JP7329404B2 - 型枠内コンクリートの締固め方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、型枠内に打設されたコンクリートに振動を与えて当該コンクリートを締固める方法、及び、装置に関する。
ここでいう「型枠内」とは、少なくとも１つの面が型枠により仕切られるコンクリート打設用の閉空間とする。

例えば、トンネル内周面に覆工コンクリートを打設する際は、トンネル内周面に対し所定の間隔（例えば４０ｃｍ）をあけて、移動式セントルに装備された型枠を相対させ、トンネル内周面と型枠との間の覆工空間にコンクリートを打設する。

また、コンクリートの打設中ないし打設後には、型枠に設けられている複数の検査窓から、作業員が目視しながら、棒状のバイブレータを挿入し、打設されたコンクリートに振動を与えることでコンクリートの締固めを行っている。

しかし、かかる締固め作業は、多数箇所で行う必要があるため、煩雑で効率も悪く、また、型枠によってはバイブレータが届かない場所があり、十分な締固めが困難であった。

そこで近年は、型枠バイブレータが多用されている。型枠バイブレータは、特許文献１に記載されているように、型枠の外側の面に取付けて、型枠を振動させることにより、型枠を介して、型枠内のコンクリートに振動を与え、コンクリートを締固めるものである。

特開２０１０－１８５２４９号公報

しかしながら、型枠バイブレータによるコンクリートの締固めは、型枠面（面板）を介したコンクリート表面への振動付加のため、コンクリートの内部に振動が伝達されにくく、コンクリートの締固めが不十分となることがあった。特に、型枠には多数の補強リブ等が形成されているので、これらにより振動が減衰されて、局所的な振動しか与えられないのが実状であった。

本発明は、このような実状に鑑み、コンクリートの内部に振動を与えることで、コンクリートの締固めをより確実に行うことができるようにすることを課題とする。

本発明に係る型枠内コンクリートの締固め方法は、トンネル内周面とトンネル覆工コンクリート用の型枠とにより仕切られる閉空間に打設されるコンクリートを締固める方法であって、
前記閉空間内に位置するように被振動部材を配置する工程と、
前記型枠の外側から前記型枠に設けた貫通孔を介して、前記型枠内に棒状の振動伝達部材を挿入し、前記振動伝達部材を前記被振動部材に接続する工程と、
前記型枠の外側に配置した起振部の振動を、前記振動伝達部材を介して前記被振動部材に伝達し、コンクリートを締固める工程と、
を含み、
前記被振動部材は、支持部を介して、トンネル内周面側に支持されることを特徴とする。
また、前記締固めの後、前記振動伝達部材と前記被振動部材との接続を解除して、前記振動伝達部材を前記型枠内から抜き去り、かつ、前記被振動部材を前記型枠内に残置する工程を更に含んでもよい。

本発明に係る型枠内コンクリートの締固め装置は、トンネル内周面とトンネル覆工コンクリート用の型枠とにより仕切られる閉空間に打設されるコンクリートを締固める装置であって、
前記閉空間内に配置された被振動部材と、
前記型枠に設けられた貫通孔に挿入されて前記型枠内に臨み、前記被振動部材に継手部により着脱可能に接続される棒状の振動伝達部材と、
前記型枠の外側に配置されて前記振動伝達部材に振動を与える起振部と、
を含み、
前記被振動部材は、支持部を介して、トンネル内周面側に支持されることを特徴とする。

本発明によれば、コンクリートの締固めを、打設されるコンクリートの内部から行うことができ、コンクリートの締固めをより十分に行うことができ、ひいては、打設されるコンクリートの品質を向上できるという効果を奏する。

本発明の一実施形態として示すセントル設置状態でのトンネルの縦断面図 同上のトンネルの軸方向に沿う横断面図（図１のII－II断面図） セントル（型枠）の平面図 締固め装置の要部の縦断面図 締固め装置の要部の横断面図（図４のＶ－Ｖ断面図） 被振動部材（埋設鋼材）の支持部の縦断面図

