JP3904588B1 - 掘削土の揚土装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業員の安全を確保しつつバケットで揚土できる装置を提供する。
【解決手段】地盤Ｇに掘削した縦穴Ｈの内側面にバケット３０の昇降を案内するガイドレール４０を固定する。バケット３０はホイスト２０のフック２５に支持索３１で吊り下げ支持されており、レールキャッチャー４４をガイドレール４０に連結し、ガイドレール４０に沿って昇降する。ガイドレール４０からレールキャッチャー４４が抜き取られてしまえば、バケット３０はホイスト２０と共にモノレール１４に沿って移動する。支持索３１の一端はバケット３０に取り付けられたベルクランク状の制動部材３３に連結されている。支持索３１が切れたときは制動部材３３が制動姿勢に姿勢変換し、梯子状のガイドレール４０の横棒４２に係合してバケット３０の落下をくい止める。
【選択図】図１

Description

本発明は縦穴の底部から掘削土を引き上げる掘削土の揚土装置に関する。

深礎工法やケーソン工法など、大きな縦穴を掘り進める工法では、掘削スピードに負けないように掘削土を揚土し、排出しなければならない。そのような掘削土の揚土装置の例を特許文献１、２に見ることができる。

特許文献１には、建物の内部からその地下部を掘削して揚土する装置が記載されている。揚土にはクラムシェル型のバケットを用いる。特許文献２にもクラムシェルで揚土する装置が記載されている。但しクラムシェル型のバケットは大きく開いた状態で降ろす必要があり、穴底で作業員が削岩機や小型建機を用いて掘削作業を行っているような状況では使いづらい。このような状況ではクラムシェル型でないバケットが用いられることも多い。
特開２００５−３３６７１３号公報（第４−５頁、図１−３） 特開平７−９７１８９号公報（第２−５頁、図１−５）

掘削土を入れたバケットを引き上げるとき、バケットは必ず揺れる。重いバケットが頭上で揺れているのを見るのは穴底の作業員にとって気持ちの良いものではない。揺れがひどくなればバケットが穴の内面にぶつかって掘削土がこぼれ、作業員に降りかかるおそれも生じる。本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、作業員の安全を確保しつつバケットで揚土できる装置を提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するために本発明は、揚重装置に連結されたバケットにより縦穴の底部から掘削土を引き上げる掘削土の揚土装置において、前記縦穴の内側面に前記バケットの昇降を案内する梯子状のガイドレールを固定し、前記バケットには前記ガイドレールに着脱可能に連結するレールキャッチャーを設けるとともに、このバケットはその開口部に張り渡した支持索を前記揚重装置のフックに引っ掛けて吊り下げ支持されるものであり、前記支持索の一端はバケットに取り付けられたベルクランク状の制動部材に連結され、この制動部材は、支持索によるバケット支持が正常状態である間は前記ガイドレールの横棒に干渉しない非制動姿勢を保ち、支持索によるバケット支持が異常状態に転じたときはガイドレールの横棒に干渉する制動姿勢に姿勢変換することを特徴としている。

この構成によると、バケットはガイドレールに沿って昇降し、揺れが防がれるので、作業員に安心感を与えるとともに、バケットが穴の内面にぶつかって土砂が降ってくる懸念もない。

またガイドレールの延長上にバケットの着地点があるということがはっきりしているので、バケットが降りてきたとき、作業員が待避場所を求めて逃げまどう必要がない。

バケットはその開口部に張り渡した支持索を揚重装置のフックに引っ掛けて吊り下げ支持されるものであり、支持索の一端はバケットに取り付けられた制動部材に連結され、この制動部材は、支持索によるバケット支持が正常状態である間は非制動姿勢を保ち、支持索によるバケット支持が異常状態に転じたときは制動姿勢に姿勢変換する。

従って、バケットの支持索が外れたり切れたりしたときには制動部材が制動姿勢に姿勢変換してバケットの落下をくい止めるから、バケットが穴底まで落下して作業員に危害を加えることがない。

