特開2023-157494インバート型枠製造装置、インバート施工システムおよびインバート施工方法
(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】P2023157494
(43)【公開日】2023-10-26
(54)【発明の名称】インバート型枠製造装置、インバート施工システムおよびインバート施工方法
(51)【国際特許分類】
E21D 11/10 20060101AFI20231019BHJP
【ＦＩ】
E21D11/10 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022067437
(22)【出願日】2022-04-15
(71)【出願人】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】古賀 快尚
(72)【発明者】
【氏名】丸山 修
(72)【発明者】
【氏名】宮本 真吾
(72)【発明者】
【氏名】木ノ村 幸士
(72)【発明者】
【氏名】臼井 達哉
(72)【発明者】
【氏名】田中 俊成
【テーマコード（参考）】
2D155
【Ｆターム（参考）】
2D155BA06
2D155BB02
2D155CA08
2D155DA01
(57)【要約】
【課題】トンネルのインバートの施工に関し、施工の手間を低減し、かつ、施工に要する人員の削減を可能とした、インバート型枠製造装置、インバート施工システムおよびインバート施工方法を提案する。
【解決手段】トンネル床付け面の上方に間隔をあけて設けられた一対の固定梁２１，２１と、一対の固定梁２１，２１に沿って移動可能に横架された可動梁２２と、可動梁２２に沿って移動可能に設けられたノズル２３と、ノズル２３に固化材を供給する固化材供給手段２４とを備えるインバート型枠製造装置２を利用してインバート用の型枠を製造する。
【選択図】図２
【解決手段】トンネル床付け面の上方に間隔をあけて設けられた一対の固定梁２１，２１と、一対の固定梁２１，２１に沿って移動可能に横架された可動梁２２と、可動梁２２に沿って移動可能に設けられたノズル２３と、ノズル２３に固化材を供給する固化材供給手段２４とを備えるインバート型枠製造装置２を利用してインバート用の型枠を製造する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トンネル床付け面に固化材を吐出してインバート用の型枠を製造するインバート型枠製造装置であって、
前記トンネル床付け面の上方に間隔をあけて設けられた一対の固定梁と、
前記一対の固定梁に沿って移動可能に横架された可動梁と、
前記可動梁に沿って移動可能に設けられたノズルと、
前記ノズルに固化材を供給する固化材供給手段と、を備えていることを特徴とする、インバート型枠製造装置。
前記トンネル床付け面の上方に間隔をあけて設けられた一対の固定梁と、
前記一対の固定梁に沿って移動可能に横架された可動梁と、
前記可動梁に沿って移動可能に設けられたノズルと、
前記ノズルに固化材を供給する固化材供給手段と、を備えていることを特徴とする、インバート型枠製造装置。
【請求項2】
前記可動梁に沿って移動可能に設けられた３Ｄスキャナをさらに備えていることを特徴とする、請求項１に記載のインバート型枠製造装置。
【請求項3】
請求項１または請求項２に記載のインバート型枠製造装置と、
前記型枠内にコンクリートを打設するコンクリート打設装置と、を備えるインバート施工システムであって、
前記コンクリート打設装置は、
前記一対の固定梁に沿って移動可能に横架された打設可動梁と、
前記打設可動梁に設けられた複数の打設ホースと、
前記打設ホースにコンクリートを供給するコンクリート供給手段と、
を備えていることを特徴とする、インバート施工システム。
前記型枠内にコンクリートを打設するコンクリート打設装置と、を備えるインバート施工システムであって、
前記コンクリート打設装置は、
前記一対の固定梁に沿って移動可能に横架された打設可動梁と、
前記打設可動梁に設けられた複数の打設ホースと、
前記打設ホースにコンクリートを供給するコンクリート供給手段と、
を備えていることを特徴とする、インバート施工システム。
【請求項4】
請求項１に記載のインバート型枠製造装置を利用したインバートの施工方法であって、
トンネル底部を掘削して床付けを行う工程と、
前記インバート型枠製造装置を設置する工程と、
