JP3094325B2 - 掘削溝の拡幅掘削装置とその拡幅掘削方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、地下連続壁等の
構築時における地中障害物の下部地盤や掘削溝の所定部
分等を効率的に掘削するための拡幅掘削装置とその拡幅
掘削方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、地中障害物の下部地盤を掘削する
場合には、例えば図８〜図９に示すように、まず地中障
害物Ｃが存在する地盤Ｇの両側に縦溝Ｂを予め形成して
おき、反力材５０と排泥管５１を備えたガイド材５２を
一方の縦溝Ｂ内に立設する。そして、モーター５３によ
り回転し地盤Ｇを掘削する単軸の連続スクリュー５４か
らなる掘削部Ｓと、この掘削部Ｓを回動させる油圧シリ
ンダー５５からなる回動機構Ｔと、これらを配設したフ
レーム体５６によって構成された掘削機Ｕをランニング
ブロック５７を介してクレーンに吊下させ、そのクレー
ンにより掘削機Ｕをガイド材５２に沿って昇降移動させ
る。こうして、掘削部Ｓが地中障害物Ｃの下方における
所定個所に移動したら掘削機Ｕを停止し、モーター５３
を作動させるとともに回動機構Ｔを作動させ、地中障害
物Ｃ側へ掘削部Ｓを回動させながら掘削機Ｕを掘削に伴
って移動させて地盤Ｇを掘削して行き、掘削部Ｓが水平
状態になった時点で回動を停止し、その状態で掘削機Ｕ
を所定方向へ移動させながら掘削と排土を同時に行って
地中障害物Ｃの下部地盤を掘削していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の掘削方式には次のような問題点が指摘されてい
た。 （１）従来の単軸の回転式掘削機においては、掘削する
際の回転方向が一方向となるため、容易に掘削機のバラ
ンス取りができない。そのため、掘削精度を確保するこ
とが困難である。 （２）従来の単軸の連続スクリューからなる掘削部と掘
削面とが水平状態にある場合の掘削においては、掘削し
た土砂を排土するため、前記掘削部の回転方向を常に解
放側（前記した縦溝側）へ回転させ、掘削と排土を同時
に行わなければならない。そのため、掘削および排土能
率が低下する。まして、スクリュー型の掘削機の場合に
は大型の反力材が必要となり、作業性や経済性も低下す
る。 （３）従来の単軸の回転式掘削機においては、大型のス
クリューを用いるため、有効幅を必要深度まで掘削する
際の余掘り量が大きくなる。そのため、掘削土量が増加
して排土量が増えるため、作業性および経済性が低下す
る。 （４）従来の単軸の回転式掘削機は、掘削断面が大き
い。そのため、掘削トルクや掘削部の強度を大きくする
ことが不可欠であり、モーターが大型になるに伴って掘
削部が重くなる。これは、作業性や経済性を低下させる
要因である。 （５）従来の単軸の回転式掘削機で粘着性地盤を掘削し
て行く際、掘削土が粘着して掘削が困難となることがあ
る。 （６）従来の単軸の回転式掘削機では、連続スクリュー
にビットを取り付けているため、掘削効率の良いビット
配列ができない。

【０００４】そこでこの発明は、前記した従来の掘削方
式における問題点を解決した掘削溝の拡幅掘削装置とそ
の拡幅掘削方法を提供することを目的とし、開発したも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、掘削溝の拡幅掘削装置を次のように
構成した。まず、掘削すべき地盤の両側に予め掘削溝を
形成しておく。そして、この掘削溝（既設溝）内に反力
材を立設し、前記反力材には排泥管を有する掘削ガイド
材を併設する。そして、回動自在な掘削手段を装備した
フレーム体からなる掘削機を前記掘削ガイド材を案内と
して昇降手段を用い昇降させるように構成したものであ
る。

【０００６】そして、前記掘削手段としては、油圧モー
ター機構等により回転する複数の軸の周りに、所望する
設定間隔・設定角度をもって複数の掘削ビットを配設
し、一の軸の掘削ビットと他の軸の掘削ビットとが重な
り合うように構成したものである。

