(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部構造を有するマシン・フレーム（４）を担持する自動走行機構（２）と、マシン・フレーム（４）に対して旋回し、蝶番で互いに接続された複数のブーム・アーム（８、１０、１２）を有するブーム（６）と、ブーム（６）の自由端に対して旋回する掘削機バケット（１６）とを備えた、特に溝にパイプを敷設するために土壌（４４）を掘削し、埋め戻す装置であって、
粉砕／混合ロータ（２２）が掘削機バケット（１６）上に配置され、掘削機バケット（１６）で囲まれた容積が、掘削材料用の受けチャンバ（２４）と、粉砕／混合ロータ（２２）を囲む混合チャンバ（２６）とに分割されることを特徴とする装置。
【請求項２】
ブーム（６）と、掘削機バケット（１６）と、掘削機バケット（１６）をブーム（６）に結合する少なくとも１つの蝶番（１８、２０）とを備えた、現場車両に取り付けるための土壌を掘削して埋め戻す装置であって、
粉砕／混合ロータ（２２）が掘削機バケット（１６）上に配置され、掘削機バケット（１６）で囲まれた容積が、掘削材料用の受けチャンバ（２４）と、粉砕／混合ロータ（２２）を囲む混合チャンバ（２６）とに分割されることを特徴とする装置。
【請求項３】
噴霧装置（３０）が、掘削機バケット（１６）の混合チャンバ（２６）内に液体結合剤を噴霧することを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
噴霧装置（３０）が、粉砕／混合ロータ（２２）に向けられた複数の噴霧ノズル（３４）を備えることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
掘削機バケット（１６）が粉末状結合剤の分配手段（４２）を備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
掘削機バケット（１６）が粉末状結合剤の保存チャンバ（３８）を備えることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
粉砕／混合ロータ（２２）の作業方向で、粉砕／混合ロータ（２２）の下流に、保存チャンバ（３８）から粉末状結合剤を搬送する回転ロック（４２）が分配手段として配置されることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
制御ユニットが、所与の粉砕深さを調節した状態で、ブーム・アーム（８、１０、１２、１４）の位置に応じて掘削機バケット（１６）の経路を制御することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
掘削機バケット（１６）の粉砕／混合ロータ（２２）の区画が、混合チャンバ（２６）を画定する円形に湾曲した被せフード（２３）で囲まれることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
粉砕／混合ロータ（２２）が、被せフード（２３）を横方向に画定する掘削機バケット（１６）の側壁（２８）に装着されることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
粉砕／混合ロータ（２２）が円周方向面に丸柄たがね（２５）、パドルまたはナイフを備えることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
噴霧装置（３０）が、被せフード（２３）に一体化された１つまたは複数の噴霧ユニット（３２）を備えることを特徴とする、請求項１０または１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
特に溝にパイプ（４６）を敷設するために土壌（４４）を掘削し、埋め戻す方法であって、
土壌（４４）を掘削して溝を形成するステップと、
掘削材料を除去するステップと、
土壌（４４）中にパイプ（４６）用の支持層を準備するステップと、
パイプ（４６）をグリットまたは砂利層（４８）中に配置し、埋め込むステップと、
溝を充填材（５０）で埋め戻すステップと、
充填材（５０）を突き固めるステップと、
最上層（５４、５８）を加えるステップとを備えた方法であって、
