JP3230192B2

JP3230192B2 - 地盤掘削方法

Info

Publication number: JP3230192B2
Application number: JP19980892A
Authority: JP
Inventors: 誠一柴山; 隆滝本; 隆宏丸
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 1992-07-27
Filing date: 1992-07-27
Publication date: 2001-11-19
Anticipated expiration: 2016-11-19
Also published as: JPH0642001A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地下構造物の構築時に
実施する地下掘削方法に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】（イ）地下構造物の構築に伴う掘削工事
において、敷地や工事工程計画の都合によって図１に示
すように土砂搬出用ダンプトラックａを地下掘削地盤面
まで運行させることができない場合は、地表レベルより
少し高いレベルに仮設乗入れ構台ｂを架設し、図１
（イ）に示すショベル系掘削機ｃ、または図１（ロ）に
示すクラムシェル系揚土機ｄにより掘削土を地上に揚
げ、ダンプトラックａへ積み込む。図中ｅは棚杭、ｆは
山止め壁、ｇは切梁、ｈは仮囲い、ｉは床付けである。（ロ）また、山止め効果や工程上の効果などを期待し
て、所謂「逆打ち工法」を採る場合がある。これは、図
２（イ）〜（ニ）の手順で行われる。即ち、

【０００３】（ａ）杭工事の際に仮支柱ｊまたは構真柱
ｋを現場造成杭ｍの頂部に定着させる。（ｂ）第一次掘削を行う。（ｃ）１回の床レベルの構造躯体、即ち、床、梁、柱ｎ
の一部を構築する。（ｄ）次にその下を掘削（第二次掘削）し、地下１階を
構築する。さらに、これを繰り返して順に下方へと掘削
しながら躯体を構築してゆく。

【０００４】この工法の場合は、いくつかの限られた床
開口部よりクラムシェル系揚土機により掘削土を地上に
揚げ、ダンプトラックへ積み込む。（ハ）前記各工法の場合、揚土する場所がある程度限定
されるため、地下部分においてはショベル系掘削機ｃと
ブルドーザ系水平搬土機Ｐ或いは複数台の掘削機との連
携により、掘削場所から揚土場所へ土砂を移動運搬しな
ければならない（図３、４参照）。従ってこれらの場合
の作業員数は、地下部分においては掘削機・水平搬土機
に各々１名のオペレーター、地上部分においては揚土機
のオペレーター１名となる。ただし面積が小さい場合は
掘削機のオペレーターが水平搬土機の運転を兼務するこ
ともある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記工法には次の問題
がある。（イ）掘削機による狭い空間での地山掘削→旋回→排土
集積という一連の作業は、構造物との接触を避けるため
に非常に神経を使う作業であり、疲労を伴い、オペレー
ターが熟練者であっても事故の危険性を孕んでいる。

【０００６】（ロ）従来のバックホーまたは油圧ショベ
ル機等の掘削機と、ブルドーザまたは掘削機と別の油圧
ショベル機等の水平搬土機とは、近接した場所で別々の
オペレーターが独立して作業するため、接触事故の危険
性がある。即ち、それぞれの機械が機構的に独立してお
り、オペレーターが互いの動きを見て自機の運転スピー
ドを合わせることにより、共同連携作業を行わなければ
ならない。そのため、オペレーターの熟練度、資質、オ
ペレーター間の意志疎通が合わないと（オペレータどう
しの呼吸が揃わないと）、掘削から搬土・排出に至る一
連の作業の能率を最大限発揮することが出来ない仕組み
になっている。

【０００７】（ハ）揚土機械のバケット降下と、地下の
水平搬土機のタイミングのズレによる衝突事故を防止す
る効果的な方法がない。揚土機がバケットを落下させる
時には、水平搬土機が揚土場所から待避しなければなら
ず、この連携動作を誤ると落下衝突事故になる恐れが大
きい。

【０００８】（ニ）地下部分の面積が広く且つ揚土する
開口部が限定される場合には、地下において水平方向に
搬土する距離が長くなり、掘削機或いは水平搬土機の台
数が増え、その分だけ作業員数も増えることになる。

【０００９】（ホ）従来の水平搬土機による水平搬土作
業においては、掘削場所から揚土場所までの間に数個所
の掘削土、搬送土の山を作る。即ち、一度に搬送できな
いため、途中に仮集積場所として土を盛り上げる。そし
て機械自身が場所を移動するか別の機械が運ぶかして、
所定の揚土場所まで土砂を運搬している。そのように搬
送土の山を作るため、機械自身の移動が制約されるし、
また見通しが悪くなり、危険である。

