JP2003003482A

JP2003003482A - 掘削装置

Info

Publication number: JP2003003482A
Application number: JP2001188680A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Matsui; 信行松井
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2003-01-08
Anticipated expiration: 2021-06-21
Also published as: JP4776815B2

Abstract

(57)【要約】【課題】掘削効率の向上が図れる掘削装置を提供する
こと。【解決手段】ケーソン２の底部に形成される掘削作業
室３内に走行レール４を設置し、その走行レール４に沿
って走行台車５を走行可能とし、走行台車５に公転フレ
ーム６を回転可能に取り付け、公転フレーム６にショベ
ル７を旋回可能に取り付けるとともに、公転フレーム６
にコンベア２０を旋回可能に取り付けて構成されてい
る。コンベア２０の移送ベルト２３は、前後にスライド
移動可能であり、ショベル７により積み込まれた掘削土
３０を後方へ移送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ニューマチックケ
ーソンなどの施工に用いられる掘削装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、ニューマチックケーソンなどの施
工に用いられる掘削装置として、特開平１１−３５０４
９８号公報に記載されるように、ケーソンの底部に形成
される掘削作業室の天井に走行レールを設置し、その走
行レールに沿って走行台車を走行可能に取り付け、走行
台車に対し旋回可能にアームを取り付け、アーム先端に
地盤掘削用のショベルを取り付けたものが知られてい
る。この掘削装置によれば、走行台車の走行とアームの
旋回により、ショベルの掘削位置を変えながらケーソン
下方の地盤掘削が行われる。そして、ショベルですくい
上げられた掘削ズリは、アーム旋回又は走行台車の走行
を通じて排土バケットに積み込まれて地上へ排出され
る。

【０００３】このような掘削作業において、掘削効率を
高めるため、複数の排土バケットを用いて排土作業を行
うのが望ましい。すなわち、掘削作業室に排土バケット
を配して排土バケットに掘削ズリを積み入れ、排土バケ
ットが満杯になったところで、排土バケットを地上へ引
き上げる。その引き上げの間に他の排土バケットを用い
て積み込みを行い、空の排土バケットを地上から吊り降
ろす。このように、複数の排土バケットを順次交換し掘
削及びズリ積み込みを継続して行うことにより、効率よ
い掘削作業が可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の
排土バケットを用いて排土作業を行うためには、掘削作
業室内でバケット昇降用ワイヤを空の排土バケットから
ズリを積み込んだ排土バケットへ付け替える作業が必要
となる。この付け替え作業は、通常、掘削作業員により
行われ、自動化することは困難である。従って、上述し
た掘削装置よる掘削にあっては、掘削作業を自動化する
上で、高効率な掘削を行うことが困難である。

【０００５】このような不具合を解消するために、掘削
作業室に所定量の掘削土を積み込み可能とした積込み装
置を配置し、排土バケットが地上へ引き上げられ空とな
って掘削作業室へ戻るまでの間に積み込み装置に掘削土
を積み込み、連続して地盤掘削を行うことが考えられ
る。

【０００６】しかし、ショベルで土砂を掬うごとにショ
ベルを積み込み装置まで移動させて積み込み装置へ土砂
を投入するとなると、ショベル移動に時間がかかるた
め、掘削効率が十分に上がらない。

【０００７】そこで、本発明は、このような問題点を解
消するためになされたものであって、掘削効率の向上が
図れる掘削装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係る掘削装置は、ケーソンの底部に
形成される掘削作業室内で所定の経路に沿って走行する
走行体と、走行体に旋回可能に取り付けられるアーム部
を有しアーム部の先端に地盤掘削を行う掘削部を有する
掘削手段と、走行体に旋回可能に取り付けられる移送ベ
ルトを有し、移送ベルトの長手方向に移送ベルト全体を
スライド移動可能とした掘削土搬送手段とを備えて構成
されている。

【０００９】また本発明に係る掘削装置は、前述のアー
ム部及び移送ベルトが走行体に回転可能に取り付けられ
る回転体を介して走行体に取り付けられていることを特
徴とする。

【００１０】これらの発明によれば、移送ベルトを旋回
可能として走行体に取り付けたことにより、移送ベルト
を旋回させて掘削部の近くに位置させることができ、掘
削土を移送ベルトに迅速に積み込める。また、移送ベル
トをスライド移動させることにより、複数のコンベアな
ど用いることなく掘削土を地上搬送用の排土バケットの
位置まで迅速に移動させることができ、移送ベルトから
掘削土を直接排土バケットへ積み入れることができる。
従って、地盤の掘削及び掘削土の積み込みが効率良く行
える。

