JP7164232B1 - 水中サンドポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】泥水を使用して掘削を完了した場所打ち杭工法における地中孔内のスライム処理のために、支持索に吊支して地中孔内に挿入し、地中孔内のスライムを泥水とともに吸引して地上に揚泥して排出する水中サンドポンプを提供する。【解決手段】水中サンドポンプ１において、継手管１０の、インペラケーシング３０と連結する水平開口部と、揚泥管４０と連結する鉛直開口部を、所定曲率の曲成管部２５で連繋することにより、鉛直開口部を、水平開口部の位置する鉛直領域から水中サンドポンプ１の中心方向の領域に変位させて配置した水中サンドポンプ１を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、泥水を使用して掘削を完了した場所打ち杭工法における地中孔内のスライム処理のために、支持索に吊支して地中孔内に挿入し、地中孔内のスライムを泥水とともに吸引して地上に揚泥して排出する水中サンドポンプに関する。

従来から建築物の基礎杭としての場所打ち杭工法として、アースドリル工法やオールケーシング工法等が提供されており、これらのいずれの工法においても掘削土砂の搬出，掘削機の冷却，地下水等の噴出防止，孔壁の崩壊防止等のため、安定液として泥水を孔内に満して掘削作業を行なっている。使用済みの泥水は劣化して比重が大きくなり、掘削によって生じた微細な泥砂等の残渣であるスライムを含んでいる。

スライムが孔底に沈澱して堆積したり、孔壁に付着して残存したままの状態では、地中孔の掘削状況を確認する超音波測定において、孔底の掘削先端部や孔壁を測定できないことがあり、所定の掘削ができているか否かを確認する上での障害となってしまう。なにより、孔底にスライムが残存したままの状態で、生コンクリートを打設して杭を構築すると、杭底と掘削した支持層との間にスライムの層が存在して、緩衝材の役割を果たすため、打設した杭が本来の性能，支持力を果たすことができないことがある。そのため、場所打ち杭工法において、スライムの除去、中でも孔底に沈殿しているスライムの除去は最も重要な課題の一つである。

そこで、生コンクリートの打設を行う前に、掘削完了後の地中孔から使用済みの泥水を新しい泥水に交換するとともに、掘削によって生じたスライムを除去するための手段を講じる必要がある。出願人はスライム除去手段として、地上に設置したベースマシンから鋼製ワイヤ等の所定の支持索で吊支した水中サンドポンプを地中孔内に挿入し、泥水とともにスライムを水中サンドポンプ内に吸引して地上に揚泥して除去する手段を従来より種々提供している（特許文献１）。

地中孔内のスライムを泥水とともに吸引して地上に揚泥するための水中サンドポンプには、何よりスライム除去を実効可能な揚泥能力が要求される。出願人は豊富な施工経験に基づき、比重の大きいスライムや近時の拡底杭を考慮して、［揚程：３０ｍ，揚水量：１．５ｍ^３／ｍｉｎ］程度の揚泥能力を有することを基準として定め、耐久性や補修部品の供給体制等を総合的に勘案し、「株式会社東洋電機工業所」（北九州市八幡西区則松一丁目７番１０号）の「製品名：水中攪乱サンドポンプ」，「機種名：ＤＰＦ－３０」をスライム処理用の水中サンドポンプ（以下、「水中サンドポンプ１０１」という）として汎用的に使用している（非特許文献１）。この水中サンドポンプ１０１は、種々の孔径の地中孔に対して安定したスライム処理の実績を残している。

地中孔内のスライムを除去する水中サンドポンプには、前記した所定の揚泥能力を有するとともに、その前提として、地上から支持索で吊支して地中孔内にスムーズに挿入し、取り出す必要がある。そのためには、掘削した地中孔の内径に対して、水中サンドポンプの最大幅寸法が、挿入・取り出しのために必要なクリアランスを保持した寸法内に収まっている必要がある。即ち、［水中サンドポンプの最大幅寸法＋クリアランス寸法＜地中孔の内径］の関係を充足する必要がある。いくら揚泥能力が高くても、地中孔への挿入がスムーズに行えなければ、その能力を発揮することができない。

クリアランスが十分に確保できないと、掘削にケーシングを使用しない場合は水中サンドポンプが直接地中孔に接触して孔壁を破壊することもあり、又オペレータの円滑な操作が阻害され、作業効率に悪影響を与えるためである。なお、掘削にケーシングを使用する場合は、孔壁はケーシングによって守られているため破壊されることがなく、ケーシングを使用しない場合に比較してクリアランスは少なくて済む。

