JP2002276274A

JP2002276274A - 土壌の掘削方法及びその装置

Info

Publication number: JP2002276274A
Application number: JP2001080172A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Rokutanda; 等六反田; Hideki Morimoto; 秀樹森本; Tsunetoshi Suzuki; 常俊鈴木; Naoto Hirata; 直人平田; Akiyoshi Fukatsu; 彰省深津; Shingo Yamamoto; 真吾山本
Original assignee: SHITO SURBLAST Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: SHITO SURBLAST Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2002-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】埋設物を傷つけることなく地中に小径の穴を簡
便に掘ることができる土壌の掘削方法及びその装置を提
供する。【解決手段】掘削管１８の下端部にノズル３０を備えた
回転筒２１を設け、掘削管１８に内蔵させた回転駆動手
段２６により回転させながら、ノズル３０から高圧水な
どの圧力液体を噴射する。高圧水が噴射された土壌は泥
液となり、掘削管１８の内部から吸引される。ノズル３
０を回転させながら高圧水などを噴射して掘削を行なう
ため、少ない水量で小径の均一な掘削が可能である。ま
た埋設物に損傷を与えない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧水等の圧力液
体をノズルから噴射し、埋設物を傷つけることなく地中
に小径の穴を掘ることができる土壌の掘削方法及びその
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地中に穴を掘る方法としては、先端にビ
ットを設けた回転体を回転させながら地中に押し込んで
いく方法が一般的である。しかし、この方法は回転する
ビットが地中の埋設物に損傷を与える危険がある。ま
た、水圧で地中に穴を掘る方法として、超高圧水ジェッ
トによる土壌カット法が知られているが、装置が大きく
大規模な工事となり、地中に大きな穴が形成されること
となるとともに、その高い水圧によって埋設物に損傷を
与える危険性がある。このため超高圧水ジェットによる
土壌カット法は、主としてコンクリートのハツリ作業に
用いられているのが実情である。このほか真空装置によ
り土壌を吸引しながら掘削を行なう真空掘削法もある
が、大型の真空装置を必要とするうえ、粘土質の土壌は
掘削できないなどの土質的な制限がある。このように従
来は、小径の孔を埋設物に損傷を与えないように簡便に
掘削することができる技術は知られていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたもので、その主たる課題は、埋設物に損傷
を与えずに土壌に小径の穴を簡便に掘削することができ
る方法及び装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明の土壌の掘削方法は、圧力液体を噴
射して土壌を掘削する掘削方法であって、掘削管の下端
部の回転筒を所定速度で回転させ、該回転筒に植設され
たノズルから所定圧力の圧力液体を噴射させて土壌を泥
液にし、該掘削管の内部から該泥液を吸引して輸送管で
排出し、かつ該掘削管を下降させながら土壌を掘削する
ことを特徴とするものである。

【０００５】また本発明の土壌の掘削装置は、圧力液体
を噴射して土壌を掘削する掘削装置であって、掘削管の
下端部に掘削管に内蔵された回転駆動手段により回転さ
れる回転筒を設け、該回転筒にノズルを配置して圧力液
体噴射手段を形成するとともに、これらの掘削管及び回
転筒の内部に泥液吸引手段を形成した掘削管部と、前記
圧力液体噴射手段に連結された液体圧力ポンプ装置と、
前記泥液吸引手段に連結された空気・泥液の分離装置
と、空気の吸引装置とで構成されたことを特徴とするも
のである。

【０００６】本発明では、掘削管の下端部に設けられた
回転筒に高圧水等の圧力液体を噴射するノズルを設け、
そのノズルが配置された掘削管の中心部に開口部を設け
て泥液吸引手段を形成する。回転筒とともにノズルを回
転させることにより掘削部表面が均等な円形となり、小
径の円形穴を容易に掘削できる。しかも、大型の装置を
必要とせず、掘削部を小型化することができる。

