JPH06173263A

JPH06173263A - 多軸掘削機および掘削方法

Info

Publication number: JPH06173263A
Application number: JP32567092A
Authority: JP
Inventors: Nobuhisa Ikeda; 修久池田; Hiroyuki Kawasaki; 博行川崎
Original assignee: Tone KK
Current assignee: Tone KK
Priority date: 1992-12-04
Filing date: 1992-12-04
Publication date: 1994-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】地中連続壁の掘削において、所定の最小壁厚
で掘削断面積を小さくし、掘削土量、セメントミルク等
の資材を削減して、施工経済性を向上させる。【構成】掘削機の駆動装置２に、両端掘削軸４、６に
対して中央掘削軸８を偏心して配設した。両端掘削軸
４、６には各々同径の小径ビット１０、１２を取付け、
偏心掘削軸８には大径ビット１４を取り付けている。掘
削孔１６、１８、２０の片側の外接包絡面は平面に形成
され、地中連続壁の設計基準面と一致するように、偏心
量及び大小ビットを選定している。同径ビットを組合せ
ることにより、両側の外接包絡面を曲面にすることもで
きる。【効果】施工経済性が向上し、地中連続壁の設計自由
度も増大する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多軸掘削機および掘削方
法に係り、特に、止水壁、土留壁等の地中連続壁を構築
するのに好適な多軸掘削機および掘削方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の掘削機は、基本的に、掘削用の
先端ビットと、掘削した土とセメントミルク等の固結用
液材とを、掘削孔内で回転撹拌する撹拌翼を掘削軸に備
えている。建築または土木の基礎工事に関し、土留壁或
いは止水壁を構築するには、まず、多軸掘削機により、
各掘削軸に回転と送りを与えて、施工する原位置土を掘
削すると同時に、掘削ビットよりセメントミルク等の固
結溶液剤を吐出しつつ、掘削孔内で掘削土とセメントミ
ルク等の固結用液材とを撹拌混合し、地中に、水平断面
が数珠状の連続壁を構築していく。この場合、例えば３
軸の掘削装置でラップした３連の掘削孔を所定の距離を
おいて順次施工し、次に、その掘削した双方の孔の端孔
を案内孔として利用し、この案内孔に３軸のうち両端の
掘削軸を挿入して中間の掘り残し部分を中央の掘削軸で
掘削し、以下、これらの作業をくり返して連続壁を造成
するのが通常である。また、この際、セメントミルクと
の混合土砂が、掘削軸の貫入量並びにセメントミルクの
注入量に応じて排土される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術は、各掘削軸の軸心が一直線上に並列され、か
つ各掘削孔径の外接包絡面を一直線に形成するために、
各掘削軸が同一径の掘削ビットを有しているが、掘削土
量を減少させる目的で、掘削孔径を変化させ、掘削断面
積を小さくしようとすると、互いに隣接する掘削ビット
のオーバラップによって形成される最小壁厚が減少する
ので、所定の壁厚を確保できなくなるという問題点があ
り、そのため、例えば止水壁の止水効果が低減するとい
う問題があった。尚、土留壁、止水壁等を構築する場
合、連続壁によって外部を囲い、その内側を利用する。
この囲う壁の一方の外接面を外接包絡面という。

【０００４】本発明の目的は、このような事情に鑑み、
地中連続壁において、掘削孔の外接包絡面を平面に形成
するとともに、所定の最小壁厚を減少させることなく、
掘削断面積を小さくし、掘削土量、並びにセメントミル
ク等の資材を削減して、施工経済性の向上する多軸掘削
機および掘削方法を提供することである。

【０００５】また、本発明の他の目的は、施工すべき地
中連続壁に即した多様な外接包絡面を効率的に形成で
き、地中連続壁の設計自由度が向上する多軸掘削機およ
び掘削方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の多軸掘削機は、両端の掘削軸の軸心を結ぶ
直線に対して、少なくとも一つの掘削軸を偏心させたも
のである。

