JP7164195B2 - セントルの面板及びセントルの面板の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、トンネルの覆工コンクリートの成形に用いられるコンクリート型枠としてのセントルにおいて、そのセントルを構成し、コンクリート成形面を有する面板及び面板の加工方法，すなわちセントルの面板及びセントルの面板の加工方法に関するものである。

セントルには、覆工コンクリートの硬化後における覆工コンクリートからの離型性が要求される。
特許文献１に開示された技術は、一般的なコンクリート型枠に関するものであるように解釈される。そして、この特許文献１のコンクリート型枠においては、コンクリート型枠の表面に微細な凹凸を形成して、その凹凸に離型剤を保持できるようにしている。

また、特許文献２に開示された技術においては、セントルとして使用されるコンクリート型枠が開示されている。この特許文献２におけるコンクリート型枠においては、その表面にセラミック層を設けて、そのセラミック層により離型作用を確保できるようにしている。

特開昭６１－１８９９０６号公報 特開昭６２－５９７５９号公報

ところで、トンネル覆工コンクリートは、砂利などの骨材を含んだいわゆる生コンの状態で、セントルに形成された打設口からトンネルの内壁面とコンクリート型枠との間の間隔部分に吐出されて、その間隔部分に打設される。従って、コンクリートがセントルのコンクリート成形面上を流れ落ちるため、その成形面が前記骨材などによって削られる。この削られる現象は、前記打設口の下側において著しい。

特許文献１のコンクリート型枠においては、表面の微細な凹凸が著しく削られると、その削られた部分における離型剤の保持機能が低下する。このため、凹凸が著しく削られた部分と、あまり削られない部分との間にコンクリートからの離型作用に差異が生じる。そして、離型剤の保持機能が低下して、離型作用が低下した部分においては、コンクリートの成形面が粗状になる。その結果、コンクリートの成形面に面粗度のムラが生じて、コンクリートの成形面の外観品質が低下する。

特許文献２のコンクリート型枠において、成形面が削られるということは、セラミック層の表面側が剥落するということを意味する。このため、セラミック層の厚さや面粗度が変化し、場合によってはセラミック層が深く抉られる。従って、このようなコンクリート型枠を用いると、特許文献１のコンクリート型枠を用いた場合よりも、成形面の外観品質がさらに低下する結果となる可能性が高い。よって、このような場合はコンクリート成形面の外観品質がさらに大きく損なわれる。

そもそも、コンクリート型枠の表面にセラミック層を設ける構成は、コンクリート型枠の表面を粗状にして、その表面にセラミック層が塗布状に固着されるものであるため、セラミック層の固着には手間のかかる工程を要する。さらに、コンクリートの打設にともなってセラミック層の表面が剥落した場合は、セラミック層全体を剥がして新たなセラミック層を再度設ける必要があって、メンテナンスにも多大な手間がかかるものである。

本発明の目的は、打設口の下側におけるコンクリート成形面が削られることを抑制できるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、本発明のセントルの面板においては、トンネル覆工コンクリート成形用セントルの面板であって、前記面板にはコンクリートをトンネルの内周面と前記面板との間の間隔に対して打設するための打設口を透設するとともに、その打設口の下部側における前記コンクリート成形面には高硬度の硬化部を形成したことを特徴とする。

従って、開口からコンクリートが打設された場合、開口の下部側が削られることを抑制できる。その結果、コンクリート成形面全体の面粗度を均質にできて、良好な外観品質のコンクリート成形面を実現できる。

また、本発明は、トンネル覆工コンクリート成形用セントルの面板であって、前記面板にはコンクリートをトンネルの内周面と前記面板との間の間隔に対して打設するための打設口を透設するとともに、その面板のコンクリート成形面の全体に凹凸加工面を形成し、前記打設口の下部側における前記コンクリート成形面には高硬度の硬化部を形成したことを特徴とする。

以上のように構成されたセントルの面板は、開口の下部側におけるコンクリート成形面がコンクリート成形面の他の部分より高硬度の硬化部を有しているため、開口からコンクリートが打設された場合、開口の下部側が削られることを抑制できる。その結果、コンクリート成形面全体の面粗度を均質にできて、良好な外観品質のコンクリート成形面を実現できる。また、コンクリート成形面にセラミック層を設ける構成とは異なり、セラミック層を固着する工程や、剥がす工程が不要になって、セントルの製造やメンテナンスを簡素化できる。

