JP7224004B1

JP7224004B1 - インバート施工装置及びインバート施工方法

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Publication number: JP7224004B1
Application number: JP2021202120A
Authority: JP
Inventors: 春陽張
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2021-12-14
Filing date: 2021-12-14
Publication date: 2023-02-17
Anticipated expiration: 2041-12-14
Also published as: JP2023087702A

Abstract

【課題】キャンバー角が調整可能な車輪を備え走行面が曲面の場合でも安定的な走行が可能なインバート施工装置及びこれを用いたインバート施工方法を提供する。【解決手段】このインバート施工方法に用いるインバート施工装置８０は、車体に対し略垂直な第１の車輪２２ａと、キャンバー角を調整可能な第２の車輪２２ｂとを有している。そして、第２の車輪２２ｂのキャンバー角を覆工１の下端やインバートの左右の側底部２の曲面に合わせて調整することで、第２の車輪２２ｂによる覆工１の下端や左右の側底部２での走行が可能となる。これにより、走行面が曲面となる場合でもインバート施工装置８０を安定して走行させることができる。また、このインバート施工装置８０は、第１の車輪２２ａと第２の車輪２２ｂとを個別に有するため、第１の車輪２２ａを用いた平面での走行と、第２の車輪２２ｂを用いた曲面での走行とを瞬時に切り替えることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、覆工が形成されたトンネルの底部にコンクリートを打設するインバート施工装置及びこれを用いたインバート施工方法に関するものである。

河川の導水路や下水道、雨水溝等の地中に建設される水路としてのトンネルの底部は水が滞留しないように逆アーチ形状のインバートとされる。また、道路や地下鉄、線路等のトンネルにおいても底部側からの耐圧性を向上するためインバートとする場合も少なくない。そして、このようなインバートの形成は作業者が手作業で行う事が一般的であった。

ここで、本願発明者らは自走しながら道路脇の法面や鉄道の路盤コンクリートを連続して構築する下記［特許文献１］に記載の発明を行った。

特許第６６２１４４１号公報

上記の［特許文献１］に記載の発明は道路脇の法面や鉄道の路盤コンクリートを打設するものであるが、基本的に車両部は平らな面を走行するため、その車輪は車体に対し略垂直に設置されている。しかしながら、インバートの形成時には走行面が曲面となる場合があり、略垂直に設置された車輪では安定的な走行が出来ないという問題点がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、キャンバー角が調整可能な車輪を備え走行面が曲面の場合でも安定的な走行が可能なインバート施工装置及びこれを用いたインバート施工方法の提供を目的とする。

本発明は、
（１）覆工１が形成されたトンネルの底部１ａにインバートを形成するインバート施工装置であって、トンネル内を走行可能な車両部２０と、前記車両部２０に設置され前記車両部２０とともに移動しながら前記トンネルの底部１ａにコンクリートを打設する型枠部７０、７０ａと、前記車両部２０の前後に車体に対して略垂直に設置された第１の車輪２２ａと、前記車両部２０の前後に設置されキャンバー角が調整可能な第２の車輪２２ｂと、を有し、前記第１の車輪２２ａと第２の車輪２２ｂとは上下機構２６を個別に備え、上下動がそれぞれ可能であることを特徴とするインバート施工装置８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）第２の車輪２２ｂを保持する車輪部２７ａと、前記車輪部２７ａと前記車両部２０とを繋ぎ前記上下機構２６を備えた２７ａ脚部と、を有し、前記第２の車輪２２ｂは前記脚部２７ａと前記車輪部２７ｂとの間に略三角柱形状の楔板２９を挿入することでキャンバー角の調整を行うことを特徴とする上記（１）記載のインバート施工装置８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）第２の車輪２２ｂは底部のインバートもしくは覆工１の曲面の法線方向に接するとともに、左右の舵取りが可能であり、さらに前記第２の車輪２２ｂが鉛直方向に上下動することで上下位置決めを行うことを特徴とする上記（１）または（２）に記載のインバート施工装置８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（４）覆工１が形成されたトンネルの底部１ａにインバートを形成するインバート施工方法であって、
底部用の型枠部７０ａを上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のインバート施工装置８０に固定する型枠設置工程Ｓ２０６と、第２の車輪２２ｂのキャンバー角を前記覆工１の左右の下端部に応じた角度にそれぞれ調整するキャンバー角調整工程Ｓ２０８と、前記第２の車輪２２ｂが前記覆工１の左右の下端部を走行して前記底部型枠部７０ａをトンネルの底部１ａに沿って移動させながら生コンクリートを供給し、前記覆工１の間のトンネル底部にコンクリートを打設する底部コンクリート打設工程Ｓ２１０と、を有することを特徴とするインバート施工方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（５）覆工１が形成されたトンネルの底部１ａを、前記トンネルに沿った複数の列に分割してインバートを形成するインバート施工方法であって、
前記複数の列のうち少なくとも一つのインバートの形成を上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のインバート施工装置８０を用いて行うことを特徴とするインバート施工方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（６）覆工１が形成されたトンネルの底部１ａを、前記トンネルに沿った中央部と左右のサイド部に少なくとも３分割してインバートを形成するインバート施工方法であって、
サイド用インバート施工装置８０ａに左サイド用もしくは右サイド用のいずれか一方のサイド用型枠部５０ａ、５０ｂを固定する第１の型枠設置工程Ｓ１０２Ａと、
前記サイド用インバート施工装置８０ａが前記トンネルの底部１ａを走行して前記一方のサイド用型枠部５０ａ、５０ｂを移動させながら生コンクリートを供給し、前記一方のサイド用型枠部５０ａ、５０ｂと対応したサイド部に側底部２を形成する第１の側底部コンクリート打設工程Ｓ１０４Ａと、
サイド用インバート施工装置８０ａに左サイド用もしくは右サイド用の残りの一方のサイド用型枠部５０ａ、５０ｂを固定する第２の型枠設置工程Ｓ１０２Ｂと、
前記サイド用インバート施工装置８０ａが前記トンネルの底部１ａを走行して前記残りの一方のサイド用型枠部５０ａ、５０ｂを移動させながら生コンクリートを供給し、前記残りの一方のサイド用型枠部５０ａ、５０ｂと対応したサイド部にもう一方の側底部２を形成する第２の側底部コンクリート打設工程Ｓ１０４Ｂと、
上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のインバート施工装置８０に中央底部用の型枠部７０を固定する中央型枠設置工程Ｓ１０６と、
前記インバート施工装置８０の第２の車輪２２ｂのキャンバー角を左右の前記側底部２の曲面もしくは傾斜角に応じた角度に調整するキャンバー角調整工程Ｓ１０８と、
前記第２の車輪２２ｂが左右の前記側底部２を走行して前記底部型枠部７０をトンネルの中央部に沿って移動させながら生コンクリートを供給し、左右の前記側底部２の間にコンクリートを打設して中央底部３を形成する中央部コンクリート打設工程Ｓ１１０と、を有することを特徴とするインバート施工方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（７）サイド用型枠部５０ａが、施工面３４を有する本体部３２と、前記本体部３２の外縁部に設けられ位置調整により覆工１の下端部と前記施工面３４との間を塞ぐ擦付部５２ａと、前記本体部３２の内縁部に設けられ高さ調整によりトンネルの底部１ａと前記施工面３４との間を塞ぐ内枠部３６と、を有し、
前記擦付部５２ａは、前記本体部３２に摺動可能に設置された擦付板５４ａと、前記擦付板５４ａを前記本体部３２に沿って摺動させるスライド機構５６ａと、を備え、
前記擦付板５４ａを覆工１の下端部に接するようにスライド移動させることで前記覆工１の下端部と施工面３４との間を閉塞することを特徴とする上記（６）記載のインバート施工方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（８）サイド用型枠部５０ｂが、施工面３４を有する本体部３２と、前記本体部３２の外縁部に設けられ位置調整により覆工１の下端部と前記施工面３４との間を塞ぐ擦付部５２ｂと、前記本体部３２の内縁部に設けられ高さ調整によりトンネルの底部１ａと前記施工面３４との間を塞ぐ内枠部３６と、を有し、
前記擦付部５２ｂは、前記本体部３２の外縁に設けられ上方に立ち上がった外縁側壁部５８と、施工面３４の延長方向に下面を有する擦付板５４ｂと、前記擦付板５４ｂと固定し前記外縁側壁部５８に沿って摺動する摺動部５４ｃと、前記摺動部５４ｃを前記外縁側壁部５８に沿って摺動させることで前記擦付板５４ｂを上下方向に移動させるスライド機構５６ｂと、を備え、
前記擦付板５４ｂを覆工１の下端部に接するように上下動させることで前記覆工１の下端部と前記施工面３４との間を閉塞することを特徴とする上記（６）記載のインバート施工方法を提供することにより、上記課題を解決する。

