特開 2024-100462 トンネル覆工方法及びトンネル用プレキャスト版の支持構造

(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】P2024100462

(43)【公開日】2024-07-26

(54)【発明の名称】トンネル覆工方法及びトンネル用プレキャスト版の支持構造

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/08 20060101AFI20240719BHJP

   E21D 11/10 20060101ALI20240719BHJP

【ＦＩ】

E21D11/08

E21D11/10 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023004477

(22)【出願日】2023-01-16

(71)【出願人】

【識別番号】000198307

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ建材工業

(71)【出願人】

【識別番号】000230010

【氏名又は名称】ジオスター株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000228660

【氏名又は名称】日本コンクリート工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000228785

【氏名又は名称】日本サミコン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001863

【氏名又は名称】弁理士法人アテンダ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】内藤 泰文

(72)【発明者】

【氏名】藤原 慎八

(72)【発明者】

【氏名】小嶋 賢

(72)【発明者】

【氏名】八木 恒司

【テーマコード（参考）】

2D155

【Ｆターム（参考）】

2D155BA05

2D155BB02

2D155CA03

2D155FB01

2D155FB05

2D155JA01

2D155JA02

(57)【要約】

【課題】複雑な構造を用いることなく少ない回数で裏込め材の注入を行うことのできるトンネル覆工方法及びトンネル用プレキャスト版の支持構造を提供する。
【解決手段】アーチ状に設置されたプレキャスト版１０の内側にプレキャスト版１０の内周面側を支持する支持架台３０を配置するとともに、プレキャスト版１０の注入孔１１に螺合する注入ニップル３３を支持架台３０に固定することによりプレキャスト版１０を支持架台３０に固定した後、注入ニップル３３から裏込め材５を注入するようにしたので、支持架台３０によってプレキャスト版１０のトンネル径方向内側及び外側への変位を規制することができる。これにより、一次覆工３とプレキャスト版１０との間隙全体に裏込め材５を一括で注入した場合でも、裏込め材５の圧力でプレキャスト版１０がトンネル径方向内側及び外側の何れの方向に対しても変形を生ずることがなく、裏込め材５の注入回数を少なくして効率よく施工することができる。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の湾曲形状のプレキャスト版を互いにトンネル周方向に突き合わせてアーチ状に設置した後、プレキャスト版に設けられた注入孔からプレキャスト版の外周面側に裏込め材を注入するトンネル覆工方法において、
アーチ状に設置されたプレキャスト版の内側にプレキャスト版の内周面側を支持する支持構造物を配置するとともに、
プレキャスト版の注入孔に螺合する注入ニップルを支持構造物に固定することによりプレキャスト版を支持構造物に固定した後、
注入ニップルから裏込め材を注入する
ことを特徴とするトンネル覆工方法。

【請求項2】

前記プレキャスト版が載置された搬送架台をプレキャスト版の設置位置まで移動してプレキャスト版を設置した後、
搬送架台をプレキャスト版の設置位置から待避させるとともに、
搬送架台の進入方向反対側から前記支持構造物をプレキャスト版の設置位置に移動し、
プレキャスト版と支持構造物との固定及び裏込め材の注入を行う
ことを特徴とする請求項１記載のトンネル覆工方法。

【請求項3】

裏込め材注入用の注入孔を有する複数の湾曲形状のプレキャスト版を互いにトンネル周方向に突き合わせてアーチ状に設置するとともに、プレキャスト版の内側に配置した支持構造物によってプレキャスト版の内周面側を支持するようにしたトンネル用プレキャスト版の支持構造において、
前記プレキャスト版の注入孔に螺合する注入ニップルを前記支持構造物に固定することによりプレキャスト版を支持構造物に固定した
ことを特徴とするトンネル用プレキャスト版の支持構造。

【請求項4】

前記支持構造物はプレキャスト版の内周面を支持する支持部を有し、
支持部に設けた挿通孔を挿通する注入ニップルをプレキャスト版の注入孔に螺合することにより注入ニップルで支持部をプレキャスト版に締結した
ことを特徴とする請求項３記載のトンネル用プレキャスト版の支持構造。

