JP4462460B2

JP4462460B2 - 溝掘削装置

Info

Publication number: JP4462460B2
Application number: JP2000008608A
Authority: JP
Inventors: 崎光弘柴; 田宏吉
Original assignee: Chemical Grouting Co Ltd
Current assignee: Chemical Grouting Co Ltd
Priority date: 2000-01-18
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2020-01-18
Also published as: JP2001200551A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤中に壁状改良体を築造するために、当該地盤中に一定幅の溝を掘削する溝掘装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば地盤中に平行して垂直方向に設けられている二つの先行パネルを新設パネルで連結するに際して、先行パネル間に新設パネル用の溝を掘削し、コンクリート打設して連結する技術は知られている。
【０００３】
しかしながら、上記の技術においては先行パネルの端縁部に土砂が付着していると土砂が水の通路となり新規パネルと先行パネルとの間の接合が弱くなるという問題がある。
【０００４】
そこで、本出願人は特開平７―２６８８６２号公報や特開平７―２９２６５９号公報の技術を提案し、先行パネルの端部までコンクリートカッタを用いて一緒に溝掘削する技術、或いは止水壁築造工法を提案した。そして、いずれの技術によっても、それぞれ効果を上げることができる。
しかし、これ等の技術においては、溝掘削の労力が多大であり、溝掘削の施工工程が複雑になり、長期間に亘る工期を必要とする等の問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、必要な装置類が簡単である様な溝掘削装置の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、溝を掘削すべき地盤（Ｇ）上を走行自在に構成されたフレーム（１）と、そのフレーム（１）に昇降シリンダ（７）により上下方向に昇降自在に取り付けられたロッド（９）と、そのロッド（９）に設けられた多数の流体ジェット装置（１１）とを備え、そのロッド（９）をボーリング孔（２）に挿入して地盤（Ｇ）中に一定幅の溝を掘削するための溝掘削装置において、前記多数の流体ジェット装置（１１）は前記ロッド（９）に間隔（Ｄ）を隔てて付けられ、その流体ジェット装置（１１）はロッド（９）に固着された本体（１５）と、その本体（１５）に対して回転自在に取付けられた回転円盤（１６）とを備え、回転円盤（１６）の直径上の一方の周縁部近傍に交差噴流（Ｊ１，Ｊ２）を噴射して該回転円盤（１６）より若干外側を掘削する一対のノズル（１９Ａ）が設けられ、回転円盤（１６）の前記直径上の中心を挟んで前記１対のノズル（１９Ａ）と反対側で且つ中央部近傍に１個のノズル（１９Ｂ）が設けられ、それらのノズル（１９）には高圧ポンプ（２０）より流体がジェット噴流として噴出するように供給され、前記流体ジェット装置（１１）を回転しながら、前記昇降シリンダ（７）により前記間隔（Ｄ）と等しい振幅で流体ジェット装置（１１）を上下方向に昇降して溝を掘削するようにしてある。
【０００８】
本発明の実施に際して、前記高圧ポンプ（２０）が前記ボーリング孔（２）の底部に設けられていることが好ましい。
【００１７】
係る構成を具備する本発明によれば、ジェット噴流を噴射しつつ、前記ジェットノズルが前記ジェット掘削手段の周縁部近傍を回転する。それと共に、該ジェット掘削手段を上下方向に往復動させつつ、前記ロッドを水平方向に移動しているので、ジェットノズルから噴射されるジェット噴流による掘削軌跡（円周状の軌跡）の直径に等しい所定幅の溝が、地盤中に掘削されることとなる。
