JP2004137848A - 立坑掘削機 - Google Patents

Abstract

【課題】排土効率をよくでき、ケーソンの断面が変化しても対応でき、小さな掘削動力で済み、しかも、広い範囲の土質に対応できる立坑掘削機を提供する。
【解決手段】立坑掘削機１は、複数のカッタビット３がカッタスポーク５に設けられてカッタ７が形成され、回転モータ９により回転する。このカッタスポーク７の掘削側とは反対側（図１上側）を覆うフード１１が設けられる。このフード１１によって囲まれる空間１３に連通するように、排土管１５が、フード１１の一部に接続される。回転するカッタスポーク５、フード１１、及び排土管１５を有するスウィング部１７は、スウィング軸１９回りに、スウィングジャッキ２１により首振り（スウィング）動作される。また、スウィング部１７、スウィング軸１９、及びスウィングジャッキ２１を有する旋回部２３は、略垂直な旋回軸２５回りに、旋回モータ２７、旋回輪ベアリング３３により旋回される。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ケーソンの沈設工法で、ケーソンの内部を掘削して立坑を構築する立坑掘削機の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（ケーソン沈設工法一般）
ケーソンの沈設工法は、例えば、地上で１ロットずつ鉄筋コンクリート製のリング状の躯体を築造し、コンクリート養生後に、ケーソンの内部を掘削し、または自重や圧入力を利用して、沈設する工法である。あるいは、コンクリートの現場での養生はせず、鋼製、鉄筋コンクリート製、又は両者合成の既製ケーソン躯体を工場から現場に搬入し、１ロットごと組立てて沈設する工法である。なお後者においては、複数ピースを周方向に組立てて１ロットとする場合もある。
【０００３】
前者の工法をさらに詳しく説明する。
沈設現場において鉄筋コンクリート製の躯体を１ロットごと築造し、コンクリート養生後に、ケーソン内部の土を掘削しながらケーソンを自重や圧入力を加えることで沈設し、沈設完了後に、沈設された分のロットの上に次のロットの築造を行って、所定の深度の沈設が完了するまで同様の作業を繰り返す。
【０００４】
また、後者の工法では、周方向の結合やロット間の結合はボルトを用いるのが一般的であるが、ロット間の結合をＰＣ鋼材を用いて、軸方向に圧縮力を導入する方法もある。
【０００５】
（従来のケーソン掘削方法）
ケーソン内部の土の掘削は、地下水位を低下させる工法などによって、内部を人力で掘削する方法や、水中掘削の方法としてはグラブ掘削などによる掘削方法などが行われてきた。グラブは吊り下げられて、地上とケーソンの内底部を往復し、一往復でグラブ一杯分の土を排土する。
【０００６】
しかし、このようなクラブ掘削は、ケーソンの規模の小さな立坑の場合には、適当であるが、規模が大きい立坑の場合、精度よい掘削管理ができない、堅硬な土質に対しては掘削効率が低下する、また深度が大きくなると効率が低下するなどの難点があった。
すなわち、ケーソン規模が大きくなり、大深度、大口径（大断面）のケーソンを設置する場合は、従来方法では掘削効率が悪く、より効率的に掘削する方法が望まれていた。
【０００７】
（一般的な掘削方法）
ケーソン掘削の分野に限らず、トンネル掘削の分野なども含めて、機械的に掘削する方法としては、カッタ部分が１回転すると掘削断面の全体の掘削が可能となるように設計製作された全断面掘削方式と、任意部分の掘削が可能な掘削機を用いケーソン断面の各部分の掘削を自由に行う自由断面掘削方式の２つに分けられる。
【０００８】
（全断面掘削方式）
前者の全断面掘削方式の例として、例えば特開平８−２８４５７９号公報に示される方法がある。この技術は、拡縮できる屈曲式のカッタを用いて、ケーソンの最下端部に形成される刃口の真下の部分を容易に掘削するものである。真下の部分の掘削により、刃口部の貫入抵抗を低減してケーソン沈設時の沈設抵抗を低減できる。
【０００９】
しかし、この技術は、
（１−１）カッタの拡径や縮径は拡径ジャッキを用いて行うが、その拡径や縮径の機構が複雑である。
