JP2007113280A

JP2007113280A - 円形立坑掘削装置

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Publication number: JP2007113280A
Application number: JP2005306218A
Authority: JP
Inventors: Masaru Fujita; 優藤田
Original assignee: Copros Co Ltd
Current assignee: Copros Co Ltd
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2025-10-20
Also published as: JP4693586B2

Abstract

【課題】円形ケーシングを吊るためのクレーンを大型化する必要のない円形立坑掘削装置を提供する。
【解決手段】円形ケーシングを揺動圧入または旋回圧入して立坑を掘削する円形立坑掘削装置において、円形ケーシングの外周を保持する主バンド１０と、主バンド１０と高さの異なる位置にあって、円形ケーシングの外周を保持する副バンド１２と、主バンド１０を円形ケーシングの外周に締め付ける主バンド締め付け手段と、主バンド１０を昇降させる昇降シリンダ９と、主バンド１２を揺動または旋回させる主バンド駆動手段と、副バンド１２を円形ケーシングの外周に締め付ける副バンド締め付け手段とを設けた円形立坑掘削装置。主バンド１０と副バンド１２を使うことにより、小径の円形ケーシング１段を吊ることのできるクレーンを用意すればよく、工事費の節減になる。
【選択図】図３

Description

本発明は、土木建設工事で、円形ケーシングを使用して円形立坑を構築する円形立坑掘削装置に関する。

深い立坑を施工する工法としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。この工法は、円形立坑掘削機で立坑を円形ケーシングの揺動圧入又は旋回圧入で掘削する円形立坑掘削工法において、大径の円形ケーシングの上部を円形立坑機の締め付けバンドで締付けて掘削すべき立坑の途中まで圧入掘削し、次いで、大径の円形ケーシング内に小径の円形ケーシングを挿入するとともに、締付けバンドの中にスペーサを入れて、小径の円形ケーシングの上部を締付けて圧入掘削し、掘削すべき立坑の深さに達した時点で小径の円形ケーシングの底部に水中コンクリートを打設して立坑底版を形成する、円形立坑の掘削方法である。

図８は、その円形立坑の掘削方法による掘削手順を示す工程図である。まず、図８（ａ）に示すように、立坑の掘削深の途中までを、下端に掘削刃３０を設けた大径ケーシング３１で掘削する。但し本図ではグラブバケットＤと、大径の締付バンド４１以外の立坑掘削機部分は省略してある。大径ケーシング３１には締付バンド４１の掴み代として大径アイドルケーシング３２がボルト（図示せず）で接続され、これを大径締付けバンド４１で締め付ける。大径締付けバンド４１を円形立坑掘削機で揺動または旋回しながら圧入し、大径ケーシング３１により掘削する。大径ケーシング３１の中はグラブバケットＤで掘削排土する。

次いで、図８（ｂ）に示すように、大径締付バンド４１をスペーサ４２で内径を縮小し、小径ケーシング３５及び３２をスペーサ４２で掴み、大径ケーシング３１の中に小径ケーシング３５と３２を圧入し、掘削刃３４で掘削し、中を小径グラブバケットＥに取り替えて掘削排土する。なお、同図は、先に、一段目の小径ケーシング３５に二段目の小径ケーシング３２を溶接またはボルト締めで接続し、二段目の小径ケーシング３２の上部をスペーサ４２で掴んで揺動または旋回しつつ圧入することにより、一段目の小径ケーシング３５の先端の掘削刃３４で掘削している状態を示している。

次に、図８（ｃ）に示すように、小径ケーシング３５、３２、及びスペーサ４２の掴み代として取り付けた小径アイドルケーシング３３による掘削の終了後、底版コンクリート３６と連結コンクリート３７を打設する。

図８（ｄ）は、立坑が完成した状態を示す。コンクリートが固化した後、立坑内の水替えを行う。不要な小径ケーシング３２、小径アイドルケーシング３３は撤去する。

この従来の円形立坑の掘削方法の場合、小径ケーシング長さは通常３ｍ以下であるため、それより深い立坑の場合、溶接またはボルト締めで小径の円形ケーシングを複数個接続して、大径ケーシング３１の底部まで降ろす必要がある。

この接続作業は、一段目の円形の小径ケーシング３５をクレーン（図示せず）で大径ケーシング３１内に入れて、円形立坑掘削装置の締め付けバンド４１で締付けて固定し、次に２段目の小径の円形ケーシング３２をクレーンで１段目の小径の円形ケーシング３５の上に中心を合わせて吊り降ろし、１段目と２段目の接続を行う作業となる。

