JP4286697B2 - 掘削洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、掘削洗浄装置に関するものである。

従来、鋼管矢板を形成する際には、鋼管を打込んだ後、掘削装置でウォータージェットを噴射して鋼管継手内部を掘削する。掘削装置には、（１）圧力空気管の内部に圧力水管を設け、圧力空気管から上向きに空気を噴射しつつ、圧力水管の下端部付近から上向きおよび下向きにウォータージェットを噴射するものが用いられている。（１）の掘削装置は、下向きのウォータージェットで土砂を掘削しつつ、上向きのウォータージェットの推力で推進する。掘削された土砂は、上向きの空気の流れによって鋼管継手内を上昇し、排出される（例えば、特許文献１参照）。

また、鋼管内を掘削する掘削装置として、（２）ウォータージェットを噴出する管と、掘削土砂を排出する水中サンドポンプとを設けたものがある。（２）の掘削装置では、管の下端部からウォータージェットを噴射して土砂を掘削し、掘削した土砂を含む鋼管内の泥水を、水中サンドポンプで汲み上げて排出する（例えば、特許文献２参照）。

実公昭５８−４２４９６号公報 特開２００３−２０８８８号公報

しかしながら、従来の装置では、継手内部の面積が広い場合、流速が遅く土砂を排出しきれない、掘削洗浄装置と壁面との離隔が大きく継手内全域の掘削が困難である、掘削洗浄装置と壁面の距離が遠く壁面清掃効果が小さいなどの問題点がある。また、上向きの排泥水の流れに清掃効果を期待するため、清掃効率が悪い。

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、掘削面積が広い場合にも、全域の土砂を掘削して確実に排出でき、壁面を効率的に洗浄することができる掘削洗浄装置を提供することである。

前述した目的を達成するための本発明は、掘削範囲が、鋼管矢板の継手内である掘削洗浄装置であって、前記掘削範囲に合わせた形状の本体と、前記本体の下端付近に位置する掘削用ジェットノズルに連結され、前記本体内に、前記本体の上下方向のほぼ全長にわたって設けられた掘削ジェット用管と、前記本体内に設けられ、前記本体の下端面に開口部を有するチャンバと、前記本体内に設けられ、前記チャンバの上端に連結された泥水排出管と、前記掘削ジェット用管と平行して前記本体内に設けられ、下端にエアリフトを有するエア用管と、ジェットの噴射角度の調整が可能で前記本体の上端付近に位置する洗浄用ジェットノズルに連結され、前記本体の上端部内に、前記掘削ジェット用管とは別系統とし流量を独立して調節できるように設けられた洗浄ジェット用管と、を具備し、前記掘削用ジェットノズルからジェットを噴射して掘削範囲の土砂を掘削し、前記エアリフトから前記チャンバ内にエアを噴射しつつ、前記土砂を前記チャンバ及び前記泥水排出管を介して前記本体の外部に排出し、前記洗浄用ジェットノズルからジェットを噴射して前記掘削範囲の壁面を洗浄することを特徴とする掘削洗浄装置である。

掘削用ジェットノズルは、掘削ジェット用管の下端に設けられた環状管から下向きに枝分かれした枝管の下端部に設けられる。洗浄用ジェットノズルは、洗浄ジェット用管の下端に設けられた環状管から上向きに枝分かれした枝管の上端部に設けられる。

洗浄ジェット用管には、チャンバ内に上向きにジェットを噴射するジェットノズルをさらに設けてもよい。掘削範囲は、例えば、鋼管矢板の継手内である。

本発明の掘削洗浄装置で継手内等の掘削範囲を掘削する際には、本体下端部の掘削用ジェットノズルからジェットを噴射して掘削範囲の土砂を掘削しつつ、本体上端部の洗浄用ジェットノズルからジェットを噴射して掘削範囲の壁面を洗浄する。洗浄により、掘削範囲の壁面では下向きの流れが生じるので、掘削用ジェットノズルで掘削した土砂は、本体下端部の開口部からチャンバ内に回りこむ。チャンバ内の泥水は、エアリフトからチャンバ内に噴射したエアの流れによって上昇し、泥水排出管を介して本体の外部に排出される。

本発明の掘削洗浄装置によれば、掘削面積が広い場合にも、全域の土砂を掘削して確実に排出でき、壁面を効率的に洗浄することができる。

以下に、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、掘削洗浄装置１を垂直面で切断した断面図である。図１の（ａ）図は、図１の（ｂ）図のＥ−Ｅによる断面図、図１の（ｂ）図は、図１の（ａ）図および図１の（ｃ）図のＧ−Ｇによる断面図、図１の（ｃ）図は、図１の（ｂ）図のＦ−Ｆによる断面図である。

