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JPS6144190B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6144190B2
JPS6144190B2 JP56032740A JP3274081A JPS6144190B2 JP S6144190 B2 JPS6144190 B2 JP S6144190B2 JP 56032740 A JP56032740 A JP 56032740A JP 3274081 A JP3274081 A JP 3274081A JP S6144190 B2 JPS6144190 B2 JP S6144190B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water jet
solid particles
nozzle
excavation
pressure water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP56032740A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57146885A (en
Inventor
Takao Hirota
Takeshi Sakamoto
Hideki Nakagawa
Yoshiharu Nakazono
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
UNYUSHO DAIYON KOWAN KENSETSU KYOKUCHO
Original Assignee
UNYUSHO DAIYON KOWAN KENSETSU KYOKUCHO
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by UNYUSHO DAIYON KOWAN KENSETSU KYOKUCHO filed Critical UNYUSHO DAIYON KOWAN KENSETSU KYOKUCHO
Priority to JP3274081A priority Critical patent/JPS57146885A/en
Publication of JPS57146885A publication Critical patent/JPS57146885A/en
Publication of JPS6144190B2 publication Critical patent/JPS6144190B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Earth Drilling (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、海底岩盤・海底硬土盤・海洋構造物
等の海中被掘削体に対して砂・砂利・粘土・サン
ゴ礁屑等の固体粒を含む高圧水ジエツトにより掘
削(砕岩)を行なう海底岩盤等の掘削工法及びそ
の装置に関するものである。 現在施工されている海底岩盤等の掘削工法に
は、機械的工法として重錘式・大型グラブ方式・
ポンプ浚渫船型カツター方式がある。 そして、これらの工法の共通欠点は、間欠的な
掘削作業となるために掘削作業能率がきわめて悪
く、超硬度や起伏の激しい岩盤への施工が不可能
であり、掘削衝撃が大きく他の港湾構造物への影
響があり、さらに、岩盤等に対し重錘・バスケツ
ト・カツターを掘削手段として接触させるために
同掘削手段及び付帯品の損耗が激しいものであ
る。また、機械を用いない工法としては、発破工
法があるが、この工法の最大の欠点は、衝撃が著
しく大きいため魚への影響や近辺の地盤及びそれ
らの上の構造物に影響を与えるもので、現在は漁
業補償やその他の理由でほとんど施工されていな
いものである。 本発明は、上述のような在来工法が有する欠点
に鑑み研究をし、これらの欠点を解消する掘削工
法及び掘削装置を開発したもので、本発明の目的
とするところは、固体粒を含む高圧水ジエツトを
掘削媒体とすることで海底岩盤等の起伏や硬軟に
対応できると共に衝撃が少なく能率的な連続掘削
ができるなど様々な長所を有する海底岩盤等の掘
削工法及びその装置を提供することに存する。 次に、本発明の掘削工法について図面に基づき
以下詳細に説明する。 まず、第1図に示すように、高圧水ジエツトj
と固体粒hとを固体粒hが高圧水ジエツトjを包
囲する状態で噴射する移動自在なノズルNを海中
sに配置し、同ノズルNにより得られる固体粒h
を含む高圧水ジエツトjを海底岩盤R等の海中被
掘削体に噴射し、第3図に示すように、固体粒h
を含む高圧水ジエツトjの噴射により高圧水ジエ
ツト柱Jを中心として包囲筒状に固体粒混入層H
と高速水流層Sとを形成し、流体加速で噴射する
固体粒hによる衝撃力と同粒hを除いた流体部分
による流体力との相乗作用により海底岩盤R等の
掘削を行なうことを特徴とする掘削工法である。
そして、本発明の掘削工法を適応する用途として
は、海底岩盤・硬土盤・普通地盤の砕岩・掘削・
穿孔及びコンクリート製海洋構造物の破砕・掘
削・穿孔であり、本発明の掘削工法は、衝撃が少
ないので特に海底トンネル上や海洋構造物近くで
の砕岩工事等に有用であり、また、在来工法のよ
うに鉄節が施工阻害要因とならず、鉄節を残した
まま穿孔等ができることからコンクリート製構造
物の穿孔等にも有用である。 また、本発明の工法に使用される掘削媒体は、
ポンプにより加圧した高圧水ジエツトjと水や空
気等の流体と共に加圧移送した固体粒hであつ
て、高圧水ジエツトjは海水を利用できるし、固
体粒hは海底に存在する砂・砂利・粘度・サンゴ
礁屑等を利用できるもので、この場合は廉価に掘
削施工ができて好ましいものであるが、固体粒h
に関しては、あらかじめ用意した砂等を利用して
もよいものである。 次に、本発明の工法による掘削作用について説
明すると、まずノズルNから噴射された直後は、
第2図に示すように、固体粒hが高圧水ジエツト
jを包囲する状態であり、その後、海中sにおい
て高圧水ジエツトj及び固体粒hが噴射移動する
ことで、第3図に示すように、固体粒hを含む高
圧水ジエツト柱Jを中心として包囲筒状に流体加
速を受けた固体粒混入層Hと囲りの海水を導入す
ることによる高速水流層Sとが形成される。つま
り、海中sにおいて高圧水ジエツトj及び固体粒
hを噴射するものであるために海水により高速水
流層Sが形成され掘削に関与する流量が増大し、
かつ固体粒hは内側から高圧水ジエツト柱Jと外
側から高速水流層Sによつて流体加速を受けるた
めに衝撃力は加増され、しかも高圧水ジエツト柱
Jの外周部に分散した広範囲加速噴射状態となり
岩盤R等の掘削にきわめて有効なものである。そ
して、この点においては、仮に本発明の掘削工法
を陸上岩盤等に適用した場合に、掘削に関与する
流量の増大もなく、かつ固体粒も高圧水ジエツト
に接する部分のみしか流体加速を受けないために
十分な掘削効果を発揮できず、また、従来知られ
ている固体粒を中心として同粒を包囲するように
水ジエツトを噴射するノズルによる陸上岩盤等の
掘削装置を海中において使用した場合は、固体粒
が中心部に集中するためにスポツト的な穿孔しか
できず、これらのことからも海中における本発明
工法がいかに有用であるかが裏付けられる。 そして、岩盤R等を砕岩する掘削作用は、流体
加速で噴射する固体粒hによる衝撃力と高圧水ジ
エツトjを主体とした動圧及び岩盤R等の表面に
おて引張破砕を起させるジエツト流負圧による流
体力との相乗作用により、第1図に示すように、
海底岩盤R等を破片rとして外方に飛散させなが
ら掘削を行なうことができるものである。この掘
削作用において固体粒hによる衝撃力がいかに掘
削に関与しているかについては、従来から実験段
階として研究されている高圧水ジエツトのみによ
