JP2002061196A - 吹付工法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 省力化を図り、圧送中のホース内の閉塞を起
こさない吹付工法及び装置を提供。 【解決手段】 ノズルから施工面にコンクリートを吹き
付ける吹付装置において、台車部（２Ａ）と、発電機
（１９）により駆動される駆動部（２Ｂ）と、ホッパ
（２Ｃ）と、ポンプ本体（２Ｅ）とからなるコンクリー
トを圧送するスクイズ式圧送ポンプ（２）と、スクイズ
式圧送ポンプの吐出口に介装された高圧空気吹込手段
（７）と、高圧空気吹込手段に接続されたマテリアルホ
ース（９）とマテリアルホースの先端に装着されたノズ
ル（１０）により構成され、前記高圧空気吹込手段によ
り高圧空気吹込手段に接続されたマテリアルホースに高
圧空気を吹き込むことによってスクイズ式圧送ポンプの
圧送作用を補助する吹付装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリートその
他の材料を施工面に吹き付ける吹付工法及び吹付装置に
関し、特に法面施工に適したコンクリート吹付工法及び
吹付装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリート吹付工法には、乾式コンク
リート吹付工法と、湿式吹付工法がある。

【０００３】乾式吹付工法には、例えば図５に示す様
に、セメントホッパ３０及び急結材ホッパ３１から供給
されたセメント及び急結材をベルトコンベア３２によっ
て吹付け機３３に供給し、吹付け剤をコンプレッサから
供給された高圧空気でノズル３５に圧送し、ノズル３５
において水管３４から供給される高圧水と混合して施工
面に吹き付ける工法である。

【０００４】乾式吹付工法は、材料の圧送距離が大き
く、材料がドライミックスである為機械の維持が楽で、
吹付け機も小型である。しかし、粉塵の発生が多いこと
が欠点である。

【０００５】一方、湿式コンクリート吹付工法では、例
えば図６で示す様に、レミコントラック４０において混
練されたコンクリートは、吹付け機４１のホッパに排出
され、混和用急結剤貯槽４２内の急結剤を加えて吹付け
機４１内の図示しないポンプによりホース４５を通って
ノズル４７に圧送する。一方、圧縮空気は珂搬コンプレ
ッサ４３からエアホース４４により吹付け機４１を通っ
てエアホース４６からノズル４７に供給され、コンクリ
ート及び急結材が圧縮空気の圧力によって施工工面４９
に吹付けられる工法である。

【０００６】ここで必要な動力は分電盤４８を通して供
給される。ノズル４７の操作は遠隔操作されるロボット
によって実施される。この工法は主としてトンネル掘削
工事において掘削後に地山を仮止する再利用される。

【０００７】湿式吹付工法は、ノズルの直前でセメント
及び急結剤と圧力水とを混合する乾式吹付工法に比較し
て粉塵の発生が少なく、材料の管理が容易であり、コン
クリートの吐出量が多いという利点がある。しかし作業
終了後に内部の清掃が必要であり、特にホースの長さに
制限が有るため、広い面積に施工する法面工法に適して
いないと言う欠点がある。

【０００８】このように乾式吹付工法及び湿式吹付工法
はそれぞれ一長一短があり、施工する作業の内容、施工
現場の条件等を考慮して選択されている。

【０００９】ここで、トンネル等の吹付け工事において
は、ロボットを用いた工法が提案されている（所謂「Ｎ
ＡＴＭ工法」）。しかし、ＮＡＴＭ工法では吹き付ける
コンクリート等の量が多いため、使用されるホースが太
く、コンクリート噴射の際の反力も大きい。そしてＮＡ
ＴＭ工法が施工される現場では、圧送ポンプの設置場所
から吹付けを行う個所までの距離はさほど長くはない。

【００１０】そのため、法面における吹付けの様に、圧
送ポンプの設置個所から吹付けを行う個所までの距離が
非常に長い場合には適用することが困難である。法面に
おける吹付けの様に人手による吹付け作業を行わざるを
得ない場合に、ＮＡＴＭ工法で使用されるホースを作業
者が把持することが出来ず、また、ホースから噴射され
る吹付け材をコントロールすることが困難だからであ
る。

【００１１】その他の従来技術としては、例えば、特開
平１１−２４７１９６号公報では、図７に示すように、
コンクリートを圧送するピストン式圧送ポンプ２と、該
ピストン式圧送ポンプに接続されたコンクリート管５
と、耐圧ホース６と、マテリアルホース９とを有してい
る。それに加えて、図７の従来技術では、耐圧ホース
６、マテリアルホース９或いはそれ等の連結個所に、高
圧空気吹込手段７、８が介装されている。高圧空気吹込
手段７、８は、圧送されるコンクリート中に高圧空気を
吹込み、以てピストン式圧送ポンプの押圧作用を補助す
る様な構成となっている。

