JP2022070082A - コンクリート斫り装置及びコンクリート斫り方法 - Google Patents

Abstract

【課題】排水が発生するコンクリートの斫り作業において、排水を効率的に処理することができるコンクリート斫り装置及びコンクリート斫り方法を提供する。【解決手段】移動可能な車両１０と、車両１０に支持されるカバー部材２０と、カバー部材２０の上部に支持され、斫り対象物に向けて高圧水を噴射するウォータージェット装置３０と、カバー部材２０に負圧ホース２１を介して接続され、カバー部材２０と斫り対象物とで形成される空間を負圧にする負圧装置４０とを備えることを特徴とするコンクリート斫り装置。【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート斫り装置及びコンクリート斫り方法に関する。

道路橋などの補修工事では、コンクリート床版の劣化した部分を撤去して新たなコンクリートを打設する方法が行われている。また、例えば、床版のジョイント部を補修（交換）する場合は、ジョイントの周囲のコンクリート硬化体を破砕した後、新たなコンクリートを打設している。

コンクリート構造物の劣化部分を撤去する方法としては、例えば、ブレーカー等を使用してコンクリートに打撃を与えて粉砕する方法がある。しかし、この方法では、コンクリートの打撃音（掘削音）等の騒音が発生する。また、打撃により、損傷部以外の箇所に影響を及ぼす虞もある。そのため、近年では、コンクリート構造物の劣化部分を撤去する方法として、超高圧水を使用するウォータージェット工法が利用されている。

このようなウォータージェットを利用するものとして、例えば特許文献１には、車輪や履帯等の走行機構を備えた走行車両にウォータージェットノズルを設け、走行しながらウォータージェットを噴射させるウォータージェット装置が存在する。

特開２００５－２６２４２０号公報

しかし、特許文献１の発明では、コンクリート床版の斫り作業に伴って生じる排水が作業区画外へ漏れ出さないよう、排水を回収する必要がある。排水を回収する方法としては、土嚢等により排水が作業区画外に流出することを防止した上で、作業工区内の排水を吸引回収する方法がある。しかし、この方法では補修範囲が変わる度に土嚢を設置し直さなければならず、作業時間もかかってしまうといった問題がある。

このような観点から、本発明は、排水が発生するコンクリートの斫り作業において、排水を効率的に処理することができるコンクリート斫り装置及びコンクリート斫り方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明のコンクリート斫り装置は、移動可能な車両と、前記車両に支持されるカバー部材と、前記カバー部材の上部に支持され、斫り対象物に向けて高圧水を噴射するウォータージェット装置と、前記カバー部材に負圧ホースを介して接続され、前記カバー部材と前記斫り対象物とで形成される空間を負圧にする負圧装置とを備えることを特徴とする。

かかるコンクリート斫り装置によれば、カバー部材と斫り対象物とで形成される空間を負圧装置によって負圧に保つことができる。つまり、本発明のコンクリート斫り装置によれば、ウォータージェット装置から斫り対象物に向けて噴射された水の多くが前記空間内に留まるので、排水を効率的に処理することができる。また、車両の移動に伴って、カバー部材とウォータージェット装置が同時に移動するため、作業区画が広範囲である場合でも、効率的に作業を行うことができる。

また、前記コンクリート斫り装置は、前記カバー部材の内空に通じ、排水及びコンクリートの斫り片を吸引する吸引手段を少なくとも一つ備えることが好ましい。

かかるコンクリート斫り装置によれば、コンクリートの斫り作業を行いながら、排水及び斫り片をカバー部材の外部へ排出することができるため、効率的に作業を行うことができる。

また、前記吸引手段の吸入口は、前記斫り対象物の表面よりも高い位置に配置されていることが好ましい。

かかるコンクリート斫り装置によれば、コンクリートを斫った際に形成される凹部から溢れ出した排水のみを吸引することができるため、凹部に排水を貯留した状態でコンクリートを斫ることができる。そのため、コンクリートを斫る際に発生する音を効果的に消音することができる。

