特開 2024-171491 覆工コンクリート目地構造および覆工コンクリート施工方法

(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】P2024171491

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】覆工コンクリート目地構造および覆工コンクリート施工方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/10 20060101AFI20241205BHJP

【ＦＩ】

E21D11/10 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088526

(22)【出願日】2023-05-30

(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】鈴木 大貴

(72)【発明者】

【氏名】前野 克治

【テーマコード（参考）】

2D155

【Ｆターム（参考）】

2D155BA06

2D155BB02

2D155CA03

2D155DA03

2D155DA08

2D155GB01

2D155KA00

(57)【要約】

【課題】目地部における新旧コンクリートの付着力を低減させて、覆工コンクリートの施工目地近傍のひび割れの発生を抑制することを可能とした覆工コンクリート目地構造および覆工コンクリート施工方法を提案する。
【解決手段】トンネルＴの覆工コンクリート３を構成する先打ちコンクリート３１と後打ちコンクリート３２との境界部に形成される覆工コンクリート目地構造４であって、先打ちコンクリート３１の後打ちコンクリート３２との当接面３３に縁切り膜５が被覆されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネルの覆工コンクリートを構成する先打ちコンクリートと後打ちコンクリートとの境界部に形成される覆工コンクリート目地構造であって、
前記先打ちコンクリートの前記後打ちコンクリートとの当接面に縁切り膜が被覆されていることを特徴とする、覆工コンクリート目地構造。

【請求項2】

前記縁切り膜が、前記当接面の内空側から一定の範囲に形成さ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目地構造。

【請求項3】

前記縁切り膜が、前記当接面に付着した塗料であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の覆工コンクリート目地構造。

【請求項4】

前記縁切り膜が、前記当接面に貼着された樹脂製シートであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の覆工コンクリート目地構造。

【請求項5】

前記縁切り膜が、前記当接面に付着した塗料の膜と、前記塗料の膜の表面に貼着された樹脂製シートと、により形成されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の覆工コンクリート目地構造。

【請求項6】

先打ちコンクリートの隣りに後打ちコンクリートを打設して、連続した覆工コンクリートを形成する覆工コンクリート施工方法であって、
所定の位置に型枠を設置する型枠組立工程と、
前記型枠と、トンネル周壁と、前記先打ちコンクリートの端面と、に囲まれた空間に後打ちコンクリートを打設する打設工程と、を備えており、
前記打設工程の前に、前記先打ちコンクリートの端面を、縁切り膜で被覆する端面処理工程を備えていることを特徴とする、覆工コンクリート施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネルの覆工コンクリート目地構造および覆工コンクリート施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

覆工コンクリートの施工目地の近傍は、ひび割れが発生しやすい（図５参照）。覆工コンクリートのひび割れは、将来的な浮き、剥離、剥落などの要因になり得る。
目地部において発生するひび割れは、新旧コンクリートの付着が主要因である。すなわち、先打ちコンクリートの端面に当接した状態で打設された後打ちコンクリートが、先打ちコンクリートに付着した状態で硬化する際、乾燥収縮等による体積変化に伴って先打ちコンクリートから離れる方向に変形する。その結果、後打ちコンクリートの内部に引張応力が発生し、若材齢の後打ちコンクリート側の施工目地近傍において初期ひび割れが生じてしまう。
覆工コンクリートの目地部におけるひび割れを抑制することを目的として、例えば、特許文献１には、先打ちコンクリートと後打ちコンクリートのそれぞれに互いに異なる寸法を有した面取り部を形成した覆工コンクリート目地構造が開示されている。特許文献１に覆工コンクリート目地構造は、異なる寸法の面取り部同士の段差部分を先打ちコンクリートと後打ちコンクリートとの間の縁切り部とし、新旧コンクリートの付着を低減させることで、目地部におけるひび割れの抑制を図っている。
覆工コンクリートの目地部の型枠は、木製矢板を繰り返し使用するのが一般的である。ところが、木製矢板は、繰り返し使用することにより、矢板自体の劣化や、コンクリートノロの付着によって、覆工コンクリートの仕上がり面に凹凸ができる場合がある。覆工コンクリートの仕上がり面に凹凸があると、新旧コンクリートの付着力が増すため、後打ちコンクリートの硬化時にひび割れが生じるおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１５８２１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、目地部における新旧コンクリートの付着力を低減させて、覆工コンクリートの施工目地近傍のひび割れの発生を抑制することを可能とした覆工コンクリート目地構造および覆工コンクリート施工方法を提案することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

