JP2005155198A - 土砂除去装置およびそれを用いた埋設物掘出し方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガラスビン等の壊れやすい埋設物を破損することなく、効率的に土砂を除去でき、かつ簡素な構造の土砂除去装置およびそれを用いた埋設物掘出し方法を提供する。
【解決手段】 本発明の土砂除去装置は、真空吸引ブロワの吸引経路に設けられたサイクロンおよびバキュームホースを介して連通される掘削吸引ノズル４を備えている。この掘削吸引ノズル４は、その先端に空気吸入口７を介して環状部材９を固定している。この環状部材９には、地表面に突き立てる方向に向けて複数本のスパイク１０を環状に配設している。そして、掘削吸引ノズル４をその軸周りに正逆転させてスパイク１０で地表面を掻きほぐしながら土砂を吸引することにより、埋設物を破損することなく、かつ、吸込口５の閉塞を防止して効率的に土砂を除去することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、地中に埋設された破損されやすい埋設物、特に生物化学兵器などの毒物入りのガラスビン等を破損させることなく掘り出す技術に関する。

近年、旧日本軍により地中に埋設されたガラスビン入りの化学兵器などの毒物が大量に発見され、その処理が急務となっている。この毒物は化学処理等により無害化することができるが、そのためにはまず埋設物である毒入りのガラスビンを破損させることなく地中から安全に掘り出すことが必須である。

埋設物の発掘手段としては、従来土砂除去手段として用いられているパワーショベル、ツルハシ、スコップ、はけ等を用いることが考えられる。しかしながら、パワーショベルは硬い地盤でも土砂の除去効率に優れるものの、埋設物を破損させる可能性が非常に高く危険であるため採用できない。また、ツルハシは硬い地盤でも発掘可能であり、かつ埋設物を破損させる可能性はパワーショベルよりは低下するものの、土砂の除去効率は著しく悪化し発掘に時間がかかりすぎる。また、スコップは埋設物を破損させる可能性はツルハシよりも低いものの、土砂の除去効率はツルハシよりもさらに低く、固い地盤では発掘が困難である。また、はけは埋設物を破損させる可能性はほとんどないものの、土砂の除去効率は上記他の手段に比べて極端に低く、固い地盤では発掘は事実上不可能である。

また、地下埋設管の設置あるいは補修などに際し、土砂を掘り取るのに使用される土砂排出装置が開示されている（特許文献１〜３参照）。

その一の土砂排出装置は、真空吸引用ブロワに土砂収集室等を介して連通され、土砂を吸引排土するバキュームホースの先端の吸込口近傍に位置して、かつ土砂層に装入されない箇所に、ホース内へ通じる空気吸入口を開口してなるものであり、これにより、吸込口が土砂層に押し込まれて閉塞することによる吸引力低下を防止して効率良く吸引排土作業が行えるとしている（特許文献１参照）。

そのニの土砂排出装置は、真空吸引用ブロワに土砂収集室等を介して連通される中空筒状の掘削筒を有し、この掘削筒の下端の掘削ヘッドに、圧力空気を土壌に高速加圧して噴射しこの空気力により土壌を破砕し、更に掘削筒を回転する噴気口、破砕された土砂を真空吸引力により吸引排土する筒口、切削チップを設けている。これによって、高圧、高速の空気力により土壌面を突き崩し、同時に真空吸引力により破砕土砂を吸引排土して掘削作業し、このとき噴気口からの圧力空気の反力で掘削筒、切削チップを自動的に回転し、軟質土砂を積極的に破砕して、掘削効率を向上するとしている（特許文献３参照）。

その三の土砂排出装置は、真空吸引用ブロワに土砂収集室等を介して連通され、土砂を吸引排土する昇降可能な中空筒に、油圧モータにより掘削ヘッドの切削チップを回転して土壌を効果的に掘削する機械式掘削手段を装着し、油圧モータの出力側に、切削チップが地中の埋設物に当たった場合に掘削作業を自動的に中断して、埋設物の損傷を防止するトルクリミッタを介設している。これにより、ガス管や水道管などの埋設物を破損することを防止しつつ、掘削効率を確保できるとしている（特許文献２参照）。
特開昭５８−２２２２２８号公報 特開平５−３９６９６号公報 特開平５−３１１９６６号公報