【０００７】また、前記掘削手段の回動は、前記フレー
ム体により支持される油圧シリンダー機構等により行う
こととした。

【０００８】また、前記掘削手段には、水供給管とジェ
ットノズルを配設し、掘削と同時に水を噴射させる構成
とした。

【０００９】また、前記昇降手段としては、地上に設け
たクレーンと、前記掘削機に設けたランニングブロック
から構成した。

【００１０】次に、前記した構成の拡幅掘削装置を用
い、掘削すべき地盤を次のような工程からなる拡幅掘削
方法により掘削するようにした。 ＜１＞掘削すべき地盤の両側に予め掘削溝を形成し、反
力材と排泥管を有する掘削ガイド材を両側の掘削溝内に
立設しておく。そして、前記した構成の拡幅掘削装置に
おける掘削機を、片側の掘削溝内に前記昇降手段により
挿入して行く工程。 ＜２＞前記掘削機が所定の拡幅掘削部に到達したら掘削
機を停止し、装備する掘削手段を回動させ地山側（掘削
すべき地盤側）へ送り、掘削手段により掘削を開始する
工程。 ＜３＞前記掘削と回動を行いつつ前記掘削機を移動さ
せ、掘削土砂が解放側（掘削溝側）へ自然落下する角度
まで掘削手段により拡幅掘削を行う工程。 ＜４＞前記掘削手段を前記角度を保持したままの状態で
前記掘削機を上方の地山（掘削すべき地盤）へ移動させ
ながら拡幅掘削を行う工程。 ＜５＞ 前記掘削機を前記と同じ状態のまま下方の地山
（掘削すべき地盤）へ移動させながら順次拡幅掘削を行
う工程。 ＜６＞前記＜５＞の工程を続行し、所定深度まで拡幅掘
削を行い、地山（掘削すべき地盤）の片側の拡幅掘削を
完了する工程。

【００１１】さらに前記した拡幅掘削方法における地山
（掘削すべき地盤）のもう一方側の拡幅掘削も前記同様
の工程により掘削し、すべての拡幅掘削を完了させるよ
うにした。

【００１２】なお、片側からの掘削で必要な長さの拡幅
掘削を完了させることを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に添付図面に基づき、この発明
による具体例を説明する。図１は、この発明による掘削
溝の拡幅掘削装置の一例を示す全体構成図、図２は、図
１における掘削機の拡大概略図、図３は、図１における
Ｖ−Ｖ線断面概略図である。

【００１４】図１〜図３に示すように、この拡幅掘削装
置は、掘削すべき地盤Ｇの両側に予め設けた掘削溝Ｂ内
に立設した反力材１０と、この反力材１０に併設した排
泥管１２を備えた鋼製部材からなる掘削ガイド材１１
と、この掘削ガイド材１１を案内として昇降する回動自
在な掘削部Ｒを装備したフレーム体Ｈからなる掘削機Ａ
と、この掘削機Ａを昇降させるクレーンＥとランニング
ブロック１４により構成した。

【００１５】そして、前記の回動は、フレーム体Ｈによ
って支持される油圧シリンダー１９の伸縮により行うよ
うにし、この例の場合の掘削部Ｒは、２基の油圧モータ
ー機構２２により回転する２つの軸１７の周囲に複数の
掘削ビット１８を配設し、一方の軸１７の掘削ビット１
８と他方の軸１７の掘削ビット１８とが重なり合うよう
に構成した。また、図示していないが、前記掘削部Ｒに
は、掘削能力アップを図るために水供給管とジェットノ
ズルを配設し、掘削と同時に水を噴射させるようにして
ある。なお、前記した油圧シリンダー１９と油圧モータ
ー機構２２の駆動源である油圧ポンプや電磁弁等の機器
は地上に設置し、掘削土砂においては、排泥管１２の下
部よりポンプ等で地上に排出する構成としたものであ
る。

【００１６】次に、図４，図５により、従来の単軸回転
式掘削と本発明の多軸回転式掘削とを比較する。図４
は、図１における掘削部Ｒの掘削状況を示す説明図、図
５は、本発明の多軸回転式掘削と従来の単軸回転式掘削
との掘削状況の比較図である。図４および図５に示すよ
うに、従来の単軸回転方式では、掘削と排土を同時に行
うため、常に掘削回転方向が図５による左回転方向（解
放側の方向）としなければならず、回転による横移動力
（ベクトル）が発生する。そのため、掘削精度に問題を
生じることになるが、本発明の多軸回転方式（図では２
軸回転方式）では、各軸の掘削回転方向を互いに逆方向
にできるため、回転による横移動力（ベクトル）を除去
することができ、掘削精度が向上することになる。ま
た、従来の単軸回転方式の掘削では、掘削部の掘削する
面積（図５における大円Ｍ）が大きく掘削トルクが大き
いため、必然的に掘削装置が大型となるが、本発明の多
軸回転方式（図では２軸回転方式）においては、掘削部
における１軸当たりの掘削する面積（図５における小円
Ｎ）が小さいため、掘削トルクを小さくすることがで
き、掘削装置を小型にすることができる。さらに、従来
の単軸回転方式の掘削では、設定深度まで掘削する際の
余掘り量Ｌが多いが、本発明の多軸回転方式（図では２
軸回転方式）の掘削は、設定深度まで掘削する際の余掘
り量がＫであり、掘削効率が向上することになるのであ
る。

