JP7261407B2 - トンネル覆工コンクリートの打設管理方法 - Google Patents

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本発明は、トンネル覆工コンクリートの打設管理方法に関し、特に、トンネルの側壁部分からアーチ形状部分のクラウン部に至るまで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打設管理方法に関する。

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４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５４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５４の吹き付けコンクリート５６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、例えばパ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５（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５（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４参照）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５（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５（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５（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５（ｃ）参照）と、冠部５９の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５（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）。特許文献３に記載の覆工コンクリートの打設方法では、複数のコンクリートポンプから圧送されるコンクリートを、トンネル覆工用型枠の前後方向に複数箇所に設けられた各々の打設口から、覆工空間に同時に打設すると共に、トンネル覆工用型枠の左右方向の両側に設けられた各々の打設口から、覆工空間に同時に打設するようになっており、これによって、例えばトンネルの側壁部分からアーチ形状部分のクラウン部に至るまでの覆工空間に、材料分離の少ない品質の良好なコンクリートを、効率良く打設することが可能になる。

しかしながら、特許文献３に記載の覆工コンクリートの打設方法では、トンネル覆工用型枠の前後方向及び左右方向の複数箇所に設けられた打設口から、コンクリートを同時に打設することで、好ましくは均等な打設高さとなるようにしつつ、トンネルの側壁部分からアーチ形状部分のクラウン部に至るまでの覆工空間に、コンクリートを効率良く打設してゆくことが可能になるが、例えば前後左右の特定の部分の覆工空間にコンクリートが偏って打設されると、設置したトンネル覆工用型枠がバランスを崩すことになるために、その打設高さを連続して細かく管理して、調整できるようにすることが望ましい。また、覆工空間に打設されたコンクリートの締固め時期を適切に判断したり、コンクリートの打設口の切替え時期を適切に判断したりするためにも、コンクリートの打設高さを連続して細かく管理できるようにすることが望ましい。

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、トンネルの側壁部分からアーチ形状部分のクラウン部に至るまでの覆工空間にコンクリートを打設する際に、打設されるコンクリートの打設高さを連続して細かく管理することのできるトンネル覆工コンクリートの打設管理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、トンネルの側壁部分からアーチ形状部分のクラウン部に至るまで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打設管理方法であって、前記側壁部分から前記アーチ形状部分のクラウン部に至るまでの覆工空間に臨ませて、圧力計を、下段の当該圧力計からの上下方向のピッチが１．０～２．５ｍとなるように、上下方向に所定の間隔をおいてトンネル覆工用型枠に複数段に取り付けておき、下段に配置された圧力計の高さ位置を越えるまでコンクリートを打設したら、次の上段の圧力計の高さ位置に至るまでのコンクリートの打設高さを、前記下段の圧力計による、型枠に負荷される側圧の計測値をコンクリートの単位重量で除した値が、前記下段の圧力計の高さ位置からのコンクリートの打設高さであるとして、コンクリートの打設高さを管理するトンネル覆工コンクリートの打設管理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打設管理方法は、前記下段の圧力計による計測値をコンクリートの単位重量で除した値に、前記覆工空間の底部からの前記下段の圧力計が配置された高さを加えた値が、前記覆工空間の底部からのコンクリートの打設高さであるとして、コンクリートの打設高さを管理することが好ましい。

さらに、トンネル覆工コンクリートの打設管理方法は、トンネルの側壁部分からアーチ形状部分のクラウン部に至るまでの、トンネルの中央部を挟んだ両側部分の前記覆工空間に、コンクリートを同時に打設するようになっており、両側部分の前記覆工空間におけるコンクリートの打設高さが、同様の高さとなるように、複数段に取り付けられた前記圧力計による計測値を介して、コンクリートの打設高さを管理することが好ましい。

