JP4928429B2 - トンネルアーチコンクリート鉄筋自立工法 - Google Patents

Description

本発明は、トンネルの内壁面に沿ってコンクリートを打設する際に用いられるトンネルアーチコンクリート鉄筋自立工法に関する。

従来、トンネルの内壁面へのコンクリート打設は、まずトンネル周囲の地山側からの漏水の止水および地山補強のため、トンネルの内壁面に薄層の一次覆工コンクリートを吹付けた後に、厚層の二次覆工コンクリートを打設することが行われている。その際、一次覆工コンクリートと二次覆工コンクリートとの間に防水シートを介在させたり、この防水シートと一次覆工コンクリートの間に充填材を充填して水が溜まりやすい空隙をなくしたりするなどして、止水性を向上させることが行われている。

また、二次覆工は、防水シートの表面にアーチ型に鉄筋を組み立ててから、防水シートと型枠面との間にコンクリートを打設して行われている。ところが、このようなアーチ型鉄筋を、その形状を保持したまま自立させておくことは困難であるため、例えば、トンネルの内壁面に吊り金具を突設し、この吊り金具とアーチ型鉄筋とを連結することによって、アーチ型鉄筋を、その形状を保持したままトンネル内に立たせるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
このような特許文献１の吊り金具は、連結ナットと、この連結ナットに螺合可能な吊ボルトと、この吊ボルトに螺合された支持ナットと、この支持ナットに固着され、アーチ型鉄筋に接合される段取り鉄筋を着脱可能に把持する鉄筋把持具とを備えている。そして、この吊り金具の連結ナットは、一次覆工コンクリート内に埋め込み設置されたＨ型鋼の表面に突設された固定ボルトと螺合しており、これら固定ボルトと連結ナットとの間に防水シートが挟み込まれている。
実用新案登録第３０７７９１４号公報

ところが、特許文献１の吊り金具をトンネルの内壁面に突設するとなると、上述のように固定ボルトと連結ナットとの間に防水シートを挟み込むことになるので、この防水シートは、固定ボルトによって貫かれることとなる。すなわち、防水シートに孔をあける必要がある。このため、固定ボルトと連結ナットとの間に止水処理を施さなければならず、手間であった。
また、このようにアーチ型鉄筋を立たせるために、上記のような吊り金具を設けたり、この吊り金具を固定するためのＨ型鋼等の設備を一次覆工コンクリート内に埋め込んだりすると、施工工程が多くなる場合がある。それだけでなく、吊り金具やＨ型鋼等の設備は覆工コンクリート内に埋められたままの状態となるため、コストがかかる場合もある。

本発明の課題は、アーチ型鉄筋を確実に自立させることができるだけでなく、トンネルの内壁面の止水性を向上できるとともに、施工性の向上やコストを低減できるトンネルアーチコンクリート鉄筋自立工法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、トンネルアーチコンクリート鉄筋自立工法であって、上部にレール受け金具が設けられた鉄筋組立用台車を、予め防水シートが内壁面に貼設されたトンネル内の所定の位置まで進入させた後、
この鉄筋組立用台車の周囲に、前記トンネルの内壁面に沿ってアーチ型に鉄筋を組み立てるとともに、このアーチ型鉄筋の上部アーチの下面に、前記トンネルの延在方向に沿ってレールを取付固定し、さらに、前記アーチ型鉄筋を、前記レールを前記レール受け金具で受けるようにして前記鉄筋組立用台車によって支持し、
次に、前記トンネルの延在方向に直交するようにして前記アーチ型鉄筋の上部アーチの両端部間に張架されるタイロッドを、前記トンネルの延在方向に沿って複数並設しながら、前記鉄筋組立用台車を前記トンネルの先へと進行させ、
その後、上部にレール受け金具が設けられたスライドセントルを、前記トンネル内の所定の位置まで進入させ、このスライドセントルによって、前記アーチ型鉄筋を、前記レールを前記レール受け金具で受けるようにして支持しながら、このスライドセントルの付近に設けられた前記タイロッドを取り外し、
このタイロッドの取り外し後、前記アーチ型鉄筋を、このアーチ型鉄筋と前記スライドセントルの型枠面との間に隙間を形成するスペーサーを介して、前記スライドセントルによって支持しながら、前記レール受け金具をスライドセントルから取り外すとともに、前記レールをアーチ型鉄筋から取り外し、
その後、前記トンネルの内壁面と、前記スライドセントルの型枠面との間にコンクリートを打設することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のトンネルアーチコンクリート鉄筋自立工法であって、前記鉄筋組立用台車のレール受け金具および前記スライドセントルのレール受け金具は、前記レールの延在方向に沿って回転自在な複数のローラを有するローラコンベアであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のトンネルアーチコンクリート鉄筋自立工法であって、前記アーチ型鉄筋の側部に、互いに交差させた複数のワイヤーを、前記トンネルの延在方向に沿って張設することを特徴とする。

