(57)【要約】      （修正有）【課題】一つの装置で、坑内の粉塵除去と覆工コンクリートの湿潤養生とが同時にできるようにする。【解決手段】トンネル内をトンネル軸方向に移動可能な移動架台１０と、移動架台１０に支持されるとともに、覆工コンクリート４の表面からトンネル内側に離隔した位置で散水する散水設備１１とを備えたトンネル工事用散水装置１である。前記散水設備１１は、給水管３０を通じて供給された水を、覆工コンクリート４の表面に向けて散水するとともに、帯電用電極によって帯電させた帯電水をトンネル内側に向けて散水し、覆工コンクリート４の表面に向けた散水によって覆工コンクリート４の湿潤養生を可能にするとともに、トンネル内側に向けた散水によって坑内の粉塵除去を可能にしている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内をトンネル軸方向に移動可能な移動架台と、前記移動架台に支持されるとともに、覆工コンクリートの表面からトンネル内側に離隔した位置で散水する散水設備とを備え、
前記散水設備は、給水管を通じて供給された水を、覆工コンクリートの表面に向けて散水するとともに、帯電用電極によって帯電させた帯電水をトンネル内側に向けて散水し、覆工コンクリートの表面に向けた散水によって覆工コンクリートの湿潤養生を可能にするとともに、トンネル内側に向けた散水によって坑内の粉塵除去を可能にしたことを特徴とするトンネル工事用散水装置。
【請求項２】
前記散水設備は、覆工コンクリートの表面からトンネル内側に離隔した位置に、トンネル周方向に沿って配置された前記給水管と、前記給水管に沿って所定の間隔で複数配置されるとともに、覆工コンクリートの表面及びトンネル内側に向けた散水が可能な回転式ノズルとを備えている請求項１記載のトンネル工事用散水装置。
【請求項３】
前記移動架台は、トンネル軸方向に沿って配設された２条のレール上を自動で往復移動する請求項１、２いずれかに記載のトンネル工事用散水装置。
【請求項４】
前記移動架台は、トンネル中心部にトンネル施工機械が通行可能な空間部が設けられるとともに、トンネル周方向のトンネル肩部に対応する部分にトンネル軸方向に貫通して、トンネルの換気用風管が通過可能な切欠部が設けられている請求項１〜３いずれかに記載のトンネル工事用散水装置。
【請求項５】
前記散水設備は、前記移動架台の移動方向の両端部又はいずれか一方の端部に備えられ、中間部には備えられていない請求項１〜４いずれかに記載のトンネル工事用散水装置。
【請求項６】
トンネル内に設置した坑内の粉塵量を計測する粉塵計の計測結果に応じて、前記散水装置の運転状態を切り替える判定手段が備えられている請求項１〜５いずれかに記載のトンネル工事用散水装置。
【請求項７】
トンネル内に設置した坑内の粉塵の帯電状態を計測する粉塵の電荷計測装置の計測結果に応じて、前記帯電用電極の通電状態を切り替える判定手段が備えられている請求項１〜６いずれかに記載のトンネル工事用散水装置。
【請求項８】
覆工コンクリートに設置した覆工コンクリートの湿度を計測する湿度計の計測結果に応じて、前記散水装置の運転状態を切り替える判定手段が備えられている請求項１〜７いずれかに記載のトンネル工事用散水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一つの装置で、トンネル坑内の浮遊粉塵除去と覆工コンクリートの湿潤養生の２つの機能を有するトンネル工事用散水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル工事では施工中に大量の粉塵が発生するため、このような粉塵から作業員の健康や安全を確保するとともに、坑口部からの粉塵の拡散によって社会環境が悪化するのを防止する必要がある。
【０００３】
図１に示されるように、トンネル工事において、トンネル坑内で発生する粉塵には、大別して以下の３つのものがある。
(1)発破などの掘削による粉塵・吹付コンクリートの施工による粉塵
(2)インバート掘削時の掘削粉塵
(3)車輌走行時の撒き上げ粉塵
ここで、上記(1)の粉塵は、切羽近傍に標準的に設置される集塵機により、殆どを除去することが可能である。一方、上記(2)及び(3)の粉塵は、主に坑内の途中区間で発生するため、除去することが難しく、途中区間での坑内散水や、集塵装置の設置などによる対策が図られていた。
