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特開2024-178000脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法、及び覆工コンクリートの脱型時期判定方法
(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】P2024178000
(43)【公開日】2024-12-24
(54)【発明の名称】脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法、及び覆工コンクリートの脱型時期判定方法
(51)【国際特許分類】
E21D 11/10 20060101AFI20241217BHJP
E04G 21/02 20060101ALI20241217BHJP
【ＦＩ】
E21D11/10 A
E04G21/02 104
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023096462
(22)【出願日】2023-06-12
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り ウェブサイトの掲載日 ：２０２２年８月１日 ウェブサイトのアドレス：ｈｔｔｐｓ：／／ｃｏｎｆｉｔ．ａｔｌａｓ．ｊｐ／ｇｕｉｄｅ／ｅｖｅｎｔ／ｊｓｃｅ２０２２／ｐａｒｔｉｃｉｐａｎｔ＿ｌｏｇｉｎ？ｌａｎｇ＝ｊａ
(71)【出願人】
【識別番号】000172813
【氏名又は名称】佐藤工業株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】305027401
【氏名又は名称】東京都公立大学法人
(74)【代理人】
【識別番号】110002321
【氏名又は名称】弁理士法人永井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大野 健太郎
(72)【発明者】
【氏名】歌川 紀之
(72)【発明者】
【氏名】早川 淳一
(72)【発明者】
【氏名】北川 真也
(72)【発明者】
【氏名】加藤 謙吾
(72)【発明者】
【氏名】黒田 千歳
【テーマコード（参考）】
2D155
2E172
【Ｆターム（参考）】
2D155BA05
2D155BB02
2D155CA03
2D155DA08
2D155LA05
2D155LA13
2D155LA14
2E172AA05
2E172EA00
2E172HA03
(57)【要約】
【課題】より簡易に、脱型前における覆工コンクリートの強度を推定する。
【解決手段】上記課題は、強度推定領域におけるセントル２内面に、打撃位置２Ｈを設定するとともに、打撃位置２Ｈから離れた位置に振動測定器１０を設置し、覆工コンクリート３を打設した後、脱型前に、セントル２内面における打撃位置２Ｈをハンマー５等で打撃してセントル２及び覆工コンクリート３を振動させるとともに振動測定器１０で打設後振動を計測し、打設後振動から、覆工コンクリート３の圧縮強度と相関を有する振動特性値を求め、この振動特性値から強度推定領域における覆工コンクリート３の圧縮強度を推定する、 ことを特徴とする脱型前における覆工コンクリート３の強度推定方法により解決される。
【選択図】図２
【解決手段】上記課題は、強度推定領域におけるセントル２内面に、打撃位置２Ｈを設定するとともに、打撃位置２Ｈから離れた位置に振動測定器１０を設置し、覆工コンクリート３を打設した後、脱型前に、セントル２内面における打撃位置２Ｈをハンマー５等で打撃してセントル２及び覆工コンクリート３を振動させるとともに振動測定器１０で打設後振動を計測し、打設後振動から、覆工コンクリート３の圧縮強度と相関を有する振動特性値を求め、この振動特性値から強度推定領域における覆工コンクリート３の圧縮強度を推定する、 ことを特徴とする脱型前における覆工コンクリート３の強度推定方法により解決される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
強度推定領域におけるセントル内面に、打撃位置を設定するとともに、前記打撃位置から離れた位置に振動測定器を設置し、
覆工コンクリートを打設した後、脱型前に、前記セントル内面における前記打撃位置を打撃して前記セントル及び前記覆工コンクリートを振動させるとともに前記振動測定器で打設後振動を計測し、
前記打設後振動から、前記覆工コンクリートの圧縮強度と相関を有する振動特性値を求め、
この振動特性値から前記強度推定領域における前記覆工コンクリートの圧縮強度を推定する、
ことを特徴とする脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
覆工コンクリートを打設した後、脱型前に、前記セントル内面における前記打撃位置を打撃して前記セントル及び前記覆工コンクリートを振動させるとともに前記振動測定器で打設後振動を計測し、
前記打設後振動から、前記覆工コンクリートの圧縮強度と相関を有する振動特性値を求め、
この振動特性値から前記強度推定領域における前記覆工コンクリートの圧縮強度を推定する、
ことを特徴とする脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
【請求項2】
前記覆工コンクリートの打設前に、前記セントル内面における前記打撃位置を打撃して前記セントル及び前記覆工コンクリートを振動させるとともに前記振動測定器で打設前振動を計測し、
前記打設前振動及び前記打設後振動から、打設前周波数スペクトル及び打設後周波数スペクトルをそれぞれ求め、
材齢ｔにおける記録波形をＹｔ（ｆ）とし、打設前における記録波形をＹ０（ｆ）とし、打撃をＸ（ｆ）とし、材齢ｔにおける振動媒体をＤｔ（ｆ）とし、打設前における振動媒体をＤ０（ｆ）とし、振動測定器をＵ（ｆ）とし、セントルをＳ（ｆ）とし、材齢ｔにおけるコンクリートをＣｔ（ｆ）とし、「・」を周波数領域での積としたとき、下記式（１）で示される周波数応答関数Ｈｔ（ｆ）の特徴量であってかつコンクリートの圧縮強度と相関する特徴量を、前記打設前周波数スペクトル及び前記打設後周波数スペクトルから求め、
Ｈｔ（ｆ）＝Ｙｔ（ｆ）／Ｙ０（ｆ）
＝{Ｘ（ｆ）・Ｄｔ（ｆ）・Ｕ（ｆ）}／{Ｘ（ｆ）・Ｄ０（ｆ）・Ｕ（ｆ）}
＝Ｄｔ（ｆ）／Ｄ０（ｆ）
＝{Ｓ（ｆ）・Ｃｔ（ｆ）}／Ｓ（ｆ）
＝Ｃｔ（ｆ） …（１）