【０００７】また、ノズルが配置された掘削管の内筒に
バキュームホースを接続し、高圧水の噴射により生じた
泥液を強制的に排出する。この泥液は分離手段で空気か
ら分離されたうえタンクに回収される。掘削部の上部に
は、掘削の深度を深くするための円筒状の掘削管が設け
られ、この掘削管を昇降装置に固定し、高圧水による噴
射と昇降装置の下降速度を調整しながら掘削を行うこと
が好ましい。なお、掘削深度が浅い場合は昇降装置を使
わず掘削管を人手で持ち、噴射される高圧水を調整しな
がら掘削してもよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好ましい実施形
態について図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明
の掘削装置全体を示す模式図である。図１に示すごと
く、この実施形態の装置は主として、掘削管部１と、昇
降手段を設置した移動装置２と、高圧水ポンプなどの液
体圧力ポンプ装置３と、コンプレッサーなどの空気圧縮
装置４と、空気・泥液の分離装置５と、空気の吸引装置
６とを備えている。この実施形態の装置は、全体を車載
式として任意地点に適宜移動できるようになっている。
掘削管部１は地上に下ろして用いられるものであり、自
動車に搭載されているその他の機器と高圧水ホース、バ
キュームホース、エアーホース等のホース７により接続
されている。また８は掘削により生じた泥液を収納する
泥液用タンクである。

【０００９】図２〜図４は本体部分となる掘削管部１を
示す正面図、側面図、平面図であり、図２と図３の一部
は断面で表されている。この実施形態の掘削管部１は、
下部にキャスター１１を備えた縦長の移動装置１２と掘
削管部１の昇降手段１３を備えている。この昇降手段１
３は昇降用ハンドル１４を回転させることにより、ポス
ト１５に沿って昇降台１６を昇降させることができるチ
ェン又はワイヤロープの巻取りハンドル方式であり、市
販品を利用することができる。この昇降手段自体は公知
であるから、説明を省略する。

【００１０】昇降台１６には図４に示すような開閉可能
なクランプ１７が上下２段に設けられており、掘削管１
８を構成するパイプをクランプして昇降させることがで
きるようになっている。なお、パイプは例えば長さが３
００ｍｍであり、任意の本数を接続して用いることがで
きる。このため、昇降手段１３のストローク以上の深い
穴を掘削することができる。

【００１１】図５と図６は、掘削管１８の下部に設けら
れた掘削管部１の要部を拡大して示す断面図である。２
０は掘削管１８の下端部に固定された円筒形の本体であ
り、その内部に回転筒２１が収納されている。掘削管１
８及び回転筒２１の主材料はアルミニウム合金とするこ
とができる。回転筒２１は本体２０に軸受２２により回
転自在に支持されているとともに、Ｏリングなどのシー
ル２３によりシールされている。

【００１２】この回転筒２１の上方部には環状の歯車２
４が設けられており、本体２０内に設置された小歯車２
５と噛み合っている。そしてこの小歯車２５の軸を回転
駆動手段２６の軸に連接してある。この実施形態では回
転駆動手段２６はエアーモータであり、このエアーモー
タは図２に示したように掘削管１８の内側に収納されて
いる。前記したエアーホースから供給される圧縮空気を
エアーモータに供給して小歯車２５を回転させれば、回
転筒２１は一定方向に回転することとなる。その回転速
度は１０〜５０ｒｐｍ程度である。なおこの実施形態で
は地中に埋設されたガス管を探査する時に万が一漏洩が
ある場合を考慮して安全のためにエアーモータを使用し
たが、電気モータの使用も可能である。

【００１３】図５と図６に示すように、回転筒２１の下
端部は本体２０とほぼ同一径となるまで外側に広がって
おり、図６のように複数個のノズル３０が下向きに植設
されて圧力液体噴射手段を形成している。これらのノズ
ル３０は高圧水などの圧力流体を噴射するためのもの
で、高圧水ホースから本体２０に供給された高圧水は、
本体２０に形成された管路３１と、回転筒２１に形成さ
れた管路３２とを介してノズル３０に供給される。本体
２０の管路３１と回転筒２１の管路３２との接続部は円
周状に形成されているから、回転筒２１が回転してもノ
ズル３０から連続的に圧力流体を噴射することができ
る。圧力液体の圧力は８〜３０ＭＰａ程度である。なお
ノズル３０は単一であっても差し支えない。

【００１４】掘削能力を高めるために、これらのノズル
３０は１０〜９０度の広角に圧力液体を噴射するもので
あることが好ましい。また掘削能力を高めるために、こ
れらのノズル３０は回転筒２１の回転方向に対して、５
〜２５度の角度で前向きに傾斜していることが好まし
い。

【００１５】なお、回転筒２１と本体２０との隙間に入
った高圧水が本体２０の外周側に洩れることを防止する
ため、シール２３は多重に設けてある。またこれらのシ
ール２３が磨耗した場合にも高圧水が軸受２２内に浸入
しないように、シール２３、２３間に排水管路３３を設
けて軸受２２を保護している。