【０００４】
前記坑内散水の技術としては、下記特許文献１に示されるように、自ら移動可能に構成された支持構造体などに取り付けて支持された帯電水粒子生成手段により、水粒子を生成し、該水粒子を誘導帯電方式で帯電させて帯電水粒子を生成しつつ噴出して上方から落下させることにより帯電水幕を形成したものが開発されている。
【０００５】
また、前記集塵装置としては、例えば下記特許文献２に示されるように、散水とフィルターとの併用によって除塵を行うトンネル粉塵・排気ガス等のための清浄装置において、略立直体状のケーシング体の一方側端面の上部に空気流入口を形成するとともに、対向する他方側端面の上部に空気排出口を形成し、前記ケーシング体の内部に下側部分を流路とする仕切り壁を設け、前記空気流入口側に相対的に大きな第１空間と、前記空気排出口側に相対的に小さな第２空間とを形成することにより、前記空気流入口から流入した空気が前記第１空間を下降し、前記仕切り壁の下端側流路を通過し、前記第２空間を上昇して空気排出口に至る流路が形成され、前記第１空間の中段部分に、１又は上下方向に間隔を空けて複数段のフィルターが配置されるとともに、少なくとも一つ以上のフィルター面の上部に下方側に向けて噴射する散水設備が配置され、前記第１空間の底面が、空気中から捕集された粉塵汚泥の滞留部となっているものが挙げられる。
【０００６】
他方で、トンネルの覆工コンクリートは、道路、鉄道、水路などの空間を長期にわたり安全に維持する必要があるが、供用後の補修が困難なため、高い耐久性が求められる構造物である。耐久性確保のためには、トンネル形状がコンクリート露出面積が大きく水分が逸散しやすい形状であることから、セントル脱枠後の湿潤養生が特に重要となる。
【０００７】
このような湿潤養生の技術としては、例えば下記特許文献３において、打設されたトンネル覆工コンクリートに水を吹き付けて養生を行うトンネル覆工コンクリートの養生装置において、トンネル覆工コンクリートに霧状の水を吹き付ける噴霧機構と、該噴霧機構をトンネル内に移動自在に設ける移動機構とを有し、この噴霧機構と移動機構とにより、トンネル覆工コンクリートの表面に前記霧状の水を所定量吹きつけながらトンネル内を移動し得るように構成したものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１６−１５３１２１号公報
【特許文献２】特開２００８−２３１７４９号公報
【特許文献３】特開２００６−８９９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の坑内の粉塵対策として、上記特許文献２に記載される集塵装置を設置した場合には、工事の進行とともに粉塵の発生場所が移動するトンネル工事の性質上、設置や盛替えにかかる労力やコストの負担が大きく、より効率的、効果的な粉塵対策の方法が求められていた。
【００１０】
また、上記特許文献１に記載されるような坑内の粉塵除去用の散水装置と、上記特許文献３に記載されるような覆工コンクリートの湿潤養生用の散水装置とを別々に設けた場合には、費用が嵩むとともに、坑内に配置する設備の数が増加して、車輌の通行の妨げになるなど、別の問題が生じるおそれがあった。
【００１１】
そこで本発明の主たる課題は、一つの装置で、坑内の粉塵除去と覆工コンクリートの湿潤養生とが同時にできるようにしたトンネル工事用散水装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、トンネル内をトンネル軸方向に移動可能な移動架台と、前記移動架台に支持されるとともに、覆工コンクリートの表面からトンネル内側に離隔した位置で散水する散水設備とを備え、
前記散水設備は、給水管を通じて供給された水を、覆工コンクリートの表面に向けて散水するとともに、帯電用電極によって帯電させた帯電水をトンネル内側に向けて散水し、覆工コンクリートの表面に向けた散水によって覆工コンクリートの湿潤養生を可能にするとともに、トンネル内側に向けた散水によって坑内の粉塵除去を可能にしたことを特徴とするトンネル工事用散水装置が提供される。
【００１３】
