JP4741898B2 - 溝を掘削し、その溝に壁を形成するマシン - Google Patents

Description

本発明は、地中に長い壁を形成する掘削機に関する。この壁は連続していてもしていなくてもよい。

より正確には、本発明は、溝を掘削してその溝に壁を形成するための、経路に沿って進行可能なマシンに関する。このマシンは、その進行方向に関して後部および前部を備えると共に、マシンの前部に配置されて実質的に垂直な切削前線を規定する掘削手段と、マシンの後部に配置された壁形成手段と、マシンを経路に沿って進行させることができる推進手段と、を備える。

この種の、壁形成に適したマシンはすでに公知である。

たとえば米国特許第３８９３３０２号には、溝を掘削してその溝に壁を構成するマシンおよび方法が記載されている。

このマシンの前部には、掘削バケットがエンドレスに連鎖された切削工具が備えられている。

マシンの後部には、溝外のコンテナからマシン後部にコンクリートを送るための鉛直ダクトが備えられており、掘ったばかりの溝にコンクリートを充填することができるようになっている。

溝にコンクリートを注入するとマシン後部に静水圧が付与され、掘削方向への駆動推力となる。

しかし、マシンがコンクリートの静水圧を受けるにもかかわらず、掘削手段にコンクリートの圧力が付与されることで発生する推力またはマシンの進行速度のいずれを制御するための手段も設けられていない。

掘削する土地の性質とはかかわりなく、切削工具の推力および進行速度の制御が必要であることは公知である。

特に、水圧に起因する力は、切削工具への加圧に要する力よりも大きいのが通常である。

したがって、マシンの進行速度および切削工具に付与される推力を制御する必要があることが理解されよう。

また、上記文献では、掘削する土地の性質に応じて切削工具を適合させることは不可能である。

切削工具を交換したい場合、マシンを交換しなければならず、時間のロスとなって建築現場での進行を止めてしまう可能性もある。

さらには、上記文献のマシンは、地中連続壁タイプのもの（ｄｉａｐｈｒａｇｍ ｔｙｐｅ ｗａｌｌｓ）のみ形成可能である。しかし、状況によっては溝内に既製の壁材を配置する方がよい場合もあり、その場合に掘削機や切削工具を交換する必要がないと好都合である。

本発明は、上記問題を相当程度に軽減することを目的とする。

課題を解決するための手段及び効果

上記目的を達成するため、本発明に係るマシンは、溝を掘削して前記溝に壁を形成するための、経路に沿って進行可能なマシンであって、その進行方向に関して後部および前部と、マシンの前記前部に配置されて実質的に垂直な切削前線を規定する掘削手段と、マシンの前記後部に配置された壁形成手段と、マシンを前記経路に沿って進行させることができる推進手段と、前記前部と前記後部との間に配置された中央部と、マシンの少なくとも一部の進行を遅らせるかブロックするための制御可能なブレーキ手段と、を備え、前記前部、前記中央部、前記後部、および前記ブレーキ手段が、マシンの動作中、実質的に前記溝の中に配置されており、前記推進手段が、前記前部、前記中央部、および前記後部から構成されるユニットの中に配置されている。

制御可能なブレーキ手段が設けられているため、マシンの速度が所定値よりも速い場合や掘削手段に付与される力が大きすぎる場合はいつでも、マシンの少なくとも一部にブレーキをかけることによってマシンの進行および掘削手段に付与される力を制御可能となる。

このような制御によって、最適な掘削を実現できる。

また、掘削手段をマシン中央部から容易に取り外すことができる。同様に、壁形成手段もマシン中央部から容易に取り外すことができる。

したがって、マシンを溝内に残したまま掘削手段を取り外し可能であるため、掘削手段を掘削する土地の性質に適合させることが可能となる。

このように取り外せることにより、メンテナンス作業および維持作業も簡単に行なえる。

さらに、壁形成手段を、土地の性質やさらには形成すべき壁の種類に適合させることもできる。これにより、特に、掘削手段を交換することなく局所的に壁の構造を変更することが可能となる。

このように、本発明に係るマシンはモジュール化されているため、いかなる種類の土地にも適合可能であると共に、壁の形成方法に関するいかなる要件にも適合可能である。

本発明に係るマシンの第１の実施形態によると、壁形成手段が、マシン背後の溝部分を充填するためのコンクリート状液インジェクタを少なくとも１つ備えており、マシンがさらに、中央部に配置されたガイド手段であって水平面において切削前線をマシン後部に対して回転させることによって経路を変更可能なガイド手段を備えており、さらに、推進手段が少なくとも１つのコンクリート状液インジェクタを備えている。

「コンクリート状液」という用語は、凝固する前に液体状であり得るいかなる建築材料（たとえばセメントやコンクリート）をも包含するものとして解釈する。

本実施形態において、コンクリート状液の水圧により発生する推力は、マシン進行のために利用および制御される。

切削前線の指向角度はマシンの進行に直接影響し、切削前線の向きを変えるとマシンの経路が湾曲する。これにより、上記の先行技術文献とは異なり、曲線からなる壁を形成することができる。