【００１０】（ヘ）水平搬土機として、ブルドーザによ
り集積土を押して移動させる場合には、水分を含む粘性
土或いはシルト質の土が乱されて性状が悪くなる。即
ち、水分が押し出されてトラフィカビリティが劣化し
て、扱いにくくなり、後に続く揚土、積み込み、捨て場
への運搬、排出などの作業がやりにくくなる。また複数
のバックホーのような油圧ショベルにより移動する場合
にも、バケットによる集積土「すくい取り」と「排出」
を繰り返すことにより、土をかき混ぜるのに似た振動効
果が加わるため、やはり土の性状が悪くなる。

【００１１】（ト）現状の形式の水平搬土機、即ち、ブ
ルドーザなどをそのまま有線或いは無線により遠隔操作
にしても、遠隔操作自体難しいので、一人で掘削機と水
平搬土機の両方を動かすことは非常に困難である。本発
明は前記の問題点に鑑み提案するものであり、その目的
とする処は、掘削及び搬土を能率よく安全に且つ少人数
で行うことができる掘削方法を提供する点にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明の地盤掘削方法は、地盤の掘削機と搬土機
と揚土機とよりなる各重機を地盤掘削施工部に配設し、
同各重機の作業指示装置と制御指令演算装置と制御指令
発信装置と重機の遠隔監視葉動作モニター装置と重機及
び重機周辺の安全を確認する危険予知装置とを有する中
央統合制御装置により、前記各重機に一連の掘削動作と
掘削土搬送動作と揚土動作とに必要なデータを与え、同
データに基づいて前記各重機に計画的に定まった掘削・
搬土動作を繰り返し行わせ、同各重機の動作を前記中央
統合制御装置により監視、遠隔操作して、前記各重機を
所要時間に所要数だけ所要位置に移動して、掘削と掘削
土搬送と揚土との一連の作業を続行することを特徴とし
ている（請求項１）。

【００１３】

【作用】中央統合制御装置に入力された地下１階分の掘
削手順に従って同制御装置は前記掘削機へ開始位置待機
指令を発信し、揚土機には揚土待機指令を発信する。次
いで掘削位置と揚土位置とを結ぶ最適の経路を設定し
て、同重機の位置、姿勢に関する開始位置待機指令を発
信する。この場合、同時点における掘削地盤高さを考慮
して各重機の開始位置まで移動すべき経路、順序も指定
する。さらに前記掘削機へ掘削位置速度など一連の掘削
動作に必要なデータを送り、また搬土機には土砂移送速
度、前後各ベルトコンベヤーの旋回角度等一連のデータ
を送る。また前記制御装置から前記各重機へ作業開始指
令を発信すると、掘削機は掘削を開始し、搬土機は掘削
土砂の移送を開始し、揚土機はバケット等の揚土用部材
を下降させて掘削土の把持、上昇作業を開始する。また
掘削機による地盤掘削開始地点での掘削を終了すると、
前記制御装置から各重機へ次の配置パターン指令を送っ
て所要の重機を移動させる。また前記制御装置は前記工
程に並行して各重機から夫々の動作及び位置の情報を受
信するほか、各重機の動きを直接或いは計測監視装置を
介して間接的に監視する。

【００１４】

【実施例】次に本発明の地盤掘削方法を構造物の地下躯
体構築時の場合について説明する。図５（イ）（ロ）
（ハ）（ニ）は、掘削機Ａの概要を示し、走行クローラ
５の上部を二重旋回機構とし、同二重旋回機構の上部に
掘削バケットとブームとアーム４とを有するショベル部
１を設け、同二重旋回機構の下部に移送フィーダー２を
設けている。また移送フィーダー２の前部にホッパー３
を設けて、ホッパー３で受けた土砂を後方へ搬送するよ
うになっている。また掘削機Ａは、オペレータが搭乗
し、既設の操作レバーを操作して、運転できるし、中央
統合制御装置により遠隔操作できる。

【００１５】図６は、搬土機Ｂを示し、走行クローラ５
の上部に旋回体８を設け、同旋回体８にホッパー６を有
するベルトコンベヤー７を傾動可能に設け、旋回体８と
ベルトコンベヤー７との間にベルトコンベヤー７の傾斜
角度を調整する油圧シリンダー９を設けている。なおベ
ルトコンベヤー７の後部７ａは伸縮自在で、フィーダー
部、ベルトコンベヤー機構、走行機構は、エンジン駆動
の油圧モーターにより駆動される。なお搬土機Ｂは中央
統合制御装置により監視、遠隔操作される。図７乃至図
１０は、揚土機Ｃの各例を示している。即ち、図７は、
従来のクラムシェルバケット機１０の例、図８は、電動
トロリー式油圧バケット１１の例、図９（イ）（ロ）は
長尺ベルトコンベヤー１２の例、図１０は垂直バケット
コンベヤー１３の例で、何れも揚土に使用される。

