JPH1082272A - 立坑内壁ライニング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クレーンの搬入・据え付けが困難な現場にお
いて掘削関連の施工機械で吊り下げ移動が可能な立坑内
壁ライニング装置を提供する。 【解決手段】 土留め材料に急結剤を混合する混合部２
１と、急結剤が混合された土留め材料を立坑の掘削壁面
に投射するインペラ２２とを一体化してなる吹き付けユ
ニット３を、立坑の坑口に設置される吊り下げユニット
１に、昇降手段としての複数の吊り索２並びにウインチ
５を介して吊持させる。さらに、急結剤タンク２４を吹
き付けユニットに併設するものとする。また、吊り下げ
ユニットの中心部に、吹き付けユニットの格納スペース
１３を設けるものとする。一方、材料供給手段は、吹き
付け並びに吊り下げの両ユニットと別体に坑外に設けて
ポンプ圧送するものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モルタルやコンク
リート等のセメント系の土留め材料で立坑の内壁をライ
ニングするための立坑内壁ライニング装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】山岳地の急峻な場所での杭施工に採用さ
れる深礎工法においては、掘削壁面の土留め工として、
最近、ライナープレート工法に替わってＮＡＴＭ工法と
同様な吹き付け工法が試みられている。この吹き付け工
法は、材料供給用ホースを介して圧送装置から管路輸送
された土留め材料を、立坑の壁面に吹き付けてランニン
グ層を形成するようにしたものであり、通常、管路途中
で急結剤を混入した上で、圧縮空気を用いて先端吹き出
し部のノズルから材料を噴出させるようにしている。と
ころが、このエア圧送式のノズル吹き付け工法では、粉
塵や騒音によって坑内の作業環境が悪化する上、材料の
跳ね返りが多いといった不都合があり、特に小口径の立
坑では一般的な工法として定着していない。

【０００３】そこで、上記問題を解決するべく、本件出
願人らは、特願平７−７９４６９号等において、土留め
材料をインペラ等の回転投射手段によって加速させて投
射するようにした立坑内壁ライニング装置を先に提案し
たところである。これによると、圧縮空気を使用しない
ために上記の粉塵や騒音並びに跳ね返りを大幅に抑える
ことができる上、全周に渡る均一でかつ円滑なライニン
グ層を容易に形成することができるといった利点があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、深礎杭の施
工現場には、通常、クレーンを常設しており、このクレ
ーンにて立坑内壁ライニング装置を複数の立坑間で移設
しながら施工するようにしていた。これに対して、施工
場所が急斜面であるためにクレーンの搬入・据え付けが
面倒な場合には、その代用としてバックホーやクラムセ
ル等の自走可能なクローラ式機械を用いて移設ができる
と好都合である。ところが、上記立坑内壁ライニング装
置は、大容積の材料タンクを備えているために重量が嵩
み、上記掘削関連の施工機械では吊り下げが困難である
ために適用できないといった不都合があった。

【０００５】本発明は、このような従来技術の不都合を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
掘削関連の施工機械でも吊り下げ移動が可能な立坑内壁
ライニング装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、流動状態にあるセメント系の土留め材料に
急結剤を混合する混合手段と、該混合手段を流通して急
結剤が混合された土留め材料を略円形断面をなす立坑の
掘削壁面に投射する回転投射手段と、前記混合手段に土
留め材料を供給する材料供給手段と、前記混合手段に急
結剤を供給する急結剤供給手段とを有する立坑内壁ライ
ニング装置であって、前記混合手段と前記回転投射手段
とを一体化してなる吹き付けユニットを、立坑の坑口に
設置される吊り下げユニットに昇降手段を介して吊持さ
せると共に、前記材料供給手段を、前記吹き付け並びに
吊り下げの両ユニットと別体に坑外に設けて、土留め材
料をポンプ圧送するようにしたことを特徴とする立坑内
壁ライニング装置を提供することにより達成される。

【０００７】特に、前記昇降手段が、複数の吊り索並び
にウインチであると好ましい。その上、前記吹き付けユ
ニットに、前記急結剤供給手段を併設すると良い。これ
に加えて、前記吊り下げユニットの中心部に、前記吹き
付けユニットの格納スペースを設けると好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示された実施
形態に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。