マシンの前部がマシンの後部に対して回転可能であること、および、ガイド手段が、マシンの前部および後部の間に係合されたアクチュエータであって、起動されるとマシンの前部を後部に対して回転させることができるアクチュエータを少なくとも１つ備えていること、が好ましい。

掘削手段は、実質的に垂直な回転軸を中心として、壁形成手段に対して回転可能であることが好ましい。これにより、実質的に水平な平面において切削前線を回転させることができる。

ガイド手段が、マシンの水平中間面の両側に垂直方向に配置された、少なくとも２列のアクチュエータを備えていることが好ましい。

壁形成手段が、垂直方向に配置された少なくとも１列のインジェクタであって、マシンの進行方向に関して後方を向いており、マシン背後の溝内にコンクリート状液を圧力下噴射すると共に、液体の圧力下噴射によりマシンの前進に寄与する少なくとも１列のインジェクタを備えていることが好ましい。

コンクリート状液を圧力下噴射することにより、溝を充填すると共に、液体の噴射方向とは反対方向への推進力を生じることができる。

また、マシン背後の溝部分が液体で満たされると、そのコンクリート状液の水圧により、マシン進行方向への推進力がマシンに付与される。

したがって液体噴射は、本発明のマシンを前進させるという役割も果たす。

掘削手段が壁形成手段に対して変位可能であること、および、マシンがさらに、マシンの中央部に配置されると共に掘削手段に水平方向および／または垂直方向の力を付与可能なスラスト手段を備えていることが好ましい。

このスラスト手段は、掘削する土地の性質にかかわりなく、推力および変位の両方を発生および制御できることが好ましい。

特に、切削前線に沿った掘削手段の垂直推力により、溝を「鋸引き」することができる。

切削工具の水平推力は垂直な力と協働可能であり、これによって、切削前線に対する水平な力と垂直な力とを組み合わせることができる。

この「ジグソー」方式の掘削方法は、特に切削工具を形成する溝の深さに適合させたい場合に、きわめて効果的である。

本発明に係るマシンの第２の実施形態によると、掘削手段が壁形成手段に対して変位可能であり、また、推進手段が、マシンの中央部に少なくとも部分的に配置されると共に、壁形成手段に対して掘削手段を水平方向および／または垂直方向に変位させることができる。

ブレーキ手段が、マシンの後部を溝に対してブロック可能な後ブレーキ装置を備えていること、および、マシンの後部が後ブレーキ装置によってブロックされているとき、推進手段が掘削手段を前方に変位可能であることが好ましい。

後ブレーキ装置が起動されているとき、掘削手段が溝に対して変位可能となる。

このように、後ブレーキ装置を介して溝を押圧することにより、掘削手段に推力を付与することができる。

推進手段が挿入された既製の壁要素を押圧することで掘削手段を水平方向および／または垂直方向に変位可能であることが好ましい。

既製の壁要素とは、溝内に持ち込まれる前に既に成形済みの壁である。

たとえば、ある種の現場では、プレストレスケーブル（ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃａｂｌｅｓ）を含んだ壁を用いることが要求される。

このような壁は、現場で成形することは不可能であるため、溝内に挿入される前に製造される。

マシンの交換を要することなくこのような壁を局所的に挿入できると好都合であり、このことは本発明により実現可能である。

マシンのすぐ背後の溝内に最も新しく挿入された既製壁部材が、推進手段によって押圧されることが好ましい。

別の実施形態によると、壁形成手段が、マシン背後の溝部分を充填するコンクリート状液インジェクタを少なくとも１つ備えており、また推進手段がその少なくとも１つのコンクリート状液インジェクタをさらに備えていることが好ましい。

ブレーキ手段が、マシンの前部を溝に対してブロック可能な前ブレーキ装置をさらに備えていること、および、前部が前ブレーキ装置によってロックされているとき、推進手段がマシンの後部を前部に向けて変位可能であることが好ましい。

マシンの前部が溝に対してブロックされているとき、後部が溝に対して変位可能となる。

このように、マシンの前部がブロックされているときに後部を前部に向けて変位可能とすることにより、マシンの後部を掘削方向に進行させることができる。

その後、後ブレーキ装置をブロックするか、既製の壁部材を押圧するか、あるいは噴射された液体を直接押圧して、掘削手段を前方に変位させることができる。これによりマシン全体が前進する。

これら２つの変位を連続して行なうことによりマシンが前進する。この動きは、マシン背後におけるコンクリート状液の噴射を伴うことが好ましいが、必ずしも必要ではない。

マシンが、掘削手段に水平方向および／または垂直方向の推力を付与可能なスラスト手段をさらに備えていることが好ましい。

このスラスト手段は、掘削する土地の性質に相関して、推力および／または変位速度を発生および制御できることが好ましい。

特に、掘削手段を切削前線に沿って垂直方向に推進させると、溝を「鋸引き」することができる。

この状態で切削工具を水平方向に推進させると、切削工具の垂直方向の推進と協働して、切削前線上において水平の力および垂直の力の両者を結合させることができる。

土地の性質によっては、マシン後部を溝に対してブロックすると好都合な場合がある。これにより、掘削手段の変位による反動を受け止めるための支点を確実に安定させることができる。

