JP7441812B2 - 仮組構造、連結手段およびインバート施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、仮組構造、連結手段およびインバート施工方法に関する。

シールドトンネルのインバートは、現場打ちコンクリートを打設することにより形成するのが一般的である。しかしながら、トンネル坑内におけるコンクリート打設は、コンクリート輸送管の配管作業やコンクリートの養生等に手間や時間がかかる。そのため、プレキャストコンクリート製のインバートブロックを使用することで、施工時の手間の低減化を図る場合がある。
例えば特許文献１には、トンネル周方向（断面方向）に対して複数に分割されたインバートブロックを、トンネル内に設置することでインバートを形成する施工方法が開示されている。
ところが、従来のインバート施工方法では、一つのリング毎に複数のインバートブロックを個別に輸送するため、輸送に手間がかかる。また、各インバートブロックは、個別に位置決めを行う必要があり、位置決めにも手間がかかる。すなわち、仮置きしてから位置合わせを行う必要があり、また、位置決めにはインバートブロックの吊り上げおよび吊り下しの作業を複数回行う必要がある。

特開２０１６－０８４６５３号公報

本発明は、一対のプレキャスト部材の輸送から位置決めまでの作業の手間を低減するための仮組構造および連結手段と、これを使用したインバート施工方法を提案することを課題とする。

前記課題を解決するための本発明の仮組構造は、間隔をあけて配設された一対のプレキャスト部材と、前記プレキャスト部材同士を連結する連結手段と、前記プレキャスト部材同士の間に横架されたサポート部材とを備えている。前記プレキャスト部材には当該プレキャスト部材の上面に開口するインサートが埋め込まれており、前記連結手段は前記インサートに締結されたボルトを介して前記プレキャスト部材の上面に固定されていて、前記サポート部材は前記プレキャスト部材同士の対向する面の下部において前記プレキャスト部材間に横架されている。
かかる仮組構造によれば、連結手段およびサポート部材により一対のプレキャスト部材同士が仮組みされており、連結手段を吊持することで、一対のプレキャスト部材を組み合わせた状態で輸送できるため、プレキャスト部材を個別に輸送する場合に比べて、輸送や位置決めに要する手間を低減できる。また、プレキャスト部材同士の間にサポート部材が横架されているため、吊り上げた際にプレキャスト部材同士の間隔が変化せず、所定の位置関係を保持した状態で輸送することができ、その結果、プレキャスト部材の位置決めが容易となる。

なお、前記連結手段の上面に、上端の高さが前記プレキャスト部材の下面形状に応じた高さに設定されている複数の凸部が間隔をあけて形成されていれば、仮組された他のプレキャスト部材を積み上げることができる。そのため、仮置きする際の用地を最小限に抑えることができ、また、工場等から車両などにより輸送する際にも、重ねた状態で輸送できる。
また、前記連結手段は、一対の前記プレキャスト部材の間に横架された複数の第一部材と、複数の前記第一部材同士を連結する複数の第二部材とにより、平面視井桁状を呈しているのが望ましい。かかる連結手段によれば、吊り上げる際の強度を確保できるとともに、バランスよくプレキャスト部材を吊持できる。

また、本発明の連結手段は、複数のプレキャスト部材を連結するものであって、プレキャスト部材同士の間に横架された複数の第一部材と、第一部材同士を連結する複数の第二部材とにより平面視井桁状を呈しており、第一部材の上面にはプレキャスト部材の底面形状に応じた高さを有した凸部が形成されている。
かかる連結手段は、プレキャスト部材同士を連結した状態で輸送するための吊具として機能し、また、プレキャスト部材同士の位置関係を決定するための位置決め用の定規としても機能する。また、連結手段は、井桁状に形成されているため、プレキャスト部材を吊持するために必要な強度を確保しつつ、バランスよくプレキャスト部材を支持することができる。さらに、凸部により、他のプレキャスト部材を上載することが可能である。