しかし、上記特許文献１に記載の土砂排出装置は、土壌の破砕機能を有しないため、固い地盤の場合は作業者が予め土壌を破砕してから吸引排土できる状態にすることが必要になり、上記パワーショベル〜はけと同様の問題が残る。また、上記特許文献２に記載の土砂排出装置は、土壌の破砕機能を有するものの、空気力を用いるため固い地盤には適用できない問題がある。さらに、上記特許文献３に記載の土砂排出装置は、油圧式の土壌破砕機能を有するため固い地盤にも適用できるが、本発明の対象とするガラスビン等の埋設物に対しては、トルクリミッタを用いたとしても駆動源が油圧であることから破損のおそれがあり安全性の観点から適用できない問題がある。また、上記特許文献１〜３に記載の土砂排出装置は、構造が複雑であり設備コストが高い問題点もある。

そこで、本発明は、ガラスビン等の壊れやすい埋設物を破損することなく、効率的に土砂を除去でき、かつ簡素な構造の土砂除去装置およびそれを用いた埋設物掘出し方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、真空吸引ブロワと、この真空吸引ブロワの吸引経路に連通して設けられる土砂分離回収手段と、この土砂分離回収手段にバキュームホースを介して連通される掘削吸引ノズルとを備え、この掘削吸引ノズルは、その吸込口の先端に、地表面の土砂を掻きほぐす掻きほぐし手段を備えるとともに、前記吸込口の先端近傍の側面に空気吸入口を備えたことを特徴とする土砂除去装置である。

請求項２記載の発明は、前記掻きほぐし手段が、地表面に突き立てるスパイクを環状に配設した環状部材からなる請求項１に記載の土砂除去装置である。

請求項３に記載の発明は、前記掘削吸引ノズルが、その軸を中心として正逆いずれの方向にも自在に回転できるハンドルを備えた請求項２に記載の土砂除去装置である。

請求項４に記載の発明は、前記請求項１に記載の土砂除去装置を用いて地中の埋設物を掘り出す方法であって、前記掻きほぐし手段で地表面の土砂を掻きほぐしつつ、前記吸込口から前記掻きほぐされた土砂を吸引除去することを特徴とする埋設物掘出し方法である。

請求項５に記載の発明は、前記請求項２または３に記載の土砂除去装置を用いて地中の埋設物を掘り出す方法であって、前記スパイクを地表面に突き立てた状態で前記環状部材をその円周方向に正逆転させて前記スパイクで地表面の土砂を掻きほぐしつつ、この掻きほぐされた土砂を前記吸込口から前記真空ブロワの吸引力により吸引除去することを特徴とする埋設物掘出し方法である。

本発明によれば、上記特許文献１〜３に記載の土砂除去装置に比べて格段に簡素な構造により、ガラスビン等の壊れやすい埋設物を破損することなく、効率的に土砂を除去できる低設備コストの土砂除去装置およびそれを用いた埋設物掘出し方法を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る土砂除去装置を示す概略説明図である。本例の土砂除去装置は、真空吸引ブロワ１と、この真空吸引ブロワ１の吸引経路に連通して設けられる土砂分離回収手段であるサイクロン２と、このサイクロン２の入口ポートにバキュームホース３を介して連通される掘削吸引ノズル４とを備えている。

図２は、掘削吸引ノズル４を示す詳細説明図である。この掘削吸引ノズル４は、その吸込口５の先端５ａに、地表面の土砂を掻きほぐす掻きほぐし手段６を備えるとともに、吸込口５の先端５ａ近傍の側面に空気吸入口７を備えている。また、掘削吸引ノズル４にはその軸を中心として正逆いずれの方向にも自在に回転できるハンドル８が設けられている。

図３は、掻きほぐし手段６を示す詳細説明図である。この掻きほぐし手段６は、環状部材９に、地表面に突き立てる方向に向けて複数本（本例では４本）のスパイク１０を環状に配設したものである。本例では、掘削吸引ノズル４のノズル本体１１の先端１１ａに、複数の支持部材１２を介して、先端１１ａから所定の距離だけ離して環状部材９を固定している。したがって、先端１１ａと環状部材９との間の隙間であって複数の支持部材１２相互の間の隙間が空気吸入口７となる。

