JPS6152318B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本考案は地中に横坑を掘削する方法および装置
に関する。

従来、地中に比較的小口径の横坑を坑築する場
合、一般的には、第１０図に示すように、所要の
直径を有する外筒の如き中空円筒体１′の内部に
水平に配設されたスクリユー２′を備えてなる装
置を用いて行つている。すなわち、スクリユー
２′は先端にセンタービツト３′を有するスクリユ
ーシヤフト２′を有し、このスクリユーシヤフト
２の周囲には一体的に設けられ、かつ、先端部に
地山Ｓを掘削する掘削刃５′を有するスクリユー
羽根８′が設けられ、地山Ｓを掘進する場合、ス
クリユーシヤフト２′の後端に適宜連結されたス
クリユー駆動モータ１０′を回動してその先端の
センタービツト３′、掘削刃５′等を回動せしめ、
油圧ジヤツキ２３′等の推力によりスクリユー
２′を掘進させ、かつ中空円筒体１′をも前進さ
せ、地山Ｓを掘削するように構成されている。な
お、地山Ｓが固い場合には掘削をスムーズに行う
ことができないため、必要に応じ水またはベント
ナイト液等をスイベルジヨイント１８′よりスク
リユーシヤフト２′内に通してその先端部に設け
られた噴出孔２a′より外部へ噴射して掘削を容易
にし、かつ掘削土砂S′はスクリユー羽根８′の回
転により後方へ運搬し立坑Ｐへ排出するものであ
る。

しかして、このようにスクリユー２′の掘進と
同時に中空円筒体１′をジヤツキ２３′を作動せし
めて前進させるにしたがい中空円筒体１′を順次
継ぎ足して地山Ｓに横坑を築造している。

しかるに、上記従来例における工法において
は、地山Ｓの地層が地下水を豊富に含んでいる砂
や砂礫地盤のような場合、スクリユー２′の掘進
と同時に中空円筒体１′を圧入するようになつて
おり、中空円筒体１′の掘進速度とスクリユー
２′の回転数とが関連を持たないため、地山Ｓの
地下水を有効に止めることができず地山Ｓの切羽
を崩壊せしめ、よつて地表面が陥没することがあ
つた。

本発明は上記の点に鑑み提案されたもので、地
下水が豊富の地層の場合であつても、地下水の湧
出を有効に防止し、切羽の安定を図りつつ地中に
小径口の横坑を築造する方法および装置を提供す
ることを目的とするものである。

以下、図面に沿つて本発明を説明する。

第１図ないし第９図は本発明に用いられる装置
の実施例を示す。同図中１は複数の外筒を適宜継
ぎ足してなり、かつ掘削切羽から立坑Ｐにわたつ
て設けられた中空円筒体で、この中空円筒体１の
内部にはその軸方向に沿つて略水平に第１のスク
リユーシヤフト２が設けられている。この第１の
スクリユーシヤフト２の先端部にはビツト３が設
けられ、かつシヤフト自体の先端部には外部へベ
ントナイト溶液の如き作泥土材を噴出するため噴
出口２ａが設けられている。また、４は同じくス
クリユーシヤフト２の先端部に設けられた回転掘
削具で、この回転掘削具４は放射状に延び、かつ
前面に設けられた掘削刃５と、後方に練混翼６が
設けられた翼７とを備えている。８は第１のスク
リユーシヤフト２の前方部分、換言すると回転掘
削具４の後方側に設けられた練混翼６の近くに設
けられ、かつ一部に切欠きを有する第１のスクリ
ユー羽根、９は第１のスクリユー羽根２の後方部
に設けられた練混羽根で、これら第１のスクリユ
ー羽根８および練混羽根９は第１のスクリユーシ
ヤフト２の外周上に一体的に設けられ、かつ練混
羽根９は第１のスクリユー羽根８の後方ないし第
１のスクリユーシヤフト２の後端に連結された回
転駆動モータ１０間に適宜の間隔を介して複数個
設けられている。

