JP5479143B2 - トンネル覆工コンクリートへの養生剤吹き付け装置及び吹き付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、覆工・養生作業に用いられる作業機械に適切に組み込みかつ養生作業手順に的確に組み入れて養生剤の吹き付けを行うことができ、従来に比して工期を短縮化し得ると共に、覆工コンクリートの急激な温度変化や乾燥・収縮も効果的に抑制し得るトンネル覆工コンクリートへの養生剤吹き付け装置及び吹き付け方法に関する。

トンネル内壁に形成した覆工コンクリートを養生する技術として、特許文献１及び特許文献２が知られている。養生用バルーンに関する特許文献１の「覆工コンクリートの養生方法及び養生バルーン」は、脱型後の覆工コンクリートに対する養生方法であって、流体の供給によりバルーンを覆工コンクリート１面に沿ってアーチ状に膨らませて、そのアーチ状に膨らんだバルーンの外周面を覆工コンクリート１面に対しほぼ一様に密着させた状態に保持する。このように、アーチ状に膨らんだバルーンの外周面を覆工コンクリート１面に対しほぼ一様に密着させた状態に保持することで、脱型後の覆工コンクリートが、外気に晒されることで急激な温度変化の影響を受けたり、乾燥収縮に起因するクラックを生じることを防止するための養生が良好に行える。そして、覆工コンクリート１面に沿ってアーチ状に膨らむバルーンによる簡易な養生設備を用いればよいので、管理・移動も容易でコストも低減できる。

覆工コンクリートに養生剤を吹き付ける特許文献２の「アーチコンクリートの養生方法及び養生剤吹き付け装置」は、セントルに装備した吹き付け装置からアーチコンクリート内面に養生剤を吹き付けて付着させ養生剤が滴下しないようにし、養生剤でアーチコンクリート内面側の乾燥を抑制してアーチコンクリートを効率良く養生するようにした。上方開口樋状のガイドをアーチコンクリート打設用セントルの後端側又は後端部よりも後方突出位置に設けて配置した。この場合、上方開口部をアーチコンクリートに向けて配置して、複数のノズルが設けられた吹き付け管又はホースを配置して、そのノズルから養生剤を噴出すると養生剤がアーチコンクリート内面に吹き付けられて付着する。

特開２００５−０９０１４６号公報 特開２００９−０５２２６９号公報

特許文献２では、セントルに吹き付け装置を装備するようにしている。セントルでは、所定位置の覆工コンクリートの打設完了から、次の位置での覆工コンクリートの打設準備までの間に、妻枠の解体と型枠の脱型、次の位置への走行移動、型枠のケレンと清掃、セントルの位置調整、並びに型枠や妻枠の組立など、コンクリート打設作業の他にも、各種の作業を順番に行う必要があって、これら一連の作業に、相当に長いサイクルタイムを要している。

このようなセントルに吹き付け装置を装備し、セントルの移動を利用して覆工コンクリートに養生剤を吹き付ける場合、セントルは、通常の移動速度よりも遅い、養生剤の吹き付けに適した移動速度で移動させる必要があって、次の位置までの移動に、これまで以上の時間がかかってしまう。

そもそも、相当に長いサイクルタイムを要しているセントルでの作業に対し、養生剤の吹き付けに必要な長い移動時間を追加して組み入れることは、セントルの作業サイクルタイムをさらに長引かせることとなり、結果的に、覆工作業全体を長期化させてしまうという課題があった。

また、特許文献１では、スライドセントルの後方で、バルーンを盛り替えて前進させるようにしている。具体的には、スライドセントルを次区画へ移動し、この移動により、スライドセントルと既設のバルーンとの間に、形成したばかりの覆工コンクリートを露出させる。その後、バルーンの盛り替え操作を行い、盛り替えたバルーンによって覆工コンクリートを養生する。

