JP6179767B2

JP6179767B2 - トンネル覆工アーチコンクリート打止管理方法

Info

Publication number: JP6179767B2
Application number: JP2013239549A
Authority: JP
Inventors: 太楠本; 茂生八木田; 石井　三郎; 三郎石井
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2017-08-16
Anticipated expiration: 2033-11-20
Also published as: JP2015098734A

Description

この発明は、掘削されたトンネルの吹付けコンクリート等の壁面と移動型枠との空間にフレッシュコンクリートを打ち込みトンネル覆工アーチコンクリートを構築するためのトンネル覆工アーチコンクリート打止管理方法に関する。

トンネル覆工アーチコンクリートの施工は、掘削されたトンネルの壁面または壁面表面に張り付けた防水シートと移動型枠間の空間に吹上げ方式でフレッシュコンクリートを打ち込む。フレッシュコンクリートの充填状態を確認するためフレッシュコンクリート充填領域に圧力センサ等を型枠に取付けフレッシュコンクリートの充填状態を検知するシステムが提案されている。

特開２００８−２９７８２１号公報特開２００９−１２７２３０号公報

しかしながら、従来のフレッシュコンクリートの充填状態を検知するシステムは、圧力センサ等の充填検知センサは型枠等に支持して取り付けられている。この充填検知システムは、充填領域の充填状態を検知することは可能であるが、フレッシュコンクリートの打止めの判断は、ハンマー等で褄（つま）型枠（フレッシュコンクリート充填のための型枠の終端）を打撃した際の打音の変化と天端部の褄型枠間隙から逸出させているブリージング水がセメントペーストに移行した時点で密充填したものと判断する方法が一般に行われている。また、地山側凸形状部打込み空間へのフレッシュコンクリート充填性の確認は、コンクリート硬化後のレーダー探査などを用いて後確認が行われている。

従来のフレッシュコンクリート充填検知センサは、接触物の振動特性で接触物をコンクリート、水、空気に区別するだけのもので密実の程度が分からず、フレッシュコンクリート充填検知センサではフレッシュコンクリートの打止めを確認することができないという問題を有していた。また、フレッシュコンクリート充填後は、圧力センサは移動型枠と共に回収して圧力センサの機能を終了させていた。

本発明は、従来の技術が持つ課題を解決する、フレッシュコンクリートの密充填を確実に確認してフレッシュコンクリートの打止することが可能で、コンクリート硬化後の脱型後までセンサの機能を維持させ、硬化したコンクリートの品質を確認することが可能なトンネル覆工アーチコンクリート打止管理方法を提供することを目的とする。

本発明のトンネル覆工アーチコンクリート打止管理方法は、前記課題を解決するために、掘削されたトンネル壁面と移動型枠との間の空間にフレッシュコンクリートを打ち込み充填し固化させ覆工アーチコンクリートを構築する際、トンネルの軸方向に沿って壁面の最凹部、褄（つま）型枠のそれぞれの天端の少なくともどちらか一方に圧力を数値で測定することが可能なフレッシュコンクリート打止管理センサを壁面に直接又は壁面に設置した防水シートに固定し、前記フレッシュコンクリート打止管理センサに温度を数値で測定する機能を組み込み、フレッシュコンクリート打ち込み時、水の接触による圧力データかフレッシュコンクリートの接触による圧力データかの判別を温度データにより行い、フレッシュコンクリート打ち込みにより前記複数のフレッシュコンクリート打止管理センサの圧力データが全て閾値に達したとき密充填と判断しフレッシュコンクリートの打ち込みを止めることを特徴とする。

また、本発明のトンネル覆工アーチコンクリート打止管理方法は、前記フレッシュコンクリート打止管理センサの機能を脱型後まで維持し、脱型時の圧力データの変化により構築された覆工アーチコンクリートの品質を確認することを特徴とする。