第１の溝区間（５２）を掘り、掘削材料を除去し、第１の溝区間（５２）中に支持層を準備し、さらに第１の溝区間（５２）中のグリットおよび砂利層（４８）中にパイプ（４６）を従来の形で配置し、埋め込むステップと、
所与の粉砕深さで複数の層（４０）中で後続の溝区間（５６）を粉砕し、同時に結合剤を添加した状態で粉砕した材料をほぐして混合するステップと、
以前に粉砕して処理した層（４０）を掘削するステップと、
処理した材料を以前の溝区間（５６）内で充填材（５０）として使用するステップとを特徴とする方法。
【請求項１４】
パイプ（４６）の上流で掘るべき溝区間（５６）を、掘削機バケット（１６）に一体化された粉砕／混合ロータ（２２）によって、最初に所与の粉砕深さで粉砕して、ほぐし、さらに微粉砕して、添加された液体または固体結合剤と混合し、突き固めが可能な処理した材料を、その後、掘削機バケット（１６）で掘削し、作業方向から見て前記溝区間（５６）の上流に位置するパイプ（４６）上に充填材（５０）として配置することを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
土壌（４４）を掘削するステップ、粉砕し、ほぐして混合するステップ、第１の溝区間（５２）内に前に準備した材料を掘削するステップ、処理した材料を後続の溝区間（５６）内で充填材（５０）として埋め戻すステップを、一体化した粉砕／混合ロータ（２２）を備える掘削機バケット（１６）で実行することを特徴とする、請求項１３または１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
掘削機バケット（１６）が、制御ユニットによって再現可能な形で予め設定された１つの同じ経路に沿って移動し、粉砕した材料を粉砕し、ほぐし、混合して掘削する間、１つの同じ作業深さを適用することを特徴とする、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
以降の溝層（５６）を粉砕する間、液体および／または粉末状結合剤が掘削機バケット（１６）に連続的に供給されることを特徴とする、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、特に請求項１、２および１４の前特徴付け部分に記載の溝にパイプを敷設するために土壌を掘削し、埋め戻す装置および方法に関する。
特にパイプを敷設するために溝を掘削する場合、ブームの端部にピボテッド掘削機バケットを備えた掘削機を使用する。ブームは、蝶番で互いに接続された複数のブーム・アームで構成され、それによってオペレータまたは制御ユニットによって制御された掘削機バケットの所与の動作が可能になる。パイプを敷設する溝は、深さが約３ｍ、幅が約１．２０ｍである。
従来のパイプ敷設では、最初に溝を掘り、掘削材料を投棄場に運搬する。次に、土壌中にパイプ用の支持層を準備し、パイプをグリットまたは砂利層中に少なくともその直径の半分埋め込む。
突き固められる充填材を供給し、溝に送り込み、突き固める。次に、溝を砕いた石で充填し、必要に応じてアスファルトで覆う。
この手順には幾つかの欠点がある。掘削した土を除去し、掘削材料を廃棄場に廃棄するには、約４０ドイツマルク／ｍ3の費用がかかる。生態学的見地から、土の投棄は不必要である。供給する充填材に、さらなる費用が発生する。さらに、トラックによる材料の除去および放出には、徹底的な戦略的物流計画が必要である。現場は大規模に交通を遮断して、トラック交通を制御しなければならず、したがって小さい移動現場を設定することが不可能である。最後に、作業の進捗度は大部分、交通によって決定され、廃棄物はしかるべき時に連続的に除去され、充填材がしかるべき時に連続的に送達される。
土壌を掘削して、埋め戻し、作業の進捗度を迅速化でき、同時に基礎材料を節約して、廃棄物を減少させることができる装置および方法を提供することが、本発明の目的である。
この目的は、請求項１、２および１４に記載した特徴によって解決される。
本発明は、掘削機バケットに装着される粉砕／混合ロータを提供することが好ましい。掘削機バケット上に粉砕／混合ロータを配置することにより、１つの同じ現場車両を使用して異なる作業サイクルを実行できることが好ましい。まず、土壌を掘削し、埋め戻すために、従来の形で掘削機バケットを使用することができる。粉砕／混合ロータの助けにより、掘削した土壌を再利用できるよう、別の作業サイクルで土壌を粉砕し、ほぐして、微粉砕することができる。
