JP2007177445A - Supporting equipment for caisson-bottom excavator - Google Patents
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Description
本発明は、ケーソン下底を掘削する掘削機の支持装置に関し、さらに詳しくは、クラムシェルでは掘削困難なケーソン下底部の地盤を掘削するために用いる掘削機の反力をケーソン躯体下端近傍に支持させる支持装置に係るものである。 The present invention relates to a support device for an excavator that excavates the lower caisson floor, and more specifically, supports the reaction force of an excavator used for excavating the ground of the lower caisson bottom, which is difficult to drill with a clam shell, in the vicinity of the lower end of the caisson housing. This is related to the supporting device to be operated.
従来より、RC又はPCケーソンを水底や地中に沈設して橋脚等の基礎や大規模な地下構造物を構築する工法としてオープンケーソン圧入工法が知られている。このオープンケーソン圧入工法は、下端に刃口を有するケーソン躯体の上部にケーソン躯体を順次積重しながら、クラムシェルで函内の地盤を掘削し、グラウンドアンカに反力を支持させたジャッキにより刃先抵抗とケーソンの外周面摩擦力に打ち勝ってケーソンを地中に圧入沈下するものである。 Conventionally, an open caisson press-fitting method is known as a method for constructing a foundation such as a pier or a large-scale underground structure by laying an RC or PC caisson in the bottom of the water or in the ground. This open caisson press-fitting method uses a jack with a ground anchor to support the reaction force by excavating the ground in the box with a clamshell while sequentially stacking the caisson housing on top of the caisson housing having the blade edge at the lower end. It overcomes the resistance and frictional force of the outer periphery of the caisson and presses and sinks the caisson into the ground.
ところが、クラムシェルによる地盤の掘削は、ケーソンの内側面で囲われた範囲にほぼ等しい範囲の掘削が最大限度であり、ケーソン下底部の地盤はクラムシェルでは掘削することが困難である。従って、ケーソンが圧入沈下される地盤が軟弱地盤の場合には、ケーソン下底部に未掘削土壌が存在したとしても、上述したオープンケーソン圧入工法によってケーソンを圧入沈下させることができるものの、ケーソンの圧入過程でケーソン下底部に岩盤などの硬質地盤が出現した場合には、ケーソン下底部の未掘削土壌が抵抗となって、ケーソンの圧入沈下が不可能となるおそれがある。 However, the excavation of the ground by the clamshell is the maximum extent of excavation in a range approximately equal to the range enclosed by the inner surface of the caisson, and the ground at the bottom of the caisson is difficult to excavate by the clamshell. Therefore, when the ground where the caisson is pressed and subsidized is soft ground, even if unexcavated soil exists at the bottom of the caisson, the caisson can be pressed and subsidized by the above-described open caisson press-in method, but the caisson is pressed. If hard ground such as bedrock appears at the bottom of the caisson during the process, the unexcavated soil at the bottom of the caisson may become a resistance, and the caisson may not be able to be pressed and settled.
このような問題点に対処する装置として、圧入沈下されたケーソンの下部内壁面に水平に設置されたレールに沿って移動する取付架台と、この取付架台に取り付けられた掘削機とからなり、レールに沿って取付架台を移動させつつ、地上から遠隔操作される掘削機によってケーソン下部の地盤を掘削する掘削装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 As a device to cope with such problems, it consists of a mounting base that moves along a rail installed horizontally on the inner wall of the lower part of the caisson that has been press-fitted and submerged, and an excavator attached to this mounting base. An excavation apparatus has been proposed that excavates the ground below the caisson by an excavator that is remotely operated from the ground while moving the mounting base along (see, for example, Patent Document 1).
