JP3638385B2 - 立坑掘削方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は立坑掘削方法に係わり、特に、隣合うカッター同士で掘削範囲が部分的に重複するように複数のカッターを垂設し、異形断面を持つ立坑を掘削する立坑掘削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数のカッターを掘削範囲が部分的に重複するよう垂設し、異形断面を持つ立坑を掘削する立坑掘削方法を開示する公知例として、特開平６−１４６３１０号公報及び特開平４−６２２９１号公報がある。
【０００３】
特開平６−１４６３１０号公報には、２軸以上複数のカッターを持つ多軸リバース機（リバースカッター）により、２個以上複数の円弧が一部重なり合った形状の孔を掘削する方法及び装置が記載されている。複数のカッター部は同一高さに配置されている。
【０００４】
特開平４−６２２９１号公報には、ケーソンの底部に設けた複数の開口部に複数のケーシングパイプを固設し、このケーシングパイプ内にカッター及び駆動部からなる掘削機、ロックフレーム、サポートシリンダ等を配置し、かつ各カッターにはカッターアームを上下回動自在に設け、ロックフレームの操作でケーシングパイプに対する掘削機の高さを変更する工程と、カッターアームをすぼめた状態でケーシングパイプに対してカッター部分を下方に移動して掘削する工程と、ケーシングパイプに対するカッター部分の上下移動を固定してカッターアームを開きながら掘削する工程とを組み合わせて立坑を掘削する方法及び装置が記載されている。また、複数のカッターはカッター部を同一高さに配置して掘削を行うものであり、カッターアームを開いた状態ではカッター同士が接触する可能性があるため、この干渉を避けるために互いに同期制御されるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には次のような問題がある。
【０００６】
特開平６−１４６３１０号公報
（１）上記のように複数のカッター部は同一高さに配置されるものであるため、カッター同士が接触する可能性があり、これを避けるために特開平４−６２２９１号公報と同様に同期制御する必要があり、カッター回転駆動装置が高価格となる。
【０００７】
（２）カッターは長い回転駆動軸で上方より垂設されているため、この回転駆動軸を地上付近に位置する駆動装置で回転駆動するとき、回転駆動軸がねじれ、回転駆動軸の下端に位置するカッターと上端付近を駆動する駆動装置とでは大きな回転位相差が発生し、このような回転位相差のあるカッター部を上方から同期制御することは不可能に近い。
【０００８】
（３）仮に同期制御ができたとしても、隣合うカッターが同一高さに配置されているため、一方のカッターの先端が他方のカッターの中心部に干渉する距離以上には両カッターを近づけることはできず、カッター同士の接近した配置が制限される。このため、立坑断面を自由に設計することができない。
【０００９】
特開平４−６２２９１号公報
（１）カッター同士の接触を避けるために同期制御をしており、カッター回転駆動装置が高価格となる。
【００１０】
（２）ロックフレームを操作してケーシングパイプに対する掘削機の高さを変更する工程、カッターアームをすぼめた状態でケーシングパイプに対してカッター部分を下方に移動して掘削する工程、ケーシングパイプに対するカッター部分の上下移動を固定してカッターアームを開きながら掘削する工程という複雑な工程を組み合わせて掘削しており、能率が極めて悪い。
【００１１】
（３）ケーシングパイプ内にはカッターだけでなく駆動部も収納されている。このため、ケーシングパイプの直径は大型化せざるを得ず、カッター同士の接近した配置が制限され、立坑断面を自由に設計することができない。
【００１２】
