JP2972921B2 - センターポール式深礎掘削機及びその工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大深度の地滑り対
策としての抑止杭工事や、山間部の橋梁基礎の立杭の深
礎掘削工事に使用するセンターポール式掘削機及びその
工法に関する。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】従来の深
礎工法は、人力掘削工法或いは掘削機を備えたゴンドラ
タイプ等様々な掘削機や竪型シールド掘削機が用いられ
た。

【０００３】図１０は竪型シールド掘削機を用いて立坑
を掘削する例を示した図である。通常の開放型シールド
掘進機を縦にして、スキンプレート内周にリングフレー
ムを取付け、それを走行レールにした掘削機から構成さ
れている。推進反力は、シールド掘削機のテールプレー
ト内で組み立てたセグメントから得る。掘削のアタッチ
メントは、土質条件に応じてバケット、油圧ブレーカ、
削岩機等に取り替えができるものである。掘削機の操作
は、地上からの遠隔操作または搭乗運転のいずれをも採
用することができる。

【０００４】この方法には次のような問題点があった。

【０００５】 土留め機構等の特性から、装備は大型
化、重量化し、狭隘な工事条件或いは山間部の工事で
は、工事現場への搬入に際しては分割の必要があり、組
立に時間を要する。

【０００６】 崩壊性の土質に対しては安定した施工
ができるが、礫とスキンプレートの噛み込み楔現象が生
じ、貫入不能となる虞れがある。

【０００７】 岩盤部や巨礫の掘削時、刃口の外周部
で岩盤干渉除去のためブレーカ作業が必要になる。この
ブレーカ作業は刃口直下、或いは外周に及ぶこともあり
遠隔操作化は困難であり、人力作業となるため安全性の
点で問題がある。

【０００８】 岩盤部等の発破工法採用時の掘削機の
発破防護が必要となる。

【０００９】 掘削機、シールドジャッキは掘削完了
後、回収可能であるが、シールド機本体は埋め殺しとな
るため、立坑複数基の施工に対しての転用は部分の機械
となり経済面で劣る。

【００１０】これに対して、円形のメッセル機を縦にし
て掘進を行う竪型メッセル工法が開発された。

【００１１】図１１は竪型メッセル機を用いて掘削する
例を示した図である。掘進機の外周には、１２基のブレ
ードを取付けそれぞれ独立した動きができ、リングビー
ム内を走行レールとしたバックホウ型の掘削機により掘
削を行う。掘削のアタッチメントは、土質の条件に応じ
てバケット、油圧ブレーカ、削岩機等に取り替えができ
る。勿論地上からの遠隔操作も搭乗運転も可能である。

【００１２】この竪型メッセル機を用いる工法では、竪
型シールドに比べて、次のような利点を持っている。

【００１３】 単体作動が可能なブレード機構なの
で、崩壊性の土質では部分土留めが可能であり、刃口で
の施工性、安全性が有利である。また礫の噛み込みが生
じても、順次ブレードを推進することにより、竪型シー
ルドのように一度に推力が上昇することはなく、またブ
レードを上下することによっても礫の噛み込みを阻止で
きるため、土質への適応性は比較的良い。

【００１４】 ブレード等掘削機は組立構造なので、
掘削完了後の機体の回収が可能で、立坑複数基の施工に
おける繰返し転用性もよい。

【００１５】しかし次のような問題点があることは、竪
型シールド掘削機を用いる方法と同様である。

【００１６】 土留め機構等の特性から装備は大型
化、重量化し山間部等狭隘な場所への搬入、組立が困難
なこと。

【００１７】 発破工法採用時等掘削機の発破防護が
必要なこと。

【００１８】そこで本発明では、次のような問題点を解
決することを課題とする。

【００１９】 従来の機種より小型化、軽量化、シス
テム化を図り、搬入、組立を容易にする。

【００２０】 センターポールに上下移動、旋回可能
な掘削機、ブレーカ、削岩機等を取付けて、土質への適
応性をよくし普通土から発破を要する硬岩の幅広い土質
に適応させ、深礎の掘削を可能にする。

【００２１】 掘削機をセンターポールに沿って上下
に移動させることにより、掘削機を発破の影響から逃れ
させる。また掘削機の操作は地上から遠隔操作し、構内
作業を極力無人化し安全性を確保する。

