JP6983054B2 - Lining concrete placing equipment - Google Patents
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Description
本発明は覆工コンクリート打設装置に関する。 The present invention relates to a lining concrete placing device.
地山が掘削されることで形成されたトンネルの内壁面に覆工コンクリートを打設する覆工コンクリート打設装置として、コンクリート打設型枠に多数設けられた窓からコンクリートをコンクリート打設型枠の外周面とトンネル内壁面との間に打設するものが知られている。
特許文献１には、このような覆工コンクリート打設装置として、コンクリート打設型枠の外周面に多数のコンクリートセンサーを設け、コンクリートセンサーの検出結果に基づいて、窓の開閉、コンクリートを打設する打設管の窓からの出し入れ、コンクリート分流機と複数の打設管との接続の切り替えを制御することで、コンクリートの打設の自動化を図ったものが開示されている。
As a lining concrete placing device for placing lining concrete on the inner wall surface of a tunnel formed by excavating the ground, concrete is placed in the concrete casting formwork from the windows provided in many concrete casting formwork. It is known to be placed between the outer peripheral surface of the concrete and the inner wall surface of the tunnel.
In
しかしながら、上述した従来の技術では、打設されたコンクリートのトンネルの長さ方向に沿った高さの偏りが生じてしまった場合は、作業員が目視により、打設されたコンクリートのうち高さが高い箇所を特定し、特定したコンクリートの箇所に棒状バイブレータを手作業で挿入したのち棒状バイブレータを振動させてコンクリートを高い位置から低い位置に向けて流動させることにより、コンクリートの高さの偏りが解消されるようにしている。
したがって、作業員がコンクリート打設型枠に設けられた窓部からコンクリートの高さの偏りの有無を目視で監視して高さの偏りの解消が必要であるか否かを判断し、さらに、作業員が手作業によって窓部を介して棒状バイブレータをコンクリート打設型枠の内部から外部に移動させ、さらに、棒状バイブレータのケーブルを操作して棒状バイブレータを打設されたコンクリートの箇所に挿入させ、次いで、棒状バイブレータが振動するように操作を行なう必要があり、省人化、トンネル施工の効率化を図る上で改善の余地がある。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、省人化、トンネル施工の効率化を図る上で有利な覆工コンクリート打設装置を提供することにある。
However, in the above-mentioned conventional technique, when the height is biased along the length direction of the cast concrete tunnel, the worker visually observes the height of the cast concrete. By manually inserting a rod-shaped vibrator into the specified concrete location and then vibrating the rod-shaped vibrator to flow the concrete from a high position to a low position, the height of the concrete is biased. I am trying to eliminate it.
Therefore, the worker visually monitors the presence or absence of the height deviation of the concrete from the window provided in the concrete casting formwork to determine whether or not it is necessary to eliminate the height deviation, and further, The worker manually moves the rod-shaped vibrator from the inside to the outside of the concrete casting formwork through the window, and further operates the cable of the rod-shaped vibrator to insert the rod-shaped vibrator into the concrete place where it is placed. Next, it is necessary to operate the rod-shaped vibrator so that it vibrates, and there is room for improvement in terms of labor saving and efficiency of tunnel construction.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a lining concrete placing device which is advantageous in terms of labor saving and efficiency of tunnel construction.
上述の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、トンネル内に配設され前記トンネルの周方向および長さ方向に沿って間隔をおいて複数の打設孔が形成されたコンクリート打設型枠と、前記打設孔から打設されたコンクリートに振動を与えるバイブレータと、前記バイブレータを振動させる駆動部と、を備えるトンネル内の覆工コンクリート打設装置であって、前記コンクリート打設型枠の窓部を介して前記バイブレータの前記コンクリート打設型枠の内部と外部との間の移動、および、前記コンクリート打設型枠の内側で前記バイブレータの前記トンネルの長さ方向に沿った移動、並びに、前記コンクリート打設型枠の外部での前記バイブレータの前記コンクリート打設型枠の周方向に沿った移動を行なう移動部と、前記打設孔から打設されたコンクリートの前記トンネルの周方向および長さ方向に沿った位置を示す位置情報を検出する検出部と、前記位置情報に基づいて前記移動部および前記駆動部を制御し予め定められた順番で前記打設されたコンクリートに前記バイブレータを挿入して振動させていく制御部と、前記位置情報に基づいて前記トンネルの長さ方向に沿った前記コンクリートの高さの偏りが第１の許容範囲を超過したか否かを判定する判定部と、前記コンクリートの高さの偏りが前記第１の許容範囲を超過したと判定された場合に、前記位置情報に基づいて次に前記バイブレータを挿入すべき前記コンクリートの箇所を特定する特定部とを備え、前記制御部は、前記第１の許容範囲を超過したと判定された場合に、前記順番を無視し前記移動部および前記駆動部を制御し前記特定部で特定された前記コンクリートの箇所に前記バイブレータを挿入させて振動させることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記コンクリート打設型枠は、床版から起立し幅方向両側に位置する一対の側部と、それら一対の側部の上端を接続し前記床版に対向する上部とを有し、前記コンクリート打設型枠の前記側部において前記位置情報は、前記トンネルの長さ方向をＸ軸とし、前記トンネルの高さ方向をＹ軸とした２次元座標上に示されることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記コンクリート打設型枠は、床版から起立し幅方向両側に位置する一対の側部と、それら一対の側部の上端を接続し前記床版に対向する上部とを有し、前記コンクリート打設型枠の前記上部において前記位置情報は、前記トンネルの長さ方向をＸ軸とし、前記トンネルの幅方向をＹ軸とした２次元座標上に示されることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記コンクリート打設型枠は、床版から起立し幅方向両側に位置する一対の側部と、それら一対の側部の上端を接続する上部とを有し、前記コンクリート打設型枠の前記側部において前記位置情報は、前記トンネルの長さ方向をＸ軸とし、前記トンネルの幅方向をＹ軸とし、前記トンネルの高さ方向をＺ軸とした３次元座標上に示されることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、前記コンクリート打設型枠は、床版から起立し幅方向両側に位置する一対の側部と、それら一対の側部の上端を接続する上部とを有し、前記コンクリート打設型枠の前記上部において前記位置情報は、前記位置情報は、前記トンネルの長さ方向をＸ軸とし、前記トンネルの幅方向をＹ軸とし、前記トンネルの高さ方向をＺ軸とした３次元座標上に示されることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、前記検出部は、一対の電極線を絶縁材で被覆してなる線状のレベルセンサーを含んで構成され、前記レベルセンサーは、前記トンネルの内壁面に対向する前記コンクリート打設型枠の外周面に前記トンネルの長さ方向および周方向に沿って延在して設けられ、前記レベルセンサーは、前記コンクリートに接触することにより前記コンクリートの比誘電率に応じて前記一対の電極線間に生じる静電容量が変化することを特徴とする。
請求項７記載の発明は、前記検出部は、一対の電極線を絶縁材で被覆してなる線状のレベルセンサーを含んで構成され、前記レベルセンサーは、前記トンネル内壁面の半径方向外側で掘削された地山の壁面に当て付けられた防水シートに前記トンネルの長さ方向および周方向に沿って延在して設けられ、前記レベルセンサーは、前記コンクリートに接触することにより前記コンクリートの比誘電率に応じて前記一対の電極線間に生じる静電容量が変化することを特徴とする。
請求項８記載の発明は、前記検出部は、一対の電極線を絶縁材で被覆してなる線状のレベルセンサーを含んで構成され、前記レベルセンサーは、前記トンネルの内壁面と前記コンクリート打設型枠との間に配設された鉄筋に前記トンネルの長さ方向および周方向に沿って延在して設けられ、前記レベルセンサーは、前記コンクリートに接触することにより前記コンクリートの比誘電率に応じて前記一対の電極線間に生じる静電容量が変化することを特徴とする。
請求項９記載の発明は、前記検出部は、前記レベルセンサーの静電容量の変化に基づいて前記レベルセンサーの延在方向に沿ったコンクリートの位置を算出する位置算出部と、前記位置算出部で算出された前記コンクリートの位置に基づいて前記位置情報を生成する位置情報生成部とをさらに備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
According to the second aspect of the present invention, the concrete casting formwork has a pair of side portions that stand up from the deck and are located on both sides in the width direction, and an upper portion that connects the upper ends of the pair of side portions and faces the deck. In the side portion of the concrete casting formwork, the position information is shown on two-dimensional coordinates with the length direction of the tunnel as the X axis and the height direction of the tunnel as the Y axis. It is characterized by that.
According to the third aspect of the present invention, the concrete casting formwork has a pair of side portions that stand up from the deck and are located on both sides in the width direction, and an upper portion that connects the upper ends of the pair of side portions and faces the deck. In the upper part of the concrete casting formwork, the position information is shown on two-dimensional coordinates with the length direction of the tunnel as the X axis and the width direction of the tunnel as the Y axis. It is a feature.
