CN1198496A - 挖掘方法 - Google Patents

Abstract

一种地下连续沟的挖掘方法,能克服横向移动挖掘的挖掘不充分,可增加挖掘界限深度。在将链式切割头4插入地基A的状态下,一边沿水平方向推压一边转动,挖掘地下连续沟。当进行大深度挖掘时,因切割头下部横向移动力不足在地基下部产生挖掘残余时,把切割头4的转动方向从正常挖掘时的提升转换为下降,并且边使切割头4升降边进行挖掘,从而能挖掘除去挖掘残余地基A1。

Description

挖掘方法

本发明涉及为了形成地下隔水、基础用等的地下连续墙而挖掘出连续沟的地下连续沟挖掘方法。

在现有技术中，挖掘地下连续沟的装置已是公知技术，如图6所示，在移动台车1上通过主机架2和导杆3垂直地安装有链式切割头4，在把该切割头4插入地下的状态下，一边转动一边在水平方向上移动(横向移动)，由此连续地挖掘出一定宽度的连续挖掘沟G(参照日本特开平5-280043号，特开平7-173835号公报)。

链式切割头4通过设在环状链条8上的数个挖掘刀具9挖掘出沟G。环状链条8挂在驱动轮(链轮)6和游动轮(滑轮)7之间，驱动轮6设置在上下为长箱形机架的切割头支柱5的上端部，游动轮7设在支柱5下端。

该切割头4相对于导杆3可升降地支撑着，由导杆3和切割头4之间所设置的升降油缸(液压缸)10或图中未示的绞车等升降装置来调整该切割头4的升降深度。

另外，切割头4与导杆3一起相对于主机架2可沿左右水平方向移动(横向移动)地支撑着，通过在主机架2和导杆3之间设置的上、下横向移动的油缸(液压缸)11、12，把切割头4推压在地基A上(图6中的粗线箭头表示推压力)。

还有，切割头4的横向移动力主要由下部横向移动油缸12提供，而上部横向移动油缸11则起承担支持该推压反力的作用。

再者，当横向移动油缸11、12表现为最大伸长状态时，在横向移动油缸11、12缩回的同时，移动台车1向挖掘方向前进，反复进行这种操作，实施沟G的连续挖掘。

关于这种现有技术中的地下连续沟的挖掘方法，是通过上述横向移动油缸11、12提供给切割头4的横向移动力仅对挖掘地基A进行横向挖掘的。这样，会产生下述问题。

一般来说，随着深度的增加，地基A也越坚固，有可能增大切割头4和挖掘沟G的沟壁之间的摩擦力。

相对而言，随着深度的加大，切割头4施加在地基A上的横向移动力(推压力)会减小，当超过一定深度时，在切割头的下部没有足够的挖掘所需的横向力。

这样，切割头下部的移动就迟于上部的移动，使切割头整体向前倾斜或发生挠曲变形，在地基A下部产生挖掘残留部，几乎使挖掘难以进行。

因此用现有的挖掘方法会使可能挖掘的深度(挖掘界限深度)变小。

鉴于此，本发明的目的是提供一种地下连续沟的挖掘方法，它能弥补横向挖掘的挖掘不充分，增加挖掘界限深度。

根据本发明的地下连续沟的挖掘方法，在把链式切割头插入地下的状态下，把该切割头沿水平方向推压在地基上，同时使其转动，在地下挖掘连续沟，所述链式切割头把备有挖掘刀具的环状链条沿上下方向悬挂在切割头支柱上，在该连续沟的挖掘方法中，还适时地进行边使前述链式切割头升降边挖掘地基的纵向挖掘。

采用该方法，在因横向移动力不足而在切割头下部产生挖掘残余时，或在切割头倾斜或挠曲而实际中产生挖掘残余时，通过进行纵向挖掘，可以挖去挖掘残余部分，该纵向挖掘是指使切割头上升、减少作用于切割头下部的应力、然后让其向下移动并同时进行挖掘的挖掘方法。