本発明に係るインバート施工装置は、車体に対し略垂直な第１の車輪と、キャンバー角を調整可能な第２の車輪とを有している。そして、第２の車輪のキャンバー角を調整することで、曲面である覆工の下端や左右の側底部での安定的な走行が可能となる。また、本発明に係るインバート施工装置は、第１の車輪と第２の車輪とを個別に有しているため、第１の車輪を用いた平面での走行と、第２の車輪を用いた曲面での走行とを瞬時に切り替えることができる。これにより、このインバート施工装置を用いた本発明に係るインバート施工方法は、インバートの形成を安定して効率良く行うことができる。
また、インバートの形成を複数に分割して行う際に用いるサイド用型枠部は、外縁部に位置調整が可能な擦付部を有し、また内縁部に高さ調節が可能な内枠部を有している。そして、擦付部がサイド用型枠部と覆工との間を塞ぎ、内枠部がサイド用型枠部とトンネルの底部との間とを塞ぐ。これにより、これらの部分から生コンクリートが漏れ出すことはなく、またインバートの左右の側底部を覆工の下端部と連続した形で形成することができる。さらに、覆工の下端部やトンネルの底部の位置がばらつく場合でも、擦付部及び内枠部を適宜調節することで、上記の閉塞状態を維持することができる。これにより、インバートの側底部の形成を安定して効率良く行うことができる。

本発明に係るインバート施工装置の車両部を示す図である。本発明に係るインバート施工装置の車両部の他の例を示す図である。本発明のインバート施工方法に用いるサイド用型枠部の第１の形態を示す図である。本発明のインバート施工方法に用いるサイド用型枠部の第２の形態を示す図である。本発明のインバート施工方法に用いる底部型枠部を示す図である。本発明に係るインバート施工方法の工程フローチャートである。本発明に係るインバート施工方法を説明する図である。本発明に係るインバート施工方法を説明する図である。インバートの形成を一括して行う本発明に係るインバート施工方法を説明する図である。

本発明に係るインバート施工装置８０及びインバート施工方法の実施の形態について図面に基づいて説明する。先ず、本発明に係るインバート施工装置８０の車両部２０に関して説明を行う。ここで、図１（ａ）は、本発明に係るインバート施工装置８０の車両部２０を後方側から見た図であり、図１（ｂ）、（ｃ）は車両部２０の上面図及び側面図である。また、図２（ａ）は、本発明に係るインバート施工装置８０の車両部２０の他の例を後方側から見た図であり、図２（ｂ）、（ｃ）は他の例の車両部２０の上面図及び側面図である。

