JP2012121673A - 水平掘りバケット - Google Patents

Abstract

【課題】グラブ式浚渫において、グラブバケットの揺動を制御しほぼ水平に掘削を行う揺動制御装置を必要とせず、かつ、オペレーターの操縦技能に影響されることなく、容易に海底面を水平に掘削浚渫することを可能とする水平掘りバケットを提供する。
【解決手段】上部フレーム６とレールケース９を左右一対のロッドフレーム１０で連結しさらに、下部フレーム７と左右一対のシェル１２を左右一対の開閉アーム１１で交差に軸支して、下部フレーム７のシーブに掛け回した開閉ロープ４を巻き上げ巻き下げすることで下部フレーム７が昇降し、同時に下部フレーム７と開閉アーム１１で軸支された左右一対のシェル１２がレールケース９を介して水平に開閉動作を行い、海底面を水平に掘削することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、海底や湖底の土砂やヘドロ等を水平に掘削浚渫することを可能とする、グラブバケットに関するものである。

周知のとおりグラブバケットを用いた浚渫及び床掘りは、浚渫船上の起重機またはクレーンでワイヤロープを介しグラブバケットを海底面や湖底面（以下、「海底面」という。）に吊り降ろして着底後、開閉ロープを巻き上げて土砂を浚え上げる方法が一般的である。

上記浚渫方法に用いられている従来のグラブバケットは、支持ロープ３で懸吊され開閉ロープ５で下部フレーム８を昇降させることで、主軸２３と下部ロッド軸２４に軸支されたシェル１３が左右に開閉して浚渫を行う構造となっている（図６参照）。

しかし、従来のグラブバケットを用いた浚渫及び床掘りの施工では、バケットの構造上バケット刃先は楕円弧軌道で揺動するため海底面は波形に掘削され大きな凹凸が発生し、薄層土砂の浚渫及び港湾防波堤や岸壁構造物の基礎床掘りでは、要求精度を適切に確保することが困難であった（図７参照）。

上記問題の解決手段として、グラブバケットの開閉揺動を自動制御し海底面の土砂をほぼ水平に掘削する浚渫方法が種々提案されている（例えば特許文献１）。

しかし、その殆どが自動制御装置若しくは掘削装置と称される装置（以下、「揺動制御装置」という。）を用いた浚渫方法の提案であり、各種検出量データーから刃先位置を処理装置が算出処理して表示装置に画像表示し、表示された移動軌跡に沿ってオペレーターがバケット刃先位置を調整しながらほぼ水平に移動させ掘削する方法であるため、オペレーターの操縦技能の優劣が施工精度に大きく影響していた。

また、上記揺動制御装置を用いた浚渫方法では目標水深や潮汐等現場諸条件の変化に伴い、その都度各種数値の変更設定が必要であり、繁雑な手間を要していた。

以上のように、揺動制御装置を用いてほぼ水平に掘削する方法は提案されているが、未だ水平掘削を容易に行うには至っておらず、更には水平掘りを可能とするバケットの構造に関する先行技術文献は公開されていない。

特開昭５２−６２９４２号公報

本発明の目的は上記実情にかんがみ、揺動制御装置を必要とせず、かつ、オペレーターの操縦技能に影響されることなく、容易に確実に海底面を水平に掘削浚渫することを可能とする水平掘りバケットを提供することにある。

上記課題を解決するためには、起重機またはクレーン懸吊のグラブ式浚渫による下部フレームの昇降動作で、シェルの水平移動動作を可能にする必要がある。

目的を達成するため本発明の水平掘りバケットは、支持ロープで懸吊される上部フレームとシェルの水平移動のために設けたレールケースを左右一対のロッドフレームで連結しさらに、下部フレームと左右一対のシェルを左右一対の開閉アームで交差に軸支する。上部フレームを支持ワイヤで支持した状態で下部フレームを昇降する開閉ロープを巻き下げすることにより下部フレームが自重で降下し、同時に開閉アームに押し出された左右一対のシェルがレールケース内を水平に外側へ移動し開口する。シェルを海底面に着底して開閉ロープで下部フレームを巻き上げることで浚渫を開始し、シェルは水平に土砂を掘削して内側へ移動密接し閉口する。以上のシェルの水平移動動作により水平掘削を行うことを特徴とする。

