JPH0633709B2

JPH0633709B2 - 地中掘削機

Info

Publication number: JPH0633709B2
Application number: JP62245560A
Authority: JP
Inventors: 筆一明智; 徳男日下; 俊雄渡辺; 典明横山; 保夫梶岡; 肇野村
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Priority date: 1987-09-29
Filing date: 1987-09-29
Publication date: 1994-05-02
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: JPS6490394A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えば超壁厚大深度の地中連続壁を構築する
際に用いられて好適な地中掘削機に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図において全体として符号３０で示すものは従来の
地中掘削機である。この地中掘削機（以下、”掘削機”
と略す）３０は、下部に地盤掘削用のドラムカッタ３を
備え、該ドラムカッタ３を下方に向けて状態で懸吊され
て鉛直下方に移動されることにより地盤Ｇに掘削溝Ｈを
掘削するものである。該掘削機３０は、図示は省略する
が、地上面を移動可能とされた例えば櫓（やぐら）等か
ら懸吊される。ちなみに第４図は、超厚壁大深度の地中
連続壁を構築しているところを表しており、既に形成さ
れた２つの先行エレメントＥ_１，Ｅ_１間に後行エレメン
トＥ_２を形成すべく、先行エレメントＥ_１間の地盤Ｇの
前記掘削機３０により掘削しているところを示してい
る。この掘削は安定液Ａ中においてなされ、掘削後、形
成された掘削溝Ｈにはコンクリートが打設される。この
ようにエレメントＥを横方向に結合して行くことによっ
て地中連続壁が構築される。前記先行エレメントＥ_１も
前記掘削機３０によって地盤Ｇを掘削し、その掘削溝Ｈ
内にコンクリートＣを打設することにより構築されたも
のである。また、このように、先行エレメントＥ_１間に
後行エレメントＥ_２用の掘削をする場合には、先行エレ
メントＥ_１と後行エレメントＥ_２との一体化を強化する
ために、地盤Ｇの掘削と同時に、両方の先行エレメント
Ｅ_１，Ｅ_１を構成するコンクリートＣの接続端面の切削
をも実施する。

前記掘削機３０のドラムカッタ３は、第５図（下面図）
に示すように、平行なる２本の軸６，６回りに回転する
ドラム体４と該ドラム４体の外周面４a に穿設された複
数の刃体５とから構成されたもので、ドラム体４を回転
させることにより刃体５が回転し地盤Ｇが掘削される。
図示例では、このドラムカッタ３がそれぞれの軸６，６
に対して２個ずつ、つまり合計４個備えられたものとな
っている。ドラム体４の外周面４a に設けられる前記刃
体５は、第６図に示すように切削に適した形状に形成さ
れた板状のもので、前記ドラム体４に対しては第５図の
如く螺旋状に配置される。また、前記２本の軸６は、第
４図および第５図に矢印で示す如く互いに逆回転するよ
うになっており、上記刃体５の螺旋配置による作用と相
俟って、切削により生じた礫（れき）等が軸６方向に排
出されて、４つのドラムカッタ３の中央部に集まり易い
ようになっている。４つのドラムカッタ３の中央部に
は、切削により生じた礫等を前記安定液Ａと共に地上ま
で吸い上げる排出管１０の吸入口１１が開口している。

なお、図中符号８は、ローラ７を備えた方向修正板で、
これら方向修正板８で掘削溝Ｈの壁面を押圧することに
より掘削機３０の掘削方向の微調整が可能となってい
る。また、同軸に設けられた２個のドラムカッタ４，４
の間には、双方のドラムカッタ４によって掘削されない
部分の地盤掘削を担うためのリングカッタ１２，１２お
よびウイングカッタ１３，１３が設けられているが、こ
こでは、これらのものについての説明を省略する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記従来の掘削機３０においては以下のよう
な不都合が生じていた。

すなわち、前記ドラムカッタ３の刃体５が、上述したよ
うに板状のものであり、かつドラム体４に全体を固定さ
れているものであるため、刃体５の切削部が常時一定で
あり、同じ部分が常に摩耗し耐久性が劣ることに加え、
刃体５はドラム体４にろう付け等の溶接により取り付け
られるものであるため、補修に手間を要するものであっ
た。

