JP3483421B2 - 地下構造体の埋設装置および埋設方法 - 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、たとえば地下室な
どの地下構造体の埋設装置および埋設方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、地下構造体は、土木機械による掘
削と、油圧ジャッキ等を用いて地下構造体を地中に圧入
する作業とを繰り返して埋設される。すなわち、図６に
示すように、地下構造体４０が埋設される周囲の所定位
置に、アースアンカー（反力杭）４１を打ち込み、これ
らアースアンカー４１間の地面に、その底壁部４０ａの
周囲に貫入用突起４２が設けられた地下構造体４０を載
置する。

【０００３】次に、上記地下構造体４０の上面に梁材４
３をその両端部４３ａが地下構造体４０の外方に突出す
るように掛け渡した後、梁材４３の両端部４３ａと上記
アースアンカー４１とに亘ってジャッキ装置４４を配置
する。勿論、このとき、ジャッキ装置４４は、アースア
ンカー４１と梁材４３とに連結された状態である。

【０００４】次に、このジャッキ装置４４を作動させ
て、梁材４３を下方に引っ張り、地下構造体４０を地中
に圧入する。そして、上記地下構造体４０の内側を、例
えばパワーショベルなどを利用して掘削する。

【０００５】地下構造体４０の圧入高さだけ掘削が行わ
れると、再度、梁材４３を介して、ジャッキ装置４４に
より、地下構造体４０を圧入して掘削を行う。この手順
が繰り返されて、地下構造体４０が、地中に埋設されて
いた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した地下
構造体の埋設方法によると、外部からパワーショベルに
より掘削作業を行わなければならず、さらに掘削作業
と、地下構造体を地中に圧入する作業とを繰り返して行
わなければならず、また地下構造体の姿勢を鉛直方向に
保つために、圧入作業の都度、水平レベルを計測しつつ
各ジャッキ装置により調整する必要があるため、手間が
かかり工期が長くかかるなどの問題がある。

【０００７】そこで本発明は、繰り返し作業などの手間
がかからず、工期が短くなる地下構造体の埋設装置およ
び埋設方法を提供することを目的としたものである。

【０００８】

【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、本発明の地下構造体の埋設装置は、箱型状の地
下構造体を埋設する埋設装置であって、上記地下構造体
の底壁部に形成された開口部周囲の上面に筒状体を着脱
自在に設け、この筒状体内に、竪型でかつ下部に回転自
在なカッタヘッドを有する掘削機を昇降装置を介して保
持させるとともに、この昇降装置によりそのカッタヘッ
ドを底壁部より下方に突出させ得るようになし、上記地
下構造体の底壁部の四隅に土砂を崩すとともに掘削機側
に寄せる土砂崩し部材を設け、上記地下構造体と筒状体
との間の空間室内と地下構造体の底壁部外方の掘削箇所
とを連結させる連通路を形成し、かつ埋設作業時に上記
空間室内に、水を供給するとともに、この供給された水
が上記連通路を介して掘削箇所に導かれるようになし、
さらに掘削箇所に導かれた水と掘削土砂との混合物を排
除する土砂排出装置を具備したことを特徴とするもので
ある。

【０００９】 また前述した目的を達成するために、本
発明の地下構造体の埋設方法は、箱型状の地下構造体を
埋設する埋設方法であって、まず地下構造体の底壁部に
形成された開口部周囲の上面に取り付けられた筒状体内
に、下部にカッタヘッドを有する掘削機を昇降装置を介
して保持させた状態で上記地下構造体を地面上に載置
し、次に上記掘削機のカッタヘッドを回転させながら昇
降装置により掘削機を外壁体の底壁部より下方に突出さ
せるとともに、上記地下構造体と筒状体との間の空間室
内に供給された水を、地下構造体または筒状体に形成さ
れた連通路を介して、掘削箇所に導き、かつこの水と土
砂との混合物を掘削機外に排出しながら地面を掘削し、
上記カッタヘッドによる掘削が進むにつれてその自重に
より地下構造体が沈下する際に、地下構造体の底壁部の
四隅に設けられた土砂崩し部材により、地下構造体の外
周面に対応する範囲の掘削を行いながら、順次、地下構
造体を地下に埋設することを特徴とするもので、またこ
の構成において、地下構造体の埋設時に、空間室内に設
けられた水位測定器からの測定水位に基づき、地下構造
体の底壁部の四隅にかつ底壁部から下方に出退自在に設
けられた脚体の出退量をそれぞれ別個に制御して、地下
構造体の姿勢を鉛直方向に保つことを特徴とするもので
ある。

