JPH1150777A - 立坑掘削機及び立坑掘削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 立坑掘削機において、掘削作業能率を良くす
ることで工期の短縮を図ると共に作業員の安全性の向上
を図る。 【解決手段】 下部開口部１４を有するシールド外筒１
１内に昇降フレーム１５を移動自在に支持してこの昇降
フレーム１５に旋回テーブル２０を設け、この旋回テー
ブル２０に開口部１４から出没可能なブーム２５及び掘
削工具２６を装着し、このシールド外筒１１の下部に開
口部１４を開閉自在な開閉ゲート２８を装着する一方、
シールド外筒１１の上部にセグメント組立装置３１を装
着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘削機の
発進立坑や大口径・大深度の貯水タンクなどを築造する
ための立坑掘削機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、大口径・大深度の立坑を築造する
場合、連続壁掘削工法や深礎工法やケーソン工法など、
主に、人力主体による開削的工法が一般的であった。

【０００３】図１０に従来の立坑掘削工法を説明するた
めの概略を示す。

【０００４】まず、図１０(ａ)に示すように、水平地盤
101に対して下端部に掘削用カッタヘッド102を有するシ
ャフトボーリングマシン103によって掘削する立坑の外
周形状を順次掘削する。そして、このシャフトボーリン
グマシン103によって水平地盤101をリング状に掘削して
リング溝104を形成すると、このシャフトボーリングマ
シン103を引き上げ、次に、図１０(ｂ)に示すように、
このリング溝104内にモルタルを注入して置換固化し、
モルタル外周壁105を形成する。このようにモルタル外
周壁105が形成されると、最後に、図１０(ｃ)に示すよ
うに、このモルタル外周壁105の内部を人力あるいはシ
ョベル等で掘削し、立坑106を完成させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図１０に示
すような従来の立坑掘削工法にあっては、人力のよる掘
削が主たるものであり、作業能率や工期の長期化などが
問題となってしまう。また、連続壁掘削工法では、壁の
止水に問題や経済性の問題がある。また、深礎工法やケ
ーソン工法では、作業員の安全性が十分でなかったり、
工期が長期間となってしまうなどの問題がある。

【０００６】本発明はこのような問題点を解決するもの
であって、掘削作業能率を良くすることで工期の短縮を
図ると共に作業員の安全性の向上を図った立坑掘削機及
び立坑掘削方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の立坑掘削機は、下部開口部を有するシール
ド外筒と、該シールド外筒内に移動自在に支持されて前
記下部開口部から出没可能な掘削装置と、該掘削装置の
上部に装着されたセグメント組立装置と、前記シールド
外筒の下部開口部を開閉自在な開閉ゲートとを具えたこ
とを特徴とするものである。

【０００８】また、本発明の立坑掘削方法は、筒状のシ
ールド外筒の下部開口部から該シールド外筒内に移動自
在に支持された掘削装置を突出して下方の地盤を掘削し
た後、前記シールド外筒を下降して該シールド外筒の上
方に形成された既設立坑の内壁面にセグメントを組み立
てて立坑を構築し、該立坑を所定深さ構築すると、前記
掘削装置を前記シールド外筒内に収納して該シールド外
筒の下部開口部を開閉ゲートによって閉止した後、該シ
ールド外筒内の泥水を排出するようにしたことを特徴と
するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１０】図１に本発明の第１実施形態に係る立坑掘
削機の概略断面、図２及び図３に本実施形態の立坑掘削
機の回収動作を説明するための概略断面を示す。

【００１１】本実施形態の立坑掘削機において、図１に
示すように、シールド外筒１１は円筒形状をなし、内側
に固定フレーム１２を介してガイド筒１３が取付けられ
ると共に、下部にこのガイド筒１３の内径のほぼ同径の
開口部１４が形成されている。このシールド外筒１１の
ガイド筒１３の内側には昇降フレーム１５が昇降自在に
支持され、ガイド筒１３と昇降フレーム１５との間には
シール部材１６が介装されている。そして、固定フレー
ム１２の上部には支持フレーム１７が連結されており、
この支持フレーム１７と昇降フレーム１５との間には昇
降ジャッキ１８が架設されている。従って、この昇降ジ
ャッキ１８を伸縮することで、昇降フレーム１５をシー
ルド外筒１１内でガイド筒１３に沿って昇降することが
できる。

