JP7701039B2 - 覆工用セントルと覆工コンクリートの打設方法 - Google Patents

Description

本発明は、覆工用セントルと覆工コンクリートの打設方法に関する。

山岳トンネルの施工においては、トンネルの掘進方向に移動可能な鋼製型枠である覆工用セントル（単にセントル）のセントルフォーム（型枠）と地山との間の打設空間に覆工コンクリートを打設し、覆工コンクリートが所定の強度を発現した後に覆工用セントルを移動させ、同様に覆工コンクリートを打設する施工を順次繰り返す施工方向が適用される場合がある。

覆工用セントルは、ガントリー（台車）と、ガントリーにて支持されるセントルフォームを備えている。トンネルの路盤には覆工用セントルが移動するためのレールが敷設され、レールに沿ってガントリーが移動するように構成されているのが一般的である。セントルフォームと地山との間に覆工コンクリートを打設した後、覆工コンクリートが所定の強度を発現した際にセントルフォームをトンネルの内空側へ移動させて脱型する、所謂セントルダウンを行うことにより、覆工用セントルは移動可能な状態となる。

ところで、上記する覆工用セントルを用いてトンネルの掘進方向に覆工コンクリートを順次施工する方法においては、トンネル施工の全体工程との兼ね合いから、打設された覆工コンクリートが弱材令で強度発現が十分でない段階においてセントルダウンが実行されることも往々にしてある。そして、このように強度発現が十分でない段階でセントルダウンが実行されることにより、覆工コンクリートは自重により下方へ変位し、この変位に起因して覆工コンクリートにひび割れが発生することが課題となっている。

覆工コンクリートにひび割れを発生させる要因には様々なものが考えられるが、強度発現が十分でない段階においてセントルダウンが実行される場合においては、覆工コンクリートの自重による下方への変位が主たる要因の一つとなる。従って、工期の短縮を目的として、覆工コンクリートが弱材令で強度発現が十分でない段階においてセントルダウンを実行する場合であっても、覆工コンクリートに発生し得るひび割れを抑制することのできる、覆工用セントルと覆工コンクリートの打設方法が望まれる。

ここで、特許文献１には、掘削済みトンネルの内周に沿った内方に、拡径ないし縮径可能な枠体の外周を位置させ、拡径時の枠体外周と掘削済みトンネルの内周との間に形成された閉鎖空間に覆工コンクリートを打設するセントルが提案されている。このセントルは、枠体の既設の覆工コンクリート側の端部外周に、覆工コンクリートへの当接圧を検出する圧力検出手段を備えている。

特開２０１９－４４４７７号公報

特許文献１に記載のセントルによれば、既設覆工コンクリートへの枠体の当接圧を直接検出してこれを管理できることにより、覆工コンクリートに過度な当接圧が加わることがなく、施工目地部のひび割れ等の発生を防止できるとしている。しかしながら、上記する課題、すなわち、セントルダウンにより覆工コンクリートが自重によって下方へ変位し、この変位に起因して覆工コンクリートにひび割れが発生することを防止することはできない。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、覆工コンクリートが弱材令で強度発現が十分でない段階においてセントルダウンを実行する場合であっても、覆工コンクリートに発生し得るひび割れを抑制することのできる、覆工用セントルと覆工コンクリートの打設方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成すべく、本発明による覆工用セントルの一態様は、
トンネルの覆工コンクリートを打設する際に適用される、覆工用セントルであって、
前記覆工用セントルは、ガントリーと、前記ガントリーに支持されるセントルフォームと、を有し、
前記セントルフォームは、中央のクラウン部と、前記クラウン部の左右のアーチ部と、前記アーチ部の側方であって前記セントルフォームの左右下方にある側壁部とを備え、
前記セントルフォームの少なくとも前記クラウン部にプレストレス力が導入されて、前記トンネルの内空側へ引っ張られていることを特徴とする。

本態様によれば、セントルフォームの少なくともクラウン部にプレストレス力が導入されてトンネルの内空側へ引っ張られていることにより、セントルフォームの周方向の線形を、覆工コンクリートの自重が作用した際の変位ラインに予め近似させておき、このように予め変形されたセントルフォームに対して覆工コンクリートを打設して支持させることにより、仮に覆工コンクリートが弱材令で強度発現が十分でない段階においてセントルダウンが実行された場合でも、覆工コンクリートの自重による下方への変位が生じない、もしくは生じ難いことから、この下方への変位に起因するひび割れを抑制することができる。このことにより、覆工コンクリートに発生し得るひび割れを抑制しながら、トンネル施工の工期の短縮を図ることが可能になる。

