JP7098481B2 - Concrete material spraying device and spraying method - Google Patents

Concrete material spraying device and spraying method Download PDF

Info

Publication number
JP7098481B2
JP7098481B2 JP2018159496A JP2018159496A JP7098481B2 JP 7098481 B2 JP7098481 B2 JP 7098481B2 JP 2018159496 A JP2018159496 A JP 2018159496A JP 2018159496 A JP2018159496 A JP 2018159496A JP 7098481 B2 JP7098481 B2 JP 7098481B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spraying
concrete material
wall surface
spray
tunnel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018159496A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020033723A (en
Inventor
隆明 犬塚
隆浩 青柳
康成 手塚
茂 牟田口
聖一 坪倉
圭太 岩野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kajima Corp
Original Assignee
Kajima Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kajima Corp filed Critical Kajima Corp
Priority to JP2018159496A priority Critical patent/JP7098481B2/en
Publication of JP2020033723A publication Critical patent/JP2020033723A/en
Priority to JP2022104416A priority patent/JP7418505B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7098481B2 publication Critical patent/JP7098481B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)

Description

本発明は、コンクリート材料をトンネルの内壁面へ吹付ける装置及び吹付ける方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and a method for spraying a concrete material onto the inner wall surface of a tunnel.

山岳トンネルの施工に主に用いられるNATM工法では、発破工程、ズリ出し工程、及びコンクリート材料吹付工程を所定距離ごとに繰返すことにより、トンネルを軸方向に構築していく。ズリ出し工程後に剥出しになった地山の内壁面は崩落するおそれがあり、危険である。コンクリート材料吹付工程は、地山の内壁面を安定させるために行われ、具体的には、地山の内壁面にコンクリート材料を吹付けることにより地山の内壁面を安定させる。地山の内壁面の安定性は、コンクリート材料の吹付厚さの影響を受けるので、コンクリート材料の吹付厚さを把握し管理することが求められる。 In the NATM method, which is mainly used for the construction of mountain tunnels, the tunnel is constructed in the axial direction by repeating the blasting process, the slip-out process, and the concrete material spraying process at predetermined distances. The inner wall surface of the ground that has been exposed after the slip-out process may collapse, which is dangerous. The concrete material spraying step is performed to stabilize the inner wall surface of the ground, and specifically, the inner wall surface of the ground is stabilized by spraying the concrete material on the inner wall surface of the ground. Since the stability of the inner wall surface of the ground is affected by the spray thickness of the concrete material, it is necessary to grasp and manage the spray thickness of the concrete material.

特許文献1には、コンクリート材料吹付け前後のトンネルの内空断面形状に基づいて吹付厚さを管理する方法が開示されている。コンクリート材料吹付け前の内空断面形状は、地山の内空断面形状であり、コンクリート材料吹付け前後の内空断面形状を比較することにより、吹付厚さを算出する。算出された吹付厚さが所定の厚さ未満の場合には、吹付厚さが所定の厚さ以上となるように、コンクリート材料をトンネルの内壁面に追加的に吹付ける。 Patent Document 1 discloses a method of controlling the spray thickness based on the shape of the inner space of the tunnel before and after spraying the concrete material. The inner-sky cross-sectional shape before the concrete material is sprayed is the inner-sky cross-sectional shape of the ground, and the spraying thickness is calculated by comparing the inner-sky cross-sectional shapes before and after the concrete material is sprayed. When the calculated spray thickness is less than the predetermined thickness, the concrete material is additionally sprayed on the inner wall surface of the tunnel so that the spray thickness is equal to or more than the predetermined thickness.

特開2003-13699号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-13699

ところで、コンクリート材料吹付工程では、吹付後のトンネルの内周面(仕上がり面)を平滑にすることが求められる。ズリ出し工程後の地山の内壁面には凹凸が形成されているので、仕上がり面を平滑にするためには、地山の内壁面の凹凸に応じて吹付厚さを変化させる必要がある。 By the way, in the concrete material spraying process, it is required to smooth the inner peripheral surface (finished surface) of the tunnel after spraying. Since unevenness is formed on the inner wall surface of the ground after the slipping process, it is necessary to change the spray thickness according to the unevenness of the inner wall surface of the ground in order to smooth the finished surface.

しかしながら、特許文献1に開示される方法では、地山の内壁面の凹凸に関わらず吹付厚さが略一定となるようにコンクリート材料が地山の内壁面に吹付けられる。そのため、仕上がり面には、地山の内壁面に応じて凹凸が形成される。仕上がり面を平滑にするためには、作業員が吹付機を操作してコンクリート材料をトンネルの内壁面に吹付ける必要がある。作業員による吹付作業は、作業員の熟練度によるところが大きく、作業員によって仕上がり面の平滑さが異なるといった問題がある。 However, in the method disclosed in Patent Document 1, the concrete material is sprayed on the inner wall surface of the ground so that the spray thickness is substantially constant regardless of the unevenness of the inner wall surface of the ground. Therefore, unevenness is formed on the finished surface according to the inner wall surface of the ground. In order to smooth the finished surface, it is necessary for the worker to operate the sprayer to spray the concrete material on the inner wall surface of the tunnel. The spraying work by the worker largely depends on the skill level of the worker, and there is a problem that the smoothness of the finished surface differs depending on the worker.

本発明は、吹付厚さを確保しつつ仕上がり面を一定の精度で平滑にすることを目的とする。 An object of the present invention is to smooth the finished surface with a certain degree of accuracy while ensuring the spray thickness.

本発明は、トンネルの内壁面にコンクリート材料を吹付けるコンクリート材料吹付装置であって、トンネルの内壁面の断面形状を計測する計測部と、ノズルからコンクリート材料を噴射して内壁面に吹付ける吹付機と、計測部及び吹付機を制御する制御部と、コンクリート材料の吹付厚さと、ノズルから噴射されるコンクリート材料の吹付パラメータと、の関係を記憶する記憶部と、を備え、制御部は、計測部を用いてトンネルの内壁面の断面形状を計測し、計測された断面形状と、予め定められたトンネルの第1設計内壁面の断面形状と、に基づいて、予め定められた複数の第1区画ごとに1次必要吹付厚さを算出し、算出された1次必要吹付厚さと記憶部に記憶された関係とに基づいて、1次吹付パラメータを決定し、決定された1次吹付パラメータに基づいて吹付機を制御してトンネルの内壁面にコンクリート材料を吹付ける1次吹付けを行い、1次吹付け後に計測部を用いてトンネルの内壁面の断面形状を計測し、1次吹付け後に計測された断面形状と、予め定められたトンネルの第2設計内壁面の断面形状と、に基づいて、予め定められた複数の第2区画ごとに2次必要吹付厚さを算出し、算出された2次必要吹付厚さと記憶部に記憶された関係とに基づいて、2次吹付パラメータを決定し、1次吹付け後に計測された断面形状と、第1設計内壁面の断面形状と、を比較して、決定された2次吹付パラメータを補正し、補正された2次吹付パラメータに基づいて吹付機を制御して、1次吹付けにより吹付けられたコンクリート材料に更にコンクリート材料を吹付ける2次吹付けを行うThe present invention is a concrete material spraying device that sprays a concrete material onto the inner wall surface of a tunnel, a measuring unit that measures the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel, and a spraying device that sprays the concrete material from a nozzle to the inner wall surface. The control unit includes a machine, a control unit that controls a measurement unit and a sprayer , and a storage unit that stores the relationship between the spray thickness of the concrete material and the spray parameters of the concrete material ejected from the tunnel . A plurality of predetermined numbers are measured based on the measured cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel using the measuring unit and the cross-sectional shape of the first design inner wall surface of the predetermined tunnel . The primary required spray thickness is calculated for each section, the primary spray parameter is determined based on the calculated primary required spray thickness and the relationship stored in the storage unit, and the determined primary spray thickness is determined. The sprayer is controlled based on the parameters to perform the primary spraying of concrete material on the inner wall surface of the tunnel, and after the primary spraying, the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel is measured using the measuring unit. Based on the cross-sectional shape measured after spraying and the cross-sectional shape of the second design inner wall surface of the predetermined tunnel, the secondary required spray thickness is calculated for each of the plurality of predetermined second sections. , The secondary spray parameter is determined based on the calculated relationship between the required secondary spray thickness and the storage unit, and the cross-sectional shape measured after the primary spray and the cross-sectional shape of the inner wall surface of the first design. And, the determined secondary spray parameters are corrected, the sprayer is controlled based on the corrected secondary spray parameters, and the concrete material sprayed by the primary spray is further concrete material. Perform secondary spraying .

また、本発明は、吹付機のノズルからコンクリート材料を噴射してトンネルの内壁面に吹付けるコンクリート材料吹付方法であって、トンネルの内壁面の断面形状を計測する1次計測ステップと、計測された断面形状と、予め定められたトンネルの第1設計内壁面の断面形状と、に基づいて、予め定められた複数の第1区画ごとに1次必要吹付厚さを算出する1次算出ステップと、コンクリート材料の吹付厚さと、ノズルから噴射されるコンクリート材料の吹付パラメータと、の関係と、算出された1次必要吹付厚さと、に基づいて1次吹付パラメータを決定する1次決定ステップと、決定された1次吹付パラメータに基づいて吹付機を制御してコンクリート材料を前記トンネルの内壁面に吹付ける1次吹付ステップと、1次吹付ステップ後にトンネルの内壁面の断面形状を計測する2次計測ステップと、2次計測ステップにて計測された断面形状と、予め定められたトンネルの第2設計内壁面の断面形状と、に基づいて、予め定められた複数の第2区画ごとに2次必要吹付厚さを算出する2次算出ステップと、関係と、算出された2次必要吹付厚さと、に基づいて2次吹付パラメータを決定する2次決定ステップと、2次計測ステップにて計測された断面形状と、第1設計内壁面の断面形状と、を比較して、決定された2次吹付パラメータを補正する補正ステップと、補正された吹付パラメータに基づいて吹付機を制御して、1次吹付ステップにて吹付けられたコンクリート材料に更にコンクリート材料を吹付ける2次吹付ステップと、を備える。 Further, the present invention is a concrete material spraying method in which a concrete material is sprayed from a nozzle of a sprayer and sprayed onto the inner wall surface of the tunnel, and is measured as a primary measurement step for measuring the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel. A primary calculation step for calculating the primary required spray thickness for each of a plurality of predetermined first sections based on the cross-sectional shape and the cross-sectional shape of the first design inner wall surface of the predetermined tunnel . , The primary determination step to determine the primary spray parameter based on the relationship between the spray thickness of the concrete material and the spray parameter of the concrete material ejected from the tunnel, and the calculated primary required spray thickness. , The primary spraying step of controlling the sprayer based on the determined primary spraying parameters to spray the concrete material onto the inner wall surface of the tunnel , and measuring the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel after the primary spraying step 2 Based on the cross-sectional shape measured in the next measurement step and the secondary measurement step, and the cross-sectional shape of the inner wall surface of the second design of the predetermined tunnel, 2 for each of the plurality of predetermined second sections. Measured in the secondary calculation step to calculate the secondary required spray thickness, the secondary determination step to determine the secondary spray parameter based on the relationship and the calculated secondary required spray thickness, and the secondary measurement step. Comparing the formed cross-sectional shape with the cross-sectional shape of the inner wall surface of the first design, a correction step for correcting the determined secondary spraying parameter, and controlling the sprayer based on the corrected spraying parameter, A secondary spraying step of further spraying the concrete material onto the concrete material sprayed in the primary spraying step is provided.

本発明によれば、吹付厚さを確保しつつ仕上がり面を一定の精度で平滑にすることができる。 According to the present invention, the finished surface can be smoothed with a certain degree of accuracy while ensuring the spray thickness.

