(57)【要約】      （修正有）【課題】埋設物の多い地盤を効率よく深く掘削でき、掘削時に土砂の飛散を抑制し、埋設物の損傷を防止する土砂ほぐし機、地盤掘削装置、地盤掘削方法および埋設物探索方法を提供する。【解決手段】地盤掘削装置１は圧縮エアーを噴射して土砂をほぐす土砂ほぐし機２と、ほぐした土砂を吸引する土砂吸引装置３と、土砂ほぐし機２と土砂吸引装置３に空気を供給するコンプレッサー４とを備える。地盤掘削装置１を用いる地盤掘削方法によれば、埋設管１４の損傷や土砂の飛散を防止しつつ、地盤の表面２２から地盤の内部まで掘削することができる。また、この土砂ほぐし機２を用いる埋設物探索方法によれば、埋設管１４の損傷を防止しつつ埋設管１４を探索することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮エアーを供給する通気管と、
通気管の先端に設けられ圧縮エアーの噴射孔を有する噴射ノズルと、
通気管の挿通部を有し、掘削箇所を覆うように地盤と接触するシート状弾性体でなる飛散防止シートとを備えており、
通気管を挿通部を通じて地盤中に差込み、飛散防止シートで覆った地盤の掘削箇所に噴射ノズルから圧縮エアーを噴射して土砂をほぐすことで掘削する土砂ほぐし機。
【請求項２】
飛散防止シートが地盤を覆う状態で、通気管を飛散防止シートに対して移動させることで地盤中を移動させて土砂をほぐす請求項１記載の土砂ほぐし機。
【請求項３】
前記通気管が、管軸方向に沿って移動可能な飛散防止シートの可動取付部を有する請求項１又は請求項２項記載の土砂ほぐし機。
【請求項４】
飛散防止シートが、前記挿通部の周囲を補強する補強部材を備える請求項１〜請求項３何れか１項記載の土砂ほぐし機。
【請求項５】
飛散防止シートが前記可動取付部に対して着脱可能に固定される請求項１〜請求項４何れか１項記載の土砂ほぐし機。
【請求項６】
飛散防止シートが前記挿通部を複数有する請求項１〜請求項５記載の土砂ほぐし機。
【請求項７】
請求項１〜請求項６何れか１項記載の土砂ほぐし機と、  ほぐした土砂を回収する回収装置とを備える地盤掘削装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項６何れか１項記載の土砂ほぐし機を用いて土砂をほぐし、ほぐした土砂を回収する地盤掘削方法。
【請求項９】
請求項１〜請求項６何れか１項記載の土砂ほぐし機を用い、圧縮エアーを噴射することで土砂をほぐしながら前記通気管を地盤中に挿し入れて、前記噴射ノズルの先端を地盤中の埋設物に接触させることで地盤中の埋設物を確認する埋設物探索方法。
【請求項１０】
前記噴射ノズルの先端を地盤中の埋設物に接触したときの前記通気管の挿入深さから埋設物の深さ位置を測定する請求項９記載の埋設物探索方法。
【請求項１１】
請求項６記載の土砂ほぐし機を用い、
前記通気管を前記複数の挿通部に対して順次挿通して地盤中の埋設物を確認する埋設物探索方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴射ノズルから噴射される圧縮エアーによって土砂をほぐす土砂ほぐし機、地盤掘削装置、地盤掘削方法及び埋設物探索方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物が密集する都市部におけるガス管や水道管等の管工事では、狭い範囲を深く掘り進めたり、地中の埋設物の多い場所を掘削する作業が必要とされる。これらの場所では重機による作業が困難であり、剣先スコップを用いた人の手による掘削作業が行われている。しかし人の手による掘削作業は効率が悪く、多くの労力を要する。また、剣先スコップの先端が管に対して勢いよくぶつかると火花が生じる場合があることから、これを防止するために慎重に作業を行う必要がある。そこで、本発明者はこれらの場所で効率よく掘削作業を行う方法として、地中挿入管の先端を地中に差し込み、先端から圧縮エアーを噴射することで地面の表層の土砂を飛散させる空気式土砂処理装置を用いる掘削方法の有効性について検討した（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の装置は地中挿入管を地中に差し込んだ状態で先端から圧縮空気を噴射し、その圧力で周辺の土砂をほぐすものである。しかし、地中挿入管の先端は笠体から下側に突出しているため、地中挿入管を地中に差し込まずに、地盤の表面の土砂から徐々にほぐそうとすると、笠体の下端よりも地中挿入管の先端の方が先に地盤の表面に接触する。よって笠体と地盤の表面との間に隙間が生じ、そこから圧縮空気によって吹き飛ばされた土砂が周辺に飛散してしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、土砂が周辺に飛散することを防止しつつ、効率よく深く地盤を掘削することができる土砂ほぐし機、地盤掘削装置、地盤掘削方法及び埋設物探索方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく、本発明は以下のように構成される。
すなわち、圧縮エアーを供給する通気管と、通気管の先端に設けられ圧縮エアーの噴射孔を有する噴射ノズルと、通気管の挿通部を有し、掘削箇所を覆うように地盤と接触するシート状弾性体でなる飛散防止シートとを備えており、通気管を挿通部を通じて地盤中に差込み、飛散防止シートで覆った地盤の掘削箇所に噴射ノズルから圧縮エアーを噴射して土砂をほぐすことで掘削する土砂ほぐし機を提供する。
