吹付け工法及び吹付け施工システム
【課題】施工面に付着せずにはね返ったリバウンド材料を再利用することができるとともに、十分に高い吹付け品質を達成可能な吹付け工法及び吹付け施工システムを提供すること。
【解決手段】本発明に係る吹付け工法は、造粒装置３０Ａにおいて土質系材料と水とを含有する吹付け材料から団粒物を造粒する造粒工程と、団粒物をホース８内に導入後、圧縮気体の圧力で当該団粒物をホース８内で移送する移送工程と、このホース８の先端に設けられたノズル９から団粒物を含む流体を施工面Ｆに向けて噴射する噴射工程と、施工面Ｆに向けて噴射された団粒物のうち、施工面Ｆに付着せずにはね返ったリバウンド材料を吸引して回収する回収工程と、リバウンド材料と団粒物とを混合する混合工程とを備える。
【解決手段】本発明に係る吹付け工法は、造粒装置３０Ａにおいて土質系材料と水とを含有する吹付け材料から団粒物を造粒する造粒工程と、団粒物をホース８内に導入後、圧縮気体の圧力で当該団粒物をホース８内で移送する移送工程と、このホース８の先端に設けられたノズル９から団粒物を含む流体を施工面Ｆに向けて噴射する噴射工程と、施工面Ｆに向けて噴射された団粒物のうち、施工面Ｆに付着せずにはね返ったリバウンド材料を吸引して回収する回収工程と、リバウンド材料と団粒物とを混合する混合工程とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土質系材料と水とを含有する吹付け材料を噴射して当該吹付け材料からなる層を施工面上に形成するための吹付け工法及び吹付け施工システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートやモルタルなどの層を施工面上に形成する工法として、吹付け工法が知られている。吹付け工法は一般に湿式吹付け工法と乾式吹付け工法とに大別される。湿式吹付け工法は、主材料と水とを混和して予め調製した吹付け材料を圧縮空気の圧力でホース先端のノズルから噴射して層を形成する工法である。一方、乾式吹付け工法は、空練りした粉末状の主材料をノズルから噴射する際に、水との混合を行うことで材料に付着性を付与させて層を形成する工法である。
【０００３】
湿式吹付け工法は、主材料と水との配合割合の調整が容易であること、材料の付着性が良好であることなどの特長を有する。湿式吹付け工法は、これら特長から高い均一性で材料を吹付け可能であるという利点を有する反面、水を含む材料をホースで移送するため、材料がホースやノズルの内部に付着してしまうという問題がある。
【０００４】
これに対し、乾式吹付け工法によれば、材料がホースなどの内部に付着することなく安定した材料供給が可能である。しかしながら、乾式吹付け工法ではノズル付近で加水を行うため、材料中の水分が十分均一に分散せず品質に悪影響を与えるおそれがある。上記のような従来の吹付け工法に係る問題を解消するため、種々の吹付け装置やノズルの開発がこれまでになされている（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１９７５５３号公報
【特許文献２】特開平１１−２７６９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、湿式吹付け工法であってもノズルから噴射した吹付け材料の全量を施工面に付着させることはできず、吹付け材料の一部は施工面ではね返ってその周辺に飛散する。吹付け材料の種類や含水比、吹付け施工の条件などにもよるが、ノズルから噴射した吹付け材料１００質量部のうち、４０質量部程度が付着せずにはね返ることもある。ノズルから噴射された後、施工面ではね返った吹付け材料（以下、「リバウンド材料」という。）は、一般に、再利用することなく廃棄される。その主因は、リバウンド材料を再利用すると、吹付け品質を十分に確保することが困難であるためである。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、施工面に付着せずにはね返ったリバウンド材料を再利用することができるとともに、十分に高い吹付け品質を達成可能な吹付け工法及び吹付け施工システム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】
【０００７】
本発明に係る吹付け工法は、土質系材料と水とを含有する吹付け材料を噴射して当該吹付け材料からなる層を施工面上に形成するためのものであって、吹付け材料から団粒物を造粒する第１の造粒工程と、団粒物をホース内に導入後、圧縮気体の圧力で当該団粒物をホース内で移送する移送工程と、このホースの先端に設けられたノズルから団粒物を含む流体を施工面に向けて噴射する噴射工程と、施工面に向けて噴射された団粒物のうち、施工面に付着せずにはね返ったリバウンド材料を吸引して回収する回収工程と、リバウンド材料と第１の造粒工程前の吹付け材料又は第１の造粒工程後の団粒物とを混合する混合工程とを備えることを特徴とする。
【０００８】
吹付け工法で使用する吹付け材料は、セメント系材料（例えば、コンクリート、モルタル）と土質系材料とに分類される。本発明に係る吹付け工法は土質系材料を使用するものであり、その具体例としては、砂、土、粘土などが挙げられる。土質系材料は、セメント系材料と異なり、ノズルから噴射された後も化学的な性状は変化することがないため、再利用することが可能である。ただし、土質系材料と水とを含有するリバウンド材料は、時間の経過とともに徐々に乾燥するため、高い吹付け品質を達成するにはリバウンド材料を回収後、含水比を調整する必要があると考えられていた。
【０００９】
これに対し、本発明に係る吹付け工法においては、吹付け材料からなる団粒物を噴射するため、リバウンド材料には団粒物の形状を維持したものが含まれている。団粒物をなす吹付け材料は、粉末状のものと比較し、水分の蒸発が抑制されるため、リバウンド材料を回収して再利用した場合でも含水比を調整しなくても十分に高い吹付け品質を達成できる。このことから、本発明に係る吹付け工法は、土質系材料を用いて止水層や耐火層などを形成するのに好適である。また、吹付け材料から得られる団粒物を噴射することで、吹付け材料の含水比が比較的高い場合であっても、吹付け材料が高密度に付着してなる層を形成できるという利点もある。
【００１０】
本発明に係る吹付け工法は、混合工程前にリバウンド材料から団粒物を造粒する第２の造粒工程を更に備え、混合工程が第１の造粒工程を経て得られた団粒物と、第２の造粒工程を経て得られた団粒物とを混合するものであることが好ましい。回収したリバウンド材料から団粒物を造粒することによって、新規の吹付け材料からなる団粒物の粒子群中にリバウンド材料からなる団粒物を十分均一に分散させやすくなるという効果が得られる。２種類の団粒物を十分に混合することにより、吹付け密度が十分に均一な層を形成できる。なお、「新規の吹付け材料」とは、単に「リバウンド材料」と区別するために用いた用語であり、購入した材料や新たに調製した材料などを意味する。
【００１１】
本発明に係る吹付け施工システムは、土質系材料と水とを含有する吹付け材料を噴射して当該吹付け材料からなる層を施工面上に形成するためのものであって、吹付け材料から団粒物を造粒する第１の造粒装置と、ノズルを先端に有するホースと、団粒物をホース内に導入し、圧縮気体の圧力で当該団粒物をノズルに向けて移送するとともに、ノズルから団粒物を含む流体を噴射する噴射装置と、施工面に向けて噴射された団粒物のうち、施工面に付着せずにはね返ったリバウンド材料を吸引して回収する回収手段と、リバウンド材料と第１の造粒装置に導入される前の吹付け材料又は第１の造粒装置から排出される団粒物とを混合する混合手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る吹付け施工システムにおいては、吹付け材料からなる団粒物を噴射するため、リバウンド材料には団粒物の形状を維持したものが含まれている。団粒物をなす吹付け材料は、粉末状のものと比較し、水分の蒸発が抑制されるため、リバウンド材料を回収して再利用しても必ずしも含水比を調整しなくても十分に高い吹付け品質を達成できる。