【００１１】また、移送ベルト上に掘削土を積み込むご
とに移送ベルトを移送させて、移送ベルト上に所定量の
掘削土を積載することができる。このため、掘削土を入
れた排土バケットを地上へ引き上げ、空にして掘削作業
室へ戻す間、掘削土を移送ベルト上に積載することによ
り、連続して地盤掘削が行え、自動化掘削における高効
率な掘削が実現できる。

【００１２】また本発明に係る掘削装置は、ケーソンの
底部に形成される掘削作業室内を所定の経路に沿って走
行する走行体と、走行体に対し回転可能に取り付けられ
る回転体と、回転体の回転中心から所定距離隔てた位置
を中心に旋回可能に取り付けられる掘削手段とを備えて
構成される。

【００１３】また本発明に係る掘削装置は、前述の掘削
手段が伸縮可能なアームを備え、そのアームの先端に掘
削部を有していることを特徴とする。

【００１４】これらの発明によれば、掘削作業室内を走
行する走行体に回転可能に回転体を取り付け、その回転
体に対し旋回可能に掘削手段を取り付けることにより、
回転体の回転及び掘削手段の旋回により掘削位置を自由
に設定することができ、ケーソンの大きさや形状に合わ
せて掘削が行える。従って、種々のケーソンに対応した
地盤掘削が可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
における実施の形態について説明する。尚、各図におい
て同一要素には同一符号を付して説明を省略する。ま
た、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致してい
ない。

【００１６】図１に本実施形態に係る掘削装置の側面
図、図１に本実施形態に係る掘削装置の平面図を示す。
図１、２に示すように、本実施形態に係る掘削装置１
は、ニューマチックケーソンの施工に用いられる掘削装
置であり、ケーソン２の底部に形成される掘削作業室３
内に設置されている。

【００１７】掘削作業室３の天井３ａには走行レール４
が設置され、走行レール４には走行台車５が移動可能に
支持されている。走行レール４は、走行台車５の走行経
路を構成するガイド部材であり、例えば二つのＨ鋼を並
設して構成される。図２では、直線状の走行レール４が
設けられているが、そのような形状に限られるものでは
なく、円形など曲線状に走行レール４を設ける場合もあ
る。

【００１８】走行台車５は、掘削作業室３内を走行する
走行体であり、走行レール４に係合する車輪５ａを有
し、走行レール４に沿って走行可能となっている。走行
台車５の走行制御は、ケーソン２の外部に設置される制
御管理室（図示なし）から遠隔操作により行われる。

【００１９】走行台車５には、公転フレーム６が回転可
能に取り付けられている。公転フレーム６は、鉛直方向
の公転軸６ａを中心に走行台車５に対して回転可能に取
り付けられる回転体であり、例えば、円板状に形成され
る。公転フレーム６の回転制御（公転制御）は、ケーソ
ン２の外部に設置される制御管理室（図示なし）から遠
隔操作により行われる。なお、この公転フレーム６とし
ては、公転軸６ａを中心に旋回するアーム状のものを用
いてもよい。

【００２０】公転フレーム６には、ショベル７が取り付
けられている。ショベル７は、地盤掘削を行う掘削手段
であり、アーム部８の先端にバケット９を取り付けて構
成されている。バケット９は、地盤掘削を行う掘削部を
構成するものであり、特に岩盤以外の砂質土、砂礫、シ
ルトなどの普通土砂の掘削を行うものである。この掘削
部としては、掘削地盤の地質に応じて岩盤の掘削を行う
岩盤掘削用のものを用いる場合もある。

【００２１】アーム部８の基端は、回転盤１２を介して
公転フレーム６に回転可能に支持されている。このた
め、その回転軸、即ち自転軸８ａを中心にアーム部８を
旋回させることができる。自転軸８ａは、公転フレーム
６の公転軸６ａから所定距離隔てた位置に設定される。