さらに、本発明のインバート施工方法は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の仮組構造を利用したインバート施工方法であって、前記連結手段を吊持して前記プレキャスト部材であるインバートブロックを所定の位置まで輸送する作業と、前記インバートブロックを所定の位置に載置する作業と、前記インバートブロック同士の隙間にコンクリートを打設する作業と、前記連結手段を撤去する作業とを備えている。
かかるインバート施工方法によれば、連結手段を使用することで、インバートブロックの移送、設置および位置決めを容易に行うことができる。また、プレキャスト部材であるインバートブロックを使用しているため、現場でのコンクリート打設量を最小限に抑え、コンクリート打設に要する手間を低減できる。

本発明の仮組構造、連結手段およびこれを使用したインバート施工方法によれば、一対のプレキャスト部材の輸送から位置決めまでの作業を簡易かつ効率的に行うことが可能となる。

本実施形態のトンネルを示す断面図である。 インバートブロックの設置状況を示す拡大断面図である。 インバートブロックの設置状況を示す平面図である。 サポート部材を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 連結金具を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。 仮組構造を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 連結手段を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 仮組構造の輸送状況を示す図である。

本実施形態では、図１に示すように、地山Ｇを掘削するとともにセグメント１を組み立てることにより形成されたトンネルＴの底部にインバート２を形成する場合について説明する。図１は、本実施形態のトンネルＴを示す断面図である。本実施形態のインバート２は、左右に並設した一対のインバートブロック３，３をトンネル軸方向に連設することにより形成する。インバートブロック３は、コンクリート製のプレキャスト部材である。図２に本実施形態のインバートブロック３の拡大断面図、図３にインバートブロック３の平面図を示す。図２および図３に示すように、一対のインバートブロック３，３は、間隔をあけて対向している。一対のインバートブロック３，３の間には、サポート部材５が介設されている。サポート部材５は、インバートブロック３のトンネル軸方向端部において、左右のインバートブロック３，３に横架されている。

インバートブロック３には、上面に開口する複数のインサート３１が設けられている。図３に示すように、本実施形態にインバートブロック３には、二つ一組のインサート３１，３１がインバートブロック３の前後左右の４箇所に形成されている。
また、図２に示すように、インバートブロック３のトンネル中央側の側面（他のインバートブロック３側の側面）にも、上下２段のインサート３１が開口している。図３に示すように、インバートブロック３の側面には、インバートブロック３のトンネル軸方向両端部において、それぞれ２カ所ずつインサート３１，３１が設けられている。すなわち、インバートブロック３の側面には、合計８個のインサート３１，３１，…が設けられている。

図２に示すように、サポート部材５は、インバートブロック３同士の対向する面の下部において、インバートブロック３同士の間に横架されている。本実施形態のサポート部材５は、図４に示すように、インバートブロック３同士の間に横架される本体部５１と、本体部５１両端部に固定された取付部５２と、インバートブロック３のインサート３１に螺合されるボルト５３とからなる。本体部５１は、アングル材等の鋼材からなる。取付部５２は、鋼板からなり、ボルト５３を挿通するための貫通孔５４が形成されている。ボルト５３は、インバートブロック３の側面に形成されたインサート３１に螺合される。サポート部材５の長さ（本体部５１の長さに両端の取付部５２，５２の厚さを加えた長さ）は、インバートブロック３を所定の位置に設置した際の間隔の大きさと同じとする。

