JP2881523B2 - 吹付材料および急結剤の圧送量制御方法 - Google Patents

吹付材料および急結剤の圧送量制御方法

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JP2881523B2 JP3343621A JP34362191A JP2881523B2 JP 2881523 B2 JP2881523 B2 JP 2881523B2 JP 3343621 A JP3343621 A JP 3343621A JP 34362191 A JP34362191 A JP 34362191A JP 2881523 B2 JP2881523 B2 JP 2881523B2
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  • On-Site Construction Work That Accompanies The Preparation And Application Of Concrete (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネル内のライニン
グにおける吹付材料の圧送量および急結剤の圧送量の制
御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】トンネルの被覆に際して、NATM(ニ
ュー・オーストリアン・トンネル・メソッド)工法が多
用されている。この場合、コンクリート吹付材料および
急結剤を別々に圧送し、吹付ノズルの手前で吹付材料に
対して急結剤を添加した後、吹付ノズルから対象面に吹
き付けている。
【0003】このNATM工法の改良には著しいものが
あり、たとえばロボット化および大容量化が代表的なも
のである。
【0004】この場合、従来は、吹付材料および急結剤
の吐出量は、予め量を設定した後は、一定に運転してし
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来のよう
に、吹付対象面に対して、予め設定した急結剤の添加率
を一定にしておくと、コンクリート吐出量に対して必
要以上の急結剤が混入され、経済的に割高な吹付とな
る。逆に、急結剤の添加率が過少であると、吹付品質
不良を招くとともに、リバウド量が増加する。急結剤
の添加量が適切でないと、坑内環境の悪化を招く。
【0006】したがって、本発明の課題は、上記問題点
を一挙に解決することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題は、吹付材料を
モーター駆動によりローターを回転させながら圧空路に
乗せて圧送し、その吹付材料に対する急結剤をモーター
駆動によるスクリューフィーダーにより圧送し、それぞ
れの圧送途中で吹付材料に対して急結剤を添加する方法
であって、前記ローターに対してローター回転速度調整
手段を設けローターの回転速度を可変自在とするととも
に、前記ローターの回転速度を検出する回転速度検出器
を設け、その検出回転速度に基づいて、現設定回転速度
または吹付材料の吹付対象部位に応じて変更された設定
回転速度になるように前記ローターの回転速度をロータ
ー回転速度調整手段により調整する一方、前記スクリュ
ーフィーダーに対して回転速度調整手段を設けてスクリ
ューフィーダーの回転速度を可変自在とし、前記ロータ
ーの検出回転速度に対応して、吹付材料に対して所定の
添加量となるように、スクリューフィーダーによる急結
剤の圧送量を調整するようになし、トンネルの側壁およ
び天端部の各吹付対象部位への吹付けに当り、前記トン
ネルの側壁に対しては、相対的に吹付材料の量を多く
し、急結剤の添加量を少なくし、他方で天端部に対して
は相対的に吹付材料の量を少なくし、急結剤の添加量を
多くする吹付条件の下で、各吹付対象部位に応じて吹付
材料の吐出量を選択し、かつそれに応じた急結剤の吐出
量制御を行うことで解決できる。
【0008】
【作用】本発明は、本発明者らによる、吹付材料吐出量
および急結剤吐出量と、リバウンド率および粉塵発生量
との相関分析等を基礎とし、従来法における種々の問題
点の解決を図るとともに、特にトンネルの側壁に対して
は、コンクリート(吹付材料)の量を多くし、急結剤の
添加量を少なくし、他方で天端に対しては、コンクリー
トの量を少なくし、急結剤の量を多くすることが必要で