【００２２】アーム部８は、その長手方向へ伸縮可能に
構成され、例えば、テレスコピック機構により伸縮可能
に構成される。また、アーム部８は、その基端が回転盤
１２に対し水平軸８ｂを中心に回転可能に支持されてお
り、俯仰可能となっている。このアーム部８の俯仰によ
り、バケット９を上下方向に移動させる。アーム部８の
俯仰は、アーム部８の中間位置に取り付けられるシリン
ダ１０の伸縮により行われる。バケット９は、アーム部
８の先端部分に対し水平軸９ａを中心に回転可能に取り
付けられ、俯仰可能となっている。バケット９の俯仰
は、シリンダ１１の伸縮により行われる。

【００２３】アーム部８の伸縮制御、アーム部８の旋回
制御（自転制御）及びバケット９の俯仰制御は、ケーソ
ン２の外部に設置される制御管理室（図示なし）から遠
隔操作により行われる。

【００２４】走行台車５には、公転フレーム６、回転盤
１２を介して、コンベア２０が回転可能に取り付けられ
ている。コンベア２０は、ショベル７の掘削により生じ
る掘削土（掘削ズリ）を搬送する掘削土搬送手段であ
る。コンベア２０は、回転盤１２に対し旋回軸２１ａを
中心に旋回自在に取り付けられるアーム２１を具備して
いる。

【００２５】アーム２１には、枠体２２を介して移送ベ
ルト２３が取り付けられている。移送ベルト２３は、帯
体を環状とした無端状ベルトであり、コンベア２０の先
端及び後端（基端）に設置されるローラ２４、２４に巻
回され、回転により上面に積載された掘削土３０を移送
する。また、移送ベルト２３は、その上面に所定の掘削
土３０を積載可能となっている。その掘削土積載量は、
地上へ掘削土３０を搬送する排土バケット４３の積載量
と同じ又はそれ以上とするのが望ましい。

【００２６】アーム２１が回転盤１２に対し旋回可能と
なっているため、アーム２１の旋回により、コンベア２
０をショベル７から独立して旋回させることができる。

【００２７】移送ベルト２３は、枠体２２に対して、ス
ライド移動可能に取り付けられ、かつ、俯仰可能に取り
付けられている。移送ベルト２３は、その長手方向、即
ち掘削土搬送方向にその全体をスライド可能に取り付け
られ、掘削土３０を積載したまま、その全体が水平移動
する。スライド機構としては、例えば、枠体２２とロー
ラ支持部材（図示なし）との間に油圧シリンダを配設
し、その油圧シリンダの伸縮によりローラ支持部材及び
ローラ２４とともに移送ベルト２３を水平移動させるも
のが用いられる。

【００２８】移送ベルト２３は、枠体２２がアーム２１
に対し水平軸２２ａを中心に回動自在に支持されてお
り、その回動により俯仰可能となっている。その俯仰に
より、移送ベルト２３の姿勢角度を変化させることがで
きる。なお、コンベア２０の旋回制御（回転制御）、ス
ライド移動制御、俯仰制御及びベルト回転制御は、ケー
ソン２の外部に設置される制御管理室（図示なし）から
遠隔操作により行われる。

【００２９】ケーソン２の底版２ａには、マンシャフト
４１、マテリアルシャフト４２が貫通している。マンシ
ャフト４１は、マンロックに連通する管体である。マテ
リアルシャフト４２は、マテリアルロックに連通する管
体であり、掘削の際に排土バケット４３の昇降経路とし
て用いられる。また、ケーソン２底部の掘削作業室３に
は、ケーソン２の外部に設置される加圧装置（図示な
し）により所定の空気圧がかけられている。

【００３０】次に、本実施形態に係る掘削装置の動作及
び掘削方法について説明する。

【００３１】図１において、掘削する位置に応じて、走
行体５の移動及び公転フレーム６の旋回が行われる。そ
して、掘削位置にバケット９が位置するようにショベル
７のアーム部８を旋回させ俯仰させる。そして、アーム
部８を伸長させてバケット９を地盤内に圧入し、土砂を
すくい上げる。

【００３２】その際、図３に示すように、旋回軸２１ａ
を中心にコンベア２０を旋回させ（矢印Ａ）、移送ベル
ト２３の先端部分をバケット９の近傍に位置させてお
く。これにより、ショベル７を少し旋回させるだけで、
バケット９によりすくい上げた掘削土３０を容易に移送
ベルト２３上に積み込むことができる。掘削土３０を積
み込むごとに移送ベルト２３を作動させ（矢印Ｂ）、移
送ベルト２３の先端側から後端側へ掘削土３０を移送し
順次積載していく。