インバート２は、図３に示すように、インバートブロック３をトンネル軸方向に連設することにより形成する。トンネル軸方向に隣合うインバートブロック３，３は、連結金具６により連結する。図５に連結金具６を示す。図５（ａ）および（ｂ）に示すように、連結金具６は、例えば溝形鋼等の鋼材からなる。連結金具６の両端部には、インバートブロック３の側面に形成されたインサート３１に対応して、上下二段の貫通孔６１，６２が形成されている。一方の端部に形成された貫通孔６１は円形を呈しており、他方の端部に形成された貫通孔６２は、連結金具６の長手方向（トンネル軸方向）に長い長孔状を呈している。連結金具６は、トンネル軸方向に隣り合うインバートブロック３，３の突き合わせ部にまたがって配設した状態で、貫通孔６１，６２を挿通させたボルトをインサート３１に螺合することにより、両インバートブロック３，３の側面に固定する。連結金具６の一方の貫通孔６２が長孔であるため、隣り合うインバートブロック３，３にトンネル軸方向のズレが生じている場合であっても、連結することができる。
なお、本実施形態のインバートブロック３のトンネル軸方向端面には、トンネル軸方向に隣接する他のインバートブロック３と連結するための複数のジョイント３２，３２が形成されている。

インバート２の施工は、インバートブロック３を所定の位置まで輸送する作業と、インバートブロック３を所定の位置に載置する作業と、インバートブロック３同士の隙間にコンクリート４を打設する作業を行う。
インバートブロック３を輸送して所定の位置に設置する際には、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、インバートブロック３に連結手段７を固定した状態で、連結手段７を吊持することにより行う。図６は、インバートブロック３に連結手段７が取り付けられた状態（仮組構造８）を示す図である。図６（ａ）に示すように、連結手段７は、間隔をあけて配設された一対のインバートブロック３，３を連結するものである。連結手段７は、インバートブロック３，３の間隔がトンネル坑内に配設した際の間隔と同じになるように、一対のインバートブロック３，３の上面に取り付ける。このとき、インバートブロック３同士の間には、サポート部材５を横架する。一対のインバートブロック３，３は、連結手段７およびサポート部材５が設けられた仮組構造８の状態で輸送および載置する。

連結手段７は、図７（ａ）に示すように、一対のインバートブロック３，３（図６参照）に横架される一対の第一部材７１，７１と、第一部材７１同士を連結する複数（本実施形態では３つ）の第二部材７２，７２，７２とにより平面視井桁状を呈している。
第一部材７１は、直線状の鋼材（本実施形態では角鋼管）からなる。一対の第一部材７１，７１は、平行である。第一部材７１は、図６（ａ）に示すように、一対のインバートブロック３，３に取り付けた状態で、両端がインバートブロック３の外側の端部よりも内側に位置する長さを有している。図７（ｂ）に示すように、第一部材７１の底部には、取付板７７が固定されている。取付板７７は、インバートブロック３の上面に開口するインサート３１の位置に応じた位置に固定されていて、図７（ａ）に示すように、連結手段７の外側（他の第一部材７１と反対側の側面）に張り出している。取付板７７の第一部材７１から張り出した部分には貫通孔７７ａが形成されている。第一部材７１（連結手段７）は、取付板７７の貫通孔７７ａを貫通してインサート３１に螺合したボルトにより、インバートブロック３の上面に固定する（図６参照）。なお、図７（ｂ）に示すように、第一部材７１の中央側に設けられた取付板７７は、第一部材７１の両端部に設けられた取付板７７よりも低い位置に配設されている。すなわち、連結手段７を取り付けるインバートブロック３の上面の傾斜に応じて取付板７７の高さ位置を設定する。また、取付板７７の上面と第一部材７１の側面との角部には、補強材として一対の縦リブ７７ｂ，７７ｂが固定されている。

第二部材７２は、鋼材（本実施形態では角鋼管）からなり、図７（ａ）に示すように、第一部材７１同士を連結している。本実施形態の第二部材７２は、第一部材７１に対して直交しているが、第二部材７２は、第一部材７１に対して傾斜していてもよい。本実施形態の第二部材７２は、一対の第一部材７１，７１の間に介設されているが、第二部材７２は一対の第一部材７１，７１の上面または下面に横架してもよい。

