(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支保工の建込みを行うエレクターと、コンクリートの吹付けを行う吹付けアームを有し、それらを一台の走行車両に搭載したトンネル施工装置であって、
前記トンネル施工装置は、トンネル内に吹付けたコンクリートの表面を平滑にするコンクリート表面処理装置を有し、
前記コンクリート表面処理装置は、
吹付けたコンクリートの表面の凹凸を平滑にする、円柱形状の回転軸回りに回転する処理手段と、
前記処理手段を支持する支持手段と、
前記支持手段を、前記エレクターに対して取り付ける取り付け手段を有し、
前記支持手段は、前記処理手段を支持した状態で、左右に揺動可能であり、
前記支持手段の左右側壁に前記エレクターとの間の緩衝用弾性部材を設けたことを特徴とするトンネル施工装置。
【請求項２】
前記処理手段はローラーであり、
前記ローラーは周面に複数の突部を有し、
前記ローラーが回転して、前記突部が吹付けたコンクリートに連続して当たることにより、コンクリートの表面を削り取る請求項１記載のトンネル施工装置。
【請求項３】
前記ローラーは、モータによって回転する請求項２記載のトンネル施工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル壁面への吹付けコンクリートの表面を平滑にするコンクリート表面処理装置を有するトンネル施工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、トンネルの掘削で多用されているＮＡＴＭ工法（Ｎｅｗ  Ａｕｓｔｒｉａｎ  Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ）は、掘削、ずり出し、一次コンクリート吹付け、支保工建込み、二次コンクリート吹付け、ロックボルト打設という手順で行われる。
【０００３】
そして、前記手順の後には、吹付けコンクリートの表面に防水シートを貼りつける。このとき、吹付けコンクリートの表面に凹凸があると、防水シートを均一に貼り付けることができず、トンネルの品質低下につながる。
【０００４】
この問題を解決するため、下記特許文献１に工事用作業装置が開示されている。この工事用作業装置は、本体部材から伸びるブームと、ブームの先端側に取り付けられて支保工を把持する把持部を有する。そして、前記把持部が、被剥離部材を剥離し得る爪部を先端側に有したスクレーパーの基端側を把持する。そして、このスクレーパーにより、支保工に余分に付着したコンクリートを剥離する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許５２１４４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記特許文献１に開示された工事用作業装置は、支保工と支保工の間に吹付けたコンクリートを剥離することは想定していない。すなわち、支保工と支保工の間に吹付けたコンクリートの表面には依然として凹凸が存在し、吹付けコンクリートの平滑化が達成されていなかった。
【０００７】
本発明は前記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は吹付けコンクリートの全面を平滑にするコンクリート表面処理装置を有するトンネル施工装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のトンネル施工装置は、トンネル内に吹付けたコンクリートの表面を平滑にするコンクリート表面処理装置を有する。詳しくは、前記コンクリート表面処理装置が、吹付けたコンクリートの表面の凹凸を平滑にする処理手段と、前記処理手段をエレクターに対して取り付けるための取り付け手段を有することを特徴とする。
【０００９】
前記コンクリート表面処理装置の処理手段により、吹付けコンクリートの全面を平滑にすることができる。すなわち、支保工に余分に付着したコンクリートのみならず、支保工と支保工の間に余分に付着したコンクリートも剥離することで、コンクリート壁面全体が滑らかに均一になる。その結果、防水シートを均一に貼り付けることができ、高品質のトンネルを建設できる。