【００１６】このほか、図６に示すように本体２０には
エアー供給口３４が設けられ、上下の軸受２２、２２間
の空間にエアー導管３５から圧縮空気を噴出して外部か
らの異物混入を防止している。また残部のエアーは回転
筒２１の下端部から排出されるようになっている。なお
このエアー供給は、掘削深度が深くなった場合にも回転
筒２１の下端部にエアーを供給し、次に述べるバキュー
ムが閉塞することを防止する役割も持っている。

【００１７】掘削管１８及び回転筒２１の内部には泥液
吸引手段が形成されている。すなわち、回転筒２１の中
心孔は本体２０の中心に接続された泥液の輸送管４０に
連通している。この泥液の輸送管４０は図１に示すよう
にバキュームホースを介して空気・泥液の分離装置５と
空気の吸引装置６に接続されている。ノズル３０から噴
射された圧力液体が土壌を掘削することにより形成され
る泥液は泥液の輸送管４０及びバキュームホースを経由
して空気・泥液の分離装置５で気液分離され、泥液は泥
液用タンク８に入る。

【００１８】図５に示すように、回転筒２１の下部には
観察カメラ５０を設けて掘削部を監視できるようにして
おくことが好ましい。観察カメラ５０の映像を取り出す
光ファイバ等のケーブル５１は図示のように掘削管１８
の内部を通してある。なお観察カメラ５０のほかに、振
動計、超音波距離計などの計測器を収納して掘削状況の
確認、障害物検知、掘削深さの測定等を行なえるように
することができる。

【００１９】また回転筒２１の下端部には、衝突緩和手
段５２が設置されている。これはノズル３０よりもやや
下方にまで延び、埋設物がノズル３０の回転や昇降によ
り損傷されることを防止するものである。図７に示すよ
うに、この衝突緩和手段５２には泥液用の中心孔５３の
ほかに、観察カメラ５０のための開口部５４が形成され
ている。この開口部５４は、図５に示すようにエアー供
給孔としての役割も持つものである。

【００２０】このほか、掘削管部１の下部には噴射水飛
散防止カバー６０が設けられている。これは円筒状のも
のであり、図６に実線で示すように両側のピン６１を係
止用金具６２に差し込むことにより地面から持ち上げた
り、ピン６１を係止用金具６２から外すことにより地面
に密着するまで下ろすことができる。掘削開始時には噴
射水飛散防止カバー６０を地面に降ろすことにより、高
圧水が周囲に飛散することを防止することができる。

【００２１】このように構成された掘削装置は、移動装
置１２を掘削位置にセットしたうえ掘削管１８に内蔵さ
れた回転駆動手段２６により下端部の回転筒２１を回転
させながら、ノズル３０から高圧水などの圧力液体を下
方に噴射して掘削を行なうものである。ノズル３０が回
転筒２１とともに回転するため、少ないノズル個数で均
一な円形掘削が可能である。噴射された高圧水は土砂と
混合された泥液となり、掘削管１８及び回転筒２１の内
部に設けられた泥液吸引手段により吸引される。前記し
たように、泥液は泥液の輸送管４０及びバキュームホー
スを経由して空気・泥液の分離装置５で気液分離され、
泥液は泥液用タンク８に入る。

【００２２】この泥液の吸引が円滑に行なわれるために
は、掘削部に外気が供給されることが必要であるが、掘
削深度が深くなると掘削管１８と掘削された穴との隙間
が小さくなり、吸引に必要な外気の導入が阻害される。
このままでは穴の底部に水が溜まり、掘削が停止してし
まう。しかし本発明では、本体２０のエアー供給口３４
から供給した圧縮空気を回転筒２１の下端部に導入し、
バキュームが閉塞することを防止するため、掘削深度が
深くなっても掘削が可能である。

【００２３】掘削深度が浅い場合には、昇降手段１３の
ストロークのみによって調整が可能である。また昇降手
段１３のストロークを超える掘削を行なう場合には、ク
ランプ１７を開いて昇降台１６を上昇させ、掘削管１８
の上部に新たな掘削管１８を継ぎ足し、クランプ１７で
固定しなおせばよい。

