(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クレーンにより吊り下げられる吊下部材と、前記吊下部材の下部に対してピンで連結され、鉛直方向に揺動自在に支持され、射水によりケーソンの刃口に係る地盤の掘削をする射水掘削手段と、前記吊下部材の上部に設けられ、外方向への推進力を該吊下部材に付与してこれの上部をケーソンの壁体の内側面に押し付けて添わせることにより、前記射水掘削手段の射水反力による該吊下部材の移動及び回転を防止する推進力付与手段とを含むことを特徴とする、水中掘削装置。
【請求項２】
クレーンにより吊り下げられる吊下部材と、前記吊下部材の下部に対してピンで連結され、水平方向に揺動自在に支持される揺動部材と、前記揺動部材に対してピンで連結され、鉛直方向に揺動自在に支持され、射水によりケーソンの刃口に係る地盤の掘削をする射水掘削手段と、前記吊下部材の上部に設けられ、外方向への推進力を該吊下部材に付与してこれの上部をケーソンの壁体の内側面に押し付けて添わせることにより、前記射水掘削手段の射水反力による該吊下部材の移動及び回転を防止する推進力付与手段とを含むことを特徴とする、水中掘削装置。
【請求項３】
前記射水掘削手段は、棒状であって伸縮動作が自在であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の水中掘削装置。
【請求項４】
前記射水掘削手段は、射水を妨げないようにノズルの先端部から外側に放射状に突出して設けられる放射状部材と、前記放射状部材が地盤に接触したことを検知する地盤接触検知手段とからなる地盤形状測定手段を含むことを特徴とする、請求項３に記載の水中掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射水によりケーソンの刃口に係る地盤の掘削をする水中掘削装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オープンケーソン工法においては、ケーソンの底部の地盤をクラムシェルバケットにより水中掘削し排土しながら、ケーソンを徐々に沈下させる。ケーソンの刃口に係る地盤は、ケーソンの内側面より外側に位置する地盤であり、クラムシェルバケットでの掘削が困難である。特に、地盤が硬質である場合には、ケーソンの刃口抵抗が増大することから、ケーソンを沈下させること自体が困難となる。このような場合には、従来から、専らケーソンの刃口に係る地盤の掘削をするために以下のような水中掘削装置が用いられている。
【０００３】
すなわち、従来のこの種の水中掘削装置としては、例えばクレーンにより吊り下げられる吊下部材たるシートパイルと、このシートパイルに対して固定され、射水によりケーソンの刃口に係る地盤の掘削をする射水掘削手段たるウォータージェットとから構成されるものがある。
【０００４】
かかる水中掘削装置によれば、シートパイルの下端部に固定されるウォータージェットのノズルの方向をケーソンの刃口に係る地盤へと設定することとすれば、ノズルからの射水によりケーソンの刃口に係る地盤の掘削をすることが一応可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる水中掘削装置では、射水反力によりウォータージェットの固定されるシートパイルが水中で移動又は回転してしまう。すなわち、ノズルからの射水方向が水中掘削時において確定しないので、射水によりケーソンの刃口に係る地盤の掘削を的確に行うことは実際上相当に困難となっている。
【０００６】
加えて、このような射水による水中掘削は、不可避的に濁水中での作業となり、直接目視により地盤を確認しながら作業を進めることができない。
【０００７】
それゆえ、繰り返しの作業を余儀なくされており、効率的な水中掘削を行うことが殆ど不可能な状況となっている。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、濁水中においても効率的な水中掘削が実現するように、射水によりケーソンの刃口に係る地盤の掘削を的確に行うことができるような水中掘削装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、第一発明に係る水中掘削装置は、クレーンにより吊り下げられる吊下部材と、前記吊下部材の下部に対してピンで連結され、鉛直方向に揺動自在に支持され、射水によりケーソンの刃口に係る地盤の掘削をする射水掘削手段と、前記吊下部材の上部をケーソンの壁体の内側面に添わせることにより、射水反力による該吊下部材の移動及び回転を防止する移動回転防止手段とを含むことを特徴としている。
【００１０】
一方、第二発明に係る水中掘削装置は、クレーンにより吊り下げられる吊下部材と、前記吊下部材の下部に対してピンで連結され、水平方向に揺動自在に支持される揺動部材と、前記揺動部材に対してピンで連結され、鉛直方向に揺動自在に支持され、射水によりケーソンの刃口に係る地盤の掘削をする射水掘削手段と、前記吊下部材の上部をケーソンの壁体の内側面に添わせることにより、射水反力による該吊下部材の移動及び回転を防止する移動回転防止手段とを含むことを特徴としている。
