JP4336174B2

JP4336174B2 - 吹き付け材回収マシン、及びトンネル補修方法

Info

Publication number: JP4336174B2
Application number: JP2003335734A
Authority: JP
Inventors: 降矢良男; 豊田旬; 寺山拓也; 前田暁; 中島明
Original assignee: Furukawa Co Ltd; Tokyu Construction Co Ltd
Current assignee: Furukawa Co Ltd; Tokyu Construction Co Ltd
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: JP2005098039A

Description

本発明は、例えばトンネル内にセメント系材料などの吹付け材を吹付ける吹付けマシンに同伴してトンネル内空面に吹付けられた吹付け材が反射又は落下してきた際に吹付け材を回収するための吹付け材回収マシン及びこれを使用したトンネル補修方法に関するものである。

近時、道路トンネルや鉄道トンネル、各種インフラ施設用トンネルなどの老朽化に伴い、劣化箇所の補修施工が盛んにおこなわれている。
トンネルの補修方法としてはその劣化の程度や施工条件などに応じて、覆工の内巻きや巻き替えをおこなったりセメント系材料の吹付けをおこなうなど多岐にわたっている。建築限界まで余裕がある場合、劣化補修に加えて耐震性能を向上させる場合は鋼製支保工と鉄筋コンクリートを併用した二次覆工がおこなわれ、劣化補修を主な目的としている場合にはプラスチック製シートの敷設やセメント系材料（各種のモルタルなど）吹付けなどがおこなわれるのが一般的である。

セメント系材料の吹付け施工においては、その方法によって大きく二つに大別できる。その一つは、トンネルの坑口外に備えた材料プラントに連通した圧送管にセメント系材料をポンプ圧送させ、人力にて吹付け施工する方法である。他の一つは、自走式でコンプレッサを搭載した吹付けマシンを使用して吹付け施工をする方法である。ここで、吹付けマシンａは、中折れ式のアームｂの先端にセメント系材料吐出用ホースｃを備えたマシンであり、トンネル内径に応じて吹付けマシンａを選定することにより、足場などを必要とすることなく短時間で吹付け施工を実現することができる（図７参照）。ただし、トンネルｆ内空面に吹付けた吹付け材ｄの一部が反射したり硬化を待たずに自由落下してくるため、トンネル軌道面上にはシートｅ養生をおこなう必要がある。

また、鉄道トンネルの補修施工においては、き電停止後に営業線のレール上をモーターカーで牽引されたコンクリートプラント台車、コンクリート材料運搬台車、コンクリート吹付けマシン、ケーブルドラム台車などから編成される編成車輌を利用して吹付け施工をおこなっている例もある。
登録実用新案第３０１７５２５号公報

前記した従来のセメント系材料の吹付け方法や吹付けマシンにあっては、次のような問題点がある。
＜１＞トンネルの坑口外に備えた材料プラントに連通した圧送管にセメント系材料をポンプ圧送する方法では、坑口からのポンプ圧送距離が長くなるとポンプの圧送性能の限界から圧送が不可能となり得る。
＜２＞トンネルの坑口外に備えた材料プラントに連通した圧送管にセメント系材料をポンプ圧送する方法では、ポンプ圧送中に材料分離が生じ得る。
＜３＞ポンプ圧送する方法、吹付けマシンを使用する方法ともにトンネル内空面に吹付けた吹付け材の一部が反射したり硬化を待たずに自由落下してくるため、トンネル軌道面上にはその都度シート養生等をする必要がある。

上記のような課題を解決するために、少なくともコンクリートプラント台車とコンクリート材料台車を有する工事車輌群の一つとして配置された架構台車と、吹付け材を吐出可能なノズルを備え、かつ、前記架構台車上に搭載して該架構台車の延伸方向に移動可能な吹付け機を備えて構成してなる吹付けマシンに同伴する吹き付け材回収マシンであって、前記吹付けマシンからの吹付け材の吐出時に該吹付けマシンに同伴する走行台車と、前記走行台車に係止可能で該走行台車の側方に羽状に設けた板材を備えて構成してなる吹付け材回収マシンとからなり、吹付け対象部に吹付けられた前記吹付け材のうち反射又は落下してきた該吹付け材を前記走行台車及び前記板材にて回収可能としたことを特徴とする、吹き付け材回収マシンを提供する。
また、前記吹付け機は、前記架構台車上を移動可能な移動台車と、該移動台車に備えた回転軸を中心として所定角度範囲を回転可能な回転ブームと、該回転ブームから該回転ブームの延伸方向に伸縮可能な伸縮ブームと、該伸縮ブームの先端に備えた回転軸を中心として回転可能であって且つ伸縮可能な先端ブームとを備えてなり、前記先端ブームは、その端部に設けたノズルから吹付け材を吐出可能に構成してなり、前記吹付け材の吹付け可能延長範囲は、前記移動台車が移動可能範囲内にあって且つ前記伸縮ブームおよび前記先端ブームを縮めた状態から、前記移動台車が移動可能範囲の最前端にあって且つ前記伸縮ブームおよび前記先端ブームを伸ばした状態までとすることもできる。

