JPH11324586A - トンネル用ライニング層の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３０ｃｍ以下の薄肉なライニング層を型枠で
形成すること。 【解決手段】 ライニング層の形成方法では、トンネル
の内壁面１０に沿って、型枠１２を設置する。型枠１２
は、内壁面１０のアーチ部に対応する曲面型枠１２ａ
と、側部に対応する側型枠１２ｂとを備え、内壁面１０
を覆うようにして、内壁面１０から３０ｃｍ以下の空間
１４を隔てて設置される。この空間１４内には、自己充
填性を備えた高流動コンクリート１６が打設される。高
流動コンクリート１６は、高性能減水剤を添加して、配
合成分を適宜調整をすることにより、自己充填性を備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、トンネル用ライ
ニング層の形成方法に関し、特に、薄い厚みの覆工コン
クリート層を形成する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】掘削されたトンネル内壁面にコンクリー
ト製のライニング層を形成する方法として、コンクリー
トに急結材を添加して、空気圧により吹付ける方法と、
トンネル内壁面に沿って型枠を設置して、内壁面と型枠
との間にコンクリートを充填する方法とがある。

【０００３】しかし、吹付けによりライニング層を形成
する方法は、吹付け材料がトンネル内壁面から跳ね返
り、粉塵が発生して、作業空間が悪化するといった問題
がある。

【０００４】これに対して、型枠を用いるライニング層
の形成方法は、型枠の設置，脱型を伴うが、跳ね返り
や、これに伴う作業環境の悪化といった問題は、発生し
ない。

【０００５】ところが、このような型枠を用いるライニ
ング層の形成方法には、以下に説明する技術的な問題が
あった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、型枠を用い
るライニング層の形成方法では、トンネル内壁面と型枠
との間に打設するコンクリートを締固める必要があっ
た。この締固めのためには、内壁面と型枠との間に、３
０ｃｍ程度以上の空間を保たなければ、締固め用のバイ
ブレータの挿入が、非常に困難であり、良質な覆工コン
クリート層を形成することができない。

【０００７】つまり、従来の型枠を用いるライニング層
の形成方法では、厚さが３０ｃｍ以下の薄肉な覆工コン
クリート層を形成することが、困難なため、薄肉なライ
ニング層を形成する場合には、吹付けにより覆工コンク
リート層を形成することを余儀なくされていた。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、３
０ｃｍ以下の覆工コンクリート層を型枠を用いて形成す
ることができるトンネル用ライニング層の形成方法を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、トンネルの内壁面に沿って、３０ｃｍ以
下の空間を隔てて型枠を設置し、前記空間内に自己充填
性を備えた高流動コンクリートを打設して覆工コンクリ
ート層を形成するようにした。このように構成したトン
ネル用ライニング層の形成方法によれば、高流動コンク
リートが自己充填性を備えているので、空間内にこれを
打設すると、締固めなくても厚みが３０ｃｍ以下の良質
な覆工コンクリート層が得られる。本発明の高流動コン
クリートは、高性能減水剤を添加して、配合成分を適宜
調整することにより、自己充填性を備えた高流動コンク
リートとすることができる。前記空間は、３０ｃｍ以下
の５〜１０ｃｍの範囲に設定することができ、このよう
な狭い空間に打設しても、高流動コンクリートが自己充
填性を備えているので、５〜１０ｃｍという薄肉な覆工
コンクリート層が得られる。前記高流動コンクリート
は、スランプフロー値が５０ｃｍを越え、より望ましく
は、６７±５ｃｍ程度に設定する。高流動コンクリート
のスランプフロー値が５０ｃｍ以下になると、打設は可
能になるが、特に、トンネル内壁面のアーチ部分に豆板
などの不都合が発生するので、この値以上にすることが
望ましい。前記高流動コンクリートは、セメントに対し
て所定量の石灰石微粉末などの不活性微粉末を添加する
ことができる。この構成によれば、結合材であるセメン
トの比率を、不活性微粉末により調整すると、その結
果、形成される覆工コンクリート層の長期強度の調整が
可能になる。覆工コンクリート層の長期強度の調整がで
きると、例えば、地山変位の大きさに応じて、長期強度
を対応させることができる。前記高流動コンクリートに
は、所定量の急結材およびまたは急硬材を添加すること
ができる。この構成を採用すると、打設されたコンクリ
ートが早期に硬化するので、型枠の脱型時期を早めるこ
とができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は
本発明にかかるトンネル用ライニング層の形成方法の一
実施例を示している。

【００１１】同図に示したライニング層の形成方法で
は、トンネルの内壁面１０に沿って、型枠１２を設置す
る。トンネルの内壁面１０は、アーチ部と、このアーチ
部の両端に連なる側部とを有している。

