JPH10115174A - 立坑掘削方法及び立坑掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】異形断面の立坑掘削方法及び装置において、掘
削装備を軽量化できかつ立坑断面形状の設計の自由度を
大きくする。 【解決手段】立坑構築物１の隔壁６に断面長円形の挿入
兼回収穴１０を開けかつその上部に同じ断面形状のシャ
フト１１を装着し、シャフト１１の上部にやぐら１２を
移動可能に支持し、カッター２０にはすぼめ機構３２を
設ける。立坑構築物１の長円形断面の一方の端部側で掘
削した後、すぼめ機構３１によりカッター２０をすぼ
め、やぐら１２とシャフト１１との連結を解除し、クレ
ーン１４によりカッター２０を所定の深度まで持ち上げ
た後、クレーン９によりやぐら１２、カッター２０、ロ
ータリーテーブル１３等を一緒に横移動し、カッター２
０を立坑構築物１の長円形断面のもう一方の端部側に設
置し、再度やぐら１２を固定して掘削する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は立坑掘削方法及び立
坑掘削装置に係わり、特に、カッターを上方より垂設し
て異形断面を持つ立坑を掘削する立坑掘削方法及び立坑
掘削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カッターを上方より垂設して異形断面を
持つ立坑を掘削する立坑掘削方法を開示する公知例とし
て、特開平６−１４６３１０号公報及び特開平４−６２
２９１号公報がある。

【０００３】特開平６−１４６３１０号公報には、２軸
以上複数のカッターを持つ多軸リバース機（リバースカ
ッター）により、２個以上複数の円弧が一部重なり合っ
た形状の孔を掘削する方法及び装置が記載されている。
複数のカッター部は同一高さに配置されている。

【０００４】特開平４−６２２９１号公報には、ケーソ
ンの底部に設けた複数の開口部に複数のケーシングパイ
プを固設し、このケーシングパイプ内にカッター及び駆
動部からなる掘削機、ロックフレーム、サポートシリン
ダ等を配置し、かつ各カッターにはカッターアームを上
下回動自在に設け、ロックフレームの操作でケーシング
パイプに対する掘削機の高さを変更する工程と、カッタ
ーアームをすぼめた状態でケーシングパイプに対してカ
ッター部分を下方に移動して掘削する工程と、ケーシン
グパイプに対するカッター部分の上下移動を固定してカ
ッターアームを開きながら掘削する工程とを組み合わせ
て立坑を掘削する方法及び装置が記載されている。ま
た、複数のカッターはカッター部を同一高さに配置して
掘削を行うものであり、カッターアームを開いた状態で
はカッター同士が接触する可能性があるため、この干渉
を避けるために互いに同期制御されるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には次のような問題がある。

【０００６】特開平６−１４６３１０号公報 （１）立坑のほぼ全断面を掘削するため複数のカッター
を備えており、立坑を掘る機械としては装備が大きく、
高価となる。立坑掘削装置は、掘削する距離が小さいた
め機械装備としてはできるだけ安価なものが望まれてい
る。

【０００７】（２）隣合うカッターが同一高さに配置さ
れているため、一方のカッターの先端が他方のカッター
の中心部に干渉する距離以上には両カッターを近づける
ことはできず、カッター同士の接近した配置が制限され
る。このため、立坑断面を自由に設計することができな
い。

【０００８】特開平４−６２２９１号公報 （１）立坑のほぼ全断面を掘削するため複数のカッター
を備えており、立坑を掘る機械としては装備が大きく、
高価となる。立坑掘削装置は、掘削する距離が小さいた
め機械装備としてはできるだけ安価なものが望まれてい
る。

【０００９】（２）ケーシングパイプ内にはカッターだ
けでなく駆動部も収納されている。このため、ケーシン
グパイプの直径は大型化せざるを得ず、カッター同士の
接近した配置が制限され、立坑断面を自由に設計するこ
とができない。

【００１０】本発明の目的は、掘削装備を軽量化できか
つ立坑断面形状の設計の自由度の大きな立坑掘削方法及
び立坑掘削装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

（１）上記目的を達成するために、本発明は、カッター
を上方より垂設し、異形断面を持つ立坑を掘削する立坑
掘削方法において、前記カッターを第１の位置に設置し
て所定の深さ掘削し、次いで前記カッターを持ち上げ、
横移動し、第２の位置に設置して所定の深さ掘削し、少
なくともこれら２つの位置で前記手順を繰り返して立坑
を掘削するものである。

【００１２】上記のようにカッターを横移動して複数の
位置で掘削することにより、少ないカッター本数、例え
ば１機のカッターでも異形断面の立坑を掘削することが
でき、掘削装備の軽量化が図れる。

【００１３】また、カッターを横移動して異形断面の立
坑を掘削するので、立坑の断面形状に対する制限が減少
し、自由に立坑断面形状を設計することができる。

【００１４】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記カッターにカッターすぼめ機構を設け、カッターの
掘削位置を第１の位置から第２の位置に変えるとき、こ
のカッターすぼめ機構によりカッターをすぼめて上方に
持ち上げ、横移動させるものとする。

【００１５】このようにカッターをすぼめて持ち上げ、
横移動させることにより、カッターを持ち上げて横移動
させるとき、周囲の構造物、例えばケーソンの刃口に干
渉することなくカッターを動かせる。

【００１６】（３）上記（２）において、好ましくは、
立坑にケーソンを設置し、このケーソンを降下させなが
ら掘削を行うとともに、前記カッターすぼめ機構により
カッターの掘削径を変えてケーソンの刃口抵抗を制御
し、ケーソンの方向修正を行う。