According to the fourth aspect of the present invention, the concrete casting formwork has a pair of side portions that stand up from the floor slab and are located on both sides in the width direction, and an upper portion that connects the upper ends of the pair of side portions. The position information on the side of the concrete casting formwork is a three-dimensional coordinate with the length direction of the tunnel as the X axis, the width direction of the tunnel as the Y axis, and the height direction of the tunnel as the Z axis. It is characterized by being shown above.
According to the fifth aspect of the present invention, the concrete casting formwork has a pair of side portions that stand up from the floor slab and are located on both sides in the width direction, and an upper portion that connects the upper ends of the pair of side portions. In the upper part of the concrete casting formwork, the position information has the length direction of the tunnel as the X axis, the width direction of the tunnel as the Y axis, and the height direction of the tunnel as the Z axis. It is characterized in that it is shown on the three-dimensional coordinates.
According to the sixth aspect of the present invention, the detection unit includes a linear level sensor formed by coating a pair of electrode wires with an insulating material, and the level sensor faces the inner wall surface of the tunnel. The level sensor is provided on the outer peripheral surface of the concrete casting mold extending along the length direction and the circumferential direction of the tunnel, and the level sensor is provided in contact with the concrete according to the specific dielectric constant of the concrete. It is characterized in that the capacitance generated between the pair of electrode lines changes.
According to the seventh aspect of the present invention, the detection unit includes a linear level sensor formed by coating a pair of electrode wires with an insulating material, and the level sensor is located outside the inner wall surface of the tunnel in the radial direction. A waterproof sheet applied to the wall surface of the excavated ground is provided extending along the length direction and the circumferential direction of the tunnel, and the level sensor is provided by contacting the concrete with respect to the concrete. It is characterized in that the capacitance generated between the pair of electrode wires changes according to the dielectric constant.
The invention according to
In the invention according to claim 9, the detection unit includes a position calculation unit that calculates the position of concrete along the extending direction of the level sensor based on a change in the capacitance of the level sensor, and the position calculation unit. It is characterized by further including a position information generation unit that generates the position information based on the position of the concrete calculated in 1.
請求項１記載の発明によれば、打設されたコンクリートのトンネルの周方向および長さ方向に沿った位置を示す位置情報に基づいてトンネルの長さ方向に沿ったコンクリートの高さの偏りが第１の許容範囲を超過したと判定された場合に、位置情報に基づいて次にバイブレータを挿入すべき前記コンクリートの箇所を特定し、特定されたコンクリートの箇所にバイブレータを挿入して振動させるようにした。
したがって、従来のように打設されたコンクリートの位置を監視し、長さ方向に沿ったコンクリートの高さの偏り解消するようにバイブレータを移動させてコンクリートに挿入するといった操作を手作業で行なう必要がなく、省人化を図る上で有利となり、また、コンクリートの高さの偏りを抑制しつつ均一にコンクリートを打設できるので、トンネル施工の効率化を図る上で有利となる。
請求項２〜５記載の発明によれば、制御部、判定部、特定部が位置情報に基づいて実行する制御処理を簡単かつ迅速に行なう上で有利となる。
請求項６〜８記載の発明によれば、センサーの設置作業を軽減でき、また、部品コストを抑制する上で有利となる。
請求項９記載の発明によれば、制御部、判定部、特定部が位置情報に基づいて制御処理を的確に行なう上で有利となる。
According to the invention according to
Therefore, it is necessary to manually monitor the position of the cast concrete as in the past, move the vibrator and insert it into the concrete so as to eliminate the deviation of the height of the concrete along the length direction. This is advantageous in terms of labor saving, and it is also advantageous in terms of improving the efficiency of tunnel construction because concrete can be placed uniformly while suppressing unevenness in the height of concrete.
According to the inventions of
According to the inventions of claims 6 to 8, the installation work of the sensor can be reduced, and it is advantageous in suppressing the component cost.
According to the invention of claim 9, it is advantageous for the control unit, the determination unit, and the specific unit to accurately perform the control process based on the position information.
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、覆工コンクリート打設装置２０は、一次覆工がなされたトンネル１０の内壁面１２にコンクリートを打設するものである。
ここで一次覆工がなされたトンネル１０の内壁面１２とは、掘削された地山の壁面１２０２に防水シート１２０４を当て付け、その上にコンクリート１２０６を吹き付けることで形成された面である。
なお、図中符号１３はトンネル１０の床版を示す。
覆工コンクリート打設装置２０は、コンクリート打設型枠２２と、複数の打設管２４と、コンクリート供給部２６と、コンクリート分流機２８と、棒状のバイブレータ３０と、移動部３２と、駆動部３４と、検出部３６と、コンピュータ３８とを含んで構成されている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the lining
Here, the
The lining
コンクリート打設型枠２２は、型枠本体４０と、支持部材４２と、走行部４４とを含んで構成されている。
型枠本体４０は、複数の型枠部材が組み立てられることによりトンネル１０の断面形状に対応した断面形状を構成し、本実施の形態では、鋼製である。
型枠本体４０は、床版１３から起立し幅方向両側に位置する一対の側部４００２と、それら一対の側部４００２の上端を接続する上部４００４とを有している。
支持部材４２は、型枠本体４０を支持するものであり、複数の形鋼によって門型に形成され、支持部材４２の上部は足場４３となっている。
走行部４４は、支持部材４２を介して型枠本体４０をトンネル１０の長さ方向に沿って移動させるものであり、走行部４４は支持部材４２の下部に設けられている。
走行部４４は、トンネル１０の長さ方向に沿って床版１３に敷設されたレール１４上を走行する車輪４４０２を含んで構成されている。
