JPH0816433B2 - 水中掘削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は海底または水底に橋梁や
桟橋の基礎を構築する場合の竪孔掘削作業に使用する竪
孔用水中掘削装置の改良に係り、特に掘削作業により発
生した玉石などを一対の多角形をした回転ドラムカッタ
によって細かく破砕して掘削ズリとともにエアリフトに
より排出する竪孔用水中掘削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来は海底または水底に橋梁や桟橋の基
礎を構築する場合には鋼管杭（ケーシングパイプ）を比
較的柔らかい地層に油圧ハンマ等で打ち込み鋼管杭の先
端が比較的硬い岩盤層に達した後に、鋼管杭の中を掘削
し更に鋼管杭の下側の比較的硬い岩盤層をも掘削し、そ
の竪孔にコンクリートを流し込んで鋼管杭と岩盤とを根
固めする工法が採られている。そして前記竪孔を掘削す
る竪孔掘削機としては、アースオーガーや竪孔用水中掘
削機などが用いられる。

【０００３】そして、実公平４−１７６６１号公報に開
示されている従来の竪孔用水中掘削機は図６に示すよう
に、支持フレーム１とこれに固定された旋回用駆動装置
２とからなる掘削機本体３の下部に前記旋回用駆動装置
２により旋回される旋回支持部材４が取付けられ、その
旋回支持部材４に揺動用液圧シリンダを内蔵した揺動ア
ーム５の上端部が横軸により取付けられ、その揺動アー
ム５の下部に駆動装置により回転されるシングルドラム
カッタ６が取付けられ、かつ前記旋回支持部材４と揺動
アーム５における上側アームの中間部とがアーム揺動用
液圧シリンダ７を介して連結されて、竪孔用水中掘削機
Ａが構成され、このように構成された水中掘削機Ａは杭
打船のリーダよりワイヤロープを介して昇降可能に吊下
支持される。

【０００４】上記水中掘削機においては、鋼管杭８を杭
打船のリーダで支持し鋼管杭８の中へ竪孔用水中掘削機
Ａをワイヤロープで海底地盤９まで吊り下す。旋回用駆
動装置２により旋回支持部材４及び揺動アーム５を介し
てシングルドラムカッタ６が竪孔１０の中心線の周りに
旋回されると共にシングルドラムカッタ６が回転され
る。竪孔用水中掘削機Ａで海底地盤９を掘削しながら図
示しないコンプレッサからの圧縮空気が送気管を経て排
泥管縦管１１内の下部に供給され、その排泥管縦管１１
内に気泡を含む水流が発生し、その水流により竪孔１０
内の底部のシングルドラムカッタ６により掘削された土
砂類すなわちズリと竪孔１０内の水とからなる泥水はエ
アリフトポンプにより吸込口３１ａより吸い込まれ、そ
のズリは排泥管１１を通って土砂運搬船へ排出される。
土砂運搬船で掘削ズリを沈殿させ、泥水だけを水中ポン
プで汲みあげ給水管で鋼管杭８中へ戻し、エアリフト用
水を循環させるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のシングルドラムカッタを有する水中掘削機ではエア
リフト作用により竪孔の掘削ズリの排出を行うが、鋼管
杭下の海底地盤を掘削するためその地盤の種類によって
は大小の玉石を多数含んでいる場合があり、一定の大き
さ以上の玉石では吸込管に入ってもエアリフト作用によ
り円滑に排出されずに吸込管が詰って掘削ズリの排出が
できなくなったり、また上記吸込管の内径より大きな玉
石がある場合や、海底地盤がドラムカッタで削られ大き
く割れた塊などが発生した場合には、従来のシングルド
ラムカッタではそれらを破砕できないから吸込管の中へ
吸い込まれずに掘削孔底で転がって掘削作業の邪魔にな
って掘削効率が低下するという欠点があった。また、こ
のように大小の玉石や海底地盤の大きく割れた塊などに
よって吸込管が詰ったり、吸込管が破損したりした場合
には、水中掘削機を水上まで一旦引き上げて吸込管内の
清掃をしたり、ズリ吸い込み先端部の修理をしなければ
ならないという問題もあった。