スラスト手段が、前部および後部の間に固定されて実質的に水平方向に配置されたアクチュエータであって、掘削手段に水平方向の推力を付与可能なアクチュエータを少なくとも１つ備えていることが好ましい。

スラスト手段が、垂直方向に並んだ少なくとも２列の水平アクチュエータを備えていることが好ましい。

スラスト手段が、マシンの中央部および前部の間に係合されたアクチュエータであって、実質的に垂直方向に配置されると共に掘削手段に垂直方向の推力を付与可能なアクチュエータを少なくとも１つ備えていることが好ましい。

スラスト手段が、垂直方向に並んだ少なくとも２列の垂直アクチュエータを備えていることが好ましい。

制御可能なブレーキ手段が、マシンの経路と直交する方向に延在すると共にマシンの前部と協働するアクチュエータであって、起動されると溝の面と接触可能な摩擦板がその自由端に設けられているアクチュエータを少なくとも１つ有する前ブレーキ装置を備えていることが好ましい。

制御可能なブレーキ装置が、マシンの経路と直交する方向に延在すると共にマシンの後部と協働するアクチュエータであって、起動されると溝の面と接触可能な摩擦板がその自由端に設けられているアクチュエータを少なくとも１つ有する後ブレーキ装置を備えていることが好ましい。

以下に記す実施形態の詳細な説明により、本発明は十分に理解され、また本発明の効果が明確となるであろう。以下の実施形態は限定を意図しない実施例である。なお、添付の図面を参照しつつ説明する。

本発明のマシン１０は、地中にコンクリート壁のような壁を形成するためのものである。

特に、直線からなるか、または曲線からなる（即ち曲率半径を有する）地中連続壁を形成するのに有用であり、また既製壁を並置してなる非連続壁を形成するのにも有用である。

マシン１０は、まず地中に溝を掘り、続いてその溝に壁を形成する。

図１を参照して、本発明のマシン１０の全体的な構成を説明する。

図１に示すように、マシン１０は、その進行方向に関して、後部１２、中央部１４、および前部１６を有する。

マシン１０の寸法は、その幅が形成すべき壁の幅と実質的に等しいかそれよりも若干小さく、またその垂直方向の高さが形成すべき壁の深さと実質的に等しいかそれよりも若干小さく、その長さが数メートルとなるようになっている。

本発明のマシンの後部１２には、溝２１内に壁２０を形成するための手段１８が備えられている。

この壁形成手段は、図１に示すようにコンクリートモジュール１９を有していてもよい。

コンクリートモジュール１９は複数のインジェクタ２２を備えていることが好ましい。これらのインジェクタ２２はコンクリート状液（液体コンクリート）を噴出するためのものであり、マシン１０の全高にわたって垂直方向に配置されている。

インジェクタ２２は、その放出口が実質的に溝の長手方向であって、掘削方向に関して後部を向くように配置されている。

インジェクタ２２は垂直方向に並べて配置されるのが好ましい。

表面（図示せず）に位置するコンクリート状液コンテナに接続された供給管から、これらのインジェクタ２２に供給される。

各インジェクタ２２は個別に供給されることが好ましい。これにより、各インジェクタ２２から放出される液体の流量および／または圧力を他のインジェクタ２２から独立して制御することができる。

図１に示されるように、壁形成手段１８には、三角形の断面形状を有し、インジェクタ列の両側に配置されてシャッター２７を構成する２つの縦部材２４および２６が備えられていることが好ましいが、必ずしも必要ではない。

各縦部材２４，２６の一面２４ａ，２６ａは垂直平面視における溝の面と平行であり、一面２４ｂ，２６ｂはその溝の面と直交し、そして一面２４ｃ，２６ｃはその溝の面に対して傾斜していることが好ましい。

各縦部材２４，２６のマシン進行方向後端にはシュー２８が設けられている。シュー２８は縦部材端部から延在して、縦部材と溝の上記面との間にコンクリートが浸入するのを防ぐようになっている。

コンクリートモジュール１９、概していえば壁形成手段１８は、マシン１０の中央部１４に対して後部１２を接続および分離するための制御可能な手段によって、中央部１４に接続されている。

この制御可能な接続／分離手段により、マシン１０のその他の要素を溝２１内に残したまま壁形成手段１８の種類を変えることが可能となる。

図１および図２を参照して、マシン１０の中央部１４について説明する。

マシン１０の進行方向に関して、中央部１４の後端２９は、中央部１４と後部との接続／分離手段によって、後部に固定されている。また、中央部１４の前端３１は、中央部と前部１６との接続／分離手段によって、前部１６に固定されている。

さらに、中央部１４は、溝に対してマシン１０の進行をブロックするかまたはブレーキをかけるように構成された制御可能なブレーキ手段を備えている。

マシンの進行方向に関して、制御可能なブレーキ手段は、中央部の後端２９に設けられた後ブレーキ装置３０を備えている。後ブレーキ装置３０は、垂直方向に２列に並んだ油圧アクチュエータ３２および３４を備えていることが好ましく、各列が中央部１４の後端２９の２つの側面のいずれか一方に固定されている。