（１ー２）全断面掘削のためにケーソンの径にあわせたカッタが必要であり、ケーソン径が異なった場合に転用が利かない。
（１−３）拡径ジャッキの構造上、拡径縮径動作の間、拡径縮径を行うカッタの周囲の地盤がケーソンで支持されないで、地盤が崩壊しやすい無支保の部分ができてしまう。
（１−４）全断面掘削のためにケーソンの径にあわせた大きなカッタを回転させるために、大きな動力が必要であり、また設備費が嵩む。
（１ー５）掘削土の排土は、ケーソン内に送り込まれた水と掘削土とが混ぜ合わされた泥水として、カッター部分の排泥口より吸い上げられ、坑外に設置した泥水処理装置に排出される。その泥水は、排土が処理され、再びケーソン内へ送られ、循環利用される。このため、排土には大量の水が必要になり、また、排土が泥水の中に分散し、大量の水を吸い上げても、実際の排土量は小さいというように排土効率が悪くなる。
などの問題があった。
【００１０】
また、シールド工法をそのまま立坑築造に適用する工法として、例えば球体シールド工法があり、すでにいくつかの実施技術がある（「土木施工」第４２巻第６号（２００１．５）特集　シールド工法技術最前線）。
しかし、この技術の場合には、基本的にシールド工法によるわけで、
（２−１）初期発進時、掘進反力を得るためのアンカが必要である。
（２−２）前記（１−２）と同様に、ケーソン径が変わった場合掘削機の転用が利かない。
（２−３）前記（１−４）と同様に、特に大口径となった場合、大きな動力が必要であり、また設備費が嵩む。
などの問題があった。
【００１１】
（自由断面掘削方式）
後者の自由断面掘削方式は、山岳トンネルの掘削に用いられる掘削機を応用するものである。すなわち、カッタドラムにカッタビットが設けられ、比較的高速（例えば３０ｒ．ｐ．ｍ．）でカッタドラムを回転させて切削を行うもので、カッタドラムの部分はジャッキ操作により任意の掘削位置に自由に動かすことができる。
本方式は、例えば軟岩などに対しては、効率的な掘削が可能であるが、粘性土と砂礫質土を同じ効率で掘削することは不可能である。粘性土に対しては掘削土がカッタビット間に付着し、効率が極度に落ちることが考えられる。また、砂礫質土に対し高速でカッタ部分を回転させた場合、カッタビットが破損する可能性が十分ある。
【００１２】
さらに、当然のことながら、別に掘削土を集めて排土する機構が必要で、本方式の掘削機を用いて掘削土を従来の機構で集積することは非能率的である。また、本方式の掘削機の場合、掘削土を直ちにカッタビット付近から排除しないと掘削効率が著しく低下する。すなわち、本方式は全断面掘削方式の場合の問題は解決されるものの、
（３−１）効率よく掘削できる土質が限られる。
（３−２）掘削土の排土は別途検討する必要がある。
などの問題点があった。
【００１３】
【特許文献】
特開平８−２８４５７９号
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、以上の問題点を背景に、
［１］前記（１−５）（３−２）に鑑みて、排土効率をよくでき、
［２］全断面掘削式の問題である（１−２）（１−３）（２−２）（２−３）に鑑みて、ケーソンの断面が変化しても対応でき、比較的小さな掘削動力で済み、
［３］自由断面掘削方式の問題である（３−１）に鑑みて、広い範囲の土質に対応できる、立坑掘削機を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、第一の発明は、沈設するケーソンの内部を掘削して立坑を構築するため、以下の構成を備えたことを特徴とする立坑掘削機である。
ａ．複数のカッタビットが設けられ、回転モータにより回転するカッタスポークと、
ｂ．前記回転するカッタスポークの掘削側とは反対側を覆うフードと、
ｃ．前記フードによって囲まれる空間のいずれかに連通して接続され、掘削土を排土する排土管。
【００１６】
第二の発明は、前記排土管は、前記カッタスポークの筒状の回転軸に接続され、この筒状の回転軸の先端が開口することを特徴とする立坑掘削機である。
【００１７】
第三の発明は、沈設するケーソンの内部を掘削して立坑を構築するため、以下の構成を備えたことを特徴とする立坑掘削機である。