接続作業が済んだら、接続された１段目と２段目の小径の円形ケーシング３５，３２をクレーンで吊り、締め付けバンド４１を開いて、小径の円形ケーシング３５，３２を降ろし、次に２段目の小径の円形ケーシング３２を締め付けバンド４１で固定する。
この作業を小径の円形ケーシングの先端が、大径のケーシング３１の底部に着くまで繰り返す。

深い立坑ではない場合でも、小径の円形ケーシングを回収する場合には、小径の円形ケーシングを円形立坑掘削機で圧入・引き抜きシリンダ（図示せず）を１ストローク分だけ引き抜き、その後クレーン等で小径の円形ケーシングを吊った状態で、締め付けバンド４１の掴み変えを行い、小径の円形ケーシングの回収を行う方法がとられている。

また、コンクリート製の円形ケーシングのような重量の大きなケーシングの場合は、ケーシングの自重で沈下する場合があるため、揺動・旋回バンドの掴み変えの時にはクレーンによってケーシングを保持する方法がとられている。

深い立坑ではなくても、地山の摩擦抵抗が大きくなると、停止後の最初の静摩擦により揺動・旋回トルクが揺動・旋回の動作中よりも大きくなる。

特許第３４２０９２６号公報

上述したように、多段方式の立坑では、小径の円形ケーシングの接続回数が増えてくると、重量が増えてくるために、大型のクレーンが必要となってくる。そのため、工事費が高くなってしまう。

また、小径の円形ケーシングを引き抜き回収する場合も同様に、ケーシング全体の重量に対応したクレーンが必要となる。

コンクリート製の円形ケーシングの場合も、重量が大きいため、自重で自沈する場合があり、揺動・旋回バンドの掴み変え時には、ケーシングの重量に対応したクレーンが必要である。

さらに、地山の静摩擦に対応するために、揺動・圧入シリンダの揺動・旋回トルクを大きくする必要がある。

本発明は、円形ケーシングを吊るためのクレーンを大型化することなく、また、地山とケーシングの間の静摩擦に対抗してケーシングを動かす揺動シリンダ、または油圧モータのトルクをことさら大きくする必要のない円形立坑掘削装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の円形立坑掘削装置は、円形ケーシングを揺動圧入または旋回圧入して立坑を掘削する円形立坑掘削装置において、前記円形ケーシングの外周を保持する主バンドと、前記主バンドと高さの異なる位置にあって、前記円形ケーシングの外周を保持する副バンドと、前記主バンドを前記円形ケーシングの外周に締め付ける主バンド締め付け手段と、前記主バンドを昇降させる昇降手段と、前記主バンドを揺動または旋回させる主バンド駆動手段と、前記副バンドを前記円形ケーシングの外周に締め付ける副バンド締め付け手段とを設けたことを特徴とする。

本発明においては、円形立坑掘削作業は次の手順で行う。
（１）従来（例えば特許文献１記載の円形立坑の掘削方法）と同様の方法で、大径の円形ケーシングの上部を主バンドで締め付けて、円形立坑掘削装置により、掘削すべき立坑の途中まで圧入掘削する。
（２）小径の円形ケーシングの１段目をクレーンで大径ケーシング内に入れて、主バンドで固定する。
（３）次に、小径の円形ケーシングの２段目をクレーンで１段目の小径の円形ケーシングの上に中心を合わせて吊り降ろし、１段目と２段目の接続作業を行う。
（４）次に、円形立坑掘削装置の副バンドで締付けて固定し、主バンドを開き、昇降手段を用いて主バンドを最大の引き抜き状態にし、主バンドで小径の円形ケーシングを固定する。
（５）次に、副バンドを開き、昇降手段を用いて主バンドを最大の圧入状態まで下降させて、小径の円形ケーシングを降ろす。
（６）次に副バンドを締めて、主バンドを開き、昇降手段を用いて主バンドを最大の引き抜き状態にする。
（７）この作業を繰り返して２段目の小径の円形ケーシングの上面が主バンドの少し上になるまで接続した小径の円形ケーシングを挿入する。
（８）この作業を小径の円形ケーシングの先端が、大径のケーシングの底部に着くまで繰り返す。

また、小径の円形ケーシングを引き抜き回収する場合には、昇降手段で１ストローク分小径の円形ケーシングを引き抜いた後、副バンドで小径の円形ケーシングを固定して、主バンドのつかみ変えを行う。主バンドで小径の円形ケーシングを固定し、副バンドを開き、昇降手段で小径の円形ケーシングを引き抜き、この作業を繰り返して、小径の円形ケーシングの回収を行う。

