JP6771500B2 - 防水シート敷設装置 - Google Patents

Description

本発明は、防水シートの敷設装置に係り、特に防水シートの外周面への拘束を防ぐことで、長スパンの防水シートを一度に敷設可能であり、施工効率の高い防水シート敷設装置に係る。

山岳トンネル工事において、トンネルの防水性を確保するため、一次覆工後のトンネル内壁に防水シートを敷設するシート防水工が標準化しつつある。
特許文献１には、シート防水工において、移動台車の外周面に防水シートを展開し、防水シートと一次覆工面の間に凝固剤を注入して、防水シートをトンネル内壁に固着させる技術が開示されている。
また、特許文献２及び３には、シート防水工において防水シートを移動台車の外周面に展開する具体的な技術が開示されている。
特許文献２には、ロール状に巻いた防水シートを送りローラ付きの受台に載置し、これを移動台車側方の地盤に配置し、防水シートを送りローラで繰り出しながら反対側へウインチで牽引することで移動台車の外周面に沿って展開する、周方向展開型の技術が開示されている。
特許文献３には、長手方向に内外に折り畳んだのち幅方向に内外に折り畳んだ防水シートを移動台車側方の前端部に配置し、これを反対側へウインチで牽引して移動台車の外周に掛け渡し、続いて移動台車の前端部から後方へ展開して展開する、長手方向展開型の技術が開示されている。

特開２００２−２１４９２号公報 特開２０１７−５７５６０号公報 特開２０１６−６９８６２号公報

従来技術はいずれも、防水シートをウインチなどで牽引することで移動台車の外周面上に展開する工程を含む。しかし、実際の防水シートの展開作業はこれらの特許文献に開示されているほど容易ではない。
防水シートは移動台車の外周面に面接触するため、防水シートが広がるに従って防水シートと外周面の間の摩擦抵抗が増大する。また、トンネルの坑内は湿度が高く、移動台車の外周面は水濡れしやすいため、防水シートが大気圧や表面張力によって濡れた移動台車の外周面に張り付いて拘束されてしまう。

以上より、従来技術には以下の問題点がある。
＜１＞防水シートの拘束を防止するには、外周面の水滴をウエスで拭いたり、作業員の手作業によってシートを展開するなどの作業が必要であるため、施工性が非常に悪い。
＜２＞外周面上に拘束された防水シートを強引にウインチ等で牽引すると、防水シートが破損してしまう。よって牽引できる防水シートの面積に事実上の限界があり、一度に長スパンの防水シートを敷設することができない。
＜３＞昨今の山岳トンネル工事では急速施工が求められており、これに応じて掘削や二次覆工などの各工程において施工の迅速化が進んでいるにもかかわらず、シート防水工がボトルネックとなって工事全体の迅速化を妨げている。

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敷設装置を提供することにある。

上記のような課題を解決するための本発明の防水シート敷設装置は、枠体と基台を備え、枠体の少なくとも頂部を含む一部に部分支持構造を有し、部分支持構造と防水シートの間に空隙部を確保可能に構成したことを特徴とする。
この構成によれば、防水シート展開時における防水シートの拘束を防ぐとともに、動摩擦を低減して展開作業を容易にすることができる。

本発明の防水シート敷設装置は、部分支持構造が複数の支持凸部であることを特徴とする。
この構成によれば、支持凸部の点接触によって防水シートの動摩擦を低減することができる。

本発明の防水シート敷設装置は、支持凸部が枠体の後方側に傾斜する送り面を有することを特徴とする。
この構成によれば、送り面が防水シートを円滑に後方に送り出すため、防水シートの展開作業がより容易になる。

本発明の防水シート敷設装置は、部分支持構造が複数の支持線条であることを特徴とする。
この構成によれば、防水シートを枠体の長手方向にガイドするため、防水シートが周方向に偏るのを防ぐことができる。

本発明の防水シート敷設装置は、部分支持構造が複数の回転可能な支持球部であることを特徴とする。
この構成によれば、枠体が高い円滑性を有するため、防水シートの展開作業をより容易にすることができる。