【請求項5】

前記支持部はプレキャスト版の内周面に当接する当接部を有し、
当接部はトンネル径方向に移動可能に設けられている
ことを特徴とする請求項４記載のトンネル用プレキャスト版の支持構造。

【請求項6】

前記支持部はプレキャスト版の内周面に当接する当接部を有し、
当接部はトンネル周方向に傾動可能に設けられている
ことを特徴とする請求項４記載のトンネル用プレキャスト版の支持構造。

【請求項7】

前記支持部はプレキャスト版の内周面に当接する当接部を有し、
当接部はプレキャスト版の内周面の曲率よりも大きい曲率の曲面状または球面状に形成されている
ことを特徴とする請求項４記載のトンネル用プレキャスト版の支持構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネル内に設置したプレキャスト版の外周面側に裏込め材を注入するトンネル覆工方法及びトンネル用プレキャスト版の支持構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般に、トンネルの施工においては、掘削したトンネルの内周面に吹付けコンクリートによって一次覆工を形成した後、一次覆工に沿って型枠を設置し、型枠にコンクリートを打設することにより二次覆工を構築する施工方法が一般的である。しかしながら、このような工法では型枠の設置及び撤去等に多くの工数を要する。

【0003】

また、他の覆工方法として、予め工場等で製作した湾曲形状のプレキャスト版を用いて覆工版を構築するようにした工法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この工法では、現場に搬入したプレキャスト版をフォークリフトやエレクター等の架設機を用いてトンネル周方向及び軸方向に並べてアーチ状に設置することにより覆工版を構築することができるので、覆工コンクリートを現場で打設する必要がなく、効率よく施工を行うことができる。

【0004】

前記プレキャスト版を用いて覆工版を構築する場合は、複数のプレキャスト版を互いにトンネル周方向に突き合わせるように設置した後、プレキャスト版に設けられた注入孔からプレキャスト版の外周面側と一次覆工との間に裏込め材を注入するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００２－８９２００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、前記裏込め材の注入は、プレキャスト版に加わる裏込め材の圧力を軽減するために、例えば１日一回ずつ５日間に亘って注入するなど、注入作業を複数回に分けて行うようにしているため、施工日数が多くなり、作業員のコストが高くつくという問題がある。

【0007】

また、裏込め材の注入回数を少なくするためには、アーチ状に設置したプレキャスト版を裏込め材の注入圧力で変形しないように支持することが考えられる。その方法としては、プレキャスト版の内周面側を支保工で支持する方法があるが、これではプレキャスト版の内側への変形を防止することはできても外側への変形を防止することができない。そこで、プレキャスト版を貫通する多数の押しボルトによってプレキャスト版を一次覆工に固定して外側への変形を防止する方法を前記支保工による支持方法と組み合わせることにより、内外両方への変形を防止する施工方法が考えられる。しかしながら、この場合は支保工と押しボルトを用いる複雑な構造となるため、多大な手間を要するとともに細工も多くなり、効率よく施工を行うことができないという問題点がある。

【0008】

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複雑な構造を用いることなく少ない回数で裏込め材の注入を行うことのできるトンネル覆工方法及びトンネル用プレキャスト版の支持構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は前記目的を達成するために、複数の湾曲形状のプレキャスト版を互いにトンネル周方向に突き合わせてアーチ状に設置した後、プレキャスト版に設けられた注入孔からプレキャスト版の外周面側に裏込め材を注入するトンネル覆工方法において、アーチ状に設置されたプレキャスト版の内側にプレキャスト版の内周面側を支持する支持構造物を配置するとともに、プレキャスト版の注入孔に螺合する注入ニップルを支持構造物に固定することによりプレキャスト版を支持構造物に固定した後、注入ニップルから裏込め材を注入するようにしている。

