(57)【要約】【課題】搬送経路に長い縦配管が介在される場合でも品質の高いコンクリートを打設することが可能なコンクリート打設システムを提供する。【解決手段】高低差のある場所でコンクリートを打設するためのコンクリート打設システムであって、上方に設置されるホッパー２と、ホッパーの排出口２２から下方に向けて延びる縦配管３と、縦配管の下流側に接続されるコンクリートポンプ４と、コンクリートポンプによって搬出されたコンクリートを打設箇所に供給させる吐出管５とを備えている。そして、ホッパーには投入されたコンクリートの残量を検出させるセンサ部が設けられるとともに、センサ部からコンクリートポンプに信号が送信される構成となっている。【選択図】図１
2014084568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高低差のある場所でコンクリートを打設するためのコンクリート打設システムであって、
上方に設置されるホッパーと、
前記ホッパーの排出口から下方に向けて延びる縦配管と、
前記縦配管の下流側に接続されるコンクリートポンプと、
前記コンクリートポンプによって搬出されたコンクリートを打設箇所に供給させる吐出管とを備え、
前記ホッパーには投入されたコンクリートの残量を検出させるセンサ部が設けられるとともに、前記センサ部から前記コンクリートポンプに信号が送信されることを特徴とするコンクリート打設システム。
【請求項２】
前記センサ部は、前記ホッパー内のコンクリート上面の高さが所定以下になった場合に前記コンクリートポンプを停止させる信号を送信することを特徴とする請求項１に記載のコンクリート打設システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のコンクリート打設システムを使ったコンクリート打設方法であって、
前記コンクリート打設システムを設置する工程と、
前記縦配管にセメント系固化材を充満させる工程と、
前記ホッパーにコンクリートを投入する工程と、
前記コンクリートポンプを稼働させる工程と、
前記吐出管を打設箇所に向けてコンクリートを供給する工程とを備えたことを特徴とするコンクリート打設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上から地中に向けてなど高低差のある場所でコンクリートを打設するためのコンクリート打設システム、及びコンクリート打設方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
立坑や地下タンクなどの地下構造物の底版や側壁を構築するために、通常、地上からコンクリートを搬送させる。ここで、地下構造物が地中の大深度に位置する場合に、縦方向の搬送距離が長距離になるために搬送方法によっては様々な問題が生じることになる。
【０００３】
例えばコンクリートを長距離にわたって自由落下させると、落下中や衝突時にコンクリートが骨材と水分とに分離する材料分離を起こすことがある。そして、材料分離が起きると粗骨材が縦配管の底部に溜まりやすくなるため、配管に詰まりが生じてその後のコンクリート打設が継続できなくなる場合がある。そこで、これらの課題を解決するために様々な開発が行われている（特許文献１−３など参照）。
【０００４】
特許文献１には、縦配管の複数個所にコンクリートの流下速度（落下速度）を調節するためのバルブを設けることで、材料分離の防止と作業効率の確保のバランスを取ることが可能なコンクリート打設装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、縦配管の下端に上下方向にスライド可能な外管を装着して外管内での打設とすることで、粘性の高い高流動コンクリートを使用した場合でも材料分離が起きないようにした打設方法が開示されている。
【０００６】
一方、特許文献３には、縦配管の途中に分岐管を設けることで、コンクリートを複数の高さから打設できるようにして、100 mを超えるような高低差がある場合でも効率的に実施可能なコンクリート打設方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２０７４４９号公報
【特許文献２】特開平９−１３７６０６号公報
【特許文献３】特開２００４−１００２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１−３の構成では、地上のホッパーから地底の打設箇所までコンクリートを搬送させる力は重力に基づく自由落下によるものであるため、程度の差こそあれ材料分離が生じることになる。材料分離が起きると、上述したように縦配管が詰まったり、コンクリートの品質が低下したりする原因になる。
