JPH042157B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は主として軟弱な地盤における大規模な
地中空間の開削を、無人で迅速かつ経済的に行い
うるパンタグラフ式掘削装置に関するものであ
る。

（従来技術とその問題点） 最近軟弱な地盤深部における大規模な地中空
間、例えばNATM工法のトンネルをはじめとし
て、海浜のような軟弱な地盤を立地点とする、ガ
スタービン発電プラント用加圧空気や、燃料ガス
その他の貯蔵用として、深度が10〜1000mの地中
における100〜100000m³程度の容量をもつ地中空
間の建設の要求が強い。

しかし現状ではボーリングによる削孔手段や人
間が地中に入つて掘削する方法に頼らざるを得な
いため、その経済性や安全性の面などから事実上
実現は困難である。

即ちその名が示すようにボーリングは削孔の技
術であつて、鋼棒の回転による削孔と鋼棒の打撃
による粉砕を主とするものである。従つてボーリ
ング直径の２〜３倍程度の孔しか掘れないため、
この方法のみによつては深さは満足できても、大
規模大容量空間の開削は到底不可能である。

そこで地中空間の所望の開削深さまでボーリン
グしたのち、人間が地中に入つて掘削する方法を
とらざるを得ない。しかしそのためには、シール
ド工法のような堅牢な補強手段や強力な排水工事
により、軟弱地盤において著しい浸出泥水による
壁面の崩落防止を行うなどの充分な安全対策を施
しながらの掘削が必要である。このため長い工期
が必要となるばかりでなく、建設費の高騰を招い
て発電コストを著しく高くする結果となる。従つ
て従来方法による開削対象地点は、硬い岩盤や外
国におけるような岩塩層などに制限され、到底軟
弱な地盤における大規模な地中空間の実現は実際
上不可能に近い。

（発明の目的） 本発明は硬い岩盤はもとより軟弱な地盤におけ
る、前記した加圧空気の蓄圧用タンクのような大
規模地中空間はもとより、軟弱な地盤に築造され
る各種構造物、例えば建築物、橋梁、鉄塔などの
重量の大きい構造物の坑底基礎用、ウラン鉱石そ
の他の鉱物資源の深部からの採掘、更には通常の
トンネル工事や立坑工事、その他に必要とされる
NATM工法その他におけるロツクボルト孔やグ
ランド坑の削孔などの広い分野における掘削と削
孔を、高い安全性を確保しながら迅速かつ経済的
に行いうる、汎用性にすぐれた地上遠隔操作式の
掘削装置を提供し、従来困難視された軟弱な地盤
における大規模な地中空間の実現を図りうるよう
にしたものである。

（問題点を解決するための本発明の手段） 本発明の掘削装置は要するに第１図に示す基本
構成図のように、ボーリング孔内への差込み用主
軸ａと、対向する２点を周方向に回転できるよう
に主軸ａに支承Ａ，Ｂすると共に、支承点Ａ，Ｂ
のうちの少なくとも一方が、地上から操作されて
軸方向に移動し、かつ周方向に回転されて軸方向
に移動できるようにして、アームが主軸ａとほぼ
平行な状態から外側に開きうるようにした、小さ
い等角度間隔で放射状に多数配置された複数組の
パンタグラフアームｂと、この各パンタグラフア
ームを形成する４個のアームの外側のほぼ全長に
亘つて設けられて、地上からの操作により回転し
てアームの長手方向に沿つた溝の掘削を行う掘削
工具ｃとを備えたものである。

そして例えば第１図のようにアームを主軸ａに
沿わせたものを、予め削孔されたボーリング孔ｅ
内に降したのち掘削工具ｃを動作させる。次に図
中点線図示のようにパンタグラフアームｂを徐々
に突出して、第２図のように放射状の溝ｄを先ず
掘削する。そののちパンタグラフアームｂを元の
位置に戻したのち、掘削済の放射状溝ｄの間に位
置させて第２図の点線図示のように再び掘削を行
うことにより、放射状溝d′を掘削して地中空間を
形成するものである。次に本発明の実施例につい
て説明する。

（実施例） 第３図ａ，ｂは本発明の一実施例を示す部分側
面図及び平面図である。図において１は円筒状の
主軸であつて、その下端には下部固定板２と、地
上のポンプにより排出される浸出泥水の排出孔１
ａが設けられている。３は主軸１の軸方向運動機
構例えば油圧圧ジヤツキであつて、上記下部固定
板２と主軸１間に設けられ、図示しない地上の操
作機構による制御により主軸１を下部固定板２上
において上下させる。小さい等角度間隔で放射状
に配置された複数組のパンタグラフアーム、４
ａ，４ｂはその上部及び下部アーム、４ｃはアー
ム４ａ，４ｂ間を連結するアーム、５，６は上部
及び下部アーム支承体、７は上部アーム支承体５
の支持体、８は支持体７の主軸方向移動機構例え
ば油圧ジヤツキであつて、下部アーム４ｂの一端
を支承した下部アーム支承体６は、主軸１に固定
された位置決め板６ａ，６ｂにより、主軸１の周
方向に自由に回転できるように主軸１の下部に支
承され、上部アーム支承体５は支持体７に主軸１
の周方向に自由に回転しうるように支承される。
また支持体７は図示しない地上の操作装置により
制御される軸方向移動機構８により主軸１の軸方
向に移動され、この支持体７に回転しうるように
支承された上部アーム支承体５を主軸１の軸方向
に移動させる。９，９ａは掘削工具であつて、９
としては各パンタグラフアーム４を形成する各ア
ーム４ａ３４ｂの外側の長手方向に地上からの操
作により回転してアームの長手方向に沿つた溝の
掘削を行う掘削工具、例えばアームの長手方向に
回転するチエーンソーが用いられる。９ａとして
は削岩ドリル、デイスクカツタが用いられる。そ
してこれを掘削壁面側に位置しながら突出するよ
うに、上部及び下部アーム４ａの連結アーム４ｃ
に取付けられる。１０，１０ａはチエーンソー９
と削岩ドリル９ａの駆動モータであつて、駆動モ
ータ１０，１０ａは図示しない地上の操作機構に
より制御される。１１はパンタグラフアーム周方
向駆動機構であつて、図示しない地上操作機構に
より制御されてパンタグラフアームを所要角度ず
つ回転させる。

