JP2537591B2 - ニュ―マチックケ―ソン用土砂搬出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ニューマチックケー
ソン工法において、掘削土砂を大気圧下の地上へ搬出す
る土砂搬出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的にニューマチックケーソン工法
は、地上において鉄筋コンクリートで製作したケーソン
を使用し、このケーソンの作業室へ圧縮空気を送って、
地下水を排除しながら掘削する。また、この掘削した時
の土砂は、土砂バケットにより、マテリアルロックを通
して、大気圧下の地上へ搬出するものが知られている。

【０００３】なお、土砂バケットによる掘削土砂の搬出
作業は、効率良く行うために、土砂バケットを二個使用
し、その一方の土砂バケットで、充満された掘削土砂を
地上に搬出している間に、他方の土砂バケットに対して
掘削土砂の積み込みを行っている。

【０００４】そして、この二個の土砂バケットの入れ替
えは、ケーソンの作業室内において人間が行っている。
この場合の作業室内は、高気圧，高温，多湿であるため
に作業環境が悪いので、ケーソン深度が大きくなると安
全衛生上から作業可能時間が短くなり、作業効率が著し
く低下するという問題点がある。

【０００５】これらの問題点を解決するために従来で
は、特開昭58-20829号公報，特開昭60−181422号公報，
特開昭63−110322号公報，特開昭63−206524号公報等が
提案されている。

【０００６】

【この発明が解決しようとする課題】しかし、前述した
従来の特開昭58-20829号公報，特開昭63−110322号公
報，特開昭63−206524号公報によると、掘削土砂は、ケ
ーソンの作業室スラブ上に搬出されるので、沈下促進の
ためケーソン内に荷重となる水を入れた場合に、水中へ
排出されることとなる。

【０００７】そのため、この水中へ排出された掘削土砂
は、地上搬出機での搬出時に、土砂と水を分離しなけれ
ばならない。しかも、いずれの公報のものも、このよう
な搬出設備の規模が非常に大きなものとなる。

【０００８】これらのことから、特開昭58-20829号公
報，特開昭63−110322号公報，特開昭63−206524号公報
のものは、前述したように土砂と水を分離する必要があ
る等から、掘削および搬出作業が効率の悪いものとな
る。

【０００９】一方、前述した従来の特開昭58-20829号公
報，特開昭60−181422号公報においては、シャフトの最
高所に移動可能な搬出用のクレーンが設置されており、
土砂搬出の度に移動をしなければならない。

【００１０】そのため、この土砂搬出の度にクレーンが
移動する等のことから、シャフト全体において強度上の
不安がある。また、ケーソンの沈下に伴い、このシャフ
トを継ぎ足す作業が必要であるが、この従来例の場合に
は、重量のある頂部のシャフトを外して継ぎ足し作業を
行わなければならない。

【００１１】これらのことから、特開昭58-20829号公
報，特開昭60−181422号公報のものは、シャフトの強度
不安がある上に、シャフト継ぎ足し時の頂部重量シャフ
トの取外し作業が必要なので、掘削および搬出作業など
を慎重に行わなければならず、この従来例も作業効率の
悪いものとなっている。

【００１２】なお、ケーソン深度が大きくなった場合
に、クラムシェルバケットで、作業室内から地上に掘削
土砂を搬出する方法も考えられるが、この場合も、時間
がかかりすぎ、作業能率が低下することとなる。

【００１３】この発明は、前述した事情に鑑みて創案さ
れたもので、その目的は、ニューマチックケーソン工法
における作業環境の悪い掘削土砂搬出作業を、無人で行
うに際し、構造が簡単な装置によって能率を低下させる
ことなく、大深度ケーソンにおいても容易かつ確実に行
うことのできるニューマチックケーソン用土砂搬出装置
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明の土砂搬出装置
は、ケーソン本体１のスラブ２上に立設したオープンシ
ャフト10および設置・撤去可能な鋼製の圧力容器３とを
気密での連通状態にして配設され、圧気圧側から大気圧
側へ掘削土砂を移送するピストン式押出し装置15と、前
記圧力容器３内部位置に設けられ、ピストン式押出し装
置15へ土砂を供給する土砂チャンバ14と、この土砂チャ
ンバ14内へ、前記作業室７より圧力容器３内へ搬送し
た、クラムシェルバケット８からの掘削土砂を導くホッ
パ13と、このホッパ13への土砂放出位置にクラムシェル
バケット８を誘導する誘導装置22とからなる土砂移送手
段Ｂを有する。

