JP4931878B2 - インバート築造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インバート築造方法に関し、特にトンネルの坑内に、トンネルの軸方向に延設する排水溝が中央部分に設けられたインバートを形成するためのインバート築造方法に関する。

インバートは、例えば山岳トンネルでは、地山の状態が悪い場合にトンネルの底部にコンクリートを打設してトンネルの断面を閉合させるために築造されるものであるが、例えばシールドトンネル等の閉合された断面においては、覆工後のトンネルの坑内の底部にコンクリートを後打ちすることによって、例えば円形断面のトンネルの坑内の凹状に湾曲する底部を埋めようにして、排水勾配を考慮した平坦な面を当該底部に形成するために築造されるものである（例えば、特許文献１参照）。

また、インバートは、トンネル坑内の底部に平坦な面を形成するために築造される場合、コンクリートによる大きな強度を必ずしも必要としないことから、好ましくはトンネル掘削時に発生した掘削土砂にセメント等の固化材を混合して得られた安定処理土材を使用して、インバート路床を形成するようにした技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。また安定処理土材を用いて形成した基盤層の上面を覆って、さらにインバートコンクリートを打設することにより、トンネル坑内の底部にインバートを築造する技術も開発されている。
特開平７−４１９３号公報 特開２００７−１９１８５９号公報

一方、トンネルの坑内の底部に設けられたインバートは、排水機能を備える必要があることから、平坦に形成された表面は縦断勾配や横断勾配を備えるようになっている。またインバートには、トンネルの軸方向に延設する排水溝が設けられるのが一般的であり、このような排水溝は、インバートの両側部に沿って設けられる他、トンネルの坑内を効率良く活用する上で、インバートの中央部分に沿って設けることが好ましい場合がある。そして、基盤層の上にインバートコンクリートを打設してインバートを築造する際に、インバートの中央部分に沿って排水溝を形成する従来の方法として、以下のような型枠を用いた施工方法が採用されていた。

すなわち、従来の方法では、図４に示すように、例えば掘削土砂に固化材を混合してなる安定処理土材を用いて、トンネル４０の坑内の底部に基盤層４１を形成した後、形成された基盤層４１を作業床として、排水溝４２の配設予定位置を挟んだ一方の側のインバートコンクリート４３を形成するための型枠を組み立て、当該一方の側のインバートコンクリート４３を打設する。また、打設したインバートコンクリート４３の硬化・養生後に、型枠を脱型し、型枠した脱型を、好ましくは排水溝４２の配設予定位置を挟んだ他方の側のインバートコンクリート４４を形成するための型枠として転用して組み立て、他方の側のインバートコンクリート４４を打設すると共に、打設したインバートコンクリート４４の硬化・養生後に、型枠を脱型する。しかる後に、硬化した両側のインバートコンクリート４３，４４の間に挟まれた溝部分の底部４５を、コンクリートやモルタルを用いて仕上げることにより、排水溝４２を形成する。これによって、中央部分に沿ってトンネル４０の軸方向に延設する排水溝４２が形成されたインバート４６が、例えば２０ｍ程度の長さの施工スパン毎に、連続して築造されてゆくことになる。

しかしながら、このような排水溝が中央部分に沿って形成されたインバートの従来の築造方法によれば、型枠を組み立てる作業や脱型する作業に多くの手間がかかると共に、型枠のケレンやＰコンの処理等にも多くの手間を要することになる。また、好ましくは型枠を転用しつつ排水溝を挟んだ両側のインバートコンクリートを別々に打設する必要があるので、施工スパンをそれ程長くすることができず、特にインバートの総施工延長が例えば数百ｍ〜数キロｍに及ぶ長さとなった場合には、工期や施工コストを抑制することが困難になる。したがって、基盤層の上にインバートコンクリートを打設して中央部分に沿って排水溝が延設するインバートを築造する際に、さらに効率良く、短期間で安価に施工することが可能な新たな技術の開発が要望されている。

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたものであり、基盤層の上にインバートコンクリートを打設して築造される、中央部分に沿って排水溝が形成されたインバートを、効率良く、短期間で安価に施工することのできるインバート築造方法を提供することを目的とする。

