(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート供給管の下端に設けた吐出口の下方に、コンクリートの吐出と吐出停止を行う上下方向へ移動する弁体を設け、コンクリート供給管の上方側面に該弁体を作動する動力源を取り付け、該動力源と弁体とを伝達部材で連結し、吐出口と弁体との間からコンクリートが全周方向に均等に放出可能な弁体に形成して成る水中コンクリート打設装置において、該弁体は、半球部又は円錐台形部からなる部材と該半球部又は円錐台形部の基端部から突出したフランジとから成り、該フランジを中心として反転させた対称となる位置にも半球部又は円錐台形部を形成し、該フランジにより相互を接合し、そのいずれかの半球部又は円錐台形部を該吐出口側に配置して成ることを特徴とする水中コンクリート打設装置。
【請求項２】
コンクリート供給管の下端に設けた吐出口の下方に、コンクリートの吐出と吐出停止を行う上下方向へ移動する弁体を設け、コンクリート供給管の上方側面に該弁体を作動する動力源を取り付け、該動力源と弁体とを伝達部材で連結し、吐出口と弁体との間からコンクリートが全周方向に均等に放出可能な弁体に形成して成る水中コンクリート打設装置において、該弁体は、中実な球体と該中実球体の中心部から突出したフランジとから成り、該フランジを中心として中実な半球体を対称となる位置に形成し、そのいずれかの中実半球体を該吐出口側に配置して成ることを特徴とする水中コンクリート打設装置。
【請求項３】
コンクリート供給管を垂下させた上部供給管、中間供給管、曲り供給管、水平供給管、曲り供給管及び鉛直な下部供給管を順次接続することにより打設予定場所がブーム先端の垂下位置にない施工位置でのコンクリート打設を可能としたことを特徴とする請求項１又は２記載の水中コンクリート打設装置。
【請求項４】
中間供給管の側面に一対のシリンダを設け、該シリンダと弁体とをワイヤよりなる伝達部材により連結することにより弁体を開閉させて成ることを特徴とする請求項３記載の水中コンクリート打設装置。
【請求項５】
中間供給管の側面に一対のシリンダを設け、該シリンダと弁体との連結を、曲り供給管となる位置ではワイヤを、その他の直線状供給管となる位置では鋼棒とした連続した伝達部材により連結して成ることを特徴とする請求項３記載の水中コンクリート打設装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する分野】
本発明は、水中コンクリートを打設する際に使用するコンクリートの供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
海洋土木工事において、海洋コンクリート構造物を建設する場合には可能な限り陸上で製作したものを設置しているが、水上からコンクリートの供給配管を水中の打設位置まで垂下させて水中コンクリートを打設することも多く行われている。
【０００３】
しかしながら、水中コンクリートを打設する場合には、周囲の水によってコンクリートが洗われて分離を起こし、セメント分が流出した欠陥を有するコンクリートができてしまい、強度や密度の均一性など品質の信頼性が著しく低下する。
【０００４】
このために、分離を起こしたコンクリートは強度部材として使用できず、水中において多くの無駄なコンクリートが発生し、不経済であると共に、水中の汚染原因となるなど環境面でも問題があった。
【０００５】
この様な問題を解消するために、これまで、トレミー工法、コンクリートポンプ工法が開発されてきた。その一例として、図８に示すような、コンクリート供給管１０１の先端に開閉自在な片開き扇形ゲート１０２を設け、ゲートの開閉によって水中でのコンクリート打設が行われている。
【０００６】
しかし、片開き扇形ゲート１０２では、ゲート１０２におけるコンクリートの吐出方向が一方向にのみ限定されるため、コンクリート打設の拡がりに偏りが生じて均等なコンクリートの打設が困難である。
【０００７】
また、一方向にのみ流れが発生するためゲート１０２の下側に水流や渦が生じるキャビテーション現象が起き、コンクリート内に泡が多数発生してコンクリート密度の斑の原因となる。
【０００８】
さらに、コンクリートポンプ工法においては、特に吐出時に供給管１０１の筒先に大きな吐出反力が作用し、供給管１０１をコンクリート吐出方向とは反対側に移動させる力が働いてしまう。
