JP2021123946A - 防水シート接合装置、接合ユニット、及び防水シートの接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】防水シートの接合工程における施工品質を向上できるとともに作業員の肉体的負担を軽減可能な防水シート接合装置、接合ユニット、及び防水シートの接合方法を提供する。【解決手段】防水シート接合装置は、アーチ形状を呈するガイドレールと、接合ユニット２０を備える。接合ユニット２０は、拝み合わせた２枚の防水シートの重合部を両面から押し付けて接合可能な接合部２１と、アーチ状のガイドレールに沿って移動可能な移動部２２と、接合部２１を移動部２２に対し、少なくとも移動部２２の進行方向と直交する方向に位置調整可能に連結するアーム部２３を備え、移動部２２による移動と並行して防水シートの重合部を連続して接合可能にする。防水シート接合方法は、接合部２１の押圧ローラ２１ｂと発熱体２１ｃによって、２枚の防水シートの端部を拝み合わせた状態で連続して接合することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は防水シート接合装置、接合ユニット、及び防水シートの接合方法に係り、特に防水シートの接合工程における施工品質を向上でき、作業員の肉体的負担を軽減可能な防水シート接合装置、接合ユニット、及び防水シートの接合方法に関する。

山岳トンネル工事では、トンネルの防水性を確保するため、吹付けコンクリート面に防水シートを敷設するシート防水工が多用されている。
シート防水工では、トンネル軸方向に隣り合う防水シートの端部を熱溶着機を使って接合する。詳細には、防水シート端部の裏面同士を重ねて拝み合わせ、その重合部を熱溶着機の加熱コテで加熱しつつ一対のローラで両面から押圧し、作業員が作業台車を昇降しながら熱溶着機をトンネル周方向に走らせることで、防水シートを連続して溶着する（図４）。
ローラの進行速度が速すぎると加熱不足による溶着不良が生じる反面、ローラの進行速度が遅すぎるとシートを溶かすおそれがある。これらはいずれもトンネルの水密性を損なうため、慎重な作業が必要となる。

特開２０１５−８６６８８号公報 特開２０１４−２１４４２３号公報 特開２００１−２８００９６号公報

従来技術には以下の問題点がある。
＜１＞ローラを防水シートの重合部に沿わせながら、作業員が熱溶着機を持って移動する必要がある。重合部の軌道は概ねトンネル内の吹付コンクリート面に対応したトンネル横断面の円弧状となるが、この軌道を作業台車上を昇降しながらローラの進行速度に合わせてなぞる作業は非常に難度が高い。このため作業には熟練を要し、施工品質の維持が難しい。
＜２＞施工品質が作業員の技能や経験に大きく依存するため、施工品質にばらつきが生じやすい。
＜３＞作業台車上の昇降を減らすため、作業台車の上段と下段とで作業員が熱溶着機を受け渡して作業することがある。この場合、上下複数の作業員が必要となるため人件費が嵩み、施工コストが高騰する。
＜４＞熱溶着機は小型でも５ｋｇ前後の重量がある。これを吹付コンクリート面から所定の距離を保ちつつ移動させる作業は、作業員の腕や肩へ大きな負担となる。また、特に天端部付近では狭い空間で上方を見上げながらの作業となるため、不自然な姿勢を強いられ、作業員の肉体的負担が非常に大きい。
＜５＞ローラの位置合わせに集中しながら作業台車上を昇降するため、足元や周囲に注意が届きにくく、安全上の懸念がある。

本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決可能な防水シート接合装置、接合ユニット、及び防水シートの接合方法を提供することにある。

本発明の接合ユニットは、拝み合わせた２枚の防水シートの重合部を両面から押し付けて接合可能な接合部と、アーチ状のガイドレールに沿って移動可能な移動部と、前記接合部を前記移動部に対し、少なくとも前記移動部の進行方向と直交する方向に位置調整可能に連結するアーム部と、を備え、前記移動部による移動と並行して防水シートの重合部を連続して接合可能に構成したことを特徴とする。

本発明の接合ユニットは、前記接合部が、２枚の防水シートの重合部を加熱する発熱体と、２枚の防水シートの重合部を両側から挟み込んで溶着しつつ一方向に送り出す一対の押圧ローラと、を備えていてもよい。