【００１２】図７の従来技術では、前記高圧空気吹込手
段７、８からノズル１０までの間で用いられる前記ホー
ス６、９の内面には、活性効果向上のための被膜が形成
されている。そして、前記ピストン式圧装ポンプ２の圧
送量は比較的小さく、前記コンクリート管耐圧ホース
６、マテリアルホース９の内径寸法はピストン式圧送ポ
ンプ２の圧送量に対応して比較的小さく設定されてい
る。

【００１３】しかし、この技術においては、例えばコン
クリート管５及び耐圧ホース６を介して圧送されたコン
クリートのヘッドが降下するため、高圧空気吹込手段７
から吹き込まれたエアが、（抵抗の大きいノズル１０側
へ向かわずに、）耐圧ホース６或いはコンクリート管５
へ逆流し、その結果、高圧空気吹込手段から上流側の領
域で、コンクリートが下流側（ノズル側）に流れず、ホ
ース内が閉塞してしまう恐れが存在する。また、コンク
リートの粘度（スランプ）が１５〜１８ｃｍと柔らかい
ため、粘度の管理が難しい。さらに、高圧空気を吹き込
む際、急結剤も吹き込む必要がある場合が少なからず存
在するが、その様な作業は非常に難しく、熟練作業員を
確保しなければならないという問題も存在する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
技術の問題点に鑑みて提案されたもので、より一層の省
力化を図り、圧送中のホース内の閉塞を起こさない吹付
工法及び装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の吹付工法は、ノ
ズルから施工面にコンクリートを吹き付ける吹付工法に
おいて、内壁面が平滑に構成されたホース内でコンクリ
ート圧送手段によりコンクリートを圧送し、コンクリー
ト圧送手段の吐出口に設けた高圧空気吹込手段により前
記ホース内へ高圧空気を供給し以って前記ホース内にお
けるコンクリートの圧送を補助し、前記ホース先端部に
設けられたノズルを作業者が保持し、当該ノズルを介し
て施工面にコンクリートを吹き付けている。

【００１６】また、本発明の吹付装置は、ノズルから施
工面にコンクリートを吹き付ける吹付装置において、コ
ンクリートを圧送するコンクリート圧送手段と、該コン
クリート圧送手段の吐出口に設けられた高圧空気吹込手
段と、前記コンクリート圧送手段の吐出口と連通し且つ
内壁面が平滑に構成されたホースとを備えており、前記
高圧空気吹込手段は、前記ホース内に高圧空気を供給し
以って前記ホース内におけるコンクリートの圧送を補助
する様に構成されている。

【００１７】ここで、前記コンクリート圧送手段は、ポ
ンピングホース及びスクイズローラを有し、混連された
コンクリートがポンピングホース内を通過する際に、該
ポンピングホースの内側をスクイズローラが押圧しつつ
コンクリートを圧送或いは排出する方向へ転動し、以っ
て圧送力を発生せしめる様に構成されているのが好まし
い。より具体的には、所謂「スクイージ式ポンプ」を用
いることが好ましい。

【００１８】ここで、前記「内壁面が平滑に構成された
ホース」としては、所謂「マテリアルホース」が好まし
い。そして、マテリアルホースの仕様としては、例え
ば、ホース内面の材質としては、優れた耐摩耗性と滑り
性を有する超耐摩耗新素材である超高分子量ポリエチレ
ン（摩擦係数０．０１〜０．５）とし、内径は４５ｍｍ
〜５０ｍｍが望ましい。因みに、一般の圧送用ホース及
びポリパイプの摩擦係数は夫々１．５〜１．７、０．０
１である。

【００１９】さらに本発明の吹付装置の実施に際して、
前記高圧空気吹込手段は、前記コンクリート圧送手段の
吐出口を構成するテーパ状の吹込手段本体に設けられ、
ゲートバルブを介装し且つ斜め前方に延在するエア取入
管を有し、エア取入管から噴出する圧縮空気によって前
記コンクリート圧送手段における圧送作用を補助する様
に構成されているのが好ましい。ここで、高圧空気吹込
手段としてはメインエア用ホースの接続で多くの場合事
足りるが、メインエア用ホースのみでは不足する場合は
補助エアホースを加えても良い。メインエア用ホース単
独の場合における最大吹込み空気量、或いは、メインエ
アホースに補助エアホースを加えた場合の最大吹込み空
気量は、８ｍ３／分程度が望ましい。

【００２０】係る構成を具備する本発明によれば、作業
者がノズルを保持して吹付け作業を実施するように構成
されている。ここで、スクイズ式圧送ポンプの圧送量は
比較的小さく、且脈動流も少ない。そのため、前記マテ
リアル管の内径寸法を、圧送ポンプの圧送量に対応し
て、比較的コンパクトに設定することが可能である。そ
のため、ノズルから吹付け材が噴射される際の反力も作
業者がノズルを十分にコントロールできる程度に小さ
い。

