JP7307438B2 - トンネルの覆工鉄筋支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、トンネルの二次覆工の鉄筋（覆工鉄筋）を支持する装置に関する。

例えばＮＡＴＭ（New Austrian Tunneling Method）工法によって構築される山岳トンネルでは、地山の掘削面に沿ってアーチ状の鋼製支保工を建て込むとともに掘削面に吹付コンクリートを吹き付けることにより一次覆工を構築し、一次覆工の内周側に防水シートを介して鉄筋コンクリート構造の二次覆工を構築する。

二次覆工は、鉄筋組立体を一次覆工の内周に沿って配置した状態でコンクリートを打設することにより構築される。鉄筋組立体は、コンクリート打設に先立ち、一次覆工の内周に分散配置された多数の覆工鉄筋支持装置を用いて支持される。

特許文献１の図５、特許文献２の図９～図１５、特許文献３等に開示されているように、一般的な覆工鉄筋支持装置は、防水シートを一次覆工に定着するための定着構造と、この定着構造に基端部が螺合されてトンネルの径方向内方向に延びるアンカーロッドとを備えており、このアンカーロッドに鉄筋組立体の鉄筋（覆工鉄筋）が連結される。

特開２０００－３５２２９９号公報 特開２００４－１５０１１７号公報 特開２００６－７０６５６号公報

二次覆工のコンクリートのかぶり厚さを確保するためには前記鉄筋組立体の配筋位置が重要であるが、前記一般的な覆工鉄筋支持装置では、アンカーロッドに覆工鉄筋を位置調節しながら連結するのは容易でない。また、アンカーロッドに覆工鉄筋を連結した後で位置調節するのも容易ではない。

前記課題を解決するため、本発明は、トンネルの一次覆工の内周に防水シートを定着させる定着構造と、前記定着構造に連結されて前記定着構造からトンネルの径方向内方向に延びるアンカー構造と、を備え、前記アンカー構造により、二次覆工の鉄筋組立体を構成する覆工鉄筋を支持する装置において、
前記アンカー構造は、基端部が前記定着構造に連結されてトンネルの径方向内方向に延びるアンカーロッドと、前記アンカーロッドにその軸線方向に移動可能に装着され、前記覆工鉄筋を連結する連結構造と、前記アンカーロッドにおいて前記連結構造の装着位置より先端側に螺合され、前記連結構造の位置を調節する調節ナットと、を備えたことを特徴とする。
前記構成によれば、調節ナットを回すことにより連結構造の位置を容易に調節することができ、ひいては鉄筋組立体の位置を調節することができる。特に、鉄筋組立体を覆工鉄筋支持装置に連結した後でも、ナットの回動操作により鉄筋組立体の位置調節を容易に行うことができる。

本発明の一態様では、前記アンカー構造はさらに、前記アンカーロッドに外装されて前記アンカーロッドの軸線方向にスライド可能な支持筒を備え、前記連結構造は、前記支持筒に取り付けられ、前記支持筒を介して前記アンカーロッドに装着されており、前記調節ナットは、前記アンカーロッドにおいて前記支持筒より先端側に螺合されており、前記支持筒の位置を調節することにより前記連結構造の位置を調節する。
前記構成によれば、アンカーロッドにスライド可能に外装された支持筒を介して連結構造の位置を調節するので、位置調節作業をより一層容易に行うことができる。

上記一態様において、好ましくは、前記鉄筋組立体が、トンネルの径方向外側に配置された外側鉄筋組立体と、径方向内側に配置された内側鉄筋組立体と、を含み、前記連結構造が、前記外側鉄筋組立体の前記覆工鉄筋を連結する第１連結構造と、前記内側鉄筋組立体の前記覆工鉄筋を連結する第２連結構造と、を含み、前記第１連結構造が前記支持筒に取り付けられ、前記第２連結構造が前記支持筒と前記調節ナットの間に挟持される。

