JP6146895B2

JP6146895B2 - トンネル覆工用型枠装置

Info

Publication number: JP6146895B2
Application number: JP2013005851A
Authority: JP
Inventors: 毅浩伊藤; 敏彦小松; 孝司志田
Original assignee: Maeda Corp
Current assignee: Maeda Corp
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2033-01-17
Also published as: JP2014005719A

Description

本発明は、トンネル覆工用型枠装置に関するものであり、詳しくは、延長方向に沿って横断面径が異なる箇所が存在するトンネルにおいて、既存の移動式型枠を応用して、拡幅アーチ構造体を施工することが可能なトンネル覆工用型枠装置に関するものである。

ＮＡＴＭ工法等を利用して掘削した山岳トンネルでは、トンネル内壁面に覆工を施工する際に、トンネル形状をした移動式型枠（セントル）を用いて覆工コンクリート等を打ち込むのが一般的である。また、移動式型枠は、トンネルの横断面形状に合わせて専用に作成される。

従来、トンネル覆工を施工するための移動式型枠に関して、種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された技術は、コンクリートをトンネル覆工用の型枠内に高密度に充填でき、耐久性に優れたトンネル覆工を形成可能としたものである。このトンネル覆工の施工方法は、トンネル内に型枠を設置して覆工用のコンクリートを打設する工程において、圧力測定手段によって型枠内におけるコンクリートの充填圧を計測して、コンクリートの充填圧を型枠の変形または破壊が生じない範囲に調整するものである。

特開２００８−８８６９６号公報

トンネルの延長方向において断面半径（内空断面の半径）が同一であれば、１つのセントルを用いて当該トンネルの全長にわたって覆工を施工することが可能である。しかしながら、トンネルの途中には、種々の要因により、トンネル本体部と断面半径が異なる部分が存在することが多々ある。さらに、トンネルの複数箇所において、断面半径がそれぞれ異なる場合もある。

このように、１つのトンネルで複数の形状の覆工を施工する場合には、各断面形状に合わせて、それぞれ型枠形状が異なる移動式型枠（セントル）が必要となり、その製作、運搬、組み立て及び解体には、多大な時間とコストを要してしまう。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、トンネルの延長方向において断面半径がそれぞれ異なる部分が存在する場合であっても、１つの移動式型枠を用いて覆工を施工することにより、移動式型枠の製作、運搬、組み立て及び解体に要する手間とコストを低減することが可能なトンネル覆工用型枠装置を提供することを目的とする。

本発明のトンネル覆工用型枠装置は、上述した目的を達成するための技術であり、特に、断面半径が異なる部分が存在するトンネルでは、横断面方向において中心点はずらさずに半径を変更することにより、断面形状を異ならせるのが一般的である点に着目し、トンネルの延長方向において断面半径がそれぞれ異なる部分が存在する場合であっても、１つの移動式型枠（セントル）を用いて覆工を施工することができるようにしたものである。

すなわち、本発明のトンネル覆工用型枠装置は、延長方向で断面半径が異なるトンネルの内壁面に覆工部材を施工するための型枠装置であって、型枠部材と、補助型枠部材とを備えたことを特徴とするものである。

型枠部材は、トンネルの延長方向に移動可能な台車上に設けられ、トンネルの最小断面半径部分の内壁面に対応させて覆工部材を施工するための部材である。補助型枠部材は、型枠部材の外周面に取り付けることにより、最小断面半径部分よりも半径が大きな内壁面に対応させて覆工部材を施工するための部材である。

そして、補助型枠部材は、鋼製の枠組の外周面に薄板状の金属シートを展張りして形成した天端部補助型枠部材と、発泡プラスチック材で形成した側壁部補助型枠部材とから構成する。この場合、側壁部補助型枠部材の外周面に、防水シートを展張りすることが好ましい。

また、上述した構成に加えて、側壁部補助型枠部材は、トンネルの円周方向に沿って複数に分割されると共に、結束部材（例えば、鋼製ワイヤー）を挿通するための挿通孔を有する構成とすることが可能である。

また、上述した構成に加えて、型枠部材には、円周方向の両下端部に、補助型枠部材を下側から支持するための下部支承部を設けると共に、型枠部材の妻側両端部をトンネルの半径方向に拡大可能として、補助型枠部材の両端部を支持する両端部支承部を設けることが可能である。

本発明のトンネル覆工用型枠装置は、トンネルの最小断面半径部分の内壁面に対応させて覆工部材を施工するための型枠部材を備えた移動式型枠を１機のみ用いて、断面形状が異なる部分では、型枠部材の外周面に補助型枠部材を取り付けることにより、異なる断面半径に対応させて、覆工を施工することができる。

