特開 2024-111646 トンネルの防水塗工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024111646

(43)【公開日】2024-08-19

(54)【発明の名称】トンネルの防水塗工装置

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/38 20060101AFI20240809BHJP

【ＦＩ】

E21D11/38 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023016273

(22)【出願日】2023-02-06

(71)【出願人】

【識別番号】591029921

【氏名又は名称】フジモリ産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003340

【氏名又は名称】弁理士法人湧泉特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】細田 優介

(72)【発明者】

【氏名】扇畑 邦史

(72)【発明者】

【氏名】坂根 一聡

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 賢吾

【テーマコード（参考）】

2D155

【Ｆターム（参考）】

2D155BA05

2D155BB02

2D155DB02

2D155FB01

2D155FB05

2D155KB11

2D155LA02

2D155LA16

(57)【要約】

【課題】周方向レールの所要位置決め精度を緩和でき、かつトンネルに防水用塗膜をシームレスで均一な膜厚になるよう塗布可能な防水塗工装置を提供する。
【解決手段】防水塗工装置３の周方向レール１２ａをトンネル１の一次覆工内面からなる被塗布面２ａの周方向に沿わせて設置する。延伸方向レール１３ａを周方向レール１２ａにスライド可能に支持させる。ノズルユニット２０を延伸方向レール１３ａにスライド可能に支持させる。ノズルユニット２０のノズル２１から防水用塗膜４となる液状物４ａを被塗布面２ａへ塗布しながら、往復機構１５ｄによってノズルユニット２０をトンネル延伸方向へ往復させ、周方向スライド機構１３ｄによって延伸方向レール１３ａをトンネル周方向へノズル塗布幅分だけスライドさせる。周方向レール１２ａをスパン移動機構１２ｄによってトンネル延伸方向へ所定スパンずつ移動させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネルの地山掘削面を覆う一次覆工内面又は前記地山掘削面からなる被塗布面に防水用塗膜を塗布する防水塗工装置であって、
前記被塗布面に沿ってトンネル周方向へ延びる周方向レールと、
前記周方向レールをトンネル延伸方向へ所定スパンずつ移動させるスパン移動機構と、
前記トンネル延伸方向へ延びるとともに、前記周方向レールに前記トンネル周方向へスライド可能に支持された延伸方向レールと、
前記延伸方向レールを前記周方向レールに沿ってスライドさせる周方向スライド機構と、
前記防水用塗膜となる液状物の供給手段と接続されたノズルを有して、前記延伸方向レールに前記トンネル延伸方向へスライド可能に支持されたノズルユニットと、
前記ノズルユニットを前記延伸方向レールに沿って往復させる往復機構と、
を備えたことを特徴とするトンネルの防水塗工装置。

【請求項2】

前記ノズルがノズル軸方向へ伸縮可能であり、
前記ノズルユニットが、前記ノズルを前記ノズル軸方向へ伸縮させる伸縮機構と、前記ノズルを前記ノズル軸方向と直交する２軸まわりに角度調節する２軸角度調節機構とを含むことを特徴とする請求項１に記載の防水塗工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被塗布面に防水用塗膜を塗布する防水塗工装置に関し、特にトンネルの一次覆工内面又は地山掘削面に防水用塗膜を形成するのに適した防水塗工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、山岳トンネルの一次覆工内面等の被塗布面にポリウレア等の防水用塗膜をシームレスに塗布することによって防水層を形成することが開示されている。塗布用のノズルを、トンネルのアーチ部の周方向へ延びる周方向レールの一端から他端までスライドさせながら塗布した後、周方向レールをトンネル延伸方向へ塗布幅分だけ少しずらす操作を繰り返すことで、トンネルの要防水領域の全域に防水層を形成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１８０４８９号公報（［００２６］～［００２８］）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前掲特許文献１に記載のものにおいては、周方向レールをトンネル延伸方向へずらす前に形成した防水用塗布膜と、ずらした後に形成する防水用塗布膜とが離れてしまうとシームレスにならないし、重なり過ぎると膜厚が不均一になる。そうならないように、周方向レールをノズルの塗布幅分だけ正確に移動させて位置決めする必要がある。
一方、周方向レールは、トンネルのアーチ長に相当する十数メートル～数十メートルの長さを有し、レール支柱も加えると、重量が数百ｋｇ～数トンになると思われ、これを動かすには大きな駆動力を要し、慣性力も大きい。そのような周方向レールを数ミリメートル～数センチメートル程度の塗布幅分だけ移動させ位置決めするのは容易でない。
本発明は、かかる事情に鑑み、周方向レールの所要位置決め精度を緩和でき、かつトンネルに防水用塗膜をシームレスで均一な膜厚になるよう塗布可能な防水塗工装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