上記一態様において、好ましくは、前記鉄筋組立体が、トンネルの径方向外側に配置された外側鉄筋組立体と、径方向内側に配置された内側鉄筋組立体と、を含み、前記連結構造が、前記外側鉄筋組立体の前記覆工鉄筋を連結する第１連結構造と、前記内側鉄筋組立体の前記覆工鉄筋を連結する第２連結構造と、を含み、前記第１連結構造と前記第２連結構造が互いに間隔をおいて前記支持筒に取り付けられる。

上記他の態様において、好ましくは、前記連結金具が、雌ねじ部を有する基部と、前記基部の両側縁から延びる互いに平行な一対のフック部とを有し、前記フック部に前記覆工鉄筋が挿入され、前記基部と前記一対のフック部により前記挿通部が構成され、前記連結構造はさらに締付ねじを有し、前記締付ねじが前記基部の前記雌ねじ部に螺合されその先端が前記アンカーロッドの周面に当たる。

好ましくは、前記定着構造は、前記防水シートの内側に配置され前記トンネルの径方向内方向に突出する長ナットを有し、前記長ナットに前記アンカーロッドの基端部が螺合深さを調節可能にして螺合される。
前記構成によれば、アンカーロッドの定着構造からの突出長さを調節することができる。

本発明の覆工鉄筋支持装置によれば、トンネルの覆工鉄筋の位置調節を容易に行うことができる。

本発明に係る覆工鉄筋支持装置を用いて構築されたトンネルの概略構造を示す横断面図である。 図１のII－II線に沿う拡大縦断面図であり、第１実施形態に係る覆工鉄筋支持装置を二次覆工コンクリートの打設前の状態で示す。 前記覆工鉄筋支持装置の要部を図２図中III方向から見た側面図である。 第２実施形態に係る覆工鉄筋支持装置を示す図３相当図である。 第３実施形態に係る覆工鉄筋支持装置の連結構造を示す縦断面図である。 第４実施形態に係る覆工鉄筋支持装置において、内側鉄筋組立体の覆工鉄筋を連結する第２連結構造を示す側面図である。 第５実施形態に係る覆工鉄筋支持装置の連結構造を示す側面図である。 第６実施形態に係る覆工鉄筋支持装置において、異なる定着構造を示す図２相当図である。 第７実施形態に係る覆工鉄筋支持装置において、さらに異なる形態の定着構造を示す縦断面図である。 第８実施形態に係る覆工鉄筋支持装置において、さらに異なる形態の定着構造を示す縦断面図である。

以下、本発明の第１実施形態を図１～図３にしたがって説明する。
図１に示すように、ＮＡＴＭトンネルは、地山１の掘削面１ａに構築された一次覆工２と、一次覆工２の内周に防水シート５を介して構築された二次覆工６とを備えている。
一次覆工２は、掘削面１ａに沿ってアーチ状をなしトンネルの長手方向に間隔をおいて建て込まれたＨ型鋼の支保工３と、掘削面１ａに吹き付けられたコンクリート４により構築されている。
防水シート５は、ＥＶＡ等の樹脂シートからなり、地山１からの水が一次覆工２を通って二次覆工６に侵入するのを防ぐ役割を担う。

二次覆工６は、コンクリート７と、このコンクリート７に埋設された鉄筋組立体８，９により構築されている。
トンネルの径方向外側（一次覆工２側）の鉄筋組立体８（以下、外側鉄筋組立体と言う）と、トンネルの径方向内側の鉄筋組立体９（以下、内側鉄筋組立体と言う）は、トンネルの径方向に離間して配置されている。鉄筋組立体８、９はそれぞれ、トンネルの長手方向（図１の紙面と直交する方向）に延びる多数の鉄筋８ａ、９ａ(覆工鉄筋)と、トンネルの周方向に湾曲して延びる多数の鉄筋８ｂ、９ｂ（覆工鉄筋）とを、その交差部で結束することにより、格子状（ネット状）に形成されている。