【０００７】また、上記目的は、両端の掘削軸の軸心を
結ぶ直線に対して、少なくとも一つの掘削軸を偏心させ
た多軸掘削機を用いて、地中連続壁を構築する掘削方法
によって達成される。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、それぞれの掘削軸による掘
削孔の外接包絡面を、平面に、或いは円筒状に形成する
ことができるので、一直線上に軸心を並列させたものに
比較して、最小壁厚を一定に保って掘削土量を削減する
ことが可能となり、施工経済性が向上する。また、中間
の掘削軸の偏心量と掘削ビット径とを適宜選択すること
によつて、多様な外接包絡面を形成することができるの
で、地中連続壁の設計自由度が増大する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して説
明する。図１、図２および図３により、本発明の一実施
例である３軸の掘削機、および、それによる地中連続壁
の掘削方法を説明する。図１（ａ）は、本実施例の正
面、および本実施例による掘削溝の縦断面を示す図、図
１（ｂ）は、本実施例による掘削溝の平面を示す図であ
る。

【００１０】図１（ａ）に示したように、掘削機の駆動
装置２には、３本の掘削軸４、６および８が取り付けら
れ、図１（ｂ）に示したように、両端の掘削軸４、６に
対して、中央の掘削軸８は、偏心した位置に配設されて
いる。両端の掘削軸４および６の先端には、それぞれ同
径の小径ビット１０および１２を取付け、中央の偏心掘
削軸８には、それよりも径の大きな大径ビット１４が取
り付けられている。３個のビット１０、１２および１４
によって得られた掘削孔１６、１８および２０は、一方
の外接包絡面２２が、図３に示したように、水平断面が
直線となる地中壁の設計基準面３６と一致するように、
偏心量および大小ビットが選定されている。両端のビッ
ト１０および１２は、中央のビット１４より先進させて
ある。掘削作業中、各掘削ビットの先端からは、セメン
トミルク等の固結用液材を吐出させ、掘削軸に配設した
スクリュー翼２４やブレード翼２６等の撹拌装置で、掘
削土砂とセメントミルクなどを十分に撹拌混合するよう
になっている。尚、結束バンド３８は、掘削軸の単位長
さごとに各掘削軸を結束させるために設けており、各掘
削軸は、それぞれ自由に回転可能である。

【００１１】次に、本実施例機による掘削方法を説明す
る。図１（ａ）および（ｂ）に示したように、まず、１
次掘削孔１６、１８および２０を掘削し、次いで、地中
壁の設計基準面に沿って、掘削機を移動させ、同様に、
２次掘削孔２８、３０および３２を掘削する。次に、図
２（ａ）および（ｂ）に示したように、掘削機を逆方向
へ戻し、すでに掘削してある掘削孔１８および２８を、
掘削軸４および６の案内孔として利用し、中間の掘り残
し部分３４を、中央の偏心掘削軸８に取り付けた大径ビ
ット１４により掘削する。以上の手順を繰り返すことに
より、数珠状の地中連続壁を構築していくことができ
る。

【００１２】図３は、本実施例によって構築した止水壁
の水平断面図である。掘削孔１６、１８、２０、２８、
３０、３２、３４等の外接包絡面２２が、地中壁の設計
基準面３６に一致するように、偏心掘削軸の偏心量を調
整し、或いは大小のビット径を選択することにより、図
に示したように、数珠状の止水壁を構築することができ
る。

【００１３】このように構築した止水壁と、従来例によ
る止水壁との性能を、図４ないし図６を参照して以下に
比較説明する。図４は、従来例による標準的な掘削孔断
面図である。基準ピッチＰ₀が７００ｍｍの場合、各掘
削孔径Ｄ₀は４５０ｍｍ、そしてＰ₀が９００ｍｍの場
合、Ｄ₀は５５０ｍｍまたは６００ｍｍが標準とされて
いる。止水壁としての止水性能あるいは強度は、最小壁
厚、即ち掘削孔どうしがオーバラップするくびれ部分の
最小壁厚Ｔ₀により決まる。

