トンネル覆工コンクリート打設方法及び打設構造
【課題】材料や施工に多くの無駄を生じることなく、簡易な構成でトンネル冠部の覆工コンクリートを効率良く効果的に締固めることのできるトンネル覆工コンクリート打設方法を提供する。
【解決手段】覆工空間２３にコンクリートを充填打設すると共に、棒状バイブレータ２０を振動させながらバイブレータケーブル１９を牽引して、当該バイブレータケーブル１９が最も外径の小さな第１中空パイプ１７ａに棒状バイブレータ２０を飛び出させたまま係止された状態から、第１中空パイプ１７ａを、次に外径の大きな第２中空パイプ１７ｂに、第１中空パイプ１７ａが第２中空パイプ１７ｂに係止されるまで挿入し、さらにバイブレータケーブル１９を牽引して、第１中空パイプ１７ａが挿入された第２中空パイプ１７ｂを、次に外径の大きな第３中空パイプ１７ｃに、第２中空パイプ１７ｂが第３中空パイプ１７ｃに係止されるまで挿入する工程を含む。
【解決手段】覆工空間２３にコンクリートを充填打設すると共に、棒状バイブレータ２０を振動させながらバイブレータケーブル１９を牽引して、当該バイブレータケーブル１９が最も外径の小さな第１中空パイプ１７ａに棒状バイブレータ２０を飛び出させたまま係止された状態から、第１中空パイプ１７ａを、次に外径の大きな第２中空パイプ１７ｂに、第１中空パイプ１７ａが第２中空パイプ１７ｂに係止されるまで挿入し、さらにバイブレータケーブル１９を牽引して、第１中空パイプ１７ａが挿入された第２中空パイプ１７ｂを、次に外径の大きな第３中空パイプ１７ｃに、第２中空パイプ１７ｂが第３中空パイプ１７ｃに係止されるまで挿入する工程を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル覆工用型枠を用いて覆工コンクリートを形成するトンネル覆工コンクリート打設方法、及び該覆工コンクリート打設方法に用いるトンネル覆工コンクリート打設構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば山岳トンネル工法等のトンネル工法において、掘削したトンネルの内周面の地山を覆って構築されるトンネル覆工コンクリートを形成するための方法として、トンネル覆工用型枠（コンクリート覆工用型枠）を用いる工法が一般的に採用されている。トンネル覆工用型枠５０は、図９（ａ），（ｂ）に示すように、例えば馬蹄形等のアーチ形状部分５２を含む形状のトンネル５３の内周面５４に沿って、トンネル５３の側壁部５５から上部に亘って設置されるものであり、設置されたトンネル覆工用型枠５０と、トンネル５３の内周面５４の吹き付けコンクリート５６によって覆われる地山との間の空間部６１に、好ましくは無筋コンクリートを打設して硬化させることにより、トンネル底部のインバート部５１のコンクリートと連続させるようにして、覆工コンクリートが形成されることになる。
【０００３】
また、トンネル覆工用型枠５０としては、例えばパラセントルと呼ばれる組立式のトンネル覆工用型枠の他、スライドセントルと呼ばれる移動式のトンネル覆工用型枠が知られており、トンネル５３の掘削作業の進行に伴なって、例えば１０ｍ程度の所定のスパン毎にトンネル覆工用型枠５０を据え付け直しながら、トンネル５３の掘進方向の後方から前方に向かって、トンネル覆工用型枠５０を用いてトンネル５３の側部及び上部の覆工コンクリートを順次打設形成して行くことになる。
【０００４】
そして、トンネル覆工用型枠５０を用いてトンネルの側部及び上部の覆工コンクリートを打設するには、例えば図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、設置したトンネル覆工用型枠５０に設けられた検査窓５６からコンクリートを打設可能な高さ領域として、例えばトンネル５３の側壁部５５からアーチ形状部分５２の肩部までの領域に対しては、検査窓５６を介してコンクリート５７を供給すると共に、バイブレータ５８を検査窓５６から挿入し、供給されたコンクリート５７を締固めながらコンクリート５７を打設する。しかる後に、検査窓５６からコンクリート５７を供給しながらバイブレータ５８によって締固めることが困難な高さ領域として、トンネル５３の冠部（クラウン部）５９（図９参照）の領域に対しては、トンネル覆工用型枠５０の天端部に設けた吹き上げ口としてのコンクリート打設孔６０から、コンクリートを吹き上げ方式で打ち込み、締固めを行うことなく冠部５９のコンクリート５７を形成するパターンが採用されている。
【０００５】
より具体的には、所定位置にトンネル覆工用型枠５０を設置した後に、例えば側壁部５５の下部より、下段の検査窓５６を介してコンクリート５７を流し込みながらバイブレータ５８を用いて締固める工程（図１０（ａ）参照）と、さらに側壁部５５の上部のアーチ形状部分５２に向かって、中段の検査窓５６を介してコンクリート５７を流し込みながらバイブレータ５８を用いて締固める工程（図１０（ｂ）参照）と、さらにアーチ形状部分５２の冠部５９の手前まで、上段の検査窓５６及び必要に応じてコンクリート打設孔６０を介してコンクリート５７を流し込みながら、バイブレータ５８を用いて締固める工程（図１０（ｃ）参照）と、冠部５９の既設覆工コンクリート６２側の部分からコンクリート打設孔６０を介して順次コンクリート５７を流し込み、締固めを行うことなく妻型枠６３までコンクリートを充填する工程（図１０（ｄ）参照）とにより、覆工コンクリートが打設されることになる。
【０００６】
上述のような従来のトンネル覆工用型枠５０を用いた覆工コンクリートの打設方法では、トンネル冠部（クラウン部）５９に打設されたコンクリート５７の締固めを行うことができないことから、当該冠部５９における覆工コンクリートの品質上の信頼性が低くなり、特に既設覆工コンクリート６２の付近では、エア溜まりや空洞が発生しやすくなる。また、吹き上げ口としてのコンクリート打設孔６０から集中してトンネル覆工用型枠５０と地山との間の空間６１にコンクリート５７が打設されるので、コンクリート５７がコンクリート打設孔６０から周囲に流れる際の軌跡が縞模様として覆工コンクリートの表面に残りやすくなり、仕上りが悪くなる。
【０００７】
これに対して、トンネル冠部に打設されたコンクリートの締固めを行うことができるようにする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の覆工コンクリート打設方法では、山岳トンネル工法とは異なるシールド工法によってトンネルを築造する際に、セグメントとセントルとの間の空隙のクラウン部に、トンネル軸方向の略全長に亘って延伸する、断面Ｌ型のアングルを凹向きに吊り下げ固定してなるガイドレールと、ガイドレールに沿って動く棒状バイブレータとを設置しておき、既設側からクラウン部の空隙にコンクリートを棒状バイブレータで締固めつつ打設し、コンクリートの充填に伴って、棒状バイブレータをガイドレールに沿って既設側から妻板側に向けて移動させるようにしたものである。また、特許文献１の覆工コンクリート打設方法では、ガイドレールは例えば二次覆工コンクリートの段取筋を兼ねて設けられるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−３０８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のトンネルのクラウン部にコンクリートを打設する方法では、棒状バイブレータをトンネル軸方向に案内するＬ型のアングルからなるガイドレールを、コンクリート中に残置される埋殺し部材として、コンクリートの打設箇所におけるトンネルの軸方向の略全長に亘って予め設けておく必要があるため、段取筋等を設置することなく好ましくは無筋コンクリートを用いて覆工コンクリートが形成されるトンネル覆工用型枠による山岳トンネル等においては、その材料や施工に多くの無駄を生じることになる。
【０００９】
また、特許文献１に記載の打設方法では、例えばクラウン部の空隙にコンクリートを供給するコンクリート打設孔の位置を取り替えつつ、棒状バイブレータを移動させながら新たに打設されたコンクリートをその都度締固めて行く場合には、コンクリート中に埋入されるバイブレータケーブルの長さがそれ程長くなく、バイブレータケーブルを牽引しつつ棒状バイブレータを移動させることが容易である。しかしながら、例えばコンクリートの打設箇所におけるクラウン部の空隙の全体にコンクリートを先行して充填打設した後に、既設覆工コンクリートの近傍部分に配置した棒状バイブレータを、当該打設箇所の略全長に亘ってコンクリート中に埋入されたバイブレータケーブルを介して、妻板側に牽引しながら移動させてコンクリートを締固めて行く場合には、バイブレータケーブルとコンクリートとの間に大きな摩擦力（付着力）を生じて、牽引時の引抜抵抗が過大となり、棒状バイブレータを移動できなくなったり、バイブレータケーブルに破断や損傷を生じるおそれがある。
