JP2704396B2 - 水中サンドポンプを使う水中掘削方法および水中サンドポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、水中サンドポンプを使う水中掘削方法、
および水中サンドポンプの下部の吸込部の周囲に多数の
ジェット水噴射ノズルを設けた掘削用の水中サンドポン
プに関する。

従来の技術 従来の水中ンドポンプを使う水中掘削法には、 （イ）水中サンドポンプの吸込口の近傍にジェット水噴
射ノズルを配置し、掘削しようとする水中の地盤に高速
のジェット水を当てて土砂を舞い上がらせ、舞い上がっ
た土砂と水の混合物を吸込口から吸い込んで排出するも
の、（ロ）水中サンドポンプの周囲を筒状の覆い体で覆
い、該覆い体と水中サンドポンプの外周壁との間に水の
流路となる隙間を形成し、水中サンドポンプの下方に設
けた回転羽根で地盤の土砂を撹拌して舞い上がらせ、舞
い上がった土砂の混合物を水中サンドポンプの下方の吸
込口から吸い込んで排出するもの等がある。

発明が解決しようとする課題 前記（イ）の水中掘削方法は、地盤が深く掘削されて
水中サンドポンプの周りの地盤が崩れると、水中サンド
ポンプの吸込口等が崩れた土砂で埋まり、水中サンドポ
ンプの吸込口から水分の少ない（土砂の混合比の大き
い）土砂と水との混合物が吸い込まれ、水中サンドポン
プが傷つけられたり、前記混合物のホース、管等の移送
路が閉塞したりする事故が生ずる欠点があり、また、前
記（ロ）の水中掘削方法は、水中サンドポンプの下部の
回転羽根による地盤の土砂の撹拌のみによる掘削では、
硬い土砂の地盤等を能率的に掘削することができず、か
つ覆い体の下端部の地盤が均等に掘削されない場合に、
覆い体が均等に沈下せず、水中サンドポンプが傾斜する
欠点等がある。

この発明の解決しようとする課題は、上記欠点のない
水中サンドポンプを使う水中掘削方法および能率的な水
中掘削を可能にする水中サンドポンプを提供することに
ある。

発明が解決しようとする課題 この発明の構成は、クレーン等の移送扛重装置等によ
り水中サンドポンプを吊り下げて移動できるようにし
て、水中サンドポンプを水中の地盤上に位置させて、ジ
ェット水により地盤を掘削し、掘削した土砂と水との混
合物を水中サンドポンプの吸込部から吸い込んでその処
理部に移送する水中掘削方法において、水中サンドポン
プの下部の吸込部の周囲に多数のジェット水噴射ノズル
を配置し、水中サンドポンプの外側を筒状の覆い体で覆
い、覆い体の下部の近傍に多数のジェット水噴射ノズル
のうちの外側のものを位置させるとともに、覆い体と水
中サンドポンプの外周壁との間に水の流路となる隙間を
形成するようにし、前記多数のジェット水噴射ノズルか
ら地盤に向けジェット水を噴射させ、かつ吸込部の下方
を撹拌させながら、吸込部から水と土砂との混合物を吸
い込んで排出する水中サンドポンプを使う水中掘削方法
にある。

また、この発明の構成は、排出管と吸込口とを備えた
水中サンドポンプにおいて、吸込口の周囲に間隔をおい
て多数のジェット水噴射ノヅルを設け、各ジェット水噴
射ノヅルから地盤に向けジェット水を噴射できるように
し、かつ水中サンドポンプのケーシングの外側に筒状の
覆い体を配設し、該覆い体とケーシングの外周壁との間
に水の流路となる隙間を形成し、覆い体の下端部の近傍
に多数のジェット水噴射ノヅルのうちの外側のものを位
置させた水中サンドポンプにある。

覆い体の下端部の近傍に多数のジェット水噴射ノヅル
のうちの外側のものを位置させることにより、覆い体の
下端部の地盤が均等に掘削され、覆い体が均等に沈下
し、水中サンドポンプが傾斜したりすることがない。

