JP6865155B2 - 高所吹付施工方法及び吹付装置 - Google Patents

Description

本発明は、建設工事において資材、基材、薬剤、塗料等の吹付材料を法面、斜面、壁面等の吹付対象面に吹付ける高所吹付施工方法及びそれに用いる吹付装置に関する。

吹付対象面に対する高所吹付施工は、法面等におけるモルタルや植生基材等の吹付け、壁面等における塗料や被膜等の吹付け、斜面におけるマルチング材や防草材の吹付けなど多岐にわたる。こうした吹付施工は、高所という特殊な立地条件に加えて、設計された所定の厚みや単位面積当たりの吹付容量を満足するように施工する必要がある。従って、古くから、作業員が高所吹付対象面で吹付装置を人力で保持して施工する吹付作業が行われてきた。人力による高所吹付作業は、定められた墜落防止対策を講じて行われるが、常に墜落という重大事故発生リスクを有している。

また、近年では作業員の高齢化等により、高所吹付作業という特殊技能の伝承が困難となってきており、人力に頼らざるを得ない吹付施工自体が将来的にできなくなることが危惧されている。こうした吹付作業の諸問題を回避する方法として、作業員が吹付対象面で吹付装置を保持する必要がない様々な機械化吹付施工法が考案されている。その一例を特許文献１〜４ に示す。

特許文献１には、法面に吹付材料をノズル先端から吹付ける吹付機と、法面の小段に沿って移動できかつ吹付機をワイヤーで吊り下げる移動吊下手段を備え、この吹付機又は移動吊下手段のいずれかにワイヤーの長さを調整するためのウインチを備え、吹付機には移動吊下手段及びウインチの動きに追従して法面上を移動する車軸を備える吹付施工方法が開示されている。特許文献２には、法面に設置される仮設脚部材と、この脚部材によって支持され、法面水平方向に作業者の操作により移動する支持台と、この支持台を脚部材に沿って法面水平方向の移動を案内するスライドガイドと、支持台に対して設けられ、吹付材料を対象面に対して吹付ける吹付ホースを支持する吹付ホース支持装置と、この支持装置を支持台に沿って法面高さ方向に昇降させる昇降駆動手段とを備えた吹付施工方法が開示されている。特許文献３には、法尻に位置する建設機械のブーム先端部に作業員が乗り運転操作する作業台を有し、この作業台に可動な吹付ノズルを備えた吹付施工方法が開示されている。特許文献４には、法尻に位置する建設機械のブーム先端部に可動な吹付ノズルを備えた吹付施工方法が開示されている。

特開平１０−１９５８８１号公報 特開平１１−６１８３９号公報 特開２００２−３６１１３２号公報 特開２００２−３６１１３３号公報

特許文献１の方法は、施工前に法面の小段等に吹付装置を横移動させる機構を設置する必要があるほか、法面に凹凸があると吹付ノズルを備えた車軸の移動、制御が困難となる問題があり、吹付工事に前もって仮設工事を要し、かつ平滑な法面に対してしか適用できない問題がある。また、斜面部以外の法肩部や小段部に対して吹き付けを行うためにはさらに細かな仮設工事が必要となることから、これらの場所については吹付困難となる問題がある。特許文献２の方法は、法面に凹凸がある場合でも適用できるが、特許文献１の方法と同様に施工前に吹付ノズルを移動させるための架台を法面に設置する必要があり、吹付工事に前もって仮設工事を要する問題がある。また、同様に斜面部以外の法肩部や小段部に対して吹き付けを行うためにはさらに細かな仮設工事が必要となることから、これらの場所については吹付困難となる問題がある。特許文献３の方法は、建設機械のブームの先端に作業員を配置して吹付ける方法、特許文献４の方法は、さらに省力化して建設機械のブームの先端に作業員を配置せずに吹付ける方法であり、吹付範囲は建設機械のブームが届く範囲に限定される問題がある。
いずれの方法も、作業員が吹付対象面上で吹付装置を人力で保持する必要がないが、それぞれ様々な制約があることから適用可能な範囲はそれぞれ限定的とならざるを得ない問題を有している。

