特許 6074218 トンネル冠部覆工コンクリート打設システム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6074218

(24)【登録日】2017年1月13日

(45)【発行日】2017年2月1日

(54)【発明の名称】トンネル冠部覆工コンクリート打設システム及び方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/10 20060101AFI20170123BHJP

【ＦＩ】

   E21D11/10 Z

【請求項の数】6

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2012-229991(P2012-229991)

(22)【出願日】2012年10月17日

(65)【公開番号】特開2014-80810(P2014-80810A)

(43)【公開日】2014年5月8日

【審査請求日】2015年6月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000158725

【氏名又は名称】岐阜工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078330

【弁理士】

【氏名又は名称】笹島 富二雄

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100087505

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 春之

(74)【代理人】

【識別番号】100167025

【弁理士】

【氏名又は名称】池本 理絵

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(74)【代理人】

【識別番号】100136227

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷 玲子

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100096769

【弁理士】

【氏名又は名称】有原 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100107319

【弁理士】

【氏名又は名称】松島 鉄男

(74)【代理人】

【識別番号】100114591

【弁理士】

【氏名又は名称】河村 英文

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 聡二

(74)【代理人】

【識別番号】100154298

【弁理士】

【氏名又は名称】角田 恭子

(74)【代理人】

【識別番号】100166268

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 祐

(74)【代理人】

【識別番号】100170379

【弁理士】

【氏名又は名称】徳本 浩一

(74)【代理人】

【識別番号】100161001

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 篤司

(74)【代理人】

【識別番号】100179154

【弁理士】

【氏名又は名称】児玉 真衣

(72)【発明者】

【氏名】竹市 篤史

(72)【発明者】

【氏名】花田 則昭

(72)【発明者】

【氏名】上田 一晴

(72)【発明者】

【氏名】近藤 啓二

(72)【発明者】

【氏名】坂井 吾郎

(72)【発明者】

【氏名】大久保 常秀

【審査官】 須永 聡

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭４８−０８８７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０２０６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−１１３１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５１−１０６３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０７９２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１２０３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２５４０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１６１２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−１５２０９９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ １１／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネル内周面とこれに相対させた型枠との間の覆工空間のうちトンネル冠部の覆工空間に覆工コンクリートを打設するシステムであって、
トンネル軸方向に沿って延在し先端部に吐出口を有するコンクリート打設管と、
前記コンクリート打設管の基端部側を支持し、前記コンクリート打設管の先端部をトンネル軸方向に前記トンネル冠部の覆工空間の外部から内部へ前進及び後退移動させることができる打設管送り装置と、
前記トンネル冠部の覆工空間の外部で、かつコンクリートの供給経路外にて、前記打設管送り装置の駆動系に、前記コンクリート打設管を介して前記打設管送り装置にかかる反力を検出するように取付けられ、前記コンクリート打設管に対しこれを後退させる方向にかかるコンクリートの充填圧力を検出する圧力センサと、
前記圧力センサにより検出されるコンクリートの充填圧力に応じて前記コンクリート打設管を後退移動させるように前記打設管送り装置を制御する制御装置と、
を含んで構成される、トンネル冠部覆工コンクリート打設システム。

【請求項2】

トンネル内周面とこれに相対させた型枠との間の覆工空間のうちトンネル冠部の覆工空間に覆工コンクリートを打設するシステムであって、
トンネル軸方向に沿って延在し先端部に吐出口を有するコンクリート打設管と、
前記コンクリート打設管の基端部側を支持し、前記コンクリート打設管の先端部をトンネル軸方向に前記トンネル冠部の覆工空間の外部から内部へ前進及び後退移動させることができる打設管送り装置と、
前記トンネル冠部の覆工空間の外部で、かつコンクリートの供給経路外にて、前記打設管送り装置のコンクリート打設管支持部に、前記コンクリート打設管を介して前記打設管送り装置にかかる反力を検出するように取付けられ、前記コンクリート打設管に対しこれを後退させる方向にかかるコンクリートの充填圧力を検出する圧力センサと、
前記圧力センサにより検出されるコンクリートの充填圧力に応じて前記コンクリート打設管を後退移動させるように前記打設管送り装置を制御する制御装置と、
を含んで構成される、トンネル冠部覆工コンクリート打設システム。

【請求項3】

前記制御装置は、前記圧力センサにより検出されるコンクリートの充填圧力が所定値を超えるごとに前記コンクリート打設管の後退移動させるように前記打設管送り装置を制御することを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のトンネル冠部覆工コンクリート打設システム。

【請求項4】

前記制御装置は、前記圧力センサにより検出されるコンクリートの充填圧力に応じて前記打設管送り装置による前記コンクリート打設管の後退移動量を決定することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のトンネル冠部覆工コンクリート打設システム。

【請求項5】

前記打設管送り装置は、台車に載置されてトンネル軸方向に延在する案内レール部材と、この案内レール部材に沿って移動可能で前記コンクリート打設管の基端部を支持する走行架台と、を含んで構成されることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のトンネル冠部覆工コンクリート打設システム。