【００１７】このようにカッターすぼめ機構を用いてケ
ーソンの方向修正を行うことにより、掘削方向がほぼ垂
直となる精度の良い掘削が可能となる。

【００１８】（４）また、上記（２）において、好まし
くは、立坑にケーソンを設置し、このケーソンに隔壁を
設けて切羽を立坑から隔離して掘削を行うとともに、こ
の隔壁に前記カッターの横移動を可能とする挿入兼回収
穴を設けかつこの挿入兼回収穴の上部に切羽の水圧を保
持するためのシャフトを立設し、この挿入兼回収穴を退
避孔として利用し、前記すぼめたカッターをこの退避孔
及びシャフト内に退避させる。

【００１９】このように隔壁を有するケーソンを用いる
掘削装置であっても、隔壁の挿入兼回収穴をカッターの
横移動を可能とする断面形状としかつシャフトの断面形
状も同じ形とし、挿入兼回収穴をカッターの退避孔とし
て利用することにより、（１）の掘削方法を実施でき
る。

【００２０】（５）上記（１）において、好ましくは、
前記カッターを第２の位置に設置して所定の深さ掘削し
た後、前記カッターを持ち上げ、横移動し、前記第１の
位置と第２の位置との間の第３の位置に設置して所定の
深さ掘削するとともに、前記第１の位置、第２の位置、
第３の位置で均等掘削ができるようにこれらの各位置を
設定し、少なくともこれら３つの位置で前記手順を繰り
返して立坑を掘削する。

【００２１】このようにカッターの掘削位置を設定し、
均等掘削を行うことにより、カッターはアンバランスな
横力を受けないで済むため、カッターの推進方向精度が
良くなる。

【００２２】（６）また、上記目的を達成するために、
本発明は、カッターを上方より垂設し、異形断面を持つ
立坑を掘削する立坑掘削装置において、前記カッターに
連結され、少なくとも立坑の開口部付近まで伸びるカッ
ター駆動軸と、前記カッター駆動軸の上端付近を支持
し、カッター駆動軸をカッターと共に上下に動かすカッ
ター上下機構と、前記カッター駆動軸が貫通するカッタ
ー回転駆動装置と、前記カッター回転駆動装置を前記カ
ッターの上下方向と直角な横方向に移動可能に支持する
可動支持機構とを備えるものとする。

【００２３】このようにカッター上下機構と、カッター
回転駆動装置をカッターの上下方向と直角な横方向に移
動可能に支持する可動支持機構とを設けることにより、
上記（１）の掘削方法を実施できる。

【００２４】（７）上記（６）において、好ましくは、
前記カッターに掘削径を変更するカッターすぼめ機構を
設ける。

【００２５】このようにカッターすぼめ機構を設けるこ
とにより、上記（２）のようにカッターの掘削位置を第
１の位置から第２の位置に変えるとき、カッターをすぼ
めて上方に持ち上げ、横移動させることができ、周囲の
構造物、例えばケーソンの刃口に干渉することなくカッ
ターを動かせる。

【００２６】（８）上記（７）において、好ましくは、
立坑に設置されたケーソンを更に備え、このケーソンに
切羽を立坑から隔離する隔壁を設け、この隔壁に前記カ
ッターの横移動を可能とする挿入兼回収穴を設けかつこ
の挿入兼回収穴の上部に切羽の水圧を保持するためのシ
ャフトを立設し、この挿入兼回収穴をカッターの退避孔
として利用する。

【００２７】これにより上記（４）のように、隔壁を有
するケーソンを用いる掘削装置であっても、（１）の掘
削方法を実施できる。

【００２８】（９）上記（８）において、好ましくは、
前記カッターは前記挿入兼回収穴又はシャフトにより支
持されるスタビライザーを有する。

【００２９】これによりカッターによる掘削が不均等掘
削であっても、不均等掘削により生じる横力をスタビラ
イザーで支持し、掘削方向を垂直方向に精度良く保つこ
とができる。

【００３０】（１０）また、上記（８）において、好ま
しくは、前記隔壁に、前記横移動可能なカッターを用い
て掘削したときの掘り残し部分を掘削できる位置に追加
のカッター挿入兼回収穴を設置し、この追加の挿入兼回
収穴にカッターを設置して当該掘り残し部分を掘削す
る。

【００３１】これにより上記（１）の掘削で掘り残しが
あっても、その部分を掘削することができる。この場
合、もともとあるカッターを引き上げて投入すれば、追
加のカッターが不要となる。

【００３２】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態を図１〜
図１１により説明する。

【００３３】図１において、１は断面長円形の立坑構築
物（ケーソン）であり、立坑構築物１は刃口２を備えた
下部ケーソン３、シールドハル４、セグメント５とから
なっている。下部ケーソン３には切羽２２を立坑内から
隔離するための隔壁６が設けられている。また、シール
ドハル４の内側には推進ジャッキ８が設置され、更にそ
の内側の床上にはセグメント５を組み上げるためのエレ
クター９が装備されている。

【００３４】立坑構築部１内には立坑構築物１の刃口２
の下側を掘削するためのカッター２０が装備されてお
り、立坑構築物１の隔壁６には、このカッター２０を挿
入、回収又は横移動するための長円形の穴（以下、回収
穴と呼ぶ）１０が開いており、この回収穴１０の上部に
はそれぞれ切羽２２に水圧をかけその圧力を保持するた
めの同じく断面長円形のシャフト１１が装着され、シャ
フト１１の上端は大気中に開放されている。また、シャ
フト１１の上部にはやぐら１２が取り付けられ、その上
にカッター回転駆動装置であるロータリーテーブル１３
が取り付けられている。

