JPH09165990A - 深礎工法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半自動化施工による効率的、経済的で、かつ
作業者の安全、良好な作業環境が確保できる深礎工法お
よび装置を提供する。 【解決手段】 掘削中の立坑１に構築した本設ライナー
プレート２の下方に、リング状部材からなる支持装置１
１を設置し、バックホウ３等の掘削装置を旋回可能に支
持する。支持装置１１の外側に配置した複数の側部油圧
シリンダーを延ばし、先端の円弧状の押圧板１６を立坑
１の地山に押し付ける。直接、地山から水平方向に反力
をとる形で、バックホウ３を駆動し、立坑１底部の掘削
を行う。支持装置１１の上部には作業台２１を設置し、
作業台２１上でライナープレート２の組み立てやライニ
ング裏込め工事等を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、深礎工法および
深礎工法に用いるための深礎施工装置に関するもので、
基礎構造物としてのいわゆる深礎杭の施工の他、立坑や
地下構造物の施工等にも用いることができる。

【０００２】

【従来の技術】従来の深礎杭の施工方法としては、深礎
杭の坑内に人間が入り、主として人力で深礎杭の底部地
盤および側壁土を掘削し、掘削土を昇降バケットに搭載
し、地上部の巻上げ装置により地上に排土する人力掘削
施工が一般的である。

【０００３】これに対し、自動化施工による効率化を図
ったものとして、底部地盤を作業反力とするキャタピラ
装置を持つ掘削機による施工方法や、掘削壁面をライニ
ングするコンクリート巻立て工を介在させて、機械上部
地盤を作業反力とする機械装置を持つ掘削機による施工
方法等がある。

【０００４】また、例えば特開平５−５２０８７号公報
には、深礎施工機械として管状のガイドシャフトを介し
て掘削孔の坑口架台に懸架された掘削機により掘削を行
う装置が記載されている。

【０００５】さらに、特開平６−１４６３０４号公報に
は、掘削孔径に相当する大型の掘削装置と排土管および
コンクリート吹き付け用のノズルを備えた深礎杭の施工
装置が記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】自動化施工は、大規模
な工事では、効率化が図れるものの、大型の機械、設備
を要することから、口径が数ｍ〜１０ｍ、施工深度が数
ｍ〜数十ｍといった規模では必ずしも経済的ではなく、
また規模が小さい場合、機械化による自動化施工自体困
難となる場合も多い。

【０００７】特開平５−５２０８７号公報に記載された
ものは、装置の安定のための反力を壁面にとっている
が、基本的には坑口から懸架したものであり、固い地盤
を掘削する場合、掘削装置の反力を十分にとることがで
きない。また、ほぼ自動化施工を目的とするため、掘削
孔内に作業員が入れるスペースがほとんどない。

【０００８】特開平６−１４６３０４号公報に記載され
たものも、自動化施工を目的とするものであり、作業員
が坑内で作業するスペースはほとんどなく、また掘削孔
内への大型掘削機の搬入、搬出が面倒である。

【０００９】一方、従来からの人力掘削による施工は、
作業者の安全確保と作業環境、作業効率の面から多くの
課題がある。

【００１０】まず、作業者の安全確保に関しては、深礎
工事は鉛直方向の工事となるため、地盤の掘削、掘削土
の搭載、昇降バケットの巻き上げ、排土等の全作業工程
が上下の位置関係にあり、作業員や物の墜落、落下の危
険度が高く、また安全防護施設の設置も困難である。

【００１１】作業環境に関して、深礎工事は人力掘削の
重労働が一般的であり、苦渋作業となっていることと、
掘削作業位置が立坑の底部に位置するため、換気、照
明、気温、湿気、じん肺被害等に関し、地上作業に比べ
て悪環境となっていること等の問題がある。

【００１２】さらに、掘削工事の作業効率に関しては、
人力掘削の場合、幾度の土質変化に対応しやすいといっ
た利点がある反面、その作業効率には限界がある。

【００１３】本願発明は、従来の人力掘削による深礎工
法と大型機械、設備を用いた自動化施工による深礎工法
のそれぞれの欠点を補い、半自動化施工による効率的、
経済的で、かつ作業者の安全、良好な作業環境が確保で
きる深礎工法および装置を提供することを目的としたも
のである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本願発明の深礎工法（請
求項１）は、地盤面から所定の口径で掘削を行い、掘削
壁面に上方から順次ライニングを構築して行く深礎工法
において、既に構築が完了したライニング部分より下方
に位置する掘削装置を、掘削壁面との間に介在させた支
持装置により立坑の径方向の複数方向から水平に支持す
ることで、掘削装置の反力を掘削壁面にとって掘削を行
うことを特徴とするものである。