【００１０】したがって上記各発明によると、地下構造
体を埋設する際、掘削作業を、土木機械などにより外部
から行わず、地下構造体内に掘削機を設けて掘削するた
め、土木機械の搬入、搬出および掘削に必要な埋設場所
の周辺地面（施工面積）を確保する必要がなく、以って
施工面積を小さくすることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
１〜図５に基づいて説明する。図１および図２に示すよ
うに、１は工場などで製作されたユニット式地下室の外
壁体（地下構造体の一例である）で、平面視略ロ字状
（箱型状）に形成されるとともに、外壁体１の底壁部１
ａに形成された開口部１ｂ周囲の上面に筒状体２をその
下部に設けられたフランジ部２ａを介して着脱自在に設
けられている。この筒状体２内には、竪型でかつ下部に
電動機、油圧モーターなどの回転駆動装置３により回転
されるカッタヘッド４を有するシールド掘進機（掘削機
の一例）５が、昇降装置６を介して外壁体１の下方に突
出させ得るように保持されている。

【００１２】上記カッタヘッド４は、シールド本体５ａ
側に旋回軸受７を介して回転自在に支持されるとともに
その外周面に外接ギヤ８ａが設けられた筒状の小径部８
と、この小径部８の下端部に連設されて内部に円錐状の
土砂取込室９ａが形成された大径部９と、この大径部９
の下部に取り付けられたカッタ部１０とから構成されて
いる。さらに土砂取込室９ａとシールド本体５ａとの間
には環状のシール部材１１が設けられて、シールド本体
５ａ内部へ水や土砂が入らないよう構成されている。

【００１３】上記昇降装置６は、筒状体２の上端部２ｂ
に設けられた支持板体１２と、この支持板体１２上に鉛
直方向で固定されるとともにそのロッド部１３ａの先端
部がシールド掘進機５のシールド本体５ａの上端部に連
結された左右一対の油圧シリンダー装置１３とから構成
されている。

【００１４】なお、上記シールド本体５ａがその昇降時
に回転しないように、シールド本体５ａ側には、筒状体
２側に鉛直方向で形成されたガイド溝部１４に係合案内
される係合突部１５が設けられている。勿論、ガイド溝
部１４をシールド本体５ａ側に、係合突部１５を筒状体
２側に設けてもよい。

【００１５】 また刃口梁（土砂崩し部材の一例）１６
を、上記外壁体１の底壁部１ａの四隅に、その断面を三
角形状に形成して設け、この突出先端部１６ａにより土
砂を切り崩し得るよう構成している。

【００１６】また上記筒状体２のフランジ部２ａ下面に
は、円周放射方向で切欠溝（連通路の一例）１７が複数
形成され、外壁体１と筒状体２との間の環状の空間室１
８内と、外壁体１の底壁部外方（下面側）１ｃの掘削箇
所とを連通するよう構成されている。埋設作業時には、
給水装置１９により上記空間室１８内へ水が供給され、
この供給された水が上記切欠溝１７を介して掘削箇所に
導かれる。さらにシールド本体５ａ下部のカッタヘッド
４における土砂取込室９ａ内の土砂を外部に排出する土
砂排出装置２０が具備されている。この土砂排出装置２
０は、下端部が上記小径部８に回転継手２１を介して接
続されるとともにその上部のフランジ部２２ａが支持板
体１２の上面に固定されてさらに上方へ延設された筒状
ケーシング２２と、この筒状ケーシング２２内で螺旋状
に設けられた軸付きの搬送用スクリュー羽根２３と、筒
状ケーシング２２の上端屈曲部に取り付けられて、回転
軸２４を介して搬送用スクリュー羽根２３を回転させる
ための回転駆動装置（例えば、電動機、油圧モーターな
ど）２５とから構成されている。

【００１７】また、上記筒状ケーシング２２の上端屈曲
部には、水と掘削土砂との混合物であるスラリー状土砂
を搬送するための搬送用配管２６が接続されている。２
６ａは、その接続端部であり、他方の端部は、水平方向
で土砂排出場所まで敷設されている。

【００１８】そして上記環状の空間の四隅の底壁部１ａ
には、それぞれ出退装置２７を介して脚体２８が下方に
出退自在に設けられている。これら各出退装置２７は、
外壁体１側に設置されたボールねじ受け２９と、このボ
ールねじ受け２９に嵌合されて回転により昇降し得る、
ボールねじ溝を有する軸体３０と、同ボールねじ受けの
回転駆動用モーター３１とから構成されている。さらに
上記空間室１８内に注入された水位を測定する水位検出
センサー（水位測定器の一例）３２を、空間室１８内の
上部に設け、かつこの水位検出センサー３２の測定水位
の信号を入力後、上記各回転駆動用モーター３１を制御
して各脚体２８の出退量を調整し、外壁体１の姿勢を鉛
直方向に保持し得る制御器（図示せず）を設けた構成と
なっている。

