JP3794833B2 - 長尺空間へのコンクリート打設方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、長尺空間へのコンクリート打設方法に関し、さらに詳細には、例えばトンネルの覆工材として用いられる、長尺の鋼管エレメント内にコンクリートを打設するのに好適な方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道や道路の下方に立体交差するトンネルを構築する工法の１つとして、長尺の角形鋼管からなる多数の覆工エレメントを用いて覆工を行う角形鋼管横締め工法が知られている。
【０００３】
この工法において、覆工工程は概ね次のような手順で実施される。すなわち、トンネルの掘削に先立ち、トンネル断面を区画するように、多数の覆工エレメントを互いに隣接して推進・牽引することにより地山に貫入させる。次に、各覆工エレメントを横切るようにＰＣ鋼材を貫通させ、各エレメントにコンクリートを打設し、ＰＣ鋼材を緊張させることによりプレストレスが導入されたＰＣ箱形ラーメン構造の覆工壁を構築する。
【０００４】
ここで、覆工エレメント内に打設されるコンクリートとしては、エレメントが長尺であって充填距離が長いこと、また締め固めが困難な閉鎖空間に打設されることから、一般に高性能ＡＥ減水剤や増粘剤を混和した高流動コンクリートが用いられている。すなわち、高流動コンクリートを用いることにより、覆工エレメント１本に対し１回の打設作業でコンクリートを充填するという手法が採られている。
【０００５】
しかしながら、例えば複々線下での施工のように、施工現場によっては覆工エレメントが長くなり、それに伴ってコンクリートの充填距離が長くなることがある（４５ｍ以上）。この場合、通常の高流動コンクリートでは、経時変化が起こり、覆工エレメントの先端部分に未充填部分が残ることが多い。
【０００６】
このことを、図５（ａ）に示すコンクリートの挙動に基づいて説明する。同図において、符号１は角形鋼管からなる覆工エレメントを示し、コンクリートはその一方側から矢印方向に打設される。高流動コンクリートは混和剤等の配合比を選択することにより打設初期から最適流動勾配θｐをもつように設定されるが、充填距離が長いと経時変化を生じて徐々に固まり、打設後期には流動勾配θｅが大きくなる。その結果、覆工エレメント１の先端部分に未充填部分Ｈが残ってしまう。
【０００７】
このようなコンクリートの未充填を回避するために、従来は図５（ｂ）に示すように高流動コンクリートのスランプフローをさらに高め、打設初期には最適流動勾配θｐよりも小さな初期流動勾配θｉを設定し、経時変化が生じても打設後期まで最適流動勾配θｐが確保されるようにしている。
【０００８】
しかしながら、コンクリートの初期流動勾配を小さくすると、コンクリート中で粗骨材の沈降に対する抵抗性（材料分離抵抗性）が低下し、コンクリートの上部と下部とで粗骨材の濃度の差が生じる。すなわち、弾性係数が上部と下部とで変化し、均一な品質の硬化コンクリートが得られない。このような材料の分離を抑えるためには、シリカヒューム等の特殊な混和剤を必要とし、材料単価が高価になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、覆工エレメント等により区画される長尺空間にコンクリートを打設するにあたり、その充填距離が長くなっても未充填部分を生じることがなく、しかも均一な品質の硬化コンクリートが得られるコンクリートの打設方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の発明者は上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、覆工エレメント１本に対し、従来のように必ずしも１回の打設作業でコンクリートを充填する必要はないということを着想するに至った。
この発明は上記のような着想に基づいてなされたものであり、次のような手段を採用している。
【００１１】
すなわち、この発明は、トンネルの掘削に先立ち地山内部に貫入される覆工エレメントによって区画される、実質的に水平方向に延びる長尺空間に、その一方側からコンクリートを供給して打設する方法であって、
前記長尺空間をその長手方向と交差する仕切部材によって複数のコンクリート打設空間に区画するとともに、前記長尺空間の一方側から該長尺空間内を通りかつ前記仕切部材を貫通して、前記長尺空間の一方側に隣接した打設空間を除く、他の打設空間のそれぞれに延びる複数のコンクリート圧送管を配置し、
各打設空間ごとにコンクリートを順次打設するにあたり、前記他の打設空間にはそれぞれの打設空間に延びる前記コンクリート圧送管を介してコンクリートを打設し、これらコンクリート圧送管を埋め殺しとすることを特徴とする長尺空間へのコンクリート打設方法にある。
【００１２】
さらに具体化された、この発明においては、前記長尺空間の一方側に隣接した打設空間からコンクリートの打設を開始し、次いでこれに隣接した打設空間に前記コンクリート圧送管を介してコンクリートを打設する。以下、前記長尺空間の他方側に向かう順番で各打設空間に前記コンクリート圧送管を介してコンクリートを順次打設する。