本発明の目的は、安価で、確実に、能率良く異形断面の立坑を掘削することができ、かつカッターの干渉による配置制限を減少させ、立坑断面形状の設計の自由度の大きな立坑掘削方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、隣合うカッター同士で掘削範囲が部分的に重複するように複数のカッターを上方より垂設し、異形断面を持つ立坑を掘削する立坑掘削方法において、前記複数のカッターのそれぞれにカッターすぼめ機構を設け、掘削範囲が重複する隣合うカッターのうちの一方のカッターをすぼめかつ上方に退避し他方のカッターを開いて掘削し、次いでその他方のカッターをすぼめかつ上方に退避し一方のカッターを下方に移動しかつ開いて掘削し、これを繰り返し立坑を掘削するものである。
【００１４】
カッターにすぼめ機構を設け、隣合うカッターの一方をすぼめて上方に退避し他方のカッターで掘削することにより、カッターの掘削範囲が重複していても、実際にこれらカッターが当たることはなく、カッターの干渉による配置制限が減少し、立坑断面形状の設計の自由度が向上する。
【００１５】
また、カッター干渉防止のための同期制御が不要なので、カッター回転駆動系の価格が安価となる。また、同期制御でなく、一方のカッターをすぼめて上方に退避し干渉を防止するので、カッター駆動軸が長くても確実に干渉を防止できる。更に、上下機構によるカッターの上下動とすぼめ機構による開閉動作との単純動作の繰り返しなので、能率良く掘削することができる。
【００１６】
（２）上記（１）において、好ましくは、立坑にケーソンを配置し、このケーソンを降下させながら掘削を行うとともに、前記カッターすぼめ機構によりカッターの掘削径を変えてケーソンの刃口抵抗を制御し、ケーソンの方向修正を行う。
【００１７】
このようにカッターすぼめ機構を用いてケーソンの方向修正を行うことにより、掘削方向がほぼ垂直となる精度の良い掘削が可能となる。
【００１８】
（３）また、上記（１）において、好ましくは、立坑にケーソンを配置し、このケーソンに隔壁を設けて切羽を立坑から隔離して掘削を行うとともに、この隔壁に前記複数のカッターのそれぞれの挿入兼回収穴を設けかつこの挿入兼回収穴の上部に切羽の水圧を保持するためのシャフトを立設し、前記挿入兼回収穴を退避孔として利用し、前記すぼめたカッターをこの退避孔及びシャフト内に退避させる。
【００１９】
このように隔壁を有するケーソンを用いる掘削装置であっても、隔壁の挿入兼回収穴をカッターの退避孔として利用し、すぼめ機構ですぼめたカッターをこの退避孔及びシャフト内に引き上げることにより、（１）の掘削方法を実施できる。
【００２０】
（４）更に、上記（１）において、好ましくは、前記複数のカッターは、中央のカッターの中心に対して両側のカッターの掘り残し部が点対称となるように配置された少なくとも３本のカッターを含み、中央のカッターを前記一方のカッターとして用い、両側のカッターを前記他方のカッターとして用い均等掘削する。
【００２１】
このように複数のカッターを配置し、均等掘削を行うことにより、カッターはアンバランスな横力を受けないで済むため、カッターの推進方向精度が良くなる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の立坑掘削方法に用いられる掘削装置の第１の形態を図１〜図８により説明する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１において、１は断面長円形の立坑構築物（ケーソン）であり、立坑構築物１は刃口２を備えた下部ケーソン３、シールドハル４、セグメント５とからなっている。下部ケーソン３には切羽２２を立坑内から隔離するための隔壁６が設けられ、隔壁６の後部（反切羽側）には隔壁６を補強し隔壁厚を薄くするための補強壁７が設けられている。シールドハル４の内側には推進ジャッキ８が設置され、更にその内側の床上にはセグメント５を組み上げるためのエレクター９が装備されている。
【００３０】
