JPH0447119B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は海底岩盤の水圧破砕方法に関するもの
である。

港湾工事等で硬い地盤を浚渫するに際しては、
予め海底の地盤を破砕しておかなけらばならない
がその破砕の方法には発破工法や重垂式砕岩工法
等がある。

発破工法は火薬の急激な化学変化により生じた
膨脹圧により岩石等を爆破する工法であり、水中
の岩盤に削孔し装薬して爆破を行う。

重垂式砕岩工法は砕岩船に設置した重量10t〜
30tの鋼棒をある地点に垂直に落下させてその打
撃によりその地点の岩盤を逐次、砕岩するもので
ある。

しかし発破工法では大きな振動、衝撃圧は避け
られず、また重垂式砕岩工法は傾斜地盤等では打
撃エネルギーにロスが生じたり、作業能率が低い
等の問題があつた。

一方発破工法等に見られるように砕岩工法につ
きものの衝撃や振動を低くおさえつつ砕岩をする
方法に水圧破砕工法がある。

水圧破砕工法は高圧のジエツト水を利用して岩
石あるいは岩盤を破壊する工法で衝撃、振動が少
ないことが一つの利点となつている。

しかしこの工法を海底岩盤等の水底の岩盤に使
用するために幾つかの問題点を解決しなければな
らない。

例えば水圧破砕工法によつて岩盤に削孔し、膨
脹圧力式破壊を行うにしても破砕孔にパツカーを
設置することが困難であつたり、又、穿孔自体が
困難な場合もある。

本発明は水圧破壊工法を海底岩盤の破砕に利用
することによつて衝撃や振動をおさえることがで
き、又作業能率も良好な海底岩盤の水圧破砕方法
を提供することを目的とする。

すなわち本発明は、海底岩盤に掘削した孔内
に、高圧水供給路の先端により大量の高圧水を短
時間吐出して行う、海底岩盤の水圧破砕方法に関
するものである。

次に本発明の実施例について図面をもとに説明
するが、その前に本発明の海底岩盤の水圧破砕方
法に使用する装置について説明する。

本発明に使用する装置は破砕装置本体Ａと、破
砕装置本体Ａを支持する架台Ｂ、及びホルダー部
Ｄ、そして支柱Ｃとで構成する。（第１図） (イ) 破砕装置本体（第２図） 破砕装置本体Ａは第２図に示すように二重管
構造の管体であり削孔用ロツドの内管１の内管
１より短く内管１の外径より大きな内径の外管
２とで構成する。

そして両管の間の空間を高圧水供給路３とす
る。

［内管］ 内管１は細径の有天筒体でその開放端にノズ
ル１１を設置し、基端には超高圧スイベル１２
と内管１に回転を与えるモーター部１３を設置
する。

ノズル１１は円錐形の底部を設けた筒体で底
部にチツプ２０と複数のオリフイス１４を、又
筒部には軸に垂直の方向に複数の水平オリフイ
ス１５を設ける。

超高圧スイベル１２は公知の構造のスイベル
で、超高圧水供給装置Ｅから超高圧パイプ１７
を通して超高圧水を回転する内管１内に送りこ
むよう構成する。

又超高圧パイプ１７にはその数箇所にジヨイ
ント１９を設け超高圧パイプ１７が自由な方向
に曲がることが出来るようにする。

超高圧スイベル１２は従来のものと同じよう
にパツキンや支え具等により内管１が回転可能
で、かつ漏水しないように内管１に鍔状に固定
する。

モーター部１３は駆動部Ｆからの油圧または
圧縮空気により内管１に回転を与える公知の機
構の部材である。

そして油圧または圧縮空気はホース１８によ
つて送り込まれる。

又、内管１はカツプリング１６により穿孔長
に応じて中間部分を連結することが出来る。

［外管］（第２図） 外管２は、内管１のノズル１１側にメタルチ
ツプ２１を設置したケーシングビツト２２を接
続し、他端に高圧スイベル２３を接続する。

高圧スイベル２３は高圧水供給装置Ｈから供
給ホース２４、アキユームレーターＧを経由し
て高圧かつ大量の水を内管１と外管２の間の高
圧水供給路３を通じてケーシングビツト２２ま
で瞬時に供給する部材である。

高圧水供給路３は内管１の外周に位置してお
り、断面積は内管１の断面積より大きく、多量
の水の供給が可能である。

供給ホース２４は場合によつては穿孔時にス
ライム排出用の低圧水を供給するために使用す
ることも考えられる。

高圧スイベル２３は外管２上部から露出した
内管１と外管２の上端部とにまたがつて設置
し、超高圧スイベル１２同様にパツキン、支え
具等によつて内管１及び外管２の回転が可能
で、かつ漏水のないように設置する。

