JP5543716B2 - 地中連続壁造成用の掘削装置 - Google Patents

Description

本願発明は、ポストの一端に駆動スプロケットを、他端に従動スプロケットをそれぞれ軸支し、両スプロケットに掘削ビットつき無端チェンを掛け回してなるチェン式カッターを地上走行車に支持させた地中連続壁造成用の掘削装置に関する。

従来、この種の地中連続壁造成用の掘削装置として、下記特許文献に示されるように、地上走行車に突設されたブームに、チェン式カッターを垂直に向けて固定し、該チェン式カッターのポストにセメントミルク供給管を装備した構造のもの、及び地上走行車に突設されたブームに、チェン式カッターをラック・ピニオン機構により垂直方向に昇降駆動可能に支持し、セメントミルク供給管を同様に装備した構造のもので、いずれも使用においては、チェン式カッターを回転させながら地上走行車を徐々に後退させることにより地盤に溝を掘削していくと共に、該溝内にセメントミルクを注入して該セメントミルクと掘削土砂とを撹拌混合させていくものである。

しかし、上記の従来装置は、後退掘削後に前進させると、高重量物の地上走行車により掘削溝の壁を崩壊させる危険があるため、いわゆる戻り掘削は許されず、従ってセメントミルクと掘削土砂の混合は、チェン式カッターの後退１工程による混合のみに限られることとなり、そのため得られるソイルセメントの品質の低下を招く結果となっていた。

又、従来装置のチェン式カッターは垂直向きに保持された構造であるから、チェン式カッター面が常に地盤の掘削すべき垂直面に平行に対面して接することになり、そのためチェンに取りつけられた掘削ビットの地盤への食いこみが悪く、掘削効率が低い難点もあった。

特公平７−１１３２１４

本願第１発明は、チェン式カッターの戻り掘削を可能にし、撹拌混合能力を向上させることを課題とする。
本願第２発明は、チェン式カッターの掘削ビットの地盤への食いこみを改善し、掘削効率の向上を図ることを課題とする。
本願第３発明は、チェン式カッターの掘削効率をさらに向上させることを課題とする。
本願第４発明は、戻り掘削用テーブルの取付構造を課題とする。
本願第５発明は、チェン式カッターの各作業時における装置の重量バランスを安全に保つことを課題とする。

上記課題解決の手段として、本願第１発明は、
左右一対のクローラを有する地上走行車の前進走行方向前側の車台上に、該車台と平行状態の平板状に形成した１のテーブルを、上記走行車の走行方向に進退自在に載置すると共に、上記テーブルを戻り掘削用テーブルとして進退させる駆動手段を設け、
ポストの一端部に駆動スプロケットを、他端部に従動スプロケットをそれぞれ軸支し、両スプロケットに、掘削ビットを突設された無端チェンを掛け回すと共に、上記ポストに固化液供給管を配管したチェン式カッターを形成し、
上記戻り掘削用テーブル上に設置したチェン式カッター支持装置により上記チェン式カッターを、該チェン式カッターの掘削面が上記左右のクローラ間の後方で後退掘削するように、上記掘削すべき溝延長方向に対面させた起立状態で、昇降可能に支持させた、
地中連続壁造成用の掘削装置を提案する。

本願第２発明は、
上記テーブルに、カッター傾動用アームを、掘削すべき溝延長方向に進退自在に突出保持させると共に、上記カッター傾動用アームを進退させる駆動手段を設け、
上記チェン式カッターは、その掘削ビットを突出する掘削面を上記掘削すべき溝延長方向に対面させた起立状態で、そのポスト上端部を、ホルダーに、掘削すべき溝延長線を含む面上で揺動自在に軸支すると共に、上記ポストの適宜下部に、上記カッター傾動用アームの突出端部を、ポスト長手方向に移動自在の状態で回転自在に係合した、
請求項１に記載の地中連続壁造成用の掘削装置を提案する。

