特許 7498910 トンネル覆工施工システム、及びトンネル覆工施工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-05

(45)【発行日】2024-06-13

(54)【発明の名称】トンネル覆工施工システム、及びトンネル覆工施工方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/10 20060101AFI20240606BHJP

【ＦＩ】

E21D11/10 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019154116

(22)【出願日】2019-08-26

(65)【公開番号】P2021031980

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-07-08

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000158725

【氏名又は名称】岐阜工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】591284601

【氏名又は名称】株式会社演算工房

(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】山本 将

(72)【発明者】

【氏名】木村 厚之

(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】甲斐 勝之

(72)【発明者】

【氏名】小野 貴之

【審査官】柿原 巧弥

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－３２８９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１１２７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３０１６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２１２８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２２１０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３４５７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１５５８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１３５３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２０６１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０６６０９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０５３９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１３５０５２６（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ １１／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネル壁面と覆工型枠との間の打設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トンネル覆工施工システムであって、
前記覆工型枠のうち前記トンネル壁面の内周側に位置する型枠本体の切羽側の内周面においてトンネル周方向に沿って設けられた複数の打込み口から前記コンクリートを打ち込む打込みノズルと、
前記打込みノズルを前記トンネル周方向に移動させ、かつ前記打込み口に対して着脱させるノズル移動装置と、
前記コンクリートの打ち込み状況を前記覆工型枠に設けられたセンサで測定し、前記センサで測定した前記コンクリートの打ち込み状況に応じて前記ノズル移動装置をトンネル周方向に移動させ、所定の前記打込み口を選択して前記打込みノズルを着脱操作するように制御する制御部と、
を備え、
一端が前記打込みノズルに接続され、他端が前記コンクリートの圧送ポンプに繋がる可動配管をさらに備え、
前記可動配管は、複数の関節部によって連結された多関節配管であり、
前記可動配管の一端が前記ノズル移動装置に搭載される前記打込みノズルの基端部に接続され、前記可動配管の他端が配管切替え装置と接続され、
前記配管切替え装置には、複数の可動配管が接続され、
前記配管切替え装置は、前記制御部からの制御信号に基づいて、前記複数の可動配管のうちいずれかの可動配管に前記コンクリートを送出し、
前記可動配管は、前記制御部からの制御信号に基づいて、各関節の姿勢が制御されることを特徴とするトンネル覆工施工システム。

【請求項2】

前記ノズル移動装置は、前記覆工型枠よりも切羽側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル覆工施工システム。

【請求項3】

前記打込み口には、前記覆工型枠よりも切羽側に向けて延びる打込み管が接続され、
前記打込みノズルは、前記打込み管に着脱可能に接続されることを特徴とする請求項１に記載のトンネル覆工施工システム。

【請求項4】

トンネル周方向に沿って延在するガイドレールが設けられ、
前記ノズル移動装置は、前記ガイドレールに沿って移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のトンネル覆工施工システム。

【請求項5】

トンネル壁面と覆工型枠との間の打設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トンネル覆工施工方法であって、
ノズル移動装置をトンネル周方向に移動させる工程と、
前記覆工型枠のうち前記トンネル壁面の内周側に位置する型枠本体の切羽側の内周面において、トンネル周方向に沿って設けられた複数の打込み口に、前記ノズル移動装置を駆動することにより打込みノズルを接続する工程と、
前記打込みノズルから前記打設領域にコンクリートを打ち込む工程と、
を有し、
前記コンクリートの打ち込み状況を前記覆工型枠に設けられたセンサで測定し、前記センサで測定した前記コンクリートの打ち込み状況に応じて前記ノズル移動装置をトンネル周方向に移動させ、所定の前記打込み口を選択して前記打込みノズルを着脱操作するように制御し、
一端が前記打込みノズルに接続され、他端が前記コンクリートの圧送ポンプに繋がる可動配管をさらに備え、
前記可動配管は、複数の関節部によって連結された多関節配管であり、
前記可動配管の一端が前記ノズル移動装置に搭載される前記打込みノズルの基端部に接続され、前記可動配管の他端が配管切替え装置と接続され、
前記配管切替え装置には、複数の可動配管が接続され、
前記配管切替え装置において、前記複数の可動配管のうちいずれかの可動配管に前記コンクリートを送出するように制御し、
前記可動配管は、各関節の姿勢が制御されることを特徴とするトンネル覆工施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネル覆工施工システム、及びトンネル覆工施工方法に関する。