【０００７】
本発明は圧縮エアーを供給する通気管と、通気管の先端に設けられ圧縮エアーの噴射孔を有する噴射ノズルとを備える。これにより、通気管の先端に備えられる噴射ノズルを地盤の表面に近づけ、噴射ノズルから圧縮エアーを噴射させ、地盤の表面を削り取るようにほぐすことができる。したがって、埋設物が多いために剣先スコップの使用が困難な場所でも効率よく掘削することができる。
【０００８】
また本発明は、掘削箇所を覆うように地盤と接触するシート状弾性体でなる飛散防止シートとを備える。この飛散防止シートは弾性体でなるため地盤の表面の凹凸に追従させて、変形させることができる。これにより地盤の表面との間に意図しない隙間が生じて土砂が飛散することを抑制することができる。また、掘削抗の壁際を掘削する際に、飛散防止シートを掘削抗の壁に沿って変形させて折り曲げることができる。よって飛散防止シートが作業の邪魔にならず、掘削抗の壁際まで容易に掘削作業を行うことができる。
【０００９】
前記本発明について、飛散防止シートが地盤を覆う状態で、通気管を飛散防止シートに対して挿抜方向で移動させることで地盤中を移動させて土砂をほぐすものとすることができる。こうすることで、飛散防止シートで地盤を覆い、土砂の飛散を防止しつつ地盤の内部まで通気管を差込んで土砂をほぐすことができる。
【００１０】
前記本発明について、前記通気管が、管軸方向に沿って移動可能な飛散防止シートの可動取付部を有するものとすることができる。
これにより、噴射ノズルを地盤内部へ押し込んでも、飛散防止シートは掘削箇所を覆った状態で地盤の表面に残される。したがって、噴射ノズルよりも広い飛散防止シートが邪魔にならず、噴射ノズルを深さ方向の任意の位置まで押し込み、土砂をほぐしながらさらに深く掘り進めることができる。また、通気管と可動取付部を例えば金属製とすることで、可動取付部を通気管に対してより滑らかにスライドさせることができる。したがって、通気管を掘削箇所に押し込む際に可動取付部が通気管の途中でとどまり、飛散防止シートが地盤中に引き込まれるといった事態を生じにくくすることができる。
【００１１】
前記本発明について、飛散防止シートが、前記挿通部の周囲を補強する補強部材を備えるものとすることができる。こうすることで、挿通部の周囲が補強され、圧縮エアーの跳ね返りを受けてもめくれ上がりにくくすることができる。この補強部材は、飛散防止シートに重ねて設けることができる。こうすることで、補強部材の大きさ、厚み、強度などを、掘削箇所に応じて容易に交換することができる。その一方で、飛散防止シートの挿通部に補強部材をはめ込むことで、補強部材を飛散防止シートと通気管との間に設けることもできる。これにより補強部材が設けられた飛散防止シートを薄型化できる。
【００１２】
前記本発明について、飛散防止シートが前記可動取付部に対して着脱可能に固定されるものとすることができる。これにより、例えば可動取付部から取り外した飛散防止シートで掘削箇所を覆い、その状態で通気管を飛散防止シートの挿通部に挿通して掘削作業を行うことができる。よって、飛散防止シートと地盤の表面の間に意図しない隙間が生じにくくなるため、土砂を飛散しにくくすることができる。
【００１３】
前記本発明について、飛散防止シートが前記挿通部を複数有しており、該挿通部にはその開閉を可能とする開閉部が設けられるものとすることができる。
例えば、掘削箇所を全て覆う程度の大きさの飛散防止シートに複数の挿通部を設けておく。そして、これを通気管から着脱可能とし、掘削箇所を覆うことで、飛散防止シートを移動させずに、順次、挿通部に通気管を挿入することができる。こうすることで、容易に広範囲の土砂をほぐすことができる。また、この複数の挿通部を等間隔に、例えば格子状に設けることで、掘削していない場所が生じることを抑制し、等間隔に掘削作業を行うことができる。
さらに、飛散防止シートの各挿通部に、その開閉を可能とする開閉部を設けることで、通気管を挿通している時には挿通部を開くが、挿通していないときには閉じるようにすることができる。よって、一つの挿通部に通気管を挿通して圧縮エアーを噴射しても、他の挿通部から土砂が飛散するといった事態を生じにくくすることができる。
【００１４】
前記本発明について、通気管が前記可動取付部を支点として飛散防止シートに対して揺動可能であるものとすることができる。
よって、土砂ほぐし機がどのような角度で用いられても飛散防止シートを地盤の表面に追従させた状態で土砂をほぐすことができ、飛散防止シートと地盤の表面との間に意図しない隙間が生じることによる土砂の飛散を抑制することができる。
【００１５】
前記本発明について、前記噴射ノズルが先端に埋設物の損傷を生じにくくするための損傷防止部を有するものとすることができる。
こうすることで、噴射ノズルの先端が埋設管等の埋設物に対して強くぶつかっても、埋設物が損傷を受けにくくすることができる。
【００１６】
前記本発明について、前記損傷防止部が前記噴射ノズルの先端に設けた湾曲面でなるものとすることができる。
こうすることで、噴射ノズルの先端が埋設物に接触しても埋設物の湾曲面に沿わせて噴射ノズルを逃がすことができ、埋設物に損傷を与えにくくすることができる。
【００１７】
前記本発明について、噴射ノズルが複数の噴射孔を有し、それらが直線上に配置されているものとすることができる。