本発明の目的は、作業員が吹付対象面上で吹付装置を人力で保持する必要がなく、かつ、所望する吹付作業に自在に対応可能である高所吹付施工方法及びそれに用いる吹付装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明は、以下の構成を提供する。なお括弧内の数字は、後述する図面中の符号であり、参考のために付するものであり本発明を図面の実施例に限定する意図はない。

・ 本発明の一態様は、法面、斜面、又は壁面である吹付対象面（１９）にモルタル又は植生基材を吹き付けるために、空気圧縮機を具備する圧送装置（１５）と、前記圧送装置（１５）に接続されモルタル又は植生基材を圧送する材料ホース（２）と、前記材料ホース（２）の先端部に取り付けられたノズルアタッチメント（３）と、を少なくとも有する吹付装置を用い、前記材料ホース（２）により圧送されたモルタル又は植生基材を前記ノズルアタッチメント（３）から高所の前記吹付対象面（１９）に吹付ける高所吹付施工方法において、
前記材料ホース（２）の先端部又は前記ノズルアタッチメント（３）を、ＵＡＶである空中保持装置（４）により空中で保持した状態で、前記吹付対象面（１９）に向かって垂直方向にモルタル又は植生基材を前記吹付対象面（１９）に吹付けると共に、
モルタル又は植生基材の吹付圧力をセンサーにより検知し、吹付方向とは反対側である前記空中保持装置（４）の背面側に設けられている装置（１２）によって、検知された吹付圧力に対抗できる反力を得ることを特徴とする。
・ 本発明の別の態様は、法面、斜面、又は壁面である高所の吹付対象面（１９）にモルタル又は植生基材を吹き付けるために、空気圧縮機を具備する圧送装置（１５）と、前記圧送装置（１５）に接続されモルタル又は植生基材を圧送する材料ホース（２）と、前記材料ホース（２）の先端部に取り付けられたノズルアタッチメント（３）と、を少なくとも有する吹付装置において、
前記材料ホース（２）の先端部又は前記ノズルアタッチメント（３）を、前記吹付対象面（１９）に向かって垂直方向に空中で保持するための、ＵＡＶである空中保持装置（４）と、
モルタル又は植生基材の吹付圧力を検知するセンサーと、
検知された吹付圧力に対抗できる反力を得るために、吹付方向とは反対側である前記空中保持装置（４）の背面側に設けられた装置（１２）と、を有することを特徴とする。
・ 上記態様において、前記材料ホース（２）の中間位置に中継装置（１１）を固定し、前記中継装置（１１）を中継保持装置（５）により空中で保持した状態で吹付材料を吹付対象面（５）に吹付けることが、好適である。

本発明により、高所吹付施工において吹付前に吹付工事の省人化を図るための仮設工事を行う必要がなく、作業員が高所の吹付対象面において人力で吹付装置を保持する必要がなく、表面に凹凸がある平滑ではない法面や、斜面部以外の法肩部や小段部等に対しても制約なく吹付作業を行うことが可能となる。また、材料ホース等を地山に這わせて配管する必要がないことから、吹付工事の省力化が可能となる。

図１は、本発明の第１実施例を概略的に示した図である。 図２は、本発明の第２実施例を概略的に示した図である。 図３は、本発明の第３実施例を概略的に示した図である。 図４は、本発明の第４実施例を概略的に示した図である。 図５は、本発明の第５実施例を概略的に示した図である。 図６は、本発明の第６実施例を概略的に示した図である。 図７は、本発明において用いる空中保持装置、特にＵＡＶの一例を概略的に示した図であり（ａ）は背面図、（ｂ）は底面図である。

以下、実施例を示した図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、一実施例で説明した構成について、別の実施例にも適用可能な場合は、当該別の実施例に当該構成を適用した形態も本発明の実施例とする。各実施例において共通する構成については、同一の符号で示している。

図１は、本発明の高所吹付施工方法及び吹付装置の第１実施例を概略的に示した図である。施工プラント１は、地上に設置され、吹付材料を調製するための計量器やミキサ等の適宜の装置、調製した吹付材料を高圧で圧送するためのポンプや吹付機等の圧送装置１５、これらの装置を駆動するための発動発電機、圧送装置に必要な空気圧縮機等から構成される。施工プラント１は、従来と同様の構成である。