本発明の実施形態に係るコンクリート材料吹付装置の側面図である。It is a side view of the concrete material spraying apparatus which concerns on embodiment of this invention. ズリ出し工程後のトンネルの内壁面と予め定められたトンネルの設計内壁面とを示す図である。It is a figure which shows the inner wall surface of the tunnel after the slip-out process and the design inner wall surface of a predetermined tunnel. 吹付機のノズルの周辺を示す拡大図であり、(a)は、トンネルTの切羽に沿って見た図であり、(b)は、トンネルTの軸方向に沿って見た図である。It is an enlarged view which shows the periphery of the nozzle of a sprayer, (a) is a view seen along the face of a tunnel T, and (b) is a view seen along the axial direction of a tunnel T. コントローラのブロック図である。It is a block diagram of a controller. コンクリート材料の吹付厚さと、前記ノズルから噴射されるコンクリート材料の吹付パラメータと、の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the spraying thickness of a concrete material, and the spraying parameter of a concrete material ejected from said nozzle. コントローラによる処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing by a controller.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るコンクリート材料吹付装置100及びコンクリート材料吹付方法について説明する。ここでは、NATM工法において用いられるコンクリート材料吹付装置100及びコンクリート材料吹付方法を、図1から図6を参照して説明する。 Hereinafter, the concrete material spraying device 100 and the concrete material spraying method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the concrete material spraying device 100 and the concrete material spraying method used in the NATM method will be described with reference to FIGS. 1 to 6.

NATM工法では、爆薬を用いて地山の岩を砕く発破工程、発破工程において砕かれた岩等を搬出するズリ出し工程、及び地山の内壁面RSにコンクリート材料を吹付けるコンクリート材料吹付工程を例えば1~3mごとに繰り返すことにより、トンネルTを軸方向に構築する。コンクリート材料吹付工程では、図1に示すように、ズリ出し工程後に剥出しになった地山の内壁面RSにコンクリート材料を吹付ける。 In the NATM method, for example, 1 is a blasting process for blasting rocks in the ground using explosives, a scraping process for carrying out crushed rocks in the blasting process, and a concrete material spraying process for spraying concrete material on the inner wall surface RS of the ground. By repeating every 3 m, the tunnel T is constructed in the axial direction. In the concrete material spraying process, as shown in FIG. 1, the concrete material is sprayed on the inner wall surface RS of the ground exposed after the slipping process.

剥出しになった地山の内壁面RSは崩落するおそれがあり、危険である。コンクリート材料の吹付けは、地山の内壁面RSを安定させるために行われる。具体的には、地山の内壁面RSにまだ固まっていない状態のコンクリート材料を吹付け、吹付けたコンクリートが硬化してコンクリート構造体1を形成することにより地山の内壁面RSを安定させる。コンクリート材料は、例えば、水中不分離性コンクリートや高流動コンクリートである。モルタルをコンクリート材料として用いてもよい。また、コンクリート材料の吹付けに際して、吹付けたコンクリートの硬化を促進するため、便宜、急結剤が添加される。 The exposed inner wall RS of the ground may collapse, which is dangerous. The spraying of concrete material is performed to stabilize the inner wall surface RS of the ground. Specifically, a concrete material that has not yet been solidified is sprayed onto the inner wall surface RS of the ground, and the sprayed concrete is hardened to form the concrete structure 1 to stabilize the inner wall surface RS of the ground. The concrete material is, for example, underwater inseparable concrete or high-fluidity concrete. Mortar may be used as a concrete material. Further, when the concrete material is sprayed, a quick-setting agent is added for convenience in order to accelerate the hardening of the sprayed concrete.

地山の内壁面RSは、コンクリート材料の吹付厚さが厚いほど安定するため、コンクリート材料の吹付厚さをできるだけ厚くすることが望ましい。一方で、コンクリート材料の吹付厚さを厚くすると、構築後のトンネルTの内部空間が縮小する。そのため、コンクリート材料吹付工程では、所定の値以上の吹付厚さでかつ予め定められたトンネルTの設計内壁面を越えないようにコンクリート材料を地山の内壁面RSに吹付けることが求められる。 Since the inner wall surface RS of the ground is more stable as the spray thickness of the concrete material is thicker, it is desirable to make the spray thickness of the concrete material as thick as possible. On the other hand, if the spray thickness of the concrete material is increased, the internal space of the tunnel T after construction is reduced. Therefore, in the concrete material spraying process, it is required to spray the concrete material on the inner wall surface RS of the ground so as not to exceed the predetermined inner wall surface of the tunnel T with a spray thickness of a predetermined value or more.

コンクリート材料吹付装置100及びコンクリート材料吹付方法は、地山の内壁面RSの断面形状と、予め定められたトンネルTの設計内壁面の断面形状と、に基づいて、コンクリート材料を地山の内壁面RSに吹付ける。これにより、所定の値以上の吹付厚さでかつ予め定められたトンネルTの設計内壁面を越えないようにコンクリート材料を地山の内壁面RSに吹付けることができる。 The concrete material spraying device 100 and the concrete material spraying method spray the concrete material onto the inner wall surface RS of the ground based on the cross-sectional shape of the inner wall surface RS of the ground and the predetermined cross-sectional shape of the design inner wall surface of the tunnel T. .. As a result, the concrete material can be sprayed on the inner wall surface RS of the ground so as not to exceed the design inner wall surface of the tunnel T having a spray thickness of a predetermined value or more.

また、コンクリート材料の吹付けによって形成されるコンクリート構造体1の内壁面1aには、トンネルT内への地下水の流入を防ぐために、防水シート(図示省略)が貼られる。コンクリート構造体1の内壁面1aに凹凸があると、防水シートと内壁面1aとの間に隙間が形成され、所望の防水性能を得られないおそれがある。このような理由から、コンクリート材料吹付工程では、コンクリート構造体1の内壁面1aを平滑に仕上げることが要求される。 Further, a waterproof sheet (not shown) is attached to the inner wall surface 1a of the concrete structure 1 formed by spraying the concrete material in order to prevent the inflow of groundwater into the tunnel T. If the inner wall surface 1a of the concrete structure 1 has irregularities, a gap may be formed between the waterproof sheet and the inner wall surface 1a, and the desired waterproof performance may not be obtained. For this reason, in the concrete material spraying step, it is required to finish the inner wall surface 1a of the concrete structure 1 smoothly.

発破工程及びズリ出し工程において地山の内壁面RSを平滑にすることは困難であり、図1及び図2に示すように、ズリ出し工程後の地山の内壁面RSには凹凸が形成されているのが通常である。そのため、コンクリート構造体1の内壁面1aを平滑に仕上げるためには、地山の内壁面RSの断面形状に応じて吹付厚さを変化させる必要がある。 It is difficult to smooth the inner wall surface RS of the ground in the blasting process and the slip-out process, and as shown in FIGS. 1 and 2, unevenness is formed on the inner wall surface RS of the ground after the slip-out process. It is normal. Therefore, in order to finish the inner wall surface 1a of the concrete structure 1 smoothly, it is necessary to change the spray thickness according to the cross-sectional shape of the inner wall surface RS of the ground.

コンクリート材料吹付装置100及びコンクリート材料吹付方法は、地山の内壁面RSの断面形状に応じて吹付厚さを変化させるように地山の内壁面RSにコンクリート材料を吹付ける。したがって、コンクリート構造体1の内壁面1aを平滑に仕上げることができる。以下、コンクリート材料吹付装置100及びコンクリート材料吹付方法を具体的に説明する。 In the concrete material spraying device 100 and the concrete material spraying method, the concrete material is sprayed on the inner wall surface RS of the ground so as to change the spraying thickness according to the cross-sectional shape of the inner wall surface RS of the ground. Therefore, the inner wall surface 1a of the concrete structure 1 can be finished smoothly. Hereinafter, the concrete material spraying device 100 and the concrete material spraying method will be specifically described.

図1に示すように、コンクリート材料吹付装置100は、計測部としての3Dスキャナ10と、ノズル21からコンクリート材料を噴射する吹付機20と、3Dスキャナ10及び吹付機20を制御する制御部としてのコントローラ60と、を備える。 As shown in FIG. 1, the concrete material spraying device 100 serves as a control unit that controls a 3D scanner 10 as a measuring unit, a spraying machine 20 that ejects concrete material from a nozzle 21, a 3D scanner 10, and a spraying machine 20. It includes a controller 60.

3Dスキャナ10は、トンネルTの内壁面の断面形状を計測する。コンクリート材料が地山の内壁面RSに吹付けられておらず地山の内壁面RSが露出している状態では、3Dスキャナ10は、地山の内壁面RSの断面形状をトンネルTの内壁面の断面形状として計測する。コンクリート材料が地山の内壁面RSに吹付けられコンクリート構造体1によって地山の内壁面RSが覆われている状態では、3Dスキャナ10は、コンクリート構造体1の内壁面1aの断面形状をトンネルTの内壁面の断面形状として計測する。 The 3D scanner 10 measures the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel T. In a state where the concrete material is not sprayed on the inner wall surface RS of the ground and the inner wall surface RS of the ground is exposed, the 3D scanner 10 measures the cross-sectional shape of the inner wall surface RS of the ground as the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel T. .. In a state where the concrete material is sprayed on the inner wall surface RS of the ground and the inner wall surface RS of the ground is covered by the concrete structure 1, the 3D scanner 10 uses the cross-sectional shape of the inner wall surface 1a of the concrete structure 1 as the inner wall surface of the tunnel T. Measure as the cross-sectional shape of.

吹付機20は、台車22と、コンクリート材料をノズル21に圧送する圧送手段としてのコンクリートポンプ23と、コンクリート材料に急結剤を添加する添加手段としての急結剤ポンプ(急結剤添加装置)24と、を備えている。台車22は、自走可能であり、トンネルT内を移動可能である。コンクリート材料を地山の内壁面RSに吹付ける際には、吹付機20は切羽Fに移動してきて、台車22の前部を切羽Fに向けた状態で停車する。 The sprayer 20 includes a trolley 22, a concrete pump 23 as a pressure feeding means for pumping the concrete material to the nozzle 21, and a quick-setting agent pump (quick-setting agent adding device) as an adding means for adding a quick-setting agent to the concrete material. 24 and. The dolly 22 is self-propelled and can move in the tunnel T. When the concrete material is sprayed on the inner wall surface RS of the ground, the spraying machine 20 moves to the face F and stops with the front part of the bogie 22 facing the face F.

コンクリートポンプ23は、コンクリート材料を貯留するホッパ25と共に台車22に設けられている。ホッパ25は、台車22の後部に搭載されており、ミキサ車Mからホッパ25にコンクリート材料が投入される。コンクリートポンプ23は、ホッパ25からコンクリート材料を吸い込み、配管(図示省略)を通じてノズル21に圧送する。圧送されたコンクリート材料は、高圧空気と混合されノズル21から噴射される。 The concrete pump 23 is provided on the carriage 22 together with the hopper 25 for storing the concrete material. The hopper 25 is mounted on the rear portion of the trolley 22, and concrete material is charged into the hopper 25 from the mixer truck M. The concrete pump 23 sucks concrete material from the hopper 25 and pumps it to the nozzle 21 through a pipe (not shown). The pumped concrete material is mixed with high-pressure air and ejected from the nozzle 21.

急結剤ポンプ(急結剤添加装置)24は、コンクリートポンプ23と同様に、台車22に設けられている。急結剤ポンプ(急結剤添加装置)24は、配管(図示省略)を通じてノズル21に接続されており、不図示のタンク内の急結剤をノズル21に供給する。ノズル21に供給された急結剤は、ノズル21の内部でコンクリート材料に添加され、コンクリート材料と共にノズル21から噴射される。 The quick-setting agent pump (quick-setting agent adding device) 24 is provided on the bogie 22 in the same manner as the concrete pump 23. The quick-setting agent pump (quick-setting agent adding device) 24 is connected to the nozzle 21 through a pipe (not shown), and supplies the quick-setting agent in a tank (not shown) to the nozzle 21. The quick-setting admixture supplied to the nozzle 21 is added to the concrete material inside the nozzle 21, and is ejected from the nozzle 21 together with the concrete material.