制動部材はベルクランク状であって、この制動部材がガイドレールの横棒に干渉しないのが非制動姿勢、干渉するのが制動姿勢であるから、制動の仕組みが単純で、掘削中の穴の中という悪環境で使用しても故障の懸念がなく、信頼性が高い。

（２）また本発明は、上記構成の掘削土の揚土装置において、前記バケットの外側面に、下降して固定部材に当たることによりバケットを排土姿勢に姿勢変換する姿勢変更用突部を形成したことを特徴としている。

この構成によると、バケットを下げて姿勢変更用突部を固定部材に当てるだけで排土を行うことができ、排土作業が容易である。

前記揚重装置はトロリーに支持し、前記バケットが前記ガイドレールから離れた後、前記縦穴に重ならない位置への移動が可能であるようにするとよい。

このようにすれば、縦穴に重ならない位置までバケットを移動して掘削土を排土できるから、縦穴に掘削土が戻されないような排土が可能となる。

本発明によると、揚重装置に連結されたバケットが縦穴の内側面に固定されたガイドレールに案内される形で昇降するから、バケットの揺れは防がれ、作業員が安心感を覚える。バケットが穴の内面にぶつかって土砂が降ってくる懸念もない。またガイドレールの延長上にバケットの着地点があるということがはっきりしているので、バケットが降りてきたとき、作業員が待避場所を求めて逃げまどう必要がない。さらに、バケットの支持索が外れたり切れたりしたときには制動部材が制動姿勢に姿勢変換してバケットの落下をくい止めるから、バケットが穴底まで落下して作業員に危害を加えることがない。そして制動部材はベルクランク状であって、この制動部材が梯子状のガイドレールの横棒に干渉しないのが非制動姿勢、干渉するのが制動姿勢であるから、制動の仕組みが単純で、掘削中の穴の中という悪環境で使用しても故障の懸念がなく、信頼性が高い。

本発明の一実施形態を図１−７に示す。図１は揚土装置の正面図、図２は揚土装置の側面図、図３はガイドレールとレールキャッチャーの箇所の水平断面図、図４は図１と異なる状態の揚土装置の正面図、図５は図４の状態の揚土装置の側面図、図６は図４と異なる状態の揚土装置の正面図、図７は制動部材作動時の状況を示す縦穴の断面図である。

図は、地盤Ｇに縦穴Ｈを掘削しつつある状況を示す。縦穴Ｈの内面にはなまこ板やライナープレートによる内張Ｌが施される。内張Ｌは縦穴Ｈが深くなるにつれ順次下へと継ぎ足されて行く。図示しない穴底では作業員により掘削作業が進められており、その時に出る掘削土の排出に揚土装置１が使用される。

揚土装置１は型鋼（主にＨ型鋼）を組み合わせて構成した支持枠１０を備える。支持枠１０の基礎となるのは地盤Ｇの上に２本平行して横たえられる根太１１である。根太１１の上には計４本の支柱１２が立てられる。支柱１２は２本１組とし、その頂きに梁１３を載置固定して図２に見られるような門型構造を形成する。門型構造は図２において紙面の奥行き方向に間隔を置いて２組並ぶことになる。その２組の門型構造でＨ型鋼からなるモノレール１４を吊り下げ支持する。

モノレール１４は揚重装置を支持する。本実施形態で揚重装置として用いられるのはホイスト２０である。ホイスト２０はトロリー２１でモノレール１４に懸垂支持される。図２に見られるように、ホイスト２０は電動機２２、２３を備える。電動機２２は、ホイスト２０の本体から鋼索２４を繰り出したり、鋼索２４を巻き込んだりするためのものである。電動機２３は、トロリー２１の車輪を駆動してホイスト２０をモノレール１４沿いに移動させるためのものである。鋼索２４は下端にフック２５を備える。フック２５はスイベル２６を介して鋼索２４に連結されており、水平面内で自由に角度を変えることができる。