进一步，本发明的地下连续沟的挖掘方法，在把链式切割头插入地下的状态下，把该切割头沿水平方向推压在地基上，同时使其转动，在地下挖掘连续沟，所述链式切割头把备有挖掘刀具的环状链条沿上下方向悬挂在切割头支柱上，在该连续沟的挖掘方法中，还适时地进行逆转挖掘，该逆转挖掘是通过转换前述链式切割头的转动方向使挖掘刀具的作用方向相对地基为倒转的挖掘。

采用这种方法，通过使切割头的转动方向逆转，可以使挖掘刀具很好地切入地基A中，与逆转前相比可提高挖掘效率。

本发明的地下连续沟的挖掘方法，在把链式切割头插入地下的状态下，把该切割头沿水平方向推压在地基上，同时使其转动，在地下挖掘连续沟，所述链式切割头把备有挖掘刀具的环状链条沿上下方向悬挂在切割头支柱上，在该连续沟的挖掘方法中，还适时地进行逆转挖掘并同时进行纵向挖掘，逆转挖掘是通过转换前述链式切割头的转动方向使挖掘刀具的作用方向相对地基为倒转的挖掘，纵向挖掘是边使前述链式切割头升降边进行地基的挖掘。

采用这种方法，由于把纵向挖掘与逆转挖掘的两种挖掘方法相组合，与只进行纵向挖掘或只进行逆转挖掘的情况相比较，可以得到相叠加的效果，大幅度地提高了挖掘效率，能可靠地挖去挖掘残余地基。

再者，在前述的挖掘方法，在正常挖掘时，前述链式切割头沿着使挖掘刀具相对地基向上接触的提升方向转动，逆转挖掘时，前述链式切割头沿着使挖掘刀具相对地基向下接触的下降方向转动。

特别是，通过把正常挖掘时的提升转动转换为下降转动，可以把挖掘刀具很好地切入因切割头的倾斜或挠曲而在切割头下部产生的挖掘残余地基A1中，可很容易地把挖掘残余地基A1挖去。

此外，在前述的挖掘方法中，前述链式切割头相对于掘进方向朝前倾方向倾斜或挠曲时，进行纵向挖掘或逆转挖掘或进行这两种挖掘。

进一步，在上述方法中，在前述链式切割头上，一边施加除前述链式切割头的自重之外的下压力，一边进行前述纵向挖掘或逆转挖掘或进行这两种挖掘。

通过采用这种方法，在例如边挖掘边向沟内注入水泥浆等液体固化材料的施工方法中，纵向挖掘或逆转挖掘时，要给切割头上施加能充分克服该固化材料浮力的下压力，以确保获得有效的挖掘效果。

因此，根据需要进行上述各种方法的挖掘，不仅可以进行正常的横向移动挖掘，而且还可以实现原来不可能的深度的挖掘。

图1是表示用于本发明第一实施例的沟挖掘方法中的挖掘装置的整体简要结构的正面图。

图2是表示以下几种状态的简要正面图，其中，(a)示出了正常挖掘状态，(b)示出了切割头产生挠曲的状态，(c)示出了在切割头产生挠曲的原状态下随着横向移动油缸的缩回移动台车前进的状态，(d)示出了切割头上升并开始纵向挖掘的状态，(e)示出了上升后把切割头的转动方向从提升转换为下降并使切割头下降的状态，(f)示出了之后切割头反复升降并进行纵向挖掘与逆转挖掘的状态。

图3是用于本发明第二实施例的沟挖掘方法中的挖掘装置的切割头下部水平剖面图。

图4是表示辅助推进装置从图3的状态开始作用并把切割头推压到地基上的状态的水平剖面图。

图5是用于说明本发明其他实施例的切割头绕垂直轴转动的方法的简要正面图。

图6是表示用于现有技术的沟挖掘方法中的挖掘装置的整体简要结构的正面图。

下面参照图1～图5说明本发明的实施例。

第1实施例(参照图1及图2)。

图1示出了这种挖掘方法中所使用的挖掘装置的整体构成。

该图中，与图6所示现有技术的挖掘装置相同部分用相同的符号表示。

下面只说明与图6所示装置的不同点。在该装置中，作为升降切割头4的升降装置的升降油缸13与以往技术相同，不光能进行小幅度的深度调整，还能用辅助挖掘的大冲程实现升降切割头4的功能。