二次覆工６のコンクリート７の打設に先立ち、多数の覆工鉄筋支持装置Ａにより防水シート５を一次覆工２の内周に定着させ、鉄筋組立体８，９を一次覆工２に支持する。多数の覆工鉄筋支持装置Ａは、トンネルの周方向及び長手方向に間隔を置いて配置される。

図２及び図３に示すように、各覆工鉄筋支持装置Ａは、定着構造１０と、定着構造１０に連結されてトンネル径方向内方向に延びる長尺のアンカー構造２０とを備えている。定着構造１０は、防水シート５を一次覆工２に定着するとともに、アンカー構造２０を保持する役割を担う。アンカー構造２０は、内側鉄筋組立体８と外側鉄筋組立体９を支持する役割を担う。

定着構造１０は、防水シート５の外側に配置された受け金具１１と、防水シート５の内側に配置された係合金具１２と、押込ねじ１３と、長ナット１４と、を有している。
受け金具１１は、ベース部１１ａと、ベース部１１ａの両側縁に連なり互いに近づくように傾斜した一対の受片１１ｂと、を有しており、ベース部１１ａが溶接により支保工３のフランジ部に固定されている。係合金具１２は、基部１２ａと、この基部１２ａの両側縁に連なり先端に向かって互いに近づくように傾斜した一対の脚部１２ｂと、一対の脚部１２ｂの先端から互いに逆方向に張り出す一対の係合片１２ｃとを有している。一対の脚部１２ｂは、自然状態では図２に示す位置より近づいた状態にある。係合金具１２の基部１２ａにはナット１２ｎ（雌ねじ部）が固定され、一対の脚部１２ｂ間に配置されている。ナット１２ｎには押込ねじ１３が螺合されている。

防水シート５が受け金具１１を覆った状態で、係合金具１２を防水シート５を介して受け金具１１に向かって押し込んだ後、押込ねじ１３の端面に形成された六角穴からなる工具掛部１３ａに工具を差し込んで押込ねじ１３をねじ込むことにより、係合金具１２の一対の脚部１２ｂを押し広げる。その結果、一対の係合片１２ｃが防水シート５を介して受け金具１１の一対の受片１１ｂに係合される。このようにして、防水シート５を傷つけずに支保工３に定着することができる。
上記防水シート５の定着状態において、押込ねじ１３は係合金具１２の基部１２ａからトンネルの径方向内方向に突出しており、この突出端部に長ナット１４が螺合され、好ましくは螺合状態で押込ねじ１３にかしめられている。なお、押込ねじ１３と長ナット１４は、金属板を介して溶接により一体化してもよい。

アンカー構造２０は、基端部が定着構造１０の長ナット１４に螺合されたアンカーロッド２２と、このアンカーロッド２２に外装された支持筒２３と、このアンカーロッド２２の先端部に螺合された調節ナット２４と、外側鉄筋組立体８を連結する連結構造３０（第１連結構造）と、内側鉄筋組立体９を連結する連結構造４０（第２連結構造）と、を有している。

本実施形態ではアンカーロッド２２は全長にわたって雄ねじを有しているが、両端部のみに雄ねじを有していてもよい。アンカーロッド２２の先端には、長ナット１４に螺合する際に工具がかけられる断面六角形状の工具掛部２２ａが形成されている。
支持筒２３は、アンカーロッド２２の軸線方向にスライド可能である。調節ナット２４は、支持筒２３より先端側に配置されている。

連結構造３０は、金属板を曲げ加工してなる連結金具３１と、締付ねじ３５とを有している。連結金具３１は、基部３２と、この基部３２の両側縁から直角をなして延びる互いに平行な板状の一対のフック部３３とを有している。基部３２と一対のフック部３３における基部３２の近傍部により、挿通部３４が構成されている。
基部３２の内面にはナット３２a（雌ねじ部）が固定されており、このナット３２ａに締付ねじ３５が螺合されている。

連結金具３１の挿通部３４に支持筒２３を挿通し、一対のフック部３３に外側鉄筋組立体８の例えば鉄筋８ａを嵌め、この状態で締付ねじ３５をねじ込んでその先端を支持筒２３の周面に押し付けることにより、外側鉄筋組立体８が支持筒２３に連結される。

