JP3303115B2 - 深礎立坑施工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、深礎立坑の掘削・排
土（坑外への搬出）・土留めを順次繰り返し行う深礎立
坑施工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、立坑施工装置として、例えば、特
開平４−１５３４９５号公報に記載のものがある。この
立坑施工装置は、地上に設けたケーシングパイプ駆動装
置に、先端に掘削用の刃先を有するケーシングパイプを
支持するとともに、そのケーシングパイプの先端より所
定距離を隔てた上部位置に該ケーシングパイプの回りの
地盤を掘削する掘削機を設け、さらにこの掘削機より上
部位置に掘削した坑壁にモルタルやコンクリート等のラ
イニングを施す吹付装置を備えたものである。

【０００３】このように構成された立坑施工装置は、ケ
ーシングパイプ駆動装置を作動させてケーシングパイプ
を一方向に回転運動させ、その先端の刃先で地盤を先行
掘削し、一定深度掘進する毎に、土中に貫入した先端と
ケーシングパイプ駆動装置に支持される基端とでケーシ
ングパイプを固定した状態で、上記掘削機を操作してケ
ーシングパイプの回りの地盤を掘削し、発生した掘削土
砂をケーシングパイプを通して坑外へ排出する作業をす
るとともに、ケーシングパイプの回りの掘削面の土留め
をモルタルまたはコンクリートを吹き付けて行うもの
で、この手順を繰り返して立坑を施工する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の立坑施
工装置を掘削位置に設置するには、先ずケーシングパイ
プ駆動装置によりケーシングパイプを土中に圧入し、そ
の状態でケーシングパイプ駆動装置を一旦撤去し、その
周囲の初期掘削を掘削機と吹付装置とを取付けられる深
さまで行って当該掘削機と吹付装置とを取付け、さらに
地上に突出しているケーシングパイプにケーシングパイ
プ駆動装置を再度取付けていたために、その設置に手間
取るのみならず、掘削機と吹付装置とをケーシングパイ
プに取付けるには初期掘削を比較的深く行う必要があっ
た。

【０００５】また、ケーシングパイプ駆動装置はケーシ
ングパイプの回転用および昇降用に供するものであるの
で、その構造が非常に大規模となる。

【０００６】さらに、同一敷地内に複数の立坑を施工す
る場合であっても、各立坑毎に装置全体の解体、組立お
よび上記設置を繰り返し行う必要があった。

【０００７】吹付装置が掘削機上部に固定されているた
め、掘削終了後その部分に吹付を行うまでにかなりの時
間差が生じ、その間の掘削面の安定に問題がある。

【０００８】この発明の目的は、ガイドパイプ昇降装置
を小型化でき、さらに同一敷地内に複数の立坑を施工す
る場合には当該装置の解体、組立および再設置の必要が
なく、そのまま移動して使用できるようにした深礎立坑
施工装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明深
礎立坑施工装置は、 （１）立坑施工位置に設置する機枠１，６に架設した、
ガイドパイプ３を把持する把持部材９を昇降させるガイ
ドパイプ昇降ジャッキ１０とこの昇降ジャッキ１０を水
平スライドさせるスライドジャッキ１２とからなるガイ
ドパイプ昇降装置ｂ、上記ガイドパイプ昇降装置ｂに懸
架されたガイドパイプ３の心だしを行う複数のガイドシ
リンダー１３・・・・、およびガイドパイプ保持装置ａ
と、 （２）上記ガイドパイプ昇降装置ｂによって垂直に懸架
されるガイドパイプ３の内側を上下動して立坑５の底面
中心部を先行掘削する重力式バケット掘削機１４と、 （３）上記ガイドパイプ３の外周に旋回自在に装備さ
れ、上記立坑の内面周辺部を掘削する全旋回式掘削装置
１６と、 （４）上記重力式バケット掘削機１４と同様にガイドパ
イプ３の内側を上下動し、該ガイドパイプ３の先端から
下方に突出して、掘削された立坑５の内壁面にモルタル
またはコンクリートを吹き付けて土留めを行う吹付マニ
ピュレータ２５とを備えてなる。

