(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動用モータ(1)より下方へ向けて駆動軸(2)を伸延させ、同駆動軸(2)に吸引ファン(3)と撹拌翼(4)とを同軸的に取り付けると共に、吸引ファン(3)は土砂排出流路と連通した吸引ファンケース(6)内に収容する一方、撹拌翼(4)は上記吸引ファンケース(6)の下面に形成した吸引口(7)の直下方に配置して、同撹拌翼(4)により水中における地盤(G)の土砂(d)を撹拌して舞い上がらせ、舞い上がった土砂(d)を吸引ファン(6)により吸引口(7)より吸引すると共に吸引ファンケース(6)さらには土砂排出流路を通して排出するようにした水中掘削装置において、
撹拌翼(4)の周囲に、上記駆動軸(2)と略平行する下方向へ向けて高圧水を噴出する下方向噴出ノズル(10)を配設し、
同下方向噴出ノズル(10)より噴出させた高圧水により、攪拌翼(4)の周囲を囲繞する筒状の第１ウォータカッタ(W1)を形成すると共に、
攪拌翼(4)の近傍に、撹拌翼ガード兼スタンド体(18)の直下方位置に向けて高圧水を噴出する放射線方向噴出ノズル(11)を配設し、
同放射線方向噴出ノズル(11)より噴出させた高圧水により、撹拌翼ガード兼スタンド体(18)の直下方において、円錐状の第２ウォータカッタ(W2)を形成したことを特徴とする水中掘削装置。
【請求項２】
放射線方向噴出ノズル(11)は、駆動軸(2)に取り付けると共に、撹拌翼(4)を形成する複数の撹拌翼形成片(4a)の間に配置したことを特徴とする請求項１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、水中において掘削作業を行うための水中掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水中掘削装置の一形態として、 駆動用モータより下方へ向けて駆動軸を伸延させ、 同駆動軸に吸引ファンと撹拌翼とを同軸的に取り付けると共に、吸引ファンは土砂排出流路と連通した吸引ファンケース内に収容する一方、撹拌翼は上記吸引ファンケースの下面に形成した吸引口の直下方に配置して、 同撹拌翼により水中における地盤の土砂を撹拌して舞い上がらせ、 舞い上がった土砂を吸引ファンにより吸引口より吸引すると共に吸引ファンケースさらには土砂排出流路を通して排出するようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した水中掘削装置では、地盤の硬度が高い場合に、 撹拌翼だけでは地盤を掘削することができないという不具合がある。
【０００４】
また、 撹拌翼により地盤を掘削したとしても、 撹拌翼の回転範囲だけが掘削されるだけで、その周囲には未掘削の地盤の壁が筒状に形成され、その壁により掘削された地盤の土砂が撹拌しても充分に舞い上がらず、 掘削効率を低下させる要因となっている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、駆動用モータより下方へ向けて駆動軸を伸延させ、同駆動軸に吸引ファンと撹拌翼とを同軸的に取り付けると共に、吸引ファンは土砂排出流路と連通した吸引ファンケース内に収容する一方、撹拌翼は上記吸引ファンケースの下面に形成した吸引口の直下方に配置して、同撹拌翼により水中における地盤の土砂を撹拌して舞い上がらせ、舞い上がった土砂を吸引ファンにより吸引口より吸引すると共に吸引ファンケースさらには土砂排出流路を通して排出するようにした水中掘削装置において、撹拌翼の周囲に、上記駆動軸と略平行する下方向へ向けて高圧水を噴出する下方向噴出ノズルを配設し、同下方向噴出ノズルより噴出させた高圧水により、攪拌翼の周囲を囲繞する筒状の第１ウォータカッタを形成すると共に、攪拌翼の近傍に、撹拌翼ガード兼スタンド体の直下方位置に向けて高圧水を噴出する放射線方向噴出ノズルを配設し、同放射線方向噴出ノズルより噴出させた高圧水により、撹拌翼ガード兼スタンド体の直下方において、円錐状の第２ウォータカッタを形成したことを特徴とする水中掘削装置を提供せんとするものである。
【０００６】
また、本発明では、放射線方向噴出ノズルは、 駆動軸に取り付けると共に、 撹拌翼を形成する複数の撹拌翼形成片の間に配置したことにも特徴を有するものである。