支持部材４２と型枠本体４０との間には、例えば油圧シリンダーからなる不図示の複数の伸縮部材が設けられ、それら複数の伸縮部材の伸縮により型枠本体４０がトンネル１０の径方向に拡縮される。
The
The
The
The
The traveling
The traveling
A plurality of telescopic members (not shown), for example, made of a hydraulic cylinder, are provided between the
図１、図２に示すように、型枠本体４０には、コンクリートを打設するための複数の打設孔４６と、バイブレータ３０を型枠本体４０から出し入れするための窓部４８とが設けられている。
本実施の形態では、打設孔４６は、トンネル１０の周方向に間隔をおいて９個、トンネル１０の長さ方向に間隔をおいて５個、合計４５個の打設孔４６が設けられている。
各打設孔４６には、閉鎖板５０が設けられている。
コンクリートの打設時には、コンピュータ３８からの制御信号によって動作が制御されるアクチュエータ５１により閉鎖板５０が打設孔４６を開放する開放位置に移動され、コンクリートの打設後には、アクチュエータ５１により閉鎖板５０が打設孔４６を閉塞する閉塞位置に移動される。
また、窓部４８は、トンネル１０の天端を挟んで周方向に間隔をおいて２個、トンネル１０の長さ方向に間隔をおいて５個、合計１０個設けられている。
各窓部４８には、不図示の閉鎖板が設けられ、コンピュータ３８からの制御信号によって動作が制御される不図示のアクチュエータにより閉鎖板が窓部を開放する開放位置と閉鎖板が窓部４８を閉塞する閉塞位置とに移動される。
足場４３は、支持部材４２の上部にトンネル１０の幅方向および長さ方向にわたって設けられ、作業者の足場として、また、コンクリート分流機２８の設置場所として使用される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
In the present embodiment, the driving holes 46 are provided with nine driving
A closing
At the time of placing concrete, the closing
Further, two
Each
The
コンクリート供給部２６は、コンクリートミキサー車から供給されるコンクリートをコンクリート分流機２８を介して各打設管２４に圧送するものであり、例えば電動式のコンクリートポンプを含んで構成され、コンピュータ３８からの制御信号によって動作が制御される。
コンクリート分流機２８は、コンクリート供給部２６を複数の打設管２４に個別に接続するものであり、コンピュータ３８からの制御信号によって動作が制御される。
本実施の形態では、コンクリート分流機２８は、コンクリート供給部２６は複数の打設管２４から選択された１つの打設管２４とを接続する。
このようなコンクリート分流機２８として、従来公知の様々なコンクリート分流機が使用可能である。
複数の打設管２４は、コンクリートが吐出される打設管先部２４０２を有し、打設管先部２４０２は、各打設孔４６に連通するように型枠本体４０の内周面側で固定されている。
The
The
In the present embodiment, in the
As such a
The plurality of casting
バイブレータ３０は、打設されたコンクリートに挿入されて振動することによりコンクリートに振動を与え、打設されたコンクリートを流動させ、また、コンクリートの締固めを行なうものである。
バイブレータ３０は、ケーシング３００２と、給電ケーブル３００４とを含んで構成されている。
ケーシング３００２は、円筒状を呈しその先端部の内部に、不図示のモータと、モータによって回転される不図示の回転振動子とが収容されている。
給電ケーブル３００４は、ケーシング３００２の基端から導出され後述する駆動部３４から供給される電力をモータに供給するものである。
給電ケーブル３００４を介して電力がモータに供給されることにより回転駆動子が回転しバイブレータ３０が振動する。
The
The
The
The
When electric power is supplied to the motor via the
移動部３２は、コンクリート打設型枠２２の窓部４８を介してバイブレータ３０のコンクリート打設型枠２２の内部と外部との間の移動、および、コンクリート打設型枠２２の内側でバイブレータ３０のトンネル１０の長さ方向に沿った移動、並びに、コンクリート打設型枠２２の外部でのバイブレータ３０のコンクリート打設型枠２２の周方向に沿った移動を行なうものである。
移動部３２は、支持ブラケット５２と、レール５４と、走行体５６とを含んで構成されている。
支持ブラケット５２は、型枠本体４０の内周面で天端を挟んで型枠本体４０の幅方向に間隔をおいた２箇所に、型枠本体４０の長さ方向のほぼ全長にわたってそれぞれ延在形成されている。
各支持ブラケット５２は、型枠本体４０の内周面から下方に延在する縦板５２０２と、縦板５２０２の下端から型枠本体４０の幅方向内側に水平に延在する底板５２０４とを備えている。
レール５４は、各支持ブラケット５２の底板５２０４上に型枠本体４０の長さ方向に沿ってそれぞれ設けられている。
The moving
The moving
The support bracket 52 extends over almost the entire length of the
Each support bracket 52 includes a vertical plate 5202 extending downward from the inner peripheral surface of the
The
図１、図４に示すように、走行体５６は、型枠本体４０の長さ方向に往復移動するものであり、車輪５８と、ケース６０と、走行機構６２と、巻き取り機構６４と、バイブレータ保持機構６６とを含んで構成されている。
車輪５８は、ケース６０を支持して各レール５４上を転動するものである。
ケース６０は、走行機構６２、巻き取り機構６４を収容している。
走行機構６２は、車輪５８を回転駆動するものであり、第１モータ６２０２と、第１モータ６２０２による回転駆動力を車輪５８に伝達する動力伝達機構６２０４とを備えている。
巻き取り機構６４は、バイブレータ３０を型枠本体４０の外周面に沿って移動させるものであり、第２モータ６４０２と、第２モータ６４０２により回転駆動され、バイブレータ３０の給電ケーブル３００４の巻き取り、繰り出しを行なうリール６４０４とを備えている。
バイブレータ保持機構６６は、巻き取り機構６４によって給電ケーブル３００４が巻き取られ、型枠本体４０の窓部４８を介して型枠本体４０の内部に移動されたバイブレータ３０を保持し、また、いったん保持したバイブレータ３０を型枠本体４０の窓部４８を介して型枠本体４０の外部へ移動するものである。
バイブレータ保持機構６６は、ケース６０に設けられバイブレータ３０の基部を収容する筒体６６０２と、筒体６６０２に収容されたバイブレータ３０を筒体６６０２から窓部４８に向けて押し出すアクチュエータ６６０４とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the traveling
The
The
The traveling mechanism 62 rotates and drives the
The take-up mechanism 64 moves the
The vibrator holding mechanism 66 holds and once holds the
The vibrator holding mechanism 66 includes a
駆動部３４は、バイブレータ３０のモータに電力を供給することでバイブレータ３０を振動させるものである。
なお、走行体５６とパーソナルコンピュータ３８とは、不図示のケーブルを介して接続されており、第１モータ６２０２、第２モータ６４０２、アクチュエータ６６０４、駆動部３４は上記のケーブルを介して後述する制御部３８Ｃによって制御される。
The
The traveling
検出部３６は、打設孔４６から型枠本体４０の外周面（型枠面）とトンネル１０の内壁面１２との間に打設されたコンクリートのトンネル１０の周方向および長さ方向に沿った位置を検出するものである。
本実施の形態では、検出部３６は、複数の線状のレベルセンサー６８と、検出回路７０と、後述する位置算出部３８Ａと、位置情報生成部３８Ｂとを備えている。
レベルセンサー６８は、図５に示すように、型枠本体４０の外周面に取着され、第１〜第３レベルセンサー６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃを備えている。なお、図５において打設孔４６は省略されている。
本実施の形態では、型枠本体４０の天端から型枠本体４０の幅方向の一方の半部において型枠本体４０の周方向に沿って延在する第１レベルセンサー６８Ａが型枠本体４０の長さ方向に等間隔をおいて５つ設けられている。
また、型枠本体４０の天端から型枠本体４０の幅方向の他方の半部において型枠本体４０の周方向に沿って延在する第２レベルセンサー６８Ｂが型枠本体４０の長さ方向に等間隔をおいて５つ設けられている。
また、型枠本体４０の長さ方向に延在する第３レベルセンサー６８Ｃが、型枠本体４０の天端を通るように、また、天端の両側箇所を通るように３つ設けられている。
The
In the present embodiment, the
As shown in FIG. 5, the
In the present embodiment, the
Further, a
Further, three
図６に示すように、レベルセンサー６８は、互いに平行して線状に延在する一対の電極線６８０２と、この一対の電極線６８０２を被覆する絶縁材６８０４とから構成され、コンクリートに接触することによりコンクリートの比誘電率に応じて一対の電極線６８０２間に生じる静電容量が変化するものである。
検出回路７０は、入力端子７００２と、直流電源７００４と、固定抵抗７００６と、出力端子７００８とから構成されている。
入力端子７００２は、一対の電極線６８０２の一端に接続されている。
直流電源７００４は、入力端子７００２に接続され、両電極線６８０２間に一定の直流電圧Ｖｉｎを印加する。
固定抵抗７００６は、一対の電極線６８０２の一端に並列に接続され、打設されるコンクリートの比誘電率と打設コンクリートによって覆われる一対の電極線６８０２の長さに比例して一対の電極線６８０２間に生じる静電容量の変化に応じた充電電圧Ｅｔを取り出すものである。
出力端子７００８は、固定抵抗７００６の両端に接続して設けられている。
As shown in FIG. 6, the
The
The
The
The fixed
The
コンクリート打設型枠２２に打設されたコンクリート、すなわちフレッシュコンクリート（モルタル）中には多数のイオンが存在しているため、絶縁被覆された一対の電極線６８０２の間及びその周囲にコンクリートが介在されると、コンクリートを電解質とし、かつその比誘電率に応じたコンデンサＣ１が形成される。
このコンデンサＣ１はレベルセンサー６８の長さ方向に沿って並列に接続されたものとなる。そして、コンクリートで覆われるレベルセンサー６８の長さＬが長くなるにしたがい、並列接続されるコンデンサＣ１の数が増加し、静電容量が大きくなる。
ここで、空気中に晒されている電極線６８０２間にも空気の誘電率に応じた静電容量のコンデンサＣ２が並列に形成される。したがって、一対の電極線６８０２の間に生じる静電容量は、並列接続されるコンデンサＣ１と並列接続されるコンデンサＣ２とを加算した値となる。この静電容量は、コンクリートで覆われるレベルセンサー６８の長さＬ、すなわち、打設されたコンクリートの位置にしたがって変化する。
なお、コンクリートを電解質とする電極線６８０２間の静電容量は、空気の場合の静電容量の約１０倍程度である。
