JP2965495B2 - 立坑内壁ライニング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリート等の
セメント系の土留め材料で立坑の内壁をライニングする
ための立坑内壁ライニング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】深礎杭等を施工するための立坑の掘削工
程においては、所定深度まで掘削した段階で内壁に土留
めを施し、再び掘削を進めるという作業が目標深度まで
繰り返し行われる。この土留めには、一般的に、ライナ
ープレート等の鋼製部材が用いられている。これに対し
て、近年、加圧されたコンクリートをノズルから噴射し
て掘削壁面にコンクリートライニング層を形成する、い
わゆる吹き付け工法が採用されることがある。これによ
ると、掘削面に密着した杭を形成し得ることから支持力
が増大し、しかもライナープレートの規格に制約される
ことなく最適口径に施工できるといった利点がある。そ
して、このような吹き付け工法を自動化した立坑内壁ラ
イニング装置が種々発案されている（実開昭６２−１６
１９５号公報、特開平５−２６３５２５号公報並びに特
開平６−２２１０８２号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの先
行技術はいずれも、単筒吹付けノズルを旋回自在に架台
に装着すると共に、この単筒吹付けノズルをホースを介
して坑外の土留め材料の連続供給装置に接続して、土留
め材料を圧縮空気を媒体として単筒吹付けノズルに導い
て噴射するものである。

【０００４】したがって、単筒ノズルによる単方向の局
部的な吹付けとなり、立坑内壁の所要範囲に渡ってライ
ニング層を得るには、単筒ノズルを振り回しながら軸線
方向に移動させる３次元的な複雑な動作が必要になる。
このため、ライニング厚が部分的に不足したり或いは過
剰になったりして、均一な厚さのライニング層を円滑
に、かつ正確に形成することが困難であった。

【０００５】その上、圧縮空気を土留め材料の吹付け媒
体として使用しているため、壁面への付着が衝撃的にな
り、粉塵やリバウンドの発生が著しい。このため、土留
め材料や混和材料の損失が大きく、効率のよいライニン
グを行うのが困難であった。その上、立坑内に粉塵が停
留する等して吹付け状態の監視が難しく、ノズルの複雑
な動作と相俟って実際上自動化するのが困難であった。

【０００６】本発明は、このような従来技術の不都合を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
立坑の掘削内壁に均一な厚さの土留め用ライニング層を
円滑・正確にかつ能率良く施工することが可能なように
構成された立坑内壁ライニング装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、略円形断面をなす立坑の掘削内壁にセメン
ト系の土留め材料をライニングする立坑内壁ライニング
装置であって、立坑内に昇降可能に吊持され、流動状態
にある土留め材料を収容する材料タンクと、該材料タン
クの下部に設けられた落下筒と、該落下筒内に前記材料
タンク内の土留め材料を連続的に導入する材料供給手段
と、該材料供給手段によって前記落下筒内に導入された
土留め材料に急結剤を連続的に噴射するノズルと、急結
剤を伴って前記落下筒内を落下する土留め材料を混合す
る回転混合手段と、前記落下筒の下端に設けられて、該
落下筒から降下して中心部に導入された土留め材料を立
坑の掘削壁面に向けて遠心投射するインペラとを有し、
前記回転混合手段が、縦置き円筒状の前記落下筒の中心
線位置に配置された回転軸と、該回転軸から径方向に突
出した複数の撹拌部材とからなり、前記回転軸の下端が
前記インペラの中心部に連結されて、該インペラに連動
して回転することを特徴とする立坑内壁ライニング装置
を提供することにより達成される。

【０００８】特に、前記落下筒の内面に近接する位置ま
で突出した前記撹拌部材が、急結剤の噴射位置から下方
の前記インペラ入口に至る領域に渡って複数本配設され
ていると好ましい。

【０００９】その上、前記材料タンクにバイブレータを
配設すると良い。特に、前記バイブレータが、前記材料
タンクの側壁に開設された孔を閉塞するように張設され
たゴム板に配設されていると好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示された実施
形態に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。

【００１１】図１は、本発明に基づく立坑内壁ライニン
グ装置の概略構成を示している。この立坑内壁ライニン
グ装置１は、深礎杭の施工において掘削された立坑の内
壁面に、土留め用コンクリートライニング層を形成する
ものであり、コンクリートを貯える材料タンク２と、こ
の材料タンク２の下部に設けられた落下筒３内にコンク
リートを連続的に送り込むスクリューロータ４と、この
スクリューロータ４で落下筒３内に送り込まれたコンク
リートへ液状の急結剤を噴射注入するノズル５と、急結
剤が注入されて落下筒３内を降下するコンクリートをせ
ん断混合する撹拌ロッド６と、落下筒３の下端から中心
部に導入されたコンクリートを遠心投射するインペラ７
とを備えている。