【０００９】
一方、地上のホッパーの残量が少なくなると、縦配管へのコンクリートの流れ込みが断続的になって、後から投入したコンクリートと先に搬送されたコンクリートとの間に空気が巻き込まれることがある。そして、このようなエアを含んだコンクリートがそのまま打設されると、品質の低いコンクリート構造物になるおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明は、搬送経路に長い縦配管が介在される場合でも品質の高いコンクリートを打設することが可能なコンクリート打設システム、及びコンクリート打設方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明のコンクリート打設システムは、高低差のある場所でコンクリートを打設するためのコンクリート打設システムであって、上方に設置されるホッパーと、前記ホッパーの排出口から下方に向けて延びる縦配管と、前記縦配管の下流側に接続されるコンクリートポンプと、前記コンクリートポンプによって搬出されたコンクリートを打設箇所に供給させる吐出管とを備え、前記ホッパーには投入されたコンクリートの残量を検出させるセンサ部が設けられるとともに、前記センサ部から前記コンクリートポンプに信号が送信されることを特徴とする。
【００１２】
ここで、前記センサ部は、前記ホッパー内のコンクリート上面の高さが所定以下になった場合に前記コンクリートポンプを停止させる信号を送信する構成にすることができる。
【００１３】
また、本発明のコンクリート打設方法は、上記のコンクリート打設システムを使ったコンクリート打設方法であって、前記コンクリート打設システムを設置する工程と、前記縦配管にセメント系固化材を充満させる工程と、前記ホッパーにコンクリートを投入する工程と、前記コンクリートポンプを稼働させる工程と、前記吐出管を打設箇所に向けてコンクリートを供給する工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
このように構成された本発明のコンクリート打設システムは、上方のホッパーと下方のコンクリートポンプとが縦配管によって接続されている。また、ホッパーにはセンサ部が設けられており、コンクリートポンプはセンサ部から送信される信号によって制御される構成となっている。
【００１５】
このように縦配管の下流側にコンクリートポンプを接続することで、ポンプの吸引力に基づいて縦配管内をコンクリートが連続的に搬送されるようになるので、材料分離を起き難くすることができる。材料分離が起きなければ、コンクリートのワーカビリティや品質が維持できるうえに、縦配管が詰まるリスクも低くなる。
【００１６】
そして、ホッパーの残量が所定以下になった状態などをセンサ部で検出させ、その検出信号によって自動的にコンクリートポンプが停止するなどの制御がされる構成にしておくことで、空気の巻き込みのない品質の高いコンクリートを打設することができるようになる。
【００１７】
また、本発明のコンクリート打設方法は、縦配管をモルタルなどのセメント系固化材で充満させた後にホッパーにコンクリートを投入し、コンクリートポンプを稼働させる。
【００１８】
このため、施工当初に投入されたコンクリートであっても縦配管内を自由落下することがなく、材料分離が起きないので、すべてのコンクリートを高い品質で打設することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態のコンクリート打設システムの構成を説明するための縦断面図である。
【図２】コンクリート打設システムの構成を説明するための平面図である。
【図３】ホッパー及びセンサ部の構成を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１，２は、本実施の形態のコンクリート打設システムの構成を示した説明図である。
【００２１】
本実施の形態では、図１に示すように、地上Ｇから鉛直方向に掘り下げられた立坑１に、底版や側壁１０などのコンクリート構造物を構築する場合を例に説明を行う。すなわち、側壁１０は、図１，２に示すように立坑１の坑壁１ａから所定の厚さで円筒状に形成される鉄筋コンクリート構造物である。
【００２２】
この側壁１０は、立坑１の底版から立ち上げられるので、大深度の立坑１を構築する場合はコンクリートが投入される地上Ｇと打設箇所との高低差が非常に大きくなる。
【００２３】
本実施の形態では、立坑１の内部に下方から上方に向けて逐次、移動させる円板状の移動ステージ１１を配置し、その移動ステージ１１の上から打設箇所に向けてコンクリートを吐出させる場合について説明する。