【００３５】カッター２０の上端はそれぞれ中空のカッ
ター駆動軸２１に連結され、カッター駆動軸２１はロー
タリーテーブル１３を貫通して上方に伸び、上端でカッ
ター上下機構であるクレーン１４に支持され、上方より
吊り下げられている。また、カッター駆動軸２１はロー
タリーテーブル１３の貫通部分でロータリーテーブル１
３により回転駆動される。

【００３６】カッター２０で掘削した土砂はカッター２
０の先端部の吸込口１４よりサクションポンプ１５によ
り吸い上げられ、カッター駆動軸２１の中空部分、スイ
ベルジョイント２３を介して地上の泥水処理設備に運ば
れ、土砂を排土し処理後の泥水は切羽２２に還流する。

【００３７】カッター２０は、主カッター３０とカッタ
ーすぼめ機構３１とカッター拡径機構３２とを装備して
おり、カッターすぼめ機構３１とカッター拡径機構３２
によりカッター２０の掘削径を簡単に変えることができ
るようになっている。このようにカッター２０の掘削径
を変えることにより、刃口２の下方の掘削範囲を変え、
刃口抵抗を制御することができる。また、カッターすぼ
め機構３１でカッター２０をすぼめてカッター２０をク
レーン１４で吊り上げることで、カッター２０を隔壁６
の回収穴１０に引き込み、横移動することができる。

【００３８】また、図２に示すように、カッター２０の
最大掘削半径と立坑構築物１の長円形の短軸側の半径は
ほぼ一致している。また、地山３６自体の硬さのアンバ
ランスによる横力を受けてもカッター２０が立坑構築物
１より大きく外れないように、スタビライザー３７を装
備している。スタビライザー３７はカッター２０のセン
ターシャフト３３の上端付近に設けられ、回収穴１０又
はシャフト１１の内壁に当接することで横力を支持す
る。

【００３９】やぐら１２は、シャフト１１の上端に設け
られた可動機構５０によりカッター２０の上下方向と直
角な横方向に移動可能であり、やぐら１２と可動機構５
０とによりロータリーテーブル（カッター回転駆動装
置）１３を横方向に移動可能に支持する可動支持機構を
構成する。図３に可動機構５０の詳細を示す。

【００４０】可動機構５０は、シャフト１１の上端に設
けられたシャフトフランジ５１と、やぐら１２の下端に
設けられた井桁状の支持枠５２を有し、シャフトフラン
ジ５１には図示のような多数のボルト穴５３が開けら
れ、支持枠５２の四隅にはボルト貫通穴（図示せず）が
開けられて、これらボルト穴５３及びボルト貫通穴にボ
ルト５４を締結することにより支持枠５２はシャフトフ
ランジ５１上の任意の位置に固定されている。また、や
ぐら１２を横移動する場合は、ボルト５４を外してやぐ
ら１２、カッター２０、ロータリーテーブル１３等をク
レーン１４により一緒につり上げ、横方向に移動し、シ
ャフトフランジ５１上の所定の位置に再度ボルト５４で
固定する。なお、カッター２０は吊られているのでやぐ
ら１２の固定はボルト５４でなくとも良い。例えば、カ
ッター２０のトルク反力をとれれば良いので、ピンジョ
イントにしても構わない。

【００４１】カッター２０の詳細構造を図４〜図７によ
り説明する。

【００４２】カッター２０の主カッター３０は、図４及
び図５に示すように、センターシャフト３３の下端に放
射状に取付けられた４本のリブ３３ａと、リブ３３ａの
それぞれの先端に上下方向に折り曲げ自在にピン２７に
より結合された４本の放射状のカッタースポーク３３ｂ
とを有し、カッタースポーク３３ｂには図４に想像線３
３ｃで示すように一定距離下方に突出したカッタービッ
トが取付けられている。また、カッタースポーク３３ｂ
は、図６に示すようにこれらカッタースポーク３３ｂを
すぼめたときに外径端部分の径が小さくなるように内径
端近傍に折り曲げ部３３ｄを有している。カッタースポ
ーク３３ｂを最大に拡げたときの外径寸法はケーソン１
の内径寸法より少し小さく作ってあり、これによりカッ
ター２０はケーソン１の内面より内周側を掘削し、ケー
ソン１の刃口２の貫入抵抗を小さくする。

【００４３】カッター拡径機構３２は拡径カッター３４
を有し、拡径カッター３４は４本のカッタースポーク３
３ｂのうちの対向する２本の外径端部分にピン２５によ
り上方に回転するにしたがって掘削径が増加するように
回転可能に取り付けられ、拡径カッター３４の側面には
カッタースポーク３３ｂに支持されたジャッキ３５のピ
ストンがピン結合され、ジャッキ３５を伸縮すると拡径
カッター３４はピン２５を中心として回転動作する。拡
径カッター３４の回転中心であるピン２５はケーソン１
の内周面より内周側に位置している。また、拡径カッタ
ー３４の想像線３４ａで示すカッタービットの取付け形
状は、拡径カッター３４の回転中心２５からカッター刃
先までの距離が回転方向全周にわたってほぼ等しいか回
転方向内周側から外周側に行くにしたがって小さくなる
ような形状になっている。

【００４４】拡径カッター３４は縮径時にはカッタース
ポーク３３ｂの外径の内側に完全に引き込まれ、拡径カ
ッター３４を最大に拡径したときの外径寸法はケーソン
１の刃口２の外周寸法とほぼ同じになるように作ってあ
り、これにより拡径カッター３４は、カッタースポーク
３３ｂを最大に拡げたとき、ケーソン１の刃口２の下側
においてカッタースポーク３３ｂの外側からケーソン１
の刃口２の外周までの間を掘削し、ケーソン１の刃口２
の貫入抵抗を更に小さくする。なお、刃口２の貫入抵抗
を更に下げるには、刃口外周より２〜３ｃｍ更に外周ま
で掘削できるようにビット３４ａの取付け半径を大きく
し、オーバカットできるようにする。