前記本発明の噴射ノズルが複数の噴射孔を有するため、圧縮エアーの噴射による圧力が各噴射孔に分散される。これにより噴射孔を１つだけ設ける場合と比較して反力を小さく抑えることができ、掘削時に通気管の先端がぶれにくく、狙った場所への位置決めが容易になる。また圧縮エアーの地盤の表面からの反射を抑えることができるため、土砂の飛散を抑制することができる。
【００１８】
また複数の噴射孔を直線上に配置することで、噴射孔の配置方向に沿って広がるカーテン状の圧縮エアーを形成することができるため、圧縮エアーの噴射方向に指向性を持たせることができる。そのため土砂が全方位に向けて飛散することを抑制できる。また作業者は、このカーテン状の圧縮エアーによってほうきのように土砂をかき分け、効率よく掘削を行うことができる。
【００１９】
前記本発明について、通気管が内管と外管とを有するスライド管でなり、各スライド管を相互に長手方向にスライドさせることで通気管の長さ調節が可能であるものとすることができる。
こうすることで、例えば作業者が楽な姿勢で作業を行えるように通気管を伸ばして使用したり、狭い掘削坑内で作業を行いやすくするために通気管を短くコンパクトにしたりといった使用方法が容易に可能となる。
【００２０】
前記本発明について、通気管が、先端側からの挿込深さを示す目盛りを有するものとすることができる。
これにより、地盤を深く掘り進めた際に、どの程度の深さ位置まで噴射ノズルが到達しているか測定することができる。
【００２１】
前記本発明について、補強部材が透明の板片でなり、挿通部の内側に設けられるものとすることができる。こうすることで、掘削作業中に噴射ノズルを上側から視認できる。したがって、噴射ノズルを掘削箇所に容易に位置決めすることができる。
【００２２】
本発明によれば、前記いずれか記載の土砂ほぐし機と、ほぐした土砂を回収する回収装置とを備える地盤掘削装置を提供することができる。
この地盤掘削装置を用いれば、剣先スコップを用いることなくほぐした土砂を回収することができる。そのため作業者の労力を小さくすることができる。また剣先スコップを使用しないため、剣先スコップが埋設管に当たることによる火花の発生を抑制するために慎重に作業する、といった作業者の心理的負担を減らすことができる。
上記の土砂ほぐし機としては上記何れかの本発明による土砂ほぐし機を用いることが好ましい。
【００２３】
前記本発明について、回収装置は、ほぐした土砂を回収する吸引管と、吸引管に負圧を発生させてほぐした土砂を吸引管に引き込む負圧発生装置とを有する土砂吸引装置を備えるものとすることができる。これによれば、ほぐした土砂を吸引して掘削坑の外に排出することができる。
【００２４】
前記本発明について、土砂ほぐし機と負圧発生装置に圧縮エアーを供給し、土砂ほぐし機から圧縮エアーを噴射させるとともに、負圧発生装置により吸引管に負圧を発生させる空気供給装置を備えるものとすることができる。これによれば、一台の空気供給装置で圧縮エアーの供給とほぐした土砂の吸引が可能になる。よって、全体としてコンパクトであり、住宅街のように大きな装置を持ち込むことのできない掘削箇所にも設置可能な地盤掘削装置とすることができる。
【００２５】
前記本発明について、前記土砂吸引装置が土砂を収容するタンクを備えており、該タンクは負圧発生装置及び吸引管と連通し、負圧発生装置がタンク内に負圧を発生させ、吸引管を通して回収された土砂がタンク内に収容されるものとすることができる。
こうすることで、ほぐした土砂を確実に密閉されたタンク内に収容することができるため、単にかご状の容器に収容される場合と比較して、土砂が周辺に飛散しにくくすることができる。
【００２６】
また本発明によれば、上記何れかの土砂ほぐし機を用いて土砂をほぐし、ほぐした土砂を回収する地盤掘削方法を提供することができる。
こうすることで、土砂をほぐす際には上記の土砂ほぐし機の作用・効果を得ることができるとともに、ほぐした土砂の堆積を防いで地盤をより深く掘り進めていくことができる。
【００２７】
また本発明によれば、上記何れかの土砂ほぐし機を用い、圧縮エアーを噴射することで土砂をほぐしながら前記通気管を地盤中に挿し入れて、前記噴射ノズルの先端を地盤中の埋設物に接触させることで地盤中の埋設物を確認する埋設物探索方法を提供することができる。
一般に、埋設物が存在しないことを確認している場所では重機を用いて掘削することができるが、埋設管等の埋設物が存在する可能性のある場所では探針棒を用いて埋設物を探索しながら剣先スコップで慎重に掘削している。具体的には、長さが１ｍ程度、太さが１０ｍｍ程度で先端が鋭角に尖っている鉄丸棒でなる探針棒を用い、これで地盤を短い間隔で突き刺して、埋設物に当たるか否かによって埋設物を探索するのが通常である。
しかしこの方法では、例えば埋設物が古い塩ビ管等の脆い管である場合、探針棒の先端が突き刺さることで埋設管を損傷してしまうおそれがある。また、埋設物が鋼管等である場合には、ポリエチレン等でなる防食用の塗覆層を探針棒の先端によって傷付けてしまうおそれがある。
そこで前記本発明は、従来の探針棒に代わる埋設物の探索具として上記いずれかの土砂ほぐし機を利用する前記埋設物探索方法を提供するものである。
【００２８】
