JP2001227165A - コンクリート締固め用バイブレータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば、トンネル覆工、特に鉄筋のあるトン
ネル覆工の施工において打設される覆工コンクリートの
締固め作業を自動的に行うことができるコンクリート締
固め用バイブレータ装置を提供すること。 【解決手段】 バイブレータ本体１１が、振動発生手段
１４を振動筒１３の内部に組み込んでなる棒状の振動部
１２及びこれに接続されたホース部２１から構成され、
振動部１２とホース部２１との接続部に、コンクリート
の存在を検知するセンサーが取り付けられ、振動発生手
段１４に制御信号や電力を送るリード線及びセンサー２
４からの検出信号を供給するセンサー線が振動部１２か
ら引き出されて制御装置３２に電気的に接続され、制御
装置３２がセンサー２４からの検出信号により振動部１
２の動作を制御することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコンクリート締固め
用バイブレータ装置に関し、更に詳細には、例えばトン
ネル覆工における鉄筋区間でのコンクリート自動締固め
に特に適するコンクリート締固め用バイブレータ装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、コンクリートの締固めには、種
々のバイブレータ装置が使用されることは既によく知ら
れている。トンネル覆工の施工時におけるコンクリート
の締固め作業にもバイブレータ装置が使用されるが、こ
の場合、棒状のバイブレータ本体を備えるバイブレータ
装置や型枠自体が振動する型枠バイブレータ装置等が主
に用いられることが多い。

【０００３】前者のバイブレータ装置は、棒状の振動部
に比較的に長いホース部が接続されたバイブレータ本体
を備え、このホース部内には振動部に設けられている振
動発生手段に電力を供給するリード線や制御信号用のセ
ンサー線等が収納され、従ってこのホース部は、コンク
リート締固め作業を行う場所に設置された制御装置に至
り、ホース部内に通されたこれらのリード線やセンサー
線等は実質的に制御装置に電気的に接続されている。

【０００４】振動部に接続されたホース部は、前述した
ように振動部と制御装置とを電気的に接続する給電用の
リード線及び制御信号用のセンサー線等を保護する機能
を備えるが、更にこのホース部は、コンクリート締固め
作業中に振動部を作業者が自由に操作するための支持部
としての機能をも備えている。

【０００５】ところで、従来、都市ＮＡＴＭのような鉄
筋のあるトンネル覆工の施工では、トンネル型枠（スラ
イドセントル）に設置してある、４５×６０ｃｍ程度の
大きさの検査窓から作業者が棒状の振動部を吊り下げて
行っていた。また、この種のトンネル覆工におけるコン
クリートの締固め作業では、前述したように型枠バイブ
レータを使用することもあった。しかし、この型枠バイ
ブレータは、あくまで補助的なもので、この型枠バイブ
レータだけでは十分に満足できるコンクリートの締固め
はできない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トンネ
ル覆工におけるコンクリート締固め作業において前述し
たように棒状の振動部を備えるバイブレータ装置を使用
する場合には、作業者がトンネル型枠の上部付近に設け
られた検査窓より棒状の振動部を湾曲した型枠内周面に
沿って降ろし、コンクリートの打設量に応じてバイブレ
ータ本体を引き上げながらコンクリート締固め作業を行
っているため、振動部がコンクリート中の適所に位置し
ているかどうかは正確には分からず、作業者の経験に頼
っていた。

【０００７】具体的には、トンネル覆工の施工における
コンクリート締固め作業では、トンネル型枠の天端に設
けられたコンクリート打設口よりコンクリートが型枠内
側に打設されるが、打設開始時にはコンクリートはトン
ネルのインバート部付近にあり、それを検査窓から吊り
下ろしたバイブレータ本体によって締め固める。

【０００８】しかし、コンクリートの打設が進行して、
コンクリートのレベルがトンネル型枠内を次第に上昇し
てくると、これに伴ってバイブレータ本体も引き上げ、
その振動部を新たに締固め作業を行う上部の打設コンク
リート中に位置させなければならない。しかしながら、
トンネル型枠内に充填されるコンクリートの打設量の変
化は、バイブレーションを掛けている作業者に分かり難
く、そのためバイブレータ本体の引き上げ程度とコンク
リートの打設程度との間に相違の生じることがある。

