JP7047195B1 - コンクリート締固め装置及びトンネル覆工用型枠 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、打設空間は特に覆工コンクリートの厚み方向に狭隘であるため、単に圧送管からコンクリートを吐出するだけでは、均一な品質を維持しつつ、打設空間内に満遍なく行きわたらせることは難しい。
このため、従来技術では、作業員が型枠体の側方の検査窓から打設空間内にバイブレータを繰り出し、バイブレータでコンクリートを加振することで締め固めを行っている。
また、特許文献1には、複数の作業員が、型枠体の頂部の検査窓から型枠体の側面に向けてバイブレータを吊り下ろし、コンクリートの打設に合わせて引き上げて締め固める技術が開示されている。
<1>側方の検査窓から締め固める方法は、打設空間内のコンクリートを満遍なく締め固めるために、狭隘な型枠体内を作業員が水平方向に移動し、検査窓ごとにバイブレータを繰り出し/引き入れて作業を行うため、作業性が悪い。また、コンクリート面の上昇に合わせて、上段の検査窓に移動しながら締固めを繰り返す必要があるため、作業員の肉体的負担が大きい。
<2>頂部の検査窓から締め固める方法は、吊り下げたバイブレータの操作が難しく、特に打設空間の下方において実際の打設状況や締固め状況を目視できないため、作業精度と作業効率が悪い。
<3>いずれの方法も、コンクリートの打設に合わせて適時に締固めを行うためには、作業に熟練した複数名の作業員が必要であり、近年の労働力不足を背景として人件費が嵩み、施工コストを圧迫する。
<4>いずれの方法も、隣り合う検査窓の中間部にバイブレータを下ろすのが難しいため、締固めにムラが生じやすい。
<1>バイブレータの軸方向及び周方向の移動を遠隔操作により連続的に実施できるため、締固めの作業効率が非常に高い。
<2>操作に熟練を要さず、作業員1人で操作できるため、施工の省力化を達成することができる。
<3>作業員が型枠体内を移動/昇降することなく操作できるため、作業員の肉体的負担が少ない。
<4>コンクリートを連続して円滑に締め固められるため、覆工コンクリートの高い品質を確保することができる。
なお、本発明における「周方向」とは型枠体の周面に沿った方向を、「軸方向」とはトンネル覆工用型枠の長手方向に沿った方向を意味する。
<1>全体の構成(図1)
本発明のコンクリート締固め装置1は、トンネル覆工用型枠Aを用いた覆工コンクリートの施工において、打設空間S内に打設したコンクリートCを締め固めるための装置である。
コンクリート締固め装置1は、型枠体A2の外周面上に配置した長尺状のガイドレール10と、ガイドレール10を型枠体A2の外周面に沿って周方向に平行移動させる周スライド手段20と、ガイドレール10の移動体12をガイドレール10に沿って軸方向に移動させる軸スライド手段30と、移動体12から吊り下げたバイブレータ40と、を少なくとも備える。
打設空間Sは、コンクリートCを打設するための空間である。
打設空間Sは、型枠体A2の外周面とトンネルの吹付けコンクリート面(不図示)との間に画設される。
打設空間Sの前後は、型枠体A2の妻部に並列した妻板(不図示)と、前工区で構築した覆工コンクリートの妻部によってそれぞれ封鎖される。
ガイドレール10は、バイブレータ40をガイドして打設空間S内を移動させる部材である。
ガイドレール10は、長尺状のレール本体11と、レール本体11上に移動自在に設置した移動体12と、を少なくとも備える。
本例では、レール本体11の下部(この場合型枠体A2側)に、複数のキャスタ13を付設する。
キャスタ13の車軸は、型枠体A2の軸方向に平行する。
キャスタ13によって、型枠体A2上においてレール本体11を円滑に移動させることができる。
本例では、レール本体11の両端部付近に2つのプーリー14を付設する。
プーリー14には、後述する巻取りワイヤ32を架け渡す。
レール本体11は、移動体12の移動をガイドするレールである。
レール本体11は、型枠体A2の長さに対応する長さ、すなわち型枠体A2の長さに略等しく、型枠体A2の長さを超えない程度の長さを備える。
本例ではレール本体11として断面略H型の形鋼を採用する。
レール本体11には、後述する巻上げワイヤ22で吊るための複数の連結金具を付設する。
移動体12は、バイブレータ40を吊って移動させる部材である。
移動体12は、レール本体11に沿って移動可能な機構を備える。
詳細には例えば、複数のガイドローラ12aを備え、ガイドローラ12aによってレール本体11のフランジを上下両面から挟み込むことで、離脱することなくレール本体11上を移動することができる。
移動体12の上部(この場合吹付コンクリート面側)には、後述するバイブレータ40のケーブル42を保持する保持部12bを付設する。
