JP4536044B2

JP4536044B2 - トンネル覆工方法

Info

Publication number: JP4536044B2
Application number: JP2006225189A
Authority: JP
Inventors: 敦夫松田
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2026-08-22
Also published as: JP2008050765A

Description

本発明は、セントルを用いて行うトンネルの覆工方法に関する。

従来、トンネル覆工方法として、掘削されたトンネル内に移動自在に設置されるセントル（折り畳み自在な鋼製の移動式型枠）を用い、トンネル内壁面とセントルとの間の空隙に覆工コンクリートを打設することと、覆工コンクリートの打設後にこの覆工コンクリートの打設箇所に隣接する箇所にセントルを移動させて、当該箇所のトンネル内壁面とセントルとの間の空隙に覆工コンクリートを打設することとを繰り返す方法が知られている(例えば、特許文献１参照)。

ところで、打設した覆工コンクリートの養生硬化が不十分な状態でセントルを移動させると、覆工コンクリートが崩れてしまうため、セントルの移動は覆工コンクリートがその崩れを生じない所要の強度を持つ状態に硬化するまで待つ必要がある。ここで、打設した覆工コンクリートがこのような強度を持つ状態に硬化するまでにかかる時間(硬化時間)は、雰囲気温度や打設時のコンクリート中の水分量等により変化する。そこで、従来は、通常の硬化時間に所定の安全率を乗じた時間を待機時間に設定し、覆工コンクリートの打設完了からこの待機時間が経過したところで、セントルの移動作業を開始するようにしている。

打設した覆工コンクリートの実際の硬化時間は、通常、上記の如く設定される待機時間より短く、待機時間と実際の硬化時間との時間差分だけセントルの移動開始が不必要に遅れることになる。そして、トンネルの全長に亘る覆工コンクリートの施工におけるセントルの移動回数は多大であり、セントルの移動開始の不必要な遅れは工期の短縮を図る上で重大な問題になる。
特開２００１−１２３７９４号公報

本発明は、以上の点に鑑み、打設した覆工コンクリートが所要の強度を持つ状態に硬化したところで遅れなくセントルの移動作業を開始して、工期の短縮を図ることができるようにしたトンネル覆工方法を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、掘削されたトンネル内に移動自在に設置されるセントルを用い、トンネル内壁面とセントルとの間の空隙に覆工コンクリートを打設することと、覆工コンクリートの打設後の所定時期にこの覆工コンクリートの打設箇所に隣接する箇所にセントルを移動させて、当該箇所のトンネル内壁面とセントルとの間の空隙に覆工コンクリートを打設することとを繰り返すトンネル覆工方法において、セントルの移動方向を前方として、トンネル内壁面とセントルとの間の空隙の前端面を閉塞する妻板に前方に膨出する凸部を設け、この凸部内にトンネル内壁面とセントルとの間の空隙に打設されたコンクリートの一部を流入させて、判定用コンクリート部を形成し、判定用コンクリート部の強度を測定して、この強度が所定の基準値以上になったときを上記所定時期としてセントルの移動作業を開始することを特徴とする。

本発明によれば、トンネル内壁面とセントルとの間の空隙の前端面を閉塞する妻板に設けられた前方に膨出する凸部により、セントルの前端より前方に突出するように判定用コンクリート部が形成される。そのため、セントルに邪魔されることなく判定用コンクリート部の強度を測定することができる。そして、判定用コンクリート部はトンネル内壁面とセントルとの間の空隙に打設した覆工コンクリートに一体に連続するため、判定用コンクリート部の強度は覆工コンクリートの強度にほぼ一致する。従って、判定用コンクリート部の強度を測定することで、セントルに邪魔されて直接測定できない覆工コンクリートの強度を知ることができる。そして、覆工コンクリートの崩れを生じない所要の強度に合わせて上記基準値を設定しておけば、打設した覆工コンクリートがこの強度を持つ状態に硬化したところで遅れなくセントルの移動作業を開始することができる。これにより、トンネルの全長に亘る覆工工事の工期を可及的に短縮することが可能になる。

ところで、判定用コンクリート部を覆工コンクリートから分離して、圧縮試験機により判定用コンクリート部の強度を測定することも考えられるが、圧縮試験機をトンネル内に持ち込むことは困難であり、施工現場での強度測定には適さない。また、圧縮試験機を持ち込めたとしても、圧縮試験用のテストピースを複数本（多くの場合３本×３〜５組）用意しなければならず、その作成と整形とに労力を要する。そのため、判定用コンクリート部の強度測定は、判定用コンクリート部を覆工コンクリートから分離させることなく非破壊試験で行われることが望ましい。

また、非破壊試験では、判定用コンクリート部の対向する面の一方と他方とに超音波発信器と受信器とをセットし、超音波発信器と受信器との間の超音波の伝達時間から判定用コンクリート部の弾性波速度を計測することが望ましい。コンクリートの弾性波速度とその強度との間には密接な相関関係があり、弾性波速度は強度を表すパラメータになる。尚、判定用コンクリート部を打撃して弾性波速度を計測することも可能であるが、これでは特殊な打撃装置が必要になると共に、コンクリートの強度が低い場合には、打撃箇所がコンクリート中にめり込む等して、正確な判定が困難になるおそれがあり、超音波で弾性波速度を計測した方がコスト的にも精度的にも有利である。

