JP6405111B2

JP6405111B2 - 覆工コンクリート打設装置

Info

Publication number: JP6405111B2
Application number: JP2014085774A
Authority: JP
Inventors: 康宏吉井
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2018-10-17
Anticipated expiration: 2034-04-17
Also published as: JP2015206173A

Description

本発明は、覆工コンクリート打設装置に関する。

ＮＡＴＭトンネルは、一般的に、吹付けコンクリート（一次覆工コンクリート）と、吹付けコンクリートの表面に貼設された防水シートと、防水シートの内空側に打設された二次覆工コンクリートとを備えて構成されている。

吹付けコンクリートは、トンネル掘削により露出した地山を早期に閉合することで、地山の劣化や崩落等を抑制するものである。
吹付けコンクリートは、作業員が吹付けロボットを操作することにより、所定の厚さに吹付けられている。

ところが、吹付けロボットにより均一の吹付け厚さを確保しつつ施工を行うには手間がかかっていた。
そのため、特許文献１には、ガイドリングを備えた吹付け台車ユニットを所定の位置に配置し、ガイドリングに沿って吹付けノズルを移動させながらコンクリートを吹付けることで、高品質に施工を行う方法が開示されている。

特許第３８３７６５５号公報

吹付けコンクリートの施工は、コンクリートの吹付け（噴射）に伴い、粉塵が発生する。
また、吹付けコンクリートの仕上がり面は凹凸面であるため、吹付けコンクリートの表面に貼設された防水シートは、吹付けコンクリートの突出部分において破損するおそれがある。

このような観点から、本発明は、粉塵の発生を抑制し、かつ、高品質に施工を行うことを可能とした、覆工コンクリート打設装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の覆工コンクリート打設装置は、トンネルの周方向に沿って前記トンネルの内壁面に設けられたガイドレールと、前記ガイドレールに沿って移動する支持架台と、前記支持架台に設けられた型枠と、前記型枠にコンクリートを供給するコンクリート供給手段とを備えるものであって、前記コンクリート供給手段が、コンプリートポンプと、前記コンクリートポンプから前記型枠までの間に配管されたコンクリート輸送管とを備えており、前記コンクリート輸送管は前記支持架台の移動に追従可能なフレキシブル管からなり、前記型枠は前記支持架台に設けられたシリンダーによってトンネル径方向に移動可能に支持されており、前記型枠と地山との間にコンクリートを供給するとともに、前記型枠を前記ガイドレールに沿って移動させることで、前記トンネルの周方向に連続するコンクリートを打設することを特徴としている。

かかる覆工コンクリート打設装置によれば、型枠を利用してコンクリートを連続的に打設するため、粉塵が発生することがなく、また、仕上がり面が凹凸面となることもない。
また、ガイドレールに沿って移動する型枠によりコンクリートを打設するため、コンクリート厚さ等の管理も容易である。

また、前記支持架台の先端部が前記ガイドレールよりも切羽側に延出しており、前記型枠が前記支持架台の先端部に設けられていれば、切羽近傍のトンネル壁面への一次覆工コンクリートの施工を簡易に行うことが可能となる。

また、前記型枠は、前記ガイドレールの切羽側に設けられた支保工の表面を摺動するものであれば、支保工をガイドとして利用することで、高品質に施工を行うことができる。

さらに、前記ガイドレールが、既設の支保工であれば、ガイドレールを別途設ける手間を省略することができる。

本発明の覆工コンクリート打設装置によれば、粉じんの発生を抑制し、かつ、高品質に一次覆工コンクリートを施工することができる。

本実施形態の覆工コンクリート打設装置を示す断面図である。同覆工コンクリート打設装置を示す縦断図である。同覆工コンクリート打設装置を示す平面図である。

本実施形態の覆工コンクリート打設装置１は、図１および図２に示すように、ガイドレール２と、支持架台３と、型枠４と、コンクリート供給手段５とを備えている。
覆工コンクリート打設装置１は、トンネル１０の周方向に沿ってコンクリートＣを打設することで、一次覆工を形成する。

ガイドレール２は、トンネル１０の周方向に沿って、トンネル１０の内壁面１１に設けられている。
本実施形態では、隣り合う鋼製支保工１２，１２の間にガイドレール２を配設している。

ガイドレール２は、図３に示すように、トンネル１０の掘削により露出した地山面に打設された既設の一次覆工コンクリート１３の表面に設置されている。ガイドレール２は、図示しないアンカー等により一次覆工コンクリート１３に固定する。なお、ガイドレール２の固定方法は限定されない。