【０００９】図１は、本発明に基づき構成された立坑内
壁ライニング装置を示している。この立坑内壁ライニン
グ装置は、深礎杭の施工において掘削された立坑の内壁
面に土留め用モルタルライニング層を形成するものであ
り、立坑の坑口に据え付けられる吊り下げユニット１
と、この吊り下げユニット１から垂下した吊り索２によ
って立坑内に吊持される吹き付けユニット３とを有して
いる。

【００１０】吊り下げユニット１は、図２に併せて示す
ように、複数の棒状部材を格子状に互いに接合して形成
されたフレーム４に、吹き付けユニット３を昇降するた
めの一対のウインチ５と、このウインチ５並びに後述す
る吹き付けユニット３の駆動機器を操作するための操作
盤６とが搭載されたものである。フレーム３の４隅に
は、接地脚７が設けられており、立坑周縁の地表面上に
載置されるようになっている。

【００１１】ウインチ５は、モータ８と減速機９とドラ
ム１０とからなり、ドラム１０に巻き付けられた吊り索
２が、鉛直回転軸を有するプーリ１１と、水平回転軸を
有するプーリ１２とを経て立坑内に垂下されるようにな
っている。この一対のウインチ５は、互いに連動して或
いは単独で起動・停止が可能なものとするのが望まし
い。

【００１２】吊り下げユニット１の中心部には、吹き付
けユニット３の格納スペース１３が設けられている。こ
の吹き付けユニット格納スペース１３と両端側の一対の
ウインチ５との間のスペースには、有底箱状に金網が張
設されており、作業者が乗り込むための作業デッキ１４
・１５となっている。このうちの操作盤６を備えた方の
作業デッキ１５では、運転者が下方の吹き付けユニット
３の動作状況を目視しながら吹き付けユニット３を遠隔
操作することになる。

【００１３】吊り下げユニット１からは、図示しない材
料ポンプから圧送される土留め材料としてのモルタルを
吹き付けユニット３に供給するための材料圧送ホース１
６が、吊り索２に沿って垂下されている。これと同様
に、操作盤６と吹き付けユニット３の駆動機器とを電気
的に接続する電源ケーブル１７が垂下されている。な
お、材料圧送ホース１６は、吊り下げユニット１から吊
り索２に沿って垂下させるのではなく、坑口の周縁に係
止された揺れ止めロープに支持された状態で坑口から直
接垂下させるようにしても良い。

【００１４】吹き付けユニット３は、図３及び図４に示
すように、横方向に延在する架台２０と、架台２０の中
心部の開口に挿設されたモルタルと急結剤との混合手段
としての混合部２１と、この混合部２１の下端部に枢着
されたモルタルの回転投射手段としてのインペラ２２
と、混合部２１の側方の架台２０上に搭載されたインペ
ラ駆動用モータ２３と、混合部２１を挟んでインペラ駆
動用モータ２３の反対側の架台２０上に搭載された急結
剤タンク２４と、混合部２１を挟んで急結剤タンク２４
の反対側でインペラ駆動用モータ２３と列んで架台２０
上に搭載された急結剤圧送ポンプ２５とを有している。

【００１５】混合部２１は、縦置き円筒状の側壁２６ａ
並びに円盤状の上壁２６ｂからなるケーシング２６と、
このケーシング２６の中心線上に配置された軸部材２７
と、この軸部材２７から径方向に突出した複数の攪拌部
材２８とを有している。

【００１６】ケーシング２６の上壁２６ｂには、材料導
入管２９が貫設されており、その上端に材料圧送ホース
１６が接続され、ここから供給されるモルタルがケーシ
ング２６の内部に導入されるようになっている。上壁２
６ｂは、側壁２６ａに対して３点で着脱可能にねじ止め
されている。側壁２６ａには、メンテナンス用の開口が
設けられ、これを開閉する扉３０が蝶着されている。側
壁２６ａは、架台２０に対して固定されている。

【００１７】材料導入管２９には、モルタルに急結剤を
添加するためのノズル３１が挿設されている。このノズ
ル３１には、急結剤圧送ホース３２が接続されている。
急結剤タンク２４内の液状の急結剤は、急結剤供給ホー
ス３３を介して急結剤ポンプ２５に吸引され、急結剤圧
送ポンプ２５から吐出されて急結剤圧送ホース３２を介
してノズル３１に圧送されてケーシング２６の内部に向
けて噴射される。

