(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸受の周りに実質的に１回転できる旋回装置に旋回フレームが回転可能に支持され、その旋回フレームに回動可能に取り付けられているブームの先端部に給水する可撓性の配管が設けられ、前記配管は中心軸受から半径方向外方に一定距離離れた第１の固定位置に固定され、前記一定距離は可撓性の配管が最小曲げ半径以上の曲率半径で１８０度曲がる距離より大であり、そして配管は旋回フレームの中心軸受外側に近接した第２の固定位置で旋回フレームに固定されていることを特徴とする可撓型配管装置。
【請求項２】
前記旋回フレームに固定された内周回転ホースガイド皿を設け、前記旋回フレーム（２）を旋回可能に吊設するケーソン函の下面（１ａ）に、この内周回転ホースガイド皿（７）の外側において外周固定ホースガイド皿（６）を固定して設けてその皿上に中心軸受の外側から一定距離離れた第１の固定位置を設け、配管をその外周固定ホースガイド皿の側面から第１の固定位置に導いてその皿の外周に沿って載置し、皿上で１８０度曲げて内周回転ホースガイド皿上に乗り移り、その皿上を外側に沿って第２の固定位置で旋回フレームに固定されている請求項１に記載の可撓型配管装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋回フレームが実質的に１回転できる旋回装置に回転可能に支持され、その旋回フレームに回動可能に取り付けられているブームの先端部に給水する可撓型配管装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ケーソン沈下掘削において、函内の中央部の標準部掘削には、機械化・自動化が進んでいる（例えば、特許第２９４４０３４号公報参照）。しかし、沈設精度に直接影響する刃口部の掘削については、何時ケーソンが沈下開始するか判り難い等のため、機械化が進んでいない。すなわち、ケーソンの沈下は、ケーソン自重（躯体重量）と載荷荷重（水荷重）との合計である沈下荷重が、刃口反力と函内気圧と側壁摩擦抵抗力との合計である沈下抵抗力を上回った時に開始し、そのタイミングは施工的に予測し難い。
【０００３】
これまでの刃口部の掘削では、人力掘削、ケーソンショベルによる掘削、あるいは専用掘削機による掘削が行われている。
図１１に示すように作業者Ｈによる人力掘削は、比較的小規模のケーソン工事に用いられているが、大深度になると、函内気圧が高くなり作業性が悪くなる。また、不意のケーソン沈下開始により、作業者Ｈが刃口Ｂと地山とに挟まれる危険性がある。（なお、符号Ａは、排土バケットが上昇・下降する気密鋼管であるマテリアルロックを示している。）
【０００４】
また、ケーソンショベルＳによる掘削（図１２参照）は、函内作業室は狭く天井が低いため、汎用大型機械が使えず作業性が悪い。
【０００５】
一方、専用掘削機Ｍによる掘削（図１３参照）では、ケーソン刃口下Ｂの掘削は、ケーソン函１の過沈下を防ぐため５０ｃｍ以上の掘削が法的に禁止されており、小型の刃口下掘削機を開発することは困難であった。
【０００６】
ショベル等の旋回型掘削機械では、旋回中心にロータリージョイントを据え、複数系統の油圧を供給し、作業を行っている。
しかし、旋回式ニューマチックケーソン掘削機Ｍでは、旋回中心部を排土バケットの上昇・降下空間に使用するため、従来のロータリージョイントを旋回部の給水継手として使用することはできない。
【０００７】
