特開 2022-179985 覆工コンクリート打込方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022179985

(43)【公開日】2022-12-06

(54)【発明の名称】覆工コンクリート打込方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/10 20060101AFI20221129BHJP

【ＦＩ】

E21D11/10 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021086844

(22)【出願日】2021-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(71)【出願人】

【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】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】谷村 浩輔

(72)【発明者】

【氏名】山本 将

(72)【発明者】

【氏名】木村 厚之

(72)【発明者】

【氏名】八木田 茂生

(72)【発明者】

【氏名】楠本 太

(72)【発明者】

【氏名】大久保 常秀

(72)【発明者】

【氏名】本田 秀雄

(72)【発明者】

【氏名】伊勢 善英

【テーマコード（参考）】

2D155

【Ｆターム（参考）】

2D155BA05

2D155BB02

2D155DA08

(57)【要約】

【課題】坑内仮設備に干渉せずに配置することができ、かつ周長の長いトンネルにも適用可能となる。
【解決手段】トンネル周方向に延在するコンクリート圧送管における複数の打込箇所毎に打込管４を介して配管切替部５を設け、配管切替部５で所定の打込管４に切り替えながら順次、コンクリートを打ち込む配管切替打込システム１Ａと、トンネル周方向に延在するガイドレール９２に打込ノズル９１を複数の打込箇所に対して順次、案内させて移動させながらコンクリートを打ち込むマニピュレータ式打込システム１Ｂと、複数の打込口のそれぞれに打込ノズルを固定し、順次、コンクリートを打ち込む固定式打込システム１Ｃと、のうち少なくとも２つのシステムをトンネル条件に合わせて任意に選定して組み合わせ、選定したシステムを覆工型枠８のトンネル周方向の所定範囲に配置して施工するようにした覆工コンクリート打込方法を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネル壁面の周方向に延在する覆工型枠を使用し、前記トンネル壁面と前記覆工型枠との間のコンクリート打込領域にコンクリートを打ち込んでトンネルの覆工を構築するための覆工コンクリート打込方法であって、
トンネル周方向に延在するコンクリート圧送管における複数の打込箇所毎に打込管を介して配管切替部を設け、該配管切替部で所定の前記打込管に切り替えながら順次、前記コンクリート打込領域にコンクリートを打ち込む配管切替打込システムと、
トンネル周方向に延在するガイドレールに打込ノズルを複数の打込箇所に対して順次、案内させて移動させながら前記コンクリート打込領域にコンクリートを打ち込むマニピュレータ式打込システムと、
複数の打込口のそれぞれに打込ノズルを固定し、順次、前記コンクリート打込領域にコンクリートを打ち込む固定式打込システムと、
のうち少なくとも２つのシステムをトンネル条件に合わせて任意に選定して組み合わせ、選定したシステムを前記覆工型枠のトンネル周方向の所定範囲に配置して施工するようにしたことを特徴とする覆工コンクリート打込方法。

【請求項2】

トンネル天端部には、前記固定式打込システムが設けられ、
トンネル側部には、前記配管切替打込システム及び前記マニピュレータ式打込システムのうち少なくとも一方が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の覆工コンクリート打込方法。

【請求項3】

前記トンネルは、上半３心円扁平大断面トンネルであって、
トンネル天端部には、前記固定式打込システムが設けられ、
トンネル側部のうち一方の第１側部には、前記配管切替打込システムが設けられ、
トンネル側部のうち他方の第２側部には、前記マニピュレータ式打込システムが設けられ、
前記第１側部及び前記トンネル天端部の少なくとも一方に、前記覆工型枠を通過する風管や連続ベルトコンベヤ等の延長設備を設けるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の覆工コンクリート打込方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、覆工コンクリート打込方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＮＡＴＭ工法により掘削されたトンネル壁面と覆工型枠との間の空隙にコンクリートを打ち込んでトンネルの覆工を構築するためのコンクリート打込装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、このようなコンクリート打込装置として、切羽側に設置される妻型枠においてトンネル周方向に複数の打込口を設け、これら複数の打込口に対して打込ノズルの切替えを自動で行いながら打ち込むマニピュレータ方式打込装置が採用されている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１０５０２９号公報

【特許文献2】特開２０２０－５６１９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述した特許文献１に示されるような従来のコンクリート打込装置では、以下のような問題があった。
すなわち、特許文献１のようなマニピュレータ方式の打込装置は、上半断面の左右方向にマニピュレータ可動配管の構造部の中心を設け、トンネル周方向に移動させる構成となっている。そのため、マニピュレータ可動配管の可動領域が掘削ずりを坑外に搬出する連続ベルトコンベヤや風管のスペースを侵してしまい、可動するマニピュレータ可動配管と連続ベルトコンベヤや風管等の坑内仮設備に干渉することから、構造上、マニピュレータ方式打込装置を設けることができないという問題があった。

【0005】

また、従来のマニピュレータ方式の打込装置のみを使用する覆工コンクリート打込方法では、例えば上半３心円扁平大断面トンネルに適用される場合において、型枠の周長が長くなることから、天端部のコンクリート打込みが構造上、困難となっていた。