Since a large number of ions are present in the concrete cast in the
The capacitor C1 is connected in parallel along the length direction of the
Here, a capacitor C2 having a capacitance corresponding to the dielectric constant of the air is formed in parallel between the
The capacitance between the
そこで、入力端子７００２から両電極線６８０２間に一定の直流電圧Ｖｉｎを印加し、両電極線６８０２に電荷を与え、両電極線６８０２間の電圧を検出回路７０で測定する。
この場合、検出回路７０では、出力電圧Ｖｏｕｔ＝Ｅｔ／（Ｒ＋２ｒ）の関係が成立することになる。ただし、Ｒは固定抵抗７００６の抵抗値、ｒは電極線６８０２の固有抵抗である。
Therefore, a constant DC voltage Vin is applied between the
In this case, in the
検出回路７０による出力電圧Ｖｏｕｔの測定結果は、コンクリートの比誘電率に応じて両電極線６８０２間に生じる静電容量に比例した出力電圧Ｖｏｕｔとコンクリートで覆われるレベルセンサー６８の長さＬとが、ほぼ比例関係に近い関係となる。
予め、実験により出力電圧Ｖｏｕｔとコンクリートで覆われるレベルセンサー６８の長さＬとの相関関係を示す相関式を決定しておく。
これにより、相関式に基づいて、出力電圧Ｖｏｕｔからコンクリートで覆われるレベルセンサー６８の長さＬ、すなわち、レベルセンサー６８の長さ方向に沿ったコンクリートの位置を算出することができる。
The measurement result of the output voltage Vout by the
In advance, a correlation equation showing the correlation between the output voltage Vout and the length L of the
Thereby, based on the correlation equation, the length L of the
図１に示すように、パーソナルコンピュータ３８は、トンネル１０構内の適宜箇所、例えば、足場４３に設置され、コンクリート供給部２６、コンクリート分流機２８、各検出回路７０、第１モータ６２０２，第２モータ６４０２、アクチュエータ６６０４、駆動部３４と不図示のケーブルを介して接続されている。
図７に示すように、コンピュータ３８は、ＣＰＵ３８０２と、不図示のインターフェース回路およびバスラインを介して接続されたＲＯＭ３８０４、ＲＡＭ３８０６、ハードディスク装置３８０８、キーボード３８１０、マウス３８１２、ディスプレイ３８１４、インターフェース３８１６などを有している。
ＲＯＭ３８０４は制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭ３８０６はワーキングエリアを提供するものである。
ハードディスク装置３８０８は、後述する位置算出部３８Ａ、位置情報生成部３８Ｂ、制御部３８Ｃ、判定部３８Ｄ、特定部３８Ｅを実現するための制御プログラムなどを格納している。
キーボード３８１０およびマウス３８１２は、操作者による操作入力を受け付けるものである。
ディスプレイ３８１４はデータを表示出力するものである。
インターフェース３８１６は、外部機器とデータ、信号の授受を行うためのものであり、本実施の形態では、インターフェース３８１６は、各検出回路７０から出力電圧Ｖｏｕｔを受け付け、また、コンクリート供給部２６、コンクリート分流機２８、各アクチュエータ５１、第１モータ６２０２，第２モータ６４０２、アクチュエータ６６０４、駆動部３４に制御信号を与える。
As shown in FIG. 1, the
As shown in FIG. 7, the
The
The
The
The
The
ＣＰＵ３８０２が、ハードディスク装置３８０８に格納されている制御プログラムを実行することによりコンピュータ３８によって、図１に示すように、位置算出部３８Ａ、位置情報生成部３８Ｂ、制御部３８Ｃ、判定部３８Ｄ、特定部３８Ｅが実現される。
位置算出部３８Ａは、インターフェース３８１６を介して入力された各検出回路７０からの出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて、レベルセンサー６８の長さ方向に沿ったコンクリートの位置を算出するものである。
言い換えると、位置算出部３８Ａは、レベルセンサー６８の静電容量の変化に基づいてレベルセンサー６８の長さ方向に沿ったコンクリートの位置を算出するものである。
具体的に説明すると、位置算出部３８Ａは、９つのレベルセンサー６８のそれぞれに対応する検出回路７０の出力電圧Ｖｏｕｔから相関式に基づいて各コンクリートのレベルセンサー６８の長さ方向に沿ったコンクリートの位置を算出する。
As shown in FIG. 1, the
The
In other words, the
Specifically, the
位置情報生成部３８Ｂは、位置算出部３８Ａで算出された各レベルセンサー６８に対応するコンクリートの位置に基づいて、型枠本体４０に対するコンクリートの位置を２次元座標上に表す位置情報を生成するものである。
２次元座標は、トンネル１０の長さ方向をＸ軸とし、トンネル１０の高さ方向をＹ軸としてもよく、あるいは、トンネル１０の長さ方向をＸ軸とし、トンネル１０の幅方向をＹ軸とするものであってもよい。
The position information generation unit 38B generates position information that represents the position of the concrete with respect to the
The two-dimensional coordinates may have the length direction of the
制御部３８Ｃは、検出部３６の検出結果に基づいて、すなわち、コンクリートの位置情報に基づいてコンクリート供給部２６およびコンクリート分流機２８を制御し、予め定められた順番でコンクリート供給部２６を次の打設管２４に順次接続していくものである。
前述したように、本実施の形態では、選択された１つの打設管２４がコンクリート供給部２６に接続される。
制御部３８Ｃによるコンクリート分流機２８の制御は以下のように行なわれる。
制御部３８Ｃは、予め定められた順番にしたがって特定された打設孔４６からコンクリートが打設されるように打設管２４の接続を行なう。
次いで、制御部３８Ｃは、コンクリート供給部２６の動作を開始させ、位置情報生成部３８Ｂで生成されたコンクリートの位置情報に基づいてコンクリートの打設量が規定量に到達したと判断すると、コンクリート供給部２６の動作を停止させる。
コンクリートの打設量が規定量に到達したことは、コンクリートの位置情報に基づいて、コンクリートを打設している打設孔４６の近傍までコンクリートが到達したことをもって判定される。
The
As described above, in the present embodiment, one selected
The
The
Next, the
It is determined that the amount of concrete placed reaches the specified amount based on the position information of the concrete, that the concrete reaches the vicinity of the placed
また、打設管２４の接続の順番、すなわち、コンクリートを打設する打設孔４６の順番は、トンネル１０の形状や地山の状態など施工現場の状態によって異なるものであり、予め定められている。
本実施の形態では、図２に示すように、型枠本体４０の幅方向の一方の半部において長さ方向に間隔をおいた２つの打設孔４６Ａ、４６Ｃと、型枠本体４０の幅方向の他方の半部において長さ方向に間隔をおいた２つの打設孔４６Ｂ、４６Ｄとの合計４つの打設孔４６Ａ〜４６Ｄを順番に使ってコンクリートを打設する場合について説明する。この際、４つの打設孔４６Ａ〜４６Ｄの高さ方向の位置はほぼ同じである。
そして、４つの打設孔４６Ａ〜４６Ｄからのコンクリートの打設が完了すると、順次、打設する４つの打設孔４６Ａ〜４６Ｄの位置を下方から上方に移動させ同様の順番でコンクリートを打設していく。
例えば、以下のような手順でコンクリートを打設する打設孔４６を切り替えていく。
（１）トンネル１０の長さ方向の一方寄りでかつトンネル１０の幅方向の一方の半部に位置する打設孔４６Ａ。
（２）トンネル１０の長さ方向の一方寄りでかつトンネル１０の幅方向の他方の半部に位置する打設孔４６Ｂ。
（３）トンネル１０の長さ方向の他方寄りでかつトンネル１０の幅方向の一方の半部に位置する打設孔４６Ｃ。
（４）トンネル１０の長さ方向の他方寄りでかつトンネル１０の幅方向の他方の半部に位置する打設孔４６Ｄ。
Further, the order of connecting the placing
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, two casting
Then, when the placing of concrete from the four placing
For example, the placing
(1) A
(2) A
(3) A
(4) A
図３（Ａ）は打設前の状態を示しており、上述した（１）〜（４）の４つの打設孔４６Ａ〜４６Ｄからの打設が完了すると、図３（Ｂ）に示すように、１層目のコンクリート１６Ａが打設される。
次いで、コンクリートを打設する打設孔４６Ａ〜４６Ｄの位置を１つずつ上方に移動させ、上記（１）〜（４）と同様の順番で打設孔４６Ａ〜４６Ｄを選択してコンクリートを打設していく。
すなわち、図３（Ｃ）に示す２層目のコンクリート１６Ｂ、図３（Ｄ）に示す３層目のコンクリート１６Ｃ、図３（Ｅ）に示す４層目のコンクリート１６Ｄといった順番でコンクリートが打設される。
最後は、図３（Ｆ）に示すように、天端に位置する打設孔４６から５層目のコンクリート１６Ｅが打設される。
なお、図２に示すように、天端に位置する打設孔４６は型枠本体４０の長さ方向に沿って間隔をおいて５つ設けられており、この５つの打設孔４６のうち、長さ方向の位置が打設孔４６Ａ（４０Ｂ）に一致する１つの打設孔４６Ｅと、長さ方向の位置が打設孔４６Ｃ（４６Ｄ）に一致する１つの打設孔４６Ｆとが５層目のコンクリート１６Ｅの打設に使用される。
FIG. 3A shows a state before casting, and when the casting from the four
Next, the positions of the placing holes 46A to 46D for placing concrete are moved upward one by one, and the placing holes 46A to 46D are selected and the concrete is placed in the same order as (1) to (4) above. I will set it up.
That is, concrete is poured in the order of the second layer concrete 16B shown in FIG. 3C, the third layer concrete 16C shown in FIG. 3D, and the fourth layer concrete 16D shown in FIG. 3E. Will be done.