本態様によれば、覆工コンクリートが打設された段階で、セントルフォームは、覆工コンクリートの自重によって変形する変位ラインを既に形成していることから、セントルフォームの係る変位は抑制もしくは抑止されることになり、打設された覆工コンクリートはセントルフォームの変位の影響を受けることなく、徐々に硬化して強度発現することができる。このことにより、セントルダウンが可能な弱材令の段階で、セントルフォームがセントルダウンされた際に、それまでの強度発現段階で覆工コンクリートはセントルフォームの変位の影響を受けておらず、覆工コンクリートのひび割れの抑制が図られる。

ここで、「少なくともクラウン部にプレストレス力が導入されて」とは、セントルフォームのクラウン部のみにプレストレス力が導入されることの他に、クラウン部とアーチ部にプレストレス力が導入される形態、クラウン部と側壁部にプレストレス力が導入される形態、クラウン部とアーチ部と側壁部にプレストレス力が導入される形態を含む意味である。

いずれの形態であっても、覆工コンクリートの自重による変位が最も大きくなるクラウン部を下方（鉛直下方や斜め下方）に引っ張ることにより、セントルフォームに対して覆工コンクリートの自重によって変形する変位ラインを形成し易くなる。また、クラウン部を下方へ引っ張ることにより、逆にアーチ部は地山側へはらむように変形し得るが、例えばアーチ部をトンネルの内空側へ引っ張ることにより、アーチ部の地山側への過度なはらみ出しを抑制できる。このアーチ部の地山側への過度なはらみ出しの抑制は、アーチ部を直接引っ張ることの他に、アーチ部に隣接する側壁部を引っ張ることによっても図ることができる。

また、本発明による覆工用セントルの他の態様は、
前記セントルフォームの前記クラウン部と前記側壁部がプレストレス力導入手段にて繋がれ、前記クラウン部と前記側壁部の双方が引っ張られていることを特徴とする。

本態様によれば、クラウン部と側壁部がプレストレス力導入手段にて繋がれ、クラウン部と側壁部の双方が共通のプレストレス力導入手段にて引っ張られていることにより、可及的に少ないプレストレス力導入手段にて、クラウン部の下方への変位とアーチ部の地山側へのはらみ出し抑制の双方を実現することができる。

また、本発明による覆工用セントルの他の態様は、
前記セントルフォームの前記クラウン部と前記アーチ部の双方にプレストレス力導入手段が設けられ、前記プレストレス力導入手段が前記ガントリーに前記プレストレス力の反力を取るようになっており、
前記プレストレス力によってガントリーが浮上する場合は、前記ガントリーに対してカウンターウェイトが取り付けられて前記浮上が抑止される、もしくは、前記ガントリーが移動するレールを前記ガントリーの脚部が把持して前記浮上が抑止されるようになっていることを特徴とする。

本態様によれば、クラウン部とアーチ部の双方に設けられているプレストレス力導入手段がそれぞれガントリーに取り付けられて、プレストレス力の反力を取ることにより、重量のあるガントリーにてプレストレス力の反力を容易に取ることが可能になる。その一方で、プレストレス力が大きく、プレストレス力によってガントリーが浮上する場合において、ガントリーに対してカウンターウェイトが取り付けられている形態や、ガントリーが移動するレールをガントリーの脚部が把持している形態が適用されることにより、プレストレス力によるガントリーの浮上を効果的に抑止することができる。

また、本発明による覆工用セントルの他の態様は、
前記セントルフォームの前記クラウン部と前記アーチ部がプレストレス力導入手段にて繋がれ、前記アーチ部と前記ガントリーが別途のプレストレス力導入手段にて繋がれて前記ガントリーに前記プレストレス力の反力を取るようになっており、
前記プレストレス力によってガントリーが浮上する場合は、前記ガントリーに対してカウンターウェイトが取り付けられて前記浮上が抑止される、もしくは、前記ガントリーが移動するレールを前記ガントリーの脚部が把持して前記浮上が抑止されるようになっていることを特徴とする。

本態様によれば、クラウン部とアーチ部がプレストレス力導入手段にて繋がれ、アーチ部が別途のプレストレス力導入手段によりガントリーに取り付けられて、プレストレス力の反力を取ることにより、重量のあるガントリーにてプレストレス力の反力を容易に取ることが可能になる。その一方で、プレストレス力が大きく、プレストレス力によってガントリーが浮上する場合において、ガントリーに対してカウンターウェイトが取り付けられている形態や、ガントリーが移動するレールをガントリーの脚部が把持している形態が適用されることにより、プレストレス力によるガントリーの浮上を効果的に抑止することができる。

