JP2000328580A - 掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 掘削作業の自動化が可能で、高能率に土砂を
掘削できるようにした掘削装置を提供する。 【解決手段】 ケーソン１の刃口部１ａの近傍における
内周に沿って固定されたガイドレール２に沿って旋回可
能な周回用台車４と、周回用台車４に固定されてケーソ
ン刃口部２ａとほぼ平行に傾斜するリニアガイド５と、
リニアガイド５に沿って上下移動可能であって、吸引口
７ａを下部側に向けたサンドポンプ７と、サンドポンプ
７の先端にあって、サンドポンプ本体の回転軸であるモ
ータシャフト１２に減速機構を介して回転可能に取付け
られた掘削用刃具１０とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水底の土砂を掘削す
る掘削装置に関し、特に、例えばケーソンの刃口部内の
土砂等を掘削するための掘削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばケーソン工法においては、水中に
沈設したケーソンの先端における刃口部近傍の土砂を掘
削することで、順次ケーソンを地盤内に埋沈させる。こ
の掘削作業に常用される重機として一般にバックホウが
知られているが、クラムセル主体のオープンケーソンで
は、重機が水中で作業しなければならないため、最近で
は自動化を可能とした「ＳＣＯＳ」工法が採用されてい
る。この工法では、ケーソンの躯体内周に設けたガイド
レールに沿って移動する台車と、台車に取付けられたバ
ックホウとからなり、ガイドレール上を移動させつつ、
遠隔操作によってケーソン刃口部近傍の地盤を掘削す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このバ
ックホウを用いた掘削方法では、掘削スピードが遅いと
いう欠点があった。つまり、その操作手順としては、ア
ームを伸ばして土砂をすくい上げ、排土位置に排土し、
次いで台車を駆動させて別の位置に移動し、同様の動作
を繰返すため、動作が複雑で、完全自動化が難しく、ま
た必然的に掘削能率が低いものとなっていた。

【０００４】また、この構造における排土方法は、アー
ムの引上げにより地上部にバケットを持上げて排土する
ため、これによりアイドル時間が取られるので、特に大
型ケーソンの場合にはさらに掘削能率が低下していた。

【０００５】本発明は、以上の課題を解決するものであ
って、その目的は、掘削作業の自動化が可能で、高能率
に土砂を掘削できるようにした掘削装置を提供するもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明の掘削装置は、サンドポンプ本体の回転軸に
減速機構を介して回転可能に取付けられた掘削用刃具を
有するサンドポンプを備えてなることを特徴とするもの
である。従って、本発明の掘削装置は、サンドポンプの
駆動により適宜な減速比で刃具が回転し、刃口部近傍の
土砂を連続的に掘削し、掘削土砂をポンプ本体により吸
引除去することができる。

【０００７】また、本発明の掘削装置は、ケーソンの刃
口部近傍における内周に沿って固定されたガイドレール
に沿って旋回可能な一ないし複数の周回用台車と、該周
回用台車に固定されてケーソン刃口部とほぼ平行に傾斜
するリニアガイドとを備え、請求項１に記載のサンドポ
ンプを該リニアガイドに沿って上下移動可能であって吸
引口を下部側に向けて設けたことを特徴とするものとす
ることもできる。従って、本発明の掘削装置は、サンド
ポンプの駆動により適宜な減速比で刃具が回転し、刃口
部近傍の土砂を連続的に掘削し、掘削土砂をポンプ本体
により吸引除去しつつ、周回用台車の移動により、掘削
場所を連続して移動することができる。また、その掘削
量はサンドポンプのリニアガイドに対する移動に応じて
設定できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は
本発明に係る掘削装置の一例であるケーソン刃口部掘削
装置の全体的構成を示している。図において、ケーソン
１における刃口部１ａの近傍には、その内周に沿ってＨ
型鋼材からなるガイドレール２が円環状に固定され、こ
のガイドレール２にはそのウェブの上下及びフランジに
接して転動する複数のガイドローラ３を介して周回用台
車４が移動可能に支持されている。この台車４は自走式
であって、内蔵された図示しないモータ動力などによっ
てガイドローラ３を回転駆動させ、ガイドレール２に沿
って周回移動可能としている。

【０００９】台車４には連結部５ａを介してリニアガイ
ド５が固定されている。リニアガイド５は刃口部１ａの
傾斜とほぼ平行する傾斜で台車４に取付けられ、このリ
ニアガイド５に沿ってポンプ支持台６を直線移動可能に
支持している。

