JPH0694798B2 - トンネル壁等の防水膜吹付装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鉄道、道路、用水路、共同溝等におけるトン
ネル壁、土留め壁、側壁、上下床、又はビル等の建築構
造物の壁面に、防水膜を形成せしめるトンネル壁等の防
水膜吹付装置に関するものである。

〔従来の技術〕

NATMによるトンネル築造工事においては、１次覆工コン
クリートと２次覆工コンクリートの間に防水・絶縁（ア
イソレーション）処理を施すことが必要不可欠であり、
この処理にはゴムアスファルト乳剤を被覆剤とする吹付
工法や既製品の防水シートを貼り付ける防水シート工法
がある。

ゴムアスファルト乳剤の吹付工法は、ゴムアスファルト
乳剤と分解剤をノズルより吹き出し、トンネル壁面にゴ
ムアスファルトの凝集被膜を形成させるものであり、吹
付け作業は通常、人力によって行われている。ゴムアス
ファルト乳剤の吹付工法では、アスファルト粒子が多く
飛散し、また、被膜面から乳剤の分解凝集による液垂れ
が発生するために作業環境が非常に悪く、品質管理も容
易でない。したがって、トンネル壁面の防水・絶縁処理
には通常の場合、防水シート工法が採用されている。防
水シート工法は、防水シートを壁面に貼り付けるために
１次覆工コンクリート壁面の形状に対応したフレームを
もつ鋼製架台が使用され、鋼製架台を昇降するゴンドラ
に作業員が乗り込み、シートの巻き出し、壁面への固
定、端面の接合などの作業を全て手作業で行う。よっ
て、防水シートの貼り付け作業においては危険苦渋作業
を作業員に強いることになり、作業時間も長く作用コス
トも高い。また、トンネル壁面の凹凸によって防水シー
トが破損する場合も少なくない。

一方、従来の被覆剤による吹付工法や防水シート工法に
よる施工上の問題点を改善するために、重合成モノマー
水溶液を主体とする吹付剤を１次覆工コンクリート壁面
へ吹付けてゴム状に瞬時硬化させ、防水シートと同様の
防水・絶縁機能をもつゴム状の吹付膜面をコンクリート
壁面上に形成させる防水用吹付膜形成法が提案されてい
る。この防水用吹付膜形成法をトンネル壁面の防水・絶
縁処理に用いると、従来の被覆剤に見られる被覆剤の飛
散や吹付被膜面からの液垂れが防止されるとともに、防
止シートと同等以上の品質を有する防水膜面を形成する
ことができる。

前記の提案を実用化するためには、構造物の大規模壁面
上に均一な品質の吹付膜面を形成せしめる吹付装置が不
可欠となる。吹付装置には、吹付剤を連続的にノズルよ
り壁面に吹付ける吹付台車と、吹付台車を壁面に沿い一
定の速度で移動させる走行装置を必要とする。前記の提
案を実現する吹付装置は現在未開発であり従来技術の中
には見当たらない。従来技術を応用した吹付台車の走行
装置には、ラック＆ピニオン方式とワイヤーロープ方式
が考えられる。前者は、吹付けを行う壁面に対応した形
状をもつガイドレールにラックを配置し、ノズルを装備
した吹付台車にピニオン軸を設けて、ピニオン軸を回転
駆動させることにより吹付台車がガイドレール上を走行
する方式である。後者は、ワイヤーロープをエンドレス
でガイドレールに張り巡らせ、ワイヤーロープで吹付台
車を牽引することにより吹付台車がガイドレール上を走
行する方式である。その他、前記の二方式とは異なる方
式として溶接ロボット等に使用される多関節マニピュレ
ータの先端にノズルを取り付け、関節部の回転制御によ
って壁面とノズルの間隔を制御しノズルを三次元的に移
動させる方式がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記の従来技術である防水シート工法あるいは従来技術
を応用した吹付装置では次のような問題点がある。

トンネル壁面（１次覆工コンクリート壁面）の大部分が
凹凸のある傾斜壁面であるため、防水シートを貼り付け
る作業の自動化が難しく、作業員に危険苦渋作業を強い
ている。また、手作業のため防水シートの施工精度は作
業員の熟練度に左右され、品質にばらつきが生じやす
く、さらに施工能率が著しく低い。

一方、トンネル壁面に吹付膜面を形成させる方法では吹
付装置を用いることにより完全な自動化施工が可能にな
り、危険苦渋作業を解消し、省力化、高能率化を達成す
ることが推考できる。しかし、従来の吹付装置において
はラック＆ピニオン方式による吹付台車の走行方式が一
般的である。しかしこの方式を用いると、トンネル壁面
に対応した曲線形状の大きなラックを製作することが難
しく、製作コストも大変高くなる。また、他の壁面の吹
付けに転用する場合、壁面形状に適合するように既存の
ラックを流用して組み換えることが困難である。