【請求項6】

トンネル内周面とこれに相対させた型枠との間の覆工空間のうちトンネル冠部の覆工空間に覆工コンクリートを打設する方法であって、
トンネル軸方向に沿って延在し先端部に吐出口を有するコンクリート打設管の基端部側を支持して、前記コンクリート打設管の先端部をトンネル軸方向に前記トンネル冠部の覆工空間の外部から内部へ最前進位置まで前進移動させるステップと、
前記コンクリート打設管の最前進位置にて、覆工コンクリートの打設を開始した後、前記トンネル冠部の覆工空間の外部で、かつコンクリートの供給経路外に、前記コンクリート打設管を介して前記打設管送り装置にかかる反力を検出するように配置された圧力センサにより、前記コンクリート打設管に対しこれを後退させる方向にかかるコンクリートの充填圧力を検出しつつ、コンクリートの充填圧力に応じて前記コンクリート打設管を後退移動させるステップと、
を含んで構成される、トンネル冠部覆工コンクリート打設方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネル冠部に覆工コンクリートを打設するシステム及び方法に関する。言い換えれば、トンネル内周面とこれに相対させた型枠との間の覆工空間のうち、特にトンネル冠部（クラウン部、天端部）の覆工空間へのコンクリート打設技術に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば山岳トンネルにおいて、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工法としては、セントルと呼ばれるトンネル覆工用型枠を用いる工法が一般的に採用されている。

【0003】

ここで、トンネル内周面とこれに相対させた型枠との間の覆工空間のうち、左右のトンネル側壁部及びアーチ形状部については、型枠に設けられた検査窓を利用してコンクリートを流し込んで打設し、トンネル冠部については、型枠の天端部に設けられた投入口から吹上げ方式でコンクリートを打設している。

【0004】

特許文献１には、トンネル冠部の吹き上げ方式の打設技術として、トンネル冠部の覆工空間に、高い充填圧力でコンクリートを充填することにより、品質の良好な覆工コンクリートを得るためのトンネル覆工コンクリートの打設管理方法が開示されている。
これは、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トンネル冠部の覆工空間に、コンクリートを回転式の開閉蓋が取付けられたコンクリート投入口から圧入して打設する際に、圧力計を用いて前記トンネル冠部に充填されたコンクリートの圧力を管理する方法である。特に、前記圧力計を、前記トンネル覆工用型枠のトンネル冠部にトンネル軸方向に間隔をおいて複数配置し、これらにより計測される充填圧力状態が予め定められた状態となるまでコンクリートを圧送し、しかる後に圧送を停止している。

【0005】

特許文献２には、トンネル冠部の打設に用いるものではなく、左右のトンネル側壁部及びアーチ形状部の打設に用いるものであるが、移動式の打設装置が開示されている。
これは、トンネル内に配設される型枠にコンクリートを供給するコンクリート供給装置（可動供給管及び連結管）をトンネルの長手方向へ移動させる移送手段を備えている。ここで、可動供給管はトンネルの長手方向にレールに沿って移動し得るように車輪により支持されている。また、連結管は案内台に載置され、型枠の頂部にはこの案内台を支持する案内ローラがトンネルの長手方向へ並設されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９−１２７２３０号公報

【特許文献2】特開２０１２−１１２２００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

トンネル冠部を吹上げ方式で打設した場合、コンクリートの充填不足を生じやすい。また、配管により圧送されたコンクリートが型枠内に吐出された後に移動すると、材料分離（例えば、コンクリート中の比較的粒度の小さい骨材が先送りされて、比較的粒度の大きい骨材が手前に留まる等、打設中にフレッシュコンクリートの構成材料の分布が不均一となる現象）が生じる。材料分離の傾向はコンクリートの移動距離が長いほど顕著に現れる。材料分離が生じると、不均一による強度不足や、仕上がりの不良（色むら）の原因となる。

【0008】

これに対し、特許文献１に記載の技術は、圧力計を用いて充填圧力を管理するものであるが、あくまで吹き上げ式であるため、充填不足を生じやすい。また、コンクリート投入口の位置は一定であるため、コンクリート投入口から覆工空間へコンクリートが移動する際に材料分離が生じてしまう。

【0009】

また、特許文献１に記載の技術は、トンネル冠部におけるコンクリートの充填圧力を検出するため、型枠のトンネル冠部にトンネル軸方向に間隔をあけて複数の圧力計を配置している。このため、多数の圧力計を用意しなければならず、多数用意するためにコストがかかり、撤去作業等も必要となるので作業性の悪化を招く。しかも、多数用意しても、トンネル軸方向に連続的に検出することは困難で、充填状態の管理には限界がある。

【0010】

また、特許文献２に記載の技術は、トンネル冠部の打設用ではないが、これをトンネル冠部の打設に用いることも困難である。特許文献２に記載の技術は、左右のトンネル側壁部及びアーチ形状部の打設に用いるものであるため、コンクリート供給装置はトンネル冠部を移動するものの常に覆工空間内に位置している。このため、トンネル冠部の覆工空間内の全てに、コンクリートを打設することは困難である。

【0011】

本発明は、このような実状に鑑み、トンネル冠部の打設に最適なトンネル冠部覆工コンクリート打設システム及び方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明に係るトンネル冠部覆工コンクリート打設システムは、
トンネル軸方向に沿って延在し先端部に吐出口を有するコンクリート打設管と、
前記コンクリート打設管の基端部側を支持し、前記コンクリート打設管の先端部をトンネル軸方向に前記トンネル冠部の覆工空間の外部から内部へ前進及び後退移動させることができる打設管送り装置と、
前記トンネル冠部の覆工空間の外部で、かつコンクリートの供給経路外にて、前記打設管送り装置の駆動系に、又は、前記打設管送り装置のコンクリート打設管支持部に、前記コンクリート打設管を介して前記打設管送り装置にかかる反力を検出するように取付けられ、前記コンクリート打設管に対しこれを後退させる方向にかかるコンクリートの充填圧力を検出する圧力センサと、
前記圧力センサにより検出されるコンクリートの充填圧力に応じて前記コンクリート打設管を後退移動させるように前記打設管送り装置を制御する制御装置と、
を含んで構成される。

