JP2019196623A - 掘削機、及び、掘削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で水底地盤を掘削する。【解決手段】地盤（水底地盤）２を掘削する掘削機１０は、水面ＷＳより上方に位置して回転駆動源（モータ）を有する本体部１１と、本体部１１から下方に延びる回転掘削装置１２とを備える。回転掘削装置１２は、上下方向に連結された複数の筒状のロッド部材１３ａからなるロッド部１３と、ロッド部１３の下端に連結される地盤掘削部１４とを有する。ロッド部１３及び地盤掘削部１４は、本体部１１の回転駆動源（モータ）からの回転駆動力により上下方向を回転軸として回転する。地盤掘削部１４は地盤２を回転掘削する。【選択図】図１

Description

本発明は、水底地盤を掘削する掘削機、及び、この掘削機を用いて水底地盤を掘削する方法に関する。

特許文献１は、いわゆるオープンケーソン工法で用いられ得る水中掘削機を開示している。この水中掘削機は、ケーソン躯体内に配置されるフロートと、このフロートの下部に設けられた掘削機とを有している。このフロートにはグリッパーが設けられており、このグリッパーでケーソン躯体の内面を押圧することにより、フロートをケーソン躯体内の任意の位置に固定することができる。

特開平６−８１３４９号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、掘削機による地盤掘削の反力をケーソン躯体から取ろうとすると、グリッパーを有するフロートからなる反力受け装置のサイズが大型化してしまう。このため、当該反力受け装置の組立作業やケーソン躯体内への設置作業に手間を要し、また、これら作業のコストの増大を招いていた。

本発明は、このような実状に鑑み、簡易な構成で水底地盤を掘削することを目的とする。

そのため本発明に係る掘削機は、水底地盤を掘削する掘削機である。本発明に係る掘削機は、水面より上方に位置して回転駆動源を有する本体部と、本体部から下方に延びる回転掘削装置と、を備える。回転掘削装置は、上下方向に連結された複数の筒状のロッド部材からなるロッド部と、ロッド部の下端に連結される地盤掘削部と、を有する。ロッド部及び地盤掘削部は、回転駆動源からの回転駆動力により上下方向を回転軸として回転し、地盤掘削部は水底地盤を回転掘削する。

本発明に係る掘削方法は、上下方向に延びて地中に沈設される筒状のケーソン躯体内に水が導入された状態で、前述の掘削機を用いて、ケーソン躯体より下方の水底地盤を掘削する方法である。本発明に係る掘削方法は、地盤掘削部が水底地盤に到達するまで、水面より上方でのロッド部材の継ぎ足しと下降とを繰り返すことで、回転掘削装置を組み立てる第１の工程と、組み立てられた回転掘削装置に本体部を連結する第２の工程と、掘削機を用いて水底地盤を掘削する第３の工程と、を含む。

本発明によれば、回転駆動源を有する本体部が、水面より上方に位置する。従って、例えば地上に位置する揚重装置によって本体部が吊り下げられて昇降可能である場合には、回転掘削装置の回転のための反力をこの地上の揚重装置から得ることができるので、前述のグリッパーを有するフロートのような大型の反力受け装置を設ける必要がなく、ゆえに、簡易な構成で水底地盤を掘削することができる。

本発明の第１実施形態におけるケーソン躯体の沈設方法、及び、掘削機の概略構成を示す図である。 同上実施形態におけるケーソン躯体の沈設方法を示す図である。 同上実施形態におけるケーソン躯体の沈設方法を示す図である。 同上実施形態におけるケーソン躯体の沈設方法を示す図である。 同上実施形態におけるケーソン躯体の沈設方法を示す図である。 同上実施形態におけるケーソン躯体の沈設方法を示す図である。 同上実施形態におけるケーソン躯体の沈設方法を示す図である。 同上実施形態における掘削機による削孔の形成パターンの第１例及び第２例を示す平面図である。 同上実施形態におけるロッド部材継ぎ足し作業用の足場の斜視図である。 同上実施形態におけるロッド部材支持装置の斜視図である。 同上実施形態におけるロッド部材の継ぎ足し方法を示す図である。 同上実施形態におけるロッド部材継ぎ足し作業用の台船の概略構成を示す図である。 本発明の第２実施形態における掘削機による削孔の形成パターン示す平面図である。 本発明の第３実施形態におけるロッド部材支持装置の斜視図である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図７は、本発明の第１実施形態におけるケーソン躯体１の沈設方法を示す図である。このケーソン躯体１の沈設方法は、ケーソン躯体１より下方の地盤（水底地盤）２を掘削する方法を含む。ここで、図１〜図７はケーソン躯体１の縦断面図に対応するものである。

本実施形態では、本発明に係る掘削方法を立坑の構築に適用した例を説明するが、本発明に係る掘削方法の適用例はこれに限らない。

立坑は、上下両端が開口して上下方向に延びる円筒状のケーソン躯体１により構成される。ケーソン躯体１は例えばコンクリート製である。本実施形態における立坑の構築では、地盤２を水中掘削してケーソン躯体１を徐々に沈下させていく工法（いわゆるオープンケーソン工法）が用いられる。ここにおいて、立坑（ケーソン躯体１）内に水Ｗが導入されて、立坑（ケーソン躯体１）内に水Ｗが貯留された状態で、地盤２の掘削（水中掘削）が行われる。尚、本実施形態では、地上の圧入装置（図示せず）によってケーソン躯体１を下方に押圧することで、ケーソン躯体１を地中に圧入沈下させる。この圧入装置としては、例えば特開平１０−１７６４７７号公報に開示の圧入装置を用いることができるが、圧入装置の構成はこれに限らない。

