JPH108890A - 鉄筋組立装置およびこれを用いたトンネルの二次覆工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業員の耐力的な負担を軽減するとともに鉄
筋の撓みを防止して二次覆工の作業性を向上させること
を課題とする。 【解決手段】 一次覆工を終えたトンネルの天井面に、
二次覆工用の鉄筋３を配設するための鉄筋組立台車１０
として、トンネルの天井面の形状に合わせて組まれた天
井面用鉄筋３ｂを支持する支持枠２０と、支持枠１０を
上下方向に昇降させる昇降機構４０と、支持枠１０をト
ンネルの周方向に旋回させる旋回機構５０を備える構成
を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一次覆工を終えた
トンネルの天井面に、二次覆工用の鉄筋を配設するため
の鉄筋組立装置およびこれを用いたトンネルの覆工方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】大口径トンネルの覆工を行う方法とし
て、地山に掘削された本孔の内側にセグメントを配置し
て一次覆工を行い、続いてセグメントの内側に防水シー
トを張設し、防水シートの内側に沿って鉄筋を配設し、
さらに鉄筋の内側に型枠を建て込んだうえで、セグメン
トと型枠との間にコンクリートを打設充填して二次覆工
を行う方法がある。

【０００３】二次覆工工事において、セグメントの内側
に防水シートを貫いて穴を開け、この穴に鉄筋を固定す
る段取筋を取り付けている。

【０００４】ところで、上記のように防水シートを貫い
て段取筋を取り付けると、防水シートに開いた穴によっ
てその止水効果が低下し、二次覆工後コンクリートの打
継ぎ目等から地下水の漏洩が起こる恐れがあった。そこ
で、段取筋を使用せず、セグメントの内側に鉄筋を配設
する方法が検討されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セグメ
ントの内側に鉄筋を配設する作業、特に天井面に沿って
鉄筋を配設する作業は、鉄筋を一本ずつ天端に持ち上
げ、それぞれを結束することによって行われるので、作
業員の体力的な負担が大きく作業性にも乏しかった。

【０００６】しかも、この場合にはトンネルの天井面に
沿って配設された鉄筋（図柱Ａに示す部分）が下方に撓
み、この撓んだ部分に型枠が当ってしまうために型枠の
設置に手間どるとか、型枠設置後に鉄筋が撓み、コンク
リートを打設しても鉄筋のかぶりが仕様どおりに形成さ
れず、この部分を修復する作業が必要になるといった問
題があった。

【０００７】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、作業員の耐力的な負担を軽減するとともに鉄筋
の撓みを防止して二次覆工の作業性を向上させることを
目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された鉄
筋組立装置は、一次覆工を終えたトンネルの天井面の形
状に合わせて組まれる天井面用鉄筋を支持する支持枠
と、該支持枠を上下方向に昇降させる昇降機構とを備え
ることを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載された鉄筋組立装置は、請
求項１に記載された鉄筋組立装置における支持枠をトン
ネルの周方向に旋回させる旋回機構を備えることを特徴
とする。

【００１０】請求項３に記載されたトンネルの二次覆工
方法は、請求項１または２に記載された鉄筋組立装置を
用いたトンネルの二次覆工方法であって、一次覆工を終
えたトンネルの両側面に沿って側面用鉄筋をそれぞれ配
設し、トンネルの天井面の形状に合わせて組まれた天井
面用鉄筋を、鉄筋組立装置を用いて天井面に沿う位置に
移動させて側面用鉄筋と接合し、これら側面用鉄筋、天
井面用鉄筋に沿って型枠を組み立て、該型枠内にコンク
リートを打設充填することを特徴とする。

【００１１】請求項４に記載されたトンネルの二次覆工
方法は、請求項３に記載されたトンネルの二次覆工方法
において、天井面用鉄筋を、トンネルの軸方向および周
方向に沿って鉄筋を組んで網状とし、周方向に配設され
る鉄筋についてそのうちのいくつかを他の鉄筋よりも太
くすることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る実施の形態を図１な
いし図５に示して説明する。まず、図１は本実施の形態
の二次覆工方法を採用して構築されるトンネルを示して
いる。このトンネルは、一次覆工にセグメント１が使用
されており、セグメント１の内側には防水シート２が全
面に張設されている。さらに二次覆工として、防水シー
ト２の内側に沿って鉄筋３が配設されており、この鉄筋
３を埋設させてコンクリート部が形成されるようになっ
ている。

