JPH03290586A - 氷粒を用いたジェット掘削方法およびその装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、氷粒を高圧にて地盤に噴出して掘削するジ
ェット掘削方法およびその装置に関する。

［従来技術］ 従来、地盤掘削手段の１つとして、高圧水を地盤に噴出
して掘削する方法、例えばコラムジェットグラウト工法
が周知である。この工法は、空気を伴った超高圧水を地
盤中に回転して噴射させて地盤を切削し、そのスライム
を地表に排出させることによって地中に人為的に空間を
造り、その中に硬化材を同時充填させ円柱状の固結体を
遺戒するものである。

この工法では、切削手段は超高圧水と空気である。この
工法において、超高圧水の力を向上させようとするには
、切削圧力を向上させるが単位時間当りの水噴射吐出量
を増加させることである。

しかし、超高圧水の圧力（ちなみに現在の技術では、約
４，０００ｋｇ／ｃｍ２）　、単位時間当りの水噴射吐
出量を増加させるためには、ポンプの能力、配管などか
ら限度がある。

超高圧の液体で土が切削できるのは、超高圧噴流水の持
つ運動エネルギーが地盤の組織構造を破壊することで土
粒子を移動させ空間を作るためである。その破壊のメカ
ニズムについては、完全に明らかになっていないが、大
体状のようなものであると考えられている。すなわち、
■動圧、■噴流水の脈動負荷、■水りサビ効果、■氷塊
による衝撃力、■キャビテーションの作用といわれてい
る。

これらの切削作用は、このいずれかの単独あるいは複合
作用によるものであり、基本的には噴流水が土塊に衝突
し、土粒子をばらばらにすると同時に、噴流水のまわり
にバキューム効果を発揮し、周辺の土粒子を引っばり、
噴流水のはねかえる力によって土粒子を急速に移動させ
るものであると考えられている。

［発明が解決しようとする課題］ 前記したジェット掘削において、掘削能力を向上させる
ため前記した超高圧水に研磨材を混入する方法も行われ
ている。研磨材を混入してコンクリートを切断する場合
、およそ２．０００Ｋｇ／ｃｍ２の圧力が必要である。

しかし、研磨材は高価であり取り扱いが難しい。すなわ
ち、研磨材の回収が事実上できない。この発明は、これ
らの技術背景から発明されたものであり、次の目的を遠
戚する。

この発明の目的は、掘削力を向上させるために氷粒を用
いたジェット掘削方法およびその装置を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するために次のような手段を採る。

水を加圧し圧送する高圧水圧送機構と、空気を加圧し圧
送する空気コンプレッサと、前記空気を冷却する空気冷
却手段と、前記高圧水圧送機構および前記空気冷却手段
の下流側に接続され、前記高圧水圧送機構から圧送され
た前記高圧水を噴出する高圧水噴出部と、この高圧水噴
出部に結合され、前記高圧水噴出部がち噴出される前記
高圧水を前記空気冷却手段がらの低温エアにより氷粒に
凝固させる氷結部とを有するアイスジェットノズルとを
備えてなる氷粒を用いたジェット掘削装置である。

［作　用］ 超高圧水を氷結部に圧送し、この氷結部に前記超高圧水
を氷結する程度以下に冷却され加圧された冷凍空気を圧
送する。その結果、氷結部において前記冷凍空気で前記
超高圧水を氷結させて氷粒を作り、この氷粒を高圧にて
ノズルから地盤に噴出して掘削することを特徴とする氷
粒を用いたジェット掘削方法である。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図を参照して説明する。こ
の実施例の概略は、高圧水圧送Ｉ！楕と、低温エア圧送
機構と、再圧送ａｍの下流側に接続され高圧水を低温エ
アにより氷粒にして噴出するアイスジェットノズルとか
ら構成されている。第１図を参照して、高圧水圧送機構
は、水タンク１と、この水タンク１の下流にホース２を
介して接続された高水圧ポンプ３とこの高圧水ポンプ３
の下流側に接続された高圧用のホース４とから構成され
ている。５は圧力計である。

一方、低温エア圧送機構は、コンプレッサ６と、このコ
ンプレッサ６の下流にホース７を介して接続されたエア
のリザーブタンク８と、このリザーブタンク８に内蔵さ
れエアを冷却するための熱交換器９と、この熱交換器９
に接続された冷凍機１０と、前記リザーブタンク８の下
流に接続されたホース１１からｉｔされている。ホース
１１に分岐して設けられた温度計１２は、加圧空気の温
度を計るための温度計である。前記高圧水ポンプ３とリ
ザーブタンク８の下流側には、それぞれ前記ホース４．
１１を介してアイスジェットノズル１３が接続されてい
る。

