JP3968102B2 - 掘削用刃口 - Google Patents

Description

本発明は、地下構造物を構築する際に、地下構築部材を地盤内に挿入するための掘削用刃口に関する。

従来、供用中の道路、線路下などにおいて、埋設管やトンネル等の地下構造物を地盤内に設置する場合に、非開削で施工する工法が採用されている。例えば、線路下横断工事における非開削工法として、地下構造物を構成する地下構築部材を牽引または推進して地盤内に挿入して、埋設することが行われている。

このとき、地下構築部材の先端には、前面が開放された筒状の刃口を装着し、スクリューオーガなどの掘削装置により、地山を掘削して、掘削した土砂を刃口内部に取り込んで後方に搬出しながら、地下構築部材を地盤内に挿入している。（例えば、特許文献１参照。）
特開平８−３１９７９２号公報

しかしながら、上記のような刃口では、その先端開口からのみ掘削土砂を取り込むため、掘削土砂の取込み能力に限界があった。そして、刃口の取込み能力を超えると、取り込み切れない掘削土砂が押し出されて、掘削周辺地盤の変状（地表面隆起等）が引き起こされていた。このような事態を避けるため、地下構築部材を牽引または推進する速度が制約されていた。

本発明の課題は、掘削周辺地盤の変状を引き起こすことなく、地下構築部材を牽引または推進する速度を向上させることである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図１に示すように、地盤を掘削しながら、掘削された掘削孔に地下構築部材を挿入して設置していく掘削装置の先端部にある筒状の掘削用刃口であって、先端開口と交差する頂部、側部、底部のうちの、少なくとも側部に土砂取込み用の開口部が前記先端開口と連続して形成されており、
前記開口部は掘削用刃口の前端縁から後方に向って開口幅が漸減するようにほぼ台形状になっていることを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の掘削用刃口において、前記開口部は、前記掘削装置の先端部を露出させるようにして形成されていることを特徴とする。

このように、筒状の掘削用刃口１に、その先端開口と交差する頂部、側部、底部のうちの、少なくとも側部１２に土砂を取り込むための開口部１２ａを先端開口と連続して形成することにより、掘削用刃口１の先端開口からだけでなく、その開口部１２ａからも掘削土砂を取り込むこととなる。すなわち、掘削用刃口１の内部への掘削土砂の取込み能力が向上するため、掘削用刃口１の前面に掘削土砂が滞って、掘削地盤を押し出して地表面隆起等の掘削周辺地盤の変状を引き起こすことがなくなる。これにより、地下構築部材２を牽引または推進する速度を向上させることができる。

ここで、開口部は、掘削用刃口１の少なくとも側部１２に形成するが、底部１３にも形成してよい。さらに、掘削地山が自立するような地盤では、頂部１１にも形成してよい。なお、掘削用刃口の頂部、側部および底部とは、地下構築部材をほぼ水平に、または傾斜して挿入する場合には、先端開口と交差する外周部の上部、左右部および下部をいう。地下構築部材を鉛直に挿入する場合には、先端開口と交差する外周部の、ある部分を頂部としたときに、その頂部と対向する部分を底部とし、それらとほぼ直交する位置にある部分を側部とする。

また、地下構築部材２としては、一つで本体構造物をなすもの、複数で縦列して本体構造物をなすもの、またはそれらを並列して本体構造物をなすもの等が挙げられる。さらに、防護工等の仮設構造物の構築部材も含むものである。

請求項３に記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項１または２に記載の掘削用刃口１において、前記開口部１２ａの面積を調節する調節手段が設けられていることを特徴とする。

このように、開口部１２ａの面積が調節できることにより、掘削用刃口１の牽引または推進速度、地山の地盤状況などに応じて掘削土砂の取込み量を調節することができる。

請求項１および２に記載の発明によれば、掘削用刃口の先端開口と交差する頂部、側部、底部のうちの、少なくとも側部に先端開口と連続して開口部が形成されており、前記開口部は掘削用刃口の前端縁から後方に向って開口幅が漸減するようにほぼ台形状になっているため、先端開口だけでなく、その開口部からも掘削土砂を掘削用刃口の内部に取り込むため、掘削土砂の取込み量が増大し、掘削周辺地盤の変状を引き起こすことなく、地下構築部材の牽引または推進速度を向上させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、掘削用刃口の開口部の面積が調節可能であるため、掘削用刃口の牽引または推進速度、地山の地盤状況などに応じて掘削土砂の取込み量を調節することができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
本実施の形態の掘削用刃口１は、線路下を横断して地下構造物を構築する際に、地下構築部材２を地盤内に挿入して埋設する工法に適用されるものである。このような工法として、牽引工法、推進工法、エレメント牽引工法、エレメント推進工法などに分類され、例えば、ＨＥＰ＆ＪＥＳ工法、ＵＲＴ工法、ＰＣＲ工法などが知られている。

図１に示すように、掘削用刃口１は、断面がほぼ正方形で、前面が開放されてほぼ筒状に成形された鋼製のものである。そして、その前端が地盤に貫入され、後端は地盤内に挿入される鋼製の地下構築部材２の先端に接続されている。掘削用刃口１および地下構築部材２の内部には、スクリューオーガ３（掘削装置）が収容されている。このスクリューオーガ３は、前端に掘削刃物を有し、それに続く部分にはスクリューを有している。

