JP6244220B2 - インバートコンクリート打設装置及びコンクリート打設システム - Google Patents

Description

本発明は、インバートコンクリート打設装置及びコンクリート打設システムに係り、トンネル内等に配置されたインバード桟橋の下方及びその周辺にコンクリートを打設する際に用いるインバートコンクリート打設装置及び当該インバートコンクリート打設装置を用いたコンクリート打設システムに関する。

トンネル底部にはいわゆるインバートコンクリートを打設するが、コンクリート打設はトンネル掘削と並行して実施するため、工事動線を確保するためにインバード桟橋（以下、単に「桟橋」と称する。）が設置される。したがって、インバートコンクリートの打設作業では、桟橋の下方領域のコンクリート打設が生じるが、これをコンクリートポンプ車で直接打設した場合、コンクリートポンプ車より配管されたホースを複数の作業者が肩に担いで打設箇所に筒先（筒口）を向けると言った苦渋作業が生じる。また、桟橋が邪魔になってコンクリート打設のホースのやり取りが大変になるなど、施工効率の点で課題があり、各種の技術が提案されている。

これらの解題を解決するため、例えば、桟橋を利用したコンクリート打設方法の技術としては、打設位置の変更が容易であり、効率良くインバート施工をする技術がある（特許文献１参照）。この技術は、移動式桟橋にコンクリートホッパーシュートを旋回自在に取り付け、このコンクリートホッパーを介して、桟橋上に停車したミキサー車から直接インバートコンクリートを打設するものである。

特開２００４−１３７８３５号公報

しかし、特許文献１の技術では、桟橋上にミキサー車を止めるので動線が切れる。シュートを使用するのでシュートが届かない所については打設できない。特に、インバート両端部の立ち上がり部を打設できないという課題があった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、工事動線を確保しつつ、インバートコンクリートの打設を容易に確実に行う技術を提供するものである。

本発明のインバートコンクリート打設装置は、桟橋の軸方向に設けられたレールと、前記レールに沿って前記桟橋の軸方向に移動可能に設けられた梁部材と、前記梁部材に沿って移動可能に取り付けられ、コンクリートを供給するためのホースを吊り下げる移動型のホース吊り下げ機構と、を備える。
また、前記梁部材は、少なくとも一端を前記桟橋の側面より外側に延出させており、前記延出している側の端部に、前記梁部材より上側に延びる上方延出部材と、前記上方延出部材によって、前記梁部材より上方側から、前記ホースを吊り下げ可能に設けられた固定型のホース吊り下げ機構と、を備えてもよい。
また、前記梁部材の一部が水平面内で鉛直軸周りに折れ曲がる屈曲機構を備えてもよい。
本発明のインバートコンクリート打設システムは、桟橋と、前記桟橋に取り付けられた上記のインバートコンクリート打設装置と、を備える。

本発明によれば、インバートコンクリートの施工性能を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る、トンネル内に配置した状態のコンクリート打設システムの側面図である。 本発明の実施形態に係る、コンクリート打設システムの平面図である。 本発明の実施形態に係る、トンネル内に配置した状態のコンクリート打設システムの断面図である。 本発明の実施形態に係る、打設配管移動装置の回動側の打設状態における背面図及び側面図である。 本発明の実施形態に係る、打設配管移動装置の回動側の収納状態における側面図である。 本発明の実施形態に係る、コンクリート打設システムの打設配管移動装置の打設状態と収納状態を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る、打設配管移動装置の打設状態と収納状態について、回動機構に着目して拡大して示す平面図である。 本発明の実施形態に係る、打設配管移動装置の回動支承部の構造を示す背面図及び平面図である。 本発明の実施形態に係る、コンクリート打設システムを用いてトンネル内にインバートコンクリートを打設する手順を示す平面図及び側面図である。 本発明の実施形態に係る、コンクリート打設システムを用いてトンネル内にインバートコンクリートを打設する手順を示す断面図である。