また、前記吹き付け材回収マシンを使用するトンネルの補修方法であって、前記吹付けマシンによる吹付け材の吹き付け時に、前記走行台車を吹き付け対象部の下方に設置し、走行台車の側方に板材を係止し、吹付け対象部に吹付けられた前記吹付け材のうち反射又は落下してきた該吹付け材を前記走行台車及び前記板材にて回収することを特徴とするトンネルの補修方法を提供する。

本発明は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞セメント系材料の材料分離の可能性も極めて低く、且つトンネル延長が長くなっても簡易で品質のよいセメント系材料の吹付けが可能となる。
＜２＞従来の吹付けマシンに比べて、一度におこなえる吹付け延長範囲が長いため効率的な吹付け作業が実現でき、特に作業時間に制約がある補修工事に最適である。特に、長大な工事車輌群の一構成として本発明の吹付けマシンを使用する場合は、移動台車の移動と伸縮ブーム及び先端ブームの伸長とからなるロングスライドによって、施工の自由度が増加し、施工性の向上につながる。
＜３＞吹付けマシンを構成する架構台車において、吹付け機構のあるブームを備えた移動台車の走行レールをトンネル内空中心近傍又は低位に設けた底版上に備えることにより、吹付け延長範囲を広範囲とすることが可能となる。
＜４＞吹付けマシンに吹付け材回収マシンを同伴させることによって、トンネル内にシート養生等をおこなう必要がなくなり、作業効率の向上につながる。

＜１＞吹付けマシンの構成
本発明の吹付けマシン１は、例えばトンネル６１内空面に吹付け材５を吹付けて補修をおこなう工事などに使用する車輌である。吹付け材５としてはセメント系材料（例えばモルタル）などが一般的である。吹付けマシン１の用途は、トンネル補修の他、流体（例えば水など）を噴射して流体の散布作業や清掃業務をおこなうなど多様である。
吹付けマシン１は、走行可能な架構台車２と、架構台車２上に搭載して架構台車２の延伸方向に移動可能な吹付け機３とから構成される（図１参照）。営業線鉄道トンネルの補修工事においては、軌道７を利用して架構台車２を走行させるのが好ましい。なお、営業線鉄道トンネルの補修工事については、後述する各種台車から編成される編成車輌を構成して補修工事をおこなうことができる。

架構台車２は、例えば、底版２２と上床版２３、縦材２４などから構成でき、底版２２上にレール２１を備えて吹付け機３を移動可能に設置する。

吹付け機３は、架構台車２上を移動可能な移動台車３１と、移動台車３１に備えた回転軸３１１，３１２を中心として所定角度範囲を回転可能な回転ブーム３２と、回転ブーム３２から回転ブーム３２の延伸方向に伸縮可能な伸縮ブーム３３と、伸縮ブーム３３の先端に備え伸縮可能な先端ブーム３４とから構成できる。
よって、一度停止した吹付けマシン１の吹付け延長範囲は、移動台車３１の移動範囲と伸縮ブーム３３の伸縮範囲と先端ブーム３４の伸縮範囲を組合せた範囲内をカバーできる（図２参照）。移動台車３１の移動範囲としては、例えば、１．５ｍ〜２ｍ程度に設定できる。

回転ブーム３２は、移動台車３１に備えた回転軸３１１を中心として上下方向の所定角度範囲を回転することができる。さらに、回転軸３１２を中心として水平方向の所定角度範囲を回転することもできる。所定角度範囲は、施工対象のトンネル内径や使用する架構台車２の形状寸法、吹付け材５の噴射性能などにより決定される。所定角度範囲としては、例えば上下方向に夫々３０度の範囲で、水平方向に左右夫々２０度の範囲を設定することができる。

伸縮ブーム３３は、回転ブーム３２内にスライド可能に設置して、回転ブーム３２から伸縮することによって吹付け延長範囲を広げるために設けたブームである。伸縮ブーム３３の伸縮量は、例えば１．５ｍ程度に設定することができる。