【００１８】
ここで、前記ロッド及び前記フレームの水平方向移動距離を、築造するべき地中壁の長さに等しい距離にすれば、一度の溝掘削施工のみにより、地中壁築造に必要な溝が掘削される。
【００１９】
そのため、短い溝を複数回掘削する、という煩雑な施工手順が不要となり、且つ、短い地中壁同士を接続する接続箇所における漏水防止等の施工も不要となる。すなわち、本発明によれば、従来の地中壁の築造に比較して、施工作業の労力が遥かに軽減されるのである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１において、地盤Ｇにはボーリング孔２が所定の溝深さだけ掘削され（ボーリング孔掘削工程）、そのボーリング孔２には図示しないクレーンにより、ロッド９がフレーム１に設けられたガイド１０に案内されて挿入（ロッド挿入工程）されている。
【００２１】
ここで、ロッド９の先端にボーリング孔掘削手段（図示せず）を設け、ロッドの挿入とボーリング孔の掘削とを同時に施工（ボーリング孔掘削工程）することも可能である。
【００２２】
図２をも参照すると、ロッド９は、フレーム１に設けられたサブフレーム２ａに設置されている昇降シリンダ７のロッド７ａを介して、昇降自在に取り付けられている。
【００２３】
ロッド９には、間隔Ｄを隔てて複数（図示の例は１１個）の水ジェット装置（ジェット掘削手段）１１が取り付けられている。
【００２４】
なお図１において、符号３は車輪、符号５は車輪の駆動装置をそれぞれ示している。
【００２５】
図３及び図４を参照すると、前記流体ジェット装置１１は、ロッド９に固着された本体１５と、本体１５に対して回転自在に取り付けられた回転手段である回転円盤１６と、回転円盤１６の直径上に設けられた複数（図示の例は２個）のノズル１９と、を備えて構成されている。
【００２６】
なお、図示はしていないが、回転円盤１６の外周に複数の壁面仕上げビット１７・・・を取り付けることも出来る。
【００２７】
ノズル１９は高圧水をジェット噴流として噴出するための部材であり、ジェット噴流となるべき水（高圧水は）、泥水ポンプ２０（図１：ボーリング孔２の底部或いはガイド１０の下端に配置）により地上に排出された泥水を、図示しない高圧ポンプ及び高圧ホースを介してノズル１９に供給される。
但し、ボーリング孔２の深度が浅い場合は、泥水ポンプ２０は省略することも可能である。
【００２８】
回転円盤１６を回転する駆動源は図示されてはいないが、市販の油圧モータ、エアーモータ、電動モータや、流体ジェットタービン等の、従来公知の技術を利用すればよい。
【００２９】
明確には図示されていないが、昇降シリンダ７は、流体ジェット装置１１の間隔Ｄ（図２参照）と概略等しい振幅で、ロッド９を上下方向に昇降或いは往復動させる様に構成されており、図示しない流体圧装置、例えば油圧装置、或いはモータ等の電動機と組み合わされている。
【００３０】
以下、図示の実施形態における作用について説明する。
先ず、地盤中に築造するべき地中壁の深さ方向寸法と等しい深度を有し、且つ、溝掘削装置のロッド９が挿入可能である様なボーリング孔２を、従来公知の工法により掘削する（ボーリング孔掘削工程）。
【００３１】
次いで、図１に示す溝掘削装置を設置して、水ジェット装置１１のノズル１９が掘削すべき方向（図１の矢印Ｃ方向）へ向くように、ロッド９をボーリング孔２に挿入・セットする（ロッド挿入工程）。
【００３２】
上述した通り、ロッド９の先端にボーリング孔掘削手段を設置して、ボーリング孔の掘削とロッドの挿入とを、同時に施工しても良い。
【００３３】
ボーリング孔２内にロッド９がセットされた状態で、図示しない高圧ポンプを作動し、水ジェット装置１１の回転円盤１６を回転して、ノズル１９を円形の軌跡上を移動させながら高圧水ジェットを噴射し、水ジェットＪにより地中壁築造のために掘削するべき方向（図１の矢印Ｃ方向）の地盤掘削を開始する。