前記ジェット水噴射ノヅルは、平面視で吸込口の周
囲、すなわち、水中サンドポンプのケーシングの下部の
周囲を取り巻くように、互いに間隔をおいて多数配置す
る。たとえば、平面視でケーシングの下部の周囲を取り
巻く円（たとえば、半径方向に間隔をおいた２重、３重
等の円）上に間隔をおいて多数配置するようにする。

好ましい実施形態においては、ケーシングの下部の周
囲を取り巻くように環状給水管を設け、この環状給水管
に間隔をおいて多数の短管を突設し、各短管にジェット
水噴射ノヅルを取付ける。環状給水管は一重でも良い
が、２重以上にする方が掘削力を大きくすることができ
る。

ジェット水噴射ノヅルの噴射孔は、水中サンドポンプ
の中心軸線と平行な方向にしても良い。または、前記中
心軸線に対して傾斜させても良い。傾斜させる場合はそ
の傾斜方向を調節できるようにすると良い。

環状給水管は圧水供給管、可撓性ある圧水供給ホース
等を介して圧水供給装置に連結する。

水中サンドポンプのケーシングの外側壁に、複数のス
テイを介して筒形の覆い体を取付ける。筒形の覆い体
は、好ましい実施形態では、金属板で構成し、その下端
を切り欠いて、下端部に複数（３個以上）の突部（たと
えば、二等辺三角形状の突部）を形成し、覆い体の下端
部が掘削時に地盤中に沈下し易くする。

また、覆い体の下端部に前記環状給水管を固定し、覆
い体の下端部の近傍に多数のジェット水噴射ノヅルのう
ちの外側のものを位置させるようにする。

下方に吸込口や撹拌羽根のある普通の水中サンドポン
プにおいて、そのケーシングの外側に筒状の覆い体を配
設して、覆い体とケーシングの外周壁との間に水の流路
となる隙間を形成する場合も、覆い体の下端部に３個以
上の二等辺三角形状の突出部を形成すると、覆い体の地
盤中への沈下が容易になる。

作 用 この発明は、吸込部の周囲に多数のジェット水噴射ノ
ズルを配置したから、硬い土砂の地盤等を掘削すること
ができ、かつ覆い体の下端部の近傍に多数のジェット水
噴射ノヅルのうちの外側のものを位置させたから、覆い
体の下端部の地盤を均等に掘削することができ、覆い体
を均等に沈下させることができる。

実施例 この発明の水中サンドポンプおよびこれを使う水中掘
削方法の実施例を第１図ないし第７図を使って説明す
る。

まず、水中サンドポンプを説明する。

水中サンドポンプは、その本体が通常のもので、ケー
シング１内に電動モータ、該電動モータの軸に固定した
羽根車等を備え、下方のケーシング１外に突出した前記
軸の延長部に撹拌羽根２を固定し、平面視で後記仕切板
６の周囲を囲むように鉄棒を環状に曲げて形成した環状
のガード３を撹拌羽根２の下方に配設してある。この環
状のガード３は複数の支持杆3aにてケーシング１の下端
に固定される。

撹拌羽根２と羽根車との間に、多数の吸込開口6aのあ
る仕切板６を配設し、該仕切板６にてケーシング１の下
部の覆う。ケーシング１の羽根車を収容する部分1aの外
周壁の排出孔のある部分に排出管７を固定する。

平面視において、前記仕切板６の周囲部、すなわち、
ケーシング１の下部の周囲に、たとえば、環状給水管8
a、8bを半径方向に間隔をおいて二重に配置する。各環
状給水管8a、8bは金属管を環状に屈曲して形成する。各
環状給水管8a、8bに、それぞれ圧水供給管9a、9bを連結
し、圧水供給管9a、9bを圧水供給管9cに連結する。

