JP6967241B2 - Sprinkler for tunnel construction - Google Patents
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Description
本発明は、一つの装置で、トンネル坑内の浮遊粉塵除去と覆工コンクリートの湿潤養生の2つの機能を有するトンネル工事用散水装置に関する。 The present invention relates to a watering device for tunnel construction, which has two functions of removing suspended dust in a tunnel mine and moist curing of lining concrete with one device.
トンネル工事では施工中に大量の粉塵が発生するため、このような粉塵から作業員の健康や安全を確保するとともに、坑口部からの粉塵の拡散によって社会環境が悪化するのを防止する必要がある。 Since a large amount of dust is generated during tunnel construction, it is necessary to ensure the health and safety of workers from such dust and prevent the social environment from deteriorating due to the diffusion of dust from the wellhead. ..
図1に示されるように、トンネル工事において、トンネル坑内で発生する粉塵には、大別して以下の3つのものがある。
(1)発破などの掘削による粉塵・吹付コンクリートの施工による粉塵
(2)インバート掘削時の掘削粉塵
(3)車輌走行時の撒き上げ粉塵
ここで、上記(1)の粉塵は、切羽近傍に標準的に設置される集塵機により、殆どを除去することが可能である。一方、上記(2)及び(3)の粉塵は、主に坑内の途中区間で発生するため、除去することが難しく、途中区間での坑内散水や、集塵装置の設置などによる対策が図られていた。
As shown in FIG. 1, in tunnel construction, dust generated in a tunnel mine is roughly classified into the following three types.
(1) Dust from excavation such as blasting, dust from sprayed concrete construction
(2) Excavation dust during invert excavation
(3) Dust sprinkled when the vehicle is running Here, most of the dust in (1) above can be removed by a dust collector installed as standard near the face. On the other hand, the dust in (2) and (3) above is difficult to remove because it is mainly generated in the middle section of the mine. Was there.
前記坑内散水の技術としては、下記特許文献1に示されるように、自ら移動可能に構成された支持構造体などに取り付けて支持された帯電水粒子生成手段により、水粒子を生成し、該水粒子を誘導帯電方式で帯電させて帯電水粒子を生成しつつ噴出して上方から落下させることにより帯電水幕を形成したものが開発されている。
As the technique of underground watering, as shown in
また、前記集塵装置としては、例えば下記特許文献2に示されるように、散水とフィルターとの併用によって除塵を行うトンネル粉塵・排気ガス等のための清浄装置において、略立直体状のケーシング体の一方側端面の上部に空気流入口を形成するとともに、対向する他方側端面の上部に空気排出口を形成し、前記ケーシング体の内部に下側部分を流路とする仕切り壁を設け、前記空気流入口側に相対的に大きな第1空間と、前記空気排出口側に相対的に小さな第2空間とを形成することにより、前記空気流入口から流入した空気が前記第1空間を下降し、前記仕切り壁の下端側流路を通過し、前記第2空間を上昇して空気排出口に至る流路が形成され、前記第1空間の中段部分に、1又は上下方向に間隔を空けて複数段のフィルターが配置されるとともに、少なくとも一つ以上のフィルター面の上部に下方側に向けて噴射する散水設備が配置され、前記第1空間の底面が、空気中から捕集された粉塵汚泥の滞留部となっているものが挙げられる。
Further, as the dust collecting device, for example, as shown in
他方で、トンネルの覆工コンクリートは、道路、鉄道、水路などの空間を長期にわたり安全に維持する必要があるが、供用後の補修が困難なため、高い耐久性が求められる構造物である。耐久性確保のためには、トンネル形状がコンクリート露出面積が大きく水分が逸散しやすい形状であることから、セントル脱枠後の湿潤養生が特に重要となる。 On the other hand, tunnel lining concrete is a structure that requires high durability because it is necessary to safely maintain spaces such as roads, railroads, and waterways for a long period of time, but it is difficult to repair after operation. In order to ensure durability, the tunnel shape has a large exposed concrete area and moisture is easily dissipated, so that wet curing after deframement of the centle is particularly important.
このような湿潤養生の技術としては、例えば下記特許文献3において、打設されたトンネル覆工コンクリートに水を吹き付けて養生を行うトンネル覆工コンクリートの養生装置において、トンネル覆工コンクリートに霧状の水を吹き付ける噴霧機構と、該噴霧機構をトンネル内に移動自在に設ける移動機構とを有し、この噴霧機構と移動機構とにより、トンネル覆工コンクリートの表面に前記霧状の水を所定量吹きつけながらトンネル内を移動し得るように構成したものが開示されている。
As such a wet curing technique, for example, in
しかしながら、上述の坑内の粉塵対策として、上記特許文献2に記載される集塵装置を設置した場合には、工事の進行とともに粉塵の発生場所が移動するトンネル工事の性質上、設置や盛替えにかかる労力やコストの負担が大きく、より効率的、効果的な粉塵対策の方法が求められていた。
However, when the dust collector described in
また、上記特許文献1に記載されるような坑内の粉塵除去用の散水装置と、上記特許文献3に記載されるような覆工コンクリートの湿潤養生用の散水装置とを別々に設けた場合には、費用が嵩むとともに、坑内に配置する設備の数が増加して、車輌の通行の妨げになるなど、別の問題が生じるおそれがあった。
Further, when a sprinkler for removing dust in the mine as described in
そこで本発明の主たる課題は、一つの装置で、坑内の粉塵除去と覆工コンクリートの湿潤養生とが同時にできるようにしたトンネル工事用散水装置を提供することにある。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a watering device for tunnel construction, which enables simultaneous removal of dust in a mine and wet curing of lining concrete with one device.