【００１０】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたものであり、材料や施工に多くの無駄を生じることなく、簡易な構成で、トンネル覆工用型枠を用いて形成される特にトンネル冠部の覆工コンクリートを効率良く効果的に締固めることができると共に、覆工空間の全長に亘ってコンクリートを充填打設した後に棒状バイブレータによってコンクリートを締固める場合でも、バイブレータケーブルを妻型枠側に牽引する際の引抜抵抗を効果的に抑制して、棒状バイブレータをスムーズに移動させることのできるトンネル覆工コンクリート打設方法及びトンネル覆工コンクリート打設構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、トンネル覆工用型枠を用いて覆工コンクリートを形成するトンネル覆工コンクリート打設方法において、既に形成された既設覆工コンクリートの端面と妻型枠とによって挟まれる、前記トンネル覆工用型枠の外周面とトンネル内周の覆工面との間の覆工空間に、外径の異なる複数の中空パイプからなり、外径の小さな方の中空パイプを外径の大きな方の中空パイプに順次スライド可能に挿入して全体の長さを伸縮可能とした多段中空パイプを、外径の小さな方の中空パイプを前記既設覆工コンクリート側に配設してトンネルの軸方向に伸ばした状態で取り付けると共に、棒状バイブレータを多段中空パイプの前記既設覆工コンクリート側の端部から飛び出させて配設し、且つ該棒状バイブレータの後端部分に後続するバイブレータケーブルを、前記多段中空パイプに内挿して前記妻型枠側に延設させ、当該妻型枠を貫通させて配設することにより前記妻型枠の外側から牽引可能とし、前記覆工空間にコンクリートを充填打設すると共に、前記棒状バイブレータを振動させながら前記バイブレータケーブルを牽引して、当該バイブレータケーブルが最も外径の小さな第１中空パイプに前記棒状バイブレータを飛び出させたまま係止された状態から、前記第１中空パイプを、次に外径の大きな第２中空パイプに、当該第１中空パイプが前記第２中空パイプに係止されるまで挿入し、さらに前記バイブレータケーブルを牽引して、前記第１中空パイプが挿入された前記第２中空パイプを、次に外径の大きな第３中空パイプに、当該第２中空パイプが前記第３中空パイプに係止されるまで挿入する工程を含み、前記覆工空間に充填打設されたコンクリートを、外径の小さな方の中空パイプを外径の大きな方の中空パイプに順次挿入して多段中空パイプを収縮させながら、前記既設覆工コンクリート側の部分から前記妻型枠側に向けて締固めてゆくトンネル覆工コンクリート打設方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【００１２】
また、本発明のトンネル覆工コンクリート打設方法によれば、前記バイブレータケーブルは、前記棒状バイブレータを前記多段中空パイプの前記既設覆工コンクリート側の端部から直線状に飛び出させた状態で、前記第１中空パイプの前記第２中空パイプ側の基端部において前記第１中空パイプに係止されることが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明のトンネル覆工コンクリート打設方法によれば、前記覆工空間は、トンネル冠部の覆工空間であることが好ましい。
【００１４】
そして、本発明は、上記トンネル覆工コンクリート打設方法に用いるトンネル覆工コンクリート打設構造であって、既に形成された既設覆工コンクリートの端面と妻型枠とによって挟まれる、前記トンネル覆工用型枠の外周面とトンネル内周の覆工面との間の覆工空間に、外径の異なる複数の中空パイプからなり、外径の小さな方の中空パイプを外径の大きな方の中空パイプに順次スライド可能に挿入して全体の長さを伸縮可能とした多段中空パイプを、外径の小さな方の中空パイプを前記既設覆工コンクリート側に配設してトンネルの軸方向に伸ばした状態で取り付けると共に、棒状バイブレータを多段中空パイプの前記既設覆工コンクリート側の端部から飛び出させて配設し、且つ該棒状バイブレータの後端部分に後続するバイブレータケーブルを、前記多段中空パイプに内挿して前記妻型枠側に延設させ、当該妻型枠を貫通させて配設することにより前記妻型枠の外側から牽引可能としたトンネル覆工コンクリート打設構造を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のトンネル覆工コンクリート打設方法又はトンネル覆工コンクリート打設構造によれば、 材料や施工に多くの無駄を生じることなく、簡易な構成で、トンネル覆工用型枠を用いて形成される特にトンネル冠部の覆工コンクリートを効率良く効果的に締固めることができると共に、覆工空間の全長に亘ってコンクリートを充填打設した後に棒状バイブレータによってコンクリートを締固める場合でも、バイブレータケーブルを妻型枠側に牽引する際の引抜抵抗を効果的に抑制して、棒状バイブレータをスムーズに移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリート打設方法は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、例えば山岳トンネル工法において、コンクリート覆工用型枠としてのトンネル覆工用型枠１０を用いてトンネル１２の側部及び上部の覆工コンクリート１１を打設形成してゆく際に、特にトンネル１２の冠部（クラウン部）１３の覆工コンクリート１１ａを、これより下方の例えばトンネル１２の側壁部及びアーチ形状部分の覆工コンクリート１１を打設した後に、充分に締固めながら打設してゆくための方法として採用されたものである。
【００１７】
ここで、本実施形態では、トンネル覆工用型枠１０は、従来技術として公知の例えばスライド移動式のセントルであり、トンネル１２の掘削作業の進行に伴なって、例えば１０ｍ程度の所定のスパン毎にトンネル１２の掘進方向Ｘの後方から前方に向かって据え付け直しながら、トンネル１２の側部及び上部の覆工コンクリート１１を順次打設形成してゆくことを可能にするものである。また、本実施形態では、側壁部及びアーチ形状部分の覆工コンクリート１１は、例えば従来の工法と同様の方法により、設置したトンネル覆工用型枠１０に設けられた検査窓１４を介してコンクリートが供給されると共に、振動締固め装置としての棒状バイブレータ１４ａを検査窓１４から挿入して供給されたコンクリートを締固めることによって、当該側壁部及びアーチ形状部分の覆工コンクリート１１が、トンネル冠部１３の覆工コンクリート１１ａに先行して打設されることになる。
【００１８】
本実施形態のトンネル覆工コンクリート打設方法は、トンネル覆工用型枠１０を用いてトンネル１２の冠部１３の覆工コンクリート１１ａを形成するためのコンクリート打設方法であって、図１及び図２に示すように、コンクリートの打設作業に先立って、まず、既に形成された既設覆工コンクリート１５の端面１５ａと妻型枠１６とによって挟まれる、トンネル覆工用型枠１０の外周面とトンネル内周の覆工面２２との間の覆工空間２３に、外径の異なる複数（本実施形態では３本）の中空パイプ１７ａ，１７ｂ，１７ｃからなり、外径の小さな方の中空パイプ１７ａ，１７ｂを外径の大きな方の中空パイプ１７ｂ，１７ｃに順次スライド可能に挿入して全体の長さを伸縮可能とした多段中空パイプ１８（図２参照）を、外径の小さな方の中空パイプ１７ａ，１７ｂを既設覆工コンクリート１５側に配設してトンネル１２の軸方向Ｘに伸ばした状態で取り付けると共に、棒状バイブレータ２０を多段中空パイプ１８の既設覆工コンクリート１５側の端部から飛び出させて配設し、且つ棒状バイブレータ２０の後端部分に後続するバイブレータケーブル１９を、多段中空パイプ１８に内挿して妻型枠１６側に延設させ、当該妻型枠１６を貫通させて配設することにより妻型枠１６の外側から牽引可能として、トンネル覆工コンクリート打設するための打設構造を、例えばトンネル覆工用型枠１０の組み立て作業時に設置しておく。
【００１９】
そして、本実施形態では、上述のトンネル覆工コンクリート打設構造がトンネル１２の冠部１３に設置された状態で、覆工空間２３にコンクリートを充填打設すると共に（図１（ｃ）参照）、図３〜図６に示すように、棒状バイブレータ２０を振動させながらバイブレータケーブル１９を牽引して、当該バイブレータケーブル１９が最も外径の小さな第１中空パイプ１７ａに棒状バイブレータ２０を飛び出させたまま係止された状態から（図３参照）、第１中空パイプ１７ａを、次に外径の大きな第２中空パイプ１７ｂに、当該第１中空パイプ１７ａが第２中空パイプ１７ｂに係止されるまで挿入する（図５参照）。しかる後に、さらにバイブレータケーブル１９を牽引して、第１中空パイプ１７ａが挿入された第２中空パイプ１７ｂを、次に外径の大きな第３中空パイプ１７ｃに、当該第２中空パイプ１７ｂが第３中空パイプ１７ｃに係止されるまで挿入する（図６参照）。このようにして、覆工空間２３に充填打設されたコンクリート１１ａを、外径の小さな方の中空パイプ１７ａ，１７ｂを外径の大きな方の中空パイプ１７ｂ，１７ｃに順次挿入して多段中空パイプ１８を収縮させながら、既設覆工コンクリート１５側の部分から妻型枠１６側に向けて締固めてゆくことにより、トンネル１２の冠部１３の覆工コンクリート１１ａが形成されることになる。
【００２０】