本発明の接合ユニットは、アーム部が、接合部を前記移動部の移動方向にも位置調整可能であってもよい。

本発明の接合ユニットは、前記移動部が、ガイドレールの一部を挟み込んで支持する複数のガイドローラを備えていてもよい。

本発明の防水シート接合装置は、アーチ形状を呈するガイドレールと、接合ユニットと、を備えることを特徴とする。

本発明の防水シート接合装置は、ガイドレールに沿って配置したリード材を備え、接合ユニットがリード材を巻き上げて移動してもよい。

本発明の防水シート接合装置は、前記リード材がローラチェーンであって、移動部がスプロケットを備え、ローラチェーンと噛合したスプロケットの回転によって移動してもよい。

本発明の防水シート接合方法は、防水シート接合装置を用い、ガイドレールを、２枚の防水シートの端部間に近接させて、トンネル内に配置する工程と、接合ユニットを、ガイドレールの一端から他端へ向けて走行させつつ、前記接合部によって、２枚の防水シートの端部を拝み合わせた状態で連続して接合する工程と、を備えることを特徴とする。

以上の構成より、本発明の防水シート接合装置及び接合ユニットは次の効果の少なくともひとつを備える。
＜１＞接合ユニットを吹付コンクリート面に沿って円弧状に自走させつつ、押圧ローラの位置を微調整することによって、比較的容易に防水シートを接合できる。このため、高い施工品質を維持することができる。
＜２＞作業が容易で作業員の熟練を必要としないため、施工品質の均一化を図ることができる。
＜３＞作業員一名で施工できるため、施工コストを低減することができる。
＜４＞接合ユニットが自走するため、作業員が熱溶着機を取り廻す必要がない。このため、作業が容易で作業員の肉体的負担が軽い。
＜５＞押圧ローラの位置合わせが容易で、作業員が移動や昇降に集中できるため、作業の安全性が高い。

本発明の防水シート接合装置の説明図。 本発明の接合ユニットの説明図。 本発明の防水シートの接合方法の説明図。 従来技術の説明図。

以下、図面を参照しながら本発明の防水シート接合装置、接合ユニット、及び防水シートの接合方法について詳細に説明する。
なお、本明細書等における「上下」「左右」等の各方位は、トンネル横断面視における各方向を意味する。

[防水シート接合装置]
＜１＞全体の構成（図１）。
本発明の防水シート接合装置１は、トンネルの吹付コンクリート面に敷設する防水シートＳの端部と、隣接する防水シートＳの端部とを連続して接合する装置である。
防水シート接合装置１は、ガイドレール１０と、ガイドレール１０上を移動する接合ユニット２０と、を少なくとも備える。本例では更にガイドレールに沿って配置したリード材３０を備える。
本発明の防水シート接合装置１は、接合ユニット２０を、吹付コンクリート面から一定の距離離間して設置した円弧状の軌道に沿って精確に移動可能な弧状ガイド機能と、接合ユニット２０の接合部２１を、この円弧状の軌道に対して二次元又は三次元方向に移動可能な微調整機能と、を組合せた点に一つの特徴を有する。

＜２＞ガイドレール。
ガイドレール１０は、接合ユニット２０を円弧状の軌道に沿って移動させるレール材である。
ガイドレール１０は、吹付コンクリート面の曲率に対応したアーチ形状を呈する。
本例ではガイドレール１０として、アーチ状に湾曲させた断面Ｈ形状の形鋼を採用する。
ガイドレール１０の内側には、必要に応じて作業台車Ａ上に設置するための支柱や台座を付設する。
ただしガイドレール１０の構造は上記に限らず、要は所定のアーチ形状と接合ユニット２０の荷重を支持可能な剛性を備えていればよく、強化プラスチック等を用いてもよい。また、ガイドレール１０は、独立した部材に限らず、例えば作業台車Ａに連結した付帯部材として構成してもよい。