各環状給水管8a、8bの下面に間隔をおいて孔を設け、
孔のある部分に短管8cの上端を溶接等により固着し、短
管8cの下端部にジェット水噴射ノヅル10を着脱自在に固
定する。短管8cの下端部にねじ部8dがあり、このねじ部
8dにジェット水噴射ノヅル10のねじ部10aを螺合して固
定する。

第３図に示すものは、ジェット水噴射ノヅル10の噴射
孔10bをその中心軸線の方向が噴射ノヅル10の中心軸線
方向と一致するように形成してあり、ジェット水噴射ノ
ヅル10を短管8cの下端部に取付けたときに、各ジェット
水噴射ノヅル10から噴射されるジェット水の方向が水中
サンドポンプの中心軸線方向に平行になるようになって
いる。

第４図に示すものは、ジェット水噴射ノヅル10の噴射
孔10bをその中心軸線の方向が噴射ノヅル10の中心軸線
の対して傾斜させて形成してあり、ジェット水噴射ノヅ
ル10を短管8cの下端部に取付けたときに、各ジェット水
噴射ノヅル10から噴射されるジェット水の方向がサンド
ポンプの中心軸線方向に対して傾斜するようになってい
る。噴射孔10bの傾斜方向は噴射ノヅル10を短管8cに対
して回動させることにより変えることができる。

ケーシング１の外側壁に、水の流路となる隙間が形成
されるように、筒形の鉄板製の覆い体11を取付ける。覆
い体11の上方および下方の部分の内側を複数のステイ12
a、12bを介してケーシング１の外周壁に溶接等により固
定する。

図面に示す覆い体11は、その高さがケーシング１の高
さと一致させてあるが、必要に応じて、覆い体11の高さ
をケーシング１の高さよりも高くする。

覆い体11の下端部11bは等しい間隔をおいて二等辺三
角形状に切り欠かれ、この下端部11bに４つの尖った二
等辺三角形状の突出部11cが形成される。

４つの突出部11cの突端11c₁の内側に環状給水管8aの
外側を当接させ、突端11c₁の内側部に環状給水管8aの外
側部を溶接等により固定する。環状給水管8bは前記ステ
イ12bに固定した固定片13により支持する。

覆い体11の上端11aは、第１図および第７図に示すよ
うに、水平になっていて、覆い体11の上端11aとケーシ
ング１の外壁の上方を連結するステイ12aに、それぞれ
釣環14を溶接等により固着する。ケーシング１の上側に
駆動モータに連結された電力供給ケーブル15を導出し、
この電力供給コード15を操作盤22を介して電源23に連結
する。

覆い体11の上端11aに圧水供給管9cの上端9dを突出さ
せる。掘削する部分Ａの付近に圧水供給ポンプ20を配置
し、該ポンプ20を操作盤22を介して電源23に接続したモ
ータ21で駆動できるようにする。釜場24から汲み揚げて
水タンク25に蓄えておいた水を圧水供給ポンプ20に供給
する。

圧水供給ポンプ20と圧水供給管の上端9dとを可撓性あ
る圧水供給ホース9e等で連結する。覆い体11の上端11a
から突出する排出管７の上端7aに可撓性ある移送ホース
7bを連結し、排出管７を通じて吸引した土砂と水との混
合物をその処理部となる土砂置場26まで移送する。

次に、本発明の水中サンドポンプを使って、掘削を行
う水中掘削方法を説明する。

第５図に示すように、敷地の建物の地下部分となる部
分Ａの周囲にシートパイル31を打ち込み、前記部分Ａを
シートパイル31で囲み、シートパイル31で囲まれた部分
の外側の地盤の上面をクローラクレーン32の走行路とす
る。

第６図に示すように、クローラクレーン32のブーム33
の先から吊り下げたロープ34の下端に鉤35を取付ける。
釣環14にロープ36aの下端を掛けて固定し、ロープ36aの
上端を吊り環36bに掛けて固定し、下端を吊り環36bに掛
けて固定したロープ36cの上端のロープの輪を鉤35に掛
ける。