一方、掘削機Ｍに水圧を供給する高圧ホースは、許容する最小曲げ半径以上の曲率半径で曲げることは問題ないが、これに捻りが加わると破裂するという問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、例えばケーソン函内掘削装置のウォータージェットのような旋回フレームに回動可能に取り付けられているブームの先端部に、ホースが許容する最小曲げ半径以下の曲率半径で曲げることなく給水することができ、また、旋回中心部を排土バケットの上昇・降下用の空間に使用することができる可撓型配管装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、中心軸受（Ａ）の周りに実質的に１回転できる旋回装置に旋回フレーム（２）が回転可能に支持され、その旋回フレーム（２）に回動可能に取り付けられているブーム（３）の先端部に給水する可撓性の配管（４）が設けられ、前記配管（４）は中心軸受（Ａ）から半径方向外方に一定距離（Ｌ）離れた第１の固定位置（Ｘ）に固定され、前記一定距離（Ｌ）は可撓性の配管（４）が最小曲げ半径以上の曲率半径で１８０度曲がる距離より大であり、そして配管（４）は旋回フレーム（２）の中心軸受Ａ外側に近接した第２の固定位置（Ｙ）で旋回フレーム（２）に固定されている。
【００１０】
また、前記旋回フレーム（２）に固定された内周回転ホースガイド皿（７）を設け、前記旋回フレーム（２）を旋回可能に吊設するケーソン函の下面（１ａ）に、この内周回転ホースガイド皿（７）の外側において外周固定ホースガイド皿（６）を固定して設けてその皿上に中心軸受（Ａ）の外側から一定距離（Ｌ）離れた第１の固定位置（Ｘ）を設け、配管（４）をその外周固定ホースガイド皿（６）の側面から第１の固定位置（Ｘ）に導いてその皿の外周に沿って載置し、皿上で１８０度曲げて内周回転ホースガイド皿（７）上に乗り移り、その皿上を外側に沿って第２の固定位置（Ｙ）で旋回フレーム（２）に固定されている。
【００１１】
本発明によれば、外周固定ホースガイド皿上にその外周に沿って載置された可撓型配管は、皿上で１８０度曲げられて内周回転ホースガイド皿上に乗り移っており、旋回フレームの回転による外周固定ホースガイド皿と内周回転ホースガイド皿との相対動きに伴って、外周固定ホースガイド皿から内周回転ホースガイド皿に、あるいは内周回転ホースガイド皿から外周固定ホースガイド皿に移る。第１および第２の固定位置は半径方向には、配管の最小曲げ半径以上の曲率半径で１８０度曲がる距離より大な一定距離離れており、したがって、配管の曲がりに無理が生じない。そして、その長さは、旋回フレームが実質的に１回転するに充分な長さを有しているので、旋回フレームの１回転の旋回範囲に対し問題なく給水できる。
したがって、本可撓型配管装置は、例えばケーソン函内掘削装置のブーム先端に設けたウォータジェットのノズルに対して適用でき、ケーソン刃口下をウォータジェットで掘削することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態をケーソン函内掘削装置の掘削用水ノズルへの可撓型配管装置について説明する。
【００１３】
なお、この実施形態に対する課題を解決するための手段は、以下に示すようになる。
ケーソン函内を掘削するためにブームの先端に水ノズルを有し、そのブームは旋回フレームに回動可能に取り付けられ、その旋回フレームはマテリアルロックを中心として実質的に１回転できる旋回装置に回転可能に支持されているケーソン函内掘削装置の水ノズル用可撓型配管装置において、ケーソン函外からの配管がマテリアルロックの半径方向外方でマテリアルロックの外側から一定距離離れた第１の固定位置においてケーソン函の下面に固定され、前記一定距離は可撓性の配管が最小曲げ半径以上の曲率半径で１８０度曲がる距離より大であり、そして配管はマテリアルロックの外側の近接した第２の固定位置で旋回フレームに固定されており、そして旋回フレームが実質的に１回転するに充分な長さを有していることを特徴としている。
【００１４】
そして、ケーソン函の下面に固定された外周固定ホースガイド皿を設けてその皿上に前記マテリアルロック外側から一定距離離れた第１の固定位置を設け、前記旋回フレームに固定された内周回転ホースガイド皿を設けて、前記ケーソン函外からの配管をその外周固定ホースガイド皿の側面から第１の固定位置に導いてその皿の外周に沿って載置し、皿上で１８０度曲げて内周回転ホースガイド皿上に乗り移り、その皿上をマテリアルロックの外側に沿って第２の固定位置で旋回フレームに固定されている。