図１７は水中サンドポンプ１０１の要部正面図、図１８はその要部平面図、図１９はインペラケーシング１３０と継手管１００の連結状態を示す正面図、図２０はその側面図である。水中サンドポンプ１０１は、下面に配置した吸引用のインペラ（図示略）を囲繞してインペラケーシング１３０を円周方向に配置するとともに接線方向に開口したケーシング開口部１３５（図４，図５参照）のケーシングフランジ１３５ａ（図２０参照）に、直角状に曲成した９０度エルボ継手からなる継手管１００の鉛直フランジ１１５ａ（図２０参照）を連結し、継手管１００の水平フランジ１２０ａに、鉛直方向に配置した揚泥管１４０の下端に開口した揚泥管開口部１４５の外周縁部に装備した揚泥管フランジ１４５ａを連結することにより、インペラケーシング１３０内に吸引したスライムを含む泥水（以下、両者を合わせて「泥水」という）の方向を、水平方向から鉛直方向に変換している。

この水中サンドポンプ１０１を、地上に設置したベースマシンから支持索を介して繰り出し・巻き取り可能に吊支して、泥水を安定液として掘削を完了した地中孔内に挿入するとともに、同様にベースマシンからキャブタイヤケーブルを介して給電し、インペラを回転させることによって、地中孔内の泥水をインペラケーシング１３０内に吸引する。インペラケーシング１３０に吸引した泥水を、インペラケーシング１３０のケーシング開口部１３５から継手管１００に供給して水平方向から鉛直方向に方向変換し、鉛直方向に設置した揚泥管１４０に供給して地上に揚泥する。なお、１０５は撹拌羽根であり、沈殿したスライムを撹拌することにより、浮遊させてインペラによる吸引を容易とするものである。上記した水中サンドポンプ１０１の構成及び泥水の揚泥は従来より公知である。

水中サンドポンプ１０１では、９０度エルボ継手からなる継手管１００を採用しており、インペラケーシング１３０のケーシング開口部１３５と連結した継手管１００の一方の開口と、揚泥管１４０の揚泥管開口部１４５と連結した継手管１００の他方の開口は、同一の鉛直領域に位置することとなる。そのため、図１８に示すように、継手管１００はインペラケーシング１３０の接線方向に突出して配置されることとなり、継手管１００の揚泥管１４０側の水平フランジ１２０ａが水中サンドポンプ１０１の最大幅寸法Ｗ１を決定する一方の基準点αを決定することとなる。そして、水中サンドポンプ１０１の中心に対して継手管１００の基準点αと点対称位置のインペラケーシング１３０が他方の基準点βを決定することとなる。これらの双方の基準点α，β間の寸法、即ち、水中サンドポンプ１０１の最大幅寸法Ｗ１は９１０ｍｍである。

クリアランス寸法は、出願人の経験則に照らせば、アースドリル工法等の掘削に際してケーシングを使用しない地中孔であれば、使用する水中サンドポンプの最大幅寸法の１０％程度は必要であり、又オールケーシング工法等の掘削に際してケーシングを使用する地中孔であれば、使用する水中サンドポンプの最大幅寸法の５％程度は必要である。よって、水中サンドポンプ１０１を使用してスライム処理を行うためには、前者のケーシングを使用しない地中孔であれば、地中孔の内径が１００１ｍｍ（最大幅寸法Ｗ１：９１０ｍｍ＋クリアランス寸法：９１ｍｍ＝１００１ｍｍ）を超えていることが、後者のケーシングを使用する地中孔であれば、地中孔の内径が９５５．５ｍｍ（最大幅寸法Ｗ１：９１０ｍｍ＋クリアランス寸法：４５．５ｍｍ＝９５５．５ｍｍ）を超えていることが前提となる。

地中孔の孔径は、打設する場所打ち杭の仕様に応じて様々であるが、前記した挿入時のクリアランスを確保する必要性から、水中サンドポンプ１０１は、孔径１１００ｍｍ以上の地中孔において使用していた。孔径１１００ｍｍの地中孔の内径は、掘削にケーシングを使用しない工法であれば、そのまま１１００ｍｍであり、［最大幅寸法Ｗ１：９１０ｍｍ＋クリアランス寸法：９１ｍｍ＝１００１ｍｍ＜地中孔の内径：１１００ｍｍ］の関係を充足する。また、掘削にケーシングを使用する工法であれば、孔径１１００ｍｍの地中孔に配備したケーシングの内径は９９０ｍｍであり、［最大幅寸法Ｗ１：９１０ｍｍ＋クリアランス寸法：４５．５ｍｍ＝９５５．５ｍｍ＜地中孔の内径：９９０ｍｍ］の関係を充足する。