地山の静摩擦が大きくなり、主バンドにより揺動・旋回が出来ない場合は、副バンドに揺動手段を設けることにより、主バンドと副バンドで小径の円形ケーシングを固定し、主バンドの揺動・旋回トルクと副バンドの揺動トルクにより、小径の円形ケーシングを地山の静摩擦に対抗させて動かすことができる。一度小径の円形ケーシングが動けば副バンドを開き、主バンドのみで小径の円形ケーシングの揺動・旋回ができる。

本発明によれば、主バンドと副バンドを使うことにより、小径の円形ケーシング１段を吊ることのできるクレーンを用意すればよく、工事費の節減になる。
また、副バンドにも揺動手段を設けることにより、主バンド・副バンドの揺動トルクにより地山と小径の円形ケーシングの間の静摩擦に対抗して小径の円形ケーシングを動かすことができる。

図１は本発明の実施形態に係る円形立坑掘削装置を示す全体構成図、図２は図１においてブームと油圧バケット部分を省略した平面図、図３は本発明の実施形態に係る円形立坑掘削装置を示すものであり、（ａ）は下降時の断面図、（ｂ）は上昇時の断面図である。また、図４は本発明の実施形態に係る円形立坑掘削装置のベースフレームの平面図である。

これらの図において、立坑掘削機１は、走行可能なベースマシン２と、ベースマシン２から旋回および俯仰可能に設けられたブーム３と、ブーム３の先端に取り付けられた油圧バケット４とを備えている。ベースマシン２には、連結装置５により円形立坑掘削装置６が固定されている。円形立坑掘削装置６は、ベースフレーム７と昇降フレーム８とを有し、昇降フレーム８は昇降手段である昇降シリンダ９により、ベースフレーム７に対して昇降駆動される。

図３に示すように、昇降フレーム８には、主バンド１０が旋回ベアリング１１により旋回自在に取り付けられており、またベースフレーム７には、副バンド１２が取り付けられている。

昇降フレーム８には、図２に示すように、主バンド１０を円形ケーシング（後述）の外周に対して締め付ける主バンド締め付け手段としての主バンド締め付けシリンダ（図示せず）と、主バンド１０を揺動または旋回させる主バンド駆動手段としての油圧モータ１３が設けられている。

ベースフレーム７には、図４に示すように、副バンド１２を円形ケーシング（後述）の外周に対して締め付ける副バンド締め付け手段としての副バンド締め付けシリンダ１４と、副バンド１２を揺動させる副バンド揺動手段としての副バンド揺動シリンダ１５が設けられている。

次に、図５〜図７を用いて、本実施の形態の円形立坑掘削装置による円形立坑掘削方法について説明する。

（１）図５（ａ）は、既に、従来（例えば特許文献１記載の円形立坑の掘削方法）と同様の方法で、立坑の掘削深の途中までが、下端に掘削刃２１を設けた大径ケーシング２０で掘削されている状態を示す。この場合、大径ケーシング２０の上部を主バンド１０で締め付けて、円形立坑掘削装置６により、掘削すべき立坑の途中まで圧入掘削する。
次いで、主バンド１０を主バンドスペーサ２２で内径縮小し、また副バンド１２を副バンドスペーサ２３で内径縮小する。先端に掘削刃２５を設けた小径の円形ケーシング２４の１段目をクレーンで大径ケーシング２０内に入れる。

（２）次いで、図５（ｂ）に示すように、小径の円形ケーシング２４を主バンドスペーサ２２を取り付けた主バンド１０で固定する。

（３）次に図５（ｃ）に示すように、２段目の小径の円形ケーシング２６をクレーン（図示せず）で１段目の小径の円形ケーシング２４の上に中心を合わせて吊り降ろし、１段目と２段目の接続作業（溶接）を行う。

（４）次に、図６（ａ）に示すように、一段目の小径の円形ケーシング２４を円形立坑掘削装置６の副バンド１２で締付けて固定し、主バンド１０を開き、昇降シリンダ９を用いて主バンド１０を最大の引き抜き状態にし、主バンド１０で小径の円形ケーシング２４を固定する。

（５）次に、図６（ｂ）に示すように、副バンド１２を開き、昇降シリンダ９を用いて主バンド１０を最大の圧入状態まで降ろす。その状態が図６（ｃ）である。

（６）次に、図７（ａ）に示すように、副バンド１２を締めて、主バンド１０を開き、昇降シリンダ９を用いて主バンド１０を最大の引き抜き状態にする。

（７）この作業を繰り返して、図７（ｂ）に示すように、２段目の小径の円形ケーシング２６の上面が主バンド１０の少し上になるまで、接続した小径の円形ケーシング２６を挿入する。

