JP6139146B2

JP6139146B2 - トンネル用のプレキャスト板の設置方法

Info

Publication number: JP6139146B2
Application number: JP2013011781A
Authority: JP
Inventors: 靖彦後藤; 亮志山田
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2033-01-25
Also published as: JP2014141849A

Description

本発明は、トンネル用のプレキャスト板の設置方法に関するものである。

ＰＣＬ（ＰｒｅｃａｓｔＣｏｎｃｒｅｔｅＬｉｎｉｎｇ）工法は、コンクリート製の複数枚のプレキャスト板をトンネルの内壁面に据え付けることにより、トンネルの内装、仕上げ、補修または補強を行う工法である。

プレキャスト板は、フォークリフト等のような運搬車両により一枚ずつトンネル内の設置位置に運び込まれ、そこで専用のジャッキ等により上下横方向の位置合わせが行われてトンネルの内壁面に設置されている。なお、ＰＣＬ工法によるトンネル補強技術については、例えば特許文献１に記載がある。

特開平５−２９５９９２号公報

しかし、プレキャスト板をフォークリフト等でトンネル内の設置位置まで運び、そこで組み立てる方法の場合、作業車の高所で人力による作業が必要となる。

また、トンネル内は暗く閉ざされた空間なので、プレキャスト板をトンネルの内壁に当たらないように細心の注意を払いながら運び設置しなければならない。その上、暗く閉ざされたトンネル内において、プレキャスト板を高い位置精度で組み立てなければならない。これらにより、プレキャスト板をフォークリフト等でトンネル内に運び、そこで組み立てる方法は、時間と労力とを要する困難な作業になっている。

特に都内では、既設の隣接するトンネルとの間隔が狭く、プレキャスト板の設置位置に高い精度が要求される場合がある。また、トンネルが傾斜している場合はプレキャスト板の組立位置での足場が不安定になる。さらに、トンネルが小径になればプレキャスト板の取り扱いにさらに注意が必要になる。したがって、これらの場合は、上記した問題が顕著になる。

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、その目的は、トンネル用のプレキャスト板を簡易かつ短時間で組み立てることが可能な技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の本発明のトンネル用のプレキャスト板の設置方法は、（ａ）トンネルの外部にコンクリート製の複数のプレキャスト板のパーツを搬送する工程と、（ｂ）前記トンネルの外部に配置された自走式の架台上において前記複数のプレキャスト板のパーツを用い、１枚の最小単位のプレキャスト板を複数組み立てた後、複数の前記最小単位のプレキャスト板同士を仮組みした単位プレキャスト板を組み立てる工程と、（ｃ）前記単位プレキャスト板を搭載した前記架台を前記トンネルの外部から前記トンネル内の設置位置に搬送する工程と、（ｄ）前記架台上の前記単位プレキャスト板を前記トンネルの内部奥から前記外部に向かって順に複数設置して相互間をボルトで連結する工程と、（ｅ）前記トンネル内に設置、連結された複数の前記単位プレキャスト板の脚部を固定材で一括して固定する工程と、（ｆ）前記トンネル内に設置、連結された複数の前記単位プレキャスト板の背面を固定材で一括して固定する工程と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、前記（ａ）〜（ｄ）工程を、前記単位プレキャスト板の設置作業時間、前記単位プレキャスト板の設置距離または前記単位プレキャスト板の設置個数が予め決められた値になるまで繰り返すことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載の発明において、前記（ｅ）工程後に、前記（ｆ）工程を行うことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、上記請求項１、２または３記載の発明において、前記架台は、門型の架台であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、上記請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記架台は、路面上を走行するための駆動輪を備えていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、上記請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記架台は、前記トンネルの外部から前記トンネル内に連続して敷設されたレール上を走行するための駆動輪を備えていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、単位プレキャスト板をトンネルの外部で組み立ててから、トンネルの内部に運び設置することにより、トンネル用のプレキャスト板を簡易かつ短時間で組み立てることが可能になる。

また、請求項２記載の発明によれば、単位プレキャスト板を複数枚設置した後に、その複数枚の単位プレキャスト板の脚部を固定することにより、単位プレキャスト板の脚部を固定する作業の効率を向上させることが可能になる。

また、請求項３記載の発明によれば、単位プレキャスト板の脚部を固定した後に、単位プレキャスト板の背面を固定することにより、単位プレキャスト板の背面に充填した固定材が単位プレキャスト板の脚部側に流れ出る不具合を回避することが可能になる。