【００１３】
本発明に係る吹付け施工システムは、回収されたリバウンド材料から団粒物を造粒する第２の造粒装置を更に備え、混合手段が第１の造粒装置から排出される団粒物と、第２の造粒装置から排出される団粒物とを混合するものであることが好ましい。回収したリバウンド材料から団粒物を造粒することによって、新規の吹付け材料からなる団粒物の粒子群中にリバウンド材料からなる団粒物を十分均一に分散させやすくなるという効果が得られる。２種類の団粒物を十分に混合することにより、吹付け密度が十分に均一な層を形成できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、施工面に付着せずにはね返ったリバウンド材料を再利用することができるとともに、十分に高い吹付け品質を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ここでは、放射性廃棄物処分場の止水層を形成する場合を例に説明する。なお、図面の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。
【００１６】
図１は、放射性廃棄物処分場の一例を示す断面図である。同図に示す放射性廃棄物処分場１０は、放射性廃棄物を地層処分するためのものである。放射性廃棄物処分場１０は、坑道１を有しており、坑道１内に放射性廃棄物２が埋められて廃棄される。坑道１は、例えばコンクリートによって形成されている。坑道１内には放射性廃棄物２を収容するための廃棄体収容部３が設けられている。放射性廃棄物２は、金属製の容器に収容された状態で廃棄体収容部３内に定置される。
【００１７】
廃棄体収容部３の周囲にはベントナイトを含有する止水材料からなる止水層５ａ〜５ｄが設けられている。止水層５ａ〜５ｄの更に外側には、例えばコンクリートからなる充填部７ａ〜７ｄが設けられている。廃棄体収容部３の周囲に設けられた止水層５ａ〜５ｄは、廃棄体収容部３に対する地下水の流通を防止する。
【００１８】
止水材料の調製に使用するベントナイトとして、ベントナイト原鉱石から製造したものが挙げられる。止水材料に含まれる固形分中のベントナイトの含有量は９５質量％以上（固形分の質量基準）であることが好ましく、９８質量％以上であることがより好ましい。更には、固形分が実質的にベントナイトのみからなることが最も好ましい。ベントナイトの含有量が９５質量％未満であると、９５質量％以上の場合と比較して、形成される止水層の止水性能が低くなる傾向にある。ただし、ベントナイトの含有率が低い固形分（ベントナイト含有率：５質量％以上９５質量％未満）を使用する場合でも、一定の止水性能が得られるため、対象とする止水層の要求性能に応じてベントナイトの含有率を設定すればよい。止水材料に含まれるベントナイト以外の固形分としては、砂や土などの土質系材料が挙げられる。
【００１９】
ベントナイトの含有率が９５質量％以上の固形分を使用する場合、止水材料の含水比は十分に締め固められた団粒物を得る観点から、１５〜３０％の範囲であることが好ましい。当該含水比が１５％未満であると、止水材料から団粒物を造粒することが困難となるとともに止水材料の付着性が不十分となり、リバウンド材料の発生量が増大する傾向がある。他方、当該含水比が３０％を超えると、ホース８内に止水材料が付着しやすくなるとともに十分に高密度の止水層を形成しにくくなる。止水材料の含水比の下限は、１６％であることが好ましく、１７％であることがより好ましい。また、止水材料の含水比の上限は、２９％であることが好ましく、２８％であることがより好ましく、２７％であることが更に好ましい。
【００２０】
ここで、止水材料の含水比ｗ（％）は、下記式（１）で定義されるものである。式中、ＷWは止水材料に含まれる水の質量、ＷSは止水材料に含まれるベントナイトや砂などの固形分の質量をそれぞれ示す。
含水比ｗ（％）＝（ＷW／ＷS）×１００ …（１）
【００２１】
次に、止水層の形成に使用する吹付け施工システムについて説明する。図２は、本実施形態で使用する施工システムを示す模式構成図である。同図に示す施工システム１００は、止水材料（吹付け材料）を噴射するための圧縮空気を製造するコンプレッサ２０と、止水材料の調製を行うとともに当該材料から団粒物を造粒する造粒装置（第１の造粒装置）３０Ａと、コンプレッサ２０からの圧縮空気及び造粒装置３０Ａからの団粒物がそれぞれ供給され、団粒物を圧縮空気で噴射する噴射装置４０と、団粒物を噴射するノズル９を保持する吹付け装置５０と、施工面Ｆに付着せずにはね返ったリバウンド材料を回収して再利用するリサイクル機構６０とを備える。
【００２２】
コンプレッサ２０は、噴射装置４０に供給する圧縮空気を製造するためのものである。コンプレッサ２０としては空気を十分な圧力に昇圧でき、団粒物を噴射可能なものであればレシプロ式やロータリー式などの従来公知の装置を使用することができる。なお、団粒物を噴射するのに圧縮空気の代わりに、窒素などの不活性ガスを加圧したものを使用してもよい。
【００２３】
造粒装置３０Ａは、図３に示すように、乾燥したベントナイト（土質系材料）と水とを混和して止水材料を調製するホッパー３１と、このホッパー３１の下部に設けられた一対の歯車３２ａ，３２ｂとを備える。一対の歯車３２ａ，３２ｂは駆動装置（図示せず）によって一定の速度で回転し、一定量の団粒物を連続的に造粒できる構成となっている。
【００２４】
なお、造粒装置３０Ａが備える一対の歯車３２ａ，３２ｂは、着脱自在であり、歯車３２ａ，３２ｂに代えて他の一対の歯車を装着できる。歯車のピッチや歯たけが異なる一対の歯車を適宜選択して装着することにより、団粒物の粒径や締固め度合いを変更することができる。団粒物の粒径は、例えば、使用するノズルの内径に応じて適宜変更すればよい。団粒物の締固め度合いは、例えばホースによる移送距離やノズルの形状に応じて適宜変更すればよい。
【００２５】
噴射装置４０は、造粒装置３０Ａからベルトコンベア３５を介して供給される団粒物をホース８内に導入するとともに導入された団粒物を噴射するための装置である。図４は噴射装置４０の構造を示す模式図である。同図に示すように、噴射装置４０は積み重ねられた上段、中段、下段の三つの円盤部材を備える。三つの円盤部材４１，４２，４３は、中段に位置する円盤部材４２のみが回転するように互いに連結されている。上段の円盤部材４１及び中段の円盤部材４２は、２つの貫通孔４１ａ，４１ｂ及び２つの貫通孔４２ａ，４２ｂを備える。上段の円盤部材４１の貫通孔４１ａに対して造粒装置３０Ａからの団粒物が供給されるようになっている。他方、上段の円盤部材４１の貫通孔４１ｂにコンプレッサ２０からの空気が供給されるようになっている。下段の円盤部材４３は１つの貫通孔４３ｂを備えており、ホース８の基端が接続されている。この貫通孔４３ｂは、円盤部材４１の貫通孔４１ｂと対向する位置に設けられている。
【００２６】
噴射装置４０の動作は以下の通りである。造粒装置３０Ａから供給される団粒物は上段の円盤部材４１の貫通孔４１ａを通じて中段の円盤部材４２の一方の貫通孔４２ａ内に収容される。中段の円盤部材４２が回転することによって、貫通孔４２ａ内に収容された団粒物は貫通孔４１ｂ及び貫通孔４３ｂの位置に向けて移動する。貫通孔４２ａ内の団粒物が貫通孔４１ｂ及び貫通孔４３ｂの位置まで移動すると、当該団粒物は貫通孔４１ｂからの圧縮空気によって貫通孔４３ｂ側へと噴射され、貫通孔４３ｂを通じてホース８内に導入される。この時、中段の円盤部材４２のもう一方の貫通孔４２ｂに再び造粒装置３０Ａからの団粒物が収容される。
