JPS6241118Y2

JPS6241118Y2 -

Info

Publication number: JPS6241118Y2
Application number: JP1983154969U
Authority: JP
Priority date: 1983-10-07
Filing date: 1983-10-07
Publication date: 1987-10-21
Also published as: JPS6062596U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、主として硬岩やコンクリートを水圧
を利用して破砕する高水圧破砕装置に関するもの
である。

従来、硬岩やコンクリートの破砕は、 (イ) 火薬を使用する発破法 (ロ) 膨張セメントを使用する静的破砕法 (ハ) 機械的破砕法等により行われていた。これら各工法ともそれ
ぞれ下記のような得失がある。

発破法は、最も低コストで、高能率であるが、
騒音や振動を伴うため市街地での使用は不可能な
欠点がある。

膨張剤を用いた静的破砕法は、騒音や振動を伴
わない利点はあるが、膨張力の発現に２〜14時間
を要する欠点があり、また高コストであり、破砕
後の連続作業と作業範囲の限定されるトンネル工
法のような施工条件下では適さない点がある。

機械的破砕法は、トンネル・ボーリング・マシ
ーンのような大型特殊機械を使用する方法と、削
孔後に孔壁を油圧で拡大し割裂する方法がある。
大型特殊機械を使用する方法の場合には、汎用性
及び経済性の面から一般破砕法にとつては不適当
である。油圧割裂法は、クサビの打ち込みや油圧
機器の操作等が低能率で、大規模破砕には不適当
である。

このような欠点を改善するため、最近第１図に
示すような高水圧破砕装置１が提案されている。
この高水圧破砕装置１は、センターロツド２の外
周に水密にゴムチユーブよりなる加圧チユーブ３
を水密に装着し、この加圧チユーブ３の両端が長
手方向に伸びないようにストツプナツト４で固定
し、センターロツド２内には加圧チユーブ３内に
開口する注水孔５を設けた構造となつている。

このような装置１は、第２図に示すように破砕
すべき岩盤６に孔７をあけ、この孔７の中にこの
装置１を挿入し、しかる後センターロツド２の注
入孔５を通じて加圧チユーブ３内に水圧ポンプで
高水圧をかけることにより岩盤６を破砕するもの
である。

このような装置１によれば、振動を伴わず、市
街地のトンネル工事に好適であり、また膨張力の
発現を短時間で行うことができ、低コストで連続
的に破砕作業を行える利点がある。更に、この装
置は多数を同時作動させることができ、短時間に
高能率の破砕が可能となる利点がある。

しかしながら、かかる装置１の場合、孔７の内
面形状は凹凸があつて複雑であり、しかも水圧を
かける手段としてゴムチユーブよりなる加圧チユ
ーブ３を用いているので、水圧をかけた際に加圧
チユーブ３が孔７の凹部７Ａのところから局部的
に膨出してその部分の強度が低下し、加圧チユー
ブ３が破壊され易い欠点がある。

本考案の目的は、加圧チユーブの破砕を防止で
きる高水圧破砕装置を提供するにある。

上記の目的を達成するため、本考案の高水圧破
砕装置は、炭素繊維からなる筒体に水密処理層が
設けられてなる加圧チユーブと、前記加圧チユー
ブの両端を水密に封止しているヘツドキヤツプ
と、一端側が前記加圧チユーブの内に挿入されて
前記両ヘツドキヤツプに水密に支持され他端側が
外部に突出されているセンターロツドと、前記加
圧チユーブ内で前記センターロツドの途中に介在
接続され当該センターロツドの長手方向に伸縮可
能なバネと、前記加圧チユーブ内に高圧水を注入
するための注水ホースとを備えて構成されている
ことを特徴とするものである。

このような高水圧破砕装置は、加圧チユーブが
炭素繊維で構成されており、炭素繊維は抗引張力
が約300Kg／mm²であつて鋼材のほぼ２倍の強度を
有する上に、ヤング率が7.8×10⁵Kg／cm²と可撓性
に富む素材であり、十分な強度と必要な可撓性が
あり、局部的な膨出を生ずることがなく、また岩
等の鋭角のところで損傷を受けることがなく、破
壊を防止することができる。

以下本考案の実施例を図面を参照して詳細に説
明する。

第３図に示すように、本実施例の高水圧破砕装
置８は、炭素繊維からなる筒体の内面にゴム材か
らなる水密処理層がコーテイングして設けられて
なる加圧チユーブ９を用いている。図では、仮線
で非加圧時の状態を示し、実線で加圧時の状態を
示している。この加圧チユーブ９の両端は、鋼厚
板よりなるヘツドキヤツプ１０で水密に封止され
ている。加圧チユーブ９内の軸心には鋼棒よりな
るセンターロツド１１の一端側が挿入されて両ヘ
ツドキヤツプ１０に水密に支持され、他端側は外
部に突出されている。センターロツド１１は非加
圧時に本装置８の形状を保持するに十分なもので
あればよく、径の小さい鋼棒で十分である。加圧
チユーブ９内でセンターロツド１１の途中には当
該センターロツド１１の長手方向に伸縮可能なバ
ネ１２が直列に介在接続されている。センターロ
ツド１１が突出されている方のヘツドキヤツプ１
０には、加圧チユーブ９内に注水を行うフレキシ
ブルな耐超高圧の注水ホース１３が接続されてい
る。

このような高水圧破砕装置８においては、加圧
時には加圧チユーブ９には円周方向にP₀×ｒ、軸
方向にはP₀×ｒ／_２の引張力が作用するが、セン
ターロツド１１はこの引張力の負担をバネ１２に
より避けるようにしている。ここで、P₀は加圧
力、ｒは加圧チユーブ９の半径である。