そして、掘削用刃口１の側部１２および底部１３には、それぞれ開口部１２ａ、１３ａが形成されている。この開口部１２ａ、１３ａは、掘削用刃口１の前端縁部から後方に向って開口幅が漸減するようにほぼ台形状になっている。この開口部１２ａ、１３ａにより、従来の前面からのみしか取り込まないものに比べ、多くの掘削土砂を取り込むことが可能となる。そして、掘削土砂の取込み量が多くなることにより、牽引または推進する際に地盤を押し上げることなく、その施工速度の向上を実現することが可能となる。

また、図２に示すように、掘削用刃口１に、開口部１２ａの面積を調節可能な調節手段を備えることができる。この調節手段は、開口部１２ａの面積を調節するスライド板４と、このスライド板４をガイドする一対のガイド材５と、このガイド材５に沿ってスライド板４を前後移動させるジャッキ６とからなっている。

一対のガイド材５は、断面Ｌ字状の鋼製のものであり、掘削用刃口１の側部１２の内面に開口部１２ａを挟むように対向して軸方向に平行に配置されている。スライド板４は、鋼製の板材であり、その後端部が直角に折れ曲がる折曲部４ａが形成され、一対のガイド材５の間に差し込まれている。ジャッキ６は、その先端がスライド板４の折曲部４ａに連結され、後端が掘削用刃口１の側部１２の内面に取り付けられている。

牽引または推進する際には、その速度や地山の地盤状況の変化に合わせて、例えば、軟弱地盤においては地山の崩壊を避けるために開口面積を小さくし、自立性の高い地山では開口面積を大きくする等、開口部１２ａの面積を調節して、すなわち掘削土砂の取込み量を調節して施工することができる。

また、掘削用刃口１の頂部１１には、張出し部１１ａが形成されている。張出し部１１ａは、掘削用刃口１の前端縁部から前方に向って幅が漸減するほぼ台形状に形成されている。この張出し部１１ａにより掘削用刃口１の頂部１１の地山の崩壊を防ぐこととなる。

地盤内へ地下構築部材２を挿入するにあたっては、まず、地下構築部材２の先端に掘削用刃口１を取り付けて、掘削用刃口１および地下構築部材２の内部を通じてスクリューオーガ３を配設する。次に、スクリューオーガ３を回転させる回転装置を発進立坑内に設置し、掘削用刃口１および地下構築部材２を牽引する牽引装置または推進する推進装置を、到達立坑内または発進立坑内に設置する。

次に、スクリューオーガ３の前端の回転刃物によって前面の土砂を掘削するとともに、掘削用刃口１を地盤内に貫入して、地下構築部材２を順次に継ぎ足すようにして牽引または推進して挿入していく。掘削された土砂は、掘削用刃口１の先端開口からだけではなく、側部１２および底部１３に形成された開口部１２ａ、１３ａからも掘削用刃口１の内部に取り込まれる。取り込まれた掘削土砂は、後方のスクリューによって連続的に後方へ搬出される。

そして、牽引または推進された先頭の地下構築部材２が到達立坑に達すれば、掘削用刃口１を取り外すと共にスクリューオーガ３を抜き取り、次の地下構築部材２の挿入に再び利用する。以上の作業を繰り返して、多数の地下構築部材２を地下構造物の輪郭に沿って、縦、横方向に順次並列して挿入し、地下構造物を構築する。

なお、以上の実施の形態においては、開口部１２ａ、１３ａを側部１２および底部１３に形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、側部１２のみに形成してもよく、また、地山が自立するような地盤では頂部１１にも形成してよい。また、掘削用刃口１の断面形状を正方形としたが、その後端に接続される地下構築部材２の断面外形に合わせて適宜変更されるものである。地下構築部材２は、正方形断面の他に、長方形、台形、円形断面の形状のものがあり、また、鋼製の他に、鉄筋コンクリート製、プレストレストコンクリート製のものがある。
また、開口部１２ａ、１３ａ、張出し部１１ａの形状等も任意であり、掘削装置をスクリューオーガ３としたが、これに限定されるものではなく、任意に選択可能である。また、開口部１２ａ、１３ａの面積の調節手段であるスライド板４の開閉は手動でもよく、またジャッキ６をスライド板４から分離してストッパー代わりとして使用してもよい。その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明を適用した一実施の形態の掘削用刃口を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。 開口部の面積を調節可能にする手段の一例を示しており、（ａ）は外側面図、（ｂ）は内側面図、（ｃ）は正面図である。

符号の説明

１ 掘削用刃口（掘削手段）
２ 地下構築部材
３ スクリューオーガ（掘削手段）
４ スライド板（調節手段）
５ ガイド材（調節手段）
６ ジャッキ（調節手段）
１１ 頂部
１２ 側部
１２ａ、１３ａ 開口部
１３ 底部

Claims (3)

1. 地盤を掘削しながら、掘削された掘削孔に地下構築部材を挿入して設置していく掘削装置の先端部にある筒状の掘削用刃口であって、
   先端開口と交差する頂部、側部、底部のうちの、少なくとも側部に土砂取込み用の開口部が前記先端開口と連続して形成されており、
   前記開口部は掘削用刃口の前端縁から後方に向って開口幅が漸減するようにほぼ台形状になっていることを特徴とする掘削用刃口。
2. 前記開口部は、前記掘削装置の先端部を露出させるようにして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の掘削用刃口。
3. 前記開口部の面積を調節する調節手段が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の掘削用刃口。

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