吹付機20は、ノズル21をトンネルTの内壁面に向けた状態で移動させるノズル駆動部30を備えている。ノズル21を移動させながらコンクリート材料を噴射することによって、トンネルTの内壁面の全体にコンクリート材料を吹付けることができる。 The spraying machine 20 includes a nozzle driving unit 30 that moves the nozzle 21 so as to face the inner wall surface of the tunnel T. By injecting the concrete material while moving the nozzle 21, the concrete material can be sprayed on the entire inner wall surface of the tunnel T.

ノズル駆動部30は、台車22の前部にスイング可能に設けられるブーム31と、ブーム31の先端にスイング可能に設けられるアーム32と、アーム32の先端に回転可能に設けられる回転シャフト33と、を備える。ブーム31及びアーム32は、伸縮可能に形成されている。ノズル21は、回転シャフト33の先端に取り付けられており、ブーム31及びアーム32をスイング及び伸縮することにより、ノズル21が台車22に対して移動する。 The nozzle drive unit 30 includes a boom 31 swingably provided at the front portion of the carriage 22, an arm 32 swingably provided at the tip of the boom 31, and a rotary shaft 33 rotatably provided at the tip of the arm 32. To prepare for. The boom 31 and the arm 32 are formed to be expandable and contractible. The nozzle 21 is attached to the tip of the rotating shaft 33, and the nozzle 21 moves with respect to the carriage 22 by swinging and expanding / contracting the boom 31 and the arm 32.

ノズル駆動部30は、ブーム31を台車22に対して水平方向にスイングする第1ブームシリンダ31aと、ブーム31を台車22に対して鉛直方向にスイングする第2ブームシリンダ31bと、ブーム31を伸縮する第3ブームシリンダ31cと、を備えている。第1~第3ブームシリンダ31a~31cの駆動によりブーム31がスイング及び伸縮すると、ブーム31の先端が台車22の前方において上下左右に移動する。 The nozzle drive unit 30 expands and contracts the first boom cylinder 31a that swings the boom 31 horizontally with respect to the carriage 22, the second boom cylinder 31b that swings the boom 31 vertically with respect to the carriage 22, and the boom 31. The third boom cylinder 31c and the like are provided. When the boom 31 swings and expands and contracts by driving the first to third boom cylinders 31a to 31c, the tip of the boom 31 moves up, down, left and right in front of the carriage 22.

ブーム31の先端にアーム32が設けられアーム32の先端にノズル21が設けられているので、ブーム31の先端を上下左右に移動させると、ノズル21と地山の内壁面RSとの距離が変化する。つまり、ブーム31及び第1~第3ブームシリンダ31a~31cによって、ノズル21と地山の内壁面RSとの距離を変化させる距離変化手段が構成されている。 Since the arm 32 is provided at the tip of the boom 31 and the nozzle 21 is provided at the tip of the arm 32, when the tip of the boom 31 is moved up / down / left / right, the distance between the nozzle 21 and the inner wall surface RS of the ground changes. That is, the boom 31 and the first to third boom cylinders 31a to 31c constitute a distance changing means for changing the distance between the nozzle 21 and the inner wall surface RS of the ground.

ノズル駆動部30は、アーム32をブーム31に対して水平方向にスイングする第1アームシリンダ32aと、アーム32をブーム31に対して鉛直方向にスイングする第2アームシリンダ32bと、を備えている。第1及び第2アームシリンダ32a,32bの駆動によりアーム32がスイングすると、アーム32とブーム31との間の角度が変化する。したがって、アーム32の伸縮方向がトンネルTの軸方向に略一致するようにアーム32の向きを調整することができる。 The nozzle drive unit 30 includes a first arm cylinder 32a that swings the arm 32 in the horizontal direction with respect to the boom 31, and a second arm cylinder 32b that swings the arm 32 in the vertical direction with respect to the boom 31. .. When the arm 32 swings due to the drive of the first and second arm cylinders 32a and 32b, the angle between the arm 32 and the boom 31 changes. Therefore, the direction of the arm 32 can be adjusted so that the expansion / contraction direction of the arm 32 substantially coincides with the axial direction of the tunnel T.

ノズル駆動部30は、アーム32を伸縮する第3アームシリンダ32cを更に備えている。アーム32の先端にはノズル21が設けられているので、アーム32の伸縮方向をトンネルTの軸方向に略一致させた状態で第3アームシリンダ32cを駆動してアーム32を伸縮すると、ノズル21がトンネルTの軸方向に走査する。つまり、アーム32及び第3アームシリンダ32cによって、ノズル21をトンネルTの軸方向に走査させる走査手段が構成されている。 The nozzle drive unit 30 further includes a third arm cylinder 32c that expands and contracts the arm 32. Since the nozzle 21 is provided at the tip of the arm 32, when the third arm cylinder 32c is driven to expand and contract the arm 32 in a state where the expansion and contraction directions of the arm 32 are substantially aligned with the axial direction of the tunnel T, the nozzle 21 is expanded and contracted. Scans in the axial direction of the tunnel T. That is, the arm 32 and the third arm cylinder 32c constitute a scanning means for scanning the nozzle 21 in the axial direction of the tunnel T.

回転シャフト33は、アーム32の伸縮方向に延びる軸周りに回転可能にアーム32に支持されている。そのため、アーム32の伸縮方向をトンネルTの軸方向に略一致させた状態で回転シャフト33を回転させると、ノズル21がトンネルTの周方向にスイングする(図3(b)参照)。 The rotary shaft 33 is rotatably supported by the arm 32 around an axis extending in the expansion / contraction direction of the arm 32. Therefore, when the rotary shaft 33 is rotated in a state where the expansion / contraction direction of the arm 32 is substantially aligned with the axial direction of the tunnel T, the nozzle 21 swings in the circumferential direction of the tunnel T (see FIG. 3B).

図3(a)に示すように、アーム32の先端外周面にはモータ33aが設けられる。モータ33aの出力シャフト33bは、ギアボックス33cに収容された複数のギア(図示省略)を介して回転シャフト33と連結されている。そのため、モータ33aの駆動により回転シャフト33が回転すると、ノズル21がスイングする。つまり、回転シャフト33及びモータ33aによって、ノズル21をトンネルTの周方向にスイングするスイング手段が構成されている。 As shown in FIG. 3A, a motor 33a is provided on the outer peripheral surface of the tip of the arm 32. The output shaft 33b of the motor 33a is connected to the rotary shaft 33 via a plurality of gears (not shown) housed in the gearbox 33c. Therefore, when the rotary shaft 33 is rotated by the drive of the motor 33a, the nozzle 21 swings. That is, the rotating shaft 33 and the motor 33a constitute a swing means for swinging the nozzle 21 in the circumferential direction of the tunnel T.

このように、吹付機20のノズル駆動部30は、ノズル21をトンネルTの内壁面に向けた状態で移動させる。したがって、トンネルTの内壁面全体にコンクリート材料を吹付けることができる。 In this way, the nozzle drive unit 30 of the sprayer 20 moves the nozzle 21 toward the inner wall surface of the tunnel T. Therefore, the concrete material can be sprayed on the entire inner wall surface of the tunnel T.

本実施形態では、コンクリート材料吹付装置100は、地山の内壁面RSにコンクリート材料を吹付ける1次吹付けと、1次吹付けにより地山の内壁面RSに吹付けられたコンクリート材料に更にコンクリート材料を吹付ける2次吹付けと、を行う。1次吹付けは本吹きとも呼ばれ、1次吹付けによってコンクリート構造体1(図1参照)が概ね形成される。2次吹付けは仕上げ吹きとも呼ばれ、コンクリート構造体1の内壁面1aをより平滑にするために行われる。 In the present embodiment, the concrete material spraying device 100 further sprays the concrete material on the concrete material sprayed on the inner wall surface RS of the ground by the primary spraying and the primary spraying of the concrete material on the inner wall surface RS of the ground. The secondary spraying to be attached is performed. The primary spraying is also called a main spraying, and the concrete structure 1 (see FIG. 1) is generally formed by the primary spraying. The secondary spraying is also called finish spraying and is performed to make the inner wall surface 1a of the concrete structure 1 smoother.

1次吹付けは、予め定められた複数の第1区画D1ごとに行われる。2次吹付けは、第1区画D1よりも少ない数で予め定められた複数の第2区画D2ごとに行われる。図2では、トンネルTをその周方向に略15度間隔で12個に分割する第1区画D1を定めると共にトンネルTをその周方向に略30度間隔で6個に分割する第2区画D2を定めた例を示している。1次吹付け、2次吹付けは、区画D1、D2ごとに、順番に行われてもよい。 The primary spraying is performed for each of a plurality of predetermined first compartments D1. The secondary spraying is performed for each of a plurality of predetermined second compartments D2 with a smaller number than the first compartment D1. In FIG. 2, a first section D1 that divides the tunnel T into 12 pieces at intervals of approximately 15 degrees in the circumferential direction is defined, and a second section D2 that divides the tunnel T into six pieces at intervals of approximately 30 degrees in the circumferential direction is defined. A defined example is shown. The primary spraying and the secondary spraying may be performed in order for each of the sections D1 and D2.

1次吹付け及び2次吹付けは、吹付機20をコントローラ60によって制御することによって行われる。 The primary spraying and the secondary spraying are performed by controlling the spraying machine 20 by the controller 60.

コントローラ60は、演算処理を行うCPU(Central Processing Unit)と、CPUにより実行される制御プログラム等を記憶するROM(Read-Only Memory)と、CPUの演算結果等を記憶するRAM(random access memory)と、を含むマイクロコンピュータで構成される。コントローラ60は、単一のマイクロコンピュータで構成されていてもよいし、複数のマイクロコンピュータで構成されていてもよい。 The controller 60 includes a CPU (Central Processing Unit) that performs arithmetic processing, a ROM (Read-Only Memory) that stores a control program and the like executed by the CPU, and a RAM (random access memory) that stores the arithmetic results of the CPU. And consists of a microcomputer including. The controller 60 may be composed of a single microcomputer or may be composed of a plurality of microcomputers.

図4に示すように、コントローラ60は、必要吹付厚さ算出部61と、吹付パラメータ決定部62と、制御信号出力部63と、を備えている。必要吹付厚さ算出部61、吹付パラメータ決定部62及び制御信号出力部63は、吹付機20を制御するためのコントローラ60の機能を仮想的なユニットとしたものである。 As shown in FIG. 4, the controller 60 includes a required spray thickness calculation unit 61, a spray parameter determination unit 62, and a control signal output unit 63. The required spray thickness calculation unit 61, the spray parameter determination unit 62, and the control signal output unit 63 use the function of the controller 60 for controlling the sprayer 20 as a virtual unit.

必要吹付厚さ算出部61は、3Dスキャナ10により計測されたトンネルTの内壁面の断面形状と、予め定められたトンネルTの設計内壁面の断面形状と、に基づいて、必要吹付厚さを算出する。具体的には、必要吹付厚さ算出部61は、トンネルTの設計基準軸DA(図2参照)を中心とする放射方向(径方向)に沿って、計測されたトンネルTの内壁面とトンネルTの設計内壁面の断面形状との距離を算出することにより、必要吹付け厚さを算出する。 The required spray thickness calculation unit 61 determines the required spray thickness based on the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel T measured by the 3D scanner 10 and the cross-sectional shape of the design inner wall surface of the tunnel T determined in advance. calculate. Specifically, the required spray thickness calculation unit 61 is the inner wall surface of the tunnel T and the tunnel measured along the radial direction (diameter direction) centered on the design reference axis DA (see FIG. 2) of the tunnel T. The required spray thickness is calculated by calculating the distance from the cross-sectional shape of the design inner wall surface of T.

