JP2717058B2

JP2717058B2 - 地盤の掘削工法

Info

Publication number: JP2717058B2
Application number: JP5311671A
Authority: JP
Inventors: 公西尾
Original assignee: コンクリートコーリング株式会社
Priority date: 1993-12-13
Filing date: 1993-12-13
Publication date: 1998-02-18
Anticipated expiration: 2013-02-18
Also published as: JPH07158059A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、地盤の掘削工法に関
し、特に、礫などが混在する地盤中に薄い厚みの掘削溝
を掘削形成することができる掘削工法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】地下構造物を構築する際の土留め壁や、
ダムや廃棄物処理場などの周囲に設けられる止水壁を構
築する工法として、地中連続壁工法が知られている。こ
の種の地中連続壁工法では、地盤表面から所定の深度ま
で矩形状の掘削溝を掘削し、掘削溝内にコンクリートな
どの硬化物を充填して、パネル状の単位壁体を形成す
る。

【０００３】そして、このような工程を順次繰り返すこ
とにより、単位壁体を順に横方向に連結形成することに
より連続した地中壁が地盤中に構築される。ところで、
このような工法では、地盤中に矩形状の掘削溝を掘削す
る必要があるが、このような掘削溝の形成に用いられる
地盤掘削装置としては、例えば、グラブ形式の掘削装置
や、ロータリカッタを用いる掘削装置が通常採用されて
いた。

【０００４】しかしながら、このような掘削装置を使用
した掘削溝の形成方法には、以下に説明する技術的課題
があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、前述したよ
うな地中連続壁工法で構築される地中壁は、これを本体
の一部として利用する場合を除いて、仮設用の場合に
は、要求される壁体強度が有ればよいが、従来のグラブ
形式の掘削装置や、ロータリカッタを用いる掘削装置で
は、比較的薄い厚みの掘削溝を掘削することが難しく、
これらの掘削装置の小型化によりある程度薄い掘削溝が
掘削できるようにしても、例えば、礫が混在している地
盤に薄い厚みの掘削溝を掘削することが非常に難しく、
殆ど不可能であった。

【０００６】また、柱列杭状の地中壁を形成する際に、
複数の円筒状の掘削ビットを直線状に配列した地盤掘削
装置も提供されているが、このような形式の地盤掘削装
置では、掘削ビットの径を小径にし、衝撃力印加装置を
用いると、礫が混在している地盤中に比較的薄い厚みの
掘削溝を形成することもできるが、小径の円筒状掘削ビ
ットを一列状に多数配置すると構成が複雑になり、配置
数が制限され、１回の掘削で形成される溝長さが短くな
って、掘削効率が低下するという問題もあった。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、効
率よく薄い厚みの掘削溝が掘削形成できる地盤の掘削工
法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、礫が混在している地盤に掘削孔を形成
し、この掘削孔内に硬化性泥状物を充満して硬化させる
ことで地盤中に壁を形成する際の地盤の掘削工法におい
て、地盤中に所定の間隔をおいて複数の円形掘削孔を、
ビットに衝撃を加えながら回転させることにより先行形
成する第１工程と、前記円形掘削孔の形成と同時に、ま
た、当該円形掘削孔の間に、当該円形掘削孔の径よりも
薄い厚みの溝状掘削孔を、板状掘削ビットに衝撃を加え
ながら水平方向に往復移動させることにより所定の深度
まで形成する第２工程とを含み、端部に位置する円形掘
削孔をガイドとして前記第１および第２工程を順次繰り
返すことを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記構成の地盤の掘削工法によれば、複数の円
形掘削孔間に、この円形掘削の径よりも薄い厚みの溝状
掘削孔が連続した状態で形成される。このとき、円形お
よびび溝状掘削孔を形成する際に、衝撃力が加えられる
ので、礫が混在する地盤でも、この衝撃力により礫を破
砕することができる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の好適な実施例について添附図面
を参照して詳細に説明する。図１から図４は、本発明に
かかる地盤の掘削工法に用いる地盤掘削装置の一例を示
している。同図に示す地盤掘削装置は、キャタピラー式
の作業車１０に装着されるものであり、作業車１０は、
シリンダで駆動される揺動アーム１２と起倒シリンダ１
４とが設けられ、揺動アーム１２と起倒シリンダ１４と
の間に保持プレート１６が装着支持されている。

