JP7018615B2

JP7018615B2 - トンネル覆工コンクリートの天端部打設方法

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Publication number: JP7018615B2
Application number: JP2018147898A
Authority: JP
Inventors: 隆弘齋藤; 元浜田; 豊也横山; 千尋佐土原
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2018-08-06
Filing date: 2018-08-06
Publication date: 2022-02-14
Anticipated expiration: 2038-08-06
Also published as: JP2020023797A

Description

本発明は、トンネル覆工コンクリートの天端部打設方法に関し、特に、トンネルのアーチ形状部分の天端部の覆工空間にコンクリートを打設する際に用いるトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法に関する。

例えば山岳トンネル工法等のトンネル工法において、掘削したトンネルの内周面の地山を覆って構築されるトンネル覆工コンクリートを形成するための方法として、セントルと呼ばれるトンネル覆工用型枠を用いる工法が一般的に採用されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。トンネル覆工用型枠５０は、例えば図６に示すように、例えば馬蹄形等のアーチ形状部分５２を含む形状のトンネル５３の内周面に沿って、トンネル５３の側壁部５５から上部に亘って設置されるものであり、設置されたトンネル覆工用型枠５０と、トンネル５３の内周面の吹き付けコンクリート５４によって覆われる地山との間の覆工空間６１に、好ましくは無筋コンクリートを打設して硬化させることにより、トンネル底部のインバート部５１のコンクリートと連続させるようにして、覆工コンクリートが形成されることになる。

また、トンネル覆工用型枠５０としては、例えばバラセントルと呼ばれる組立式のトンネル覆工用型枠の他、スライドセントルと呼ばれる移動式のトンネル覆工用型枠が知られており、トンネル５３の掘削作業の進行に伴なって、例えば１０．５ｍ程度の所定の施工スパン毎にトンネル覆工用型枠５０を据え付け直しながら、トンネル５３の掘進方向の後方から前方に向かって、トンネル覆工用型枠５０を用いてトンネル５３の側部及び上部の覆工コンクリートを順次打設して形成して行くことになる。

そして、トンネル覆工用型枠５０を用いてトンネルの側部及び上部の覆工コンクリートを打設するには、例えば図７（ａ）～（ｄ）に示すように、設置したトンネル覆工用型枠５０に設けられた検査窓５６からコンクリートを打設可能な高さ領域として、例えばトンネル５３の側壁部５５からアーチ形状部分５２の肩部までの領域に対しては、検査窓５６を介してコンクリート５７を供給すると共に、バイブレータ５８を検査窓５６から挿入し、供給されたコンクリート５７を締固めながらコンクリート５７を打設する（図７（ａ）～（ｃ）参照）。しかる後に、検査窓５６からコンクリート５７を供給しながらバイブレータ５８によって締固めることが困難な高さ領域として、トンネル５３の冠部（クラウン部）５９（図６参照）の領域に対しては、トンネル覆工用型枠５０の天端部に設けたコンクリートの圧入打設口である吹き上げ投入口６０から、コンクリートを吹き上げ方式で圧入して打ち込み、直接バイブレータを用いて締固めを行うことなく冠部５９のコンクリート５７を形成するパターンが採用されている（図７（ｄ）参照）。

より具体的には、所定位置にトンネル覆工用型枠５０を設置した後に、例えば側壁部５５の下部より、下段の検査窓５６を介してコンクリート５７を流し込みながらバイブレータ５８を用いて締固める工程（図７（ａ）参照）と、さらに側壁部５５の上部のアーチ形状部分５２に向かって、中段の検査窓５６を介してコンクリート５７を流し込みながらバイブレータ５８を用いて締固める工程（図７（ｂ）参照）と、さらにアーチ形状部分５２の冠部５９の手前まで、上段の検査窓５６及び必要に応じて吹き上げ投入口６０を介してコンクリート５７を流し込みながら、バイブレータ５８を用いて締固める工程（図７（ｃ）参照）と、冠部５９における既設の覆工コンクリート６２側の部分から吹き上げ投入口６０を介してコンクリート５７を吹き上げ方式で圧入し、直接バイブレータを用いて締固めを行うことなく、妻型枠６３までコンクリートを充填する工程（図７（ｄ）参照）とによって、覆工コンクリートが打設されることになる。

特開２００１－２８００９４号公報特開２００３－２６２０９６号公報特開２０１５－６７９４９号公報

一方、近年のトンネル工法では、掘削技術の改良によって、コンクリートの打設から養生及びトンネル覆工用型枠の脱型までの、覆工コンクリートを形成するための工程の進捗が、トンネルの切羽面を掘削する工程の進捗に追随できなくなっている。このため、例えばトンネル覆工用型枠を組み立ててからコンクリートを打設するまでの工程と、打設したコンクリートの養生の後にトンネル覆工用型枠を脱型するまでの工程とを、別々の日に行っていたものを、トンネル覆工用型枠の脱型、移動、及び組立から、コンクリートの打設までの工程を、１日のうちに終わらせて、翌日は専らコンクリートの養生期間とするといった施工方法を採用したり、或いはトンネル覆工用型枠の延長を長くしたりするなどによって、覆工コンクリートの形成するための工程の進捗を早めるようにすることが検討されている。

また、トンネル覆工用型枠を用いて形成される覆工コンクリートの打設空間にコンクリートを打設する際に、複数のコンクリートポンプを用いることによって、覆工コンクリートの品質の向上を図ることができるようにした打設方法も開発されている（例えば、特許文献３参照）。覆工コンクリートの打設空間にコンクリートを打設する際に、複数のコンクリートポンプを用いることによってもまた、覆工コンクリートを形成するための工程の進捗を早めることが可能になると考えられる。

