JP5767558B2 - 移動式型枠装置、及び、覆工コンクリートの構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、トンネル内周面へのコンクリートの打設に用いられる移動式型枠装置、及び、この装置を用いてトンネル内周面に覆工コンクリートを構築する方法に関する。

例えばシールドトンネルの施工では、シールド掘進機により地山を掘削しつつその後方で円弧状のセグメントを組立てて円筒状の一次覆工体を構築する。そして、シールド掘削機による掘削が完全に完了した後に、一次覆工体の内周面に沿うように円筒状の型枠を設置して、この型枠と一次覆工体との間の空間にコンクリートを打設することにより、二次覆工体である覆工コンクリートが構築される。

この覆工コンクリートの構築に用いられる円筒状の型枠としては、例えば、特許文献１に記載のテレスコピック型円形スチールフォームを挙げることができる。
この種の円形スチールフォームは、その頂部を構成するアッパーフォームと、両側となるサイドフォームと、底部となるインバートフォームとを備えている。また、円形スチールフォーム内のインバートフォーム上にはレールが敷設されており、このレール上を門型の移動台車が走行する。この移動台車には、アッパーフォーム及びサイドフォームからなるアーチ状フォームが縮径された状態で搭載可能である。また、移動台車は、脱型移動時に、縮径状態のアーチ状フォームを搭載して、円形スチールフォーム内をトンネル軸方向に走行することが可能である。更に、移動台車の上側中央部の内面にはＩ鋼が設けられており、このＩ鋼に電動吊上装置が懸垂されている。この電動吊上装置は、インバートフォームを折り畳んだ状態で吊り上げることが可能である。また、電動吊上装置は、脱型移動時に、インバートフォームを折り畳んだ状態で、移動台車内をＩ鋼を介してトンネル軸方向に走行することができる。

一方、山岳トンネルの施工では、例えばＮＡＴＭ工法を用いて施工を行う場合に、まず、発破掘削等により形成されたトンネルの内周面に、一次覆工として吹付コンクリートを吹き付け、その上に必要に応じて防水用のシートを設置し、更に、二次覆工として、トンネル内周面に対向する外周面を有するアーチ状の型枠を用いて、覆工コンクリートを構築する。

この覆工コンクリートの構築に用いられる型枠としては、例えば、特許文献２に記載のテレスコピック形型枠（テレフォーム）を挙げることができる。
この種のテレスコピック形型枠はアーチ状の断面形状を有しており、そのアーチ状断面が展開・縮径され得る。また、トンネルの底面上にはレールが敷設されており、このレール上を門型の移動台車が走行する。この移動台車には、アーチ状の型枠が縮径された状態で搭載可能である。また、移動台車は、脱型移動時に、縮径状態のアーチ状の型枠を搭載して、展開状態の他のアーチ状の型枠内をトンネル軸方向に走行することが可能である。

また、特許文献２には、覆工コンクリートの構築前に、予め、トンネル底部の両側部に支持コンクリートを構築することが記載されている。この支持コンクリートは、アンカーにより地盤に定着されている。そして、覆工コンクリートの構築時には、アーチ状の型枠の両端部がそれぞれ支持コンクリートにボルトで固定される。これにより、アーチ状の型枠は、その両端部で、それぞれ、ボルト、支持コンクリート及びアンカーを介して、地盤に強固に支持されて、覆工コンクリートの構築時（特にコンクリート打設時）に作用するコンクリートの圧力を支持する。

特開昭５８−１１３４９９号公報 特開２００８−３０８８５５号公報

特許文献１に記載の円形スチールフォームは閉ループ構造（環状構造）であり、安定的な構造であるため、コンクリートの打設圧力等を良好に支持することができる。
しかしながら、この円形スチールフォームでは、脱型移動時に、電動吊上装置が、インバートフォームを折り畳んだ状態で吊り上げて門型の移動台車内を移動する。このため、門型の移動台車内における作業車両等の通行が非常に制限されていた。

また、特許文献２に記載のアーチ状の型枠は、下部開放の開ループ構造である。それゆえ、アーチ状の型枠でコンクリートの打設圧力等を支持するためには、覆工コンクリートの構築前に、予め、トンネル底部の両側部に支持コンクリートを構築する必要がある。このため、覆工コンクリートの構築時に支持コンクリートの構築工程を組み込むことになるので、作業工数が増加する。また、覆工コンクリートの構築後には支持コンクリート等を撤去する必要があり得、作業工数が増加し得ると共に、産業廃棄物の処分も必要となり得る。

また、アーチ状の型枠でアーチ形状によりコンクリート打設時の圧力に耐え得る必要があるので、テレフォームが大型化することが避けられなかった。
更に、高品質な覆工コンクリートを構築するためには、打設されたコンクリートを型枠で十分に養生することにより、コンクリートの硬化に必要な温度・湿度の条件を保持することが重要であり、また、外部からの影響を受けないようにすることが重要である。

