JP3523709B2 - 立坑掘削機及び掘進方向制御方法 - Google Patents

立坑掘削機及び掘進方向制御方法

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JP3523709B2 JP07112895A JP7112895A JP3523709B2 JP 3523709 B2 JP3523709 B2 JP 3523709B2 JP 07112895 A JP07112895 A JP 07112895A JP 7112895 A JP7112895 A JP 7112895A JP 3523709 B2 JP3523709 B2 JP 3523709B2
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慶三 梅本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地中壁構築のための立
坑掘削機及びその掘進方向制御方法に関し、さらに詳細
には、連続地中壁、止水壁、土留壁、構造物基礎等の地
中壁を構築するため、地盤を掘削して垂直溝を形成する
立坑掘削機、およびこの立坑掘削機の掘進方向制御方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、連続地中壁、止水壁、土留壁、構
造物基礎等の地中壁を構築する場合、例えば、図5およ
び図6に示すような地中壁掘削装置10(ドイツ、バウ
ワー社製)等が使用されている。この地中壁掘削装置1
0は、先端部18と、この先端部18を一体として支持
し、これに掘進反力としての垂直荷重を付加する支持枠
17と、該支持枠17を地盤中に吊降し、吊上げるベー
スマシン18と、油圧モーター11等に高圧の油圧を供
給するパワーユニット(図示せず)とを備えるものであ
る。ここで、先端部18には、油圧モーター11によっ
て少くとも一対の水平軸の周りを回転する複数のカッタ
ードラム12a,12bと、カッタードラム12a,1
2bの外周に取付けられ複数の掘削用ティース13を有
するティースホルダー14及びティースドラム14′と
を備え、一方、支持枠17には、一対のカッタードラム
12の中間上方に吸込み口15を設けた排泥ポンプ16
を備える。
【0003】そして、この地中壁掘削装置10は、その
鉛直方向への掘進の精度を高めるために、特開平4−1
85817号公報に開示されているような工夫がなされ
ている。すなわち、図7及び図8に示したように、支持
枠17の外周面の上下に離隔したそれぞれ四箇所の前後
面と側面とに、油圧ジャッキ(図示せず)と板体(図示
せず)とからなるアジャストガイドフラップ20a,2
0bを配設している。そして、掘進方向を制御するため
に、アジャストガイドフラップ20a,20bの油圧ジ
ャッキを伸長して板体を外方に突出し、この板体で孔壁
を押圧することにより、支持枠17の中心軸と鉛直軸と
の誤差を制御するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の地中壁掘削装置10は、構築する立坑壁厚が変わ
る度に、支持枠17の前後面のアジャストガイドフラッ
プ20bの油圧ジャッキと板体との間に、延長部材(図
示せず)を連結して、この延長部材(エクステンショ
ン)の長さによってアジャストガイドフラップ20bの
伸縮長さを調整している。したがって、この延長部材の
交換に手間が掛かるという問題点がある。また、構築す
る立坑壁厚が大きい場合には、延長部材を長くしなけれ
ばならず、これによって延長部材の重量も大きくなるた
め、大型のベースマシン18が必要になり、機材コスト
が上昇するという問題点がある。さらに、支持枠17は
比較的長く形成されており、アジャストガイドフラップ
20a,20bの伸縮だけでは、鉛直方向への掘進の誤
差を修正するのが困難であるといった問題もある。
【0005】そこで、本発明は上記問題点を解消すべく
なされたもので、その目的は、支持枠にアジャストガイ
ドフラップを設けなくても、軽量な手段によって鉛直方
向への掘進誤差の修正ができる立坑掘削機及び掘進方向
制御方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的に鑑