【００１１】
これらの発明によれば、移動回転防止手段により射水反力による吊下部材の移動及び回転を防止しながらケーソンの刃口に係る地盤の掘削をすることとしたので、射水によりケーソンの刃口に係る地盤の掘削を的確に行うことが可能となる。したがって、濁水中においても効率的な水中掘削が実現できることとなる。
【００１２】
このような技術的手段において、射水反力による吊下部材の移動及び回転をより確実に防止しようとする観点からすれば、前記移動回転防止手段は、前記吊下部材の上部に設けられ、該吊下部材に対して外方向への推進力を付与する推進力付与手段を含むことが好ましく、及び／又は、前記吊下部材の上部の外側に突出して設けられる突出部と、ケーソンの壁体の内側に突出して固着され、前記突出部と嵌り合って該吊下部材の移動及び回転を係止する突出部受部材とからなる移動回転係止手段を含むことが好ましい。
【００１３】
また、射水反力が比較的大きい場合において該射水反力による吊下部材の移動及び回転をより確実に防止しようとする観点からすれば、前記移動回転防止手段は、前記吊下部材の下部の内側に突出して設けられる腕部材と、前記腕部材の先端部に設けられるウエイトとからなり、該吊下部材の下部に対して外方向への力のモーメントを付与するモーメント付与手段を含むことが好ましい。
【００１４】
さらに、ノズルと地盤との距離の調節を可能として、さらに効率的な水中掘削を実現しようとする観点からすれば、前記射水掘削手段は、棒状であって伸縮動作が自在であることが好ましい。
【００１５】
さらにまた、地盤の形状の測定を可能として、さらに効率的な水中掘削を実現しようとする観点からすれば、前記射水掘削手段は、射水を妨げないようにノズルの先端部から外側に放射状に突出して設けられる放射状部材と、前記放射状部材が地盤に接触したことを検知する地盤接触検知手段とからなる地盤形状測定手段を含むことが好ましい。
【００１６】
また、ケーソンの刃口に付着した土塊の掻き落としを可能として、さらに効率的な水中掘削を実現しようとする観点からすれば、前記射水掘削手段は、射水を妨げないようにノズルの先端部から外側に突出して設けられ、ケーソンの刃口に付着した土塊を掻き落とす土塊掻落手段を含むことが好ましい。
【００１７】
さらに、水中掘削完了後コンクリートの打設前に行うべき地盤の支持力の測定をも可能として、円滑な作業の流れを実現しようとする観点からすれば、前記射水掘削手段は、ノズルの先端部から外側に突出して設けられるコーンと、前記コーンの地盤中に貫入した場合の貫入抵抗を検知する貫入抵抗検知手段とからなる地盤支持力測定手段を含むことが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
◎実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１に係る水中掘削装置の全体構成を示す斜視図、図２は該水中掘削装置の全体構成を示す側面図、図３は該水中掘削装置の部分構成を示す斜視図、図４は該水中掘削装置の部分構成を示す斜視図、図５は該水中掘削装置における放射状部材の構成を示す図（図５（ａ）は断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＡ方向矢視図）、図６は該水中掘削装置における土塊掻落手段の構成を示す断面図、図７は該水中掘削装置におけるコーンの構成を示す断面図である。
【００２０】
なお、以下の説明は、揺動部材を有するタイプの水中掘削装置（請求項２に対応）についてのものであるが、揺動部材を有しないタイプの水中掘削装置（請求項１に対応）についても妥当性を有するものである。
また、以下の説明で、特に明示した場合を除くほか、内側方向又は内側とあるのは、ケーソンの内側方向又は内側を意味し、外側方向又は外側とあるのは、ケーソンの外側方向又は外側を意味するものとする。
【００２１】
この実施の形態１において、水中掘削装置は、同図に示すように、吊下部材１と、揺動部材２と、棒状の射水掘削手段３と、移動回転防止手段４とから構成されている。以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００２２】
（１）吊下部材１
吊下部材１は、図１に示すように、クレーン（図示外）により玉掛ワイヤー１０を介して吊り下げられるものである。
【００２３】
具体的には、この吊下部材１は、図１に示すように、上端部に吊り金具１１ａが固着され、長方形形状を呈する大枠１１と、大枠１１の縦部１１ｂの間に取り付けられ、大枠１１を上部と下部とに仕切る横材１２とからなっている。
【００２４】
（２）揺動部材２
揺動部材２は、吊下部材１の下部に対してピンで連結され、水平方向に揺動自在に支持されるものである。
【００２５】