【0006】

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、坑内仮設備に干渉せずに配置することができ、かつ周長の長いトンネルにも適用可能となる覆工コンクリート打込方法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】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明に係る覆工コンクリート打込方法は、トンネル壁面の周方向に延在する覆工型枠を使用し、前記トンネル壁面と前記覆工型枠との間のコンクリート打込領域にコンクリートを打ち込んでトンネルの覆工を構築するための覆工コンクリート打込方法であって、トンネル周方向に延在するコンクリート圧送管における複数の打込箇所毎に打込管を介して配管切替部を設け、該配管切替部で所定の前記打込管に切り替えながら順次、前記コンクリート打込領域にコンクリートを打ち込む配管切替打込システムと、トンネル周方向に延在するガイドレールに打込ノズルを複数の打込箇所に対して順次、案内させて移動させながら前記コンクリート打込領域にコンクリートを打ち込むマニピュレータ式打込システムと、複数の打込口のそれぞれに打込ノズルを固定し、順次、前記コンクリート打込領域にコンクリートを打ち込む固定式打込システムと、のうち少なくとも２つのシステムをトンネル条件に合わせて任意に選定して組み合わせ、選定したシステムを前記覆工型枠のトンネル周方向の所定範囲に配置して施工するようにしたことを特徴としている。

【0008】

本発明では、覆工型枠内を通過する連続ベルトコンベヤや風管等の坑内仮設備の配置や、覆工型枠の形状などのトンネル条件に合わせて、配管切替打込システムと、マニピュレータ式打込システムと、固定式打込システムとのうち少なくとも２つを任意に選定して組み合わせることが可能であるので、トンネル周方向の所定位置に好適に配置してコンクリートを打ち込むことができる。そのため、坑内仮設備に干渉せずに配置することができ、かつ周長の長いトンネルにも適用可能となる。

【0009】

また、本発明に係る覆工コンクリート打込方法は、トンネル天端部には、前記固定式打込システムが設けられ、トンネル側部には、前記配管切替打込システム及び前記マニピュレータ式打込システムのうち少なくとも一方が設けられていることを特徴としてもよい。

【0010】

また、本発明に係る覆工コンクリート打込方法は、前記トンネルは、上半３心円扁平大断面トンネルであって、トンネル天端部には、前記固定式打込システムが設けられ、トンネル側部のうち一方の第１側部には、前記配管切替打込システムが設けられ、トンネル側部のうち他方の第２側部には、前記マニピュレータ式打込システムが設けられ、前記第１側部及び前記トンネル天端部の少なくとも一方に、前記覆工型枠を通過する風管や連続ベルトコンベヤ等の延長設備を設けるようにしたことを特徴としてもよい。

【0011】

この場合、型枠の周長が長くなる上半３心円扁平大断面トンネルであっても、トンネル天端部に固定式打込システムを設け、一方の第１側部に配管切替打込システムを設け、他方の第２側部にマニピュレータ式打込システムを設けることで、従来、コンクリート打ち込みが困難となっていたトンネル天端部におけるコンクリート打ち込みを容易に行うことができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明の覆工コンクリート打込方法によれば、坑内仮設備に干渉せずに配置することができ、かつ周長の長いトンネルにも適用可能となる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態による覆工コンクリート打込方法を切羽側から見た正面図である。

【図2】配管切替打込システムを使用してコンクリートを打ち込む状態を示した側面図である。

【図3】配管切替打込システムの側面図である。

【図4】図３に示すＡ－Ａ線矢視図であって、配管切替打込システムを坑口側から見た正面図である。

【図5】配管切替打込システムの切替え状態を模式的に示した図であって、コンクリート打込時の状態を示す図である。

【図6】配管切替打込システムの切替え状態を模式的に示した図であって、打込み、排水管などの洗浄時の状態コンクリート打ち込み時の状態を示す図である。

【図7】配管切替打込システムの切替え状態を模式的に示した図であって、コンクリート打込時の状態を示す図である。

【図8】マニピュレータ式打込装置を使用してコンクリートを打ち込む状態を示した側面図である。

【図9】第２実施形態による覆工コンクリート打込方法を切羽側から見た正面図であって、図１に対応する図である。

【図10】第３実施形態による覆工コンクリート打込方法を切羽側から見た正面図であって、図１に対応する図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態による覆工コンクリート打込方法について、図面に基づいて説明する。

【0015】

図１に示すように、本実施形態の覆工コンクリート打込方法は、トンネル壁面１０の周方向に延在する覆工型枠８を使用し、ＮＡＴＭ工法により掘削されたトンネル壁面１０と覆工型枠８との間のコンクリート打込領域１０Ａに自動でコンクリートを打ち込んでトンネルの覆工コンクリート１１を構築するための施工装置である。

【0016】

覆工コンクリート打込方法としては、配管切替打込システム１Ａと、マニピュレータ式打込システム１Ｂと、固定式打込システム１Ｃと、のうち少なくとも２つ（本第１実施形態では３つ）をトンネル条件に合わせて任意に選定して組み合わせ、選定したシステム１Ａ、１Ｂ、１Ｃを覆工型枠８のトンネル周方向Ｘ２に配置して施工するようにしている。

【0017】

本実施形態によるトンネルは、上半３心円扁平大断面トンネルであって、トンネル天端部１００Ａには固定式打込システム１Ｃが設けられ、トンネル側部のうち一方（図１の紙面左側）の第１側部１００Ｂには配管切替打込システム１Ａが設けられ、トンネル側部のうち他方（図１の紙面右側）の第２側部１００Ｃにはマニピュレータ式打込システム１Ｂが設けられている。そして、覆工型枠８を通過する風管や連続ベルトコンベヤ等の延長設備（図示省略）は、第１側部１００Ｂ及びトンネル天端部１００Ａの少なくとも一方に設けられている。