図２は、掘削洗浄装置１を水平面で切断した断面図である。図２の（ａ）図、図２の（ｂ）図、図２の（ｃ）図、図２の（ｄ）図は、それぞれ、図１の（ｂ）図のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄによる断面図である。

図１に示すように、掘削洗浄装置１は、直方体の本体３と、本体３の上端面１４側に設置されたエアリフト用ホース５、上部側ジェットホース７、エア用ホース９、下部側ジェットホース１１等で構成される。図１の（ｂ）図に示すように、エアリフト用ホース５、上部側ジェットホース７、エア用ホース９、下部側ジェットホース１１は、それぞれ１本ずつ設けられる。

図１、図２に示すように、本体３は、エアを供給するためのエア用管１７とエアリフト１９、泥水を排出するための泥水排水管３３とチャンバ２９、掘削用ジェットを供給するための配管（下部ジェット用主管２１、下部ジェット用枝管２３等）と下部ジェットノズル１５、洗浄用ジェットを供給するための配管（上部ジェット用主管２５、上部ジェット用枝管２７等）と上部ジェットノズル１３等を有する。

図３は、掘削洗浄装置１の管やノズル等の連結状態を示す斜視図である。図１から図３に示すように、エア用管１７は、本体３の内部に、上下方向に設けられる。エア用管１７は、本体３の上端部内に、上部ジェット用主管２５を避けるための水平部１７ａを有する。エア用管１７の上端は、エア用ホース９の下端に連結される。エア用管１７の下端には、エアリフト１９が設けられる。

下部ジェット用主管２１は、エア用管１７と平行に、本体３の上下方向に設けられる。下部ジェット用主管２１の上端は、下部側ジェットホース１１の下端に連結される。下部ジェット用主管２１の下端は、下部ジェット用環状管２１ａに連結される。下部ジェット用環状管２１ａには、下方向に枝分かれした４本の下部ジェット用枝管２３が連結される。下部ジェット用枝管２３の下端には、下部ジェットノズル１５が設けられる。下部ジェットノズル１５は、本体３の下端面１２に設けられた凹部である空洞部３１内に配置される。下部ジェット用主管２１の中央部付近には、上部ジェットノズル２２が設けられる。

上部ジェット用主管２５は、本体３の上端部付近の内部に設けられる。上部ジェット用主管２５の上端は、上部側ジェットホース７に連結される。上部ジェット用主管２５の下端は、上部ジェット用環状管２５ａに連結される。上部ジェット用環状管２５ａには、上方向に枝分かれした４本の上部ジェット用枝管２７が連結される。上部ジェット用枝管２７の上端には、上部ジェットノズル１３が設けられる。上部ジェットノズル１３は、本体３の上端面１３から突出して配置される。上部ジェットノズル１３は、ジェットの噴射角度を調整する機能を有する。

泥水排水管３３は、本体３の上端部付近の内部に設けられる。泥水排水管３３の上端は、エアリフト用ホース５の下端に連結される。泥水排水管３３の下端は、チャンバ２９に連結される。チャンバ２９は、本体３の内部に、下端面１２が開口部となるように設けられる。エア用管１７に設けられたエアリフト１９の噴射口、下部ジェット用主管２１に設けられた上部ジェットノズル２２の噴射口は、チャンバ２９の壁面に配置される。エアリフト１９は、チャンバ２９の下半部内に、上部ジェットノズル２２は、チャンバ２９の上半部内に連通する。

掘削洗浄装置１では、掘削用ジェットを供給するための配管（下部ジェット用主管２１、下部ジェット用枝管２３等）と洗浄用ジェットを供給するための配管（上部ジェット用主管２５、上部ジェット用枝管２７等）とが、それぞれ独立して設けられる。

次に、掘削洗浄装置１の動作について説明する。図４は、鋼管矢板３７を水平面で切断した断面図である。図４に示すように、鋼管矢板３７は、鋼管３５を、継手４３で連結したものである。継手４３は、雌型継手４１と雄型継手３９とをモルタル等（図示せず）で一体化して形成される。

