JPH06346681A - 竪坑構築工法及び坑道構築用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 掘削、排土、土留作業の危険性を少なくする
とともに、施工速度を上げる。 【構成】 分割鋼製筒を掘削壁に押しつけて装置全体を
固定すると共に、装置下端のロータリー掘削機の回転に
より掘削し、所定深度掘削ごとに分割鋼製筒を縮めて装
置を下降させ、掘削壁は吹きつけユニットにより生コン
クリートを吹きつけて土留めし、掘削土は排土管を利用
した真空吸引により排土することにより、掘削、排土、
土留作業をそれぞれ機械化することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は掘削、排土、土留めの各
作業を機械化し、作業能率の向上と作業の危険性を回避
できるようにした竪坑構築工法及び坑道構築用装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】竪坑施工方法として、一般に深礎工法が
採用されている。深礎杭の掘削は、従来薬液注入等によ
り地盤を改良した後人力により掘削し、ライナープレー
ト等で土留を行っていた。図７は従来の深礎工法を説明
する図で、図７（ａ）は側断面図、図７（ｂ）は拡大平
面図である。先ず、やぐら主柱１´、掘削作業用足代２
´、防護棚６´等を組み立てて人力により掘削し、掘削
した穴には人力で排水ホース１２´を接続した水中ポン
プ１３´、送風機４´、土砂バケット１１´等を積込
み、モータウインチ３´を使用して掘削した土砂を搬出
し、また水中ポンプ１３´で排水する。そして、一定深
さ掘削すると壁に鋼板を当て、リング９´で補強して土
留めする。このような作業を繰り返し、人力により竪坑
を施工する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような工法は低空
頭下においても施工できる人力掘削工法であるが、作業
員にとって過酷な作業であるばかりでなく、掘削壁の崩
壊、酸欠等の危険性の高い工法であり、また施工速度も
一日あたり１〜２ｍ程度と遅いという欠点があった。

【０００４】本発明は、従来人力作業に頼っていたため
危険であり、また施工速度が遅いという問題点を改善す
るためになされたものであって、掘削、排土、土留作業
を機械化することにより作業の危険性を少なくし、施工
速度を上げることが可能な竪坑構築工法及び坑道構築用
装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の竪坑構築工法
は、発進竪坑を掘削して掘削機シャフトに旋回可能に設
けられたロータリー掘削機を設置する段階、掘削機シャ
フトにスライド可能に嵌合したシャフトガイドに取付け
られた油圧ジャッキを伸ばし、油圧ジャッキに連結され
た分割鋼製筒を掘削壁に押しつけて掘削機シャフトを固
定する段階、ロータリー掘削機を旋回しながら駆動して
掘削し、真空引きにより掘削土を排出する段階、所定深
度掘削ごとに油圧ジャッキを縮めて分割鋼製筒を掘削壁
から離し、シャフトガイドを下降させる段階、掘削壁に
コンクリートを吹きつけて土留めする段階、所定深度掘
削ごとに排土管を継ぎ足す段階、からなることを特徴と
する。また、本発明の坑道構築用装置は、コンクリート
が圧送される吹きつけユニットが搭載されるとともに、
真空引きにより掘削土を排出するための排土管が導入さ
れた掘削機シャフトと、掘削機シャフトにスライド可能
に嵌合し、径方向に延びる複数の油圧ジャッキが設けら
れ、シヤフトスライド用電動モータが設けられたシャフ
トガイドと、各油圧ジャッキ先端部に取付けられた分割
鋼製筒と、掘削機シャフト下端外周に設けられたロータ
リーベアンリングと機械的に連結し、ロータリーベンア
リングと係合するロータリー用電動モータで旋回駆動さ
れるロータリー掘削機と、掘削機シャフト下端に設けら
れ、掘削土を周辺部から中心部へ搬送するための掘削土
搬送機構と、を備えたことを特徴とする。また、ロータ
リー掘削機は、複数設けられ、それぞれに対応してスク
リューオーガからなる掘削土搬送機構が設けられている
ことを特徴とする。

【０００６】

【作用】深礎工法は円形の鉄製井戸枠となまこ板または
ライナープレートを土留に使用し、主として人力により
掘削する工法である。機械設備は小型軽量であるため、
運搬移動も容易で、狭い限られた場所や覆工下での施工
が可能である。また、無音無振動のため公害についても
支障が少ない特徴があるが、作業環境が狭く、掘削壁の
崩壊、酸素欠乏、落下等の危険が常に伴い、安全性およ
び作業の効率性から改良が是非必要である。

