特開 2025-104691 切替バルブ、コンクリート打設装置および覆工コンクリート打設方法

(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】P2025104691

(43)【公開日】2025-07-10

(54)【発明の名称】切替バルブ、コンクリート打設装置および覆工コンクリート打設方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/10 20060101AFI20250703BHJP

   E04G 21/02 20060101ALI20250703BHJP

   E04G 21/04 20060101ALI20250703BHJP

【ＦＩ】

E21D11/10 B

E04G21/02 103Z

E04G21/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023222673

(22)【出願日】2023-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000158725

【氏名又は名称】岐阜工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】上岡 亮一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 雅浩

(72)【発明者】

【氏名】古賀 快尚

(72)【発明者】

【氏名】梁 俊

(72)【発明者】

【氏名】平野 定雄

(72)【発明者】

【氏名】加藤 信二

【テーマコード（参考）】

2D155

2E172

【Ｆターム（参考）】

2D155BA05

2D155BB02

2D155CA04

2D155DA08

2E172AA05

2E172CA56

2E172DB13

2E172DE01

2E172HA01

(57)【要約】

【課題】清掃作業の手間の低減化を可能とした切替バルブ、コンクリート打設装置および覆工コンクリート打設方法を提案する。
【解決手段】切替バルブ５は、型枠に接続された筒体５１と、筒体５１に摺動可能に挿入された摺動体５２とを備えている。筒体５１には、筒体５１の先端において開口する吐出口５１１と、筒体５１の後端において開口する摺動体出入口５１２と、筒体５１の側面において開口する流入口５１３および流出口５１４とが形成されている。摺動体５２には、摺動体５２の先端面を型枠のコンクリート側の面と一致させた状態で、流入口５１３と流出口５１４とを連結する内部流路５２０が形成されていて、摺動体５２の先端面が流入口５１３よりも後方に位置するまで摺動体５２を後退させた際に、少なくとも内部流路５２０の流出口５１４側の開口が摺動体出入口５１２の後方に露出する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上流管と下流管との間に介設されて、前記上流管から供給されたコンクリートを型枠に形成された打設口から吐出可能な状態と前記下流管に流下可能な状態とを切り替える切替バルブであって、
前記型枠に接続された筒体と、
前記筒体に摺動可能に挿入された摺動体と、を備えており、
前記筒体には、前記筒体の先端において開口する吐出口と、
前記筒体の後端において開口する摺動体出入口と、
前記筒体の側面に形成され、前記上流管が接続される流入口と、
前記筒体の側面に形成され、前記下流管が接続される流出口と、が形成されており、
前記流出口は、前記流入口に対して前記筒体の軸方向にオフセットした位置に形成されていて、
前記摺動体には、前記摺動体の先端面を前記型枠のコンクリート側の面と一致させた状態で、前記流入口と前記流出口とを連結する内部流路が形成されていて、
前記摺動体の先端面が前記流入口よりも後方に位置するまで前記摺動体を後退させた際に、少なくとも前記内部流路の前記流出口側の開口が前記摺動体出入口の後方に露出することを特徴とする、切替バルブ。

【請求項2】

前記摺動体の側面に前記筒体の軸方向に沿って突条が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の切替バルブ。

【請求項3】

前記筒体の側面に清掃孔が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の切替バルブ。

【請求項4】

前記筒体の側面に固定された一対のジャッキと、
前記ジャッキと、前記摺動体の後端部とを連結する連結部材と、を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の切替バルブ。

【請求項5】

前記摺動体は、前記筒体の内部を摺動する筐体と、内部流路を構成する流路管と、を備えており、
前記筐体の側面には、溶接孔が形成されており、前記流路管の外面と前記溶接孔の内周面とが溶接されていることを特徴とする、請求項１に記載の切替バルブ。

【請求項6】

複数の型枠部材を組み合わせることにより形成されたスライドセントルと、
フレッシュコンクリートを圧送するコンクリートポンプと、
前記コンクリートポンプから延設されて前記スライドセントルの内面に沿って配管されたコンクリート打設管と、
前記コンクリート打設管を介して連結された複数の切替バルブと、を備えるコンクリート打設装置であって、
前記切替バルブは、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の切替バルブであり、
複数の前記切替バルブは、前記スライドセントルの内面に周方向に間隔をあけて設けられていることを特徴とする、コンクリート打設装置。

【請求項7】

コンクリートの打設状況を検知する複数のセンサーと、
前記センサーの検知結果に応じて、前記切替バルブの摺動体の摺動を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする、請求項６に記載のコンクリート打設装置。