各アクチュエータ３２，３４は、マシン１０の通る経路と直交する方向に延在していることが好ましい。

また、各油圧アクチュエータ３２，３４の一端には、アクチュエータ起動時に溝の面と接触可能な摩擦板３５が設けられている。

摩擦板３５は摩擦係数の高い材料でできており、摩擦板が溝の面に接触したときに、中央部１４と溝２１との間で生じる摩擦力により、マシン１０の少なくとも一部、具体的にはマシン１０の中央部１４の後端２９に固定されている後部１２、の進行がブロックされるかまたはブレーキをかけられるようになっている。

後ブレーキ装置３０は、各油圧アクチュエータ３２，３４を互いに独立して制御可能なように設計されている。アクチュエータは、同じ高さに位置するものごとに対になって制御可能であること、つまり各対のアクチュエータが他の対のアクチュエータから独立して制御可能であることが好ましい。

同様に、制御可能なブレーキ手段は、中央部１４の前端３１に設けられた前ブレーキ装置３６も備えている。

前ブレーキ装置３６は、垂直方向に２列に並んだ油圧アクチュエータ４０および４２を備えていることが好ましく、各列が中央部１４の前端３１の２つの側面のいずれか一方に固定されている。

各アクチュエータ４０，４２は、マシン１０の経路と直交する方向に延在していることが好ましい。

また、各油圧アクチュエータ４０，４２の一端にも、アクチュエータ起動時に溝の面に接触可能な摩擦板３５が設けられている。

摩擦板３５は摩擦係数の高い材料でできており、摩擦板が溝２１の側面に接触したときに、中央部１４と溝２１との間で生じる摩擦力により、マシン１０の少なくとも一部、具体的にはマシン１０の中央部１４の前端３１に固定されている前部１６、の進行がブロックされるかまたはブレーキをかけられるようになっている。

前ブレーキ装置は、各油圧アクチュエータ４０，４２を互いに独立して制御可能なように設計されている。アクチュエータは対になって制御可能であることが好ましい。具体的には、垂直方向から見て同じ高さに位置するアクチュエータの対が、他の対から独立して制御可能である。

もちろん、前後ブレーキ装置３０および３６は、所望のブレーキやブロックのタイプに応じて、同時に起動されてもよいし別々に起動されてもよい。

中央部１４の後端２９および前端３１は、マシン１０の長手方向に関して並進して相対変位できることが好ましい。また、後端２９および前端３１は、水平軸を中心に垂直方向に回転して相対的に変位可能であり、また垂直軸を中心に水平方向に回転して相対的に変位可能である。

両端２９，３１が長手方向に関して並進して相対変位できるためには、少なくとも１つのアクチュエータ４４が長手方向において中央部１４の後端２９および前端３１の間に配置される。

より正確には、アクチュエータ４４の両端が中央部１４の後端２９および前端３１に固定されて、アクチュエータ４４を起動すると中央部１４の前端３１が後端２９に対して相対変位する結果、マシン１０の前部１６が後部１２に対して、マシンの経路と実質的に平行に相対変位するようになっている。

マシンの全高にわたって、垂直方向に並んだアクチュエータ４４の２つの列４６および４８が、長手方向において両端２９，３１の間に配置されることが好ましい。これにより、アクチュエータ４４の推力がマシンの全高にわたって実質的に均一に分配される。

ここでは、「推力」という用語を、掘削手段に付与される適切な推力および変位速度のいずれをも含むものとして使用する。

それにもかかわらず、アクチュエータ４４は互いに別々に制御可能となっており、各アクチュエータ４４ごとの垂直位置の働きによって中央部１４の前端３１にアクチュエータ４４の推力が付与されるようになっている。

アクチュエータ４４の列は、マシン１０の垂直中間面Ｍの両側に配置されている。

これにより、２列のうちの片方の列４６におけるアクチュエータ４４のピストン５０のストロークが、他方の列４８におけるアクチュエータのピストンのストロークよりも大きい場合、略水平面において前端３１が後端２９に対して回転できる。

両端が垂直方向に関して並進して相対変位できるためには、図２に示すように、少なくとも１つの油圧アクチュエータ５２が垂直方向においてマシン１０の中央部１４および前部１６の間に配置される。

より正確には、油圧アクチュエータ５２の第１の端が中央部１４の前端３１に固定され、アクチュエータ５２の第２の端がマシンの前部１６に固定される。これにより、アクチュエータ５２を起動すると前部１６が中央部１４の前端３１に対して相対変位する結果、前部１６がマシン１０の後部１２に対して、実質的に垂直方向に相対変位するようになっている。

垂直方向に設けられたアクチュエータ５２の動力を蓄積できるように、垂直方向に並んだアクチュエータ５２の少なくとも一列はマシン１０の高さに沿って配置されていることが好ましい。

