JPH0539697A

JPH0539697A - 流体式土壌掘削装置

Info

Publication number: JPH0539697A
Application number: JP22217191A
Authority: JP
Inventors: Motoyuki Koga; 基之古賀; Toru Sato; 徹佐藤
Original assignee: Hakko Co Ltd
Current assignee: Hakko Co Ltd
Priority date: 1991-08-07
Filing date: 1991-08-07
Publication date: 1993-02-19
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: JP3021112B2

Abstract

(57)【要約】【目的】液体噴射により土壌を効率良く破砕すると共
に、その破砕土砂を吸引排土して、掘削作業の効率、作
業性等を向上する。【構成】掘削場所の土壌面に掘削筒４０を直立して設
置し、ウオータポンプ５２を駆動して水を掘削筒４０の
掘削ヘッド４０ａにおける噴水口４５から土壌に高速噴
射し、その噴射水により土壌を湿らし且つ多大な衝撃力
を作用して土壌を効果的に破砕する。このとき、掘削ヘ
ッド４０ａの筒口４４から土壌面には、真空吸引用ブロ
ワ５による真空吸引力を強力に作用して、破砕土砂と水
を容易に浮動して吸引し、且つ土砂吸引通路４１、バキ
ュームダクト１５を介して土砂収集室７に吸引移送して
排土する。そして、この水噴射による土壌破砕と真空力
による吸引排土の同時進行で、連続的に深く穴堀を遂行
して、掘削作業を効率良く行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体や液体の流体噴射
圧力により土壌を破砕し、その破砕土砂を真空吸引力に
より排土する流体式土壌掘削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、土中に地下管路を埋設したり、電
柱等を立てるための局部的な孔を、機械的に効率良く掘
る土壌掘削装置が考えられている。この種の掘削作業
は、人家等が多く、既にガス管、水道管等が埋設されて
いる場所で行われることが多く、このため土壌掘削装置
としては、土中の埋設物を破壊する危険の少ない方式を
採用する。また、掘削時の騒音が少なく、掘削した土砂
の排土を容易に行うこと等が要求され、このような要求
を満たすため空気圧を利用した掘削方式が考えられてい
る。

【０００３】従来、上記空気圧を利用した掘削装置とし
ては、例えば特開昭５８−２２２２２８号公報の先行技
術に示す真空掘削機が知られている。この真空掘削機
は、吸引用ブロワに連通されたバキュームホースの先端
に土砂の吸込み口を備え、作業者がそのホースの吸込み
口を掘削場所の土壌面に対向して押し当て、この状態で
ブロワの吸引力により土砂を吸い上げて掘削するもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記先行技術
のものにあっては、真空吸引力を利用して土砂を吸い上
げるように掘削して進行する方式であるから、土壌の破
砕機能は有していない。このため、通常の踏み固められ
た土壌の掘削の場合は、作業者が予め掘削棒や掘削機に
より土壌を破砕して吸引排土できる状態にすることが必
要になる。このような土壌の破砕作業には、多大な労力
と時間を要することから、作業性が極めて悪くなり、真
空掘削機自体の吸引排土の機能も充分に向上することが
できないという問題がある。

【０００５】そこで、本発明者等により、この吸引排土
の機能に土壌の破砕機能、特にこの破砕機能として高圧
空気力を利用したものを組み合わせた空気式土壌掘削装
置が既に提案されている。これによると、両者の動作系
が共通化して好ましく、加圧破砕と吸引排土の連続動作
により、掘削作業を効率良く遂行できることが期待され
る。このような空気式掘削方式においては、圧力空気に
よる土壌の突き崩しに応じて穴堀が進行されるので、こ
の土壌の突き崩しが直接的に掘削効率に影響する。そこ
で、掘削効率を向上するため、気体のみならず衝撃力の
大きい液体を使用したり、湿式の雰囲気で掘削する等の
種々の掘削形態を備えることが望まれている。

【０００６】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、液体の噴射圧力を用いて土壌を効率良く破砕すると
共に、その破砕土砂を吸引排土して、掘削作業の効率、
作業性等を向上することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、真空吸引手段と、液体圧送手段と、真空
吸引手段に連通する吸引経路に設けられる土砂収集室
と、この土砂収集室にバキュームダクトを介して連通さ
れて、土壌面に直立した状態で昇降可能に設置される中
空筒状の掘削筒とを備え、この掘削筒は内部中心にバキ
ュームダクトと連通する土砂吸引通路を有し、下端の掘
削ヘッドに液体圧送手段に連通されて液体を土壌に高速
噴射して土壌を破砕する複数の噴水口と、土砂吸引通路
に連通されて破砕された土砂を真空吸引力により吸引排
土する大径の筒口とを設けて構成されるものである。