上記請求項１記載の発明では、トンネル工事用散水装置として、トンネル内をトンネル軸方向に移動可能な移動架台と、前記移動架台に支持されるとともに、覆工コンクリートの表面からトンネル内側に離隔した位置で散水する散水設備とを備えている。そして、前記散水設備は、給水管を通じて供給された水を、覆工コンクリートの表面に向けて散水するとともに、帯電用電極によって帯電させた帯電水をトンネル内側に向けて散水し、覆工コンクリートの表面に向けた散水によって覆工コンクリートの湿潤養生を可能にするとともに、トンネル内側に向けた散水によって坑内の粉塵除去を可能にしている。このように、本装置では、一つの装置で、インバート掘削時の掘削粉塵や車輌走行時の撒き上げ粉塵等の坑内の粉塵の除去と、覆工コンクリートの湿潤養生とが同時にできるようになる。このため、坑内の粉塵除去の効果により、坑内の作業環境の改善が図れるとともに、坑外への粉塵拡散防止による社会環境の向上が図れ、かつ覆工コンクリートの湿潤養生の効果により、覆工コンクリートの品質向上が図れるようになる。
【００１４】
また、トンネル内側に向けて散水する水は、前記帯電用電極によって帯電させた帯電水であるため、粉塵とは逆の電荷を帯電させた帯電水を散水することにより、帯電水と粉塵との間に静電気力が作用し、粉塵と帯電水とが一体化して粉塵の落下速度が速められ、坑内に浮遊する粉塵濃度を効率良く低下させることができる。
【００１５】
更に、前記移動架台がトンネル内をトンネル軸方向に移動可能に設けられているため、散水装置のトンネル軸方向の長さを、散水する区間長より短くすることができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００１６】
請求項２に係る本発明として、前記散水設備は、覆工コンクリートの表面からトンネル内側に離隔した位置に、トンネル周方向に沿って配置された前記給水管と、前記給水管に沿って所定の間隔で複数配置されるとともに、覆工コンクリートの表面及びトンネル内側に向けた散水が可能な回転式ノズルとを備えている請求項１記載のトンネル工事用散水装置が提供される。
【００１７】
上記請求項２記載の発明では、前記散水設備が、トンネル周方向に沿って配置された給水管と、前記給水管に沿って所定の間隔で複数配置されるとともに、覆工コンクリートの表面及びトンネル内側に向けた散水が可能な回転式ノズルとを備えているため、前記回転式ノズルからの散水によって、覆工コンクリートの表面及びトンネル内側の両方向に向けて連続的な散水ができるようになる。
【００１８】
請求項３に係る本発明として、前記移動架台は、トンネル軸方向に沿って配設された２条のレール上を自動で往復移動する請求項１、２いずれかに記載のトンネル工事用散水装置が提供される。
【００１９】
上記請求項３記載の発明では、前記移動架台が、トンネル軸方向に沿って配設された２条のレール上を自動で往復移動するため、覆工コンクリートの湿潤養生を中長期に亘って簡単に実施することができ、覆工コンクリートの品質向上に資することができるとともに、広範囲に亘る坑内の粉塵除去を確実に行うことができるようになる。
【００２０】
請求項４に係る本発明として、前記移動架台は、トンネル中心部にトンネル施工機械が通行可能な空間部が設けられるとともに、トンネル周方向のトンネル肩部に対応する部分にトンネル軸方向に貫通して、トンネルの換気用風管が通過可能な切欠部が設けられている請求項１〜３いずれかに記載のトンネル工事用散水装置が提供される。
【００２１】
上記請求項４記載の発明では、前記移動架台には、トンネル中心部にトンネル施工機械が通行可能な空間部が設けられているため、本装置をトンネル坑内に配置した状態で、中心の空間部を車輌等が通行でき、トンネル工事の進行に大きな影響を与えることがない。また、前記移動架台には、トンネル周方向のトンネル肩部に対応する部分にトンネル軸方向に貫通して、トンネルの換気用風管が通過可能な切欠部を設けてあるため、換気用風管に妨げられることなく、覆工コンクリートの湿潤養生及び坑内の粉塵除去ができるようになる。
【００２２】
請求項５に係る本発明として、前記散水設備は、前記移動架台の移動方向の両端部又はいずれか一方の端部に備えられ、中間部には備えられていない請求項１〜４いずれかに記載のトンネル工事用散水装置が提供される。
