JP2004251057A - 低空頭掘削機 - Google Patents
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Abstract
【課題】掘削機本体の自重を減らしてワイヤー等の負担を軽減するとともに、礫層等の硬い地盤にも対応できる押圧力を有する低空頭掘削機を提供することを目的としている。
【解決手段】地盤上に配置されているワイヤーリール５とワイヤーリール５に巻装されたワイヤー４に吊り下げられているとともに下端に地盤Ｇを掘進していく掘削手段１８が設けられている掘削機本体１７とを備える低空頭掘削機において、掘削機本体１７には掘削機本体１７または掘削手段１８のうち少なくとも一方を振動させる振動発生装置２７が備えられ、或いは掘削手段１８にはドラム状のカッター１９とカッターの中心軸に間隔をあけて平行する回転軸２１を中心にカッター１９を回転させる偏芯回転機構とが備えられ、或いは掘削手段には断面形状が長形、角形或いは放射形状の変形カッターと変形カッターを回転させる回転機構とが備えられている。
【選択図】 図１
【解決手段】地盤上に配置されているワイヤーリール５とワイヤーリール５に巻装されたワイヤー４に吊り下げられているとともに下端に地盤Ｇを掘進していく掘削手段１８が設けられている掘削機本体１７とを備える低空頭掘削機において、掘削機本体１７には掘削機本体１７または掘削手段１８のうち少なくとも一方を振動させる振動発生装置２７が備えられ、或いは掘削手段１８にはドラム状のカッター１９とカッターの中心軸に間隔をあけて平行する回転軸２１を中心にカッター１９を回転させる偏芯回転機構とが備えられ、或いは掘削手段には断面形状が長形、角形或いは放射形状の変形カッターと変形カッターを回転させる回転機構とが備えられている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削機本体をワイヤーで吊り降ろしながら地盤を掘削する機械高さの低い低空頭掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上方に障害物等があり掘削機の機械高さに制限が課せられる地盤では、機械高さの低い低空頭掘削機によって地盤改良を行い、或いは地中連続壁を形成する。低空頭掘削機は、地盤を掘削するドラム状のカッターと掘削によって生じた泥を排出する排土ポンプとを備える掘削機本体が、地表上のクローラーや基台等に付設されたリールに巻装されたワイヤーに吊り下げられている構成からなっている。この低空頭掘削機は、リールによってワイヤーを巻き取り或いは送り出すことで掘削機本体を上下動させ、掘削機本体に設けられたカッターを掘削面上に当接させるとともに軸回転させることで地盤を掘削する。このとき、カッターには掘削機本体の自重により下向きの押圧力が加わり、地盤を掘削するときに上向きに作用する掘削反力に対抗しつつ鉛直下方に掘削していく（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３４６４４７号公報 （第２−３頁、第１図）
【特許文献２】
特開２０００−２８２５０６号公報 （第２−３頁、第１図、第７図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の低空頭掘削機によると、礫層等の硬い地盤を掘削する場合には大きな掘削反力が作用するため、これに対抗する大きな押圧力がカッターには必要である。押圧力を増大させるには掘削機本体にウエイト等を搭載して掘削機本体の自重を大きくする必要があり、掘削機本体の自重が増大するとワイヤーや地表上のクローラー等にかかる負担が大きくなる。このため、掘削機本体の自重が増大するとともにワイヤーの径は大きくなり、また地表上のクローラー等の規模も大きくなり、大掛かりな設備が必要になるという問題が存在する。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、掘削機本体の自重を減らしてワイヤー等の負担を軽減するとともに、礫層等の硬い地盤にも対応できる押圧力を有する低空頭掘削機を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、地盤上に配置されているワイヤーリールと、該ワイヤーリールに巻装されたワイヤーに吊り下げられているとともに下端に前記地盤を掘進していく掘削手段が設けられている掘削機本体とを備える低空頭掘削機において、前記掘削機本体には、該掘削機本体または前記掘削手段のうち少なくとも一方を振動させる振動発生装置が備えられていることを特徴としている。
【０００７】
このような特徴により、掘削手段が微振動を伴って地盤を掘削するため、掘削する際に働く掘削反力は軽減される。
【０００８】
請求項２記載の発明は、地盤上に配置されているワイヤーリールと、該ワイヤーリールに巻装されたワイヤーに吊り下げられているとともに下端に前記地盤を掘進していく掘削手段が設けられている掘削機本体とを備える低空頭掘削機において、前記掘削手段には、ドラム状のカッターと、該カッターの中心軸と間隔をあけて平行する回転軸を中心に該カッターを回転させる偏芯回転機構とが備えられていることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の低空頭掘削機において、前記掘削手段には、ドラム状のカッターと、該カッターの中心軸と間隔をあけて平行する回転軸を中心に該カッターを回転させる偏芯回転機構とが備えられていることを特徴としている。
【００１０】
このような特徴により、カッターが偏芯回転しつつ掘削するため、掘削する際に衝撃的な振動が生じて掘削反力は軽減される。
【００１１】
請求項３記載の発明は、地盤上に配置されているワイヤーリールと、該ワイヤーリールに巻装されたワイヤーに吊り下げられているとともに下端に前記地盤を掘進していく掘削手段が設けられている掘削機本体とを備える低空頭掘削機において、前記掘削手段には、断面形状が長形、角形或いは放射形状の変形カッターと、該変形カッターを回転させる回転機構とが備えられていることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項５記載の発明は、請求項１記載の低空頭掘削機において、前記掘削手段には、断面形状が長形、角形或いは放射形状の変形カッターと、該変形カッターを回転させる回転機構とが備えられていることを特徴としている。
【００１３】
このような特徴により、断面形状が長形等の変形カッターを回転させて掘削すると、衝撃的な振動が生じて掘削反力は軽減される。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１または５記載の低空頭掘削機において、前記掘削機本体には、前記地盤を改良するための改良材を吐出する改良材吐出手段が備えられていることを特徴としている。
【００１５】
このような特徴により、掘削孔内に改良材が注入されるとともに、地盤を掘削するカッターによって掘削土と改良材とは攪拌される。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか記載の低空頭掘削機において、前記掘削機本体には、掘削孔の壁面に摺動するガイド部材が備えられていることを特徴としている。
【００１７】
このような特徴により、掘削機本体は掘削孔内で鉛直が保たれ、掘削孔が孔曲がりになることが防止される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる低空頭掘削機の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態は、礫層が介在された軟弱な地盤Ｇを改良する場合の低空頭掘削機について説明する。
【００１９】