る掘削工法で、被掘削体の圧縮強度の1.5倍〜2.0
倍の水圧によるジエツト噴射を行なわないことに
は掘削できず、高圧縮強度の岩盤等を掘削しよう
とする場合は小流量超高圧で行なえば掘削という
よりカツテイングとなり大流量超高圧で行なおう
とすればそれだけのポンプがないという問題点を
有し、今だに現場施工例がないものであるのに対
し、本発明の工法では固体粒hの衝撃力を加えた
ことで被掘削体の圧縮強度以下でも、実験結果か
ら明らかなように、実用上十分な掘削効果を得て
いるものである。 ここで、本発明者が行なつた実験について説明
すると、その装置は、第10図に示すように、水
槽3に圧縮強度21.18Kg/cm2のモルタル供試体4を
載置し、固体粒h(砂)と高圧水ジエツト水を噴
射させるノズルNを前記供試体4の上方に配置し
たものである。 尚、モルタル供試体4は縦200mm、横250mm、高
さ150mmのものを使用し、固体粒hはコンプレツ
サー5により空気圧送したもので、図中6は水タ
ンク、7は消防ポンプ(圧力6.6Kg/cm2、流量
1451/分)、8は砂タンク、9は減圧弁、10は
バルブである。 そして、実験は、本発明の工法である固体粒を
含む高圧ジエツト水をモルタル供試体4に噴射す
る実験と高圧ジエツト水のみをモルタル供試体4
に噴射する実験とを60秒の時間で行なつたもの
で、以下表1に結果を示す。
The present invention is a method for excavating (rock crushing) underwater objects such as submarine rock, submarine hard soil, and marine structures using a high-pressure water jet containing solid particles such as sand, gravel, clay, and coral reef debris. This article relates to excavation methods and equipment. The currently used mechanical methods for excavating seabed rocks include the weight type, large grab type, and
There is a pump dredger type cutter system. The common drawbacks of these methods are that the excavation work efficiency is extremely low due to intermittent excavation work, that construction is impossible on ultra-hard or highly undulating rock, and that the excavation impact is large and cannot be used in other port structures. In addition, since the weight, basket, and cutter are used as excavation means to come into contact with rock, etc., the excavation means and accessories are subject to severe wear and tear. In addition, there is the blasting method, which does not use machinery, but the biggest drawback of this method is that the impact is extremely large, which can affect fish and the nearby ground and structures above it. , which are currently rarely constructed due to fisheries compensation and other reasons. The present invention was made by conducting research in view of the drawbacks of conventional construction methods as described above, and developed an excavation method and excavation equipment that eliminate these drawbacks. To provide a method for excavating submarine rock, etc., which has various advantages, such as being able to deal with the undulations and hardness of the submarine rock by using high-pressure water jet as the drilling medium, and enabling efficient continuous excavation with little impact. exists in Next, the excavation method of the present invention will be explained in detail below based on the drawings. First, as shown in Figure 1, the high pressure water jet j
A movable nozzle N that injects and solid particles h with the solid particles h surrounding a high-pressure water jet j is placed in the sea s, and the solid particles h obtained by the nozzle N are
A high-pressure water jet j containing
By injecting a high-pressure water jet j containing
and a high-speed water layer S, and excavation of seabed rock R etc. is carried out by the synergistic effect of the impact force by the solid particles h ejected by fluid acceleration and the fluid force by the fluid part excluding the particles h. This is an excavation method.
Applications to which the excavation method of the present invention is applied include rock crushing, excavation, etc. of submarine rock, hard soil, and ordinary ground.