本発明の防水シート敷設装置は、部分支持構造を枠体の外周面上に突出自在に構成したことを特徴とする。
この構成によれば、必要なタイミングにおいて防水シートの拘束を解除することができる。

以上の構成より、本発明の防水シート敷設装置は次の効果の少なくともひとつを備える。
＜１＞支持凸部や支持レールの隙間に空隙部を確保可能な構造であるため、防水シートの展開時、大気圧による防水シートの張り付きを防ぐことができる。
＜２＞防水シートを、支持凸部や支持レールにより部分支持する構造であるため、防水シート展開時の動摩擦を低減でき、展開作業が容易になる。
＜３＞防水シートの展開を容易にするとともに拘束を防ぐことができるため、従来困難であった長スパンの防水シートを一度に敷設することができる。このため、施工効率が非常によい。
＜４＞全体工程のボトルネックとなっていたシート防水工の施工効率が高まることで、全体工期が短縮され急速施工を実現できる。

本発明の防水シート敷設装置の説明図。 部分支持構造の説明図。 支持凸部の説明図。 防水シートの説明図。 防水シートの敷設方法の説明図。 実施例２の説明図。 実施例４の説明図。

以下、図面を参照しながら本発明の防水シート敷設装置について詳細に説明する。なお「上」「下」「左」「右」等の各方位は、防水シート敷設装置の長手方向をトンネルの延長方向に沿って坑内に配置した状態における各方位を指す。

[防水シート敷設装置]
＜１＞全体の構成（図１）。
本発明の防水シート敷設装置１は、一次覆工後のトンネル内壁に防水シートＳを敷設する装置である。ここで、防水シートの敷設とは、枠体２０の外周面に展開した防水シートＳを、充填材を介してトンネルの一次覆工面に固着することを意味する。
防水シート敷設装置１は、トンネル内を長手方向に移動可能な基台１０と、基台１０の上部を覆う略半筒形の枠体２０と、枠体２０に設けた部分支持構造３０と、を少なくとも備える。
本例では、基台１０と枠体２０に、移動式型枠（スライドセントル）を採用し、これに部分支持構造３０と牽引装置４０を付設して防水シート敷設装置１を構成する。
本発明の防水シート敷設装置１は、枠体２０に部分支持構造３０を備えることにより、防水シートＳの展開時、枠体２０と防水シートＳの接触面積を減少させて動摩擦抵抗を減らすと共に、部分支持構造３０内に空隙部Ａを確保することで、大気圧や表面張力による防水シートＳの貼り付けを防止可能な点に特徴を有する。

＜１．１＞防水シート。
本発明の防水シート敷設装置１にて敷設する防水シートＳについて説明する。
本例では、防水シートＳとして、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）製シートの一面に長繊維不織布を張り合わせたシート材を採用する。
防水シートＳの幅は枠体２０の外周長に対応し、長さは枠体２０の長さ、つまり枠体２０の前端から後端までの長さに対応する。
なお、防水シートＳの構成はこれに限られず、所定の遮水性能と強度を備えれば、他の公知の各種シート材を採用してもよい。

＜２＞基台。
基台１０は、防水シート敷設装置１の基部である。
基台１０は、概ね門形の複数の支持枠１１を長手方向に連結してなる枠状体である。
支持枠１１の上方には枠体２０を昇降自在に支持する複数の支柱１２を有する。
支持枠１１の側方には枠体２０を拡幅自在に支持する複数の支持腕１３を有する。
支持枠１１の下方にはそれぞれ車輪１４を有する。車輪１４によって地盤に敷いたレール上をトンネルの長手方向に沿って走行可能である。
基台１０のその他の構成は、いわゆるスライドセントルの基台として公知なのでここでは詳述しない。

＜３＞枠体。
枠体２０は、防水シート敷設装置１の外殻である。
枠体２０は、概ね略半筒状の形状を呈し、トンネルの一次覆工面に対応した外周面を有する。
枠体２０は、両肩部及び両下端部付近でヒンジ結合した複数の分割枠体からなり、基台１０の支持腕１３を伸長することによって、枠体２０を拡幅することができる。
枠体２０の外周面には部分支持構造３０を設ける。
枠体２０のその他の構成は、いわゆるスライドセントルの枠体として公知なのでここでは詳述しない。