前記課題を解決するため、本発明装置は、トンネルの地山掘削面を覆う一次覆工内面又は前記地山掘削面からなる被塗布面に防水用塗膜を塗布する防水塗工装置であって、
前記被塗布面に沿ってトンネル周方向へ延びる周方向レールと、
前記周方向レールをトンネル延伸方向へ移動させるスパン移動機構と、
前記トンネル延伸方向へ延びるとともに、前記周方向レールに前記トンネル周方向へスライド可能に支持された延伸方向レールと、
前記延伸方向レールを前記周方向レールに沿ってスライドさせる周方向スライド機構と、
前記防水用塗膜となる液状物の供給手段と接続されたノズルを有して、前記延伸方向レールに前記トンネル延伸方向へスライド可能に支持されたノズルユニットと、
前記ノズルユニットを前記延伸方向レールに沿って往復させる往復機構と、
を備えたことを特徴とする。

【0006】

当該防水塗工装置によれば、防水用塗膜となる液状物をノズルから塗布しながら、ノズルユニットを往復機構によって延伸方向へ往復移動させる。所定回数移動させたら、周方向スライド機構によって、延伸方向レールひいてはノズルユニットをノズルの塗膜幅と対応する距離だけトンネル周方向へスライドさせる。これを繰り返すことで、トンネル周方向の一端から他端まで塗布した後、スパン移動機構によって、周方向レールひいては延伸方向レール及びノズルユニットを前記往復移動の片道距離に対応する所定スパンだけトンネル延伸方向へスライドさせる。その後、新たなトンネル延伸方向の位置において前記往復移動及び前記周方向スライドを行なう。かかる操作を繰り返すことで、トンネルの被塗布面の全域に防水用塗膜を塗布することができる。
ノズルユニット及び延伸方向レールは、周方向レールと比べて小サイズの軽量にできる。したがって、前記往復移動の制御及び前記周方向スライドの制御を精度良く行うことができ、防水用塗膜を被塗布面の全域にシームレスかつ均一な膜厚になるよう塗布できる。
周方向レールの一回あたりの移動距離は、ノズル塗布幅分（例えば数ｍｍ～数ｃｍオーダー）ではなく、前記往復移動の片道距離に対応するスパン（例えば数十ｃｍ～数ｍオーダー）であり、スパン移動機構による所要位置決め精度を緩和できる。また、周方向レールの移動回数を、延伸方向レールの移動回数と比べて十分に少なくでき、スパン移動機構の負荷を低減できる。

【0007】

好ましくは、前記ノズルがノズル軸方向へ伸縮可能であり、前記ノズルユニットが、前記ノズルを前記ノズル軸方向へ伸縮させる伸縮機構と、前記ノズルを前記ノズル軸方向と直交する２軸まわりに角度調節する２軸角度調節機構とを含む。
当該防水塗工装置によれば、被塗布面が凸凹な不整面である場合、伸縮機構でノズルを伸縮させることによって、ノズルと被塗布面との距離が常時一定になるようにできる。かつ２軸角度調節機構によって、ノズルが被塗布面に対して常時直交するようにできる。これによって、被塗布面が不整面であっても。該被塗布面に防水用塗膜を確実に均一に塗布することができる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、周方向レールの所要位置決め精度を緩和でき、かつトンネルに防水用塗膜をシームレスで均一な膜厚になるよう塗布できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る防水塗工装置を示し、トンネル延伸方向と直交する正面図である。

【図2】図２は、前記防水塗工装置の平面図である。

【図3】図３は、前記防水塗工装置の側面図である。

【図4】図４は、前記防水塗工装置のノズルユニットを、凸凹な被塗布面に防水用塗膜を塗布する状態で示す側面図である。

【図5】図５は、前記ノズルユニットの球状歯車機構の構成を示す側面図である。

【図6】図６は、前記ノズルユニットによって被塗布面の傾斜部に防水用塗膜を塗布する様子を示す側面図である。

【図7】図７（ａ）は、前記ノズルユニットによって被塗布面の余掘部に防水用塗膜を塗布する様子を示す側面図である。図７（ｂ）は、前記ノズルユニットによって被塗布面のアタリ部に防水用塗膜を塗布する様子を示す側面図である。

