JP2016084629A - インバート用型枠 - Google Patents

Abstract

【課題】覆工コンクリートとインバートコンクリートとの打継部を高品質に施工することを可能としたインバート用型枠を提供する。
【解決手段】インバートの内空面を成形するための曲面型枠２と、曲面型枠２の背面に設けられた補強材３とを備えるインバート用型枠１であって、インバートの上端面を成形するための傾斜型枠５を備えており、この傾斜型枠５は補強材３上においてトンネル軸方向に沿って横架された梁材４に着脱可能に取り付けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、インバートを構築する際に使用するインバート用型枠に関する。

例えばＮＡＴＭトンネルでは、地山等級に応じて、標準支保パターンが変化する。
図６に示すように、支保パターンにより、インバートが有る区間と、インバートが無い区間とでは、トンネル断面形状（覆工コンクリートの脚部形状）が異なる。

インバートが有る区間では、図６の（ｂ）に示すトンネルＴ２ように、覆工コンクリートＣ１とインバートコンクリートＣ２との接合部（コーナー部）が断面曲線状に形成されているのが一般的である。

このような断面曲線状のコーナー部（インバートの上端部）は、表面（コンクリート側の面）が曲面状に形成されたインバート用型枠を使用して施工するのが一般的である。
例えば、特許文献１には、成型面が曲面状に形成されたスキンプレートと、スキンプレートの背面に固定された補強材とを備えたインバート用型枠が開示されている。

特開２０１２−２２９５４６号公報

インバートコンクリートの上端面（覆工コンクリート脚部との接合面）は、覆工コンクリートとインバートとの間で軸力を円滑に伝達できるように、地山側が内空側よりも低くなるように傾斜した状態に成形されている。
このようなインバート上端面の仕上げ作業は、コンクリートをかきあげることにより行うのが一般的であった。

ところで、インバートの上端部は、覆工コンクリートの形状や底盤形状と比べると、急曲面形状（接合円）で設計されていて、応力が集中しやすい形状となっているため、コンクリートを密実に打設するのが望ましい。

このような観点から、本発明は、覆工コンクリートとインバートコンクリートとの打継部を高品質に施工することを可能としたインバート用型枠を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、インバートの内空面を成形するための曲面型枠と、前記曲面型枠の背面（上面）に設けられた補強材とを備えるトンネルインバート用型枠であって、さらにインバートの上端面を成形するための傾斜型枠を備えていることを特徴としている。

かかるインバート用型枠によれば、傾斜型枠により、覆工コンクリートとの打継面（インバートの上端面）を成形するため、コンクリートを密実に施工することができる。

前記傾斜型枠が、前記補強材に着脱可能に取り付けられていれば、傾斜型枠を容易に脱型することができる。コンクリートの締固め後に速やかに傾斜型枠を脱型すれば、打設当日にレンタンス処理を行うことも可能となる。

トンネル軸方向に沿う梁材を前記補強材上に設けるとともに、前記傾斜型枠にアーム部材を設け、前記アーム部材のトンネル内空側端部を前記梁材に着脱可能に固定するのが望ましい。
かかるインバート用型枠によれば、傾斜型枠が梁材に支持されるため、傾斜型枠の浮き上がりを防止することができる。また、梁材が、曲面型枠浮き上がり防止用の錘として機能するとともに、曲面型枠のたわみを防止する。

また、前記インバート用の鉄筋と前記曲面型枠との間にコンクリートを打設するためのインクリーサーが、前記梁材に係止されていれば、前記傾斜型枠の下面へのコンクリートの打設を容易に行うことができる。

前記補強材が、前記曲面型枠の上端部からトンネル内空側方向に延設された横補強材、および、前記曲面型枠の下端部と前記横補強材の先端部とをつなぐ縦補強材を備えており、さらに、前記曲面型枠の上方に、前記横補強材および前記縦補強材により支持された作業足場が形成されていれば、コンクリート打設時の作業性がさらに向上する。