本発明は、このような実状に鑑み、覆工コンクリート構築時の施工効率化と、覆工コンクリートの高品質化とを実現することを目的とする。

そのため本発明に係る移動式型枠装置は、トンネル内周面へのコンクリートの打設に用いられる型枠装置であり、トンネルの底面上をトンネル軸方向に走行可能な門型の移動台車と、この移動台車をその上方より覆うように配置されて、トンネル内周面に対向する外周面を有し、かつ、トンネル内周面との間にコンクリート打設用の空間を形成する展開状態とこの展開状態よりもトンネル径方向に小さい縮径状態とに変形可能なアーチ状の型枠と、を含んで構成される。型枠は、そのトンネル径方向内側に配置されて移動台車に連結されるアーチ状のウォールと、トンネル径方向外側に配置されてウォールに着脱可能に取り付けられるアーチ状のパネルフォームと、からなる２層構造を有する。パネルフォームは、展開状態であるときに、トンネル内周面との間に上記空間を形成し、ウォールに装着されている場合には、ウォールを介して移動台車により支持されて、上記空間内に打設されたコンクリートを支持し、ウォールより離脱されている場合には、コンクリートが打設された位置に存置されて、この位置のコンクリートを保護する。

また、本発明に係る覆工コンクリートの構築方法の第１の態様では、上記移動式型枠装置を用いてトンネル内周面にコンクリートを打設して覆工コンクリートを構築する場合に、まず、ウォールにパネルフォームを装着させた状態で型枠を展開状態にして、上記空間内にコンクリートを打設する。この後、所定期間経過後に、パネルフォームの展開状態を維持しつつ、ウォールをパネルフォームより離脱させて縮径させ、パネルフォームをコンクリート打設位置に存置させることにより、コンクリートの養生を行う。
また、本発明に係る覆工コンクリートの構築方法の第２の態様では、上記移動式型枠装置を用いてトンネル内周面にコンクリートを打設して覆工コンクリートを構築する場合に、まず、ウォールに第１のパネルフォームを装着させた状態で型枠を展開状態にして、上記空間内にコンクリートを打設する。この後、所定期間経過後に、第１のパネルフォームの展開状態を維持しつつ、ウォールを第１のパネルフォームより離脱させて縮径させ、第１のパネルフォームをコンクリート打設位置に存置させることにより、コンクリートの養生を行う。次に、第１のパネルフォームの展開位置から、それよりトンネル覆工進行方向後方にて養生を完了した第２のパネルフォームの展開位置まで、移動式型枠装置を後進させる。次に、この後進させた移動式型枠装置のウォールに第２のパネルフォームを装着させる。次に、ウォールに第２のパネルフォームを装着させた状態で型枠を縮径状態に変形させる。そして、この縮径状態の型枠を含む移動式型枠装置をトンネル覆工進行方向に前進させて、第１のパネルフォーム内を通過させて、第１のパネルフォームよりトンネル覆工進行方向前方のコンクリート打設位置まで移動させる。

本発明によれば、パネルフォームは、ウォールに装着されている場合には、ウォールを介して移動台車により支持されて、上記空間内に打設されたコンクリートを支持する。これにより、例えば、コンクリートの打設圧力や、打設直後で強度（圧縮強度）が不十分なコンクリートの自重が、パネルフォーム、ウォール、及び、移動台車によって支持されるので、特許文献２に記載のような支持コンクリートを構築してボルト等で固定することなく型枠を支持することができる。すなわち、型枠を支持するための支持コンクリートを予め構築することや、型枠と支持コンクリートとをボルトを介して固定すること等の必要がないので、覆工コンクリート構築時の施工効率化を実現することができる。

また本発明によれば、パネルフォームは、ウォールより離脱されている場合には、コンクリートが打設された位置に存置されて、この位置のコンクリートを保護する。これにより、例えば、打設から所定期間経過して自立可能な強度に達したコンクリートが、存置されたパネルフォームによって保護されるので、パネルフォームから離脱されたウォールを含む移動式型枠装置は、次のコンクリート打設作業の準備に入ることができ、従って、覆工コンクリート構築時の施工効率化を実現することができる。また、自立可能な強度に達したコンクリートについては、存置されたパネルフォームによって養生が十分に継続されるので、覆工コンクリートの高品質化を実現することができる。

ここで、本発明におけるコンクリートの保護・養生とは、打設されたコンクリートの表面の外部への露出を抑制することを意味する。
一般に、コンクリートが自立可能な強度となった場合でも、強度が十分でないため、脱型時にひずみやコンクリートの表面の剥落が発生する場合がある。

この対策としてコンクリートを保護・養生することにより、コンクリート表面から蒸発する水分を低減することができ、また、コンクリートの表面と内部との温度差を低減することができるので、乾燥収縮によるひび割れやコンクリート表面の剥落の発生等を抑制することができ、ひいては、覆工コンクリートの高品質化を実現することができる。