ａ．複数のカッタビットが設けられ、回転モータにより回転するカッタスポークと、
ｂ．前記回転するカッタスポークを有するスウィング部を、スウィング軸回りに首振り動作させるスウィングジャッキと、
ｃ．前記スウィング部、スウィング軸、及びスウィングジャッキを有する旋回部を、略垂直な旋回軸回りに旋回させる旋回モータ。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（全体概略）
図１、図２、及び図３に示すように、この実施形態の掘削機１は、複数のカッタビット３がカッタスポーク５に設けられてカッタ７が形成され、このカッタスポーク５は回転モータ９により回転する。回転モータ９として通常の場合減速機は電動機を用いる。この回転するカッタスポーク７の掘削側（図１下側）とは反対側（図１上側）を覆うフード１１が設けられる。このフード１１によって囲まれる空間１３に連通するように、排土管１５が、フード１１の一部に接続される。回転するカッタスポーク５、フード１１、及び排土管１５を有するスウィング部１７は、スウィング軸１９回りに、スウィングジャッキ２１により首振り（スウィング）動作される。また、スウィング部１７、スウィング軸１９、及びスウィングジャッキ２１を有する旋回部２３は、略垂直な旋回軸２５回りに、旋回モータ２７により旋回される。
【００１９】
（カッタ）
図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、カッタ７は、中心から伸びる４本のスポーク５上に複数のカッタビット３が配置される構造とする。カッタビット３は、各スポーク５の長手方向に配置されるメインビット３ａ、各スポーク３の先端に配置され掘削範囲の周辺を掘削する周辺ビット３ｂ、中心に配置される中心ビット３ｃなどからなる。各カッタビット３は、全方向からの掘削が可能となるビットを用い、また深さ方向の掘削のために周面ビット３ｂも設ける。
【００２０】
カッタスポーク５の断面の形状は、底面が平面になるもの（図２（Ａ）（Ｂ））、下に凸な球面形とするもの、又は逆に上に凸な球面形又は三角形状となるもの（図２（Ｃ）、（Ｄ））、各カッタースポーク５の先端が一つのカッタリング６の内側に接続された車輪のような形状を有するもの（図２（Ｃ）（Ｄ））など、施工条件等によって最適のものを選ぶ。
【００２１】
例えば、下に凸な球面とした場合（図示せず）に、曲率半径を、図１に示すスウィング軸とカッタ７間での距離である機械中心軸長Ｌと等しくすることにより、それぞれのカッタビット３の貫入量が一定となり、ビット３にかかる負荷がすべてのビット３で同じとなり、切削効率を向上させることができる。
また、逆の曲率を持たせる（図２（Ｃ）（Ｄ））ことによって、特に機械の中央から排土させる場合（後述する他の実施形態）は、排土効率を向上させることができる。このカッタ７は回転モータ９である減速機付電動機によって、適正な周速度で回転しケーソン２９の底部の土３１の掘削を行う。また、インバータ制御により、この周速度を可変とし、その時々に最適なものにできる。
【００２２】
（フード及び排土管）
フード１１によって囲まれる空間１３に連通するように、排土管１５が、フード１１の背部（掘削側とは反対側）から接続される。
【００２３】
（スウィング部）
カッタ７、回転モータ９、及びフード１１はスウィング部１７に設けられ、このスウィング部１７はスウィングジャッキ２１によって、左右にたとえばスウィング角θを４５度程度まで振らせることができる。この実施形態においては、スウィングジャッキ２１は１本であり、一端部がスウィング部１７にピン結合２１ａされ、他端部が後述する旋回部２３にビン結合２１ｂされ、スウィング部１７の片側（図中右側）において４５度程度振らせることができるのみであるが、旋回により掘削断面の全体を完全に掘削できる。
【００２４】
（旋回部）
スウイング部１７、スウィング軸１９、スウィングジャッキ２１を含む部分が旋回部２３に設けられ、この旋回部２３が、旋回輪ベアリング３３の外輪に支持され、一方旋回輪ベアリング３３の内輪は適当な方法で、図示しない固定ベースに支持される。さらに固定ベースに設けられる旋回モータ２７に直結するピニオンギア３９と旋回輪ベアリング３３の外輪外側のギア３７がかみ合う構造となっている。