【請求項8】

請求項６に記載のコンクリート打設装置を利用したトンネルの覆工コンクリート打設方法であって、
前記スライドセントルを据え付ける据付工程と、
前記スライドセントルとトンネル内面との間にコンクリートを流し込む打設工程と、を備えており、
前記打設工程では、
下段の前記切替バルブである下段切替バルブの前記摺動体を後退させて、当該下段切替バルブから前記コンクリートを流し込む下段打込作業と、
前記下段切替バルブの上方に配設された前記切替バルブである上段切替バルブの前記摺動体を後退させて、当該上段切替バルブから前記コンクリートを流し込む上段打込作業と、を行い、
前記上段打込作業では、前記下段切替バルブの前記摺動体を前進させて、前記下段切替バルブの前記内部流路を前記流入口と前記流出口に連結させて、前記コンクリートを前記上段切替バルブに誘導することを特徴とする、覆工コンクリート打設方法。

【請求項9】

前記切替バルブの内部を洗浄するバルブ洗浄工程をさらに備えており、
前記バルブ洗浄工程では、前記摺動体を後退させた状態で、前記摺動体と前記筒体との隙間に高圧水を噴射することを特徴とする、請求項８に記載の覆工コンクリート打設方法。

【請求項10】

前記切替バルブの内部を洗浄するバルブ洗浄工程をさらに備えており、
前記バルブ洗浄工程では、前記摺動体を後退させることで露出した前記内部流路の開口から、当該内部流路の清掃を行うことを特徴とする、請求項８に記載の覆工コンクリート打設方法。

【請求項11】

前記コンクリート打設管の内部を洗浄する配管清掃工程をさらに備えており、
前記コンクリート打設管の先端部は、トンネルの上部において前記スライドセントルの開口に接続されていて、
前記配管清掃工程では、前記内部流路によって前記流入口と前記流出口とを連通させた状態で、前記コンクリート打設管内に清掃用移動体を圧送することで、前記コンクリート打設管内の前記コンクリートを前記コンクリート打設管の先端から前記スライドセントルとトンネル内面との間に排出することを特徴とする、請求項８に記載の覆工コンクリート打設方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、切替バルブ、コンクリート打設装置および覆工コンクリート打設方法に関する。

【背景技術】

【0002】

トンネルの覆工ンクリートの打設方法として、トンネル軸方向に移動する移動式型枠（スライドセントル）を利用して、連続的に施工する場合がある。スライドセントルを利用した覆工コンクリートの施工では、スライドセントルに形成された打設口にコンクリート打設管を挿入した状態でコンクリートを流し込む。スライドセントルには、軸方向および周方向に間隔をあけて複数の打設口が形成されており、コンクリート打設時は、コンクリート打設管を各打設口に適宜移動させる。打設口から他の打設口へのコンクリート打設管の移動は、作業員が手作業により行う。ところが、コンクリート打設管を人力により移動させる作業には労力と時間がかかる。

【0003】

そのため、特許文献１には、コンクリート輸送管を介して輸送されたコンクリートをスライドセントルと地山との間へ注入する状態と、下流側へ流下させる状態とを切り替える切替バルブが開示されている。特許文献１の切替バルブは、スライドセントルに接続された筒体と、筒体内に摺動可能に収納された摺動体とを備えていて、摺動体を筒体内で摺動させることで、コンクリートの圧送先を切り替える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－１９１８１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

コンクリート輸送管や切替バルブは、コンクリートの打設完了後に清掃する必要がある。しかし、特許文献１の切替バルブは、摺動体が筒体の内部に収容されているため、清掃時に切替バルブを都度分解する必要があり、手間がかかっていた。
本発明は、清掃作業の手間の低減化を可能とした切替バルブ、コンクリート打設装置および覆工コンクリート打設方法を提案することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するための本発明の切替バルブは、上流管と下流管との間に介設されて、前記上流管から供給されたコンクリートを型枠に形成された打設口から注入可能な状態と前記下流管に流下可能な状態とを切り替えるものであって、前記型枠に接続された筒体と、前記筒体に摺動可能に挿入された摺動体とを備えている。前記筒体には、前記筒体の先端において開口する注入口と、前記筒体の後端において開口する摺動体出入口と、前記上流管が接続される流入口と、前記下流管が接続される流出口とが形成されている。前記流出口は、前記流入口に対して前記筒体の軸方向にオフセットした位置に形成されている。また、前記摺動体には、前記摺動体の先端面を前記型枠のコンクリート側の面と一致させた状態で、前記流入口と前記流出口とを連結する内部流路が形成されている。前記摺動体の先端面が前記流入口よりも後方に位置するまで前記摺動体を後退させた際に、少なくとも前記内部流路の前記流出口側の開口が前記摺動体出入口の後方に露出する。