【００１４】図５は、本発明の上記実施例による掘削孔
の断面図である。ピッチＰを従来例の基準ピッチＰ₀と
同じにしたまま、最小壁厚Ｔが従来例の最小壁厚Ｔ₀と
等しくなっている。すなわち、ピッチおよび最小壁厚が
一定という条件を満たすように、従来例の孔径Ｄ₀より
も中央の孔径Ｄ₁を大きくし、両端の先進孔径Ｄ₂を小さ
くしている。そして、中央の大孔径の軸心４４を、両端
の小孔径の軸心４０および４２よりもＥだけ偏心させ、
各孔の一方（図５の上側）の外接包絡面２２を従来例と
同様に平面としている。

【００１５】図６は、図４および図５の掘削断面積を比
較したグラフを示した図である。図６に示したグラフの
横軸には、従来例の標準孔径Ｄ₀に対する本実施例の拡
大孔径Ｄ₁の増加比（Ｄ₁／Ｄ₀）をとる。縦軸には、従
来例の３連掘削孔の掘削断面積Ａ₀に対する本実施例の
掘削断面積Ａ₁の減少率（｛１−Ａ₁／Ａ₀｝×１００
％）をとる。図６の実線、破線および点線で表した曲線
は、それぞれ、実線：Ｐ₀＝７００ｍｍ，Ｄ₀＝４５０ｍｍ破線：Ｐ₀＝９００ｍｍ，Ｄ₀＝５５０ｍｍ点線：Ｐ₀＝９００ｍｍ，Ｄ₀＝６００ｍｍの条件下で計算プロットした結果である。このグラフに
示されているように、Ｄ₁をＤ₀よりも大きくすれば、Ａ
₁はＡ₀よりも減少する。換言すると、本実施例によれ
ば、従来例よりも少ない掘削土量で、同等の止水性を備
えた止水壁を構築することができる。

【００１６】次に、本発明の他のいくつかの実施例を説
明する。図７ないし図９は、各掘削軸が連動する３軸の
掘削機を示したもので、図７は駆動装置部の一部断面立
面図、図８は上面図、図９はその内部を示した平面図で
ある。これらの図に示したように、ケース４６には、各
掘削軸を駆動する駆動源５０が減速機４８を介して搭載
され、駆動源５０からの動力はケース４６内のギヤ５２
を介して各駆動軸５４に伝達され、各駆動軸５４は互い
に連動するようになっている。駆動軸５４は中空となっ
ており、固結用液材などを中空の掘削軸を介して掘削孔
内へ圧送するスイベル５６を備えている。

【００１７】中央の駆動軸心（掘削軸心４４）は、両端
の駆動軸心（掘削軸心４０および４２）に対して、偏心
して取り付けられている。そして、両端の駆動軸を駆動
する駆動源５０からの動力が、ギヤ５２を介して各掘削
軸に伝達され、各掘削軸は連動して回転するようになっ
ている。

【００１８】本実施例によれば、ギヤの直径を変えるこ
とにより、中間掘削軸の偏心量を調整することができる
とともに、駆動源をまとめて配置した掘削機にすること
ができる。本実施例は、掘削軸が３軸連動の例である
が、４軸以上の多連装でも各掘削軸を連動させることが
できる。

【００１９】以上の実施例では、３軸の掘削機を例にし
て説明したが、本発明はこれに限定されず、更に多軸の
掘削機でも、同様に適用することができるものである。
図１０ないし図１２は、本発明の他の実施例を説明する
ための図で、図１０は５連装の多軸掘削機による多連掘
削孔の平面図、図１１は駆動装置部の立面図、図１２は
その上面図である。