連結構造４０は、金属板を曲げ加工してなる連結金具４１と、締付ねじ４５とを有している。連結金具４１は、挿通穴４２ａ（挿通部）を有する連結板部４２と、この連結板部４２の一側に連なる湾曲した押さえ部４３と、この押さえ部４３の両側に連なり連結板部４１と直交する方向に延びる互いに平行な一対のフック部４４と、を有している。押さえ部４３の雌ねじ部に締付ねじ４５が螺合されている。

連結金具４０の挿通穴４２ａにアンカーロッド２２を通し、支持筒２３と調節ナット２４で連結板部４１を挟み、一対のフック部４４に内側鉄筋組立体９の鉄筋９ａを挿入し、押さえ部４３に鉄筋９ｂを挿入し、締付ねじ４５をねじ込んでその先端を鉄筋９ｂに押し付けることにより、内側鉄筋組立体９がアンカーロッド２２に連結される。

上記構成によれば、アンカーロッド２２の長ナット１４に対する螺合深さを調節することにより、アンカーロッド２２の定着構造１０からの突出長さを調節することができる。また、連結構造３０では、締付ねじ３５を緩めた状態で連結金具３１を支持筒２３に対してアンカーロッド２２の軸線方向に位置調節可能であり、これにより外側鉄筋組立体８と内側鉄筋組立９との間の間隔を適宜調節することができる。

調節ナット２４を回すことにより、支持筒２３をアンカーロッド２２に沿って位置調節することができ、ひいては支持筒２３に連結された連結構造３０を位置調節することができる。これと同時に連結金具４０も支持筒２３と調節ナット２４に挟持された状態でアンカーロッド２２に沿って位置調節することができる。調節ナット２４の回動操作により調節するため、連結構造３０，４０により鉄筋組立体８，９をアンカー構造Ａに連結する前は勿論のこと、鉄筋組立体８，９を連結した後でも、比較的小さな力で容易に位置調節することができる。
特に、支持筒２３はアンカーロッド２２に対してスライドするので、連結構造３０の位置調節作業をより円滑に行うことができる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において先行する実施形態に対応する構成部に関しては図面に同一符号または類似の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図４に示す第２実施形態では、内側鉄筋組立体９を連結する連結構造３０Ａ（第２連結構造）も、支持筒２３に取り付けられている。この連結構造３０Ａは、外側鉄筋組立体８を連結する連結構造３０（第１連結構造）と同様の構成である。この実施形態では、調節ナット２４が支持筒２３の端面に直接またはワッシャ（図示しない）を介して当たっている。第２実施形態では、２つの連結構造３０，３０Ａが支持筒２３に取り付けられているので、調節ナット２４による位置調節をより円滑に行うことができる。

図５に示す第３実施形態では、異なる形態をなす連結構造５０が用いられている。この連結構造５０は、第１実施形態の連結構造３０または第２実施形態の連結構造３０，３０Ａの代わりに用いることができる。この連結構造５０は、金属板を曲げ加工してなる連結金具５１と締付ねじ５５を有している。連結金具５１は、雌ねじ部５２ａが形成された基部５２と、この基部５２の両側縁から互いに平行をなして延びる一対の係合部５３と、を有している。一対の係合部５３には挿通穴５３ａが形成されている。

連結金具５１の一対の係合部５３の挿通穴５３ａに支持筒２３を通し、基部５２と一対の係合部５３と支持筒２３との間の空間に、例えば外側鉄筋組立体８の鉄筋８ａを通した状態で、基部５２の雌ねじ部５２ａに螺合された締付ねじ５５を締め付けて、その先端を鉄筋８ａの周面に押し付けることにより、鉄筋８ａが支持筒２３に強く当たった状態で連結される。