上記課題を解決するために請求項1に係る本発明として、トンネル内をトンネル軸方向に移動可能な移動架台と、前記移動架台に支持されるとともに、覆工コンクリートの表面からトンネル内側に離隔した位置で散水する散水設備とを備え、
前記散水設備は、覆工コンクリートの表面からトンネル内側に離隔した位置に、トンネル周方向に沿って配置される給水管と、前記給水管に沿って所定の間隔で複数配置される散水ノズルとを有しており、かつ前記散水ノズルのトンネル内側には、トンネル内側に向けて散水する水を帯電させた帯電水を生成するための帯電用電極が配置され、
前記散水ノズルは、給水管を通じて供給された水を、覆工コンクリートの表面に向けて散水するとともに、帯電用電極によって帯電させた帯電水をトンネルの内側に向けて散水する機能を同時に備えており、
覆工コンクリートの表面に向けた散水によって覆工コンクリートの湿潤養生を可能にするとともに、トンネル内側に向けた散水によって坑内の粉塵除去を可能にしたことを特徴とするトンネル工事用散水装置が提供される。
In order to solve the above problems, as the present invention according to
The watering facility includes a water supply pipe arranged along the tunnel circumferential direction at a position separated from the surface of the lining concrete inside the tunnel, and a plurality of watering nozzles arranged along the water supply pipe at predetermined intervals. A charging electrode for generating charged water charged with water sprinkled toward the inside of the tunnel is arranged inside the tunnel of the watering nozzle.
The watering nozzle has a function of sprinkling water supplied through a water supply pipe toward the surface of the lining concrete and at the same time sprinkling the charged water charged by the charging electrode toward the inside of the tunnel. ,
A watering device for tunnel construction is provided, which is characterized in that watering toward the surface of the lining concrete enables moist curing of the lining concrete and watering toward the inside of the tunnel enables dust removal in the mine. NS.
上記請求項1記載の発明では、トンネル工事用散水装置として、トンネル内をトンネル軸方向に移動可能な移動架台と、前記移動架台に支持されるとともに、覆工コンクリートの表面からトンネル内側に離隔した位置で散水する散水設備とを備えている。そして、前記散水設備は、覆工コンクリートの表面からトンネル内側に離隔した位置に、トンネル周方向に沿って配置される給水管と、前記給水管に沿って所定の間隔で複数配置される散水ノズルとを有しており、かつ前記散水ノズルのトンネル内側には、トンネル内側に向けて散水する水を帯電させた帯電水を生成するための帯電用電極が配置されている。
前記散水ノズルは、給水管を通じて供給された水を、覆工コンクリートの表面に向けて散水するとともに、帯電用電極によって帯電させた帯電水をトンネル内側に向けて散水する機能を同時に備えているため、覆工コンクリートの表面に向けた散水によって覆工コンクリートの湿潤養生を可能にするとともに、トンネル内側に向けた散水によって坑内の粉塵除去を可能にしている。このように、本装置では、一つの装置で、インバート掘削時の掘削粉塵や車輌走行時の撒き上げ粉塵等の坑内の粉塵の除去と、覆工コンクリートの湿潤養生とが同時にできるようになる。このため、坑内の粉塵除去の効果により、坑内の作業環境の改善が図れるとともに、坑外への粉塵拡散防止による社会環境の向上が図れ、かつ覆工コンクリートの湿潤養生の効果により、覆工コンクリートの品質向上が図れるようになる。
In the invention according to
The watering nozzle has a function of sprinkling water supplied through the water supply pipe toward the surface of the lining concrete and at the same time sprinkling the charged water charged by the charging electrode toward the inside of the tunnel. , Watering toward the surface of the lining concrete enables wet curing of the lining concrete, and watering toward the inside of the tunnel enables dust removal in the mine. In this way, with this device, it is possible to remove dust in the mine such as excavated dust during invert excavation and dust scattered during vehicle running, and to wet-cure the lining concrete at the same time. For this reason, the effect of removing dust in the mine can improve the working environment in the mine, the social environment can be improved by preventing the diffusion of dust outside the mine, and the effect of moist curing of the lining concrete makes it possible to improve the lining concrete. You will be able to improve the quality of concrete.