本発明の一実施形態における移動式型枠装置の概略構成を示す図 図１の部分Ｐの部分拡大図 図２のＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面の部分断面図 覆工コンクリートの構築方法を示す図 移動式型枠装置の作動状態を示す図 移動式型枠装置の作動状態を示す図

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態における移動式型枠装置の概略構成を示す。尚、図１の左右半部は、それぞれ、移動式型枠装置のトンネル軸方向における異なる位置での横断面を示す。

移動式型枠装置１は、吹付コンクリート２により一次覆工された山岳トンネルの坑内に配置されている。
移動式型枠装置１は、トンネルの底面３上をトンネル軸方向に走行可能な門型の移動台車（ガントリー）４と、このガントリー４をその上方より覆うように配置されるアーチ状の型枠５と、を含んで構成される。

ガントリー４は、トンネル軸方向に所定の長さを有しており、その前後端（トンネル軸方向端）の脚部４１の下端には、トンネル底面３上に敷設されたレール４２上を移動する自走装置４３が設けられている。ここで、レール４２はトンネル軸方向に所定の長さで延在している。尚、本実施形態では、ガントリー４は、自走装置４３により走行するが、走行形態はこれに限らず、例えば、ガントリー４は、電動ウインチ等の牽引装置によって牽引されて走行するように構成されてもよい。

また、ガントリー４のトンネル軸方向の中間に位置する複数の脚部４４にはそれぞれ下端に補助ジャッキ４５が設けられている。補助ジャッキ４５は、ガントリー４の停止時にガントリー４の移動を制限するものである。

ガントリー４の断面門型形状の内方には、トンネル軸方向に作業車両（例えばずり出しトラック）が容易に通過できるように、内部空間４６が形成されている。
ガントリー４には、送風用の風管４７と、トンネル掘削ずり搬出用の連続ベルコン装置（図示せず）と、作業足場（図示せず）とが設けられている。尚、本実施形態では連続ベルコン装置が設置されているが、連続ベルコン装置が設置されない場合もある。作業足場は、コンクリートの打設作業時や後述するパネルフォームの着脱作業時等に使用される。

また、ガントリー４には、覆工用のコンクリートを圧送するための配管（図示せず）が設けられており、これら配管の先端部は、それぞれ、型枠５に設けられた打設孔（図示せず）に案内されている。

型枠５（後述するパネルフォーム５３）は、吹付コンクリート２の内周面（トンネル内周面）との間にコンクリート打設用の空間Ｓを形成する。
型枠５は、トンネル軸方向に所定幅（例えば１．５ｍ幅）を有するアーチ状の型枠部材５１をトンネル軸方向に複数（例えば７個）互いに連結して１スパン（例えば１０．５ｍ）として構成されている。尚、型枠部材５１の幅はこれに限らない。また、型枠５の１スパン当たりの型枠部材５１の個数はこれに限らない。

型枠部材５１は、そのトンネル径方向内側に配置されてガントリー４に連結されるアーチ状のウォール５２と、トンネル径方向外側に配置されてウォール５２に着脱可能に取り付けられるアーチ状のパネルフォーム５３と、からなる２層構造を有する。

ウォール５２は、その形状が、パネルフォーム５３を介して、トンネルの覆工の形状に追従するように形成されている。
ウォール５２は、頂部に位置する天端ウォール５２ａと、天端ウォール５２ａの両端にヒンジ機構を介して枢支された側ウォール５２ｂと、側ウォール５２ｂの下端にヒンジ機構を介して枢支された下端ウォール５２ｃと、を備える。換言すれば、ウォール５２は、トンネル周方向に直列に５つの小フォーム（１つの天端ウォール５２ａと、２つの側ウォール５２ｂと、２つの下端ウォール５２ｃと）に分割されて、隣接する小ウォール同士がヒンジ機構を介して互いに連結されている。尚、本実施形態では、ウォール５２は、トンネル周方向に直列に５つの小ウォールに分割されているが、分割の個数はこれに限らず、ウォール５２は、トンネル周方向に直列に５つ以上の小ウォールに分割されることが好ましい。

天端ウォール５２ａ、側ウォール５２ｂ、及び下端ウォール５２ｃは、それぞれ、Ｈ形断面を有し、トンネル周方向に延びて所定の長さを有する円弧状の鋼材５２ｄ（図３参照）からなる枠体である。

天端ウォール５２ａは、ガントリー４の頂部上にトンネル軸方向に複数設けられたジャッキ５５によって昇降可能に支持されている。従って、天端ウォール５２ａは、ジャッキ５５を介して、ガントリー４に連結されている。

側ウォール５２ｂ及び下端ウォール５２ｃは、それぞれ、ガントリー４の脚部４１，４４に設けられたジャッキ５６，５７に連結されており、これらジャッキの伸縮によって、トンネル内外方向に移動させられる。従って、側ウォール５２ｂ及び下端ウォール５２ｃは、ジャッキ５６，５７を介して、ガントリー４に連結されている。