本発明は、トンネルの坑内に、トンネルの軸方向に延設する排水溝が中央部分に設けられたインバートを形成するためのインバート築造方法であって、トンネルの坑内の底部に基盤層を形成する基盤層形成工程と、形成した基盤層の中央部分に、左右一対の側壁部と底壁部とからなる略Ｕ字形の断面形状部分を備えると共に、左右一対の側壁部が各々排水溝を挟んで両側に打設されるインバートコンクリートの厚さに相当する高さを有する凹状ブロックを、底壁部を基盤層に載置した状態でトンネルの軸方向に複数連設させて固定するブロック設置工程と、設置した凹状ブロックを排水溝側の型枠として用いてこれの両側にインバートコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、凹状ブロックの内側底部を所定の深さに仕上げて排水溝を形成する排水溝形成工程とを含むインバート築造方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。

そして、本発明のインバート築造方法は、前記凹状ブロックの左右一対の側壁部が異なる高さを有しており、前記凹状ブロックの両側に前記インバートコンクリートが異なる厚さで打設されることが好ましい。

また、本発明のインバート築造方法は、前記コンクリート打設工程において、前記凹状ブロックの両側のインバートコンクリートが並行して同時に打設されることが好ましい。

さらに、本発明のインバート築造方法は、前記基盤層形成工程において、トンネル掘削時の掘削土砂から得られるセメント安定処理土材を用いて前記基盤層が形成されることが好ましい。

さらにまた、本発明のインバート築造方法は、前記トンネルがシールド工法による円形断面のトンネルであることが好ましい。

本発明のインバート築造方法によれば、基盤層の上にインバートコンクリートを打設して築造される、中央部分に沿って排水溝が形成されたインバートを、効率良く、短期間で安価に施工することができる。

本発明の好ましい一実施形態に係るインバート築造方法は、図１に示すような、例えば泥水式シールド工法による円形断面のトンネル１０を、好ましくは電気、通信、水道等のライフラインを配設するための共同溝として使用するべく、トンネル１０の坑内の底部１１にインバート１２を築造して、当該底部１１に、作業員が歩行したり、作業員が作業をするのに適した相当の幅の平坦な面１３ａ，１３ｂを、排水機能を保持した状態で、トンネル１０の軸方向に相当の延長に亘って効率良く形成できるようにするために採用されたものである。

すなわち、本実施形態では、トンネル１０の坑内は、例えばφ４０５０ｍｍ程度の内径を有するようにその内周面が覆工されており、その底面部分は円弧状に湾曲する湾曲面となっていて歩行や作業がし難くなっているため、トンネル１０の坑内の底部１１を埋めようにしてインバート１２を築造することにより、例えば１．５〜２．０ｍ程度の幅の平坦な面１３ａ，１３ｂを排水溝１４の両側に各々形成して、作業員の歩行のし易さや作業のし易さを確保できるようになっている。また、本実施形態では、トンネル１０の坑内の中央よりもやや片側（図１に左側）に片寄った中央部分に、トンネル１０の軸方向に延設する排水溝１４が両側の平坦な面１３ａ，１３ｂの間に挟まれて形成されている。これらの両側の平坦な面１３ａ，１３ｂは、排水溝１４に向って下り勾配となった例えば２％程度の横断方向の排水勾配を備えていることにより、トンネル１０の軸方向に沿った縦断方向の排水勾配と相俟って、インバート１２によるトンネル坑内１０の底部１１は、所望の排水機能を備えるようになっている。