また、ワイヤーロープによる牽引方式では、ワイヤーロ
ープをエンドレスに張り巡らす構造が複雑となり、さら
にはワイヤーラインのたるみを防止するためのテンショ
ン装置を必要とする。吹付台車の登坂勾配が変化する場
合、牽引力の変動でワイヤーロープの張力が一定せず、
このためにワイヤー駆動部でスリップする場合もあり吹
付台車の走行さ安定しない。また、ワイヤーラインのゆ
るみや緩衝性、あるいはワイヤーロープ自体の伸縮によ
り吹付台車の瞬時停止が難しく、位置決め精度も悪い。
さらに、ワイヤーロープが常にガイドレール上を摺動移
動するため、ワイヤーロープの傷みが激しい。

多関節マニピュレータを用いた吹付装置では、ノズルの
移動範囲が狭く、大規模壁面の吹付けには不適であり、
製作コストが高い。また、ノズルと壁面の間隔を制御し
てノズルを三次元的に移動させるためには、複雑な動作
制御プログラムが必要となる。

本発明は、上述の従来技術の問題点を解消し、防水シー
トと同等以上の防水・絶縁機能を有する吹付膜面をトン
ネル壁面に均質に形成するとともに、安全性、省力化、
施工性、耐久性、汎用性に優れた自動吹付装置を安価に
実現せしめることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するためになしたもので、ト
ンネル壁面のようなアーチ型又は水平・垂直のフラット
な壁面に吹付剤を吹付けて均質な吹付膜面を形成せしめ
るために、壁面の長手方向に布設したレール上を走行可
能とした移動台車と、該移動台車上に設置し、壁面形状
に沿う形状のガイドレールを有するフレームと、ガイド
レールに案内されて走行する吹付台車とからなるトンネ
ル壁等の防水膜吹付装置において、前記ガイドレールに
は、両端をガイドレールの端部に固定したチェーンをガ
イドレールに沿って装備し、前記吹付台車には、前記チ
ェーンに噛み合う駆動スプロケットと、該駆動スプロケ
ットを駆動する電動機と、先端にノズルを有するアーム
と、該アームを前記ガイドレールに対して直角方向に揺
動角度を可変に揺動運動させる揺動機構と、該揺動機構
を駆動する電動機を装備するとともに、前記移動台車に
は、前記ノズルに吹付剤を送液するホースを前記ガイド
レールに沿って繰り出すホースリールと、前記電動機に
電力を供給する動力ケーブルを前記ガイドレールに沿っ
て繰り出すケーブルリールを装備したことを要旨とす
る。

〔作用〕

本発明は前記の構成を有するので、吹付台車が壁面に沿
うガイドレールに支持され、安定して走行し、凹凸の著
しいトンネル壁面に対してノズルを移動しながら吹付剤
を連続的に吹付けることができ、トンネル壁面に均一で
継目のない吹付膜面を形成することができるとともに、
吹付剤の飛散を低減することができる。

また、吹付台車の走行速度及び先端にノズルを有するア
ームの揺動速度を独立して調節することにより、吹付膜
面の膜厚を自在にコントロールすることができ、加え
て、アームの揺動角度を変化させることにより、吹付幅
を調節することができる。さらには、吹付台車をガイド
レール上の任意の位置で停止すれば、局所的に吹付膜面
を厚く吹付けることが可能であり、トンネル壁面の状態
に対応した品質の高い防水・絶縁機能を持つ吹付膜面を
形成することができる。

また、吹付台車を走行させる駆動力の伝達材として汎用
のチェーンを用いたことにより、製作コストが低廉で、
部品の供給が容易、かつ保守が簡単となり、また、チェ
ーンをガイドレールの端部に固定して伸張した単純な構
造を採用したことにより、チェーン自体の動きは非常に
少なく、チェーンの長寿命化が図られ、さらに、他の壁
面形状に転用するときは、ガイドレールの形状を変更す
ることにより簡単に対応できるので、汎用性のある吹付
装置を安価に提供できる。

さらに、移動台車にノズルに吹付剤を送液するホースを
ガイドレールに沿って繰り出すホースリールと、電動機
に電力を供給する動力ケーブルをガイドレールに沿って
繰り出すケーブルリールを装備したことにより、移動台
車に吹付剤及び電力を安定して供給することができると
ともに、移動台車を含め装置全体をコンパクトにし、フ
レーム内に広い作業空間を形成することができる。