図１、図２に示す車両部２０は、インバート施工装置８０に用いられるものであり、車体と、この車体に設置された第１の車輪２２ａと第２の車輪２２ｂと、を有している。尚、ここでの第１の車輪２２ａ、第２の車輪２２ｂ、及び後述の車輪２２とは、一般的な車輪の他に、無限軌道（キャタピラ）を含むものとする。そして、第１の車輪２２ａは車体に対し略垂直に固定される。また、第２の車輪２２ｂはキャンバー角をそれぞれ個別に調整可能となっている。尚、キャンバー角とは車両部２０を正面から見た時の車輪の傾き角度のことを意味する。また、車両部２０のキャンバー角の調整方法としては、図１に示すように、目的とするキャンバー角を有する略三角柱形状の楔板２９を作製し、この楔板２９を第２の車輪２２ｂの脚部２７ａと車輪部２７ｂとの間に挿入し固定して行うことが好ましい。また、図２に示すように第２の車輪２２ｂをキャンバー角を調整可能な車輪取付板２８を介して固定するようにしても良い。またさらに、第１の車輪２２ａ、第２の車輪２２ｂは、例えば油圧モータ等により回転可能に構成され、第１の車輪２２ａ、第２の車輪２２ｂが回転することで車両部２０を移動させることができる。また、第１の車輪２２ａ、第２の車輪２２ｂは、油圧シリンダ等の上下機構２６による上下動がそれぞれ可能であり、この上下機構２６は走行に使用する側の車輪を下位置として接地させるとともに、走行に使用しない側の車輪を上位置として地面から浮かせ待機状態とする。さらに、第１の車輪２２ａ、第２の車輪２２ｂは図示しない方向転換機構によって車輪の方向を変化させて舵取りを行うことが可能であり、トンネルがカーブしていても、このカーブに沿って車両部２０を移動させることができる。

また、後述の図８（ａ）、（ｂ）に示す、本発明のインバート施工方法に用いるサイド用インバート施工装置８０ａは、サイド用型枠部５０ａ、５０ｂを固定可能な車両部２０ａと、車両部２０ａの車体に対して略垂直に設置された車輪２２と、を有している。尚、車輪２２は第１の車輪２２ａと同様、油圧モータ等により回転可能に構成され、車輪２２が回転することで車両部２０ａを移動させることができる。また、上下機構２６による上下動が可能であり、サイド用型枠部５０ａ、５０ｂの不使用時には車高を上げてサイド用型枠部５０ａ、５０ｂを地面から浮かせた待機位置とすることができる。さらに、車輪２２は方向転換機構を備えており、トンネルのカーブに沿って車両部２０ａを移動させることができる。尚、サイド用インバート施工装置８０ａはインバート施工装置８０で兼用するようにしても良い。

次に、本発明のインバート施工方法に用いるサイド用型枠部５０ａ、５０ｂ及び底部用もしくは中央底部用の型枠部７０ａ、７０に関して説明を行う。先ず初めに、インバートの形成を中央部と左右のサイド部の少なくとも３列に３分割して行う際の、サイド用型枠部５０ａ、５０ｂに関して説明を行う。ここで、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明に係る第１の形態のサイド用型枠部５０ａの上面図、側面図、及びＸ－Ｘ視略断面図であり、また図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明に係る第２の形態のサイド用型枠部５０ｂの上面図、側面図、及びＸ－Ｘ視略断面図である。尚、サイド用型枠部５０ａ、５０ｂは基本的に左右対称な左用と右用のサイド用型枠部が１組となって存在し、図３、図４ではこのうち左用のサイド用型枠部５０ａ、５０ｂを図示している。

先ず、本発明に係る第１の形態、第２の形態のサイド用型枠部５０ａ、５０ｂは、トンネル底部１ａのサイド部にコンクリートを打設してインバートの側底部２を形成するものであり、これらに共通する構成として、施工面３４を有する本体部３２と、この本体部３２の外縁部に設けられた擦付部５２ａ、５２ｂと、本体部３２の内縁部に設けられた内枠部３６と、を有している。

また、施工面３４は本体部３２の下面に位置し、構築するインバートの右もしくは左の側底部２の曲面と同一の曲面で構成される。従って、施工面３４の外縁部は覆工１の下端部の表面とほぼ連続する方向となる。また、施工面３４の進行方向前面には前枠体３２ａが設けられ、これにより施工面３４の下方は前方が前枠体３２ａで閉塞され、内側面は内枠部３６によって閉塞され、外側面と後方とが開口している。ただし、サイド用型枠部５０ａ、５０ｂの使用時には、外側面は覆工１の下端部によって閉塞されるため、車両部２０の後方のみが開口することとなる。また、サイド用型枠部５０ａ、５０ｂの上部前寄りには、施工面３４に通じ上方が開口した供給部４０が設けられ、この供給部４０の下部にはコンクリートバイブレータ等の周知の振動装置（図示せず）が設けられる。

また、内枠部３６は高さ調整が可能であり、施工面３４の内側面とトンネルの底部１ａとの間を塞ぐ機能を有する。尚、内枠部３６の高さ調節機構に関しては特に限定は無いが、以下のように構成することが好ましい。先ず、本発明に好適な内枠部３６は、本体部３２の内縁に固定し下方に伸びた固定内枠３６ａと、この固定内枠３６ａの外側に位置し上下方向に摺動が可能な可動内枠３６ｂと、可動内枠３６ｂの移動方向を固定内枠３６ａに沿うように制限するガイド板３５と、可動内枠３６ｂをスライド移動させる油圧シリンダ等の周知のスライド機構３７と、を有している。そして、このスライド機構３７の伸縮動作によって可動内枠３６ｂが固定内枠３６ａに沿って上下方向にスライド移動する。これにより、可動内枠３６ｂの下端、即ち内枠部３６の下端の高さ調節が可能となる。