このような方法では、覆工コンクリートの露出から養生まで、バルーンの盛り替え操作の完了を待たなければならず、その期間中、覆工コンクリートは露出されたままの状態が続き、乾燥・収縮の進行を適切に抑制することができないという課題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、覆工・養生作業に用いられる作業機械に適切に組み込みかつ養生作業手順に的確に組み入れて養生剤の吹き付けを行うことができ、従来に比して工期を短縮化し得ると共に、覆工コンクリートの乾燥・収縮も効果的に抑制し得るトンネル覆工コンクリートへの養生剤吹き付け装置及び吹き付け方法を提供することを目的とする。

本発明にかかるトンネル覆工コンクリートへの養生剤吹き付け装置は、走行・停止を繰り返して順次前進する覆工作業台車が停止中にトンネル内壁に形成した覆工コンクリートに養生剤を吹き付けるための装置であって、上記覆工作業台車が新たに覆工コンクリートを形成するための作業段階で前進走行し、停止している該覆工作業台車の後方で停止して、停止中に既設の覆工コンクリートを養生する養生作業台車と、該養生作業台車に搭載され、養生剤を供給する供給手段と、前記養生作業台車に搭載され、前進方向前端部から後方へ向かって、当該養生作業台車から既設の覆工コンクリートに向かって膨縮可能に膨張する養生用バルーンと、上記養生作業台車の前進方向前端部に設けられると共に上記供給手段と接続され、該養生作業台車の走行開始から走行停止までの期間に、当該養生作業台車と上記覆工作業台車との間に位置する既設の覆工コンクリートに養生剤を吹き付ける吹き付けノズルとを備え、前記吹き付けノズルの養生剤吹き付け方向が、前進方向前方の既設の覆工コンクリートへ養生剤を吹き付けるために、上記養生用バルーンの内側位置から斜め前方に向けて設定されることを特徴とする。

前記吹き付けノズルは、前記トンネル内壁の横断面に沿って、間隔を隔てて複数配列されることを特徴とする。

本発明にかかるトンネル覆工コンクリートへの養生剤吹き付け方法は、上記トンネル覆工コンクリートへの養生剤吹き付け装置を用いてトンネル覆工コンクリートに養生剤を吹き付ける方法であって、前記養生作業台車には、前進方向前端部から後方へ向かって、当該養生作業台車から既設の覆工コンクリートに向かって膨縮可能に膨張する前記養生用バルーンを搭載しておき、上記養生作業台車の走行開始から走行停止までの期間に、当該養生作業台車と前記覆工作業台車との間に位置する既設の覆工コンクリートに前記吹き付けノズルで養生剤を吹き付け、次いで、上記養生作業台車が走行停止して上記吹き付けノズルによる養生剤の吹き付けが完了した後に、養生剤を吹き付けた既設の覆工コンクリートに向かって上記養生用バルーンを膨張させることを特徴とする。

本発明にかかるトンネル覆工コンクリートへの養生剤吹き付け装置及び吹き付け方法にあっては、覆工・養生作業に用いられる作業機械に適切に組み込みかつ養生作業手順に的確に組み入れて養生剤の吹き付けを行うことができ、従来に比して工期を短縮化できると共に、覆工コンクリートの乾燥・収縮も効果的に抑制することができる。

本発明に係るトンネル覆工コンクリートへの養生剤吹き付け装置及び吹き付け方法の好適な一実施形態を説明するトンネルの側断面図である。 図１に示したトンネル覆工コンクリートへの養生剤吹き付け装置の正面図である。 図１のトンネル覆工コンクリートへの養生剤吹き付け装置による養生剤の吹き付け状態を示す要部拡大正面図である。 図１のトンネル覆工コンクリートへの養生剤吹き付け装置による養生剤の吹き付け状態を示す要部拡大側面図である。

以下に、本発明にかかるトンネル覆工コンクリートへの養生剤吹き付け装置の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、岩盤１に形成されたトンネル２の内壁には、一次覆工コンクリート３の吹き付け後、その内側に止水シート４が貼り付けられ、さらに止水シート４の内側に二次覆工コンクリート５が打設形成される。二次覆工コンクリート５の形成には、セントルなどと称される覆工作業台車６が用いられる。