また、トンネル内側に向けて散水する水は、前記帯電用電極によって帯電させた帯電水であるため、粉塵とは逆の電荷を帯電させた帯電水を散水することにより、帯電水と粉塵との間に静電気力が作用し、粉塵と帯電水とが一体化して粉塵の落下速度が速められ、坑内に浮遊する粉塵濃度を効率良く低下させることができる。 Further, since the water sprinkled toward the inside of the tunnel is the charged water charged by the charging electrode, the charged water and the dust can be separated by sprinkling the charged water charged with the opposite charge to the dust. An electrostatic force acts between them, and the dust and the charged water are integrated to increase the falling speed of the dust, and the concentration of the dust floating in the mine can be efficiently reduced.
更に、前記移動架台がトンネル内をトンネル軸方向に移動可能に設けられているため、散水装置のトンネル軸方向の長さを、散水する区間長より短くすることができ、装置のコンパクト化を図ることができる。 Further, since the mobile pedestal is provided so as to be movable in the tunnel axial direction, the length of the watering device in the tunnel axial direction can be made shorter than the length of the section where water is sprinkled, and the device can be made compact. be able to.
請求項2に係る本発明として、前記散水ノズルは、覆工コンクリートの表面及びトンネル内側に向けた散水が可能な回転式ノズルとする請求項1記載のトンネル工事用散水装置が提供される。
According to the second aspect of the present invention, there is provided the tunnel construction watering device according to
上記請求項2記載の発明では、前記散水ノズルとして、覆工コンクリートの表面及びトンネル内側に向けた散水が可能な回転式ノズルとしているため、前記回転式ノズルからの散水によって、覆工コンクリートの表面及びトンネル内側の両方向に向けて連続的な散水ができるようになる。
In the invention described in
請求項3に係る本発明として、前記移動架台は、トンネル軸方向に沿って配設された2条のレール上を自動で往復移動する請求項1、2いずれかに記載のトンネル工事用散水装置が提供される。
According to the third aspect of the present invention, the mobile pedestal is a watering device for tunnel construction according to any one of
上記請求項3記載の発明では、前記移動架台が、トンネル軸方向に沿って配設された2条のレール上を自動で往復移動するため、覆工コンクリートの湿潤養生を中長期に亘って簡単に実施することができ、覆工コンクリートの品質向上に資することができるとともに、広範囲に亘る坑内の粉塵除去を確実に行うことができるようになる。
In the invention according to
請求項4に係る本発明として、前記移動架台は、トンネル中心部にトンネル施工機械が通行可能な空間部が設けられるとともに、トンネル周方向のトンネル肩部に対応する部分にトンネル軸方向に貫通して、トンネルの換気用風管が通過可能な切欠部が設けられている請求項1〜3いずれかに記載のトンネル工事用散水装置が提供される。
According to the present invention according to
上記請求項4記載の発明では、前記移動架台には、トンネル中心部にトンネル施工機械が通行可能な空間部が設けられているため、本装置をトンネル坑内に配置した状態で、中心の空間部を車輌等が通行でき、トンネル工事の進行に大きな影響を与えることがない。また、前記移動架台には、トンネル周方向のトンネル肩部に対応する部分にトンネル軸方向に貫通して、トンネルの換気用風管が通過可能な切欠部を設けてあるため、換気用風管に妨げられることなく、覆工コンクリートの湿潤養生及び坑内の粉塵除去ができるようになる。
In the invention according to
請求項5に係る本発明として、前記散水設備は、前記移動架台の移動方向の両端部又はいずれか一方の端部に備えられ、中間部には備えられていない請求項1〜4いずれかに記載のトンネル工事用散水装置が提供される。
According to the fifth aspect of the present invention, the sprinkler facility is provided at both ends of the mobile pedestal in the moving direction or at either end thereof, and is not provided at the intermediate portion according to any one of
上記請求項5記載の発明では、前記移動架台に対する散水設備の取付位置として、移動架台の移動方向の前端部及び/又は後端部に前記散水設備を備え、中間部には前記散水設備を設けないようにしている。これによって、前記散水設備からの散水が、前記移動架台に影響されることなく、覆工コンクリートの表面及びトンネル内側の空間に向けてそれぞれ確実に行うことができるようになる。
In the invention according to
請求項6に係る本発明として、トンネル内に設置した坑内の粉塵量を計測する粉塵計の計測結果に応じて、前記散水装置の運転状態を切り替える判定手段が備えられている請求項1〜5いずれかに記載のトンネル工事用散水装置が提供される。 The present invention according to claim 6 is provided with a determination means for switching the operating state of the sprinkler according to the measurement result of the dust meter for measuring the amount of dust in the tunnel installed in the tunnel. The sprinkler for tunnel construction described in any one is provided.
上記請求項6記載の発明では、トンネル内に設置した粉塵計の計測結果に応じて、粉塵量が所定の閾値を超えていれば散水装置を運転し、所定の閾値以下であれば所定の条件の下で運転を停止する決定をしている。 In the invention according to claim 6, according to the measurement result of the dust meter installed in the tunnel, if the amount of dust exceeds a predetermined threshold value, the sprinkler is operated, and if it is equal to or less than a predetermined threshold value, a predetermined condition is satisfied. I have decided to stop the operation under.
