JP5372796B2 - スライム処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、スライム処理装置に関し、特に、場所打ちコンクリート杭の施工の際に、掘削した杭孔の底部に沈積するスライムを除去するためのスライム処理装置に関するものである。

従来、例えば、アースドリル工法による場所打ちコンクリート杭の施工においては、アースドリルバケットを用いて所定の深度まで基本形の杭孔を掘削するようにしているが、その際、杭孔の孔壁の崩壊を防ぐために杭孔内に泥水を満たして掘削を行うようにしている。
ところで、杭孔内に満たした泥水には、掘削土が混入し、杭孔の底部にスライムとして沈積することになる。
このスライムは、コンクリートを打設した際に、コンクリートに混入し、杭の支持力に悪影響を及ぼすため、コンクリートを打設する前に除去するようにしている。

スライムの除去は、施工する杭がストレート杭の場合には、一般に、底浚い用バケットを用いて浚い取る方法が採用されている。
しかし、施工する杭が拡底杭の場合には、軸部より拡径する拡底部に沈積するスライムを、底浚い用バケットで浚い取ることが困難なため、杭孔内の泥水を泥水供給ポンプを介して複数の噴射ノズルから杭孔の底部に向かって噴出することによって杭孔の底部に沈積するスライムを浮遊させ、浮遊したスライムを含む泥水を泥水排出ポンプを介して杭孔外に排出するようにしたスライム処理装置を用いる方法が採用されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

ところで、特許文献１に記載のスライム処理装置は、泥水供給ポンプから、複数の泥水供給管を介して、その先端に形成した噴射ノズルに泥水を供給するようにしているため、泥水供給管を含む装置の構造が複雑となり、杭孔内の泥水の流動性が阻害されるとともに、装置のメンテナンスに手数を要し、さらに、装置の製造コストや維持コストが上昇するという問題があった。

一方、特許文献２に記載のスライム処理装置は、泥水供給ポンプから１本の泥水供給管を介して環状の泥水噴射管に供給するようにしているため、複数の噴射ノズルに均等に泥水を供給することが困難なため、空気噴流を併用するようにしているが、このため、装置の構造が複雑となり、装置のメンテナンスに手数を要し、さらに、装置の製造コストや維持コストが上昇するという問題があった。
また、上記特許文献１及び２に記載のスライム処理装置は、共にスライムを含む泥水の吸引口が噴射ノズルの下方に配置されている。このような形態では、噴射ノズルから杭孔の底部に向けて泥水を噴出することによって、吸引口のまわりの泥水の流速が大きい状態となり、この泥水の流れは吸引口からの吸引によって作り出される流れよりも強いため、吸引口の付近に達したスライムが吸引されることなく通過してしまい、スライムの回収効率が低下する原因になっていた。

特開２０００−１２００６７号公報 特開２００２−０８８７５８号公報

本発明は、上記従来のスライム処理装置の有する問題点に鑑み、泥水を泥水供給ポンプから泥水供給管を介して環状の泥水噴射管に供給するという簡単な構造のスライム処理装置を用いながら、杭孔の底部に沈積するスライムを杭孔の全周に亘って均一に、かつ、確実に浮遊させて、吸引し、排出することができるようにしたスライム処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のスライム処理装置は、泥水を泥水供給ポンプから泥水供給管を介して環状の泥水噴射管に供給し、該泥水噴射管に形成した複数の噴射ノズルから杭孔の底部に向かって噴出させることによって杭孔の底部に沈積するスライムを浮遊させ、浮遊したスライムを含む泥水を泥水排出ポンプを介して杭孔外に排出するようにしたスライム処理装置において、前記泥水噴射管に形成する噴射ノズルの間隔を、泥水噴射管に供給される泥水の流れの上流側の間隔より下流側の間隔が小さくなるように設定したことを特徴とする。