トンネルTの設計内壁面の情報は、吹付機20(図1参照)に搭載される記憶部50に予め記憶されている。必要吹付厚さ算出部61は、必要吹付厚さを算出する際には、記憶部50からトンネルTの設計内壁面の情報を取得する。 The information on the inner wall surface of the design of the tunnel T is stored in advance in the storage unit 50 mounted on the sprayer 20 (see FIG. 1). When calculating the required spray thickness, the required spray thickness calculation unit 61 acquires information on the design inner wall surface of the tunnel T from the storage unit 50.

トンネルTの設計内壁面は、1次吹付け用に定められた第1設計内壁面DS1(図2参照)と、2次吹付け用に定められた第2設計内壁面DS2(図2参照)である。必要吹付厚さ算出部61は、1次吹付けを行う際には、トンネルTの設計内壁面として第1設計内壁面DS1を取得し、2次吹付けを行う際には、トンネルTの設計内壁面として第2設計内壁面DS2を取得する。地山の内壁面RSにコンクリート材料を吹付ける径方向のエリアのうち、内壁面RSに近いエリアとなるように第1設計内壁面DS1が設定され、壁面RSから第1設計内壁面DS1と比べてより離れたエリアとなるように第2設計内壁面DS2が設定される。つまり、1次吹付けのエリアは2次吹付けのエリアに対して、地山の内壁面RSにより近いエリアと言える。 The design inner wall surface of the tunnel T is the first design inner wall surface DS1 (see FIG. 2) defined for the primary spraying and the second design inner wall surface DS2 (see FIG. 2) defined for the secondary spraying. Is. The required spray thickness calculation unit 61 acquires the first design inner wall surface DS1 as the design inner wall surface of the tunnel T when performing the primary spraying, and designs the tunnel T when performing the secondary spraying. Acquire the second design inner wall surface DS2 as the inner wall surface. The first design inner wall surface DS1 is set so as to be an area close to the inner wall surface RS among the radial areas where the concrete material is sprayed on the inner wall surface RS of the ground, and the wall surface RS is compared with the first design inner wall surface DS1. The second design inner wall surface DS2 is set so as to be a distant area. In other words, it can be said that the area of the primary spraying is closer to the inner wall surface RS of the ground than the area of the secondary spraying.

また、必要吹付厚さ算出部61は、第1区画D1内の各々において複数の(例えば1度ごとに)局所必要吹付厚さを算出し、算出された複数の局所必要吹付厚さを用いて、第1区画D1又は第2区画D2ごとに平均必要吹付厚さを算出する。具体的には、必要吹付厚さ算出部61は、1次吹付けを行う際には、複数の第1区画D1ごとに平均必要吹付厚さを算出し、2次吹付けを行う際には、複数の第2区画D2ごとに平均必要吹付厚さを算出する。 Further, the required spray thickness calculation unit 61 calculates a plurality of locally required spray thicknesses (for example, for each degree) in each of the first compartments D1, and uses the calculated plurality of locally required spray thicknesses. , The average required spray thickness is calculated for each of the first section D1 or the second section D2. Specifically, the required spray thickness calculation unit 61 calculates the average required spray thickness for each of the plurality of first compartments D1 when performing the primary spraying, and when performing the secondary spraying, the required spray thickness calculation unit 61 is used. , The average required spray thickness is calculated for each of the plurality of second compartments D2.

吹付パラメータ決定部62は、算出された平均必要吹付厚さに基づいて、第1区画D1ごと又は第2区画D2ごとに吹付パラメータを決定する。吹付パラメータは、ノズル21から噴射されるコンクリート材料の時間当たりの流量、つまりコンクリート材料の時間当たりの吐出量、ノズル21とトンネルTの内壁面との距離、ノズル21のスイング速度、ノズル21のスイング角度、ノズル21の走査速度、及び急結剤のコンクリート材料に対する添加量である。 The spray parameter determination unit 62 determines the spray parameter for each first section D1 or for each second section D2 based on the calculated average required spray thickness. The spray parameters are the flow rate of the concrete material ejected from the nozzle 21 per hour, that is, the discharge amount of the concrete material per hour, the distance between the nozzle 21 and the inner wall surface of the tunnel T, the swing speed of the nozzle 21, and the swing of the nozzle 21. The angle, the scanning speed of the nozzle 21, and the amount of the quick-setting admixture added to the concrete material.

制御信号出力部63は、決定された吹付パラメータに基づいて、コンクリートポンプ23、第1~第3ブームシリンダ31a~31c、第1~第3アームシリンダ32a~32c、モータ33a及び急結剤ポンプ24に制御信号を出力する。コンクリートポンプ23、第1~第3ブームシリンダ31a~31c、第1~第3アームシリンダ32a~32c、モータ33a及び急結剤ポンプ24は、制御信号に応じて駆動され、コンクリート材料をトンネルTの内壁面に吹付ける。 The control signal output unit 63 includes the concrete pump 23, the first to third boom cylinders 31a to 31c, the first to third arm cylinders 32a to 32c, the motor 33a, and the quick-setting agent pump 24 based on the determined spraying parameters. Outputs a control signal to. The concrete pump 23, the first to third boom cylinders 31a to 31c, the first to third arm cylinders 32a to 32c, the motor 33a, and the quick-setting admixture pump 24 are driven in response to a control signal to tunnel the concrete material into the tunnel T. Spray on the inner wall.

このように、コントローラ60は、1次吹付けでは、計測された地山の内壁面RSの断面形状と、トンネルTの第1設計内壁面DS1の断面形状と、に基づいて、必要吹付厚さを算出する。吹付機20は、コントローラ60により必要吹付厚さに応じて制御されてコンクリート材料を地山の内壁面RSに吹付ける。したがって、所定の値以上の吹付厚さでかつトンネルTの第1設計内壁面DS1を越えないようにコンクリート材料を地山の内壁面RSに吹付けることができる。2次吹付けにおいても同様である。 As described above, in the primary spraying, the controller 60 calculates the required spraying thickness based on the measured cross-sectional shape of the inner wall surface RS of the ground and the cross-sectional shape of the first design inner wall surface DS1 of the tunnel T. do. The spraying machine 20 is controlled by the controller 60 according to the required spraying thickness to spray the concrete material onto the inner wall surface RS of the ground. Therefore, the concrete material can be sprayed on the inner wall surface RS of the ground so as not to exceed the spray thickness of the predetermined value or more and not to exceed the first design inner wall surface DS1 of the tunnel T. The same applies to the secondary spraying.

また、コントローラ60は、1次吹付けでは、複数の第1区画D1ごとに平均必要吹付厚さを算出し、算出された平均必要吹付厚さに基づいて吹付機20を制御する。そのため、第1区画D1ごとに算出された平均必要吹付厚さに応じてコンクリート材料が地山の内壁面RSに吹付けられる。したがって、地山の内壁面RSの凹凸に応じてコンクリート材料の吹付厚さを変化させることができ、1次吹付けによる仕上がり面の凹凸を、地山の内壁面RSの凹凸よりも小さくすることができる。これにより、1次吹付けによる仕上がり面の平滑さを向上させることができる。 Further, in the primary spraying, the controller 60 calculates the average required spraying thickness for each of the plurality of first compartments D1, and controls the spraying machine 20 based on the calculated average required spraying thickness. Therefore, the concrete material is sprayed on the inner wall surface RS of the ground according to the average required spray thickness calculated for each first section D1. Therefore, the spray thickness of the concrete material can be changed according to the unevenness of the inner wall surface RS of the ground, and the unevenness of the finished surface due to the primary spraying can be made smaller than the unevenness of the inner wall surface RS of the ground. This makes it possible to improve the smoothness of the finished surface by the primary spraying.

また、コントローラ60は、2次吹付けでは、1次吹付けによる仕上がり面の断面形状と、トンネルTの第2設計内壁面DS2の断面形状と、に基づいて、複数の第2区画D2ごとに平均必要吹付厚さを算出し、算出された平均必要吹付厚さに基づいて吹付機20を制御する。そのため、第2区画D2ごとに算出された平均必要吹付厚さに応じてコンクリート材料が1次吹付けによる仕上がり面に吹付けられる。したがって、1次吹付けによる仕上がり面の凹凸に応じてコンクリート材料の吹付厚さを変化させることができ、2次吹付けによる仕上がり面の凹凸を、1次吹付けによる仕上がり面の凹凸よりも小さくすることができる。これにより、2次吹付けによる仕上がり面、すなわちコンクリート構造体1の内壁面1aの平滑さを向上させることができる。 Further, in the secondary spraying, the controller 60 is used for each of the plurality of second compartments D2 based on the cross-sectional shape of the finished surface by the primary spraying and the cross-sectional shape of the second design inner wall surface DS2 of the tunnel T. The average required spray thickness is calculated, and the spraying machine 20 is controlled based on the calculated average required spray thickness. Therefore, the concrete material is sprayed on the finished surface by the primary spraying according to the average required spraying thickness calculated for each second section D2. Therefore, the spray thickness of the concrete material can be changed according to the unevenness of the finished surface by the primary spraying, and the unevenness of the finished surface by the secondary spraying is smaller than the unevenness of the finished surface by the primary spraying. can do. Thereby, the smoothness of the finished surface by the secondary spraying, that is, the inner wall surface 1a of the concrete structure 1 can be improved.

1次吹付け及び2次吹付けでは、吹付機20はコントローラ60によって制御される。そのため、作業員による吹付機20の操作によらずに1次吹付け及び2次吹付けが完了する。したがって、1次吹付け及び2次吹付けによる仕上がり面を一定の精度で平滑にすることができる。 In the primary spraying and the secondary spraying, the spraying machine 20 is controlled by the controller 60. Therefore, the primary spraying and the secondary spraying are completed without the operation of the spraying machine 20 by the worker. Therefore, the finished surface by the primary spraying and the secondary spraying can be smoothed with a certain accuracy.

ところで、ノズル21から噴射されるコンクリート材料は、全てがトンネルTの内壁面に付着するのではなく、一部は内壁面に付着せずにリバウンドして落下する。コンクリート材料の付着性は、ノズル21から噴射されるコンクリート材料の流量、ノズル21とトンネルTの内壁面との距離、ノズル21のスイング速度、ノズル21のスイング角度、ノズル21の走査速度及び急結剤の添加量等の吹付パラメータが絡み合って変化する。そのため、吹付パラメータが異なる場合には、内壁面に向けてノズル21から噴射されるコンクリート材料の量が同じであっても、吹付厚さが異なる。 By the way, not all of the concrete material ejected from the nozzle 21 adheres to the inner wall surface of the tunnel T, but a part of the concrete material rebounds and falls without adhering to the inner wall surface. The adhesiveness of the concrete material includes the flow rate of the concrete material ejected from the nozzle 21, the distance between the nozzle 21 and the inner wall surface of the tunnel T, the swing speed of the nozzle 21, the swing angle of the nozzle 21, the scanning speed of the nozzle 21, and the rapid connection. Spraying parameters such as the amount of agent added are entangled and change. Therefore, when the spraying parameters are different, the spraying thickness is different even if the amount of the concrete material sprayed from the nozzle 21 toward the inner wall surface is the same.

コンクリート材料吹付装置100では、吹付パラメータ決定部62は、コンクリート材料の吹付厚さと、ノズル21から噴射されるコンクリート材料の吹付パラメータと、の関係を用いて、吹付パラメータを決定する。そのため、吹付厚さの付着性に応じて吹付パラメータを決定することができ、算出された必要吹付厚さと略同じ吹付厚さでコンクリート材料をトンネルTの内壁面に吹付けることができる。これにより、1次吹付け及び2次吹付けによる仕上がり面の平滑さをより向上させることができる。 In the concrete material spraying device 100, the spraying parameter determining unit 62 determines the spraying parameter by using the relationship between the spraying thickness of the concrete material and the spraying parameter of the concrete material ejected from the nozzle 21. Therefore, the spraying parameter can be determined according to the adhesiveness of the spraying thickness, and the concrete material can be sprayed on the inner wall surface of the tunnel T with a spraying thickness substantially the same as the calculated required spraying thickness. Thereby, the smoothness of the finished surface by the primary spraying and the secondary spraying can be further improved.