請求項7に係る本発明として、トンネル内に設置した坑内の粉塵の帯電状態を計測する粉塵の電荷計測装置の計測結果に応じて、前記帯電用電極の通電状態を切り替える判定手段が備えられている請求項1〜6いずれかに記載のトンネル工事用散水装置が提供される。
The present invention according to claim 7 is provided with a determination means for switching the energized state of the charging electrode according to the measurement result of the dust charge measuring device for measuring the charged state of the dust in the tunnel installed in the tunnel. The sprinkler for tunnel construction according to any one of
上記請求項7記載の発明では、トンネル内に設置した電荷計測装置の計測結果に応じて、粉塵の電荷とは逆の電荷に帯電させた帯電水を散水することによって粉塵の除去効率を高めている。 In the invention according to claim 7, the dust removal efficiency is improved by sprinkling charged water charged with a charge opposite to that of the dust according to the measurement result of the charge measuring device installed in the tunnel. There is.
請求項8に係る本発明として、覆工コンクリートに設置した覆工コンクリートの湿度を計測する湿度計の計測結果に応じて、前記散水装置の運転状態を切り替える判定手段が備えられている請求項1〜7いずれかに記載のトンネル工事用散水装置が提供される。 The present invention according to claim 8 is provided with a determination means for switching the operating state of the sprinkler according to the measurement result of a hygrometer for measuring the humidity of the lining concrete installed on the lining concrete. A watering device for tunnel construction according to any one of 7 to 7 is provided.
上記請求項8記載の発明では、覆工コンクリートに設置した湿度計の計測結果に応じて、所定の条件の下で散水装置の運転又は停止の決定をしている。 In the invention according to claim 8, the operation or stop of the sprinkler is determined under predetermined conditions according to the measurement result of the hygrometer installed on the lining concrete.
以上詳説のとおり本発明によれば、一つの装置で、坑内の粉塵除去と覆工コンクリートの湿潤養生とが同時にでき、坑内の作業環境の改善及び覆工コンクリートの品質向上に資することができるようになる。 As described in detail above, according to the present invention, one device can simultaneously remove dust in the mine and wet-cure the lining concrete, which can contribute to the improvement of the working environment in the mine and the quality of the lining concrete. become.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示されるように、山岳トンネルの施工では、発破などによる掘進後、掘削されたトンネル内壁面に吹付けによって吹付けコンクリートを施工し、ロックボルトを打ち込んだ後、油圧ショベルなどの掘削機械によってトンネル底部のインバート掘削を行い、シート台車2を利用して前記吹付けコンクリートの内周面に沿って防水シートを張設した状態(この面が地山側壁面となる。)で、覆工セントル3(移動式の鋼製型枠)をトンネル軸方向に順次移動させながら、トンネル軸方向に1スパン毎、前記地山側壁面との間に距離を空けて周方向に沿って前記覆工セントルの型枠を設置し、地山側壁面と型枠との間の空間内に覆工用コンクリートを打設し、所定の養生期間経過後、脱枠する工程が行われている。また、ズリ搬出、コンクリート搬送などのため、ダンプカーやコンクリートミキサー車などの車輌が坑内を走行している。 As shown in Fig. 1, in the construction of a mountain tunnel, after digging due to blasting, etc., sprayed concrete is constructed by spraying on the inner wall surface of the excavated tunnel, rock bolts are driven in, and then an excavator such as a hydraulic excavator is used. Invert excavation at the bottom of the tunnel was carried out, and a waterproof sheet was stretched along the inner peripheral surface of the sprayed concrete using the seat trolley 2 (this surface becomes the ground side wall surface), and the lining centre. While sequentially moving 3 (movable steel mold) in the direction of the tunnel axis, the lining center of the lining center along the circumferential direction with a distance from the ground side wall surface for each span in the direction of the tunnel axis. A process of installing a mold, placing concrete for lining in the space between the side wall surface of the ground and the mold, and removing the frame after a predetermined curing period has elapsed is performed. In addition, vehicles such as dump trucks and concrete mixer trucks are running in the mine for unloading and transporting concrete.