＜４＞部分支持構造（図２）。
部分支持構造３０は、枠体２０の外周面上に防水シートＳを展開する工程において、防水シートＳの内面を部分的に支持する構造である。
本例では、部分支持構造３０として、枠体２０の外周面全面に複数の支持凸部３１を設ける。具体的には、一面に複数の支持凸部３１を連続配置したシート体を枠体２０の外周面に固着する。
本例では支持凸部３１について説明するが、部分支持構造３０はこれに限られず、例えば、線状、球状、格子枠状、ローラ状、凹凸を有する織物状などの構造であってもよい。要は防水シートＳの内面を部分的に支持できる構造であればよい。
なお、枠体２０の外周面に部分支持構造３０を「設ける」とは、部分支持構造３０を有するシートを枠体２０の外周面に貼り付けることのほか、枠体２０の外周面に部分支持構造３０を直接付設することや、枠体２０自体の表面形状を部分支持構造３０に加工すること等を含む。
また、部分支持構造３０は、枠体２０の外周面の全面でなく、肩部より上部のみに設ける構成であってもよい。少なくとも枠体２０の頂部を含む一部に設ければよい。

＜４．１＞支持凸部（図３）。
支持凸部３１は、防水シートＳを点接触にて支持する構成要素である。
本例では、支持凸部３１として、略円錐状のコーンを採用する。
支持凸部３１は、熱可撓性の樹脂シート上にプレス加工で一体成型され、所定間隔で千鳥状に配置される。
隣り合う支持凸部３１の間には一定の空間が延在し、上部に防水シートＳを支持した状態において、この空間が防水シートＳの張り付きを防止する空隙部Ａとなる。
支持凸部３１は略円錐状であるから、その周面には鉛直軸から枠体２０の後方に向かって角度α°傾斜した送り面３１ａが形成される。
送り面３１ａによって、展開時、防水シートＳを円滑に送り出すことができる。

＜４．２＞部分支持構造の機能。
本例の防水シート敷設装置１は、防水シートＳを枠体２０の外周面に展開する工程において、防水シートＳを、従来の面接触ではなく複数の支持凸部３１による点接触で支持する。
このため、防水シートＳの展開に伴う動摩擦を低減して、より少ない力で展開させることができる。
また、枠体２０が水濡れしても、水滴が支持凸部３１の間に流れ込み、水滴と防水シートＳの間に空隙部Ａが確保されるため、防水シートＳが大気圧や表面張力で枠体２０の外周面に張り付いて拘束されるのを防止することができる。

＜５＞牽引装置。
牽引装置４０は、防水シートＳを牽引して、枠体２０上に展開する装置である。
本例では、牽引装置４０として基台１０に搭載した複数の電動ウインチとワイヤの組み合わせを採用する。
なお、牽引装置４０は、基台１０ではなく枠体２０に搭載してもよい。あるいは、防水シート敷設装置１と独立して設けてもよい。

[防水シートの敷設方法]
＜１＞全体の構成。
本発明の防水シート敷設方法は、防水シートＳを展開する展開工程と、枠体２０上の防水シートＳを一次覆工面に近接させる近接工程と、防水シートＳの背面に充填材を注入する充填工程と、を少なくとも備える。
本例では防水シートＳを枠体２０の長手方向に展開する長手方向展開型の方法を説明し、周方向展開型の方法については実施例２として後述する。

＜１．１＞展開工程前の状態。
防水シート敷設装置１は、一次覆工後のシート防水工の施工区間において、基台１０の支柱１２及び支持腕１３を短縮した状態で地盤に配置する。
防水シートＳは予め幅方向Ｗと長手方向Ｌの二方向に折りたたんでおく（図４）。より詳細には、防水シートＳをまず長手方向Ｌに内外相互に折り返して複数層に折り畳み、続いてこれを幅方向Ｗに内外相互に折り返して複数層に折り畳む。
折り畳んだ防水シートＳを、幅方向Ｗと長手方向Ｌを防水シート敷設装置１の幅方向と長手方向に合わせて、枠体２０側方の前端部付近の地盤に設置する。
折り畳んだ状態の防水シートＳの上端縁を挟持部材で挟み、挟持部材に接続したワイヤを枠体２０の外周面を経由して反対側へ掛け渡し、牽引装置４０に接続する。

