説明

トンネル坑門用型枠及びこの型枠を用いたトンネル坑門の施工方法

【課題】様々な地形において採用可能であり、しかも設置作業が簡単であり、工期短縮及び工費削減を実現することができるトンネル坑門用型枠を提供する。
【解決手段】トンネル坑門1の内周面に沿う湾曲形状に形成された面を有する内型枠2と、トンネル坑門1の外周面に沿う湾曲形状に形成された面を有する外型枠3と、前記内型枠2と外型枠3のトンネル出入口側開放部分を閉塞する妻型枠とを備えたトンネル坑門用型枠。前記内型枠2と外型枠3との間に当該外型枠を支持するための巻厚保持材20が配設されており、この巻厚保持材20は、前記内型枠と外型枠との間に設置され、前記型枠内にコンクリートを打設する場合に当該外型枠の変形を抑え、所定の巻厚を確保するように配置されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はトンネル坑門用型枠及びこの型枠を用いたトンネル坑門の施工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、景観をよくしたり、地山からの落石を防止したりするために、面壁スタイル(方式)に代えて、坑門が地山から突出し出口側端面が略垂直になっている突出型坑門、出口側端面がトンネル側に傾斜している竹割り式坑門、出口側端面が竹割り式坑門と逆方向に傾斜している逆竹割り式坑門等が多用されている。
【0003】
このような地山から突出するタイプのトンネル坑門は、トンネル坑門の内周面に沿う湾曲形状に形成された面を有する内型枠と、トンネル坑門の外周面に沿う湾曲形状に形成された面を有する外型枠と、前記内型枠と外型枠のトンネル出入口側開放部分を閉塞する妻型枠とを備えたトンネル坑門用型枠内に生コンクリートを打設して、所定期間養生した後に前記型枠を脱型することで形成される(例えば、特許文献1参照)が、コンクリート打設時の、まだ固まらないコンクリートの側面応力に対して型枠を補強する必要がある。
【0004】
この補強方法として、従来より、パイプサポートを用いる方法と、セパレータを用いる方法が知られている。このうちパイプサポートを用いる方法は、図12に示されるように、外型枠51の下部ないしは側部と切土52との間にパイプサポート53を配設し、前記切土52の反力を利用して外型枠51の変形を抑制している。一方、セパレータを用いる方法は、図13に示されるように、外型枠51と内型枠54とを貫通するセパレータ55により両型枠51、54間の間隔を一定に保持することで、外型枠51の変形を抑制している。
【0005】
【特許文献1】特開2003−82993号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
パイプサポートを用いる方法は、作業が容易であり、コンクリートの打設作業中に外型枠の変形を目視にて確認することができ、追加のパイプサポートを設置する等の対応が容易であるという利点を有するものの、パイプサポートを安定して支持するためには、背面地山は安定した切土である必要があり、盛土部ではパイプサポートを安定して支持することができないことから、地形によっては当該方法を採用できないケースがある。突出タイプのトンネル坑門は、従来、切土部に構築されることが多かったが、景観対策上、様々な地形(切土、盛土)において突出タイプのトンネル坑門が計画されるようになり、パイプサポートを用いる方法では対応に限界がある。
【0007】
一方、セパレータを用いる方法は、型枠に反力を与える部分を要しないので、切土及び盛土のいずれの場合でも採用可能であるが、この方法は、内型枠と外型枠とを直接セパレータで固定することから、内型枠と外型枠との設置誤差を小さくしないと、セパレータを嵌めこむのに時間を要したり、ピーコンの調整に手間取る等作業が煩雑であるという問題がある。