（掘削例） 第１図で前記したように地中空間を設置すべ
き所望の深度まで達するボーリング孔をボーリン
グする、地上において上部及び下部アーム支承
体５，６の間隔を一杯に広げて、支承体５，６が
主軸１とほぼ平行となるように位置させてボーリ
ング孔中に降して、駆動モータ１０によりチエー
ンソー９を回転させる。そののち油圧ジヤツキ
８により支持体７を下降させることにより、上部
アーム支承体５を徐々に下降させて、パンタグラ
フアーム４を掘削壁面方向に突出させる。そして
前記第２図のように放射状に溝ｄを掘削する。
溝ｄの掘削が終了したとき、パンタグラフアーム
４をし最初の位置に戻したのち、パンタグラフア
ーム周方向駆動機構１１によりパンタグラフアー
ム４を第２図に点線で示すように既に掘られた溝
ｄの間に位置させる。そして再びパンタグラフア
ーム４を徐々に掘削壁面方向に突出させて掘削を
行い、既に放射状に掘られた溝ｄの間を掘削す
る。そして第５図中の点線□Ａのように掘削する。
次に再びパンタグラフアーム４を元の位置に戻
したのち、油圧ジヤツキ３により主軸１を上昇さ
せることにより、第４図の点線のように上部及び
下部アーム支承体５，６円上昇させて上記と同一
要領により掘削を行い、第４図中の点線□Ｂの掘削
を行う。そして再び同一要領により第４図中の点
線□Ｃのように掘削を行つて、所望の大きさの地中
空間□Ｓを完成する。

なお掘削に当つては、例えば上部アーム支承体
５の取付部付近にパンタグラフアーム４と共に回
転できる超音波発振器を設け、その深知結果を地
上の受像機によりモニタして掘削状態を監視す
る。

（発明の効果） 以上のように本発明では上から操作されて開閉
し、かつ回転する掘削工具付きのパンタグラフア
ームをボーリング孔中に降して掘削する。従つて
ボーリング孔中に人が入ることなく掘削できるの
で極めて高い安全性を確保できる。また無人掘削
であるので、浸出泥水の排出やシールドの必要が
ないばかりか、逆に泥水圧を利用して壁の崩落を
防ぎながら掘削を行い得る。その結果工期の短縮
などすぐれた大きな経済性が得られる。また本発
明によればボーリング孔内に人が入ることなく掘
削できるので、ボーリングが可能な深い深度のと
ころにも地中空間を掘削でき、しかもパンタグラ
フアームの開き度合及びその主軸上の位置の調節
によつて自由に所望の大きさの空間を作ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成図、第２図は掘削例
図、第３図ａ，ｂは本発明の一実施例の部分側面
図及び平面図、第４図は掘削方法例図である。 １，ａ……主軸、１ａ……排出孔、２……下部
固定板、３……軸方向運動機構、４……パンタグ
ラフアーム、４ａ，４ｂ……上下のパンタグラフ
アーム、５……上部支承体、６……下部支承体、
７……支持体、８……支持体の軸方向運動機構、
９，９ａ……掘削工具、１０，１０ａ……駆動
源、１１……パンタグラフアーム周方向駆動機
構、ｄ，d′……溝、□Ｓ……地中空間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボーリング孔内などへの差込み用主軸と、 この主軸の周方向に回転し、かつ主軸の軸方向
   に移動しうるように上部および下部支承体により
   主軸に支承された、等角度間隔で放射状に配置さ
   れた複数組のパンタグラフアームと、 前記上部および下部支承体の少なくとも一方の
   軸方向への移動により、前記パンタグラフアーム
   を主軸とほぼ平行な状態から外側方向に広げる軸
   方向運動機構と、 前記パンタグラフアームを前記主軸の軸方向に
   移動させる軸方向移動機構と、 前記放射状配置の各パンタグラフアームを形成
   する各アームの長手方向のほぼ全長に亘つて掘削
   壁面に対向して設けられて回転してアームの長手
   方向に沿つて放射状方向に溝切りを行う掘削工具
   と、 この掘削工具による放射状溝の掘削が連結して
   行われるように掘削工具を設けたパンタグラフア
   ームを所要角度ずつ主軸の周方向に回転させるパ
   ンタグラフアーム周方向駆動機構 とを備えたことを特徴とするパンタグラフ式掘削
   装置。