図１および図２を参照して、本発明のマシン１０の前部１６について説明する。

本発明のマシン１０の前部１６には、溝２１をマシン１０の進行方向に掘るための掘削手段が設けられている。

掘削手段（「切削モジュール」とも称する）は、溝を深さ全体にわたって掘削するのに好適な切削工具５４を備えている。掘削手段の切削工具５４が規定する切削面を指して、「切削前線５５」という用語を用いる。

図１〜図３に示す切削モジュールの第１の形態においては、切削前線５５の部分を掘削するのに好適な切削工具５４がマシンの全高にわたって設けられている。

この第１の形態において、切削工具５４は回転シリンダ５６を備えている。回転シリンダ５６は油圧モータ５８に取り付けられており、実質的にマシンの経路に沿うように、すなわち切削前線に直交するように延在している。

シリンダにおける切削前線５５に対向する端部には複数の切削要素５９が、シリンダの側面には切削要素５９’が備えられていることが好ましい。

図３からわかるように、第１の形態においては、シリンダ５６は対になって設けられており、好ましくはマシンの全高にわたって設けられている。

さらに、その対になった２つの回転シリンダ５６および５６’が逆回転駆動されることにより、発生する力を補償できるようになっている。

形成される溝の幅が狭い場合、共通の垂直セグメントに沿った軸を有するシリンダのみが切削工具に備えられていてもよい。

２つの回転シリンダ５６および５６’の外周間の最小距離が約数ｃｍになるようにすることが好ましい。

図３を参照すると、シリンダ対において、２つのうち片方のシリンダの回転軸は他方のシリンダの回転軸の下に位置するため、シリンダ対は上部シリンダ５６および下部シリンダ５６’を有することになるのがわかる。

ある対の下部シリンダと、その対のすぐ下にある対の下部シリンダとの距離がｄと記されている。

この第１の形態においては、マシン１０の後部１２を溝２１に対してロックさせることができるように、後ブレーキ装置３０が起動される。

マシンが、水平方向および／または垂直方向の推力を掘削手段に付与することが可能なスラスト手段を有していると好都合である。

スラスト手段により、掘削作業の最適化に必要な進行速度を掘削手段に与えることもできる。

スラスト手段が、垂直方向に配置されたアクチュエータ５２と共に水平方向に配置されたアクチュエータ４４を備えていることが好ましい。

水平方向に配置されたアクチュエータ４４を起動することにより、切削モジュールに水平方向の推力が付与され、シリンダ５６および５６’の端部に設けられた切削要素５９が切削前線と接触可能となり、結果的に溝２１と接触可能となる。この掘削作業は、回転している切削工具が上下に動くことにより生じる切削要素５９’の動作を伴っている。

さらに、垂直方向に配置されたアクチュエータ５２を起動することにより、切削工具は垂直な上下の往復運動をする。この振幅はｄ以上であることが好ましい。これにより、垂直方向に関して切削前線の表面全体にわたって溝２１を鋸引きすることができる。

シリンダ５６および５６’の外縁に設けられている切削要素５９は鋸引効果に寄与する。

垂直方向の推力と水平方向の推力とを結合すると、「ジグソー」方式で作動可能であることが理解されよう。

さらに、モジュールを掘削する土地の性質に適合させるために、異なる高さで異なる種類の切削工具があると好都合である。

図４および図５に示す切削モジュールの第２の形態５８においては、モジュールは切削工具６０および６２を備えている。切削工具６０および６２は、たとえば溝２１の底部から頂部に向かって垂直移動することによって溝２１を掘削するのに好適である。

一例として、これらの切削工具６０および６２は、２つの地盤穴あけ器６３という形をとっている。各穴あけ器６３は、油圧モータ６４に回転可能に取り付けられている。その回転軸はマシン１０の経路に沿って延在している。

切削モジュール５８はまた、マシンの全高にわたって垂直に延在し、切削工具６０および６２が取り付けられたエンドレス鎖６６を備えていてもよい。溝の高さにわたって切削工具を変位させるためのその他の手段を用いることもできる。

エンドレス鎖６６によって切削工具６０および６２が垂直方向に変位可能となり、図４および図５に示すように、切削工具６０および６２の上昇に伴って溝２１が掘削される。

図７および図８に示す切削モジュールの第３の形態においては、切削モジュールは複数の切削工具６８を備えている。複数の切削工具６８は、マシン１０の高さまで延在する垂直方向の列をなすよう配置されている。

隣接する２つの切削工具６８のピッチはｈと記されている。

各切削工具６８は、掘削すべき地盤を砕くことができるよう高圧力で液体を噴射するためのソース７０を備えている。

噴射ソースが掘削する地盤と接触しないようにするために、噴射正面にグリッド形成支持装置７２が設けられており、噴射位置と地盤との距離を最適化できるようになっている。

溝を掘削するために、噴射ソース７０が起動され、また垂直方向に配置されたアクチュエータも起動されて、切削モジュールをｈ以上の振幅で上下交互に動かす。

このようにして、溝２１の実質的に全深にわたって噴射可能である。

グリッド７２が、グリッド７２の底縁に沿って設けられた一連の歯７４を有していることが好ましい。これにより、切削モジュールを進行させつつグリッド７２を動かすことが容易になる。また、掘削作業を促進するために、噴射を受けた地盤部分を鋤くという目的にもかなう。