【0008】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、様々な地形において採用可能であり、しかも設置作業が簡単であり、工期短縮及び工費削減を実現することができるトンネル坑門用型枠及びこの型枠を用いたトンネル坑門の施工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明のトンネル坑門用型枠は、トンネル坑門の内周面に沿う湾曲形状に形成された面を有する内型枠と、トンネル坑門の外周面に沿う湾曲形状に形成された面を有する外型枠と、前記内型枠と外型枠のトンネル出入口側開放部分を閉塞する妻型枠とを備えたトンネル坑門用型枠であって、
前記内型枠と外型枠との間に当該外型枠を支持するための巻厚保持材が配設されており、
この巻厚保持材は、前記内型枠と外型枠との間に設置し、前記型枠内にコンクリートを打設する場合に当該外型枠の変形を抑え、所定の巻厚を確保するように配置されていることを特徴としている。
【0010】
本発明のトンネル坑門用型枠では、巻厚保持材が、内型枠と外型枠との間に設置され、前記型枠内にコンクリートを打設する場合に当該外型枠の変形を抑える箇所に配置されており、この巻厚保持材は、突っ張り棒として機能し前記外型枠の頂部又はクラウン部の下方(内方)への変形(変位)を防止する。巻厚保持材は、内型枠と外型枠との間に配設されるので、トンネル坑門周辺の地山の種類に影響されることなく採用することができ、また両型枠間に設置するだけであるので、作業が容易であり、短時間で作業を終えることができる。また、巻厚保持材は打設したコンクリート中に埋設することも可能なので、この場合は除去作業が不要となる。したがって、工期短縮及び工費削減を実現することができる。
【0011】
前記巻厚保持材が、長さ調節可能な軸部と、この軸部の両端に固定されるスペーサブロックとを備えており、両スペーサブロックのうちトンネル坑門の内周面側に配置されるスペーサブロックに、抜け止め用のテーパ面が形成されているのが好ましい。この場合、軸部の長さを調節するだけで、簡単に巻厚保持材の全長を調節することができ、外型枠の内周面と内型枠の外周面との間に当該巻厚保持材を確実に突っ張った状態で配置することができる。また、本発明における巻厚保持材は、トンネル坑門を構成するコンクリート中に埋設することも可能であるが、トンネル坑門の内周面側に配置されるスペーサブロックに、抜け止め用のテーパ面が形成されているので、当該スペーサブロックがトンネル内に落下するのを確実に防止することができる。
【0012】
前記内型枠がトンネル覆工に用いられるセントルであり、このセントルが、トンネル坑門内周面のうち頂面に対応する頂部と、前記頂面のトンネル周方向両側の側面に対応する側部とからなるとともに前記頂部と側部とがヒンジにて結合されており、前記巻厚保持材が、当該セントルの頂部に配置されているのが好ましい。トンネル覆工に用いられるセントルをトンネル坑門施工用の内型枠として用いると、内型枠の組立に要する時間を短縮するとともに、型枠用のコストを削減することができる。また、セントルの頂部に対応する外型枠の部分にトンネル内方に向かう曲げ応力等の多くが生じることから、当該セントルの頂部に巻厚保持材を配置することで、前記外型枠部分の下方(内方)への変形(変位)を防止することができる。
【0013】
また、本発明のトンネル坑門の施工方法は、トンネル坑門の内周面に沿う湾曲形状に形成された面を有する内型枠を、トンネルの坑口に配置する工程、
前記内型枠の外周側を、トンネル坑門の外周面に沿う湾曲形状に形成された面を有する外型枠で覆うようにして当該外型枠を前記トンネルの坑口に配置する工程、
前記内型枠と外型枠のトンネル出入口側開放部分を妻型枠で閉塞する工程、及び
前記内型枠と外型枠との間に当該外型枠を支持するための巻厚保持材を配設する工程
を含んでおり、巻厚保持材を、前記内型枠と外型枠との間に設置し、前記型枠内にコンクリートを打設する場合に当該外型枠の変形を抑え、所定の巻厚を確保するように配置することを特徴としている。
【0014】