【００１０】
また、二次吹付けコンクリートの作業と並行して、吹付けたコンクリートの平滑化作業を行うことが好ましい。トンネル壁面の全面にコンクリートを吹付けた後に平滑化作業を始める場合と比べて、トンネル施工時間を短縮することができる。また、コンクリートを吹付けてから時間を置かずに平滑化作業に入るため、コンクリートがまだ柔らかく、平滑化しやすい。従って、平滑化作業にかかる時間を短くできるとともに、綺麗に仕上げることができる。
【００１１】
また、前記処理手段と前記取り付け手段の間に、前記処理手段を支持する支持手段を設け、この支持手段を揺動可能にすると良い。支持手段の揺動に伴い、処理手段も揺動するため、処理手段とコンクリートの接地面積が広くなる。その結果、コンクリートの表面をより短時間で綺麗に平滑化できる。
【００１２】
なお、支持手段を揺動可能にするため、取り付け手段に支持手段をピンで固定すると良い。このように固定した支持手段は、ピンを回転軸として左右に揺動する。このとき、揺動した支持手段がエレクターと衝突しないように、支持手段の側壁に弾性材からなるストッパーを設けると良い。
【発明の効果】
【００１３】
コンクリート表面処理装置を有する本発明の工事用作業装置を用いることにより、吹付けコンクリートの全面を平滑にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態の正面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線矢視図である。
【図３】回転筒の変形例を示した図であり、（ア）は正面図、（イ）はＹ−Ｙ線矢視図である。
【図４】回転筒の変形例を示した図であり、（ウ）は正面図、（エ）はＺ−Ｚ線矢視図である。
【図５】本発明の第２実施形態の正面図である。
【図６】トンネル施工装置の側面図である。
【図７】トンネル施工装置の平面図である。
【図８】トンネル施工装置のエレクターの平面図である。
【図９】トンネル施工装置のキャッチャーの側面図である。
【図１０】トンネル施工装置のキャッチャーの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら更に説明する。なお、以下の説明及び図面は、本発明の実施形態の一例を示したものにすぎず、本発明の内容をこの実施形態に限定して解釈すべきでない。
【００１６】
（第１実施形態）
第１実施形態のコンクリート表面処理装置１００（以下、「処理装置１００」ともいう。）を図１及び図２に示す。
【００１７】
（処理部１０１）
本発明の処理手段としてのローラー式処理部１０１は回転筒１０２を有し、その周面に複数の凹凸１０３を設けている。凸部１０３ａの内角α及び凹部１０３ｂの外角βはそれぞれ９０°である。なお、前記凸部１０３ａの内角α及び凹部１０３ｂの外角βは、例えば３０°〜１５０°の範囲で任意に変更できる。
【００１８】
この回転筒１０２の素材には、工具鋼、焼結金属等を用いる。この素材は、コンクリートの種類、硬化速度、平滑化作業を開始する時点でのコンクリート強度等を考慮して、任意に選択できる。
【００１９】
前記回転筒１０２は、後述するピン１０４を回転軸にして回転する。詳しくは、回転筒１０２をコンクリートに押し当て、壁面Ｊに沿って動かすことで、回転筒１０２が回転する。回転筒１０２が回転することで、回転筒１０２の凸部１０３ａがコンクリートの表面を削り取る。なお、削り取る力を強くするため、モータ１１３等で、回転筒１０２を自動で回転させても良い。また、前記処理装置１００をコンクリート壁面Ｊに押し当てながら、図２を基準として反時計回りに動かした時は、回転筒１０２の回転方向Ｒは、図２を基準として時計回りＲ２となる。逆に、処理装置１００を、図２を基準として時計回りに動かした時は、回転筒１０２の回転方向Ｒは、逆回り（図２を基準として反時計回りＲ１）となる。
【００２０】
なお、処理部１０１は、図１及び図２に示すように、円柱形状にすることが好ましい。角柱形状やスクレーパー形状等にした場合と比べて、処理部１０１をコンクリートに押し当てて、壁面Ｊに沿って動かす際の抵抗が少ないため、処理装置１００が受ける損傷が少ないとともに、施工速度が速いからである。