前記特徴量から前記強度推定領域における前記覆工コンクリートの圧縮強度を推定する、
請求項１記載の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
前記打設前振動及び前記打設後振動から、打設前周波数スペクトル及び打設後周波数スペクトルをそれぞれ求め、
材齢ｔにおける記録波形をＹｔ（ｆ）とし、打設前における記録波形をＹ０（ｆ）とし、打撃をＸ（ｆ）とし、材齢ｔにおける振動媒体をＤｔ（ｆ）とし、打設前における振動媒体をＤ０（ｆ）とし、振動測定器をＵ（ｆ）とし、セントルをＳ（ｆ）とし、材齢ｔにおけるコンクリートをＣｔ（ｆ）とし、「・」を周波数領域での積としたとき、下記式（１）で示される周波数応答関数Ｈｔ（ｆ）の特徴量であってかつコンクリートの圧縮強度と相関する特徴量を、前記打設前周波数スペクトル及び前記打設後周波数スペクトルから求め、
Ｈｔ（ｆ）＝Ｙｔ（ｆ）／Ｙ０（ｆ）
＝{Ｘ（ｆ）・Ｄｔ（ｆ）・Ｕ（ｆ）}／{Ｘ（ｆ）・Ｄ０（ｆ）・Ｕ（ｆ）}
＝Ｄｔ（ｆ）／Ｄ０（ｆ）
＝{Ｓ（ｆ）・Ｃｔ（ｆ）}／Ｓ（ｆ）
＝Ｃｔ（ｆ） …（１）
前記特徴量から前記強度推定領域における前記覆工コンクリートの圧縮強度を推定する、
請求項１記載の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
【請求項3】
前記覆工コンクリートの打設前に、前記セントル内面における前記打撃位置を打撃して前記セントル及び前記覆工コンクリートを振動させるとともに前記振動測定器で打設前振動を計測し、
前記打設前振動及び前記打設後振動から、打設前周波数スペクトル及び打設後周波数スペクトルをそれぞれ求め、
材齢ｔにおける記録波形をＹｔ（ｆ）とし、打設前における記録波形をＹ０（ｆ）とし、打撃をＸ（ｆ）とし、材齢ｔにおける振動媒体をＤｔ（ｆ）とし、打設前に置ける振動媒体をＤ０（ｆ）とし、振動測定器をＵ（ｆ）とし、セントルをＳ（ｆ）とし、材齢ｔにおけるコンクリートをＣｔ（ｆ）とし、「・」を周波数領域での積としたとき、下記式（１）で示される周波数応答関数における対数近似曲線の式の係数として定まるゲイン増加率を、前記打設前周波数スペクトル及び前記打設後周波数スペクトルから求め、
Ｈｔ（ｆ）＝Ｙｔ（ｆ）／Ｙ０（ｆ）
＝{Ｘ（ｆ）・Ｄｔ（ｆ）・Ｕ（ｆ）}／{Ｘ（ｆ）・Ｄ０（ｆ）・Ｕ（ｆ）}
＝Ｄｔ（ｆ）／Ｄ０（ｆ）
＝{Ｓ（ｆ）・Ｃｔ（ｆ）}／Ｓ（ｆ）
＝Ｃｔ（ｆ） …（１）
前記ゲイン増加率から前記強度推定領域における前記覆工コンクリートの圧縮強度を推定する、
請求項１記載の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
前記打設前振動及び前記打設後振動から、打設前周波数スペクトル及び打設後周波数スペクトルをそれぞれ求め、
材齢ｔにおける記録波形をＹｔ（ｆ）とし、打設前における記録波形をＹ０（ｆ）とし、打撃をＸ（ｆ）とし、材齢ｔにおける振動媒体をＤｔ（ｆ）とし、打設前に置ける振動媒体をＤ０（ｆ）とし、振動測定器をＵ（ｆ）とし、セントルをＳ（ｆ）とし、材齢ｔにおけるコンクリートをＣｔ（ｆ）とし、「・」を周波数領域での積としたとき、下記式（１）で示される周波数応答関数における対数近似曲線の式の係数として定まるゲイン増加率を、前記打設前周波数スペクトル及び前記打設後周波数スペクトルから求め、
Ｈｔ（ｆ）＝Ｙｔ（ｆ）／Ｙ０（ｆ）
＝{Ｘ（ｆ）・Ｄｔ（ｆ）・Ｕ（ｆ）}／{Ｘ（ｆ）・Ｄ０（ｆ）・Ｕ（ｆ）}
＝Ｄｔ（ｆ）／Ｄ０（ｆ）
＝{Ｓ（ｆ）・Ｃｔ（ｆ）}／Ｓ（ｆ）
＝Ｃｔ（ｆ） …（１）
前記ゲイン増加率から前記強度推定領域における前記覆工コンクリートの圧縮強度を推定する、
請求項１記載の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
【請求項4】
前記覆工コンクリートの巻厚が２００～８００ｍｍである、
請求項１又は２記載の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
請求項１又は２記載の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
【請求項5】
前記打撃は、打撃面が直径３０～７０ｍｍの球面からなる鋼製の頭部を備えたハンマーである、
請求項１又は２記載の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
請求項１又は２記載の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
【請求項6】
強度推定領域におけるセントル内面に、打撃位置を設定するとともに、前記打撃位置から離れた位置に振動測定器を設置し、
覆工コンクリートを打設した後、脱型前に、前記セントル内面における前記打撃位置を打撃して前記セントル及び前記覆工コンクリートを振動させるとともに前記振動測定器で打設後振動を計測し、
前記打設後振動から、前記覆工コンクリートの圧縮強度と相関を有する振動特性値を求め、
この振動特性値が、予め設定された目標の圧縮強度と対応する振動特性値に達した時に脱型時期と判定する、
ことを特徴とする脱型前における覆工コンクリートの脱型時期判定方法。
覆工コンクリートを打設した後、脱型前に、前記セントル内面における前記打撃位置を打撃して前記セントル及び前記覆工コンクリートを振動させるとともに前記振動測定器で打設後振動を計測し、
前記打設後振動から、前記覆工コンクリートの圧縮強度と相関を有する振動特性値を求め、
この振動特性値が、予め設定された目標の圧縮強度と対応する振動特性値に達した時に脱型時期と判定する、
ことを特徴とする脱型前における覆工コンクリートの脱型時期判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法、及び覆工コンクリートの脱型時期判定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
山岳トンネル工事における覆工コンクリートの施工において、普通コンクリートの打設は、側壁から天端へ向けて順に行われるため、最終打込み箇所となる天端が最も若材齢となる。したがって、若材齢となる天端において脱型時のコンクリートの強度発現が乏しくなりやすく、コンクリートの剥離や剥落の懸念がある。また、打設条件や環境条件によっては天端以外のコンクリートの強度発現が遅れることもありうる。さらに、高流動（自己充填）コンクリートを低位置から圧入する場合には、天端が最も若材齢になるとは限らない。
