JP2007254952A - 地中連続壁の施工方法及び掘削機 - Google Patents

Abstract

【課題】地中埋設物のような障害物がある場合でも、芯材を障害物の下方に設置できるようにする。
【解決手段】掘削装置４を地中に建て込み、かつ、掘削刃付きのチェーン８を回転させながらベースマシン１の自走機能により掘削装置４を横移動させて地中に連続溝Ｇを掘削し、この連続溝Ｇ内に補強材としてのＨ鋼等の芯材を組み合わせた組み芯材９を設置した状態で、連続溝Ｇ内で固化材を固化させて地中に連続壁を構築する地中連続壁の施工方法、及びこの方法に使用される掘削機において、連続溝Ｇの掘削後、カッターポスト５の左右一側面にアダプタ１１を介して組み芯材９を沿わせ、かつ、セット位置まで掘削装置４とともに横移動させることにより、地中埋設物Ａの下方を含む領域に組み芯材９を設置するようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は地中に連続溝を掘削し、補強材としてのＨ鋼等の芯材をセットした状態で連続溝内で固化材を固化させて連続溝を造成する地中連続壁の施工方法、及びこの施工方法に使用される掘削機に関するものである。

地中に連続溝を掘削する連続溝掘削機として、図９に示すように自走機能を持ったベースマシン(たとえばクローラクレーンのベースマシン)１に門形の支持フレーム２を取付けるとともに、この支持フレーム２にリーダ３を介してチェーンカッター式の掘削装置４を取付け、この掘削装置４を地中に建て込んで回転させながらベースマシン１を横移動させることによって連続溝Ｇを掘削するものが公知である(特許文献１参照)。

掘削装置４は、カッターポスト５の上下両側に設けられたスプロケット６,７間に掘削刃付きのチェーン８を上下方向にエンドレス状に回転自在に架け渡して構成され、駆動側である上部スプロケット６が図示しない油圧モータによって回転駆動される。

なお、通常、支持フレーム２とリーダ３との間に図示しない横行シリンダ(油圧シリンダ)が設けられ、ベースマシン１の自走機能と、この横行シリンダによるリーダ水平移動機能とを併用して掘削装置４を横移動させる構成がとられる。

こうして掘削された連続溝Ｇ内には、溝保全用の安定液を兼ねる固化材(自硬性安定液または超遅硬性固化液)が注入されるとともに、補強部材としてのＨ鋼やシートパネル等の上下に長い芯材がセットされ、この状態で固化材が固化して地中連続壁が造成される。なお、安定液と固化材を使い分け、連続溝を掘削しながら安定液を注入する一方、溝掘削後に固化材を投入・固化させる工法がとられる場合もある。

なお、芯材としてＨ鋼のような細長いものを使用する場合、通常、図１０に示すように複数本の芯材９ａ…を平行に並べて連結材９ａ…で結合した組み芯材９を地上で構成し、これをクレーン等の吊り装置(図１０では吊りフックと吊りロープのみを示す)１０で重心吊りして連続溝Ｇ内にセットする手法がとられる。

ところで、図示のように掘削予定線上の浅い部分に共同溝等の地中埋設物Ａがあり、掘削装置４を鉛直姿勢のまま横移動させるとこの地中埋設物Ａと干渉する場合がある。

この場合、リーダ３(またはカッターポスト５)を左右方向に傾けて掘削する公知の斜め掘削法(特許文献２参照)を利用することにより、図示のように地中埋設物Ａを避けてその下方に連続溝Ｇを掘削することが可能である。
特開平１１−１３５４８号公報 特開平９−２０９３９６号公報

ところが、この場合、連続溝Ｇは掘削できても、組み芯材９(単体芯材の場合も同じ)については、これを吊り装置１０によって溝内に鉛直に吊り下ろす従来の方法では地中埋設物Ａの下方に設置することができなかった。