本発明によれば、トンネルの延在方向に直交するようにしてアーチ型鉄筋の上部アーチの両端部間に張架されるタイロッドを、トンネルの延在方向に沿って複数並設するので、アーチ型鉄筋を確実に自立させておくことができる。すなわち、アーチ型鉄筋は、支えのない状態では、このアーチ型鉄筋の両側部が外側に広がり始めると同時に、上部アーチが下方に下がってきてしまい、変形が進行すると、倒壊してしまう場合がある。しかしながら、タイロッドをアーチ型鉄筋の上部アーチの両側端部間に張架することで、アーチ型鉄筋の外側への広がり変形を抑制できるとともに、上部アーチの下方への変形も抑制することができるので、トンネル内の所定の位置に、かつトンネルの延在方向に沿って組み立てられたアーチ型鉄筋を確実に自立させることが可能となる。
また、このようにタイロッドを張架することでアーチ型鉄筋を自立させておくことができるので、このアーチ型鉄筋を組み立てる作業を行うにあたって、従来とは異なり、トンネルの内壁面に吊り金具を突設したり、吊り金具を固定するための設備等を設けたりする必要がない。これによって、吊り金具や吊り金具固定用の設備にかかる分のコストを低減させることができるとともに、吊り金具を固定したり、吊り金具固定用の設備を設置したり等のようなアーチ型鉄筋を組み立てる前段階の作業を省略して施工性を向上させることができる。
さらに、このようにアーチ型鉄筋を自立させる際に、従来のような吊り金具を必要としないので、例えばボルト等によって防水シートを貫く必要がない。これによって、従来とは異なり、防水シートに対して止水処理を行う必要がなく、手間を省くとともに止水性を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、トンネル１の内壁面に沿ってアーチ型に鉄筋３を組み立てて、このアーチ型鉄筋３の上部アーチ３ａの両端部間にタイロッド５を張架した状態を示したものである。
また、図２〜図４は、前記トンネル１の内壁面１ａに沿って前記アーチ型鉄筋３を組み立ててから、このアーチ型鉄筋３をアンカー鉄筋としてコンクリート８を打設してトンネル１を構築する状態を示したものである。

前記トンネル１は、図１に示すように、いわゆる馬蹄型トンネルとなっており、掘削された坑道の内壁面に薄層の一次覆工コンクリート（図示せず）を吹付けた後、この一次覆工コンクリートの表面に防水シート２を貼設することによって形成されている。なお、この防水シート２と前記一次覆工コンクリートとの間に、隙間を埋める充填材（図示せず）を充填することによって、防水シート２による止水性を向上させた状態となっている。

前記アーチ型鉄筋３は、鉄筋組立用台車１０によって、この鉄筋組立用台車１０の周囲に、前記防水シート２が貼設された状態のトンネル１の内壁面１ａに沿って組み立てられている。また、このアーチ型鉄筋３は、前記トンネル１の延在方向に沿って組み立てられている。
このアーチ型鉄筋３は、図１に示すように、前記トンネル１の天井部分に沿って位置する上部アーチ３ａと、前記トンネル１の側壁部分に位置する両側部３ｂとからなる。

また、前記上部アーチ３ａの下面には、図６に示すように、前記トンネル１の延在方向に沿ってレール４が取付固定されている。このレール４としては、例えば角パイプ材が用いられている。

前記鉄筋組立用台車１０は、タイヤ等が設けられて、トンネル１内を走行するための本体走行部１１と、この本体走行部１１の上部に、前記レール４を受けるためのレール受け金具１２とを備えている。
本実施の形態のレール受け金具１２としては、前記レール４の延在方向に沿って回転自在な複数のローラ１２ａを有するローラコンベアが用いられている。また、このレール受け金具１２は、このレール受け金具１２を前記レール４の高さまで到達させるための支柱１２ｂの上端部に取り付けられている。