【００１５】そして、この土砂移送手段Ｂによって、圧
力容器３内に配設した伸縮自在なロッド12の先端に取付
けられたあるいはワイヤロープで昇降移動するクラムシ
ェルバケット８で、作業室７内からスラブ２に穿設した
開口部６を通り圧力容器３内へ搬送した掘削土砂を、圧
力容器３内から、クラムシェルバケット11で大気圧下の
外部へ搬出することのできるオープンシャフト10内へ移
送するように構成されている。

【００１６】このような、この発明の土砂搬出装置Ａ
で、クラムシェルバケット８を圧力容器３内の吊材、例
えば伸縮自在なロッド12の先端に取付けることにより、
作業室７内でのクラムシェルバケット着地時の転倒を防
止し、作業室７内を無人化した掘削土砂の搬出作業能率
を向上させる。

【００１７】またケーソン本体１のスラブ２の上に、本
体と独立した鋼製の圧力容器３を、設置・撤去可能なよ
うにケーソン本体１と気密に立設するものであるから、
ケーソン構築の工程は簡素化され、かつ圧力容器は数次
の利用が可能となるため、経済性に優れている。

【００１８】また、ピストン式押出し装置15，土砂チャ
ンバ14，ホッパ13，誘導装置22とからなる簡単な構造の
土砂移送手段Ｂにより、作業室７内からのクラムシェル
バケット８で搬送した掘削土砂を、オープンシャフト10
内へ容易かつ確実に送くれ、掘削土砂の搬出作業を安価
で能率の良いものとする。

【００１９】さらに、気密とする部分を圧力容器３およ
び作業室７のみとして、土砂チャンバ14で圧気を遮断し
て、ピストン式押出し装置15で大気圧下に掘削土砂を送
り出すようにして、少ない圧縮空気の消費でそのまま掘
削土砂を地上に搬出することができるようにする。

【００２０】

【実施例】以下、この発明のニューマチックケーソン用
土砂搬出装置を図示する実施例によって説明する。

【００２１】作業室７内にて掘削した土砂を大気圧下の
外部へ搬出する土砂搬出装置Ａは（図１〜図３参照）、
ケーソン本体１のスラブ２上に前記ケーソン本体１から
独立し、設置・撤去可能なようにケーソン本体１と気密
に立設された鋼製の圧力容器３と、スラブ２の下方に形
成され、スラブ２に穿設した開口部６を介して圧力容器
３に連通している作業室７と、圧力容器３の内部に配設
された吊材例えば伸縮自在なロッド12あるいはワイヤロ
ープの先端に取付けられ、作業室７内での掘削土砂を圧
力容器３内へ搬送するクラムシェルバケット８と、圧力
容器３の近傍位置に立設され、内部に上下動自在に配設
された掘削土砂搬出用のクラムシェルバケット11を有す
るオープンシャフト10とを備えてなる。

【００２２】また、圧力容器３およびオープンシャフト
10とを気密での連通状態にして配設され、圧気圧側から
大気圧側へ掘削土砂を移送するピストン式押出し装置15
と、圧力容器３内部位置に設けられ、押出し装置15へ土
砂を供給する土砂チャンバ14と、この土砂チャンバ14内
へ、作業室７より圧力容器３内へ搬送した、クラムシェ
ルバケット８からの掘削土砂を導くホッパ13と、このホ
ッパ13への土砂放出位置にクラムシェルバケット８を誘
導する誘導装置22とからなる土砂移送手段Ｂを有する。

【００２３】そして、この土砂搬出装置Ａは、土砂移送
手段Ｂによって、作業室７内から搬送された掘削土砂
を、圧力容器３内から、クラムシェルバケット11で大気
圧下の外部へ搬出できるオープンシャフト10内へ移送す
るように構成されている。

【００２４】なお、この実施例でのピストン式押出し装
置15は（図４および図６参照）、圧力容器３およびオー
プンシャフト10とを連通状態として配設されており、圧
力容器３内位置に土砂チャンバ14が連通状態で立設され
ているピストンシリンダ15ｃと、このピストンシリンダ
15ｃの内部を油圧シリンダ15ａによって移動するピスト
ン15ｂとからなっている。