覆工作業台車６は、トンネル２に敷設されたレール７上を走行する。覆工作業台車６には従来周知のように、トンネル２内壁の横断面に沿っておおよそアーチ状の二次覆工コンクリート５を形成するために、型枠装置８を始めとする各種作業機器が搭載されている。覆工作業台車６は、前進方向に沿って二次覆工コンクリート５を順次連続的に形成していくために、おおよそ型枠装置８の寸法に一致する走行ストロークで走行と停止を繰り返して順次前進しながら、停止中に、トンネル２内壁の止水シート４内側に二次覆工コンクリート５を形成する。

覆工作業台車６の前進方向後方には、図２にも示すように、養生作業台車９がレール７上を走行自在に設けられ、養生作業台車９は、覆工作業台車６に向かって前進走行される。養生作業台車９には、二次覆工コンクリート５を養生する養生用バルーン１０が搭載される。養生用バルーン１０は従来周知のように、養生作業台車９上の支持フレーム１１等で支持され、空気などの気体が導入・排出されることで膨張収縮可能であって、気体の導入により養生作業台車９から既に形成された既設の二次覆工コンクリート５に向かって膨張し、当該二次覆工コンクリート５の表面に密着するようになっている。

養生用バルーン１０は、覆工作業台車６が形成した既設の二次覆工コンクリート５に対し、トンネル２の長さ方向には一定のスパンで密着しかつトンネル２の内周方向にはほぼ全周に亘って密着するように、養生作業台車９の前進方向前端部９ａから後方へ向かってトンネル２の長さ方向に長く形成されると共に、トンネル２の内周方向にはそのほぼ全長に亘る周長のアーチ状に形成される。養生作業台車９には、養生用バルーン１０に接続されて、当該養生用バルーン１０へ気体を導入するバルーン用コンプレッサ１２が搭載されている。

養生作業台車９は、常に覆工作業台車６の後方に位置する。養生作業台車９は、脱型作業が済んで二次覆工コンクリート５の形成を完了した覆工作業台車６が次の位置へ前進走行して停止し、新たに二次覆工コンクリート５を形成するための作業段階において、すなわち型枠装置８のケレンと清掃、覆工作業台車６の位置調整、並びに型枠装置８や妻枠の組立など、そしてまたコンクリート打設を行う作業段階で前進走行し（図中、矢印Ａ参照）、停止している覆工作業台車６の後方で停止して、この停止中に、既設の二次覆工コンクリート５を養生用バルーン１０で養生する。

養生作業台車９には、養生剤ｓを供給する供給手段１３が搭載されるとともに、前進方向前端部９ａに、既設の二次覆工コンクリート５に養生剤ｓを吹き付ける吹き付けノズル１４が設けられる。供給手段１３は、養生剤ｓを貯留するタンク１５と、タンク１５に接続され、養生剤ｓを送り出す養生剤用コンプレッサ１６と、養生剤用コンプレッサ１６に接続され、タンク１５から送り出される養生剤ｓを流通させるパイプやホースからなる供給管１７とから構成される。

本実施形態では、供給管１７は図２に示すように、トンネル２内壁の横断面に沿う形態のアーチ状部１７ａを有し、このアーチ状部１７ａは、養生作業台車９の前進方向前端部９ａ位置で養生用バルーン１０の内側位置に設置される。

吹き付けノズル１４は、図２から図４（一次覆工コンクリート及び止水シートは図示省略）にも示すように、供給管１７のアーチ状部１７ａに設けられて、供給手段１３と接続される。本実施形態にあっては、吹き付けノズル１４は、アーチ状部１７ａにその長さ方向に沿って間隔を隔てて複数配列される。従って、吹き付けノズル１４は、トンネル２内周方向全体に亘って二次覆工コンクリート５へ養生剤ｓを吹き付けるために、トンネル２内壁の横断面に沿って間隔を隔てて配列される。