前記インバート型枠製造装置を利用して、前記固化材を吐出して、横断型枠および縦断型枠を形成する工程と、
前記横断型枠および前記縦断型枠に囲まれた空間にコンクリートを打設する工程と、を備えていることを特徴とする、インバートの施工方法。
トンネル底部を掘削して床付けを行う工程と、
前記インバート型枠製造装置を設置する工程と、
前記インバート型枠製造装置を利用して、前記固化材を吐出して、横断型枠および縦断型枠を形成する工程と、
前記横断型枠および前記縦断型枠に囲まれた空間にコンクリートを打設する工程と、を備えていることを特徴とする、インバートの施工方法。
【請求項5】
請求項２に記載のインバート型枠製造装置を利用したインバートの施工方法であって、
トンネル底部を掘削して床付けを行う工程と、
前記インバート型枠製造装置を設置する工程と、
前記３Ｄスキャナを利用して、前記トンネル床付け面のスキャニングを行う工程と、
前記トンネル床付け面の形状と設計断面との差異を計算する工程と、
前記インバート型枠製造装置を利用して、前記差異に応じて前記固化材を吐出して、横断型枠および縦断型枠を形成する工程と、
前記横断型枠および前記縦断型枠に囲まれた空間にコンクリートを打設する工程と、を備えていることを特徴とする、インバートの施工方法。
トンネル底部を掘削して床付けを行う工程と、
前記インバート型枠製造装置を設置する工程と、
前記３Ｄスキャナを利用して、前記トンネル床付け面のスキャニングを行う工程と、
前記トンネル床付け面の形状と設計断面との差異を計算する工程と、
前記インバート型枠製造装置を利用して、前記差異に応じて前記固化材を吐出して、横断型枠および縦断型枠を形成する工程と、
前記横断型枠および前記縦断型枠に囲まれた空間にコンクリートを打設する工程と、を備えていることを特徴とする、インバートの施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、インバート型枠製造装置、インバート施工システムおよびインバート施工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
山岳トンネル（ＮＡＴＭ等）では、地山等級に応じて、標準支保パターンが変化し、インバートが有る区間と、インバートが無い区間とが生じる。図１にインバートを有するトンネルＴを示す。
インバートが有る区間では、覆工コンクリートＣ１とインバートコンクリートＣ２との接合部（ハンチ部Ｃ３）が断面曲線状に形成されているのが一般的である。このような断面曲線状のハンチ部Ｃ３（インバートの上端部）は、表面（コンクリート側の面）が曲面状に形成されたインバート用型枠を使用して施工する（例えば特許文献１参照）。また、インバートの施工は、坑口から切羽までの通路を確保するために、左右半断面ずつ施工を行うのが一般的である。
そのため、インバートの施工は、掘削により形成された床付け面Ｔｓに、褄型枠、縦断型枠およびインバート用型枠等の型枠を組み立てた後、コンクリートを打設することにより行う。このようなインバートの施工には、複数の作業員が必要である。また、型枠の組立は、手作業により行うのが一般的で、手間がかかる。
インバートが有る区間では、覆工コンクリートＣ１とインバートコンクリートＣ２との接合部（ハンチ部Ｃ３）が断面曲線状に形成されているのが一般的である。このような断面曲線状のハンチ部Ｃ３（インバートの上端部）は、表面（コンクリート側の面）が曲面状に形成されたインバート用型枠を使用して施工する（例えば特許文献１参照）。また、インバートの施工は、坑口から切羽までの通路を確保するために、左右半断面ずつ施工を行うのが一般的である。
そのため、インバートの施工は、掘削により形成された床付け面Ｔｓに、褄型枠、縦断型枠およびインバート用型枠等の型枠を組み立てた後、コンクリートを打設することにより行う。このようなインバートの施工には、複数の作業員が必要である。また、型枠の組立は、手作業により行うのが一般的で、手間がかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１６－０８４６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような観点から、本発明は、トンネルのインバートの施工に関し、施工の手間を低減し、かつ、施工に要する人員の削減を可能とした、インバート型枠製造装置、インバート施工システムおよびインバート施工方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前記課題を解決するために、本発明のインバート型枠製造装置は、トンネル床付け面に固化材を吐出してインバート用の型枠を製造するものであって、前記トンネル床付け面の上方に間隔をあけて設けられた一対の固定梁と、前記一対の固定梁に沿って移動可能に横架された可動梁と、前記可動梁に沿って移動可能に設けられたノズルと、前記ノズルに固化材を供給する固化材供給手段とを備えている。
