JP4552142B2

JP4552142B2 - 覆工コンクリート養生設備

Info

Publication number: JP4552142B2
Application number: JP2005218836A
Authority: JP
Inventors: 三郎石井
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2025-07-28
Also published as: JP2006291690A

Description

本発明は、覆工コンクリートを養生する覆工コンクリート養生設備に関するものである。

覆工コンクリートは、打設後の初期段階において反応水和熱によって温度上昇することで硬化後に冷却されると引張力が生じてひび割れが発生する。また、水和反応の初期段階が収束してピーク温度に到達した後で、まだ温度が高い状況では、急速な温度低下によって内部と表面との温度差に起因したひび割れが発生する。したがって、打設後において、初期はピーク温度の低下に努め、ピーク温度到達後は保温および保湿に努める養生が必要になる。

従来、トンネル覆工コンクリートの自動散水設備として、覆工コンクリートに直接散水する覆工コンクリート養生設備がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２４８３９８号公報

しかしながら、従来の覆工コンクリート養生設備は、ピーク温度を低下させるための打設後初期の散水において、コンクリート表面の流水によって当該流水の跡が残るために美観を損なうという問題がある。また、ピーク温度到達後において、散水した水滴がコンクリート表面に付着していると当該水滴が蒸発することでコンクリートの表面温度を低下させる要因になるという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑みて、覆工コンクリートの湿潤・養生温度を適宜保つことができる覆工コンクリート養生設備を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る覆工コンクリート養生設備は、打設した覆工コンクリートの表面から所定間隔をおいて当該覆工コンクリートの表面側を覆う断熱性の断熱シートと、前記覆工コンクリートの表面に沿って設けてあり前記断熱シートの端部を閉塞する断熱性の隔壁とからなり、前記覆工コンクリートの表面を含む断熱空間を備えたことを特徴とする。

本発明に係る覆工コンクリート養生設備は、上記発明において、前記隔壁は、前記覆工コンクリートの表面に沿って設けた袋体の内部に空気を充填してなることを特徴とする。

本発明に係る覆工コンクリート養生設備は、上記発明において、前記断熱空間内に気流を発生して前記断熱空間内の温度および湿度を調節する温湿度調節手段を備えたことを特徴とする。

本発明に係る覆工コンクリート養生設備は、上記発明において、前記断熱空間内における前記覆工コンクリートの表面に沿って防水性の防水膜を備えたことを特徴とする。

本発明に係る覆工コンクリート養生設備は、上記発明において、前記断熱空間内における前記覆工コンクリートの表面に沿って水分を含む含水シートを備えたことを特徴とする。

本発明に係る覆工コンクリート養生設備は、上記発明において、覆工コンクリートを打設したトンネルの上半部と下半部とに前記断熱空間を分割する断熱性の隔壁を備えたことを特徴とする。

本発明に係る覆工コンクリート養生設備は、上記発明において、覆工コンクリートを養生する第１冷却工程、保温工程、第２冷却工程の順で前記断熱空間を区分して設けたことを特徴とする。

本発明に係る覆工コンクリート養生設備は、覆工コンクリートの表面を含む断熱空間を設けたことにより、覆工コンクリートの湿潤・養生温度を保って覆工コンクリートのひび割れを防止することができる。また、隔壁を覆工コンクリートの表面に沿って設けた袋体の内部に空気を充填して構成することによって断熱空間を容易に得ることができる。特に、断熱空間内に気流を発生して断熱空間内の温度および湿度を調節する温湿度調節手段を備えたことによって覆工コンクリートの湿潤・養生温度を効率的に保つことができる。また、断熱空間内における覆工コンクリートの表面に沿って防水性の防水膜や、水分を含む含水シートを備えたことによって覆工コンクリートの表面を保湿するので覆工コンクリートの湿潤・養生温度を効率的に保つことができる。また、覆工コンクリートを打設したトンネルの上半部と下半部とに前記断熱空間を分割する断熱性の隔壁を備えたことによってトンネルの上半部と下半部それぞれの湿潤・養生温度を保って上半部と下半部とのそれぞれに対応してひび割れを防止することができる。さらに、覆工コンクリートを養生する第１冷却工程、保温工程、第２冷却工程の順で断熱空間を区分して設けたことによって覆工コンクリートの養生工程に準じて適した養生を行うことができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る覆工コンクリート養生設備の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１〜図３は本発明に係る覆工コンクリート養生設備の実施の形態を示す図である。ここで、図１は覆工コンクリートの打設を説明するためのトンネルの横断面（トンネル掘削方向である軸方向に直交する断面）を示しており、図２は覆工コンクリート養生設備を説明するためのトンネルの横断面（トンネル掘削方向である軸方向に直交する断面）を示しており、図３は覆工コンクリート養生設備を説明するためのトンネルの縦断面（トンネル掘削方向である軸方向に沿う断面）を示している。