また、本発明による覆工用セントルの他の態様は、
前記セントルフォームの前記クラウン部と前記アーチ部と前記側壁部のそれぞれにプレストレス力導入手段が設けられ、前記プレストレス力導入手段が前記ガントリーに前記プレストレス力の反力を取るようになっており、
前記プレストレス力によってガントリーが浮上する場合は、前記ガントリーに対してカウンターウェイトが取り付けられて前記浮上が抑止される、もしくは、前記ガントリーが移動するレールを前記ガントリーの脚部が把持して前記浮上が抑止されるようになっていることを特徴とする。

本態様によれば、クラウン部とアーチ部と側壁部に設けられているプレストレス力導入手段がそれぞれガントリーに取り付けられて、プレストレス力の反力を取ることにより、重量のあるガントリーにてプレストレス力の反力を容易に取ることが可能になる。その一方で、プレストレス力が大きく、プレストレス力によってガントリーが浮上する場合において、ガントリーに対してカウンターウェイトが取り付けられている形態や、ガントリーが移動するレールをガントリーの脚部が把持している形態が適用されることにより、プレストレス力によるガントリーの浮上を効果的に抑止することができる。

また、本発明による覆工用セントルの他の態様において、
前記プレストレス力の大きさは、前記覆工コンクリートを打設した際の前記クラウン部の下方への変位量に相当する、打設前変位量を前記クラウン部に付与する大きさであることを特徴とする。

本態様によれば、プレストレス力の大きさが、覆工コンクリートを打設した際のクラウン部の下方への変位量に相当する大きさであることにより、覆工コンクリートを打設した際のセントルフォームのクラウン部の変位を解消でき、クラウン部の変位に起因する覆工コンクリートのひび割れを抑止できる。

また、本発明による覆工用セントルの他の態様は、
前記プレストレス力導入手段により、前記プレストレス力が、前記覆工コンクリートの打設中から打設終了まで漸次荷重開放されるようになっていることを特徴とする。

本態様によれば、プレストレス力が、覆工コンクリートの打設中から打設終了まで漸次荷重開放されるようになっていることにより、覆工コンクリートの強度発現の過程でセントルフォームの変位量を漸次変化させ、強度発現の過程で変化し得る覆工コンクリートの変位量を一定に保持することが可能になる。

また、本発明による覆工用セントルの他の態様は、
前記プレストレス力導入手段が、ＰＣ鋼材であることを特徴とする。

本態様によれば、プレストレス力導入手段がＰＣ鋼材であることにより、セントルフォームやガントリー等への設置も容易となり、プレストレス力の導入管理も容易となる。ここで、ＰＣ鋼材には、ＰＣ鋼棒やＰＣ鋼線等が含まれる。

また、本発明による覆工用セントルの他の態様は、
前記プレストレス力導入手段が、ジャッキであることを特徴とする。

本態様によれば、プレストレス力導入手段がジャッキであることにより、セントルフォームやガントリー等への設置も容易となり、プレストレス力の導入管理も容易となる。ここで、ジャッキには、油圧ジャッキやエアジャッキ、電気ジャッキ等が含まれる。

また、本発明による覆工コンクリートの打設方法の一態様は、
ガントリーと、前記ガントリーに支持されるセントルフォームとを有し、前記セントルフォームは、中央のクラウン部と、前記クラウン部の左右のアーチ部と、前記アーチ部の側方であって前記セントルフォームの左右下方にある側壁部とを備えている、覆工用セントルを使用して、トンネルの覆工コンクリートを打設する、覆工コンクリートの打設方法であって、
前記覆工コンクリートを打設する前に、前記セントルフォームの少なくともクラウン部にプレストレス力を導入して前記トンネルの内空側へ引っ張り、前記覆工コンクリートを打設した際の前記クラウン部の下方への変位量に相当する、打設前変位量を前記クラウン部に付与する、Ａ工程と、
地山と前記セントルフォームの間に前記覆工コンクリートを打設する、Ｂ工程とを有することを特徴とする。

本態様によれば、セントルフォームの少なくともクラウン部にプレストレス力を導入してトンネルの内空側へ引っ張ることにより、セントルフォームの周方向の線形を、覆工コンクリートの自重が作用した際の変位ラインに予め近似させておき、このように予め変形させたセントルフォームに対して覆工コンクリートを打設して支持させることにより、仮に覆工コンクリートが弱材令で強度発現が十分でない段階においてセントルダウンが実行された場合でも、覆工コンクリートの自重による下方への変位が生じない、もしくは生じ難いことから、この下方への変位に起因するひび割れを抑制することができる。このことにより、覆工コンクリートに発生し得るひび割れを抑制しながら、トンネル施工の工期の短縮を図ることが可能になる。

