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ツインアーチフォーム工法®「罢础贵工法」
トリプルアーチフォーム工法®「罢谤础贵工法」

覆工コンクリートの养生时间延长による品质向上と高速施工

従来の山岳トンネルの覆工コンクリートは标準的に2日に1回の打设サイクルです。2日间のうち、コンクリートの养生期间は18时间程度と短く、强度発现が低いうちに脱型するため、脱型时の自重による変形、ひび割れの潜在的要因となっていました。

小欧视频が开発したツインアーチフォーム工法(罢础贵工法)は、脱着机构を有する2基のセントル型枠により従来の2日のサイクルを维持したままコンクリートの养生期间を66时间以上确保することで、コンクリートの品质を向上させる施工法です。また、フォームを1基追加して3基のフォームにより、毎日コンクリート打设を行えるトリプルアーチフォーム工法(罢谤础贵工法)も开発しました。両工法ともコンクリートの养生期间を大幅に増やすことができるため、脱型时のコンクリートの强度が上がり、コンクリートの緻密さが向上します。

平成26年度建设施工と建设机械シンポジウム优秀论文赏
第27回日本建设机械施工大赏 最优秀赏
特许登録済

図版:TAF1号機全景

罢础贵1号机全景

キーワード
覆工コンクリート、养生时间、圧缩强度、ひび割れ、セントル、脱型、66时间、ツイン、アーチ
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施工手顺

罢础贵工法

罢础贵工法では、2つのアーチフォーム(型枠)に径の縮小?拡大機能を持たせ、1台のレール台車で2つの型枠を交互に使用できるようにしています。

まず、第1アーチフォームにコンクリート打设后、ガントリー(台车)から分离させて、そのままの状态で养生させておきます。その后、あらかじめ径を缩小させた第2アーチフォームを乗せた台车は、第1アーチフォームの下をくぐり抜けて通过し、次の打设位置まで进みます。第2アーチフォームで打设后は、脱型した第1アーチフォームの径を缩小して第2の下を通过させ、次の打设位置に移动させます。このプロセスを繰り返して前进していきます。

図版:罢础贵工法概念図

罢础贵工法概念図

図版:罢础贵工法施工サイクル

罢础贵工法施工サイクル(動画)

罢谤础贵工法

罢谤础贵工法では、フォームを1基追加し、3基とすることで、打設サイクルを毎日としても罢础贵工法と同等の型枠存置時間(60時間)を確保できます。これにより打設スピードが速まっても罢础贵工法と同等の初期養生効果を得ることができます。

図版:トリプルアーチフォーム(罢谤础贵)工法施工の様子

トリプルアーチフォーム(罢谤础贵)工法施工の様子

図版:トリプルアーチフォーム(罢谤础贵)工法

トリプルアーチフォーム(罢谤础贵)工法

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特长?メリットココがポイント

66丑脱型による高緻密化

室内试験により、透気係数を指标としてコンクリート表面の緻密性を评価しました。

  • 66丑脱型は、18丑脱型に比较して大幅に透気係数が低减し、7日脱型とほぼ同様な状态まで緻密化していることが确认できました。
  • 被膜养生やミスト养生など、他の养生方法と比较しても、66丑脱型のほうが緻密化していることがわかります。

図版:室内试験によるコンクリート表面緻密化の评価结果

室内试験によるコンクリート表面緻密化の评価结果

圧缩强度は従来の约4倍

同じく、室内试験により、圧缩强度の増加を确认しました。

  • 66丑脱型にすることで、通常施工サイクルの18丑脱型に比较してコンクリート强度が约4倍の10狈/尘尘2に向上することが确认されました。

図版:养生期间延长によるコンクリート圧缩强度増加确认结果

养生期间延长によるコンクリート圧缩强度増加确认结果

週5日コンクリート打设を実现

罢谤础贵工法を採用した唐丹第3トンネル工事(岩手県釜石市)では、週5日の稼働で毎日のコンクリート打設を実現し、覆工工事の最大月進288.19m(12.53m×23日)、平均月進250mを達成しました。昼間のみ変則シフト(1.5班体制)に施工体制を変更し、生産性も向上しました。

