JP2963160B2 - 混合物投射施工方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の目的」 本発明は混合物投射施工方法およびその装置に係り、
トンネル内面の如きに対しコンクリートその他の混合物
を簡易且つ的確に投射施工する方法及び装置を提供しよ
うとするものである。

（産業上の利用分野） コンクリート、モルタルその他のセメント系などによ
る混合物の投射施工をなすための技術。

従来の技術 トンネルなどを施工現場における掘削後にコンクリー
トなどで覆装する技術として羽根つき回転円板にコンク
リートなどの混合物を供給し、該回転円板の回転によっ
て投射することについては従来からそれなりの提案がな
されている。

即ち実公昭61−23116号公報においては機体に設けた
回転筒の先端に投射インペラを同心状に設けると共に、
回転筒にスクリューを内蔵した送出筒を設け、該送出筒
に配設されたホッパーから試料を投射インペラの中心部
に供給して投射することが提案されている。

又本出願人等による先願として実願昭63−39539号に
おいては前記のような回転インペラの外周にそって試料
供給部体の吐出口を設けることにより該回転インペラに
供給された試料が回転インペラ上で展開する距離を小と
し、従って分散角度範囲を小とすることが提案されてい
る。

（発明が解決しようとする課題） 上記したような実公昭61−23116などによる投射イン
ペラの中心側に試料を投入し投射させるものにおいては
試料が回転するインペラの中心側からその端縁まで展開
する間にそれなりに分散することとなるのでインペラ端
縁からの投射に当って分散角度範囲が広くならざるを得
ないから目的位置に集中的な投射施工をなし得ない。又
前記のように分散角度範囲が広くなることから投射時の
空気抵抗などによって投射力が弱くなり、強度の高い投
射施工がなし得ない傾向があると共に跳ね返りなども多
くなる不利を有し、更には粉塵発生量が高圧空気による
場合よりも大幅に低減するとしてもそれなりに認められ
る。

本発明者等の提案に係る実願昭63−38539によるもの
では回転インペラの外周にそって試料供給部体の吐出口
を設けることにより前記したような投射時の分散角度範
囲をそれなりに絞り、集中的な投射をなすことが可能と
なるが、回転インペラは適当な範囲に投射した後に間欠
的に移動して吹付けをなすことから前記したように供給
部体吐出口が回転インペラの外周にそって移動されるこ
とによって具体的な投射位置もインペラの周側において
移動して施工壁面との間の投射距離が変動することは該
先願の第６図などに示される通りである。つまり投射施
工に当って運転者は投射状態を注視しながら試料供給部
体をインペラの周側にそって移動せしめてインペラの投
射方向を変えて吹付位置を変えることとなるから、そう
した運転をなしながら、しかも施工面に対するインペラ
位置をも変え、施工条件を監視しながら複合した移動変
化条件を常に適切に結合させて運転することは熟練者と
雖も至難である。従ってインペラ自体は間欠的に移動せ
しめ、インペラを定位置として投射施工状態を注視しな
がら試料供給部体を移動せしめ投射方向（従って施工面
における投射位置）を順次に変えながら施工することと
ならざるを得ず、それによって上記のように投射距離が
順次に変化し具体的な投射条件も変動せざるを得ない。

又上記のように投射距離、投射条件が変動することに
よって施工状態が変化し、投射施工時のはね返り率も平
均的に大となり、粉塵発生量もそれなりに高くなると共
に施工部における強度がばらつき、充分な強度を安定し
て得ることができない。

「発明の構成」 （課題を解決するための手段） 本発明は上記したような従来ないし先行技術における
課題を解決するように検討して創案されたものであっ
て、以下の如くである。

1. 高速回転するインペラに対しセメントその他の水硬
性物質粉体と水および骨材より成る混合物を順次に送給
し前記インペラによって施工面に投射施工するに当り、
前記混合物を供給手段により上記インペラの周側部に供
給し、しかも該インペラと供給手段とをインペラにおけ
る投射位置ないしその近傍を中心として回動操作するこ
とにより施工面に対する投射方向を変えながら連続的に
投射施工することを特徴とする混合物投射施工方法。

2. 高速回転するインペラに対しセメントその他の水硬
性物質粉体と水および骨材より成る混合物を順次に供給
し、前記インペラによって施工面に投射施工するに当
り、インペラの回転平面を施工面に平行状として投射施
工することを特徴とする請求項１に記載の混合物投射施
工方法。

