JPH09256767A - 高圧水噴射式削孔方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】 排土を他の媒体に影響を与えることなく、
効率的に排土する。また、高圧水の持つ削孔エネルギー
の減衰を最少限に保持することができる方法と装置を提
供する。 【解決手段】 スイベルジョイント２を介して三重管３
を支持しており、この三重管３は内管７とその外周に配
置した中管６と、更にこの中管６の外周に配置した外管
５で構成し、前記内管７と中管６の先端にノズル８を固
定し、このノズル８は外管５の先端との間に所定の距離
Ｌ有する空間内に配置しており、前記空間内に高圧水
と、削孔で発生した土壌が外管内壁面に沿って逆流する
ための分離帯域Ｋを形成するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高圧水を噴射するノ
ズルと、このノズルを包囲し、この先端にビットを固定
した管状体を有する削孔装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノズルの先端周縁にビットを有すると共
に、ノズル先端から放射状に研磨材と高圧水の混合体を
噴射する回転ノズルを供えた高圧水噴射式削孔装置が特
公平５−７５１６号公報で提案されている。この装置は
研磨材と高圧水とを混合する室を設け、この混合体を回
転ノズルの中心部から所定の距離の位置にあけた噴射路
より噴射するようにしたものである。

【０００３】また、コンクリートパイル打設用孔掘り装
置、ケーソン工法による立杭掘削り装置等に使用される
掘削・排土装置が実開昭３−６２１８８号公報で提案さ
れている。この装置は内管と外管からなる二重管の外管
の先端にビットを設け、二重管の間の空間部から水を切
羽に噴出し、この水と共に排土を内管を通じて排出する
ように構成したものである。

【０００４】

【発明が解決すべき課題】前者は研磨材を必要とする岩
石等の硬質の被加工物に穿孔するのに適してはいるが、
このような被加工物より軟質で研磨材を必要とせず、主
として高圧水の噴射で削孔することができるような比較
的軟質な地盤には削孔効率が悪い上にコストも高くなる
という問題がある。また、排土用の流路を削孔した孔と
ノズルの外周との間の空間に形成する必要があることか
ら、排土効率が悪く、大量の排土が発生する場合には適
していないのである。

【０００５】一方、後者の装置は内管と外管との間の空
間を水の通路とし、内管内を排土するように構成してお
り、円滑に排土できるノズルには適しているが、削孔は
主としてビットを使用し、高圧水の噴射による削孔を利
用しないために高圧水によるウオータージエットで削孔
できる比較的軟質の地盤の削孔には使用することができ
ないという問題がある。

【０００６】このように高圧水を噴射して削孔する削孔
装置は、効率的に削孔することができるが、噴射した水
と削孔で発生した排土とを効率的に分離した状態で排出
することができないという問題がある。一般にこの種の
ノズルにおいては、ノズルの先端部より高圧水を噴射す
るようにしている関係で、噴射された高圧水はノズルを
先端に固定した管状体の外周と削孔した孔の壁面との間
を孔の入口側に逆流しながら排出されるようになってお
り、この壁面を破損するために正確な孔をあけることが
できない。

【０００７】また、この構造のノズルにおいては排土が
ノズルの外周を逆流するために削孔した孔の寸法と形状
が不正確なものとなる欠点がある。また、従来の削孔装
置においては地盤を回転打撃式に削孔するので、騒音と
振動が大きいという問題があった。本発明は、排土効率
が良く、正確な孔をあけることができ、高圧水のエネル
ギーを有効に使用して穿孔効率を向上させ、更に騒音の
振動が実質的に発生しない削孔方法と装置を提供するも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る高圧水噴射する削孔方法は、管状体の先
端部にビットを有し、前記管状体の内部に設けたノズル
よりに高圧水を噴射して削孔し、土壌を前記管状体の内
壁面に沿って排出するように構成したアンカードリルに
おいて、前記ノズルより噴出する高圧水の周囲に、低圧
水又は圧搾空気の層によって分離帯域を形成し、この分
離帯域を介して削孔した土壌を前記管状体の内壁面に沿
って排出するように構成している。

【０００９】また、高圧水噴射式削孔装置は、スイベル
ジョイントを介して三重管を支持しており、この三重管
は内管とその外周に配置した中管と、更にこの中管の外
周に配置した外管で構成し、前記内管と中管の先端にノ
ズルを固定し、このノズルは外管の先端との間に所定の
距離有する空間内に配置しており、前記空間内に高圧水
と、削孔で発生した土壌が外管内壁面に沿って逆流する
ための分離帯域を形成するように構成している。

