JPH09291781A - 立坑の掘削装置、その掘削方法及びセグメント - Google Patents

立坑の掘削装置、その掘削方法及びセグメント

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JPH09291781A
JPH09291781A JP13097696A JP13097696A JPH09291781A JP H09291781 A JPH09291781 A JP H09291781A JP 13097696 A JP13097696 A JP 13097696A JP 13097696 A JP13097696 A JP 13097696A JP H09291781 A JPH09291781 A JP H09291781A
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JP
Japan
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shaft
cutter head
segment
excavating
vertical shaft
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JP13097696A
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English (en)
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Takeshi Sakae
栄毅熾
Hide Isa
伊佐秀
Toshimi Fujitani
藤谷俊実
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Taisei Corp
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Taisei Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】大断面の立坑の構築を可能にすること。 【解決手段】リバース工法において、カッターヘッド1
0の周辺部に形成された駆動力受部11に回転駆動力を
伝達して立坑を掘削する掘削装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、土木における立坑
の構築に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、大断面の立坑、例えばシールド機
発進用の立坑の構築は、ケーソン工法、地中連続壁工
法、鋼矢板工法などで行われていた。また、掘削径の小
さな立坑は、センターシャフト方式を用いたリバース掘
削装置で構築されていた。
【0003】しかし、従来の方法では、次のような問題
点がある。 <イ>ケーソン工法、地中連続壁工法、鋼矢板工法など
の工法は、コンクリートの現場打ちが必要であり、養生
などのために時間がかかり、工期が長くなっていた。 <ロ>センターシャフト方式のリバース掘削装置では、
大断面の立坑を構築することができなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、大断面の立
坑の構築を可能にすることにある。本発明は、立坑構築
の工期を全体に短縮できるようにすることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、リバース工法
による立坑の掘削装置において、回転可能なカッターヘ
ッドと、泥水を供給する送泥管と、掘削土を排出する排
泥管と、該カッターヘッドの周辺部に形成された駆動力
受部と、該駆動力受部に回転駆動力を伝達する回転伝達
軸とを備えていることを特徴とする、立坑の掘削装置、
又は、上記立坑の掘削装置において、該カッターヘッド
を回転可能に支持し、立坑の周囲に配置されたセグメン
トに保持された支持部材とを備えていることを特徴とす
る、立坑の掘削装置、又は、上記立坑の掘削装置におい
て、立坑の周囲に配置されたセグメントの先端部に保持
され、地盤内に掘進する刃口部材を備えていることを特
徴とする、立坑の掘削装置、又は、上記立坑の掘削装置
において、地盤から反力を受ける加圧部材と、該加圧部
材を下方に加圧する加圧装置と、該加圧部材を押し上げ
る押上装置とを備え、該加圧装置と押上装置を交互に操
作して掘進することを特徴とする、立坑の掘削装置、又
は、カッターヘッドで立坑を掘削し、立坑の周囲にセグ
メントを配置して掘進する立坑の掘削方法において、カ
ッターヘッドの周辺部に回転力を付与してカッターヘッ
ドを回転させ、立坑内に泥水を供給すると共に、掘削土
を泥水と共に排出し、セグメントとカッターヘッドを下
方に加圧しながらカッターヘッドを回転して掘進するこ
とを特徴とする、立坑の掘削方法、又は、上記立坑の掘
削方法において、セグメントで支持材を保持し、支持材
でカッターヘッドを回転可能に支持し、セグメントと地
盤の間に滑材を注入し、セグメントとカッターヘッドを
下方に加圧しながらカッターヘッドを回転して掘進する
ことを特徴とする、立坑の掘削方法、又は、リバース方
式で掘削し、カッターヘッドとセグメントが共に掘進し
て形成する立坑に使用される簡易締結セグメントにおい
て、セグメントの周辺端部に溝が形成され、隣接するセ
グメントの周辺端部の両溝にガイダンス部材が配置さ
れ、ガイダンス部材が隣接するセグメントをガイドして
立坑の壁面に簡易に配列することを特徴とする、簡易締