〔実施例〕

以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

本発明の吹付装置におけるガイドレール１はＨ型あるい
はＩ型等の所要の断面を有し、トンネル壁面21の曲率に
対応した曲線形状に製作され、フレーム５と一体化して
高い剛性を持つように構成されるとともに、このガイド
レール１及びフレーム５は、トンネル壁面21の長手方向
に布設したレール上を走行可能とした移動台車４に架装
され、吹付装置全体がトンネルの掘進方向に走行移動す
るようになす。前記ガイドレール１の上面にはこのガイ
ドレール１の形状に沿ってチェーン２を張設し、このチ
ェーン２の両端をガイドレール１の両端部に張力調整用
のスプリング３を介して固定する。このようにガイドレ
ール１に沿って張設されたチェーン２と吹付台車６に設
けた駆動スプロケット７とを互いに噛み合うようにな
す。吹付台車６の下面に脚部を突設し、この脚部に複数
のガイドローラ20を設け、このガイドローラ20でガイド
レール１の案内面を保持させて、ガイドレール１に案内
されて走行可能に懸架され、電動機13にて駆動スプロケ
ット７を回転することによりガイドレール１上を滑らか
に走行させる。したがって、チェーン２がガイドレール
１に張られたままで移動することはない。この吹付台車
６の駆動スプロケット７とチェーン２との噛み合い状態
を第３図に示す。この駆動スプロケット７は電動機13に
よって正逆選択的に回転し、吹付台車６はガイドレール
１に沿って自由に往復走行することができる。

さらに、この吹付台車６は電動機13のブレーキ操作によ
り任意のガイドレール１上の位置で確実に停止できるよ
うになす。吹付台車６の走行方向の切替時又は登坂勾配
の変化時に対しては、チェーン２に作用する張力の変化
をスプリング３で緩和して、吹付台車６が常に安定した
状態で走行できるようにしている。なお、駆動スプロケ
ット７とチェーン２の噛み合わせ機構は第４図に示すよ
うなものでもよく、図示のものに限定されることはな
い。

吹付台車６のノズル９により壁面21に吹付剤を送液する
ホース16と、吹付台車６を駆動するための動力ケーブル
17は、吹付台車６の走行に伴い、ガイドレール１の移動
台車４の片側に設置したホースリール10又はケーブルリ
ール11から繰り出され、かつガイドレール１に所要間隔
で多数配列されたガイドローラ12にて案内されるように
なす。したがって、ホース16と動力ケーブル17はホース
リール10又はケーブルリール11より吹付台車６の走行に
支障を与えないようにしてガイドレール１に沿って繰り
出され、あるいは巻き取られる。

前記吹付台車６に設けたノズル９を有するアーム８の揺
動機構は、第５図に示すように、吹付剤を噴射するノズ
ル９をアーム８の先端に取り付け、アーム８をリンク機
構とクランク14の回転により揺動させて、吹付剤を壁面
に対して連続的に吹き出す。そして、アーム８の揺動方
向は吹付台車６の走行方向、すなわちガイドレール１に
対して直角方向に設定する。この結果、吹付台車６の走
行とノズル９と有するアーム８の揺動を同時に行うこと
により、吹付台車６の走行する軸に対して一定の幅を持
った吹付膜面22が形成できる。ノズル９を有するアーム
８を揺動させる電動機15と吹付台車６の走行用の電動機
13とは互いに独立しており、各々の電動機の回転数をイ
ンバータ制御で無段変速させることで、吹付台車６の走
行速度とアーム８の揺動回転速度を個別に調節できる。
また、ノズル９の揺動角度18はアーム８のレバー取り付
け長さ19を変えることで調節でき、吹付幅を任意に調節
できる。

上述の機構をもつ吹付台車６により、ノズル９を有する
アーム８は一定の幅を揺動運動しながら壁面21に沿って
連続的に移動し、かつ走行速度、揺動回転速度、揺動角
度を調節することにより、常に最適な吹付状態を維持し
ながら高品質の吹付膜面22を能率よく吹付けることがで
きる。さらには、一定幅の吹付膜の施工が完了した後、
移動台車４を駆動させて吹付装置全体を所定のスパンで
移動させ、トンネル掘進方向に吹付作業を繰り返し、ト
ンネル壁面全体に大規模な吹付膜面を均質に形成するこ
とができる。

第６図に天井面を吹付ける場合の吹付装置、第７図に側
壁面を吹付ける場合の吹付装置の異なりたる実施例を示
す。これらの実施例においては、フラットな面の吹付け
を行うために、ガイドレール１を垂直な壁面又は平坦な
天井面に沿うように直線形状にしたものでそれ以外の構
成は第３図のトンネル壁面用の吹付装置と同一であり、
ガイドレール１以外の部品を転用できる。このように、
ガイドレール１の形状を変化させることにより多種多様
な壁面形状に対して柔軟に対応でき、また、どの吹付装
置においてもチェーン駆動による吹付台車の走行機構は
同じであり、走行装置の設計・製作を標準化することが
でき、チェーン２の保守・交換も極めて容易に行える。

