JPH07279574A - 立坑の掘削装置、立坑の掘削方法および立坑 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 任意の断面形状の立坑を掘削すること。 【構成】 中空シャフト１７がロ−タリ−テ−ブル２３
により回転駆動され、カッタ１９が回転し掘削が行われ
る。中空シャフト１７の回転に伴い偏心カム２９も回転
し、枠体２７が矩形状に掘削を行うように運動する。プ
レキャスト部材５１は掘削装置１１内部で組み立てられ
継ぎ足される。ジャッキ３７がプレキャスト部材５１を
押圧することにより、掘削装置１１が前進する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は立坑の掘削装置、立坑の
掘削方法および立坑に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にトンネルを構築する場合、立坑を
所定の深さまで掘削したのち立坑底部からトンネルを掘
削する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の装置
で構築する立坑は円形断面のものが多かった。しかしな
がら、都市部の道路等から立坑を掘削するような場合、
道路の有効スペースが少なく、矩形状等に掘削すること
が必要な場合がある。

【０００４】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、任意の断面形状の
立坑を掘削することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために第１の発明は、隔壁と、前記隔壁の側部に設けら
れる鋼殻と、前記隔壁に設けられる推進用のジャッキ
と、前記隔壁の下方に設けられ、任意の形状の断面を掘
削する掘削部と、掘削された土砂を排出する排出手段
と、プレキャスト部材を組み立てる組立手段と、を具備
することを特徴とする立坑の掘削装置である。

【０００６】第２の発明は、前述した立坑の掘削装置を
用いて掘削を行う場合、前記掘削部により掘削を行う工
程と、前記組立手段によりプレキャスト部材を組み立て
る工程と、組み立てられたプレキャスト部材を前記ジャ
ッキにより押圧して前進する工程と、を具備することを
特徴とする立坑の掘削方法である。

【０００７】第３の発明は、前述した立坑の掘削方法に
よって構築された立坑である。

【０００８】第４の発明は、隔壁と、前記隔壁の側部に
設けられる鋼殻と、前記隔壁に設けられる推進用のジャ
ッキと、前記隔壁の下方に設けられ、任意の形状の断面
を掘削する掘削部と、掘削された土砂を排出する排出手
段と、プレキャスト部材を組み立てる組立手段と、前記
隔壁の上方に設けられ、上部に水を載荷する天井板と、
を具備することを特徴とする立坑の掘削装置である。

【０００９】第５の発明は、前述した立坑の掘削装置を
用いて掘削を行う場合、前記掘削部により掘削を行う工
程と、前記組立手段によりプレキャスト部材を組み立て
る工程と、前記天井板の上部に載荷された水により自沈
させつつ、組み立てられたプレキャスト部材を前記ジャ
ッキにより押圧して前進する工程と、を具備することを
特徴とする立坑の掘削方法である。

【００１０】第６の発明は、前述した立坑の掘削方法に
よって構築された立坑である。

【００１１】

【作用】本発明では、隔壁の下方に設けられた掘削部に
より任意の形状の断面が掘削される。

【００１２】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明の実施例に係る立坑の掘削
装置を用いた掘削システムの概要図であり、図２は掘削
装置１１の要部の構成図である。図１において、１は地
表、３は排泥ポンプおよび油圧ユニット、５、７は土砂
分離タンクであり、土砂分離タンク７内に水中ポンプ９
が設置される。

【００１３】掘削装置１１は以下のように構成される。
矩形筒状の鋼殻１３に隔壁１５が設けられ、この隔壁１
５に中空シャフト１７が回転可能に設けられる。中空シ
ャフト１７の先端には傘状のカッタ１９が設けられ、こ
のカッタ１９に掘削を行うための第１のビット２１が設
けられる。中空シャフト１７には偏心カム２９が設けら
れ、この偏心カム２９にベアリング２８を介して枠体２
７が取り付けられる。枠体２７には掘削を行うための第
２のビッと３１が設けられる。カッタ１９と枠体２７で
掘削部３５が構成される。

【００１４】中空シャフト１７は、隔壁１５に設けられ
たロ−タリ−テ−ブル２３によって回転駆動される。中
空シャフト１７内には掘削した土砂を搬送する通路（図
示せず）が設けられる。

【００１５】鋼殻１３の端部にはテールシール３３が設
けられ、隔壁１５には推進用のジャッキ３７が設けられ
る。中空シャフト１７の上端にはスイベル３９が設けら
れる。４３は隔壁１５に設けられた支持枠であり、スイ
ベル３９と支持枠４３との間に昇降ジャッキ４１が設け
られる。昇降ジャッキ４１はカッタ１９等が何らかの事
情で回転不能になったとき、中空シャフト１７を引き上
げて調整するためのものである。スイベル３９と排泥ポ
ンプ３との間には排泥管４７が設けられる。水中ポンプ
９に送泥管４５が設けられ、送泥管４５の端部から掘削
部３５に泥水が送られる。