結セグメントにある。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。 <イ>立坑の掘削装置の概要 立坑の掘削装置は、リバース工法に使用するものであ
り、例えば図1に示されるように、地盤を掘削するカッ
ターヘッド10と、カッターヘッド10を回転する回転
伝達軸30と、立坑内に泥水などの水を供給する送泥管
41と、掘削土を泥水と共に排出する排泥管40などを
主に備えている。その他に、掘削の施工に必要な上部設
備50や泥水を処理する泥水処理プラント(公知技術)
などを必要に応じて備えている。
【0007】<ロ>カッターヘッド カッターヘッド10は、周辺部に駆動力受部11を有
し、回転伝達軸30の先端部に取り付けられた駆動力伝
部31から回転駆動力が伝達される。例えば図2のよう
に、駆動力受部11は外周にギヤ溝が形成されたリング
ギアであり、駆動力伝部31のギヤがギヤ溝と噛み合
い、回転伝達軸30の回転によりカッターヘッド10が
回転される。このように、カッターヘッド10の周辺部
に駆動力を付与することにより、カッターヘッド10に
大きな駆動力を伝達することができる。これら駆動力伝
部31や駆動力受部11は防水機構となっている。ま
た、回転伝達軸30を複数本使用することにより、更に
強力な回転駆動力をカッターヘッド10に付与すること
ができる。その結果、径の大きなカッターヘッド10を
回転でき、断面積の大きな立坑を掘削することが可能と
なる。カッタ−ヘッド10の押し下げについては、加圧
装置54と加圧部材51によって、組立てられたセグメ
ント20を押し下げると同時に、セグメント下端部の刃
口部材23を地中に押し込む。刃口部材23と支持部材
21は、支持金物22で圧入力を伝達し、カッタ−ヘッ
ド10を地盤に押し付け、回転掘削する。
【0008】<ハ>支持部材 支持部材21は、立坑の壁面に配置されるセグメント2
0の内周面に支持金物22で固定される。支持部材21
は、カッターヘッド10を回転可能に支持し、カッター
ヘッド10の振れを防止することができる。例えば支持
部材21に球体保持部13を設け、球体14を回転可能
に保持する一方、カッターヘッド10に球体14を受け
る球体受部12を形成し、カッターヘッド10と保持部
材を球体14を介して当接すると、カッターヘッド10
が回転できると共に、カッターヘッド10の振れを防止
することができる。支持部材21は、例えば穴を設け、
穴に回転伝達軸30を回転可能に保持すると、回転伝達
軸30の振れも防止することができる。支持部材21を
立坑の途中に複数本設ければ、回転伝達軸30をより確
実に保持することができる。支持部材21は、立坑径の
大きさにより一文字、十文字、又は多角形、円形とし、
支持金物22内にジャッキ212で押し付け固定するは
め込み装置211を有する。支持部材21は、カッタ−
ヘッド10を吊り下げる吊下げ部材213を有する。
【0009】<ニ>上部設備 上部設備50は、加圧部材51やモータ32など掘削に
必要な設備を立坑の上部付近に配置し、施工作業を行う
ものである。加圧部材51は、回転伝達軸30を回転す
るモータ32を保持するなど作業台として利用されると
共に、セグメント20と回転伝達軸30を下方に加圧す
るためにも利用される。
【0010】加圧部材51は、例えば図1に示されてい
るように、アースアンカー55と加圧装置54で下方に
押し下げられ、また、立坑の坑口に形成されたガイドウ
オール53に配置された押上装置52により上方に押し
上げられる。加圧装置54と押上装置52は、例えばジ
ャッキで構成され、交互に操作することにより、加圧部
材51を上下に繰り返し移動することができる。加圧部
材51は、例えば、ガイドウオール53と地盤中に埋設
された回転反力材56に摺動自在に取り付けられ、加圧
部材51自体の回転が規制されている。
【0011】加圧部材51の下にIビーム型走行レール
のような走行部材61が配置される。詳細には、例えば
加圧部材51下にセグメント20組立形状に沿ったI型
ビームを円形に設置し、エレクタ60がI型ビームに懸
垂しながら走行する。エレクタ60により、順次、セグ
メント20を掘削孔の周辺に組み立てることができる。
【0012】<ホ>セグメント セグメント20は、例えば立坑の壁の一次覆工として使
用される。セグメント20の下端部に刃口部材23を取
り付けることにより、セグメント20が下方に加圧され
た際、容易に地盤に押し込まれる。セグメント20は、
種々の形状のものが使用できるが、組み立て作業を簡単
化できる簡易締結型セグメント20が適している。
【0013】簡易締結型セグメント20として、例えば
亀の子型セグメント20は図3乃至図4に示され、矩形
型セグメント20は図5乃至図6に示され、コネックス
(CONEX)セグメント20は図7乃至図8に示され
ている。セグメント20の端面に締結用ガイダンスロッ
ドなどのガイダンス部材24を配置できる溝が形成さ
れ、隣接するセグメント20の溝間にガイダンス部材2
4を配置するだけで、セグメント20全体の組立を行う
ことができる。即ち、円周方向の各セグメント20間の
締結が不要となる。また、セグメント20の構造体に内
圧がかかる場合でも、ガイダンス部材24により、各セ
グメント20及びリング間のせん断力に対抗することが
できる。なお、セグメント20間に必要に応じてクッシ
ョン25を配置する。また、セグメント20は、コンク
リート製や鋼製で構成される。
【0014】以下に、図9乃至図12を用いて立坑の施
工手順を説明する。 <イ>仮設準備として、立坑の坑口にガイドウオール5