多段中空パイプ１８は、いわゆるテレスコピック構造を備えることにより、長さを伸縮可能なロッド状部材であり、本実施形態では、例えば鋼製パイプからなる第１中空パイプ１７ａと、第２中空パイプ１７ｂと、第３中空パイプ１７ｃとによって構成される。第１中空パイプ１７ａは、最も外径の小さな中空パイプであり、例えば５．６ｃｍの外径を備えると共に、３．０ｍの長さを有している。また、第１中空パイプ１７ａは、バイブレータケーブル１９を挿通可能な内径を備えると共に、その第２中空パイプ１７ｂ側の基端部分に、内径を縮径させてバイブレータケーブル１９に設けた係止突起２６を当接係止させる係止スリーブ２１ａが装着固定されている（図４参照）。
【００２１】
第２中空パイプ１７ｂは、第１中空パイプ１７ａの次に外径の大きな中空パイプであり、例えば６．６ｃｍの外径を備えると共に、３．０ｍの長さを有している。また、第２中空パイプ１７ｂは、第１中空パイプ１７ａを挿通可能な内径を備えると共に、その第３中空パイプ１７ｃ側の基端部分に、内径を縮径させて第１中空パイプ１７ａの端部を当接係止させる係止スリーブ２１ｂが装着固定されている（図２参照）。
【００２２】
第３中空パイプ１７ｂは、最も外径の大きな中空パイプであり、例えば７．６ｃｍの外径を備えると共に、３．０ｍの長さを有している。また、第３中空パイプ１７ｂは、第２中空パイプ１７ａを挿通可能な内径を備えると共に、その妻型枠１６側の基端部分に、内径を縮径させて第２中空パイプ１７ｂの端部を当接係止させる係止スリーブ２１ｃが装着固定されている（図２参照）。
【００２３】
なお、これらの中空パイプ１７ａ，１７ｂ，１７ｃには、その先端部内周面に沿って、これらに挿通される第１中空パイプ１７ａ、第２中空パイプ１７ｂ、又はバイブレータケーブル１９の外周面との間の隙間をシールする、例えばシールリング（図示せず。）が適宜の位置に設けられている。また、これらの中空パイプ１７ａ，１７ｂ，１７ｃの基端部外周面や、先端部内周面には、多段中空パイプ１８を伸張させた際に、外径の小さな方の中空パイプ１７ａ，１７ｂが外径の大きな方の中空パイプ１７ｂ，１７ｃから脱落するのを防止する、例えばストッパー突起（図示せず。）が適宜の位置に設けられている。
【００２４】
多段中空パイプ１８の既設覆工コンクリート１５側の端部から飛び出して配設される棒状バイブレータ２０は、例えば電磁式振動体やモータの回転力によって振動する振動体等を内部に備える、コンクリート用の締固め装置として汎用されている公知の装置であり、当該棒状バイブレータ２０の後端部分に接続される、導体等が収容されたフレキシブルな動力供給ホースからなるバイブレータケーブル１９と一体として構成される。
【００２５】
バイブレータケーブル１９は、図７に示すように、例えば８ｍｍの太さのワイヤー１９ａを、内径９．２ｍｍ、外径１２ｍｍのポリアミドチューブ１９ｂで覆うと共に、ポリアミドチューブ１９ｂの外周面に、導体１９ｃと介在紐１９ｄとを６本づつ周方向に交互に配置し、さらにこれらを外径が２１．８ｍｍのシース（外皮）１９ｅで覆った後に、油圧ホース１９ｆで被覆して形成される、外径が例えば３７．２ｍｍの公知のケーブル部材であり、覆工空間２３に充填打設されたコンクート１１ａ中に埋入される当該バイブレータケーブル１９や中空パイプ１７ａ，１７ｂ，１７ｃを、コンクート１１との摩擦力（付着力）に抗して、棒状バイブレータ２０と共に妻型枠１６側に牽引するのに十分な引張り強度を備えている。
【００２６】
また、バイブレータケーブル１９には、棒状バイブレータ２０との接続部分から第１中空パイプ１７ａの長さに相当する例えば３．０ｍ程度離れた位置に、外周面から外側に突出して、係止突起２６が、例えばバイブレータケーブル１９をかしめることによって設けられている（図２、図４参照）。バイブレータケーブル１９を牽引して、この係止突起２６を、第１中空パイプ１７ａの基端部分に設けた係止スリーブ２１ａに当接係止させることにより、図３に示すように、棒状バイブレータ２０が、多段中空パイプ１８の既設覆工コンクリート１５側の端部から直線状に飛び出した状態で、位置決めされることになる。
【００２７】
なお、バイブレータケーブル１９は、第１中空パイプ１７ａの先端部分で多段中空パイプ１８に係止して、棒状バイブレータ２０を多段中空パイプ１８と直線状に位置決めすることも可能であるが、上述のように、バイブレータケーブル１９を第１中空パイプ１７ａの基端部分で当該第１中空パイプ１７ａに係止することにより、バイブレータケーブル１９の牽引によって第１中空パイプ１７ａを妻型枠１６側に移動させる際に、第１中空パイプ１７ａには先端側からの圧縮力は負荷されなくなるので、より合理的に、安定した状態で第１中空パイプ１７ａを移動させることが可能になる。
【００２８】
本実施形態では、図１（ｂ）に示す、トンネル１２の側壁部及びアーチ形状部分の覆工コンクリート１１を打設形成した後の、多段中空パイプ１８によるトンネル覆工コンクリート打設構造が設置されたトンネル１２の冠部（クラウン部）１３の覆工空間２３に対して、例えば図１（ｃ）示すように、コンクリートポンプをコンクリート打設孔２４に接続して、当該コンクリート打設孔２４からコンクリートを充填打設する。
【００２９】
なお、本実施形態では、図１（ａ）に示す、トンネル１２の側壁部及びアーチ形状部分の覆工コンクリート１１を打設する工程においては、多段中空パイプ１８の既設覆工コンクリート側１５の端部から飛び出して配設された棒状バイブレータ２０を、トンネル覆工用型枠１０に取り付けた滑車２７（図２参照）を介して下方に誘導すると共に、バイブレータケーブル１９を送り出して、側壁部やアーチ形状部分に吊り下げて配設し、側壁部やアーチ形状部分に打設されたコンクリートの上昇に伴って、バイブレータケーブル１９を牽引しつつ棒状バイブレータ２０を上方に移動して行くことにより、トンネル１２の側壁部及びアーチ形状部分の覆工コンクリート１１の締固め作業に用いることもできる。また、トンネル１２の側壁部及びアーチ形状部分の覆工コンクリート１１を打設し終わったら、例えばトンネル覆工用型枠１０の天端部分に設けた検査窓からの作業によって滑車２７を取り外すと共に、バイブレータケーブル１９を牽引して、図３に示すように、棒状バイブレータ２０を多段中空パイプ１８の先端に直線状に連設するように配置する。
【００３０】
トンネル１２の冠部１３の覆工空間２３にコンクリートを充填打設したら、図１（ｃ）に示すように、コンクリート打設孔２４やその他の打設口から必要に応じてコンクリートを追加打設しつつ、棒状バイブレータ２０を震動させながら、例えばコード巻取り装置２５の牽引力によってバイブレータケーブル２１を牽引することにより、棒状バイブレータ２０を妻型枠１６側に移動させる。
【００３１】
ここで、多段中空パイプ１８を構成する中空パイプ１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、略同じ長さでコンクリート中に埋入されており、既設覆工コンクリート１５側の先端部分に配設された第１中空パイプ１７ａは、他の中空パイプ１７ｂ，１７ｃよりも外径が小さく、コンクリートとの付着力も小さくなっていることから、バイブレータケーブル１９の牽引により、図５に示すように、外径の大きな２本の中空パイプ１７ｂ，１７ｃに先行して、当該第１中空パイプ１７ａのみが、これの端部が第２中空パイプ１７ｂの基端部分の係止スリーブ２１ｂに当接するまで第２中空パイプ１７ｂに挿入されてゆく。
【００３２】
第１中空パイプ１７ａが第２中空パイプ１７ｂに挿入されたら、さらにバイブレータケーブル１９を牽引して、第３中空パイプ１７ｃよりも外径が小さく、コンクリートとの付着力も小さい第２中空パイプ１７ｂのみを、図６に示すように、これの端部が第３中空パイプ１７ｃの基端部分の係止スリーブ２１ｃに当接するまで第３中空パイプ１７ｃに挿入してゆく。
【００３３】
しかる後に、第２中空パイプ１７ｂ及び第１中空パイプ１７ａが内側に重ねて挿入された第３中空パイプ１７ｃを、例えば妻型枠１６への固定状態を解除し、妻型枠１６に設けられた引抜き孔１６ａを介して、バイブレータケーブル１９の牽引により棒状バイブレータ２０と共に覆工空間２３から撤去することにより、トンネル覆工用型枠１０が設置された当該スパンにおける覆工コンクリート１１の打設作業が終了する。
【００３４】
そして、本実施形態によれば、材料や施工に多くの無駄を生じることなく、簡易な構成で、トンネル覆工用型枠１０を用いて形成される特にトンネル１２の冠部１３の覆工コンクリート１１ａを効率良く効果的に締固めることができると共に、覆工空間２３の全長に亘ってコンクリートを充填打設した後に棒状バイブレータ２０によってコンクリートを締固める場合でも、バイブレータケーブル１９を妻型枠１６側に牽引する際の引抜抵抗を効果的に抑制して、棒状バイブレータ２０をスムーズに移動させることが可能になる。
【００３５】