あるとの、知見を得たことに基づき成されたものであ
る。
【0009】先ず、本発明によれば、現吹付材料の吐出
量を検出するとともに、その吐出量を現設定量または吹
付材料の吹付対象部位に応じて変更された設定量となる
ように制御するので、常に適切な吹付材料量とすること
ができる。すなわち、従来装置の場合には、電圧、油圧
等の変動、機械要素の変動、および配合、水、セメント
比など材料側の変動等の様々な外乱により、吹付材料の
吐出量が刻々と変動するが、ローターの現回転速度を検
出し、この回転数が現設定回転速度になるようにフィー
ドバック制御しているため安定して所定量の吹付材料を
吐出することができる。また、吹付材料の吹付対象部位
に応じて設定回転速度に変更があった場合には、変更さ
れた設定回転速度になるようにローターの回転速度が制
御されるため、吹付部位に応じて常に適切な吹付材料量
とすることができる。しかも、吹付材料の現吐出量、つ
まり吹付材料の吐出量に脈動的変動があれば、その変動
に対応して、また吹付部位に応じた変更があればその変
更に対応して急結剤の添加率をコントロールしているの
で、常に所定の添加率をもって急結剤を添加することが
でき、高品質な吹付を行うことができる。
【0010】以上のように、本発明においては、先ず吹
付材料の吐出量変動を前記フィードバック制御により小
さくして安定的に一定送給できるようにした上で、急結
剤の吐出量を前記吹付材料の吐出量に応じて変動させて
いるため、結果的に急結剤の吐出量に無駄がでないし、
また粉塵発生量も抑えることができる。急結剤は非常に
高価であり、吹付材料全体に対して占める材料費率が3
0〜40%にも昇るため、急結剤の過剰吐出を抑えるこ
とは全体の工費節減にも繋がる。また、仮に吹付材料の
吐出量変動を許容した状態で吹付けを行い、これに急結
剤の吐出量を同調させるような制御の下で吹付けを行っ
た場合には、吹付材料吐出量の大幅な脈動的変動が発生
すると、これに応じて急結剤の吐出量も一時的に急激に
上昇することになるが、急結剤中の有機分が同時にコン
クリート強度を低下させる方向に作用するため、当該吹
付け部位の圧縮強度が小さくなり、ライニングの品質上
好ましくない部分が局部的に形成されることにもなる。
【0011】他方で、本発明においては、トンネルの側
壁および天端部の各吹付対象部位への吹付けに当り、前
記トンネルの側壁に対しては、相対的に吹付材料の量を
多くし、急結剤の添加量を少なくし、他方で天端部に対
しては相対的に吹付材料の量を少なくし、急結剤の添加
量を多くする吹付条件の下で、各吹付対象部位に応じて
吹付材料の吐出量を選択し、かつそれに応じた急結剤の
吐出量制御を行っている。
【0012】トンネルライニングにおいて、リバウンド
量および発生粉塵量を少なく、かつ均質に高品位のライ
ニングを行うためには、エア圧力を一定とし、壁面に対
する吹付材料の衝突エネルギーを常に一定に保つように
することが重要となる。そのため、吹付け面とノズルと
の距離を常に一定距離に保つこと、および吹付け面に対
する投射角度を常に90度にすることを基本としなが
ら、ノズルマンにより吹付けが行われている。
【0013】しかしながら、側壁部および天端部の各部
位に付着した吹付材料に対しては、側壁部では自重が剪
断力として働くのに対して、天端部では自重が引張力と
して作用すること、および天端に対する吹付けは重力方
向に逆らっての吹付けとなりため衝突エネルギーが弱ま
ることなどの理由により、リバウンド率の比較では天端
部の方が側壁部よりも多くなるのが実情である。
【0014】したがって、従来は天端部分に対する吹付
けに当たっては、側壁部分よりも急結剤添加量を多くし
て剥落、リバウンドの改善を図っているが、側壁部より
も吹付材料の歩留りが悪い点は依然として改善されてい
ない。
【0015】そこで、本発明においては、前述のように
急結剤吐出量の増減のみに頼らず、吹付材料側も増減さ
せることにより、吹付け対象部位に応じた吹付けを行
う。リバウンド率の高い天端部だからと言って、急結剤
の添加率そのものを高くすることのみにより対処するこ
とは、前述したようにライニングの強度品質上および粉
塵対策上好ましくはないが、本願発明に従って、側壁部
および天端部のそれぞれを従来程度の急結剤添加率に設
定した上で、相対的に吹付材料側の吐出量をも変化させ
たながら吹付材料と急結剤との比率を決定すること、具