しかしながら、トンネルのアーチ形状部分の天端部の覆工空間である、トンネルの冠部（クラウン部）の覆工空間に、トンネル覆工用型枠の天端部に設けられたコンクリート圧入打設口である、複数の吹上げ投入口から、コンクリートを同時に打設すると、特に、複数のコンクリート圧入打設口から、天端部の覆工空間に各々打設されたコンクリートが合流する部分において、覆工空間の天面部に近接する部分に空気溜りが生じ易くなることから、トンネルのアーチ形状部分の天端部の覆工空間の全体にコンクリートを隙間なく充填することが難しくなって、品質の良好な天端部の覆工コンクリートを得ることが困難になる。

本発明は、トンネルのアーチ形状部分の天端部の覆工空間に、複数のコンクリート圧入打設口からコンクリートを同時に打設する際に、覆工空間の天面部分に空気溜りが生じるのを効果的に抑制して、天端部の覆工空間の全体に隙間なくコンクリートを充填させることにより、品質の良好な天端部の覆工コンクリートを得ることを可能にするトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法を提供することを目的とする。

本発明は、トンネル覆工用型枠を用いて覆工コンクリートを形成するトンネル覆工コンクリートの施工方法において、トンネルのアーチ形状部分の天端部の覆工空間にコンクリートを打設する際に用いるトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法であって、トンネルの延長方向に間隔をおいて、トンネル覆工用型枠の天端部に複数設けられたコンクリート圧入打設口から、コンクリートを同時に打設して、天端部の覆工コンクリートを形成するようになっており、複数のコンクリート圧入打設口は、先行して形成された既設の覆工コンクリートに近接する部分に設けられたラップ側圧入打設口と、既設の覆工コンクリートと妻型枠との間の中間部分に設けられた中間部圧入打設口とを含んでおり、トンネル覆工用型枠の天端部から覆工空間に突出するじゃま板部材が、覆工空間の周方向に延設されると共に、前記中間部圧入打設口における既設の覆工コンクリート側に近接して配置されて設けられており、エア抜きパイプが、前記じゃま板部材における既設の覆工コンクリート側に近接して配置されると共に、トンネル覆工用型枠の天端部から覆工空間の天面部に近接する部分に至る長さで突出して設けられており、前記ラップ側圧入打設口及び前記中間部圧入打設口からコンクリートを同時に打設する際に、前記ラップ側圧入打設口及び前記中間部圧入打設口の各々に接続された２系統の２系統の圧送配管を用いて、各々の圧入打設口からコンクリートを流出させると共に、前記ラップ側圧入打設口から流出して前記じゃま板部材に至ったコンクリートが当該じゃま板部材の部分で打ち上げられて、前記中間部圧入打設口から流出するコンクリートと合流することで逃げ場を失って残った空気を、当該じゃま板部材に近接する部分の覆工空間の天面部分から前記エア抜きパイを介してエア抜きしながら、天端部の覆工空間にコンクリートを充填させるトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。

そして、本発明のトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法は、トンネルの延長方向に間隔をおいて、トンネル覆工用型枠から天端部の覆工空間に進退可能に突出する伸縮バイブレータが、複数箇所に設けられており、これらの伸縮バイブレータによって締固めながら、天端部の覆工空間にコンクリートを充填させることが好ましい。

また、本発明のトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法は、打設されたコンクリートの加圧状態を維持したまま、天端部の覆工空間にコンクリートを充填させることが好ましい。

さらに、本発明のトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法は、前記じゃま板部材及び前記エア抜きパイプが、トンネル覆工用型枠の内側に引き抜き可能に設けられていることが好ましい。

さらにまた、本発明のトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法は、前記じゃま板部材が、硬化後の覆工コンクリートにひび割れ誘発目地を形成するための目地板を兼ねていることが好ましい。

さらに、本発明のトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法は、前記トンネル覆工用型枠が、１０．５ｍ以上の施工延長を有するロングスパンのトンネル覆工用型枠であることが好ましい。

さらにまた、本発明のトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法は、前記中間部圧入打設口が、既設の覆工コンクリートと妻型枠との間の中間部分に１箇所に設けられていることが好ましい。

本発明のトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法によれば、トンネルのアーチ形状部分の天端部の覆工空間に、複数のコンクリート圧入打設口からコンクリートを同時に打設する際に、覆工空間の天面部分に空気溜りが生じるのを効果的に抑制して、天端部の覆工空間の全体に隙間なくコンクリートを充填させることにより、品質の良好な天端部の覆工コンクリートを得ることができる。

（ａ）～（ｃ）は、トンネル覆工用型枠を用いたトンネル覆工コンクリートの施工方法を説明する略示横断面図である。（ａ）～（ｃ）は、トンネル覆工用型枠を用いたトンネル覆工コンクリートの施工方法を説明する略示縦断面図である。（ａ）～（ｃ）は、本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法を説明する略示縦断面図である。ひび割れ誘発目地を形成するための目地板を兼ねるじゃま板部材を、周方向に連設して取り付けた状態を説明する略示正面図である。（ａ）は、ひび割れ誘発目地を形成するための目地板を兼ねるじゃま板部材を説明する正面図、（ｂ）は、じゃま板部材を取り付けた状態の略示断面図である。従来のトンネル覆工コンクリートの打設方法において、トンネル覆工用型枠をトンネルの内周面に沿って設置した状態を説明する略示横断面図である。（ａ）～（ｄ）は、従来のトンネル覆工コンクリートの打設方法の作業手順を説明する、一部を断面図として示す略示側面図である。

本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法は、例えば山岳トンネル工法等のトンネル工法において、図１（ａ）～（ｃ）及び図２（ａ）～（ｃ）に示すように、掘削したトンネル４０の内周面を覆って構築される覆工コンクリート２０を、セントルと呼ばれるトンネル覆工用型枠１０を用いて、例えば２台のコンクリートポンプ３０からコンクリート２２を同時に供給しながら打設することによって形成する際に、トンネル４０のアーチ形状部分４０ｂの天端部４０ｃの覆工空間２１の全体に、隙間なくコンクリート２２を充填させることで、品質の良好な天端部４０ｃの覆工コンクリート２０（図１（ｃ）の網掛部参照）が得られるようにする打設方法として採用されたものである。