【００３３】そして、図４に示すように、移送ベルト２
３上に掘削土３０を十分に積載したら、必要に応じて走
行体５の移動及び公転フレーム６の旋回を行った後、移
送ベルト２３全体を後方へスライド移動させて後退させ
て（矢印Ｃ）、移送ベルト２３の後端部分が排土バケッ
ト４３の上方位置に来るように移送ベルト２３を俯仰さ
せる（矢印Ｄ）。そして、移送ベルト２３を作動させて
（矢印Ｂ）、掘削土３０を排土バケット４３内に入れて
いく。

【００３４】そして、移送ベルト２３上の掘削土３０を
全て排土バケット４３内に入れ終えたら、排土バケット
４３を上昇させ、マテリアルシャフト４２を通じて地上
へ引き上げる。そして、排土バケット４３内の掘削土３
０を地上で排出し空の排土バケット４３が掘削作業室３
に戻ってくるまでの間、ショベル７及びコンベア２０に
よる地盤掘削及び掘削土積み込みを繰り返して行い、掘
削土３０をコンベア２０の移送ベルト２３上に積み込ん
でおく。そして、空の排土バケット４３が掘削作業室３
に降下してきたら、再び排土バケット４３に掘削土３０
を入れ、地上へ引き上げる。

【００３５】以上のように、本実施形態に係る掘削装置
によれば、排土バケット４３が地上へ掘削土３０を排出
してくる間、地盤掘削を進めつつ掘削土３０を移送ベル
ト２３上にためておくことにより、マテリアルシャフト
４２に対し一つの排土バケット４３を用いて掘削土３０
の搬送を行う場合でも、連続して地盤掘削が行えるた
め、効率よく掘削が行える。また、複数の排土バケット
４３を交換して掘削土排出を行うものではないため、掘
削作業の自動化が実現できる。

【００３６】また、移送ベルト２３を有するコンベア２
０を旋回可能としたことにより、ショベル７から移送ベ
ルト２３への掘削土３０の積み込みが迅速に行え、掘削
効率の向上が図れる。更に、移送ベルト２３を後方へス
ライド移動可能としたことにより、複数のコンベアを用
いることなく掘削土３０を移動できるため、掘削作業室
３に高さ制限がある場合でも、掘削土３０の移送が可能
となる。

【００３７】また、本実施形態に係る掘削装置によれ
ば、種々のケーソンに対応して掘削が可能であり、汎用
性に優れている。

【００３８】例えば、図５に示すように、本実施形態に
係る掘削装置では、走行体５に対し公転フレーム６が旋
回自在に取り付けられ、その公転フレーム６にショベル
７が旋回可能に取り付けられている。このため、公転フ
レーム６及びショベル７を適宜旋回させることにより、
走行体５を移動させなくても、公転軸６ａからバケット
９までの距離を半径Ｒとする円形領域（図５の斜線部）
を全て掘削することができる。

【００３９】一方、図６に示すように、走行体１０５に
直接ショベル１０７が旋回可能に取り付けられている場
合には、半径Ｒ１の円形領域の外縁部分しか掘削でき
ず、その円形領域の内部を掘削することができない。こ
の場合、その内部まで掘削を行おうとすると、ショベル
１０７の伸縮量を大きくすることが考えられる。しか
し、円形領域全体を掘削することは困難であり、またア
ーム部分の構造が複雑となって装置が大型化し、施工コ
ストの増加を招く。

【００４０】また、円形領域の内部を掘削するため、図
７に示すように、円形の走行レール１０４を設け、ショ
ベル１０７の旋回半径をＲより小さくして、円形範囲を
全て掘削することも考えられる。しかし、図７のような
掘削装置では、半径Ｒより広い範囲に掘削を行うとする
と、同様な掘削装置を複数設置する必要があり、施工コ
ストが多大なものとなる。

【００４１】これに対し、本実施形態に係る掘削装置で
は、走行体５の走行レール４を設けることにより、掘削
装置の設置数を増やすことなく半径Ｒの円形範囲より広
い範囲の掘削が可能である。このように、本実施形態に
係る掘削装置では、ケーソンの大小に応じて掘削が可能
であり、汎用性に優れている。