掘削機バケットの容量は、掘削材料用の受けチャンバと、粉砕／混合ロータ用の混合チャンバとに分割される。混合チャンバは、粉砕／混合ロータを囲み、掘削機バケットの受けチャンバとは接続していない。
噴霧手段によって、掘削機バケットの混合チャンバ内に液体結合剤を噴霧することができる。
このようにして、層の粉砕中に結合剤を供給し、ほぐして微粉砕した材料と混合する。次に、処理した材料を充填材として使用することができる。掘削機バケットは、さらに、粉末にした結合剤の分配手段を備えてもよい。
そのため、掘削機バケットは、粉末結合剤の保存チャンバを備えることが好ましい。前記保存チャンバは、例えば掘削機バケットの後部に配置してもよい。
粉末結合剤は、好ましくは粉砕／混合ロータの背後に配置された回転ロックの助けにより、保存チャンバから分配することができる。回転ロックは粉砕／混合ロータに軸方向に平行に配置される。
制御ユニットが、所与の粉砕深さを調節した状態で、ブーム・アームの位置に応じて掘削機バケットの行程を制御することができる。
このようにして、オペレータが複雑な操舵運動を実行せずに、粉砕深さを一定に維持した状態で、掘削機バケットの経路が一定に維持される。
粉砕／混合ロータは、掘削機バケット内で円形に湾曲した被せフードで部分的に囲まれ、被せフードが掘削機バケット内で混合チャンバを画定する。粉砕／混合ロータは、被せフードを横方向で画定する掘削機バケットの側壁に装着される。
本発明による方法は、第１の溝区間を従来の形で掘削し、掘削材料を除去し、支持層を準備し、パイプを第１の溝区間のグリットおよび砂利層に配置して、埋め込み、以下の溝区間を、所与の粉砕深さで複数の層中で最初に粉砕し、同時に粉砕した材料をほぐし、混合して結合剤を添加することが好ましい。このようにして処理された材料は、掘削され、すぐ上流に配置されたパイプ上に充填材として配置される。作業が開始すると、第１の溝区間は、約１本から３本のパイプを敷設し、パイプの敷設後に埋め戻すために、従来の形で最初に準備される。以下の溝区間は、従来の形で掘削機バケットで掘削されず、粉砕／混合ロータの助けで準備され、粉砕した材料が固定経路に沿って層方向に除去される。材料層を粉砕してほぐし、微粉砕する間、結合剤を添加し、ほぐした層に混合する。次にようやく、ほぐして処理した層を、掘削位置にある同じ掘削機バケットで掘削し、すぐ上流に位置するパイプ上に充填材として配置する。第１の溝区間のパイプの充填材を完全に取り出したら、以下の作業サイクルで処理した土壌を再び充填材として使用できるよう、１本から３本のパイプを配置できる対応の第２の上流溝区間を一掃する。
本発明による方法は、掘削した土壌を処理し、結合剤を添加した後、これを充填材として使用できるという基本的利点を有し、これによって掘削材料を完全に除去し、必要な充填材を送出することが不要となる。したがって、廃棄作業および充填材の費用、さらに土壌の除去および充填材の送出の費用も節約される。
輸送の必要がないという事実により、作業を連続的に進行することができ、したがって作業時間を短くし、現場のサイズを小さくすることができる。最後に、グリット、砂利および砕石層の材料しか送出せずに済むか、除去しなければならない廃棄物の量が少ないかの理由で、現場との交通量が大幅に減少する。
以下で、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、パイプの上流区域における土壌の粉砕を示す。
図２は、処理した充填材の掘削を示す。
図３は、一体化した粉砕／混合ロータを有する掘削機バケットの側面図を示す。
図４は、パイプを敷設した溝の断面図を示す。
上部構造を有するマシン・フレーム４を担持する走行機構２を備えた掘削機は、制御ユニットの助けにより経路に沿って移動することができ、掘削機バケット１６がブーム６の自由端に配置されている。ブーム６は、蝶番で互いに接続された複数のブーム・アーム８、１０、１２を備え、これによって掘削機バケット１６は複雑な運動を実行することができる。掘削機バケット１６は２つの蝶番１８、２０を有し、これにより掘削機バケット１６は制御アーム１４、１５を介してブーム・アーム１２に対して相対的に旋回することができる。