また、吹き付けノズル１４は、養生作業台車９の前進方向前方の既設の二次覆工コンクリート５へ養生剤ｓを吹き付けるために、吹き付け方向が養生用バルーン１０の内側位置から斜め前方に向けて設定される。具体的には、吹き付けノズル１４の噴出孔（図示せず）は、養生用バルーン１０の内側位置から当該養生用バルーン１０を避けて斜め前方へ向けて、二次覆工コンクリート５の表面に臨ませられる。

養生作業台車９の走行開始から走行停止までの期間に、すなわち養生作業台車９が前進するときに、手動または自動制御で養生剤用コンプレッサ１６を運転することにより、吹き付けノズル１４は、養生作業台車９と覆工作業台車６との間に位置する既設の二次覆工コンクリート５に養生剤ｓを吹き付ける。

次に、本実施形態に係るトンネル覆工コンクリートへの養生剤吹き付け方法について説明する。覆工作業台車６の真後ろに養生作業台車９が位置し、覆工作業台車６が新たに二次覆工コンクリート５を形成していると同時に、そのすぐ後ろで、養生作業台車９の養生用バルーン１０が既設の二次覆工コンクリート５を養生している状態を初期状態として説明する。新たな二次覆工コンクリート５の形成が完了すると、覆工作業台車６は型枠装置８の脱型等を終えた後、図１に示すように、次の位置へ前進し、停止する。そしてこの停止位置で、次の新たな二次覆工コンクリートを形成するための作業段階に移る。

この際、養生作業台車９では、養生を完了した養生用バルーン１０を収縮させ、養生作業台車９を前進可能とする。次いで、形成直後の既設の二次覆工コンクリート５を養生するために、養生作業台車９を、次の位置で停止している覆工作業台車６の後方へ向かって前進する（図１中、矢印Ａ参照）。養生作業台車９が前進する際、その走行開始から走行停止までの期間に、養生剤用コンプレッサ１６を運転し、タンク１５から供給管１７を介して養生剤ｓを吹き付けノズル１４へ供給して、養生作業台車９と覆工作業台車６の間に位置する既設の二次覆工コンクリート５に吹き付けノズル１４から養生剤ｓを吹き付ける。

養生作業台車９には、養生用バルーン１０が搭載されているけれども、吹き付けノズル１４の養生剤吹き付け方向は、斜め前方に向けて設定されているので、前進方向前方の既設の二次覆工コンクリート５に適切に養生剤を吹き付けることができる（図４参照）。

養生作業台車９が、停止している覆工作業台車６の後方で走行を停止すると、形成直後の既設の二次覆工コンクリート５に対する養生剤ｓの吹き付け作業が完了する。養生作業台車９が停止したら、バルーン用コンプレッサ１２を運転し、養生剤ｓの吹き付けが完了した形成直後の二次覆工コンクリート５に向かって養生用バルーン１０を膨張させ、養生を開始する。

以上説明した本実施形態に係るトンネル覆工コンクリートへの養生剤吹き付け装置にあっては、覆工・養生作業に用いられる作業機械のうち、長い作業サイクルタイムを要する覆工作業台車６ではなく、作業内容が養生用バルーン１０の膨縮作業程度であって、覆工作業台車６で各種作業を行っているときに、「養生完了から前進して次の養生を開始するまでのサイクルタイム」に余裕があり、従って走行移動速度の融通も利く養生作業台車９に養生剤ｓの供給手段１３や吹き付けノズル１４を装備するようにしたので、「二次覆工コンクリート５の形成直後であって養生用バルーン１０による養生開始前の時間」を利用して、養生剤ｓの吹き付けを行うことができるようになり、すなわち覆工・養生作業に用いられる作業機械に適切に組み込みかつ養生作業手順に的確に組み入れて養生剤ｓの吹き付けを行うことができ、セントルに吹き付け装置を設けた従来に比して、工期を短縮化することができる。