The drilling method of the present invention is particularly useful for rock crushing work on submarine tunnels or near offshore structures, as it has little impact. This method is also useful for drilling holes in concrete structures because the iron knots do not interfere with construction as in the construction method, and drilling can be performed with the iron knots left in place. In addition, the excavation medium used in the construction method of the present invention is
Solid particles h are transferred under pressure with a high-pressure water jet j pressurized by a pump and a fluid such as water or air.The high-pressure water jet j can use seawater, and the solid particles h can use sand and gravel existing on the seabed・It is possible to use viscosity, coral reef debris, etc. In this case, it is preferable because excavation work can be done at a low cost, but solid particles h
For this purpose, sand prepared in advance may be used. Next, to explain the excavation action by the construction method of the present invention, first, immediately after being sprayed from the nozzle N,
As shown in Fig. 2, the solid particles h surround the high-pressure water jet j, and then, as the high-pressure water jet j and the solid particles h move by injection in the sea s, as shown in Fig. 3, , a solid particle mixed layer H which is subjected to fluid acceleration in an encircling cylindrical shape around a high pressure water jet column J containing solid particles h, and a high speed water flow layer S by introducing surrounding seawater are formed. In other words, since the high-pressure water jet j and solid particles h are injected into the sea s, a high-speed water flow layer S is formed by the seawater, and the flow rate involved in excavation increases.
In addition, since the solid particles h are subjected to fluid acceleration by the high-pressure water jet column J from the inside and the high-speed water flow layer S from the outside, the impact force is increased, and moreover, the solid particles h are in a wide-range accelerated injection state dispersed around the outer periphery of the high-pressure water jet column J. This is extremely effective for excavating rock R. In this respect, if the excavation method of the present invention is applied to land rock, etc., there will be no increase in the flow rate involved in excavation, and only the parts of solid particles that come in contact with the high-pressure water jet will undergo fluid acceleration. In addition, when using a conventional drilling device for land rock, etc., which uses a nozzle that injects water jet to surround solid grains, it is difficult to achieve sufficient drilling effect. Since the solid particles are concentrated in the center, only spot perforations can be made, and these facts also confirm how useful the method of the present invention is in the sea. The excavation action that crushes the rock R etc. is caused by the impact force caused by the solid particles h ejected by fluid acceleration, the dynamic pressure mainly from the high pressure water jet J, and the jet flow that causes tensile fracture on the surface of the rock R etc. Due to the synergistic effect of the fluid force caused by negative pressure, as shown in Figure 1,
It is possible to perform excavation while scattering seabed rock R etc. outward as fragments R. How the impact force caused by the solid particles h is involved in this excavation action has been investigated in the excavation method using only a high-pressure water jet, which has been studied in the experimental stage.