【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み装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
コンクリート打込み装置としては、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み口を設け、これら複数の打込み口に対して打込みノズルの切替えを自動で行いながら打ち込む構成のものがある。そして、このようなコンクリート打込み装置を使用し、妻型枠の切羽側の空間で打込みノズルをトンネル周方向とトンネル軸方向に移動させながら打設している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１０５０２９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、特許文献１に示すような従来のコンクリート打込み装置では、覆工型枠が配置された箇所でコンクリート打込み区間に設置された妻型枠の切羽側の覆工区間内には次のコンクリートの打ち込みに備えて鉄筋が組み立てられた鉄筋組み区間が形成されている。
つまり、打込みノズルが鉄筋組み区間の鉄筋と干渉するため、コンクリート打込み装置による打設が困難になるという問題があった。そのため、鉄筋組み区間に鉄筋が設けられる場合であっても、打込みノズルをトンネル周方向に自動的に移動させてコンクリートの打設を行うことができるコンクリート打込み装置が求められており、その点で改善の余地があった。

【0005】

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、覆工の無筋区間の自動打ち込みに加え、鉄筋組み区間における自動打ち込みを可能とするトンネル覆工施工システム、及びトンネル覆工施工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】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明に係るトンネル覆工施工システムは、トンネル壁面と覆工型枠との間の打設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トンネル覆工施工システムであって、前記覆工型枠のうち前記トンネル壁面の内周側に位置する型枠本体の切羽側の内周面においてトンネル周方向に沿って設けられた複数の打込み口から前記コンクリートを打ち込む打込みノズルと、前記打込みノズルを前記トンネル周方向に移動させ、かつ前記打込み口に対して着脱させるノズル移動装置と、前記コンクリートの打ち込み状況を前記覆工型枠に設けられたセンサで測定し、前記センサで測定した前記コンクリートの打ち込み状況に応じて前記ノズル移動装置をトンネル周方向に移動させ、所定の前記打込み口を選択して前記打込みノズルを着脱操作するように制御する制御部と、を備え、一端が前記打込みノズルに接続され、他端が前記コンクリートの圧送ポンプに繋がる可動配管をさらに備え、前記可動配管は、複数の関節部によって連結された多関節配管であり、前記可動配管の一端が前記ノズル移動装置に搭載される前記打込みノズルの基端部に接続され、前記可動配管の他端が配管切替え装置と接続され、前記配管切替え装置には、複数の可動配管が接続され、前記配管切替え装置は、前記制御部からの制御信号に基づいて、前記複数の可動配管のうちいずれかの可動配管に前記コンクリートを送出し、前記可動配管は、前記制御部からの制御信号に基づいて、各関節の姿勢が制御されることを特徴としている。

【0007】

また、本発明に係るトンネル覆工施工方法は、トンネル壁面と覆工型枠との間の打設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トンネル覆工施工方法であって、ノズル移動装置をトンネル周方向に移動させる工程と、前記覆工型枠のうち前記トンネル壁面の内周側に位置する型枠本体の切羽側の内周面において、トンネル周方向に沿って設けられた複数の打込み口に、前記ノズル移動装置を駆動することにより打込みノズルを接続する工程と、前記打込みノズルから前記打設領域にコンクリートを打ち込む工程と、を有し、前記コンクリートの打ち込み状況を前記覆工型枠に設けられたセンサで測定し、前記センサで測定した前記コンクリートの打ち込み状況に応じて前記ノズル移動装置をトンネル周方向に移動させ、所定の前記打込み口を選択して前記打込みノズルを着脱操作するように制御し、一端が前記打込みノズルに接続され、他端が前記コンクリートの圧送ポンプに繋がる可動配管をさらに備え、前記可動配管は、複数の関節部によって連結された多関節配管であり、前記可動配管の一端が前記ノズル移動装置に搭載される前記打込みノズルの基端部に接続され、前記可動配管の他端が配管切替え装置と接続され、前記配管切替え装置には、複数の可動配管が接続され、前記配管切替え装置において、前記複数の可動配管のうちいずれかの可動配管に前記コンクリートを送出するように制御し、前記可動配管は、各関節の姿勢が制御されることを特徴としている。