また、請求項４記載の発明によれば、架台を門型としたことにより、交通遮断をすることなく、トンネル用のプレキャスト板を組み立てることが可能になる。

また、請求項５記載の発明によれば、架台の走行位置の自由度を向上させることが可能になる。

また、請求項６記載の発明によれば、架台の走行位置精度を向上させることができる。また、単位プレキャスト板を容易にトンネル内に搬送することができる。したがって、単位プレキャスト板を高い設定位置精度で容易にトンネル内に設置することが可能になる。

トンネル用のプレキャスト板の組立フロー図である。立坑およびトンネルの断面図である。図２のトンネルの外部に設置された架台の正面図である。側壁部の形成後のトンネルおよび架台の正面図である。立坑内にプレキャスト板のパーツを搬入する工程時における立坑およびトンネルの断面図である。プレキャスト板の組立工程時における立坑およびトンネルの断面図である。図６のプレキャスト板の組立工程時における架台の正面図である。トンネル内にプレキャスト板を搬送する工程時における立坑およびトンネルの断面図である。トンネル内にプレキャスト板を搬送する工程時における立坑およびトンネルの断面図である。図９の工程時におけるトンネルおよび架台の正面図である。トンネル内にプレキャスト板を設置する工程時におけるトンネルおよび架台の正面図である。トンネル内にプレキャスト板を設置した後における立坑およびトンネルの断面図である。プレキャスト板の脚部を固定材で固定した後のトンネルの正面図である。プレキャスト板の背面を固定材で固定した後のトンネルの正面図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

本実施の形態のトンネル用のプレキャスト板の設置方法を図１の組立フロー図に沿って図２〜図１４を参照して説明する。

図２は立坑およびトンネルの断面図、図３は図２のトンネルの外部に設置された架台の正面図である。

図２に示すように、地上面にほぼ垂直に掘られた立坑Ｈａの底部側の内壁面には、その内壁面に交差する方向に延びるトンネルＨｂが形成されている。

このトンネルＨｂは、例えば道路用のトンネルであり、例えば５．７％程度の勾配を持つように形成されている。また、トンネルＨｂは、図３に示すように、例えば正面から見て馬蹄形のように湾曲状に形成されており、その高さは、例えば７．７８０ｍ程度、その幅は、例えば８．６４４ｍ程度である。

図２および図３に示すように、立坑ＨａおよびトンネルＨｂの底面には、２本のレール１が、トンネルＨｂの幅方向に予め決められた距離を隔てて、立坑ＨａからトンネルＨｂ内に向かって連続して延在した状態で敷設されている。

この２本のレール１上には、自走式の門型の架台２がレール１に沿って移動可能な状態で設置されている。この架台２は、後述の単位プレキャスト板をトンネルＨｂ内に運搬する手段である。架台２は、門型の鋼材間をトンネルＨｂの長手方向に沿って水平に鋼材で連結してなり、その正面の中央空間が開放されている。架台２の自走速度は、例えば１．８ｍ／ｍｉｎである。

トンネルＨｂの奥で作業が行われている場合、その作業のための工具や材料等（以下、単に工具等という）を運搬する運搬車両をトンネルＨｂ内に走行させる場合がある。しかし、フォークリフト等のような運搬車両でプレキャスト板をトンネルＨｂ内に搬送したり設置したりする場合、フォークリフト等が邪魔になり、トンネルＨｂの奥に工具等を運ぶ運搬車両を走行させることができない。このため、トンネルＨｂの奥の作業は、プレキャスト板の搬送および設置作業が済むまで待たせるか、逆に、プレキャスト板の設置作業を一時的に中断させることになる。いずれにしてもトンネルＨｂの全体的な形成時間が大幅に遅れることになる。これに対して本実施の形態においては、架台２を門型としたことにより、トンネルＨｂの奥に工具等を運ぶ運搬車両を門型の架台２を潜って往復走行させることができるので、トンネルＨｂの奥の作業を待たせる必要もないし、逆に、トンネルＨｂでのプレキャスト板の設置作業を中断させることもない。すなわち、交通遮断をすることなく、プレキャスト板をトンネルＨｂ内に設置することができるので、トンネルＨｂの全体的な形成時間を大幅に短縮させることができる。