【００１０】請求項２記載の本発明深礎立坑施工装置
は、上記機枠１，６が、複数の立坑施工位置の周囲に敷
設されるレール４，４上を転動する車輪７，７をリフト
装置８，８を介して垂設し、そのリフト装置８，８が、
車輪７，７を持ち上げることによって、上記機枠１，６
を立坑施工位置の地表面に直接設置するとともに、車輪
７，７を上記レール４，４上に降しかつ上記機枠１，６
を地表面から浮上させ移動可能にするようにしてなる請
求項１記載の深礎立坑施工装置である。

【００１１】

【作用】地上に設置した機枠に支持したガイドパイプ昇
降装置に垂直に懸架したガイドパイプの先端を立坑の掘
削底面に接地固定し、重力式バケット掘削機を上記ガイ
ドパイプ内を上下動させることにより立坑の底面中心部
の先行掘削と排土ができる。

【００１２】上記ガイドパイプの外周に旋回自在に全旋
回式掘削装置を設けたことにより立坑の内面周辺部を掘
削できるとともに、その掘削土を既に掘削した上記底面
中心部に集土し、それを上記重力式バケット掘削機で排
土することができる。

【００１３】上記ガイドパイプを引上げ、該ガイドパイ
プの先端から下方に吹付マニピュレータを突出させるこ
とにより掘削された立坑の内壁面にモルタルまたはコン
クリートを吹き付けて速やかに土留めを行うことができ
る。

【００１４】複数の立坑施工位置の周囲に敷設されるレ
ール上を転動する車輪をリフト装置を介して垂設し、そ
のリフト装置により車輪を持ち上げることによって、上
記機枠を立坑施工位置の地表面に直接設置させ、また車
輪を上記レール上に降すとともに機枠を浮上することに
よって、その機枠を移動させることができる。

【００１５】上記機枠に複数個のガイドシリンダーを放
射状に架設することにより上記ガイドパイプ昇降装置に
懸架されたガイドパイプの心だしを行うことができる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図において、ａは図示を省略したパワーショベ
ルなどで表層部を掘削し、これを補強して根固めした立
坑施工位置に設置されるガイドパイプ保持装置である。
このガイドパイプ保持装置ａは下側の機枠１に対して左
右一対のガイドパイプ挾持杆２，２を同じくガイドパイ
プ保持ジャッキ２ａ，２ａにより開閉スライド可能に設
置してなり、そのガイドパイプ保持杆２，２はガイドパ
イプ３をＸ軸水平方向から挾持する。

【００１７】４，４は、例えば図９に示すように同一敷
地内に複数の立坑５ａ〜５ｆを掘削する場合に、その各
立坑５ａ〜５ｆの両側に位置するところに敷設したレー
ルである。

【００１８】６はガイドパイプ保持装置ａの機枠１に重
合設置した上側の機枠で、この機枠６には旋回可能な車
輪７，７がリフト装置８，８を介して設けられている。
上記車輪７，７は通常リフト装置８，８によってレール
４，４の上方に吊り上げられ、ガイドパイプ保持装置ａ
が上記立坑設置位置の地表面に直接設置される。しか
し、リフト装置８，８を作動することによって、車輪
７，７をレール４，４上に降すとともに、機枠１を地表
面から浮上させることができる。

【００１９】ｂは機枠６に設置したガイドパイプ昇降装
置で、このガイドパイプ昇降装置ｂはガイドパイプ３を
把持する把持部材９，９をＺ軸方向に昇降させるガイド
パイプ昇降ジャッキ１０，１０を収納したガイドパイプ
昇降マスト１１，１１、そのガイドパイプ昇降マスト１
１，１１をＹ軸方向に水平スライドさせるスライドジャ
ッキ１２，１２により構成されている。なお、ガイドパ
イプ３はガイドパイプ昇降装置ｂから垂直に懸架され、
その先端には掘削土を集土する切欠部３ａが穿設されて
いる。