また、本発明のトンネル覆工アーチコンクリート打止管理方法は、前記フレッシュコンクリート打止管理センサと作業現場近傍に設置したデータ処理ボックスとを通信ケーブルで連結し、前記データ処理ボックスから無線またはＵＳＢ接続で作業現場及び作業現場から離れた場所のパソコン等と連結し、前記フレッシュコンクリート打止管理センサの測定データを作業現場及び作業現場から離れた位置で管理することを可能とすることを特徴とする。

また、本発明のトンネル覆工アーチコンクリート打止管理方法は、覆工アーチコンクリートの圧力を打込み時から脱型後まで計測することにより、打込みプレストレスの導入により覆工品質を向上するために、打込み時の圧力による打込み圧力管理、脱型圧力管理の方法を提供することを特徴とする。

掘削されたトンネル壁面と移動型枠との間の空間にフレッシュコンクリートを打ち込み充填し固化させ覆工アーチコンクリートを構築する際、トンネルの軸方向に沿って壁面の最凹部、褄（つま）型枠のそれぞれの天端の少なくともどちらか一方に圧力を数値で測定することが可能なフレッシュコンクリート打止管理センサを壁面に直接又は壁面に設置した防水シートに固定し、前記フレッシュコンクリート打止管理センサに温度を数値で測定する機能を組み込み、フレッシュコンクリート打ち込み時、水の接触による圧力データかフレッシュコンクリートの接触による圧力データかの判別を温度データにより行い、フレッシュコンクリート打ち込みにより前記複数のフレッシュコンクリート打止管理センサの圧力データが全て閾値に達したとき密充填と判断しフレッシュコンクリートの打ち込みを止めることで、フレッシュコンクリートの打止めを数値で管理、判断することができ確実に密充填を確認することが可能となり、構築されるトンネル覆工アーチコンクリートの品質を確保することが可能となり、水の接触による圧力上昇による誤データを排除することが可能となる。
フレッシュコンクリート打止管理センサの機能を脱型後まで維持し、脱型時の圧力データの変化により構築された覆工アーチコンクリートの品質を確認することで、脱型時、圧力が低下するような場合、構築されたトンネル覆工アーチコンクリートの脱型時の強度が不足していると判別することが可能となる。
フレッシュコンクリート打止管理センサと作業現場近傍に設置したデータ処理ボックスとを通信ケーブルで連結し、前記データ処理ボックスから無線またはUSB接続で作業現場及び作業現場から離れた場所のパソコン等と連結し、前記フレッシュコンクリート打止管理センサの測定データを作業現場及び作業現場から離れた位置で管理することを可能とすることで、複数の管理者が同時に測定データを管理することで確実にフレッシュコンクリートの打止めを管理することが可能となる。
さらに、当該コンクリート打止管理方法によれば脱型後に覆工コンクリートに残留する圧縮力（以降、「打込みプレストレス」と称す。）を把握でき、好ましい「打込みプレストレス」を導入するための打込み管理、脱型管理に使用でき、「打込みプレストレス」の導入により覆工品質を向上できる。すなわち、適切な「打込みプレストレス」を導入することにより、覆工アーチコンクリートには、打込み時の圧力がある程度残留し、初期の温度低下、乾燥収縮のひび割れを抑制する効果が期待できる。

本発明の実施形態を示す図である。本発明の実施形態を示す図である。本発明の実施形態を示す図である。本発明の実施形態を示す図である。

本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、岩盤等の地山１に掘削されたトンネル壁面内にトンネル覆工アーチコンクリートを構築する状態を示す側面図、図２は正面図、図３は上面図である。

既構築トンネル覆工アーチコンクリート２の前側に地山１の壁面と一定空間を開けて移動型枠３が設置される。通常、掘削された壁面には防水シートが設置される。岩盤グラウチングを行う場合は防水シートを設置しない場合がある。

既構築トンネル覆工アーチコンクリート２に移動式型枠の端部を重ね、移動型枠３の前端部を閉じる褄（つま）型枠５を設置する。移動型枠３の既設側に移動型枠３と壁面間の空間にフレッシュコンクリートを吹上げ方式で打ち込むためのフレッシュコンクリート打ち込み口が設けられる。また、移動型枠３の内側には、打ち込まれたフレッシュコンクリートを締固めるための各種型枠バイブレータ１０（棒状・型枠・引抜等が使用される。）が複数設置される。