本発明の施工方法では、巻厚保持材を、前記型枠内にコンクリートを打設する場合に外型枠の変形を抑え、所定の巻厚を確保するように配置しており、この巻厚保持材は、突っ張り棒として機能し前記外型枠の頂部又はクラウン部の下方(内方)への変形(変位)を防止する。巻厚保持材は、内型枠と外型枠との間に配設されるので、トンネル坑門周辺の地山の種類に影響されることなく採用することができ、また両型枠間に設置するだけであるので、作業が容易であり、短時間で作業を終えることができる。また、巻厚保持材は打設したコンクリート中に埋設することも可能なので、この場合は除去作業が不要となる。したがって、工期短縮及び工費削減を実現することができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明のトンネル坑門用型枠及びこの型枠を用いたトンネル坑門の施工方法は、様々な地形において採用可能であり、しかも設置作業が簡単であり、工期短縮及び工費削減を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明のトンネル坑門用型枠及びこの型枠を用いたトンネル坑門の施工方法の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る竹割型トンネル坑門用型枠(以下、単に坑門用型枠ともいう)の正面説明図である。この坑門用型枠Fは、トンネル坑門1の内周面に沿う湾曲形状に形成された面を有する内型枠2と、トンネル坑門1の外周面に沿う湾曲形状に形成された面を有する外型枠3と、前記内型枠2と外型枠3のトンネル出入口側開放部分を閉塞する妻型枠(図示せず)とを備えており、前記内型枠2と外型枠3との間に当該外型枠3を支持するための複数の巻厚保持材20が配設されている。
【0017】
図1において、外型枠3は、トンネル坑門1の左右(図1において左右)の側面に対応する側部3sと、同じくトンネル坑門1の頂面(天井面)に対応する頂部(クラウン部)3tとをアーチ状に連結して構成されている。トンネル坑門1を成すコンクリートは、路面R下部に埋設されるインバート4と接合され、ほぼ馬蹄形の構造体を形成する。一方、内型枠2は、トンネル内部において覆工コンクリートを打設する際に用いられる、セントルと呼ばれるものであり、この内型枠2は、専用の台車(移動足場)によりトンネルの長手方向に移動自在である。内型枠(セントル)2は、トンネル坑門内周面のうち頂面に対応する頂部2tと、前記頂面のトンネル周方向両側の側面に対応する側部2sとからなるとともに前記頂部2tと側部2sとがヒンジ10にて結合されている。トンネル覆工に用いられるセントルをトンネル坑門施工用の内型枠2として用いると、内型枠2の組立に要する時間を短縮するとともに、型枠用のコストを削減することができる。
【0018】
図2及び図3は、それぞれ前記外型枠3の側面説明図及び平面説明図である。外型枠3は、竹割型坑門の坑道方向(図2の左右方向、図3の上下方向)に分割構成された複数(本例では7つ)の外型枠小ユニット3A、3B、3C、3D、3E、3F、3Gを当該坑道方向に連結して成るものである。外型枠小ユニット3A〜3Gのうち、トンネル側に配設される外型枠小ユニット3A〜3Eは、それぞれ側部3sと頂部3tを有しており、これらが連結されてアーチ形状を呈している。残りの外型枠小ユニット3F及び3Gは、いずれも側部3sのみからなっている。外型枠小ユニット3A〜3Eの各々は、全体としてアーチ状になる支保工5と、水平に配置される直線状の通しビーム6とを縦横に組み立てたものであり、また外型枠小ユニット3F及び3Gは、アーチ形状の一部(根元部分)を呈する支保工5と、水平に配置される直線状の通しビーム6とを縦横に組み立てたものであり、前記支保工5及び通しビーム6は、H形鋼からなっている。支保工5の下端部は、アンカーボルト(図示せず)により、インバート4(図1参照)に固定することができるようになっている。また、最下段の通しビーム6には止め金具7が取り付けられており、これとインバート4とを、いわゆるセパレータ(図示せず)を介して相互に固定することができるようになっている。外型枠小ユニット3A〜3Gの内面側には、竹割型坑門の形態に対応した形状の鋼板8が取り付けられている。