特許第４８５４７６４号公報

株式会社東洋電機工業所製の水中攪乱サンドポンプＤＰＦ－３０の製品仕様書

杭径等の場所打ち杭の仕様は、その杭に対する建築物の設計上及び強度計算上の要求能力によって決定される。近時は、場所打ち杭に対する要求能力も細分化され、上記した杭径１１００ｍｍ以上の大径の場所打ち杭（以下、「杭径１１００ｍｍ杭」という）に加えて、下記の理由によって、杭径１０００ｍｍの小径の場所打ち杭（以下、「杭径１０００ｍｍ杭」という）に対する需要が増大している。
理由１：例えば、建築物周辺の外部階段や立体駐車場等の構造耐力上の問題のない箇所は、建築物自体を支持する杭径１１００ｍｍ杭に代えて、杭径１０００ｍｍ杭で対応可能であること。
理由２：杭径１１００ｍｍ杭の施工が困難な狭隘地でも、杭径１０００ｍｍ杭であれば施工可能な場合があること。
理由３：既存の場所打ち杭を残したまま、新たに施工する場合、既設杭に干渉しないように杭径１０００ｍｍ杭を用いて、建物の支持力の設計を行うことがあること。
理由４：杭径１０００ｍｍ杭は、杭径１１００ｍｍ杭に比べて、掘削土，コンクリート，鉄筋の使用量が少なく、コスト面で安価であること。

杭径１０００ｍｍ杭を打設するための地中孔であっても、掘削完了後にスライムを泥水とともに吸引して地上に揚泥することに変わりなく、そのためには杭径１１００ｍｍ杭の地中孔と同様に［揚程：３０ｍ，揚水量：１．５ｍ^３／ｍｉｎ］程度の揚泥能力が要求される。揚泥能力が劣ると処理時間が長くかかり、直接的に作業効率に影響するばかりか、場合によってはスライム処理が困難となることもある。特に近時は拡底杭が主流となっており、揚泥能力が劣ると拡底部のスライム除去が困難となる。また、掘削にケーシングを使用する工法であれば、孔径１１００ｍｍの地中孔に配備したケーシングの内径は９９０ｍｍであり、［最大幅寸法Ｗ１：９１０ｍｍ＋クリアランス寸法：４５．５ｍｍ＝９５５．５ｍｍ＜地中孔の内径：９９０ｍｍ］の関係を充足する。

そのため、杭径１０００ｍｍ杭の地中孔についても、前記した揚泥能力を有する水中サンドポンプ１０１を使用することが可能であれば何ら問題ない。しかしながら、掘削にケーシングを使用する工法であれば、孔径１０００ｍｍの地中孔に配備したケーシングの内径は８９０ｍｍであり、最大幅寸法Ｗ１：９１０ｍｍの水中サンドポンプ１０１は物理的に挿入できない。また、掘削にケーシングを使用しない工法であれば、杭径１０００ｍｍ杭の地中孔の内径は１０００ｍｍであり、水中サンドポンプ１０１の最大幅寸法Ｗ１：９１０ｍｍより大きいものの、スムーズな操作のために必要なクリアランス９１ｍｍを考慮すると、［最大幅寸法Ｗ１：９１０ｍｍ＋クリアランス寸法：９１ｍｍ＝１００１ｍｍ＞地中孔の内径：１０００ｍｍ］となり、クリアランスが不足し、使い勝手が悪く実際の施工現場では使用することができない。

そこで、出願人は杭径１０００ｍｍ杭の地中孔に対しては、別途配管式のスライム処理装置を使用したり、水中サンドポンプ１０１と同じ「株式会社東洋電機工業所」の最大幅寸法が８２５ｍｍの「製品名：水中攪乱サンドポンプ」，「機種名：ＤＰＦ－２０」をスライム処理用の水中サンドポンプ（以下、「水中サンドポンプＤＰＦ－２０」という）として使用してスライム処理を行っている。しかしながら、水中サンドポンプＤＰＦ－２０の揚泥能力は［揚程：２０ｍ，揚水量：１．５ｍ^３／ｍｉｎ］に止まり、水中サンドポンプ１０１に比べて、揚泥能力が劣るため、その分処理時間が長くかかり、直接的に作業効率に影響するばかりか、スライムを含む安定液の比重が高い場合には揚泥が困難となることもある。更に、拡底杭の拡底部のスライム除去に不安が残るものの、他に手段がないため、やむを得ず長時間をかけて水中サンドポンプＤＰＦ－２０を使用したり、或いは揚泥能力が劣る他機種の小型ポンプを使用した配管式のスライム処理装置でスライム処理を行っている。