この問題は、地中埋設物Ａに限らず、地上構造物がある場合等にも同様に発生し、こうなると地中連続壁の一部に芯材がない低強度部分が発生することからこの点の解決が求められていた。

そこで本発明は、地中埋設物のような障害物がある場合を含めて、芯材を、従来の吊り下ろし法では無理であった位置に設置することができる地中連続壁の施工方法、及びこの施工方法に使用される掘削機を提供するものである。

請求項１の発明(施工方法)は、カッターポストの上下両側に設けられたスプロケット間に掘削刃付きのチェーンをエンドレス状に架け渡してなる掘削装置をベースマシンに装着して掘削機を構成し、上記掘削装置を地中に建て込み、かつ、上記チェーンを回転させながら掘削装置を横移動させることによって地中に連続溝を掘削し、この連続溝内に補強材としての上下に長い芯材を設置した状態で、連続溝内で固化材を固化させて地中に連続壁を構築する地中連続壁の施工方法において、上記連続溝の掘削後、上記芯材を上記カッターポストの一側面に沿わせて連続溝内に挿入し、かつ、所定位置まで掘削装置とともに横移動させるものである。

請求項２の発明は、請求項１の方法において、掘削装置を傾斜させた状態でチェーンを回転させる斜め掘削法により地中連続溝を地中埋設物等の障害物の下方位置まで掘削した後、芯材を掘削装置とともに横移動させて上記障害物の下方に設置するものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の方法において、複数の芯材を地上で結合して組み芯材を構成し、この組み芯材を、一端側がカッターポストの一側面に沿う状態で連続溝内に挿入して横移動させるものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの方法において、カッターポストの一側面にアダプタを着脱可能に取付ける一方、芯材にガイド部材を設け、このアダプタとガイド部材とを、前後左右に位置規制し合いながら掘削装置の横移動力を芯材に伝え得る状態で着脱可能に係合させ、芯材を所定位置まで横移動させた後、アダプタを芯材から分離させるものである。

請求項５の発明は、請求項４の方法において、アダプタをカッターポスト及びガイド部材に対して上方に分離可能な状態で係合させ、芯材の横移動後にこのアダプタを引き上げてカッターポスト及び芯材から分離させるものである。

請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかの方法において、連続溝内に安定液を注入した状態で、チェーンを回転させてカッターポスト周辺に安定液の流れを作りながら芯材を横移動させるものである。

請求項７の発明(掘削機)は、カッターポストの上下両側に設けられたスプロケット間に掘削刃付きのチェーンをエンドレス状に架け渡してなる掘削装置と、この掘削装置を支持するベースマシンとを備え、上記掘削装置を地中に建て込み、かつ、上記チェーンを回転させながら掘削装置を横移動させることによって地中に連続溝を掘削するように構成された掘削機において、上記連続溝内に補強材としての上下に長い芯材を設置する段階で上記掘削装置のカッターポストの一側面に着脱可能に取付けられるアダプタを備え、このアダプタは、上記芯材に設けられたガイド部材に対して、前後左右に位置規制し合いながら掘削装置の横移動力を芯材に伝え得る状態で着脱可能に係合されるように構成したものである。

請求項８の発明は、請求項７の構成において、アダプタをカッターポスト及びガイド部材に対して、相対向する端部に設けられた係合部によって上方に分離可能な状態で係合させるように構成したものである。

本発明の施工方法及び掘削機によると、掘削機の掘削装置(とくにカッターポスト)が高剛性かつ高強度を有する点に着目し、芯材(請求項３では組み芯材)をカッターポストに沿わせた状態で、掘削装置の横移動機能を利用して掘削装置とともに横移動させるため、地中埋設物等の障害物がある場合(請求項２)を含めて、芯材を、従来の吊り下ろし法では無理であった位置に配置することができる。

