JP7373773B2 - 型枠設置装置及びこれを用いた型枠設置方法 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 公開の事実北海道新幹線渡嶋トンネル工事（工事日 ２０２０年１２月２４日～２０２１年１月８日）

本発明は、トンネル工事において使用される型枠設置装置とこれを用いた型枠設置方法に関する。

例えば、ＮＡＴＭ工法（New Austrian Tunneling Method）によって掘削されて内面にコンクリートが吹き付けられることによって一次覆工されたトンネルは、二次覆工のために一次覆工面に型枠を用いてコンクリートが打設される。ここで、トンネル用の型枠は、トンネルの一次覆工面に対して所定の径方向隙間を設けて設置される鋼鉄製の部材であって、天井型枠とこの天井型枠の両側に連結される側面型枠とに３分割されている。

ところで、トンネル用の型枠の設置技術としては、例えば特許文献１～４などに提案されており、先ず、トンネルの天井壁に設置された支持骨材に掛けられたワイヤーによって天井型枠を吊り下げ、この吊り下げられた天井型枠をウインチや電動チェーンブロックなどによって所定の高さ位置まで吊り上げ、この天井型枠を架台に載置してこれを支持した状態で、この天井型枠の両側に側面型枠をそれぞれ連結するものがある。

また、他の設置技術としては、支持脚が油圧シリンダによって上下する架台上に天井型枠を載置し、この天井型枠を架台と共に持ち上げ、持ち上げられた架台に付加脚を加えて天井型枠を所定の高さに位置決めし、この天井枠の両側に側面型枠をそれぞれ連結するものもある。

特許第４０２３６１５号公報 特許第４０２３６１６号公報 特許第４０２３６１７号公報 特許第４２９００５３号公報

しかしながら、トンネル工事における型枠の従来の設置技術によれば、高重量（約３ｔ）の天井型枠をワイヤーで吊り下げてこれを所定高さ位置まで吊り上げたり、天井型枠を架台と共に所定の高さ位置まで持ち上げる必要があるため、そのための装置が大掛かりとなるばかりか、位置決め動作を含むトンネル用型枠の設置作業に多くの労力と時間を要するという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、簡素な構成でトンネル用型枠を効率良く短時間で、且つ、正確に所定の高さ位置に位置決めして設置することができる型枠設置装置及びこれを用いた型枠設置方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る型枠設置装置は、型枠をトンネル内面との間に所定の径方向隙間を設けて設置するための装置であって、トンネルの幅方向両端部に立設された一対のガイド支柱に沿って昇降動する昇降リフトと、前記昇降リフトを昇降動させる駆動手段と、前記トンネルの幅方向両端部に長手方向に沿って互いに平行に配設された一対のガイドレールと、前記型枠を支持して前記ガイドレールに沿って前記トンネルの長手方向に沿って走行可能な一対の搬入台車と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る型枠設置方法は、上記型枠設置装置を用いて前記型枠を前記トンネル内の所定位置に設置する方法であって、前記型枠を最下位にある前記昇降リフト上の前記搬入台車に載置する第１工程と、前記型枠が載置された前記昇降リフトを前記駆動手段によって所定の高さ位置まで上昇させる第２工程と、前記型枠が載置された前記搬入台車を前記昇降リフトから前記ガイドレールへと移して該搬入台車を前記ガイドレールに沿って前記トンネルの長手方向所定位置まで走行させる第３工程と、前記トンネル用型枠を前記搬入台車から前記ガイドレールへと移載する第４工程と、空になった前記搬入台車を前記ガイドレールに沿って走行させて前記昇降リフトへと戻す第５工程と、前記駆動手段によって前記昇降リフトを前記搬入台車と共に最下位まで下降させる第６工程と、を複数回繰り返すことによって前記トンネル内の所定位置に複数の前記型枠を前記トンネルの長手方向に沿って順次設置することを特徴とする。

本発明に係る型枠設置装置を用いた型枠設置方法によれば、昇降リフトが最下位にある状態で、該昇降リフトを搬入台車とこれに支持された型枠と共に上昇させ、搬入台車をガイドレールへと移し替えて該搬入台車を型枠と共にトンネルの長手方向所定位置まで移動させ、その位置で型枠をガイドレールへと移載すれば、型枠が所定位置に位置決めされた状態で設置される。なお、このとき、ガイドレールと搬入台車の位置関係は、ガイドレールに支持された型枠が所定の高さ位置に設置されるように予め設定されている。

