JP2010024702A - 水中岩盤の破砕装置および水中岩盤の破砕方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内陸部への使用機材の搬入が可能で、砕岩位置を確実に特定でき、砕岩棒が岩盤に食い込んだ場合に容易に引き抜くことができる水中岩盤の破砕装置および水中岩盤の破砕方法を提供すること。
【解決手段】台船１上のクレーン３を用い、隙間２９を有する鞘状の砕岩棒支持枠７を主巻ワイヤ１１で支持し、砕岩棒支持枠７内に配置された砕岩棒９を副巻ワイヤ１３で支持する。次に、主巻ワイヤ１１で砕岩棒支持枠７を吊り下ろし、下端部の円錐状設置金具１７を水底４１に接地させた後、砕岩棒９を落下させて水底４１の岩盤を破砕する。砕岩棒９の下端部３９が岩盤に食い込んだ場合には、主巻ワイヤ１１で砕岩棒支持枠７を吊り上げて砕岩棒支持枠７の架台部ストッパ金具２５を砕岩棒９の砕岩棒部ストッパ金具２７に押し当て、砕岩棒支持枠７から砕岩棒９に主巻ワイヤ１１の力を伝えることにより、砕岩棒９を水底４１の岩盤から引き抜く。
【選択図】図１

Description

本発明は、水中岩盤の破砕装置および水中岩盤の破砕方法に関するものである。

従来、視界が確保できる浅い水中での小規模の掘削工事は、潜水士が搭乗する水中バックホウに水中ブレーカを取り付けるなどして行われている。
また、大水深での工事や大規模工事の場合、水の濁りにより視界が確保できない場合、ブレーカで破砕できない硬岩の場合などでは、発破に代わる岩盤・コンクリート破砕工法として砕岩棒工法が多用されている。

砕岩棒工法では、質量１０ｔ〜５０ｔの砕岩棒を、砕岩棒質量の６倍〜数十倍の吊り能力を有するクレーンを用いて排水量２００ｔ〜３，０００ｔ級の砕岩船に吊り下げる。そして、水底の岩盤を目がけて砕岩棒を自由落下させた際に発生する衝撃的打撃力で岩盤を破砕する。発破工法や割岩工法では、事前に潜水士による水底での潜水補助作業が必要であるが、砕岩棒工法では、潜水補助作業が不要である。そのため、水の深さや濁りに影響されることなく、能率的で安全な砕岩工事が可能である。

なお、砕岩棒は自由落下方式のため、近傍に取水塔などの重要構造物がある場合、構造物を破損させる恐れがある。この改善策として、ケーシングパイプをガイドとして砕岩棒を落下させる方法がある。（例えば、特許文献１参照）

実用新案３０１３５４２号公報

しかしながら、砕岩棒工法は、海から砕岩船を水上移送できない内陸部のダム湖等の工事では、使用機材が搬入できないため適用できない。また、落錘時の衝撃で砕岩棒の刃先が岩盤に食い込んだ場合、刃先の引き抜きに砕岩棒の自重の数倍の力が必要である。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、内陸部への使用機材の搬入が可能で、砕岩位置を確実に特定でき、砕岩棒が岩盤に食い込んだ場合に容易に引き抜くことができる水中岩盤の破砕装置および水中岩盤の破砕方法を提供することである。

前述した目的を達成するための第１の発明は、第１のワイヤで吊り下げられ、所定の位置に空所を有する鞘状の砕岩棒支持枠と、第２のワイヤで吊り下げられ、前記砕岩棒支持枠内を上下方向に移動する砕岩棒と、前記砕岩棒支持枠から前記砕岩棒に力を伝えるための伝達機構と、を具備することを特徴とする水中岩盤の破砕装置である。

空所とは、例えば、鉛直方向に設けられた少なくとも１条の隙間である。伝達機構は、例えば、砕岩棒支持枠の下端付近に上述の隙間を塞ぐように設けられた架台部ストッパと、砕岩棒の上端付近に設けられた突起部である砕岩棒部ストッパとからなる。砕岩棒が水底に食い込んだ場合、第１のワイヤで砕岩棒支持枠を吊り上げて架台部ストッパを砕岩棒部ストッパに押当てることにより、砕岩棒支持枠から砕岩棒に上向きの力を伝達し、砕岩棒を水底から引き抜く。