＜３＞接合ユニット（図２）。
接合ユニット２０は、ガイドレール上１０上を移動しながら防水シートＳの端部を接合する装置である。
接合ユニット２０は、防水シートＳの端部を接合する接合部２１と、ガイドレール１０上を移動する移動部２２と、接合部２１を移動部２２に連結するアーム部２３と、を少なくとも備える。

＜３．１＞接合部。
接合部２１は、防水シートＳの重合部を接合する熱溶着機である。
接合部２１は、ハウジング２１ａと、２本一対の押圧ローラ２１ｂと、発熱体２１ｃと、を少なくとも備える。本例では更にハウジング２１ａに付設した位置調整用のハンドル２１ｄを備える。
接合部２１は、ハウジング２１ａに内蔵した装置の操作によって、押圧ローラ２１ｂの回転／停止、押圧ローラ２１ｂの回転速度、押圧ローラ２１ｂの回転方向、発熱体２１ｃの加熱／停止、発熱体２１ｃの温度、等を制御することができる。
接合部２１の電源は、バッテリー式であっても外部電源式であってもよい。

＜３．１．１＞押圧ローラ。
押圧ローラ２１ｂは、防水シートＳの重合部を挟み付けて溶着接合する部材である。
押圧ローラ２１ｂは、略円筒形状を呈し、外周には連続する１本または複数本の非溶着部形成用の溝を有する。
押圧ローラ２１ｂは、ハウジング２１ａの一面から２本同一方向に突出する。
２本の押圧ローラ２１ｂの間には一定の間隔ｉを有する。間隔ｉは、２枚の防水シートＳの重合部を一方から他方へ送り出しつつ、両側から挟み付けて溶着可能な程度の間隔である。

＜３．１．２＞発熱体。
発熱体２１ｃは、防水シートＳの重合部を加熱して溶融させる部材である。
発熱体２１ｃは、熱コテと、熱コテを覆うクサビ状の有孔カバーの組み合わせからなる。
発熱体２１ｃは、ハウジング２１ａに、押圧ローラ２１ｂの突出方向と同一方向に向けて付設する。
発熱体２１ｃは、一対の押圧ローラ２１ｂの進行方向前方、すなわち防水シートＳの取り込み側に、有孔カバーのクサビ先端側を進行方向前方に向けて配置する。

＜３．２＞移動部。
移動部２２は、ガイドレール１０上を自走する装置である。
本例では、移動部２２が、モータ２２ａと、スプロケット２２ｂと、複数のガイドローラ２２ｃと、を備える。
スプロケット２２ｂは、モータ２２ａに軸支され、モータ２２ａの駆動によって回転する。スプロケット２２ｂの外周には、後述するリード材３０と噛み合わせるための突起を形成する。
複数のガイドローラ２２ｃは、移動部２２の下部に付設され、ガイドレール１０のフランジを上下から挟んで、移動部２２がガイドレール１０上から脱落しないように移動をガイドする。
移動部２２の電源は、バッテリー式であっても外部電源式であってもよい。また接合部２１と電源を共用してもよい。
移動部２２の構成は以上に限らず、要は接合部２１を搭載してガイドレール１０に沿って移動可能であればよい。

＜３．３＞アーム部。
アーム部２３は、接合部２１を移動部２２に対して位置調整可能に連結する部材である。
アーム部２３は、複数のアーム単材２３ａを、複数の回動軸２３ｂ及び移動部２２とアーム部２３の接合部である基礎接合部２３ｃで回動可能に連結した、多関節構造からなる。
アーム部２３は、基礎接合部２３ｃを中心に、アーム単材２３ａを移動部２２の移動方向と直交する左右方向に回動し、各回動軸２３ｂを中心にアーム単材２３ａを移動方向と直交する上下方向に回動することで、接合部２１を移動部２２に対して任意の位置に調整することができる。ここで「移動方向」とは移動部２２の進行方向の前後方向を意味する。
本例では、４本のアーム単材２３ａ、５つの回動軸２３ｂ、及び基礎接合部２３ｃの組み合わせにより、接合部２１を移動部２２に対し、移動部２２の移動方向、及び移動方向と直交する各方向、の三次元方向に調整可能に構成する。また、アーム単材２３ａ内、又はアーム単材２３ａと回動軸２３ｂの間に伸縮機能を設けてもよい。
なお、基礎接合部２３ｃは必須の構成要素ではなく、アーム単材２３ａの基部を移動部２２に固定してもよいし、または基礎接合部２３ｃの回動をロック可能に構成してもよい。
アーム部２３自体の構造は公知であるのでここでは詳述しない。

