JPH0642001A

JPH0642001A - 地盤掘削方法

Info

Publication number: JPH0642001A
Application number: JP19980892A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Shibayama; 誠一柴山; Takashi Takimoto; 隆滝本; Takahiro Maru; 隆宏丸
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 1992-07-27
Filing date: 1992-07-27
Publication date: 1994-02-15
Anticipated expiration: 2016-11-19
Also published as: JP3230192B2

Abstract

(57)【要約】【目的】能率よく安全に、掘削及び搬土作業を自動化
する。【構成】地盤の掘削機Ａ及びダンプトラックＤを含む
ベルトコンベヤー等の搬土機Ｂ並にクラムシェルの如き
揚土機Ｃより構成をされた各重機を中央統合制御装置に
よって監視、遠隔操作することにより、所要時間に所要
数だけ前記重機を所要位置に移動して、掘削及び搬土並
に揚土の一連の作業を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は地下構造物の構築に伴う
地下掘削方法に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】

（イ）地下構造物の構築に伴う掘削工事において、敷地
や工事工程計画の都合によって土砂搬出用ダンプトラッ
クａを地下掘削地盤面まで運行させることができない場
合は、地表レベルより少し高いレベルに仮設乗入れ構台
ｂを架設し、掘削機ｃ（ショベル系）または揚土機ｄ
（クラムシェル系）によって掘削土を地上に揚げ、ダン
プトラックａへ積み込みを行なう（図１（イ），（ロ）
参照）。図中ｅは棚杭、ｆは山止め壁、ｇは切梁、ｈは
仮囲い、ｉは床付けである。（ロ）また、山止め効果や工程上の効果などを期待して
いわゆる「逆打ち工法」を採る場合がある。これは、次
のような手順で行われる。

【０００３】（イ）杭工事の際に仮支柱ｊまたは構真柱
ｋを現場造成杭ｍの頂部に定着させる。（ロ）第一次掘削を行う。（ハ）１回の床レベルの構造躯体、すなわち床、梁、柱
ｎの一部を構築する。（ニ）次にその下を掘削（第二次掘削）し、地下１階を
構築する。さらに、これを繰り返して順に下方へと掘削
しながら躯体を構築していく。

【０００４】この工法の場合は、いくつかの限られた床
開口部より揚土機（クラムシェル系）により掘削土を地
上に揚げ、ダンプトラックへ積み込みをおこなう。（ハ）前記各工法の場合、揚土する場所がある程度限定
されるため、地下部分においては掘削機ｃ（ショベル
系）と水平搬土機Ｐ（ブルドーザ系）あるいは複数台の
掘削機の連携によって掘削場所から揚土場所へと土砂を
移動運搬させなければならない（図３，４参照）。従っ
てこれらの場合の作業員数は、地下部分において掘削機
・水平搬土機に各々１名のオペレーター、地上部分にお
いて揚土機のオペレーター１名となる。ただし面積が小
さい場合は掘削機のオペレーターが水平搬土機の運転を
兼務することもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、（イ）
掘削機によっての狭い空間における地山掘削→旋回→排
土集積という一連の作業は、構造物との接触を避けるた
めに非常に神経を使う疲労作業であり、オペレーターは
熟練者であっても事故の危険性を孕んでいる。（ロ）従来のバックホーまたは油圧ショベル機等の掘削
機と、ブルドーザまたは掘削機とは別の油圧ショベル機
等の水平搬土機とは、近接した場所で別々のオペレータ
ーが独立に作業をするため、接触事故の危険性がある。

【０００６】すなわち、それぞれの機械が機構的に独立
しており、オペレーターが互いの動きを見て自機の運転
スピードを合わせることにより、共同連携作業を行なわ
なければならない。そのため、オペレーターの熟練度と
資質およびオペレーター間の意志疎通、いわゆる呼吸が
揃わないと、掘削から搬土・排出に至る一連の作業の能
率を最大限発揮することが出来ない仕組みになってい
る。（ハ）揚土機械のバケット降下と、地下の水平搬土機の
タイミングのズレによる衝突事故を防止する効果的方法
がない。揚土機がバケットを落下させる時には、水平搬
土機が揚土場所から待避しなければならず、この連携動
作を誤ると落下衝突事故になる恐れが大きい。（ニ）地下部分の面積が広く、且つ揚土する開口部が限
定される場合には、地下に置いて水平に搬土する距離が
長くなり、掘削機あるいは水平搬土機の台数が増える分
だけ作業員数も増えることになる。（ホ）従来の水平搬土機による水平搬土作業において
は、掘削場所から揚土場所までの間に数個所の掘削土、
搬送土の山を作る。すなわち、一度に搬送できないため
途中に仮集積場所として土を盛り上げ、機械自身が場所
を移動するか別の機械が運ぶかして、所定の揚土場所ま
で土砂を運搬している。そのような土の山のため、機械
自身の移動が制約されるし、また見通しが悪くなり危険
である。（ヘ）水平搬土機として、ブルドーザにより集積土を押
して移動させる場合には、水分を含む粘性土あるいはシ
ルト質の土が乱されて性状が悪くなる。すなわち、水分
が押し出されてトラフィカビリティが劣化して、扱いに
くくなる。