【００２４】
図１に示すように、移動ステージ１１の外周縁には、側壁１０の内周面となる位置の内側に沿って環状に足場１２が設けられる。移動ステージ１１は、足場１２から坑壁１ａに向けて取り付けられた支持材１３，・・・によって支持させ、側壁１０の立ち上げられた高さに合わせて上昇させる。この移動ステージ１１を上げる一工程を、打設リフトという。
【００２５】
本実施の形態のコンクリート打設システムは、地上Ｇに設置されるホッパー２と、ホッパー２の排出口２２から下方に向けて延びる縦配管３と、縦配管３の下流側に接続されるコンクリートポンプ４と、コンクリートポンプ４によって搬出されたコンクリートを打設箇所に供給させる吐出管５とを主に備えている。
【００２６】
ホッパー２は、図３に示すように上部の投入口２１から下部の排出口２２に向けて先細る漏斗状に形成される。この投入口２１に向けて、コンクリートミキサー車などで運ばれてきたコンクリートを投入する。
【００２７】
このホッパー２は下面に排出口２２が設けられており、その排出口２２の真下に縦配管３が接続される。図１では、ホッパー２の排出口２２の位置よりも縦配管３の下方に向けて真っ直ぐに延びる管本体の位置が立坑１の中心側にずれているため、縦配管３の上部３ａが少し斜めになっている。
【００２８】
縦配管３は鋼管などを継ぎ足すことで所望する長さに形成することができる。また、縦配管３には、必要に応じてバルブ３１を設ける。図１では、地上Ｇと移動ステージ１１との高低差が、ほぼ縦配管３の長さになっている。
【００２９】
縦配管３の下端３ｂとコンクリートポンプ４との間は、水平配管４１によって接続される。この水平配管４１も、鋼管などを継ぎ足すことで所望する長さに形成することができる。また、水平配管４１にも、必要に応じてバルブ４１ａを設ける。
【００３０】
本実施の形態では、図２に示すように移動ステージ１１上で平面視コ字状となるように水平配管４１を敷設している。この水平配管４１は、コンクリートポンプ４の上流側に配置されたことになる。
【００３１】
移動ステージ１１上に設置されるコンクリートポンプ４は、電動モータを動力源とする圧送ポンプである。圧送ポンプは、往復式の油圧ピストンによって上流側から流れ込んだコンクリートを下流側に押し出す構成となっている。
【００３２】
コンクリートポンプ４の下流側には、図２に示すように分岐管４２が接続される。この分岐管４２は、移動ステージ１１上に水平方向に向けて敷設されるため、水平配管といえる。
【００３３】
この分岐管４２は、コンクリートポンプ４に接続される１本の本管４２ａが２本の枝管４２ｂ，４２ｂに分かれる構成となっている。この２本の枝管４２ｂ，４２ｂは、１８０度異なる方向に向けて延伸される。
【００３４】
そして、枝管４２ｂ，４２ｂのそれぞれの端部には、フレキシブルホースなどの吐出管５，５を接続する。この吐出管５，５の先端は、コンクリートの打設箇所となる側壁１０の構築予定位置に配置される。
【００３５】
本実施形態のホッパー２には、図３に示すように、センサ部としてのレベルセンサ６が取り付けられる。このレベルセンサ６は、ホッパー２に投入されたコンクリートの残量を検出させるための検出装置である。
【００３６】
レベルセンサ６はコンクリートポンプ４の制御部（図示省略）に接続しておき、レベルセンサ６の検出値に基づいてコンクリートポンプ４の稼働を制御させる。以下、レベルセンサ６によってコンクリートポンプ４を制御させる一例について説明する。
【００３７】
まず、図３に示すように、ホッパー２の上端外周縁から投入口２１の略中央に延ばしたアーム６１の先に、棒状のレベルセンサ６を取り付けて垂下させる。そして、レベルセンサ６は、電気ケーブルを介してコンクリートポンプ４の制御部に接続させる。
【００３８】
このレベルセンサ６は、ホッパー２に充分にコンクリートが残っているときは、コンクリート上面２ａより下方まで先端が挿入されることになって通電状態となる。例えば、この通電状態が稼働信号として電気ケーブルを通ってコンクリートポンプ４に送信され、電動モータを動力源とするコンクリートポンプ４が稼働することになる。
【００３９】
そして、コンクリートポンプ４の稼働によってホッパー２内のコンクリートの搬送が行われると、コンクリート上面２ａが徐々に下がっていってレベルセンサ６の先端がコンクリート上面２ａから抜け出した状態になる。
【００４０】
このようにコンクリート上面２ａが所定高さ以下になってレベルセンサ６が空中に露出すると、通電停止状態になる構成にしておく。この通電停止状態が停止信号として電気ケーブルを通ってコンクリートポンプ４に送信されると、コンクリートポンプ４が停止して、それ以下にはコンクリート上面２ａが下がらなくなるようにする。
