JP2002503775A - 浚渫機又は掘削機を用いて地盤及び岩盤層を通り作業する方法及びその方法に基づいて動作する装置 - Google Patents
浚渫機又は掘削機を用いて地盤及び岩盤層を通り作業する方法及びその方法に基づいて動作する装置Info
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Abstract
Description
、グラブ式浚渫機、プルショベル式ポンツーン等の浚渫機や掘削機を用い、砂礫
層、砂層、粘土層又は岩盤層のように殆どが実質的に岩の塊からなる地盤層を含
む地盤を通って作業する方法に関し、機械的切削部又は掘削部の一部が掘削の際
に地盤及び/又は岩盤層に接触しているものである。
、切削部又は掘削部の前部の領域に空気を混合した又は混合しないウォータージ
ェットを高圧で噴射することが利用されている。ウォータージェットを噴射する
ことも主な目的は、砂状の地盤を流動化して水を加えることで、切削・吸引・汲
み上げの効率を高めたり、自然な水の流れによって移動し得るようにスラッジ状
の地盤において水中のスラッジ粒子を撹拌することにある。このような技術で使
用される圧力は、圧力を約15−20バールまで上昇するために、10バールの
オーダの大きさである。
一の地盤において、更に切削性、吸引性及びプレス性が得られるように、機械的
切削力を減少すること。 2)歯部を含む切削部又は掘削部の磨耗を減少すること。 3)砂材料を更に流動化してポンプ効率を改善すること。
領域に、ウォータージェットが噴射される。このウォータジェットの圧力は、粘
土層等の地盤層を切り開き、切削部又は掘削部の近傍で砂層などの地盤を流動化
し、また地盤が岩状材料を含む場合又は岩盤層等の岩状材料で実質的に構成され
ている場合、機械的な切削部又は掘削部が動作する場所から、破壊されて破砕さ
れた材料を素早く除去し、さらに破砕材料の直ぐ近傍の非破砕材料における流体
による破壊を高めるように、十分高いものである。
部又は掘削部の高さで、機械的な切削部又は掘削部を通り又はそれらの後部で少
なくとも20バールの圧力をもって、また機械的な切削部又は掘削部の前部で少
なくとも50バールの圧力をもって、ウォータージェットが噴射される。
る場合、所期の目的を達成するために必要な条件によっては、少なくとも100
バール、最大で少なくとも2000バールの圧力で噴射される。
く作業の方法及びその方法に基づいて動作する装置に関する以下の説明から明ら
かになる。
付図面に関するものである。
切削部又は掘削部として圧力をもって噴射されるウォータージェットとの最適な
協力に基づき、その圧力によって上記機能が十分に満足される。
は例えば石のような地盤、符号2は切削部又は掘削部の動作部分としての歯部で
ある場合、例えば吸引カッター式浚渫機の歯部構造は、地盤の切削中、歯部の衝
撃点3とウォータージェット(水噴射)4が実際上は一致するように、配置され
る。
機械切削が行なわれる場所の周囲の地盤に第1の破壊ゾーン(領域)5が生じる
。図1において、切削装置は歯部2で表され、高圧のウォータージェットは符号
4で示され、機械的な切削装置が作用する破壊ゾーンは符号5で示され、高圧か
ら超高圧で噴射されたウォータージェット4が作用する流体破壊ゾーンが符号5
’で示されている。破砕された石状態の材料が一体的に破壊ゾーン5から除去さ
れるために、高圧から超高圧で噴射されたウォータージェット4は、歯部2の衝
撃点3に正確に向けられなければならない。そのため、歯部は効率良く、比較的
磨耗し難い。破壊ゾーン5’の流体破壊は、材料が効率的に破砕されて除去され
るように、高められる。
ルに達する場合、破壊ゾーンは流体破壊を生じる更なる破砕を生じ、破砕残留物