また、前記刃体５は、ある１つが切削時に破損した場合
にも不切削箇所が生ずることのないように、同一円周線
上に少なくとも２個以上配置されるようになっている。
つまり第５図を例にとって説明すれば、ある刃体５a が
配置される円周線c 上には、この刃体５a の他に少なく
とももう１つの刃体５b が設けられているわけである。
これに加え、板状の刃体５は、その強度を確保するため
にその長さ方向すなわち回転方向の寸法が比較的大きい
ものとされている。すなわちドラム体４の外周面４a に
は、幅広なる刃体５が多数設けられているわけで、これ
らの影響により、上述した切削屑の軸方向の移動が妨げ
られる上、地盤Ｇが軟弱土質、特に粘土質のものなどで
あった場合には、その粘土等が刃体５側面部に付着し、
ついには、ドラム体４外周部に厚く付着して掘削能率が
極度に低下するといった問題が生じていた。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、耐久性に
優れ、かつ刃体の補修が容易で、しかも切削性能に優れ
たカッタを備えた地中掘削機を提供することを目的とす
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、下部に少なくとも２軸のドラムカッタを備え
た地中掘削機において、前記ドラムカッタを、軸回りに
回転するドラム体と該ドラム体の外周面に突設された複
数の刃体とを有した構成とし、前記刃体を、前記外周面
において一の刃体が存在する同一円周上には１個のみ設
け、しかも前記ドラムが回転したときに各刃体の移動軌
跡間に隅間が生じないよう前記外周面に対し螺旋配置と
し、かつ該刃体を、先端部を円錐状に形成したコニカル
ビットと、該コニカルビットを螺旋配置された刃体の配
置方向に一致するようドラム体の回転方向の対し所定の
角度を持たせた状態で保持する保持体とから構成し、し
かも前記コニカルビットを、前記保持体に、該コニカル
ビットの軸回り回動自在にかつ該コニカルビットの軸方
向の移動を許容する状態に保持させたことを特徴として
いる。

〔作用〕

ドラム体の同一円周上に設ける刃体を１個のみとするこ
とにより刃体間に粘土等が詰まるのが防止され、かつ刃
体の螺旋配置と相まって掘削物のドラム体軸方向への移
動も促進される。

コニカルビットは、切削（掘削）時の被切削物への衝突
により軸方向の振動を起こすと共に、地盤との摩擦によ
り軸回りの回転を生ずる。

また、コニカルビットと保持体とで構成された刃体は、
コニカルビットが保持体に対して着脱自在となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の一実施例による地中掘削機１のドラ
ムカッタ１５の一部を示すものである。本実施例による
地中掘削機１の該ドラムカッタ１５を除いた部分の構成
は、第４図の如き従来の地中掘削機３０と同じものとな
っている。該ドラムカッタ１５は、円筒形を成しかつそ
の中心軸回りに回転駆動されるドラム体４と、ドラム体
４の外周面４a に配設された複数個の刃体１６とで構成
されている。該ドラムカッタ１５は、上記従来の地中掘
削機３０を構成するドラムカッタ３と同様、平行なる２
本の軸６，６回りに回転するようになっており、実施例
では、このドラムカッタ１５がそれぞれの軸６，６に対
して２個ずつ、合計４個設けられたものとなっている。

前記刃体１６は、第２図に示すように、先端の切刃１９
を含む前方部を円錘状に形成されたコニカルビット１７
と、該コニカルビット１７を前記ドラム体４の外周面４
a に対して所定の角度を持たせた状態で保持するための
保持体１８とから構成されている。コニカルビット１７
はその全長にわたり横断面円形を呈するもので、円錘状
に形成された前方部以外の基幹部１７a が保持体１８に
挿入状態で保持されている。保持体１８は、ドラム体４
外周面に溶接等の手段により強固に固着されている。ま
た、このコニカルビット１７は、第２図に示すように前
記基幹部１７a の前部に段部２０を形成すると共に、後
端部にリングピン２１を取り付けることにより抜け止め
されている。ただし、前記段部２０とリングピン２１間
の寸法が保持体１８による保持長よりも若干大きく設定
されることにより、軸方向の移動が可能となるよう、ま
た軸回りの回動が自在となるように構成されている。ま
た、本実施例においてこの刃体１６のコニカルビット１
７は、第２図に示すように、外周面４a の該コニカルビ
ット１７取付け部における接線に対してなす角αを５５
゜に設定されたものとしている。