また、本発明のインバートの施工方法は、トンネル底部を掘削して床付けを行う工程と、前記インバート型枠製造装置を設置する工程と、前記インバート型枠製造装置を利用して、前記固化材を吐出して、横断型枠および縦断型枠を形成する工程と、前記横断型枠および前記縦断型枠に囲まれた空間にコンクリートを打設する工程とを備えている。
このようなインバートの施工方法では、前記インバート型枠製造装置に加え、前記一対の固定梁に沿って移動可能に横架された打設可動梁と、前記打設可動梁に設けられた複数の打設ホースと、前記打設ホースにコンクリートを供給するコンクリート供給手段とを有するコンクリート打設装置を備えるインバート施工システムを使用するのが望ましい。
また、本発明のインバートの施工方法は、トンネル底部を掘削して床付けを行う工程と、前記インバート型枠製造装置を設置する工程と、前記インバート型枠製造装置を利用して、前記固化材を吐出して、横断型枠および縦断型枠を形成する工程と、前記横断型枠および前記縦断型枠に囲まれた空間にコンクリートを打設する工程とを備えている。
このようなインバートの施工方法では、前記インバート型枠製造装置に加え、前記一対の固定梁に沿って移動可能に横架された打設可動梁と、前記打設可動梁に設けられた複数の打設ホースと、前記打設ホースにコンクリートを供給するコンクリート供給手段とを有するコンクリート打設装置を備えるインバート施工システムを使用するのが望ましい。
【0006】
かかるインバート型枠製造装置およびインバート施工方法によれば、前後左右に移動するノズルから固化材を吐出して型枠を形成するため、手作業により型枠を組み立てる場合に比べて、簡易である。そのため、作業員の省人化が可能となる。
なお、前記インバート型枠製造装置は、前記可動梁に沿って移動可能に設けられた３Ｄスキャナをさらに備えていてもよい。前記インバート型枠製造装置が３Ｄスキャナを備えている場合には、前記３Ｄスキャナを利用して前記トンネル床付け面のスキャニングを行う工程と、前記トンネル床付け面の形状と設計断面との差異を計算する工程とを行い、前記差異に応じて前記固化材を吐出して、横断型枠および縦断型枠を形成すればよい。こうすることで、現地の形状に応じた型枠を簡易に形成できる。
なお、前記インバート型枠製造装置は、前記可動梁に沿って移動可能に設けられた３Ｄスキャナをさらに備えていてもよい。前記インバート型枠製造装置が３Ｄスキャナを備えている場合には、前記３Ｄスキャナを利用して前記トンネル床付け面のスキャニングを行う工程と、前記トンネル床付け面の形状と設計断面との差異を計算する工程とを行い、前記差異に応じて前記固化材を吐出して、横断型枠および縦断型枠を形成すればよい。こうすることで、現地の形状に応じた型枠を簡易に形成できる。
【発明の効果】
【0007】
本発明のインバート型枠製造装置、インバート施工システムおよびインバート施工方法によれば、トンネルのインバートの施工において、施工の手間を低減し、かつ、施工に要する人員を削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】インバートを有するトンネルを示す断面図である。
【図2】本実施形態のインバート型枠製造装置を示す平面図である。
【図3】インバート型枠製造装置を示す横断図である。
【図4】インバート型枠製造装置を示す縦断図である。
【図5】コンクリート打設装置を示す平面図である。
【図6】コンクリート打設装置を示す横断図である。
【図7】コンクリート打設装置を示す縦断図である。
【図8】本実施形態のインバートの施工方法の手順を示すフローチャートである。
【図9】床付け工程を示す横断図である。
【図10】ハンチ造成工程を示す横断図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本実施形態では、インバートを有するトンネルＴにおけるインバートの施工方法について説明する（図１参照）。本実施形態では、インバート施工システム１を利用して、インバート用の型枠を形成し、この型枠内にコンクリートを打設することによりインバートを形成する。型枠は、いわゆる３Ｄプリンタを利用して形成する。