本発明のインバート用型枠によれば、覆工コンクリートとインバートコンクリートとの打継部を高品質に施工することが可能となる。

本発明の実施形態に係るトンネルを示す断面図である。 （ａ）本実施形態のインバート用型枠を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の一部を示す拡大断面図である。 同インバート用型枠の使用状況を示す斜視図である。 （ａ）はインクリーサーを示す側面図、（ｂ）は同斜視図である。 （ａ）および（ｂ）はインバート用型枠を使用したインバートコンクリート打設の施工手順を示す斜視図である。 トンネルの標準断面図であって、（ａ）はインバートが無い場合の断面図、（ｂ）はインバートが有る場合の断面図である。

本発明の実施形態では、図１に示すトンネル覆工Ｔを施工する場合を例示する。トンネル覆工Ｔは、覆工コンクリートＣ１とインバートコンクリートＣ２と吹付けコンクリートＣ６とを備えている。
本実施形態に係るトンネルインバート用型枠１（図２参照）は、インバートコンクリートＣ２の両端部Ｃ３，Ｃ３（覆工コンクリートＣ１とインバートコンクリートＣ２との接合部）を施工する際に使用するものである。

インバートコンクリートＣ２の端部Ｃ３の上面（覆工コンクリートＣ１および吹付けコンクリートＣ６との接合面）には、傾斜面Ｃ４と水平面Ｃ５が形成されている。傾斜面Ｃ４は、覆工コンクリートＣ１とインバートコンクリートＣ２との接合部の内周面を法線とする平面である。水平面Ｃ５は、吹付けコンクリートＣ６とインバートコンクリートＣ２との接合面を形成している。

本実施形態のインバート用型枠１は、図２に示すように、曲面型枠２と、補強材３と、梁材４と、傾斜型枠５と、インクリーサー６と、作業足場７とを備えている。
本実施形態のインバート用型枠１の長さ（トンネル軸方向の延長）は、一般的なインバートの施工延長（＝１０．５ｍ）に応じて１１ｍであるが、インバート用型枠１の長さは限定されるものではない。

曲面型枠２は、インバートコンクリートＣ２の端部Ｃ３の内面形状（覆工コンクリートＣ１とインバートコンクリートＣ２との接合円の形状）に応じて曲面状に形成された板材からなり、インバートコンクリートＣ２の内空面を成形する。

本実施形態の曲面型枠２は鋼板により形成されているが、曲面型枠２を構成する材料は限定されるものではなく、例えば木板であってもよい。
曲面型枠２は、背面（上面）に設けられた補強材３により補強されていることで、打設コンクリートの圧力によって変形することがない剛性を有している。

補強材３は、鋼材を組み合わせることにより形成された枠状の部材であって、図２に示すように、曲面型枠２のトンネル内空側の面（背面または上面）に配設されている。
本実施形態では、複数の補強材３がトンネル軸方向に所定の間隔をあけて配設されている。なお、補強材３の数や配設ピッチは限定されるものではない。また、補強材３は、一体に形成された籠状部材であってもよい。

補強材３は、横補強材３１、縦補強材３２および曲面補強材３３により側面視扇状に形成されている。各補強材３１，３２，３３は、Ｌ型鋼（アングル材）を加工することにより形成されている。なお、補強材３を構成する材料は限定されるものではなく、例えば平形鋼や溝型鋼であってもよい。

横補強材３１は、曲面型枠２の上端部からトンネル内空側方向に向かって延設されている。本実施形態では、インバート用型枠１を設置した状態で、横補強材３１が略水平になるが、横補強材３１の角度は限定されない。

縦補強材３２は、曲面型枠２の上面に立設されていて、横補強材３１の先端を支持している。すなわち縦補強材３２は、曲面型枠２の下端部と横補強材３１の先端部（トンネル中心側端部）とをつなぐように配設されている。本実施形態では、インバート用型枠１を設置した状態で、縦補強材３２が略鉛直になるように形成されているが、縦補強材３２の角度は限定されない。

