JP6581536B2 - トンネル覆工用鉄筋籠の製作方法、及び、トンネル覆工方法 - Google Patents

Description

本発明は、トンネルのコンクリート覆工に用いる鉄筋籠（鉄筋ユニット）の製作方法（準備方法）、及び、当該鉄筋籠を用いたトンネル覆工方法に関する。

ＮＡＴＭ工法などによって円形又は楕円形に掘削されたトンネル壁面に、一次覆工後、鉄筋籠入りの覆工コンクリートを設置することがある。コンクリート厚が５０〜６０ｃｍの場合、鉄筋籠は複鉄筋となることが一般的である。この場合、ロール加工した円周方向鉄筋（外側鉄筋及び内側鉄筋）、軸方向鉄筋（直筋）、及び、せん断補強鉄筋を現地に搬入し、その場で組み立てていく。

現地での鉄筋籠の組立方法は、以下の順で行われる。尚、トンネル掘削後、支保工（Ｈ鋼）と吹付けコンクリートとによる一次覆工がなされ、これらの表面が防水シートにより覆われているものとする。

（１）防水シートにより覆われたトンネル内周面に、アンカー筋を設置する。アンカー筋は防水シートを貫通させてＨ鋼に固定する。そして、アンカー筋に外側鉄筋及び内側鉄筋の取付位置をマーキングする。
（２）アンカー筋の外側鉄筋取付位置のマーキングを基準に、アンカー筋に段取り鉄筋（円周方向鉄筋）を取付ける。そして、段取り鉄筋に軸方向外側鉄筋を取付け、軸方向外側鉄筋に円周方向外側鉄筋を取付ける。
（３）アンカー筋の内側鉄筋取付位置のマーキングを基準に、アンカー筋に段取り鉄筋（軸方向鉄筋）を取付ける。そして、段取り鉄筋に円周方向内側鉄筋を取付け、円周方向内側鉄筋に軸方向内側鉄筋を取付ける。
（４）せん断補強鉄筋をその定着部が内外の軸方向鉄筋にかかるように配置する。

また、特許文献１には、トンネル内で鉄筋組立装置を用いて、鉄筋籠を製作することが開示されている。

特開平１０−００８８９０号公報

しかしながら、従来の工法では、鉄筋籠の底部や側部はともかく、クラウン部（頂部）の鉄筋組立は、上向き作業となるため、作業性が悪い。
アンカー筋をガイドにして組み立てるが、そもそもトンネル内という閉所での作業となるため、鉄筋の位置精度を確保することが難しい。そのため、鉄筋のかぶりに過不足が生じやすい。
また、特許文献１に記載の工法でも、トンネル内の作業となることは変わらず、それ故、作業性の向上は望めない。

本発明は、このような実状に鑑み、作業性を向上させることができるトンネル覆工用鉄筋籠の製作方法（準備方法）、及び、トンネル覆工方法を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係るトンネル覆工用鉄筋籠の製作方法は、
トンネル外にて、平置き状態から建て起こし可能な鉄筋組立架台を用い、平置き状態の鉄筋組立架台上で、鉄筋を組み立て、リング状の鉄筋籠をその中心軸線が上向きとなるように製作する工程と、
リング状の鉄筋籠の製作後、リング状の鉄筋籠の中心軸線が水平となるように、鉄筋組立架台を建て起こす工程と、
建て起こし後、リング状の鉄筋籠をスライド移動させて仮置き架台に移載する工程と、
仮置き架台上の鉄筋籠をトンネル内に搬入する工程と、
を含む。

本発明は、また、上記の製作方法で、製作されてトンネル内に搬入されたリング状の鉄筋籠を、トンネル内周面とその内側にセットされるセントル（型枠）との間の空間に設置して、当該空間にコンクリートを打設することを特徴とする、トンネル覆工方法を提供する。
尚、ここでいう「リング状」とは、トンネル断面に沿う形状であれば、円形、楕円形に限らず、馬蹄形などＣ字状のものも含む。

本発明によれば、地上部を含むトンネル外にて、鉄筋籠を製作するため、作業性を向上でき、組立精度を向上させることができる。しかも、鉄筋籠を製作する際は、鉄筋組立架台上に平置きして組み立てることから、格段に組立の作業効率が良い。そして、製作後は、鉄筋組立架台を建て起こして、鉄筋籠を最終的な設置状態と同じ状態にして、仮置きし、搬入するので、設置も容易となる。

