JPH064995B2 - 立坑の機械掘削工法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、立坑の機械掘削工法およびその装置にかか
り、特に旋回自在なアームに対向方向の移動を許容した
状態で支持された一対のカッタードラムにより、下向き
に地盤を掘削する機械掘削工法およびその装置に関する
ものである。

「従来の技術」 岩盤に5m以上の比較的大口径の立坑を掘削する方法に、
従来より、発破を用いるショートステップ工法と立坑掘
削機により機械的に掘削する工法がある。前者は、後者
の機械掘削工法に比べ、経済的で工期の短縮を図れる反
面、周囲の岩盤を傷める欠点があるため、特に岩盤を傷
めることを嫌う場合や、無人掘削の必要がある場合など
では、適用するのが難しいという問題点がある。このた
め、このような場合には、後者の機械掘削工法が適用さ
れているが、この機械掘削工法にあっても、岩質によっ
ては、機械掘削工法でも十分に掘削費用および掘削工期
の点で採算が合う場合があることから、穿孔発破工法に
代わって、多く採用されつつある。

従来、このような立坑の機械掘削に用いられる掘削装置
として、例えば第４図に示す構造のものが適用されてい
る。これは、地山Ｔを掘削する掘削機本体１と、この掘
削機本体１をケーソンＣの下端に固定するグルッパ２
と、前記掘削機本体１を旋回・伸縮させる操縦装置３
と、掘削機本体１を俯仰させて任意の半径位置に保持す
る俯仰用油圧シリンダ４と、掘削ずりを排出する吸込み
管５とを主体として構成させ、操縦装置３および俯仰用
油圧シリンダ４により掘削機本体１を移動させながら、
掘削機本体１の先端のドラム６により岩盤（地山Ｔ）を
切削し、ケーソンＣの下の岩盤を所定の形状に掘削する
ものである。また、掘削された岩（ずり）は前記ドラム
６の真上に取り付けられた吸込み管５により上方のエア
ーリフトパイプ７を通して泥水などと一緒に排出される
ようになっている。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は、前述した立坑の機械掘削工法における次のよ
うな問題点を解決せんとするものである。

すなわち、前記構造の装置では、掘削機本体１がこれを
支持する旋回テーブル９にピン結合されたいわゆるブー
ム方式となっているため、掘削支持反力を取るグリッパ
２の位置が切羽よりも相当に上部となり、その間の覆工
ができず、また、泥水とともにずりを吸引する構造であ
るため、泥岩等の水を嫌う岩盤や２次復工を早期に必要
とする岩盤状態では、これを適用することが難しい点で
ある。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、ドライな
状態での掘削を可能とし、掘削後早期に覆工可能とする
立坑の機械掘削工法およびその装置を提供することを目
的としている。

「問題点を解決するための手段」 かかる目的を達成するため、第１発明の工法は、水平な
面内において立坑の中心軸を旋回軸芯として旋回自在な
アームを支持する旋回テーブルを足場として、前記アー
ムにそって旋回軸芯をはさんで互いに対向方向移動を自
在に設けられた一対のカッタードラムにより、下向きに
掘削すべき地盤全面を掘削する機械掘削工法であって、 (イ)カッタードラムによる掘削の進行に追従させてずり
を排出するとともにアームを下方に移動させる工程と、 (ロ)アームの下方への移動範囲において地盤の掘削を終
えた後、掘削された立坑内において、旋回テーブルを下
方に移動させ、これを、立坑の壁面に固定する工程と、 (ハ)旋回テーブルの上方で、掘削された立坑の内周面形
状に沿うように環状に組み上げた型枠を配置し、この型
枠と地盤の壁面との間の空間にコンクリートを打設して
地盤を覆工する工程とを具備したことを特徴としてい
る。

また、第２発明の機械掘削装置は、自身の回転によって
地盤を掘削する一対のカッタードラム、これらカッター
ドラムを立坑の中心軸をはさんで互いに対向方向移動を
自在に支持するアームと、このアームを水平な面内にお
いて旋回自在に支持する旋回テーブルと、この旋回テー
ブルを掘削した立坑の壁面に固定する固定手段と、カッ
タードラムの掘削によって生じたずりを排出する排出手
段と、前記旋回テーブルの上方で、掘削された立坑の内
周面形状に沿うように環状に組み上げられた型枠とを具
備してなるものである。

「実施例」 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図ないし第３図は本発明の機械掘削装置の一実施例
を示すもので、これらの図において、符号10は自身の回
転によって地盤を掘削する一対のカッタードラム、符号
11はこれらカッタードラム10を立坑Ｇの中心軸をはさん
で互いに対向方向移動を自在に支持するアーム、符号12
はこのアーム11を水平な面内において立坑Ｇの中心軸を
旋回軸芯として旋回自在に支持する旋回テーブル、符号
13は前記旋回テーブル12を掘削した立坑Ｇの壁面に固定
する固定手段、符号14は前記旋回テーブル12の上方で、
掘削された立坑Ｇの内周面形状に沿うように環状に組み
上げられた型枠であり、これら符号10ないし14とずりの
排出手段（図示せず）とにより、本実施例の装置の主要
部材を構成している。