曲面補強材３３は、横補強材３１の基端部（地山側端部）と縦補強材３２の脚部（縦補強材３２と曲面型枠２と接合部）とをつなぐように配設されている。曲面補強材３３は、曲面型枠２の内面（接合円の形状）に沿う曲線状に曲げ加工された部材からなり、曲面型枠２の内空側面に当接している。

横補強材３（横補強材３１）の上面には、梁材４が設けられている。
梁材４は、図２に示すように、トンネル軸方向に沿って設けられたＨ形鋼であって、複数の補強材３，３，…上に横架されている。なお、梁材４を構成する材料は限定されるものではなく、例えばＬ形鋼や溝型鋼であってもよい。

本実施形態の梁材４は、横補強材３１に溶接されているが、梁材４の固定方法は限定されるものではなく、例えば、万力等の治具を介して固定してもよい。
梁材４の取り付け位置も限定されるものではないが、横補強材３１の中央部よりも地山側（例えば、横補強材３１の長さの２／３程度の位置）とする。本実施形態では、梁材４の上フランジの内空側下縁と曲面型枠２の上端とを結ぶ直線が、傾斜面Ｃ４（傾斜型枠５）の角度となるように、梁材４を配置している。なお、梁材４は、曲面型枠２の浮き上がりを防止する目的から、横補強材３１の中央部よりも地山側に配置しておくのが望ましい。

梁材４には、図２の（ｂ）に示すように、傾斜型枠５のアーム部材５２を取り付けるための取付部４１が形成されている。
本実施形態の取付部４１は、梁材４のウェブに形成された貫通孔（開口）からなる。取付部４１にはアーム部材５２が挿通される。取付部４１は、トンネルの軸方向に対して所定の間隔をあけて複数設けられている。

取付部４１は、アーム部材５２の外形状よりも大きな矩形状に形成されている。アーム部材５２を取付部４１に挿入すると、アーム部材５２と取付部４１の開口縁との間に隙間が形成される。なお、取付部４１の形状は限定されるものではなく、円形等であってもよい。また、取付部４１は必ずしも貫通孔である必要はなく、例えば、梁材４のウェブに突設されたブラケットや筒体等でもよいし、アーム部材５２を把持可能な構成でもよい。

傾斜型枠５は、図２に示すように、インバートコンクリートＣ２の端部Ｃ３（覆工コンクリートＣ１とインバートコンクリートＣ２との接合部）の傾斜面Ｃ４を成形する型枠で、曲面型枠２の上端（地山側の縁）に当接した状態で、曲面型枠２および補強材３の梁材４に着脱可能に取り付けられている。

本実施形態の傾斜型枠５は、図３に示すように、型枠本体５１と、アーム部材５２と、クランプ５３と、固定金具５４とを備えている。
本実施形態では、複数の型枠本体５１が、トンネル軸方向に沿って配設されている。

型枠本体５１は、インバートコンクリートＣ２の上面を成形するための底板５５と、底板５５の上面に設けされた矩形状の枠材５６とにより箱型に形成されている。
型枠本体５１の先端は、図２の（ａ）に示すように、インバートコンクリートＣ２の傾斜面Ｃ４と水平面Ｃ５との境界部に位置している。

型枠本体５１の基端（トンネル内空側の端部）と曲面型枠２の上端との間には隙間があいていて、コンクリートの投入が可能となっている。
なお、型枠本体５１の下側へのコンクリートの打設が可能であれば、型枠本体５１と曲面型枠２との間には隙間を形成する必要はない。例えば、型枠本体５１と曲面型枠２との間の隙間を省略して、底版５５にコンクリート打設用の注入孔を設けておいてもよい。