本願第３発明は、
上記チェン式カッター支持装置は、ホルダーを昇降自在に備えるマストを、その下端部で上記テーブルに、掘削すべき溝延長線を含む面上で揺動自在に軸支すると共に、上記テーブル上に基端部を連結された伸縮駆動可能の複数本のバックステーにて上記マストを支持したものである、
請求項２に記載の地中連続壁造成用の掘削装置を提案する。

本願第４発明は、
上記戻り掘削用テーブルは、車台上に固定状態に設けたベーステーブル上に、アリ溝を介して、掘削すべき溝の延長方向に進退自在に載置した、
請求項１、２又は３に記載の地中連続壁造成用の掘削装置を提案する。

本願第５発明は、
上記地上走行車の車台上に、さらに別のテーブルを、上記テーブルの後位において、掘削すべき溝の延長方向に進退自在に載置すると共に、上記別のテーブルを移動ウエイト用テーブルとして進退させる駆動手段を設け、上記別のテーブル上に所要のウエイトを積載した、
請求項１、２、３又は４に記載の地中連続壁造成用の掘削装置を提案する。

本願第１発明によれば、所要長の溝を掘削したら、そこで地上走行車を停止した状態で、チェン式カッターを回転させつつ、戻り掘削用テーブルを駆動手段の駆動により戻り方向へ移動させることによりチェン式カッターを同方向へ移動させ、それにより固化液と掘削土砂とを再び撹拌混合することができ、このチェン式カッターの戻りと前進を必要に応じ繰り返すことにより十分な撹拌混合を行うことができるのである。

本願第２発明によれば、チェン式カッターを地盤に垂直掘進させた後カッター傾動用アームを駆動手段の駆動により前進又は後退させることによりチェン式カッターを、掘削溝の掘削進行がわ垂直内壁面に対し傾斜させ、該傾斜チェン式カッターにより上記垂直内壁面の上半部又は下半部を斜めに掘削し、ついで上記カッター傾動用アームを後退又は前進させることによりチェン式カッターを上記垂直内壁面に対し上記と反対向きに傾斜させ、該反対傾斜のチェン式カッターにより上記垂直内壁の下半部又は上半部を斜めに掘削し、ついで上記カッター傾動用アームの駆動により上記チェン式カッターを垂直に戻し、該垂直チェン式カッターにより上記垂直内壁面に残された山形中間部分を掘削し、いずれの掘削においても掘削ビットを地盤に確実に深く食いこませることが可能となり、効率的な掘削を実現できると共に、チェン式カッターの回転動力源に過大な負荷をかけることがなくなる。

本願第３発明によれば、上記第２発明及び第３発明において、バックステーの伸縮によるマストの傾斜によりチェン式カッターを傾斜させることができ、従って上記マストの傾斜と、上記カッター傾動用アームの進退との協動により、チェン式カッターをさらに大きく傾斜させることができると共に、チェン式カッターの傾斜角度を広範囲に変化させることができ、それにより上記の掘削溝の垂直内壁面に対するチェン式カッターの傾斜角度を、地盤の性状に応じて種々変更して効率的な掘削を可能にするのである。

本願第４発明によれば、戻り掘削用テーブルが、ベーステーブル上を、掘削すべき溝の延長方向に進退させることができる。

本願第５発明によれば、上記第１発明、第２発明、第３発明及び第４発明におけるチェン式カッターの戻り掘削時、チェン式カッターの傾斜掘削時、マストの進退時及びマストの傾斜時に、ウエイト積載テーブルを駆動手段の駆動により進退させることにより装置の重量バランスを安全に保つことができるのである。

本願発明による地中連続壁造成用掘削装置の側面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線拡大断面図である。 図２の戻り掘削用テーブル及びベーステーブル部分のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 チェン式カッターの上端部分の拡大正面図である。 （イ）、（ロ）、（ハ）チェン式カッターの傾斜掘削工程を示す側面図である。 移動ウエイトの使用例を示す側面図である。

