JP6942025B2

JP6942025B2 - トンネル覆工における施工継ぎ目の締め固め方法

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Publication number: JP6942025B2
Application number: JP2017198270A
Authority: JP
Inventors: 原　秀利; 秀利原; 剛北澤; 卓也郡山
Original assignee: Maeda Corp
Current assignee: Maeda Corp
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2021-09-29
Anticipated expiration: 2037-10-12
Also published as: JP2019073853A

Description

本発明は、トンネル覆工における施工継ぎ目の締め固め方法に関するものであり、特に、型枠装置であるセントルを用いてトンネル覆工を施工する際に、施工継ぎ目の天端部分において、作業効率を向上させるとともに確実に締め固めを行うことが可能な締め固め方法に関するものである。

従来、トンネル覆工を施工するには、トンネル掘削面の内部にセントルと称される型枠を設置し、トンネル掘削面と型枠との間隔内にコンクリートを打設するとともに、コンクリート中にバイブレータを挿入して締め固めを行っていた。この際、特に天端部付近において、効率的に作業を行うとともに、締め固め不足による空洞の発生や強度のバラツキ等の不良箇所が発生することを防止するため、いわゆる引抜バイブレータシステムによる締め固め方法が開発されている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載されたトンネル覆工のコンクリート締め固め方法は、既設のトンネル覆工の端面に、バイブレータの電力供給ケーブルをガイドするガイド手段を設け、トンネル掘削面と型枠との空隙内にコンクリートを打設する前に、ガイド手段に電力供給ケーブルを移動可能に取り付けて、バイブレータをトンネル掘削面と型枠との間隔内に配置する。そして、バイブレータを引き抜きながら、既設のトンネル覆工近辺の天端部付近に供給されたコンクリートを締め固めることにより、天端部付近に打設されたコンクリートを広範囲で締め固めることができるようになっている。

また、両側を既設のトンネル覆工に挟まれた両ラップ区間の天端部に対して、適切な締め固めを行うことにより、施工品質を向上させることが可能なトンネル覆工の天端部締め固め方法が開発されている（特許文献２参照）。

特許文献２に記載されたトンネル覆工の天端部締め固め方法は、トンネル掘削面の内側に設置された天端部型枠に検査窓部を開口するとともに、当該検査窓部を開閉する蓋部材を設け、天端部型枠の任意の位置又は天端部型枠に設けられた検査窓部を開閉する蓋部材に、バイブレータ挿入孔を開口するとともに、当該バイブレータ挿入孔を開閉する開閉蓋を設けている。

そして、コンクリートの打設中又は打設完了後に、開閉蓋を開閉しながら、コンクリート内部にバイブレータを挿入して締め固めを実施し、両側を既設のトンネル覆工に挟まれた両ラップ区間や非常駐車帯区間の最も妻側では、検査窓部の周囲を囲う堰部材を設け、検査窓部の蓋部材を開状態としてコンクリートを打設するとともに、検査窓部から天端部型枠の外部へコンクリートが流出するのを防止して締め固めを実施する。

さらに、工程が終了した後に、堰部材を解体するとともに検査窓部から外部へ取り出し、検査窓部の蓋部材を閉状態として、バイブレータ挿入孔の開閉蓋を開閉しながら、コンクリート内部にバイブレータを挿入して締め固めを行うようにしたものである。

また、トンネル覆工の天端部において、ブリーディング等の発生を低減させるための技術が開示されている（特許文献３参照）。特許文献３に記載された覆工コンクリート打設方法は、トンネル覆工用型枠を用いてトンネルの覆工コンクリートの打設を行うコンクリート打設方法であって、セントルの天端部に複数の吹上打設孔を設け、これら複数の吹上打設孔のうち何れかを通じて打設空間にコンクリートを導入するコンクリート導入工程と、複数の吹上打設孔のうちコンクリートを導入する吹上打設孔を規則的な順序で循環させるように切り替える導入孔切替工程とからなるものである。

特開２０００−３５６０９９号公報特許第５４８３６８８号公報特開２０１５−９４１６７号公報

ところで、トンネル覆工における施工継ぎ目周辺（特に天端付近）の締め固め作業は、作業員の熟練度、スランプの発生、鉄筋の有無等が施工品質に影響を与える。このため、施工継ぎ目周辺にジャンカが発生するおそれがあり、施工品質を向上させるための工夫が必要となる。