本発明の一実施形態として示すトンネルの軸方向に沿う断面図 図１のＡ−Ａ断面図 鉄筋籠の正面図 図３のＢ−Ｂ断面図 鉄筋組立架台の側面図 鉄筋組立架台の平面図 建て起こし時の鉄筋組立架台及び仮置き架台の側面図 仮置き架台の正面図

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態として示すトンネルの軸方向に沿う断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
トンネル１は、立坑と立坑との間で、掘削及び一次覆工が完了しているものとする。

また、図１の左側のＢ１位置では、二次覆工が完了し、鉄筋籠入りの覆工コンクリート２が構築済みである。
Ｂ２位置では、トンネル１の内周面とその内側にセットされたセントル（型枠）３との間（コンクリート打設空間）に、鉄筋籠が入れられた状態で、コンクリートが打設され、鉄筋籠入りの覆工コンクリート２が構築されたところである。
Ｂ３位置では、トンネル１の内周面とその内側にセットされるセントルとの間のコンクリート打設空間４に、コンクリート打設前に、鉄筋籠１００が設置されている。

鉄筋籠（鉄筋ユニット）１００は、覆工コンクリート２の打設単位の１ブロック分（トンネル軸方向長さで８〜１０ｍ）に対し、トンネル軸方向に複数（例えば２つ）に分割されていて、コンクリート打設前に互いの軸方向鉄筋が連結される。

セントル３はＢ２位置でのコンクリート打設後に縮径（脱型）してＢ３位置へ移動させ、Ｂ３位置で拡径して再セットすることができる。

従って、Ｂ１→Ｂ２→Ｂ３の方向が覆工コンクリート（詳しくは二次覆工コンクリート）２の構築進行方向となる。
また、覆工コンクリート２の構築進行方向の終点側にある立坑５が、鉄筋籠１００のトンネル内への搬入口となる。
そして、搬入口となる立坑５の坑口付近の地上部６が、鉄筋籠１００の製作（及び仮置き）エリアとなる。

トンネル外の地上部６での鉄筋籠１００の製作の説明に先立って、本実施形態での鉄筋籠１００について説明する。
図３は鉄筋籠の正面図、図４は図３のＢ−Ｂ断面図である。
鉄筋籠１００は、円周方向外側鉄筋１０１と、円周方向内側鉄筋１０２と、軸方向外側鉄筋１０３と、軸方向内側鉄筋１０４と、せん断補強鉄筋１０５と、を含んで構成される。尚、本実施形態では鉄筋籠１００は複鉄筋（内外二重構造）としたが、単鉄筋であってもよい。その場合にはせん断補強鉄筋１０５は配置されない。

鉄筋籠１００の製作（及び仮置き）エリアとなる坑口付近の地上部６には、鉄筋組立架台１０と仮置き架台２０とが設けられる。

図５は鉄筋組立架台の側面図、図６は鉄筋組立架台の平面図、図７は建て起こし時の鉄筋組立架台及び仮置き架台の側面図である。
鉄筋組立架台１０は、ベース部１１と、ベース部１１上に平置きされた底板１２と、底板１２上に立設された複数の支保部材（柱材）１３と、を含んで構成される。

底板１２は、その一端縁側が、ベース部１１上に設けた水平な支軸１１ａに、回動可能に取付けられている。従って、底板１２は、他端縁側（自由端側）をクレーン等により牽引することで、一端縁側の水平な支軸１１ａ回りに回動して起き上がることができる。
従って、鉄筋組立架台１０は、底板１２がベース部１１上に水平に配置される平置き状態と、底板１２が９０°回動して起き上がる建て起こし状態とをとることができる。

支保部材１３は、鉄筋組立架台１０の底板１２上で、中心軸線が上向きとなるように製作される鉄筋籠１００の外周部及び内周部に相対するように配置される。
ここで、外周側及び内周側の支保部材１３は、周方向に所定の間隔で複数配置されるが、支軸１１ａ側（建て起こし時に下側となる側）では、例えば４５°間隔、支軸１１ａと反対側（建て起こし時に上側となる側）では、例えば９０°間隔で、配置される。

前記複数の支保部材１３のうち、鉄筋組立架台１０の建て起こし時に下側となる支保部材１３は、リング状の鉄筋籠１００の下側となる外周部を支持することができる。この場合、周方向に少なくとも１２０°支持できるようにするとよい。
鉄筋組立架台１０には、この他、鉄筋組立や建て起こしのための各種治具、足場などが備えられる。