【００１２】型枠１２は、内壁面１０のアーチ部に対応
する曲面型枠１２ａと、側部に対応する側型枠１２ｂと
を備え、内壁面１０を覆うようにして、内壁面１０から
３０ｃｍ以下の空間１４を隔てて設置される。この空間
１４内には、自己充填性を備えた高流動コンクリート１
６が打設される。

【００１３】打設された高流動コンクリート１６が硬化
した後に、型枠１２を脱型すると、トンネルの内壁面１
０上に、厚みが３０ｃｍ以下の覆工コンクリート層が形
成される。

【００１４】高流動コンクリート１６は、高性能減水剤
を添加して、成分調整をすることにより、自己充填性を
備えている。

【００１５】このように構成したトンネル用ライニング
層の形成方法によれば、高流動コンクリート１６が自己
充填性を備えているので、空間１４内にこれを打設する
と、締固めなくても厚みが３０ｃｍ以下の良質な覆工コ
ンクリート層が得られる。

【００１６】空間１４の厚みは、３０ｃｍ以下で、５〜
１０ｃｍの範囲に設定することができ、このような狭い
空間に打設しても、高流動コンクリート１６が自己充填
性を備えているので、５〜１０ｃｍという薄肉な覆工コ
ンクリート層が得られる。

【００１７】高流動コンクリートは、スランプフロー値
が５０ｃｍを越えることが望ましく、さらに望ましく
は、６７±５ｃｍ程度に設定することである。高流動コ
ンクリートのスランプフロー値が５０ｃｍ以下になる
と、打設は可能になるが、特に、トンネル内壁面１０の
アーチ部分に豆板などの不都合が発生するので、この値
以上にすることが望ましい。

【００１８】高流動コンクリート１６は、セメントに対
して所定量の石灰石微粉末などの不活性微粉末を添加す
ることができ、不活性微粉末を添加すると、結合材であ
るセメントの比率を調整することができ、その結果、覆
工コンクリート層の長期強度の調整が可能になる。

【００１９】覆工コンクリート層の長期強度の調整がで
きると、例えば、地山変位の大きさに応じて、変位の大
きい個所には、長期強度を大きくし、また、地山の変位
が小さい個所には、長期強度の小さい覆工コンクリート
層を形成することができる。

【００２０】高流動コンクリート１６には、所定量の急
結材およびまたは急硬材を添加することができ、急結材
およびまたは急硬材を添加すると、打設したコンクリー
トが早期に硬化するので、型枠１２の脱型時期を早める
ことができる。

【００２１】図２および図３は、実施工に先立って、以
上の作用効果を確認するために、本発明者らが行った実
験装置を示している。図２に示した実験装置は、トンネ
ルの内壁面１０のアーチ部への打設状態を模したもので
あって、アーチ部の内壁面１０に相当する部分を曲面状
の透明板Ａで構成し、型枠１２の曲面型枠１２ａに相当
する部分は、透明板Ａと同形状で、直径が５．５ｍ，幅
が３ｍの曲面状のスチールフォームＢを用いた。

【００２２】透明板ＡとスチールフォームＢとの間の空
間の距離は、７ｃｍに設定し、スチールフォームＢは、
脱型用のジャッキＣで支持し、ジャッキＣは、基板Ｄ上
に設置されている。対向配置された透明板Ａとスチール
フォームＢとの間の四周縁は、閉塞されていて、中央部
分にコンクリートの打設口が１個所設けられている。

【００２３】図３に示した実験装置は、トンネルの内壁
面１０の側部への打設状態を模したものであって、側部
の内壁面１０に相当する部分を透明型枠Ｅで構成し、型
枠１２の側型枠１２ｂに相当する部分を合板型枠Ｆで構
成している。

【００２４】型枠Ｅ，Ｆは、基板Ｇ上に対向するように
立設され、開口した上端がコンクリートの打設口となっ
ており、両端側の側部と底部分は、閉塞されている。型
枠Ｅ．Ｆ間の空間の距離は、７ｃｍに設定されている。

【００２５】このように構成された各実験装置の空間内
に打設する高流動コンクリートは、以下の表１に示した
材料を用い、以下の表２に示した配合比率とした。この
実験では、締固めが極めて困難な薄い厚みの空間経の充
填性と、６ｍ程度の流動性とを確保するため、粗骨材最
大寸法を１５ｍｍとし、石灰石微粉末を添加したスラン
プフロー値が６７±５ｃｍの高流動コンクリートを用い
た。

【００２６】

【表１】

【表２】 脱型時間は、実施工のサイクルを考慮し、標準型を１５
時間、高速施工型を２時間、中間型を８時間とし、切羽
の掘進速度に対応させた。コンクリートの脱型時の強度
は、１Ｎ／ｍｍ²以上、２８日強度は、１８Ｎ／ｍｍ²以
上に設定した。