次に、第１の形態のサイド用型枠部５０ａの特徴的な構成である擦付部５２ａに関して説明を行う。第１の形態のサイド用型枠部５０ａの擦付部５２ａは、図３に示すように、本体部３２の上面に摺動可能に設置された擦付板５４ａと、この擦付板５４ａの移動方向を本体部３２の上面に沿う方向に制限するガイド部材５５ａと、擦付板５４ａを本体部３２の上面に沿って摺動させる油圧シリンダ等の周知のスライド機構５６ａと、を有している。そして、スライド機構５６ａが伸縮動作することで、擦付板５４ａの位置、即ち、擦付板５４ａの本体部３２の外縁からの突出量の調整が可能となる。

次に、第２の形態のサイド用型枠部５０ｂの特徴的な構成である擦付部５２ｂに関して説明を行う。第２の形態のサイド用型枠部５０ｂの擦付部５２ｂは、図４に示すように、本体部３２の外縁に設けられ上方に立ち上がった外縁側壁部５８と、施工面３４の外縁の延長方向と略同等な方向に下面を有する擦付板５４ｂと、この擦付板５４ｂと固定し外縁側壁部５８に沿って摺動する摺動部５４ｃと、摺動部５４ｃの移動方向を外縁側壁部５８に沿うように制限するガイド部材５５ｂと、摺動部５４ｃを外縁側壁部５８に沿って摺動させることで擦付板５４ｂを上下方向に移動させる油圧シリンダ等の周知のスライド機構５６ｂと、を有している。そして、スライド機構５６ａが伸縮動作することで、擦付板５４ａの上下位置の調整が可能となる。

次に、少なくとも３分割したトンネルの底部１ａの中央部に、本発明に係るインバート施工装置８０を用いてコンクリートの打設を行う中央底部用の型枠部７０に関して説明を行う。ここで、図５（ａ）は中央底部用の型枠部７０を後方から見た時の概略構成図であり、図５（ｂ）は型枠部７０を側方から見た時の概略構成図である。図５に示す中央底部用の型枠部７０は、下面が施工面７２であり、この施工面７２は構築するインバートの中央底部の曲面と同一の曲面で構成される。また、型枠部７０の上部前寄りには施工面７２に通じ上方が開口した供給部４０が設けられる。また、供給部４０の下方には例えばスクリューコンベア７４を設置して、供給部４０から供給される生コンクリートを施工面７２の全体に行き渡らせるようにすることが好ましい。また、スクリューコンベア７４の下方にはコンクリートバイブレータ等の周知の振動装置７６が設置される。

尚、トンネルの底部１ａの幅が比較的狭い場合等には、インバートの形成を分割せずに一括して行う場合もある。この場合に本発明に係るインバート施工装置８０が使用する底部用（底部一括形成用）の型枠部７０ａは、後述の図９（ａ）に示すように中央底部用の型枠部７０とほぼ同一の構成を有し、施工面７２が底部１ａに構築するインバートの曲面と略同一の曲面で構成される。また、型枠部７０ａの施工面７２の左右の外縁部は左右の覆工１の下端部の表面からほぼ連続するように構成される。尚、底部一括形成用の型枠部７０ａでは施工面７２の左右の外縁部にサイド用型枠部５０ａ、５０ｂと同様の擦付部５２ａ、５２ｂを設けても良い。

次に、本発明に係るインバート施工装置８０の動作及びインバート施工方法の説明を行う。先ず、インバートの形成をトンネルに沿った複数の列に分割して行う際の説明を行う。尚、ここでは、インバートの形成を中央部と左右のサイド部の３つの列に３分割して行う例を用いて説明を行うが、分割数には特に限定は無く例えば４分割、５分割、６分割、７分割、・・ｎ分割、としても良い。この場合、左右の側底部２の内側に第２、第３、・・第ｎの側底部２が形成される。尚、側底部２の形成が進み、トンネルの底部１ａの平面部分の幅が狭まり車両部２０ａの走行に支障をきたす場合、本発明に係るインバート施工装置８０を用い、第２の車輪２２ｂのキャンバー角を形成後の側底部２の曲面に応じて調整した上でこの側底部２を走行し、残りの側底部もしくは中央底部３の形成を行う。

ここで、図６（ａ）はトンネルの底部１ａへのインバートの形成を中央部と左右のサイド部に３分割して行う際のインバート施工方法の工程フローチャートであり、図７、図８はこれを説明するための図である。尚、図８では左右の側底部２の形成に第１の形態のサイド用型枠部５０ａを用いた例を図示している。

先ず、インバートを形成するトンネルは、図７（ａ）に示すように、掘削されたトンネルの側面及び天井部分を覆うようにアーチ形状の覆工１が形成されている。

次に、サイド用インバート施工装置８０ａの車両部２０ａに左サイド用もしくは右サイド用のいずれか一方のサイド用型枠部５０ａ、５０ｂを固定する（第１の型枠設置工程Ｓ１０２Ａ）。尚、ここでは左用のサイド用型枠部５０ａを固定した例を示す。そして、図８（ａ）に示すように、サイド用型枠部５０ａ、５０ｂを固定したサイド用インバート施工装置８０ａをインバートの形成開始位置に配置する。また、作業者はスライド機構５６ａ、５６ａを操作して、サイド用型枠部５０ａ、５０ｂの擦付板５４ａ、５４ｂが覆工１の左側の下端部に接するように調節する。これにより、覆工１の左側の下端部と施工面３４との間が擦付部５２ａ、５２ｂ（擦付板５４ａ、５４ｂ）によって塞がれる。また、作業者はスライド機構３７を操作して、内枠部３６の可動内枠３６ｂの下端がトンネルの底部１ａに接するように調節する。これにより、本体部３２の内側の側面とトンネルの底部１ａとの間が内枠部３６（可動内枠３６ｂ）によって塞がれる。

