(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-10-25
(54)【発明の名称】土壌を除去するための、土木機械及び土木工法
(51)【国際特許分類】
E02F 5/08 20060101AFI20231018BHJP
【ＦＩ】
E02F5/08 A
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023521294
(86)(22)【出願日】2021-09-15
(85)【翻訳文提出日】2023-06-01
(86)【国際出願番号】 EP2021075311
(87)【国際公開番号】W WO2022073736
(87)【国際公開日】2022-04-14
(31)【優先権主張番号】20200521.1
(32)【優先日】2020-10-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】502407107
【氏名又は名称】バウアー マシーネン ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ヴァイクスラー レオンハルト
(57)【要約】
本発明は、土壌を除去するための土木機械に関し、土木機械は複数の機械モジュールで構成され、少なくとも２つの機械モジュールから構成される除去装置と、除去装置を吊り下げて鉛直方向に移動させて、地中に穴を形成するキャリア構造体とを含み、ここで人用通路が少なくとも２つの機械モジュールの中及び／又は上に形成されて、人が少なくとも２つの機械モジュールに沿って水平方向に通過することを可能にする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の機械モジュール（４０、５０）で形成された、土壌を除去するための土木機械であって、少なくとも２つの機械モジュール（４０、５０）から構成される除去装置（３０）と、
前記除去装置（３０）を吊り下げ、地中に穴を形成するために鉛直に前進方向に動かすキャリア構造体（２０）と、
を備え、
前記キャリア構造体は、追加的にガイド装置を有して、個々の前記機械モジュール（４０、５０）を前記前進方向に対して横方向に運搬又は搬送し、
人用通路（１８）が前記キャリア構造体（２０）内の前記少なくとも２つの機械モジュール（４０、５０）に形成され、人が前記少なくとも２つの機械モジュール（４０、５０）に沿って水平方向に通過することを可能にする、
土木機械。
【請求項2】
人用通路（１８）は、すべての機械モジュール（４０、５０）において機械モジュール（４０、５０）内又は機械モジュール（４０，５０）に形成され、人がすべての前記機械モジュール（４０、５０）に沿って水平方向に通過することを可能にすることを特徴とする請求項１に記載の土木機械。
【請求項3】
前記除去装置（３０）はトレンチカッタ、把持装置、又は掘削装置を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の土木機械。
【請求項4】
ガイドフレーム（５４）を有する少なくとも１つの更なる機械モジュールが設けられていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の土木機械。
【請求項5】
前記キャリア構造体（２０）は、少なくとも１つのガイドレール（２５）を有し、このガイドレールに沿って個々の前記機械モジュール（４０、５０）が取り付けられ、前記前進方向に延びるトレンチに対して横方向に移動可能となることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の土木機械。
【請求項6】
前記機械モジュール（４０、５０）を移動させるための移動駆動装置を有する位置決め装置（２６）が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の土木機械。
【請求項7】
前記機械モジュール（４０、５０）は連結面（４８、５８）を有し、当該連結面（４８、５０）上に解放可能な連結装置が配置されることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の土木機械。
【請求項8】
前記キャリア構造体（２０）は、穴として挿入される隣接する複数のトレンチ又はボーリング孔が存在する作業領域に沿って延在することを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の土木機械。
【請求項9】
前記除去装置（３０）を鉛直方向に動かすための少なくとも１つのホイストユニット（６０）は、前記前進方向において前記キャリア構造体（２０）上に配置されることを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の土木機械。
【請求項10】
少なくとも１つのホースリール及び／又はラインリール（７２、７３、８２）を有する少なくとも１つの供給ユニット（７０、８０）は、前記キャリア構造体（２０）上に配置されることを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載の土木機械。
【請求項11】
除去装置、特に、請求項１～１０のいずれか一項に記載の土木機械（１０）のための、除去装置であって、前記除去装置（３０）は、前進方向に実質的に同じ高さである少なくとも２つの機械モジュール（４０、５０）から構成され、前記除去装置の前記少なくとも２つの機械モジュール（４０、５０）は人用通路（１８）を有し、人用通路は、前記除去装置（３０）の前記前進方向に対して横方向に配向されることを特徴とする除去装置。
【請求項12】
前記人用通路（１８）を横方向において閉鎖するための１つ又は２つのドアが配置されることを特徴とする請求項１１に記載の除去装置。
【請求項13】
特に請求項１～１０のいずれか一項に記載の土木機械（１０）を用いて土壌を除去するための土木工法であって、ガイド装置（２４）を有するキャリア構造体（２０）が配置され、