【００１５】
図１および図２には、ケーソン函内掘削装置の全体配置が示されている。
図１において、旋回式ニューマチックケーソン掘削機Ｍは、その旋回フレーム２がマテリアルロックＡを中心軸受として旋回装置によって旋回可能にケーソン函１の下面である床版天井部１ａに吊設されている。そして、その掘削機Ｍには、地上に設けられた高圧水ポンプＰから高圧配管（ホース）Ｋで高圧水が供給されている。なお、図２の平面図に示すように、掘削機Ｍは、矩形状のケーソン函１の各刃口部が掘削可能になるように複数台（図２の例では３台）配設され、開閉弁Ｖを介装して高圧水ポンプＰからそれぞれ配管されている。
【００１６】
図３には、床版天井部１ａの配管が示されており、各掘削機Ｍ１〜Ｍ３（符号Ｍで代表する）は、その旋回フレーム２の公転角度が、図の右から、０度、１２９度、および３６０度の各状態で示されている。
図３において、可撓性の配管である高圧ホース４は、開閉弁Ｖに一端が連結されており、（図の上方から）掘削機Ｍの旋回中心に向かって導かれ、後記するようにマテリアルロックＡの外側から半径方向外方に一定距離（Ｌ）離れてその外周を回り、中心方向に１８０度曲ってマテリアルロックＡの外側に沿って掘削機Ｍの旋回フレーム２に至り、旋回フレーム２およびブーム３上を先端の水ノズルＮに導かれている。なお、図３における符号１１は、電力線カーテンケーブルを示し、図４に示すように、ケーブルキャリア１１ｂによって電力線１１ａが懸垂され、電力が供給されている。
【００１７】
図５および図６には、掘削機Ｍ上の高圧ホース４の配索が示されている。
掘削機Ｍは、マテリアルロックＡを中心とし、旋回フレーム２が実質的に１回転の回転が可能に懸垂支持されている。そして、その旋回フレーム２の先端には、先端に水ノズルＮを有しているブーム３が回動および起伏可能に取り付けられている。
【００１８】
高圧ホース４は、床版天井１ａに沿って図の右方からマテリアルロックＡの方向へ導かれ、床版天井１ａに固定された後記する（図５には示されていない）外周固定ホースガイド皿（６）に側面から入り、マテリアルロックＡの外側から一定距離Ｌだけ離れた第１の固定位置Ｘで固定されている。そして、ガイド皿（６）上をその外周に沿って時計方向に回り、マテリアルロックＡ方向に向け１８０度曲げられて反転し、掘削機Ｍに固定されている後記する（これも図示されていない）内周回転ホースガイド皿（７）上に乗り移る。そして、マテリアルロックＡ側の側壁に沿い、旋回フレーム２の位置まで導かれ、この間で、旋回フレーム２側の第２の固定位置Ｙに固定されている。
【００１９】
なお、マテリアルロックＡの外側と第１の固定位置Ｘとの一定距離Ｌは、高圧ホース４の最小曲げ半径以上の曲率半径で１８０度曲がる距離より大に取られている。したがって、上記の１８０度の曲がりの曲率半径Ｒは高圧ホース４の最小曲げ半径以上となっている。
【００２０】
そして、高圧ホース４は、旋回フレーム２上を先端に向かい、ブーム３との接続点ではスイベル継手４ａを介装し、ブーム３先端の水ノズルＮに連通されている。
【００２１】
図７および図８には、ホースガイド皿６、７上の高圧ホース４の形状が示されている。すなわち、図７には、旋回フレーム２が−１５度（図の横軸から時計方向に１５度）旋回した状態が示され、図８には、旋回フレーム２が＋３７５度  （横軸から反時計方向に３７５度）旋回した状態が示されている。
【００２２】
前記外周固定ホースガイド皿６は、床版天井部１ａに固着されており（図９参照）、高圧ホース４は第１の固定位置Ｘから外周固定ホースガイド皿６の外周６ａに時計方向に沿って載置されており、１８０度反転して内周回転ホースガイド皿７に乗り移り、その側壁７ａに反時計方向に沿って第２の固定位置Ｙに固定されている。
【００２３】