【0010】

また、本発明は前記目的を達成するために、裏込め材注入用の注入孔を有する複数の湾曲形状のプレキャスト版を互いにトンネル周方向に突き合わせてアーチ状に設置するとともに、プレキャスト版の内側に配置した支持構造物によってプレキャスト版の内周面側を支持するようにしたトンネル用プレキャスト版の支持構造において、前記プレキャスト版の注入孔に螺合する注入ニップルを前記支持構造物に固定することによりプレキャスト版を支持構造物に固定している。

【0011】

これにより、アーチ状に設置されたプレキャスト版の内側にプレキャスト版の内周面側を支持する支持構造物が配置されるとともに、プレキャスト版の注入孔に螺合する注入ニップルを支持構造物に固定することによりプレキャスト版が支持構造物に固定されることから、支持構造物によってプレキャスト版のトンネル径方向内側及び外側への変位が規制され、プレキャスト版の外周面側に裏込め材を一括で注入した場合でも、裏込め材の圧力でプレキャスト版がトンネル径方向内側及び外側の何れの方向に対しても変形を生ずることがない。この場合、プレキャスト版に設けられている裏込め材注入用の注入孔に螺合する注入ニップルを用いて支持構造物とプレキャスト版が固定されることから、支持架台とプレキャスト版とを固定するための部品を別途必要としない。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、プレキャスト版の外周面側に裏込め材を一括で注入した場合でも、裏込め材の圧力でプレキャスト版がトンネル径方向内側及び外側の何れの方向に対しても変形を生ずることがないので、裏込め材の注入回数を少なくして効率よく施工することができる。これにより、裏込め材の注入に要する作業員のコストを低減することができるとともに、工期を大幅に短縮することができる。この場合、支持構造物とプレキャスト版とを固定するための部品を別途必要としないので、部品の兼用による構造の簡素化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態を示す覆工版の部分斜視図

【図2】プレキャスト版の支持構造を示す一部分解正面拡大断面図

【図3】覆工工程を示すトンネルの正面断面図

【図4】覆工工程を示すトンネルの正面断面図

【図5】覆工工程を示すトンネルの正面断面図

【図6】覆工工程を示すトンネルの正面断面図

【図7】覆工工程を示すトンネルの正面断面図

【図8】覆工工程を示すトンネルの正面断面図

【図9】覆工工程を示すトンネルの側面断面図

【図10】覆工工程を示すトンネルの側面断面図

【図11】覆工工程を示すトンネルの側面断面図

【図12】覆工工程を示すトンネルの側面断面図

【図13】覆工工程を示すトンネルの側面断面図

【図14】本発明の他の実施形態に係るプレキャスト版の支持構造を示す正面拡大断面図

【図15】支持部の側面断面図

【図16】Ａ－Ａ線矢視方向断面図

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１乃至図１３は本発明の一実施形態を示すもので、トンネル内に設置したプレキャスト版の外周面側に裏込め材を注入するトンネル覆工方法を示すものである。

【0015】

本実施形態の覆工版１は、例えば山岳部の道路や鉄道、或いは水路用のトンネルの二次覆工として構築されるもので、トンネル幅方向両側にそれぞれ配置される湾曲形状のプレキャスト版１０を互いに上端部を突き合わせるように設置することによりアーチ状に形成される。

【0016】

プレキャスト版１０は工場等で製作されるパネル状のコンクリートからなり、左右一対のプレキャスト版１０によってアーチ状の覆工版１を形成するようになっている。プレキャスト版１０には、裏込め材注入用の複数の注入孔１１が互いにトンネル周方向に間隔をおいて設けられ、各注入孔１１は後述する注入ニップル３３が螺合するように内周面に雌ネジが形成されている。

【0017】

本実施形態では、トンネル内にプレキャスト版１０を搬入するための自走式の搬送架台２０と、トンネル内に設置されたプレキャスト版１０を支持する支持構造物としての自走式の支持架台３０とを用いるとともに、搬送架台２０及び支持架台３０はトンネル内に敷設した左右一対のレール４０上を走行するようになっている。