除去装置（３０）が前記キャリア構造体（２０）上に配置され、鉛直に前進方向に地中へ下降され、ここで土壌物質が作業領域内で除去されて穴を形成し、
前記除去装置（３０）は少なくとも２つの機械モジュール（４０、５０）からなり、それらが、互いに分離されて前記ガイド装置（２４）によって前記作業領域へ運ばれ、前記作業領域で互いに連結されて前記除去装置（３０）を形成し、
人用通路（１８）が、前記キャリア構造体（２０）内の少なくとも２つの機械モジュール（４０、５０）に形成され、そこを通って人が前記キャリア構造体（２０）内の前記少なくとも２つの機械モジュール（４０、５０）を水平方向に通過することができる、
土木工法。
【請求項14】
少なくとも２つの隣接する穴が作られ、第１の穴を作った後、前記除去装置（３０）が前記第１の穴から引き出され、前記機械モジュール（４０、５０）が分離され、更なる穴を形成するために、前記機械モジュール（４０、５０）は、前記ガイド装置（２４）に沿って動かされ、再び一緒に連結されて前記除去装置（３０）を形成し、その後、土壌物質を除去しながら地中に下降されることを特徴とする請求項１３に記載の工法。
【請求項15】
前記キャリア構造体はトンネル（５）内で地中に配置されることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の工法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、請求項１による、土壌を除去するための土木機械に関する。本発明は、さらに、請求項１３による、このような土木機械を用いて土壌を除去するための土木工法に関する。
【背景技術】
【0002】
地中にトレンチ又はボーリング孔を作るために、土木機械の提供が知られており、例えば特許文献１に示され得る。ここでは、いわゆるトレンチカッタが鉛直方向に調整可能な方法でマスト又はブーム上に配置される。したがって、キャリア装置上のマスト又はブームの高さは、通常は１５ｍ～３０ｍ、又はそれ以上である。マストの高さは、主にトレンチカッタの高さによって決定される。
【0003】
このような土木機械を用いて、トレンチ壁（地中連続壁）、又は止水壁を作成し、それは１００ｍ以上の深さに達し得る。このようなトレンチ壁、又は止水壁は、例えば、掘削ピットを支え、又は地下遮水壁を作るのに役立つ。このようなカッタを用いて天然資源を採掘することも可能である。
【0004】
場合によっては、止水壁をトンネルの構造物の中又はその付近、あるいは狭い空間内に作ることが必要である。細長いマストを有するキャリア装置及び大きなトレンチカッタは、このような用途に使用できない。
【0005】
トレンチを作るためのコンパクトな土木機械は、特許文献２によって知られている。この土木機械は、フレーム及びブームを有する有軌道台車を有し、それは、トレンチカッタの鉛直長よりも僅かに背高である。吊り下げケーブル及び連結ケーブル用のケーブルリールと、供給ホース用のホースリールとは、地面に近いキャリアフレーム上に取り付けられる。トレンチカッタは、必須の構成要素、例えば切削ホイール、駆動装置及びポンプに限られており、ガイドフレームは小さいサイズとなる。
【0006】
さらにコンパクトな土木機械は、特許文献３で見つけられ得る。この機械では、コンパクトなトレンチカッタがヨークの下方に調整可能に取り付けられ、それは、２つのキャリア装置を並べて配置することで形成される。２つのキャリア装置は枢動ジョイントにより連結される。
【0007】
これら周知のコンパクトな土木機械では、展開高は主に、トレンチカッタの高さによって制限される。トレンチカッタは、任意に小さくすることができず、それはある程度の大きさが、切削ホイール、駆動装置、ポンプに対して、特にガイドフレームに対して必要なためである。
【0008】
切削ホイール上の切削歯を交換するためのメンテナンス時間を短縮し得るトレンチカッタが、特許文献４によって知られている。これは、個別の切削歯ではなく、そのカッタフレーム上の切削ヘッド全体を交換することによって達成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】独国特許出願公開第１０２００４０１３７９０号明細書
【特許文献2】欧州特許第０５１８２９７号明細書
【特許文献3】欧州特許第３２０８３８４号明細書
【特許文献4】欧州特許独文翻訳第６０２００４００８３７５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明の目的は、特に狭い空間条件においても効率的な作業が可能である、土壌を除去するための、土木機械及び土木工法を提供することである。
【0011】
本目的は、一方では、請求項１による土木機械により達成され、他方では請求項１３による土木工法により達成される。本発明の好ましい特定の実施形態は、それぞれの従属請求項に示される。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明によれば、土木機械が提供され、それは、少なくとも２つの機械モジュールで構成された除去装置と、その除去装置を吊り下げて、地中に穴を形成するために鉛直方向に動かすキャリア構造体と、を備え、ここで人用通路(personnel passage)が少なくとも２つの機械モジュール内に、及び／又は少なくとも２つの機械モジュールに形成されて、人が少なくとも２つの機械モジュールに沿って水平方向に通過することを可能にする。
【0013】