【図8】図８（ａ）は、トンネルの被塗布面に対するノズルの移動軌跡を示す解説平面図である。図８（ｂ）は、更にトンネル延伸方向へ１スパンだけ塗布が進むまでのノズルの移動軌跡を示す解説平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１～図３は、防水塗工装置３を示したものである。図１に示すように、防水施工対象は構築中の山岳トンネル１である。図４において誇張して示すように、山岳トンネル１において地山を掘削してなる実際の地山掘削面１ｃは、設計掘削面１ｄの通りになるとは限らず、設計掘削面１ｄより掘り過ぎた余掘部１ｅや、掘り足らずに設計掘削面１ｄに達していないアタリ部１ｆが形成され、凸凹の不整面となっている。掘削面１ｃに吹き付けられた吹付コンクリート２も凸凹の不整面となっている。吹付コンクリート２を含む一次覆工の内面（被塗布面２ａ）に、防水塗工装置３によって防水用塗膜４を塗布する。

【0011】

防水用塗膜４の成分としては、ポリウレア、ポリウレタン、ポリウレタンポリウレアハイブリッド樹脂、エポキシ樹脂、エポキシポリウレタン樹脂などの樹脂が挙げられ、好ましくは早乾性樹脂のポリウレアが用いられる。
吹付コンクリート２の内面にセメントミルク、モルタル等の下地層（第１の防水用塗膜）を塗布し、その下地層にポリウレア等の樹脂層（第２の防水用塗膜）を塗布してもよい。下地層及び樹脂層の両方の塗布に、本発明に係る防水塗工装置を用いてもよい。
地山掘削面１ｃに直接、防水用塗膜４を塗布してもよい。
好ましくは、防水用塗膜４は、要防水領域の被塗布面２ａの全域にわたって継ぎ目なく、シームレスに塗布される。

【0012】

図１～図３に示すように、防水塗工装置３は、フレーム１０と、ノズルユニット２０を備えている。フレーム１０は、一対のベース架台１１と、アーチ架台１２と、スライド架台１３を含む。一対のベース架台１１は、それぞれトンネル１の軸方向（トンネル延伸方向、図１において紙面と直交する方向、図２において上下方向、図３において左右方向）へ延びる板形状に形成され、互いにトンネル底部１ｂの左右に分かれて設置されている。各ベース架台１１の底部には走行体１１ｂが設けられており、ベース架台１１がトンネル延伸方向へ移動可能である。ベース架台１１の上面には、トンネル延伸方向へまっすぐ延びるベースレール１１ａが敷設されている。

【0013】

図１～図３に示すように、アーチ架台１２は、一対の周方向レール１２ａと、複数の桁部材１２ｂと、一対の支柱１２ｃを有している。周方向レール１２ａは、トンネル１のアーチ部１ａからトンネル内側へ少し離れて、トンネルアーチ部１ａの周方向（以下「トンネル周方向」と称す）に沿うアーチ状（円弧状）に形成されている。桁部材１２ｂが、前記トンネル周方向に間隔を置いて、これら周方向レール１２ａに架け渡されている。

【0014】

周方向レール１２ａは、支柱１２ｃによって支持されている。支柱１２ｃはベース架台１１に立設されている。支柱１２ｃの底部にはスパン移動機構１２ｄが設けられている。詳細な図示は省略するが、スパン移動機構１２ｄは、ベースレール１１ａにトンネル延伸方向へ移動可能に係合する走行ガイド及びホイール等の走行体と、該走行体を駆動するモータ等を含む。スパン移動機構１２ｄの作動によって、支柱１２ｃひいては周方向レール１２ａがベースレール１１ａに沿ってトンネル延伸方向へ移動される。これによって、アーチ架台１２が、ベース架台１１にトンネル延伸方向へ移動可能に支持されている。

【0015】

図１～図３に示すように、アーチ架台１２にスライド架台１３が搭載されている。スライド架台１３は、長手方向をトンネル延伸方向へ向けた長板状に形成されている。スライド架台１３の上面には一対の延伸方向レール１３ａが設けられている。これら延伸方向レール１３ａは、互いにスライド架台１３の幅方向に離れて、トンネル延伸方向へ真っ直ぐ延びている。

