JPH03110289A - 水圧式掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、埋設ガス管路の補修等に使用する水圧式掘削
装置の改良に係り、−基の水圧ポンプでもって土壌の掘
削と土砂及び水の吸引排出とを同時に、しかも連続的に
行なえる様にした水圧式掘削装置に関するものである。

（従来の技術） 埋設ガス管路等の補修工事、例えばガス漏洩の検査・確
認、漏洩箇所の修繕及び管路支持の強化等の工事に於い
ては、第３図に示す如く、先ず水圧式掘削具Ａを用いて
所定の深さの掘削孔Ｐを穿設し、次に同掘削具Ａによっ
て管路Ｂの周囲を掘削して空間部Ｃを形成し、その後フ
ァイバースコープの挿入によるガス漏洩の確認、空間部
Ｃへのシール材の注入による漏洩箇所の修繕又は空間部
Ｃへのコンクリートの注入による管路支持の強化等の作
業が行なわれて行く。

ところで、従前の水圧式掘削具ＨＡに於いては、水圧ポ
ンプによって掘削用の圧力水を供給すると共に、真空ポ
ンプ等の減圧装置によって掘削した土砂及び水を掘削孔
Ｐ外へ吸引排出するように構成されているため、水圧ポ
ンプと真空ポンプの両方が必要となり、必然的に掘削装
置が大形となる。

その結果、掘削装置の据付に広い場所を必要として交通
障害を引き起したり、或いは機器の搬入や準備に手数が
かかって掘削費が嵩むことになる。

また、従前のこの種水圧式掘削装置に於いては。

掘削孔Ｐから排出した水の再利用が全く図られておらず
、大量の水を消費して水の供給・運搬費が嵩むと云う問
題がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は従前の水圧式掘削装置に於ける上述の如き問題
、即ち■土砂や水の排出に真空ポンプ装置を別途に必要
とし、掘削装置が大形化すること。

・■消費水量が大きくなり、省資源が困難なこと等の問
題を解決せんとするものであり、−基の水圧で行なえる
と共に、水の再利用による大幅な節水を可能とした水圧
式掘削装置を提供するものである、 （課題を解決するための手段） 本発明は、ポンプ駆動装置と；当該ポンプ駆動装置によ
り駆動される水圧ポンプと；該水圧ポンプの吐出口へ掘
削弁を介設して接続した水ジェット掘削具と；前記水圧
ポンプの吐出口側へ排出弁を介設して接続した土砂及び
水の吸引用エジェクターとを発明の基本構成とするもの
である。

（作用） 水圧ポンプからの高圧水は掘削弁を通して水ジェット掘
削具へ供、給され、掘削具から水ジェツトが掘削孔の底
部へ向けて噴射されることにより、水の衝突エネルギー
によって固結した土壌が分離され、掘削孔内に掘削され
た土砂や水が溜る。

一方、水圧ポンプからの高圧水の一部が、エジェクタの
エジェクターノズルより前方へ向けて噴射されることに
より、エジェクター本体の後方部に所謂エジェクター作
用による真空が発生し、当該真空により前記掘削孔内に
溜った土砂及び水が、掘削孔から外部へ吸引排出さ九る
。

吸引排出された土砂及び水は、固液分離装置に於いて分
離され、分離後の水はポンプ供給水として再利用される
。

前記エジェクターノズルへ供給される水量とエジェクタ
ーにより吸引排出される水量との比は約１／１ｏ〜１／
１５であり、高能率でもって土砂類及び水の吸引排出が
行なわれる。

前記高圧水の噴射による掘削作業とエジェクターによる
土砂及び水の排出作業とは、同時に並行して行なわれる
か、若しくは排出弁及び掘削弁の切換によって所望の時
間間隔で連続的に行なわ九、これによって高能率で土壌
の掘削が行なわれて行く。

（実施例） 以下、第１図及び第２図に基づいて本発明の一実施例を
説明する。

第１図は本発明に係る水圧式掘削装置の全体系統図であ
り、第２図はエジェクターの特性の一例を示すものであ
る。

第１図に於いて、１はポンプ駆動装置、２は水圧ポンプ
、３は掘削弁、４は排出弁、５はエジェクター、５ａは
エジェクター本体、５ｂはエジェクターノズル、６は水
ジェット掘削具−６ａは掘削管、６ｂは水ジェットノズ
ル、７は固液分離器、８は貯水タンク、９は吸引管、１
０は排水管、　１１は調圧器、１２は戻り管、Ｐは掘削
孔である。

