JP2002201658A - ショートリーチ作業機とこれを用いた立坑掘削工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】縦穴内等において作業性良くかつ能率良く破
砕、掘削等の作業を行うことができるショートリーチ作
業機とこれを用いた立坑掘削工法を提供する。 【解決手段】走行体１上に旋回装置２を介して旋回体３
を設置し、該旋回体３にブーム５、アーム６および作業
具７からなる多関節フロント４を取付け、各関節部に油
圧シリンダ９、１２、１４を設ける。ブーム５とアーム
６との連結ピン１１を、ブーム５を起伏させる油圧シリ
ンダ９とブーム５との連結ピンに兼用する。また、この
ショートリーチ作業機と掘削機を用いて立坑掘削を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立坑内の岩盤もし
くはコンクリート地盤の破砕等に好適なショートリーチ
作業機とこれを用いた立坑掘削工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地下鉄工事を行う場合に都市部において
コンクリート地盤等の破砕を行う場合、あるいは鉄塔の
土台を構築するために岩盤やコンクリート地盤等の破
砕、掘削を行う場合、従来は手持ち式のブレーカや、油
圧ショベルのアームの先端にブレーカを取付けた破砕機
が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】手持ち式のブレーカは
出力が小さいため、能率が悪い。また油圧ショベルを用
いたものは、狭い地面において比較的小径の立坑を掘削
する場合、作業半径が大きすぎ、立坑内で作業するには
窮屈となり、作業性が悪い。また、立坑内で容易に旋回
等の動作を行うために作業半径の小さい小型の油圧ショ
ベルを用いると、出力が小さいため、やはり能率が悪く
なるという問題点がある。

【０００４】本発明は、上記問題点に鑑み、立坑内等に
おいて作業性良くかつ能率良く破砕、掘削等の作業を行
うことができるショートリーチ作業機を提供することを
目的とする。また、本発明は、作業具を高所まで到達さ
せることができる構成のショートリーチ作業機を提供す
ることを目的とする。また、このショートリーチ作業機
を用いて効率良く立坑掘削を行うことができる立坑掘削
工法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１のショートリー
チ作業機は、走行体上に旋回装置を介して旋回体を設置
し、該旋回体にブーム、アームおよび作業具からなる多
関節フロントを取付けるショートリーチ作業機であっ
て、前記ブームと前記アームとの連結ピンを、ブームを
起伏させる油圧シリンダとブームとの連結ピンに兼用し
たことを特徴とする。

【０００６】請求項２のショートリーチ作業機は、請求
項１のショートリーチ作業機において、前記アームを前
記ブームに対して回動する油圧シリンダのアームとの連
結部を、アームの下面に設ける内空部内に収容したこと
を特徴とする。

【０００７】請求項３のショートリーチ作業機は、請求
項１または２のショートリーチ作業機の作業具がブレー
カであって、破砕機として構成されることを特徴とす
る。

【０００８】請求項４の立坑掘削工法は、走行体上に旋
回装置を介して旋回体を設置し、該旋回体にブーム、ア
ームおよびブレーカからなる多関節フロントを取付け、
前記ブームと前記アームとの連結ピンを、ブームを起伏
させる油圧シリンダとブームとの連結ピンに兼用したシ
ョートリーチ作業機を用いるものであって、 地上に設
置した掘削機により、地表部を所定深さ掘り込んで所定
深さの立坑を形成し、この立坑内に前記ショートリーチ
作業機を投入し、投入した前記ショートリーチ作業機に
設けたブレーカにより、立坑内の岩または地中障害物を
破砕し、前記破砕した岩または地中障害物からなる掘削
ガラを地上へ排土することを特徴とする。

【０００９】請求項５の立坑掘削工法は、走行体上に旋
回装置を介して旋回体を設置し、該旋回体にブーム、ア
ームおよびブレーカからなる多関節フロントを取付け、
前記ブームと前記アームとの連結ピンをブームを起伏さ
せる油圧シリンダとブームとの連結ピンに兼用したショ
ートリーチ作業機を用いるものであって、 地上に設置
した掘削機により、地表部を所定深さ掘り込んで所定深
さの立坑を形成し、前記立坑の孔壁に孔壁保護用のライ
ナーを設置し、前記ライナーが設置された立坑内に、掘
削機と前記ショートリーチ作業機とを投入し、前記ショ
ートリーチ作業機に設けたブレーカにより、立坑内の岩
または地中障害物を破砕し、前記破砕した岩または地中
障害物からなる掘削ガラを前記立坑内に投入した掘削機
により立坑内の一箇所もしくは複数箇所に集め、前記集
められた掘削ガラを地上に設けた揚土機により立坑内か
ら地上へ排土することを特徴とする。