先端ブーム３４は、伸縮ブーム３３の先端に備えた回転軸３３１まわりに回転可能に設けるとともに、伸縮可能な構造とすることができる。回転軸３３１を中心に先端ブーム３４（及び先端ブーム３４の先端に備えたノズル３５）が回転することによって、トンネル６１の内空面を３６０度にわたり吹付け施工することが可能となる（図３参照）。また、先端ブーム３４を伸縮可能な構造とすることによって吹付け延長範囲を広げることが可能となり、例えば２ｍ程度伸縮可能な構造とすることができる。

＜２＞吹付けマシンの作用
吹付けマシン１は、移動台車３１の移動範囲と伸縮ブーム３３の伸縮範囲と先端ブーム３４の伸縮範囲を組合せた延長範囲内を一気に吹付け施工することができる。ここで、延長範囲とは、トンネル軸方向の延長をいう。すなわち、移動台車３１が移動可能範囲（例えば、レール２１の最後端から最前端２１１までの範囲）であって且つ伸縮ブーム３３及び先端ブーム３４を縮めた状態から、移動台車３１が最前端２１１にあって且つ伸縮ブーム３３及び先端ブーム３４を伸ばしきった状態までの延長範囲である。
上記するように、移動台車３１の移動範囲を１．５ｍ〜２ｍ程度、伸縮ブーム３３の伸縮量を１．５ｍ程度、先端ブーム３４の伸縮量を２ｍ程度とした場合、一旦吹付けマシン１を停止させた状態で５〜６ｍ程度の延長範囲を一気に吹付け施工することが可能となる。

また、移動台車３１を架構台車２の底版２２上に搭載することにより、一度に吹付け施工できる延長範囲を広げることが可能となる。すなわち、移動台車３１を例えば架構台車２の上床版２３上に搭載してしまうと、トンネル６１の内空下方を吹付け施工する場合に、回転ブーム３２と上床版２３の干渉を避けるため移動台車３１を上床版２３の最前端まで移動させた状態にする必要が生じてくる。このため、移動台車３１が架構台車２に設けたレール２１の任意地点にある状態で吹付け施工をすることができなくなり、吹付け施工延長範囲を狭めてしまう結果となる。
そこで、底版２４の高さを所定高さに設定して（例えば、トンネル内空中心近傍）架構台車２を構成することにより、移動台車３１が架構台車２に設けたレール２１の任意地点にある状態でもトンネル６１内空面の吹付けをおこなうことが可能となる。尤も、移動台車３１を底版２４と上床版２３の間に収納させる関係上、底版２４のレベルはトンネル内空中心レベルよりも下方に設定されるのが一般的である。

＜３＞吹付け材回収マシン
吹付け材回収マシン４は走行台車４１と走行台車４１に係止可能で走行台車４１の側方に羽状に設けた板材４２，４２から構成される（図４，５参照）。吹付け材回収マシン４の延長長さを例えば吹付け延長範囲程度に設定すれば、吹付けマシン１及び吹付け材回収マシン４を一度停止させた状態で一気に延長範囲の吹付けと落下してきた吹付け材５の回収が可能となる。
吹付けマシン１によるセメント系材料の吹付け時に、吹付けマシン１に同伴した走行台車４１を吹付け対象部６の下方に設置し、走行台車４１の側方（左右両側）に板材４２，４２を係止させる。板材４２の一端は走行台車４１に、他端は例えばトンネル６１内空面に係止させるのがよい。
板材４２は、例えば合板にて製作できる。

板材４２の係止状態の安定性を確保するために走行台車４１の側面下方に支持された板材支持材４３を設けるのが好ましい。かかる板材支持材４３は木製または鋼製の板状材料であってもよく、また複数の棒材であってもよい。

営業線鉄道トンネルの補修工事においては、上記する吹付けマシン１と同様に軌道７を利用して走行台車２を走行させるのが好ましい。

なお、吹付け材回収マシン４は、走行台車４１から鋼製の板材４２，４２が羽状に両側部に自動的に開く構成とすることもできる。かかる構成の場合、吹付け材回収マシン４を使用しない時は板材４２，４２を走行台車４１内に重ねて収納させておくのが好ましい。

以下、図６を参照しながら、本発明の吹付けマシン１及び吹付け材回収マシン４の実施例について説明する。

図６には、営業線鉄道トンネルの補修工事に際し、各種の台車を編成してなる工事車輌群の概要を示している。
営業線鉄道トンネルにおける補修工事は、作業時間がき電停止から始発電車の運行開始までの短時間内（３〜４時間）におこなう必要がある。そこで、吹付け材５の吹付け作業においては、吹付け材５の製造から最終の吹付け作業および吹付け材５の回収作業に至るまで工事車輌群による流れ作業方式を採用するのが好ましい。すなわち、トンネル進行方向前方から順に、高所作業車８１、吹付け材回収マシン４、吹付けマシン１、コンプレッサー台車８２、牽引用のモーターカー８３，８３、コンクリート混練用のコンクリートモービル台車８４、骨材投入台車８５、砕石供給台車８６、砂供給台車８７，８７、セメント供給台車８８、ケーブルドラム台車８９などから編成される。