本発明に係る散水装置1は、前記覆工セントル3の後方に配置され、脱枠後からの所定期間、覆工コンクリート4の湿潤養生と坑内の浮遊粉塵除去のため、坑内に散水を行っている。
The
前記散水装置1は、図2及び図3に示されるように、トンネル内をトンネル軸方向に移動可能な移動架台10と、前記移動架台10に支持されるとともに、覆工コンクリート4の表面からトンネル内側に離隔した位置で散水する散水設備11とを備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
前記移動架台10は、図3に示されるように、略門型の鉄骨材などからなる門型フレーム12と、前記門型フレーム12の外側に支持されるとともに、覆工コンクリート4の表面から所定距離離隔した位置に、トンネル周方向に沿って略アーチ形に形成された鉄骨材などからなるアーチ形フレーム13とから構成されている。
As shown in FIG. 3, the
前記移動架台10は、トンネル軸方向に沿って配設された2条の走行レール14、14上を、車輪と駆動装置により、自動で往復移動可能とされている。
The
前記走行レール14は、前記移動架台10の門型フレーム12を走行可能に支持し、トンネルの下面に長手方向に沿って2条敷設されている。前記走行レール14は、詳細には図4に示されるように、前記門型フレーム12に備えられた車輪15が走行するレール本体14aと、溝内に前記レール本体14aが支持された溝型鋼からなる枕材14bとから構成するのが好ましい。これにより、前記レール本体14の両側に、前記枕材14bの両側面が起立した状態で設けられるようになる。
The traveling
前記門型フレーム12の下端には、前記走行レール14上を転動する少なくとも4つの車輪15、15…が設けられ、そのうち少なくとも1つの車輪15がギヤードモータ16などによって回転駆動され、前記門型フレーム12が走行レール14、14上を自動で往復移動できるように構成されている。
At the lower end of the
このように散水装置1が走行レール14上を移動可能に設けられているため、従来の散水装置のように、散水装置のトンネル軸方向の長さを、覆工コンクリートの打設スパンの全長に亘る長さで形成する必要がなく、覆工コンクリートを打設する1スパンより短い長さで形成することができ、散水装置のコンパクト化を図ることができるようになる。
Since the
前記散水装置1の移動速度は、任意に設定することができるが、1〜20m/分、特に3〜8m/分程度とするのが好ましい。
The moving speed of the
前記散水装置1が前記走行レール14上を自動で往復移動可能とするため、前記移動架台10には、図5に示されるように、移動方向の前後端部にそれぞれ、移動方向に揺動可能な自由端部17aと、前記自由端部17aの揺動により前記車輪15を逆回転させる信号を発振する切換器17bとからなるリミットスイッチ17が設けられるとともに、前記走行レール14の所定区間の前後端部にそれぞれ、前記リミットスイッチ17の前記自由端部17aが当接するリミットスイッチ当接部18が設けられている。これにより、散水装置1が前記リミットスイッチ当接部18、18が設けられた所定区間内を自動で往復移動できるようになる。
Since the
前記リミットスイッチ当接部18は、散水装置1を往復移動させたい任意の所定区間の前後端部にそれぞれ設けることが可能である。移動区間としては任意に設定できるが、覆工コンクリートを打設した3〜12スパン(約30〜130m)程度とするのが好ましい。前記リミットスイッチ当接部18の走行レール14に対する固定は、図5に示されるように、レール長手方向に沿って離隔した2本のボルト18a、18aによって枕材14bの起立した側面に支持することにより行われている。
The limit
また、前記リミットスイッチ17による移動架台10の逆方向への移動がなされなかった場合の緊急手段として、前記移動架台10の移動方向の両端部にそれぞれ、移動方向の前方側に突出する緊急停止装置19が設けられるとともに、前記走行レール14の前記リミットスイッチ当接部18より外側にそれぞれ、前記緊急停止装置19が当接する緊急停止装置当接部20(図2参照。)を設けるのが好ましい。これによって、万一、前記リミットスイッチ17がリミットスイッチ当接部18を乗り越えて外側に移動したときでも、前記緊急停止装置19が前記緊急停止装置当接部20に当接して、移動架台10の移動が完全に停止できるようになる。
Further, as an emergency measure when the moving
更に、散水装置1の前方及び後方に物体や人を感知できる感知装置(図示せず)を設けることで、散水装置1を自動的に停止する機能を備えるようにしてもよい。
Further, by providing a sensing device (not shown) capable of sensing an object or a person in front of and behind the
図2に示されるように、前記移動架台10には、前記ギヤードモータ16や後段で詳述する散水用の給水ポンプ34などの動力用ケーブル21が接続されている。この動力用ケーブル21は、移動架台10の移動に連動して、自動で延伸と巻き取りを行う自動リール22に巻回するのが好ましい。これにより、動力用ケーブル21が弛みなく配線され、動力用ケーブル21が絡まって移動架台10の移動が停止したり、動力用ケーブル21が断線したりするのが防止できる。
As shown in FIG. 2, the
前記移動架台10の門型フレーム12は、トンネル中心部にダンプカーやコンクリートミキサー車、ショベルカーなどのトンネル施工機械が通行可能な空間部が設けられている。
The gate-shaped