立坑構築部１内には立坑構築物１の刃口２の下側を掘削するためのカッター２０が３機装備されており、立坑構築物１の隔壁６には、これら３機のカッター２０を挿入、退避、回収し又は修理する際引き上げるための３つの穴（以下、回収穴又は退避孔と呼ぶ）１０が開いており、これらの回収穴１０の上部にはそれぞれ切羽２２に水圧をかけその圧力を保持するためのシャフト１１が装着され、シャフト１１の上端は大気中に開放されている。また、各シャフト１１の上部にはやぐら１２が取り付けられ、その上にカッター駆動装置であるロータリーテーブル１３が取り付けられている。
【００３１】
３機のカッター２０の上端はそれぞれ中空のカッター駆動軸２１に連結され、各カッター駆動軸２１はロータリーテーブル１３を貫通して上方に伸び、それぞれの上端でカッター上下機構であるクレーン１４に支持され、上方より吊り下げられている。また、カッター駆動軸２１はロータリーテーブル１３の貫通部分でロータリーテーブル１３により回転駆動される。
【００３２】
カッター２０で掘削した土砂はカッター２０の先端部の吸込口１４よりサクションポンプ１５により吸い上げられ、カッター駆動軸２１の中空部分、スイベルジョイント２３を介して地上の泥水処理設備に運ばれ、土砂を排土し処理後の泥水は切羽２２に還流する。
【００３３】
３機のカッター２０は、それぞれ、主カッター３０とカッターすぼめ機構３１とカッター拡径機構３２とを装備しており、カッターすぼめ機構３１とカッター拡径機構３２によりカッター２０の掘削径を簡単に変えることができるようになっている。このようにカッター２０の掘削径を変えることにより、刃口２の下方の掘削範囲を変え、刃口抵抗を制御することができる。また、カッターすぼめ機構３１でカッター２０をすぼめてカッター２０をクレーン１４で吊り上げることで、カッター２０を隔壁６の退避孔１０に引き込むことができる。
【００３４】
図２において、カッター２０の最大掘削半径と立坑構築物１の長円形の短軸側の半径はほぼ一致している。また、３機のカッター２０の配置は、立坑構築物１の両側にそれぞれ１機、両カッター２０の掘削範囲が重複しないように配置され、この両側のカッター２０により掘り残された部分がカッター中心に対して点対称となる位置にもう１機のカッター２０が配置され、かつ隣合うカッター同士で、ほぼカッターの長さ分、掘削範囲が重複するように近接配置されている。また、このようにカッター２０を近接配置しても掘り残し部３５が生じるが、それはシールドハル部４に配置された推進ジャッキ８で刃口２を下へ押し込むことで圧入掘削する。
【００３５】
上記のようにカッター２０を近接配置できるのはすぼめ機構３１と退避孔１０があるからである。また、中央のカッターを、この中央のカッターの中心に対して両側のカッターの掘り残し部が点対称となる位置に配置することにより、各カッター２０はカッター２０中心に対して均等な掘削断面を持つことになり、掘削は均等掘削となり、カッター２０はアンバランスな横力を受けないで済むため、カッター２０の推進方向精度が良くなる。
【００３６】
また、地山３６自体の硬さのアンバランスによる横力を受けてもカッター２０が立坑構築物１より大きく外れないように、スタビライザー３７を装備している。スタビライザー３７はカッター２０のセンターシャフト３３の上端付近に設けられ、シャフト１１の内壁に当接することで横力を支持する。
【００３７】
カッター２０の詳細構造を図３〜図６により説明する。
【００３８】
各カッター２０の主カッター３０は、図３及び図４に示すように、センターシャフト３３の下端に放射状に取付けられた４本のリブ３３ａと、リブ３３ａのそれぞれの先端に上下方向に折り曲げ自在にピン２７により結合された４本の放射状のカッタースポーク３３ｂとを有し、カッタースポーク３３ｂには図３に想像線３３ｃで示すように一定距離下方に突出したカッタービットが取付けられている。また、カッタースポーク３３ｂは、図５に示すようにこれらカッタースポーク３３ｂをすぼめたときに外径端部分の径が小さくなるように内径端近傍に折り曲げ部３３ｄを有している。カッタースポーク３３ｂを最大に拡げたときの外径寸法はケーソン１の内径寸法より少し小さく作ってあり、これによりカッター２０はケーソン１の内面より内周側を掘削し、ケーソン１の刃口２の貫入抵抗を小さくする。
【００３９】