インバート施工システム１は、インバート型枠製造装置２（図２～図４）とコンクリート打設装置３（図５～図７）とを備えている。
インバート型枠製造装置２は、トンネル床付け面Ｔｓに固化材を吐出することで、床付け面にインバート用の型枠を製造する装置である。図２～図４にインバート型枠製造装置２の概要を示す。図２に示すように、インバート型枠製造装置２は、一対の固定梁２１，２１と、可動梁２２と、ノズル２３と、固化材供給手段２４と、３Ｄスキャナ２５とを備えている。
インバート施工システム１は、インバート型枠製造装置２（図２～図４）とコンクリート打設装置３（図５～図７）とを備えている。
インバート型枠製造装置２は、トンネル床付け面Ｔｓに固化材を吐出することで、床付け面にインバート用の型枠を製造する装置である。図２～図４にインバート型枠製造装置２の概要を示す。図２に示すように、インバート型枠製造装置２は、一対の固定梁２１，２１と、可動梁２２と、ノズル２３と、固化材供給手段２４と、３Ｄスキャナ２５とを備えている。
【0010】
一対の固定梁２１，２１は、図２および図３に示すように、トンネル床付け面Ｔｓの上方において左右に間隔をあけて設けられている。一対の固定梁２１，２１は、ノズル２３および３Ｄスキャナ２５を支持するための架台の一部を構成している。本実施形態では、トンネル軸方向（Ｙ方向）に沿って、トンネル側部とトンネル中央部にそれぞれ固定梁２１を設けている。固定梁２１は、鋼材（本実施形態ではＨ形鋼）により構成されている。トンネル中央部に設けられた固定梁２１は、図３および図４に示すように、トンネル床付け面Ｔｓに立設された鋼材（例えば、Ｈ形鋼や溝型鋼）からなる支柱２１ａ，２１ａにより支持されている。本実施形態では、固定梁２１の両端部にそれぞれ支柱２１ａが設けられている。トンネル軸方向の端部に配設された支柱２１ａ，２１ａには、支持部材（ブラケット）２１ｂとして、鋼材（例えばチャンネル材）が固定されていて、固定梁２１は、支持部材２１ｂ上に固定されている。また、トンネル側部（図３において右側）に設けられた固定梁２１は、支保工に固定された支持部材（ブラケット）２１ｃ（例えば、チャンネル鋼）により支持されている。図３に示すように、左右に設けられた固定梁２１，２１は、同じ高さになるように設けられている。また、左右に配設された固定梁２１，２１は、両端部において横架された鋼材（例えばアングル材）からなる繋ぎ材２１ｄ、２１ｄにより連結されている。すなわち、固定梁２１，支柱２１ａ、支持部材２１ｂ，２１ｃおよび繋ぎ材２１ｄ、２１ｄを組み合わせることにより架台が形成されている。
【0011】
可動梁２２は、図３に示すように、一対の固定梁２１，２１に横架されている。可動梁２２は、一対の固定梁２１，２１に沿って移動可能である。すなわち、可動梁２２は、トンネル軸方向（Ｙ方向）に沿って移動可能である。可動梁２２は、Ｈ形鋼等の鋼材からなり、固定梁２１，２１を走行する走行車輪やローラー等の移動手段（図示せず）を介して固定梁２１，２１に横架されている。本実施形態では、固定梁２１の上下のフランジの間に可動梁２２の端部が移動手段とともに挿入されている。可動梁２２のトンネル軸方向への移動は、制御手段（図示せず）により制御する。
【0012】
ノズル２３は、可動梁２２に設けられている。ノズル２３は、可動梁２２に沿って移動可能である。すなわち、ノズル２３は、可動梁２２に沿ってトンネル横断方向（Ｘ方向）に移動するとともに、可動梁２２とともにトンネル軸方向（Ｙ方向）に沿って移動することで、平面視で施工範囲全体に移動可能である。また、ノズル２３は、可動梁２２に対して上下方向（Ｚ方向）に移動可能に設けられている。本実施形態のノズル２３は、可動梁２２のフランジに沿って走行する走行車輪やローラー等の移動手段（図示せず）により移動可能に構成されている。なお、ノズル２３のトンネル横断方向への移動（可動梁２２に沿った移動）および上下方向への移動は、制御手段（図示せず）により制御する。ノズル２３には、固化材供給手段２４から延設された固化材ホース２６が接続されている。ノズル２３は、固化材ホース２６を介して輸送された固化材を床付け面に向けて吐出する。
【0013】