この場合において、泥水を泥水供給ポンプから環状の泥水噴射管に供給する泥水供給管を、泥水噴射管に対して鋭角の角度をもって接続することができる。

また、スライム処理装置の装置本体の下部に、杭孔の底部の泥水を攪拌する攪拌羽根を配設することができる。

また、噴出ノズルから泥水を杭孔の底部の外周側に向かって噴出させるとともに、泥水排出ポンプの吸引口を、泥水噴射管よりも上方に形成することができる。

また、泥水排出ポンプの吐出量を泥水供給ポンプの吐出量よりも大きく設定することができる。

また、泥水供給ポンプの吸引口を、泥水排出ポンプの吸引口よりも上方に形成することができる。

本発明のスライム処理装置によれば、泥水噴射管に形成する噴射ノズルの間隔を、泥水噴射管に供給される泥水の流れの上流側の間隔より下流側の間隔が小さくなるように設定することにより、泥水圧が高い流れの上流側の噴射ノズルと泥水圧が低い流れの下流側の噴射ノズルから噴射される泥水量を杭孔の全周に亘って均一化することができ、泥水を泥水供給ポンプから泥水供給管を介して環状の泥水噴射管に供給するという簡単な構造のスライム処理装置を用いながら、杭孔の底部に沈積するスライムを杭孔の全周に亘って均一に、かつ、確実に浮遊させて、泥水排出ポンプによって、吸引、排出することができる。

また、泥水を泥水供給ポンプから環状の泥水噴射管に供給する泥水供給管を、泥水噴射管に対して鋭角の角度をもって接続することにより、泥水供給ポンプから泥水供給管を介して環状の泥水噴射管に供給する際の泥水圧の低下を低減することができ、これによって、噴射ノズルから噴射される泥水の流速を高く維持することができる。

また、スライム処理装置の装置本体の下部に、杭孔の底部の泥水を攪拌する攪拌羽根を配設することにより、スライム処理装置の装置本体の下方の杭孔の底部に沈積するスライムを確実に浮遊させることができる。

また、噴出ノズルから泥水を杭孔の底部の外周側に向かって噴出させるとともに、泥水排出ポンプの吸引口を、泥水噴射管よりも上方に形成することにより、杭孔の底部に沈積する広範囲のスライムを吹き上げることができるようにするとともに、杭孔の内周面に沿って上方へ向かう泥水の流れを形成させ、これによって、泥水噴射管よりも上方に形成した泥水排出ポンプの吸引口から、泥水の流れによって集まったスライムを効率よく吸引できる。
特に、泥水排出ポンプの吸引口の位置では泥水の流速が十分に低下しているため、泥水の流れによって集まったスライムを、泥水排出ポンプの吸引口の位置を通過することなく、確実に吸引することができる。

また、泥水排出ポンプの吐出量を泥水供給ポンプの吐出量よりも大きく設定することにより、噴射力に比べて周囲に与える影響が小さくなりやすい泥水排出ポンプの吸引力を大きい値に保持して、泥水の流れによって集まったスライムを、泥水排出ポンプの吸引口の位置を通過することなく、より確実に吸引することができる。

また、泥水供給ポンプの吸引口を、泥水排出ポンプの吸引口よりも上方に形成することにより、泥水供給ポンプの吸引口にスライム等の異物が吸引させないようにすることができ、これによって、噴射ノズルの目詰まりを防止することができる。

本発明のスライム処理装置の一実施例を示す一部切り欠きの正面図である。 同スライム処理装置の環状管を示す図１のＸ−Ｘ断面図である。 環状の泥水噴射管に対する泥水供給管の接続例を示す説明図である。

以下、本発明のスライム処理装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図２に、本発明のスライム処理装置の一実施例を示す。
このスライム処理装置１は、杭孔Ｈ内の泥水を、泥水供給ポンプ３から泥水供給管２１を介して環状の泥水噴射管２に供給し、この泥水噴射管２に形成した複数の噴射ノズル２０から杭孔Ｈの底部に向かって噴出させることによって杭孔Ｈの底部に沈積するスライムを浮遊させ、浮遊したスライムを含む泥水を泥水排出ポンプ４を介して杭孔外に排出するようにしたスライム処理装置１において、泥水噴射管２に形成する噴射ノズル２０の間隔（環状の泥水噴射管２の中心を基準にした角度間隔α）を、泥水噴射管２に供給される泥水の流れＦの上流側の間隔より下流側の間隔が小さくなるように設定するようにしている。