また、左右一対のシェル上部に滑走装置を設けてレールケースに内挿し、シェルの円滑な滑走手段としていること、左右一対の開閉アームの支軸８箇所にグリースニップルを設け、グリース注入により軸運動摩擦を抑止して円滑な運動伝動促進手段としていること、下部フレームの垂直な昇降誘導手段として、上部フレームとレールケース間のバケット中心縦軸に下部フレームガイド装置を設けていることを特徴とする。

更に、掘削工程終了後のシェル内浚渫土砂を投棄する滑落機能促進のために、レールケースの両端にシェルを傾斜に跳ね上げ開口部を鈍角に保持するショートウイングを左右一対に設けていることを特徴とする。

本発明の水平掘りバケットによれば、左右一対のシェルがレールケース内を水平に移動し海底面を水平に掘削できることから、従来のバケット特性である主軸とロッド軸で軸支されたシェルの楕円弧軌道掘削による海底面の大きな凹凸の発生と、凹凸補正浚渫のための多大な時間の浪費と、補正浚渫による大量な過掘土砂の発生を防止することが可能であり、その防止効果は工事コストの縮減、かつ、浚渫土砂処分場の延命化による新規処分場確保費用等、公共投資の縮減に寄与する。

また、施工精度を要求される港湾構造物の基礎床掘りや水深の絶対確保が条件である航路浚渫では、水平掘りバケットを目標標高まで懸吊降下し支持ロープをロックした後、開閉ロープで下部フレームを巻き上げることで、目標標高に正確に水平に高精度で基礎床掘りや航路浚渫を施工することが可能であり、港湾施設等の長寿命化と長寿命効果によるライフサイクルコストの縮減に寄与する。

本発明の水平掘りバケットのシェルを開いた状態を示す正面図である。 図１の側面図である。 図１のシェルを閉じた状態を示す正面図である。 図１のシェルを傾斜に跳ね上げた状態を示す正面図である。 図１のシェルの水平移動による掘削動作行程を示す模式図である。 従来のグラブバケットを示す正面図である。 従来のグラブバケットの浚渫軌跡を示す模式図である。

１ 水平掘りバケット
２ 支持ロープ（水平掘りバケット用） ３ 支持ロープ（従来のグラブバケット用）
４ 開閉ロープ（水平掘りバケット用） ５
開閉ロープ（従来のグラブバケット用）
６ 上部フレーム
７ 下部フレーム（水平掘りバケット用） ８
下部フレーム（従来のグラブバケット用）
９ レールケース
１０ ロッドフレーム
１１ 開閉アーム
１２ シェル（水平掘りバケット用） １３
シェル（従来のグラブバケット用）
１４ ロッドフレーム上部連結軸
１５ ロッドフレーム下部連結軸
１６ 開閉アーム上部支軸
１７ 開閉 アーム下部支軸
１８ 下部フレームガイド装置
１９ 下部フレームガイド取付け軸
２０ シェル滑走装置
２１ ショートウイング
２２ グリースニップル
２３
従来のグラブバケット主軸
２４
従来のグラブバケット下部ロッド軸

図に示す本発明の水平掘りバケットについて、以下に実施の形態を具体的に説明する。

図１、図２に示す水平掘りバケット１は、上部フレーム６と、下部フレーム７と、レールケース９と、シェル１２と、それらを連結または軸支する左右一対のロッドフレーム１０及び、開閉アーム１１と、下部フレームガイド装置１８等から構成されている。