アーム部材５２は、図３に示すように、型枠本体５１同士の間に介設され、クランプ５３によって型枠本体５１と固定されている。

アーム部材５２は、断面矩形状の木材からなる。アーム部材５２の下面は、型枠本体５１の底面（底板５５のインバートコンクリートＣ２側面）と面一になっている。図２の（ａ）に示すように、アーム部材５２の先端は、インバートコンクリートＣ２の傾斜面Ｃ４と水平面Ｃ５との境界部に位置する。なお、アーム部材５２の先端位置は、必ずしも傾斜面Ｃ４と水平面Ｃ５との境界部に位置している必要はない。また、アーム部材５２を構成する材料は限定されない。

アーム部材５２の基端部（トンネル内空側端部）は、図２の（ｂ）に示すように、梁材４の取付部４１に挿通されている。
アーム部材５２は、取付部４１の開口縁部とアーム部材５２との間にキャンバー５７を押し込むことにより、取付部４１に固定される。

このとき、アーム部材５２の上端部は梁材４の上フランジの内空側の縁に当接しており、アーム部材５２の中間部は曲面型枠２の上端（地山側先端）に当接している。本実施形態では、アーム部材５２が、梁材４の上フランジの内空側の縁と曲面型枠２の上端との２点に当接していることで、アーム部材５２（傾斜型枠５）の傾斜角が決定している。なお、本実施形態では、アーム部材５２の傾斜角を水平面に対して３０°程度に設定するが、当該傾斜角は傾斜面Ｃ４の傾斜角に応じて適宜設定すればよい。例えば、水平面に対して２０°〜４０°の範囲に設定すればよい。

クランプ５３は、門型の治具であって、隣り合う型枠本体５１，５１の枠材５６，５６とアーム部材５２とを挟持することにより、型枠本体５１，５１とアーム部材５２とを固定している。型枠本体５１をアーム部材５２に固定することで、型枠本体５１が所定の角度で配設される。
なお、型枠本体５１とアーム部材５２との固定方法は限定されるものではなく、例えば、ボルトとナットにより締着してもよい。

また、固定金具５４は、図２の（ｂ）および図３に示すように、門型の治具である。固定金具５４の下端は、曲面型枠２または補強材３固定されている。
固定金具５４は、アーム部材５２の位置に応じて、曲面型枠２の上端から立設されている。固定金具５４には、アーム部材５２が挿通される。
アーム部材５２は、アーム部材５２と固定金具５４との間にキャンバー５７を押し込むことで、固定金具５４に固定されている。

アーム部材５２は、固定金具５４と、梁材４の取付部４１との２点において固定されている。これにより、アーム部材５２のガタツキが防止されている。曲面型枠２および傾斜型枠５に生じる浮力は、アーム部材５２を介して梁材４に伝達されるようになる。

なお、アーム部材５２（傾斜型枠５）の固定方法は限定されない。例えば、ボルトとナットにより梁材４および固定金具５４に締着してもよい。
また、アーム部材５２は、型枠本体５１を型枠本体５１の上面から抑えつけるように設けてもよく、型枠本体５１とアーム部材５２との接合方法は限定されない。

インクリーサー６は、傾斜型枠５の下側にコンクリートを打設するための装置であって、図４の（ａ）に示すように、側面に形成された係止部材６１を介して、梁材４に係止されている。

インクリーサー６は、図４の（ｂ）に示すように、上面と下面とがそれぞれ開口した箱型（筒状）の部材である。インクリーサー６の上面の開口（投入口６２）から投入したコンクリートを下面の開口（排出口６３）から排出することで、コンクリートを所定の位置に打設する。
インクリーサー６の排出口６３（下端）は、曲面型枠２の上端と同じ高さ位置となるようにインクリーサー６を設置する。

インクリーサー６は、図４の（ａ）に示すように、側面視で、下面の幅が上面の幅よりも小さくなるように形成されているとともに、インバートコンクリートＣ２用の鉄筋Ｒと曲面型枠２との間（コンクリート被り部分）に配設することが可能な形状を有している。

また、インクリーサー６の長さ（トンネル軸方向の幅）は、アーム部材５２の設置間隔（アーム部材５２同士の隙間）と同等とする。
さらに、インクリーサー６の排出口６３の幅（トンネル幅方向の幅）は、曲面型枠２と斜面用型枠５の型枠本体５１との隙間よりも小さい。