【００１２】材料タンク２は、真直な円筒状部分８ａと
その下側の漏斗状部分８ｂとからなる胴部８、並びにこ
の胴部８の上部を覆う天板９で構成されており、鋼板を
溶接接合する等して一体化されたものである。この材料
タンク２の容量は、少なくとも１回のライニング作業で
使用される量のコンクリートが貯えられるように設定さ
れており、作業の効率化を図っている。

【００１３】材料タンク２の天板９には、コンクリート
の投入口１０が開設されており、その縁部に蝶着された
蓋板１１で覆われるようになっている。また、スクリュ
ーロータ４を回転駆動するフィーダ駆動用モータ１２が
フード１３に覆われた状態で搭載されている。この天板
９の外周部には、図２・３に示すように、本立坑内壁ラ
イニング装置１全体を吊持するための連結具１４が直径
方向に一対固設されており、この連結具１４に腕部１５
ａが連結された吊り部材１５の頭部１５ｂを吊り索に留
める等してクレーンに吊設されるようになっている。ま
た、材料タンク２の胴部８の上端には外周に沿ってリン
グ状のガード１６が固設されている。

【００１４】胴部８の漏斗状部分８ｂには、これを周方
向に３等分してできた扇形部分の各々に同一の三角形状
をなす孔１７が合計３つ開設されており、これらの孔１
７を緊密に閉塞する態様で各々にゴム板１８が張設され
ている。このゴム板１８の外面中心部には、バイブレー
タ（例えば、振動モータ）１９がそれぞれ１基ずつ合計
３基固設されており、このバイブレータ１９で励振され
るゴム板１８が振動体となって、漏斗状部分８ｂにある
コンクリートを順次円滑に下方に移送するようになって
いる。なお、ゴム板１８には、必要であれば、金属線条
等で補強されたものが使用される。

【００１５】この胴部８の漏斗状部分８ｂと落下筒３と
の接続部分には、スクリューロータ４の螺旋帯状のスク
リュー羽根４ａが配置されている。このスクリューロー
タ４は、材料タンク２の胴体８、並びにこの胴体８と同
心状に配置された円筒状の落下筒３の中心線位置に配設
されている。スクリューロータ４の軸部４ｂの上端は、
材料タンク２の天板９に搭載されたフィーダ駆動用モー
タ１２の出力軸に減速機構を介して連結されている。こ
のフィーダ駆動用モータ１２によってスクリューロータ
４を正転させると、材料タンク２に収容されたコンクリ
ートが定量ずつ連続して送り出され、停止或いは逆転さ
せると、材料タンク２内のコンクリートが下方に落下す
るのが阻止される。

【００１６】なお、このような定量供給手段としては、
この他にロータリーフィーダ等の各種のフィーダ装置が
適用可能であるが、ミキサー内に残留して硬化したコン
クリート塊が混入することによって、或いは粒径の比較
的大な骨材によって発生するおそれのある閉塞トラブル
を防止する上で、このようなスクリュー式が好適であ
る。

【００１７】スクリュー羽根４ａの下端に対向する落下
筒３部分のやや下方には、急結剤を噴射するノズル５
が、落下筒３の中心方向に噴射孔を臨ませて周方向に互
いに等間隔をおいて３基設けられている。このノズル５
は、導管２０を介して坑外の図示しないポンプ並びにコ
ンプレッサから送られてくる急結剤と圧搾空気との混合
物を落下筒３の内部に向けて噴射するようになってい
る。

【００１８】落下筒３の内部におけるスクリュー羽根４
ａの下方には、スクリュー羽根４ａから落下してきたコ
ンクリートと、これに向かってノズル５から噴射された
急結剤とを混合するための攪拌ロッド６が、落下筒３の
中心線位置に配置された軸部２１に複数本（図１では合
計１２本）配設されている。これらの攪拌ロッド６は、
急結剤の噴射位置から下方のインペラ７に至るまでの軸
部２１の全長に渡って、その軸線方向に所定の間隔を置
いて、前後左右のいずれかの径方向に配置されている。
そして、攪拌ロッド６の先端は落下筒３の内面に近接す
る位置まで突出しており、落下筒３の内面に付着したコ
ンクリートを掻き取る機能を有している。