次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。

図１は本実施形態に係るコンクリート打設システム１０がトンネル１内に設置された状態を示した側面図である。図２はコンクリート打設システム１０の平面図である。また、図３はトンネル内に配置した状態のコンクリート打設システムの断面図であって、図１及び図２の矢印Ａ視（Ａ−Ａ断面図）に対応する。図３の断面図においては、トンネル１のトンネル側面４には吹き付けコンクリートが打設された状態で、右側のトンネル側面４には吊りチェーンを備える吊り下げブラケット６が取り付けられている。トンネル底面２にインバートコンクリート３が打設された後に、トンネル側面４には覆工コンクリート５が打設される。

コンクリート打設システム１０は、インバート桟橋１１と、インバート桟橋１１に設置された打設配管移動装置２０とを備える。ここで、打設配管移動装置２０は、インバートコンクリート打設装置として機能する。

インバート桟橋１１は、インバートコンクリート３を断面略逆アーチ状のトンネル底面２に打設する際に、ダンプトラック９１等の車両が通過可能に用いられる移動式桟橋であって、中央水平部分の桟橋本体１１ａと、桟橋本体の軸方向前後に設けられた乗り上がり台１１ｂとを有する一般的な構成を呈している。ここでは、インバート桟橋１１の前側はトンネル１の切羽側に配置され、後側は坑口側に配置され、ダンプトラック９１等の車両が通過する。また、通常、桟橋本体１１ａの幅は、車両が一台通過できる程度になっている。

インバート桟橋１１の桟橋本体１１ａには打設配管移動装置２０が取り付けられている。具体的には、打設配管移動装置２０は、第１及び第２のレール２１、２２と、梁部材２５と、回動支承部３０と、を備える。

第１のレール２１及び第２のレール２２は、桟橋本体１１ａの両側面の底面よりの位置に平行に取り付けられている。第１のレール２１及び第２のレール２２は、軸方向、つまり前後方向に延びるＩ形鋼（Ｉビーム鋼）であって、右側面に配置されるものが第１のレール２１、左側面に配置されるものが第２のレール２２である。

桟橋本体１１ａの横断方向には、第１のレール２１及び第２のレール２２を渡すように梁部材２５が設置されている。なお、梁部材２５は、軸方向移動部４０によって第１のレール２１及び第２のレール２２に沿って軸方向（前後方向）に移動可能に構成されている。軸方向移動部４０は、第１のレール２１に取り付けられる第１のトロリ４１及び第２のレール２２に取り付けられる第２のトロリ４２とを有する。

梁部材２５は、Ｉ形鋼を２つ並べて一体とした構成となっている。また、梁部材２５は、第１の梁部２６と第２の梁部２７とに分離し、回動支承部３０によって水平面内において鉛直軸方向に屈曲可能に構成されている。

第１の梁部２６は、桟橋本体１１ａの幅より若干長く、端部より若干内側部分で軸方向移動部４０（第１のトロリ４１及び第２のトロリ４２）を介して第１のレール２１及び第２のレール２２に取り付けられる。

梁部材２５の右側端部、つまり、第２の梁部２７の右側端部には、第１の鉛直吊り上げ部２８が設けられている。第１の鉛直吊り上げ部２８は、第２の梁部２７の端部から鉛直上方に所定長だけ延びる鉛直柱状部材及びその上端部で外方向（右側方向に）に所定長だけ延びる水平延出部とを有する。水平延出部には、第１の固定モートルブロック６１が取り付けられている。

梁部材２５の左側端部、つまり、第１の梁部２６の左側端部には、第１の鉛直吊り上げ部２８と同構造の第２の鉛直吊り上げ部２９が設けられている。第２の鉛直吊り上げ部２９には第２の固定モートルブロック６２が取り付けられている。