図１を参照して、１は掘削されたトンネルＴ内に設置したセントルを示している。セントル１は、折り畳み自在な鋼製の移動式型枠であり、トンネルＴ内に敷設したレール２上を走行する架台３と、トンネルＴの上半部に沿う形状の上部パネル４と、上部パネル４の両側部に夫々ヒンジ部５を介して連結される、トンネルＴの下半部に沿う形状の一対の下部パネル６，６とを備えている。上部パネル４は架台３にジャッキ７を介して昇降自在に支持されている。また、各下部パネル６は、架台３との間に架設したジャッキ８によりヒンジ部５を支点にして横方向に揺動される。かくして、セントル１は、図１に示す展開状態と、各下部パネル６を横方向内方に揺動させると共に上部パネル４を下降させた折り畳み状態とに変形自在になる。

トンネルＴの覆工工事に際しては、鋼製支保工やモルタル等で一次覆工されたトンネルＴの内壁面Ｔａとセントル１との間の空隙に二次覆工のための覆工コンクリートを打設する。その後、今回の覆工コンクリートの打設箇所に隣接する次の打設箇所にセントル１を移動させて、当該箇所のトンネル内壁面Ｔａとセントル１との間の空隙に覆工コンクリートＣを打設する。以上の作業の繰り返しでトンネルＴの全長に亘り覆工コンクリートを施工する。

尚、セントル１の移動に際しては、先ず、セントル１を折り畳み状態にして覆工コンクリートから脱型させ、セントル１を次の打設箇所に移動させた後、セントル１を展開状態に戻す。また、セントル１の移動方向を前方として、セントル１の移動位置は、図２に示す如く、セントル１の後端１Ｒが前回打設した覆工コンクリートＣ´の前端より後方に位置して、セントル１の後端側部分と前回打設した覆工コンクリートＣ´の前端側部分とがオーバーラップするように設定される。また、セントル１の移動後、トンネル内壁面Ｔａとセントル１との間の空隙の前端面を妻板９で閉塞し、この空隙にセントル１の適所に形成した開閉自在な窓穴からコンクリート搬送管を挿入して、覆工コンクリートＣを打設する。尚、図２では架台３を省略している。

ここで、覆工コンクリートＣの打設後は、セントル１の脱型時に覆工コンクリートＣが崩れることを防止するため、覆工コンクリートＣがその崩れを生じない所要の強度(一般的には２Ｎ／ｍｍ^２程度の圧縮強度)を持つ状態に硬化するまで、セントル１を今回の打設箇所に待機させる必要がある。但し、打設した覆工コンクリートＣがこのような強度を持つ状態に硬化するまでにかかる時間(硬化時間)は、雰囲気温度や打設時のコンクリート中の水分量等の種々の条件により変化する。従って、セントル１の移動作業を覆工コンクリートＣの打設完了から所定の待機時間が経過したところで開始する場合には、待機時間を通常の硬化時間に安全率を乗じた長めの時間に設定することが必要で、工期の短縮を図ることが困難になる。

そこで、本実施形態では、覆工コンクリートＣの強度を測定できるようにし、この強度が所定の強度基準値(例えば、２Ｎ／ｍｍ^２)以上になったときにセントル１の移動作業を開始するようにしている。以下、この点について詳述する。

図２、図３に示す如く、妻板９の上部には、前方に膨出する複数（図示例では３個）の凸部１０が設けられている。凸部１０の内部はトンネル内壁面Ｔａとセントル１との間の空隙に連通する空洞になっている。また、凸部１０の上面には空気抜き孔１０ａが形成されている。この空気抜き孔１０ａは、打設の際コンクリートと分離する水（ブリーディング水）を排除する機能も有している。従って、トンネル内壁面Ｔａとセントル１との間の空隙に打設したコンクリートの一部が凸部１０内に流入し、覆工コンクリートＣに一体に連続する判定用コンクリート部１１が凸部１０内に形成される。

そして、覆工コンクリートＣの打設完了から通常の硬化時間より数時間短く設定した所定の待ち時間が経過したところで、凸部１０を解体して、判定用コンクリート部１１の強度測定を開始する。ここで、判定用コンクリート部１１はセントル１の前端より前方に突出しているため、セントル１に邪魔されることなく判定用コンクリート部１１の強度を測定できる。また、判定用コンクリート部１１は覆工コンクリートＣに一体に連続するため、判定用コンクリート部１１の強度は覆工コンクリートＣの強度にほぼ一致する。従って、判定用コンクリート部１１の強度を測定することで、セントル１に邪魔されて測定できない覆工コンクリート部Ｃの強度を間接的に知ることができる。