すなわち、近年のトンネル工法では、掘削技術の改良によって、コンクリート２２の打設から養生及びトンネル覆工用型枠１０の脱型までの、覆工コンクリート２０を形成するための工程の進捗が、トンネル４０の切羽面を掘削する工程の進捗に追随できなくなって、効率良く施工されていないことが多くなっていることから、本実施形態では、一般に用いられる１０．５ｍ程度の延長を有するトンネル覆工用型枠に代えて、好ましくは例えば１８～２２ｍ程度の延長を有するロングスパンのトンネル覆工用型枠１０を用いることで、一サイクルで行なわれる覆工コンクリート２０の施工スパンを増大させると共に、２台のコンクリートポンプ３０を用いて２系統の圧送配管３１からコンクリート２２を同時に打設することで、コンクリート２２を打設する際の作業時間を短縮させて、覆工コンクリート２０を形成するための工程の進捗を早めることができるようになっている。

本実施形態では、上述のように、好ましくは１８～２２ｍ程度の延長を有するロングスパンのトンネル覆工用型枠１０を用いると共に、２台のコンクリートポンプ３０を用いて２系統の圧送配管３１からコンクリート２２を同時に打設することによって、覆工コンクリート２０を形成するための工程の進捗を早めるようになっており、特に、トンネル４０のアーチ形状部分４０ｂの天端部（クラウン部）４０ｃの覆工空間２１に、複数箇所として２箇所のコンクリート圧入打設口１２ａ，１２ｂから、コンクリート２２を同時に打設すると（図１（ｃ）、図２（ｃ）参照）、各々のコンクリート圧入打設口１２ａ、１２ｂから打設されたコンクリート２２が合流する、これらのコンクリート圧入打設口１２ａ、１２ｂの中間部分において、覆工空間２１の天面部分に空気溜りが生じ易くなる。これによって、トンネル４０のアーチ形状部分４０ｂの天端部４０ｃの覆工空間２１の全体に、コンクリートを隙間なく充填することが難しくなることから、本実施形態では、後述するトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法を採用することによって、覆工空間２１の天面部分に空気溜りが生じるのを効果的に抑制し、天端部４０ｃの覆工空間２１の全体に隙間なくコンクリートを充填させることを可能にして、品質の良好な天端部４０ｃの覆工コンクリート２０が得られるようにしている。

そして、本実施形態のトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法は、トンネル覆工用型枠１０を用いて覆工コンクリート２０を形成するトンネル覆工コンクリートの施工方法において、トンネル４０のアーチ形状部分４０ｂの天端部（クラウン部）４０ｃの覆工空間２１にコンクリート２２を打設する際に用いる打設方法であって、図２（ｃ）に示すように、トンネル４０の掘進方向Ｘに間隔をおいてトンネル覆工用型枠１０の天端部に複数（本実施形態では、２箇所）設けられたコンクリート圧入打設口１２ａ，１２ｂから、コンクリート２２を同時に打設して、天端部４０ｃの覆工コンクリート２０を形成するようになっている。複数（本実施形態では、２箇所）のコンクリート圧入打設口１２ａ，１２ｂは、先行して形成された既設の覆工コンクリート２０ａに近接する部分に設けられたラップ側圧入打設口１２ａと、既設の覆工コンクリート２０ａと妻型枠２３との間の中間部分に設けられた中間部圧入打設口１２ｂとを含んでおり、トンネル覆工用型枠１０の天端部から覆工空間２１に突出するじゃま板部材２５が、覆工空間２１の周方向に延設すると共に（図４参照）、図３（ａ）～（ｃ）に示すように、中間部圧入打設口１２ｂの既設の覆工コンクリート２０ａ側に近接して配置されて設けられている。さらに、図３（ａ）～（ｃ）に示すように、じゃま板部材２５の既設の覆工コンクリート２０ａ側に近接して配置されて、エア抜きパイプ２７が、トンネル覆工用型枠１０の天端部から覆工空間２１の天面部に近接する部分に至る長さで突出して設けられている。複数のコンクリート圧入打設口１２ａ，１２ｂからコンクリート２２を同時に打設する際に、各々のコンクリート圧入打設口１２ａ，１２ｂから妻型枠２９側に向けて、打設したコンクリート２２を流出させると共に（図３（ａ）参照）、上流側からじゃま板部材２５に至ったコンクリート２２を当該じゃま板部材２６の部分で打ち上げさせて（図３（ｂ）参照）、当該じゃま板部材２５に近接する部分でエア抜きパイプ２７からエア抜きしながら、天端部４０ｃの覆工空間２１にコンクリート２２を充填させるようになっている（図３（ｃ）参照）。

また、本実施形態では、図３（ａ）～（ｃ）に示すように、トンネル４０の延長方向Ｘに間隔をおいて、トンネル覆工用型枠１０からトンネル４０の天端部４０ｃの覆工空間２１に進退可能に突出する伸縮バイブレータ２８が、複数箇所に設けられており、これらの伸縮バイブレータ２８によって締固めながら、天端部４０ｃの覆工空間２１にコンクリート２２を充填させるようになっている。

本実施形態では、トンネル覆工コンクリートの打設方法に用いるトンネル覆工用型枠１０は、トンネル４０の掘進方向Ｘに移動可能なスライドセントルとなっており、例えば１８～２２ｍ程度の延長を有するロングスパンのセントルとなっている。トンネル覆工用型枠１０は、ロングスパンのセントルとなっていること以外は、例えば特開２０１５－６７９４９号公報に記載されたトンネル覆工用型枠と、略同様の構成を備えている。