具体的には、この揺動部材２は、図１に示すように、大枠１１の横材１２及び大枠１１の下側の横部１１ｃの間に上下一対の第一ピン２１ａ及び座金２１ｂにより水平方向に回転自在に取り付けられ、縦部２１ｃ及び横部２１ｂからなる長方形形状を呈する小枠２１と（図３参照）、大枠１１の縦部１１ｂに固着され、内側方向へと延設された第一ブラケット２２と、小枠２１の縦部２１ｃの第一ブラケット２２に対応する部位に固着され、内側方向へと延設された第二ブラケット２３と、基端部が第一ブラケット２２の先端部に固着され、ロッドの先端部が水平方向に回転自在に第二ピン２４ａで第二ブラケット２３の先端部に連結された第一ジャッキ２４とからなっている。
【００２６】
（３）射水掘削手段３
射水掘削手段３は、揺動部材２に対してピンで連結され、鉛直方向に揺動自在に支持されるものであり、射水によりケーソンＣの刃口に係る地盤の掘削をする役割を果たすものである。
【００２７】
具体的には、この射水掘削手段３は、図１に示すように、小枠２１の上側の横部２１ｄに固着され、内側方向へと延設された第三のブラケットと、外観形状が略棒状を呈するものであり、外側に係る部位が鉛直方向に回転自在に左右一対の第三ピン３２ａで小枠２１の下側の横部２１ｄに連結された第二ジャッキ３２と、基端部が鉛直方向に回転自在に第四ピン３３ａで第三ブラケット３１の先端部に連結され、ロッドの先端部が鉛直方向に回転自在に第五ピン３３ｂで第二ジャッキ３２の内側に係る部位に連結された第三ジャッキ３３と（図４参照）、第二ジャッキ３２のロッドの先端部に取り付けられ、第二ジャッキ３２のロッドの軸方向に射水するノズル３４ａを含むウォータージェット３４とからなっている。
【００２８】
すなわち、この射水掘削手段３は、図２に示すように、射水によりケーソンＣの刃口に係る地盤の掘削をする機能を直接果たすウォータージェット３４が外観形状が略棒状を呈する第二ジャッキ３２に取り付けられており、伸縮動作が自在であるものとして構成されている。これにより、ノズル３４ａと地盤との距離の調節が可能となり、さらに効率的な水中掘削の実現が可能となっている。
【００２９】
ところで、この実施の形態１において、射水掘削手段３は、図５に示すように（図１及び図２には図示しない）、射水を妨げないようにノズル３４ａの先端部から外側に放射状に突出してソケット５１ａを介して設けられる放射状部材５１と、放射状部材５１が地盤に接触したこと（接触時における、第二ジャッキ３２にかかる負荷の大きさ、第二ジャッキ３２の伸縮の長さや伸縮方向、第二ジャッキ３２の位置などの情報を含む）を検知する地盤接触検知手段（図示外）とからなる地盤形状測定手段を含むものとして構成されている。これにより、地盤の形状の測定が可能となり、さらに効率的な水中掘削の実現が可能となっている。
【００３０】
一方、この実施の形態１において、射水掘削手段３は、図６に示すように、地盤形状測定手段に代えて、射水を妨げないようにノズル３４ａの先端部から外側に突出して設けられ、ケーソンＣの刃口に付着した土塊を掻き落とす土塊掻落手段たるブラシ６１を含むものとして構成することもできる。このブラシ６１は、同図に示すように、ノズル３４ａに連通する軸孔６１ａを有している。これにより、ケーソンＣの刃口に付着した土塊の掻き落としが可能となり、さらに効率的な水中掘削の実現が可能となっている。
【００３１】
他方、射水掘削手段３は、図７に示すように、地盤形状測定手段や土塊掻落手段に代えて、ノズル３４ａの先端部から外側に突出して設けられるコーン７１と、コーン７１の地盤中に貫入した場合の貫入抵抗（貫入時における、第二ジャッキ３２にかかる負荷の大きさ、第二ジャッキ３２の伸縮の長さや伸縮方向、第二ジャッキ３２の位置などの情報を含む）を検知する貫入抵抗検知手段（図示外）とからなる地盤支持力測定手段を含むものとして構成することもできる。これにより、水中掘削完了後コンクリートの打設前に行うべき地盤の支持力の測定も可能となり、円滑な作業の流れの実現が可能となっている。
【００３２】
（４）移動回転防止手段４
移動回転防止手段４は、吊下部材１の上部をケーソンＣの壁体の内側面に添わせることにより、射水反力による吊下部材１の移動及び回転を防止する役割を果たすものである。
【００３３】
具体的には、この移動回転防止手段４は、図１に示すように、吊下部材１の上部に設けられ、吊下部材１をケーソンＣに押し付けるような外側方向の推進力を吊下部材１に対して付与する推進力付与手段４０からなっている。
【００３４】
この推進力付与手段４０は、大枠１１の上側の横部１１ｃ及び横材１２の間に縦方向に取り付けられる一対の縦桟４１と、これらの縦桟４１の間に取り付けられる一対の横桟４２と、これらの横桟４２の間に取り付けられる推進器たるスクリュウ４３とからなっている。これにより、射水反力による吊下部材１の移動及び回転をより確実に防止することが可能となっている。
【００３５】
このような水中掘削装置を用いて行う水中掘削は、移動回転防止手段４により、射水反力による吊下部材１の移動及び回転を防止しながら、射水掘削手段３により、ケーソンＣの刃口に係る地盤の掘削をするというものである。
【００３６】
したがって、この実施の形態１に係る水中掘削装置によれば、射水によりケーソンＣの刃口に係る地盤の掘削を的確に行うことが可能となり、それゆえ、濁水中においても効率的な水中掘削の実現が可能となった。
