JP2000000812A - コンクリートのはつり方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウォータジェット噴射によるコンクリートの
はつりを一様な密度で行う。 【解決手段】 コンクリートのはつり領域２０に対し
て、ジェット軌跡１０が粗密を生じないように、直線区
間１１〜１９を組合わせた加工パターンを設定する。ジ
ェット軌跡１０では、隣接する直線区間１１，１３，１
５，１７，１９，…が互いに略平行であり、その間では
一様な噴射密度が得られる。このようなジェット軌跡１
０は、たとえば噴射ノズルを直線区間１１，１３，１
５，１７，１９，…の方向に往復移動させながら、直線
区間１２，１４，１６，１８，…の方向に間欠的に移動
させることによって容易に得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリート構造
物の補修や改造に伴うはつり工事のためのコンクリート
のはつり方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ビル、建物、橋、道路あるい
は港湾など、種々のコンクリート構造物の補修や改装の
際には、既設コンクリートのはつり工事を伴う。コンク
リートのはつり工事は、既設コンクリートの不要な部分
を除去し、新たに打設するコンクリートとの付着強度を
向上させるために行われる。

【０００３】図６は、道路橋の補強工事の例を示す。図
６（ａ）に示すように、補強工事の施工前の道路橋１
は、コンクリート床版２を鉄筋３で補強し、その上にコ
ンクリート舗装４を形成している。道路橋１を通行する
自動車の重量増加に対応するために、コンクリート床版
の厚みを増大する補強工事が行われる。図６（ｂ）は、
図６（ａ）のコンクリート舗装４をはつり工事によって
除去し、新たにコンクリート床版５を鉄筋６で補強しな
がら形成し、さらにその上にアスファルト舗装７を形成
する補強工事の施工後の状態を示す。図６（ａ）のコン
クリート舗装４のはつり工事は、従来は削岩機やブレー
カなどを用い、機械的な衝撃を利用して行っている。こ
のためはつり作業時には騒音や振動、あるいははつり部
での鉄筋３の損傷やコンクリート床版２へのクラックの
発生などが問題となり得る場合がある。特に道路橋１な
どの補強工事は、都市部で行われることが多く、騒音や
振動が問題となりやすい。

【０００４】はつり工事を、高圧ウォータジェットを用
いる考え方は、たとえば川崎重工業株式会社明石技術研
究所から１９９６年４月２０日付で発行された「川崎重
工技報」第１２９号などに示されている。高圧ウォータ
ジェットを用いると、はつり作業時の騒音や振動の対策
が削岩機やブレーカなどに比較して容易となるので、騒
音が問題となる都市部でのはつり工事には、必須の工法
として定着しつつある。ウォータジェット加工は、高速
の水を加工対象物に噴射して材料の切断や破壊を行うの
で、コンクリートのはつり工事では、騒音、振動、粉塵
の発生等を低く抑えて施工することができる。また、は
つり部のコンクリートにクラックを発生させず、新規コ
ンクリートとの付着強度も優れている。

【０００５】ウォータジェット加工では、高圧水を細く
絞って噴射させ、コンクリートの表面を点状に狭い面積
で加工するので、広い面積にわたってのはつり作業を行
うためには、噴射ノズルを移動させながら加工を行う必
要がある。図７は、噴射ノズルを移動させて、ウォータ
ジェット加工を行うときの加工パターンを示す。図７
（ａ）は、移動方向８ａに全体として噴射ノズルを間欠
的に移動させながら、噴射ノズルを円形に移動させる際
のジェット軌跡９ａを示す。移動方向８ａに連続的に移
動させる場合は、ジェット軌跡も連続的になる。図７
（ｂ）は、全体として移動方向８ｂに連続的に移動させ
ながら、噴射ノズルを移動方向８ｂに垂直な方向に往復
移動させる際のジェット軌跡９ｂを示す。広い面にはつ
り工事を行うには、噴射ノズルを移動させて、ウォータ
ジェットの噴射によるジェット軌跡９ａ，９ｂがはつり
面を覆うように噴射する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ウォータジェット加工
でコンクリートのはつりを行う際には、図７に示すよう
なジェット軌跡９ａ，９ｂで噴射ノズルを移動させてい
る。しかしながら、図７に示すジェット軌跡９ａ，９ｂ
は、粗密が生じている。たとえば図７（ａ）に示すジェ
ット軌跡９ａでは、上側でジェット軌跡９ａが重なる部
分９ａａの密度が高く、他の部分、特に輪状のジェット
軌跡９ａによって囲まれる部分９ａｂの密度は低い。図
６（ｂ）のジェット軌跡９ｂでは、屈曲点９ｂａ付近の
密度が高く、その中間の部分９ｂｂの密度は低い。ウォ
ータジェットの噴射によるジェット軌跡９ａ，９ｂの密
度に粗密があると、コンクリートの除去量にも差が生
じ、はつり面の凹凸が大きくなる。特に、ジェット軌跡
９ａ，９ｂの密度が非常に低い部分では、はつりがほと
んど行われず、その部分のはつりを所定量だけ行おうと
すれば、ジェット軌跡９ａ，９ｂの密度が高い部分のは
つりが過剰となってしまう。