【0018】

搬送架台２０は、内側を図示しない一般車両が通行可能に形成された門型の架台本体２１を備え、架台本体２１上にプレキャスト版１０が載置されるようになっている。搬送架台２０は、架台本体２１の下端にレール４０上を走行するための車輪２１ａを有し、図示しない駆動源によりレール４０上を自走するようになっている。

【0019】

支持架台３０は、内側を図示しない一般車両が通行可能に形成された門型の架台本体３１を備え、架台本体３１に設けられた複数の支持部３２と注入ニップル３３によってプレキャスト版１０を支持するようになっている。支持架台３０は、架台本体３１の下端にレール４０上を走行するための車輪３１ａを有し、図示しない駆動源によりレール４０上を自走するようになっている。

【0020】

支持部３２は、架台本体３１からトンネル径方向に突出するブラケットからなり、その先端側にはプレキャスト版１０の内周面に当接する当接部としての当接板３２ａが設けられている。また、当接板３２ａには注入ニップル３３を挿通する挿通孔３２ｂが設けられている。

【0021】

注入ニップル３３は、裏込め材の注入ホース５０をプレキャスト版１０の注入孔１１に接続するとともに、プレキャスト版１０を支持架台３０に固定するように構成されており、注入ニップル３３の軸方向一端側には注入孔１１に螺合する第１の雄ネジ部３３ａが設けられている。注入ニップル３３の軸方向他端側には注入ホース５０の接続部が螺合する第２の雄ネジ部３３ｂが設けられ、注入ニップル３３の軸方向中央側には六角ナット状の拡径部３３ｃが設けられている。

【0022】

即ち、支持架台３０は、図２に示すように、プレキャスト版１０の内周面に支持部３２の当接板３２ａを当接させるとともに、支持部３２の挿通孔３２ｂに注入ニップル３３の一端側を挿通し、第１の雄ネジ部３３ａを注入孔１１に螺合して拡径部３３ｃを工具で締め付けることにより、支持部３２とプレキャスト版１０が注入ニップル３３によって締結されるようになっている
次に、図３乃至図１３を参照し、本実施形態の覆工方法について説明する。まず、図３に示すように地山２のトンネル内周面に吹き付けコンクリートからなる一次覆工３を形成する。尚、既設トンネルの修復の場合は既設覆工が一次覆工となる。

【0023】

次に、図９に示すように、トンネル軸方向一方において、例えば予め上端部同士を連結された左右のプレキャスト版１０を３列に連結したものを搬送架台２０に載置する。続いて、図１０に示すようにプレキャスト版１０を載置した搬送架台２０をトンネル軸方向一方からプレキャスト版１０の設置位置に移動し、図４に示すようにトンネル内の側壁４上にプレキャスト版１０をアーチ状に設置する。

【0024】

この後、図１１に示すようにプレキャスト版１０を積み降ろした搬送架台２０をトンネル軸方向一方に移動して、図５に示すようにプレキャスト版１０から待避させるとともに、図１２に示すようにトンネル軸方向他方で待機させていた支持架台３０を搬送架台２０の進入方向反対側からプレキャスト版１０の設置位置に移動し、図６に示すように支持架台３０の架台本体３１または各支持部３２をジャッキアップしてプレキャスト版１０の内周面に各支持部３２の当接板３２ａを当接させるとともに、注入ニップル３３をプレキャスト版１０の各注入孔１１に接続し、各注入ニップル３３によってプレキャスト版１０を支持架台３０に固定する。

【0025】

この後、図７に示すように注入ホース５０を注入ニップル３３に接続し、図示しない注入ポンプ車から注入ホース５０を介してプレキャスト版１０の外周面側に裏込め材５を注入し、一次覆工３とプレキャスト版１０との間に裏込め材５を充填する。この場合、図７に示すように最上部の注入ニップル３３に注入ホース５０を接続して一次覆工３とプレキャスト版１０との間隙全体に裏込め材５を注入するようにしてもよいし、下方の注入ニップル３３から上方の注入ニップル３３に注入ホース５０を順次接続し、各上下位置の注入ニップル３３ごとに裏込め材５を注入するようにしてもよい。尚、注入ホース５０が接続されていない注入ニップル３３は、例えば図示しない逆止弁によって閉鎖される。