【００２０】１３……は、ガイドパイプ３をガイドパイ
プ保持装置ａのＸ軸スライド方向とガイドパイプ昇降装
置ｂのＹ軸スライド方向との交点となる中心にガイドパ
イプ３の中心を合わせるのに使用するガイドシリンダー
で、このガイドシリンダー１３……は基端を機枠６に取
付けてガイドパイプ３を放射方向から支持する。

【００２１】１４は図２に示すようにガイドパイプ３内
を案内されて地山の掘削および掘削土を坑外に搬出する
のに使用する重力式バケット掘削機で、この重力式バケ
ット掘削機１４はクレーン装置１５を巻き上げ、巻き下
げ操作することにより立坑５ａのガイドパイプ３内を先
行掘削する。

【００２２】１６は、立坑５ａの内面周辺部の掘削、そ
の集土および内壁面の整形などを行うのに使用する回転
式掘削機１７やブレーカ１８などをそれぞれ揺動シリン
ダー１７ａ，１８ａおよび伸縮アーム１７ｂ，１８ｂに
より取付けて、ガイドパイプ３の回りに旋回自在に架設
した全旋回式掘削装置である。なお、全旋回式掘削装置
１６には多種多様な地質に対応するため、ショベル系掘
削機や削岩機などを適宜選択装備できるようになってい
る。

【００２３】１９は全旋回式掘削装置１６をガイドパイ
プ３の回りに旋回させるための回転駆動装置である。２
０，２０はガイドパイプ３を立坑５ａ〜５ｆ内に垂直に
支持するために設けた一対のグリッパー装置で、このグ
リッパー装置２０，２０はグリッパー板２０ａ，２０ａ
とグリッパー用伸縮シリンダー２０ｂ，２０ｂとで構成
されている（図６）。

【００２４】２１，２１は立坑５ａ〜５ｆの内面周辺部
の掘削および土留めなどの坑内作業監視用のＴＶカメラ
で、このＴＶカメラ２１，２１は全旋回式掘削装置１６
に取付けられている。２２はＴＶカメラ２１，２１によ
り撮影した作業現場を映すＴＶモニタ、２３は機枠６に
設置され、マンゲージ２４をガイドパイプ３内に案内昇
降させる昇降設備である（図５）。

【００２５】２５は立坑５ａ〜５ｆの内壁の土留めをす
るのに使用する吹付マニピュレータで、この吹付マニピ
ュレータ２５は吹付材料ホース２６、吹付用回転装置２
７および吹付ノズルを揺動する吹付用揺動装置２８など
で構成されている。２９は吹付マニピュレータ２５をガ
イドパイプ３に固定させるための吹付用グリッパーで、
この吹付用グリッパー２９はグリッパー板をグリッパー
用伸縮シリンダーにより進退させる構成である（図
４）。

【００２６】３０はガイドパイプ保持ジャッキ２ａ、ガ
イドパイプ昇降ジャッキ１０、スライドジャッキ１２な
どの各油圧装置の駆動源である油圧ユニット、３１は換
気装置である。

【００２７】３２は全旋回式掘削装置１６をガイドパイ
プ３に吊設する旋回ベアリング装置で、この旋回ベアリ
ング装置３２は、全旋回式掘削装置１６側に一体に設け
られたベアリング旋回外輪３２ａとガイドパイプ３側に
一体に設けられたベアリング旋回内輪３２ｂとの間にベ
アリング鋼球３２ｃを介入させるとともに、ベアリング
旋回外輪３２ａに回転駆動装置１９のピニオン１９ａを
噛合している。

【００２８】上記構成の立坑施工装置は、当該立坑施工
位置に以下のように設置され、立坑の掘削を行う。すな
わち、最初の立坑施工位置に機枠１を設置し、その機枠
１にガイドパイプ保持装置ａを設置するとともに、機枠
６を載置し、その機枠６にガイドパイプ昇降装置ｂを設
置する。