従って、ウォール５２は、ジャッキ５５〜５７の伸縮によって、展開・縮径することができる。
尚、ジャッキ５７は、ガントリー４の脚部４１，４４及び下端ウォール５２ｃに着脱可能に取付けられている。これにより、ウォール５２の縮径度合いが大きい場合には、ジャッキ５７を取り外して下端ウォール５２ｃを図示しないチェーンブロック等で吊り上げることで、下端ウォール５２ｃに取付けられた下端パネルフォーム５３ｃのトンネル底面３への接触を抑制することができる。

パネルフォーム５３は、頂部に位置する天端パネルフォーム５３ａと、天端パネルフォーム５３ａの両端にヒンジ機構を介して枢支された側パネルフォーム５３ｂと、側パネルフォーム５３ｂの下端にヒンジ機構を介して枢支された下端パネルフォーム５３ｃと、を備える。換言すれば、パネルフォーム５３は、トンネル周方向に直列に５つの小フォーム（１つの天端パネルフォーム５３ａと、２つの側パネルフォーム５３ｂと、２つの下端パネルフォーム５３ｃと）に分割されて、隣接する小フォーム同士がヒンジ機構を介して互いに連結されている。尚、本実施形態では、パネルフォーム５３は、トンネル周方向に直列に５つの小フォームに分割されているが、分割の個数はこれに限らず、パネルフォーム５３は、トンネル周方向に直列に５つ以上の小フォームに分割されることが好ましい。

天端パネルフォーム５３ａ、側パネルフォーム５３ｂ、及び下端パネルフォーム５３ｃは、それぞれ、複数のパネルフォーム部材５３ｄをトンネル周方向にアーチ状に連結して構成されている。

パネルフォーム部材５３ｄは、対応するウォール５２の形状に合わせたアーチ状を有しし、かつ、トンネル内周面に対向する側で閉口する箱型の鋼製フォームであり、その内部には、トンネル軸方向に延びる強度補強用のリブ５３ｅ（図２参照）が設けられている。

天端パネルフォーム５３ａは、本実施形態では、１２個のパネルフォーム部材５３ｄがトンネル周方向にアーチ状に連結されている。隣接するパネルフォーム部材５３ｄ同士は、例えば、ボルト締結により互いに固定される。ここで、天端パネルフォーム５３ａは、１２個のパネルフォーム部材５３ｄで構成されており、隣接するパネルフォーム部材５３ｄ同士は添接板（図示せず）による摩擦接合で接合されることで、隣接するパネルフォーム部材５３ｄ同士の位置関係の調整を行い、トンネル内周面に対向する天端パネルフォーム５３ａの外周面の曲率の調整を行うことができる。従って、パネルフォーム５３は一定の強度を持って形状を維持することができる。換言すれば、パネルフォーム５３は一定の形状保持力を有する。

天端パネルフォーム５３ａと同様に、本実施形態では、側パネルフォーム５３ｂが８個のパネルフォーム部材５３ｄにより構成され、また、下端パネルフォーム５３ｃが２個のパネルフォーム部材５３ｄにより構成されている。従って、隣接するパネルフォーム部材５３ｄ同士の位置関係の調整を行うことで、トンネル内周面に対向する側パネルフォーム５３ｂの外周面の曲率の調整と、下端パネルフォーム５３ｃの外周面の曲率の調整とを行うことができる。

天端パネルフォーム５３ａ、側パネルフォーム５３ｂ、下端パネルフォーム５３ｃは、それぞれ、図示しないずれ止めピン等の金具を用いて、天端ウォール５２ａ、側ウォール５２ｂ、下端ウォール５３ｃに着脱可能に取付けられる。

天端ウォール５２ａは１２個のパネルフォーム部材５３ｄを、側ウォール５２ｂは８個のパネルフォーム部材５３ｄを、下端ウォール５２ｃは２個のパネルフォーム部材５３ｄを、それぞれ装着して支持できる構造となっている。

尚、各ウォール５２ａ，５２ｂ，５２ｃに装着されるパネルフォーム部材５３ｄの個数は、上記の個数に限らない。
ここで、天端パネルフォーム５３ａ、側パネルフォーム５３ｂ、天端ウォール５２ａ、及び、側ウォール５２ｂの接続関係について、図２及び図３を用いて説明する。

図２は、図１の部分Ｐを示しており、図２（Ａ）は、パネルフォーム５３がウォール５２に装着されている状態を示す一方、図２（Ｂ）は、パネルフォーム５３がウォール５２から離脱された状態（分離された状態）を示す。図３（Ａ）は、図２のＡ−Ａ断面の部分断面を示しており、天端パネルフォーム５３ａと側パネルフォーム５３ｂとを連結するヒンジ機構６１と、天端ウォール５２ａと側ウォール５２ｂとを連結するヒンジ機構６２とを示している。また、図３（Ｂ）は、図２のＢ−Ｂ断面の部分断面を示しており、天端パネルフォーム５３ａと天端ウォール５２ａとを連結するヒンジ機構６３を示している。