【００４１】
要するに、レベルセンサ６の検出値がトリガーになってコンクリートポンプ４が停止する構成となっていればよい。そして、このようにレベルセンサ６とコンクリートポンプ４とを連動させることによって、縦配管３の上部が空洞になってしまうようなコンクリートポンプ４の吸い込み過ぎを防ぐことができる。
【００４２】
次に、本実施の形態のコンクリート打設方法について説明する。
【００４３】
まず、図１，２に示すように、地上Ｇの立坑１の周縁にホッパー２を設置し、その排出口２２に上部３ａを接続した縦配管３を下方に向けて延伸させる。縦配管３は、移動ステージ１１を上昇させる打設リフト毎に切り離しができるように、単位長さの鋼管（例えば長さ3 mの鋼管）を繋いで延伸させる。
【００４４】
そして、移動ステージ１１の上方に配置された縦配管３の下端３ｂには、水平配管４１の一端を接続する。水平配管４１は、移動ステージ１１上のコンクリートポンプ４の位置まで敷設し、コンクリートポンプ４の上流側の接続口（図示省略）に接続する。
【００４５】
一方、コンクリートポンプ４の下流側の接続口（図示省略）には、分岐管４２の本管４２ａの端部を接続する。また、分岐管４２の枝管４２ｂ，４２ｂのそれぞれの端部には、吐出管５，５を接続する。この吐出管５，５の先端は、側壁１０のコンクリート打設箇所に配置する。
【００４６】
このようにしてコンクリート打設システムを設置した後に、ホッパー２の投入口２１からモルタルなどのセメント系固化材を流し込む。このセメント系固化材の流し込みは、縦配管３の全長がセメント系固化材によって充満されるまで行う。
【００４７】
ここで、セメント系固化材は、空洞の縦配管３に流し込まれるため、地上Ｇから移動ステージ１１の深度まで自由落下することになる。しかしながら、粗骨材を含まないモルタルなどであれば、自由落下させても材料分離が起き難い。また、最初に投入するセメント系固化材は、側壁１０などのコンクリート構造物とは別の場所に打設するようにすれば、コンクリートの品質に影響を及ぼすことはない。
【００４８】
そして、縦配管３をセメント系固化材で充満させた後に、ホッパー２の投入口２１にコンクリートを投入する。例えば、スランプ値が15cm程度のコンクリートを投入する。続いて、コンクリートポンプ４を稼働させて、セメント系固化材及びコンクリートを搬送させる。
【００４９】
このように予め縦配管３の内空をセメント系固化材で満たしておき、その上からコンクリートを流し込めば、コンクリートが縦配管３の内部を自由落下して材料分離を起こすことがない。
【００５０】
吐出管５からは最初のうちはセメント系固化材が吐出されるので、側壁１０の構築箇所とは別の箇所に打設する。そして、コンクリートが吐出管５から排出されるようになった時点で、吐出管５の先端を側壁１０のコンクリート打設箇所に誘導する。
【００５１】
このようなコンクリート打設は、ホッパー２の投入口２１にコンクリートミキサー車から次々とコンクリートが投入されている間は、連続して行われる。しかしながら、コンクリートミキサー車の到着が遅れるなどしてコンクリートの投入が途絶えると、コンクリート上面２ａが所定高さ以下まで下がる場合がある。
【００５２】
このようなコンクリート上面２ａが所定高さ以下まで下がった状態は、レベルセンサ６によって検出され、停止信号となってコンクリートポンプ４に送信される。そして、停止信号を受けたコンクリートポンプ４は停止し、吐出管５からのコンクリートの吐出が止まる。
【００５３】
このようにホッパー２内にコンクリート上面２ａが存在する状態が維持されれば、その後にコンクリートが投入されても連続性が保たれて空気を巻き込んでしまうことはない。
【００５４】
これに対して、例えばコンクリート上面２ａが縦配管３の途中まで下がった状態で次のコンクリートを投入すると、縦配管３に残っていたコンクリートと新たに投入されたコンクリートとの間に空気が巻き込まれてエアを含んだコンクリートになるおそれがある。また、縦配管３内の空洞になってしまった距離が長くなると、新たに投入されるコンクリートは、その空洞の長さ分だけ自由落下することになるので、材料分離が起きるおそれがある。
【００５５】
しかしながら本実施の形態のコンクリート打設システムであれば、縦配管３の上部が空洞になるようなコンクリートポンプ４による吸い込み過ぎは、レベルセンサ６によるコンクリート上面２ａ高さの検出によって防止される。
【００５６】
次に、本実施の形態のコンクリート打設システム、及びこれを使用したコンクリート打設方法の作用について説明する。
【００５７】