【０００９】
ところで、水中コンクリートを打設する場合は、図５に示すように、最初に水底から２０〜３０ｃｍ上方でコンクリートの吐出を開始し、吐出が進むにつれコンクリートの塊が大きく成長し、それにあわせて吐出口を常にコンクリートに埋没させた状態を保持してコンクリートが水中で分離するのを防ぎながら供給管を上へ徐々に引き上げて打設を行う。
【００１０】
このとき、鉄筋を有する鉄筋コンクリート構造物を水中で施工する場合、図５ｂに示すように、コンクリートの打設が行われる箇所に鉄筋が立体格子状に組まれた鉄筋籠が設置されており、その中に供給管を入れて打設を行う必要がある。
【００１１】
ところが、従来から使用されている片開き扇形ゲート１０２では、コンクリート供給管１０１の先端部に取り付けたゲート１０２を開閉するシリンダー１０３が、コンクリート供給管１０１の側面に、支持部材を介して取り付けられているため、立体格子状に組んで設置された鉄筋籠の升目に通すことが難しく、設置された鉄筋籠の中にコンクリート供給管１０１を入れることが困難であった。
【００１２】
しかも、水中で鉄筋コンクリート構造物を施工する場合、コンクリートの重量のみが強度上の大きな要素となる無筋コンクリート構造物と異なり、コンクリートの強度や密度などの品質やその均一性が特に重要となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、水中でコンクリート打設を行うコンクリート供給装置が、適正な位置へ偏りなく正確にコンクリート打設が行える装置として提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、水中コンクリート打設用の供給装置における供給管の下端に設けた吐出口に、コンクリートの吐出と吐出停止を行う開閉弁を取り付けたもので、その具体的手段は以下に示すとおりである。
【００１５】
具体的手段の１は、コンクリート供給管の下端に設けた吐出口の下方に、コンクリートの吐出と吐出停止を行う上下方向へ移動する弁体を設け、コンクリート供給管の上方側面に該弁体を作動する動力源を取り付け、該動力源と弁体とを伝達部材で連結し、吐出口と弁体との間からコンクリートが全周方向に均等に放出可能な弁体に形成して成る水中コンクリート打設装置において、該弁体は、半球部又は円錐台形部からなる部材と該半球部又は円錐台形部の基端部から突出したフランジとから成り、該フランジを中心として反転させた対称となる位置にも半球部又は円錐台形部を形成し、該フランジにより相互を接合し、そのいずれかの半球部又は円錐台形部を該吐出口側に配置して成ることを特徴とする水中コンクリート打設装置である。
【００１６】
具体的手段の２は、コンクリート供給管を垂下させた上部供給管、中間供給管、曲り供給管、水平供給管、曲り供給管及び鉛直な下部供給管を順次接続することにより打設予定場所がブーム先端の垂下位置にない施工位置でのコンクリート打設を可能としたことを特徴とする水中コンクリート打設装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
【００１８】
【実施例】
図１は本発明の実施例の概略図である。
コンクリートプラント船Ｓ上で製造されたコンクリートは、コンクリートポンプＰによってブームＢで支えられたコンクリート輸送管Ｄへ送り込まれる。ブームＢは水中にある打設位置の上空まで延長されており、ブームＢの先端部から水中へ吊り下げるように、コンクリート輸送管Ｄに接続されたコンクリート供給管１１，１を水中の打設位置へ入水させている。
【００１９】
例えば、水深２０ｍの水底へ打設する場合には、水中部２０ｍと水上部５ｍの全長２５ｍから成るコンクリート供給管１１，１を、水底に設置され立体格子状に組み立てられた鉄筋籠Ｒの打設位置へ設置する。
コンクリート供給管１１，１は、一本５ｍの長さのものを、コンクリート供給管両端部に形成されたフランジ１２，１２相互の連結によって、工事に必要な全長長さに組み合わせて構成される。
【００２０】
図面に示す実施例は、鉄筋コンクリート構造物を施工する例で、所定の間隔で上下左右に立体的に組まれた立体格子状の鉄筋籠Ｒが予め水底Ｇに設置されており、その周囲に型枠Ｆが設けられている。
【００２１】
図２，３は、一実施例におけるコンクリート供給管、弁体、動力源および伝達部材の関係を示す一部破断立面図で、図２は、弁体２を開いた状態、図３は弁体２を閉じた状態を示している。