次に、上記土砂除去装置を用いて硬い地盤中に埋設された埋設物を掘り出す方法について図４を参照しつつ説明する。図４に模式的に示すように、硬い地盤は通常、土壌Ａと砂礫Ｂとが圧密された状態となっている。先ず、真空吸引ブロワ１を駆動して、サイクロン２およびバキュームホース３を介して掘削吸引ノズル４の吸込口５に吸引力を作用させる。そして、掘削吸引ノズル４のハンドル８を両手で把持し、掘削吸引ノズル４の先端のスパイク１０を、掘削を行う地表面に軽く突き立てて掘削吸引ノズル４の軸周りにハンドル８を適宜正逆転させる。これにより、スパイク１０の先端は地中に突き刺さりながら正逆転し、このスパイク１０の作用によりスパイク１０周辺の土壌Ａが掻きほぐされ、ついには環状部材９の下方全体の土壌Ａが環状に掻きほぐされる。この掻きほぐされた環状部分の内側の部分Ｃはプリンのような形状に取り残されるが、側面方向からの圧縮力が失われたことにより少しの衝撃で容易にほぐされる。この結果、ほぐされた土砂（土壌Ａおよび砂礫Ｂ）の上に環状部材９が被さる。このとき、環状部材９の上方に空気吸入口７が存在するので、吸込口５が土砂で閉塞されても、掘削吸引ノズル４内部の空気の流通が確保される。この気流作用により吸込口５に存在する前記ほぐされた土砂（土壌Ａおよび砂礫Ｂ）のうち先ず小粒子である土壌Ａが吸引される。そうすると土壌Ａによる砂礫Ｂの固定力が失われ、比較的大粒子である砂礫Ｂも吸引される。この吸引された土砂は掘削吸引ノズル４およびバキュームホース３を経由してサイクロン２で空気と分離され回収される。このようにして、吸込口５が閉塞することがなく、順次硬い地盤が掘削され、効率的に土砂が吸引除去される。

上記作業中にスパイク１０が埋設物であるガラスビン等に接触しても、環状部材９の下面全体で掘削吸引ノズル４の自重を支えているため埋設物に大きな荷重が掛からず埋設物を破損させることがなく、かつ人手作業であるため前記接触を感知すれば直ちに作業を中断して、別途埋設物のみを除去することができる。

ここで、環状部材９の内径は掘削吸引ノズル４の内径と同程度とすることが好ましい。環状部材９の内径を掘削吸引ノズル４の内径より過度に小さくすると、環状部材９の内周部（すなわち、吸込口５）に土砂が詰まりやすくなる一方、環状部材９の内径を掘削吸引ノズル４の内径より過度に大きくすると、前記部分Ｃの中央部が十分にほぐされずに硬いまま残り、この中央部の吸引除去ができなくなるためである。

また、環状部材９の内径を掘削吸引ノズル４の内径と同程度とすることにより、環状部材９の半径方向の幅は掘削吸引ノズル４の肉厚より十分大きいので、環状部材９の外径は掘削吸引ノズル４の外径より当然に大きくなる。この結果、空気吸入口７からの吸引力により、前記ほぐされた土砂が環状部材９の外側へ廻りこんで空気吸入口７に詰まり空気吸入口７を閉塞してしまうことがない。したがって、特許文献１に記載の土砂排出装置に比べて格段に簡素な構造で吸込口の閉塞を防止する効果が得られる。

スパイク１０は、図３に示すように、例えば市販のボルトを環状部材９に設けたボルト穴にナットで締め付けて固定したものを用いることができる。これにより、ボルト長の異なるものに交換することによりスパイク１０の高さを容易に変更することができるうえ、掘削作業によりボルト（スパイク）１０が磨耗ないし折損した場合でも、安価に新品と交換できる。もちろん、スパイク１０はボルトに限られるものではなく、掘削する地盤の硬さ等の状態に応じて先端を尖らせた棒状のもの、板状のもの等種々の形状を選択できるものである。

また、スパイク１０の高さは、掘削する地盤の硬さ等の状態に応じて適宜調整すべきものであるが、例えば１０〜２０ｍｍとすることが好ましい。１０ｍｍ未満ではほぐされる土砂の量が少なく土砂除去効率が低下する一方、２０ｍｍを超えるとスパイク１０が地中に十分突き刺せずに環状部材９と地表面との間に隙間が生じて吸引力が低下し、やはり土砂除去効率が低下するためである。