なお、本実施の形態のレール受け金具１２は、図２〜図４および図６に示すように、前記本体走行部１１の中央付近に一列に設けられて、前記レール４を介して前記アーチ型鉄筋３の上部アーチ３ａの頂部に位置するようになっているが、図７に示すように、例えば二列に設けるようにしてもよい。前記レール４を二列にして設ける場合は、これらレール４と、前記アーチ型鉄筋３との間に角度調整材４ａを設けて、これらレール４の下面を水平にし、これらレール４の下面と、前記レール受け金具１２（２２）のローラ１２ａ（２２ａ）の表面とが、ぴたりと接触するようにする。
なお、このことは、図６および図７に示すように、後述するスライドセントル２０にも当てはまるものである。

そして、このような鉄筋組立用台車１０の周囲に、前記アーチ型鉄筋３を組み立てる作業は、図２に示すように、前記トンネル１の内壁面１ａに沿ってアーチ型に鉄筋を組み立てていくとともに、前記レール４をアーチ型鉄筋３の上部アーチ３ａの下面に取付固定し、さらに、前記アーチ型鉄筋３を、前記レール受け金具１２で前記レール４を受けるようにして鉄筋組立用台車１０によって支持しながら行うようにする。
つまり、鉄筋を徐々に組み立てていく過程で、前記レール４を前記上部アーチ３ａの下面に取付固定するとともに、徐々に組み立てられていく鉄筋を、前記レール受け金具１２を介して前記鉄筋組立用台車１０によって支持する。これによって、徐々に組み立てられて重量が増えていくアーチ型鉄筋３を、前記鉄筋組立用台車１０によって確実に支持しながら、組立作業を行うことができるので、組立作業中の前記アーチ型鉄筋３の倒壊等を確実に防ぐことができる。

以上のように組み立てられたアーチ型鉄筋３は、前記鉄筋組立用台車１０を移動させた後も倒壊を防ぐ必要がある。すなわち、前記鉄筋組立用台車１０は、自身の周囲にアーチ型鉄筋３を組み立てた後は、図３に示すように、トンネル１の先へと進行して、順次アーチ型鉄筋３を組み立てる必要がある。

そこで、前記アーチ型鉄筋３には、図１に示すように、前記トンネル１の延在方向に直交するようにして前記アーチ型鉄筋３の上部アーチ３ａの両端部間にタイロッド５を張架する。このタイロッド５は、いわゆるつなぎ材であり、距離をあけて設けられた二部材の連結や引っ張りを行うためのものである。また、このようなタイロッド５は、図２〜図４に示すように、前記トンネル１の延在方向に沿って複数並設されている。

前記タイロッド５は、前記上部アーチ３ａの両端部の鉄筋部分に溶接や接合部材等によってアーチ型鉄筋３に接合されている。
このようにタイロッド５を、前記アーチ型鉄筋３の上部アーチ３ａの両端部間に張架することによって、前記アーチ型鉄筋３の外側への広がり変形を抑制できるとともに、前記上部アーチ３ａの下方への変形も抑制することができるので、前記アーチ型鉄筋３を確実に自立させることが可能となる。

なお、前記タイロッド５は、上述のように前記アーチ型鉄筋３の上下方向の倒壊を防ぐものであるが、図１〜図３に示すように、前記アーチ型鉄筋３の側部３ｂに、互いに交差させた複数のワイヤー７を、前記トンネル１の延在方向に沿って張設することによって、これら複数のワイヤー７は、例えば筋交いのように作用して、前記アーチ型鉄筋３にかかる水平力に対抗することができるので、前記アーチ型鉄筋３のトンネル１の延在方向への倒壊を防ぐことができる。

以上のように前記タイロッド５および複数のワイヤー７によって自立するアーチ型鉄筋３の周囲にコンクリート８を打設してトンネル１を構築していくようにする。そして、コンクリート８を打設するには、移動式型枠であるスライドセントル２０が用いられる。

このスライドセントル２０は、タイヤ等が設けられて、トンネル１内を走行するための本体走行部２１と、この本体走行部２１の上部に、前記レール４を受けるためのレール受け金具２２と、前記アーチ型鉄筋３の内周に沿って配置可能とされ、前記トンネル１の内壁面１ａとの間にコンクリート８が打設される型枠面２３とを備えている。
また、この型枠面２３には窓部２３ａが形成されており、前記レール受け金具２２は、開放された状態の窓部２３ａから型枠面２３よりも外側に突出して、前記アーチ型鉄筋３を支持している。

また、本実施の形態のレール受け金具２２としては、前記鉄筋組立用台車１０と同じく、前記レール４の延在方向に沿って回転自在な複数のローラ２２ａを有するローラコンベアが用いられている。また、このレール受け金具２２は、このレール受け金具２２を前記レール４の高さまで到達させるための支柱２２ｂの上端部に取り付けられている。