【0019】
図4の(a)は前記外型枠小ユニット3A〜3Eの側部3sにおける、支保工5と通しビーム6とを組み立てた状態を示す側面図であり、(b)はその正面図である。この側部3sは、左右一対存在する。一方、図5の(a)は、前記外型枠小ユニット3A〜3Eの頂部3tにおける、支保工5と通しビーム6とを組み立てた状態を示す正面図であり、(b)はその平面図である。外型枠小ユニット3A〜3Eの各々は、側部3sと頂部3tとに分割された支保工5をアーチ状に連結したものである。
【0020】
本発明の特徴は、図1に示されるように、前記巻厚保持材20を、内型枠2と外型枠3の間に配置し、前記型枠内にコンクリートを打設する場合に当該外型枠3の変形を抑え所定の巻厚を確保するように配置したことである。以下、この点について詳細に説明する。
図6の(a)は坑門型枠内に打設したコンクリートの側圧に起因する外型枠の曲げモーメントの大きさ(巻厚保持材無し)を示す、当該坑門型枠の正面説明図であり、(b)は同じく変位の大きさを示す、坑門型枠の正面説明図である。この図6より明らかなように、概ね外型枠3の頂部3tないしはクラウン部にトンネル内方に向かう曲げ応力が生じ、その値はトンネル中央において最大となっている。また、概ね外型枠3の側部3sにトンネル外方に向かう曲げ応力が生じている。外型枠3には、曲げ応力以外に、圧縮応力や引張応力が作用するが、主としてこの曲げ応力に対応して、概ね外型枠3の頂部3tないしはクラウン部は、トンネル内方側に変位し、また概ね外型枠3の側部3sは、トンネル外方側に変位している。なお、本明細書において、「トンネル内方に向かう曲げ応力」とは、該当する部材(本発明では外型枠)をトンネル内方側に突出させる曲げ応力のことであり、一方、「トンネル外方に向かう曲げ応力」とは、この逆に該当する部材(本発明では外型枠)をトンネル外方側に突出させる曲げ応力のことである。
【0021】
図7は、図6においてトンネル内方に向かう曲げ応力が生じる外型枠部分の中央及び両端付近の合計3箇所を巻厚保持材20で補強した場合の外型枠の曲げモーメントの大きさを示す、坑門型枠の正面説明図であり、(b)は同じく変位の大きさを示す、坑門型枠の正面説明図である。図7より分かるように、トンネル内方に向かう曲げ応力が生じる外型枠部分を支持するべく、内型枠2と外型枠3との間に巻厚保持材20を配置することで、コンクリートの側圧を内型枠2とインバート4に分散させて、すなわちコンクリートの側圧を内型枠2とインバート4とで支持して、当該外型枠3の変位を大幅に小さくすることができる。なお、内型枠として、本実施の形態のようにトンネル覆工に用いられるセントルを用いた場合、トンネル内方に向かう曲げ応力が生じる外型枠部分は、ヒンジ10を介して両端に側部2sが連結されたセントルの頂部2tにほぼ対応することから、このセントルの頂部2tに巻厚保持材20を配置してもよい。
【0022】
前記巻厚保持材20は、例えば図3に示されるように、支保工5又は通しビーム6に沿って配設することができ、またトンネル中央部分ではトンネル方向に沿って当該トンネル中心線の左右に千鳥状に配設することができる。なお、図3において、30はコンクリートが打設される領域外において内型枠2と外型枠3との間に配設され、当該外型枠3の変形を抑制するための補助サポートである。
【0023】