また、本発明のセントルの面板の加工方法においては、前記セントルの面板の加工方法において、前記面板のコンクリート成形面に対してショットピーニングによって前記凹凸加工面及び前記硬化部を形成することを特徴とする。

従って、面板のコンクリート成形面全体に凹凸形状を容易に付与できて、そのコンクリート成形面において、離型剤を適切に保持できる。このため、コンクリート成形面からフォームを無理なく離型させることができて、良好な外観品質のコンクリート成形面を実現できる。そして、ショットピーニングの態様を選択することにより、高硬度の硬化部を容易に形成できる。

本発明によれば、打設口の下側におけるコンクリート成形面が削られることを抑制できるという効果を有する。

覆工コンクリートの打設前の状態を示す断面図。 覆工コンクリートの打設初期の状態を示す断面図。 覆工コンクリートの打設終期の状態を示す断面図。 覆工コンクリートの打設を終了した状態を示す断面図。 セントルを示す斜視図。 側部フォームを示す側面図。 天井部フォームを示す平面図。 湾曲されたフォームに対するショットピーニング状態を示す断面図。 点検口蓋板に対するショットピーニング状態を示す断面図。 面板単体に対するショットピーニング状態を示す断面図。 転圧ローラを用いた加工方法を示す簡略断面図。 転圧ローラを用いた加工方法を示す簡略断面図であって、図１１とは異なる部分で切断して示す簡略断面図。 覆工コンクリートを有するトンネルを示す断面図。 変更例を示す断面図。

（第１実施形態）
本発明を具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。
本実施形態は、図１３に示すように、トンネル１００の内部に覆工コンクリート１０１を打設するために実施されるものである。

図１及び図５に示すように、全体としてアーチ型をなすセントル１１は、トンネル１００内において図示しない支持枠上に支持され、複数枚のセグメント化されたフォーム１２～１４によって構成されている。本実施形態において、セントル１１は、下側から順に、セントル１１の下部を構成する下部フォーム１２，セントル１１の側部を構成する側部フォーム１３及びセントル１１の上部である天井部を構成する天井部フォーム１４によって形成されている。下部フォーム１２，側部フォーム１３及び天井部フォーム１４は、トンネル１００の周方向において連結され、さらに、トンネル１００の延長方向において並設されるとともに、連結される。

図５，図６及び図７に示すように、各フォーム１２～１４は、湾曲した面板１２１，１３１，１４１を有しており、これらの面板１２１，１３１，１４１の外側面がそれぞれコンクリート成形面１２２，１３２，１４２になっている。面板１２１，１３１，１４１の両幅端には補強部材１２３，１３３，１４３が設けられている（図１～図４参照）。

図６に示すように、側部フォーム１３の面板１３１には、セントル１１の周方向である長手方向の両端部に位置し、コンクリート成形面１３２に位置する開口としての下部点検口１５及び上部点検口１６が形成されている。下部点検口１５は、セントル１１の周方向の下部側に、上部点検口１６はセントルの周方向の上部側に位置する。

図７に示すように、天井部フォーム１４の面板１４１には、セントル１１の周方向である長手方向の両端部に位置し、コンクリート成形面１４２に位置する開口としての一対の下部点検口１７と、周方向の中間部に位置する同じく開口としての一対の中間部点検口１８とが形成されている。同じく天井部フォーム１４には、周方向の中央部である頂部に位置する開口としての頂部点検口１９が形成されている。

下部フォーム１２の面板１２１には点検口が設けられていない。なお、図５においては、理解を容易にするために、各点検口１５～１９を大きめに描き、面板１２１，１３１，１４１は厚めに描いている。

図６及び図７に示すように、各点検口１５～１９には、点検口蓋２１，２２が着脱可能に設けられる。適当位置の点検口１５～１９の点検口蓋２２には打設口２３が透設されており、その打設口２３には、打設口蓋２４が着脱可能に設けられる。打設口２３を有する点検口蓋２２は、頂部点検口１９に必須的に設けられ、それ以外の点検口１５～１８には、例えば、頂部点検口１９からひとつおきの点検口１５，１７に設けられる。当然、ひとつおきの点検口１５，１７以外の点検口１６，１８に対して打設口２３を有する点検口蓋２２が設けられてもよい。前記点検口蓋２１，２２及び打設口蓋２４は、フォーム１２～１４の面板を構成する。従って、点検口蓋２１，２２及び打設口蓋２４は前記コンクリート成形面１２２，１３２，１３２の一部を構成する。