Finally, as shown in FIG. 3 (F), the fifth layer of
As shown in FIG. 2, five
さらに、制御部３８Ｃは、位置情報に基づいて移動部３２および駆動部３４を制御し予め定められた順番で、打設されたコンクリート１６にバイブレータ３０を挿入して振動させていくものである。
制御部３８Ｃによる移動部３２および駆動部３４の制御は、各打設孔４６Ａ〜４６Ｄからコンクリートが打設される毎に以下のように行なわれる。
制御部３８Ｃは、トンネル１０の長さ方向の一方寄りでかつトンネル１０の幅方向の一方の半部に位置する打設孔４６Ａからのコンクリート１６の打設が完了したならば、第１モータ６２０２を制御して走行体５６を窓部４８に対応する位置に移動させる。
次いで、アクチュエータ６６０４を制御してバイブレータ３０を窓部４８を介して型枠本体４０の外部に移動し、第２モータ６４０２を制御してリール６４０４を回転させ給電ケーブル３００４を繰り出してバイブレータ３０を型枠本体４０の外周面に沿って下方に移動させてバイブレータ３０を打設されたコンクリート１６に挿入させる。
この際、第１モータ６２０２の回転量、回転方向、すなわち走行体５６の位置は、打設されたコンクリート１６の位置情報、あるいは、コンクリート１６を打設した打設孔４６の位置に基づいて決定される。
また、第２モータ６４０２の回転量、回転方向、すなわち、給電ケーブル３００４の繰り出し量は、打設されたコンクリート１６の位置情報に基づいて決定される。
制御部３８Ｃは、駆動部３４を制御して予め定められた時間、バイブレータ３０の振動を行なって、コンクリート１６を流動させると共に締め固める。
予め定められた時間が経過したならば、制御部３８Ｃは、第２モータ６４０２を制御してリール６４０４を回転させ給電ケーブル３００４を巻き取ってバイブレータ３０を打設されたコンクリート１６から上方に移動させ、バイブレータ３０を窓部４８を介して型枠本体４０の内部に移動させ、筒体６６０２に保持させる。
このような動作を、残りの打設孔４６Ｂ、４６Ｃ、４６Ｄからコンクリート１６が打設される毎、同様に繰り返してコンクリート１６を流動させ、また、コンクリート１６の締固めを行なう。
Further, the
The
The
Next, the
At this time, the rotation amount and the rotation direction of the
Further, the rotation amount and rotation direction of the
The
After a predetermined time has elapsed, the
Each time the concrete 16 is placed from the remaining casting holes 46B, 46C, 46D, such an operation is repeated in the same manner to flow the concrete 16 and compact the concrete 16.
判定部３８Ｄは、検出部３６の検出結果に基づいて、すなわち、コンクリート１６の位置情報に基づいてトンネル１０の長さ方向に沿ったコンクリート１６の高さの偏りが第１の許容範囲を超過したか否かを判定するものである。
図８（Ａ）は、型枠本体４０の側方から見た型枠本体４０と打設されたコンクリート１６の位置関係を示す説明図であり、トンネル１０の長さ方向に沿ったコンクリート１６の高さの偏りは、位置情報で示されるコンクリート１６の打設位置の最高値と最低値との差分Δｈによって決定される。
判定部３８Ｄは、この差分Δｈが予め定められた第１の許容範囲を超過したか否かを判定する。
なお、上述したようにバイブレータ３０が振動することにより、打設されたコンクリート１６は、トンネル１０の長さ方向に沿って流動して広がるため、時間経過と共にコンクリート１６の高さの偏りは打設直後に比較して減少していく。
しかしながら、バイブレータ３０が振動してもコンクリート１６の性状や施工現場の状況によってはトンネル１０の長さ方向に沿ったコンクリート１６の高さの偏りが十分には解消されない場合があり、差分Δｈが予め定められた第１の許容範囲を超過すると、コンクリート１６を均一に打設する上で不利となるため、このようなコンクリート１６の高さの偏りを解消する必要がある。
また、制御部３８Ｃは、判定部３８Ｄにより差分Δｈが予め定められた第１の許容範囲を超過しないと判定された場合は、予め定められた順番でバイブレータ３０を移動させバイブレータ３０を順次振動させていくが、判定部３８Ｄにより差分Δｈが予め定められた第１の許容範囲を超過したと判定された場合は、順番を無視し移動部３２および駆動部３４を制御し特定部３８Ｅで特定されたコンクリート１６の箇所にバイブレータ３０を挿入して振動させる。
In the determination unit 38D, the deviation of the height of the concrete 16 along the length direction of the
FIG. 8A is an explanatory diagram showing the positional relationship between the
The determination unit 38D determines whether or not the difference Δh exceeds a predetermined first permissible range.
As described above, when the
However, even if the
Further, when the determination unit 38D determines that the difference Δh does not exceed the predetermined first permissible range, the
特定部３８Ｅは、コンクリート１６の高さの偏りが第１の許容範囲を超過したと判定された場合に、位置情報に基づいて次にバイブレータ３０を挿入すべきコンクリート１６の箇所を特定する。
特定部３８Ｅは、コンクリート１６の高さの偏りが第１の許容範囲を超過したと判定された場合に、コンクリート１６の位置情報に基づいてトンネル１０の長さ方向に沿ったコンクリート１６の高さの偏りを修正するために、バイブレータ３０を挿入すべきコンクリート１６の箇所を特定するものである。
例えば、図８（Ａ）に示すように、型枠本体４０の幅方向の一方の側方から見て、打設孔４６Ａ、４６Ｃから打設されたコンクリート１６のトンネル１０の長さ方向（型枠本体４０の長さ方向）の中間部と長さ方向の両端部が他の部分よりも低くなる形状となり、判定部３８Ｄによりトンネル１０の長さ方向に沿ったコンクリート１６の高さの偏りである差分Δｈが第１の許容範囲を超過したと判定されたものとする。
この場合、特定部３８Ｅは、次にバイブレータ３０を挿入すべきコンクリート１６の箇所として、型枠本体４０の一方の半部で、トンネル１０の長さ方向の中間部と両端との間の２つの箇所１６−１、１６−２を特定し、それら２箇所に対応する窓部４８をそれぞれ特定する。
２つの窓部４８を介してバイブレータ３０がコンクリート１６の箇所１６−１、１６−２に順次挿入され、バイブレータ３０が振動されると、図８（Ｂ）に示すように、コンクリート１６が２箇所１６−１、１６−２から高さの低い箇所へ流動することによりコンクリート１６の高さの偏りが解消される。
When it is determined that the height deviation of the concrete 16 exceeds the first permissible range, the specific portion 38E identifies the location of the concrete 16 into which the
When it is determined that the height deviation of the concrete 16 exceeds the first permissible range, the specific portion 38E is the height of the concrete 16 along the length direction of the
For example, as shown in FIG. 8A, when viewed from one side in the width direction of the
In this case, the specific portion 38E is one half of the
When the
また、図９（Ａ）に示すように、打設孔４６Ａ、４６Ｃから打設されたコンクリート１６のトンネル１０の長さ方向の両端が中間部よりも低くなる形状となり、判定部３８Ｄによりトンネル１０の長さ方向に沿ったコンクリート１６の高さの偏りである差分Δｈが第１の許容範囲を超過したと判定されたものとする。
この場合、特定部３８Ｅは、次にバイブレータ３０を挿入すべきコンクリート１６の箇所として、型枠本体４０の一方の半部で、トンネル１０の長さ方向の中間部と両端との間の２つの箇所１６−１、１６−２を特定し、それら２箇所に対応する窓部４８をそれぞれ特定する。
２つの窓部４８を介してバイブレータ３０がコンクリート１６の箇所に順次挿入され、バイブレータ３０が振動されると、図９（Ｂ）に示すように、コンクリート１６が２箇所１６−１、１６−２から高さの低い箇所へ流動することによりコンクリート１６の高さの偏りが解消される。
なお、図８、図９に示すように、型枠本体４０（コンクリート打設型枠２２）の側部４００２においてコンクリート１６の位置情報は、トンネル１０の長さ方向をＸ軸とし、トンネル１０の高さ方向をＹ軸とした２次元座標上に示される。
Further, as shown in FIG. 9A, both ends of the