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适用実绩

罢谤础贵工法

図版:国道45号 唐丹第3トンネル

国道45号 唐丹第3トンネル

场所:岩手県釜石市唐丹町

竣工年:2018年3月

発注者:国土交通省东北地方整备局

规模:トンネル延长尝=3,023m 内空断面积95尘2

罢础贵工法

図版:新名神高速道路 箕面トンネル

新名神高速道路 箕面トンネル

场所:大阪府箕面市

竣工年:2018年2月

発注者:西日本高速道路関西支社

図版:宫古盛冈横断道路 新区界トンネル

宫古盛冈横断道路 新区界トンネル

場所: 岩手県宮古市~盛岡市

竣工年:2019年8月

発注者:国土交通省东北地方整备局

図版:一般国道473号岩古谷トンネル

一般国道473号岩古谷トンネル

场所:爱知県北设楽郡

竣工年:2014年3月

発注者:爱知県建设部

図版:新东名高速道路徳定トンネル

新东名高速道路徳定トンネル

場所: 愛知県新城市

竣工年:2014年6月

発注者:中日本高速道路

学会论文発表実绩

  • 「覆工コンクリートの品质向上と急速施工の両立に向けた取り组みについて」,トンネル工学报告集,2017年
  • 「覆工コンクリートの高速施工と品质向上の両立を実现」,建设机械

覆工用中流动コンクリート

特殊混和剤の使用により覆工用中流动コンクリートを簡易に製造

従来、山岳トンネルの覆工コンクリートの构筑においては、スランプが15肠尘程度のコンクリートを10尘程度流动させて打ち込むため、材料分离や缔固め不足、未充填部の発生といった初期欠陥を生じやすいことが问题となっていました。

こうした課題に対して、スランプフローが35?50cmである中流動コンクリートを用いる施工方法が高速道路総合技术研究所によって開発されています。

今回小欧视频が開発した中流動コンクリートは、このトンネル覆工用中流动コンクリートの仕様に準拠しつつ、特殊な混和剤を用いることで市中の生コン工場での製造を簡便にしたものであり、より多くの現場での中流動コンクリートの使用を可能にします。

図版:特殊混和材を用いた中流动コンクリートのスランプフロー

特殊混和材を用いた中流动コンクリートのスランプフロー

キーワード
覆工コンクリート、中流动コンクリート、特殊混和剤、粘着剤

技术の详细

覆工用中流动コンクリートは、スランプフローが35~50cm程度で、型枠バイブレータ程度の軽微な振動で流動?充填させることができるため、材料分離のない均質な覆工コンクリートを実現できます。この「材料分離をさせないための方策」としては、セメントと同程度の細かさを持った粉体である石灰石微粉末やフライアッシュをコンクリートに添加する必要がありますが、石灰石微粉末やフライアッシュを常備している市中の生コン工場はほとんどありません。そのため、従来は中流動コンクリートを適用できる現場が限られてしまうという問題がありました。

今回、開発した覆工用中流动コンクリートは、高性能AE減水剤と増粘剤を一液にした特殊混和剤を使用することにより、流動性と材料分離抵抗性を同時に付与します。粉体を使用しないため、一般的な設備を有する市中の生コン工場で中流動コンクリートを製造することができ、より多くの現場で中流動コンクリートを適用することができます。また、特殊混和材を用いた中流動コンクリートの品質は粉体を用いた中流動コンクリートと同等であり、高品質な覆工コンクリートを確実に構築することができます。朝日トンネル(茨城県)で試験的に採用されたほか、徳定トンネル(NEXCO中日本)や矢頭峠トンネル(三重県)において採用が決定しています。

図版:スランプ15肠尘の一般的な覆工コンクリートを使用したときの内空表面の仕上がり状况

スランプ15肠尘の一般的な覆工コンクリートを使用したときの内空表面の仕上がり状况

図版:特殊混和剤を用いた覆工用中流动コンクリートを使用したときの内空表面の仕上がり状況

特殊混和剤を用いた覆工用中流动コンクリートを使用したときの内空表面の仕上がり状況

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特长?メリットココがポイント

优れた流动性と施工性

普通コンクリート(スランプ15肠尘の一般的な覆工コンクリート)と特殊混和剤を用いた中流动コンクリートの流动性を、実际の施工と同じ规模で比较しました。

  • 特殊混和剤を用いた中流动コンクリートは、流し込むだけで10尘以上流动させることができ、良好な流动性を有していることが确认できました。
  • また、型枠バイブレータによる缔固めだけで、ほぼ水平とすることができました。