前記課題を解決するための本発明の覆工コンクリート目地構造は、先打ちコンクリートと後打ちコンクリートとの境界部に形成されており、前記先打ちコンクリートの前記後打ちコンクリートとの当接面に、縁切り膜が被覆されているものである。
また、本発明の覆工コンクリート施工方法は、先打ちコンクリートの隣りに後打ちコンクリートを打設して連続した覆工コンクリートを形成するものであって、前記先打ちコンクリートの端面に縁切り膜を被覆する端面処理工程と、所定の位置に型枠を設置する型枠組立工程と、前記型枠とトンネル周壁と前記先打ちコンクリートの端面とに囲まれた空間に後打ちコンクリートを打設する打設工程とを備えている。
かかる覆工コンクリート目地構造および覆工コンクリート施工方法によれば、先打ちコンクリートの端面に縁切り部が形成されているため、先打ちコンクリートと後打ちコンクリートとの付着力が低減される。したがって、後打ちコンクリートが乾燥収縮等により変形した場合であっても、先打ちコンクリートに付着することにより発生する引張応力が低減され、ひいては、目地部近傍におけるひび割れの発生を抑制できる。

【0006】

なお、前記縁切り膜は、前記当接面の内空側から一定の範囲に形成されていればよい。覆工コンクリートの地山側（内空と反対側）は、吹付けコンクリート等に密着しているため、吹付けコンクリートとの付着によって変形が拘束されることで、ひび割れが生じ難い。また、先打ちコンクリートと後打ちコンクリートとが密着している部分を有していることで、目地部における湧水を抑制できる。
前記縁切り膜は、前記当接面に塗着した塗料であってもよいし、前記当接面に貼着された樹脂製シートであってもよい。また、前記縁切り膜は、前記当接面に塗着した塗料の膜と、前記塗料の膜の表面に貼着された樹脂製シートとにより形成してもよい。

【発明の効果】

【0007】

本発明の覆工コンクリート目地構造および覆工コンクリート施工方法によれば、目地部における新旧コンクリートの付着を低減させて、覆工コンクリートの施工目地近傍のひび割れの発生を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係るトンネルのトンネル覆工構造を示す図であって、（ａ）は横断図、（ｂ）は縦断図である。

【図2】（ａ）覆工コンクリート目地構造を示す断面図、（ｂ）は縁切り膜の概要を示す分解図である。

【図3】覆工コンクリート施工方法を示すフローチャートである。

【図4】覆工コンクリート施工方法の各工程の作業状況を示す断面図であって、（ａ）は端面処理工程、（ｂ）は型枠組立工程、（ｃ）は打設工程である。

【図5】覆工コンクリートの目地部にクラックが生じた例を示す写真である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本実施形態では、ＮＡＴＭ等の山岳工法によりトンネルＴを施工する場合について説明する。図１にトンネルＴを示す。トンネルＴは、地山Ｇを掘削してトンネルＴの切羽Ｋ（トンネルＴの先端部）を前進させる作業と、トンネルＴの掘削により露出した地山Ｇを支保工２により閉塞する作業とを繰り返すことにより形成する。支保工２は、トンネルＴの掘削により露出した地山Ｇを早期に閉塞するものであって、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、地山Ｇに対して吹付けられた吹付けコンクリート２１と、トンネル軸方向に対して所定の間隔により建て込まれた鋼製支保工２２と、地山Ｇに打設されたロックボルト２３により構成されている。なお、支保工２の支保構造は、地山等級に応じて設定するものとし、良好な地山Ｇの場合には鋼製支保工２２やロックボルト２３を省略してもよい。また、軟弱な地盤の場合は、ロックボルト２３に代えて、あるいはロックボルト２３と併用して、先受工法（例えば、フォアポーリングやパイプルーフ等）や地盤改良工法等の補助工法を採用する場合もある。