図７（ａ）および（ｂ）に示すように、第一部材７１の上面には、複数（本実施形態では４つ）の凸部７３、７３，…が間隔をあけて形成されている。凸部７３の上端の高さは、インバートブロック３の下面形状に応じた高さに設定されている。すなわち、内側に配設された凸部７３ａと外側に配設された凸部７３ｂは、弧状のセグメント１上に設置されるインバートブロック３の下面形状に応じて段差を有している。また、凸部７３の上面は、インバートブロック３の下面形状に応じて、内側に向かうにしたがって高さが低くなるように傾斜を有している。凸部７３は、一対の第一部材７１，７１上を横架するように、トンネル軸方向に沿って延設されている。凸部７３は、各インバートブロック３の上方に二か所ずつ形成されている。インバートブロック３の上方において隣り合う凸部７３同士の間には、一対の横鋼材７４，７４が横架されている。横鋼材７４は、角鋼管からなり、一対の凸部７３，７３を連結している。また、横鋼材７４には、係止金物７５が取り付けられている。本実施形態では、連結手段７の前後左右に４つの係止金物７５が設けられている。係止金物７５は、連結手段７を吊持する際に、フックなどを係止するための部材である。本実施形態の横鋼材７４同士の間には、縦鋼材７６が横架されている。本実施形態の縦鋼材７６は、角鋼管からなり、一対の横鋼材７４，７４を連結している。

インバートブロック３は、図８に示すように、工場等により、連結手段７を取り付けた仮組構造８の状態で、作業現場に搬入する。このとき、仮組構造８の連結手段７（凸部７３）に他の仮組構造８を上載することで、複数の仮組構造８を積み重ねることができる。また、最下段の仮組構造８の下には、当該仮組構造８を支持する連結手段７を配設しておく。。
現場内に搬入した仮組構造８は、輸送時と同様に、複数の仮組構造８を積み重ねた場外で仮置きする。

トンネルＴ坑内において、インバートブロック３，３を所定の位置に輸送して、設置する際には、クレーンなどを利用して、連結手段７を吊持した状態で行う。クレーンなどの揚重手段から延びるワイヤーＷ等は、図６（ａ）に示すように、係止金物７５に係止する。インバートブロック３を所定の位置に配設したら、インバートブロック３同士の間にコンクリート４を打設する（図１参照）。
コンクリート４の養生を行い、所定の強度が発現したら、連結手段７をインバートブロック３から撤去する。なお、連結手段７は、コンクリート４の打設前に撤去してもよく、連結手段７を撤去するタイミングは限定されない。

本実施形態のインバート２の施工方法によれば、インバートブロック３を使用しているため、現場でのコンクリート打設量を最小限に抑え、コンクリート打設に要する手間を低減できる。
また、インバートブロック３を連結手段７およびサポート部材５により仮組みした仮組構造８として、輸送するため、インバートブロック３を個別に輸送する場合に比べて、輸送や位置決めに要する手間を低減できる。仮組構造８を吊持する際は、連結手段７を吊持するため、インバートブロック３への負担を低減できる。また、インバートブロック３同士の間にサポート部材５が横架されているため、吊り上げた際にインバートブロック３同士の間隔が変化せず、所定の位置関係を保持した状態で輸送することができ、その結果、インバートブロック３の位置決めが容易となる。