また、本発明による覆工コンクリートの打設方法の他の態様は、
前記Ｂ工程において、前記プレストレス力が、前記覆工コンクリートの打設中から打設終了まで漸次荷重開放されるように、前記プレストレス力を調整することを特徴とする。

本態様によれば、プレストレス力が、覆工コンクリートの打設中から打設終了まで漸次荷重開放されるようになっていることにより、覆工コンクリートの強度発現の過程でセントルフォームの変位量を漸次変化させ、強度発現の過程で変化し得る覆工コンクリートの変位量を一定に保持することが可能になる。

以上の説明から理解できるように、本発明の覆工用セントルと覆工コンクリートの打設方法によれば、覆工コンクリートが弱材令で強度発現が十分でない段階においてセントルダウンを実行する場合であっても、覆工コンクリートに発生し得るひび割れを抑制することができる。

第１実施形態に係る覆工用セントルの正面図であって、覆工コンクリートを打設した際のセントルフォームに作用する曲げモーメントを示すとともに、セントルフォームのクラウン部とアーチ部における変位をともに示す図である。 第１実施形態に係る覆工用セントルにおいて、プレストレス力導入手段にプレストレス力が導入されている状態を示す図である。 第２実施形態に係る覆工用セントルの正面図であって、プレストレス力導入手段にプレストレス力が導入されている状態を示す図である。 第３実施形態に係る覆工用セントルの正面図であって、プレストレス力導入手段にプレストレス力が導入されている状態を示す図である。 第４実施形態に係る覆工用セントルの正面図であって、プレストレス力導入手段にプレストレス力が導入されている状態を示す図である。 第５実施形態に係る覆工用セントルの正面図であって、プレストレス力導入手段にプレストレス力が導入されている状態を示す図である。

以下、各実施形態に係る覆工用セントルと覆工コンクリートの打設方法の一例について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

［第１実施形態に係る覆工用セントルと実施形態に係る覆工コンクリートの打設方法］
はじめに、図１及び図２を参照して、第１実施形態に係る覆工用セントルの一例と、実施形態に係る覆工コンクリートの打設方法の一例について説明する。ここで、図１は、第１実施形態に係る覆工用セントルの正面図であって、覆工コンクリートを打設した際のセントルフォームに作用する曲げモーメントを示すとともに、セントルフォームのクラウン部とアーチ部における変位をともに示す図である。また、図２は、第１実施形態に係る覆工用セントルにおいて、プレストレス力導入手段にプレストレス力が導入されている状態を示す図である。

覆工用セントル１００は、門型のガントリー１０と、ガントリー１０から鉛直方向や水平方向、及び斜め方向に延びる支保部材２５，２６，２７にて支持されるセントルフォーム２０とを有する。ガントリー１０は、門型の移動式架台であり、左右の脚１１の下端には車輪１２があり（脚１１と車輪１２により脚部１３が形成される）、トンネルＴの路盤ＢにおいてトンネルＴの長手方向に敷設されているレールＲに沿ってガントリー１０が移動できるようになっている。

セントルフォーム２０は、トンネルＴの周方向及び長手方向に並ぶ複数のフォーム２１からなるフォーム群により形成される。セントルフォーム２０は例えばトンネルＴの長手方向に１０ｍ程度の長さを有するが、セントルフォーム２０におけるトンネルＴの長手方向の端部には、妻型枠（図示せず）が設けられている。

セントルフォーム２０は、中央のクラウン部と、クラウン部の左右のアーチ部と、アーチ部の側方であってセントルフォーム２０の左右下方にある側壁部といった、主として３つの領域に形式的に区分けできる。

発破や機械掘削等により地山Ｇに造成された、例えば図示例のような馬蹄形や円形の孔壁の内側には、覆工用セントル１００が到達する前段階において、トンネルＴの周方向と長手方向の双方に亘る覆工用の鉄筋（図示せず）が配筋される。そして、図１に示すように覆工用セントル１００が到達した際に、セントルフォーム２０と孔壁の間に覆工用コンクリートが打設される打設空間Ｓが形成される。ここで、孔壁の内周面に吹付けコンクリートが施工されている場合は、セントルフォーム２０と吹付けコンクリートの間に打設空間Ｓが形成される。