が破壊ゾーンから除去される。その結果、破壊ゾーンにおける破砕材料の大部分
はウォータージェットによって除去されるので、より低い切削パワーで済み、ま
た磨耗も減る。
ェット4が噴射されるノズルは、歯部2の直ぐ背後に配置できる(図2参照)。
一方、図3の実施形態では、歯部2’は、ウォータージェット4’が歯部を介し
て噴射されるように設計されている。
る場合、図4、4A、5、5A、6に示すように、歯部の構造は以下の特徴を有
する本発明によって設計される。
横ビームに固定されたアダプタ6に取り付けられる。
通路7がアダプタ6を通って設けられる。この高圧通路7は、短いノズル8で終
わる。または、通路7は、歯部2’がアダプタ6に設けられる場合、歯部2’内
を通る孔9の線上に存在する。
れた協力関係が得られ、歯部の磨耗を相当減少する。岩のような地盤又は岩盤を
浚渫する場合、歯部が最も好ましい状態で操作されるように、破砕された材料が
高圧ウォータージェットによって除去される。
ル8、8’を有するアダプタを備えている。それらの孔9’は、歯部2’の外側
端部が磨耗するに従って、歯部の衝撃点に向かう高圧ウォータージェットの噴射
が継続的に行なわれ且つ歯部の磨耗と共に広くなるように、向けられなければな
らない。
又は岩盤10内で同一回転方法に回転する歯部2,2’の動作と吸引カッター式
浚渫機の2つの揺動動作を示す。回転方向は矢印11で示され、揺動動作は矢印
12,13で示されている。
わち、切削又は浚渫のために地盤に接している)時間に相当する時間噴射される
。高圧ウォータージェットの作用により、破砕された材料は歯部の最適な動作を
邪魔することがないように且つ歯部の長寿命が保証されるように、除去される。
また、高圧ウォータージェットの作用は、流体的な破壊を生じさせると共に高め
る。
動作歯部に対して保証することが必要である。
数配置してもよい。吸引ホッパー式浚渫機の例として、図2と図3を再び参照す
る。少なくとも50バールの複数の高圧ウォータージェット用ノズルが、浚渫ヘ
ッド15のヒールプレート14に設けられ、地盤に対する第1の流体作用部を提
供している。ノズルの第2列目は、歯部2の後部に配置されている。そして、少
なくとも20バールのウォータージェット4’が歯部2の外側端部に向けられて
いる。また、浚渫ヘッド15の内部に向けて少なくとも20バールのウォーター
ジェット4’’を噴射する第2列目のノズルにより、既に切削された材料が更な
る切断動作を受ける。そのような吸引ホッパー式浚渫機では、上述の歯部構造が
利用され、その歯部構造によってアダプタ6を有する歯部2’を通るウォーター
ジェットの噴射が可能になる。ウォータージェット4は、歯部2又は2’の間の
あるライン上で浚渫ヘッド15のヒールプレート14から動作される場合、これ
らのウォータージェットは先ず歯部2又は2’の間のライン上で垂直な切削又は
破壊面を形成する。一方、歯部2又は2’と共にウォータージェット4’と4’
’は共同して、これら垂直面の中間にある地盤を破壊する。
る。理由は、現在適用されている技術をもってすれば、非常に大きな推進力を有
する吸引ホッパーをもって又は安定した吸引カッター浚渫機をもってのみ浚渫で
きるものだからである。本発明に係る装置を備えた浚渫方法によれば、上述した
硬い砂層または固い粘土層において、地盤層はウォータージェットの高圧作用に
よって同時に又は非同時に部分的に破壊されるので、浚渫の効率が向上する。
の基礎をなす原理の概略図である。
面図である。
図である。
圧ウォータージェット)を有する歯部の側面図である。
。
。
Claims (22)
- 【請求項1】 吸引ホッパー式浚渫機、吸引カッター式浚渫機、バケット式