【００２２】
各図において、コンクリートの打設位置へ配置されるコンクリート供給管１の吐出口６の下方には、コンクリートの吐出を制御する弁体２が備えられており、コンクリート供給管１の上方で、水没しない位置に、弁体２を開閉するための動力源であるシリンダ４が取り付けられている。
【００２３】
弁体２とシリンダ４とは、シリンダ４の作用力を伝える鋼棒３からなる伝達部材で連結されており、この鋼棒３も、所定の長さのものを適宜の連結手段により接続することで形成することができる。
【００２４】
鋼棒３は、コンクリート供給管１を連結するフランジ１２に設けた穴１３に挿通して支持される構造となっているが、必要に応じて、コンクリート供給管１のフランジ１２の外に、コンクリート供給管１に設けた鋼棒保持部材１４により鋼棒３を支持させる構造にしてもよい。
【００２５】
また、剛性の高い鋼棒３を使用する場合には、上記したようなフランジ１２に設けた穴１３に代えて、コンクリート供給管１の中心から外周方向に向けて開放するＵ字状の切り欠き部を設けたものでもよく、それにより組立及び解体作業が容易となる。
【００２６】
図２及び図３に示す実施例の弁体２は、上下の表面７は球面を形成し、吐出口６の内周縁と弁体２の表面７が圧着して密閉する構造となっていて、鋼棒３を介して伝えられるシリンダ４の作用力により、弁体２を上下動させることによって、吐出口の開閉が行われる。
【００２７】
水上からコンクリート供給管１を水中に垂下させる場合、図３に示すように、シリンダ４の作動により、コンクリート供給管１の吐出口６を弁体２で閉じた状態にし、次いでコンクリート供給管１内にコンクリートを充填して、打設位置へ設置する。
【００２８】
図４は、水底Ｇに設置された立体格子状の鉄筋籠Ｒの中にコンクリート供給管１を挿入した状態を示す水平断面図であり、
図５は、水中に配置されたコンクリート供給管１の吐出口から、コンクリートが打設される状態を示す立面図である。
【００２９】
図５ｂに示すように、鉄筋コンクリート構造物を構築する位置に立体格子状の鉄筋籠Ｒが設置されており、その格子状に組まれた鉄筋籠Ｒの升目の中に、吐出口６を弁体２で閉じた状態にしたコンクリート供給管１を挿入し、吐出部５が、水底Ｇから２０〜３０ｃｍの位置にして配置する。
【００３０】
次いで、シリンダ４を作動させて伝達部材である鋼材３を伸ばすことにより、吐出口６の弁体２を開き、同時に圧送ポンプＰを作動させることによりコンクリートの打設が開始される。
【００３１】
例えば、図４に示すように、鉄筋籠Ｒの升目が５００ｍｍ角である場合は、コンクリート供給管１に設けたフランジ１２の最大直径を２５０ｍｍとすることにより、コンクリート供給管１を、鉄筋籠Ｒの升目の中に挿通することができる。
【００３２】
図５ａに示すコンクリート供給管１から打設されたコンクリート状態から、図５ｂに示すように、打設が進むにつれてコンクリートの塊が大きく成長し、それに合わせてコンクリート供給管１の吐出部５を常にコンクリートに埋没させた状態に保持して、コンクリートが水中で分離するのを防ぎながらコンクリート供給管１を上へ徐々に引き上げて打設が続けられる。
【００３３】
本発明の供給装置の作動について、図２及び図３を用いて以下説明する。
図３は、コンクリート供給管１の吐出口６に設けた弁体２が閉じられている状態を示している。シリンダ４を作動させて、伝達部材である鋼棒３を介して弁体２を上方に引き上げることにより、コンクリート供給管１の吐出口６と、表面が球面形状の弁体２の圧着面（上面）７とが圧着してコンクリートの吐出が停止されている。
【００３４】
一方、図２は、コンクリート供給管１の吐出口６に設けた弁体２が開いている状態を示している。シリンダ４が作動させて、伝達部材である鋼棒３を介して弁体２を下方に押し下げることにより、コンクリート供給管１の吐出口６と、弁体２の圧着面７が離れてコンクリートが吐出される。
【００３５】
このように、弁体２を、コンクリート供給管１の吐出口６に対して上下方向に移動させることにより、吐出口６の開閉を行なう構造となっており、吐出口６と弁体２とで構成される吐出部５は、３６０度全周において、等高の隙間を形成する全周放出構造と成っている。したがって、この吐出部５から吐出されるコンクリートは、コンクリート供給管１の周囲に均等に吐出されることになる。
【００３６】