【０００７】
ここで、 駆動軸の軸線と交差する放射線方向とは、 軸線を中心にして、 同軸線と直交する横外側方へ放射状に伸延する方向と、 同横外側方と軸線との間に形成される正面視90度の範囲内において、 外側下方へ放射状に伸延する方向とをいう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。
【０００９】
すなわち、本発明に係る水中掘削装置は、 基本的構造として、 駆動用モータより下方へ向けて駆動軸を伸延させ、 同駆動軸に吸引ファンと撹拌翼とを同軸的に取り付けると共に、吸引ファンは土砂排出流路と連通した吸引ファンケース内に収容する一方、撹拌翼は上記吸引ファンケースの下面に形成した吸引口の直下方に配置して、 同撹拌翼により水中における地盤の土砂を撹拌して舞い上がらせ、 舞い上がった土砂を吸引ファンにより吸引口より吸引すると共に吸引ファンケースさらには土砂排出流路を通して排出するようにしている。
【００１０】
そして、 かかる水中掘削装置は、 特徴的構造として、 撹拌翼の周囲に、 上記駆動軸と略平行する下方向へ向けて高圧水を噴出する下方向噴出ノズルを配設すると共に、 撹拌翼の近傍に、 上記駆動軸の軸線と交差する放射線方向へ向けて高圧水を噴出する放射線方向噴出ノズルを配設している。
【００１１】
このようにして、 水中掘削作業を行う際には、 下方向噴出ノズルと放射線方向噴出ノズルより高圧水を噴出させながら撹拌翼を回転させる。
この際、 下方向噴出ノズルより噴出される高圧水が、 撹拌翼の周囲に位置する地盤を下方向( 縦方向) へ掘削すると共に、 この縦方向に掘削された地盤を、放射線方向噴出ノズルより噴出される高圧水が、 放射線方向へ掘削して、撹拌翼の周囲に掘削された地盤の土砂を形成することができるため、 この土砂を撹拌翼により撹拌して確実に舞い上がらせることができ、 この舞い上がった土砂を吸引ファンにより吸引口より吸引すると共に吸引ファンケースさらには土砂排出流路を通して効率良く排出することができる。 その結果、 水中掘削作業能率を著しく向上させることができる。
また、 放射線方向噴出ノズルは、 駆動軸に取り付けると共に、 撹拌翼を形成する複数の撹拌翼形成片の間に配置している。
このようにして、 放射線噴出ノズルより高圧水を、 撹拌翼の撹拌作用面内より放射線方向へ同撹拌翼と一体的に回転しながら噴出させることができて、 この横方向の地盤の掘削と、掘削された土砂の撹拌とを、より効率良くしかもコンパクトな構造にて行うことができる。
ここで、 放射線方向とは、 駆動軸の軸線を中心として、 周囲に放射状に伸延する方向であり、 好ましくは同軸線と交差する方向( 半径方向) である。
【００１２】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
〔第１実施例〕
図１は、第１実施例としての本発明に係る水中掘削装置Ａを示しており、同水中掘削装置Ａは、図２にも示すように、 駆動用モータとしての電動モータ1 より下方へ向けて駆動軸２を伸延させ、 同駆動軸２に吸引ファン３と撹拌翼４とを同軸的に取り付けると共に、吸引ファン３は土砂排出流路を形成する土砂排出パイプ５, ５と連通した吸引ファンケース６内に収容する一方、撹拌翼４は上記吸引ファンケース６の下面に形成した吸引口７の直下方に配置している。
このようにして、 撹拌翼４により水中における地盤Ｇ( 図３及び図４参照) の土砂ｄを撹拌して舞い上がらせ、 舞い上がった土砂ｄを吸引ファン３により吸引口７→吸引ファンケース６→土砂排出パイプ５, ５を通して水上に排出するようにしている。
【００１４】
しかも、 吸引ファンケース６の下端部周壁には、 リング状に形成した大小二本の高圧水供給配管８, ８を内外側重合状態に配置し、 両高圧水供給配管８, ８に地上より高圧水を供給するための高圧水供給ホース９, ９の先端を連結する一方、各高圧水供給配管８, ８に、上記駆動軸２と略平行する下方向へ向けて高圧水を噴出する複数個の下方向噴出ノズル10を、各高圧水供給配管８, ８の円周方向に一定の間隔を開けて連結している。
このようにして、 各下方向噴出ノズル10より噴出させた高圧水により、撹拌翼４の周囲を囲繞する筒状の第1 ウォーターカッターW1を形成して、 かかる筒状の第１ウォーターカッターW1を形成する高圧水により地盤Ｇを縦方向に掘削することができるようにしている。