【００４５】また、拡径カッター３４はケーソン１の刃
口２の下側を掘削するため、ケーソン１が自重沈下して
きたとき拡径カッター３４の上部にケーソン１の刃口２
がぶつかる。このような場合、拡径カッター３４は上記
のように上方に回転するにしたがって掘削径が大きくな
るように取付けられているので下方に押されたときに内
周側に回転可能であり、刃口２の押し下げ力により内周
側に回転して引き込まれる。そして、特にこのとき、拡
径カッター３４は回転中心２５からカッター刃先までの
距離が回転方向全周にわたってほぼ等しいか回転方向内
周側から外周側に行くにしたがって小さくなるようなカ
ッター形状をしているため、刃口２の押し下げ力により
内周側にスムーズに回転して引き込まれ、拡径カッター
３４がケーソン１の刃口２と地山の間に挾まれることを
確実に防止する。なお、カッタースポーク３３ｂの最大
の外径寸法はケーソン１の内径寸法より小さく作ってあ
るので、ケーソン１の沈下時刃口２がカッタースポーク
２３ｂにぶつかることはない。したがって、ケーソン１
が自重沈下してもカッターの破損が防止できる。

【００４６】また、拡径カッター３４は、カッタースポ
ーク３３ｂをすぼめたときにセンターシャフト３３と干
渉しない位置に取り付けられている。すなわち、カッタ
ースポーク３３ｂの外径端には、カッタースポーク３３
ｂをすぼめたときにセンターシャフト３３と干渉するこ
となく交差するように、センターシャフト３３に対して
所定距離Ｌ（図５参照）だけずれかつカッタースポーク
３３ｂに対してＬ字状の角度をなして支持ブロック３４
ｂが取付けられ、拡径カッター３４は支持ブロック３４
ｂの側面に取り付けられている。

【００４７】カッタースポーク３３ｂをピン２７により
折曲げ自在に結合したリブ３３ａはセンターシャフト３
３の下端に取り付けられたボス４７に連結され、カッタ
ースポーク３３ｂは、図６に示すように、カッターすぼ
め機構３１により４本ともピン２７の部分で傘のように
折り畳むことができる。

【００４８】カッターすぼめ機構３１の詳細構造を図７
に示す。カッターすぼめ機構３１は、センターシャフト
３３に設けられたピストン部３８ａ及びピストン部３８
ａに嵌め合い摺動するシリンダー部３８ｂからなるカッ
ターすぼめジャッキ３８と、カッターすぼめジャッキ３
８のシリンダー部３８ｂをカッタースポーク３３ｂに連
結する４本のアーム３９とで構成され、アーム３９はシ
リンダ部３８ｂの外周に設けられたリブ３８ｃにピン３
６ａにより結合され、カッタースポーク３３ｂにピン２
８により結合されている。カッターすぼめジャッキ３８
のピストン部３８ａはセンターシャフト３３をピストン
ロッドとしてその一部を太くしたものであり、シリンダ
部３８ｂはスライド筒３８ｄとその両端に位置するシリ
ンダーエンド３８ｅとからなり、シリンダ部３８ｂ内に
おいてピストン部３８ａの上下にできる空間３８ｆ，３
８ｇに圧油を選択的に送り込むことにより、ピストン部
３８ａに対してシリンダ部３８ｂを上下に動かし、カッ
タースポーク３３ｂを含むカッター全体を傘のように開
閉することができる。

【００４９】以上のようにカッタースポーク３３ｂに折
り曲げ部３３ｄを設け、かつ拡径カッター３４をセンタ
ーシャフト３３と干渉することなく交差できるように
し、更にカッターすぼめ機構３１をコンパクトな構造と
したことにより、カッタースポーク２３ｂをすぼめたと
きのカッター径が小さくなり、図６に示すように小さい
回収穴１０からカッター２０を容易に退避、回収、横移
動できる。

【００５０】クレーン１４はカッター駆動軸２１を介し
てそれぞれのカッター２０を吊っており、カッター２０
の上下動及びカッター２０の地山への押付け力の調整を
カッターの吊下げ位置及び吊下げ力調整によって行って
いる。地山によって異なるが、カッター２０及びカッタ
ー駆動軸２１の自重を最適量地山にかけると掘削効率が
良くなる。どの程度かけるかは、経験と試行錯誤により
決定する。

【００５１】カッター駆動軸２１はカッター２０のセン
ターシャフト３３に接続されるドリルパイプ２１ａと、
ドリルパイプ２１ａに接続されたケリーバパイプ２１ｂ
より構成されている。ドリルパイプ２１ａは掘削するに
つれてつなぎ足して行く。ケリーバパイプ２１ｂは断面
四角形状をしており、この四角形状でロータリーテーブ
ル１３に係合しカッター掘削トルクを伝えられる。

【００５２】次に、上記立坑掘削装置を用いた掘削方法
を説明する。

【００５３】まず、図１及び図２に示すように、立坑構
築物１の長円形断面の端部にカッター２０の端部が合う
位置にカッター２０を設置し、円形断面を所定の深さ掘
削する。

【００５４】次に、すぼめ機構３１によりカッター２０
をすぼめ、ボルト５４を外してやぐら１２とシャフト１
１との連結を解除し、クレーン１４によりやぐら１２、
ロータリーテーブル１３等と一緒にカッター２０を所定
の深度まで持ち上げ、カッター２０を退避孔１０及びシ
ャフト１１内に退避させる。次いで、やぐら１２、カッ
ター２０、ロータリーテーブル１３等をクレーン９によ
り一緒に横移動させ、図８及び図９に示すようにカッタ
ー２０の端部を立坑構築物１の長円形断面のもう一方の
端部に合わせて、再度やぐら１２をシャフト１１の頂部
にボルト５４で固定する。そして、この位置でカッター
２０を所定の深度まで下げ、所定の掘削径に広げ円形断
面を所定の深さ掘削する。