すなわち、インクリーサー６は、曲面型枠２、型枠本体５１、アーム部材５２およびインバート用鉄筋Ｒにより囲まれた空間へのコンクリートを投入することが可能な形状を有している。
また、インクリーサー６の左右（トンネル軸方向の前後）には、インクリーサー６の移動時の持ち手６４，６４が形成されている。持ち手６４の形状や配置は限定されない。また、持ち手６４に代えて、係止部材等が形成されていてもよい。

作業足場７は、図２に示すように、曲面型枠２の上方に配設されており、横補強材３１および縦補強材３２により支持されている
作業足場７は、いわゆるエキスパンドメタルを補強材３上に固定することにより形成されている。なお、作業足場７を構成する材料はエキスパンドメタルに限定されるものではなく、例えば、いわゆる足場板やその他の板材等により形成してもよい。

次に、本実施形態のインバート用型枠１を利用した、トンネル覆工Ｔの施工方法について説明する。
まず、図５の（ａ）に示すように、鉄筋Ｒを組み立てるととともにインバート用型枠１を設置する。その後、インバートコンクリートＣ２用のコンクリートを、水平面Ｃ５の高さまで打設する。

次に、図５の（ｂ）に示すように、梁材４にインクリーサー６を係止させる。
なお、傾斜型枠５は、予め設置しておいてもよいし、インクリーサー６を設置する直前に設置してもよい。

続いて、インクリーサー６を利用して、コンクリートを打設することで傾斜面Ｃ４を形成する。傾斜面Ｃ４のコンクリートは、斜面用型枠５（型枠本体５１）と曲面型枠２との隙間から投入することで、型枠本体５１の下側に打設する。

コンクリートの投入に伴い、インクリーサー６の排出口６３からバイブレータ（図示せず）を挿入して、打設コンクリートを締固める。
コンクリートの打設が完了し打設コンクリートに所定の強度が発現したら、インバート用型枠１を脱型する。インバート用型枠１の脱型後、必要に応じて、打設コンクリートの表面のコテ仕上げ（コンクリート二次仕上げ）を行ってもよい。

インバート用型枠１を脱型する際には、まず、傾斜型枠５を取り外す。
傾斜型枠５の取り外す場合には、クランプ５３を取り外して、型枠本体５１を取り外した後、ハンマー等を利用してキャンバー５７，５７を緩め、その後、アーム部材５２を取付部４１および固定金具５４から抜き出せばよい。なお、アーム部材５２は、必ずしも抜き出す必要はない。
傾斜型枠５を取り外したら、曲面型枠２（補強材３、梁材４および作業足場７を含む）を取り外す。

以上、本実施形態のインバート用型枠１によれば、傾斜型枠５により、覆工コンクリートＣ１との打継面（インバートコンクリートＣ２の上端面）を成形するため、水平面Ｃ５よりも盛り上がった部分（傾斜面Ｃ４）を、高品質に施工することが可能である。

また、アーム部材５２を介して曲面型枠２と傾斜型枠５との間で力の伝達がなされるため、傾斜型枠５の浮き上がりを防止できる。傾斜型枠５の浮き上がりを防止することで、低い方向に流れようとする打設コンクリートを上面から抑えつけて、コンクリートの密実化を図ることができる。

また、アーム部材５２が、曲面型枠２の上端に接しているため、曲面型枠２を上から抑えることで曲面型枠２の浮き上がりを防止することができる。
また、梁材４の重量により曲面型枠２の浮き上がりを防止することができる。さらに、梁材４がトンネル軸方向に沿って配設されているため、曲面型枠２のたわみを無くすことができる。
そして、覆工コンクリートＣ１とインバートコンクリートＣ２との接合部の品質を高めることで応力伝達性能が向上し、トンネルＴの耐久性の向上を図ることができる。