固化材供給手段２４は、固化材ホース２６を介してノズル２３に固化材を供給する。固化材は、例えば、モルタルやコンクリート等の水硬性材料からなる。固化材供給手段２４は、ホッパー２４ａとコンクリートポンプ２４ｂとを備えている。アジデーター車を介して輸送されてホッパー２４ａに投入された固化材を、コンクリートポンプ２４ｂにより固化材ホース２６を介してノズル２３に圧送する。なお、本実施形態の固化材ホース２６は、トンネルの上部に設けられた滑車２６ａを介して、トンネル上部においてトンネル軸方向（Ｙ方向）に延設されて後、ノズル２３に接続されている。
【0014】
３Ｄスキャナ２５は、可動梁２２に沿って移動可能となるように、可動梁２２に設けられている。本実施形態の３Ｄスキャナ２５は、ノズル２３と一体またはノズル２３に添設されていて、ノズル２３とともに、可動梁２２に沿ってトンネル横断方向（Ｘ方向）に移動可能であり、かつ、可動梁２２とともにトンネル軸方向（Ｙ方向）に沿って移動可能である。３Ｄスキャナ２５による測定結果は、コンピュータ、タブレット、スマートホン等の端末（図示せず）に送信される。
【0015】
コンクリート打設装置３は、インバート型枠製造装置２により形成された型枠内にコンクリートを打設する。図５～図７にコンクリート打設装置３を示す。コンクリート打設装置３は、図５に示すように、打設可動梁３１と、打設ホース３２と、コンクリート供給手段３３と、バイブレータ３４とを備えている。
打設可動梁３１は、図５および図６に示すように、一対の固定梁２１，２１に沿って移動可能となるように、一対の固定梁２１，２１に横架されている。すなわち、打設可動梁３１は、トンネル軸方向（Ｙ方向）に沿って移動可能である。打設可動梁３１は、Ｈ形鋼等の鋼材からなり、固定梁２１，２１を走行する走行車輪やローラー等の移動手段（図示せず）を介して固定梁２１，２１に横架されている。本実施形態では、固定梁２１の上下のフランジの間に打設可動梁３１の端部が挿入されている。打設可動梁３１のトンネル軸方向への移動は、制御手段を介して自動的に行ってもよいし、人力により行ってもよい。本実施形態の打設可動梁３１は、型枠構築用の可動梁２２とは別に設けられており、可動梁２２の坑口側に配設されているが、打設可動梁３１は可動梁２２の切羽側に設けてもよい。
打設可動梁３１は、図５および図６に示すように、一対の固定梁２１，２１に沿って移動可能となるように、一対の固定梁２１，２１に横架されている。すなわち、打設可動梁３１は、トンネル軸方向（Ｙ方向）に沿って移動可能である。打設可動梁３１は、Ｈ形鋼等の鋼材からなり、固定梁２１，２１を走行する走行車輪やローラー等の移動手段（図示せず）を介して固定梁２１，２１に横架されている。本実施形態では、固定梁２１の上下のフランジの間に打設可動梁３１の端部が挿入されている。打設可動梁３１のトンネル軸方向への移動は、制御手段を介して自動的に行ってもよいし、人力により行ってもよい。本実施形態の打設可動梁３１は、型枠構築用の可動梁２２とは別に設けられており、可動梁２２の坑口側に配設されているが、打設可動梁３１は可動梁２２の切羽側に設けてもよい。
【0016】
打設ホース３２は、図５および図６に示すように、打設可動梁３１に設けられている。本実施形態では、複数の打設ホース３２，３２，…が任意の間隔をあけて打設可動梁３１に設けられている。打設ホース３２は、打設可動梁３１から吊架されている。打設ホース３２には、コンクリート供給手段３３から延設されたコンクリートホース３５が接続されている。また、本実施形態では、打設可動梁３１に複数のバイブレータ３４，３４，…が設けられている。
【0017】
コンクリート供給手段３３は、図５および図７に示すように、アジテータ―車等により輸送されたコンクリートを、コンクリートホース３５を介して複数の打設ホース３２，３２，…に供給する。コンクリート供給手段３３は、コンクリートポンプからなる。トンネル坑内に輸送されたコンクリートは、コンクリート供給手段３３（コンクリートポンプ）によりコンクリートホース３５を介して打設ホース３２に圧送されて、型枠４内（横断型枠４１と縦断型枠４２に囲まれた空間）に流し込まれる。コンクリートホース３５は、バルブ（図示せず）を介して打設ホース３２に接続されている。
【0018】
次に、インバート施工システム１を利用したインバートの施工方法について説明する。図８にインバートの施工方法の手順を示す。図８に示すように、インバートの施工方法は、床付け工程Ｓ１と、装置設置工程Ｓ２と、スキャニング工程Ｓ３と、誤差算出工程Ｓ４と、型枠形成工程Ｓ５と、打設工程Ｓ６と、ハンチ部造成工程Ｓ７とを備えている。本実施形態では、インバートの施工を、トンネル断面視で片側ずつ行うものとし、トンネル軸方向で１０．５ｍを１区間として施工を行う。