そして、本実施形態のインバート築造方法は、トンネル１０の坑内に、トンネル１０の軸方向に延設する排水溝１４が中央部分に設けられたインバート１２を形成するための築造方法であって、図２に示すように、トンネル１０の坑内の底部１１に基盤層１５を形成する基盤層形成工程と、形成した基盤層１５の中央部分に、左右一対の側壁部１６ａ，１６ｂと底壁部１６ｃとからなる略Ｕ字形の断面形状部分１７を備えると共に、左右一対の側壁部１６ａ，１６ｂが各々排水溝１４を挟んで両側に打設されるインバートコンクリート１８ａ，１８ｂの厚さに相当する高さを有する凹状ブロック１６を、底壁部１６ｃを基盤層１５に載置した状態でトンネル１０の軸方向に複数連設させて固定するブロック設置工程と、設置した凹状ブロック１６を排水溝１４側の型枠として使用してこれの両側にインバートコンクリート１８ａ，１８ｂを打設するコンクリート打設工程と、凹状ブロック１６の内側底部１９を所定の深さに仕上げて排水溝１４を形成する排水溝形成工程とを含んで構成されている。

また、本実施形態では、凹状ブロック１６の左右一対の側壁部１６ａ，１６ｂが異なる高さを有しており、凹状ブロック１６の両側に、インバートコンクリート１８ａ，１８ｂが異なる厚さに打設されるようになっている。

本実施形態では、基盤層形成工程において、基盤層１５を形成するための基盤材として、好ましくはトンネル掘削時の掘削土砂から得られるセメント安定処理土材が用いられる。すなわち、例えば泥水式シールド工法によるシールド掘削時に発生した掘削土砂に対して、処理プラントにおいて一次処理を施し、一次処理を施して排泥水から分離処理された一次処理土に、固化材としてセメントを混合することによりセメント安定処理土材を生成する。また、得られたセメント安定処理土材をトンネル１０の坑内に搬入して、所定の層厚毎に敷均し転圧することにより、混合されたセメントが硬化した後に、基盤層１５が安定した状態で形成されることになる。ここで、基盤層１５を形成するための基盤材として、トンネル掘削時の掘削土砂から得られるセメント安定処理土材を用いることにより、省資源対策と材料費の節減を効果的に図ることが可能になる。

ブロック設置工程では、凹状ブロック１６として、好ましくは鉄筋コンクリート製のコンクリートブロックを、例えば以下のような所定の形状に形成して使用する。すなわち、本実施形態では、凹状ブロック１６は、コンクリート二次製品あって、図３（ａ），（ｂ）にも示すように、例えば３０ｍｍ程度の肉厚を有するように形成された、左右一対の側壁部１６ａ，１６ｂと底壁部１６ｃとからなり、略下半部分が略Ｕ字形の断面形状部分１７となった断面形状に形成されている。また、凹状ブロック１６は、一方の側壁部１６ａが、排水溝１４を挟んだ一方に側の打設されるインバートコンクリート１８ａの厚さに相当する高さとして、例えば１８０ｍｍ程度の高さを有しており、他方の側壁部１６ｂが、排水溝１４を挟んだ他方の側に打設されるインバートコンクリート１８ｂの厚さに相当する高さとして、例えば３３０ｍｍ程度の高さを有している。さらに、底壁部１６ｃは、例えば１６０ｍｍ程度の幅の載置面を下面に備えるように形成されている。これらによって、凹状ブロック１６の内側には、左右一対の側壁部１６ａ，１６ｂと底壁部１６ｃとによって３方を囲まれた部分に、例えば幅が１６０ｍｍ程度、深さが１５０ｍｍ程度の大きさの、中空凹部２０が形成されることになる。

また、本実施形態では、凹状ブロック１６は、各々、例えば１０００ｍｍ程度の長さのブロック体として、例えば５０ｋｇ程度の重量を有するように形成されており、これの肉厚内部には、外周面に近い部分に、例えば１００ｍｍ程度のピッチで補強鉄筋２３が縦横に埋設配置されている。

さらに、本実施形態では、左右一対の側壁部１６ａ，１６ｂには、好ましくは同じ高さ位置に対向配置されて、吊り上げ用の吊り穴２２が、吊上げ時のバランスを考慮した所定の箇所に各々複数貫通形成されている。これらの吊り穴２２に吊上げ用治具を係止して、凹状ブロック１６を吊上げることができると共に、吊上げた凹状ブロック１６を、基盤層１５の上の排水溝１４の配設予定位置に載置して、精度良く据え付けることができるようになっている。