【００２４】上記の実施形態では昇降手段１３を備えた
移動装置１２を用いたが、掘削深度が浅い場合には図８
に示すように作業員が掘削管１８を手で持ち、掘削を行
なうこともできる。この場合には移動装置１２と掘削管
１８とを分離可能に構成しておき、掘削管１８の適宜位
置に取手７０を設けることにより、作業者が任意の位置
で掘削できるようにしておくものとする。

【００２５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の土壌の
掘削方法及び装置によれば、掘削管の下端部の回転筒を
所定速度で回転させ、該回転筒に植設されたノズルから
高圧水などの圧力液体を噴射して掘削を行なうため、少
ない水量で小径の円形穴を均一に掘削することが可能で
ある。特に本発明では掘削管の下端部の回転筒のみを回
転させればよいため、大きな動力を必要とせず、装置の
小型化を図ることができる。

【００２６】また本発明においては掘削は圧力液体のみ
によって行なわれ、ビット等の補助掘削手段を用いない
ため、埋設物に損傷を与えることなく掘削可能であり、
あらゆる掘削が可能である。例えば、道路に埋設された
各種配管やケーブル類の探査用としての小径の土壌掘削
が行なえ、舗装された道路にあってはコア抜きと併用す
ることにより埋設物の掘削が行なえるなど、広い用途に
用いることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の掘削装置全体を示す模式図である。

【図２】掘削管部を示す一部切欠正面図である。

【図３】図２の一部切欠左側面図である。

【図４】図２の平面図である。

【図５】掘削管の下部を拡大して示す断面図である。

【図６】掘削管の下部を拡大して示す他の断面図であ
る。

【図７】掘削管の下部の底面図である。

【図８】他の使用法を示す模式図である。

【符号の説明】

１掘削管部２移動装置３液体圧力ポンプ装置４空気圧縮装置５空気・泥液の分離装置６空気の吸引装置７ホース８泥液用タンク１１キャスター１２移動装置１３昇降手段１４昇降用ハンドル１５ポスト１６昇降台１７クランプ１８掘削管２０本体２１回転筒２２軸受２３シール２４歯車２５小歯車２６回転駆動手段３０ノズル３１本体に形成された管路３２回転筒に形成された管路３３排水管路３４エアー供給口３５エアー導管４０泥液の輸送管５０観察カメラ５１ケーブル５２衝突緩和手段５３泥液用の中心孔５４開口部６０噴射水飛散防止カバー６１ピン６２係止用金具７０取手

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森本秀樹愛知県豊川市穂ノ原３丁目１番地新東サーブラスト株式会社内 (72)発明者鈴木常俊愛知県豊川市穂ノ原３丁目１番地新東サーブラスト株式会社内 (72)発明者平田直人愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号東邦瓦斯株式会社内 (72)発明者深津彰省愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号東邦瓦斯株式会社内 (72)発明者山本真吾愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号東邦瓦斯株式会社内Ｆターム(参考） 2D029 DB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力液体を噴射して土壌を掘削する掘削
方法であって、掘削管の下端部の回転筒を所定速度で回
転させ、該回転筒に植設されたノズルから所定圧力の圧
力液体を噴射させて土壌を泥液にし、該掘削管の内部か
ら該泥液を吸引して輸送管で排出し、かつ該掘削管を下
降させながら土壌を掘削することを特徴とする土壌の掘
削方法。
【請求項２】掘削のための補助手段を用いることなく
圧力液体のみによって土壌を掘削することを特徴とする
請求項１記載の土壌の掘削方法。
【請求項３】圧力液体を噴射して土壌を掘削する掘削
装置であって、掘削管の端部に掘削管に内蔵された回転
駆動手段により回転される回転筒を設け、該回転筒にノ
ズルを配置して圧力液体噴射手段を形成するとともに、
これらの掘削管及び回転筒の内部に泥液吸引手段を形成
した掘削管部と、前記圧力液体噴射手段に連結された液
体圧力ポンプ装置と、前記泥液吸引手段に連結された空
気・泥液の分離装置と、空気の吸引装置とで構成された
ことを特徴とする土壌の掘削装置。
【請求項４】前記回転駆動手段がエアーモータである
ことを特徴とする請求項３記載の土壌の掘削装置。
【請求項５】前記回転筒の下端部に衝突緩和手段が設
置されている請求項３記載の土壌の掘削装置。
【請求項６】前記掘削管部が昇降手段または人手によ
って昇降されるものであることを特徴とする請求項３ま
たは４記載の土壌の掘削装置。