【００２３】
上記請求項５記載の発明では、前記移動架台に対する散水設備の取付位置として、移動架台の移動方向の前端部及び／又は後端部に前記散水設備を備え、中間部には前記散水設備を設けないようにしている。これによって、前記散水設備からの散水が、前記移動架台に影響されることなく、覆工コンクリートの表面及びトンネル内側の空間に向けてそれぞれ確実に行うことができるようになる。
【００２４】
請求項６に係る本発明として、トンネル内に設置した坑内の粉塵量を計測する粉塵計の計測結果に応じて、前記散水装置の運転状態を切り替える判定手段が備えられている請求項１〜５いずれかに記載のトンネル工事用散水装置が提供される。
【００２５】
上記請求項６記載の発明では、トンネル内に設置した粉塵計の計測結果に応じて、粉塵量が所定の閾値を超えていれば散水装置を運転し、所定の閾値以下であれば所定の条件の下で運転を停止する決定をしている。
【００２６】
請求項７に係る本発明として、トンネル内に設置した坑内の粉塵の帯電状態を計測する粉塵の電荷計測装置の計測結果に応じて、前記帯電用電極の通電状態を切り替える判定手段が備えられている請求項１〜６いずれかに記載のトンネル工事用散水装置が提供される。
【００２７】
上記請求項７記載の発明では、トンネル内に設置した電荷計測装置の計測結果に応じて、粉塵の電荷とは逆の電荷に帯電させた帯電水を散水することによって粉塵の除去効率を高めている。
【００２８】
請求項８に係る本発明として、覆工コンクリートに設置した覆工コンクリートの湿度を計測する湿度計の計測結果に応じて、前記散水装置の運転状態を切り替える判定手段が備えられている請求項１〜７いずれかに記載のトンネル工事用散水装置が提供される。
【００２９】
上記請求項８記載の発明では、覆工コンクリートに設置した湿度計の計測結果に応じて、所定の条件の下で散水装置の運転又は停止の決定をしている。
【発明の効果】
【００３０】
以上詳説のとおり本発明によれば、一つの装置で、坑内の粉塵除去と覆工コンクリートの湿潤養生とが同時にでき、坑内の作業環境の改善及び覆工コンクリートの品質向上に資することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る散水装置１を使用したトンネル坑内の断面図である。
【図２】散水装置１の縦断面図である。
【図３】散水装置１の横断面図である。
【図４】散水装置１の駆動車輪を示す拡大図である。
【図５】散水装置１のリミットスイッチを示す拡大図である。
【図６】散水設備１１の斜視図である。
【図７】散水設備１１の断面図である。
【図８】散水装置１の運転制御方法を示すブロック線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００３３】
図１に示されるように、山岳トンネルの施工では、発破などによる掘進後、掘削されたトンネル内壁面に吹付けによって吹付けコンクリートを施工し、ロックボルトを打ち込んだ後、油圧ショベルなどの掘削機械によってトンネル底部のインバート掘削を行い、シート台車２を利用して前記吹付けコンクリートの内周面に沿って防水シートを張設した状態（この面が地山側壁面となる。）で、覆工セントル３（移動式の鋼製型枠）をトンネル軸方向に順次移動させながら、トンネル軸方向に１スパン毎、前記地山側壁面との間に距離を空けて周方向に沿って前記覆工セントルの型枠を設置し、地山側壁面と型枠との間の空間内に覆工用コンクリートを打設し、所定の養生期間経過後、脱枠する工程が行われている。また、ズリ搬出、コンクリート搬送などのため、ダンプカーやコンクリートミキサー車などの車輌が坑内を走行している。
【００３４】
本発明に係る散水装置１は、前記覆工セントル３の後方に配置され、脱枠後からの所定期間、覆工コンクリート４の湿潤養生と坑内の浮遊粉塵除去のため、坑内に散水を行っている。
【００３５】
前記散水装置１は、図２及び図３に示されるように、トンネル内をトンネル軸方向に移動可能な移動架台１０と、前記移動架台１０に支持されるとともに、覆工コンクリート４の表面からトンネル内側に離隔した位置で散水する散水設備１１とを備えている。
【００３６】