吹付パラメータ決定部62の構成をより具体的に説明する。吹付パラメータ決定部62は、吹付パラメータ抽出部62aと、吹付パラメータ補正部62bと、を備えている。吹付パラメータ抽出部62aは、記憶部50に予め記憶された関係から吹付パラメータを抽出する。 The configuration of the spray parameter determination unit 62 will be described more specifically. The spray parameter determination unit 62 includes a spray parameter extraction unit 62a and a spray parameter correction unit 62b. The spray parameter extraction unit 62a extracts the spray parameter from the relationship stored in advance in the storage unit 50.

記憶部50に予め記憶された関係は、コンクリート材料の吹付厚さと、ノズル21から噴射されるコンクリート材料の吹付パラメータと、の関係を示す表(図5参照)である。図5に示す表では、所定の吹付厚さでコンクリート材料を吹付けるのに適切な吹付パラメータ(流量、距離、スイング速度、スイング角度、走査速度及び添加量)の値が設定されている。 The relationship stored in advance in the storage unit 50 is a table (see FIG. 5) showing the relationship between the spray thickness of the concrete material and the spray parameters of the concrete material ejected from the nozzle 21. In the table shown in FIG. 5, the values of the spray parameters (flow rate, distance, swing speed, swing angle, scanning speed and addition amount) suitable for spraying the concrete material with a predetermined spray thickness are set.

吹付パラメータ抽出部62aは、必要吹付厚さ算出部61により算出された必要吹付厚さを図5の表における吹付厚さとして、図5の表から、対応する流量、距離、スイング速度、スイング角度、走査速度及び添加量の値を抽出する。したがって、吹付機20は、算出された必要吹付厚さに近い吹付厚さでコンクリート材料をトンネルTの内壁面に吹付けることができる。 The spray parameter extraction unit 62a uses the required spray thickness calculated by the required spray thickness calculation unit 61 as the spray thickness in the table of FIG. 5, and corresponds to the flow rate, distance, swing speed, and swing angle from the table of FIG. , Scanning speed and addition amount values are extracted. Therefore, the spraying machine 20 can spray the concrete material on the inner wall surface of the tunnel T with a spraying thickness close to the calculated required spraying thickness.

図5に示される表は、予め実験により得られる。実験は、鉛直に延びる壁面にコンクリート材料を水平に吹付けることにより行われる。コンクリート材料の吹付けは、吹付パラメータを変えて複数回行われる。コンクリート材料の吹付けごとに壁面に付着したコンクリート材料の厚さを計測することにより、コンクリート材料の吹付厚さと、コンクリート材料の吹付パラメータと、の関係を得ることができる。 The table shown in FIG. 5 is obtained by experiment in advance. The experiment is carried out by spraying concrete material horizontally onto a vertically extending wall surface. The concrete material is sprayed multiple times with different spray parameters. By measuring the thickness of the concrete material adhering to the wall surface for each spraying of the concrete material, the relationship between the spraying thickness of the concrete material and the spraying parameter of the concrete material can be obtained.

ノズル21から噴射されるコンクリート材料の流量は、吹付厚さが厚いほど多く設定され、2次吹付けよりも1次吹付けの方が多く設定される。 The flow rate of the concrete material ejected from the nozzle 21 is set to be larger as the spray thickness is thicker, and is set to be larger in the primary spray than in the secondary spray.

ノズル21とトンネルTの内壁面との距離は、吹付厚さが厚いほど小さく設定され、2次吹付けよりも1次吹付けの方が小さく設定される。 The distance between the nozzle 21 and the inner wall surface of the tunnel T is set smaller as the spray thickness is thicker, and is set smaller for the primary spray than for the secondary spray.

ノズル21のスイング速度は、吹付厚さが厚いほど遅く設定され、2次吹付けよりも1次吹付けの方が遅く設定される。 The swing speed of the nozzle 21 is set to be slower as the spray thickness is thicker, and is set to be slower in the primary spray than in the secondary spray.

ノズル21のスイング角度は、吹付厚さが厚いほど小さく設定され、2次吹付けよりも1次吹付けの方が小さく設定される。 The swing angle of the nozzle 21 is set smaller as the spray thickness is thicker, and is set smaller for the primary spray than for the secondary spray.

ノズル21の走査速度は、吹付厚さが厚いほど遅く設定され、2次吹付けよりも1次吹付けの方が遅く設定される。 The scanning speed of the nozzle 21 is set to be slower as the spray thickness is thicker, and the primary spray is set to be slower than the secondary spray.

ノズル21から噴射されるコンクリート材料に添加される急結剤の添加量は、吹付厚さが厚いほど多く設定され、2次吹付けよりも1次吹付けの方が少なく設定される。 The amount of the quick-setting admixture added to the concrete material ejected from the nozzle 21 is set to be larger as the spray thickness is thicker, and is set to be smaller in the primary spray than in the secondary spray.

このように、コンクリート材料吹付装置100では、吹付パラメータは、付着性を考慮して抽出される。したがって、算出された必要吹付厚さと略同じ吹付厚さでコンクリート材料をトンネルTの内壁面に吹付けることができる。これにより、1次吹付け及び2次吹付けによる仕上がり面の平滑さをより向上させることができる。 As described above, in the concrete material spraying device 100, the spraying parameters are extracted in consideration of the adhesiveness. Therefore, the concrete material can be sprayed on the inner wall surface of the tunnel T with a spray thickness substantially the same as the calculated required spray thickness. Thereby, the smoothness of the finished surface by the primary spraying and the secondary spraying can be further improved.

吹付パラメータ補正部62bは、抽出された吹付パラメータを、第1区画D1及び第2区画D2の位置に基づいて補正する。具体的には、吹付パラメータ補正部62bは、天面に近い第1区画D1及び第2区画D2ほど、急結剤の添加量を増加させるように吹付パラメータを補正する。これは、トンネルTの天面近傍では、コンクリート材料は上向きにトンネルTの内壁面に吹付けられるため、コンクリート材料を壁面に水平に吹付ける実験と比較して付着性が低いためである。第1区画D1及び第2区画D2の位置に基づいて吹付パラメータを補正することにより、算出された必要吹付厚さにより近い吹付厚さでコンクリート材料をトンネルTの内壁面に吹付けることができる。これにより、1次吹付け及び2次吹付けによる仕上がり面の平滑さをより向上させることができる。 The spray parameter correction unit 62b corrects the extracted spray parameters based on the positions of the first section D1 and the second section D2. Specifically, the spray parameter correction unit 62b corrects the spray parameters so as to increase the amount of the quick-setting admixture added to the first section D1 and the second section D2 closer to the top surface. This is because, in the vicinity of the top surface of the tunnel T, the concrete material is sprayed upward onto the inner wall surface of the tunnel T, so that the adhesiveness is lower than in the experiment in which the concrete material is sprayed horizontally on the wall surface. By correcting the spray parameters based on the positions of the first compartment D1 and the second compartment D2, the concrete material can be sprayed onto the inner wall surface of the tunnel T with a spray thickness closer to the calculated required spray thickness. Thereby, the smoothness of the finished surface by the primary spraying and the secondary spraying can be further improved.

また、吹付パラメータ補正部62bは、1次吹付け後に3Dスキャナ10により計測されたトンネルTの内壁面の断面形状と、第1設計内壁面DS1(図2参照)と、を比較し、コンクリート材料の実際の付着具合に基づいて、2次吹付けにおいて吹付パラメータ抽出62aにより抽出された吹付パラメータを補正する。そのため、2次吹付けにおいて、コンクリート材料は、トンネルTでの付着性を考慮してトンネルTの内壁面に吹付けられる。したがって、算出された必要吹付厚さにより近い吹付厚さでコンクリート材料をトンネルTの内壁面に吹付けることができる。これにより、1次吹付け及び2次吹付けによる仕上がり面の平滑さをより向上させることができる。 Further, the spray parameter correction unit 62b compares the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel T measured by the 3D scanner 10 after the primary spraying with the first design inner wall surface DS1 (see FIG. 2), and compares the concrete material. The spraying parameters extracted by the spraying parameter extraction 62a in the secondary spraying are corrected based on the actual adhesion condition of the above. Therefore, in the secondary spraying, the concrete material is sprayed on the inner wall surface of the tunnel T in consideration of the adhesiveness in the tunnel T. Therefore, the concrete material can be sprayed on the inner wall surface of the tunnel T with a spray thickness closer to the calculated required spray thickness. Thereby, the smoothness of the finished surface by the primary spraying and the secondary spraying can be further improved.

次に、コンクリート材料吹付装置100の動作を、図6を参照して説明する。ここでは、ズリ出し工程後に吹付機20を所望の位置で停車させてから2次吹付けが終了するまでの動作について説明する。 Next, the operation of the concrete material spraying device 100 will be described with reference to FIG. Here, the operation from stopping the spraying machine 20 at a desired position after the slipping process to the end of the secondary spraying will be described.

ステップS601では、3Dスキャナ10を用いて、トンネルTの内壁面の断面形状を計測する(1次計測ステップ)。この時点では、地山の内壁面RSにコンクリート材料を吹付ける前である。そのため、3Dスキャナ10により計測されるトンネルTの内壁面の断面形状は、およそ地山の内壁面RSの断面形状であり、コンクリート材料を吹付ける前の断面形状である。 In step S601, the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel T is measured by using the 3D scanner 10 (primary measurement step). At this point, it is before the concrete material is sprayed on the inner wall surface RS of the ground. Therefore, the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel T measured by the 3D scanner 10 is approximately the cross-sectional shape of the inner wall surface RS of the ground, and is the cross-sectional shape before spraying the concrete material.

ステップS602では、吹付区画ごとに必要吹付厚さを算出する(1次算出ステップ)。具体的には、1次吹付けを行うため、計測された地山の内壁面RSの断面形状と、第1設計内壁面DS1と、に基づいて、第1区画D1ごとに平均必要吹付厚さを算出する。 In step S602, the required spray thickness is calculated for each spray section (primary calculation step). Specifically, in order to perform the primary spraying, the average required spraying thickness is calculated for each section D1 based on the measured cross-sectional shape of the inner wall surface RS of the ground and the first design inner wall surface DS1. do.

ステップS603では、算出された平均必要吹付厚さに基づいて、吹付パラメータを決定する(1次決定ステップ)。具体的には、記憶部50から図5に示される表の情報を取得し、取得された表を用いて、第1区画D1ごとに吹付パラメータを抽出する。その後、抽出された吹付パラメータを第1区画D1の位置に基づいて補正し、吹付パラメータを決定する。 In step S603, the spraying parameters are determined based on the calculated average required spraying thickness (primary determination step). Specifically, the information of the table shown in FIG. 5 is acquired from the storage unit 50, and the spray parameter is extracted for each first section D1 using the acquired table. After that, the extracted spraying parameters are corrected based on the position of the first section D1 to determine the spraying parameters.

ステップS604では、決定された吹付パラメータに基づいて、コンクリートポンプ23、第1~第3ブームシリンダ31a~31c、第1~第3アームシリンダ32a~32c、モータ33a及び急結剤ポンプ24を駆動する(1次吹付ステップ)。これにより、ノズル21からコンクリート材料が噴射され、1次吹付けが行われる。 In step S604, the concrete pump 23, the first to third boom cylinders 31a to 31c, the first to third arm cylinders 32a to 32c, the motor 33a, and the quick-setting agent pump 24 are driven based on the determined spraying parameters. (Primary spraying step). As a result, the concrete material is ejected from the nozzle 21 and the primary spraying is performed.