雌型継手４１では、一対のＬ型鋼材４２の脚部４２ｂが鋼管３５の外周面に固定される。一対のＬ型鋼材４２は、アーム部４２ａが内向きになるように配置される。雌型継手４１では、鋼管３５の外周面にチューブ４５、鋼材４７が固定される。雄型継手３９では、一対のＬ型鋼材４０の脚部４０ｂが鋼管３５の外周面に固定される。一対のＬ型鋼材４０は、アーム部４０ａが外向きになるように配置される。雄型継手３９では、鋼管３５の外周面に鋼材４７が固定される。

図５は、鋼管矢板３７を垂直面で切断した断面図である。図５は、図４のＨ−Ｈによる断面を示す。図４に示すような鋼管矢板３７において、継手４３を形成するには、既設の鋼管３５の雌型継手４１に雄型継手３９を挿入しつつ、隣接する鋼管３５を打込む。そして、継手４３内の土砂４９を掘削するため、図５に示すように、継手４３内に掘削洗浄装置１を挿入する。

図６は、掘削洗浄装置１を用いて継手４３内の土砂４９を掘削している状態を示す図である。継手４３内の土砂４９を掘削するには、図５に示すように継手４３内に掘削洗浄装置１を挿入した後、図６に示すように、下部側ジェットホース１１から下部ジェット用主管２１に掘削用のジェット５１を送る。また、エア用ホース９からエア用管１７にエア５９を送る。さらに、上部側ジェットホース７から上部ジェット用主管２５に洗浄用のジェット５５を送る。ジェット５１、ジェット５５は、水である。

下部ジェット用主管２１に送られた掘削用のジェット５１は、一部がジェット５１ｂとして上部ジェットノズル２２からチャンバ２９内に噴射される。ジェット５１の残りは、下部ジェット用環状管２１ａを介して下部ジェット用枝管２３に達し、ジェット５１ａとして下部ジェットノズル１５から噴射される。下部ジェットノズル１５から下向きに噴射されたジェット５１ａは、本体３の下方の土砂４９を掘削する。

エア用管１７に送られたエア５９は、エア５９ａとしてエアリフト１９からチャンバ２９内に噴射される。噴射されたエア５９ａは、チャンバ２９内を上昇する。

上部ジェット用主管２５に送られた洗浄用のジェット５５は、上部用環状管２５ａを介して上部ジェット用枝管２７に達し、ジェット５５ａとして上部ジェットノズル１３から噴射される。上部ジェットノズル１３から上向きに噴射されたジェット５５ａは、継手４３の壁面５７を洗浄しつつ、下方に流れる。

掘削洗浄装置１は、下部ジェットノズル１５から下向きに噴射されたジェット５１ａで土砂４９を掘削しつつ、ジェット５１ａおよび上部ジェットノズル１３から上向きに噴射されたジェット５５ａによって、下方に推進する。上部ジェットノズル１３では、継手４３の壁面５７との距離に応じて、ジェット５５ａの噴射角度を調整する。

継手４３の壁面５７では、ジェット５５ａでの洗浄によって下向きの水流が生じるため、ジェット５１ａによって掘削された土砂４９は、矢印Ｊに示すように、本体３の下端面１２の開口部からチャンバ２９内に流入し、上部ジェットノズル２２から噴射されたジェット５１ｂ等と混合されて泥水５３となる。

チャンバ２９内には、エアリフト１９から上向きに噴射されたエア５９ａによって矢印Ｉに示す方向の流れが生じる。泥水５３は、この流れによって上昇し、泥水排水管３３及びエアリフト用ホース５を介して、チャンバ２９外に搬出される。

図７は、掘削洗浄装置１を回収する状態を示す図である。継手４３内の土砂４９の掘削を終えた後、図７に示すように、掘削洗浄装置１を上方に引き上げる。このとき、チャンバ２９および泥水排水管３３を介してエアリフト用ホース５から搬出される水６１が透明になるまで、図６に示すジェット５１ａ、ジェット５１ｂ、ジェット５５ａ、エア５９ａの噴射を続行する。

雌型継手４１および雄型継手３９の内側の土砂４９（図６）の掘削を終了し、掘削洗浄装置１を回収した後、モルタル等（図示せず）を充填して継手４３を完成する。

このように、掘削洗浄装置１は、本体３の上端面１４に、ジェットの噴射角度の調整が可能な上部ジェットノズル１３を有するため、鋼管３５間の幅にばらつきがある場合でも、継手４３内の壁面５７を確実かつ効率的に洗浄できる。また、掘削のためのジェットを下部側ジェットホース１１から、洗浄のためのジェットを上部側ジェットホース７から供給し、掘削用と洗浄用のウォータージェットを別系統とするため、掘削する土砂４９の土質に応じて、それぞれの流量を独立して調節できる。