【００１３】鉄筋３は、トンネルの両側面に沿って配設
された側面用鉄筋３ａと、トンネルの天井面に沿って配
設された天井面用鉄筋３ｂとからなる。側面用鉄筋３
ａ、天井面用鉄筋３ｂは、ともにトンネルの軸方向に向
けて配設された直線状の直筋Ｓと周方向に向けて配設さ
れた円弧状の曲筋Ｒとによって網状に組まれており、こ
れらがセグメント１の内側に沿って略筒状に組み合わさ
れて鉄筋アーチが形成されている。

【００１４】側面用鉄筋３ａは、トンネルの底に形成さ
れる平坦な基底部６に埋設されて端部を上方に突き出し
た状態に固定され、天井面用鉄筋３ｂは、この側面用鉄
筋３ａと端部どうしをラップさせた状態で結束されてト
ンネルの内部に固定されている。

【００１５】トンネルの周方向に配設される曲筋Ｒは、
トンネルの軸方向に向けて等間隔を空けて連続的に配置
されており、さらにこれら曲筋Ｒの中には、他の曲筋Ｒ
よりも径が大きく鉄筋アーチの自立を助ける補強用の曲
筋Ｒ’が所定の本数おきに配設されている。

【００１６】次に、上記のトンネルの二次覆工の施工手
順を説明する。セグメント１による一次履工を終えた
ら、まず、セグメント１の内側に沿って防水シート２を
貼設する。次に、一次覆工を終えたトンネルの両側面に
沿って側面用鉄筋３ａをそれぞれ配設する。トンネルの
天井面の形状に合わせて組まれた天井面用鉄筋３ｂを、
天井面に沿わせて側面用鉄筋３ａと接合する。これら側
面用鉄筋３ａ、天井面用鉄筋３ｂに沿って型枠を組み立
て、この型枠内にコンクリートを打設充填し、コンクリ
ート部を形成して二次履工を完了する。

【００１７】天井面用鉄筋３ｂを天井面に沿わせるに
は、以下に説明する鉄筋組立台車（鉄筋組立装置）１０
を使用する。この鉄筋組立台車は、図２に示すように、
基底部６に敷設されたレール７上を自走可能とされたフ
レーム１１に、天井面用鉄筋３ｂを支持する支持枠２０
と、この支持枠２０を上下方向に昇降させる昇降機構４
０と、支持枠２０をトンネルの周方向に旋回させる旋回
機構５０とを備えている。

【００１８】フレーム１１は、屈強な鋼材を組み合わせ
たトラス構造を有しており、トンネルの施工方向に沿う
前後端および中間位置には、レール７上を走行するため
の車輪１２が配置されている。さらに後端に位置する車
輪１２には、当該台車を自走させる自走装置１３が取り
付けられている。

【００１９】支持枠２０は、フレーム１１の上部に昇降
機構４０および旋回機構５０によって移動可能に支持さ
れ、天井面用鉄筋３ｂを支持して持ち上げるためだけで
なく、支持枠２０の組立治具をも兼用するものであっ
て、図３に示すように、天井面用鉄筋３ｂを構成する曲
筋Ｒを支持する水平枠２１と、天井面用鉄筋３ｂを構成
する直筋Ｓを支持する円弧枠２５とを天井面用鉄筋３ｂ
の形状に合わせて格子状に組み合わせたものである。

【００２０】水平枠２１は、屈強なＨ形鋼２２の上部フ
ランジ２２ａにこのＨ形鋼の長さ方向に沿って鋼板２３
が立設されたもので、この鋼板２３の上縁には曲筋Ｒが
配置されるＶ溝２４が所定の間隔を空けて複数形成され
ており、トンネルの周方向に間隔を空けて計４本設置さ
れている。円弧枠２５は、トンネルの周方向に沿って鋼
板２６が円弧状に形取られたもので、この鋼板２６の上
縁には直筋Ｓが配置されるＶ溝２７が所定の間隔を空け
て複数形成されており、水平枠２１に直交するようにト
ンネルの軸方向に間隔を空けて計４枚設置されている。

【００２１】この支持枠２０は、フレーム１１の上部に
配設された昇降機構４０によって鉛直方向に昇降可能に
支持されたガイドレール３０上に、水平枠２１に配設さ
れてガイドレール３０上を転動するローラ２８を介して
載置され、さらにガイドレール３０側と支持枠２０側と
に架設されて伸縮する旋回機構５０によってガイドレー
ル３０上をトンネルの周方向に旋回可能に支持されてい
る。

【００２２】ガイドレール３０は、円弧状に屈曲された
Ｈ形鋼３１からなり、そのフランジ３１ａに沿ってロー
ラ２８を転動させて支持枠２０をトンネルの周方向に旋
回可能に支持するもので、トンネルの軸方向に間隔を空
けて２本設置されており、双方のガイドレール３０間に
トンネルの軸方向に向けて架設されたＨ形鋼３２によっ
て一体に連結されている。