したがって、異なる断面形状に合わせて、それぞれ移動式型枠を製作する必要がないので、移動式型枠の製作、運搬、組み立て及び解体に要する手間とコストを低減することが可能となる。

また、鋼製の枠組の外周面に薄板状の金属シートを展張りして形成した天端部補助型枠部材と、発泡プラスチック材で形成した側壁部補助型枠部材とにより、補助型枠部材を構成することにより、トンネルの断面形状に合わせて容易に補助型枠部材を製作することができ、手間とコストを低減することが可能となる。また、覆工部材（覆工コンクリート）の充填圧力が大きくなる可能性が高い天端部では、鋼製の枠組の外周面に薄板状の金属シートを展張りした構成とすることにより、天端部において十分な強度を確保することができる。さらに、天端部以外の側壁部では、成型が容易で軽量な発泡プラスチック材を用いることにより、この点においても、手間とコストを低減することが可能となる。

また補助型枠部材の外周面に薄板状の金属シートや防水シートを展張りしているため、補助型枠部材の隙間にコンクリート等の覆工部材が浸入することがなく、覆工の品質及び外観を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態に係るトンネル覆工用型枠装置の横断面図。天端部補助型枠部材を示す斜視図。型枠部材に設けた下部支承部を示す一部横断面図。型枠部材に設けた両端部支承部を示す説明図。側壁部補助型枠部材を示す斜視図。

以下、図面を参照して、本発明のトンネル覆工用型枠装置の実施形態を説明する。図１〜図５は、本発明の実施形態に係るトンネル覆工用型枠装置を示すもので、図１はトンネル覆工用型枠装置の横断面図、図２は天端部補助型枠部材を示す斜視図、図３は下部支承部を示す一部横断面図、図４は両端部支承部を示す説明図、図５は側壁部補助型枠部材の一単位を示す斜視図である。なお、図４はトンネル全体の縦断面図ではなく、側壁部型枠部材を施工した部分におけるトンネルの縦断面図である。

＜トンネル覆工用型枠装置の概要＞
本発明の実施形態に係るトンネル覆工用型枠装置１０は、図１に示すように、延長方向で断面半径が異なるトンネルの内壁面２０に覆工部材（例えば、充填材や覆工コンクリート）３０を施工する際に使用する装置であって、１つの移動式型枠（セントル）を用いて、トンネルの全長にわたって覆工を施工することが可能な装置である。本実施形態のトンネル覆工用型枠装置１０は、既存のセントルを改良して利用することができ、覆工を施工するトンネルの最小断面半径部分の内壁面２０に対応させた型枠部材４０と、型枠部材４０の外周面に取り付ける天端部補助型枠部材５０ａ及び側壁部補助型枠部材５０ｂとを備えている。

＜トンネル覆工用型枠装置＞
本実施形態のトンネル覆工用型枠装置１０は、一般的に使用されているセントル（スライドフォーム）と称される装置を応用したものであり、図１に示すように、トンネルの内壁面２０に合致したアーチ状で、トンネルの延長方向に移動可能な型枠部材４０を備えている。このトンネル覆工用型枠装置１０は、一対のレール６０上に載置する台車１１と、トンネル内空断面形状に対応した型枠部材４０と、覆工部材３０（例えば、充填材や覆工コンクリート）の注入装置（注入管及び圧送装置）等を備えている。

＜型枠部材＞
本実施形態のトンネル覆工用型枠装置１０は、図１に示すように、トンネルの最小断面半径部分の内壁面２０に対応させて覆工部材３０を施工するための型枠部材４０を備えている。この型枠部材４０は、トンネル内空断面形状に対応した鋼鉄製の板材からなる。

本実施形態の型枠部材４０は、図３に示すように、円周方向の両下端部に、側壁部補助型枠部材５０ｂを下側から支持するための下部支承部４１を設けることが可能である。この下部支承部４１は、型枠部材４０の両下端部に対して着脱可能に設けた板状の部材であってもよいし、型枠部材４０に対して回動可能に取り付けられ、モータや、油圧ジャッキ又はエアージャッキ等の駆動装置の駆動により回動する部材であってもよい。

下部支承部４１を設けた場合には、トンネルの最小断面半径部分に覆工部材３０を施工する際に、下部支承部４１を内壁面２０へ向かって突出させない状態で覆工作業を行う。一方、トンネルの最小断面半径よりも大きな半径を有する部分では、型枠部材４０の円周方向の両下端部に設けた下部支承部４１を内壁面２０へ向かって突出させて、この下部支承部４１により側壁部補助型枠部材５０ｂを下側から支持する。