さらにまた、本実施形態では、底壁部１６ｃには、好ましくはこれの中央部分に配置されて、アンカー棒の打込み用の打込み穴２４が複数貫通形成されている。これらの打込み穴２４に、アンカー棒として例えば鉄筋棒を基盤層１５に向けて打ち込むことにより、所定の位置に据え付けられた凹状ブロック１６を、基盤層１５に強固に固定することができるようになっている。これによって、凹状ブロック１６は、当該凹状ブロック１６が備える相当の重量と相俟って、排水溝１４を挟んだ一方又は双方の側に打設されるインバートコンクリート１８ａ，１８ｂからのコンクリート圧力を安定した状態で支持して、排水溝１４側の型枠としての機能を効果的に発揮することになる。

コンクリート打設工程では、基盤層１５の上に設置された凹状ブロック１６の左右一対の側壁部１６ａ，１６ｂを排水溝１４側の型枠とし、覆工されたトンネル１０の内周面を排水溝１４とは反対側の型枠として、例えばコンクリート配管を介して圧送されてくるコンクリートを、基盤層１５の上方の凹状ブロック１６を挟んだ両側の部分に、インバートコンクリート１８ａ，１８ｂとして打設する。

ここで、本実施形態によれば、基盤層１５の中央部分に設置された凹状ブロック１６は、左右一対の側壁部１６ａ，１６ｂが夫々排水溝１４側の型枠として機能するので、好ましくは凹状ブロック１６の両側のインバートコンクリート１８ａ，１８ｂを並行して同時に打設することができる。従来のように一方の側のインバートコンクリート１８ａの硬化・養生を待つことなく、凹状ブロック１６の両側のインバートコンクリート１８ａ，１８ｂを並行して同時に打設することができるので、工期の短縮を容易に図ることが可能になり、またこれに伴って施工コストを効果的に低減することが可能になる。

また、本実施形態では、排水溝１４側の型枠として機能する凹状ブロック１６の左右一対の側壁部１６ａ，１６ｂは、夫々両側に打設されるインバートコンクリート１８ａ，１８ｂの厚さに相当する高さを有しているので、各側壁部１６ａ，１６ｂの天端高さを目印として、打設されたインバートコンクリート１８ａ，１８ｂの表面を、容易に仕上げることが可能になる。さらに、打設されたインバートコンクリート１８ａ，１８ｂの表面を、排水溝１４に向って下り勾配となるように仕上げることにより、コンクリートの硬化・養生後には、中央部分に凹状ブロック１６を埋設した状態で残置したインバートコンクリート１８ａ，１８ｂが、その表面を平坦な面１３ａ，１３ｂとして形成されることになる。

排水溝形成工程では、両側のインバートコンクリート１８ａ，１８ｂに挟まれるようにして中央部分に残置された凹状ブロック１６の中空凹部２０に、溝仕上げ材としてコンクリートやモルタルを敷設し、これの表面を所定の縦断方向の排水勾配となるように仕上げることによって、内側底部１９を形成する。これによって、排水溝１４が、トンネル１０の軸方向に延設して、高さの低い一方のインバートコンクリート１８ａの面１３ａから例えば５０ｍｍ程度の深さで形成されることになる。

そして、上述の構成を備える本実施形態のインバート築造方法によれば、基盤層１５の上にインバートコンクリート１８ａ，１８ｂを打設して構築される、中央部分に沿って排水溝１４が形成されたインバート１２を、効率良く、短期間で安価に施工することが可能になる。

すなわち、本実施形態によれば、形成した基盤層１５の上に略Ｕ字形の断面形状部分１７を備える凹状ブロック１６を固定し、凹状ブロック１６の左右一対の側壁部１６ａ，１６ｂを排水溝１４側の型枠として使用してコンクリートを打設することによりインバートコンクリート１８ａ，１８ｂを形成し、且つ凹状ブロック１６の内側底部１９を所定の深さに仕上げて排水溝１４を形成するので、型枠の組立てや脱型を行うことなく、基盤層１５の上に設置した凹状ブロック１６をそのまま用いて、インバートコンクリート１８ａ，１８ｂ及び排水溝１４を効率良く形成することが可能になると共に、例えば一方の側のインバートコンクリート１８ａの硬化・養生を待つことなく、他方の側のインバートコンクリート１８ｂを打設することにより、工期の短縮や、施工コストの低減を効果的に図ることが可能になる。