さらに、 撹拌翼４を取り付けた上記駆動軸２の部分に、 同駆動軸２の軸線と交差する放射線方向へ向けて高圧水を噴出する複数個の放射線方向噴出ノズル11を設けており、 各放射線方向噴出ノズル11の噴出孔11a は、 撹拌翼４を形成する複数の撹拌翼形成片4a,4a の間に配置している。
【００１５】
そして、 各放射線方向噴出ノズル11の基端は、 駆動軸２の先端部の軸線上に形成した縦方向高圧水供給流路12の下端部に接続し、 同縦方向高圧水供給流路12の上端部に駆動軸２の半径方向に伸延する横方向高圧水供給流路13の内側端部を接続し、 同横方向高圧水供給流路13の外側端部に地上より高圧水を供給するための高圧水供給パイプ14の先端部をスイベルジョイント15を介して接続している。
このようにして、 撹拌翼４の回転と同時に、 高圧水供給パイプ14→スイベルジョイント15→横方向高圧水供給流路13→縦方向高圧水供給流路12→各放射線方向噴出ノズル11に高圧水を供給して、 同高圧水を噴出孔11a より放射線方向( 駆動軸２の軸線と直交する半径方向) に噴出させて、 地盤Ｇを外側方へ向けて掘削( 粉砕) するようにしている。18 は撹拌翼ガード兼スタンド体、19 は網体、20 は電気供給用のケーブルである。
この際、 放射線方向噴出ノズル11は、 撹拌翼４と一体的に回転しながら高圧水を噴出して、 前記した下方向噴出ノズル10により形成される筒状の第1 ウォーターカッターW1を横断する旋盤状の第２ウォーターカッターW2を形成し、 第1 ウォーターカッターW1により縦方向に柱状に切断された地盤Ｇを第２ウォーターカッターW2により横方向に粉砕し、 この粉砕された土砂ｄを撹拌翼４が撹拌して舞い上がらせ、 前記したように舞い上がった土砂ｄを吸引ファン３により吸引口７→吸引ファンケース６→土砂排出パイプ５, ５を通して水上に排出するようにしている。
【００１６】
この際、 第1 ウォーターカッターW1が、撹拌翼4 の周囲を囲繞する筒状のウォーターカーテンを形成するため、 粉砕された土砂ｄは、ウォーターカーテン内に封じ込められた状態となって、 周囲に飛散することがなく、 その結果、 吸引ファン3 により効率良く吸引されることになる。
そして、 第２ウォーターカッターW2は、 粘土質の地盤Ｇであっても確実に切断することができて、 土質に関わりなく効率良く掘削作業を行うことができる。
また、 前記した土砂排出パイプ５, ５は、 図1 に示すように、 一本の搬送パイプ16の先端部に接続して、 同搬送パイプ16を通して土砂ｄを所定の排出場所まで搬送するようにしており、 同搬送パイプ16の先端部には、 加圧空気供給パイプ17を接続して、 同加圧空気供給パイプ17より加圧空気ｓを土砂ｄの搬送方向に向けて噴出させることにより、 搬送パイプ16中を搬送される土砂ｄへの圧送力を増大させて、 円滑かつ確実に土砂ｄの搬送が行えるようにしている。
ここで、 搬送パイプ16中を搬送される土砂ｄは、 水中にて掘削されて、 泥水状態にて搬送されるものである。
なお、 前記した高圧水供給ホース９や高圧水供給パイプ14の基端部には、 地上に配置した高圧水供給装置( 図示せず) を接続している。
〔第２実施例〕
次に、図５を参照しながら第２実施例としての水中掘削装置Ａついて説明する。
【００１７】
すなわち、第２実施例としての水中掘削装置Ａは、図５に示すように、基本的構造を第１実施例としての水中掘削装置Ａと同様に構成しているが、駆動軸2 の上端から下端部まで、 その軸線上に縦方向高圧水供給流路12を形成して、 同縦方向高圧水供給流路12の上端に高圧水供給ホース21の先端を接続する一方、 同縦方向高圧水供給流路12の下端部に放射線方向噴出ノズル11を連通させている。
このようにして、 駆動軸２中に縦方向高圧水供給流路12を形成することにより、 撹拌翼４の近傍に高圧水供給配管８を施す必要性をなくし、 同高圧水供給配管８が水中の他物と干渉して損傷等されるのを回避することができるようにしている。
しかも、 駆動軸２の上端に高圧水供給ホース21を接続するようにしているために、 同高圧水供給ホース21の接続作業も楽に行える。