【００１１】保持プレート１６の前面側には、所定の間
隔を置いて３本の支柱１８が、垂直方向を指向して固設
されている。支柱１８の下端側には、支柱１８間を連結
する連結材２０が設けられ、この連結材２０には、地盤
面への着底位置を調節するためのアウトリガー２２が設
けられている。各支柱１８の下端近傍には、ロッドブレ
ーカ２４およびロッドホルダー２６がそれぞれ配置され
ている。

【００１２】また、各支柱１８の上端側には、パーカッ
ションヘッド（衝撃印加装置）２８と、回転駆動装置３
０とがそれぞれ配置されている。また、各支柱１８の上
端には、地盤掘削装置を引き抜くための給進装置３２が
それぞれ配置されている。パーカッションヘッド２８
は、内部に油圧で駆動されるピストンを内蔵していて、
このピストンを上下させることにより衝撃力が得られ
る。

【００１３】また、回転駆動装置３０は、例えば、油圧
で駆動する形式のモータが用いられる。本実施例の地盤
掘削装置の主要部材である掘削ビット部３４は、パーカ
ッションヘッド２８の下端側に配置されるものであっ
て、その詳細を図３，４に示している。同図に示す掘削
ビット部３４は、左右および中心掘削ビット３６，３
８，４０からなる円筒状のものと、これらの掘削ビット
３６，３８，４０間に渡設された一対の左右板状掘削ビ
ット４２，４４とから概略構成されている。

【００１４】円筒状の左右および中心掘削ビット３６，
３８，４０は、支柱１８の前面側に配置され、上端をパ
ーカッションヘッド２８の下端側に装着し、下端側がロ
ッドホルダー２６によって支持されるものであって、各
掘削ビット３６，３８，４０には、その上端側からパー
カッションヘッド（衝撃印加装置）２６により衝撃力が
加えられるとともに、回転駆動装置２８により回転が与
えられ、掘削ビット３６，３８，４０間の間隔は、支柱
１８の配置間隔と同一になっている。

【００１５】左右および中心掘削ビット３６，３８，４
０は、相互に螺着ないしは固着される先端，中間および
上端筒体３６１，３８１，４０１，３６２，３８２，４
０２，３６３，３８３，４０３から構成され、その内部
に軸方向に貫通する孔部３６４，３８４，４０４が設け
られていて、この孔部３６４，３８４，４０４には、地
盤を掘削する際に、掘削された孔壁の安定を確保するた
めのベントナイト泥水が供給される。

【００１６】各先端筒体３６１，３８１，４０１のそれ
ぞれの先端外周には、ビット刃３６５，３８５，４０５
が固着されているとともに、各先端筒体３６１，３８
１，４０１の上端側には、ビット刃３６５，３８５，４
０５の直径よりも若干小径の第１拡径部３６６，３８
６，４０６がそれぞれ形成されている。また、この実施
例では、左右掘削ビット３６，３８の中間筒体３６２，
３８２は、中心掘削ビット４０の中間筒体４０２よりも
全長が短くなっているとともに、各上端筒体３６３，３
８３，４０３の下端には、前記第１拡径部３６６，３８
６，４０６と同一直径を有する円錐台状の第２拡径部３
６７，３８７，４０７がそれぞれ形成されている。

【００１７】さらに、中心掘削ビット４０の中間筒体４
０２の上下端側には、同一半径方向に突出する略楕円形
状の一対のカム４０８が一体に形成されている。一方、
左右板状掘削ビット４２，４４は、略三角形状に形成さ
れた基板４２１，４４１と、基板４２１，４４１の外側
端に固設された中空筒状の一対の左右スリーブ４２２，
４４２と、基板４２１，４４１の内側端に跨がるように
して固設された中空筒状の中心スリーブ４２３と、各基
板４２１，４４１の下端に固設された複数のビット片４
２４，４４４とから構成されている。

【００１８】左右スリーブ４２２，４４２は、それぞれ
左右掘削ビット３６，３８の中間筒体３６２，３８２の
外周に嵌着され、その上下端に先端および上端筒体３６
１，３８１，３６３，３８３の第１および第２拡径部３
６６，３８６，３６７，３８７が鋏込むように当接さ
れ、この当接部が、左右掘削ビット３６，３８から左右
板状掘削ビット４２，４４にパーカッションヘッド２８
からの衝撃力を伝達する衝撃力伝達部Ａを構成してい
る。