【0026】

続いて、図８に示すように一次覆工３とプレキャスト版１０との間隙全体に裏込め材５を充填した後、プレキャスト版１０から注入ニップル３３を取り外し、図１３に示すように支持架台３０をトンネル軸方向他方に待避させることにより、プレキャスト版１０の設置及び裏込め材の充填が完了する。

【0027】

そして、図１３に示すように新たなプレキャスト版１０を載置した搬送架台２０をトンネル軸方向一方からプレキャスト版１０の次の設置位置に移動し、前記工程を繰り返すことにより、トンネル内のプレキャスト版１０の設置及び裏込め材５の注入をトンネル軸方向に亘って順次行う。

【0028】

また、前記裏込め材５の注入の際、プレキャスト版１０には注入された裏込め材５の圧力が加わるが、一端側がプレキャスト版１０の注入孔１１に螺合する注入ニップル３３の他端側が支持架台３０の支持部３２に固定されているので、アーチ状に設置されたプレキャスト版１０が支持架台３０によってトンネル径方向内側及び外側への変位を規制される。

【0029】

このように、本実施形態によれば、アーチ状に設置されたプレキャスト版１０の内側にプレキャスト版１０の内周面側を支持する支持架台３０を配置するとともに、プレキャスト版１０の注入孔１１に螺合する注入ニップル３３を支持架台３０に固定することによりプレキャスト版１０を支持架台３０に固定した後、注入ニップル３３から裏込め材５を注入するようにしたので、支持架台３０によってプレキャスト版１０のトンネル径方向内側及び外側への変位を規制することができる。これにより、一次覆工３とプレキャスト版１０との間隙全体に裏込め材５を一括で注入した場合でも、裏込め材５の圧力でプレキャスト版１０がトンネル径方向内側及び外側の何れの方向に対しても変形を生ずることがなく、裏込め材５の注入回数を少なくして効率よく施工することができる。従って、裏込め材５の注入に要する作業員のコストを低減することができるとともに、工期を大幅に短縮することができる。

【0030】

また、プレキャスト版１０に設けられている裏込め材注入用の注入孔１１に螺合する注入ニップル３３を用いて支持架台３０とプレキャスト版１０とを固定するようにしているので、支持架台３０とプレキャスト版１０とを固定するための部品を別途必要とせず、部品の兼用による構造の簡素化を図ることができる。

【0031】

この場合、支持架台３０にプレキャスト版１０の内周面を支持する支持部３２を設け、支持部３２に設けた挿通孔３２ｂを挿通する注入ニップル３３をプレキャスト版１０の注入孔１１に螺合することにより注入ニップル３３で支持部３２をプレキャスト版１０に締結するようにしたので、支持架台３０とプレキャスト版１０との固定作業を容易に行うことができ、作業効率の向上を図ることができる。

【0032】

また、プレキャスト版１０が載置された自走式の搬送架台２０をプレキャスト版１０の設置位置まで移動してプレキャスト版１０を設置した後、搬送架台２０をプレキャスト版１０の設置位置から待避させるとともに、搬送架台２０の進入方向反対側から自走式の支持架台３０をプレキャスト版１０の設置位置に移動し、プレキャスト版１０と支持架台２０との固定及び裏込め材５の注入を行うようにしているので、この工程を繰り返すことによりプレキャスト版１０の設置作業と裏込め材５の注入作業とを効率よく行うことができ、覆工版全体における施工効率の向上を図ることができる。

【0033】

この場合、門型の搬送架台２０と支持架台３０を用いることにより、搬送架台２０及び支持架台３０の内側を一般車両が通行できるようにしたので、トンネル内を交通開放しながら作業を行うことができ、高速道路や幹線道路等の交通量の多いトンネルの修復に極めて有利である。