これにより、無芯材部分を無くし、高強度の地中連続壁を造成することが可能となる。

ここで、請求項４,５及び請求項７,８の発明によると、芯材を、カッターポストに取付けたアダプタと芯材側のガイド部材とによって前後左右に位置規制しながら横移動させるため、芯材を、移動抵抗が大きい安定液中であってもスムーズに移動させ、かつ、移動後にアダプタとガイド部材とを分離させることができる。

この場合、請求項５,８の発明によると、アダプタを芯材から切り離すと同時にカッターポストからも分離させることができる。

また、請求項６の発明によると、チェーンを回転させてカッターポスト周辺に安定液の流れを作りながら芯材を横移動させるため、安定液による移動抵抗を軽減し、芯材及び掘削装置をよりスムーズに横移動させることができる。

本発明の実施形態を図１〜図９によって説明する。

この実施形態において、掘削機そのものの構成は図９に示す掘削機と同じであるため、図９に示す部分と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。

また、実施形態では、掘削予定線上に地中埋設物Ａがある場合を例にとっている。

この施工方法においては、
(ｉ) 地中埋設物Ａの下方まで連続溝Ｇを掘削するとともに、この連続溝Ｇ内に安定液を兼ねる固化材(自硬性安定液または超遅硬性固化液。以下、単に固化材という)を注入した後、
(ｉｉ) 図１に示すように掘削装置４のカッターポスト５の一側面にアダプタ１１を装着し、
(ｉｉｉ) 図２,３に示すように組み芯材９を吊り装置１０で吊ってアダプタ１１に沿わせ、
(ｉｖ) この状態で、図４,５に示すようにベースマシン１の自走機能により組み芯材９を掘削装置４とともに所定位置まで横移動させ、
(ｖ) 図６に示すようにアダプタ１１を組み芯材９及びカッターポスト５から分離させる
手順をとる。

アダプタ１１とその取付構造、及びアダプタ１１に対する組み芯材９の結合構造を図７,８によって説明する。

アダプタ１１は上下に長い枠状に形成され、その左右一側(カッターポスト５側)の前後両側に平面視Ｕ字形のアダプタ側係合部１２,１２、反対側(組み芯材９側)の前後両側に凸レール状のガイドレール１３,１３がそれぞれ全長に亘って設けられている。

これに対し、カッターポスト５の左右一側面におけるチェーン８を挟んだ前後両側に、アダプタ側係合部１２,１２が上方から挿入・係合される凸レール状のポスト側係合部１４,１４が設けられ、この両係合部１２,１４によってアダプタ１１がカッターポスト５に対して上下方向にスライド自在でかつ上方に分離可能に係合される。

図７中、８ａはチェーン８に取付けられた掘削刃である。

一方、組み芯材９を構成する芯材９ａ…のうちアダプタ側の端部に位置する端部芯材(とくに枝符号１を付し、９ａ１と表示している)の前後両側に、アダプタ１１のガイドレール１３,１３に対して上方から挿入・係合される平面視Ｕ字形のガイド部材１５が溶接等によって取付けられている。

この構造に基づく施工手順を説明する。

図９(ｂ)(ｃ)に示す斜め掘削法によって連続溝Ｇを地中埋設物Ａの下方まで掘削した後、図１に示すように吊り装置１０によりアダプタ１１をカッターポスト５近くに吊り込み、互いの係合部１２,１２,１４,１４により上方から係合させて下降させる。これにより、アダプタ１１をカッターポスト５に対し、前後左右に位置規制され、かつ、上方に分離可能な状態で取付ける。

なお、アダプタ１１は、この取付状態でベースマシン１に吊持させる。

次いで、図２〜図４に示すように、地上で組んだ組み芯材９を吊り装置１０によって重心吊りし、アダプタ１１に対して互いのガイド部材１５とガイドレール１３とにより上方から係合させて下降させる。