【００１０】請求項６の立坑掘削工法は、走行体上に旋
回装置を介して旋回体を設置し、該旋回体にブーム、ア
ームおよびブレーカからなる多関節フロントを取付け、
前記ブームと前記アームとの連結ピンをブームを起伏さ
せる油圧シリンダとブームとの連結ピンに兼用したショ
ートリーチ作業機を用いるものであって、 地上に設置
した掘削機により、地表部を所定深さ掘り込んで所定深
さの立坑を形成し、前記立坑の孔壁に孔壁保護用のライ
ナーを設置し、前記ライナーが設置された立坑内に、前
記ショートリーチ作業機を投入し、このショートリーチ
作業機に設けたブレーカにより、立坑内の岩または地中
障害物を破砕した後、前記ショートリーチ作業機を地上
に退避させ、立坑内に掘削機を投入して、前記破砕した
岩または地中障害物からなる掘削ガラを前記立坑内に投
入した掘削機により立坑内の一箇所もしくは複数箇所に
集め、前記集められた掘削ガラを地上に設けた揚土機に
より立坑内から地上へ排土し、立坑内に投入された掘削
機を地上に退避させて、再度前記ショートリーチ作業機
を投入し、立坑内の岩または地中障害物を破砕して掘り
進むことを特徴とする。

【００１１】請求項７の立坑掘削工法は、請求項５また
は６に記載の立坑掘削工法であって、前記掘削ガラを地
上に排出した後、掘り進んだ立坑の孔壁を孔壁保護用の
ライナーにて保護することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明によるショートリー
チ作業機の一実施の形態を示す側面図である。１はクロ
ーラ式走行体、２は該走行体１上に搭載された旋回装
置、３は該旋回装置上に設置された旋回体、４は旋回体
３に取付けられた多関節フロントである。多関節フロン
ト４はブーム５、アーム６および作業具としてのブレー
カ７からなる。

【００１３】本実施の形態のブーム５はほぼ直線状をな
し、旋回体３にピン８を中心としてブーム起伏用油圧シ
リンダ９により起伏されるように取付けられる。ブーム
起伏用油圧シリンダ９は、一端を旋回体３にピン１０に
より連結し、他端をアーム連結を兼ねた連結ピン１１に
よりブーム５の頂部に連結する。該ブーム起伏用油圧シ
リンダ９は、ブーム５とほぼ等しいかあるいはブーム５
に近い長さを有し、シリンダストロークが最伸長状態の
ときにブーム５が略垂直状態となるように設定される。
アーム６はほぼ直線状をなし、これを回動させる油圧シ
リンダ１２は、ブーム５の背部にピン１３により一端を
連結し、他端をアーム６の後端部にピン１４により連結
して取付ける。

【００１４】ブレーカ７は、車体重量に対応して標準的
に装着されるものよりも出力、チゼル、重量等の大型の
ものであり、アーム６の先端にピン２０により回動自在
に取付けられる。ブレーカ７を回動させる油圧シリンダ
１５は、一端をアーム６にピン１６により連結し、他端
をピン１７によりリンク１８、１９に連結し、リンク１
８、１９はそれぞれピン２１、２２によりアーム６およ
びブレーカ７に連結する。

【００１５】図１の連結ピン１１によるブーム５とアー
ム６との連結位置は、図１の二点鎖線に示すアーム６の
最回動状態において、ブーム５を所定の起伏位置にした
ときにブレーカ７のチゼルの先端が走行体１の近傍で接
地可能なように設定される。なお、ブーム５とアーム６
とをぼぼ同じ長さに設定することが望ましく、これによ
り、アーム６の先端位置における作業半径が小さくな
り、アーム６の先端を走行体１の近傍まで近づけること
ができ、さらにフロント側の転倒モーメントを小さくで
きる。そしてこの転倒モーメントが小さくできることに
起因して、ブレーカ７を標準のものよりも大型のものが
装着可能となり、大型のブレーカ７を装着するにあた
り、その作動に耐えうるようにブーム５、アーム６を構
成する板厚を厚くする等のフロントの強度アップを施
し、ピン１７、２０、２１、２２も標準のものよりも大
径のものを用い、車体の安定性をより確保するため、旋
回体３の後部に設けられるカウンタウエイト（不図示）
の重量を増やすことが望ましい。また、走行体１は、旋
回体３の幅内に収まるように左右の履帯間隔を設定し、
旋回体３後端の旋回半径内に収まるようにその長手方向
の長さを設定すると良い。