１１は中空円筒体１内に設けられた円筒状を呈
する排土用の第２のスクリユーシヤフトで、その
外周には排土用の第２のスクリユー羽根１２が一
体的に設けられ、かつ内部には前記第１のスクリ
ユーシヤフト２が貫通して設けられている。しか
して、第２のスクリユーシヤフト１１は立坑付近
に設けると作業上好ましく、かつ前端には撹拌翼
13が設けられ、かつ後端には回転伝達体１４が設
けられている。

なお、前記中空円筒体１と翼７と第１のスクリ
ユー羽根８と撹拌翼１３とによつて撹拌部が形成
される。

回転伝達体１４は第２のスクリユーシヤフト１
１と回転伝達用のボルトの如き連結具１５を介し
連結可能な回転部材１６を備えている。すなわ
ち、第２のスクリユーシヤフト１１の他端外周に
はこの第２のスクリユーシヤフト１１の口径より
若干径が大きく形成され、かつ蓋状の回転部材１
６の一端部側がベアリング１７を介し摺嵌されて
おり、かつ回転部材１６の一端部に進退自在に螺
設されたボルトの如き連結具１５を、第８図に示
すように、更にネジ込み第２のスクリユーシヤフ
ト１１側にも螺合させることにより、両者を一体
にし得、回転駆動モータ１０の回転力が後述する
如く回転部材１６ないし第２のスクリユーシヤフ
ト１１にも伝達されるように構成されている。

すなわち、回転部材１６の前記一端部を除く部
分は円柱状を呈しており、かつ円柱状を呈する回
転部材本体の内部には第１のスクリユーシヤフト
２およびこのシヤフト２上に設けられた練混羽根
９を配置するための断面が略矩形状をなす室１６
ａがその軸方向に沿つて貫通して形成されてお
り、この室１６ａ内に第１のスクリユーシヤフト
２が貫通して配設されていると共に、練混羽根９
が軸方向に移動可能に緩挿されており、（第９図
参照）、回転駆動モータ１０の回転力は第１のス
クリユーシヤフト２へ、またこのシヤフト２に取
付けられた練混羽根９へ、更に練混羽根９の回動
により回転部材１６が回動するように構成されて
いる。

なお、図中６ａは第１のスクリユーシヤフト２
の前方部にその軸方向に対し水平に設けられた練
混翼、また、１８は作泥土材柱入用のスイベルジ
ヨイントであり、このスイベルジヨイント１８を
介してベントナイト溶液等の如き作泥土材を注入
すると第１のスクリユーシヤフト２の先端部の噴
出口２ａより外部へ作泥土材を噴出させることが
できる。１９は掘削用推進ジヤツキで、ジヤツキ
本体の基端は支持部２０に支持され、ピストンロ
ツド側は回転駆動モータ１０に取付けられた基台
１０ａを押圧可能に設けられている。２１は中空
円筒体１の後端に設けられた押輪、２２，２２ａ
はそれぞれスペーサ、２３はピストンロツドを伸
長させることにより前記スペーサ２２および押輪
２１等を介し中空円筒体１を推進させるための推
進ジヤツキである。また、２４は架台、２５はそ
りである。

次に本発明の工法および装置の動作について説
明する。

第１図に示す如く、横坑を掘削するにあたり、
先ず、回転伝達体１４を構成する回転部材１６と
第２のスクリユーシヤフト１１とは、第７図に示
すように、連結具１５を外しておき、回転駆動モ
ータ１０の回転力は第２のスクリユーシヤフト１
１に伝達されないようにしておく。

しかして、回転駆動モータ１０を駆動し、かつ
掘削用推進ジヤツキ１９を駆動する。回転駆動モ
ータ１０を駆動することにより第１のスクリユー
シヤフト２が回動し、これに伴い回転掘削具４が
回動するために、地山Ｓはビツト３、掘削刃５等
により掘削される。この際、地山Ｓの地層が例え
ば地下水を比較的多く含む砂や砂礫地盤で、ある
場合にはスイベルジヨイント１８から粘土溶液や
ベントナイト溶液等の作泥土材を適量注入する。
掘削された土砂は回転掘削具４に設けられた練混
翼６により練り混ぜられる。したがつて、掘削土
砂は、前述の粘土溶液あるいはベントナイト溶液
等の土砂に塑性流動体と不透水性を与える溶液か
らなる作泥土材と練り混ぜられ泥土化される。こ
のように泥土化すると切羽を押える場合や排土処
理等の観点から好ましい。なお、地山Ｓが軟弱シ
ルトや粘土層等のシルトないし粘土粒子を多く含
む地層の場合、特に作泥土材を添加する必要はな
いことは云うまでもない。