【００１２】この昇降フレーム１５の下部には軸受１９
によって旋回テーブル２０が旋回自在に装着されてお
り、この旋回テーブル２０にはリングギア２１が固定さ
れる一方、昇降フレーム１５には旋回モータ２２が取付
けられ、この旋回モータ２２の駆動ギア２３がこのリン
グギア２１に噛み合っている。従って、旋回モータ２２
を駆動して駆動ギア２３を回転駆動すると、リングギア
２１を介して旋回テーブル２０を回転駆動することがで
きる。

【００１３】この旋回テーブル２０にはシールド外筒１
１の開口部１４から出没可能な掘削装置が装着されてい
る。即ち、旋回テーブル２０の下面には水平な回転軸２
４によってブーム２５の基端部が回動自在に取付けられ
ており、ブーム２５の先端部には掘削工具２６が装着さ
れている。このブーム２５は図示しない駆動装置によっ
て回動自在であり、また、掘削工具２６は図示しない駆
動装置によって軸方向移動自在となっており、その駆動
力はロータリジョイント２７から伝達されるようになっ
ている。

【００１４】また、シールド外筒１１には図示しない球
面状のガイドが固定され、球面状の開閉ゲート２８がこ
のガイドに沿って移動自在であり、昇降フレーム１５が
上昇位置にあるとき、この開閉ゲート２８によって開口
部１４を閉止可能となっている。そして、開口部１４の
周縁にはシール部材２９が取付けられており、開閉ゲー
ト２８が開口部１４を閉止したとき、このシール部材２
９によってシールド外筒１１内への泥水等の浸入を防止
することができる。

【００１５】更に、シールド外筒１１の上部外周辺には
円周方向に複数のシールドジャッキ３０が並設されてお
り、このシールドジャッキ３０が上方に伸長して掘削し
た立坑内周面に構築された既設のセグメントＳに押し付
けることで、その反力によりシールド外筒１１を下降す
ることができる。一方、シールド外筒１１の上部に連結
された支持フレーム１７にはセグメント組立装置３１が
取付けられており、このセグメント組立装置３１はシー
ルドジャッキ３０によって下降したシールド外筒１１と
既設のセグメントＳとの間の空所に新しいセグメントＳ
を装着して立坑を構築することができる。なお、３２は
テールシールであって、シールド外筒１１と既設のセグ
メントＳとの間の止水を行うものである。また、掘削工
具２６によって掘削された土砂はリバースサーキュレー
ション工法等によって外部に排出される。

【００１６】ここで、このように構成された本実施形態
の立坑掘削機を用いた立坑の掘削方法について説明す
る。

【００１７】図１に示すように、開閉ゲート２８を上方
に移動して開口部１４を開放し、昇降ジャッキ１８を伸
長して昇降フレーム１５を下降することで、掘削工具２
６をシールド外筒１１の開口部１４から下方に突出させ
る。この状態で、旋回モータ２２を駆動して旋回テーブ
ル２０を回転駆動し、ブーム２５と共に掘削工具２６を
旋回させながら、ブーム２５を回転軸２４を支点として
回動すると共に掘削工具２６を軸方向移動することで、
この掘削工具２６によってシールド外筒１１の対応する
下方の地盤を掘削する。そして、掘削工具２６によって
掘削された土砂はリバースサーキュレーション工法等に
よって外部に排出される。

【００１８】そして、掘削工具２６がシールド外筒１１
の対応する下方の地盤を所定深さ掘削すると、全てのシ
ールドジャッキ３０を伸長して既設のセグメントＳへの
押付反力によってシールド外筒１１を下降する。そし
て、全てのシールドジャッキ３０が所定ストローク伸長
すると、このシールドジャッキ３０を一つずつ収縮し、
その形成された空間にセグメント組立装置３１が新しい
セグメントＳを装着し、このセグメントＳを順次組み立
ててリング状としていく。この繰り返し作業によって所
定深さの立坑を構築する。