天端パネルフォーム５３ａと側パネルフォーム５３ｂとを連結するヒンジ機構６１は、鋼材５２ｄのトンネル軸方向中央部よりトンネル軸方向にずれた所定位置に設置されている。ヒンジ機構６１は、天端パネルフォーム５３ａの下端部からトンネル径方向内方に向けて張り出した一対のプレート６１ａと、その間に介装されるように側パネルフォーム５３ｂの上端部からトンネル径方向内方に向けて張り出したプレート６１ｂと、これらプレート６１ａ，６１ｂのオーバーラップ領域に予め形成された貫通孔６１ｃに装着されるパネルフォームヒンジピン６１ｄとにより構成されている。

天端ウォール５２ａと側ウォール５２ｂとを連結するヒンジ機構６２は、鋼材５２ｄのトンネル軸方向中央部の上部に設置されており、天端ウォール５２ａの下端部からトンネル径方向外方に向けて張り出した一対のプレート６２ａと、その間に介装されるように側フォーム５３ｂの上端部からトンネル径方向外方に向けて張り出したプレート６２ｂと、これらプレート６２ａ，６２ｂのオーバーラップ領域に予め形成された貫通孔６２ｃに装着されるウォールヒンジピン６２ｄとにより構成されている。

ここで、ヒンジ機構６１，６２は、パネルフォーム５３がウォール５２に装着されている状態にて、パネルフォームヒンジピン６１ｄの長手方向の延長線Ｃに、ウォールヒンジピン６２ｄの長手方向が一致するように、それぞれ配置されている。これにより、パネルフォーム５３がウォール５２に装着されている状態では、型枠部材５１（型枠５）がヒンジ機構６１，６２を介して良好に屈曲することができる。

天端パネルフォーム５３ａと天端ウォール５２ａとを連結するヒンジ機構６３は、鋼材５２ｄのトンネル軸方向中央部の上部に設置されており、上述の一対のプレート６２ａと、その間に介装されるように天端パネルフォーム５３ａのリブ５３ｅからトンネル径方向内方に向けて張り出したプレート６３ｂと、これらプレート６２ａ，６３ｂのオーバーラップ領域に予め形成された貫通孔６３ｃに装着されるパネルフォーム固定ピン６３ｄとにより構成されている。

ここで、パネルフォーム５３がウォール５２に装着されている状態で、ヒンジ機構６３の貫通孔６３ｃが、ヒンジ機構６２の貫通孔６２ｃに対してトンネル周方向及びトンネル径方向に離間するように形成されている。また、一対のプレート６２ａ間にて、プレート６３ｂとプレート６２ｂとが接触することはない。それゆえ、ヒンジ機構６３における天端パネルフォーム５３ａと天端ウォール５２ａとの連結が、ヒンジ機構６２におけるウォール５２の屈曲動作に影響を及ぼすことはない。

このように、パネルフォーム５３がウォール５２に装着されて一体化されている場合には、パネルフォーム５３は、ジャッキ５５〜５７の伸縮によって、ウォール５２を介して、展開・縮径することができる。

また、ヒンジ機構６３においてパネルフォーム固定ピン６３ｄを取り外して、天端ウォール５２ａをジャッキ５５によって下降させると、図２（Ｂ）に示すように、ヒンジ機構６３のプレート６２ａ，６３ｂが互いに分離される。

図１に戻って、パネルフォーム５３がウォール５２に装着されている状態で展開されると、パネルフォーム５３は、吹付コンクリート２の内周面（トンネル内周面）との間にコンクリート打設用の空間Ｓを形成する。

この空間Ｓ内にコンクリートが打設されると、このコンクリートは、パネルフォーム５３、ウォール５２、及び、ガントリー４によって支持される。換言すれば、パネルフォーム５３は、ウォール５２を介してガントリー４に支持されて、空間Ｓ内のコンクリートを支持する。

コンクリートの打設から所定期間が経過した後に、パネルフォーム５３の展開状態を維持しつつ、パネルフォーム５３をウォール５２より離脱させる場合には、パネルフォーム５３は、コンクリートが打設された位置（コンクリート打設位置）に存置され、空間Ｓ内に打設されたコンクリートを保護する。ここで、上述の所定期間とは、打設されたコンクリートがその自重や施工中に加わる荷重に耐えられる強度（圧縮強度）に達するまでの期間であり（換言すれば、打設されたコンクリートが自立可能な強度に達するまでの期間であり）、トンネルの大きさ、形状、覆工厚さ、環境温度・湿度等の施工条件、コンクリートの成分等を考慮して予め設定される。

コンクリートの型枠としては、一般に、鋼製のパネルフォームや木製のコンパネ等が多く使用される。これらの型枠を用いてコンクリートを打設した場合、一定期間を経過すると、硬化したコンクリートと型枠との間には型枠を付着しようとする付着力が発生する。この付着力により、これら型枠はコンクリートに付着する。また、上述のように、本実施形態のパネルフォーム５３は、一定の形状保持力を有する。従って、打設されたコンクリートが自立可能な強度となった後に支保手段（本実施形態ではウォール５２）を離脱させても、パネルフォーム５３はコンクリート打設位置に存置可能である。