【００１９】 以下に、上記した実施の形態における作
用を説明する。図１に示すように、外壁体１を埋設する
前に、まず外壁体１の底壁部１ａの四隅に刃口梁１６を
設けて地面に載置する。次に出退装置２７および水位検
出センサー３２を外壁体１の所定の位置に設置する。一
方、工場または別の工場で、シールド本体５ａ側に設け
られた係合突部１５が、筒状体２側のガイド溝部１４に
係合案内されるようシールド掘進機５を筒状体２内に挿
入した後、土砂排出装置２０を支持板体１２を介して筒
状体２側に取り付け、さらに支持板体１２に油圧シリン
ダー装置１３を取り付けてそのロッド部１３ａをシール
ド本体５ａに接続しておく。このように、シールド掘進
機５、土砂排出装置２０、シリンダー装置１３が組み込
まれた筒状体２を、外壁体１の底壁体１ａに形成された
開口部１ｂ周囲の上面に、フランジ部２ａを介して取り
付ける。その後搬送用配管２６を、筒状ケーシング２２
の上端屈曲部に接続して土砂排出場所まで敷設するとと
もに給水装置１９を設置する。

【００２０】なお筒状体２を外壁体１に取り付けた後、
シールド掘進機５、土砂排出装置２０などを組み込んで
もよく、さらに各装置、筒状体２などを、工場または別
の場所で外壁体１に取り付けておいて移動させ、以下の
作業を行ってもよい。

【００２１】上述に示す取付け作業終了後、図３に示す
ように、給水装置１９により水を上記環状の空間室１８
内に供給しておくとともに、シールド掘進機５のカッタ
ヘッド４を回転させながら、油圧シリンダー装置１３に
よりシールド本体５ａを下降させて、カッタヘッド４を
底壁部１ａより下方に突出させて掘削する。このとき供
給された水は、切欠溝１７を介して掘削箇所に導かれて
掘削場所にて土砂と混合してスラリー状土砂となる。こ
のカッタヘッド４の回転中において、土砂取込室９ａ内
に取り込まれた上記スラリー状土砂は、搬送用スクリュ
ー羽根２３により搬送用配管２６まで搬送され、以下こ
の搬送用配管２６を通って土砂排出場所に排出されなが
ら上記掘削作業が進められる。

【００２２】そして図３および図４に示すように、所定
深さまで掘削した後、油圧シリンダー装置１３の駆動に
よりシールド本体５ａを退入させる。すなわちカッタヘ
ッド４を退入させると、全体の自重により外壁体１が沈
下する。この時、上記環状の空間室１８内に供給された
水の重量により沈下が促進される。すなわち、刃口梁１
６と、水の供給により増加した自重とにより、外壁体１
の外周面に対応する範囲（図３の仮想線にて示す）の土
砂が内側に崩されて、外壁体１に対応する形状に効率良
く掘削される（図４参照）。

【００２３】そして外壁体１が、沈下する際、水位検出
センサー３２にて上記空間室１８内に注入された水位を
測定し、制御器にて、測定水位の信号を入力後、上記各
駆動用モーター２８を制御して各脚体２５の出退量を調
整し、外壁体１の姿勢を鉛直方向に保持する。

【００２４】この一連の作業を繰り返して外壁体１を地
中に埋設することができる。この後、図５に示すよう
に、外壁体１から筒状体２、シールド掘進機５、昇降装
置６、出退装置２７、水位検出センサー３２などを取り
外し、所定の内部構成部材を組込むことによりユニット
式地下室が完成される。

【００２５】したがって掘削作業を、パワーショベルな
どの土木機械により外部から行う必要がなく、さらに掘
削作業と、外壁体１の沈下とをほぼ同時進行で行えるこ
とから手間がかからず、工期を短縮させることができ
る。

【００２６】上記した実施の形態では、掘削機の一例と
して、シールド掘進機を採用しているが、掘削部を有す
る他の掘削機でもよい。上記した実施の形態では、地下
構造体の一例として、ユニット式地下室の外壁体１が採
用されているが、これは箱型状の基礎構造物であっても
よく、さらに地下２階以上の多層階の地下構造体にも適
用し得る。

【００２７】上記した実施の形態では、連通路の一例と
して、筒状体のフランジ部下面において円周放射方向で
複数形成された切欠溝１７を採用しているが、外壁体１
の底壁部１ａに孔部を設けてこれを連通路としてもよ
い。