リング状の鉄筋籠１００は、平置き状態の鉄筋組立架台１０の底板１２上で、中心軸線が上向きとなるように製作する。すなわち、平置き状態の鉄筋組立架台１０の底板１２上で、外周側の支保部材１３と内周側の支保部材１３との間に円周方向鉄筋を配置し、これに軸方向鉄筋及びせん断補強鉄筋を取付けることで、リング状の鉄筋籠１００を製作する。２分割の場合、製作されるリング状の鉄筋籠１００の高さは４〜５ｍとなる。

リング状の鉄筋籠１００の製作後は、図７に示されるように、リング状の鉄筋籠１００の中心軸線が水平となるように、鉄筋組立架台１０の自由端側をクレーン等で牽引して、鉄筋組立架台１０を建て起こす。このときは、下側となる支保部材１３で、リング状の鉄筋籠１００の下側となる外周部を支持する。

図７は仮置き架台の側面図、図８は仮置き架台の正面図である。
仮置き架台２０は、鉄筋組立架台１０の建て起こしにより、中心軸線が水平となるようにされたリング状の鉄筋籠１００を水平状態のままスライドさせることで仮置き支持できるように、底部が円筒面状の凹面２１をなすように形成されている。この凹面２１は周方向に連続するものであってもよいし、複数の支持材を周方向に所定の間隔で配置したものであってもよい。いずれにしても、周方向に少なくとも１２０°支持できるように形成されるとよい。

従って、鉄筋組立架台１０の建て起こし後、リング状の鉄筋籠１００をワイヤ等により牽引してスライド移動させ、仮置き架台２０上に移載し、受け替える。
仮置き架台２０には、複数の鉄筋籠（分割体）１００を仮置き可能である。

１２０°支持できる仮置き架台２０においても変形が大きい場合には、鉄筋籠１００の変形を抑止するため、図８に示されているように、鉄筋籠１００の内周部に補強鋼材である対傾構１０６を設ける。対傾構１０６は、リング状の鉄筋籠１００の円筒部を例えば十字につないで荷重を分散させる。

仮置き架台２０上に仮置きされたリング状の鉄筋籠（分割体）１００は、クレーンにより、立坑５内に吊り降ろして、トンネル１内に搬入する。立坑５の大きさによっては、１ブロック分の鉄筋籠を一括して投入することが難しいので、分割して製作することで、搬入が容易となる。

トンネル１内に搬入されたリング状の鉄筋籠１００は、トンネル１内の坑道に沿って、覆工コンクリート２の構築進行方向と逆方向に搬送される。このときの搬送は、天井に沿って走行する天井クレーンにより吊って移動、又は、坑道内に敷設したレールに沿って走行する台車に乗せて移動させる。これにより、コンクリートの打設位置（Ｂ３）まで移動させる。

リング状の鉄筋籠１００の搬送時も、仮置き時と同様に、１２０°支持できる搬送架台や対傾構１０６を用いることで、リング状の鉄筋籠１００のつぶれ変形を防止できる。
特に、円周方向鉄筋が小径鉄筋の場合、単鉄筋の場合、楕円形、馬蹄形の場合など、剛性が不足して変形しやすい条件では、対傾構１０６とは別に、補強鋼材と一体にして鉄筋を組み立て、仮置き時や搬送時の変形を防止することが必要である。

コンクリートの打設位置（Ｂ３）に搬送した複数のリング状の鉄筋籠（分割体）１００は、コンクリート打設までに、連結して、一体化する。具体的には、重ね継手や機械継手、或いは添え筋を用いて、互いの軸方向鉄筋を接続する。トンネル内の作業は、軸方向鉄筋の接続のみであり、閉所での作業を極力少なくすることができる。

トンネル１の内周面とその内側にセットされるセントル３との間のコンクリート打設空間４にリング状の鉄筋籠１００をセットした後は、当該空間４にコンクリートを打設する。これにより、トンネル１の二次覆工がなされる。

本実施形態によれば、トンネル外の地上部６にて、鉄筋を組み立てて、鉄筋籠１００を製作するため、作業性を向上でき、組立精度を向上させることができる。しかも、鉄筋籠１００を製作する際は、鉄筋組立架台１０上に平置きして組み立てることから、格段に組立の作業効率が良い。