【０００７】本発明は、土留および作業台を兼ねる鋼製
筒を地山に押しつけ、装置全体を固定すると共に、掘削
においては下部ロータリー掘削機の回転により、土留に
ついては生コンクリートの吹きつけにより、排土につい
ては排土管を利用した真空吸引により、それぞれ機械化
して掘削のための一連の作業を全自動で行うことが可能
となる。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の竪坑施工概念図、図２は本発
明で使用するロータリー掘削・排土装置、図３は図２の
Ａ−Ａ断面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面図、図５は施工
フローを説明する図、図６は施工プロセスを説明する図
である。

【０００９】図１において、地上側には生コン圧送ユニ
ット１、バキュームユニット３１、油圧ユニット３２か
らなる排土プラント３が設置され、それぞれ生コン圧送
管２、排土管４が接続されている。生コン圧送管２は吹
き付けユニット５に接続され、排土管４は掘削機シャフ
ト７内に導入されている。吹きつけユニット５は所定深
度掘削したときにコンクリートを圧送して掘削壁に吹き
付け、土留めするためのものである。掘削機シャフト７
はシャフトガイド８にスライド可能に嵌合し、シャフト
ガイド８には油圧ジャッキ９が固定され、その先端部に
は、図４に示すように円周方向１２０°づつに３分割さ
れた鋼製筒１１に取付けられている。この鋼製筒は作業
台として兼用することもできる。また、掘削機シャフト
７の下端にはロータリ用電動モータ１３で旋回できるよ
うにロータリ掘削機１２が設けられている。

【００１０】掘削に際しては、油圧ジャッキ９を伸ばし
て３分割された鋼製筒１１を掘削壁に押しつけて掘削機
シャフト７を固定し、この状態でロータリ掘削機１２で
掘削し、掘削した土砂は真空引きし、排土管４を通して
排出する。所定深度掘削すると、油圧ジャッキ９を縮め
て分割鋼製筒１１を壁面から離してシャフトガイド８を
下降させ、露出した掘削壁にコンクリートを吹き付けて
土留めを行う。

【００１１】次に、ロータリ掘削・土留め装置について
図２〜図４を参照してより詳細に説明する。図２に示す
ように生コン圧送管が接続される吹きつけユニット５
は、加圧供給される生コンクリートをスクリュー５１で
下降させ、吹き出し口５２より周囲に吹き出すようにな
っている。掘削機シャフト７には長さ方向に歯形状の昇
降用係合部７１が刻まれており、シャフトガイド８に取
付けられているシャフトスライド用電動モータ８１で駆
動され、外周には歯が刻まれている回転リングと係合す
るようになっている。また、シャフトガイド８には複数
の油圧ジャッキ９が固定され、その先端部に取付けられ
たスプレッダ１０が３分割された鋼製筒１１にそれぞれ
連結している。

【００１２】掘削機シャフト７とシャフトガイド８によ
る装置の下降について説明すると、掘削開始時には油圧
ジャッキ９を伸ばして鋼製筒１１で掘削壁を押しつける
ことにより、シャフトガイド８は固定され、掘削が進む
とシャフトスライド用電動モータ８１を駆動することに
より、掘削機シャフト７、ロータリー掘削機１２が下降
する。一定深さ掘削機が下降すると、油圧ジャッキを縮
めて鋼製筒１１を掘削壁から離し、この状態でシャフト
スライド用電動モータ８１を逆回転することにより、シ
ャフトガイド８、鋼製筒１１が下降する。そして、鋼製
筒の下降により露出した掘削壁に対してはコンクリート
の吹きつけによる土留めが行われる。

【００１３】掘削機シャフト７の下端外周には、図４に
示すように、９０°間隔で設けられた４つのロータリ掘
削機からなる掘削機ブロックと機械的に連結されている
ロータリー用ベアリング１４が設けられ、ロータリ用電
動モータ１３と係合して回転し、各ロータリー掘削機が
旋回駆動される。また、掘削機シャフト７の下端には掘
削機駆動用電動モータ１５が、各ロータリー掘削機１２
に対して配置され、チェーン駆動でロータリー掘削機を
駆動する。また、ロータリー掘削機にはスクリューオー
ガ駆動用電動モータ２０が配置され、同様にチェーン駆
動でスクリューオーガ２１を駆動して掘削した土砂を周
辺部から中心部へ搬送する。中心部へ搬送された掘削土
はシャフト内へ導入されている排土管４で真空引きされ
て排土プラント３へ排出される。