そして、空になった搬入台車をガイドレールに沿って昇降リフトへと移動させて戻した後、昇降リフトを最下位へと下降させ、以後、以上の作業を複数回繰り返すことによって、トンネル内の所定位置に複数の型枠をトンネルの長手方向に沿って順次設置することができる。

したがって、トンネル用型枠をそれぞれ個別に吊り上げて所定の高さ位置に個々に位置決めする必要がないため、簡素な構成で型枠を効率良く短時間で、且つ、正確に所定の高さ位置に位置決めして設置することができる。
本発明装置は、トンネルに設置されて二次覆工が完了した型枠の解体においても、天井用型枠を設置位置から地上へ搬出するときに使用することができる。

型枠が設置されたトンネルの横断面図である。 本発明に係る型枠設置装置及びこれを用いた型枠設置方法を示す側面図である。 本発明に係る型枠設置装置の平面図である。 図２の矢視Ａ方向の図である。 図２の要部拡大詳細図である。 図５のＢ拡大詳細図である。 図６のＣ－Ｃ線断面図である。 電動チェーンブロックの側面図である。 搬入台車の側面図である。 図９のＤ－Ｄ線断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

［型枠設置装置］
図１は型枠が設置されたトンネルの横断面図、図２は本発明に係る型枠設置装置及びこれを用いた型枠設置方法を示す側面図、図３は本発明に係る型枠設置装置の平面図、図４は図２の矢視Ａ方向の図、図５は図２の要部拡大詳細図である。なお、以下の説明においては、図３及び図４に矢印にて示すようにトンネル内の幅方向を「左右」方向、図２、図３及び図５に矢印にて示すようにトンネル軸方向を「前後」方向とする。

図１に示すように、ＮＡＴＭ工法などによって掘削されて内面にコンクリートが吹き付けられることによって一次覆工されたトンネル１００は、二次覆工のために一次覆工面１００ａに型枠２を用いてコンクリートが打設される。ここで、型枠２は、トンネル１００の一次覆工面１００ａに対して所定の径方向隙間δを設けて設置される切欠円状の鋼鉄製部材であって、中央上部に位置する円弧状の天井型枠２Ａとこの天井型枠２Ａの両側に連結される円弧状の側面型枠２Ｂとに３分割されている。

本発明に係る型枠設置装置１は、型枠２のうちの天井型枠２Ａをトンネル１００内の所定位置に設置するための装置であって、トンネル１００の幅方向両端部に立設された一対のガイド支柱３に沿って昇降動する昇降リフト１０と、該昇降リフト１０を昇降動させる駆動手段としての電動チェーンブロック２０と、トンネル１００の幅方向両端部に長手方向（トンネル軸方向）に沿って互いに平行に配設された一対のガイドレール３０と、昇降リフト１０とガイドレール３０に沿ってトンネル１００の長手方向に走行可能な一対の搬入台車４０と、該搬入台車４０上にそれぞれ設置された伸縮可能な一対の支持手段である油圧ジャッキ５０を備えている。

上記一対のガイド支柱３は、図４に示すように、トンネル１００内の左右両端部に設置されたブロック状の基礎架台４上に垂直且つ互いに平行に立設されており、これらのガイド支柱３の上端部間には、水平なクロス部材５が横架されている。なお、ガイド支柱３は、Ｈ型鋼によって構成されている。

また、図２及び図３に示すように、トンネル１００内の上部には、左右一対のガイドレール３０がガイド支柱３の上端から前方に向かって互いに平行且つ水平に設置されている。ここで、左右の各ガイドレール３０は、上下幅が広くて長さの長い既設の走行梁３０Ａと、該走行梁３０Ａの後端に一直線状に接続された上下幅が狭くて長さの短い張出し走行桁３０Ｂとで構成されている。なお、走行梁３０Ａと張出し走行桁３０Ｂは、共にＨ型鋼によって構成されている。

そして、左右一対のガイド支柱３には、昇降リフト１０が昇降可能に支持されている。この昇降リフト１０は、矩形枠として構成されており、その下部からは左右一対の支持部材１１が前方に向かって互いに平行且つ水平に延びている。また、この昇降リフト１０は、その左右が左右一対のガイド支柱３に昇降動可能に支持されている。ここで、昇降リフト１０のガイド支柱３への支持構造を図６及び図７に基づいて説明する。

すなわち、図６は図５のＢ拡大詳細図、図７は図６のＣ－Ｃ線断面図であり、これらの図には昇降リフト１０の上部材１２のガイド支柱３への支持構造のみを示すが、昇降リフト１０の下部材１３（図４及び図５参照）の支持構造も同様であるため、これについての図示及び説明は省略する。