【０００７】これにより後に続く揚土、積み込み、捨て
場への運搬、排出などの作業がやりにくくなる。また複
数のバックホーの如き油圧ショベル（バックホー）によ
り移動する場合にも、バケットによる集積土「すくい取
り」と「排出」を繰り返すことによって土をかき混ぜる
のに似た振動効果が加わるため、やはり土の性状を悪く
することになる。（ト）現状の形式の水平搬土機、すなわちブルドーザな
どをそのまま有線あるいは無線による遠隔操作にして
も、操作が難しいので一人で掘削機と水平搬土機の両方
を動かすことは非常に難しい。

【０００８】本発明は、前記従来技術の有する問題点を
解決するために、提案されたもので、その目的とする処
は能率よく安全にかつ少人数で掘削および搬土を行うこ
とができる掘削方法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る地盤掘削方法によれば、地盤の掘削機
及び搬土機並に揚土機よりなる各重機を地盤掘削施工部
に配設し、前記各重機群を中央統合制御装置によって監
視、遠隔操作することにより、所要時間に所要数だけ前
記重機を所要位置に移動して、掘削及び搬送土並に揚土
の一連の作業を行なうものである。

【００１０】

【作用】本発明は前記したように構成されているので、
中央統合制御装置に入力された地下１階分の掘削手順に
従って、同制御装置は前記掘削機に対して開始位置待機
指令を発信し、揚土機については揚土待機指令を発信す
る。しかるのち掘削位置と揚土位置を結ぶ最適の経路を
設定して同重機の位置、姿勢を伝える開始位置待機指令
を出す。この場合、同時点における掘削地盤高さを考慮
して各重機の開始位置まで移動すべき経路、順序も指定
する。更に前記掘削機に対して、掘削位置速度等一連の
掘削動作に必要なデータを送り、また搬土機には土砂移
送速度、前後各ベルトコンベヤーの旋回角度等一連のデ
ータを送る。

【００１１】かくして前記制御装置から前記各重機に対
して作業開始指令を発信すると、掘削機は掘削を開始
し、搬土機は掘削土砂の移送を開始し、揚土機はバケッ
ト等の揚土用部材を下降して掘削土の把持、上昇作業を
開始する。かくして掘削機が地盤掘削開始地点における
掘削を終了すると、前記制御装置によって次の重機の配
置パターンの指令が送られ、所要の重機が移動する。

【００１２】前記工程と並行して前記制御装置は各重機
から夫々の動作及び位置の情報を受信するほか、各重機
に対して直接、或いは計測監視装置を介して間接的にそ
れらの動きを監視して判断の材料とする。

【００１３】

【実施例】以下本発明を逆打ち工法によって構造物の地
下躯体を構築する場合の実施例について説明する。図５
（イ），（ロ），（ハ）には掘削機Ａの概要を示し、上
部を二重旋回機構としてショベル部１と独立して旋回で
きるように構成された移送フィーダー２を載架し、同フ
ィーダー２の前部にホッパー３が設けられ、後方へ土砂
を移送できるように構成されている。更に既設の操作レ
バーによる搭乗運転ができるとともに、制御装置による
遠隔運転ができるようになっている。図中４はアーム、
５は走行クローラを示す。

【００１４】図６は搬土機Ｂを示し、走行クローラ５に
はホッパー６を具えたベルトコンベヤー７が旋回体８上
に油圧シリンダー９を介して傾斜調整の可能なように支
持されている。なお後部ベルトコンベヤー７ａは伸縮自
在でフィーダー部、ベルトコンベヤー機構、走行機構は
エンジン駆動の油圧モーターによって駆動される。なお
前記搬土機Ｂの操作は前記制御装置によるものである。