上記実施例では弁体２の圧着面７が球面形状に成っており、コンクリート供給管の吐出口６から吐出されるコンクリートは、弁体２の球面に沿って全周へ極めてスムーズに吐出される。
【００３７】
また、弁体２の圧着面７が球面であるために、圧着面７のズレ、すなわち、一対の伝達部材である鋼棒３の上下移動距離が若干相違し、弁体２が多少傾いて吐出口６に当接しても隙間が生じることも無く、シール性の優れた弁体２となっている。
【００３８】
図６に、弁体２の他の実施例を示す。
（ａ）は、それぞれフランジ２２、円筒部２３、半球部２４から成る一対の部材を、そのフランジ２２で接合した弁体である。
（ｂ）は、それぞれフランジ２２と円錐台形部２５とからなる一対の部材を、そのフランジ２２で接合した弁体である。
（ｃ）は、フランジ２２と中実の円錐体２６とからなる部材と、偏平な円板状部材２７とを接合した弁体である。
（ｄ）は、中実な球体２８に、フランジ２１を設けた弁体である。
【００３９】
何れも、図２，３に示されている弁体と同様に、コンクリート供給管１の吐出口６からコンクリートが吐出され、吐出部を中心に吐出の方向に偏り無く均等に広がるように打設を行うことができる。
【００４０】
特に、図６ａ、図６ｄに示す弁体は、図２，３に示す弁体と同様に、弁体が多少傾いても優れたシール性を発揮することができる。
また、図６ａ、図６ｂ、図６ｄに示す弁体は、圧着面７が摩耗した場合、弁体２を反転させて取り付け直すことにより、使用していない反対側の面を圧着面７として使用できるので、１つの弁体２を再利用できる上、交換作業も比較的短時間で行うことできるので、施工の効率が向上するものである。
【００４１】
図２、図３、及び図６ａ、ｂに示すコンクリート供給管１の先端部にフランジ１２が設けられているので、物が当たった際の吐出口の変形を防止することができ、更に、このフランジ１２は、シリンダ４の作動を伝える伝達部材である鋼棒の案内や保持機能も備えている。
【００４２】
図６ｃに示すコンクリート供給管は、吐出口外周を肉厚部１５として形成すると共に、その上方に、鋼棒３の案内と保持するための環状リング１６が一体に設けられている。
【００４３】
また、図６ｄに示すコンクリート供給管は、吐出口外周を肉厚部１５として形成すると共に、その上方に、鋼棒３の案内と保持するための支持片１７を一体に設けたものである。
【００４４】
コンクリート打設中に徐々に盛り上がっていくコンクリートの表面にこれらの環状リング１６や支持片１７を位置させれば、吐出口が常に一定長さコンクリート中に存在することになり、打設状況を容易に把握できるものである。
【００４５】
本発明では、シリンダ４の作用力を伝える鋼棒３を備えることにより、コンクリート供給管１の吐出部５から離れた位置にシリンダ４を設置して水中の弁体２を作動させることができ、弁体２の開閉量を制御してコンクリートの吐出量を任意に調整することができる。
【００４６】
この様な構造とすることにより、シリンダ４を水没させずに水面上に設置することが可能であり、シリンダ４の動作を制御するリードスイッチ等の電気機器を容易に取り付けることができるが、シリンダ４を水中に設けてもよい。
その場合、水底Ｇに設置した鉄筋組体Ｒの高さより上方にシリンダ４を備えていれば、鉄筋籠Ｒの升目を通してコンクリート供給管１の吐出部を水底Ｇに配置することができ、コンクリートの打設に支障は生じない。
【００４７】
上記した実施例では、伝達部材に鋼棒３を使用してシリンダ４からの圧縮力と引張力を弁体に伝達するようにしているが、伝達部材としてワイヤなどの引張力のみを伝える部材を用いることもできる。
その場合、シリンダ４の引張力をワイヤで伝えて弁体２を閉じ、或いは、シリンダ４の引張力を緩めて弁体２の自重、及び、コンクリートの吐出圧力で弁体２を開くことができる。
【００４８】
次に、本発明の他の実施例を、図７に基づいて説明する。
この実施例は、打設予定場所の上方に何らかの障害物があり、図示しないブームの先端から鉛直に垂下させた供給装置では、打設できない場合に使用するものである。
【００４９】
ブームから垂下させた上部供給管９１に、スイベルジョイント８を介して中間のコンクリート供給管９２が、各コンクリート供給管９１，９２の軸を中心に回動可能に接続されている。
【００５０】
そして中間供給管９２の下端に、曲り供給管９３を介して水平ないしコンクリートの流下方向に若干傾斜した水平供給管９４が接続され、更にその端部には、曲り供給管９５を介して、下端部に吐出部５を備えた鉛直な下部供給管９６が接続されている。
