JPH11200403A - ソイルセメント壁施工用掘削機における掘削軸の傾斜管理方法及び掘削軸の位置ズレ修正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 掘削軸の回転を止めることなくその瞬間瞬間
の掘削孔のズレを監視できる掘削軸の傾斜管理方法及び
掘削孔のズレを補正する掘削軸の位置ズレ修正方法を提
供する。 【解決手段】 複数本の掘削軸１におけるビット部の少
し上方部分を連結体３で連結すると共に掘削軸１の軸心
間を結ぶ直線の中央点を通る直交線上に、連結体から突
出する水平掘削軸４を設け、掘削軸１の傾斜に伴う連結
体３の傾きを計測する傾斜計７を、連結体３の内部又は
上面であって掘削軸１の軸心間に固定配置させ、傾斜計
７から連結体３のＸ−Ｙ方向の姿勢情報と掘削部近傍の
掘削深度情報とから各掘削軸１の先端部の傾斜を地上に
おいてその瞬間瞬間で管理できるようにしてある。掘削
軸の位置ズレ修正方法は、水平掘削軸４を進退させて掘
削孔の土壁を押圧し、これにより掘削軸１の傾斜角を変
化させるようにしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ソイルセメント
壁施工用掘削機における、掘削軸の傾斜管理方法及びこ
れを利用した掘削軸の位置ズレ修正方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ソイルセメント壁施工用掘削機は多軸式
となっており、リーダ主体に沿って上下動可能な回転駆
動装置に複数本の掘削軸を並設すると共に、掘削軸に設
けたビット部を上下方向にずらず態様で、隣合う掘削軸
におけるビット部の外周部相互が平面視で重なるように
してある。

【０００３】したがって、掘削される孔は、その開口が
直線上に並ぶ所謂数珠繋ぎ状の如き形状となり、地中に
は掘削孔と対応する形状のソイルセメントから成る壁が
形成される。

【０００４】しかしながら、現実には従来の掘削機で
は、各掘削軸は鉛直状態に垂下されているものの地盤と
の掘削抵抗等によりランダムな傾斜（方向及び量がラン
ダム）が付き、その結果、掘削孔の中間部や底面近くで
は直線上に並ぶ所謂数珠繋ぎ状の如き断面形状とはなっ
ていない。このような軌跡で掘削された掘削孔の集合体
では完成したソイルセメント壁は、各所で壁厚が極端に
薄くなっている部分が生じることから短期間で水が侵入
したり、また、掘削孔に鉛直に挿入される応力負担鋼材
が孔中心に位置しないものとなるから外力に対して強度
的に優れたものとならない。

【０００５】上記問題を解決するための手段としては、
例えば、掘削途中において数メートル毎に掘削軸を回転
駆動装置から外し、前記掘削軸の上端開放部から中空部
分内に送信ケーブルを有した傾斜計を降下させる形式の
ものがある。つまり、この装置では、送信ケーブルの送
り込み量により掘削孔の略深度を測定しながら、所定の
深度における掘削軸の傾斜量及び傾斜方向（鉛直に掘ら
れた理想的な掘削孔から実際に掘られた掘削孔のズレ）
を検知するのである。

【０００６】また、他の手段としては、掘削軸を一定量
堀り進む毎に掘削軸の回転を止め、掘削軸内の下端近傍
に固定配置した傾斜計によって掘削軸のＸ−Ｙ方向の傾
斜を測定するものもある。

【０００７】上記の手段のいずれの方法を利用するにせ
よ、従来は上記のような計測に基づき、実際に掘られた
掘削孔のズレが許容範囲にない場合には、再度掘りなお
すようにしていた。

【０００８】しかしながら、上記装置は数メートル毎に
掘削軸を回転駆動装置から外したり、一旦掘削軸の回転
を止めて測定しなければならないことから非常に使い勝
手が悪い。また、実際に掘られた掘削孔のズレが許容範
囲にあるか無いかを監視できたとしても何ら掘削方向を
補正することができない。

