JP3046249B2 - 立穴掘削工法 - 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、立穴掘削工法に係
り、例えば、山岳橋梁等の基礎杭、または市街地等の横
穴洞道の立穴人孔において、特に、非真円立穴（以下自
由断面立穴という）を構築するための立穴掘削工法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、比較的小型の自由断面立穴（例え
ば、横断面が小判形の立穴）では、人力による掘削が行
なわれており、機械化施工例がなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】自由断面立穴におい
て、人力による掘削工法では、狭い立穴内での作業は困
難で、安全性にも問題があった。

【０００４】前記のことから、比較的小型の立穴掘削に
対する機械化の要求はあったが、従来の技術では、特に
自由断面の立穴では、非真円の周壁面を機械的手段を用
いて円滑に掘削するように立穴掘削機を構成することが
難しく、その機械施工化は困難であった。

【０００５】本発明は、前記の問題点を解決して、自由
断面の立穴の円滑な機械化を図り、安全性を向上できる
機械施工による立穴掘削工法を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明の請求項１に係る立穴掘削工法は、非真円の
立穴を掘削すべき掘削範囲にわたって敷設された所定長
の移動用レールに沿って走行自在に門型架台が配設され
ており、前記移動用レールの一端側において、前記門型
架台に昇降自在に支持された掘削装置を掘削すべき位置
に吊り下し、前記掘削装置に設けられたグリッパ装置に
より立穴の内壁面を押圧して掘削装置本体を立穴内側の
掘削位置に固定し、掘削装置本体に設けた旋回台を回転
させることで、この旋回台に配置した複数種の掘削刃に
より所定の深さだけ掘削し、掘削土砂を門型架台の上方
から吊下げられて昇降する排土用クラブバケットで排出
し、所定単位深さの立穴の掘削の終了により、前記掘削
装置本体を立穴から引上げ門型架台を移動用レールに沿
って移動させて次の立穴掘削位置に停止させ、以後前記
の動作を繰返して前回と次回の円形旋回掘削部が所定量
重なり合って所定深さ掘削し、この掘削動作を１サイク
ル掘削動作とし、複数サイクルの前記掘削動作を繰返し
つつ掘削深度を深めることを特徴とする。 本発明の請求
項２に係る立穴掘削工法は、非真円の立穴を掘削すべき
掘削範囲にわたって敷設された所定長の移動用レールに
沿って走行自在に移動枠が配設されており、当該移動枠
に前記移動用レールと直角配置に設けられた横行用レー
ルに沿って走行自在に門型架台が配設されており、前記
移動用レールの一端に位置する移動枠において、その横
行用レールの一端に前記門型架台を位置させ、当該門型
架台に昇降自在に支持された掘削装置を掘削すべき位置
に吊り下し、前記掘削装置に設けられたグリッパ装置に
より立穴の内壁面を押圧して掘削装置本体を立穴の内側
掘削位置に固定し、掘削装置本体に設けた旋回台を回転
させることで、この旋回台に配置した複数種の掘削刃に
より所定の深さだけ掘削し、掘削土砂を門型架台の上方
から吊下げられて昇降する排土用クラフバケットで排出
し、所定単位深さの立穴の掘削の終了により、前記掘削
装置本体を立穴から引上げ門型架台を横行用レールに沿
って移動させて次の立穴掘削位置に停止させ、所定幅の
掘削が終了した後、前記掘削装置本体を立穴から引上げ
門型架台を横行用レールに沿ってその一端に移動させ、
さらに移動枠を移動用レールに沿って所定量移動させて
停止し、以後前記の動作を繰返して前回と次回の円形旋
回掘削部が所定量重なり合って所定深さ掘削し、この掘
削動作を１サイクル掘削動作とし、複数サイクルの前記
掘削動作を繰返しつつ掘削深度を深めることを特徴とす
る。