【0003】
このため、例えば、脱型前における覆工コンクリートの積算温度を測定し、これと圧縮強度との相関に基づいて覆工コンクリートの圧縮強度を測定する方法（特許文献１参照）等が提案されている。
【0004】
しかし、この方法はセントル（鋼製型枠）内のコンクリートの温度を直接計測するため、セントルの一部改造を伴う、若しくは硬化後のコンクリート内部にセンサ等の機器を残置させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１２－２６７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
そこで、本発明の主たる課題は、より簡易に、脱型前における覆工コンクリートの強度を推定できる方法を提供すること、等にある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決した脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法は以下のとおりである。
＜第１の態様＞
強度推定領域におけるセントル内面に、打撃位置を設定するとともに、前記打撃位置から離れた位置に振動測定器を設置し、
覆工コンクリートを打設した後、脱型前に、前記セントル内面における前記打撃位置を打撃して前記セントル及び前記覆工コンクリートを振動させるとともに前記振動測定器で打設後振動を計測し、
前記打設後振動から、前記覆工コンクリートの圧縮強度と相関を有する振動特性値を求め、
この振動特性値から前記強度推定領域における前記覆工コンクリートの圧縮強度を推定する、
ことを特徴とする脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
＜第１の態様＞
強度推定領域におけるセントル内面に、打撃位置を設定するとともに、前記打撃位置から離れた位置に振動測定器を設置し、
覆工コンクリートを打設した後、脱型前に、前記セントル内面における前記打撃位置を打撃して前記セントル及び前記覆工コンクリートを振動させるとともに前記振動測定器で打設後振動を計測し、
前記打設後振動から、前記覆工コンクリートの圧縮強度と相関を有する振動特性値を求め、
この振動特性値から前記強度推定領域における前記覆工コンクリートの圧縮強度を推定する、
ことを特徴とする脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
【0008】
（作用効果）
本脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法によれば、セントル内面のうち上記打撃及び振動計測が可能な場所であれば任意の場所で覆工コンクリートの強度推定を行うことができ、かつコンクリートに直接アクセスする必要もない。また、本方法のようにセントル内面を打撃すると、未硬化の覆工コンクリートであっても破損なしに確実に打撃を与えて振動を測定できる。よって、従来よりも簡易に脱型前における覆工コンクリートの強度を推定することができる。
本脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法によれば、セントル内面のうち上記打撃及び振動計測が可能な場所であれば任意の場所で覆工コンクリートの強度推定を行うことができ、かつコンクリートに直接アクセスする必要もない。また、本方法のようにセントル内面を打撃すると、未硬化の覆工コンクリートであっても破損なしに確実に打撃を与えて振動を測定できる。よって、従来よりも簡易に脱型前における覆工コンクリートの強度を推定することができる。
【0009】
＜第２の態様＞
前記覆工コンクリートの打設前に、前記セントル内面における前記打撃位置を打撃して前記セントル及び前記覆工コンクリートを振動させるとともに前記振動測定器で打設前振動を計測し、
前記打設前振動及び前記打設後振動から、打設前周波数スペクトル及び打設後周波数スペクトルをそれぞれ求め、
材齢ｔにおける記録波形をＹｔ（ｆ）とし、打設前における記録波形をＹ０（ｆ）とし、打撃をＸ（ｆ）とし、材齢ｔにおける振動媒体をＤｔ（ｆ）とし、打設前における振動媒体をＤ０（ｆ）とし、振動測定器をＵ（ｆ）とし、セントルをＳ（ｆ）とし、材齢ｔにおけるコンクリートをＣｔ（ｆ）とし、「・」を周波数領域での積としたとき、下記式（１）で示される周波数応答関数Ｈｔ（ｆ）の特徴量であってかつコンクリートの圧縮強度と相関する特徴量を、前記打設前周波数スペクトル及び前記打設後周波数スペクトルから求め、
Ｈｔ（ｆ）＝Ｙｔ（ｆ）／Ｙ０（ｆ）
＝{Ｘ（ｆ）・Ｄｔ（ｆ）・Ｕ（ｆ）}／{Ｘ（ｆ）・Ｄ０（ｆ）・Ｕ（ｆ）}
＝Ｄｔ（ｆ）／Ｄ０（ｆ）
＝{Ｓ（ｆ）・Ｃｔ（ｆ）}／Ｓ（ｆ）
＝Ｃｔ（ｆ） …（１）
前記特徴量から前記強度推定領域における前記覆工コンクリートの圧縮強度を推定する、
第１の態様の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
前記覆工コンクリートの打設前に、前記セントル内面における前記打撃位置を打撃して前記セントル及び前記覆工コンクリートを振動させるとともに前記振動測定器で打設前振動を計測し、
前記打設前振動及び前記打設後振動から、打設前周波数スペクトル及び打設後周波数スペクトルをそれぞれ求め、
材齢ｔにおける記録波形をＹｔ（ｆ）とし、打設前における記録波形をＹ０（ｆ）とし、打撃をＸ（ｆ）とし、材齢ｔにおける振動媒体をＤｔ（ｆ）とし、打設前における振動媒体をＤ０（ｆ）とし、振動測定器をＵ（ｆ）とし、セントルをＳ（ｆ）とし、材齢ｔにおけるコンクリートをＣｔ（ｆ）とし、「・」を周波数領域での積としたとき、下記式（１）で示される周波数応答関数Ｈｔ（ｆ）の特徴量であってかつコンクリートの圧縮強度と相関する特徴量を、前記打設前周波数スペクトル及び前記打設後周波数スペクトルから求め、
Ｈｔ（ｆ）＝Ｙｔ（ｆ）／Ｙ０（ｆ）
＝{Ｘ（ｆ）・Ｄｔ（ｆ）・Ｕ（ｆ）}／{Ｘ（ｆ）・Ｄ０（ｆ）・Ｕ（ｆ）}
＝Ｄｔ（ｆ）／Ｄ０（ｆ）
＝{Ｓ（ｆ）・Ｃｔ（ｆ）}／Ｓ（ｆ）
＝Ｃｔ（ｆ） …（１）
前記特徴量から前記強度推定領域における前記覆工コンクリートの圧縮強度を推定する、
第１の態様の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
【0010】