【００２０】図１０に示したように、本実施例では、各
掘削軸を、一軸おきに、千鳥に偏心させている。小径掘
削孔の軸心６０、６２および６４は、一直線上に並列さ
せ、大径掘削孔の軸心６６および６８は、図中下方へＥ
₁ だけ偏心させて、図中上方の外接包絡面２２を平面に
なるようにしたものである。また、本実施例は、図１１
および図１２に示したように、各掘削軸をそれぞれ個別
に収納し、それぞれ独立した駆動源５０を備えたケース
７０を連装して多軸掘削機を構成している。

【００２１】本実施例によれば、掘削軸の本数を増やし
たことにより、ピッチの大きい多連掘削孔を形成するこ
とができる。また、各掘削軸は、独立した駆動源を備え
ていることから、中間の掘削軸の偏心量を容易に調整す
ることができ、各掘削軸の回転数を、それぞれ任意に設
定することができる。そのため、土質条件などに適応し
た掘削を行うことができる。

【００２２】なお、本実施例では、軸心を千鳥に配置し
たが、中間に並列する掘削軸の偏心量は、どの掘削軸を
どの程度偏心させるかは、必要に応じて適宜設定するこ
とができる。また、軸数も５本に限定されるものではな
く、さらに、各掘削軸の全て或いは一部を連動させるこ
とも可能である。

【００２３】図１３ないし図１５は、本発明の更に他の
実施例を説明するための図である。図１３に示したよう
に、本実施例では、両端の掘削軸心４０および４２に対
して、中央の掘削軸心４４をＥ₂ だけ偏心させ、各掘削
軸に同径の掘削ビットを配設している。こうすることに
より、図１４に示したように、各掘削軸による掘削孔７
２、７４および７６の外接包絡面７８および８０を円形
に形成することができ、図１４および図１５に示したよ
うな、数珠状に連なった円筒状の地中連続壁８２を構築
することができる。

【００２４】本実施例によれば、偏心量を変えることに
より、半径の異なる種々の大きさの円筒状地中連続壁を
構築することができる。本実施例もまた、３軸に限定さ
れず、４軸以上の多軸であってもよい。また、中間掘削
軸の偏心量と掘削ビット径を、適宜選択し、組み合わせ
ることにより、外接包絡面を多様な曲面にすることも可
能である。また、これらの実施例を組み合わせて、外接
包絡面を平面或いは曲面に形成し、多様な地中連続壁を
構築することもできる。

【００２５】以上、説明したように、本発明の多軸掘削
機または掘削方法によれば、掘削軸心を一直線に並列配
置した従来例に比較して、外接包絡面を平面にした同様
の掘削孔を、掘削土量を削減して掘削することができ
る。また、中間掘削軸が１本でも複数本でもよく、どの
掘削軸をどの程度偏心させるかは、必要に応じて適宜設
定し、偏心量と掘削ビット径を組み合わせることによ
り、掘削孔の外接包絡面の断面形状を自在に形成するこ
とが可能となる。また、各掘削軸が独立駆動系でも連動
駆動系でも適用することができる。そのため、施工すべ
き地中連続壁に即した多種多様の掘削孔を、経済的にか
つ効率的に掘削することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、地中連続
壁の構築において、所定の最小壁厚を減少させることな
く、掘削断面積を小さくし、掘削土量、並びにセメント
ミルク等の資材を削減することができる。そのため、地
中連続壁の施工経済性が向上する。また、施工すべき地
中連続壁に即した多様な外接包絡面を効率的に形成でき
るので、地中連続壁の設計自由度を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は、本発明の一実施例である３軸の
掘削機の正面、および本実施例による掘削溝の縦断面を
示す図、図１（ｂ）は、掘削溝の平面を示す図である。