〔発明の効果〕

本発明の吹付装置によれば、吹付台車が壁面に沿うガイ
ドレールに支持され、安定して走行し、凹凸の著しいト
ンネル壁面に対してノズルを移動しながら吹付剤を連続
的に吹付けることができ、トンネル壁面に均一で継目の
ない吹付膜面を形成することができるとともに、吹付剤
の飛散を低減することができる。

また、吹付台車の走行速度及び先端にノズルを有するア
ームの揺動速度を独立して調節することにより、吹付膜
面の膜厚を自在にコントロールすることができ、加え
て、アームの揺動角度を変化させることにより、吹付幅
を調節することができる。さらには、吹付台車をガイド
レール上の任意の位置で停止すれば、局所的に吹付膜面
を厚く吹付けることが可能であり、トンネル壁面の状態
に対応した品質の高い防水・絶縁機能を持つ吹付膜面を
形成することができる。

また、吹付台車を走行させる駆動力の伝達材として汎用
のチェーンを用いたことにより、製作コストが低廉で、
部品の供給が容易、かつ保守が簡単となり、また、チェ
ーンをガイドレールの端部に固定して伸張した単純な構
造を採用したことにより、チェーン自体の動きは非常に
少なく、チェーンの長寿命化が図られ、さらに、他の壁
面形状に転用するときは、ガイドレールの形状を変更す
ることにより簡単に対応できるので、汎用性のある吹付
装置を安価に提供できる。

さらに、移動台車のノズルに吹付剤を送液するホースを
ガイドレールに沿って繰り出すホースリールと、電動機
に電力を供給する動力ケーブルをガイドレールに沿って
繰り出すケーブルリールを装備したことにより、移動台
車に吹付剤及び電力を安定して供給することができると
ともに、移動台車を含め装置全体をコンパクトにし、フ
レーム内に広い作業空間を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す吹付装置の正面図、第２
図は同側面図、第３図はスプロケットとチェーンの噛み
合わせを示す吹付台車の正面図、第４図はスプロケット
とチェーンの噛み合わせ機構の異なりたる実施例の正面
図、第５図はノズルの揺動機構を示す吹付台車の側面
図、第６図は平坦な天井面を吹付ける吹付装置の正面
図、第７図は側壁面を吹付ける吹付装置の正面図であ
る。 １はガイドレール、２はチェーン、３はスプリング、４
は移動台車、５はフレーム、６は吹付台車、７は駆動ス
プロケット、８はアーム、９はノズル、10はホースリー
ル、11はケーブルリール、12はガイドローラ、13は電動
機、14はクランク、15は電動機、16はホース、17は動力
ケーブル、18は揺動角度、19はレバー取り付け長さ、20
はローラー、21は壁面、22は吹付膜面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 道男 大阪府吹田市山田東４―41―４―417 (72)発明者 蔵野 彰夫 大阪府岸和田市春木若松町３―14 (72)発明者 岩田 文吾 兵庫県尼崎市武庫豊町３―12―６―708 (56)参考文献 特開 昭61−103000（ＪＰ，Ａ) 特公 昭55−31879（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭60−24799（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】壁面の長手方向に布設したレール上を走行
   可能とした移動台車（４）と、該移動台車（４）上に設
   置し、壁面形状に沿う形状のガイドレール（１）を有す
   るフレーム（５）と、ガイドレール（１）に案内されて
   走行する吹付台車（６）とからなるトンネル壁等の防水
   膜吹付装置において、前記ガイドレール（１）には、両
   端をガイドレール（１）の端部に固定したチェーン
   （２）をガイドレール（１）に沿って装備し、前記吹付
   台車（６）には、前記チェーン（２）に噛み合う駆動ス
   プロケット（７）と、該駆動スプロケット（７）を駆動
   する電動機（13）と、先端にノズル（９）を有するアー
   ム（８）と、該アーム（８）を前記ガイドレール（１）
   に対して直角方向に揺動角度を可変に揺動運動させる揺
   動機構（14）と、該揺動機構（14）を駆動する電動機
   （15）を装備するとともに、前記移動台車（４）には、
   前記ノズル（９）に吹付剤を送液するホース（16）を前
   記ガイドレール（１）に沿って繰り出すホースリール
   （10）と、前記電動機（13,15）に電力を供給する動力
   ケーブル（17）を前記ガイドレール（１）に沿って繰り
   出すケーブルリール（11）を装備したことを特徴とする
   トンネル壁等の防水膜吹付装置。