前記移動架台１０は、図３に示されるように、略門型の鉄骨材などからなる門型フレーム１２と、前記門型フレーム１２の外側に支持されるとともに、覆工コンクリート４の表面から所定距離離隔した位置に、トンネル周方向に沿って略アーチ形に形成された鉄骨材などからなるアーチ形フレーム１３とから構成されている。
【００３７】
前記移動架台１０は、トンネル軸方向に沿って配設された２条の走行レール１４、１４上を、車輪と駆動装置により、自動で往復移動可能とされている。
【００３８】
前記走行レール１４は、前記移動架台１０の門型フレーム１２を走行可能に支持し、トンネルの下面に長手方向に沿って２条敷設されている。前記走行レール１４は、詳細には図４に示されるように、前記門型フレーム１２に備えられた車輪１５が走行するレール本体１４ａと、溝内に前記レール本体１４ａが支持された溝型鋼からなる枕材１４ｂとから構成するのが好ましい。これにより、前記レール本体１４の両側に、前記枕材１４ｂの両側面が起立した状態で設けられるようになる。
【００３９】
前記門型フレーム１２の下端には、前記走行レール１４上を転動する少なくとも４つの車輪１５、１５…が設けられ、そのうち少なくとも１つの車輪１５がギヤードモータ１６などによって回転駆動され、前記門型フレーム１２が走行レール１４、１４上を自動で往復移動できるように構成されている。
【００４０】
このように散水装置１が走行レール１４上を移動可能に設けられているため、従来の散水装置のように、散水装置のトンネル軸方向の長さを、覆工コンクリートの打設スパンの全長に亘る長さで形成する必要がなく、覆工コンクリートを打設する１スパンより短い長さで形成することができ、散水装置のコンパクト化を図ることができるようになる。
【００４１】
前記散水装置１の移動速度は、任意に設定することができるが、１〜２０ｍ／分、特に３〜８ｍ／分程度とするのが好ましい。
【００４２】
前記散水装置１が前記走行レール１４上を自動で往復移動可能とするため、前記移動架台１０には、図５に示されるように、移動方向の前後端部にそれぞれ、移動方向に揺動可能な自由端部１７ａと、前記自由端部１７ａの揺動により前記車輪１５を逆回転させる信号を発振する切換器１７ｂとからなるリミットスイッチ１７が設けられるとともに、前記走行レール１４の所定区間の前後端部にそれぞれ、前記リミットスイッチ１７の前記自由端部１７ａが当接するリミットスイッチ当接部１８が設けられている。これにより、散水装置１が前記リミットスイッチ当接部１８、１８が設けられた所定区間内を自動で往復移動できるようになる。
【００４３】
前記リミットスイッチ当接部１８は、散水装置１を往復移動させたい任意の所定区間の前後端部にそれぞれ設けることが可能である。移動区間としては任意に設定できるが、覆工コンクリートを打設した３〜１２スパン（約３０〜１３０ｍ）程度とするのが好ましい。前記リミットスイッチ当接部１８の走行レール１４に対する固定は、図５に示されるように、レール長手方向に沿って離隔した２本のボルト１８ａ、１８ａによって枕材１４ｂの起立した側面に支持することにより行われている。
【００４４】
また、前記リミットスイッチ１７による移動架台１０の逆方向への移動がなされなかった場合の緊急手段として、前記移動架台１０の移動方向の両端部にそれぞれ、移動方向の前方側に突出する緊急停止装置１９が設けられるとともに、前記走行レール１４の前記リミットスイッチ当接部１８より外側にそれぞれ、前記緊急停止装置１９が当接する緊急停止装置当接部２０（図２参照。）を設けるのが好ましい。これによって、万一、前記リミットスイッチ１７がリミットスイッチ当接部１８を乗り越えて外側に移動したときでも、前記緊急停止装置１９が前記緊急停止装置当接部２０に当接して、移動架台１０の移動が完全に停止できるようになる。
【００４５】
更に、散水装置１の前方及び後方に物体や人を感知できる感知装置（図示せず）を設けることで、散水装置１を自動的に停止する機能を備えるようにしてもよい。
【００４６】
図２に示されるように、前記移動架台１０には、前記ギヤードモータ１６や後段で詳述する散水用の給水ポンプ３４などの動力用ケーブル２１が接続されている。この動力用ケーブル２１は、移動架台１０の移動に連動して、自動で延伸と巻き取りを行う自動リール２２に巻回するのが好ましい。これにより、動力用ケーブル２１が弛みなく配線され、動力用ケーブル２１が絡まって移動架台１０の移動が停止したり、動力用ケーブル２１が断線したりするのが防止できる。
