JP6596952B2 - 目荒らし装置 - Google Patents

Description

本発明は、地中に壁状構造物を構築するにあたり、先行エレメントの打継面を目荒らしするための目荒らし装置に関する。

地中埋設物等の地中障害物が埋設されている位置に、地中連続壁、止水壁、土留壁、構造物基礎等の壁状構造物を構築する場合において、地中障害物を撤去移設することなくその下方を透かし掘りするための掘削機として、例えば引用文献１には水平掘削機が開示されている。

引用文献１の水平掘削機は、地中障害物の側方に構築した先行溝に立設されるガイドに対して昇降自在に設置されている。そして、地中障害物の下方を透かし掘りする際には、まず、水平掘削機をガイドに沿って下降させ、所定深さに達したところで下降を中断する。この後、水平掘削機を鉛直姿勢から水平姿勢に移行させる、もしくは押し出すことにより地中障害物の下方に位置させた上で、水平掘削機をガイドに沿って上昇させつつ、地中障害物の下方を透かし掘りするものである。

上述する水平掘削機は、地中障害物の下方に先行エレメントと後行エレメントの打継部が位置する場合において、先行エレメントに隣接して後行エレメントを構築するための掘削溝を構築することは可能である。

特開平０４−４２４９８号公報

しかし、引用文献１に記載の水平掘削機にアースオーガーを採用した場合、その軸部は溝幅方向と直交して配置されている。このため、先行エレメントと後行エレメントの打継部に、いわゆるカッティングジョイント方式による打継方法を採用すべく、先行エレメントの打継面を目荒らししようとすると、先行エレメントの打継面には、オーガースクリュー先端により平坦底を有する幅広な凹部が形成されるのみで、十分な止水性能を得られるような複数の鉛直溝よりなる凹凸を形成することができない。

また、引用文献１に記載の水平掘削機にチェーンソーを採用した場合、先行エレメントの打継面に複数の鉛直溝よりなる凹凸を形成することが可能ではあるが、打継面の清掃が十分でなく、土砂やマッドケーキ等の付着物が残存している場合には、止水性能を発揮できる程度の必要深さを有する鉛直溝を形成することが困難である。

このような中、上記の水平掘削機を採用して後行エレメントを構築するための掘削溝を掘削した後、ウォータージェットにて先行エレメントの打継面を目荒らしする方法も考えられる。しかし、ウォータージェットのノズル径は一般に小さく、目荒らし作業が煩雑となり作業効率が劣るだけでなく、目荒らしが形成されているか否かを確認することも困難である。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、地中に壁状構造物を構築するにあたり、先行エレメントと後行エレメントの打継部が地中障害物の下方に位置する場合にも、先行エレメントの打継面に目荒らしによる高い止水性能を付与することの可能な目荒らし装置を提供する。

かかる目的を達成するため本発明の目荒らし装置は、先行エレメントの打継面を目荒らしする目荒らし機構と、該目荒らし機構を支持する支持フレームと、を備える目荒らし装置であって、前記支持フレームは、本体フレームと、鉛直姿勢で収納され傾斜姿勢で該本体フレームの前記先行エレメントに対向する前面より外方に張り出すよう、該本体フレームの下部に回動軸を介して鉛直方向に回動自在に基端部を連結された回動アームとを備え、前記目荒らし機構は、回転軸を備えたドラムと、該ドラムの外周面に突設された複数の掘削刃とを備え、前記回動アームの先端部に設置した反力受けに、前記目荒らし機構が設置されてなり、該目荒らし機構のドラムに備えた回転軸と前記支持フレームに備えた回動軸が、平行に配されることを特徴とする。

上記の目荒らし装置によれば、先行エレメントの打継面が地中障害物の下方に位置する場合にも、回動アームを回動して目荒らし機構を本体フレームより外方へ張り出すことにより、先行エレメントの打継面に複数の鉛直溝よりなる凹凸を形成することができ、壁状構造物に高い止水性能を有する打継部を形成することが可能となる。

本発明の目荒らし装置は、地中障害物の下方に掘削溝を構築するための透かし掘り用掘削機構が、該回動アームの、前記本体フレームより張り出した際に上面となる面に、該回動アームと平行に設置されることを特徴とする。