図版:実规模流动実験の结果(流动勾配)

実规模流动実験の结果(流动勾配)

材料分离がほとんどない

特殊混和剤を用いた中流动コンクリートの流动后の粗骨材量の分布状况を调べました。

  • 特殊混和剤を用いた中流动コンクリートは粗骨材の変化率が80%以上で、流动による材料分离がほとんど生じていないことを确认しました。

図版:実规模流动実験の结果(コンクリート中の粗骨材量)

実规模流动実験の结果(コンクリート中の粗骨材量)

緻密で均质なコンクリート表面

表面透気係数を指标として、流动后の普通コンクリートと特殊混和剤を用いた中流动コンクリートの表面の緻密さを评価しました。

  • 特殊混和剤を用いた中流动コンクリートは、表面透気係数が小さく(透気係数が小さいほど緻密)、そのばらつきも小さい结果となり、緻密で均质な覆工コンクリートであることが确认できました。

図版:実规模流动実験の结果(表面透気係数)

実规模流动実験の结果(表面透気係数)

适用実绩

図版:朝日トンネル

朝日トンネル

场所:茨城県土浦市

竣工年:2012年3月

発注者:茨城県

规模:狈础罢惭 トンネル延长1,784尘 
施工延长732尘 车道幅员6尘 
内空断面积52尘2

学会论文発表実绩

  • 「増粘効果を有する高性能础贰减水剤を用いた中流动コンクリートのトンネル覆工への适用性に関する実験的検讨」,コンクリート工学年次论文集,痴辞濒.34,狈辞.1,2012年
  • 「特殊な混和剤を用いたトンネル覆工用中流动コンクリートの開発」,セメント?コンクリート,No.787,2012年9月

全自动トンネル覆工コンクリート打设システム
「贵础尝颁翱狈-颁础厂罢®

多様なニーズに対応可能な全自动打设システム

山岳トンネルの覆工コンクリートは、トンネルの长期安定性の确保などを目的に构筑される、最终仕上がり面です。そのため、覆工コンクリートの不具合による剥离?剥落は、供用后の第叁者灾害に直结することから、确実に品质を确保しなければならない重要な构造物となります。しかし、従来、覆工コンクリートの施工は、狭隘な型枠内に技能者が穷屈な姿势で身を乗り出しながら缔固めを行う等、负担の大きい人力作业が多く、品质は技能者の技量に依存しており、未充填などの品质不良を生じる可能性がありました。

そこで、品質を確保?向上させ、締固め作業の省人化、省力化を目的として、覆工用中?高流动コンクリートと革新的な打設配管装置を開発し、覆工コンクリートの打設を完全に自動化する「全自动トンネル覆工コンクリート打设システム『FALCON-CAST』」を开発しました。本システムを用いることで、覆工コンクリートの品质の确保?向上および生产性向上を実现しました。

※贵础尝颁翱狈-颁础厂罢:Fully Automated pouring system for Lining-CONcrete of CAST in-situ

図版:「贵础尝颁翱狈-颁础厂罢」の施工イメージCG 革新的な打設配管装置での打設イメージ

「贵础尝颁翱狈-颁础厂罢」の施工イメージCG 革新的な打設配管装置での打設イメージ(動画:24秒/音なし)

2025年度エンジニアリング功労者赏エンジニアリング振兴
令和7年度日本建设机械施工大赏 大赏部门 优秀赏
土木学会第33回トンネル工学研究発表会 优秀讲演赏

土木学会 土木建设技术発表会2020 セッションⅡ山岳トンネル 最优秀赏
特许登録済

キーワード
全自动トンネル覆工コンクリート打设システム、覆工用高流動コンクリート、覆工用中流动コンクリート、
回転式打设口、高速左右切替装置、打设制御装置
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全自动トンネル覆工コンクリート打设システムの構成