【０００９】すると、振動部は、順次打設されるコンク
リート中に正確に位置決めされず、その結果締固めにム
ラができ、締固めが不十分な箇所も生じることとなる。
特に、都市ＮＡＴＭでは、完全防水型（ウォータタイ
ト）のトンネルが一般的であるので、覆工コンクリート
の締固めが不十分であるとその箇所から漏水などが起こ
る恐れもある、という問題があった。

【００１０】また、トンネル覆工の施工において、検査
窓からバイブレータ本体を吊り下げ、それをコンクリー
ト打設の進行に応じて引き上げる作業は、非常に狭い場
所での操作であることも原因して大変な苦渋作業であっ
た。そのため、このバイブレータ装置により覆工コンク
リートを締め固める作業の自動化が望まれていた。

【００１１】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決するためになされたもので、例えばトンネル覆工、特
に鉄筋のあるトンネル覆工の施工において打設される覆
工コンクリートの締固め作業を自動的に行うことができ
るコンクリート締固め用バイブレータ装置を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明はコンクリート締
固め用バイブレータ装置であり、前述した技術的課題を
解決するために以下のように構成されている。すなわ
ち、本発明のコンクリート締固め用のバイブレータ装置
は、振動発生手段を振動筒の内部に組み込んでなる棒状
の振動部及びこの振動部に接続されたホース部を備える
バイブレータ本体と、振動部からホース部までの間のバ
イブレータ本体に設けられ、コンクリートの存在を検知
するセンサーと、このセンサーからの検出信号により振
動部の動作を制御する制御装置とを備え、振動発生手段
に制御信号や電力を送るリード線及びセンサーからの検
出信号を送るセンサー線が振動部から引き出され、制御
装置に電気的に接続されて構成されていることを特徴と
する。

【００１３】＜本発明における具体的構成＞本発明のコ
ンクリート締固め用バイブレータ装置は、前述した必須
の構成要素からなるが、その構成要素が具体的に以下の
ような場合であっても成立する。その具体的構成要素と
は、コンクリート締固め用バイブレータ装置が、更に、
ホース部を引き上げる電動引上げ手段とを備え、この電
動引上げ手段によるバイブレータ本体の引き上げ動作が
制御装置により制御されることを特徴とする。

【００１４】また、本発明のコンクリート締固め用バイ
ブレータ装置では、制御装置が、振動発生手段の動作中
にセンサーによりコンクリートを検知した時、振動発生
手段への給電を制御すると共に電動引上げ手段を作動さ
せてバイブレータ本体を所定量引き上げるように制御す
ることを特徴とする。

【００１５】更に、本発明のコンクリート締固め用バイ
ブレータ装置では、センサーが、相互に間隔をあけてバ
イブレータ本体に設けられた２つの電極を備え、これら
の各電極に電源を印加し、電極間にコンクリートが存在
する時その電気抵抗を検知してコンクリートの存在を検
出するように構成することができる。このようなコンク
リート締固め用のバイブレータ装置は、トンネル覆工の
際にトンネル型枠の検査窓からバイブレータ本体を吊り
下げて使用するのに特に適している。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のコンクリート締固
め用バイブレータ装置を図に示される実施形態について
更に詳細に説明する。本発明の一実施形態に係るコンク
リート締固め用バイブレータ装置（以下、単に「バイブ
レータ装置」と称する）１０は、バイブレータ本体１１
と、このバイブレータ本体１１を作動させる制御装置３
１とから構成されている。

【００１７】図１はこの実施形態のバイブレータ装置１
０を構成するバイブレータ本体１１を組み立て状態で示
す斜視図であり、図２は組み立てられたバイブレータ本
体１１の一部を破断して示す正面図である。また、図３
はコンクリートを検知するセンサーが取り付けられたリ
ング部材を示し、このリング部材はバイブレータ本体１
１に取り付けられる。更に、図４はこのバイブレータ装
置１０をトンネル覆工で用いている状態を示す構成説明
図である。

【００１８】バイブレータ本体１１は、大別して、先端
側に設けられた棒状の振動部１２と、この振動部１２に
接続されたホース部２１とから構成されている。この振
動部１２は、一端が先細り形状にされ、他端が開口した
振動筒１３と、その内部に配置された振動発生手段１４
と、振動筒１３に連結されたモーターケース１６と、こ
のケース内部に配置されたモーター部１７とから概略構
成されている。