フック２５には掘削土を揚土するバケット３０が吊り下げられる。縦穴Ｈの内側面にはバケット３０の昇降を案内するガイドレール４０が固定されている。

ガイドレール４０は梯子状であって、断面円形のパイプからなる２本の縦棒４１を複数の横棒４２で連結した構造である。ガイドレール４０は縦穴Ｈの内張Ｌに複数のステー４３で固定される。内張Ｌと同様、ガイドレール４０は縦穴Ｈが深くなるにつれ下へと継ぎ足されて長さが延びて行く。

バケット３０の側面にはガイドレール４０を把握するレールキャッチャー４４が上下２段に設けられる。レールキャッチャー４４は、ガイドレール４０の２本の縦棒４１を外側から抱く２個の半割パイプ４５（図３参照）を水平なステー４６でバケット３０に固定したものである。向かい合わせに配置された２個の半割パイプ４５にガイドレール４０を下から通せば、レールキャッチャー４４はガイドレール４０と連結状態になり、ガイドレール４０から水平方向に離れることはない。この状態でバケット３０をガイドレール４０に沿って上下にスライドさせることができる。なお２本の縦棒４１の上端は図５に見られるように互いに接近する方向に曲げられてテーパー部を構成し、レールキャッチャー４４をかぶせやすくなっている。

バケット３０は、その上面の開口部に張り渡した支持索３１をフック２５に引っ掛けて吊り下げ支持される。支持索３１の一端はバケット３０の外面上部に固定した有頭ピン３２に連結される。支持索３１の他端は、有頭ピン３２から１８０゜隔たった箇所に配置された制動部材３３に連結される。

制動部材３３はベルクランク状の部材であり、バケット３０の口縁から立ち上がる支柱３４の上端に垂直面内で回転可能に取り付けられている。支持索３１は制動部材３３の短い方の腕に連結される。この短い方の腕にはウェイト３５が固定されている。

フック２５に引っ掛けられた支持索３１が正常にバケット３０を支える状況では、支持索３１にかかる張力により制動部材３３は図１の角度を保つ。すなわちその長い方の腕は真下を向き、ガイドレール４０の横棒４２に干渉しない。これが制動部材３３の非制動姿勢である。何らかの異常状態が生じ、支持索３１の張力がなくなると、ウェイト３５によって与えられるモーメントで制動部材３３は図１の角度から時計まわりに回転し、長い方の腕がバケット３０の外側に水平に突き出す、図７の角度に至る。これが制動部材３３の制動姿勢である。制動部材３３には図示しない回転ストッパーが設けられており、図７の角度を超えて時計回りに回転することはない。

バケット３０の外面下部には姿勢変更用突部が形成される。姿勢変更用突部を構成するのはバケット３０の本体下部から互いに反対向きに突き出す２本の水平なピン３６である。２本のピン３６は一直線上に整列するが、その直線はバケット３０の中心線から所定距離だけ横にずれている。

支持枠１０の中で、縦穴Ｈに近い方の２本の支柱１２には、互いに向き合う面にブラケット１５が固定される。またブラケット１５から少し支持枠１０の内側に入り込んだ箇所には２本の根太１１の間に梁１６が掛け渡され、その上に２本の支柱１７が立てられる。１個のブラケット１５と１本の支柱１７の組み合わせはピン３６を下から受ける固定部材となる梁１８を支持する。２本の梁１８はガイドレール１４と平行であり、互いの間隔は、バケット３０の本体下部は上方から入り込めるが、本体下部から外側に突き出したピン３６は通れないという幅に設定されている。梁１８の先端にはピン３６を引っ掛けて止めるストッパー１９が固定されている。