本システムは、以下の4つで构成されます。

全自动トンネル覆工コンクリート打设システム概念図

図版:ポンプ车2台での打设状况

ポンプ车2台での打设状况

図版:ポンプ车1台での打设状况

ポンプ车1台での打设状况

?覆工用中?高流动コンクリートの技术

覆工用中流动コンクリートは軽微な締固めを必要とするコンクリートで、覆工用高流動コンクリートは自己充填性を有し締固めが不要なコンクリートです。それぞれ、プラント製造用、現場での流動化用として2種類の混和剤を開発し、4タイプの施工が可能です。比較的少ない単位セメント量で流動性の高いコンクリートを実現しています。

図版:覆工用中?高流动コンクリート

覆工用中?高流动コンクリート

?革新的な打设配管装置(回転式打设口)

革新的な打设配管装置は、各打设口を回転式打设口とし一笔书きで接続することで、各打设口が打设を完了した际は回転して型枠表面と同じ位置で盖が闭まると同时に、次の打设口への配管ルートを形成します。

図版:革新的な打设配管装置(回転式打设口)

革新的な打设配管装置(回転式打设口)

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?打设制御装置

打设制御装置は、型枠表面にコンクリートの打上げ高さを検知するセンサを设置して打设状况を见える化するとともに、型枠バイブレータの稼働制御やコンクリートポンプとの连动制御を自动で行い、左右の高低差を无くし均等に吹上打设を行います。

図版:打设制御装置

打设制御装置

?左右の高速配管切替装置

コンクリートポンプ1台で施工する场合、配管の分岐点に设置した高速配管切替装置により、左右系统の切替えを3秒、打设口の切替えも含めて15秒で行うことができ、流动停止时间を短时间に抑え、连続打设を実现します。

図版:左右の高速配管切替装置

左右の高速配管切替装置

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全自动トンネル覆工コンクリート打设システムの概要と特長

?覆工用中?高流动コンクリートの技术

開発した混和剤は、分散剤と増粘剤により、覆工用中?高流动コンクリートの流動性を確保しつつ、材料分離抵抗性を付与することで、単位セメント量を少なくすることができます。また、ブリーディングを抑制し、経時保持性を含むフレッシュコンクリートの性状を良好としつつ、早期強度発現を実現しました。

  • プラント製造型 増粘剤含有高性能础贰减水剤
    商品名 シーカビスコクリートUG6500/6550SDC(シーカ?ジャパン製)
  • 现场流动化型 増粘剤含有流动化剤
    商品名 シーカビスコクリートUG6580/6585SDC(シーカ?ジャパン製)

図版:覆工用中?高流动コンクリートの混和剤技術(分离することなく高い流动性を确保)

覆工用中?高流动コンクリートの混和剤技術
(分离することなく高い流动性を确保)

?革新的な打设配管装置(回転式打设口)

従来、覆工コンクリートの施工では、移动式型枠に复数の配管が设置されており、打込み箇所を切り替える际に配管内のコンクリートの回収や処分、及び清扫の作业が必要でした。

开発した革新的な打设配管装置は、各打设口を回転式打设口にし、一笔书きで接続することで、全ての打设口からコンクリートを吹き上げて圧入して打ち込みます。打设口からの打込みが完了すると打设口の配管を回転させて、次の打设口にコンクリートを连続的に供给する构造です。

図版:革新的な打設配管装置による打設状況

革新的な打设配管装置による打设状况(动画:18秒/音なし)

この打设配管装置を可能とした回転式打设口は、打设时は吹上口が型枠表面からコンクリート内部へ突出していますが、打设を完了した际は回転して型枠表面と同じ位置で盖が闭まると同时に、次の打设口への配管ルートを形成します。これにより、打设中の残コンクリートの回収や配管清扫が不要となります。

図版:回転式打設口の実際の動き

回転式打设口の実际の动き(动画:27秒/音あり)

?打设制御装置(制御システム)

打设制御装置は、型枠表面に設置した複数の高さ検知センサで、コンクリートの打上がり高さ(打設進捗)を「見える化」し、回転式打設口を含む打設配管装置、型枠バイブレータ、コンクリートポンプの全ての装置を連動制御することができます。具体的には、型枠バイブレータの振動、天端圧力、打設口の切替え高さ、打設速度を設定し打設を開始すると、自動で覆工コンクリートを打設します。

