JPH0821179A - 大口径大深度立坑の掘削方法と掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 掘削と掘削土砂の搬出作業が連続的にでき、
しかも軟弱地盤であっても効率的に大口経大深度の立て
坑を掘削する方法およびその掘削装置を提供すること。 【構成】 掘削すべき立て坑の直径方向に、水平コンベ
ア１０を旋回させることができるように設置し、この水
平コンベアに連続バケット式掘削機２０を沿わせ水平移
動させて掘削し、掘削土砂は前記水平コンベアと、水平
コンベアの端部に接続した鉛直コンベア４０を介して坑
内より地上に搬出し、以下、水平コンベアの坑内での旋
回と、連続バケット式掘削機の水平移動による掘削作業
と、水平および鉛直コンベアによる掘削土砂の搬出作業
とを連続させて所望深さの立て坑を堀り下げ構築するこ
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】この発明は、大口径大深度の立て
坑を掘削する方法と、その掘削装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】大口径大深度の立て坑を掘削する場合、
従来は、その掘削すべき立て坑内にパワーシャベル等の
重機を投入し、掘削した土砂はテルハ、ベッセル、コン
ベア等を利用して地上側へ搬出し、重機による掘削と前
記搬出手段による掘削土砂の坑外への搬出作業とを交互
に繰り返し、所望深さに掘り下げ構築するようにしてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の掘削方法によると、次のような問題点があった。 （１）掘削作業と、掘削土砂の坑外への搬出作業とが、
それぞれ個別的になり、掘削から掘削土砂の搬出までの
作業に連続性がなく、そのため作業の効率性が悪く、工
期の長期化を招く要因となっていた。 （２）また、掘削現場が軟弱な地盤の場合は、重機の投
入が困難で、そのため先行して地盤改良等を行い、しか
るのち掘削作業を行っていた。 この発明は、このような問題点を解決し、掘削工事の効
率性を高めた新しい大口径深度の立て坑の掘削方法およ
びその掘削装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は前記
目的を達成するため、次のような手段を講じたことを特
徴とするものである。まず、掘削方法としては、掘削す
べき立て坑の直径方向に、掘削土砂の水平搬送手段を坑
内で旋回可能に設置した。他方、機枠の上下にスプロケ
ットを取り付け、この上下スプロケット間にエンドレス
チェンを掛けまわし、このエンドレスチェンに一定の間
隔でバケットを取り付け、エンドレスチェンを駆動する
ことにより、前記バケットを連続的に昇降循環させて、
掘削作業のできる竪形の連続バケット式掘削機を設け
た。

【０００５】そして、この連続バケット式掘削機を前記
水平搬送手段に沿って水平移動させバケットを昇降循環
させて掘削作業をするようにした。なお、連続バケット
式掘削機には、各バケット内に付着する掘削土砂を掻き
出すための掻き出し装置を装備させた。

【０００６】そして掘削土砂は、前記水平搬送手段と、
さらに、この水平搬送手段の端部に接続させた鉛直搬送
手段を介して坑内より地上に搬出し、以下、前記水平搬
送手段の坑内での旋回と、連続バケット式掘削機の水平
移動による掘削作業と、前記水平および鉛直搬送手段に
よる掘削土砂の搬出作業とを連続して所望深さの立て坑
を掘り下げ構築するようにしたことにある。

【０００７】また、掘削地盤が軟弱地盤である場合や、
大型地下タンクを構築するような場合は、掘削すべき立
て坑の外周に、あらかじめ連続地中壁を構築しておき、
この連続地中壁で囲まれた内部を前記方法により掘削す
るようにした。

【０００８】次に前記方法を実施する装置としては、前
記方法で説明したように掘削土砂の水平搬送手段と、こ
の水平搬送手段に沿って水平移動する連続バケット式掘
削機と、水平搬送手段からの掘削土砂を坑外へ搬出する
鉛直搬送手段と、集土コンベアとをそれぞれ次のように
構成し、これらを組み合わせて大口径大深度立坑の連続
式掘削装置に構成した。

【０００９】まず、水平搬送手段は掘削すべき立て坑の
内部直径方向に水平に設置でき、坑内で旋回可能な水平
支持形式のベルトコンベアをもって構成した。

【００１０】連続バケット式掘削機は、上下のスプロケ
ット間にエンドレスチェンを掛けまわすとともに一定の
間隔で複数の小型バケットを上向き下向きと交互にして
取り付け、エンドレスチェンを介してバケットを連続的
に昇降循環させることにより掘削作業を行う竪形の連続
バケット式掘削機に構成した。すなわちエンドレスチェ
ンを正転、逆転いずれの方向に駆動しても掘削作業が可
能な連続バケット式掘削機に構成した。