カッター拡径機構３２は拡径カッター３４を有し、拡径カッター３４は４本のカッタースポーク３３ｂのうちの対向する２本の外径端部分にピン２５により上方に回転するにしたがって掘削径が増加するように回転可能に取り付けられ、拡径カッター３４の側面にはカッタースポーク３３ｂに支持されたジャッキ３５のピストンがピン結合され、ジャッキ３５を伸縮すると拡径カッター３４はピン２５を中心として回転動作する。拡径カッター３４の回転中心であるピン２５はケーソン１の内周面より内周側に位置している。また、拡径カッター３４の想像線３４ａで示すカッタービットの取付け形状は、拡径カッター３４の回転中心２５からカッター刃先までの距離が回転方向全周にわたってほぼ等しいか回転方向内周側から外周側に行くにしたがって小さくなるような形状になっている。
【００４０】
拡径カッター３４は縮径時にはカッタースポーク３３ｂの外径の内側に完全に引き込まれ、拡径カッター３４を最大に拡径したときの外径寸法はケーソン１の刃口２の外周寸法とほぼ同じになるように作ってあり、これにより拡径カッター３４は、カッタースポーク３３ｂを最大に拡げたとき、ケーソン１の刃口２の下側においてカッタースポーク３３ｂの外側からケーソン１の刃口２の外周までの間を掘削し、ケーソン１の刃口２の貫入抵抗を更に小さくする。なお、刃口２の貫入抵抗を更に下げるには、刃口外周より２〜３ｃｍ更に外周まで掘削できるようにビット３４ａの取付け半径を大きくし、オーバカットできるようにする。
【００４１】
また、拡径カッター３４はケーソン１の刃口２の下側を掘削するため、ケーソン１が自重沈下してきたとき拡径カッター３４の上部にケーソン１の刃口２がぶつかる。このような場合、拡径カッター３４は上記のように上方に回転するにしたがって掘削径が大きくなるように取付けられているので下方に押されたときに内周側に回転可能であり、刃口２の押し下げ力により内周側に回転して引き込まれる。そして、特にこのとき、拡径カッター３４は回転中心２５からカッター刃先までの距離が回転方向全周にわたってほぼ等しいか回転方向内周側から外周側に行くにしたがって小さくなるようなカッター形状をしているため、刃口２の押し下げ力により内周側にスムーズに回転して引き込まれ、拡径カッター３４がケーソン１の刃口２と地山の間に挟まれることを確実に防止する。なお、カッタースポーク３３ｂの最大の外径寸法はケーソン１の内径寸法より小さく作ってあるので、ケーソン１の沈下時刃口２がカッタースポーク３３ｂにぶつかることはない。したがって、ケーソン１が自重沈下してもカッターの破損が防止できる。
【００４２】
また、拡径カッター３４は、カッタースポーク３３ｂをすぼめたときにセンターシャフト３３と干渉しない位置に取り付けられている。すなわち、カッタースポーク３３ｂの外径端には、カッタースポーク３３ｂをすぼめたときにセンターシャフト３３と干渉することなく交差するように、センターシャフト３３に対して所定距離Ｌ（図４参照）だけずれかつカッタースポーク３３ｂに対してＬ字状の角度をなして支持ブロック３４ｂが取付けられ、拡径カッター３４は支持ブロック３４ｂの側面に取り付けられている。
【００４３】
カッタースポーク３３ｂをピン２７により折曲げ自在に結合したリブ３３ａはセンターシャフト３３の下端に取り付けられたボス４７に連結され、カッタースポーク３３ｂは、図５に示すように、カッターすぼめ機構３１により４本ともピン２７の部分で傘のように折り畳むことができる。
【００４４】
カッターすぼめ機構３１の詳細構造を図６に示す。カッターすぼめ機構３１は、センターシャフト３３に設けられたピストン部３８ａ及びピストン部３８ａに嵌め合い摺動するシリンダー部３８ｂからなるカッターすぼめジャッキ３８と、カッターすぼめジャッキ３８のシリンダー部３８ｂをカッタースポーク３３ｂに連結する４本のアーム３９とで構成され、アーム３９はシリンダ部３８ｂの外周に設けられたリブ３８ｃにピン３６ａにより結合され、カッタースポーク３３ｂにピン２８により結合されている。カッターすぼめジャッキ３８のピストン部３８ａはセンターシャフト３３をピストンロッドとしてその一部を太くしたものであり、シリンダ部３８ｂはスライド筒３８ｄとその両端に位置するシリンダーエンド３８ｅとからなり、シリンダ部３８ｂ内においてピストン部３８ａの上下にできる空間３８ｆ，３８ｇに圧油を選択的に送り込むことにより、ピストン部３８ａに対してシリンダ部３８ｂを上下に動かし、カッタースポーク３３ｂを含むカッター全体を傘のように開閉することができる。
