JP3537191B2 - 多軸掘削装置 - Google Patents

多軸掘削装置

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JP3537191B2 JP21875594A JP21875594A JP3537191B2 JP 3537191 B2 JP3537191 B2 JP 3537191B2 JP 21875594 A JP21875594 A JP 21875594A JP 21875594 A JP21875594 A JP 21875594A JP 3537191 B2 JP3537191 B2 JP 3537191B2
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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、地中に連続壁を造成す
るために用いる多軸掘削装置に関する。
【0002】
【従来の技術】地盤を溝状に掘削し、掘削軸の先端より
セメント等の混合液を吐出し、土中において原位置土と
混合して連続壁を造成し、建築、土木の地下工事におけ
る土留壁、矢板土留工事等における止水壁等を形成する
連壁工法は、非常に有効な技術として広く施工されてい
る。
【0003】その連続壁の造成において、原位置混合工
法に用いる多軸混合オーガ機を図7〜図10について説
明する。
【0004】図7及び図8において、多軸混合オーガ機
の自走台車1に立接されたガイドポスト2には、駆動装
置3が上下動自在に張設されている。その駆動装置3の
下部には多軸掘削装置4が連結され、この多軸掘削装置
4には複数(図示の例では3本)の掘削軸5A,5Bお
よび5C(以下総称する場合は符号5を用いる)が取付
けられている。
【0005】これらの混練軸5の下端には掘削刃6が設
けられ、また、掘削刃6の上方には掘削刃6と同径のス
クリュー状の移動翼7および棒状の混練翼8が相互に設
けられ、隣接する混練翼8の先端は相互に協働して原位
置土と混合液とを混合して連続壁のユニットを形成する
ようになっている。そして、このような装置を図9に示
すようにIからIIの方向へ、順次掘削作業を進めてい
く。掘削した後、必要に応じて、連続壁にH形鋼やシー
トパイルを立込んで土留め性や止水性を向上するように
している。
【0006】ここで、図10に示す様に、多軸混合オー
ガ機の掘削刃6の回転面は相互にオーバーラップされ、
掘削されるが、符号Χで示される部分が掘削されずに残
ってしまう。このような部分Χをなくす技術として、例
えば、特開平2−115406号公報、実公平5−42
151号公報、実開平6−12532号公報等で示され
ている様に、隣接する掘削軸の掘削刃が到達しない領域
(Xで示す部分)の地盤を、チェーン、カッタ等の機械
的手段により掘削していた。また、本出願人はジェット
水流を用いる多軸掘削装置として、特開平6−3346
3号公報の発明を提案している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、掘削軸の掘削
刃が到達しない領域の地盤を機械的手段により掘削した
場合には、 (a)掘削ズリが大きくなる。 (b)掘削溝壁面が粗くなる。 (c)壁面形状及び強度の面で仕上がり壁面の品質が劣
化する。 という問題が存在する。
【0008】また、特開平6−33463号公報の発明
は、直線性の良い連続壁を造成できるが、ジェット流の
噴出圧及び掘削するべき地盤の硬軟によって、ジェット
流が地盤を必要以上に掘削する、或いは掘削が進み過ぎ
てしまう恐れがある。それに関連して、掘削深さについ
ては、若干、信頼性に欠ける面があった。
【0009】本発明は上記した従来技術或いは先行技術
の問題点に鑑みて提案されたもので、掘削軸の掘削刃が
到達し得ない領域の地盤を好適に掘削することが出来
て、しかも、その掘削の深さを極めて正確に制御する事
が出来る様な多軸掘削装置の提供を目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、混練軸
(5)の下端に掘削刃(6)が設けられている複数の掘
削軸を有し、それらの混練軸(5)を支持する支持ブラ
ケットが水平状に設けられている多軸掘削装置におい
て、前記支持ブラケットはノズル取付台(10)を構成
しており、このノズル取付台(10)の混練軸(5)の
軸心と平行な両側面には複数対のノズル(11)が設け
られ、それらのノズル(11)は混練軸(5)の軸心と
平行な平面上で交差するジェット流(12)を形成して
おり、さらに前記対のノズル(11)の下側部で距離
(δ)だけ軸心側に別の複数対のノズル(13)を設
け、それらの別の複数対のノズル(13)も混練軸
(5)の軸心と平行な平面上で交差するジェット流(1
4)を形成しており、それらのジェット流(12、1