一般的なセントルでは、天端打設口から直近の検査窓までの距離が１．５ｍ程度である。また、天端打設口からコンクリートが打設されると、コンクリートが漏れ出すことを防止するため、早い時期に検査窓を閉めなければならない。検査窓を閉めた後は、天端打設口から３ｍ程度離れたバイブレータ挿入口からバイブレータを挿入し、締め固め作業を行っているのが現状である。

この場合、バイブレータを３ｍ程度奥側に挿入して締め固めなければならず、特に鉄筋区間では苦渋作業となるばかりではく、締め固め状況を確認できないこともあった。

上述した特許文献１に記載された技術では、一部のコンクリートが打設空間内においてコンクリート流出部から型枠の隅まで長距離流動することになる。そして、コンクリートが長距離を流動している間に、コンクリート中の水分と骨材等が分離する傾向が現れ、その結果、ブリーディング等の発生によって覆工コンクリートの品質低下の原因になる可能性がある。

また、特許文献２に記載された技術は、トンネルの覆工を全周にわたってランダムに締め固めるには効果的である。しかし、施工継ぎ目に特化した限定断面を効果的に締め固めるには、バイブレータの挿入角度が一定でなければならない。バイブレータの挿入角度を一定に保とうとすると、バイブレータ挿入口の開口部がφ２００ｍｍ程度となり、特許文献２に記載された技術（バイブレータ挿入口の開口部がφ１００ｍｍ程度）をそのまま適用することはできない。さらに、天端打設口の周辺はジャッキ等が配設されているため、狭隘なスペースとなっている。

また、特許文献３に記載された技術は、トンネル覆工の天端部に複数のコンクリート打設口を設けているが、これらのコンクリート打設口を用いて施工継ぎ目部分を締め固めることについては何ら言及されておらず、その示唆もない。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、型枠装置を用いてトンネル覆工を施工する際に、施工継ぎ目の天端部分において、作業効率を向上させるとともに確実に締め固めを行うことが可能な締め固め方法を提供することを目的とする。

本発明に係るトンネル覆工における施工継ぎ目の締め固め方法は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明に係るトンネル覆工における施工継ぎ目の締め固め方法は、型枠装置を用いてトンネル内壁面に覆工を施工する際に、施工継ぎ目の天端部分において締め固めを行うための方法である。

この締め固め方法は、型枠装置の天端部分において、施工継ぎ目に対応する型枠部材の端部直近であって、引抜バイブレータの先端部よりも型枠部材の端部側で、それぞれ天端センター部から周方向の下側に、一対のバイブレータ挿入口を設けることに主要な特徴がある。そして、施工継ぎ目の天端部分でコンクリートを打設する前に、各バイブレータ挿入口から、型枠部材の周方向に沿って、各バイブレータの引き抜き過程において各バイブレータの振動部が交差するように、一方のバイブレータ挿入口から他方のバイブレータ挿入口へ向かって延長した長さだけ、それぞれバイブレータを挿入する。

続いて、コンクリートの打設が開始され、施工継ぎ目部分までコンクリートが打ち込まれたら、コンクリートの打ち込みを継続しながら、所定時間、各バイブレータを移動させずに締め固めを行う。続いて、所定時間経過後に、各バイブレータをそれぞれ各バイブレータ挿入口側へ引き抜きながら締め固めを行う。最後に、各バイブレータを各バイブレータ挿入口からそれぞれ引き出した後に、各バイブレータ挿入口を閉鎖部材により閉鎖し、型枠部材に型枠バイブレータを接触させて各バイブレータ挿入口周辺を振動させることにより締め固めを行うようになっている。

本発明に係るトンネル覆工における施工継ぎ目の締め固め方法によれば、施工継ぎ目に対応する型枠部材の端部直近に一対のバイブレータ挿入口を設けて、当該バイブレータ挿入口から打ち込んだコンクリート内にバイブレータを挿入することにより、従来、狭隘な空間における苦渋作業となっていた施工継ぎ目における締め固めを容易かつ確実に実施することができる。