ガイドレール２の構成は限定されるものではないが、本実施形態では、角筒状の鋼材をトンネル１０の周方向に沿って連結することにより構成している。なお、ガイドレール２は、例えばＨ形鋼や溝型鋼等の形鋼材により構成してもよい。

支持架台３は、型枠４を支持するとともに、ガイドレール２に沿って移動する。
本実施形態の支持架台３は、図１および図２に示すように、トンネル軸方向に沿って延設された上下２段の本体部３１，３１と本体部３１，３１同士を連結する前後の連結部３２，３２とを備えている。本体部３１，３１は、トンネル１０の周方向に間隔をあけて並設されている。

支持架台３は、図３に示すように、ガイドレール２を走行する走行手段３３，３３と、走行手段３３，３３に動力を付与する走行モータ３４とを備えている。
支持架台３は、走行手段３３を介してガイドレール２に沿って移動する。

走行手段３３の構成は限定されるものではないが、ガイドレール２と係合した状態で、走行モータ３４の動力により、ガイドレール２を走行するように構成されている。
本実施形態では、２本のガイドレール２，２に沿って、走行するものとする。

支持架台３の先端部（切羽側端部）は、最も切羽側に配設されたガイドレール２よりも切羽側に延出している。
また、型枠４は、支持架台３の先端部に設けられている。

型枠４は、上下の本体部３１，３１の間において、前後に摺動可能に配設されている。
型枠４は、支持架台３に設けられたシリンダー３５，３５に支持されており、シリンダー３５の進退によってトンネル径方向に移動可能である。なお、シリンダー３５は、必要に応じて設置すればよい。

本実施形態の型枠４は、表面（地山側の面）が平坦に形成されている。なお、型枠４の表面の形状は限定されるものではない。例えば、凸字状に段差を有していてもよいし、曲面状であってもよい。

コンクリート供給手段５は、型枠４と地山との間にコンクリートを供給するものであり、コンクリートポンプ５１とコンクリート輸送管５２とを備えている。

コンクリート輸送管５２は、コンクリートポンプ５１から、型枠４までの間に配管された管路である。
コンクリート輸送管５２は、いわゆるフレキシブル管により構成されており、支持架台３の移動に追従することができる。

本実施形態の覆工コンクリート打設装置１を利用したトンネル１０の施工方法は、以下の手順により行う。
まず、地山を掘削することで、トンネル１０を形成する。地山の掘削に伴い露出した地山面には、コンクリートを吹き付けて、早期に閉合する。吹き付けられたコンクリート（一次吹付けコンクリート）は、一次覆工の一部となる。

一次吹付けコンクリートの施工が完了したら、鋼製支保工１２を設置する。このとき、必要に応じて、先受け工法等の補助工の施工を行ってもよい。

鋼製支保工１２の設置に伴い、既設の一次覆工コンクリート１３の表面に沿ってガイドレール２を設置する。なお、ガイドレール２を設置するタイミングは限定されるものではなく、例えば、トンネル掘削前に行ってもよい。

鋼製支保工１２を設置したら、ガイドレール２，２に支持架台３を取り付ける。
支持架台３を設置したら、シリンダー３５を伸ばすことで、型枠４を鋼製支保工１２に当接させる。本実施形態では、ガイドレール２の切羽側に配設された、２本の鋼製支保工１２，１２に跨って型枠４を配設する。

次に、コンクリートポンプ５１を駆動させて、コンクリート輸送管５２を介して型枠４にコンクリートＣを供給する。コンクリートＣは、急結コンクリートあるいは瞬結コンクリートである。
型枠４に供給されたコンクリートＣは、型枠４、地山（一次吹付けコンクリート）および鋼製支保工１２，１２に囲まれた空間に打設される。
コンクリートＣの供給（コンクリートポンプ５１の駆動）に伴い、走行モータ３４を駆動させて、支持架台３をガイドレール２，２に沿って移動させる。

支持架台３を移動させると、型枠４は鋼製支保工１２，１２の表面を摺動する。型枠４に供給されたコンクリートＣは、トンネル１０の周方向）に沿って連続して打設される。

なお、コンクリートＣには、型枠４に供給される直前に急結剤を混入する。型枠４に供給されたコンクリートＣは、打設すると早期に硬化して、トンネルを閉合する。

コンクリートＣの打設は、トンネル１０の左右のいずれか一方の下部から頂部に向けて支持架台３を移動させながら行う。支持架台３が頂部に到達したら、支持架台３を他方の下部に設置し、再び頂部に向けて、移動させながらコンクリート打設を行う。