前記ポンプ駆動装置１にはガソリンエンジンやディゼル
エンジンが使用されており、また、電源が容易に得られ
る箇所では電動機が使用される。

前記水圧ポンプ２には、圧力５０〜１５０ｋｇ／ｃｍ吐
出量１０〜３０　Ｑ　／ｗｉｎの水圧ポンプが使用され
ており、本実施例に於いては、実公昭５７−３２２９８
号に開示の高圧プランジャポンプが使用されている。

前記エジェクター５は筒状のエジェクター本体５ａと、
その内部に前方へ向けて配設したエジェクターノズルＳ
ｂとから構成されており、ノズル５ｂから排出弁４を通
して高圧水を噴射することにより、エジェクター本体５
ａの後方内部に真空が発生し、これにより、掘削孔Ｐ内
の土砂及び水が吸引管９ａを通して掘削孔外へ吸引排出
される。

第２図は、前記エジェクター５の特性の一例を示すもの
であり、エジェクターノズル５ｂの内径を一定（φ＝１
．２■φ）とした場合の、プランジャポンプ２の圧力と
エジェクター５の揚程及び排水量との関係を示すもので
ある。例えば、プランジャポンプ２の圧力が３０ｋｇ／
ａ７の場合には、排水量が約８０　Ｑ　／ｍｉｎ、揚程
が約６ｍとなり、且つその時のエジェクターノズル５ｂ
からの噴射水量（１，２ｎｎφ、３０１ｖ／ａｊ）は約
５〜８１２　／ｍｉｎとなる。

前記水ジェット掘削具６は、掘削管６ａとその先端に設
けた水ジェットノズル６ｂとから形成されている。また
、前記掘削９６ａは、管６ａ６ａ’を自在継手６Ｃを介
して伸縮自在に連結することにより形成されている。尚
、本実施例では水ジェットノズル６ｂから下向きに水ジ
ェツトを噴出するようにしているが、掘削孔を水平に形
成する場合には、水ジェツトを横方向に向は噴出する。

前記固液分離器７は、吸引管９ａを通して吸引された土
砂と水との混合体を、土砂と水とに分離するためのもの
であり、本実施例では密閉型のタンク本体７ａ内に隔壁
７ｂとスクリーン７ｃを配設した所謂重力式固液分離器
が使用されている。

尚、当該固液分離器７の構造は如何なるものであっても
良い。

前記貯水タンク８は水圧ポンプ２用の給水を貯留するも
のであり、排水管１０によってエジェクター５の排出口
側と連結されている。

尚、第１図に於いて１３は土砂排出口、１４は給水弁、
１５は掘削孔カバ一体である。

次に、本発明に係る水圧式掘削装置の作動について説明
する。

道路等の下方に埋設したガス管路等の補修に際しては、
先ず、各機器を第１図に示す如き状態に接続する。次に
、コンクリートキリ等により道路のコンクリート層若し
くはアスファルト層に所望の外径（例えば３０〜６０ｍ
ｍφ）の掘削孔Ｐを貫穿し、その内部へ水ジェット掘削
具６及び吸引管９ａの先端部を挿入する。また、掘削孔
Ｐの上方を適宜に掘削孔カバ一体１５によって覆う。

その後、水圧ポンプ２を作動し、調圧器１１によって水
圧を調整しした後、掘削奈楡び排水弁４を開放する。

前記掘削弁３の開放により、高圧水（例えば水圧５０〜
１２０ｋｇ／ａＪ、流量５〜２０Ｑ／ｗｉｎ）が水ジェ
ットノズル６ｂから下向きに噴出され。

固結した土壌の掘削が行なわれる。前記掘削は、特に堅
固に固結した土壌でない限り通常８００〜１０００　ｍ
ｍ／　ｍｊ、ｎの速度で行なわれ、掘削具６を順次下降
させることにより、外径４０〜６０ｍ＋＋φの掘削孔Ｐ
が垂直状に穿設されて行く。また、水ジェツトによって
掘削された土や砂は噴射水と混合され、両者の混合体は
、噴射水の運動エネルギーによって掘削孔Ｐ内に於いて
飛散運動をする。