【0013】

本発明に係るトンネル冠部覆工コンクリート打設方法は、
トンネル軸方向に沿って延在し先端部に吐出口を有するコンクリート打設管の基端部側を支持して、前記コンクリート打設管の先端部をトンネル軸方向に前記トンネル冠部の覆工空間の外部から内部へ最前進位置まで前進移動させるステップと、
前記コンクリート打設管の最前進位置にて、覆工コンクリートの打設を開始した後、前記トンネル冠部の覆工空間の外部で、かつコンクリートの供給経路外に、前記コンクリート打設管を介して前記打設管送り装置にかかる反力を検出するように配置された圧力センサにより、前記コンクリート打設管に対しこれを後退させる方向にかかるコンクリートの充填圧力を検出しつつ、コンクリートの充填圧力に応じて前記コンクリート打設管を後退移動させるステップと、
を含んで構成される。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、打設管の吐出口を打設部の直近へ移動させて打設することができ、充填不足を低減することができる。また、打設中のコンクリートの移動を抑制でき、その結果として、コンクリートの材料分離を低減できる。

【0015】

また、圧力センサは、打設管送り装置の駆動系又はコンクリート打設管支持部に、コンクリート打設管を介して打設管送り装置にかかる反力を検出するように取付けられて、コンクリート打設管に対しこれを後退させる方向にかかるコンクリートの充填圧力を検出するため、１つの圧力センサで、充填圧力を連続的に検出することができる。
従って、コンクリートの充填圧力を常時検出でき、充填状態の管理が容易となる。これにより、充填不足の低減と同時に、均一な品質のコンクリートの打設が可能となる。
また、トンネル冠部の覆工空間の外部にてコンクリートの充填圧力を検出することができ、打設されるコンクリートの影響を受けることなく、安定的に充填圧力を検出することができる。また、配線の引き回しや信号処理等が容易となる。

【0016】

そして特に、この圧力センサにより検出されるコンクリートの充填圧力に応じてコンクリート打設管を後退移動させるように打設管送り装置を制御することにより、すなわち、コンクリート打設管によりコンクリートを打設して十分な充填圧力が検出されたならコンクリート打設管を後退移動させるような制御を行うことにより、トンネル軸方向に均一かつ十分な充填圧力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係るトンネル冠部覆工コンクリート打設システムを示すトンネルの側面図

【図2】同上システムを示す切羽側（妻側）から見たトンネルの断面図

【図3】同上システムを示すトンネルの平面図

【図4】同上システムでの打設管の引き抜き状態を示すトンネルの側面図

【図5】打設管送り装置の要部拡大側面図

【図6】打設管送り装置側の配管支持部材の具体例を示す図

【図7】型枠側の配管支持部材の具体例を示す図

【図8】型枠側の配管支持部材の配置を示すトンネル冠部の側面図

【図9】型枠側の配管支持部材の穴埋め状態を示す図

【図10】妻板部の正面図

【図11】妻板部の断面図

【図12】圧力センサの拡大図

【図13】制御系の概略図

【図14】制御内容を示すフローチャート

【図15】本発明の他の実施形態として圧力センサの他の配置例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るトンネル冠部覆工コンクリート打設システムを示すトンネルの側面図であり、図の左側が坑口側（覆工空間ラップ側）、図の右側が切羽側（覆工空間妻側）である。また、「前後」というときは、覆工空間へのコンクリート打設管の挿入方向（妻側からラップ側へ挿入）で見て、ラップ側（図の左側）を前側、妻側（図の右側）を後側とする。図２は同上システムを示す切羽側（妻側）から見たトンネルの断面図、図３は同上システムを示すトンネルの平面図である。また、図４は同上システムでの打設管の引き抜き状態を示すトンネルの側面図である。

【0019】

本実施形態のトンネルは山岳トンネルであり、トンネル内周面１は、発破掘削でのトンネル掘削後、吹き付けコンクリート等により一次支保されている。そして、このトンネル内周面１に相対させて型枠２をセットし、トンネル内周面１と型枠２との間に覆工コンクリート打設用の覆工空間３を形成している。型枠２のセットには、トンネル底部（インバート）４に敷設されたレール５上を移動可能なガントリー車６が用いられる。

【0020】

型枠２は、「覆工セントル」とも呼ばれ、トンネル軸方向に所定幅（例えば１．５ｍ）を有する型枠部材をトンネル軸方向に複数（例えば７個）連結し、１スパン（例えば１０．５ｍ）として構成される。尚、各型枠部材は周方向に適宜分割されており、組み合わせて使用される。

【0021】

図では、トンネル軸方向に７個の型枠部材２Ａ〜２Ｇにより１スパンの型枠２が構成され、トンネル内周面１と１スパンの型枠２（２Ａ〜２Ｇ）との間に覆工コンクリート打設用の覆工空間３が形成される。そして、この覆工空間３は、図２を参照し、左右のトンネル側壁部（トンネル側壁部の覆工空間）３Ａ、３Ａと、これに続く左右のアーチ形状部（アーチ形状部の覆工空間）３Ｂ、３Ｂと、中央のトンネル冠部（トンネル冠部の覆工空間）３Ｃとに大別することができる。このうち、左右のトンネル側壁部３Ａ、３Ａ及びアーチ形状部３Ｂ、３Ｂについては、ガントリー車６に装備されているコンクリート打設管（図示せず）を型枠２に設けられている適宜の検査窓（図示せず）から覆工空間３に挿入して、コンクリートを圧送することにより、コンクリートを打設する。その後に、本発明に係るトンネル冠部覆工コンクリート打設システムを用いて、トンネル冠部３Ｃにコンクリートを打設する。