【００１９】このように立坑掘削機によって所定深さの
立坑が構築されると、シールド外筒１１内の掘削機本体
を回収する。即ち、図２に示すように、旋回モータ２２
を停止して旋回テーブル２０を停止し、掘削工具２６を
収縮してブーム２５を上方に回動して旋回テーブル２０
に密着させる。この状態で、昇降ジャッキ１８を収縮し
て昇降フレーム１５を上昇することで、掘削工具２６等
を開口部１４からシールド外筒１１内に収納する。そし
て、図３に示すように、開閉ゲート２８を下方に移動し
て開口部１４を閉止し、シールド外筒１１内とその下方
の掘削開口部とを仕切り、シール部材２９によってシー
ルド外筒１１内への泥水等の浸入を防止する。その後、
リバースサーキュレーション工法によってシールド外筒
１１内の泥水を外部に排出し、ブーム２５や掘削工具２
６や昇降フレーム１５などを含む掘削機本体をシールド
外筒１１から分離して上方に移動して回収する。

【００２０】なお、本実施例では、所定深さの立坑を構
築後に、ブーム２５や掘削工具２６や昇降フレーム１５
などを含む掘削機本体をシールド外筒１１から分離して
回収したが、立坑の形成途中であっても、開閉ゲート２
８によって開口部１４を閉止してシールド外筒１１内の
泥水を外部に排出してから、掘削工具２６の交換や他の
構成部材の点検、補修などを行ってもよい。

【００２１】このように本実施形態の立坑掘削機にあっ
ては、シールド外筒１１内に昇降フレーム１５を昇降自
在に支持すると共に、昇降フレーム１５の下部に旋回テ
ーブル３０を設け、この旋回テーブル３０に掘削工具２
６を装着し、この掘削工具２６を開閉ゲート２８によっ
て開閉自在な開口部１４から出没可能としたことで、立
坑の掘削作業を効率的に行って工期の短縮を図ることが
できると共に、作業者の人力による掘削作業がなくなっ
て作業員の安全性を向上できる。また、掘削工具２６や
昇降フレーム１５などを含む掘削機本体をシールド外筒
１１から分離して回収することで、他の装置への転用が
可能となり、コストの低減が図れる。

【００２２】図４に本発明の第２実施形態に係る立坑掘
削機の概略断面、図５及び図６に本実施形態の立坑掘削
機の回収動作を説明するための概略断面を示す。なお、
前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する
部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【００２３】本実施形態の立坑掘削機において、図１に
示すように、シールド外筒１１は内側に固定フレーム１
２を介してガイド筒１３が取付けられ、下部に開口部１
４が形成されており、このガイド筒１３には昇降フレー
ム１５が昇降自在に支持され、両者の間にはシール部材
１６が介装されている。そして、固定フレーム１２に連
結された支持フレーム４１と昇降フレーム４２との間に
は昇降ジャッキ４３が架設されている。

【００２４】この昇降フレーム４１の下部には軸受１９
によって旋回テーブル２０が旋回自在に装着されてお
り、この旋回テーブル２０にはリングギア２１が固定さ
れる一方、昇降フレーム１５には旋回モータ２２が取付
けられ、この旋回モータ２２の駆動ギア２３がこのリン
グギア２１に噛み合っている。そして、この旋回テーブ
ル２０にはシールド外筒１１の開口部１４から出没可能
な掘削装置が装着されている。即ち、旋回テーブル２０
の下面には鉛直な回転軸４４の基端部が固結されてお
り、この回転軸４４の先端部には第１掘削翼４５が支持
軸４６によって回動自在に装着され、回動ジャッキ４７
によって回動可能となっている。そして、この第１掘削
翼４５の先端部には第２掘削翼４８が出没自在となって
おり、図示しない出没ジャッキによって出没可能となっ
ている。なお、駆動力はロータリジョイント２７から伝
達されるようになっている。

【００２５】また、シールド外筒１１には図示しない球
面状のガイドに沿って開閉ゲート２８が移動自在であ
り、昇降フレーム１５が上昇位置にあるとき、この開閉
ゲート２８によって開口部１４を閉止可能となってお
り、開口部１４の周縁に取付けられたシール部材２９シ
ールド外筒１１内への泥水等の浸入を防止することがで
きる。更に、シールド外筒１１の上部外周辺には円周方
向に複数のシールドジャッキ３０が並設され、シールド
外筒１１の上部に連結された支持フレーム１７にはセグ
メント組立装置３１が取付けられている。