【0016】

スライド架台１３の底部に周方向スライド機構１３ｄが設けられている。詳細な図示は省略するが、周方向スライド機構１３ｄは、周方向レール１２ａにトンネル周方向へスライド可能に係合する走行ガイド及びホイール等の走行体と、該走行体を駆動するモータ等を含む。周方向スライド機構１３ｄの作動によって、スライド架台１３ひいては延伸方向レール１３ａが周方向レール１２ａに沿ってトンネル周方向へスライドされる。これによって、スライド架台１３が、アーチ架台１２にトンネル周方向へスライド可能に支持されている。

【0017】

スライド架台１３の上面のトンネル延伸方向の前端部（図３において右端部）には、塗布面計測手段１４が設けられている。塗布面計測手段１４は、対面する被塗布面２ａの表面形状及び離間距離を好ましくは非接触で計測する。非接触計測手段としては、レーザー等による光学式計測器を用いてもよく、超音波式計測器を用いてもよい。

【0018】

図１～図３に示すように、スライド架台１３に支持台１５がトンネル延伸方向へ移動可能に支持されている。支持台１５は、長手方向をトンネル周方向へ向けた長板形状に形成されている。好ましくは、支持台１５は、アーチ架台１２の周方向に沿うよう円弧状に湾曲されている。支持台１５の底部に往復機構１５ｄが設けられている。詳細な図示は省略するが、往復機構１５ｄは、延伸方向レール１３ａにトンネル延伸方向へ往復移動可能に係合する走行ガイド及びホイール等の走行体と、該走行体を駆動するモータ等を含む。

【0019】

図１及び図３に示すように、支持台１５の一端部１５ｅは、スライド架台１３からトンネル周方向の一側（図３において下側）へ延び出ている。該延出端部１５ｅの上面にノズルユニット２０が設けられている。ノズルユニット２０は、被塗布面２ａと近接して配置されている。往復機構１５ｄの作動によって、支持台１５ひいてはノズルユニット２０が延伸方向レール１３ａに沿ってトンネル延伸方向へ往復移動される。架台１１～１３及び支持台１５を含むフレーム１０によって、ノズルユニット２０が、トンネル周方向及びトンネル延伸方向へ移動可能に支持されている。

【0020】

図１に示すように、ノズルユニット２０は、ノズル２１と、球状歯車機構３０（２軸角度調節機構）を含む。ノズル２１は、当該ノズル２１の軸方向（以下「ノズル軸方向」と称す）に沿って支持台１５から被塗布面２ａへ向かって突出されている。ノズル２１は、ノズル軸方向へ伸縮可能なテレスコピック構造になっている。詳しくは、図４に示すように、ノズル２１は、大径のノズル基部２２と、小径の先端ノズル部２３を含む。先端ノズル部２３が、ノズル基部２２に移動可能に挿通されている。

【0021】

図４に示すように、ノズル２１に防水用塗膜４となる液状物４ａの供給手段４０が接続されている。図１～図３に示すように、供給手段４０は、原料タンク４１と、圧送ポンプ４２と、供給管４３を含む。原料タンク４１にポリエレア等の防水用塗膜４の原料の液状物４ａが蓄えられている。該原料タンク４１がベース架台１１に設置されている。原料タンク４１に圧送ポンプ４２が接続されている。圧送ポンプ４２から供給管４３が延びている。供給管４３の先端部がノズル２１に連なっている。

【0022】

図４に示すように、ノズル２１には伸縮機構５０が接続されている。伸縮機構５０によって、ノズル２１が伸縮される。伸縮機構５０は、油圧シリンダ等を含む油圧駆動式でもよく、電動モータ等を含む電気駆動式でもよい。

【0023】

図４に示すように、ノズル２１は、球状歯車機構３０を介して支持台１５に支持されている。球状歯車機構３０によって、ノズル２１が全方向すなわちノズル軸方向と直交する２軸まわりに角度調節される。詳しくは、球状歯車機構３０は、球状歯車３１と、球体ホルダ３２と、駆動モジュール３３とを含む。球状歯車３１は、厚みが無い仮想の平歯車を当該平歯車と同一面上の互いに直交する２つの軸のまわりにそれぞれ回転させて得られた２つの回転体の重なり部分と対応する形状に形成されている。球状歯車３１の全面（表面の全域）には、平歯車の歯を前記のように２方向へ回転させたパターン形状の四極歯３１ａが形成されている。四極歯３１ａは、４つの極３１ｐを有している。これら４つの極３１ｐは、球状歯車３１の表面における前記２つの軸との交差部分に配置されている。