セントルフォーム２０には、複数の点検口（図示せず）が開設されている。この点検口は、トンネルＴ内を延設する打設用ホース（図示せず）の筒先が通過して打設空間Ｓに臨み、打設空間Ｓにコンクリートを打設するための開口であり、その他、バイブレータを打設空間Ｓに挿入するための開口であり、さらには、コンクリートの打設状況を確認する開口である。

覆工用セントルを用いてトンネルＴの掘進方向に覆工コンクリートＣを順次施工する方法においては、トンネル施工の全体工程との兼ね合いから、打設された覆工コンクリートＣが弱材令で強度発現が十分でない段階においてセントルダウンが実行されることも往々にしてある。そして、このように強度発現が十分でない段階でセントルダウンが実行されることにより、覆工コンクリートＣは自重により下方へ変位し、この変位に起因して覆工コンクリートにひび割れが発生することが課題となる。

例えば、図１に示すように、打設開口Ｓに覆工コンクリートＣが打設された際に、セントルフォーム２０には、覆工コンクリートＣの自重載荷により曲げモーメントＭが生じ、同時に覆工コンクリートＣの自重により、各部位には変位が生じる。一般には、セントルフォーム２０のクラウン部に最大の曲げモーメントが生じ、同様に下向きの最大変位δ１が生じる。

図１に示すように、曲げモーメントＭは例えばセントルフォーム２０のアーチ部において反転した後、側壁部の下端に向かって曲げモーメントゼロに収束するようなモーメント分布が生じ得る。そして、クラウン部において下向きの最大変位δ１が生じるとともに、アーチ部においては地山側へ向かう変位δ２（＜δ１）が生じ得る。尤も、このアーチ部における変位δ２は、打設済みの覆工コンクリートＣによって変位しようとするセントルフォーム２０がトンネルＴの内空側へ押し戻されるため、実際の変位は変位δ２未満となる。

いずれにしても、セントルフォーム２０のクラウン部において下向きの最大変位δ１が生じることに起因して、覆工コンクリートＣのクラウン部のトンネル内空側には、ひび割れＣ１が生じ得る。また、セントルフォーム２０のアーチ部においても、地山側への変位に起因して、覆工コンクリートＣのアーチ部の地山側には、ひび割れＣ２が生じ得る。

打設された覆工コンクリートＣが弱材令で強度発現が十分でない段階においてセントルダウンが実行される場合も、打設後のセントルフォーム２０の変位によって弱材令の覆工コンクリートＣも変位するため、この変位に起因してひび割れＣ１，Ｃ２が生じる可能性が高くなる。

そこで、覆工用セントル１００では、覆工コンクリートＣを打設する前に、セントルフォーム２０の少なくともクラウン部にプレストレス力を導入して、トンネルＴの内空側へセントルフォーム２０のクラウン部を引っ張った状態とし、予めクラウン部に下向きの最大変位δ１に相当する変位を与えておく。その上で覆工コンクリートＣを打設することにより、覆工コンクリートＣの打設後のセントルフォーム２０の変位を抑制し、セントルフォーム２０の変位に追随して覆工コンクリートＣが変位することにより生じ得るひび割れを抑制もしくは抑止することとしている。

図１に示すように、覆工用セントル１００では、セントルフォーム２０のクラウン部と左右の側壁部を、ＰＣ鋼棒やＰＣ鋼線等のＰＣ鋼材３０（プレストレス力導入手段の一例）にて繋ぐ構成としている。

そして、図２に示すように、ＰＣ鋼材３０にプレストレス力Ｐ１を導入することにより、セントルフォーム２０のクラウン部と側壁部の双方を引っ張った状態とし、セントルフォーム２０のクラウン部には、想定される下向き変位δ１程度の変位を予め与えておく。すなわち、プレストレス力Ｐ１の大きさは、覆工コンクリートＣを打設した際のクラウン部の下方への変位δ１に相当する、打設前変位量をクラウン部に付与する大きさである。

また、このプレストレス力Ｐ１の導入により、セントルフォーム２０の側壁部に隣接するアーチ部は、トンネルＴの内空側へ荷重Ｑ１で引っ張られることになり、この引張荷重Ｑ１により、図１に示す地山側への過度な変位δ２を抑制することが可能になる。

