JPH10266219A - ケーソン機械水中掘削工法 - Google Patents

ケーソン機械水中掘削工法

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JPH10266219A
JPH10266219A JP11329397A JP11329397A JPH10266219A JP H10266219 A JPH10266219 A JP H10266219A JP 11329397 A JP11329397 A JP 11329397A JP 11329397 A JP11329397 A JP 11329397A JP H10266219 A JPH10266219 A JP H10266219A
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JP
Japan
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caisson
excavation
machine
jack
excavating
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JP11329397A
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English (en)
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Tsutomu Fukushima
勉 福島
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は地上からコンピューターの操作によ
り水中で掘削できる掘削機械をケーソン下部に取り付
け、安全を確保し、材料を節約し、工期を短縮する。 【解決手段】 本発明は地上からコンピューター1の自
動制御により、油圧(水圧)機械3・給圧水機4・泥水
処理プラント5・吊り下げワイヤーロープ7等を連動さ
せ、ケーソン躯体9下部に取り付けた掘削機械により、
水中で掘削と同時にそのケーソン躯体9の安定を保ちな
がら沈下させるため、人員の安全を確保し、材料を節約
し、工期を短縮することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地下室・橋梁の基
礎・地下鉄の縦坑・地下備蓄タンク等の工事に適応す
る、ケーソン工事工法に属するものである。
【0002】
【従来の技術】大規模な工事は、水中で使える機械の場
合でも人員が水中に潜って作業をするか、掘削工事の動
力にエンジンやモーターを使っている場合は作業中、揚
水が必要である。又、掘削面を同時に均等に掘削する事
ができないので、ケーソンを鉛直に地中に沈下させる事
が難しい。地上からの効率のよい回転式は底面の形状が
円形であり大規模な掘削や大深度の掘削には適さない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】水中での人員の作業を
なくし、機械の故障や事故をできるだけ軽減し、ケーソ
ンの沈下を安定させ、さらに大規模・小規模を問わず、
大深度の掘削や岩盤の掘削も可能とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、地上部からの
コンピューターの自動制御によるリモートコントロール
で、作動させるため、水中の機械にセンサーを付け、そ
れを地上部のコンピューターで処理して制御盤に信号を
送る。制御盤はコンプレッサーや送水機等で、油圧又は
水圧を調節し水中の機械を作動させ、又、掘削土を地上
に送るための圧水を送り出し、排出された泥水を処理す
る。このため人員はコンピューター等の監視や工事の管
理などの地上勤務のみとなり、極めて安全性を確保でき
る。又、掘削機械は、油圧又は水圧で作動するジャッキ
を使うため故障が少なく、土石や岩盤等と接する掘削部
分にやすり状の突起や刃・爪等を付け、上下・左右・押
引等の運動により対角を均等に掘削していくので、底部
の形状を円形だけではなく正方形や長方形のままに掘削
でき、機械上部に既製のケーソンを重ねたり、型枠を組
んでコンクリートを現場打ちすれば、機械と同時にケー
ソンを安定して沈下させる事ができる。送水・排水・セ
ンサー等の管やホース、コード、あるいは掘削終了時に
機械を引き上げるためのワイヤーロープ等を延長すれば
大深度の掘削が可能であり、数台の機械を組み合わせれ
ば大規模の掘削も可能である。
【0005】
【発明の実施の形態】コンピューターで作動を制御する
掘削機械は地中の形状や構造、あるいは構造物の用途や
底面の形状により異なり、掘削部分が小規模のものは先
端部のみでよく、規模が大きくなるにしたがって、先端
部と底面部、先端部・中央部・底面部、あるいは先端部
・中央下部・中央上部・底面部等、いろいろな種類が考
えられるが、基本的には、先端部・中央部・底面部に別
れ、先端部は、ケーソンを背負った上部からの荷重が小
さい面積にかかるため、土や砂利は押し退け、石や岩盤
は破砕し、先端部から圧水を吹き出して上部へ泥水とし
て排出して先行の役目を果たす。中央部は先端部であい
た周辺をさらに削り取り、底面部で削った土や石が中央