さらにまた、本発明のトンネル覆工コンクリートの打設管理方法は、前記側壁部分から前記アーチ形状部分のクラウン部に至るまでのトンネル覆工用型枠に、コンクリートポンプから延設する圧送配管を接続させる開閉可能な圧入接続口が、上下方向に間隔をおいて複数段に設けられており、 下段に配置された圧入接続口に圧送配管を接続して、当該圧入接続口に至るまでの下方の覆工空間に、当該圧入接続口からコンクリートを流し込むことで供給した後に、引き続いて当該圧入接続口の上方の覆工空間に、当該圧入接続口からコンクリートを圧入することで供給するコンクリート流し込み圧入工程を、下段の圧入接続口から上段の圧入接続口に前記圧送配管を接続する接続口を切り換えながら、複数回繰り返して、前記側壁部分から前記アーチ形状部分のクラウン部に至るまでの覆工空間にコンクリートが打設されるようになっていることが好ましい。

また、本発明のトンネル覆工コンクリートの打設管理方法は、前記トンネル覆工用型枠の天頂部に、天頂部圧力計が取り付けられており、該天頂部圧力計による計測値をコンクリートの単位重量で除した値が、天頂部における覆工コンクリートの厚さを超えることで、天頂部における覆工空間にコンクリートが充填されたとして、コンクリートの打設高さを管理するようになっ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打設管理方法によれば、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、トンネルの側壁部分からアーチ形状部分のクラウン部に至るまでの覆工空間にコンクリートを打設する際に、打設されるコンクリートの打設高さを連続して細かく管理することができる。

（ａ）～（ｃ）は、本発明の好ましい一実施形態に係る打設管理方法が採用されるトンネル覆工コンクリートの打設方法を説明する略示横断面図である。 （ａ）～（ｃ）は、本発明の好ましい一実施形態に係る打設管理方法が採用されるトンネル覆工コンクリートの打設方法を説明する略示縦断面図である。 覆工空間における圧力計の取り付け位置を説明する要部断面図である。 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。 実証実験の結果を示すチャートである。

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打設管理方法は、例えば山岳トンネル工法等のトンネル工法で採用されるトンネル覆工コンクリートの施工方法において、図１（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（図１（ｃ）参照）を、セントルと呼ばれるトンネル覆工用型枠１０を用いて形成する際に、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に打設されるコンクリート２２の打設高さを、連続して細かく管理できるようにする管理方法として採用されたものである。

すなわち、本実施形態のトンネル覆工コンクリートの打設管理方法は、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を打設する際に用いる打設管理方法であって、図３に示すように、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、上下方向に所定の間隔をおいて圧力計１０ａ～１０ｄを複数段に取り付けておき、下段に配置された圧力計１０ａ～１０ｃの高さ位置を越えるまでコンクリート２２を打設したら、次の上段の圧力計１０ｂ～１０ｄの高さ位置に至るまでのコンクリート２２の打設高さを、下段の圧力計１０ａ～１０ｃによる計測値Ｐをコンクリートの単位重量Ｗｃで除した値が、下段の圧力計１０ａ～１０ｃの高さ位置からのコンクリートの打設高さΔｈであるとして、コンクリート２２の打設高さを管理するようになっている。

また、本実施形態では、好ましくは、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、トンネル４０の中央部を挟んだ両側部分の覆工空間２１に、コンクリート２２を同時に打設するようになっており（図１（ａ）～（ｃ）参照）、両側部分の覆工空間２１におけるコンクリート２２の打設高さが、同様の高さとなるように、複数段に取り付けられた圧力計１０ａ～１０ｄによる計測値Ｐを介して、コンクリート２２の打設高さを管理するようになっている。