ステップS605では、3Dスキャナ10を用いて、トンネルTの内壁面の断面形状を計測する(2次計測ステップ)。この時点では、地山の内壁面RSにはコンクリート材料が吹付けられている。そのため、3Dスキャナ10は、トンネルTの内壁面の断面形状として、1次吹付け後におけるトンネルTの内壁面の断面形状を計測する。 In step S605, the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel T is measured by using the 3D scanner 10 (secondary measurement step). At this point, concrete material is sprayed on the inner wall surface RS of the ground. Therefore, the 3D scanner 10 measures the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel T after the primary spraying as the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel T.

ステップS606では、ステップS604にて計測された断面形状と、第2設計内壁面DS2と、に基づいて、第2区画D2ごとに平均必要吹付厚さを算出する(第2算出ステップ)。 In step S606, the average required spray thickness is calculated for each second section D2 based on the cross-sectional shape measured in step S604 and the second design inner wall surface DS2 (second calculation step).

ステップS607では、ステップS606にて算出された平均必要吹付厚さに基づいて、吹付パラメータを決定する(2次決定ステップ)。具体的には、記憶部50から図5に示される表の情報を取得し、取得された表を用いて、第2区画D2ごとに吹付パラメータを抽出する。その後、抽出された吹付パラメータを第2区画D2の位置に基づいて補正し、吹付パラメータを決定する。 In step S607, the spray parameters are determined based on the average required spray thickness calculated in step S606 (secondary determination step). Specifically, the information of the table shown in FIG. 5 is acquired from the storage unit 50, and the spray parameter is extracted for each second section D2 using the acquired table. After that, the extracted spraying parameters are corrected based on the position of the second section D2, and the spraying parameters are determined.

ステップS608では、ステップS607にて決定された吹付パラメータを補正する(補正ステップ)。具体的には、ステップS605にて計測されたトンネルTの内壁面の断面形状と、第1設計内壁面DS1(図2参照)と、を比較し、コンクリート材料の実際の付着具合を算出する。算出された付着具合に基づいて、ステップS607にて決定された吹付パラメータを補正する。 In step S608, the spraying parameter determined in step S607 is corrected (correction step). Specifically, the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel T measured in step S605 is compared with the first design inner wall surface DS1 (see FIG. 2), and the actual adhesion of the concrete material is calculated. The spray parameter determined in step S607 is corrected based on the calculated adhesion condition.

ステップS609では、ステップS608にて補正された吹付パラメータに基づいて、コンクリートポンプ23、第1~第3ブームシリンダ31a~31c、第1~第3アームシリンダ32a~32c、モータ33a及び急結剤ポンプ24を駆動する(2次吹付ステップ)。これにより、ノズル21からコンクリート材料が噴射され、2次吹付けが行われる。 In step S609, the concrete pump 23, the first to third boom cylinders 31a to 31c, the first to third arm cylinders 32a to 32c, the motor 33a, and the quick-setting agent pump are based on the spray parameters corrected in step S608. 24 is driven (secondary spraying step). As a result, the concrete material is ejected from the nozzle 21 and the secondary spraying is performed.

以上により、コンクリート材料吹付装置100による吹付けが完了し、コンクリート材料吹付装置100の動作を終了する。 As a result, the spraying by the concrete material spraying device 100 is completed, and the operation of the concrete material spraying device 100 is completed.

以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。 According to the above embodiments, the following actions and effects are exhibited.

コンクリート材料吹付装置100及びコンクリート材料吹付方法では、計測されたトンネルTの内壁面の断面形状と、トンネルTの設計内壁面の断面形状と、に基づいて、予め定められた複数の区画ごとに必要吹付厚さが算出され、算出された必要吹付厚さに基づいて吹付機20が制御される。そのため、所定の値以上の吹付厚さでかつトンネルTの設計内壁面を越えないようにコンクリート材料を地山の内壁面RSに吹付けることができる。また、トンネルTの内壁面の凹凸に応じてコンクリート材料の吹付厚さを変化させることができ、吹付けによる仕上がり面の平滑さを向上させることができる。加えて、吹付けでは、吹付機20はコントローラ60によって制御される。そのため、作業員による吹付機20の操作によらずに吹付けを完了することができ、吹付けによる仕上がり面を一定の精度で平滑にすることができる。また、作業員の熟練度等による吹付け作業のばらつきを抑制できる。 In the concrete material spraying device 100 and the concrete material spraying method, it is necessary for each of a plurality of predetermined sections based on the measured cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel T and the cross-sectional shape of the design inner wall surface of the tunnel T. The spray thickness is calculated, and the spray machine 20 is controlled based on the calculated required spray thickness. Therefore, the concrete material can be sprayed on the inner wall surface RS of the ground so as not to exceed the design inner wall surface of the tunnel T with a spray thickness of a predetermined value or more. Further, the spray thickness of the concrete material can be changed according to the unevenness of the inner wall surface of the tunnel T, and the smoothness of the finished surface by spraying can be improved. In addition, in spraying, the sprayer 20 is controlled by the controller 60. Therefore, the spraying can be completed without the operation of the spraying machine 20 by the worker, and the finished surface by the spraying can be smoothed with a certain accuracy. In addition, it is possible to suppress variations in spraying work depending on the skill level of the worker and the like.

また、コンクリート材料吹付装置100及びコンクリート材料吹付方法では、吹付パラメータは、コンクリート材料の吹付厚さと、ノズル21から噴射されるコンクリート材料の吹付パラメータと、の関係を用いて、決定される。そのため、コンクリート材料は、吹付厚さごとの付着性に応じた吹付パラメータでトンネルTの内壁面に吹付けられる。そのため、算出された必要吹付厚さと略同じ吹付厚さでコンクリート材料をトンネルTの内壁面に吹付けることができ、吹付けによる仕上がり面の平滑さをより向上させることができる。 Further, in the concrete material spraying device 100 and the concrete material spraying method, the spraying parameters are determined by using the relationship between the spraying thickness of the concrete material and the spraying parameters of the concrete material sprayed from the nozzle 21. Therefore, the concrete material is sprayed on the inner wall surface of the tunnel T with the spraying parameters according to the adhesiveness for each spraying thickness. Therefore, the concrete material can be sprayed on the inner wall surface of the tunnel T with a spray thickness substantially the same as the calculated required spray thickness, and the smoothness of the finished surface by spraying can be further improved.

また、コンクリート材料吹付装置100及びコンクリート材料吹付方法では、吹付機20は、複数の区画ごとに算出された必要吹付厚さと、対応する区画の位置と、に基づいて制御される。そのため、区画の位置に応じてコンクリート材料がトンネルTの内壁面に吹付けられる。したがって、算出された必要吹付厚さにより近い吹付厚さでコンクリート材料をトンネルTの内壁面に吹付けることができ、吹付けによる仕上がり面の平滑さをより向上させることができる。 Further, in the concrete material spraying device 100 and the concrete material spraying method, the spraying machine 20 is controlled based on the required spraying thickness calculated for each of a plurality of sections and the position of the corresponding section. Therefore, the concrete material is sprayed on the inner wall surface of the tunnel T according to the position of the section. Therefore, the concrete material can be sprayed on the inner wall surface of the tunnel T with a spray thickness closer to the calculated required spray thickness, and the smoothness of the finished surface by spraying can be further improved.

また、コンクリート材料吹付装置100及びコンクリート材料吹付方法では、2次吹付けを行う際には、第1設計内壁面DS1の断面形状と、1次吹付け後に計測された前記断面形状と、を比較し、比較結果と、図5に示す表と、を用いて、吹付パラメータを決定する。そのため、2次吹付けにおいて、コンクリート材料は、トンネルTでの付着性を考慮してトンネルTの内壁面に吹付けられる。したがって、算出された必要吹付厚さにより近い吹付厚さでコンクリート材料をトンネルTの内壁面に吹付けることができる。これにより、2次吹付けによる仕上がり面の平滑さをより向上させることができる。 Further, in the concrete material spraying device 100 and the concrete material spraying method, when performing the secondary spraying, the cross-sectional shape of the inner wall surface DS1 of the first design is compared with the cross-sectional shape measured after the primary spraying. Then, the spraying parameters are determined using the comparison result and the table shown in FIG. Therefore, in the secondary spraying, the concrete material is sprayed on the inner wall surface of the tunnel T in consideration of the adhesiveness in the tunnel T. Therefore, the concrete material can be sprayed on the inner wall surface of the tunnel T with a spray thickness closer to the calculated required spray thickness. Thereby, the smoothness of the finished surface by the secondary spraying can be further improved.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiments. do not have.

上記実施形態では、吹付けは、1次吹付けと2次吹付けに分けて2回行われるが、厳密に区別されるものではなく、一連の作業において混在して行ってもよい。また、1回であってもよい。また、吹付けは、3回以上に分けて行われてもよい。 In the above embodiment, the spraying is divided into the primary spraying and the secondary spraying twice, but they are not strictly distinguished and may be mixed in a series of operations. Moreover, it may be once. Further, the spraying may be performed in three or more times.

上記実施形態では、第1設計内壁面DS1と第2設計内壁面DS2とが記憶部50に記憶されている。第2設計内壁面DS2のみが記憶部50に記憶されており、第1設計内壁面DS1は第2設計内壁面DS2を用いて算出されてもよい。 In the above embodiment, the first design inner wall surface DS1 and the second design inner wall surface DS2 are stored in the storage unit 50. Only the second design inner wall surface DS2 is stored in the storage unit 50, and the first design inner wall surface DS1 may be calculated using the second design inner wall surface DS2.

第1区画D1と第2区画D2とは同一に定められていてもよい。 The first section D1 and the second section D2 may be defined in the same way.

上記実施形態では、吹付パラメータ決定部62は、ノズル21から噴射されるコンクリート材料の流量、ノズル21とトンネルTの内壁面との距離、ノズル21のスイング速度、ノズル21のスイング角度、ノズル21の走査速度、及び急結剤の添加量の全てを決定する。吹付パラメータ決定部62は、これらの吹付パラメータの項目の少なくとも1つを決定するように構成されていてもよい。 In the above embodiment, the spray parameter determining unit 62 determines the flow rate of the concrete material ejected from the nozzle 21, the distance between the nozzle 21 and the inner wall surface of the tunnel T, the swing speed of the nozzle 21, the swing angle of the nozzle 21, and the nozzle 21. The scanning speed and the amount of the quick-setting agent added are all determined. The spray parameter determination unit 62 may be configured to determine at least one of these spray parameter items.