在此，升降油缸13使用多级油缸(图例为二级油缸)，该多级油缸能得到比只进行深度调整的现有技术装置所使用的升降油缸10还要大的冲程。

因此，与该升降油缸13的大冲程相适应，得使用比以往装置的导杆3更长的导杆4。

下面，通过图2说明采用这种装置所进行的地下连续沟的挖掘方法。

图2中示出了装置的大体构成，图中省略了横向移动油缸及切割头挖掘刀具。

此外，在该图中，实线箭头表示切割头4的转动方向，在正常挖掘过程中，如(a)～(f)所示，挖掘刀具相对地基A沿向上接触的提升方向转动。

图2(a)：该图示出了通过切割头提升转动进行的正常的挖掘状态。在预定深度下，横向移动油缸的冲程从零状态变到最大冲程状态，通过该油缸的横向移动力(图中，粗线箭头所示)的作用，把切割头4一边推压到地基A上一边挖掘沟G。

这时，切割头4没有挠曲，但随着挖掘的进行，有挠曲的趋势。

图2(b)：横向移动油缸到达冲程端，切割头4照旧提升转动，由于应力的增大，切割头4相对于挖掘进行方向开始朝前倾方向倾斜或挠曲。

图2(c)：示出了通过横向移动油缸边缩回、移动台车1边前进而进行的切换动作，使切割头4返回图(a)所示的原位置的状态。

切割头4提升转动，并变成朝前倾方向倾斜或挠曲的原有状态。

在这种状态下，挖掘效率极低，在地基A的下部产生了挖掘残余部分A1，在这种状态下几乎不能挖掘。

图2(d)：在该图中，升降油缸13从图2(c)的原来位置开始缩回，使切割头4上升。

结果，减少了作用在切割头4上的应力，减少或消除了倾斜或挠曲。

并且，切割头4的上升量可根据作用于切割头4上的应力、倾斜或挠曲的程度适当地选择。

图2(a)：切割头4上升后，把切割头4的转动方向倒转，从该提升方变为下降方向，之后使切割头4微速下降，通过纵向挖掘和逆转挖掘的结合开始挖掘。

因此，作用于切割头4上的应力、切割头4的倾斜或是挠曲越发减少。

另一方面，作用在切割头4和地基A之间的接触阻力要大于其横向挖掘时的力。因此，慢慢地减少了作用在切割头4上的应力。

图2(f)：切割头4下降到沟底后再行上升，然后一边下降一边向下挖掘。

随后，升降幅度慢慢减少，同时反复进行必要次数的上述动作。

这样，通过把随切割头4的升降所进行的纵向挖掘与使切割头转动方向倒转的逆转挖掘相组合的挖掘，使作用在切割头4上的应力几乎处于初期状态，使倾斜或挠曲变为零，切割头4可返回原来的垂直状态，并能挖掘和除去挖掘残余部分A1。

此后，如图2(a)所示，通过横向移动油缸把切割头4推压到地基A上，同时使其返回到提升转动的普通横向挖掘状态。

按照上述图2(a)～(f)顺序，通过把正常挖掘、纵向挖掘及逆转挖相组合进行挖掘作业，可消除地基下部的挖掘残余部分，克服以往技术中仅通过横向挖掘的挖掘方法中的不合理现象，能进行大深度的挖掘。

本发明者对挖掘做了试验，在同一地基中，利用现有技术中只进行横向挖掘的挖掘方法，能得到25～30m左右的挖掘界限深度，相比之下，借助于把上述纵向挖掘和逆转挖掘组合进行适时的挖掘，能达到45.61m深度的挖掘。

第2实施例(参照图3及图4)