【００１９】そして、左右スリーブ４２２，４４２に
は、その中心軸上に、基板４２１，４４１の面方向に長
軸が位置する長孔４２５，４４５が貫通形成されてい
る。また、中心スリーブ４２３は、中心掘削ビット４０
の中間筒体４０２の外周に嵌着され、その上下端に先端
および上端筒体４０１，４０３の第１および第２拡径部
４０６，４０７が鋏込むように当接され、この当接部
が、中心掘削ビット４０から左右板状掘削ビット４２，
４４にパーカッションヘッド２８からの衝撃力を伝達す
る衝撃力伝達部Ａを構成している。

【００２０】また、中心スリーブ４２３には、その中心
軸上に、ビット片４２４，４４４の厚み方向に長軸側が
位置し、短軸側がビット片４２４，４４４の長手方向に
位置する略楕円状のカム面４２６が貫通形成されてい
る。カム面４２６は、図４にその断面を示すように、長
軸側の長さがカム４０８の長さよりも若干大きく、短軸
側の長さがカム４０８と略同一長さに設定されている。
このカム面４２６は、カム４０８と係合して、中心掘削
ビット４０に回転駆動装置３０から加えられる回転力
を、往復移動に変換して左右板状掘削ビット４２，４４
に伝達する移動方向変換部Ｂを構成している。

【００２１】なお、カム面４２６は、中心スリーブ４２
３の全長に亘って設ける必要はなく、例えば、カム４０
８と係合できる範囲のみに形成することも可能である。
また、本実施例では、左右板状掘削ビット４２，４４の
基板４２１，４４１およびビット片４２４，４４４を含
む厚みは、円筒状に形成された掘削ビット３６，３８，
４０の直径よりも小さく設定されている。

【００２２】さらに、複数のビット片４２４，４４４
は、円筒状掘削ビット３６，３８，４０の先端よりも上
方に位置していて、それぞれの長さが板状掘削ビット４
２，４４の後述する往復移動ストロークｌと略同一の長
さを有し、長手方向に沿って隣接する部分で、ビット片
４２４，４４４の山部が相互に直交するように配置され
ている。なお、この場合、ビット片４２４，４４４の山
部は、必ずしも直交するように配置する必要はなく、例
えば、所定の角度で交差するようにしてもよい。

【００２３】また、図３において符号４６で示した部材
は、中心掘削ビット４０の先端筒体４０ａの外周に取り
付けられたスタビライザであって、掘削の進行に伴っ
て、ビット刃４０５で掘削された孔壁に当接して、中心
掘削ビット４０の安定性を保もつ機能を有する。さら
に、符号４８で示した部材は、左右および中心掘削ビッ
ト３６，３８，４０を上端側で回転可能に連結する連結
部材であって、左右掘削ビット３６，３８の上端筒体３
６３，３８３の外周に嵌着される中空状の左右筒体４８
１，４８２と、中心掘削ビット４０の上端筒体４０３の
外周に嵌着される中心筒体４８３と、これらの筒体４８
１〜４８３間を連結する一対の連結板４８４とから構成
されている。

【００２４】連結部材４８は、掘削の進行に伴って、掘
削された溝内に侵入するので、筒体４８１〜４８３の径
は、掘削ビット３６，３８，４０の径よりも小さく、ま
た、連結板４８４の厚みは、ビット片４２２，４４２の
厚みよりも小さくなっている。さて、以上にように構成
された地盤掘削装置では、支柱１８の前面側に掘削ビッ
ト部３４を配置し、各円筒状掘削ビット３６，３８，４
０が掘削地盤面にほぼ垂直状態になるように立設して、
パーカッションヘッド２８および回転駆動装置３０が始
動される。パーカッションヘッド２８および回転駆動装
置３０が始動されると、円筒状掘削ビット３６，３８，
４０には、その上端側から衝撃力と回転力とが同時に加
えられ、これによりビット刃３６５，３８５，４０５に
より地盤が掘削され、まず、図５（Ａ）に示すように、
各ビット３６，３８，４０の形状に対応した円形掘削孔
ａ₁〜ａ₃が先行形成される（第１工程）。