【０００９】したがって、この種の業界において、掘削
軸を回転駆動装置から外したり又は掘削軸の回転を止め
たりすることなく、掘削しながらその瞬間瞬間の掘削孔
のズレを監視できる掘削軸の傾斜管理方法の開発が望ま
れ、更に、掘削しながらその瞬間瞬間の掘削孔のズレを
補正していくことができる掘削軸の位置ズレ修正方法の
開発が望まれている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、掘削軸の回転を止めることなくその瞬間瞬間の掘削
孔のズレを監視できる掘削軸の傾斜管理方法を提供する
ことを課題とし、また、前記傾斜管理方法を利用して瞬
間瞬間の掘削孔のズレを補正する掘削軸の位置ズレ修正
方法を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決する為の手段】〔請求項１記載の発明〕こ
の発明は、複数本の掘削軸１におけるビット部２の少し
上方部分を連結体３で連結すると共に前記掘削軸１，１
の軸心間を結ぶ直線の中央点を通る直交線上に、連結体
３から突出する水平掘削軸４を設けてなる掘削機におけ
る掘削軸の傾斜管理方法であって、前記掘削軸１の傾斜
に伴う連結体３の傾きを計測する傾斜計７を、連結体３
の内部又は上面であって掘削軸１，１の軸心間に固定配
置させ、前記傾斜計７から極小サイクルで得られる連結
体３のＸ−Ｙ方向の姿勢情報と掘削部近傍の掘削深度情
報とから各掘削軸１の先端部の傾斜を地上においてその
瞬間瞬間で管理できるようにしてある。 〔請求項２記載の発明〕この発明は、請求項１記載の発
明のソイルセメント壁施工用掘削機における掘削軸の傾
斜管理方法に関して、左右に離れて二個配置された傾斜
計７からの連結体３のＸ−Ｙ方向の姿勢情報を利用して
各掘削軸１における先端部の傾斜をその瞬間瞬間で管理
できるようにしてある。 〔請求項３記載の発明〕この発明は、請求項２記載の発
明のソイルセメント壁施工用掘削機における掘削軸の傾
斜管理方法に関して、傾斜計７は、それぞれ一方向の傾
斜を測定できる傾斜測定器を２つ具備するものとしてあ
ると共に、２つの傾斜測定器をＸ方向用とＹ方向用とな
るように固定配置してあり、前記した４つの傾斜測定器
からの連結体３のＸ−Ｙ方向の姿勢情報を利用して各掘
削軸１における先端部の傾斜をその瞬間瞬間で管理でき
るようにしてある。 〔請求項４記載の発明〕この発明は、請求項１乃至３の
いずれかに記載の発明のソイルセメント壁施工用掘削機
における掘削軸の傾斜管理方法に関して、傾斜計７から
極小サイクルで得られる連結体３のＸ−Ｙ方向の姿勢情
報と掘削部近傍の掘削深度情報とをパーソナルコンピュ
ータにより演算処理し、前記パーソナルコンピュータの
ディスプレイ上に、少なくとも掘削軸１の先端位置、及
び掘削軸１の先端位置の変位量の累積値と掘削深度との
関係がわかるグラフを表示させるようにしてある。 〔請求項５記載の発明〕この発明は、請求項１乃至４の
いずれかに記載の発明のソイルセメント壁施工用掘削機
における掘削軸の傾斜管理方法に関して、掘削軸１の先
端位置における変位量の累積値と掘削深度との関係がわ
かるグラフ、及び各深度における掘削断面図が、プリン
ト出力できるようになっている。 〔請求項６記載の発明〕この発明は、請求項１乃至４の
いずれかに記載の発明のソイルセメント壁施工用掘削機
における掘削軸の傾斜管理方法に関して、掘削機の操作
室内にモニターが設けられており、このモニターには、
少なくとも掘削軸１の先端位置、掘削軸１の先端位置の
変位量の累積値と掘削深度との関係がわかるグラフが表
示されるようにしてある。 〔請求項７記載の発明〕この発明のソイルセメント壁施
工用掘削機における掘削軸の位置ズレ修正方法は、請求
項１、２、３、４、６記載のソイルセメント壁施工用掘
削機における掘削軸の傾斜管理方法よって得られた情報
に基づき水平掘削軸４を進退させて掘削孔Ｈの土壁を押
圧し、これにより掘削軸１の傾斜角を変化させるように
してある。