本願発明における上記戻り掘削用テーブル、カッター傾動用アーム、移動ウエイト用テーブル等の「進退駆動手段」には、油圧シリンダ等の流体圧シリンダが使用される。
又、「チェン式カッター支持装置」には、マストに吊りワイヤロープにより昇降自在に支持するもの、ブームにピニオン・ラック機構により昇降自在に支持するもの、その他種々のものが使用される。
なお、移動ウエイト用テーブルに積載する「ウエイト」には、一般的なウエイトのほか、装置の制御ユニット等を代用することもよい。

第１実施例に関連する構造
地上走行車（１）は、図１においてクローラ（２）上に旋回台（３）を介してベーステーブル（４）を固定し、該ベーステーブル（４）上に、戻り掘削用テーブル（５）を、図４に示すアリ溝（６）、（６）を介して、掘削すべき溝（Ｇ）の延長方向に進退自在に載置すると共に、上記ベーステーブル（４）の溝（７）（図４参照）内に内装された油圧シリンダ（８）の駆動により進退されるように配設し、この戻り掘削用テーブル（５）上に、チェン式カッター（９）を支持する装置として、本例では、マスト（１０）及びバックステー（１１）、（１１）を設置してある。

上記マスト（１０）は、その下端部を、上記戻り掘削用テーブル（５）の前端面に突設された二又状支持板（１２）に支持されると共に、上記戻り掘削用テーブル（５）上の後部左右両側に下端部を連結された２本のバックステー（１１）、（１１）の上端部をマスト（１０）上部に連結して、起立状態に支持されている。

上記マスト（１０）の前側面には、図２、３に示すように、横断面ほぼ偏平Ｔ字状のガイドレール（１３）を長手全長にわたって敷設してあり、このガイドレール（１３）に、図２に示すように背板（１５）の左右両側部に２枚構成のブラケット（１６）、（１６）を突設してなる、平面からみてコ字状のホルダー（１４）を、その裏面のスライド金具（１７）を摺動自在に係合して上下動自在に支持すると共に、上記マスト（１０）のトップシーブから垂下した昇降ワイヤロープ（１８）により昇降自在に吊支してある。

一方、チェン式カッター（９）は、横断面矩形の四角筒状ポスト（１９）の一端部に貫通して軸支された駆動軸の両端部に駆動スプロケット（２０）、（２０）を固着し、ポスト他端部に貫通して軸支された従動軸の両端部に従動スプロケット（２１）、（２１）を固着し、これら駆動、従動スプロケット（２０）（２１）、（２０）（２１）に２本の無端チェン（２３）、（２３）をそれぞれ掛け回すと共に、隣り合う無端チェン（２３）、（２３）に、掘削ビット（２２）…を突設された多数リンクを差し渡してそれぞれ固定し、そして上記ポスト（１９）の駆動スプロケット（２０）、（２０）がわ端部近くの左右側面に、図２、５のようにモータ（２４）、（２４）を設置し、該モータ（２４）、（２４）の上記ポスト（１９）内出力軸に小径歯車（２５）、（２５）を固着し、該小径歯車（２５）、（２５）を、歯車を介して上記駆動スプロケット（２０）、（２０）の上記ポスト（１９）内駆動軸に固着された大径歯車（２６）、（２６）にかみ合わせてある。

上記のようなチェン式カッター（９）における上記モータ（２４）、（２４）の各取付基部に板状アーム（２７）、（２７）を固着し、該板状アーム（２７）、（２７）を上記ホルダー（１４）の２枚構成ブラケット（１６）、（１６）の各間に挿入した状態で、ピン（２８）、（２８）、及びその若干下位でボルトナット（２９）、（２９）により連結して、その掘削ビット（２２）…を突出する掘削面を掘削すべき溝延長方向に対面させた起立状態で吊支してある。