【００２１】
また、回転筒１０２の周面には、凹凸１０３を設けなくても良い。具体的には、図３（ア）（イ）に示すように、回転筒１０２の周面を凹凸のない滑らかな形状にすることができる。この場合は、吹付けコンクリートを削り取って平滑化するのではなく、吹付けコンクリートの凸部を回転筒１０２で押しつぶして、平坦に均すことで平滑化する。
【００２２】
さらに、回転筒１０２の周面の凹凸１０３は、任意の形状に変更することができる。例えば、図４（ウ）（エ）に示すように、回転筒１０２の周面に所定の間隔で突起１０３ｃを設けても良い。この場合は、この突起１０３ｃによって吹付けコンクリートの凸部を削り取り、吹付けコンクリートの表面を平滑化する。なお、図３および図４では、アーム１０５よりも基端側の部分の図示を省略しているが、その省略部分の構造として、例えば図１および図２と同様の構造にすることができる。
【００２３】
（支持部１１４）
処理装置１００には、本発明の支持手段としての支持部１１４を設けることができる。この支持部１１４は前記処理部１０１を支持する。以下に、この支持部１１４の構造について説明する。
【００２４】
まず、１本のピン１０４が、前記回転筒１０２の相対する底面１０２ａ、１０２ａの中心部Ｃを貫通している。そして、このピン１０４の外側にコの字形のアーム１０５を配置し、アーム１０５の先端部でピン１０４の両端を挟持する。
【００２５】
前記アーム１０５の幅方向中央に、アーム１０５の表面及び裏面と結合し、アーム１０５を両面から把持する把持部材１０６と、相対する把持部材１０６間を連結する連結部材１０７が設けられている。図１および図２に示す把持部材１０６は逆三角形の板材からなり、その逆三角形の斜辺と略平行に、長方形の板材からなる連結部材１０７を配置し、把持部材１０６、１０６間を連結している。なお、支持部１１４の素材として、例えばＳＳ４００を用いることができる。
【００２６】
前記支持部１１４の形状も任意に変更できる。変形例を図５に示した。図５に示すアーム１０５は、二股となっている。そして、その先端部はピン１０４を両側から挟持し、基端部は後述する取り付け部１０８と連結している。この図５の形態は、図１や図２のように把持部材１０６や連結部材１０７を設けていないため、部品点数が減るという利点がある。なお、図５では処理装置１００を駆動部４２Ａに取り付けた例を示している。
【００２７】
（取り付け部１０８）
前記支持部１１４は、本発明の取り付け手段としての取り付け部１０８と、揺動可能に連結している。図１および図２では、一対の被覆部材１０９、１０９が支持部１１４を外側から挟み、重なり部分をピン１１０で止めることで、支持部１１４が左右に揺動できるようにしている。なお、図１および図２では揺動する角度γ１、γ２を左右各１５°としているが、これに限らず、例えば左右各１°〜６０°の範囲で任意に変更できる。なお、前記支持部１１４を取り付け部１０８と一体化することもできる。この一体化した部分を取り付け部１０８といい、この取り付け部１０８を揺動しないようにすることもできる。
【００２８】
一対の被覆部材１０９、１０９の下端は、外側に少し広がった一対のフランジ部１１１、１１１と結合している。一対のフランジ部１１１、１１１間の距離は、取り付け箇所に応じて決定する。図１および図２では、エレクター５の伸縮片４２Ｂに取り付けており、この場合は取り付け部１０８が伸縮片４２Ｂにがたつき無くはまり込む長さにする。また、前記の例では、被覆部材１０９、１０９とフランジ部１１１、１１１を別部材で構成したが、一体で構成しても良い。すなわち、被覆部材１０９、１０９を下方へ延在し、その延在部分をフランジ部１１１、１１１と呼んでも良い。
【００２９】
なお、処理装置１００の取り付け箇所は、伸縮片４２Ｂでなくても良い。具体的には、図８に示す第１ブーム３１、第２ブーム３２、第３ブーム３３、Ｌ型アーム４０、駆動部４２Ａなど、エレクター５の任意の箇所に取り付けることができる。
【００３０】