次に、移動式型枠装置１を用いる覆工コンクリートの構築方法について、図４〜図６を用いて説明する。
図４は、覆工コンクリートの構築方法を模式的に示している。図５及び図６は、覆工コンクリートの構築時における移動式型枠装置の作動状態を示している。ここで、トンネル覆工進行方向とは、トンネル軸方向に一致するものである。

図４において、長方形のマス目１つ分は、トンネル内周面における型枠５の１スパン分（すなわち、型枠部材５１の７個分）の領域に対応している。一点鎖線で示された長方形のマス目は、覆工コンクリートの構築が完了した領域である。実線で示された長方形のマス目は、１スパン分（１連分）のパネルフォームが存在している領域である。２重実線で示された長方形のマス目は、１スパン分（１連分）のパネルフォーム及びウォールを含む移動式型枠装置が存在している領域である。破線で示された長方形のマス目は、覆工コンクリートの構築が未だ開始されていない領域である。比較的粗いドッドで示された領域は、コンクリートの養生が完了した領域である。比較的密なドットで示された領域は、コンクリートの養生を行っている領域である。斜線で示された領域は、コンクリートの打設を行っている領域か、又は、コンクリートの打設を行って所定期間を経過していない領域である。

図４（Ａ）に示す各スパンをトンネル覆工進行方向に順に説明すると、スパン１，２ではそれぞれ、コンクリートの養生が完了し、脱型も完了して、覆工コンクリートの構築が完了している。スパン３では、コンクリートを打設した位置に存置されている１連分のパネルフォーム（第２のパネルフォーム）１０２によって、コンクリートの養生が行われている。スパン４には、１連分のパネルフォーム（第１のパネルフォーム）１０１を含む展開状態の移動式型枠装置１が配置されている。そして、パネルフォーム１０１は、吹付コンクリート２の内周面（トンネル内周面）との間にコンクリート打設用の空間Ｓを形成し、この空間Ｓ内にコンクリートが打設されている（図５（ア）参照）。スパン５〜８は、覆工コンクリートの構築が未だ開始されていない。

スパン４におけるコンクリートの打設が完了した後、上述の所定期間が経過すると、図４（Ｂ）に示すように、スパン４では、パネルフォーム１０１の展開状態を維持しつつ、ウォール５２をパネルフォーム１０１より離脱させて縮径させ、パネルフォーム１０１をコンクリート打設位置に存置させることにより、この位置のコンクリートの養生を行う（図５（イ）参照）。そして、縮径状態のウォール５２を含む移動式型枠装置１を、スパン４（パネルフォーム１０１の展開位置）から、それよりトンネル覆工進行方向後方にて養生を完了したパネルフォーム１０２の展開位置（スパン３）まで後進させる。この後、ウォール５２を展開させてパネルフォーム１０２をウォール５２に装着させ、この装着状態でウォール５２及びパネルフォーム１０２を縮径させる（図６（ウ）参照）。このようにして、スパン３にて脱型が行われる。

この脱型後に、縮径状態のパネルフォーム１０２を含む移動式型枠装置１を、トンネル覆工進行方向に前進させて、スパン４のパネルフォーム１０１内を通過させて（図６（エ）参照）、図４（Ｃ）に示すように、パネルフォーム１０１（スパン４）よりトンネル覆工進行方向前方のコンクリート打設位置（スパン５）まで移動させる。

そして、図４（Ｄ）に示すように、スパン５にて、上述の図４（Ａ）と同様に、パネルフォーム１０２が、吹付コンクリート２の内周面（トンネル内周面）との間にコンクリート打設用の空間Ｓを形成し、この空間Ｓ内にコンクリートが打設される。
以上の工程を繰り返すことにより、覆工コンクリートの構築を、トンネル覆工進行方向に進行させることができる。

本実施形態によれば、移動式型枠装置１は、トンネル底面３上をトンネル軸方向に走行可能な門型の移動台車（ガントリー）４と、ガントリー４をその上方より覆うように配置されて、トンネル内周面に対向する外周面を有し、かつ、展開・縮径可能なアーチ状の型枠５と、を含んで構成される。型枠５は、そのトンネル径方向内側に配置されてガントリー４に連結されるアーチ状のウォール５２と、トンネル径方向外側に配置されてウォール５２に着脱可能に取り付けられるアーチ状のパネルフォーム５３と、からなる２層構造を有する。パネルフォーム５３は、上記展開時に、トンネル内周面との間にコンクリート打設用の空間Ｓを形成し、ウォール５２に装着されている場合には、ウォール５２を介してガントリー４により支持されて、空間Ｓ内に打設されたコンクリートを支持する。これにより、例えば、コンクリートの打設圧力や、打設直後で強度（圧縮強度）が不十分なコンクリートの自重が、パネルフォーム５３、ウォール５２、及び、ガントリー４によって支持されるので、特許文献２に記載のような支持コンクリートを構築してボルト等で固定することなく型枠５を支持することができる。すなわち、型枠５を支持するための支持コンクリートを予め構築することや、型枠５と支持コンクリートとをボルトを介して固定すること等の必要がないので、覆工コンクリート構築時の施工効率化を実現することができる。

