JP2010133082A - 地耐力試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ニューマチックケーソン工法において、ケーソン掘削機の作動先端に取付けて遠隔駆動される地耐力試験装置用の油圧系統をケーソン掘削機用の油圧系統と統合し、小型化、軽量化とコスト低減化を図った地耐力試験装置の提供。
【解決手段】ケーソン掘削機用の油圧系統の油タンクの内部に、地耐力試験装置用の油圧系統の油圧ポンプを、外部にこの油圧ポンプを駆動する電動機をそれぞれ設置して連結することにより、油タンクをケーソン掘削機と地耐力試験装置の各油圧系統に兼用させ、地耐力試験用の油タンクを不要とする。また、掘削機用油圧ユニットの冷却装置を利用した地耐力試験用の冷却機構を油圧系統から油タンクへの帰路に組み込み、油圧系統を簡素化する。
【選択図】 図２

Description

この発明はニューマチックケーソン工法に用いる地耐力試験装置に関し、特に、ケーソン底部の高気圧作業室にあるケーソン掘削機の作動アームに取付けられ、大気圧側からケーソン掘削機を介して遠隔操作される地耐力試験装置に関する。

従来、地耐力試験装置は掘削地盤の地耐力試験を行うため油圧ジャッキを用いており、そのため油圧ポンプと、ポンプ駆動用の動力と、作動油を貯蔵する油タンクとよりなる油圧ユニットを備えることを必須とする。一方、地盤掘削用のケーソン掘削機も作動アーム駆動用の油圧ジャッキを用いるため同様の油圧ユニットを必要とするが、近年、高気圧作業室での地耐力試験装置の移動と設置に要する悪条件下での作業員の作業を低減する要請から、ケーソン掘削機の作動先端に地耐力試験装置を取付け、大気圧側操作室からのケーソン掘削機を介する地耐力試験装置の移動と設置を遠隔操作できるようにしている（特許文献１参照）。しかし、地耐力試験と試験結果計測は精密な油圧制御と電子回路操作を要するため、地耐力試験装置とケーソン掘削機のそれぞれの油圧ユニットを統合することは困難であった。従って現行のニューマチックケーソン工法では、地耐力試験装置の油圧系統をケーソン掘削機の油圧系統から分離し、地耐力試験装置専用の油圧ユニットを用意して高気圧作業室内の地盤上またはケーソン底部で高気圧作業室を仕切る作業室スラブの大気圧側床面に設置して用いることが主流となっている。しかし、大型で大重量の油圧ユニットを高気圧作業室に置くことは地盤掘削の進行に伴って必要となる移動と再設置に多大の時間と労力を要し、また、作業室スラブの大気圧側に置くことはケーソン掘削機用とは別の油圧系統配管や制御用電気設備配線を施す必要があり、いずれの場合も作業労力と材料コストの増大につながる。このような問題を解決するための提案はいまだ見られない。
特開平９−２２１７６２号公報

地耐力試験装置用とケーソン掘削機用のそれぞれの油圧系統、特に油圧系統の構成要素の中で形状と重量の大きい油圧ユニットをひとつに統合できればあらゆる点でコスト軽減につながるが、統合を効果のあるもの、有利性のあるものとするにはいずれの系統の油圧ユニットを活かすべきか、活かした油圧ユニットの設置場所はどこにすべきか、それぞれの系統に不可欠な要素を所定の機能を低下させることなくどのように再配列すべきか等の問題があり、これらの問題を２系統のままの場合よりも確実に小型化、軽量化した形で解決する必要がある。

従って本発明は、ニューマチックケーソン工法においてケーソン掘削機の作動先端に取付けて遠隔駆動される地耐力試験装置用の油圧系統を、機能低下をきたすことなく、小型化と軽量化を達成しつつ、ケーソン掘削機用の油圧系統と統合し、コスト低減化を図り得る地耐力試験装置の提供を目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る本発明の地耐力試験装置は、油タンクと油圧ポンプと油圧ポンプを駆動する掘削用電動機とでなる油圧ユニットを含む掘削機用の油圧系統で駆動されるケーソン掘削機の作動先端に取付けられ、地耐力試験専用の油圧系統により地耐力試験のための載荷荷重を地盤に加えるニューマチックケーソン用地耐力試験装置において、地耐力試験専用の油圧系統が含む油圧ポンプを掘削機用の油タンクの内部に設置し、油圧ポンプを駆動する電動機を油タンク外部に設置し、油タンク内部の油圧ポンプと油タンク外部の電動機を軸継手で連結し、それによって油タンクを掘削と地耐力試験とに兼用するとともに、掘削機用の油圧ユニットの冷却装置による地耐力試験用の冷却機構を油圧系統から油タンクへ油を帰す油送経路に設けたことを特徴とする。
請求項２に係る本発明は、請求項１記載の地耐力試験装置において、油タンクの側板は油圧ポンプを通過自在に形成され、内面側に油圧ポンプを、外面側に電動機を取付けた継ぎ板を、油圧ポンプが側板を通過するようにして側板の外面に油密に、取外し可能に取付けることを特徴とする。