褄（つま）型枠５の近傍の天端部にフレッシュコンクリート打止管理センサ６ｂを配置し、地山１の天端部の最凹部１ａにフレッシュコンクリート打止管理センサ６ｃを配置する。この実施形態では２個のフレッシュコンクリート打止管理センサ６ｂ、６ｃを配置しているが移動型枠３の長さに応じて褄（つま）型枠５の近傍の天端部または地山１の天端部の最凹部１ａのどちらか一方でもよい。また、各部の詳細な管理のために型枠３のラップ側に設けたフレッシュコンクリート打込み口の近傍の天端部等にさらにフレッシュコンクリート打止管理センサを設置してもよい。

フレッシュコンクリート打止管理センサ６ｂ、６ｃは、圧力の大きさを数値で測定する機能を有しており、さらに温度を数値で測定する機能を組み込んでいる。図４はフレッシュコンクリート打止管理センサ６ｂ、６ｃの一例を示す図である。フレッシュコンクリート打止管理センサ６ｂ、６ｃは、小型でモールド７により保護されている。フレッシュコンクリート打止管理センサ６ｂ、６ｃは、壁面に直接また壁面に設置された防水シート上に接着剤等の固定手段により設置される。

各フレッシュコンクリート打止管理センサ６ｂ、６ｃには、通信ケーブル７が連結され、通信ケーブル７は、褄（つま）型枠５に形成した挿通口にシールして挿通され、作業現場近傍に配置したデータ処理ボックス８に連結される。データ処理ボックス８は、フレッシュコンクリート打止管理センサ６ｂ、６ｃに電力を供給する機能と、フレッシュコンクリート打止管理センサ６ｂ、６ｃからの測定データを処理しそのデータを保管する機能を有している。さらに、データ処理ボックス９は、無線またはＵＳＢで作業現場及び作業現場から離れた位置のパソコン等と連結され、データ送信、データ管理する機能を有している。

移動型枠３、褄（つま）型枠５、フレッシュコンクリート打止管理センサ６ｂ、６ｃを図１のように配置し、移動型枠３ラップ側に設けたフレッシュコンクリート打ち込み口からフレッシュコンクリートの吹上げ方式による打ち込みを開始する。打ち込み時のフレッシュコンクリートの温度は３０°Ｃで、地山の温度は１６°Ｃであった。

打ち込まれたフレッシュコンクリートは型枠バイブレータ１０により締固められる。移動型枠３のラップ側に設けたフレッシュコンクリート打込み口の近傍の天端にフレッシュコンクリート打止管理センサを設置した（６ａ）ものを含め複数の試験を実施したが、フレッシュコンクリート打止管理センサ６ａ、６ｂ、６ｃのフレッシュコンクリートの打止め時の圧力値は、フレッシュコンクリートの打ち込み口の近傍に配置したフレッシュコンクリート打止管理センサ６ａの圧力値が最も高く０．０３１Ｎ／ｍｍ²であるのに対して、最小は、褄（つま）型枠５近傍に配置したフレッシュコンクリート打止管理センサ６ｂの０．０２５Ｎ／ｍｍ²であった。コンクリート圧力は、時間経過とともに除々に低下し、打止め約１５時間後のフレッシュコンクリートの打ち込み口の近傍の圧力値は約６％低下した。施工条件によって変化するが、フレッシュコンクリート打込み口の近傍のセンサの圧力値よりも褄（つま）型枠近傍または地山１の天端部の最凹部のセンサの圧力値が低いことが確認され、少なくともどちらか一方のセンサが設置されていれば打込み管理が可能であることが確認できた。

打ち止め時の各フレッシュコンクリート打止管理センサ６ａ、６ｂ、６ｃの温度は、打ち込み開始時の温度３０℃から打ち止め時の温度３４℃であった。試験の結果、褄（つま）型枠５近傍に配置したフレッシュコンクリート打止管理センサ６ｂの圧力値０．０２５Ｎ／ｍｍ²程度をフレッシュコンクリートの密充填と判定してフレッシュコンクリート打止めの閾値とすることが良いことが確認された。