次に第３図は、上記のように構成された刃体１６の前記
ドラム体４の外周面４a への配列態様を、外周面４a を
平面状に展開した状態で示したものである。このように
前記刃体１６は、ドラム体４に対し２条の螺旋配置とき
れ、かつ、それぞれの刃体１６どうしの横方向（外周面
４a の幅方向）間隔は、ドラム体４が一回転した際、外
周面４a に対応する地盤Ｇに削り残しが生じないように
配置されている。そしてこれら刃体１６は、図からも解
るように同一円周線上には１個のみが設けられた構成と
なっている。さらに本実施例のものにおいては、ドラム
体４の回転方向に対して該刃体１６（コニカルビット１
７の軸線）がなす角βを８゜に設定したものとなってい
る。これにより各刃体１６は、図３に示す如く、螺旋配
置されたこれら刃体１６の配置方向に向いたものとなっ
ている。

次に、上記構成なる地中掘削機１により地盤Ｇを掘削し
たときの作用について説明する。

上記掘削機１により地盤Ｇを掘削をした場合は、ドラム
体４が回転することによりその外周面４a に設けられた
複数個の刃体１６が回転し、コニカルビット１７によっ
て次々に地盤Ｇの切羽（切削面）を切削してゆく。この
際、コニカルビット１７が上記の如く前記保持体１８に
軸方向の移動を許容された状態で保持されたものである
から、切羽にこのコニカルビット１７が衝突したときの
衝撃により該コニカルビット１７が軸方向の振動を生
じ、これによって切削を促進し極めて効率的な切削を実
現する。この作用は、振動体として機能する該コニカル
ビット１７が、端部を円錘状とされた棒状のもので、あ
る程度の質量を有するものとなることからより顕著なも
のとして現れる。しかも、いわゆるビビリ等の切削振動
がこのコニカルビット１７の軸方向移動に吸収され、装
置全体に伝わる振動は、従来構成のものに比して大幅に
減少される。さらに、コニカルビット１７が保持体１８
に対し回動自在であることから、このコニカルビット１
７は切羽に衝突した際に切削岩盤との摩擦により僅かな
がら回転を生ずる。つまり、これによりコニカルビット
１７の切刃１９は、常時一定箇所が摩耗するのを防止さ
れ長期にわたる使用が可能となる。実施例においてコニ
カルビット１７は、その軸心がドラム体４の回転方向に
対して所定の角度βを有するように構成されたものとな
っているため、上記コニカルビット１７の回転は一層促
進される。そして、上述した刃体１６の切削能向上およ
び耐久性確保により、刃体１６は第３図に示した如く、
同一円周線に対し１個のみの配置とすることができる。
つまり刃体１６の数を従来の刃体５の数よりも大幅に減
少させることができるわけである。また、コニカルビッ
ト１７は、前記リングピン２１を外すことにより保持体
１８より簡単に取り外すことができ、その補修・交換は
極めて簡単である。

ところで、本掘削機１は上述したようにドラムカッタ１
５を２軸のものに構成され、かつその２本の軸６，６が
共に内回りするよう互いに逆回転するものとなってい
る。すなわち、礫等の席削屑が、刃体１６の螺旋配置に
よる作用と相俟って、排出管１０の吸入口１１が存在す
る４つのドラムカッタ１５の中央部に集められるように
なっているわけであるが、このとき掘削屑は、ドラム体
４の外周面４a をその幅方向（軸６方向）に横切る如く
移動することとなる。前記従来の掘削機３０においては
その刃体５が板状で、しかも同一円周線上に２個以上配
置された構成であったため、この切削屑の移動が妨げら
れる上に、粘土等が刃体５の側面に付着し、やがて外周
面４a 上全体に厚い層を形成し切削能率の低下を招いた
が、上記刃体１６によれば、その数の減少および螺旋配
列方向への傾斜配設に加え、その立体的・曲面的な側面
形状により粘土の付着が極力防止され、これに起因する
切削能の低下を阻止することができる。また、掘削すべ
き地盤Ｇが岩盤等硬質のものであった場合には、掘削屑
が横方向（軸６方向）に移動する際、この横移動する礫
等がコニカルビット１７に振動あるいは回転を与え、コ
ニカルビット１７と保持体１８との固着を防止する。