本発明の根底にある概念は、少なくとも２つの機械モジュールと、任意の更なる土木機械の構成要素と備えた除去装置を、運搬可能なコンパクトな機械モジュールとして設計することであると考えられ得る。さらに、除去装置を吊り下げて、鉛直方向に移動させて穴を形成するためのキャリア構造体が提供され、キャリア構造体は、追加的に別個の機械モジュールを搬送又は運搬するためのガイド装置を有している。したがって、本発明によれば、もはや、完全に使用準備が整った除去装置を、穴を作成する作業領域に移動させる必要がない。むしろ、本発明によれば、除去装置は、その機械モジュールに分離されて作業領域に運ばれ、そこで除去装置を形成するために組み立てられるのみである。更なる構成要素、例えば土木機械用の供給ユニット、コンクリート注入モジュール、又は補強材を組み込むためのモジュールもまた、機械モジュールとして設計され得る。この目的のために、キャリア構造体は、適切なガイド又は搬送装置を備えて設計される。キャリア構造体の全高は、好ましくは、使用準備が整った除去装置の高さよりも低くなり得る。キャリア構造体は、機械モジュールの高さと同じか、それよりも高いことのみを要する。
【0014】
したがって、原理的に、操作は、非常に低い作業高のみが利用可能な作業現場でも、さらには組み立てられた除去装置の高さよりも低い作業現場でさえも、実行することができる。これは、特に、約１ｍ～４ｍの深さを有する、いわゆるガイドトレンチが、予め作業領域に作成され、１つ以上の機械モジュールをガイドトレンチ内に配置した後に、除去装置として組み立てられる場合に達成され得る。
【0015】
本発明による土木機械は、作業現場で、及び頭上空間が非常に低い建物内に配備され得て、それは５ｍ未満、さらには３ｍ未満にさえもすることができる。機械モジュール内又は機械モジュール上に形成された人用通路により、トンネル内、特に機械モジュールがトンネルの断面全体にわたって延在するトンネル内での配備も可能である。例えばメンテナンス目的のためのオペレータの安全な通過は、この方法で確保され得る。さらに、機械モジュールが、限られたトンネル断面を完全に、又は大部分を占めることができる。これにより、限られた空間を有効活用できる。
【0016】
同様に、個々のモジュールの側面を覆うことも可能であり、あるいはそれらを横方向又は完全に囲まれたコンテナとして直接実装することも可能であり、建設活動は、屋外での操作であっても、環境から保護される。人用通路は、モジュールの外装の内側に配置されることが好ましい。
【0017】
原理的には、人用通路は個々の機械モジュールにのみ設けられ得る。本発明の展開によれば、人用通路は、すべての機械モジュール内又はすべての機械モジュールに形成されることが特に好都合である。
【0018】
本発明の好ましい実施形態では、切削ホイールを有する第１の機械モジュールと、少なくとも１つの駆動ユニットを有する第２の機械モジュールが提供される。この場合、除去装置はトレンチカッタとして設計される。したがって、第１の機械モジュールは、トレンチカッタの下部分であって、切削ホイール及び切削ホイールのベアリングをベースサポート上に有する下部分を収容し得る。第２の機械モジュールは、少なくとも１つの駆動ユニットを、好ましくはポンプ装置用に含み、この駆動ユニットは、特に、切除された土壌物質を含有する懸濁液を洗浄及び／又は汲み出すように設計される。代替的又は追加的に、この駆動ユニット又は更なる駆動ユニットは、切削ホイール用であってもよい。除去装置は、土壌を除去するための任意の装置であり得る。除去装置は、好ましくは、トレンチカッタ、把持装置、又は掘削装置、特にインザホール(in-the-hole)ドリルを具備する。
【0019】
コンパクトな実施形態では、除去装置を穴の中で案内し、調整するためのガイド要素もまた、第２の機械モジュールに配置され得る。特に、伸縮可能な調整要素が設けられ得て、それは調整シリンダによって実現され、除去装置を壁に対して調整し得る。
【0020】
除去装置は、原理的には複数の更なる機械モジュールから構成され得て、それらは様々な機能を有し得る。ガイドフレームを有する更なる少なくとも１つの機械モジュールを設けることが、特に望ましい。ガイドフレームは純粋に受動的で、足場状のフレームの形態とされ、穴の壁に押し付けられ、穴の壁に沿って案内するための押し付け要素を有し得る。これらのプレート状要素はまた、穴、特にトレンチ又はボーリング孔の相対的な位置を変化させるために調整可能である。原理的に、ガイドフレームを備えた複数のこのような機械モジュールが配置され得て、ガイドフレームの高さが増加するにつれて、除去装置のガイド精度及びガイド安定性が向上される。この方法では、全高が制限されていても、最大１００ｍ以上の大きな深さの穴を良好なガイド精度で作ることができる。
【0021】
原理的に、少なくとも１つの機械モジュール、好ましくは上部モジュール又は下部モジュール上に、キャリア装置が配置され、キャリア装置を用いて、除去装置は、吊り下げケーブル又は棒状のキャリア装置によってキャリア構造体に保持される。
【0022】
本発明による除去装置の効率的な操作に関して、１つの実施形態の変形例によると、キャリア構造体が少なくとも１本のガイドレールを有し、それに沿って、個々の機械モジュールが取り付けられて、穴に対して横方向に移動することが有益である。これにより、キャリア構造体は、除去装置を鉛直に前進方向に移動させるのみでなく、個々の機械モジュールをこの前進方向に対して横方向に移動させることも可能となる。これにより、個々の機械モジュールの運搬と切り離しの効率化、特に横方向又は水平方向のトンネル内での便利な組み立てと分解が可能となる。
【0023】
適切なベアリングの使用により、手動での移動は、原理的に可能である。本発明の展開によれば、位置決め装置が機械モジュールを動かすための移動駆動装置を有することが特に好都合である。これは、例えば、ギアラックに沿って移動するスプロケットを備えたモータであり得る。ケーブルウィンチを備えたケーブル作動機構、リニア調整シリンダ又は別の適切な駆動手段を設けることもできる。駆動装置は、好ましくは、電気的又は油圧的に動作され得る。
【0024】
機械モジュールは、原理的に、可能な限り迅速な解放と連結を可能にする任意の適切な方法で連結され得る。本発明の展開によれば、機械モジュールが、長手方向又は除去方向に対して横方向及び／又は長手方向に配向された連結面を有することが特に有利である。これにより、可能な限り大きな連結面が作り出され、個々の機械モジュール間の特に安定した連結が可能になる。除去装置自体の機械モジュールに加えて、更なる機械モジュールが供給装置又は保持装置用に設けられ得て、それらは除去装置とは別個である。