【００２９】一方、ガイドパイプ３の外周所定位置に全
旋回式掘削装置１６およびグリッパー装置２０、ＴＶカ
メラ２１，２１を装備する。

【００３０】そして、ガイドパイプ３をガイドシリンダ
ー１３……によって案内させながらガイドパイプ昇降装
置ｂから垂直に懸架させ、グリッパー装置２０によりガ
イドパイプ３の先端側の位置を立坑５ａの中心に対して
調整しながら，その先端を掘削底面に接地させる。

【００３１】これによって、ガイドパイプ３は、その上
部基端と下部基端とがガイドパイプ昇降装置ｂと掘削底
面との間に固定される。そこでまず、中心先行掘削を次
のようにして行う。すなわち、ガイドパイプ３を案内と
して、その内側をクレーン装置１５により高速で、しか
も安定した状態で重力式バケット掘削機１４を上下させ
ることによって、立坑５ａの底面中心部３３を所要深さ
先行掘削し、その掘削土を坑外に搬出し、掘削自由面３
４を形成する（図２，３）。

【００３２】次に、全旋回式掘削装置１６に装備された
ＴＶカメラ２１，２１により回転式掘削機１７およびブ
レーカ１８による作業状況を写し、地上に設置されたＴ
Ｖモニタ２２により監視し、これに基づいて地上からの
遠隔操作により回転式掘削機１７あるいはブレーカ１８
の作動を適宜制御しながら、立坑５ａの内面周辺部の掘
削を行い、掘削土を先行掘削された底面中心部３３に集
土する。

【００３３】そして、底面中心部３３に集土した掘削土
を、ガイドパイプ３の内側に沿って重力式バケット掘削
機１４を繰り返し、上げ下げして坑外に搬出、すなわち
排土する。

【００３４】そののち、土留めを施工する位置までガイ
ドパイプ３を引き上げてグリッパー装置２０によりこれ
を立坑５ａの内壁に固定させる。そして、周辺部掘削時
と同様に地上からの遠隔操作で、吹付マニピュレータ２
５をガイドパイプ３の先端より突出させるとともに、そ
の内面に吹付用グリッパー２９で固定させ、かつ掘削し
た立坑５ａの内壁面に図４に示すごとくコンクリート３
５またはモルタルを吹き付けて土留めを行う。

【００３５】立坑５ａの内壁面の土留めが完了したのち
は、ガイドパイプ３より吹付マニピュレータ２５を抜取
り、再度ガイドパイプ３の先端を掘削底面に接地させ、
その内側を重力式バケット掘削機１４を進行させて立坑
５ａの底面中心部３３を先行掘削する。

【００３６】このような掘削、排土、土留め作業サイク
ルの継続は、ガイドパイプ昇降ジャッキ１０を繰り返し
伸縮させ、かつスライドジャッキ１２とガイドパイプ保
持ジャッキ２ａとを交互に作動させてガイドパイプ３を
把持するとともに、その上昇・下降を行い、さらに必要
に応じてクレーン装置１５でガイドパイプ３の継ぎ足し
を行い、所定の支持地盤まで施工する。

【００３７】支持地盤付近の硬岩掘削時は、図示を省略
した重錘の落下によってクラックを生じさせたり、ブレ
ーカ１８で岩盤を破砕したり、図示を省略した削岩機に
よって削孔を穿設したのち、人力による破砕剤の注入あ
るいは発破の充填によって岩盤破砕を行う。そして、前
記と同様に、全旋回式掘削装置１６によって立坑５ａの
底面中心部３３へ掘削土を集土したのち、重力式バケッ
ト掘削機１４によりこれを坑外に搬出して行う。

【００３８】発破作業時には、ガイドパイプ保持装置ａ
と、ガイドパイプ昇降装置ｂにより全旋回式掘削装置１
６、グリッパー装置２０およびＴＶカメラ２１，２１が
装着されたガイドパイプ３を所要の安全位置まで上昇退
避させる。