【００４７】
前記移動架台１０の門型フレーム１２は、トンネル中心部にダンプカーやコンクリートミキサー車、ショベルカーなどのトンネル施工機械が通行可能な空間部が設けられている。
【００４８】
前記移動架台１０のアーチ形フレーム１３には、図３に示されるように、トンネル周方向のトンネル肩部に対応する部分にトンネル軸方向に貫通して、トンネルの換気用風管５が通過可能な切欠部２３が設けられるようにするのが好ましい。特に、図３に示されるように、トンネルの換気用風管５がアーチ形フレーム１３の内側に配設され、前記切欠部２３が換気用風管５を吊り下げる吊り下げボルトを通過できる幅で形成されるようにするのが望ましい。これにより、切欠部２３の幅を小さくでき、散水設備１１による散水を隙間なく行うことができるようになる。
【００４９】
前記アーチ形フレーム１３の内側には、防水を兼ねた養生用シート２４が配設されている。前記養生用シート２４は、前記アーチ形フレーム１３から突出して設けられた散水設備１１にまで達しないアーチ形フレーム１３の本体部分のほぼ全面に配設されている。前記養生用シート２４を設けることにより、移動方向の前方側に設けられた散水設備１１からの散水後直ぐに、噴霧されたミストが養生用シート２４で覆われるため、特にトンネル内側に向けて散水されたミストが拡散しにくく、粉塵との一体化が生じやすくなる。このような散水後直ぐに養生用シート２４で覆われる効果を確実に機能させるため、散水装置１の走行方向の前側及び後側のそれぞれに設けられた散水設備１１のうち、走行方向の前側に設けられた散水設備１１のみから散水を行い、後側に設けられた散水設備１１からは散水しないようにしてもよい。前記養生用シート２４は、前記アーチ形フレーム１３の切欠部２３において、不連続的に設けてもよいし、換気用風管５を迂回して連続的に設けてもよい。
【００５０】
次に、前記散水設備１１について説明する。前記散水設備１１は、覆工コンクリート４の表面からトンネル内側に離隔した位置に、トンネル周方向に沿って配置される給水管３０と、前記給水管３０に沿って所定の間隔で複数配置されるとともに、覆工コンクリート４の表面及びトンネル内側に向けて散水する散水ノズル３１とを有している。前記散水設備１１は、移動架台１０の移動方向の両端部又はいずれか一方の端部に備えられている。
【００５１】
前記給水管３０は、図２及び図３に示されるように、前記アーチ形フレーム１３の散水装置走行方向の両端部又はいずれか一方の端部に設けられ、前記アーチ形フレーム１３に沿うとともに、前記アーチ形フレーム１３より散水装置１の走行方向の外側に突出した位置に配設されている。前記給水管３０は、前記アーチ形フレーム１３の切欠部２３において、不連続的に設けてもよいし、換気用風管５を迂回して連続的に設けてもよい。
【００５２】
前記給水管３０に対して所定の位置に複数の散水ノズル３１、３１…が設けられている。前記散水ノズル３１は、図６に示されるように、前記給水管３０に接続して設けられ、ノズルの先端から前記給水管３０を通じて供給された水を霧状（ミスト状）に噴出するものである。前記散水設備１１による散水は、散水装置１の走行方向の前側及び後側のそれぞれで行われるか、いずれか一方側で行われる。
【００５３】
前記散水ノズル３１は、前記給水管３０に対して、散水装置１の走行方向の端部側であって、給水管３０の軸方向とほぼ直交する方向（トンネル軸方向）に突出して設けられるとともに、前記給水管３０に沿って所定の間隔を空けて複数配設されている。
【００５４】
前記散水ノズル３１は、給水管３０を通じて供給された水を、覆工コンクリート４の表面に向けて散水するとともに、帯電用電極３２（図７参照。）によって帯電させた帯電水をトンネルの内側に向けて散水する機能を同時に備えている。前記覆工コンクリート４の表面に向けた散水によって覆工コンクリート４の湿潤養生が可能になるとともに、トンネル内側に向けた散水によって坑内の粉塵除去が可能になる。
【００５５】