前記移動架台10のアーチ形フレーム13には、図3に示されるように、トンネル周方向のトンネル肩部に対応する部分にトンネル軸方向に貫通して、トンネルの換気用風管5が通過可能な切欠部23が設けられるようにするのが好ましい。特に、図3に示されるように、トンネルの換気用風管5がアーチ形フレーム13の内側に配設され、前記切欠部23が換気用風管5を吊り下げる吊り下げボルトを通過できる幅で形成されるようにするのが望ましい。これにより、切欠部23の幅を小さくでき、散水設備11による散水を隙間なく行うことができるようになる。
As shown in FIG. 3, the arch-shaped
前記アーチ形フレーム13の内側には、防水を兼ねた養生用シート24が配設されている。前記養生用シート24は、前記アーチ形フレーム13から突出して設けられた散水設備11にまで達しないアーチ形フレーム13の本体部分のほぼ全面に配設されている。前記養生用シート24を設けることにより、移動方向の前方側に設けられた散水設備11からの散水後直ぐに、噴霧されたミストが養生用シート24で覆われるため、特にトンネル内側に向けて散水されたミストが拡散しにくく、粉塵との一体化が生じやすくなる。このような散水後直ぐに養生用シート24で覆われる効果を確実に機能させるため、散水装置1の走行方向の前側及び後側のそれぞれに設けられた散水設備11のうち、走行方向の前側に設けられた散水設備11のみから散水を行い、後側に設けられた散水設備11からは散水しないようにしてもよい。前記養生用シート24は、前記アーチ形フレーム13の切欠部23において、不連続的に設けてもよいし、換気用風管5を迂回して連続的に設けてもよい。
Inside the arch-shaped
次に、前記散水設備11について説明する。前記散水設備11は、覆工コンクリート4の表面からトンネル内側に離隔した位置に、トンネル周方向に沿って配置される給水管30と、前記給水管30に沿って所定の間隔で複数配置されるとともに、覆工コンクリート4の表面及びトンネル内側に向けて散水する散水ノズル31とを有している。前記散水設備11は、移動架台10の移動方向の両端部又はいずれか一方の端部に備えられている。
Next, the
前記給水管30は、図2及び図3に示されるように、前記アーチ形フレーム13の散水装置走行方向の両端部又はいずれか一方の端部に設けられ、前記アーチ形フレーム13に沿うとともに、前記アーチ形フレーム13より散水装置1の走行方向の外側に突出した位置に配設されている。前記給水管30は、前記アーチ形フレーム13の切欠部23において、不連続的に設けてもよいし、換気用風管5を迂回して連続的に設けてもよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
前記給水管30に対して所定の位置に複数の散水ノズル31、31…が設けられている。前記散水ノズル31は、図6に示されるように、前記給水管30に接続して設けられ、ノズルの先端から前記給水管30を通じて供給された水を霧状(ミスト状)に噴出するものである。前記散水設備11による散水は、散水装置1の走行方向の前側及び後側のそれぞれで行われるか、いずれか一方側で行われる。
A plurality of watering
前記散水ノズル31は、前記給水管30に対して、散水装置1の走行方向の端部側であって、給水管30の軸方向とほぼ直交する方向(トンネル軸方向)に突出して設けられるとともに、前記給水管30に沿って所定の間隔を空けて複数配設されている。
The watering
前記散水ノズル31は、給水管30を通じて供給された水を、覆工コンクリート4の表面に向けて散水するとともに、帯電用電極32(図7参照。)によって帯電させた帯電水をトンネルの内側に向けて散水する機能を同時に備えている。前記覆工コンクリート4の表面に向けた散水によって覆工コンクリート4の湿潤養生が可能になるとともに、トンネル内側に向けた散水によって坑内の粉塵除去が可能になる。
The watering
このように、本散水装置1では、一つの装置で、坑内の粉塵除去及び覆工コンクリート4の湿潤養生が同時にできる。このため、坑内の粉塵除去の効果により、坑内の作業環境の改善が図れるとともに、坑外への粉塵拡散防止による社会環境の向上が図れるようになり、覆工コンクリート4の湿潤養生の効果により、覆工コンクリート4の品質向上が図れるようになる。
As described above, in the
前記散水ノズル31の配置間隔は、給水管30に沿って10〜100cm、特に30〜70cmとするのが好ましい。散水装置1の前側及び後側にそれぞれ散水設備11を設ける場合、前側及び後側に設けられる散水ノズル31は、散水装置1の前側及び後側で同じ位置に配置してもよいが、半ピッチずつずらして配置することにより、覆工コンクリート4の表面及びトンネル坑内への散水が万遍なくできるようにするのが好ましい。
The arrangement interval of the watering
前記散水ノズル31は、覆工コンクリート4の表面側及びトンネル内側に向けて配置された2つのノズルからそれぞれ散水する固定式のものでもよいが、図6に示されるように、覆工コンクリート4の表面及びトンネル内側に向けた散水が可能な回転式ノズルとするのが好ましい。前記回転式ノズルとすることにより、あらゆる角度から多方向に向けて連続的に散水を行うことができ、覆工コンクリート4の表面及びトンネル坑内への散水が万遍なく行われるようになる。
The watering
前記回転式ノズルからなる散水ノズル31の構成について詳しく説明すると、図6に示されるように、給水管30に接続される固定側本体部31aと、前記固定側本体部31aに対して軸回りに回転可能に取り付けられた回転側本体部31bと、前記回転側本体部31bの外周から外方側に延びるアーム31cと、前記アーム31cの先端に取り付けられた水を噴霧するノズル31dとから構成されている。前記回転式ノズルの回転軸の方向は任意に設定できる。例えば、図6及び図7に示されるように、ほぼトンネル軸方向に沿った軸回りに回転するようにしてもよいし、図示しないが、トンネル軸方向とほぼ直交する方向(トンネル周方向)に沿った軸回りに回転するようにしてもよい。