【0025】
この場合、解除可能な連結装置をそれら連結面上に配置することが、特に好ましい。連結装置は、まず第１に、機械的連結装置であり、機械モジュールを安定して緊密に結合するためのものである。さらに、連結装置は、供給ホース及びラインを、例えば電力用及びデータ伝送用に連結するための装置も含み得る。クイック連結装置も原理的に設けることができる。これらは、手動で、又は少なくとも部分的に、調整シリンダなどの適切に駆動されるアクチュエータによって動作され得る。しかし、供給ユニットと機械モジュールとの間のラインは、好ましくは分離されず、したがって、除去装置が組み立てられるときに連結される必要はない。特に、各機械モジュールには、直接ライン連結された独自の供給ユニットが割り当てられ得る。連結装置は、機械モジュールの人用通路の近くにあることが好ましい。
【0026】
原理的に、キャリア構造体は全体として鉄骨梁からコンパクトな方法で構成され得て、キャリア構造体は作業領域にのみ配置される。土木機械の特に効率的な動作モードは、キャリア構造体が、隣接して穴が導入される作業領域に沿って延びる場合に達成され得る。これにより、最初の穴を作成した後、除去装置は、個々の機械モジュールに分解されてキャリア構造体に沿って移動され、再度、それらを組み立てて除去装置を形成し、第２の、又は更なる穴を作業領域に作ることができる。このようにして、例えば、擁壁又は遮断壁に望ましい連続したトレンチを効率的に作成し得る。
【0027】
本発明のさらに望ましい実施形態では、除去装置を鉛直方向に移動させる少なくとも１つのホイストユニットが、キャリア構造体上に配置される。ホイストユニットは、好ましくは、吊り下げケーブルを備えたウィンチ配置として、又は入れ子式ロッドアセンブリとして設計される。ホイストユニットは、適切なリフト駆動装置、例えばロータリ駆動装置を有する。これは、電気式又は油圧式に動作され得る。ホイストユニット自体は、容易に解放可能、かつ調整可能なモジュールとして、モジュール方式でキャリア構造体に取り付けられ得る。例えば、吊り下げケーブルは、少なくとも１つの対応するプーリを介して、ホイストユニットのウィンチ配置からキャリア構造体の上部領域に沿って除去装置に案内され、そこに解放可能に連結される。少なくとも１つのプーリは、ローラスライドに回転可能に取り付けられ得て、ローラスライドはキャリア構造体に移動可能に取り付けられている。
【0028】
さらに、本発明の展開によれば、少なくとも１個のホースリール及び／又はラインリールを有する少なくとも１つの供給ユニットを、キャリア構造体上に配置することが望ましい。１つ以上の供給ユニットも同様に、容易に解放可能かつ移動可能な機械モジュールとして、キャリア構造体上に取り付けられ得る。ホースは、懸濁液又は作動流体を除去装置へ運び／除去装置から排出するように、設計され得る。ラインリール上のラインは、電力、作動流体を送るように、又はデータラインとして設計され得る。ホイストユニット及び供給ユニットはまた、機械モジュール又は単一ユニット上に共通に形成され得る。
【0029】
キャリア構造体は、原理的に、任意の設計であり得る。好ましくは、キャリア構造体は垂直支柱を有し、その垂直支柱上に少なくとも１本のガイドレールが地面から離れて保持される。このようにして、機械モジュールは、１本以上の平行なガイドレール沿いでキャリア構造体に沿って確実に移動され、作業現場にて組み立てられ得る。個々の機械モジュールが、ホイストユニット、特に吊り下げケーブルを取り付けるための保持点を有し得ることで、個々の機械モジュールは、ガイドトレンチの中、又は穴の外へと持ち上げられた後、そのキャリア構造体に沿って移動され得る。キャリア構造体自体は、囲いを形成する１つ以上のコンテナから構成され得る。
【0030】
本発明は、さらに、除去装置であって、実質的に同じ高さである少なくとも２つの機械モジュールで構成され、少なくとも２つの機械モジュールが人用通路を有し、人用通路が除去装置の進行方向に対して横方向に配向されることを特徴とする除去装置に関する。この除去装置は、好ましくは上述した土木機械にて使用され得る。
【0031】
本発明の展開によれば、特に良好な搬送能力は、機械モジュールの高さが３ｍ以下であるという事実によって実現される。このように、機械モジュールは、搬送目的で標準コンテナ、又は少なくともいわゆるハイキューブコンテナに収容され得て、本質的に道路輸送に適合する。ここで、本発明による機械モジュールのコンパクトな高さは、トンネル、又は他の狭い空間内での配備を可能にする。トンネルが土木機械の使用のために特別に作られる場合、より小さいトンネル断面は、既知の土木機械で必要とされる大きなトンネル断面よりも製造コスト効率がよい。さらに、１つ以上の標準コンテナ又はハイキューブコンテナは、トレンチカッタ用の囲い又はハウジングとして提供されてもよい。このようにして、第１に、搬送がさらに簡素化され、第２に、建設活動は、例えば屋外での作業時に環境から保護される。人用通路によって、オペレータはコンテナ列内ですべてのモジュールを、コンテナ壁の保護から離れることなく移動し得る。したがって、迅速な建設の進行が悪天候であっても達成され得る。
【0032】
人用通路は、原則として開いたままにすることができ、機械モジュールの第１の側から機械モジュールの反対側まで延在し得る。好ましくは、土木機械のすべての隣接する機械モジュールの人用通路は、通路が互いに隣接する隣接状態で設計され、人が一方の機械モジュールから他方の機械モジュールに移動できるようにする。人用通路は、個々の機械モジュールの側部領域又は内部領域に形成され得る。特に内部領域で実現される場合、本発明の展開によれば、人用通路を閉鎖するために１つ又は２つのドアが配置されることが好ましい。特に、除去装置を形成するために設けられた機械モジュールの場合、人用通路はドアを用いて緊密に閉じることができる。このようにして、トレンチ内の懸濁液が人用通路に入り、汚染するのを防ぐことができる。
