JPH09112179A - 基礎坑掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】推進反力や回転反力を受け持つための構成を過
大にする必要がなく、かつ推進反力や回転反力を受け持
つための構成の強度や自重によって掘削時の推進力や回
転力が制限されることがなく、さらに掘削完了後に基礎
坑外へ掘削機を容易に回収することができる基礎坑掘削
機を提供する。 【解決手段】掘削時、グリッパージャッキ２４でグリッ
パー２５を基礎坑に向かって張り出させ、掘削機本体２
０を基礎坑に支持する。そして、原動機３０によりカッ
タ２８を回転させ、推進ジャッキ２７で岩盤に押し付け
て岩盤を掘削する。基礎坑の底部までの掘削完了後、拡
翼ジャッキ３３によりカッタ翼３１を引き戻してカッタ
２８を外郭フレーム２１の内径よりも小さく縮径し、掘
削機本体２０を外郭フレーム２１より基礎坑外へ取り外
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カッタを回転させ
ながら推進させることによって、例えば岩盤や礫層など
硬い地層に比較的大口径の基礎坑を掘削する基礎坑掘削
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カッタを回転させながら推進させ
ることによって、例えば岩盤や礫層など硬い地層に比較
的大口径の基礎坑を掘削する際には、概ね図３のような
掘削機を用いていた。

【０００３】図３に示す掘削機においては、掘削機外郭
１にベアリング２を介して回転カッタ３が支持され、さ
らに回転カッタ３の掘削方向前面には多数の掘削具４が
取り付けられており、駆動機５の回転がピニオン６を介
して回転カッタ３に伝えられる。また、掘削が進むに従
って掘削機外郭１の掘削方向後端にはリングプレート７
が順次連結される。このリングプレート７としてはセグ
メントやヒューム管などが使用される。リングプレート
７の地上側の端部は地上に設けた推進フレーム８に接続
され、さらに推進フレーム８は架台９に設けたシリンダ
１０に懸架されている。

【０００４】回転カッタ３はシリンダ１０の推力を推進
フレーム８、リングプレート７を介して受け、岩盤や砂
礫層などの硬い地層を回転しながら掘削していく。掘削
を行うことによって回転カッタ３が受ける推進反力や回
転反力はリングプレート７および推進フレーム８を介し
て地上の架台９が受け持っている。

【０００５】掘削により生じた掘削ずりは固定フレーム
１１の中央に設けた空間１２よりバケットあるいはバキ
ュームポンプ等で地上に排出する。また、リングプレー
ト７一個分（一幅分）の掘削が終了すると、推進フレー
ム８とリングプレート７の縁を切って推進フレーム８を
後退させ、次のリングプレート７を挿入および連結して
次の掘削工程に移る。

【０００６】以上のような動作を繰り返しリングプレー
ト７を順次継ぎ足しながら掘削を進めていく。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図３に示す掘削機の場
合、掘削に伴って回転カッタ３が受ける推進反力や回転
反力は、リングプレート７を介して基礎坑外側の推進フ
レーム８および架台９が受け持つので、その荷重に耐え
る強度を確保するために大きく頑丈な構造が必要であっ
たし、逆に、回転カッタ３に与え得る推進力や回転力は
リングプレート７、推進フレーム８および架台９の強度
により制限されていた。特に、推進力に関しては、リン
グプレート７、推進フレーム８、架台９等の自重の総和
を超えて与えることができず、限界があったため、かな
り硬い岩盤の場合には十分な推進力および回転力が得ら
れず掘削が不可能となっていた。

【０００８】さらに、図３に示す掘削機の場合、掘削機
外郭１や回転カッタ３や固定フレーム１１の外径がリン
グプレート７の内径よりも大きいため、基礎坑の掘削を
完了した後に上記掘削機外郭１、回転カッタ３、固定フ
レーム１１等を含む掘削機をそのまま基礎坑外へ回収す
ることが不可能であった。また、どうしてもそれらの回
収が必要な場合には、掘削機外郭１、回転カッタ３、固
定フレーム１１などの外径部分を切断し分解して回収し
なければならず、莫大な費用を要していた。

