器２０は、前記ロードセ
ル１２により検知された値を表示する一方、上下限設定
器２１・パソコン２４・アナログゲージ２５にデータを
伝える。前記上下限設定器２１は、デジタル表示器２０
からの信号に対して、上限値・下限値を予め設定可能な
電気・電子回路、またはソフトウェアに制御されるコン
ピュータ等であって、ロードセル１２の検知結果が上下
限値を超える場合は、警報手段２２と動力制御器２３に
信号を出す。前記パソコン２４は、演算装置・各種記憶
媒体・ディスプレイ・ソフトウェア等を備え、前記ロー
ドセル１２の検知結果を解析・表示するとともに、動力
制御器２３に制御信号を出しジャッキ４ａおよびラップ
部材用ジャッキ４ｂの伸縮を制御できる。また、上下限
設定機能を備えることで、前記上下限設定器２１と同様
の機能を有する。前記警報手段２２は、回転灯や警報器
などであって適宜組み合わされ、前記上下限設定器２１
あるいはパソコン２４からの信号を受けて作動し、作業
員に警報を発する。

【００２９】次に、動作を説明する。第１の実施形態の
型枠装置１を、トンネル２内に敷設されたガイドレール
５上を移動し所定の位置で停止させる。型枠装置１は、
ジャッキ４ａを伸ばし、型枠体１０をラップ部Ｗが既設
覆工壁８に重合し、かつ、打設空間７が所定の厚さを形
成するようにトンネル内壁２Ａに所定位置に配置する。

【００３０】この時、ロードセル１２からの検知結果を
制御部Ｃで常時モニタリングし、可塑性材１４が既設覆
工壁８の内周面に当接する圧力状態に注視する。そし
て、既設覆工壁８に損傷を与えず、かつ、可塑性材１４
と前記既設覆工壁８の隙間から覆工コンクリートが漏れ
ない当接条件で、ジャッキ４ａの動作を停止させる。ま
たは、前記検知結果が所定の上限値を達した場合には、
自動的に上下限設定器２１あるいはパソコン２４から信
号が発せられ、警報手段２２が作動し作業員に過押圧を
警告し、動力制御器２３が前記ジャッキ４ａの伸縮動作
を自動停止する。

【００３１】なお、型枠体１０が、所望する打設空間７
の厚さを形成する所定位置に達しても可塑性材１４が当
接されない場合、あるいは、所定の位置に達する前に前
記検知結果が過押圧に至る場合は、ラップ部材用ジャッ
キ４ｂを制御して、ラップ部材１１の接合位置を適切に
調整して対処する。

【００３２】上記のようにして、打設空間７が形成され
たならば、覆工コンクリートを打設して養生硬化させ
る。硬化後、ジャッキ４ａを縮めて型枠体１０を脱型
し、覆工コンクリートの打設を完了する。以上の施工
を、トンネル掘削側に向けて順次、型枠装置１を移動さ
せて繰り返し、最終的にトンネル全長にわたって二次覆
工コンクリート壁を形成する。

【００３３】(第２の実施形態)次に、図５を参照して、
第２の実施形態の説明をする。なお、第１の実施形態と
同様の構成要素に対しては、同じ番号の符号を付けて重
複する説明を省略する。

【００３４】第２の実施形態は、第１の実施形態と比べ
てラップ部材１１と型枠体１０の接合方法と、圧力検知
手段が異なる。ラップ部材１１の接合部１１ｃには長楕
円のボルト穴１１ｄが形成され、型枠体１０にボルト締
結され，ラップ部材１１の位置決めは、作業員の手作業
や別途用意されるジャッキ等によって行われる。従っ
て、ジャッキ４ａにかかる重量を軽減できるので小規模
の施工に好ましい。

【００３５】また、圧力検知手段は、安価な歪ゲージ箔
１５を感圧センサとして採用する。歪ゲージ箔１５をラ
ップ部材１１の応力集中部分に設置し、図示はされてい
ないが、周囲を樹脂材等で適宜保護して耐候性高める。
前記応力集中部分には、前記可塑性材１４が既設覆工壁
８に当接する圧力に応じた応力が懸かっている。したが
って、事前にラップ部Ｗに既知の荷重を懸けて前記応力
との相関関係を求める、いわゆるキャリブレーションを
することで、歪ゲージ箔１５で検出される応力からラッ
プ部Ｗが既設覆工壁８に当接する圧力を検知することが
できる。以上のことから、より安価に圧力検知手段を実
現可能であるとともに、既存の型枠装置１へ容易に適用
できる効果がある。

【００３６】(第３の実施形態)次に、図６を参照して、
第２の実施形態の説明をする。なお、第１の実施形態と
同様の構成要素に対しては、同じ番号の符号を付けて重
複する説明を省略する。