ホース受け金具37をホース受け面37aを備えた半円形
状の板状の部材で構成し、その両端に近い部分の孔37
b、37bにロープ38a、38aを通して、ロープ38a、38aの両
端にそれぞれロープ38b、38bの下端に固定し、ロープ38
b、38bの上端に環を形成する。

前記ホース受け金具37のホース受け面37a等に、移送
ホース7b、圧水供給ホース9e、電力供給ケーブル15を支
持させてから、ロープ38b、38bの上端の環を鉤35に掛け
る。そして、クローラクレーン32のブーム33で水中サン
ドポンプ、それに連結された移送ホース7b、圧水供給ホ
ース9e、電力供給ケーブル15等を吊り揚げ、所望時に水
中サンドポンプ等を上下、前後および左右に移動できる
ようにする。

クローラクレーン32を操作して、そのブーム33で吊っ
た水中サンドポンプ等を掘削しようとする水中の地盤の
上に位置させ、電源23に連結した操作盤22を操作して、
ケーシング１内の駆動モータに電力供給ケーブル15を通
して電力を供給し、かつモータ21に電力を供給する。

すると、圧水供給ポンプ20が作動して、高圧の水が圧
水供給ホース9e、圧水供給管9d、9c、9b、9aを通して外
側および内側の環状給水管8a、8bに供給され、短管8cに
取付けたジェット水噴射ノヅル10から高速のジェット水
を噴射する。この高速のジェット水は地盤に当ってこれ
を掘削し、地盤を構成する土砂等を水中に舞い上がら
せ、舞い上がらせた土砂と水とを回転する撹拌羽根２で
撹拌して、土砂と水との混合物とし、この混合物を仕切
板６の開口6aからケーシング１内の羽根車のある部分1a
内に吸い込み、前記羽根車の回転により土砂と水との混
合物を排出管７に通じて排出し、排出管７に連結した移
送ホース7b等を通して土砂置場26まで移送し、そこで土
砂と水に分離する処理を行なう。

水中サンドポンプの下端の位置、すなわち、ジェット
水噴射ノヅル10を取付けた環状給水管8a、8bの位置は、
クローラクレーン32を操作することにより、自由に変更
できるから、所望の位置の水中の地盤を掘削することが
できる。

掘削に応じて、第６図に示すように、ジェット水噴射
ノヅル10を取付けた環状給水管8a、8bの部分が地中に沈
んで行き、それにつれてケーシング１の周囲に間隔をお
いて配設した筒形の覆い体11も沈んで行く。覆い体11の
下端部の近傍に外側の環状給水管8aに取付けた多数のジ
ェット水噴射ノズル10が位置するから、これらのジェッ
ト水噴射ノズル10から噴射されるジェット水により、覆
い体11の下方の地盤が均等に掘削され、覆い体11が均等
に沈下する。

筒形の覆い体11の下端部11bに尖った二等辺三角形状
の突出部11cが形成されているため、前記ジェット水に
よる掘削に多少のバラツキがあっても、突出部11cを構
成する二等辺三角形状の傾斜部がジェット水により掘削
されない地盤の部分を削り取り、覆い体11を均等に沈下
させることができる。

下端部11bに尖った二等辺三角形状の突出部11cを形成
した覆い体11を使うと、吸込部の周囲に多数のジェット
水噴射ノズルを配置しない通常の水中サンドポンプにお
いても、覆い体11を均等かつ容易に沈下させることがで
きる。

なお、水中サンドポンプが水中の地盤の中に深く沈み
込んだときには、水中サンドポンプの周囲の地盤を覆い
体11で支え、水中の水が覆い体11とケーシング１の間の
隙間を通って流下し、吸込口の下方の土砂と混合して、
水中サンドポンプの吸込口から吸い込まれるから、ケー
シングの周囲の地盤の崩れた土砂により水中サンドポン
プの吸込口が埋まることがない。