加えて、杭径１１００ｍｍ杭の地中孔と、杭径１０００ｍｍ杭の地中孔の双方のスライム処理に対応するために、杭径１１００ｍｍ杭の地中孔用の水中サンドポンプ１０１に加えて、杭径１０００ｍｍ杭の地中孔用の水中サンドポンプＤＰＦ－２０を装備しておくことは、機材の重複となるばかりか、その交換作業にも時間や手間を要し、作業効率に悪影響を与える。

そのため、本発明は掘削の完了した地中孔内の泥水を効率よく揚泥して除去するために、［揚程：３０ｍ，揚水量：１．５ｍ^３／ｍｉｎ］の水中サンドポンプ１０１の揚泥能力を前提として、杭径１１００ｍｍ杭の地中孔はもとより、杭径１０００ｍｍ杭の地中孔にもスムーズに挿入・取り出しが可能な汎用性の高い水中サンドポンプを提供することを課題としている。

前記したとおり、水中サンドポンプ１０１の最大幅寸法Ｗ１は、継手管１００の基準点αとインペラケーシング１３０の基準点β間の寸法である（図１８参照）。発明者は、上記課題を解決するために、所定の揚泥能力を有する水中サンドポンプ１０１の揚泥メカニズム、特に地中孔への挿入・取り出しの可否を決定する最大幅寸法Ｗ１の縮小化について鋭意研究を行い、次の知見を得た。
知見１：インペラケーシング１３０の位置や構成を変更することは実現可能性が薄いこと。
知見２：インペラケーシング１３０によって決定される基準点βを変更することは困難であること。
知見３：基準点αとなるのは、揚泥管１４０側の水平フランジ１２０ａであること。
知見４：継手管１００の作用は、水中サンドポンプ１０１の円周方向に配置したインペラケーシング１３０に吸引した泥水の方向を転換して鉛直方向に配置した揚泥管１４０に供給すること。
知見５：継手管１００はインペラケーシング１３０のケーシング開口部１３５の内径寸法を減少させることなく、揚泥管１４０に連結する必要があること。または、継手管１００はインペラケーシング１３０のケーシング開口部１３５の内径寸法を減少させることなく、ケーシング開口部１３５より内径の大きい揚泥管１４０に連結する必要があること。

上記知見１～５に基づき、発明者は最大幅寸法Ｗ１の縮小化に関して、次の着想を得た。
着想１：基準点βを決定するインペラケーシング１３０は変更できないものの、基準点αを決定する継手管１００は、その機能を保持していさえすれば、９０度エルボ継手を使用する必要はないこと。
着想２：継手管１００の構成を変更することによって、基準点αの位置を変更できる可能性があること。

この着想１，２に基づいて、揚泥管１４０を、インペラケーシング１３０のケーシング開口部１３５の位置する鉛直領域、即ち、インペラケーシング１３０の直上の位置から水中サンドポンプ１０１の中心方向に変位させた状態で連結することができる新たな継手管を提供することができれば、最大幅寸法Ｗ１を短縮することができるとの推論を立て、試行錯誤の結果、本発明に想到した。

本発明はその目的を達成するために、請求項１により、泥水を安定液として掘削を完了した地中孔内に挿入し、地中孔内のスライムを泥水とともに、インペラを囲繞して水中サンドポンプの円周方向に配置したインペラケーシングに吸引し、継手管を介してインペラケーシングから鉛直方向に配置した揚泥管に方向変換して供給することにより地上に揚泥する水中サンドポンプにおいて、継手管の、インペラケーシングと連結する水平開口部と、揚泥管と連結する鉛直開口部を、所定曲率の曲成管部で連繋することにより、鉛直開口部を、水平開口部の位置する鉛直領域から水中サンドポンプの中心方向の領域に変位させて配置した水中サンドポンプを基本として提供する。