掘削機は、土壌４４に掘るべき溝より上の地上に配置される。
作業を溝区間の区間に沿って実行する状態で、パイプ４６を溝に入れる。溝区間ごとに約１本から３本のパイプ４６を前後に並べて敷設することができ、パイプ４６の上流にある溝区間５６から掘削した土壌４４を、パイプ４６を含む溝区間５２の充填材として使用する。
パイプ４６を含む溝の断面図を図４に示す。溝を掘った後、最初に、必要に応じ、設けるパイプを収容する導管を溝の底に水平に引くことにより、パイプ４６の底または支持層を土壌４４中に準備する。掘削機バケットの経路は、掘削機レベリング・システムの助けで制御することが好ましい。その後、粒子サイズ２０ｍｍ未満のグリット層８、１１および／または砂利層４８を形成し、その中に、パイプ４６をその直径の半分まで埋め込む。充填材５０を前記グリットまたは砂利層４８上に配置し、必要に応じて充填材を突き固めた状態で、パイプ４６の一部がグリットまたは砂利層４８から突き出す。砕石層５４を充填材層５０の上に設け、アスファルト層５８を最上層として設けることができる。
図１は、掘削機バケット１６に装着した粉砕／混合ロータ２２の助けで、溝区間５２にあるパイプ４６の上流で溝区間５６を粉砕する様子を示す。図１に示す実施形態では、粉砕／混合ロータ２２を、掘削機バケット１６の側壁２８で掘削機バケット１６の下側に装着してある。被せフード２３が、掘削機バケット１６に面する粉砕／混合ロータの部分を囲み、層に沿って粉砕された土壌材料４４をほぐし、微粉砕する混合チャンバ２６を囲む。
図３で最もよく分かるように、粉砕／混合ロータ２２に、丸柄たがねなどのチゼル掘りツール２５を設ける。あるいは、粉砕／混合ロータ２２の円周方向面にパドルまたはナイフを配置することができる。
混合チャンバ２６内で粉砕し、混合して微粉砕した材料は、粉砕／混合ロータ２２によって、液体または粉末状の結合剤を添加した状態で配量し、図２に示すように、処理した後にその後の掘削方法で掘削し、図２の点線で示すように溝区間５２内のパイプ４６上に充填材として配置することができる。掘削機は、その軌道ゲージにより、充填材５０を放出するために第１の溝区間５２に向かって移動することができる。
掘削機バケット１６は、前部区域に掘削材料用の受けチャンバ２４、受けチャンバ２４の下流に粉末状結合剤の保存チャンバ３８を備え、保存チャンバ３８は仕切３７によって受けチャンバ２４から分離される。保存チャンバ３８は、ダンパー３９を介して上部から粉末状結合剤で充填することができる。
前記保存チャンバ３８は、少なくとも１つの溝区間用の粉末状結合剤を受けることができるような寸法にする。粉砕／混合ロータ２２に平行に軸方向に配置された回転ロック４２が、被せフード２３の隣に横方向に配置され、保存チャンバ３８からの粉末状結合剤を、溝から掘削された層に供給する。粉末状結合剤は、粉砕／混合ロータ２２の助けで、ほぐして微粉砕した材料と完全に混合される。それと同時に、供給ライン３６を介して掘削機バケット１６内に液体結合剤を供給することができ、液体結合剤は、例えば粉砕／混合ロータ２２に平行に配置された３つの噴霧ユニット３２などを介して混合チャンバ２６内に直接注入される。粉末状および／または液体結合剤を添加することにより、土壌を上流の溝区間５２に充填材として使用できるよう、土壌を処理することができる。液体結合剤は、懸垂ミキサーで準備され、供給ライン３６を介して掘削機バケット１６に供給される。
粉末状結合剤の保存チャンバ３８は、例えば液圧供給ラインを介して結合剤を断続的に補充することができる。
固体でも液体でも、添加される結合剤は制御ユニットの助けで投与される。
掘削機バケットが一体化した粉砕／混合ロータ２２を備えるので、溝の掘削および埋め戻しに異なる現場車両を必要としないことが特に有利である。このようにして、必要な時間と材料とが大幅に減少し、それと同時に廃棄物の量が少量の残余へと減少する。費用のかかる充填材の輸送を含めて、充填材の購入が不必要となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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