また、本発明の目荒らし装置は、前記透かし掘り用掘削機構が、アースオーガーよりなることを特徴とする。

上記の目荒らし装置によれば、地中障害物の下方において、透かし掘り用掘削機構を用いて後行エレメント用掘削溝を構築しつつ、目荒らし機構を用いて掘削溝と隣接する先行エレメントの打継面に複数の鉛直溝よりなる凹凸を形成することができ、壁状構造物の構築作業を効率化することが可能となる。

本発明の目荒らし装置は、先行エレメントの打継面を目荒らしする目荒らし機構と、地中障害物の下方に掘削溝を構築するための透かし掘り用掘削機構と、該透かし掘り用掘削機構及び前記目荒らし機構を支持する支持フレームと、を備える目荒らし装置であって、前記支持フレームは、本体フレームと、該本体フレームより外方に張り出すよう、該本体フレームの下部に回動軸を介して鉛直方向に回動自在に基端部を連結された回動アームとを備え、前記目荒らし機構は、回転軸を備えたドラムと、該ドラムの外周面に突設された複数の掘削刃とを備え、前記回動アームの先端部に設置されるとともに、前記ドラムに備えた回転軸と前記支持フレームに備えた回動軸が、平行に配され、前記透かし掘り用掘削機構は、構築しようとする掘削溝の溝幅方向と直交して延在するよう、前記回動アームの、前記本体フレームより張り出した際に上面となる面に、該回動アームと平行に設置されるオーガースクリューを備え、前記オーガースクリューの軸部が、前記回動アームに対して回転自在に支持されることを特徴とする。

上記の目荒らし装置によれば、透かし掘り時に回動アームを介してオーガースクリューを地山に押し付けた場合にも、オーガースクリューの軸部に曲りを生じることがない。したがって、回動アームを介して一定の押圧力でオーガースクリューを地山に押し付けつけながら透かし掘りを行えるため、効率よく掘削作業を実施できるとともに、一定の溝幅を保持しつつ精度の良い掘削溝を構築することが可能となる。

本発明によれば、先行エレメントと後行エレメントの打継部が地中障害物の下方に位置する場合にも、先行エレメントの打継面に対して長い水みちを確保可能な複数の鉛直溝よりなる凹凸を形成することができるため、先行エレメントと後行エレメントの打継部に、高止水性能を付与することが可能となる。

目荒らし装置の概要を示す図である。 目荒らし機構による目荒らしの様子を示す図である。 目荒らし装置の回動アームが回動した状態を示す図である。 透かし掘り用掘削機構の概略を示す図である。 目荒らし装置の使用方法を示す図である（その１）。 目荒らし装置の使用方法を示す図である（その２）。

以下に、本発明の目荒らし装置を図１〜図４を用いて、目荒らし装置の使用方法を図５〜図６を用いて説明する。
本発明の目荒らし装置１は、地中に地中連続壁、止水壁、土留壁、構造物基礎等の壁状構造物１４を構築するにあたり、図６に示すように、壁状構造物１４の先行エレメント１０と後行エレメント１２との打継部１４１が、地中埋設物等の地中障害物８の下方に位置する場合に、先行エレメント１０の打継面を目荒らしするための装置である。

目荒らし装置１は、図１で示すように、地中障害物８の近接地に削孔されるガイド孔１５に沿って上昇もしくは下降するものであり、目荒らし機構２と支持フレーム５とを備え、支持フレーム５は、回動アーム３と本体フレーム４とを備えている。

目荒らし機構２は、図１および図２（ａ）で示すように、円筒状のドラム２１の外周面に複数の掘削刃２２が突設されたロータリーカッタよりなり、ドラム２１の回転軸２３が常に水平に配置されている。本実施の形態ではロータリーカッタとして、地中に掘削溝を構築する際に広く使用されている水平多軸掘削機に備えられるロータリーカッタと同様のものを採用している。