【０００８】

【作用】上記構成に基づき、掘削場所の土壌面に掘削筒
を直立して設置して、真空吸引手段と液体圧送手段とを
駆動すると、液体圧送手段による液体が掘削筒の掘削ヘ
ッドにおける噴水口から土壌に高速噴射し、その噴射水
により土壌が湿らされ且つ多大な衝撃力が作用して土壌
が効果的に破砕される。このとき、掘削ヘッドの筒口か
ら土壌面には真空吸引手段による真空吸引力が強力に作
用しており、これにより破砕土砂と液体は容易に浮動し
て吸引され、且つ土砂吸引通路、バキュームダクトを介
して土砂収集室に吸引移送して排土される。こうして、
液体噴射による土壌破砕と、真空吸引力による破砕土
砂、液体の吸引排土とが同時に行われることで、土壌の
破砕状態に応じて効率良く穴掘りされる。そして、この
穴掘りの進行に伴い掘削筒が順次自重下降しながら、自
動的に更に深く穴掘りが進行して、所定深さの穴を形成
するように掘削作業が行われる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２において、運転席を有する低床型トラックに
空気式土壌掘削装置を装備した形態の全体の構成につい
て説明する。符号１はトラック、２は運転席、３は車台
であり、車台３上にエンジン４、エンジン４により駆動
される真空吸引用ブロワ５、ブロワ５の吸引経路上に設
置される箱形のフィルタ室６と土砂収集室７が装備され
ている。

【００１０】上記真空吸引用ブロワ５は、連通管８を介
してフィルタ室６の上部の排気室６ａに連通されてい
る。フィルタ室６は、仕切板６ｃにより上部の排気室６
ａと、下部の吸引室６ｂに区画される。仕切板６ｃから
下部の吸引室６ｂ内には、複数個の蛇腹状ホースのよう
に形成されるフィルタバッグ９が吊設され、このフィル
タバッグ９はその下端が支持板１０に固着され、支持板
１０はコイルスプリング１１を介してフィルタ室６の底
部に弾性的に支持されている。そしてフィルタ室６内の
吸入気流が支持板１０の入口開口部からフィルタバッグ
９の内部に入り、フィルタバッグ９の筒壁を透過して仕
切板６ｃの出口開口部から排気室６ａに流れ、この過程
において気流中に混入する土砂の細塵をフィルタ作用で
除去するように構成され、フィルタ室６の底部が連通路
１２を介して土砂収集室７の上部に連通されている。

【００１１】土砂収集室７は、後部の高位置に土砂の流
入口７ａが開口され、この流入口７ａの外に蛇腹状のバ
キュームダクト１５が接続されている。土砂収集室７の
内部において流入口７ａと対向する位置には、斜めに配
置される衝突板１３が一端を支点に上下動可能に設置さ
れ、流入口７ａから吸引投入される土砂を衝突板１３に
衝突して、比重の大きい土砂は下方の収集室７に落下し
て溜め、軽い空気流は衝突板１３を迂回して連通路１２
を介しフィルタ室６の底部に流入するように構成され
る。尚、土砂収集室７の底部には開閉操作される扉１４
を有し、この扉１４を開くことで底部の収集土砂を外部
に排出可能になっている。

【００１２】トラック１の車台３の後部には、左右方向
に延びる断面コ字形の連結金具１８が装備され、この連
結金具１８にヒッチピン１９を介して前後方向に延びる
ブーム２０が連結される。ブーム２０は外筒２０ａに対
して内筒２０ｂを伸縮可能に嵌挿して構成され、内筒２
０ｂの端部に取付け板２１を介して掘削部の支持架台２
２が着脱可能に固着されている。

【００１３】図１において、掘削部について詳細に説明
する。支持架台２２は、取付け板２１に対して接合固着
される取付け板２３を備えた垂直フレーム２４と、この
垂直フレーム２４の上下端に装着される支持部材２５，
２６により垂直に立設される昇降ガイド支柱２７と、垂
直フレーム２４の下部に油圧シリンダ機構２８により上
下伸縮可能に設けられる一対のアウトリガー２９と、移
動車輪３０とを有している。そして、油圧シリンダ機構
２８を伸長して左右一対のアウトリガー２９を地面に載
置することにより、支持架台２２の全体を安定して接地
固定する。