【0008】

本発明では、覆工型枠の型枠本体の切羽側の内周面に設けられた打込み口に打込みノズルを接続してコンクリートを打設領域に打ち込むことができる。つまり、打込み口が型枠本体の内周面に位置しているため、打込み口に接続される打込みノズルが型枠本体の内周面側に配置した状態で打ち込みを行うことができ、打ち込み時において覆工型枠の妻型枠の切羽側に打込みノズルを配置することがなくなる。
そのため、覆工コンクリート内に鉄筋が設けられる鉄筋区間の施工において、次のコンクリート打ち込み区間である妻型枠の切羽側に鉄筋が組み立てられた状態であっても、打込みノズルを型枠本体の内空側でトンネル周方向及びトンネル軸方向に移動させることができる。したがって、鉄筋と干渉することなく効率よくトンネル周方向に沿ってノズル移動装置とともに打込みノズルを移動させることが可能となるので、自動打ち込みを行うことができる。

【0009】

また、本発明に係るトンネル覆工施工システムは、前記ノズル移動装置は、前記覆工型枠よりも切羽側に配置されていることが好ましい。

【0010】

この場合には、覆工型枠の切羽側の空間にノズル移動装置を配置できる。そのため、覆工型枠のセット、脱型の動作に干渉することなく、ノズル移動装置を所定のトンネル周方向の位置に移動させる並行作業を行うことができ、作業効率を向上させることができる。

【0011】

また、本発明に係るトンネル覆工施工システムは、前記打込み口には、前記覆工型枠よりも切羽側に向けて延びる打込み管が接続され、前記打込みノズルは、前記打込み管に着脱可能に接続されることが好ましい。

【0012】

この場合には、予めトンネル周方向に間隔あけて設けられる複数の打込み口のすべてに打込み管を接続しておくことで、それらの打込み管に対して選択的に打込みノズルを接続して所望の打込み口からコンクリートを打設領域に打ち込むことができる。
このとき、打込み口に接続される打込み管の端部が覆工型枠よりも切羽側に位置することから、打込み管の端部に打込みノズルを接続する際に、打込みノズルをトンネル軸方向に直交する径方向への移動させずに接続することが可能となる。そのため、コンクリート打ち込み前の準備作業を向上させることができるうえ、自動化の精度を高めることができる。

【0013】

また、本発明に係るトンネル覆工施工システムは、トンネル周方向に沿って延在するガイドレールが設けられ、前記ノズル移動装置は、前記ガイドレールに沿って移動可能に設けられていることを特徴としてもよい。

【0014】

この場合には、ノズル移動装置をガイドレールに沿ってトンネル周方向に移動させることができることから、ノズル移動装置の位置決めが容易になり、施工の効率化を図ることができるとともに、打ち込みの自動制御を容易にかつ精度よく行うことができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明のトンネル覆工施工システム、及びトンネル覆工施工方法によれば、覆工の無筋区間の自動打ち込みに加え、鉄筋組み区間における自動打ち込みを可能とする。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態によるトンネル覆工施工システムの構成を斜め切羽側から見た斜視図である。

【図2】図１に示すトンネル覆工施工システムを切羽側から見た正面図である。

【図3】図２に示すトンネル覆工施工システムにおける覆工型枠の切羽側でコンクリートを打ち込む状態を示した側面図である。

【図4】打込み口に接続された打込み管に打込みノズルを接続する前の状態を示す側面図である。

【図5】トンネル覆工施工システムにおいて打込み管と打込みノズルをトンネル内空側から見た平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態によるトンネル覆工施工システム、及びトンネル覆工施工方法について、図面に基づいて説明する。

【0018】

図１に示すように、本実施形態によるトンネル覆工施工システム１は、ＮＡＴＭ工法により掘削されたトンネル壁面１００と覆工型枠１０との間の空隙に自動でコンクリートを打ち込んでトンネルの覆工１０１を構築するための施工システムである。