【００２５】
油圧モータである旋回モータ２７を回転させると、ピニオンギア３９が回転するのに応じて、旋回輪ベアリング３３の外輪も旋回軸２５回りに回転し、旋回部２３の旋回動作が行われる。この旋回動作と、スウィングジャッキ２１による首振り動作と併せて、ケーソン２９内部のすべての範囲の土の掘削が可能となる。なお、旋回部２３やスウィング部１７に対する給電は、スリップリング４１により行われる。また、油圧の供給や、排土管１５と鉛直排土管４３との接続は、各々、スイベルジョイント４５、４７により行われる。
【００２６】
（排土）
掘削された土は、フード１１内部で攪拌され、細かく混ざった濃い泥水となって、フード１１に取付けられた排土管１５、４３を通じ、ポンプ（図示しない）によって、吸い上げられ立坑外へ排土され、排土処理プラントにより処理される。
【００２７】
（掘削方法）
スウィング（首振り）動作と旋回動作の組み合わせは、立坑の底面部の土の掘削がくまなく行えるようにカッタ７を動かせるものであればいいが、この実施形態では首振りだけでなく旋回を行うので、精度よく円形の断面の掘削が可能となる。すなわち円形立坑を掘削する場合に、精度良く、ケーソン２９の最下端に形成される刃口４９の真下部分の掘削が可能となり、立坑の沈設時の制御に効果的である。したがって、精度のよいオーバカット（ケーソン２９の全体の断面よりも大きく掘削を行い、よって、沈設されるケーソン２９の周面５１と掘削された地盤壁５３との間に間隙５５をつくり、ケーソン２９の周面摩擦を小さくすること）が行える。また、立坑断面が非円形の場合でも、本機構全体の駆動方式を工夫することにより精度のいいオーバーカットが可能である。
【００２８】
［実施例］
この発明の実施例として、シールド工事用の発進立坑として内径６，０００ｍｍの立坑を、ケーソンを６０ｍ沈設して、構築した例を以下に説明する。
図３に示すように、この本実施例の立坑掘削機１は、ケーソン沈設工法における掘削手段の例である。
【００２９】
このケーソン沈設工法は、ケーソン２９の下端の刃口４９の真下部分を掘削して貫入抵抗の低減を行うのみならず、この掘削によりケーソン２９の周面５１より地盤５３側にオーバカットをして、このオーバカット部分（間隙５５）に潤滑剤を充填することで周面摩擦も同時に低減するものである。精度よく刃口４９の真下の掘削を行いオーバカットをするために、本発明の立坑掘削機１を用いたものである。
【００３０】
この立坑掘削機１は、スウィング動作と旋回動作により、ケーソン２９下端の刃口４９の真下を掘削して、ケーソン２９の周面より地盤壁５３側にオーバカットできる。図示しない潤滑剤供給装置は、オーバカット部分である間隙５５に潤滑剤５７を充填し、この潤滑剤１３と周辺地盤５３との水頭差を自動的に制御する。上端部拘束機構５９は、ケーソン２９の地上の上端部で、鉛直方向以外の動きを拘束する。下端部拘束機構６１は、ケーソン２９の下端部付近に備えられ、ケーソン２９の下端部を周辺地盤５３側に拘束する。両拘束機構５９、６１は、連携しながら、ケーソン２９の上端部と下端部とでケーソン２９の鉛直方向以外の動きを拘束しながら、ケーソン２９を自重により沈設する。
【００３１】
ケーソン２９周面には円周方向にリング状のシール１９が設けられ、オーバーカット部分（隙間５５）に充填された潤滑剤５７を閉じこめる。
（土質条件）
施工現場の土質は、概略以下のようである。
すなわち、地表面から１５ｍまでは沖積粘度層でＮ値はほぼ３から１０である。以下深度２５ｍまではＮ値５０以上の洪積砂層、４２ｍまではＮ値３０〜４０の洪積粘性土が続き、以下１００ｍ付近までは洪積砂礫層を所々に含むＮ値が５０以上の洪積砂層となっている。
【００３２】
（ケーソン）