このようなケーソン躯体に反力を支持させた掘削装置によれば、クラムシェルでは掘削困難なケーソン下部の地盤を掘削することができるため、このような掘削装置をクラムシェルと併用すれば、ケーソンの圧入過程でケーソン下底部に岩盤などの硬質地盤が出現したとしても、その硬質地盤を掘削することによってケーソンを確実に圧入沈下させることができる。
ところが、上述の掘削装置では、掘削機を取り付ける取付架台が走行するレールを、ケーソン内に予め取り付けておく必要があり、クラムシェルで函内の地盤を掘削する際、ケーソンの下部内壁面に設置されたレールにクラムシェルのグラブバケット等が接触・衝突してレールに損傷を与えるおそれがある。 However, in the excavator described above, the rail on which the mounting base for mounting the excavator needs to be installed in the caisson beforehand, and when excavating the ground in the box with a clamshell, it is installed on the lower inner wall surface of the caisson. There is a risk of clamshell grab buckets coming into contact with and colliding with the damaged rails and damaging the rails.
本発明は、上記事情に鑑み、ケーソンの内壁面にレール等を予め取り付けておく必要のないケーソン下底掘削機の支持装置を提供することを目的とするものである。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a support device for a caisson lower bottom excavator that does not require a rail or the like to be attached in advance to the inner wall surface of the caisson.
上記目的を達成する本発明のケーソン下底掘削機の支持装置は、ケーソン躯体に反力を支持させてケーソン下底部の地盤を掘削する掘削機の支持装置において、下端近傍内壁に鋼板を張り付けたケーソン躯体を用い、その支持装置は、上記鋼板内面に吸脱着する電磁石装置と、この電磁石装置の位置決め制御装置と、昇降装置とを備えたことを特徴とする。 The support device for the caisson lower bottom excavator of the present invention that achieves the above object is the excavator support device for excavating the ground of the caisson lower bottom by supporting the reaction force on the caisson housing, and a steel plate is attached to the inner wall near the lower end. The caisson housing is used, and the support device includes an electromagnet device that adsorbs and desorbs on the inner surface of the steel plate, a positioning control device for the electromagnet device, and a lifting device.
本発明のケーソン下底掘削機の支持装置は、電力の供給によって上記鋼板内面に吸着させた電磁石装置が掘削機を位置決めするとともに掘削反力を支持し、電力の遮断によって電磁石装置が鋼板内面から離脱するものであるため、掘削機の反力を支持するレール等の部材をケーソンの内壁面に予め取り付けておく必要がない。従って、本発明のケーソン下底掘削機の支持装置によれば、クラムシェルでは掘削困難なケーソン下底部の地盤を掘削する掘削機の不使用時には吊下したこの掘削機を引き上げてしまうことによって、ケーソンの内側に突出したレールなどといった障害物が存在しないこととなり、グラブバケット等によってレール等が破損されることが回避される。 The support device for the caisson lower bottom excavator of the present invention is configured such that the electromagnet device attracted to the inner surface of the steel sheet by supplying electric power positions the excavator and supports the excavation reaction force. Since it separates, it is not necessary to previously attach members, such as a rail which supports the reaction force of an excavator, to the inner wall surface of a caisson. Therefore, according to the support device for the caisson lower bottom excavator of the present invention, when the excavator for excavating the ground of the caisson lower bottom difficult to excavate with the clamshell is pulled up, the suspended excavator is pulled up. There is no obstacle such as a rail protruding inside the caisson, and the rail or the like is prevented from being damaged by a grab bucket or the like.
ここで、上記本発明のケーソン下底掘削機の支持装置は、上記電磁石装置を内蔵し前記鋼板内面を部分的に被覆する被覆体と、この被覆体の内部の雰囲気を吸引してこの被覆体を鋼板内面に仮吸着させる吸引装置と、この被覆体内の鋼板内面の泥土を清掃する圧力水噴出装置と、清掃された泥水を排出する排出装置とを備えたことが好ましい。 Here, the support device for the caisson lower bottom excavator according to the present invention includes a covering body that includes the electromagnet device and partially covers the inner surface of the steel plate, and sucks an atmosphere inside the covering body to thereby cover the covering body. It is preferable to include a suction device for temporarily adsorbing the steel plate to the inner surface of the steel plate, a pressure water jetting device for cleaning mud on the inner surface of the steel plate in the covering, and a discharge device for discharging the cleaned mud water.