【0019】

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、図２及び図３に示すように、底盤１０３上のアーチ内周面に覆工が構築される。そして、トンネル覆工施工システム１によってコンクリートが打設されるトンネル壁面１００には、吹付けコンクリートによる支保１０２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。

【0020】

打設さ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。ここで、トンネル覆工施工システム１における覆工型枠１０において、トンネルの長手方向に沿った軸であるトンネル軸方向Ｘ１で切羽側（妻側ともいう）を切羽部１０ａとし、坑口側（既設覆工１０１側、ラップ側ともいう）を坑口部１０ｂとする。
覆工型枠１０は、トンネル軸方向Ｘ１から見た形状は、アーチ状である。覆工型枠１０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）で掘進と並行してコンクリートの打ち込みを行って覆工が構築される。このとき、覆工型枠１０は既設覆工１０１（図１参照）にオーバーラップさせて次に打設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１０を順次、切羽側に盛替えながら覆工が構築される。

【0021】

トンネル覆工施工システム１は、トンネルの底盤１０３上でトンネル進行方向に移動可能な覆工型枠１０と、覆工型枠１０の切羽側に配置され打込みノズル３を有する打込み装置２０と、を備えている。

【0022】

覆工型枠１０は、図２に示すように、トンネル壁面１００に一定の間隔をあけて対向するようにトンネル周方向Ｘ２に延在する型枠本体１１と、打設領域Ｒの切羽側の妻部に着脱可能な妻型枠１２と、を備えている。

【0023】

妻型枠１２は、型枠本体１１と同様にアーチ型にトンネル周方向Ｘ２に沿って延び、型枠本体１１をセットした後に型枠本体１１の切羽側端部に対して固定される。妻型枠１２を型枠本体１１に固定した状態で、打設領域Ｒの切羽側端部が妻型枠１２によって保持される。

【0024】

型枠本体１１は、トンネルの底盤１０３上を自走可能な走行装置を備えた架台（図示省略）により内周側から支持され、架台対して打設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。型枠本体１１の切羽部１０ａの内周面１１ａには、後述する打込み管１５が接続可能な複数（図２において１１箇所）の打込み口１３がトンネル周方向Ｘ２に間隔をあけて設けられている。打込み口１３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打設領域Ｒとが連通する。打込み口１３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。

【0025】

打込み口１３には、図４及び図５に示すように、打込み口１３を開閉する開閉シャッター１４が備えられている。開閉シャッター１４は、回動軸１４ａが型枠本体１１の内周面１１ａに設けられ、開閉シリンダー１４ｂの伸縮駆動によってトンネル内空側に回動することで開閉される構成となっている。開閉シャッター１４は、開いた状態で打込み管１５が着脱可能に接続され、打設後に打込み管１５が取り外されたときに打込み口１３を閉じるように構成されている。
なお、打込み口１３には、洗浄水を噴射可能な図示しない洗浄装置を設けていてもよい。洗浄装置を設けることで、打設した後に打込みノズル３を切り離した後、洗浄装置で打込み口１３、打込み管１５、及び打込みノズル３を洗浄することができる。

【0026】

開閉シャッター１４が開いた状態で打込み管１５に対して打込みノズル３を挿入し、固定した後、コンクリートを打ち込む。当該打込み口１３における打設が終わって打込みノズル３を引き出して打込み管１５から離脱させる際には、開閉シリンダー１４ｂを駆動させて開閉シャッター１４が閉じられる。

【0027】

打込み管１５は、打込み口１３に接続された状態で、打込み口１３から妻型枠１２よりも切羽側に突出するように延びている。具体的に打込み管１５は、打込み口１３から切羽側に斜め下方に延びる傾斜部１５Ａと、傾斜部１５Ａから湾曲部１５Ｂを介して略水平方向で切羽側に延びる水平部１５Ｃと、を有する曲管を形成している。打込み管１５の切羽側の端部には、打込みノズル３が接続される挿入口１５ａが形成されている。打込み管１５は、打設時においてすべての打込み口１３に接続した状態で設けられる。