部下の排出孔に落ちやすくする。底面部は、ケーソンの
底版の下を均等に掘削し安定したケーソンの沈下を促
す。
【0006】
【実施例】以下、添付図面に従って一実施例を説明す
る。実施例は底面の形状を正方形とした地上からの縦坑
掘削であり、大量の湧水がある場所とする。図1は、ま
ず工事部分を掘削して沈下ガイド6を作り、内側に吊り
下げワイヤーロープ7に吊した掘削機械と、ケーソンの
底版を埋め込むかあるいは現場打ちのコンクリートの底
版を一緒にセットする。掘削機械の作動は、センサーか
らの信号を受けたコンピューター1から制御盤2を通し
て、油圧又は水圧(以下の記述は、油圧(水圧)で表
す)装置3はジャッキ部分や掘削刃を動かし、給圧水機
4や泥水排水ポンプ5a、泥水処理プラント5、吊り下
げワイヤー7の調整等を操作する。尚、センサーは加重
センサー・地中センサー・水圧センサー・圧力センサー
・距離センサー・傾斜角センサー・水深センサー・ガス
センサー等を適切な位置に取り付けるものとする。掘削
工事は先端部14で先行部分を掘削し、中央部13で掘
削面を広げ、底面部12でケーソン躯体9の底面を掘削
して躯体の自重による沈下を促す。躯体上部の沈下分
は、地上で現場打ちのコンクリートか、既成のコンクリ
ートを継ぎ足し、サイドにケーソン沈下ガイド管10を
設ける。ケーソン沈下ガイド管10は躯体9と掘削面に
隙間を開けて沈下による摩擦を少なくし、躯体9の沈下
を安定させるだけでなく、掘削工事終了後に管の中を通
してケーソン躯体9の外部に地盤改良剤やモルタルを送
り込む事ができる。又、油圧(水圧)ホース3a・圧水
送水管4a・泥水排出管5a・センサーコード1a等を
収納する掘削機械の芯である本管11と、あらかじめ地
上までの長さを持つ延長収納ホース11aあるいは、途
中で延長可能な延長収納ホース11aを、延長継手11
bを使用して接続する。掘削された泥や破砕された石・
岩等は排泥部5dに集まり、給圧水機4が圧水送水管4
aを通して、先端部より噴出させた圧水の循環と泥水排
出ポンプ5aの吸引力により、泥水排出管5bを通り、
泥水処理プラント5に送られ、泥水処理された排水は処
理水排出管5cを通して躯体内へ戻される。また躯体内
に溜められた湧水や泥水処理された排水は、給水管4b
を通して給圧水機4から掘削機械の先端部14に送られ
る。尚、水面には人員の落下等の危険防止の為、危険防
止フロート8を浮かべる。掘削工事終了後は、掘削機械
のジャッキをたたみ、躯体9と掘削機械を接続している
接続ジャッキ12bを切り離し、吊り下げワイヤー7で
掘削機械をつり上げる。図2は、ケーソン躯体を背負っ
た作動中の掘削機械の全体図であり、先端部14・中央
部13・底面部12の、掘削刃の形状はやすり状の突起
を持ち、材料は硬質の金属あるいはセラミックとし、摩
耗した場合は取替えができるものとする。図3と図4
は、掘削機械の制止時と作動時であり、図3において図
示する図5の中央部A−A断面図及び図6の先端部B−
B断面図と合わせて説明する。先端部14での掘削は、
先端核に取り付けられた穿孔錐14k・穿孔刃14fに
よってなされる。穿孔錐14kは、穿孔錐用ジャッキ1
4iの上下動と、穿孔錐用回転ジャッキ14jの45度
の回転と反転によって穴を開け、穿孔刃14fは、穿孔
刃用ジャッキ14hの上下動により周辺を削る。削り取
られた小石・砂・泥等は、給圧水機4から送り出され、
圧水送水管4aを通り圧水室4cから圧水噴出口4dを
経由して噴出された圧水の循環により、排泥部5dに送
られる。先端部上部では、掘削上部から落ちてきた石等
を破砕用ジャッキ14bで破砕し、上部臼刃14d、下
部臼刃14eは、それぞれ上部臼刃用ジャッキ14cの
上下動、下部臼刃用回転ジャッキ14gの45度の回転
と反転によって揺り潰し、排泥部5dに送り込む。揺り
潰された小石や砂・泥等は、穿孔部で掘削された小石や
砂・泥等と合流して、圧水と泥水排出ポンプ5aの吸引
により、泥水排出管5bを経由して泥水処理プラント5
に送られる。中央部13での掘削は、中央上部掘削刃1
3f・中央内掘削刃13h・中央外掘削刃13i・中央
下部掘削刃13jによってなされる。中央上部台13i
と中央下部台13jをつなぐ中央部連結ジャッキ13a
を縮ませる事で、中央連結軸13gでつながった、中央
上部台13iと連結軸13dによってつながる中央上部
ジャッキ13e及び中央上部掘削刃13f・中央内掘削
刃13h、中央下部台13jと連結軸131によってつ
ながる中央下部ジャッキ13k及び中央下部掘削刃13
j・中央外掘削刃13iが外側へ膨らみ、底面連結ジャ
ッキ12kを伸縮させる事で中央部13を上下させ、各
掘削刃によって周辺を削って行く、ただし掘削面が各掘
削刃の幅で直角の4方向しか削れないので、底面部12
の回転ジャッキ12cを45度まで回転できるようにセ
ットすれば、全方向に渡り掘削する事ができる。さら
に、周辺の掘削において不如意の岩盤や石があった場
合、中央上部ジャッキ13eと中央下部ジャッキ13k
を随意に伸縮する事によって、上下方向も延長した掘削
が可能となる。図3・図4及び、図7の底面掘削作動前
図と図8の底面作動後図の両平面図により、底面部12
での掘削は、底面掘削刃12fと底面コーナー掘削刃1
2iによってなされる。底面掘削刃12fを底面掘削刃