図１、図２に示すように、地盤Ｇ上には、図示せぬ駆動モーターによって回動する二本のキャタピラ１を備え前後方向に移動可能なクローラ２が配置されている。クローラ２の上方にはクローラ２に固定されたベース３が配置されている。ベース３上の中央には、図示せぬ動力によってワイヤー４を巻き取り或いは送り出すワイヤーリール５と、リール基台６に載せられクローラ２の全長方向を軸に回転する二台一組のホースリール７ａ、７ｂと、鋼製長材を櫓状に組み立ててなるフレーム８と、フレーム８内に配置されクローラ２の全長方向を軸に回転するケーブルリール９とが設けられている。また、ベース３上の一端にはクローラ２を操作する図示せぬ操作部１０ａが備えられているオペレーションハウス１０が配置され、他端には油圧ポンプ、油圧タンク、エアポンプ、エアタンク、改良材タンク等が内蔵されたポンプユニット１１が搭載されている。
【００２０】
ワイヤーリール５、ホースリール７ａ、７ｂおよびケーブルリール９にはそれぞれ図示せぬモーターが備えられており、図示せぬモーターは図示せぬ制御盤を介して操作部１０ａにそれぞれ接続されている。また、ポンプユニット１１も同様に、図示せぬ制御盤を介して操作部１０ａに接続されている。
【００２１】
フレーム８の上端部には、クローラ２の側方に水平に張り出されたアーム１２の基端が固定されている。アーム１２の基端両側にはアーム１２の軸方向に回転する複数（図では５個）のローラーが半円弧状に配置されてなる二組の第１のホース案内部１３ａ、１３ｂが並設されており、アーム１２の先端両側には第１のホース案内部１３ａ、１３ｂと同様の構成からなる二組の第２のホース案内部１４ａ、１４ｂが並設されている。第１のホース案内部１３ａ、１３ｂの間のアーム１２基端にはアーム１２の軸方向に回転する二個一組の第１のワイヤー滑車１５ａ、１５ｂが並設されており、第２のホース案内部１４ａ、１４ｂの間のアーム１２先端にはアーム１２の軸方向に回転する二個一組の第２のワイヤー滑車１６ａ、１６ｂが並設されている。
【００２２】
アーム１２先端の下方には、地盤Ｇを掘削する掘削機本体１７が配置されている。掘削機本体１７はクローラ２の側面に平行する中空の矩形板からなり、下端には地盤Ｇを掘進していく掘削手段１８が設けられている。掘削手段１８は、掘削機本体１７に直交する方向に二基平行に延在するドラム状のカッター１９と、カッター１９を偏芯回転させる偏芯回転機構２０とから構成されている。偏芯回転機構２０は、カッター１９の中心軸と間隔をあけて平行する回転軸材２１と、回転軸材２１を軸回転させるカッター用油圧モーター２２とから構成されている。
【００２３】
また、掘削機本体１７の上部の両端および中間部の両端には、ドラム状のカッター１９に平行し横方向に延在する長方形板状の羽板部２３がそれぞれ設けられている。羽板部２３の両端部には、掘削機本体１７に平行する掘削孔２５壁面と掘削機本体１７に直交する掘削孔２５壁面とにそれぞれ対向し摺動するガイド部材２６がそれぞれ設けられている。ガイド部材２６は、ガイド用油圧シリンダー２４を介して水平方向に前後移動可能に備えられている。
【００２４】
また、掘削機本体１７の中央部には、掘削機本体１７を微振動させる振動発生装置２７が設けられている。振動発生装置２７には、バイブ用油圧モーター２８とバイブ用油圧モーター２８の回転軸に偏芯して取り付けられている図示せぬ重り（マス）とが備えられており、図示せぬ重りの遠心力によって振動を発生させるアンバランスマス型のバイブレータが使用されている。
【００２５】
掘削機本体１７には、セメントミルクなどの液体状の硬化材からなる改良材を吐出する改良材吐出口２９と掘削機本体１７内に備えられ改良材を圧送するエアモーター式のエア噴射装置３０とを備える改良材吐出手段３１が設けられている。改良材吐出口２９は、カッター１９上方の掘削機本体１７中央に設けられており、土等が詰らないようにするために網状の蓋が取り付けられている。
【００２６】
また、上方の羽板部２３には、掘削孔２５の偏位を測定する偏位計３２が取り付けられており、掘削機本体１７の中央部には掘削機本体１７の鉛直に対する傾きを測定する傾斜計３３が取り付けられている。掘削機本体１７の上端部中央には、ワイヤー４の中間部を折り返す第３のワイヤー滑車３４が設けられている。ワイヤー４の一端はワイヤーリール５に固定され、ワイヤー４は第１のワイヤー滑車１５ａ、一方の第２のワイヤー滑車１６ａ、第３のワイヤー滑車３３、他方の第２のワイヤー滑車１６ｂ、第１のワイヤー滑車１５ｂの順で巻回され、ワイヤー４の他端はワイヤーリール５に巻装されており、掘削機本体１７はワイヤー４によって吊り下げられている。
【００２７】
また、掘削機本体１７上端部の第３のワイヤー滑車３４横（図１における右側）にはホースと管またはケーブル同士を連結する６連式の送り用連結具３５が設けられており、送り用連結具３５には送り管束３６の一端が接続されている。送り管束３６は、ポンプユニット１１からエア噴射装置３０にエアを供給する送り用エアホース３７と、ポンプユニット１１からエア噴射装置３０に改良材を供給する送り用改良材ホース３８と、ポンプユニット１１からカッター用油圧モーター２２に油圧を供給する送り用カッター油圧ホース３９と、ポンプユニット１１からバイブ用油圧モーター２８に油圧を供給する送り用バイブ油圧ホース４０と、ポンプユニット１１からガイド用油圧シリンダー２４に油圧を供給する送り用ガイド油圧ホース４１と、偏位計３２によって測定されたデータをベース３上に搭載された図示せぬ制御盤に伝達する偏位計ケーブル４２とから構成されている。偏位計ケーブル４２が接続された図示せぬ制御盤は操作部１０ａに接続されており、データは操作部１０ａに伝達される。
【００２８】
掘削機本体１７の上端部に一端が接続されている送り管束３６は、一方の第２のホース案内部１４ａと一方の第１のホース案内部１３ａとに巻回され、他端が一方のホースリール７ａに巻装されている。また、送り管束３６はホースリール７ａから図示せぬ接続管を介してポンプユニット１１に接続されている。
【００２９】
また、掘削機本体１７上端部の第３のワイヤー滑車３４横（図１における左側）には６連式の還り用連結具４３が設けられており、還り用連結具４３には還り管束４４の一端が接続されている。還り管束４４は、エア噴射装置３０から回収したエアをポンプユニット１１に送り戻す還り用エアホース４５と、改良材を循環させるためエア噴射装置３０から回収した改良材をポンプユニット１１に送り戻す還り用改良材ホース４６と、カッター用油圧モーター２２から回収した油圧をポンプユニット１１に送り戻す還り用カッター油圧ホース４７と、バイブ用油圧モーター２８から回収した油圧をポンプユニット１１に送り戻す還り用バイブ油圧ホース４８と、ガイド用油圧シリンダー２４から回収した油圧をポンプユニット１１に送り戻す還り用ガイド油圧ホース４９と、傾斜計３３によって測定されたデータをベース３上に搭載された図示せぬ制御盤に伝達する傾斜計ケーブル５０とから構成されている。傾斜計ケーブル５０が接続された図示せぬ制御盤は操作部１０ａに接続されており、データは操作部１０ａに伝達される。
【００３０】
掘削機本体１７の上端部に一端が接続されている還り管束４４は、他方の第２のホース案内部１４ｂと他方の第１のホース案内部１３ｂとに巻回され、他端が他方のホースリール７ｂに巻装されている。また、還り管束４４はホースリール７ｂから図示せぬ接続管を介してポンプユニット１１に接続されている。
【００３１】
図３は掘削機本体１７内における油圧やエア等の配管経路を表すブロック図である。図３に示すように、送り用連結具３５とエア噴射装置３０とは送り用エア管５１で接続されており、送り用エアホース３７は送り用エア管５１に連通されている。エア噴射装置３０と還り用連結具４３とは還り用エア管５２で接続されており、還り用エア管５２は還り用連結具４３を介して還り用エアホース４５に連通されている。また、送り用連結具３５とエア噴射装置３０とは送り用改良材管５３で接続されており、送り用改良材管５３は送り用連結具３５を介して送り用改良材ホース３８に連通されている。エア噴射装置３０と還り用連結具４３とは還り用改良材管５４で接続されており、還り用改良材管５４は還り用連結具４３を介して還り用改良材ホース４６に連通されている。
【００３２】