【0033】
水平な人用通路の場合、格子状の通路格子が、好ましくは人用通路に設けられ得る。
【0034】
また、本発明によれば、上述の土木機械を用いて土壌を除去するための土木工法が提供され、この工法では、キャリア構造体がガイド装置を有して配置され、除去装置がキャリア構造体上に配置されて、地中に鉛直方向に下降され、ここで土壌物質が作業領域で除去されて穴を形成し、除去装置は、少なくとも２つの機械モジュールから構成され、ガイド装置により互いに別々に作業領域に運搬され、作業領域で互いに連結されて除去装置を形成し、ここで、人用通路は、少なくとも２つの機械モジュール内及び／又は上に形成され、人はそこを通って、キャリア構造体内の少なくとも２つの機械モジュールを水平方向に通過し得る。このようにして、オペレータが個々のモジュール又は作業現場に、土木機械の組み立て中及び／又は操作中に安全にアクセスできることが保証される。
【0035】
上述の利点は、本発明による方法で達成され得る。除去装置は、原理的に、構築されたトレンチから再び引き出され、逆の方法で分解される。
【0036】
本発明の特に有利な工法の変形例は、少なくとも２つの隣接する穴を生成することに関し、ここで第１の穴を形成した後、除去装置は第１の穴から引き出され、機械モジュールが分離され、そして更なる穴を形成するために、機械モジュールはガイド装置に沿って移動され、再び一緒に連結されて除去装置を形成し、次に除去装置は、土壌物質を除去しつつ地中に下降される、ことと考えられ得る。この工法を用いて、複数の穴は、限られた空間でも、効率的に、良好な制御を用いて比較的大きな深さで作成され得る。本発明の意味の範囲内で、トレンチ又はボーリング孔であり得る隣接する穴は、直接隣接して並んで配置される必要はない。それらは、例えば、バックステップ(back-step)法を使用して擁壁を作成するための一次穴、又は二次穴であってもよい。この場合、個々のステップは、必要に応じて何度でも繰り返され得て、キャリア構造体は、作業が進行するにつれてガイド装置を使用して作業領域に沿って任意に調整又は移動され得る。
【0037】
この方法は、原理的に、どの作業現場でも実行され得る。特に有利なことには、本発明の展開によれば、キャリア構造体はトンネル内の地中に配置される。したがって、この方法は、地中のトンネル内の、非常に狭い空間条件において実行することができる。したがって、この方法は、例えば、その目的のために作られたいわゆるマイクロトンネルの下に位置する天然資源を採掘するためにも使用され得る。
【0038】
本発明の展開によれば、構造物、特に地中に擁壁を形成するため、少なくとも１つの穴が硬化性懸濁液で充填され、それを硬化させて擁壁が形成される。硬化性懸濁液を用いた充填は、除去プロセス中に、いわゆる単相法で、又は引き続き安定用懸濁液を硬化性懸濁液で置き換える、いわゆる二相法で実行され得る。
【0039】
硬化性懸濁液を生成するために、除去された土壌物質のうち少なくとも一部分を用い、硬化性の液体と混合させ、硬化性懸濁液をその穴の中で直接、又はその穴の外側の処理プラント内で形成させ得る。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本発明による、土木機械の概略図である。
【図8】本発明による、土木機械用のシフトスライドの斜視図である。
【図9】本発明による、土木機械用のホースリールを備える供給ユニットの斜視図である。
【図10】本発明による、土木機械用のラインリールを備える別の供給ユニットの斜視図である。
【図11】本発明による、土木機械の使用時の正面図である。
【図17】本発明による機械モジュールの、内部に人用通路を備えた断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0041】
本発明は、図面に概略的に示されている好ましい例示的な実施形態を参照して、以下により詳細に説明される。
【0042】
図１～図４は、本発明による、土木機械１０の様々な図を示し、土木機械１０は、略円形のトンネル断面を有するトンネル内に設置するように設計される。図１～図４による土木機械１０は、本発明による切削プロセスが実行される前の休止又は初期位置で示される。
【0043】
土木機械１０は、足場状のキャリア構造体２０を有し、それはまた図５でより詳細に示される。キャリア構造体２０は、格子状の床部支持体２１を具備し、それは長手方向梁及び横方向梁で構成される。さらに、天井領域２３が設けられ、それは対応して格子状又は梯子状に構成され、床部支持体２１によって、複数の垂直支柱２２の方法で支えられる。ガイドレール２５を有するガイド装置２４は、その機能について後に詳述するが、天井領域２３及び床部支持体２１に沿って実装され得る。床部支持体２１及び天井領域２３の両方の長手方向梁により、位置決め装置２６のガイドレール２５を形成し得る。垂直支柱２２は、それぞれ対で配置され、またそれぞれ床部支持体２１と天井領域２３を横方向梁の領域で連結し、互いに実質的に均一な距離にて配置され得る。除去装置をキャリア構造体２０の中央領域で組み立て、分解するための切削セクション２８は、その例外となり得る。トレンチカッタ用の床部通路２９は、この切削セクション２８で床部支持体２１に形成され、そこでは垂直支柱２２はさらに離隔される。原理的に、このような床部通路２９は、垂直支柱２２の全ての対の間に設けられ得る。横方向に突出する支柱１２は、通路格子１４を支持するのに役立ち、床部支持体２１に形成される。１つ、又は２つの人用通路１８は、このようにして形成され得る。人用通路１８はまた、機械モジュール４０、５０がトンネル断面を完全に又は大部分横切って延在する場合、機械モジュール４０、５０の内部に配置され得る。
【0044】