次に、コンクリート供給車両がサイド用型枠部５０ａ、５０ｂの供給部４０へ生コンクリートを搬送する。供給部４０内へ搬送された生コンクリートには図示しない振動装置によって高周波の内部振動が加えられ、生コンクリート内のセメントペースト及び細骨材が液状化して粗骨材の空隙等を埋め高密度化するとともに、施工面３４下の前枠体３２ａ、内枠部３６、及び覆工１の左側の下端部で囲われた部分に均一に充填する。これにより、左のサイド部の側底部２の打設が行われる。このとき、擦付部５２ａ、５２ｂが施工面３４と覆工１の左側の下端部との間を塞いでいるため、この部分から生コンクリートが漏れ出すことはなく、また側底部２は覆工１の左側の下端部と連続した形で形成される。また、これと並行して車両部２０ａの車輪２２がトンネルの底部１ａの中央部を低速で走行し、サイド用インバート施工装置８０ａをトンネルに沿って移動させる。これにより、サイド用型枠部５０ａ、５０ｂも左側のサイド部に沿って移動し、左の側底部２の形成が連続的に行われるとともに、形成された側底部２はサイド用型枠部５０ａ、５０ｂの後方から吐出される。尚、この移動に伴い覆工１の下端部やトンネルの底部１ａの位置が変化する場合には、スライド機構５６ａ、５６ａ、３７を適宜操作して、覆工１の下端部と施工面３４との間及び内枠部３６とトンネルの底部１ａとの間の閉塞状態を維持する。これにより、図７（ｂ）に示すように、トンネルの底部１ａの一方（左側）のサイド部に所定の厚み及び曲面の側底部２が覆工１の左側の下端部と繋がった状態で形成される（第１の側底部コンクリート打設工程Ｓ１０４Ａ）。

次に、サイド用インバート施工装置８０ａの車両部２０ａに残りの一方、即ち右用のサイド用型枠部５０ａ、５０ｂを固定する（第２の型枠設置工程Ｓ１０２Ｂ）。そして、右用のサイド用型枠部５０ａ、５０ｂを固定したサイド用インバート施工装置８０ａを、図８（ｂ）に示すようにインバートの形成開始位置に配置する。尚、この位置には第１の側底部コンクリート打設工程Ｓ１０４Ａにより左側の側底部２が既に形成されている。また、作業者は第１の型枠設置工程Ｓ１０２Ａと同様に、右側のスライド機構５６ａ、５６ａを操作して、サイド用型枠部５０ａ、５０ｂの擦付板５４ａ、５４ｂが覆工１の右側の下端部に接するように調節する。これにより、覆工１の右側の下端部と施工面３４との間が擦付部５２ａ、５２ｂ（擦付板５４ａ、５４ｂ）によって塞がれる。また、作業者はスライド機構３７を操作して、内枠部３６の可動内枠３６ｂの下端がトンネルの底部１ａに接するように調節する。これにより、本体部３２の内側の側面とトンネルの底部１ａとの間が内枠部３６（可動内枠３６ｂ）によって塞がれる。

次に、この状態でコンクリート供給車両が右側のサイド用型枠部５０ａ、５０ｂの供給部４０へ生コンクリートを搬送する。供給部４０内へ搬送された生コンクリートには高周波の内部振動が加えられ、高密度化するとともに施工面３４下の前枠体３２ａ、内枠部３６、及び覆工１の右側の下端部で囲われた部分に均一に充填する。これにより、右のサイド部の側底部２の打設が行われる。このとき、擦付部５２ａ、５２ｂが施工面３４と覆工１の右側の下端部との間を塞いでいるため、この部分から生コンクリートが漏れ出すことはなく、また側底部２は覆工１の右側の下端部と連続した形で形成される。また、これと並行して車両部２０ａの車輪２２がトンネルの底部１ａの中央部を走行してサイド用インバート施工装置８０ａをトンネルに沿って移動させる。これにより、サイド用型枠部５０ａ、５０ｂも右側のサイド部に沿って移動し、右のサイド部の側底部２の形成が連続的に行われるとともに、形成された側底部２はサイド用型枠部５０ａ、５０ｂの後方から吐出される。尚、この移動に伴い覆工１の下端部やトンネルの底部１ａの位置が変化する場合には、スライド機構５６ａ、５６ａ、３７を適宜操作して、覆工１の下端部と施工面３４との間及び内枠部３６とトンネルの底部１ａとの間の閉塞状態を維持する。これにより、図７（ｃ）に示すようにトンネルの底部１ａのもう一方の右側のサイド部に所定の厚み及び曲面の側底部２が覆工１の右側の下端部と繋がった状態で形成される（第２の側底部コンクリート打設工程Ｓ１０４Ｂ）。

上記の第１の側底部コンクリート打設工程Ｓ１０４Ａ、第２の側底部コンクリート打設工程Ｓ１０４Ｂによりトンネルの底部１ａに左右の側底部２が形成され、これらが十分に硬化すると、次に、本発明に係るインバート施工装置８０の車両部２０に中央底部用の型枠部７０を固定する（中央型枠設置工程Ｓ１０６）。そして、型枠部７０を固定したインバート施工装置８０を、インバートの形成開始位置に配置する。また、この配置の際にインバート施工装置８０が平地を移動する必要がある場合には、上下機構２６によって第１の車輪２２ａを下位置とし、第１の車輪２２ａを用いて移動を行う。このとき、第２の車輪２２ｂは上下機構２６によって上位置とされ走行を妨害しない位置で待機状態とする。

