JPH0462291A - 立坑掘進装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は立坑掘進装置に関するものであり、特に、ケ
ーソン工法における立坑掘進装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来のケーソン工法による立坑の構築はオーブンケーソ
ン工法やニューマチツクケーソン工法カ知られている。

オーブンケーソン工法はケーソンの底部全面を開放し、
クラムパケットによりケーソン内の地盤を掘削、排出し
て該ケーソンを所定の位置まで沈下させ、立坑を構築す
る。

ニューマチックケーソン工法は、ケーソンの下方に作業
室を設け、該作業室に圧縮空気を送って気圧を上昇させ
て地下水等の水を該作業室より排除していた。そして、
作業員が該作業室に入って該ケーソンの下方の地盤を掘
削して該ケーソンを沈下させ、立坑を構築する。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来のオーブンケーソン工法はクラムパケット
をケーソン内に投下して地盤を掘削し、該タラムパケッ
トを引き上げてクラムノ望ケット内の土砂を排出する。

従って、地盤を掘削した後１こ排出するため工程が直列
的で長（１工期を要する。

一方、ニューマチックケーソン工法にお（Ｘでは作業員
が掘削するため、掘削制御が容易に行え、又、掘削と排
土とを並行して行うことができる。

しかし、人手で掘削するため多大な時間と労力を要する
。更に、高気圧内での作業には限界があり、立坑施工が
制限されると共に作業員はケーソン病等の虞れ及び危険
を伴う。

又、双方とも掘削する面積をケーソン底部よりも拡大す
ることができず、例えば−側のケーソンと地盤との摩擦
係数のみが大となった場合にはケーソンが傾斜して沈下
する等の施工精度の問題を生じる。

そこで、立坑の構築に際してケーソンの沈設を無人化、
機械化して労力の低減及び安全性の向上並びに工期の短
縮を図ると共に、施工精度を向上するために解決される
べき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題
を解決することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明は上記目的を達成するために提案せら、れたも
のであり、ケーソン底部の開口部にカッタのシャフトを
軸支して該カッタを下方へ垂設し、モータ等により該カ
ッタを回転させて地盤を掘削する掘削機を構成すると共
に、前記ケーソン底部の開口部位に泥水を圧送する送泥
口を配設し、更に、前記シャフトの下端部に排泥口を設
け、該排泥口より前記シャフト内に形成した連通口を介
して排泥できるように構成したことを特徴とする立坑掘
進装置、及び、前記掘削機のカッタは該カッタの中央部
に放射方向へ延設するカッタアームを上下動自在に枢着
して形成され、該カッタアームをシリンダ等にて開閉自
在に構成したことを特徴とする立坑掘進装置を提供せん
とするものである。

［作用］ 請求項（１）記載の発明は、ケーソン底部の開口部に掘
削機のカッタを枢着して該ケーソンの下方を掘削できる
ように構成している。そして、該カッタにて掘削された
土砂は、送泥口より圧送される泥水と混合して液化或は
スラリー化され、排泥口より排出される。従って、ケー
ソンは掘削機の地盤の掘削に伴って沈下され立坑が構築
される。

請求項（２）記載の発明は、ケーソンの下方の地盤を掘
削するカッタを開閉自在に枢着しているため、該カッタ
の装着の際には、カッタアームを回動して該カッタの径
を縮小した後、該カッタをケーソンの開口部より挿入し
て該ケーソンの下方にて前記カッタアームを拡大すれば
、容易に該カッタを装着することができる。又、ケーソ
ンの沈設終了後に該カッタアームを閉じて前記ケーソン
の開口部より引き上げることにより容易に回収すること
ができる。従って、現場にてカッタの組立て、分解作業
が不要となる。

更に、該カッタアームの拡開角度を調節することにより
、掘削面積を変更してケーソンと地盤との摩擦係数を制
御することができるため、ケーソンを垂直に沈設するこ
とができる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を別紙添付図面の第１図乃至
第５図に従って詳述する。