4)は掘削刃が到達しない領域に達している。
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【作用】上述した様な構成を具備する本発明によれば、
隣接する掘削軸の掘削刃が到達しない領域の地盤を交差
噴流により掘削する。ここで、交差噴流は極めて高圧で
且つ径が細い噴流を用いて行われるため、交差噴流によ
り掘削された箇所は、機械的手段により掘削された場合
に比較して、地盤をより細分化した状態にて掘削される
のである。また、交差噴流は交差或いは衝突した後には
掘削エネルギを完全に消失するため、交差・衝突後は地
盤を掘削しない。そのため、地盤の掘削範囲を高精度に
て制御することが出来、地盤を必要以上に掘削してしま
う可能性が無い。
【0015】ここで、交差噴流が1対のみ噴射される場
合には、掘削軸の降下速度が大きいと交差噴流による掘
削の軸方向ピッチが長くなり、土壌が大塊となって崩壊
する可能性がある。これに対して、複数対のノズルから
複数の交差噴流を噴射させる様に構成すれば、交差噴流
を複数対用いたことにより、掘削軸の降下速度が早くな
っても交差噴流による掘削の軸方向ピッチは非常に小さ
くなるので、その後のスクリュー状の移動翼および棒状
の混練翼における作業を円滑に行うことが出来る。ま
た、掘削箇所から出る掘削ズリが微粒化され、掘削溝の
壁面の凸凹が微小化し、その結果、仕上げられた壁体の
壁面形状の精度及び強度が向上するので品質が向上す
る。さらに、交差噴流の対の数に対応して多段階(例え
ば2段階)にて掘削するため、掘削効率が非常に向上す
るのである。
【0016】
【実施例】以下、図面を参照にして本発明の実施例を説
明する。
【0017】なお、これらの図面において、図7−10
に対応する部分については、同じ符号を付して重複説明
を省略する。
【0018】図1において3本の混練軸5A、5B、及
び5C(以下総称する場合は符号5を用いる)を支持す
る支持ブラケットは、ノズル取付台10を構成し、水平
状に設けられている。
【0019】ノズル取付台10の形状を図4に示してい
る。該ノズル取付台10は平面形状八角形に形成され、
3本の混練軸5を挿通させる孔が形成され、これらの孔
間には長方形状の窓10aが形成されている。そして、
このノズル取付台10の前後の側面には8対のノズルが
配置されている。そのうち4対は上側部に配置され、あ
との4対は上側壁の位置よりも若干後退した位置にある
下側部に配置されている。
【0020】図2には、本発明の基本的な実施例がしめ
されている。上記ノズル取付台10の正面側には2個の
ノズル11a,11b(以下総称する場合は符号11を
用いる)が設けられ、各ノズル11a,11bからはジ
ェット状に水が同一平面上で交差するように噴出するよ
うに構成されている。各ノズル11a,11bは一定距
離離れて2つで1対となって構成されており、混練軸5
の軸心と軸心群と平行な同一平面上でジェット流を形成
し、それぞれのジェット流12a、12b(以下総称す
る場合は符号12を用いる)はほぼ90度で交差してい
る。ほぼ90度で交差させることが、掘削効率、掘削エ
ネルギ消失の観点から理想的であるが、90度以下でも
よい。しかし、30度以下では掘削エネルギを消失させ
る観点から好ましくない。
【0021】ここで、交差点Pにおいて両ジェット流1
2a、12bは衝突して、全ての運動エネルギーを失
う。換言すれば、交差点Pより上にあるジェット流12
a、12bは土壌を掘削する力はあるけれども、交差点
P以下の位置の土壌を掘削する能力は全く失われる。そ
して、ノズルの吹出方向を変更させることにより、交差
点Pのレベルを上下に変更させ、掘削領域の高さ位置を
きわめて正確に設定して掘削できることになる。
【0022】なお、図2において、背面側(図2では示
されていない側)にもノズルは設けられているが、説明
及び図示は省略する。
【0023】図2は一対のジェット流12のみの例を示
しているが、一対のみであると掘削速度によっては、掘
削する土塊が大塊のまま崩壊する可能性があるので、実
際には図1及び図3に示すように噴出面を若干、例えば
1センチ程度ずらして(図3の符号δで示す寸法)、さ
らに一対のノズル13a,13b(以下総称する場合は
符号13を用いる)を設け、混練軸5の軸心と軸心群と
平行な同一平面上でジェット流14a、14b(以下総
称する場合は符号14を用いる)を形成して噴出させ
る。それと共に、図1及び図6に示すように、交差点P
の位置も偏寄せしめて構成する。それぞれのノズル対か
ら噴射されるジェット流及び衝突後の落下水流が、互い
に干渉しない様にするためである。
【0024】この様に、複数対(2対)のノズルが平面
上でずれて(偏寄して)配置されることにより、掘削箇
所から出る掘削ズリが微粒化され、掘削溝の壁面の凸凹
が微小化し、その結果、仕上げられた壁体の壁面形状の
精度及び強度が向上して品質が向上する。