【００２５】また、このピストン式押出し装置15におけ
るピストン15ｂは、図６に示すように、15ｄおよび15ｅ
によってピストンシリンダ15ｃでの密着状態が確保され
ている。

【００２６】土砂チャンバ14には、その内部に放出され
た掘削土砂を、油圧シリンダ20の動作で移動して、ピス
トンシリンダ15ｃ内へ押し込む土砂押付け板19と、この
土砂押付け板19を移動させる油圧シリンダ20が取付けら
れている開閉蓋16と、この開閉蓋16の開閉動作を行う油
圧シリンダ17と、開閉蓋16を閉じた状態で固定する開閉
蓋固定装置18とが設けられている。

【００２７】誘導装置22は、ロッド12を圧力容器３の内
壁へ傾動自在に取付けている枢着部22ａと、この枢着さ
れたロッド12を傾動させる油圧シリンダ22ｂとからなっ
ている。そして、この誘導装置22の油圧シリンダ22ｂで
ロッド12を傾動させることにより、図２に示すように、
作業室７から圧力容器３内におけるホッパ13の上方位置
へ移動したクラムシェルバケット８を、ホッパ13直上の
土砂放出位置へ移動させることができる。

【００２８】なお、ピストン式押出し装置15におけるピ
ストンシリンダ15ｃには、その土砂チャンバ立設位置よ
りもオープンシャフト10側位置に、図７に示すように、
カットゲート21が設けられている。

【００２９】このカットゲート21は（図７および図８参
照）、略円形状に形成されており、少なくともピストン
シリンダ15ｃの内径と同径の開口部を有するゲートカバ
ー21ｃと、このゲートカバー21ｃの内部を摺動自在に配
設されており、ゲートカバー21ｃの開口部を塞ぐことの
できる大きさ，形状のゲート21ａと、このゲート21ａ
の、ゲートカバー21ｃの開口部を塞ぐ位置（図７，図８
参照）と開放する位置（図５，図９参照）との間におけ
る摺動を、クランク21ｄを介して行う油圧シリンダ21ｂ
とからなっている。

【００３０】そして、図10および図11はこのカットゲー
ト21の別態様を示すもので、ここでのゲートカバー121c
は略長方形状に形成されおり、図10がゲート121aでゲー
トカバー121cの開口部を塞いでいる状態で、図11がゲー
ト121aでゲートカバー121cの開口部を開放している状態
である。

【００３１】このような構成からなる土砂搬出装置Ａを
使用して、ケーソン工法での掘削土砂の搬出作業を実施
するには、次に述べるようにして行う。

【００３２】先ず、図１および図２に示したように、作
業室７内で掘削した土砂を、スラブ２の開口部６を通っ
て圧力容器３内へ移動するクラムシェルバケット８によ
って持ち上げることで、圧力容器３内へ搬送する。な
お、このクラムシェルバケット８の移動は、油圧シリン
ダにより伸縮するロッド12によって行われる。また、こ
のロッド12により、作業室７内でのクラムシェルバケッ
ト着地時の転倒を防止することができ、掘削時の反力も
期待することができる。

【００３３】次に、図２および図５に示したように、土
砂チャンバ14の開閉蓋16を油圧シリンダ17により開ける
と共に、油圧シリンダ22ｂでロッド12を傾動させること
により、クラムシェルバケット８の位置をホッパ13の直
上位置とする。その後、クラムシェルバケット８からホ
ッパ13へ放出することで、クラムシェルバケット８で搬
送した掘削土砂を土砂チャンバ内に供給する。

【００３４】なお、この時、ピストン式押出し装置15の
ピストン15ｂを、図５に示すように、油圧シリンダ15ａ
によってピストンシリンダ15ｃのテーパー部に押し付け
ておき、この接触面で気密性を保持する。また、ピスト
ン頭部の傾斜とピストンシリンダテーパー部の傾斜は変
えておき、接触面で土粒子を砕くため、気密性保持につ
いては問題ない。さらに、ピストン後部とピストンシリ
ンダ後部にはそれぞれパッキン15ｄ，15ｅを設けている
ため、土砂の侵入も防止できる。

【００３５】次に、図４に示したように、土砂チャンバ
14が一杯になると開閉蓋16を閉めると共に、ピストン15
ｂの往復運動によって、土砂チャンバ14からピストンシ
リンダ15ｃ内へ流れた土砂をオープンシャフト10内へ送
り込む。