【００２７】
噴射装置４０に導入された団粒物はホース８の基端側から先端のノズル９にまで移送される。ノズル９としては、従来公知の各種のノズルを使用することができる。ただし、ノズル内部での止水材料の付着を抑制し、閉塞を回避する観点から、団粒物の粒径よりも内径が大きいノズルを使用することが好ましい。
【００２８】
吹付け装置５０は、ノズル９の長手方向が施工面Ｆの法線方向と一致するようにノズル９を移動させながら団粒物を施工面Ｆに向けて噴射するためのものである。ノズル９の長手方向と施工面Ｆの法線方向と一致させることで、リバウンド材料の発生量を低減できる。
【００２９】
図５を参照しながら、吹付け装置５０の構成について説明する。図５に示すように、吹付け装置５０は、台車５２に対して上下方向に移動自在に設けられた高所作業台５４と、この高所作業台５４の前方且つ下方に設けられ、高所作業台５４とともに上下方向に移動するノズル保持部５６とを備える。このノズル保持部５６は、ノズル９と施工面Ｆとの距離を保ちながらノズル９を横方向に移動させるスライド機構５６ａを有する。また、吹付け装置５０は、高所作業台５４の作業者がノズル９の移動や噴射角度などを制御するコントローラ５４ａ、ノズル保持部５６のスライド機構５６ａにリバウンド材料が付着するのを防止するカバー部材５６ｂ、団粒物の吹付けなされる施工面近傍を照らすためのライト５６ｃなどを更に備える。なお、ここではタイヤを有する台車５２を例示するが、台車５２はタイヤの代わりにキャタピラを有するものであってもよい。
【００３０】
ノズル保持部５６の上方且つ後方に高所作業台５４を設けることで、高所作業台５４上の作業者がノズル９や施工面Ｆの状況を目視で確認しながら、吹付け作業を実施できる。これにより、吹付け量が不十分な箇所やホース８の閉塞などによるトラブルを即座に把握できるなどの利点がある。また、施工面をライト５６ｃで施工面を照らすことで、施工面の状況をより一層確実に把握できる。図５に示すように、カバー部材５６ｂで覆われた位置にライト５６ｃを配置する場合は、カバー部材５６ｂとして透明又は半透明なものを使用すればよい。
【００３１】
吹付け装置５０においては、スライド機構５６ａによってノズル９を横方向に移動させるとともに、高所作業台５４を上下方向に移動させることによってノズル９を上下方向に移動する。これにより、ノズル９と施工面Ｆとの距離及び角度を保ちながら、施工面Ｆに向けて団粒物をまんべんなく吹付けることができる。また、作業者が目視で確認しながら吹付け作業を実施できるので、施工面Ｆの平坦部分のみならず、凹凸のある部分やコーナー部であっても十分に高い吹付け品質の止水層を形成できる。このような平坦部分以外に適用する場合、スライド機構５６ａは、ノズル９を横方向に移動させる機能のみならず、ノズル９の噴射方向を適宜変更できる首振り機能を具備することが好ましい。
【００３２】
次に、吹付け作業によって生じたリバウンド材料を再利用するためのリサイクル機構６０について説明する。本実施形態においては、リサイクル機構６０は、リバウンド材料を吸引する吸引管（回収手段）６２と、吸引されたリバウンド材料から団粒物を造粒する造粒装置（第２の造粒装置）３０Ｂと、ベルトコンベア３５で搬送される新規の止水材料からなる団粒物にリバウンド材料からなる団粒物を供給するベルトコンベア３６とを備える。
【００３３】
吸引管６２は、図１に示すように、先端６２ａを横方向に振れるように台車５２に連結されている。吸引管６２は、ベンチュリ効果を利用した粉体搬送装置（図示せず）に接続されており、その吸引力によって先端６２ａからリバウンド材料を回収できるようになっている。
【００３４】
先端６２ａから取り込まれたリバウンド材料はホース１８を通じて造粒装置３０Ｂに導入される。造粒装置３０Ｂとしては、上述の造粒装置３０Ａと同様の構成のものを使用できる。造粒装置３０Ｂから排出された団粒物はベルトコンベア３６を介してベルトコンベア３５の上方にまで搬送される。当該団粒物はベルトコンベア３５上の新規の止水材料とともに噴射装置４０に投入され、ノズル９から施工面Ｆに向けて噴射される。
【００３５】
本実施形態における混合手段は、ベルトコンベア３５及びベルトコンベア３６によって構成される。すなわち、ベルトコンベア３５によって搬送中の新規の止水材料からなる団粒物にベルトコンベア３６を介してリバウンド材料からなる団粒物を連続的に添加することで、ベルトコンベア３６上で両者が十分に混合される。
【００３６】
次に、本実施形態に係る吹付け工法によって止水層５ｂなどを形成し、放射性廃棄物処分場１０を地中に構築する方法について説明する。
【００３７】
図１に示す放射性廃棄物処分場１０を構築するに際しては、廃棄体収容部３を坑道１内に載置するに先立ち、坑道１の左右側の壁面及び底面に充填部７ａ，７ｂ，７ｃを形成する。左右の充填部７ａ，７ｂは、坑道１内に廃棄体収容部３を載置したときに廃棄体収容部３の左右側の壁面と充填部７ａ，７ｂの壁面との間隔がそれぞれ１ｍ程度となるように設ける。更に、充填部７ｃ上に止水層５ａを１ｍ程度の厚さで敷設する。止水層５ａの敷設は吹付け工法によって実施してもよいし、振動ローラなどの施工によって実施してよい。
【００３８】
上記構成の坑道１内に廃棄体収容部３を載置する。廃棄体収容部３を載置したら、図１に示す施工システム１００を使用して施工面Ｆに向けて止水材料からなる団粒物を吹き付け、充填部７ａと廃棄体収容部３との間に止水層５ｂを形成する。
【００３９】
施工面Ｆに対する吹付け作業の手順は、以下の通りである。まず、吹付け装置５０を施工面Ｆと対向する位置に配置する。そして、吹付け装置５０の高所作業台５４上に作業者が立ち、ノズル９が施工面Ｆに対して略垂直の方向に向いているかを目視で確認し、ノズル９の向きがずれていれば、コントローラ５４ａで向きを調整する。
【００４０】
吹付け装置５０の準備ができたら、造粒装置３０Ａのホッパー３１内に所定の含水比となるように水を添加したベントナイトを供給し、ベントナイトと水とを混和することによって止水材料を調製する。図３に示す一対の歯車３２ａ，３２ｂの噛合せ部３３に止水材料を導入し、機械的に締め固めることによって新規の止水材料からなる団粒物（粒径：２０ｍｍ程度）を造粒する（第１の造粒工程）。
【００４１】
上記のようにして造粒した団粒物を、ベルトコンベア３５を介して噴射装置４０に導入する。図４に示すように、上段の円盤部材４１の貫通孔４１ａ，４１ｂに団粒物及び圧縮空気をそれぞれ供給するとともに、中段の円盤部材４２を一定の速度で回転させることで、ホース８内に団粒物を連続的に導入する。そして、ホース８内に導入した団粒物を圧縮空気の圧力でホースの先端の方向に移送し（移送工程）、当該団粒物を圧縮空気とともにノズル９から連続的に噴射する（噴射工程）。
【００４２】
吹付け装置５０によってノズル９を上下方向及び横方向に移動させ、施工面Ｆの法線方向と噴射方向とが略一致した状態を維持しながら吹付け作業を行う。この吹付け作業は、作業者がコントローラ５４ａでノズル９の動きを適宜制御しながら行ってもよく、あるいは、事前に入力されたプログラムに基づいてノズル９を移動させる自動制御で行ってもよい。
【００４３】
上記の吹付け作業を行うと同時にリバウンド材料を吸引管６２によって回収する（回収工程）。回収したリバウンド材料を造粒装置３０Ｂに投入し、リバウンド材料からなる団粒物を造粒する（第２の造粒工程）。そして、リバウンド材料からなる団粒物をベルトコンベア３６によってベルトコンベア３５の上方にまで搬送し、ベルトコンベア３５で搬送される新規の止水材料からなる団粒物に添加することで、両者を十分に混合する（混合工程）。