さらに、本実施形態では、図１（ａ）～（ｃ）に示すように、好ましくは、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に至るまでのトンネル覆工用型枠１０に、コンクリートポンプ３０（図２（ａ）～（ｃ）参照）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（本実施形態では、２段）に設けられており、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した後に（図１（ａ）のドット部参照）、引き続いて当該圧入接続口１１ａの上方の覆工空間２１に、当該圧入接続口１１ａからコンクリート２２を圧入することで供給する（図１（ａ）の斜線部参照）、コンクリート流し込み圧入工程を含んでいる。下段の圧入接続口１１ａから上段の圧入接続口２１ｂに、圧送配管３１の分枝管３１ｂを接続する接続口１１ａ，１１ｂを切り換えながら（図１（ｂ）参照）、コンクリート流し込み圧入工程を複数回繰り返して、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、コンクリートを打設するようになっている（図１（ｃ）参照）。

さらにまた、本実施形態では、好ましくは、トンネル覆工用型枠１０の天頂部に、天頂部圧力計１０ｅが取り付けられており、天頂部圧力計１０ｅによる計測値Ｐをコンクリートの単位重量Ｗｃで除した値が、天頂部における覆工コンクリート２０の厚さｔを超えることで、天頂部における覆工空間２１にコンクリート２２が充填されたとして、コンクリート２２の打設高さを管理す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、図１（ａ）～（ｃ）及び図２（ａ）～（ｃ）に示すように、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、好ましくは１８ｍ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、例えば横幅が１１ｍｍ程度、高さが８ｍ程度の大きさの中空断面を備えるトンネル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、１８ｍ程度の延長を有するロングスパンの型枠としたことにより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４０の内周面との間の覆工空間２１には、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、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２２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の内側に至るまで、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から天頂部圧入接続口１２に切り換えて接続したり、各段の圧入接続口１１ａ，１１ｂや天頂部圧入接続口１２において、前後方向Ｘの位置が異なる別の接続口１１ａ，１１ｂ，１２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、本実施形態では、トンネル覆工コンクリートの打設方法は、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いる。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。

また、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、引き続いて天頂部充填工程を実施することにより、側壁部分２０ａからアーチ形状部分２０ｂのクラウン部２０ｃの頂部に至るまでの覆工空間２１の全体に、コンクリート２２を充填することができる。すなわち、天頂部充填工程では、圧送配管３１の分岐管３１ｂを、トンネル覆工用型枠１０の天頂部に設けられた天頂部圧入接続口１２に接続して、天頂部圧入接続口１２からコンクリート２２を吹上げ方式で圧入することにより、覆工空間２１の天頂部まで、コンクリート２２を密な状態で容易に充填することが可能になる（図１（ｃ）の網掛け部参照）。

本実施形態では、天頂部圧入接続口１２は、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に間隔をおいて複数箇所に設けられており（図２（ｃ）参照）、天頂部充填工程において、これらの複数箇所の天頂部圧入接続口１２に２系統の圧送配管３１の分岐管３１ａを各々接続して、２系統のコンクリートポンプ２０から天頂部の覆工空間２１に同時にコンクリート２２を供給するようになっているので、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。

そして、本実施形態のトンネル覆工コンクリートの打設管理方法は、上述の施工方法によって、好ましくはトンネル４０の中央部を挟んだ両側部分における、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を同時に打設する際に、打設されるコンクリートの打設高さを連続して細かく管理するための打設管理方法であって、図３に示すように、側壁部分４０ａからアーチ形状部分４０ｂのクラウン部４０ｃに至るまでの両側部分の覆工空間２１に、上下方向に所定の間隔をおいて複数段に圧力計１０ａ～１０ｄを各々取り付けておき、下段に配置された圧力計１０ａ～１０ｃの高さ位置を越えるまでコンクリート２２を打設したら、次の上段の圧力計１０ｂ～１０ｄの高さ位置に至るまでのコンクリート２２の打設高さを、下段の圧力計１０ａ～１０ｃによる計測値Ｐをコンクリートの単位重量Ｗｃで除した値が、下段の圧力計１０ａ～１０ｃの高さ位置からのコンクリートの打設高さΔｈであるとして、両側部分のコンクリート２２の打設高さを各々管理するようになっている。