【００１６】また図１１は、クローラ走行式小型キャリ
アー１４の例で、ダンプ式搬土部を具えている。また図
１２は、深掘り用掘削機Ａの例、図１３は、揚土機Ｃの
例で、深掘り用掘削機Ａは、スライドアームを介して掘
削バケットを支持し、揚土機Ｃは、伸縮可能なテレスコ
ーピック型のアーム１５を有している。次いで前記掘削
機と搬土機と揚土機とを使用した掘削工程を説明する。
地下工法として切梁工法による順打ち、または二段打ち
工法の場合、掘削及び揚土の開口部が各所に比較的自由
にとれる場合は、水平搬土の重機が不要で、重機として
は掘削機Ａのみを使用されるが、面積が大きく、仮設構
台を設けるときは、構台柱、切梁支柱が林立して、その
間を掘削機Ａと搬土機Ｂ_１〜Ｂ_ｎとが動きまわることと
なる。なお前記各重機は、機械番号（ＩＤ）毎に中央統
合制御装置からの無線により制御され、これと同時に機
械系の動作状況及び自己の認識する位置情報を信号にし
て中央統合制御装置へ伝達する。次に本発明の地盤掘削
方法を逆打ち工法に適用した場合の各工程を具体的に説
明する。

【００１７】図１４及び図１５は、Ｙ_４通りからＹ_１通
りへ連続掘削している状態を示し、搬土機としてダンプ
トラックを使用している。図１６、図１７、図１８及び
図１９は、Ｙ_４通りからＹ_１方向へ連続掘削する状態を
示し、図１６及び図１７は、第２次掘削及び第３次掘削
を行っている状態を示している。図１９は、図１７の矢
視ロ−ロ図、図２０は、図１８の矢視ハ−ハ図で、第３
次掘削例を示し、地下部での掘削は狭い柱間を各重機Ｂ
_１、Ｂ_２、Ａが移動しながら作業をしなければならな
い。

【００１８】図１６乃至図１８は、Ｙ_１−Ｙ_２間の掘削
作業を掘削重機がＸ_１からＸ_５方向へ行っている状態を
示している。図中Ｚは開口部である。図２１乃至図２８
は、Ｙ_２−Ｙ_３間における掘削作業例を示し、図中前記
実施例と均等部分に同一符号が付されている。なお図２
９は、前記各重機に対する中央統合制御装置による各制
御システムの相互関係を示す説明図である。

【００１９】

【発明の効果】本発明の地盤掘削方法は前記のように地
盤の掘削機と搬土機と揚土機とよりなる各重機を地盤掘
削施工部に配設し、同各重機の作業指示装置と制御指令
演算装置と制御指令発信装置と重機の遠隔監視葉動作モ
ニター装置と重機及び重機周辺の安全を確認する危険予
知装置とを有する中央統合制御装置により、前記各重機
に一連の掘削動作と掘削土搬送動作と揚土動作とに必要
なデータを与え、同データに基づいて前記各重機に計画
的に定まった掘削・搬土動作を繰り返し行わせ、同各重
機の動作を前記中央統合制御装置により監視、遠隔操作
して、前記各重機を所要時間に所要数だけ所要位置に移
動して、掘削と掘削土搬送と揚土との一連の作業を続行
するので、地盤掘削を効率よく安全に行うことができ
る。また掘削機のブームと移送フィーダが独立して旋回
できる二重旋回機構になっており、掘削機のブームの旋
回動作が少なくなる。そのため、逆打ち工法においては
仮支柱に囲まれた狭い空間に、また順打ち、二段打ち工
法においては構台杭・切梁受け棚杭に囲まれた狭い空間
においても、構造物との接触事故の危険性を少なくでき
る。

【００２０】また掘削・搬土の作業を計画的に定まった
動作の繰り返しにより行うため、掘削機と搬土機とをそ
れら重機の台数よりも少ないオペレーターで操作可能と
なり、省力化できるし、互いの接触事故の危険性を減ら
すことができる。また中央統合制御装置を、動作手順の
記憶及び動作応答のフィードバックを用いた自動制御方
式にすることが可能で、省力化を一層促進できる。