It is not possible to excavate without jet injection using twice the water pressure, and if you are trying to excavate rock with high compressive strength, if you do it with a small flow rate and ultra-high pressure, it will be more like cutting than excavation, and you will not be able to do it with a large flow rate and ultra-high pressure. However, in contrast, in the method of the present invention, the compressive strength of the excavated body is increased by applying the impact force of solid particles h. As is clear from the experimental results, the excavation effect is sufficient for practical use. Here , to explain the experiment conducted by the present inventor, as shown in FIG. A nozzle N for injecting (sand) and high-pressure jet water is placed above the specimen 4. The mortar specimen 4 used was 200 mm in length, 250 mm in width, and 150 mm in height, and the solid particles h were pneumatically fed by compressor 5. / cm2 , flow rate
1451/min), 8 is a sand tank, 9 is a pressure reducing valve, and 10 is a valve. The experiment consisted of an experiment in which high-pressure jet water containing solid particles, which is the construction method of the present invention, was injected onto the mortar specimen 4, and an experiment in which only high-pressure jet water was injected into the mortar specimen 4.
The experiment was conducted for 60 seconds, and the results are shown in Table 1 below.

【表】 以上の結果を得たもので、実験後のモルタル供
試体4の状態は、第11図に示すように、本発明
工法によつた場合Aは中央部が穿孔され十分な掘
削効果を発揮しているのに対し、砂を混入せずに
高圧水ジエツトのみによつた工法の場合は、表面
に計測不可能な程度剥離が確認できるだけで全く
掘削効果を発揮していないものであつた。 以上の実験により考察するに、本発明工法によ
つた場合は、モルタル供試体4の圧縮強度
(21.18Kg/cm2)に対して1/3以下のジエツト水圧
(6.58Kg/cm2)であつても掘削効果が確認され、両
者を比較した場合、いかに砂の混入が掘削作用に
寄与しているかを確認できるものである。 また、海上において砕岩船により本発明の工法
を海底岩盤に対して施工する実験を行なつたが、
(結果は省略する)この実験においても十分実用
化ができる程度の良好な結果を得たものである。 尚、本発明の工法以外にも、あらかじめ固体粒
を流体に混入し、これを海底岩盤R等に噴射する
掘削工法も考えられ、この場合も本発明と同様な
効果を発揮すると推定される。 本発明は、上述のような掘削工法によつたの
で、以下に列挙する効果を奏する。 (1) 固体粒hを含めたものであるために高圧水ジ
エツトjのみによる工法に比して遥かに低い圧
力レベルであつても十分な掘削効果を発揮す
る。 (2) 破砕媒体が水及び固体粒であるために周囲に
対する衝撃が少なく海洋構造物付近における掘
削作業ができる。 (3) ノズルNの移動により連続掘削ができるので
掘削能率が高い。 (4) 岩盤R等に対して非接触破砕であるために岩
盤R等の起伏に関係なく掘削ができる。 (5) 高圧水ジエツトjの圧力・流量及び固体粒h
の混入率の選択によつて硬軟あらゆる被掘削体
を掘削対象とすることができる。 (6) 海水及び海底に存在する砂等を利用すること
ができるために廉価な掘削施工が可能である。 (7) ノズルNを岩盤R等に追従移動させればよい
ものであるためにホースさえ延長すれば遠方で
も狭隘な場所でもあるいは物陰でも掘削作業が
可能である。 (8) ノズルNを増せば多数同時施工ができるため
に掘削能率の向上が可能である。 (9) 固体粒が高圧水ジエツトを包囲する状態で海
水中に噴射されるので、外周部に海水による高
速水流層Sが形成され、掘削に関与する流量が
増大すると共に、固体粒hは内側から高圧水ジ
エツト柱Jにより、外側からは高速水流層Sに
より流体加速を受けるため衝撃力が増加し、し
かもこのような固体粒が高圧水ジエツト柱Jの
外周部に分散した状態で加速噴射され、海底岩
盤R等をより効果的に掘削することができる。 次に、本発明の掘削装置について、第4図から
第9図に基いて以下詳細に説明する。 まず、本発明装置の要旨とする構成は、高圧流
体供給源に連なるノズル1の外周部に固体粒噴射
ノズル2からの固体粒が水ジエツトノズル1から
の流出する高圧水ジエツトを包囲する状態で噴射
するように両ノズル1,2の開口端を関連配置
し、さらに同ノズル1,2を海底岩盤R等の海中
被掘削体に対して移動自在に構成したことに存す
る。 ここで、水ジエツトノズル1と固体粒噴射ノズ
ル2との関連について説明すると、第4図から第
7図に示すものは、水ジエツトノズル1と固体粒
噴射ノズル2との関連配置例を示すものであつ
て、第4図及び第5図に示すノズルは、固体粒噴
射ノズル2の中心部に水ジエツトノズル1を装備
し、かつ両ノズル1,2は、同軸で水ジエツトノ
ズル1の開口端と固体粒噴射ノズル2の開口端と
の間にはすきま1をもつて配置すると共に、固体
粒噴射ノズル2の開口端径を水ジエツトノズル1
の開口端径より少し大径に形成することにより、
固体粒が、水ジエツトノズル1から流出する高圧
水ジエツトを包囲する状態でノズル2から噴射す
るようにしたものである。 固体粒の供給量の調節は、水ジエツトノズル1