また、図１及び図２の例においては、エレクター５に対して、前記処理装置１００を着脱可能に取り付けている。しかし、本発明はこのような形態に限るものではなく、溶接等によって、処理装置１００をエレクター５に着脱不可能なように取り付けても良い。
【００３１】
（弾性部材１１２）
図１及び図２の例では、コンクリート表面処理装置１００を一対の把持爪５１、５２間の伸縮片４２Ｂに取り付けている。このような場所に取り付けた場合、処理装置１００が左右に揺動したときに、支持部１１４と把持爪５１、５２が衝突する可能性がある。その衝突を防ぐため、緩衝材１１２として、支持部１１４の側方にゴム等の弾性部材１１２を設けると良い。図１及び図２の例では、連結部材１０７、１０７の外面に、全体が円柱形で先端部がドーム状に膨らんだ形の弾性部材１１２を取り付けている。なお、前記図５においても、アーム１０５の基端部側面に弾性部材１１２を設けることが好ましい。その際は、弾性部材１１２を受けるストッパー１１５を駆動部４２Ａに設けると良い。
【００３２】
（トンネル施工装置）
前記コンクリート表面処理装置１００は、トンネル施工装置２のエレクター５に取り付けられる。このトンネル施工装置２の一例について、以下に詳述する。
【００３３】
図６、図７に示すトンネル施工装置２は、走行車両３の前方にコンクリートを吹付ける吹付けアーム４と、支保工を建込むエレクター５が取り付けられている。
【００３４】
（コンクリート吹付け）
走行車両３の後方には吹付機６が搭載されている。この吹付機６にはコンクリートの供給口７が設けられ、この供給口７を通じてコンクリートが吹付機６内に供給される。また、吹付機６には圧送ポンプ８が備えられており、吹付機６内のコンクリートは、この圧送ポンプ８により、コンクリート配管９及びホース１２を介して吹付けノズル２１へ送られる。また、走行車両３の後方には、コンクリート吹付け用のコンプレッサー１０Ａと、急結剤搬送用のコンプレッサー１０Ｂが搭載されている。このコンプレッサー１０Ａ、１０Ｂにより圧縮空気を生成し、生成した圧縮空気を用いて、吹付けアーム４の先端からトンネル壁面にコンクリートを吹付ける。
【００３５】
前記吹付けアーム４は、図６、図７の例では、基端アーム２２から吹付けノズル２１までの部分をいい、走行車両３の前方に取り付けられたベース２０と連結され、上下方向及び左右方向に自在に移動可能となっている。そのため、アーム４の先端に設けた吹付けノズル２１をトンネル壁面の吹付対象箇所と対面させ、ピンポイントでコンクリートの吹付けを行うことができる。
【００３６】
（支保工建て込み）
エレクター５は、図６、図７の例では、第１ブーム３１からキャッチャー３７までの部分をいい、走行車両３の前方に取り付けられたブームベース３０と連結されている。
【００３７】
第１ブーム３１の内部には第２ブーム３２が挿入されており、第２ブーム３２の内部には第３ブーム３３が挿入されている。前記第２ブームは第１ブーム３１に対してスライド移動し、前記第３ブームは第２ブーム３２に対してスライド移動する。
【００３８】
前記第３ブーム３３の先端には、支保工を把持するための支保工キャッチャー３７が装着されている。この支保工キャッチャー３７は、第３ブーム３３の先端部から伸びるＬ字形をしたＬ型アーム４０及びこのＬ型アーム４０の先端側に取り付けられた把持部４２を有している。
【００３９】
さらに、この把持部４２の基端部分を、駆動源である油圧シリンダ４８を内蔵した駆動部４２Ａが構成しており、この駆動部４２Ａ内から伸縮可能に伸びる伸縮片４２Ｂをこの駆動部４２Ａが備えるのに伴い、この油圧シリンダ４８のピストン４８Ａの先端側が伸縮片４２Ｂに接続されている。そして、この駆動部４２Ａの先端側には、第１把持爪５１が設置されており、また、この第１把持爪５１と対向する伸縮片４２Ｂの先端側には第２把持爪５２が設置されており、これら第１把持爪５１と第２把持爪５２との間に支保工を挟み込むようになっている。
【００４０】
つまり、これら第１把持爪５１及び第２把持爪５２により一対の把持爪が構成されており、油圧シリンダ４８に外部から作動油が送り込まれる等によって、油圧シリンダ４８が駆動することで、これら第１把持爪５１と第２把持爪５２との間の間隔が変化されて、支保工を挟み込むようになる。