図１～図４に示すように、第１の機械モジュール４０は、休止又は初期状態時において、切削セクション２８内に配置される。第１の機械モジュール４０は、ベースフレーム４４を有し、切削ホイール４２がベースフレーム４４上に配置されている。第１の機械モジュール４２は、ベースフレーム４４により、上部のガイドレール２５に沿って、キャリア構造体２０の長手方向に移動可能となるよう取り付けられる。
【0045】
第１の機械モジュール４０の側方には、第２の機械モジュール５０が、ガイドフレーム５４によって位置決め装置２６の上部のガイドレール２５に沿って移動可能となるよう同様に取り付けられる。第２の機械モジュール５０は、その内部に取り付けられた駆動ユニット５２を有し、２本のケーブル６４に吊り下げられる。ケーブル６４は、ホイストユニット６０のウィンチ６２によって、上部の天井領域２３に沿い位置決めスライド２７まで案内され、そこからケーブル６４はプーリを介して第２の機械モジュール５０まで案内され、そこに解放可能に取り付けられる。トレンチカッタを昇降させるホイスト機能に加えて、ケーブル６４はまた、位置決め装置２６の一部とすることができ、少なくとも第２の機械モジュール５０を上部のガイドレール２５に沿って長手方向に移動させる。
【0046】
図１～図４に示す土木機械１０では、複数本のライン８４用の回転可能ラインリール８２を有する第１の供給ユニット８０は、第１の支持スライド８６上で、切削セクション２８に対してキャリア構造体２０の左手側に移動可能に取り付けられる。ライン８４は、データラインとして電流用に設計され、又はさらに切削ホイール４２を有する第１の機械モジュール４０への油圧エネルギ又は圧縮空気の供給用に設計され得る。図示の特定の実施形態では、第１の支持スライド８６は、天井領域２３のガイドレール２５と床部支持体２１のガイドレール２５の両方に沿って長手方向に移動可能であり、また所定の位置に固定可能となるよう、取り付けられる。第１の供給ユニット８０は、第１の機械モジュール４０に直接連結される。
【0047】
第２の供給ユニット７０は、第２の支持スライド７６に回転可能に取り付けられたホースリール７２及びラインリール７３を有するもので、右手側に示される。第２の支持スライド７６には、ウィンチ６２の２つのウィンチドラムもまた回転可能に取り付けられており、上部の天井領域２３上のガイドレール２５に沿って長手方向に移動され、その位置で固定され得る。第２の供給ユニット７０は、第２の機械モジュール５０に直接供給するように機能する。勿論、ラインリール８２、ホースリール７２、及びラインリール７３をすべて同じ供給ユニット７０、８０に配置することも可能である。
【0048】
ホースリール７２のホースライン７４は、図１～図４に示される。ホースライン７４は、切除された土壌物質を支持流体と共に排出するよう設計され得る。ラインリール７３上の更なるライン７５は、制御又は計測信号用の電線であり得て、あるいは作動流体を供給又は排出するように設計され得る。キャリア構造体２０への、かつキャリア構造体体２０からの媒体の追加の供給及び排出は、ライン及びホースを介して従来の方法で行われ、明確にするために図示されていない。
【0049】
第１の機械モジュール４０は、図６により詳細に示される。２対の切削ホイール４２は、断面が略Ｕ字形であるベースフレーム４４に回転可能に取り付けられる。切削ホイール４２の各対は、ベースフレーム４４の下側に取り付けられた中央切削プレート４３に回転可能に取り付けられる。切削ホイール４２には、その外側に、一般的に周知の方法で、土壌物質を除去するための切除歯が設けられる。
【0050】
２対の切削ホイール４２は、中心に対して反対方向に回転し、それらの間に、吸い取りノズル４５が設けられ、切除された土壌物質を支持流体又は切削流体によって運び、吸い取る。切削ホイール４２の各対のために、切削駆動装置４６がベースフレーム４４に取り付けられる。駆動装置は、原理的にも、切削ホイール４２に組み込まれ得る。さらに、鉛直面及び水平面が、ベースフレーム４４に第１の連結面４８として設けられ、ボルト連結のための貫通孔４９が設けられ得る。レセプタクル４１は、図１０に関連してより詳細に説明されるように、第１の供給ユニット８０への連結に役立つ。
【0051】
図７は、第２の機械モジュール５０を示し、それは箱状ガイドフレーム５４からなる。ガイドフレーム５４の断面は、第１の機械モジュール４０の切削断面にほぼ対応し、その結果、除去装置としてのトレンチカッタは、ガイドフレーム５４によりトレンチ内自体に案内される。位置補正のために、プレート状の調整要素５６が設けられ、それは油圧シリンダによる一般に周知の方法で調整可能であり、トレンチの壁に対してある程度の位置調整が可能である。
【0052】
第２の連結面５８はガイドフレーム５４上に設けられ、これにより、第１の機械モジュール４０上の第１の連結面４８への位置的に正確な連結が可能になる。ポンプ装置の形態である駆動ユニット５２は、ガイドフレーム５４の内側に取り付けられる。吊り下げケーブルを取り付けるための保持装置５５は、ガイドフレーム５４の上側の中央領域に設けられる。
【0053】
第１の機械モジュール４０及び第２の機械モジュール５０は、機械的に相互連結され得る。
【0054】
前述の位置決めスライド２７は、図８により詳細に示される。これはスライドフレーム３４を有し、その外側には、４つのガイドローラ３５が回転可能に取り付けられる。ガイドローラ３５は、位置決めスライド２７を、キャリア構造体２０上のガイド装置２４のガイドレール２５上又はガイドレール２５内で直線的に案内する。
【0055】
ガイドローラ３５は互いに対向する対で配置され、２つの対の間にギャップを有し、そのギャップ内には、横方向に対向する２つのプーリ３６が配置され、ケーブル６４用であり、第２の機械モジュール５０、ひいてはトレンチカッタ全体を保持するためのものである。プーリ３６は、ウィンチ６２から略水平に案内されたケーブル６４を鉛直下向きに方向転換する。弓形の略四分円形状のホースガイド３７は、スライドフレーム３４上に配置され、ホースライン７４及びライン７５を第２の供給ユニット７０から方向転換させる。これらのホースガイド３７は、水平方向に運ばれたホースライン７４及びライン７５をトレンチカッタに対して鉛直方向に方向転換させる。