（作用効果）
圧縮強度を推定するための指標は、セントル打撃による振動計測から求めることができるものであって、覆工コンクリートの圧縮強度と相関を有する振動特性値であれば特に限定されるものではないが、本態様の周波数応答関数のゲインの周波数分布とすると、セントルの打撃位置における鋼板の厚みの影響や打撃方向の影響も受けることなく、覆工コンクリートの圧縮強度を推定することができるため好ましい。
圧縮強度を推定するための指標は、セントル打撃による振動計測から求めることができるものであって、覆工コンクリートの圧縮強度と相関を有する振動特性値であれば特に限定されるものではないが、本態様の周波数応答関数のゲインの周波数分布とすると、セントルの打撃位置における鋼板の厚みの影響や打撃方向の影響も受けることなく、覆工コンクリートの圧縮強度を推定することができるため好ましい。
【0011】
＜第３の態様＞
前記覆工コンクリートの打設前に、前記セントル内面における前記打撃位置を打撃して前記セントル及び前記覆工コンクリートを振動させるとともに前記振動測定器で打設前振動を計測し、
前記打設前振動及び前記打設後振動から、打設前周波数スペクトル及び打設後周波数スペクトルをそれぞれ求め、
材齢ｔにおける記録波形をＹｔ（ｆ）とし、打設前における記録波形をＹ０（ｆ）とし、打撃をＸ（ｆ）とし、材齢ｔにおける振動媒体をＤｔ（ｆ）とし、打設前における振動媒体をＤ０（ｆ）とし、振動測定器をＵ（ｆ）とし、セントルをＳ（ｆ）とし、材齢ｔにおけるコンクリートをＣｔ（ｆ）とし、「・」を周波数領域での積としたとき、下記式（１）で示される周波数応答関数における対数近似曲線の式の係数として定まるゲイン増加率を、前記打設前周波数スペクトル及び前記打設後周波数スペクトルから求め、
Ｈｔ（ｆ）＝Ｙｔ（ｆ）／Ｙ０（ｆ）
＝{Ｘ（ｆ）・Ｄｔ（ｆ）・Ｕ（ｆ）}／{Ｘ（ｆ）・Ｄ０（ｆ）・Ｕ（ｆ）}
＝Ｄｔ（ｆ）／Ｄ０（ｆ）
＝{Ｓ（ｆ）・Ｃｔ（ｆ）}／Ｓ（ｆ）
＝Ｃｔ（ｆ） …（１）
前記ゲイン増加率から前記強度推定領域における前記覆工コンクリートの圧縮強度を推定する、
第１の態様の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
前記覆工コンクリートの打設前に、前記セントル内面における前記打撃位置を打撃して前記セントル及び前記覆工コンクリートを振動させるとともに前記振動測定器で打設前振動を計測し、
前記打設前振動及び前記打設後振動から、打設前周波数スペクトル及び打設後周波数スペクトルをそれぞれ求め、
材齢ｔにおける記録波形をＹｔ（ｆ）とし、打設前における記録波形をＹ０（ｆ）とし、打撃をＸ（ｆ）とし、材齢ｔにおける振動媒体をＤｔ（ｆ）とし、打設前における振動媒体をＤ０（ｆ）とし、振動測定器をＵ（ｆ）とし、セントルをＳ（ｆ）とし、材齢ｔにおけるコンクリートをＣｔ（ｆ）とし、「・」を周波数領域での積としたとき、下記式（１）で示される周波数応答関数における対数近似曲線の式の係数として定まるゲイン増加率を、前記打設前周波数スペクトル及び前記打設後周波数スペクトルから求め、
Ｈｔ（ｆ）＝Ｙｔ（ｆ）／Ｙ０（ｆ）
＝{Ｘ（ｆ）・Ｄｔ（ｆ）・Ｕ（ｆ）}／{Ｘ（ｆ）・Ｄ０（ｆ）・Ｕ（ｆ）}
＝Ｄｔ（ｆ）／Ｄ０（ｆ）
＝{Ｓ（ｆ）・Ｃｔ（ｆ）}／Ｓ（ｆ）
＝Ｃｔ（ｆ） …（１）
前記ゲイン増加率から前記強度推定領域における前記覆工コンクリートの圧縮強度を推定する、
第１の態様の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
【0012】
（作用効果）
圧縮強度を推定するための指標は、セントル打撃による振動計測から求めることができるものであって、覆工コンクリートの圧縮強度と相関を有する振動特性値であれば特に限定されるものではないが、本態様のゲイン増加率とすると、セントルの打撃位置における鋼板の厚みの影響や打撃方向の影響も受けることなく、覆工コンクリートの圧縮強度を推定することができるため好ましい。
圧縮強度を推定するための指標は、セントル打撃による振動計測から求めることができるものであって、覆工コンクリートの圧縮強度と相関を有する振動特性値であれば特に限定されるものではないが、本態様のゲイン増加率とすると、セントルの打撃位置における鋼板の厚みの影響や打撃方向の影響も受けることなく、覆工コンクリートの圧縮強度を推定することができるため好ましい。
【0013】
＜第４の態様＞
前記覆工コンクリートの巻厚が２００～８００ｍｍである、
第１～３のいずれか１つの態様の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
前記覆工コンクリートの巻厚が２００～８００ｍｍである、
第１～３のいずれか１つの態様の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
【0014】
（作用効果）
上述の覆工コンクリートの強度推定方法は、覆工コンクリートの巻厚が本態様の範囲内である場合に特に有効である。
上述の覆工コンクリートの強度推定方法は、覆工コンクリートの巻厚が本態様の範囲内である場合に特に有効である。
【0015】
＜第５の態様＞
前記打撃は、打撃面が直径３０～７０ｍｍの球面からなる鋼製の頭部を備えたハンマーである、
第１～４のいずれか１つの態様の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
前記打撃は、打撃面が直径３０～７０ｍｍの球面からなる鋼製の頭部を備えたハンマーである、
第１～４のいずれか１つの態様の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
【0016】
（作用効果）
鋼板及びその裏側に位置する覆工コンクリートを一体的に振動させるため、及び打撃位置を中心とした綺麗な振動を発生させるため、上述の覆工コンクリートの強度推定方法では、本態様のハンマーが好適である。
鋼板及びその裏側に位置する覆工コンクリートを一体的に振動させるため、及び打撃位置を中心とした綺麗な振動を発生させるため、上述の覆工コンクリートの強度推定方法では、本態様のハンマーが好適である。
【0017】
＜第６の態様＞
強度推定領域におけるセントル内面に、打撃位置を設定するとともに、前記打撃位置から離れた位置に振動測定器を設置し、
覆工コンクリートを打設した後、脱型前に、前記セントル内面における前記打撃位置を打撃して前記セントル及び前記覆工コンクリートを振動させるとともに前記振動測定器で打設後振動を計測し、