また、前記コンクリート斫り装置は、前記負圧装置により吸引されたミスト及び粉塵を前記吸引手段に送る排水返送管を備えることが好ましい。

かかるコンクリート斫り装置によれば、負圧装置によって吸引したミスト及び粉塵を排水返送管を通じて吸引手段へ送ることができるため、負圧装置内に溜まった排水の回収作業を省略あるいは簡略化することができる。

また、前記コンクリート斫り装置は、コンクリートの斫り片を均すプレートを備えることが好ましい。

かかるコンクリート斫り装置によれば、コンクリートの斫り片を平坦に均すことができるので、コンクリートの斫り片が山状に堆積することでカバー部材が傾き、カバー部材と斫り対象物との隙間ができてしまうのを防ぐことができる。

また、前記ウォータージェット装置は、前記カバー部材に支持されたレールと、前記レールに沿って往復移動するノズルと、前記ノズルの折り返し位置を規定するリターン装置とを備えることが好ましい。

かかるコンクリート斫り装置によれば、斫り範囲を調整することができるため、斫り対象物の形状に合わせて効率的に斫ることができる。

また、上記課題を解決する本発明のコンクリート斫り方法は、ウォータージェット工法により、コンクリートを除去するものであって、斫り対象物を囲う作業空間を負圧にした状態で前記斫り対象物に向けて水を噴射する斫り作業を行い、前記斫り作業に伴って生じる排水を、コンクリートの破砕に伴って形成された凹部に貯めつつ、前記凹部から溢れ出た排水を吸引する、コンクリート斫り方法。

本発明に係るコンクリート斫り装置及びコンクリート斫り方法によれば、排水が生じるコンクリート斫り作業において、排水を効率的に処理することができる。

本発明の第一実施形態係るコンクリート斫り装置を示す概略平面図である。 第一実施形態係るコンクリート斫り装置を示す概略側面図である。 第一実施形態係るコンクリート斫り装置を示す概略正面図である。 第一実施形態係るコンクリート斫り装置のノズル構成例を示す図である。 第一実施形態係るコンクリート斫り装置がコンクリートを斫る際の断面図である。 本発明の第二実施形態係るコンクリート斫り装置を示す概略平面図である。

＜第一実施形態＞
まず、本実施形態のコンクリート斫り装置１について図１から図３を参照しながら説明する。図１に示すように、コンクリート斫り装置１は、移動可能な車両１０と、車両１０に支持されるカバー部材２０と、カバー部材２０の上部に支持されるウォータージェット装置３０と、車両１０の後方に載置される負圧装置４０と、を備えている。

コンクリート斫り装置１は、コンクリート床版上を移動して、修復が必要な部位に対してウォータージェット装置３０による斫り作業を行う装置である。ウォータージェット装置３０によるコンクリート斫り作業は、カバー部材２０と斫り対象物とで形成される空間を負圧装置４０により負圧にした状態で行う。こうすることで、ウォータージェット装置３０によって噴射された水の多くがカバー部材２０の内側に留まるので、排水を効率的に処理することができる。

（車両１０）
図２に示すように本実施形態の車両１０は、車両本体１１と、載置台１２と、補助車輪１３とを備えて構成されている。車両本体１１は、モータやエンジンなどの駆動源、履帯や車輪などの走行手段などを備えており、自走可能である。載置台１２は、負圧装置４０を載置するための台座であり、車両本体１１の後方に突出するように形成されている。また、載置台１２の端部には、補助車輪１３が備えられている。なお、載置台１２及び補助車輪１３は、車両本体１１に牽引されるものでもよい。また、負圧装置４０を車両本体１１に直接搭載し、載置台１２を省略してもよい。なお、車両１０は操縦者が乗車することで移動できるようにしてもよいし、遠隔で操作できるようにしてもよい。