砕岩棒支持枠の下端部には、円錐状の接地具を設けるのが望ましい。また、砕岩棒の下端部は、一文字形状または角錐などの点形状とするのが望ましい。

第１の発明の水中岩盤の破砕装置では、鞘状の砕岩棒支持枠内に砕岩棒を配置することにより、砕岩位置を確実に特定できる。また、砕岩棒支持枠から砕岩棒に力を伝えるための伝達機構を設けることにより、岩盤に食い込んだ砕岩棒を容易に引き抜くことができる。

第２の発明は、台船上のクレーンを用い、第１のワイヤで所定の位置に空所を有する鞘状の砕岩棒支持枠を支持し、第２のワイヤで砕岩棒支持枠内を上下方向に移動する砕岩棒を支持する工程（ａ）と、第１のワイヤで砕岩棒支持枠を吊り下ろし、下端部を水底に接地させる工程（ｂ）と、砕岩棒を落下させて水底を破砕する工程（ｃ）と、第１のワイヤで砕岩棒支持枠を吊り上げ、砕岩棒支持枠から砕岩棒に力を伝えるための伝達機構を用いて砕岩棒支持枠から砕岩棒に上向きの力を伝えることにより、砕岩棒を水底から引き抜く工程（ｄ）と、を具備することを特徴とする水中岩盤の破砕方法である。

第２の発明の水中岩盤の破砕方法で、組立式のユニフロート台船を用いれば、全ての使用機材をトラックで内陸部へ搬入して破砕作業を行える。第２の発明の水中岩盤の破砕方法では、鞘状の砕岩棒支持枠内で砕岩棒を落下させることにより、砕岩位置を確実に特定できる。さらに、伝達機構を用いて砕岩棒支持枠から砕岩棒に上向きの力を伝えることにより、岩盤に食い込んだ砕岩棒を容易に引き抜くことができる。

本発明によれば、内陸部への使用機材の搬入が可能で、砕岩位置を確実に特定でき、砕岩棒が岩盤に食い込んだ場合に容易に引き抜くことができる水中岩盤の破砕装置および水中岩盤の破砕方法を提供できる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、水中岩盤の破砕装置Ａの装置構成を示す図である。図１に示すように、水中岩盤の破砕装置Ａは、台船１、クレーン３、砕岩装置５、測位用反射器１５等からなる。

台船１は、例えば、複数のユニフロートを用いて組み立てられるクローラクレーン搭載用ユニフロート台船である。クレーン３は、例えば、１００ｔ吊りクローラクレーンとする。クレーン３は、主巻ワイヤ１１および副巻ワイヤ１３を有する。砕岩装置５は、鞘状の砕岩棒支持枠７の内部に砕岩棒９を配置したものである。測位用反射器１５は、例えば、追尾式トータルステーションのリフレクタである。

台船１を構成するユニフロートは、陸上トラックで輸送可能である。また、１００ｔ吊りクローラクレーンの主巻ワイヤ１１の吊り荷重は１００ｔ、副巻ワイヤ１３の吊り荷重は１３ｔであり、砕岩棒９の質量は８ｔ〜１０ｔ程度とする。そのため、水中岩盤の破砕装置Ａでは、全ての使用機材を陸上トラックで輸送できる。

図２は、砕岩装置５の斜視図、図３は、砕岩装置５の下半部の拡大図である。なお、図３は、砕岩棒支持枠７の一部を切断して図示してある。図４は、砕岩装置５を下方から見た図、図５は、砕岩装置５を上方から見た図である。

図２から図５に示すように、砕岩装置５は、砕岩棒支持枠７、砕岩棒９、円錐状設置金具１７、架台部ストッパ金具２５、砕岩棒部ストッパ金具２７等からなる。

図２、図５に示すように、２本のＨ型鋼７ａ、Ｈ型鋼７ｂを所定の間隔をおいて並置することにより、鉛直方向の２条の隙間２９を有する鞘状の砕岩棒支持枠７が形成される。Ｈ型鋼７ａは、フランジ３１とリブ３２との入り隅部３４に沿って山型鋼７ｃが固定される。また、Ｈ型鋼７ｂは、フランジ３１とリブ３２との入り隅部３４に沿って山型鋼７ｄが固定される。山型鋼７ｃおよび山型鋼７ｄは、補強部材として機能する。