また、掘削機本体１７内には、二分岐式の第１のヘッダー５５と第２のヘッダー５６とがそれぞれ備えられている。送り用連結具３５と第１のヘッダー５５とは第１の送り用カッター油圧管５７で接続されており、第１の送り用カッター油圧管５７は送り用連結具３５を介して送り用カッター油圧ホース３９に連通されている。第１のヘッダー５５と二基のカッター用油圧モーター２２とは二本の第２の送り用カッター油圧管５８ａ、５８ｂでそれぞれ接続されている。第２のヘッダー５６と二基のカッター用油圧モーター２２とは二本の第１の還り用カッター油圧管５９ａ、５９ｂでそれぞれ接続されている。第２のヘッダー５６と還り用連結具４３とは第２の還り用カッター油圧管６０で接続されており、第２の還り用カッター油圧管６０は還り用連結具４３を介して還り用カッター油圧ホース４７に連通されている。なお、第２の送り用カッター油圧管５８ａ、５８ｂには図示せぬ油圧バルブがそれぞれ介装されており、図示せぬ油圧バルブは操作部１０ａに接続されている。
【００３３】
また、送り用連結具３５とバイブ用油圧モーター２８とは送り用バイブ油圧管６１で接続されており、送り用バイブ油圧管６１は送り用連結具３５を介して送り用バイブ油圧ホース４０に連通されている。バイブ用油圧モーター２８と還り用連結具４３とは還り用バイブ油圧管６２で接続されており、還り用バイブ油圧管６２は還り用連結具４３を介して還り用バイブ油圧ホース４８に連通されている。なお、送り用バイブ油圧管６１および還り用バイブ油圧管６２には図示せぬ油圧バルブがそれぞれ介装されており、図示せぬ油圧バルブは操作部１０ａに接続されている。
【００３４】
また、掘削機本体１７内には、１６分岐式（図３では４分岐式に省略する。）の第３のヘッダー６３と第４のヘッダー６４とがそれぞれ備えられている。送り用連結具３５と第３のヘッダー６３とは第１の送り用ガイド油圧管６５で接続されており、第１の送り用ガイド油圧管６５は送り用連結具３５を介して送り用ガイド油圧ホース４１に連通されている。第３のヘッダー６３と１６基（図では４基に省略する。）のガイド用油圧シリンダー２４とは、１６本（図では４本に省略する。）の第２の送り用ガイド油圧管６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄにそれぞれ接続されている。また、１６基のガイド用油圧シリンダー２４と第３のヘッダー６３とは１６本（図では４本に省略する。）の第１の還り用ガイド油圧管６７ａ、６７ｂ、６７ｃ、６７ｄでそれぞれ接続されており、第３のヘッダー６３と還り用連結具４３とは第２の還り用ガイド油圧管６８で接続されており、第２の還り用ガイド油圧管６８は還り用連結具４３を介して還り用ガイド油圧ホース４９に連通されている。なお、第２の送り用ガイド油圧管６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄには図示せぬ油圧バルブがそれぞれ介装されており、図示せぬ油圧バルブは操作部１０ａに接続されている。
【００３５】
また、送り用連結具３５と偏位計３２とは接続ケーブル６９で接続されており、接続ケーブル６９は送り用連結具３５を介して偏位計ケーブル４２に接続されている。また、還り用連結具４３と傾斜計３３とは接続ケーブル７０で接続されており、接続ケーブル７０は還り用連結具４３を介して傾斜計ケーブル５０に接続されている。
【００３６】
次に、上記した構成からなる低空頭掘削機を使用して地盤Ｇを改良する方法について説明する。
【００３７】
図１、図２に示すように、オペレーションハウス１０の操作部１０ａを操作して、改良しようとする対象域の側方にクローラ２を移動させ、掘削機本体１７の下端に設けられた掘削手段１８を改良対象域上に配置する。このとき、ワイヤーリール５、ホースリール７ａ、７ｂおよびケーブルリール９によってワイヤー４、送り管束３６および還り管束４４をそれぞれ巻き上げ、掘削機本体１７を地表面より上に吊り下げておく。
【００３８】
次に、ワイヤー４、送り管束３６および還り管束４４がそれぞれ下方に移行するようにワイヤーリール５、ホースリール７ａ、７ｂおよびケーブルリール９をそれぞれ回転させ、掘削機本体１７を下降させる。このとき、掘削機本体１７の自重がワイヤー４に作用して送り管束３６や還り管束４４にはかからないように、ワイヤーリール５、ホースリール７ａ、７ｂおよびケーブルリール９の回転速度を制御する。また、ポンプユニット１１を起動させ、ポンプユニット１１から供給される油圧によってカッター１９を偏芯回転させるとともに振動発生装置２７を起動させ掘削機本体１７を振動させる。
【００３９】
図１、図２、図３に示すように、カッター１９を偏芯回転させる油圧は、ポンプユニット１１から送り用カッター油圧ホース３９に流入し、送り用カッター油圧ホース３９から送り用連結具３５を経由して第１の送り用カッター油圧管５７に至る。そして、第１の送り用カッター油圧管５７から第１のヘッダー５５を経由して二本の第２の送り用カッター油圧管５８ａ、５８ｂに分岐し、二基のカッター用油圧モーター２２に至る。この油圧によって、カッター用油圧モーター２２は稼動し、カッター１９は回転軸材２１を中心に偏芯回転する。また、二基のカッター用油圧モーター２２内にそれぞれ供給された油圧は、第１の還り用カッター油圧管５９ａ、５９ｂから第２のヘッダー５６で合流して第２の還り用カッター油圧管６０に至る。そして、第２の還り用カッター油圧管６０から還り用連結具４３を経由して還り用カッター油圧ホース４７に至り、還り用カッター油圧ホース４７からポンプユニット１１に戻る。
【００４０】
また、振動発生装置２７を駆動させる油圧は、ポンプユニット１１から送り用バイブ油圧ホース４０に流入し、送り用バイブ油圧ホース４０から送り用連結具３５を経由して送り用バイブ油圧管６１に至り、送り用バイブ油圧管６１からバイブ用油圧モーター２８に至る。この油圧によって、バイブ用油圧モーター２８は稼動し、振動発生装置２７は振動を発生させる。また、バイブ用油圧モーター２８に供給された油圧は、還り用バイブ油圧管６２から還り用連結具４３を経由して還り用バイブ油圧ホース４８に至り、還り用バイブ油圧ホース４８からポンプユニット１１に戻る。
【００４１】
次に、図１、図２に示すように、引き続き振動発生装置２７を振動させるとともに二基のカッター１９をそれぞれ偏芯回転させ、さらに徐々に掘削機本体１７を下降させる。二基のカッター１９はそれぞれ相反する回り方向に回転するとともに同期して回転し、水平方向に偏芯する時は互いに打ち消し合い、上下方向に偏芯する時は協働して衝撃的振動を生む。また、掘削機本体１７は掘削機本体１７の自重により下方に掘進していく。このとき、掘削手段１８によって掘削された掘削孔２５の鉛直精度を、掘削孔２５の壁面の偏位を測定する偏位計３２と掘削機本体１７の傾斜を測定する傾斜計３３とで計測する。偏位計３２および傾斜計３３によって掘削孔２５の孔曲りが確認された際には、ポンプユニット１１から供給される油圧によってガイド部材２６を水平方向に移動させ、掘削機本体１７の傾きを制御して掘進方向を修正する。
【００４２】
図１、図２、図３に示すように、ガイド部材２６を移動させる油圧は、ポンプユニット１１から送り用ガイド油圧ホース４１に流入し、送り用ガイド油圧ホース４１から送り用連結具３５を経由して第１の送り用ガイド油圧管６５に至る。そして、第１の送り用ガイド油圧管６５から第３のヘッダー６３を経由して１６本の第２の送り用ガイド油圧管６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄに分岐し、１６基のガイド用油圧シリンダー２４に至る。この油圧によって、ガイド用油圧シリンダー２４は稼動し、ガイド部材２６は水平方向に移動する。また、１６基のガイド用油圧シリンダー２４内にそれぞれ供給された油圧は、第１の還り用ガイド油圧管６７ａ、６７ｂ、６７ｃ、６７ｄから第４のヘッダー６４で合流して第２の還り用ガイド油圧管６８に至る。そして、第２の還り用ガイド油圧管６８から還り用連結具４３を経由して還り用ガイド油圧ホース４９に至り、還り用ガイド油圧ホース４９からポンプユニット１１に戻る。
【００４３】
また、図１、図２に示すように、掘削機本体１７を掘進させつつエア噴射装置３０内に供給された改良材をエアによって掘削孔２５内に噴射する。そして、偏芯回転しているカッター１９によって、掘削孔２５内の土と改良材とを攪拌する。
【００４４】