【００２８】上記した実施の形態では、出退装置２７
が、外壁体１側に設置されたボールねじ受け２９と、こ
のボールねじ受け２９に嵌合されて回転により昇降し得
る軸体３０と、同ボールねじ受けの回転駆動用モーター
３１とから構成されているが、シリンダー装置を採用し
てもよい。

【００２９】

【発明の効果】上記本発明の地下構造体の埋設装置およ
び埋設方法によると、掘削作業を、土木機械などにより
外部から行わず、地下構造体内に掘削機を設けて掘削す
るため、土木機械の搬入、搬出および掘削に必要な埋設
場所の周辺地面（施工面積）を確保する必要がなく、以
って施工面積を小さくすることができる。

【００３０】また給水により施工場所の地盤を軟弱にし
て、地下構造体が自重により沈下するため、アースアン
カーを施工しておいて圧入作業するなどの手間がかから
ず、また地下構造体の沈下と、掘削作業とをほぼ同時進
行で行えることから工期を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示し、地下構造体
の要部断面図である。

【図２】同地下構造体の斜視図である。

【図３】同地下構造体の埋設方法を示す状態図である。

【図４】同地下構造体の埋設方法を示す状態図である。

【図５】同地下構造体の埋設状態を示す断面図である。

【図６】従来例を示し、地下構造体の要部断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 外壁体 １ａ 底壁部 １ｂ 開口部 ２ 筒状体 ４ カッタヘッド ５ シールド掘進機 ６ 昇降装置 １６ 刃口梁 １７ 切欠溝 １８ 環状の空間 ２０ 土砂排出装置 ２７ 出退装置 ２８ 脚体 ３２ 水位検出センサー

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−62291（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−270373（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−168546（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 29/00 E02D 23/08 E21D 1/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 箱型状の地下構造体を埋設する埋設装置
   であって、上記地下構造体の底壁部に形成された開口部
   周囲の上面に筒状体を着脱自在に設け、この筒状体内
   に、竪型でかつ下部に回転自在なカッタヘッドを有する
   掘削機を昇降装置を介して保持させるとともに、この昇
   降装置によりそのカッタヘッドを底壁部より下方に突出
   させ得るようになし、上記地下構造体の底壁部の四隅に
   土砂を崩すとともに掘削機側に寄せる土砂崩し部材を設
   け、上記地下構造体と筒状体との間の空間室内と地下構
   造体の底壁部外方の掘削箇所とを連結させる連通路を形
   成し、かつ埋設作業時に上記空間室内に、水を供給する
   とともに、この供給された水が上記連通路を介して掘削
   箇所に導かれるようになし、さらに掘削箇所に導かれた
   水と掘削土砂との混合物を排除する土砂排出装置を具備
   したことを特徴とする地下構造体の埋設装置。
2. 【請求項２】 地下構造体と筒状体との間の空間室の四
   隅の底壁部に、出退装置を介して脚体をそれぞれ下方に
   出退自在に設け、上記空間室内に注入された水位を測定
   する水位測定器を設け、かつこの水位測定器からの測定
   水位に応じて、上記出退装置を制御する制御器を具備し
   たことを特徴とする請求項１記載の地下構造体の埋設装
   置。
3. 【請求項３】 箱型状の地下構造体を埋設する埋設方法
   であって、まず地下構造体の底壁部に形成された開口部
   周囲の上面に取り付けられた筒状体内に、下部にカッタ
   ヘッドを有する掘削機を昇降装置を介して保持させた状
   態で上記地下構造体を地面上に載置し、次に上記掘削機
   のカッタヘッドを回転させながら昇降装置により掘削機
   を外壁体の底壁部より下方に突出させるとともに、上記
   地下構造体と筒状体との間の空間室内に供給された水
   を、地下構造体または筒状体に形成された連通路を介し
   て、掘削箇所に導き、かつこの水と土砂との混合物を掘
   削機外に排出しながら地面を掘削し、上記カッタヘッド
   による掘削が進むにつれてその自重により地下構造体が
   沈下する際に、地下構造体の底壁部の四隅に設けられた
   土砂崩し部材により、地下構造体の外周面に対応する範
   囲の掘削を行いながら、順次、地下構造体を地下に埋設
   することを特徴とする地下構造体の埋設方法。
4. 【請求項４】 地下構造体の埋設時に、空間室内に設け
   られた水位測定器からの測定水位に基づき、地下構造体
   の底壁部の四隅にかつ底壁部から下方に出退自在に設け
   られた脚体の出退量をそれぞれ別個に制御して、地下構
   造体の姿勢を鉛直方向に保つことを特徴とする請求項３
   記載の地下構造体の埋設方法。