【００１１】ついで、この竪形の連続バケット式掘削機
の中間部よりやや上位を前記水平搬送手段つまり水平コ
ンベアの機枠に枢支させるとともに、この水平コンベア
に沿って水平移動自在に装架させた構成とした。

【００１２】鉛直搬送手段は、前記水平搬送手段の端部
（搬出側）に接続し、水平搬送手段からの搬送物、すな
わち掘削土砂を鉛直方向に揚重し、掘削坑口側に搬出す
るように掘削坑の内周壁に沿わせて立設した構成とし
た。

【００１３】次に集土コンベアは、前記鉛直搬送手段か
らの掘削土砂を場外に搬送するための搬送手段として、
前記鉛直搬送手段に接続させ、掘削土砂を場外に搬出す
る一般的なベルトコンベアを用いて構成した。

【００１４】

【作用】この発明は、以上のように構成したので、掘削
作業と掘削土砂の搬出作業とが連続的に展開され、その
結果、効率的な大口径大深度の立て坑掘削が可能となっ
た。

【００１５】

【実施例】さらに、この発明を図面に示す実施例に基づ
いて具体的に説明する。なお、この実施例においては、
大型の地下タンクを構築する場合に、この方法および装
置を適用した場合を示す。そのため、あらかじめ構築現
場に連続地中壁からなる、円筒形のシェル１を構築した
構成とした。そして、このシェル１の内部に、水平搬送
手段としての水平コンベア１０と、連続バケット式掘削
機２０と、さらに鉛直搬送手段とを設置し、掘削作業と
掘削土砂の搬送とを連続して行うようにした。図１は、
その作業中の工程を示す断面図である。

【００１６】図２は、図１の平面図である。この図から
理解されるように、この実施例にあっては、水平コンベ
ア１０の２基を設置し、それぞれの水平コンベア１０に
連続バケット式掘削機２０および２０の２基を装架さ
せ、合計４基の連続バケット式掘削機２０によって掘削
作業を行うように構成した。

【００１７】掘削作業の進展に応じて水平コンベア１０
および１０を坑内において旋回させる手段としては、図
１で示すように、あらかじめ構築した連続地中壁からな
るシェル１の上端開口部の周縁２にレール３，３を敷設
し、このレール３，３に沿って旋回移動できる支持装置
４を搭載配備した。

【００１８】そして、各支持装置４に、それぞれウイン
チ５を設置し、このウインチ５の吊りワイヤ５ａを介し
て前記水平コンベア１０を掘削地盤上に、水平状態で保
持させ、支持装置４を旋回移動させることにより、水平
コンベア１０を坑内で旋回させる構成とした。なお、支
持装置４は、図２で示すように４台を配備した。

【００１９】水平コンベア１０自体は、図１で示すよう
に水平ガータ部材からなる機枠１１に組み付けた電動式
の水平コンベア１０を用いた。そして掘削作業時におい
ては図面上には表示していないが、前記機枠１１の両端
にジャッキを装備させておき、この両端のジャッキを前
記シェル１の壁面に突張らせて坑内に水平コンベア１０
自体を固定させるようにした。なお、水平コンベア１０
を坑内において旋回移動させる場合は、前記ジャッキを
緩め、その状態で前記支持装置４を旋回移動させること
により任意の角度をもって旋回移動させることができる
構成とした。

【００２０】図３は、前記水平コンベア１０に沿って水
平移動可能に装架させる連続バケット式掘削機２０の構
成を示す概念図である。図示のように、上・下にスプロ
ケット２１および２１を有する機枠２２を構成するとと
もに、この上・下のスプロケット２１および２１間にエ
ンドレスチェン２３を掛け回し、このエンドレスチェン
２３にバケット２４を一定の間隔をもって取り付けた、
いわゆる電動式または油圧式の竪形バケットエレベター
に構成した。

【００２１】その際、前記バケット２４は、図３で示す
ように上向き下向きと交互に姿勢を換えて取り付けた構
成とした。すなわち図３においてエンドレスチェン２３
を時計方向に回転駆動しても、反時計方向に回転駆動さ
せても、前記バケット２４によって地盤を掘削すること
が可能な連続バケット式掘削機２０に構成した。

【００２２】そして、図４で示すように、前記連続バッ
ケト式掘削機２０の一対を前記水平コンベア１０の左右
両側に配備し、しかも前記図１および図３で示すよう
に、水平コンベア１０に対し、やや斜めに傾斜させて装
架させた。すなわち連続バケット式掘削機２０自体を右
側に傾斜させるとともに、各バケット２４をエンドレス
チェン２３を介して時計方向に回転駆動させ、かつ水平
コンベア１０に沿って右側から左側（矢印方向）に水平
移動させることにより、所定の掘削作業ができるように
構成して装架させた。