【００３７】
◎実施の形態２
図８は本発明の実施の形態２に係る水中掘削装置の全体構成を示す側面図である。なお、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００３８】
この実施の形態２に係る水中掘削装置は、同図に示すように、実施の形態１と異なり、移動回転防止手段４として、推進力付与手段４０に代えて、吊下部材１の上部の外側に突出して設けられる鋼材からなる突出部８１と、ケーソンＣの壁体の内側に突出して固着され、突出部８１と嵌り合って吊下部材１の移動及び回転を係止する鋼材からなる突出部受部材８２とからなる移動回転係止手段８０と、吊下部材１の下部の内側に突出して設けられる腕部材９１と、腕部材９１の先端部に設けられるウエイト９２とからなり、吊下部材１の下部に対して外方向への力のモーメントを付与するモーメント付与手段９０と、吊下部材１の下部の外側に突出して設けられる鋼材からなるスペーサ１００とを有している。
【００３９】
この実施の形態２における移動回転係止手段８０も、射水反力による吊下部材１の移動及び回転をより確実に防止することを可能とするものであり、実施の形態１における推進力付与手段４０と略同様の作用効果を奏するものである。
【００４０】
なお、モーメント付与手段９０は、射水反力が比較的大きい場合において採用することとすれば、特に効果的であり、それゆえ、射水反力が小さい場合には、移動回転係止手段８０のみで足りる場合もあり得る。また、実施の形態１における移動回転防止手段４と、実施の形態２における移動回転防止手段４とを併用すれば、射水反力が相当に大きい場合にあっても、十分に抵抗することが可能となる。
【００４１】
したがって、この実施の形態２に係る水中掘削装置によっても、実施の形態１と同様、射水によりケーソンＣの刃口に係る地盤の掘削を的確に行うことが可能となり、それゆえ、濁水中においても効率的な水中掘削の実現が可能となる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明に係る水中掘削装置によれば、濁水中においても効率的な水中掘削が実現するように、射水によりケーソンの刃口に係る地盤の掘削を的確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る水中掘削装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る水中掘削装置の全体構成を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る水中掘削装置の部分構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る水中掘削装置の部分構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る水中掘削装置における放射状部材の構成を示す図（図５（ａ）は断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＡ方向矢視図）である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る水中掘削装置における土塊掻落手段の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る水中掘削装置におけるコーンの構成を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る水中掘削装置の全体構成を示す側面図である。
【符号の説明】
１…吊下部材
２…揺動部材
３…射水掘削手段
４…移動回転防止手段
１０…玉掛ワイヤー
１１…大枠
１１ａ…吊り金具
１１ｂ…縦部
１１ｃ…横部
１２…横材
２１…小枠
２１ａ…第一ピン
２１ｂ…座金
２１ｃ…縦部
２１ｄ…横部
２２…第一ブラケット
２３…第二ブラケット
２４…第一ジャッキ
２４ａ…第二ピン
３１…第三ブラケット
３２…第二ジャッキ
３２ａ…第三ピン
３３…第三ジャッキ
３３ａ…第四ピン
３３ａ…第五ピン
３４…ウォータージェット
３４ａ…ノズル
４０…推進力付与手段
４１…縦桟
４２…横桟
４３…スクリュウ
５１…放射状部材
５１ａ…ソケット
６１…ブラシ（土塊掻落手段）
６１ａ…軸孔
７１…コーン
８０…移動回転係止手段
８１…突出部
８２…突出部受部材
９０…モーメント付与手段
９１…腕部材
９２…ウエイト
１００…スペーサ
Ｃ…ケーソン
【図１】
0003590367.tif 000002
【図２】
0003590367.tif 000003
【図３】
0003590367.tif 000004
【図４】
0003590367.tif 000005
【図５】
0003590367.tif 000006
【図６】
0003590367.tif 000007
【図７】
0003590367.tif 000008
【図８】
0003590367.tif 000009