【００２７】１５時間脱型タイプは、急結材，急硬材を
添加しない配合とし、８時間脱型タイプは、急硬材と凝
結調整剤の組合せで所要の強度を確保し、２時間脱型タ
イプは、８時間脱型タイプの組合せに急結材を配管筒先
にて添加し、極初期の強度を確保した。

【００２８】図２．３に示した実験装置に、実際にコン
クリートを打設して、打設状況と硬化後の充填性能の確
認を行った。打設に際しては、吐出圧が大きく、閉塞を
起こす可能性の少ないピストン式のポンプを使用した。

【００２９】その結果、表２に示した３タイプの配合の
打設については、若干の気泡と小さな豆板（脱型後のコ
ンクリート表面に現われる粗骨材の凝集および空洞など
の欠陥）が認められたが、未充填部分などが全くなく、
流動勾配１〜６％程度で順調な打設を行うことができ
た。

【００３０】この実験では、比較例として、スランプ値
が２０ｃｍとスランプフロー値が５０ｃｍの２配合コン
クリートを準備し、同様に打設したが、前者の場合に
は、閉塞により型枠内への充填が不可能であった。ま
た、後者の場合には、打設は十分に可能であったが、ア
ーチ部分の上面のかなりの部分に豆板が発生した。

【００３１】この原因は、コンクリートの流動性不足に
よる粗骨材の分離が原因と考えられる。このような結果
から、狭隘な空間にコンクリートを打設する際には、分
離しない程度にスランプフロー値を大きくする配合、例
えば、５０ｃｍ以上とする配合が適していることを確認
した。

【００３２】本実験では、筒先で急結材を添加する場合
の攪拌状態の確認のため、圧縮強度の変動を調査した。
この調査では、若材齢用シュミットハンマーを用い、反
発度を測定した、測点は、図３に示した実験装置の前面
にとり、測定点は、２４点とした。

【００３３】この測定結果を表３に示している。

【００３４】

【表３】 表３に示した測定結果から、筒先において急結材を添加
する場合の強度の変動は、１５時間脱型タイプとほぼ同
じであると推定できる。また、図２に示した実験装置で
は、スチールフォームＢをジャッキダウンさせて、透明
板Ａのみでコンクリートの自立性があるか否か確認し
た。

【００３５】図３は、上述した３タイプの各配合比のコ
ンクリートについて、脱型後の圧縮強度を測定した結果
を示している。同図に示すように、３タイプの各配合比
のコンクリートでは、いずれもが設定した圧縮強度を満
足していることが確認された。

【００３６】

【発明の効果】以上、実施例および実験例で詳細に説明
したように、本発明にかかるトンネル用ライニング層の
形成方法によれば、以下の効果が得られる。 ．吹付けでなく型枠を用いて３０ｃｍ以下の薄肉な覆
工コンクリート層を形成することができるので、材料の
無駄が省け、作業環境も悪化しない。 ．本発明では、自己充填性を備えた高流動コンクリー
トを用いるので、締固め作業が不要になり、流動距離も
長くなるので、打設口を少なくすることができ、施工能
率も大きく向上する。 ．請求項３の構成によれば、打設が円滑に行え、か
つ、豆板などの欠陥が発生しない。 ．請求項４の構成によれば、不活性微粉末の添加によ
り強度の調整が可能になり、長期強度の最適化が図れ
る。 ．請求項５の構成によれば、型枠の脱型時期を任意に
調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるトンネル用ライニング層の形成
方法の一実施例を示す施工状態の説明図である。

【図２】本発明の作用効果を確認するために行った実験
に用いた装置の斜視図である。

【図３】本発明の作用効果を確認するために行った実験
に用いた装置の斜視図である。

【図４】本発明の作用効果を確認するために行った試験
の結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ 内壁面 １０ａ アーチ部 １０ｂ 側部 １２ 型枠 １４ 空間 １６ 高流動コンクリート

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルの内壁面に沿って、３０ｃｍ以
   下の空間を隔てて型枠を設置し、前記空間内に自己充填
   性を備えた高流動コンクリートを打設して覆工コンクリ
   ート層を形成することを特徴とするトンネル用ライニン
   グ層の形成方法。
2. 【請求項２】 前記空間は、５〜１０ｃｍの範囲に設定
   することを特徴とする請求項１記載のトンネル用ライニ
   ング層の形成方法。
3. 【請求項３】 前記高流動コンクリートは、スランプフ
   ロー値が５０ｃｍを越えることを特徴とする請求項１ま
   たは２記載のトンネル用ライニング層の形成方法。
4. 【請求項４】 前記高流動コンクリートは、セメントに
   対して所定量の石灰石微粉末などの不活性微粉末を添加
   することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１記載の
   トンネル用ライニング層の形成方法。
5. 【請求項５】 前記高流動コンクリートに、所定量の急
   結材およびまたは急硬材を添加することを特徴とする請
   求項１〜４のいずれか１項記載のトンネル用ライニング
   層の形成方法。