3. 機体の前端に回転自在なインペラを設けると共に該
インペラに対する混合物供給手段を連結部材で連結し、
該連結部材における前記インペラ周側部近傍に回動軸を
設けると共に上記連結部材に対し該回動軸を中心として
回動操作するための回動操作機構を設けたことを特徴と
する混合物投射施工装置。

4. 混合物供給手段に回転可能なリボンスクリューを設
け、該リボンスクリューに切返し片を配設し、しかも該
混合物供給手段とインペラの混合物受入部との間にゴム
質その他の可撓性導入部を形成したことを特徴とする請
求項３に記載の混合物投射施工装置。

5. 混合物供給手段を筒型とし、該混合物供給手段の基
端部をインペラの混合物受入部に連結し、しかもこの混
合物供給手段の先端部に急結剤添加部を設けたことを特
徴とする請求項４に記載の混合物投射施工装置。

（作用） 高速回転するインペラに対しセメントその他の水硬性
物質粉体と水および骨材より成る混合物を順次に送給し
前記インペラによって施工面に投射施工するに当り、前
記混合物を供給手段により上記インペラの周側部に供給
することにより供給された混合物がインペラ上で展開す
る距離を小とし、該インペラから分散投射角度範囲を小
とし、集中的な投射施工を行わしめる。

上記のように集中的な投射を行わしめることにより投
射時の空気抵抗を小とし、強力な投射施工を図ると共に
粉塵発生を縮減する。

又上記したような投射施工をなすに当ってインペラと
供給手段とをインペラにおける投射位置ないしその近傍
を中心として回動操作することにより施工面に対する投
射方向を変えながら連続的に投射施工することによって
インペラにおける投射方向変化に拘らず投射位置を略一
定として投射距離の変動を小とし、略一定条件での投射
施工を行わしめ、一様な施工を得しめる。即ちばらつき
の少い投射施工を得しめると共に好ましい投射条件が確
保されて粉塵発生を一層低減する。

インペラの回転平面を施工面に平行状とすることによ
り、切羽端面やトンネル内支保工の背面に対し混合物を
適切に投射施工せしめ、トンネル長手方向にそった吹付
施工と連続せしめて前記のような支保工背面などに対す
る吹付施工を円滑に行わしめる。

機体の前端に回転自在なインペラを設けると共に該イ
ンペラに対する混合物供給手段を連結部材で連結し、該
連結部材における前記インペラ周側部近傍に回動軸を設
けることにより混合物供給手段とインペラとを対称的に
連動せしめ、混合物供給手段の供給方向を変えると共に
インペラ回転による投射方向を変化させ、回転軸部分を
一定状態の混合物受入位置とし、しかも上記のようにイ
ンペラによる投射方向変化で投射施工位置を変化せし
め、投射距離が略一定条件下での施工を行わせる。

前記のようにインペラと混合物供給手段とを連結して
いる上記連結部材に対し該回動軸を中心として回動操作
するための回動操作機構を設けることにより上述したよ
うな混合物受入位置を一定状態としたインペラと混合物
供給手段との対称的連動を的確に行わせる。

混合物供給手段に回転可能なリボンスクリューを設
け、該リボンスクリューに切返し片を配設することによ
り混合物のインペラ周側部に対する供給を円滑に行わせ
ると共にこの供給過程において該混合物の混合を行わし
める。

上記したような混合物供給手段においてインペラの混
合物受入側にゴム質その他の可撓性導入部を形成するこ
とによってこの混合物供給手段における供給混合物の詰
まりないし停滞を解消し円滑なインペラに対する供給を
図らしめる。

基端部をインペラの混合物受入部に連結した筒形混合
物供給手段の先端部に急結剤添加部を設けることにより
該筒形混合物供給手段内を移送される混合物に対し均等
状態に急結剤を添加する。

（実施例） 本発明によるものの具体的な実施態様を適宜に添付図
面を参照して説明すると、先ず本発明による全般的な装
置の概要は第１〜第３図に示す如くであって、走行手段
51を有する機体50には起倒アーム52が取付けられ、該起
倒アーム52の先端部に摺動杆53を設けてある。この摺動
杆53の先端に取付けられているのが投射機構10であっ
て、第５、６図に仔細を示すように回転インペラ１と混
合物供給手段２を有し、それら回転インペラ１と混合物
供給手段２は連結部材３によって連結され、該連結部材
３には回転インペラ１の周側部において筒形の供給手段
２の軸線との交点近傍に軸線4a‥‥4aを有する回転軸４
が設けられ、該回転軸４は軸受部体41に対し回転自在に
設けられている。又この図示のものにおいては連結部材
３に連動ギヤ35を取付け、該連動ギヤ35はモータ33で駆
動されるモータギヤ34と係合しており、従って前記モー
タ33が起動することにより連結部材３及びインペラ、供
給手段２は前記軸線4a‥‥4aを中心として回転するよう
に成っている。