【００１９】軸部２１は、落下筒３の下端に回転可能に
装着されたインペラ７の中心の分散部体２２でのみ支持
されており、その上方のスクリューロータ４とは連結さ
れていない。このため、攪拌ロッド６は、後述するイン
ペラ駆動用モータ２４によって回転するインペラ７に追
随して、フィーダ駆動用モータ１２によって回転される
スクリューロータ４より高速に、例えば、スクリューロ
ータ４が正転時で１５０ｒｐｍであるのに対して攪拌ロ
ッド６は７５０ｒｐｍで回転するようになっている。

【００２０】一方、落下筒３の外周には、架台２３が水
平方向に固設されており、この架台２３に、インペラ駆
動用モータ２４が落下筒３の片側に１基搭載されてい
る。このインペラ駆動用モータ２４は、架台２３の下面
側で出力軸に連結された駆動プーリ２５とこれに装着さ
れたＶベルト２６とを介して、インペラ７の筒軸２７を
回転駆動するようになっている。なお、必要であれば、
インペラ駆動用モータ２４を変速・逆転可能なように構
成して、インペラ７の回転を適宜制御できるようにして
も良い。駆動プーリ２５、Ｖベルト２６並びに筒軸２７
は、インペラ７から投射されるコンクリートの飛沫が付
着するのを防止するためにカバー２８によって覆われて
いる。

【００２１】また、図２に併せて示すように、落下筒３
並びにインペラ駆動用モータ２４は、材料タンク２の円
筒状部分８ａと漏斗状部分８ｂとの接続部から垂設され
た３本の脚部材２９に支持され、全体で円筒状をなす防
護板３０で外囲されている。この防護板３０の下端に
は、外周に沿ってリング状のガード３１が設けられてお
り、これらの脚部材２８並びにガード３０の下端部分
で、坑外の架台に載置する際に立坑内壁ライニング装置
１全体を支持するようにしている。

【００２２】インペラ７は、落下筒３の下端が嵌入する
円孔が開設されたリング状の上板部３２と、これに対向
配置された円盤状の下板部３３とが連結部材３４によっ
て互い連結されてなっており、これら上板部３２並びに
下板部３３間に、羽根部３５が径方向に合計４枚配設さ
れている。連結部材３４の上端には、落下筒３に外嵌さ
れた筒軸２７が連結されており、落下筒３に対して相対
回転可能なように保持されている。また、下板部３３の
内面中心部には、下方が拡径した円錐状の分散部体２２
が固設されており、攪拌ロッド６の軸部２１の下端を支
持している。

【００２３】この他、図３に示すように、材料タンク２
の天板９に、フィーダ駆動用モータ１２、バイブレータ
１９並びにインペラ駆動用モータ２４に駆動電力を供給
するケーブル３６が接続された電源接続箱３７が配設さ
れており、ここに坑外から立坑内に導かれた電源ケーブ
ルが接続される。また、ノズル５に急結剤を供給する導
管２０が、坑外から坑内に導かれた送液ホースにカップ
リング３８で連結されるようになっている。

【００２４】ここで、この立坑内壁ライニング装置１に
よるコンクリートライニングの施工手順を説明する。

【００２５】まず、ライニングを開始するに先立って、
坑外の設置架台に受載された立坑内壁ライニング装置１
の投入口９から材料タンク２内に、所定の水／セルント
比並びにスランプ値に配合されたコンクリートを必要量
投入する。ここで投入されたコンクリートは、スクリュ
ーロータ４の停止或いは逆転することによって落下が阻
止される。

【００２６】さく岩機や発破等で地山をほぐして土砂を
坑外に搬出するといった一連の掘削工程を経て立坑が所
定深度まで掘り下げられると、坑外のクレーンで立坑内
壁ライニング装置１を立坑内に吊り込み、立坑の中心線
に沿って降ろしてライニング開始位置に位置決めする。
このとき、吊り部材１５に並進型アクチュエータを連結
した上で、クレーン車で吊り下げるようにしておく。

【００２７】そして、坑外の駆動制御装置による遠隔操
作でフィーダ駆動用モータ１２を所定回転数で正転させ
ると共にバイブレータ１９を作動させる。すると、材料
タンク２内のコンクリートは、スクリューロータ４に向
かって順次円滑に移送され、次いでスクリューロータ４
の回転数に比例した速度で落下筒３内に連続的に定量ず
つ供給される。

