JP3423772B2 - 立坑の掘削装置、立坑の掘削方法および立坑 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は立坑の掘削装置、立坑の
掘削方法および立坑に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にトンネルを構築する場合、立坑を
所定の深さまで掘削したのち立坑底部からトンネルを掘
削する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の装置
で構築する立坑は円形断面のものが多かった。しかしな
がら、都市部の道路等から立坑を掘削するような場合、
道路の有効スペースが少なく、矩形状等に掘削すること
が必要な場合がある。

【０００４】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、任意の断面形状の
立坑を掘削することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、第１の発明は、上部に水が載荷される隔壁と、
前記隔壁の側部に設けられる鋼殻と、前記隔壁の下方に
設けられ、任意の形状の断面を掘削する掘削部と、掘削
された土砂を排出する排出手段と、を具備し、前記掘削
部は、前記隔壁を貫通するシャフトと、前記シャフトを
回転させる回転手段と、前記シャフトの先端に設けら
れ、第１のビットを有するカッタと、前記シャフトに偏
心カムを介して設けられ、第２のビットを有する枠体
と、を具備することを特徴とする立坑の掘削装置であ
る。

【０００６】第２の発明は、前述した立坑の掘削装置を
用いて掘削を行う場合、前記隔壁の上方に水を加えて前
記水の加重により、前記掘削装置を自沈させる工程と、
地上部でプレキャスト部材を継ぎ足しつつ組み立て、掘
削された部分の周辺に前記プレキャスト部材による躯体
を設ける工程と、を具備することを特徴とする立坑の掘
削方法である。

【０００７】第３の発明は、前述した立坑の掘削方法に
よって構築された立坑である。

【０００８】

【作用】本発明では、隔壁の下方に設けられた掘削部に
より任意の形状の断面が掘削される。

【０００９】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係る立坑
の掘削装置を用いた掘削システムの概要図であり、図２
は掘削装置７の要部の構成図である。図１において、１
は地表、３はプレキャスト部材を組み立てるためのクレ
ーン、５はホッパ、７は掘削装置を表わす。

【００１０】掘削装置７は以下のように構成される。矩
形筒状の鋼殻１１に隔壁１３が設けられ、この隔壁１３
に中空シャフト１７が回転可能に設けられる。中空シャ
フト１７の先端には傘状のカッタ１９が設けられ、この
カッタ１９に掘削を行うための第１のビット２１が設け
られる。中空シャフト１７には偏心カム２９が設けら
れ、この偏心カム２９にベアリング２８を介して枠体２
７が取り付けられる。枠体２７には掘削を行うための第
２のビッと３１が設けられる。カッタ１９と枠体２７で
掘削部１５が構成される。

【００１１】中空シャフト１７は、隔壁１３に設けられ
たロ−タリ−テ−ブル２３によって回転駆動される。中
空シャフト１７内は中空であり、内部に掘削した土砂を
搬送するスクリュ−コンベア２５が設けられる。中空シ
ャフト１７の側方にはポンプ３２が設けられ、このポン
プ３２は管３４を介してホッパ５に接続される。

【００１２】３５はプレキャスト部材であり、プレキャ
スト部材３５はクレ−ン３により地上部で継ぎ足されつ
つ組み立てられ、掘削装置７の掘削に伴い自沈する。３
３はテ−ルシ−ルであり、３７は隔壁１３とプレキャス
ト部材３５で囲まれた部分に載荷される水である。

【００１３】次に、掘削部１５による掘削の動作を説明
する。図３は、図１のＡ−Ａによる矢視図であり、図３
において４１は掘削領域を示す。図４、図５は枠体２７
による掘削の手順を示す図であり、図６は、図１のＡ１
−Ａ１による断面図である。

【００１４】ロ−タリ−テ−ブル２３によって中空シャ
フト１７が回転駆動されるとカッタ１９も回転し、ビッ
ト２１により掘削装置７の先端部が掘削される。

【００１５】中空シャフト１７が回転すると偏心カム２
９もそれに伴い回転する。偏心カム２９は中空シャフト
１７の回転に伴って、図４（ａ）から図５（ｄ）に示す
ように中空シャフト１７を中心として回転する。偏心カ
ム２９と枠体２７のあいだにはベアリング２８が設けら
れているので偏心カム２９が回転すると枠体２７は、図
４（ａ）から図５（ｄ）に示すような運動を行い、この
結果枠体２７により、掘削領域４１が矩形状となるよう
に掘削が行われる。なお、図４（ａ）〜図５（ｄ）に示
す矢印は枠体２７の移動方向を示す。

【００１６】このようにして、傘状のカッタ１９によ
り、ある程度掘削が行われた後、枠体２７により、矩形
状に掘削が行われる。なお、掘削に際しては、鋼殻１１
と隔壁１３で囲まれた掘削部１５の圧力調節を行いつ
つ、地下水位とバランスさせながら掘削を行う。

【００１７】掘削部１５によって、掘削された土砂はス
クリュ−コンベア２５によって中空シャフト１７内を上
方に搬送され、ポンプ３２により吸い上げられ、管３４
内をＢ方向に搬送されホッパ５に排出される。