【００１０】前記削孔装置は、ノズルの中央部に前記内
管に接続した高圧水噴出用の孔を、この高圧水噴出用の
孔の周囲を囲んで複数の孔を開口し、この孔は前記内管
と中管との間に形成した低圧水又は圧搾空気の流路に接
続している。更に好ましくは、ノズルと外管の先端との
間の距離を変更できるように構成している。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明の高圧水噴射式削孔
装置の要部を示す断面図であって、回転装置からの動力
を伝達するドリフタシャンクロッド１に固定した三重管
スイベルジョイント２を介して三重管３が支持されてい
る。この三重管３は、先端にビット４を設けた外管５
と、この外管５の内部に同心的に配置された中管６と、
この中管６に同心的に配置された内管７を有し、この中
管６と内管７との先端にノズル８を固定している。

【００１２】前記内管７は高圧水移送用で、スイベルジ
ョイント２より高圧水ａを移送してノズル８の中心部の
孔８ａより噴出し、そして中管６と内管７との間には低
圧水、もしくは圧搾空気ｂを供給して孔８ａの外周を環
状に囲んで設けた孔８ｂより噴出し、更に外管５と中管
７との間の筒状の空間を利用して削孔した土壌ｃを排出
するように構成されている。

【００１３】本発明においては、特に前記ノズル８の先
端と外管５の先端との間に距離Ｌを保持してノズル８を
支持することによって外管５の先端部内面に分離帯域Ｋ
を形成している。この分離帯域Ｋは、高圧水ａの層ａ’
と、低圧水あるいは圧搾空気ｂの層ｂ’と、排土ｃの層
ｃ’をできるだけ分離させるように特別に設けた部分で
ある。

【００１４】ノズル８の中心に設けた孔８ａから噴出し
た高圧水ａの層ａ’はノズル８の前方の外管５の内部に
充満しようとするが、この層ａ’の周囲に低圧水あるい
は圧搾空気ｂの層ｂ’からなる分離帯域Ｋが形成されて
いるために、この層ｂ’が緩衝効果を持ち、高圧水ａの
層ａ’の持つ圧力と速度のエネルギーの減衰を抑制しな
がら、有効に地盤を削孔する作用をする。

【００１５】また、高圧水ａの層ａ’の衝突ネルルギー
で削孔された排土はノズル８と外管５と削孔される地盤
との間の空間内であって、分離帯域Ｋより外寄りで外管
５の内壁面に沿って逆流するが、この際にこの排土の層
ｃ’が高圧水ａの層ａ’のエネルギーを減衰させない状
態に保持するのである。高圧水ａの層ａ’を正方向の流
れとすると、排土ｃの層ｃ’は外管５の内壁面に沿う逆
方向の流れであり、両者ａ’，ｃ’が隣接した状態であ
ると、両者の流れに大きな乱れが発生して高圧水ａのエ
ネルギーを減衰させ、有効に利用することができない上
に、排土ｃの層ｃ’を円滑にスイベルジョイント２に向
けて逆流させることができないという現象がある。そこ
で本発明は、この点を考慮して流れの方向と速度とが異
なる２つの流れを分離して双方に流れのエネルギーが減
少しないように分離帯域Ｋあるいは緩衝帯域を構成して
いるのである。

【００１６】この分離帯域Ｋは高圧水ａの層ａ’と同方
向の流れではあるが、削孔作用をあまり有しない程度の
低圧の水、あるいは圧搾空気ｂを使用する。この低圧の
水ｂ等を噴出する孔８ｂは高圧水ａを噴出する孔８ａの
周囲に環状に１列に配置するのが良いが、場合によって
は複列に配置したものであっても良い。また、リング状
のスリットを形成するのが最も良いが、実際にはこのよ
うに加工することは困難であるので、なるべくリングに
近い形のものに形成するのが良く、場合によっては円弧
状のスリットを、ノズルの接続部分を残しながら環状に
配置することもできる。

【００１７】この分離帯域Ｋの厚さは、流れの方向の異
なる２つの層ａ’とｃ’が互いに干渉してエネルギーを
実質的に減殺することがないような寸法に決定する。具
体的には、模型を作成して必要部分を透明にするか、あ
るいは圧力計を挿入して目視ないしは圧力変化を利用し
てこの分離帯域Ｋの存在を確認するのが良い。高圧水ａ
と低圧水又は圧搾空気ｂの流量や圧力、更には排土ｃの
層ｃ’の流れや圧力によって分離帯域Ｋが変動するの
で、ノズル８や外管５等の各部の寸法に応じて距離Ｌを
変更できるような構造を採用しておくのが良い。具体的
には、外管５を接続構造とするか、あるいは伸縮可能な
構造にして必要とする分離帯域Ｋを形成できるように外
管５の長さを調整できるようにするのが良い。