【００１９】振動発生手段１４は、図１に示されるよう
に両端部に支持軸部１５ｂ、１５ｃが形成された振子１
５ａを備え、この支持軸部１５ｂ、１５ｃはそれぞれベ
アリング１５ｄで回転可能に支持されている。他方、モ
ーターケース１６は、図１及び図２に示されるように振
動発生手段１４を内部に組み込んだ振動筒１３の開放端
にケースジョイント１８を介して取り付けられ、その内
部にはモーター部１７が配置されている。

【００２０】このモーター部１７は、ステーター１９
ａ、このステーター１９ａの内部に挿入配置されたロー
ター１９ｂ、及びこのローター１９ｂの両端部に設けら
れている軸部を支持するベアリング１９ｃなどから構成
されている。ローター１９ｂの一端に設けられている軸
部は、振動筒１３内に進入して振子１５ａの一方の支持
軸部１５ｃに連結されている。モーターケース１６の端
部はホースカップリング２０が螺着され、これにより振
動部１２が構成される。

【００２１】この振動部１２にはゴムなどの可撓性材料
から形成されたホース部２１の一端が接続されている。
すなわち、ホース部２１の一端は、図２に示されるよう
な筒状のホースクランプ２３を用いてホースカップリン
グ２０に堅固に連結される。その際、ホース部２１の一
端とホースカップリング２０との間には筒状をしたゴム
製の絶縁体２２が配置され、次いで図２に示されるよう
にセンサー２４を取り付けたリング部材２５が配置され
ている。

【００２２】このセンサー２４は、リング部材２５に相
互に間隔をあけて配置された２つの電極から構成されて
いる。この２つの電極には交流電源が印加され、各電極
間にコンクリートが存在する時その電気抵抗を検知し、
その検知信号を後述する制御装置３２に供給する。

【００２３】リング部材２５は絶縁体２２とホース部材
２１の端部との間に配置されるが、その際にリング部材
２５の表面に取り付けられたセンサー２４にホース部材
２１及びホースクランプ２３の端面が当接してこれを覆
わないようにその部分に切欠き部（図示せず）を形成す
るなどして、センサー２４に周囲のコンクリートが侵入
して接触可能なようにされている。

【００２４】ホース部２１の内部には、前述したモータ
ー部１７へ給電するためのリード線やセンサー２４の各
電極に接続される信号線等のセンサー線群２６が通され
ている。このセンサー線群２６における各センサー線及
びリード線の端部には接続端子部２７が形成され、この
接続端子部２７の幾つか（モーター部１７への給電用）
は絶縁体２２の内部で接続用配線２８の一端側の端子に
接続されている。

【００２５】この接続用配線２８はホースカップリング
２０を通り、その他端側の端子はモーター部１７の所定
箇所に接続されている。ホース部２１は比較的に長く、
その途中にはモーター部１７への給電をオンオフするス
イッチ２９が設置されている。このホース部２１の内部
を通されたセンサー線群２６は、スイッチ２９から、こ
れを被覆してなるケーブル３０となってホース部２１の
他端から引き出されている。

【００２６】ケーブル３０の端部にはソケット３１が取
り付けられ、このソケット３１は、図４に示されるよう
にコンクリート打設現場に設置された制御装置３２に操
作分電盤３３を介して電気的に接続されている。この制
御装置３２は、振動部１２のモーター部１７に所定電圧
の作動電流を供給すると共にその給電を所定の指示に基
づいて停止する動作を行うような制御部を備えて構成さ
れている。

【００２７】なお、図４において、参照符号３４は操作
分電盤３３に接続された操作スイッチパネル、３５はコ
ンバーター、３６は一次電源である集中配電盤（図示せ
ず）に接続される配線、３７はバイブレータ本体１１を
トンネル型枠３８の検査窓３９から内部に吊り下ろす際
に使用するホースガイドをそれぞれ示している。

【００２８】次ぎに、この実施形態に係るバイブレータ
装置１０の使用方法及び動作について説明する。このバ
イブレータ装置１０は、特にトンネル覆工で使用するこ
とが好ましい。すなわち、図４に示されるように配筋後
にトンネル型枠３８がセッティングされると、トンネル
天端に設けた打設口（コンクリート投入口）からトンネ
ル型枠３８の内側に覆工コンクリート４０が所定量打設
される。

【００２９】次いで、検査窓３９の近傍に設置されてい
る電動リール４１に巻き取られていたバイブレータ本体
１１の振動部１２がその検査窓３９からトンネル型枠３
８の内面に沿って下ろされ、振動部１２の主部分が、打
設した覆工コンクリート４０に浸される。言い換えれ
ば、バイブレータ本体１１の下げ降ろしは、振動部１２
の主部分が打設した覆工コンクリート４０に浸る位置で
停止される。