【００２１】また掘削機で掘削した土砂を、ほぼそのま
まの状態で搬土機により水平搬送できるため、土の性状
悪化がなくなって、後続の作業を改善できる。またいた
るところに集積土の山を作らないため、機械の移動経路
を安全に確保できるし、オペレーターの見通しも良いた
め、容易に管理できる。

【００２２】また揚土機のオペレーターに搬土機の位置
や状態を送信できるため、揚土開口部におけるバケット
との衝突事故を防止でき、各重機を統合制御する点と相
まって地盤掘削作業を安全に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）（ロ）は山止め切梁工法の工程を示す説
明図で、（イ）は一次掘削時、（ロ）は第２次掘削時か
ら最終掘削時の状態を示す。

【図２】逆打ち工法の手順を示す説明図である。

【図３】地下における水平搬土状況を示す説明図であ
る。

【図４】複数の油圧ショベルによる水平搬土の例を示す
説明図である。

【図５】（イ）（ロ）（ハ）（ニ）は掘削機の背面図、
正面図、側面図及びアーム及びバケットの正面図であ
る。

【図６】搬土機の側面図である。

【図７】クラムシェルバケットの側面図である。

【図８】電動トロリー式油圧バケットの側面図である。

【図９】（イ）（ロ）は斜め長尺ベルトコンベアの側面
図である。

【図１０】垂直バケットコンベアの正面図である。

【図１１】クローラ走行式小型キャリアの側面図であ
る。

【図１２】深掘り用スライドアームを具えた掘削機の側
面図である。

【図１３】深掘り用テレスコーピックアームを具えたク
ラムシェルの側面図である。

【図１４】本発明を逆打ち工法に適用した場合の第１次
掘削状態を示す平面図である。

【図１５】図１４の矢視イ−イ図である。

【図１６】Ｘ通りにおける重機による第２次及び第３次
掘削状態を示す平面図である。

【図１７】図１６の次工程を示す平面図である。

【図１８】図１７の次工程を示す平面図である。

【図１９】図１７の矢視ロ−ロ図である。

【図２０】図１８の矢視ハ−ハ図である。

【図２１】Ｙ通りにおける重機による第２次掘削及び第
３次掘削の工程を示す平面図である。

【図２２】図２１の次工程を示す平面図である。

【図２３】図２２の次工程を示す平面図である。

【図２４】図２３の次工程を示す平面図である。

【図２５】図２１の矢視ニ−ニ図である。

【図２６】図２２の矢視ホ−ホ図である。

【図２７】図２３の矢視ヘ−ヘ図である。

【図２８】図２４の矢視ト−ト図である。

【図２９】重機と中央集中制御室における各々の制御シ
ステムの相互関係を示す説明図である。

【符号の説明】

Ａ掘削機Ｂ搬土機Ｃ揚土機ＤダンプトラックＺ開口部１ショベル部２移送フィーダー３ホッパー４アーム５走行クローラ６ホッパー７ベルトコンベヤー７ａ端部ベルトコンベヤー８旋回体９油圧シリンダー１０クラムシェルバケット機１１電動トロリー式バケット１２斜め長尺ベルトコンベヤー１３垂直バケットコンベヤー１４クローラ走行式小型キャリアー１５アーム

フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−142500（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−142127（ＪＰ，Ａ) 実開平２−97440（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02F 9/20 E02F 7/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】地盤の掘削機と搬土機と揚土機とよりな
る各重機を地盤掘削施工部に配設し、同各重機の作業指
示装置と制御指令演算装置と制御指令発信装置と重機の
遠隔監視葉動作モニター装置と重機及び重機周辺の安全
を確認する危険予知装置とを有する中央統合制御装置に
より、前記各重機に一連の掘削動作と掘削土搬送動作と
揚土動作とに必要なデータを与え、同データに基づいて
前記各重機に計画的に定まった掘削・搬土動作を繰り返
し行わせ、同各重機の動作を前記中央統合制御装置によ
り監視、遠隔操作して、前記各重機を所要時間に所要数
だけ所要位置に移動して、掘削と掘削土搬送と揚土との
一連の作業を続行することを特徴とした地盤掘削方法。
【請求項２】前記掘削機として、走行クローラの上部
を二重旋回機構とし、同二重旋回機構の上部に掘削バケ
ットとブームとアームとを有するショベル部を設け、同
二重旋回機構の下部に移送フィーダーを設けたショベル
系掘削機を使用することを特徴とした請求項１記載の地
盤掘削方法。