ここで、本発明にいう「雰囲気」とは、鋼板内面を部分的に被覆した被覆体の内部空間に存在する気体や液体をいう。 Here, the “atmosphere” referred to in the present invention refers to a gas or liquid existing in the internal space of the covering that partially covers the inner surface of the steel plate.
このように、被覆体の内部の雰囲気を吸引して被覆体を仮吸着させ、被覆体内の鋼板内面の泥土を清掃することにより、被覆体に内蔵された電磁石装置を鋼板内面に確実にかつ大きな吸着力で吸着させることができる。 In this way, by sucking the atmosphere inside the covering body to temporarily adsorb the covering body and cleaning the mud on the inner surface of the steel sheet in the covering body, the electromagnet device built in the covering body is reliably and largely attached to the inner surface of the steel sheet. It can be adsorbed by adsorption force.
ただし、電磁石装置による吸着力が、被覆体内の鋼板内面の泥土による吸着を阻害させる力よりも勝る場合は、特に泥土を清掃排除しなくてもよい。 However, when the attracting force by the electromagnet device is superior to the force that impedes the attracting by the mud on the inner surface of the steel plate in the covering, it is not particularly necessary to remove the mud.
また、上記本発明のケーソン下底掘削機の支持装置は、上記支持装置を複数備えるとともに、これら複数の支持装置同士を結ぶ円弧状レールを背面に備え、このレールは掘削機を装着する支持部であることも好ましい形態である。 The caisson lower-bottom excavator support device of the present invention includes a plurality of the support devices and a back surface including an arc-shaped rail connecting the plurality of support devices, and the rail is a support portion on which the excavator is mounted. It is also a preferable form.
このようなレールを備えたケーソン下底掘削機の支持装置によれば、電磁石装置による吸着位置を変更することなく、そのレールに沿って掘削機を移動させることによって広範囲の地盤を掘削することができる。 According to the support device for the caisson bottom bottom excavator equipped with such a rail, it is possible to excavate a wide range of ground by moving the excavator along the rail without changing the adsorption position by the electromagnet device. it can.
本発明のケーソン下底掘削機の支持装置によれば、電力の供給及び遮断によって鋼板内面に吸脱着される電磁石装置が掘削機を位置決めするとともに掘削反力を支持するため、掘削機の不使用時にはケーソンの内側に突出したレールなどといった障害物を存在させることなく、グラブバケット等によってレール等が破損されることがなく、ケーソン躯体に反力を支持させた掘削機を随時効果的に使用することができるようになった。 