【００１８】なお、分離帯域Ｋは高圧水ａの層ａ’と排
土ｃの層ｃ’とを完全に分離する機能を持つものではな
く、これらが混合して互いにエネルギーのロスを最少限
に保持するための帯域ともいうことができる。前記のよ
うに構成した高圧水噴射式削孔装置を使用して削孔作業
を行う場合は、スイベルジョイント２に高圧水ａと低圧
水又は圧搾空気ｂを供給してノズル８より削孔する地盤
上に噴出して削孔し、排土ｃの層ｃ’を外管５の内壁面
に沿って逆流させ、外管５と中管６との間の環状の空間
を経由してスイベルジョイント２より排出する。

【００１９】この場合、排土ｃの層ｃ’と高圧水ａの層
ａ’との間に低圧水又は圧搾空気からなる分離帯域Ｋが
形成されることから、両層ｃ’とａ’との流れの方向が
異なっても両流れを大きく乱すことがなく、それぞれが
持つエネルギーの減衰を最少限に保持しながら効率的に
削孔して排土をすることができる。なお、高圧水ａの持
つ削孔エネルギーは、この高圧水ａの進路に水があると
大幅に減衰するが、この高圧水ａと同方向に進行する低
圧の水、好ましくは圧搾空気ｂが存在する場合には、高
圧水ａの周囲を、同方向に進む低圧の水あるいは圧搾空
気ｂが包んで削孔ネルギーの減衰を緩和することができ
るのである。

【００２０】

【発明の効果】本発明に係る高圧水噴射式削孔方法は、
管状体の先端部にビットを有し、前記管状体の内部に設
けたノズルよりに高圧水を噴射して削孔し、土壌を前記
管状体の内壁面に沿って排出するように構成したアンカ
ードリルにおいて、前記ノズルより噴出する高圧水の周
囲に、低圧水又は圧搾空気の層によって分離帯域を形成
し、この分離帯域を介して削孔した土壌を前記管状体の
内壁面に沿って排出するように構成している。

【００２１】従って、高圧水の周囲に低圧水又は圧搾空
気からなる分離帯域が形成され、この分離帯域の外部を
排土が流れることになり、高圧水のエネルギーの減衰を
抑制しながら効率的に削孔することができる。また、外
管の内壁面に沿って排土を逆流して排出するようにして
いるため、高圧水の外管に設けたビットの両方で削孔す
ることができ、この削孔によって発生した排土は外管の
内壁面に沿って上昇し、そして外管と中管との間の空間
を経由して排出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高圧水噴射式削孔方法を実施するため
の装置の要部を断面して示す正面図である。

【符号の説明】

１ ドリフタシャンクロッド ２ ３重管スイベル
ジョイント ３ ３重管 ４ ビット ５ 外管 ６
中端 ７ 内管 ８ａ，８ｂ 孔 ａ 高圧水 ａ’ 高圧水
の層 ｂ 低圧水又は圧搾空気 ｂ’ 低圧水又は圧搾空
気の層 ｃ 排土 ｃ’排土の層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管状体の先端部にビットを有し、前記管
   状体の内部に設けたノズルよりに高圧水を噴射して削孔
   し、土壌を前記管状体の内壁面に沿って排出するように
   構成したアンカードリルにおいて、 前記ノズルより噴出する高圧水の周囲に、低圧水又は圧
   搾空気の層によって分離帯域を形成し、この分離帯域を
   介して削孔した土壌を前記管状体の内壁面に沿って排出
   するようにした高圧水噴射式削孔方法。
2. 【請求項２】 スイベルジョイントを介して三重管を支
   持しており、この三重管は内管とその外周に配置した中
   管と、更にこの中管の外周に配置した外管で構成し、前
   記内管と中管の先端にノズルを固定し、このノズルは外
   管の先端との間に所定の距離有する空間内に配置してお
   り、前記空間内に高圧水と、削孔で発生した土壌が外管
   内壁面に沿って逆流するための分離帯域を形成するよう
   に構成した高圧水噴射式削孔装置。
3. 【請求項３】 ノズルの中央部に前記内管に接続した高
   圧水噴出用の孔を、この高圧水噴出用の孔の周囲を囲ん
   で複数の孔を開口し、この孔は前記内管と中管との間に
   形成した低圧水又は圧搾空気の流路に接続してなる請求
   項２記載の高圧水噴射式削孔装置。
4. 【請求項４】 ノズルと外管の先端との間の距離を変更
   できるように構成した請求項２記載の高圧水噴射式削孔
   装置。