【００２３】図５は、この場合における水平コンベア１
０に対する連続バケット式掘削機２０の装架要領を示す
概念構成図で、右側から左側へ水平移動させることによ
り掘削作業を行うことを示す。

【００２４】図６は、前記の場合とは、逆に連続バケッ
ト式掘削機２０のエンドレスチェン２３を反時計方向に
回転駆動するとともに、連続バケット式掘削機２０本体
を左側から右側へ水平移動させて掘削作業を行う場合を
示す。この場合は、連続バケット式掘削機２０を左側に
傾斜させるとともに、右側へ水平移動させることにより
掘削作業を行う場合を示すものである。

【００２５】前記連続バケット式掘削機２０により掘削
した土砂を水平コンベア１０に落とし込む手段として
は、図１および図３，図４以下で示すように、連続バケ
ット式掘削機２０に、この連続バケット式掘削機２０を
構成する機枠２２を介してホッパー３０を装架し、この
ホッパー３０を介して掘削土砂を水平コンベア１０上に
落とし込む構成とした。図４において、３１はホッパー
３０における掘削土砂の排出口３１である。

【００２６】次に前記連続バケット式掘削機２０の各バ
ケット内に付着する掘削土砂の掻き出し装置は、前記連
続バケット式掘削機２０における各バケット２４の内部
に、図３で右側上段に示すように基端部をバケット２４
側にピン２４ａを介して反転自在な排土板２５を取り付
け、他方、機枠２２側には、前記バケット２４の降下過
程において、前記バッケト２４内に設けた排土板２５を
外側に押し出す排土板反転装置２６を取り付けた構成と
した。つまり、この排土板反転装置２６を介してバケッ
ト２４内の掘削土砂を強制的に排出させるように構成し
た。

【００２７】ついで、前記連続バケット式掘削機２０を
前記水平コンベア１０に対し、水平移動操作するための
手段としては、図３で示した水平コンベア１０を構成す
る水平ガータ部材からなる機枠１１に、図面上には表示
していないが水平ガイドを組み付け、この水平ガイドに
連続バケット式掘削機２０における機枠２２を係合枢支
させるとともに、その機枠２２を電動式ウインチのワイ
ヤーロープに連繋させて、この電動式ウインチを駆動操
作することにより、左右水平方向に移動させることがで
きる構成とした。つまり電動式ウインチを作動すること
により、連続バケット式掘削機２０自体を水平コンベア
１０に沿って左右いずれかの方向に水平移動させること
ができる構成とした。

【００２８】水平コンベア１０からの掘削土砂を坑外に
搬出させる鉛直搬送手段は、バケットエレベータタイプ
の鉛直コンベア４０を用いるようにした。しかし、実施
例では、市販のゴムベルト式パイプコンベアを使用し
た。すなわち図１で示すように前記水平コンベア１０の
機枠１１内に可撓性資材からなる円筒状を呈するフィー
ダケーシングを配設するとともに、水平コンベア４０の
右側端部から鉛直に立ち上げ水平支持装置４を介して坑
外に延設させた。そしてケーシングの内部に、組み込ま
れた同じく可撓性の資材からなるスパイラルな羽根を有
するスクリューシャフトを回転駆動することにより水平
コンベア１０からの掘削土砂を坑外に揚重搬出させるよ
うにした。なお、この鉛直搬送手段は掘削深度に対応し
てその高さが高くなる関係上、図１で言えば左側のエン
ドがそれに応じて右側へスライドし、その高さの変化に
対応できるように構成した。すなわち掘削深度に対応し
てその高さを自由に伸ばすことができる鉛直搬送手段に
構成した。

【００２９】鉛直コンベア４０にて地上に搬送した掘削
土砂をさらに場外へ搬出する手段としては、図１で示す
ように前記鉛直コンベア４０の排出口４０ａ側に、集土
コンベア５０を設置し、この集土コンベア５０を利用し
て掘削土砂を場外へ搬出するように構成した。なお、実
施例では、図２の平面図で示すように２基の水平コンベ
ア１０および１０を掘削坑内に直交させて配備したの
で、坑内を囲む半周域に前記集土コンベア５０を設置
し、この集土コンベア５０を介して場外へ搬出するよう
にした。