ケーソン２９として、鋼製セグメント様の工場製作の分割式材料を現場でリング状に組立て、それを１ロットとし、順次、沈設した。ケーソン２９の外径は６，４１２ｍｍ、１ロットの幅は１，０００ｍｍ、厚さ（桁高）は２００ｍｍ、各ロットを構成するスキンプレートの厚さは６ｍｍであり、主桁として板厚１４ｍｍの部材が３本配されており、縦リブとしては板厚１６ｍｍの部材が使用されている。材質はＳＭ４９０ＹＡを用いた。ケーソン２９は、１リング分が７等分割されており、現場でピース間の継手をボルト締結して１リングとする。
今回は、鋼製セグメント様の材料をケーソンとして用いたが、鉄筋コンクリート製、鋳鋼製、鋼とコンクリートの合成の既製材料又は場所打鉄筋コンクリートケーソンでも本発明の実施は可能である。
【００３３】
（初期掘削）
初めの５リングはこの立坑掘削機を用いないで、グラブによる掘削を行い、地表部の沈設姿勢制御装置である上端部拘束機構５９のジャッキを用いて圧入した。Ｎ値（標準貫入試験値）が小さな沖積粘土層であるために圧入力は小さくて済んだ。
【００３４】
（本掘削）
初期掘削としてケーソン２９を５ｍ沈設したあと、本実施例の立坑掘削機１をケーソン２９の下端部付近に取付け、また地上に排土処理プラントを設け、立坑掘削機１に排土管１５、４３を接続し、さらに排土装置のポンプを経て排土処理プラントへ接続し、本掘削に移った。
地表部に、上端部拘束機構５９が設けられており、これにより沈設の姿勢を制御しながら、自重による沈設を行った。
図には詳しく示されないが、旋回輪ベアリング３３をケーソン２９の下端部にＨ型鋼などを用いて取付けた。ケーソン２９の取付部は必要に応じて補強した。
【００３５】
本実施例では、カッタ７の構造は図２（Ａ）（Ｂ）に示すように十字状のスポーク５にカッタビット３を配置した構造とし、カッタ部外径Ｄｃ（周面ビット３ｃまでを含んだ径）は２，０００ｍｍとした。カッタ７は減速機付電動機で、２ｒ．ｐ．ｍ．で回転できるようにしたが、インバータ制御を用いてカッタ回転数を可変とし、掘削土質の変化に対応できるようにした。なお電動機出力は１８．５ｋＷである。カッタ部回転数が２ｒ．ｐ．ｍ．のときのカッタ部の外周部周側は１２．５ｍ／ｍｉｎである。またカッタ部分の掘削トルクは８．０ｔｆ・ｍである。
【００３６】
また、図１に示す機械中心軸長Ｌは３，５３４ｍｍとし、スウィング角θを４５°としたとき、ケーソン躯体外周より２０ｍｍがオーバカットされ、掘削径が６，４４０ｍｍとなるようにした。
カッタ７にはフード１１を設け、掘削土が効率よく排土できるようにした。掘削機部はスウィングジャッキ２１によりスウィング角θ＝５０°まで振ることができるようにした。
【００３７】
この立坑掘削機による掘削は、先ずスウィング角θを４５°とし環状に掘削を行い、次にθを０°として中心部分の掘削を行った。
本実施例は、特に掘削機１を軸方向にストロークさせる機構は設けてないので、ケーソン２９を沈設させるとき適量の貫入量を与え、全断面の掘削が完了したときに、再び新たな貫入量を与え、以後同様に繰り返した。
【００３８】
（結果）
この立坑掘削機１を用いることにより、多種多様にわたる土性の土の掘削・排土を効率よく行うことができた。また、掘削完了後にカッタ７を回収し、カッタビット３を調査した結果、砂礫層を掘削したにもかかわらず、特にカッタビット３の磨耗は見られなかった。
また、掘削に当たっては、スウィング角を４５°に設定し、１周旋回させた後はスウィング角を０°にし、中心部分の掘削をすることを繰り返せばよく、効率的な掘削ができた。
【００３９】
本実施例では、沈設時の周面摩擦力を低減するために、ケーソン２９の周面より２０ｍｍオーバーカットすることが設計上求められていたが、この立坑掘削機１を用いることにより精度よく掘削することができ、周面摩擦力が効果的に低減され、ケーソンの自重による沈設が実現できた。
【００４０】
（実施形態、実施例の作用効果）
以上のように、カッタスポーク５の掘削側とは反対側を覆うフード１１によって囲まれる空間に、エアリフト用の排土管１５を連通して接続する。よって、掘削された土は、フード１１内部で閉じこめられ、フード１１外に逃がされず、フード１１内で攪拌され、排土管１５、４３を通って吸い上げられる。このように、掘削と同時に掘削土を砕いて攪拌し排土できるので、排土効率を向上できる。これにより、ケーソン沈設の施工の効率化が図れ、工期短縮できる。さらに、多種多様の土質の土をビット交換を行うことがなく掘削できた。