浚渫機、グラブ式浚渫機、プルショベル式ポンツーン等の浚渫機や掘削機を用い
、砂礫層、砂層、粘土層又は岩盤層のように殆どが実質的に岩の塊からなる地盤
層を含む地盤を通って作業する方法であって、機械的切削部又は掘削部の一部が
掘削の際に地盤及び/又は岩盤層に接触しているものにおいて、 切削部又は掘削部が動作する領域にウォータージェットが噴射され、このウォ
ータジェットの圧力は、粘土層等の地盤層を切り開き、切削部又は掘削部の近傍
で砂層などの地盤を流動化し、また地盤が岩状材料を含む場合又は岩盤層等の岩
状材料で実質的に構成されている場合、機械的な切削部又は掘削部が動作する場
所から、破壊されて破砕された材料を素早く除去し、さらに破砕材料の直ぐ近傍
の非破砕材料における流体による破壊を高めるように、十分高いものであること
を特徴とする方法。 - 【請求項2】 地盤を切り開き又は地盤を流動化するために、機械的な切削
部又は掘削部の高さで、機械的な切削部又は掘削部を通り又はそれらの後部で少
なくとも20バールの圧力をもって、また機械的な切削部又は掘削部の前部で少
なくとも50バールの圧力をもって、ウォータージェットが噴射されることを特
徴とする請求項1の方法。 - 【請求項3】 地盤が岩状の材料を含む場合又は岩状の材料だけでなる場合
、所期の目的を達成するために必要な条件によっては、少なくとも100バール
、最大で少なくとも2000バールの圧力で噴射されることを特徴とする請求項
1の方法。 - 【請求項4】 吸引ホッパー式浚渫機による浚渫に適用され、上記浚渫機の
浚渫ヘッドには歯部が取り付けられており、上記歯部は浚渫ヘッドの移動方向を
横断する線に沿って伸びているものにおいて、上記ウォータージェットは上記浚
渫ヘッドの移動方向から見たときに上記歯部の前部で少なくとも50バールの圧
力で噴射される請求項1又は2のいずれかの方法。 - 【請求項5】 上記ウォータージェットは、上記歯部の移動方向から見たと
きに上記歯部の背後で且つ上記浚渫ヘッドの吸引ホッパーの前部で少なくとも2
0バールの圧力で噴射されることを特徴とする請求項4の方法。 - 【請求項6】 上記ウォータージェットは、上記歯部の移動方向から見たと
きに上記歯部の間で且つ上記浚渫ヘッドの吸引ホッパーの前部で少なくとも20
バールの圧力で噴射されることを特徴とする請求項4の方法。 - 【請求項7】 上記ウォータージェットは、上記歯部の移動方向から見たと
きに上記歯部を通り且つ上記浚渫ヘッドの吸引ホッパーの前部で少なくとも20
バールの圧力で噴射されることを特徴とする請求項4の方法。 - 【請求項8】 上記ウォータージェットは、上記歯部の高さで、上記浚渫ヘ
ッドの内部で所定方向に少なくとも20バールの圧力で噴射されることを特徴と
する請求項4の方法。 - 【請求項9】 吸引カッター式浚渫機による浚渫に適用されることを特徴と
する請求項1から3のいずれか一の方法。 - 【請求項10】 バケット式浚渫機による浚渫に適用されることを特徴とす
る請求項1から3のいずれか一の方法。 - 【請求項11】 プルショベル式ポンツーンとグラブ式浚渫機による浚渫に
適用されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一の方法。 - 【請求項12】 上記吸引カッター式浚渫機、バケット式浚渫機、又はプル
ショベル式ポンツーンの切削部又は掘削部の動作中にのみ、上記高圧ウォーター
ジェットを動作させる手段が設けてあることを特徴とする請求項9、10及び1
1のいずれか一の方法。 - 【請求項13】 吸引ホッパー式浚渫機、吸引カッター式浚渫機、バケット
式浚渫機、グラブ式浚渫機、プルショベル式ポンツーン等の浚渫機や掘削機を用