（カバー部材２０）
図１に戻って、カバー部材２０について説明する。カバー部材２０は、周壁２０ａと、トップカバー２０ｂとを備えており、平面視長円形を呈する。カバー部材２０の底面は開放されている。図２および図３に示すように、周壁２０ａの下端には、ゴム等のからなる止水板２０ｃが取り付けられている。カバー部材２０の下端（止水板２０ｃ）をコンクリートの斫り対象物に密着させることにより、カバー部材２０と斫り対象物とで密閉空間を作ることができる。そのため、コンクリートに対して噴射した高圧水が周囲に飛散することを防止できる。なお、カバー部材は消音の観点から消音性の高い鉄板等で構成されることが好ましい。さらにカバー部材２０は、負圧ホース２１と、吸引手段２２と、スリット２３と、車輪２４と、残土排出口２５と、支持フレーム２６と、止水部材２７と、を備えて構成される。

負圧ホース２１は、カバー部材２０と、負圧装置４０とを接続する配管やダクト等である。負圧装置４０の吸引により、カバー部材２０の内空の空気は、負圧ホース２１を介して吸引される。その際に空気以外にも、ミストや粉塵等が負圧ホース２１を通って、負圧装置４０へと吸引される。本実施形態では、負圧ホース２１は１本であるが、負圧ホース２１は２本でもよく、例えば車両本体１１の反対側にもう一本設けてもよい。負圧ホース２１の本数が増えることで、さらに強力にカバー部材２０の内部を吸引することができる。

吸引手段２２は、本実施形態ではトップカバー２０ｂに取り付けられている。吸引手段２２は、斫り作業に伴って生じる排水や、コンクリートの斫り片等を吸引可能な管材であり、カバー部材２０の内部に通じている。吸引手段２２は、例えば柔軟性の高いフレキシブル配管からなる。本実施形態では、横長のカバー部材２０に合わせて左右一対の吸引手段２２，２２が配置されている。２本の吸引手段２２，２２は、カバー部材２０の中央部において回収管５０に接続されている。回収管５０は、バキューム車（不図示）等から延設されており、吸引手段２２，２２に接続されている。なお、回収管５０は、排水の吸引に使用する装置（給水ポンプや吸引ブロア等）に接続されていればよく、必ずしもバキューム車に接続されている必要はない。

また、吸引手段２２の吸引口は、斫り対象物の表面よりも高い位置に設定するとよい。具体的には、吸引手段２２の吸引口は、コンクリートの破砕に伴って形成された凹部Ｗ（図５参照）から溢れた出た排水のみを吸引できるような位置に設定することが好ましい。本実施形態では、止水板２０ｃと同じ高さ（より具体的には、止水板２０ｃの下端と上端の間）に吸引手段２２の吸引口を配置している。このような高さ位置に吸引手段２２の吸引口を設定すると、斫り対象物を斫ったときに形成される凹部Ｗから溢れた排水のみを吸引できるようになるので、凹部Ｗに排水を貯めた状態で、斫り作業を行うことができる。こうすることでコンクリートを斫る際に発生する騒音を効果的に軽減することができる。

トップカバー２０ｂには、左右方向に延在する長円形のスリット２３が形成されている。スリット２３は、後述するノズル３１（図２、図３参照）がカバー部材２０の内部に挿入できる大きさに形成されている。また、スリット２３の周縁部には、スリット２３を覆うゴム部材２３ａが取り付けられている。ゴム部材２３ａは、エチレンプロピレンゴム等で形成されており、カバー部材２０内の密閉性を保ちつつノズル３１（図２、図３参照）が左右に移動できるように構成される。ゴム部材２３ａは、ゴムに限定されず、カバー部材２０内の密閉性を確保できるものであればよい。また、カバー部材２０の側面には、支持フレーム２６が配置されている。支持フレーム２６は、カバー部材２０の上部でウォータージェット装置３０を支持する。

また、本実施形態のカバー部材２０の左右それぞれに、車輪２４が二つずつ取り付けられているため、車両１０の移動に伴ってカバー部材２０もスムーズに移動する。また、複数の車輪２４を備えることで、斫り対象物の表面に不陸があったとしてもカバー部材２０を安定して載置することができる。本実施形態では、車輪２４は４本の構成を採用したが、これに限定されるものではない。車輪２４は２本であってもよいし、車輪２４を省略してもよい。