【００１７】次に、図６，図７により、この発明の拡幅
掘削装置による拡幅掘削手順を説明する。図６は、この
発明の拡幅掘削装置による拡幅掘削手順を示すフロー
図、図７は、図６の拡幅掘削手順に続くフロー図であ
る。 〔掘削機の設置〕 掘削すべき地盤Ｇの両側に予め掘削溝Ｂを形成し、反力
材１０と排泥管１２を有する掘削ガイド材１１を両側の
掘削溝Ｂ内に立設しておく。そして、掘削機Ａを、片側
の掘削溝Ｂ内に前記クレーンＥとランニングブロック１
４により挿入して行く。 〔掘削開始〕 掘削機Ａが所定の拡幅掘削部に到達したら掘削機Ａを停
止し、油圧シリンダー１９を縮めて掘削部Ｒを回動させ
地山側（掘削すべき地盤Ｇ側）へ送り、掘削部Ｒにより
掘削を開始する。 〔拡幅掘削〕 掘削と油圧シリンダー１９を縮めながら回動を行いつつ
掘削機Ａを上昇させ、掘削土砂が解放側（掘削溝側）へ
自然落下する角度まで掘削部Ｒにより拡幅掘削を行う。 〔上部移動掘削〕 掘削部Ｒを前記角度を保持したままの状態で、掘削機Ａ
を上方の地山（掘削すべき地盤Ｇ）へ移動させながら拡
幅掘削を行う。 〔下部移動掘削〕 と同様の状態で掘削機Ａを下方の地山（掘削すべき地
盤Ｇ）へ移動させながら順次拡幅掘削を行う。 〔掘削完了〕 を続行し所定深度まで拡幅掘削を行い、地山（掘削す
べき地盤Ｇ）の片側の拡幅掘削を完了する。

【００１８】なお、前記地山（掘削すべき地盤Ｇ）のも
う一方側の拡幅掘削も、前記した手順と同様に行い完了
させるものである。

【００１９】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、次のような効果を奏する。 （Ａ）この発明による拡幅掘削装置では、掘削機の掘削
手段（掘削部）を油圧モーター機構により回転する複数
の軸の周囲に複数の掘削ビットを配設して構成している
ので、掘削回転によるベクトル（横移動力）を除去させ
ることが可能となり、掘削精度が向上する。 （Ｂ）この発明による拡幅掘削方法は、掘削面を解放面
側に角度を付けた状態で拡幅掘削する方式としているの
で、掘削土砂の自由落下により排土を行うことが可能に
なり、必然的に掘削効率が向上する。 （Ｃ）前記掘削手段を用いたことにより、必要深度まで
拡幅掘削する際の余掘り量が少なくなるので、掘削排土
量を少なくすることができる。それにより、作業性およ
び経済性が向上する。 （Ｄ）前記掘削手段を用いたことで、掘削する回転軸１
本当たりの掘削面積が小さくなり、掘削トルクを小さく
できる。そのため、掘削機を小型化することが可能とな
り経済性および作業性が向上する。 （Ｅ）前記掘削手段は、回転する複数の掘削ビットが重
なり合う時に掘削土砂を掻き落とすことができるため、
粘着性地盤を掘削する場合でも掘削困難となることがな
い。 （Ｆ）この発明による掘削機は、従来のスクリュータイ
プの掘削機と比べ、掘削ビットの取り付け位置や角度を
自由に設定できる構成としている。そのため、掘削効率
の良いビット配列が可能となる。 （Ｇ）この発明による拡幅掘削方法は、地中障害物の下
部地盤の両側に予め掘削溝を設け、前記下部地盤を片側
づつ拡幅掘削する方式である。従って、前記（Ｄ）とも
あいまって掘削機自体の小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による掘削溝の拡幅掘削装置の一例を
示す全体構成図である。