次に、車両部２０の第２の車輪２２ｂのキャンバー角を楔板２９もしくは車輪取付板２８等を用いて左右の側底部２の曲面もしくは傾斜面に応じた角度（インバートとなる側底部２の曲面もしくは傾斜面の法線方向）に調整して固定する（キャンバー角調整工程Ｓ１０８）。尚、側底部２の曲面等は設計時に既に決定しているから、このキャンバー角調整工程Ｓ１０８は車両部２０の準備段階で予め行っておくことが好ましい。これは後述するキャンバー角調整工程Ｓ２０８、Ｓ１１８においても同様である。そして、上下機構２６を操作して第２の車輪２２ｂを下位置とする。特に図１に示す車両部２０では上下機構２６の動作により第２の車輪２２ｂ及び脚部２７ａが鉛直方向に上下動して、第２の車輪２２ｂの上下位置決めが行われる。これにより、図８（ｃ）に示すように第２の車輪２２ｂが左右の側底部２に良好な状態（側底部２の法線方向）で接地して側底部２の走行が可能となる。また、第１の車輪２２ａは上下機構２６によって上位置とされ、コンクリートの打設を妨害しない位置で待機状態となる。このとき、型枠部７０の施工面７２の両側縁は側底部２の内縁部分と接し、施工面７２下の両側面は左右の側底部２によって塞がれる。

次に、コンクリート供給車両が型枠部７０の供給部４０へ生コンクリートを搬送する。供給部４０内へ搬送された生コンクリートは、スクリューコンベア７４等によって施工面７２下の全体に行き渡る。また、生コンクリートには振動装置７６により高周波の内部振動が加えられ高密度化するとともに、施工面７２下の左右の側底部２の内側面で囲われた部分に均一に充填する。これにより、左右の側底部２の間に中央底部３の打設が行われる。また、これと前後して車両部２０の第２の車輪２２ｂが左右の側底部２を走行して、インバート施工装置８０をトンネルに沿って移動させる。これにより、型枠部７０もトンネルに沿って移動し中央底部３の形成が連続的に行われるとともに、形成された中央底部３は型枠部７０の後方から吐出される。これにより、図７（ｄ）に示すようにトンネルの底部１ａに左右の側底部２と連続した中央底部３が形成されていく（中央部コンクリート打設工程Ｓ１１０）。そして、打設された中央底部３が硬化することで、トンネルの底部１ａに覆工１の下端部と連続したインバートが完成する。

次に、インバートの形成を一括して行う際の本発明に係るインバート施工方法及びインバート施工装置８０の動作の説明を行う。ここで、図６（ｂ）はトンネルの底部１ａへのインバートの形成を一括して行うインバート施工方法の工程フローチャートであり、図９はこれを説明するための図である。

インバートの形成を一括して行う際のインバート施工方法では、先ず、底部一括形成用の型枠部７０ａをインバート施工装置８０の車両部２０に固定する（型枠設置工程Ｓ２０６）。そして、底部一括形成用の型枠部７０ａを固定したインバート施工装置８０を、インバートの形成開始位置に配置する。尚、この配置の際にインバート施工装置８０が平地を移動する必要がある場合には、上下機構２６によって第１の車輪２２ａを下位置とし、第１の車輪２２ａを用いて行う。

次に、車両部２０の第２の車輪２２ｂのキャンバー角を楔板２９もしくは車輪取付板２８等を用いて覆工１の左右の下端部の曲面に応じた角度（覆工１の下端部の曲面の法線方向）にそれぞれ調整して固定する（キャンバー角調整工程Ｓ２０８）。このキャンバー角調整工程Ｓ２０８は車両部２０の準備段階で予め行っておくことが好ましい。そして、上下機構２６を操作して第２の車輪２２ｂを下位置とする。特に図１に示す車両部２０では上下機構２６の動作により第２の車輪２２ｂ及び脚部２７ａが鉛直方向に上下動して、第２の車輪２２ｂの上下位置決めが行われる。これにより、図９（ａ）に示すように、第２の車輪２２ｂが覆工１の左右の下端部に良好な状態（覆工１の法線方向）で接地して覆工１の下端部での走行が可能となる。また、第１の車輪２２ａは上下機構２６によって上位置とされ、コンクリートの打設を妨害しない位置で待機状態となる。このとき、底部一括形成用の型枠部７０ａの施工面７２の両側縁は覆工１の左右の下端部と接し、施工面７２下の両側面は左右の覆工１によって塞がれる。

次に、コンクリート供給車両が底部一括形成用の型枠部７０ａの供給部４０へ生コンクリートを搬送する。供給部４０内へ搬送された生コンクリートは、図示しないスクリューコンベア等によって施工面７２下の全体に行き渡る。また、生コンクリートには振動装置７６により高周波の内部振動が加えられ高密度化するとともに、左右の覆工１の内側面で囲われた部分に均一に充填する。これにより、トンネルの底部１ａに表面が左右の覆工１と連続したインバート４の打設が行われる。また、これと並行して車両部２０の第２の車輪２２ｂが覆工１の左右の下端部を走行して、インバート施工装置８０をトンネルに沿って移動させる。これにより、底部一括形成用の型枠部７０ａもトンネルの底部１ａに沿って移動し、インバート４の形成が連続的に行われるとともに、形成されたインバート４は底部一括形成用の型枠部７０ａの後方から吐出される。これにより、図９（ｂ）に示すようにトンネルの底部１ａにインバート４が形成されていく（底部コンクリート打設工程Ｓ２１０）。そして、打設されたインバート４が硬化することで、トンネルの底部１ａに覆工１の下端部と連続したインバートが完成する。