図に於て（１）はケーソンであり、第１図に示すように
、該ケーソン（１）は地中内に沈設されている。

該ケーソン（１）の底部（１ａ）には４ケ所（第１図中
２ケ所）の開口部（２）（２）（２）（２）が形成され
、該開口部（２）（２）（２）（２）にケーシングバイ
ブ（３）（３）（３）（３）が固設されている。該ケー
シングバイブ（３）（３）（３）（３）には掘削機（４
）（４）（４）（４）が設けられ、ケーソン（１）の下
方の地盤（５）を掘削して該ケーソン（１）を沈下でき
るように構成している。該ケーソンＯ）の上方の地上に
は泥水処理設備（６）が設けられている。又、ケーソン
（１）の上端部には該ケーソン（１）の壁体（１ｂ）を
形成する型枠（７）が連結され、該ケーソン（１）を地
上にて延設し順次沈下させて立坑を構築するように構成
している。

前記ケーシングバイブ（３）は第２図に示すように、内
周面の所々に上下一定の間隔を有してロックボックス（
８）（８）・・・が凹設されている。該ケーシングバイ
ブ（３）の内周面にはロックフレーム（９）がスライド
自在に嵌入されている。該ロックフレーム（９）は上部
フレーム０（１）と下部フレーム（１０とから構成され
、該上部フレーム０（１）と下部フレーム（１１）とを
伸縮自在なサポートシリンダ（２）（１２・・・にて連
結している。又、該上部フレーム０（１）と下部フレー
ムＱ　Ｑ内に水平方向へ伸縮自在なロックシリンダＯ→
θ罎・・・が固設され、該ロックシリンダ０東θ■・・
・の先端部を前記ケーシングバイブ（３）のロックボッ
クス（８）（８）・・・に係合してフレーム（９）を固
定している。そして、下部フレームＱ　＋）の中央には
ベアリング（ロ）等にてカッタ０つのシャフト（ｌＱ上
部を軸支して下方へ垂設すると共に、該カッタ（鴎を水
平方向回転自在に枢着している。

更に、前記下部フレームθりの上方にはギヤケース（ロ
）が設けられている。該ギヤケース（ｒｉ’）は前記下
部フレームＱ　９と一体的に形成されて固設されると共
に、該ギヤケース（０の外周縁部の所々には第３図にも
示すように、モータ（ト）（日・・・が固定されている
。そして、該ギヤケース（０に内装され、且つ前記シャ
フト０→の上端部に固設したギア的に夫々のモータ（至
）の駆動ギア（ト）（１）・・・を噛合させている。

又、前記カッタ（ト）は第２図及び第４図に示すように
、前記シャフト（ＩＱの下端部に形成した中央回転体＜
２１）の４方向へ突設した脚（２１ａ）＜２１ｓＨ２１
ａ）（２１ａ）にカッタアーム＠＠＠（２）を上下回動
自在に枢着している。該カッタアーム＠＠＠（至）の中
間部とシャフト（ＩＱの中間部とにエクスパンションシ
リンダ＠＠（ハ）（ハ）の両端部を枢着して該エクスパ
ンションシリンダ＠＠＠（ハ）の伸縮により、カッタア
ーム（２）＠＠（２）を回動して開閉できるように構成
している。

該カッタアーム＠＠＠（２）が拡開した状態では中央回
転体ＤＩ）の下端部を頂点として該回転体（２１）の脚
（２１ｘ　）　（２１ａ）・・・とカッタアーム＠＠＠
（２）とが−直線状に上方へ斜設される。そして、該中
央回転体Ｑ０及びカッタアーム＠＠＠（イ）の下面に爪
（Ｔ）（Ｔ）・・・を突設して前記掘削機（４）を構成
している〇更に、第１図及び第２図に示すように、前記
ケーソン（１）の開口部（２）下端即ち、ケーシングバ
イブ（３）の下端部には送泥口（ロ）が設けられ、該送
泥口（ロ）は前記泥水処理設備（６）から送泥管（ハ）
を介して泥水をケーソン（１）の下方へ圧送できるよう
に設けられている。更に、前記カッタ０→のシャフト（
１Ｇ下端部には排泥口（１）が形成され、該排泥口（イ
）はシャフト（ｌＥＪ内に形成した連通口勾及び排泥管
（図示せず）を介して前記泥水処理設備（６）へ排泥で
きるように設けられている。尚、第１図中符号（ト）は
油圧ユニットであり、該油圧ユニット（イ）にて前記サ
ポートシリンダ（２）、ロックシリンダ０本エクスパン
ションシリンダ（ハ）を伸縮する。又、（ト）は排泥ポ
ンプである。