さらに、本実施形態の型枠部材４０は、図４に示すように、その妻側両端部をトンネルの半径方向に拡大することができるようになっており、この拡径部分により、天端部補助型枠部材５０ａ及び側壁部補助型枠部材５０ｂの前後両端部を支持するための両端部支承部４２を形成する。両端部支承部４２を半径方向に進退させるための進退装置は、どのような機構であってもよいが、例えば、油圧ジャッキ、エアージャッキ等を用いることができる。

そして、トンネルの最小断面半径部分に覆工部材３０を施工する際には、妻側両端部の外周面が型枠部材４０の本体部分と同一面となるようにして覆工作業を行う。一方、天端部補助型枠部材５０ａ及び側壁部補助型枠部材５０ｂを支持する際には、妻側両端部をトンネルの半径方向に拡大することにより、妻側両端部を型枠部材４０から外側へ向かって突出した状態として、天端部補助型枠部材５０ａ及び側壁部補助型枠部材５０ｂの前後両端部を支持する。

＜補助型枠部材＞
型枠部材４０の外周面に取り付ける補助型枠部材は、図１に示すように、天端部に取り付ける天端部補助型枠部材５０ａと、側壁部に取り付ける側壁部補助型枠部材５０ｂとに大別することができる。この天端部補助型枠部材５０ａ及び側壁部補助型枠部材５０ｂは、型枠部材４０の外周面に取り付けることにより、最小断面半径部分よりも半径が大きな内壁面２０に対応させて覆工部材３０を施工するための部材である。なお、天端部補助型枠部材５０ａ及び側壁部補助型枠部材５０ｂは、トンネル覆工用型枠装置１０の長さ方向（トンネル延長方向）に対して、複数に分割されていてもよい。

天端部に取り付ける天端部補助型枠部材５０ａは、図２に示すように、ロール加工したＨ鋼等で枠組５２を製作し、当該枠組５２の外周面に薄板状の金属シート９０を展張りして形成する。また、側壁部に取り付ける側壁部補助型枠部材５０ｂは、図１及び図５に示すように、アーチ形状の両下端部から天端部補助型枠部材５０ａへ向かって、複数に分割された発泡プラスチック材を積み上げ、各発泡プラスチック材に設けた挿通孔５１に結束部材７０（例えば、太さ３ｍｍの鋼製ワイヤー）を挿通して組み付ける。

そして、側壁部補助型枠部材５０ｂが天端部補助型枠部材５０ａまで到達したら、両下端部から延びてきた結束部材７０を天端部補助型枠部材５０ａの枠組５２に取り付けて、型枠部材４０の外周面に側壁部補助型枠部材５０ｂを固定する。なお、結束部材７０は鋼製ワイヤーに限定されず、側壁部補助型枠部材５０ｂの厚み、大きさ、強度、覆工部材３０の充填圧力等、側壁部補助型枠部材５０ｂを施工する環境に応じて、適宜な部材を使用することができ、例えば、ポリプロピレン製の紐状部材を用いることもできる。

また、側壁部補助型枠部材５０ｂは発泡プラスチック材で形成されているため、挿通孔５１の補強が必要となる場合がある。このため、図５に示すように、挿通孔５１内に、可撓性を有するパイプ５３を挿入することが好ましい。このパイプ５３は、例えば、可撓性を有する塩化ビニル等により形成されており、挿通孔５１の曲がりに沿って挿入することができる。なお、パイプ５３は、側壁部補助型枠部材５０ｂを一連に組み付けて固定した後に、挿通孔５１内に挿入する。これにより、挿通孔５１の内壁を補強すると共に、結束部材７０を容易に挿通することが可能となる。

上述したように、天端部補助型枠部材５０ａは、例えば、ロール加工したＨ型鋼を組み付けて枠組５２を形成し、当該枠組５２の外周面に薄板状の金属シート９０を展張りして形成している。一方、側壁部補助型枠部材５０ｂは、発泡プラスチック材で形成している。したがって、覆工部材３０の充填圧力が大きくなる可能性が高い天端部において十分な強度を確保することができる。さらに、側壁部では成型が容易で軽量な発泡プラスチック材を使用しているため、手間とコストを低減することができる。