The configuration of the watering
前記回転式ノズルは、ノズル31dからの噴射反力で回転側本体部31bが回転できるように、アーム31cを途中から回転方向と逆方向に所定角度で傾斜させるのが好ましい。前記アーム31c及びノズル31dの数は、1つ以上あればよいが、回転時の安定性を考慮して対称的に2つ以上配置するのが好ましい。また、全てのノズル31dが一定の方向に回転するように設けるのが好ましい。
In the rotary nozzle, it is preferable to incline the
前記ノズル31dの1箇所当たりの噴射水量は、0.01〜1リットル/分、特に0.1〜0.3リットル/分とするのが好ましく、噴射角度は、60〜120°程度とするのが好ましい。
The amount of jet water per
上述の通り、前記散水設備11は、移動架台10の移動方向の両端部又はいずれか一方の端部に備えられ、中間部には備えられないようにするのが好ましい。これによって、前記散水設備11からの散水が、前記移動架台10に邪魔されることなく広範囲に行われ、覆工コンクリート4の表面及びトンネル内側の空間に向けてそれぞれ確実に散水することができるようになる。
As described above, it is preferable that the
図7に示されるように、前記散水ノズル31のトンネル内側には、トンネル内側に向けて散水する水を帯電させた帯電水を生成するための帯電用電極32が配置されている。トンネル工事で発生する粉塵は、各種の条件によって正(プラス)又は負(マイナス)の電荷を帯びている。粒径10μm以下の粉塵は、重力によって落下しにくく、空気中を長期に亘って浮遊する問題がある。そこで、粉塵とは逆の電荷を帯電させた直径50〜100μm程度の帯電水を噴霧することにより、帯電水と粉塵との間に静電気力が作用して、粉塵と帯電水とが一体化し、浮遊粉塵を静電気力により凝集させ、粒子径を大きくすることで、落下速度を速め、坑内に浮遊する粉塵濃度を効率良く低下させることができるようになる。
As shown in FIG. 7, inside the tunnel of the watering
前記帯電用電極32としては、前記ノズル31dから噴出される水を帯電させることができれば任意の形状のものを用いることができるが、前記給水管30とほぼ平行して配設された棒状の電極を用いるのが好ましい。前記帯電用電極32は、散水ノズル31のノズル31dの噴出口の近傍、具体的にはトンネル内側に向けて散水する位置にあるノズル31dの先端よりトンネル内側に若干離隔した位置であって、前記ノズル31dの回転方向の両側にそれぞれ配置するのが好ましい。前記帯電用電極32を正に通電することにより負の電荷を帯電させた帯電水を生成することができ、前記帯電用電極32を負に通電することにより正の電荷を帯電させた帯電水を生成することができる。前記帯電用電極32は、給水管30又は移動架台10に固定するのが好ましい。
As the charging
前記帯電用電極32の材質としては、銅、銅合金、ステンレスなど、一般に用いられるものを広く採用することができるが、錆びにくいステンレスを用いるのが好ましい。また、帯電用電極32の形状としては、円形断面からなる棒状のものを用いるのが好ましく、直径が2〜20mm、特に8〜12mm程度のものを用いるのが好ましい。
As the material of the charging
前記帯電用電極32は、前記アーチ形フレーム13の切欠部23において、不連続的に設けてもよいし、換気用風管5を迂回して連続的に設けてもよい。
The charging
図2及び図3に示されるように、前記移動架台10には、散水用の水を貯留するタンク33と、前記タンク33の水を給水管30に供給する給水ポンプ34とが備えられ、前記タンク33に貯留された水が前記給水ポンプ34によって前記給水管30を通じて圧送され、各散水ノズル31から散水されている。前記給水ポンプ34の吐き出し圧力は、前記散水設備11のノズル31dが噴射反力によって回転可能な程度の圧力とするのが好ましい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
本散水装置1には、前記ギヤードモータ16や前記給水ポンプ34の運転制御などを行う制御盤35が備えられている。前記制御盤35は、更に、後述する判定手段などを備え、散水装置1の運転制御を行っている。
The
本散水装置1の運転制御は、図8に示されるように、所定の条件の下で判定手段での判定結果に応じて運転状態が切り替わるように成されている。この運転制御は、前記制御盤35に組み込まれた解析プログラム(判定手段)によって自動的に行われるようにするのが好ましい。
As shown in FIG. 8, the operation control of the
運転制御の手順としては、図8に示されるように、先ずはじめに、第1の判定手段40において、トンネル内に設置した坑内の粉塵量を計測する粉塵計(図示せず)の計測結果に応じて、運転状態を切り替える制御が行われる。 As a procedure for operation control, as shown in FIG. 8, first, in the first determination means 40, according to the measurement result of a dust meter (not shown) for measuring the amount of dust in the tunnel installed in the tunnel. Then, the control for switching the operating state is performed.