【００１８】掘削部１５によって掘削が行われると水３
７が継ぎ足され、水３７の荷重により、掘削部１５が自
沈する。このようにして水３７の量を調整しつつ掘削を
行う。地上部では、クレ−ン３によりプレキャスト部材
３５ａが新たに継ぎ足され、プレキャスト部材３５が全
体として自沈していく。

【００１９】所定の深さまで立坑が構築されると水３７
を排出する。このとき、プレキャスト部材３５の浮き上
がりを防止するために図１に示すようにプレキャスト部
材３５にアンカ−４３を設置してもよい。

【００２０】構築された立坑から横坑を構築する場合、
ポンプ３２を引上げ、中空シャフト１７を隔壁１３の近
辺で切断し、カッタ１９、枠体２７等を残したまま、プ
レキャスト部材３５の底部から横坑を構築するようにし
てもよい。

【００２１】前述した実施例では枠体２７の形状を矩形
状にし、この枠体２７の底部に第２ビット３１を多数設
けることにより矩形状に掘削を行うようにしたが、枠体
２７の形状を円形、楕円形等の形状にすれば、円形ある
いは楕円形等の立坑を構築することができる。すなわ
ち、枠体２７の形状を任意の形状にすることにより任意
の断面の立坑を構築することができる。

【００２２】図７は、本発明の第２の実施例に係る掘削
装置７ａを用いた掘削システムの概要図である。本実施
例においては、掘削部１５は、泥水を噴出しつつ掘削を
行う。地上部には、排泥ポンプおよび油圧ユニット５
１、土砂分離タンク５３ａ、５３ｂが設置され、土砂分
離タンク５３ｂ内に水中ポンプ５５が設置される。掘削
装置７ａのカッタ１９、枠体２７等の構成は第１の実施
例と同様である。中空シャフト５９の上端にはスイベル
６１が設けられ、このスイベル６１と排泥ポンプ５１と
の間に排泥管６３が設けられる。６７は、隔壁１３に設
けられた支持枠であり、スイベル６１と支持枠６７との
間に昇降ジャッキ６５が設けられる。昇降ジャッキ６５
は、カッタ１９等が何らかの事情で回転不能になったと
き、中空シャフト５９を引き上げて調整するためのもの
である。

【００２３】本実施例では、掘削された土砂は中空シャ
フト５９内を通り、排泥管６３内をＥ方向に搬送され排
泥ポンプ５１により土砂分離タンク５３ａまで搬送され
る。土砂分離タンク５３ａ内の水は土砂分離タンク５３
ｂに送られ、送泥ポンプ５５により汲み上げられ、送泥
管５７内をＤ方向に搬送され、掘削部１５に送られる。
このように、掘削部１５では、所定の水圧を保持しなが
ら、掘削が行われる。尚、前述した各実施例では、中空
シャフト１７（中空シャフト５９）が回転することによ
って、枠体２７が回転する構成となっていたが、枠体２
７のみを駆動する駆動装置を別に設け、中空シャフト１
７（中空シャフト５９）と枠体２７とを別々に駆動させ
るようにしてもよい。また、前述した各実施例におい
て、枠体２７を複数の部分に分割された構成としてもよ
い。

【００２４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、任意の断面形状の立坑を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の実施例に係る立坑の掘削装置
を用いた掘削システムの概要図

【図２】 掘削装置７の要部の構成図

【図３】 図１のＡ−Ａによる矢視図

【図４】 枠体２７の運動を示す図

【図５】 枠体２７の運動を示す図

【図６】 図１のＡ１−Ａ１による断面図

【図７】 本発明の第２の実施例に係る立坑の掘削装置
を用いた掘削システムの概要図

【符号の説明】

１………地表 ３………クレ−ン ５………ホッパ ７………掘削装置 １１………鋼殻 １３………隔壁 １５………掘削部 １７………中空シャフト １９………カッタ ２１………ビット ２３………ロ−タリ−テ−ブル ２５………スクリュ−コンベア ２７………枠体 ２９………偏心カム ３１………ビット ３５………プレキャスト部材 ５１………排泥ポンプおよび油圧ユニット ５３ａ、５３ｂ………土砂分離タンク ５７………送泥管 ５９………中空シャフト ６１………スイベル ６３………排泥管

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部に水が載荷される隔壁と、 前記隔壁の側部に設けられる鋼殻と、 前記隔壁の下方に設けられ、任意の形状の断面を掘削す
   る掘削部と、 掘削された土砂を排出する排出手段と、 を具備し、 前記掘削部は、前記隔壁を貫通するシャフトと、前記シ
   ャフトを回転させる回転手段と、前記シャフトの先端に
   設けられ、第１のビットを有するカッタと、前記シャフ
   トに偏心カムを介して設けられ、第２のビットを有する
   枠体と、を具備することを特徴とする立坑の掘削装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の立坑の掘削装置を用いて
   掘削を行う場合、 前記隔壁の上方に水を加えて前記水の加重により、前記
   掘削装置を自沈させる工程と、 地上部でプレキャスト部材を継ぎ足しつつ組み立て、掘
   削された部分の周辺に前記プレキャスト部材による躯体
   を設ける工程と、 を具備することを特徴とする立坑の掘削方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載された立坑の掘削方法に
   よって構築された立坑。