【００２８】スクリュー羽根４ａで送られてきたコンク
リートは、スクリュー羽根４ａの下端から、順次、比較
的大径に形成された落下筒３の内部を充満されない状態
で自然落下する。このとき、ノズル５から適量の急結剤
が連続的に噴射された後、落下筒３を落下しながら高速
で回転する撹拌ロッド６によってせん断混合された上
で、回転作動しているインペラ７の中心部に投入され
る。

【００２９】そして、コンクリートは、このインペラ７
の中心部の分散部体２２で軸線に直交する向きに方向変
換されて四方に分散された後、遠心力で羽根部３５に沿
って外周に向かって移動して略接線方向に放出される。
こうして遠心投射されたコンクリートは、小塊となって
広い範囲に飛散し、立坑の内壁面に衝突して薄膜状に広
がり、これが次々に堆積して立坑内壁の周面全体に強固
で均一な厚さを有するコンクリートライニング層が形成
される。

【００３０】以上のようにしてコンクリートを遠心投射
すると同時に、上述の並進型アクチュエータを伸縮動作
させる。すると、立坑内壁ライニング装置１が立坑の中
心線に沿って昇降し、インペラ７による立坑の内壁面へ
のコンクリートの投射位置を円滑に変位させることがで
きる。このため、深さ方向においても均一な厚さのコン
クリートライニング層を円滑にかつ能率よく形成するこ
とができる。このとき、並進型アクチュエータの伸縮動
作の反復回数、インペラ駆動用モータ２４の回転数及び
回転方向、並びにフィーダ駆動用モータ１２の回転数を
適宜制御することによって所望の厚さのライニング層を
施工することができる。

【００３１】また、スクリューロータ４と撹拌ロッド６
とが互いに独立して駆動するようになっているため、ス
クリューロータ４を停止して落下筒３へのコンクリート
の供給を停止しても、撹拌ロッド６並びにインペラ７の
回転を継続させることができる。一方、落下筒３内には
コンクリートが充満していないため、スクリューロータ
４を停止すると、落下筒３内を落下途中の僅かなコンク
リートが、撹拌ロッド６で急結剤と十分に混合された上
でインペラ７から速やかに遠心投射される。このため、
落下筒３内において多数の撹拌ロッド６が高速回転する
ことによる払拭作用と相俟って、落下筒３並びにインペ
ラ７にコンクリートが殆ど残留しないようにすることが
できる。

【００３２】なお、本実施形態においては、回転混合手
段の撹拌部材として丸棒状の攪拌ロッド６を採用した
が、本発明における撹拌部材はこのような形状に限定さ
れるものではなく、例えば板状のものであっても良い。

【００３３】

【発明の効果】このように本発明によれば、縦置き円筒
状の落下筒の中心線位置に配置された回転軸から径方向
に突出した複数の撹拌部材で土留め材料をせん断混合す
るようにすると共に、落下筒を比較的大径に形成して土
留め材料が落下筒内を充満されない状態で自然落下する
ようにする。すると、土留め材料が落下筒内を落下する
過程で遠心力で径方向外側に向かって移動しながら周方
向に均等に分散されてインペラの中心部に導入されるよ
うになる。したがって、インペラから掘削内壁の周方向
に向かって均等に土留め材料が投射されるため、全周に
渡って均一な厚さを有するライニング層を効率的に得る
ことができる。

【００３４】その上、撹拌部材の回転軸の下端をインペ
ラの中心部に連結して、撹拌部材がインペラに連動して
高速回転するように構成すると、土留め材料と急結剤と
を急速に混合し得るため、強固なライニング層を得る上
で極めて大きな効果がある。

【００３５】また、落下筒内を充満されない状態で自然
落下する土留め材料をせん断混合するようにしているた
め、回転混合手段の所定の高速回転を小動力で実現し得
る上に、撹拌部材の磨耗が著しく抑制される。しかも、
材料供給手段からの土留め材料の供給を停止すると、落
下筒内の土留め材料が速やかにインペラから投射排出さ
れるため、落下筒内で急結剤を含んだ土留め材料が残留
して固結するのを抑制し得るといった利点が得られる。

【００３６】特に、落下筒の内面に近接する位置まで突
出した撹拌部材を、急結剤の噴射位置から下方のインペ
ラ入口に至るまで多数配設すると、落下筒の内面に付着
した土留め材料を剥ぎ取る払拭作用によって、落下筒内
面に土留め材料が固結するのを大幅に抑制することが可
能である。その上、多数の撹拌部材は、土留め材料の自
由落下に対して抑止機能を有しており、落下筒内での滞
留時間が長期化して撹拌効果を高めることができる。