このような、ロータリーカッタよりなる目荒らし機構２を、図２（ａ）で示すように先行エレメント１０の打継面に当接させて回転する。こうすると、打継面に位置する品質の劣るコンクリートを斫り落とすことができるとともに、斫ったのちの打継面に、いわゆるカッティングジョイント方式による打継方法を採用する際に用いる、図２（ｂ）の平面図で示すような複数の鉛直溝よりなる凹凸が形成される。

こうして、先行エレメント１０の打継面に複数の鉛直溝よりなる凹凸が形成されることにより、図６（ｂ）で示すような、壁状構造物１４における先行エレメント１０と後行エレメント１２との打継部１４１には、長い水みちを確保することができるため、高止水性能を付与することが可能となる。

このような構成の目荒らし機構２は、図１で示すように、支持フレーム５に備えた回動アーム３に設置される。回動アーム３は、帯状のフレームよりなり、長手方向の先端部に目荒らし機構２を設置するための反力受け部３１が設置され、基端部は本体フレーム４に対して鉛直方向に回動自在に連結されている。

また、本体フレーム４は、少なくとも地中障害物８を向く前面４３と背面４４が、ガイド孔１５の孔壁に接する断面を有する立体フレームより構成されており、上端に吊治具４１を、下端に前記回動アーム３を連結するための支持部４２を備えている。

支持部４２は、水平フレーム４２１と、水平フレーム４２１より垂下される鉛直フレーム部材４２２とによりＬ字状に構成されており、鉛直フレーム部材４２２の背面が本体フレーム４の背面４４と同一平面を形成するように配置されている。また、水平フレーム４２１はその長さが、本体フレーム４における前面４３と背面４４との距離より短く形成されて、先端を本体フレーム４における前面４３側に向けて配置されている。

そして、水平フレーム４２１の先端に、鉛直フレーム４２２と平行に配置された回動アーム３の基端部が回動軸３２を介して連結されることで、回動アーム３は鉛直方向に回動自在となっている。また、鉛直フレーム４２２の下端と回動アーム３の中間部は、リンク機構を介して油圧シリンダ６にて連結されている。

これにより、油圧シリンダ６を伸長すると、図３で示すように、前記回転アーム３が回動軸３２まわりに回転して鉛直姿勢から傾斜姿勢をなし、これに伴って前記目荒らし機構２が、本体フレーム４より外方へ押し出される。これにより、先行エレメント１０の打継面が、地中障害物８の下方に位置する場合にも、目荒らし機構２を先行エレメント１０の打継面に当接させることができる。

そして、目荒らし機構２の回転軸２３が回動アーム３の回動軸３２に対して平行に配置されているため、複数の掘削刃２２を備えた回転ドラム２１は、先行エレメント１０の打継面に接触した状態で鉛直方向に回転する。これにより、先行エレメント１０の打継面に複数の鉛直溝よりなる凹凸を形成することが可能となる。

一方、油圧シリンダ６を短縮すると、図１で示すように、前記回動アーム３が回動軸３２まわりに回転して、傾斜姿勢から鉛直姿勢をなし、鉛直姿勢の回動アーム３および目荒らし機構２はともに、本体フレーム４の下方における前面４３と背面４４の間に収納される。

なお、ガイド孔１５内に挿入された目荒らし装置１と先行エレメント１０の打継面との距離に応じて、油圧シリンダ６の伸縮量を調整し、本体フレーム４に対する回動アーム３の外方への押し出し量を設定できることは、言うまでもない。

ところで、本実施の形態では、回動アーム３に透かし掘り用掘削機構７を設置している。本実施の形態では、透かし掘り用掘削機構７に、図４で示すような平行に配置した３体の単軸アースオーガーを採用している。

透かし掘り用掘削機構７に採用される単軸アースオーガーは、掘削機構７１とオーガースクリュー７２を備えており、掘削機構７１が回動アーム３の基端部側に、オーガースクリュー７２の先端が回動アーム３の先端部側に位置するようにして、回動アーム３が本体フレーム４より張り出した際に上面側となる面に配置される。そして、図３で示すように、掘削機構７１と回動アーム３の基端部側は固定治具３３を介して固定されるとともに、オーガースクリュー７２の軸部７２１が連結部材３２を介して回動アーム３に対して回動自在に支持される。