【００１６】４９はプレキャスト部材を組み立てるエレ
クタであり、５１は組み立てられたプレキャスト部材、
５１ａはこれから組み立てられるべきプレキャスト部材
である。５３は水平ボーリングマシンであり、水平ボー
リングマシン５３により、アンカー５５がプレキャスト
部材に設けられる。アンカー５５は揚水圧によるプレキ
ャスト部材の浮上を防止する。

【００１７】次に、掘削部３５による掘削の動作を説明
する。図３は、図１のＡ−Ａによる矢視図であり、図３
において６１は掘削領域を示す。図４、図５は枠体２７
による掘削の手順を示す図であり、図６は、プレキャス
ト部材５１の平面図である。

【００１８】ロ−タリ−テ−ブル２３によって中空シャ
フト１７が回転駆動されるとカッタ１９も回転し、ビッ
ト２１により掘削装置１１の先端部が掘削される。

【００１９】中空シャフト１７が回転すると偏心カム２
９もそれに伴い回転する。偏心カム２９は中空シャフト
１７の回転に伴って、図４（ａ）から図５（ｄ）に示す
ように中空シャフト１７を中心として回転する。偏心カ
ム２９と枠体２７のあいだにはベアリング２８が設けら
れているので偏心カム２９が回転すると枠体２７は、図
４（ａ）から図５（ｄ）に示すような運動を行い、この
結果枠体２７により、掘削領域６１が矩形状となるよう
に掘削が行われる。なお、図４（ａ）〜図５（ｄ）に示
す矢印は枠体２７の移動方向を示す。

【００２０】このようにして、傘状のカッタ１９によ
り、ある程度掘削が行われた後、枠体２７により、矩形
状に掘削が行われる。なお、掘削に際しては、鋼殻１３
と隔壁１５で囲まれた掘削部３５の圧力調節を行いつ
つ、地下水圧および土圧とバランスさせながら掘削を行
う。

【００２１】掘削部３５によって、掘削された土砂は中
空シャフト１７内を通り、排泥管４７を経て、排泥ポン
プ３により土砂分離タンク５まで搬送される。土砂分離
タンク５内の水は土砂分離タンク７に送られ、ポンプ９
により汲み上げられ、送泥管４５内を搬送され、掘削部
３５に送られ、掘削部の水圧を保持しつつ掘削が行われ
る。このように掘削部３５では、水圧を保持しつつ掘削
が行われる。

【００２２】所定の距離掘削されると、エレクタ４９に
より新たなプレキャスト部材５１ａが組み立てられる。
そして、組み立てられたプレキャスト部材をジャッキ３
７で押圧することにより、掘削装置１１が前進する。

【００２３】なお、水平ボーリングマシン５３により、
プレキャスト部材５１の所々にアンカー５５を設け、揚
水圧によるプレキャスト部材５１の浮上を防止する。

【００２４】構築された立坑から横坑を構築する場合、
送泥管４５、排泥管４７等を引き上げ、中空シャフト１
７を隔壁１３の近辺で切断し、カッタ１９、枠体２７等
を残したまま、プレキャスト部材５１の底部から横坑を
構築するようにしてもよい。

【００２５】前述した実施例では枠体２７の形状を矩形
状にし、この枠体２７の底部に第２ビット３１を多数設
けることにより矩形状に掘削を行うようにしたが、枠体
２７の形状を円形、楕円形等の形状にすれば、円形ある
いは楕円形等の立坑を構築することができる。すなわ
ち、枠体２７の形状を任意の形状にすることにより任意
の断面の立坑を構築することができる。

【００２６】このように本実施例に係る掘削装置１１
は、プレキャスト部材５１を地下部で組み立て、掘削部
３５で掘削を行いつつ、ジャッキ３７を用いて推進す
る。なお、隔壁１５上部はドライな環境となり、人の出
入り等が容易となる。

【００２７】図７は、他の発明の実施例に係る掘削装置
１１ａを用いた掘削システムの概要図である。

【００２８】本実施例に係る掘削装置１１ａは、隔壁１
５上部をドライな環境にしつつ、天井板６５の上部に水
を載荷し、水６９の重量により、掘削装置１１ａの推進
を助けるようにしたものである。

【００２９】すなわち、図７に示されるように、隔壁１
５に支柱６３が設けられ、支柱６３に天井板６５が設け
られる。プレキャスト部材５１と天井板６５の間に内面
シール６７が設けられる。天井板６５上に水６７が載荷
される。６１は作業室、７１はケーソンシャフトであ
る。

【００３０】本実施例では、天井板６５の上部に載荷さ
れた水６９の重量により、掘削装置１１ａが自沈しつ
つ、ジャッキ３７により推進される。なお、必要に応じ
て、プレキャスト部材５１にアンカー（図示せず）が設
けられる。

【００３１】本実施例においても、枠体２７の形状を任
意の形状にすることにより任意の断面の立坑を構築する
ことができる。また天井板６５と隔壁１５で囲まれた空
間がドライな環境となる。

【００３２】尚、前述した各実施例では、中空シャフト
１７が回転することによって、枠体２７が回転する構成
となっていたが、枠体２７のみを駆動する駆動装置を別
に設け、中空シャフト１７と枠体２７とを別々に駆動さ
せるようにしてもよい。また、前述した各実施例におい
て、枠体２７を複数の部分に分割された構成としてもよ
い。