いずれの形態を考慮するかにかかわりなく、一般的に掘削手段は、切削モジュールの背後領域に、掘削片を排出するための排出手段（図示せず）を有していることが好ましい。

この排出手段は、工具に接近して圧力下で液体を噴射するためのノズル、および掘削片を含んだ液体を溝２１外の表面上まで吸引するためのパイプ７６を備えていてもよい。

図面および上述の説明を参照しつつ、本発明に係るマシン１０の２つの実施形態、特にその進行モードについてより詳細に説明する。

図９に示す第１の実施形態においては、本発明に係るマシン１０は切削モジュール、好ましくは上記で詳述した第１の形態の切削モジュールを備えた切削手段を有している。

マシン１０は壁２０を形成するための手段１８も有している。壁２０を形成するための手段１８は、上述のようにコンクリートモジュール１９という形態をとっており、マシンを経路に沿って移動させることができる推進手段を伴っている。

推進手段は、コンクリート手段１９のインジェクタ２２およびシャッター２７を備えている。

第１の実施形態（「連続移動モード」と称する）において、本発明に係るマシンは、その進行に伴って地中連続壁を形成していく。

マシン後端からその長手方向にセメントを噴出すると、反動によってマシン前方への推進力が発生する。

この推進力は、溝におけるマシン背後の部分に充填される液体コンクリートからの水圧を伴っている。

この水圧により、発散ノズルの傾斜要素２４ｃおよび２６ｃに対する押圧力が生じ、同様にマシン前方に向かう合力を生じる。

この力によって、マシンが前進可能となり、また掘削手段に対して水平方向の推力も付与される。

公知方法によると、傾斜したシャッター要素における単位面積当たりの水圧分布は、深さに伴って圧力が増すように、つまり溝２１の上部より底部の方が推進力が大きくなるようになっている。

したがって、この圧力勾配を制御して、マシン１０の推進を制御していくことが必要となる。

図９に示すように、前後ブレーキ装置３０および３６を使って本発明のマシン１０にブレーキをかけることが可能である。

さらに、ブレーキ装置３０および３６のアクチュエータ３２、３４、４０、および４２は別々に制御可能であるため、いかなる高さにおいても、マシン１０にかかる推進力に対してブレーキ力を局所的に一致させることができる。

また一般的に、コンクリートがマシン１０に付与する力は、掘削手段が必要とする水平方向の力よりも大きい。

前後ブレーキ手段３０および３６は、掘削手段に必要な力よりも推進力が大きくなっている部分のみにブレーキをかけることによって、あるいは掘削手段の進行速度が速すぎる場合にブレーキをかけることによって、マシンの進行を制御可能とすることができる。

このように、本発明の第１の実施形態では、マシンは、コンクリートによって付与される力を制御することができる。このことは上記の先行技術には記載されていない。

本発明の第１の実施形態に係るマシン１０はまた、水平方向に配置されたアクチュエータ４４を本質的に備えたガイド手段も有している。上述のように、アクチュエータ４４は、垂直方向に２つの列４６および４８をなすように並べられている。２つの列４６および４８は、マシン１０の中間面Ｍの両側に配置されている。

上から見て、マシン１０の中央部１４には、アクチュエータ４４が水平に並べられた右側列４６および左側列４８が設けられている。

図９より、右側列４６のアクチュエータ４４のみが起動されてアクチュエータロッドが伸張されると、略水平面において切削モジュールが左に回転することによりマシン１０の進行経路が湾曲する。

同様に、左側列４８のアクチュエータ４４のみが起動されると、マシンの進行経路は右に湾曲する。

したがって、曲率がゼロ以外である連続地中壁を形成することができる。

また、上述の接続／分離手段があるため、連続地中壁２０を形成しつつも切削モジュール１８を他のモジュールと簡単に交換することができる。この作業を行なうのに、マシンの後部１２および中央部１４を溝から抜き出す必要はない。

さらに、水平に配置されたアクチュエータにより、溝２１からマシン１０を引き抜くことがより簡単になる。これにより、特にメンテナンス作業をより簡単に行なえるようになる。

つまり、水平に配置されたアクチュエータが起動されて、そのピストンがアクチュエータ４４のシリンダ内に引き込まれると、中央部１４の長さ、したがってマシンの長さが短くなる。

この第１の実施形態では、上述のような第１の「ジグソー」形態の切削モジュールを用いるのが好都合である。

図１０および図１２を参照して、本発明に係るマシン１０の第２の実施形態について説明する。

第２の実施形態において、本発明に係るマシン１０は推進手段を有している。この推進手段は、水平に配置されたアクチュエータ４４および垂直に配置されたアクチュエータ５２を備えていることが好ましい。