図１、図２、図３に示すように、掘削孔２５内に供給する改良材は、ポンプユニット１１から送り用改良材ホース３８に流入し、送り用改良材ホース３８から送り用連結具３５を経由して送り用改良材管５３に至り、送り用改良材管５３からエア噴射装置３０に至る。改良材を噴射させるエアとは、ポンプユニット１１から送り用エアホース３７に流入し、送り用エアホース３７から送り用連結具３５を経由して送り用エア管５１に至り、送り用エア管５１からエア噴射装置３０に至る。エア噴射装置３０に供給された改良材は、エア噴射装置３０に供給されたエアにより改良材吐出口２９から噴射する。また、改良材の固化を防止するために改良材をポンプユニット１１に戻して循環させるとともに、残留したエアをポンプユニット１１に回収する。エア噴射装置３０内の改良材は、還り用改良材管５４から還り用連結具４３を経由して還り用改良材ホース４６に至り、還り用改良材ホース４６からポンプユニット１１に戻る。エア噴射装置３０内のエアは、還り用エア管５２を経由して還り用エアホース４５に至り、還り用エアホース４５からポンプユニット１１に戻る。
【００４５】
次に、図１、図２に示すように、所定の深さ（地盤改良の対象となる地盤の深さ）まで掘削機本体１７を掘進させた後に、ワイヤーリール５、ホースリール７ａ、７ｂおよびケーブルリール９を逆回転させ、ワイヤー４、送り管束３６および還り管束４４を上方向に移行させて掘削機本体１７を上昇させる。このとき、改良材の吐出を停止させる。
【００４６】
上記した構成からなる低空頭掘削機によれば、掘削機本体１７には振動発生装置２７が備えられているため、掘削手段１８は掘進することともに微振動するため、掘削する際に働く掘削反力は軽減される。また、カッター１９は偏芯回転するため、地盤Ｇを掘削する際に衝撃的な振動が発生する。これによって、礫層を掘削する際に作用する掘削反力は軽減され、大きい掘削反力に対抗するために掘削機本体１７の自重を重くする必要はなく、掘削機本体１７の軽量化が図ることができる。また、掘削機本体１７の軽量化されることで、低空頭掘削機を安価に製造することができるとともに、低空頭掘削機の搬出入を容易にすることができる。
【００４７】
また、掘削機本体１７には地盤Ｇを改良するための改良材を吐出する改良材吐出手段３１が備えられているため、掘削孔２５内には改良材が注入されるとともに、地盤Ｇを掘削するカッター１９によって土と改良材とは攪拌される。これによって、地盤Ｇを改良することができる。
【００４８】
また、掘削機本体１７には掘削孔２５の壁面に摺動するガイド部材２６が備えられているため、掘削機本体１７は掘削孔２５内で鉛直が保たれ、掘削孔２５が孔曲がりになることが防止される。また、ガイド部材２６は水平方向に移動するため、掘削機本体１７が掘削孔２５内で傾斜した際にはガイド部材２６を移動させることで掘削機本体１７の傾斜は調節される。これによって、掘削孔２５が孔曲がりした場合に修正することができる。また、掘削機本体１７の吊るワイヤー４を挟んで左右対称に送り管束３６と還り管束４４とを配置され、掘削機本体１７の吊り下げ支点である第３のワイヤー滑車３４が掘削機本体１７の重心軸上に配置されているため、掘削機本体１７を安定した状態で吊り下げることができる。
【００４９】
以上、本発明に係る低空頭掘削機の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では掘削手段１８はカッター１９の中心軸から間隔をあけて平行する回転軸材２１を軸にカッター１９を回転させて掘削しているが、本発明は、図４に示すように、変形カッター１００の断面形状を長円形状に形成し、該変形カッターを回転機構１０１によって軸回転させることで衝撃的な振動を伴って掘削させてもよい。これによって、掘削する際には衝撃的な振動が生じて掘削反力は軽減され、大きい掘削反力に対抗するために掘削機本体１０２の自重を重くする必要はなく、掘削機本体１０２の軽量化が図ることができる。また、変形カッター１００の断面形状は、三角形や四角形などの角形でもよく、十字形や三つ葉形等の放射形状でもよい。
【００５０】
また、上記した実施の形態では地盤Ｇを改良する際について説明しているが、本発明は、図５に示すように、地表上に掘削孔２００の壁面の崩壊を防止する安定液を掘削孔２００内に供給する安定液供給手段２０１と、掘削孔２００内の泥水を掘削孔２００外に排出する排土手段２０２とを配置して、地盤Ｇに掘削坑或いは地中壁を形成してもよい。安定液供給手段２０１は、粘性の優れた安定液を貯留するタンク２０３と、タンク２０３内に配置されたポンプ２０４と、ポンプ２０４から掘削孔２００まで配管された安定液用ホース２０５とから構成されている。安定液は、ポンプ２０４によりタンク２０３内から安定液用ホース２０５内を流通し、掘削孔２００内に流入する。また、排土手段２０２は、一端が掘削孔２００内に配置され他端が地表に配置されたサクションホース２０６と、地表上のサクションホース２０６の一端に接続されたサクションポンプ２０７と、サクションポンプ２０７に接続され外部に泥水を排出する排土ホース２０８とから構成されている。掘削孔２００内の泥水は、サクションポンプ２０７によってサクションホース２０６の一端からサクションホース２０６内に流入し、サクションポンプ２０７を経由して排土ホース２０８に至り、地表上に形成された溜池２０９に排出する。
【００５１】
さらに、上記した実施の形態では、掘削機本体１７を貫入させながら改良材を吐出しているため掘削した土を掘削孔２５外へ排出する排土手段が備えられていないが、掘削機本体１７を掘削孔２５から引き抜くとともに改良材を吐出する場合には、排土手段を併用させて掘削した土を掘削孔２５外へ排出するのが好ましい。
【００５２】
【発明の効果】
本発明に係る低空頭掘削機によれば、振動を伴って地盤を掘削するため掘削反力は軽減される。これによって、礫層等の硬い地盤を掘削する際には、掘削機本体の自重を増大させることなく所要の押圧力を期待でき、また掘削機本体の軽量化が図れるためコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る低空頭掘削機の実施の形態を説明する側面図である。
【図２】本発明に係る低空頭掘削機の実施の形態を説明する背面図である。
【図３】本発明に係る低空頭掘削機の実施の形態を説明するブロック図である。
【図４】本発明に係る低空頭掘削機のその他の実施の形態を説明する側面図である。
【図５】本発明に係る低空頭掘削機のその他の実施の形態を説明する配置図である。
【符号の説明】
４ ワイヤー
５ ワイヤーリール
１７、１０２ 掘削機本体
１８ 掘削手段
１９ カッター
２０ 偏芯回転機構
２１ 回転軸材（回転軸）
２６ ガイド部材
２７ 振動発生装置
３１ 改良材吐出手段
１００ 変形カッター
１０１ 回転機構
Ｇ 地盤
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削機本体をワイヤーで吊り降ろしながら地盤を掘削する機械高さの低い低空頭掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上方に障害物等があり掘削機の機械高さに制限が課せられる地盤では、機械高さの低い低空頭掘削機によって地盤改良を行い、或いは地中連続壁を形成する。低空頭掘削機は、地盤を掘削するドラム状のカッターと掘削によって生じた泥を排出する排土ポンプとを備える掘削機本体が、地表上のクローラーや基台等に付設されたリールに巻装されたワイヤーに吊り下げられている構成からなっている。この低空頭掘削機は、リールによってワイヤーを巻き取り或いは送り出すことで掘削機本体を上下動させ、掘削機本体に設けられたカッターを掘削面上に当接させるとともに軸回転させることで地盤を掘削する。このとき、カッターには掘削機本体の自重により下向きの押圧力が加わり、地盤を掘削するときに上向きに作用する掘削反力に対抗しつつ鉛直下方に掘削していく（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３４６４４７号公報 （第２−３頁、第１図）
【特許文献２】