フレッシュコンクリート打止管理センサ６ａ、６ｂ、６ｃの圧力値で、フレッシュコンクリートの接触による場合と、水の接触による場合がある。フレッシュコンクリートの接触によるものなのか、水の接触によるのかの判別は、フレッシュコンクリートの温度に比較して水の温度が数度低いのに着目し、温度の低いフレッシュコンクリート打止管理センサ６ａ、６ｂ、６ｃを水の接触によるものと判断し、打止めの判定の誤判定を無くすことが可能となる。

フレッシュコンクリート打止管理センサ６ａ、６ｂ、６ｃの機能は、脱型後まで維持される。脱型時にフレッシュコンクリート打止管理センサ６ａ、６ｂ、６ｃの圧力が急激に低下するような場合、構築されたトンネル覆工アーチコンクリートの脱型時の強度が不足していると判断して、脱型を中止し、品質を確認する。

以上のように本発明のトンネル覆工アーチコンクリート打止管理方法によれば、フレッシュコンクリートの打止めを数値で管理、判断することができ確実に密充填を確認することが可能となり、構築されるトンネル覆工アーチコンクリートの品質を確保することが可能となる。
さらに、当該コンクリート打止管理方法によれば脱型後に覆工コンクリートに残留する圧縮力（以降、「打込みプレストレス」と称す。）を把握でき、好ましい「打込みプレストレス」を導入するための打込み管理、脱型管理に使用でき、「打込みプレストレス」の導入により覆工品質を向上できる。すなわち、適切な「打込みプレストレス」を導入することにより、覆工アーチコンクリートには、打込み時の圧力がある程度残留し、初期の温度低下、乾燥収縮のひび割れを抑制する効果が期待できる。

１：地山、２：既構築トンネル覆工アーチコンクリート、３：移動型枠、５：褄（つま）型枠、６ａ、６ｂ、６ｃ：フレッシュコンクリート打止管理センサ、７：モールド、８：通信ケーブル、９：データ処理ボックス、１０：型枠バイブレータ

Claims

掘削されたトンネル壁面と移動型枠との間の空間にフレッシュコンクリートを打ち込み充填し固化させ覆工アーチコンクリートを構築する際、トンネルの軸方向に沿って壁面の最凹部、褄（つま）型枠のそれぞれの天端の少なくともどちらか一方に圧力を数値で測定することが可能なフレッシュコンクリート打止管理センサを壁面に直接又は壁面に設置した防水シートに固定し、前記フレッシュコンクリート打止管理センサに温度を数値で測定する機能を組み込み、フレッシュコンクリート打ち込み時、水の接触による圧力データかフレッシュコンクリートの接触による圧力データかの判別を温度データにより行い、フレッシュコンクリート打ち込みにより前記複数のフレッシュコンクリート打止管理センサの圧力データが全て閾値に達したとき密充填と判断しフレッシュコンクリートの打ち込みを止めることを特徴とするトンネル覆工アーチコンクリート打止管理方法。
前記フレッシュコンクリート打止管理センサの機能を脱型後まで維持し、脱型時の圧力データの変化により構築された覆工アーチコンクリートの脱型時の強度を確認することを特徴とする請求項１に記載のトンネル覆工アーチコンクリート打止管理方法。
前記フレッシュコンクリート打止管理センサと作業現場近傍に設置したデータ処理ボックスとを通信ケーブルで連結し、前記データ処理ボックスから無線またはＵＳＢで作業辺場及び作業現場から離れた場所のパソコン等と連結し、前記フレッシュコンクリート打止管理センサの測定データを作業現場及び作業現場から離れた位置で管理することを可能とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル覆工アーチコンクリート打止管理方法。
覆工アーチコンクリートの圧力を打込み時から脱型後まで計測することにより、覆工品質を向上させるための打込みプレストレスを管理することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載トンネル覆工アーチコンクリート打止管理方法。