【００３７】第３の実施形態において、前記圧力検知手
段は、可塑性材１４を支持する支持板１３とラップ部材
１１との間に、弾性部材１６と、変形量を検知する手段
である変位検知手段１７を備える。前記前記変位検知手
段１７は、例えば、光学式やダイヤルゲージを用いた距
離センサであって、変位量が所定値に達した否かを検知
するだけならばスイッチの類でもよい。前記弾性部材１
６は、ゴムや樹脂材料あるいはバネ材であって、可塑性
材１４が塑性変形する荷重条件で弾性変形するように設
定され、可塑性材１４が塑性変形しきらないうちに前記
変位検知手段１７が作動するようにする。すなわち、ラ
ップ部Ｗが既設覆工壁８に当接し押圧することで、弾性
部材１６が変形し、変形量は前記変位検知手段１７によ
って計測される。ここで、弾性部材１６の弾性率は既知
であるから、押圧する荷重と変形量の相関から、ラップ
部Ｗが既設覆工壁８に当接する圧力を検知することがで
きる。

【００３８】なお、以上の実施例において、ラップ部材
１１の形状を断面ほぼＬ字型としたが、これに限定する
ものではなく他の形状でも構わない。また、一つの型枠
体１０に接合されるラップ部材１１の数や、ラップ部材
１１の位置決め手段およびその数は、実施条件にあわせ
て適宜変更可能である。同様に、ロードセル１２や歪ゲ
ージ箔１５等の感圧センサの種類・配置位置・数、また
可塑性材１４の形状・数なども適宜変更可能である。

【００３９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、圧力検知
手段の検知結果からラップ部材が既設覆工壁に当接する
圧力状態を知ることができるので、既設覆工壁に損傷を
与えることなく、ラップ部材と既設覆工壁の隙間から覆
工コンクリートが漏れない当接条件で型枠体を配置する
ことができる。

【００４０】請求項２記載の発明によれば、請求項１と
同様の効果を奏するとともに、圧力検知手段としてロー
ドセルや歪ゲージ箔といった歪ゲージを用いた感圧セン
サを採用し、ラップ部材が既設覆工壁の内周面に当接す
る力が直接的に伝わる位置に設置することで、より精度
の良い圧力検知手段を構築することができる。

【００４１】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２と同様の効果を奏するとともに、ラップ部材を可
塑性材を介して既設覆工壁へ当接する際、可塑性材は、
ラップ部材を既設覆工壁に当接する際のショックを吸収
し、ロードセルや歪ゲージ箔といった圧力検知手段へ急
激な荷重変動が懸かるのを防ぐ。よって、ゼロ点ドリフ
ト等の計測ズレを回避する効果が有り、検知精度の向上
と検知手段のライフサイクルの向上を図れる。

【００４２】請求項４記載の発明によれば、請求項１か
ら３のいずれか一つと同様の効果を奏するとともに、型
枠体の設置、または可塑性材の既設覆工壁への当接の際
に、ラップ部材が既設覆工壁を過度に押圧する前に警報
手段より作業員へ警報を出し、動力制御器によって型枠
体支持手段の動作を停止させることで、より確実に二次
覆工コンクリートの施工を行うことができる。

【００４３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した第１の実施形態における型枠
装置の構成を示す概略正面図である。

【図２】第１の実施形態における、型枠体の構成を示す
Ａ−Ａ断面図である。

【図３】第１の実施形態における、型枠装置のラップ部
を示す要部断面図である。

【図４】第１の実施形態における、型枠装置の制御部を
示すブロック図である。

【図５】本発明を適用した第２の実施形態における、型
枠装置のラップ部を示す要部断面図である。

【図６】本発明を適用した第３の実施形態における、型
枠装置のラップ部を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１ 覆工コンクリート打設用型枠装置 ２Ａ トンネル内壁 ４Ａ ジャッキ ４Ｂ ラップ部材用ジャッキ ７ 覆工コンクリート打設空間 ８ 既設覆工コンクリート壁 １０ 型枠体 １１ ラップ部材 １２ 圧縮型ロードセル １３ 支持板 １４ 可塑性材 １５ 歪ゲージ箔 １６ 弾性部材 １７ 変位検知手段 ２０ デジタル表示器 ２１ 上下限設定器 ２２ 警報手段 ２３ 動力制御器 ２４ パーソナルコンピュータ Ｃ 制御部 Ｗ ラップ部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トンネルの内壁面との間に覆工コンクリー
   トの打設空間を形成する型枠体と、 前記型枠体を支持し配置位置を決める型枠体支持手段
   と、 前記型枠体に設けられ、既設の覆工コンクリート壁の内
   周面と重合して当接するラップ部材とを備える覆工コン
   クリート打設用型枠装置であって、 前記ラップ部材が前記既設覆工コンクリート壁の内周面
   に当接する圧力を検知する圧力検知手段を、ラップ部材
   の外周部の外周面側または内周面側に備えることを特徴
   とする覆工コンクリート打設用型枠装置。
2. 【請求項２】前記圧力検知手段が、歪ゲージを用いた感
   圧センサを備えることを特徴とする請求項１記載の覆工
   コンクリート打設用型枠装置。
3. 【請求項３】前記ラップ部材が、既設の覆工コンクリー
   ト壁の内周面に当接する可塑性材を支持して備えること
   を特徴とする請求項１または２記載の覆工コンクリート
   打設用型枠装置。
4. 【請求項４】前記圧力検知手段からの検知結果に基づい
   て前記型枠体支持手段を制御する制御手段と、前記検知
   結果が所定の値を超える場合に警報を発する警報手段と
   を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一
   つに記載の覆工コンクリート打設用型枠装置。