圧送装置１５には、吹付材料を圧送するための材料ホース２が接続されている。材料ホース２は、高所にある吹付対象面１９が位置する上方に向かって延在している。材料ホース２の先端部には、ノズルアタッチメント３が取り付けられている。ノズルアタッチメント３は、先端にノズルを有する。

本発明の施工方法においては、ノズルアタッチメント３が、空中保持装置４により空中で保持されている。空中保持装置４は、吹付作業においてノズルが適切な位置にあるようにノズルアタッチメント３を保持する。この保持のための双方の連結部分の構造は多様に考えられる。ノズルアタッチメント３の後端は材料ホース２の先端部と接続されている。これにより、材料ホース２は、吹付対象面１９に接触することなく空中に延在することができる。

材料ホース２により圧送された吹付材料は、空中に保持された状態のノズルアタッチメント３のノズルから吐出され、吹付対象面１９上に吹き付けられる。これにより吹付層２０が形成される。

図示の例では、空中保持装置４が吊り装置である。吊り装置としては、自走式クレーン、固定式クレーン、ケーブルクレーン等があり、ここでは固定式クレーンで示している。特にケーブルクレーンは、資材運搬路の整備が困難な山間奥地などにおいて有効である。また、吊り装置は、建設機械であるバックホウ等でもよい。吊り装置のブームの長さ、鉛直面内及び／又は水平面内での旋回角度を変更することにより、吹付対象面１０の多様な箇所に施工することができる。

図示の例では、空中保持装置４がノズルアタッチメント３を保持しているが、それに替えて、空中保持装置４が材料ホース２の先端部を保持してもよい。

材料ホース２は、従来の吹付施工で用いられているゴム製の耐圧デリバリーホースなどの既往のホースが利用できるが、本発明は空中で材料ホース２を保持することから、できる限り軽量のホースを用いることが望ましい。材料ホース２は、吹付材料の種類や、保持装置４の保持能力に応じて適宜選定される。

図示の例では、１本の材料ホース２が示されているが、例えば固体資材と液体資材を別々の材料ホースを用いて吹き付ける施工も可能である。この場合、複数の材料ホースを保持するために必要な保持能力に応じて、１又は複数の保持装置４を設けることができる。

図２は、本発明の第２実施例を概略的に示した図である。
第２実施例では、第１実施例と同様に、ノズルアタッチメント３が、吊り装置である空中保持装置４により、空中で保持されている。第１実施例と異なる点は、材料ホース２の中間位置に中継装置１１が取り付けられ、中継装置１１が中継保持装置５により空中で保持されている点である。中間位置とは、中点の意味ではなく、材料ホース２の両端の間の適切な中間の位置の意味である。中継保持装置５は、空中保持装置４と同じく吊り装置とすることができ、ここでの吊り装置はバックホウである。バックホウ以外の同様な建設機械を用いることもでき、クレーンとすることもできる。

中継装置１１は、材料ホース２を挿通させる形状、又は、材料ホース２を把持する形状等を有する部材であり、材料ホース２の適切な箇所に固定される。中継装置１１の素材は限定されないが、金属製が取り扱い易い。また、中継装置１１は、中継保持装置５により保持可能な構造を有する。

吹付工事では、吹付対象面１９が施工プラント１から離れるほど、吹付材料の圧送距離が長くなる。特に、吹付対象面１９が高所になるほど、空中で保持する材料ホース２が長くなりその重量も増加する。この場合、第１実施例のように保持装置４のみでは、材料ホース２とノズルアタッチメント３を確実に保持できなくなる。このような場合、第２実施例のように施工プラント１から延びる材料ホース２の中間位置において中継装置１１を介して中継保持装置５により材料ホール２を保持する。これにより、材料ホース２の重量を分散させることができ、空中保持装置４の負担を軽減することができる。