【００１５】また、掘削装置としてはバックホウ程度の
それほど周辺設備を要しない掘削装置が適し、従来の人
力施工と機械化による自動化施工の中間の半自動化施工
による作業能率の効率化とコストの低減を図ることがで
きる。

【００１６】掘削土砂の搬出に関しては、吸引装置等に
よる排土も考えられるが、基本的にはバケットと巻上げ
装置程度の簡易な設備でよい。

【００１７】本願発明の深礎工法が適する立坑の掘削孔
径は、数ｍ〜８ｍ以下程度、深さも１０〜１８０ｍ程度
であるが、地盤条件や施工計画その他に応じて利用が可
能であり、これらの数値に限定する必要はない。

【００１８】また、深礎杭の場合はその内側にさらに鉄
筋の配筋あるいは鉄筋篭の設置を行い、コンクリートの
打設による鉄筋コンクリート製の深礎杭として、大型の
構造物の基礎等に利用することができる。

【００１９】請求項２は、上記の深礎工法において、掘
削装置の上方に作業台を設置し、その作業台上でライニ
ングの構築およびライニング裏込め工事等を行う場合を
限定したものである。

【００２０】ライニングとしては、円弧状のライナープ
レートを円筒状に組み立てて行くものが一般的である
が、その他プレキャストブロックや現場打ちコンクリー
ト等の場合もある。

【００２１】請求項３は、上記の深礎工法において、掘
削装置を水平方向に支持するための支持装置がリング状
部材とその外側に位置する複数の伸縮装置からなり、リ
ング状部材の内側に掘削装置を円周方向に移動させるた
めのガイドレールを設けた場合を限定したもので、油圧
シリンダー等の伸縮装置を掘削孔の径方向外側に延ばす
ことで、掘削装置の反力を掘削壁面にとることができ
る。この場合、従来の本設のライニング位置、すなわち
掘削装置の上方の壁面に反力をとる場合と異なり、水平
方向に直接反力をとることができるため、掘削装置を安
定させた状態で強い掘削力が得られる。

【００２２】なお、掘削壁面の地盤に反力をとるため、
特に地盤が固い場合等に有効であるが、柔らかい地層に
入ったときは掘削壁面に仮設のライナープレートを設置
したり、さらにその外周に早強コンクリート等のコンク
リートを充填する等の補助工法を併用しながら施工を行
う場合もあり得る。

【００２３】本願発明の深礎施工装置（請求項４）は、
上記の深礎工法に適した施工装置を与えるものであり、
地盤を掘削するための掘削装置と、その掘削装置を径方
向内側に支持するリング状部材を備えた支持装置と、支
持装置上に設置した作業台とからなり、リング状部材の
内側に掘削装置を円周方向に移動させるためのガイドレ
ールを設け、リング状部材の外側には掘削装置の反力を
掘削壁面にとるための複数の伸縮装置を設け、さらに伸
縮装置の先端に掘削断面に応じた円弧状の押圧板を取り
付けたものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本願発明の一
実施形態を示したもので、掘削中の立坑１内に支持装置
１１に沿って円周方向に旋回可能に支持したバックホウ
３、ペッカー４等の掘削装置と、その上に作業台２１を
設置している。

【００２５】支持装置１１はリング状の本体部分の外側
に複数の側部油圧シリンダー１５、上下に上下油圧シリ
ンダー１７，１８が取り付けられており、側部油圧シリ
ンダー１５の先端で円弧状の押圧板１６を地山に押さえ
付けて、バックホウ３等の掘削装置の掘削時の反力を地
山にとることができるようになっている。

【００２６】支持装置１１は旋回用上レール１２、旋回
用下レール１３および旋回用ギヤ１４を有し、バックホ
ウ３やペッカー４のアーム基部を固定した旋回部５の旋
回ホイール６が円周方向に駆動されるようになってい
る。図中、８は作業員が掘削装置を操作するための運転
室である。

【００２７】深礎施工においては、まず、施工位置の地
上部において、バックホウ等の掘削機械で空掘削を行い
（深さ４ｍ程度）、本願発明の施工装置を設置するのに
必要な空間を得る。

【００２８】空掘削した部分には、仮設ライナープレー
トを設置し、内部空間で本願発明の施工装置を組み立て
る。仮設ライナープレートの外側は、強度を有する固化
材を混合した処理土やコンクリートで埋め戻す。