すなわち、本実施形態では、外径の異なる第１中空パイプ１７ａ、第２中空パイプ１７ｂ、及び第３中空パイプ１７ｃからなる、先端に棒状バイブレータ２０を飛び出させて配置した多段中空パイプ１８を覆工空間２３に配置し、覆工空間２３にコンクリートを充填打設した後に、バイブレータケーブル２１の牽引によって、既設覆工コンクリート１５側の外径の小さな第１中空パイプ１７ａや第２中空パイプ１７ｂを、順次第２中空パイプ１７ｂや第３中空パイプ１７ｃに挿入しながら棒状バイブレータ２０を妻型枠１６側に移動してコンクリートの締固めを行うので、特に多段中空パイプ１８が覆工空間２３から撤去した後に再利用可能なことから、棒状バイブレータを案内するＬ型のアングル等のガイドレールを、トンネル覆工用型枠によるスパンの略全長に亘って予め設置しておく方法と比較して、簡易な方法によって材料や施工に多くの無駄を生じることなく、効率良く覆工コンクリート１１ａを締固めてゆくことが可能になる。これによって、十分な締固めがなされた、品質が良く表面の仕上りが良好な覆工コンクリート１１ａを容易に得ることが可能になる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、多段中空パイプ１８を３分割する第１中空パイプ１７ａ、第２中空パイプ１７ｂ、及び第３中空パイプ１７ｃを、バイブレータケーブル２１の牽引によって各々妻型枠１６側に移動させながら先端の棒状バイブレータ２０によってコンクリートの締固めを行うので、各中空パイプ１７ａ，１７ｂ，１７ｃを移動させる際の、バイブレータケーブル２１の牽引による引抜抵抗が、分割することなく既設覆工コンクリート１５に近接する部分まで連続してコンクリート中に埋入した中空パイプやバイブレータケーブルを１度に引抜く場合と比較して、例えば１／３程度の引抜抵抗となるので、覆工空間２３の全長に亘ってコンクリートを充填打設した後に棒状バイブレータ２０を移動させつつコンクリートを締固める際の引抜抵抗を効果的に軽減して、棒状バイブレータ２０をスムーズに移動させることが可能になる。
【００３７】
ここで、コンクリートと中空パイプとの付着力をｆkgf／cm2とした場合、引抜抵抗力を（各パイプの外周面積）×（付着力）とすると、外径５．６ｃｍ、長さ３．０ｍの第１中空パイプ１７ａの最大引抜抵抗力は５２．８ｆkgf／cm2、外径６．６ｃｍ、長さ３．０ｍの第２中空パイプ１７ｂの最大引抜抵抗力は６２．２ｆkgf／cm2、外径７．６ｃｍ、長さ３．０ｍの第３中空パイプ１７ｃの最大引抜抵抗力は７１．６ｆkgf／cm2となる。これに対して、一般の外径５．６ｃｍ、長さ９．０ｍの中空パイプ１７ａの全体を妻型枠からコンクリート中に埋入した際の最大引抜抵抗力は１５８．４６ｆkgf／cm2となる。このことから、第１中空パイプ１７ａ、第２中空パイプ１７ｂ、及び第３中空パイプ１７ｃに３分割して多段中空パイプ１８を構成することにより、バイブレータケーブル２１の牽引による引抜抵抗が大幅に軽減されることになり、本実施形態によって、棒状バイブレータ２０をコンクリート中でスムーズに移動できるようになることが確認される。
【００３８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、本発明は、山岳トンネル以外のその他のトンネルにおける覆工コンクリートを形成するべく採用することもできる。また、トンネル覆工用型枠の外周面との間に覆工空間を形成するトンネルの内周面は、吹き付けコンクリートによって覆われる地山の他、１次覆工を行った後のトンネル内周面による、２次覆工を行うための覆工面であっても良い。さらに、本発明によって締固められる覆工コンクリートは、トンネル冠部の覆工コンクリートである必要は必ずしもなく、例えばトンネルの側壁部や肩部、アーチ形状部分等に多段中空パイプを配置して、本発明を適用することもできる。さらにまた、多段中空パイプは、３本の中空パイプからなる多段中空パイプである必要は必ずしもなく、４本以上の中空パイプからなる多段中空パイプであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリート打設方法を含む覆工コンクリートの打設作業の作業手順を説明する、一部を断面図として示す略示側面図である。
【図２】本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリート打設方法の一作業工程を説明する略示断面図である。
【図３】本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリート打設方法の一作業工程を説明する略示断面図である。
【図４】図３のＡ部拡大断面図である。
【図５】本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリート打設方法の一作業工程を説明する略示断面図である。
【図６】本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリート打設方法の一作業工程を説明する略示断面図である。
【図７】バイブレータケーブルの拡大断面図である。
【図８】本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリート打設方法において用いる多段中空パイプと一般の中空パイプの最大引抜抵抗力を比較して示すチャートである。
【図９】（ａ）はコンクリート覆工用型枠をトンネルの内周面に沿って設置した状態を説明するトンネル軸方向から見た断面図、（ｂ）は同側面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、従来のトンネル覆工コンクリート打設方法の作業手順を説明する、一部を断面図として示す側面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０ トンネル覆工用型枠
１１ 覆工コンクリート
１１ａ 冠部の覆工コンクリート
１２ トンネル
１３ トンネルの冠部
１５ 既設覆工コンクリート
１５ａ 既設覆工コンクリートの端面
１６ 妻型枠
１７ａ 第１中空パイプ
１７ｂ 第２中空パイプ
１７ｃ 第３中空パイプ
１８ 多段中空パイプ
１９ バイブレータケーブル
２０ 棒状バイブレータ
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 係止スリーブ
２２ 覆工面
２３ 覆工空間
２４ コンクリート打設孔
２５ コード巻取り装置
２６ 係止突起
Ｘ トンネルの軸方向（掘進方向）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル覆工用型枠を用いて覆工コンクリートを形成するトンネル覆工コンクリート打設方法、及び該覆工コンクリート打設方法に用いるトンネル覆工コンクリート打設構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば山岳トンネル工法等のトンネル工法において、掘削したトンネルの内周面の地山を覆って構築されるトンネル覆工コンクリートを形成するための方法として、トンネル覆工用型枠（コンクリート覆工用型枠）を用いる工法が一般的に採用されている。トンネル覆工用型枠５０は、図９（ａ），（ｂ）に示すように、例えば馬蹄形等のアーチ形状部分５２を含む形状のトンネル５３の内周面５４に沿って、トンネル５３の側壁部５５から上部に亘って設置されるものであり、設置されたトンネル覆工用型枠５０と、トンネル５３の内周面５４の吹き付けコンクリート５６によって覆われる地山との間の空間部６１に、好ましくは無筋コンクリートを打設して硬化させることにより、トンネル底部のインバート部５１のコンクリートと連続させるようにして、覆工コンクリートが形成されることになる。
【０００３】
また、トンネル覆工用型枠５０としては、例えばパラセントルと呼ばれる組立式のトンネル覆工用型枠の他、スライドセントルと呼ばれる移動式のトンネル覆工用型枠が知られており、トンネル５３の掘削作業の進行に伴なって、例えば１０ｍ程度の所定のスパン毎にトンネル覆工用型枠５０を据え付け直しながら、トンネル５３の掘進方向の後方から前方に向かって、トンネル覆工用型枠５０を用いてトンネル５３の側部及び上部の覆工コンクリートを順次打設形成して行くことになる。
【０００４】
そして、トンネル覆工用型枠５０を用いてトンネルの側部及び上部の覆工コンクリートを打設するには、例えば図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、設置したトンネル覆工用型枠５０に設けられた検査窓５６からコンクリートを打設可能な高さ領域として、例えばトンネル５３の側壁部５５からアーチ形状部分５２の肩部までの領域に対しては、検査窓５６を介してコンクリート５７を供給すると共に、バイブレータ５８を検査窓５６から挿入し、供給されたコンクリート５７を締固めながらコンクリート５７を打設する。しかる後に、検査窓５６からコンクリート５７を供給しながらバイブレータ５８によって締固めることが困難な高さ領域として、トンネル５３の冠部（クラウン部）５９（図９参照）の領域に対しては、トンネル覆工用型枠５０の天端部に設けた吹き上げ口としてのコンクリート打設孔６０から、コンクリートを吹き上げ方式で打ち込み、締固めを行うことなく冠部５９のコンクリート５７を形成するパターンが採用されている。
【０００５】