According to the support device for the caisson bottom bottom excavator of the present invention, since the electromagnet device that is adsorbed and desorbed on the inner surface of the steel sheet by supplying and interrupting electric power positions the excavator and supports the excavation reaction force, the excavator is not used. Occasionally there are no obstacles such as rails protruding inside the caisson, rails etc. are not damaged by grab buckets etc., and an excavator with a caisson housing supporting the reaction force is used effectively from time to time I was able to do it.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態が適用された支持装置50を用いてケーソン10を沈下させるオープンケーソン圧入方法を示す縦断面図である。尚、この図1には、ケーソン10を地中に圧入沈下させる圧入過程の状態が示されている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an open caisson press-fitting method for sinking the
ケーソン10の最下部のケーソン躯体は、下端に刃口11を有すると共に、この刃口11近傍の内壁下端から3m程度の高さまでの範囲にわたって内壁に鋼板12を張り付けている。このケーソン躯体の頂部にセグメントブロックを継ぎ足すか、又は鉄筋コンクリートを現場打ちして構築したケーソン躯体をケーソン躯体の頂部に順次積重する。図示しない複数のグラウンドアンカが地中に打ち込まれて地盤100に定着されている。クラムシェルのグラブバケット70で函内の地盤を掘削し、図示しないジャッキを用いて、グラウンドアンカに反力を取って刃先抵抗とケーソン10の外周面摩擦力に打ち勝ってケーソン10を地中に圧入沈下させる。
The lowermost caisson housing of the
この圧入過程においてケーソン10の下底部に岩盤などの硬質地盤が出現してケーソン10の圧入沈下が困難となった場合には、図1に示すように、ケーソン下底掘削装置20を地上から函内に降下させて、クラムシェルでは掘削困難な部分、例えば、ケーソン10の下底部の地盤13等をケーソン下底掘削装置20を用いて掘削しつつケーソン10を沈下させる。
In this press-fitting process, when hard ground such as bedrock appears in the lower bottom of the
ケーソン10は、沈下予定線14に沿って地上から地盤100中に沈設され、水位レベル15より下方に深く沈下される。
The
ケーソン下底掘削装置20は、地上からクレーン92のワイヤ93によって吊下されて、必要に応じて昇降される。位置決め制御装置94は、ケーソン下底掘削装置20を支持する支持装置50の吸着位置制御を行う。このクレーン92は、本発明の昇降装置の実施例であり、この位置決め制御装置94は、本発明の位置決め制御装置の実施例であり、この支持装置50は、本発明のケーソン下底掘削機の支持装置の実施例である。
The caisson
ケーソン下底掘削装置20は、支持装置50と、支持装置50に装着されたフレーム30と、掘削機40とから構成されている。支持装置50は、ケーソン10の下端近傍内壁に張り付けられた鋼板12内面に吸着して掘削機40を位置決めするとともに、その掘削反力を支持する。掘削機40は、フレーム30に取付けられて、鉛直垂下位置とケーソン刃口11下との間を揺動することによって、ケーソン10の下底部の地盤13を掘削する。このフレーム30と掘削機40との組み合わせは、本発明の掘削機の実施例である。また、ケーソン下底掘削装置20には、地上に設けた油圧装置90から油圧供給管91を通って高圧の油圧が供給され、掘削機40の揺動、掘削機40の回転駆動が行われる。
The caisson
次に、図2〜図4を参照して、本発明のケーソン下底掘削機の支持装置の実施例について詳述する。 Next, with reference to FIGS. 2-4, the Example of the support apparatus of the caisson lower bottom excavator of this invention is explained in full detail.
図2は、図1に示すケーソン下底掘削装置20を鋼板12内面に仮吸着させた状態の側面図、図3は、このケーソン下底掘削装置20を鋼板12内面に吸着させた状態の側面図、図4は、このケーソン下底掘削装置20の正面図である。
2 is a side view of the state where the caisson
図2〜図4に示すように、ケーソン下底掘削装置20は、2つの支持装置50を備えるとともに、これら2つの支持装置50同士を結ぶ、H型鋼からなる2つの円弧状レール80を背面に備えている。この円弧状レール80にフレーム30を懸架し、このフレーム30に、鉛直垂下位置とケーソン刃口下との間を揺動する掘削機40を装着してある。この円弧状レール80は、本発明の円弧状レールの実施例である。