みてなされたものであり、その要旨は、駆動モーターに
よって少くとも一対の水平軸の周りを回転する複数の土
砂切削ドラムが枠体に組み込まれた先端部と、この先端
部に掘進反力としての垂直荷重を付加するための支持枠
とを備え、前記先端部の全体が支持枠から分離して形成
されると共に、両部材は連結部材及び伸縮自在な複数の
伸縮手段によって連結され、該複数の伸縮手段の各伸縮
長さはそれぞれ別々に制御し得るものであることを特徴
とする立坑掘削機にある。
【0007】また、本発明の別の要旨は、駆動モーター
によって少くとも一対の水平軸の周りを回転する複数の
土砂切削ドラムが枠体に組み込まれた先端部と、この先
端部に掘進反力としての垂直荷重を付加するための支持
枠とを備え、前記先端部の全体が支持枠から分離して形
されると共に、両部材が連結部材及び伸縮自在な複数
の伸縮手段によって連結された立坑掘削機における掘進
方向を制御する方法であって、前記伸縮手段を各別に伸
縮制御し、各伸縮手段の長さの差異により、先端部の軸
方向と鉛直軸との相対角度を制御することを特徴とする
掘進方向制御方法にある。
【0008】
【作用】本発明の立坑掘削機および掘進方向制御方法で
は、複数の土砂切削ドラム等を有する先端部と、この先
端部に掘進反力としての垂直荷重を付加するための支持
枠とを分離して形成し、伸縮自在な複数の伸縮手段の両
端をそれぞれ先端部と支持枠とに枢着して連結する。そ
して、立坑掘削機の掘進方向の鉛直方向からの偏向を修
正したり、あるいは、鉛直方向から偏向するように掘進
する場合に、複数の伸縮手段のうち適当な伸縮手段を伸
長したり、あるいは収縮することによって、伸縮手段間
の相対長さに差を生じ、この先端部の中心軸が鉛直方向
から偏向し、先端部は傾斜して掘進する。
【0009】
【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。本発明の立坑掘削機は、図1に示したように、
分離して形成した支持枠17及び先端部18と、これら
支持枠17及び先端部18に両端を枢着して連結した伸
縮手段としての油圧ジャッキ30とを主要部として備え
る。そして、上記主要部以外に、分離して形成した支持
枠17及び先端部18との間に設けた構成として、連結
部材31と、排泥ポンプ連結管32と、油圧パイプ37
と、油圧モーター39(図3参照)とを備える。
【0010】ここで、支持枠17は、図1(a),(b)に示
すように、掘削用ティース13による切削幅よりも若干
小さい長辺と、切削厚さよりも若干小さい短辺とからな
る矩形の水平断面を有する枠体で、掘削面における単位
面積当りの荷重を増すために鋼製部材19を立設して可
及的高く組立てられている。そして、この支持枠17
は、排泥吸込み口15に排泥ポンプ連結管32を介して
連通した排泥ポンプ16と、偏位データ検出手段として
の傾斜センサ(図示せず)とを備え、さらに、この支持
枠17はベースマシン18によって地盤中に吊降し、吊
上げられ、ベースマシン18には、油圧モーター39等
に高圧の油圧を供給するパワーユニット(図示せず)が
設けられている。なお、本発明の立坑掘削機において、
支持枠17には、従来の地中壁掘削装置10のようなア
ジャストガイドフラップが設けられていない。
【0011】また、先端部18も支持枠17と同様に、
図3に示すように、矩形の水平断面を有する枠体に組立
てられており、前述した従来の地中壁掘削装置10と同
様な構成、すなわち、油圧モーター39によって少くと
も一対の水平軸の周りを回転する複数のカッタードラム
12a,12bと、カッタードラム12a,12bの外
周に取付けられ複数の掘削用ティース13を有するティ
ースホルダー14及びティースドラム14′と、一対の
カッタードラム12の中間上方に設けられた排泥吸込み
口15とを備える。
【0012】さらに、油圧ジャッキ30a,30b,3
0c,30dは、図3に示したように、先端部18と支
持枠17との矩形断面において、二つの長辺の対向する
四か所に配置し、それぞれの油圧ジャッキの上下端部3
3,35を、先端部18と支持枠17とに設けた軸受部
34,36に枢着して固定する。ここで、油圧ジャッキ
の上下端部33,35はそれぞれ球形状に形成し、一