前記打設後振動から、前記覆工コンクリートの圧縮強度と相関を有する振動特性値を求め、
この振動特性値が、予め設定された目標の圧縮強度と対応する振動特性値に達した時に脱型時期と判定する、
ことを特徴とする脱型前における覆工コンクリートの脱型時期判定方法。
強度推定領域におけるセントル内面に、打撃位置を設定するとともに、前記打撃位置から離れた位置に振動測定器を設置し、
覆工コンクリートを打設した後、脱型前に、前記セントル内面における前記打撃位置を打撃して前記セントル及び前記覆工コンクリートを振動させるとともに前記振動測定器で打設後振動を計測し、
前記打設後振動から、前記覆工コンクリートの圧縮強度と相関を有する振動特性値を求め、
この振動特性値が、予め設定された目標の圧縮強度と対応する振動特性値に達した時に脱型時期と判定する、
ことを特徴とする脱型前における覆工コンクリートの脱型時期判定方法。
【0018】
（作用効果）
本脱型前における覆工コンクリートの脱型時期判定方法によれば、セントル内面のうち上記打撃及び振動計測が可能な場所であれば任意の場所で覆工コンクリートの脱型時期を判定することができ、かつコンクリートに直接アクセスする必要もない。また、本方法のようにセントル内面を打撃すると、未硬化の覆工コンクリートであっても破損なしに確実に打撃を与えて振動を測定できる。よって、従来よりも簡易に脱型前における覆工コンクリートの脱型時期を判定することができる。
本脱型前における覆工コンクリートの脱型時期判定方法によれば、セントル内面のうち上記打撃及び振動計測が可能な場所であれば任意の場所で覆工コンクリートの脱型時期を判定することができ、かつコンクリートに直接アクセスする必要もない。また、本方法のようにセントル内面を打撃すると、未硬化の覆工コンクリートであっても破損なしに確実に打撃を与えて振動を測定できる。よって、従来よりも簡易に脱型前における覆工コンクリートの脱型時期を判定することができる。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、より簡易に、脱型前における覆工コンクリートの強度を推定できるようになる、等の利点がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】覆工コンクリート打設時のトンネル断面を示す概略図である。
【図2】天端部の計測状況を示す断面概略図である。
【図3】供試体の（ａ）平面図及び（ｂ）断面図である。
【図4】ゲイン増加率の算出方法を示す説明図である。
【図5】（ａ）ｓ６ｃ１００、（ｂ）ｓ６ｃ３００、（ｃ）ｓ９ｃ１００、及び（ｄ）ｓ９ｃ３００の場合の、材齢とゲイン増加率及び一軸圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図6】（ａ）ｃ１００、及び（ｂ）ｃ３００の場合の、材齢とゲイン増加率及び一軸圧縮強度との関係との関係を示すグラフである。
【図7】（ａ）ｓ６、及び（ｂ）ｓ９の場合の、材齢とゲイン増加率及び一軸圧縮強度との関係との関係を示すグラフである。
【図8】（ａ）ｃ１００、及び（ｂ）ｃ３００の場合の、一軸圧縮強度とゲイン増加率との関係を示すグラフである。
【図9】Δｔごとの周波数スペクトルである。
【図10】Δｔごとの周波数応答関数のグラフである。
【図11】ｃ１００の場合の、Δｔごとのゲイン増加率のグラフである。
【図12】ｃ３００の場合の、Δｔごとのゲイン増加率のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0021】
図１は、セントル２が設置されたトンネル１の断面を示しており、覆工コンクリート３の打設が完了した後、脱型前の状態を想定している。図中の符号１Ａは天端部、１Ｂは左肩部、１Ｃは右肩部、１Ｄは左スプリングライン部、及び１Ｅは右スプリングライン部をそれぞれ示しており、符号４は地山を示している。
【0022】
脱型前に覆工コンクリート３の圧縮強度（一軸圧縮強度）を推定するために、強度推定領域におけるセントル２内面に、図２に示すように、打撃位置２Ｈを設定するとともに、打撃位置２Ｈから離れた位置に振動測定器１０を設置する。打撃位置２Ｈの設定及び振動測定器１０の設置は、振動測定前であれば、覆工コンクリート３の打設前に限られず、覆工コンクリート３の打設後に行うこともできる。強度推定領域は、強度推定の実施対象領域であり、例えば天端部１Ａ、左肩部１Ｂ、右肩部１Ｃ、左スプリングライン部１Ｄ、及び右スプリングライン部１Ｅの中から、打設条件や環境条件によって一箇所若しくは複数箇所を選択したり、又は全箇所としたりすることができる。１つの強度推定領域には１つ又は複数の打撃位置２Ｈを定めることができ、また、１つ又は複数の振動測定器を設置することができる。強度推定領域が複数箇所ある場合には各箇所に振動測定器１０をそれぞれ設置することができる。周知のように、通常はラップ側から妻部側にかけて、及びスプリングライン部から天端部１Ａにかけて普通コンクリートが充填され、最終打設箇所となる天端部１Ａ（特に妻部）が脱型時に最も若材齢になるため、少なくとも天端部１Ａの覆工コンクリート３の圧縮強度を推定することにより、脱型時期を判定することができる。一方、高流動（自己充填）コンクリートを低位置から圧入する場合には、天端部１Ａが最も若材齢になるとは限らないため、強度推定領域を複数箇所（例えば天端部１Ａ、左肩部１Ｂ、右肩部１Ｃ、左スプリングライン部１Ｄ、及び右スプリングライン部１Ｅの全箇所）として、各部の覆工コンクリート３の圧縮強度を推定することにより、脱型時期を判定することができる。打撃位置２Ｈ及び振動測定器１０の設置位置は、強度推定領域内である限り適宜定めればよいが、可能な限り強度推定領域の中央とすることが望ましい。
【0023】
振動測定器１０は、衝撃弾性波の測定で広く用いられている加速度計の他、速度計、変位計、マイクロフォン等を用いることができる。振動測定器１０の性能は特に限定されるものではないが、加速度計を用いる場合、その感度は５～２０ｍＶ／（ｍ／ｓ２）程度、周波数範囲±３ｄＢ：３Ｈｚ～１０ｋＨｚ程度、又はこれらより広い範囲のものを好適に用いることができる。振動測定器１０は、圧縮強度の推定に用いる振動特性値によっては間隔を空けて複数設置することもできる。
【0024】