の開口端と固体粒噴射ノズル2の開口端とのすき
ま1を調整することにより行なうことができる。 両ノズル1,2の開口端間のすきま1は、固体
粒の供給率が約5%程度となるように調整するこ
とが好ましい。 次に、第6図及び第7図に示すノズルは、複数
の管状ノズルによる固体粒噴射ノズル2で、同ノ
ズル2を水ジエツトノズル1の前方に対置させ、
かつ同ノズル2の開口端を水ジエツトノズル1か
ら流出する高圧水ジエツトに向け、同ノズル2か
ら流出する固体粒が高圧水ジエツトを包囲して噴
射するようにしたものである。また、高圧流体供
給源は海水槽11、高圧ポンプ12及び供給ホー
ス13からなるもので、同海水槽11には海水供
給管14が配管される。そして、固体粒供給源は
固体粒タンク15、供給ポンプ16及び供給ホー
ス17からなるもので、海底より砂等を採取する
場合は同タンク15に固体粒供給管18が配管さ
れる。 また、水ジエツトノズル1と固体粒噴射ノズル
2との移動自在構成は、両ノズル1,2をノズル
移動機構(油圧シリンダー等による)を有するノ
ズル保持装置に設け、同装置と掘削船とを可動長
腕で連結した構成等をその一例とするもので、要
するに海底岩盤R等の被掘削体に対して両ノズル
1,2が追従移動する構成であれば如何なる構成
であつてもよい。 次に、本発明の掘削装置を装備した掘削船の例
を図示する概念図により説明すると、第8図に示
す掘削船は砂採取式のものであり、船体19に海
水槽11及び砂タンク15を配置し、一方の海水
槽11には海水吸入口20及び吸上ポンプ21を
設け、他方の砂タンク15には海砂吸入管22及
び吸上ポンプ23を設け、かつ水ジエツトノズル
1と海水槽11とを高圧ポンプ12及びブースタ
ポンプ24を介して供給ホース13で接続し、固
体粒噴射ノズル2と砂タンク15とを供給ポンプ
16を介して供給ホース17で連結し、両ノズル
1,2をノズル保持板25に移動自在に設けると
共に同板25と船体19とを可動長腕26で連結
したもので、海水及び海砂を利用できる点におい
て好ましい例である。また、第9図に示す掘削船
は砂等の固体粒をストツクする方式のものであ
り、ブースタポンプ24からの分岐海水供給管2
7が砂タンク15に配置されるものである。 以上、本発明の掘削装置を説明したが、そのノ
ズル構成及び移動自在構成は図示する構成に限る
ものではない。 尚、図中jで示すものは高圧水ジエツト、hは
固体粒、Rは海底岩盤、hは海砂、rは砕片であ
る。また、本発明の装置を使用するに際しての適
用場所並びに作用等は前述の工法で述べた通りで
ある。 本発明は、上述のような掘削装置であるために
以下に列挙する効果を奏する。 (1) 水ジエツト及び固体粒を掘削媒体とする非接
触破砕装置であるために在来装置のような掘削
手段の損耗がない。 (2) ノズル1,2が受ける反力が小さいために掘
削部分の構造的剛性が小さくてよい。 (3) 岩盤R等への移動追従により能率的な連続掘
削装置とすることができる。 (4) 岩盤R等に対して非接触破砕装置であるため
に岩盤R等の起伏への対応性を有する。 (5) 海水及び海底に存在する砂等を利用する装置
とすることができる。 (6) ノズル1,2及び供給ホース13,17を増
せば多数同時に使用可能な掘削装置とすること
ができる。 (7) 水ジエツトノズル1の外周部に固体粒噴射ノ
ズル2を設け、固体粒が高圧水ジエツトを包囲
する状態で海水中に噴射するようにしているの
で、外周部に海水による高速水流層Sが形成さ
れ、掘削に関与する流量が増大すると共に、固
体粒hは内側から高圧水ジエツト柱Jにより、
外側からは高速水流層Sにより流体加速を受け
るため衝撃力が増加し、しかもこのような固体
粒が高圧水ジエツト柱Jの外周部に分散した状
態で加速噴射され、海底岩盤R等をより効果的
に掘削することができる。
[Table] Based on the above results, the state of mortar specimen 4 after the experiment is as shown in Figure 11. When the construction method of the present invention was used, A had a hole in the center and had sufficient excavation effect. On the other hand, in the case of the method using only a high-pressure water jet without mixing sand, an unmeasurable degree of spalling was observed on the surface, and no excavation effect was achieved at all. . Considering the above experiments, when using the method of the present invention, the jet water pressure (6.58 Kg/cm 2 ) is less than 1/3 of the compressive strength of mortar specimen 4 (21.18 Kg/cm 2 ). The excavation effect was also confirmed in both cases, and when comparing the two, it is possible to confirm how much the inclusion of sand contributes to the excavation effect. In addition, we conducted an experiment in which the construction method of the present invention was applied to submarine rock using a rock crushing ship at sea.
