ウォータージェット技術

「ウォータージェット」とは、
斫り(ハツリ)、表面処理、穿孔、剥離、
切断、洗浄を
自在にコントロール
できる超高圧水システムです。

ウォータージェットの
できること

ウォータージェットは、打撃音が少なく躯体に共鳴振動を与えません。
ウォータージェットは、低騒音で振動がありません。
ウォータージェットは、完全無振動で連続して作業ができ、能率が大幅にUP。
ウォータージェットは、全天候型なので工期短縮に大きく貢献します。
ウォータージェットは、残存部、斫り出し部鉄筋にダメージを与えません。
ウォータージェットは、コンクリートだけを斫り、鉄筋等を残すことができる。

ウォータージェットの特性

 ウォータージェット工事は、高圧水の噴射によるためにコンクリートにクラック(ヒビ割れ)を生ぜず、粉塵の発生がなく、振動もないので現場作業者の負担も軽減されます。また、破砕したコンクリートはリサイクルし、噴射された水も中和処理して放流するために環境に配慮した最新の技術です。

 ウォータージェット工法の特徴は、ブレーカや削岩機などの打撃破壊とは異なり、ノズルから噴射された高速の水噴流の衝突圧力によりコンクリート構造物である橋梁【橋脚・床版・壁・欄干】、トンネル、水路、ダム等を削抗、切断、破壊したり、金属製構造物の表面塗膜のハク離をするメカニズムが特徴です。

ウォータージェット工事には、大きく分けて次の3種類に分類されます。

①.塗膜はがし工事(少水量・超高水圧)

● コンクリート構造物や金属製構造物の表面塗膜や異物などを除去することを言います。具体的には、空港滑走路のタイヤゴムの除去や鉄道車両の塗膜除去、塗装作業ブースの塗料除去などの工事があります。
● 塗膜はがし工事の難易度の高さはあまり難しくありません。

②.目荒らし工事(少水量・超高水圧)

● 目荒らしとは、コンクリートを打ち足すときに密着強度をよくするために表面をザラザラにすることをいいます。
● 生きているコンクリートをなるべく残し、劣化部分のみを除去することができます。仕上がりはジャンカ(でこぼこ)になり、見た目はスキッとしませんが、そのために新旧のコンクリート同士が一体化し、密着密度は格段に高くなります。工事の難易度はさほど難しくありません。
● 具体的には、橋脚の強度を高める増圧耐震工事やピット内の劣化コンクリート補修工事、コンクリート落下防止のための剥落防止工事等があります。

③.はつり工事(大水量・やや超高水圧)

● はつりとは、コンクリートを破壊することをいいます。
● 深く斫るということは、大水量が必要になるため超高圧水発生装置ポンプ自体が大型化することにより、人間の体力では対応できず、ロボットにより施工となり、工事技術の難易度は非常に高くなって、技術の奥が深いものとなっています。

ウォータージェット深ばつり工事での施工品質と管理には、
大別すると下記に示す4項目の内容があります。

①. 施工の企画と設計積算の能力の検討

  1. まず、ウォータージェット工事としての期待効果を得るためには、工法や施工方法などの現場シナリオを実施していきます。
  2. 現場シナリオに基づき、施工仕様を設定するに当り、対象構造物(橋梁、トンネルなど)、対象部位(上部工、下部工など)及び対象物の特性(コンクリートの強度、年数など)の正確な把握が不可欠です。
  3. そのうえで、総施工日の算出から1日当りの施工能力の積算を行い、1日当りの作業時間を設定します。週・月へのスケジュールには、現場休日(現場は全国規模となるため、休日となっても宿泊費用等が発生する)の設定を行い、作業員の労務管理も徹底していきます。
  4. 施工準備としての養生は万全な対策をとり、現場によっては下部等に「こぼし水」はないようにしなければなりません。
  5. 具体的な施工条件の調査には、超高圧水発生装置ポンプの設置可能な場所は適切であるか、足場の悪い場所や坂道などでない場所に大型機械が設置できるようなスペースも考慮しなければなりません。
  6. 工事に必要な給排水の条件として、給水の方法はどうするのか、給水タンク設置は必要か、排水の処理方法はどうするのか、産業廃棄物の処理を適正にしなければなりません。
  7. 施工方法として、ハンドガンの人力方法がいいのか、ロボットなどの機械方法がいいのか。施工規模、場所などの状況に応じて検討していきます。