(1)即使在纵向挖掘及逆转挖掘时，也期望能把切割头4、特别是切割头的下部紧紧地推压到地基A上。

因此，在第2实施例中，在切割头下部配设有用于弥补切割头下部横向移动力不足的辅助推进装置。

在配有辅助推进装置的切割头支柱5的左右(是指相对于图4中空心箭头所示掘进方向的左右，在下文所述的前后、左右方向性方面是同样的意思)侧壁上设有窗口15、15，一对液压千斤顶16、16穿过该窗口15、15，在可沿窗口15、15朝前后方向移动的状态下设置在切割头支柱5内。

在该两侧液压千斤顶16、16的朝切割头支柱外侧伸出的前端垂直地安装着方形板状的反力承受体17、17，构成反力支撑机构，通过液压千斤顶16的伸长动作，反力承受体17与沟壁面接触，而液压千斤顶16收缩时，反力承受体17与沟壁面分开。

两侧液压千斤顶16与切割头支柱5内的沿前后方向水平设置的推进油缸18的缸筒19相连，该油缸18的活塞杆20的前端与切割头支柱5的前侧内壁相连。

在两侧液压千斤顶16、16上，与窗口15、15的周壁邻接并对峙地设有密封板21，同时在窗口周壁的里面，设置有与该密封板21接触的若干密封件22，由此对窗口部分进行密封。

虽然图中未示，但是，在切割头支柱5内还设置有与液压千斤顶16、推进油缸18以及地上侧设置的液压泵和油箱相连的液压配管。

接着，说明上述辅助推进装置的作用。

图3示出了在挖掘过程中，由于地上侧的推进力不足而在切割头支柱13的下部和地基A之间产生了间隙的状态。

在从这种状态开始让辅助推进装置发挥作用时，首先，液压千斤顶16、16伸长，把反力承受体17压接在挖掘沟G的左右侧壁上。

其次，在由上述压接部分支持推进反力的状态下，伸长推进油缸18，象图4所示那样，在挖掘方向上移动切割头支柱5(切割头4)的下部并使其推压在地基上。

这样，通过辅助推进装置弥补从地上侧施加到切割头下部的推进力的不足，将切割头下部推压到地基A上进行挖掘作业。

在图4的状态下，如图中虚线所示，挖掘一定量后，使液压千斤顶16、16缩回，反力承受体17、17离开沟壁面，在这种状态下使推进油缸18缩回。

如果这样，与推进油缸18的缸筒19、19连接的两侧液压千斤顶16、16及反力承受体17、17沿如图4的空心箭头所示的掘进方向移动，并相对切割头支柱5返回到图3的原来位置。

接着，通过反复进行这种伸出或缩回的运动，能连续发挥辅助推进作用。

从而，在正常挖掘时及纵向挖掘或逆转挖掘时，通过辅助推进作用的实施，能给切割头下部提供掘进方向的推进力，结果：

(a)在正常挖掘时，能抑制切割头4的倾斜或挠曲；

(b)即使在因该切割头4的倾斜和挠曲产生挖掘残余部分的情况下，也能强烈地把切割头下部推压到挖掘残余部分A1中；

从而能实现高效率的挖掘作业。

另外，辅助推进装置也可以只设置在切割头下部的一个位置，还可以设置在上下多个位置。

在设置数个辅助推进装置的场合，虽然各辅助推进装置在同期进行同样的动作比较好，但是，互相在前后方向位置错开设置，各油缸在有时间差的情况下顺次动作，也能发挥不间断地把切割头下部推向地基的作用。

而且，作为辅助推进装置的反力支持用及推进驱动用的促动器，代替上述的液压千斤顶16及液压(推进)油缸18，还可以使用通过加压或减压发挥反力支持作用、推进作用的空气袋。

或者，在第2实施例的两侧液压千斤顶16、16的前端设置履带，通过在把该履带推压到沟壁面上的状态下使其向前方转动，一方面由履带和沟壁面的接触部分支持推进反力，另一方面，通过该履带的转动力使切割头下部连续地向前移动。