【００４５】
以上のようにカッタースポーク３３ｂに折り曲げ部３３ｄを設け、かつ拡径カッター３４をセンターシャフト３３と干渉することなく交差できるようにし、更にカッターすぼめ機構３１をコンパクトな構造としたことにより、カッタースポーク３３ｂをすぼめたときのカッター径が小さくなり、図５に示すように小さい回収穴１０からカッター２０を容易に退避、回収できる。
【００４６】
クレーン１４はカッター駆動軸２１を介してそれぞれのカッター２０を吊っており、カッター２０の上下動及びカッター２０の地山への押付け力の調整をカッターの吊下げ位置及び吊下げ力調整によって行っている。地山によって異なるが、カッター２０及びカッター駆動軸２１の自重を最適量地山にかけると掘削効率が良くなる。どの程度かけるかは、経験と試行錯誤により決定する。
【００４７】
カッター駆動軸２１はカッター２０のセンターシャフト３３に接続されるドリルパイプ２１ａと、ドリルパイプ２１ａに接続されたケリーバパイプ２１ｂより構成されている。ドリルパイプ２１ａは掘削するにつれてつなぎ足して行く。ケリーバパイプ２１ｂは断面四角形状をしており、この四角形状でロータリーテーブル１３に係合しカッター掘削トルクを伝えられる。
【００４８】
次に、上記立坑掘削装置を用いた本発明の立坑掘削方法の実施形態を説明する。
【００４９】
まず、図１に示すように、立坑構築物の中央に位置するカッター２０をすぼめかつ上方に上げて退避孔１０及びシャフト１１内に退避させ、両側に位置する２つのカッター２０を所定の大きさに開き回転させながら所定の深さまで先掘りを行う。次いで、図７に示すように両側のカッター２０をすぼめかつ上方に上げて退避孔１０及びシャフト１１内に退避させ、更に図８に示すように中央のカッター２０を退避孔１０より下げカッター２０を所定の大きさに開いて残った部分を掘削し、その後残った部分をシールドハル部４に配置された推進ジャッキ８で刃口２を下へ押し込むことで圧入掘削しながら推進する。そして、推進ジャッキ８の１部を引き込み、その空いたスペースでセグメント５をエレクタ９により組み立て、立坑構築物１を築いていく。
【００５０】
カッター２０の掘削範囲（掘削径）はカッターすぼめ機構３１及びカッター拡径機構３２により自由に変えることができるので、各カッター２０の掘削範囲を変えることにより、刃口抵抗を制御しケーソン１の方向修正を行うことができる。
【００５１】
以後は、これの繰り返しである。
【００５４】
以上のように本実施形態によれば、カッター２０にすぼめ機構３１を設け、隣合うカッターの一方をすぼめて上方に退避しておくので、これらカッター２０を掘削範囲が重複するよう近接配置しても、実際にこれらカッターが当たることはなく、退避孔１０が確保できる範囲でカッター２０を自由に配置することができ、立坑断面形状の設計の自由度が向上する。
【００５５】
また、カッター干渉防止のための同期制御が不要なので、ロータリーテーブル１３を含むカッター回転駆動系の価格が安価となる。また、同期制御でなく、一方のカッターをすぼめて上方に退避し干渉を防止するので、カッター駆動軸２１が長くても確実に干渉を防止できる。更に、クレーン１４によるカッター２０の上下動とすぼめ機構３１による開閉動作との単純動作の繰り返しなので、能率良く掘削することができる。
【００５６】
また、カッターすぼめ機構３１及びカッター拡径機構３２により各カッター２０の掘削径を変えることにより、刃口抵抗を制御しケーソン１の方向修正を行うことができ、掘削方向がほぼ垂直となる精度の良い掘削が可能となる。
【００５７】