In this case, the specific portion 38E is one half of the
When the
As shown in FIGS. 8 and 9, the position information of the concrete 16 in the
また、図１０（Ａ）に示すように、型枠本体４０の上方から見て、打設孔４６Ａ、４６Ｃから打設されたコンクリート１６のトンネル１０の長さ方向の中間部と長さ方向の両端部が他の部分よりも低くなる形状となり、判定部３８Ｄによりトンネル１０の長さ方向に沿ったコンクリート１６の高さの偏りである差分Δｈが第１の許容範囲を超過したと判定されたものとする。
この場合には、特定部３８Ｅは、次にバイブレータ３０を挿入すべきコンクリート１６の箇所として、型枠本体４０の一方の半部で、トンネル１０の長さ方向の中間部と両端との間の２つの箇所１６−１、１６−２を特定し、それら２箇所に対応する窓部４８をそれぞれ特定する。
２つの窓部４８を介してバイブレータ３０がコンクリート１６の箇所に順次挿入され、バイブレータ３０が振動されると、図１０（Ｂ）に示すように、コンクリート１６が３箇所１６−１、１６−２から高さの低い箇所へ流動することによりコンクリート１６の高さの偏りが解消される。
Further, as shown in FIG. 10A, when viewed from above the formwork
In this case, the specific portion 38E is one half of the
When the
また、図１１（Ａ）に示すように、打設孔４６Ａ、４６Ｃから打設されたコンクリート１６のトンネル１０の長さ方向の両端が中間部よりも低くなる形状となり、判定部３８Ｄによりトンネル１０の長さ方向に沿ったコンクリート１６の高さの偏りである差分Δｈが第１の許容範囲を超過したと判定されたものとする。
この場合、特定部３８Ｅは、次にバイブレータ３０を挿入すべきコンクリート１６の箇所として、型枠本体４０の一方の半部で、トンネル１０の長さ方向の中間部と両端との間の２つの箇所１６−１、１６−２を特定し、それら２箇所に対応する窓部４８をそれぞれ特定する。
この場合、２つの窓部４８を介してバイブレータ３０がコンクリート１６の箇所に順次挿入され、バイブレータ３０が振動されると、図１１（Ｂ）に示すように、コンクリート１６が２箇所１６−１、１６−２から高さの低い箇所へ流動することによりコンクリート１６の高さの偏りが解消される。
なお、図１０、図１１に示すように、型枠本体４０（コンクリート打設型枠２２）の上部４００４においてコンクリート１６の位置情報は、トンネル１０の長さ方向をＸ軸とし、トンネル１０の幅方向をＹ軸とした２次元座標上に示される。
Further, as shown in FIG. 11A, both ends of the
In this case, the specific portion 38E is one half of the
In this case, when the
As shown in FIGS. 10 and 11, the position information of the concrete 16 in the
次に覆工コンクリート打設装置２０の動作について図１２のフローチャートを参照して説明する。
まず、二次覆工を行なうトンネル１０の内壁面１２に対向する位置にコンクリート打設型枠２２を設置する（ステップＳ１０）。
なお、二次覆工はトンネル１０入口から切羽側に向かって行なわれることから、二次覆工に際しては、トンネル１０の内壁面１２とコンクリート打設型枠２２の切羽側の端部との間に不図示の閉鎖板が配置され、トンネル１０の内壁面１２とコンクリート打設型枠２２の外周面との間に半円弧状の空間が仕切られる。
Next, the operation of the lining
First, the
Since the secondary lining is performed from the entrance of the
制御部３８Ｃは、予め定められた順番にしたがって打設孔４６を選択し、その打設孔４６からコンクリート１６が打設されるようにコンクリート分流機２８を制御してコンクリート供給部２６を打設管２４に接続する（ステップＳ１２）。この際、制御部３８Ｃは、打設管２４が接続された打設孔４６のアクチュエータ５１を制御して閉鎖板５０を開く。
制御部３８Ｃは、コンクリート供給部２６を動作させ、打設管２４が接続された打設孔４６からコンクリート１６を打設させる（ステップＳ１４）。
次いで、制御部３８Ｃは、検出部３６で検出されたコンクリート１６の位置情報に基づいて規定量のコンクリート１６が打設されたか否かを判定する（ステップＳ１６）。
規定量のコンクリート１６が打設されていなければ、ステップＳ１４に戻る。
規定量のコンクリート１６が打設されたと判断したならば、コンクリート供給部２６を停止させ、打設管２４が接続された打設孔４６のアクチュエータ５１を制御して閉鎖板５０を閉じる（ステップＳ１８）。
The
The
Next, the
If the specified amount of
When it is determined that the specified amount of
次いで、制御部３８Ｃは、打設されたコンクリート１６にバイブレータ３０を挿入してバイブレータ３０を振動させる（ステップＳ２０）。
詳細に説明すると、制御部３８Ｃは、移動部３２を制御して、トンネル１０の長さ方向においてコンクリート１６を打設した打設孔４６と同一位置あるいは近傍の位置の窓部４８からバイブレータ３０を型枠本体４０の外部に移動させ、次いで、下方に移動させてバイブレータ３０を打設されたコンクリート１６に挿入する。
そして、制御部３８Ｃは、駆動部３４を制御して所定時間、バイブレータ３０を振動させてコンクリート１６を流動させ、また、コンクリート１６の締固めを行なった後、移動部３２を制御してバイブレータ３０を上方に移動させ、窓部４８から型枠本体４０の内部に移動させる。
このようなバイブレータ３０の振動により、前述したように時間経過と共にコンクリート１６の高さの偏りは打設直後に比較して減少していくが、バイブレータ３０が振動してもコンクリート１６の性状や施工現場の状況によってはトンネル１０の長さ方向に沿ったコンクリート１６の高さの偏りが十分には解消されない場合がある。
Next, the
More specifically, the
Then, the
Due to such vibration of the
次いで、制御部３８Ｃは、Ｎ（Ｎは１以上の自然数）層目のコンクリート１６の打設が完了したか否かを判定する（ステップＳ２２）。
完了していなければ、ステップＳ１２に戻り次の打設孔４６からのコンクリート１６の打設を行なう。
完了していれば、制御部３８Ｃは、コンクリート打設型枠２２の全域に対するコンクリート１６の打設が完了したか否かを判定する（ステップＳ２４）。すなわち、図３（Ｆ）に示すように、５層目のコンクリート１６Ｅの打設が完了したか否かを判定する。
完了していなければ、判定部３８Ｄは、検出部３６の検出結果に基づいてトンネル１０の長さ方向に沿ったコンクリート１６の高さの偏りが第１の許容範囲を超過したか否かを判定する（ステップＳ２６）。
第１の許容範囲を超過していないと判定された場合は、制御部３８ＣはステップＳ１２に戻り、次の層に対するコンクリート１６の打設を行なう。
第１の許容範囲を超過したと判定された場合は、特定部３８Ｅにより次にバイブレータ３０を挿入すべきコンクリート１６の箇所を特定し、特定したコンクリート１６の箇所に対応する窓部４８を特定する（ステップＳ２８）。
Next, the
If it is not completed, the process returns to step S12 and the concrete 16 is placed from the
If it is completed, the
If not completed, the determination unit 38D determines whether or not the height deviation of the concrete 16 along the length direction of the
If it is determined that the first permissible range is not exceeded, the
When it is determined that the first permissible range is exceeded, the specific portion 38E specifies the location of the concrete 16 into which the
そして、制御部３８Ｃは、予め定められていた順番を無視し、移動部３２および駆動部３４を制御して特定部３８Ｅで特定された窓部４８を介してバイブレータ３０を型枠本体４０の外部に移動させ、バイブレータ３０を特定したコンクリート１６の箇所に挿入させ、バイブレータ３０を所定時間振動させる（ステップＳ３０）。
バイブレータ３０の振動により、コンクリート１６が高さの低い箇所へ流動することによりコンクリート１６の高さの偏りが解消される。
Then, the
Due to the vibration of the
次いで、制御部３８Ｃは、特定部３８Ｅによって特定されたコンクリート１６の箇所が残っているか否かを判定する（ステップＳ３２）。
特定されたコンクリート１６の箇所が残っていれば、ステップＳ３０に移行して同様の処理を行なう。
残っている特定されたコンクリート１６の箇所が無ければ、制御部３８ＣはステップＳ１２に戻り、次の層に対するコンクリート１６の打設を行なう。
Next, the
If the specified concrete 16 remains, the process proceeds to step S30 and the same process is performed.