【０００６】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、竪孔掘削作業により発生して竪孔の底で転って
いる玉石や海底地盤の大きく割れた塊を一対の回転ドラ
ムカッタの間にはさみ込んで細かく破砕し、エアリフト
により掘削ズリとともに円滑に排出できるように構成し
た水中掘削装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するための鋼管杭の中を通して水上から吊下された水中
掘削機本体に該水中掘削機本体を前記鋼管杭の内壁に着
脱可能に固定するグリッパを備え、該水中掘削機本体内
の旋回可能な内筒の旋回支持部材に掘削部を揺動アーム
により揺動可能に設けた水中掘削装置において、該掘削
部は１つの油圧モータによって駆動される一対の多角形
をした回転ドラムカッタからなり、該一対の回転ドラム
カッタの中間付近に排泥管のズリ吸い込み先端部を臨ま
せ、該排泥管は水中掘削機本体の上方から外部に連通さ
せたことを特徴とする水中掘削装置であり、また一対の
回転ドラムカッタは、各々六角形をしたドラムカッタ本
体に多数のピックを固設し、互いに反対方向に回転させ
るように構成したことを特徴としており、また水中掘削
機本体内の排泥管に圧縮空気の送気管を連通させること
によって一対の多角形をした回転ドラムカッタによって
破砕された掘削ズリをズリ吸い込み先端部から該排泥管
を通してエアリフトにより排出させるように構成したこ
とを特徴としている。

【０００８】

【作用】次に、本発明の作用について説明すると、竪孔
用水中掘削機本体を鋼管杭の中を通して上から吊り下
し、その水中掘削機本体を前記鋼管杭の内壁にグリッパ
によって固定した上で、水中掘削機本体に設けた旋回用
駆動装置により旋回内筒の支持部材および揺動アームを
介して一対の回転ドラムカッタが鋼管杭先端の竪孔の中
心線の周りに一体に旋回されると共に、２つの回転ドラ
ムカッタも１つの油圧モータによってそれぞれ反対方向
に回転される。この際揺動アームにおける上側アームの
中間部とがアーム揺動用液圧シリンダを介して連結され
ているから回転ドラムカッタを一定範囲内の角度を揺動
させることができる。そしてこのように一対の回転ドラ
ムカッタにより掘削された土砂類、すなわち掘削ズリと
竪孔内の水とからなる泥水は水上に設置されたコンプレ
ッサの圧縮空気により排出管内に気泡を含む水流が発生
されるから、そのエアリフト作用により吸い上げられて
外部に排出される。

【０００９】この水中掘削機の竪孔掘削作業により発生
し、竪孔の底に転がっている玉石や大きく割れた塊は、
一対の回転ドラムカッタが互いに反対方向に回転してい
るから、それぞれの回転ドラムカッタに固設されたピッ
クによって引っかけられて、２つの回転ドラムカッタの
間に挾み込まれ、その多角形をしたドラムカッタ本体の
角と相手の辺との間や、ドラムカッタ本体の辺と相手の
ピックとの間などで細かく破砕される。このように竪孔
の底の掘削作業と同時に玉石や大きく割れた塊でも一対
の回転ドラムカッタによって細かく破砕されて、掘削作
業により生じた全てのズリがエアリフトにより容易に吸
い上げられて外部に排出される。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１ないし図５は本発明の一実施例を示し
ており、前記した従来例と同一もしくは同等の部分につ
いては同一符号を付して詳細な説明は省略する。本実施
例の竪孔用水中掘削機Ａは図１に示すように、鋼管杭８
が杭打船１２のリーダ１４で支持され、この鋼管杭８の
中へ竪孔用水中掘削機Ａをワイヤロープ１５で海底地盤
９まで吊り降ろされる。竪孔用水中掘削機Ａは掘削機本
体３を前記鋼管杭８の内壁に着脱可能に固定するための
上下２つのグリッパ１６を備えており、またこの掘削機
本体３にはその内筒１７を旋回駆動するための油圧モー
タ１８と旋回用減速機１９が配設されており、この旋回
用減速機１９の出力歯車２０は上記内筒１７の上部に固
設された歯車２１と噛み合っている。一方、この内筒１
７の下部先端には旋回支持部材４が取付けられており、
その旋回支持部材４にアーム揺動用液圧シリンダ７を内
蔵した揺動アーム５の上端部が横軸５ａにより枢着さ
れ、揺動アーム５には旋回支持部材４に対して掘削部２
４を揺動可能に設けられている。

【００１１】上記揺動アーム５には図３に示したよう
に、油圧ポンプ２２と歯車装置２３とからなる駆動装置
により互いに反対方向に回転される一対のドラムカッタ
２４，２４が取付けられている。したがって、掘削機本
体３に設けられた油圧モータ１８の駆動力により内筒１
７、旋回支持部材４及び揺動アーム５を介してダブルド
ラムカッタ２４が竪孔１０の中心線の周りに旋回される
と共に、揺動アーム５の油圧ポンプ２２の駆動力により
ダブルドラムカッタ２４が互いに反対方向に回転され
る。