【００１０】ポンプ支持台６は、図示しないが、ラック
及びピニオン機構、油圧シリンダ方式、チェーン駆動方
式などによりリニアガイド５に沿って移動可能としたも
のであり、この支持台６の側面にはサンドポンプ７が平
行に固定され、その吸引口７ａを刃口部１ａ側に向けて
いる。またサンドポンプ７の吐出口７ｂには揚泥管８が
取付けられ、この揚泥管８の先端を逆Ｖ字形に屈曲し、
揚泥した土砂をケーソン１内の底部地盤上に吐出し、こ
こに堆積できるようにしている。吸引口７ａの中心部先
端には、回転軸９が突出し、この回転軸９の先端には掘
削用刃具１０が着脱可能に取付けられている。

【００１１】掘削用刃具１０は、例えば地盤が礫質であ
る場合には、ロードヘッダなどが好適であり、硬質地盤
である場合には、ビット付切削羽根を用い、また細砂の
場合には攪拌羽根などが適する。従って、地盤性状に応
じてこれらを交換可能に取付けるように出来る。

【００１２】図２は、前記サンドポンプ７の詳細構造を
示している。図において、サンドポンプ７は、ステータ
及びロータからなるモータＭを内蔵した上部カバー１１
と、上部カバー１１の下部に配置されモータＭの中心に
設けたモータシャフト１２を水密に軸受する中間カバー
１４と、中間カバー１４の下部に配置されたポンプケー
シング１５と、ポンプケーシング１５の内部にあって、
前記シャフト１２に軸結されたポンプ本体を構成するイ
ンペラ１６及びその下部に同軸配置された送込み羽根１
７と、ケーシング１５の下部周縁に固定されてスカート
状に広がり、その先端を前述の吸引口７ａとしたサクシ
ョンカバー１８と、サクションカバー１８の内側にあっ
てポンプケーシング１５の下部に固定配置され、前記シ
ャフト１２の下端を水密軸受するとともに、シャフト１
２の回転を前記回転軸８に伝達する後述する減速歯車機
構を内蔵した内側ケーシング１９と、内側ケーシング１
９の底面を蓋し、前記回転軸９を水密軸受した底部カバ
ー２０とを備えている。

【００１３】なお、モータＭのリード線は、キャブタイ
ヤケーブル１３内に納められ、上部カバー１１上に配置
されたリード口カバー１１ａを通じて水密を保持された
状態で地表部側に吊上げられる。

【００１４】前記減速歯車機構は、同図２及び図３に示
すように、前記シャフト１２の下端に軸結した太陽歯車
２１と、太陽歯車２１の周囲に配置され、これに噛合す
る４つの遊星歯車２２と、ケーシング１９の内側に形成
され、前記遊星歯車２２に噛合する内歯歯車２３とから
なり、各遊星歯車２２の軸２４をキャリアプレート２５
（図２参照）を介して前記回転軸９に連結することで、
シャフト１２の回転に連繋して前記回転軸９をそれぞれ
のギア比に応じて減速回転させる。

【００１５】以上の構成において、モータＭの駆動によ
り、インペラ１６及び羽根１７は高速回転し、図２に矢
印で示すように、サクションカバ−１８先端の吸引口７
ａに設けたストレーナ２６を通じて土砂を吸引し、内側
ケーシング１９の上部周囲に設けた開口１９ａを通じて
ポンプケーシング１５内に取入れ、吐出口７ｂに設けた
排出ベンド２７より外部に連続排出する。

【００１６】一方、回転軸９は、各歯車２１，２２，２
３のギア比に応じた減速比で減速された状態で回転し、
その先端にフランジ結合した刃具９を回転させ、刃口部
１ａの近傍の地盤を掘削する。

【００１７】従って、以上の掘削動作により、サクショ
ンカバー１８の先端で舞上がった土砂は、高速回転する
羽根及１７びインペラー１６により水とともにポンプケ
ーシング１５内に取入れられ、ここを通じて外部に吸引
排出されることになる。排出された土砂は、ケーソン１
の内側底部地盤に堆積される。この堆積土砂は図示しな
いクラムシェル形バケットなどの投入により一括排出さ
れる。

【００１８】但し、揚泥管８を地表部まで延長し、途中
にブースターポンプなどを設けることで、地表部まで揚
土し、地表部で水分分離した状態で排土することも可能
である。また、刃具１０の掘削深度はリニアガイド５に
対するポンプ台６の昇降量に応じて適宜設定できる。さ
らに、この掘削作業に同期して周回用台車４を旋回移動
することで、刃口部１ａに沿った連続掘削をおこなうこ
とが出来る。前記周回用台車４、ポンプ支持台６及びモ
ータＭは地表部からの遠隔操作により制御でき、地盤性
状などに応じて自動制御が可能である。

