JP6709626B2 - 立坑掘削装置及び立坑掘削方法 - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態に係る立坑掘削装置及びこれによって立坑を掘削している様子を示す断面図である。図2は、図1に示す立坑掘削装置及び立坑の平面図である。図1,2に示す立坑100は、例えば大口径・大深度の円筒形状の立坑である。掘削される立坑100の底面100aは、例えば地下水位WLよりも深いレベルに設定されている。立坑100は、地上Gに開口を有しており、シールドマシン(図示せず)を搬入するための立坑として使用される。立坑100の内部は、両端が開口したオープンケーソン101によって周囲の地盤から仕切られている。この立坑100を通じてシールドマシンが底部に搬入され、シールドマシンによって立坑100の底部から水平方向に延びるシールドトンネルが施工される。
まず、第1のシャフト10を設置する前に、複数の第2のシャフト20を先行して設置する。具体的には、立坑100の掘削予定地盤中に第2のシャフト20を打設する。第2のシャフト20の打設は、場所打ち杭を構築してもよく、あるいは既製杭を圧入してもよい。第2のシャフト20は、立坑100の掘削が進行した状態(図1に示す破線部分)であっても先端20aが露出しない深度まで打設する。第2のシャフト20の先端20aは、例えば、支持層に埋め込んでもよい。また、複数の第2のシャフト20は、平面視において第1のシャフト10の設置予定位置を囲むように配置する。なお、ここで打設が完了した第2のシャフト20にショベル22及びブレーカ23を取り付けてもよい。
次に、立坑100の掘削予定地盤を、例えば地上掘削機等によって一定深度、掘削する。ここでは、地上G下に掘削翼11、並びにショベル22及びブレーカ23を設置可能な深さまで掘削してもよい。そして、平面視における立坑100の中心部に第1のシャフト10を設置する。まず、第1のシャフト10は掘削翼11を取り付けない状態で設置し、第1のシャフト10を軸回転させ、第1のシャフト10の刃先13により立坑100の底面100aを掘進する。そして、第1のシャフト10の開口16が底面100aに位置する深さまで掘進させ、第1のシャフト10の下端側を掘削中の立坑100の底面100aに対して固定する。その状態で、第1のシャフト10に掘削翼11を取り付ける。本工程によって準備が完了したら、以下の第1掘削工程、第2掘削工程、及び排出工程を適宜行う。
第1のシャフト10に設けられた掘削翼11によって立坑100の底面100aを掘削する。具体的には、第1のシャフト10を軸回転させることによって、掘削翼11の刃先によって立坑100の底面100aを掘削する。掘削翼11は、第1のシャフト10の先端よりも浅いレベルの地盤を掘削する。そして、第1のシャフト10の刃先13は、掘削翼11に先行して地盤を掘削する。このように、掘削翼11の掘削は、立坑100の底面100aに対して第1のシャフト10の下端側が固定された状態で行われる。そのため、掘削翼11は、水平位置を安定させた状態で掘削することができる。
立坑100の底面100aのうち、掘削翼11によって掘削できない領域をショベル22及びブレーカ23によって掘削する。具体的には、掘削翼11は、平面視において第1のシャフト10のまわりの一定の領域A1を掘削する。従って、平面視において、立坑100のうち領域A1よりも外側の領域が、掘削翼11によって掘削できない領域である。ショベル22及びブレーカ23は、複数の第2のシャフト20のまわりの各領域A2を掘削することができる。つまり、立坑100における掘削翼11によって掘削できない領域を、ショベル22及びブレーカ23によって掘削することができる。
第1のシャフト10の中空部15を通じて土砂Sを立坑100の外に排出する。第1掘削工程及び第2掘削工程によって生じた土砂Sは、開口16から第1のシャフト10内の中空部15に取り込まれる。この土砂Sを、第1のシャフト10内の中空部15を降下したグラブバケット12によってつかみ取り、これを上昇させて立坑100の外に排出する。
上記の工程によって、立坑100が計画深さまで掘削されたら、底面100aよりも上方に突出した第2のシャフト20を撤去する。そして、底面100aを平坦に整えて床付け面として仕上げることによって所定の深度の立坑が構築される。
次に、図3,4を参照して、第2実施形態に係る立坑掘削装置2について説明する。図3は、立坑掘削装置2及びこれによって立坑を掘削している様子を示す断面図である。図4は、図3に示す立坑掘削装置及び立坑の平面図である。第2実施形態に係る立坑掘削装置2は、以下の点において第1実施形態に係る立坑掘削装置1と相違する。
(1)ショベル22及びブレーカ23による掘削に伴って生じる反力を第1のシャフト10及び立坑100の内周面100bで受ける点。
(2)ショベル22及びブレーカ23がフレーム31とともに移動する点。
以下、主に相違点について説明する。立坑掘削装置2は、支持部30を有するフレーム31と、第3のシャフト32とを備えている。ショベル22及びブレーカ23(第2の掘削手段)は、第3のシャフト32を介して支持部30に設けられている。
次に、図5,6を参照して、第3実施形態に係る立坑掘削装置3について説明する。図5は、立坑掘削装置3及びこれによって立坑を掘削している様子を示す断面図である。図6は、図5に示す立坑掘削装置及び立坑の平面図である。立坑掘削装置3は、掘削に伴って生じる反力を立坑100の内周面100bで受ける点において第2実施形態に係る立坑掘削装置2と相違する。より具体的には、立坑掘削装置3は、移動式のフレーム41を備え、このフレーム41は、ショベル22及びブレーカ23が設けられる支持部40と、二本の梁42,42とによって構成されている。