ここで、図示を省略するが、プレストレス力導入手段には、ＰＣ鋼材の他に、油圧ジャッキ（ジャッキの一例）等が適用されてもよい。油圧ジャッキを適用する場合は、セントルフォーム２０のクラウン部において、セントルフォーム２０をトンネルＴの内空側へ引っ張る油圧ジャッキをガントリー１０に搭載し、さらに、ガントリー１０の脚１１の側方に別途の油圧ジャッキを取り付け、図２と同様にセントルフォーム２０の側壁部を別途の油圧ジャッキにて引っ張ることにより、ＰＣ鋼材と同様にプレストレス力Ｐ１をセントルフォーム２０に導入することが可能になる。

例えば、覆工コンクリートＣの自重によるセントルフォームの変形を低減するべく、セントルに使用される鋼材の断面サイズを上げることでセントル自体の剛性を高める方策もあるが、このようなセントルの剛性アップはセントルの製作コストを上昇させることになる。これに対して、覆工用セントル１００によれば、ＰＣ鋼材３０を用いてセントルフォーム２０の所望箇所にプレストレス力を導入することで覆工コンクリートＣの自重によるセントルフォーム２０の変位を抑制することから、セントルの製作コストを上昇させることなく、覆工コンクリートＣに生じ得るひび割れを抑制することができる。特に、覆工コンクリートＣが弱材令で強度発現が十分でない段階においてセントルダウンが実行された場合でも、覆工コンクリートＣの自重による下方への変位が生じない、もしくは生じ難いことから、この下方への変位に起因するひび割れを抑制することができるため、覆工コンクリートＣに発生し得るひび割れを抑制しながら、トンネル施工の工期の短縮を図ることが可能になる。

ここで、実施形態に係る覆工コンクリートの打設方法の一例について概説する。この打設方法は、図１及び図２に示す覆工用セントル１００を用いて、覆工コンクリートＣを打設空間Ｓに打設する方法である。

覆工コンクリートＣを打設する前に、セントルフォーム２０の少なくともクラウン部にプレストレス力Ｐ１を導入することにより、クラウン部をトンネルＴの内空側へ引っ張り、覆工コンクリートＣを打設した際のクラウン部の下方への変位量δ１に相当する、打設前変位量をクラウン部に付与する（Ａ工程）。

次に、地山Ｇとセントルフォーム２０の間の打設空間Ｓに対して、覆工コンクリートＣを打設する（Ｂ工程）。

このＢ工程では、プレストレス力が、覆工コンクリートの打設中から打設終了まで漸次荷重開放されるように、プレストレス力を調整することにより、覆工コンクリートＣの強度発現の過程でセントルフォーム２０の変位量を漸次変化させ、強度発現の過程で変化し得る覆工コンクリートＣの変位量を一定に保持することが可能になることから好ましい。

［第２実施形態に係る覆工用セントル］
次に、図３を参照して、第２実施形態に係る覆工用セントルの一例について説明する。ここで、図３は、第２実施形態に係る覆工用セントルの正面図であって、プレストレス力導入手段にプレストレス力が導入されている状態を示す図である。

覆工用セントル１００Ａは、セントルフォーム２０のクラウン部とアーチ部の双方にＰＣ鋼材３１，３２が設けられ、ＰＣ鋼材３１，３２がガントリー１０にプレストレス力Ｐ２，Ｐ３の反力を取るように構成されている。図示を省略するが、ＰＣ鋼材３１，３２の一例は、覆工用セントル１００Ａの長手方向に延びるトラス架構をガントリー１０に固定し、このトラス架構の縦部材をＰＣ鋼材３１，３２とすることにより、ガントリー１０に取り付けられる。

さらに、上向きのプレストレス力Ｐ２の反力に起因する浮力Ｆにより、ガントリー１０が浮上する場合の対策として、ガントリー１０には重量Ｗのカウンターウェイト４０が取り付けられている。

このように、重量のあるガントリー１０に対してプレストレス力Ｐ２，Ｐ３の反力を取ることにより、プレストレス力Ｐ２，Ｐ３の反力を容易かつ安定的に取ることが可能になる。その一方で、上向きのプレストレス力Ｐ２が大きく、プレストレス力Ｐ２によってガントリー１０が浮上する対策として、ガントリー１０にカウンターウェイト４０が取り付けられていることにより、上向きのプレストレス力Ｐ２によるガントリー１０の浮上を効果的に抑止することができる。

［第３実施形態に係る覆工用セントル］
次に、図４を参照して、第２実施形態に係る覆工用セントルの一例について説明する。ここで、図４は、第３実施形態に係る覆工用セントルの正面図であって、プレストレス力導入手段にプレストレス力が導入されている状態を示す図である。