【００３０】この電動リール４１は、操作分電盤３３を
介して制御装置３２に電気的に接続され、制御装置３２
によってその巻き取りを制御するようにされている。次
いで、バイブレータ本体１１の振動部１２におけるモー
ター部１７への通電が開始され、これによりバイブレー
タ本体１１の振動部１２が振動して覆工コンクリート４
０が締め固められる。バイブレータ本体１１の覆工コン
クリート締固め動作が所定時間経過すると、再び覆工コ
ンクリートが前述した打設口から打設される。

【００３１】すると、トンネル型枠３８内の覆工コンク
リート４０のレベル面４０ａが次第に上昇する。覆工コ
ンクリート４０のレベル面４０ａが振動部１２の主部分
を越えてセンサー２４が取り付けられたリング部材２５
の位置まで達すると、センサー２４により覆工コンクリ
ート４０の存在が検知される。

【００３２】センサー２４による検知信号が制御装置３
２に供給されると、制御装置３２は振動部１２への給電
を停止すると共に電動リール４１にその巻き上げ動作を
開始させ、バイブレータ本体１１を約２０ｃｍ程度引き
上げたところで電動リール４１の巻き上げを停止させ
る。

【００３３】バイブレータ本体１１の１回の引き上げ長
さは、一度に打設されるコンクリートの量に関係し、ま
た一度に打設されるコンクリートの量はバイブレータ本
体１１の振動部１２の長さに関係する。従って、前述し
た「２０ｃｍ」という引き上げ長さは、普遍的なもので
はなく、これらの条件によって適宜変更されるものであ
る。

【００３４】そして、振動部１２へ再び給電され、覆工
コンクリート４０の締固め作業が再開される。バイブレ
ータ装置１０のこのような動作は、覆工コンクリート４
０が予め設計された所定高さに打設されるまで繰り返し
行われる。その結果、バイブレータ装置１０によるトン
ネル覆工のコンクリートの締固め作業が完全自動化さ
れ、作業者の苦渋作業を解消できるばかりでなく、この
種の作業の省力化を図ることができる。

【００３５】また、このバイブレータ装置１０を使用す
ることによって、振動部１２が覆工コンクリート４０の
打設進行に伴って常に適所に位置決めされた状態で作動
されるため、覆工コンクリート４０の締固めムラの発生
もなく、非常に品質のよいトン覆工を得ることができ、
その結果漏水などの発生も生じ難く、完全防水型トンネ
ルの施工に大きな効果を奏する。

【００３６】なお、本発明のコンクリート締固め用バイ
ブレータ装置において、ホース部２１の端部から伸びる
ケーブル３０に設けられたソケット３１は、図４に示さ
れるように実際には制御装置３２に直接接続されるので
はなく、電動リール４１の巻き取りドラムに形成された
ソケット接続口に接続され、このソケット接続口が制御
装置３２に電気的に接続されている。

【００３７】また、前述した本発明の実施形態に係るコ
ンクリート締固め用バイブレータ装置では、制御装置３
２による電動リール４１の巻き上げ制御まで行う例につ
いてのものであったが、バイブレータ本体１１に内蔵さ
れたセンサー２４からの検知信号を受けて、ブザーなど
で打設コンクリート４０のレベル面４０ａが上昇したこ
とを知らせると共にバイブレータ本体１１の作動を停止
させ、その後のバイブレータ本体１１の巻き取りは作業
者が手動操作で行うようにしてもよい。

【００３８】更に、前述した本発明の実施形態に係るコ
ンクリート締固め用バイブレータ装置では、コンクリー
トを検知するセンサーが２つの電極から構成され、これ
らの電極に交流電源を印加して各電極間のコンクリート
の電気抵抗を検知するものであったが、本発明はこのよ
うなセンサーに限定されるものではなく、コンクリート
中の水分を検知するもの、コンクリートによる圧力を検
知するもの、或いはコンクリートに含まれる成分を検出
して検知するものなど、既に知られているあらゆるセン
サーを使用することができることは言うまでもない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のコンクリ
ート締固め用バイブレータ装置によれば、特にトンネル
覆工のコンクリートの締固め作業が完全自動化され、作
業者の苦渋作業を解消できるばかりでなく、この種の作
業の省力化を図ることができる。