したがって、施工継ぎ目の天端部分において、作業効率を向上させるとともに確実に締め固めを行うことが可能となり、ひいてはトンネル覆工の施工品質が向上する。なお、検査窓から行う施工継ぎ目周辺の締め固めは従来通りである。

本発明の実施形態に係るトンネル覆工における施工継ぎ目の締め固め方法を適用するトンネル天端部の断面模式図。本発明の実施形態に係るトンネル覆工における施工継ぎ目の締め固め方法を適用するトンネル天端部の断面模式図（拡大図）。バイブレータ挿入口の断面図。トンネル覆工における鉄筋の配置例を示す模式図。型枠装置の天端部付近を示す模式図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るトンネル覆工における施工継ぎ目の締め固め方法（以下、締め固め方法と略記する）を説明する。図１〜５は本発明の実施形態に係る締め固め方法を説明するもので、図１及び図２はトンネル天端部の断面模式図、図３はバイブレータ挿入口の断面図、図４はトンネル覆工における鉄筋の配置例を示す模式図、図５は型枠装置の天端部付近を示す模式図である。

＜型枠装置＞
図示しないが、本実施形態に使用する型枠装置は、一般的に使用されているセントルと称される装置であり、トンネルの内壁面に合致したアーチ状で、トンネルの延長方向に移動可能となっている。この型枠装置は、一対のレール上に載置する台車と、トンネル内空断面形状に対応した型枠部材と、覆工部材（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。また、型枠部材をトンネルの内空面に接近する方向と、トンネルの内空面５０から離隔する方向に移動させるための移動装置（油圧ジャッキ等）を備えている。

また、型枠装置には、図５に示すように、覆工部材の注入口１００、注入口１００を兼ねた検査窓１１０、通常の検査窓１２０、打設したコンクリートを型枠部材の長さ方向に締め固めるための引抜バイブレータ１３０等を設けてある。

＜締め固め方法＞
本発明の実施形態に係る締め固め方法は、型枠装置を用いてトンネル内壁面に覆工を施工する際に、施工継ぎ目の天端部分において締め固めを行うための方法である。本発明では、特に、施工継ぎ目の天端部分を締め固めるためのバイブレータ挿入口（施工継ぎ目用バイブレータの挿入口）１０の位置及びバイブレータ（施工継ぎ目用バイブレータ）２０による締め固め方法に特徴がある。なお、以下の説明において、バイブレータ挿入口１０とは、施工継ぎ目の天端部分において締め固めを行うためのものを言う。

＜バイブレータ＞
本実施形態に使用するバイブレータ２０は、一般的にトンネル覆工の締め固めに使用されているもので、図２に示すように、振動部２１と、振動部２１に接続されたケーブル２２とを主要な構成要素としており、作業員がケーブル２２を操作しながら振動部２１をコンクリート内に挿入し、締め固めを行うようになっている。

＜バイブレータ挿入口＞
型枠部材３０には、複数のバイブレータ挿入口（検査窓１２０）が設けてあるが、本実施形態で施工継ぎ目の天端部分において締め固めを行うためのバイブレータ挿入口１０は、施工継ぎ目に対応する型枠部材３０の端部直近に設けてある。すなわち、バイブレータ挿入口１０は、図１、図２、図４、図５に示すように、天端センター部から周方向の下側に位置している。

また、引抜バイブレータ１３０を使用して締め固めを行う方法を用いる場合には、引抜バイブレータ１３０の先端部よりも型枠部材３０の端部側にバイブレータ挿入口１０を設けてある。このバイブレータ挿入口１０は、他の一般的なバイブレータ挿入口（検査窓１２０）から挿入したバイブレータ２０では十分な締め固めを行うことができず、また、引抜バイブレータ１３０が届かない範囲の締め固めを行うために、施工継ぎ目の天端部分に設けてある。

具体的には、施工継ぎ目の天端部分（施工継ぎ目中央部約２ｍの範囲）を効果的かつ限定的に締め固めることを目的としたバイブレータ挿入口１０であり、天端センター部から周方向下側へ向かって約１ｍの位置に、それぞれバイブレータ挿入口１０を設けてある。基本構造は、内空幅６ｃｍ、長さ３０ｃｍの検査窓方式となっており、開閉蓋（図示せず）により開閉できるようになっている。