なお、 図５中、22 はローターステーターである。
〔第３実施例〕
次に、図６を参照しながら第３実施例としての水中掘削装置Ａついて説明する。
【００１８】
すなわち、第３実施例としての水中掘削装置Ａは、図６に示すように、基本的構造を第１実施例としての水中掘削装置Ａと同様に構成しているが、放射線方向噴出ノズル11の噴出孔11a を撹拌翼ガード兼スタンド体18の直下方位置に向けて指向させて、 同噴出孔11a より噴出される高圧水が、 上記撹拌翼ガード兼スタンド体18の直下方において、 円錐状の第２ウォーターカッターW2を形成するようにしている。
このようにして、 水中掘削装置Ａを下降させるに先立って、 第２ウォーターカッターW2が撹拌翼ガード兼スタンド体18の直下方位置を掘削するため、同水中掘削装置Ａをスムーズに下降させながら、 掘削作業を効率良く行うことができる。
なお、 本実施例に係る水中掘削装置Ａは、鋼管内掘削にも適用可能なものであり、 同水中掘削装置Ａを収容可能なスペースがあれば、 どのような場所でも掘削作業を行うことができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
【００２０】
請求項１記載の発明では、撹拌翼の周囲に、駆動軸と略平行する下方向へ向けて高圧水を噴出する下方向噴出ノズルを配設し、同下方向噴出ノズルより噴出させた高圧水により、攪拌翼の周囲を囲繞する筒状の第１ウォータカッタを形成すると共に、攪拌翼の近傍に、撹拌翼ガード兼スタンド体の直下方位置に向けて高圧水を噴出する放射線方向噴出ノズルを配設し、同放射線方向噴出ノズルより噴出させた高圧水により、撹拌翼ガード兼スタンド体の直下方において、円錐状の第２ウォータカッタを形成しているため、水中掘削作業を行う際には、下方向噴出ノズルと放射線方向噴出ノズルより高圧水を噴出させながら撹拌翼を回転させることにより、下方向噴出ノズルより噴出される高圧水が、撹拌翼ガード兼スタンド体の周囲に位置する地盤を下方向(縦方向)へ掘削すると共に、この縦方向に掘削された地盤を、放射線方向噴出ノズルより噴出される高圧水が、放射線方向へ掘削して、撹拌翼の周囲に掘削された地盤の土砂を確実に粉砕することができる。
また、水中掘削装置を下降させるに先立って、第２ウォーターカッターが撹拌翼ガード兼スタンド体の直下方位置を掘削するため、同水中掘削装置をスムーズに下降させながら、 掘削作業を効率良く行うことができる。
【００２１】
したがって、この土砂を撹拌翼により撹拌して確実に舞い上がらせることができて、この舞い上がった土砂を吸引ファンにより吸引口より吸引すると共に吸引ファンケースさらには土砂排出流路を通して効率良く排出することができる。その結果、水中掘削作業能率を著しく向上させることができる。
請求項２記載の発明では、放射線方向噴出ノズルは、駆動軸に取り付けると共に、撹拌翼を形成する複数の撹拌翼形成片の間に配置しているため、放射線噴出ノズルより高圧水を、撹拌翼の撹拌作用面内より放射線方向へ同撹拌翼と一体的に回転しながら噴出させることができて、この横方向の地盤の掘削と、掘削された土砂の撹拌とを、より効率良くしかもコンパクトな構造にて行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施例としての掘削装置の正面図。
【図２】同要部の拡大断面正面図。
【図３】同掘削装置による掘削作業説明図。
【図４】同掘削装置による掘削作業説明図。
【図５】本発明に係る第２実施例としての掘削装置の断面正面図。
【図６】本発明に係る第３実施例としての掘削装置の断面正面図。
【符号の説明】
Ａ  水中掘削装置
Ｇ  地盤
ｄ  土砂
１  電動モータ
２  駆動軸
３  吸引ファン
４  撹拌翼
５  土砂排出パイプ
６  吸引ファンケース
７  吸引口
８  高圧水供給配管
９  高圧水供給ホース
10  下方向噴出ノズル
11  放射線方向噴出ノズル
12縦方向高圧水供給流路
13横方向高圧水供給流路
14  高圧水供給パイプ
15  スイベルジョイント
16  搬送パイプ
【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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