【００４０】また、本発明のバイブレータ装置を使用す
ることによって、振動部が覆工コンクリートの打設進行
に伴って常に適所に位置決めされた状態で作動するた
め、覆工コンクリートの締固めムラの発生もなく、非常
に品質のよいトンネル覆工を得ることができ、その結果
ウォータタイトトンネルの施工に大きな効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るコンクリート締固め
用のバイブレータ装置を構成するバイブレータ本体とこ
れに接続されたホース部を組み立て状態で示す斜視図で
ある。

【図２】図１に示されるバイブレータ本体を一部破断し
て示す正面図である。

【図３】コンクリート締固め用のバイブレータ装置を構
成するバイブレータ本体に組み付けられ、コンクリート
検出用のセンサーを備えるリング部材を示す正面図であ
る。

【図４】本発明のコンクリート締固め用のバイブレータ
装置をトンネル覆工に使用した状態を示すトンネルの断
面図である。

【符号の説明】

１０コンクリート締固め用のバイブレータ装置 １１ バイブレータ本体 １２ 振動部 １３ 振動筒 １４ 振動発生手段 １５ａ 振子 １５ｂ 支持軸部 １５ｃ 支持軸部 １５ｄ ベアリング １６ モーターケース １７ モーター部 １８ ケースジョイント １９ａ ステーター １９ｂ ローター １９ｃ ベアリング ２０ ホースカップリング ２１ ホース部 ２２ 絶縁体 ２３ クランプ ２４ センサー ２５ リング部材 ２６ センサー線群 ２７ 接続端子部 ２８ 接続配線 ２９ スイッチ ３０ ケーブル ３１ ソケット ３２ 制御装置 ３３ 操作分電盤 ３４ 操作パネル ３５ コンバーター ３６ 一次電源である集中配電盤に接続される配線 ３７ ホースガイド ３８ トンネル型枠 ３９ 検査窓 ４０ 覆工コンクリート ４０ａ 覆工コンクリートのレベル面 ４１ 電動リール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 秀利 東京都千代田区富士見二丁目10番26号 前 田建設工業株式会社内 (72)発明者 北川 勉 岐阜県本巣郡真正町十四条114番地 岐阜 工業株式会社内 (72)発明者 相崎 毅 岐阜県本巣郡真正町十四条114番地 岐阜 工業株式会社内 (72)発明者 塩野谷 晃伸 埼玉県南埼玉郡白岡町大字下大崎15ー１ 三笠産業株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 2E172 AA05 DB13 FA13 FA18 FA29 5D107 AA20 BB10 CC09 CD10 DD09

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動発生手段を筒体の内部に組み込んで
   なる棒状の振動部及びこの振動部に接続されたホース部
   を備えるバイブレータ本体と、前記振動部から前記ホー
   ス部までの間の前記バイブレータ本体に設けられ、コン
   クリートの存在を検知するセンサーと、このセンサーか
   らの検出信号により前記振動部の動作を制御する制御装
   置とを備え、前記振動発生手段に制御信号や電力を送る
   リード線及び前記センサーからの検出信号を送るセンサ
   ー線が前記振動部から引き出され、前記制御装置に電気
   的に接続されて構成されていることを特徴とするコンク
   リート締固め用バイブレータ装置。
2. 【請求項２】 前記コンクリート締固め用バイブレータ
   装置が、更に、前記ホース部を引き上げる電動引上げ手
   段とを備え、前記電動引上げ手段による前記バイブレー
   タ本体の引き上げ動作が前記制御装置により制御される
   ことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート締固め
   用バイブレータ装置。
3. 【請求項３】 前記制御装置が、前記振動発生手段の動
   作中に前記センサーによりコンクリートを検知した時、
   前記振動発生手段への給電を制御すると共に前記電動引
   上げ手段を作動させて前記バイブレータ本体を所定量引
   き上げるように制御することを特徴とする請求項２に記
   載のコンクリート締固め用バイブレータ装置。
4. 【請求項４】 前記センサーが、相互に間隔をあけて前
   記バイブレータ本体に設けられた２つの電極を備え、こ
   れらの各電極に電源を印加し、前記電極間にコンクリー
   トが存在する時その電気抵抗を検知してコンクリートの
   存在を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずか
   に記載のコンクリート締固め用バイブレータ装置。
5. 【請求項５】 前記バイブレータ本体が、トンネル覆工
   の際にトンネル型枠の検査窓から吊り下げられて使用さ
   れることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
   コンクリート締固め用バイブレータ装置。