本発明の埋設物探索方法によれば、圧縮エアーを噴射することで土砂をほぐしながら通気管を地盤中に挿し入れるため、強い力で噴射ノズルを地盤中に突き刺す必要がない。したがって、噴射ノズルが埋設物に接触する際に埋設物に掛かる力を弱めることができるため、埋設物の損傷を抑制できる。また、例えば噴射ノズルの先端に湾曲面でなる損傷防止部を設けることで、噴射ノズルの先端が埋設管等の埋設物に接触しても、上述のように埋設物に損傷を与えにくくすることができる。さらに、従来の先端が尖っている探針棒とは異なり噴射ノズルの先端を平坦面とすることで、噴射ノズルの先端が埋設物に対して垂直に強くぶつかっても力を平坦面全体に分散させることができ、埋設物の損傷を抑制できる。
【００２９】
前記本発明について、前記噴射ノズルの先端を地盤中の埋設物に接触したときの前記通気管の挿入深さから埋設物の深さ位置を測定するものとすることができる。
例えば土砂ほぐし機の通気管に、先端側からの挿込深さを示す目盛りを付しておくことで、噴射ノズルの先端が地盤中の埋設物に接触した際に、その埋設物がどの程度の深さに存在しているかをより正確に測定することができる。
【００３０】
さらに本発明によれば、前記何れか１項記載の土砂ほぐし機を用い、前記通気管を前記複数の挿通部に対して順次挿通して地盤中の埋設物を確認する埋設物探索方法を提供することができる。
複数の挿通部に対して順次挿通してすることで、掘削箇所を無駄なく均等に確認することができる。例えば、１０ｃｍ程度の口径を有する埋設管が埋設されている箇所では、この挿通部を１０ｃｍ程度の間隔をあけて複数設けることができる。また、この飛散防止シートを用いて例えば５ｃｍ間隔で地盤中の埋設物を確認したい場合には、まず飛散防止シートを地盤の表面に置いた状態で、通気管を各挿通部に順次、挿通して土砂をほぐす。そして、その後、飛散防止シートを５ｃｍ程度横にずらして同様に、各挿通部に通気管を挿通して土砂をほぐせば良い。また、挿通部を設ける間隔は埋設管の太さや、埋設されている間隔に合わせて１０ｃｍ以上とすることもできるし、１０ｃｍ以下とすることもできる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の土砂ほぐし機、地盤掘削装置及び地盤掘削方法によれば、土砂の飛散を防止しつつ埋設物の多い場所を掘削したり、狭い範囲を深く掘削する作業を容易に行うことができる。また、本発明の埋設物探索方法によれば、埋設物の損傷を防止しつつ埋設物を探索することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態による地盤掘削装置の使用状態を示す説明図である。
【図２】図１の土砂ほぐし機の使用方法を示す説明図である。
【図３】図２の土砂ほぐし機を示す正面図である。
【図４】分図（ａ）は図３のＡ部分を示す部分拡大断面図であり、分図（ｂ）は図３のＡ部分を矢示Ｂ方向から見た底面図である。
【図５】図２の土砂ほぐし機の地盤表面での使用状態を示す説明図である。
【図６】図２の土砂ほぐし機の地盤内部での使用状態を示す説明図である。
【図７】図４分図（ａ）の矢示Ｃ方向から見た噴射孔と、圧縮エアーを示す説明図である。
【図８】飛散防止シートが掘削坑の壁に沿って折れ曲がっている様子を示す説明図である。
【図９】図３の通気管をＤ方向に傾けた際の飛散防止シートを示す動作説明図である。
【図１０】本発明の埋設物探索方法を示す説明図である。
【図１１】補強部材の変形例を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態の土砂ほぐし機の使用状態を示す説明図である。
【図１３】図１２の土砂ほぐし機の飛散防止シートへの取付状態を示す説明図である。
【図１４】図１２の土砂ほぐし機の飛散防止シートへの取付状態を示す説明図である。
【図１５】図１２の土砂ほぐし機の飛散防止シートへの取付状態を示す説明図である。
【図１６】挿通部を複数有する飛散防止シートの平面図である。
【図１７】本発明の噴射ノズルの変形例を示す底面図である。
【図１８】分図（ａ）は本発明の変形例の損傷防止部を示す底面図であり、分図（ｂ）はその側面図である。
【図１９】本発明の変形例のシャッター部を示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３４】
第１実施形態：
本発明の地盤掘削装置１は、図１で示すように土砂ほぐし機２と、土砂吸引装置３と、「空気供給装置」としてのコンプレッサー４とを備える。
【００３５】
（土砂ほぐし機）
土砂ほぐし機２は図１〜４で示すように圧縮エアー５ａを供給する通気管６と、通気管６の先端に備えられ、圧縮エアー５ａを噴射する噴射孔７ａを有する噴射ノズル７と、通気管６の先端側に設けられ、シート状弾性体でなる飛散防止シート８とを備える。また、この土砂ほぐし機２は狭い掘削坑内でも使用できるようにするため、コンパクトで扱いやすいものとしている。例えば本実施形態の土砂ほぐし機２の全長は約６０ｃｍであり、重量は約２ｋｇとしている。
土砂ほぐし機２は、図１で示すように取り回しが容易で柔軟な樹脂製のホース９に接続しており、ホース９は土砂ほぐし機２に空気を供給するコンプレッサー４に連結されている。
【００３６】
（通気管）
通気管６は断面円形の管でなり、図２、図３で示すようにＬ字状に屈曲する管でなる操作部６ａと、直線状の管でなる延長部６ｂとで構成されている。そしてこの延長部６ｂには、飛散防止シート８を通気管６に対して取り付けるための「可動取付部」として、カラー部１２が設けられている。
【００３７】