If there is no remaining identified concrete 16 location, the
また、ステップＳ２４でコンクリート打設型枠２２の全域に対するコンクリート１６の打設が完了したと判定されたならば、打設されたコンクリート１６を養生硬化させ（ステップＳ３４）、次いで、伸縮部材を縮小させることにより型枠本体４０をトンネル１０の径方向内側に縮小させ、コンクリート打設型枠２２を脱枠させ（ステップＳ３６）、一連の作業が終了する。
If it is determined in step S24 that the casting of the concrete 16 has been completed over the entire area of the
本実施の形態によれば、打設されたコンクリート１６のトンネル１０の周方向および長さ方向に沿った位置を示す位置情報に基づいてトンネル１０の長さ方向に沿ったコンクリート１６の高さの偏りが第１の許容範囲を超過したと判定された場合に、位置情報に基づいて次にバイブレータ３０を挿入すべき前記コンクリート１６の箇所を特定し、特定されたコンクリート１６の箇所にバイブレータ３０を挿入して振動させるようにした。
したがって、従来のように打設されたコンクリート１６の位置を監視し、トンネル１０の長さ方向に沿ったコンクリート１６の高さの偏りが発生した場合に、コンクリート１６の高さの偏りを解消するようにバイブレータ３０を移動させてコンクリート１６に挿入するといった操作を手作業で行なう必要がなく自動化を図れるので、省人化を図る上で有利となり、また、コンクリート１６の高さの偏りを抑制しつつ均一にコンクリート１６を打設できるので、トンネル施工の効率化を図る上で有利となる。
According to the present embodiment, the height of the concrete 16 along the length direction of the
Therefore, the position of the concrete 16 placed as in the conventional case is monitored, and when the height deviation of the concrete 16 occurs along the length direction of the
また、本実施の形態によれば、コンクリート打設型枠２２の側部４００２においてコンクリート１６の位置情報は、トンネル１０の長さ方向をＸ軸とし、トンネル１０の高さ方向をＹ軸とした２次元座標上に示されるので、制御部３８Ｃ、判定部３８Ｄ、特定部３８Ｅが位置情報に基づいて実行する制御処理を簡単かつ迅速に行なう上で有利となる。
また、本実施の形態によれば、コンクリート打設型枠２２の上部４００４においてコンクリート１６の位置情報は、トンネル１０の長さ方向をＸ軸とし、トンネル１０の幅方向をＹ軸とした２次元座標上に示されるので、制御部３８Ｃ、判定部３８Ｄ、特定部３８Ｅが位置情報に基づいて実行する制御処理を簡単かつ迅速に行なう上で有利となる。
Further, according to the present embodiment, the position information of the concrete 16 in the
Further, according to the present embodiment, the position information of the concrete 16 in the
また、本実施の形態では、線状のレベルセンサー６８を用いてコンクリート１６の位置を検出する場合について説明したが、コンクリート１６の位置を検出するセンサーは、コンクリート１６の位置を検出できればよく、打設されたコンクリート１６の温度を検出する温度センサー、打設されたコンクリート１６が接触する際の振動を検出する振動センサーなど従来公知の様々なセンサーなどが使用可能である。
しかしながら、これらのセンサーは、コンクリート１６の位置をごく狭い範囲で検出するものであるため、トンネル１０の周方向および長さ方向に沿った位置を満遍なく検出するためには多数のセンサーを設けなくてはならず、センサーの設置作業が面倒で部品コストが多大なものとなりやすい。
これに対して本実施の形態では、コンクリート１６に接触することによりコンクリート１６の比誘電率に応じて一対の電極線６８０２間に生じる静電容量が変化する線状のレベルセンサー６８を用い、このレベルセンサー６８を、トンネル１０の内壁面１２に対向するコンクリート打設型枠２２の外周面にトンネル１０の長さ方向および周方向に沿って延在して設けた。
したがって、少ない数の線状のレベルセンサー６８をトンネル１０の周方向、長さ方向に沿って設置すれば、トンネル１０の周方向および長さ方向に沿ったコンクリート１６の位置を満遍なく検出できるため、センサーの設置作業を軽減でき、また、部品コストを抑制する上で有利となる。
Further, in the present embodiment, the case where the position of the concrete 16 is detected by using the
However, since these sensors detect the position of the concrete 16 in a very narrow range, it is not necessary to provide a large number of sensors in order to evenly detect the position along the circumferential direction and the length direction of the
On the other hand, in the present embodiment, a
Therefore, if a small number of
また、本実施の形態によれば、検出部３６は、トンネル１０の長さ方向および周方向に沿って延在して設けられたレベルセンサー６８の静電容量の変化に基づいてレベルセンサー６８の長さ方向に沿ったコンクリート１６の位置を算出し、算出されたコンクリート１６の位置に基づいて位置情報を生成する。
したがって、トンネル１０の長さ方向および周方向に沿ったコンクリート１６の位置情報を正確に得ることができ、制御部３８Ｃ、判定部３８Ｄ、特定部３８Ｅが位置情報に基づいて制御処理を的確に行なう上で有利となる。
Further, according to the present embodiment, the
Therefore, the position information of the concrete 16 along the length direction and the circumferential direction of the
なお、本実施の形態では、複数の打設管２４の打設管先部２４０２が各打設孔４６に連通するように型枠本体４０の内周面側で固定されている場合について説明したが、打設孔４６に代えて開閉可能な窓部を型枠本体４０に設けると共に、各打設管２４の打設管先部２４０２が窓部４８を介して型枠本体４０から出没するように構成してもよい。
この場合、制御部３８Ｃは、窓部を開閉するアクチュエータ、打設管先部２４０２を出没させるアクチュエータを制御すればよい。
In this embodiment, a case where the casting
In this case, the
また、本実施の形態では、位置情報生成部３８Ｂが、位置算出部３８Ａで算出された各レベルセンサー６８に対応するコンクリート１６の位置に基づいて、型枠本体４０に対するコンクリート１６の位置を２次元座標上に表す位置情報を生成する場合について説明した。
しかしながら、位置情報生成部３８Ｂが、位置算出部３８Ａで算出された各レベルセンサー６８に対応するコンクリート１６の位置に基づいて、型枠本体４０に対するコンクリート１６の位置を３次元座標上に表す位置情報を生成するものであってもよい。
この場合、コンクリート打設型枠２２の側部４００２、あるいは、上部４００４において、位置情報は、トンネル１０の長さ方向をＸ軸とし、トンネル１０の幅方向をＹ軸とし、トンネル１０の高さ方向をＺ軸とした３次元座標上に示される。
このように型枠本体４０に対するコンクリート１６の位置を示す位置情報を３次元座標上に示すと、制御部３８Ｃ、判定部３８Ｄ、特定部３８Ｅが位置情報に基づいて実行する制御処理を簡単かつ迅速に行なう上で有利となることは無論のこと、例えば、型枠本体４０に対するコンクリート１６の位置をディスプレイ３８１４などに３次元画像として表示する場合に、型枠本体４０に対するコンクリート１６の位置を直感的に把握することができ、コンクリート１６の打設位置の管理を行なう上でより有利となる。
Further, in the present embodiment, the position information generation unit 38B two-dimensionally positions the position of the concrete 16 with respect to the
However, the position information generation unit 38B represents the position of the concrete 16 with respect to the
In this case, in the
When the position information indicating the position of the concrete 16 with respect to the
また、本実施の形態では、レベルセンサー６８を、トンネル１０の内壁面１２に対向するコンクリート打設型枠２２の外周面にトンネル１０の長さ方向および周方向に沿って延在して設けた場合について説明した。
しかしながら、レベルセンサー６８は、コンクリート１６に接触することによりコンクリート１６の比誘電率に応じて一対の電極線６８０２間に生じる静電容量が変化すればよく、レベルセンサー６８を設ける箇所はコンクリート打設型枠２２の外周面に限定されない。
したがって、レベルセンサー６８を、トンネル１０の内壁面１２の半径方向外側で掘削された地山の壁面に当て付けられた防水シート１２０４にトンネル１０の長さ方向および周方向に沿って延在して設けてもよい。
すなわち、レベルセンサー６８がコンクリート１６に接触するとは、レベルセンサー６８がコンクリート１６に直接接触する場合に加え、レベルセンサー６８が他の部材を介して接触する場合を含み、例えば、防水シート１２０４、あるいは、一次覆工コンクリートを介してコンクリート１６に接近する場合を含む。
したがって、レベルセンサー６８を配置する箇所は、一次覆工がなされる防水シート１２０４の表面（地山の壁面と反対側の面）でもよく、また、レベルセンサー６８を防水シート１２０４の内部に取り付けても良い。
これらの場合は、レベルセンサー６８が一次覆工あるいは防水シート１２０４で保護されるため、打設されたコンクリート１６によるレベルセンサー６８の位置ずれを抑制する上でより有利となる。
Further, in the present embodiment, the
However, the
Therefore, the
That is, the contact of the
Therefore, the place where the
In these cases, since the
また、トンネル１０の内壁面１２とコンクリート打設型枠２２との間に補強用の鉄筋が設けられる場合は、それら鉄筋にレベルセンサー６８をトンネル１０の長さ方向および周方向に沿って延在して設けてもよい。
補強用の鉄筋は、例えば、地山が薄い箇所や地山の強度が足りない箇所に配設される。
例えば、トンネル１０の入口や出口の近傍の箇所に部分的に鉄筋が配設される。あるいは、河川の下方の地山の箇所に部分的に鉄筋が配設される。あるいは、都市部のように地山の強度が弱い場合はトンネル１０の全長にわたって鉄筋が配設される。
これらの場合は、レベルセンサー６８が鉄筋に設けられるため、打設されたコンクリート１６によるレベルセンサー６８の位置ずれを抑制する上でより有利となる。
When reinforcing bars are provided between the
Reinforcing bars are arranged, for example, in places where the ground is thin or where the strength of the ground is insufficient.