図６に示す第４実施形態では、内側鉄筋組立体９のための連結構造３０Ｂは、第１、第２実施形態の連結構造３０，３０Ａと同様の構成をなし、連結金具３１と締付ねじ３５とを有している。ただし、連結金具３１の一対のフック部３３の間隔はアンカーロッド２２の外径より若干大きく支持筒２３の外径より小さい。この実施形態では、一対のフック部３３が支持筒２３と調節ナット２４との間で挟持される。フック部３３と調節ナット２４との間にはワッシャ３９が介在されている。

外側鉄筋組立体のための連結構造（図示しない）が取り付けられた支持筒２３と一緒に連結構造３０Ｂを位置調節する場合には、予め締付ねじ３５を緩めておく。調節ナット２４の回動操作による位置調節が終了した後で、締付ねじ３５を締め付けてその先端をアンカーロッド２２の周面に押し当てることにより、アンカーロッド２２と鉄筋９ａを強く押し付ける。

図７に示す第５実施形態では、支持筒２３を用いず、連結構造３０Ｃだけで、鉄筋９ａをアンカーロッド２２に連結する。この連結構造３０Ｃは第４実施形態の連結構造３０Ｂと同様の構成である。２つの連結構造３０Ｃで外側鉄筋組立体８と内側鉄筋組立体９をアンカーロック２２に連結する場合には、それぞれの連結構造３０Ｃに調節ナット２４が配置される。調節ナット２４の回動操作による連結構造３０Ｃの位置調節、締付ねじ３５によるアンカーロッド２２と鉄筋９ａの連結に関しては、第４実施形態と同様である。

次に、異なる定着構造を用いた実施形態について説明する。これら定着構造は、第１～第５実施形態のいずれのアンカー構造とも組み合わせることができる。
図８に示す第６実施形態の定着構造１０Ａでは、第１実施形態の押込ねじ１３と長ナット１４を用いず、アンカーロッド２２の基端部が係合金具１２のナット１２ｎに螺合されている。このアンカーロッド２２の基端部で係合金具１２の一対の脚部１２ｂを押し広げることにより、一対の係合片１２ｃを受け金具１１に係合する。この構成では、アンカーロッド２２の突出長さの調節はできないが、定着構造１０Ａの部品点数を減じることができる。

図９に示す第７実施形態の定着構造６０は、受け金具６１と押さえ板６２と貫通ボルト６３と長ナット６４を有している。受け金具６１は雌ねじ部６１ａを有し、防水シート５の外側に配置され第１覆工２の支保工３に溶接により固定されている。押さえ板６２は防水シート５の内側に配置され、防水シート５を介して受け金具６１と対向している。貫通ボルト６３は、押さえ板６２と防水シート５を貫通して受け金具６１の雌ねじ部６１ａに螺合されている。貫通ボルト６３は押さえ板６２から突出しており、この突出端部には長ナット６４が螺合されている。この長ナット６４を締め付けることにより、防水シート５が押さえ板６１と受け金具６１との間で挟持される。この長ナット６４にアンカーロッド２２の基端部が螺合深さを調節可能にして螺合されている。

図１０に示す第８実施形態の定着構造６０Ａは、第７実施形態と同様の受け金具６１と押さえ板６２が用いられているが、貫通ボルト６３と長ナット６４は用いられていない。この実施形態では、アンカーロッド２２の基端部が押さえ板６２と防水シート５を貫通して受け金具６１の雌ねじ部６１ａに螺合されている。アンカーボルト２２には固定ナット６５が螺合されており、この固定ナット６５を押さえ板６２に向かって締め付けることにより、防水シート５が押さえ板６２と受け金具６１との間で挟持される。

本発明は、前記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において種々の改変をなすことができる。
連結構造は支持筒に位置調節不能に固定されていてもよい。この場合、連結構造は短尺の鉄筋で構成してもよい。
前記実施形態では、二次覆工の鉄筋組立体が外側鉄筋組立体８と内側鉄筋組立体９を含んで二層構造をなしているが、一層構造であってもよい。
前記実施形態では、連結構造は鉄筋組立体においてトンネルの長手方向に延びる鉄筋を連結したが、周方向に延びる鉄筋を連結してもよい。
定着構造は一次覆工において支保工以外の箇所で防水シートを定着してもよい。