【００２２】 施工後の掘削機の回収を考慮した機構
を採用し、複数基の施工への対応を図り、経済性を高め
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、深礎
掘削機において、立坑中央にセンターポールを立設し、
該センターポールに挿嵌された上部チャッキング装置と
下部チャッキング装置の間に、上部旋回ベアリングと下
部旋回ベアリングを挟んで、昇降ジャッキを内蔵したフ
レームに、掘削機と油圧ブレーカと削岩機を取着し、前
記上部旋回ベアリングと下部旋回ベアリングで前記掘削
機と油圧ブレーカと削岩機を旋回させながら掘削し、前
記上部チャッキング装置と下部チャッキング装置を、セ
ンターポールに対して交互に固定／解除しながら昇降ジ
ャッキを伸縮させ、前記フレームを上下に移動させて、
あるいはクレーンの吊り上げにより、岩盤層の発破時に
退避し、掘削土砂を排出する専用のガイドパイプとバケ
ットを有し、随時前記削岩機等と交換し得る吹きつけ機
を備え、地上より遠隔操作で稼働し得ることを特徴とす
るセンターポール式深礎掘削機を主旨とする。

【００２４】請求項２の発明は、センターポール式深礎
掘削工法であり、ダウンザホールドリル工法でセンター
ポール建て込み孔を削孔すると同時に、孔壁保護管を施
工し、ダウンザホールドリルを引き抜き、センターポー
ルを建込み、孔壁保護管を引き抜き、フリクション部に
グラウトを注入し、地際ライナープレートを据え付け、
地際コンクリートを打設し、前記センターポール式深礎
掘削機を据え付け、土砂層は、主に掘削機、軟岩層はさ
らに油圧ブレーカを用いて、転石に遭遇した場合は削岩
機等を用いて、小割発破をかけ硬岩盤層では発破工法を
主体として掘削を進め、発破使用区間では、発破の影響
から逃れるため、センターポールに沿って前記センター
ポール式深礎掘削機を上部に退避させ、発破終了後再び
センターポール式深礎掘削機を下ろして掘削をおこな
い、掘削の進行と同時に、土砂層では主にライナープレ
ート、セグメント、場所打ちコンクリート工法等を採用
し、立坑孔壁を保護し、岩盤層では、例えば削岩機に吹
きつけ機を差し替えてコンクリートを吹きつけて立坑孔
壁を保護し、掘削中の掘削土は、クレーン等で排出し、
一連の作動を、地上から遠隔操作で行うことを特徴とし
たセンターポール式深礎掘削工法を主旨とする。

【００２５】次に本発明の作用について説明する。

【００２６】 機械の小型化、軽量化、システム化を
図り、山間部などの急峻な傾斜地への搬出入、組立、解
体や施工場所移動などが容易に行える。

【００２７】 深礎掘削に先行して立坑の中心にダウ
ンザホールドリル工法によるセンターポールの建込みを
行う。このポールにより確実かつ強力な掘削反力を得る
ことができる。

【００２８】 バケット、油圧ブレーカ、削岩機など
の種々のツール装備により、土砂掘削から硬岩掘削まで
幅広い地山状況に対応が可能である。また複数ツールの
同時施工も可能である。

【００２９】覆工方式は、吹きつけコンクリート、ラ
イナープレート、セグメント、場所打ちコンクリートの
選択ができる。

【００３０】 掘削機本体の上下作動により、発破の
影響範囲から素早く逃れることができ、機械に与える損
傷を簡単に回避できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】図１は本発明のセンターポール式
の深礎掘削機の掘削中の立断面図である。

【００３２】杭の中央にセンターポール１が立設され、
センターポール１は、該センターポール１に挿嵌された
上部チャッキング装置２と下部チャッキング装置３の間
に、上部旋回ベアリング２ａ、下部旋回ベアリング３ａ
を挟んだ昇降ジャッキ４を内蔵したフレーム５を備えて
いる。

【００３３】該フレーム５は、下部チャッキング装置３
を前記センターポール１に固定し、上部チャッキング装
置２のセンターポール１への固定を解除し、昇降ジャッ
キ４を伸ばしたところで上部チャッキング装置２をセン
ターポール１に固定し、下部チャッキング装置３のセン
ターポール１への固定を解除し、昇降ジャッキ４を縮め
再び下部チャッキング装置３をセンターポール１に固定
する。この動作を繰り返してしゃくとり虫的にフレーム
５はセンターポール１に沿って上昇する。同様にフレー
ム５は、しゃくとり虫的に下降することができる。

【００３４】前記フレーム５には、掘削機６と油圧ブレ
ーカ７と削岩機８（図示せず）が配設され上記上部旋回
ベアリング２ａ、下部旋回ベアリング３ａによって杭孔
内を自由に全旋回して作業をすることができる。

【００３５】また上部チャッキング装置２には、掘削作
業中等の振動を防止するために、振れ止め補助装置９を
備えている。

【００３６】深礎での土留め工法の１方法として、吹き
つけコンクリートとロックボルト工法を採用する場合も
あるが、削岩機８を吹きつけ機１０（図示せず）と交換
して行う。