なお移動体12の構造は上記に限らず、要はレール本体11上を移動でき、かつケーブル42を保持可能な構造であればよい。
周スライド手段20は、ガイドレール10を型枠体A2の外周面に沿って周方向に移動させる手段である。
本例では周スライド手段20として、型枠体A2内に設置した3機の巻上機21と、各巻上機21とレール本体11を連結した3本の巻上げワイヤ22と、の組み合わせを採用する。
巻上機21は、例えば電動ウインチである。
巻上機21は、型枠体A2内における頂部の検査窓A3の近傍に設置する。
巻上げワイヤ22は、巻上機21から頂部の検査窓A3を通って型枠体A2の外へ延出し、型枠体A2の外周面に沿って下方へ伸びて、レール本体11の連結金具と連結する。
各巻上機21を同時に稼働させることで、巻上げワイヤ22を巻上げ又は巻き出し、ガイドレール10を型枠体A2の外周面に沿って周方向に平行移動させることができる。
なお、周スライド手段20は上記の構成に限らず、例えばレール本体側に巻上機を付設する構成等であってもよい。
軸スライド手段30は、移動体12をガイドレール10に沿って軸方向に移動させる手段である。
本例では軸スライド手段30として、レール本体11上に設置した巻取機31と、巻取機31と移動体12を連結した巻取りワイヤ32と、の組み合わせを採用する。
巻取機31は、例えば電動のケーブル巻取機である。
巻取機31は、レール本体11におけるいずれかの端部付近に設置する。
巻取りワイヤ32は、中間部で移動体12と連結し、レール本体11の両端付近に設けた2つのプーリー14間にループ状に架け渡す。
巻取機31を稼働させることで、巻取りワイヤ32を巻取り、移動体12をレール本体11に沿って移動させることができる。
また、巻取りワイヤ32は2つのプーリー14間にループ状に架け渡されているため、巻取機31の回転方向を逆転させることで、移動体12を逆方向に移動させることができる。
巻取機31の操作は、検査窓A3から手を伸ばして直接行ってもよいし、有線又は無線手段によって、型枠体A2から遠隔して行ってもよい。
なお、軸スライド手段30は上記の構成に限らず、例えばスプロケットとチェーンの組み合わせであってもよい。
バイブレータ40は、コンクリートCを締め固めるための装置である。
バイブレータ40は、加振機能を持つバイブレータ本体41と、バイブレータ本体41を吊るすと共に電力を供給するケーブル42と、を少なくとも備える。
ケーブル42は、バイブレータ本体41との接続部付近で移動体12の保持部12bに連結して、バイブレータ本体41を移動体12から吊るす。
ここで、本例では、ケーブル42を保持部12bに固定するが、例えば保持部12bをループ構造として、ケーブル42をループ内に挿通するだけでもよい。この場合、ケーブル42を操作することで、バイブレータ本体41の高さを微調整することができる。
トンネル覆工用型枠Aは、トンネル内を少なくともトンネル延長方向に移動可能な基台A1と、基台A1上に昇降自在に架設した型枠体A2と、型枠体A2を内外に連通する検査窓A3と、を少なくとも備える。
基台A1は、概ね門形に組んだ複数の鋼材をトンネル延長方向に連結してなる枠状体である。
基台A1の下部には移動用の車輪を備える。
基台A1と型枠体A2の間には、コンクリートCの打設時に型枠体A2を展開する展開装置を備える。
型枠体A2には、本発明のコンクリート締固め装置1を備える。
本例では、型枠体A2として、SS400の鋼製型枠を採用する。ただし型枠体A2の素材はこれに限らず、ステンレス製、FRP製等であってもよい。
検査窓A3は、矩形を呈し、型枠体A2を内外に貫通する。
検査窓A3は、ヒンジ式の遮蔽板を備え、工程に合わせて遮蔽板を開閉して使用する。
検査窓A3の位置と数は、トンネル覆工用型枠Aの設計に応じて適宜設定する。
本発明のコンクリート締固め装置1は、例えば以下の手順で使用する。
なお、以下の作業は型枠体A2の両側において同時に行う。
頂部の検査窓A3から型枠体A2の外側に巻取りワイヤ32を伸ばし、型枠体A2上にガイドレール10を配置して、巻取りワイヤ32の先端をレール本体11に接続する。
頂部の検査窓A3から型枠体A2の外側にバイブレータ40のケーブル42を伸ばし、先端付近を移動体12の保持部12bに連結して、バイブレータ本体41を移動体12から吊るす。
型枠体A2の妻部に複数の妻板を敷き並べて妻部を塞ぐ。
これによって、型枠体A2と吹付コンクリート面の間に打設空間Sが画設される。
ただし、打設空間Sの頂部は妻板で塞がず、ガイドレール10の回収用に一部開放しておく。
側面下方の検査窓A3を開き、検査窓A3から打設空間S内にコンクリート圧送管を突き出して、打設空間S内にコンクリートCを打設する。
なお、コンクリート面が打設作業中の検査窓A3に近づいたら、下段の検査窓A3を封鎖し、上方の検査窓A3に移動して、そこからコンクリートCの打設を続ける。