【図２】図１における掘削機の拡大概略図である。

【図３】図１におけるＶ−Ｖ線断面概略図である。

【図４】図１における掘削部Ｒの掘削状況を示す説明図
である。

【図５】本発明の多軸回転式掘削と従来の単軸回転式掘
削との掘削状況の比較図である。

【図６】この発明の拡幅掘削装置による拡幅掘削手順を
示すフロー図である。

【図７】図６の拡幅掘削手順に続くフロー図である。

【図８】従来の掘削溝の拡幅掘削装置の一例を示す全体
構成図である。

【図９】図８におけるＸ−Ｘ線断面概略図である。

【符号の説明】

１０・・・・反力材 １１・・・・掘削ガイド材 １２・・・・排泥管 １３・・・・昇降ガイド部材 １４・・・・ランニングブロック １７・・・・軸 １８・・・・掘削ビット １９・・・・油圧シリンダー ２０・・・・ワイヤーロープ ２１・・・・油圧シリンダーのジョイント部 ２２・・・・油圧モーター機構 ５０・・・・反力材 ５１・・・・排泥管 ５２・・・・掘削ガイド材 ５３・・・・モーター ５４・・・・連続スクリュー（単軸） ５５・・・・油圧シリンダー ５６・・・・フレーム体 ５７・・・・ランニングブロック ５８・・・・掘削軸 Ａ・・・・掘削機 Ｂ・・・・掘削溝 Ｃ・・・・地中障害物 Ｄ・・・・掘削安定液 Ｅ・・・・クレーン Ｆ・・・・掘削土砂 Ｇ・・・・地盤 Ｈ・・・・フレーム体 Ｋ・・・・余掘り量（本発明方式） Ｌ・・・・余掘り量（従来方式） Ｍ・・・・掘削部の掘削する面積（従来方式による掘削
の場合） Ｎ・・・・掘削部における１軸当たりの掘削する面積
（本発明方式の場合） Ｐ・・・・コンクリート壁 Ｒ・・・・掘削部 Ｓ・・・・掘削部 Ｔ・・・・回動機構 Ｕ・・・・掘削機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 政男 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大 成建設株式会社内 (72)発明者 高瀬 義行 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大 成建設株式会社内 (72)発明者 大矢 浩 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大 成建設株式会社内 (72)発明者 高盛 善雄 東京都大田区南蒲田２丁目16番２号 利 根地下技術株式会社内 (72)発明者 北田 信幸 東京都中央区銀座１丁目14番５号 成和 機工株式会社内 (56)参考文献 実開 昭49−27201（ＪＰ，Ｕ) 特公 平７−81266（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02F 5/04 - 5/06

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既設溝内に立設する反力材に併設した排
   泥管を有する掘削ガイド材と、この掘削ガイド材を案内
   として昇降する回動自在な掘削手段を装備したフレーム
   体からなる掘削機と、この掘削機を昇降させる昇降手段
   とから構成した掘削溝の拡幅掘削装置であって、 前記掘削手段は、油圧モーター機構により回転する複数
   の軸の周囲に、所望する設定間隔・設定角度をもって複
   数の掘削ビットを配設し、一の軸の掘削ビットと他の軸
   の掘削ビットとが重なり合うように構成したことを特徴
   とする掘削溝の拡幅掘削装置。
2. 【請求項２】 前記掘削手段の回動は、前記フレーム体
   により支持される油圧シリンダー機構により行うことを
   特徴とする請求項１記載の掘削溝の拡幅掘削装置。
3. 【請求項３】 前記掘削手段には、水供給管とジェット
   ノズルを配設し、掘削と同時に水を噴射させる構成とし
   たことを特徴とする請求項１記載の掘削溝の拡幅掘削装
   置。
4. 【請求項４】 前記昇降手段は、地上に設置したクレー
   ンと、前記掘削機に取り付けたランニングブロックから
   構成したことを特徴とする請求項１記載の掘削溝の拡幅
   掘削装置。
5. 【請求項５】 次の第１工程〜第６工程の各工程からな
   ることを特徴とする掘削溝の拡幅掘削方法。 （１）掘削すべき地盤の両側に予め掘削溝を形成し、反
   力材と排泥管を有する掘削ガイド材を両側の掘削溝内に
   立設しておく。そして、前記請求項１ないし４のいずれ
   かに記載の掘削溝の拡幅掘削装置における掘削機を、片
   側の掘削溝内に前記拡幅掘削装置の昇降手段により挿入
   していく第１工程。 （２）掘削機が所定の拡幅掘削部に到達したら掘削機を
   停止し、装備する掘削手段を回動させ地山側（掘削すべ
   き地盤側）へ送り、掘削手段により掘削を開始する第２
   工程。 （３）前記掘削と回動を行いつつ掘削機を移動させ、掘
   削土砂が解放側（前記掘削溝側）へ自然落下する角度ま
   で掘削手段により拡幅掘削を行う第３工程。 （４）掘削手段を前記角度を保持したままの状態で掘削
   機を上方の地山（掘削すべき地盤）へ移動させながら拡
   幅掘削を行う第４工程。 （５）第４工程と同じ状態で掘削機を下方の地山（掘削
   すべき地盤）へ移動させながら順次拡幅掘削を行う第５
   工程。 （６）第５工程を続行して所定深度まで拡幅掘削を行
   い、地山（掘削すべき地盤）の片側の拡幅掘削を完了す
   る第６工程。
6. 【請求項６】 前記請求項５における地山（掘削すべき
   地盤）のもう一方側の拡幅掘削においても、請求項５の
   方法で行って完了させるようにしたことを特徴とする掘
   削溝の拡幅掘削方法。
7. 【請求項７】 片側からの掘削で必要長さの拡幅掘削を
   完了させることを特徴とする請求項５記載の掘削溝の拡
   幅掘削方法。