図９に床付け工程Ｓ１を示す。床付け工程Ｓ１は、図９に示すように、トンネル底部を掘削して床付けを行う（トンネル床付け面Ｔｓを形成する）工程である。トンネル底部の掘削は、バックホウ等の掘削機を利用して行う。掘削により発生した残土は、トラックやベルトコンベヤ等の輸送手段を利用して搬出する。施工範囲（掘削範囲）の端部には所定に勾配による法面Ｓを形成する。
図９に床付け工程Ｓ１を示す。床付け工程Ｓ１は、図９に示すように、トンネル底部を掘削して床付けを行う（トンネル床付け面Ｔｓを形成する）工程である。トンネル底部の掘削は、バックホウ等の掘削機を利用して行う。掘削により発生した残土は、トラックやベルトコンベヤ等の輸送手段を利用して搬出する。施工範囲（掘削範囲）の端部には所定に勾配による法面Ｓを形成する。
【0019】
装置設置工程Ｓ２は、インバート施工システム１を設置する工程である（図２～図４参照）。まず、固定梁２１，２１を設置する。装置設置工程Ｓ２では、まず、トンネル中央部に支柱２１ａを立設するとともに、支柱２１ａおよびトンネル側部に支持部材２１ｂ，２１ｃを設置する。次に、支持部材２１ｂ，２１ｃに固定梁２１を固定する。
続いて、固定梁２１，２１に、可動梁２２を横架するとともに、可動梁２２にノズル２３および３Ｄスキャナ２５を設置する。また、固定梁２１，２１に打設可動梁３１を横架するとともに、打設ホース３２，３２，…を打設可動梁３１に設置する。
続いて、固定梁２１，２１に、可動梁２２を横架するとともに、可動梁２２にノズル２３および３Ｄスキャナ２５を設置する。また、固定梁２１，２１に打設可動梁３１を横架するとともに、打設ホース３２，３２，…を打設可動梁３１に設置する。
【0020】
スキャニング工程Ｓ３は、トンネル床付け面のスキャニングを行う工程である。トンネル床付け面のスキャニングは、インバート型枠製造装置２の３Ｄスキャナ２５により行う。３Ｄスキャナ２５を可動梁２２に沿って移動させることでトンネル横断方向に移動させるとともに、可動梁２２を固定梁２１，２１に沿って移動させることにより３Ｄスキャナ２５をトンネル縦断方向に移動させる。こうすることで、インバートの施工範囲全体の測定（スキャン）を行う。測定結果は、コンピュータ等に送信される。このとき、打設可動梁３１は、固定梁２１の坑口側端部に配置しておく。
誤差算出工程Ｓ４は、現地状況に応じた型枠形状を再設計する工程である。再設計工程では、３Ｄスキャナ２５により測定したトンネル床付け面の形状と設計断面との差異（施工誤差）を計算し、現地状況に応じた固化材の吐出量（型枠の高さ）を算出する。その後、設計上のインバートの上面の位置に応じた型枠が成形できるように、ノズル２３の移動ルート（ＸＹＺ座標）の設定を行う。
誤差算出工程Ｓ４は、現地状況に応じた型枠形状を再設計する工程である。再設計工程では、３Ｄスキャナ２５により測定したトンネル床付け面の形状と設計断面との差異（施工誤差）を計算し、現地状況に応じた固化材の吐出量（型枠の高さ）を算出する。その後、設計上のインバートの上面の位置に応じた型枠が成形できるように、ノズル２３の移動ルート（ＸＹＺ座標）の設定を行う。
【0021】
型枠形成工程Ｓ５は、床付け面に型枠４を形成する工程である。型枠の形成には、インバート型枠製造装置２を利用する。本実施形態では、複数の横断型枠（褄型枠も含む）４１，４１，…をトンネル縦断方向に間隔をあけて形成するとともに、複数の縦断型枠４２，４２，…をトンネル横断方向に間隔をあけて形成することで、格子状の型枠４を造成する。横断型枠４１の造成は、所定の位置に可動梁２２を配置してから、可動梁２２に沿ってノズル２３を移動させながら、固化材を吐出することにより行う。ノズル２３を複数回往復させることにより、固化材を所定の高さまで積層する。横断型枠４１のトンネル壁側端部は、インバートの側部の形状に応じて、曲面状を呈している。縦断型枠４２の造成は、可動梁２２の所定の位置にノズル２３を配置した状態で、可動梁２２を固定梁２１に沿って移動させながら、固化材を吐出することにより行う。可動梁２２（ノズル２３）を複数回往復させることにより、固化材を所定の高さまで積層する。横断型枠４１および縦断型枠４２を造成したら、所定の強度が発現するまで養生する。
【0022】