【００１２】なお、この発明のソイルセメント壁施工用
掘削機における掘削軸の傾斜管理方法及び掘削軸の位置
ズレ修正方法の機能については、以下の発明の実施の形
態の欄で説明する。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面に従
って説明する。

【００１４】この実施形態のものは３軸式のソイルセメ
ント壁施工用掘削機であり、基本的には図１や図２に示
すように、パイルドライバーＰの前方部に立設したリー
ダＲに回転駆動装置Ｋを上下動可能に取り付け、前記回
転駆動装置Ｋに３本の掘削軸１を取り付けて構成してあ
る。また、この掘削機では、図３〜図５に示すように、
３本の掘削軸１を連結バンド５及び水平掘削軸４を有し
た連結体３により連結してあり、さらに、傾斜計７ａ，
７ｂを連結体３の上面（内部でもよい）であって掘削軸
１，１の軸心間に固定配置させている。

【００１５】ここで、この実施形態のものでは、掘削軸
１の傾斜を管理するシステム、及び〔掘削軸１の位置ズ
レを修正するシステムにより、優れた止水性及び強度を
有したソイルセメント壁が形成できるようにしてある。

【００１６】なお、図３〜図５中、符号６ａは油圧パイ
プライン４９を保護するための保護管であり、符号６ｂ
は傾斜計７ａ，７ｂの送信ケーブル７０を保護するため
の保護管である。

【００１７】以下に、この掘削機等を構成する主要部に
ついて詳述する。〔掘削軸１について〕 掘削軸１は、図１、図３や図４に
示すように、その外周面に一定間隔で螺旋羽根１０や攪
拌棒１１を取り付けてあると共に下端部には上述したビ
ット部２を配置させてあり、また、図１や図３に示すよ
うに、各掘削軸１に設けたビット部２を上下方向にずら
す態様で、隣合う掘削軸１におけるビット部２の外周部
相互が平面視で重なるように配置されている。

【００１８】なお、この掘削軸１はその内部に図示しな
い空気路とセメントミルク路とが形成してあり、これら
を介してビット部２等から掘削孔内にセメントミルクが
噴射供給されるようにしてある。〔ビット部２について〕 ビット部２は、図３に示すよう
に、螺旋羽根２０と、これの下縁に設けられた爪２１と
から構成されている。〔連結体３について〕 連結体３は、図７に示すように、
回転する全てのビット部２が平面視で形づくる外郭内を
通過できる程度の大きさ（ビット部２のみが掘削する掘
削孔を通過できる大きさ）に設定されており、上述した
水平掘削軸４が図３や図７に示すように、掘削軸１，１
の軸心間を結ぶ直線の中央点を通る直交線上に配設され
ている。〔水平掘削軸４について〕 水平掘削軸４は、図４や図５
に示すように、回転軸４０と、前記回転軸４０の周面に
設けられた掘削羽根４１と、前記掘削羽根４１の先端に
掛け渡して設けられた円形状の受け板４２とからなり、
受け板４２の外面は通常は図７に示すように回転するビ
ット部２が形づくる平面視円形の共通接線Ｌと略一致
（少し内側に位置させてもよい）するように設定してあ
る。

【００１９】ここで、この掘削機では、掘削軸１の回転
は、図８に示すように、連結体３内に設けた回転伝達機
構（フェースホイールＦＨとウォームＵとの組み合わせ
て成る）により回転軸４０に伝達されるようにしてあ
る。

【００２０】また、この掘削機では、図８に示すよう
に、パイプライン４９からの油圧によってピストン４８
をバネ４７の付勢力に抗して移動せしめることにより受
け板４２が外方に移動させ得るようにしてあるが、これ
を実行させるべく回転軸４０は、図８に示すように、駆
動軸４０ａとこれに外嵌する態様でスプライン接続され
ている被動軸４０ｂとから構成させてある。なお、パイ
プライン４９と駆動軸４０ａの油道との連通は図８に示
す如く公知であるスイベルジョイント方式を採用してい
る。〔連結バンド５について〕 連結バンド５は、図６に示す
ように掘削軸１，１，１の平行を保つものであり、連結
体３と同様に、回転する全てのビット部２が平面視で形
づくる外郭内を通過できる程度の大きさに形成してあ
る。〔保護管６ａ，６ｂについて〕 保護管６ａ，６ｂは、図
５や図６に示すように、断面略三角形状のパイプにより
構成されており、取り付け部材６０を介して連結バンド
５に取り付けられている。ここで、この保護管６ａ，６
ｂは、水平掘削軸４により掘削された空間部分Ａ内を上
下方向に延びる態様で設けてある（図６，７，９参
照）。