吹付パラメータ決定部62がこれらの吹付パラメータの項目の少なくとも2つを決定するように構成されている場合には、2つ以上の吹付パラメータを同時に変化させることができるため、仕上がり面をより平滑にすることができる。吹付パラメータ項目の2つは、具体的には、
(1)ノズル21から噴射されるコンクリート材料の流量と、ノズル21とトンネルTの内壁面との距離と、の組合わせ
(2)ノズル21から噴射されるコンクリート材料の流量と、ノズル21のスイング速度と、の組合わせ
(3)ノズル21から噴射されるコンクリート材料の流量と、ノズル21のスイング角度と、の組合わせ
(4)ノズル21から噴射されるコンクリート材料の流量と、ノズル21の走査速度と、の組合わせ
(5)ノズル21から噴射されるコンクリート材料の流量と、急結剤の添加量と、の組合せ
(6)ノズル21とトンネルTの内壁面との距離と、ノズル21のスイング速度と、の組合わせ
(7)ノズル21とトンネルTの内壁面との距離と、ノズル21のスイング角度と、の組合わせ
(8)ノズル21とトンネルTの内壁面との距離と、ノズル21の走査速度と、の組合わせ
(9)ノズル21とトンネルTの内壁面との距離と、急結剤の添加量と、の組合わせ
(10)ノズル21のスイング速度と、ノズル21のスイング角度と、の組合わせ
(11)ノズル21のスイング速度と、ノズル21の走査速度と、の組合わせ
(12)ノズル21のスイング速度と、急結剤の添加量と、の組合わせ
(13)ノズル21のスイング角度と、ノズル21の走査速度と、の組合わせ
(14)ノズル21のスイング角度と、急結剤の添加量と、の組合わせ
(15)ノズル21の走査速度と、急結剤の添加量と、の組合わせ
である。吹付パラメータ項目(流量、距離、スイング速度、スイング角度、走査速度及び添加量)は便宜、選択されて設定される。
When the spray parameter determination unit 62 is configured to determine at least two of these spray parameter items, two or more spray parameters can be changed at the same time, so that the finished surface is smoother. can do. Specifically, the two spray parameter items are
(1) Combination of the flow rate of the concrete material ejected from the nozzle 21 and the distance between the nozzle 21 and the inner wall surface of the tunnel T (2) The flow rate of the concrete material ejected from the nozzle 21 and the swing of the nozzle 21 Combination of speed (3) Flow rate of concrete material ejected from nozzle 21 and swing angle of nozzle 21 (4) Flow rate of concrete material ejected from nozzle 21 and scanning of nozzle 21 Combination of speed (5) Flow rate of concrete material ejected from nozzle 21 and addition amount of quick-setting admixture (6) Distance between nozzle 21 and inner wall surface of tunnel T, nozzle 21 Combination of swing speed (7) Combination of nozzle 21 and inner wall surface of tunnel T and swing angle of nozzle 21 (8) Combination of nozzle 21 and inner wall surface of tunnel T and nozzle Combination of the scanning speed of 21 (9) The distance between the nozzle 21 and the inner wall surface of the tunnel T and the amount of the quick-setting agent added (10) The swing speed of the nozzle 21 and the swing of the nozzle 21 Combination of angle (11) Combination of nozzle 21 swing speed and nozzle 21 scanning speed (12) Combination of nozzle 21 swing speed and addition amount of quick-setting admixture (13) Combination of the swing angle of the nozzle 21 and the scanning speed of the nozzle 21 (14) The combination of the swing angle of the nozzle 21 and the amount of the quick-setting agent added (15) The scanning speed of the nozzle 21 and the rapid connection It is a combination of the amount of the agent added and the amount of the agent added. The spray parameter items (flow rate, distance, swing speed, swing angle, scanning speed and addition amount) are selected and set for convenience.

(1)の組合わせ、即ちノズルから噴射されるコンクリート材料の流量と、ノズル21とトンネルTのン内壁面の距離と、の吹付パラメータ項目の組合せを適切に設定することで、トンネルTの内壁面に吹付けられるコンクリート材料のリバウンドを低減することができる。 By appropriately setting the combination of (1), that is, the combination of the spray parameter items of the flow rate of the concrete material injected from the nozzle and the distance between the nozzle 21 and the inner wall surface of the tunnel T, the inside of the tunnel T It is possible to reduce the rebound of the concrete material sprayed on the wall surface.

(2)~(4)の組合わせ、即ちノズルから噴射されるコンクリート材料の流量と、ノズル21のスイング速度、又はスイング角度、又は走査速度と、の吹付パラメータ項目の組合せを適切に設定することで、吹付けられるコンクリート材料を計画どおりに安定してトンネルTの内壁面に吹付けることができるので、仕上がり面を平滑にできる。 Appropriately set the combination of (2) to (4), that is, the combination of the spray parameter items of the flow rate of the concrete material ejected from the nozzle, the swing speed of the nozzle 21, the swing angle, or the scanning speed. Therefore, the concrete material to be sprayed can be stably sprayed on the inner wall surface of the tunnel T as planned, so that the finished surface can be smoothed.

(5)の組合わせ、即ちノズル21から噴射されるコンクリート材料の流量と、急結剤の添加量と、の吹付パラメータ項目の組合せを適切に設定することで、トンネルTの内壁面に付着するコンクリート材料が安定するとともに、急結剤の添加量を適切に保つことができるので、急結剤の使用量を低減することができる。 By appropriately setting the combination of (5), that is, the combination of the flow rate of the concrete material ejected from the nozzle 21, the amount of the quick-setting admixture added, and the spraying parameter items, it adheres to the inner wall surface of the tunnel T. Since the concrete material is stable and the amount of the quick-setting admixture added can be kept appropriate, the amount of the quick-setting admixture used can be reduced.

(6)~(8)の組合わせ、即ちノズル21とトンネルTの内壁面との距離と、ノズル21のスイング速度、又はスイング角度、又は走査速度と、の吹付パラメータ項目の組合せを適切に設定することで、トンネルTの内壁面に吹付けられるコンクリート材料のリバウンドを低減することができる。 Appropriately set the combination of (6) to (8), that is, the combination of the spray parameter items of the distance between the nozzle 21 and the inner wall surface of the tunnel T, the swing speed of the nozzle 21, the swing angle, or the scanning speed. By doing so, it is possible to reduce the rebound of the concrete material sprayed on the inner wall surface of the tunnel T.

(9)の組合わせ、即ちノズル21とトンネルTの内壁面との距離と、急結剤の添加量と、の吹付パラメータ項目の組合せを適切に設定することで、トンネルTの内壁面に付着するコンクリート材料が安定するとともに、急結剤の添加量を適切に保つことができるので、急結剤の使用量を低減することができる。 Adhesion to the inner wall surface of the tunnel T by appropriately setting the combination of (9), that is, the combination of the spraying parameter items of the distance between the nozzle 21 and the inner wall surface of the tunnel T and the amount of the quick-setting admixture added. Since the concrete material to be used is stable and the amount of the quick-setting admixture added can be kept appropriate, the amount of the quick-setting admixture used can be reduced.

(10)、(11)及び(13)の組合わせ、即ちノズル21のスイング速度、又はスイング角度、又は走査速度と、の吹付パラメータ項目のうち2つの吹付パラメータ項目の組合せを適切に設定することで、吹付けられるコンクリート材料を計画どおりに安定してトンネルTの内壁面に吹付けることができるので、仕上がり面を平滑にできる。 Appropriately set the combination of (10), (11) and (13), that is, the combination of the swing speed, the swing angle, or the scanning speed of the nozzle 21, and the combination of two of the spray parameter items. Therefore, the concrete material to be sprayed can be stably sprayed on the inner wall surface of the tunnel T as planned, so that the finished surface can be smoothed.

(12)、(14)及び(15)の組合わせ、即ちノズル21のスイング速度、又はスイング角度、又は走査速度と、急結剤の添加量と、の吹付パラメータ項目の組合せを適切に設定することで、トンネルTの内壁面に付着するコンクリートが安定するとともに、急結剤の添加量を適切に保つことができるので、急結剤の使用量を低減することができる。 The combination of (12), (14) and (15), that is, the swing speed or swing angle of the nozzle 21, or the scanning speed and the amount of the quick-setting admixture added, and the combination of the spray parameter items are appropriately set. As a result, the concrete adhering to the inner wall surface of the tunnel T is stabilized, and the amount of the quick-setting agent added can be kept appropriate, so that the amount of the quick-setting agent used can be reduced.

10・・・3Dスキャナ(計測部)
20・・・吹付機
21・・・ノズル
50・・・記憶部
60・・・コントローラ(制御部)
100・・・コンクリート材料吹付装置
D1・・・第1区画
D2・・・第2区画
RS・・・地山の内壁面
T・・・トンネル
10 ... 3D scanner (measurement unit)
20 ... Sprayer 21 ... Nozzle 50 ... Storage unit 60 ... Controller (control unit)
100 ... Concrete material spraying device D1 ... 1st section D2 ... 2nd section RS ... Inner wall surface of the ground T ... Tunnel

Claims (12)