【0007】

また、本発明のコンクリート打設装置は、複数の型枠部材を組み合わせることにより形成されたスライドセントルと、フレッシュコンクリートを圧送するコンクリートポンプと、前記コンクリートポンプから延設されて前記スライドセントルの内面に沿って配管されたコンクリート打設管と、前記コンクリート打設管を介して連結された複数の切替バルブとを備えている。複数の前記切替バルブは、前記スライドセントルの内面に周方向に間隔をあけて設けられている。

【0008】

このコンクリート打設装置を利用した本発明の覆工コンクリート打設方法は、前記スライドセントルを据え付ける据付工程と、前記スライドセントルとトンネル内面との間にコンクリートを流し込む打設工程とを備えている。前記打設工程では、下段の前記切替バルブである下段切替バルブの前記摺動体を後退させて、当該下段切替バルブから前記コンクリートを注入する下段注入作業と、前記下段切替バルブの上方に配設された前記切替バルブである上段切替バルブの前記摺動体を後退させて、当該上段切替バルブから前記コンクリートを注入する上段注入作業と行う。前記上段注入作業では、前記下段切替バルブの前記摺動体を前進させて、前記下段切替バルブの前記内部流路を前記流入口と前記流出口に連結させて、前記コンクリートを前記上段切替バルブに誘導する。

【0009】

かかる切替バルブ、コンクリート打設装置および覆工コンクリート打設方法によれば、前記摺動体を後退させた状態で、前記摺動体と前記筒体との隙間に高圧水を噴射することで、切替バルブの内部の洗浄が可能となる。隙間に噴射された高圧水は、筒体の摺動体出入口から排出される。そのため、筒体と摺動体との間にコンクリートの一部（例えば、セメントミルク、ノロ等）が浸透した場合であっても、洗浄することができる。また、前記摺動体を後退させることで露出した前記内部流路の開口から、当該内部流路の清掃を行うことが可能である。

【0010】

なお、前記摺動体の側面に前記筒体の軸方向に沿って突条が形成されていれば、筒体と摺動体との隙間が確保されて、より洗浄しやすくなる。また、筒体の突条に対応する位置に突条と係合する凹部等が形成されていれば、摺動体のブレが抑制される。
また、前記筒体の側面に清掃孔が形成されていれば、清掃孔を利用して、筒体と摺動体との間に高圧水を噴射することができる。

【0011】

前記切替バルブは、前記筒体の側面に固定された一対のジャッキと、前記ジャッキと前記摺動体の後端部とを連結する連結部材とを備えているのが望ましい。こうすることで、ジャッキにより摺動体を摺動させることできるため、より簡易にコンクリート打設作業を行うことできる。

【0012】

前記摺動体が、前記筒体の内部を摺動する筐体と、内部流路を構成する流路管とを備えている場合は、前記筐体の側面に、溶接孔を形成しておき、この流路管の外面と溶接孔の内周面とを溶接するのが望ましい。

【0013】

コンクリート打設装置は、コンクリートの打設状況を検知する複数のセンサーと、前記センサーの検知結果に応じて、前記切替バルブの摺動体の摺動を制御する制御手段とを備えているのが望ましい。こうすることで、コンクリートの打設状況を監視する作業員の負担を軽減することができる。

【0014】

前記コンクリート打設管の先端部が、トンネルの上部（例えば、肩部等）において前記スライドセントルの開口に接続されている場合は、前記内部流路によって前記流入口と前記流出口とを連通させた状態で、前記コンクリート打設管内に清掃用移動体（例えば、清掃用スポンジ）を圧送することで、前記コンクリート打設管内の前記コンクリートを前記コンクリート打設管の先端から前記スライドセントルとトンネル内面との間に排出するのが望ましい。こうすることで、コンクリート打設管内のコンクリートを全て打設することができ、コンクリートの廃棄量を削減できる。なお、コンクリート打設管の先端から排出された清掃用移動体は、スライドセントルの窓から回収する。

【発明の効果】

【0015】

本発明の切替バルブ、コンクリート打設装置および覆工コンクリート打設方法によれば、切替バルブ内部の清掃作業の手間を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係るコンクリート打設装置の概要を示す斜視図である。

【図2】コンクリート打設装置の概要を示す横断図である。

【図3】コンクリート打設管の配管を示す平面図である。

【図4】コンクリート打設管と切替バルブを示す横断図である。

【図5】切替バルブを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

【図6】打設時の切替バルブを示す断面図である。

【図7】覆工コンクリート打設方法を示すフローチャートである。

【図8】下段打込作業を示す横断図である。

【図9】上段打込作業を示す横断図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本実施形態では、覆工コンクリートの自動打設技術について説明する。覆工コンクリートの施工には、コンクリート打設装置１を利用する。図１および図２にコンクリート打設装置１を示す。コンクリート打設装置１は、図１および図２に示すように、スライドセントル２と、コンクリートポンプ３と、コンクリート打設管４と、切替バルブ５と、センサー６と、制御手段７とを備えている。