【００３６】この時、開閉蓋16に取り付けてある土砂押
付け板19を、油圧シリンダ20により押し付けることで、
土砂チャンバ14内からピストンシリンダ15ｃ内への土砂
の移動を容易にすることができる。

【００３７】あるいは、図12の実施例のように、土砂チ
ャンバ14の上部に水平に移動する開閉蓋30が装備され、
土砂チャンバ14内には円周方向に回転する土砂に攪き落
とすための攪き板31が複数設けられている。この攪き板
31は、モータ32によって回転し、土砂チャンバ14内周を
回転しながら土砂を下方に押出す構造になっている。こ
のように、粘性土でも周辺に付着すること無くスムーズ
に送り込むことができる。また、ピストン往復運動時の
気密は、開閉蓋16、あるいは図12の開閉蓋30により保持
される。

【００３８】次に、大気圧のオープンシャフト10内に送
り込まれた土砂は、クラムシェルバケット11によって地
上へ搬出する。

【００３９】そして、このようにして、この発明の土砂
搬出装置Ａによれば、土砂移送手段Ｂにより、作業室７
内で掘削した土砂を、クラムシェルバケット８で搬送し
た圧力容器３内から、オープンシャフト10へ移送し、ク
ラムシェルバケット11で外部へ搬出することができる。
しかも、これらの作業を、簡単な構造の装置により、無
人で、容易に行うことができる。

【００４０】なお、図８および図９に示したカットゲー
ト21は非常時に気密性を保持する装置で、油圧シリンダ
21ｂとクランク21ｄによってゲート21ａが回転する。こ
の回転運動により、回転溝に溜まっている土砂を排除す
ることができ、気密性がより完全となる。また、カット
ゲート21については、図10および図11に示すような油圧
シリンダ121bの伸縮のみによって、ゲート121aを水平移
動あるいは鉛直移動させる方式のものも利用できる。

【００４１】

【発明の効果】この発明の土砂搬出装置によれば、ピス
トン式押出し装置，土砂チャンバ，ホッパ，誘導装置と
からなる簡単な構造の土砂移送手段により、ニューマチ
ックケーソン工法での函体を沈設する際に、クラムシェ
ルバケットで掘削した土砂を、前記移送手段を介して、
オープンシャフトに移送し、クラムシェルバケットで地
上に搬出することができて、大深度ケーソンにおいても
無人で効率よく地上に搬出することができる。

【００４２】また、圧力容器内の吊材の先端に取付ける
ことで、クラムシェルバケットの作業室内における着地
時の転倒を防止できる。そのため、作業室内を無人化し
ての掘削土砂の搬出作業能率を向上させることができ
る。

【００４３】また、ピストン式押出し装置，土砂チャン
バ，ホッパ，誘導装置とからなる簡単な構造の土砂移送
手段により、作業室内からのクラムシェルバケットで搬
送した掘削土砂を、オープンシャフト内の搬出用クラム
シェルバケットへ容易かつ確実に送くれ、掘削土砂の搬
出作業を安価で能率の良いものにできる。

【００４４】さらに、このように構造が簡単であること
は、土砂搬出装置の自動制御が容易となって、掘削排出
作業の無人化を促進することができる。また、少ない圧
縮空気の消費でそのまま掘削土砂を地上に搬出すること
ができると共に、ケーソンの沈下に伴うシャフトの継ぎ
足しを容易に行うことができる。

【００４５】また、従来のケーソンと一体に構築される
圧力容器では、その構築にコンクリート型枠を必要とし
煩雑な作業となり、撤去する場合は、圧力室を壊してし
まわなければならない手間を要した。しかし、この発明
では、ケーソン本体のスラブの上に、本体と独立した鋼
製の圧力容器を、設置・撤去可能なようにケーソン本体
と気密に立設するものであるから、ケーソン構築の工程
は簡素化され、かつ圧力容器は数次の利用が可能となる
ため、経済性に優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のニューマチックケーソン用土砂搬出
装置における、掘削土砂のオープンシャフト内への放出
時を示す概略断面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図１のIII −III 線断面図である。