すなわち、本実施形態では、例えば土木学会発行の「コンクリート標準示方書（施工編）」において、例えば１８ｃｍ程度の大きなスランプ値のコンクリートを打設した場合に、打ち上がり高さ（打設高さ）が１．５ｍ以下では、液圧相当の側圧が型枠に作用し、打ち上がり高さがこれを超える場合は、例えば壁構造物においては、側圧の上昇は極めて緩やかになるとされている。また本願の発明者等は、覆工コンクリートを打設する際に、打設した時点から打設高さが１．０～２．５ｍまでの範囲では、周知の計算式に基づく高さに比例して、打設したコンクリートによる圧力が上昇することを、実証実験によって確認している。

すなわち、実証実験では、巻厚が４０ｃｍの覆工コンクリートを想定して、厚さが４０ｃｍ、高さが３．５ｍ、延長が１．８ｍの模擬型枠を２基、左右に並べて設置し、コンクリートポンプにより、分岐管を介して各々の圧入接続口から、左右の模擬型枠に同時にコンクリートを圧入打設した。コンクリートとして中流動コンクリートを使用し、打ち上がり速さを１．５ｍ／ｈとした、圧入接続口の近傍において、コンクリート打設時における打設高さ５００ｍｍ毎に、模擬型枠に負荷される側圧を計測した。計測結果を、図６において「Case３」として示す。また、同様の模擬型枠に、コンクリートポンプにより、ブームを用いてコンクリートを流し込みによって打設した。「Case３」と同様に、コンクリートとして中流動コンクリートを使用し、圧入接続口の近傍において、コンクリート打設時における打設高さ５００ｍｍ毎に、模擬型枠に負荷される側圧を計測した。計測結果を、図６において「Case４－２」として示す。図６に示す計測結果によれば、「Case３」及び「Case４－２」のいずれの場合も、打設高さが１．０～２．５ｍの範囲で、計測された側圧は、液圧（圧力計による計測値Ｐをコンクリートの単位重量Ｗｃで除した値）として算出した側圧理論値とほぼ一致しており、またコンクリートの打設方法による顕著な差異は認められなかった。

このようなことから、例えば覆工空間２１の内側面を形成するトンネル覆工用型枠１０の型枠本体１４の外周面に固定して、型枠１０の高さ方向に所定のピッチで、覆工空間２１に臨ませて複数段に圧力計１０ａ～１０ｃを取り付けておけば、各々の圧力計１０ａ～１０ｃの中間部分においても、圧力計１０ａ～１０ｃによって計測された圧力の数値から、その時点でのコンクリートの打ち上がり高さ（打設高さ）を連続して細かく算出することにより、コンクリートの打設高さを容易にモニタリングしながら管理することが可能になる。またこれによって、例えば打設されるコンクリート中に埋設されたか否かを検知可能な複数のセンサを、上下方向に密な間隔で設置して、覆工空間２１に打設されたコンクリートの打ち上がり高さを検出できるようにしていた従来の管理方法と比較して、圧力計１０ａ～１０ｃを上下方向に密な間隔で配置しなくても、その間の打ち上がり高さを、圧力計１０ａ～１０ｃで計測された圧力の数値から容易に算出することで、連続して細かく管理することが可能になる。

このような観点から、複数段の圧力計１０ａ～１０ｃは、覆工空間２１の上下方向に、２．５ｍ以下の所定のピッチで配置されていることが好ましく、２．０ｍ以下の所定のピッチで配置されていることがより好ましく、１．５ｍ以下の所定のピッチで配置されていることがさらに好ましい。打設されるコンクリートのスランプロスが少なく、打設速度が著しく遅くなければ、このような上下方向のピッチで複数段の圧力計１０ａ～１０ｃを配置することにより、打ち上がり高さを正確にモニタリングすることが可能になる。本実施形態では、トンネル４０の中央部を挟んだ両側部分における、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、各々４段の圧力計１０ａ～１０ｄが、上下方向に例えば１２４０ｍｍのピッチで配置されて取り付けられている。最下段の第１圧力計１０ａは、トンネル覆工用型枠１０によって形成された覆工空間２１の底部から、例えば２１９０ｍｍの高さ位置に取り付けられている。