打設工程Ｓ６は、横断型枠４１および縦断型枠４２に囲まれた空間にコンクリートを打設する工程である（図５～図７参照）。コンクリートの打設には、コンクリート打設装置３を利用する。コンクリートの打設は、隣り合う横断型枠４１同士の中間付近に打設可動梁３１を配置した状態で、打設ホース３２，３２，…からコンクリートを流し込むことにより行う。このとき、型枠構築用の可動梁２２は、固定梁２１の切羽側端部に配置しておく。コンクリートの流し込みに伴い、バイブレータ３４を利用して打設コンクリートを締め固める。なお、打設ホース３２およびバイブレータ３４は、隣り合う縦断型枠４２同士の間に対応する位置に配置されている。所定の高さまでコンクリートを流し込み、締め固めたら、打設可動梁３１を移動させて、再度コンクリートを流し込む。型枠４内に所定量のコンクリートを流し込んだら、型枠４の上面に沿ってコンクリートの表面を均すことで、インバートの表面を仕上げる。
【0023】
ハンチ部造成工程Ｓ７は、曲面状を呈したインバートの壁側端部（ハンチ部５）の施工を行う工程である。図１０にハンチ部造成工程Ｓ７を示す。図１０に示すように、本実施形態では、インバート型枠製造装置２を利用してハンチ部５を造成する。ハンチ部５の造成は、可動梁２２の所定の位置（ハンチ部５に対応する位置）にノズル２３を配置した状態で、可動梁２２を固定梁２１に沿って移動させながら、もしくは、可動梁２２に沿ってノズル２３を移動させながら、ノズル２３から固化材を吐出することにより行う。ノズル２３を複数回往復させることにより、固化材を所定の高さまで積層する。所定の高さまで固化材を積層したら、ノズル２３をずらして、同様の作業を行う。複数回同作業を繰り返すことにより、曲面状（断面視三角形状）のハンチ部５を造成する。
コンクリートの養生後、打ち継ぎ目処理を行い、インバートを埋め戻す。
以上、床付け工程Ｓ１～ハンチ部造成工程Ｓ７を１サイクルとし、これをトンネル軸方向に沿って繰り返すことにより対象区間のインバートを構築する。
コンクリートの養生後、打ち継ぎ目処理を行い、インバートを埋め戻す。
以上、床付け工程Ｓ１～ハンチ部造成工程Ｓ７を１サイクルとし、これをトンネル軸方向に沿って繰り返すことにより対象区間のインバートを構築する。
【0024】
本実施形態のインバート施工システム１およびインバート施工方法によれば、前後左右に移動するノズル２３から固化材を吐出して型枠を自動的に形成するため、手作業により型枠を組み立てる場合に比べて、簡易である。そのため、作業員の省人化が可能となる。
また、３Ｄスキャナ２５によりトンネル床付け面のスキャニングを行うことで、現地状況に応じた型枠４を３Ｄプリンタにより造成できる。
また、インバート側部（ハンチ部）の曲面部分に関しても３Ｄプリンタを利用して曲面状に造成できる。そのため、曲面型枠を必要とせず、コンクリートの打設状況を目視で確認することができ、ジャンカやあばたなどの品質不良が生じ難い。
３Ｄプリントを使用する範囲を限定することで、インバート全体を３Ｄプリントにより施工する場合に比べて、コスト低減化と工期短縮化を図ることができる。
大掛かりな装置を必要としないため、トンネル坑内の限られたスペースでも採用可能である。
また、詳細な施工記録をデジタルデータとして残すことができる。
また、３Ｄスキャナ２５によりトンネル床付け面のスキャニングを行うことで、現地状況に応じた型枠４を３Ｄプリンタにより造成できる。
また、インバート側部（ハンチ部）の曲面部分に関しても３Ｄプリンタを利用して曲面状に造成できる。そのため、曲面型枠を必要とせず、コンクリートの打設状況を目視で確認することができ、ジャンカやあばたなどの品質不良が生じ難い。
３Ｄプリントを使用する範囲を限定することで、インバート全体を３Ｄプリントにより施工する場合に比べて、コスト低減化と工期短縮化を図ることができる。
大掛かりな装置を必要としないため、トンネル坑内の限られたスペースでも採用可能である。
また、詳細な施工記録をデジタルデータとして残すことができる。
【0025】
本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、可動梁２２および打設可動梁３１を支持する架台の構成は前記実施形態で示した構造に限定させるものではない。例えば、前記実施形態では、側部に配設された固定梁２１を支保工によって支持するものとしたが、側部の固定梁２１を支柱で支持してもよい。
また、前記実施形態では、インバートの施工を片側ずつ行うものとしたが、トンネルの断面形状が小さい場合には、全幅を同時に施工してもよい。