【００４４】
リバウンド材料からなる団粒物を新規の止水材料からなる団粒物とともに噴射装置４０に投入し、再度ノズル９から施工面Ｆに向けて噴射する。リバウンド材料を再利用しながら吹付け作業を行い、充填部７ａと廃棄体収容部３との間に止水材料を充填することによって止水層５ｂを形成する。
【００４５】
上記のようにして止水層５ｂを形成した後、同様にして、充填部７ｂと廃棄体収容部３との間に止水層５ｃを形成する。止水材料の吹き付けが進み、廃棄体収容部３の側面に対する止水層５ｂ，５ｃが形成されたら、本実施形態に係る吹付け工法によって廃棄体収容部３の上側の面上に止水層５ｄを形成する。なお、吹付け装置５０が進入できないような狭隘な箇所については作業者がノズル９を保持するなどして吹付け作業を行えばよい。
【００４６】
その後、図１に示すように、止水層５ｄと坑道１の上側の壁面との間の空間に充填部７ｄを形成する。このように廃棄体収容部３の周囲に止水材料からなる止水層５を形成し、廃棄体収容部３に対して地下水が流通することを防止する。
【００４７】
本実施形態に係る吹付け工法を実施することにより、以下のような効果が奏される。すなわち、高い止水性能を達成するには止水材料が高密度に締固められた止水層を形成することを要するが、本実施形態の吹付け工法では止水材料を機械的に固めて造粒した団粒物を吹き付けるため、従来の吹付け工法と比較して高密度の止水層を形成することができる。したがって、転圧ローラなどの装置を使用できない場所であっても、放射性廃棄物処分場に求められる程度の高い止水性能を有する止水層を形成することができる。
【００４８】
また、本実施形態に係る吹付け工法によれば、止水材料から団粒物を造粒し、これをホース内に導入して噴射するため、含水比が比較的高い止水材料を使用してもホース８やノズル９の内側に当該材料が付着することを十分に抑制できる。したがって、大規模な止水層を形成するに際し、長時間にわたり連続的に吹付け作業を行う場合に吹付け作業を効率的に実施できる。また、止水材料を団粒物とすることによって粉塵の原因となる細粒分が十分に低減されるため、吹付け作業時における粉塵の飛散を抑制でき、作業環境を改善できるとともに、止水材料のロス率も低減できる。
【００４９】
更に、施工面Ｆに付着せずにはね返ったリバウンド材料を回収して再利用することで、止水材料のロス率をより一層低減できる。本発明者らによる試験によれば、ノズル９から噴射した吹付け材料１００質量部のうち、従来、４０質量部程度が付着せずにリバウンド材料として回収され、リバウンド材料の全量が廃棄されていたが、回収したリバウンド材料を再利用することで、最終的に回収されるリバウンド材料の量を２０質量部程度又はこれよりも更に低減できる。
【００５０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ホース１８で移送されたリバウンド材料を造粒装置３０Ｂに導入して団粒物とした状態で新規の止水材料と混合する場合を例示したが、リバウンド材料を団粒物とせずに造粒装置３０Ａに供給してもよい（図６参照）。この場合、造粒装置３０Ａのホッパー３１内においてリバウンド材料と新規の止水材料とが混合される。
【００５１】
図６に示す粉体連続供給装置３７は、ホース１８を介して移送されたリバウンド材料を造粒装置３０Ａに供給するためのものである。粉体連続供給装置３７としては、例えば、日本プライブリコ株式会社製のプライメイトＩＩ（商品名）などを使用でき、移送中のリバウンド材料に水を添加できる機能を具備したものであってもよい。
【００５２】
また、リバウンド材料を団粒物とせずにホッパー３８に供給し、ホッパー３８においてリバウンド材料と新規の止水材料とを十分に混合した後、混合物をベルトコンベア３９によって造粒装置３０Ａに供給してもよい（図７）。かかる構成を採用することにより、リバウンド材料と新規な止水材料とを十分均一に混合できるため、高い吹付け品質をより一層確実に達成できるという利点がある。
【００５３】
更に、上記実施形態においては、ベントナイトを含有する止水材料を噴射して止水層を形成する場合を例示したが、固形分として土質系材料（砂、土、粘土など）を含有する吹付け材料を用いて耐火層や断熱層などを形成するのに本発明に係る施工システムを使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】放射性廃棄物処分場を示す断面図である。
【図２】本発明に係る吹付け施工システムの第１実施形態を示す模式構成図である。
【図３】本発明に係る吹付け施工システムが備える造粒装置の構造を示す模式断面図である。
【図４】本発明に係る吹付け施工システムが備える噴射装置の構造を示す模式図である。
【図５】本発明に係る吹付け施工システムが備える吹付け装置を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る吹付け施工システムの第２実施形態を示す模式構成図である。
【図７】本発明に係る吹付け施工システムの第３実施形態を示す模式構成図である。
【符号の説明】
【００５５】
５ａ〜５ｄ…止水層、８…ホース、９…ノズル、１０…放射性廃棄物処分場、２０…コンプレッサ、３０Ａ…造粒装置（第１の造粒装置）、３０Ｂ…造粒装置（第２の造粒装置）、３７…粉体連続供給装置、３８…ホッパー（混合手段）、４０…噴射装置、５０…吹付け装置、５２…台車、５４…高所作業台、５４ａ…コントローラ、５６…ノズル保持部、５６ａ…スライド機構、５６ｂ…カバー部材、５６ｃ…ライト、６０…リサイクル機構、６２…吸引管（回収手段）、６２ａ…吸引管の先端、１００…吹付け施工システム、Ｆ…施工面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土質系材料と水とを含有する吹付け材料を噴射して当該吹付け材料からなる層を施工面上に形成するための吹付け工法及び吹付け施工システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートやモルタルなどの層を施工面上に形成する工法として、吹付け工法が知られている。吹付け工法は一般に湿式吹付け工法と乾式吹付け工法とに大別される。湿式吹付け工法は、主材料と水とを混和して予め調製した吹付け材料を圧縮空気の圧力でホース先端のノズルから噴射して層を形成する工法である。一方、乾式吹付け工法は、空練りした粉末状の主材料をノズルから噴射する際に、水との混合を行うことで材料に付着性を付与させて層を形成する工法である。
【０００３】
湿式吹付け工法は、主材料と水との配合割合の調整が容易であること、材料の付着性が良好であることなどの特長を有する。湿式吹付け工法は、これら特長から高い均一性で材料を吹付け可能であるという利点を有する反面、水を含む材料をホースで移送するため、材料がホースやノズルの内部に付着してしまうという問題がある。
【０００４】
これに対し、乾式吹付け工法によれば、材料がホースなどの内部に付着することなく安定した材料供給が可能である。しかしながら、乾式吹付け工法ではノズル付近で加水を行うため、材料中の水分が十分均一に分散せず品質に悪影響を与えるおそれがある。上記のような従来の吹付け工法に係る問題を解消するため、種々の吹付け装置やノズルの開発がこれまでになされている（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１９７５５３号公報