【００４１】
そして、掘削土を直ちに排土できることから、カッタビット３付近に掘削土が残らないので、カッタビット３の掘削負荷としては純粋な掘削抵抗に近い値となる。したがって掘削効率が向上するとともに、掘削時に負荷が小さくて済み、回転モータ９の出力を小さくできるとともに、カッタビット３の耐久性の向上にもつながる。
【００４２】
また、地盤が礫層の場合の掘削性に関しては、礫の強度や堆積状況にもよるが、径３０ｍｍ程度までは本立坑掘削機で十分可能である。他の実施例の状況でも、十分な予備調査を行いカッタビットの設計を行えば、一般にビット交換をしなくても礫層掘削が可能であると思われる。
また、カッタスポーク５により大きなカッタ７を構成して全断面掘削方式の特徴を有し、首振りと旋回の動作を行う機構を持って自由断面掘削方式の特徴を有し、よって両方式の中間の方式の立坑掘削機となる。したがって、全断面掘削方式に比べケーソンの断面が変化しても対応でき、比較的小さな掘削動力で済み、また、初期発進時に掘進反力を得るためのアンカがあまり必要なくなる。さらに、自由断面掘削方式に比べ広い範囲の土質に対応できる。
【００４３】
また、カッタの拡径縮径を行う従来技術に比べ、機構が簡単で、コストが安くでき、メンテナンスが容易で、故障が少ない。また、カッタ７の拡径縮径動作がないので、動作中にカッタの周囲の地盤がケーソンで支持されない無支保の部分ができてしまうことが、少ない。
この立坑掘削機１は、カッタ径を立坑径に応じた径として掘削効率を上げ、また巨礫層、岩盤層を除く多種多様の土層の効率的掘削が可能である。
【００４４】
（他の実施形態）
以上の実施形態においては、首振り動作と旋回動作を１本のスウィングジャッキ２１と旋回ベアリング３３を用いて行ったが、他の実施形態においては、別の駆動形式によって動作させて立坑底面の土を掘削することも可能である。以下にその例を挙げる。
【００４５】
▲１▼　ケーソン２９の刃口４９付近に取付けた環状軌条の上を、この立坑掘削機１を走行させ、ケーソン２９の底部掘削を行う。例えば、カッタ７の径をケーソン径の１／２以上とすれば、軌条上を１周させるだけで、ケーソン底部の全断面の掘削が可能となる。
▲２▼　この立坑掘削機１を水中自由走行車両に搭載する。自由に走行できるので、非円形断面のケーソン掘削に適用できる。
▲３▼スウィングジャッキ２１を周方向に３本以上設け、旋回を行わずに掘削を行うことも可能である。スウィングジャッキ２１を多く用いれば、平面上の掘削範囲の形状が凸凹の少ない掘削が行える。
【００４６】
また、以上の実施形態においては、カッタ７の構造は、スポーク式構造であったが、他の実施形態においては、カッタの構造として、カッタ面板にスリットを設け、このスリット近傍にカッタビットを配した面板式構造や、さらにはドラム形状のカッタドラム上にカッタビットを配したドラム式構造も可能であり、土質条件その他によって適当な構造形式のものを選ぶことができ、これらのカッタを覆うフードを設けることで本発明を実施できる。
【００４７】
また、以上の実施形態においては、排土管１５はフード１１自体に接続されたが、他の実施形態においては、排土管１５は、フード１１と掘削面とによって囲まれる空間のいずれかに連通して接続されればよい。
例えば、図４に示すように、排土管１５を、カッタスポーク５の筒状の回転軸５ａに接続し、この筒状の回転軸５ａの先端が、掘削側で開口するものとしてよい。中心ビット３ｃ（図２参照）は、この開口に跨った状態で残すことができる。すなわち、回転モータ９を構成する電動機の軸心、減速機も軸心に中空部を設け、前記筒状の回転軸５ａに連通させ、この回転軸５ａの開口より排土する。
【００４８】
また、この場合に、カッタスポーク５の断面形状を上に凸（図２（Ｃ）（Ｄ））にすればさらに排土効率の向上が望める。これにより、カッタスポーク５により掘削された掘削土が、カッタスポーク５を越えなくても直ちに排土可能となり、掘削土が掘削の邪魔にならずに済み、掘削効率を向上できる。
【００４９】
この場合に、フード１１自体に接続した排土管１５を併設してもよい。