【０００７】本発明によると、立穴掘削に際しての掘削
装置の掘削刃の自転と、掘削装置自体の架台を介しての
移動用レールに沿う移動と、前記掘削装置の掘削刃自体
の自転とにより、地盤に自由断面の立穴を円滑かつ連続
的に掘削することができ、さらに前記掘削装置自体を移
動枠の横行装置を介して移動用レールに沿う方向及び、
移動用レールと直角方向に移動させつつ掘削すること
で、より広幅の自由断面の立穴を円滑かつ連続的に掘削
できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明の第１の実施の形態を
図１〜図８を参照して説明する。図１は、本発明による
非真円（自由断面）の立穴を掘削する原理を平面的に示
す図である。同図において、円形で示す掘削装置１は、
第１と第２の自転自在な第１と第２の掘削刃２，３を有
しており、かつ、昇降自在に設けられている。この第
１，第２掘削刃２，３を回転軸Ｏを中心に３６０°自転
させて円形旋回掘削部４を掘削しつつ、この円形旋回掘
削部４が一部重合するように掘削装置１をＸ軸方向に間
欠移動させて掘削することにより、図１に平面で示すよ
うに両端が円弧状の長溝状の所定深さの立穴５を掘削
し、この掘削動作を１サイクル掘削動作として、この掘
削動作が終了したならば、掘削装置１を所定量降下させ
て前記１サイクルの掘削動作を繰返して掘削深度を深
め、以て横断面が非真円形で、所期深度の立穴を掘削完
了するものである。

【０００９】図２〜図８によって、発明の第１実施形態
を実施するための構造を説明する。図２には、地上６に
おいて、自由断面の立穴５を掘削すべき位置に当該立穴
の長手方向に沿って平行に設けられた移動用レール７
と、この移動用レール７上を走行自在に設けられた門型
架台８と、門型架台８の上部に設置された電動チェーン
ブロック１０から繰出される索条１１で吊下げ支持され
ており、この門型架台８と同じ高さから立穴５の掘削深
度に応じて図示のように掘削終了時の完成立穴５の底部
５ａまで降下できる掘削機本体１ａと掘削装置１とから
なる掘削設備１２と、ブーム１３の先端に排土用グラブ
バケット１４が吊下げられている排土用クレーン１５と
を具備している。

【００１０】門型架台８は、図３〜図５に示すように、
前記左右の四隅部に立設される４本の立枠１６と、この
４本の立枠１６を四角形の四隅位置に固定するように複
数の横枠１７が図示のように設けられ、前記４本の立枠
１６と複数段の横枠１７とで、正面略門型架台８が構成
されている。

【００１１】また、４本の各立枠１６の下端には走行車
輪１８が設けられる。門型架台８の下端部には架台走行
用駆動モータ２０が配設されており、その駆動歯車２１
と走行車輪１８の車軸に設けた歯車２２との間に駆動チ
ェーン２３が架設してある。したがって、駆動モータ２
０を駆動することにより走行車輪１８を介して門型架台
８を移動用レール７に沿って走行させることができる。
また、４本の各立枠１６の下端において、移動用レール
７と平行配置の横枠１７には一対のアウトリガ１９が設
けられている。

【００１２】門型架台８は、その枠組み中央部に掘削機
本体１ａと掘削装置１とからなる掘削設備１２を昇降自
在に上昇位置させるべく、収納スペース２４が形成され
るように枠組み構成されており、かつ前記掘削設備１２
を図６に示す位置まで引上げ位置させるべき前記電動チ
ェーンブロック１０が架台上部に設けられている。

【００１３】各図に示すように、電動チェーンブロック
１０は、電動モータ２５及び電動モータ２５により回転
駆動される索条１１の巻取りドラム（図示せず）とから
なる電動チェーンブロック本体２６と、巻取りドラムに
巻取られ、先端にフック２７が設けてある前記索条１１
とからなり、前記電動チェーンブロック本体２６は、そ
の保持用フック２８を門型架台８の最上端において、係
止ピン２９に係合することにより、門型架台８の上部に
設けられている。