本例では、環状部材９は円環状としたが、これに限られるものではなく、例えば正方形状として各頂点にスパイク１０を配設するようにしてもよい。

また、環状部材９に配設するスパイク１０の本数は、本例では４本としたがこれに限られるものではなく、掘削する地盤の硬さ等の状態に応じて適宜増減し得るものである。

環状部材９とノズル本体１１の先端１１ａとの間の隙間（すなわち、空気吸入口７の高さ）は、掘削する地盤の硬さ等の状態、真空吸引ブロワ１の能力等に応じて適宜調節すべきものであるが、後記実施例で示すように、例えば１０ｍｍ程度とすることが好ましい。

また、環状部材９は、ノズル本体１１の先端１１ａに複数の支持部材１２を介して先端１１ａから所定の距離だけ離して固定したが、これに限られるものではなく、例えばノズル本体１１の先端１１ａに直に環状部材９を固定し、ノズル本体１１の先端１１ａ近傍の側面に空気吸入口７を設けるようにしてもよい。

本発明の効果を確認するため、上記実施の形態について、環状部材９とノズル本体１１の先端１１ａとの間の隙間を種々変更して、掘削能力（土砂除去能力）に及ぼす空気吸入口７の高さの影響を調査した。なお、ノズル本体１１は外径１０１．６ｍｍ、肉厚１．６ｍｍで、環状部材９は内径１０１．６ｍｍ、外径１４１．６ｍｍとし、スパイク１０の高さは２０ｍｍとした。

調査の結果を表１に示す。表１に示すように、空気吸入口７の高さが５ｍｍと狭すぎる場合、環状部材９を地表面に押し付けたときの吸引圧力は変動が大きく土砂の吸引量にもムラがあり、安定した掘削能力が得られなかった。これに対し、空気吸入口７の高さを１０ｍｍに広げた場合、前記吸引圧力は安定し、良好な掘削能力が得られた。しかしながら、空気吸入口７の高さをさらに広げて２０ｍｍとした場合、前記吸引圧力は低下ないしは不安定となり掘削能力は低下してしまうことがわかった。

実施の形態に係る土砂除去装置の概略を示す正面図である。 掘削吸引ノズルの詳細を示す正面図である。 掻きほぐし手段の詳細を示す（ａ）部分縦断面図、（ｂ）部分平面図である。 土砂除去装置を用いて硬い地盤中に埋設された埋設物を掘り出す方法を説明する部分縦断面図である。

符号の説明

１：真空吸引ブロワ
２：土砂分離回収手段（サイクロン）
３：バキュームホース
４：掘削吸引ノズル
５：吸込口
６：掻きほぐし手段
７：空気吸入口
８：ハンドル
９：環状部材
１０：スパイク

Claims (5)

1. 真空吸引ブロワと、この真空吸引ブロワの吸引経路に連通して設けられる土砂分離回収手段と、この土砂分離回収手段にバキュームホースを介して連通される掘削吸引ノズルとを備え、
   この掘削吸引ノズルは、その吸込口の先端に、地表面の土砂を掻きほぐす掻きほぐし手段を備えるとともに、前記吸込口の先端近傍の側面に空気吸入口を備えたことを特徴とする土砂除去装置。
2. 前記掻きほぐし手段が、地表面に突き立てるスパイクを環状に配設した環状部材からなる請求項１に記載の土砂除去装置。
3. 前記掘削吸引ノズルが、その軸を中心として正逆いずれの方向にも自在に回転できるハンドルを備えた請求項２に記載の土砂除去装置。
4. 前記請求項１に記載の土砂除去装置を用いて地中の埋設物を掘り出す方法であって、
   前記掻きほぐし手段で地表面の土砂を掻きほぐしつつ、前記吸込口から前記掻きほぐされた土砂を吸引除去することを特徴とする埋設物掘出し方法。
5. 前記請求項２または３に記載の土砂除去装置を用いて地中の埋設物を掘り出す方法であって、
   前記スパイクを地表面に突き立てた状態で前記環状部材をその円周方向に正逆転させて前記スパイクで地表面の土砂を掻きほぐしつつ、この掻きほぐされた土砂を前記吸込口から前記真空ブロワの吸引力により吸引除去することを特徴とする埋設物掘出し方法。