すなわち、トンネル覆工用型枠１０は、図１（ａ）～（ｃ）に示すように、トンネル４０の掘進方向Ｘに連結一体化された（図２（ａ）～（ｃ）参照）、複数の門型台車１３と、これらの一体化された門型台車１３によって支持されると共に、例えば吹付けコンクリートによる一次覆工２３によって覆われたトンネル４０の内周面に沿って配置されて、覆工空間２１の内側の型枠面を形成する型枠本体１４とを含んで構成されている。門型台車１３は、基台部１３ａと、基台部１３ａを支持する支柱脚部１３ｂとを備えている。支柱脚部１３ｂの下端には、トンネル４０の床面に敷設されたレール２４に沿って走行可能な走行部１３ｃが設けられており、これによってトンネル覆工用型枠１０は、トンネル４０の掘進方向Ｘに移動できるようになっている。

型枠本体１４は、一次覆工２３によって覆われたトンネル４０の内周面に沿った形状を備えるように組み付けられており、トンネル４０の内周面との間に所定の間隔をおいて配置されることにより、所定の厚さの覆工空間２１を形成する。また、型枠本体１４は、トンネル４０のアーチ形状部分４０ｂの上部の覆工空間２１を形成する上部型枠１４ａと、アーチ形状部分４０ｂの下部及び両側の側壁部分４０ａの覆工空間２１を形成する一対の側部型枠１４ｂと、一対の下端部型枠１４ｃとを含んで構成されている。上部型枠１４ａは、門型台車１３の基台部１３ａに設けられた複数の昇降ジャッキ１５ａによって、上下方向に昇降可能に支持されている。一対の側部型枠１４ｂは、上部型枠１４ａの両側の下端部に各々回転可能に接続されており、一対の下端部型枠１４ｃは、各々の側部型枠１４ｂの下端部に回転可能に接続されている。側部型枠１４ｂ及び下端部型枠１４ｃは、一端部が門型台車１３に連結された伸縮ジャッキ１５ｂ，１５ｃの他端部と連結しており、これらの伸縮ジャッキ１５ｂ，１５ｃを伸縮することで、側部型枠１４ｂや下端部型枠１４ｃを、上部型枠１４ａや側部型枠１４ｂに対して、回動できるようになっている。

これらによって、トンネル覆工用型枠１０は、昇降ジャッキ１５ａや伸縮ジャッキ１５ｂ，１５ｃを伸縮させることで、型枠本体１４を展開したり内側にまとめたりすることが可能になって、トンネル４０の内周面に沿うように型枠本体１４を組み付けたり、型枠本体１４を脱型した後にトンネル４０の内部で掘進方向Ｘに移動させたりできるようになっている。

本実施形態では、トンネル覆工用型枠１０は、例えば１８～２２ｍ程度の延長を有するロングスパンの型枠としたことで施工スパンを増大させて、工期の短縮を図ることができるようになっていることに加えて、好ましくは、前後方向（トンネルの掘進方向）Ｘの一方及び他方に２分割した状態となるように、分離可能な構成を備えている。トンネル覆工用型枠１０を一方及び他方に分離可能な構成としたことで、トンネル覆工用型枠１０の移動及びセットをロングスパンのまま一体として行えるようにして、移動及びセットの時間の短縮を図りつつも、例えばトンネル４０の坑口部分や断面拡幅部分等の、異なる断面部分の覆工コンクリート２０を施工する際に、これらの異なる断面部分の型枠の組み立てや打設したコンクリートの養生などのために、トンネル覆工用型枠１０を、移動することなく通常よりも長い期間、同じ位置に保持しておく必要がある場合でも、例えば一方の部分をそのまま保持しておき、異なる断面部分から外れた他方の部分を分離することで、分離した他方の部分を用いることによって、覆工コンクリート２０を形成する作業を進めることが可能になる。これによって、覆工コンクリート２０を形成するための工程が、異なる断面部分の影響によって長引くことになるのを、効果的に回避することが可能になる。

本実施形態では、トンネル覆工用型枠１０によって形成された、一次覆工２３で覆われたトンネルの４０内周面との間の覆工空間２１には、上述のように、２系統のコンクリートポンプ（コンクリートポンプ車）３０及び圧送配管３１を介して、コンクリート２２が供給されるようになっている。すなわち、本実施形態では、コンクリートポンプ３０は、図２（ａ）～（ｃ）に示すように、セットされたトンネル覆工用型枠１０を挟んだトンネルの掘進方向Ｘの前方及び後方に１台ずつ、２台配置されており、各々のコンクリートポンプ３０のホッパー部に、コンクリートミキサー車３２からコンクリート２２が投入されるようになっている。前後２台のコンクリートポンプ３０には、圧送配管３１が各々接続されている。これらの２系統の圧送配管３１を介して、２台のコンクリートポンプ３０から覆工空間２１に、コンクリート２２を同時に圧送して、供給できるようになっている。２系統のコンクリートポンプ２０及び圧送配管３１を用いることにより、覆工コンクリート２０を形成するための工程の進捗を、より効果的に早めることが可能になる。２台のコンクリートポンプ３０を用いる場合、これらの２台のコンクリートポンプ３０は、トンネル覆工用型枠１０を挟んだトンネルの掘進方向Ｘの前方又は後方の一方（片側）に、並べて配置することもできる。

２台のコンクリートポンプ２０に接続されてコンクリートを圧送する２系統の圧送配管３１は、各々、一端部がコンクリートポンプ３０に接続されて、セットされたトンネル覆工用型枠１０の内側に向けて、トンネル覆工用型枠１０の前後方向（トンネルの掘進方向）Ｘに延設して設けられた主配管３１ａと、主配管３１ａの他端部からロータバルブ３１ｃ（図１（ａ）～（ｃ）参照）を介してトンネル５０の幅方向の両側に枝分かれして設けられた分岐管３１ｂとを含んで形成されている。分岐管３１ｂは、曲折可能な可撓性を備える部分を有しており、可撓性を備える部分で適宜曲折させたり湾曲させたりすることによって、当該分岐管３１ｂを、下段の圧入接続口１１ａから上段の圧入接続口１１ｂに切り換えて接続したり、上段の圧入接続口１１ｂから天頂部のコンクリート圧入打設口１２ａ，１２ｂに切り換えて接続したりすることができるようになっている。