図２に示すように、カバー部材２０は、残土排出口２５を備えている。残土排出口２５は、二つの吸引手段２２の合流地点に設けるとことが好ましい。二つの吸引手段２２の合流地点は、コンクリートの斫り片等の細かい粉塵が蓄積しやすく、合流地点に粉塵が蓄積してしまうと、吸引手段２２による吸引能力が低下してしまう。そこで、二つの吸引手段２２の合流地点に残土排出口２５を設けることで効率よく細かい粉塵等を取り除くことができるため、メンテンナス性を向上することができる。そのため、回収管５０によって接続されているバキューム車等による吸引能力を落とすことなく斫り作業を行うことができる。

図２に示すように止水部材２７は、カバー部材２０の前面に取り付けられる。止水部材２７の幅は、斫り対象物よりも広く設定され、斫った部位を覆うことができる。カバー部材２０が後退すると、徐々に斫った部位がカバー部材２０の前面から露出する。止水部材２７を設けることで、止水部材２７が露出した部位を覆い、排水が漏れ出すのを防止できる。

（ウォータージェット装置３０）
ウォータージェット装置３０は、図３に示すように、ノズル３１と、スイベルユニット３２と、トラバースモーター３３と、レール３４と、リターン装置３５と、を備えて構成される。ウォータージェット装置３０は、高圧水を噴射することでコンクリートを斫る装置であり、支持フレーム２６に支持される。

本実施形態のノズル３１は、後述する二股型（図４参照）を用いて斫り作業を行うが、ウォータージェット工法により斫り作業が可能なノズルであれば、どのようなノズルであってもよい。スイベルユニット３２は、ノズル３１に接続され、水流を回転運動に変換する部材である。スイベルユニット３２を介してノズル３１へと水が供給されることで、高圧水が噴射可能となっている。

図３に示すように、レール３４は、左右の支持フレーム２６，２６に支持されている。すなわち、レール３４は、カバー部材２０に支持されている。ノズル３１とスイベルユニット３２は、トラバースモーター３３によりレール３４に沿って水平方向に往復移動可能となっている。

リターン装置３５は、斫り幅を任意の位置で設定するための部材である。レール３４に沿って水平方向に往復運動するノズル３１およびスイベルユニット３２は、リターン装置３５の位置で停止して、反対方向へと移動する。すなわち、リターン装置３５は、ノズル３１およびスイベルユニット３２の折り返し位置を規定する。そのため、リターン装置３５を任意の位置に調整することで、水平方向の斫り幅を自在に調節することができる。そのため、ウォータージェット装置３０は、レール３４の固定範囲にとらわれず所望の範囲を斫ることができる。

（負圧装置４０）
図２に示すように負圧装置４０は、吸引機４１と、分離槽４２と、排水返送管４３と、負圧エアー掃き出し口４４と、を備える。負圧装置４０は、車両１０の後方に伸びる載置台１２に載置され、カバー部材２０の内部の空気を吸引することで、カバー部材２０の内空を負圧の状態にする。吸引機４１によってカバー部材２０から吸引された空気は、負圧ホース２１を通って、負圧エアー掃き出し口４４から排出される。

本実施形態の吸引機４１は、サイクロン式吸引機である。吸引機４１は、吸引した空気とミストや粉塵等を回転させることで空気とその他のものとに分離することができる。分離された空気は、負圧エアー掃き出し口４４から排出される。その他のミストや粉塵等は分離槽４２に集積される。
なお、カバー部材２０の内空を負圧の状態にする手段は、吸引機４１に限定されるものではない。カバー部材２０の内部の気圧を調整するその他の手段を用いてカバー部材２０の内空を負圧の状態にしてもよい。