【０００７】本発明の目的は、コンクリートのはつりを
面全体に対して均等に行うことができるコンクリートの
はつり方法および装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、噴射ノズルか
ら高圧ウォータジェットを噴射してコンクリートのはつ
り加工を行う方法であって、はつり部分への高圧ウォー
タジェットの噴射軌跡が一様な密度となるような加工パ
ターンを予め設定しておき、設定された加工パターンに
従うように、噴射ノズルを移動させて加工を行うことを
特徴とするコンクリートのはつり方法である。

【０００９】本発明に従えば、コンクリートのはつり部
分への高圧ウォータジェットの噴射軌跡が一様な密度と
なるような加工パターンが予め設定され、噴射ノズルの
移動は設定されている加工パターンに従うように行われ
る。はつり部分に対する高圧ウォータジェットの噴射を
一様な密度で行うことができ、はつり量も一様となっ
て、はつり部分全体として一様なはつり加工を行うこと
ができる。

【００１０】また本発明で前記噴射軌跡は、直線区間の
組合わせから成り、隣接する直線区間が互いに略平行で
あることを特徴とする。

【００１１】本発明に従えば、噴射軌跡は直線区間の組
合わせから成る。互いに隣接する直線区間が略平行とな
るので、隣接する直線区間の間での噴射軌跡の密度を一
様に保つことができる。

【００１２】さらに本発明は、噴射ノズルから高圧ウォ
ータジェットを噴射してコンクリートのはつり加工を行
う装置であって、はつり部分へ、一様な密度で噴射軌跡
を描くような加工パターンを設定するパターン設定手段
と、パターン設定手段に設定されている加工パターンに
従って、噴射ノズルを移動させて高圧ウォータジェット
を噴射するノズル移動手段とを含むことを特徴とするコ
ンクリートのはつり装置である。

【００１３】本発明に従えば、パターン設定手段に予め
はつり部分へ一様な密度で噴射軌跡を描くような加工パ
ターンを設定しておく。ノズル移動手段は、設定されて
いる加工パターンに従って噴射ノズルを移動させて高圧
ウォータジェットを噴射するので、はつり部分への高圧
ウォータジェットの噴射を一様な密度で行い、均質なは
つり加工を行うことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態に
よって設定される加工パターンに従うジェット軌跡１０
を示す。ジェット軌跡１０は、複数の直線区間１１〜１
９の組合わせから成る。直線区間１１，１３，１５，１
７，１９は略平行であり、直線区間１１と直線区間１
３、直線区間１３と直線区間１５、直線区間１５と直線
区間１７、直線区間１７と直線区間１９がそれぞれ互い
に隣接している。直線区間１１と直線区間１３との間
は、各直線区間１１，１３に略垂直な短い直線区間１２
によって連結される。直線区間１３，１５、直線区間１
５，１７および直線区間１７，１９の間も、短い直線区
間１４，１６，１８で連結されている。このような複数
の直線区間１１〜１９によってジェット軌跡１０を描く
ような加工パターンを設定すれば、矩形のはつり領域２
０内の噴射密度を一様にすることができ、一様なはつり
加工を行うことができる。