掘削する地盤の性質等に応じて、ジェット水の噴射方
向、ジェット水の速度等を調節する。ジェット水の噴射
方向の調節は、噴射孔10aが傾斜したジェット水噴射ノ
ヅル10を環状給水管8a、8bの短管8cに取付け、かつそれ
を回動させることにより行ない、ジェット水の速度の調
節は圧水供給装置を構成するポンプの回転数の調節等に
より行なう。

発明の効果 この発明は、吸込部の周囲に多数のジェット水噴射ノ
ズルを配置したから、硬い土砂の地盤等を能率的に掘削
することができ、かつ多数のジェット水噴射ノヅルのう
ちの外側のものを覆い体の下端部の近傍に位置させたか
ら、覆い体の下端部の地盤も均等に掘削し、覆い体を均
等に沈下させ、掘削した土砂を常に所定の混合比にして
排出すことができ、水中サンドポンプを損傷させたり移
送路を閉塞させたりする事故を未然に防止し、水中の地
盤の掘削を能率的に行なうことができる。

覆い体の下端部に二等辺三角形状の突出部を形成する
と、覆い体が地盤の掘削に応じて均等かつ容易に沈下す
るから、水中の地盤の掘削をさらに円滑に行なうことが
できる。

ジェット水噴射ノヅルのノズル孔を傾斜させ、かつそ
の傾斜方向を変更できるようにすると、ジェット水が地
盤に当てる角度を変えたり、ジェット水を集中または分
散させたりして、ジェット水による地盤の掘削力を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第４図はこの発明の水中サンドポンプの実
施例を説明するもので、第１図は覆い体の一部を切り欠
いた水中サンドポンプの正面図、第２図は第１図のもの
を下方から視た平面図、第３図は第２図のもののジェッ
ト水噴射ノヅルを取付けた部分等の一部を拡大して示す
正面図、第４図は傾斜した噴射孔を備えたジェット水噴
射ノヅルを取付けた部分等の一部を拡大して示す正面
図、第５図ないし第７図はこの発明の水中サンドポンプ
を使う水中掘削方法を説明するもので、第５図はクロー
ラクレーンで水中サンドポンプ等を吊り揚げた状態等を
概略的に示す正面図、第６図は第５図の要部を拡大して
示す正面図、第７図は水中サンドポンプとクローラクレ
ーン、圧水供給ポンプ、電源等の関連装置とを概略的に
示す平面図である。 図中、１はケーシング、1aはケーシングの羽根車を収容
する部分、２は撹拌羽根、３は環状のガード、６は仕切
板、７は排出管、7bは移送ホース、8aおよび8bは環状給
水管、8cは短管、10はジェット水噴射ノヅル、10bは噴
射孔、11は覆い体、11bは覆い体の下端部、11cは二等辺
三角形状の突出部、32はクローラクレーンである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 垣田 英策 福岡県福岡市中央区天神４丁目２番20号 株式会社竹中工務店九州支店内 (72)発明者 片山 幸義 福岡県福岡市中央区天神４丁目２番20号 株式会社竹中工務店九州支店内 (72)発明者 原山 雅明 福岡県福岡市中央区天神４丁目２番20号 株式会社竹中工務店九州支店内 (72)発明者 牧 旨之 福岡県福岡市中央区天神４丁目２番20号 株式会社竹中工務店九州支店内 (72)発明者 松本 信之 福岡県福岡市博多区博多駅南１丁目２番 ３号 東洋基礎工業株式会社福岡営業所 内 (72)発明者 平山 悠三郎 福岡県福岡市東区箱崎７丁目１番124号 西日本鉄道株式会社建機営業部内 (56)参考文献 特開 昭63−223238（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−189225（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−14435（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−63798（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−14656（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−5958（ＪＰ，Ｕ)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クレーン等の移送扛重装置等により水中サ