また、カッターすぼめ機構３１を設け、隔壁６に設けられた挿入兼回収穴１０を退避孔として利用し、すぼめたカッター２０を退避孔１０及びシャフト１１内に退避させるので、本実施形態のように隔壁６を有するケーソン１を用いる掘削装置であっても、上記のように３機のカッター２０を配置し、異形断面の立坑を掘削することができる。
【００５８】
更に、両側のカッター２０を掘削範囲が重複しないように設置し、中央のカッター２０を両側のカッター２０の掘り残し部に対して点対称となる位置に配置したので、それぞれのカッター２０の掘削領域が左右対称となる均等掘削が行え、カッター２０はアンバランスな横力を受けないで済むため、カッター２０の推進方向精度が良くなる。
【００５９】
本発明の立坑掘削方法に用いられる掘削装置の第２の形態を図９により説明する。本形態は、より大きな断面を持つ立坑を掘削する場合のカッター配置を示すものである。図中、図１及び図２に示すものと同等の部材には同じ符号を付している。
【００６０】
図９において、本形態の立坑構築物１Ａは、図２に示す第１の形態の立坑構築部１を２つ並べて足し合わせた断面形状をしており、立坑構築部１Ａ内には立坑構築物１Ａの刃口２（図１参照）の下側を掘削するためのカッター２０が６機装備されている。また、立坑構築物１Ａの隔壁６Ａには長辺方向にも補強壁７Ａが設けられ、かつ６機のカッター２０を挿入、退避、回収し又は修理する際引き上げるための６つの回収穴１０が開いており、これら回収穴１０の上部にはそれぞれ切羽２２（図１参照）に水圧をかけその圧力を保持するためのシャフト１１が装着されている。その他の構成は第１の形態と同じである。
【００６１】
掘削方法は、カッター３機ずつについて第１の形態の掘削装置を用いた立坑掘削方法と同様な手順で操作すればよい。
【００６２】
本形態によれば、第１の形態よりも大きな断面形状の立坑を掘削することができる。
【００６３】
第２の形態の変形例を図１０に示す。本形態は立坑構築物１Ｂ及び隔壁６Ｂの短辺側の対辺をフラットにしたものである。本形態によりよれば、立坑構築物１Ｂの短辺側での掘り残し部は大きくなるが、推進ジャッキ８（図１参照）の容量を大きくして刃口２を下に押し込み、圧入掘削で掘り残し部を掘削すればよい。
【００６４】
第２の形態の別の変形例を図１１により説明する。本形態は、図１０の形態の掘削装置により掘る場合に、予想に反して地山が硬く推進ジャッキ８の容量が足りず刃口の圧入が困難な場合の対処方法である。隔壁６Ｂの掘り残し部に対応する４箇所の位置を挟んで補強壁７Ｂを設け、この補強壁７Ｂの間の掘り残し部に対応する位置に４個のカッター投入用の穴１０とシャフト１１を設け、既に装着されている６機のカッター２０のうちの任意のものを回収孔１０より引き上げ、掘り残し部のカッター投入孔１０より投入し掘削する。このように掘り残し部を適宜掘削することにより刃口２の抵抗を小さくし、刃口２を確実に圧入する。
【００６５】
このように追加してカッター２０を近接配置できるのは、カッター２０のすぼめ機構３１と退避孔１０が装着されているためである。
【００６６】
なお、既に装着されている６機のカッター２０を用いる代わりに、新規のカッター２０を掘り残し部の投入孔１０より投入してもよい。この場合は、掘り残し部に対して不均等掘削となる場合があるが、スタビライザー３７を装着しているので、大きくカッター２０の掘削方向が狂うことはない。
【００６７】
本発明の立坑掘削方法に用いられる掘削装置の第３の形態を図１２及び図１３により説明する。本形態は、立坑断面が、長円であっても第１の形態と比較して小さい場合のカッター配置を示すものである。図中、図１及び図２に示すものと同等の部材には同じ符号を付している。
【００６８】
図１２及び図１３において、本形態の立坑構築物１Ｃは、図２に示す第１の形態のものより長辺側が短い長円形の断面形状をしており、立坑構築部１Ｃ内には立坑構築物１Ｃの刃口２の下側を掘削するためのカッター２０が２機装備されている。また、立坑構築物１Ｃの隔壁６Ｃには２機のカッター２０を挿入、退避、回収し又は修理する際引き上げるための２つの回収穴１０が開いており、これらの回収穴１０の上部にはそれぞれ切羽２２に水圧をかけその圧力を保持するためのシャフト１１が装着されている。２機のカッター２０は、図２に示す第１の形態の配置よりも軸心間距離が短く重複掘削範囲が大きくなるように近接配置されている。その他の構成は第１の形態と同じである。