ここで、第１図及び第２図を参照しながら立坑の構築を
第５図乃至第１３図に従って説明する。

立坑を構築する際には、先ず、第５図及び第６図に示す
ように、送泥管先端部（２５ａ）（２５ａ）（２５ａ）
　（２５ａ）を配管したケーソン底部（ｌａ）を地盤（
５）表面に構築すると共に、泥水処理設備（６）を載置
する架台（１）の基礎を構築する。尚、図中（Ｄ）は土
留めである。

そして、第７図に示すようにケーソン底部（１ａ）の開
口部（２）（２）（２）（２）にケーシングバイブ（３
）（３）（３）（３）の下部を固定し、該ケーシングバ
イブ（３）（３）（３）（３）にカッタアーム＠（２）
・・・を閉とした掘削機（４）（４）（４）（４）を収
容すると共に、該掘削機（４）（４）（４）（４）のロ
ックフレーム（９）（Ｑ）（９）（９）のロックシリン
ダ（＋３（＋１・・・を伸長して該ロックフレーム（９
）をケーシングバイブ（３）に固定する。このときは、
上部フレームＱｏ）がケーソン底部くイブ（３）の最上
段のロックボックス（８）（８）・・・に固定されると
共に、サポートシリンダ（１２（Ｊ２）・・・は収縮さ
れてカッタ（１ツの下端部がケーシングバイブ（３）の
下端部と略同位置にセットされている。更に、地上に前
記架台■が組み立てられ、該架台（１）に泥水処理設備
（６）が設置されると共に、ケーソン底部（１りの上面
外周縁部に該ケーソン壁体（１ｂ）用の型枠（７）がセ
ットされる。尚、図中符号０１）は泥水槽、（イ）は清
水槽、（ハ）は排土槽、（ロ）は排土用のフィーダ、（
ハ）（ト）はフィルタープレス、（至）は溶水等と泥水
との調整槽である。更に、図示はしないが架台（イ）上
に余剰泥水槽や送泥ポンプ或は土砂のコレクタ等が載置
されている。

そして、第８図に示すように、下部フレーム（１０の外
周縁部どケーシングバイブ（３）の内側面との間にシー
ル（Ｃ）を施して該ケーシングバイブ（３）を密閉し、
又、ロックフレーム（９）の下部フレームＱ　ｔ）Ｑ　
ｔ）Ｑ　＋）Ｑ　＋）のロックシリンダ０■（１→・・
・を収縮して該下部フレーム（１１）（＋　１）（ｌ　
＋）（ｌ　Ｉ）の固定を解除すると共に、モータ（ト）
を駆動してカッタ０ｃｉｌ（１０ｃ９０つを回転させな
がらサポートシリンダ（１２（Ｌ６−・・を伸長し、該
カッタ（へ）（ト）（鴎（へ）を下降させる。然るとき
には、夫々のカッタ０うＱ領１５９　（１つが閉の状態
で地盤（５）を掘削するので、該カッタ０→（１！１９
（味（ト）はケーソン底部（ｌａ）全面は掘削せず、該
ケーソン底部（１ａ）は地盤（５）に支持されカッタ（
ｌｃｉ１０→（１領（へ）のみが下降する。又、前記型
枠（７）に配筋し、コンクリートを充填してケーソン（
１）の壁体（Ｉｂ）を構築する。