そして、本実施形態のトンネル覆工コンクリートの打設方法では、図１（ａ），（ｂ）に示すように、分岐管３１ｂが接続された圧入接続口１１ａ，１１ｂに至るまでの、当該圧入接続口１１ａ，１１ｂの下方の覆工空間２１に、コンクリート２２を流し込むことで供給した後に（図１（ａ），（ｂ）のドット部参照）、引き続いて当該圧入接続口１１ａ，１１ｂの上方の覆工空間２１に、当該圧入接続口１１ａ，１１ｂからコンクリート２２を圧入することで供給する（図１（ａ），（ｂ）の斜線部参照）、コンクリート流し込み圧入工程を含んでおり、下段の圧入接続口１１ａから上段の圧入接続口１１ｂに、圧送配管３１の分岐管３１ｂを接続する接続口１１ａ，１１ｂを切り換えながら、コンクリート流し込み圧入工程を繰り返して、トンネル４０の側壁部分４０ａからアーチ形状部分４０ｂのクラウン部４０ｃに至るまでの覆工空間２１に、コンクリート２２を打設するようになっている。

すなわち、本実施形態では、トンネル４０の側壁部分４０ａからアーチ形状部分４０ｂのクラウン部４０ｃに至るまでの、天頂部よりも下方のトンネル覆工用型枠１０には、コンクリートポンプ３０から延設する圧送配管３１の分岐管３１ｂを接続させる開閉可能な圧入接続口１１ａ，１１ｂが、上下方向に間隔をおいて複数段（２段）に設けられており、先ず下段に配置された圧入接続口１１ａに圧送配管３１の分岐管３１ｂを接続して、当該圧入接続口１１ａに至るまでの下方の覆工空間２１に、当該圧入接続口１１ａからコンクリート２２を流し込むことで供給する（図１（ａ）のドット部参照）。下段の圧入接続口１１ａから流し込んだコンクリート２２が、当該圧入接続口１１ａの高さ位置に至ったら、接続口を切り替えることなく、そのまま続けて下段の圧入接続口１１ａからコンクリート２２を圧入することで、当該圧入接続口１１ａの上方の覆工空間２１に、好ましくは上段の圧入接続口１１ｂとの間の中間部分の高さ位置に至るまで、コンクリート２２を供給する（図１（ａ）の斜線部参照）。これらによって、下段の圧入接続口１１ａにおける、コンクリート流し込み圧入工程が実施される。

下段の圧入接続口１１ａにおけるコンクリート流し込み圧入工程によって、下段の圧入接続口１１ａと上段の圧入接続口１１ｂとの間の中間部分の高さ位置に至るまで、下段の圧入接続口１１ａからコンクリート２２を圧入したら、分岐管３１ｂを接続させる接続口を、下段の圧入接続口１１ａから上段の圧入接続口１１ｂに切り換えて分岐管３１ｂを接続して、上段の圧入接続口１１ｂにおいて、同様にしてコンクリート流し込み圧入工程を繰り返す。すなわち、上段に配置された圧入接続口１１ａに接続された圧送配管３１の分岐管３１ｂから、当該圧入接続口１１ｂに至るまでの下方の覆工空間２１に、当該圧入接続口１１ｂからコンクリート２２を流し込むことで供給する（図１（ｂ）の上段のドット部参照）。上段の圧入接続口１１ｂから流し込んだコンクリート２２が、当該圧入接続口１１ｂの高さ位置に至ったら、接続口を切り替えることなく、そのまま続けて上段の圧入接続口１１ｂからコンクリート２２を圧入することで、当該圧入接続口１１ｂの上方の覆工空間２１である、トンネル４０のアーチ形状部分４０ｂのクラウン部４０ｃに至るまでの覆工空間２１に、コンクリート２２を供給する（図１（ｂ）の上段の斜線部参照）。これらによって、上段の圧入接続口１１ｂにおける、コンクリート流し込み圧入工程が実施される。

本実施形態では、最上段の接続口である上段の圧入接続口１１ｂにおいてコンクリート流し込み圧入工程を実施して、トンネル４０のアーチ形状部分４０ｂのクラウン部４０ｃに至るまでの覆工空間２１に、コンクリート２２を供給したら、トンネル４０のアーチ形状部分４０ｂの天端部（クラウン部）４０ｃの覆工空間２１にコンクリート２２を打設して充填する、天頂部充填工程が行われる。天頂部充填工程では、上述のように、トンネル４０の延長方向Ｘに間隔をおいてトンネル覆工用型枠１０の天端部に２箇所に設けられたラップ側圧入打設口１２ａ及び中間部圧入打設口１２ｂに、２台のコンクリートポンプ３０と接続する２系統の圧送配管３１の分岐管３１ｂを各々接続して、これらの圧入打設口１２ａ，１２ｂから、コンクリート２２を同時に圧入して注入することにより行なわれる。

また、本実施形態では、トンネル４０の天端部４０ｃの覆工空間２１において、中間部圧入打設口１２ｂの既設の覆工コンクリート２０ａ側に近接して配置されるじゃま板部材２５（図３（ａ）～（ｃ）参照）は、好ましくは硬化後の覆工コンクリート２０にひび割れ誘発目地を形成するための目地板２６を兼ねるようにして設けられている。すなわち、本実施形態では、トンネル覆工用型枠１０として、好ましくは例えば１８～２２ｍ程度の延長を有するロングスパンのものが用いられており、ロングスパンのトンネル覆工用型枠１０を用いた場合に、隣接する施工スパンの境目部分だけでは、コンクリートの乾燥収縮や温度収縮によるひび割れを十分に吸収できなくなって、乾燥収縮や温度収縮によるひび割れが施工スパンの中間部分で生じ易くなる。このため、本実施形態では、施工スパンの中間部分にひび割れを誘発させる誘発目地を形成することを目的として、図４に示すように、複数の目地板２６が、外側突出埋設部２６ａを、トンネル覆工用型枠１０の型枠本体１４による外周部分の型枠面１５から外側の覆工空間２１側に突出させて、トンネル覆工用型枠１０の内側に引抜き可能な状態で、覆工空間２１の周方向に連設配置されて設けられている。