【００１４】支持架台２２の昇降ガイド支柱２７は角パ
イプ材であって、側面にラック２７ａが形成されてい
る。またガイド支柱２７には、昇降体３５が、そのピニ
オン３２をラック２７ａに噛み合わせ、一対のローラ３
３，３４をピニオン３２と反対側でガイド支柱２７に押
圧接触して、ガイド支柱２７に沿い昇降するように設け
られる。ピニオン３２には、ハンドル３６が取付けら
れ、ハンドル３６によりピニオン３２を回動することに
より昇降体を上昇、下降し、図示しないロック機構によ
り所定の高さ位置で固定保持する。昇降体３５には、固
定具３５ａを介して中空筒４２が地面に直立するように
垂直に固定され、この中空筒４２の外側に掘削筒４０が
軸方向に抜け止めして回動可能に嵌合されている。中空
筒４２は内部に土砂吸引通路４１を有して、この通路４
１の上端がバキュームダクト１５に接続される。

【００１５】また、液体掘削の手段として、中空筒４２
の肉厚部には、水路４３が環状に形成される。そしてこ
の水路４３がホース５１により、高圧のウオータポンプ
５２を介して水タンク５３に連通され、高圧水を水路４
３に導入している。

【００１６】掘削筒４０は、下端部に大径の掘削ヘッド
４０ａが形成され、この掘削ヘッド４０ａの内部に中空
筒４２の土砂吸引通路４１と連通する筒口４４が、先広
がりに形成して開口し、破砕土砂を吸引排土することが
可能になっている。また、掘削ヘッド４０ａの下端の周
縁には、水路４３と連通する例えば４つの噴水口４５
が、下方に向けて開口され、この噴水口４５から高圧水
を土壌に高速加圧して噴射し、この水の衝撃力により土
壌を破砕するように構成される。また、掘削ヘッド４０
ａの外周には、例えば４つの切削チップ４６が、噴水口
４５と位相をずらして下方に突設され、掘削筒４０の回
動に伴い切削チップ４６で土壌を円形に掘って破砕と排
土の機能を補助する。

【００１７】次に、この実施例の作用について説明す
る。先ず、掘削作業に際して、掘削場所の付近にトラッ
クを走行して停車する。そして、支持架台２２を地面に
接地固定し、掘削筒４０を掘削対象の土壌の直上に直立
配置して、その下端の掘削ヘッド４０ａを土壌面に当接
する。この作業セット完了後に、エンジンにより真空吸
引用ブロワ５を作動し、同時に油圧モータ４８により掘
削筒４０を適宜回転する。すると、真空吸引用ブロワ５
からの真空吸引力が、連通管８、フィルタ室６、土砂収
集室７、バキュームダクト１５、土砂吸引通路４１を介
して掘削筒４０の筒口４４に作用する。このとき、掘削
ヘッド４０ａは掘削された穴の内部に没入して高いシー
ル効果を生じることになり、これにより上記真空吸引力
が筒口４４で土壌に強力に作用する。

【００１８】一方、これと同時にウオータポンプ５２を
駆動すると、水タンク５３の水が高圧でホース５１を介
して水路４３に導入され、この高圧水が掘削ヘッド４０
ａで噴水口４５から土壌に向かって高速で噴射される。
そこで、この高圧噴射水により土壌面が崩れ易いように
湿らされ、且つ気体に比べて噴射水の多大な衝撃力が作
用することになり、これにより土壌面の崩れ易い土砂が
効果的に突き崩される。

【００１９】このとき、掘削筒４０の回転により噴水口
４５からの高圧水噴射位置が、円周上を所定の速度で移
動する。このため、土壌に混入されている固い石土に高
圧水が当たってそれを破砕できなくても、噴射位置がそ
の固い石土の周囲に移動してその土砂が直ちに突き崩さ
れる。また、この掘削筒４０の回転により掘削ヘッド４
０ａの下端外周の切削チップ４６が、更に土壌を切削し
且つ岩石等を動かすように作用することになり、これら
の作用により土砂が積極的に突き崩され、これに伴って
固い石土も分離して効率良く土壌が破砕される。

【００２０】そして、この突き崩された粒径の小さい土
砂や粒径の大きい石土、更には噴水口４５から噴射され
た水は、筒口４４で土壌に強力に作用する真空吸引力に
より容易に浮動して吸引される。そしてこの破砕土砂、
水は、土砂吸引通路４１からバキュームダクト１５を通
り土砂収集室７にスムースに吸引移送されて、その内部
に収集排土される。

【００２１】こうして、掘削ヘッド４０ａにおいて高圧
噴射水による土壌面の突き崩し作用と、真空吸引力によ
る破砕土砂の排土作用とが同時に進行されることで、土
壌の破砕状態に応じて所定の深さずつ非常に効率良く穴
掘りされることになる。そして、この穴掘りの進行に伴
い掘削筒４０は順次自重下降することで、自動的に更に
深く穴掘りするように進行し、これにより掘削筒４０が
土壌中に深く侵入して所定深さの穴を形成するように掘
削作業が行われる。