【0028】

本実施形態では、打込み管１５の挿入口１５ａは、ノズル移動装置５に保持される打込みノズル３の先端部３ａと同軸線上になるように設けられている。このように打込み管１５の挿入口１５ａと打込みノズル３の先端部３ａとが同軸線上に設けられることで、打込みノズル３を打込み管１５に接続する際にトンネル軸方向Ｘ１に移動させるだけで着脱することができる。

【0029】

型枠本体１１の内周面１１ａには、図３に示すように、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型枠本体１１を介して打設領域Ｒ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、型枠本体１１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。

【0030】

打込み装置２０は、図２及び図３に示すように、打込み口１３に打込み管１５を介して着脱可能な打込みノズル３と、型枠本体１１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４と、打込みノズル３を備えてガイドレール４に案内されるノズル移動装置５と、コンクリートの打ち込み状態を検出するとともに、複数の打込み口１３に対する打込みノズル３の接続位置を切り替える制御部６（図３参照）と、を備えている。
なお、本実施形態では、打込みノズル３を装着したノズル移動装置５がガイドレール４上に２セット設けられている。

【0031】

打込みノズル３は、ノズル移動装置５に搭載され、打込みノズル３の基端部３ｂが図１に示すコンクリートの圧送ポンプ３１に繋がれている可動配管３０に接続されている。打込みノズル３の先端部３ａは、打込み管１５の挿入口１５ａに着脱可能に挿入される。

【0032】

可動配管３０は、図１乃至図３に示すように、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３２を備えている。可動配管３０は、覆工型枠１０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１０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３０は、一端３０ａがノズル移動装置５に搭載される打込みノズル３の基端部３ｂに接続され、他端３０ｂが配管切替え装置３２と接続されている。可動配管３０（３０Ａ、３０Ｂ）は、切羽側から見て左右それぞれ１本ずつ設けられる。

【0033】

配管切替え装置３２は、図１に示すように、第１開口部３２ａと、第２開口部３２ｂと、第３開口部３２ｃとを有する。第１開口部３２ａには、圧送ポンプ３１に接続されたコンクリート配管３３に接続される。第２開口部３２ｂ及び第３開口部３２ｃには、一方の可動配管３０Ａの打込みノズル３が設けられた端部（一端３０ａ）とは反対側の端部（他端３０ｂ）が接続されるとともに、他方の可動配管３０Ｂの他端３０ｂが接続される。

【0034】

配管切り替え装置３２は、制御部６からの制御信号に基づいて、第１開口部３２ａから取り込んだコンクリートを第２開口部３２ｂ又は第３開口部３２ｃのいずれか一方に切り替えて排出する。これにより、圧送ポンプ３１により圧送されたコンクリートは、一方の可動配管３０Ａ側の打込みノズル３と、他方の可動配管３０Ｂ側の打込みノズル３のいずれか一方から打込まれる。

【0035】

可動配管３０の関節部は、制御部６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３０が駆動することで、各ノズル移動装置５が、ガイドレール４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、打込みノズル３は、複数の打込み口１３のうち、いずれの打込み口１３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かを切り替えることができる。

【0036】

ガイドレール４は、図３に示すように、型枠本体１１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４は、型枠本体１１を支持する架台の切羽側に固定されて支持されている。ガイドレール４は、ノズル移動装置５をトンネル周方向Ｘ２に移動させる。

【0037】

ノズル移動装置５は、２セット設けられている。そのため、トンネル軸方向Ｘ１から見た断面視で左右それぞれにノズル移動装置５とともに打込みノズル３を個別に移動させて配置することができ、左右の打設領域Ｒにおけるコンクリート打込み作業を並行して行うことができる。また、ノズル移動装置５には、打込みノズル３の打込み管１５の挿入口１５ａへの脱着させる前後スライド部５１が設けられている。前後スライド部５１は、打込みノズル移動装置５のトンネル軸方向Ｘ１（前後方向）に打込みノズル３を延伸するように移動させる。

【0038】

制御部６は、コンクリートの打設状態を検出するセンサ６１（図１参照）と、センサ６１の検出結果を取得する受信部６２（図３参照）と、受信した情報を表示する表示部６３（図３参照）と、操作部６４（図３参照）と、を有している。