以下、本発明の実施の形態について、トンネルの覆工コンクリート打設時の締固めの例で、詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態として示すセントル設置状態でのトンネルの縦断面図、図２は同上のトンネルのトンネル軸方向に沿う横断面図（図１のII－II断面図）、図３はセントル（型枠）の平面図である。

本実施形態の覆工は、二次覆工である。従って、覆工対象のトンネル１は、掘削直後に、トンネル１の内周面（掘削面）に対し、吹付コンクリート２による一次覆工がなされ、その表面に防水シート（図示せず）が装着されている。

二次覆工では、トンネル１の底盤３より上方の、トンネル１の内周面（一次覆工後の内周面）に、セントル（移動式型枠装置）４を用いて、覆工コンクリートを打設する。

覆工コンクリート打設用のセントル（移動式型枠装置）４は、トンネル軸方向に、打設単位の所定距離（例えば１０．５ｍ）ずつ移動して、各移動位置で、型枠をセットして打設し、その後、脱型して、次の打設位置に移動する。

セントル４は、架台（台車）５と、架台５の下部に装備された車輪６と、架台５の上部及び側部に装備された複数のジャッキ７と、ジャッキ７の先端部に支持された型枠（パネルフォーム）８と、を含んで構成される。

架台５は、車輪６により、トンネル１の底盤３上に敷設されているレール（図示せず）に沿って、トンネル軸方向に移動可能であり、また任意の移動位置で位置決め固定可能である。

ジャッキ７は、型枠８の位置決め（拡径及び縮径を含む）のために設けられており、型枠８の設置及び脱型に用いられる。

型枠８は、設置状態で、トンネル１の内周面（一次覆工後の内周面）との間に覆工コンクリート打設空間を形成する。

型枠８は、より詳しくは、図２及び図３に示されるように、トンネル軸方向に所定幅（例えば１．５ｍ）を有する型枠ユニット８－１、８－２、・・・をトンネル軸方向に複数（例えば７個）連結し、その連結長を打設単位の１スパン（例えば１０．５ｍ）として構成される。

また、型枠８（各型枠ユニット８－１、８－２、・・・）は、図１に示されるように、トンネル周方向に、複数（本例では５個）の弧状部材に分割されていて、隣り合う弧状部材同士がヒンジ接続されている。これにより、型枠８が、全体でアーチ状をなすと共に、接続部で折曲可能となっている。

覆工コンクリート打設空間については、外周側がトンネル１の内周面（一次覆工後の内周面）により仕切られ、内周側が型枠８により仕切られる他、トンネル軸方向の一端部（坑口側端部；ラップ側）が既設の覆工コンクリート９（図２）により、トンネル軸方向の他端部（切羽側端部；妻側）が妻型枠１０（図２）により仕切られて、閉空間となる。

上記のように型枠８により仕切られた覆工コンクリート打設空間へのコンクリートの打設は、型枠８に設けられている適宜の開閉口（図示せず）、及び／又は、妻型枠１０に設けられている開閉口（図示せず）から、コンクリートの打設管を挿入して、コンクリートを圧送することにより、覆工コンクリート打設空間にコンクリートを充填する。ここでの充填は、トンネル左右の側部からなされ、左右のアーチ部を経て、最終的には天端部まで充填される。尚、コンクリートとしては、好ましくは、中流動コンクリートを用いる。

かかるコンクリートの打設中、特に天端部への打設中、天端部のコンクリートに振動を与えて、コンクリートを締固める。

ここで用いる締固め装置について、図１～図３の他、図４～図６を参照して、以下に説明する。
図４は締固め装置の要部の縦断面図、図５は締固め装置の要部の横断面図（図４のＶ－Ｖ断面図）、図６は被振動部材（埋設鋼材）の支持部の縦断面図である。

本実施形態の締固め装置は、型枠８の内側（コンクリート打設空間内）に配置された被振動部材２０と、型枠８に設けられた貫通孔８ａに挿入されて型枠８内に臨み、先端が被振動部材２０に雌雄の継手部により着脱可能に接続される棒状の振動伝達部材２５と、型枠８の外側に配置されて振動伝達部材２５に振動を与える起振部（バイブレータ）３０と、を含む。