【0018】

覆工コンクリートは、トンネル坑内に設置されたスライドセントル２と地山Ｇ（吹付けコンクリートＣ１）との間にフレッシュコンクリートＣを打ち込むことにより形成する。スライドセントル２は、複数の型枠部材２１，２１，…を組み合わせることにより、トンネルＴの断面形状に応じた断面円弧状（半円筒状）に形成されている。

【0019】

型枠部材２１は、周方向に隣接する他の型枠部材２１に対して回動可能に連結されていて、トンネル径方向での移動が可能である。すなわち、スライドセントル２は、型枠部材２１を移動させることで、縮径可能である。また、スライドセントル２には、開閉扉を備えた確認窓が形成されており、コンクリートの打設状況の確認が行えるように構成されている。なお、確認窓の配置や形状寸法等は、適宜設定する。スライドセントル２の内空側には、フレッシュコンクリートＣを供給するためのコンクリート打設管４が配管されている。

【0020】

また、スライドセントル２は、複数のバイブレータ２２，２２，…を備えている。バイブレータ２２は、スライドセントル２の内面（内空側の面）に固定されている。バイブレータ２２は、スライドセントル２と地山Ｇとの間に打ち込まれたコンクリートに振動を与える。本実施形態では、トンネル周方向に間隔をあけて並べられた複数のバイブレータ２２の列が、トンネル軸方向に複数列並設されている。本実施形態では、バイブレータ２２を型枠部材２１に形成された確認窓に隣接して設置している。こうすることで、確認窓から作業員がバイブレータ２２による締め固め効果を確認できる。

【0021】

コンクリートポンプ３は、コンクリート打設管４を介してフレッシュコンクリートＣを圧送する。コンクリートポンプ３は、地上部または立坑に設けられている。コンプリートポンプから圧送されたフレッシュコンクリートＣは、コンクリート打設管４を介してスライドセントル２と地山Ｇとの隙間に打ち込まれる。

【0022】

コンクリート打設管４は、コンクリートポンプ３から延設されて、スライドセントル２の内面に沿って配管されている。図３にコンクリート打設管４を示す。本実施形態のコンクリート打設管４は、図３に示すように、コンクリートポンプ３からスライドセントル２の基端部まで延設された１本の本管４１と、スライドセントル２の基端部に設けられた分岐手段４３を介して分岐された４本の分岐管４２，４２，…とを備えている。

【0023】

本管４１は、一端がコンクリートポンプ３に接続されていて、他端が分岐手段４３に接続されていて、コンクリートポンプ３により圧送されたフレッシュコンクリートＣをスライドセントル２の基端部まで輸送する。

【0024】

分岐管４２は、スライドセントル２の頂部においてスライドセントル２の軸方向に沿って配管された縦断管路４４と、スライドセントル２の周方向に沿って配管された横断管路４５とからなる。分岐管４２は、縦断管路４４により分岐手段４３から所定の位置まで延設された後、横断管路４５により周方向に延設されている。４本の分岐管４２，４２，…のうちの２本の分岐管４２，４２は、スライドセントル２の基部（トンネル軸方向の一端部）に配管された横断管路４５を備えていて、残りの２本は、スライドセントル２の先端部（トンネル軸方向の他端部）に配管された横断管路４５を備えている。図４に横断管路を示す。図４に示すように、コンクリート打設管４の横断管路４５には、複数（本実施形態では上下二段）の切替バルブ５，５が設けられている。また、横断管路の先端部４６は、トンネルの肩部においてスライドセントル２の開口に接続されている。

【0025】

複数の切替バルブ５は、コンクリート打設管４（横断管路４５）を介して連結されていて、スライドセントル２の内面に周方向に間隔をあけて設けられている。切替バルブ５は、コンクリート打設管４（上流管）を介して上流側（コンクリートポンプ３側）から供給されたフレッシュコンクリートＣを、スライドセントル２と地山Ｇの間に吐出可能な状態と、下流側（コンクリートポンプ３の反対側）に接続されたコンクリート打設管４（下流管）に流下可能な状態とを切り替える。

【0026】

図５に切替バルブ５を示す。図５（ａ）および（ｂ）に示すように、切替バルブ５は、スライドセントル２に接続された筒体５１と、筒体５１に摺動可能に挿入された摺動体５２と、筒体５１の側面に固定された一対のジャッキ５３，５３とを備えている。