この場合において、スライム処理装置１は、掘削用のアースドリルバケットと同様に、作業機のブーム上端のシーブに掛けられ、ウインチによって操作される索条８によって吊り下げられ、所定の剛性を有する吊り金具等からなる枠部材７と、枠部材７に支持される泥水供給ポンプ３及び泥水排出ポンプ４と、泥水排出ポンプ４の下方に杭孔Ｈの底部に設置可能な枠材から形成した台座５と、台座５から放射状に延設した取付板５Ａを介して取り付けられた環状の泥水噴射管２と、台座５内に配設した杭孔Ｈの底部の泥水を攪拌する攪拌羽根６とを備えるようにしている。

泥水供給ポンプ３及び泥水排出ポンプ４は、特に限定されるものではないが、本実施例においては、内部にインペラーを備えたサンドポンプを用い、泥水供給ポンプ３は、吐出量１．０ｍ^３／ｍｉｎ、泥水排出ポンプ４は、吐出量２．０ｍ^３／ｍｉｎ程度の容量のものを使用するようにしている。
そして、本実施例のように、泥水排出ポンプ４の吐出量を泥水供給ポンプ３の吐出量よりも大きく設定することにより、噴射力に比べて周囲に与える影響が小さくなりやすい泥水排出ポンプ４の吸引力を大きい値に保持して、泥水の流れによって集まったスライムを、泥水排出ポンプ４の吸引口４１の位置を通過することなく、より確実に吸引することができる。

また、泥水供給ポンプ３の吸引口３１を、泥水排出ポンプ４の吸引口４１よりも上方に形成することが好ましい。
これにより、泥水供給ポンプ３の吸引口３１にスライム等の異物が吸引させないようにすることができ、これによって、噴射ノズル２０の目詰まりを防止することができる。

ここで、泥水供給ポンプ３及び泥水排出ポンプ４の駆動源は、本実施例においては、個別のものとしているが、共通にすることもできる。

また、本実施例においては、スライム処理装置１の装置本体の下部となる台座５内に、杭孔Ｈの底部の泥水を攪拌する攪拌羽根６を配設するようにしているが、これにより、スライム処理装置１の装置本体の下方の杭孔Ｈの底部に沈積するスライムを確実に浮遊させることができるものとなる。
そして、攪拌羽根６は、泥水排出ポンプ４の駆動軸を延出して形成した回転軸６ａに取り付けることによって、泥水排出ポンプ４と連動して回転駆動するようにしているが、攪拌羽根６の駆動源として、別の駆動源を設けることもできる。

ところで、本実施例において、泥水を泥水供給ポンプ３から接続管３２を介して環状の泥水噴射管２に供給する泥水供給管２１を、泥水噴射管２に対して鋭角の角度βをもって接続するようにしている。
泥水供給管２１の泥水噴射管２に対する接続角度βは、好ましくは、４５°以下、より好ましくは、３０°以下（本実施例においては、約３０°）に設定することが望ましい。
これにより、泥水供給ポンプ３から泥水供給管２１を介して環状の泥水噴射管２に供給する際の泥水圧の低下を低減することができ、これによって、噴射ノズル２０から噴射される泥水の流速を高く維持することができるようにしている。
なお、本実施例において、泥水供給管２１は、泥水噴射管２の内側から、泥水噴射管２と略同一平面内で接続するようにしているが、泥水噴射管２の上方や泥水噴射管２の内側の斜め上方から接続する（この場合、泥水供給管２１及び接続管３２が、平面視して、環状の泥水噴射管２の内側に位置するようにする。）ようにすることもできる。