より具体的には、所定位置にトンネル覆工用型枠５０を設置した後に、例えば側壁部５５の下部より、下段の検査窓５６を介してコンクリート５７を流し込みながらバイブレータ５８を用いて締固める工程（図１０（ａ）参照）と、さらに側壁部５５の上部のアーチ形状部分５２に向かって、中段の検査窓５６を介してコンクリート５７を流し込みながらバイブレータ５８を用いて締固める工程（図１０（ｂ）参照）と、さらにアーチ形状部分５２の冠部５９の手前まで、上段の検査窓５６及び必要に応じてコンクリート打設孔６０を介してコンクリート５７を流し込みながら、バイブレータ５８を用いて締固める工程（図１０（ｃ）参照）と、冠部５９の既設覆工コンクリート６２側の部分からコンクリート打設孔６０を介して順次コンクリート５７を流し込み、締固めを行うことなく妻型枠６３までコンクリートを充填する工程（図１０（ｄ）参照）とにより、覆工コンクリートが打設されることになる。
【０００６】
上述のような従来のトンネル覆工用型枠５０を用いた覆工コンクリートの打設方法では、トンネル冠部（クラウン部）５９に打設されたコンクリート５７の締固めを行うことができないことから、当該冠部５９における覆工コンクリートの品質上の信頼性が低くなり、特に既設覆工コンクリート６２の付近では、エア溜まりや空洞が発生しやすくなる。また、吹き上げ口としてのコンクリート打設孔６０から集中してトンネル覆工用型枠５０と地山との間の空間６１にコンクリート５７が打設されるので、コンクリート５７がコンクリート打設孔６０から周囲に流れる際の軌跡が縞模様として覆工コンクリートの表面に残りやすくなり、仕上りが悪くなる。
【０００７】
これに対して、トンネル冠部に打設されたコンクリートの締固めを行うことができるようにする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の覆工コンクリート打設方法では、山岳トンネル工法とは異なるシールド工法によってトンネルを築造する際に、セグメントとセントルとの間の空隙のクラウン部に、トンネル軸方向の略全長に亘って延伸する、断面Ｌ型のアングルを凹向きに吊り下げ固定してなるガイドレールと、ガイドレールに沿って動く棒状バイブレータとを設置しておき、既設側からクラウン部の空隙にコンクリートを棒状バイブレータで締固めつつ打設し、コンクリートの充填に伴って、棒状バイブレータをガイドレールに沿って既設側から妻板側に向けて移動させるようにしたものである。また、特許文献１の覆工コンクリート打設方法では、ガイドレールは例えば二次覆工コンクリートの段取筋を兼ねて設けられるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−３０８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のトンネルのクラウン部にコンクリートを打設する方法では、棒状バイブレータをトンネル軸方向に案内するＬ型のアングルからなるガイドレールを、コンクリート中に残置される埋殺し部材として、コンクリートの打設箇所におけるトンネルの軸方向の略全長に亘って予め設けておく必要があるため、段取筋等を設置することなく好ましくは無筋コンクリートを用いて覆工コンクリートが形成されるトンネル覆工用型枠による山岳トンネル等においては、その材料や施工に多くの無駄を生じることになる。
【０００９】
また、特許文献１に記載の打設方法では、例えばクラウン部の空隙にコンクリートを供給するコンクリート打設孔の位置を取り替えつつ、棒状バイブレータを移動させながら新たに打設されたコンクリートをその都度締固めて行く場合には、コンクリート中に埋入されるバイブレータケーブルの長さがそれ程長くなく、バイブレータケーブルを牽引しつつ棒状バイブレータを移動させることが容易である。しかしながら、例えばコンクリートの打設箇所におけるクラウン部の空隙の全体にコンクリートを先行して充填打設した後に、既設覆工コンクリートの近傍部分に配置した棒状バイブレータを、当該打設箇所の略全長に亘ってコンクリート中に埋入されたバイブレータケーブルを介して、妻板側に牽引しながら移動させてコンクリートを締固めて行く場合には、バイブレータケーブルとコンクリートとの間に大きな摩擦力（付着力）を生じて、牽引時の引抜抵抗が過大となり、棒状バイブレータを移動できなくなったり、バイブレータケーブルに破断や損傷を生じるおそれがある。
【００１０】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたものであり、材料や施工に多くの無駄を生じることなく、簡易な構成で、トンネル覆工用型枠を用いて形成される特にトンネル冠部の覆工コンクリートを効率良く効果的に締固めることができると共に、覆工空間の全長に亘ってコンクリートを充填打設した後に棒状バイブレータによってコンクリートを締固める場合でも、バイブレータケーブルを妻型枠側に牽引する際の引抜抵抗を効果的に抑制して、棒状バイブレータをスムーズに移動させることのできるトンネル覆工コンクリート打設方法及びトンネル覆工コンクリート打設構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、トンネル覆工用型枠を用いて覆工コンクリートを形成するトンネル覆工コンクリート打設方法において、既に形成された既設覆工コンクリートの端面と妻型枠とによって挟まれる、前記トンネル覆工用型枠の外周面とトンネル内周の覆工面との間の覆工空間に、外径の異なる複数の中空パイプからなり、外径の小さな方の中空パイプを外径の大きな方の中空パイプに順次スライド可能に挿入して全体の長さを伸縮可能とした多段中空パイプを、外径の小さな方の中空パイプを前記既設覆工コンクリート側に配設してトンネルの軸方向に伸ばした状態で取り付けると共に、棒状バイブレータを多段中空パイプの前記既設覆工コンクリート側の端部から飛び出させて配設し、且つ該棒状バイブレータの後端部分に後続するバイブレータケーブルを、前記多段中空パイプに内挿して前記妻型枠側に延設させ、当該妻型枠を貫通させて配設することにより前記妻型枠の外側から牽引可能とし、前記覆工空間にコンクリートを充填打設すると共に、前記棒状バイブレータを振動させながら前記バイブレータケーブルを牽引して、当該バイブレータケーブルが最も外径の小さな第１中空パイプに前記棒状バイブレータを飛び出させたまま係止された状態から、前記第１中空パイプを、次に外径の大きな第２中空パイプに、当該第１中空パイプが前記第２中空パイプに係止されるまで挿入し、さらに前記バイブレータケーブルを牽引して、前記第１中空パイプが挿入された前記第２中空パイプを、次に外径の大きな第３中空パイプに、当該第２中空パイプが前記第３中空パイプに係止されるまで挿入する工程を含み、前記覆工空間に充填打設されたコンクリートを、外径の小さな方の中空パイプを外径の大きな方の中空パイプに順次挿入して多段中空パイプを収縮させながら、前記既設覆工コンクリート側の部分から前記妻型枠側に向けて締固めてゆくトンネル覆工コンクリート打設方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【００１２】
また、本発明のトンネル覆工コンクリート打設方法によれば、前記バイブレータケーブルは、前記棒状バイブレータを前記多段中空パイプの前記既設覆工コンクリート側の端部から直線状に飛び出させた状態で、前記第１中空パイプの前記第２中空パイプ側の基端部において前記第１中空パイプに係止されることが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明のトンネル覆工コンクリート打設方法によれば、前記覆工空間は、トンネル冠部の覆工空間であることが好ましい。
【００１４】
そして、本発明は、上記トンネル覆工コンクリート打設方法に用いるトンネル覆工コンクリート打設構造であって、既に形成された既設覆工コンクリートの端面と妻型枠とによって挟まれる、前記トンネル覆工用型枠の外周面とトンネル内周の覆工面との間の覆工空間に、外径の異なる複数の中空パイプからなり、外径の小さな方の中空パイプを外径の大きな方の中空パイプに順次スライド可能に挿入して全体の長さを伸縮可能とした多段中空パイプを、外径の小さな方の中空パイプを前記既設覆工コンクリート側に配設してトンネルの軸方向に伸ばした状態で取り付けると共に、棒状バイブレータを多段中空パイプの前記既設覆工コンクリート側の端部から飛び出させて配設し、且つ該棒状バイブレータの後端部分に後続するバイブレータケーブルを、前記多段中空パイプに内挿して前記妻型枠側に延設させ、当該妻型枠を貫通させて配設することにより前記妻型枠の外側から牽引可能としたトンネル覆工コンクリート打設構造を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のトンネル覆工コンクリート打設方法又はトンネル覆工コンクリート打設構造によれば、 材料や施工に多くの無駄を生じることなく、簡易な構成で、トンネル覆工用型枠を用いて形成される特にトンネル冠部の覆工コンクリートを効率良く効果的に締固めることができると共に、覆工空間の全長に亘ってコンクリートを充填打設した後に棒状バイブレータによってコンクリートを締固める場合でも、バイブレータケーブルを妻型枠側に牽引する際の引抜抵抗を効果的に抑制して、棒状バイブレータをスムーズに移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリート打設方法は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、例えば山岳トンネル工法において、コンクリート覆工用型枠としてのトンネル覆工用型枠１０を用いてトンネル１２の側部及び上部の覆工コンクリート１１を打設形成してゆく際に、特にトンネル１２の冠部（クラウン部）１３の覆工コンクリート１１ａを、これより下方の例えばトンネル１２の側壁部及びアーチ形状部分の覆工コンクリート１１を打設した後に、充分に締固めながら打設してゆくための方法として採用されたものである。