トンネル６１の吹付け方法は、トンネル６１の左右の下半部を吹付け施工し、その後上半部の吹付け施工に移行する。セメント系材料に急結剤を添加することで短時間（５〜１０分程度）にて所要の強度を発現できるため、下半部の施工後すぐに上半部の施工に移行可能となる。

本実施例のような工事車輌群を構成することにより、短時間で効率的な吹付け施工を実現できるものの、一端編成車輌を停止させた場合には出来る限りすべての車輌を同位置に停止させた状態でより延長範囲の長い吹付け施工をおこなうのが好ましい。したがって、本発明の吹付けマシン１を適用することにより、比較的長い延長範囲を一気に吹付け施工することが可能となる。さらに、吹付け材回収マシン４を使用することによりシートの養生および回収等の手間を省くことができる。

本発明の吹付けマシンであって、移動台車が移動可能範囲内にあって伸縮ブームおよび先端ブームを縮めた状態で吹付け施工をしている状況を説明した側面図。移動台車が移動可能範囲の最前端にあって伸縮ブームおよび先端ブームを伸ばした状態で吹付け施工をしている状況を説明した側面図。吹付けマシンが吹付け施工をしている状況を説明した正面図。吹付けマシンで吹付けた吹付け材のうち反射又は落下してきた吹付け材を吹付け材回収マシンで回収している状況を説明した側面図。反射又は落下してきた吹付け材を吹付け材回収マシンで回収している状況を説明した正面図。実施例の工事車輌群を示した側面図。従来の吹付けマシンを示した斜視図。

符号の説明

１・・・吹付けマシン
２・・・架構台車
３・・・吹付け機
３１・・移動台車
３２・・回転ブーム
３３・・伸縮ブーム
３４・・先端ブーム
３５・・ノズル
３１１・回転軸
３３１・回転軸
４・・・吹付け材回収マシン
４１・・走行台車
４２・・板材
５・・・吹付け材
６・・・吹付け対象部

Claims

少なくともコンクリートプラント台車とコンクリート材料台車を有する工事車輌群の一つとして配置された架構台車と、吹付け材を吐出可能なノズルを備え、かつ、前記架構台車上に搭載して該架構台車の延伸方向に移動可能な吹付け機を備えて構成してなる吹付けマシンに同伴する吹き付け材回収マシンであって、
前記吹付けマシンからの吹付け材の吐出時に該吹付けマシンに同伴する走行台車と、
前記走行台車に係止可能で該走行台車の側方に羽状に設けた板材を備えて構成してなる吹付け材回収マシンとからなり、
吹付け対象部に吹付けられた前記吹付け材のうち反射又は落下してきた該吹付け材を前記走行台車及び前記板材にて回収可能としたことを特徴とする、
吹き付け材回収マシン。
前記吹付け機は、前記架構台車上を移動可能な移動台車と、該移動台車に備えた回転軸を中心として所定角度範囲を回転可能な回転ブームと、該回転ブームから該回転ブームの延伸方向に伸縮可能な伸縮ブームと、該伸縮ブームの先端に備えた回転軸を中心として回転可能であって且つ伸縮可能な先端ブームとを備えてなり、
前記先端ブームは、その端部に設けたノズルから吹付け材を吐出可能に構成してなり、
前記吹付け材の吹付け可能延長範囲は、前記移動台車が移動可能範囲内にあって且つ前記伸縮ブームおよび前記先端ブームを縮めた状態から、前記移動台車が移動可能範囲の最前端にあって且つ前記伸縮ブームおよび前記先端ブームを伸ばした状態までとすることを特徴とする前記請求項１に記載の吹き付け材回収マシン。
前記請求項１又は請求項２に記載の吹き付け材回収マシンを使用するトンネルの補修方法であって、
前記吹付けマシンによる吹付け材の吹き付け時に、前記走行台車を吹き付け対象部の下方に設置し、
走行台車の側方に板材を係止し、
吹付け対象部に吹付けられた前記吹付け材のうち反射又は落下してきた該吹付け材を前記走行台車及び前記板材にて回収することを特徴とする、
トンネルの補修方法。