＜４＞リード材。
リード材３０は、接合ユニット２０の移動時に巻き取る線状の部材である。
リード材３０は、接合ユニット２０の移動部２２内を経由させ、ガイドレール１０の一端から他端へガイドレール１０の外周に沿って配設する。
本例ではリード材３０として、移動部２２内でスプロケット２２ｂに噛合させたローラチェーンを採用する。
移動部２２のスプロケット２２ｂを回転させると、リード材３０がスプロケット２２ｂの突起に噛み込まれ、移動部２２の一方から他方へと送り出されることで、これを反力として移動部２２が移動する。
なお、リード材３０はローラチェーンに限らず、移動部２２の構造と係合しつつ送り出し可能な構造であれば、ローラチェーン以外の伝動用チェーンやワイヤロープ等を採用してもよい。

＜５＞使用方法（図３）。
本例では、先の工程で予めトンネルの吹付コンクリート面に２枚の防水シートＳを固定した後、その端部を接合する場合について説明する。なお、２枚目の防水シートＳは全体が吹付コンクリート面に展開・固定されている必要はなく、少なくとも接合する端部付近が吹付コンクリート面に固定されていればよい。
ガイドレール１０のアーチの延在方向を作業台車Ａの幅方向に合わせて、作業台車Ａ上にガイドレール１０を設置する。接合ユニット２０は、ガイドレール１０の一方の基部に配置しておく。
作業台車Ａを移動して、ガイドレール１０を、２枚の防水シートＳの端部付近に位置合わせする。
作業員が、地上から接合ユニット２０のハンドル２１ｄを操作して、接合ユニット２０の押圧ローラ２１ｂを防水シートＳの端部に近接させる。
２枚の防水シートＳの端部を加熱した発熱体２１ｃに挟んで、防水シートＳの端部を温める。
防水シートＳが溶融し始めたら、一対の押圧ローラ２１ｂを回転させ、拝み合わせた防水シートＳの重合部を押圧ローラ２１ｂの間に導入して両側から挟み、押圧ローラ２１ｂの反対側から送り出す。
防水シートＳの重合部は、発熱体２１ｃによって溶融した状態で押圧ローラ２１ｂに両側から押し付けられることによって、押圧ローラ２１ｂの軌道に沿って連続して融着する。同時に、押圧ローラ２１ｂに周設した溝によって、防水シートＳの重合部内に連続した非溶着部が形成される。
押圧ローラ２１ｂの進行と同時に移動部２２を駆動させ、接合ユニット２０をガイドレール１０に沿って走行させる。接合ユニット２０の走行速度は押圧ローラ２１ｂによる防水シートＳの送り出し速度に対応させる。
作業員が、接合ユニット２０を操作しながらガイドレール１０の軌道に沿って作業台車Ａ上を移動する。
この際、防水シートＳの端部の延在方向とガイドレール１０の軌道とにずれが生じた場合、アーム部２３を介して接合部２１をガイドレール１０の軌道に対して三次元方向に移動させることで、接合部２１の進路を微調整することができる。
以上の手順により、防水シートＳの端部を幅方向の全長にわたって接合する。
接合後、防水シートＳの非溶着部に検査針を挿入して圧縮空気を注入し、溶着漏れがないかの加圧検査を行う。

＜６＞本願発明の特徴。
吹付コンクリート面に展張した防水シートＳの端部は、吹付コンクリート面から下方に垂れ下がり、トンネルの周方向に対して蛇行しているのが通常である。
従って、単純に熱溶着機をガイドレール１０に沿って円弧状に自走させても、熱溶着機が防水シートＳの端部の蛇行に追従できないため、防水シートＳの端部を精度よく接合させることは出来ない。
そこで本発明の防水シート接合装置１は、アーチ状のガイドレール１０によって、防水シートＳの周方向に沿った円弧状の軌道を確保しつつ、アーム部２３を介して接合部２１を防水シートＳの端部の蛇行に追従できるように構成した。
この構成によって、熱溶着機の取り回しによる作業員の肉体的負担を軽減しつつ、精確な円弧状移動と柔軟な位置調整が可能となり、防水シートＳの重合部を精度よく接合することが可能となる。

