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JP-2026077943-A - 材料放出システム及び材料放出方法

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Abstract

【課題】掘削孔を効率よく埋め戻す。 【解決手段】材料放出システム１００は、掘削孔２に沿って延在するアウターチューブ１０と、アウターチューブ１０内を移動可能であり、所定の深度においてアウターチューブ１０によって下方への移動が制限される搬送ユニット１６と、搬送ユニット１６に作動流体を供給可能な作動流体供給装置１８と、を備え、搬送ユニット１６は、インナーチューブ２０と、インナーチューブ２０内に下方に移動可能に設けられたハウジング４０と、ハウジング４０の上方においてインナーチューブ２０内に区画され作動流体が導かれる圧力室２８と、インナーチューブ２０の下方開口部を開閉可能に設けられる開閉扉２５と、を有し、材料は、ハウジング４０内に収容され、開閉扉２５は、圧力室２８内の作動流体の圧力が作用することにより下方へと移動するハウジング４０によって押し開かれる。 【選択図】図１

Inventors

  • 三好 貴子
  • 石神 大輔
  • 瀬尾 昭治

Assignees

  • 鹿島建設株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20260306

Claims (4)

  1. 掘削孔内に材料を放出する材料放出システムであって、 前記掘削孔に沿って延在する筒状のアウターチューブと、 前記アウターチューブ内を移動可能であり、所定の深度において前記アウターチューブによって下方への移動が制限される搬送ユニットと、 前記搬送ユニットに作動流体を供給可能な作動流体供給装置と、を備え、 前記搬送ユニットは、 前記アウターチューブ内を移動可能な筒状のインナーチューブと、 前記インナーチューブ内に下方に移動可能に設けられたハウジングと、 前記ハウジングの上方において前記インナーチューブ内に区画され、前記作動流体が導かれる圧力室と、 前記インナーチューブの下方開口部を開閉可能に設けられる開閉扉と、を有し、 前記材料は、前記ハウジング内に収容され、 前記開閉扉は、前記圧力室内の前記作動流体の圧力が作用することにより下方へと移動する前記ハウジングによって押し開かれる、 材料放出システム。
  2. 前記搬送ユニットは、前記作動流体を前記圧力室へと導く通路を閉塞状態から開放状態に切換え可能な切換部材をさらに有し、 前記切換部材は、前記搬送ユニットの下方への移動が前記アウターチューブによって制限された際に前記通路を開放状態とする、 請求項１に記載の材料放出システム。
  3. 前記搬送ユニットは、前記作動流体を前記圧力室へと導く通路を閉塞する閉塞位置から前記通路を開放する開放位置へと位置が切り換わる切換部材をさらに有し、 前記アウターチューブは、前記搬送ユニットの下方への移動を制限する移動制限部と、前記切換部材の位置を切り換える位置切換部と、を有し、 前記搬送ユニットの下方への移動が前記移動制限部によって制限されるとともに前記切換部材の位置が前記位置切換部によって前記閉塞位置から前記開放位置に切り換わることにより、前記作動流体は前記通路を通じて前記圧力室に導かれる、 請求項１に記載の材料放出システム。
  4. 掘削孔内に材料を放出する材料放出方法であって、 前記掘削孔に沿って延在する筒状のアウターチューブの下端位置を、前記材料を放出する深度に応じて調整する工程と、 前記アウターチューブ内を移動可能な筒状のインナーチューブと、前記インナーチューブ内に下方に移動可能に設けられたハウジングと、前記ハウジングの上方において前記インナーチューブ内に区画され、前記作動流体が導かれる圧力室と、前記インナーチューブの下方開口部を開閉可能に設けられる開閉扉と、を有し、前記ハウジング内に前記材料が収容された搬送ユニットを、前記アウターチューブ内に挿入し前記アウターチューブによって下方への移動が制限されるまで下方へと移動させる工程と、 前記搬送ユニットに前記作動流体を供給する工程と、 前記圧力室内の前記作動流体の圧力により前記ハウジングを下方へと移動させることによって、前記開閉扉を押し開ける工程と、 前記下方開口部を通じて前記ハウジング内の前記材料を前記掘削孔内へと放出する工程と、を含む、 材料放出方法。