上部フレーム６のロッドフレーム上部連結軸１４を介して連結された左右一対のロッドフレーム１０の下端は、ロッドフレーム下部連結軸１５を介してレールケース９に連結しフレーム本体部を形成する。シェル１２上部に設けたシェル滑走装置２０をレールケース９に内挿し、下部フレーム７の開閉アーム上部支軸１６を介して軸支された左右一対の開閉アーム１１の下端は、左右一対のシェル１２に設けた開閉アーム下部支軸１７を介してシェル１２に交差に軸支する。

水平掘りバケット１は支持ロープ２で懸吊され、上部フレーム６に設けたガイドローラーを介して下部フレーム７のシーブに掛け回した開閉ロープ４を巻き上げ巻き下げすることで、下部フレーム７が昇降動作をする。下部フレーム７の昇降動作により、下部フレーム７と左右一対の開閉アーム１１で軸支された左右一対のシェル１２がレールケース９を介し、水平に開閉動作をすることで水平な掘削を行う。

開閉アーム上部支軸１６と開閉アーム下部支軸１７の８箇所にグリースニップル２２を設けてグリースを注入し、軸運動摩擦を抑止して下部フレーム７の昇降運動をシェル１２の水平運動に円滑に変換伝動する。

下部フレームガイド装置１８は水平掘りバケット１の中心縦軸に設け、下部フレーム７をレールケースに対して垂直に昇降誘導を行い左右一対の開閉アーム１１への圧力の偏倚を防止し、シェル１２の水平移動動作をより円滑にする。

レールケース９の両端にショートウイング２１を設け、シェル１２を傾斜に跳ね上げ開口部を鈍角に保持しシェル内浚渫土砂を投棄する滑落機能を促進する。ショートウイング２１の端部にストッパーを設け、シェル１２の過剰開口抑制とレールケース９内からの落脱を防止する。

下部フレーム７の降下停止を適切な位置で行い、シェル１２の開口幅を変位してシェル１２を支持ロープで目標標高に着底し開閉ロープを巻き上げることで、床堀浚渫の施工幅及び土砂の掴み厚さを調整できる。

シェル１２の刃先を爪形にすることで、硬土（ここでの硬土とは、日本統一分類法による工学的土質分類に基づく一軸圧縮強度が３０以上５０ニュートン／ミリヘイホウメートル未満の土をいう。）床堀浚渫の作業効率が向上できる。

シェル１２の密接部に密着用パッキンを設け更に空気抜き出し機能を付加することで、密閉バケットとしてダイオキシン等の汚染土壌の水平な掘削に適用できる。

Claims (3)

1. 支持ロープで懸吊される上部フレームとシェルの水平移動のために設けたレールケースを、左右一対のロッドフレームで連結しさらに、下部フレームと左右一対のシェルを左右一対の開閉アームで交差に軸支して、上部フレームに設けたガイドローラーを介して下部フレームのシーブに掛け回した開閉ロープを巻き上げ巻き下げすることで下部フレームが昇降動作を行い、同時に下部フレームと開閉アームで交差に軸支された左右一対のシェルがレールケースを介し水平に開閉動作をすることにより、水平な掘削を行うことを特徴とする発明の詳細な説明に記載の水平掘りバケット。
2. 左右一対のシェル上部に滑走装置を設けてレールケースに内挿し、シェルの円滑な滑走手段としていること、左右一対の開閉アーム支軸の８箇所にグリース注入用のグリースニップルを設け、軸運動摩擦を抑止して円滑な運動変換と伝動促進手段としていること、左右一対の開閉アームへの圧力の偏倚防止のために、上部フレームとレールケース間のバケット中心縦軸に下部フレームガイド装置を設け下部フレームの垂直な昇降誘導手段としていることを特徴とする、請求項１に記載の水平掘りバケット。
3. シェル内の浚渫土砂を投棄する滑落機能を促進するために、レールケースの両端にシェルを傾斜に跳ね上げ開口部を鈍角に保持するショートウイングを左右一対に設けていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の水平掘りバケット。

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