(Results are omitted) In this experiment as well, good results were obtained that were sufficient for practical use. In addition to the method of the present invention, there may also be an excavation method in which solid particles are mixed into a fluid in advance and then injected into the seabed rock R, etc., and it is presumed that this method will also have the same effect as the present invention. Since the present invention is based on the excavation method as described above, it has the following effects. (1) Since it contains solid particles h, sufficient excavation effects can be achieved even at a much lower pressure level than the method using only high-pressure water jet j. (2) Since the crushing media is water and solid particles, there is less impact on the surroundings, allowing drilling work near offshore structures. (3) Continuous excavation is possible by moving the nozzle N, so excavation efficiency is high. (4) Because the crushing is non-contact with the rock R, etc., excavation can be carried out regardless of the undulations of the rock R, etc. (5) Pressure and flow rate of high-pressure water jet j and solid particles h
By selecting the mixing ratio of , any hard or soft body can be excavated. (6) Cheap excavation work is possible because seawater and sand existing on the seabed can be used. (7) Since the nozzle N only needs to be moved to follow the bedrock R, etc., excavation work can be carried out even at a distance, in a narrow place, or even in the shadows, as long as the hose is extended. (8) By increasing the number of nozzles N, it is possible to carry out multiple works at the same time, thereby improving excavation efficiency. (9) Since the solid particles are injected into the seawater surrounding the high-pressure water jet, a high-speed water flow layer S of seawater is formed on the outer periphery, and the flow rate involved in excavation increases, and the solid particles h are The high-pressure water jet column J receives fluid acceleration from the outside by the high-speed water flow layer S, so the impact force increases, and these solid particles are accelerated and injected in a dispersed state around the outer periphery of the high-pressure water jet column J. , submarine bedrock R, etc. can be excavated more effectively. Next, the excavation apparatus of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 4 to 9. First, the gist of the device of the present invention is such that solid particles from the solid particle injection nozzle 2 are injected onto the outer periphery of the nozzle 1 connected to the high-pressure fluid supply source in a state surrounding the high-pressure water jet flowing out from the water jet nozzle 1. The opening ends of both nozzles 1 and 2 are arranged in relation to each other so that the nozzles 1 and 2 are movable relative to the underwater body to be excavated such as the seabed rock R. Here, to explain the relationship between the water jet nozzle 1 and the solid particle injection nozzle 2, what is shown in FIGS. 4 to 7 shows examples of the related arrangement of the water jet nozzle 1 and the solid particle injection nozzle 2. The nozzles shown in FIGS. 4 and 5 are equipped with a water jet nozzle 1 at the center of a solid particle injection nozzle 2, and both nozzles 1 and 2 are coaxially connected to the open end of the water jet nozzle 1 and the solid particle injection nozzle. The opening end of the solid particle injection nozzle 2 is arranged with a gap of 1 between the nozzle 2 and the opening end of the water jet nozzle 1.