For example, reinforcing bars are partially arranged at locations near the entrance and exit of the
In these cases, since the
１０ トンネル
１２ 内壁面
１２０４ 防水シート
１３ 床版
１６ コンクリート
２０ 覆工コンクリート打設装置
２２ コンクリート打設型枠
３０ 棒状バイブレータ
３２ 移動部
３４ 駆動部
３６ 検出部
４６ 打設孔
４８ 窓部
３８Ａ 位置算出部
３８Ｂ 位置情報生成部
３８Ｃ 制御部
３８Ｄ 特定部
６８ レベルセンサ
６８０２ 電極線
６８０４ 絶縁材
７０ 検出回路
10
Claims (9)
前記打設孔から打設されたコンクリートに振動を与えるバイブレータと、
前記バイブレータを振動させる駆動部と、
を備えるトンネル内の覆工コンクリート打設装置であって、
前記コンクリート打設型枠の窓部を介して前記バイブレータの前記コンクリート打設型枠の内部と外部との間の移動、および、前記コンクリート打設型枠の内側で前記バイブレータの前記トンネルの長さ方向に沿った移動、並びに、前記コンクリート打設型枠の外部での前記バイブレータの前記コンクリート打設型枠の周方向に沿った移動を行なう移動部と、
前記打設孔から打設されたコンクリートの前記トンネルの周方向および長さ方向に沿った位置を示す位置情報を検出する検出部と、
前記位置情報に基づいて前記移動部および前記駆動部を制御し予め定められた順番で前記打設されたコンクリートに前記バイブレータを挿入して振動させていく制御部と、
前記位置情報に基づいて前記トンネルの長さ方向に沿った前記コンクリートの高さの偏りが第１の許容範囲を超過したか否かを判定する判定部と、
前記コンクリートの高さの偏りが前記第１の許容範囲を超過したと判定された場合に、前記位置情報に基づいて次に前記バイブレータを挿入すべき前記コンクリートの箇所を特定する特定部とを備え、
前記制御部は、前記第１の許容範囲を超過したと判定された場合に、前記順番を無視し前記移動部および前記駆動部を制御し前記特定部で特定された前記コンクリートの箇所に前記バイブレータを挿入させて振動させる、
ことを特徴とする覆工コンクリート打設装置。 A concrete casting formwork arranged in a tunnel and having a plurality of casting holes formed at intervals along the circumferential direction and the length direction of the tunnel.
A vibrator that vibrates the concrete placed from the placement hole,
The drive unit that vibrates the vibrator and
A lining concrete placing device in a tunnel equipped with
The movement of the vibrator between the inside and the outside of the concrete casting formwork through the window portion of the concrete casting formwork, and the length of the tunnel of the vibrator inside the concrete casting formwork. A moving portion that moves along the direction and moves along the circumferential direction of the concrete casting formwork of the vibrator outside the concrete casting formwork.
A detection unit that detects position information indicating the position of the concrete placed from the placement hole along the circumferential direction and the length direction of the tunnel, and a detection unit.
A control unit that controls the moving unit and the driving unit based on the position information and inserts the vibrator into the placed concrete in a predetermined order to vibrate the concrete.
A determination unit for determining whether or not the height deviation of the concrete along the length direction of the tunnel exceeds the first permissible range based on the position information.
It is provided with a specific portion for specifying the location of the concrete into which the vibrator should be inserted next based on the position information when it is determined that the height deviation of the concrete exceeds the first permissible range. ,
When it is determined that the first permissible range is exceeded, the control unit controls the moving unit and the driving unit, ignoring the order, and places the vibrator at the concrete portion specified by the specific unit. Insert and vibrate,
A lining concrete placing device characterized by that.
前記コンクリート打設型枠の前記側部において前記位置情報は、前記トンネルの長さ方向をＸ軸とし、前記トンネルの高さ方向をＹ軸とした２次元座標上に示される、
ことを特徴とする請求項１記載の覆工コンクリート打設装置。 The concrete casting formwork has a pair of side portions that stand up from the deck and are located on both sides in the width direction, and an upper portion that connects the upper ends of the pair of side portions and faces the deck.
The position information on the side portion of the concrete casting formwork is shown on two-dimensional coordinates with the length direction of the tunnel as the X axis and the height direction of the tunnel as the Y axis.
The lining concrete placing device according to claim 1.
前記コンクリート打設型枠の前記上部において前記位置情報は、前記トンネルの長さ方向をＸ軸とし、前記トンネルの幅方向をＹ軸とした２次元座標上に示される、
ことを特徴とする請求項１記載の覆工コンクリート打設装置。 The concrete casting formwork has a pair of side portions that stand up from the deck and are located on both sides in the width direction, and an upper portion that connects the upper ends of the pair of side portions and faces the deck.
In the upper part of the concrete casting formwork, the position information is shown on two-dimensional coordinates with the length direction of the tunnel as the X axis and the width direction of the tunnel as the Y axis.
The lining concrete placing device according to claim 1.
前記コンクリート打設型枠の前記側部において前記位置情報は、前記トンネルの長さ方向をＸ軸とし、前記トンネルの幅方向をＹ軸とし、前記トンネルの高さ方向をＺ軸とした３次元座標上に示される、
ことを特徴とする請求項１記載の覆工コンクリート打設装置。 The concrete casting formwork has a pair of side portions that stand up from the deck and are located on both sides in the width direction, and an upper portion that connects the upper ends of the pair of side portions.
The position information on the side of the concrete casting mold is three-dimensional with the length direction of the tunnel as the X axis, the width direction of the tunnel as the Y axis, and the height direction of the tunnel as the Z axis. Shown on the coordinates,
The lining concrete placing device according to claim 1.
前記コンクリート打設型枠の前記上部において前記位置情報は、前記位置情報は、前記トンネルの長さ方向をＸ軸とし、前記トンネルの幅方向をＹ軸とし、前記トンネルの高さ方向をＺ軸とした３次元座標上に示される、
ことを特徴とする請求項１記載の覆工コンクリート打設装置。 The concrete casting formwork has a pair of side portions that stand up from the deck and are located on both sides in the width direction, and an upper portion that connects the upper ends of the pair of side portions.
In the upper part of the concrete casting mold, the position information is such that the length direction of the tunnel is the X axis, the width direction of the tunnel is the Y axis, and the height direction of the tunnel is the Z axis. Shown on the 3D coordinates,
The lining concrete placing device according to claim 1.
前記レベルセンサーは、前記トンネルの内壁面に対向する前記コンクリート打設型枠の外周面に前記トンネルの長さ方向および周方向に沿って延在して設けられ、
前記レベルセンサーは、前記コンクリートに接触することにより前記コンクリートの比誘電率に応じて前記一対の電極線間に生じる静電容量が変化する、
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載の覆工コンクリート打設装置。 The detection unit includes a linear level sensor formed by coating a pair of electrode wires with an insulating material.
The level sensor is provided on the outer peripheral surface of the concrete casting formwork facing the inner wall surface of the tunnel so as to extend along the length direction and the circumferential direction of the tunnel.
When the level sensor comes into contact with the concrete, the capacitance generated between the pair of electrode lines changes according to the relative permittivity of the concrete.
The lining concrete placing device according to any one of claims 1 to 5, wherein the lining concrete placing device is characterized by the above.
前記レベルセンサーは、前記トンネル内壁面の半径方向外側で掘削された地山の壁面に当て付けられた防水シートに前記トンネルの長さ方向および周方向に沿って延在して設けられ、
前記レベルセンサーは、前記コンクリートに接触することにより前記コンクリートの比誘電率に応じて前記一対の電極線間に生じる静電容量が変化する、
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載の覆工コンクリート打設装置。 The detection unit includes a linear level sensor formed by coating a pair of electrode wires with an insulating material.
The level sensor is provided on a waterproof sheet attached to a wall surface of a ground excavated on the radial outer side of the inner wall surface of the tunnel, extending along the length direction and the circumferential direction of the tunnel.
When the level sensor comes into contact with the concrete, the capacitance generated between the pair of electrode lines changes according to the relative permittivity of the concrete.
The lining concrete placing device according to any one of claims 1 to 5, wherein the lining concrete placing device is characterized by the above.
前記レベルセンサーは、前記トンネルの内壁面と前記コンクリート打設型枠との間に配設された鉄筋に前記トンネルの長さ方向および周方向に沿って延在して設けられ、
前記レベルセンサーは、前記コンクリートに接触することにより前記コンクリートの比誘電率に応じて前記一対の電極線間に生じる静電容量が変化する、
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載の覆工コンクリート打設装置。 The detection unit includes a linear level sensor formed by coating a pair of electrode wires with an insulating material.
The level sensor is provided extending along the length direction and the circumferential direction of the tunnel on a reinforcing bar arranged between the inner wall surface of the tunnel and the concrete casting formwork.
When the level sensor comes into contact with the concrete, the capacitance generated between the pair of electrode lines changes according to the relative permittivity of the concrete.
The lining concrete placing device according to any one of claims 1 to 5, wherein the lining concrete placing device is characterized by the above.
前記レベルセンサーの静電容量の変化に基づいて前記レベルセンサーの延在方向に沿ったコンクリートの位置を算出する位置算出部と、
前記位置算出部で算出された前記コンクリートの位置に基づいて前記位置情報を生成する位置情報生成部とをさらに備える、
ことを特徴とする請求項６〜８の何れか１項記載の覆工コンクリート打設装置。 The detector is
A position calculation unit that calculates the position of concrete along the extending direction of the level sensor based on the change in the capacitance of the level sensor.
Further provided with a position information generation unit that generates the position information based on the position of the concrete calculated by the position calculation unit.
The lining concrete placing device according to any one of claims 6 to 8, wherein the lining concrete placing device is characterized by the above.
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