覆工コンクリート１は、図１に示すように掘削したトンネル１０の内壁面１０ａに吹付コンクリート１１を吹き付けてアンカーボルト（図示せず）を打ち込むことによってトンネル１０の内壁面１０ａの崩落などを防いだ後、吹付コンクリート１１の内壁面に防水シート（図示せず）を張り、吹付コンクリート１１との間に防水シートを介在する形態で覆工セントル１２を用いて打設される。覆工セントル１２は、図１に一点鎖線で示すように吹付コンクリート１１（防水シート）との間に覆工コンクリート１を打設するための空隙をおいて門型に形成した型枠を有している。この型枠には、前記空隙にコンクリートを流し込むための孔（図示せず）が形成してある。そして、覆工セントル１２は、型枠の内側から前記孔を介して吹付コンクリート１１（防水シート）との間の空隙にコンクリートを流し込むことによって覆工コンクリート１を打設する。覆工セントル１２は、覆工コンクリート１を打設した後、所定時間（例えば１日〜２日）の養生期間をおいて外される。

覆工セントル１２を外した後は、本発明に係る覆工コンクリート養生設備を設置する。図２および図３に示すように打設した覆工コンクリート１の表面１ａ側を覆う態様で当該覆工コンクリート１の表面１ａから所定間隔Ｈをおいて断熱性の断熱シート１３を設け、当該断熱シート１３の端部を覆工コンクリート１の表面１ａに沿って設けた断熱性の隔壁１４で閉塞して覆工コンクリート１の表面１ａを含む断熱空間（養生室）１５を設けてある。

断熱シート１３および隔壁１４は、覆工コンクリート１の表面１ａに沿うように支持枠１６によって支持してある。支持枠１６は、周枠１６ａ、柱１６ｂおよび梁１６ｃからなる。周枠１６ａは、図２に示すように覆工コンクリート１の表面１ａに沿うように門型に形成してある。柱１６ｂおよび梁１６ｃは、周枠１６ａを保持する。

隔壁１４は、周枠１６ａの門型形状に沿って設けてあり、内部に空気が充填される袋状に形成してある。隔壁１４は、その内部に空気を充填することで断熱性を有している。この隔壁１４は、トンネル掘削方向である軸方向に対をなして配置してある。断熱シート１３は、対をなす隔壁１４の間に設けてあり、支持枠１６によって支持してある。断熱シート１３は、例えば発泡ウレタンにアルミフィルムを積層してなることで断熱性を有している。すなわち、組み立てた支持枠１６の周りに断熱シート１３を被せ、周枠１６ａに取り付けた隔壁１４に空気を充填する。これにより、膨らんだ隔壁１４の外側が覆工コンクリート１の表面１ａに接触して、断熱シート１３と覆工コンクリート１の表面１ａとの間に断熱空間１５が容易に設けられることになる。

このように、覆工コンクリート１の表面１ａを含む断熱空間１５を設けたことにより、覆工コンクリート１の湿潤・養生温度を保つことで、覆工コンクリート１のひび割れを防止することが可能になる。

ここで、覆工コンクリート１の湿潤・養生温度を効率的に保つ構成として、図４に示すように温湿度調節手段１７を設けるとよい。温湿度調節手段１７としては、例えばエアコンなどがある。温湿度調節手段１７は、断熱空間１５の下部に対してダクト１７ａで接続してあり、断熱空間１５の上部に対してダクト１７ｂで接続してある。