特開２０００−２８２５０６号公報 （第２−３頁、第１図、第７図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の低空頭掘削機によると、礫層等の硬い地盤を掘削する場合には大きな掘削反力が作用するため、これに対抗する大きな押圧力がカッターには必要である。押圧力を増大させるには掘削機本体にウエイト等を搭載して掘削機本体の自重を大きくする必要があり、掘削機本体の自重が増大するとワイヤーや地表上のクローラー等にかかる負担が大きくなる。このため、掘削機本体の自重が増大するとともにワイヤーの径は大きくなり、また地表上のクローラー等の規模も大きくなり、大掛かりな設備が必要になるという問題が存在する。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、掘削機本体の自重を減らしてワイヤー等の負担を軽減するとともに、礫層等の硬い地盤にも対応できる押圧力を有する低空頭掘削機を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、地盤上に配置されているワイヤーリールと、該ワイヤーリールに巻装されたワイヤーに吊り下げられているとともに下端に前記地盤を掘進していく掘削手段が設けられている掘削機本体とを備える低空頭掘削機において、前記掘削機本体には、該掘削機本体または前記掘削手段のうち少なくとも一方を振動させる振動発生装置が備えられていることを特徴としている。
【０００７】
このような特徴により、掘削手段が微振動を伴って地盤を掘削するため、掘削する際に働く掘削反力は軽減される。
【０００８】
請求項２記載の発明は、地盤上に配置されているワイヤーリールと、該ワイヤーリールに巻装されたワイヤーに吊り下げられているとともに下端に前記地盤を掘進していく掘削手段が設けられている掘削機本体とを備える低空頭掘削機において、前記掘削手段には、ドラム状のカッターと、該カッターの中心軸と間隔をあけて平行する回転軸を中心に該カッターを回転させる偏芯回転機構とが備えられていることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の低空頭掘削機において、前記掘削手段には、ドラム状のカッターと、該カッターの中心軸と間隔をあけて平行する回転軸を中心に該カッターを回転させる偏芯回転機構とが備えられていることを特徴としている。
【００１０】
このような特徴により、カッターが偏芯回転しつつ掘削するため、掘削する際に衝撃的な振動が生じて掘削反力は軽減される。
【００１１】
請求項３記載の発明は、地盤上に配置されているワイヤーリールと、該ワイヤーリールに巻装されたワイヤーに吊り下げられているとともに下端に前記地盤を掘進していく掘削手段が設けられている掘削機本体とを備える低空頭掘削機において、前記掘削手段には、断面形状が長形、角形或いは放射形状の変形カッターと、該変形カッターを回転させる回転機構とが備えられていることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項５記載の発明は、請求項１記載の低空頭掘削機において、前記掘削手段には、断面形状が長形、角形或いは放射形状の変形カッターと、該変形カッターを回転させる回転機構とが備えられていることを特徴としている。
【００１３】
このような特徴により、断面形状が長形等の変形カッターを回転させて掘削すると、衝撃的な振動が生じて掘削反力は軽減される。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１または５記載の低空頭掘削機において、前記掘削機本体には、前記地盤を改良するための改良材を吐出する改良材吐出手段が備えられていることを特徴としている。
【００１５】
このような特徴により、掘削孔内に改良材が注入されるとともに、地盤を掘削するカッターによって掘削土と改良材とは攪拌される。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか記載の低空頭掘削機において、前記掘削機本体には、掘削孔の壁面に摺動するガイド部材が備えられていることを特徴としている。
【００１７】
このような特徴により、掘削機本体は掘削孔内で鉛直が保たれ、掘削孔が孔曲がりになることが防止される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる低空頭掘削機の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態は、礫層が介在された軟弱な地盤Ｇを改良する場合の低空頭掘削機について説明する。
【００１９】
図１、図２に示すように、地盤Ｇ上には、図示せぬ駆動モーターによって回動する二本のキャタピラ１を備え前後方向に移動可能なクローラ２が配置されている。クローラ２の上方にはクローラ２に固定されたベース３が配置されている。ベース３上の中央には、図示せぬ動力によってワイヤー４を巻き取り或いは送り出すワイヤーリール５と、リール基台６に載せられクローラ２の全長方向を軸に回転する二台一組のホースリール７ａ、７ｂと、鋼製長材を櫓状に組み立ててなるフレーム８と、フレーム８内に配置されクローラ２の全長方向を軸に回転するケーブルリール９とが設けられている。また、ベース３上の一端にはクローラ２を操作する図示せぬ操作部１０ａが備えられているオペレーションハウス１０が配置され、他端には油圧ポンプ、油圧タンク、エアポンプ、エアタンク、改良材タンク等が内蔵されたポンプユニット１１が搭載されている。
【００２０】
ワイヤーリール５、ホースリール７ａ、７ｂおよびケーブルリール９にはそれぞれ図示せぬモーターが備えられており、図示せぬモーターは図示せぬ制御盤を介して操作部１０ａにそれぞれ接続されている。また、ポンプユニット１１も同様に、図示せぬ制御盤を介して操作部１０ａに接続されている。
【００２１】
フレーム８の上端部には、クローラ２の側方に水平に張り出されたアーム１２の基端が固定されている。アーム１２の基端両側にはアーム１２の軸方向に回転する複数（図では５個）のローラーが半円弧状に配置されてなる二組の第１のホース案内部１３ａ、１３ｂが並設されており、アーム１２の先端両側には第１のホース案内部１３ａ、１３ｂと同様の構成からなる二組の第２のホース案内部１４ａ、１４ｂが並設されている。第１のホース案内部１３ａ、１３ｂの間のアーム１２基端にはアーム１２の軸方向に回転する二個一組の第１のワイヤー滑車１５ａ、１５ｂが並設されており、第２のホース案内部１４ａ、１４ｂの間のアーム１２先端にはアーム１２の軸方向に回転する二個一組の第２のワイヤー滑車１６ａ、１６ｂが並設されている。
【００２２】
アーム１２先端の下方には、地盤Ｇを掘削する掘削機本体１７が配置されている。掘削機本体１７はクローラ２の側面に平行する中空の矩形板からなり、下端には地盤Ｇを掘進していく掘削手段１８が設けられている。掘削手段１８は、掘削機本体１７に直交する方向に二基平行に延在するドラム状のカッター１９と、カッター１９を偏芯回転させる偏芯回転機構２０とから構成されている。偏芯回転機構２０は、カッター１９の中心軸と間隔をあけて平行する回転軸材２１と、回転軸材２１を軸回転させるカッター用油圧モーター２２とから構成されている。
【００２３】
また、掘削機本体１７の上部の両端および中間部の両端には、ドラム状のカッター１９に平行し横方向に延在する長方形板状の羽板部２３がそれぞれ設けられている。羽板部２３の両端部には、掘削機本体１７に平行する掘削孔２５壁面と掘削機本体１７に直交する掘削孔２５壁面とにそれぞれ対向し摺動するガイド部材２６がそれぞれ設けられている。ガイド部材２６は、ガイド用油圧シリンダー２４を介して水平方向に前後移動可能に備えられている。
【００２４】
また、掘削機本体１７の中央部には、掘削機本体１７を微振動させる振動発生装置２７が設けられている。振動発生装置２７には、バイブ用油圧モーター２８とバイブ用油圧モーター２８の回転軸に偏芯して取り付けられている図示せぬ重り（マス）とが備えられており、図示せぬ重りの遠心力によって振動を発生させるアンバランスマス型のバイブレータが使用されている。
【００２５】
掘削機本体１７には、セメントミルクなどの液体状の硬化材からなる改良材を吐出する改良材吐出口２９と掘削機本体１７内に備えられ改良材を圧送するエアモーター式のエア噴射装置３０とを備える改良材吐出手段３１が設けられている。改良材吐出口２９は、カッター１９上方の掘削機本体１７中央に設けられており、土等が詰らないようにするために網状の蓋が取り付けられている。