【0022】

従って、本発明に係るトンネル冠部覆工コンクリート打設システムを用いて、トンネル冠部３Ｃにコンクリートを打設する際には、型枠部材２Ａ〜２Ｇより切羽側の型枠の覆工空間には、左右のトンネル側壁部３Ａ、３Ａ及びアーチ形状部３Ｂ、３Ｂからトンネル冠部３Ｃまで既にコンクリートが打設され、型枠部材２Ａ〜２Ｇの覆工空間３には、トンネル冠部３Ｃを除く、左右のトンネル側壁部３Ａ、３Ａ及びアーチ形状部３Ｂ、３Ｂに既にコンクリートが打設されているものとする。

【0023】

また、型枠部材２Ａ〜２Ｇの覆工空間３のトンネル軸方向の坑口側端部（ラップ側）は、既設コンクリート７により塞がれている。他方、型枠部材２Ａ〜２Ｇの覆工空間３のトンネル軸方向の切羽側端部（妻側）は、閉塞用の妻板８により塞がれている。

【0024】

本実施形態のトンネル冠部覆工コンクリート打設システムは、トンネル内周面１と型枠２（型枠部材２Ａ〜２Ｇ）との間の覆工空間３のうち、トンネル冠部（トンネル冠部の覆工空間）３Ｃに覆工コンクリートを打設するものであり、トンネル冠部用のコンクリート打設管１０と、打設管１０を移動させる打設管送り装置２０と、打設管送り装置２０を装備する台車４０と、打設管送り装置２０側で打設管１０の先端部側を支持する配管支持部材５０と、型枠２側で打設管１０の先端部側を支持する配管支持部材６０とを含んで構成される。

【0025】

コンクリート打設管１０は、トンネル軸方向に沿って延在する直管であり、先端部に吐出口を有している。打設管１０の基端部は、屈曲し、後述する打設管送り装置２０の走行架台２５に支持されている。打設管１０の基端部に接続されるコンクリート供給用配管については後述する。

【0026】

打設管送り装置２０は、トンネル冠部の覆工空間３Ｃの外部に配置されており、コンクリート打設管１０の基端部を支持し、コンクリート打設管１０の先端部をトンネル軸方向にトンネル冠部の覆工空間３Ｃの外部（妻側）から内部（ラップ側）へ前進及び後退移動させる。

【0027】

打設管送り装置２０は、台車４０上に装備される。
台車４０は、ガントリー車６の後方に配置されて、ガントリー車６と同じくトンネル底部４のレール５上を移動可能な、門型の車両であり、その天板４１上に打設管送り装置２０が装備される。また、門型の台車４０の内部空間には、ダンプトラック、ミキサー車などを通過させることができる。

【0028】

打設管送り装置２０は、台車４０の天板４１上に取付けられる前後一対の第１ベース２１、２１と、第１ベース２１、２１上に横方向（トンネル横断方向）に位置調整可能に取付けられる前後一対の第２ベース２２、２２と、第２ベース２２、２２上に立設される上下方向位置調整用の前後一対の伸縮ジャッキ２３、２３と、ジャッキ２３、２３の上端部に支持されて前後方向（トンネル軸方向）に延在する案内レール部材２４と、案内レール部材２４に沿って前後方向に移動可能な走行架台２５と、走行架台２５に取付けられてコンクリート打設管１０の基端部を保持するホルダ２６とを含んで構成される。

【0029】

図５は打設管送り装置２０の要部拡大側面図であり、案内レール部材２４、走行架台２５、ホルダ２６などが示されている。
案内レール部材２４の前端部付近及び後端部付近にはそれぞれスプロケット２７、２８が配置され、これらのスプロケット２７、２８にチェーン２９がエンドレスに巻き掛けられている。そして、チェーン２９の一箇所に走行架台２５が掛止されている。そして、後端部側のスプロケット２８の近傍にモータ３０が配置され、このモータ３０の出力軸によりベベルギア３１を介してスプロケット２８を回転駆動可能としている。

【0030】

従って、モータ３０により、スプロケット２８を回転させることで、チェーン２９を介して、走行架台２５を案内レール部材２４に沿って移動させることができ、また、モータ３０の正転により、走行架台２５を前進移動させ、モータ３０の逆転により、走行架台２５を後退移動させることができる。

【0031】

ここで、走行架台２５はホルダ２６を介してコンクリート打設管１０の基端部を支持している。従って、モータ３０による走行架台２５の前進又は後退移動に伴って、コンクリート打設管１０を前進又は後退移動させることができる。そして、コンクリート打設管１０の前進移動により、コンクリート打設管１０の先端部をトンネル冠部の覆工空間３Ｃ内へ挿入し、覆工空間３Ｃの最奥部（既設コンクリート７近傍）まで到達させることができる（図１参照）。そして、この状態から、コンクリート打設管１０の後退移動により、コンクリート打設管１０を覆工空間３Ｃから引き抜くことができる（図４参照）。