環状の泥水噴射管２に形成する噴射ノズル２０は、泥水の噴出方向が、杭孔Ｈの底部の外周側に向くように、すなわち、水平面に対して角度θをなして泥水が噴出されるように形成するようにする。
水平面に対する角度θは、泥水噴射管２の直径と杭孔Ｈの底部の直径との関係に合わせて、適宜設定することができるが、通常、１０°〜４５°程度、泥水噴射管２の直径が１９００ｍｍ、杭孔Ｈの底部の直径が４７００ｍｍである本実施例においては、３０°程度に設定するようにする。
これにより、杭孔Ｈの底部に沈積する広範囲のスライムを吹き上げることができる。

そして、泥水排出ポンプ４の吸引口４１を、泥水噴射管２よりも上方に形成することにより、噴射ノズル２０から噴出された泥水によって吹き上げられた杭孔Ｈの底部に沈積していたスライムが、杭孔の内周面に沿って上方へ向かう泥水の流れに乗って舞い上がり、泥水噴射管２よりも上方に形成した泥水排出ポンプ４の吸引口４１から、当該泥水の流れによって集まったスライムを効率よく吸引できる。
特に、泥水排出ポンプ４の吸引口４１の位置では泥水の流速が十分に低下しているため、泥水の流れによって集まったスライムを、泥水排出ポンプ４の吸引口４１の位置を通過することなく、確実に吸引することができる。

なお、泥水噴射管２の直径は、通常、杭孔Ｈの軸部径（本実施例においては、２１００ｍｍ）に合わせて、可能な限り大きな径に設定することが好ましい。
また、噴射ノズル２０は、泥水噴射管２に直接開口を形成して構成するほか、別途形成したノズルヘッド（図示省略）を配設して構成することもできる。

また、泥水噴射管２に形成する噴射ノズル２０の間隔（環状の泥水噴射管２の中心を基準にした角度間隔α）を、泥水供給管２１の環状の泥水噴射管２に対する接続位置を基準として、泥水噴射管２に供給される泥水の流れＦの上流側の間隔より下流側の間隔が小さくなるように設定するようにしているが、より具体的には、図２に示すように、噴射ノズル２０を３個ずつを単位として、角度間隔α１、α２、α３、α４を、３８°、３３．５°、２８°、２０．５°にそれぞれ設定することにより、泥水圧が高い泥水の流れＦの上流側の噴射ノズル２０と泥水圧が低い泥水の流れＦの下流側の噴射ノズル２０から噴射される泥水量を杭孔Ｈの全周に亘って均一化することができるようにしている。
これにより、泥水を泥水供給ポンプ３から泥水供給管２１を介して環状の泥水噴射管２に供給するという簡単な構造のスライム処理装置１を用いながら、杭孔Ｈの底部に沈積するスライムを杭孔Ｈの全周に亘って均一に、かつ、確実に浮遊させることができるものとなる。

なお、本実施例においては、噴射ノズル２０を３個ずつを単位として、角度間隔αを設定するようにしたが、例えば、図３（ａ）に示すように、噴射ノズル２０を１個ずつ（又は２個以上の任意の個数）を単位として、角度間隔αを設定するようにすることもできる。

また、図３（ｂ）に示すように、泥水供給管２１を、環状の泥水噴射管２に対して９０°の角度をもって接続することもでき、この場合は、泥水供給管２１の環状の泥水噴射管２に対する接続位置を基準として、泥水噴射管２の両側に分かれて供給される泥水の流れＦの上流側の間隔より下流側の間隔が小さくなるように設定するようにする。

次に、このスライム処理装置１による、杭孔Ｈの底部に沈積するスライムの除去工程について説明する。

まず、アースドリルバケットによる掘削作業の終了後、作業機のウインチを操作して索条８の下端に吊り下げるようにして取り付けられたスライム処理装置１を、台座５が杭孔Ｈの底部に到達するまで降下させる。

その後、スライム処理装置１の泥水供給ポンプ３及び泥水排出ポンプ４のモータを駆動する。
これにより、泥水供給ポンプ３によって、杭孔Ｈ内の底部より上方の泥水を吸引口３１から吸引し、吸引した泥水を、接続管３２及び泥水供給管２１を介して、環状の泥水噴射管２に供給し、この泥水噴射管２に形成した複数の噴射ノズル２０から杭孔Ｈの底部に向かって噴出させることによって、杭孔Ｈの底部、特に外周部（拡径部）に沈積しているスライムを泥水中に浮遊させるようにする。