以上、本実施形態の覆工コンクリート打設装置１によれば、トンネルの内壁面１１に沿ってコンクリート硬化体を形成するため、粉じんの発生を抑制することができる。
コンクリートの吹き付けは、初期段階だけでよく、その後は、覆工コンクリート打設装置１でコンクリートを打設するので、トンネル坑内の作業環境が向上する。

また、型枠４を利用してコンクリートを連続的に打設するため、仕上がり面に凹凸面が形成されることがない。
そのため、高品質に施工を行うことができる。また、一次覆工コンクリートの表面に設置される防水シートが傷つくこともない。

また、型枠４を利用しているため、コンクリート厚さの管理が容易となり、設計通りの施工が可能となる。さらに、型枠４を鋼製支保工１２の表面に当接させているので、鋼製支保工１２が型枠４のガイドとなり、したがって、コンクリート厚にバラツキが生じ難い。

覆工コンクリート打設装置１がガイドレール２よりも切羽側に延出しているので、作業員が切羽に近づいて作業を行う必要がなく、安全性が高い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

支持架台３の構成は、ガイドレール２に沿って移動が可能で、かつ、型枠４を支持することが可能であれば、限定されない。
また、支持架台３が、既設の鋼製支保工１２を走行するようにすれば、ガイドレール２を別途設置するための手間と費用を省略することができる。

コンクリートポンプ５１の設置個所は、トンネル坑内であってもよいし、トンネルの坑外であってもよい。

前記実施形態では、トンネルの上半の施工について、覆工コンクリート打設装置１を利用する場合について説明したが、覆工コンクリート打設装置１は、下半の一次覆工コンクリートの打設に使用してもよい。
また、覆工コンクリート打設装置は、トンネル下半から上半に連続してコンクリートを打設してもよい。

前記実施形態では、覆工コンクリート打設装置１によるコンクリート打設に先だって、コンクリート（一次吹付けコンクリート）を吹き付ける場合について説明したが、コンクリートの吹き付けは必要に応じて行えばよい。
また、鋼製支保工１２も必要に応じて設置すればよい。

また、型枠４の形状は限定されるものではなく、適宜形成すればよい。例えば、切羽側の端部（妻部）にトンネル内壁面１１側に延びるフランジを有した断面視Ｌ字状の型枠であってもよい。断面視Ｌ字状の型枠を利用すれば、鋼製支保工が配置されていない場合であっても、妻部からのコンクリートの流出を防止することができる。

前記実施形態では、型枠４を２本の鋼製支保工１２，１２の表面に沿って摺動させる場合について説明したが、型枠４は、必ずしも鋼製支保工１２，１２の表面を摺動させる必要はない。例えば、既設の一次覆工コンクリートの表面を摺動させてもよい。

また、覆工コンクリート打設装置１は、型枠４と地山との間に打設されたコンクリートＣに振動を加えるためのバイブレータ機能を備えていてもよい。

１覆工コンクリート打設装置
２ガイドレール
３支持架台
４型枠
５コンクリート供給手段
１０トンネル
１１内壁面

Claims

トンネルの周方向に沿って前記トンネルの内壁面に設けられたガイドレールと、
前記ガイドレールに沿って移動する支持架台と、
前記支持架台に設けられた型枠と、
前記型枠にコンクリートを供給するコンクリート供給手段と、を備える覆工コンクリート打設装置であって、
前記コンクリート供給手段が、コンクリートポンプと、前記コンクリートポンプから前記型枠までの間に配管されたコンクリート輸送管とを備えており、
前記コンクリート輸送管は、前記支持架台の移動に追従可能なフレキシブル管からなり、
前記型枠は、前記支持架台に設けられたシリンダーによってトンネル径方向に移動可能に支持されており、
前記型枠と地山との間にコンクリートを供給するとともに、前記型枠を前記ガイドレールに沿って移動させることで、前記トンネルの周方向に連続するコンクリートを打設することを特徴とする、覆工コンクリート打設装置。
前記支持架台の先端部が、前記ガイドレールよりも切羽側に延出しており、
前記型枠は、前記支持架台の先端部に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の覆工コンクリート打設装置。
前記型枠が、前記ガイドレールの切羽側に設けられた支保工の表面を摺動することを特徴とする、請求項２に記載の覆工コンクリート打設装置。
前記ガイドレールが、既設の支保工であることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の覆工コンクリート打設装置。