【００２１】そして、この保護管６ａ，６ｂを構成する
中空帯状体内を、図５や図６に示すように、傾斜計７
ａ，７ｂの送信ケーブル７０の配線路及び上述したパイ
プライン４９の配管路としてあり、前記送信ケーブル７
０及びパイプライン４９がセメントミルク等に触れるこ
となく地上まで導かれるようにしてある。〔傾斜計７ａ，７ｂについて〕 傾斜計７ａ，７ｂは、前
記掘削軸１の傾斜に伴う連結体３の傾きを計測するもの
で、連結体３のＸ−Ｙ方向の傾斜信号が極小サイクルで
発信されるものとしてある。なお、これら傾斜計７ａ，
７ｂは外部のセメントミルクと接触しないようにカーバ
ー７１により水密状態に包囲してある。

【００２２】ここで、上記傾斜計７ａ，７ｂでは、それ
ぞれにＸ方向の傾斜測定部とＹ方向の傾斜測定部を備え
たものとしてあるが、これに限定されるものではない。
すなわち、一方向の傾斜を測定できる４つの傾斜測定器
を用意し、連結体３の上面（内部でもよい）であって掘
削軸１，１の軸心間にそれぞれ２つの傾斜測定器をＸ方
向用とＹ方向用となるように固定配置するようにしても
よい。〔掘削軸１の傾斜管理システム〕 掘削軸１の傾斜を管理
するシステムは、基本的には図１０に示すように、連結
体３の姿勢（Ｘ−Ｙ方向の傾斜）情報を出力する傾斜計
７ａ，７ｂと、掘削機に設けられ且つ掘削深度情報及び
掘削速度情報を受信部９１に出力するエンコーダ９４
（図示せず）と、傾斜計７ａ，７ｂからの情報を受信部
９１に出力するケーブルドラムユニット９２に具備させ
たスリップリング９３と、受信部９１に入力された姿勢
情報、掘削深度情報及び掘削速度情報に基づき掘削軸１
の傾斜角、変位、捩じれを演算処理し且つディスプレイ
９０ａに掘削軸１の先端位置、連結体３の前後・左右の
姿勢、掘削孔の形状等を表示するパーソナルコンピュー
タ９０とを具備するものとしてある。

【００２３】ここで、上記したパーソナルコンピュータ
９０及び受信装置９１は地上における計測室に配置して
あるが、掘削機の操作室にもディスプレイ９０ａと同じ
内容が表示されるディスプレイ９５を配置してあり、操
作室に設けられたキーボード９６を操作者が操作するこ
とにより掘削軸１の先端位置、連結体３の前後・左右の
姿勢、掘削孔の形状等を作業しながら見ることができる
ようにしてある。

【００２４】図１１に傾斜角、変位、ねじれ角、掘削軸
１の先端位置、連結体３の前後・左右の姿勢、掘削孔の
形状等が表示された実際のディスプレイ９０ａを示す。
この図１１からも明らかなように、掘削軸１の先端位
置、連結体３の前後・左右の姿勢、掘削孔の形状は図案
化してあり一目で掘削軸１における掘削部の姿勢及び掘
削孔Ｈの形状を判断することができる。

【００２５】また、このシステムでは、図１１に示すよ
うな掘削軸１の先端位置における変位量の累積値と掘削
深度との関係がわかるグラフ等だけでなく図１２に示す
ような各深度における掘削断面図が、プリント出力でき
るようになっている。

【００２６】次に、図１３に掘削軸１の傾斜管理システ
ムにおけるメイン処理のソフトの流れ図を示す。なお、
初期値の平均及び計測データの平均並びにデータ更新判
断は以下のようにして行われている。