本実施形態では、これらの連設配置された目地板２６のうち、トンネル４０の天端部４０ｃの覆工空間２１に連設される複数の目地板２６の外側突出埋設部２６ａが、一体となって、覆工空間２１の周方向に延設すると共に、トンネル覆工用型枠１０の天端部から覆工空間２１に突出する、中間部圧入打設口１２ｂの既設の覆工コンクリート２０ａ側に近接して配置されるじゃま板部材２５として機能することになる。

ここで、じゃま板部材２５を形成する目地板２６は、好ましくアルミニウム製又はスチール製の、例えば６～１０ｍｍ程度の厚さ（本実施形態では、９ｍｍ程度の厚さ）の金属ブレートを用いて、図５（ａ）に示すように、例えば縦幅が３００～６００ｍｍ程度、横幅が４００～７００ｍｍ程度（本実施形態では、縦幅が５００ｍｍ程度、横幅が７００ｍｍ程度）の大きさの、上辺部及び下辺部が僅かに湾曲する略矩形の正面形状を備えるように形成される。また、目地板２６は、トンネル覆工用型枠１０の型枠本体１４による外周部分の型枠面１５を挟んで、これの外側の覆工空間２１側に突出して配置される外側略半分の部分の外側突出埋設部２６ａと、トンネル覆工用型枠１０の型枠本体１４による外周部分の型枠面１５を挟んで、これの内側に突出して配置される内側略半分の部分の内側突出操作部２６ｂとを含んで構成されている。外側突出埋設部２６ａは、好ましくは高吸水性樹脂を含む摩擦低減材によって被覆されている。

外側突出埋設部２６ａは、図５（ｂ）に示すように、トンネル覆工用型枠１０の型枠本体１４に周方向に延設して設けられた挿入スリット１５ａを介して、覆工空間２１に向けて目地板２６が挿入された際に、トンネル覆工用型枠１０の型枠本体１４による外周部分の型枠面１５から、例えば２５０ｍｍ程度の突出高さで外側に突出するように配置される。また外側突出埋設部２６ａは、突出先端部から２００ｍｍ程度の部分が、先端に向けて厚さを例えば９ｍｍ程度から２ｍｍ程度に減少させた、テーパー加工部２６ｃとなっており、これによって覆工コンクリート２０の硬化後に目地板２６をトンネル覆工用型枠１０の内側に引き抜く操作を、よりスムーズに行なうことができるようになっている。

内側突出操作部２６ｂは、覆工空間２１に打設したコンクリートが硬化するまでの間、目地板２６をトンネル覆工用型枠１０に固定しておくための仮固定部として機能すると共に、コンクリートが硬化した後に目地板２６をトンネル覆工用型枠１０の内側に引き抜く際の、持手部として機能する部分であって、下辺部と近接する部分に、持ち手用のハンドル部２６ｄが、両側に突出して一体として設けられている。

型枠本体１４による外周部分の型枠面１５に、周方向に延設して設けられた挿入スリット１５ａを介して、覆工空間２１に向けて目地板２６の外側突出埋設部２６ａを挿入した状態で、例えばトンネル覆工用型枠１０の型枠本体１２の内側に溶接等により固着された支持鋼材１４ｄに、ハンドル部２６ｄの背面部分を、破断可能な点付け溶接等により接合することによって、目地板２６を、支持鋼材１４ｄに仮接合する。これによって、外側突出埋設部２６ａを覆工空間２１側に突出させた状態で、覆工コンクリート２０の周方向に連設配置される複数の目地板２６の各々を、トンネル覆工用型枠１０に、安定した状態で仮固定しておくことが可能になる。

また、覆工空間２１に打設したコンクリート２２が硬化した後に、目地板２６をトンネル覆工用型枠１０の内側に引き抜く際には、破断可能に点付け溶接等がなされたハンドル部２６ｃの背面部分の接合箇所を破断させ、仮固定された状態を開放することによって、目地板２６を引き抜く操作を行うことが可能になる。目地板２６を引き抜く操作は、好ましくは内側突出操作部２６ｂに設けられたハンドル部２６ｄを把持しながら、容易に行うことができる。

本実施形態では、図３（ａ）～（ｃ）に示すように、目地板２６によって形成されるじゃま板部材２５の既設の覆工コンクリート２０ａ側に近接して、エア抜きパイプ２７が配置されている。エア抜きパイプ２７は、例えば大栄工機株式会社製の「エアー抜き金具」等として知られる、公知の各種のエア抜き用のパイプ部材を用いることができる。エア抜きパイプ２７は、トンネル覆工用型枠１０の内側に引き抜き可能に設けることもでき、また、じゃま板部材２５の既設の覆工コンクリート２０ａ側に近接する部分に加えて、覆工空間２１の天面部分から空気を抜くのに適した、その他の部分にも設けることができる。

また、本実施形態では、上述のように、トンネル４０の延長方向Ｘに間隔をおいて、トンネル覆工用型枠１０からトンネル４０の天端部４０ｃの覆工空間２１に進退可能に突出する伸縮バイブレータ２８が、複数箇所に設けられている。伸縮バイブレータ２８は、例えば大栄工機株式会社製の「天端伸縮バイブレータ」等として知られる、公知の各種の伸縮バイブレータを用いることができる。天端部４０ｃの覆工空間２１に打設されたコンクリート２２を伸縮バイブレータ２８によって締固めながら、コンクリート２２を充填させることにより、より密実で品質の良好な、天端部４０ｃの覆工コンクリート２０を得ることが可能になる。