【００３３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、任意の断面形状の立坑を掘削することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る立坑の掘削装置を用い
た掘削システムの概要図

【図２】 掘削装置７の要部の構成図

【図３】 図１のＡ−Ａによる矢視図

【図４】 枠体２７の運動を示す図

【図５】 枠体２７の運動を示す図

【図６】 プレキャスト部材５１の平面図

【図７】 他の立坑の掘削装置を用いた掘削システムの
概要図

【符号の説明】

１………地表 ３………排泥ポンプおよび油圧ユニット ５、７………土砂分離タンク １１………掘削装置 １３………鋼殻 １５………隔壁 １７………中空シャフト １９………カッタ ２１………ビット ２３………ロ−タリ−テ−ブル ２５………スクリュ−コンベア ２７………枠体 ２９………偏心カム ３１………ビット ３５………プレキャスト部材 ３７………ジャッキ ４５………送泥管 ４７………排泥管 ４９………エレクタ ５１………プレキャスト部材 ５３………水平ボーリングマシン ５５………アンカー ６１………作業室 ６３………支柱 ６５………天井板

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隔壁と、 前記隔壁の側部に設けられる鋼殻と、 前記隔壁に設けられる推進用のジャッキと、 前記隔壁の下方に設けられ、任意の形状の断面を掘削す
   る掘削部と、 掘削された土砂を排出する排出手段と、 プレキャスト部材を組み立てる組立手段と、 を具備することを特徴とする立坑の掘削装置。
2. 【請求項２】 前記掘削部は、 前記隔壁を貫通するシャフトと、 前記シャフトを回転させる回転手段と前記シャフトの先
   端に設けられ、第１のビットを有するカッタと、 前記シャフトに偏心カムを介して設けられ、第２のビッ
   トを有する枠体と、 を具備することを特徴とする請求項１記載の立坑の掘削
   装置。
3. 【請求項３】 前記掘削部は、水圧を保持しつつ掘削を
   行うことを特徴とする請求項１記載の立坑の掘削装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の立坑の掘削装置を用いて
   掘削を行う場合、 前記掘削部により掘削を行う工程と、 前記組立手段によりプレキャスト部材を組み立てる工程
   と、 組み立てられたプレキャスト部材を前記ジャッキにより
   押圧して前進する工程と、 を具備することを特徴とする立坑の掘削方法。
5. 【請求項５】 プレキャスト部材にアンカーを設けつつ
   掘削を行うことを特徴とする請求項４記載の立坑の掘削
   方法。
6. 【請求項６】 請求項４記載の立坑の掘削方法により立
   坑が掘削され、横坑を構築する場合、前記掘削装置の一
   部を底盤の補強材として、横坑を構築することを特徴と
   する請求項４記載の立坑の掘削方法。
7. 【請求項７】 請求項４、請求項５、請求項６のいずれ
   かに記載された立坑の掘削方法によって構築された立
   坑。
8. 【請求項８】 隔壁と、 前記隔壁の側部に設けられる鋼殻と、 前記隔壁に設けられる推進用のジャッキと、 前記隔壁の下方に設けられ、任意の形状の断面を掘削す
   る掘削部と、 掘削された土砂を排出する排出手段と、 プレキャスト部材を組み立てる組立手段と、 前記隔壁の上方に設けられ、上部に水を載荷する天井板
   と、 を具備することを特徴とする立坑の掘削装置。
9. 【請求項９】 前記掘削部は、 前記隔壁を貫通するシャフトと、 前記シャフトを回転させる回転手段と前記シャフトの先
   端に設けられ、第１のビットを有するカッタと、 前記シャフトに偏心カムを介して設けられ、第２のビッ
   トを有する枠体と、 を具備することを特徴とする請求項８記載の立坑の掘削
   装置。
10. 【請求項１０】 前記掘削部は、水圧を保持しつつ掘削
    を行うことを特徴とする請求項８記載の立坑の掘削装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項８記載の立坑の掘削装置を用い
    て掘削を行う場合、 前記掘削部により掘削を行う工程と、 前記組立手段によりプレキャスト部材を組み立てる工程
    と、 前記天井板の上部に載荷された水により自沈させつつ、
    組み立てられたプレキャスト部材を前記ジャッキにより
    押圧して前進する工程と、 を具備することを特徴とする立坑の掘削方法。
12. 【請求項１２】 プレキャスト部材にアンカーを設けつ
    つ掘削を行うことを特徴とする請求項１１記載の立坑の
    掘削方法。
13. 【請求項１３】 請求項１１記載の立坑の掘削方法によ
    り立坑が掘削され、横坑を構築する場合、前記掘削装置
    の一部を地下に放置したまま、横坑を構築することを特
    徴とする請求項１１記載の立坑の掘削方法。
14. 【請求項１４】 請求項１１、請求項１２、請求項１３
    のいずれかに記載された立坑の掘削方法によって構築さ
    れた立坑。