【００３４】
それと同時に、図示しない油圧装置を駆動してロッド９を距離Ｈ（図５）だけ上下に昇降（或いは往復動）させる。
ここで、図５で示す距離Ｈは、水ジェット装置１１の間隔Ｄ（図２参照）と等しいか、或いは、間隔Ｄよりも若干長い距離に設定されている。
【００３５】
図５を参照すれば、ロッド９に設けられている水ジェット装置１１の各々には、一対のノズル１９、１９が設けられており、ノズル１９、１９から高圧水ジェットＪ１、Ｊ２が噴射される。
【００３６】
そして、高圧水（掘削流体）の噴流Ｊ１、Ｊ２を噴射しつつ、回転円盤１６は回転して、振幅Ｈだけ上下に昇降（往復動）する。図５中の符号Ｋは、回転円盤１６の上下動の軌跡を示している。
【００３７】
ここで、回転円盤１６の回転により、当該回転円盤１６と対向する領域の地盤は、高圧水噴流Ｊ１、Ｊ２により、確実に切削され、未切削領域は残存しない。
また、距離Ｈ（図５）は水ジェット装置１１の間隔Ｄ（図２参照）以上の距離に設定されているので、上下方向に関しても、高圧水噴流Ｊ１、Ｊ２による掘削が行われない領域は存在しない。
【００３８】
そのため、前記円周状の軌跡Ｋにおける直径寸法と等しい幅方向寸法Ｗと、必要な深度とを有する溝が、高圧水ジェット（交差噴流）Ｊ１、Ｊ２により掘削される。
【００３９】
ここで、図６で示す様に、一対のノズル１９Ａ、１９Ａから噴射する噴流Ｊ１、Ｊ２が衝突する様にして所謂「交差噴流」となる様に構成し、回転円盤１６よりも若干外側の流域を高精度にて掘削する様にせしめれば、図示の実施形態により掘削された溝の側面に対する仕上げ掘削が、交差噴流Ｊ１、Ｊ２により行われる事となり、好適である。交差噴流は、噴流による切削距離を高精度で制御出来るからである。
【００４０】
また、図４及び図５において、ノズル１９は何れも回転円盤１６の周縁部近傍に設けられている。
これに対して、図６で示す様に、回転円盤１６の周縁部に少なくとも１つのノズル（図６においては一対のノズル１９Ａ）が設けられていれば、他のノズル（図６では１９Ｂ）は、回転円盤１６の中央部近傍に設けられていても良い。
【００４１】
なお、図６において、符号Ｊ３は、回転円盤１６の中央部近傍に設けられたノズル１９Ｂから噴射される切削流体（例えば高圧水）の噴流を示している。
【００４２】
再び図１において、水ジェット装置１１の回転円盤１６が回転して、ノズル１９から高圧水を噴射しつつ、水ジェット装置１１が上下往復動を行っている状態で、フレーム１の駆動装置５によりフレーム１を図１の矢印Ｃ方向へ水平移動すれば、所定深さ及び所定幅寸法を有する溝を、連続して掘削することが出来るのである（溝掘削工程）。
【００４３】
ここで、掘削された溝内に貯溜される泥水は、（高圧水ジェットとして用いるため）泥水ポンプ２０によりボーリング孔２内から排出されるので、ロッド９の横方向移動の抵抗を減少して、より少ない駆動力で施工できる。
【００４４】
図示の実施形態において、掘削しようとする溝の幅方向寸法が大である場合には、水ジェット装置１１をロッド９に並列に、すなわち図２における矢印Ｈ方向に複数設ければ良い。
【００４５】
さらに、先行して築造されたパネル同士の連結を目的とする溝掘削の場合には、上述した各種の掘削手段はビットを設けたタイプのものを使用せずに、高圧水ジェットで掘削するタイプのものを用いれば良い。高圧水ジェットのみで掘削する様に構成すれば、先行パネルの端縁部の泥を、高圧水ジェットにより落とすことができるからである。
【００４６】
上記の実施形態では水ジェット装置１１はロッド９に固定され、ロッド９自体を上下に昇降させているが、ロッド９の昇降に代えて、水ジェット装置１１が上下方向に首振り揺動し、（当該上下方向の首振り揺動により）高圧水ジェットが上下方向に扇形状に噴射される様に構成してもよい。
【００４７】