次に、インバートの形成を左右のサイド部に２分割して行う際の本発明に係るインバート施工装置８０の動作及びインバート施工方法の説明を行う。ここで、図６（ｃ）はトンネルの底部１ａへのインバートの形成を２分割して行うインバート施工方法の工程フローチャートである。

インバートの形成を２分割して行う際のインバート施工方法では、先ず、３分割時のインバート施工方法の第１の型枠設置工程Ｓ１０２Ａと同様に、サイド用インバート施工装置８０ａの車両部２０ａに左サイド用もしくは右サイド用のいずれか一方のサイド用型枠部５０ａ、５０ｂを固定する。そして、第１の側底部コンクリート打設工程Ｓ１０４Ａと同様にして、一方のサイド部に所定の厚み及び曲面の側底部２を覆工１の下端部と繋がった状態で形成する。

そして、この側底部２が十分に硬化した後、本発明に係るインバート施工装置８０の車両部２０に残りの一方のサイド用の型枠部を固定する（型枠設置工程Ｓ１０７）。尚、この時用いるサイド用の型枠部は、例えばサイド用型枠部５０ａ、５０ｂの構成の内、内枠部３６を有しておらず、施工面３４の内縁が開口したものである。ただし、使用時にはこの内縁の開口は既に形成されている側底部２の内側面によって閉塞されるため、車両部２０の後方のみが開口することとなる。

次に、車両部２０の左右の第２の車輪２２ｂのうち、側底部２が既に形成されている側の第２の車輪２２ｂのキャンバー角を楔板２９もしくは車輪取付板２８等を用いて、この側底部２の曲面もしくは傾斜面に応じた角度（インバートとなる側底部２の曲面もしくは傾斜面の法線方向）に調整して固定する。また、側底部２が形成されていない側の第２の車輪２２ｂのキャンバー角を側底部２が形成されていない側の覆工１の下端部の曲面に応じた角度（覆工１の下端部の曲面の法線方向）に調整して固定する（キャンバー角調整工程Ｓ１１８）。そして、上下機構２６を操作して第２の車輪２２ｂを下位置とする。特に図１に示す車両部２０では上下機構２６の動作により第２の車輪２２ｂ及び脚部２７ａが鉛直方向に上下動して、第２の車輪２２ｂの上下位置決めが行われる。これにより、側底部２が既に形成されている側の第２の車輪２２ｂが側底部２に良好な状態（側底部２の法線方向）で接地して側底部２の走行が可能となる。また、側底部２が形成されていない側の第２の車輪２２ｂが覆工１の下端部に良好な状態（覆工１の法線方向）で接地して覆工１の下端部での走行が可能となる。

次に、第１、第２の側底部コンクリート打設工程Ｓ１０４Ａ、Ｓ１０４Ｂ、底部コンクリート打設工程Ｓ２１０と同様に、インバート施工装置８０に設置されたサイド用の型枠部に生コンクリートを供給し、既に形成されている側底部２と覆工１の下端部との間にもう一方の側底部２の打設を行う。また、これと前後して車両部２０の一方の第２の車輪２２ｂが側底部２を、もう一方の第２の車輪２２ｂが覆工１の下端部を走行して、インバート施工装置８０をトンネルに沿って移動させる。これにより、既に形成されている側底部２と覆工１の下端部との間にもう一方の側底部２が形成されていく（第２の側底部コンクリート打設工程Ｓ１０４Ｃ）。そして、打設された側底部２が硬化することで、トンネルの底部１ａに覆工１の下端部と連続したインバートが完成する。

以上のように、本発明に係るインバート施工装置８０は、車体に対し略垂直な第１の車輪２２ａと、キャンバー角を調整可能な第２の車輪２２ｂとを有している。そして、第２の車輪２２ｂのキャンバー角を覆工１の下端やインバートの左右の側底部２の曲面に合わせて調整することで、第２の車輪２２ｂによる覆工１の下端や左右の側底部２での走行が可能となる。これにより、走行面が曲面となる場合でもインバート施工装置８０を安定して走行させることができる。また、本発明に係るインバート施工装置８０は、平面走行用の第１の車輪２２ａと曲面走行用の第２の車輪２２ｂとを個別に有し、第２の車輪２２ｂのキャンバー角を予め調整しておくことで、上下機構２６の操作により第１の車輪２２ａを用いた平地での走行と、第２の車輪２２ｂを用いた曲面での走行とを瞬時に切り替えることができる。これにより、このインバート施工装置８０を用いた本発明に係るインバート施工方法は、現地でのキャンバー角の変更や車輪の付け替えが必要なく、インバートの形成を迅速かつ効率良く行うことができる。

また、インバートの形成を分割して行う際に用いるサイド用型枠部５０ａ、５０ｂは、外縁部に位置調整が可能な擦付部５２ａ、５２ｂを有し、また内縁部に高さ調節が可能な内枠部３６を有している。そして、擦付部５２ａ、５２ｂがサイド用型枠部５０ａ、５０ｂの施工面３４と覆工１との間を塞ぎ、内枠部３６が施工面３４とトンネルの底部１ａとの間とを塞ぐ。これにより、これらの部分から生コンクリートが漏れ出すことはなく、また側底部２を覆工１の下端部と連続した形でコンクリートの打設を行うことができる。さらに、覆工１の下端部やトンネルの底部１ａの位置がばらつく場合でも、擦付部５２ａ、５２ｂ及び内枠部３６を適宜調節することで、上記の閉塞状態を維持することができる。これにより、インバートの側底部２の形成を安定して効率良く行うことができる。

尚、本例で示したインバート施工装置８０、サイド用インバート施工装置８０ａ、車両部２０、２０ａ、サイド用型枠部５０ａ、５０ｂ、型枠部７０、７０ａ、擦付部５２ａ、５２ｂ、内枠部３６等の各部の構成、デザイン、機構、動作及びインバート施工方法の工程順、その他は一例であるから上記の例に限定されるわけでは無く、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。