また、これと同時に、泥水排出ポンプ４の駆動軸を延出して形成した回転軸６ａに取り付けられた攪拌羽根６を、泥水排出ポンプ４と連動して回転駆動することにより、スライム処理装置１の装置本体の下方の杭孔Ｈの底部に沈積するスライムを浮遊させるようにする。

そして、浮遊したスライムを含む杭孔Ｈ内の底部の泥水を、泥水排出ポンプ４によって吸引口４１から吸引し、排出管４２を介して杭孔外に排出するようにする。

この場合、スライム処理装置１を、３本以上の索条８を介して吊り下げるようにすることにより、噴射ノズル２０から杭孔Ｈの底部の外周側に向けて噴射される泥水により生じる回転力の反力を索条８から得ることができ、スライム処理装置１が回転することを防止することができる。

なお、本実施例においては、泥水噴射管２に供給する泥水に、杭孔Ｈ内の底部より上方の泥水を用いるようにしたが、杭孔外から別途供給される泥水、例えば、排出管４２を介して杭孔外に排出したスライムを含む泥水を処理した泥水を用いることもできる。

このようにして、杭孔Ｈの底部に沈積するスライムを杭孔外に排出し終えると、泥水供給ポンプ３及び泥水排出ポンプ４を停止し、作業機のウインチを操作して、索条８に吊り下げるようにして取り付けられたスライム処理装置１を引き上げて、スライム除去工程を終了する。

以上、本発明のスライム処理装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明のスライム処理装置は、簡単な構造のスライム処理装置を用いながら、杭孔の底部に沈積するスライムを杭孔の全周に亘って均一に、かつ、確実に浮遊させて、吸引し、排出することができるという特性を有していることから、拡底させた杭孔の底部に沈積するスライムの除去の用途に好適に用いることができるほか、通常の杭孔の底部に沈積するスライムの除去の用途等にも広く用いることができる。

１ スライム処理装置
２ 環状の泥水噴射管
２０ 噴射ノズル
２１ 泥水供給管
３ 泥水供給ポンプ
３１ 吸引口
４ 泥水排出ポンプ
４１ 吸引口
６ 攪拌羽根
Ｈ 杭孔
α 角度間隔
β 接続角度

Claims (6)

1. 泥水を泥水供給ポンプから泥水供給管を介して環状の泥水噴射管に供給し、該泥水噴射管に形成した複数の噴射ノズルから杭孔の底部に向かって噴出させることによって杭孔の底部に沈積するスライムを浮遊させ、浮遊したスライムを含む泥水を泥水排出ポンプを介して杭孔外に排出するようにしたスライム処理装置において、前記泥水噴射管に形成する噴射ノズルの間隔を、泥水噴射管に供給される泥水の流れの上流側の間隔より下流側の間隔が小さくなるように設定したことを特徴とするスライム処理装置。
2. 泥水を泥水供給ポンプから環状の泥水噴射管に供給する泥水供給管を、泥水噴射管に対して鋭角の角度をもって接続したことを特徴とする請求項１記載のスライム処理装置。
3. スライム処理装置の装置本体の下部に、杭孔の底部の泥水を攪拌する攪拌羽根を配設したことを特徴とする請求項１又は２記載のスライム処理装置。
4. 噴出ノズルから泥水を杭孔の底部の外周側に向かって噴出させるとともに、泥水排出ポンプの吸引口を、泥水噴射管よりも上方に形成したことを特徴とする請求項１、２又は３記載のスライム処理装置。
5. 泥水排出ポンプの吐出量を泥水供給ポンプの吐出量よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のスライム処理装置。
6. 泥水供給ポンプの吸引口を、泥水排出ポンプの吸引口よりも上方に形成したことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載のスライム処理装置。

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