圧縮強度の推定に際しては、覆工コンクリート３を打設した後、脱型前に、強度推定領域におけるセントル２内面の打撃位置２Ｈをハンマー５等で打撃してセントル２及び覆工コンクリート３を振動させるとともに振動測定器１０で打設後振動を計測し、計測した打設後振動から、覆工コンクリート３の圧縮強度と相関を有する振動特性値を求めた後、この振動特性値から強度推定領域における覆工コンクリート３の圧縮強度を推定する。各材齢における圧縮強度の変化を記録する場合や、圧縮強度が脱型に必要な強度に達していない場合等、必要に応じて所定の時間間隔で同位置での打撃及び振動計測を繰り返したり、所望の時間経過後に再び同位置での打撃及び振動計測を行ったりすることができる。また、測定のばらつきの影響を回避する等の目的で、同材齢かつ同位置で複数回の打撃及び振動計測を行い、その平均値としての圧縮強度を求めることもできる（後述のゲイン増加率等の特徴量の平均値に基づいて圧縮強度を推定することはもちろん、圧縮強度の平均値を最終的な推定値とすることを含む）。この場合、打撃位置２Ｈと振動測定器１０の位置との距離は一定とすることは当然である。本推定方法によれば、セントル２内面のうち上記打撃及び振動計測が可能な場所であれば任意の場所で非破壊で覆工コンクリート３の強度推定を行うことができ、かつ覆工コンクリート３に直接アクセスする必要もない。よって、従来よりも簡易に脱型前における覆工コンクリート３の強度を推定することができる。
【0025】
覆工コンクリート３の圧縮強度と、打撃により計測される振動特性値（後述するゲイン増加率等）との相関は、現場の条件により変化するため、現場又は現場と同条件（例えば気温）での事前実験により相関を求めておくことが望ましい。すなわち、事前に現場又は現場と同条件（例えば気温）で、覆工に使用するのと同配合のコンクリートを用いて必要数の供試体を作製するとともに、これら供試体を所定の時間間隔（例えば１時間）で順番に振動特性値及び圧縮強度を測定し、これら測定データに基づいて振動特性値と圧縮強度の関係式（例えば近似直線）を求めておき、実施工でセントルの打撃及び振動測定に基づいて求まる振動特性値をこの関係式に代入することにより施行中の覆工コンクリートの圧縮強度を推定することができる。また、この関係式から脱型目標強度（例えば２Ｎ／ｍｍ２）のときの目標振動特性値を求めておき、実施工でセントルの打撃及び振動測定に基づいて求まる振動特性値が目標振動特性値に達した時に脱型時期と判定することができる。
【0026】
覆工コンクリート３の巻厚Ｔは特に限定されるものではないが、２００～８００ｍｍである場合に特に有効である。また、セントル２の打撃位置２Ｈにおける鋼板の厚みＳも特に限定されるものではないが、６～９ｍｍであると好ましい。
【0027】
打撃によりセントル２及び覆工コンクリート３を振動させることができる限り、打撃手段は特に限定されるものではなく、作業員が柄を持って腕力で打撃する手動式のハンマー５や、ソレノイド等の駆動源により打撃を行うハンマー装置等を用いることができる。ハンマー５としては、衝撃弾性波の測定で広く用いられているものであれば特に限定なく用いることができるが、ハンマー５の材質や重さ等の影響を低減するため、圧縮強度の推定に用いる振動特性値に適したハンマー５を事前実験等により選定することが望ましい。後述の実験結果からは、打撃面が直径３０～７０ｍｍの球面からなる鋼製の頭部を備えたハンマー５を好適に用いることができる。
【0028】
覆工コンクリート３の圧縮強度と相関を有する振動特性値は、計測工程で計測した振動から求めることができるものであれば特に限定されるものではないが、以下に述べるゲイン増加率は好ましい。
【0029】
（ゲイン増加率に基づく圧縮強度の推定）
ゲイン増加率を求めるに際しては、覆工コンクリート３の打設前と、打設後かつ脱型前に、図２に示すようにセントル２内面における打撃位置２Ｈをハンマー５等で打撃してセントル２及び覆工コンクリート３を振動させるとともに振動測定器１０で打設前振動及び打設後振動を計測する。図４（ａ）はその一例を示しており、０ｈが打設前振動の波形であり、１ｈは１時間後、２４ｈは２４時間後の打設後振動である。そして、打設前振動及び打設後振動から、ＦＦＴ処理等により図４（ｂ）に示すように打設前周波数スペクトル及び打設後周波数スペクトルをそれぞれ求め、これら打設前周波数スペクトル及び打設後周波数スペクトルに基づいて、材齢ｔにおける記録波形をＹｔ（ｆ）とし、打設前における記録波形をＹ０（ｆ）とし、打撃をＸ（ｆ）とし、材齢ｔにおける振動媒体をＤｔ（ｆ）とし、打設前に置ける振動媒体をＤ０（ｆ）とし、振動測定器をＵ（ｆ）とし、セントルをＳ（ｆ）とし、材齢ｔにおけるコンクリートをＣｔ（ｆ）とし、「・」を周波数領域での積としたとき、下記式（１）で示される周波数応答関数における対数近似曲線の式の係数として定まるゲイン増加率を求めることができる。
Ｈｔ（ｆ）＝Ｙｔ（ｆ）／Ｙ０（ｆ）
＝{Ｘ（ｆ）・Ｄｔ（ｆ）・Ｕ（ｆ）}／{Ｘ（ｆ）・Ｄ０（ｆ）・Ｕ（ｆ）}
＝Ｄｔ（ｆ）／Ｄ０（ｆ）
＝{Ｓ（ｆ）・Ｃｔ（ｆ）}／Ｓ（ｆ）
＝Ｃｔ（ｆ） …（１）
なお、図４（ｃ）は、打設前を基準とした打設後の周波数スペクトルを示す周波数応答関数のグラフであり、打設前に対する振幅変化（ゲイン）が大きい周波数が高周波側にあるほど、周波数応答関数の対数近似曲線の式の係数ａとして定まるゲイン増加率は大きくなる。図４（ｄ）は材齢によるゲイン増加率の変化を示すグラフである。周波数応答関数の対数近似曲線を求める際の周波数範囲は、係数ａと圧縮強度とが相関を有する範囲であれば適宜定めることができ、例えば振動測定器１０の仕様で定められた振動検出可能な周波数範囲（後述の加速度計では３Ｈｚ～１０ｋＨｚ）又はそれよりも狭い範囲（例えば後述するように１～１０ｋＨｚ）とすることができる。
ゲイン増加率を求めるに際しては、覆工コンクリート３の打設前と、打設後かつ脱型前に、図２に示すようにセントル２内面における打撃位置２Ｈをハンマー５等で打撃してセントル２及び覆工コンクリート３を振動させるとともに振動測定器１０で打設前振動及び打設後振動を計測する。図４（ａ）はその一例を示しており、０ｈが打設前振動の波形であり、１ｈは１時間後、２４ｈは２４時間後の打設後振動である。そして、打設前振動及び打設後振動から、ＦＦＴ処理等により図４（ｂ）に示すように打設前周波数スペクトル及び打設後周波数スペクトルをそれぞれ求め、これら打設前周波数スペクトル及び打設後周波数スペクトルに基づいて、材齢ｔにおける記録波形をＹｔ（ｆ）とし、打設前における記録波形をＹ０（ｆ）とし、打撃をＸ（ｆ）とし、材齢ｔにおける振動媒体をＤｔ（ｆ）とし、打設前に置ける振動媒体をＤ０（ｆ）とし、振動測定器をＵ（ｆ）とし、セントルをＳ（ｆ）とし、材齢ｔにおけるコンクリートをＣｔ（ｆ）とし、「・」を周波数領域での積としたとき、下記式（１）で示される周波数応答関数における対数近似曲線の式の係数として定まるゲイン増加率を求めることができる。