【００１５】図７乃至図１０は揚土機Ｃの各例を示し、
図７は従来のクラムシェルバケット機１０で垂直揚土に
使用される。また揚土条件に応じ図８に示す如き電動ト
ロリー式油圧バケット１１、図９に示す斜め長尺ベルト
コンベヤー１２、図１０に示す垂直バケットコンベヤー
１３が使用される。

【００１６】また図１１はクローラ走行式小型キャリア
ー１４を示しダンプ式搬土部を具えている。更に図１
２，図１３は深掘り用の掘削機Ａ及び揚土機Ｃを示し、
掘削機Ａはスライドアームを介して掘削バケットが装架
され、揚土機Ｃはテレスコーピックに伸縮するアーム１
５を具えている。

【００１７】次いで本実施例による掘削機と搬土機とを
使用した掘削工程について説明する。地下工法として切
梁工法による順打ち、または二段打ち工法の場合、掘削
及び揚土の開口部が各所に比較的自由にとれる場合は、
水平搬土の重機が不要で重機としては掘削機Ａのみが使
用されるが面積が大きく、仮設構台を設けるときは構台
柱、切梁支柱が林立して、その間を掘削機Ａと搬土機Ｂ
₁〜Ｂ_nとが動きをまわることとなる。

【００１８】なお前記各重機は機械番号（ＩＤ）毎に無
線により中央統合制御装置によって制御され、これと同
時に機械系の動作状況及び自己の認識する位置情報を信
号にして前記制御装置に伝達する。次に本発明を逆打ち
工法に適用した場合について各工程毎に説明する。図１
４及び図１５はＹ₄通りからＹ₁通りへ連続掘削してい
る状態を示し搬土機としてダンプトラックが使用されて
いる。

【００１９】図１６、図１７、図１８及び図１９はＹ₄
通りからＹ₁方向へ連続掘削する例を示し、図１６及び
図１７は第２次掘削及び第３次掘削を行っている状態を
示す平面図で図１８は図１７の矢視ロ−ロ図、図２０は
図１８の矢視ハ−ハ図で第３次掘削例を示し、地下部で
の掘削は狭い柱間を各重機Ｂ₁，Ｂ₂、Ａが移動しなが
ら作業をしなければならない。

【００２０】図１６乃至図１８はＹ₁−Ｙ₂間の掘削作
業を掘削重機がＸ₁からＸ₅方向へ行っている状態を示
す。図中Ｚは開口部である。図２１乃至図２８はＹ₂−
Ｙ₃間における掘削作業例を示し、図中前記実施例と均
等部分に同一符号が付されている。なお、図２９は前記
各重機に対する中央統合制御装置による各制御システム
の相互関係を示す説明図である。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば前記したように地盤の掘
削機及び搬土機並に揚土機よりなる各種重機を地盤掘削
施工部に配設して、中央統合制御装置により制御して所
要時間に所要数だけ所要位置に移動して掘削及び搬土並
に揚土の一連の作業を効率よく安全に行うことができう
ようにしたものであり、本発明によれば掘削機のブーム
の旋回動作が少なくなるため、逆打ち工法においては仮
支柱に囲まれた狭い空間に、また順打ち、二段打ち工法
においては構台杭・切梁受け棚杭に囲まれた狭い空間に
おいても、構造物との接触事故の危険性が少なくなる。

【００２２】また掘削・搬土の作業が計画的に定まった
動作の繰り返しでできるため、掘削機と搬土機とをそれ
ら重機の台数よりも少ないオペレーターで操作が可能と
なる。従って省力化でき、なおかつ互いの接触事故の危
険性を減らすことができる。更に前記中央統合制御装置
により動作手順の記憶ならびに動作応答のフィードバッ
クを用いた自動制御方式にすることによって、一層の省
力化ができるため効果が著しい。

【００２３】更に本発明による水平搬土方法によれば、
掘削土がバケットから排出された後は、ほぼそのままの
状態で水平移動されるため、土の性状悪化がなくなる。
したがって、続く作業が改善される。また、いたるとこ
ろに集積土の山ができることがないため、機械の移動経
路を安全に確保することができ、オペレーターの見通し
も良いため管理が容易となる。