【００３７】立坑内の掘削土（ズリ）はズリ搬出バケッ
ト１１で搬出される。なおズリ搬出バケットは万一のズ
リのこぼれ等に起因する飛来落下事故防止のための専用
のガイドパイプ内部で上下移動するようになっている。
このガイドパイプは立坑内の換気ダクトとしても兼用し
ている。

【００３８】また、遠隔操作用カメラ１２を備え、セン
ターポール式深礎掘削機は全て地上から遠隔操作され
る。

【００３９】次に該センターポール式深礎掘削機を用い
た深礎掘削工法例を説明する。

【００４０】 図２はダウンザホールドリル削孔法に
より、センターポール用孔を削孔する図である。崖錐堆
積部及び破砕転石部では、ダウンザドリル１００を引き
抜いた場合、孔壁面が崩壊するので、これをを防ぐため
孔壁保護管１０１を同時に施工する。１０２はエア供給
口のエアスイベルである。

【００４１】 図３はダウンザホールドリルを引き抜
いている図である。１０３はラフタークレーンであり１
０４はリーダ、１０５は減速機を示す。

【００４２】 図４はセンターポール１を建込み、次
いで孔壁保護管１０１を引き抜き、次いでセンターポー
ル１の内部に仕込んだグラウト注入孔を介し、地山とセ
ンターポールの間隙部にグラウト材１０６を注入する図
である。１０７は孔壁保護管等を抜き差しする場合のチ
ャッキング装置である。

【００４３】 図５は掘削の準備作業で坑口のライナ
ープレート１０８を据え付けたり、地際コンクリート１
０９を打設する図である。１１０は地際作業用ミニバッ
クホウである。

【００４４】 図６は本発明のセンターポール式深礎
掘削機１１１を据え付ける図である。

【００４５】１１２は掘削機６、油圧ブレーカ７、削岩
機８である。

【００４６】 図７は破砕転石層部を掘削している図
である。転石等に遭遇した場合は削岩機８を用い小割発
破をかけ、さらに油圧ブレーカ７で適度な大きさに破砕
し、掘削機６でズリ搬出バケットへの積込み等を行いな
がら掘削を進め掘削土はズリ搬出バケット１１５で排出
する。同時に孔壁をライナープレート１０８で覆工して
いく。１１４はズリ搬出バケット１１５のガイドパイプ
である。

【００４７】 図８は岩盤層部の立坑壁面にコンクリ
ートを吹きつけて、孔壁を保護している図である。１１
６は吹きつけコンクリートを表す。

【００４８】 図９は図８と前後するが岩盤層の発破
時に、本発明のセンターポール式深礎掘削機に被害が及
ばないように、センターポールの上部に一時退避させ、
発破後再び本機を下ろして稼働する様子を示した図であ
る。なおセンターポールは発破力に耐えうる強度のもの
を用いている。

【００４９】以上の工程で、深礎掘削は進められ、機材
は掘削後全て回収できる。またダウンザホールハンマ工
及び掘削工個々の施工も可能で、場合によっては複数孔
同時の着工もできる。また全て遠隔操作で行われるの
で、安全が確保できる。

【００５０】

【発明の効果】本発明の効果は次の通りである。

【００５１】 全装備重量は既存の機種に比較して軽
いので、搬入組立が容易である。

【００５２】 センターポールに上下移動、旋回可能
な掘削機、ブレーカ、削岩機を取付けているため、土質
への適応性はよく、普通土から発破を必要とする硬岩の
幅広い土質に応用できる。またセンターポールにより強
力な掘削反力を得ることができる。従って深礎の掘削を
可能にする。

【００５３】 掘削機がセンターポールに沿って上下
動し得るので発破の影響から逃れることができる。その
ため機械に与える損傷はない。またセンターポール式深
礎掘削機の操作は地上からの遠隔運転としており、掘削
における立坑内作業が無人でできるので安全性が確保で
きる。

【００５４】 施工後の掘削機の回収を考慮した機構
なので、複数基の施工に対して、転用が可能であり、他
の工法に比較して経済性の面で有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセンターポール式の深礎掘削機の掘削
中の立断面図である。

【図２】ダウンザホールドリル削孔法により、センター
ポール用孔を削孔する図である。

【図３】ダウンザドリルを引き抜いている図である。

【図４】センターポール１を建込み、次いで孔壁保護管
１０１を引き抜き、次いでセンターポール１の内部に仕
込んだクラウト注入孔を介し、地山とセンターポールの
間隙部にグラウト材１０６を注入する図である。