本発明は、トンネルの施工に適用できる。

２ 一次覆工
５ 防水シート
６ 二次覆工
７ コンクリート
８，９ 鉄筋組立体
８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ 鉄筋（覆工鉄筋）
１０，１０Ａ，６０，６０Ａ 定着構造
１４，６４ 長ナット
２０ アンカー構造
２２ アンカーロッド
２３ 支持筒
２４ 調節ナット
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 連結構造
３１ 連結金具
３２ 基部
３２ａ ナット（雌ねじ部）
３３ フック部
３４ 挿通部
３５ 締付ねじ
４０ 連結構造
４１ 連結金具
４２ 連結板部
４４ フック部
Ａ 覆工鉄筋支持装置

Claims (5)

1. トンネルの一次覆工の内周に防水シートを定着させる定着構造と、前記定着構造に連結されて前記定着構造からトンネルの径方向内方向に延びるアンカー構造と、を備え、前記アンカー構造により、二次覆工の鉄筋組立体を構成する覆工鉄筋を支持する装置において、
   前記アンカー構造は、
   基端部が前記定着構造に連結されてトンネルの径方向内方向に延びるアンカーロッドと、
   前記アンカーロッドに外装されて前記アンカーロッドの軸線方向にスライド可能な支持筒と、
   前記支持筒に取り付けられ、前記覆工鉄筋を連結する連結構造と、
   前記アンカーロッドにおいて前記支持筒より先端側に螺合され、前記支持筒の位置を調節することにより前記連結構造の位置を調節する調節ナットと、
   を備え、
   前記連結構造は、前記支持筒に対して軸線方向に位置調節可能な連結金具と、締付ねじを有し、前記連結金具は、前記覆工鉄筋と前記支持筒の一方に係合される部位を含み、
   前記締付ねじが前記連結金具に螺合され、その先端が前記覆工鉄筋と前記支持筒の他方に当たった状態で締め付けられることにより、前記覆工鉄筋と前記支持筒が互いに当たった状態で連結されることを特徴とするトンネルの覆工鉄筋支持装置。
2. 前記鉄筋組立体が、トンネルの径方向外側に配置された外側鉄筋組立体と、径方向内側に配置された内側鉄筋組立体と、を含み、
   前記支持筒に取り付けられ、前記外側鉄筋組立体の前記覆工鉄筋を連結する前記連結構造としての第１連結構造と、
   前記支持筒と前記調節ナットの間に挟持され、前記内側鉄筋組立体の前記覆工鉄筋を連結する第２連結構造と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のトンネルの覆工鉄筋支持装置。
3. 前記第２連結構造が、挿通穴を有する連結板部と、この連結板部に連なり前記内側鉄筋組立体の前記覆工鉄筋を連結する部位とを含み、前記連結板部は、前記挿通穴に前記アンカーロッドが挿通された状態で、前記支持筒と前記調節ナットにより挟持されることを特徴とする請求項２に記載の覆工鉄筋支持装置。
4. 前記鉄筋組立体が、トンネルの径方向外側に配置された外側鉄筋組立体と、径方向内側に配置された内側鉄筋組立体と、を含み、
   前記連結構造が、前記外側鉄筋組立体の前記覆工鉄筋を連結する第１連結構造と、前記内側鉄筋組立体の前記覆工鉄筋を連結する第２連結構造と、を含み、
   前記第１連結構造と前記第２連結構造が互いに間隔をおいて前記支持筒に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のトンネルの覆工鉄筋支持装置。
5. 前記定着構造は、前記防水シートの内側に配置され前記トンネルの径方向内方向に突出する長ナットを有し、前記長ナットに前記アンカーロッドの基端部が螺合深さを調節可能にして螺合されることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のトンネルの覆工鉄筋支持装置。

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