【００１２】次に、掘削部を図４および図５によってさ
らに詳細に説明すると、揺動アーム５に設けられた油圧
ポンプ２２の出力軸に固定された歯車２３ａはそれぞれ
中間歯車を介して一対のドラムカッタ２４，２４のそれ
ぞれの回転軸２４ａ，２４ａに固定された歯車２３ｂ，
２３ｂと噛み合っており、油圧ポンプ２２の駆動力によ
って２つのドラムカッタ２４，２４は互いに反対方向に
回転される。このドラムカッタ２４は六角形をしたドラ
ムカッタ本体２４ｂの表面にピックまたはビット２４ｃ
を多数固設して構成されている。そしてこの２つのドラ
ムカッタ２４，２４の中間には上記掘削機本体３の内筒
１７の下端部に可撓管によって連通された排泥用のズリ
吸い込み部３１の先端開口３１ａを配設させている。

【００１３】本実施例の水中掘削機Ａによる竪孔掘削作
業においては、竪孔用水中掘削機本体３を鋼管杭８の中
を通してワイヤロープ１５によって上から吊り下し、そ
の水中掘削機本体３を前記鋼管杭８の内壁にグリッパ１
６によって固定した上で、アーム揺動用液圧シリンダ７
を作動させて掘削部の角度を調節した後水中掘削機本体
３に設けた油圧モータ１８と旋回用減速機１９からなる
旋回用駆動装置により旋回内筒１７、旋回支持部材４、
揺動アーム５を介してそれぞれ回転する２つの回転ドラ
ムカッタ２４，２４を鋼管杭８先端の竪孔１０の中心線
の周りに一体に旋回させて掘削を行う。この２つのドラ
ムカッタ２４，２４の回転掘削により発生し、かつ竪孔
１０の底に転がっている玉石や大きく割れた塊は、２つ
の回転ドラムカッタ２４，２４が互いに反対方向に回転
しているから、それぞれの回転ドラムカッタ２４に固設
されたピック２４ｃによって引っかけられて、２つの回
転ドラムカッタ２４，２４の間に挾み込まれ、その多角
形をしたドラムカッタ本体２４ｂの角２４ｄと相手の辺
２４ｅとの間や、ドラムカッタ本体２４ｂの辺２４ｅと
相手のピック２４ｃとの間などで細かく破砕される。こ
のように竪孔１０の底の掘削作業と同時に玉石や大きく
割れた塊も一対の回転ドラムカッタによって細かく破砕
され、細かいズリとなる。

【００１４】一方、杭打船１２上に設置したコンプレッ
サ２５からの圧縮空気が送気管２６によって鋼管杭８内
を通って掘削機本体３の下部に設けられたの圧縮空気供
給口２７に供給され、この掘削機本体３の圧縮空気供給
口２７には掘削機本体３を貫通した空気孔２８と円周方
向の溝２９が設けられており、この溝２９を介して上記
内筒１７の円周方向に多数穿設された小孔３０にコンプ
レッサ２５からの圧縮空気が供給され、内筒１７内に噴
出されエアリフト作用を生じ、一対の回転ドラムカッタ
によって細かく破砕され、細かいズリとなった玉石など
をも掘削ズリとともに上記エアリフト作用によって排泥
用のズリ吸い込み部３１の先端開口３１ａから容易に吸
い込み内筒１７の上部からその上方に連通されている排
泥縦管３２および排泥ホース３２ａを通って土砂運搬船
３３へ排出される。