次に第９図に示すように、前記サポートシリンダ＜ｂ　
Ｃｌ２−・・及びロックシリンダ０１（至）・・・の操
作により掘削機（４）（４）（４）（４）をケーシング
パイプ（３）の下方へ移動して、カッタアーム＠に）・
・・の上端部がケーソン底部（１１）の下方に達するま
で掘削機（４）（４）（４）（４）を下降する。そして
、ロックフレーム（９）をケーシングパイプ（３）に固
定すると共に、エクスパンションシリンダ＠（ハ）・・
・を伸長してカッタアーム＠（２）・・・を拡開しなが
ら地盤（５）を掘削する。

そして、ケーソン底部（１ａ）の下方全面を拡開したカ
ッタ（１→０→（ｌ→０うにより掘削すれば、ケーソン
底部（ｌａ）及び壁体（１ｂ）は自重等により下降する
Ｏ地盤（５）の掘削により発生した土砂は送泥口（ロ）
より圧送される泥水と混合して液状或はスラリー状とな
り、排泥口（４）から連通口に）等を介して前記泥水処
理設備（６）へ送られ、所定の処理を施してダンプ等に
て運送される。ケーソン（１）の下方の掘削スペース（
Ｓ）の泥水圧は送泥管（ハ）に設けたコントロールバル
ブ（ト）により調節が可能である。又、前記カッタアー
ム＠（２）・・・は第１０図に示すように相互に接触し
ないように制御されて回転する。そして、第８図及び第
９図に示したケーソン壁体（１ｂ）の上端部が地表と時
間−高さまで下降したとき、前記掘削を一時停止して前
述と同様に壁体（ｌｂ）を連続−体的に構築する。斯く
して、第１１図に示すようにケーソン（＋）が伸長され
ながら下降する。該ケーソン（１）の下降の際、バラス
ト水（Ｗ）を注入したり、或はカッタアーム＠（イ）・
・・を拡縮して掘削面積を変更することにより、重量や
地盤（５）とケーソン（＋）との摩擦抵抗を調節して該
ケーソン（１）の斜傾等を防止すると共に円滑にケーソ
ン（＋）を下降すること力（できる。又、適宜間隔にス
ラブ＠昧・・を構築する。

そして、所定の深度までケーソン（＋）を延設した後、
第１２図に示すように、カッタアーム…２２）　−・・
をエクスパンションシリンダ＠ｆｌｊ−・・により折り
畳む。次に、上部フレームＱｏ）のロックシリンダ０■
θ■・・・の固定を解除してサポートシリンダ（２）（
Ｌ！！・・・を伸長し、更に、上部フレーム０（１）を
ロックシリンダ（Ｉ→０→・・・によりケーシングバイ
ブ（３）の上端部に固定すルト共に、下部フレーム（１
１）のロックシリンダ（至）０→・・・を収縮して固定
を解除し、サポートシリンダ（Ｉ２を収縮してカッタ（
ト）をケーシングバイブ（３）内に収容する。然る後、
送泥管凶を介して送泥口に）よりコンクリートを掘削ス
ペース（Ｓ）へ充填して泥水と置換する。

次に、第１３図に示すように地上の泥水処理設備（６）
、架台（１）、型枠（ηを取り除き、掘削機（４）のロ
ックシリンダ（ハ）Ｑｌ−・・の固定を解除して揚重機
等によりスラブ＠（ロ）・・・の開口部（至）（至）・
・・を介して掘削機（４）を回収する。そして、前記ケ
ーソン底部（１ａ）の開口部（２）（２）（２）（２）
へコンクリートを打設して被蔽し、立坑を構築する。

第１４図及び第１５図は６台の前記掘削機（４）を使用
する際のケーソン（ロ）の形状の一例を示したものであ
る。該ケーソン（ロ）はケーソン（ロ）の壁体（３９ｂ
）と同時にスラブ榊（７）・・・のみならず間仕切壁（
４１）（４１）を構築して工事の迅速化を図っている。