なお、天端部において補助型枠部材の強度が要求されず、側壁部と同様の強度でよい場合には、すべての補助型枠部材を側壁部補助型枠部材５０ｂと同様に、発泡プラスチック材で形成してもよい。この場合には、下部支承部４１により最下部の補助型枠部材を下側から支持すると共に、両端部支承部４２により補助型枠部材５０の前後両端部を支持する。そして、アーチ形状の両下端部から天端（上方）へ向かって、複数に分割された補助型枠部材を積み上げながら、各補助型枠部材に設けた挿通孔５１に結束部材７０を挿通する。両下端部から積み上げた補助型枠部材が天端まで到達したら、両下端部から延びてきた結束部材７０を結合し、いずれか一方の下端部において結束部材７０を締め上げることにより、型枠部材４０の外周面に補助型枠部材を固定することができる。

本実施形態の補助型枠部材（天端部補助型枠部材５０ａ及び側壁部補助型枠部材５０ｂ）は、例えば３０ｃｍ程度の厚みを有しており、型枠部材４０の外周面に取り付けることにより、トンネルの断面半径が最小断面半径部分よりも大きな部分においても、同一のトンネル覆工用型枠装置１０を用いて覆工部材３０を施工することができる。

＜補助型枠部材の外周面＞
また、図１に示すように、天端部補助型枠部材５０ａの外周面には薄板状の金属シート９０が展張りされており、側壁部補助型枠部材５０ｂの外周面には防水シート８０が展張りされている。この金属シート９０及び防水シート８０により、天端部補助型枠部材５０ａ及び側壁部補助型枠部材５０ｂの隙間にコンクリート等の覆工部材３０が浸入することがなくなり、覆工の品質及び外観を向上させることができる。

また、側壁部補助型枠部材５０ｂの外周面に防水シート８０を展張りした場合には、充填材との剥離等により側壁部補助型枠部材５０ｂの表面に傷が付いたり、側壁部補助型枠部材５０ｂが損壊したりすることがない。すなわち、防水シート８０により側壁部補助型枠部材５０ｂの表面を保護して、側壁部補助型枠部材５０ｂを他の施工箇所へ転用することが可能となる。

＜トンネル覆工用型枠装置の応用例＞
本実施形態のトンネル覆工用型枠装置１０は、トンネルの２次覆工に使用できることは勿論であるが、この他に、１次覆工（トンネル地山へのコンクリート吹き付け）を施工した後に、１次覆工の内周面に防水シート（図示せず）を施工し、当該防水シートと１次覆工との間に充填材を注入する際にも使用することができる。

一般的な防水シートの展張り方法では、防水シートが弛んでしまい、１次覆工の内周面と防水シートとの間に空隙が残ることがある。このため、空隙部分に地下水が溜まり易く、また、地下水が凍結することにより防水シートが破損するおそれがある。このような不都合に対処するため、防水シートの平滑化施工法が開発されている。防水シートの平滑化施工法は、移動式型枠を用いて防水シートと１次覆工との間に充填材を充填するものであり、特許第４０４４７１９号公報に詳細に記載されている。

１０トンネル覆工用型枠装置
１１台車
２０内壁面
３０覆工部材
４０型枠部材
４１下部支承部
４２両端部支承部
５０ａ天端部補助型枠部材
５０ｂ側壁部補助型枠部材
５１挿通孔
５２枠組
５３パイプ
６０レール
７０結束部材
８０防水シート
９０金属シート

Claims

延長方向で断面半径が異なるトンネルの内壁面に覆工部材を施工するための型枠装置であって、
前記トンネルの延長方向に移動可能な台車上に設けられ、前記トンネルの最小断面半径部分の内壁面に対応させて覆工部材を施工するための型枠部材と、
前記型枠部材の外周面に取り付けることにより、前記最小断面半径部分よりも半径が大きな内壁面に対応させて覆工部材を施工するための補助型枠部材とを備え、
前記補助型枠部材は、鋼製の枠組の外周面に薄板状の金属シートを展張りして形成した天端部補助型枠部材と、発泡プラスチック材で形成した側壁部補助型枠部材とからなることを特徴とするトンネル覆工用型枠装置。
前記側壁部補助型枠部材は、前記トンネルの円周方向に沿って複数に分割されると共に、結束部材を挿通するための挿通孔を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のトンネル覆工用型枠装置。
前記側壁部補助型枠部材の外周面に、防水シートを展張りしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル覆工用型枠装置。
前記型枠部材には、円周方向の両下端部に、前記補助型枠部材を下側から支持するための下部支承部を設けると共に、
前記型枠部材の妻側両端部を前記トンネルの半径方向に拡大可能として、前記補助型枠部材の前後両端部を支持する両端部支承部を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のトンネル覆工用型枠装置。