操作部６ａの端部に設けた接続部１０にはホース９が連結されている。操作部６ａには噴射する圧縮エアー５ａのＯＮ（噴射）／ＯＦＦ（噴射停止）を切り替えるバルブ部６ａ１と、圧縮エアー５ａの供給量を調節する流量調整部６ａ２とが設けられている。そして、図２で示すように、操作部６ａは縦管６ａ３と横管６ａ４で形成されている。縦管６ａ３は「外管」として、延長部６ｂは「内管」として相互に長手方向にスライド移動可能な状態で連結している。そしてこれらを図３で示すように相互に長手方向にスライドさせることで、伸縮長さＬ１の範囲で長さ調節が可能な通気管６とすることができる。延長部６ｂをスライド移動させて通気管６を長く伸ばすことで、地盤の内部に噴射ノズル７を差し込んでも作業者１１が楽な姿勢で作業を行うことができる。
【００３８】
また図４（ａ）、（ｂ）で示すように延長部６ｂの先端部には噴射ノズル７が設けられている。先端部の外周面には飛散防止シート８と、飛散防止シート８を通気管６に対して取り付けるためのカラー部１２が備えられている。カラー部１２は環状であり、通気管６に対して軸方向に沿ってスライド移動することができるようになっている（図５、図６）。また、カラー部１２の上端部と下端部には、外周を一周し、外向きに突出する固定部１２ａが１つずつ形成されている。飛散防止シート８は、この上下の固定部１２ａ，１２ａの間に挟み込まれることでカラー部１２に対して固定されている。また図２、図３で示すように、延長部６ｂの外周面には作業者１１が掘削時に土砂ほぐし機２を操作するための取っ手１３が設けられている。通気管６の素材としては、例えばアルミニウム管、樹脂管、ステンレス管を用いることができる。また、カラー部１２の素材も同様に、例えばアルミニウム管、樹脂管、ステンレス管を用いることができる。しかし、通気管６とカラー部１２とを金属製とすれば摩擦を減らすことができるため、カラー部１２を通気管６に対してより滑らかにスライド移動させることができる。
【００３９】
（噴射ノズル）
噴射ノズル７は図４（ａ）、（ｂ）で示すように、略円柱状でなり通気管６の先端部に螺合接続されている。また噴射ノズル７は円形でなる２つの噴射孔７ａを有し、各噴射孔７ａは上面７ｂから下面７ｃまで噴射ノズル７を直線的に貫通している。また、噴射ノズル７の下面７ｃの外縁には「損傷防止部」としての湾曲縁７ｃ１が形成されており、角が無く湾曲している。よって噴射ノズル７が既設の埋設管１４（樹脂管、鋳鉄管）に接触しても滑るように避けるため、埋設管１４への損傷を抑制できる。噴射ノズル７の下面７ｃの径は２０〜３０ｍｍであり、素材としては例えばステンレスを用いることができる。
【００４０】
（飛散防止シート）
飛散防止シート８は、図４（ｂ）で示すように略正方形であり、シート状弾性体でなる。また飛散防止シート８の水平方向における略中心には、通気管６を挿通する挿通部８ｂが形成されている。この挿通部８ｂの内径は、カラー部１２における固定部１２ａの外径よりも小さく形成されている。よって、挿通部８ｂが前記２つの固定部１２ａ、１２ａの間に配置されることでカラー部１２に固定され、外れにくくなっている。また、このカラー部１２は例えばステンレスなどの金属で形成することができる。
【００４１】
飛散防止シート８は例えば一片が４５ｃｍの略正方形のシート状とし、厚みを３ｍｍとしている。またその素材は、例えば具体的にはニトリルゴム、クロロプレンゴム等の合成ゴムとし、硬度を例えばＪＩＳ  Ｋ６２５３に準拠するタイプＡデュロメータで６０としている。しかし、飛散防止シート８の大きさ、厚み、硬度は、噴射ノズル７から噴射される圧縮エアー５ａが地盤の表面２２に反射して飛散防止シート８に当たった際にめくれ上がらない程度であり、地盤の表面２２の凹凸に沿って変形しやすい程度の大きさ、薄さ、硬度であれば変更することができる。
【００４２】
また、飛散防止シート８を略正方形のシート状とすることで、例えば同じ幅の丸形とするよりも広い面積の掘削箇所を覆うことができる。さらに通常、掘削坑の底面は略正方形または略長方形となるように形成される。そのため、飛散防止シート８の角を前記掘削坑の底面の角に沿わせることで無駄なく効率的に掘削作業を行うことができる。しかし、掘削坑の形状に合わせて他の形状に変更することもできる。
【００４３】
（補強部材）
飛散防止シート８の上側には、挿通部８ｂの周囲を囲うように補強部材８ａが取付けられている。この補強部材８ａはねじＮによって飛散防止シート８に対して固定されて、挿通部８ｂの周囲を補強する。そして補強部材８ａは、飛散防止シート８と同様に略正方形の薄板状に設けられ、例えば一片を１５ｃｍとしている。また補強部材８ａは、例えば飛散防止シート８と同じ素材で形成し、厚さを１０ｍｍとしている。したがって、飛散防止シート８よりも厚く設けられており強度が高いため、圧縮エアー５ａの跳ね返りによるめくれ上がりがより生じにくくなっている。
【００４４】
補強部材８ａの水平方向の面積は、飛散防止シート８よりも小さく、圧縮エアー５ａの跳ね返りを受け止める程度であれば良い。したがって、掘削箇所の水平方向の面積に合わせて変更することが可能である。また、厚み、硬度は、圧縮エアー５ａの跳ね返りによってめくれ上がりにくい程度であれば良い。しかし、補強部材８ａを大きくしすぎたり厚くしすぎたりすると、土砂ほぐし機２が重くなり取扱い性が悪くなってしまう。よってより小さく薄く設けることが好ましい。
【００４５】
（土砂吸引装置）