【0032】

また、図５に示されているように、走行架台２５を牽引するチェーン２９の途中にシリンダ型の圧力センサ３２を介在させてある。具体的には、走行架台２５と、その前側に掛止するチェーン２９ａ（スプロケット２７側）との間に、圧力センサ３２を介在させてある。コンクリート打設管１０により覆工空間３Ｃ内にコンクリートが打設されて、コンクリート打設管１０の先端部にコンクリートの充填圧力が作用すると、コンクリート打設管１０を介して走行架台２５に反力がかかり、スプロケット２７側のチェーン２９ａ、したがってシリンダ型の圧力センサ３２に引張力が作用する。従って、圧力センサ３２は、コンクリート打設管１０の先端部付近のコンクリート充填圧力を検出することができる。

【0033】

圧力センサ３２及び充填圧力の制御について更に詳しく説明する。
図１２は圧力センサ３２の拡大図である。圧力センサ３２はシリンダ３２ａとピストンロッド３２ｂとを有し、コンクリート充填圧力による引張力がシリンダ３２ａに作用すると、ピストンロッド３２ｂ側の油圧室が圧縮されて油圧が上昇し、この油圧変化が電気的信号に変換されて出力される。

【0034】

本実施形態の圧力センサ３２は、打設管送り装置２０に取付けられ、コンクリート打設管１０に対しこれを後退させる方向にかかるコンクリートの充填圧力を検出するものであり、より詳しくは、コンクリート打設管１０を介して打設管送り装置２０にかかる反力を検出すべく、打設管送り装置２０の駆動系に取付けられる。

【0035】

図１３は制御系の概略図である。圧力センサ３２の信号は、制御装置１００に入力されている。
制御装置１００は、圧力センサ３２により検出されるコンクリートの充填圧力に応じてコンクリート打設管１０を後退移動させるように打設管送り装置２０のモータ３０を制御する。

【0036】

次に打設管送り装置２０側でコンクリート打設管１０の先端部側を支持する配管支持部材５０について説明する。図６は打設管送り装置２０側の配管支持部材５０の具体例を示す図である。
打設管送り装置２０の案内レール部材２４には、その長手方向の複数箇所（例えば３箇所）に配管支持部材５０を取付可能である。

【0037】

配管支持部材５０は、図６に示されるように、コンクリート打設管１０を下方から支持する鼓状のローラ５１と、このローラ５１を回転自在に支承して上下に延びる支持体５２とを含んで構成され、支持体５２は案内レール部材２４に位置変更可能に取付けられる。ここで、支持体５２は、図６（ａ）のように案内レール部材２４より上方へ突出して、ローラ５１によりコンクリート打設管１０を支持する第１位置と、図６（ｂ）のように案内レール部材２４上から没して退避する第２位置とをとることができる。第２位置では案内レール部材２４上での走行架台２５の移動を妨げることがない。

【0038】

次に型枠２側でコンクリート打設管１０の先端部側を支持する配管支持部材６０について説明する。図７は型枠２側の配管支持部材６０の具体例を示す図である。
型枠２には、トンネル冠部におけるトンネル軸方向の複数箇所（例えば４箇所）に配管支持部材６０を取付可能である。

【0039】

配管支持部材６０は、中央の第１ロッド６１と、両側の第２及び第３ロッド６２、６３とを含んで構成され、それぞれ型枠２にその内周面側から取付けられる。

【0040】

第１ロッド６１は、その上端部に案内ローラ６４を回転自在に保持している。案内ロータ６４は、第１ロッド６１のロッド径より小さく、第１ロッド６１の軸方向に見たときに第１ロッド６１の径内に収まる大きさにしてある。
第１ロッド６１は、型枠２に設けた穴、具体的には型枠２の内周面側に固着した筒状体６５に下側から挿入されて、覆工空間３Ｃ内に進入し、上端部の案内ローラ６４でコンクリート打設管１０を支持する。

【0041】

第２及び第３ロッド６２、６３は、第１ロッド６１よりやや長い。第２及び第３ロッド６２、６３は、型枠２に設けた穴、具体的には型枠２の内周面側に固着した筒状体６６、６７に下側から挿入されて、覆工空間３Ｃ内に進入し、上端部は第１ロッド６１の案内ローラ６４により支持されるコンクリート打設管１０の左右に位置して、案内ローラ６４上からコンクリート打設管１０が脱落するのを防止する。

【0042】

第１ロッド６１は、筒状体６５と第１ロッド６１とを径方向に貫通する固定ピン６５ａにより固定される。ここで、第１ロッド６１には、ピン６５ａが貫通可能なピン穴が軸方向に複数設けられ、これらの選択により、覆工空間３Ｃ内への第１ロッド６１の進入位置を調整可能である。

【0043】

第２ロッド６２についても同様で、筒状体６６と第２ロッド６２とを径方向に貫通する固定ピン６６ａにより固定され、ピン穴の選択により、覆工空間３Ｃ内への第２ロッド６２の進入位置を調整可能である。
第３ロッド６３についても同様で、筒状体６７と第３ロッド６３とを径方向に貫通する固定ピン６７ａにより固定され、ピン穴の選択により、覆工空間３Ｃ内への第３ロッド６３の進入位置を調整可能である。

【0044】

図８は型枠２側の配管支持部材６０の配置を示す図である。この図からわかるように、第１ロッド６１と、第２及び第３ロッド６２、６３とは、トンネル軸方向の位置をずらしている。言い換えれば、筒状体６５と、筒状体６６、６７とは、トンネル軸方向の位置をずらしてある。幅方向の隙間を確保するためである。