【００２６】
また、上方の羽板部２３には、掘削孔２５の偏位を測定する偏位計３２が取り付けられており、掘削機本体１７の中央部には掘削機本体１７の鉛直に対する傾きを測定する傾斜計３３が取り付けられている。掘削機本体１７の上端部中央には、ワイヤー４の中間部を折り返す第３のワイヤー滑車３４が設けられている。ワイヤー４の一端はワイヤーリール５に固定され、ワイヤー４は第１のワイヤー滑車１５ａ、一方の第２のワイヤー滑車１６ａ、第３のワイヤー滑車３３、他方の第２のワイヤー滑車１６ｂ、第１のワイヤー滑車１５ｂの順で巻回され、ワイヤー４の他端はワイヤーリール５に巻装されており、掘削機本体１７はワイヤー４によって吊り下げられている。
【００２７】
また、掘削機本体１７上端部の第３のワイヤー滑車３４横（図１における右側）にはホースと管またはケーブル同士を連結する６連式の送り用連結具３５が設けられており、送り用連結具３５には送り管束３６の一端が接続されている。送り管束３６は、ポンプユニット１１からエア噴射装置３０にエアを供給する送り用エアホース３７と、ポンプユニット１１からエア噴射装置３０に改良材を供給する送り用改良材ホース３８と、ポンプユニット１１からカッター用油圧モーター２２に油圧を供給する送り用カッター油圧ホース３９と、ポンプユニット１１からバイブ用油圧モーター２８に油圧を供給する送り用バイブ油圧ホース４０と、ポンプユニット１１からガイド用油圧シリンダー２４に油圧を供給する送り用ガイド油圧ホース４１と、偏位計３２によって測定されたデータをベース３上に搭載された図示せぬ制御盤に伝達する偏位計ケーブル４２とから構成されている。偏位計ケーブル４２が接続された図示せぬ制御盤は操作部１０ａに接続されており、データは操作部１０ａに伝達される。
【００２８】
掘削機本体１７の上端部に一端が接続されている送り管束３６は、一方の第２のホース案内部１４ａと一方の第１のホース案内部１３ａとに巻回され、他端が一方のホースリール７ａに巻装されている。また、送り管束３６はホースリール７ａから図示せぬ接続管を介してポンプユニット１１に接続されている。
【００２９】
また、掘削機本体１７上端部の第３のワイヤー滑車３４横（図１における左側）には６連式の還り用連結具４３が設けられており、還り用連結具４３には還り管束４４の一端が接続されている。還り管束４４は、エア噴射装置３０から回収したエアをポンプユニット１１に送り戻す還り用エアホース４５と、改良材を循環させるためエア噴射装置３０から回収した改良材をポンプユニット１１に送り戻す還り用改良材ホース４６と、カッター用油圧モーター２２から回収した油圧をポンプユニット１１に送り戻す還り用カッター油圧ホース４７と、バイブ用油圧モーター２８から回収した油圧をポンプユニット１１に送り戻す還り用バイブ油圧ホース４８と、ガイド用油圧シリンダー２４から回収した油圧をポンプユニット１１に送り戻す還り用ガイド油圧ホース４９と、傾斜計３３によって測定されたデータをベース３上に搭載された図示せぬ制御盤に伝達する傾斜計ケーブル５０とから構成されている。傾斜計ケーブル５０が接続された図示せぬ制御盤は操作部１０ａに接続されており、データは操作部１０ａに伝達される。
【００３０】
掘削機本体１７の上端部に一端が接続されている還り管束４４は、他方の第２のホース案内部１４ｂと他方の第１のホース案内部１３ｂとに巻回され、他端が他方のホースリール７ｂに巻装されている。また、還り管束４４はホースリール７ｂから図示せぬ接続管を介してポンプユニット１１に接続されている。
【００３１】
図３は掘削機本体１７内における油圧やエア等の配管経路を表すブロック図である。図３に示すように、送り用連結具３５とエア噴射装置３０とは送り用エア管５１で接続されており、送り用エアホース３７は送り用エア管５１に連通されている。エア噴射装置３０と還り用連結具４３とは還り用エア管５２で接続されており、還り用エア管５２は還り用連結具４３を介して還り用エアホース４５に連通されている。また、送り用連結具３５とエア噴射装置３０とは送り用改良材管５３で接続されており、送り用改良材管５３は送り用連結具３５を介して送り用改良材ホース３８に連通されている。エア噴射装置３０と還り用連結具４３とは還り用改良材管５４で接続されており、還り用改良材管５４は還り用連結具４３を介して還り用改良材ホース４６に連通されている。
【００３２】
また、掘削機本体１７内には、二分岐式の第１のヘッダー５５と第２のヘッダー５６とがそれぞれ備えられている。送り用連結具３５と第１のヘッダー５５とは第１の送り用カッター油圧管５７で接続されており、第１の送り用カッター油圧管５７は送り用連結具３５を介して送り用カッター油圧ホース３９に連通されている。第１のヘッダー５５と二基のカッター用油圧モーター２２とは二本の第２の送り用カッター油圧管５８ａ、５８ｂでそれぞれ接続されている。第２のヘッダー５６と二基のカッター用油圧モーター２２とは二本の第１の還り用カッター油圧管５９ａ、５９ｂでそれぞれ接続されている。第２のヘッダー５６と還り用連結具４３とは第２の還り用カッター油圧管６０で接続されており、第２の還り用カッター油圧管６０は還り用連結具４３を介して還り用カッター油圧ホース４７に連通されている。なお、第２の送り用カッター油圧管５８ａ、５８ｂには図示せぬ油圧バルブがそれぞれ介装されており、図示せぬ油圧バルブは操作部１０ａに接続されている。
【００３３】
また、送り用連結具３５とバイブ用油圧モーター２８とは送り用バイブ油圧管６１で接続されており、送り用バイブ油圧管６１は送り用連結具３５を介して送り用バイブ油圧ホース４０に連通されている。バイブ用油圧モーター２８と還り用連結具４３とは還り用バイブ油圧管６２で接続されており、還り用バイブ油圧管６２は還り用連結具４３を介して還り用バイブ油圧ホース４８に連通されている。なお、送り用バイブ油圧管６１および還り用バイブ油圧管６２には図示せぬ油圧バルブがそれぞれ介装されており、図示せぬ油圧バルブは操作部１０ａに接続されている。
【００３４】
また、掘削機本体１７内には、１６分岐式（図３では４分岐式に省略する。）の第３のヘッダー６３と第４のヘッダー６４とがそれぞれ備えられている。送り用連結具３５と第３のヘッダー６３とは第１の送り用ガイド油圧管６５で接続されており、第１の送り用ガイド油圧管６５は送り用連結具３５を介して送り用ガイド油圧ホース４１に連通されている。第３のヘッダー６３と１６基（図では４基に省略する。）のガイド用油圧シリンダー２４とは、１６本（図では４本に省略する。）の第２の送り用ガイド油圧管６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄにそれぞれ接続されている。また、１６基のガイド用油圧シリンダー２４と第３のヘッダー６３とは１６本（図では４本に省略する。）の第１の還り用ガイド油圧管６７ａ、６７ｂ、６７ｃ、６７ｄでそれぞれ接続されており、第３のヘッダー６３と還り用連結具４３とは第２の還り用ガイド油圧管６８で接続されており、第２の還り用ガイド油圧管６８は還り用連結具４３を介して還り用ガイド油圧ホース４９に連通されている。なお、第２の送り用ガイド油圧管６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄには図示せぬ油圧バルブがそれぞれ介装されており、図示せぬ油圧バルブは操作部１０ａに接続されている。
【００３５】
また、送り用連結具３５と偏位計３２とは接続ケーブル６９で接続されており、接続ケーブル６９は送り用連結具３５を介して偏位計ケーブル４２に接続されている。また、還り用連結具４３と傾斜計３３とは接続ケーブル７０で接続されており、接続ケーブル７０は還り用連結具４３を介して傾斜計ケーブル５０に接続されている。
【００３６】
次に、上記した構成からなる低空頭掘削機を使用して地盤Ｇを改良する方法について説明する。
【００３７】
図１、図２に示すように、オペレーションハウス１０の操作部１０ａを操作して、改良しようとする対象域の側方にクローラ２を移動させ、掘削機本体１７の下端に設けられた掘削手段１８を改良対象域上に配置する。このとき、ワイヤーリール５、ホースリール７ａ、７ｂおよびケーブルリール９によってワイヤー４、送り管束３６および還り管束４４をそれぞれ巻き上げ、掘削機本体１７を地表面より上に吊り下げておく。