更にモーター部１３による内管１の回転が外
管２に伝わるように、外管２と内管１は連結部
２５で連結しておく。

又外管２も穿孔長に応じてその中間部に延長
用の管体を接続することが出来るように構成す
る。

(ロ) 架台及び支柱（第１図） 架台Ｂ及び支柱Ｃは破砕装置本体Ａを支持す
る部材である。

破砕装置本体Ａは架台Ｂのホルダー部Ｄを貫
通し支柱Ｃは破砕装置本体Ａを架台Ｂに垂直に
支持する。

又ホルダー部Ｄは油圧により破砕装置本体Ａ
を締付け、架台Ｂに固定する。

支柱Ｃはその上部に当該装置をクレーン等で
吊ることが出来るように例えばフツク等を装着
しておく。

更に架台Ｂ上に傾斜角度検出器を載置し、公
知のレベリング機構を設けて必要な姿勢を保つ
よう構成する。（いずれも図示せず） 次に上記の装置を使用した海底岩盤の破砕方法
について説明する。

(イ) 沈降 当該装置をクレーン等で吊り、所定の海底に
沈降させる。

(ロ) 穿孔（第２〜３図） 超高圧水供給装置Ｅからの、例えば3000Kg／
cm²程度の超高圧水を超高圧パイプ１７、超高圧
スイベル１２を通して内管１先端のノズル１１
に送る。

同時にモーター部１３が作動し内管１、外管
２とも回転しつつノズル１１のオリフイス１４
と水平オリフイス１５から搬出する超高圧水及
びノズル１１先端のチツプ２０により所定の岩
盤に削孔をはじめる。

このとき水平オリフイス１５からの超高圧水
が孔の径を拡大し破砕装置本体Ａは破砕孔５内
に入込む。

内管１は小径であるから、流量は少ないが岩
を切断するような極めて高圧の水を糸のような
状態で吐出出来る。

又穿孔時のスライムの排出がスムーズにいか
ないときは供給ホース２４を通して低圧水を内
管１と外管２の間から供給し、スライム排出を
促進することもある。

(ハ) 水圧破砕（第４図） 所定の穿孔長が得られたら架台Ｂのホルダー
部Ｄに油圧をかけて破砕装置本体Ａを架台Ｂに
固定する。

破砕装置本体Ａを架台Ｂに固定したらアキユ
ームレーターＧ内に加圧状態で貯蔵していた、
例えば300Kg／cm²程度の高圧水を、供給ホース
２４を通じて導入する。

高圧水供給路３は内管１の外周に位置してい
るから断面積が大きく、そのため極めて短時間
ではあるが、岩盤に穿孔した破砕孔の孔底にお
いて、周囲の孔壁に向かつて高圧水を大量に吐
出できる。

このとき、岩盤に穿孔した破砕孔の径と外管
２の外径とはほぼ等しく、破砕孔と外管２との
間には僅かな間隙しか生じていない。

そのため、高圧水供給路３を通じて瞬時に破
砕孔内に吐出された大量の高圧水は、逃げる場
所がなく、水圧のほとんどが周囲の岩盤に過大
な引張力として作用する。

従つて、効率よく岩盤を破砕することができ
る。

このとき破砕装置本体Ａは架第Ｂに固定して
いるため当該装置自体の自重が、水圧破砕時の
反力による破砕装置本体Ａの浮上りを防止す
る。

(ニ) 穿孔配置 上記の作業を繰返して所定の範囲の岩盤を破
砕する。

削孔に際しては各破砕孔５からの破砕領域５
１が重なるように削孔する。

又、岩盤に多少の傾斜がある場合は架第Ｂ上
の傾斜角度検出器、及びレベリング機構により
必要な姿勢を保つよう調整する。

(ホ) その他の実施例１ 削孔後、又は削孔と同時に当該孔の付近に単
数ないしは複数の削孔方向に沿つた切りこみ
や、削孔方向に直角の方向の円盤状の切りこみ
をいれることにより、破砕方向、破砕形状、破
砕寸法等をコントロールすることも考えられ
る。

(ヘ) その他の実施例２ 本実施例では便宜上、掘削用の超高圧水の供
給路を内管とし、その内管との間に岩盤破砕用
の高圧水の供給路をつくる管を外管としたが、
それぞれの供給源を取替えて内管を岩盤破砕用
の高圧水用に、外管と内管との間を掘削用の超
高圧水供給路にすることも可能である。

(ト) その他の実施例３ 本実施例では超高圧水を使用して削孔する掘
削方式を使用したが、通常用いられている空気
式ドリルや油圧式ドリルを使用することも考え
られる。