そして、このようなスライドセントル２０を用いて、前記アーチ型鉄筋３の周囲にコンクリート８を打設する作業は、まず、図３および図４に示すように、このスライドセントル２０によって、前記アーチ型鉄筋３を、前記レール４を前記レール受け金具２２で受けるようにして支持しながら、このスライドセントル２０の付近に設けられた前記タイロッド５を取り外していく。そして、前記スライドセントル２０を、前記トンネル内の所定の位置まで進入させる。
つまり、前記タイロッド５は、前記鉄筋組立用台車１０がトンネル１の先へと進行してから、このスライドセントル２０が進入してくるまで、前記アーチ型鉄筋３を自立させておけばよい。

続いて、図５に示すように、前記アーチ型鉄筋３を、このアーチ型鉄筋３と前記スライドセントル２０の型枠面２３との間に隙間を形成するスペーサー６を介して、前記スライドセントル２０によって支持する。この時、前記レール受け金具２２をスライドセントル２０から取り外すとともに、前記レール４をアーチ型鉄筋３から取り外すようにする。

すなわち、前記レール受け金具２２を前記スライドセントル２０から取り外すのは、前記型枠面２３の窓部２３ａを閉塞するためである。したがって、前記アーチ型鉄筋３を支持し得る範囲で、前記支柱２２ｂを伸縮可能に形成してもよいものとする。
また、前記レール４を前記アーチ型鉄筋３から取り外すのは、打設されるコンクリート８内に埋め込む必要がないためである。これによって、前記レール４を使いまわすことができ、コストの低減を図ることができる。
さらに、前記アーチ型鉄筋３を、前記スペーサー６を介して前記スライドセントル２０によって支持することで、前記アーチ型鉄筋３と型枠面２３との間に隙間を形成できるので、前記トンネル１の内壁面１ａと前記型枠面２３との間に打設されるコンクリート８が、前記アーチ型鉄筋３よりも厚みをもって形成されることとなる、これによって前記コンクリート８は、前記アーチ型鉄筋３を露出させずに確実に内包することとなり、十分かつ強固に補強がなされたトンネル壁面を形成することが可能となる。

前記スペーサー６は、例えば金属製やコンクリート製、樹脂性等、様々な素材のものが用いられる。また、このスペーサー６は、前記アーチ型鉄筋３と型枠面２３との間に所定の隙間を形成できればよいので、必要以上に大きいものや長いものを用いずともよい。
さらに、このスペーサー６に、例えば鉄筋を把持するための把持部を具備させることで、前記アーチ型鉄筋３への取り付けが容易となる。

その後、図４に示すように前記型枠面２３の窓部２３ａを閉塞してから、前記トンネル１の内壁面１ａと、前記スライドセントル２０の型枠面２３との間にコンクリート８を打設する。そして、コンクリート８を固化させた後は、前記スライドセントル２０を、前記トンネル１の先へと進行させて、同様の作業を繰り返して行い、トンネル１を徐々に構築していく。

本実施の形態によれば、前記トンネル１の延在方向に直交するようにして前記アーチ型鉄筋３の上部アーチ３ａの両端部間に張架されるタイロッド５を、前記トンネル１の延在方向に沿って複数並設するので、前記アーチ型鉄筋３を確実に自立させておくことができる。すなわち、前記アーチ型鉄筋３は、支えのない状態では、このアーチ型鉄筋３の両側部が外側に広がり始めると同時に、上部アーチ３ａが下方に下がってきてしまい、変形が進行すると、倒壊してしまう場合がある。しかしながら、前記タイロッド５を、前記アーチ型鉄筋３の上部アーチ３ａの両側端部間に張架することで、前記アーチ型鉄筋３の外側への広がり変形を抑制できるとともに、前記上部アーチ３の下方への変形も抑制することができるので、前記トンネル１内の所定の位置に、かつトンネル１の延在方向に沿って組み立てられたアーチ型鉄筋３を確実に自立させることが可能となる。
また、このように前記タイロッド５を張架することで、前記アーチ型鉄筋３を自立させておくことができるので、このアーチ型鉄筋３を組み立てる作業を行うにあたって、従来とは異なり、トンネル１の内壁面１ａに吊り金具を突設したり、吊り金具を固定するための設備等を設けたりする必要がない。これによって、吊り金具や吊り金具固定用の設備にかかる分のコストを低減させることができるとともに、吊り金具を固定したり、吊り金具固定用の設備を設置したり等のようなアーチ型鉄筋３を組み立てる前段階の作業を省略して施工性を向上させることができる。
さらに、このように前記アーチ型鉄筋３を自立させる際に、従来のような吊り金具を必要としないので、例えばボルト等によって前記防水シート２を貫く必要がない。これによって、従来とは異なり、前記防水シート２に対して止水処理を行う必要がなく、手間を省くとともに止水性を向上させることができる。