【００２２】図３において、本発明の他の実施例につい
て説明する。この実施例は、気体と液体の両方または一
方で、土砂の突き崩しを可能にしたものである。そこ
で、中空筒４２の外側に掘削筒４０が回動可能に嵌合さ
れ、この掘削筒４０にはハンドル６０が取付けられて手
動回転するようになっている。中空筒４２の内面の軸方
向には複数本の空気パイプ６１と水パイプ６４が固着さ
れ、これらの空気パイプ６１と水パイプ６４の下部が、
粒径の大きい石土の吸入を防止するトラップ６６に結合
して掘削ヘッド４０ａの内部周縁に、噴気口６２と噴水
口６５をそれぞれ下方に向けて配設される。そして、空
気パイプ６１は集合管６７、空気ホース６３を介して真
空吸引用ブロワ５の排気系に接続され、ブロワ排気を圧
力空気として空気パイプ６１に導入することが可能にな
っている。また、水パイプ６４は、集合管６８、水ホー
ス５１により上述と同様にウオータポンプ５２を介して
水タンク５３に連通される。

【００２３】そこで、この実施例においては、掘削作業
時に空気ホース６３をブロワ５の排気系に接続すると、
圧力空気が噴気口６２から高圧、高速で噴射され、この
空気力により乾式で土砂が突き崩される。また、ウオー
タポンプ５２を駆動すると、上述のように高圧水が噴水
口６５から噴射されて、空気噴射の場合より強力に土砂
が突き崩される。更に、このような空気と水の噴射を同
時に行うと、両者の作用で土砂が一層強力に突き崩さ
れ、この場合に例えば水噴射は土壌の固い状態等の必要
に応じて限定使用することで、水の後処理等が容易にな
る。

【００２４】以上、本発明の実施例について説明した
が、吸引経路の途中には吸引排土に含まれる液体の除去
手段を設けても良い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液体噴射による土壌破砕と真空力による破砕土壌等の吸
引排土とを同時的に進行するように構成されるので、穴
堀が順次連続的に進行して掘削作業を極めて能率的に行
うことができ、掘削作業の作業性も大幅に改善すること
ができる。特に、土壌破砕には水等の液体を用いている
ので、土壌が崩れ易いように湿らされ、且つ多大な衝撃
力が作用することになって破砕の効果が大きく、このた
め掘削作業の効率が増大する。掘削筒を液体噴射と、空
気噴射とを可能に構成した実施例では、両者の一方また
は両方を選択して掘削作業することができ、これにより
土壌の性質等に適応して最適、且つ効率良く土壌を破砕
することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流体式土壌掘削装置の実施例の要
部を一部断面して示す側面図である。

【図２】流体式土壌掘削装置の全体の構成を示す側面図
である。

【図３】本発明の他の実施例の要部を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

５真空吸引用ブロワ７土砂収集室１５バキュームダクト４０掘削筒４０ａ掘削ヘッド４１土砂吸引通路４４筒口４５噴水口５１水ホース５２ウオータポンプ５３水タンク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空吸引手段と、液体圧送手段と、真空
吸引手段に連通する吸引経路に設けられる土砂収集室
と、この土砂収集室にバキュームダクトを介して連通さ
れて、土壌面に直立した状態で昇降可能に設置される中
空筒状の掘削筒とを備え、この掘削筒は内部中心にバキ
ュームダクトと連通する土砂吸引通路を有し、下端の掘
削ヘッドに液体圧送手段に連通されて液体を土壌に高速
噴射して土壌を破砕する複数の噴水口と、土砂吸引通路
に連通されて破砕された土砂を真空吸引力により吸引排
土する大径の筒口とを設けて構成されることを特徴とす
る流体式土壌掘削装置。
【請求項２】上記掘削筒は、下端の掘削ヘッドの内部
周縁に、液体圧送手段に連通されて液体を土壌に高速噴
射する噴水口、及び空気圧送手段に連通されて空気を土
壌に高速噴射する噴気口が配設されることを特徴とする
請求項１記載の流体式土壌掘削装置。
【請求項３】上記掘削筒は、土砂吸引通路を有する中
空筒に自動または手動で回動可能に嵌合され、噴水口が
中空筒または掘削筒のいずれか一方に装着され、掘削ヘ
ッドの外周に切削チップが固着されることを特徴とする
請求項１記載の流体式土壌掘削装置。