覆工作業台車６については、養生剤ｓの吹き付け作業と関わりなく、速やかに次の位置へ走行移動することができ、新たに二次覆工コンクリートを形成するための作業に、即座に着手することができる。

また、養生用バルーン１０を二次覆工コンクリート５に密着させるには相当の時間を要するが、養生用バルーン１０を密着させる以前に養生剤ｓを吹き付けることができ、最も早い時期であれば、覆工作業台車６が前進を開始した直後から養生作業台車９の走行を開始して養生剤ｓの吹き付けを始めることができて、養生剤ｓを早期に二次覆工コンクリート５に吹き付けることができて、その乾燥・収縮を効果的に抑制することができる。

また、養生剤ｓの吹き付けが完了した二次覆工コンクリート５に向かって養生用バルーン１０を膨張させて密着させ、これにより養生するようにしたので、二次覆工コンクリート５の養生を適切に行うことができる。

さらに、養生用バルーン１０を収縮して養生作業台車９を前進した後も、養生剤ｓが二次覆工コンクリート５表面に膜を形成しているため、当該二次覆工コンクリート５の乾燥・収縮が抑制される。養生剤ｓの吹き付け作業は、養生作業台車９を往復走行して、重ね塗りするようにしてもよい。

２ トンネル
５ 二次覆工コンクリート
６ 覆工作業台車
９ 養生作業台車
９ａ 養生作業台車の前進方向前端部
１０ 養生用バルーン
１３ 供給手段
１４ 吹き付けノズル
ｓ 養生剤

Claims (3)

1. 走行・停止を繰り返して順次前進する覆工作業台車が停止中にトンネル内壁に形成した覆工コンクリートに養生剤を吹き付けるための装置であって、
   上記覆工作業台車が新たに覆工コンクリートを形成するための作業段階で前進走行し、停止している該覆工作業台車の後方で停止して、停止中に既設の覆工コンクリートを養生する養生作業台車と、
   該養生作業台車に搭載され、養生剤を供給する供給手段と、
   前記養生作業台車に搭載され、前進方向前端部から後方へ向かって、当該養生作業台車から既設の覆工コンクリートに向かって膨縮可能に膨張する養生用バルーンと、
   上記養生作業台車の前進方向前端部に設けられると共に上記供給手段と接続され、該養生作業台車の走行開始から走行停止までの期間に、当該養生作業台車と上記覆工作業台車との間に位置する既設の覆工コンクリートに養生剤を吹き付ける吹き付けノズルとを備え、
   前記吹き付けノズルの養生剤吹き付け方向が、前進方向前方の既設の覆工コンクリートへ養生剤を吹き付けるために、上記養生用バルーンの内側位置から斜め前方に向けて設定されることを特徴とするトンネル覆工コンクリートへの養生剤吹き付け装置。
2. 前記吹き付けノズルは、前記トンネル内壁の横断面に沿って、間隔を隔てて複数配列されることを特徴とする請求項１に記載のトンネル覆工コンクリートへの養生剤吹き付け装置。
3. 請求項１または２に記載のトンネル覆工コンクリートへの養生剤吹き付け装置を用いてトンネル覆工コンクリートに養生剤を吹き付ける方法であって、
   前記養生作業台車には、前進方向前端部から後方へ向かって、当該養生作業台車から既設の覆工コンクリートに向かって膨縮可能に膨張する前記養生用バルーンを搭載しておき、
   上記養生作業台車の走行開始から走行停止までの期間に、当該養生作業台車と前記覆工作業台車との間に位置する既設の覆工コンクリートに前記吹き付けノズルで養生剤を吹き付け、
   次いで、上記養生作業台車が走行停止して上記吹き付けノズルによる養生剤の吹き付けが完了した後に、養生剤を吹き付けた既設の覆工コンクリートに向かって上記養生用バルーンを膨張させることを特徴とするトンネル覆工コンクリートへの養生剤吹き付け方法。

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