其他实施例

(1)本发明者通过试验证明，在纵向挖掘时，能很好实现切割头4向地基A的切入，如上述实施例所述，边使切割头4下降、边进行下降转动时效果最佳。

但是，通过提升转动切割头4再依旧使切割头4下降进行纵向挖掘时，与不进行这种纵向挖掘的场合相比，能达到除去挖掘残余地基A1的效果。

(2)虽然在逆转挖掘时升降切割头4能得到很好的效果，但在图2的(c)阶段，由于切割头4不升降，只有切割头4的转动方向从提升转化为下降，使切割头4能很好地切入地基A，这与不进行这种转换的场合相比，具有能挖掉挖掘残余部分A1的挖掘效果。

(3)作为切割头4的升降装置，还可以采用代替上述实施例的升降油缸13的卷扬机等，也可以使用只依靠切割头自重得到下降力的装置。

但是：

①在利用边使切割头4下降、边挖掘的挖掘方法的情况下，如果能施加除切割头自重之外的别的下降力将会格外地提高挖掘效率；

②在边挖掘边向沟内注入水泥浆等液体固化材料的施工方法中，挖掘时，要给切割头4上施加能充分克服该固化材料浮力的有效下降力，以确保获得有效的挖掘效果；

因此，最好使用能提供如上述实施例的升降油缸13那样的下降力的升降装置。

(4)在一些施工中，需要在挖掘的连续沟途中形成用于构筑基桩的圆柱形纵向孔。

另一方面，在连续沟的拐角处，需要把切割头4的方向变为大致的直角方向。

在这种场合，需要考虑将切割头4安装成可围绕垂直轴转动的形式，并使切割头4在上述圆柱形垂直孔的成形位置和拐角处可转动。

但是，由于切割头4前后方向的尺寸大于沟的宽度，在上述部分围绕垂直轴的转动，会因作用在切割头4上的负载过大而实际上变得非常困难。

如图5所示，由于切割头4在上升或下降的同时，围绕垂直轴X慢慢地转动，因此减小了作用在切割头4上的载荷，有可能进行切割头4的转动。

根据上述的本发明，在因横向移动力的不足而在切割头下部产生挖掘残余的场合，或者由于切割头的倾斜或挠曲而在实际中产生挖掘残余的场合，通过采用使切割头上升、减少作用在切割头下部的应力、边使切割头下降边挖掘的纵向挖掘，可以进行残余部分的挖掘。

进一步，通过切割头转动方向的倒转，能挖掘刀具良好地切入地基A中，与逆转前的情况相比，可提高挖掘效率。

特别是，通过把正常挖掘时的提升转动转换到下降转动，使挖掘刀具能很好切入因切割头的倾斜或挠曲而在切割头下部产生的挖掘残余地基A1中，挖掘所述的挖掘残余地基。

还有，由于把纵向挖掘和逆转挖掘的两种挖掘方法相组合，与只进行纵向挖掘或只进行逆转挖掘的场合相比较，因为其组合效果而大幅度地提高了的挖掘效率，能确实地挖掘所述的挖掘残余地基。

此外，在例如一边挖掘一边向沟内注入水泥浆等液状固化材料的场合，挖掘时，能把足够克服该固化材料浮力的推压力作用在切割头上，因此，能确保挖掘效果。

从而，运用上述各种方法，根据需要进行挖掘，可以挖掘在只进行横向移动挖掘时不能挖掘的深度，增加了挖掘界限深度。

Claims (16)

1、一种地下连续沟的挖掘方法，在把链式切割头插入地下的状态下，把该切割头沿水平方向推压在地基上，同时使其转动，在地下挖掘连续沟，所述链式切割头把备有挖掘刀具的环状链条沿上下方向悬挂在切割头支柱上，在该连续沟的挖掘方法中，还适时地进行边使前述链式切割头升降边挖掘地基的纵向挖掘。

2、一种地下连续沟的挖掘方法，在把链式切割头插入地下的状态下，把该切割头沿水平方向推压在地基上，同时使其转动，在地下挖掘连续沟，所述链式切割头把备有挖掘刀具的环状链条沿上下方向悬挂在切割头支柱上，在该连续沟的挖掘方法中，还适时地进行逆转挖掘，该逆转挖掘是通过转换前述链式切割头的转动方向使挖掘刀具的作用方向相对地基为倒转的挖掘。