チャンネル鋼材で構成された上部材１２の前端部左右には、ガイドローラ１４が回転可能に支持されており、このガイドローラ１４がガイド支柱３に当接することによって、昇降リフト１０が前後方向を規制された状態でガイド支柱３に沿って昇降動することができる。

また、昇降リフト１０の上部材１２と下部材１３の左右端部間に架設された縦部材１５１５には、ブラケット１６が取り付けられており、このブラケット１６には、ガイドローラ１７が回転可能に支持されている。そして、このガイドローラ１７がガイド支柱３に当接することによって、昇降リフト１０が左右方向を規制された状態でガイド支柱３によって昇降動することができる。

そして、以上の支持構造によってガイド支柱３に昇降動可能に支持された昇降リフト１０は、図１～図５に示す駆動手段である左右一対の電動チェーンブロック２０によって吊下げられて左右一対のガイド支柱３に沿って昇降動せしめられる。

上記電動チェーンブロック２０は、左右一対のガイド支柱３の上端間に架設されたクロス部材５と左右一対の張出し走行桁３０Ｂの上に設置された矩形枠６に吊り下げられている。具体的には、左右一対の電動チェーンブロック２０は、矩形枠６の前後方向に沿って水平に設置された左右一対の部材６Ａに吊り下げられている。ここで、各電動チェーンブロック２０の構成を図８に示す。

すなわち、図８は電動チェーンブロックの側面図であり、図示の電動チェーンブロック２０は、駆動部２１と制御部２２を備えており、これらの駆動部２１と制御部２２は、矩形枠６の部材６Ａに固着されたブラケット２３，２４の軸２３ａ，２４ａにフック２５，２６によってそれぞれ吊り下げられている。なお、図示しないが、駆動部２１には、駆動源である電動モータ、減速機、滑車（ブロック）などが内蔵されており、滑車にはチェーン２７が巻き掛けられている。そして、チェーン２７の下端にはフック２８が取り付けられており、このフック２８は、昇降リフト１０の下部から前方に向かって水平に延びる支持部材１１の先端に掛けられている。また、制御部２２は、駆動部２１から垂れ下がった操作スイッチ２９の操作によって駆動部２１の不図示の電動モータを駆動制御する機能を果たす。

なお、本実施の形態では、昇降リフト１０をガイド支柱３に沿って昇降動させる駆動手段として電動チェーンブロック２０を用いたが、ウインチなどの他の駆動手段を用いても良い。

ところで、図２～図５に示すように、昇降リフト１０の前後方向に水平且つ平行に延びる左右一対の上部材１２上には、左右一対の搬入台車４０がそれぞれ走行可能に配置されている。ここで、各搬入台車４０の構成の詳細を図９及び図１０に基づいて以下に説明する。

すなわち、図９は搬入台車の側面図、図１０は図９のＤ－Ｄ線断面図であり、各走行台車４０は、その前後が回転可能なローラ４１によって走行可能に支持されている。なお、この搬入台車４０は、作業者が手で押して走行する手押し式のものであって、後述のように昇降リフト１０の上部材１２と張出し走行桁３０Ｂ及び走行梁３０Ａに沿って前後方向（トンネル軸方向）に走行する。

また、搬入台車４０の前後方向において前後のローラ４１の内側の左右には、当該搬入台車４０の走行梁３０Ａなどからの脱落を防ぐための垂直な計４枚のガイドプレート４２が複数のボルト４３とナット４４によってそれぞれ取り付けられている。

そして、各搬入台車４０の前後方向において前後のガイドプレート４２の内側２箇所には、支持手段である油圧ジャッキ５０がそれぞれ取り付けられている。各油圧ジャッキ５０は、シリンダ５１と、該シリンダ５１内に上下動可能に嵌挿されたロッド５２を備えており、油圧によってロッド５２が上下動せしめられる。なお、左右の搬入台車４０に各２つずつ設けられた計４つの油圧ジャッキ５０は、後述のように、天井型枠２Ａを受けてこれを支持する。

以上のように、本発明に係る型枠設置装置１は、左右一対のガイド支柱３に沿って昇降動する昇降リフト１０と、該昇降リフト１０を昇降動させる左右一対の電動チェーンブロック２０と、トンネル１００の幅方向両端部に長手方向に沿って互いに平行に配設された左右一対のガイドレール３０（走行梁３０Ａと張出し走行桁３０Ｂ）と、天井型枠２Ａを支持してガイドレール３０に沿って前後方向に走行可能な一対の搬入台車４０と、各搬入台車４０上にそれぞれ設置された伸縮可能な一対の油圧ジャッキ５０を含んで構成されるため、その構成が大掛かりとなることがなく、大幅なコストアップを招くこともない。