次に、これらについて詳細に説明すれば、前記カッター
ドラム10は、刃先全面に切削ビットを取り付けた円筒状
に形成されたもので、油圧あるいは電動等の所定の駆動
手段により回転軸15を介し回転させられらて岩盤を回転
穿孔するようになっている。そして、これらカッタード
ラム10は、互いに反対方向に回転して、掘削時の回転反
力を相殺し、旋回テーブル12を固定する固定手段に水平
力が作用しないようになっており、また、操縦装置によ
って、アーム11の長さ方向に移動して任意の半径位置に
保持される。

また、これらカッタードラム10を移動自在に支持するア
ーム11は、旋回テーブル12の底面の回転円板16に一対の
伸縮シリンダ17を介して上下動自在に支持され、その上
面中央部には旋回モータ18の回転を駆動歯車19および従
動歯車20を介してアーム11に伝達するセンターシャフト
21が連結されている。このセンターシャフト21は、第３
図などに示すように、回転円板16に固定されかつ外周面
に従動歯車20が取り付けられた横断面矩形状の外管22
と、この外管22内に摺動自在に挿入され先端がアーム11
に固定された横断面矩形状の内管23とからなる二重管構
造とされ、伸縮シリンダ17の伸縮に追随するようになっ
ている。

また、前記アーム11には、カッタードラム10をアーム11
の長さ方向（すなわちカッタードラム10の対向方向）に
案内するガイド溝24が形成されるとともにこのガイド溝
24に沿ってカッタードラム10を移動させる操縦装置が取
り付けられる。

前記旋回テーブル12は、立坑Ｇを掘削する際の足場を構
成するとともにアーム11の旋回を支持するもので、立坑
Ｇ上の巻上機（図示せず）により吊りワイヤＷを介して
吊持され、またその底面には、前記回転円板16を収納す
る収納凹所25が形成されるとともに中心部にはセンター
シャフト21が貫通する貫通孔26が設けられている。一
方、この旋回テーブル12の上面には、前記旋回モータ18
が載置されるとともに支柱27に支持されて型枠14を保持
する支持テーブル28が設けられるとともにこれら２つの
テーブル12,28の外周には、それぞれ手摺29が設けられ
ている。

前記旋回テーブル12を立坑Ｇの壁面に固定する固定手段
13は、旋回テーブル12の外周に等間隔に設けられた脚本
体30により構成され、これら各脚本体30は、それぞれ油
圧シリンダ等によって拡張することにより、先端の載置
板30aが立坑Ｇの壁面に圧着されて旋回テーブル12の中
心を立坑Ｇの中心と一致するように構成されている。な
お、この脚本体30のうち２脚を立坑Ｇの半径と同じ寸法
にし、１脚のみを油圧シリンダ等により拡張する構成と
しても同様の作用効果を奏することができるが、微調整
を必要とする場合には、３脚すべてを油圧シリンダ等に
より拡張する構成とした方が望ましい。

前記型枠14は、掘削された立坑Ｇの壁面を覆工する目的
に用いられるもので、覆工Ｃの下面を成形する底部型枠
14aと内周面を成形する側部型枠14bとを立坑Ｇの内周面
形状に沿うように環状に組み上げた状態で、前記支持テ
ーブル28の外周に支持アーム31を介して取り付けられて
いる。

なお、カッタードラム10の掘削により生じたずりを排出
する排出手段としては、図面では図示していないが、ず
りを立坑Ｇの内部から搬出することができる構造のもの
であれば、その構成は任意であり、例えばバキュームポ
ンプによって、吸込管を通して上方に吸い上げる構造の
ものなどが挙げられる。

次いで、以上のように構成された装置を用いた本発明方
法の一実施例を説明する。

立坑Ｇを掘削するには、まず、掘削すべき地盤の上に旋
回テーブル12を巻上機により吊り下げて配置し、カッタ
ードラム10を互いに反対方向に回転させることにより、
掘削を開始するとともに、アーム11の旋回およびカッタ
ードラム10自身のアーム11上での移動によって切削部を
移動させ、掘削の進行に追従させて、排出手段によりず
りを排出していく。そして、このような操作とともに、
伸縮シリンダ17を伸張させ切削部を前進させると、その
前進に伴い、その上方に立坑が順次掘削されていく。

このような操作を繰り返して、立坑Ｇを所定の深さまで
掘削した後、旋回テーブル12を下方に移動させ、掘削に
よって形成される立坑Ｇ内において、脚本体30を拡張
し、旋回テーブル12を立坑Ｇ内に固定する。そして、再
びカッタードラム10を回転させることによって、地盤を
切削し、アーム11の旋回およびカッタードラム10自身の
アーム11上での移動によって切削部を移動させ、掘削の
進行に追従させて、排出手段によりずりを排出するとと
もに、伸縮シリンダ17を伸張させ切削部を前進させる。