第２の実施形態のマシンでは、マシン後部を変位させるため、後ブレーキ装置３０を起動してマシン１０の後部１２を溝２１に対してブロックすることが好ましい。これにより水平または垂直に配置されたアクチュエータ４４または５２がマシン１０の後部１２を押圧して、切削モジュール１８を水平方向および／または垂直方向に変位可能となる。

第１の変形例として、壁形成手段は、コンクリート状液インジェクタ２２を備えている。これにより、マシンを進行させるために、前ブレーキ装置３６を起動すると共に後ブレーキ装置３０を解除し、そして必ずしも必要ではないが好ましくはコンクリート状液を噴出して後部１２を前部１４に向けて変位させることができる。

その後コンクリート状液の噴射が停止され、後ブレーキ装置３０を再びブロックすると共に前ブレーキ装置３６を解除し、かつ水平および／または垂直に配置されたアクチュエータ４４および／または５２を再起動してマシン１０の前部１６を進行させる。

この一連の動きにより、マシン１０が、その前部および後部が交互に前進するミミズのような動作モードで進行することが理解できる。

第２の変形例として、壁形成手段は、図１２に示すような既製の壁要素８２を挿入するための装置８０を備えている。

この図１２に示す変形例で、推進手段は、中央部１４に水平に配置されたアクチュエータ４４を備えている。これらのアクチュエータは、既製の壁要素８２を押圧することによって掘削手段を変位させることができる。

マシン１０を進行させるために、前ブレーキ装置３６を起動してマシン１０の前部１８をブロックした後、水平に配置されたアクチュエータ４４が前部１６を押圧している状態でアクチュエータ４４を起動することにより、後部１２を前部１６に向けて変位させる。最後に、掘削手段を前方に変位させ、マシン１０の前部１６を進行させる。

この構成でも同様に、一連の動きにより本発明のマシンが進行することが理解できる。

第２の実施形態のマシンでは、「ジグソー」モードで作業できる第１の形態の切削モジュールを用いることも可能である。

このような状況下で、スラスト手段は、少なくとも推進手段のアクチュエータを有していることが好ましい。

溝に泥または同等物を充填することにより、掘削中の溝領域における土壌を支持することができる。

マシン側壁が掘削中の溝の部分を押圧することによっても、このような支持または維持は実現可能である。掘削マシン背後では、上述のように、マシンの進行に伴って設置されていく壁が溝を満たしていく。

本発明のマシンが掘削および壁を形成している状態の平面図である。 本発明のマシンの側面図であり、第１の形態の切削モジュールを示す図である。 本発明のマシンの正面図であり、第１の形態の切削モジュールを示す図である。 本発明のマシンの側面図であり、第２の形態の切削モジュールを示す図である。 本発明のマシンにおける、第２の形態の切削モジュールの正面図である。 第２の形態の切削モジュールを上から見た詳細図である。 本発明のマシンの側面図であり、第３の形態の切削モジュールを示す図である。 本発明のマシンにおける、第３の形態の切削モジュールの正面図である。 本発明の第１の実施形態に係るマシンが掘削および連続壁を形成している状態の平面図である。 本発明の第２の実施形態に係るマシンの平面図であり、後部がブロックされ且つスラスト手段が掘削手段に推力を付与している状態を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るマシンの平面図であり、前部がブロックされ且つ推進手段が後部をマシンの前部に向けて変位させている状態を示す図である。 第２の実施形態に係るマシンの平面図であり、推進手段が既製の壁要素を押圧することによって掘削モジュールを変位させている状態を示す図である。

符号の説明

１０ マシン
１２ 後部
１４ 中央部
１６ 前部
１８ 壁形成手段
１９ コンクリートモジュール
２０ 壁
２１ 溝
２２ インジェクタ
２４，２６ 縦部材
２７ シャッター
２８ シュー
２９ 後端
３１ 前端
３０ 後ブレーキ装置
３６ 前ブレーキ装置
３５ 摩擦板
３２，３４，４０，４２，５２ 油圧アクチュエータ
４４ アクチュエータ
４６，４８ 列
５０ ピストン
５４ 切削工具
５５ 切削前線
５６，５６’ 回転シリンダ
５８ 切削モジュール
５９，５９’ 切削要素
６０，６２ 切削工具
６３ 地盤穴あけ器
６４ 油圧モータ
６６ エンドレス鎖
６８ 切削工具
７０ 噴射ソース
７２ グリッド形成支持装置
７４ 歯
７６ パイプ
８０ 壁要素挿入装置
８２ 壁要素
Ｍ 垂直中間面

Claims (20)