【００４１】
さらに、第１把持爪５１の支保工と対向する部分とされる右側の端面５１Ａは、基端側から先端側に向かって支保工側に傾く形に、傾き角度Ａ１が８０度で傾斜している。そして、この端面５１Ａの先端部には逃げ部とされる面取り部５１Ｂが形成されている。また、第２把持爪５２の支保工と対向する部分とされる左側の端面５２Ａは、基端側から先端側に向かって支保工側に傾く形に、傾き角度Ｂ１が８０度で傾斜している。そして、この端面５２Ａの先端部には逃げ部とされる面取り部５２Ｂが同様に形成されている。
【００４２】
つまり、一対の把持爪５１、５２の支保工と対向する部分とされる端面５１Ａ、５２Ａの傾き角度Ａ１、Ｂ１が、相互に同一とされ且つ、これら一対の把持爪５１、５２の基端側から先端側に向かって相互間の隙間が狭くなるように、形成されることになる。但し、これら一対の把持爪５１、５２の高さは、それぞれ１２０ｍｍ程度とされている。
【００４３】
このように、一対の把持爪５１、５２の支保工と対向する部分における相互間の隙間が、一対の把持爪５１、５２の基端側から先端側に向かって狭くなっていることから、支保工を把持する際に、これら一対の把持爪５１、５２間に挟まれている支保工に、把持爪５１、５２の先端側から基端側に向かって働く力が常時加わるようになる。
【００４４】
この結果として、支保工の大きさが変化した場合であっても、一対の把持爪５１、５２の基端側から先端側に向かって支保工がずれ出す虞がなくなることから、支保工の建込みの際に、支保工を確実に把持できる。
【００４５】
また、本実施の形態によれば、一対の把持爪５１、５２の支保工と対向する部分が、一対の把持爪５１、５２の基端側から先端側に向かって相互間の隙間が単に狭くなるだけでなく、一対の把持爪５１、５２の支保工と対向する部分の傾き角度Ａ１、Ｂ１が、一対の把持爪５１、５２の相互間で同一とされていることで、支保工をより一層確実に把持することができる。
【００４６】
（トンネル施工工程）
本発明にかかるコンクリート表面処理装置を用いたトンネル施工工程について説明する。まず第１工程では、前記トンネル施工装置２をトンネル内に配置する。次に第２工程では、トンネル壁面に一次コンクリートを吹付ける。次に第３工程では、トンネル内に支保工を建込む。支保工を建込んだ後は、鋼製支保工背面に金網を設置することが好ましい。
【００４７】
そして、第４工程では、トンネル壁面にさらに二次コンクリートを吹付ける。なお、この第４工程を行う前に、エレクターにコンクリート表面処理装置を取り付ける。そして、前記二次吹付けコンクリート作業と同時に、エレクターを動かし、コンクリート表面処理装置によって、吹付けたコンクリートを逐次平滑化する。
【００４８】
本発明は、上記の実施例の形態に限られるものではなく、吹付けアーム４、エレクター５の構造等は適宜変更することができる。また、以上の説明において、特に限定がない場合は、「吹付けコンクリート」の文言に「一次吹付けコンクリート」と「二次吹付けコンクリート」の両方の意味を含ませることができる。
【符号の説明】
【００４９】
２    トンネル施工装置
３    走行車両
４    吹付けアーム
５    エレクター
４２Ｂ  伸縮片
５１    把持爪
５２    把持爪
１００  コンクリート表面処理装置（処理装置）
１０１  （ローラー式）処理部
１０８  取り付け部
１１２  弾性部材
１１４  支持部
Ｊ      コンクリート壁面
【図１】
0005863129.tif 000002
【図２】
0005863129.tif 000003
【図３】
0005863129.tif 000004
【図４】
0005863129.tif 000005
【図５】
0005863129.tif 000006
【図６】
0005863129.tif 000007
【図７】
0005863129.tif 000008
【図８】
0005863129.tif 000009
【図９】
0005863129.tif 000010
【図１０】
0005863129.tif 000011