【００１６】図１において、多関節フロント４は、走行
体１から遠い位置にブレーカ７を離して作業している状
態を実線で示し、走行体１に近接した位置にブレーカ７
を位置させて作業している状態を二点鎖線で示す。

【００１７】図２はこのショートリーチ作業機２４の作
業範囲を示す。２５は鉄塔基礎施工または地下鉄工事等
のための立坑である。２６はショートリーチ作業機２４
の作業範囲を示す。前述のように、ブーム５は短い長さ
にしているので、走行体１の近傍のブレーカ７による破
砕も容易に行える。また、ブーム５が短いため、多関節
フロント４が立坑２５の内壁につかえることなく、旋回
体３を容易に旋回させて立坑２５内の異なる場所に破砕
を行うことができ、作業性が向上する。

【００１８】また、ブーム５とアーム６との連結ピン１
１をブーム起伏用油圧シリンダ９とブーム５との連結ピ
ンとして兼用しているので、ブーム５の長さが短い多関
節フロント４が簡単な構造で構成できる。また、多関節
フロント４は短いブーム５を有するため、比較的大型の
出力の大きいベースマシンを用いることができ、狭い立
坑内での作業を能率良く行うことができる。

【００１９】本発明のように、ブーム５を短いものにし
て狭い場所での作業を可能にしつつ、十分な作業範囲を
得るには、ブーム５の可動範囲を大きくする必要があ
る。従来の油圧ショベルのように、ブームの中間部に油
圧シリンダを連結する構造を本発明のような短いブーム
５を有するものに適用した場合、ブーム５を角度の小さ
い伏位置まで動作可能にするには、油圧シリンダ自体を
長さが短く小さいものにしなければならない。しかし、
このように油圧シリンダを短く、小さくすると、ブーム
５の角度の大きい起立位置に設定することができなくな
ってしまうと共に、油圧シリンダの作動力も小さくなっ
てしまい、大型の作業具を取付けることができなくなっ
てしまう。

【００２０】一方、本発明にあっては、ブーム起伏油圧
シリンダ９を連結ピン１１によってブーム５の頂部に連
結することにより、ブーム５の全長を短くしつつ、比較
的大きい油圧シリンダを用いることができ、シリンダス
トロークを有効に利用して、ブーム５の可動範囲を角度
の小さい伏位置から角度の大きい起立位置まで確保する
ことができる上、ブーム５の起伏力も十分確保でき、比
較的大きな作業具を取付けることも可能となり、作業性
が向上する。

【００２１】次に以上のように構成されるショートリー
チ作業機２４を用いて立坑２５を掘削する立坑掘削工法
について説明する。なお、この立坑掘削工法は、地中に
岩や地中障害物が存在し、掘削バケットのみでは掘り進
めないような場所に適している。

【００２２】まず、地上に設けられる油圧ショベル等の
掘削機により、計画されている立坑２５の径で、０．５
ｍ〜１ｍ程度掘削する。一般的に地表部分は、比較的軟
らかい地質であるため、油圧ショベルで掘削できる。そ
して、掘削した０．５〜１ｍの立坑２５の孔壁（内壁）
に孔壁の崩壊を防止するライナーと呼ばれる部材を設け
る。このライナーは、孔壁の内周全周に亘って設けられ
る円筒状のもので、複数の部材の組合せにより円筒状の
部材を形成して孔壁の立坑内への崩壊を防止するもので
ある。ライナーによって孔壁を保護した後、上述のブレ
ーカ７を装着したショートリーチ作業機２４を投入す
る。なお、構築する立坑の径が比較的大きい場合は、シ
ョートリーチ作業機２４の投入と同時に掘削ガラを除
去、掻き集めを行う比較的小さな油圧ショベルも投入す
る。そして、このショートリーチ作業機２４のブレーカ
７により立坑２５の掘進の途中に現れる岩や地中障害物
を破砕し、この破砕によって生じた掘削ガラを立坑２５
内の油圧ショベルにより立坑２５内の一箇所もしくは、
複数箇所に掻き集めする。この掻き集められた掘削ガラ
は、地上に設置されたクラムシェル掘削機等の掘削機か
ら投入されたバケットに積み込まれ、地上に揚土、排土
される。そして、ショートリーチ作業機２４による破
砕、油圧ショベルによる掻き集め、クラムシェル掘削機
による排土により更に、０．５〜１ｍ程度掘り進んだ
後、前述と同様、掘り進んだ孔壁を保護するためのライ
ナーを設置する。そしてライナー設置の後再び、ショー
トリーチ作業機による破砕、油圧ショベルによる掻き集
め、クラムシェル掘削機による排土を繰り返して立坑２
５を所定深さまで掘り進み、立坑２５を構築する。