【００１４】次に、図５の作業フロー、図６の施工順序
について説明する。図６（ａ）に示すように、機械設置
のための発進竪坑掘削、仮土留めした後、吊り込みクレ
ーンを仮設し、図６（ｂ）に示すようにクレーンで掘削
機を吊り降ろしてセットし、３分割鋼製筒を油圧ジャッ
キで掘削壁に押しつけて装置を固定し（図５ステップ１
００〜１０２）、図６（ｃ）、図６（ｄ）に示すよう
に、吹きつけユニットを吊り降ろしてセットし、ロータ
リー掘削機を回転駆動するとともに、旋回しながら掘削
を開始し、掘削しながらシャフトスライド用電動モータ
で掘削機を下降させて所定深度まで５０ｃｍ／ステップ
で掘削する（ステップ１０３〜１０５）。次いで、図６
（ｅ）に示すように、所定の深さまで掘削が完了した
後、鋼製筒を縮めシャフトスライド電動モータでシャフ
トガイドを下降し、再び鋼製筒を伸ばして土留めして装
置を固定し（ステップ１０６、１０７）、この状態でコ
ンクリート、急結剤を圧送して吹きつけ機により土留め
を行ない（ステップ１０８、１０９）、同時に真空引き
して排土し（ステップ１１０）、所定深度、掘削したら
排土管を継ぎ足して延ばし（ステップ１１１）、以上の
作業を繰り返し行っていく。目標とする深さまで掘削し
て土留めが終了すると、掘削機を解体クレーンで吊り上
げて撤去し、掘削機が設置されていた部分は人力により
なまこ板またはライナープレートで土留めする。なお、
排出した掘削土は、分離機により空気と分離してホッパ
ーに貯留し、ダンプトラックにより搬出する（ステップ
１１４、１１５）。

【００１５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、掘削、排
土、土留の各作業を機械化し、人力による作業をほぼな
くすことができるので、省力化を図り、中断のない連続
作業が可能となる。また、例外的に必要な人力作業を除
いて構内作業に発生する酸素欠乏、落下物、構内外への
昇降の過誤等による危険から回避することができる。ま
た、油圧ジャッキにより分割した鋼製筒を掘削壁に押圧
することにより、掘削排土時、不時の衝動または装置の
偏心による異常な揺動、振動等の影響に起因した鉛直方
向および水平方向の精度の確保、調整保持が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の竪坑施工概念図である。

【図２】 本発明で使用するロータリー掘削・排土装置
を示す図である。

【図３】 図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】 図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】 施工フローを説明する図である。

【図６】 施工順序を説明する図である。

【図７】 従来の深礎工法を説明する図である。

【符号の説明】

１…生コン圧送ユニット、２…生コン圧送管、３…排土
プラント、４…排土管、５…吹きつけユニット、６…吹
きつけコンクリート、７…掘削機シャフト、８…シャフ
トガイド、９…油圧ジャッキ、１０…スプレッダ、１１
…３分割鋼製筒、１２…ロータリ掘削機、１３…ロータ
リー用電動モータ、１４…ロータリー用ベンアリング、
１５…掘削機駆動用電動モータ、２０…スクリューオー
ガ電動用モータ、２１…スクリューオーガ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 誠 東京都千代田区丸の内一丁目６番５号東日 本旅客鉄道株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発進竪坑を掘削して掘削機シャフトに旋
   回可能に設けられたロータリー掘削機を設置する段階、 掘削機シャフトにスライド可能に嵌合したシャフトガイ
   ドに取付けられた油圧ジャッキを伸ばし、油圧ジャッキ
   に連結された分割鋼製筒を掘削壁に押しつけて掘削機シ
   ャフトを固定する段階、 ロータリー掘削機を旋回しながら駆動して掘削し、真空
   引きにより掘削土を排出する段階、 所定深度掘削ごとに油圧ジャッキを縮めて分割鋼製筒を
   掘削壁から離し、シャフトガイドを下降させる段階、 掘削壁にコンクリートを吹きつけて土留めする段階、 所定深度掘削ごとに排土管を継ぎ足す段階、 からなる竪坑構築工法。
2. 【請求項２】 コンクリートが圧送される吹きつけユニ
   ットが搭載されるとともに、真空引きにより掘削土を排
   出するための排土管が導入された掘削機シャフトと、 掘削機シャフトにスライド可能に嵌合し、径方向に延び
   る複数の油圧ジャッキが設けられ、シヤフトスライド用
   電動モータが設けられたシャフトガイドと、 各油圧ジャッキ先端部に取付けられた分割鋼製筒と、 掘削機シャフト下端外周に設けられたロータリーベアン
   リングと機械的に連結し、ロータリーベンアリングと係
   合するロータリー用電動モータで旋回駆動されるロータ
   リー掘削機と、 掘削機シャフト下端に設けられ、掘削土を周辺部から中
   心部へ搬送するための掘削土搬送機構と、 を備えた坑道構築用装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の装置において、ロータリ
   ー掘削機は、複数設けられ、それぞれに対応してスクリ
   ューオーガからなる掘削土搬送機構が設けられているこ
   とを特徴とする坑道構築用装置。