【００５５】次に、同じ動作を繰り返して横移動を行
い、図１０及び図１１に示すように立坑構築物１の長円
形断面の中心部にカッター２０を設置し、円形断面を所
定の深さ掘削する。

【００５６】ここで、カッター２０の設置位置は、立坑
構築物１の両端位置では掘削範囲が重複せず、中央位置
では両端位置のカッター２０により掘り残された部分が
カッター中心に対して点対称となり、かつ隣合う位置で
はほぼカッターの長さ分、掘削範囲が重複するように設
定されている。

【００５７】このようにカッター２０の設置位置を設定
し、上記の順序で掘削を進めることで、カッター２０は
カッター２０中心に対して均等な掘削断面を持つことに
なり、掘削は均等掘削となり、カッター２０はアンバラ
ンスな横力を受けないで済むため、カッター２０の推進
方向精度が良くなる。また、このようにカッター２０の
設置位置と掘削順序を決めて掘削しても掘り残し部３５
が生じるが、それはシールドハル部４に配置された推進
ジャッキ８で刃口２を下へ押し込むことで圧入掘削す
る。

【００５８】カッター２０による掘削終了後、推進ジャ
ッキ８を伸ばし刃口２を下へ押し込み、掘り残し部３５
を圧入掘削する。

【００５９】所定の量掘削したところで推進ジャッキ８
の一部を縮め、その空いたスペースでセグメント５をエ
レクタ９により組み立て、立坑構築物１を築いていく。

【００６０】以後は、これの繰り返しである。

【００６１】以上の掘削工程において、地山が柔らかい
場合は、カッター２０で掘削する範囲をカッター絞り機
構３１による主カッター３０の開度及びカッター拡径機
構３２による拡径カッター３４の開度の調整により行
い、自重落下しないようにする。

【００６２】地山が硬い場合は、更に掘り残し部分の中
心にくるようにカッター２０を横移動し、掘り残し部分
を掘削する。

【００６３】立坑構築物１の全体の方向修正が必要な場
合は、カッターすぼめ機構３１によるカッター２０のす
ぼめ具合（主カッター３０の開度）を図１１でみて左端
位置での掘削の場合と右端位置での掘削の場合で変え
る。これにより刃口２の左端側と右端側とで刃口抵抗が
変わり、立坑構築物１の沈下の方向修正が可能となる。
更に細かい修正が必要な場合は、カッター２０の設置位
置を端部に合わせず少し離す。また、スタビライザー３
７を外して、横移動方向に対し直角方向の移動できるよ
うにしてもよい。

【００６４】工事終了後は、カッター２０をすぼめ、回
収孔１０より引き上げて回収する。

【００６５】なお、カッター２０の掘削半径と刃口２の
掘削半径を合わせてあるが、地山によっては推進ジャッ
キ８で掘り残しがあっても圧入で推進できると判断でき
る場合は、掘削断面を矩形形状としてもよい。

【００６６】以上のように本実施形態によれば、１本の
カッター２０を横移動して異形断面の立坑を掘削するの
で、掘削装備の軽量化を図れ、安価に異形断面の立坑を
掘削できると共に、立坑断面形状を自由に決めることが
でき、立坑断面形状の設計の自由度が向上する。

【００６７】また、カッターすぼめ機構３１及びカッタ
ー拡径機構３２により各カッター２０の掘削径を変える
ことにより、刃口抵抗を制御しケーソン１の方向修正を
行うことができ、掘削方向がほぼ垂直となる精度の良い
掘削が可能となる。

【００６８】また、カッターすぼめ機構３１を設け、か
つ隔壁６にカッター２０の横移動を可能とする挿入兼回
収穴１０を設けかつこの挿入兼回収穴１０の上部に同じ
断面形状のシャフト１１を立設し、この挿入兼回収穴１
０を退避孔として利用し、すぼめたカッター２０を退避
孔１０及びシャフト１１内に退避させるので、本実施形
態のように隔壁６を有するケーソン１を用いる掘削装置
であっても、上記のようにカッター２０を横移動し、異
形断面の立坑を掘削することができる。

【００６９】更に、カッター２０の掘削位置を、立坑構
築物１の両端位置では掘削範囲が重複せず、中央位置で
は両端位置のカッター２０により掘り残された部分がカ
ッター中心に対して点対称となるように設定したので、
均等掘削が行え、カッター２０はアンバランスな横力を
受けないで済むため、カッター２０の推進方向精度が良
くなる。

【００７０】本発明の第２の実施形態を図１２及び図１
３により説明する。本実施形態は可動機構をラックとピ
ニオン構造として油圧モータでやぐらを横移動する例を
示すものである。

【００７１】図１２及び図１３において、本実施形態の
可動機構５０Ａは、シャフト１１の上端に設けられたシ
ャフトフランジ５１Ａと、シャフトフランジ５１Ａ上に
ボルトで固定された１対のラック６０と、やぐら１２の
下端に設けられた井桁状の支持枠５２Ａと、この支持枠
５２Ａのラック６０の平行部に設置された１対の油圧モ
ータ６１と、この油圧モータ６１の出力軸に取り付けら
れ、ラック６０と噛み合うピニオン６２とを有してい
る。油圧モータ６１が図示しない油圧回路により駆動さ
れるとピニオン６２が回転し、やぐら２３はカッター２
０（図１参照）とともにシャフト１１上を横方向に移動
する。油圧モータ５１を停止するとやぐら２３及びカッ
ター２０の横移動も停止し、カッター２０はその停止位
置に設置される。