そして、本実施形態では、複数のコンクリート圧入打設口１２ａ，１２ｂである、ラップ側圧入打設口１２ａ及び中間部圧入打設口１２ｂからコンクリート２２を同時に打設する際に、各々のコンクリート圧入打設口１２ａ，１２ｂから妻型枠２９側に向けて、打設したコンクリート２２を流出させると共に（図３（ａ）参照）、上流側からじゃま板部材２６に至ったコンクリート２２を当該じゃま板部材２６の部分で打ち上げさせて（図３（ｂ）参照）、当該じゃま板部材２６に近接する部分でエア抜きパイプ２７からエア抜きしながら、天端部４０ｃの覆工空間２１にコンクリート２２を充填させるようになっている（図３（ｃ）参照）。

すなわち、ラップ側圧入打設口１２ａ及び中間部圧入打設口１２ｂから同時に圧入されて打設されたコンクリート２２は、これらの圧入打設口１２ａ，１２ｂの既設の覆工コンクリート２０ａ側に近接して、当該覆工コンクリート２０ａやじゃま板部材２６が存在していることで、既設の覆工コンクリート２０ａ側への流出が阻止されて、各々の圧入打設口１２ａ，１２ｂの付近で打ち上がると共に、各々の圧入打設口１２ａ，１２ｂから妻型枠２９側に向けて流出してゆくことになる（図３（ａ）参照）。各々の圧入打設口１２ａ，１２ｂから妻型枠２９側に向けて流出したコンクリートは、さらにコンクリート２２が圧入されることで、妻型枠２９側のじゃま板部材２６や当該妻型枠２９に至った後に、それ以上の妻型枠２９側への流出が阻止されて、じゃま板部材２６や当該妻型枠２９に沿って上方に打ち上がることになる（図３（ａ）、（ｂ）参照）。

コンクリート２２が、圧入打設口１２ａ，１２ｂからさらに圧入されると、ラップ側圧入打設口１２ａから打設されたコンクリート２２は、ラップ側圧入打設口１２ａ側の部分から覆工空間２１の天面部に至って、じゃま板部材２６側に向けて順次覆工空間２１に充填されて行くと共に、じゃま板部材２６に沿ってさらに打ち上がってゆく（図３（ｂ）参照）。また、中間部圧入打設口１２ｂから打設されたコンクリート２２は、じゃま板部材２６を乗り越えて、既設の覆工コンクリート２０ａ側にも流出して既設の覆工コンクリート２０ａ側のコンクリート２２と合流すると共に、中間部圧入打設口１２ｂ側の部分から覆工空間２１の天面部に至って、妻型枠２９側に向けて順次覆工空間２１に充填されて行く（図３（ｂ）参照）。

中間部圧入打設口１２ｂから打設されたコンクリート２２が覆工空間２１の天面部に至ると、じゃま板部材２６よりも覆工コンクリート２０ａ側の部分に残った空気が逃げ場を失って、覆工空間２１の天面部に近接する部分に空気溜りが生じ易くなるが、本実施形態では、じゃま板部材２６の既設の覆工コンクリート２０ａ側に近接して配置されて、エア抜きパイプ２７が、トンネル覆工用型枠１０の天端部から覆工空間２１の天面部に近接する部分に至る長さで突出して設けられている。これによって、じゃま板部材２６よりも覆工コンクリート２０ａ側の部分に残った空気を、エア抜きパイプ２７を介してトンネル覆工用型枠１０の内側に逃がすことで（図３（ｂ）参照）、じゃま板部材２６の付近で覆工空間２１の天面部分に空気溜りが生じるのを、効果的に抑制することが可能になる。

また、中間部圧入打設口１２ｂから打設されたコンクリート２２が、中間部圧入打設口１２ｂ側の部分から順次覆工空間２１の天面部に至って、妻型枠２９側に向けて覆工空間２１に充填されて行く際に（図３（ｂ）参照）、妻型枠２９よりもじゃま板部材２６側の部分に残った空気は、例えば妻型枠２９に形成された隙間等から、覆工空間２１の外側に排除することで、空気溜りが生じるのを効果的に抑制することが可能になる。妻型枠２９に近接する部分に、エア抜きパイプを、覆工空間２１の天面部に近接する部分に至る長さで突出して設けておくことにより、さらに効果的に、妻型枠２９よりもじゃま板部材２６側の部分に残った空気を、覆工空間２１の外側に排除することが可能になる。

そして、本実施形態のトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法によれば、上述のように、トンネル４０のアーチ形状部分４０ｃの天端部の覆工空間４１に、複数のコンクリート圧入打設口１２ａ，１２ｂからコンクリート２２を同時に打設する際に、中間部圧入打設口１２ｂの既設の覆工コンクリート２０ａ側に近接して、トンネル覆工用型枠１０の天端部から覆工空間２１に突出するじゃま板部材２５を設けたことで、両側の圧入打設口１２ａ，１２ｂから圧入されたコンクリートが合流して空気溜りが生じ易くなる部分をじゃま板部材２５の付近に限定すると共に、じゃま板部材２５の既設の覆工コンクリート２０ａ側に近接してエア抜きパイプ２７を設けたことで、空気溜りが生じ易くなる合流部分に残った空気をスムーズに排除できるようにすることで、覆工空間２１の天面部分に空気溜りが生じるのを効果的に抑制して、図３（ｃ）に示すように、天端部の覆工空間２１の全体に隙間なく、コンクリート２２を充填させることにより、品質の良好な天端部の覆工コンクリート２０を得ることが可能になる。

また、本実施形態では、トンネル４０の掘進方向Ｘに間隔をおいて、伸縮バイブレータ２８が、複数箇所に設けられており、天端部の覆工空間２１の全体にコンクリート２２を充填させた後も、これらの伸縮バイブレータ２８を用いて、充填されたコンクリート２２を締め固めることができるようになっている。充填後に行なわれるコンクリート２２の締固めは、例えば既設の覆工コンクリート２０ａ側からじゃま板部材２５側に向けて順番に行なって、締固めが完了した伸縮バイブレータ２８を、トンネル覆工用型枠１０の内側に順次引き下げるようにすることが好ましい。