ここで、４段の圧力計１０ａ～１０ｃ及び後述する天頂部圧力計１０ｅは、コンクリートが打設される型枠内に取り付けられて、打設されたコンクリートによって型枠に負荷される側圧を計測することが可能な、公知の種々の圧力計を用いることができる。より具体的には、商品名「土圧計KDD-PA」（(株)東京測器研究所製）を用いることができる。

本実施形態では、上述の施工方法によって、好ましくはトンネル４０の中央部を挟んだ両側部分の覆工空間２１に、コンクリート２２を打設して、打設したコンクリート２２の高さが、最下段の第１圧力計１０ａの高さを越えたら、第１圧力計１０ａによって圧力を計測し、以下の式によって第１圧力計１０ａからの打設高さΔｈを、第１圧力計１０ａによる圧力の計測値Ｐをコンクリートの単位重量Ｗｃで除した値として、リアルタイムで計測し、例えばモニタに表示させることができる。
Δｈ≒Ｐ÷Ｗｃ

また、コンクリート２２の打設高さは、第１圧力計１０ａによる圧力の計測値Ｐをコンクリートの単位重量Ｗｃで除した値Δｈに、覆工空間２１の底部からの第１圧力計１０ａが配置された高さである例えば２１９０ｍｍを加えた値が、覆工空間２１の底部からのコンクリートの打設高さＨ＝２１９０＋Δｈであるとして、例えばモニタに表示させて、コンクリートの打設高さＨを管理することもできる。

本実施形態では、打設したコンクリート２２の高さが、２段目の第２圧力計１０ａの高さを越えたら、第２圧力計１０ｂに切り替えて圧力を計測し、第１圧力計１０ａの場合と同様に、第２圧力計１０ｂからの打設高さΔｈを、第２圧力計１０ｂによる圧力の計測値Ｐをコンクリートの単位重量Ｗｃで除した値として、リアルタイムで計測し、例えばモニタに表示させる。

また、コンクリート２２の打設高さは、第１圧力計１０ａの場合と同様に、第２圧力計１０ｂによる圧力の計測値Ｐをコンクリートの単位重量Ｗｃで除した値Δｈに、覆工空間２１の底部からの第２圧力計１０ｂが配置された高さである例えば３４３０ｍｍを加えた値が、覆工空間２１の底部からのコンクリートの打設高さＨ＝３４３０＋Δｈであるとして、例えばモニタに表示させて、コンクリートの打設高さＨを管理することもできる。

以後、打設されたコンクリート２２の高さが覆工空間２１で高くなってゆくのに伴って、上段の第３圧力計１０ｃや第４圧力計１０ｄに順次に切り替えながら圧力を計測し、第１圧力計１０ａの場合と同様に、第３圧力計１０ｃや第４圧力計１０ｄからの打設高さΔｈを、第３圧力計１０ｃや第４圧力計１０ｄによる圧力の計測値Ｐをコンクリートの単位重量Ｗｃで除した値として、リアルタイムで計測して例えばモニタに表示させたり、第３圧力計１０ｃや第４圧力計１０ｄからの打設高さΔｈに、覆工空間２１の底部からの第３圧力計１０ｃや第４圧力計１０ｄが配置された高さを加えた値が、覆工空間２１の底部からのコンクリートの打設高さＨであるとして、例えばモニタに表示させて、コンクリートの打設高さＨを管理することができる。

これらによって、本実施形態のトンネル覆工コンクリートの打設管理方法によれば、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を打設する際に、打設されるコンクリート２２の打設高さを連続して細かく管理することが可能になる。