②. 現場の品質管理と安全管理の検討

  1. 現場での品質管理と安全管理を徹底するためには、ウォータージェット工事の特殊性が高いので、綿密な現場責任者との事前打ち合わせ、作業中、日々の打ち合わせが重要なポイントです。深ばつり工事はまだまだ世の中に広く理解されておらず、そのためのコミュニケーション能力が必要です。

③. 超高圧水発生装置ポンプ能力の選定とメンテナンス能力の検討

  1. ロボットなどの機械方法の場合は、ロボットの能力によって超高圧水発生装置のポンプを選定していきます。はつり工事においては、水量の多さによって効果に差が出てきます。しかし、一般的に、ほとんどの業界関連業者の意識には、残念なことにどんなポンプでもポンプは同じであると勘違いしている例が多く見受けられます。実際は、深ばつりロボットなどの機械方法には、超高圧水発生装置ポンプとしての最低稼働能力として、吐水圧力より絶対吐水量が必要になっています。
  2. 深ばつり用の超高圧水発生装置ポンプは、大型車両1台分くらいの大型機械でありながら、取扱いは非常にデリケートで、ちょっとした取扱いミスですぐに故障してしまうような超精密機械です。故障する部品は、外国製のため高価であり、取り寄せるための時間や修理費が大変かさむのが難点です。
  3. 実際の現場においては、故障箇所をすぐに修理をしなければなりません。しかし、超高圧水発生装置ポンプの機械修理メンテナンスの技術能力は一般的に低く、特殊技術能力のため限られた人しか処置できません。したがって、メンテナンス能力の優劣が、工期に重大な影響していきます。そのためにスペアの超高圧水発生装置ポンプを一台待機させる場合もあります。

④. ロボットの製作とメンテナンス能力の優劣の検討

ウォータージェット工事の現場は、多種多様に亘るため、その現場毎に適したロボットを製作しなければならず、製作費用も高額になっています。ロボットも精密機械であり、デリケートに操作できるオペレーターがいなければすぐに故障し、工期に影響を及ぼしていきます。ポンプと同様に現場でのメンテナンス能力が優劣を分けていき、常にウォータージェット工事での学習と経験が求められます。
最前線におけるウォータージェット工事施工業者には中小企業が多く、技術面においての経験不足や学習不足で未熟な技術者も多く、インテリ的な技術者が少なすぎます。残念なことに、コスト競争ばかりに傾注しすぎるため多くの失敗を重ねているばかりで、本来の威力を発揮できないままになかなかそのすばらしさが認知されていません。そのためウォータージェットの全体の評価はまだまだ低いのが現状です。

 また、ウォータージェットの超高圧水発生装置ポンプを、本来は、ウォータージェット工事の設計現場にも関わらず、技術力が未熟なために現場にさも使っているようにカモフラージュ的に置かれている場合もあったりします。特に、現場で求められる『深ばつり』というコンクリート表面から20cm以上のはつり技術能力や施工能力が品質競争にあらず、コスト競争に明け暮れていることは残念なことです。それでも、最近は技術力と共に多くのノウハウも蓄積され、それによって、コストも徐々に低減されつつあり、多くの分野で利用される日も目前です。今こそ高い能力の技術者を養成し、これからのコンクリートのリニューアルという、時代の要請に応えるべき時期であると確信しています。

ウォータージェットによる
床版斫り工法について

斫りガン

斫りガンを使用し、1日6時間作業した場合、最低でも2人以上の作業員が必要となり、交代しながら作業しても斫り量は1日当り0.15~0.2㎥が限界です。また、事故の発生率が一番高く、死亡事故も毎年のように起きています。安全装備をすれば、重さで体力は消耗し、動きにくく作業効率が悪く、誰も着たがりません。そのため、一旦事故が起これば死亡と直結します。

治具装置

治具装置を使用し、1日6時間作業した場合は、オペレーター1人が操作して斫り量は1日当り0.5~0.8㎥が標準になります。また治具装置は、足場や施工箇所を利用しアンカー止めを行い作業にあたります。足場から治具が外れたり、アンカーが抜けて治具の固定が不安定になったりと危険な場合があります。治具の移動も人力となりますので効率が上がりません。オペレーターの能力により、斫り量が低下する場合もあります。

斫りロボット

斫りロボットを使用し1日6時間作業した場合は、オペレーター1人が操作して、斫り量は1日当り1.2~1.5㎥が標準となります。コンピューター制御のため、オペレーターの能力を問わず平均した施工が可能となります。安全装置や自動停止装置が装備されており、緊急停止ができ、噴射ノズルから遠い所での配置になりますので安全性も格段に高いです。