【００１７】
ここで、本実施形態では、トンネル覆工用型枠１０は、従来技術として公知の例えばスライド移動式のセントルであり、トンネル１２の掘削作業の進行に伴なって、例えば１０ｍ程度の所定のスパン毎にトンネル１２の掘進方向Ｘの後方から前方に向かって据え付け直しながら、トンネル１２の側部及び上部の覆工コンクリート１１を順次打設形成してゆくことを可能にするものである。また、本実施形態では、側壁部及びアーチ形状部分の覆工コンクリート１１は、例えば従来の工法と同様の方法により、設置したトンネル覆工用型枠１０に設けられた検査窓１４を介してコンクリートが供給されると共に、振動締固め装置としての棒状バイブレータ１４ａを検査窓１４から挿入して供給されたコンクリートを締固めることによって、当該側壁部及びアーチ形状部分の覆工コンクリート１１が、トンネル冠部１３の覆工コンクリート１１ａに先行して打設されることになる。
【００１８】
本実施形態のトンネル覆工コンクリート打設方法は、トンネル覆工用型枠１０を用いてトンネル１２の冠部１３の覆工コンクリート１１ａを形成するためのコンクリート打設方法であって、図１及び図２に示すように、コンクリートの打設作業に先立って、まず、既に形成された既設覆工コンクリート１５の端面１５ａと妻型枠１６とによって挟まれる、トンネル覆工用型枠１０の外周面とトンネル内周の覆工面２２との間の覆工空間２３に、外径の異なる複数（本実施形態では３本）の中空パイプ１７ａ，１７ｂ，１７ｃからなり、外径の小さな方の中空パイプ１７ａ，１７ｂを外径の大きな方の中空パイプ１７ｂ，１７ｃに順次スライド可能に挿入して全体の長さを伸縮可能とした多段中空パイプ１８（図２参照）を、外径の小さな方の中空パイプ１７ａ，１７ｂを既設覆工コンクリート１５側に配設してトンネル１２の軸方向Ｘに伸ばした状態で取り付けると共に、棒状バイブレータ２０を多段中空パイプ１８の既設覆工コンクリート１５側の端部から飛び出させて配設し、且つ棒状バイブレータ２０の後端部分に後続するバイブレータケーブル１９を、多段中空パイプ１８に内挿して妻型枠１６側に延設させ、当該妻型枠１６を貫通させて配設することにより妻型枠１６の外側から牽引可能として、トンネル覆工コンクリート打設するための打設構造を、例えばトンネル覆工用型枠１０の組み立て作業時に設置しておく。
【００１９】
そして、本実施形態では、上述のトンネル覆工コンクリート打設構造がトンネル１２の冠部１３に設置された状態で、覆工空間２３にコンクリートを充填打設すると共に（図１（ｃ）参照）、図３〜図６に示すように、棒状バイブレータ２０を振動させながらバイブレータケーブル１９を牽引して、当該バイブレータケーブル１９が最も外径の小さな第１中空パイプ１７ａに棒状バイブレータ２０を飛び出させたまま係止された状態から（図３参照）、第１中空パイプ１７ａを、次に外径の大きな第２中空パイプ１７ｂに、当該第１中空パイプ１７ａが第２中空パイプ１７ｂに係止されるまで挿入する（図５参照）。しかる後に、さらにバイブレータケーブル１９を牽引して、第１中空パイプ１７ａが挿入された第２中空パイプ１７ｂを、次に外径の大きな第３中空パイプ１７ｃに、当該第２中空パイプ１７ｂが第３中空パイプ１７ｃに係止されるまで挿入する（図６参照）。このようにして、覆工空間２３に充填打設されたコンクリート１１ａを、外径の小さな方の中空パイプ１７ａ，１７ｂを外径の大きな方の中空パイプ１７ｂ，１７ｃに順次挿入して多段中空パイプ１８を収縮させながら、既設覆工コンクリート１５側の部分から妻型枠１６側に向けて締固めてゆくことにより、トンネル１２の冠部１３の覆工コンクリート１１ａが形成されることになる。
【００２０】
多段中空パイプ１８は、いわゆるテレスコピック構造を備えることにより、長さを伸縮可能なロッド状部材であり、本実施形態では、例えば鋼製パイプからなる第１中空パイプ１７ａと、第２中空パイプ１７ｂと、第３中空パイプ１７ｃとによって構成される。第１中空パイプ１７ａは、最も外径の小さな中空パイプであり、例えば５．６ｃｍの外径を備えると共に、３．０ｍの長さを有している。また、第１中空パイプ１７ａは、バイブレータケーブル１９を挿通可能な内径を備えると共に、その第２中空パイプ１７ｂ側の基端部分に、内径を縮径させてバイブレータケーブル１９に設けた係止突起２６を当接係止させる係止スリーブ２１ａが装着固定されている（図４参照）。
【００２１】
第２中空パイプ１７ｂは、第１中空パイプ１７ａの次に外径の大きな中空パイプであり、例えば６．６ｃｍの外径を備えると共に、３．０ｍの長さを有している。また、第２中空パイプ１７ｂは、第１中空パイプ１７ａを挿通可能な内径を備えると共に、その第３中空パイプ１７ｃ側の基端部分に、内径を縮径させて第１中空パイプ１７ａの端部を当接係止させる係止スリーブ２１ｂが装着固定されている（図２参照）。
【００２２】
第３中空パイプ１７ｂは、最も外径の大きな中空パイプであり、例えば７．６ｃｍの外径を備えると共に、３．０ｍの長さを有している。また、第３中空パイプ１７ｂは、第２中空パイプ１７ａを挿通可能な内径を備えると共に、その妻型枠１６側の基端部分に、内径を縮径させて第２中空パイプ１７ｂの端部を当接係止させる係止スリーブ２１ｃが装着固定されている（図２参照）。
【００２３】
なお、これらの中空パイプ１７ａ，１７ｂ，１７ｃには、その先端部内周面に沿って、これらに挿通される第１中空パイプ１７ａ、第２中空パイプ１７ｂ、又はバイブレータケーブル１９の外周面との間の隙間をシールする、例えばシールリング（図示せず。）が適宜の位置に設けられている。また、これらの中空パイプ１７ａ，１７ｂ，１７ｃの基端部外周面や、先端部内周面には、多段中空パイプ１８を伸張させた際に、外径の小さな方の中空パイプ１７ａ，１７ｂが外径の大きな方の中空パイプ１７ｂ，１７ｃから脱落するのを防止する、例えばストッパー突起（図示せず。）が適宜の位置に設けられている。
【００２４】
多段中空パイプ１８の既設覆工コンクリート１５側の端部から飛び出して配設される棒状バイブレータ２０は、例えば電磁式振動体やモータの回転力によって振動する振動体等を内部に備える、コンクリート用の締固め装置として汎用されている公知の装置であり、当該棒状バイブレータ２０の後端部分に接続される、導体等が収容されたフレキシブルな動力供給ホースからなるバイブレータケーブル１９と一体として構成される。
【００２５】
バイブレータケーブル１９は、図７に示すように、例えば８ｍｍの太さのワイヤー１９ａを、内径９．２ｍｍ、外径１２ｍｍのポリアミドチューブ１９ｂで覆うと共に、ポリアミドチューブ１９ｂの外周面に、導体１９ｃと介在紐１９ｄとを６本づつ周方向に交互に配置し、さらにこれらを外径が２１．８ｍｍのシース（外皮）１９ｅで覆った後に、油圧ホース１９ｆで被覆して形成される、外径が例えば３７．２ｍｍの公知のケーブル部材であり、覆工空間２３に充填打設されたコンクート１１ａ中に埋入される当該バイブレータケーブル１９や中空パイプ１７ａ，１７ｂ，１７ｃを、コンクート１１との摩擦力（付着力）に抗して、棒状バイブレータ２０と共に妻型枠１６側に牽引するのに十分な引張り強度を備えている。
【００２６】
また、バイブレータケーブル１９には、棒状バイブレータ２０との接続部分から第１中空パイプ１７ａの長さに相当する例えば３．０ｍ程度離れた位置に、外周面から外側に突出して、係止突起２６が、例えばバイブレータケーブル１９をかしめることによって設けられている（図２、図４参照）。バイブレータケーブル１９を牽引して、この係止突起２６を、第１中空パイプ１７ａの基端部分に設けた係止スリーブ２１ａに当接係止させることにより、図３に示すように、棒状バイブレータ２０が、多段中空パイプ１８の既設覆工コンクリート１５側の端部から直線状に飛び出した状態で、位置決めされることになる。
【００２７】
なお、バイブレータケーブル１９は、第１中空パイプ１７ａの先端部分で多段中空パイプ１８に係止して、棒状バイブレータ２０を多段中空パイプ１８と直線状に位置決めすることも可能であるが、上述のように、バイブレータケーブル１９を第１中空パイプ１７ａの基端部分で当該第１中空パイプ１７ａに係止することにより、バイブレータケーブル１９の牽引によって第１中空パイプ１７ａを妻型枠１６側に移動させる際に、第１中空パイプ１７ａには先端側からの圧縮力は負荷されなくなるので、より合理的に、安定した状態で第１中空パイプ１７ａを移動させることが可能になる。
【００２８】