また、例えば一方の側のインバートコンクリート１８ａの硬化・養生を待つことなく、他方の側のインバートコンクリート１８ｂを打設することができるので、コンクリートを打設するための施工スパンを、型枠を用いた場合よりも長い例えば４０ｍ程度の長さに延長することが可能になり、これによって、インバート１２を、さらに効率良く、短期間で安価に施工することが可能になる。

より具体的には、図１に示す断面のトンネル１０において、総施工延長を２６００ｍとした場合に、図４に示す従来の型枠を用いたインバートの築造方法と比較して、本実施形態によれば、施工費用（資材費、人件費）について、１７００円／ｍのコストダウンを図ることができた。また、従来の型枠を用いた築造方法によれば、１０．０ヶ月の工期を要したのが、本実施形態によれば、７．５ヶ月で施工することができ、２．５ヶ月の工期短縮を図ることができた。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、インバートが築造されるトンネルは、シールド工法による円形断面のトンネルである必要は必ずしも無く、その他の断面形状を備えるトンネルや、シールド工法以外の工法によるトンネルであっても良い。また、凹状ブロックの左右一対の側壁部を同じ高さとして、両側のインバートコンクリートを同じ厚さに形成することもできる。さらに、凹状ブロックは、コンクリート二次製品である必要は必ずしもなく、相当の重量を有する合成樹脂製のものや、金属製のものであっても良い。

本発明の好ましい一実施形態に係るインバート築造方法によって、坑内にインバートが築造されたトンネルの横断面図である。 本発明の好ましい一実施形態に係るインバート築造方法を説明するトンネルの横断面図である。 （ａ）は凹状ブロックの構成を説明する横断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａに沿った縦断面図である。 従来のインバート築造方法を説明するトンネルの横断面図である。

符号の説明

１０ トンネル
１１ トンネルの坑内の底部
１２ コインバート
１３ａ，１３ｂ 平坦な面
１４ 排水溝
１５ 基盤層
１６ 凹状ブロック
１６ａ 凹状ブロックの側壁部
１６ｂ 凹状ブロックの側壁部
１６ｃ 凹状ブロックの底壁部
１７ 略Ｕ字形の断面形状部分
１８ａ，１８ｂ インバートコンクリート
１９ 凹状ブロックの内側底部
２０ 凹状ブロックの中空凹部

Claims (5)

1. トンネルの坑内に、トンネルの軸方向に延設する排水溝が中央部分に設けられたインバートを形成するためのインバート築造方法であって、
   トンネルの坑内の底部に基盤層を形成する基盤層形成工程と、
   形成した基盤層の中央部分に、左右一対の側壁部と底壁部とからなる略Ｕ字形の断面形状部分を備えると共に、左右一対の側壁部が各々排水溝を挟んで両側に打設されるインバートコンクリートの厚さに相当する高さを有する凹状ブロックを、底壁部を基盤層に載置した状態でトンネルの軸方向に複数連設させて固定するブロック設置工程と、
   設置した凹状ブロックを排水溝側の型枠として用いてこれの両側にインバートコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、
   凹状ブロックの内側底部を所定の深さに仕上げて排水溝を形成する排水溝形成工程とを含むインバート築造方法。
2. 前記凹状ブロックの左右一対の側壁部が異なる高さを有しており、前記凹状ブロックの両側に前記インバートコンクリートが異なる厚さで打設される請求項１に記載のインバート築造方法。
3. 前記コンクリート打設工程において、前記凹状ブロックの両側のインバートコンクリートが並行して同時に打設される請求項１又は２に記載のインバート築造方法。
4. 前記基盤層形成工程において、トンネル掘削時の掘削土砂から得られるセメント安定処理土材を用いて前記基盤層が形成される請求項１〜３のいずれかに記載のインバート築造方法。
5. 前記トンネルがシールド工法による円形断面のトンネルである請求項１〜４のいずれかに記載のインバート築造方法。

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