以上のように1日当りの斫り量について、斫りガン使用の場合は
0.2㎥、治具装置の場合は0.8㎥、ロボットの場合は1.5㎥となります。

1日当りの機械損料、消耗品、労務費が600,000円とすると、
600,000円 ÷ 0.2㎥ = 1㎥当り3,000,000円
600,000円 ÷ 0.8㎥= 1㎥当り 750,000円
600,000円 ÷ 1.5㎥ = 1㎥当り 400,000円
となり、ロボット施工が低額・安全で確実な方法であることは明確です。その上、ウォータージェット工事のスピードが上がることにより、工期が大幅に短縮され、コスト削減になります。ウォータージェット工事を検討されている場合、ぜひご連絡いただければお役に立てると思います。

斫りガン 治具装置 斫りロボット
斫り量 0.2㎥ 0.8㎥ 1.5㎥
1㎥当り単価 3,000,000 750,000 400,000
安全性 ×
オペレーターが噴射ノズルに近く、事故発生率が最も髙い 足場や施工箇所にアンカー止めし施工するため安定せず危険 安全装置・自動停止装置装備。噴射ノズルから遠く安全

ポンプユニットの特徴

ウォータージェット工事に使用される標準的なポンプユニットは、大きく分けて以下の3つのタイプがあります。

①コンクリートの表面処理(深さ1mm~10mm)に使用する場合

超々高圧少水量ポンプは
圧力200MPa~300MPa 水量10L/min~35L/min

②コンクリート浅斫り(深さ10mm~100mm)に使用する場合

超々高圧少水量ポンプは
圧力100MPa~150MPa 水量50L/min~90L/min

③コンクリート浅斫り(深さ10mm~100mm)に使用する場合

超々高圧少水量ポンプは
圧力100MPa~150MPa 水量50L/min~90L/min
近年の橋梁補修工事は、劣化したコンクリートを
打ち替えるために、

約180mm~300mmの床版コンクリートを斫り全撤去する

壁高欄の劣化部を打ち替えるために
約200mm~400mmの高欄を斫り全撤去する

ゲルバー桁補強のために約600mm~1200mmの
ヒンジ部を斫り全撤去する

など、コンクリートを深く斫る技術が必要になっています。
深斫りに使用するポンプは超高圧大水量が必要となります。
当社では、ポンプユニット圧力MAX170MPa水量MAX165L/min3台を所有しております。これにより

工期短縮

m3当たりの
コスト削減

全工程における
コスト削減

安全確保

を可能にしてまいりました。
約5分間で深さ約600mm(直径約150mm)まで斫る事ができます。さらにノズルの移動・回転速度を遅くし、斫った部分に露出した鉄筋寸前までノズルを近づける事で、更に深く斫ることができます。
最近は中水量のポンプユニットを2台・2台と連結して施工を行う工法が増えております。しかし、中水量用の高圧ホースやスイベルを使用しているため内径が細く、ホースやスイベルでの抵抗が大きくなり本来の能力・出力が低下し施工効率が上がりません。また、複数台のポンプユニットを使用することで、機械の損料や作業人員が増大し、工事コストも危険性も高くなります。

ウォータージェット工事は死亡事故に繋がる
非常に危険な工事です。
安全性・施工マニュアル・品質・低コスト・ノウハウを
十分に備えている当社へ、ご連絡お待ちしております。

ウォータージェット工事は
死亡事故に繋がる非常に危険な工事です。
安全性・施工マニュアル・
品質・低コスト・ノウハウを十分に
備えている当社へ、
ご連絡お待ちしております。

当社ウォータージェット
斫りロボットの特徴

当社の斫りロボット・デストローⅠは、国土交通省のNETISに登録されております(登録番号TH-040024-A)。以前のロボットとの違いは、施工能力向上・施工効率向上・使用用途の拡大・安全性と、手動・自動運転の切り替えによる品質の向上があります。自動運転を行う前に手動運転でテスト施工を行い、斫り深さを決定し自動運転に切り替えれば、無人でも運転が可能になります。若干の修正を行うためオペレーターを一人配置しますが、ノズル部から遠い後方での操作となるため、施工環境や安全性の向上になり作業人員が少人数で行えコストダウンにつながります。コンクリートの表面処理から深斫りまで1台で行えるデストローⅠを、ぜひ御検討の上ご相談下さい。