【００２４】更にまた揚土機のオペレーターに対して、
搬土機の位置や状態を送信することができるため、揚土
開口部におけるバケットとの衝突事故を防ぐことがで
き、揚土機を自動化し、また中央コンから統合制御する
場合はこの効果が著しく、安全を確保し、かつ効率よく
重機群を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ），（ロ）は山止め切梁工法の工程を示す
説明図で、（イ）は一次掘削時、（ロ）は第２次掘削時
から最終掘削時の状態を示す。

【図２】逆打ち工法の手順を示す説明図である。

【図３】地下における水平搬土状況を示す説明図であ
る。

【図４】複数の油圧ショベルによる水平搬土の例を示す
説明図である。

【図５】（イ），（ロ），（ハ）及び（ニ）は掘削機の
背面図、正面図、側面図及びアーム及びバケットの正面
図である。

【図６】搬土機の側面図である。

【図７】クラムシェルバケットの側面図である。

【図８】電動トロリー式油圧バケットの側面図である。

【図９】（イ），（ロ）は斜め長尺ベルトコンベアの側
面図である。

【図１０】垂直バケットコンベアの正面図である。

【図１１】クローラ走行式小型キャリアの側面図であ
る。

【図１２】深掘り用スライドアームを具えた掘削機の側
面図である。

【図１３】深掘り用テレスコーピックアームを具えたク
ラムシェルの側面図である。

【図１４】本発明を逆打ち工法に適用した場合の第１次
掘削状態を示す平面図である。

【図１５】図１４の矢視イ−イ図である。

【図１６】Ｘ通りにおける重機による第２次及び第３次
掘削状態を示す平面図である。

【図１７】図１６の次工程を示す平面図である。

【図１８】図１７の次工程を示す平面図である。

【図１９】図１７の矢視ロ−ロ図である。

【図２０】図１８の矢視ハ−ハ図である。

【図２１】Ｙ通りにおける重機による第２次掘削及び第
３次掘削工程を示す平面図である。

【図２２】図２１の次工程を示す平面図である。

【図２３】図２２の次工程を示す平面図である。

【図２４】図２３の次工程を示す平面図である。

【図２５】図２１の矢視ニ−ニ図である。

【図２６】図２２の矢視ホ−ホ図である。

【図２７】図２３の矢視ヘ−ヘ図である。

【図２８】図２４の矢視ト−ト図である。

【図２９】重機と中央集中制御室における各々の制御シ
ステムの相互関係を示す説明図である。

【符号の説明】

Ａ掘削機Ｂ搬土機Ｃ揚土機ＤダンプトラックＺ開口部１ショベル部２移送フィーダー３ホッパー４アーム５走行クローラ６ホッパー７ベルトコンベヤー７ａ端部ベルトコンベヤー８旋回体９油圧シリンダー１０クラムシェルバケット機１１電動トロリー式バケット１２斜め長尺ベルトコンベヤー１３垂直バケットコンベヤー１４クローラ走行式小型キャリアー１５アーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地盤の掘削機及び搬土機並に揚土機より
なる各重機を地盤掘削施工部に配設し、前記各重機群を
中央統合制御装置によって監視、遠隔操作することによ
り、所要時間に所要数だけ前記重機を所要位置に移動し
て、掘削及び搬送土並に揚土の一連の作業を行なうこと
を特徴とする地盤掘削方法。
【請求項２】前記掘削機はショベル系掘削機で掘削バ
ケットのブーム、アームの動作と独立して旋回及び俯仰
角度調整並に伸縮機能を有する土砂の移送装置が着脱自
在に付設された請求項１記載の地盤掘削方法。
【請求項３】前記搬土機はベルトコンベヤ系搬土機
で、前部土砂受けホッパー部と、同ホッパー部に受けた
旋回、傾斜可能な掘削土砂の後方移送装置と、搬送土を
次位の搬土機に排出する後部排土装置を、掘削地盤面を
走行する履帯式走行機構を具えたベースの上部に旋回自
在に装架した請求項１記載の地盤掘削方法。
【請求項４】前記揚土機はクラムシェル型の搬土機
で、走行クローラまたは地上部の躯体に設置された支持
部材に走行自在に懸吊された請求項１記載の地盤掘削方
法。
【請求項５】前記中央統合制御装置は、前記重機の作
業指示装置、制御指令演算装置、制御指令発信装置、重
機の遠隔監視用動作モニター装置、重機及び重機周辺の
安全を確認する危険予知装置より構成された請求項１記
載の地盤掘削方法。