架台２の両脚部には、レール１上を自走するための駆動輪２ａが回転可能な状態で装備されている。また、両方の駆動輪２ａの上部には、例えば油圧式の横送り装置２ｂが設置されている。横送り装置２ｂは、トンネルＨｂの幅方向における架台２の位置を微調整するための装置である。横送り装置２ｂのストロークは、例えば±１００ｍｍ程度である。

また、両方の横送り装置２ｂの上部には、例えば油圧式のメインシリンダ装置２ｃが設置されている。メインシリンダ装置２ｃは、トンネルＨｂの高さ方向（上下方向）における架台２の位置を微調整するための装置である。メインシリンダ装置２ｃのセット時のストロークは、例えば１５０ｍｍ程度、最大ストロークは、例えば４００ｍｍ程度である。

また、架台２の天井部上には、上部フレーム２ｄが設置されている。上部フレーム２ｄは、矩形の枠体の両側に複数のアーム２ｄａ，２ｄｂが接続されることで形成されている。各アーム２ｄａ，２ｄｂは、架台２を正面で見て左右対称に形成されており、その曲率は、トンネルＨｂの内壁面に衝突しないように設定されている。

また、アーム２ｄａ，２ｄｂの端部には、図示はしないが、架台２上に搭載された単位プレキャスト板をトンネルＨｂの長手方向に移動させるジャッキや単位プレキャスト板をトンネルＨｂの幅方向に移動させるときの微調整用の横おくりジャッキが設置されている。

さらに、上部フレーム２ｄ上には、組立ジャッキ２ｅが設置されている。組立ジャッキ２ｅは、架台２の走行時に単位プレキャスト板を支持したり、先行の単位プレキャスト板との高さを微調整したりする装置である。

なお、立坑Ｈａのすぐ脇の地上面に待機しているクレーン車３は、単位プレキャスト板のパーツを立坑Ｈａ内に搬入するための重機車両である。

次に、図４は側壁部の形成後のトンネルおよび架台の正面図、図５は立坑内にプレキャスト板のパーツを搬入する工程時における立坑およびトンネルの断面図、図６はプレキャスト板の組立工程時における立坑およびトンネルの断面図、図７は図６のプレキャスト板の組立工程時における架台の正面図である。

まず、図４に示すように、トンネルＨｂ内の両側壁面に側壁部４を打設する。側壁部４は、例えばコンクリートによって形成されており、トンネルＨｂの高さ方向の中央よりも低い高さで、かつ、トンネルＨｂの長手方向に沿って連続して形成されている。

続いて、図５に示すように、プレキャスト板のパーツ５ａをクレーン車３により立坑Ｈａ内に搬入する（図１の工程１０１）。プレキャスト板のパーツ５ａは、最小単位のプレキャスト板の半分の部分である。

続いて、図６および図７に示すように、トンネルＨｂの外部の立坑Ｈａ内の架台２上において、例えば２枚のパーツ５ａを接続して１枚の最小単位のプレキャスト板（単位プレキャスト板）５を組み立て、さらに、２枚の最小単位のプレキャスト板５同士を仮組みする。そして、例えば２枚の最小単位のプレキャスト板５で１組とするもの（単位プレキャスト板）を架台２上に２組搭載する（図１の工程１０２）。なお、プレキャスト板５には、その内面と背面との間を貫通する複数の注入口Ｔが形成されている。

このように本実施の形態においては、立坑Ｈａ内の架台２上でプレキャスト板５を仮組みするので、プレキャスト板５をフォークリフト等によりトンネルＨｂ内に運び組み立てる場合よりも低く安定した位置でプレキャスト板５を組み立てることができる。このため、プレキャスト板５の組立作業の安全性を向上させることができる。

また、立坑Ｈａ内は、トンネルＨｂ内に比べて明るく広い上、足場も平坦に施行されているので、プレキャスト板５の組立精度を向上させることができる。また、プレキャスト板５の組立作業において架台２を足場として利用できるため、プレキャスト板５の施工性に富み、プレキャスト板５の施工期間を短縮することができる。

次に、図８および図９はトンネル内にプレキャスト板を搬送する工程時における立坑およびトンネルの断面図、図１０は図９の工程時におけるトンネルおよび架台の正面図、図１１はトンネル内にプレキャスト板を設置する工程時におけるトンネルおよび架台の正面図である。