これにより、本実施の形態における目荒らし機構２は、油圧シリンダ６を伸長して回転アーム３を回動軸３２まわりに回動して鉛直姿勢から傾斜姿勢にすると、図３で示すように地中障害物８の下方に位置する地盤を透かし掘りし、後行エレメント用掘削溝１３を構築することができる。

このとき、オーガースクリュー７２は、その軸部を後行エレメント用掘削溝１３の溝幅方向と直交して延在するよう配置されて回転することとなるが、先にも述べたように、オーガースクリュー７２の軸部７２１が連結部材３２を介して回動アーム３に支持される。これにより、透かし掘り時に回動アーム７２を介してオーガースクリュー７２を地山に押し付けても、オーガースクリュー７２の軸部に曲りを生じることがない。したがって、回動アーム７２を介して一定の押圧力でオーガースクリュー７２を地山に押し付けつけながら透かし掘りを行えるため、効率よく掘削作業を実施できるとともに、一定の溝幅を保持しつつ、精度の良い掘削溝を構築することが可能となる。

また、図１で示すように、目荒らし装置１に透かし掘り用掘削機構７を搭載した場合にも、油圧シリンダ６を短縮して回動アーム３を回動軸３２まわりに回転し、傾斜姿勢から鉛直姿勢とした際には、鉛直姿勢の回動アーム３および目荒らし機構２だけでなく、透かし掘り用掘削機構７も本体フレーム４の下方における前面４３と背面４４の間に収納される。

なお、目荒らし機構２は、図１で示すように、回動アーム３がいずれの姿勢であっても、透かし掘り用掘削機構７より目荒らし機構２の掘削刃２２が外方に張り出すよう、目荒らし機構２を支持する反力受け３１を、回動アーム３の先端に対して傾斜させて設置している。

上述する構成の目荒らし装置１を用いて、地中障害物８が存在する地盤に壁状構造物を構築する方法を図５〜６を参照して説明する。

なお、本実施の形態では、目荒らし装置１に透かし掘り用掘削機構７を備えたものを使用し、先行エレメント１０に隣接する後行エレメン用掘削溝１３を構築する工程と、先行エレメント１０の打継面に目荒らしを形成する工程を同時に行う場合を例にとり詳述する。

まず、図５（ａ）で示すように、すでに構築された先行エレメント用掘削溝１１に鉄筋籠１６を挿入する作業を進めつつ、地中に掘削溝を構築する際に広く使用されている水平多軸掘削機９を用いて地中障害物８の近傍にガイド孔１５を構築する。このとき、ガイド孔１５の底部は、構築しようとする後行エレメント１２の設計深さＬより、回動アーム３の基端から目荒らし機構２を含む長さ分だけ深く掘削する。

次に、図５（ｂ）で示すように、ガイド孔１５の底部に達するまで目荒らし装置１を挿入した後、透かし掘り用掘削機構７及び目荒らし機構２を作動させる。そして、本体フレーム４の背面４４及び支持部４２にてガイド孔１５から反力を取りつつ、地中を掘削しながら、目荒らし機構２が先行エレメント１０の打継面に接するまで回動アーム３を鉛直姿勢から傾斜姿勢となるように回動させる。

この後、図５（ｃ）で示すように、透かし掘り用掘削機構７及び目荒らし機構２にて地下障害物８の下方を透かし掘りしつつ、目荒らし機構２にて先行エレメント１０の打継面に目荒らしをして、複数の鉛直溝よりなる凹凸を形成しながら、目荒らし装置１を上昇させる。

こうして、先行エレメント１０に隣接して後行エレメント用掘削溝１３を構築した後、図６（ａ）で示すように先行エレメント１０の構築工程と同様に鉄筋籠１６を挿入し、図６（ｂ）で示すようにコンクリートを打設して後行エレメント１２を構築する。

なお、鉄筋籠１６を挿入するにあたり、先行エレメント１０の打継面を十分清掃して土砂やマッドケーキ等の付着物を除去するとともに、後行エレメント用掘削溝１３における溝底のスライム処理をしていることは言うまでもない。