地耐力試験装置用とケーソン掘削機用の２つの油圧系統のうち、一方の油圧系統、望ましくは地耐力試験装置用の系統における油圧ユニットの油タンクを省略し、ケーソン掘削機用のものと比較して小型軽量の油圧ポンプならびにこの油圧ポンプ駆動用の電動機を、ケーソン掘削機用油圧系統における油圧ユニットの油タンクの内外に設置、連結して、同一の油タンクの油を２系統で共用するとともに、掘削機用の油圧ユニットの冷却装置を利用した地耐力試験用の冷却機構を油圧系統から油タンクへの帰路に組み込むようにしたから、全体の油圧系統が小型化され、軽量化されるとともに、一方の系統の油圧ユニットを不要としたので、その分の製造コストが低減される。

以下、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を説明する。

図１は、本発明に係る地耐力試験装置のニューマチックケーソン工法における使用状態を概略的に示す。図において、ニューマチックケーソンＡのケーソン躯体Ｂの下端を作業室スラブＣで閉じ、その下方に周囲を刃口Ｅで包囲した高気圧の作業室Ｄが区画される。作業室スラブＣの作業室Ｄ側の天井面には、ケーソン掘削機Ｆを懸架して移動させる走行レールＧが設置される。ケーソン掘削機Ｆは、後述するように、そのブーム先端の掘削バケットを駆動する油圧系統の油圧ユニットＨを担持するが、ここでは掘削バケットに代えて、ブーム先端つまり作動先端に地耐力試験装置Ｉが取付けられ、地耐力試験装置Ｉは、その油圧系統にケーソン掘削機Ｆ用の油圧ユニットＨを組み込み、この油圧ユニットＨを介して動作するケーソン掘削機Ｆと地耐力試験装置Ｉのそれぞれの油圧系統で駆動され、作業室Ｄの天井面と試験位置の地盤面Ｊとの間に伸張して垂直に固定される。

図２において、油圧ユニットＨは、本来のケーソン掘削機Ｆ用として油タンク１と、電動機２と、電動機２により駆動されて油タンク１からの油を加減圧して各油圧系統に送る油圧ポンプ３とでなり、油圧ポンプ３は掘削機先端のブームＦ１に取付けた掘削用油圧ジャッキＦ２を動作させてブーム先端のブラケットＦ３を駆動する。地盤掘削の際にはこのブラケットＦ３に掘削バケット（図示しない）を取付けるが、ここでは地耐力試験を行うために、地耐力試験装置ＩがブラケットＦ３に取付けられている。地耐力試験装置Ｉは、上部を伸縮型の支柱パイプＩ１とし、下部を載荷荷重用油圧ジャッキＩ２とその油圧ロッドＩ３の荷重を地盤Ｊに伝える載荷板Ｉ４とでなる載荷荷重手段とする。この載荷荷重用油圧ジャッキＩ２の作動油源として、ケーソン掘削機Ｆ用の油タンク１を利用し、従来必要であった地耐力試験装置用の別の油圧ユニットの油タンクを不要とする。

一方、載荷荷重用油圧ジャッキＩ２は掘削用油圧ジャッキＦ２とは別系統で作動することを必要とするため、油圧ユニットＨを構成する電動機２と油圧ポンプ３とは別に、地耐力試験装置Ｉの載荷荷重用油圧ジャッキＩ２用として電動機４とそれによって駆動される油圧ポンプ５を配置するが、それによって油圧ユニットＨに顕著な寸法増加を来たさないように、油圧ポンプ５を油タンク１の内部に挿入してタンク側壁板内面に取付け、電動機４は油タンク１の外部に取付けてタンク側壁板を液密に通過する軸継手を介して油圧ポンプ５と連結する。望ましくは、図３について後述するように油圧ポンプ５の油タンク１への取付けは着脱容易な構成によるものとする。

図３Ａおよび３Ｂに、地耐力試験用油圧ポンプ５周りの油送経路の一例を示す。油圧ユニットＨの油タンク１内において、油圧ポンプ５によりフィルター１３を通過して油吸入管１６から油圧ポンプ５に吸入された油は加圧されて油吐出管１７に吐出され、配管１８を介して油圧制御弁２１に送られる。図示しない中央遠隔操作指令室の制御装置からの指令に応答して、油圧制御弁２１は加圧された油を地耐力試験装置Ｉの載荷荷重用油圧ジャッキＩ２を稼動して地耐力試験を行わせる。油圧ジャッキＩ２から戻った油は油圧制御弁２１から配管１９を介して地耐力試験用オイルクーラー７に送られ、冷却される。オイルクーラー７は掘削用電動機２の後部側、つまり電動機２が駆動する掘削用油圧ポンプ３と反対側において電動機冷却用に設けた空冷ファン６の有効冷却域に、支持ブラケット８と接合板９によって取付けられ、地耐力試験装置Ｉの稼動時の油温上昇を防止する。冷却された油は配管１４および１５を通って油タンク１に帰される。この場合、地耐力試験に必要な油量は掘削機稼動に要する油量に対し比較的少量であるため、地耐力試験用の油の冷却に、比較的大型の掘削用電動機２の空冷ファン６の能力を有効に利用できる。