また、コンクリート打設装置は、必要に応じて使用すればよい。すなわち、コンクリートの打設は、従来工法と同様の方法により行ってもよい。高流動コンクリートを用いる場合にはバイブレータによる締固めを省略できる。
前記実施形態では、インバート型枠製造装置２が３Ｄスキャナ２５を備えている場合について説明したが、３Ｄスキャナ２５は省略してもよい。この場合には、スキャニング工程Ｓ３および再設計工程Ｓ４は省略する。なお、スキャニング工程Ｓ３に代えて、光波測距儀等による測量を行ってもよい。
３Ｄスキャナ２５による床付け面の計測は、横断型枠４１および縦断型枠４２の形成箇所のみに対して行ってもよい。
また、３Ｄスキャナ２５に代えて、レーザー距離計を使用してもよい。レーザー距離計を使用する場合には、レーザー距離計から床付け面Ｔｓまたは固化材上面までの距離を測定し、測定結果に応じて、固化材の吐出を行えばよい。なお、固化材の吐出方法は問わない。硬練りの自立性がある材料を繰り返し厚みのある層を積み重ねる方法や、吹付けコンクリートのような柔らかい材料を圧力をかけながら薄く積み重ねる方法でもよい。
前記実施形態では、３Ｄプリンタを利用してハンチ部を造成するものとしたが、ハンチ部の形成方法は一般部（インバートのハンチ部以外の部分）と同様に、型枠４内にコンクリートを打設することにより形成してもよい。このとき、横断型枠４１のトンネル側壁側端部をハンチ部の形状に応じて曲面を有した状態で形成しておく。そして、曲面状を呈したトンネル側壁側端部の横断型枠４１の上面に沿ってコンクリート表面を均すことで、インバートの側端部（ハンチ部）を曲面状に成型すればよい。
例えば、可動梁２２および打設可動梁３１を支持する架台の構成は前記実施形態で示した構造に限定させるものではない。例えば、前記実施形態では、側部に配設された固定梁２１を支保工によって支持するものとしたが、側部の固定梁２１を支柱で支持してもよい。
また、前記実施形態では、インバートの施工を片側ずつ行うものとしたが、トンネルの断面形状が小さい場合には、全幅を同時に施工してもよい。
また、コンクリート打設装置は、必要に応じて使用すればよい。すなわち、コンクリートの打設は、従来工法と同様の方法により行ってもよい。高流動コンクリートを用いる場合にはバイブレータによる締固めを省略できる。
前記実施形態では、インバート型枠製造装置２が３Ｄスキャナ２５を備えている場合について説明したが、３Ｄスキャナ２５は省略してもよい。この場合には、スキャニング工程Ｓ３および再設計工程Ｓ４は省略する。なお、スキャニング工程Ｓ３に代えて、光波測距儀等による測量を行ってもよい。
３Ｄスキャナ２５による床付け面の計測は、横断型枠４１および縦断型枠４２の形成箇所のみに対して行ってもよい。
また、３Ｄスキャナ２５に代えて、レーザー距離計を使用してもよい。レーザー距離計を使用する場合には、レーザー距離計から床付け面Ｔｓまたは固化材上面までの距離を測定し、測定結果に応じて、固化材の吐出を行えばよい。なお、固化材の吐出方法は問わない。硬練りの自立性がある材料を繰り返し厚みのある層を積み重ねる方法や、吹付けコンクリートのような柔らかい材料を圧力をかけながら薄く積み重ねる方法でもよい。
前記実施形態では、３Ｄプリンタを利用してハンチ部を造成するものとしたが、ハンチ部の形成方法は一般部（インバートのハンチ部以外の部分）と同様に、型枠４内にコンクリートを打設することにより形成してもよい。このとき、横断型枠４１のトンネル側壁側端部をハンチ部の形状に応じて曲面を有した状態で形成しておく。そして、曲面状を呈したトンネル側壁側端部の横断型枠４１の上面に沿ってコンクリート表面を均すことで、インバートの側端部（ハンチ部）を曲面状に成型すればよい。
【符号の説明】
【0026】
１ インバート施工システム
２ インバート型枠製造装置
２１ 固定梁
２２ 可動梁
２３ ノズル
２４ 固化材供給手段
２５ ３Ｄスキャナ
３ コンクリート打設装置
３１ 打設可動梁
３２ 打設ホース
３３ コンクリート供給手段
４ 型枠
４１ 横断型枠
４２ 縦断型枠
２ インバート型枠製造装置
２１ 固定梁
２２ 可動梁
２３ ノズル
２４ 固化材供給手段
２５ ３Ｄスキャナ
３ コンクリート打設装置
３１ 打設可動梁
３２ 打設ホース
３３ コンクリート供給手段
４ 型枠
４１ 横断型枠
４２ 縦断型枠
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】