【図２】図２（ａ）は、本実施例の正面および掘削溝の
縦断面を示す図、図１（ｂ）は、掘削溝の平面を示す図
である。

【図３】図３は、本実施例による止水壁の横断面図であ
る。

【図４】図４は、従来例による掘削孔の横断面図であ
る。

【図５】図５は、本実施例による掘削孔の横断面図であ
る。

【図６】図６は、図４および図５の掘削断面積を比較し
たグラフを示す図である。

【図７】図７は、本実施例の駆動装置部の一部断面立面
図である。

【図８】図８は、図７の駆動装置部の上面図である。

【図９】図９は、図７の駆動装置部の内部を示した平面
図である。

【図１０】図１０は、本発明の他の実施例である５軸の
掘削機による掘削孔の平面図である。

【図１１】図１１は、本発明の５軸の掘削機の駆動装置
部の立面図である。

【図１２】図１２は、図１１の駆動装置部の上面図であ
る。

【図１３】図１３は、本発明の他の実施例による同径偏
心掘削孔の平面図である。

【図１４】図１４は、図１３の実施例による円形断面の
外接包絡面を示す図である。

【図１５】図１５は、図１３の実施例による円筒状地中
連続壁の横断面図である。

【符号の説明】

２駆動装置４、６、８駆動軸１０、１２、１４掘削ビット１６、１８、２０掘削孔２２外接包絡面２４スクリュー翼２６ブレード翼２８、３０、３２掘削孔３４掘り残し部分３６設計基準面３８結束バンド４０、４２、４４掘削軸心４６ケース４８減速機５０駆動源５２ギヤ５４駆動軸５６スイベル６０、６２、６４、６６、６８掘削軸心７０独立ケース７２、７４、７６掘削孔７８、８０外接包絡面８２円筒状地中連続壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端の掘削軸の軸心を結ぶ直線に対し
て、少なくとも一つの掘削軸を偏心させた多軸掘削機。
【請求項２】前記掘削軸の偏心量が調整可能である請
求項１記載の多軸掘削機。
【請求項３】前記掘削軸の軸心位置が固定されている
請求項１記載の多軸掘削機。
【請求項４】前記掘削軸は、互いに連動して駆動され
る請求項１記載の多軸掘削機。
【請求項５】前記掘削軸は、それぞれが独立の駆動源
を有する請求項１記載の多軸掘削機。
【請求項６】前記掘削軸は、両端の掘削軸が同径の掘
削ビットを有する請求項１記載の多軸掘削機。
【請求項７】前記掘削軸は、隣接する掘削軸の掘削ビ
ットどうしが、互いにオーバラップしている請求項６記
載の多軸掘削機。
【請求項８】前記両端の掘削軸の掘削ビットが、先進
している請求項７記載の多軸掘削機。
【請求項９】前記掘削軸の掘削ビットに、固結用液材
吐出装置を備えた請求項８記載の多軸掘削機。
【請求項１０】前記掘削軸に、撹拌装置を備えた請求
項９記載の多軸掘削機。
【請求項１１】前記掘削軸を、奇数本装着した請求項
１０記載の多軸掘削機。
【請求項１２】前記掘削軸が３本である請求項１１記
載の多軸掘削機。
【請求項１３】前記掘削軸を５本装着し、両端および
中央の掘削軸の軸心を一直線上に並列させ、他の２軸を
片側に偏心させた請求項１１記載の多軸掘削機。
【請求項１４】請求項８に記載の多軸掘削機を用い、
地中連続壁を掘削する掘削方法。
【請求項１５】請求項１０に記載の多軸掘削機を用
い、掘削土砂と固結用液材とを撹拌混合しながら地中連
続壁を構築する掘削方法。
【請求項１６】前記掘削軸の偏心量および掘削ビット
径をそれぞれ適宜選定し、これらの掘削ビットの軌跡円
の片側の外接包絡面を、地中連続壁の設計基準面と一致
させて掘削する請求項１５記載の掘削方法。
【請求項１７】前記両端の掘削軸の掘削ビットと異な
る径の掘削ビットを、少なくとも一つの掘削軸に配設
し、これらの掘削ビットの軌跡円の片側の外接包絡面を
平面にする請求項１６記載の掘削方法。
【請求項１８】前記掘削軸の掘削ビットを全て同径に
し、これらの掘削ビットの軌跡円の両側の外接包絡面を
曲面にする請求項１６記載の掘削方法。