   ンドポンプを吊り下げて移動できるようにして、水中サ
   ンドポンプを水中の地盤上に位置させて、ジェット水に
   より地盤を掘削し、掘削した土砂と水との混合物を水中
   サンドポンプの吸込部から吸い込んでその処理部に移送
   する水入掘削方法において、水中サンドポンプの下部の
   吸込部の周囲に多数のジェット水噴射ノズルを配置し、
   水中サンドポンプの外側を筒状の覆い体で覆い、覆い体
   の下部の近傍に多数のジェット水噴射ノズルのうちの外
   側のものを位置させるとともに、覆い体と水中サンドポ
   ンプの外周壁との間に水の流路となる隙間を形成するよ
   うにし、前記多数のジェット水噴射ノズルから地盤に向
   けジェット水を噴射させ、かつ吸込部の下方を撹拌させ
   ながら、吸込部から水と土砂との混合物を吸い込んで排
   出することを特徴とする水中サンドポンプを使う水中掘
   削方法。
2. 【請求項２】水中サンドポンプの下部の吸込部の周囲を
   半径方向に間隔をおいて取り巻く二重以上の円の上に多
   数のジェット水噴射ノズルを間隔おいて配置することを
   特徴とする請求項１記載の水中サンドポンプを使う水中
   掘削方法。
3. 【請求項３】排出管と吸込口とを備えた水中サンドポン
   プにおいて、吸込口の周囲に間隔をおいて多数のジェッ
   ト水噴射ノヅルを設け、各ジェット水噴射ノヅルから地
   盤に向けジェット水を噴射できるするようにし、かつ水
   中サンドポンプのケーシングの外側に筒状の覆い体を配
   設し、該覆い体とケーシングの外周壁との間に水の流路
   となる隙間を形成し、覆い体の下端部の近傍に多数のジ
   ェット水噴射ノヅルのうちの外側のものを位置させたこ
   とを特徴とする水中サンドポンプ。
4. 【請求項４】ケーシング内に駆動装置、該駆動装置によ
   り駆動される軸に取付けた羽根車等を収納し、ケーシン
   グの羽根車収納部に排出管を連結し、前記ケーシングの
   羽根車収納部の下方に前記駆動装置により駆動される撹
   拌羽根を設け、撹拌羽根の下方にガードを取付けた水中
   サンドポンプにおいて、撹拌羽根と羽根車との間に吸込
   開口のある仕切板を設け、該仕切板でケーシングの下部
   の覆い、該仕切板の周囲に間隔をおいて多数のジェット
   水噴射ノヅルを設けて、各ジェット水噴射ノヅルから地
   盤に向けジェット水を噴射できるようにし、ケーシング
   の外側に筒状の覆い体を配設して、該覆い体とケーシン
   グの外周壁との間に水の流路となる隙間を形成し、覆い
   体の下端部の近傍に多数のジェット水噴射ノヅルのうち
   の外側のものを位置させたことを特徴とする水中サンド
   ポンプ。
5. 【請求項５】ジェット水噴射ノヅルのジェット水の噴射
   孔が水中サンドポンプの中心軸線に対して傾斜している
   ことを特徴とする請求項３または４記載の水中サンドポ
   ンプ。
6. 【請求項６】ジェット水噴射ノヅルのジェット水の噴射
   孔が水中サンドポンプの中心軸線に対して傾斜してい
   て、その傾斜方向が変えられるようになっていることを
   特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の水
   中サンドポンプ。
7. 【請求項７】筒形の覆い体の下端部が切り欠かれて、前
   記下端部に複数の突出部が形成されていることを特徴と
   する請求項３ないし６のいづれか１項に記載の水中サン
   ドポンプ。
8. 【請求項８】下方に吸込口を備えた水中サンドポンプに
   おいて、水中サンドポンプのケーシングの外側に筒状の
   覆い体を設け、該覆い体とケーシングの外周壁との間に
   水の流路となる隙間を形成し、前記覆い体の下端部を切
   り欠いて、前記下端部に３個以上の二等辺三角形状の突
   出部を形成したことを特徴とする水中サンドポンプ。