【0034】

図１４乃至図１６は本発明の他の実施形態を示すもので、支持架台３０の前記支持部３２に代えて可動構造の支持部３４を備えたものである。尚、前記実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付して示す。

【0035】

本実施形態の支持部３４は、プレキャスト版１０の内周面に当接する当接部としての円板状の当接板３４ａを有し、当接板３４ａの中央には注入ニップル３３を挿通する挿通孔３４ｂが設けられている。当接板３４ａはプレキャスト版１０との当接面（凸面側）がプレキャスト版１０の内周面の曲率よりも大きい曲率の球面状に形成され、その背面側には第１の円筒部材３４ｃの一端が固定されている。

【0036】

第１の円筒部材３４ｃは、注入ニップル３３を挿通可能な大きさの内径を有し、第１の円筒部材３４ｃ内は当接板３４ａの挿通孔３４ｂと連通している。第１の円筒部材３４ｃの外周面側には第２の円筒部材３４ｄが設けられ、第１及び第２の円筒部材３４ｃ，３４ｄは、それぞれの外周面及び内周面に設けられたネジ部によって互いに螺合している。これにより、当接板３４ａを回転させて第１の円筒部材３４ｃを第２の円筒部材３４ｄに対して回動すると、当接板３４ａが円筒部材３４ｃ，３４ｄの軸方向に移動し、架台本体３１からの当接板３４ａの突出高さを調整できるようになっている。

【0037】

第２の円筒部材３４ｄは、軸方向に直交する方向（トンネル軸方向）に延びる一対の支軸３４ｅを介して左右一対の固定部材３４ｆに回動自在に支持されており、各固定部材３４ｆは架台本体３１に固定されている。これにより、第２の円筒部材３４ｄが支軸３４ｅを中心に回動することにより、当接板３４ａがトンネル周方向に傾動し、プレキャスト版１０に対する当接板３４ａの向きを調整できるようになっている。

【0038】

本実施形態において、プレキャスト版１０を支持架台３０によって支持する場合は、架台本体３１または各支持部３４をジャッキアップし、図１４に示すようにプレキャスト版１０の内周面に各支持部３４の当接板３４ａを当接させるとともに、注入ニップル３３を第１の円筒部材３４ｃ内を通じてプレキャスト版１０の注入孔１１に接続し、注入ニップル３３によってプレキャスト版１０を支持架台３０に固定する。

【0039】

その際、当接板３４ａはプレキャスト版１０の内周面の曲率よりも大きい曲率の球面状に形成されているので、当接板３４ａとプレキャスト版１０との間に隙間を生ずることがなく、当接板３４ａとプレキャスト版１０とを注入ニップル３３で確実に固定することができる。

【0040】

また、当接板３４ａを回転させてトンネル径方向に移動させることにより当接板３４ａの突出高さを調整することができるので、当接板３４ａを常に架台本体３１からプレキャスト版１０の内周面までの距離に応じた突出高さにすることができ、プレキャスト版１０を支持架台３０に確実に固定することができる。

【0041】

更に、支軸３４ｅを中心に当接板３４ａをトンネル周方向に傾動させることにより当接板３４ａの向きを調整することができるので、当接板３４ａを常にプレキャスト版１０の内周面に対して適正な向きで当接させることができ、プレキャスト版１０を支持架台３０に確実に固定することができる。

【0042】

尚、前記実施形態では、当接板３４ａをプレキャスト版１０の内周面の曲率よりも大きい曲率の球面状に形成したものを示したが、トンネル周方向に沿って湾曲した曲面状の当接板を用いるようにしてもよい。

【0043】

また、前記各実施形態は本発明の一実施例であり、本発明は前記実施形態に記載されたものに限定されない。

【符号の説明】

【0044】

１…覆工版、５…裏込め材、１０…プレキャスト版、２０…搬送架台、３０…支持架台、３２…支持部、３２ａ…当接板、３３…注入ニップル、３２ｂ…挿通孔、３４…支持部、３４ａ…当接板。

【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】

【図16】