深い溝の掘削工事を施工する際には、ロッド自体が大きくなるため、ロッドをフレームに固定して、上下方向へ往復動させる必要がある。しかし、水ジェット装置１１が上下方向に首振り揺動する様に構成すれば、大きなロッドをフレームに固定して上下往復動させる必要が無くなる、というメリットがある。
【００４８】
これに加えて、作業車両上に上記サブフレームを装備するよう構成した作業車両を、前記フレームに代えて使用すれば、移動自在であり便利である。
【００４９】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を減縮する趣旨の記載ではない。
【００５０】
例えば、図示の実施形態においては、ジェット噴流としては高圧水ジェットが用いられており、ジェット掘削手段としては水ジェット装置１１が示されているが、本発明においては、水以外の流体のジェット噴流を用いて掘削する場合も含まれる。
【００５１】
また、図示の実施形態において、掘削手段（水ジェット装置１１）はロッドに対する相対位置を変化させない様になっているが、掘削手段がロッドに沿って往復動する様に構成することも可能である。
【００５２】
さらに、図示の実施形態においても説明したが、ロッド１１の先端にボーリング孔掘削手段を設け、ボーリング孔の掘削とロッド１１の挿入とを同時に行う様に構成しても良い。
【００５３】
【発明の効果】
本発明は以下の優れた作用効果を奏する。
（１）ロッドに設けられた複数の水ジェットノズルを回転し、ロッドを横移動して溝を掘削しているので溝幅と深さとが自由に設定できる。
（２）掘削中の泥水を用いて水噴射しているため、ロッドの移動動力が小となり、省エネルギが可能となる。
（３）先行パネル間に溝を掘削する場合、先行パネルの端縁部に泥付着のないよう溝掘削が可能である。
（４）溝の大きさに対応した掘削手段とすることができ、コスト削減に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である溝掘削装置の全体構成を示す側面図。
【図２】図１の正面図。
【図３】図１の水ジェット装置を示す側面図。
【図４】図３の正面図。
【図５】高圧水ジェットによる溝掘削態様を示す図。
【図６】高圧水ジェットによる溝掘削のその他の態様を示す図。
【符号の説明】
１…フレーム
２ａ…サブフレーム
３…車輪
５…駆動装置
７…昇降シリンダ
９…ロッド
１０…ガイド
１１…流体ジェット装置
１５…本体
１９、１９Ａ、１９Ｂ…ノズル
Ｊ、Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３…水ジェット

Claims

溝を掘削すべき地盤（Ｇ）上を走行自在に構成されたフレーム（１）と、そのフレーム（１）に昇降シリンダ（７）により上下方向に昇降自在に取り付けられたロッド（９）と、そのロッド（９）に設けられた多数の流体ジェット装置（１１）とを備え、そのロッド（９）をボーリング孔（２）に挿入して地盤（Ｇ）中に一定幅の溝を掘削するための溝掘削装置において、前記多数の流体ジェット装置（１１）は前記ロッド（９）に間隔（Ｄ）を隔てて付けられ、その流体ジェット装置（１１）はロッド（９）に固着された本体（１５）と、その本体（１５）に対して回転自在に取付けられた回転円盤（１６）とを備え、回転円盤（１６）の直径上の一方の周縁部近傍に交差噴流（Ｊ１，Ｊ２）を噴射して該回転円盤（１６）より若干外側を掘削する一対のノズル（１９Ａ）が設けられ、回転円盤（１６）の前記直径上の中心を挟んで前記１対のノズル（１９Ａ）と反対側で且つ中央部近傍に１個のノズル（１９Ｂ）が設けられ、それらのノズル（１９）には高圧ポンプ（２０）より流体がジェット噴流として噴出するように供給され、前記流体ジェット装置（１１）を回転しながら、前記昇降シリンダ（７）により前記間隔（Ｄ）と等しい振幅で流体ジェット装置（１１）を上下方向に昇降して溝を掘削するようにしたことを特徴とする溝掘削装置。
前記高圧ポンプ（２０）が前記ボーリング孔（２）の底部に設けられている請求項１記載の溝掘削装置。