また、連結手段７には、インバートブロック３の底面形状に応じた形状の凸部７３が形成されているため、仮組構造８を積み上げることができる。そのため、仮組構造８を保管するための用地の省スペース化が可能となる。また、複数の仮組構造８を重ねた状態で輸送することで、輸送コストの低減化を図ることができる。積み上げられた仮組構造８は、複数の凸部７３により保持されているため、振動などのよるズレが生じ難い。
また、連結手段７は、一対のインバートブロック３，３の間に横架された複数の第一部材７１と、複数の前記第一部材同士を連結する複数の第二部材とにより、平面視井桁状を呈しているため、吊り上げる際の強度を確保しつつ、バランスよくインバートブロック３を吊持できる。
また、連結手段７は、一対のインバートブロック３を、所定の間隔をあけた状態で連結するため、吊具として機能するとともに、インバートブロック３同士の位置関係を決定するための位置決め用の定規としても機能する。そのため、一対のインバートブロック３，３を同時に所定の位置に接地することができ、インバートブロック３の位置決め時の手間の低減化を図ることができる。
撤去後の連結手段７を他の仮組構造８（インバートブロック３）に転用することで、コスト低減化を図ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
前記実施形態では、一対のインバートブロック３を輸送および設置するために連結手段７を使用する場合について説明したが、仮組構造８を構成するプレキャスト部材はインバートブロックに限定されるものではない。また、仮組構造８を構成するプレキャスト部材の数は２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。
前記実施形態では、第二部材７２と凸部７３とを個別に設けたが、凸部７３は、第二部材７２に一体に形成されていてもよい。
前記実施形態では、インバートブロック３の上面の傾斜に応じて中央の取付板７７の高さ位置をその他の取付板７７の高さ位置よりも低くしたが、取付板７７の高さ位置は連結手段７を設置する部材または場所に応じて決定すればよく、連結手段７の設置箇所が平坦な場合には、複数の取付板７７の高さ位置は一定とする。
サポート部材５は、コンクリート４打設前に撤去してもよい。
コンクリート４の打設高さ（上面の高さ）は、インバートブロック３の上端高さと異なってもよい。コンクリート４の打設高さをインバートブロック３の上面よりも低くすることで、水路として利用することができる。
サポート部材５，連結金具６および連結手段７は、伸縮機能を備えていてもよい。サポート部材５，連結金具６および連結手段７が伸縮可能であれば、インバートブロック３同士を連結（一体化）する際や位置決め時等における微調整が可能となる。

１ セグメント
２ インバート
３ インバートブロック（プレキャスト部材）
３１ インサート
４ コンクリート
５ サポート部材
６ 連結金具
７ 連結手段
７１ 第一部材
７２ 第二部材
７３ 凸部
８ 仮組構造
Ｔ トンネル

Claims (5)

1. 間隔をあけて配設された一対のプレキャスト部材と、
   前記プレキャスト部材同士を連結する連結手段と、
   前記プレキャスト部材同士の間に横架されたサポート部材と、を備える仮組構造であって、
   前記プレキャスト部材には、当該プレキャスト部材の上面に開口するインサートが埋め込まれており、
   前記連結手段は、前記インサートに締結されたボルトを介して前記プレキャスト部材の上面に固定されていて、
   前記サポート部材は、前記プレキャスト部材同士の対向する面の下部において、前記プレキャスト部材間に横架されていることを特徴とする、仮組構造。
2. 前記連結手段の上面に、複数の凸部が間隔をあけて形成されており、
   前記凸部の上端の高さは、前記プレキャスト部材の下面形状に応じた高さに設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の仮組構造。
3. 前記連結手段は、一対の前記プレキャスト部材の間に横架された複数の第一部材と、複数の前記第一部材同士を連結する複数の第二部材とにより、平面視井桁状を呈していることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の仮組構造。
4. 複数のプレキャスト部材を連結する連結手段であって、
   前記プレキャスト部材同士の間に横架された複数の第一部材と、
   前記第一部材同士を連結する複数の第二部材と、により平面視井桁状を呈しており、
   前記第一部材上面には、前記プレキャスト部材の底面形状に応じた高さを有する複数の凸部が形成されていることを特徴とする、連結手段。
5. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の仮組構造を利用したインバート施工方法であって、
   前記連結手段を吊持して、前記プレキャスト部材であるインバートブロックを所定の位置まで輸送する作業と、
   前記インバートブロックを所定の位置に載置する作業と、
   前記インバートブロック同士の隙間にコンクリートを打設する作業と、
   前記連結手段を撤去する作業と、を備えていることを特徴とするインバート施工方法。

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