【0045】

図９は型枠２側の配管支持部材６０の穴埋め状態を示す図である。この図からわかるように、第１〜第３ロッド６１〜６３を筒状体６５〜６７より抜き去った後に、筒状体６５〜６７の穴を穴埋め部材６５ｂ、６６ｂ、６７ｂにより塞ぐことができるようになっている。穴埋め部材６５ｂ、６６ｂ、６７ｂの固定も固定ピン６５ａ、６６ａ、６７ａにより行う。

【0046】

次に妻板８部の構成について説明する。図１０は妻板８部の正面図、図１１は妻板８部の断面図である。
覆工空間３Ｃの妻側を閉塞する妻板（妻型枠）８には、コンクリート打設管１０を貫通させる貫通孔７０が形成される。また、妻板８には、貫通孔７０に連なって案内管７１が取付けられる。案内管７１は、妻板８の貫通孔７０に連なって妻板８より覆工空間３Ｃの外部側に突出しており、コンクリート打設管１０を挿入し得る内径を有している。

【0047】

また、妻板８の貫通孔７０に対しては、貫通孔７０からコンクリート打設管１０を引き抜いたときに貫通孔７０を閉止可能なシャッター７３が設けられる。
シャッター７３は、妻板８の外面と案内管７１のフランジ部との間に設けられており、貫通孔７０を開閉する板状のスライドゲート７４と、このスライドゲート７４をスライド可能に案内する案内部材７５とから構成される。よって、案内部材７５は、妻板８の外面と案内管７１のフランジ部とから構成される。

【0048】

スライドゲート７４は手動で上下に移動可能である。下位置では、図１１（ａ）のように貫通孔７０（及び案内管７１）を開通させ、下側の係止部７７ａに係止させたロック部材７８により位置決めされる。上位置では、図１１（ｂ）のように貫通孔７０（及び案内管７１）を閉止し、上側の係止部７７ｂに係止させたロック部材７８により位置決めされる。

【0049】

次にコンクリート打設管１０へのコンクリート供給用配管について説明する。
図１〜図３を参照し、コンクリート打設管１０へのコンクリート供給用配管は、コンクリート打設管１０側から供給源側へ、第１連結管１１、第２連結管１２、第３連結管１３及び第４連結管１４を含んで構成される。

【0050】

コンクリート打設管１０の基端部は横方向に屈曲した後、下方向に屈曲し、下向きの第１連結部８１を形成している。
第１連結管１１は中間部が水平方向に配置され、一端側は上向きに屈曲して、前記第１連結部８１にてコンクリート打設管１０と回転自在に連結している。第１連結管１１の他端側は上向きに屈曲して、第２連結部８２を形成している。

【0051】

第２連結管１２は中間部が水平方向に配置され（第１連結管１１より高位置）、一端側は下向きに屈曲して、前記第２連結部８２にて第１連結管１１と回転自在に連結している。第２連結管１２の他端側は下向きに屈曲して、第３連結部８３を形成している。

【0052】

第３連結管１３は中間部が水平方向でかつ台車４０の長手方向に固定配置され（第２連結管１２より低位置）、一端側は上向きに屈曲して、前記第３連結部８３にて第２連結管１２と回転自在に連結している。第３連結管１３の他端側は下向きに屈曲して、台車４０の天板４１を貫通し、第４連結部８４を形成している。

【0053】

第４連結管１４は、第３連結管１３の第４連結部８４に連結されて門型の台車４０の内部空間へ延び、コンクリート供給源（図示せず）に接続される。

【0054】

従って、図３を参照し、走行架台２５の前進によるコンクリート打設管１０の前進時には、第２連結管１２が第３連結管１３との連結部（第３連結部８３）を中心として図示実線のように時計方向に回動し、これに追従して第２連結管１２とコンクリート打設管１０との間で第１連結管１１が変位する。

【0055】

また、走行架台２５の後退によるコンクリート打設管１０の後退時には、第２連結管１２が第３連結管１３との連結部（第３連結部８３）を中心として図３の点線示のように反時計方向に回動し、これに追従して第２連結管１２とコンクリート打設管１０との間で第１連結管１１が変位する。尚、図３の点線示の状態の側面図が図４である。

【0056】

これにより、走行架台２５の前進・後退によるコンクリート打設管１０の前進・後退を、第１及び第２連結管１１、１２の水平面内での変位により吸収することができる。

【0057】

次に本実施形態のトンネル冠部覆工コンクリート打設システムを用いたトンネル冠部覆工コンクリート打設方法について説明する。
トンネル冠部の覆工空間３Ｃに覆工コンクリートを打設する際は、図４の状態から、打設管送り装置２０のモータ３０を正転させて、スプロケット２８を回転させ、チェーン２９により案内レール部材２４上で走行架台２５を前進させる。そして、図１に示すように、走行架台２５の前進により、これに支持されているコンクリート打設管１０を前進させ、コンクリート打設管１０の先端部を妻板８部の案内管７１に挿入し、貫通孔７０を貫通させて、覆工空間３Ｃ内に進入させる。そして、最終的にはコンクリート打設管１０の先端部を覆工空間３Ｃの最奥部付近（既設コンクリート７近傍）まで到達させる。