分離槽４２は、吸引機４１によって吸引されたミストや粉塵等を一時保管することができる部位である。本実施形態の分離槽４２は、ドラム缶を利用した容器である。なお、分離槽４２は、ドラム缶に限らずどのような容器であってもよい。分離槽４２の下部には、分離槽４２に溜まった排水を吸引手段２２へ送る排水返送管４３が備えられている。排水返送管４３へは分離槽４２内に備えられたフロート式水中ポンプにより逐次圧送されるシステムとなっている。このようにすると、分離槽４２から排水を回収する必要がなく、カバー部材２０内の排水や斫り片を回収する回収管５０一つのみで排水の回収を済ませることができるため、負圧装置４０内に溜まった排水の回収作業を省略あるいは簡略化することができる。
なお、分離槽４２に溜まった斫り片は、作業終了後に分離槽４２から回収すればよいので容易に回収することができる。

負圧エアー掃き出し口４４は、主に吸引した空気を排出するスパイラルダクト等のダクトや配管である。また、負圧エアー掃き出し口４４は、吸引した空気以外にも蒸気を排出することができる。吸引機４１は高温となるため、吸引した一部のミストは蒸発する。そのため、負圧エアー掃き出し口４４から蒸気も排出することが好ましい。蒸気を排出する際には、負圧エアー掃き出し口４４の内部にチャンバ（不図示）等を設けるとよい。チャンバ（不図示）を設けることで、ミストを回収でき、且つ、吸引機４１の音を消音することができる。

（ノズルの構成）
ウォータージェット装置３０は図４に示すように、衝突型ツインノズル方式のノズル３１Ａを備えている。ノズル３１Ａは、回転しながら下方に向けて高圧水を噴射する。ノズル３１Ａは、２本のノズルヘッド３１ａ，３１ｂを備えている。ノズルヘッド３１ａ，３１ｂから噴射された高圧水を斫り対象物の表面下の所定深さで衝突させると、高圧水の勢いを弱めることができるので、それ以深のコンクリートや鉄筋に影響が及び難くなる。

なお、深さの調整が必要ない場合、ノズル３１は、シングルノズル方式でもよい。シングルノズル方式であれば、深さ方向の斫り能力が高く細かい部分の斫り等に用いることもできる。また、シングルと衝突型のツインノズルを両方採用する構成としてもよい。

（コンクリート斫り方法）
図５に示すように、斫り対象物Ｓを斫る際には、斫り対象物Ｓの表面とカバー部材２０とで囲まれた空間を前述の負圧装置４０により負圧にした状態で斫り作業を行う。こうすることで、カバー部材２０内は負圧状態となり、斫り作業で発生した排水を外部に漏れ出さない状態で斫り作業を行うことができる。

ウォータージェット装置３０は、ノズル３１から高圧水を噴射しながらレール３４に沿って左右方向に移動する。ノズル３１から高圧水を噴射すると、斫り対象物Ｓのコンクリートが砕かれて、凹部Ｗが形成される。つまり、ノズル３１の移動に伴って、凹部Ｗが左右方向に広がる。斫る範囲を後方に広げる場合には、車両１０を後退（図１後方向）させた後、再び左右方向にノズル３１を移動させる。

カバー部材２０内の作業空間は負圧に保たれているものの、凹部Ｗから排水が大量に溢れ出してしまうと、カバー部材２０の外部へ水が漏れてしまう恐れがある。しかし、本実施形態では、斫り作業と同時に、吸引手段２２を通じて排水や斫り片を吸引回収するので、カバー部材２０の外部に水が漏れ出ることを抑制することができる。一方で、吸引手段２２の吸引口は、上述のとおり、斫り対象物Ｓの表面よりも僅かに高い位置に設けられているため、凹部Ｗに排水が溜まった状態で斫り作業が行われることになる。凹部Ｗに常に水を貯めながら斫り作業を行うことにより、コンクリートを破砕するときの騒音を軽減することができる。

なお、吸引手段２２は、コンクリートの斫り作業に伴って生じる全ての斫り片を吸引回収してもよいが、作業時間が増加してしまうため一部の斫り片を吸引するようにすることが好ましい。吸引回収しない斫り片は、排水と同様に凹部Ｗに溜めておき、斫り作業終了後にまとめて回収する。