【特許文献２】特開平１１−２７６９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、湿式吹付け工法であってもノズルから噴射した吹付け材料の全量を施工面に付着させることはできず、吹付け材料の一部は施工面ではね返ってその周辺に飛散する。吹付け材料の種類や含水比、吹付け施工の条件などにもよるが、ノズルから噴射した吹付け材料１００質量部のうち、４０質量部程度が付着せずにはね返ることもある。ノズルから噴射された後、施工面ではね返った吹付け材料（以下、「リバウンド材料」という。）は、一般に、再利用することなく廃棄される。その主因は、リバウンド材料を再利用すると、吹付け品質を十分に確保することが困難であるためである。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、施工面に付着せずにはね返ったリバウンド材料を再利用することができるとともに、十分に高い吹付け品質を達成可能な吹付け工法及び吹付け施工システム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】
【０００７】
本発明に係る吹付け工法は、土質系材料と水とを含有する吹付け材料を噴射して当該吹付け材料からなる層を施工面上に形成するためのものであって、吹付け材料から団粒物を造粒する第１の造粒工程と、団粒物をホース内に導入後、圧縮気体の圧力で当該団粒物をホース内で移送する移送工程と、このホースの先端に設けられたノズルから団粒物を含む流体を施工面に向けて噴射する噴射工程と、施工面に向けて噴射された団粒物のうち、施工面に付着せずにはね返ったリバウンド材料を吸引して回収する回収工程と、リバウンド材料と第１の造粒工程前の吹付け材料又は第１の造粒工程後の団粒物とを混合する混合工程とを備えることを特徴とする。
【０００８】
吹付け工法で使用する吹付け材料は、セメント系材料（例えば、コンクリート、モルタル）と土質系材料とに分類される。本発明に係る吹付け工法は土質系材料を使用するものであり、その具体例としては、砂、土、粘土などが挙げられる。土質系材料は、セメント系材料と異なり、ノズルから噴射された後も化学的な性状は変化することがないため、再利用することが可能である。ただし、土質系材料と水とを含有するリバウンド材料は、時間の経過とともに徐々に乾燥するため、高い吹付け品質を達成するにはリバウンド材料を回収後、含水比を調整する必要があると考えられていた。
【０００９】
これに対し、本発明に係る吹付け工法においては、吹付け材料からなる団粒物を噴射するため、リバウンド材料には団粒物の形状を維持したものが含まれている。団粒物をなす吹付け材料は、粉末状のものと比較し、水分の蒸発が抑制されるため、リバウンド材料を回収して再利用した場合でも含水比を調整しなくても十分に高い吹付け品質を達成できる。このことから、本発明に係る吹付け工法は、土質系材料を用いて止水層や耐火層などを形成するのに好適である。また、吹付け材料から得られる団粒物を噴射することで、吹付け材料の含水比が比較的高い場合であっても、吹付け材料が高密度に付着してなる層を形成できるという利点もある。
【００１０】
本発明に係る吹付け工法は、混合工程前にリバウンド材料から団粒物を造粒する第２の造粒工程を更に備え、混合工程が第１の造粒工程を経て得られた団粒物と、第２の造粒工程を経て得られた団粒物とを混合するものであることが好ましい。回収したリバウンド材料から団粒物を造粒することによって、新規の吹付け材料からなる団粒物の粒子群中にリバウンド材料からなる団粒物を十分均一に分散させやすくなるという効果が得られる。２種類の団粒物を十分に混合することにより、吹付け密度が十分に均一な層を形成できる。なお、「新規の吹付け材料」とは、単に「リバウンド材料」と区別するために用いた用語であり、購入した材料や新たに調製した材料などを意味する。
【００１１】
本発明に係る吹付け施工システムは、土質系材料と水とを含有する吹付け材料を噴射して当該吹付け材料からなる層を施工面上に形成するためのものであって、吹付け材料から団粒物を造粒する第１の造粒装置と、ノズルを先端に有するホースと、団粒物をホース内に導入し、圧縮気体の圧力で当該団粒物をノズルに向けて移送するとともに、ノズルから団粒物を含む流体を噴射する噴射装置と、施工面に向けて噴射された団粒物のうち、施工面に付着せずにはね返ったリバウンド材料を吸引して回収する回収手段と、リバウンド材料と第１の造粒装置に導入される前の吹付け材料又は第１の造粒装置から排出される団粒物とを混合する混合手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る吹付け施工システムにおいては、吹付け材料からなる団粒物を噴射するため、リバウンド材料には団粒物の形状を維持したものが含まれている。団粒物をなす吹付け材料は、粉末状のものと比較し、水分の蒸発が抑制されるため、リバウンド材料を回収して再利用しても必ずしも含水比を調整しなくても十分に高い吹付け品質を達成できる。
【００１３】
本発明に係る吹付け施工システムは、回収されたリバウンド材料から団粒物を造粒する第２の造粒装置を更に備え、混合手段が第１の造粒装置から排出される団粒物と、第２の造粒装置から排出される団粒物とを混合するものであることが好ましい。回収したリバウンド材料から団粒物を造粒することによって、新規の吹付け材料からなる団粒物の粒子群中にリバウンド材料からなる団粒物を十分均一に分散させやすくなるという効果が得られる。２種類の団粒物を十分に混合することにより、吹付け密度が十分に均一な層を形成できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、施工面に付着せずにはね返ったリバウンド材料を再利用することができるとともに、十分に高い吹付け品質を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ここでは、放射性廃棄物処分場の止水層を形成する場合を例に説明する。なお、図面の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。
【００１６】
図１は、放射性廃棄物処分場の一例を示す断面図である。同図に示す放射性廃棄物処分場１０は、放射性廃棄物を地層処分するためのものである。放射性廃棄物処分場１０は、坑道１を有しており、坑道１内に放射性廃棄物２が埋められて廃棄される。坑道１は、例えばコンクリートによって形成されている。坑道１内には放射性廃棄物２を収容するための廃棄体収容部３が設けられている。放射性廃棄物２は、金属製の容器に収容された状態で廃棄体収容部３内に定置される。
【００１７】
廃棄体収容部３の周囲にはベントナイトを含有する止水材料からなる止水層５ａ〜５ｄが設けられている。止水層５ａ〜５ｄの更に外側には、例えばコンクリートからなる充填部７ａ〜７ｄが設けられている。廃棄体収容部３の周囲に設けられた止水層５ａ〜５ｄは、廃棄体収容部３に対する地下水の流通を防止する。
【００１８】
止水材料の調製に使用するベントナイトとして、ベントナイト原鉱石から製造したものが挙げられる。止水材料に含まれる固形分中のベントナイトの含有量は９５質量％以上（固形分の質量基準）であることが好ましく、９８質量％以上であることがより好ましい。更には、固形分が実質的にベントナイトのみからなることが最も好ましい。ベントナイトの含有量が９５質量％未満であると、９５質量％以上の場合と比較して、形成される止水層の止水性能が低くなる傾向にある。ただし、ベントナイトの含有率が低い固形分（ベントナイト含有率：５質量％以上９５質量％未満）を使用する場合でも、一定の止水性能が得られるため、対象とする止水層の要求性能に応じてベントナイトの含有率を設定すればよい。止水材料に含まれるベントナイト以外の固形分としては、砂や土などの土質系材料が挙げられる。
【００１９】