【0027】

筒体５１は、角筒状を呈した、型枠部材２１と同素材の鋼製部材からなる。筒体５１の先端は、スライドセントル２の型枠部材２１に固定されている。筒体５１には、筒体５１の先端において開口する吐出口５１１と、筒体５１の後端において開口する摺動体出入口５１２と、筒体５１の上面において開口する流入口５１３と、筒体の下面において開口する流出口５１４と、筒体５１の側面において開口する清掃孔（図示せず）とが形成されている。

【0028】

吐出口５１１は、型枠部材２１に形成された貫通孔と連通している。また、吐出口５１１（筒体５１の先端）は、型枠部材２１の表面（コンクリート側の面）と面一となる形状を有している。吐出口５１１および摺動体出入口５１２は、摺動体５２を挿通可能な形状を有している。流入口５１３（本実施形態では上流管の接続部）には、コンクリートポンプＰ側（輸送方向上流側）から延びるコンクリート打設管４（上流管）が接続されている（図４参照）。一方、流出口５１４（本実施形態では下流管の接続部）には、コンクリートポンプＰと反対側（輸送方向下流側）に延びるコンクリート打設管４（下流管）が接続されている（図４参照）。流出口５１４は、流入口５１３に対して筒体５１の軸方向にオフセットした位置に形成されている。本実施形態では、流入口５１３が流出口５１４よりも吐出口５１１側に形成されている。流出口５１４は、外側（型枠部材２１側）の縁が流入口５１３の内空側の縁よりも内空側に位置するように、流入口５１３よりも内空側（型枠部材２１と反対側）にオフセットされている。すなわち、流入口５１３と流出口５１４は、筒体５１の中心軸と平行な面に投影した際に重ならないように配置されている。清掃孔（図示略）は、流出口５１４の下方に形成されていて、筒体５１と摺動体５２との間の隙間に連通している。

【0029】

摺動体５２は、筒体５１内を摺動可能な直方体状部材である。摺動体５２には、内部流路５２０が形成されている。内部流路５２０は、摺動体５２の先端面をスライドセントル２の型枠部材２１のコンクリート側（地山Ｇ側）の面と一致させた状態で、筒体５１の流入口５１３と流出口５１４とを連結する。摺動体５２は、筒体５１の内部を摺動する筐体５２１と、筐体５２１の内部に設けられた流路管５２２とを備えている。流路管５２２は、内部流路５２０を構成する。

【0030】

筐体５２１は、型枠部材２１と同素材の鋼製の箱型部材からなり、側面には溶接孔５２３が形成されている。また、筐体５２１（摺動体５２）の左右の側面には、筒体５１の軸方向（摺動体５２の摺動方向）に沿って突条５２４が形成されている。突条５２４は、筐体５２１の側面から突出しており、筐体５２１の側面に段差を形成している。突条５２４は、筒体５１の内面に当接あるいは近接している。これにより、筒体５１の内面と摺動体５２の左右の側面との間に隙間が形成されている。なお、筒体５１の内面に、突条５２４と係合する溝を形成してもよい。

【0031】

流路管５２２は、筐体５２１の内部において、上下に連通するように配置されていて、流路管５２２の外面と溶接孔５２３の内周面とが溶接されている。流路管５２２は、Ｓ字状に屈曲していて、オフセットされた流入口５１３と流出口５１４とをつなぐ内部流路５２０を構成する。また、流路管５２２は、摺動体５２の先端面が流入口５１３よりも後方に位置するまで摺動体５２を後退させた際に、少なくとも内部流路５２０の流出口側の開口（流路管５２２の上端）が摺動体出入口５１２の後方に露出するように配置されている。

【0032】

摺動体５２の後端部には、ジャッキ５３を連結するための連結部材５４が固定されている。連結部材５４は、筐体５２１の後端に固定された鋼板からなる固定部５４１と、固定部５４１に固定された連結部５４２とからなる。

【0033】

ジャッキ５３は、筒体の側面に固定された本体部５３１と、本体部５３１に内挿されて進退可能に支持されたロッド５３２とを備えた、いわゆる油圧ジャッキまたはエアジャッキである。ロッド５３２の先端部は、連結部材５４の連結部５４２に連結されている。摺動体５２は、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、ジャッキ５３の伸縮にともなって、筒体５１内を摺動する。

【0034】

センサー６は、フレッシュコンクリートＣの打設状況を検知する。本実施形態では、センサー６として、打設感知センサー、温度センサーおよび圧力センサーがスライドセントル２の複数個所に固定されている。各センサー６の設置個所は、適宜決定する。

【0035】

打設感知センサーは、型枠部材２１の外面（地山Ｇ側の面）に固定されていて、スライドセントル２と地山Ｇとのの間に打ち込まれたフレッシュコンクリートＣを検知する。打設感知センサーがフレッシュコンクリートＣを検知することで、フレッシュコンクリートＣの打設状況（打設高さ）を把握できる。