２本のＨ型鋼７ａ、Ｈ型鋼７ｂは、フランジ３１の外側面３０同士が連結部材２３で連結される。連結部材２３は、例えば、鋼管を複数に分割した弧状の部材であり、鉛直方向に所定の間隔をおいて設けられる。

砕岩棒支持枠７の上端付近には、２ヶ所に吊り治具１９が設けられる。吊り治具１９は、例えば、Ｈ型鋼７ａのリブ３２の外側面３６、Ｈ型鋼７ｂのリブ３２の外側面３６に固定される。吊り治具１９には、クレーン３の主巻ワイヤ１１が連結される。砕岩棒支持枠７は、主巻ワイヤ１１で吊り下げて支持される。

図３から図５に示すように、砕岩棒９は、砕岩棒支持枠７の内部４３に配置される。砕岩棒９は、上端部に吊り治具２１が設けられる。吊り治具２１には、クレーン３の副巻ワイヤ１３が連結される。砕岩棒９は、副巻ワイヤ１３で吊り下げて支持される。砕岩棒９の下端部３９は、例えば一文字形状である。砕岩棒９の下端部３９は、焼入れ処理したものとする。

図２から図４に示すように、円錐状接地金具１７は、砕岩棒支持枠７の下端部に設けられる。円錐状接地金具１７は、板状部材３３、円錐状部材３５、補強部材３７からなる。板状部材３３は、砕岩棒支持枠７のＨ型鋼７ａ、Ｈ型鋼７ｂの下端面に固定される。補強部材３７は、Ｈ型鋼７ａ、Ｈ型鋼７ｂのリブ３２の外側面３６と板状部材３３の上面３８とに固定される。円錐状部材３５は、板状部材３３の下面４０に固定される。円錐状部材３５は、例えば、各板状部材３３に４つずつ設けられる。

架台部ストッパ金具２５は、図２から図４に示すように、砕岩棒支持枠７の下端付近に隙間２９を塞ぐように設けられる。架台部ストッパ金具２５は、Ｈ型鋼７ａおよびＨ型鋼７ｂのフランジ３１の外側面３０に固定される。架台部ストッパ金具２５は、上端に切欠き部２６を有する。

砕岩棒部ストッパ金具２７は、図２から図５に示すように、砕岩棒９の上端付近に固定された突起である。砕岩棒部ストッパ金具２７は、砕岩棒支持枠７の隙間２９から突出するように設けられる。

架台部ストッパ金具２５および砕岩棒部ストッパ金具２７は、砕岩棒支持枠７から砕岩棒９へ力を伝えるための伝達機構である。

次に、水中岩盤の破砕装置Ａを用いて岩盤を破砕する方法について説明する。上述した水中岩盤の破砕装置Ａを図１に示すように工事水域に設置するには、まず、陸上トラックで使用機材を輸送し、ユニフロート台船である台船１を組み立て、台船１上にクレーン３を設置する。そして、クレーン３の第１のワイヤである主巻ワイヤ１１で砕岩棒支持枠７を吊り下げて支持し、第２のワイヤである副巻ワイヤ１３で砕岩棒９を吊り下げて支持する。

図６は、水底４１に砕岩棒支持枠７を接地させる工程を示す図である。なお、図６から図９では、砕岩棒支持枠７に設けられる連結部材２３のうち、上端付近に設けられるもの以外の図示を省略する。

図６に示す工程では、主巻ワイヤ１１を用いて砕岩棒支持枠７を吊り下ろす。砕岩棒支持枠７の円錐状接地金具１７の円錐状部材３５が水底４１に接地すると、主巻ワイヤ１１の吊り荷重が小さくなり、着地が検知される。この状態で主巻ワイヤ１１を止め、砕岩棒支持枠７を鉛直に保つと同時に倒れを防止する。そして、副巻ワイヤ１３を用いて砕岩棒支持枠７内の砕岩棒９を所定の高さまで吊り上げる。