このように、本散水装置１では、一つの装置で、坑内の粉塵除去及び覆工コンクリート４の湿潤養生が同時にできる。このため、坑内の粉塵除去の効果により、坑内の作業環境の改善が図れるとともに、坑外への粉塵拡散防止による社会環境の向上が図れるようになり、覆工コンクリート４の湿潤養生の効果により、覆工コンクリート４の品質向上が図れるようになる。
【００５６】
前記散水ノズル３１の配置間隔は、給水管３０に沿って１０〜１００ｃｍ、特に３０〜７０ｃｍとするのが好ましい。散水装置１の前側及び後側にそれぞれ散水設備１１を設ける場合、前側及び後側に設けられる散水ノズル３１は、散水装置１の前側及び後側で同じ位置に配置してもよいが、半ピッチずつずらして配置することにより、覆工コンクリート４の表面及びトンネル坑内への散水が万遍なくできるようにするのが好ましい。
【００５７】
前記散水ノズル３１は、覆工コンクリート４の表面側及びトンネル内側に向けて配置された２つのノズルからそれぞれ散水する固定式のものでもよいが、図６に示されるように、覆工コンクリート４の表面及びトンネル内側に向けた散水が可能な回転式ノズルとするのが好ましい。前記回転式ノズルとすることにより、あらゆる角度から多方向に向けて連続的に散水を行うことができ、覆工コンクリート４の表面及びトンネル坑内への散水が万遍なく行われるようになる。
【００５８】
前記回転式ノズルからなる散水ノズル３１の構成について詳しく説明すると、図６に示されるように、給水管３０に接続される固定側本体部３１ａと、前記固定側本体部３１ａに対して軸回りに回転可能に取り付けられた回転側本体部３１ｂと、前記回転側本体部３１ｂの外周から外方側に延びるアーム３１ｃと、前記アーム３１ｃの先端に取り付けられた水を噴霧するノズル３１ｄとから構成されている。前記回転式ノズルの回転軸の方向は任意に設定できる。例えば、図６及び図７に示されるように、ほぼトンネル軸方向に沿った軸回りに回転するようにしてもよいし、図示しないが、トンネル軸方向とほぼ直交する方向（トンネル周方向）に沿った軸回りに回転するようにしてもよい。
【００５９】
前記回転式ノズルは、ノズル３１ｄからの噴射反力で回転側本体部３１ｂが回転できるように、アーム３１ｃを途中から回転方向と逆方向に所定角度で傾斜させるのが好ましい。前記アーム３１ｃ及びノズル３１ｄの数は、１つ以上あればよいが、回転時の安定性を考慮して対称的に２つ以上配置するのが好ましい。また、全てのノズル３１ｄが一定の方向に回転するように設けるのが好ましい。
【００６０】
前記ノズル３１ｄの１箇所当たりの噴射水量は、０．０１〜１リットル／分、特に０．１〜０．３リットル／分とするのが好ましく、噴射角度は、６０〜１２０°程度とするのが好ましい。
【００６１】
上述の通り、前記散水設備１１は、移動架台１０の移動方向の両端部又はいずれか一方の端部に備えられ、中間部には備えられないようにするのが好ましい。これによって、前記散水設備１１からの散水が、前記移動架台１０に邪魔されることなく広範囲に行われ、覆工コンクリート４の表面及びトンネル内側の空間に向けてそれぞれ確実に散水することができるようになる。
【００６２】
図７に示されるように、前記散水ノズル３１のトンネル内側には、トンネル内側に向けて散水する水を帯電させた帯電水を生成するための帯電用電極３２が配置されている。トンネル工事で発生する粉塵は、各種の条件によって正（プラス）又は負（マイナス）の電荷を帯びている。粒径１０μｍ以下の粉塵は、重力によって落下しにくく、空気中を長期に亘って浮遊する問題がある。そこで、粉塵とは逆の電荷を帯電させた直径５０〜１００μｍ程度の帯電水を噴霧することにより、帯電水と粉塵との間に静電気力が作用して、粉塵と帯電水とが一体化し、浮遊粉塵を静電気力により凝集させ、粒子径を大きくすることで、落下速度を速め、坑内に浮遊する粉塵濃度を効率良く低下させることができるようになる。
【００６３】
前記帯電用電極３２としては、前記ノズル３１ｄから噴出される水を帯電させることができれば任意の形状のものを用いることができるが、前記給水管３０とほぼ平行して配設された棒状の電極を用いるのが好ましい。前記帯電用電極３２は、散水ノズル３１のノズル３１ｄの噴出口の近傍、具体的にはトンネル内側に向けて散水する位置にあるノズル３１ｄの先端よりトンネル内側に若干離隔した位置であって、前記ノズル３１ｄの回転方向の両側にそれぞれ配置するのが好ましい。前記帯電用電極３２を正に通電することにより負の電荷を帯電させた帯電水を生成することができ、前記帯電用電極３２を負に通電することにより正の電荷を帯電させた帯電水を生成することができる。前記帯電用電極３２は、給水管３０又は移動架台１０に固定するのが好ましい。