揚土装置１による揚土作業は次のように進行する。まずレールキャッチャー４４をガイドレール４０に嵌合し、ホイスト２０から鋼索２４を繰り出してバケット３０をガイドレール４０に沿ってバケット３０を穴底に降ろす。そしてバケット３０の中に掘削土を入れる。入れ終わったらバケット３０を図４の高さまで引き上げる。すなわちレールキャッチャー４４をガイドレール４０から引き抜き、さらにピン３６が片持梁１６より上のレベルになるところまで引き上げる。ここまで引き上げた後、バケット３０を９０゜回転させ、有頭ピン３２と支柱３４を結ぶ直線がモノレール１４と直角をなすようにする。それからホイスト２０の電動機２３を運転し、ホイスト２０を図４において左方に移動させる。

ホイスト２０とバケット３０を左方に移動させて行くと、やがてピン３６がストッパー１９に引っ掛かる。その時点でホイスト２０の移動を止め、バケット３０を降ろす（図６参照）。ピン３６が梁１８に当たってからもバケット３０を降ろし続けると、ピン３６は図においてバケット３０の中心より右側にあるため、バケット３０は次第に左に傾き、遂には図６に示す排土姿勢に姿勢変換する。ここに至って掘削土はバケット３０から排出される。

掘削土排出後、鋼索２４を巻き込んでバケット３０の姿勢と高さを元に戻し、ホイスト２０を逆方向に移動させてバケット３０を縦穴Ｈの上に位置させる。そしてレールキャッチャー４４をガイドレール４０に嵌合させつつバケット３０を降ろし、新たな揚土作業を開始する。排出した掘削土は適宜小型建機などを使用して支持枠１０の中の地盤Ｇからかき出す。

支持索３１によるバケット３０の支持が異常状態に転じた場合、例えば図７のように支持索３１が切れてバケット３０が落下した場合、支持索３１の張力がなくなるので、ウェイト３５によって与えられるモーメントで制動部材３３は回動し、制動姿勢に姿勢変換する。そしてガイドレール４０の横棒４２に係合し、バケット３０を強制的に停止させる。従ってバケット３０がガイドレール４０の下端まで落下し、作業者に危害を加えることがない。

ウェイト３５に代え、ばねを用いて制動部材３３にモーメントを与えるようにしてもよい。ウェイトとばねを併用することも可能である。

以上本発明の実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は掘削土の揚土装置に広く利用可能である。

揚土装置の正面図 揚土装置の側面図 ガイドレールとレールキャッチャーの箇所の水平断面図 図１と異なる状態の揚土装置の正面図 図４の状態の揚土装置の側面図 図４と異なる状態の揚土装置の正面図 制動部材作動時の状況を示す縦穴の断面図

符号の説明

Ｇ 地盤
Ｈ 縦穴
１ 揚土装置
１０ 支持枠
１４ モノレール
１８ 梁（固定部材）
１９ ストッパー
２０ ホイスト（揚重装置）
２５ フック
３０ バケット
３１ 支持索
３３ 制動部材
３６ ピン（姿勢変更用突部）
４０ ガイドレール
４１ 縦棒
４２ 横棒
４４ レールキャッチャー

Claims (2)

1. 揚重装置に連結されたバケットにより縦穴の底部から掘削土を引き上げる掘削土の揚土装置において、
   前記縦穴の内側面に前記バケットの昇降を案内する梯子状のガイドレールを固定し、前記バケットには前記ガイドレールに着脱可能に連結するレールキャッチャーを設けるとともに、このバケットはその開口部に張り渡した支持索を前記揚重装置のフックに引っ掛けて吊り下げ支持されるものであり、前記支持索の一端はバケットに取り付けられたベルクランク状の制動部材に連結され、この制動部材は、支持索によるバケット支持が正常状態である間は前記ガイドレールの横棒に干渉しない非制動姿勢を保ち、支持索によるバケット支持が異常状態に転じたときはガイドレールの横棒に干渉する制動姿勢に姿勢変換することを特徴とする掘削土の揚土装置。
2. 前記バケットの外側面に、下降して固定部材に当たることによりバケットを排土姿勢に姿勢変換する姿勢変更用突部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の掘削土の揚土装置。

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