梁部材２５には、第１の移動モートルブロック７１及び第２の移動モートルブロック７２が移動可能に取り付けられている。第１の移動モートルブロック７１は、梁部材２５の右側領域を左右方向に移動する。第２の移動モートルブロック７２は、梁部材２５の左側領域を移動する。なお、第１の移動モートルブロック７１及び第２の移動モートルブロック７２の移動領域を規制するための所定の中央ストッパー５３及びサイドストッパー５４が梁部材２５に設けられている。

図４は打設配管移動装置２０の右側、つまり第２の梁部２７が屈曲して回動する側の打設状態を示しており、図４（ａ）は背面図であり、図４（ｂ）は側面図である。また、図５は、打設配管移動装置２０の回動側の収納状態における側面図を示す。

上述の様に、梁部材２５（第１の梁部２６）は軸方向移動部４０によって第１及び第２のレール２１、２２に移動可能に取り付けられている。図示では、第１のレール２１と第１のトロリ４１との取り付け態様について示しており、第２のレール２２と第２のトロリ４２の取り付け態様についても同様となっている。

例えば図５に示すように、第１のトロリ４１は前後に並ぶ２つのトロリを１セットとして構成されており、それぞれアーム形状の部材を介して連接バー４３の上面に取り付けられている。連接バー４３の下面には第１の梁部２６が取り付けられている。また、第１のトロリ４１は、第１のレール２１を構成するＩ形鋼のフランジ部に配置され転動することで、梁部材２５、つまり、打設配管移動装置２０を前後方向（桟橋軸方向）に移動させる。

作業者９５は、第１及び第２の固定モートルブロック６１、６２と第１及び第２の移動モートルブロック７１、７２を適宜選択し、配管ホース８０を吊り下げて配管ホース８０の吐出口を所望の位置に移動させ、インバートコンクリート３の打設作業を行う。

ここで、図６に梁部材２５の折れ曲がり構造に着目した平面図を示す。また、図７に、回動支承部３０部分を拡大して示す。第１の梁部２６の右側端部には、回動支承部３０によって、第２の梁部２７の左端部が折れ曲がり可能に取り付けられている。インバートコンクリート３を打設する作業時は、図７（ａ）に示すように、第１の梁部２６及び第２の梁部２７は一直線上に固定される。また、例えばインバート桟橋１１の移動時等のような打設作業をしない時には、図７（ｂ）に示すように、第２の梁部２７が乗り上がり台１１ｂ側に折れ曲がって収納状態になる。

図８は回動支承部３０の構造を示しており、図８（ａ）は分解平面図であり、図８（ｂ）は分解背面図である。図示のように、回動支承部３０は、第１の梁部２６が取り付けられる固定ベース部３１と、第２の梁部２７が取り付けられる回動部３５とを有する。なお、回動支承部３０は、第１の梁部２６と第２の梁部２７の分離部分の剛性確保の観点から、第１の梁部２６と第２の梁部２７との分離部分の上側に設けられている。こうすることにより、第２の梁部２７に作用する第１の移動モートルブロック７１の自重、配管ホース８０の自重などによって第２の梁部２７の分離部分側に生じる曲げモーメントが、回動部３５、回動軸ピン３９ａ、固定ピン３９ｂ、固定ベース部３１を通じ、引っ張り力として第１の梁部２６に伝達されるので、分離部分の剛性を確保することが可能となる。また、第２の梁部２７に作用する第１の移動モートルブロック７１の自重、配管ホース８０の自重などによって第２の梁部２７の分離部分側に生じるせん断力も、回動部３５と固定ベース部３１を通じ、支点反力として第１の梁部２６に伝達されるので、分離部分の剛性を確保することが可能となる。さらに、回動支承部３０は、第１の梁部２６と第２の梁部２７の分離部分上側に設けられているので、ローラー支承が第１の梁部２６と第２の梁部２７のウェブ、下フランジに接するように設置されている第１の移動モートルブロック７１の走行、移動を妨げない。