また、他の実施形態においては、掘削機１全体に軸方向にストロークする機構を与えることももちろん可能である。方法としては、例えば、旋回輪ベアリング３３が支持される支持部分に複数本のジャッキを設ければよい。
また、他の実施形態においては、掘削土を攪拌するために、掘削機の中心部分から注水することも考えられる。
【００５０】
また、掘削機中心軸に排土管を設ける他の実施例（図示しない）では、カッタ形状を面板状とし、かつ断面形を上に凸にすることによって、フードを省略することも可能である。すなわちカッタ面板がフードの機能を兼ねることができ、掘削された土の散逸を防ぎ、排土効率を高める。ただし一般的に、排土管径を大きく取ることは難しいので、例えば砂礫層がある場合等は適用が難しい。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、第一、又は第二の発明によれば、カッタスポーク、又はカッタドラムの掘削側とは反対側を覆うフードによって囲まれる空間のいずれかに、エアリフト用の排土管が連通して接続され、よって、掘削と同時に掘削土を排土でき、排土効率を向上できる。
【００５２】
また、第二の発明によれば、さらに、カッタスポークにより掘削された掘削土が、カッタスポークを越えなくても排土でき、掘削土が掘削の邪魔にならずに済み、掘削効率を向上できる。
【００５３】
また、第三の発明によれば、全断面掘削方式と自由断面掘削方式との中間の方式の立坑掘削機を提供できるので、全断面掘削方式に比べケーソンの断面が変化しても対応でき、比較的小さな掘削動力で済むと同時に、また、自由断面掘削方式に比べ広い範囲の土質に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る立坑掘削機の縦断面図である。
【図２】この発明の立坑掘削機に用いられるカッタを示すもので、
（Ａ）は図１の実施形態のカッタの平面図
（Ｂ）は（Ａ）の縦断面図
（Ｃ）は他の実施形態のカッタの平面図
（Ｄ）は（Ｃ）の縦断面図である。
【図３】図１の立坑掘削機が使用される状態を示すケーソン沈設作業の縦断面図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る立坑掘削機の縦断面図である。
【符号の説明】
１　掘削機
３　カッタビット
３ａ　メインビット
３ｂ　周辺ビット
３ｃ　中心ビット
５　カッタスポーク
７　カッタ
９　回転モータ
１１　フード
１３　空間
１５　排土管
１７　スウィング部
１９　スウィング軸
２１　スウィングジャッキ
２３　旋回部
２５　旋回軸
２７　旋回モータ
２９　　ケーソン
３１　底部の土
３３　　旋回輪ベアリング
３７　旋回輪ベアリングギア
３９　ピニオンギヤ
４１　スリップリング
４３　鉛直排土管
４５、４７　スイベルジョイント
４９　　刃口
５１　ケーソンの周面
５５　間隙
５７　　潤滑剤
５９　上端部拘束機構
６１　下端部拘束機構

Claims (3)

1. 沈設するケーソンの内部を掘削して立坑を構築するため、以下の構成を備えたことを特徴とする立坑掘削機。
   ａ．複数のカッタビットが設けられ、回転モータにより回転するカッタスポークと、
   ｂ．前記回転するカッタスポークの掘削側とは反対側を覆うフードと、
   ｃ．前記フードによって囲まれる空間のいずれかに連通して接続され、掘削土を排土する排土管。
2. 前記排土管は、前記カッタスポークの筒状の回転軸に接続され、この筒状の回転軸の先端が開口することを特徴とする請求項１に記載の立坑掘削機。
3. 沈設するケーソンの内部を掘削して立坑を構築するため、以下の構成を備えたことを特徴とする立坑掘削機。
   ａ．複数のカッタビットが設けられ、回転モータにより回転するカッタスポークと、
   ｂ．前記回転するカッタスポークを有するスウィング部を、スウィング軸回りに首振り動作させるスウィングジャッキと、
   ｃ．前記スウィング部、スウィング軸、及びスウィングジャッキを有する旋回部を、略垂直な旋回軸回りに旋回させる旋回モータ。

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