【0024】

図４に示すように、球状歯車３１からノズル２１が突出されている。ノズル基部２２の基端部が球状歯車３１に固定されている。ノズル２１の軸線は、球状歯車３１の中心を通り、球状歯車３１の径方向に沿っている。

【0025】

図４に示すように、支持台１５に球体ホルダ３２が固定されている。球体ホルダ３２は、球状凹面３２ａを有している。該球状凹面３２ａに球状歯車３１が嵌め込まれている。これによって、球状歯車３１が、球体ホルダ３２によって全方向へ回転可能に保持されている。

【0026】

図４に示すように、球状歯車３１に一対（２つ）の駆動モジュール３３が接続されている。図５に示すように、各駆動モジュール３３は、主軸３４と、球受け歯車３５と、差動機構３６と、２つの回転駆動部６１，６２を有している。主軸３４は、球体ホルダ３２に対して軸回転可能に保持されている。主軸３４の軸線Ｌ３４は、球状歯車３５の中心を通り、球状歯車３５の径方向に沿っている。２つの駆動モジュール３３の主軸３４の軸線Ｌ３４どうしは、球状歯車３１の中心において互いに直角に交差している。
なお、これら駆動モジュール３３の軸線Ｌ３４どうしが必ずしも直交している必要はなく、鈍角ないしは鋭角に交差していてもよく、２つの駆動モジュール３３が単一の軸線上に１８０度離れて対峙していてもよい。駆動モジュール３３が１つだけでもよい。

【0027】

図４及び図５に示すように、主軸３４の先端部には、概略円筒形状の球受け歯車３５が回転可能に支持されている。球受け歯車３５の外周面には、四極歯３１ａと噛み合う単極歯３５ａが形成されている。単極歯３５ａは、前記仮想の平歯車を当該平歯車上の１つの軸のまわりに回転させて得られた回転体の表面における前記１つの軸との片側の交差部分（極）から１８０°反対側の交差部分（極）までの前記回転体の外周形状を型にして球受け歯車３５の外周面に転写させたパターン形状になっている。単極歯３５ａは、前記片側及び反対側の交差部分と対応する単一の極３５ｐを有している。球受け歯車３５の回転軸３５ｃは、主軸３４の軸線Ｌ３４に対して直交している。球受け歯車３５の回転軸方向の中央部の歯先径は、球受け歯車３５の回転軸方向の両端部の歯先径より小さい。球受け歯車３５と球状歯車３１の歯数比は１：２である。つまり、球受け歯車３５の一回転に対して、球状歯車３１は半回転される。

【0028】

図５に示すように、主軸３４と球受け歯車３５との間には、差動機構３６が設けられている。差動機構３６は、内歯車３７と、遊星歯車３８を含む。内歯車３７は、主軸３４と同軸の環状に形成されて、主軸３４に対して回転可能に設けられている。内歯車３７の内周と球受け歯車３５の外周との間に遊星歯車３８が設けられている。遊星歯車３８は、主軸３４に回転可能に支持されるとともに、内歯車３７及び球受け歯車３５とそれぞれ噛み合っている。

【0029】

軸回転駆動部６１は、駆動モータ及び減速ギア（図示省略）を含み、主軸３４とトルク伝達可能に接続されている。軸回転駆動部６１によって、主軸３４が球体ホルダ３２に対して軸回転される。該主軸３４と一体に、球受け歯車３５及び遊星歯車３８が主軸３４の軸線Ｌ３４まわりに回転される。さらに、球受け歯車３５と噛み合った球状歯車３１が、球受け歯車３５と一体に主軸３４の軸線Ｌ３４まわりに回転される。

【0030】

歯車回転駆動部６２は、駆動モータ及び減速ギア（図示省略）を含み、内歯車３７とトルク伝達可能に接続されている。歯車回転駆動部６２によって、内歯車３７が球体ホルダ３２に対して回転される。これによって、遊星歯車３８が自転され、球受け歯車３５が回転軸３５ｃまわりに回転される。さらに、球受け歯車３５と噛み合った球状歯車３１が、球受け歯車３の回転軸３５ｃと平行な軸線のまわりに回転される。