【０００９】本発明の目的は、推進反力や回転反力を受
け持つための構成を過大にする必要がなく、かつ推進反
力や回転反力を受け持つための構成の強度や自重によっ
て掘削時の推進力や回転力が制限されることがなく、さ
らに掘削完了後に基礎坑外へ掘削機を容易に回収するこ
とができる基礎坑掘削機を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、カッタを回転させながら推進させ
ることにより岩盤を掘削し基礎坑を形成する基礎坑掘削
機において、前記基礎坑の内面に当接する外郭フレーム
と、その外郭フレーム内側に取り付け取り外し可能に備
えられると共に前記カッタを掘削方向前面に備えた掘削
機本体と、その掘削機本体に備えられ上記外郭フレーム
に対して掘削方向に前記カッタを推進させる推進機構
と、上記掘削機本体に備えられ前記基礎坑の坑壁に圧接
することにより掘削機本体を基礎坑に支持するグリッパ
機構と、上記掘削機本体に備えられ前記カッタを前記外
郭フレームの内径よりも小さく縮径させるカッタ縮径手
段とを有することを特徴とする基礎坑掘削機が提供され
る。

【００１１】上記のように構成した本発明においては、
カッタを掘削方向前面に備えた掘削機本体が、基礎坑の
内面に当接する外郭フレーム内側に取り付けられる。そ
して、掘削機本体に備えられた推進機構によりカッタが
外郭フレームに対して掘削方向に推進させられる。これ
により、カッタが回転しながら推進して岩盤が掘削され
基礎坑が形成される。上記に加え、掘削機本体に備えら
れたグリッパ機構が基礎坑の坑壁を圧し、それによって
掘削機本体が基礎坑に支持されるため、従来の掘削機に
おける推進フレームや架台等のような推進反力や回転反
力を受け持つための構成を過大にする必要がなく、かつ
それらの構成の強度や自重によって推進力や回転力が制
限されることがない。さらに、上記に加え、カッタ縮径
手段によって掘削機本体に備えられたカッタを外郭フレ
ームの内径よりも小さく縮径させるため、カッタを縮径
した状態で掘削機本体を外郭フレームより基礎坑外へ容
易に取り外すことがことが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明による基礎坑掘削機の一実
施形態について、図１および図２により説明する。

【００１３】まず、本実施形態による基礎坑掘削機の構
成を説明する。図１は本実施形態による基礎坑掘削機の
縦方向の断面図であり、図２は図１のII-II方向の矢視
断面図である。図１に示すように、外郭フレーム２１は
基礎坑の内面に当接する部分であり、その内側に取り付
けられた掘削機本体２０の外郭をなす。外郭フレーム２
１には固定フランジ２２が設けられ、この固定フランジ
２２に掘削機本体２０の中間フレーム２３がボルト等に
よって取り付けられている。つまり、掘削機本体２０は
中間フレーム２３と固定フランジ２２との着脱により外
郭フレーム２１に取り付け取り外し可能となっている。
中間フレーム２３には推進ジャッキ２７が固定されてお
り、推進ジャッキ２７の伸縮によりその推進ジャッキ２
７の一端と連結されたカッタフレーム２６が中間フレー
ム２３に対して摺動可能となっている。グリッパージャ
ッキ２４は、中間フレーム２３に対して固定して取り付
けられており、先端に装着したグリッパー２５を基礎坑
に向かって張り出させ坑壁を圧する。

【００１４】カッタ２８はカッタフレーム２６に対し回
転可能に支持されており、原動機３０からの回転駆動力
がカッタフレーム２６に装着した駆動装置２９を介して
伝達されることにより回転する。なお、駆動装置２９に
は減速機等が組み込まれている。また、カッタ２８の外
径部にはヒンジ３２を介してカッタ翼３１が連結されて
おり、拡翼ジャッキ３３の伸縮によりカッタ翼３１の掘
削範囲が拡大されたり縮小されたりする。さらに、カッ
タ２８およびカッタ翼３１の掘削方向前面にはビットな
どの掘削具３４が取り付けられている。