【００１４】また、門型架台８における前記掘削設備１
２の収納スペース２４は、上下方向に連通するように設
けるだけでなく移動用レール７に沿う走行方向にも連通
するように設けてある。つまり、門型架台８の走行方向
前後部において、その走行方向中央位置から左右両側に
所定間隔離れた位置に内側垂直フレーム３０が設けてあ
り、電動チェーンブロック１０は、図３に示すように門
型架台８の走行前後方向からみて、その中心から両側に
対称的に設けられている。したがって、前記電動チェー
ンブロック本体２６を吊下げる保持用フック２８を係合
する係止ピン２９は、前記内側垂直フレーム３０の上端
部に設けられている。

【００１５】また、門型架台８の平面から見て四角形の
横枠１７の最上段の横枠１７には図示形状のフェンス３
１が設けられ、さらにこの最上段の四角形に組まれた横
枠１７の内側には、図７に示すように平面から見て門型
架台８の移動用レール７に沿う走行方向両側に足場用ネ
ット３９が張設されている。したがって、作業者は、前
記フェンス３１の足場用ネット３９上に立って、門型架
台８内に引上げられて配置される掘削設備１２のメンテ
ナンスや、修理点検や、電動チェーンブロック１０の操
作など、必要な作業を行なうことができる。

【００１６】掘削設備１２は、前記のように上側に配設
される掘削機本体１ａと下側に配設される掘削装置１と
からなり、この掘削設備１２は、前述のように電動チェ
ーンブロック１０により索条１１が上限まで引上げられ
たときは、門型架台８の収納スペース２４内に納まり、
一方、図２に示すように所定深さの立穴５の底部５ａま
で掘削したときが掘削設備１２の下限の降下位置であ
る。

【００１７】図６，図７に示すように、掘削設備１２に
おいて、掘削機本体１ａは、鉛直方向に配置されて、排
土用グラブバケット１４が通過可能な排土用ガイド筒３
２と、その上端に連設された上部拡開ガイド部３２ａと
排土用ガイド筒３２の上下位置に所定間隔をあけて外嵌
固定された上部支持体３３及び、下部支持体３４とから
構成されている。上部支持体３３と下部支持体３４の外
周部には、それぞれ周方向に一定間隔毎に押圧体３５を
半径方向外方に出退自在な複数（たとえば、４本）の上
下グリッパ装置３６，３６ａが配設されている。

【００１８】前記排土用ガイド筒３２の下端部には、旋
回装置（図示せず）により鉛直軸心回り回転自在な旋回
台３７が設けられ、この旋回台３７の対象位置（必ずし
も対象位置でなくてもよい）に第１掘削刃（バックホ
ウ）２と第２掘削刃（削岩機）３とが設けられて、旋回
台３７と第１，第２掘削刃２，３とで掘削装置１が構成
されている。第１と第２の掘削刃２，３で土砂を下方に
寄せ集めるように構成され、寄せ集められた土砂は、上
部拡開ガイド部３２ａと排土用ガイド筒３２内を通過し
て下降された排土用グラブバケット１４に把持されて持
上げられるように構成されている。

【００１９】次に、本発明の第１実施形態に係る立穴掘
削工法における掘削作業を説明する。地上の所定場所に
おいて、非真円の立穴５を掘削しようとする地盤６上へ
平行に移動用レール７を配設する。移動用レール７上
に、門型架台８を配設し、かつ門型架台８に電動チェー
ンブロック１０により昇降自在に掘削設備１２を配設し
た後、この掘削設備１２を図６の位置に引上げ、かつ門
型架台８を移動用レール７の一端側（移動始端側）に移
動させておく。次に電動チェーンブロック１０により門
型架台８から索条１１を介して掘削設備１２を立穴５を
掘削すべき位置に吊り下し、上部と下部のグリッパ装置
３６，３６ａにより立穴５の内壁面を押圧して、掘削機
本体１ａを立穴５の内側に位置固定し、旋回台３７を回
転させつつ第１掘削刃（バックホウ）２と第２掘削刃
（削岩機）３を駆動して地盤６を所定の深さだけ掘削
し、掘削した土砂を排土用ガイド筒３２の下方に寄せ集
める。そして、門型架台８の上方から、排土用クレーン
１５のブーム１３の先端に索条１１で吊り下げてある排
土用グラブバケット１４を立穴５内底に排土用ガイド筒
３２を通して着底させ、掘削土砂を把持して吊り上げる
ことにより、掘削土砂を順次排出する。