【００３９】また、計画どおりの立坑５ａの掘削および
土留め完了後には、ガイドパイプ保持装置ａとガイドパ
イプ昇降装置ｂとにより全旋回式掘削装置１６、グリッ
パー装置２０およびＴＶカメラ２１，２１を装着したま
まガイドパイプ３を引上げ、これを図１に示す設置状態
に戻す。

【００４０】図９に示すように同一敷地内で複数の立坑
５ａ〜５ｆを施工する場合は、リフト装置８，８を伸張
させて車輪７，７をレール４，４上に降すとともに機枠
１を地表面から浮上させ、装置全体をレール４，４に沿
って次の立坑施工位置まで移動させ、その位置におい
て、リフト装置８，８を収縮して車輪７，７をレール
４，４から浮き上がらせ、機枠１を当該施工位置の地表
面に接地定着し、再度前記同様の立坑掘削作業を行う。

【００４１】なお、昇降設備２３によりガイドパイプ３
内をマンケージ２４を上下動させることにより地上と掘
削底面との間で人員を昇降させることができる（図
５）。

【００４２】上記において、底面中心部３３の外周の内
面周辺部の掘削は、ガイドパイプ３の上部基端をガイド
パイプ昇降装置ｂに支持し、また下部先端を掘削底面に
垂直に接地させて、そのガイドパイプ３に装架した全旋
回式掘削装置１６によって行うので、特に立坑５ａ〜５
ｆの内壁面の施工精度を向上させることができるもの
で、この場合、既設の土留めコンクリート３５に反力を
とる必要がないから、その土留めコンクリート３５を損
傷するような恐れがない。

【００４３】また、立坑５ａ〜５ｆの内面周辺部と底面
中心部とがガイドパイプ３によって仕切られているた
め、全旋回式掘削装置１６による立坑５ａ〜５ｆの内面
周辺部の掘削および掘削土の底面中心部３３への集土と
底面中心部３３の重力式バケット掘削機１４による排土
とを同時に施工可能となり、立坑５ａ〜５ｆ内の掘削土
を坑外へ搬出する処理能率が向上する。

【００４４】ガイドパイプ３の外周に装備された全旋回
式掘削装置１６およびガイドパイプ３内に装備された吹
付マニピュレータ２５を、ＴＶモニタ２２を監視しなが
ら地上から遠隔操作することにより坑内の狭隘な空間で
の人力作業に起因する苦渋作業が排除でき、作業の安全
性が向上する。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明には、次のような効果がある。地上に設置した機枠に
支持したガイドパイプ昇降装置に垂直に懸架したガイド
パイプの先端を立坑の掘削底面に接地固定し、重力式バ
ケット掘削機を上記ガイドパイプ内を上下動させるよう
にしたので、立坑の施工精度、施工速度とも向上し、か
つ立坑の底面中心部を先行掘削し掘削自由面を作ること
により立坑の内面周辺部の掘削効率を向上させることが
できる。

【００４６】上記ガイドパイプの外周に旋回自在に全旋
回式掘削装置を設けたことにより立坑の内面周辺部を掘
削できるとともに、その掘削土を既に掘削した上記底面
中心部に集土し、そのとき同時にそれを上記重力式バケ
ット掘削機で排土することにより立坑掘削排土の施工能
率を向上させることができる。

【００４７】上記ガイドパイプを引上げ、該ガイドパイ
プの先端から下方に吹付マニピュレータを突出させ、掘
削された立坑の内壁面にモルタルまたはコンクリートを
吹き付けて土留めを行うことができるようにしたため、
その土留めを立坑の掘削底面至近位置まで施工でき、掘
削内壁面を速やかに安定した状態にできる。

【００４８】上記機枠に複数個のガイドシリンダーを放
射状に架設することにより上記ガイドパイプ昇降装置に
懸架されたガイドパイプの心だしを行うことができるの
で、ガイドパイプを正確に垂下でき、垂直方向の掘削精
度の確保が容易である。

【００４９】複数の立坑施工位置の周囲に敷設されるレ
ール上に車輪を降しかつそれによって機枠を地表面から
浮上でき、ガイドパイプ昇降装置によりガイドパイプを
引上げることができるので、レールを敷設しているかぎ
り本装置全体を次順位の立坑施工位置へそのまま移動で
きるもので、従来装置のように各立坑毎に装置全体を解
体したり組み立てたりする必要がない。