被振動部材２０は、鋼材、より好ましくは、溝形鋼（又はリップ溝形鋼）からなり、溝の開口部を外側（上向き）にして、トンネル１の内周面に沿うアーチ状に曲げ加工してある。
かかる被振動部材２０は、型枠８の設置に先立って、覆工コンクリート打設空間内に配置する。詳しくは、被振動部材２０は、図１のようにトンネル軸方向に見て、アーチ状の覆工コンクリート打設空間のうち、天端部に、トンネル１の内周面や型枠８から離して、これらと同心の円弧状に配置する。

被振動部材（鋼材）２０はまた、図２及び図３に示されているように、複数用い、トンネル軸方向に所定の間隔で配置する。本実施形態では、型枠８を構成する型枠ユニットと同数の被振動部材２０を型枠ユニットの幅と同じ間隔で配置したが、必要十分な締固め性能が得られる範囲で、少数の被振動部材２０をより広い間隔で配置してもよい。

また、被振動部材（鋼材）２０は、上記のように覆工コンクリート打設空間の所定位置に配置すべく、少なくとも２箇所の支持部２２で支持する。

支持部２２は、より具体的には、図６に示されているように構成される。すなわち、トンネル内周面に削孔し、セメントミルクを注入した後に打ち込んだアンカーボルト（又は鉄筋）２２ａを用い、トンネル１の内周面から突出するアンカーボルト２２ａの端部に、締付ナット２２ｂ等を用いて固定する。ここでの固定は、振動を助長するように、遊びを持たせてもよい。
また、トンネル１の内周側にＨ形鋼などの支保工がある場合は、その支保工から支持部材を突出させ、これに支持させるようにしてもよい。

振動伝達部材２５は、棒状の鋼材、より好ましくは、一般に「ガス管」あるいは「ＳＧＰ管」と呼ばれる配管用炭素鋼鋼管からなる。
かかる振動伝達部材２５は、型枠８の設置後に、型枠８に設けられた貫通孔８ａに挿入されて先端が型枠８内に臨み、その先端が被振動部材２０に雌雄の継手部により着脱可能に接続される。

具体的には、図４及び図５に示されているように、被振動部材２０の中央部の下面に予め管継手２３が固定されており、振動伝達部材２５の先端部外周に形成した雄ネジを被振動部材２０側の管継手２３の雌ネジにねじ込むことにより、被振動部材２０に対し振動伝達部材２５を固定することができる。雌雄の継手部（管継手２３など）を用いることにより、型枠８の外側からの振動伝達部材２５の回動操作で、簡単に着脱することができる。
振動伝達部材２５の型枠８外の基端側には、受振用に、管継手２８が固定されている。

起振部３０としては、型枠バイブレータを転用し、型枠を振動させる代わりに、振動伝達部材２５を振動させる。型枠バイブレータは、モータの回転により偏心部材を回転させて、起振面３０ａに該起振面３０ａと直交する方向の振動を発生させるものである。従って、起振面３０ａを振動伝達部材２５の端部（受振用の管継手２８）に接触あるいは固定することで、起振面３０ａにより振動伝達部材２５をその軸方向に振動させることができる。

次に、上記の締固め装置を用いた締固め方法（締固めの手順）について、工程順に、説明する。

（１）被振動部材配置工程
型枠８の設置前にコンクリート打設空間内に位置するように、支持部２２により支持させて、被振動部材２０を配置する。なお、被振動部材２０はコンクリート打設空間内に型枠８の設置前に配置しておけば、必ずしも支持部２２により支持されている必要はない。

（２）振動伝達部材接続工程
型枠８の設置後、コンクリート打設前又は打設中（打設開始後）に、型枠８の外側から型枠８に設けた貫通孔８ａを介して、型枠８内に棒状の振動伝達部材２５を挿入し、振動伝達部材２５を被振動部材２０に接続する。本実施形態では、振動伝達部材２５の先端を雌雄の継手部（管継手２３など）によりねじ込み式で被振動部材２０に接続する。