請求項２により、曲成管部は、水平開口部の内径寸法を減少させることのない内径寸法を有する構成を、請求項３により、揚泥管を、水平開口部の位置する鉛直領域から水中サンドポンプの中心方向の領域に変位させて配置した構成を、請求項４により、曲成管部は、水中サンドポンプの中心方向に向けて、水平開口部から鉛直開口部まで多段階に曲率を変化させてなる構成を提供する。

また、請求項５により、鉛直開口部の内径寸法を水平開口部の内径寸法より径大に形成した構成を、請求項６により、インペラケーシングの接線方向に開口したケーシング開口部と水平開口部を連結した構成を、請求項７により、ケーシング開口部の外周縁部に装備したケーシングフランジと、水平開口部の外周縁部に装備した鉛直フランジを連結した構成を提供する。

更に、請求項８により、揚泥管の鉛直方向の下端に開口した揚泥管開口部と、鉛直開口部を連結した構成を、請求項９により、揚泥管開口部の外周縁部に装備した揚泥管フランジと、鉛直開口部の外周縁部に装備した水平フランジを連結した構成を提供する。

そして、請求項１０により、次の条件１，２を充足する水中サンドポンプを提供する。
条件１：揚程：３０ｍ以上，揚水量：１．５ｍ^３／ｍｉｎ以上の揚泥能力を有すること。
条件２：内径１０００ｍｍの地中孔に対して、［最大幅寸法×１１０％＜１０００ｍｍ］であること。

また、請求項１１により、次の条件１，３を充足する水中サンドポンプを提供する。
条件１：揚程：３０ｍ以上，揚水量：１．５ｍ^３／ｍｉｎ以上の揚泥能力を有すること。
条件３：地中孔に配備した内径８９０ｍｍのケーシングに対して、［最大幅寸法×１０５％＜８９０ｍｍ］であること。

以上記載した本発明によれば、継手管の、インペラケーシングと連結する水平開口部と、揚泥管と連結する鉛直開口部を、所定曲率の曲成管部で連繋することにより、鉛直開口部を水平開口部の位置する鉛直領域から水中サンドポンプの中心方向の領域に変位させて配置することができる。そのため、継手管によって揚泥管をインペラケーシングのケーシング開口部の位置する鉛直領域、即ち、インペラケーシングのケーシング開口部の直上の位置から水中サンドポンプの中心方向の領域に変位させた状態で、インペラケーシングと連結することができる。これにより、継手管の揚泥管との連結箇所、即ち、継手管の揚泥管側の水平フランジを水中サンドポンプの最大幅寸法を決定する基準点から解放することができる。

そのため、泥水の揚泥のために必要な所定の揚泥能力［揚程：３０ｍ，揚水量：１．５ｍ^３／ｍｉｎ］を保持した水中サンドポンプを杭径１０００ｍｍ杭の地中孔に必要なクリアランスを保持した上で円滑に挿入し、取り出すことが可能となる。具体的には、内径１０００ｍｍの地中孔に対して、［最大幅寸法×１１０％＜１０００ｍｍ］の水中サンドポンプを得ることができるとともに、孔径１０００ｍｍのオールケーシング工法による内径８９０ｍｍのケーシングに対して、［最大幅寸法×１０５％＜８９０ｍｍ］である水中サンドポンプを得ることができる。

そして、得られた水中サンドポンプの継手管は、インペラケーシングのケーシング開口部の内径寸法を減少させることなく揚泥管に連結すること、或いはインペラケーシングのケーシング開口部の内径寸法を減少させることなく、ケーシング開口部より内径の大きい揚泥管に連結することができ、継手管に要求される機能を発揮することができる。また、水中サンドポンプは支持索と揚泥管によって吊支しているため、揚泥管を水中サンドポンプの中心方向の領域に変位させることによって、水中サンドポンプの安定性が向上する。

本発明にかかる水中サンドポンプの要部斜視図。 図１の正面図。 図１の要部平面図。 インペラケーシングの斜視図。 図４の正面図。 継手管の正面図。 継手管の背面図。 継手管の平面図。 継手管の底面図。 継手管の右側面図。 継手管の左側面図。 継手管の斜視図。 図６のＡ－Ｂ－Ｃ－Ｄ－Ｅ－Ｆ－Ｇ線組合せ断面図。 インペラケーシングと継手管の連結状態を示す斜視図。 インペラケーシングと継手管の連結状態を示す正面図。 図１５の側面図。 従来の水中サンドポンプの要部正面図。 図１７の要部平面図。 従来のインペラケーシングと継手管の連結状態を示す正面図。 図１９の側面図。