【００６４】
前記帯電用電極３２の材質としては、銅、銅合金、ステンレスなど、一般に用いられるものを広く採用することができるが、錆びにくいステンレスを用いるのが好ましい。また、帯電用電極３２の形状としては、円形断面からなる棒状のものを用いるのが好ましく、直径が２〜２０ｍｍ、特に８〜１２ｍｍ程度のものを用いるのが好ましい。
【００６５】
前記帯電用電極３２は、前記アーチ形フレーム１３の切欠部２３において、不連続的に設けてもよいし、換気用風管５を迂回して連続的に設けてもよい。
【００６６】
図２及び図３に示されるように、前記移動架台１０には、散水用の水を貯留するタンク３３と、前記タンク３３の水を給水管３０に供給する給水ポンプ３４とが備えられ、前記タンク３３に貯留された水が前記給水ポンプ３４によって前記給水管３０を通じて圧送され、各散水ノズル３１から散水されている。前記給水ポンプ３４の吐き出し圧力は、前記散水設備１１のノズル３１ｄが噴射反力によって回転可能な程度の圧力とするのが好ましい。
【００６７】
本散水装置１には、前記ギヤードモータ１６や前記給水ポンプ３４の運転制御などを行う制御盤３５が備えられている。前記制御盤３５は、更に、後述する判定手段などを備え、散水装置１の運転制御を行っている。
【００６８】
本散水装置１の運転制御は、図８に示されるように、所定の条件の下で判定手段での判定結果に応じて運転状態が切り替わるように成されている。この運転制御は、前記制御盤３５に組み込まれた解析プログラム（判定手段）によって自動的に行われるようにするのが好ましい。
【００６９】
運転制御の手順としては、図８に示されるように、先ずはじめに、第１の判定手段４０において、トンネル内に設置した坑内の粉塵量を計測する粉塵計（図示せず）の計測結果に応じて、運転状態を切り替える制御が行われる。
【００７０】
前記第１の判定手段４０において、坑内の粉塵量の計測結果が所定の閾値を超えて本散水装置１の稼働が必要と判断された場合、第２の判定手段４１において、トンネル内に設置した坑内の粉塵の帯電状態を計測する粉塵の電荷計測装置（図示せず）の計測結果に応じて、前記帯電用電極３２の通電状態を切り替える。例えば、前記電荷計測装置により坑内の粉塵が正電荷を帯びていることが計測された場合、この粉塵とは逆の負電荷を帯電させた帯電水を生成するため、帯電用電極３２を正側に通電する。これとは逆に粉塵が負電荷を帯びている場合は、帯電用電極３２を負側に通電する。
【００７１】
一方、前記第１の判定手段４０において、坑内の粉塵量が所定の閾値以下であって散水装置１の稼働が不要と判断された場合でも、第３の判定手段４２において、トンネル内に設置した覆工コンクリート４の湿度を計測する湿度計（図示せず）の計測結果に応じて、散水装置１を稼働させる場合がある。具体的には、前記第３の判定手段４２において覆工コンクリート４の湿度が所定の閾値を超えた場合、覆工コンクリートの湿潤養生のため本散水装置１を稼働する。一方、覆工コンクリート４の湿度が所定の閾値以下の場合には、本散水装置１の運転を停止する。
【符号の説明】
【００７２】
１…散水装置、２…シート台車、３…覆工セントル、４…覆工コンクリート、１０…移動架台、１１…散水設備、１２…門型フレーム、１３…アーチ形フレーム、１４…走行レール、１５…車輪、１６…ギヤードモータ、１７…リミットスイッチ、１８…リミットスイッチ当接部、１９…緊急停止装置、２０…緊急停止装置当接部、２１…動力用ケーブル、２２…自動リール、２３…切欠部、２４…養生用シート、３０…給水管、３１…散水ノズル、３２…帯電用電極、３３…タンク、３４…給水ポンプ、３５…制御盤、４０…第１の判定手段、４１…第２の判定手段、４２…第３の判定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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