Description

本発明は、材料放出システム及び材料放出方法に関する。 特許文献１には、掘削孔内に材料を放出する材料放出装置が開示されている。 特開平８－３６０９８号公報 本発明の実施形態に係る材料放出システムの全体構成を示す概略図である。本発明の実施形態に係る材料放出システムのアウターチューブの断面図である。本発明の実施形態に係る材料放出システムの搬送ユニットの断面図である。図３のＡ－Ａ線に沿う断面を拡大して示した図である。図３のＢ－Ｂ線に沿う断面を拡大して示した図である。図３のＣ－Ｃ線に沿う断面を拡大して示した図である。本発明の実施形態に係る材料放出方法を時系列に沿って示す図である脆弱部材の破断過程について説明するための図であり、脆弱部材が破断する前の状態を示す図である。脆弱部材の破断過程について説明するための図であり、脆弱部材が破断した後の状態を示す図である。本発明の実施形態に係る材料放出方法を時系列に沿って示す図であり、図７に続く状態を示す図である。本発明の実施形態に係る材料放出方法を時系列に沿って示す図であり、図１０に続く状態を示す図である。本発明の実施形態に係る材料放出方法を時系列に沿って示す図であり、図１１に続く状態を示す図である。本発明の実施形態に係る材料放出システムの搬送ユニットの変形例を示した図である。本発明の実施形態に係る材料放出システムの搬送ユニットの他の変形例を示した図である。図１４のＤ－Ｄ線に沿う断面を拡大して示した図である。搬送ユニットの他の変形例において移動制限が解除された状態を示した図である。材料放出システムの参考例を示した図である。 以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る材料放出システム及び材料放出方法について説明する。 まず、図１から図６を参照して、本発明の実施形態に係る材料放出システム１００の全体構成について説明する。材料放出システム１００は、地盤１に掘削された掘削孔２、例えば、地質構造等を確認するために掘削されたボーリング孔を埋め戻すために、掘削孔２内にベントナイト等の充填材を搬送し放出する、いわゆるダンプベイラーシステムである。地質調査用に掘削される掘削孔２の深さは数百ｍに及び、その内径は２０ｃｍ程度の小径である場合もあるが、材料放出システム１００が適用される掘削孔２は、これに限定されるものではない。 材料放出システム１００は、図１に示されるように、掘削孔２に沿って延在する筒状のアウターチューブ１０と、アウターチューブ１０内を移動可能であり掘削孔２の下方へとベントナイト等の材料５を搬送して放出する搬送ユニット１６と、アウターチューブ１０内に加圧水等の作動流体を供給することにより搬送ユニット１６へと作動流体を供給するする作動流体供給装置１８と、を備える。 搬送ユニット１６は、アウターチューブ１０内を移動可能に形成された筒状のインナーチューブ２０と、インナーチューブ２０内に設けられた円柱状のピストン４６と、ピストン４６の下方側においてインナーチューブ２０内に区画されベントナイト等の材料５が収容される収容室Ｓと、ピストン４６を挟んで収容室Ｓとは反対側においてインナーチューブ２０内に区画され作動流体が導かれる圧力室２８と、を有する。また、図１に示される搬送ユニット１６は、インナーチューブ２０内に移動可能に設けられたハウジング４０をさらに有しており、ピストン４６は、後述の脆弱ピン５５を介してハウジング４０に対して固定された状態となっている。 アウターチューブ１０は、図２に示されるように、中空の管状部材であり、螺着等によって互いに連結された複数の延長管１１と、延長管１１の最下端に取り付けられた規制管１２と、により構成される。 規制管１２は、所定の深度において搬送ユニット１６の下方への移動を制限するものであり、その内周面には、図２に示されるように、インナーチューブ２０に設けられた後述の切換部材３０が当接することによって搬送ユニット１６の下方への移動を制限する制限段差１３と、搬送ユニット１６の後述のラッチ部６３が係止する係止溝１４と、が形成される。