［型枠設置方法］
次に、以上のように構成された型枠設置装置１を用いて実施される本発明に係る型枠設置方法を図２に基づいて以下に説明する。

本発明に係る型枠設置方法は、以下の６つの工程（第１～第６工程）を複数回（本実施の形態では、８回）繰り返すことによって天井型枠２Ａをトンネル１００内の所定位置に設置する方法である。

＜工程１＞：
工程１においては、図２に実線にて示すように最下位にある昇降リフト１０上の左右一対の搬入台車４０に不図示のクレーンなどを用いて天井枠２Ａを載置する。具体的には、天井型枠２Ａは、左右一対の搬入台車４０に各２つずつ設置された計４つの油圧ジャッキ５０の各ロッド５２上に載置される。なお、このとき、各油圧ジャッキ５０のロッド５２は、所定高さまで上方へと伸びた状態にある。

＜工程２＞：
工程２においては、前記工程１において天井型枠２Ａが載置された左右一対の搬入台車４０を備える昇降リフト１０を電動チェーンブロック２０によって図２に鎖線にて示す所定の高さ位置（搬入台車４０が載置された昇降リブト１０の上部材１２の上面（走行面）が張出し走行桁３０Ｂの上面（走行面）に一致する高さ位置）まで上昇させる。具体的には、作業者が電動チェーンブロック２０の操作スイッチ２９を操作し、その操作信号が電動チェーンブロック２０の制御部２２へと送信されると、駆動部２１の不図示の電動モータが起動されてチェーン２７が巻き取られ、昇降リフト１０が搬入台車４０とこれに支持された天井型枠２Ａと共に図２の鎖線位置まで引き上げられる。

＜第３工程＞：
第３工程においては、前記第２工程において図２の鎖線位置まで引き上げられた昇降リフト１０上に載置された左右一対の搬入台車４０を作業者が手で前方へと押し、これらの搬入台車４０を天井枠体２Ａと共に左右一対の張出し走行桁３０Ｂへと移す。そして、左右の搬入台車４０を作業者が手で押してこれらをガイドレール３０（張出し走行桁３０Ｂと走行梁３０Ａ）に沿ってトンネル１００の長手方向所定位置（図２に示すａ位置）まで移動させる。

＜第４工程＞：
第４工程においては、前記第３工程において図２のａ位置へと移送された搬入台車４０から天井枠体２Ａを左右一対の走行梁３０Ａ上に移載する。この天井枠体２Ａの走行梁３０Ａへの移載は、該天井枠体２Ａを支持する計４つの油圧ジャッキ５０のロッド５２を下げることによってなされる。

ここで、走行梁３０Ａと搬入台車４０との位置関係は、走行梁３０Ｂに支持された天井型枠２Ａが所定の高さ位置（図１に示すように、天井型枠２Ａとトンネル１００の一次覆工面１００ａとの間に所定の径方向隙間δが形成される高さ位置）に設置されるように予め設定されている。

＜工程５＞：
工程５においては、前記工程４において天井型枠２Ａが左右一対の走行梁３０Ｂへと移載された結果、空となった搬入台車４０を左右一対の走行梁３０Ａと張出し走行桁３０Ｂに沿って後方に移動させて昇降リフト１０へと戻す。

＜工程６＞：
工程６においては、前記工程５において図２に鎖線にて示す位置まで戻された搬入台車４０が載置された昇降リフト１０を左右一対のガイド支柱３に沿って図２に実線にて示す最下位へと下降させる。具体的には、作業者が電動チェーンブロック２０の操作スイッチ２９を操作し、その操作信号が電動チェーンブロック２０の制御部２２へと送信されると、駆動部２１の不図示の電動モータが起動されてチェーン２７が巻き取られ、昇降リフト１０が搬入台車４０と共に図２の実線位置まで下降せしめられる
以後、以上の工程１～工程６を複数回（本実施の形態では、８回）繰り返すことによって、トンネル１００内の所定位置（図２に示すａ～ｈ位置）に複数（８つ）の天井型枠２Ａを前方から後方に向かって順次設置することができる。

以上のように、本発明に係る型枠設置装置１を用いて実施される本発明に係る型枠設置方法によれば、天井型枠２Ａをそれぞれ個別に吊り上げて所定の高さ位置に個々に位置決めする必要がないため、簡素な構成で天井型枠２Ａを効率良く短時間で、且つ、正確に所定の高さ位置に位置決めして設置することができるという効果が得られる。