＜２＞展開工程。
牽引装置４０のウインチでワイヤを巻き取ると、防水シートＳが幅方向Ｗに展開しながら枠体２０の外周面状を周方向に牽引され、外周面上に掛け渡される（図１）。掛け渡し後、防水シートＳから挟持部材を取り外す。
枠体２０に掛け渡した防水シートＳの一端縁を枠体２０の妻部に固定し、防水シートＳを枠体２０の前端部から後方へと展開してゆく（図５）。防水シートＳの展開には、ウインチとワイヤなどを用いる。
あるいは、枠体２０に掛け渡した防水シートＳの一端縁を一次覆工面に固着済みの防水シートＳと溶着させ、防水シート敷設装置１をトンネル長手方向に移動させることで、枠体２０上の防水シートＳを自動的に展開してもよい。
なお、防水シートＳの展開は牽引装置４０によらず人力で行ってもよい。
本発明の防水シート敷設装置１は、防水シートＳの展開時、部分支持構造３０内に空隙部Ａが確保されるため、防水シートＳが大気圧や表面張力によって枠体２０に張り付くのを防ぐことができる。
また、防水シートＳと支持凸部３１の接触が点接触であり、支持凸部３１の送り面３１ａによって防水シートＳが円滑に後方に送られるため、動摩擦が低減され、従来より少ない力で展開することができる。

＜３＞近接工程。
防水シートＳを枠体２０の前面に展開したら、基台１０の支柱１２を上昇させるとともに支持腕１３を伸長することで枠体２０を拡径し、枠体２０上の防水シートＳをトンネルの一次覆工面に近接させる。

＜４＞充填工程。
枠体２０の妻部と側方の両下端部をエアチューブなどで塞いで、枠体２０の外周面と一次覆工面の間に充填材が漏れ出でない程度の気密の充填空間を形成する。
充填空間内の防水シートＳと一次覆工面の間に充填材を注入する。本例では、充填材としてシールドトンネルで用いられる公知の裏込め材を採用する。
充填材は、枠体２０妻部のエアチューブと一次覆工面の間に注入管を差し込んで注入する。このほか、枠体２０の検査窓から、防水シートＳを突き抜いて注入管を充填空間内に差し入れて注入してもよい。
充填材が固化することによって、充填材を介して防水シートＳが一次覆工面に固着され、防水シートの敷設作業が完了する。

[周方向展開型の例（図６）]
防水シートを枠体の周方向に展開する実施例について説明する。
防水シートＳの中に巻き芯Ｂ１を通して長尺のロール状に巻いたものを、支持台Ｂの上に回転自在に配置し、支持台Ｂを防水シート敷設装置１の側方の地盤上に設置する。
防水シートＳの長さは枠体２０の長さに対応させる。
ロール状の防水シートＳの始端縁を、複数の位置で挟持部材に挟む。
挟持部材に接続したワイヤを枠体２０の外周面を経由して反対側へ掛け渡し、牽引装置４０に接続する。
牽引装置４０のウインチでワイヤを巻き取ると、防水シートＳが枠体２０の外周面状を周方向に牽引されて展開されてゆく。
部分支持構造３０の機能やその他の工程は実施例１と同様なので記載を省略する。

[部分支持構造に支持線条を用いた例（図２）]
部分支持構造に支持線条を採用した実施例について説明する。
支持線条３２は、防水シートＳを線接触にて支持する構成要素である。
支持線条３２は、枠体２０の外周面上に長手方向に沿って配列し、複数の支持線条３２を、枠体２０の外周面の周方向に並列配置する。
支持線条３２は枠体２０の全長に亘って連続する必要はなく、不連続であってもよく、或いは部分的に配置してもよい。
支持線条３２は、複数のレールを備えたシートであってもよいし、枠体２０の外周面にレールを直接付設してもよいし、枠体２０の外周面をレール状に形成してもよい。
本例では、実施例１の効果に加え、支持線条３２が防水シートＳの内面を長手方向にガイドするため、展開時に防水シートＳが枠体２０の周方向に偏るのを防ぐことができる。

