JP7098481B2 - Concrete material spraying device and spraying method - Google Patents
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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。
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
(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
(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
(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
(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
(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
(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
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 ...
100 ... Concrete material spraying device D1 ... 1st section D2 ... 2nd section RS ... Inner wall surface of the ground T ... Tunnel
Claims (12)
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1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1から4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 .
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.
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.
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.
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