Ｈｔ（ｆ）＝Ｙｔ（ｆ）／Ｙ０（ｆ）
＝{Ｘ（ｆ）・Ｄｔ（ｆ）・Ｕ（ｆ）}／{Ｘ（ｆ）・Ｄ０（ｆ）・Ｕ（ｆ）}
＝Ｄｔ（ｆ）／Ｄ０（ｆ）
＝{Ｓ（ｆ）・Ｃｔ（ｆ）}／Ｓ（ｆ）
＝Ｃｔ（ｆ） …（１）
なお、図４（ｃ）は、打設前を基準とした打設後の周波数スペクトルを示す周波数応答関数のグラフであり、打設前に対する振幅変化（ゲイン）が大きい周波数が高周波側にあるほど、周波数応答関数の対数近似曲線の式の係数ａとして定まるゲイン増加率は大きくなる。図４（ｄ）は材齢によるゲイン増加率の変化を示すグラフである。周波数応答関数の対数近似曲線を求める際の周波数範囲は、係数ａと圧縮強度とが相関を有する範囲であれば適宜定めることができ、例えば振動測定器１０の仕様で定められた振動検出可能な周波数範囲（後述の加速度計では３Ｈｚ～１０ｋＨｚ）又はそれよりも狭い範囲（例えば後述するように１～１０ｋＨｚ）とすることができる。
【0030】
後述する実験例からも分かるように、ゲイン増加率は材齢の進行に伴い圧縮強度２Ｎ／ｍｍ２（実施工での脱型の目安となる圧縮強度）以上まで増加傾向を示す。これは覆工コンクリート３の硬化に伴う弾性係数の変化に応じて、１ｋＨｚ付近では周波数応答（ゲイン）が低下し、１０ｋＨｚ付近の周波数応答が高くなることによると考えられる。よって、上述のゲイン増加率を指標とすることにより、圧縮強度を推定することができる。また、脱型時期も判定することができる。また、式（１）からも分かるように、周波数応答関数の算出する際に鋼板の振動に関する項が消えるため、本ゲイン増加率を指標として覆工コンクリート３の圧縮強度を推定する場合には、セントル２の打撃位置２Ｈにおける鋼板の厚みの影響を受けずに済むという利点がある。
【0031】
ゲイン増加率は、コンクリートの圧縮強度と相関する周波数応答関数の特徴量の一つということができる。よって、ゲイン増加率は指標として効果的なものであるが、圧縮強度と相関する周波数応答関数の他の特徴量、例えば重心周波数や、最大振幅周波数を用いることもできる。
【0032】
ゲイン増加率を指標とする場合、打撃位置２Ｈと振動測定器１０との離間距離Ｘは特に限定されるものではないが、例えば１００ｍｍ以下であると好ましい。
【0033】
＜ゲイン増加率を指標とする圧縮強度推定実験＞
（供試体）
図３に示すように、セントル２を模した縦６５０×横６５０ｍｍの平坦な鋼板２１上に四周を取り囲む型枠２２を立て、型枠２２内にコンクリートを打ち込むことにより、覆工コンクリート３の天端を模した天端供試体２０を作製した。なお、鋼板２１の厚みは６ｍｍと９ｍｍの２水準（ｓ６、ｓ９と称す）、コンクリートの厚みＴは１００ｍｍと覆工の設計巻厚の標準である３００ｍｍの２水準（ｃ１００、ｃ３００と称す）とした。天端供試体２０は、鋼板２１下面の打撃及び振動測定が可能なように、架台２３を用いて持ち上げて支持した。
（供試体）
図３に示すように、セントル２を模した縦６５０×横６５０ｍｍの平坦な鋼板２１上に四周を取り囲む型枠２２を立て、型枠２２内にコンクリートを打ち込むことにより、覆工コンクリート３の天端を模した天端供試体２０を作製した。なお、鋼板２１の厚みは６ｍｍと９ｍｍの２水準（ｓ６、ｓ９と称す）、コンクリートの厚みＴは１００ｍｍと覆工の設計巻厚の標準である３００ｍｍの２水準（ｃ１００、ｃ３００と称す）とした。天端供試体２０は、鋼板２１下面の打撃及び振動測定が可能なように、架台２３を用いて持ち上げて支持した。
【0034】
コンクリートの配合を表１に示した。各天端供試体２０はコンクリートの打設後に２０℃、６０％Ｒ．Ｈ．の恒温恒湿環境に静置した。また、天端供試体２０の作製に用いたものと同一のコンクリートを用いて直径１００×高さ２００ｍｍの円柱供試体を作製し、圧縮強度試験に用いた。
【0035】
【表1】
【0036】
（計測）
計測に際しては、図３に示す天端供試体２０の鋼板２１下面の中央部を、鋼球からなる頭部に柄（取手）を取り付けたハンマー５で打撃し、打撃位置２Ｈから１００ｍｍ離れた位置に設置した振動測定器１０（富士セラミックス社製の加速度計「ＳＡＦ５１Ａ」、感度：５ｍＶ／（ｍ／ｓ２）、周波数範囲±３ｄＢ：３～１０，０００Ｈｚ）で信号を記録した。
計測に際しては、図３に示す天端供試体２０の鋼板２１下面の中央部を、鋼球からなる頭部に柄（取手）を取り付けたハンマー５で打撃し、打撃位置２Ｈから１００ｍｍ離れた位置に設置した振動測定器１０（富士セラミックス社製の加速度計「ＳＡＦ５１Ａ」、感度：５ｍＶ／（ｍ／ｓ２）、周波数範囲±３ｄＢ：３～１０，０００Ｈｚ）で信号を記録した。
【0037】
表２に実験パラメータ、試験材齢及び水準（略称）、表３に各水準での試験項目をそれぞれ示した。ｓ６ｃ１００（鋼板厚６ｍｍ、巻厚１００ｍｍ）ではφ１９、３０、４０ｍｍの鋼球、ｓ６ｃ３００（鋼板厚６ｍｍ、巻厚３００ｍｍ）ではより大きなエネルギーの入力を目的としφ４０、６３ｍｍの鋼球、ｓ９ｃ１００（鋼板厚９ｍｍ、巻厚１００ｍｍ）及びｓ９ｃ３００（鋼板厚９ｍｍ、巻厚３００ｍｍ）ではφ３０、４０、６３ｍｍの鋼球を用いて鋼板を打撃した。
【表2】
【表3】
【0038】
ここで、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）により算出される周波数スペクトルの分解能Δｆは、サンプリング時間長：Ｔ、サンプリング数：Ｓ、サンプリング時間間隔：Δｔから下記の式（２）で示される。
Δｆ ＝ １／Ｔ ＝ １／（Ｓ・Δｔ） …（２）
Δｆ ＝ １／Ｔ ＝ １／（Ｓ・Δｔ） …（２）
【0039】
式（２）より周波数分解能はサンプリング数と時間間隔に依存する。ｓ６シリーズではＳ：２０，０００個、Δｔ：０．１μｓで信号を記録し、ＦＦＴを１６、３８４個のサンプル数で実施したため、Δｆ≒０．６１ｋＨｚであった。ｓ９シリーズではＳ：２０，０００個、Δｔ：０．１、０．５、及び２．５μｓで波形を記録したため、周波数分解能Δｆは０．６１、０．１２、及び０．０２４ｋＨｚであった。
【0040】