【００２３】また、構築する立坑２５の径が比較的小さ
い場合は、ショートリーチ作業機２４と同時に油圧ショ
ベルを投入せず、ショートリーチ作業機２４のみを立坑
２５内に投入し、まず、岩、地中障害物の破砕のみを行
う。そしてある程度の破砕が完了したら、ショートリー
チ作業機２４をクレーン等で立坑２５内から地上へ吊上
げ退避させる。そして、前述のような比較的小さな油圧
ショベルを立坑２４内に投入して破砕された掘削ガラを
立坑２４内の一箇所もしくは複数箇所に掻き集める。そ
して、この掻き集められた掘削ガラを前述と同様クラム
シェル掘削機により地上へ揚土、排土する。そして立坑
２４内の掘削ガラを排土した後、立坑２４内の油圧ショ
ベルをクレーンで吊り上げて地上へ退避させて、再びシ
ョートリーチ作業機を立坑２４内に投入して破砕作業を
行う。このショートリーチ作業機２４による破砕、ショ
ートリーチ作業機２４の退避および油圧ショベルの立坑
２５内への投入、油圧ショベルによる掘削ガラの掻き集
め、クラムシェル掘削機による掘削ガラの排出、ショー
トリーチ作業機の投入を繰り返して立坑２４を掘削を行
う。

【００２４】ショートリーチ作業機２４は、比較的大き
なブレーカ７を装着するため、強固な岩や地中障害物が
あっても十分に破砕できるとともに、破砕量が確保さ
れ、また走行体１の近傍まで、ブレーカ７を近づけるこ
とができるため、立坑内で大幅な移動を伴わずに、広い
範囲で破砕作業ができる、作業効率が良く、立坑構築の
施工期間が大幅に短縮できる。

【００２５】図３は本発明のショートリーチ作業機の他
の実施の形態を示す側面図、図４はそのブームとアーム
の連結部およびアーム回動用シリンダ１２の取付け構造
を示す側面図である。本実施の形態は、前記アーム６を
前記ブーム５に対して回動させる油圧シリンダ１２を多
関節フロント４Ａの下面に取付け、該油圧シリンダ１２
のアームとの連結部を、アーム６の下面に設ける内空部
６ａ内に収容してピン１４により連結したものである。

【００２６】このように、アーム６の下面の内空部６ａ
にアーム回動用油圧シリンダ１２の一部を収容して連結
すれば、アーム６をブーム５との連結部（連結ピン１１
の部分）から後方に延出させる必要がないので、アーム
６を短く構成することができ、多関節フロント４Ａをコ
ンパクト化することができる。また、アーム回動用油圧
シリンダ１２が多関節フロントの下側にあるため、図３
に実線で示すように、アーム６をブーム５に対して直線
状をなす角度あるいはそれに近い角度まで伸ばすことが
でき、もってブレーカ７等の作業具を高い位置に位置さ
せることができ、高所作業が容易に行える。

【００２７】本発明のショートリーチ作業機は、作業具
として掘削バケットを取付けて掘削機として使用するこ
とも可能であり、バケットを装着して立坑掘削作業にお
いて破砕した掘削ガラを掻き集める作業機として利用す
ると、容積の大きいバケットが装着可能となり、掻き集
め作業を効率良く行なえ、また、径の小さな立坑の施工
でもバケットおよびブレーカをそれぞれ装着したショー
トリーチ作業機２台を立坑内に投入して作業を行うこと
が可能となる。

【００２８】また、バケット、ブレーカの他に、作業具
として破砕装置、フォークグラブ等の各種アタッチメン
トを装着でき、その際、上述のブレーカと同様、車体重
量に対応して標準的に装着されるものよりも大型のもの
が装着でき、上述した立坑掘削作業の他、廃棄物の解体
作業、荷役作業等の作業性が向上できる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ブ
ームとアームとの連結ピンとブーム起伏用油圧シリンダ
とムとの連結ピンを兼用すれば、ブームの長さが短い多
関節フロントが簡単な構造で構成でき、狭い立坑内で作
業可能なショートリーチ作業機が実現できる。また、狭
い立坑内で走行体の近傍での破砕や掘削が容易に行え、
作業性が向上する。また、多関節フロントは短いブーム
を有するため、比較的大型の出力の大きいベースマシ
ン、作業具を用いることができ、狭い立坑内での作業を
能率良く行うことができる。また、この作業機を用いて
立坑を施工することで、作業効率が向上し施工期間の短
縮等の効果が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるショートリーチ作業機の一実施の
形態を示す側面図である。