コンクリートCの打設と平行して、コンクリートCを締め固める。
詳細には、バイブレータ本体41の加振部をコンクリートC内に差し入れて、バイブレータ本体41でコンクリートCを締め固める。
一部を締め固めたら、巻取機31を稼働させ、巻取りワイヤ32を繰り入れ/繰り出すことで、バイブレータ本体41をレール本体11に沿って軸方向に移動させ、コンクリートCを軸方向にわたって満遍なく締め固める。
バイブレータ本体41の位置は、コンクリートCの打設状況と締固め状況を見ながら適宜調整する。
コンクリート面が一定の高さまで上がったら、複数の巻上機21を同時に稼働して巻上げワイヤ22を巻き上げ、ガイドレール10を型枠体A2の外周面に沿って上方へ移動させる。
上記<7.3>~<7.5>の作業を下方から上方へ繰り返す。
コンクリート面が型枠体A2の頂部に達したら、移動体12からバイブレータ40を取り外して、バイブレータ40を検査窓A3内へ回収する。
ガイドレール10は、型枠体A2の頂部から、打設空間Sの妻部に確保した開口を通して軸方向に引き出して回収する。
本例では、バイブレータ本体41に浮体であるブイ43を付設する(図6)。
ブイ43は、コンクリートC中においてバイブレータ本体41を浮揚可能な重量及び体積を備える。
ブイ43がコンクリートCの打設面に浮かぶことで、バイブレータ本体41をコンクリートCの打設高さに自動的に追従させることができる。
本例の場合、暗くて視認が困難な打設空間S内であっても、バイブレータ本体41の位置を打設面に確実に追従させて、締固めの施工精度を高めることができる。
10 ガイドレール
11 レール本体
12 移動体
12a ガイドローラ
12b 保持部
13 キャスタ
14 プーリー
20 周スライド手段
21 巻上機
22 巻上げワイヤ
30 軸スライド手段
31 巻取機
32 巻取りワイヤ
40 バイブレータ
41 バイブレータ本体
42 ケーブル
43 ブイ
A トンネル覆工用型枠
A1 基台
A2 型枠体
A3 検査窓
C コンクリート
S 打設空間
Claims (7)
- 略半筒状の型枠体を備えるトンネル覆工用型枠において、前記型枠体の外周面と吹付けコンクリート面との間に打設したコンクリートを締め固めるための、コンクリート締固め装置であって、
長手方向を前記トンネル覆工用型枠の軸方向に向けて前記型枠体の外周面上に配置した長尺状のレール本体と、前記レール本体上に設置した移動体と、を有する、ガイドレールと、
前記ガイドレールを、前記型枠体の外周面に沿って前記トンネル覆工用型枠の周方向に平行移動可能な、周スライド手段と、
前記移動体を、前記レール本体に沿って前記トンネル覆工用型枠の軸方向に移動可能な、軸スライド手段と、
前記移動体から下方に吊り下げたバイブレータと、を備えることを特徴とする、
コンクリート締固め装置。 - 前記周スライド手段が、前記型枠体内に設置した巻上機と、前記巻上機と前記レール本体とを連結した巻上げワイヤと、を備え、前記巻上げワイヤが、前記型枠体の検査窓を通って前記型枠体の内外を連通することを特徴とする、請求項1に記載のコンクリート締固め装置。
- 異なる検査窓を通る複数の巻上げワイヤで、前記前記ガイドレールを前記型枠体の外周面に沿って平行移動させることを特徴とする、請求項2に記載のコンクリート締固め装置。
- 前記ガイドレールが、前記レール本体の両端部付近に設けた2つのプーリーを備え、前記軸スライド手段が、前記レール本体上に設置した巻取機と、前記巻取機と前記移動体とを連結した巻取りワイヤと、を備え、前記巻取りワイヤを、前記2つのプーリーの間にループ状に架け渡したことを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のコンクリート締固め装置。
- 前記ガイドレールが、前記レール本体の下部に設けた複数のキャスタを備えることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のコンクリート締固め装置。
- 前記バイブレータが、バイブレータ本体と、前記バイブレータ本体に付設したブイと、を備え、前記ブイが、前記バイブレータ本体をコンクリート内に浮揚可能な浮力を有することを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のコンクリート締固め装置。
- トンネル工事において覆工コンクリートを成型するためのトンネル覆工用型枠であって、
トンネル内を移動可能な基台と、
前記基台上に架設した型枠体であって請求項1乃至6のいずれか一項に記載のコンクリート締固め装置を有する型枠体と、を備えることを特徴とする、
トンネル覆工用型枠。
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