（３）コンクリート締固め工程
型枠８の外側に配置した起振部（バイブレータ）３０を作動させ、その振動を、振動伝達部材２５を介して被振動部材２０に伝達し、被振動部材２０を振動させることで、コンクリートを締固める。これにより、コンクリートの内部からコンクリートに直接的に振動を与えることができ、コンクリート全体を良好に締固めることができる。

（４）振動伝達部材撤去工程
上記の締固めの後、振動伝達部材２５と被振動部材２０との接続を解除して、振動伝達部材２５を型枠８内から抜き去る。抜き去った後、型枠８の貫通孔８ａには適宜の蓋（嵌込み式のキャップなど）が取付けられる。従って、被振動部材２０である鋼材は、型枠８内に残置される。なお、被振動部材２０は補強鋼材を兼ねる埋設鋼材であってもよい。

振動伝達部材２５を抜き去ったとき、抜き去り方によっては、振動伝達部材２５が位置していた箇所に抜き穴が残る可能性がある。
このような懸念への対策としては、次の（５－１）～（５－３）のいずれかの方法を実施することが好ましい。

（５－１）
振動伝達部材２５を型枠８内から抜き去るときに、起振部３０により振動伝達部材２５を振動させつつ抜き去る。これにより、貫通孔８ａ近傍のコンクリートをなじませて、抜き穴などの発生を抑制することができる。

（５－２）
振動伝達部材２５を型枠８内から抜き去った後に、型枠８の貫通孔８ａから棒状のバイブレータを挿入して貫通孔８ａ近傍のコンクリートを締固める工程を更に含むようにする。これにより、貫通孔８ａ近傍のコンクリートに振動を与え、かつ撹拌して、抜き穴を無くすことができる。

（５－３）
振動伝達部材２５を型枠８内から抜き去った後に、貫通孔８ａに蓋をしてから、型枠バイブレータにより貫通孔８ａ近傍の型枠８（その面板）を振動させて貫通孔８ａ近傍のコンクリートを締固める工程を更に含むようにする。これにより、貫通孔８ａ近傍のコンクリートに振動を与えて、なじませることができ、抜き穴を無くすことができる。

なお、以上の実施形態では、トンネルの覆工コンクリート打設時の締固めの例で説明したが、本発明は、少なくとも１つの面が型枠により仕切られる閉空間へのコンクリート打設時の締固めに適用可能である。

また、図示の実施形態はあくまで本発明を概略的に例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
なお、出願当初の請求項は以下のとおりであった。
［請求項１］
少なくとも１つの面が型枠により仕切られる閉空間に打設されるコンクリートを締固める方法であって、
前記閉空間内に位置するように被振動部材を配置する工程と、
前記型枠の外側から前記型枠に設けた貫通孔を介して、前記型枠内に棒状の振動伝達部材を挿入し、前記振動伝達部材を前記被振動部材に接続する工程と、
前記型枠の外側に配置した起振部の振動を、前記振動伝達部材を介して前記被振動部材に伝達し、コンクリートを締固める工程と、
を含む、型枠内コンクリートの締固め方法。
［請求項２］
前記締固めの後、前記振動伝達部材と前記被振動部材との接続を解除して、前記振動伝達部材を前記型枠内から抜き去る工程を更に含む、請求項１記載の型枠内コンクリートの締固め方法。
［請求項３］
前記振動伝達部材を前記型枠内から抜き去るときに、前記振動伝達部材を振動させつつ抜き去ることを特徴とする、請求項２記載の型枠内コンクリートの締固め方法。
［請求項４］
前記振動伝達部材を前記型枠内から抜き去った後に、前記貫通孔近傍のコンクリートを締固める工程を更に含む、請求項２又は請求項３記載の型枠内コンクリートの締固め方法。
［請求項５］
前記型枠は、トンネル内周面との間に間隔をあけて配置されるトンネル覆工コンクリート用の型枠であることを特徴とする、請求項１～請求項４のいずれか１つに記載の型枠内コンクリートの締固め方法。
［請求項６］
前記振動伝達部材と前記被振動部材との接続は、着脱可能な継手部を介して行うことを特徴とする、請求項１～請求項５のいずれか１つに記載の型枠内コンクリートの締固め方法。
［請求項７］
少なくとも１つの面が型枠により仕切られる閉空間に打設されるコンクリートを締固める装置であって、
前記閉空間内に配置された被振動部材と、
前記型枠に設けられた貫通孔に挿入されて前記型枠内に臨み、前記被振動部材に継手部により着脱可能に接続される棒状の振動伝達部材と、
前記型枠の外側に配置されて前記振動伝達部材に振動を与える起振部と、
を含む、型枠内コンクリートの締固め装置。