固定ベース部３１の内部に回動部３５が収容される構造となっており、収容状態において２点でピン固定される。具体的には、固定ベース部３１はピン固定用の構造として、鉛直方向に連通された開口である固定側軸部３２と第１の固定ピン挿入部３３と第２の固定ピン挿入部３４とを備える。固定側軸部３２と第１の固定ピン挿入部３３は、第１の梁部２６を挟んで前後方向に所定長だけ離間して形成されている。また、第２の固定ピン挿入部３４は、固定側軸部３２から横方向に前記の所定長と同距離だけ離間して形成されている。つまり、第２の固定ピン挿入部３４は、固定側軸部３２を中心に第１の固定ピン挿入部３３を９０度回転させた位置に形成されている。

回動部３５は平面視で略等脚台形で所定高さの形状を呈している。台形の底辺側の端部が第２の梁部２７の左端部に位置するように回動部３５と第２の梁部２７が固定されている。また、台形形状の底辺の両端近傍に、鉛直方向に連通された開口である回動側軸部３６及び固定ピン挿入部３７が形成されている。回動側軸部３６と固定ピン挿入部３７の離間長は、固定ベース部３１における固定側軸部３２と第１の固定ピン挿入部３３と同じである。

固定ベース部３１に回動部３５が収容された状態で、固定側軸部３２と回動側軸部３６とが一致し所定の回動軸ピン３９ａで回動可能に取り付けられる。第１の梁部２６と第２の梁部２７とを一直線にする場合には（例えば図８（ａ）の状態の場合）、第１の固定ピン挿入部３３と固定ピン挿入部３７とが所定の固定ピン３９ｂで固定される。また、第２の梁部２７を切羽側に折り曲げて収納状態とした場合には（例えば図８（ｂ）の状態の場合）、第２の固定ピン挿入部３４と固定ピン挿入部３７とが固定ピン３９ｂで固定される。

なお、固定ベース部３１の底面には所定大きさの開口部３１ａが形成されている。また、回動部３５と第２の梁部２７とは、所定形状の連結部３５ａを介して溶接接続されている。固定ベース部３１に回動部３５が収容されて固定側軸部３２を中心に回動する場合に、連結部３５ａが開口部３１ａ内を移動することで、第２の梁部２７は円滑に回動することができる。

つぎに、図９及び図１０を参照して、本実施形態のコンクリート打設システム１０によるインバートコンクリート３の打設作業手順について説明する。図９及び図１０はコンクリート打設システム１０を用いてトンネル１内の左側（Ｂ区画及びＤ区画側）にインバート桟橋１１を設置してインバートコンクリート３を打設する手順を示す図である。図９（ａ）が側面図、図９（ｂ）が平面図である。また、図１０が断面図である。

なお、図示では、インバートコンクリート３を打設する作業領域をＡ〜Ｄ区画に分割している。Ａ区画が坑口側で右側の区画、Ｂ区画が坑口側で左側の区画、Ｃ区画が切羽側で右側の区画、Ｄ区画が切羽側で左側の区画である。コンクリートポンプ車９２は、フレッシュコンクリートを離れた場所に圧送するためのブーム輸送管９３を備えており、ここではＡ区画坑口側近傍の打設済みの領域に位置している。

ここで、インバートコンクリート３を打設する前工程であるトンネル底版を最終掘削する工程について説明する。底版を最終掘削している間、切羽と坑口の動線を確保するためにインバート桟橋１１が使用される。まず、インバート桟橋１１が右側（Ａ、Ｃ区画側）に寄せられた状態で、左側（Ｂ、Ｄ区画側）が掘削される。このとき、例えば図６の２点鎖線や図７（ｂ）に示すように、第２の梁部２７は折り曲げられてインバート桟橋１１横に収められている。したがって、インバート桟橋１１をトンネル側面４に十分に寄せることができ、左側（Ｂ、Ｄ区画側）の掘削スペースを十分に確保できる。左側（Ｂ、Ｄ区画側）の掘削が終了すると、インバート桟橋１１は左側（Ｂ、Ｄ区画側）に寄せられ、右側（Ａ、Ｃ区画側）が掘削される。この時も、掘削作業の障害とならないように、第２の梁部２７はインバート桟橋１１横に収められたままである。