As shown in FIGS. 2 to 4, the caisson
各支持装置50は、それぞれ、電磁石装置51と被覆体52と吸引装置53と圧力水噴出装置54と排出装置55とを備えている。
Each
電磁石装置51は、電源ケーブル511aを介して電源511から電力が供給されることによって鋼板12内面に吸着し、電源511からの電力が遮断されることによって鋼板12内面から離脱する。また、電磁石装置51は、この電磁石装置51の鋼板12内面に吸脱着する面に凹部51aを有し、この凹部51a内には、コイルバネ512が組み込まれている。この電磁石装置51は、本発明の電磁石装置の実施例である。尚、本実施形態では、100KNの最大吸着力を有する電磁石装置51を用いた。
The
被覆体52は、この被覆体52に剛結合された電磁石装置51を内蔵し、弾性部材56を介して鋼板12内面を部分的に被覆するものである。この被覆体52は、本発明の被覆体の実施例である。
The covering
吸引装置53は、吸引管531を介して被覆体52の内部の雰囲気を吸引して被覆体52を鋼板12内面に仮吸着させるものである。このようにして支持装置50が仮吸着された状態では、図2に示すように、電磁石装置51の凹部51aに組み込まれたコイルバネ512の一端が、電磁石装置51と対向する鋼板12内面に当接し、電磁石装置51と鋼板12内面との間に空間が保たれている。尚、ここでいう雰囲気とは、ケーソン10の内壁面を部分的に被覆した被覆体52の内部空間に存在する気体や液体をいう。この吸引装置53は、本発明の吸引装置の実施例である。
The
圧力水噴出装置54は、圧力水噴出管541を介して圧力水を被覆体52内に噴出することによって、被覆体52内の鋼板12内面の泥土60を清掃するものである。清掃された泥水は、排出管551を介して排出装置55によって吸引、排出される。この圧力水噴出装置54は、本発明の圧力水噴出装置の実施例であり、この排出装置55は、本発明の排出装置の実施例である。
The pressure
このように構成された支持装置50は、まず、図2に示すように、吸引装置53で被覆体52の内部の雰囲気を吸引して鋼板12内面に被覆体52を仮吸着させ、圧力水噴出装置54から圧力水を被覆体52内に噴出して被覆体52内の鋼板12内面の泥土60を清掃し、清掃された泥水を排出装置55によって排出する。ただし、電磁石装置51による吸着力が、被覆体52内の鋼板12内面の泥土による吸着を阻害させる力よりも勝る場合は、特に泥土を清掃排除しなくてもよい。
As shown in FIG. 2, the supporting
その後、図3に示すように、電源511から電磁石装置51への電力の供給によって、清掃された鋼板12内面に電磁石装置51を吸着させることによって、掘削機40の掘削力を支持させることができる。また、清掃された鋼板12内面に電磁石装置51を圧着させることにより、支持装置50を鋼板12内面に確実にかつ大きな吸着力で吸着させることができる。尚、電磁石装置51の凹部51aに組み込まれたコイルバネ512は、電磁石装置51が鋼板12内面に吸着することによってその凹部51a内に収納される。
Thereafter, as shown in FIG. 3, the excavating force of the
各支持装置50の背面に備えられた、2つの支持装置50同士を結ぶH型鋼からなる2つの円弧状レール80は、上下2つの円弧状レール80を縦つなぎ材81で結合されている。また、各円弧状レール80は、それぞれ、内側フランジ80aと外側フランジ80bとを有している。縦つなぎ材81及び内側フランジ80aは、各支持装置50の背面に剛結合されており、外側フランジ80bがレールとしての機能を有する。また、上下2つの円弧状レール80の内の上方の円弧状レール80は、クレーンワイヤ結合部80cを備えていて、地上からクレーン92のワイヤ93によって吊下されている。また、下方の円弧状レール80の外側フランジ80bの側面にはラック82が設けられている。
Two arc-shaped
フレーム30は、上下の円弧状レール80に懸架する上下8個の車輪31を備えると共に、下方の円弧状レール80の外側フランジ80bの側面に設けられたラック82に噛み合うピニオンギヤ83を備えている。このピニオンギヤ83が駆動されると、フレーム30は円弧状レール80に沿って旋回する。また、フレーム30の上端にクレーンワイヤ結合部32を備えていて、地上からクレーン92のワイヤ93によって吊下されている。また、フレーム30の下端に掘削機40をブラケット46、結合ピン43で吊下している。
The
フレーム30はH型鋼等のフレーム部材33,34,36及び側板等によって強固に形成されており、連結部の必要な部分はピン35等により可撓性をもたせている。また、掘削機40を揺動させる油圧シリンダ47、緩衝装置48などを備えている。
The