以下図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明にかかる水中サンドポンプ１の要部斜視図、図２はその正面図、図３はその要部平面図、図４はインペラケーシング３０の斜視図、図５はその正面図である。水中サンドポンプ１は、地上に設置したベースマシンから支持索を介して繰り出し・巻き取り可能に吊支して、泥水を安定液として掘削を完了した地中孔内に挿入し、同様にベースマシンからキャブタイヤケーブルを繰り出して給電し、下面に配置した吸引用のインペラ（図示略）を回転させ、地中孔内の泥水（スライムを含む泥水）をインペラケーシング３０内に吸引する。

インペラケーシング３０は、インペラ（図示略）を囲繞して水中サンドポンプ１の円周方向に配置され、その接線方向にケーシング開口部３５を開口するとともに、ケーシング開口部３５の外周縁部に円盤状のケーシングフランジ３５ａを付設している。インペラケーシング３０及びそのケーシングフランジ３５ａは、従来の水中サンドポンプ１０１のインペラケーシング１３０及びそのケーシングフランジ１３５ａと同一の構成である。このインペラケーシング３０に吸引した泥水を、ケーシング開口部３５から継手管１０に供給して水平方向から鉛直方向に方向変換し、鉛直方向に設置した揚泥管４０に供給して地上に揚泥する。なお、５は撹拌羽根であり、沈殿したスライムを撹拌することにより、浮遊させてインペラによる吸引を容易とするものである。

本発明の特徴は、解決課題である水中サンドポンプ１の最大幅寸法Ｗを短縮するために、インペラケーシング３０に吸引した泥水を揚泥管４０に供給するための継手管１０を新たに開発するとともに、継手管１０によってインペラケーシング３０と連結する揚泥管４０の配置位置を水中サンドポンプ１の中心方向に変位させたことにある。その他の構成は従来の水中サンドポンプ１０１と同様である。

図６は継手管１０の正面図、図７はその背面図、図８はその平面図、図９はその底面図、図１０はその右側面図、図１１はその左側面図、図１２はその斜視図、図１３は図６のＡ－Ｂ－Ｃ－Ｄ－Ｅ－Ｆ－Ｇ線組合せ断面図である。継手管１０は、インペラケーシング３０の水平方向に開口したケーシング開口部３５と揚泥管４０の下端において鉛直方向に開口した揚泥管開口部４５を連結する部材である。継手管１０は、図６に示す正面視において、水平方向に開口した水平開口部１５と（図７参照）、鉛直方向に開口した鉛直開口部２０を有し（図８参照）、鉛直開口部２０と水平開口部１５を所定の曲率で曲成した曲成管部２５で連繋している。曲成管部２５は、水中サンドポンプ１の中心方向に向けて（図６の正面視における左方向）、水平開口部１５から鉛直開口部２０まで、斜め上方から鉛直方向まで、図１３に示すように多段階に曲率を変化させて、鉛直開口部２０に連繋した中空管体である。

継手管１０の水平開口部１５の外周縁部に円盤状の鉛直フランジ１５ａを垂直方向に付設するとともに、鉛直開口部２０の外周縁部に円盤状の水平フランジ２０ａを水平方向に付設している。そして、インペラケーシング３０のケーシングフランジ３５ａに、継手管１０の鉛直フランジ１５ａをボルト等の適宜の固定手段で固定することにより、インペラケーシング３０のケーシング開口部３５と継手管１０の水平開口部１５を連通させる。また、揚泥管４０の揚泥管フランジ４５ａに、継手管１０の水平フランジ２０ａをボルト等の適宜の固定手段で固定することにより、揚泥管４０の揚泥管開口部４５と継手管１０の鉛直開口部２０を連通させる。これにより、インペラケーシング３０に吸引された泥水は、インペラケーシング３０のケーシング開口部３５から、継手管１０の水平開口部１５を経て、方向が変換されて、継手管１０の鉛直開口部２０から揚泥管４０の揚泥管開口部４５に至り、揚泥管４０を介して地上に揚泥される。

継手管１０の水平開口部１５は、インペラケーシング３０のケーシング開口部３５と同一の内径寸法を有し、曲成管部２５は水平開口部１５の内径寸法を減少させることのない断面内径を有して、鉛直開口部２０に至る。或いは、継手管１０の鉛直開口部２０の内径を水平開口部１５の内径より径大に形成する。図示例では、地上への揚泥効率を向上させるため、鉛直開口部２０を水平開口部１５より径大に形成することにより揚泥管４０の内径をインペラケーシング３０の内径より径大としている。