【0056】
図９は、前述の第２の供給ユニット７０をより詳細に示す。それは第２の支持スライド７６を有し、それには、流体用の大きなホースライン７４用のホースリール７２と、２本の油圧ホース７５及び２本の電線７５用のラインリール７３が回転可能に取り付けられる。さらに、互いに平行に延びる２本のケーブル６４用のウィンチ６２のウィンチドラムは、第２の支持スライド７６の後部領域に回転可能に取り付けられる。４つのガイドローラ３５は、第２の支持スライド７６の２つの側壁のそれぞれに沿って均等な分布で配置され、回転可能に取り付けられる。第２の供給ユニット７０は、ガイドローラ３５によりキャリア構造体２０の天井領域２３上のガイドレール２５に沿って長手方向に移動できるように取り付けられる。
【0057】
図１０に示される第１の供給ユニット８０は、同様の方法で設計される。それは、第１の支持スライド８６を含み、第１のスライドには、ラインリール８２が回転可能に取り付けられる。第１の支持スライド８６には、両側の側面部分のそれぞれに、３つの上部ガイドローラ３５が設けられ、これらは、キャリア構造体２０の天井領域２３上のガイドレール２５に沿って直線的に案内される。さらに、２つの横方向の支持ローラ３８は、第１の支持スライド８６の下部領域に回転可能に取り付けられ、床部支持体２１上のガイドレール２５上に置かれ、それらに沿って直線的に案内される。
【0058】
第１の支持スライド８６の一方の端面上には、四分円状の湾曲したリターンガイド８８があり、それを用いて、ラインリール８２からのラインを水平方向から鉛直方向へと方向転換し、トレンチカッタに向けることができる。
【0059】
連動機構８９は、第１の機械モジュール４０のレセプタクル４１（図６を参照）に導入されることによって、第１の機械モジュール４０への連結に役立ち、例えば、油圧シリンダにより、それを水平方向に延ばすことによる連結に役立つ。例えば１つ又は２つの油圧シリンダを含むことができるホイスト装置９０を用いて、第１の機械モジュール４０をガイドトレンチ内に下降させるか、又はトレンチの完成時に再び上昇させ得る。
【0060】
【0061】
図１１は、本発明による土木機械１０の、地中のトンネル管５内の配置を示し、図１２による部分断面図のトンネル管は、円形のトンネル断面を有する。土木機械１０を管状トンネル５内に導入する前に、固いガイド壁７を有するガイドトレンチ６が一般に周知の方法でトンネル５の床部に作られる。ガイド壁７は、コンクリートで現場打ちされ得るか、又はコンクリート若しくは鋼製のガイド要素を挿入して形成され得る。ガイドトレンチ６は、１ｍ～５ｍの間の深さを有し得て、一般的に知られているように、掘削機又はブレードカッタを使用して作られる。ガイドトレンチ６は、一般的に知られているように、ガイド壁７に沿ってトレンチカッタを最初に案内するよう機能する。本発明による工法では、ガイドトレンチはさらに、以下でより詳細に説明するように、第１の機械モジュール４０を第２の機械モジュール５０に組み立て、連結するための組み立て空間として機能する。
【0062】
トンネル５で使用される土木機械１０は、前述の土木機械１０に対応し、基本的な構成要素として、足場状のキャリア構造体２０を含み、その中で、第１の機械モジュール４０、第２の機械モジュール５０、さらに第１の供給ユニット８０及び第２の供給ユニット７０が、直線的に移動可能な方法で案内され、所定の位置に保持される。キャリア構造体２０はトンネル５に適合され、床部支持体２１がトンネル５の床部に対して支えられ、キャリア構造体２０の天井領域２３がトンネル５の天井に対して支えられる。土木機械１０を天井ではなく、床部のみで支持することも可能である。トンネル５は、約２ｍ～６ｍの直径を有し得る。トンネル断面が相当する大きさの場合、土木機械１０の側方支持も考えられ、側方の自由空間はオペレータのための人用通路１８として使用され得る。人用通路１８を形成するために、通路格子１４が横方向に突出する下部水平支柱１２上に置かれる。機械モジュールが水平方向に離隔される場合、人用通路１８は、部分的にキャリア構造体２０において延び、また部分的に機械モジュール４０、５０を通って延びる。
【0063】
図１３による第１のステップでは、切削ホイール４２を有する第１の機械モジュール４０は、連動機構８９を介して第１の供給ユニット８０に連結され、次いで、ホイスト装置９０によって、作成済みのガイドトレンチ６内に少なくとも部分的に下降され、その結果、第２の機械モジュール５０は、キャリア構造体２０に沿って第１の機械モジュール４０上に押圧され得る。そのプロセスで、第２の供給ユニット７０は、第２の機械モジュール５０に対応して移動され追跡され得る。図１３及び図１４に示すように、この位置では、第１の機械モジュール４０は第２の機械モジュール５０と組み立てられて連結され、図１５及び図１６に示すように、除去装置として使用準備が整ったトレンチカッタ３０を形成し得る。
【0064】
２つの機械モジュール４０、５０間の機械的連結が確立されると、連動機構８９を介した第１の機械モジュール４０と第１の供給ユニット８０との間の連動は解除され得る。次に、除去装置３０は、切削ホイール４２が回転している状態で、吊り下げケーブル６４を介して地中に下降され、土壌物質が除去されて切削トレンチを形成し得る。第２の供給ユニット７０からのホースライン７４及びライン７５もまた、原理的に除去装置３０に連結され得るが、第１の供給ユニット８０からのライン８４は恒久的に連結される。しかしながら、第１の供給ユニット８０と第１の機械モジュール４０との間のライン及び、第２の供給ユニット７０と第２の機械モジュールとの間のラインは、いずれの場合も恒久的に連結され、もはや組み立て中に連結される必要がないことが好ましい。除去された土壌物質は、ポンプ装置の形態の駆動ユニット５２によって吸い取りノズル４５を介して汲み出され、ホースライン７４によって、トンネル管５の穴としてのトレンチの外側に運ばれ、そこからトンネル管５の外へ運ばれ得る。