体的にはトンネルの天端に対しては相対的に側壁部より
も吹付材料の量を少なく設定することにより、上記重力
作用による剥落を防止し、衝突エネルギー低下を補完す
ることができ、結果的にリバウンド率や粉塵発生状況の
改善を図ることができる。
【0016】
【実施例】次に図面に示す実施例により、本発明を具体
的に説明する。図1は吹付設備の全体正面図、図2はそ
の平面図、図3は右側面図である。また、図4は吹付材
料の圧送機、図5はその要部拡大断面図である。図6は
急結剤の圧送機の平面図、図7はその正面図である。
【0017】図1〜図3を参照すると、走行可能な吹付
台車1には、運転台2、吹付用チャージングケージ3、
吹付ノズル4が設けられている。吹付ノズル4は昇降ガ
イド5に沿って昇降自在、かつ前後進および伏仰自在と
されているとともに、トンネル方向周りに回転自在とさ
れ、かつ先端で首振り自在とされている。これらの動作
はシリンダーにより行われる。
【0018】他方、吹付台車1上に急結剤の圧送装置1
0が、背部の地上部に吹付材料のローター式吹付材料圧
送装置20が設けられている。
【0019】このローター式吹付材料圧送装置20は、
図4および図5に示すように、モーター21の出力をベ
ルト車22A、22B間に巻き掛けた伝動ベルト23に
より減速機24に伝達し、その出力にてローター25を
回転させ、ホッパー26に投入された吹付材料Mを、圧
空路27に乗せて吹付ノズル4に向かって圧送するよう
になっている。本発明では、ローター25の回転数を検
出することにより、吹付材料Mの圧送量を検知するよう
にしてある。実験によれば、ローター25の回転数と吹
付材料Mの圧送量とは比例していることが判明した。
【0020】この検出手段として、ベルト車22Bと一
体に周方向に複数の磁性材料からなる回転速度指示爪2
8を設け、その回転軌跡の周囲位置に回転速度検出用電
磁石からなる回転速度検出器29を配設することにより
構成してある。かくして、回転速度指示爪28が回転速
度検出器29の磁界を切る速度に基づいてローター25
の回転速度を検出することができる。
【0021】一方、吹付材料Mの吐出量を調節するため
に、ベルト車22Aを分割し、その外側コーンに一体に
チェーン車30付回転軸31を設け、正逆転モーター3
2の出力を減速機33、チェーン34を介して前記回転
軸31に伝達し、外側コーンと内側コーンとの離間距離
を調整することにより、ベルト23の位置を調節し、も
ってベルト車22A、22B間距離を変更することによ
り、ローター25の回転速度を制御するようにしてあ
る。
【0022】かくして、図8に示すように、吹付材料M
の設定量を変化させる場合には、変更された吹付材料M
の設定吐出量が、たとえばリモートコントローラー40
から回転数変換器51を介して演算制御装置50に対し
て与えられ、モーター21の回転数が設定される。しか
るに、前述のように、ローター25の回転数が検出さ
れ、このローター25の現回転数と変更された設定吐出
量に対応する回転数と比較器52により比較され、その
偏差を、モーター32の正逆転を含むローター回転速度
調整手段41を介して修正し、常に設定吐出量となるよ
うに制御される。
【0023】前記のローター25の回転数は、吹付材料
Mの現吐出量の指標である。これを添加率演算器53に
取り込み、ここにおいて設定された急結剤の添加率とな
るように、急結剤の圧送装置10の駆動モーター11の
回転数をインバーター12を介して調節する。具体的に
は、図6および図7に示すように、インバーター12の
電圧を変化させ、駆動モーター11およびスクリューフ
ィーダー13の回転数を変化させて、急結剤タンク14
からの切り出し量を調整する。その結果、設定された急
結剤の添加率をもって、急結剤Sが吹付ノズル4に対し
て圧送され、そのノズル4の手前で前記の吐出量が調整
された吹付材料Mに対して添加され、対象面に対して吹
き付けが行われる。
【0024】ここで、前述のように、トンネルの側壁に
対しては、コンクリート(吹付材料)の量を多くし、急
結剤の添加量を少なくし、他方で天端に対しては、コン
クリートの量を少なくし、急結剤の量を多くする制御が
なされる。
【0025】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、対象面の
個所に応じて最適な吹付材料の吐出量を選択でき、かつ