又、図示はしないが前記掘削機（４）のサポートシリン
ダ（ユ及びエクスパンションシリンダ（ハ）に地盤（５
）の圧接に対する低圧検知手段を設けることにより地上
にて掘削地盤の形状、硬度等の情報を得ることができ、
該地盤（５）の状態に合わせた掘削（カッタの拡開角度
及び回転速度、泥水圧の調整等）をして円滑なケーソン
の沈設を可能とすることができる。一方、前記泥水処理
設備（６）は構築する立坑の上方に設置するため、施工
に必要な工事スペースを極めて小としてビルとビル間等
の狭隘な場所であっても立坑の構築が可能である。

尚、この発明は、この発明の精神を逸脱しない限り種々
の改変を為す事ができ、そして、この発明が該改変せら
れたものに及ぶことは当然である。

［発明の効果］ この発明は上記一実施例に詳述したように、ケーソンの
下方をカッタにて掘削し、該掘削により発生する土砂を
送泥口より圧送する泥水にて液状或はスラリー状にして
排泥口より排泥できるように構成しているので、ケーソ
ンの下降構築を無人化、機械化して大深度の立坑の工事
であっても、ケーソン病等の虞れを排除することができ
ると共に、労力の低減、工期の短縮を図ることができる
。

又、ケーソン下部を掘削する掘削機のカッタを拡縮自在
に構成しているため、該カッタを地上にて組み立ててケ
ーソンの底部に取り付け、或は分解することなく地上へ
回収することができる。更に、該カッタの拡縮により掘
削面積を変更してケーソンと地盤との摩擦係数等を調整
することができるため該ケーソンの傾斜を防止し、該ケ
ーソンを垂直に構築して施工精度を向上することができ
る。

そして、掘削機の数及び配列を適宜組合せることにより
、例えばビルとビルとの狭隘な場所での地下駐車場の建
設からビルの地下或は地下駅の建設等までの広範囲の工
種に及んで本発明装置を使用することができるので汎用
性をも拡大する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示し、第１図はケーソンを沈設し
た状態を示す縦断面図、第２図は要部の縦断面図、第３
図はケーシングバイブに掘削機を収容した状態を示す一
部切欠平面図、第４図はカッタの裏面図、第５図及び第
６図は地表にケーソン底部を構築した状態を示し、第５
図はその平面図、第６図は同縦断面図、第７図はケーソ
ン底部の上方に泥水処理設備等を設置した状態の縦断面
図、第８図はカッタを下降する状態を示す縦断面図、第
９図はカッタを拡開する状態を示す一部切欠縦断面図、
第１０図はカッタの回転する状態を示す裏面図。 第１１図は地盤を掘進してケーソンを延設沈下した状態
を示す縦断面図、第１２図はケーソンの沈設終了後、掘
削機を回収する状態を示す要部の縦断面図、第１３図は
立坑の一部切欠縦断面図、第１４図及び第１５図は６台
の掘削機を使用する場合の他の実施例を示し、第１４図
はケーソンの平面図、第１５図はケーソンを沈下上でい
る状態を示す一部切欠縦断面図である。 （１）（ロ）・・・・・・ケーソン　　（１ａ）・・・
・・・底部（２）・・・・・・開口部　　　　　（４）
・・・・・・掘削機（＋５９・・・・・・カッタ　　　
　　（＋１１９・・・・・・シャフト（ｌｅ−−−−−
−モータ　　　　　（２）・旧・・カッタアーム（至）
・・・・・・エクスパンションシリンダに）・・・・・
・送泥口　　　　　（１）・・・・・・排泥口（ロ）・
・・・・・連通口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケーソン底部の開口部にカッタのシャフトを軸支
   して該カッタを下方へ垂設し、モータ等により該カッタ
   を回転させて地盤を掘削する掘削機を構成すると共に、
   前記ケーソン底部の開口部位に泥水を圧送する送泥口を
   配設し、更に、前記シャフトの下端部に排泥口を設け、
   該排泥口より前記シャフト内に形成した連通口を介して
   排泥できるように構成したことを特徴とする立坑掘進装
   置。
2. （２）前記掘削機のカッタは該カッタの中央部に放射方
   向へ延設するカッタアームを上下動自在に枢着して形成
   され、該カッタアームをシリンダ等にて開閉自在に構成
   したことを特徴とする請求項（１）記載の立坑掘進装置
   。