なお図２は、中継装置１１を１箇所に取り付けた例であるが、材料ホース２の重量に応じて、中継装置１１を複数箇所に取り付け、複数台の中継保持装置５により１本の材料ホース２を保持してもよい。

また、第１実施例でも説明した通り、材料ホース２を複数本用いて施工する場合、各材料ホースの中間位置に中継装置をそれぞれ取り付け、複数台の中継保持装置により各材料ホースをそれぞれ保持してもよい。

図３は、本発明の第３実施例を概略的に示した図である。
第３実施例では、第１実施例においては吊り装置であった保持装置４が、ＵＡＶで構成されている。ＵＡＶとは、Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅの略称で、無人航空機と訳されることが多い。第１実施例においてノズルアタッチメント３又は材料ホース２の先端部を吊り装置である保持装置４に連結したのと同様に、ここでは、ノズルアタッチメント３又は材料ホース２の先端部が、ＵＡＶである保持装置４に適宜の手段により連結されている。連結部分の構造は多様に考えられる。

ＵＡＶとしてマルチコプター（通称ドローン）の使用が好適である。ＵＡＶは、プロペラの数によってトライコプター、クアッドコプター、ヘキサコプター、オクトコプターなどのように類別されるが、本発明で使用するＵＡＶは施工条件に応じて適宜選定され、これらに限定されるものではない。別の例として、ＵＡＶに替えて、いわゆるラジコンヘリコプターを使用することもできる。

保持装置４を、ＵＡＶ等の空中浮遊装置とすることにより、地上に本体が設置された吊り装置と比べて、地上に設置する装置に必要スペースを低減することができる。また、空中浮遊装置は、吊り装置よりも自由自在な動きの制御が可能である。

なお、一般にＵＡＶは、搭載されている蓄電池を電源として飛行するため、電源ケーブルは不要であるが、吹付工事は長時間に及ぶため、安定した電源の供給を行う必要がある。そのため、安定した電源を供給するために、施工プラント１を構成する発電機７から電源ケーブル８を延長し、ＵＡＶである保持装置４に連結し、電源供給しながら施工する方法が好適である。

図４は、本発明の第４実施例を概略的に示した図である。
第４実施例では、第３実施例と同様に、材料ホース２及びノズルアタッチメント３と、電源ケーブル８が、ＵＡＶである空中保持装置４により、空中で保持されている。第３実施例と異なる点は、材料ホース２及び電源ケーブル８の中間位置に中継装置１１が取り付けられ、中継装置１１が中継保持装置５により空中で保持されている点である。中継装置１１は、材料ホース２及び電源ケーブル８の双方に対し固定されている。

第４実施例では、中継保持装置５もＵＡＶである。中継装置１１は、電源ケーブル８の中間位置からＵＡＶである中継保持装置５に対して電源供給する機能を有してもよい。

なお、必ずしも材料ホース２と電源ケーブル８を一緒に１台の中継保持装置５で保持させる必要はなく、材料ホース２と電源ケーブル８にそれぞれ中継装置１１を取り付け、別個の中継保持装置５でそれぞれ保持するようにしてもよい。

図５は、本発明の第５実施例を概略的に示した図である。
第５実施例では、第４実施例と同様に、材料ホース２及び電源ケーブル８の中間位置に中継装置１１が取り付けられ、中継装置１１が中継保持装置５により空中で保持されている。第４実施例と異なる点は、中継保持装置５がここでは吊り装置である点である。この例では、吊り装置は固定式クレーンである。

第５実施例は、材料ホース２の重量をはじめとする制約により、中継装置１１を第４実施例のようにＵＡＶで保持することが困難な場合に好適である。また、中継装置１１を取り付けた吊り装置である中継保持装置５も、必要に応じて複数台使用することができる。

図６は、本発明の第６実施例を概略的に示した図である。
第６実施例は、第５実施例における中継保持装置５の吊り装置であるクレーンに替えて、バックホウを用いた例である。

図１〜図６にそれぞれ示した空中保持装置４には、吹付材料のリバウンド（跳ね返り）が付着するのを防止するためのフードを具備させることが好適である。また、空中保持装置４には、吹付け状況を検視するためのカメラや、吹付厚さ等を検知するセンサー等を具備させてもよい。