【0039】

センサ６１としては、トンネル壁面１００と覆工型枠１０等に適宜な位置に設けられ、例えば打ち込まれるコンクリートの打込み状況を測定する。センサ６１で測定される打込み状況としては、例えばコンクリートの表面高さ、型枠本体１１の側面における側圧、型枠本体１１や妻型枠１２の各部における温度と圧力、加速度等がある。センサ６１は、コンクリートに接触したか否かを検出するコンクリートセンサ、加速度センサ、圧力温度センサ等を採用できる。

【0040】

次に、上述したトンネル覆工施工システム、及びトンネル覆工施工方法の動作と掘進方法について、図面を用いて詳細に説明する。
先ず、図２及び図３に示すように、覆工型枠１０の型枠本体１１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、型枠本体１１の切羽側の端部に妻型枠１２を固定する。そして、覆工型枠１０の型枠本体１１の内周面１１ａに設けられている各打込み口１３を開閉シャッター１４により開放し、それらすべての打込み口１３に打込み管１５を接続する。

【0041】

続いて、覆工型枠１０に対して打込み装置２０及び可動配管３０Ａ、３０Ｂを設置する。つまり、ガイドレール４上のノズル移動装置５の打込みノズル３の基端部３ｂに可動配管３０の一端３０ａを接続する。これにより、圧送ポンプ３１から供給されるコンクリートは配管切り替え装置３２まで供給可能な状態となる。ここで打ち込み開始時においては、ノズル移動装置５の前後スライド部５１を前進させて最も下方に位置する左右の打込み口１３の打込み管１５の挿入口１５ａに打込みノズル３の先端部３ａを挿入して接続する。

【0042】

そして、作業員は、打込み開始の指示を操作盤から入力する。制御部６は、操作部６４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。これにより打込みノズル３を所定の打込み口１３に挿入するように指示し、ノズル移動装置５が打込みノズル３をトンネル軸方向Ｘ１の坑口側に向けて打込みノズル３を移動させ、打込みノズル３が打込み管１５に挿入して接続する。

【0043】

次いで、打込みノズル３が打込み管１５に接続されると、コンクリートの打ち込みを行う。ここでは、打込まれたコンクリートの表面の高さに応じて切羽側から見て覆工型枠１０の左右に配管切り替え装置３２によって切り替えながら打ち込むことで、打設領域Ｒの下端部から天端部まで打ち込む。打設中は、コンクリートの打込み状況に応じて上述した型枠バイブレータによってコンクリートに振動を与え、これにより締固めされる。

【0044】

打込み口１３の切り替えは、コンクリート表面が上方の打込み口１３に到達した時点で切り替える。
コンクリートを打込む対象の打込み口１３は、打込みコンクリートの表面がその打込み口１３よりも１つ上方の打込み口１３に到達した時点で、現在打込みを行っている打込み口１３の開閉シャッター１４を閉める。そして、１つ上方の打込み口１３まで打込みノズル３を移動させてガイドレール４に沿って移動させてから開閉シャッター１４を開き、打込み管１５に対して打込みノズル３を挿入し、固定することで切り替えを行う。

【0045】

上述したコンクリートの打ち込みは、覆工型枠１０の下端部から天端部まで行われる。天端部へのコンクリートの打設が終了すると、コンクリートの打ち込みが終了する。その後、所定の養生時間が経過してから、覆工型枠１０を脱型し、トンネル軸方向Ｘ１で前方（切羽側）に向けて覆工型枠１０や打込み装置２０等を移動し、次の打込み対象の位置に覆工型枠１０を移動させてセットし、上記と同様の手順によりコンクリートを打ち込む。

【0046】

次に、上述したトンネル覆工施工システム、及びトンネル覆工施工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３に示すように、覆工型枠１０の型枠本体１１の切羽側の内周面１１ａに設けられた打込み口１３に打込みノズル３を接続してコンクリートを打設領域Ｒに打ち込むことができる。つまり、打込み口１３が型枠本体１１の内周面１１ａに位置しているため、打込み口１３に接続される打込みノズル３が型枠本体１１の内周面１１ａ側に配置した状態で打ち込みを行うことができ、打ち込み時において覆工型枠１０の妻型枠１２の切羽側に打込みノズル３を配置することがなくなる。