【0036】

温度センサーは、打設中および打設後のフレッシュコンクリートＣの温度を検知する。温度センサーが検知した温度により、フレッシュコンクリートＣの性状を把握できる。フレッシュコンクリートＣの温度データにより、コンクリートの推定強度を算出できる。

【0037】

圧力センサーは、スライドセントル２の型枠部材２１に作用する荷重を検知する。圧力センサーの検知結果により、フレッシュコンクリートＣの打設状況を把握できる。すなわち、圧力センサーの計測結果により、打設速度管理や、スライドセントル２の頂部での充填状況を確認できる。

【0038】

各センサー６により計測されたデータは、自動的にクラウドサーバ等に記録されるとともに、制御手段７に送信される。制御手段７は、各センサー６の検知結果に応じてコンクリートポンプ３の作動や切替バルブ５の摺動体５２の摺動等を制御する。すなわち、コンクリート打設装置１は、フレッシュコンクリート打設状況に応じて、フレッシュコンクリートＣの打設箇所を決定する。切替バルブ５は、制御手段７から送信された信号により作動する。具体的には、制御手段７から送信された信号に応じてジャッキ５３が作動する結果、摺動体５２が移動する。

【0039】

以下、本実施形態の自動打設技術による覆工コンクリートの打設方法について説明する。コンクリート打設装置１を利用した覆工コンクリート打設方法は、図７に示すように、据付工程Ｓ１と、打設工程Ｓ２と、配管清掃工程Ｓ３と、バルブ洗浄工程Ｓ４とを備えている。

【0040】

据付工程Ｓ１では、トンネル坑内にスライドセントル２を据え付ける。スライドセントル２は、型枠部材２１を折り畳んで縮径させた状態で、所定の位置まで移動させる。スライドセントル２を所定の位置に配置したら、所定の形状になるように拡径させる（図１，２参照）。

【0041】

打設工程では、スライドセントル２とトンネル内面との間にフレッシュコンクリートＣを流し込む。フレッシュコンクリートＣの打設は、コンクリート打設管４にコンクリートポンプＰを接続し、コンクリートポンプＰによりフレッシュコンクリートＣを圧送することにより行う。打設工程では、下段打込作業と、上段打込作業と、肩部打込作業と、頂部打込作業を行う。

【0042】

下段打込作業では、図８に示すように、下段の切替バルブ５である下段切替バルブ５ａの摺動体５２を後退させて、下段切替バルブ５ａからフレッシュコンクリートＣを流し込む。下段切替バルブ５ａを開く動作（摺動体５２を後退させる動作）は、制御手段７から送信された信号（第一制御信号）に応じて行われる。摺動体５２が後退すると、摺動体５２の先端面が流入口５１３よりも後側（トンネル内空側）に配置される。こうすることで、流入口５１３が開口したまま、流出口５１４が摺動体５２によって閉口されるとともに、吐出口５１１が開口される。そのため、コンクリート打設管４を介して圧送されたフレッシュコンクリートＣは、吐出口５１１から排出されて、スライドセントル２と地山Ｇとの間に打ち込まれる。フレッシュコンクリートＣが所定の高さまで打設されたことをセンサー６が検知したら、制御手段７の信号（第二制御信号）により、図９に示すように、下段切替バルブ５ａの摺動体５２を前進させて、下段切替バルブ５ａの吐出口５１１を遮蔽するとともに、下段切替バルブ５ａの内部流路５２０によって流入口５１３と流出口５１４とを連通させる。このとき、下段切替バルブ５ａ内のフレッシュコンクリートＣは、摺動体５２の前進に伴ってスライドセントル２と地山側に押し出される。

【0043】

上段打込作業では、下段切替バルブの上方に配設された切替バルブ５である上段切替バルブ５ｂの摺動体５２を後退させて、上段切替バルブ５ｂの吐出口５１１を開口し、当該吐出口５１１からスライドセントル２と地山Ｇとの隙間にフレッシュコンクリートＣを流し込む。上段切替バルブ５ｂを開く動作（摺動体５２を後退させる動作）は、下段切替バルブ５ａを閉じる動作と同期して行われるか、または、第二制御信号の後に制御手段７から送信される信号（第三制御信号）に応じて行われる。上段切替バルブ５ｂが開いた状態では、下段切替バルブ５ａは、摺動体５２の先端面が型枠部材２１の表面と一致した状態となっている。センサー６によりフレッシュコンクリートＣが所定の高さまで打設されたことを確認したら、制御手段７からの信号（第四制御信号）により、摺動体５２を前進させて、切替バルブ５の吐出口５１１を遮蔽する。