【００６９】
掘削に際しては、２機のカッター２０のうち、片方のカッター２０をすぼめて退避孔１０及びシャフト１１内に引き上げておき、もう１つのカッター２０を所定の大きさに開き回転させながら所定の深さまで先堀を行う。次いで、先堀を行ったカッター２０をすぼめて退避孔１０及びシャフト１１内に引き上げ、退避孔１０に引き上げておいたカッター２０を退避孔１０より下げ所定の大きさに開いて残った部分を掘削し、その後残った部分をシールドハル部４に配置された推進ジャッキ８で刃口２を下へ押し込むことで圧入掘削しながら推進する。
【００７０】
前述したように、隣合うカッター２０の最小軸心間距離は退避孔１０の大きさで決まることになり、本形態のようにカッター２０の半径より両方のカッター２０を接近させても干渉することはない。このように、本発明は小さな立坑断面にも対応できることになり、立坑構築物の形状制限が小さくなる。
【００７１】
なお、本形態では、後進カッター２０は不均等掘削となるため横力を受けるが、その横力はスタビライザー３７により支持される。
【００７２】
第３の形態の変形例を図１４に示す。本形態では、立坑構築物１Ｄは断面円形をしており、この円形の立坑構築部１Ｄ内にはカッター２０が４機装備され、隔壁６Ｄには４機のカッター２０に対応する４つの回収穴１０が開いており、これらの回収穴１０の上部にはそれぞれシャフト１１が装着されている。
【００７３】
４機のカッター２０の配置は、円周方向に等間隔に４機のカッター２０が配置され、これら４機のカッター２０は立杭構築物１Ｄの円形断面に近い形状が掘れるよう、図１３に示すものと同程度に近接して配置されている。
【００７４】
掘削方法は、４機のうち３機のカッターをすぼめて退避孔１０及びシャフト１１内に退避させておき、残りの１機のカッターを開いて掘削し、次いで、このカッターをすぼめて退避孔１０及びシャフト１１内に退避し、退避孔１０に退避していたカッターの１つを下げて開き、掘削する。これを残りの２機のカッターについても同様に行い、最後に掘り残し部分をシールドハル部４に配置された推進ジャッキ８で刃口２を下へ押し込むことで圧入掘削しながら推進する。
【００７５】
このように立坑断面は長円矩形に限らず円形も掘削できる。また、更に大きな円形立坑をいくつものカッター２０を配置して掘削することもできる。
【００７６】
本発明の立坑掘削方法に用いられる掘削装置の第４の形態を図１５により説明する。本形態は立坑構築物の下部に隔壁のないオープンケーソンを用いる立坑掘削装置である。図中、図１に示すものと同等のものには同じ符号を付している。
【００７７】
図１５において、立坑構築物１Ｅは下部に隔壁６（図１参照）を備えておらず、したがってシャフト１１（図１参照）も設けられていない。このため、地表に基礎やぐら４０を設置し、この基礎やぐら４０の上にロータリーテーブル１３を取り付けたやぐら１２を取り付け支持する。また、シャフト１１がないため、カッター２０のセンターシャフト３３にスタピライザーも取り付けられていない。その他の構成は第１の形態と同じである。
【００７８】
立坑の掘削方法は、使用しないカッターをすぼめて上方に退避させるとき、隔壁がないので、退避孔に引き上げるのではなく単に適当な高さに保持しておくことを除いて、第１の形態を用いた立坑掘削方法と同じである。
【００７９】
本形態によっても、オープンケーソンを用いて第１の形態と同様に立坑を掘削することができる。
【００８０】
【発明の効果】
（１）本発明によれば、カッターの干渉による配置制限が減少し、立坑断面形状の設計の自由度が向上する。
【００８１】
（２）カッター干渉防止のための同期制御が不要なので、カッター回転駆動系の価格が安価となる。また、カッター駆動軸が長くても確実に干渉を防止できる。更に、カッターの上下動とすぼめ機構の開閉動作の繰り返しで掘削できるので、能率良く掘削することができる。