By forming the diameter slightly larger than the opening end diameter of the
The solid particles are sprayed from the nozzle 2 while surrounding the high-pressure water jet flowing out from the water jet nozzle 1. The amount of solid particles supplied can be adjusted using water jet nozzle 1.
This can be done by adjusting the gap 1 between the opening end of the solid particle injection nozzle 2 and the opening end of the solid particle injection nozzle 2. The gap 1 between the opening ends of both nozzles 1 and 2 is preferably adjusted so that the solid particle supply rate is about 5%. Next, the nozzle shown in FIGS. 6 and 7 is a solid particle injection nozzle 2 with a plurality of tubular nozzles, and the nozzle 2 is placed in front of the water jet nozzle 1,
The opening end of the nozzle 2 is directed toward the high-pressure water jet flowing out from the water jet nozzle 1, so that the solid particles flowing out from the nozzle 2 surround the high-pressure water jet and are sprayed. The high-pressure fluid supply source includes a seawater tank 11, a high-pressure pump 12, and a supply hose 13, and a seawater supply pipe 14 is connected to the seawater tank 11. The solid particle supply source consists of a solid particle tank 15, a supply pump 16, and a supply hose 17, and when collecting sand or the like from the seabed, a solid particle supply pipe 18 is connected to the tank 15. In addition, the movable configuration of the water jet nozzle 1 and the solid particle injection nozzle 2 is such that both nozzles 1 and 2 are mounted on a nozzle holding device having a nozzle moving mechanism (based on a hydraulic cylinder, etc.), and the device and the drilling ship are movable over a movable length. An example of this is a configuration in which the nozzles 1 and 2 are connected by arms, but any configuration may be used as long as both nozzles 1 and 2 follow and move relative to the object to be excavated, such as the seabed rock R. Next, an example of a drilling ship equipped with the drilling equipment of the present invention will be explained using a conceptual diagram illustrating an example. The drilling ship shown in FIG. One seawater tank 11 is provided with a seawater inlet 20 and a suction pump 21, the other sand tank 15 is provided with a seasand suction pipe 22 and a suction pump 23, and the water jet nozzle 1 and the seawater tank are provided with a seawater suction pipe 22 and a suction pump 23. 11 is connected with a supply hose 13 via a high pressure pump 12 and a booster pump 24, and the solid particle injection nozzle 2 and sand tank 15 are connected with a supply hose 17 via a supply pump 16. It is movably provided on the nozzle holding plate 25, and the plate 25 and the hull 19 are connected by a movable long arm 26. This is a preferable example in that seawater and sea sand can be used. The drilling ship shown in FIG. 9 is of a type that stores solid particles such as sand, and the branch seawater supply pipe 2 from the booster pump 24
7 is placed in the sand tank 15. Although the excavation device of the present invention has been described above, its nozzle configuration and movable configuration are not limited to the illustrated configuration. In the figure, j indicates a high-pressure water jet, h indicates solid particles, R indicates submarine rock, h indicates sea sand, and r indicates debris. Further, when using the device of the present invention, the application location and operation are as described in the above-mentioned construction method. Since the present invention is an excavation device as described above, it has the following effects. (1) Since it is a non-contact crushing device that uses water jet and solid particles as the drilling medium, there is no wear and tear on the excavation means as with conventional devices. (2) Since the reaction force applied to the nozzles 1 and 2 is small, the structural rigidity of the excavated portion may be small. (3) It can be made into an efficient continuous excavation device by following the movement to the bedrock R etc. (4) Since it is a non-contact crushing device for rock R, etc., it can cope with the undulations