１ 覆工対象のトンネル
２ 吹付コンクリート
３ 底盤
４ セントル
５ 架台（台車）
６ 車輪
７ ジャッキ
８ 型枠
８－１～８－７ 型枠ユニット
８ａ 貫通孔
９ 既設の覆工コンクリート
１０ 妻型枠
２０ 被振動部材（埋設鋼材）
２２ 支持部
２２ａ アンカーボルト
２２ｂ 締付ナット
２３ 管継手
２５ 振動伝達部材
２８ 受振用の管継手
３０ 起振部（バイブレータ）
３０ａ 起振面

Claims (8)

1. トンネル内周面とトンネル覆工コンクリート用の型枠とにより仕切られる閉空間に打設されるコンクリートを締固める方法であって、
   前記閉空間内に位置するように被振動部材を配置する工程と、
   前記型枠の外側から前記型枠に設けた貫通孔を介して、前記型枠内に棒状の振動伝達部材を挿入し、前記振動伝達部材を前記被振動部材に接続する工程と、
   前記型枠の外側に配置した起振部の振動を、前記振動伝達部材を介して前記被振動部材に伝達し、コンクリートを締固める工程と、
   を含み、
   前記被振動部材は、支持部を介して、トンネル内周面側に支持される、型枠内コンクリートの締固め方法。
2. 前記支持部は、トンネル内周面から前記閉空間内に突出するアンカーボルトを含む、請求項１に記載の型枠内コンクリートの締固め方法。
3. 前記被振動部材は溝形鋼からなり、
   前記被振動部材を配置する工程では、前記溝形鋼における溝の開口部がトンネル内周面に相対するように、前記被振動部材を配置する、請求項１又は請求項２に記載の型枠内コンクリートの締固め方法。
4. 前記締固めの後、前記振動伝達部材と前記被振動部材との接続を解除して、前記振動伝達部材を前記型枠内から抜き去り、かつ、前記被振動部材を前記型枠内に残置する工程を更に含む、請求項１～請求項３のいずれか１つに記載の型枠内コンクリートの締固め方法。
5. 前記振動伝達部材と前記被振動部材との接続は、着脱可能な継手部を介して行う、請求項１～請求項４のいずれか１つに記載の型枠内コンクリートの締固め方法。
6. トンネル内周面とトンネル覆工コンクリート用の型枠とにより仕切られる閉空間に打設されるコンクリートを締固める装置であって、
   前記閉空間内に配置された被振動部材と、
   前記型枠に設けられた貫通孔に挿入されて前記型枠内に臨み、前記被振動部材に継手部により着脱可能に接続される棒状の振動伝達部材と、
   前記型枠の外側に配置されて前記振動伝達部材に振動を与える起振部と、
   を含み、
   前記被振動部材は、支持部を介して、トンネル内周面側に支持される、型枠内コンクリートの締固め装置。
7. 前記支持部は、トンネル内周面から前記閉空間内に突出するアンカーボルトを含む、請求項６に記載の型枠内コンクリートの締固め装置。
8. 前記被振動部材は溝形鋼からなり、前記溝形鋼における溝の開口部がトンネル内周面に相対する、請求項６又は請求項７に記載の型枠内コンクリートの締固め装置。