【0018】

配管切替打込システム１Ａは、トンネル周方向Ｘ２に延在するコンクリート圧送管２に接続された複数の打込箇所に設けられる配管切替部５で打込管４に切り替えながら順次、コンクリート打込領域１０Ａにコンクリートを打ち込む構成となっている。

【0019】

マニピュレータ式打込システム１Ｂは、トンネル周方向Ｘ２に延在するガイドレール９２に打込ノズル９１を案内させて複数の打込箇所に対して順次、移動させながらコンクリート打込領域１０Ａにコンクリートを打ち込む構成となっている。

【0020】

固定式打込システム１Ｃは、複数の打込口８１のそれぞれに打込ノズル（図示省略）を固定し、順次、コンクリート打込領域１０Ａにコンクリートを打ち込む構成となっている。

【0021】

ここで、本実施形態で対象とするトンネル断面はアーチ型であり、底盤１２上のアーチ内周面に覆工が構築される。そして、コンクリートが打ち込まれるトンネル壁面１０には、必要に応じて吹付けコンクリート、ロックボルト、鋼製支保工等の支保が施されるとともに、防水シート（図示省略）が全面にわたって設けられている。

【0022】

打ち込まれるコンクリートとしては、例えば、流動性に優れ、材料分離がない中流動覆工コンクリートを用いることができる。

【0023】

ここで、コンクリートの打ち込みに使用される覆工型枠８において、トンネル長手方向に沿ったトンネル軸方向Ｘ１で切羽側（妻側ともいう）を切羽部とし、坑口側（既設覆工側、ラップ側ともいう）を坑口部とする。

【0024】

覆工型枠８は、トンネル軸方向Ｘ１から見てアーチ形状となっている。覆工型枠８は、トンネル軸方向Ｘ１に沿った所定長さに設けられ、切羽より後方位置（例えば１００ｍ後方の位置）で掘進と並行して覆工型枠８を切羽側に移動させながら、覆工型枠８とトンネル壁面１０との間のコンクリート打込領域１０Ａにコンクリートを打込することによって覆工コンクリートが構築される。このとき、覆工型枠８は直近で打ち込んだ既設覆工コンクリートの内周面の切羽側端部に対してオーバーラップさせて次に打込する箇所にセットされ、コンクリートの打ち込みが行われる。つまり、覆工型枠８を順次、切羽側に移動させて盛替えながら覆工コンクリート１１が構築される。
覆工型枠８は、トンネル壁面１０に対して一定の間隔をあけて対向するようにセットされる。そして、覆工型枠８における切羽側端部には、この切羽側端部に形成された開口を塞ぐ着脱可能な妻型枠８３が設けられている。

【0025】

妻型枠８３は、覆工型枠８と同様にアーチ型にトンネル周方向Ｘ２に沿って延び、覆工型枠８をセットした後に、覆工型枠８の切羽側端部に対して固定される。妻型枠８３を覆工型枠８に固定した状態で、コンクリート打込領域１０Ａの切羽側端部が妻型枠８３によって保持される。

【0026】

覆工型枠８は、トンネルの底盤１２上を自走可能な走行装置を備えた架台８６により内周側から支持され、架台８６に対して打込セット姿勢と脱型姿勢とを選択的に取り得るように設けられている。覆工型枠８の切羽部の内周面には、後述する打込管４が接続可能な複数（図１において１３箇所）の打込口８１（図１では符号４の箇所）がトンネル周方向Ｘ２に間隔をあけて設けられている。図２に示すように、打込口８１は、トンネル内空側に向けて開口し、トンネル内空側と前記コンクリート打込領域１０Ａとが連通する。打込口８１は、トンネル周方向Ｘ２にコンクリートの打ち込み単位である例えば５０ｃｍ～２ｍの間隔で設けられる。

【0027】

覆工型枠８の内周面には、所定の位置に複数の型枠バイブレータ（図示省略）が設けられている。型枠バイブレータは、稼働することにより覆工型枠８を介して打込領域１０Ａに打ち込まれたコンクリートに振動を与える。型枠バイブレータは、覆工型枠８のトンネル周方向Ｘ２及びトンネル軸方向Ｘ１に沿ってそれぞれ間隔をあけた適宜な位置に設けられる。

【0028】

覆工型枠８の内周面には、トンネル軸方向Ｘ１とトンネル周方向Ｘ２に沿って所定の間隔をあけて打込口８１が設けられている。打込口８１は、コンクリート打込時に打込ノズル８２が装着可能に設けられている。

【0029】

次に、配管切替打込システム１Ａの構成について図面を用いて詳細に説明する。
図２乃至図４に示すように、配管切替打込システム１Ａは、覆工型枠８のトンネル周方向Ｘ２に沿って配設されるコンクリート圧送管２と、コンクリート圧送管２に沿って覆工型枠８のトンネル周方向Ｘ２に沿って配設される排水管３と、覆工型枠８におけるトンネル周方向Ｘ２の打込口８１毎に設けられ、コンクリート圧送管２の所定位置で接続可能に接続され、打込口８１に打込ノズル８２を介して接続される打込管４と、打込管４及びコンクリート圧送管２が接続されるコンクリート打込位置Ｐ１（図５参照）と、打込管４及び排水管３が接続される排水位置Ｐ２（図６参照）とのいずれか一方に切替えて接続する配管切替装置５と、を備えている。