【0010】

地山Ｇの掘削に起因するトンネルＴの周辺地山の変形が収束したら、支保工２の内側（内空側）に所定の厚さの覆工コンクリート３を形成することで、トンネル覆工構造１を構築する。覆工コンクリート３は、支保工２の内側に打設されたコンクリートからなる。覆工コンクリート３は、トンネル坑内に型枠（スライドセントル）を組み立てる作業と、型枠と支保工２との間にコンクリートを打設する作業とを繰り返すことにより、トンネル延長に沿って連続的に施工する。コンクリートを所定の打設スパン（本実施形態では１０．５ｍ）毎に連続的に打設することにより、覆工コンクリート３には、先打ちコンクリート３１と後打ちコンクリート３２との境界部に目地（覆工コンクリート目地構造４）が形成される。先打ちコンクリート３１と後打ちコンクリート３２との目地では、コンクリート同士の付着力が発生する。また、後打ちコンクリート３２は、コンクリート打ち込み後の乾燥収縮により体積変化が生じ、先打ちコンクリート３１から離れる方向に変形する。コンクリートの乾燥収縮ひずみを５００×１０^－６、覆工コンクリートの打設スパンが１０．５ｍの場合において、外部拘束が全くない条件では、５．２５ｍｍの収縮が生じる。そのため、目地部における先打ちコンクリート３１と後打ちコンクリート３２との付着が強い場合には、引張力が発生してしまい、目地部の面取り部やその周辺にひび割れや浮が生じるおそれがある。なお、後打ちコンクリート３２の外周側は、支保工２（吹付けコンクリート２１）と接触していることにより変形し難いが、後打ちコンクリート３２の内空側は自由面のため外周側に比べて変形しやすい。

【0011】

本実施形態では、目地部における破損を抑制するための覆工コンクリート目地構造４を形成する。図２に覆工コンクリート目地構造４を示す。図２（ａ）に示すように、本実施形態の覆工コンクリート目地構造４は、先打ちコンクリート３１の後打ちコンクリート３２との当接面３３に縁切り膜５が被覆されている。縁切り膜５は、先打ちコンクリート３１の端面（すなわち、後打ちコンクリート３２との当接面３３）の内空側から一定の範囲（本実施形態では、内空側の縁から覆工コンクリート３の厚さの１／２以下の範囲）に、周方向に連続して帯状に形成されている。縁切り膜５は、図２（ｂ）に示すように、当接面３３に塗料を塗布（付着）してなる塗料膜５１と、塗料膜５１の表面に樹脂製シートを貼着してなる樹脂製シート膜５２とにより形成されている。なお、図２、図４では、塗料膜５１および樹脂製シート膜５２を模式的に表しているため、これらの厚さは実際のものとは異なる。本実施形態では、覆工コンクリート３の目地部において、先打ちコンクリート３１および後打ちコンクリート３２の内空側面と端面との角部に隅切り３４が形成されている。

【0012】

以下、本実施形態の覆工コンクリート施工方法について説明する。図３に覆工コンクリート施工方法の手順を示す。図３に示すように、覆工コンクリート施工方法は、端面処理工程Ｓ１と、型枠組立工程Ｓ２と、打設工程Ｓ３と、脱型工程Ｓ４とを備えている。
図４（ａ）に端面処理工程Ｓ１を示す。端面処理工程Ｓ１では、図４（ａ）に示すように、先行して形成された覆工コンクリート３（先打ちコンクリート３１）の端面（当接面３３）を、縁切り膜５で被覆する。当接面３３を縁切り膜５で被覆する前に、まず、脱型後の先打ちコンクリート３１の端面を清掃する。次に、先打ちコンクリート３１の端面が平滑になるように塗料を塗布して塗料膜５１を形成する。塗料膜５１が形成されたら、塗料膜５１の表面に樹脂製シート（本実施形態では、厚さｔ＝０．０１～０．１ｍｍのビニールシートを使用）を設置して樹脂製シート膜５２を形成する。すなわち、本実施形態の縁切り膜５は、塗料膜５１と樹脂製シート膜５２の２層構造である。なお、樹脂製シートの設置方法は限定されるものではないが、例えば、接着剤やステープル等により固定すればよい。

【0013】

図４（ｂ）に型枠組立工程Ｓ２を示す。型枠組立工程Ｓ２では、図４（ｂ）に示すように、支保工２の内空側に型枠６を設置する。型枠６は、先行して打設された先打ちコンクリート３１の端部の内空側に一部を重ねた状態で組み立てる。
図４（ｃ）に打設工程Ｓ３を示す。打設工程Ｓ３では、図４（ｃ）に示すように、先打ちコンクリート３１の隣りに後打ちコンクリート３２を打設する。後打ちコンクリート３２は、型枠６と、支保工２（トンネル周壁）と、先打ちコンクリート３１とに囲まれた空間に打設する。
脱型工程Ｓ４では、型枠６を撤去する。型枠６の撤去は、養生により後打ちコンクリート３２に所定の強度が発現した段階で行う。
以下、端面処理工程Ｓ１～脱型工程Ｓ４を繰り返すことにより、トンネル全長にわたって、連続した覆工コンクリート３を形成する。