用ジャッキ12gの伸縮で上下動させ、底面ジャッキ1
2eを伸縮させることによって、底面掘削刃12fの幅
でケーソン躯体9の底版下を4方向に掘削しながら内外
の移動をくり返す。また底面コーナー掘削刃12iを底
面コーナー掘削刃用ジャッキ12jの伸縮で上下動さ
せ、底面コーナージャッキ12hを伸縮させることによ
って、底面コーナー掘削刃12iはケーソン躯体の底版
下を斜め4方向に掘削しながら内外の移動をくり返す。
掘削された泥・砂あるいは削られた岩・石等は、中央部
で掘削された穴から、先端部の排泥部5dに落ちて行き
排出される。この両方と中央部で掘削した部分を合わせ
る事によって、ケーソン躯体の底版下の全域が掘削され
ケーソン躯体9は沈下していく。ただし、ケーソン躯体
9を安定して沈下させる為には、底面部の掘削において
4方向を均等に掘削しなければならない。尚、軟弱地盤
等による急激なケーソン躯体9の沈下が起きた場合先端
部14と中央部13を支持する本管11にかかる急激な
加重圧を避けるため、底面部本体12a上部に緩衝装置
を設ける。掘削工事終了後は、掘削と同時にケーソンが
設置されているため、ケーソン沈下ガイド管10を通し
て地盤改良剤やモルタルを圧入し、外部との摩擦を確保
して機械を引き上げ、水中コンクリートもしくは、水を
抜いた後に底版をコンクリート打ちして完了とする。
【0007】
【発明の効果】上述の様に、本発明のケーソン水中掘削
工法は人員の安全を確保し、掘削工事を容易にし、かつ
水中での工事のため施工中もケーソン躯体内外の水圧が
一定であり、外部からの土圧等を受けにくいので材料の
節約にもなる。又、掘削機械を分割してつなぐ事により
既存のビル等の内部より地かに駐車場等を作る事も可能
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のケーソン水中掘削工法の掘削中の全体
図である。
【図2】本工法におけるケーソン躯体を背負った掘削機
械の正面図である。
【図3】本工法における制止時の掘削機械の一部切欠断
面図である
【図4】本工法における作動時の掘削機械の一部切欠断
面図である
【図5】本工法におけ掘削機械中央部の断面図である。
【図6】本工法における掘削機械先端部の断面図であ
る。
【図7】本工法における掘削機械底面部の掘削前の平面
図である。
【図8】本工法における掘削機械底面部の掘削後の平面
図である
【符号の説明】
1 コンピューター 1a センサーコード 2 制御盤 2a 操作線 3 油圧(水圧)装置 3a 油圧(水圧)ホース 4 給圧水機 4a 圧水送水管 4b 吸水管 4c 圧水室 4d 圧水噴出口 5 泥水処理プラント 5a 泥水排水ポンプ 5b 泥水排出管 5c 処理水排水管 5d 排泥部 5e 穿孔排泥部 6 沈下ガイド 7 吊り下げワイヤーロープ 8 危険防止フロート 9 ケーソン躯体 10 ケーソン沈下ガイド管 11 本管 11a 延長収納ホース 11b 延長継手 12 底面部 12a 底面部本体 12b 接続ジャッキ 12c 回転ジャッキ 12d 緩衝装置 12e 底面ジャッキ 12f 底面掘削刃 12g 底面掘削刃用ジャッキ 12h 底面コーナージャッキ 12i 底面コーナー掘削刃 12j 底面コーナー掘削刃用ジャッキ 12k 底面連結ジャッキ 13 中央部 13a 中央部連結ジャッキ 13b 中央上部代 13c 中央下部代 13d 連結軸 13e 中央上部ジャッキ 13f 中央上部掘削刃 13g 中央連結軸 13h 中央内掘削刃 13i 中央外掘削刃 13j 中央下部掘削刃 13k 中央下部ジャッキ 131 連結軸 14 先端部 14a 先端核 14b 破砕用ジャッキ 14c 上部臼刃用ジャッキ 14d 上部臼刃 14e 下部臼刃 14f 穿孔刃 14g 上部臼刃用回転ジャッキ 14h 穿孔刃用ジャッキ 14i 穿孔錐用ジャッキ 14j 穿孔錐用回転ジャッキ 14k 穿孔錐

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地上部からのコンピューターの自動制御
    によるリモートコントロールで、油圧もしくは水圧で作
    動する掘削機械で、水中あるいは湧水中を問わず、岩盤
    でも掘削できる。また、底面の形状が円形だけでなく正
    方形や長方形でもよく、掘削面を同時に均等に掘削する
    ので安定したケーソンの沈下と大深度も可能とし、効
    率、及び人員の安全を確保する事を特徴とする、ケーソ
    ン機械水中掘削工法。
JP11329397A 1997-03-27 1997-03-27 ケーソン機械水中掘削工法 Pending JPH10266219A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101871306B1 (ko) * 2017-11-22 2018-06-26 주식회사 에이치비씨 워터젯 대구경 지반 천공기 및 이를 이용한 말뚝 시공방법
KR102624320B1 (ko) * 2023-03-28 2024-01-12 한국석유공사 자연수소 탐침장치

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