【００４２】また、本実施形態に係る掘削装置では、走
行体５に対し公転フレーム６が公転軸６ａを中心に旋回
自在に取り付けられ、その公転フレーム６に対しショベ
ル７が自転軸８ａを中心に旋回可能に取り付けられてい
るため、公転フレーム６及びショベル７を適宜旋回させ
ることにより、バケット９の掘削位置を自由に移動でき
る。従って、矩形範囲や小判型範囲などの掘削も容易に
行え、ケーソンの形状に応じて掘削が可能であり、汎用
性に優れている。

【００４３】これに対し、図６に示す掘削装置などで
は、矩形範囲や小判型範囲などの掘削を行うためには、
走行体１０５を移動させるか、ショベル１０７のアーム
の伸縮量を増加させる必要があり、施工コストの増大化
を招くこととなる。

【００４４】なお、本実施形態では、比較的小規模なケ
ーソンの施工に行う場合について詳述したが、本発明に
係る掘削装置はそのようなものに限られるものではな
く、複数の掘削装置を用いて一つのケーソン施工に係る
掘削を行うものであってもよい。

【００４５】例えば、図８に示すように、ケーソン２に
対し直線状の走行レール４を複数並設し、掘削装置１を
直線的に移動可能として掘削を行い、大型ケーソンの施
工に用いてもよい。

【００４６】また、図９に示すように、円形の走行レー
ル４を複数配列し、掘削装置１を円周に沿って移動可能
として掘削を行い、大型ケーソンの施工に用いてもよ
い。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、移
送ベルトを旋回可能として走行体に取り付けたことによ
り、移送ベルトを旋回させて掘削部の近くに位置させる
ことができ、掘削土を移送ベルトに迅速に積み込める。
また、移送ベルトをスライド移動可能としたことによ
り、掘削土を地上搬送用の排土バケットの位置まで迅速
に移動させることができ、移送ベルトから掘削土を直接
排土バケットへ積み入れることができる。従って、地盤
の掘削及び掘削土の積み込みが効率良く行える。

【００４８】また、掘削作業室内を走行する走行体に回
転可能に回転体を取り付け、その回転体に対し旋回可能
に掘削手段を取り付けることにより、回転体の回転及び
掘削手段の旋回により掘削位置を自由に設定することが
でき、ケーソンの大きさや形状に合わせて掘削が行え
る。従って、種々のケーソンに対応した地盤掘削が行え
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る掘削装置の説明図であ
る。

【図２】本発明の実施形態に係る掘削装置の説明図であ
る。

【図３】図１の掘削装置の動作及び掘削方法の説明図で
ある。

【図４】図１の掘削装置の動作及び掘削方法の説明図で
ある。

【図５】図１の掘削装置における掘削範囲の説明図であ
る。

【図６】比較例の説明図である。

【図７】比較例の説明図である。

【図８】本実施形態に係る掘削装置の変形例の説明図で
ある。

【図９】本実施形態に係る掘削装置の変形例の説明図で
ある。

【符号の説明】

１…掘削装置、２…ケーソン、３…掘削作業室、４…走行レール、５…走行台車（走行体）、６…公転フレーム（回転体）、６ａ…公転軸、７…ショベル（掘削手段）、８…アーム部、８ａ…自転軸９…バケット（掘削部）、２０…コンベア（掘削土搬送手段）、２３…移送ベルト、３０…掘削土、４３…排土バケット。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーソンの底部に形成される掘削作業室
内で所定の経路に沿って走行する走行体と、前記走行体に旋回可能に取り付けられるアーム部を有
し、前記アーム部の先端に地盤掘削を行う掘削部を有す
る掘削手段と、前記走行体に旋回可能に取り付けられる移送ベルトを有
し、前記移送ベルトの長手方向に前記移送ベルト全体を
スライド移動可能とした掘削土搬送手段と、を備えた掘
削装置。
【請求項２】前記アーム部及び前記移送ベルトは、前
記走行体に回転可能に取り付けられる回転体を介して、
前記走行体に取り付けられていることを特徴とする請求
項１に記載の掘削装置。
【請求項３】ケーソンの底部に形成される掘削作業室
内を所定の経路に沿って走行する走行体と、前記走行体に対し回転可能に取り付けられる回転体と、前記回転体の回転中心から所定距離隔てた位置を中心に
旋回可能に取り付けられる掘削手段と、を備えた掘削装
置。
【請求項４】前記掘削手段は、伸縮可能なアームを備
え、そのアームの先端に掘削部を有していることを特徴
とする請求項３に記載の掘削装置。