【００１５】図１においては、掘削機本体２０上方に、
掘削後の坑壁を保護するリングプレート３５が外郭フレ
ーム２１に隣接して順次継ぎ足されている状況が示され
ているが、さらにその上方の構成は図３に示した構成と
基本的には同様である。また、図２に示すように、固定
フランジ２２には複数の（図２では６個）穴４０が設け
られている。但し、図２では、原動機３０を５個、推進
ジャッキ２７を４個、固定フランジ２２に設ける穴４０
を６個としているが、これ以外の個数でもよい。

【００１６】次に、上記のような構成の基礎坑掘削機の
動作を説明する。まず、中間フレーム２３に取り付けら
れたグリッパージャッキ２４でグリッパー２５を基礎坑
に向かって張り出させ、外郭フレーム２１、固定フラン
ジ２２、および中間フレーム２３を坑壁に支持させる。
これにより、掘削機本体２０が基礎坑に支持される。

【００１７】次に、原動機３０からの回転駆動力を駆動
装置２９を介してカッタ２８に作用させ、カッタ２８を
回転させる。そして、カッタ２８を回転させながら推進
ジャッキ２７で岩盤に押し付けることにより、掘削具３
４が岩盤を掘削していき、基礎坑が形成される。掘削の
際には、拡翼ジャッキ３３の伸縮によりカッタ翼３１の
掘削外径を拡大または縮小し、外郭フレーム２１の外径
にカッタ翼３１の大きさを合わせる。

【００１８】掘削により生じた掘削ずりは、図２に示し
た穴４０より、バケットあるいはバキュームポンプ等で
地上に排出する。なお、バキュームポンプを利用する場
合には穴４０にホースを通し、そのホースと穴４０の隙
間をシールすることができる。また、穴４０よりホース
を介して掘削部分に水を供給し、ずりと混合させ、その
ずりと水の混合物（泥水）をバキュームポンプ等を利用
して回収し、その水を濾過して再度供給する工法、つま
り水を循環させながらずりを回収する泥水工法を利用す
るがの望ましい。

【００１９】推進ジャッキ２７によるカッタ２８の推進
によりリングプレート３５の１リング分の掘削が完了す
ると、グリッパジャッキ２４によってグリッパー２５を
ゆるめ、推進ジャッキ２７を縮めて外郭フレーム２１、
中間フレーム２３を下方に引き下げる。この時、外郭フ
レーム２１、中間フレーム２３、リングプレート３５は
自重によって全体が下がるが、地上のシリンダなど（図
３参照）で上から押すことによって下げることもでき
る。なお、上から押すことによって下げる際には、リン
グプレート３５を介して全体が下がる程度の力があれば
十分であり、地上のシリンダなどで掘削時の推進反力や
回転反力を支持するのではないから、従来のように地上
のシリンダ等を大きく頑丈な構成を必要としない。外郭
フレーム２１、中間フレーム２３、リングプレート３５
が下方に引き下げられた後、新たにリングプレート３５
を地上部で継ぎ足し、坑壁を保護する。また、坑壁の状
況が良好な場合にはリングプレート３５を使用せず、吹
き付け工法で坑壁を保護してもよい。

【００２０】上記のように順次掘削工程およびリングプ
レートの継ぎ足し工程を繰り返しながら基礎坑を掘削し
て行き、基礎坑の底部までの掘削が全て完了すると、拡
翼ジャッキ３３によりカッタ翼３１を引き戻し外郭フレ
ーム２１の内径よりも小さく（実際には固定フランジ２
２の内径よりも小さく）縮径する。また、グリッパー２
５をグリッパージャッキ２４で引き戻し同様に縮径す
る。さらに、固定フランジ２２と中間フレーム２３との
連結を解き、掘削機本体２０を固定フランジ２２の内径
および外郭フレーム２１の内径を通過させつつ地上に回
収する。この時、掘削機本体２０を地上から釣り上げて
回収するのが好ましい。