【００２０】上記掘削作業により、所定単位深さの立穴
５の掘削が終了すると、電動チェーンブロック１０によ
り索条１１を介して掘削機本体１ａを立穴５から引上
げ、架台走行用電動モータ２０により門型架台８を移動
用レール７に沿って移動させて、次の立穴掘削位置に停
止させ、さらに、その他の排土用クレーン１５などの支
援設備を必要に応じて移動させる。このときの掘削装置
１の移動量は、図１に示すように旋回台３７による第１
掘削刃（バックホウ）２と、第２掘削刃（削岩機）３の
旋回掘削により掘削された前回の円形旋回掘削部４と、
次回の円形旋回掘削部４とが例えば図１に示すように所
定量だけ重なり合った状態で掘削される量だけ移動させ
るとよい。

【００２１】前述のようにして、掘削装置１は、複数の
前記円形旋回掘削部４の重なり合った状態での所定回数
の掘削による所定単位深さまでの立穴掘削を１サイクル
として、前記の掘削動作を繰返して掘削深度を深め、以
て横断面が非真円形で、所期深度の立穴５を掘削するも
のである。

【００２２】本発明の第１実施形態によると、掘削位置
を変更するための掘削設備１２の移設作業を短時間で、
かつ連続的に行なうことができるので、非真円の立穴５
の掘削作業を能率良く行なうことができる。

【００２３】本発明の第１実施形態では、門型架台８に
昇降自在に支持される掘削設備１２は、当該門型架台８
に対し同じ位置を昇降自在に支持されており、旋回台３
７も門型架台８に対し固定位置で旋回するだけであるか
ら、前記掘削設備１２により掘削される非真円の立穴５
は、その門型架台８の移動用レール７に沿う移動方向に
対しては最大限この移動用レール７の長さ寸法まで長尺
に掘削することができる。しかし、この立穴５の幅方向
に掘削できる掘削寸法は、前記第１掘削刃（バックホ
ウ）２と第２掘削刃（削岩機）３との旋回軌跡の直径寸
法であり、これ以上の広幅の非真円の立穴５を掘削でき
ない。

【００２４】そこで図９〜図１２に示す本発明の第２実
施形態では、掘削設備１２を門型架台８と一体に移動用
レール７に沿って移動させると共に、移動用レール７の
長手方向と直角の方向にも移動できるように門型架台８
に対して横行自在に支持することで、より広幅の非真円
の立穴５を掘削することができる。

【００２５】図９には、本発明の第２の実施形態に係る
広幅の非真円の立穴を掘削する原理を平面的に示す図が
示されている。同図に示されるように、掘削装置１の自
転自在な掘削刃を回転軸Ｏを中心に３６０°自転させて
掘削しつつ掘削装置１を図のＹ軸方向に往復移動させて
所定幅を掘削し、さらに、Ｘ軸方向に移動させることに
より、図に平面で示すように、両端が円弧状で、広幅で
あり、かつ長溝状の所定単位深さの立穴５を掘削し、前
記の掘削動作を１サイクル掘削動作として、この掘削動
作が終了したならば、前記１サイクルの掘削動作を繰返
して掘削深度を深め、以て横断面が非真円形で、所期深
度の立穴５を掘削するものである。