本実施形態では、図１（ｂ）に示す、トンネル１２の側壁部及びアーチ形状部分の覆工コンクリート１１を打設形成した後の、多段中空パイプ１８によるトンネル覆工コンクリート打設構造が設置されたトンネル１２の冠部（クラウン部）１３の覆工空間２３に対して、例えば図１（ｃ）示すように、コンクリートポンプをコンクリート打設孔２４に接続して、当該コンクリート打設孔２４からコンクリートを充填打設する。
【００２９】
なお、本実施形態では、図１（ａ）に示す、トンネル１２の側壁部及びアーチ形状部分の覆工コンクリート１１を打設する工程においては、多段中空パイプ１８の既設覆工コンクリート側１５の端部から飛び出して配設された棒状バイブレータ２０を、トンネル覆工用型枠１０に取り付けた滑車２７（図２参照）を介して下方に誘導すると共に、バイブレータケーブル１９を送り出して、側壁部やアーチ形状部分に吊り下げて配設し、側壁部やアーチ形状部分に打設されたコンクリートの上昇に伴って、バイブレータケーブル１９を牽引しつつ棒状バイブレータ２０を上方に移動して行くことにより、トンネル１２の側壁部及びアーチ形状部分の覆工コンクリート１１の締固め作業に用いることもできる。また、トンネル１２の側壁部及びアーチ形状部分の覆工コンクリート１１を打設し終わったら、例えばトンネル覆工用型枠１０の天端部分に設けた検査窓からの作業によって滑車２７を取り外すと共に、バイブレータケーブル１９を牽引して、図３に示すように、棒状バイブレータ２０を多段中空パイプ１８の先端に直線状に連設するように配置する。
【００３０】
トンネル１２の冠部１３の覆工空間２３にコンクリートを充填打設したら、図１（ｃ）に示すように、コンクリート打設孔２４やその他の打設口から必要に応じてコンクリートを追加打設しつつ、棒状バイブレータ２０を震動させながら、例えばコード巻取り装置２５の牽引力によってバイブレータケーブル２１を牽引することにより、棒状バイブレータ２０を妻型枠１６側に移動させる。
【００３１】
ここで、多段中空パイプ１８を構成する中空パイプ１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、略同じ長さでコンクリート中に埋入されており、既設覆工コンクリート１５側の先端部分に配設された第１中空パイプ１７ａは、他の中空パイプ１７ｂ，１７ｃよりも外径が小さく、コンクリートとの付着力も小さくなっていることから、バイブレータケーブル１９の牽引により、図５に示すように、外径の大きな２本の中空パイプ１７ｂ，１７ｃに先行して、当該第１中空パイプ１７ａのみが、これの端部が第２中空パイプ１７ｂの基端部分の係止スリーブ２１ｂに当接するまで第２中空パイプ１７ｂに挿入されてゆく。
【００３２】
第１中空パイプ１７ａが第２中空パイプ１７ｂに挿入されたら、さらにバイブレータケーブル１９を牽引して、第３中空パイプ１７ｃよりも外径が小さく、コンクリートとの付着力も小さい第２中空パイプ１７ｂのみを、図６に示すように、これの端部が第３中空パイプ１７ｃの基端部分の係止スリーブ２１ｃに当接するまで第３中空パイプ１７ｃに挿入してゆく。
【００３３】
しかる後に、第２中空パイプ１７ｂ及び第１中空パイプ１７ａが内側に重ねて挿入された第３中空パイプ１７ｃを、例えば妻型枠１６への固定状態を解除し、妻型枠１６に設けられた引抜き孔１６ａを介して、バイブレータケーブル１９の牽引により棒状バイブレータ２０と共に覆工空間２３から撤去することにより、トンネル覆工用型枠１０が設置された当該スパンにおける覆工コンクリート１１の打設作業が終了する。
【００３４】
そして、本実施形態によれば、材料や施工に多くの無駄を生じることなく、簡易な構成で、トンネル覆工用型枠１０を用いて形成される特にトンネル１２の冠部１３の覆工コンクリート１１ａを効率良く効果的に締固めることができると共に、覆工空間２３の全長に亘ってコンクリートを充填打設した後に棒状バイブレータ２０によってコンクリートを締固める場合でも、バイブレータケーブル１９を妻型枠１６側に牽引する際の引抜抵抗を効果的に抑制して、棒状バイブレータ２０をスムーズに移動させることが可能になる。
【００３５】
すなわち、本実施形態では、外径の異なる第１中空パイプ１７ａ、第２中空パイプ１７ｂ、及び第３中空パイプ１７ｃからなる、先端に棒状バイブレータ２０を飛び出させて配置した多段中空パイプ１８を覆工空間２３に配置し、覆工空間２３にコンクリートを充填打設した後に、バイブレータケーブル２１の牽引によって、既設覆工コンクリート１５側の外径の小さな第１中空パイプ１７ａや第２中空パイプ１７ｂを、順次第２中空パイプ１７ｂや第３中空パイプ１７ｃに挿入しながら棒状バイブレータ２０を妻型枠１６側に移動してコンクリートの締固めを行うので、特に多段中空パイプ１８が覆工空間２３から撤去した後に再利用可能なことから、棒状バイブレータを案内するＬ型のアングル等のガイドレールを、トンネル覆工用型枠によるスパンの略全長に亘って予め設置しておく方法と比較して、簡易な方法によって材料や施工に多くの無駄を生じることなく、効率良く覆工コンクリート１１ａを締固めてゆくことが可能になる。これによって、十分な締固めがなされた、品質が良く表面の仕上りが良好な覆工コンクリート１１ａを容易に得ることが可能になる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、多段中空パイプ１８を３分割する第１中空パイプ１７ａ、第２中空パイプ１７ｂ、及び第３中空パイプ１７ｃを、バイブレータケーブル２１の牽引によって各々妻型枠１６側に移動させながら先端の棒状バイブレータ２０によってコンクリートの締固めを行うので、各中空パイプ１７ａ，１７ｂ，１７ｃを移動させる際の、バイブレータケーブル２１の牽引による引抜抵抗が、分割することなく既設覆工コンクリート１５に近接する部分まで連続してコンクリート中に埋入した中空パイプやバイブレータケーブルを１度に引抜く場合と比較して、例えば１／３程度の引抜抵抗となるので、覆工空間２３の全長に亘ってコンクリートを充填打設した後に棒状バイブレータ２０を移動させつつコンクリートを締固める際の引抜抵抗を効果的に軽減して、棒状バイブレータ２０をスムーズに移動させることが可能になる。
【００３７】
ここで、コンクリートと中空パイプとの付着力をｆkgf／cm2とした場合、引抜抵抗力を（各パイプの外周面積）×（付着力）とすると、外径５．６ｃｍ、長さ３．０ｍの第１中空パイプ１７ａの最大引抜抵抗力は５２．８ｆkgf／cm2、外径６．６ｃｍ、長さ３．０ｍの第２中空パイプ１７ｂの最大引抜抵抗力は６２．２ｆkgf／cm2、外径７．６ｃｍ、長さ３．０ｍの第３中空パイプ１７ｃの最大引抜抵抗力は７１．６ｆkgf／cm2となる。これに対して、一般の外径５．６ｃｍ、長さ９．０ｍの中空パイプ１７ａの全体を妻型枠からコンクリート中に埋入した際の最大引抜抵抗力は１５８．４６ｆkgf／cm2となる。このことから、第１中空パイプ１７ａ、第２中空パイプ１７ｂ、及び第３中空パイプ１７ｃに３分割して多段中空パイプ１８を構成することにより、バイブレータケーブル２１の牽引による引抜抵抗が大幅に軽減されることになり、本実施形態によって、棒状バイブレータ２０をコンクリート中でスムーズに移動できるようになることが確認される。
【００３８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、本発明は、山岳トンネル以外のその他のトンネルにおける覆工コンクリートを形成するべく採用することもできる。また、トンネル覆工用型枠の外周面との間に覆工空間を形成するトンネルの内周面は、吹き付けコンクリートによって覆われる地山の他、１次覆工を行った後のトンネル内周面による、２次覆工を行うための覆工面であっても良い。さらに、本発明によって締固められる覆工コンクリートは、トンネル冠部の覆工コンクリートである必要は必ずしもなく、例えばトンネルの側壁部や肩部、アーチ形状部分等に多段中空パイプを配置して、本発明を適用することもできる。さらにまた、多段中空パイプは、３本の中空パイプからなる多段中空パイプである必要は必ずしもなく、４本以上の中空パイプからなる多段中空パイプであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリート打設方法を含む覆工コンクリートの打設作業の作業手順を説明する、一部を断面図として示す略示側面図である。
【図２】本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリート打設方法の一作業工程を説明する略示断面図である。
【図３】本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリート打設方法の一作業工程を説明する略示断面図である。
【図４】図３のＡ部拡大断面図である。
【図５】本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリート打設方法の一作業工程を説明する略示断面図である。
【図６】本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリート打設方法の一作業工程を説明する略示断面図である。