【００１５】図２は、図１に示すようなジェット軌跡１
０を描くように高圧ウォータジェットを噴射するための
噴射ノズル２１の構造を示す。噴射ノズル２１には、硬
質の材料から成るウォータノズル２２を備える。ウォー
タノズル２２には、たとえば０．１〜１ｍｍの径のノズ
ル孔２３が設けられ、高圧水供給管２４から供給される
高圧水を噴出させて、高圧ウォータジェットを発生させ
る。ウォータノズル２２は、高圧水供給管２４の先端に
装着され、さらにヘッドカバー２５で覆われて機械的に
補強される。ヘッドカバー２５には、ウォータノズル２
２によって発生される高圧ウォータジェットを通す噴射
口２６が設けられている。高圧水供給管２４からは、た
とえば数１０００ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力の水が供給され
る。

【００１６】図３は、図２の噴射ノズル２１を用いて、
コンクリートのはつり工事を行う装置の例を示す。図６
で示したようなコンクリート床版の厚みを増す増厚によ
って補強を行う工事を想定し、コンクリート舗装３０の
はつりを行うための装置を説明する。噴射ノズル２１
は、ノズル駆動装置３１に装着されてコンクリート舗装
３０の表面上で平面的に移動可能であり、かつ高圧ウォ
ータジェットの噴射の制御が行われる。ノズル駆動装置
３１には、ノズル移動装置３２が設けられ、噴射ノズル
２１をコンクリート舗装３０の道幅方向に往復移動させ
ることができる。ノズル駆動装置３１には、走行機構３
１ａが設けられ、コンクリート舗装３０上で道幅方向に
垂直な長手方向に移動可能である。またノズル駆動装置
３１には、コンピュータを含む制御装置３３が搭載さ
れ、図１に示すようなジェット軌跡１０を描くように加
工パターンが予め設定される。制御装置３３は、ノズル
移動装置３２による直線区間１１，１３，１５，１７，
１９，…に示すような往復移動と、ノズル駆動装置３１
の走行装置３１ａの駆動による直線区間１２，１４，１
６，…のような間欠的な移動とを、予め設定されるプロ
グラムに従って組合わせて行うように制御する。

【００１７】ノズル駆動装置３１に装着される噴射ノズ
ル２１には、高圧ホース３４を介して高圧水発生装置３
５，３６から高圧の水が供給される。本実施形態では、
広い面積のコンクリート舗装３０に対してはつり工事を
行う場合を想定し、高圧水発生装置３５，３６は２機用
いている。高圧水発生装置３５，３６には、給水装置３
７を介して給水タンク３８から水が供給される。コンク
リート舗装３０のはつり領域２０に噴射された水は、排
水処理装置３９によって回収される。コンクリートはア
ルカリ性であるので、排水処理装置３９内では中和など
の処理を行い、水を浄化させる。

【００１８】図４は、本実施形態によってコンクリート
舗装３０が除去された後のコンクリート床版４０の断面
構造を簡略化して示す。図３に示すコンクリート舗装３
０を除去した後、コンクリート床版４０の表面も高圧ウ
ォータジェットによって削られ、はつり面４１が得られ
る。コンクリート床版４０の表面が除去されるので、新
たにコンクリートを打設する際の付着強度が向上する。
コンクリート床版４０内には、粗骨材４２や鉄筋４３が
含まれ、それらの間の部分がセメントによるマトリクス
４４となっている。図２に示すような噴射ノズル２１か
らウォータジェットとして噴射される高圧水は、マトリ
クス４４の部分に選択的に作用し、鉄筋４３をほとんど
損傷させない。マトリクス４４が除去され、粗骨材４２
が半分以上露出すると、粗骨材４２はウォータジェット
の圧力ではつり面４１から離脱する。したがって、粗密
のない噴射軌跡で高圧ウォータジェットを噴射したはつ
り面４１では、鉄筋４３はそのまま残留し、粗骨材４２
はその径の１／２以下露出しているのみが残留し、鉄筋
４３を除いた凹凸は粗骨材寸法の略１／２となる。この
ようなはつり面４１は、はつりの際にクラックが生じる
ことはなく、新たに打設されるコンクリートとの付着強
度にも優れる。

【００１９】図５は、本発明の実施の他の形態でのジェ
ット軌跡５０を示す。本実施形態では、直線区間５１〜
５９を渦巻き状に組合わせ、矩形のはつり領域６０内
で、一様な密度ではつり加工を行うことができる。本実
施形態で、直線区間５１，５３，５５，５７，５９は略
平行であり、直線区間５２，５４，５６，５８もそれぞ
れ略平行である。直線区間５１は直線区間５３，５５と
隣接し、直線区間５３は直線区間５１，５７と隣接し、
直線区間５５は直線区間５１，５９と隣接する。また直
線区間５２は直線区間５４，５６と隣接し、直線区間５
４は直線区間５２，５８と隣接する。このようなジェッ
ト軌跡５０は、はつり領域６０が比較的狭いような場合
に適し、また噴射ノズル２１をロボットのツールとして
アームの先端に装着してはつり加工を行うような場合に
適している。