【００７２】本実施形態によれば、カッター２０の位置
を連続的に変え、カッター２０の掘削位置を所望の位置
に設定することができる。

【００７３】なお、上記実施形態では可動機構をラック
とピニオン構造として油圧モータでやぐら、カッター等
を横移動したが、ジャッキを水平方向に取り付けてシャ
フト１１に反力をとって横移動してもよい。

【００７４】本発明の第３の実施形態を図１４により説
明する。本実施形態は、第１の実施形態より立坑断面が
大きく、カッター２０の大きさの限界からカッター２０
を２機に装備した場合のものである。

【００７５】図１４において、本実施形態の立坑構築物
１Ｂは、図２に示す第１の実施形態の立坑構築部１を２
つ並べて足し合わせた断面形状をしており、立坑構築物
１Ｂ内には立坑構築物１Ｂの刃口２（図１参照）の下側
を掘削するためのカッター２０が２機装備されている。
また、立坑構築物１Ｂの隔壁６Ｂには２機のカッター２
０を挿入、回収し又は横移動するための２つの長円形の
回収穴１０が開いており、これら回収穴１０の上部には
それぞれ切羽２２（図１参照）に水圧をかけその圧力を
保持するためのシャフト１１が装着され、シャフト１１
の上端には可動機構５０（図１参照）が設けられてい
る。その他の構成は第１の実施形態と同じである。

【００７６】掘削方法は、１機のカッター２０に注目す
ると第１の実施形態と同じである。しかし、対角上に各
々のカッター２０を設置するように掘削するのがバラン
スの良い掘り方である。

【００７７】本実施形態によれば、第１の実施形態より
も大きな断面形状の立坑を掘削することができる。

【００７８】第３の実施形態の変形例を図１５に示す。
本実施形態は、立坑構築物１Ｂの断面形状は第３の実施
形態と同じであるが、隔壁６Ｃの回収穴１０Ｃ及びシャ
フト１１Ｃの断面形状をＨ形とし、１機のカッター２０
で全断面掘削を行えるようにしてある。その他の構成は
第１の実施形態と同じである。

【００７９】本実施形態によれば、１機のカッター２０
を用いて第３の実施形態と同じ形状の立坑を掘削するこ
とができる。

【００８０】ここで、立坑構築物を図２に示す第１の実
施形態の立坑構築部１を３つ又はそれ以上並べて足し合
わせた断面形状にすれば、掘削される立坑の断面形状を
更に大きくできる。この場合、図１５に示す実施形態で
は、カッター２０は１機で済むためカッターにかかる費
用は図１４に示す第３の実施形態よりも安価となる。し
かし、シャフト１１Ｃは断面形状Ｈ形となるため、高価
になる。このため、経済性を考慮してカッター２０装備
機数、シャフトの形状を決定する。

【００８１】第３の実施形態の別の変形例を図１６に示
す。本実施形態は、立坑構築物１Ｄ及び隔壁６Ｄの左右
両側の対辺をフラットにしたものである。本実施形態に
よれば、立坑構築物１Ｄの左右両側での掘り残し部は大
きくなるが、推進ジャッキ８（図１参照）の容量を大き
くして刃口２を下に押し込み、圧入掘削で掘り残し部を
掘削すればよい。

【００８２】第３の実施形態の更に別の変形例を図１７
により説明する。本実施形態は、図１６の実施形態のよ
うに掘る場合に、予想に反して地山が硬く推進ジャッキ
８の容量が足りず、刃口の圧入が困難な場合の対処方法
である。隔壁６Ｄの掘り残し部に対応する２箇所の位置
に２個のカッター投入用の穴１０Ｅとシャフト１１Ｅを
設け、刃口２が推進不能になった場合は、追加の穴１０
Ｅにカッター２０を投入し、掘り残し部分を掘削する。
このように掘り残し部を適宜掘削することにより刃口２
の抵抗を小さくし、刃口２を確実に圧入する。

【００８３】投入するカッターは、シャフト１１Ｃに装
備されているカッター２０を回収穴１０Ｃよりクレーン
で抜いて、再投入してもよい。

【００８４】また、最初から所定の深度の地山が硬く、
推進ジャッキ８の圧入掘削はできないことが予想される
場合は、図１７の追加の穴１０Ｅに予備カッターを装備
しておいてもよい。この場合は、カッターをすぼめて穴
１０Ｅに引き上げておけば、もともとあるカッター２０
の掘削の邪魔にならない。このように追加してカッター
２０を近接配置できるのは、カッター２０のすぼめ機構
３１と退避孔１０Ｅが装着されているためである。

【００８５】本発明の第４の実施形態を図１８〜図２０
により説明する。本実施形態は、立坑断面が、長円であ
っても第１の実施形態と比較して小さい場合のカッター
配置を示すものである。図中、図１及び図２に示すもの
と同等の部材には同じ符号を付している。

【００８６】図１８において、本実施形態の立坑構築物
１Ｆは、図２に示す第１の実施形態のものより長辺側が
短い長円形の断面形状をしており、立坑構築部１Ｆ内に
は立坑構築物１Ｆの刃口２の下側を掘削するためのカッ
ター２０（図１参照）が１機装備されている。また、立
坑構築物１Ｆの隔壁６Ｆにはカッター２０を挿入、回収
し又は横移動するための回収穴１０Ｆが開いており、回
収穴１０Ｆの上部には切羽２２（図１参照）に水圧をか
けその圧力を保持するためのシャフト１１Ｆが装着さ
れ、シャフト１１Ｆの上端には可動機構５０（図１参
照）が設けられている。