【図５】掘削の準備作業で坑口のライナープレート１０
８を据え付けたり、地際コンクリート１０９を打設する
図である。

【図６】本発明のセンターポール式深礎掘削機１１１を
据え付ける図である。

【図７】破砕転石層部を掘削している図である。

【図８】岩盤層部の立坑壁面にコンクリートを吹きつけ
て、孔壁を保護している図である。

【図９】岩盤層の発破時に、本発明のセンターポール式
深礎掘削機に被害が及ばないように、センターポールの
上部に一時退避させ、発破後再び本機を下ろして稼働す
る様子を示した図である。

【図１０】竪型シールド掘削機を用いて掘削する図であ
る。

【図１１】竪型メッセル機を用いて掘削する図である。

【符号の説明】

１……センターポール、２……上部チャッキング装置、
２ａ……上部旋回ベアリング、３……下部チャッキング
装置、３ａ……下部旋回ベアリング、４……昇降ジャッ
キ、５……フレーム、６……掘削機、７……油圧ブレー
カ、８……削岩機、９……振れ止め補助装置、１０……
吹きつけ機、１１……ズリ搬出バケット、１２……遠隔
操作用カメラ、１００……ダウンザドリル、１０１……
孔壁保護管、１０２……エアスイベル、１０３……ラフ
タークレーン、１０４……リーダ、１０５……減速機、
１０６……グラウト材、１０７……チャッキング装置、
１０８……ライナープレート、１０９……地際コンクリ
ート、１１０……地際作業用ミニバックホウ、１１１…
…センターポール式深礎掘削機、１１２……掘削機、油
圧ブレーカ、削岩機、１１３……工事用エレベータ、１
１４……ガイドパイプ、１１５……ズリ搬出バケット、
１１６……吹きつけコンクリート、２００……セグメン
ト、２０１……作業台、２０２……推進ジャッキ、２０
３……掘削機、２０４……フレーム、２０５……ライナ
ープレート組立足場，２０６……ブレード、２０７……
ブレードジャッキ、２０８……反転式バケット、２０９
……刃口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−88960（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−153495（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−65792（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−106597（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 1/00 E21D 1/03 - 1/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 深礎掘削機において、立坑中央にセンタ
   ーポールを立設し、該センターポールに挿嵌された上部
   チャッキング装置と下部チャッキング装置の間に、上部
   旋回ベアリングと下部旋回ベアリングを挟んで、昇降ジ
   ャッキを内蔵したフレームに、掘削機と油圧ブレーカと
   削岩機を配設し、前記上部旋回ベアリングと下部旋回ベ
   アリングで前記掘削機と油圧ブレーカと削岩機を旋回さ
   せながら掘削し、前記上部チャッキング装置と下部チャ
   ッキング装置を、センターポールに対して交互に固定／
   解除しながら昇降ジャッキを伸縮させ、前記フレームを
   上下に移動させて、あるいはクレーンの吊り上げによ
   り、岩盤層の発破時に退避し、掘削土砂を排出する専用
   のガイドパイプとバケットを有し、随時前記削岩機等と
   交換し得る吹きつけ機を備え、地上より遠隔操作で稼働
   し得ることを特徴とするセンターポール式深礎掘削機。
2. 【請求項２】 センターポール式深礎掘削工法であり、 ダウンザホールドリル工法でセンターポール建て込み孔
   を削孔すると同時に、孔壁保護管を施工し、 ダウンザホールドリルを引き抜き、 センターポールを建込み、孔壁保護管を引き抜き、フリ
   クション部にグラウトを注入し、 地際ライナープレートを据え付け、地際コンクリートを
   打設し、 前記センターポール式深礎掘削機を据え付け、 土砂層は、主に掘削機、軟岩層はさらに油圧ブレーカを
   用いて、転石に遭遇した場合は削岩機等を用いて、小割
   発破をかけ、硬岩盤層では発破工法を主体として掘削を
   進め、 発破使用区間では、発破の影響から逃れるため、センタ
   ーポールに沿って前記センターポール式深礎掘削機を上
   部に退避させ、発破終了後再びセンターポール式深礎掘
   削機を下ろして掘削をおこない、 掘削の進行と同時に、土砂層では主にライナープレー
   ト、セグメント、場所打ちコンクリート工法等を採用
   し、立坑孔壁を保護し、 岩盤層では、例えば削岩機に吹きつけ機を差し替えてコ
   ンクリートを吹きつけて立坑孔壁を保護し、 掘削中の掘削土は、専用のガイドパイプ中のバケットを
   クレーンで吊り出して排出し、 一連の作動を、地上から遠隔操作で行うことを特徴とし
   たセンターポール式深礎掘削工法。