製作後は、鉄筋組立架台１０を建て起こして、鉄筋籠１００を最終的な設置状態と同じ状態にして、仮置きし、搬入するので、設置も容易となる。
すなわち、トンネル１内に搬入する工程では、仮置き架台２０上の鉄筋籠１００を立坑５を介してトンネル１内に吊り降ろした後、トンネル１内をその坑道に沿って搬送すればよい。

地上部６で、鉄筋籠１００を製作、仮置きしておく場合、最低でも２ブロック／日程度の搬入、設置が可能であり、トンネル覆工作業を効率良く進行することができる。

また、仮置き時及び搬入時には、リング状の鉄筋籠１００の内周部に補強鋼材である対傾構１０６を配置することで、鉄筋籠１００の変形をさらに抑止することができる。

また、本実施形態によれば、リング状の鉄筋籠は、覆工コンクリートの打設単位の１ブロック分に対し、トンネル軸方向に複数に分割して製作し、複数の分割体をそれぞれトンネル内に搬入した後、コンクリート打設までに、トンネル内で複数の分割体を連結する構成とした。これにより、平置き状態で製作する際の高さの増大を抑えることができ、制作時の作業性を向上できる。また、搬入口となる立坑の大きさが制約を受ける場合でも、搬入が可能となる。

尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

１ トンネル
２ 鉄筋籠入りの覆工コンクリート
３ セントル（型枠）
４ コンクリート打設空間
５ 立坑
６ 地上部（鉄筋籠の製作及び仮置きエリア）
１０ 鉄筋組立架台
１１ ベース部
１１ａ 支軸
１２ 底板
１３ 支保部材
２０ 仮置き架台
２１ 凹面
１００ 鉄筋籠
１０１ 円周方向外側鉄筋
１０２ 円周方向内側鉄筋
１０３ 軸方向外側鉄筋
１０４ 軸方向内側鉄筋
１０５ せん断補強鉄筋
１０６ 対傾構

Claims (7)

1. トンネル外にて、平置き状態から建て起こし可能な鉄筋組立架台を用い、平置き状態の鉄筋組立架台上で、鉄筋を組み立てて、リング状の鉄筋籠をその中心軸線が上向きとなるように製作する工程と、
   リング状の鉄筋籠の製作後、リング状の鉄筋籠の中心軸線が水平となるように、鉄筋組立架台を建て起こす工程と、
   建て起こし後、リング状の鉄筋籠をスライド移動させて仮置き架台に移載する工程と、
   仮置き架台上の鉄筋籠をトンネル内に搬入する工程と、
   を含む、トンネル覆工用鉄筋籠の製作方法。
2. 前記鉄筋組立架台は、ベース部と、ベース部上に平置きされその一端縁側の水平な支軸回りに回動して起き上がることができる底板と、底板上に立設されてリング状の鉄筋籠の外周部及び内周部に相対する複数の支保部材と、を含んで構成されることを特徴とする、請求項１記載のトンネル覆工用鉄筋籠の製作方法。
3. 前記鉄筋組立架台の建て起こし時に、前記複数の支保部材のうち下側となる支保部材で、前記リング状の鉄筋籠の下側となる外周部を支持することを特徴とする、請求項２記載のトンネル覆工用鉄筋籠の製作方法。
4. 前記鉄筋籠を製作する工程は、トンネル外の地上部にて行い、
   前記トンネル内に搬入する工程では、前記仮置き架台上の鉄筋籠を立坑を介してトンネル内に吊り降ろした後、トンネル内をその坑道に沿って搬送することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のトンネル覆工用鉄筋籠の製作方法。
5. 前記仮置き時及び前記搬入時には、リング状の鉄筋籠の内周部に対傾構を配置して、鉄筋籠の変形を抑止することを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のトンネル覆工用鉄筋籠の製作方法。
6. 前記鉄筋籠は、覆工コンクリートの打設単位の１ブロック分に対し、トンネル軸方向に複数に分割して製作し、
   複数の分割体をそれぞれトンネル内に搬入した後、コンクリート打設までに、トンネル内で複数の分割体を連結することを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のトンネル覆工用鉄筋籠の製作方法。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の製作方法で、製作されてトンネル内に搬入されたリング状の鉄筋籠を、トンネル内周面とその内側にセットされるセントルとの間の空間に設置して、当該空間にコンクリートを打設することを特徴とする、トンネル覆工方法。