これにより、組み芯材９をアダプタ１１を介してカッターポスト５の左右一側面に沿わせる。

この状態で、アダプタ１１は、カッターポスト５に対するのと同様にガイド部材１５(組み芯材９)に対しても上方に分離可能となる。

また、アダプタ１１とガイド部材１５は、互いの係合作用により前後左右に位置規制し合いながら掘削装置４の横移動力を組み芯材９に伝え得る状態となる。

なお、組み芯材９は、その上端が、斜め掘削された連続溝Ｇの掘削面形状に合わせて地中埋設物Ａ側で低くなるように、長さの異なる芯材９ａ…を組み合わせて構成される。

この状態で、図４,５に示すようにベースマシン１の自走機能により掘削機全体を横移動させることにより、組み芯材９を掘削機と一体に横移動させ、地中埋設物Ａの下方を含めた領域にセットする。このとき吊り装置１０は横移動に合わせて移動させる。

この場合、カッターポスト５とアダプタ１１とガイド部材１５は互いの係合作用によって前後左右に位置規制し合うため、組み芯材９の動揺を防止しながら掘削装置４の横移動力を組み芯材９に確実に伝えることができる。これにより、組み芯材９を安定液中でもスムーズに横移動させることができる。

また、このとき、図４に示すようにチェーン８を低速で回転させながら横移動させるのが望ましい。

こうすれば、このチェーン８(図７中に示す掘削刃８ａを含む)の回転によってカッターポスト周辺に固化材(この段階では安定液)の上下方向の流れと掻き分け流が作られるため、移動抵抗を軽減し、組み芯材９及び掘削装置４をよりスムーズに横移動させることができる。

なお、組み芯材９は適宜の手段によってセット位置に保持する。具体的にはたとえば、予め、掘削予定線を挟んだ両側の地盤表面にＨ型鋼等の芯材保持枠を設置しておき、この芯材保持枠に組み芯材９の上端を止めつける。

こうして組み芯材９の設置が完了すると、図６に示すようにアダプタ１１を吊り装置１０によって引き上げ、カッターポスト５及びガイド部材１５(組み芯材９)から分離させる。

このように、掘削装置４、とくにカッターポスト５が高剛性かつ高強度を有する点に着目し、組み芯材９をカッターポスト５に沿わせた状態で、掘削装置４の横移動機能を利用して掘削装置４とともに所定位置まで横移動させて設置するため、この実施形態のように地中埋設物Ａがある場合を含めて地盤表層部または浅い部分に障害物がある場合でも、組み芯材９をこの障害物の下方に配置することができる。

これにより、無芯材部分を無くし、高強度の地中連続壁を造成することが可能となる。

他の実施形態
(１) 前記した横行シリンダを備えた掘削機において、組み芯材９の横移動距離が短くてよい場合は、この横行シリンダの横移動力によって組み芯材９を横移動させるようにしてもよい。

(２) 上記実施形態では、アダプタ１１をカッターポスト５に取付けた後、組み芯材９をアダプタ１１に係合させる手順をとったが、地上でアダプタ１１と組み芯材９を係合させた上で両者一体に吊り上げ、アダプタ１１をカッターポスト５に係合させる手順をとってもよい。

(３) 上記実施形態では組み芯材９を設置する場合を例示したが、本発明は一本の芯材、またはシートパネルを設置する場合にも適用することができる。

(４) チェーン８に水かき状の突片を取付け、安定液の流れをより積極的に作るようにしてもよい。

(５) 上記実施形態では、安定液を兼ねる固化材を連続溝内に投入し固化させる工法を例示したが、本発明は、連続溝を掘削しながら安定液を注入し、掘削後に固化材を投入・固化させる工法に対しても上記同様に適用することができる。

本発明の実施形態を示すアダプタ取付け工程を示す正面図である。 アダプタ取付後、組み芯材をアダプタに吊り込む第１段階を示す正面図である。 同第２段階を示す正面図である。 組み芯材の吊り込みを完了し、横移動に入る段階を示す正面図である。 組み芯材を地中埋設物の下方を含む領域に向けて横移動させた状態を示す正面図である。 アダプタを引き上げて組み芯材及びカッターポストから分離させた状態を示す正面図である。 図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線拡大断面図である。 図４の一部拡大図である。 (ａ)(ｂ)(ｃ)は斜め掘削の手順を示す正面図である。 従来の方法による組み芯材の設置状況を示す正面図である。