【００１８】攪拌部材２８は、軸部材２７の全長に渡っ
て軸線方向に所定の間隔を置いて前後左右のいずれかの
径方向に突出するように配設されており、その先端はケ
ーシング２６の内面に近接する位置まで突出され、ケー
シング２６の内面に付着したモルタルを掻き取るように
なっている。

【００１９】インペラ２２は、ケーシング２６の下端部
が嵌入する円孔３４ａが開設された円環状の上板部３４
と、これに対向配置された円盤状の下板部３５と、これ
ら上板部３４並びに下板部３５間に放射状に複数枚設け
られた羽根部３６とからなっている。

【００２０】上板部３４と下板部３５とは連結部材３７
にて剛結されており、その上端に、略ハット形状の筒軸
３８が固設されている。この筒軸３８は、軸受け３９を
介してケーシング２６に相対回転可能に保持されてお
り、インペラ駆動用モータ２３の出力軸に連結された駆
動プーリ４０とＶベルト４１を介して連結されている。
これらのインペラ駆動機構にインペラから投射されるモ
ルタルの飛沫が付着するのを防止するため、架台２０の
下面にカバーパネルを設けるのが望ましい。

【００２１】下板部３５の内面中心部には、軸部材２７
の下端を支持する下方が拡径した円錐状の支持体４３が
固設されており、軸部材２７がインペラ２２に追随して
回転するようになっている。

【００２２】インペラ駆動用モータ２３並びに急結剤圧
送ポンプ２５は、側壁並びに上壁に開口を有する箱状の
カバー４４で覆われている。

【００２３】架台２０には、混合部２１を挟んでインペ
ラ駆動用モータ２３並びに急結剤圧送ポンプ２５側の端
部と急結剤タンク２４側の端部とにそれぞれ、吊り索２
と架台２０とを連結するための連結部材４５が固設され
ており、この一対の連結部材４５の頂部に、一対の吊り
索２の末端のフックをそれぞれ留めることで吹き付けユ
ニット３が吊持される。

【００２４】インペラ駆動用モータ２３には、インバー
タ制御で回転数可変式のものを、急結剤圧送ポンプ２５
には、同じくインバータ制御で可変容量式のものをそれ
ぞれ採用するのが好ましい。

【００２５】ここで、この立坑内壁ライニング装置によ
るライニングの施工手順を説明する。

【００２６】まず、吹き付けユニット３のインペラ２２
の回転軸が立坑の中心線に概ね整合するように吊り下げ
ユニット１を立坑の坑口に据え付ける。これにより、イ
ンペラの芯出しがなされる。そして、吹き付けユニット
３を降ろしてライニング開始位置に位置決めした後、吊
り下げユニット１の操作盤６からの遠隔操作によって、
インペラ駆動用モータ２３を所定回転数で回転させると
共に、坑外のモルタルポンプを作動して、所定の水／セ
メント比並びにスランプ値に配合されたモルタルを吹き
付けユニット３の混合部２１に供給する。また、同時
に、急結剤圧送ポンプ２５を作動して、急結剤を混合部
２１に供給する。

【００２７】材料圧送ホース１６で送られてきたモルタ
ルは、ケーシング２６の上部の材料導入管２９から、順
次、ケーシング２６の内部を充満されない状態で自由落
下する。このとき、落下するモルタルに向かってノズル
３１から適量の急結剤が連続的に噴射され、この急結剤
とモルタルとが、インペラ２２に連動して高速回転する
攪拌部材２８によってせん断混合される。急結剤と十分
に混合されたモルタルは、ケーシング２６の下端部か
ら、回転動作しているインペラ２２の中心部に導入され
る。

【００２８】そして、モルタルは、このインペラ７の中
心部の支持体４０で軸線に直交する向きに方向変換され
て四方に分散された後、遠心力で羽根部３６に沿って外
周に向かって移動して略接線方向に放出される。こうし
て投射されたモルタルは、小塊となって広い範囲に飛散
し、立坑の内壁面に衝突して薄膜状に広がり、これが次
々に堆積して立坑内壁の周面全体に強固で均一な厚さを
有するモルタルライニング層が形成される。

【００２９】このとき、インペラ２２が等速回転を行う
定常状態では、高速回転するインペラ２２から全周に渡
って均等にモルタルが投射されるため、投射の反力が均
衡し、吹き付けユニット３に横向きや回転方向の力が作
用しないため、吊り索２による吊持で安定した投射が可
能である。一方、始動時には、インペラ２２の慣性力の
反作用で吹き付けユニット３に回転方向の力が作用する
ことになるが、２本の吊り索２で吊持されているため、
吹き付けユニット３の自転が効果的に抑制される。