【図２】図１のショートリーチ作業機の立坑内における
作業範囲を示す平面図である。

【図３】本発明によるショートリーチ作業機の他の実施
の形態を示す側面図である。

【図４】図３のショートリーチ作業機のブームとアーム
の連結部およびアーム回動用シリンダの取付け構造を示
す側面図である。

【符号の説明】

１：走行体、２：旋回装置、３：旋回体、４、４Ａ：多
関節フロント、５：ブーム、６：アーム、６ａ：内空
部、７：作業具（ブレーカ）、９：ブーム起伏用油圧シ
リンダ、１１：兼用ピン、１２：アーム回動用油圧シリ
ンダ、１５：作業具回動用油圧シリンダ、２４：ショー
トリーチ作業機、２５：立坑、２６：作業範囲

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行体上に旋回装置を介して旋回体を設置
   し、該旋回体にブーム、アームおよび作業具からなる多
   関節フロントを取付けるショートリーチ作業機であっ
   て、前記ブームと前記アームとの連結ピンを、ブームを
   起伏させる油圧シリンダとブームとの連結ピンに兼用し
   たことを特徴とするショートリーチ作業機。
2. 【請求項２】請求項１に記載のショートリーチ作業機に
   おいて、前記アームを前記ブームに対して回動させる油
   圧シリンダのアームとの連結部を、アームの下面に設け
   る内空部内に収容したことを特徴とするショートリーチ
   作業機。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載のショートリーチ
   作業機の作業具がブレーカであって、破砕機として構成
   されることを特徴とするショートリーチ作業機。
4. 【請求項４】地上に設置した掘削機により、地表部を所
   定深さ掘り込んで所定深さの立坑を形成し、この立坑内
   に請求項３に記載のショートリーチ作業機を投入し、投
   入した前記ショートリーチ作業機に設けたブレーカによ
   り、立坑内の岩または地中障害物を破砕し、前記破砕し
   た岩または地中障害物からなる掘削ガラを地上へ排土す
   ることを特徴とする立坑掘削工法。
5. 【請求項５】地上に設置した掘削機により、地表部を所
   定深さ掘り込んで所定深さの立坑を形成し、前記立坑の
   孔壁に孔壁保護用のライナーを設置し、前記ライナーが
   設置された立坑内に、掘削機と請求項３に記載のショー
   トリーチ作業機とを投入し、前記ショートリーチ作業機
   に設けたブレーカにより、立坑内の岩または地中障害物
   を破砕し、前記破砕した岩または地中障害物からなる掘
   削ガラを前記立坑内に投入した掘削機により立坑内の一
   箇所もしくは複数箇所に集め、前記集められた掘削ガラ
   を地上に設けた揚土機により立坑内から地上へ排土する
   ことを特徴とする立坑掘削工法。
6. 【請求項６】地上に設置した掘削機により、地表部を所
   定深さ掘り込んで所定深さの立坑を形成し、前記立坑の
   孔壁に孔壁保護用のライナーを設置し、前記ライナーが
   設置された立坑内に、請求項３に記載のショートリーチ
   作業機を投入し、このショートリーチ作業機に設けたブ
   レーカにより、立坑内の岩または地中障害物を破砕した
   後、前記ショートリーチ作業機を地上に退避させ、立坑
   内に掘削機を投入して、前記破砕した岩または地中障害
   物からなる掘削ガラを前記立坑内に投入した掘削機によ
   り立坑内の一箇所もしくは複数箇所に集め、前記集めら
   れた掘削ガラを地上に設けた揚土機により立坑内から地
   上へ排土し、立坑内に投入された掘削機を地上に退避さ
   せて、再度前記ショートリーチ作業機を投入し、立坑内
   の岩または地中障害物を破砕して掘り進むことを特徴と
   する立坑掘削工法。
7. 【請求項７】請求項５または６に記載の立坑掘削工法で
   あって、前記掘削ガラを地上に排出した後、掘り進んだ
   立坑の孔壁を孔壁保護用のライナーにて保護することを
   特徴とする立坑掘削工法。