なお、各供給管はそれぞれ所望の長さとするため、複数の単位供給管を接続したものが使用できる。
【００５１】
中間供給管９２にはその側面に一対のシリンダ４が設けられ、シリンダ４の作動により、弁体２を開閉させる伝達部材であるワイヤ３１が取付けられている。そして、各曲り供給管９３，９５の両側面には、その曲りに沿うように案内パイプ９７，９７が添設されており、ワイヤ３１はその案内パイプ９７内に挿通されている。
なお、伝達部材として、曲り供給管９３，９５に対応する部分以外には鋼棒を使用することも可能である。
【００５２】
以上、好適な実施例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
動力源であるシリンダは、エアシリンダや油圧シリンダなど一般に知られているものを使用されるが、動力源はシリンダに限定されるものではなく、鋼棒やワイヤなどの伝達部材を、弁体の開閉に必要な距離だけ移動可能なものであればよい。
【００５３】
図示の例では、鋼棒３の端部に、弁体２が、一対のナットにより移動不能に固定されているが、上側のナットを省略し、弁体を鋼棒に対して上方への動きを許容するように設けてもよい。
【００５４】
実施例では、シリンダの作動力を伝達する伝達部材を２本（一対）の鋼棒やワイヤで形成したが、３本又は４本から成る伝達部材を、コンクリート供給管の周囲に等間隔に配置してもよい。
【００５５】
このような構造とすることにより、コンクリートの打設を停止する際に、万一１つのシリンダ或いは伝達部材が作動しなくても、他の２本或いは３本の伝達部材の作動により弁体を上昇させ、吐出口を閉鎖することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、水中へコンクリートを打設するに際して、コンクリートの吐出方向が吐出部を中心に偏りなく均等に広がるように打設することができるので、打設されたコンクリートの密度に斑のない高品質の水中コンクリート構築物を施工することできる。
【００５７】
また、立体格子状に組まれた鉄筋組体の升目を通し、コンクリート供給管を所望の位置に配置してコンクリートの打設を行うことができるので、強度や密度の安定した、品質が均等のコンクリートの施工が可能となる。
【００５８】
更に、本発明は、シリンダの引張力により弁体をコンクリト供給管の吐出口に圧着させて閉じる構造であるから、シール性が向上し、コンクリートの漏れや水の侵入を防ぐことができる。
【００５９】
また、コンクリート供給管の吐出口に圧着される弁体の接触面が摩耗した場合には、弁体を反転させて取り付け直すことにより、使用していない反対側の面を圧着面として使用できるので、１つの弁体２を再利用できる上、交換作業も比較的短時間で行うことできるので、施工の効率が向上するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の概略図である。
【図２】本発明のコンクリト供給管の吐出部を開放した状態を示す一部破断立面図である。
【図３】同上の吐出部を閉鎖した状態を示す一部破断立面図である。
【図４】本発明のコンクリート供給管と鉄筋組体との関係を示す水平断面図である。
【図５】本発明の水中コンクリートの打設状況を示す立面図である。
【図６】本発明の他の実施例を示す弁体と供給管の一部破断立面図である。
【図７】本発明の他の実施例を示す概略図である。
【図８】従来例の吐出部を示す立面図である。
【符号の説明】
Ｓ    コンクリートプラント船
Ｐ    圧送ポンプ
Ｂ    ブーム
Ｄ    コンクリート輸送管
Ｇ    水底
Ｒ    鉄筋籠
Ｆ    型枠
１    供給管
１１  供給管
２    弁体
３    鋼棒（伝達部材）
３１  ワイヤ（伝達部材）
４    シリンダ（動力源）
５    吐出部
６    吐出口
７    圧着面
８    スイベルジョイント
９１〜９６  供給管
９７  案内パイプ
【図１】
0004015876.tif 000002
【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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