【００３８】
次に、ワイヤー４、送り管束３６および還り管束４４がそれぞれ下方に移行するようにワイヤーリール５、ホースリール７ａ、７ｂおよびケーブルリール９をそれぞれ回転させ、掘削機本体１７を下降させる。このとき、掘削機本体１７の自重がワイヤー４に作用して送り管束３６や還り管束４４にはかからないように、ワイヤーリール５、ホースリール７ａ、７ｂおよびケーブルリール９の回転速度を制御する。また、ポンプユニット１１を起動させ、ポンプユニット１１から供給される油圧によってカッター１９を偏芯回転させるとともに振動発生装置２７を起動させ掘削機本体１７を振動させる。
【００３９】
図１、図２、図３に示すように、カッター１９を偏芯回転させる油圧は、ポンプユニット１１から送り用カッター油圧ホース３９に流入し、送り用カッター油圧ホース３９から送り用連結具３５を経由して第１の送り用カッター油圧管５７に至る。そして、第１の送り用カッター油圧管５７から第１のヘッダー５５を経由して二本の第２の送り用カッター油圧管５８ａ、５８ｂに分岐し、二基のカッター用油圧モーター２２に至る。この油圧によって、カッター用油圧モーター２２は稼動し、カッター１９は回転軸材２１を中心に偏芯回転する。また、二基のカッター用油圧モーター２２内にそれぞれ供給された油圧は、第１の還り用カッター油圧管５９ａ、５９ｂから第２のヘッダー５６で合流して第２の還り用カッター油圧管６０に至る。そして、第２の還り用カッター油圧管６０から還り用連結具４３を経由して還り用カッター油圧ホース４７に至り、還り用カッター油圧ホース４７からポンプユニット１１に戻る。
【００４０】
また、振動発生装置２７を駆動させる油圧は、ポンプユニット１１から送り用バイブ油圧ホース４０に流入し、送り用バイブ油圧ホース４０から送り用連結具３５を経由して送り用バイブ油圧管６１に至り、送り用バイブ油圧管６１からバイブ用油圧モーター２８に至る。この油圧によって、バイブ用油圧モーター２８は稼動し、振動発生装置２７は振動を発生させる。また、バイブ用油圧モーター２８に供給された油圧は、還り用バイブ油圧管６２から還り用連結具４３を経由して還り用バイブ油圧ホース４８に至り、還り用バイブ油圧ホース４８からポンプユニット１１に戻る。
【００４１】
次に、図１、図２に示すように、引き続き振動発生装置２７を振動させるとともに二基のカッター１９をそれぞれ偏芯回転させ、さらに徐々に掘削機本体１７を下降させる。二基のカッター１９はそれぞれ相反する回り方向に回転するとともに同期して回転し、水平方向に偏芯する時は互いに打ち消し合い、上下方向に偏芯する時は協働して衝撃的振動を生む。また、掘削機本体１７は掘削機本体１７の自重により下方に掘進していく。このとき、掘削手段１８によって掘削された掘削孔２５の鉛直精度を、掘削孔２５の壁面の偏位を測定する偏位計３２と掘削機本体１７の傾斜を測定する傾斜計３３とで計測する。偏位計３２および傾斜計３３によって掘削孔２５の孔曲りが確認された際には、ポンプユニット１１から供給される油圧によってガイド部材２６を水平方向に移動させ、掘削機本体１７の傾きを制御して掘進方向を修正する。
【００４２】
図１、図２、図３に示すように、ガイド部材２６を移動させる油圧は、ポンプユニット１１から送り用ガイド油圧ホース４１に流入し、送り用ガイド油圧ホース４１から送り用連結具３５を経由して第１の送り用ガイド油圧管６５に至る。そして、第１の送り用ガイド油圧管６５から第３のヘッダー６３を経由して１６本の第２の送り用ガイド油圧管６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄに分岐し、１６基のガイド用油圧シリンダー２４に至る。この油圧によって、ガイド用油圧シリンダー２４は稼動し、ガイド部材２６は水平方向に移動する。また、１６基のガイド用油圧シリンダー２４内にそれぞれ供給された油圧は、第１の還り用ガイド油圧管６７ａ、６７ｂ、６７ｃ、６７ｄから第４のヘッダー６４で合流して第２の還り用ガイド油圧管６８に至る。そして、第２の還り用ガイド油圧管６８から還り用連結具４３を経由して還り用ガイド油圧ホース４９に至り、還り用ガイド油圧ホース４９からポンプユニット１１に戻る。
【００４３】
また、図１、図２に示すように、掘削機本体１７を掘進させつつエア噴射装置３０内に供給された改良材をエアによって掘削孔２５内に噴射する。そして、偏芯回転しているカッター１９によって、掘削孔２５内の土と改良材とを攪拌する。
【００４４】
図１、図２、図３に示すように、掘削孔２５内に供給する改良材は、ポンプユニット１１から送り用改良材ホース３８に流入し、送り用改良材ホース３８から送り用連結具３５を経由して送り用改良材管５３に至り、送り用改良材管５３からエア噴射装置３０に至る。改良材を噴射させるエアとは、ポンプユニット１１から送り用エアホース３７に流入し、送り用エアホース３７から送り用連結具３５を経由して送り用エア管５１に至り、送り用エア管５１からエア噴射装置３０に至る。エア噴射装置３０に供給された改良材は、エア噴射装置３０に供給されたエアにより改良材吐出口２９から噴射する。また、改良材の固化を防止するために改良材をポンプユニット１１に戻して循環させるとともに、残留したエアをポンプユニット１１に回収する。エア噴射装置３０内の改良材は、還り用改良材管５４から還り用連結具４３を経由して還り用改良材ホース４６に至り、還り用改良材ホース４６からポンプユニット１１に戻る。エア噴射装置３０内のエアは、還り用エア管５２を経由して還り用エアホース４５に至り、還り用エアホース４５からポンプユニット１１に戻る。
【００４５】
次に、図１、図２に示すように、所定の深さ（地盤改良の対象となる地盤の深さ）まで掘削機本体１７を掘進させた後に、ワイヤーリール５、ホースリール７ａ、７ｂおよびケーブルリール９を逆回転させ、ワイヤー４、送り管束３６および還り管束４４を上方向に移行させて掘削機本体１７を上昇させる。このとき、改良材の吐出を停止させる。
【００４６】
上記した構成からなる低空頭掘削機によれば、掘削機本体１７には振動発生装置２７が備えられているため、掘削手段１８は掘進することともに微振動するため、掘削する際に働く掘削反力は軽減される。また、カッター１９は偏芯回転するため、地盤Ｇを掘削する際に衝撃的な振動が発生する。これによって、礫層を掘削する際に作用する掘削反力は軽減され、大きい掘削反力に対抗するために掘削機本体１７の自重を重くする必要はなく、掘削機本体１７の軽量化が図ることができる。また、掘削機本体１７の軽量化されることで、低空頭掘削機を安価に製造することができるとともに、低空頭掘削機の搬出入を容易にすることができる。
【００４７】
また、掘削機本体１７には地盤Ｇを改良するための改良材を吐出する改良材吐出手段３１が備えられているため、掘削孔２５内には改良材が注入されるとともに、地盤Ｇを掘削するカッター１９によって土と改良材とは攪拌される。これによって、地盤Ｇを改良することができる。
【００４８】
また、掘削機本体１７には掘削孔２５の壁面に摺動するガイド部材２６が備えられているため、掘削機本体１７は掘削孔２５内で鉛直が保たれ、掘削孔２５が孔曲がりになることが防止される。また、ガイド部材２６は水平方向に移動するため、掘削機本体１７が掘削孔２５内で傾斜した際にはガイド部材２６を移動させることで掘削機本体１７の傾斜は調節される。これによって、掘削孔２５が孔曲がりした場合に修正することができる。また、掘削機本体１７の吊るワイヤー４を挟んで左右対称に送り管束３６と還り管束４４とを配置され、掘削機本体１７の吊り下げ支点である第３のワイヤー滑車３４が掘削機本体１７の重心軸上に配置されているため、掘削機本体１７を安定した状態で吊り下げることができる。
【００４９】
以上、本発明に係る低空頭掘削機の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では掘削手段１８はカッター１９の中心軸から間隔をあけて平行する回転軸材２１を軸にカッター１９を回転させて掘削しているが、本発明は、図４に示すように、変形カッター１００の断面形状を長円形状に形成し、該変形カッターを回転機構１０１によって軸回転させることで衝撃的な振動を伴って掘削させてもよい。これによって、掘削する際には衝撃的な振動が生じて掘削反力は軽減され、大きい掘削反力に対抗するために掘削機本体１０２の自重を重くする必要はなく、掘削機本体１０２の軽量化が図ることができる。また、変形カッター１００の断面形状は、三角形や四角形などの角形でもよく、十字形や三つ葉形等の放射形状でもよい。