（８）この作業を、小径の円形ケーシング２４の先端が、大径のケーシング２０の底部に着くまで繰り返す。図７（ｃ）に示した例では、二段目の小径の円形ケーシング２６の上部に、三段目の小径の円形ケーシング２７が接続されている。この状態で、副バンド１２を締め、主バンド１０を開いて昇降シリンダ９を上昇させ、三段目の小径の円形ケーシング２７の上部を主バンド１０で締め付け、副バンド１２を開き、油圧モータ１３で小径の円形シリンダ２７を揺動または旋回させながら、昇降シリンダ９で圧入することにより、一段目の小径の円形シリンダ２４の先端の掘削刃２５で地盤を掘削し、所定の深さまで円形立坑を掘削する。小径の円形ケーシング２４，２６，２７内の土砂は、油圧バケット４により排出する。

なお、小径の円形ケーシング２４，２６，２７を引き抜き回収する場合には、昇降シリンダ９で１ストローク分、小径の円形ケーシング２４，２６，２７を引き抜いた後、副バンド１２で小径の円形ケーシング２４，２６，２７を固定して、主バンド１０のつかみ変えを行う。主バンド１０で小径の円形ケーシング２４，２６，２７を固定し、副バンド１２を開き、昇降シリンダ９で小径の円形ケーシング２４，２６，２７を引き抜き、この作業を繰り返して、小径の円形ケーシング２４，２６，２７の回収を行う。

地山の静摩擦が大きくなり、主バンド１０により揺動・旋回ができない場合は、主バンド１０と副バンド１２で小径の円形ケーシング２４，２６，２７を固定し、主バンド１０は油圧モータ１３で、副バンド１２は副バンド揺動シリンダ１５で同時に揺動させる。これにより、主バンド１０の揺動・旋回トルクと副バンド１２の揺動トルクにより、小径の円形ケーシング２４，２６，２７を地山の静摩擦に対抗させて動かすことができる。一度小径の円形ケーシング２４，２６，２７が動けば、副バンド１２を開き、主バンド１０のみで小径の円形ケーシング２４，２６，２７の揺動・旋回ができる。

本発明は、円形ケーシングを吊るためのクレーンを大型化することなく、また、地山とケーシングの間の静摩擦に対抗してケーシングを動かす揺動シリンダ、または油圧モータのトルクをことさら大きくする必要のない円形立坑掘削装置として、円形立坑を掘削する土木建設工事等に適用することができる。

本発明の実施形態に係る円形立坑掘削装置を示す全体構成図である。図１においてブームと油圧バケット部分を省略した平面図である。本発明の実施形態に係る円形立坑掘削装置を示すものであり、（ａ）は下降時の断面図、（ｂ）は上昇時の断面図である。本発明の実施形態に係る円形立坑掘削装置のベースフレームの平面図である。本実施の形態の円形立坑掘削装置による円形立坑掘削方法の説明図である。本実施の形態の円形立坑掘削装置による円形立坑掘削方法の説明図である。本実施の形態の円形立坑掘削装置による円形立坑掘削方法の説明図である。従来の円形立坑の掘削方法による掘削手順を示す工程図である。

符号の説明

１立坑掘削機
２ベースマシン
３ブーム
４油圧バケット
５連結装置
６円形立坑掘削装置
７ベースフレーム
８昇降フレーム
９昇降シリンダ
１０主バンド
１１旋回ベアリング
１２副バンド
１３油圧モータ
１４副バンド締め付けシリンダ
１５副バンド揺動シリンダ
２０大径ケーシング
２１掘削刃
２２主バンドスペーサ
２３副バンドスペーサ
２４，２６，２７小径の円形ケーシング
２５掘削刃

Claims

円形ケーシングを揺動圧入または旋回圧入して立坑を掘削する円形立坑掘削装置において、
前記円形ケーシングの外周を保持する主バンドと、
前記主バンドと高さの異なる位置にあって、前記円形ケーシングの外周を保持する副バンドと、
前記主バンドを前記円形ケーシングの外周に締め付ける主バンド締め付け手段と、
前記主バンドを昇降させる昇降手段と、
前記主バンドを揺動または旋回させる主バンド駆動手段と、
前記副バンドを前記円形ケーシングの外周に締め付ける副バンド締め付け手段と
を設けたことを特徴とする円形立坑掘削装置。
前記副バンドを揺動させる副バンド揺動手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の円形立坑掘削装置。