なお前記のように連結部材３に取付けられているイン
ペラ１には周側部に回転羽根11、11‥‥が配設されてい
ることは第６図に示す如くであるが、該インペラ１は軸
受部12で回転自在に軸受けされ、モータ13で所要の速度
で回転される。又前記供給手段２にはリボンスクリュー
21が設けられ、該リボンスクリュー21をもう１つのモー
タ22で回転することにより供給口26から送り込まれる混
合物を供給手段２の軸方向に圧送し前記インペラ１の周
側に対し順次送入するが、上記のようなリボンスクリュ
ー21には切返し片24を第５図に示すように配設して圧送
される混合物に対しその圧送過程で混合作用するように
成っており、前記供給口26に隣接してもう１つの導入口
27が設けられていて急結剤などの添加剤を補給せしめ、
それらの混合を図らしめる。更に筒形供給手段２の前記
インペラ１に対する開口部分にはゴム質または合成樹脂
質などによる、可曲性、好ましくは弾性をもった導入部
25を形成し、リボンスクリュー21の回転による送入に際
して適当に可曲伸縮し、該部分における混合物の凝結付
着を回避し、好ましい送入を行わせるように成ってい
る。

上記した第５、６図の構成において回転インペラ１お
よび混合物供給手段２を取付けた連結部材３の軸線4a‥
‥4aを中心とした回動操作についてはギヤ34と35とを用
いることに代え連結部材３の外側にラックなどを形成し
任意の位置に設けたモータギヤと係合せしめてもよく、
又投射状態を監視しながら手動によるギヤなどで連結部
材３を回動させてもよい。

何れにしても軸線4a‥‥4aを中心として回転インペラ
１と供給手段２とが対称的に傾動され、供給手段２によ
る供給位置は第６図における軸線4aを中心とした同じ位
置であって、第７図においてインペラ１と供給手段２が
実線状態から仮想線状態に順次変位するとインペラ１に
よる投射方向が実線状態から仮想線状態に変動した投射
施工がなされる。

実際のトンネル内面に対する投射施工は第８図に示す
ように連結部材３を第５図に示すような取付座41におい
て既述した摺動杆53の先端にアーム６を介して取付けら
れ、これを施工面９にそい一定の距離を採って連結部材
３を移動させながら実施されるから投射距離は実質的に
一定状態となり、均一な投射施工が行われる。

なお前記のように第４図に示した摺動杆53を起倒アー
ム52の先端に取付けた本発明における図示実施態様のも
のは第４図に示すように摺動杆53をトンネル内面などの
施工面９に対しその長さ方向にスライドすると共にイン
ペラ１の回転平面を前記施工面９に平面状として位置せ
しめた施工をも実施することができ、前記したような投
射方向変化によって支保工18内の如きにも有効な投射施
工をなすことができる。

更に本発明による混合物供給手段は第９図に示すよう
に変更して実施することができ、即ち基端部をインペラ
１に連結した筒形供給手段２の先端部に急結剤導入口27
を設けて供給口26から送り込まれる混合物に対しその中
心部に急結剤を添加するようにしたものであって、急結
剤を混合物に対し効率的且つ均等に添加分布させること
ができる。

上記したような本発明装置を用い、前記した先願技術
（実願昭63−38539）の場合と比較して投射吹付施工し
た実施例について説明すると以下の如くである。

即ち先ず、使用した材料は以下の如くである。

セメント…普通ポルトランドセメント （比重＝3.16） 砂 …砕砂、川砂混合（混合比5:5） （比重＝2.60） 砕石 …砕石６号 （比重＝2.64） 水 …水道水 急結剤 …デンカナトミックNo.5 又これらの材料はm³当り次の第１表のように配合さ
れ、比重が2.277kg/m³の混合物となるように混合して回
転インペラに送入して投射施工した。

施工は本発明装置を採用し第２〜３図の状態で実施し
た本発明方法によるものと、前記先願技術によりインペ
ラを中心として供給手段をその周側にそい移動操作する
比較例の双方で、各2m³の材料を10m³/hrの投射速度で実
施したが、得られた施工について、それぞれのコンクリ
ート物性と共に測定結果を要約して示すと次の第２表の
如くであった。