この泥土を中空円筒体１の先端部内および回転
掘削具４の掘進により形成された泥土孔ｈに充満
せしめ切羽を押えるようになっている。

ところで、第１のスクリユーシヤフト２の回動
に伴い第１のスクリユー羽根８も回動するため、
泥土化した掘削土砂S′は次第に後方へ搬送されて
いくが、この時排土用の第２のスクリユーシヤフ
ト１１は回転していないため、第２のスクリユー
羽根１２の山留作用により第２のスクリユー羽根
１２まで搬送されてきた掘削土砂は外部へ排出さ
れることはない。

また、この場合においては第２のスクリユーシ
ヤフト１１の他端部に設けられた回転部材１６内
には、第９図に示すように練混羽根９が配置され
ているため、この練混羽根９によって掘削土砂の
後方への移動は阻止されることとなり、第２のス
クリユーシヤフト１１の他端部を介し掘削土砂は
外部へ排出されることはなく、よって切羽は泥土
で押えられていることとなるので、その崩壊を防
止することができる。

しかして、上記地山Ｓの掘削作業がある程度進
行すると中空円筒体１を前方へ推進させ、かつそ
れに伴い排土を行う必要がある。この場合連結具
１５によつて回転部材１６と第２のスクリユーシ
ヤフト１１とを第８図に示すように、堅固に連結
して両者を一体化すれば回転駆動モータ１０の回
転力は第１のスクリユーシヤフト２、練混羽根
９、回転部材１６および第２のスクリユーシヤフ
ト１１へと伝達され、第２のスクリユーシヤフト
１１およびその周囲に取付けられた第２のスクリ
ユー羽根１２を回動させることができ掘削土砂の
排土を行うことが可能となる。

したがつて、例えば第１図中一点鎖線で示すよ
うに掘削が行われた場合、推進ジヤツキ２３を駆
動すると中空円筒体１が圧入せしめられ、かつ回
転駆動モータ１０を回動することにより、排土用
の第２のスクリユー１１が回転するため、切羽に
作用する土圧を維持しながら中空円筒体１の圧入
に伴う過剰な掘削土砂、すなわち中空円筒体１を
圧入すると筒体の体積分掘削土砂を排出する必要
があり、その余分となる掘削土砂を立坑Ｐ内に排
土することができる。

しかる後、中空円筒体１を構成する支保工を周
知の如く組み込み中空円筒体１を連設し、かつ第
１のスクリユーシヤフト２も必要に応じ継ぎ足し
延長し、上述の動作を繰り返せば、地中に切羽の
安定を図りつつ小径口の横坑を築造することがで
きる。

以上の通り本発明によれば、先端部にビツトお
よび掘削刃が設けられ、かつ周囲にスクリユー羽
根が設けられた掘削用の第１のスクリユーシヤフ
トと、この第１のスクリユーシヤフトの掘削回動
時には回動せず、かつ周囲にスクリユー羽根が設
けられた排土用の第２のスクリユーシヤフトとを
備え、掘削時に中空円筒体内に設けられた前記第
１のスクリユーシヤフトを回動せしめ地中の掘削
を行うと共に撹拌装置により練り混ぜられた掘削
土砂を内部に充満せしめて切羽を押え、しかる後
前記中空円筒体圧入時に、前記第２のスクリユー
シヤフトを回動せしめ、前記中空円筒体圧入に伴
う過剰の掘削土砂を前記第２のスクリユーシヤフ
トに設けられたスクリユー羽根を介し前記中空円
筒体から立坑へ排土するようにしたから、地中が
地下水を含む砂や砂礫地盤であつても掘削時に泥
土化した掘削土砂を外部へ排出することなく内部
へ留めておくので切羽が安定する利点があり、し
たがつて従来例では掘削土砂は掘削作業進行に伴
い排土されてしまうため、切羽が不安定となり、
場合によつては切羽を安定させるための補助工法
を必要としその分工法が煩雑となると共に、非経
済であつたが、本発明の工法では補助工法は不要
となり経済的である利点を有する。