【００２５】そして、このような円形掘削孔ａ₁〜ａ₃
形成が進行して、左右板状掘削ビット４２，４４が地盤
面に到達すると、この左右板状掘削ビット４２，４４に
は、衝撃力伝達部Ａを介して、パーカッションヘッド２
８の衝撃力が伝達されるとともに、移動方向変換部Ｂを
介して、往復移動力が伝達されるので、左右板状掘削ビ
ット４２，４４は、往復移動しながら衝撃力を地盤に加
えることになる。

【００２６】図６は、中心掘削ビット４０に回転駆動装
置３０を介して加えられる回転力を往復移動に変換する
移動方向変換部Ｂの作動の詳細を示している。いま、例
えば、図６（Ａ）に示すような初期状態において、カム
４０８がカム面４２６の短軸方向と一致していたとし、
中心掘削ビット４０が時計方向に回転するとすれば、カ
ム４０８が（Ａ）に示す位置から略９０°回転して、カ
ム４０８がカム面４２６の長軸方向と一致した状態にな
ると、カム面４２６の長軸がカム４０８の全長よりも若
干長いので、スリーブ４０ｂは、板状掘削ビット４２，
４４の板厚み方向には殆ど移動しない。

【００２７】そして、中心掘削ビット４０がさらに時計
方向に回転し、図６（Ａ）から同図（Ｂ）に示すよう
に、カム４０８がカム面４２６の短軸方向と一致するよ
うに略１８０°回転すると、この過程でカム４０８がカ
ム面４２６を図６の右方向に移動させることになり、こ
の移動により中心スリーブ４２３が同方向に移動する
が、中心スリーブ４２３は、左右スリーブ４２２，４４
２と基板４２１，４４１を介して連結されているので、
この結果、左右板状掘削ビット４２，４４が同一方向に
同じ量だけ移動する。

【００２８】次いで、さらに中心掘削ビット４０が時計
方向に回転し、図６（Ｂ）から同図（Ａ）に示すよう
に、カム４０８がカム面４２６の短軸方向と一致するよ
うに略１８０°回転すると、この過程でカム４０８がカ
ム面４２６を図５の左方向に移動させることになり、上
記と同様に、左右板状掘削ビット４２，４４が、左方向
に同じ量だけ移動し、以後は、中心掘削ビット４０の一
回転毎に１往復ずつ移動し、この移動ストロークｌは、
カム４０８の突出した部分に相当する長さになる。

【００２９】この場合、カム４０８の回転過程におい
て、左右掘削ビット３６，３８，４０は、連結部材４８
によって回転は可能であるが、それ以外の方向への移動
が規制されているので、左右板状掘削ビット４２，４４
は、掘削ビット３６，３８，４０の中心を結ぶ直線方向
にのみ移動し、ビット片４２４，４４４の厚み方向には
殆ど移動しない。このような往復移動が行われると、左
右板状掘削ビット４２，４４のビット片４２４，４４４
で円形掘削孔ａ₁ 〜ａ₃ 間の地盤が掘削され、このとき
に衝撃力も同時に加えられるので、礫が混在する地盤で
も厚みの薄い溝状掘削溝ｂ_1,ｂ₂ を形成することができ
る（第２工程，図５（Ｂ）参照）。

【００３０】特に、上記構成の掘削装置では、ビット片
４２４，４４４の長さが往復移動ストロークｌと略同一
になっていて、しかも山が直交するように配置されてい
るので、地盤をより効果的に掘削することができる。そ
して、掘削が進行して、掘削ビット３６，３８，４０の
上端が掘削地盤面に近接すると、掘削を一端停止し、パ
ーカッションヘッド２８と掘削ビット３６，３８，４０
との結合をロッドブレーカ２４で切り離し、掘削ビット
３６，３８，４０をロードホルダー２６のみで支持し、
その上端に新たなロッドを継ぎ足して、上記と同様な操
作を行い、再び掘削が行われ、このような操作を適宜繰
り返すことにより、所望の深度まで掘削溝を形成するこ
とになる。