【0025】次に、ノズル11及びノズル13から、ジ
ェット水流12及び14を噴出させる手段について説明
する。ここで、ノズル取付台10にノズル11、13を
設け、ジェット水流12、14を噴出させる構成につい
ては既に述べたが、ノズル11、13に対する高圧水の
供給手段について図5を用いて説明する。図5におい
て、混練軸5Aがノズル取付台10に回転自在に支持さ
れている事は、前述の通りである。この混練軸5Aは同
心状の2重軸で形成され、内筒15と外筒16との間に
高圧水が供給され、該高圧水は外筒16に穿設された連
通孔17を通してノズル取付台10内の給水孔18に給
される。そして、該給水孔18は各ノズル11、13に
連通している。
【0026】上記実施例においては、1つのノズル取付
台10の側面に交差噴流を形成させた構成について述べ
たが、図1に示すようにノズル取付台10の上方に別の
ノズル取付台が配置されている場合には、更に、この上
部ブラケット9をノズル取付台としてノズルを設けるこ
とにより、交差噴流を形成させてもよい。
【0027】また、1対のノズルはその交差噴流の噴射
方向をリモートコントロール等の手段により可変に構成
させることにより交差点Pの位置を保持しつつ、その横
方向における位置を変更できるようにしてもよい。ま
た、交差点Pの位置自体上下に変更できるようにしても
よい。
【0028】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、交差噴流
により掘削作用位置が正確に特定できるから無駄な掘削
が発生せず、また必要部分のみ掘削することにより強固
な地盤を確保させることができる。また、ジェット水流
による掘削により、掘削壁面の仕上がり形状や強度が良
好となる。
【0029】また、交差噴流を複数対(例えば2対)噴
出する様に構成すれば、交差噴流は複数平面(例えば2
平面)において噴出することになり、掘削箇所から出る
掘削ズリが微粒化され、掘削溝の壁面の凸凹が微小化
し、その結果、仕上げられた壁体の壁面形状の精度及び
強度が向上するので品質が向上する。また、交差噴流の
対の数に対応して多段階(例えば2段階)にて掘削する
ため、掘削効率が非常に良い。更に、掘削後の土塊が細
かくなるため、その後のスクリュー状の移動翼および棒
状の混練翼における作業を円滑に行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す要部の概略正面図。
【図2】本発明の基本的な実施例を説明するための要部
の概略正面図。
【図3】図1の実施例の概略側面図。
【図4】ノズル取付台の平面図。
【図5】同ノズル取付台の一部概略縦断面図。
【図6】図1に示す実施例の要部を示す正面図。
【図7】先行装置を説明する側面図。
【図8】図7の混練軸を示す正面図。
【図9】先行装置による掘削作業を説明する平面図。
【図10】図9の一部拡大図。
【符号の説明】
1・・・自走台車 2・・・ガイドポスト 3・・・駆動装置 4・・・多軸装置 5、5A,5B,5C・・・混練軸 6・・・掘削刃 7・・・移動翼 8・・・混練翼 9・・・支持ブラケット 10・・・ノズル取付台 10・・・窓 11、11a,11b・・・ノズル 12、12a、12b・・・ジェット流 13、13a,13b・・・ノズル 14、14a、14b・・・ジェット流 15・・・内筒 16・・・外筒 17・・・連通孔 18・・・給水孔 Χ・・・掘削されずに残った部分 P・・・ジェット流の交差点
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21B 7/18 E02F 5/02 E02D 17/13

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 混練軸(5)の下端に掘削刃(6)が設
    けられている複数の掘削軸を有し、それらの混練軸
    (5)を支持する支持ブラケットが水平状に設けられて
    いる多軸掘削装置において、前記支持ブラケットはノズ
    ル取付台(10)を構成しており、このノズル取付台
    (10)の混練軸(5)の軸心と平行な両側面には複数
    対のノズル(11)が設けられ、それらのノズル(1
    1)は混練軸(5)の軸心と平行な平面上で交差するジ
    ェット流(12)を形成しており、さらに前記対のノズ
    ル(11)の下側部で距離(δ)だけ軸心側に別の複数
    対のノズル(13)を設け、それらの別の複数対のノズ
    ル(13)も混練軸(5)の軸心と平行な平面上で交差
    するジェット流(14)を形成しており、それらのジェ
    ット流(12、14)は掘削刃が到達しない領域に達し
    ていることを特徴とする多軸掘削装置。
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