上記チェン式カッター（９）のポスト（１９）内には、本例では、図３に示すようにセメントミルク等の固化液を外部から供給する固化液供給管（３０）を縦通し、該供給管（３０）の先端に設けた固化液噴射口をポスト（１９）下端近くに開口している。

使用においては、溝掘削に先立ち、まず昇降ワイヤロープ（１８）の巻取りによりホルダー（１４）をマスト（１０）のガイドレール（１３）に沿って上昇させ、それに伴ってチェン式カッター（９）を上昇させ、ついでモータ（２４）、（２４）の回転により歯車列を介して駆動スプロケット（２０）、（２０）に減速回転を伝え、無端チェン（２３）、（２３）を回転させる。そこでワイヤロープ（１８）をゆるめつつ回転するチェン式カッター（９）を徐々に降下させて地盤に掘進させる。

所定深さに掘進したら、ワイヤロープ（１８）を固定し、その状態で地上走行車（１）を徐々に後退させて回転するチェン式カッター（９）により所定深さの溝（Ｇ）の掘削を開始し、それとともに、固化液供給管（３０）を通じてセメントミルクを噴射口から溝（Ｇ）内に噴射し、該セメントミルクと掘削土砂との撹拌混合を行う。

ここで、若干長の溝（Ｇ）を掘削したが、溝内のセメントミルクと掘削土砂の混合が不十分であることが判明したときは、走行車（１）を停止し、油圧シリンダ（８）を徐々に伸長駆動させて戻り掘削用テーブル（５）を徐々に前方へ移動させ、それによりマスト（１０）とともにチェン式カッター（９）を既掘削溝内に徐々に移動させて混合不十分のセメントミルクと土砂を再度撹拌混合する。この戻り掘削終了後は上記油圧シリンダ（８）の縮小駆動により戻り掘削用テーブル（５）を元位置に後退させる。必要により上記戻り掘削を所要回数繰り返し、この戻り掘削を溝全長の所要個所で行うことにより品質の良いソイルセメントの地中連続壁を造成する。

第２実施例に関する構造
上記戻り掘削用テーブル（５）の前端面に突設された二又状支持板（１２）における左右突出部（３１）、（３１）に、図３に示すように通孔（３２）、（３２）を設け、該通孔（３２）、（３２）内に、くの字状に屈曲されたカッター傾動用アーム（３３）、（３３）の中空基部を摺動自在に嵌合保持させると共に、該中空基部内に油圧シリンダ（３４）、（３４）をそれぞれ位置させ、それらシリンダ（３４）、（３４）の一端を突出部（３１）、（３１）に、ピストン先端を傾動用アーム（３３）（３３）にそれぞれ連結し、このように支持した傾動用アーム（３３）、（３３）の先端部を相対向させ、対向面に突設された短軸（３５）、（３５）に、図示のように背面にスライド溝（３７）、（３７）を有する軸受ピース（３６）、（３６）をそれぞれ嵌着してある。

一方、上記チェン式カッター（９）のポスト（１９）左右側面に、ガイドレール（３８）、（３８）をポスト（１９）全長にわたって敷設し、このガイドレール（３８）、（３８）に、上記傾動用アーム（３３）、（３３）先端の軸受ピース（３６）、（３６）のスライド溝（３７）、（３７）を摺動自在に係合してある。

使用においては、まずチェン式カッター（９）をマストのホルダー（１４）に吊支するボルトナット（２９）、（２９）を取り外し、ピン（２８）、（２８）のみによる吊支に変更する。

ついで、チェン式カッター（９）を上記と同様の操作により地盤に所定深さに掘進した後、地上走行車（１）の後退により溝掘削を開始する。

上記溝掘削において、地盤の性状により掘削ビット（２２）…の地盤への食いこみが悪く、能率的掘削ができない場合は、一例として油圧シリンダ（３４）、（３４）（図２、３参照）の縮小駆動によりカッター傾動用アーム（３３）、（３３）を後退させ、それにより回転するチェン式カッター（９）を、それを吊支するピン（２８）、（２８）を支点として図６（イ）のようにカッター（９）下端を掘削進行方向へ移動させた傾斜姿勢に変え、その姿勢で走行車（１）を徐々に後退させて溝内の掘削進行方向内壁面の下半面を傾斜掘削する。