【００２６】従って、本実施形態の立坑掘削機によって
立坑掘削するには、図４に示すように、開閉ゲート２８
を上方に移動して開口部１４を開放し、昇降フレーム４
２を下降して第１、第２掘削翼４５，４８を開口部１４
から下方に突出させ、回動ジャッキ４７によって第１掘
削翼４５を水平状態に回動すると共に、第２掘削翼４８
を外方に突出させる。この状態で、旋回モータ２２によ
って旋回テーブル２０を回転駆動することで、第１、第
２掘削翼４５，４８によってシールド外筒１１の対応す
る下方の地盤を掘削する。

【００２７】そして、第１、第２掘削翼４５，４８がシ
ールド外筒１１の対応する下方の地盤を所定深さ掘削す
ると、シールドジャッキ３０を伸長してシールド外筒１
１を下降し、セグメント組立装置３１が新しいセグメン
トＳを掘削壁面に順次組み立ててリング状としていく。
このように立坑掘削機によって所定深さの立坑が構築さ
れると、図５に示すように、旋回テーブル２０を停止
し、第２掘削翼４８を収納すると共に回動ジャッキ４７
によって第１掘削翼４５を起立状態に回動する。そし
て、この状態で、昇降ジャッキ４３の伸縮を繰り返すと
共に、支持フレーム４１と固定フレーム１２との間に枠
体４９を介装して昇降フレーム１５を上昇し、回転軸４
４や第１、第２掘削翼４５，４８等を開口部１４からシ
ールド外筒１１内に収納する。そして、図６に示すよう
に、開閉ゲート２８を下方に移動して開口部１４を閉止
し、シールド外筒１１内とその下方の掘削開口部とを仕
切り、シール部材２９によってシールド外筒１１内への
泥水等の浸入を防止する。その後、シールド外筒１１内
の泥水を外部に排出し、第１、第２掘削翼４５，４８に
装着された掘削刃の交換や他の構成部材の点検、補修な
どを行う。

【００２８】図７に本発明の第３実施形態に係る立坑掘
削機の概略断面、図８及び図９に本実施形態の立坑掘削
機の回収動作を説明するための概略断面を示す。なお、
前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する
部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【００２９】本実施形態の立坑掘削機において、図７に
示すように、シールド外筒１１は内側に固定フレーム１
２を介してガイド筒１３が取付けられ、下部に開口部１
４が形成されており、このガイド筒１３には昇降フレー
ム１５が昇降自在に支持され、固定フレーム１２に連結
された支持フレーム１７と昇降フレーム１５との間には
昇降ジャッキ１８が架設されている。昇降フレーム１５
の下部には軸受１９によって旋回テーブル２０が旋回自
在に装着されており、この旋回テーブル２０は旋回モー
タ２２によって駆動旋回できるようになっている。そし
て、この旋回テーブル２０の下面には第１カッタヘッド
５１が固結されると共に、この第１カッタヘッド５１の
外周部には第２カッタヘッド５２がロック装置５３によ
って着脱自在となっており、第１、第２カッタヘッド５
１，５２の下面には多数のカッタ５４が取付けられてい
る。また、シールド外筒１１には図示しない球面状のガ
イドに沿って開閉ゲート２８が移動自在となっている。

【００３０】従って、本実施形態の立坑掘削機によって
立坑掘削するには、図４に示すように、開閉ゲート２８
を上方に移動して開口部１４を開放し、昇降フレーム１
５を下降して第１カッタヘッド５１を開口部１４から下
方に突出させ、ロック装置５３によって第１カッタヘッ
ド５１と第２カッタヘッド５２とを連結する。この状態
で、旋回モータ２２によって旋回テーブル２０を回転駆
動することで、第１、第２カッタヘッド５１，５２の多
数のカッタ５４によってシールド外筒１１の対応する下
方の地盤を掘削する。

【００３１】そして、第１、第２カッタヘッド５１，５
２がシールド外筒１１の対応する下方の地盤を所定深さ
掘削すると、シールドジャッキ３０を伸長してシールド
外筒１１を下降し、セグメント組立装置３１が新しいセ
グメントＳを掘削壁面に順次組み立ててリング状として
いく。このように立坑掘削機によって所定深さの立坑が
構築されると、図８に示すように、旋回テーブル２０を
停止し、ロック装置５３によって第１カッタヘッド５１
と第２カッタヘッド５２との連結を解除し、昇降ジャッ
キ１８を収縮することで、第１カッタヘッド５１等を開
口部１４からシールド外筒１１内に収納する。そして、
図９に示すように、開閉ゲート２８を下方に移動して開
口部１４を閉止し、シールド外筒１１内とその下方の掘
削開口部とを仕切り、シール部材２９によってシールド
外筒１１内への泥水等の浸入を防止する。その後、シー
ルド外筒１１内の泥水を外部に排出し、第１カッタヘッ
ド５１に装着されたカッタ５４の交換や他の構成部材の
点検、補修などを行う。