１覆工
１ａ（トンネルの）底部
２側底部
３中央底部
２０、２０ａ車両部
２２ａ第１の車輪
２２ｂ第２の車輪
２７ａ脚部
２７ｂ車輪部
２９楔板
３２本体部
３４施工面
３６内枠部
５０ａ、５０ｂサイド用型枠部
７０、７０ａ型枠部
５２ａ、５２ｂ擦付部
５４ａ、５４ｂ擦付板
５４ｃ摺動部
５６ａ、５６ｂスライド機構
５８外縁側壁部
８０インバート施工装置
８０ａサイド用インバート施工装置

Claims

覆工が形成されたトンネルの底部にインバートを形成するインバート施工装置であって、トンネル内を走行可能な車両部と、前記車両部に設置され前記車両部とともに移動しながら前記トンネルの底部にコンクリートを打設する型枠部と、前記車両部の前後に車体に対して略垂直に設置された第１の車輪と、前記車両部の前後に設置されキャンバー角が調整可能な第２の車輪と、を有し、前記第１の車輪と第２の車輪とは上下機構を個別に備え、上下動がそれぞれ可能であることを特徴とするインバート施工装置。
第２の車輪を保持する車輪部と、前記車輪部と前記車両部とを繋ぎ前記上下機構を備えた脚部と、を有し、前記第２の車輪は前記脚部と前記車輪部との間に略三角柱形状の楔板を挿入することでキャンバー角の調整を行うことを特徴とする請求項１記載のインバート施工装置。
第２の車輪は底部のインバートもしくは覆工の曲面の法線方向に接するとともに、左右の舵取りが可能であり、さらに前記第２の車輪が鉛直方向に上下動することで上下位置決めを行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインバート施工装置。
覆工が形成されたトンネルの底部にインバートを形成するインバート施工方法であって、
底部用の型枠部を請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインバート施工装置に固定する型枠設置工程と、
第２の車輪のキャンバー角を前記覆工の左右の下端部に応じた角度にそれぞれ調整するキャンバー角調整工程と、
前記第２の車輪が前記覆工の左右の下端部を走行して前記型枠部をトンネルの底部に沿って移動させながら生コンクリートを供給し、前記覆工の間のトンネル底部にコンクリートを打設する底部コンクリート打設工程と、を有することを特徴とするインバート施工方法。
覆工が形成されたトンネルの底部を、前記トンネルに沿った複数の列に分割してインバートを形成するインバート施工方法であって、
前記複数の列のうち少なくとも一つのインバートの形成を請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインバート施工装置を用いて行うことを特徴とするインバート施工方法。
覆工が形成されたトンネルの底部を、前記トンネルに沿った中央部と左右のサイド部に少なくとも３分割してインバートを形成するインバート施工方法であって、
サイド用インバート施工装置に左サイド用もしくは右サイド用のいずれか一方のサイド用型枠部を固定する第１の型枠設置工程と、
前記サイド用インバート施工装置が前記トンネルの底部を走行して前記一方のサイド用型枠部を移動させながら生コンクリートを供給し、前記一方のサイド用型枠部と対応したサイド部に側底部を形成する第１の側底部コンクリート打設工程と、
サイド用インバート施工装置に左サイド用もしくは右サイド用の残りの一方のサイド用型枠部を固定する第２の型枠設置工程と、
前記サイド用インバート施工装置が前記トンネルの底部を走行して前記残りの一方のサイド用型枠部を移動させながら生コンクリートを供給し、前記残りの一方のサイド用型枠部と対応したサイド部にもう一方の側底部を形成する第２の側底部コンクリート打設工程と、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインバート施工装置に中央底部用の型枠部を固定する中央型枠設置工程と、
前記インバート施工装置の第２の車輪のキャンバー角を左右の前記側底部の曲面もしくは傾斜面に応じた角度に調整するキャンバー角調整工程と、
前記第２の車輪が左右の前記側底部を走行して前記型枠部をトンネルの中央部に沿って移動させながら生コンクリートを供給し、左右の前記側底部の間にコンクリートを打設して中央底部を形成する中央部コンクリート打設工程と、を有することを特徴とするインバート施工方法。
サイド用型枠部が、施工面を有する本体部と、前記本体部の外縁部に設けられ位置調整により覆工の下端部と前記施工面との間を塞ぐ擦付部と、前記本体部の内縁部に設けられ高さ調整によりトンネルの底部と前記施工面との間を塞ぐ内枠部と、を有し、
前記擦付部は、前記本体部に摺動可能に設置された擦付板と、前記擦付板を前記本体部に沿って摺動させるスライド機構と、を備え、
前記擦付板を覆工の下端部に接するようにスライド移動させることで前記覆工の下端部と施工面との間を閉塞することを特徴とする請求項６に記載のインバート施工方法。
サイド用型枠部が、施工面を有する本体部と、前記本体部の外縁部に設けられ位置調整により覆工の下端部と前記施工面との間を塞ぐ擦付部と、前記本体部の内縁部に設けられ高さ調整によりトンネルの底部と前記施工面との間を塞ぐ内枠部と、を有し、
前記擦付部は、前記本体部の外縁に設けられ上方に立ち上がった外縁側壁部と、施工面の延長方向に下面を有する擦付板と、前記擦付板と固定し前記外縁側壁部に沿って摺動する摺動部と、前記摺動部を前記外縁側壁部に沿って摺動させることで前記擦付板を上下方向に移動させるスライド機構と、を備え、
前記擦付板を覆工の下端部に接するように上下動させることで前記覆工の下端部と前記施工面との間を閉塞することを特徴とする請求項６に記載のインバート施工方法。