【００３０】

【発明の効果】この発明による大口径大深度立坑の掘削
方法およびその掘削装置は、以上実施例を通して説明し
たように構成したので、従来のパワーショベル等の重機
を掘削立て坑内に投入して掘削する方法に比較し、掘削
作業と、掘削土砂の坑内からの搬出作業とが連続的に展
開され、効率的な掘削工事を可能とした。すなわち工期
の短縮が図られ、工事費のコストダウンに大きく貢献し
た。また、掘削作業の主要な役割を分担する竪形の連続
バケット式掘削機には、バケット内に付着する掘削土砂
を強制的に掻き出す掻き出し装置を装備しているため常
に効率的な掘削作業を続けることが可能である。さらに
掘削土砂を坑外に搬出する鉛直搬送手段は、掘削深度に
対応して、その高さを延ばすことができる構成となって
いるため、掘削作業と掘削土の搬出作業とが連続して展
開可能で全体としての掘削作業の能率向上に大きく貢献
することができる。もちろん、掘削地盤が軟弱地盤であ
っても、地盤改良等を行うことなく、所望の立て坑掘削
ができ、新しい大口径大深度立て坑の掘削技術として評
価される。

【図面の簡単な説明】

【図１】あらかじめ立て坑の構築現場に連続地中壁から
なる円筒形シェルを構築し、この内部に掘削装置を配備
した縦断面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】連続バケット式掘削機の構造を示す側面図であ
る。

【図４】図１におけるＡ−Ａ線縦断正面図である。

【図５】水平コンベアに対する連続バケット式掘削機の
水平移動方向（掘削進行方向）と掘削パターンを示す側
面図である。

【図６】連続バケット式掘削機を図５とは逆方向に水平
移動させ掘削作業を行う場合の掘削パターンを示す側面
図である。

【符号の説明】

１……円筒形シェル（連続地中壁） ２……周縁 ３……レール ４……水平支持装置 ５……ウインチ ５ａ……吊りワイヤ １０……水平コンベア １１……機枠（水平ガータ部材） ２０……連続バケット式掘削機 ２１……スプロケット ２２……機枠 ２３……エンドレスチェン ２４……バケット ２５……排土板 ２６……排土板反転装置（掘削土砂の掻き出し装置） ３０……ホッパー ３１……掘削土砂の排出口 ４０……鉛直コンベア ５０……集土コンベア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上出 章 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削すべき立て坑の直径方向に、掘削土
   砂の水平搬送手段を旋回させることができるように設置
   し、この水平搬送手段に連続バケット式掘削機を沿わせ
   るとともに、水平移動させながらバケットを昇降循環さ
   せて掘削し、掘削土砂は前記水平搬送手段と、この水平
   搬送手段の端部に接続した鉛直搬送手段を介して坑内よ
   り地上に搬出し、以下、前記水平搬送手段の坑内での旋
   回と、連続バケット式掘削機の水平移動による掘削作業
   と、前記水平および鉛直搬送手段による掘削土砂の搬出
   作業とを連続させて所望深さの立て坑を掘り下げ構築す
   ることを特徴とする大口径大深度立て坑の掘削方法。
2. 【請求項２】 掘削すべき立て坑の外周に、あらかじめ
   連続地中壁を構築し、この連続地中壁で囲まれた内部を
   掘削することを特徴とする請求項１記載の大口径大深度
   立て坑の掘削方法。
3. 【請求項３】 水平搬送手段と、連続バケット式掘削機
   と、鉛直搬送手段と、集土コンベアからなる大口径大深
   度立て坑の掘削装置であって、 前記水平搬送手段は、掘削すべき立坑の直径方向にベル
   トコンベアを水平に設置するとともに、坑内で旋回可能
   に構成したものであり、 前記連続バケット式掘削機は、機枠の上下に取り付けた
   スプロケット間にエンドレスチェンを掛け回し、エンド
   レスチェンには一定の間隔で、複数のバケットを上向き
   下向きと交互にして取り付け、エンドレスチェンを介し
   てバケットを連続的に昇降循環させることにより正転、
   逆転両方で掘削作業を行う竪形の連続バケット式掘削機
   であり、前記機枠の中間部よりやや上位を前記水平搬送
   手段の機枠に枢支させるとともに、水平移動自在に装架
   させたものであり、 前記鉛直搬送手段は、前記水平搬送手段の端部に接続
   し、水平搬送手段からの掘削土砂を掘削坑の坑外に揚重
   搬出するものであり、 前記集土コンベアは、前記鉛直搬送手段に接続し、鉛直
   搬送手段からの掘削土砂を場外に搬送するものであるこ
   とを特徴とする大口径大深度立て坑の掘削装置。
4. 【請求項４】 連続バケット式掘削機は、各バケット内
   に付着する掘削土砂の掻き出し装置を装備したことを特
   徴とする請求項３記載の掘削装置。
5. 【請求項５】 鉛直搬送手段は、掘削深度に対応して、
   その鉛直高さを変化させることができるように構成した
   ものであることを特徴とする請求項３記載の掘削装置。