1. 溝を掘削して前記溝に壁を形成するための、経路に沿って進行可能なマシンであって、
   その進行方向に関して後部および前部と、
   マシンの前記前部に配置されて実質的に垂直な切削前線を規定する掘削手段と、
   マシンの前記後部に配置された壁形成手段と、
   マシンを前記経路に沿って進行させることができる推進手段と、
   前記前部と前記後部との間に配置された中央部と、
   マシンの少なくとも一部の進行を遅らせるかブロックするための制御可能なブレーキ手段と、を備え、
   前記前部、前記中央部、前記後部、および前記ブレーキ手段が、マシンの動作中、実質的に前記溝の中に配置されており、
   前記推進手段が、前記前部、前記中央部、および前記後部から構成されるユニットの中に配置されていることを特徴とするマシン。
2. 前記壁形成手段が、マシン背後の溝部分を充填するためのコンクリート状液インジェクタを少なくとも１つ備えていること、マシンがさらに、前記中央部に配置されたガイド手段であって水平面において前記切削前線をマシンの前記後部に対して回転させることによって前記経路を変更可能なガイド手段を備えていること、および、前記推進手段が前記少なくとも１つのコンクリート状液インジェクタを備えていること、を特徴とする請求項１に記載のマシン。
3. マシンの前記前部がマシンの前記後部に対して回転可能であること、および、前記ガイド手段が、マシンの前記前部および前記後部の間に係合されたアクチュエータであって、起動されるとマシンの前記前部を前記後部に対して回転させるアクチュエータを少なくとも１つ備えていること、を特徴とする請求項２に記載のマシン。
4. 前記ガイド手段が、マシンの水平中間面の両側に垂直方向に配置された、少なくとも２列のアクチュエータを備えていることを特徴とする請求項２または３に記載のマシン。
5. 前記壁形成手段が、垂直方向に配置された少なくとも１列のインジェクタであって、マシンの前記進行方向に関して後方を向いており、マシン背後の溝内にコンクリート状液を圧力下噴射すると共に、液体の圧力下噴射によりマシンの前進に寄与する少なくとも１列のインジェクタを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のマシン。
6. 前記掘削手段が前記壁形成手段に対して変位可能であること、および、マシンがさらに、マシンの前記中央部に配置されると共に前記掘削手段に水平方向および／または垂直方向の力を付与可能なスラスト手段を備えていること、を特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載のマシン。
7. 前記掘削手段が前記壁形成手段に対して変位可能であること、および、前記推進手段が、マシンの前記中央部に少なくとも部分的に配置され、前記壁形成手段に対して前記掘削手段を水平方向および／または垂直方向に変位可能であること、を特徴とする請求項１に記載のマシン。
8. 前記ブレーキ手段が、マシンの前記後部を前記溝に対してブロック可能な後ブレーキ装置を備えていること、および、マシンの前記後部が前記後ブレーキ装置によってブロックされているとき、前記推進手段が前記掘削手段を前方に変位可能であること、を特徴とする請求項７に記載のマシン。
9. 前記推進手段が、挿入された既製の壁要素を押圧することで前記掘削手段を水平方向および／または垂直方向に変位可能であること、を特徴とする請求項７または８に記載のマシン。
10. 前記壁形成手段が、マシン背後の溝部分を充填するコンクリート状液インジェクタを少なくとも１つ備えていること、および、前記推進手段が前記少なくとも１つのコンクリート状液インジェクタをさらに備えていること、を特徴とする請求項７または８に記載のマシン。
11. 前記ブレーキ手段が、マシンの前記前部を前記溝に対してブロック可能な前ブレーキ装置をさらに備えていること、および、前記前部が前記前ブレーキ装置によってロックされているとき、前記推進手段がマシンの前記後部を前記前部の方向に変位可能であること、を特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載のマシン。
12. 前記掘削手段に水平方向および／または垂直方向の推力を付与可能なスラスト手段をさらに備えていることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一項に記載のマシン。
13. 前記スラスト手段が、前記前部および前記後部の間に固定されて実質的に水平方向に配置されたアクチュエータであって、前記掘削手段に水平方向の推力を付与可能なアクチュエータを少なくとも１つ備えていることを特徴とする請求項１２に記載のマシン。
14. 前記スラスト手段が、垂直方向に並んだ少なくとも２列の水平アクチュエータを備えていることを特徴とする請求項１３に記載のマシン。
15. 前記スラスト手段が、マシンの前記中央部および前記前部の間に係合されたアクチュエータであって、実質的に垂直方向に配置されると共に前記掘削手段に垂直方向の推力を付与可能なアクチュエータを少なくとも１つ備えていることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のマシン。
16. 前記スラスト手段が、垂直方向に並んだ少なくとも２列の垂直アクチュエータを備えていることを特徴とする請求項１５に記載のマシン。
17. 前記制御可能なブレーキ手段が、マシンの前記経路と直交する方向に延在すると共にマシンの前記前部と協働するアクチュエータであって、起動されると前記溝の面と接触可能な摩擦板がその自由端に設けられているアクチュエータを少なくとも１つ有する前ブレーキ装置を備えていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載のマシン。
18. 前記制御可能なブレーキ手段が、マシンの前記経路と直交する方向に延在すると共にマシンの前記後部と協働するアクチュエータであって、起動されると前記溝の面と接触可能な摩擦板がその自由端に設けられているアクチュエータを少なくとも１つ有する後ブレーキ装置を備えていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載のマシン。
19. 前記掘削手段が、マシンの前記後部に対して水平方向および／または垂直方向に変位可能であることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載のマシン。
20. インジェクタから放出される液体の流量および／または圧力が制御可能であることを特徴とする請求項２または１０に記載のマシン。