【0065】
所望の最終深さに達すると、除去装置３０は再び引き上げられ、逆の方法で分解され得る。土木機械１０をキャリア構造体２０と一緒に全体として移動した後、又は機械モジュール４０、５０をキャリア構造体２０に沿って直線的に、新しい作業領域に移動させた後、除去装置３０を再組み立てし、新たなトレンチを切削するために、組み立てステップが繰り返され得る。
【0066】
キャリア構造体２０は、前の例示的な実施形態に示されるように、一体部品として、又は離隔されるか、若しくは枢動ジョイントによって相互接続される複数の構成要素からなる複数の部品構造として設計され得る。除去装置３０を制御するための制御ステーションが設けられ得て、それ自体は好ましくはキャリア構造体２０上又は除去装置３０近くに設けられる。除去装置３０はまた、原理的に、除去装置３０上に直接吸い取り装置を設けることなく設計され得る。この場合、適切な吸い取り装置は、キャリア構造体２０の近くに配置され得る。代替的に、吸い取り装置、特にポンプは、切削ホイール４２を備えた第１の機械モジュール４０上に、又は切削ホイール４２の真上の第２の機械モジュール５０に配置され得る。
【0067】
本発明による土木機械１０の別の実施形態は、図１７に示される。この場合、土木機械１０の機械モジュール５０は、トンネル５の断面をほぼ完全に、又は大部分覆う断面を有する。この場合、キャリア構造体２０は、トンネル５に沿ったレール配置として設計され得る。人用通路１８を提供するために、通路が機械モジュールの内部に設けられ、その床部はオペレータ又はメンテナンス要員のための通路格子１４を形成する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【手続補正書】
【提出日】2023-06-01
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の機械モジュールで形成された、土壌を除去するための土木機械であって、少なくとも２つの機械モジュールから構成される除去装置と、
前記除去装置を吊り下げ、地中に穴を形成するために鉛直に前進方向に動かすキャリア構造体と、
を備え、
前記キャリア構造体は、追加的にガイド装置を有して、個々の前記機械モジュールを前記前進方向に対して横方向に運搬又は搬送し、
人用通路が前記キャリア構造体内の前記少なくとも２つの機械モジュールに形成され、人が前記少なくとも２つの機械モジュールに沿って水平方向に通過することを可能にする、
土木機械。
【請求項2】
人用通路は、すべての機械モジュールにおいて機械モジュール内又は機械モジュールに形成され、人がすべての前記機械モジュールに沿って水平方向に通過することを可能にする、請求項１に記載の土木機械。
【請求項3】
前記除去装置はトレンチカッタ、把持装置、又は掘削装置を含む、請求項１に記載の土木機械。
【請求項4】
ガイドフレームを有する少なくとも１つの更なる機械モジュールが設けられている請求項１に記載の土木機械。
【請求項5】
前記キャリア構造体は、少なくとも１つのガイドレールを有し、このガイドレールに沿って個々の前記機械モジュールが取り付けられ、前記前進方向に延びるトレンチに対して横方向に移動可能となる、請求項１に記載の土木機械。
【請求項6】
前記機械モジュールを移動させるための移動駆動装置を有する位置決め装置が設けられている請求項５に記載の土木機械。
【請求項7】
前記機械モジュールは連結面を有し、当該連結面上に解放可能な連結装置が配置される請求項１に記載の土木機械。
【請求項8】
前記キャリア構造体は、穴として挿入される隣接する複数のトレンチ又はボーリング孔が存在する作業領域に沿って延在する、請求項１に記載の土木機械。
【請求項9】
前記除去装置を鉛直方向に動かすための少なくとも１つのホイストユニットは、前記前進方向において前記キャリア構造体上に配置される、請求項１に記載の土木機械。
【請求項10】
少なくとも１つのホースリール及び／又はラインリールを有する少なくとも１つの供給ユニットは、前記キャリア構造体上に配置される、請求項１に記載の土木機械。
【請求項11】
請求項１に記載の土木機械のための除去装置であって、前記除去装置は、前進方向に実質的に同じ高さである少なくとも２つの機械モジュールから構成され、前記除去装置の前記少なくとも２つの機械モジュールは人用通路を有し、人用通路は、前記除去装置の前記前進方向に対して横方向に配向される、除去装置。
【請求項12】
前記人用通路を横方向において閉鎖するための１つ又は２つのドアが配置される、請求項１１に記載の除去装置。
【請求項13】
請求項１に記載の土木機械を用いて土壌を除去するための土木工法であって、ガイド装置を有するキャリア構造体が配置され、
除去装置が前記キャリア構造体上に配置され、鉛直に前進方向に地中へ下降され、ここで土壌物質が作業領域内で除去されて穴を形成し、
前記除去装置は少なくとも２つの機械モジュールからなり、それらが、互いに分離されて前記ガイド装置によって前記作業領域へ運ばれ、前記作業領域で互いに連結されて前記除去装置を形成し、
人用通路が、前記キャリア構造体内の少なくとも２つの機械モジュールに形成され、そこを通って人が前記キャリア構造体内の前記少なくとも２つの機械モジュールを水平方向に通過することができる、
土木工法。
【請求項14】
少なくとも２つの隣接する穴が作られ、第１の穴を作った後、前記除去装置が前記第１の穴から引き出され、前記機械モジュールが分離され、更なる穴を形成するために、前記機械モジュールは、前記ガイド装置に沿って動かされ、再び一緒に連結されて前記除去装置を形成し、その後、土壌物質を除去しながら地中に下降される、請求項１３に記載の工法。
【請求項15】
前記キャリア構造体はトンネル内で地中に配置される、請求項１３に記載の工法。
【国際調査報告】