of rock R, etc. (5) It can be a device that uses seawater and sand existing on the seabed. (6) By increasing the number of nozzles 1, 2 and supply hoses 13, 17, it is possible to create an excavation device that can be used in large numbers at the same time. (7) The solid particle injection nozzle 2 is provided on the outer periphery of the water jet nozzle 1 so that the solid particles surround the high-pressure water jet and are injected into the seawater, so that a high-speed water flow layer S of seawater is formed on the outer periphery. As the flow rate involved in excavation increases, the solid particles h are formed from the inside by the high-pressure water jet column J,
Since the fluid is accelerated from the outside by the high-speed water layer S, the impact force increases, and these solid particles are accelerated and injected in a dispersed state around the outer periphery of the high-pressure water jet column J, which effectively destroys the seabed rock R, etc. can be excavated.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の掘削工法を示す説明図、第2
図は第1図A−A線による横断図、第3図は第1
図B−B線による横断図、第4図は本発明の掘削
装置の実施一例を示す断面図、第5図〜第7図は
同装置の実施例を示す断面図、第8図及び第9図
は同装置を装備した掘削船の概念図、第10図は
同装置による本発明の工法についての予備実験装
置、第11図は同実験後のモルタル供試体を示す
斜視図である。 j……高圧水ジエツト、h……固体粒、N……
ノズル、s……海中、R……海底岩盤、J……高
圧水ジエツト柱、H……固体粒混入層、S……高
速水流層、1……水ジエツトノズル、2……固体
粒噴射ノズル。
Figure 1 is an explanatory diagram showing the excavation method of the present invention, Figure 2
The figure is a cross-sectional view taken along line A-A in Figure 1, and Figure 3 is a cross-sectional view taken along line A-A in Figure 1.
4 is a sectional view showing an embodiment of the drilling equipment of the present invention; FIGS. 5 to 7 are sectional views showing embodiments of the same equipment; FIGS. The figure is a conceptual diagram of a drilling ship equipped with the same device, FIG. 10 is a preliminary experiment device for the construction method of the present invention using the same device, and FIG. 11 is a perspective view showing a mortar specimen after the same experiment. j...High pressure water jet, h...Solid particles, N...
Nozzle, s...Undersea, R...Seafloor rock, J...High pressure water jet column, H...Solid particle mixed layer, S...High speed water flow layer, 1...Water jet nozzle, 2...Solid particle injection nozzle.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 高圧水ジエツトjと固体粒hとを固体粒hが
高圧水ジエツトjを包囲する状態で噴射する移動
自在なノズルNを海中sに配置し、同ノズルNに
より得られる固体粒hを含む高圧水ジエツトjを
海底岩盤R等の海中被掘削体に噴射し、同噴射に
より高圧水ジエツト柱Jを中心として包囲筒状に
固体粒混入層Hと高速水流層Sとを形成し、流体
加速で噴射する固体粒hによる衝撃力と同粒hを
除いた流体部分による流体力との相乗作用により
海底岩盤R等の掘削を行なうことを特徴とする海
底岩盤等の掘削工法。 2 高圧流体供給源に連なる水ジエツトノズル1
の外周部に固体粒供給源に連なる固体粒噴射ノズ
ル2を設け、かつ同噴射ノズル2からの固体粒が
水ジエツトノズル1から流出する高圧水ジエツト
を包囲する状態で噴射するように両ノズル1,2
の開口端を関連配置し、さらに同ノズル1,2を
海底岩盤R等の海中被掘削体に対して移動自在に
構成したことを特徴とする海底岩盤等の掘削装
置。
[Claims] 1. A movable nozzle N that injects a high-pressure water jet j and solid particles h in a state in which the solid particles h surround the high-pressure water jet j is disposed in the sea s, and A high-pressure water jet j containing solid particles h is injected onto an underwater excavated body such as a submarine bedrock R, and the injection creates a solid particle-mixed layer H and a high-speed water flow layer S in a cylindrical shape surrounding the high-pressure water jet column J. A method for excavating seabed rocks, etc., characterized by excavating seabed rocks R, etc. by the synergistic effect of the impact force caused by the solid particles h formed and jetted by fluid acceleration and the fluid force caused by the fluid portion excluding the solid particles h. . 2 Water jet nozzle 1 connected to high pressure fluid supply source
A solid particle injection nozzle 2 connected to a solid particle supply source is provided on the outer periphery of the solid particle supply source, and both nozzles 1, 2
A drilling device for excavating submarine rock or the like, characterized in that the opening ends of the nozzles 1 and 2 are arranged in relation to each other, and the nozzles 1 and 2 are configured to be movable relative to an underwater object to be excavated, such as submarine rock R.
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