【００１９】上述の、水中に沈設したケーソン先端にお
ける刃口部近傍の土砂を掘削するといった状況とは別
に、例えば、港内や港内航路の所定水深を確保維持する
ために行われる浚渫工に際して本発明の掘削装置を適用
することも勿論可能である。図４は本発明の掘削装置を
用いた浚渫工の実施例を示す説明図である。

【００２０】図において、浚渫工を実施する水上には浚
渫船４０が配置されており、該浚渫船４０には一般的な
操船装置の他、浚渫工を実施するにあたり使用される各
種装置を自在に運搬するクレーン４１やそれに付随する
巻上げモータ４２等が備わっている。このクレーン４１
により運搬ワイヤ４３を介して運搬されるのが、本発明
の掘削装置の主たる構成要素たるサンドポンプ７であ
る。該サンドポンプ７は、例えば航路Ｒ付近の水底Ｇの
ヘドロその他の除去すべき堆積層に向けられるものであ
り、ここではその吸引口７ａを浚渫対象である水底Ｇに
向け吊下されている。また、係るサンドポンプ７には揚
泥管８が取付けられ、この揚泥管８の先端を例えば浚渫
船４０上の集泥槽（図示しない）や付近の地上へ、もし
くは航路Ｒ外方へと配管することにより、揚泥した土砂
を浚渫領域より外方に吐出することが出来る。

【００２１】吸引口７ａの中心部先端には、上記で示し
た様に回転軸９が突出し、この回転軸９の先端には掘削
用刃具１０が着脱可能に取付けられている。この掘削用
刃具１０は、例えば水底Ｇの性状に合わせてロードヘッ
ダ、ビット付切削羽根、及び攪拌羽根等を適宜選択使用
することとする。

【００２２】以上の構成において、前記サンドポンプ７
は吸引口７ａに設けたストレーナ（ここでは図示しな
い）を通じて水底Ｇの土砂を吸引し、それを排泥管８に
より外部に連続排出する一方、該サンドポンプ７の先端
にあって、サンドポンプ本体の回転軸であるモータシャ
フト（ここでは図示しない）に減速機構を介して回転可
能に取付けられた掘削用刃具１０は、回転軸９を介して
適宜減速された状態で回転し水底Ｇを掘削する。これに
より浚渫対象である水底Ｇの浚渫を良好な掘削効率のも
と高能率で施工可能となる。

【００２３】なお、以上の実施形態ではリニアガイド５
の傾斜角度を一定としたが、適宜なチルト機構により可
変することも可能である。また、実施形態では一つの掘
削装置のみとしたが、ガイドレール２を共用して二台以
上の装置を配置することが出来、この場合にはさらに掘
削能率が向上し、またケーソン１の沈下量を平均化でき
る。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明による掘削装置によれば、連続的に土砂を掘削、排土
することにより、高能率で土砂を掘削できる。また、本
発明では、掘削にあたり、複雑な動きを伴わないため、
自動運転が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る掘削装置の一例であるケーソン刃
口部掘削装置の全体構成を示す側面図である。

【図２】同切削装置に用いるサンドポンプの断面図であ
る。

【図３】図２のＡ−Ａ線における正断面図である。

【図４】本発明の掘削装置を用いた浚渫工の実施例を示
す説明図である。

【符号の説明】

１ ケーソン １ａ 刃口部 ２ ガイド ４ 周回用台車 ５ リニアガイド ６ ポンプ支持台 ７ サンドポンプ ８ 揚泥管 ９ 回転軸 １０ 掘削揚刃具 １２ モータシャフト ２１，２２，２３ 減速機構 （２１ 太陽歯車、２２遊星歯車、２３ 内歯歯車）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サンドポンプ本体の回転軸に減速機構を
   介して回転可能に取付けられた掘削用刃具を有するサン
   ドポンプを備えてなることを特徴とする掘削装置。
2. 【請求項２】 ケーソンの刃口部近傍における内周に沿
   って固定されたガイドレールに沿って旋回可能な一ない
   し複数の周回用台車と、該周回用台車に固定されてケー
   ソン刃口部とほぼ平行に傾斜するリニアガイドとを備
   え、請求項１に記載のサンドポンプを該リニアガイドに
   沿って上下移動可能であって吸引口を下部側に向けて設
   けたことを特徴とする請求項１に記載の掘削装置。