一方、カッタードラム10による掘削に伴い、その上方に
は立坑Ｇが順次形成されていくが、カッタードラム10の
掘削に併行して、その都度、旋回テーブル12上方の型枠
14と壁面との間の空間内にコンクリートを打設すること
により、壁面を覆工していく。

第１図は、以上の工程によって、立坑Ｇが所定の深さま
で掘削され、立坑Ｇの壁面がコンクリートによって覆工
された状態を示すもので、この状態から、さらに、掘削
を進めるには、前記したように、旋回テーブル12を脚本
体30により、壁面に固定し、アーム11を第２図に示すよ
うに、伸張させながら、アーム11とカッタードラム10と
の移動により、カッタードラム10を任意の位置に保持し
て、カッタードラム10により地盤を切削しながら、排出
手段によってずりを排出していけば良い。

そして、アーム11の下方への移動範囲（すなわち伸張シ
リンダ17の伸張範囲）において、地盤の掘削を終了した
後、旋回テーブル12を下方に吊り降ろし、前記した工程
を繰り返すことによって、立坑Ｇの施工を完了するもの
である。

しかして、このような工法によって、立坑Ｇを施工する
と、旋回テーブル12を足場として、この旋回テーブル12
の下側のアーム11に移動自在に設けられた一対のカッタ
ードラム10により、下向きに地盤全面を掘削し、該掘削
によって形成される立坑Ｇの壁面を、掘削の都度、コン
クリートによって早期に覆工する如くしているので、坑
内作業空間を土圧から保護することができるとともに、
ドライ掘削が可能となり、地山を緩めることがない。

「発明の効果」 以上説明したように本発明の工法によれば、水平な面内
で旋回するアームに沿って対向方向に移動可能なカッタ
ードラムにより、下向きに地盤を掘削し、掘削した地盤
をカッタードラムの掘削の進行に併行して、連続的にコ
ンクリートで覆工するようにしているので、早期覆工を
達成することができ、坑内作業空間を土圧から保護し得
て、２次覆工を早期に必要とする岩盤や水を嫌う岩盤等
での立坑の構築に対する機械掘削の適用性を向上させる
ことができる。

また、本発明の装置によれば、立坑の機械掘削に用いる
カッタードラムを、アームに沿って対向方向に移動可能
とし、アームの旋回によって、地盤全面を掘削する構成
としているので、切羽から近い距離までの覆工を可能と
することができるとともに、地山を傷めることがなく、
また、アームを支持する旋回テーブル上方の型枠によっ
て、立坑を連続して覆工することができる構成としてい
るので、掘削後の地盤を緩めることがない等の優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図および第２図は掘削装置の構造を示す側断面図、
第３図は第１図III−III線に沿う矢視断面図、第４図は
従来の掘削装置の構造例を示す側断面図である。 10……カッタードラム、11……アーム、12……旋回テー
ブル、13……固定手段、14……型枠、14a……底部型
枠、14b……側部型枠、15……回転軸、16……回転円
板、17……伸縮シリンダ、18……旋回モータ、19……駆
動歯車、20……従動歯車、21……センターシャフト、22
……外管、23……内管、24……ガイドレール、25……収
納凹所、26……貫通孔、27……支柱、28……支持テーブ
ル、29……手摺、30……脚本体、31……支持アーム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 久雄 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58−143093（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−63798（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−87092（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平な面内において立坑の中心軸を旋回軸
   芯として旋回自在なアームを支持する旋回テーブルを足
   場として、前記アームにそって旋回軸芯をはさんで互い
   に対向方向移動を自在に設けられた一対のカッタードラ
   ムにより、下向きに掘削すべき地盤全面を掘削する機械
   掘削工法であって、 （イ）カッタードラムによる掘削の進行に追従させてず
   りを排出するとともにアームを下方に移動させる工程
   と、 （ロ）アームの下方への移動範囲において地盤の掘削を
   終えた後、掘削された立坑内において、旋回テーブルを
   下方に移動させ、これを、立坑の壁面に固定する工程
   と、 （ハ）旋回テーブルの上方で、掘削された立坑の内周面
   形状に沿うように環状に組み上げた型枠を配置し、この
   型枠と地盤の壁面との間の空間にコンクリートを打設し
   て地盤を覆工する工程とを具備した立坑の機械掘削工
   法。
2. 【請求項２】自身の回転によって地盤を掘削する一対の
   カッタードラムと、これらカッタードラムを立坑の中心
   軸をはさんで互いに対向方向移動を自在に支持するアー
   ムと、このアームを水平な面内において旋回自在に支持
   する旋回テーブルと、この旋回テーブルを掘削した立坑
   の壁面に固定する固定手段と、カッタードラムの掘削に
   よって生じたずりを排出する排出手段と、前記旋回テー
   ブルの上方で、掘削された立坑の内周面形状に沿うよう
   に環状に組み上げられた型枠とを具備した立坑の機械掘
   削装置。