【００３０】以上のようにしてモルタルを遠心投射する
一方で、これと並行して吊り下げユニット１のウインチ
５を動作させて、吹き付けユニット３を立坑の中心線に
沿って昇降する。これにより、インペラ２２による立坑
の内壁面へのモルタルの投射位置が上下に変位され、深
さ方向においても均一な厚さのモルタルライニング層を
円滑にかつ能率よく形成することができる。このとき、
ウインチ５による吹き付けユニット１の昇降動作の反復
回数、並びにインペラ駆動用モータ２３の回転数及び回
転方向等を適宜制御することによって所望の厚さのライ
ニング層を施工することができる。

【００３１】ところで、本立坑内壁ライニング装置は、
図５乃至図９に示すように、自走可能な地上設備５１ａ
から立坑の坑底に吊り降ろされてカッタービット５１ｂ
により地山の切削を行う掘削装置５１と、ベースマシン
５２ａに支持された伸縮自在なアーム５２ｂの先端にク
ラムセル５２ｃを備えたパイプクラム５２とを組み合わ
せることで効率的な掘削を行うことができる。ここで
は、立坑を所定の目標深度まで掘り下げるために複数回
繰り返される工程の１サイクルについて説明する。

【００３２】まず、図５に示すように、まず、掘削装置
５１を用いて、地山の切削並びに当たり取りを行う。こ
のとき、必要であれば、掘削装置５１に設けられた図示
しないさく岩機を利用して予め穿孔を行っておくと良
い。掘削が進むと、図６に示すように、適宜、掘削装置
５１と入れ違いにパイプクラム５２を配置してずりの搬
出を行う。

【００３３】こうして立坑が所定深度掘進されると、今
度は、このパイプクラム５２を用いて、図７に示すよう
に、吹き付けユニット３を格納した状態の吊り下げユニ
ット１を立坑の坑口に据え付け、図８に示すように、ラ
イニングを行う。この場合、ミキサー車５３が、立坑か
ら離れた坑外の進入可能な適所に停車されており、この
ミキサー車５３の近傍に設置され材料圧送ポンプ５４
に、材料圧送ホース１６が接続されている。

【００３４】以上の掘削、ずり出し並びにライニングの
各工程は、各々の工程に対応した装置を互いに隣り合う
立坑に順次移動させながら並行して進められる。図９
は、縦横に２列計４つの立坑を１組として施工する場合
の例を示している。

【００３５】今、図中左下の立坑Ｓ１では掘削が、図中
左上の立坑Ｓ２ではずりの搬出が、図中右上の立坑Ｓ３
ではランニングが行われており、各立坑における工程が
共に完了すると、立坑Ｓ１の掘削装置５１が立坑Ｓ４
に、立坑Ｓ２のパイプクラム５２が立坑Ｓ１にそれぞれ
移動して、各立坑の工程が次段階に進む。このとき、立
坑Ｓ２のパイプクラム５２が旋回並びに前後に自走し
て、立坑Ｓ３の吹き付けユニット３を格納した吊り下げ
ユニット１を立坑Ｓ２に移動する。

【００３６】

【発明の効果】このように本発明によれば、重量の嵩む
材料タンク等の材料供給手段を別体としたため、軽量化
する上で極めて大きな効果があり、バックホー等の掘削
機械で吊り下げ移動が可能となる。一方、材料供給手段
は、ポンプ圧送することにより、立坑施工地点から離れ
た場所に設置することができ、ミキサー車の進入が面倒
な場合にも容易に対応可能となる。

【００３７】これに加えて、昇降手段として吊り索で吹
き付けユニットを吊持するものとすると、軽量化する上
で効果的である。そして、この吊り索を複数設けること
により、軽量な吹き付けユニットが始動時のインペラの
慣性力で自転するのを効果的に抑制することができる。
その上、吊り下げユニットの投射開始位置への吊り降ろ
し動作やライニング時の上下動作による揺れを少なくす
ることができる。なお、吊り索は、上記実施形態のよう
に、変動する急結剤の重量によってバランスがくずれな
いように吹き付けユニットを構成することで、２本で十
分に対応可能である。