図8は本発明における巻厚保持材20の一例の正面説明図である。図9は図8に示される巻厚保持材20の外型枠側ピースの正面説明図であり、図10は同じく内型枠側ピースの正面説明図である。巻厚保持材20は、長さ調節可能な軸部21と、この軸部の両端に固定されるスペーサブロック22、23とを備えており、スペーサブロック22が外型枠3側に位置するように、内型枠2と外型枠3との間に配設される。前記軸部21は、異形鉄筋からなる下軸部21aと、ハイテンションボルトからなる上軸部21bとで構成されており、前記下軸部21aの一端(図8において上端)にはメネジ部21cが形成されており、このメネジ部21cに前記上軸部21bを構成するハイテンションボルトがねじ込まれる。このねじ込み量を調整することで、軸部21、すなわち巻厚保持材20の軸方向の長さを簡単に調節することができる。そして、外型枠3の内周面と内型枠2の外周面との間に当該巻厚保持材20を確実に突っ張った状態で配置することができる。なお、図8において、25は、長さ調節後に前記下軸部21aと上軸部21bとが相対回転するのを防止する、固定用のハイテンションナットである。
【0024】
本例の巻厚保持材20は、前記軸部21両端と各スペーサブロック22、23との間に鋼板からなる矩形状の支持プレート24が配設されている。そして、軸部21の端面と支持プレート24、及び支持プレート24とスペーサブロック22、23は接着剤により互いに固着されている。なお、接着剤による固着に代えて、例えば軸部21の端面と支持プレート24とは溶接により固着してもよいし、また支持プレート24とスペーサブロック22、23とは、スペーサブロック22、23中にメネジ部を有するブロック体を埋設するとともに支持プレート24に丸孔を開けておき、ボルトを用いて当該支持プレート24をスペーサブロック22、23に固着してもよい。
【0025】
スペーサブロック22の外周及び下軸部21aの外周には、止水用のシール部26が設けられており、このシール部26は水分を吸収して膨張し得る材料で作製されている。かかるシール部26を設けることにより、トンネル坑門1とスペーサブロック22との境目から雨水等が浸入しても、この雨水等がトンネル内部に漏れるのを効果的に防ぐことができる。
【0026】
スペーサブロック22、23は高強度に作製されており、内型枠2側に配置されるスペーサブロック23の端部には、抜け止め用のテーパ面27が形成されている。このテーパ面27は、断面矩形のスペーサブロック23の4つの角部を面取りすることで形成することができる。そして、かかるテーパ面27により、スペーサブロック23は先端(図8において下端側)が先細になっている。換言すれば、先端部の断面積が根元部の断面積よりも小さくなっている(図11参照)。巻厚保持材20は、トンネル坑門1を構成するコンクリート中に埋設されたままとなるが、トンネル坑門1の内周面側に配置されるスペーサブロック23に、このようなテーパ面27を形成することで、当該スペーサブロック23がトンネル内に落下するのを確実に防止することができる。なお、スペーサブロック23の抜け止めは、当該スペーサブロック23の側面に突起を形成することで行うこともできる。また、例えば円すい台のように、スペーサブロック23の形態自体を先細状のものとすることで、抜け止めを行うこともできる。
【0027】
前記坑門型枠を用いたトンネル坑門の施工は、例えば以下のようにして行うことができる。まず、トンネル坑門の内周面に沿う湾曲形状に形成された面を有する内型枠を、トンネルの坑口に配置する。その際、内型枠としてトンネル覆工に用いられるセントルを用いると、内型枠の組立に要する時間を短縮するとともに、型枠用のコストを削減することができる。つぎに、前記内型枠の外周側を、トンネル坑門の外周面に沿う湾曲形状に形成された面を有する外型枠で覆うようにして当該外型枠を前記トンネルの坑口に配置する。
ついで、前記内型枠と外型枠のトンネル出入口側開放部分を妻型枠で閉塞するとともに、前記内型枠と外型枠との間に当該外型枠を支持するための巻厚保持材を前述した所定の位置(外型枠の変形を抑え、所定の巻厚を確保できる位置)に配設する。これにより、型枠内にコンクリートを打設した場合に、この巻厚保持材が突っ張り棒として機能し前記外型枠部分の下方への変形(変位)を防止する。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明のトンネル坑門用型枠の一実施の形態の正面説明図である。