図７は、砕岩棒９を落下させる工程を示す図である。図７に示す工程では、砕岩棒９を落下させ、水底４１の岩盤を破砕する。砕岩棒９は、砕岩棒支持枠７の内部４３を自由落下する。図７に示す工程では、砕岩棒支持枠７の隙間２９から水が抜けることにより、砕岩棒９が落下する際に水の抵抗が低減される。

水底４１が超硬岩の場合には、砕岩棒９が岩盤に食い込まずに跳ね返される場合がある。このような場合、砕岩棒支持枠７は、砕岩棒９が飛び跳ねたり倒れたりしないように動線を拘束する。砕岩棒９が岩盤に食い込まない場合、砕岩棒９の落下高さを高くして打撃エネルギを大きくすると共に、砕岩棒９の下端部３９の形状を一文字形状から角錐等の点形状として岩盤に食い込みやすくする。

なお、図２等に示す連結部材２３は、砕岩棒９が砕岩棒支持枠７内を上下移動する際に砕岩棒部ストッパ金具２７に接触しないように配置される。

図８は、砕岩棒支持枠７を引き上げる工程を示す図である。図７に示す工程において、砕岩棒９の下端部３９の刃先が水底４１の岩盤に食い込んで副巻ワイヤ１３では引き抜けない場合、図８に示すように、主巻ワイヤ１１で砕岩棒支持枠７を吊り上げる。そして、砕岩棒支持枠７に固定された架台部ストッパ金具２５の切欠き部２６に、砕岩棒９の砕岩棒部ストッパ金具２７を接触させる。

図９は、砕岩棒９を水底４１から引き抜く工程を示す図である。図９に示す工程では、主巻ワイヤ１１で砕岩棒支持枠７をさらに吊り上げる。そして、架台部ストッパ金具２５に砕岩棒部ストッパ金具２７を押し当て、砕岩棒支持枠７から砕岩棒９に上向きの力を伝達して、砕岩棒９の下端部３９を水底４１の岩盤から引き抜き、砕岩装置５全体を吊り上げる。

上述したように、架台部ストッパ金具２５および砕岩棒部ストッパ金具２７は、砕岩棒支持枠７から砕岩棒９へ力を伝えるための伝達機構である。クレーン３が１００ｔ吊りで、砕岩棒９の質量が８ｔ〜１０ｔの場合、この伝達機構を用いて主巻き力を伝達することにより、砕岩棒９の自重の約１０倍の力で下端部３９を引き抜くことができる。

岩盤の破砕工事では、砕岩装置５を吊り上げて移動し、図６から図９に示す各工程を繰り返す。なお、図７に示す工程において、砕岩棒９の下端部３９の刃先が水底４１の岩盤に食い込まなかった場合には、図８および図９に示す工程のかわりに、副巻ワイヤ１３を用いて砕岩棒９を水底４１から吊り上げ、主巻ワイヤ１１を用いて砕岩棒支持枠７を水底４１から吊り上げる。

このように、本実施の形態によれば、台船１を組立式のユニフロート台船とすることにより、内陸部のダム湖等に使用機材を全てトラック輸送することができる。また、砕岩棒支持枠７を用いることにより、砕岩位置に確実に砕岩棒９を落下させることができるので、近傍の重要構造物を破損させる恐れがない。さらに、砕岩棒支持枠７を吊り上げる際に、架台部ストッパ金具２５を砕岩棒部ストッパ金具２７に押し当てて主巻きワイヤ１１の強力な吊り荷重を砕岩棒９に伝達することにより、岩盤に食い込んだ砕岩棒９を容易に引き抜くことができる。

本実施の形態の破砕工法では、岩盤破砕工事で１０ｍ^３／ｈｒ程度の破砕能率が期待できる。そのため、作業能率が０．２ｍ^３／ｈｒ程度である水中ブレーカ破砕による施工と比較して、工期を大幅に短縮できる。

なお、本実施の形態の水中岩盤の破砕装置Ａでは、台船１としてユニフロート台船を用いたが、台船の種類はこれに限らない。また、クレーン３は、クローラクレーンに限らず、固定式のクレーンや他の移動式のクレーンを用いてもよい。さらに、測位用反射器１５の代わりに、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）のアンテナを設置してもよい。