掘削洗浄装置１では、掘削した土砂４９がチャンバ２９内で泥水５３となり、泥水排水管３３およびエアリフト用ホース５を通って搬出されるので、継手４３の壁面５７での水の流れは一様に下向きとなり、清掃効率が良い。また、チャンバ２９の上端に連結された泥水排水管３３の径を絞ることにより、泥水５３をエアリフトで搬出するにあたり、管内流速が上がり、容易に土粒子を排出できる。

さらに、掘削洗浄装置１の本体３内の下部ジェット用主管２１は４本の下部ジェット用枝管２３に分岐し、上部ジェット用主管２５は８本の上部ジェット用枝管２７に分岐して、それぞれマニホールド式となっているため、管材の摺減りによる不具合が発生しない。

なお、掘削洗浄装置１の本体３の形状は、直方体に限らない。掘削洗浄装置は、本体の形状を掘削範囲に合わせたものとすることにより、図４に示す継手４３以外の形式の継手の内部や、継手以外の筒状部材の内部を掘削する際にも使用できる。本体の形状を直方体以外とした場合、本体内に、掘削用のジェットを供給する下部ジェット用主管２１、洗浄用のジェットを供給する上部ジェット用主管２５、エアを供給するエア用管１７、泥水を排出するためのチャンバ２９および泥水排水管３３を、それぞれが干渉しないように適切に配置する。

また、下部ジェット用主管２１、上部ジェット用主管２５、エア用管１７の設置本数は、それぞれ１本に限らない。これらは、それぞれ独立した系統の管であればよい。さらに、下部ジェット用主管２１から分岐する下部ジェット用枝管２３、上部ジェット用主管２５から分岐する上部ジェット用枝管２７の本数は、それぞれ４本、８本でなくてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる掘削洗浄装置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。

掘削洗浄装置１を垂直面で切断した断面図 掘削洗浄装置１を水平面で切断した断面図 掘削洗浄装置１の管やノズル等の連結状態を示す斜視図 鋼管矢板３７を水平面で切断した断面図 鋼管矢板３７を垂直面で切断した断面図 掘削洗浄装置１を用いて継手３９内の土砂４９を掘削している状態を示す図 掘削洗浄装置１を回収する状態を示す図

符号の説明

１………掘削洗浄装置
３………本体
５………エアリフト用ホース
７………上部側ジェットホース
９………エア用ホース
１１………下部側ジェットホース
１３………上部ジェットノズル
１５………下部ジェットノズル
１７………エア用管
１９………エアリフト
２１………下部ジェット用主管
２２………上部ジェットノズル
２３………下部ジェット用枝管
２５………上部ジェット用主管
２７………上部ジェット用枝管
２９………チャンバ
３３………泥水排水管

Claims (3)

1. 掘削範囲が、鋼管矢板の継手内である掘削洗浄装置であって、
   前記掘削範囲に合わせた形状の本体と、
   前記本体の下端付近に位置する掘削用ジェットノズルに連結され、前記本体内に、前記本体の上下方向のほぼ全長にわたって設けられた掘削ジェット用管と、
   前記本体内に設けられ、前記本体の下端面に開口部を有するチャンバと、
   前記本体内に設けられ、前記チャンバの上端に連結された泥水排出管と、
   前記掘削ジェット用管と平行して前記本体内に設けられ、下端にエアリフトを有するエア用管と、
   ジェットの噴射角度の調整が可能で前記本体の上端付近に位置する洗浄用ジェットノズルに連結され、前記本体の上端部内に、前記掘削ジェット用管とは別系統とし流量を独立して調節できるように設けられた洗浄ジェット用管と、
   を具備し、
   前記掘削用ジェットノズルからジェットを噴射して掘削範囲の土砂を掘削し、前記エアリフトから前記チャンバ内にエアを噴射しつつ、前記土砂を前記チャンバ及び前記泥水排出管を介して前記本体の外部に排出し、前記洗浄用ジェットノズルからジェットを噴射して前記掘削範囲の壁面を洗浄することを特徴とする掘削洗浄装置。
2. 前記掘削用ジェットノズルが、前記掘削ジェット用管の下端に設けられた環状管から下向きに枝分かれした枝管の下端部に設けられること特徴とする請求項１記載の掘削洗浄装置。
3. 前記掘削ジェット用管に、前記チャンバ内に上向きにジェットを噴射するジェットノズルがさらに設けられることを特徴とする請求項１または請求項２記載の掘削洗浄装置。

Images