第４図Ａ〜Ｄは、このような高水圧破砕装置８
による岩盤６の破砕工法の順序を示したものであ
る。先ず、第４図Ａに示すように破砕すべき岩盤
６に削岩機１４で孔７をあける。次に第４図Ｂに
示すようにこの孔７内に本装置８を挿入し、次い
で第４図Ｃに示すように加圧チユーブ９内に高圧
水を圧入して約2000Kg／cm²程度の内圧をかけて膨
張させ、その内圧により岩盤６に亀裂１４が入り
該岩盤６が破砕される。しかる後、加圧チユーブ
９内を減圧して加圧チユーブ９を縮径させ、孔７
から引く抜く。

第５図Ａ〜Ｄは本考案の高水圧破砕装置８を用
いて岩盤６中にトンネル１５を上半先進工法で掘
削する例を示したものである。トンネル１５の上
半先進孔１５Ａでは第５図Ａに示すように削岩機
１６で切羽１７の岩盤に複数の孔７をあける穿孔
作業を行い、ベンチ１８では同じ削岩機１６で先
にあけた複数の孔７に本考案の高水圧破砕装置８
を挿入し、水圧ポンプ１９によりその加圧チユー
ブ９に高水圧をかけベンチ１８の岩盤の破砕を行
う。次に、トンネル１５の上半先進孔１５Ａで
は、第５図Ｂに示すように、切羽１７の岩盤にあ
けられた各孔７に本考案の高水圧破砕装置８をそ
れぞれ挿入し、前述した水圧ポンプ１９でその加
圧チユーブ９に高水圧をかけて切羽１７の岩盤の
破砕を行い、このときベンチ１８では破砕された
岩盤の屑出を行うと共に前述した削岩機１６で未
だ破砕されていない部分の岩盤に孔７をあける穿
孔作業を行う。屑出された岩石２０はシヨベルド
ーザー２１ですくい上げてトロツコ２２に積み、
搬出する。次に、第５図Ｃに示すように、上半先
進孔１５Ａの切羽１７では破砕された岩盤６の屑
出を行うと共に屑出された岩石２０はシヨベルド
ーザー２３ですくい上げてベンチ１８の下の下半
孔１５Ｂ上に落下させ、落下した岩石２２はシヨ
ベルドーザー２１ですくい上げてトロツコ２２に
積み込んで搬出する。このとき、ベンチ１８の岩
盤では各孔７に本考案の高水圧破砕装置８を挿入
し、水圧ポンプ１９でその加圧チユーブ９に高水
圧をかけて岩盤破砕作業を行う。次に、第５図Ｄ
に示すように、上半先進孔１５Ａの切羽１７では
削岩機１６で岩盤に孔７をあける穿孔作業を行
い、このとき、ベンチ１８では破砕された岩盤の
屑出を行うと共に屑出された岩石２０をシヨベル
ドーザー２１ですくい上げてトロツコ２２に積み
込み、搬出する作業を行う。このような作業を順
次繰り返してトンネル１５の掘削を行う。

このような工法をとると、水圧ポンプ１９と削
岩機１６とを切羽１７とベンチ１８で共用でき
て、非常に好適である。

なお、上述の実施例では岩やコンクリートの破
砕に使用した場合を示しているが、この他、鋼管
を内側より変形させて外周のスリーブと定着させ
るような場合にも使用し得るものである。

以上説明したように本考案に係る高水圧破砕装
置においては、加圧チユーブを炭素繊維からなる
筒体に水密処理層が設けられた構造としているの
で、炭素繊維の使用により抗引張力が極めて向上
し、機械的強度が向上して、岩やコンクリートの
破砕に使用した場合に局部的に膨出したり、岩石
の鋭角部分で損傷を受けなくなり、加圧時の加圧
チユーブの破壊を確実に防止することができる。
また、繰返し使用が可能であり、経済的に優れて
いる。更に、この加圧チユーブは円周方向及び軸
方向に対し伸縮性や耐圧性に富み、軽量であり、
作業性がよく実用上非常に好適である。また、こ
の構造の加圧チユーブによれば、種々のサイズの
ものを必要に応じて容易に製造できる利点があ
る。かつまた、この装置ではセンターロツドの途
中に当該センターロツドの長手方向に伸縮可能な
バネを接続しているので、センターロツドにかか
る引張力をこのバネで吸収でき、センターロツド
にかかる負担を軽減でき、センターロツドの切断
やその取付部分の破断を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高水圧破砕装置の縦断面図、第
２図はその使用状態の縦断面図、第３図は本考案
に係る高水圧破砕装置の一実施例の縦断面図、第
４図Ａ〜Ｄは本考案の装置による岩盤の破砕工程
の説明図、第５図Ａ〜Ｄは本考案の装置を用いた
トンネルの上半先進工法の説明図である。６……岩盤、７……孔、８……高水圧破砕装
置、９……加圧チユーブ、１０……ヘツドキヤツ
プ、１１……センターロツド、１２……バネ、１
３……注水ホース。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

炭素繊維からなる筒体に水密処理層が設けられ
てなる加圧チユーブと、前記加圧チユーブの両端
を水密に封止しているヘツドキヤツプと、一端側
が前記加圧チユーブの内に挿入されて前記両ヘツ
ドキヤツプに水密に支持され他端側が外部に突出
されているセンターロツドと、前記加圧チユーブ
内で前記センターロツドの途中に介在接続され該
センターロツドの長手方向に伸縮可能なバネと、
前記加圧チユーブ内に高圧水を注入するための注
水ホースとを備えて構成されていることを特徴と
する高水圧破砕装置。