方、軸受部34,36には、この球形状を嵌着する形状
の凹部を形成し、かようにして、上下端部33,35
は、360°回転可能に軸受部34,36に枢着する。
また、それぞれの油圧ジャッキ30a,30b,30
c,30dには、前記パワーユニットから油圧パイプ3
8を介して高圧の油圧が供給されている。さらに、油圧
ジャッキ30a,30b,30c,30dのそれぞれに
はストロークセンサー(図示せず)を設けて伸縮長さを
求め、この伸縮長さを制御装置(図示せず)によって演
算し、先端部中心軸Pの垂直軸に対する偏位角度を求め
る。そして、この偏位角度を適宜調整するために、制御
装置を自動あるいは手動にて操作して、油圧ジャッキ3
0a,30b,30c,30dそれぞれの伸縮長さを制
御する。
【0013】更にまた、連結部材31は、図3に示した
ように、先端部18と支持枠17との矩形断面におい
て、二つの短辺の対向する二か所に配置し、図4(a),
(b)に示したように、下端に縦長穴31dを有する凸部
が設けられ、上端が支持枠に固定された軸部材31a
と、この凸部と直交する方向の凹部が上端に形成され、
下端部が先端部18に固定された軸部材31cと、軸部
材31aの凸部を挟み、縦長穴31dが形成された二股
形状の上端部および軸部材31cの凹部に嵌合する凸形
状に形成された下端部とを有する中間部材31bと、こ
の中間部材31bの上端部と軸部材31aの凸部との縦
長穴31dに回動可能に貫通して固定されたピン31e
と、中間部材31bの下端部と軸部材31cの凹部と
を、ピン31eに直交する方向に貫通して回動可能に固
定したピン31fとからなる。かような構成の連結部材
31は、ピン31eとピン31fとによって、直交する
二方向に回動することができ、中間部材31bと軸部材
31aとが縦長穴31dでピン固定されているため、油
圧ジャッキ30a,30b,30c,30dの伸縮に追
従して所定長だけ縦方向に伸縮することが可能である。
【0014】また、排泥ポンプ連結管32は、表面が蛇
腹形状の管体を使用して伸縮自在に形成し、油圧ジャッ
キ30a,30b,30c,30dの伸縮に追従する。
【0015】さらに、油圧モーター39は、それぞれカ
ッタードラム12a,12bを回転するための駆動力を
供給するため、先端部の上面に設けられ、前記パワーユ
ニットから油圧パイプ37を介して高圧の油圧が供給さ
れている。
【0016】更にまた、支持枠17に設けた偏位データ
検出手段としての傾斜センサー(図示せず)は、図1に
示すような支持枠17の中心軸Qの垂直軸に対する傾斜
角度を検出し、この傾斜角度に基づき、前述の制御装置
によって、X,Y方向それぞれへの傾斜角度と、X,Y
方向それぞれへの偏位(偏向距離)を算出する。
【0017】次に、上記構成の立坑掘削機における掘進
方向を制御する方法について説明する。例えば、支持枠
17に設けた傾斜センサーと制御装置とによって、支持
枠中心軸Qが垂直軸に対して−X方向に、所定値以上に
偏向していることを検知した場合、先端部中心軸Pをこ
れとは逆方向、つまり+X方向に傾斜するように先端部
18を制御する。すなわち、油圧ジャッキ30aと30
bとを同じ長さだけ伸長し、油圧ジャッキ30cと30
dとは初期の長さのままとするか、あるいは、同じ長さ
だけ収縮する。かようにして生じた、油圧ジャッキ30
a,30bと油圧ジャッキ30c,30dとの相対的な
長さの差により、先端部18は支持枠17に対して+X
方向に傾斜して掘進し、偏向した立坑掘削機の掘進方向
を修正することができる。
【0018】また、上記とは逆に、支持枠中心軸Qが垂
直軸に対して+X方向に偏向している場合、油圧ジャッ
キ30cと30dとを同じ長さだけ伸長し、油圧ジャッ
キ30aと30bとは初期の長さのままとするか、ある
いは、同じ長さだけ収縮する。すると、先端部18は支
持枠17に対して−X方向に傾斜して掘進し、偏向した
立坑掘削機の掘進方向を修正することができる。
【0019】さらに、支持枠中心軸Qが垂直軸に対して
−Y方向に偏向している場合、先端部中心軸Pをこれと
は逆方向、つまり+Y方向に傾斜するように先端部18
を制御する。すなわち、油圧ジャッキ30bと30dと
を同じ長さだけ伸長し、油圧ジャッキ30aと30cと