またこれによって、例えばトンネル覆工用型枠１０の前後方向及び左右方向の複数箇所に設けられた打設口（圧入接続口）１１ａ，１１ｂから、コンクリートを同時に打設することで、好ましくは均等な打設高さとなるようにしつつ、覆工空間２１にコンクリート２２を効率良く打設してゆく際に、例えば前後左右の特定の部分の覆工空間２１にコンクリートが偏って打設されて、トンネル覆工用型枠１０がバランスを崩すことにならないように、コンクリートの打設高さを連続して細かく管理して、調整することが可能なると共に、覆工空間２１に打設されたコンクリート２２の締固め時期を適切に判断したり、コンクリートの打設口（圧入接続口）１１ａ，１１ｂの切替え時期を適切に判断したりすることが可能になる。

また、本実施形態では、図３に示すように、好ましくはトンネル覆工用型枠１０の天頂部に、天頂部圧力計１０ｅが取り付けられている。上述のように、この天頂部圧力計１０による圧力の計測値Ｐをコンクリートの単位重量Ｗｃで除した値が、天頂部における覆工コンクリート２０の厚さｔを超えることで、天頂部における覆工空間２１にコンクリート２２が充填されたとして、コンクリートの打設高さを管理できるようになっている。

すなわち、本実施形態では、打設したコンクリート２２の高さが、天頂部圧力計１０ｅの高さ位置に達したら、天頂部圧力計１０ｅに切り替えて、圧力を計測することが可能になる。天頂部圧力計１０ｅによる圧力の計測値Ｐをコンクリートの単位重量Ｗｃで除した値である、天頂部圧力計１０ｅからの打設高さΔｈが、天頂部の覆工コンクリート２０の巻厚として、例えば最低３０ｃｍの厚さｔに達するまでは、例えば「コンクリート到達、未充填」といった表示を、例えばモニタに表示させることが可能になる。Δｈが厚さｔを越えた際に、「コンクリート充填」といった表示に換えることで、天頂部の覆工空間２１に打設されるコンクリート２２の充填状況を、容易に管理す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、打設高さが管理されるコンクリートは、トンネルの側壁部分からアーチ形状部分のクラウン部に至るまでの、トンネルの中央部を挟んだ両側部分の覆工空間に、同時に打設されるものである必要は必ずしも無く、中央部を挟んだ片側部分に、先行して打設されるものであっても良い。打設高さが管理されるコンクリートは、２系統の圧送配管やコンクリートポンプから送れられるものである必要は必ずしもなく、１系統又は３系統以上の圧送配管やコンクリートポンプから送れられるものであっても良い。

また、側壁部分からアーチ形状部分のクラウン部に至るまでの覆工空間に、上下方向に所定の間隔をおいて複数段に取り付けられる圧力計は、覆工空間におけるトンネルの軸方向に間隔をおいた複数箇所の断面に設けられていることが好ましい。これによって、覆工空間に打設されるコンクリートの打設高さを、複数箇所の断面における高さとして面的に表示させることが可能になって、コンクリートの打設高さを、より効果的に管理することが可能になる。

さらに、側壁部分からアーチ形状部分のクラウン部に至るまでの覆工空間に、上下方向に所定の間隔をおいて複数段に取り付けられる圧力計を用いて、例えばコンクリートの圧入時における、覆工空間でコンクリートの閉塞が生じたこと等による異常を、検知できるようにしても良い。すなわち、複数段に取り付けられる圧力計１０ａ～１０ｄによる圧力の計測値から算定される、コンクリートの打設高さから、例えば最下段の圧力計１０ａによって計測される圧力の理論値を、リアルアイムで算定し、算定した理論値に対して、最下段の圧力計１０ａによって計測される実際の圧力値が、例えば１．３倍を超えている場合には、コンクリートの圧入時における異常と判断して、警報を発するようにすることもできる。