【００８２】
（３）また、本発明によれば、カッターの掘削径を変えることにより、刃口抵抗を制御しケーソン１の方向修正を行うことができ、掘削方向がほぼ垂直となる精度の良い掘削が可能となる。
【００８３】
（４）また、本発明によれば、隔壁を有するケーソンを用いる掘削装置であっても、複数本のカッターを用いて異形断面の立坑を掘削することができる。
【００８４】
（５）更に、本発明によれば、均等掘削が行えるので、カッターはアンバランスな横力を受けないで済むため、カッターの推進方向精度が良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の立坑掘削方法に用いられる掘削装置の第１の形態の縦断面図である。
【図２】 図１のII−II線断面図である。
【図３】 カッター部分の拡大詳細図である。
【図４】 図３に示すカッターの下方から見た図である。
【図５】 図３に示すカッターのすぼめた状態を示す図である。
【図６】 図３に示すカッターのすぼめ機構の拡大断面図である。
【図７】 図１に示す立坑掘削装置による掘削方法の一工程を示す図である。
【図８】 図１に示す立坑掘削装置による掘削方法の他の一工程を示す図である。
【図９】 本発明の立坑掘削方法に用いられる掘削装置の第２の形態の図２に相当する断面図である。
【図１０】 第２の形態の変形例を示す図９と同様な断面図である。
【図１１】 第２の形態の他の変形例を示す図９と同様な断面図である。
【図１２】 本発明の立坑掘削方法に用いられる掘削装置の第３の形態の縦断面図である。
【図１３】 図１２のXIV−XIV線断面図である。
【図１４】 第３の形態の変形例を示す図１３と同様な断面図である。
【図１５】 本発明の立坑掘削方法に用いられる掘削装置の第４の形態の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 立坑構築物（ケーソン）
２ 刃口
６ 隔壁
１０ 回収穴（退避孔）
１１ シャフト
１２ やぐら
１３ ロータリーテーブル
１４ クレーン（上下機構）
２０ カッター
２１ カッター駆動軸
３１ カッターすぼめ機構
３２ カッター拡径機構
３３ センターシャフト
３７ スタビライザー

Claims (4)

1. 隣合うカッター同士で掘削範囲が部分的に重複するように複数のカッターを上方より垂設し、異形断面を持つ立坑を掘削する立坑掘削方法において、
   前記複数のカッターのそれぞれにカッターすぼめ機構を設け、掘削範囲が重複する隣合うカッターのうちの一方のカッターをすぼめかつ上方に退避し他方のカッターを開いて掘削し、次いでその他方のカッターをすぼめかつ上方に退避し一方のカッターを下方に移動しかつ開いて掘削し、これを繰り返し立坑を掘削することを特徴とする立坑掘削方法。
2. 請求項１記載の立坑掘削方法において、立坑にケーソンを配置し、このケーソンを降下させながら掘削を行うとともに、前記カッターすぼめ機構によりカッターの掘削径を変えてケーソンの刃口抵抗を制御し、ケーソンの方向修正を行うことを特徴とする立坑掘削方法。
3. 請求項１記載の立坑掘削方法において、立坑にケーソンを配置し、このケーソンに隔壁を設けて切羽を立坑から隔離して掘削を行うとともに、この隔壁に前記複数のカッターのそれぞれの挿入兼回収穴を設けかつこの挿入兼回収穴の上部に切羽の水圧を保持するためのシャフトを立設し、前記挿入兼回収穴を退避孔として利用し、前記すぼめたカッターをこの退避孔及びシャフト内に退避させることを特徴とする立坑掘削方法。
4. 請求項１記載の立坑掘削方法において、前記複数のカッターは、中央のカッターの中心に対して両側のカッターの掘り残し部が点対称となるように配置された少なくとも３本のカッターを含み、中央のカッターを前記一方のカッターとして用い、両側のカッターを前記他方のカッターとして用い均等掘削することを特徴とする立坑掘削方法。

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