一方、延長管１１の内周面は、凹凸の無い滑らかな面となっている。制限段差１３は、その上方側の規制管１２の内径よりもその下方側の規制管１２の内径を小さくすることによって形成された段差であり、搬送ユニット１６の下方への移動を制限する移動制限部として機能するとともに、後述のように、切換部材３０の位置を切り換える位置切換部として機能する。 掘削孔２内における規制管１２の下端位置は、連結される延長管１１の数や地表面からの延長管１１の突出長さを変更することによって調整される。このように規制管１２の下端位置を変更し、搬送ユニット１６の移動を制限する制限段差１３の位置を変えることによって、搬送ユニット１６から材料５が放出される深度を変更することができる。 次に図３～６を参照し、搬送ユニット１６の具体的な構成について説明する。なお、以下では、図３に示されるように、アウターチューブ１０内に挿入された際に下側となる搬送ユニット１６の下方を「下」、「下方」、「下方側」とし、その反対側を「上」、「上方」、「上方側」として説明する。 インナーチューブ２０は、複数の筒部を備える筒状部材である。インナーチューブ２０は、図３に示されるように、第１筒部（インナーチューブ第１筒部）２１と、第１筒部２１よりも上方に位置する第２筒部（インナーチューブ第２筒部）２２と、更にその上方に位置する第３筒部（インナーチューブ第３筒部）と、を有する。 第１筒部２１の内径は第２筒部２２の内径より大きく、第２筒部２２の内径は第３筒部２３の内径より大きく、第１筒部２１の内径は第３筒部２３に内径より大きく形成されている。また、第１筒部２１の外径は第２筒部２２の外径より大きく、第２筒部２２の外径は第３筒部２３の外径より大きく、第１筒部２１の外径は第３筒部の外径より大きく形成されている。 第１筒部２１は、内周面２１ａにおいてハウジング４０を上下方向に摺動自在に保持し、ハウジング４０を介してピストン４６を上下方向に移動可能に保持する。また、第３筒部２３は、後述の脆弱部材５０を保持可能な形状に形成される。 インナーチューブ２０内には、第２筒部２２と第３筒部２３とハウジング４０と後述する蓋部６１とによって囲まれた領域に、加圧水等の作動流体が導かれる圧力室２８が形成されており、圧力室２８には、ハウジング４０の上面４０ａが臨んでいる。このため、圧力室２８内の作動流体の圧力がハウジング４０の上面４０ａに作用すると、ハウジング４０を下方へと押し下げる荷重が生じることとなり、後述のように脆弱部材５０が破断すると、ハウジング４０はこの荷重により第１筒部２１に沿って下方へと移動する。 インナーチューブ２０の下方には、下方開口部を開閉する開閉扉２５が支持ピン２６を中心に回動可能に取り付けられている。なお、開閉扉２５は、支持ピン２６が設けられる端部とは反対側の端部が、後述の脆弱ピン５７を介して第１筒部２１に固定されており、インナーチューブ２０の下方側開口部を閉塞した状態となっている。 第１筒部２１の内周面２１ａは、ハウジング４０の外周面が摺接する摺接面となっており、内周面２１ａの下端には、ハウジング４０の下方への移動を制限する下側段差２１ｂ（制限部）が設けられ、内周面２１ａの上端には、ハウジング４０の上方への移動を制限する上側段差２１ｃが設けられている。 下側段差２１ｂの位置は、後述のように、ハウジング４０によって開閉扉２５を押し開くために、下側段差２１ｂで停止したハウジング４０がインナーチューブ２０の下方から所定の長さだけ突出するように設定される。なお、上側段差２１ｃが設けられる位置は、図３に示される位置に限定されず、例えば、上下方向において第１筒部２１の中間近傍に設けられてもよい。 