【００８７】また、カッター２０の最大掘削半径と立坑
構築物１Ｆの長円形の短軸側の半径はほぼ一致してい
る。また、立坑構築物１Ｆの長円形の長軸の直径はカッ
ター２０の直径の２倍よりも短いため、立坑構築物１Ｆ
の長円形断面の一方の端部側を掘削するときは掘削範囲
が円形の均等掘削となるが、その後、カッター２０を横
移動し、他方の端部側を掘削するときは掘削範囲が円形
にならず、掘削範囲が非対称な不均等掘削となる。この
ため、カッター２０はこの不均等掘削故に長円形断面の
長軸方向に横力を受ける。本実施形態のカッター２０は
このような横力を受けても掘進方向が垂直方向から大き
く外れないように、ジャッキタイプのスタビライザー３
７Ｆを装備している。

【００８８】スタビライザー３７Ｆは、図１９及び図２
０に示すように、センターシャフト３３を所定の間隙７
７をもって取り囲む固定スタビライザー７０と、シリン
ダ側で固定スタビライザー７０に連結された対向する１
対のジャッキ７１と、各ジャッキ７１のロッド側にピン
結合され、かつシャフト１１Ｆの内周面に押し当てられ
る当て板７２にピン結合された連結フランジ７３と、固
定スタビライザー７０と連結フランジ７３との間に配置
され、ジャッキ７１を保護する入れ子式の内筒７４及び
外筒７５と、シャフト１１Ｆの内周面に取り付けられ、
当て板７２の落下を防止するストッパ７６とで構成され
ている。

【００８９】カッター２０のセンターシャフト３３は固
定スタビライザー７０の中心部で回転する。１対のジャ
ッキ７１を伸長すると、固定スタビライザー７０は図示
の位置にしっかりと保持され、上記の横力を支持する。
カッター２０を横移動させるときは、ジャッキ７１を縮
める。このとき、当て板７２はストッパ７６に沿って横
移動する。

【００９０】本実施形態によれば、不均等掘削であって
も確実にカッターを保持し、掘削方向を垂直方向に精度
良く保つことができる。

【００９１】なお、上記実施形態では、カッター２０が
受ける横力を支持するためジャッキタイプのスタビライ
ザー３７Ｆを用いたが、スタピライザー自身は図１及び
図２に示すようなディスク型のスタピライザーを用い、
回収穴１０Ｆ又はシャフト１１Ｆ側にスタピライザーが
受ける横力を支持する進退可能な保持手段を設けてもよ
い。

【００９２】本発明の第５の実施形態を図２１により説
明する。本実施形態は立坑構築物の下部に隔壁のないオ
ープンケーソンを用いる立坑掘削装置に本発明を適用し
たものである。図中、図１に示すものと同等のものには
同じ符号を付している。

【００９３】図２１において、立坑構築物１Ｇは下部に
隔壁６（図１参照）を備えておらず、したがってシャフ
ト１１（図１参照）も設けられていない。このため、地
表に基礎やぐら４０を設置し、この基礎やぐら４０の上
にロータリーテーブル１３を取り付けたやぐら１２を取
り付け支持する。また、シャフト１１がないため、カッ
ター２０のセンターシャフト３３にスタピライザーも取
り付けられていない。その他の構成は第１の実施形態と
同じである。

【００９４】立坑の掘削方法は、実質的に第１の実施形
態と同じである。ただし、隔壁がないので、カッター２
０を上げて横移動させるとき、カッター２０はカッター
先端が刃口２に当たらない程度にすぼめればよい。

【００９５】本実施形態によっても、オープンケーソン
を用いて第１の実施形態と同様に立坑を掘削することが
できる。

【００９６】

【発明の効果】

（１）本発明によれば、掘削装備の軽量化が図れ、安価
に異形断面の立坑を掘削することができる。

【００９７】（２）また、立坑断面形状を自由に決める
ことができ、立坑断面形状の設計の自由度が向上する。

【００９８】（３）また、本発明によれば、カッターの
掘削径を変えることにより、刃口抵抗を制御しケーソン
１の方向修正を行うことができ、掘削方向がほぼ垂直と
なる精度の良い掘削が可能となる。

【００９９】（４）また、本発明によれば、隔壁を有す
るケーソンを用いる掘削装置であっても、カッターを横
移動し、異形断面の立坑を掘削することができる。

【０１００】（５）更に、本発明によれば、均等掘削が
行えるので、カッターはアンバランスな横力を受けない
で済むため、カッターの推進方向精度が良くなる。

【０１０１】（６）また、本発明によれば、不均等掘削
であっても、不均等掘削により生じる横力をジャッキ式
のスタビライザーで支持し、掘削方向を垂直方向に精度
良く保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による立坑掘削装置の
縦断面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】可動機構の詳細を示す図１のIII−III線断面図
である。

【図４】カッター部分の拡大詳細図である。

【図５】図４に示すカッターの下方から見た図である。

【図６】図４に示すカッターのすぼめた状態を示す図で
ある。

【図７】図４に示すカッターのすぼめ機構の拡大断面図
である。

【図８】図１に示す立坑掘削装置による掘削方法の一工
程を示す図である。

【図９】図８のIX−IX線断面図である。

【図１０】図１に示す立坑掘削装置による掘削方法の他
の一工程を示す図である。

【図１１】図１０のXI−XI線断面図である。

【図１２】本発明の第２の実施形態による立坑掘削装置
の可動機構の正面図である。

【図１３】図１２に示す可動機構の側面図である。

【図１４】本発明の第３の実施形態による立坑掘削装置
の図２に対応する断面図である。

【図１５】第３の実施形態の変形例を示す図１４と同様
な断面図である。

【図１６】第３の実施形態の他の変形例を示す図１４と
同様な断面図である。

【図１７】第３の実施形態の更に他の変形例を示す図１
４と同様な断面図である。

【図１８】本発明の第４の実施形態による立坑掘削装置
の図２に対応する断面図である。

【図１９】図１８に示す第４の実施形態のスタビライザ
ー部分の拡大図である。

【図２０】図１９のXX−XX線矢視図である。

【図２１】本発明の第５の実施形態による立坑掘削装置
の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 立坑構築物（ケーソン） ２ 刃口 ６ 隔壁 １０ 回収穴（退避孔） １１ シャフト １２ やぐら １３ ロータリーテーブル １４ クレーン（上下機構） ２０ カッター ２１ カッター駆動軸 ３１ カッターすぼめ機構 ３２ カッター拡径機構 ３３ センターシャフト ３７ スタビライザー ３７Ｆ ジャッキ式のスタビライザー ５０ 可動機構