まず、図８および図９に示すように、プレキャスト板５を搭載した架台２をレール１に沿ってトンネルＨｂ内に搬送する（図１の工程１０３）。この際、図１０に示すように、プレキャスト板５を組立ジャッキ２ｅで支持し、その形状を保持しながら搬送する。

本実施の形態においては、プレキャスト板５がトンネルＨｂの内壁に接触しないように架台２上に搭載されているので、暗く閉ざされたトンネルＨｂの空間内でも架台２を比較的速く容易に走行させることができる。

また、プレキャスト板をフォークリフト等のような運搬車両で運搬する場合、路面の状況等によりフォークリフト等の走行位置が変わってしまう。これに対して本実施の形態においては、架台２がレール１に沿って移動するので、架台２の搬送位置精度を向上させることができる。このため、プレキャスト板５を高い位置精度で容易に設置することができる。このため、既設の隣接するトンネルとの間隔が狭く、プレキャスト板５の設置位置に高い精度が要求される場合やトンネルＨｂが小径の場合でも容易に対応できる。

続いて、図１１に示すように、架台２上の２枚で１組とするプレキャスト板５に対し、ジャッキアップ、トンネルＨｂの長手方向への移動、高さ調整、ジャッキダウンおよび固定等のようなプレキャスト板５の架設に必要な一連の作業を施すことにより、プレキャスト板５をトンネルＨｂの内壁面に設置する（図１の工程１０４）。ここで、最小単位のプレキャスト板５を１枚ずつ設置しても良いが、予め２枚で１組として仮組みされたプレキャスト板５を設置することにより、プレキャスト板５の設置上の作業効率を向上させることができる。

プレキャスト板５の固定では、プレキャスト板５の脚部の底面と側壁部４の上面との間にボルト６を介在させる他、運ばれたプレキャスト板５と既設のプレキャスト板５とをボルト（図示せず）で連結する。なお、上記ボルト６は、プレキャスト板５の幅方向の２箇所に離れて配置されている。このボルト６により、プレキャスト板５の高さが調整されるとともに、プレキャスト板５が固定される。

このように本実施の形態においては、高い精度が必要なプレキャスト板５の組立作業を、トンネルＨｂ内よりも広く、かつ、平坦な立坑Ｈａ内で行うので、プレキャスト板５を簡易かつ短時間で組み立てることができる。また、高い精度が必要な作業は、トンネルＨｂの外部の立坑Ｈａで行っているので、トンネルＨｂが傾斜している場合やトンネルＨｂが小径の場合でも対応できる。

次に、図１２はトンネル内にプレキャスト板を設置した後における立坑およびトンネルの断面図、図１３はプレキャスト板の脚部を固定材で固定した後のトンネルの正面図、図１４はプレキャスト板の背面を固定材で固定した後のトンネルの正面図である。

図１２に示すように、トンネルＨｂ内にプレキャスト板５を設置した後、架台２を立坑Ｈａに戻し、上記工程１０１〜１０４を繰り返すことにより、トンネルＨｂの内部奥から立坑Ｈａに向かって順にプレキャスト板５を設置していく。そして、例えば作業開始から１日が経過したか否か（すなわち、プレキャスト板５の設置作業時間が予め決められた時間を過ぎたか否か）を判断する（図１の工程１０５）。ここでは、プレキャスト板５の設置作業時間を判断基準としたが、これに限定されるものではなく、例えばプレキャスト板５の設置距離または設置個数を判断基準としても良い。

ここで、判断基準を超えていない場合は、上記工程１０１〜１０４を繰り返す一方、判断基準を超えた場合は、図１３に示すように、トンネルＨｂ内に設置済みの複数枚のプレキャスト板５の脚部と側壁部４との間に、例えば無収縮モルタル（電気化学工業株式会社、デンカプレタスコン（登録商標）ＴＹＰＥ-１等）のような固定材７ａを充填する。これにより、設置済みの複数枚のプレキャスト板５の脚部を固定する（図１の工程１０６）。

このように複数枚のプレキャスト板５の設置後に、その複数枚のプレキャスト板５の脚部を固定することにより、プレキャスト板５の脚部を固定する作業の効率を向上させることができる。また、固定材７ａとして無収縮モルタルを使用することにより、プレキャスト板５の荷重に耐え、プレキャスト板５の高さ等の設定位置を維持することができる。