なお、油タンク１内に設置する地耐力試験用油圧ポンプ５とその電動機４の保守点検を容易とする取付け構成について述べれば、先ず地耐力試験装置Ｉを使用しないとき、地耐力試験用の電動機４を油圧ポンプ５から取外し可能とし、取外した後のポンプ側開口を封止蓋で覆い、電動機４の保守、点検ないし保管を行えるようにする。なお、ケーソン掘削機Ｆの油圧系統は別であるため、この電動機４の取外し状態でもケーソン掘削機Ｆは稼動可能である。つまり、掘削機用の電動機２で駆動される掘削用の油圧ポンプ３は、図示しない配管により掘削機用空冷オイルクーラー１２を含んで油タンク１と油圧制御弁２１の間に形成した油送経路内に配置されている。また、図３Ａ、３Ｂに見られるように、油タンク１の側板１０は地耐力試験用の油圧ポンプ５を通過自在に形成され、一方の面に油圧ポンプ５を取付け、他方の面に電動機４を取付けて油圧ポンプ５と連結させた継ぎ板１１を、その油圧ポンプ５を油タンク１内に挿入して側板１０に油密に、かつ取外し可能に取付ける。従って地耐力試験用の電動機４と油圧ポンプ５は連結したまま継ぎ板１１と共に油タンク１から取外し可能であるため、保守管理が容易となる。

図４Ａおよび４Ｂは地耐力試験用の油圧ポンプ５が含まれる油送経路の他の例を示し、油圧ポンプ５から油吐出管１７に吐出された油が油圧制御弁２１を介して地耐力試験装置Ｉの載荷荷重用油圧ジャッキＩ２に送られるまでは、図３Ａ、３Ｂの例と同じであるが、油圧ジャッキＩ２から油圧制御弁２１に戻った油は、地耐力試験用のオイルクーラー７に代えて、ケーソン掘削機用に設けた空冷オイルクーラー１２に送られ、冷却された油は配管２０と１５により油タンク１に帰される。つまり、この場合、地耐力試験用の油送経路に地耐力試験専用のオイルクーラーを設けず、地耐力試験用のものより比較的大型のオイルクーラー１２を利用することによって、地耐力試験装置の製造コストを低減することができる。

本発明に係る地耐力試験装置の、概略断面図で示すニューマチックケーソン工法における設置図。 本発明に係る実施例の地耐力試験装置用の油圧ユニットの、ケーソン掘削機用の油圧ユニットとの関係における配置図。 図２の実施例における地耐力試験装置用油圧ユニットの油送経路の一例を正面図で示す構成図。 図３Ａの油圧ユニットの油送経路の一部を側面図で示す構成図。 図２の実施例における地耐力試験装置用油圧ユニットの油送経路の他例を正面図で示す構成図。 図４Ａの油圧ユニットの油送経路の一部を側面図で示す構成図。

符号の説明

Ａ ニューマチックケーソン
Ｄ 高気圧作業室
Ｆ ケーソン掘削機
Ｈ 油圧ユニット
Ｉ 地耐力試験装置
Ｆ１ ブーム
Ｆ２ 掘削用油圧ジャッキ
Ｉ２ 載荷荷重用油圧ジャッキ
Ｉ４ 載荷板
１ 油タンク
２ 掘削用電動機
３ 掘削用油圧ポンプ
４ 地耐力試験用電動機
５ 地耐力試験用油圧ポンプ
６ 空冷ファン
７ 地耐力試験用オイルクーラー
１２ 掘削機用空冷オイルクーラー
１４、１５ 配管
１６ 油吸入管
１７ 油吐出管
１８〜２０ 配管
２１ 油圧制御弁

Claims (2)

1. 油タンク（１）と油圧ポンプ（３）と油圧ポンプを駆動する掘削用電動機（２）とでなる油圧ユニットを含む掘削機用の油圧系統で駆動されるケーソン掘削機（Ｆ）の作動先端に取付けられ、地耐力試験専用の油圧系統により地耐力試験のための載荷荷重を地盤に加えるニューマチックケーソン用地耐力試験装置（Ｉ）において、
   地耐力試験専用の油圧系統が含む油圧ポンプ（５）を掘削機用の油タンク（１）の内部に設置し、油圧ポンプ（５）を駆動する電動機（４）を油タンク外部に設置し、油タンク内部の油圧ポンプ（５）と油タンク外部の電動機（４）を軸継手で連結し、それによって油タンク（１）を掘削と地耐力試験とに兼用するとともに、掘削機用の油圧ユニットの冷却装置による地耐力試験用の冷却機構を油圧系統から油タンク（１）へ油を帰す油送経路に設けたことを特徴とする地耐力試験装置。
2. 油タンク（１）の側板（１０）は油圧ポンプ（５）を通過自在に形成され、内面側に油圧ポンプ（５）を、外面側に電動機（４）を取付けた継ぎ板（１１）を、油圧ポンプ（５）が側板（１０）を通過するようにして側板（１０）の外面に油密に、取外し可能に取付けることを特徴とする、請求項１記載の地耐力試験装置。
   

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