【0031】

軸回転駆動部６１及び歯車回転駆動部６２の同時駆動によって、主軸３４及び内歯車３７が共に回転されるときは、遊星歯車３８が主軸３４の軸線Ｌ３４まわりに公転されるとともに自転される。これによって、球受け歯車３５の回転数が増減される。ひいては球状歯車３１の回転数が増減される。一方の駆動モジュール３３による球状歯車３１の回転方向が、他方の駆動モジュール３３の球受け歯車３５の歯スジと一致しているときは、該他方の駆動モジュール３３の球受け歯車３５と球状歯車３１とが相対スライドされる。

【0032】

図５に示すように、さらに、防水塗工装置３は、制御ユニット５を有している。図１及び図２に示すように、制御ユニット５は、例えば供給手段４０とは反対側のベース架台１１に設置されている。制御ユニット５は、スパン移動機構１２ｄ及び周方向スライド機構１３ｄ及び往復機構１５ｄを制御するとともに、塗布面計測手段１４の計測結果に基づいてノズルユニット２０を制御する。すなわち、制御ユニット５によって、２つの駆動モジュール３３の回転駆動部６１，６２が互いに連繋するよう制御されることで、球状歯車３１が全方向に角度調節される。これによって、ノズル２１が全方向に角度調節される。

【0033】

ノズル２１の全方向への角度調節手段として球状歯車機構３０を用いることによって、ノズルユニット２０をコンパクトにできる。特に、球状歯車機構３０は、１つの球状歯車３１からなる１つの関節でノズル２１を全方向へ角度調節できるから、ノズルユニット２０を確実にコンパクトな構造にできる。さらには、制御を容易化できる。

【0034】

防水塗工装置３は、例えば次のように作動される。
構築中の山岳トンネル１の防水施工領域に防水塗工装置３を設置し、アーチ架台１２をベース架台１１の長手方向の一箇所に位置固定する。かつ、スライド架台１３をアーチ架台１２の延び方向の一箇所に位置固定する。そのうえで、支持台１５をスライド架台１３の長手方向（トンネル延伸方向）へ移動させながら、防水用塗膜４となる液状物４ａを供給手段４０からノズル２１へ供給してノズル２１から吐出し、被塗布面２ａに防水用塗膜４を塗布する。

【0035】

塗布に先立って、又は塗布と併行して、塗布面計測手段１４によって、被塗布面２ａの表面形状及びノズルユニット２０から被塗布面２ａまでの距離を計測する。
計測データは、制御ユニット５に入力される。
制御ユニット５は、入力された計測データに基づいて、ノズル２１が常時、被塗布面２ａに対して直交するよう、球状歯車機構３０を制御するとともに、ノズル２１の先端から被塗布面２ａまでの距離が所定の好適な大きさになるよう、伸縮機構５０を制御する。

【0036】

詳しくは、図６に示すように、余掘部１ｅやアタリ部１ｆの斜面に防水用塗膜４を塗布するときは、球状歯車機構３０によって、ノズル２１が余掘部１ｅやアタリ部１ｆの斜面と直交するように、ノズル２１を支持台１５に対して傾ける。球状歯車機構３０を用いることによって、ノズル２１の角度制御をスムーズに行なうことができる。
また、図７（ａ）に示すように、余掘部１ｅに防水用塗膜４を塗布するときは、伸縮機構５０によってノズル２１を設計掘削面１ｄに対する設定ノズル長さより伸長させる。図７（ｂ）に示すように、アタリ部１ｆに防水用塗膜４を塗布するときは、伸縮機構５０によってノズル２１を設計掘削面１ｄに対する設定ノズル長さより短くする。
これによって、被塗布面２ａが凸凹な不整面であっても、防水用塗膜４を一定の膜厚で被塗布面２ａに塗布することができる。

【0037】

前記塗布と併行して、支持台１５ひいてはノズルユニット２０を、往復機構１５ｄによって延伸方向レール１３ａに沿って往復移動させる。１回の片道移動（往行又は復行）を移動回数１回として、所定回数移動させたら、周方向スライド機構１３ｄによって、スライド架台１３ひいてはノズルユニット２０をノズル２１の塗膜幅と対応する距離だけアーチ架台１２に沿ってトンネル周方向へスライドさせる。これによって、図８（ａ）の太線矢印に示すように、ノズル２１が平面視で蛇行するように移動される。