【００２６】図１０〜図１２によって本発明の第２実施
形態を更に説明すると、移動用レール７上に走行車輪３
８を有する移動枠４０が配設されている。移動枠４０に
は、移動枠走行用駆動モータ４１が配設されており、そ
の駆動歯車４２と走行車輪３８の車軸に設けた歯車との
間に駆動チェーン４３が架設されている。したがって、
駆動モータ４１を駆動することにより、走行車輪３８を
介して移動枠４０を移動用レール７に沿って移動させる
ことができる。移動枠４０は矩形の枠体であり、移動用
レール７と直角に位置する前記枠体上には、この移動枠
７の移動方向と直角の方向に横行用レール４４が設けら
れており、この横行用レール４４上に発明の第１実施形
態と同一構造の門型架台８及び掘削設備１２が支持され
ている。つまり、門型架台８の下部の走行車輪１８が駆
動歯車２１により回転し、横行用レール４４上を走行支
持されている。

【００２７】次に、本発明の第２実施形態に係る立穴掘
削工法における掘削作業を説明する。地上の所定場所に
配設された移動用レール７上の一端（移動始端）に移動
枠４０に支持された門型架台８を位置させ、かつこの門
型架台８を移動枠４０上の横行用レール４４の一端に位
置させる。つぎに、門型架台８を横行用レール４４の一
端側から他端側に向けて移動させ、この門型架台８に支
持された掘削設備１２における第１掘削刃（バックホ
ウ）２と第２掘削刃（削岩機）３を駆動して、円形旋回
掘削部４の範囲を所定深さ掘削し、この円形旋回掘削部
４が一部重なるように掘削設備１２を横行用レール４４
に沿って掘削すべき立穴５の幅方向に間欠移動させて立
穴５を掘削する。

【００２８】所定幅の立穴５の第１段の幅方向の掘削作
業が終了すると掘削設備１２を上昇させ、かつ、門型架
台８を横行用レール４４の一端（始端）に移動させ、さ
らに、移動枠４０を移動用レール７に沿って所定量移動
させこの移動位置において、門型架台８を再び横行用レ
ール４４に沿って間欠移動させることにより、掘削設備
１２により所定幅の立穴５の第２段の幅方向掘削を行な
う。前記の門型架台８とこれに支持された掘削設備１２
の掘削すべき立穴５の幅方向と長手方向とに移動しなが
らの掘削作業の繰返しにより、図９に示される広幅の非
真円形の立穴５の掘削を円滑かつ迅速に行なうことがで
きる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の立穴掘削
工法によれば、立穴掘削位置間に亘って平行に敷設され
た移動用レール上を走行自在な架台が移動し、この架台
に支持された掘削設備における自転自在な掘削刃を有す
る掘削装置により、円形旋回掘削部の一部が重なり合う
ようにして掘削動作を繰返し作業して、その際の掘削設
備の迅速かつ円滑な移動作業により、非真円の立穴の掘
削深度を深めつつ所期深さの非真円の立穴を機械掘削作
業で掘削でき、無人化作業により、安全かつ迅速に掘削
施工を行なうことができる。また、前記掘削設備の移動
用レールに沿う方向の移動掘削に加え、移動用レールの
長手方向と直角方向の移動掘削を結合することにより、
より広幅な非真円の立穴を前記と同様迅速かつ円滑に掘
削することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の原理を平面的に示す説
明図である。