覆工用セントル１００Ｂは、ガントリー１０にカウンターウェイト４０を取り付ける代わりに、ガントリー１０が移動するレールＲをガントリー１０の脚部１３が把持部材５０を介して把持する点において、覆工用セントル１００Ａと相違する。

レールＲをガントリー１０の脚部１３が把持部材５０を介して把持することによっても、プレストレス力Ｐ２によるガントリー１０の浮上を効果的に抑止することができる。

［第４実施形態に係る覆工用セントル］
次に、図５を参照して、第３実施形態に係る覆工用セントルの一例について説明する。ここで、図５は、第３実施形態に係る覆工用セントルの正面図であって、プレストレス力導入手段にプレストレス力が導入されている状態を示す図である。

覆工用セントル１００Ｃは、セントルフォーム２０のクラウン部とアーチ部がＰＣ鋼材３３にて繋がれ、アーチ部とガントリー１０が別途のＰＣ鋼材３４にて繋がれることにより、ＰＣ鋼材３４に導入されるプレストレス力Ｐ５の反力をガントリー１０に取るように構成されている。

プレストレス力Ｐ４の大きさは、覆工コンクリートＣを打設した際のクラウン部の下方への変位δ１に相当する、打設前変位量をクラウン部に付与する大きさである。また、アーチ部にプレストレス力Ｐ４，Ｐ５が直接作用して、セントルフォーム２０のアーチ部がトンネルＴの内空側へ荷重Ｑ１で引っ張られることにより、図１に示す地山側への過度な変位δ２を抑制することが可能になる。

覆工用セントル１００Ｃにおいても、上向きのプレストレス力Ｐ５の反力に起因する浮力Ｆにより、ガントリー１０が浮上する場合の対策として、ガントリー１０には重量Ｗのカウンターウェイト４０が取り付けられている。ここで、カウンターウェイト４０に代わり、図４に示す把持部材５０を介してガントリー１０の脚部１３がレールＲを把持する浮上対策が講じられてもよい。

覆工用セントル１００Ｃによっても、重量のあるガントリー１０に対してプレストレス力Ｐ５の反力を取ることにより、プレストレス力Ｐ５の反力を容易かつ安定的に取ることが可能になる。

［第５実施形態に係る覆工用セントル］
次に、図６を参照して、第４実施形態に係る覆工用セントルの一例について説明する。ここで、図６は、第４実施形態に係る覆工用セントルの正面図であって、プレストレス力導入手段にプレストレス力が導入されている状態を示す図である。

覆工用セントル１００Ｄは、セントルフォーム２０のクラウン部とアーチ部と側壁部のそれぞれにＰＣ鋼材３５，３６，３７が設けられ、各ＰＣ鋼材３５，３６，３７がガントリー１０に繋がれることにより、ＰＣ鋼材３３に導入されるプレストレス力Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８の反力をガントリー１０に取るように構成されている。

プレストレス力Ｐ６の大きさは、覆工コンクリートＣを打設した際のクラウン部の下方への変位δ１に相当する、打設前変位量をクラウン部に付与する大きさである。また、アーチ部に直接作用するプレストレス力Ｐ７と側壁部に作用するプレストレス力Ｐ８によって、セントルフォーム２０のアーチ部がトンネルＴの内空側へ荷重Ｑ１で引っ張られることにより、図１に示す地山側への過度な変位δ２を抑制することが可能になる。

覆工用セントル１００Ｄにおいても、上向きのプレストレス力Ｐ６，Ｐ８の反力に起因する浮力Ｆにより、ガントリー１０が浮上する場合の対策として、ガントリー１０には重量Ｗのカウンターウェイト４０が取り付けられている。ここで、カウンターウェイト４０に代わり、図４に示す把持部材５０を介してガントリー１０の脚部１３がレールＲを把持する浮上対策が講じられてもよい。

覆工用セントル１００Ｄによっても、重量のあるガントリー１０に対してプレストレス力Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８の反力を取ることにより、プレストレス力Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８の反力を容易かつ安定的に取ることが可能になる。

上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１０：ガントリー
１１：脚
１２：車輪
１３：脚部
２０：セントルフォーム
２１：フォーム
２５，２６，２７：支保部材
３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７：プレストレス力導入手段（ＰＣ鋼材）
４０：カウンターウェイト
５０：把持部材
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ：覆工用セントル
Ｔ：トンネル
Ｇ：地山
Ｓ：打設空間
Ｂ：路盤
Ｒ：レール
Ｃ：覆工コンクリート
Ｃ１，Ｃ２：ひび割れ
Ｍ：曲げモーメント

Claims (11)