上記した構成とすることにより、継手管１０の鉛直開口部２０は、図２に示すように水平開口部１５の位置する鉛直領域１５ｂから外れて、水中サンドポンプ１の中心方向の鉛直領域に配置される。そのため、継手管１０の鉛直開口部２０と連結される揚泥管４０も、水平開口部１５の鉛直領域１５ｂ、即ち、水平開口部１５の直上の領域から外れて、水中サンドポンプ１の中心方向（図６の正面視における左方向）に変位した位置に配置される。

その結果、図３に示すように、継手管１０の曲成管部２５の外端が水中サンドポンプ１の最大幅寸法Ｗを決定する一方の基準点γとなり、水中サンドポンプ１の中心に対して曲成管部２５の基準点γと点対称位置のインペラケーシング３０が他方の基準点βとなる。この他方の基準点βはインペラケーシング３０によって構成されるため、従来の水中サンドポンプ１０１の最大幅寸法Ｗ１を決定していた基準点βと共通するものの、基準点αを構成していた水平フランジ２０ａは基準点γを構成することなく、基準点γより水中サンドポンプ１の中心方向に位置することとなる。

この基準点γと基準点β間の寸法、即ち、水中サンドポンプ１の最大幅寸法Ｗは８３０ｍｍである。水中サンドポンプ１は、最大幅寸法９１０ｍｍの従来の水中サンドポンプ１０１とは、継手管１０を変更するとともに、揚泥管４０の配置位置を変更したのみでその他の構成に変更はなく、水中サンドポンプとしての能力は同一であって、［揚程：３０ｍ，揚水量：１．５ｍ^３／ｍｉｎ］の揚泥能力を保持しており、水中サンドポンプ１に要求される「条件１」を充足している。即ち、水中サンドポンプ１は、従来の水中サンドポンプ１０１に対して、新たな継手管１０を使用することによって、最大幅寸法Ｗを９１０ｍｍから８３０ｍｍに短縮するとともに、揚泥管４０を水中サンドポンプ１の中心方向に変位させている。

水中サンドポンプ１の最大幅寸法Ｗは８３０ｍｍであるため、地中孔へのクリアランスを確保した上で、孔径１０００ｍｍの地中孔に円滑に挿入し、取り出すことができる。即ち、掘削に際してケーシングを使用しない孔径１０００ｍｍで内径も１０００ｍｍの地中孔に対して、［８３０ｍｍ×１１０％＝９１３ｍｍ＜１０００ｍｍ］となり、水中サンドポンプ１に要求される《条件２：内径１０００ｍｍの地中孔に対して、［最大幅寸法×１１０％＜１０００ｍｍ］》を充足している。

また、掘削に際してケーシングを使用する孔径１０００ｍｍの地中孔に配備した内径８９０ｍｍのケーシングに対して、［８３０ｍｍ×１０５％＝８７１．５ｍｍ＜８９０ｍｍ］となり、水中サンドポンプ１に要求される《条件３：地中孔に配備した内径８９０ｍｍのケーシングに対して、［最大幅寸法×１０５％＜８９０ｍｍ］》を充足している。

以上記載した本発明によれば、継手管の、インペラケーシングと連結する水平開口部と、揚泥管と連結する鉛直開口部を、所定曲率の曲成管部で連繋することにより、鉛直開口部を水平開口部の位置する鉛直領域から水中サンドポンプの中心方向の領域に変位させて配置することができる。そのため、継手管によって揚泥管をインペラケーシングのケーシング開口部の位置する鉛直領域、即ち、インペラケーシングのケーシング開口部の直上の位置から水中サンドポンプの中心方向の領域に変位させた状態で、インペラケーシングと連結することができる。これにより、継手管の揚泥管との連結箇所、即ち、継手管の揚泥管側の水平フランジを水中サンドポンプの最大幅寸法を決定する基準点から解放することができる。

そのため、泥水の揚泥のために必要な所定の揚泥能力［揚程：３０ｍ，揚水量：１．５ｍ^３／ｍｉｎ］を保持した水中サンドポンプを杭径１０００ｍｍ杭の地中孔に必要なクリアランスを保持した上で円滑に挿入し、取り出すことが可能となる。具体的には、内径１０００ｍｍの地中孔に対して、［最大幅寸法×１１０％＜１０００ｍｍ］の水中サンドポンプを得ることができるとともに、孔径１０００ｍｍのオールケーシング工法による内径８９０ｍｍのケーシングに対して、［最大幅寸法×１０５％＜８９０ｍｍ］である水中サンドポンプを得ることができる。