[他の移動方法の例]
接合ユニット２０の移動方法はリード材３０の巻き上げに限られない。
例えば、移動部２２がモータ２２ａによって回転するタイヤやクローラを備え、ガイドローラ２２ｃによってタイヤやクローラをガイドレール１０の表面に押しつけながら自走してもよい。
あるいは、移動部２２が自走機構を有さず、ウィンチに巻着したワイヤロープの他端を移動部２２に連結し、ワイヤロープをウィンチで巻き上げることで接合ユニット２０を牽引して移動させてもよい。
要は、接合ユニット２０をガイドレール１０に沿って移動させることができる構成であればいかなる構成であってもよい。

１ 防水シート接合装置
１０ ガイドレール
２０ 接合ユニット
２１ 接合部
２１ａ ハウジング
２１ｂ 押圧ローラ
２１ｃ 発熱体
２１ｄ ハンドル
２２ 移動部
２２ａ モータ
２２ｂ スプロケット
２２ｃ ガイドローラ
２３ アーム部
２３ａ アーム単材
２３ｂ 回動軸
２３ｃ 基礎接合部
３０ リード材
Ｓ 防水シート
Ａ 作業台車

Claims (8)

1. トンネル工事のシート防水工において、トンネル内壁に敷設する、トンネル軸方向に隣り合う２枚の防水シートの端部同士を、トンネル周方向に沿って接合する、防水シートの接合ユニットであって、
   拝み合わせた前記２枚の防水シートの重合部を両面から押し付けて接合可能な接合部と、
   アーチ状のガイドレールに沿って移動可能な移動部と、
   前記接合部を前記移動部に対し、少なくとも前記移動部の進行方向と直交する方向に位置調整可能に連結するアーム部と、を備え、
   前記移動部による移動と並行して前記防水シートの重合部を連続して接合可能に構成したことを特徴とする、
   接合ユニット。
2. 前記接合部が、前記２枚の防水シートの重合部を加熱する発熱体と、前記２枚の防水シートの重合部を両側から挟み込んで溶着しつつ一方向に送り出す一対の押圧ローラと、を備えることを特徴とする、請求項１に記載の接合ユニット。
3. 前記アーム部が、前記接合部を前記移動部の移動方向にも位置調整可能であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の接合ユニット。
4. 前記移動部が、前記ガイドレールの一部を挟み込んで支持する複数のガイドローラを備えることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の接合ユニット。
5. トンネル工事のシート防水工において、トンネル内壁に敷設するトンネル軸方向に隣り合う２枚の防水シートの端部同士をトンネル周方向に沿って接合する、防水シート接合装置であって、
   アーチ形状を呈するガイドレールと、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の接合ユニットと、を備えることを特徴とする、
   防水シート接合装置。
6. 前記ガイドレールに沿って配置したリード材を備え、前記接合ユニットが前記リード材を巻き上げて移動することを特徴とする、請求項５に記載の防水シート接合装置。
7. 前記リード材がローラチェーンであって、前記移動部がスプロケットを備え、前記ローラチェーンと噛合した前記スプロケットの回転によって移動することを特徴とする、請求項６に記載の防水シート接合装置。
8. トンネル工事のシート防水工において、トンネル内壁に敷設した、トンネル軸方向に隣り合う２枚の防水シートを接合する、防水シートの接合方法であって、
   請求項５乃至７のいずれか一項に記載の防水シート接合装置を用い、
   前記ガイドレールを、前記２枚の防水シートの端部間に近接させて、トンネル内に配置する工程と、
   前記接合ユニットを、前記ガイドレールの一端から他端へ向けて走行させつつ、前記接合部によって、前記２枚の防水シートの端部を拝み合わせた状態で連続して接合する工程と、を備えることを特徴とする、
   防水シートの接合方法。

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