ベントナイトの含有率が９５質量％以上の固形分を使用する場合、止水材料の含水比は十分に締め固められた団粒物を得る観点から、１５〜３０％の範囲であることが好ましい。当該含水比が１５％未満であると、止水材料から団粒物を造粒することが困難となるとともに止水材料の付着性が不十分となり、リバウンド材料の発生量が増大する傾向がある。他方、当該含水比が３０％を超えると、ホース８内に止水材料が付着しやすくなるとともに十分に高密度の止水層を形成しにくくなる。止水材料の含水比の下限は、１６％であることが好ましく、１７％であることがより好ましい。また、止水材料の含水比の上限は、２９％であることが好ましく、２８％であることがより好ましく、２７％であることが更に好ましい。
【００２０】
ここで、止水材料の含水比ｗ（％）は、下記式（１）で定義されるものである。式中、ＷWは止水材料に含まれる水の質量、ＷSは止水材料に含まれるベントナイトや砂などの固形分の質量をそれぞれ示す。
含水比ｗ（％）＝（ＷW／ＷS）×１００ …（１）
【００２１】
次に、止水層の形成に使用する吹付け施工システムについて説明する。図２は、本実施形態で使用する施工システムを示す模式構成図である。同図に示す施工システム１００は、止水材料（吹付け材料）を噴射するための圧縮空気を製造するコンプレッサ２０と、止水材料の調製を行うとともに当該材料から団粒物を造粒する造粒装置（第１の造粒装置）３０Ａと、コンプレッサ２０からの圧縮空気及び造粒装置３０Ａからの団粒物がそれぞれ供給され、団粒物を圧縮空気で噴射する噴射装置４０と、団粒物を噴射するノズル９を保持する吹付け装置５０と、施工面Ｆに付着せずにはね返ったリバウンド材料を回収して再利用するリサイクル機構６０とを備える。
【００２２】
コンプレッサ２０は、噴射装置４０に供給する圧縮空気を製造するためのものである。コンプレッサ２０としては空気を十分な圧力に昇圧でき、団粒物を噴射可能なものであればレシプロ式やロータリー式などの従来公知の装置を使用することができる。なお、団粒物を噴射するのに圧縮空気の代わりに、窒素などの不活性ガスを加圧したものを使用してもよい。
【００２３】
造粒装置３０Ａは、図３に示すように、乾燥したベントナイト（土質系材料）と水とを混和して止水材料を調製するホッパー３１と、このホッパー３１の下部に設けられた一対の歯車３２ａ，３２ｂとを備える。一対の歯車３２ａ，３２ｂは駆動装置（図示せず）によって一定の速度で回転し、一定量の団粒物を連続的に造粒できる構成となっている。
【００２４】
なお、造粒装置３０Ａが備える一対の歯車３２ａ，３２ｂは、着脱自在であり、歯車３２ａ，３２ｂに代えて他の一対の歯車を装着できる。歯車のピッチや歯たけが異なる一対の歯車を適宜選択して装着することにより、団粒物の粒径や締固め度合いを変更することができる。団粒物の粒径は、例えば、使用するノズルの内径に応じて適宜変更すればよい。団粒物の締固め度合いは、例えばホースによる移送距離やノズルの形状に応じて適宜変更すればよい。
【００２５】
噴射装置４０は、造粒装置３０Ａからベルトコンベア３５を介して供給される団粒物をホース８内に導入するとともに導入された団粒物を噴射するための装置である。図４は噴射装置４０の構造を示す模式図である。同図に示すように、噴射装置４０は積み重ねられた上段、中段、下段の三つの円盤部材を備える。三つの円盤部材４１，４２，４３は、中段に位置する円盤部材４２のみが回転するように互いに連結されている。上段の円盤部材４１及び中段の円盤部材４２は、２つの貫通孔４１ａ，４１ｂ及び２つの貫通孔４２ａ，４２ｂを備える。上段の円盤部材４１の貫通孔４１ａに対して造粒装置３０Ａからの団粒物が供給されるようになっている。他方、上段の円盤部材４１の貫通孔４１ｂにコンプレッサ２０からの空気が供給されるようになっている。下段の円盤部材４３は１つの貫通孔４３ｂを備えており、ホース８の基端が接続されている。この貫通孔４３ｂは、円盤部材４１の貫通孔４１ｂと対向する位置に設けられている。
【００２６】
噴射装置４０の動作は以下の通りである。造粒装置３０Ａから供給される団粒物は上段の円盤部材４１の貫通孔４１ａを通じて中段の円盤部材４２の一方の貫通孔４２ａ内に収容される。中段の円盤部材４２が回転することによって、貫通孔４２ａ内に収容された団粒物は貫通孔４１ｂ及び貫通孔４３ｂの位置に向けて移動する。貫通孔４２ａ内の団粒物が貫通孔４１ｂ及び貫通孔４３ｂの位置まで移動すると、当該団粒物は貫通孔４１ｂからの圧縮空気によって貫通孔４３ｂ側へと噴射され、貫通孔４３ｂを通じてホース８内に導入される。この時、中段の円盤部材４２のもう一方の貫通孔４２ｂに再び造粒装置３０Ａからの団粒物が収容される。
【００２７】
噴射装置４０に導入された団粒物はホース８の基端側から先端のノズル９にまで移送される。ノズル９としては、従来公知の各種のノズルを使用することができる。ただし、ノズル内部での止水材料の付着を抑制し、閉塞を回避する観点から、団粒物の粒径よりも内径が大きいノズルを使用することが好ましい。
【００２８】
吹付け装置５０は、ノズル９の長手方向が施工面Ｆの法線方向と一致するようにノズル９を移動させながら団粒物を施工面Ｆに向けて噴射するためのものである。ノズル９の長手方向と施工面Ｆの法線方向と一致させることで、リバウンド材料の発生量を低減できる。
【００２９】
図５を参照しながら、吹付け装置５０の構成について説明する。図５に示すように、吹付け装置５０は、台車５２に対して上下方向に移動自在に設けられた高所作業台５４と、この高所作業台５４の前方且つ下方に設けられ、高所作業台５４とともに上下方向に移動するノズル保持部５６とを備える。このノズル保持部５６は、ノズル９と施工面Ｆとの距離を保ちながらノズル９を横方向に移動させるスライド機構５６ａを有する。また、吹付け装置５０は、高所作業台５４の作業者がノズル９の移動や噴射角度などを制御するコントローラ５４ａ、ノズル保持部５６のスライド機構５６ａにリバウンド材料が付着するのを防止するカバー部材５６ｂ、団粒物の吹付けなされる施工面近傍を照らすためのライト５６ｃなどを更に備える。なお、ここではタイヤを有する台車５２を例示するが、台車５２はタイヤの代わりにキャタピラを有するものであってもよい。
【００３０】
ノズル保持部５６の上方且つ後方に高所作業台５４を設けることで、高所作業台５４上の作業者がノズル９や施工面Ｆの状況を目視で確認しながら、吹付け作業を実施できる。これにより、吹付け量が不十分な箇所やホース８の閉塞などによるトラブルを即座に把握できるなどの利点がある。また、施工面をライト５６ｃで施工面を照らすことで、施工面の状況をより一層確実に把握できる。図５に示すように、カバー部材５６ｂで覆われた位置にライト５６ｃを配置する場合は、カバー部材５６ｂとして透明又は半透明なものを使用すればよい。
【００３１】
吹付け装置５０においては、スライド機構５６ａによってノズル９を横方向に移動させるとともに、高所作業台５４を上下方向に移動させることによってノズル９を上下方向に移動する。これにより、ノズル９と施工面Ｆとの距離及び角度を保ちながら、施工面Ｆに向けて団粒物をまんべんなく吹付けることができる。また、作業者が目視で確認しながら吹付け作業を実施できるので、施工面Ｆの平坦部分のみならず、凹凸のある部分やコーナー部であっても十分に高い吹付け品質の止水層を形成できる。このような平坦部分以外に適用する場合、スライド機構５６ａは、ノズル９を横方向に移動させる機能のみならず、ノズル９の噴射方向を適宜変更できる首振り機能を具備することが好ましい。
【００３２】