【0038】

図８（ａ）においては、トンネル延伸方向（図８（ａ）の左右方向）への１回の片道移動ごとに、ノズル２１の塗膜幅Ｗと同等の距離Ｄだけ周方向スライドを行なっている。これによって、直前の片道移動で形成した防水用塗膜４Ａと、新たに形成する防水用塗膜４Ｂとの長手側縁４ｅどうしが重なる。
なお、１回の往復移動（２回の片道移動）ごとに周方向スライドさせてもよく、３回以上の片道移動ごとに周方向スライドさせてもよい。また、１回の周方向スライドでは、ノズル塗膜幅Ｗの複数倍の距離だけ周方向スライドさせることで、直前の片道移動又は往復移動で塗布した防水用塗膜との間に間隔を設け、その後、周方向の逆側へスライドさせて、前記間隔を埋めるように塗布を行なってもよい。

【0039】

このような操作を反復することによって、トンネルアーチ部１ａの周方向の一端から他端まで防水用塗膜４を形成する。
ノズルユニット２０を含む支持台１５及びスライド架台１３は、アーチ架台１２と比べて十分に小サイズの軽量にできる。したがって、往復機構１５ｄ及び周方向スライド機構１３ｄにかかる負荷を低減でき、前記往復移動の制御及び周方向スライドの制御を精度良く行うことができる。

【0040】

その後、アーチ架台１２を、スパン移動機構１２ｄによってベース架台１１に沿ってトンネル延伸方向へ所定の移動スパンだけ移動させる。
図８（ａ）及び同図（ｂ）に示すように、１回の移動スパンの大きさＳは、前記往行ないしは復行の片道移動の距離Ｌと対応し、前記周方向スライド距離Ｄと比べて十分に大きい。具体的には、周方向スライド距離Ｄが数ｍｍ～数ｃｍオーダーであるのに対し、移動スパンＳは数十ｃｍから数ｍのオーダーである。したがって、アーチ架台１２ひいては周方向レール１２ａの所要位置決め精度を緩和できる。また、アーチ架台１２の移動回数を、スライド架台１３の移動回数と比べて十分に少なくでき、スパン移動機構１２ｄの負荷を低減できる。
なお、図８において、周方向スライド距離Ｄの大きさは、往行ないしは復行移動の距離Ｌ及び１スパンの大きさＳに対して誇張されている。

【0041】

前記１スパンだけ移動させたアーチ架台１２を移動後の新たな位置に固定して、塗布と併行して支持台の往復及びスライド架台１３の周方向スライドを繰り返す。これによって、図８（ｂ）に示すように、アーチ架台１２の移動前に形成した防水用塗膜４Ｃと、アーチ架台１２の移動後に形成した防水用塗膜４Ｄとの短手側縁４ｆどうしが重なる。
アーチ架台１２をベース架台１１の一端から他端まで移動させた後は、ベース架台１１をトンネル延伸方向へ移動させる。このようして、防水処理すべき被塗布面２ａの全域にわたって一定の厚みの防水用塗膜４をシームレスに塗布することができる。

【0042】

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、２軸角度調節機構が、ノズルをホルダに対して第１の回転軸まわりに角度調節する第１角度調節機構と、前記ホルダを前記第１の回転軸と直交する第２の回転軸まわりに角度調節する第２角度調節機構とを有していてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0043】

本発明は、例えばＮＡＴＭ工法によるトンネルの防水施工に適用できる。

【符号の説明】

【0044】

１ トンネル
１ａ アーチ部
１ｃ 地山掘削面
２ａ 被塗布面（一次覆工内面）
３ 防水塗工装置
４ 防水用塗膜
４ａ 液状物
５ 制御ユニット
１０ フレーム
１１ ベース架台
１１ａ ベースレール
１２ アーチ架台
１２ａ 周方向レール
１２ｄ スパン移動機構
１３ スライド架台
１３ａ 延伸方向レール
１３ｄ 周方向スライド機構
１４ 塗布面計測手段
１５ 支持台
１５ｄ 往復機構
２０ ノズルユニット
２１ ノズル
３０ 球状歯車機構（２軸角度調節機構）
３１ 球状歯車
３２ 球体ホルダ
３３ 駆動モジュール
３５ 球受け歯車
３６ 差動機構
４０ 供給手段
５０ 伸縮機構
６１ 軸回転駆動部
６２ 歯車回転駆動部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】