【0014】

本実施形態の覆工コンクリート目地構造４および覆工コンクリート施工方法によれば、先打ちコンクリート３１の端面に縁切り膜５が形成されているため、先打ちコンクリート３１と後打ちコンクリート３２との付着力が低減される。すなわち、先打ちコンクリート３１の端面（当接面３３）において縁切り膜５が形成された部分における先打ちコンクリート３１と後打ちコンクリート３２とが直接当接して付着することが抑制されている。また、先打ちコンクリート３１の端面に後打ちコンクリート３２が接することによる先打ちコンクリート３１の再反応性が低下される。したがって、後打ちコンクリート３２が乾燥収縮等により変形した場合であっても、先打ちコンクリート３１に付着することにより発生する引張応力が低減され、ひいては、目地部近傍におけるひび割れの発生を抑制できる。
縁切り膜５は、当接面３３の全面に形成されているのではなく、当接面３３の内空側から一定の範囲に形成されているため、先打ちコンクリート３１と後打ちコンクリート３２とが密着する部分（直接接触する部分）が形成される。したがって、目地部における湧水を抑制できる。

【0015】

以上、本発明の実施形態について説明したが、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、縁切り膜５を先打ちコンクリート３１の端面に形成する範囲（覆工コンクリート３の厚さ方向の幅）は限定されるものではない。
また、縁切り膜５を塗料膜５１と樹脂製シート膜５２の２層構造にする場合について説明したが、縁切り膜５は、塗料膜５１または樹脂製シート膜５２のいずれか一方のみであってもよい。

【0016】

ここで、縁切り膜５の効果を確認するために実施した検証結果について説明する。本検証では、先打ちコンクリート３１の端面（当接面３３）に塗料膜５１のみの縁切り膜５を形成した場合（実施例１）と、塗料膜５１の表面に厚さｔ＝０．０１ｍｍの樹脂製シートを積層した場合（実施例２）と、塗料膜５１の表面に厚さｔ＝０．１ｍｍの樹脂製シートを積層した場合（実施例３）のそれぞれについてひび割れ抑制効果（ひび割れ発生率の測定）を確認した。また、比較例として、無対策（縁切り膜５を形成しない場合）の目地構造のひび割れ発生率の測定も行った。

【0017】

検証の結果、無対策の比較例でのひび割れ発生率は８０％程度であった。一方、先打ちコンクリート３１の端面に塗料を塗布して表面を平滑にした実施例１のひび割れ発生率は、５０％であった。したがって、先打ちコンクリート３１の端面に塗料を塗布して表面を平滑にすることで、無対策の場合（比較例）と比較して、３０％程度のひび割れ発生の低減効果があることが確認できた。よって、縁切り膜５（塗料膜５１）による覆工コンクリート３のひび割れ発生の抑制効果が確認できた。また、塗料膜５１の表面に厚さｔ＝０．０１ｍｍの樹脂製シートを積層した実施例２のひび割れ発生率は３０％であり、無対策の場合と比較して５０％程度の低減効果があった。さらに、塗料膜５１の表面に厚さｔ＝０．１ｍｍの樹脂製シートを積層した実施例３ではひび割れが発生しなかった（ひび割れ発生率は０％）。したがって、塗料膜５１の表面に樹脂シートを積層することで、ひび割れの発生をより効果的に抑制できることが確認できた。さらに、樹脂製シートとして厚さｔ＝０．１ｍｍのものを使用すれば、ひび割れ防止対策として最も有効であることが確認できた。

【0018】

塗料膜５１の形成方法は塗布に限定されるものではなく、例えば、塗料を吹き付けてもよい。
塗料膜５１を構成する塗料は、当接面３３を平滑にすることが可能であれば限定されない。
また、樹脂製シート膜５２を構成する樹脂製シートを構成する材料も限定されるものではなく、表面が滑らかで、後打ちコンクリート３２との間で滑りやすい材質を有していればよい。

【符号の説明】

【0019】

１ トンネル覆工構造
２ 支保工
２１ 吹付けコンクリート
２２ 鋼製支保工
２３ ロックボルト
３ 覆工コンクリート
３１ 先打ちコンクリート
３２ 後打ちコンクリート
３３ 当接面
４ 覆工コンクリート目地構造
５ 縁切り膜
５１ 塗料膜
５２ 樹脂製シート膜
６ 型枠
Ｇ 地山
Ｔ トンネル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】