また、衝撃弾性波法による計測と並行して、表２下線部に示すｓ６ｃ１００及びｓ９ｃ１００の材齢で圧縮強度試験を実施した。圧縮強度試験は、円柱供試体打込み面を石膏でキャッピングし、載荷速度を０．０１Ｎ／ｍｍ２／ｓとして実施した。
【0041】
（ゲイン増加率の算出結果）
図５（ａ）～（ｄ）に、振動計測結果（サンプリング時間間隔０．１μｓ、周波数分解能０．６１ｋＨｚ）に基づいて算出した、ｓ６ｃ１００（鋼球直径１９，３０，４０ｍｍ）、ｓ６ｃ３００（鋼球直径４０，６３ｍｍ）、ｓ９ｃ１００（鋼球直径３０，４０，６３ｍｍ）及びｓ９ｃ３００（鋼球直径３０，４０，６３ｍｍ）の、材齢によるゲイン増加率の変化と、圧縮強度（圧縮強度試験により計測）の変化をそれぞれ示した。
図５（ａ）～（ｄ）に、振動計測結果（サンプリング時間間隔０．１μｓ、周波数分解能０．６１ｋＨｚ）に基づいて算出した、ｓ６ｃ１００（鋼球直径１９，３０，４０ｍｍ）、ｓ６ｃ３００（鋼球直径４０，６３ｍｍ）、ｓ９ｃ１００（鋼球直径３０，４０，６３ｍｍ）及びｓ９ｃ３００（鋼球直径３０，４０，６３ｍｍ）の、材齢によるゲイン増加率の変化と、圧縮強度（圧縮強度試験により計測）の変化をそれぞれ示した。
【0042】
これら結果の全体的な傾向として、材齢経過に伴いゲイン増加率は増加傾向を示しており、ゲイン増加率はコンクリートの圧縮強度と相関することが判明した。また、図８に示すように、ｃ１００及びｃ３００のいずれの場合も、ゲイン増加率は２Ｎ／ｍｍ２まで増加傾向となり、２Ｎ／ｍｍ２以降でほぼ一定となったため、ゲイン増加率から実施工の脱型目標強度である２Ｎ／ｍｍ２までの強度推定及び脱型時期の判定（例えば、巻厚３００ｍｍではゲイン増加率が４０ｄＢ／ｄｅｃ程度になったときに覆工コンクリートの圧縮強度を２Ｎ／ｍｍ２程度と推定、又は覆工コンクリートの脱型時期と判定）が可能であることが判明した。
【0043】
ただし、図６に示すように、ゲイン増加率はコンクリート厚１００ｍｍでは－１０～３０ｄＢ／ｄｅｃの範囲で緩やかに増加するのに対し、コンクリート厚３００ｍｍでは－１０～５０ｄＢ／ｄｅｃの範囲でやや急激な増加傾向を示した。ここで、加速度計で得られた振動の主成分が全体（鋼板とコンクリート）のたわみ振動と仮定すると、四辺固定された矩形薄板の四辺固定された薄板の振動は曲げ剛性の平方根に比例し、曲げ剛性は板厚の３乗に比例する。すなわち、コンクリート厚３００ｍｍ（ｃ３００）はコンクリート厚１００ｍｍ（ｃ１００）と比較して同一材齢時に曲げ剛性は２７倍高く、ｃ３００はｃ１００に比べて高い周波数を示すと考えられる。このため、ｃ３００ではｃ１００と比較し周波数スペクトルが高周波側に移行し、ゲイン増加率が大きく評価されたと考えられる。また、材齢経過に伴うコンクリートの強度発現によりコンクリートと鋼板の付着特性（一体性）が高くなると仮定すると、若材齢時にはコンクリートと鋼板の付着特性が乏しく、鋼板の振動の影響が卓越することで、いずれの条件のゲイン増加率も同程度の値を示し、材齢経過及びコンクリートの強度発現に伴い鋼板とコンクリートが一体となって振動することで、コンクリート厚の違いによりゲイン増加率が異なる傾向を示したと考えられる。よって、ゲイン増加率を圧縮強度や脱型時期の判定指標とする場合、その指標はコンクリート厚さに応じて変わる可能性があるため、事前実験によりゲイン増加率と圧縮強度との相関を求めておくことが好ましい。
【0044】
一方、コンクリート厚の影響と比較すると、図７に示すように鋼板厚及び使用した鋼球径が周波数応答関数に及ぼす影響は明確に確認されなかった。これは、式（１）に示したように、周波数応答関数を算出する際に、コンクリート打込み前と打込み後で共通する項の影響は相殺されたことが要因であると考えられる。
【0045】
他方、サンプリング時間間隔Δｔ別に各材齢で得られた周波数スペクトル及び周波数応答関数（ｓ９ｃ３００、鋼球径４０ｍｍの場合）を図９及び図１０に示した。図９より、本計測では０．１ｋＨｚ以下の成分はほとんど含まれていないことが分かる。これは、加速度計の一定感度を有する周波数範囲が０．００３ｋＨｚ以上であることを考慮すると、０．１ｋＨｚ以下の振動は生じていないと判断できる。
【0046】
次に、図１０より、周波数応答関数は１ｋＨｚ付近で最小となり、コンクリートの強度発現に伴い約２ｋＨｚ以下の周波数領域では周波数応答が低下し、それ以上の領域では周波数応答が１０ｋＨｚ付近まで増加する傾向が確認された。この傾向は、コンクリート厚及び鋼球径によらず同様であった。このため、周波数応答関数において１～１０ｋＨｚのゲインの対数近似曲線から係数を算出し（ゲイン増加率）、このゲイン増加率を強度推定指標として以下の検討を行った。すなわち、図１１及び図１２にΔｔを変えた各水準で得られたゲイン増加率と天端供試体２０の推定強度の関係をコンクリート厚ごとに示した。ここで、凡例をφ（鋼球径）Δｔ（サンプリング時間間隔）とした。図１１及び図１２は図８と同様なゲイン増加率の増加傾向を示しており、周波数分解能Δｆの違いによるゲイン増加率の明確な変化はみられなかった。このため、図９及び図１０で示される周波数の取得領域を考慮し、サンプリング数２０，０００個ではサンプリング時間間隔０．５～２．５μｓ、すなわちサンプリング時間長１０～５０ｍｓで計測することが望ましいと考えられる。
【0047】
なお、実施工で使用されるセントルを用意し、セントルの外周面に対して一定の間隔（巻厚４００ｍｍ）を空けて地山を模した模擬地山型枠を設置して模擬環境を構築し、実施工同様に覆工コンクリートを打設した以外は、上述のゲイン増加率を指標とする圧縮強度推定実験と同様の条件で、同様の実験を行ったところ、ゲイン増加率はｃ３００の場合と類似の増加傾向を示した。
【産業上の利用可能性】
【0048】
本発明は、脱型前における覆工コンクリートの強度推定、つまり脱型時期の判定に利用できるものである。なお、上述のセントル打撃による圧縮強度の推定を行う場合であっても、必要に応じて従来の覆工コンクリートの積算温度に基づく圧縮強度の推定を併用することもできる。
【符号の説明】
【0049】
１…トンネル、１Ａ…天端部、１Ｂ…左肩部、１Ｃ…右肩部、１Ｄ…左スプリングライン部、１Ｅ…右スプリングライン部、２…セントル、３…覆工コンクリート、４…地山、２Ｈ…打撃位置、１０…振動測定器、Ｔ…巻厚、５…ハンマー、Ｘ…離間距離、１１…第１振動測定器、Ｌ…第２距離、１２…第２振動測定器、２１…鋼板、２２…型枠、２３…架台、２０…天端供試体。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