さらに、本実施形態では、例えばコンクリート圧入打設口１２ａ，１２ｂからコンクリート２２を圧入して、天端部の覆工空間２１の全体にコンクリート２２を充填させた後も、引き続いてコンクリートポンプ３０から圧力を負荷し続けることで、充填されたコンクリート２２の加圧状態を維持したまま、天端部の覆工空間２１のコンクリート２２を締め固めるようにすることが好ましい。これによって、充填されたコンクリート２２を伸縮バイブレータ２８で締め固めることでコンクリート２２の充填高さが下がろうとしても、下がろうとした部分のコンクートを同時に補填することが可能になって、さらに密実性の高い覆工コンクリート２１を得ることが可能になる。また、充填されたコンクリート２２の加圧状態を維持したまま、伸縮バイブレータ２８をエア抜きパイプ２７側に向けて順番に稼働させつつ締め固めを行うことにより、残った空気をエア抜きパイプ２７の方に誘導して排除させることで、さらに密実な天端部の覆工コンクリート２１を得ることが可能になる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、じゃま板部材は、硬化後の覆工コンクリートにひび割れ誘発目地を形成するための目地板を兼ねるものである必要は必ずしも無く、また硬化後の覆工コンクリートから引き抜き可能に設けられている必要は必ずしも無い。トンネル覆工用型枠は、ロングスパンの型枠である必要は必ずしも無く、１０．５ｍ程度の長さの一般のトンネル覆工用型枠を用いた場合でも、施工スパンの中間部分にじゃま板部材を設けて、本発明のトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法を適用することができる。中間部圧入打設口は、既設の覆工コンクリートと妻型枠との間の中間部分に、間隔をおいて２箇所以上に設けることもでき、各々の中間部圧入打設口に近接して、じゃま板部材を設けることで、本発明のトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法を適用することができる。

１０トンネル覆工用型枠
１１ａ，１１ｂ圧入接続口
１２ａラップ側圧入打設口（コンクリート圧入打設口）
１２ｂ中間部圧入打設口（コンクリート圧入打設口）
１３門型台車
１４型枠本体
１５型枠面
２０覆工コンクリート
２０ａ既設の覆工コンクリート
２１覆工空間
２２コンクリート
２３一次覆工
２５じゃま板部材
２６目地板
２６ａ外側突出埋設部
２６ｂ内側突出操作部
２７エア抜きパイプ
２８伸縮バイブレータ
２９妻型枠
３０コンクリートポンプ（コンクリートポンプ車）
３１圧送配管
３１ａ主配管
３１ｂ分岐管
４０トンネル
４０ａ側壁部分
４０ｂアーチ形状部分
４０ｃ天端部（クラウン部）
Ｘトンネルの掘進方向

Claims

トンネル覆工用型枠を用いて覆工コンクリートを形成するトンネル覆工コンクリートの施工方法において、トンネルのアーチ形状部分の天端部の覆工空間にコンクリートを打設する際に用いるトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法であって、
トンネルの延長方向に間隔をおいて、トンネル覆工用型枠の天端部に複数設けられたコンクリート圧入打設口から、コンクリートを同時に打設して、天端部の覆工コンクリートを形成するようになっており、
複数のコンクリート圧入打設口は、先行して形成された既設の覆工コンクリートに近接する部分に設けられたラップ側圧入打設口と、既設の覆工コンクリートと妻型枠との間の中間部分に設けられた中間部圧入打設口とを含んでおり、
トンネル覆工用型枠の天端部から覆工空間に突出するじゃま板部材が、覆工空間の周方向に延設されると共に、前記中間部圧入打設口における既設の覆工コンクリート側に近接して配置されて設けられており、
エア抜きパイプが、前記じゃま板部材における既設の覆工コンクリート側に近接して配置されると共に、トンネル覆工用型枠の天端部から覆工空間の天面部に近接する部分に至る長さで突出して設けられており、
前記ラップ側圧入打設口及び前記中間部圧入打設口からコンクリートを同時に打設する際に、前記ラップ側圧入打設口及び前記中間部圧入打設口の各々に接続された２系統の圧送配管を用いて、各々の圧入打設口からコンクリートを流出させると共に、前記ラップ側圧入打設口から流出して前記じゃま板部材に至ったコンクリートが当該じゃま板部材の部分で打ち上げられて、前記中間部圧入打設口から流出するコンクリートと合流することで逃げ場を失って残った空気を、当該じゃま板部材に近接する部分の覆工空間の天面部分から前記エア抜きパイを介してエア抜きしながら、天端部の覆工空間にコンクリートを充填させるトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法。
トンネルの延長方向に間隔をおいて、トンネル覆工用型枠から天端部の覆工空間に進退可能に突出する伸縮バイブレータが、複数箇所に設けられており、これらの伸縮バイブレータによって締固めながら、天端部の覆工空間にコンクリートを充填させる請求項１記載のトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法。
打設されたコンクリートの加圧状態を維持したまま、天端部の覆工空間にコンクリートを充填させる請求項１又は２に記載のトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法。
前記じゃま板部材及び前記エア抜きパイプは、トンネル覆工用型枠の内側に引き抜き可能に設けられている請求項１～３のいずれか１項記載のトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法。
前記じゃま板部材は、硬化後の覆工コンクリートにひび割れ誘発目地を形成するための目地板を兼ねている請求項１～４のいずれか１項記載のトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法。
前記トンネル覆工用型枠が、１０．５ｍ以上の施工延長を有するロングスパンのトンネル覆工用型枠である請求項１～５のいずれか１項記載のトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法。
前記中間部圧入打設口は、既設の覆工コンクリートと妻型枠との間の中間部分に１箇所に設けられている請求項１～６のいずれか１項記載のトンネル覆工コンクリートの天端部打設方法。