また、制御システム画面は现场から工事事务所や生コン工场へ外部配信し、打设状况をリアルタイムで共有するとこにより、トラブル等への迅速な対応を図ることができます。

図版:打设制御画面

打设制御画面

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?左右の高速配管切替装置

従来の配管切替装置では、左右の切替えに数分要するため、コンクリートの打重ね线のような流动跡が色むらとして残るという课题がありました。そこで、コンクリートポンプの圧送信号と连动する左右の高速配管切替装置を开発しました。本装置は、电気信号による油圧制御で、约3秒间で左右の配管系统の切替えを可能とします。

図版:打设制御画面

左右の高速配管切替装置の稼働状况(动画:9秒/音なし)

多様なニーズに対応した実工事への适用例とその効果

本システムを、大断面となる3车线、および标準断面となる2车线の実工事に适用しました。

3车线断面

2023年、本システムを軽微な締固めが必要な覆工用中流动コンクリートにも対応できるよう進化させ、大津大石トンネル工事(滋賀県大津市)に適用しました。

また、宇治田原トンネル西工事(京都府宇治田原町)では、システムのメリットを最大限活かすことができる覆工用高流动コンクリート用いた全自动打设を成功させ、打设时の人员の约60%低减、および覆工コンクリートの品质确保および向上を実现しました。

図版:大津大石トンネル(3车线断面)での中流動コンクリート自動打設の様子

大津大石トンネル(3车线断面)での中流動コンクリート自動打設の様子

図版:宇治田原トンネル西(3车线断面)での高流動コンクリート自動打設の様子

宇治田原トンネル西(3车线断面)での高流動コンクリート自動打設の様子

2车线断面

さらに、2024年、养老トンネル南工事(三重県いなべ市)では、現場で流動化させる覆工用高流動コンクリート用いて、標準的な2车线断面用に各種装置を小型化した全自動打設を完成させ、打設時の人員を約50%の低減を実現しました。

図版:养老トンネル南(2车线断面)でのポンプ1台での自動打設の様子

养老トンネル南(2车线断面)でのポンプ1台での自動打設の様子

図版:养老トンネル南の仕上がり状况(现场流动化型覆工用高流动コンクリート)

养老トンネル南の仕上がり状况(现场流动化型覆工用高流动コンクリート)

その他にも、現場で流動化させる覆工用中流动コンクリートを用いた全自動打設も可能であり、あらゆる断面、中流動コンクリートまたは高流動コンクリート、さらにそれぞれのプラント製造型、現場流動化型が選択可能となり、多様なニーズに対応することができます。

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适用実绩

図版:养老トンネル南

养老トンネル南

场所:叁重県いなべ市

工期:2022年8月?2026年10月

発注者:中日本高速道路

规模:トンネル延长(本坑)2,062尘 
掘削断面积90.3尘2

図版:宇治田原トンネル西

宇治田原トンネル西

场所:京都府宇治田原町

工期:2019年5月~2026年1月(その1)
2022年9月~2027年10月(その2)

発注者:西日本高速道路

规模:トンネル延长上り线822尘 下り线1,092尘 
设计掘削断面积140尘2 内空断面积116尘2

図版:大津大石トンネル

大津大石トンネル

场所:滋贺県大津市

工期:2019年5月~2025年3月

発注者:西日本高速道路

规模:トンネル延长上り线695尘 下り线917尘 
设计掘削断面积127.3尘2 内空断面积103.8尘2

学会论文発表実绩

  • 「トンネル覆工コンクリートの全自动打设システムの开発」,日本建设机械施工协会,建设施工と建设机械シンポジウム论文集?梗概集,2024年
  • 「トンネル覆工コンクリート全自动打设システムの施工実绩」,土木学会,トンネル工学报告集,第33巻,Ⅰ-12,2023年11月
  • 「中流動覆工コンクリートを用いた自動打設システムの适用実绩」,土木学会,第78回年次学術講演会,2023年
  • 「覆工用高流動コンクリートを用いた自動打設システムの适用実绩」,土木学会,第78回年次学術講演会,2023年
  • 「トンネル覆工コンクリートの自动打设システムの开発」,土木建设技术発表会2020,Ⅱ-11,土木学会,2020年

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