そして、各点検口１５～１９に点検口蓋２１，２２が嵌合されて、各点検口１５～１９が閉鎖された状態で、打設口２３にコンクリート供給パイプ（図示しない）が接続される。そして、図１～図４に示すように、前記コンクリート供給パイプを介して、下側の打設口２３から順に各フォーム１２～１４のコンクリート成形面１２２，１３２，１４２とトンネル１００の内周面との間の間隔部分に対して生コン状態のコンクリート１０１が供給される。前記間隔部分に対するコンクリート１０１の打設後、打設口２３は打設口蓋２４によって閉鎖される。

このようにすることにより、図１～図４に示すように、前記間隔部分にその下側から天井部に向かってコンクリート１０１が充填される。そして、そのコンクリート１０１が養生されて、硬化された後に、セントル１１が離型されて、撤去される。

そして、本実施形態においては、点検口蓋２１，２２及び打設口蓋２４を含む各フォーム１２～１４のコンクリート成形面１２２，１３２，１４２の全体には、多数（無数に近い）の凹部を連続して分布させた凹凸加工面３０が形成されている。この凹凸加工面３０の凹部は離型剤を保持するためのものであって、球面状に形成されている。

図６に示すように、側部フォーム１３の面板１３１のコンクリート成形面１３２において、下部点検口１５の下側，上部点検口１６の上側及び下部点検口１５と上部点検口１６との間の部分には、表面硬度を他の部分より高くした硬化部２６（濃いグラデーション部分）が延長されている。

図７に示すように、天井部フォーム１４のコンクリート成形面１４２において、頂部点検口１９，中間部点検口１８，下部点検口１７の間の部分と、下部点検口１７の下側には、硬化部２６（濃いグラデーション部分）が形成されている。

図６及び図７に示すように、前記各点検口蓋２１，２２及び打設口蓋２４の各コンクリート成形面には硬化部２６（濃いグラデーション部分）が形成されている。ただし、前記頂部点検口１９専用の打設口蓋２４であれば、硬化部２６は必ずしも必要ではなく、凹凸加工面３０のみでもよい。

各硬化部２６は、前記コンクリート成形面１２２，１３２，１４２の硬化部２６以外の部分より硬度が高くなる硬化処理が施されることによって、形成されている。
図８及び図９に示すように、点検口蓋２１，２２及び打設口蓋２４を含む前記コンクリート成形面１２２，１３２，１４２の凹凸加工面３０は、その成形面１２２，１３２，１４２の全体に対して、ショットピーニング装置のショットノズル３１から鋼球が投射されることにより形成される。従って、凹凸加工面３０は、鋼球の周面形状にならう曲面状である球状凹面を有する凹部の連続形状になる。

前記各硬化部２６は、同硬化部２６の形成予定位置に対して再度ショットピーニングが施されることによって形成される。従って、この硬化部２６においても、凹凸加工面３０と同様に、鋼球の周面形状にならう球状凹面の凹部が連続する。このため、硬化部２６も凹凸加工面３０の一部を構成する。この場合、硬化部２６の形成に際しては、再度のショットピーニング以外に、硬化予定部の投射において投射される鋼球を硬度の高いものや比重の大きいものに切換えたり、硬化予定部の投射において投射圧力を高くしたりするようにしてもよい。なお、再度のショットピーニングは、その回数は複数回であってもよい。

次に、以上のように構成されたセントル１１の作用を説明する。
実施形態の下部フォーム１２，側部フォーム１３及び天井部フォーム１４がセントル１１の組立部材として用いられる。そして、点検口蓋２１，２２及び打設口蓋２４を含むコンクリート成形面１２２，１３２，１４２の全体に離型剤が塗布される。塗布された離型剤は、凹凸加工面３０の凹部に保持される。