掘削機40は、例えば回転スクリュー羽根を備えた装置などを用いるとよく、その長さは、ケーソン刃口下の刃先までの部分の地盤13を過不足なく掘削することができるように、長さを定めておく。このことにより、掘削機40の揺動角を定めることによって、掘削範囲内を、無駄なく適切に掘削することができる。この実施例では掘削機40として、スクリュー羽根42を備えた回転軸(スクリュー羽根軸)41を有する装置が示されている。尚、掘削機40の型式はこの実施例に限るものではなく、掘削作用を有するものであればよい。例えば、スクリュー羽根の代りに多数の突棒や刃物等を取付けた回転軸をもつ装置、プロペラ又はインペラをもち、回転と往復運動をする装置、高圧流体による掘削掘削装置、これらの組合せ装置などでもよい。
The
回転駆動部45はスクリュー羽根軸41を回転させる。
The
掘削機40はブラケット46及び偏心した結合ピン43によってフレーム30に結合され吊下されている。掘削機40の揺動駆動は、フレーム30に取付けた油圧シリンダ47によって駆動される。油圧シリンダ47のラムは掘削機40の頭部ピン44に結合されている。油圧シリンダ47のラムの伸縮により、掘削機40の揺動駆動がなされる。
The
以上説明したように、実施形態の支持装置50によれば、クラムシェルでは掘削困難なケーソン10の下底部の地盤13を掘削する掘削機40の不使用時には吊下されたケーソン下底掘削装置20を引き上げてしまうことによって、ケーソン10の内側に突出したレールなどといった障害物が存在しないこととなり、グラブバケット70等によってレール等が破損されることが回避される。
As described above, according to the
また、ケーソン10の圧入過程でケーソン10の下底部に岩盤などの硬質地盤が出現し、掘削機を用いてその硬質地盤を掘削する必要が生じた場合には、ケーソン下底掘削装置20を降下させ、電力の供給及び遮断によって鋼板12内面に吸脱着される電磁石装置51を内蔵する支持装置50によって掘削機40を位置決めすると共に掘削反力を強力に支持させて、掘削機40を随時効果的に使用することができるようになった。
In addition, when
さらに、実施形態の支持装置50は、支持装置50が円弧状レール80を備え、掘削機40を装着したフレーム30がこの円弧状レール80に沿って走行するため、電磁石装置51による吸着位置を変更することなく掘削機40を移動させることによって広範囲の地盤を掘削することができる。
Further, in the
尚、上述した実施形態では、本発明の支持装置が2つ備えられた例について説明したが、本発明の支持装置は1つあるいは2つ以上であってもよい。 In the above-described embodiment, an example in which two support devices of the present invention are provided has been described. However, the support device of the present invention may be one or more than two.
また、上述した実施形態では、本発明の支持装置の背面に円弧状レールを備え、このレールに掘削機を装着する例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、本発明の支持装置に掘削機が剛結合されていてもよい。 In the above-described embodiment, an example in which the back surface of the support device of the present invention is provided with the arc-shaped rail and the excavator is mounted on the rail has been described, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited thereto. An excavator may be rigidly coupled to the support device.
10 ケーソン
11 刃口
12 鋼板
13 地盤
14 沈下予定線
15 水位レベル
20 ケーソン下底掘削装置
30 フレーム
31 車輪
32 クレーンワイヤ結合部
33,34,36 フレーム部材
35 ピン
40 掘削機
41 回転軸(スクリュー羽根軸)
42 スクリュー羽根
43 結合ピン
44 頭部ピン
45 回転駆動部
46 ブラケット
47 油圧シリンダ
48 緩衝装置
50 支持装置
51 電磁石装置
51a 凹部
511 電源
511a 電源ケーブル
512 コイルバネ
52 被覆体
53 吸引装置
531 吸引管
54 圧力水噴出装置
541 圧力水噴出管
55 排出装置
551 排出管
56 弾性部材
60 泥土
70 グラブバケット
80 円弧状レール
80a 内側フランジ
80b 外側フランジ
80c クレーンワイヤ結合部
81 縦つなぎ材
82 ラック
83 ピニオンギヤ
90 油圧装置
91 油圧供給管
92 クレーン
93 ワイヤ
94 位置決め制御装置
100 地盤
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