【0044】

肩部打設作業では、下段切替バルブ５ａおよび上段切替バルブ５ｂの吐出口５１１を遮蔽した状態で、フレッシュコンクリートＣを圧送する。下段切替バルブ５ａおよび上段切替バルブ５ｂを閉じた状態でフレッシュコンクリートＣを圧送すると、スライドセントル２の肩部に設置されたコンクリート打設管４の先端部からフレッシュコンクリートＣが打ち込まれる（図４参照）。センサー６によりフレッシュコンクリートＣが所定の高さまで打設されたことを確認したら、制御手段７からの信号（第五制御信号）により、コンクリートポンプ３を停止して、フレッシュコンクリートＣの圧送を停止する。そして、コンクリート打設管４とは別の配管（図示せず）に切り替えて、スライドセントル２の頂部からフレッシュコンクリートＣを打ち込む（頂部打込作業）。

【0045】

このように、コンクリート打設管４の上流側（コンクリートポンプＰ側）の切替バルブ５から順に、フレッシュコンクリートＣを打ち込むことで、スライドセントル２の背面にコンクリートを充填する。
なお、フレッシュコンクリートＣの打込みと並行して、コンクリート打込み中の切替バルブ５の近傍に配設されたバイブレータ２２が作動し、型枠部材２１を振動させてコンクリートの締固めを行う。

【0046】

配管清掃工程Ｓ３では、コンクリート打設管４の清掃を行う。配管清掃工程Ｓ３は、例えば頂部打込作業を行う前に行う。配管清掃工程Ｓ３では、各切替バルブ５の摺動体５２を前進させて、内部流路５２０によって流入口５１３と流出口５１４とを連通させた状態とする。また、分岐管４２の基端部を分岐手段４３から取り外し、分岐管４２の基端部に清掃用移動体を押し込む。清掃用移動体は、分岐管４２の内部を摺動可能な部材であって、例えば、コンクリート打設管４の内径と同等以上の外径を有した柱状のスポンジ（樹脂材）からなる。そして、分岐管４２の基端部にコンプレッサーから延設されたエアホースを接続し、コンプレッサーを作動させることにより、清掃用移動体を圧送する。清掃用移動体は、コンクリート打設管４および切替バルブ５を通過した後、コンクリート打設管４の先端から排出される。排出された清掃用移動体は、スライドセントル２の窓から回収する。

【0047】

バルブ洗浄工程Ｓ４では、切替バルブ５の内部を洗浄する。バルブ洗浄工程Ｓ４では、摺動体５２を後退させた状態で、筒体５１の清掃孔から摺動体５２と筒体５１との隙間に高圧水を噴射して、当該隙間を洗浄する。また、摺動体５２を後退させることで露出した内部流路５２０の開口から、内部流路５２０の清掃を行う。

【0048】

本実施形態のコンクリート打設装置１および覆工コンクリート打設方法によれば、摺動体５２を後退させた状態で、摺動体５２と筒体５１との隙間に高圧水を噴射することで、切替バルブ５の内部の洗浄が可能となる。隙間に噴射された高圧水は、筒体５１の摺動体出入口５１２から排出される。そのため、筒体５１と摺動体５２との間にコンクリートの一部（例えば、セメントミルク、ノロ等）が浸透した場合であっても、洗浄することができる。

【0049】

また、摺動体５２を後退させることで露出した開口から内部流路５２０の清掃を行うことが可能である。そのため、切替バルブ５の清掃作業が容易である。また、摺動体５２を後退させることで摺動体５２（内部流路５２０）を露出させることができるため、摺動体５２のメンテナンス（補強、補修など）を行うことも可能である。

【0050】

本実施形態のコンクリート打設装置１は、フレッシュコンクリートＣを輸送するコンクリート打設管４に切替バルブ５が介設されており、コンクリート打設管４を介して輸送されたコンクリートを直接的にスライドセントル２の背面（スライドセントル２と地山Ｇの間）に誘導することを可能としている。そのため、コンクリート打設管４内に残留するコンクリートの量を低減できる。ゆえに、残留コンクリートの処分に要する手間や費用を低減できる。また、コンクリート打設管４内のフレッシュコンクリートＣは、配管清掃工程においてスライドセントル２の背面に全て打設するため、コンクリートの廃棄処分量を削減できる。

【0051】

また、摺動体５２の側面に筒体５１の軸方向に沿った突条が形成されているため、筒体５１と摺動体５２との隙間が確保されて、より洗浄しやすい。また、突条により摺動体５２と筒体５１との接地面積を小さくすることで、摺動体５２の摺動時の摩擦抵抗を低減できる。なお、筒体の突条に対応する位置に突条と係合する凹部等が形成されていれば、摺動体５２のブレが抑制される。

【0052】

切替バルブ５は、筒体５１の側面に固定されて摺動体５２の後端部に連結された一対のジャッキ５３を備えているため、ジャッキ５３により摺動体５２を摺動の自動制御が可能となり、より簡易にコンクリート打設作業を行うことできる。