また本実施形態によれば、パネルフォーム５３は、ウォール５２より離脱されている場合には、コンクリートが打設された位置に存置されて、この位置のコンクリートを保護する。これにより、例えば、打設から所定期間経過して自立可能な強度に達したコンクリートが、存置されたパネルフォーム５３によって保護されるので、パネルフォーム５３から離脱されたウォール５２を含む移動式型枠装置１は、次のコンクリート打設作業の準備に入ることができ、従って、覆工コンクリート構築時の施工効率化を実現することができる。また、自立可能な強度に達したコンクリートについては、存置されたパネルフォーム５３によって養生が十分に継続されるので、覆工コンクリートの高品質化を実現することができる。

また本実施形態によれば、パネルフォーム５３は、トンネル周方向に連結される複数のパネルフォーム部材５３ｄにより構成され、これらパネルフォーム部材５３ｄが、ウォール５２に着脱可能に取り付けられる。これにより、隣接するパネルフォーム部材５３ｄ同士の位置関係の調整を行うことで、トンネル内周面に対向するパネルフォーム５３の外周面の曲率の調整を行うことができるので、パネルフォーム５３の形状をフレキシブルに調整することができる。

また本実施形態によれば、型枠５はウォール５２とパネルフォーム１０２とからなる２層構造を有し、パネルフォーム１０２がウォール５２に装着された状態で型枠５が縮径されている場合に、この縮径されている移動式型枠装置１が、自立している他のパネルフォーム１０１内を通過する。この２層構造により、特許文献２に記載のようなテレスコピック形型枠に比べて、コンクリート保護用に存置される型枠（フォーム）のトンネル径方向の厚さが低減されるので、コンクリート保護用に存置される型枠の内部空間が広くなり、この結果、覆工コンクリート構築時の作業自由度を向上させることができる。

また本実施形態よれば、パネルフォーム５３はトンネル周方向に直列に少なくとも５つの小フォーム（１つの天端パネルフォーム５３ａと、２つの側パネルフォーム５３ｂと、２つの下端パネルフォーム５３ｃと）に分割されて、隣接する小フォーム同士がヒンジ機構（例えば、ヒンジ機構６１）を介して互いに連結される。これにより、パネルフォーム５３は多関節型となるので、大断面トンネルにおける覆工コンクリートの構築時でもパネルフォーム５３の展開・縮径を良好に行うことができる。

また本実施形態によれば、ウォール５２はトンネル周方向に直列に少なくとも５つの小ウォール（１つの天端ウォール５２ａと、２つの側ウォール５２ｂと、２つの下端ウォール５２ｃと）に分割されて、隣接する小ウォール同士がヒンジ機構（例えば、ヒンジ機構６２）を介して互いに連結される。これにより、ウォール５２は多関節型となるので、大断面トンネルにおける覆工コンクリートの構築時でもウォール５２の展開・縮径を良好に行うことができる。

また本実施形態によれば、パネルフォーム５３がウォール５２に装着されている状態にて、小フォーム同士を連結するヒンジ機構を構成するパネルフォームヒンジピン（例えば、パネルフォームヒンジピン６１ｄ）の長手方向の延長線に、小ウォール同士を連結するヒンジ機構を構成するウォールヒンジピン（例えば、ウォールヒンジピン６２ｄ）の長手方向が一致する。これにより、パネルフォーム５３がウォール５２に装着されている状態では、例えば、パネルフォームヒンジピン６１ｄとウォールヒンジピン６２ｄとが一直線に並ぶので、この直線を屈曲中心として、型枠５を良好に屈曲させることができる。

尚、本実施形態では、覆工コンクリートの構築方法として、２連分のパネルフォーム１０１，１０２を交互にトンネル覆工進行方向に進行させる例を用いて説明したが、パネルフォームの連数はこれに限らず、例えば、３連分のパネルフォームを交互にトンネル覆工進行方向に進行させてもよい。この場合には、３連分のパネルフォームのうち、１連分のパネルフォームをコンクリート打設用とし、残りの２連分のパネルフォームをコンクリートの養生用とすることで、養生期間を本実施形態より長くすることができるので、覆工コンクリートの更なる高品質化を実現することができる。更に、覆工コンクリートの品質を確保するためにコンクリートが自立可能な強度となる期間を経過した後も一定期間型枠を存置することが必要な場合等は、複数のパネルフォームを移動台車により移動使用することで工期短縮を図ることができる。