このように構成された本実施の形態のコンクリート打設システムは、地上Ｇのホッパー２と立坑１の下方の移動ステージ１１上に配置されたコンクリートポンプ４とが、縦配管３によって接続されている。
【００５８】
また、ホッパー２にはレベルセンサ６が設けられており、コンクリートポンプ４はレベルセンサ６によってホッパー２の残量が所定以下になったことが検出されると停止する構成となっている。
【００５９】
このように縦配管３の下流側にコンクリートポンプ４を接続することで、ポンプの吸引力に基づいて縦配管３内をコンクリートが連続的に搬送されるようになるので、材料分離を起き難くすることができる。例えば、縦配管３の長さが60 mを超えるような大深度へのコンクリート搬送となっても、材料分離を起こすことなく立坑１の底部までコンクリートを搬送することができる。
【００６０】
材料分離が起きなければ、コンクリートのワーカビリティや品質が維持できるうえに、縦配管３の底部に粗骨材が溜まって配管が詰まるというような事態にはなり難い。なお、何らかの原因で縦配管３が詰まった場合は、縦配管３のバルブ３１を閉じて詰まりを解消する作業を行うことができる。
【００６１】
そして、ホッパー２の残量が所定以下になった際に自動的にコンクリートポンプ４が停止するように構成しておくことで、空気の巻き込みのない品質の高いコンクリートを打設することができるようになる。
【００６２】
また、コンクリートポンプ４の上流側や下流側に水平配管（４１，４２）を介在させることで、水平方向の広い範囲に打設箇所がある場合でも縦配管３の位置を移動させることなく効率的にコンクリートを供給することができる。
【００６３】
このように縦配管３における搬送中に材料分離が起きなければ、コンクリートのワーカビリティが保持されるので、水平配管（４１，４２）における搬送も詰まりを発生させることなく、効率よく行うことができる。
【００６４】
さらに、コンクリートポンプ４の下流側に分岐管４２を接続して枝管４２ｂ，４２ｂのそれぞれの端部に吐出管５，５を接続するようにすれば、水平方向に離れた複数の箇所に同時にコンクリートを供給することができる。
【００６５】
また、本実施の形態のコンクリート打設方法は、縦配管３をモルタルなどのセメント系固化材で充満させた後にホッパー２にコンクリートを投入し、コンクリートポンプ４を稼働させる。
【００６６】
このため、施工当初に投入されたコンクリートであっても縦配管３内を自由落下することがなく、材料分離が起きないので、すべてのコンクリートを無駄にすることなく高い品質で打設することができる。
【００６７】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００６８】
例えば、前記実施の形態では、立坑１の側壁１０を構築するためのコンクリート打設について説明したが、これに限定されるものではなく、地下タンクや地下鉄の駅舎などの地下構造物を構築する際のコンクリート打設にも本発明を適用することができる。
【００６９】
また、前記実施の形態では、コンクリートポンプ４の上流側と下流側の両方に水平配管（４１，４２）を設ける場合について説明したが、これに限定されるものではなく、いずれか一方であってもよいし、両方ともなくてもよい。さらに、コンクリートポンプ４に接続される配管は、水平に延びるものに限定されるものではなく、斜め方向や鉛直方向に延びるものであってもよい。
【００７０】
また、前記実施の形態では、センサ部としてレベルセンサ６について説明したが、これに限定されるものではなく、例えばホッパー２全体の重量を計測することによって、その内部のコンクリートの残量を検出させるようなセンサ部であってもよい。
【００７１】
さらに、前記実施の形態では、セメント系固化材としてのモルタルで縦配管３を充満させた後にコンクリートをホッパー２に投入したが、これに限定されるものではなく、セメント系固化材として最初からコンクリートを投入し、材料分離が起きている可能性のある最初に吐出されるコンクリートを側壁１０などのコンクリート構造物の構築に使用しないようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
２              ホッパー
２ａ            コンクリート上面
２２            排出口
３              縦配管
３ｂ            下端
４              コンクリートポンプ
５              吐出管
６              レベルセンサ（センサ部）
【図１】
2014084568.tif 000003
【図２】
2014084568.tif 000004
【図３】
2014084568.tif 000005