【００１３】
各コンクリート圧送管の内部を予めほぼ全長にわたって閉塞部材によって閉塞しておき、各コンクリート圧送管に対応した打設空間にコンクリートを打設する前に前記閉塞部材を撤収するようにしてもよい。この場合、前記閉塞部材を可撓性を有する筒状袋体と、その内部に封入される流体とで構成することができる。さらに、前記仕切部材には空気抜き孔が設けられている。前記仕切部材が高さ方向に分割された複数枚のプレートからなり、最上部のプレートが前記空気抜き孔を規定する多孔プレートからなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明の実施の形態を示す概略図であり、この実施の形態はこの発明を角形鋼管等からなる覆工エレメント１へのコンクリート打設に適用した例である。なお、覆工エレメント１は、その長手方向に関して縮小されて示されている。
【００１５】
水平方向に延びる長尺空間を区画する覆工エレメント１は、その内部が長手方向と交差する複数の仕切板２によって、複数（この実施の形態では４つ）のコンクリート打設空間Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４に区画されている。各打設空間Ｖ１〜Ｖ４の長さＬは、通常の高流動コンクリートが大きな経時変化を起こさず、未充填部分を生じない３０〜４０ｍ程度の長さに設定されている。
【００１６】
覆工エレメント１の一方側すなわちコンクリート供給側から、打設空間Ｖ１を除く、各打設空間Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４に延びる複数のコンクリート圧送管Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が仕切板２を貫通してそれぞれ配置されている。
【００１７】
図２は覆工エレメント１の一部の長手方向に沿った断面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。仕切板２は高さ方向に分割された複数のプレート５ａ，５ｂからなっている。各プレート５ａ，５ｂは、覆工エレメント１の両側壁にボルト６を介して着脱自在に取り付けられた１対のアングル材７，７によって両端部が挟持され、覆工エレメント１内に定置されている。最上部のプレート５ｂはパンチングメタル等の多孔プレートからなり、その多数の孔は空気抜き孔８を形成している。空気抜き孔８は円形孔にかぎらず、スリットでもよい。
【００１８】
高流動コンクリートは次のような手順で覆工エレメント１内に打設される。図１を参照して、コンクリート供給側に隣接した打設空間Ｖ１からコンクリートの打設を開始する。打設空間Ｖ１へのコンクリート打設時には、開口部に妻板９を配置し、供給管１０を介してコンクリートを供給する。
【００１９】
打設空間Ｖ１に充填したコンクリートが硬化したら、圧送管Ｐ２に供給管１０を接続し、この圧送管Ｐ２を介して打設空間Ｖ２にコンクリートを打設する。以下、同様にして、打設空間Ｖ３，Ｖ４の順でそれぞれ圧送管Ｐ３，Ｐ４を介してコンクリートを順次打設する。なお、打設空間Ｖ４へのコンクリート打設時には、妻板１１を配置する。
【００２０】
このように、コンクリートは複数に区画された打設空間ごとに打設されるので、打設１回あたりの充填距離が長くならない。したがって、コンクリートの経時変化が大きく生じることはなく、未充填部分が生じない。また、材料の分離が生じることもなく、均質な硬化コンクリートが得られる。
【００２１】
打設空間Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３へのコンクリート打設時において、各打設空間内の空気は各仕切板２の空気抜き孔８を経て、覆工エレメント１の他方側の開口部から逃げ、コンクリートの充填に支障をきたすことがない。また、打設空間Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４へのコンクリート打設時において、各圧送管Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４はそれまでのコンクリートの打設によって、ほぼ全長が硬化コンクリートの内部に埋設された状態にある。
【００２２】
例えば、打設空間Ｖ３へのコンクリート打設時には、その圧送管Ｐ３は、すでに打設空間Ｖ１，Ｖ２にコンクリートが打設され硬化していることから、圧送管Ｐ３はほぼ全長が硬化コンクリートの内部に埋設された状態にある。このため、コンクリートの圧送時には圧送管Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を取り巻く硬化コンクリート周壁が圧送圧に対抗し、圧送管には耐圧性を要求されない。したがって、圧送管はコンクリートの充填圧に耐えうるものであればよく、つる巻管等の耐圧性が低いものを使用することができる。なお、これらの圧送管は埋め殺しとされる。