右側（Ａ、Ｃ区画側）の掘削が終了すると、図７（ａ）や図１０に示すように、第２の梁部２７が真っ直ぐに伸ばされ、インバートコンクリート３が打設される。右側（Ａ、Ｃ区画側）のコンクリート打設は、基本的にはコンクリートポンプ車９２から直接なされる。インバート桟橋１１の下となるＢ、Ｄ区画のコンクリート打設には、コンクリート打設システム１０（打設配管移動装置２０）が使用される。なお、Ｃ区間において、コンクリートポンプ車９２から直接打設が難しい場合には、本コンクリート打設システム１０の打設配管移動装置２０が使用されてもよい。特に、右側のインバートコンクリート３のサイド端部７を打設するときは、第１の固定モートルブロック６１を使用する。

インバート桟橋１１の下側の領域であるＢ区画及びＤ区画にインバートコンクリート３を打設する場合、インバート桟橋１１の右側（Ａ、Ｃ区画側）から配管ホース８０を配索して、筒口を所望の位置に持って行く。コンクリートポンプ車９２からの配管ホース８０は、基本的には第２の梁部２７の先端側に下りるようにする。これは打設時の安全性確保を考慮して、コンクリートポンプ車９２からの配管ホース８０の下りをなるべくインバート桟橋１１から離れるようにすることと、インバート桟橋１１の下の配管ホース８０の収まりが収まり良くするためである。配管ホース８０は、非常に重く曲げにくく、インバート桟橋１１の下に配管するために十分な距離が必要とされるためである。

このとき、第１の移動モートルブロック７１及び第２の移動モートルブロック７２によって配管ホース８０が吊り下げられる。さらに、インバートコンクリート３の左側のサイド端部７を打設する場合には、逆アーチ状に若干上方向に向けた形状にする必要があることから、所定の型枠を設けて上から流し込むようにインバートコンクリート３を打設する作業がなされる。その場合には、必要に応じて第２の鉛直吊り上げ部２９の第２の固定モートルブロック６２が使用される。

このように、トンネル底面２にインバートコンクリート３を打設する場合に、大幅な労力の削減ができる。すなわち、打設配管移動装置２０によって、配管ホース８０の取り回し作業の労力が緩和されるため、作業時間の短縮が可能となる。特に、インバートコンクリート３の打設に用いられる配管ホース８０は、フレッシュコンクリートを高圧で圧送することから、重量が非常にあるものになっており、従来であれば苦渋作業であった配管ホース８０の取り回し等の労力が大幅に緩和される。また、作業人員数の削減も可能となる。近年では、作業員の確保が難しい場合もあり、その結果、工期が大幅に遅れたり、場合によっては工事受注が困難になるケースもあった。しかし、そのような事態を回避できる。さらに、配管ホース８０の取り回しが容易になることにより、作業効率が向上するので、打設品質の確保が容易となる。

また、従来であれば、インバート桟橋１１の下側の領域においてインバートコンクリート３の打設作業をする場合、配管ホース８０の取り回しを作業者９５の人力のみでする必要があり、狭い空間での打設作業に伴う作業効率の低下やインバートコンクリート３の品質低下を防ぐために、一旦インバート桟橋１１を移動させた上で行われるケースもあった。インバート桟橋１１を移動させる場合、インバート桟橋１１をダンプトラック９１等が通過することが出来なくなり、掘削した土砂運搬ができなくなることから切羽側での掘削作業が一時的に停止したりするなど効率が著しく低下してしまうという問題が生じた。また、インバート桟橋１１を移動させることに伴い、インバートコンクリート３の打設作業を一旦停止することになることから、インバートコンクリート３の品質の確保、より具体的には均一性を確保することが難しいという問題が生じ、掘削作業やダンプトラック９１の通過を含めた各種作業の調整を含めた打設作業の管理が非常に煩わしかった。