次に、吹付け作業によって生じたリバウンド材料を再利用するためのリサイクル機構６０について説明する。本実施形態においては、リサイクル機構６０は、リバウンド材料を吸引する吸引管（回収手段）６２と、吸引されたリバウンド材料から団粒物を造粒する造粒装置（第２の造粒装置）３０Ｂと、ベルトコンベア３５で搬送される新規の止水材料からなる団粒物にリバウンド材料からなる団粒物を供給するベルトコンベア３６とを備える。
【００３３】
吸引管６２は、図１に示すように、先端６２ａを横方向に振れるように台車５２に連結されている。吸引管６２は、ベンチュリ効果を利用した粉体搬送装置（図示せず）に接続されており、その吸引力によって先端６２ａからリバウンド材料を回収できるようになっている。
【００３４】
先端６２ａから取り込まれたリバウンド材料はホース１８を通じて造粒装置３０Ｂに導入される。造粒装置３０Ｂとしては、上述の造粒装置３０Ａと同様の構成のものを使用できる。造粒装置３０Ｂから排出された団粒物はベルトコンベア３６を介してベルトコンベア３５の上方にまで搬送される。当該団粒物はベルトコンベア３５上の新規の止水材料とともに噴射装置４０に投入され、ノズル９から施工面Ｆに向けて噴射される。
【００３５】
本実施形態における混合手段は、ベルトコンベア３５及びベルトコンベア３６によって構成される。すなわち、ベルトコンベア３５によって搬送中の新規の止水材料からなる団粒物にベルトコンベア３６を介してリバウンド材料からなる団粒物を連続的に添加することで、ベルトコンベア３６上で両者が十分に混合される。
【００３６】
次に、本実施形態に係る吹付け工法によって止水層５ｂなどを形成し、放射性廃棄物処分場１０を地中に構築する方法について説明する。
【００３７】
図１に示す放射性廃棄物処分場１０を構築するに際しては、廃棄体収容部３を坑道１内に載置するに先立ち、坑道１の左右側の壁面及び底面に充填部７ａ，７ｂ，７ｃを形成する。左右の充填部７ａ，７ｂは、坑道１内に廃棄体収容部３を載置したときに廃棄体収容部３の左右側の壁面と充填部７ａ，７ｂの壁面との間隔がそれぞれ１ｍ程度となるように設ける。更に、充填部７ｃ上に止水層５ａを１ｍ程度の厚さで敷設する。止水層５ａの敷設は吹付け工法によって実施してもよいし、振動ローラなどの施工によって実施してよい。
【００３８】
上記構成の坑道１内に廃棄体収容部３を載置する。廃棄体収容部３を載置したら、図１に示す施工システム１００を使用して施工面Ｆに向けて止水材料からなる団粒物を吹き付け、充填部７ａと廃棄体収容部３との間に止水層５ｂを形成する。
【００３９】
施工面Ｆに対する吹付け作業の手順は、以下の通りである。まず、吹付け装置５０を施工面Ｆと対向する位置に配置する。そして、吹付け装置５０の高所作業台５４上に作業者が立ち、ノズル９が施工面Ｆに対して略垂直の方向に向いているかを目視で確認し、ノズル９の向きがずれていれば、コントローラ５４ａで向きを調整する。
【００４０】
吹付け装置５０の準備ができたら、造粒装置３０Ａのホッパー３１内に所定の含水比となるように水を添加したベントナイトを供給し、ベントナイトと水とを混和することによって止水材料を調製する。図３に示す一対の歯車３２ａ，３２ｂの噛合せ部３３に止水材料を導入し、機械的に締め固めることによって新規の止水材料からなる団粒物（粒径：２０ｍｍ程度）を造粒する（第１の造粒工程）。
【００４１】
上記のようにして造粒した団粒物を、ベルトコンベア３５を介して噴射装置４０に導入する。図４に示すように、上段の円盤部材４１の貫通孔４１ａ，４１ｂに団粒物及び圧縮空気をそれぞれ供給するとともに、中段の円盤部材４２を一定の速度で回転させることで、ホース８内に団粒物を連続的に導入する。そして、ホース８内に導入した団粒物を圧縮空気の圧力でホースの先端の方向に移送し（移送工程）、当該団粒物を圧縮空気とともにノズル９から連続的に噴射する（噴射工程）。
【００４２】
吹付け装置５０によってノズル９を上下方向及び横方向に移動させ、施工面Ｆの法線方向と噴射方向とが略一致した状態を維持しながら吹付け作業を行う。この吹付け作業は、作業者がコントローラ５４ａでノズル９の動きを適宜制御しながら行ってもよく、あるいは、事前に入力されたプログラムに基づいてノズル９を移動させる自動制御で行ってもよい。
【００４３】
上記の吹付け作業を行うと同時にリバウンド材料を吸引管６２によって回収する（回収工程）。回収したリバウンド材料を造粒装置３０Ｂに投入し、リバウンド材料からなる団粒物を造粒する（第２の造粒工程）。そして、リバウンド材料からなる団粒物をベルトコンベア３６によってベルトコンベア３５の上方にまで搬送し、ベルトコンベア３５で搬送される新規の止水材料からなる団粒物に添加することで、両者を十分に混合する（混合工程）。
【００４４】
リバウンド材料からなる団粒物を新規の止水材料からなる団粒物とともに噴射装置４０に投入し、再度ノズル９から施工面Ｆに向けて噴射する。リバウンド材料を再利用しながら吹付け作業を行い、充填部７ａと廃棄体収容部３との間に止水材料を充填することによって止水層５ｂを形成する。
【００４５】
上記のようにして止水層５ｂを形成した後、同様にして、充填部７ｂと廃棄体収容部３との間に止水層５ｃを形成する。止水材料の吹き付けが進み、廃棄体収容部３の側面に対する止水層５ｂ，５ｃが形成されたら、本実施形態に係る吹付け工法によって廃棄体収容部３の上側の面上に止水層５ｄを形成する。なお、吹付け装置５０が進入できないような狭隘な箇所については作業者がノズル９を保持するなどして吹付け作業を行えばよい。
【００４６】
その後、図１に示すように、止水層５ｄと坑道１の上側の壁面との間の空間に充填部７ｄを形成する。このように廃棄体収容部３の周囲に止水材料からなる止水層５を形成し、廃棄体収容部３に対して地下水が流通することを防止する。
【００４７】
本実施形態に係る吹付け工法を実施することにより、以下のような効果が奏される。すなわち、高い止水性能を達成するには止水材料が高密度に締固められた止水層を形成することを要するが、本実施形態の吹付け工法では止水材料を機械的に固めて造粒した団粒物を吹き付けるため、従来の吹付け工法と比較して高密度の止水層を形成することができる。したがって、転圧ローラなどの装置を使用できない場所であっても、放射性廃棄物処分場に求められる程度の高い止水性能を有する止水層を形成することができる。
【００４８】
また、本実施形態に係る吹付け工法によれば、止水材料から団粒物を造粒し、これをホース内に導入して噴射するため、含水比が比較的高い止水材料を使用してもホース８やノズル９の内側に当該材料が付着することを十分に抑制できる。したがって、大規模な止水層を形成するに際し、長時間にわたり連続的に吹付け作業を行う場合に吹付け作業を効率的に実施できる。また、止水材料を団粒物とすることによって粉塵の原因となる細粒分が十分に低減されるため、吹付け作業時における粉塵の飛散を抑制でき、作業環境を改善できるとともに、止水材料のロス率も低減できる。
【００４９】
更に、施工面Ｆに付着せずにはね返ったリバウンド材料を回収して再利用することで、止水材料のロス率をより一層低減できる。本発明者らによる試験によれば、ノズル９から噴射した吹付け材料１００質量部のうち、従来、４０質量部程度が付着せずにリバウンド材料として回収され、リバウンド材料の全量が廃棄されていたが、回収したリバウンド材料を再利用することで、最終的に回収されるリバウンド材料の量を２０質量部程度又はこれよりも更に低減できる。
【００５０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ホース１８で移送されたリバウンド材料を造粒装置３０Ｂに導入して団粒物とした状態で新規の止水材料と混合する場合を例示したが、リバウンド材料を団粒物とせずに造粒装置３０Ａに供給してもよい（図６参照）。この場合、造粒装置３０Ａのホッパー３１内においてリバウンド材料と新規の止水材料とが混合される。
【００５１】