砕岩棒支持枠７の構成は、図２から図５に示すものに限らない。例えば、断面がコの字型の部材を開口部が対向するように並置して、鉛直方向の２条の隙間を有する鞘状の砕岩棒支持枠を形成してもよい。また、筒状の部材の所定の位置に空所を設けて砕岩棒支持枠を形成してもよい。

本実施の形態では、図２から図５に示すように、側面が略矩形で下端部３９が一文字形状の砕岩棒９を用いたが、砕岩棒９の形状はこれに限らない。砕岩棒は、例えば円柱状としてもよい。砕岩棒の下端部を角錐等の点形状とする場合もある。

砕岩棒支持枠７から砕岩棒９への力の伝達機構は、上述したものに限らない。例えば、砕岩棒支持枠７に油圧シリンダ等を用いた出し入れ可能な突起を設け、砕岩棒９に孔を設けてもよい。この場合、突起を孔に挿入した状態で主巻ワイヤ１１で砕岩棒支持枠７を吊り上げることにより、砕岩棒支持枠７から砕岩棒９へ主巻き力を伝達する。

以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる水中岩盤の破砕装置および水中岩盤の破砕方法の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

水中岩盤の破砕装置Ａの装置構成を示す図 砕岩装置５の斜視図 砕岩装置５の下半部の拡大図 砕岩装置５を下方から見た図 砕岩装置５を上方から見た図 水底４１に砕岩棒支持枠７を接地させる工程を示す図 砕岩棒９を落下させる工程を示す図 砕岩棒支持枠７を引き上げる工程を示す図 砕岩棒９を水底４１から引き抜く工程を示す図

符号の説明

Ａ………水中岩盤の破砕装置
１………台船
３………クレーン
５………砕岩装置
７………砕岩棒支持枠
９………砕岩棒
１１………主巻ワイヤ
１３………副巻ワイヤ
１７………円錐状接地金具
２５………架台部ストッパ金具
２７………砕岩棒部ストッパ金具
２９………隙間
３９………下端部
４３………内部

Claims (6)

1. 第１のワイヤで吊り下げられ、所定の位置に空所を有する鞘状の砕岩棒支持枠と、
   第２のワイヤで吊り下げられ、前記砕岩棒支持枠内を上下方向に移動する砕岩棒と、
   前記砕岩棒支持枠から前記砕岩棒に力を伝えるための伝達機構と、
   を具備することを特徴とする水中岩盤の破砕装置。
2. 前記空所が、鉛直方向に設けられた少なくとも１条の隙間であることを特徴とする請求項１記載の水中岩盤の破砕装置。
3. 前記伝達機構が、
   前記砕岩棒支持枠の下端付近に前記隙間を塞ぐように設けられた架台部ストッパと、
   前記砕岩棒の上端付近に設けられた突起部である砕岩棒部ストッパと、
   からなり、
   前記第１のワイヤで前記砕岩棒支持枠を吊り上げて前記架台部ストッパを前記砕岩棒部ストッパに押当てることにより、前記砕岩棒支持枠から前記砕岩棒に上向きの力を伝達し、前記砕岩棒を水底から引く抜くことを特徴とする請求項２記載の水中岩盤の破砕装置。
4. 前記砕岩棒支持枠の下端部に円錐状の接地具が設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の水中岩盤の破砕装置。
5. 前記砕岩棒の下端部が、一文字形状または点形状であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の水中岩盤の破砕装置。
6. 台船上のクレーンを用い、第１のワイヤで所定の位置に空所を有する鞘状の砕岩棒支持枠を支持し、第２のワイヤで前記砕岩棒支持枠内を上下方向に移動する砕岩棒を支持する工程（ａ）と、
   前記第１のワイヤで前記砕岩棒支持枠を吊り下ろし、下端部を水底に接地させる工程（ｂ）と、
   前記砕岩棒を落下させて水底を破砕する工程（ｃ）と、
   前記第１のワイヤで前記砕岩棒支持枠を吊り上げ、前記砕岩棒支持枠から前記砕岩棒に力を伝えるための伝達機構を用いて前記砕岩棒支持枠から前記砕岩棒に上向きの力を伝えることにより、前記砕岩棒を前記水底から引き抜く工程（ｄ）と、
   を具備することを特徴とする水中岩盤の破砕方法。

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