【００２１】以上のような本実施形態によれば、グリッ
パージャッキ２４でグリッパー２５を基礎坑に向かって
張り出させ、それによって掘削機本体２０が基礎坑に支
持されるので、従来の掘削機における推進フレームや架
台等のような推進反力や回転反力を受け持つための構成
を過大にする必要がなく、かつそれらの構成の強度や自
重によって推進力や回転力が制限されることがない。従
って、岩石が硬い場合でも、十分な推進力、回転力が得
られる。さらに、リングプレート３５は回転反力および
推進反力を受け持つ必要がないので、坑壁保護の目的に
対してはヒューム管、セグメント、吹き付け工法などの
代替え手段をとり得る。

【００２２】また、基礎坑の底部までの掘削完了後、拡
翼ジャッキ３３によりカッタ翼３１を引き戻しカッタ２
８を外郭フレーム２１の内径よりも小さく縮径するの
で、その状態で掘削機本体２０を外郭フレーム２１より
基礎坑外へ容易に取り外すことがことができる。また、
掘削完了後に掘削機本体２０を分解せずに回収できるの
で、同じ掘削機本体２０で何回でも基礎坑を掘削でき
る。

【００２３】さらに、従来はカッタを推進させるだけの
構造で後退させることが出来ないため、カッタ２８や掘
削具３４などの故障あるいは摩耗に対する修理作業が必
要な場合に、補修空間がとれずその補修が困難であった
が、本実施形態によれば、推進ジャッキ２７でカッタ２
８を後退させカッタ２８の存在する部分に作業空間を作
ることが出来るので、その作業空間に作業者が入って行
くことが可能で補修作業が容易に出来る。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、グリッパ機構が基礎坑
の坑壁を圧することによって掘削機本体が基礎坑に支持
されるので、従来の掘削機における推進フレームや架台
等のような推進反力や回転反力を受け持つための構成を
過大にする必要がなく、かつそれらの構成の強度や自重
によって推進力や回転力が制限されることがない。従っ
て、岩石が硬い場合でも、十分な推進力、回転力が得ら
れる。

【００２５】また、基礎坑の底部までの掘削完了後、カ
ッタ縮径手段によってカッタを外郭フレームの内径より
も小さく縮径させるので、掘削機本体を外郭フレームよ
り基礎坑外へ容易に取り外すことがことができる。ま
た、掘削機本体を分解せずに回収できるので、同じ掘削
機本体で何回でも基礎坑を掘削できる。

【００２６】さらに、カッタを後退させて作業空間を作
ることが出来るので、補修作業が容易に出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による基礎坑掘削機の縦方
向の断面図である。

【図２】図１のII-II方向の矢視断面図である。

【図３】カッタを回転させながら推進させることによっ
て基礎坑を掘削する従来の掘削機を示す断面図である。

【符号の説明】

２１ 外郭フレーム ２２ 固定フランジ ２３ 中間フレーム ２４ グリッパージャッキ ２５ グリッパー ２６ カッタフレーム ２７ 推進ジャッキ ２８ カッタ ２９ 駆動装置 ３０ 原動機 ３１ カッタ翼 ３２ ヒンジ ３３ 拡翼ジャッキ ３４ 掘削具 ３５ リングプレート ４０ 穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カッタを回転させながら推進させること
   により岩盤を掘削し基礎坑を形成する基礎坑掘削機にお
   いて、 前記基礎坑の内面に当接する外郭フレームと、 前記外郭フレーム内側に取り付け取り外し可能に備えら
   れると共に前記カッタを掘削方向前面に備えた掘削機本
   体と、 前記掘削機本体に備えられ前記外郭フレームに対して掘
   削方向に前記カッタを推進させる推進機構と、 前記掘削機本体に備えられ前記基礎坑の坑壁を圧するこ
   とにより前記掘削機本体を前記基礎坑に支持するグリッ
   パ機構と、 前記掘削機本体に備えられ前記カッタを前記外郭フレー
   ムの内径よりも小さく縮径させるカッタ縮径手段とを有
   することを特徴とする基礎坑掘削機。