【0030】

図２に示すように、打込口８１には、この打込口８１を開閉する開閉シャッター８４が設けられている。開閉シャッター８４は、トンネル内空側に回動することで開閉される。打込口８１には、開閉シャッター８４が開いた状態で、曲り配管８５の一端が固定されている。曲り配管８５の他端には、打込管４の先端に設けられた打込ノズル８２が着脱可能に接続される。開閉シャッター８４は、コンクリートの打ち込み後に打込管４及び打込ノズル８２とともに曲り配管８５が取り外されたときに打込口８１を閉じる。

【0031】

打込口８１には、打込管４を洗浄するための洗浄水を噴射可能な図示しない洗浄装置が設けられていてもよい。このような洗浄装置を設けることで、コンクリート打ち込み後に打込ノズル８２を切り離した後、洗浄装置によって打込口８１、打込管４、及び打込ノズル８２を洗浄することができる。打込管４内を洗浄した洗浄水は、詳しくは後述するが、配管切替装置５を排水位置Ｐ２として打込管４を通過して排水管３から排水される。

【0032】

開閉シャッター８４が開いた状態で曲り配管８５に対して打込管４に設けられた打込ノズル８２を接続した後、打込管４が接続されている打込口８１からコンクリート打込領域１０Ａにコンクリートを打ち込む。所定の打込口８１における所定量のコンクリートの打ち込みが完了し、打込ノズル８２を曲り配管８５から離脱させた後、開閉シャッター８４が閉じられる。

【0033】

コンクリート圧送管２は、図２に示すように、覆工型枠８の妻型枠８３に沿ってトンネル周方向Ｘ２に略アーチ状に延在している。コンクリート圧送管２は、不図示のコンクリートポンプよりコンクリートが圧送され、妻型枠８３のトンネル周方向Ｘ２における一方の端部８３ａ（図１で左側下端）から他方の端部８３ｂ（図１で右側下端）まで配管されている。コンクリート圧送管２におけるトンネル周方向Ｘ２の複数の打込箇所Ｄ１、Ｄ２、…Ｄ１０には、それぞれ配管切替装置５が接続されている。

【0034】

コンクリート圧送管２は、図２乃至図４に示すように、配管切替装置５を挟んで上流側と下流側に分割されている。なお、以下の説明では、所定の配管切替装置５において、上流側に位置するコンクリート圧送管２を上流側圧送管２Ａとし、下流側に位置するコンクリート圧送管２を下流側圧送管２Ｂとする。上流側圧送管２Ａと下流側圧送管２Ｂとは、後述する配管切替装置５に設けられる連結管５２Ａ、５４Ａに接続可能に設けられている。連結管５２Ａ、５４Ａが接続した状態では、コンクリートが上流側圧送管２Ａから連結管５２Ａ、５４Ａを通じて下流側圧送管２Ｂに圧送される。

【0035】

排水管３は、図１に示すように、覆工型枠８の妻型枠８３に沿ってトンネル周方向Ｘ２に配設されているコンクリート圧送管２に並行して略アーチ状に延在している。排水管３は、末端部が妻型枠８３の上述した他方の端部８３ｂ近傍に位置している。排水管３は、主にコンクリート打ち込み後の打込ノズル８２や打込管４の洗浄水を排水する際に使用される。排水管３の末端部側を上流側としたときに、排水管３の下流側はトンネル内の排水設備に排水されるように配管されるか、あるいはトンネル内に配管されている排水管路（図示省略）に対して合流させて坑外に排水されるようになっている。

【0036】

排水管３は、図２及び図３に示すように、トンネル周方向Ｘ２の複数の打込箇所Ｄ１、Ｄ２、…Ｄ１０においてそれぞれ分岐した分岐排水管３１が設けられている。分岐排水管３１は、打込管４内を洗浄する際の排水位置Ｐ２（図６参照）において、配管切替装置５の後述する排水連結管５２Ｂ及び切替連結管５４Ｂに接続可能に設けられ、この排水連結管５２Ｂ及び切替連結管５４Ｂを介して打込管４に接続される。排水位置Ｐ２において分岐排水管３１が連結管５２Ｂ、５４Ｂを介して打込管４に接続した状態では、打込管４内の残留コンクリートや洗浄水が打込管４から連結管５２Ｂ、５４Ｂを通じて分岐排水管３１、そして排水管３を通じて坑外に排出される。

【0037】

打込管４は、一端の基端４ｂが配管切替装置５の後述する第２案内ガイド板５３に固定され、他端の先端４ａが打込ノズル８２を介して打込口８１に接続された状態で、妻型枠８３よりも切羽側に突出した状態で配管される。打込管４の先端４ａには、継手部４１によって打込ノズル８２が着脱可能に接続される。