【００２３】昇降機構４０は、ガイドレール３０を昇降
させる駆動シリンダ４１と、ガイドレール３０の鉛直方
向への移動をサポートする従動サドル４５とを備えてい
る。駆動シリンダ４１はシリンダ部４２をフレーム１１
側に固定されるとともにピストン４３をＨ形鋼３２の下
部に揺動自在に連結されており、ピストン４３を伸長さ
せることによって図中矢印（イ）の方向（鉛直上方）に
ガイドレール３０を上昇させるようになっている。従動
サドル４５は、フレーム１１を構成する柱に内蔵された
棒状のサドル４６が駆動シリンダ４１の伸長に伴って引
き出されることによってガイドレール３０を鉛直上方へ
正確に移動させるようになっている。

【００２４】旋回機構５０は、支持枠２０を旋回させる
駆動シリンダ５１を備えている。この駆動シリンダ５１
は各円弧枠２５に近接した位置に２基ずつ設置されてお
り、Ｈ形鋼３２にシリンダ部５２を揺動自在に連結され
るとともにピストン５３を水平枠２１に揺動自在に連結
されており、ピストン５３を伸縮させることによって図
中矢印（ロ）の方向（トンネルの周方向）に支持枠２０
を旋回させるようになっている。

【００２５】ところで、ローラ２８は、図４に示すよう
にＨ形鋼２２のウェブ２２ｂに固定されたアーム２８ａ
に軸支されてガイドレール３０のフランジ３１ａ上を転
動する。さらにローラ２８には、Ｈ形鋼２２の下部フラ
ンジ２２ｃに固定されたプレート２９ａに軸支されてガ
イドレール３０の上部フランジ３１ａに下面から接して
転動する補助ローラ２９が組み合わされており、これら
ローラ２８と補助ローラ２９とがガイドレール３０の上
部フランジ３１ａを上下から挟んで噛み合った状態とさ
れていることで支持枠２０のトンネルの周方向への移動
がサポートされている。

【００２６】その他、鉄筋組立台車１０には、天井面用
鉄筋３ｂを構成する直筋Ｓおよび曲筋Ｒを台車上に吊り
上げるチェーンブロック６０、台車上において直筋Ｓや
曲筋Ｒを運搬するための運搬台車７０、天井面用鉄筋３
ｂを組むためにその形状に合わせて階段状に段差が設け
られた作業員用の足場８０等が具備されている。

【００２７】上記のように構成された鉄筋組立台車を使
用して天井面用鉄筋３ｂをトンネルの天井面に配設する
手順を図５に示して説明する。まず、図５（ｉ）に示す
ように、台車上に直筋Ｓおよび曲筋Ｒを吊り上げ、これ
らを支持枠２０上に配置して天井面用鉄筋３ｂを組む。
そして、図５（ｉｉ）に示すように、昇降機構４０に備
わる駆動シリンダ４１を伸長して支持枠２０を上昇さ
せ、天井面用鉄筋３ｂをトンネルの天井面に沿わせる。
次に、旋回機構５０に備わる駆動シリンダ５１を伸縮し
て支持枠２０を旋回させ、天井面用鉄筋３ｂの曲筋Ｒと
これに接合すべき側面用鉄筋３ａの曲筋Ｒとのラップ長
を調節する。なお、天井面用鉄筋３ｂの曲筋Ｒとこれに
接合すべき側面用鉄筋３ａの曲筋Ｒとの間にトンネルの
軸方向のずれが生じている場合には、鉄筋組立台車１０
自体をレール７に沿って移動させることでそのずれを解
消する。

【００２８】上記のようにして鉄筋組立台車１０を使用
することで、従来人手により行なわれてきた天井面用鉄
筋３ｂの配設作業を鉄筋組立装置に行なわせ作業員の耐
力的な負担を軽減して二次覆工の作業性を向上させるこ
とができ、このことから全体工期の大幅な短縮と施工コ
ストの削減を図ることができる。