本発明に係る該地中掘削機１は先に延べたように、特に
大深度の地中連続壁の構築に用いられて好適なものであ
るが、この地中連続壁を構築するに当たっては、上記し
たとおり両側の固いコンクリートＣの切削を行いながら
地盤Ｇの掘削を実施する。地盤Ｇとしては主に軟質であ
る場合が想定されるが、いずれにしても軟質、硬質の両
方においてその機能を十分に発揮し得るものでなければ
ならないものであるわけだが、このように上記掘削機１
を双方において優れた切削性能を発揮することができ
る。

なお、実施例においてはこのコニカルビット１７を、ド
ラム体４外周面に対して５５゜、かつドラム体４外周面
の回転方向に対して８゜の角度を持たせたものとしてい
るが、これは、本出願人等による実験により得られた知
見に基づくもので、上記２つの角度α，βを上記値に近
似設定することにより特に卓越した切削性能を得ること
ができる。ただし、上記角度α，βの値はこれに限定さ
れるものではない。また、上記実施例に示した掘削機１
は、ドラムカッタ１５の他にリングカッタ１２、ウイン
グカッタ１３を備えた構成となっているが、上記ドラム
カッタ１５を構成する刃体１６と同様の刃体を、例えば
前記リングカッタ１２等に設けてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、本発明に係る地中掘削機によれ
ば、ドラムカッタが地盤の掘削を行う際、コニカルビッ
トが軸方向の振動を生じて切削を促進する上、軸回りの
回転を生じて切刃の摩耗を遅延させ、優れた切削性能と
耐久性とを得ることができるのに加え、コニカルビット
が保持体に対して着脱可能なものとなるからその補修も
極めて容易となる。さらに、刃体の切削能および耐久性
が向上することから、ドラム体の同一円周上への刃体の
設置数を１個のみとし刃体数を削減することができ、刃
体への、延いてはドラム体への粘土の付着を防止し、こ
れに起因する切削能の低下を阻止することができる。し
かも、刃体をその螺旋配置方向に傾けて設置したので、
掘削物の刃体間への目詰まり等がより効果的に防止され
る上、掘削物のドラム軸方向への排出もより促進され
る。そしてさらに、この切削屑の横移動によりコニカル
ビットに振動・回転を与え、コニカルビットと保持体と
の固着を防止し、軟質・硬質双方の地盤に対して卓越し
た切削性能を発揮することができる、等の優れた効果を
奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による地中掘削機のドラム
カッターの一部を示す正面図、第２図は、一実施例によ
る地中掘削機のドラムカッタの刃体を拡大して示す側面
図、第３図は、刃体のドラム体外周面への配列態様をド
ラム体を平面状に展開した状態で示した平面図、第４図
は、従来および本発明に係る地中掘削機を地盤等と共に
示す全体正面図、第５図は、従来の地中掘削機のカッタ
装置部の一例を示す下面図、第６図は従来の地中掘削機
のドラムカッタの一部を示す正面図である。１……地中掘削機、４……ドラム体、４a ……外周面、
６……軸、１５……ドラムカッタ、１６……刃体、１７
……コニカルビット、１８……保持体、Ｇ……地盤、Ｂ
……刃体の設置傾斜角度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者横山典明東京都中央区京橋２丁目16番１号清水建設株式会社内 (72)発明者梶岡保夫東京都中央区京橋２丁目16番１号清水建設株式会社内 (72)発明者野村肇東京都中央区京橋２丁目16番１号清水建設株式会社内 (56)参考文献特開昭55−55797（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−151601（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下部に少なくとも２軸のドラムカッタを備
えた地中掘削機において、前記ドラムカッタは、軸回り
に回転するドラム体と該ドラム体の外周面に突設された
複数の刃体とを有して構成され、前記刃体は、前記外周面において一の刃体が存在する同
一円周上には１個のみが存在し、しかも前記ドラムが回
転したときに各刃体の移動軌跡間に隅間が生じないよう
前記外周面に対し螺旋配置され、かつ該刃体は、先端部
を円錐状に形成されたコニカルビットと、該コニカルビ
ットを螺旋配置された該刃体の配置方向に一致するよう
ドラム体の回転方向に対し所定の角度を持たせた状態で
保持する保持体とからなり、しかも前記コニカルビットは、前記保持体に、該コニカ
ルビットの軸回り回動自在にかつ該コニカルビットの軸
方向の移動を許容する状態に保持されていることを特徴
とする地中掘削機。