【００２９】また、坑口部には本設ライナープレート２
を設置し、本設ライナープレート２背面の坑口部分をコ
ンクリートで固め、本設ライナープレート２を安定させ
る。

【００３０】一方、地上部にはやぐら設備、バケット巻
上げ設備、作業員用の昇降設備、関連安全設備を設置す
る。

【００３１】掘削装置としては、バックホウ３のアーム
の先端に取り替え可能にした掘削バケット、ブレーカ
ー、削岩機等（これらは、掘削装置の稼動中の幾度かの
土質変化に対し、土質に応じたものを付け替えながら掘
削をスムーズに行う）を用い、これらで深礎掘削を行
い、掘削土を集積する。なお、これらの可動に必要なエ
ネルギーは、地上部でバックホウに利用した油圧、圧搾
空気ユニットから、高圧ホースを通じて供給される。

【００３２】集積した掘削土は、昇降バケット２２に搭
載し、地上部の巻上げ設備によって巻き上げ、バケット
２２が最上部位置に来た時点でバケット２２を水平移動
し、バケット２２の上下回転により、排土する。

【００３３】排土後のバケット２２は、巻上げ工程の逆
順で立坑１内に降下させ、順次、掘削装置による下方へ
の掘削および排土を進める。

【００３４】掘削壁面の地山強度が十分な場合は、支持
装置の伸縮装置を構成する側部油圧シリンダー１５を縮
め、下部油圧シリンダー１７の操作によって、本願発明
の施工装置の降下を進める。降下後、側部油圧シリンダ
ー１５を延ばして、壁面に押し付け、装置を固定する。

【００３５】掘削壁面の地山強度が十分でない場合は、
本願発明の施工装置の降下前に、仮設ライナープレート
を設置し、必要に応じコンクリート等の充填による側壁
地山補強を施して施工を行う。施工装置降下後の上層部
分は、仮設ライナープレートが設置されている場合に
は、これを除去し、本設ライナープレート２を組み立て
る。

【００３６】

【発明の効果】 本願発明では、深礎施工装置を構成する掘削装置に
関し、ライニング構築位置下方の掘削中の地山に反力を
とって掘削を行うため、大型の掘削設備を用いることな
く、大きな掘削反力をとることができ、効率のよい、経
済的な施工が可能である。すなわち、力学的反力と掘削
装置の支点が接近しているために、掘削装置の重量が少
なく、さらに力学的反力による装置のたわみ量が少ない
ので、運転性能が高い。

【００３７】 掘削設備が大型化しないため、狭いス
ペースでの施工が可能であり、人力との併用により、周
辺設備も簡略化して土質に応じた効率のよい施工が可能
である。

【００３８】 一方、半機械化、半自動化により、従
来の人力施工で課題であった安全性の向上、作業環境の
向上、苦渋作業から脱却が可能となる。また、掘削のた
めのスペースがあまりとられないことから、落下物阻止
用の安全ネット等の設置も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施形態を示す鉛直断面図であ
る。

【図２】図１に対応する水平断面図である。

【符号の説明】

１…立坑、２…ライナープレート、３…バックホウ、４
…ペッカー、５…旋回部、６…旋回ホイール、７…旋回
ローラー、８…運転室、１１…支持装置、１２…旋回用
上レール、１３…旋回用下レール、１４…旋回用ギヤ、
１５…側部油圧シリンダー、１６…押圧板、１７…上部
油圧シリンダー、１８…下部油圧シリンダー、２１…作
業台、２２…バケット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤面から所定の口径で掘削を行い、掘
   削壁面に上方から順次ライニングを構築して行く深礎工
   法において、既に構築が完了したライニング部分より下
   方に位置する掘削装置を、掘削壁面との間に介在させた
   支持装置により掘削孔の径方向の複数方向から水平に支
   持することで、掘削装置の反力を掘削壁面にとって掘削
   を行うことを特徴とする深礎工法。
2. 【請求項２】 前記掘削装置の上方に作業台を設置し、
   前記作業台上でライニングの構築およびライニング裏込
   工事を行う請求項１記載の深礎工法。
3. 【請求項３】 前記支持装置は、内側に前記掘削装置を
   円周方向に移動させるためのガイドレールを有するリン
   グ状部材と、前記リング状部材の外側に位置する複数の
   伸縮装置とを有し、前記伸縮装置を延ばして掘削装置の
   反力を掘削壁面にとるよう構成してなる請求項１記載の
   深礎工法。
4. 【請求項４】 地盤を掘削するための掘削装置と、前記
   掘削装置を径方向内側に支持するリング状部材を備えた
   支持装置と、前記支持装置上に設置した作業台とからな
   り、前記リング状部材の内側には前記掘削装置を円周方
   向に移動させるためのガイドレールが設けられ、前記リ
   ング状部材の外側には掘削装置の反力を掘削壁面にとる
   ための複数の伸縮装置が設けられ、前記伸縮装置の先端
   には掘削断面に応じた円弧状の押圧板が取り付けられて
   いることを特徴とする深礎施工装置。