1. トンネルの覆工コンクリートを打設する際に適用される、覆工用セントルであって、
   前記覆工用セントルは、ガントリーと、前記ガントリーに支持されるセントルフォームと、を有し、
   前記セントルフォームは、中央のクラウン部と、前記クラウン部の左右のアーチ部と、前記アーチ部の側方であって前記セントルフォームの左右下方にある側壁部とを備え、
   前記セントルフォームの少なくとも前記クラウン部にプレストレス力が導入されて、前記トンネルの内空側へ引っ張られていることを特徴とする、覆工用セントル。
2. 前記セントルフォームの前記クラウン部と前記側壁部がプレストレス力導入手段にて繋がれ、前記クラウン部と前記側壁部の双方が引っ張られていることを特徴とする、請求項１に記載の覆工用セントル。
3. 前記セントルフォームの前記クラウン部と前記アーチ部の双方にプレストレス力導入手段が設けられ、前記プレストレス力導入手段が前記ガントリーに前記プレストレス力の反力を取るようになっており、
   前記プレストレス力によってガントリーが浮上する場合は、前記ガントリーに対してカウンターウェイトが取り付けられて前記浮上が抑止される、もしくは、前記ガントリーが移動するレールを前記ガントリーの脚部が把持して前記浮上が抑止されるようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の覆工用セントル。
4. 前記セントルフォームの前記クラウン部と前記アーチ部がプレストレス力導入手段にて繋がれ、前記アーチ部と前記ガントリーが別途のプレストレス力導入手段にて繋がれて前記ガントリーに前記プレストレス力の反力を取るようになっており、
   前記プレストレス力によってガントリーが浮上する場合は、前記ガントリーに対してカウンターウェイトが取り付けられて前記浮上が抑止される、もしくは、前記ガントリーが移動するレールを前記ガントリーの脚部が把持して前記浮上が抑止されるようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の覆工用セントル。
5. 前記セントルフォームの前記クラウン部と前記アーチ部と前記側壁部のそれぞれにプレストレス力導入手段が設けられ、前記プレストレス力導入手段が前記ガントリーに前記プレストレス力の反力を取るようになっており、
   前記プレストレス力によってガントリーが浮上する場合は、前記ガントリーに対してカウンターウェイトが取り付けられて前記浮上が抑止される、もしくは、前記ガントリーが移動するレールを前記ガントリーの脚部が把持して前記浮上が抑止されるようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の覆工用セントル。
6. 前記プレストレス力の大きさは、前記覆工コンクリートを打設した際の前記クラウン部の下方への変位量に相当する、打設前変位量を前記クラウン部に付与する大きさであることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の覆工用セントル。
7. 前記プレストレス力導入手段により、前記プレストレス力が、前記覆工コンクリートの打設中から打設終了まで漸次荷重開放されるようになっていることを特徴とする、請求項２乃至５，請求項２乃至５のいずれか一項に従属する請求項６のいずれか一項に記載の覆工用セントル。
8. 前記プレストレス力導入手段が、ＰＣ鋼材であることを特徴とする、請求項２乃至５，請求項２乃至５のいずれか一項に従属する請求項６、請求項７のいずれか一項に記載の覆工用セントル。
9. 前記プレストレス力導入手段が、ジャッキであることを特徴とする、請求項２乃至５，請求項２乃至５のいずれか一項に従属する請求項６、請求項７のいずれか一項に記載の覆工用セントル。
10. ガントリーと、前記ガントリーに支持されるセントルフォームとを有し、前記セントルフォームは、中央のクラウン部と、前記クラウン部の左右のアーチ部と、前記アーチ部の側方であって前記セントルフォームの左右下方にある側壁部とを備えている、覆工用セントルを使用して、トンネルの覆工コンクリートを打設する、覆工コンクリートの打設方法であって、
    前記覆工コンクリートを打設する前に、前記セントルフォームの少なくともクラウン部にプレストレス力を導入して前記トンネルの内空側へ引っ張り、前記覆工コンクリートを打設した際の前記クラウン部の下方への変位量に相当する、打設前変位量を前記クラウン部に付与する、Ａ工程と、
    地山と前記セントルフォームの間に前記覆工コンクリートを打設する、Ｂ工程とを有することを特徴とする、覆工コンクリートの打設方法。
11. 前記Ｂ工程において、前記プレストレス力が、前記覆工コンクリートの打設中から打設終了まで漸次荷重開放されるように、前記プレストレス力を調整することを特徴とする、請求項１０に記載の覆工コンクリートの打設方法。

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