[部分支持構造に支持球部を用いた例（図７）]
部分支持構造に支持球部を採用した実施例について説明する。
支持球部３３は、防水シートＳを球体の点接触にて支持する構成要素である。
本例では、支持球部３３として、球体３３ａと保持枠３３ｂを備えたボールベアリングを採用する。
保持枠３３ｂは中央に保持孔を有するプレート体である。
球体３３ａを、保持孔から上部を露出した状態で保持枠３３ｂ内に配置し、保持枠３３ｂを枠体２０の外周面に固定する。
これによって、球体３３ａが保持枠３３ｂ内に回転可能に保持される。
支持球部３３の突出高を小さくするため、枠体２０に球体３３ａの下部を収容するための凹部を設けてもよい。
また、球体３３ａの下方に複数の小ベアリングを配置してより円滑に回転するように構成してもよい。
本例では、実施例１の効果に加え、枠体２０の外周面にボールベアリングの高い円滑性を付与することで、防水シートＳの展開作業における動摩擦抵抗を大幅に低減し、施工をより容易にすることができる。

[部分支持構造が突出自在な例]
部分支持構造を突出自在に構成した実施例について説明する。
本例では、枠体２０の外周面に複数の収容孔を設け、各収容孔内に支持凸部３１を突出自在に収容する。
支持凸部３１を突出させる手段は各種の機械的手段や気体の圧送などによる。
平常時は、支持凸部３１は収容孔内に保持され、枠体２０の外周面は平滑となる。
防水シートＳの展開作業時、あるいは展開作業中に防水シートＳが水濡れ等で拘束された時に、支持凸部３１を枠体２０の外周面上に突出させる。
これによって、防水シートＳが押し上げられて内側に空気が流入するため、大気圧や表面張力による拘束を解除することができる。
なお、部分支持構造３０は支持凸部３１に限らず、支持線条３２など、いずれの構造であってもよい。

１ 防水シート敷設装置
１０ 基台
１１ 支持枠
１２ 支柱
１３ 支持腕
１４ 車輪
２０ 枠体
３０ 部分支持構造
３１ 支持凸部
３１ａ 送り面
３２ 支持線条
３３ 支持球部
３３ａ 球体
３３ｂ 保持枠
４０ 牽引装置
Ｓ 防水シート
Ａ 空隙部
Ｂ 支持台
Ｂ１ 巻き芯

Claims (6)

1. 一次覆工後のトンネル内壁に防水シートを敷設する、防水シート敷設装置であって、
   トンネルの一次覆工面に対応した略半筒状の外周面を有する枠体と、
   前記枠体の内部に配置し、前記枠体をトンネルの一次覆工面に近接可能な基台と、を備え、
   前記枠体の内、少なくとも頂部を含む一部に、防水シートを点状又は線状に支持可能な、部分支持構造を有し、
   防水シートを前記枠体の外周面上に配置した状態において、前記部分支持構造内に空隙部を確保可能に構成したことを特徴とする、
   防水シート敷設装置。
2. 前記部分支持構造が、前記枠体の外周面上に配置した複数の支持凸部であることを特徴とする、請求項１に記載の防水シート敷設装置。
3. 前記複数の支持凸部が、前記枠体の後方側に傾斜する送り面を有することを特徴とする、請求項２に記載の防水シート敷設装置。
4. 前記部分支持構造が、前記枠体の外周面上に並列配置した複数の支持線条であり、前記複数の支持線条が、前記枠体の長手方向に沿って延在することを特徴とする、請求項１に記載の防水シート敷設装置。
5. 前記部分支持構造が、前記枠体に配置した複数の支持球部であり、前記支持球部が、球体と保持枠を有し、前記保持枠が、前記球体の上部を露出した状態で前記球体を回転可能に保持することを特徴とする、請求項１に記載の防水シート敷設装置。
6. 前記部分支持構造を、前記枠体内から前記枠体の外周面上に突出自在に構成したことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の防水シート敷設装置。

Images