【００３８】このように材料タンクを別体にすることに
よって大幅に軽量化することがでるが、一方、急結剤の
使用量は比較的少量であるため、吹き付けユニットに、
急結剤の貯留タンク並びに圧送ポンプを設けても、重量
増加が比較的小さくて済む。例えば、口径３ｍ程度の立
坑に対応した装置の場合、全体で６００ｋｇ程度にな
り、バックホー等の掘削機で吊り下げ可能な重量に抑え
ることができる。一方、混合手段への導管が短縮化され
るため、圧力損失が低減されると共に、結晶化による導
管内面への固結に対するメンテナンスが容易になるとい
った利点が得られる。

【００３９】さらに、吊り下げユニットの中心部に吹き
付けユニットの格納スペースを設けると、小型化される
ために移動が容易になり、工事の効率を高める上で効果
的であり、しかも、吊り下げ移動時に吊り下げユニット
が吹き付けユニットを保護するといった利点が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づき構成された立坑内壁ライニング
装置が立坑内に据え付けられた状況を示す断面図。

【図２】図１の立坑内壁ライニング装置を示す上面図。

【図３】図１に示す立坑内壁ライニング装置の吹き付け
ユニットを示す拡大断面図。

【図４】図３の吹き付けユニットを示す上面図。

【図５】図１の立坑内壁ライニング装置を用いた立坑施
工における掘削工程を示す断面図。

【図６】同じく立坑施工におけるずり出し工程を示す断
面図。

【図７】同じく立坑施工において、本発明による立坑内
壁ライニング装置の据え付け作業状況を示す断面図。

【図８】同じく立坑施工におけるライニング工程を示す
断面図。

【図９】同じく立坑施工において、掘削、ずり出し並び
にライニングの各工程が複数の立坑間で並行して行われ
る作業状況を示す平面図。

【符号の説明】

１ 吊り下げユニット ２ 吊り索 ３ 吹き付けユニット ４ フレーム ５ ウインチ ６ 操作盤 ７ 接地脚 ８ モータ ９ 減速機 １０ ドラム １１・１２ プーリ １３ 吹き付けユニット格納スペース １４・１５ 作業デッキ １６ 材料圧送ホース １７ 電源ケーブル ２０ 架台 ２１ 混合部 ２２ インペラ ２３ インペラ駆動用モータ ２４ 急結剤タンク ２５ 急結剤圧送ポンプ ２６ ケーシング ２７ 軸部材 ２８ 攪拌部材 ２９ 材料導入管 ３０ 扉 ３１ ノズル ３２ 急結剤圧送ホース ３３ 急結剤供給ホース ３４ 上板部 ３５ 下板部 ３６ 羽根部 ３７ 連結部材 ３８ 筒軸 ３９ 軸受け ４０ 支持体 ４０ 駆動プーリ ４１ Ｖベルト ４３ 支持体 ４４ カバー ４５ 連結部材 ５１ 掘削装置 ５２ パイプクラム ５３ ミキサー車 ５４ 材料圧送ポンプ Ｓ１〜Ｓ４ 立坑

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動状態にあるセメント系の土留め材
   料に急結剤を混合する混合手段と、該混合手段を流通し
   て急結剤が混合された土留め材料を略円形断面をなす立
   坑の掘削壁面に投射する回転投射手段と、前記混合手段
   に土留め材料を供給する材料供給手段と、前記混合手段
   に急結剤を供給する急結剤供給手段とを有する立坑内壁
   ライニング装置であって、 前記混合手段と前記回転投射手段とを一体化してなる吹
   き付けユニットを、立坑の坑口に設置される吊り下げユ
   ニットに昇降手段を介して吊持させると共に、前記材料
   供給手段を、前記吹き付け並びに吊り下げの両ユニット
   と別体に坑外に設けて、土留め材料をポンプ圧送するよ
   うにしたことを特徴とする立坑内壁ライニング装置。
2. 【請求項２】 前記昇降手段が、複数の吊り索並びに
   ウインチであることを特徴とする請求項１に記載の立坑
   内壁ライニング装置。
3. 【請求項３】 前記吹き付けユニットに、前記急結剤
   供給手段を併設したことを特徴とする請求項１若しくは
   請求項２に記載の立坑内壁ライニング装置。
4. 【請求項４】 前記吊り下げユニットの中心部に、前
   記吹き付けユニットの格納スペースを設けたことを特徴
   とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の立坑内
   壁ライニング装置。