【0038】

配管切替装置５は、図５に示すコンクリート打込位置Ｐ１と、図６に示す排水位置Ｐ２と、及びコンクリート打込位置Ｐ１と排水位置Ｐ２とは別の位置となる図７に示す退避位置Ｐ３と、に切替可能に設けられている。
コンクリート打込位置Ｐ１では、コンクリート圧送管２で圧送されるコンクリートが打込管４側に切り替わる。
退避位置Ｐ３において、コンクリート圧送管２が打込管４が設けられる位置より下流側に連続した状態となる。

【0039】

図２乃至図４に示すように、配管切替装置５は、第１案内ガイド板５１、第１スライド切替板５２、第２スライド切替板５４、および第２案内ガイド板５３をコンクリート圧送管２における上流側から下流側に向かう順に備えた構成となっている。

【0040】

第１案内ガイド板５１は、上流側圧送管２Ａの第１分割端２ａ、及び排水管３（分岐排水管３１）の一端を固定している。

【0041】

第２案内ガイド板５３は、下流側圧送管２Ｂの第２分割端２ｂ、及び打込管４の基端４ｂを固定している。

【0042】

第１スライド切替板５２は、第１案内ガイド板５１に案内されて板面方向でトンネル軸方向Ｘ１にスライドする。第１スライド切替板５２は、図５に示すコンクリート打込位置Ｐ１である非スライド位置Ｓ１０（図３参照）において第１案内ガイド板５１の上流側圧送管２Ａの第１分割端２ａに接続可能な第１コンクリート圧送連結管５２Ａと、図６に示す排水位置Ｐ２において第１案内ガイド板５１の排水管３（分岐排水管３１）の一端３ａに接続可能な排水連結管５２Ｂと、を備えている。

【0043】

第２スライド切替板５４は、第２案内ガイド板５３に案内されて板面方向でトンネル軸方向Ｘ１にスライドする。第２スライド切替板５４は、図５に示すように、コンクリート打込位置Ｐ１となるスライド位置Ｓ２１において、打込管４の基端４ｂ及び第１コンクリート圧送連結管５２Ａに接続可能で、かつ図６に示すように排水位置Ｐ２において打込管４の基端４ｂ及び排水連結管５２Ｂに接続可能な切替連結管５４Ｂと、図７に示すように退避位置Ｐ３において第１コンクリート圧送連結管５２Ａ及び下流側圧送管２Ｂの第２分割端２ｂに接続可能な第２コンクリート圧送連結管５４Ａと、を備えている。

【0044】

配管切替装置５には、第１スライド切替板５２と第２スライド切替板５４とをそれぞれ移動させる油圧ジャッキ等のスライド機構（図示省略）が設けられている。第１スライド切替板５２と第２スライド切替板５４とがコンクリート打込位置Ｐ１、排水位置Ｐ２、および退避位置Ｐ３となるように、かつ非スライド位置Ｓ１０、Ｓ２０およびスライド位置Ｓ１１、Ｓ２１となるように、スライド機構を制御する制御部（図示省略）が設けられている。

【0045】

次に、マニピュレータ式打込システム１Ｂについて図面を用いて詳細に説明する。
図１及び図８に示すように、マニピュレータ式打込システム１Ｂは、打込口８１に打込管９０を介して着脱可能な打込ノズル９１と、覆工型枠８の架台８６より切羽側に配置されトンネル周方向Ｘ２に沿って延在するガイドレール９２と、打込ノズル９１を備えてガイドレール９２に案内されるノズル移動装置９３と、コンクリートの打ち込み状態を検出するとともに、複数の打込口８１に対する打込ノズル９１の接続位置を切り替える制御部（図示省略）と、を備えている。

【0046】

図８に示すように、打込ノズル９１は、ノズル移動装置９３に搭載され、打込ノズル９１の基端部９１ｂがコンクリートの圧送ポンプ（図示省略）に繋がれている可動配管９４に接続されている。打込ノズル９１の先端部９１ａは、打込管９０の挿入口に着脱可能に挿入される。

【0047】

可動配管９４は、複数の関節部によって連結された多関節配管であって、配管切替え装置９５を備えている。可動配管９４は、覆工型枠８をトンネル軸方向Ｘ１におけるコンクリートの打込み対象の位置に設置した後、覆工型枠８に対して固定するようにして設置される。具体的に可動配管９４は、一端がノズル移動装置９３に搭載される打込ノズル９１の基端部９１ｂに接続され、他端が配管切替え装置９５と接続されている。可動配管９４は、切羽側から見て左右それぞれ１本ずつ設けられる。

【0048】

配管切り替え装置９５は、前記制御部からの制御信号に基づいて、複数の関節部によって配置される可動配管の一方に切り替えてコンクリートを排出する。
可動配管９４の関節部は、制御部から出力される制御指示に基づいて油圧制御されることで、各関節の姿勢が制御される。可動配管９４が駆動することで、各ノズル移動装置９３が、ガイドレール９２の外周面上をトンネル周方向Ｘ２に沿って移動する。これにより、打込ノズル９１は、複数の打込口８１のうち、いずれの打込口８１の近傍まで移動することができ、コンクリートを打ち込む位置を切り替えることができる。

【0049】

ガイドレール９２は、覆工型枠８の切羽側において、トンネル周方向Ｘ２に沿って設けられている。ガイドレール９２は、覆工型枠８を支持する架台８６の切羽側に固定されて支持されている。ガイドレール９２は、ノズル移動装置９３をトンネル周方向Ｘ２に移動させる。