土砂吸引装置３は図１で示すように「吸引管」としてのホース１５と、タンク１６と、負圧発生装置１７とを備える。ホース１５は狭い掘削坑からほぐした土砂Ｇを吸い出すための取り回しが容易で柔軟な樹脂製でなる。タンク１６は金属製でドラム缶状の容器でなり、ホース１５と連結するための図示しない連結部と内部に溜まった水を抜くための排水口１８が設けられている。なお、排水口１８には図示しない開閉用の栓が設けられており、ほぐした土砂Ｇをタンク１６内に吸引するときは閉じられている。そして吸引が終わった後、栓を開けて水を排出することができる。ホース１５とタンク１６とは連結部を通じて内部で連通している。また、作業現場で移動させやすいように底部にキャスター１９が設けられており、上面には負圧発生装置１７が設置されている。負圧発生装置１７は六面体の箱状の構造でなり、底部に円筒状で金属の脚部２０が設けられている。脚部２０は中空の筒状でなり、負圧発生装置１７とタンク１６とは脚部２０を介して連通している。また、「空気供給手段」としてはコンプレッサー４を使用し、取り回しが容易で柔軟な樹脂製のホース２１によって空気を負圧発生装置２１に供給している。土砂ほぐし機２と負圧発生装置２１とで、１台のコンプレッサー４を共用することで、装置構成が簡単で住宅街のように大きな装置を持ち込むことのできない掘削箇所にも設置可能な地盤掘削装置１とすることができる。
【００４６】
（地盤掘削方法）
次に以上の地盤掘削装置１を使用する地盤掘削方法と、その作用及び効果について説明する。
図２で示すように、作業者１１は片手で土砂ほぐし機２の横管６ａ４を、もう一方の手で取っ手１３を握り、通気管６の先端に取り付けられた噴射ノズル７を地盤の表面２２に近づける。そして、掘削箇所を飛散防止シート８で覆った状態でコンプレッサー４から供給された圧縮エアー５ａを噴射ノズル７から噴射させ、地盤の表面２２を削り取るようにほぐす。こうすることで、ほぐした土砂Ｇが圧縮エアー５ａに飛ばされても飛散防止シート８によって遮られるため、外側に飛散しにくくすることができる。
【００４７】
圧縮エアー５ａで掘削するときは、仮に噴射ノズル７が噴射孔７ａを１つだけ有するものとすると、図７（ａ）で示すように噴射孔７ａから噴射された圧縮エアー５ａが全方位に向けて飛散する。しかし、地盤掘削装置１の噴射ノズル７は２つの噴射孔７ａを直線上に配置しているため、図７（ｂ）で示すように各噴射孔７ａから噴射された圧縮エアー５ａが噴射孔７ａの配置方向に沿って広がるカーテン状の気流（カーテン状の圧縮エアー５ｂ）を形成する。したがって、全方位に向けてほぐした土砂Ｇが飛散することを抑制でき、かつ作業者１１がほうきのようにほぐした土砂Ｇをかき分けながら効率よく掘削を行うことができる。
【００４８】
また、噴射ノズル７が噴射孔７ａを２つ有することで、１つだけ有する場合と比較して反力を小さく抑えることができる。これにより手元のぶれを抑えることでき、狙った場所への位置決めが容易になる。また圧縮エアー５ａの地盤の表面２２からの反射を抑えることができるため、ほぐした土砂Ｇの飛散を抑制することができる。よって噴射ノズル７を動かさずに同じ場所に圧縮エアー５ａを当て続けることで、圧縮エアー５ａが当たる部分の土砂だけをほぐし、深く掘り進めることも容易に可能である。
【００４９】
ほぐした土砂Ｇの飛散は飛散防止シート８によって制限されるため、ほぐした土砂Ｇが圧縮エアー５ａに飛ばされて広範囲に飛散しにくくすることができる。また飛散防止シート８はシート状の弾性体でなるため、図１、図２、図５、図６、図９で示すように地盤の表面２２の凹凸に追従して変形することができ、また掘削坑の縁では、図８で示すように壁に沿って折れ曲がることができる。これにより、地盤の表面２２と飛散防止シート８との間に意図しない隙間が生じてそこからほぐした土砂Ｇが飛散することを抑制できる。
【００５０】
また飛散防止シート８は弾性体でなるため、通気管６はカラー部１２の可動取付部８ａを支点として飛散防止シート８に対して揺動可能となっている（図９）。よって作業者１１の姿勢や掘削場所により、通気管６を例えば矢印Ｄ方向に傾けても、飛散防止シート８を地盤の表面２２に追従させた状態で掘削できる。また、通気管６の傾きを変えることで噴射ノズル７の向きを変えることができるため、作業中に圧縮エアー５ａの気流の向きを操作し作業中に土砂Ｇをほぐす方向を任意に変えることができる。
【００５１】
図４で示すように、飛散防止シート８はカラー部１２によって通気管６に対して固定されている。このため、図９で示すように通気管６を矢印Ｄ方向に傾けてカラー部１２に負荷が掛かっても、飛散防止シート８は通気管６から外れにくくなっている。このカラー部１２の内径は噴射ノズル７の外径よりも小さく設けられている。したがって、カラー部１２が通気管６の先端側に向けて移動しても、噴射ノズル７に引っ掛かり通気管６から外れにくくなっている。また、カラー部１２は通気管６に対して長手方向にスライド移動させることができる。よって、地盤の内部の土砂Ｇをほぐしながら噴射ノズル７を地盤の内部に挿し入れても、飛散防止シート８は地盤の表面２２に残り掘削箇所を覆い続けることができる。そのため幅広の剣先スコップを差し込むことのできない狭い場所や、図１、図２で示すように埋設管１４などの埋設物が地中に埋まっており剣先スコップの使用が困難な箇所であっても、ほぐした土砂Ｇの飛散を防止しつつ、地盤の内部まで掘り進めることができる。
【００５２】
ほぐした土砂Ｇを掘削箇所に堆積させずにより深く掘削するために、ほぐした土砂Ｇは土砂吸引装置３を用いて吸引する。