【図２】発明の第１実施形態における立穴掘削状態を示
す一部

【図３】図２の門型架台の正面拡大図である。

【図４】図３の門型架台の側面図である。

【図５】図３の平面図である。

【図６】門型架台の電動チェーンブロックにより門型架
台の高さ位置に掘削設備を引上げた状態の正面拡大図で
ある。

【図７】掘削設備の拡大正面図である。

【図８】図３の平面図である。

【図９】本発明の第２実施形態の原理を平面的に示す説
明図である。

【図１０】発明の第２実施形態の平面説明図である。

【図１１】発明の第２実施形態における門型架台の支持
形態を示す一部省略側面説明図である。

【図１２】発明の第２実施形態における門型架台の支持
形態を示す正面説明図である。

【符号の説明】

１ 掘削装置 １ａ 掘削機本体 ２ 第１掘削刃 ３ 第２掘削刃 ４ 円形旋回掘削部 ５ 立穴 ５ａ 底部 ６ 地上 ７ 移動用レール ８ 門型架台 １０ 電動チェーンブロック １１ 索条 １２ 掘削設備 １３ ブーム １４ 排土用グラブバケット １５ 排土用クレーン １６ 立枠 １７ 横枠 １８ 走行車輪 ２０ 架台走行用駆動モータ ２１ 駆動歯車 ２２ 歯車 ２３ 駆動チェーン ２４ 収納スペース ２５ 電動モータ ２６ 電動チェーンブロック本体 ２７ フック ２８ 保持用フック ２９ 係止ピン ３０ 内側垂直フレーム ３１ フェンス ３２ 排土用ガイド筒 ３３ 上部支持体 ３４ 下部支持体 ３５ 押圧体 ３６，３６ａ 上下グリッパ装置 ３７ 旋回台 ３８ 走行車輪 ３９ 足場用ネット ４０ 移動枠 ４１ 移動枠走行用駆動モータ ４２ 駆動歯車 ４３ 駆動チェーン ４４ 横行用レール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 5/18 - 5/20 E21B 1/00 - 41/16 E02F 5/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非真円の立穴を掘削すべき掘削範囲にわ
   たって敷設された所定長の移動用レールに沿って走行自
   在に門型架台を配設し、前記移動用レールの一端側にお
   いて、前記門型架台に昇降自在に支持された掘削装置を
   掘削すべき位置に吊り下し、前記掘削装置に設けられた
   グリッパ装置により立穴の内壁面を押圧して掘削装置本
   体を立穴内側の掘削位置に固定し、掘削装置本体に設け
   た旋回台を回転させることで、この旋回台に配置した複
   数種の掘削刃により所定の深さだけ掘削し、掘削土砂を
   門型架台の上方から吊下げられて昇降する排土用クラブ
   バケットで排出し、所定単位深さの立穴の掘削の終了に
   より、前記掘削装置本体を立穴から引上げ門型架台を移
   動用レールに沿って移動させて次の立穴掘削位置に停止
   させ、以後前記の動作を繰返して前回と次回の円形旋回
   掘削部が所定量重なり合って所定深さ掘削し、この掘削
   動作を１サイクル掘削動作とし、複数サイクルの前記掘
   削動作を繰返しつつ掘削深度を深めることを特徴とする
   立穴掘削工法。
2. 【請求項２】 非真円の立穴を掘削すべき掘削範囲にわ
   たって敷設された所定長の移動用レールに沿って走行自
   在に移動枠を配設し、当該移動枠に前記移動用レールと
   直角配置に設けられた横行用レールに沿って走行自在に
   門型架台が配設されており、前記移動用レールの一端に
   位置する移動枠において、その横行用レールの一端に前
   記門型架台を位置させ、当該門型架台に昇降自在に支持
   された掘削装置を掘削すべき位置に吊り下し、前記掘削
   装置に設けられたグリッパ装置により立穴の内壁面を押
   圧して掘削装置本体を立穴内側の掘削位置に固定し、掘
   削装置本体に設けた旋回台を回転させることで、この旋
   回台に配置した複数種の掘削刃により所定の深さだけ掘
   削し、掘削土砂を門型架台の上方から吊下げられて昇降
   する排土用クラブバケットで排出し、所定単位深さの立
   穴の掘削の終了により、前記掘削装置本体を立穴から引
   上げ門型架台を横行用レールに沿って移動させて次の立
   穴掘削位置に停止させ所定幅の掘削が終了した後、前記
   掘削装置本体を立穴から引上げ門型架台を横行用レール
   に沿ってその一端に移動させ、さらに移動枠を移動用レ
   ールに沿って所定量移動させて停止し、以後前記の動作
   を繰返して前回と次回の円形旋回掘削部が所定量重なり
   合って所定深さ掘削し、この掘削動作を１サイクル掘削
   動作とし、複数サイクルの前記掘削動作を繰返しつつ掘
   削深度を深めることを特徴とする立穴掘削工法。