第２図を参照して、アイスジェットノズル１３は、前記
高圧ポンプにホース４を介して接続された高圧水噴出部
１４と、前記リザーブタンクとホース１１を介して接１
７￥ｔされた氷結部１５とから構成されている。氷結部
１５は、高圧水噴出部１４の外周に結合されている。ま
た氷結部１５は、高圧水噴出部１４の外周を囲んだポケ
ット部１５ａを有している。噴出口１６は、氷結部１５
からの氷粒の噴出口である。また氷結ポケット部１５は
、冷熱が逃げないように断熱材から構成することが望ま
しい。

前記装置は次のように作動する。第１図を参照して、水
タンク１の水が高圧水ポンプ３によりホース４を介して
高圧にてアイスジェットノズル１３に送られる。一方、
コンプレッサ６により圧縮エアがリザーブタンク８に送
られる。リザーブタンク８内のエアは、冷凍機１０によ
り熱交換器９を介して冷却される。リザーブタンク８内
の冷却された圧縮エアは、ホース１１を介してアイスジ
ェットノズル１３に送られる。

第２図を参照して、アイスジェットノズル１３において
、高圧水噴出部１４に高圧水が送られ、氷結ポケット部
１５には低温エアが送られる。高圧水噴出部１４から噴
出する高圧水が氷結部１５のポケット部１５ａの低温エ
アにより氷結して、氷粒となって氷結部１５の噴出口１
６から地盤に向けて噴出される。この際、噴出されるも
のは氷粒だけが望ましいが、氷粒に水が混入したもので
も良い。

前記装置には次の利点がある。氷粒を高圧にて地盤に向
けて噴出して掘削するので、水だけのジェット掘削の場
合に比較して掘削力を大きくできる。掘削力向上のメカ
ニズムは、正確には不明だが氷粒のクサビ効果、氷塊に
よる衝撃力の向上が作用しているものと考えられる。こ
の氷粒による掘削は、水だけのジェット掘削の場合に比
較して小さい噴射圧で同一の掘削力を達成できる。した
がって、この掘削方法は、高圧ポンプ、ホース、配管な
どの高圧機器類が小型のもので足りる。

氷粒を用いたので、研磨材と比較して非常に低コストで
ある。氷粒を噴射するので、小さい噴射圧にて、つまり
短い噴射距離にて水だけのジェットと同等の掘削力を達
成できる。したがって、高圧水ジェットのように地盤の
ギャップを介して地上に高圧で噴出する事故が低減でき
る。

氷粒は使用後水となるので、掘削土を地上に搬出する際
に、研磨材のようにホースなど掘削器具類を摩耗、損傷
することがない。アイスジェットノズルにおいて噴出す
る水を凝固して氷粒を形成するので、地上において氷粒
を形成してからホースを介してノズルまで圧送する場合
のように氷粒が互いに着いて大粒化してノズルが閉塞す
ることがない。氷粒は使用後水となるので、凝固剤のよ
うな薬剤を用いる場合のような環境汚染の問題を生じな
い。

以上説明した実施例にこの発明は限定されるものではな
い。例えば、氷粒を形成しやすくするため、氷粒の成長
の核として微粉状の砂、鉄などの少量の粒体を用いても
良い。

［発明の効果］ 以上説明したこの発明によれば、氷粒を高圧にて地盤に
噴出して掘削するので、研磨材と比較して低コストにて
掘削力を大きくできる。水だけのジェット掘削の場合に
比較して高圧ポンプ、ホース、配管などの高圧機器類が
小型のもので足りる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る掘削装置の概略を
示す系統図、第２図は、第１図の一部を拡大した縦断面
図である。 １・・水タンク、３・・高圧ポンプ、４・・・ホース、
６・・・コンプレッサ、８・・リザーブタンク、９・・
・熱交換器、１０・・冷凍機、１１・・ホース、１３・
・・アイスジェットノズル、１４・・・高圧水噴出部、
１５・・氷結部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超高圧水を氷結部に圧送し、この氷結部に前記超高
   圧水を氷結する程度以下に冷却されかつ加圧された冷凍
   空気を前記氷結部に圧送し、前記氷結部において前記冷
   凍空気で前記超高圧水を氷結させて氷粒を作り、この氷
   粒を高圧にてノズルから地盤に噴出して掘削することを
   特徴とする氷粒を用いたジェット掘削方法。 ２、水を加圧し圧送する高圧水圧送機構と、空気を加圧
   し圧送する空気コンプレッサと、前記空気を冷却する空
   気冷却手段と、前記高圧水圧送機構および前記空気冷却
   手段の下流側に接続され、前記高圧水圧送機構から圧送
   された前記高圧水を噴出する高圧水噴出部と、この高圧
   水噴出部に結合され、前記高圧水噴出部から噴出される
   前記高圧水を前記空気冷却手段からの低温エアにより氷
   粒に凝固させる氷結部とを有するアイスジェットノズル
   とを備えてなることを特徴とする氷粒を用いたジェット
   掘削装置。