コンプレッサー４を起動すると圧縮エアー５ａが供給され、負圧発生装置１７によってタンク１６及びホース１５の内部に負圧が発生する。ホース１５の先端をほぐした土砂Ｇに接近させることで、ほぐした土砂Ｇがホース１５内に吸引され、タンク１６内に回収される。タンク１６には扉１６ａが設けられており、タンク１６内に回収された土砂はこの扉１６ａを開くことで外部に取り出すことができる。
【００５３】
以上のように、本実施形態の地盤掘削装置１を用いる地盤掘削方法によれば、埋設管１４などの埋設物が地中に埋まっており、剣先スコップの使用が困難な場所であっても効率よく掘削することができる。また掘削時にほぐした土砂Ｇを周辺に飛散させたり、埋設管１４などの埋設物に損傷を与えたりしにくくすることができる。
【００５４】
（埋設物探索方法）
次に上記の土砂ほぐし機２を使用する埋設物探索方法と、その作用及び効果について説明する。
図１０で示すように、作業者１１は土砂ほぐし機２を用い、圧縮エアー５ａを噴射しながら噴射ノズル７を地盤の内部に差込む。そして噴射ノズル７が埋設管１４に当たった際の手の感触から、埋設管１４が存在することを知ることができる。
一般的な埋設管１４の探索方法としては、図示しない探針棒を地盤中に突き刺して探索する方法があるが、探針棒の先端部が尖っているため埋設管１４が傷付けられる場合がある（段落００２３参照）。しかし土砂ほぐし機２を用いる場合には、圧縮エアー５ａを噴射させることで噴射ノズル７を強い力で地盤中に突き刺す必要が無いため、埋設管１４に噴射ノズル７が勢いよく当たりにくくすることができる。また、噴射ノズル７の下面７ｃは径が２０〜３０ｍｍ程度の平坦面でなるため、下面７ｃが埋設管１４に当たった際の力が面全体に分散される。よって埋設管１４に当たる力が先端の一点に集中する探針棒を用いる場合より、埋設管１４の損傷を抑えることができる。
【００５５】
また、通気管６の外周面には図１０で示すような、噴射ノズル７の先端の深さ位置を示す目盛り６ｃを付しても良い。こうすることで、矢印Ｅのように地表２２ａと同じ高さ位置の目盛り６ｃを読み取って噴射ノズル７から地表２２ａまでの距離を測定し、埋設管１４がどの程度の深さに存在しているかを知ることができる。この目盛り６ｃは延長部６ｂの先端側から縦管６ａ３の取っ手１３付近まで連続して付しているため、より深く埋められている埋設管１４の深さ位置を測定できる。
【００５６】
第１実施形態の変形例：
上記第１実施形態では、補強部材８ａを飛散防止シート８と同じ合成ゴムで形成し、飛散防止シート８に重ねて設ける例を示した。これに対し、図１２で示すように透明の板片でなる補強部材２６とすることができる。その素材としては、例えば無色透明の強化プラスチックで設けることができる。この場合、補強部材２６が下段部２６ａと、下段部２６ａよりも水平方向に広い上段部２６ｂとを有するものとすることができる。飛散防止シート８の挿通部８ｂを前記下段部２６ａと同じ大きさとなるように設け、この挿通部８ｂに下段部２６ａを挿通部８ｂにはめ込むように取り付ける。そして、上段部２６ｂをねじＮによって飛散防止シート８に対して固定する。こうすることで、作業者１１が透明の補強部材２６を通して噴射ノズル７の位置を確認することができる。よって掘削箇所に噴射ノズル７を位置決めすることが容易になる。
【００５７】
第２実施形態：
前記第１実施形態では、飛散防止シート８が通気管６に対して固定されており、外れにくくなっている土砂ほぐし機２を示した。これに対して、通気管６から外して使用する飛散防止シート２５を備える土砂ほぐし機２４とすることができる。
この飛散防止シート２５の挿通部８ｂには、図１２で示すように挿通部８ｂを開閉可能とする開閉部８ｂ１を形成することができる。この開閉部８ｂ１は挿通部８ｂの周囲にＸ字状の切込みを入れることで設けることができる。
【００５８】
この土砂ほぐし機２４を使用する際には、図１２、図１３で示すように飛散防止シート２５を掘削箇所である地盤の表面２２に敷き、挿通部８ｂに噴射ノズル７を挿入する。すると、開閉部８ｂ１が噴射ノズル７によって押圧されて、図１４で示すように地盤の内部に向けて開く。そして、通気管６をそのまま地盤の内部に挿入することができる。飛散防止シート２５は弾性を有しており、常に平らな状態に戻り、挿通部８ｂを閉じようとする力が働いている。よって図１５で示すように、開閉部８ｂ１はカラー部１２の下側の固定部１２ａを乗り越えて固定部１２ａ、１２ａの間に嵌まり込んで停止する。これにより、飛散防止シート２５はカラー部１２に対して固定される。挿通部８ｂに通気管６を挿通した状態で圧縮エアー５ａを噴射すると、地盤から跳ね返った圧縮エアー５ａは飛散防止シート２５によって遮られるため、土砂が飛散することを抑制できる。
【００５９】
また、通気管６を前記開閉部８ｂ１のＸ字状の切込みに沿って移動させることで、挿通部８ｂ直下の一点のみを掘削するよりも、より広範囲にわたって掘削することができる。また、このように切込みによって開閉部８ｂ１を設ける場合には、飛散防止シート２５に補強部材８ａを設けない方が開閉部８ｂ１に柔軟性を持たせて挿通部８ｂを開閉しやすくすることができる。また同様に、例えば補強部材８ａ飛散防止シートの厚み以下の薄い補強部材８ａを設けることでも開閉部８ｂ１の開閉をさせやすくすることができる。
なお、図１２で示すように土砂ほぐし機２４がカラー部１２を有さないこととしても良い。こうすることで、構造が単純で操作しやすい土砂ほぐし機２４とすることができる。
【００６０】