一方、排水弁４を開放するとエジェクター５のノズル５
ｂより高圧水が噴射され、所謂エジェクター作用によっ
てエジェクター本体５ａ内の後方部に真空が起生ずる。

この真空により固液分離器７内が排気され、吸引管９ａ
を通して、掘削孔Ｐ内の土砂と水との混合体が順次外部
へ吸引排出されて行く。

吸引管９ａの先端より吸引された前記混合体は、外径の
比較的大きな固液分離器７内に於いて減速されることに
より、土砂等の固形物と水とに分離される。分離された
水は、吸引管９ｂを通してエジェクター５内へ吸引され
、排水管１０を経て貯水タンク８に回収される。

掘削試験の結果によれば、圧力８０ｋｇ／ｄ、流量８Ｑ
／ｗｉｎの水ジェツトにより、直径４０ｍｍφの掘削孔
Ｐを平均１０００　ｎｕ／ｗｉｎの速さで土中へ垂直状
に穿設することが出来る。また、直径１０〜２０ｎｎφ
の石塊等を含む土砂と水との混合体は、エジェクターノ
ズル５ｂから２〜３　Ｑ　／　ａ＋、ｉｎ、圧力８０ｋ
ｇ／ａ７の水を噴出することにより、掘削孔Ｐから固液
分離器７内へ連続的に吸引排出することが出来た。更に
、固液分離器７内で土砂等から分離された水は、ポンプ
給水として十分再利用し得る程度の清漬￥あり、当該回
収水をポンプ給水として循環使用しても、掘削装置の運
転に全く障害を生じなかった。

尚、本実施例に於いては、本発明の掘削装置により直径
３０〜５０ｎｍφの細孔を土中へ垂直状に穿設する場合
について述べたが５本装置を用いて大口径の孔を掘削す
ることも勿論可能である。

また、本件水圧式掘削装置は土中へ孔の掘削のみならず
、化学装置等のタンク類の洗浄やプール等の洗浄にも適
用することが可能である。

（発明の効果） 本発明では、−基の水圧ポンプでもって土壌の掘削と掘
削した土砂及び水の吸引排出とを行なう構成としている
ため、従前の真空ポンプ等を別に設けた水圧式掘削装置
に比較して、装置の大幅な小型化が可能となる。その結
果、装置の製造コストの大幅な引下げが図れると共に、
掘削現場の所要作業域をより小さくでき、掘削工事に伴
う交通障害が著しく少なくなる。

また本発明では、土壌の掘削と土砂及び水の吸引排出と
を同時に行なうことが出来るため、掘削孔Ｐ内から土砂
や水が外部へ溢れ出て掘削地点を汚損する様なことが皆
無になり、清掃作業が殆んど不要となる。

更に、エジェクター５の駆動に要する水量は、掘削用水
量の１０〜３０％程度であって比較的少なく、しかもエ
ジェクター５からの排出水は貯水タンク８へ戻して水を
循環的に再利用する構成としているため、大幅な節水が
可能となって掘削作業費の削減を図り得る。

本発明は上述の通り、優れた実用的効用を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る水圧式掘削装置の全体系統図で
ある。 第２図は、エジェクターの特性の一例を示すものである
。 第３図は埋設ガス管路の補修工事の一例を示す説明図で
ある。 １　ポンプ駆動装置 ２　水圧ポンプ ３　掘削弁 排出弁 エジェクター 水ジェット掘削具 固液分離器 貯水タンク 吸引管 排水管 調圧器 掘削孔 第２図 □イ（ンフ″へミウ 匍＆ｌ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ポンプ駆動装置（１）と；ポンプ駆動装置（１
   ）により駆動される水圧ポンプ（２）と；水圧ポンプ（
   ２）の吐出口へ掘削弁（３）を介設して接続した水ジェ
   ット掘削具（６）と；前記水圧ポンプ（２）の吐出口側
   へ排出弁（４）を介設して接続した土砂及び水の吸引用
   エジェクター（５）とより構成した水圧式掘削装置。
2. （２）　エジェクター（５）と掘削孔（Ｐ）とを接続す
   る吸引管（９）に固液分離器（７）を介設するようにし
   た請求項（１）に記載の水圧式掘削装置。
3. （３）エジェクター（５）の吐出口と貯水タンク（８）
   とを接続し、貯水タンク（８）に回収した水をポンプ給
   水として再利用するようにした請求項（１）に記載の水
   圧式掘削装置。