【0050】

ノズル移動装置９３は、打込ノズル９１をガイドレール９２に沿って移動させることができ、コンクリート打込領域におけるコンクリート打込みを行うことができる。また、ノズル移動装置９３には、打込ノズル９１の打込管９０の挿入口への脱着させる前後スライド部が設けられている。この前後スライド部は、ノズル移動装置９３のトンネル軸方向Ｘ１（前後方向）に打込ノズル９１を延伸するように移動させる。

【0051】

次に、配管切替打込システム１Ａ及びマニピュレータ式打込システム１Ｂを使用してコンクリート打込領域１０Ａにコンクリートを打ち込む覆工コンクリート打込方法について、図面に基づいて具体的に説明する。
図２に示すように、配管切替打込システム１Ａにおいて、上述したように覆工型枠８のトンネル周方向Ｘ２に沿ってコンクリート圧送管２および排水管３を配設するとともに、コンクリート圧送管２の途中において、覆工型枠８のトンネル周方向Ｘ２に配置される複数の打込口８１のそれぞれの近傍に配管切替装置５を配置する。さらに、覆工型枠８の内周面に設けられている複数の打込口８１に打込ノズル８２を装着するとともに、それら打込ノズル８２に打込管４を接続しておく。

【0052】

先ず、コンクリート打込み方法に関して説明する。
図１に示すように、覆工型枠８をトンネル軸方向Ｘ１のうちコンクリートを打ち込む対象の位置まで移動させて配置する。次に、覆工型枠８の切羽側の端部に妻型枠８３を固定する。そして、コンクリートを打ち込む箇所の所定の覆工型枠８に設けられている各打込口８１を開閉シャッター８４により開放する。

【0053】

続いて、図５に示すように、前述した所定の打込口８１の近傍の配管切替装置５を前記制御部により操作してコンクリート打込位置Ｐ１とする。
具体的には、先ず第１案内ガイド板５１に設けられる第１スライド切替板５２はスライドさせずに非スライド位置Ｓ１０の状態のままとする。すなわち、第１スライド切替板５２において、第１コンクリート圧送連結管５２Ａが上流側圧送管２Ａに接続され、排水連結管５２Ｂが排水管３の分岐排水管３１に対して接続されていない状態となる。

【0054】

その後、第２スライド切替板５４を横スライドさせて切替連結管５４Ｂを打込管４の基端４ｂの継手部に接続するとともに、第２コンクリート圧送連結管５４Ａを第１コンクリート圧送連結管５２Ａから切り離された状態にする。このとき、配管切替装置５より下流側に位置する下流側圧送管２Ｂが第２コンクリート圧送連結管５４Ａから切り離された状態となり、上流側圧送管２Ａから下流側圧送管２Ｂにコンクリートが圧送されない状態となる。さらに、切替連結管５４Ｂの上流端は、第１コンクリート圧送連結管５２Ａに接続される。このようなコンクリート打込位置Ｐ１となったときに打ち込み準備が完了となり、不図示のコンクリート圧送ポンプを駆動してコンクリート圧送管２から打込管４を通じて打込口８１にコンクリートの打ち込みが行われる。

【0055】

ここで、上述した配管切替装置５をコンクリート打込位置Ｐ１にする配管切替動作、およびコンクリート打込み動作は、作業員が打ち込み開始の指示を操作部から入力する。そして、不図示の制御部では、操作部において打込み開始指示が入力されたことを検出すると、打込み処理を開始する。すなわち、制御部では、配管切替装置５でコンクリート打込位置Ｐ１となるように制御し、コンクリート打込み位置Ｐ１に切り替わったことが確認された後、自動的にコンクリート圧送管２からコンクリートが圧送され、打込管４を通じて打込ノズル８２から覆工型枠８の裏側のコンクリート打込領域１０Ａにコンクリートが打ち込まれるように制御する。そして、制御部では、所定量のコンクリートが打ち込まれたときにコンクリートの打ち込み（圧送）が停止するように制御される。

【0056】

なお、覆工型枠８の打込口８１に固定する打込管４は、覆工型枠８のセット時と脱型枠時に動くことになるため、覆工型枠８のフレームに固定する配管切替装置５との接続は、左右上下に数センチメートルだけ移動可能な図５～図７に示す打込み接続管４１を用いて接続する。
また、コンクリート打込み中は、コンクリートの打込み状況に応じて型枠バイブレータを使用してコンクリートに振動を与えて締め固める。

【0057】

次に、所定の打込口８１によるコンクリートの打ち込みが終了した後の打込管４の洗浄について具体的に説明する。先ず、コンクリートの打ち込みが完了したタイミングで、開閉シャッター８４により打込口８１を閉塞する。

【0058】

図６に示すように、コンクリートの打ち込みが完了した打込口８１の近傍の配管切替装置５をコンクリート打込位置Ｐ１から排水位置Ｐ２に切り替える。
具体的には、第１スライド切替板５２を第１案内ガイド板５１に案内させて横スライドさせて非スライド位置Ｓ１０からスライド位置Ｓ１１に移動する。すなわち、第１スライド切替板５２において、排水連結管５２Ｂが排水管３の分岐排水管３１に接続され、第１コンクリート圧送連結管５２Ａが上流側圧送管２Ａに対して接続されていない状態となる。さらに、第２スライド切替板５４においては、スライド位置Ｓ２１のままとする。このとき、第１コンクリート圧送連結管５２Ａと第２コンクリート圧送連結管５４Ａとは接続されているが、いずれも上流側圧送管２Ａおよび下流側圧送管２Ｂには接続されずに切り離された状態となる。また、切替連結管５４Ｂは、下流端が打込管４に接続されるとともに、上流端が排水連結管５２Ｂに接続された状態となる。これにより排水位置Ｐ２となったときに打込管４の洗浄の準備が完了となり、打込管４の先端４ａ（打込口８１側）から水を送り込んで排水管３を介して排水することで打込管４内を洗浄する。