【0058】

このとき、案内レール部材２４上で走行架台２５が前進する際は、案内レール部材２４上では、図４に示されるように配管支持部材５０によりコンクリート打設管１０を案内するが、走行架台２５の前進に伴って案内を終えた配管支持部材５０は、図１に示されるように案内位置から退避位置に付け替える。

【0059】

その一方、型枠２側では、覆工空間３Ｃ内でのコンクリート打設管１０の前進に伴って、型枠２に取付けられている配管支持部材６０を図４の状態から覆工空間３Ｃ内に突出させるように付け替えて、図１に示されるようにコンクリート打設管１０を案内するようにする。

【0060】

コンクリート打設管１０が最奥部まで移動した段階で、コンクリート供給源からコンクリートを圧送し、コンクリート打設管１０の先端部から吐出させて、トンネル冠部の覆工空間３Ｃへのコンクリートの打設を開始する。

【0061】

覆工空間３Ｃ内へのコンクリートの打設に伴って、コンクリート打設管１０の先端部付近のコンクリートの充填圧力が上昇すると、これが圧力センサ３２により検知される。すなわち、コンクリートの充填圧力がコンクリート打設管１０に作用し、コンクリート打設管１０を後退させようとする結果、走行架台２５を介してチェーン２９ａ（図５）に引張力がかかり、これがシリンダ型の圧力センサ３２により検知される。従って、コンクリートの充填圧力が所定値に達するごとに、モータ３０を僅かずつ逆転させて、コンクリート打設管１０を後退させることにより、所定の充填圧力で覆工コンクリートを打設することができる。

【0062】

図１４は制御装置１００（図１３）により実行される充填圧力制御のフローチャートであり、打設管送り装置２０によりコンクリート打設管１０を最前進位置まで移動させてコンクリートの打設を開始した後に実行される。

【0063】

Ｓ１では、圧力センサ３２の信号を読込んで、コンクリート打設管１０の先端部付近のコンクリートの充填圧力Ｐを検出する。

【0064】

Ｓ２では、検出されたコンクリートの充填圧力Ｐと予め定めた目標圧力（所定値）Ｐ０とを比較し、充填圧力Ｐが目標圧力Ｐ０を超えたか否かを判定する。
Ｐ＜Ｐ０の場合は、Ｓ１へ戻る。すなわち、打設管送り装置２０（モータ３０）によりコンクリート打設管１０を後退移動させることなく、コンクリートの打設を続け、充填圧力Ｐの検出（Ｓ１）と判定（Ｓ２）とを繰り返す。
Ｐ＞Ｐ０の場合は、Ｓ３、Ｓ４へ進む。

【0065】

Ｓ３では、コンクリート打設管１０の送り量（後退移動量）を決定する。そして、Ｓ４では、決定された送り量の分、打設管送り装置２０（モータ３０）を作動させて、コンクリート打設管１０を後退移動させる。すなわち、コンクリート打設管１０を後退移動させて、未充填の領域にコンクリートを打設する。そして、Ｓ１、Ｓ２へ戻って、充填圧力Ｐの検出（Ｓ１）と判定（Ｓ２）とを繰り返す。

【0066】

前記Ｓ３で決定する送り量（後退移動量）は一定値としてもよいが、充填圧力に応じて、例えば充填圧力の検出値−目標値（目標値からの超過量）に応じて、定めるようにしてもよい。また、単位時間当たりの送り量（後退移動量）を定めることにより、送り速度（後退移動速度）を定めることもできる。

【0067】

覆工空間３Ｃ内でのコンクリート打設管１０の後退に伴って、案内作用を終えた配管支持部材６０（第１〜第３ロッド６１、６２、６３）を覆工空間３Ｃから順次退出させ、筒状体６５〜６７の穴を穴埋め部材６５ｂ〜６７ｂで埋めることにより、コンクリート充填の邪魔にならないようにする。
その一方、案内レール部材２４の側では、配管支持部材５０を順次突出させて、コンクリート打設管１０に対する案内作用を発揮させる。

【0068】

最終的には、覆工空間３Ｃ内へのコンクリートの充填完了と共に、コンクリート打設管が覆工空間３Ｃ内から引き抜かれる。この際、図１１（ａ）→（ｂ）に示されるように、コンクリート打設管１０の先端部を妻板８の貫通孔７０から引き抜いて、案内管７１内に位置させた状態で、シャッター７３（スライドゲート７４）により妻板８の貫通孔７０を塞ぎ、しかる後に、コンクリート打設管１０を案内管７１から引き抜く。これにより、引き抜きによる妻板８近傍でのコンクリート充填圧力の低下を防止することができる。

【0069】

本実施形態によれば、コンクリート打設管１０の吐出口を打設部の直近へ移動させて打設することができ、充填不足を低減することができる。また、打設中のコンクリートの移動量を抑制でき、その結果として、コンクリートの材料分離を低減できる。

【0070】

また、圧力センサ３２は、打設管送り装置２０に取付けられて、コンクリート打設管１０に対しこれを後退させる方向にかかるコンクリートの充填圧力を検出するため、１つのセンサで充填圧力を連続的に検出することができる。

【0071】

従って、コンクリートの充填圧力（打設圧力）を常時検出することができ、これに基づいて打設圧力を所定の圧力に保つことが容易となる。これにより、充填不足の低減と同時に、均一な品質のコンクリートの打設が可能となる。尚、打設圧力が変動する場合は、硬化後のコンクリートの密度・強度が不均一となる。不均一なコンクリートはトンネル覆工体のように長大な連続構造物では弱点となり、ひび割れや肌落ちなどの原因となる。