さらに、この挿通部８ｂは、図１６で示すように同じ間隔Ｌ２をおいて複数形成することができる。その場合、この複数の挿通部８ｂに順次、通気管６を挿入して土砂をほぐしていく。こうすることで、等間隔で地盤中の埋設管１４を探索することができる。また、一つの挿通部８ｂに通気管６を挿通し、圧縮エアー５ａを噴射している際には、他の挿通部８ｂが閉じられている。よってそれらの挿通部８ｂからの土砂の飛散を抑制することができる。
前記挿通部８ｂの間隔Ｌ２は、例えば１０ｃｍ程度に設定することで、水道管などの埋設管を容易に探索することができる。この飛散防止シート８を使用して例えば５ｃｍ間隔で地盤の掘削を行う場合には、まず各挿通部８ｂに挿通管６を挿通して土砂をほぐす。そしてその後、飛散防止シート８を前後または左右に５ｃｍ程度ずらし、再度全ての各挿通部８ｂで土砂をほぐす。この間隔は、埋設管の口径や配置間隔があらかじめ分かっている場合には、それらに合わせて１０ｃｍ以上または１０ｃｍ以下に変更することができる。
【００６１】
第２実施形態の変形例：
以上説明した第２実施形態では、飛散防止シート８における挿通部８ｂの周囲にＸ字状の切込みを入れることで開閉部８ｂ１を設ける例を示した。これに対して、例えば弾性変形することで開閉する蓋を挿通部８ｂに設けて開閉部８ｂ１としても良い。
【００６２】
各実施形態の変形例：
上記各実施形態では、土砂ほぐし機２と土砂吸引装置３に対して「空気供給装置」としてコンプレッサー４を１台使用する例を示した。しかし、装置構成を簡単にする必要が無い場所では、低馬力のコンプレッサー４を２台使用し、それぞれを土砂ほぐし機２と土砂吸引装置３に接続しても良い。
【００６３】
また上記各実施形態では、２つの噴射孔７ａを有する噴射ノズル７を示した。しかし、噴射孔７ａの数はこれに限定されない。噴射孔７ａを１つだけ設ければ、より勢いよく圧縮エアー５ｂが噴射されるため、強い力で土砂をほぐすことができる。また３つ以上の噴射孔７ａを図１７で示すように直線上に配置することで、より幅広のカーテン状の圧縮エアー５ｂとすることができる。
【００６４】
さらに上記各実施形態では、噴射ノズル７の下面７ｃの外縁に、「損傷防止部」として湾曲縁７ｃ１を形成している。しかし「損傷防止部」としては、図１８（ａ）、（ｂ）で示すように半球状部７ｄを形成しても良い。こうすることで埋設管１４を傷付ける可能性のある角部を減らし、同時に埋設管１４の湾曲面に沿って避けやすい形状となるため、埋設管１４に対する損傷防止効果を高めることができる。また、「損傷防止部」としては、下面７ｃの外縁に例えばゴムなどの緩衝効果のある弾性体を取り付けても良い。これにより、噴射ノズル７が埋設管１４に当たった際の衝撃を吸収し、より確実に埋設管１４の損傷を抑制することができる。
【００６５】
また上記各実施形態では、噴射ノズル７が開閉できない噴射孔７ａを有している。しかし、噴射ノズル７の下面７ｃに噴射孔７ａの開閉を可能にするシャッター２３を設けても良い。例えば図１９で示すように、噴射孔７ａを噴射ノズル７に３つ設ける。そして噴射ノズル７の下面７ｃの一部を覆う半円形のシャッター２３を矢印Ｆ方向に回転可能なように噴射ノズル７に取り付けて、これを回転することで各噴射孔７ａを開閉できるようにする。これにより、噴射孔７ａを１つ開け、他の２つを閉じることで地盤の一点に圧縮エアー５ａを集中して強く当てたり、噴射孔７ａを２つ開け、他の１つを閉じてカーテン状の圧縮エアー５ｂを形成して幅の広い範囲の地盤を削り取ったりといった土砂のほぐし方の変更が容易に可能となる。
なお、シャッター２３を用いる例を示したが、圧縮エアー５ａを噴射する噴射孔７ａの数を変更できればこの方法に限定されない。よって、例えば複数ある噴射孔７ａのうち、一部をふさぐことのできる蓋を使用しても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１      地盤掘削装置
２      土砂ほぐし機
３      土砂吸引装置
４      コンプレッサー（空気供給装置）
５ａ    圧縮エアー
５ｂ    カーテン状の圧縮エアー
６      通気管
６ａ    操作部
６ａ１  バルブ部
６ａ２  流量調整部
６ａ３  縦管（外管）
６ａ４  横管
６ｂ    延長部（内管）
６ｃ    目盛り
７      噴射ノズル
７ａ    噴射孔
７ｂ    上面
７ｃ    下面
７ｃ１  湾曲縁（損傷防止部）
７ｄ    半球状部（損傷防止部）
８      飛散防止シート
８ａ    補強部材
８ｂ    挿通部
８ｂ１  開閉部
９      ホース
１０    接続部
１１    作業者
１２    カラー部
１２ａ  固定部
１３    取っ手
１４    埋設管
１５    ホース（吸引管）
１６    タンク
１６ａ  扉
１７    負圧発生装置
１８    排水口
１９    キャスター
２０    脚部
２１    ホース
２２    地盤の表面
２２ａ  地表
２３    シャッター
２４    土砂ほぐし機（第２実施形態）
２５    飛散防止シート（第２実施形態）
２６    補強部材（変形例）
２６ａ  下段部
２６ｂ  上段部
Ｌ１    通気管の延長範囲
Ｌ２    挿通部の間隔
Ｎ      ねじ
Ｇ      ほぐした土砂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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