そして、得られた水中サンドポンプの継手管は、インペラケーシングのケーシング開口部の内径寸法を減少させることなく揚泥管に連結すること、或いはインペラケーシングのケーシング開口部の内径寸法を減少させることなく、ケーシング開口部より内径の大きい揚泥管に連結することができ、継手管に要求される機能を発揮することができる。また、水中サンドポンプは支持索と揚泥管によって吊支しているため、揚泥管を水中サンドポンプの中心方向の領域に変位させることによって、水中サンドポンプの安定性が向上する。

１，１０１…水中サンドポンプ
５，１０５…撹拌羽根
１０，１００…継手管
１５…水平開口部
１５ａ，１１５ａ…鉛直フランジ
１５ｂ…鉛直領域
２０…鉛直開口部
２０ａ，１２０ａ…水平フランジ
２５…曲成管部
３０，１３０…インペラケーシング
３５，１３５…ケーシング開口部
３５ａ，１３５ａ…ケーシングフランジ
４０，１４０…揚泥管
４５，１４５…揚泥管開口部
４５ａ，１４５ａ…揚泥管フランジ
Ｗ，Ｗ１…最大幅寸法
α，β，γ…基準点

Claims (11)

1. 泥水を安定液として掘削を完了した地中孔内に挿入し、地中孔内のスライムを泥水とともに、インペラを囲繞して水中サンドポンプの円周方向に配置したインペラケーシングに吸引し、継手管を介してインペラケーシングから鉛直方向に配置した揚泥管に方向変換して供給することにより地上に揚泥する水中サンドポンプにおいて、
   継手管の、インペラケーシングと連結する水平開口部と、揚泥管と連結する鉛直開口部を、所定曲率の曲成管部で連繋することにより、
   鉛直開口部を、水平開口部の位置する鉛直領域から水中サンドポンプの中心方向の領域に変位させて配置したことを特徴とする水中サンドポンプ。
2. 曲成管部は、水平開口部の内径寸法を減少させることのない内径寸法を有する請求項１記載の水中サンドポンプ。
3. 揚泥管を、水平開口部の位置する鉛直領域から水中サンドポンプの中心方向の領域に変位させて配置した請求項１又は２記載の水中サンドポンプ。
4. 曲成管部は、水中サンドポンプの中心方向に向けて、水平開口部から鉛直開口部まで多段階に曲率を変化させてなる請求項１，２又は３記載の水中サンドポンプ。
   
5. 鉛直開口部の内径寸法を水平開口部の内径寸法より径大に形成した請求項１，２，３又は４記載の水中サンドポンプ。
6. インペラケーシングの接線方向に開口したケーシング開口部と水平開口部を連結した請求項１，２，３，４又は５記載の水中サンドポンプ。
7. ケーシング開口部の外周縁部に装備したケーシングフランジと、水平開口部の外周縁部に装備した鉛直フランジを連結した請求項６記載の水中サンドポンプ。
8. 揚泥管の鉛直方向の下端に開口した揚泥管開口部と、鉛直開口部を連結した請求項１，２，３，４，５，６又は７記載の水中サンドポンプ。
9. 揚泥管開口部の外周縁部に装備した揚泥管フランジと、鉛直開口部の外周縁部に装備した水平フランジを連結した請求項８記載の水中サンドポンプ。
10. 次の条件１，２を充足する請求項１，２，３，４，５，６，７，８又は９記載の水中サンドポンプ。
    条件１：揚程：３０ｍ以上，揚水量：１．５ｍ^３／ｍｉｎ以上の揚泥能力を有すること。
    条件２：内径１０００ｍｍの地中孔に対して、［最大幅寸法×１１０％＜１０００ｍｍ］であること。
11. 次の条件１，３を充足する請求項１，２，３，４，５，６，７，８又は９記載の水中サンドポンプ。
    条件１：揚程：３０ｍ以上，揚水量：１．５ｍ^３／ｍｉｎ以上の揚泥能力を有すること。
    条件３：地中孔に配備した内径８９０ｍｍのケーシングに対して、［最大幅寸法×１０５％＜８９０ｍｍ］であること。

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