【００３１】以上のようにして円形掘削孔ａ₁〜ａ₃と
溝状掘削溝ｂ_1,ｂ₂とが所定深度まで形成されると、掘
削ビット３６，３８，４０を継ぎ足したロッドを取り外
しながら給進装置３２により引き上げた後に、端部に位
置する円形掘削孔ａ₃をガイドとして、上記第１および
第２工程を順に行い、円形掘削孔ａ₄〜ａ₅と、溝状掘
削孔ｂ_3,ｂ₄が形成される。そして、引き続いて同様な
工程を順次繰り返すことにより、地盤中に所定長さの掘
削孔が形成され、例えば、掘削孔中に充満されているベ
ントナイト泥水をコンクリートに置換することで、連続
地中壁が形成される。

【００３２】さて、以上のような工程で円形掘削孔ａ₁
……ａ_nと溝状掘削孔ｂ₁……ｂ_nとを形成する本発明
の工法によると、複数の円形掘削孔ａ₁〜ａ₃間に、こ
の円形掘削ａ₁〜ａ₃の径よりも小さい厚みの溝状掘削
孔ｂ_1,ｂ₂が形成され、このとき、円形およびび溝状掘
削孔ａ₁〜ａ_{3 ,}ｂ_1,ｂ₂を形成する際に、衝撃力が加
えられるので、礫が混在する地盤でも、この衝撃力によ
り礫を破砕することができる。

【００３３】また、本実施例の工法によれば、円形掘削
孔ａ₁〜ａ₃を先行形成した後に、これらの円形掘削孔
ａ₁〜ａ₃間に、板状掘削ビット４２，４４の往復移動
により、端部がそれぞれ円形掘削孔ａ₁〜ａ₃に連続
し、かつ、円形掘削孔ａ₁〜ａ ₃の直径よりも薄い厚み
の溝状掘削孔ｂ_1,ｂ₂が形成されるので、掘削孔の形成
能率も向上する。

【００３４】なお、上記実施例では、同一方向に往復移
動する板状掘削ビット４２，４４により円形掘削孔ａ₁
〜ａ₃間に溝状掘削孔ｂ_1,ｂ₂を形成する場合を例示し
たが、例えば、移動方向変換部Ｂのカムを複数設け、左
右板状掘削ビット４２，４４が相互に異なった方向に往
復移動するようにして溝状掘削孔ｂ_1,ｂ₂を形成しても
よい。

【００３５】また、上記実施例では、円形掘削孔を３個
先行形成する工法を例示したが、この円形掘削孔は、２
以上の複数個を採用することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる地盤の掘削工法によれば、効率よく薄い
厚みの掘削孔が掘削できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる地盤の掘削工法で使用する掘削
装置の掘削ビット部が装着される作業車の側面図であ
る。

【図２】図１の正面図である。

【図３】図１の作業車に装着される掘削ビット部の正面
図である。

【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。

【図５】本発明の掘削工法の工程を順に示す工程説明図
である。

【図６】図５に示した工程説明図で溝状掘削孔を形成す
る際の説明図である。

【符号の説明】

ａ₁〜ａ₅ 円形掘削孔ｂ₁〜ｂ₄ 溝状掘削孔２８パーカッションユニット（衝撃印加装
置）３０回転駆動装置３４掘削ビット部３６左掘削ビット３８右掘削ビット３８５ビット刃４０中心掘削ビット４０５ビット刃４０８カム４２左板状掘削ビット４２６カム面４４右板状掘削ビットＡ衝撃力伝達部Ｂ移動方向変換部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】礫が混在している地盤に掘削孔を形成
し、この掘削孔内に硬化性泥状物を充満して硬化させる
ことで地盤中に壁を形成する際の地盤の掘削工法におい
て、地盤中に所定の間隔をおいて複数の円形掘削孔を、ビッ
トに衝撃を加えながら回転させることにより先行形成す
る第１工程と、前記円形掘削孔の形成と同時に、また、当該円形掘削孔
の間に、当該円形掘削孔の径よりも薄い厚みの溝状掘削
孔を、板状掘削ビットに衝撃を加えながら水平方向に往
復移動させることにより所定の深度まで形成する第２工
程とを含み、端部に位置する円形掘削孔をガイドとして前記第１およ
び第２工程を順次繰り返すことを特徴とする地盤の掘削
工法。