なお、以上のようにして複数の天井枠２Ａがトンネル１００内の所定位置に順次設置されると、図１に示すように、各天井型枠２Ａの左右両側に側面型枠２Ｂがそれぞれ連結されて切欠円状のトンネル用型枠２が組み立てられ、このトンネル用型枠２とトンネル１００の一次覆工面１００ａとの間には所定の径方向隙間δが形成される。そして、この径方向隙間δにコンクリートが打設されることによって、トンネル１００の一次覆工面１００ａが所定厚さδのコンクリートによって二次覆工される。
本発明装置は、トンネルに設置されて二次覆工が完了した型枠の解体においても、天井用型枠を設置位置から地上へ搬出するための装置として使用することができる。

なお、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

１ 型枠設置装置
２ 型枠
２Ａ 天井型枠
２Ｂ 側面型枠
３ ガイド支柱
１０ 昇降リフト
２０ 電動チェーンブロック（駆動手段）
３０ ガイドレール
３０Ａ 走行梁
３０Ｂ 張出し走行桁
４０ 搬入台車
５０ 油圧ジャッキ（支持手段）
５１ 油圧ジャッキのシリンダ
５２ 油圧ジャッキのロッド
１００ トンネル
δ トンネル内面と型枠との径方向隙間

Claims (4)

1. トンネル内において天井型枠をトンネル内面との間に所定の径方向隙間を設けて設置するための装置であって、
   トンネルの幅方向両端部近傍に立設された一対のガイド支柱と、
   前記一対のガイド支柱の前面に架装され当該ガイド支柱の最下位と最上位の間を昇降動する横長矩形枠状の昇降リフトと、
   前記昇降リフトに連繋させて当該昇降リフトを昇降動させる一対の駆動手段と、
   前記一対のガイド支柱の上端部から前記トンネルの長手方向に沿って互いに平行に配設された一対のガイドレールであって、前記一対のガイド支柱の上端に接続されてトンネル前方へ向け延設した一対の張出し走行桁と、該張出し走行桁にトンネル前方へ向け接続された一対の走行梁とから成る一対のガイドレールと、
   を備えた型枠設置装置において、
   前記ガイドレールの前後方向に沿った長さを有すると共に上部に上向きに伸縮可能な２本の油圧ジャッキを備えた一対の搬入台車を、前記一対のガイド支柱に対面する位置で前記昇降リフトの上に配置して備え、
   前記昇降リフトが最下位にあるとき前記油圧ジャッキの上げたロッドに前記天井型枠を支持させて前記搬入台車に載せ、前記昇降リフトが最上位に達したら前記搬入台車を前記昇降リフトから前記ガイドレール上の所定位置に移動させ、前記ロッドを下げて前記天井型枠を前記搬入台車から前記ガイドレールに支持させるようにしたことを特徴とする型枠設置装置。
2. 前記駆動手段は、電動チェーンブロックであることを特徴とする請求項１に記載の型枠設置装置。
3. 請求項１又は２に記載の型枠設置装置を用いて前記天井型枠を前記トンネル内の所定位置に設置する方法であって、
   前記天井型枠を最下位にある前記昇降リフト上の前記油圧ジャッキの上げたロッドに支持させて搬入台車に載置する第１工程と、
   前記天井型枠が載置された前記昇降リフトを前記駆動手段によって最上位まで上昇させる第２工程と、
   前記天井型枠が載置された前記搬入台車を前記昇降リフトから前記ガイドレールの張り出し走行桁へ移して当該搬入台車を前記張出し走行桁からガイドレールの走行梁に沿って前記トンネルの長手方向所定位置まで走行させる第３工程と、
   前記天井型枠を前記油圧ジャッキのロッドを下げて搬入台車から前記ガイドレールの走行梁へと移載する第４工程と、
   空になった前記搬入台車を前記ガイドレールの張出し走行桁に向け走行させて前記昇降リフトへと戻す第５工程と、
   前記駆動手段によって前記昇降リフトを前記搬入台車と共に最下位まで下降させる第６工程と、
   を複数回繰り返すことによって前記トンネル内の所定位置に複数の前記天井型枠を前記トンネルの長手方向に沿って順次設置することを特徴とする型枠設置方法。
4. 前記第４工程における前記天井型枠の前記搬入台車から前記ガイドレールへの移載は、搬入台車上に設置されて前記天井型枠を支持している前記油圧ジャッキを下げることによって行われることを特徴とする請求項３に記載の型枠設置方法。

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