１０ トンネル覆工用型枠
１０ａ 第１圧力計
１０ｂ 第２圧力計
１０ｃ 第３圧力計
１０ｄ 第４圧力計
１０ｅ 天頂部圧力計
１１ａ 下段の圧入接続口
１１ｂ 上段の圧入接続口
１２ 天頂部圧入接続口
１３ 門型台車
１３ａ 基台部
１３ｂ 支柱脚部
１３ｃ 走行部
１４ 型枠本体
１４ａ 上部型枠
１４ｂ 側部型枠
１４ｃ 下端部型枠
１５ａ 昇降ジャッキ
１５ｂ，１５ｃ 伸縮ジャッキ
２０ 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
２４ レール
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 クラウン部
Ｘ トンネル覆工用型枠の前後方向（トンネルの掘進方向）

Claims (5)

1. 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、トンネルの側壁部分からアーチ形状部分のクラウン部に至るまで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打設管理方法であって、
   前記側壁部分から前記アーチ形状部分のクラウン部に至るまでの覆工空間に臨ませて、圧力計を、下段の当該圧力計からの上下方向のピッチが１．０～２．５ｍとなるように、上下方向に所定の間隔をおいてトンネル覆工用型枠に複数段に取り付けておき、
   下段に配置された圧力計の高さ位置を越えるまでコンクリートを打設したら、次の上段の圧力計の高さ位置に至るまでのコンクリートの打設高さを、前記下段の圧力計による、型枠に負荷される側圧の計測値をコンクリートの単位重量で除した値が、前記下段の圧力計の高さ位置からのコンクリートの打設高さであるとして、コンクリートの打設高さを管理するトンネル覆工コンクリートの打設管理方法。
2. 前記下段の圧力計による計測値をコンクリートの単位重量で除した値に、前記覆工空間の底部からの前記下段の圧力計が配置された高さを加えた値が、前記覆工空間の底部からのコンクリートの打設高さであるとして、コンクリートの打設高さを管理する請求項１記載のトンネル覆工コンクリートの打設管理方法。
3. トンネルの側壁部分からアーチ形状部分のクラウン部に至るまでの、トンネルの中央部を挟んだ両側部分の前記覆工空間に、コンクリートを同時に打設するようになっており、両側部分の前記覆工空間におけるコンクリートの打設高さが、同様の高さとなるように、複数段に取り付けられた前記圧力計による計測値を介して、コンクリートの打設高さを管理する請求項１又は２記載のトンネル覆工コンクリートの打設管理方法。
4. 前記側壁部分から前記アーチ形状部分のクラウン部に至るまでのトンネル覆工用型枠に、コンクリートポンプから延設する圧送配管を接続させる開閉可能な圧入接続口が、上下方向に間隔をおいて複数段に設けられており、
   下段に配置された圧入接続口に圧送配管を接続して、当該圧入接続口に至るまでの下方の覆工空間に、当該圧入接続口からコンクリートを流し込むことで供給した後に、引き続いて当該圧入接続口の上方の覆工空間に、当該圧入接続口からコンクリートを圧入することで供給するコンクリート流し込み圧入工程を、下段の圧入接続口から上段の圧入接続口に前記圧送配管を接続する接続口を切り換えながら、複数回繰り返して、前記側壁部分から前記アーチ形状部分のクラウン部に至るまでの覆工空間にコンクリートが打設されるようになっている請求項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打設管理方法。
5. 前記トンネル覆工用型枠の天頂部に、天頂部圧力計が取り付けられており、該天頂部圧力計による計測値をコンクリートの単位重量で除した値が、天頂部における覆工コンクリートの厚さを超えることで、天頂部における覆工空間にコンクリートが充填されたとして、コンクリートの打設高さを管理する請求項１～４のいずれか１項トンネル覆工コンクリートの打設管理方法。

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