【0072】

そして特に、この圧力センサ３２により検出されるコンクリートの充填圧力に応じてコンクリート打設管１０を後退移動させるように打設管送り装置２０を制御することにより、すなわち、コンクリート打設管１０によりコンクリートを打設して十分な充填圧力が検出されたならコンクリート打設管１０を後退移動させるような制御を行うことにより、トンネル軸方向に均一かつ十分な充填圧力を得ることができる。

【0073】

また、本実施形態によれば、圧力センサ３２により検出されるコンクリートの充填圧力Ｐが所定値Ｐ０を超えるごとにコンクリート打設管１０の後退移動させるように打設管送り装置２０を制御することにより、簡単な制御で、必要十分な充填圧力を得ることができる。

【0074】

また、本実施形態によれば、圧力センサ３２により検出されるコンクリートの充填圧力Ｐに応じて打設管送り装置２０によるコンクリート打設管１０の後退移動量を決定することにより、より高精度に充填圧力を制御することができる。

【0075】

また、本実施形態によれば、圧力センサ３２は、コンクリート打設管１０を介して打設管送り装置２０にかかる反力を検出するように、打設管送り装置２０の駆動系（走行架台２５の駆動系であるチェーン２９）に取付けられることにより、トンネル冠部の覆工空間３Ｃの外部にてコンクリートの充填圧力を検出することができる。従って、打設されるコンクリートの影響を受けることなく、安定的に充填圧力を検出することができる。また、配線の引き回しや信号処理等が容易となる。

【0076】

また、本実施形態によれば、打設管送り装置２０は、台車４０に載置されてトンネル軸方向に延在する案内レール部材２４と、この案内レール部材２４に沿って移動可能でコンクリート打設管１０の基端部を支持する走行架台２５と、を含んで構成されることにより、コンクリート打設管１０を確実に前進及び後退移動させることができる。

【0077】

次に本発明の他の実施形態について説明する。
図１５は本発明の他の実施形態として圧力センサの他の配置例を示す図である。本図には２つの圧力センサ９１、９２を示してあり、圧力センサ９１が他の配置例で、圧力センサ９２は参考例である。

【0078】

圧力センサ９１は、コンクリート打設管１０を介して打設管送り装置２０にかかる反力を検出するように、打設管送り装置２０のコンクリート打設管１０支持部に取付けられる。この例では、コンクリート打設管１０とこれを支持するホルダ２６との間に介装してあり、コンクリート打設管１０に対しこれを後退させる方向にコンクリート充填圧力がかかると、コンクリート打設管１０とホルダ２６との間の圧力センサ９１に圧縮力が作用し、これが電気的信号に変換される。尚、圧力センサ９１としては、ロードセルを用いることができる。

【0079】

このように、圧力センサ９１は、コンクリート打設管１０を介して打設管送り装置２０にかかる反力を検出するように、打設管送り装置２０のコンクリート打設管１０支持部（ホルダ２６）に取付けられることにより、トンネル冠部の覆工空間３Ｃの外部にてコンクリートの充填圧力を検出することができる。従って、前述の圧力センサ３２と同様に、打設されるコンクリートの影響を受けることなく、安定的に充填圧力を検出することができる。また、配線の引き回しや信号処理等が容易となる。

【0080】

圧力センサ９２は、コンクリート打設管１０の先端部（先端面）に取付けられ、コンクリート打設管１０に対しこれを後退させる方向にかかるコンクリートの充填圧力を検出する。尚、圧力センサ９２としては、ロードセルを用いることができる。

【0081】

このように、圧力センサ９２は、コンクリート打設管１０の先端部に取付けられることにより、コンクリート打設管１０の先端部付近のコンクリートの充填圧力を直接的に検出できるという利点がある。

【0082】

尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0083】

１ トンネル内周面
２ 型枠
２Ａ〜２Ｇ 型枠部材
３ 覆工空間
３Ａ トンネル側壁部（トンネル側壁部の覆工空間）
３Ｂ アーチ形状部（アーチ形状部の覆工空間）
３Ｃ トンネル冠部（トンネル冠部の覆工空間）
４ トンネル底部（インバート）
５ レール
６ ガントリー車
７ 既設コンクリート
８ 妻板
１０ コンクリート打設管
１１ 第１連結管
１２ 第２連結管
１３ 第３連結管
１４ 第４連結管
２０ 打設管送り装置
２１ 第１ベース
２２ 第２ベース
２３ ジャッキ
２４ 案内レール部材
２５ 走行架台
２６ ホルダ
２７、２８ スプロケット
２９ チェーン
３０ モータ
３１ ベベルギア
３２ 圧力センサ
４０ 台車
４１ 天板
５０ 配管支持部材
５１ ローラ
５２ 支持体
６０ 配管支持部材
６１ 第１ロッド
６２ 第２ロッド
６３ 第３ロッド
６４ 案内ローラ
６５、６６、６７ 筒状体
６５ａ、６６ａ、６７ａ 固定ピン
６５ｂ、６６ｂ、６７ｂ 穴埋め部材
７０ 貫通孔
７１ 案内管
７３ シャッター
７４ スライドゲート
７５ 案内部材
７７ａ、７７ｂ 係止部
７８ ロック部材
８１ 第１連結部
８２ 第２連結部
８３ 第３連結部
８４ 第４連結部
９１ 圧力センサ
９２ 圧力センサ
１００ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】