符号の説明

１ ベースマシン
２ 支持フレーム
３ リーダ
４ 掘削装置
５ 掘削装置のカッターポスト
６,７ 上下のスプロケット
８ チェーン
８ａ 掘削刃
９ 組み芯材
９ａ 組み芯材を構成する芯材
９ｂ 芯材同士を結合する連結材
１０ 吊り装置
Ａ 地中埋設物
１１ アダプタ
１２ アダプタの係合部
１３ 同ガイドレール
１４ カッターポストの係合部
１５ 組み芯材のガイド部材

Claims (8)

1. カッターポストの上下両側に設けられたスプロケット間に掘削刃付きのチェーンをエンドレス状に架け渡してなる掘削装置をベースマシンに装着して掘削機を構成し、上記掘削装置を地中に建て込み、かつ、上記チェーンを回転させながら掘削装置を横移動させることによって地中に連続溝を掘削し、この連続溝内に補強材としての上下に長い芯材を設置した状態で、連続溝内で固化材を固化させて地中に連続壁を構築する地中連続壁の施工方法において、上記連続溝の掘削後、上記芯材を上記カッターポストの一側面に沿わせて連続溝内に挿入し、かつ、所定位置まで掘削装置とともに横移動させることを特徴とする地中連続壁の施工方法。
2. 掘削装置を傾斜させた状態でチェーンを回転させる斜め掘削法により地中連続溝を地中埋設物等の障害物の下方位置まで掘削した後、芯材を掘削装置とともに横移動させて上記障害物の下方に設置することを特徴とする請求項１記載の地中連続壁の施工方法。
3. 複数の芯材を地上で結合して組み芯材を構成し、この組み芯材を、一端側がカッターポストの一側面に沿う状態で連続溝内に挿入して横移動させることを特徴とする請求項１または２記載の地中連続壁の施工方法。
4. カッターポストの一側面にアダプタを着脱可能に取付ける一方、芯材にガイド部材を設け、このアダプタとガイド部材とを、前後左右に位置規制し合いながら掘削装置の横移動力を芯材に伝え得る状態で着脱可能に係合させ、芯材を所定位置まで横移動させた後、アダプタを芯材から分離させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の地中連続壁の施工方法。
5. アダプタをカッターポスト及びガイド部材に対して上方に分離可能な状態で係合させ、芯材の横移動後にこのアダプタを引き上げてカッターポスト及び芯材から分離させることを特徴とする請求項４記載の地中連続壁の施工方法。
6. 連続溝内に安定液を注入した状態で、チェーンを回転させてカッターポスト周辺に安定液の流れを作りながら芯材を横移動させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の地中連続壁の施工方法。
7. カッターポストの上下両側に設けられたスプロケット間に掘削刃付きのチェーンをエンドレス状に架け渡してなる掘削装置と、この掘削装置を支持するベースマシンとを備え、上記掘削装置を地中に建て込み、かつ、上記チェーンを回転させながら掘削装置を横移動させることによって地中に連続溝を掘削するように構成された掘削機において、上記連続溝内に補強材としての上下に長い芯材を設置する段階で上記掘削装置のカッターポストの一側面に着脱可能に取付けられるアダプタを備え、このアダプタは、上記芯材に設けられたガイド部材に対して、前後左右に位置規制し合いながら掘削装置の横移動力を芯材に伝え得る状態で着脱可能に係合されるように構成したことを特徴とする掘削機。
8. アダプタをカッターポスト及びガイド部材に対して、相対向する端部に設けられた係合部によって上方に分離可能な状態で係合させるように構成したことを特徴とする請求項７記載の掘削機。

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