即ち粉塵量において、3.3mg/m³である比較例としての
先願技術によるものは、従来の一般的な吹付コンクリー
トに比すると、正に桁違いに少いものであって、その他
のはね返り率、強度においても先願技術は従来の一般的
吹付コンクリートよりは夫々に好ましいものと言える
が、そうした先願技術に対し本発明によるものは、更に
優れた結果を得しめるものであることが確認された。

又前記したところとは別に第４図に示すようにインペ
ラの回転方向を施工面９と平行状とした状態での吹付施
工例について説明すると次の第３表の如くであって、は
ね返り率、粉塵量が若干高目であったが、初期強度、コ
ア抜き強度などは高目であり、支保工の背面などに対し
ても円滑に施工することができた。

なお前記したような本発明装置によるものは何れにし
ても投射施工状態を注視して連結部体３を操作すれば自
動的にインペラと供給機構が常に適正な関係を維持して
略一定状態の投射距離を採ることのできる本発明のもの
は、投射距離の変化に対し常に留意して調整操作を別に
必要とする比較例のものよりも操作を単純且つ容易化し
得ることとなり、この点よりしても非常に有利である。

「発明の効果」 以上説明したような本発明によるときは、はね返り率
や粉塵発生量を頗る小とすると共に強度的に優れた投射
施工を得しめ、しかも投射施工時の操作性を容易として
常に的確な施工を行わせ得るなどの効果を共に有してお
り、工業的にその効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の技術的内容を示すものであって、第１図
は本発明による装置の１例についての全般的な関係を示
した平面図、第２図はその正面図、第３図はその側面
図、第４図はトンネルの長さ方向にそい投射施工する状
態の側面図、第５図はその投射機構の１例についての部
分切欠側面図、第６図はその正面図、第７図は回転イン
ペラと混合物供給手段の操作関係説明図、第８図はその
トンネル内面に対する施工操作についての説明図、第９
図は混合物供給手段に対する急結剤添加系の変形例につ
いての断面図である。 然してこれらの図面において、１は回転インペラ、２は
混合物供給手段、３は連結部材、４は回転軸、4a…4aは
軸線を夫々示すものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 999999999 清水建設株式会社 東京都中央区京橋２丁目16番１号 (72)発明者 冨川 幸一 神奈川県横浜市瀬谷区阿久和町4398―36 (72)発明者 萩原 勤 東京都府中市新町１―40―24 (72)発明者 大竹 英男 大阪府茨木市美穂ヶ丘19―Ｃ―904 (72)発明者 登坂 知平 群馬県沼田市下川田町759―２ (72)発明者 永田 亮 神奈川県横浜市港北区大豆戸町480―１ ―１―514 (72)発明者 小原 由幸 千葉県松戸市新松戸４―270 サンライ トパステル６番街Ｂ―104号 (72)発明者 高野 茂 栃木県宇都宮市鶴田町3692―４ (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 11/10 E04G 21/02 103 E04G 21/02 101

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高速回転するインペラに対しセメントその
   他の水硬性物質粉体と水および骨材より成る混合物を順
   次に送給し前記インペラによって施工面に投射施工する
   に当り、前記混合物を供給手段により上記インペラの周
   側部に供給し、しかも該インペラと供給手段とをインペ
   ラにおける投射位置ないしその近傍を中心として回動操
   作することにより施工面に対する投射方向を変えながら
   連続的に投射施工することを特徴とする混合物投射施工
   方法。
2. 【請求項２】高速回転するインペラに対しセメントその
   他の水硬性物質粉体と水および骨材より成る混合物を順
   次に供給し、前記インペラによって施工面に投射施工す
   るに当り、インペラの回転平面を施工面に平行状として
   投射施工することを特徴とする請求項１に記載の混合物
   投射施工方法。
3. 【請求項３】機体の前端に回転自在なインペラを設ける
   と共に該インペラに対する混合物供給手段を連結部材で
   連結し、該連結部材における前記インペラ周側部近傍に
   回動軸を設けると共に上記連結部材に対し該回動軸を中
   心として回動操作するための回動操作機構を設けたこと
   を特徴とする混合物投射施工装置。
4. 【請求項４】混合物供給手段に回転可能なリボンスクリ
   ューを設け、該リボンスクリューに切返し片を配設し、
   しかも該混合物供給手段とインペラの混合物受入部との
   間にゴム質その他の可撓性導入部を形成したことを特徴
   とする請求項３に記載の混合物投射施工装置。
5. 【請求項５】混合物供給手段を筒型とし、該混合物供給
   手段の基端部をインペラの混合物受入部に連結し、しか
   もこの混合物供給手段の先端部に急結剤添加部を設けた
   ことを特徴とする請求項４に記載の混合物投射施工装
   置。