【００２０】以上説明した実施形態は、コンクリート床
版のはつり工事を例として、上方から下方に向かってコ
ンクリートのはつりを行っているけれども、上方や側方
に向かって高圧ウォータジェットを噴射するように噴射
ノズルの移動や保持を行う機構を設ければ、上方や側方
への高圧ウォータジェットの噴射によるはつり加工（た
とえばトンネル内壁のはつり）も容易に行うことができ
る。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、はつり部
分への高圧ウォータジェットの噴射軌跡が一様な密度と
なるような加工パターンで、高圧ウォータジェットによ
るコンクリートのはつりを行うので、はつり面の凹凸が
少ない加工を、効率的に行うことができる。

【００２２】また本発明によれば、直線区間の組合わせ
で噴射軌跡を構成し、直線区間の隣接する部分が互いに
略平行となるように噴射ノズルを移動させるので、噴射
軌跡に重なりが生ずることはなく、一様に凹凸の小さい
はつり加工を行うことができる。

【００２３】さらに本発明によれば、コンクリートのは
つり加工を、はつり部分に対応してパターン設定手段に
一様な密度で噴射軌跡を描くような加工パターンを設定
し、設定されている加工パターンに従ってノズル移動手
段によって噴射ノズルを移動させることができる。はつ
り部分の形状に対応して加工パターンを設定することに
よって、一様なはつりを効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態によるジェット軌跡１０
を示す簡略化した平面図である。

【図２】図１のジェット軌跡１０を描くように、高圧ウ
ォータジェットを発生させる噴射ノズル２１の構造を示
す断面図である。

【図３】図１のジェット軌跡１０を描くように、コンク
リートのはつり工事を行う装置の構成を示す簡略化した
斜視図である。

【図４】図３の装置によってはつり工事が行われるコン
クリート床版のはつり面４１の構造を示す簡略化した断
面図である。

【図５】本発明の実施の他の形態のジェット軌跡５０を
示す簡略化した平面図である。

【図６】従来から行われている道路橋でのコンクリート
床版の増厚施工の状態を示す簡略化した断面図である。

【図７】従来からの高圧ウォータジェットによるコンク
リートはつり工事の際のジェット軌跡を示す簡略化した
平面図である。

【符号の説明】

１０，５０ ジェット軌跡 １１〜１９，５１〜５９ 直線区間 ２０，６０ はつり領域 ２１ 噴射ノズル ２２ ウォータノズル ２３ ノズル孔 ３０ コンクリート舗装 ３１ ノズル駆動装置 ３２ ノズル移動装置 ３３ 制御装置 ３５，３６ 高圧水発生装置 ４０ コンクリート床版 ４１ はつり面 ４２ 粗骨材 ４３ 鉄筋 ４４ マトリクス

フロントページの続き (72)発明者 木村 剛 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 Ｆターム(参考） 3C060 AA14 CE08 CE28 3C069 AA05 BA07 BC06 CA07 EA02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 噴射ノズルから高圧ウォータジェットを
   噴射してコンクリートのはつり加工を行う方法であっ
   て、 はつり部分への高圧ウォータジェットの噴射軌跡が一様
   な密度となるような加工パターンを予め設定しておき、 設定された加工パターンに従うように、噴射ノズルを移
   動させて加工を行うことを特徴とするコンクリートのは
   つり方法。
2. 【請求項２】 前記噴射軌跡は、直線区間の組合わせか
   ら成り、隣接する直線区間が互いに略平行であることを
   特徴とする請求項１記載のコンクリートのはつり方法。
3. 【請求項３】 噴射ノズルから高圧ウォータジェットを
   噴射してコンクリートのはつり加工を行う装置であっ
   て、 はつり部分へ、一様な密度で噴射軌跡を描くような加工
   パターンを設定するパターン設定手段と、 パターン設定手段に設定されている加工パターンに従っ
   て、噴射ノズルを移動させて高圧ウォータジェットを噴
   射するノズル移動手段とを含むことを特徴とするコンク
   リートのはつり装置。