前記第1の判定手段40において、坑内の粉塵量の計測結果が所定の閾値を超えて本散水装置1の稼働が必要と判断された場合、第2の判定手段41において、トンネル内に設置した坑内の粉塵の帯電状態を計測する粉塵の電荷計測装置(図示せず)の計測結果に応じて、前記帯電用電極32の通電状態を切り替える。例えば、前記電荷計測装置により坑内の粉塵が正電荷を帯びていることが計測された場合、この粉塵とは逆の負電荷を帯電させた帯電水を生成するため、帯電用電極32を正側に通電する。これとは逆に粉塵が負電荷を帯びている場合は、帯電用電極32を負側に通電する。
When the measurement result of the amount of dust in the mine exceeds a predetermined threshold in the first determination means 40 and it is determined that the
一方、前記第1の判定手段40において、坑内の粉塵量が所定の閾値以下であって散水装置1の稼働が不要と判断された場合でも、第3の判定手段42において、トンネル内に設置した覆工コンクリート4の湿度を計測する湿度計(図示せず)の計測結果に応じて、散水装置1を稼働させる場合がある。具体的には、前記第3の判定手段42において覆工コンクリート4の湿度が所定の閾値を超えた場合、覆工コンクリートの湿潤養生のため本散水装置1を稼働する。一方、覆工コンクリート4の湿度が所定の閾値以下の場合には、本散水装置1の運転を停止する。
On the other hand, even if it is determined in the first determination means 40 that the amount of dust in the mine is equal to or less than a predetermined threshold value and the operation of the
1…散水装置、2…シート台車、3…覆工セントル、4…覆工コンクリート、10…移動架台、11…散水設備、12…門型フレーム、13…アーチ形フレーム、14…走行レール、15…車輪、16…ギヤードモータ、17…リミットスイッチ、18…リミットスイッチ当接部、19…緊急停止装置、20…緊急停止装置当接部、21…動力用ケーブル、22…自動リール、23…切欠部、24…養生用シート、30…給水管、31…散水ノズル、32…帯電用電極、33…タンク、34…給水ポンプ、35…制御盤、40…第1の判定手段、41…第2の判定手段、42…第3の判定手段 1 ... watering device, 2 ... seat trolley, 3 ... lining centre, 4 ... lining concrete, 10 ... mobile mount, 11 ... watering equipment, 12 ... gate type frame, 13 ... arch frame, 14 ... running rail, 15 ... Wheels, 16 ... Geared motor, 17 ... Limit switch, 18 ... Limit switch contact part, 19 ... Emergency stop device, 20 ... Emergency stop device contact part, 21 ... Power cable, 22 ... Automatic reel, 23 ... Notch Unit, 24 ... Curing sheet, 30 ... Watering pipe, 31 ... Watering nozzle, 32 ... Charging electrode, 33 ... Tank, 34 ... Water supply pump, 35 ... Control panel, 40 ... First determination means, 41 ... Second Judgment means, 42 ... Third judgment means
Claims (8)
前記散水設備は、覆工コンクリートの表面からトンネル内側に離隔した位置に、トンネル周方向に沿って配置される給水管と、前記給水管に沿って所定の間隔で複数配置される散水ノズルとを有しており、かつ前記散水ノズルのトンネル内側には、トンネル内側に向けて散水する水を帯電させた帯電水を生成するための帯電用電極が配置され、
前記散水ノズルは、給水管を通じて供給された水を、覆工コンクリートの表面に向けて散水するとともに、帯電用電極によって帯電させた帯電水をトンネルの内側に向けて散水する機能を同時に備えており、
覆工コンクリートの表面に向けた散水によって覆工コンクリートの湿潤養生を可能にするとともに、トンネル内側に向けた散水によって坑内の粉塵除去を可能にしたことを特徴とするトンネル工事用散水装置。 It is equipped with a mobile pedestal that can move in the tunnel axis in the direction of the tunnel axis, and a sprinkler that is supported by the mobile pedestal and sprinkles water at a position separated from the surface of the lining concrete inside the tunnel.
The watering facility includes a water supply pipe arranged along the tunnel circumferential direction at a position separated from the surface of the lining concrete inside the tunnel, and a plurality of watering nozzles arranged along the water supply pipe at predetermined intervals. A charging electrode for generating charged water charged with water sprinkled toward the inside of the tunnel is arranged inside the tunnel of the watering nozzle.
The watering nozzle has a function of sprinkling water supplied through a water supply pipe toward the surface of the lining concrete and at the same time sprinkling the charged water charged by the charging electrode toward the inside of the tunnel. ,
A watering device for tunnel construction, which enables moist curing of lining concrete by sprinkling water toward the surface of lining concrete, and also enables dust removal in the mine by watering toward the inside of the tunnel.
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