【0053】

摺動体５２の筐体５２１の側面に、溶接孔５２３が形成されているため、溶接孔５２３を利用して流路管５２２を溶接できる。そのため、切替バルブ５の製造時の手間を低減できる。また、溶接孔５２３において、筐体５２１と流路管５２２との接合を切断すれば、流路管５２２を容易に交換できる。

【0054】

筒体５１の先端および摺動体５２の先端面が、スライドセントル２の表面（コンクリート側の面）と面一となる形状を有しているため、コンクリート表面に打設口の痕跡（凹凸）が生じ難い。そのため、スライドセントル２の撤去後（覆工コンクリートの施工後）に、痕跡の補修作業に要する手間を省略あるいは低減できる。

【0055】

また、切替バルブ５によるコンクリートの注入を終了する際には、摺動体５２を吐出口５１１側に前進させるため、筒体５１内のコンクリートを押し出した状態で終了するため、吐出口５１１の近傍に空気溜りが形成され難い。そのため、覆工コンクリートをより高品質に施工できる。また、流入口５１３が流出口５１４よりも吐出口５１１側に形成されているため、摺動体５２を前進させたフレッシュコンクリートＣの打込み状態から、流出口５１４から流出状態へ切り替える際に、筒体５１内から押し出すコンクリート量を最小限に抑えることができる。

【0056】

複数のセンサー６により打設状況を検知して、フレッシュコンクリートＣの注入箇所（切替バルブ５）を自動的に移動させるため、目視で打設状況を確認する必要がない。そのため、作業員の手間を低減することができる。また、バイブレータ２２による締固めも自動的に行うことで、施工の手間を低減できる。このように、打設状況の確認およびコンクリートの締固めを機械的に行うことで、人力により行う場合に比べて、作業員等の熟練度に関わらず、コンクリートの充填状況にムラが生じ難い。

【0057】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、センサー６の検知結果に応じて自動的に切替バルブ５を操作するものとしたが、切替バルブ５はオペレータ等が手動により操作してもよい。切替バルブの操作を手動で行う場合は、センサー６の検知結果が、ランプやモニターなどの表示手段に表示されるようにし、オペレータが表示手段を確認して操作するようにすればよい。

【0058】

前記実施形態では、コンクリートポンプ３に接続された本管４１が分岐手段４３を介して複数の分岐管４２，４２，…に分岐されているが、複数のコンクリート打設管４がそれぞれ異なるコンクリートポンプ３に接続されていてもよい。また、分岐管４２の本数は４本に限定されるものではない。

【0059】

前記実施形態では、摺動体５２の左右の側面に上下二段の突条５２４，５２４が形成されているが、突条５２４の数および配置は限定されるものではない。
前記実施形態では、ジャッキ５３がシリンダージャッキの場合について説明したが、ジャッキ５３の構成は限定されるものではない。

【0060】

コンクリート打設管４の配管は、トンネルの形状等に応じて適宜決定すればよい。
また、切替バルブ５の数および配置は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。
筒体５１の先端は、必ずしも型枠部材２１の表面（地山Ｇ側の面）と面一である必要はなく、例えば、型枠部材２１の内面（内空側の面）に固定されていてもよい。
また、摺動体５２の先端面の形状は限定されるものではなく、例えば、平面であってもよい。

【0061】

前記実施形態では、流路管５２２がＳ字状の場合について説明したが、流路管５２２の形状は限定されるものではなく、流入口５１３と流出口５１４とを連結するように、摺動体５２の移動方向に対して傾斜した直線状の流路であってもよい。
流入口５１３と流出口５１４は、中心軸が平行になるように筒体５１に形成されていてもよいし、中心軸同士が交差する向きに形成されていてもよい。
流入口５１３と流出口５１４との位置関係は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。

【符号の説明】

【0062】

１ コンクリート打設装置
２ スライドセントル（型枠）
２１ 型枠部材
２２ バイブレータ
３ コンクリートポンプ
４ コンクリート打設管
４１ 本管
４２ 分岐管
４３ 分岐手段
４４ 縦断管路
４５ 横断管路
５ 切替バルブ
５１ 筒体
５１１ 吐出口
５１２ 摺動体出入口
５１３ 流入口
５１４ 流出口
５２ 摺動体
５２０ 内部流路
５２１ 筐体
５２２ 流路管
５２３ 溶接孔
５２４ 突条
５３ ジャッキ
５３１ 本体部
５３２ ロッド
５４ 連結部材
５４１ 固定部
５４２ 連結部
６ センサー
７ 制御手段
Ｃ フレッシュコンクリート
Ｇ 地山

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】