3を設置し、立坑の周辺地盤中にアースアンカー55を
設置する。 <ロ>掘削準備として、セグメント20の先端部に刃口
部材23を据え付け、セグメント20の先端部の内面に
カッターヘッド10を支持金物22で据え付ける。更
に、上部設備50と泥水処理プラントを設置する。 <ハ>掘進時には、泥水循環を開始し、アースアンカー
55を地中反力とした加圧部材51を反力として、加圧
装置54を用いてカッターヘッド10を掘削面に押し込
む。同時に、地上部のセグメント20端部に加圧部材5
1を預け、セグメント20の一次覆工構造体全体を地中
に押し込む。この時、セグメント20と地盤の間に滑材
を注入して、セグメント20全体の押し込み反力を低減
させる。 <ニ>所定の1リング分の掘削と押し込み作業が終了す
ると、加圧装置54を緩め、ガイドウオール53上の押
上装置52により加圧部材51を持ち上げて、セグメン
ト20を走行部材61に設置したエレクタ60により組
み立てる。 <ホ>セグメント20組立終了後は、再び、上記掘進作
業とセグメント20組立作業を繰り返し、所定深度に達
するまで行う。 <ヘ>所定の深度に掘削が到達した時点で、スライム処
理及び上部設備50の撤去、カッターヘッド10上部撤
去、更に、底盤部分の水中コンクリート打設を行う。こ
の場合、構造物の状況により支持部材21及びカッター
ヘッド10を底盤部分のコンクリート内の鉄筋構造物と
して強度計算を行えば、底盤コンクリート27の厚さを
薄くすることが可能となる。 <ト>その後、立坑内の排水や清掃を行い、場合によっ
ては、構造物全体のアップリフト防止のため、排水を行
いながら、上部より順次、二次覆工用コンクリート26
を打設する。
【0015】
【発明の効果】本発明は、次のような効果を得ることが
できる。 <イ>カッタヘッドの周辺部に回転駆動力を付与するこ
とにより、大口径、例えば直径30mの立坑を掘削する
ことができる。 <ロ>簡易締結セグメントを使用することにより、高速
施工が可能となる。 <ハ>カッターヘッドや支持部材を立坑の底盤コンクリ
ート打設時の鉄骨構造の代用にすることにより、施工費
用を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の立坑の掘削装置の説明図
【図2】カッターヘッド付近の拡大図
【図3】及び
【図4】亀の子型簡易締結セグメントの説明図
【図5】及び
【図6】矩形型簡易締結セグメントの説明図
【図7】及び
【図8】CONEX簡易締結セグメントの説明図
【図9】乃至
【図12】立坑掘削の施工手順の説明図

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リバース工法による立坑の掘削装置におい
    て、 回転可能なカッターヘッドと、泥水を供給する送泥管
    と、 掘削土を排出する排泥管と、 該カッターヘッドの周辺部に形成された駆動力受部と、 該駆動力受部に回転駆動力を伝達する回転伝達軸とを備
    えていることを特徴とする、 立坑の掘削装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の立坑の掘削装置におい
    て、 該カッターヘッドを回転可能に支持し、立坑の周囲に配
    置されたセグメントに保持された支持部材とを備えてい
    ることを特徴とする、 立坑の掘削装置。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の立坑の掘削装置におい
    て、 立坑の周囲に配置されたセグメントの先端部に保持さ
    れ、地盤内に掘進する刃口部材を備えていることを特徴
    とする、立坑の掘削装置。
  4. 【請求項4】請求項1に記載の立坑の掘削装置におい
    て、 地盤から反力を受ける加圧部材と、 該加圧部材を下方に加圧する加圧装置と、 該加圧部材を押し上げる押上装置とを備え、 該加圧装置と押上装置を交互に操作して掘進することを
    特徴とする、 立坑の掘削装置。
  5. 【請求項5】カッターヘッドで立坑を掘削し、立坑の周
    囲にセグメントを配置して掘進する立坑の掘削方法にお
    いて、 カッターヘッドの周辺部に回転力を付与してカッターヘ
    ッドを回転させ、 立坑内に泥水を供給すると共に、掘削土を泥水と共に排
    出し、 セグメントとカッターヘッドを下方に加圧しながらカッ
    ターヘッドを回転して掘進することを特徴とする、 立坑の掘削方法。
  6. 【請求項6】請求項5に記載の立坑の掘削方法におい
    て、 セグメントで支持材を保持し、 支持材でカッターヘッドを回転可能に支持し、 セグメントと地盤の間に滑材を注入し、 セグメントとカッターヘッドを下方に加圧しながらカッ
    ターヘッドを回転して掘進することを特徴とする、 立坑の掘削方法。
  7. 【請求項7】リバース方式で掘削し、カッターヘッドと
    セグメントが共に掘進して形成する立坑に使用される簡
    易締結セグメントにおいて、 セグメントの周辺端部に溝が形成され、 隣接するセグメントの周辺端部の両溝にガイダンス部材
    が配置され、 ガイダンス部材が隣接するセグメントをガイドして立坑
    の壁面に簡易に配列することを特徴とする、 簡易締結セグメント。
JP13097696A 1996-04-26 1996-04-26 立坑の掘削装置、その掘削方法及びセグメント Pending JPH09291781A (ja)

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