は初期の長さのままとするか、あるいは、同じ長さだけ
収縮する。すると、かようにして生じた、油圧ジャッキ
30b,30dと油圧ジャッキ30a,30cとの相対
的な長さの差により、先端部18は支持枠17に対して
+Y方向に傾斜して掘進し、偏向した立坑掘削機の掘進
方向を修正することができる。
【0020】更にまた、支持枠中心軸Qが垂直軸に対し
て+Y方向に偏向している場合、油圧ジャッキ30aと
30cとを同じ長さだけ伸長し、油圧ジャッキ30bと
30dとは初期の長さのままとするか、あるいは、同じ
長さだけ収縮する。すると、先端部18は支持枠17に
対して−Y方向に傾斜して掘進し、偏向した立坑掘削機
の掘進方向を修正することができる。
【0021】
【発明の効果】本発明の立坑掘削機および掘進方向制御
方法は、伸縮自在な複数の伸縮手段の両端を、分離して
形成した先端部と支持枠とに枢着して連結したので、複
数の伸縮手段のうち適当な伸縮手段を伸長したり、ある
いは収縮することによって、伸縮手段間に相対的な長さ
の差異を生じて、先端部の中心軸を鉛直方向から偏向さ
せるだけで、掘進方向を修正することができる。したが
って、掘進方向の偏向にすばやく対応することができ
て、早期の修正が可能であり、大きな修正効果を得るこ
とができる。また、支持枠にアジャストガイドフラップ
や延長部材(エクステンション)等の坑壁押圧手段を設
けなくても掘進誤差の修正ができ、支持枠に坑壁押圧手
段を有する立坑掘削機に較べて、支持枠の軽量化を図る
ことができ、支持枠と先端部とを吊下する揚重機の小型
化も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の立坑掘削機の支持枠と先端部と
の概略正面図、(b)は(a)の断面図である。
【図2】図1の先端部の拡大正面図である。
【図3】図2における一点鎖線III−IIIに沿った立坑掘
削機の断面図である。
【図4】(a)は本発明の立坑掘削機の連結部材の部分正
面図であり、(b)は(a)の一点鎖線IVb−IVb方向から見
た部分正面図である。
【図5】従来の地中壁掘削装置による掘削状況を示す説
明図である。
【図6】図5の従来の地中壁掘削装置の先端部の構造を
示す正面図である。
【図7】図5の従来の地中壁掘削装置の支持枠と先端部
とを示す正面図である。
【図8】図5の従来の地中壁掘削装置の押圧手段の配置
を示す説明図である。
【符号の説明】
12a,12b 土砂切削ドラム 17 立坑掘削機の支持枠 18 立坑掘削機の先端部 30 油圧シリンダー(伸縮手段) 39 駆動モーター
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02F 5/08 E02F 5/14 E02F 5/02 E02D 17/13 E21D 1/00 - 9/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動モーターによって少くとも一対の水
    平軸の周りを回転する複数の土砂切削ドラムが枠体に組
    み込まれた先端部と、この先端部に掘進反力としての垂
    直荷重を付加するための支持枠とを備え、 前記先端部の全体が支持枠から分離して形成されると共
    に、両部材は連結部材及び伸縮自在な複数の伸縮手段
    よって連結され、該複数の伸縮手段の各伸縮長さはそれ
    ぞれ別々に制御し得るものであることを特徴とする立坑
    掘削機。
  2. 【請求項2】 駆動モーターによって少くとも一対の水
    平軸の周りを回転する複数の土砂切削ドラムが枠体に組
    み込まれた先端部と、この先端部に掘進反力としての垂
    直荷重を付加するための支持枠とを備え、前記先端部の
    全体が支持枠から分離して形成されると共に、両部材が
    連結部材及び伸縮自在な複数の伸縮手段によって連結さ
    れた立坑掘削機における掘進方向を制御する方法であっ
    て、 前記伸縮手段を各別に伸縮制御し、各伸縮手段の長さの
    差異により、先端部の軸方向と鉛直軸との相対角度を制
    御することを特徴とする掘進方向制御方法。
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