判定用コンクリート部１１の強度測定は、判定用コンクリート部１１を覆工コンクリートＣから分離させることなく非破壊試験で繰り返し行う。より具体的には、図４に示す如く、判定用コンクリート部１１の対向する面の一方と他方とに超音波発信器１２と受信器１３とをセットする。そして、判定用コンクリート部１１の対向面間の幅を超音波発信器１２と受信器１３との間の超音波の伝達時間で除して、判定用コンクリート部１１の弾性波速度を求める。

コンクリートの圧縮強度と弾性波速度との間には図５に示す相関関係がある。但し、この相関関係は、同じ圧縮強度でもコンクリート中の骨材の種類や配合割合等によって変化する。そのため、現場で実際に用いる種類の骨材及び配合割合でもって事前の試験によりコンクリートの圧縮強度と弾性波速度との間の関係式を求めておき、この関係式に基づき、上記強度基準値に対応する弾性波速度の基準値を定める。そして、弾性波速度がこの基準値に達するまで測定を繰り返し、全ての判定用コンクリート部１１の弾性波速度が基準値に達したところでその旨を報知し、セントル１の移動作業を開始させる。これによれば、打設した覆工コンクリートＣが上記強度基準値の強度を持つ状態に硬化したところで遅滞なくセントル１の移動作業を開始させることができ、工期を可及的に短縮することが可能になる。

尚、判定用コンクリート部１１を残したまま、次の覆工コンクリートの打設を行うと、判定用コンクリート部１１の周囲でコンクリートの充填不良を生ずる可能性がある。そこで、セントル１の移動作業に先立つ妻板９の解体作業時に判定用コンクリート部１１を切断撤去する。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、妻板９にその上部に位置させて３個の凸部１０を設けたが、凸部１０の個数、位置はこれに限定されない。但し、覆工コンクリートＣはトンネル内壁面Ｔａとセントル１との間の空隙の下部から上方へ順次打設され、下部への打設開始から上部への打設が完了するまでには相当の時間を要する。そのため、妻板９の下部に凸部１０を設けた場合には、この凸部１０内に形成される判定用コンクリート部１１の強度と最後に打設される覆工コンクリートＣの上部の強度との間に相当の差を生ずる。一方、妻板９の上部に凸部１０を設ければ、判定用コンクリート部１１の強度と覆工コンクリートＣの上部の強度とがほぼ等しくなり、セントル１の移動開始時期をより正確に把握することができる。また、複数個の凸部１０を設けた方が精度上良い。従って、凸部１０は上記実施形態の如く妻板９の上部に複数個設けることが望ましい。

また、上記実施形態では、超音波を用いて判定用コンクリート部１１の弾性波速度を計測しているが、判定用コンクリート部１１を打撃して弾性波速度を計測することも可能である。但し、この場合には特殊な打撃装置が必要になると共に、判定コンクリート部１１の強度が低い場合には、打撃箇所が判定コンクリート部１１中にめり込む等して、正確な判定が困難になるおそれがある。従って、コスト的にも精度的にも超音波を用いる上記実施形態の方が有利である。

本発明の実施に用いるセントルの概略正面図。本発明の実施形態における覆工コンクリートの打設状態を示す斜視図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した凸部の断面図。判定用コンクリート部に対する超音波発信器と受信器のセット状態を示す斜視図。コンクリートの強度と弾性波速度との関係を示すグラフ。

符号の説明

Ｔ…トンネル、Ｔａ…トンネル内壁面、Ｃ…覆工コンクリート、１…セントル、９…妻板、１０…凸部、１１…判定用コンクリート部、１２…超音波発信器、１３…受信器。

Claims

掘削されたトンネル内に移動自在に設置されるセントルを用い、トンネル内壁面とセントルとの間の空隙に覆工コンクリートを打設することと、覆工コンクリートの打設後の所定時期にこの覆工コンクリートの打設箇所に隣接する箇所にセントルを移動させて、当該箇所のトンネル内壁面とセントルとの間の空隙に覆工コンクリートを打設することとを繰り返すトンネル覆工方法において、
セントルの移動方向を前方として、トンネル内壁面とセントルとの間の空隙の前端面を閉塞する妻板に前方に膨出する凸部を設け、この凸部内にトンネル内壁面とセントルとの間の空隙に打設されたコンクリートの一部を流入させて、判定用コンクリート部を形成し、
判定用コンクリート部の強度を測定して、この強度が所定の基準値以上になったときを上記所定時期としてセントルの移動作業を開始することを特徴とするトンネル覆工方法。
前記判定用コンクリート部の強度測定は、判定用コンクリート部を前記覆工コンクリートから分離させることなく非破壊試験で行われることを特徴とする請求項１記載のトンネル覆工方法。
前記非破壊試験では、前記判定用コンクリート部の対向する面の一方と他方とに超音波発信器と受信器とをセットし、超音波発信器と受信器との間の超音波の伝達時間から判定用コンクリート部の弾性波速度を計測することを特徴とする請求項２記載のトンネル覆工方法。