フロントページの続き (71)出願人 000005522 日立建機株式会社 東京都千代田区大手町２丁目６番２号 (71)出願人 000201478 前田建設工業株式会社 東京都千代田区富士見２丁目10番26号 (72)発明者 松本 嘉司 東京都練馬区大泉学園町５丁目29番25号 (72)発明者 吉村 宗男 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 萩原 英樹 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 田中 猛 東京都港区北青山二丁目５番８号 株式会 社間組内 (72)発明者 土屋 清 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 石川 泰昭 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 植田 和憲 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 網代 秀一 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 飯島 理夫 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 日 立建機株式会社内 (72)発明者 古村 紀夫 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 日 立建機株式会社内 (72)発明者 北川 滋樹 東京都千代田区富士見二丁目10番26号 前 田建設工業株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カッターを上方より垂設し、異形断面を持
   つ立坑を掘削する立坑掘削方法において、 前記カッターを第１の位置に設置して所定の深さ掘削
   し、次いで前記カッターを持ち上げ、横移動し、第２の
   位置に設置して所定の深さ掘削し、少なくともこれら２
   つの位置で前記手順を繰り返して立坑を掘削することを
   特徴とする立坑掘削方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の立坑掘削方法において、前
   記カッターにカッターすぼめ機構を設け、カッターの掘
   削位置を第１の位置から第２の位置に変えるとき、この
   カッターすぼめ機構によりカッターをすぼめて上方に持
   ち上げ、横移動させることを特徴とする立坑掘削方法。
3. 【請求項３】請求項２記載の立坑掘削方法において、立
   坑にケーソンを設置し、このケーソンを降下させながら
   掘削を行うとともに、前記カッターすぼめ機構によりカ
   ッターの掘削径を変えてケーソンの刃口抵抗を制御し、
   ケーソンの方向修正を行うことを特徴とする立坑掘削方
   法。
4. 【請求項４】請求項２記載の立坑掘削方法において、立
   坑にケーソンを設置し、このケーソンに隔壁を設けて切
   羽を立坑から隔離して掘削を行うとともに、この隔壁に
   前記カッターの横移動を可能とする挿入兼回収穴を設け
   かつこの挿入兼回収穴の上部に切羽の水圧を保持するた
   めのシャフトを立設し、この挿入兼回収穴を退避孔とし
   て利用し、前記すぼめたカッターをこの退避孔及びシャ
   フト内に退避させることを特徴とする立坑掘削方法。
5. 【請求項５】請求項１記載の立坑掘削方法において、前
   記カッターを第２の位置に設置して所定の深さ掘削した
   後、前記カッターを持ち上げ、横移動し、前記第１の位
   置と第２の位置との間の第３の位置に設置して所定の深
   さ掘削するとともに、前記第１の位置、第２の位置、第
   ３の位置で均等掘削ができるようにこれらの各位置を設
   定し、少なくともこれら３つの位置で前記手順を繰り返
   して立坑を掘削することを特徴とする立坑掘削方法。
6. 【請求項６】カッターを上方より垂設し、異形断面を持
   つ立坑を掘削する立坑掘削装置において、 前記カッターに連結され、少なくとも立坑の開口部付近
   まで伸びるカッター駆動軸と、 前記カッター駆動軸の上端付近を支持し、カッター駆動
   軸をカッターと共に上下に動かすカッター上下機構と、 前記カッター駆動軸が貫通するカッター回転駆動装置
   と、 前記カッター回転駆動装置を前記カッターの上下方向と
   直角な横方向に移動可能に支持する可動支持機構とを備
   えることを特徴とする立坑掘削装置。
7. 【請求項７】請求項６記載の立坑掘削装置において、前
   記カッターに掘削径を変更するカッターすぼめ機構を設
   けたことを特徴とする立坑掘削装置。
8. 【請求項８】請求項７記載の立坑掘削装置において、立
   坑に設置されたケーソンを更に備え、このケーソンに切
   羽を立坑から隔離する隔壁を設け、この隔壁に前記カッ
   ターの横移動を可能とする挿入兼回収穴を設けかつこの
   挿入兼回収穴の上部に切羽の水圧を保持するためのシャ
   フトを立設し、この挿入兼回収穴をカッターの退避孔と
   して利用することを特徴とする立坑掘削装置。
9. 【請求項９】請求項８記載の立坑掘削装置において、前
   記カッターは前記挿入兼回収穴又はシャフトにより支持
   されるスタビライザーを有することを特徴とする立坑掘
   削装置。
10. 【請求項１０】請求項８記載の立坑掘削装置において、
    前記隔壁に、前記横移動可能なカッターを用いて掘削し
    たときの掘り残し部分を掘削できる位置に追加のカッタ
    ー挿入兼回収穴を設置し、この追加の挿入兼回収穴にカ
    ッターを設置して当該掘り残し部分を掘削することを特
    徴とする立坑掘削装置。