温湿度調節手段１７は、覆工コンクリート１の打設後初期において、ダクト１７ａを介して断熱空間１５内に空気（冷気）および湿気を送風してダクト１７ｂを介して断熱空間１５内の暖まった空気を吸い込んで断熱空間１５内に気流を発生させることで、覆工コンクリート１を冷却・保湿して当該覆工コンクリート１のピーク温度を低下させる（第１冷却工程）。そして、温湿度調節手段１７は、覆工コンクリート１がピーク温度に到達した後は、上述の送風する空気の流量を緩め（止め）ることで、覆工コンクリート１の保温および保湿を行う（保温工程）。さらに、温湿度調節手段１７は、養生終了時にあって断熱空間１５を外す前に、ダクト１７ａを介して断熱空間１５内に空気（冷気）および湿気を送風してダクト１７ｂを介して断熱空間１５内の暖かい空気を吸い込んで断熱空間１５内に気流を発生させることで、覆工コンクリート１を冷却・保湿して当該覆工コンクリート１の温度とトンネル１０内の温度との差をなくす（第２冷却工程）。

温湿度調節手段１７による温湿度の調節に関しては、図５に示すように打設したコンクリートの種類やトンネル１０内の温度に応じた覆工コンクリート１の表面温度変化および内部温度変化を実験データなどから予め算出する。そして、上記各工程において、覆工コンクリート１の表面温度と内部温度との差がひび割れの出ない温度差となるように断熱空間１５内の温度および湿度を調節する。すなわち、温湿度調節手段１７は、覆工コンクリート１の表面温度と内部温度との差がひび割れの出ない温度差とするための断熱空間１５内の理想温度を「覆工コンクリートの引張強度＞温度応力」の関係を確保しながら冷却・保温する。

このように、温湿度調節手段１７を設けたことによって、覆工コンクリート１の湿潤・養生温度を効率的に保つことが可能になる。この結果、第１冷却工程（打設初期）ではピーク温度を低下させて覆工コンクリート１の貫通ひび割れを防止し、保温工程では保温・保湿に努め、第２冷却工程（養生終了時）では覆工コンクリート１の温度とトンネル１０内の温度との差をなくして覆工コンクリート１の表面ひび割れを防止する。なお、温湿度調節手段１７として、トンネル１０内の空気を断熱空間１５内に送風して気流を発生させ、必要に応じて送風する空気の流量を可変してもよい。

また、温湿度調節手段１７を設けた場合、上述した覆工コンクリート１を養生する工程に応じて断熱空間１５を区分して設けるとよい。この場合、図６に示すように覆工セントル１２によって覆工コンクリート１を打設した長さ（トンネル掘削方向である軸方向の長さ）であって覆工セントル１２の型枠長さ分を１スパン（基準間隔）とする。そして、覆工コンクリート１を打設するスパンに続いて、第１冷却工程、保温工程Ａ、保温工程Ｂ、第２冷却工程の順で各スパンを設け、各スパンの間に隔壁１４を設けて断熱空間１５を区分する。この場合、図６に示すように支持枠１６を１スパンおきに設けて、各支持枠１６の間で断熱シート１３を支持する。このように、覆工コンクリート１を養生する工程に応じたスパン（基準間隔）で断熱空間１５を区分することにより、覆工コンクリート１の養生工程に準じて適した養生を行うことが可能になる。なお、本実施の形態では図６で示すように保温工程を保温工程Ａ，Ｂに分けてそれぞれのスパンで断熱空間１５を設けているが、保温工程を短縮する場合には、保温工程Ａ，Ｂを１つの保温工程として１スパンで構成してもよい。

なお、上述した実施の形態では、覆工コンクリート１の湿潤・養生温度を効率的に保つ構成として温湿度調節手段１７を設けているが、他の実施の形態として、図７に示すように断熱空間１５内における覆工コンクリート１の表面１ａに防水性の防水膜１８を設けてもよい。防水膜１８としては、例えばプラスチック製フィルムがある。さらに、他の実施の形態として、図７に示すように断熱空間１５内における覆工コンクリート１の表面１ａに水分を含む含水シート１９を設けてもよい。含水シート１９としては、例えば織布や不織布などがある。このように、防水膜１８を設けたことによって覆工コンクリート１の表面１ａを保湿するので、覆工コンクリート１の湿潤・養生温度を効率的に保つことが可能になる。さらに、含水シート１９を設けたことによって含水シート１９が覆工コンクリート１の表面１ａを保湿するので、覆工コンクリート１の湿潤・養生温度を効率的に保つことで、覆工コンクリート１のひび割れを防止することが可能になる。