この状態で、図１～図４に示すように、コンクリート成形面１２２，１３２，１４２とトンネル１００の内周面との間の間隔部分に打設口２３を介して生コン状態のコンクリート１０１が打設される。このとき、生コン状態のコンクリート１０１は、打設口２３の位置から側部フォーム１３，天井部フォーム１４，点検口蓋２１，２２及び打設口蓋２４のコンクリート成形面１３２，１４２上を流れ落ちる。このため、側部フォーム１３，天井部フォーム１４，点検口蓋２１，２２及び打設口蓋２４のコンクリート成形面１２２，１３２，１４２に対してコンクリート１０１に混入された骨材などによる切削負荷が作用する。なお、下部フォーム１２のコンクリート成形面１２２は、下側ほど後退する起立した湾曲面であるため、骨材などによる切削負荷は小さい。

その切削負荷は、特に、打設口２３の下部側に与えられる。しかも、コンクリート成形面１３２，１４２が上向き度合いが大きい部分に対して高い切削負荷が作用する。この場合、本実施形態においては、打設口２３の下部側に硬化部２６が形成されている。このため、打設口２３の下部側に、コンクリート１０１によって大きなダメージが与えられることを回避できる。

従って、フォーム１２～１４，点検口蓋２１，２２及び打設口蓋２４のコンクリート成形面１２２，１３２，１４２で成形されるコンクリート１０１の表面の面粗度を均等状態に維持できる。このため、コンクリート１０１の表面にムラが生じることを回避できて、成形されたコンクリート表面の外観品質を向上できる。

本実施形態においては、以下の効果がある。
（１）打設口２３の下部側におけるコンクリート成形面１２２，１３２，１４２には高硬度の硬化部２６を形成したことにより、打設口２３の下部側におけるコンクリート成形面１２２，１３２，１４２が受けるダメージを抑制できる。このため、コンクリート表面の外観品質を良好にできる。

（２）フォーム１２～１４，点検口蓋２１，２２及び打設口蓋２４のコンクリート成形面１２２，１３２，１４２全体の面粗度を均等状態に維持できるため、コンクリート１０１の成形された表面にムラが生じることを回避でき、成形されたコンクリート表面の外観品質を向上できる。

（３）ショットピーニングを２回以上実施したり、鋼球の投射圧力を高くしたりすることなどによって硬化部２６を形成できるため、セラミック等の他の部材が不要で、潤滑剤を保持するための構成の加工が容易である。また、セラミックを設けるための工程や設備が不要であるため、加工工程を簡素化できる。さらには、セラミックの剥離や塗替えが不要であるため、メンテナンスも簡略化できる。

（４）硬化部２６が、点検口１５～１９や、打設口２３の下部などに対して部分的に形成されていることにより、硬化部２６の形成のためのショットピーニングを容易に行うことができる。

（５）硬化部２６が上向きのコンクリート成形面で、コンクリートによる切削負荷が大きくなる面に形成されている。言い換えれば、切削負荷が小さいところには硬化部２６を形成する必要性が低いため、硬化部２６の形成のための手間を少なくできる。

（６）凹凸加工面３０や硬化部２６を鋼球によるショットピーニングによって形成すれば、多数（無数に近い）の凹部が球状面によって形成されるため、その凹部に応力集中が生じることを回避できる。従って、フォーム１２～１４，点検口蓋２１，２２及び打設口蓋２４を高強度なものとすることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

本実施形態は、凹凸加工面３０及び硬化部２６を転圧加工によって形成するものである。
図１１及び図１２に示すように、転圧加工のための装置においては、支持ローラ４１が設けられるとともに、その支持ローラ４１と対応する位置に転圧ローラ４２が配置されている。両ローラ４１，４２の間にフォーム１２～１４として組み立てられる前の湾曲されていない平板状の面板１２１，１３１，１４１の単体が挟持される。そして、両ローラ４１，４２の回転により、面板１２１，１３１，１４１が両ローラ４１，４２による挟持状態で一方向に送られる。この場合、支持ローラ４１の外周面はフラットであるが、転圧ローラ４２の外周面の全体には、先端を球面にした多数の突起４３，４４が連続して形成されている。そして、この突起４３，４４のうち、ローラ軸方向の中央部の環状領域に位置する突起４４は、他の部分の突起４３より高く形成されている。

従って、回転する支持ローラ４１と転圧ローラ４２との間に面板１２１，１３１，１４１を通すことにより、突起４３，４４により、面板１２１，１３１，１４１の一側面全体に離型剤を保持可能にした凹凸加工面３０が形成される。このため、この一側面がコンクリート成形面１２２，１３２，１４２となる。