【００５０】
また、上記した実施の形態では地盤Ｇを改良する際について説明しているが、本発明は、図５に示すように、地表上に掘削孔２００の壁面の崩壊を防止する安定液を掘削孔２００内に供給する安定液供給手段２０１と、掘削孔２００内の泥水を掘削孔２００外に排出する排土手段２０２とを配置して、地盤Ｇに掘削坑或いは地中壁を形成してもよい。安定液供給手段２０１は、粘性の優れた安定液を貯留するタンク２０３と、タンク２０３内に配置されたポンプ２０４と、ポンプ２０４から掘削孔２００まで配管された安定液用ホース２０５とから構成されている。安定液は、ポンプ２０４によりタンク２０３内から安定液用ホース２０５内を流通し、掘削孔２００内に流入する。また、排土手段２０２は、一端が掘削孔２００内に配置され他端が地表に配置されたサクションホース２０６と、地表上のサクションホース２０６の一端に接続されたサクションポンプ２０７と、サクションポンプ２０７に接続され外部に泥水を排出する排土ホース２０８とから構成されている。掘削孔２００内の泥水は、サクションポンプ２０７によってサクションホース２０６の一端からサクションホース２０６内に流入し、サクションポンプ２０７を経由して排土ホース２０８に至り、地表上に形成された溜池２０９に排出する。
【００５１】
さらに、上記した実施の形態では、掘削機本体１７を貫入させながら改良材を吐出しているため掘削した土を掘削孔２５外へ排出する排土手段が備えられていないが、掘削機本体１７を掘削孔２５から引き抜くとともに改良材を吐出する場合には、排土手段を併用させて掘削した土を掘削孔２５外へ排出するのが好ましい。
【００５２】
【発明の効果】
本発明に係る低空頭掘削機によれば、振動を伴って地盤を掘削するため掘削反力は軽減される。これによって、礫層等の硬い地盤を掘削する際には、掘削機本体の自重を増大させることなく所要の押圧力を期待でき、また掘削機本体の軽量化が図れるためコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る低空頭掘削機の実施の形態を説明する側面図である。
【図２】本発明に係る低空頭掘削機の実施の形態を説明する背面図である。
【図３】本発明に係る低空頭掘削機の実施の形態を説明するブロック図である。
【図４】本発明に係る低空頭掘削機のその他の実施の形態を説明する側面図である。
【図５】本発明に係る低空頭掘削機のその他の実施の形態を説明する配置図である。
【符号の説明】
４ ワイヤー
５ ワイヤーリール
１７、１０２ 掘削機本体
１８ 掘削手段
１９ カッター
２０ 偏芯回転機構
２１ 回転軸材（回転軸）
２６ ガイド部材
２７ 振動発生装置
３１ 改良材吐出手段
１００ 変形カッター
１０１ 回転機構
Ｇ 地盤
Claims (7)
- 地盤上に配置されているワイヤーリールと、該ワイヤーリールに巻装されたワイヤーに吊り下げられているとともに下端に前記地盤を掘進していく掘削手段が設けられている掘削機本体とを備える低空頭掘削機において、
前記掘削機本体には、該掘削機本体または前記掘削手段のうち少なくとも一方を振動させる振動発生装置が備えられていることを特徴とする低空頭掘削機。 - 地盤上に配置されているワイヤーリールと、該ワイヤーリールに巻装されたワイヤーに吊り下げられているとともに下端に前記地盤を掘進していく掘削手段が設けられている掘削機本体とを備える低空頭掘削機において、
前記掘削手段には、ドラム状のカッターと、該カッターの中心軸と間隔をあけて平行する回転軸を中心に該カッターを回転させる偏芯回転機構とが備えられていることを特徴とする低空頭掘削機。 - 地盤上に配置されているワイヤーリールと、該ワイヤーリールに巻装されたワイヤーに吊り下げられているとともに下端に前記地盤を掘進していく掘削手段が設けられている掘削機本体とを備える低空頭掘削機において、
前記掘削手段には、断面形状が長形、角形或いは放射形状の変形カッターと、該変形カッターを回転させる回転機構とが備えられていることを特徴とする低空頭掘削機。 - 請求項１記載の低空頭掘削機において、
前記掘削手段には、ドラム状のカッターと、該カッターの中心軸と間隔をあけて平行する回転軸を中心に該カッターを回転させる偏芯回転機構とが備えられていることを特徴とする低空頭掘削機。 - 請求項１記載の低空頭掘削機において、
前記掘削手段には、断面形状が長形、角形或いは放射形状の変形カッターと、該変形カッターを回転させる回転機構とが備えられていることを特徴とする低空頭掘削機。 - 請求項１から５のいずれか記載の低空頭掘削機において、
前記掘削機本体には、前記地盤を改良するための改良材を吐出する改良材吐出手段が備えられていることを特徴とする低空頭掘削機。 - 請求項１から６のいずれか記載の低空頭掘削機において、
前記掘削機本体には、掘削孔の壁面と平行に摺動するガイド部材が備えられていることを特徴とする低空頭掘削機。
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|---|---|---|---|
| JP2003044491A JP2004251057A (ja) | 2003-02-21 | 2003-02-21 | 低空頭掘削機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003044491A JP2004251057A (ja) | 2003-02-21 | 2003-02-21 | 低空頭掘削機 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004251057A true JP2004251057A (ja) | 2004-09-09 |
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ID=33027178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003044491A Withdrawn JP2004251057A (ja) | 2003-02-21 | 2003-02-21 | 低空頭掘削機 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004251057A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009191464A (ja) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Ohbayashi Corp | 回転式掘削機、掘削撹拌工法 |
| JP2011074675A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Ohbayashi Corp | ソイルセメント構造物の構築方法、ソイルセメント構造物 |
| JP2013185435A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-09-19 | Bauer Maschinen Gmbh | 溝切機及び対地溝切方法 |
| KR20180053341A (ko) * | 2015-09-10 | 2018-05-21 | 소레탄체 프레씨네트 | 드릴링 머신 |
| JP7395168B1 (ja) | 2023-10-26 | 2023-12-11 | 株式会社トラバース | 地盤改良材用ホースの巻取器及び地盤改良機 |
-
2003
- 2003-02-21 JP JP2003044491A patent/JP2004251057A/ja not_active Withdrawn
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