ついで、上記油圧シリンダ（３４）、（３４）の伸長駆動によりカッター傾動用アーム（３３）、（３３）を進出させ、それにより回転するチェン式カッター（９）をピン（２８）、（２８）を支点として同図（ロ）のようにカッター（９）下端を掘削進行方向と反対側に移動させた傾斜姿勢に変え、その姿勢で掘削進行方向内壁面の上半部を傾斜掘削する。

次に、上記油圧シリンダ（３４）、（３４）の縮小駆動により回転するチェン式カッター（９）を垂直姿勢に戻し、その姿勢で、同図（ハ）のように山形に残った内壁面の山形頂部から掘削し、垂直面に仕上げる。

上記図６（イ）、（ロ）、（ハ）のいずれの掘削においても、カッターの掘削ビット（２２）…が地盤に容易に深く食いこみ、効率的な掘削を実現できる。又、（イ）、（ロ）、（ハ）のいずれの掘削においても、カッター（９）の掘削面の一部の掘削ビット（２２）…が掘削に与かるものであるから、モータ（２４）、（２４）に加わる負荷が過大になることはない。

第３実施例に関連する構造
上記第１実施例のチェン式カッター（９）を戻り掘削可能とする構造と、上記第２実施例のチェン式カッター（９）を傾動可能とする構造とを併設する図１〜図５に示す構造である。

使用において、上述の第１実施例の作用と、第２実施例の作用をともに働くことができる。

第４実施例に関連する構造
上記第２及び第３実施例において、チェン式カッター（９）支持装置は、マスト（１０）及びそれを支えるバックステー（１１）、（１１）からなる支持装置であって、上記マスト（１０）に敷設されたガイドレール（１３）にホルダー（１４）を摺動自在に係合支持させると共に、該ホルダー（１４）を、昇降ワイヤロープ（１８）にて昇降自在に吊支し、このホルダー（１４）にチェン式カッター（１９）の上端部をピン（２８）、（２８）にて吊支した構造である。

本発明では、さらに上記マスト（１０）の下端部に軸（３９）を直径方向に貫通した状態で回転自在に支承し、この軸（３９）の両端部を、上記二又状支持板（１２）の左右突出部（３１）、（３１）に支持させ、それにより該マスト（１０）を、掘削すべき溝の延長線を含む面上で揺動できるように支承し、また上記２本のバックステー（１１）、（１１）を、該ステー内に内装された油圧シリンダの伸縮駆動により伸縮させ、それによりマスト（１０）を所望角度に揺動傾斜させ、それに付随してチェン式カッター（９）を傾斜させる構造としてある。

使用においては、上記カッター傾動用アーム（３３）、（３３）の進退によるチェン式カッター（９）の揺動傾斜と、上記バックステー（１１）、（１１）の伸縮によるチェン式カッター（９）の揺動傾斜との、いずれかの一方のみの傾斜又は両方協動による傾斜を適宜選択することにより、地盤の性状に応じた傾斜にチェン式カッター（９）を広範囲にわたって調整し、それにより掘削ビットの地盤への食いこみを調整して効率的掘削を維持する。

第５実施例に関連する構造
上記第１、第２、第３及び第４実施例において、上記地上走行車（１）のベーステーブル（４）上における上記戻り掘削用テーブル（５）の後位に、ウエイト用テーブル（４０）を、上記戻り掘削用テーブル（５）と同様に、アリ溝により、掘削すべき溝の延長方向に進退自在に載置すると共に、上記ベーステーブル（４）の溝内に内装された油圧シリンダ（４１）により進退されるように支持されている。