次に、図7を参照して、第4実施形態に係る立坑掘削装置4について説明する。図7は、本発明の第4実施形態に係る立坑掘削装置及びこれによって立坑を掘削している様子を示す断面図である。図7に示すとおり、立坑掘削装置4が立坑掘削装置3と異なる点は、立坑100の底面100aに対して下端側が固定される第3のシャフト32を備えていない点である。このように、立坑掘削装置4は、掘削時にショベル22とブレーカ23が受ける掘削反力を、支持部40のみによって負担することもできる。
次に、図8,9を参照して、第5実施形態に係る立坑掘削装置5について説明する。図8は、立坑掘削装置5及びこれによって立坑を掘削している様子を示す断面図である。図9は、図8に示す曝気板(攪拌手段)54の平面図である。図8に示すとおり、立坑掘削装置5は、曝気板54を有する第2の土砂排出手段50を更に備える点において第2実施形態に係る立坑掘削装置2と相違する。
Claims (11)
- 掘削に伴って生じる土砂が通過可能な中空部と、前記土砂を前記中空部に取り込む開口とを有する中空シャフトであって掘削中の立坑の底面に対して下端側が固定される第1のシャフトと、
前記第1のシャフトに設けられ、前記第1のシャフトの下端よりも浅いレベルの地盤を掘削する第1の掘削手段と、
平面視において、前記第1のシャフトを囲むように設けられ、前記底面のうち、前記第1の掘削手段によって掘削できない領域を掘削する複数の第2の掘削手段と、
前記第1のシャフトの前記中空部を通じて前記土砂を前記立坑の外に排出する第1の土砂排出手段と、
を備え、
前記第2の掘削手段は、平面視において、前記第1のシャフトと離間した位置において前記底面に対して下端側が固定される第2のシャフトに設けられている、立坑掘削装置。 - 掘削に伴って生じる土砂が通過可能な中空部と、前記土砂を前記中空部に取り込む開口とを有する中空シャフトであって掘削中の立坑の底面に対して下端側が固定される第1のシャフトと、
前記第1のシャフトに設けられ、前記第1のシャフトの下端よりも浅いレベルの地盤を掘削する第1の掘削手段と、
平面視において、前記第1のシャフトを囲むように設けられ、前記底面のうち、前記第1の掘削手段によって掘削できない領域を掘削する複数の第2の掘削手段と、
前記第1のシャフトの前記中空部を通じて前記土砂を前記立坑の外に排出する第1の土砂排出手段と、
を備え、
掘削中の当該立坑の底面の上方に横方向に延在する支持部を有し、且つ前記第2の掘削手段による掘削時に当該立坑の内周面に対して固定されるフレームを更に備え、
前記第2の掘削手段は、前記支持部に設けられている、立坑掘削装置。 - 前記フレームは、当該立坑の前記内周面に対して当該内周面の周方向に移動自在に設けられている、請求項2に記載の立坑掘削装置。
- 前記第2の掘削手段は、前記支持部の延在方向に移動自在に設けられている、請求項2又は3に記載の立坑掘削装置。
- 前記第2の掘削手段は、前記底面に対して下端側が固定される第3のシャフトを介して前記支持部に設けられている、請求項2〜4のいずれか一項に記載の立坑掘削装置。
- 前記第1の掘削手段としての掘削翼と、
前記第2の掘削手段としてのアーム式の掘削手段と、を備える、請求項1〜5のいずれか一項に記載の立坑掘削装置。 - 平面視において、前記第1の土砂排出手段と離間した位置に設けられており、前記土砂を前記立坑の外に排出する第2の土砂排出手段を更に備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の立坑掘削装置。
- 前記第2の土砂排出手段は、前記土砂を含む泥水を下端側開口から取り込んで当該泥水を前記立坑の外に排出するための揚泥管と、前記揚泥管内に空気を供給する給気手段と、前記下端側開口と掘削中の当該立坑の底面との間に配置される曝気板と、
を有する、請求項7に記載の立坑掘削装置。 - 前記揚泥管の下端側は、拡幅形状となっている、請求項8に記載の立坑掘削装置。
- 掘削に伴って生じる土砂が通過可能な中空部と、前記土砂を前記中空部に取り込む開口とを有する第1のシャフトの下端側を掘削中の立坑の底面に対して固定する準備工程と、
前記第1のシャフトに設けられた第1の掘削手段によって前記第1のシャフトの下端よりも浅いレベルの地盤を掘削する第1掘削工程と、
前記底面のうち、前記第1の掘削手段によって掘削できない領域を、平面視において、前記第1のシャフトを囲むように設けられた複数の第2の掘削手段によって掘削する第2掘削工程と、
前記第1のシャフトの前記中空部を通じて前記土砂を前記立坑の外に排出する排出工程と、
を含み、
前記第2の掘削手段は、平面視において、前記第1のシャフトと離間した位置において前記底面に対して下端側が固定される第2のシャフトに設けられている、立坑掘削方法。 - 掘削に伴って生じる土砂が通過可能な中空部と、前記土砂を前記中空部に取り込む開口とを有する第1のシャフトの下端側を掘削中の立坑の底面に対して固定する準備工程と、
前記第1のシャフトに設けられた第1の掘削手段によって前記第1のシャフトの下端よりも浅いレベルの地盤を掘削する第1掘削工程と、
前記底面のうち、前記第1の掘削手段によって掘削できない領域を、平面視において、前記第1のシャフトを囲むように設けられた複数の第2の掘削手段によって掘削する第2掘削工程と、
前記第1のシャフトの前記中空部を通じて前記土砂を前記立坑の外に排出する排出工程と、
を含み、
前記第2の掘削手段は、掘削中の当該立坑の底面の上方に横方向に延在する支持部を有し且つ前記第2の掘削手段による掘削時に当該立坑の内周面に対して固定されるフレームにおいて、前記支持部に設けられている、立坑掘削方法。
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