【0059】

ここで、上述した配管切替装置５による排水位置Ｐ２とする配管切替動作、および水の送水動作は、作業員が洗浄開始の指示を操作部から入力する。そして、不図示の制御部では、操作部において洗浄開始指示が入力されたことを検出すると、洗浄処理を開始する。すなわち、制御部では、配管切替装置５で排水位置Ｐ２となるように制御し、排水位置Ｐ２に切り替わったことが確認された後、自動的に不図示の送水管から打込管４内に送水され、打込管４を通じて切替連結管５４Ｂおよび排水連結管５２Ｂを通じて排水管３に排水されるように制御する。そして、打込管４内の洗浄が完了となるときに前記送水管からの送水が停止するように制御される。

【0060】

次に、所定の打込口８１によるコンクリート打込みが終了した後の打込管４の洗浄が完了した後に、次の打込口８１でコンクリートの打込みをする際の打込み口切り替え動作について具体的に説明する。

【0061】

図７に示すように、洗浄が完了した打込口８１の近傍の配管切替装置５を排水位置Ｐ２から退避位置Ｐ３に切り替える。
具体的には、第１スライド切替板５２を第１案内ガイド板５１に案内させて横スライドさせてスライド位置Ｓ１１から非スライド位置Ｓ１０に戻す。そして、第２スライド切替板５４を第２案内ガイド板５３に案内させて横スライドさせてスライド位置Ｓ２１から非スライド位置Ｓ２０に戻す。すなわち、第１スライド切替板５２において、第１コンクリート圧送連結管５２Ａが上流側圧送管２Ａに対して接続された状態となり、排水連結管５２Ｂが排水管３の分岐排水管３１に対して切り離されて分離した状態となる。

【0062】

また、第２スライド切替板５４において、第２コンクリート圧送連結管５４Ａが第１コンクリート圧送連結管５２Ａおよび下流側圧送管２Ｂに接続され、切替連結管５２Ｂが排水連結管５３Ｂに連結され、打込管４は接続されずに切り離された状態となる。これにより退避位置Ｐ３となったときに上流側圧送管２Ａと下流側圧送管２Ｂとが一対のコンクリート圧送連結管５２Ａ、５４Ａによって連結された状態となって、当該配管切替装置５の下流側へコンクリートを圧送可能な状態となる。

【0063】

上述したように、覆工コンクリート打込方法では、複数の打込口８１毎にコンクリート圧送管２に沿ってトンネル周方向Ｘ２に間隔をあけて配置される配管切替装置５を順次、切り替えて、それぞれの配管切替装置５で上述したコンクリート打込位置Ｐ１、排水位置Ｐ２、退避位置Ｐ３を適宜切り替えて打ち込む方法となる。

【0064】

上述したように、本実施形態では、コンクリート圧送管２の途中において、覆工型枠８のトンネル周方向Ｘ２の複数の打込口８１のそれぞれの近傍に配管切替装置５が配置されているので、複数の打込口８１に打込ノズル８２を装着するとともに、打込ノズル８２に打込管４を接続し、打込管４の基端が打込口８１の近傍に配置される配管切替装置５の近傍に設け、打込する打込口８１に対応する配管切替装置５をコンクリート打込位置Ｐ１としてコンクリート圧送管２と打込管４とを接続してコンクリートを打込口８１側へ送り、打込ノズル８２よりコンクリート打込領域にコンクリートを打ち込むことができる。

【0065】

このように本実施形態では、コンクリート圧送管２の途中の位置に配管の切替移動量が小さな配管切替装置５を設ける構成であり、従来のような可動領域が大きなマニピュレータ方式の打込装置をトンネル周方向Ｘ２の全領域に使用する必要がなくなる。そのため、覆工型枠８内を通過する連続ベルトコンベヤや風管等の坑内仮設備に干渉させることなくコンクリート圧送管２や配管切替装置５を配置することができ、これら坑内仮設備を通過させる空間を十分に確保でき、かつ周長の長いトンネルにも適用可能となる。

【0066】

また、本実施形態では、コンクリートの打ち込みが終了した後、配管切替装置５を排水位置Ｐ２として排水管３と打込管４とを接続して打込管４の打込口８１側から水を送り込んで排水管３を介して排水することで打込管４内を清掃することができ、打込管４の洗浄にかかる作業効率を向上させることができる。
このように、本実施形態では、配管切替装置５を設けて、配管切替装置５をコンクリート打込時と洗浄時で制御することにより適宜切り替えることで、覆工コンクリートの自動施工が可能となる。

【0067】

また、本実施形態では、配管切替装置５を退避位置Ｐ３とすることで、この退避位置Ｐ３とした配管切替装置５の上流側と下流側に位置するコンクリート圧送管２が連通し、下流側にコンクリートを圧送することができる。このように配管切替装置５を退避位置Ｐ３とする作業のみで、この配管切替装置５よりも下流側の配管切替装置５を使用してコンクリート打込位置Ｐ１に切り替える作業を容易に行うことができる。