【００１５】上記本実施例によれば、竪孔用水中掘削機
Ａで海底地盤９を掘削しながら杭打船１２上のコンプレ
ッサ２５からの圧縮空気が送気管２６を通って掘削機本
体３の内筒１７内の下部に供給され、その内筒１７内に
気泡を含む水流を発生させ、その水流により竪孔１０内
の底部のダブルドラムカッタ２４により掘削された土砂
類、すなわちダブルドラムカッタ２４により細かく破砕
されて細かいズリとなった玉石などを含む掘削ズリと竪
孔１０内の水とからなる泥水はエアリフトポンプ作用に
よりズリ吸い込み部３１の先端吸込口３１ａより吸い込
まれ、それらのズリは内筒１７上部に連通されている排
泥縦管３２および排泥ホース３２ａを通って土砂運搬船
３３へ排出される。土砂運搬船３３では掘削ズリ３４を
沈殿させ、泥水３５だけを水中ポンプ３６で汲みあげ、
給水管３７で鋼管杭８中へ戻し、エアリフト用水を循環
させるものである。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、掘
削部が１つの油圧モータによって互いに反対方向に回転
させるように駆動される一対の多角形で多数のピックを
固設した回転ドラムカッタから構成され、その一対の回
転ドラムカッタの中間付近に排泥管のズリ吸い込み先端
部を臨ませたので、竪孔掘削作業により発生して竪孔の
底に転がっている玉石や大きく割れた塊や堆積層中の玉
石や塊をもそれぞれの回転ドラムカッタに固設されたピ
ックによって引っかけられて、２つの反対方向に回転す
るドラムカッタの間に挾み込まれ、その多角形をしたド
ラムカッタ本体の角と相手の辺との間や、ドラムカッタ
本体の辺と相手のピックとの間などで細かく破砕される
から、竪孔の底の掘削作業と同時に玉石や大きく割れた
塊でもエアリフト作用により容易に吸い上げて外部に排
出することができる。したがって掘削作業により生じた
玉石などを含む全てのズリをエアリフトのみによって吸
い上げて容易に外部に排出することができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の全体説明図である。

【図２】本実施例の水中掘削機本体の断面説明図であ
る。

【図３】本実施例の掘削部の側面図である。

【図４】本実施例の２つの回転ドラムカッタ部の一部断
面説明図である。

【図５】本実施例の２つの回転ドラムカッタ部の底面説
明図である。

【図６】従来例の水中掘削機本体の側面説明図である。

【符号の説明】

３ 掘削機本体 ４ 旋回支持部材 ５ 揺動アーム ７ アーム揺動用液圧シリンダ ８ 鋼管杭 ９ 海底地盤 １０ 竪孔 １２ 杭打船 １４ リーダ １５ ワイヤロープ １６ グリッパ １７ 掘削機本体の内筒 １８ 油圧モータ １９ 旋回用減速機 ２０ 出力歯車 ２１ 歯車 ２２ 油圧ポンプ ２３ 歯車装置 ２４ ドラムカッタ ２４ｂ ドラムカッタ本体 ２４ｃ ピック ２５ コンプレッサ ２６ 送気管 ２７ 圧縮空気供給口 ２８ 空気孔 ２９ 溝 ３０ 小孔 ３１ ズリ吸い込み部 ３２ 排泥縦管 ３３ 土砂運搬船 ３４ 掘削ズリ ３５ 泥水 ３６ 水中ポンプ ３７ 給水管 Ａ 竪孔用水中掘削機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森山 秀幸 大阪府大阪市中央区高麗橋４丁目１番１号 東洋建設株式会社内 (72)発明者 杉原 茂樹 大阪府大阪市中央区高麗橋４丁目１番１号 東洋建設株式会社内 (72)発明者 伊藤 啓之 福岡県大牟田市旭町２丁目28番地 株式会 社三井三池製作所 三池事業所内 (72)発明者 吉田 利廣 福岡県大牟田市旭町２丁目28番地 株式会 社三井三池製作所 三池事業所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼管杭の中を通して水上から吊下された
   水中掘削機本体に該水中掘削機本体を前記鋼管杭の内壁
   に着脱可能に固定するグリッパを備え、該水中掘削機本
   体内の旋回可能な内筒の旋回支持部材に掘削部を揺動ア
   ームにより揺動可能に設けた水中掘削装置において、該
   掘削部は１つの油圧モータによって駆動される一対の多
   角形をした回転ドラムカッタからなり、該一対の回転ド
   ラムカッタの中間付近に排泥管のズリ吸い込み先端部を
   臨ませ、該排泥管は水中掘削機本体の上方から外部に連
   通させたことを特徴とする水中掘削装置。
2. 【請求項２】 一対の回転ドラムカッタは、各々六角形
   をしたドラムカッタ本体に多数のピックを固設し、互い
   に反対方向に回転させるように構成したことを特徴とす
   る請求項１記載の水中掘削装置。
3. 【請求項３】 水中掘削機本体内の排泥管に圧縮空気の
   送気管を連通させることによって一対の多角形をした回
   転ドラムカッタによって破砕された掘削ズリをズリ吸い
   込み先端部から該排泥管を通してエアリフトにより排出
   させるように構成したことを特徴とする請求項１または
   ２記載の水中掘削装置。