【００２１】そして本発明によれば、高圧空気吹込手段
はマテリアルホースよりも上流、即ちスクイズ式コンク
リートポンプの直後に有るため、下流側（ノズル側）の
ヘッドを降下させる方向ではない。即ち、エアが吹き込
まれた箇所から上流側に逆流して、ホース内で閉塞が発
生することは、完全に防止される。

【００２２】また、コンクリートの粘度（スランプ）が
５〜８ｃｍと比較的硬いため、粘度の管理が容易であ
る。さらに、高圧空気を吹き込む際、急結剤も吹き込む
必要は少なく、作業者も熟練は要さない。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図５を参照して本発
明の実施形態について説明する。ここで、図１は、本発
明の装置を使用して法面にコンクリートを吹き付ける施
工状態を示す図であり、図２はスクイズ式圧送ポンプの
構成図である。

【００２４】先ず、図２を用いてスクイズ式圧送ポンプ
（コンクリート圧送手段）を詳述する。台車部２Ａに搭
載されたポンプ本体２Ｅは、同じく台車部２Ａに搭載さ
れ発電機１９（図１参照）を動力源とするポンプ駆動部
２Ｂにより駆動される。ポンプ本体２Ｅは、台車部２Ａ
に支持された回転軸２Ｅ２の周りに螺旋状に巻かれたポ
ンピングホース２Ｅ１（一条でも、複数条でも良い）
と、前記回転軸２Ｅ２の周りに回転するローラアーム２
Ｅ３と、このローラアーム２Ｅ３の先端で回転するスク
イズローラ２Ｅ４と、前記ポンピングホース２Ｅ１のコ
ンクリートの入り口である一方の端と前記ホッパ２Ｃと
を接続する接続ホース２Ｄと、ポンピングホース２Ｅ１
のコンクリートの出口である他方の端と後述のマテリア
ルホース９の間に介装される高圧空気吹込手段７、とか
ら構成されている。

【００２５】次に、本実施形態におけるコンクリートの
圧送について、図１をも参照して説明する。先ず、生コ
ン車１において混練されたコンクリートがホッパ２Ｃに
投入される。ホッパ２Ｃに投入されたコンクリートはホ
ッパ２Ｃ内での自重によるヘッド及び図示しない押出し
機構により接続ホース２Ｄを介してポンプ本体２Ｅのポ
ンピングホース２Ｅ１に送り込まれる。

【００２６】コンクリートがポンピングホース２Ｅ１内
を通過する際に、螺旋状のポンピングホースの内側をス
クイズローラ２Ｅ４がポンピングホース２Ｅ１への押圧
力を以ってコンクリートの圧送・排出向きに転動するこ
とにより圧送力を発生させる。

【００２７】圧送されるコンクリートは、ポンピングホ
ース２Ｅ１のコンクリートの出口である他方の端から、
高圧空気吹込手段７を介して、マテリアルホース９
（「内壁面が平滑に構成されたホース」、或いは「コン
クリート圧送手段の吐出口と連通し且つ内壁面が平滑に
構成されたホース」）内を圧送される。ここで、高圧空
気吹込手段７については、図３を参照して詳説する。

【００２８】高圧空気吹込手段７は、メインエアホース
１５（図１参照）に接続している。そして、テーパ状の
吹込手段本体２２は、ゲートバルブ２１を介装し且つ斜
め方向前方（下流側）に向かう様に設けられたエアー取
り入れ管２２ａを有し、エア取り入れ管２２ａに流入す
る圧縮空気が保有するエネルギによって、マテリアルホ
ース９内のコンクリートを押圧し、以って、スクイズ式
圧送ポンプ２の圧送作用を補助している。

【００２９】尚、図中２２ｃは導入部を、２２ｂは補助
エア取り入れ管２２ｂ（本発明に必須ではない。）を示
す。

【００３０】図４はノズル１０の詳細図である。本発明
では吹き付けるコンクリート材の粘度（スランプ）が比
較的固めであり、作業者が軽便に施工を実施できるよう
にマテリアルホース９の内径もあまり大きくないので本
来は急結剤の添加の必要性は低い。しかしながら、季節
や環境に違い、或いは作業目的に応じてノズル１０に
は、図示のように急結剤添加用エアホース１７及び急結
剤ホース１８が高圧空気吹込手段２８を介して連結され
る場合がある。符号２９はカップリングを示す。

【００３１】

【実施例】本発明において、マテリアルホース９の仕様
としては、例えば、ホース内面の材質（圧さ０．１ｍｍ
の内部皮膜）を優れた耐摩耗性と滑り性を有する超耐摩
耗新素材であるブリヂストン社製（商品名：ＭＴホー
ス）または東海ゴム社製（商品名：マジカルライツ）の
超高分子量ポリエチレンＵＨＭＷ−ＰＥ（摩擦係数０．
０１〜０．５）が有り、内径は４５ｍｍ〜５０ｍｍが望
ましい。