この場合高圧水供給装置からアキユームレー
ターを通さずに削孔内に高圧水を送りこむ供給
路を設け、掘削時のスライム処理のために高圧
水を供給し、削孔終了後にアキユームレーター
に蓄積した高圧水を瞬時に送りこみ岩盤を破砕
するように構成する。

本発明は以上説明したようになるので次のよう
な効果を得ることが出来る。

(イ) 水圧破砕工法を利用しているので低振動、低
衝撃である。

(ロ) 当該装置自体の自重を反力として破砕を行う
のでパツカー等の他の装置、道具を設置する必
要がない。

(ハ) 当該装置はクレーン等で吊り、作業を行うた
めその移動も簡単で破砕作業が連続的に実施可
能であり能率的かつ経済的である。

(ニ) 従来の技術として、高圧水供給路の先端を破
砕孔の外に位置させて、破砕孔内に向けて流体
の塊状体を吐出するものがある しかしこの場合、高圧水供給路の先端と破砕
孔の開口部との間は離れているため、破砕孔の
開口部はすべて開放されている。

そのため、破砕孔内に吐出された高圧水は、
破砕孔の外部に非常に逃げ易い状態となる。

従つて、高圧水の水圧による引張力が周囲の
岩盤にあまり作用せず、引張力によつて岩盤の
破砕を効率良く行うことが困難である。

それに対して本発明は、破砕孔内部に内管及
び外管を挿入する。

そして挿入した後に、破砕孔の孔底において
周囲の孔壁に向かつて高圧水を吐出する。

破砕孔の径と外管の径とはほぼ等しく、破砕
孔と外管との間には僅かな間隙しか生じない。

そのため、瞬間に吐出された大量の高圧水は
逃げる場所がなく、水圧のほとんどが周囲の岩
盤に引張力として作用する。

従つて、効率よく岩盤を破砕することができ
る。

(ホ) 本発明は上述の原理による破砕装置と、岩盤
に穿孔するための掘削装置とを一体に構成した
ものを使用する。

そのため、岩盤に穿孔を行いながら破砕装置
を同時に挿入することができ、穿孔終了直後に
連続的に岩盤の破砕を行うことができる。

従つて、作業時間を短縮して、作業能率を向
上させることができる。

(ヘ) 穿孔性能は高圧水の吐出量ではなく噴射速度
に影響を受け、また破砕範囲は高圧水の噴射速
度ではなく圧力の影響、すなわち高圧水の噴射
量に影響を受ける。

従つて、高圧水の供給路を分離独立させたこ
とにより、それぞれの目的に応じた最適の条件
で高圧水を供給できるから、穿孔性能および破
砕性能が著しく向上する。

(ト) 従来の岩盤の破砕技術として、特開昭52−
63101号公報に開示された技術が存在する。

この破砕技術は岩盤に掘削された盲穴内に、
定量の高圧水を供給する供給管を挿入し、この
盲穴内に定量の水を加速して衝突して岩盤を破
砕するものである。

しかし、この従来の破砕技術は破砕を連続し
て行えないうえに、水の衝撃破壊力を利用して
岩盤を破砕するから、破砕性能が低いものであ
つた。

これに対し本発明では、超高圧のウオーター
ジエツトによる穿孔工程と、大量の高圧水を短
時間に噴射して行う破砕工程を繰り返し連続し
て行えるので、従来に比べてその海底岩盤の破
砕性能が格段に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図：当該装置全体の説明図、第２図：破砕
装置本体の断面図、第３図：削孔方法の説明図、
第４図：破砕方法の説明図 １：内管、２：外管、３：高圧水供給路、５：
破砕孔、１２：超高圧スイベル、１３：モーター
部、２３：高圧スイベル、５１：破砕領域、Ａ：
破砕装置本体、Ｂ：架台、Ｃ：支柱、Ｄ：ホルダ
ー部、Ｅ：超高圧水供給装置、Ｆ：駆動部、Ｇ：
アキユームレーター、Ｈ：高圧水供給装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸心に流路を有する内管と、 この内管を収容する両端開放型の外管とからな
   り、 内金の先端には内管の流路と連通した噴射孔を
   有するビツトを有し、 前記二重管構造の内管の流路および両管の周面
   間に形成された空間をそれぞれ独立した穿孔用高
   圧水供給路と、破砕用高圧水供給路とする破砕装
   置を用い、 穿孔用高圧水供給路を経て供給した高圧水を海
   底地盤に噴射して海底岩盤を削孔する工程と、 破砕用高圧水供給路を経て供給した大量の高圧
   水を前記削孔内に噴射する工程とを繰り返して行
   う、 海底岩盤の水圧破砕方法。