また、前記レール受け金具１２，２２として、前記ローラコンベアを用いていることから、前記鉄筋組立用台車１０および前記スライドセントル２０を前記アーチ型鉄筋３を支持しながらトンネル１内を走行させる際に、これらレール受け金具１２，２２の複数のローラ１２ａ，２２ａが前記レール４の延在方向に沿って回転するので、これら鉄筋組立用台車１０およびスライドセントル２０を、前記レール４に沿ってスムーズに走行させることができる。

さらに、前記アーチ型鉄筋３の側部３ｂに、互いに交差させた複数のワイヤー７を、前記トンネル１の延在方向に沿って張設することによって、これら複数のワイヤー７は、例えば筋交いのように作用して、前記アーチ型鉄筋３にかかる水平力に対抗することができるので、前記アーチ型鉄筋３のトンネル１の延在方向への倒壊を防ぐことができる。したがって、前記アーチ型鉄筋３は、上下方向にもトンネル１の延在方向にも倒壊することがなくなり、より確実に自立できることとなる。

タイロッドがアーチ型鉄筋に張架された状態を示すトンネルの正断面図である。 施工中のトンネルの側断面図である。 施工中のトンネルの側断面図である。 施工中のトンネルの側断面図である。 アーチ型鉄筋の上部アーチにスペーサーを取り付けた状態を示すトンネルの部分断面図である。 アーチ型鉄筋に取付固定されたレールと、このレールを受けるレール受け金具との配列形態の一例を示すトンネルの部分断面図である。 アーチ型鉄筋に取付固定されたレールと、このレールを受けるレール受け金具との配列形態の一例を示すトンネルの部分断面図である。

符号の説明

１ トンネル
１ａ 内壁面
２ 防水シート
３ アーチ型鉄筋
３ａ 上部アーチ
４ レール
５ タイロッド
１０ 鉄筋組立用台車
１２ レール受け金具
２０ スライドセントル
２２ レール受け金具

Claims (3)

1. 上部にレール受け金具が設けられた鉄筋組立用台車を、予め防水シートが内壁面に貼設されたトンネル内の所定の位置まで進入させた後、
   この鉄筋組立用台車の周囲に、前記トンネルの内壁面に沿ってアーチ型に鉄筋を組み立てるとともに、このアーチ型鉄筋の上部アーチの下面に、前記トンネルの延在方向に沿ってレールを取付固定し、さらに、前記アーチ型鉄筋を、前記レールを前記レール受け金具で受けるようにして前記鉄筋組立用台車によって支持し、
   次に、前記トンネルの延在方向に直交するようにして前記アーチ型鉄筋の上部アーチの両端部間に張架されるタイロッドを、前記トンネルの延在方向に沿って複数並設しながら、前記鉄筋組立用台車を前記トンネルの先へと進行させ、
   その後、上部にレール受け金具が設けられたスライドセントルを、前記トンネル内の所定の位置まで進入させ、このスライドセントルによって、前記アーチ型鉄筋を、前記レールを前記レール受け金具で受けるようにして支持しながら、このスライドセントルの付近に設けられた前記タイロッドを取り外し、
   このタイロッドの取り外し後、前記アーチ型鉄筋を、このアーチ型鉄筋と前記スライドセントルの型枠面との間に隙間を形成するスペーサーを介して、前記スライドセントルによって支持しながら、前記レール受け金具をスライドセントルから取り外すとともに、前記レールをアーチ型鉄筋から取り外し、
   その後、前記トンネルの内壁面と、前記スライドセントルの型枠面との間にコンクリートを打設することを特徴とするトンネルアーチコンクリート鉄筋自立工法。
2. 前記鉄筋組立用台車のレール受け金具および前記スライドセントルのレール受け金具は、前記レールの延在方向に沿って回転自在な複数のローラを有するローラコンベアであることを特徴とする請求項１に記載のトンネルアーチコンクリート鉄筋自立工法
3. 前記アーチ型鉄筋の側部に、互いに交差させた複数のワイヤーを、前記トンネルの延在方向に沿って張設することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトンネルアーチコンクリート鉄筋自立工法。

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