3、一种地下连续沟的挖掘方法，在把链式切割头插入地下的状态下，把该切割头沿水平方向推压在地基上，同时使其转动，在地下挖掘连续沟，所述链式切割头把备有挖掘刀具的环状链条沿上下方向悬挂在切割头支柱上，在该连续沟的挖掘方法中，还适时地进行逆转挖掘并同时进行纵向挖掘，逆转挖掘是通过转换前述链式切割头的转动方向使挖掘刀具的作用方向相对地基为倒转的挖掘，纵向挖掘是边使前述链式切割头升降边进行地基的挖掘。

4、根据权利要求2所述的地下连续沟的挖掘方法，其特征是，在正常挖掘时，前述链式切割头沿着使挖掘刀具相对地基向上接触的提升方向转动，逆转挖掘时，前述链式切割头沿着使挖掘刀具相对地基向下接触的下降方向转动。

5、根据权利要求3所述的地下连续沟的挖掘方法，其特征是，在正常挖掘时，前述链式切割头沿着使挖掘刀具相对地基向上接触的提升方向转动，逆转挖掘时，前述链式切割头沿着使挖掘刀具相对地基向下接触的下降方向转动。

6、根据权利要求1所述的地下连续沟的挖掘方法，其特征是，前述链式切割头相对于掘进方向朝前倾方向倾斜或挠曲时，进行前述纵向挖掘。

7、根据权利要求2所述的地下连续沟的挖掘方法，其特征是，前述链式切割头相对于掘进方向朝前倾方向倾斜或挠曲时，进行前述逆转挖掘。

8、根据权利要求3所述的地下连续沟的挖掘方法，其特征是，前述链式切割头相对于掘进方向朝前倾方向倾斜或挠曲时，同时进行前述纵向挖掘及逆转挖掘。

9、根据权利要求1所述的地下连续沟的挖掘方法，其特征是，在前述链式切割头上，一边施加除前述链式切割头的自重之外的下压力，一边进行前述纵向挖掘。

10、根据权利要求2所述的地下连续沟的挖掘方法，其特征是，在前述链式切割头上，一边施加除前述链式切割头的自重之外的下压力，一边进行前述逆转挖掘。

11、根据权利要求3所述的挖掘地下连续沟挖掘方法，其特征是，在前述链式切割头上，一边施加除前述链式切割头的自重之外的下压力，同时进行前述纵向挖掘及逆转挖掘。

12、根据权利要求1所述的地下连续沟的挖掘方法，其特征是，在进行前述纵向挖掘时，利用辅助推进装置把前述链式切割头的下部沿水平方向推进。

13、根据权利要求2所述的地下连续沟的挖掘方法，其特征是，在进行前述逆转挖掘时，利用辅助推进装置把前述链式切割头的下部沿水平方向推进。

14、根据权利要求3所述的地下连续沟的挖掘方法，其特征是，在同时进行前述纵向挖掘及逆转挖掘时，利用辅助推进装置把前述链式切割头的下部沿水平方向推进。

15、一种地下连续沟的挖掘方法，在把链式切割头插入地下的状态下，把切割头沿水平方向推压在地基上，同时使其转动，在地下挖掘连续沟，所述链式切割头把备有挖掘刀具的环状链条沿上下方向悬挂在切割头支柱上，在该挖掘方法中，反复进行下述过程：

通过提升转动前述链式切割头进行挖掘的过程；

使前述链式切割头上升的过程；及

提升转动前述链式切割头再使其微速下降的过程。

16、一种地下连续沟的挖掘方法，在把链式切割头插入地下的状态下，把切割头沿水平方向推压在地基上，同时使其转动，在地下挖掘连续沟，所述链式切割头把备有挖掘刀具的环状链条沿上下方向悬挂在切割头支柱上，在该挖掘方法中，反复进行下述过程：

通过提升转动前述链式切割头进行挖掘的过程；

使前述链式切割头上升的过程；

提升转动前述链式切割头再使其微速下降的过程；及

反复进行前述链式切割头的上升及前述链式切割头提升转动的微速下降并使升降幅度逐渐减少的过程。

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