【００２９】また、上記のような二次履工方法を採用し
て構築されたトンネルは、網状に組まれた天井面用鉄筋
３ｂについて、トンネルの周方向に配設される曲筋Ｒの
中に、他の曲筋Ｒよりも径が大きく鉄筋アーチの自立を
助ける補強用の曲筋Ｒ’を所定の本数おきに配設するこ
とで、鉄筋アーチを自立させて従来鉄筋を固定するため
に用いていた段取筋を省略し、防水シート２による止水
を効果的に行なって二次覆工後のコンクリートの打継ぎ
目等から地下水が漏洩することを防止することができ
る。また、補強用の鉄筋Ｒ’によって天井面用鉄筋３ｂ
の撓みを防止してコンクリート部を形成する型枠の設置
が良好に行なえる。さらに、コンクリートを打設したと
きに鉄筋３のかぶりを仕様どおりに形成することができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載さ
れた鉄筋組立装置によれば、一次覆工を終えたトンネル
の天井面の形状に合わせて組まれる天井面用鉄筋を支持
枠の上で組み立てて支持し、さらにこの支持枠を昇降機
構によって昇降させることで天井面用鉄筋をトンネルの
天井面に沿わせることができ、これによって従来人手に
より行なわれてきた天井面用鉄筋の配設作業を鉄筋組立
装置に行なわせて作業員の耐力的な負担を軽減し、二次
覆工の作業性を向上させることができる。

【００３１】請求項２に記載された鉄筋組立装置によれ
ば、天井面用鉄筋を支持した支持枠を旋回機構によって
トンネルの周方向に旋回させることで天井面用鉄筋と側
面用鉄筋とのラップ長を調節することができる。

【００３２】請求項３に記載されたトンネルの二次覆工
方法によれば、トンネルの天井面の形状に合わせて組ま
れた天井面用鉄筋を、鉄筋組立装置を用いて天井面に沿
う位置に移動させて側面用鉄筋と接合することで、従来
人手により行なわれてきた天井面用鉄筋の配設作業を鉄
筋組立装置に行なわせ作業員の体力的な負担を軽減して
二次覆工の作業性を向上させることができ、このことか
ら全体工期の大幅な短縮と施工コストの削減を図ること
ができる。

【００３３】請求項４に記載されたトンネルの二次覆工
方法によれば、トンネルの軸方向および周方向に沿って
鉄筋を組んで網状とされた天井面用鉄筋について、周方
向に配設される鉄筋のうちのいくつかを他の鉄筋よりも
太くすることで鉄筋アーチを自立させて従来鉄筋を固定
するために用いていた段取筋を省略することができ、こ
のことから防水シートによる止水を効果的に行なって二
次覆工後のコンクリートの打継ぎ目等から地下水が漏洩
することを防止することができる。また、鉄筋を太くす
ることで鉄筋の撓みを防止してコンクリート部を形成す
る型枠の設置が良好に行なえ、さらにコンクリートを打
設したときに鉄筋のかぶりを仕様どおりに形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のトンネルの二次履工方法により構築
されるトンネルの一例を示す斜視図である。

【図２】 本発明の鉄筋組立台車の実施形態を示す側面
図である。

【図３】 図２における鉄筋組立台車に備わる支持枠を
示す斜視図である。

【図４】 図２における鉄筋組立台車に備わるローラを
示す斜視図である。

【図５】 図２における鉄筋組立台車を使用して天井面
用鉄筋を配設する手順を示す断面図である。

【符号の説明】

３ 鉄筋 ３ａ 側面用鉄筋 ３ｂ 天井面用鉄筋 １０ 鉄筋組立台車（鉄筋組立装置） ２０ 支持枠 ３０ ガイドレール ４０ 昇降機構 ５０ 旋回機構

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次覆工を終えたトンネルの天井面に、
   二次覆工用の鉄筋を配設するための鉄筋組立装置であっ
   て、 トンネルの天井面の形状に合わせて組まれた天井面用鉄
   筋を支持する支持枠と、該支持枠を上下方向に昇降させ
   る昇降機構とを備えることを特徴とする鉄筋組立装置。
2. 【請求項２】 前記支持枠をトンネルの周方向に旋回さ
   せる旋回機構を備えることを特徴とする請求項１に記載
   された鉄筋組立装置。
3. 【請求項３】 一次覆工を終えたトンネルの両側面に沿
   って側面用鉄筋をそれぞれ配設し、 トンネルの天井面の形状に合わせて組まれた天井面用鉄
   筋を、前記鉄筋組立装置を用いて天井面に沿う位置に移
   動させて前記側面用鉄筋と接合し、 これら側面用鉄筋、天井面用鉄筋に沿って型枠を組み立
   て、 該型枠内にコンクリートを打設充填することを特徴とす
   る請求項１または２に記載された鉄筋組立装置を用いた
   トンネルの二次覆工方法。
4. 【請求項４】前記天井面用鉄筋を、トンネルの軸方向お
   よび周方向に沿って鉄筋を組んで網状とし、周方向に配
   設される鉄筋について、そのうちのいくつかを他の鉄筋
   よりも太くすることを特徴とする請求項３に記載された
   鉄筋組立装置を用いたトンネルの二次覆工方法。