【図2】図1に示されるトンネル坑門用型枠における外型枠の側面説明図である。
【図3】図1に示されるトンネル坑門用型枠における外型枠の平面説明図である。
【図4】(a)は図2〜3に示される外型枠の外型枠小ユニットの側部における、支保工と通しビームとを組み立てた状態を示す側面図であり、(b)はその正面図である。
【図5】(a)は図2〜3に示される外型枠の外型枠小ユニットの頂部における、支保工と通しビームとを組み立てた状態を示す正面図であり、(b)はその平面図である。
【図6】(a)は型枠内に打設したコンクリートの側圧に起因する外型枠の曲げモーメントの大きさ(巻厚保持材無し)を示す、型枠の正面説明図であり、(b)は同じく変位の大きさを示す、型枠の正面説明図である。
【図7】(a)は型枠内に打設したコンクリートの側圧に起因する外型枠の曲げモーメントの大きさ(巻厚保持材有り)を示す、型枠の正面説明図であり、(b)は同じく変位の大きさを示す、型枠の正面説明図である。
【図8】本発明における巻厚保持材の一例の正面説明図である。
【図9】図8に示される巻厚保持材の外型枠側ピースの正面説明図である。
【図10】図8に示される巻厚保持材の内型枠側ピースの正面説明図である。
【図11】(a)は図10のA−A線断面図であり、(b)は同じくB−B線断面図である。
【図12】パイプサポートを用いた従来の外型枠の補強方法の説明図である。
【図13】セパレータを用いた従来の外型枠の補強方法の説明図である。
【符号の説明】
【0029】
1 トンネル坑門
2 内型枠
3 外型枠
4 インバート
5 支保工
6 通しビーム
10 ヒンジ
20 巻厚保持材
21 軸部
22、23 スペーサブロック
27 テーパ面

【特許請求の範囲】
【請求項1】
トンネル坑門の内周面に沿う湾曲形状に形成された面を有する内型枠と、トンネル坑門の外周面に沿う湾曲形状に形成された面を有する外型枠と、前記内型枠と外型枠のトンネル出入口側開放部分を閉塞する妻型枠とを備えたトンネル坑門用型枠であって、
前記内型枠と外型枠との間に当該外型枠を支持するための巻厚保持材が配設されており、
この巻厚保持材は、前記内型枠と外型枠との間に設置し、前記型枠内にコンクリートを打設する場合に当該外型枠の変形を抑え、所定の巻厚を確保するように配置されていることを特徴とするトンネル坑門用型枠。
【請求項2】
前記巻厚保持材が、長さ調節可能な軸部と、この軸部の両端に固定されるスペーサブロックとを備えており、両スペーサブロックのうちトンネル坑門の内周面側に配置されるスペーサブロックに、抜け止め用のテーパ面が形成されている請求項1に記載のトンネル坑門用型枠。
【請求項3】
前記内型枠がトンネル覆工に用いられるセントルであり、このセントルが、トンネル坑門内周面のうち頂面に対応する頂部と、前記頂面のトンネル周方向両側の側面に対応する側部とからなるとともに前記頂部と側部とがヒンジにて結合されており、前記巻厚保持材が、当該セントルの頂部に配置されている請求項1又は2に記載のトンネル坑門用型枠。
【請求項4】
トンネル坑門の内周面に沿う湾曲形状に形成された面を有する内型枠を、トンネルの坑口に配置する工程、
前記内型枠の外周側を、トンネル坑門の外周面に沿う湾曲形状に形成された面を有する外型枠で覆うようにして当該外型枠を前記トンネルの坑口に配置する工程、
前記内型枠と外型枠のトンネル出入口側開放部分を妻型枠で閉塞する工程、及び
前記内型枠と外型枠との間に当該外型枠を支持するための巻厚保持材を配設する工程
を含んでおり、前記巻厚保持材を、前記内型枠と外型枠との間に設置し、前記型枠内にコンクリートを打設する場合に当該外型枠の変形を抑え、所定の巻厚を確保するように配置することを特徴とするトンネル坑門の施工方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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