【００２７】（初期値平均の方法）計測開始直前の最新
データを傾斜計の初期値とし、初期値の計測は１００回
の計測データの平均で行う。

【００２８】（計測データの平均方法）計測データは
０．１ｍ毎に傾斜したデータの平均を行い１データとす
る。

【００２９】データの平均は、データｎ個を小さい順
に並べ替え、並べ替えたデータの上下１０％を除去
し、残ったデータで平均値を算出して、それをデータ
とする。

【００３０】（データ更新判断）深度が０．１ｍに到達
した時点でデータの平均をおこなう。

【００３１】なお、深度が０．１ｍに到達後、振動等に
より僅かに深度が０．０１ｍ程度戻った場合にはこのデ
ータは捨てるが、ソイルセメント攪拌等により０．１ｍ
以上深度を戻した場合にはデータとして採用する。〔掘削軸１の位置ズレ修正システム〕 この掘削軸１の位
置ズレ修正システムは、掘削軸１の傾斜管理システムに
より得られた情報に基づき水平掘削軸４を上記した方法
で進退させて掘削孔Ｈの土壁を押圧させ、これにより掘
削軸１の傾斜角を変化させるようにしてある。なお、水
平掘削軸４の進退は自動で行われるようにしてもよい
し、ディスプレイ９５を見ながら手動で行うようにして
もよい。

【００３２】

【発明の効果】この発明は上記構成であるから以下の効
果を有する。

【００３３】上記実施形態の欄に記載した内容から明ら
かなように、掘削軸の回転を止めることなくその瞬間瞬
間の掘削孔のズレを監視できる掘削軸の傾斜管理方法を
提供できた。また、前記傾斜管理方法を利用して瞬間瞬
間の掘削孔のズレを補正する掘削軸の位置ズレ修正方法
を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態のソイルセメント壁施工用
掘削機の正面図。

【図２】前記ソイルセメント壁施工用掘削機の側面図。

【図３】前記ソイルセメント壁施工用掘削機の主要構成
部を示す正面図。

【図４】前記ソイルセメント壁施工用掘削機の主要構成
部を示す側面図。

【図５】前記ソイルセメント壁施工用掘削機の主要構成
部を示す斜視図。

【図６】図３のＡ−Ａ断面図。

【図７】図３のＢ−Ｂ断面図。

【図８】水平掘削軸の回転機構及び水平掘削軸の進退機
構の説明図。

【図９】掘削孔全体及び保護管が配置される空間部分を
示す平面図。

【図１０】掘削軸の傾斜管理システムの説明図。

【図１１】傾斜管理システムに使用されているパーソナ
ルコンピュータのディスプレイに表示された内容を示し
た図。

【図１２】各深度における掘削断面図を示した図。

【図１３】掘削軸１の傾斜管理システムにおけるメイン
処理のソフトの流れ図。

【符号の説明】

Ｈ 掘削孔 １ 掘削軸 ２ ビット部 ３ 連結体 ４ 水平掘削軸 ５ 連結バンド ６ａ 保護管 ６ｂ 保護管 ７ａ 傾斜計 ７ｂ 傾斜計 ７０ 送信ケーブル ７１ カバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 刈谷 健彦 大阪府大阪市西区阿波座１丁目３番15号 鹿島建設株式会社関西支店内 (72)発明者 佐藤 達男 大阪府大阪市西区阿波座１丁目３番15号 鹿島建設株式会社関西支店内 (72)発明者 藤本 一彦 大阪府大阪市西区阿波座１丁目３番15号 鹿島建設株式会社関西支店内 (72)発明者 吉田 潔 大阪府大阪市西区阿波座１丁目３番15号 鹿島建設株式会社関西支店内 (72)発明者 仙波 尚史 大阪府大阪市西区阿波座１丁目３番15号 鹿島建設株式会社関西支店内 (72)発明者 伊藤 裕二 大阪府大阪市西区阿波座１丁目３番15号 鹿島建設株式会社関西支店内 (72)発明者 串田 慎二 大阪府大阪市西区阿波座１丁目３番15号 鹿島建設株式会社関西支店内 (72)発明者 武東 義憲 大阪府枚方市船橋本町１丁目751番地 株 式会社武東工務店内 (72)発明者 西田 修 大阪府大阪市西区江戸堀２丁目４番６号 株式会社サンコー内 (72)発明者 網代 秀一 茨城県土浦市西根南１−10−４