また、本実施形態では、山岳トンネルにおける覆工コンクリートの構築方法を説明したが、トンネルの形態はこれに限らず、例えばシールドトンネルにおいても、セグメントによる一次覆工体の構築の後に、移動式型枠装置１を用いて、覆工コンクリートの構築を行うことが可能である。

１ 移動式型枠装置
２ 吹付コンクリート
３ トンネル底面
４ ガントリー（移動台車）
５ 型枠
４１ 脚部
４２ レール
４３ 自走装置
４４ 脚部
４５ 補助ジャッキ
４６ 内部空間
４７ 風管
５１ 型枠部材
５２ ウォール
５２ａ 天端ウォール
５２ｂ 側ウォール
５２ｃ 下端ウォール
５２ｄ 鋼材
５３ パネルフォーム
５３ａ 天端パネルフォーム
５３ｂ 側パネルフォーム
５３ｃ 下端パネルフォーム
５３ｄ パネルフォーム部材
５３ｅ リブ
５５〜５７ ジャッキ
６１ ヒンジ機構
６１ａ，６１ｂ プレート
６１ｃ 貫通孔
６１ｄ パネルフォームヒンジピン
６２ ヒンジ機構
６２ａ，６２ｂ プレート
６２ｃ 貫通孔
６２ｄ ウォールヒンジピン
６３ ヒンジ機構
６３ｂ プレート
６３ｃ 貫通孔
６３ｄ パネルフォーム固定ピン
１０１ パネルフォーム（第１のパネルフォーム）
１０２ パネルフォーム（第２のパネルフォーム）
Ｓ 空間

Claims (5)

1. トンネル内周面へのコンクリートの打設に用いられる移動式型枠装置であって、
   トンネルの底面上をトンネル軸方向に走行可能な門型の移動台車と、
   この移動台車をその上方より覆うように配置されて、トンネル内周面に対向する外周面を有し、かつ、トンネル内周面との間にコンクリート打設用の空間を形成する展開状態とこの展開状態よりもトンネル径方向に小さい縮径状態とに変形可能なアーチ状の型枠と、
   を含んで構成され、
   前記型枠は、そのトンネル径方向内側に配置されて前記移動台車に連結されるアーチ状のウォールと、トンネル径方向外側に配置されて前記ウォールに着脱可能に取り付けられるアーチ状のパネルフォームと、からなる２層構造を有し、
   前記パネルフォームは、展開状態であるときに、トンネル内周面との間に前記空間を形成し、前記ウォールに装着されている場合には、前記ウォールを介して前記移動台車により支持されて、前記空間内に打設されたコンクリートを支持し、前記ウォールより離脱されている場合には、コンクリートが打設された位置に存置されて、この位置のコンクリートを保護することを特徴とする移動式型枠装置。
2. 前記パネルフォームは、トンネル周方向に連結される複数のパネルフォーム部材により構成され、これらパネルフォーム部材が、前記ウォールに着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の移動式型枠装置。
3. 前記パネルフォームが前記ウォールに装着された状態で前記型枠が縮径状態である場合に、この縮径状態の前記型枠を含む移動式型枠装置が、前記保護している他のパネルフォーム内を通過することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の移動式型枠装置。
4. 請求項３に記載の移動式型枠装置を用いてトンネル内周面にコンクリートを打設して覆工コンクリートを構築する方法であって、
   前記ウォールに第１のパネルフォームを装着させた状態で前記型枠を展開状態にして前記空間内にコンクリートを打設し、
   所定期間経過後に、前記第１のパネルフォームの展開状態を維持しつつ、前記ウォールを前記第１のパネルフォームより離脱させて縮径させ、前記第１のパネルフォームをコンクリート打設位置に存置させることにより、コンクリートの養生を行い、
   前記第１のパネルフォームの展開位置から、それよりトンネル覆工進行方向後方にて養生を完了した第２のパネルフォームの展開位置まで、移動式型枠装置を後進させ、
   この後進させた移動式型枠装置の前記ウォールに前記第２のパネルフォームを装着させ、
   前記ウォールに前記第２のパネルフォームを装着させた状態で前記型枠を縮径状態に変形させ、
   この縮径状態の前記型枠を含む移動式型枠装置をトンネル覆工進行方向に前進させて、前記第１のパネルフォーム内を通過させて、前記第１のパネルフォームよりトンネル覆工進行方向前方のコンクリート打設位置まで移動させることを特徴とする覆工コンクリートの構築方法。
5. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の移動式型枠装置を用いてトンネル内周面にコンクリートを打設して覆工コンクリートを構築する方法であって、
   前記ウォールに前記パネルフォームを装着させた状態で前記型枠を展開状態にして前記空間内にコンクリートを打設し、
   所定期間経過後に、前記パネルフォームの展開状態を維持しつつ、前記ウォールを前記パネルフォームより離脱させて縮径させ、前記パネルフォームをコンクリート打設位置に存置させることにより、コンクリートの養生を行うことを特徴とする覆工コンクリートの構築方法。