加えて、転圧ローラ４２の軸方向中央部の突起４４は高く突出されているため、この突起４３で転圧される部分は高硬度になり、この部分に硬化部２６が形成される。
また、図示はしないが、点検口蓋２１，２２及び打設口蓋２４を構成する単板であって、湾曲形成される前の平板状態の同単板も同様に支持ローラ４１と転圧ローラ４２とにより転圧加工される。このため、点検口蓋２１，２２及び打設口蓋２４を構成する単板に対しても凹凸加工面３０や硬化部２６が形成される。

よって、この面板１２１，１３１，１４１及び点検口蓋２１，２２及び打設口蓋２４用の単板をフォーム１２，１３，１４として組み立てれば、前記第１実施形態と同様な作用を得ることができる。なお、下部フォーム１２の面板１２１のコンクリート成形面１２２には、硬化部２６が必ずしも必要ではないため、下部フォーム１２は、高い突起４４を有しない転圧ローラ４２によって転圧加工してもよい。

本実施形態においては、以下の効果がある。
（７）凹凸加工面３０及び硬化部２６を転圧ローラ４２によって転圧加工できるため、加工効率を向上できる。

（変更例）
本発明は前記第１，第２実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様で具体化することも可能である。

・硬化部形成のためのショットピーニングの方法を変更すること。例えば、硬化予定部に対して他の部分より長時間ショットピーニングしたり、セラミックなど、鋼球以外の投射材によってショットブラストした後に、鋼球によってショットピーニングしたりすること。

・図１０に示すように、平板状の面板，点検口蓋，打設口蓋に対してショットピーニングによって凹凸加工部や硬化部を形成すること。図１０は、側部フォーム１３の面板１３１を示す。

・硬化予定部に対して、ショットピーニングや転圧加工以外の他の硬化処理を行って、硬化部を形成すること。例えば、溶融した金属やセラミックなどを硬化予定部に対して打ち付けることによって析出させることにより、硬化部を形成すること。

・面板１２１，１３１，１４１に凹凸加工を施すことなく、打設口２３の下部側におけるコンクリート成形面１２２，１３２，１４２に高硬度の硬化部を形成すること。このためには、例えば、図１４に示すように、打設口２３の下部側における前記コンクリート成形面１２２，１３２，１４２の裏面側（前記コンクリート成形面１２２，１３２，１４２の反対側）の部分を転圧ローラ５１によって押圧して硬化させること。図１４において、５２は、コンクリート成形面１２２，１３２，１４２側に位置する支持ローラを示す。

・面板１２１，１３１，１４１の外側面に離型作用を得るようにしたセラミック層を設けた構成において、打設口２３の下部側におけるコンクリート成形面に高硬度の硬化部を形成すること。この硬化部は、例えば、硬化部以外の部分と比較して高硬度のセラミックを用いて構成する。

１１…セントル
２３…打設口
２６…硬化部
３０…凹凸加工面
１２１…面板
１２２…コンクリート成形面
１３１…面板
１３２…コンクリート成形面
１４１…面板
１４２…コンクリート成形面

Claims (5)

1. トンネル覆工コンクリート成形用セントルの面板であって、
   前記面板にはコンクリートをトンネルの内周面と前記面板との間の間隔に対して打設するための打設口を透設するとともに、その面板のコンクリート成形面の全体に凹凸加工面を形成し、前記打設口の下部側における前記コンクリート成形面には他の部分より高硬度の硬化部を形成したセントルの面板。
2. 前記凹凸加工面は、曲面状の凹部を連続して形成した請求項１に記載のセントルの面板。
3. 請求項１または２に記載のセントルの面板において、その面板のコンクリート成形面に対してショットピーニングによって前記凹凸加工面及び前記硬化部を形成するセントルの面板の加工方法。
4. 前記コンクリート成形面全体にショットピーニングを施し、次いで、硬化予定部に再度ショットピーニングを施す請求項３に記載のセントルの面板の加工方法。
5. 前記コンクリート成形面全体にショットピーニングを施すとともに、硬化予定部の投射圧力を他の部分より高くする請求項３に記載のセントルの面板の加工方法。

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