【００２３】
図示しないが、各打設空間にコンクリートの充填状況を検知するためのセンサーを設置することにより、充填状況を確認することができる。また、仕切板２は、アングル材７，７を取り外すことにより、そのプレート５ａ，５ｂの適宜枚数を取り外すことが可能であり、したがって作業者が覆工エレメント１の中に入り、コンクリートの充填状況を目視することも可能である。
【００２４】
図４は、圧送管の別の実施の形態を示す断面図である。圧送管Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の内部は、予めほぼ全長にわたって閉塞部材１２によって閉塞されている。閉塞部材１２は、薄いゴム等の可撓性を有する筒状袋体１３と、その内部に封入される水１４等の流体で構成することができる。
【００２５】
この実施の形態の場合、各圧送管Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に対応した打設空間にコンクリートを打設する前に、水１４を排出し、筒状袋体１３を撤収する。この実施の形態によれば、コンクリートの打設時には閉塞部材１２がコンクリートの充填圧に対抗するので、圧送管は圧送圧のみならず、充填圧に対する耐圧性も要求されない。したがって、圧送管として、塩化ビニル管等の極めて耐圧性が低いものを使用することが可能となる。筒状袋体１３に封入する流体は、空気でもよい。
【００２６】
上記実施の形態は例示にすぎず、この発明は種々の改変が可能である。例えば、上記実施の形態では望ましい形態として打設空間Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の順でコンクリートを打設する例を示したが、これとは逆の順、あるいはランダムに打設する場合もこの発明の概念に包含される。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、長尺空間にコンクリートを打設するにあたり、その充填距離が長くなっても未充填部分を生じることがなく、しかも均一な品質の硬化コンクリートが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の実施の形態を示す概略図である。
【図２】図２は、覆工エレメントの一部の長手方向に沿った断面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図４は、圧送管の別の実施の形態を示す断面図である。
【図５】図５は、高流動コンクリートの挙動を示す図である。
【符号の説明】
１：覆工エレメント
２：仕切板
Ｖ１〜Ｖ４：コンクリート打設空間
Ｐ２〜Ｐ４：コンクリート圧送管
５ａ，５ｂ：プレート
８：空気抜き孔
１０：供給管
１２：閉塞部材
１３：筒状袋体
１４：水
Ｈ：未充填部分

Claims (6)

1. トンネルの掘削に先立ち地山内部に貫入される覆工エレメントによって区画される、実質的に水平方向に延びる長尺空間に、その一方側からコンクリートを供給して打設する方法であって、
   前記長尺空間をその長手方向と交差する仕切部材によって複数のコンクリート打設空間に区画するとともに、前記長尺空間の一方側から該長尺空間内を通りかつ前記仕切部材を貫通して、前記長尺空間の一方側に隣接した打設空間を除く、他の打設空間のそれぞれに延びる複数のコンクリート圧送管を配置し、
   各打設空間ごとにコンクリートを順次打設するにあたり、前記他の打設空間にはそれぞれの打設空間に延びる前記コンクリート圧送管を介してコンクリートを打設し、これらコンクリート圧送管を埋め殺しとすることを特徴とする長尺空間へのコンクリート打設方法。
2. 前記長尺空間の一方側に隣接した打設空間からコンクリートの打設を開始し、次いでこれに隣接した打設空間に前記コンクリート圧送管を介してコンクリートを打設し、以下、前記長尺空間の他方側に向かう順番で各打設空間に前記コンクリート圧送管を介してコンクリートを順次打設することを特徴とする請求項１記載の長尺空間へのコンクリート打設方法。
3. 各コンクリート圧送管の内部を予めほぼ全長にわたって閉塞部材によって閉塞しておき、各コンクリート圧送管に対応した打設空間にコンクリートを打設する前に前記閉塞部材を撤収することを特徴とする請求項２記載の長尺空間へのコンクリート打設方法。
4. 前記閉塞部材が可撓性を有する筒状袋体と、その内部に封入される流体とからなることを特徴とする請求項３記載の長尺空間へのコンクリート打設方法。
5. 前記仕切部材に空気抜き孔が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１記載の長尺空間へのコンクリート打設方法。
6. 前記仕切部材が高さ方向に分割された複数枚のプレートからなり、最上部のプレートが多孔プレートからなることを特徴とする請求項５記載の長尺空間へのコンクリート打設方法。

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