図８の状態は、上記図７から、旋回フレーム２が反時計方向に３９０度回転した状態であり、この回転によって高圧ホース４は、外周固定ホースガイド皿６上の第１の固定位置Ｘからその外周６ａに沿った位置から、旋回フレーム２上の第２の固定位置Ｙの回転に伴って、順次、内周回転ホースガイド皿７上の側壁７ａ沿いに移動する。なお、高圧ホース４は、この回転に対して十分な長さで構成されている。
【００２４】
また、内周回転ホースガイド皿７のマテリアルロック側壁側には固定ホースガイド板９が床版天井部１ａに固定して設けられており、戻り旋回（時計方向回転）するときに高圧ホース４が側壁７ａから離れ、たるみ、蛇行しないようにガイドしている。
【００２５】
そして、図１０には、ブーム３先端部に導かれた高圧水がノズルＮから噴射されているケーソン刃口下Ｂの掘削状況が示されている。図中の符号Ｃは、カッタを示している。
【００２６】
このように、掘削機Ｍの水ノズルＮに高圧水を供給する配管は、マテリアルロックＡの外方から導かれ、第１の固定位置Ｘからの高圧ホース４が外周固定ホースガイド皿６の外周６ａ沿いから１８０度曲げられ、内周回転ホースガイド皿７に移り、その側壁７ａ沿って第２の固定位置から旋回フレーム２、ブーム３そして水ノズルＮに連通されている。そして、旋回フレーム２の回転時には、外周固定ホースガイド皿６と内周回転ホースガイド皿７との間を乗り移ってガイド皿６、７上を滑るだけであり、その曲がりも許容する最小曲げ半径以上の曲率半径であって強度上の問題も生じない。
【００２７】
なお、高圧ホース４が長くなり、ある程度の圧力損失を容認できる場合は、前記図４に示したケーブルキャリア１１ｂに電力線１１ａと共に高圧ホース４を支持し、掘削機Ｍの旋回外周部をカーテンケーブル１１ｃおよび高圧ホース４として電力と共に供給することも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成され、以下の効果を奏する。
（１）  これまでケーソン函内掘削装置に対して度々提案されてきたが、給水方法によって実現し得なかったケーソン刃口下をウォータジェットで掘削する方法が本発明によって可能になった。
（２）  すなわち、旋回機構を有してその旋回中心部を排土バケットが占有する掘削手段に対し、本発明は、旋回中心の外から導かれる送水距離の短い送水方法を具体的に提供しており、非接触でかつ安全容易にウォータジェット掘削をケーソン刃口下に適用することができる。
（３）  したがって、刃口部掘削の機械化・遠隔操作化を図り、例え不意にケーソン沈下が開始されても安全にケーソン刃口下を非接触で掘削が行える。
（４）  また、本発明は、掘削装置に限らず、撒水装置等に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するケーソン函内掘削装置の全体配置を示す縦断面図。
【図２】図１のケーソン函部の全体配置を示す断面図。
【図３】ケーソン函内床版天井部の配管の一実施形態を示す平面図。
【図４】図３の電力線カーテンケーブルを示す正面図および拡大図。
【図５】本発明の可撓型配管装置のケーソン函内掘削装置による実施形態の平面図。
【図６】図５の側面図。
【図７】旋回フレームが−１５度での高圧ホースの形状を示す平面図。
【図８】旋回フレームが３７５度での高圧ホースの形状を示す平面図。
【図９】図７のａ−ｂ断面図。
【図１０】ケーソン刃口下掘削時の水ノズル部を示す断面図。
【図１１】従来の人力掘削状況を説明する図。
【図１２】従来のケーソンショベルによる掘削状況を説明する図。
【図１３】従来の専用掘削機による掘削状況を説明する図。
【符号の説明】
１・・・ケーソン函
２・・・旋回フレーム
３・・・ブーム
４・・・高圧ホース
６・・・外周固定ホースガイド皿
７・・・内周回転ホースガイド皿
Ａ・・・マテリアルロック
Ｂ・・・刃口
Ｈ・・・作業者
Ｍ・・・掘削機
Ｎ・・・水ノズル
Ｘ・・・第１の固定位置
Ｙ・・・第２の固定位置
【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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