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の掘削軸（１）におけるビット部
   （２）の少し上方部分を連結体（３）で連結すると共に
   前記掘削軸（１）（１）の軸心間を結ぶ直線の中央点を
   通る直交線上に、連結体（３）から突出する水平掘削軸
   （４）を設けてなる掘削機における掘削軸の傾斜管理方
   法であって、前記掘削軸（１）の傾斜に伴う連結体
   （３）の傾きを計測する傾斜計（７）を、連結体（３）
   の内部又は上面であって掘削軸（１）（１）の軸心間に
   固定配置させ、前記傾斜計（７）から極小サイクルで得
   られる連結体（３）のＸ−Ｙ方向の姿勢情報と掘削部近
   傍の掘削深度情報とから各掘削軸（１）の先端部の傾斜
   を地上においてその瞬間瞬間で管理できるようにしてあ
   ることを特徴とするソイルセメント壁施工用掘削機にお
   ける掘削軸の傾斜管理方法。
2. 【請求項２】 左右に離れて二個配置された傾斜計
   （７）からの連結体（３）のＸ−Ｙ方向の姿勢情報を利
   用して各掘削軸（１）における先端部の傾斜をその瞬間
   瞬間で管理できるようにしてあることを特徴とする請求
   項１記載のソイルセメント壁施工用掘削機における掘削
   軸の傾斜管理方法。
3. 【請求項３】 傾斜計（７）は、それぞれ一方向の傾斜
   を測定できる傾斜測定器を２つ具備するものとしてある
   と共に、２つの傾斜測定器をＸ方向用とＹ方向用となる
   ように固定配置してあり、前記した４つの傾斜測定器か
   らの連結体（３）のＸ−Ｙ方向の姿勢情報を利用して各
   掘削軸（１）における先端部の傾斜をその瞬間瞬間で管
   理できるようにしてあることを特徴とする請求項２記載
   のソイルセメント壁施工用掘削機における掘削軸の傾斜
   管理方法。
4. 【請求項４】 傾斜計（７）から極小サイクルで得られ
   る連結体（３）のＸ−Ｙ方向の姿勢情報と掘削部近傍の
   掘削深度情報とをパーソナルコンピュータにより演算処
   理し、前記パーソナルコンピュータのディスプレイ上
   に、少なくとも掘削軸（１）の先端位置、及び掘削軸
   （１）の先端位置の変位量の累積値と掘削深度との関係
   がわかるグラフを表示させるようにしてあることを特徴
   とする請求項１乃至３のいずれかに記載のソイルセメン
   ト壁施工用掘削機における掘削軸の傾斜管理方法。
5. 【請求項５】 掘削軸（１）の先端位置における変位量
   の累積値と掘削深度との関係がわかるグラフ、及び各深
   度における掘削断面図が、プリント出力できるようにな
   っていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに
   記載のソイルセメント壁施工用掘削機における掘削軸の
   傾斜管理方法。
6. 【請求項６】 掘削機の操作室内にディスプレイが設け
   られており、このモニターには、少なくとも掘削軸
   （１）の先端位置、掘削軸（１）の先端位置の変位量の
   累積値と掘削深度との関係がわかるグラフが表示される
   ようにしてあることを特徴とする請求項１乃至４のいず
   れかに記載のソイルセメント壁施工用掘削機における掘
   削軸の傾斜管理方法。
7. 【請求項７】 請求項１、２、３、４，６記載のソイル
   セメント壁施工用掘削機における掘削軸の傾斜管理方法
   よって得られた情報に基づき水平掘削軸（４）を進退さ
   せて掘削孔（Ｈ）の土壁を押圧し、これにより掘削軸
   （１）の傾斜角を変化させるようにしたことを特徴とす
   る掘削軸の位置ズレ修正方法。