【図７】バイブレータケーブルの拡大断面図である。
【図８】本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリート打設方法において用いる多段中空パイプと一般の中空パイプの最大引抜抵抗力を比較して示すチャートである。
【図９】（ａ）はコンクリート覆工用型枠をトンネルの内周面に沿って設置した状態を説明するトンネル軸方向から見た断面図、（ｂ）は同側面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、従来のトンネル覆工コンクリート打設方法の作業手順を説明する、一部を断面図として示す側面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０ トンネル覆工用型枠
１１ 覆工コンクリート
１１ａ 冠部の覆工コンクリート
１２ トンネル
１３ トンネルの冠部
１５ 既設覆工コンクリート
１５ａ 既設覆工コンクリートの端面
１６ 妻型枠
１７ａ 第１中空パイプ
１７ｂ 第２中空パイプ
１７ｃ 第３中空パイプ
１８ 多段中空パイプ
１９ バイブレータケーブル
２０ 棒状バイブレータ
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 係止スリーブ
２２ 覆工面
２３ 覆工空間
２４ コンクリート打設孔
２５ コード巻取り装置
２６ 係止突起
Ｘ トンネルの軸方向（掘進方向）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル覆工用型枠を用いて覆工コンクリートを形成するトンネル覆工コンクリート打設方法において、
既に形成された既設覆工コンクリートの端面と妻型枠とによって挟まれる、前記トンネル覆工用型枠の外周面とトンネル内周の覆工面との間の覆工空間に、外径の異なる複数の中空パイプからなり、外径の小さな方の中空パイプを外径の大きな方の中空パイプに順次スライド可能に挿入して全体の長さを伸縮可能とした多段中空パイプを、外径の小さな方の中空パイプを前記既設覆工コンクリート側に配設してトンネルの軸方向に伸ばした状態で取り付けると共に、棒状バイブレータを多段中空パイプの前記既設覆工コンクリート側の端部から飛び出させて配設し、且つ該棒状バイブレータの後端部分に後続するバイブレータケーブルを、前記多段中空パイプに内挿して前記妻型枠側に延設させ、当該妻型枠を貫通させて配設することにより前記妻型枠の外側から牽引可能とし、
前記覆工空間にコンクリートを充填打設すると共に、前記棒状バイブレータを振動させながら前記バイブレータケーブルを牽引して、当該バイブレータケーブルが最も外径の小さな第１中空パイプに前記棒状バイブレータを飛び出させたまま係止された状態から、前記第１中空パイプを、次に外径の大きな第２中空パイプに、当該第１中空パイプが前記第２中空パイプに係止されるまで挿入し、
さらに前記バイブレータケーブルを牽引して、前記第１中空パイプが挿入された前記第２中空パイプを、次に外径の大きな第３中空パイプに、当該第２中空パイプが前記第３中空パイプに係止されるまで挿入する工程を含み、
前記覆工空間に充填打設されたコンクリートを、外径の小さな方の中空パイプを外径の大きな方の中空パイプに順次挿入して多段中空パイプを収縮させながら、前記既設覆工コンクリート側の部分から前記妻型枠側に向けて締固めてゆくトンネル覆工コンクリート打設方法。
【請求項２】
前記バイブレータケーブルは、前記棒状バイブレータを前記多段中空パイプの前記既設覆工コンクリート側の端部から直線状に飛び出させた状態で、前記第１中空パイプの前記第２中空パイプ側の基端部において前記第１中空パイプに係止される請求項１に記載のトンネル覆工コンクリート打設方法。
【請求項３】
前記覆工空間は、トンネル冠部の覆工空間である請求項１又は２に記載のトンネル覆工コンクリート打設方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のトンネル覆工コンクリート打設方法に用いるトンネル覆工コンクリート打設構造であって、
既に形成された既設覆工コンクリートの端面と妻型枠とによって挟まれる、前記トンネル覆工用型枠の外周面とトンネル内周の覆工面との間の覆工空間に、外径の異なる複数の中空パイプからなり、外径の小さな方の中空パイプを外径の大きな方の中空パイプに順次スライド可能に挿入して全体の長さを伸縮可能とした多段中空パイプを、外径の小さな方の中空パイプを前記既設覆工コンクリート側に配設してトンネルの軸方向に伸ばした状態で取り付けると共に、棒状バイブレータを多段中空パイプの前記既設覆工コンクリート側の端部から飛び出させて配設し、且つ該棒状バイブレータの後端部分に後続するバイブレータケーブルを、前記多段中空パイプに内挿して前記妻型枠側に延設させ、当該妻型枠を貫通させて配設することにより前記妻型枠の外側から牽引可能としたトンネル覆工コンクリート打設構造。
【請求項１】
トンネル覆工用型枠を用いて覆工コンクリートを形成するトンネル覆工コンクリート打設方法において、
既に形成された既設覆工コンクリートの端面と妻型枠とによって挟まれる、前記トンネル覆工用型枠の外周面とトンネル内周の覆工面との間の覆工空間に、外径の異なる複数の中空パイプからなり、外径の小さな方の中空パイプを外径の大きな方の中空パイプに順次スライド可能に挿入して全体の長さを伸縮可能とした多段中空パイプを、外径の小さな方の中空パイプを前記既設覆工コンクリート側に配設してトンネルの軸方向に伸ばした状態で取り付けると共に、棒状バイブレータを多段中空パイプの前記既設覆工コンクリート側の端部から飛び出させて配設し、且つ該棒状バイブレータの後端部分に後続するバイブレータケーブルを、前記多段中空パイプに内挿して前記妻型枠側に延設させ、当該妻型枠を貫通させて配設することにより前記妻型枠の外側から牽引可能とし、
前記覆工空間にコンクリートを充填打設すると共に、前記棒状バイブレータを振動させながら前記バイブレータケーブルを牽引して、当該バイブレータケーブルが最も外径の小さな第１中空パイプに前記棒状バイブレータを飛び出させたまま係止された状態から、前記第１中空パイプを、次に外径の大きな第２中空パイプに、当該第１中空パイプが前記第２中空パイプに係止されるまで挿入し、
さらに前記バイブレータケーブルを牽引して、前記第１中空パイプが挿入された前記第２中空パイプを、次に外径の大きな第３中空パイプに、当該第２中空パイプが前記第３中空パイプに係止されるまで挿入する工程を含み、
前記覆工空間に充填打設されたコンクリートを、外径の小さな方の中空パイプを外径の大きな方の中空パイプに順次挿入して多段中空パイプを収縮させながら、前記既設覆工コンクリート側の部分から前記妻型枠側に向けて締固めてゆくトンネル覆工コンクリート打設方法。
【請求項２】
前記バイブレータケーブルは、前記棒状バイブレータを前記多段中空パイプの前記既設覆工コンクリート側の端部から直線状に飛び出させた状態で、前記第１中空パイプの前記第２中空パイプ側の基端部において前記第１中空パイプに係止される請求項１に記載のトンネル覆工コンクリート打設方法。
【請求項３】
前記覆工空間は、トンネル冠部の覆工空間である請求項１又は２に記載のトンネル覆工コンクリート打設方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のトンネル覆工コンクリート打設方法に用いるトンネル覆工コンクリート打設構造であって、
既に形成された既設覆工コンクリートの端面と妻型枠とによって挟まれる、前記トンネル覆工用型枠の外周面とトンネル内周の覆工面との間の覆工空間に、外径の異なる複数の中空パイプからなり、外径の小さな方の中空パイプを外径の大きな方の中空パイプに順次スライド可能に挿入して全体の長さを伸縮可能とした多段中空パイプを、外径の小さな方の中空パイプを前記既設覆工コンクリート側に配設してトンネルの軸方向に伸ばした状態で取り付けると共に、棒状バイブレータを多段中空パイプの前記既設覆工コンクリート側の端部から飛び出させて配設し、且つ該棒状バイブレータの後端部分に後続するバイブレータケーブルを、前記多段中空パイプに内挿して前記妻型枠側に延設させ、当該妻型枠を貫通させて配設することにより前記妻型枠の外側から牽引可能としたトンネル覆工コンクリート打設構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−５７２１１（Ｐ２００８−５７２１１Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３５１９９（Ｐ２００６−２３５１９９）
【出願日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【出願人】（０００１５８７２５）岐阜工業株式会社 (56)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【出願人】（０００１５８７２５）岐阜工業株式会社 (56)
【Ｆターム（参考）】
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