【００３２】

【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように本発明の立坑掘削機によれば、下部開口部を有す
るシールド外筒内に掘削装置を移動自在に支持すると共
に記下部開口部から出没可能とし、掘削装置の上部にセ
グメント組立装置を装着する一方、シールド外筒の下部
開口部を開閉自在な開閉ゲートを設けたので、立坑の掘
削作業を効率的に行って工期の短縮を図ることができる
と共に、作業者の人力による掘削作業がなくなって作業
員の安全性を向上することができ、掘削装置をシールド
外筒から分離して回収することで、他の装置への転用が
可能となり、コストの低減を図ることができる。

【００３３】また、本発明の立坑掘削機によれば、筒状
のシールド外筒の下部開口部から掘削装置を突出して下
方の地盤を掘削した後、このシールド外筒を下降してシ
ールド外筒の上方に形成された既設立坑の内壁面にセグ
メントを組み立てて立坑を構築し、この立坑を所定深さ
構築すると、掘削装置を前記シールド外筒内に収納して
シールド外筒の下部開口部を開閉ゲートによって閉止し
た後、シールド外筒内の泥水を排出するようにしたの
で、立坑の掘削作業を効率的に行って工期の短縮を図る
ことができると共に、作業者の人力による掘削作業がな
くなって作業員の安全性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る立坑掘削機の概略
断面図である。

【図２】本実施形態の立坑掘削機の回収動作を説明する
ための概略断面図である。

【図３】本実施形態の立坑掘削機の回収動作を説明する
ための概略断面図である。

【図４】本発明の第２実施形態に係る立坑掘削機の概略
断面図である。

【図５】本実施形態の立坑掘削機の回収動作を説明する
ための概略断面図である。

【図６】本実施形態の立坑掘削機の回収動作を説明する
ための概略断面図である。

【図７】本発明の第３実施形態に係る立坑掘削機の概略
断面図である。

【図８】本実施形態の立坑掘削機の回収動作を説明する
ための概略断面図である。

【図９】本実施形態の立坑掘削機の回収動作を説明する
ための概略断面図である。

【図１０】従来の立坑掘削工法を説明するための概略図
である。

【符号の説明】

１１ シールド外筒 １３ ガイド筒 １４ 開口部 １５ 昇降フレーム １８ 昇降ジャッキ ２０ 旋回フレーム ２２ 旋回モータ ２５ ブーム ２６ 掘削工具（掘削装置） ２８ 開閉ゲート ３０ シールドジャッキ ３１ セグメント組立装置 ４２ 昇降フレーム ４３ 昇降ジャッキ ４４ 回転軸 ４５ 第１掘削翼 ４７ 回動ジャッキ ４８ 第２掘削翼 ５１ 第１カッタヘッド ５２ 第２カッタヘッド ５３ ロック装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 別所 俊彦 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 伊野 敏美 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 宇野沢 史生 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部開口部を有するシールド外筒と、該
   シールド外筒内に移動自在に支持されて前記下部開口部
   から出没可能な掘削装置と、該掘削装置の上部に装着さ
   れたセグメント組立装置と、前記シールド外筒の下部開
   口部を開閉自在な開閉ゲートとを具えたことを特徴とす
   る立坑掘削機。
2. 【請求項２】 筒状のシールド外筒の下部開口部から該
   シールド外筒内に移動自在に支持された掘削装置を突出
   して下方の地盤を掘削した後、前記シールド外筒を下降
   して該シールド外筒の上方に形成された既設立坑の内壁
   面にセグメントを組み立てて立坑を構築し、該立坑を所
   定深さ構築すると、前記掘削装置を前記シールド外筒内
   に収納して該シールド外筒の下部開口部を開閉ゲートに
   よって閉止した後、該シールド外筒内の泥水を排出する
   ようにしたことを特徴とする立坑掘削方法。