＜第二実施形態＞
次に本願発明の第二実施形態に係る斫り装置について説明する。本実施形態では、カバー部材２０にプレート６０を備える点で第一実施形態と相違する。本実施形態では、第一実施形態と相違する部分について説明する。

図６に示すように、プレート６０は、カバー部材２０の下端に取り付けられている。プレート６０は、例えば鉄板等の平らな板状の部材である。プレート６０は、カバー部材２０の前方へ張り出しているため、ウォータージェット装置３０による斫り作業が行われた領域の上部を通過する。そのため、斫ったコンクリートを平坦に均すことができる。斫ったコンクリートを平坦に均すことで、カバー部材２０前面等が堆積した斫り片に乗り上げて傾いてしまい隙間が生じることを防止し、ひいては、外部に排水が漏れ出すことが防止される。さらに、コンクリートの斫り片を平坦に均すため、斫り作業中に吸引する斫り片を減らすことができる。つまり、斫り片を吸引する時間が短縮化できるため、作業効率を向上させることができる。平坦に均したコンクリートは、第一実施形態と同様に斫り作業終了後にまとめて回収する。

プレート６０は、さらに前部止水部材６１と側部止水部材６２，６３とが取り付けられていることが好ましい。このようにすることで、プレート６０の三辺を止水することができるため、より確実に排水が凹部Ｗ（図５参照）から溢れることを防ぐことができる。また、プレート６０とカバー部材２０との接続部分については、前述の止水部材２７（図２参照）が垂れ下がって取り付けられているため、排水が溢れること防ぐことができる。前部止水部材６１と側部止水部材６２，６３は例えばゴム等によって形成される。なお、前部止水部材６１と側部止水部材６２，６３は排水が凹部Ｗ（図５参照）から溢れるのを防ぐことできればよいので、例えば耐水性や柔軟性の高いシート等を用いてもよい。

以上、本願発明に係る実施形態について説明した。しかし、本発明は前述の実施形態に限らず各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば車両１０は、コンクリート床版を移動できるような構成であればよく特に限定されるものではなく、例えば、履帯を備えた装軌車両のほか、タイヤ車輪を備えた装輪車両を用いてもよい。
また、カバー部材２０の形状は、現地の状況に応じて構成を変更してもよい。例えば、カバー部材２０の形状を平面視矩形状、もしくはその他形状としてもよい。

１ コンクリート斫り装置
１０ 車両
２０ カバー部材
２１ 負圧ホース
２２ 吸引手段
３０ ウォータージェット装置
３１ ノズル
３５ リターン装置
４０ 負圧装置
４３ 排水返送管
６０ プレート

Claims (7)

1. 移動可能な車両と、
   前記車両に支持されるカバー部材と、
   前記カバー部材の上部に支持され、斫り対象物に向けて高圧水を噴射するウォータージェット装置と、
   前記カバー部材に負圧ホースを介して接続され、前記カバー部材と前記斫り対象物とで形成される空間を負圧にする負圧装置とを備えることを特徴とするコンクリート斫り装置。
2. 前記カバー部材の内空に通じ、排水及びコンクリートの斫り片を吸引する吸引手段を少なくとも一つ備えることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート斫り装置。
3. 前記吸引手段の吸入口は、前記斫り対象物の表面よりも高い位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のコンクリート斫り装置。
4. 前記負圧装置により吸引されたミスト及び粉塵を前記吸引手段に送る排水返送管を備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のコンクリート斫り装置。
5. コンクリートの斫り片を均すプレートを備えることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート斫り装置。
6. 前記ウォータージェット装置は、前記カバー部材に支持されたレールと、前記レールに沿って往復移動するノズルと、前記ノズルの折り返し位置を規定するリターン装置とを備えることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート斫り装置。
7. ウォータージェット工法により、コンクリートを除去するものであって、
   斫り対象物を覆う作業空間を負圧にした状態で前記斫り対象物に向けて水を噴射する斫り作業を行い、前記斫り作業に伴って生じる排水を、コンクリートの破砕に伴って形成された凹部に貯めつつ、前記凹部から溢れ出た排水を吸引する、コンクリート斫り方法。

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