トンネルの内壁面にコンクリート材料を吹付けるコンクリート材料吹付装置であって、
前記内壁面の断面形状を計測する計測部と、
ノズルからコンクリート材料を噴射して前記内壁面に吹付ける吹付機と、
前記計測部及び前記吹付機を制御する制御部と、
コンクリート材料の吹付厚さと、前記ノズルから噴射されるコンクリート材料の吹付パラメータと、の関係を記憶する記憶部と、を備え、
前記制御部は、
前記計測部を用いて前記トンネルの内壁面の断面形状を計測し、
計測された前記断面形状と、予め定められた前記トンネルの第1設計内壁面の断面形状と、に基づいて、予め定められた複数の第1区画ごとに1次必要吹付厚さを算出し、
算出された前記1次必要吹付厚さと前記記憶部に記憶された前記関係とに基づいて、1次吹付パラメータを決定し、
決定された前記1次吹付パラメータに基づいて前記吹付機を制御して前記トンネルの内壁面にコンクリート材料を吹付ける1次吹付けを行い、
前記1次吹付け後に前記計測部を用いて前記トンネルの内壁面の断面形状を計測し、
前記1次吹付け後に計測された前記断面形状と、予め定められた前記トンネルの第2設計内壁面の断面形状と、に基づいて、予め定められた複数の第2区画ごとに2次必要吹付厚さを算出し、
算出された前記2次必要吹付厚さと前記記憶部に記憶された前記関係とに基づいて、2次吹付パラメータを決定し、
前記1次吹付け後に計測された前記断面形状と、前記第1設計内壁面の断面形状と、を比較して、決定された前記2次吹付パラメータを補正し、
補正された前記2次吹付パラメータに基づいて前記吹付機を制御して、前記1次吹付けにより吹付けられたコンクリート材料に更にコンクリート材料を吹付ける2次吹付けを行う
コンクリート材料吹付装置。
A concrete material spraying device that sprays concrete material onto the inner wall surface of a tunnel.
A measuring unit that measures the cross-sectional shape of the inner wall surface,
A sprayer that sprays concrete material from a nozzle and sprays it on the inner wall surface.
The measuring unit, the control unit that controls the spraying machine, and
A storage unit for storing the relationship between the spray thickness of the concrete material and the spray parameter of the concrete material ejected from the nozzle is provided.
The control unit
Using the measuring unit, the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel is measured.
Based on the measured cross-sectional shape and the predetermined cross-sectional shape of the first design inner wall surface of the tunnel, the primary required spray thickness is calculated for each of the plurality of predetermined first sections.
The primary spray parameter is determined based on the calculated primary required spray thickness and the relationship stored in the storage unit.
The spraying machine is controlled based on the determined primary spraying parameter to perform the primary spraying of the concrete material on the inner wall surface of the tunnel.
After the primary spraying, the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel is measured using the measuring unit.
Based on the cross-sectional shape measured after the primary spraying and the predetermined cross-sectional shape of the inner wall surface of the second design of the tunnel, the secondary required spraying is performed for each of the plurality of predetermined second sections. Calculate the thickness,
The secondary spray parameter is determined based on the calculated secondary required spray thickness and the relationship stored in the storage unit.
The cross-sectional shape measured after the primary spraying is compared with the cross-sectional shape of the inner wall surface of the first design, and the determined secondary spraying parameter is corrected.
The spraying machine is controlled based on the corrected secondary spraying parameter to perform secondary spraying in which the concrete material is further sprayed onto the concrete material sprayed by the primary spraying .
Concrete material spraying device.
前記吹付パラメータは、前記ノズルから噴射されるコンクリート材料の流量を含み、
前記2次吹付けにおける前記流量は、前記1次吹付けにおける前記流量よりも小さい、
請求項に記載のコンクリート材料吹付装置。
The spray parameter includes the flow rate of the concrete material ejected from the nozzle.
The flow rate in the secondary spraying is smaller than the flow rate in the primary spraying.
The concrete material spraying device according to claim 1 .
前記吹付パラメータは、前記トンネルの周方向への前記ノズルのスイング速度を含み、
前記2次吹付けにおける前記スイング速度は、前記1次吹付けにおける前記スイング速度よりも大きい、
請求項1又は2に記載のコンクリート材料吹付装置。
The spray parameter includes the swing speed of the nozzle in the circumferential direction of the tunnel.
The swing speed in the secondary spraying is larger than the swing speed in the primary spraying.
The concrete material spraying device according to claim 1 or 2 .
前記吹付パラメータは、前記トンネルの周方向への前記ノズルのスイング角度を含み、
前記2次吹付けにおける前記スイング角度は、前記1次吹付けにおける前記スイング角度よりも大きい、
請求項1から3のいずれか1項に記載のコンクリート材料吹付装置。
The spray parameter includes a swing angle of the nozzle in the circumferential direction of the tunnel.
The swing angle in the secondary spraying is larger than the swing angle in the primary spraying.
The concrete material spraying device according to any one of claims 1 to 3 .
前記吹付パラメータは、前記トンネルの軸方向への前記ノズルの走査速度を含み、
前記2次吹付けにおける前記走査速度は、前記1次吹付けにおける前記走査速度よりも大きい、
請求項からのいずれか1項に記載のコンクリート材料吹付装置。
The spray parameter includes the scanning speed of the nozzle in the axial direction of the tunnel.
The scanning speed in the secondary spraying is higher than the scanning speed in the primary spraying.
The concrete material spraying apparatus according to any one of claims 1 to 4 .
前記第2区画は、前記第1区画よりも大きく設定されている、The second section is set larger than the first section.
請求項1から5のいずれか1項に記載のコンクリート材料吹付装置。The concrete material spraying apparatus according to any one of claims 1 to 5.
吹付機のノズルからコンクリート材料を噴射してトンネルの内壁面に吹付けるコンクリート材料吹付方法であって、
前記トンネルの内壁面の断面形状を計測する1次計測ステップと、
計測された前記断面形状と、予め定められた前記トンネルの第1設計内壁面の断面形状と、に基づいて、予め定められた複数の第1区画ごとに1次必要吹付厚さを算出する1次算出ステップと、
コンクリート材料の吹付厚さと、前記ノズルから噴射されるコンクリート材料の吹付パラメータと、の関係と、算出された前記1次必要吹付厚さと、に基づいて1次吹付パラメータを決定する1次決定ステップと、
決定された前記1次吹付パラメータに基づいて前記吹付機を制御してコンクリート材料を前記トンネルの内壁面に吹付ける1次吹付ステップと、
前記1次吹付ステップ後に前記トンネルの内壁面の断面形状を計測する2次計測ステップと、
前記2次計測ステップにて計測された前記断面形状と、予め定められた前記トンネルの第2設計内壁面の断面形状と、に基づいて、予め定められた複数の第2区画ごとに2次必要吹付厚さを算出する2次算出ステップと、
前記関係と、算出された前記2次必要吹付厚さと、に基づいて2次吹付パラメータを決定する2次決定ステップと、
前記2次計測ステップにて計測された前記断面形状と、前記第1設計内壁面の断面形状と、を比較して、決定された前記2次吹付パラメータを補正する補正ステップと、
補正された前記吹付パラメータに基づいて前記吹付機を制御して、前記1次吹付ステップにて吹付けられたコンクリート材料に更にコンクリート材料を吹付ける2次吹付ステップと、を備える、
コンクリート材料吹付方法。
It is a concrete material spraying method that sprays concrete material from the nozzle of the sprayer and sprays it on the inner wall surface of the tunnel.
A primary measurement step for measuring the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel ,
Based on the measured cross-sectional shape and the predetermined cross-sectional shape of the first design inner wall surface of the tunnel, the primary required spray thickness is calculated for each of the plurality of predetermined first sections. Next calculation step and
With the primary determination step of determining the primary spray parameter based on the relationship between the spray thickness of the concrete material and the spray parameter of the concrete material ejected from the nozzle, and the calculated primary required spray thickness. ,
A primary spraying step of controlling the spraying machine based on the determined primary spraying parameters to spray the concrete material onto the inner wall surface of the tunnel .
After the primary spraying step, a secondary measurement step of measuring the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tunnel and a secondary measurement step.
Based on the cross-sectional shape measured in the secondary measurement step and the predetermined cross-sectional shape of the inner wall surface of the second design of the tunnel, a secondary requirement is required for each of the plurality of predetermined second sections. A secondary calculation step to calculate the spray thickness and
A secondary determination step for determining the secondary spray parameter based on the relationship and the calculated secondary required spray thickness.
A correction step for correcting the determined secondary spray parameter by comparing the cross-sectional shape measured in the secondary measurement step with the cross-sectional shape of the inner wall surface of the first design.
It comprises a secondary spraying step in which the sprayer is controlled based on the corrected spraying parameters to further spray the concrete material onto the concrete material sprayed in the primary spraying step.
Concrete material spraying method.
前記吹付パラメータは、前記ノズルから噴射されるコンクリート材料の流量を含み、
前記2次決定ステップでは、前記2次吹付パラメータの前記流量を、前記1次吹付パラメータの前記流量よりも小さい値に決定する、
請求項7に記載のコンクリート材料吹付方法
The spray parameter includes the flow rate of the concrete material ejected from the nozzle.
In the secondary determination step, the flow rate of the secondary spray parameter is determined to be smaller than the flow rate of the primary spray parameter.
The concrete material spraying method according to claim 7 .
前記吹付パラメータは、前記トンネルの周方向への前記ノズルのスイング速度を含み、The spray parameter includes the swing speed of the nozzle in the circumferential direction of the tunnel.
前記2次決定ステップでは、前記2次吹付パラメータの前記スイング速度を、前記1次吹付パラメータの前記スイング速度よりも大きい値に決定する、In the secondary determination step, the swing speed of the secondary spray parameter is determined to be a value larger than the swing speed of the primary spray parameter.
請求項7又は8に記載のコンクリート材料吹付方法。The concrete material spraying method according to claim 7 or 8.
前記吹付パラメータは、前記トンネルの周方向への前記ノズルのスイング角度を含み、The spray parameter includes a swing angle of the nozzle in the circumferential direction of the tunnel.
前記2次決定ステップでは、前記2次吹付パラメータの前記スイング角度を、前記1次吹付パラメータの前記スイング角度よりも大きい値に決定する、 In the secondary determination step, the swing angle of the secondary spray parameter is determined to be a value larger than the swing angle of the primary spray parameter.
請求項7から9のいずれか1項に記載のコンクリート材料吹付方法。The concrete material spraying method according to any one of claims 7 to 9.
前記吹付パラメータは、前記トンネルの軸方向への前記ノズルの走査速度を含み、The spray parameter includes the scanning speed of the nozzle in the axial direction of the tunnel.
前記2次決定ステップでは、前記2次吹付パラメータの前記走査速度を、前記1次吹付パラメータの前記走査速度よりも大きい値に決定する、In the secondary determination step, the scanning speed of the secondary spraying parameter is determined to be a value larger than the scanning speed of the primary spraying parameter.
請求項7から10のいずれか1項に記載のコンクリート材料吹付方法。The concrete material spraying method according to any one of claims 7 to 10.
前記第2区画は、前記第1区画よりも大きく設定されている、The second section is set larger than the first section.
請求項7から11のいずれか1項に記載のコンクリート材料吹付方法。The concrete material spraying method according to any one of claims 7 to 11.
JP2018159496A 2018-08-28 2018-08-28 Concrete material spraying device and spraying method Active JP7098481B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018159496A JP7098481B2 (en) 2018-08-28 2018-08-28 Concrete material spraying device and spraying method
JP2022104416A JP7418505B2 (en) 2018-08-28 2022-06-29 Concrete material spraying equipment and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018159496A JP7098481B2 (en) 2018-08-28 2018-08-28 Concrete material spraying device and spraying method

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022104416A Division JP7418505B2 (en) 2018-08-28 2022-06-29 Concrete material spraying equipment and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020033723A JP2020033723A (en) 2020-03-05
JP7098481B2 true JP7098481B2 (en) 2022-07-11

Family

ID=69667277

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018159496A Active JP7098481B2 (en) 2018-08-28 2018-08-28 Concrete material spraying device and spraying method
JP2022104416A Active JP7418505B2 (en) 2018-08-28 2022-06-29 Concrete material spraying equipment and method

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022104416A Active JP7418505B2 (en) 2018-08-28 2022-06-29 Concrete material spraying equipment and method

Country Status (1)

Country Link
JP (2) JP7098481B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102484236B1 (en) * 2020-11-05 2023-01-05 주식회사 아키플랜트 Spray-type 3D printer device for architecture using ultra-high-performance concrete
CN113688500B (en) * 2021-07-14 2024-04-19 中铁工程装备集团有限公司 Tunnel boring equipment guniting amount generalized calculation method and storage medium
CN114278338B (en) * 2021-11-25 2023-08-25 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 Guniting method based on guniting operation vehicle

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000283756A (en) 1999-03-29 2000-10-13 Sato Kogyo Co Ltd Method for measuring spray thickness and measuring device therefor
JP2001003696A (en) 1999-06-18 2001-01-09 Univ Tokyo Method for controlling quality during spraying work of concrete and the like
JP2001140593A (en) 1999-11-12 2001-05-22 Nishimatsu Constr Co Ltd Spraying device and spraying method for concrete material
JP2003013699A (en) 2001-07-03 2003-01-15 Penta Ocean Constr Co Ltd Method and apparatus for controlling spraying of concrete
JP2004036123A (en) 2002-07-01 2004-02-05 Chubu Regional Bureau Ministry Of Land Infrastructure & Transport Concrete gun and its method
JP2005113576A (en) 2003-10-09 2005-04-28 Taisei Corp Spraying method of coating material

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000283756A (en) 1999-03-29 2000-10-13 Sato Kogyo Co Ltd Method for measuring spray thickness and measuring device therefor
JP2001003696A (en) 1999-06-18 2001-01-09 Univ Tokyo Method for controlling quality during spraying work of concrete and the like
JP2001140593A (en) 1999-11-12 2001-05-22 Nishimatsu Constr Co Ltd Spraying device and spraying method for concrete material
JP2003013699A (en) 2001-07-03 2003-01-15 Penta Ocean Constr Co Ltd Method and apparatus for controlling spraying of concrete
JP2004036123A (en) 2002-07-01 2004-02-05 Chubu Regional Bureau Ministry Of Land Infrastructure & Transport Concrete gun and its method
JP2005113576A (en) 2003-10-09 2005-04-28 Taisei Corp Spraying method of coating material

Also Published As

Publication number Publication date
JP7418505B2 (en) 2024-01-19
JP2022121586A (en) 2022-08-19
JP2020033723A (en) 2020-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7418505B2 (en) Concrete material spraying equipment and method
US10012078B2 (en) Method of applying a thin spray-on liner and robotic applicator therefor
US11225013B2 (en) Method for repairing a civil engineering structure
CN109595007A (en) A kind of full-automatic wet shot control method and full-automatic wet shot system
CN205638484U (en) Tunnel build concrete flush coater construction equipment
KR102607528B1 (en) Large manipulator with vibration damper
JP2020133323A (en) Coating layer formation machine
CN105500514B (en) A kind of tubular pile material distribution control device, system and method
JP2020007091A (en) Reclaimer system, model construction apparatus and data generation method
JP7131962B2 (en) Spray support device
CN107237641B (en) Single shell lining intelligence sprayed construction method and device based on monitoring feedback technique
JP6454123B2 (en) Slope spraying device and slope spraying method
JP2608244B2 (en) Tunnel repair method
JP2021095716A (en) Management method of concrete spray thickness and management system of concrete spray thickness
JP4452054B2 (en) Coating material spraying method
JP3411253B2 (en) Spraying method for tunnel wall and spraying management method
JP5599224B2 (en) Method and apparatus for managing traceability of concrete
JP2019073893A (en) Lining concrete placement system
JP2021045906A (en) Three-dimensional modeling system
JP2018009377A (en) Sprayer and slope frame construction method
JP2021095773A (en) Formwork device and concrete placing system
JP2002349197A (en) Spraying method, spraying device, and determination method of spraying condition
JP7409589B2 (en) Control method for ground construction machine and ground construction machine
CN114508236B (en) A add system and wet spraying machine for wet spraying machine
JP2020084551A (en) Spray thickness estimation device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210203

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211207

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220118

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220322

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220531

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220629

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7098481

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150