【００３２】高圧空気吹込手段７に噴射される圧縮空気
の流量は、メインエアホース１５のみを設けた場合であ
っても、メインエアホース１５及び補助エアホース１６
の双方を設けた場合であっても、最大で８ｍ３／分程度
が望ましい。高圧空気吹込手段７に接続されるマテリア
ルホースの先端におけるノズルの大きさが、作業者が容
易にコントロール出来るサイズででなくてはならないこ
とを考慮すると、圧縮空気の流量としては、係る数値ま
でが妥当なのである。ノズル１０はポリウレタン製とす
ることが出来る。モルタル吐出量は１．０〜５．０ｍ３
／時である。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、法面の吹付け範囲は、
水平距離最大２００ｍ、垂直高さ５０ｍである。そして
吹付作業そのものは、図示しない命綱を使用して人力で
施工される。本発明の効果を以下に列挙する。 （１） 装置全体に亘って小型化出来るため、プラント
ヤードは通常の３０％である３０ｍ２で施工が可能であ
る。 （２） 小容量ポンプ（吐出量）による長距離搬送を可
能とする。 （３） 高圧空気吹込手段によるマテリアルホース内の
圧送力の降下及びコンクリート材による閉塞が殆ど発生
しない。 （４） モルタルの粘度が比較的高いので、急結剤を使
用するケースが激減し、クラックの発生も減少する。 （５） モルタルの粘度管理が容易であること及び装置
全体の小型化により熟練作業者を必要としない。 （６） スクイズポンプの特性として、圧送動作中脈動
が小さくノズルの操作性が向上し、吹付け面でのコンク
リートの跳ね返りも少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置を使用して法面にコンクリートを
吹き付ける施工の状態を示す図。

【図２】本発明の実施例であるスクイズ式コンクリート
ポンプの構成図。

【図３】本発明の実施例である高圧空気吹込手段の構成
図。

【図４】ノズルの詳細図。

【図５】従来技術による乾式コンクリート吹付装置の正
面図。

【図６】従来技術による湿式コンクリート吹付装置の正
面図。

【図７】従来技術によるピストン式コンクリートポンプ
を使用した湿式コンクリート吹付装置の正面図。

【符号の説明】

１・・・生コン車 ２・・・コンクリートポンプ ４・・・圧力ゲージ ７・・・高圧空気吹込手段 ９・・・マテリアルホース １０・・・ノズル １２・・・法面 １４・・・コンプレッサ １５・・・メインエアホース １７・・・急結剤添加用エアホース １８・・・急結剤注入ホース ２１・・・ゲートバルブ ２２・・・高圧空気吹込手段本体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルから施工面にコンクリートを吹き
   付ける吹付工法において、内壁面が平滑に構成されたホ
   ース内でコンクリート圧送手段によりコンクリートを圧
   送し、コンクリート圧送手段の吐出口に設けた高圧空気
   吹込手段により前記ホース内へ高圧空気を供給し以って
   前記ホース内におけるコンクリートの圧送を補助し、前
   記ホース先端部に設けられたノズルを作業者が保持し、
   当該ノズルを介して施工面にコンクリートを吹き付ける
   ことを特徴とする吹付工法。
2. 【請求項２】 ノズルから施工面にコンクリートを吹き
   付ける吹付装置において、コンクリートを圧送するコン
   クリート圧送手段と、該コンクリート圧送手段の吐出口
   に設けられた高圧空気吹込手段と、前記コンクリート圧
   送手段の吐出口と連通し且つ内壁面が平滑に構成された
   ホースとを備えており、前記高圧空気吹込手段は、前記
   ホース内に高圧空気を供給し以って前記ホース内におけ
   るコンクリートの圧送を補助する様に構成されているこ
   とを特徴とする吹付装置。
3. 【請求項３】 前記コンクリート圧送手段は、ポンピン
   グホース及びスクイズローラを有し、混連されたコンク
   リートがポンピングホース内を通過する際に、該ポンピ
   ングホースの内側をスクイズローラが押圧しつつコンク
   リートを圧送或いは排出する方向へ転動し、以って圧送
   力を発生せしめる様に構成されている請求項２の吹付装
   置。
4. 【請求項４】 前記高圧空気吹込手段は、前記コンクリ
   ート圧送手段の吐出口を構成するテーパ状の吹込手段本
   体に設けられ、ゲートバルブを介装し且つ斜め前方に延
   在するエア取入管を有し、エア取入管から噴出する圧縮
   空気によって前記コンクリート圧送手段における圧送作
   用を補助する様に構成されている請求項３の吹付装置。