上述する目荒らし装置１によれば、透かし掘り用掘削機構７を用いて後行エレメント用掘削溝１３を構築しつつ、目荒らし機構２を用いて掘削溝１３と隣接する先行エレメント１０の打継面に複数の鉛直溝よりなる凹凸を形成することができ、壁状構造物１４の構築作業を効率化することが可能となる。

本発明の地盤掘削機１は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、本実施の形態では、透かし掘り用掘削機構７に３体の単軸アースオーガーを採用したが、その本数は必ずしもこれに限定されるものではなく、透かし掘りしようとする掘削溝の溝幅に応じて適宜本数を増減させてもよい。

また、透かし掘り用掘削機構７は、必ずしも単軸アースオーガーに限定されるものではなく、チェーンカッタ等、回動アーム４に設置可能で地山を下方から上方に向けて掘削可能な構成を有していれば、いずれの掘削機を採用してもよい。

１ 目荒らし装置
２ 目荒らし機構
２１ ドラム
２２ 掘削刃
３ 回動アーム
３１ 反力受け部
３２ 連結部材
４ 支持フレーム
４１ 吊治具
４２ 支持部
４２１ 水平部材
４２２ 鉛直部材
５ 回動軸
６ 油圧シリンダ
７ 透かし掘り用掘削機構
７１ 駆動機構
７２ オーガースクリュー
７２１ 軸部
８ 地中障害物
９ 水平多軸掘削機
１０ 先行エレメント
１１ 先行エレメント用掘削溝
１２ 後行エレメント
１３ 後行エレメント用掘削溝
１４ 壁状構造物
１４１ 打継部
１５ ガイド孔
１６ 鉄筋籠

Claims (4)

1. 先行エレメントの打継面を目荒らしする目荒らし機構と、
   該目荒らし機構を支持する支持フレームと、を備える目荒らし装置であって、
   前記支持フレームは、本体フレームと、鉛直姿勢で収納され傾斜姿勢で該本体フレームの前記先行エレメントに対向する前面より外方に張り出すよう、該本体フレームの下部に回動軸を介して鉛直方向に回動自在に基端部を連結された回動アームとを備え、
   前記目荒らし機構は、回転軸を備えたドラムと、該ドラムの外周面に突設された複数の掘削刃とを備え、
   前記回動アームの先端部に設置した反力受けに、前記目荒らし機構が設置されてなり、
   該目荒らし機構のドラムに備えた回転軸と前記支持フレームに備えた回動軸が、平行に配されることを特徴とする目荒らし装置。
2. 請求項１に記載の目荒らし装置において、
   地中障害物の下方に掘削溝を構築するための透かし掘り用掘削機構が、前記回動アームの、前記本体フレームより張り出した際に上面となる面に、該回動アームと平行に設置されることを特徴とする目荒らし装置。
3. 請求項２に記載の目荒らし装置において、
   前記透かし掘り用掘削機構が、オーガースクリューよりなることを特徴とする目荒らし装置。
4. 先行エレメントの打継面を目荒らしする目荒らし機構と、
   地中障害物の下方に掘削溝を構築するための透かし掘り用掘削機構と、
   該透かし掘り用掘削機構及び前記目荒らし機構を支持する支持フレームと、
   を備える目荒らし装置であって、
   前記支持フレームは、本体フレームと、該本体フレームより外方に張り出すよう、該本体フレームの下部に回動軸を介して鉛直方向に回動自在に基端部を連結された回動アームとを備え、
   前記目荒らし機構は、
   回転軸を備えたドラムと、該ドラムの外周面に突設された複数の掘削刃とを備え、
   前記回動アームの先端部に設置されるとともに、前記ドラムに備えた回転軸と前記支持フレームに備えた回動軸が、平行に配され、
   前記透かし掘り用掘削機構は、
   構築しようとする掘削溝の溝幅方向と直交して延在するよう、前記回動アームの、前記本体フレームより張り出した際に上面となる面に、該回動アームと平行に設置されるオーガースクリューを備え、
   前記オーガースクリューの軸部が、前記回動アームに対して回転自在に支持されることを特徴とする目荒らし装置。

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