い、砂礫層、砂層、粘土層又は岩盤層のように殆どが実質的に岩の塊からなる地
盤層を含む地盤を通って作業する装置であって、機械的切削部又は掘削部の一部
が掘削の際に地盤及び/又は岩盤層に接触しているものにおいて、 上記地盤層に接触する切削部又は掘削部の一部には、高圧から超高圧で地盤層
に水を噴射するノズルが設けられ、 上記圧力は、砂礫層、砂層、又は粘土層において、切削部又は掘削部を通る又
はそれらの間を通る若しくはそれらの背後の所定の高さで少なくとも20バール
の圧力で且つ上記機械的切削部又は掘削部の前部で少なくとも50バールの圧力
であり、 岩状の材料を含む又は岩状の材料だけでなる地盤において、所期の目的を達成
するために必要な条件によっては、少なくとも100バール、最大で少なくとも
2000バールであることを特徴とする装置。 - 【請求項14】 吸引ホッパー式浚渫機に適用され、上記浚渫機の浚渫ヘッ
ドには歯部が設けられ、上記歯部は浚渫ヘッドの移動方向を横断する方向の線上
に沿って伸びている装置において、上記ノズルは、高圧ウォータージェットを噴
射するために、歯部の間に設けてあることを特徴とする請求項13の装置。 - 【請求項15】 吸引ホッパー式浚渫機に適用され、上記浚渫機の浚渫ヘッ
ドには歯部が設けられ、上記歯部は浚渫ヘッドの移動方向を横断する方向の線上
に沿って伸びている装置において、上記ノズルは高圧ウォータージェットを噴射
するために浚渫ヘッドに設けられ、上記歯部の外側端部の方向に歯部の下でウォ
ータージェットを噴射するために歯部の後部に設けてあることを特徴とする請求
項13の装置。 - 【請求項16】 吸引ホッパー式浚渫機に適用され、上記浚渫機の浚渫ヘッ
ドには歯部が設けられ、上記歯部は浚渫ヘッドの移動方向を横断する方向の線上
に沿って伸びている装置において、上記ノズルは、浚渫ヘッドの内部の方向に高
圧のウォータージェットを噴射するために設けてあることを特徴とする請求項1
3の装置。 - 【請求項17】 ヒールプレートを有する吸引ホッパー式浚渫機に適用され
る装置において、上記ノズルは、上記ヒールプレートに、切削又は掘削のために
地盤層の方向に高圧ウォータージェットを噴射するために設けてあることを特徴
とする請求項13の装置。 - 【請求項18】 吸引カッター式浚渫機に適用され、上記浚渫機のアームは
アダプタ上に設けた歯部を備えている装置において、上記歯部には、歯部の衝撃
点に向けて高圧ジェットを噴射するためのノズルが設けてあることを特徴とする
請求項13の装置。 - 【請求項19】 バケット式浚渫機に適用される装置において、切削又は掘
削の際に地盤層に接触する各バケットの縁に、高圧のウォータージェットを噴射
するノズルが設けてある請求項13の装置。 - 【請求項20】 プルショベル式ポンツーンに適用される装置において、切
削又は掘削の際に地盤層に接触するショベルの縁に、高圧のウォータージェット
を噴射するノズルが設けてある請求項13の装置。 - 【請求項21】 上記歯部と上記歯部が載せられる上記アダプタは、上記歯
部が地盤層又は岩盤と接触する位置の方向に高圧のウォータージェットを噴射す
る少なくとも一つの軸方向孔を有することを特徴とする請求項14〜20のいず
れかの装置。 - 【請求項22】 上記軸方向孔は、上記歯部の中で、少なくとも2つの分離
した孔に分割され、 上記分割された複数の孔は、歯部の外側端部が磨耗するに従って、上記高圧ウ
ォータージェットの噴射が上記歯部の衝撃点に向けて継続して行なわれるように
向けられいることを特徴とする請求項21の装置。
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