また、掘削用の第１のスクリユーシヤフトは回
転駆動モータの駆動軸と連結して回動せしめ、か
つ排土用の第２のスクリユーシヤフトも前記回転
駆動モータの回転力を回転伝達体を介して伝達し
回動するように構成したから、第１、第２のスク
リユーシヤフトを単一の回転駆動モータで駆動し
得、装置の簡略化を図ることができ、かつコスト
高を抑えることができる。

また、本発明においては、第１、第２のスクリ
ユーシヤフトを掘削時に同時に回動させることも
でき、場合によつては掘削をするかたわら排土を
することも可能であり、適用範囲が広い利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられる装置の縦断面図、
第２図は第１図中A.A線断面図、第３図は同Ｂ−
Ｂ線断面図、第４図は同Ｃ−Ｃ線断面図、第５図
は同Ｄ−Ｄ線断面図、第６図は同Ｅ−Ｅ線断面
図、第７図および第８図はそれぞれ本発明の部分
拡大断面図、第９図は第８図中Ｆ−Ｆ線断面図、
第１０図は従来例である。 １……中空円筒体、２……第１のスクリユーシ
ヤフト、３……ビット、４……回転掘削具、５…
…掘削刃、６……練混翼、７……翼、８……第１
のスクリユー羽根、９……練混羽根、１０……回
転駆動モータ、１１……第２のスクリユーシヤフ
ト、１２……第２のスクリユー羽根、１３……撹
拌翼、１４……回転伝達体、１５……連結具、１
６……回転部材、１６ａ……室、１７……ベアリ
ング、１８……スイベルジヨイント、１９……推
進ジヤツキ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 先端部にビツトおよび前面に掘削刃、後面に
   練混翼を配設した翼が設けられ、かつ周囲前方部
   に第１のスクリユー羽根が設けられた掘削用の第
   １のスクリユーシヤフトと、この第１のスクリユ
   ーシヤフトが内部に貫通し、先端に撹拌翼が設け
   られ、かつ周囲に第２のスクリユー羽根が設けら
   れ、第１のスクリユーシヤフトの掘削回動時には
   回動しない排土用の第２のスクリユーシヤフトと
   を備え、掘削時に中空円筒体内に設けられた前記
   第１のスクリユーシヤフトを回動せしめ地中の掘
   削を行うと共に撹拌部により練り混ぜられた掘削
   土砂を内部に充満せしめその圧力より切羽を押
   え、しかる後前記中空円筒体圧入時に前記第２の
   スクリユーシヤフトを回動せしめ、前記中空円筒
   体圧入に伴う過剰の掘削土砂を前記第２のスクリ
   ユーシヤフト外周に設けられた第２のスクリユー
   羽根を介し外部へ排土するようにしたことを特徴
   とした地中に横坑を掘削する方法。 ２ 中空円筒体内に配設され、かつ先端部にビツ
   トおよび前面に掘削刃後面に練混翼を配設した翼
   が設けられ、周囲前方部に第１のスクリユー羽根
   が設けられていると共に後端部に連結された回転
   駆動モータにより回動される掘削用の第１のスク
   リユーシヤフトと、この第１のスクリユーシヤフ
   トが内部に貫通し、先端部に撹拌翼が設けられ、
   かつ周囲に第２のスクリユー羽根が設けられ、第
   １のスクリユーシヤフトの掘削回動時には回動し
   ない排土用の第２のスクリユーシヤフトと、この
   第２のスクリユーシヤフトの後端部に設けられ、
   かつ第２のスクリユーシヤフトに対し着脱自在な
   連結具を介し前記回転駆動モータの回転力を前記
   中空円筒体圧入時に第２のスクリユーシヤフトに
   伝達可能な回転伝達体とを備え、前記中空円筒体
   と前記翼と前記第１のスクリユー羽根と前記撹拌
   翼とによつて撹拌部を形成したことを特徴とした
   横坑掘削装置。