また、図４に示すように、覆工コンクリートを打設する空間内には鉄筋４０（主筋４２及び配力筋４１）が配設されているため、バイブレータ挿入口１０の平面的な位置は、施工継ぎ目からバイブレータ挿入口１０の中心まで１７．５ｃｍとなっている。

＜締め固め手順＞
本実施形態では、施工継ぎ目の天端部分でコンクリートを打設する前に、各バイブレータ挿入口１０から、型枠部材３０の周方向に沿って、所定長だけ、それぞれバイブレータ２０を挿入する。各バイブレータ２０の挿入長は、各バイブレータ２０の引き抜き過程において各バイブレータ２０の振動部２１が交差するように、一方のバイブレータ挿入口１０から他方のバイブレータ挿入口１０へ向かって延長した長さとする。上述した具体例の場合、バイブレータ２０の挿入長さは、それぞれ１．４ｍ程度として、天端センター部で振動部２１の基部が交差するようにしている。

コンクリートの打設が開始されて、施工継ぎ目部分（例えば、施工継ぎ目の位置で高さ２０ｃｍ程度）までコンクリートが打ち込まれたら、コンクリートの打ち込みを継続しながら、所定時間（例えば、２０秒程度）、各バイブレータ２０を移動させずに締め固めを行う。なお、コンクリートの打設が開始された直後は、天端部の検査窓を用いて、通常の方法で締め固めを行いながらコンクリートを打設する。

続いて、所定時間（例えば、２０秒）経過後に、各バイブレータ２０を各バイブレータ挿入口１０側へ引き抜きながら締め固めを行う。バイブレータ２０の引き抜き速度は、例えば１秒間に５ｃｍ程度とし、合計で３０秒程度の時間を掛けてバイブレータ２０を引き抜く。

各バイブレータ２０を各バイブレータ挿入口１０から引き出したら、各バイブレータ挿入口１０を閉鎖部材により閉鎖する。そして、型枠部材３０に型枠バイブレータ（図示せず）を接触させてバイブレータ挿入口１０の周辺を振動させることにより、さらなる締め固めを行う。

本発明に係る締め固め方法を実施することにより、天端打設口からコンクリートの打設が開始された初期の段階で、バイブレータ２０を動かさずに覆工コンクリートの天端中央部を確実に締め固めることができる。また、狭隘な空間においてもバイブレータ２０の操作が容易となるため、締め固め作業が苦渋作業となることがない。このように、施工継ぎ目部分において容易かつ確実に締め固めを行うことができるので、ジャンカの発生等を防止して、施工品質を向上させることができる。

１０バイブレータ挿入口
２０バイブレータ
２１振動部
２２ケーブル
３０型枠部材
４０鉄筋
４１配力筋
４２主筋
５０内空面
１００注入口
１１０検査窓（注入口兼用）
１２０検査窓
１３０引き抜きイブレータ

Claims

型枠装置を用いてトンネル内壁面に覆工を施工する際に、施工継ぎ目の天端部分において締め固めを行うための方法であって、
前記型枠装置の天端部分において、施工継ぎ目に対応する型枠部材の端部直近であって、引抜バイブレータの先端部よりも前記型枠部材の端部側で、それぞれ天端センター部から周方向の下側に、一対のバイブレータ挿入口を設け、
施工継ぎ目の天端部分でコンクリートを打設する前に、前記各バイブレータ挿入口から、前記型枠部材の周方向に沿って、前記各バイブレータの引き抜き過程において前記各バイブレータの振動部が交差するように、一方のバイブレータ挿入口から他方のバイブレータ挿入口へ向かって延長した長さだけ、それぞれバイブレータを挿入し、
前記コンクリートの打設が開始され、施工継ぎ目部分までコンクリートが打ち込まれたら、コンクリートの打ち込みを継続しながら、所定時間、各バイブレータを移動させずに締め固めを行い、
所定時間経過後に、各バイブレータを各バイブレータ挿入口側へそれぞれ引き抜きながら締め固めを行い、
各バイブレータを各バイブレータ挿入口からそれぞれ引き出した後に、各バイブレータ挿入口を閉鎖部材により閉鎖し、前記型枠部材に型枠バイブレータを接触させて各バイブレータ挿入口周辺を振動させることにより締め固めを行う、
ことを特徴とするトンネル覆工における施工継ぎ目の締め固め方法。