テーブル（４０）には、ウエイト（４２）として本装置の制御ユニットを載置してある。

使用においては、一例として、図７のように戻り掘削のためテーブル（５）を進出させると、それに伴いテーブル（５）上に設置されたマスト（１０）、バックステー（１１）、（１１）、チェン式カッター（９）等も前方へ移動して重量のアンバランスが生じる。そこで油圧シリンダ（４１）の伸長駆動によりウエイトテーブル（４０）を後方へ移動させて、全体の重量バランスをとる。

このほか、溝掘削に先立ち、チェン式カッター（9）を地盤に垂直に掘進するときは、地盤からの上向きの反力に対抗するため、ウエイトテーブル（４０）を前方へ移動させ、又チェン式カッター（９）を地上へ引き抜くときは、下向きの反力に対抗するため、ウエイトテーブル（４０）を後方へ移動する。

１ 地上走行車
５ 戻り掘削用テーブル
８、３４、４２ 油圧シリンダ
９ チェン式カッター
１０ マスト
１１ バックステー
１４ ホルダー
１９ ポスト
２０ 駆動スプロケット
２１ 従動スプロケット
２２ 掘削ビット
２３ 無端チェン
３０ 固化液供給管
３３ カッター傾動用アーム
３９ 軸
４０ ウエイト用テーブル
４２ ウエイト

Claims (5)

1. 左右一対のクローラを有する地上走行車の前進走行方向前側の車台上に、該車台と平行状態の平板状に形成した１のテーブルを、上記走行車の走行方向に進退自在に載置すると共に、上記テーブルを戻り掘削用テーブルとして進退させる駆動手段を設け、
   ポストの一端部に駆動スプロケットを、他端部に従動スプロケットをそれぞれ軸支し、両スプロケットに、掘削ビットを突設された無端チェンを掛け回すと共に、上記ポストに固化液供給管を配管したチェン式カッターを形成し、
   上記戻り掘削用テーブル上に設置したチェン式カッター支持装置により上記チェン式カッターを、該チェン式カッターの掘削面が上記左右のクローラ間の後方で後退掘削するように、上記掘削すべき溝延長方向に対面させた起立状態で、昇降可能に支持させた、
   地中連続壁造成用の掘削装置。
2. 上記テーブルに、カッター傾動用アームを、掘削すべき溝延長方向に進退自在に突出保持させると共に、上記カッター傾動用アームを進退させる駆動手段を設け、
   上記チェン式カッターは、その掘削ビットを突出する掘削面を上記掘削すべき溝延長方向に対面させた起立状態で、そのポスト上端部を、ホルダーに、掘削すべき溝延長線を含む面上で揺動自在に軸支すると共に、上記ポストの適宜下部に、上記カッター傾動用アームの突出端部を、ポスト長手方向に移動自在の状態で回転自在に係合した、
   請求項１に記載の地中連続壁造成用の掘削装置。
3. 上記チェン式カッター支持装置は、ホルダーを昇降自在に備えるマストを、その下端部で上記テーブルに、掘削すべき溝延長線を含む面上で揺動自在に軸支すると共に、上記テーブル上に基端部を連結された伸縮駆動可能の複数本のバックステーにて上記マストを支持したものである、
   請求項２に記載の地中連続壁造成用の掘削装置。
4. 上記戻り掘削用テーブルは、車台上に固定状態に設けたベーステーブル上に、アリ溝を介して、掘削すべき溝の延長方向に進退自在に載置した、
   請求項１、２又は３に記載の地中連続壁造成用の掘削装置。
5. 上記地上走行車の車台上に、さらに別のテーブルを、上記テーブルの後位において、掘削すべき溝の延長方向に進退自在に載置すると共に、上記別のテーブルを移動ウエイト用テーブルとして進退させる駆動手段を設け、上記別のテーブル上に所要のウエイトを積載した、
   請求項１、２、３又は４に記載の地中連続壁造成用の掘削装置。

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