第３筒部２３の内周面２３ａは、脆弱部材５０が挿入される挿入孔となっており、第３筒部２３の外周面には、後述のヘッド部６０の蓋部６１が取り付けられている。蓋部６１は、脆弱部材５０が挿入された第３筒部２３の内周面２３ａを外部から封止する蓋部材として機能し、アウターチューブ１０内に供給された作動流体が第３筒部２３の上端面において開口する開口部を通じてインナーチューブ２０内に流入することを阻止している。 第２筒部２２には、図４に示すように、径方向に貫通する複数の通路２９が放射状に形成されており、第２筒部２２の外周側には、通路２９を閉塞可能な筒状の切換部材３０が設けられている。切換部材３０の下方側には、軸方向視（図４参照）において、第２筒部２２に形成された通路２９と連なる位置に、径方向に貫通する複数の貫通孔３１が形成されている。 また、第２筒部２２と切換部材３０との間には、第２筒部２２に対して切換部材３０が回転することを規制する半月状または棒状のキー部材３２が配置され、第２筒部２２の外周面にはキー部材３２が収容される収容溝が形成される一方、切換部材３０の内周面にはキー部材３２が摺動する摺動溝が軸方向に沿って形成される。 このため、図３に示される状態から切換部材３０が上方へと移動、換言すると、切換部材３０の下端がアウターチューブ１０の制限段差１３に当接することによって、図３に示される状態から第２筒部２２が切換部材３０に相対して下方に移動すると、通路２９と貫通孔３１とが連通し、第２筒部２２の内部に形成された圧力室２８は、通路２９及び貫通孔３１を通じて外部と連通した状態、すなわち、圧力室２８内に外部から加圧水等の作動流体を供給可能な状態となる。具体的には、後述の図８に示されるように、アウターチューブ１０内に供給された作動流体は、アウターチューブ１０の内周面と第３筒部２３及び／または蓋部６１の外周面との間に形成される隙間と、アウターチューブ１０の内周面と切換部材３０との間に形成される隙間と、貫通孔３１と、通路２９とを通じて圧力室２８へと供給される状態となる。 通路２９と切換部材３０の貫通孔３１との関係についてまとめると、搬送ユニット１６のインナーチューブ２０に形成された通路２９は、インナーチューブ２０の内側（圧力室２８側）とインナーチューブ２０の外側（アウターチューブ１０の内側であって、インナーチューブ２０の外側）とを連通する通路であって、作動流体が流れる流路となっており、切換部材３０は、通路２９を閉塞することで通路２９内を流れる作動流体の流れを遮断することが可能であるとともに、通路２９と貫通孔３１とを連通させて通路２９を開放することで通路２９内を流れる作動流体の流れを許容することが可能である。 なお、切換部材３０の貫通孔３１は、通路２９と連通することでインナーチューブ２０の内外を連通する通路として機能すれば、径方向に貫通した孔である必要はなく、径方向に沿って形成された切欠部であってもよいし、切換部材３０の上端面と内周面とにおいて開口する凹部やＶ字状の溝であってもよい。 また、切換部材３０の位置は、切換部材３０の下端がアウターチューブ１０の制限段差１３に当接することによって通路２９を閉塞する閉塞位置から通路２９を開放する開放位置へと切り換わり、このように切換部材３０の位置が切り換わることによって通路２９が貫通孔３１と連通し開放された状態となることから、制限段差１３は、切換部材３０の位置を切り換える位置切換部として機能する。 また、第２筒部２２の外周面には、通路２９を挟んで上方側と下方側とにそれぞれＯリング３４，３５が配置される。このため、図３に示されるように、通路２９が切換部材３０によって閉塞されている閉塞状態では、加圧水等の作動流体や地下水等の液体が第２筒部２２の外周面と切換部材３０の内周面との間の隙間を通じて通路２９内に浸入することがＯリング３４，３５によって阻止される。つまり、圧力室２８の圧力は、後述のように通路２９を通じて作動流体供給装置１８から作動流体が供給される状態