また、傾斜型枠５が着脱可能であるため、打設コンクリートの締固め後、速やかに傾斜型枠５を脱型すれば、打設当日にレンタンス処理を行うことも可能となる。
また、曲面型枠２も軽量で取扱いやすいため、脱型作業が容易である。そのため、早期品質確認が可能であるとともに、コンクリート二次仕上げも可能である。

また、梁材４に係止されたインクリーサー６を利用することで、傾斜型枠５の下面へのコンクリートの打設が容易になり、併せてバイブレータによる締固めを行うことで、コンクリートを密実に施工することができる。

インクリーサー６の下端が曲面型枠２の上端と同等の高さに位置しているため、インクリーサー６内において曲面型枠２の天端よりも高い位置までコンクリートを余盛りすることができる。そのため、型枠からのコンクリートの吹きこぼれ等を懸念することなく、締固め作業を行うことができる。

アーム部材５２のピッチとインクリーサー６の長さを同等に設定されているため、コンクリートを横流しすることを要せずに、施工を行うことができ、作業性に優れている。
インクリーサー６の着脱が容易なため、コンクリート打設箇所の変更が容易である。

作業足場が形成されているため、コンクリート打設時の作業や、傾斜型枠５およびインクリーサー６の着脱作業等が容易となり、作業性がさらに向上する。
また、インクリーサー６を利用することでコンクリートの材料分離を防止することができる。

アーム部材５２を曲面型枠２と梁材４の上フランジとに当接させることで傾斜型枠５の傾斜角が決定するため、作業性に優れている。
また、傾斜型枠５を曲面型枠２の上端に当接させた状態で配設しているため、曲面型枠２の上端を起点とした傾斜面Ｃ４の成型を簡易に行うことができる。

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。
例えば、梁材４は必要に応じて設置すればよく、斜面用型枠５を直接補強材３に固定する場合等には省略してもよい。

また、インクリーサー６は必要に応じて使用すればよく、ポンプから延設された輸送管を利用して型枠内にコンクリートを直接打設してもよい。
また、作業足場は必要に応じて形成すればよい。

また、傾斜型枠５は、必ずしも着脱可能に取り付けられている必要はない。例えば、ヒンジを介して上下方向に回転可能に設けられていてもよいし、上下方向または横方向にスライド可能に設けられていてもよい。また、傾斜型枠５は曲面型枠２に対して一体に固定されていてもよい。

１ インバート用型枠
２ 曲面型枠
３ 補強材
３１ 横補強材
３２ 縦補強材
４ 梁材
４１ 取付部
５ 傾斜型枠
５１ 型枠本体
５２ アーム部材
６ インクリーサー
７ 作業足場
Ｃ１ 覆工コンクリート
Ｃ２ インバートコンクリート
Ｃ３ インバートコンクリートの端部
Ｃ４ 傾斜面
Ｃ５ 水平面
Ｔ トンネル覆工

Claims (5)

1. インバートの内空面を成形するための曲面型枠と、
   前記曲面型枠の背面に設けられた補強材と、を備えるトンネルインバート用型枠であって、
   インバートの上端面を成形するための傾斜型枠を備えていることを特徴とする、インバート用型枠。
2. 前記傾斜型枠は、前記補強材に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載のインバート用型枠。
3. 前記補強材上に、トンネル軸方向に沿って梁材が横架されていて、
   前記傾斜型枠はアーム部材を有しており、
   前記アーム部材のトンネル内空側端部は、前記梁材に取り付けられていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のインバート用型枠。
4. 前記インバート用の鉄筋と前記曲面型枠との間にコンクリートを打設するためのインクリーサーが、前記梁材に係止されていることを特徴とする、請求項３に記載のインバート用型枠。
5. 前記補強材が、前記曲面型枠の上端部からトンネル内空側方向に延設された横補強材と、前記曲面型枠の下端部と前記横補強材の先端部とをつなぐ縦補強材と、を備えており、
   前記曲面型枠の上方に、前記横補強材および前記縦補強材により支持された作業足場が形成されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のインバート用型枠。

Images