続いて、プレキャスト区間（予め決められたプレキャスト板５の設置距離または設置個数）までプレキャスト板５の設置が終了したか否かを判断し（図１の工程１０７）、終了していない場合は、上記工程１０１〜１０６を繰り返す。一方、プレキャスト区間までプレキャスト板５の設置が終了した場合は、図１４に示すように、プレキャスト板５の内側面から注入口Ｔを通じて背面側にモルタル等のような固定材７ｂを充填する。これにより、設置済みの複数枚のプレキャスト板５の背面を固定する（図１の工程１０８）。この背面充填用のモルタルは、例えば、セメントが４７７ｋｇ／ｍ^３、水が３００ｋｇ／ｍ^３、第１細骨材が９０３ｋｇ／ｍ^３および第２細骨材が５１３ｋｇ／ｍ^３のものが使用されている。

このプレキャスト板５の背面の固定材７ｂを、プレキャスト板５の脚部の固定材７ａの充填前に行うと、プレキャスト板５の背面に充填した固定材７ｂがプレキャスト板５の脚部から流れ出てしまう。これに対して、プレキャスト板５の脚部の固定材７ａの充填後にプレキャスト板５の背面の固定材７ｂを充填することにより、上記のような不具合を回避することができる。

このようにしてトンネルＨｂ内にプレキャスト板５を設置する作業を終了する。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

例えば、前記実施の形態においては、最小単位のプレキャスト板を立坑内で組み立てる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、最小単位のプレキャスト板はトンネルの外部で組み立てれば良く、立坑が無い場合はトンネルの坑口で組み立てるようにしても良い。

また、前記実施の形態においては、架台がレール上を走行するための駆動輪を備える構造としたが、これに限定されるものではなく、架台が路面上を走行するための駆動輪を備える構造にしても良い。この場合、架台の走行位置の自由度を向上させることができる。

以上の説明では、本発明を道路用のトンネルの内壁面の補強に適用した場合について説明したが、鉄道用、水路用等、他の用途のトンネルの内壁面の補強に適用することもできる。

１レール
２架台
２ａ駆動輪
２ｂ横送り装置
２ｃメインシリンダ装置
２ｄ上部フレーム
２ｄａ，２ｄｂアーム
２ｅ組立ジャッキ
３クレーン車
５プレキャスト板
５ａパーツ
６ボルト
７ａ，７ｂ固定材
Ｈａ立坑
Ｈｂトンネル
Ｔ注入口

Claims

（ａ）トンネルの外部にコンクリート製の複数のプレキャスト板のパーツを搬送する工程と、
（ｂ）前記トンネルの外部に配置された自走式の架台上において前記複数のプレキャスト板のパーツを用い、１枚の最小単位のプレキャスト板を複数組み立てた後、複数の前記最小単位のプレキャスト板同士を仮組みした単位プレキャスト板を組み立てる工程と、
（ｃ）前記単位プレキャスト板を搭載した前記架台を前記トンネルの外部から前記トンネル内の設置位置に搬送する工程と、
（ｄ）前記架台上の前記単位プレキャスト板を前記トンネルの内部奥から前記外部に向かって順に複数設置して相互間をボルトで連結する工程と、
（ｅ）前記トンネル内に設置、連結された複数の前記単位プレキャスト板の脚部を固定材で一括して固定する工程と、
（ｆ）前記トンネル内に設置、連結された複数の前記単位プレキャスト板の背面を固定材で一括して固定する工程と、
を有することを特徴とするトンネル用のプレキャスト板の設置方法。
前記（ａ）〜（ｄ）工程を、前記単位プレキャスト板の設置作業時間、前記単位プレキャスト板の設置距離または前記単位プレキャスト板の設置個数が予め決められた値になるまで繰り返すことを特徴とする請求項１記載のトンネル用のプレキャスト板の設置方法。
前記（ｅ）工程後に、前記（ｆ）工程を行うことを特徴とする請求項１または２記載のトンネル用のプレキャスト板の設置方法。
前記架台は、門型の架台であることを特徴とする請求項１、２または３記載のトンネル用のプレキャスト板の設置方法。
前記架台は、路面上を走行するための駆動輪を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のトンネル用のプレキャスト板の設置方法。
前記架台は、前記トンネルの外部から前記トンネル内に連続して敷設されたレール上を走行するための駆動輪を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のトンネル用のプレキャスト板の設置方法。