【００３７】また、材料タンクにバイブレータを設ける
と、バイブレータの振動によって材料タンク内の土留め
材料が順次円滑に材料供給手段に向かって移送されるよ
うになる。このため、土留め材料を材料供給手段に定常
的に導入することが可能になり、材料供給手段から落下
筒への供給量、すなわちインペラからの投射量を一定に
保持することができる。したがって、ライニング層厚を
より一層均一化する上で極めて大きな効果がある。

【００３８】特に、バイブレータを材料タンクに開設さ
れた孔を閉塞するように張設されたゴム板に配設する
と、剛性の高い鋼板製材料タンクに直接配設する場合に
比較して振幅が拡大し、送り性能を大幅に向上させるこ
とができ、スランプ値、粘性、並びに配合等の土留め材
料の性状の違いに影響されることない安定した供給が達
成される。その上、騒音を大幅に低減し得るといった利
点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づき構成された立坑内壁ライニング
装置を示す断面図。

【図２】図１に示される立坑内壁ライニング装置の側面
図。

【図３】図１に示される立坑内壁ライニング装置の上面
図。

【符号の説明】

１ 立坑内壁ライニング装置 ２ 材料タンク ３ 落下筒 ４ スクリューロータ ４ａ スクリュー羽根 ４ｂ 軸部 ５ ノズル ６ 撹拌ロッド ７ インペラ ８ 胴部 ８ａ 円筒状部分 ８ｂ 漏斗状部分 ９ 天板 １０ 投入口 １１ 蓋板 １２ フィーダ駆動用モータ １３ フード １４ 連結具 １５ 吊り部材 １５ａ 腕部 １５ｂ 頭部 １６ ガード １７ 孔 １８ ゴム板 １９ バイブレータ ２０ 導管 ２１ 軸部 ２２ 分散部体 ２３ 架台 ２４ インペラ駆動用モータ ２５ 駆動プーリ ２６ Ｖベルト ２７ 筒軸 ２８ カバー ２９ 脚部材 ３０ 防護板 ３１ ガード ３２ 上板部 ３３ 下板部 ３４ 連結部材 ３５ 羽根部 ３６ ケーブル ３７ 電源接続箱 ３８ カップリング

フロントページの続き (72)発明者 宇賀田 康男 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号 東京電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 中井 栄 千葉県流山市駒木518番地１号 三井建 設株式会社技術研究所内 (72)発明者 魚住 雅孝 千葉県流山市駒木518番地１号 三井建 設株式会社技術研究所内 (72)発明者 伊藤 達男 千葉県流山市駒木518番地１号 三井建 設株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 平７−158380（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−246475（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−7796（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−70676（ＪＰ，Ｕ) 実公 平７−8635（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 5/00 E21D 5/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略円形断面をなす立坑の掘削内壁にセ
   メント系の土留め材料をライニングする立坑内壁ライニ
   ング装置であって、 立坑内に昇降可能に吊持され、流動状態にある土留め材
   料を収容する材料タンクと、該材料タンクの下部に設け
   られた落下筒と、該落下筒内に前記材料タンク内の土留
   め材料を連続的に導入する材料供給手段と、該材料供給
   手段によって前記落下筒内に導入された土留め材料に急
   結剤を連続的に噴射するノズルと、急結剤を伴って前記
   落下筒内を落下する土留め材料を混合する回転混合手段
   と、前記落下筒の下端に設けられて、該落下筒から降下
   して中心部に導入された土留め材料を立坑の掘削壁面に
   向けて遠心投射するインペラとを有し、 前記回転混合手段が、縦置き円筒状の前記落下筒の中心
   線位置に配置された回転軸と、該回転軸から径方向に突
   出した複数の撹拌部材とからなり、前記回転軸の下端が
   前記インペラの中心部に連結されて、該インペラに連動
   して回転することを特徴とする立坑内壁ライニング装
   置。
2. 【請求項２】 前記落下筒の内面に近接する位置まで
   突出した前記撹拌部材が、急結剤の噴射位置から下方の
   前記インペラ入口に至る領域に渡って複数本配設された
   ことを特徴とする請求項１に記載の立坑内壁ライニング
   装置。
3. 【請求項３】 前記材料タンクにバイブレータを配設
   したことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載
   の立坑内壁ライニング装置。
4. 【請求項４】 前記バイブレータが、前記材料タンク
   の側壁に開設された孔を閉塞するように張設されたゴム
   板に配設されたことを特徴とする請求項３に記載の立坑
   内壁ライニング装置。