図６に示す粉体連続供給装置３７は、ホース１８を介して移送されたリバウンド材料を造粒装置３０Ａに供給するためのものである。粉体連続供給装置３７としては、例えば、日本プライブリコ株式会社製のプライメイトＩＩ（商品名）などを使用でき、移送中のリバウンド材料に水を添加できる機能を具備したものであってもよい。
【００５２】
また、リバウンド材料を団粒物とせずにホッパー３８に供給し、ホッパー３８においてリバウンド材料と新規の止水材料とを十分に混合した後、混合物をベルトコンベア３９によって造粒装置３０Ａに供給してもよい（図７）。かかる構成を採用することにより、リバウンド材料と新規な止水材料とを十分均一に混合できるため、高い吹付け品質をより一層確実に達成できるという利点がある。
【００５３】
更に、上記実施形態においては、ベントナイトを含有する止水材料を噴射して止水層を形成する場合を例示したが、固形分として土質系材料（砂、土、粘土など）を含有する吹付け材料を用いて耐火層や断熱層などを形成するのに本発明に係る施工システムを使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】放射性廃棄物処分場を示す断面図である。
【図２】本発明に係る吹付け施工システムの第１実施形態を示す模式構成図である。
【図３】本発明に係る吹付け施工システムが備える造粒装置の構造を示す模式断面図である。
【図４】本発明に係る吹付け施工システムが備える噴射装置の構造を示す模式図である。
【図５】本発明に係る吹付け施工システムが備える吹付け装置を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る吹付け施工システムの第２実施形態を示す模式構成図である。
【図７】本発明に係る吹付け施工システムの第３実施形態を示す模式構成図である。
【符号の説明】
【００５５】
５ａ〜５ｄ…止水層、８…ホース、９…ノズル、１０…放射性廃棄物処分場、２０…コンプレッサ、３０Ａ…造粒装置（第１の造粒装置）、３０Ｂ…造粒装置（第２の造粒装置）、３７…粉体連続供給装置、３８…ホッパー（混合手段）、４０…噴射装置、５０…吹付け装置、５２…台車、５４…高所作業台、５４ａ…コントローラ、５６…ノズル保持部、５６ａ…スライド機構、５６ｂ…カバー部材、５６ｃ…ライト、６０…リサイクル機構、６２…吸引管（回収手段）、６２ａ…吸引管の先端、１００…吹付け施工システム、Ｆ…施工面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土質系材料と水とを含有する吹付け材料を噴射して当該吹付け材料からなる層を施工面上に形成するための吹付け工法であって、
前記吹付け材料から団粒物を造粒する第１の造粒工程と、
前記団粒物をホース内に導入後、圧縮気体の圧力で当該団粒物を前記ホース内で移送する移送工程と、
前記ホースの先端に設けられたノズルから前記団粒物を含む流体を前記施工面に向けて噴射する噴射工程と、
前記施工面に向けて噴射された前記団粒物のうち、前記施工面に付着せずにはね返ったリバウンド材料を吸引して回収する回収工程と、
前記リバウンド材料と、前記第１の造粒工程前の前記吹付け材料又は前記第１の造粒工程後の前記団粒物とを混合する混合工程と、
を備えることを特徴とする吹付け工法。
【請求項２】
前記混合工程前に前記リバウンド材料から団粒物を造粒する第２の造粒工程を更に備え、前記混合工程が前記第１の造粒工程を経て得られた団粒物と、前記第２の造粒工程を経て得られた団粒物とを混合するものであることを特徴とする、請求項１に記載の吹付け工法。
【請求項３】
土質系材料と水とを含有する吹付け材料を噴射して当該吹付け材料からなる層を施工面上に形成するための吹付け施工システムであって、
前記吹付け材料から団粒物を造粒する第１の造粒装置と、
ノズルを先端に有するホースと、
前記団粒物を前記ホース内に導入し、圧縮気体の圧力で当該団粒物を前記ノズルに向けて移送するとともに、前記ノズルから前記団粒物を含む流体を噴射する噴射装置と、
前記施工面に向けて噴射された前記団粒物のうち、前記施工面に付着せずにはね返ったリバウンド材料を吸引して回収する回収手段と、
前記リバウンド材料と、前記第１の造粒装置に導入される前の前記吹付け材料又は前記第１の造粒装置から排出される前記団粒物とを混合する混合手段と、
を備えることを特徴とする吹付け施工システム。
【請求項４】
回収された前記リバウンド材料から団粒物を造粒する第２の造粒装置を更に備え、前記混合手段が前記第１の造粒装置から排出される団粒物と、前記第２の造粒装置から排出される団粒物とを混合するものであることを特徴とする、請求項３に記載の吹付け施工システム。
【請求項１】
土質系材料と水とを含有する吹付け材料を噴射して当該吹付け材料からなる層を施工面上に形成するための吹付け工法であって、
前記吹付け材料から団粒物を造粒する第１の造粒工程と、
前記団粒物をホース内に導入後、圧縮気体の圧力で当該団粒物を前記ホース内で移送する移送工程と、
前記ホースの先端に設けられたノズルから前記団粒物を含む流体を前記施工面に向けて噴射する噴射工程と、
前記施工面に向けて噴射された前記団粒物のうち、前記施工面に付着せずにはね返ったリバウンド材料を吸引して回収する回収工程と、
前記リバウンド材料と、前記第１の造粒工程前の前記吹付け材料又は前記第１の造粒工程後の前記団粒物とを混合する混合工程と、
を備えることを特徴とする吹付け工法。
【請求項２】
前記混合工程前に前記リバウンド材料から団粒物を造粒する第２の造粒工程を更に備え、前記混合工程が前記第１の造粒工程を経て得られた団粒物と、前記第２の造粒工程を経て得られた団粒物とを混合するものであることを特徴とする、請求項１に記載の吹付け工法。
【請求項３】
土質系材料と水とを含有する吹付け材料を噴射して当該吹付け材料からなる層を施工面上に形成するための吹付け施工システムであって、
前記吹付け材料から団粒物を造粒する第１の造粒装置と、
ノズルを先端に有するホースと、
前記団粒物を前記ホース内に導入し、圧縮気体の圧力で当該団粒物を前記ノズルに向けて移送するとともに、前記ノズルから前記団粒物を含む流体を噴射する噴射装置と、
前記施工面に向けて噴射された前記団粒物のうち、前記施工面に付着せずにはね返ったリバウンド材料を吸引して回収する回収手段と、
前記リバウンド材料と、前記第１の造粒装置に導入される前の前記吹付け材料又は前記第１の造粒装置から排出される前記団粒物とを混合する混合手段と、
を備えることを特徴とする吹付け施工システム。
【請求項４】
回収された前記リバウンド材料から団粒物を造粒する第２の造粒装置を更に備え、前記混合手段が前記第１の造粒装置から排出される団粒物と、前記第２の造粒装置から排出される団粒物とを混合するものであることを特徴とする、請求項３に記載の吹付け施工システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−９５８６７（Ｐ２０１０−９５８６７Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６５６１５（Ｐ２００８−２６５６１５）
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（３９０００１３７３）日本プライブリコ株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（３９０００１３７３）日本プライブリコ株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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