【0047】

そのため、覆工コンクリート内に鉄筋が設けられる鉄筋区間の施工において、次のコンクリート打ち込み区間である妻型枠１２の切羽側に鉄筋が組み立てられた状態であっても、打込みノズル３を型枠本体１１の内空側でトンネル周方向Ｘ２及びトンネル軸方向Ｘ１に移動させることができる。したがって、鉄筋と干渉することなく効率よくトンネル周方向に沿ってノズル移動装置５とともに打込みノズル３を移動させることが可能となるので、自動打ち込みを行うことができる。

【0048】

また、本実施形態では、覆工型枠１０の切羽側の空間にノズル移動装置５を配置できるため、覆工型枠１０のセット、脱型の動作に干渉することなく、ノズル移動装置５を所定のトンネル周方向Ｘ２の位置に移動させる並行作業を行うことができ、作業効率を向上させることができる。

【0049】

また、本実施形態では、予めトンネル周方向Ｘ２に間隔あけて設けられる複数の打込み口１３のすべてに打込み管１５を接続しておくことで、それらの打込み管１５に対して選択的に打込みノズル３を接続して所望の打込み口１３からコンクリートを打設領域Ｒに打ち込むことができる。
このとき、打込み口１３に接続される打込み管１５の端部（挿入口１５ａ）が覆工型枠１０よりも切羽側に位置することから、打込み管１５の挿入口１５ａに打込みノズル３を接続する際に、打込みノズル３をトンネル軸方向Ｘ１に直交する径方向への移動させずに接続することが可能となる。そのため、コンクリート打ち込み前の準備作業を向上させることができるうえ、自動化の精度を高めることができる。

【0050】

また、本実施形態では、トンネル周方向Ｘ２に沿って延在するガイドレール４を設け、ノズル移動装置５をガイドレール４に沿ってトンネル周方向Ｘ２に移動させることができる。これにより、ノズル移動装置５の位置決めが容易になり、施工の効率化を図ることができるとともに、打ち込みの自動制御を容易にかつ精度よく行うことができる。

【0051】

上述のように本実施形態によるトンネル覆工施工システム、及びトンネル覆工施工方法では、覆工の無筋区間の自動打ち込みに加え、鉄筋組み区間における自動打ち込みを可能とする。

【0052】

以上、本発明によるトンネル覆工施工システム、及びトンネル覆工施工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。

【0053】

例えば、本実施形態では、打込み装置２０のガイドレール４及びノズル移動装置５が覆工型枠１０よりも切羽側に配置された構成としているが、この位置であることに限定されることはなく、例えば覆工型枠１０の内空側に配置されていてもよい。このように覆工型枠１０の内空側に配置される場合には、打込みノズル３をトンネル軸方向に直交する径方向への移動が必要となる。

【0054】

また、本実施形態では、打込み口１３に覆工型枠よりも切羽側に向けて延びる打込み管１５が接続されているが、この打込み管１５を省略してもよい。

【0055】

さらに、本実施形態では、トンネル周方向に沿ってガイドレール４を設けた構成としているが、このようなガイドレール４を設けることに限定されることはい。要はノズル移動装置５をトンネル周方向の所定位置に移動し、位置決めできる機構であればよいのである。

【0056】

さらにまた、打込み口１３の位置、数量は適宜設定することができる。また、覆工型枠１０（型枠本体１１、妻型枠１２）、開閉シャッター１４、打込みノズル３、ガイドレール４、ノズル移動装置５の形状、大きさ、数量等の構成もトンネルの断面形状、大きさに応じて適宜設定することができる。また、制御部６の構成、例えばセンサ６１の種類、位置、数量等も適宜決めることが可能である。

【0057】

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】

【0058】

１ トンネル覆工施工システム
３ 打込みノズル
４ ガイドレール
５ ノズル移動装置
６ 制御部
１０ 覆工型枠
１１ 型枠本体
１１ａ 内周面
１２ 妻型枠
１３ 打込み口
１４ 開閉シャッター
１５ 打込み管
１５ａ 挿入口
２０ 打込み装置
３０、３０Ａ、３０Ｂ 可動配管
３２ 配管切り替え装置
５１ 前後スライド部
１００ トンネル壁面
Ｒ 打設領域
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】