【図４】この発明のニューマチックケーソン用土砂搬出
装置における、ピストン式押出し装置および土砂チャン
バでの、土砂移送状態を示す拡大図である。

【図５】この発明のニューマチックケーソン用土砂搬出
装置における、ピストン式押出し装置および土砂チャン
バでの、土砂移送状態を示す拡大図である。

【図６】図５のＣ部拡大図である。

【図７】この発明のニューマチックケーソン用土砂搬出
装置における、ピストン式押出し装置および土砂チャン
バでの、土砂移送状態を示す拡大図である。

【図８】この発明のニューマチックケーソン用土砂搬出
装置における、カットゲートの動作状態を示す概略図で
ある。

【図９】この発明のニューマチックケーソン用土砂搬出
装置における、カットゲートの動作状態を示す概略図で
ある。

【図１０】この発明のニューマチックケーソン用土砂搬
出装置における、別態様のカットゲートの動作状態を示
す概略図である。

【図１１】この発明のニューマチックケーソン用土砂搬
出装置における、別態様のカットゲートの動作状態を示
す概略図である。

【図１２】この発明のニューマチックケーソン用土砂搬
出装置における、土砂押し付け板の別態様として、土砂
チャンバ内の土砂移動を良くするために攪き板を取付け
た実施例を示す概略図である。

【符号の説明】

Ａ…土砂搬出装置、Ｂ…土砂移送手段、１…ケーソン本
体、２…スラブ、３…圧力容器、５…シャフト、６…開
口部、７…作業室、８…クラムシェルバケット、９…ハ
ッチ、10…オープンシャフト、11…クラムシェルバケッ
ト、12…ロッド、13…ホッパ、14…土砂チャンバ、15…
ピストン式押出し装置、16…開閉蓋、17…油圧シリン
ダ、18…開閉蓋用固定装置、19…土砂押付け板、20…油
圧シリンダ、21…カットゲート。

フロントページの続き (73)特許権者 000219406 東亜建設工業株式会社 東京都千代田区四番町５ (73)特許権者 000222668 東洋建設株式会社 大阪府大阪市中央区高麗橋４丁目１番１ 号 (72)発明者 福井 次郎 茨城県つくば市大字旭１番地 建設省土 木研究所内 (72)発明者 高木 繁 茨城県つくば市大字旭１番地 建設省土 木研究所内 (72)発明者 糠沢 宏二 東京都文京区音羽２丁目10番２号 財団 法人先端建設技術センター内 (72)発明者 平田 忠積 岡山県岡山市内山下１丁目１番13号 株 式会社大本組内 (72)発明者 角田 治郎 東京都中央区新川１丁目24番４号 大豊 建設株式会社内 (72)発明者 北川 英雄 東京都千代田区四番町５ 東亜建設工業 株式会社内 (72)発明者 林 勝美 大阪府大阪市中央区高麗橋４丁目１番１ 号 東洋建設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−247427（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−70032（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−45056（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーソン本体１のスラブ２上に立設され
   ている運搬可能で設置・撤去が可能な鋼製の圧力容器３
   と、前記スラブ２の下方に形成され、スラブ２に穿設し
   た開口部６を介して前記圧力容器３に連通している作業
   室７と、 前記圧力容器３の内部に配設されたロッドにより上下移
   動する吊材の先端に取付けられ、前記作業室７内で掘削
   した土砂を圧力容器３内へ搬送するクラムシェルバケッ
   ト８と、 前記圧力容器３の近傍位置に立設され、内部に上下動自
   在に配設された掘削土砂搬出用のクラムシェルバケット
   11を有し、作業室スラブ上に立設され、前記圧力容器３
   と鋼製管で連接されたオープンシャフト10とを備え、前
   記作業室７内からの掘削土砂をオープンシャフト10内の
   クラムシェルバケット11によって大気圧下の外部へ搬出
   する土砂搬出装置Ａであり、 オープンシャフト１０側に土砂を押し出すピストン式押
   し出し装置１５と、 前記圧力容器３内に開閉蓋１６と開閉蓋１６に組み込ま
   れた土砂押し付け板１９を設けた土砂チャンバ14と、 この土砂チャンバ14内へ、前記作業室７より圧力容器３
   内へ搬送した、クラムシェルバケット８からの掘削土砂
   を導くホッパ13と、 このホッパ13への土砂放出位置にクラムシェルバケット
   ８をシリンダにより誘導する誘導装置22とからなる土砂
   移送手段Ｂを有し、 この土砂移送手段Ｂによって、作業室７内から搬送され
   た掘削土砂を、圧力容器３内からオープンシャフト10内
   へ移送することを特徴とするニューマチックケーソン用
   土砂搬出装置。