ところで、覆工コンクリートの覆工厚が比較的厚い場合（例えば１．０ｍ〜１．５ｍ）では、覆工コンクリート１を打設したトンネル１０の上半部（天端部）と下半部（脚部）とで生じるひび割れの原因がそれぞれ異なる。上半部では、主にトンネル１０の坑内が寒冷であることが原因で、トンネル掘削方向（軸方向）にひび割れが生じる。一方、下半部では、主にコンクリートの熱歪みがインバートで拘束されることが原因で、トンネル掘削方向（軸方向）に直交する方向にひび割れが生じる。また、上記要因とは別に乾燥によって生じるひび割れもある。

そこで、図８および図９に示すように覆工コンクリート１を打設したトンネル１０の上半部と下半部とに断熱空間１５を分割する断熱性の隔壁１４’を備えることが好ましい。なお、トンネル１０の上半部とは、トンネル１０の横断面において、スプリングラインＳの上側であって、加背割りした上部半断面を含む部位である。一方、トンネル１０の下半部とは、スプリングラインＳの下側であって、加背割りした大背および土平を含む部位である。

そして、隔壁１４’を境にした上半部では、断熱空間１５内を加湿せずに保温・保湿に努める。また、隔壁１４’を境にした下半部では、保温に努める他、上述した温湿度調節手段１７を用いて冷却などを行う。

このように、隔壁１４’によって覆工コンクリート１を打設したトンネル１０の上半部と下半部とに断熱空間１５を分割することによって、トンネル１０の上半部と下半部とでそれぞれ湿潤・養生温度を保って上半部と下半部とのそれぞれに対応してひび割れを防止することが可能になる。

覆工コンクリートの打設を示すトンネルの横断面図である。本発明に係る覆工コンクリート養生設備の実施の形態を示すトンネルの横断面図である。本発明に係る覆工コンクリート養生設備の実施の形態を示すトンネルの縦断面図である。温湿度調節手段を示すトンネルの横断面図である。覆工コンクリートの内部温度および表面温度に応じた養生室の理想温度を示す図である。覆工コンクリートの養生工程に応じて設けた断熱空間を示すトンネルの縦断面図である。本発明に係る覆工コンクリート養生設備の他の実施の形態を示すトンネルの横断面図である。本発明に係る覆工コンクリート養生設備の別の実施の形態を示すトンネルの横断面図である。本発明に係る覆工コンクリート養生設備の別の実施の形態を示すトンネルの縦断面図である。

符号の説明

１覆工コンクリート
１ａ表面
１０トンネル
１０ａ内壁面
１１吹付コンクリート
１２覆工セントル
１３断熱シート
１４隔壁
１４’ 隔壁
１５断熱空間
１６支持枠
１６ａ周枠
１６ｂ柱
１６ｃ梁
１７温湿度調節手段
１７ａダクト
１７ｂダクト
１８防水膜
１９含水シート
Ｓスプリングライン

Claims

打設した覆工コンクリートの表面から所定間隔をおいて当該覆工コンクリートの表面側を覆う断熱性の断熱シートと、前記覆工コンクリートの表面に沿って設けてあり前記断熱シートの端部を閉塞する断熱性の隔壁とからなり、前記覆工コンクリートの表面を含む断熱空間と、
前記覆工コンクリートを打設したトンネルの上半部と下半部とに前記断熱空間を分割する断熱性の分割隔壁と、
を備えたことを特徴とする覆工コンクリート養生設備。
打設した覆工コンクリートの表面から所定間隔をおいて当該覆工コンクリートの表面側を覆う断熱性の断熱シートと、前記覆工コンクリートの表面に沿って設けてあり前記断熱シートの端部を閉塞する断熱性の隔壁とからなり、前記覆工コンクリートの表面を含む断熱空間を備え、
前記覆工コンクリートを養生する第１冷却工程、保温工程、第２冷却工程の順で前記断熱空間を区分して設けたことを特徴とする覆工コンクリート養生設備。
前記隔壁は、前記覆工コンクリートの表面に沿って設けた袋体の内部に空気を充填してなることを特徴とする請求項１または２に記載の覆工コンクリート養生設備。
前記断熱空間内に気流を発生して前記断熱空間内の温度および湿度を調節する温湿度調節手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の覆工コンクリート養生設備。
前記断熱空間内における前記覆工コンクリートの表面に沿って防水性の防水膜を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の覆工コンクリート養生設備。
前記断熱空間内における前記覆工コンクリートの表面に沿って水分を含む含水シートを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の覆工コンクリート養生設備。