しかし、本実施形態では、インバート桟橋１１の下側領域の打設作業であっても、配管ホース８０の取り回しが容易となり、あえてインバート桟橋１１を移動させる必要がない。また、インバートコンクリート３のサイド端部７を打設する場合に、第１の鉛直吊り上げ部２８や第２の鉛直吊り上げ部２９が配管ホース８０の筒口を吊り上げるので、従来必要とされた人力による労力を大幅に削減できる。

さらに、インバート桟橋１１下のコンクリートを打設するために、インバート桟橋１１を移動させる必要がないので、インバート桟橋１１の移動に伴う掘削作業の停止を回避できる。また、通過車両の調整等を含む打設作業の管理業務を大幅に削減できるので、当該業務に係る労力も削減できる。

またさらに、配管ホース８０を第１の移動モートルブロック７１や第２の移動モートルブロック７２等に吊り下げることによって、フレッシュコンクリート供給時において配管ホース８０が脈動等によって大きく振れてしまうことを防止できる。配管ホース８０が大きく振れると、事故に繋がったりすることがあるが、本実施形態では、その観点における作業の安全性の確保や作業性の向上にも貢献することができる。

以上、実施形態をもとに本発明を説明したが、この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば、実施形態では梁部材２５の屈曲部分が片側だけであったが、両側に設けられてもよい。また、回動支承部３０における屈曲は９０度であったが、例えば４５度ごと２段階といったように複数段階で屈曲するように構成されてもよい。

１ トンネル
２ トンネル底面
３ インバートコンクリート
４ トンネル側面
５ 覆工コンクリート
６ 吊り下げブラケット
７ サイド端部
１０ コンクリート打設システム
１１ インバート桟橋
１１ａ 桟橋本体
１１ｂ 乗り上がり台
２０ 打設配管移動装置
２１ 第１のレール
２２ 第２のレール
２５ 梁部材
２６ 第１の梁部
２７ 第２の梁部
２８ 第１の鉛直吊り上げ部
２９ 第２の鉛直吊り上げ部
３０ 回動支承部
３１ 固定ベース部
３１ａ 開口部
３２ 固定側軸部
３３ 第１の固定ピン挿入部
３４ 第２の固定ピン挿入部
３５ 回動部
３５ａ 連結部
３６ 回動側軸部
３７ 固定ピン挿入部
３９ａ 回動軸ピン
３９ｂ 固定ピン
４０ 軸方向移動部
４１ 第１のトロリ
４２ 第２のトロリ
４３ 連接バー
５３ 中央ストッパー
５４ サイドストッパー
６１ 第１の固定モートルブロック
６２ 第２の固定モートルブロック
７１ 第１の移動モートルブロック
７２ 第２の移動モートルブロック
８０ 配管ホース
９１ ダンプトラック
９２ コンクリートポンプ車
９３ ブーム輸送管
９５ 作業者

Claims (4)

1. 桟橋の軸方向に設けられたレールと、
   前記レールに沿って前記桟橋の軸方向に移動可能に設けられた梁部材と、
   前記梁部材に沿って移動可能に取り付けられ、コンクリートを供給するためのホースを吊り下げる移動型のホース吊り下げ機構と、
   を備えることを特徴とするインバートコンクリート打設装置。
2. 前記梁部材は、少なくとも一端を前記桟橋の側面より外側に延出させており、
   前記延出している側の端部に、前記梁部材より上側に延びる上方延出部材と、
   前記上方延出部材によって、前記梁部材より上方側から、前記ホースを吊り下げ可能に設けられた固定型のホース吊り下げ機構と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のインバートコンクリート打設装置。
3. 前記梁部材の一部が水平面内で鉛直軸周りに折れ曲がる屈曲機構を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のインバートコンクリート打設装置。
4. 桟橋と、前記桟橋に取り付けられた請求項１から３までのいずれかに記載のインバートコンクリート打設装置と、を備えることを特徴とするインバートコンクリート打設システム。

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