【００５０】また、この発明は、立坑の底面中心部の先
行掘削を重力式バケット掘削機で行うものであって、ガ
イドパイプを回転させてその先端刃先で行うものではな
いからガイドパイプを回転させる機構を必要としない。
このため、ガイドパイプ昇降装置を、その構成を簡単に
してかつ小型化できるというメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る深礎立坑施工装置の一実施例を
示し、ガイドパイプ昇降装置を立坑施工位置に設置する
時の縦断面図である。

【図２】同上の立坑の底面中心部を先行掘削する時の縦
断面図である。

【図３】同上の立坑の内面周辺部を掘削する時の縦断面
図である。

【図４】同上の立坑の内壁面の土留めを行う時の縦断面
図である。

【図５】同上の立坑に作業員を昇降させる時の縦断面図
である。

【図６】同上の立坑にガイドパイプを固定するグリッパ
ー装置を示す横断面図である。

【図７】同上のガイドパイプに装備される全旋回式掘削
装置を示す縦断面図である。

【図８】図７の回転駆動装置の部分拡大縦断面図であ
る。

【図９】複数の立坑施工位置の周囲に敷設されたレール
に載置されるガイドパイプ昇降装置を示す概略平面図で
ある。

【図１０】同上のガイドパイプ昇降装置を示す平面図で
ある。

【図１１】同上のガイドパイプ保持装置を示す平面図で
ある。

【符号の説明】

ａ ガイドパイプ保持装置 ｂ ガイドパイプ昇降装置 １ 機枠 ３ ガイドパイプ ４ レール ５ａ〜５ｆ 立坑 ６ 機枠 ７ 車輪 ８ リフト装置 ９ 把持部材 １０ ガイドパイプ昇降ジャッキ １２ スライドジャッキ １３ ガイドシリンダー １４ 重力式バケット掘削機 １６ 全旋回式掘削装置 ２５ 吹付マニピュレータ ３３ 底面中心部 ３５ コンクリート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川村 哲也 東京都千代田区三番町２番地 飛島建設 株式会社内 (72)発明者 三枝 俊治 東京都千代田区三番町２番地 飛島建設 株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−153495（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−248163（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−213991（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−16620（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 1/03 - 1/08 E21B 7/20,11/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】立坑施工位置に設置する機枠に架設した、
   ガイドパイプを把持する把持部材を昇降させるガイドパ
   イプ昇降ジャッキとこの昇降ジャッキを水平スライドさ
   せるスライドジャッキとからなるガイドパイプ昇降装
   置、上記ガイドパイプ昇降装置に懸架されたガイドパイ
   プの心だしを行う複数のガイドシリンダー、およびガイ
   ドパイプ保持装置、 上記ガイドパイプ昇降装置によって垂直に懸架されるガ
   イドパイプの内側を上下動して立坑の底面中心部を先行
   掘削する重力式バケット掘削機、 上記ガイドパイプの外周に旋回自在に装備され、上記立
   坑の内面周辺部を掘削する全旋回式掘削装置、 上記重力式バケット掘削機と同様にガイドパイプの内側
   を上下動し、該ガイドパイプの先端から下方に突出し
   て、掘削された立坑の内壁面にモルタルまたはコンクリ
   ートを吹き付けて土留めを行う吹付マニピュレータとを
   備えてなることを特徴とする深礎立坑施工装置。
2. 【請求項２】上記機枠が、複数の立坑施工位置の周囲に
   敷設されるレール上を転動する車輪をリフト装置を介し
   て垂設し、そのリフト装置が、車輪を持ち上げることに
   よって、上記機枠を立坑施工位置の地表面に直接設置す
   るとともに、車輪を上記レール上に降しかつ上記機枠を
   地表面から浮上させ移動可能にするようにしてなること
   を特徴とする請求項１記載の深礎立坑施工装置。