【0068】

さらに、本実施形態では、配管切替装置５において、コンクリート打込位置Ｐ１における第２スライド切替板５４を、打込管４の基端及び第１連結管に接続することで、コンクリート圧送管２から打込管４を通じて打込口８１にコンクリートの打ち込みを行うことができる。
そして、排水位置Ｐ２において、打込管４の基端及び第２連結管と第３連結管とを接続することで、打込管４が排水管３に繋がり、コンクリートの打ち込みに使用した打込管４内に流水する清掃した水を排水管３から排水することができる。
また、退避位置Ｐ３において、第１コンクリート圧送連結管５２Ａ及び下流側圧送管２Ｂの第２分割端に第４連結管を接続することにより、この退避位置Ｐ３となった配管切替装置５の上流側と下流側に位置するコンクリート圧送管２が連通し、コンクリート圧送管２を通じて下流側にコンクリートを圧送することができる。

【0069】

また、本実施形態では、制御部によってスライド機構を制御し、第１スライド切替板５２と第２スライド切替板５４を移動させることで、コンクリート打込位置Ｐ１と排水位置Ｐ２との切替え動作を容易に行うことができる。

【0070】

次に、上述した覆工コンクリート打込方法の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態では、図２及び図４に示すように、覆工型枠８内を通過する連続ベルトコンベヤや風管等の坑内仮設備の配置や、覆工型枠８の形状などのトンネル条件に合わせて、配管切替打込システム１Ａと、マニピュレータ式打込システム１Ｂと、固定式打込システム１Ｃとのうち少なくとも２つを任意に選定して組み合わせることが可能であるので、トンネル周方向Ｘ２の所定位置に好適に配置してコンクリートを打ち込むことができる。そのため、坑内仮設備に干渉せずに配置することができ、かつ周長の長いトンネルにも適用可能となる。

【0071】

上述のように本実施形態による覆工コンクリート打込方法では、連続ベルトコンベヤや風管等の坑内仮設備に干渉せずに配置することができ、かつ周長の長いトンネルにも適用可能となる利点がある。

【0072】

以上、本発明による覆工コンクリート打込方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、図９に示す第２実施形態のように、トンネル天端部に固定式打込システム１Ｃを設け、トンネル側部の両側部にマニピュレータ式打込システム１Ｂ、１Ｂを設けた組み合わせによる覆工コンクリート打込方法としてもよい。
また、図１０に示す第３実施形態のように、トンネル天端部に固定式打込システム１Ｃを設け、トンネル側部の両側部に配管切替装置５を備えた配管切替打込システム１Ａ、１Ａを設けた組み合わせによる覆工コンクリート打込方法としてもよい。

【0073】

さらに、上述した実施形態では、配管切替装置５の構成としてスライド方式の第１スライド切替板５２と第２スライド切替板５４を設けた構成としているが、このような構成に限定されることはない。要は、打込管４及びコンクリート圧送管２が接続されるコンクリート打込位置Ｐ１と、打込管４及び排水管３が接続される排水位置Ｐ２とのいずれか一方に切替えて接続する配管切替装置であればよいのであって、上述した実施形態のようにスライド方式であることに制限されることはない。例えば、コンクリート圧送管２の管軸を回転中心として回転する回転式の切替板を設けた配管切替装置を採用することも可能である。

【0074】

また、上述した実施形態では、覆工コンクリート打込装置１が切羽側（妻側）に設ける構成を一例として説明したが、例えばトンネルの勾配に応じてオーバーラップ側（坑口側）に覆工コンクリート打込装置１を設けるようにしてもよい。

【0075】

また、本実施形態では、第１スライド切替板５２と第２スライド切替板５４とがコンクリート打込位置Ｐ１と排水位置Ｐ２となるようにスライド機構を制御する制御部を設けた構成としているが、このような制御部を設けて制御することに限定されることはなく、手動操作によりコンクリート打込位置Ｐ１と排水位置Ｐ２を切り替えるようにしてもかまわない。

【0076】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

【符号の説明】

【0077】

１Ａ 配管切替打込システム
１Ｂ マニピュレータ式打込システム
１Ｃ 固定式打込システム
２ コンクリート圧送管
２Ａ 上流側圧送管
２Ｂ 下流側圧送管
３ 排水管
４ 打込管
５ 配管切替装置
８ 覆工型枠
９ マニピュレータ式打込装置
１０ トンネル壁面
１０Ａ コンクリート打込領域
３１ 分岐排水管
５１ 第１案内ガイド板
５２ 第１スライド切替板
５２Ａ 第１コンクリート圧送連結管
５３Ｂ 排水連結管
５３ 第２案内ガイド板
５４ 第２スライド切替板
５４Ａ 第２コンクリート圧送連結管
５４Ｂ 切替連結管
８１ 打込口
８２ 打込ノズル
Ｐ１ コンクリート打込位置
Ｐ２ 排水位置
Ｐ３ 退避位置
Ｓ１０、Ｓ２０ 非スライド位置
Ｓ１１、Ｓ２１ スライド位置
Ｘ１ トンネル軸方向
Ｘ２ トンネル周方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】