それに応じて適切な添加率をもって急結剤を添加でき
る。したがって、高品質な吹付が可能となり、リバウド
ロスおよび粉塵発生量が少ない吹付を行うことができ
る。さらに、経済的な吹付が可能となるなどの利点がも
たらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】吹付設備全体の正面図である。
【図2】その平面図である。
【図3】右側面図である。
【図4】吹付材料の圧送装置の正面図である。
【図5】その要部拡大断面図である。
【図6】急結剤の圧送機の平面図である。
【図7】その正面図である。
【図8】本発明の制御系統のブロック図である。
【符号の説明】
1…吹付台車、4…吹付ノズル、10…急結剤圧送装
置、11…駆動モーター、12…インバーター、13…
スクリューフィーダー、20…吹付材料圧送装置、21
…モーター、24…減速機、29…回転速度検出器、3
2…正逆転モーター、41…ローター回転速度調整手
段、50…演算制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 睦彦 東京都中央区日本橋本町4ー12ー20 佐 藤工業株式会社内 (72)発明者 石田 義昭 東京都中央区日本橋本町4ー12ー20 佐 藤工業株式会社内 (72)発明者 佐川 順一 東京都中央区日本橋本町4ー12ー20 佐 藤工業株式会社内 (72)発明者 渡辺 進 名古屋市中区丸の内3ー21ー25 佐藤工 業株式会社名古屋支店内 (72)発明者 上田 敏行 名古屋市中区丸の内3ー21ー25 佐藤工 業株式会社名古屋支店内 (72)発明者 藤谷 三千男 広島市中区大手町1ー1ー23 佐藤工業 株式会社中国支店内 (72)発明者 山崎 俊明 広島市中区大手町1ー1ー23 佐藤工業 株式会社中国支店内 (72)発明者 柏 忠信 東京都中央区銀座6丁目8番7号 富士 物産株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−29576(JP,A) 特開 昭62−280495(JP,A) 特開 昭62−53758(JP,A) 実開 昭57−199664(JP,U) 実公 昭60−7810(JP,Y2)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吹付材料をモーター駆動によりローターを
    回転させながら圧空路に乗せて圧送し、その吹付材料に
    対する急結剤をモーター駆動によるスクリューフィーダ
    ーにより圧送し、それぞれの圧送途中で吹付材料に対し
    て急結剤を添加する方法であって、 前記ローターに対してローター回転速度調整手段を設け
    ローターの回転速度を可変自在とするとともに、前記ロ
    ーターの回転速度を検出する回転速度検出器を設け、そ
    の検出回転速度に基づいて、現設定回転速度または吹付
    材料の吹付対象部位に応じて変更された設定回転速度に
    なるように前記ローターの回転速度をローター回転速度
    調整手段により調整する一方、 前記スクリューフィーダーに対して回転速度調整手段を
    設けてスクリューフィーダーの回転速度を可変自在と
    し、前記ローターの検出回転速度に対応して、吹付材料
    に対して所定の添加量となるように、スクリューフィー
    ダーによる急結剤の圧送量を調整するようになし、 トンネルの側壁および天端部の各吹付対象部位への吹付
    けに当り、前記トンネルの側壁に対しては、相対的に吹
    付材料の量を多くし、急結剤の添加量を少なくし、他方
    で天端部に対しては相対的に吹付材料の量を少なくし、
    急結剤の添加量を多くする吹付条件の下で、各吹付対象
    部位に応じて吹付材料の吐出量を選択し、かつそれに応
    じた急結剤の吐出量制御を行うことを特徴とする吹付材
    料および急結剤の圧送量制御方法。
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KR101404003B1 (ko) * 2013-12-09 2014-06-10 주식회사 유니온 정압자주식 건조압축공기 공급장치와 자가전력을 가진 급결제 공급시스템

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