さらに、図１〜図６にそれぞれ示したように、吹付対象面１９における吹付状況を監視し、適切に管理するためのモニター装置９として施工管理用ＵＡＶを飛行させ、吹付状況や中継保持状況などの監視することもできる。

図７は、本発明において用いる空中保持装置、特にＵＡＶの一例を概略的に示した図であり（ａ）は背面図、（ｂ）は底面図である。

本発明においてＵＡＶである保持装置４を用いて吹付作業を行う場合、エアーの吹付圧力で吹付材料が保持装置４の前方に吐出し、その時同時に保持装置４の後方に反力が生じる。そのため、安定した吹き付けを行うためには反力を減殺する対策を講じることが望ましい。具体的には、例えば保持装置４の背面側にファン１２を設けることにより、センサー等で検知された吹付圧力に対抗できる反力を得ることができる。この一例によらずとも、反力を減殺できる方法であれば限定されないことはもちろんである。

１：施工プラント
２：材料ホース
３：ノズルアタッチメント
４：空中保持装置
５：中継保持装置
７：発電機
８：電源ケーブル
９：モニター装置
１１：中継装置
１５：圧送装置
１９：高所吹付対象面
２０：吹付層

Claims (4)

1. 法面、斜面、又は壁面である吹付対象面（１９）にモルタル又は植生基材を吹き付けるために、空気圧縮機を具備する圧送装置（１５）と、前記圧送装置（１５）に接続されモルタル又は植生基材を圧送する材料ホース（２）と、前記材料ホース（２）の先端部に取り付けられたノズルアタッチメント（３）と、を少なくとも有する吹付装置を用い、前記材料ホース（２）により圧送されたモルタル又は植生基材を前記ノズルアタッチメント（３）から高所の前記吹付対象面（１９）に吹付ける高所吹付施工方法において、
   前記材料ホース（２）の先端部又は前記ノズルアタッチメント（３）を、ＵＡＶである空中保持装置（４）により空中で保持した状態で、前記吹付対象面（１９）に向かって垂直方向にモルタル又は植生基材を前記吹付対象面（１９）に吹付けると共に、
   モルタル又は植生基材の吹付圧力をセンサーにより検知し、吹付方向とは反対側である前記空中保持装置（４）の背面側に設けられている装置（１２）によって、検知された吹付圧力に対抗できる反力を得ることを特徴とする高所吹付施工方法。
2. 前記材料ホース（２）の中間位置に中継装置（１１）を固定し、前記中継装置（１１）を中継保持装置（５）により空中で保持した状態で吹付材料を吹付対象面（５）に吹付け、
   前記中継保持装置（５）が、ＵＡＶ又は地上に本体が設置された吊り装置であることを特徴とする請求項１に記載の高所吹付施工方法。
3. 法面、斜面、又は壁面である高所の吹付対象面（１９）にモルタル又は植生基材を吹き付けるために、空気圧縮機を具備する圧送装置（１５）と、前記圧送装置（１５）に接続されモルタル又は植生基材を圧送する材料ホース（２）と、前記材料ホース（２）の先端部に取り付けられたノズルアタッチメント（３）と、を少なくとも有する吹付装置において、
   前記材料ホース（２）の先端部又は前記ノズルアタッチメント（３）を、前記吹付対象面（１９）に向かって垂直方向に空中で保持するための、ＵＡＶである空中保持装置（４）と、
   モルタル又は植生基材の吹付圧力を検知するセンサーと、
   検知された吹付圧力に対抗できる反力を得るために、吹付方向とは反対側である前記空中保持装置（４）の背面側に設けられた装置（１２）と、を有することを特徴とする高所吹付施工用の吹付装置。
4. 前記材料ホース（２）の中間位置に固定される中継装置（１１）と、前記中継装置（１１）を空中で保持するための中継保持装置（５）と、をさらに有し、前記中継保持装置（５）が、ＵＡＶ又は地上に本体が設置された吊り装置であることを特徴とする請求項３に記載の高所吹付施工用の吹付装置。

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