本実施形態では、図１〜図７に示す地盤（水底地盤）２が硬質地盤であり、この地盤２よりも上方の地盤が軟質地盤である。つまり、本実施形態では、前述の軟質地盤側から、硬質地盤である地盤２が露出するまで（すなわち、図１に示す状態に至るまで）、ケーソン躯体１内にて、前述の軟質地盤の水中掘削が行われる。この工程を「軟質地盤掘削工程」と称する。前述の軟質地盤の水中掘削では、開閉自在なクラムシェルバケットなどのグラブバケット３１（図６及び図７参照）を有する掘削装置３０（図６及び図７参照）が用いられ得る。

本実施形態におけるケーソン躯体１の沈設方法では、まず、図１及び図２に示すように、地盤２のうち、平面視でケーソン躯体１の内周面１ａに隣接する領域を、掘削機１０を用いて、鉛直方向に掘削する（削孔する）。これにより、地盤２のうち、ケーソン躯体１の刃口部１ｂの近傍に位置する領域がほぐされる（緩められる）。ここで、図２には、地盤２のうち、掘削機１０による１回の削孔でほぐされた領域（弛緩領域）２ａが示されている。

本実施形態では、掘削機１０によって、図３に示すように、複数の弛緩領域２ａが形成される。これら弛緩領域２ａは、平面視で、ケーソン躯体１の周方向に沿って並んでいる。図８（Ａ）及び（Ｂ）は、これら弛緩領域２ａを形成するための、掘削機１０による削孔３の形成パターンの第１例及び第２例を、それぞれ示している。

図８（Ａ）に示す第１例では、掘削機１０によって、１２個の削孔３が形成される。ここにおいて、削孔３の個数は１２個に限らず、任意である。図８（Ａ）に示す第１例では、平面視で、複数の削孔３の各々が、ケーソン躯体１の内周面１ａに隣接している。図８（Ａ）に示す第１例では、平面視で、複数の削孔３が、ケーソン躯体１の周方向に沿って並んでいる。すなわち、図８（Ａ）に示す第１例では、地盤２のうち、平面視でケーソン躯体１の周方向に沿って並ぶ複数箇所にて、掘削機１０を用いて掘削が行われている。図８（Ａ）に示す第１例では、複数の削孔３が、ケーソン躯体１の周方向に互いに間隔を空けて地盤２に形成されている。図８（Ａ）に示す第１例において、弛緩領域２ａの範囲（体積）は、削孔３の範囲（体積）以上であり得る。

図８（Ｂ）に示す第２例では、平面視で、複数の削孔３の各々が、ケーソン躯体１の内周面１ａに隣接している。図８（Ｂ）に示す第２例では、複数の削孔３が、ケーソン躯体１の周方向に互いに若干オーバーラップするように地盤２に形成されている。図８（Ｂ）に示す第２例においても、地盤２のうち、平面視でケーソン躯体１の周方向に沿って並ぶ複数箇所にて、掘削機１０を用いて掘削が行われている。図８（Ｂ）に示す第２例において、弛緩領域２ａの範囲（体積）は、削孔３の範囲（体積）以上であり得る。

図８（Ａ）に示す第１例では地盤２の強度が高いためにケーソン躯体１の圧入沈下（図４及び図５参照）が難しい場合には、図８（Ｂ）に示す第２例を採用することが好ましい。
ここで、図１〜図３及び図８に示す、弛緩領域２ａが形成される工程を「弛緩領域形成工程」と称する。

次に、図４に示すように、ケーソン躯体１を圧入沈下させる。このケーソン躯体１の圧入沈下には、前述の地上の圧入装置（図示せず）が用いられ得る。この後、ケーソン躯体１の上端に連なるように新たな円筒状のロットを築造すること、及び、ケーソン躯体１を圧入沈下させること、を繰り返すことで、所定深さまでケーソン躯体１を圧入沈下させる（図５参照）。ここにおいて、ケーソン躯体１は、施工現場で構築される複数のロットを含んで構成されてもよく、又は、施工現場から離れた工場などで製造されたロット（いわゆるプレキャスト材からなるロット）を含んで構成されてもよい。

次に、図６及び図７に示すように、グラブバケット３１を有する掘削装置３０を用いて、地盤２のうち、平面視でケーソン躯体１内に位置する領域を掘削する。この工程を「バケット掘削工程」と称する。掘削装置３０は、例えば、地上に配置された移動式クレーン３２と、移動式クレーン３２のブーム３３の先端部から吊り下げられたグラブバケット３１とを備える。グラブバケット３１は、開閉動作可能な一対のシェル３１ａを備える。
このようにしてケーソン躯体１の沈設が行われる。

図１に戻って、掘削機１０の概略構成について説明する。掘削機１０は、地盤２を鉛直方向に掘削する掘削機である。掘削機１０は、ケーソン躯体１内の水面ＷＳより上方に位置する本体部１１と、本体部１１から下方に延びる回転掘削装置１２と、地上に位置する揚重装置２０とを備える。

本体部１１は、回転駆動源として機能するモータ（例えば油圧モータ又は電動モータ）及び減速機（共に図示せず）を有する。

回転掘削装置１２は、ロッド部１３と、ロッド部１３の下端に連結される地盤掘削部１４とを有する。ロッド部１３は、上下方向に連結された複数の円筒状のロッド部材１３ａ（図９〜図１１参照）からなる。各ロッド部材１３ａ及びロッド部１３は上下方向に延在している。

本実施形態では、地盤掘削部１４は、オーガー部１５を含む。オーガー部１５は、上下方向に延びる軸部１５ａと、軸部１５ａの外周に設けられた螺旋羽根１５ｂとを有する。また、オーガー部１５は、軸部１５ａの下端に切削ヘッド（図示せず）を有し得る。

ロッド部１３の上端は、本体部１１の減速機を介して、本体部１１のモータの出力軸に連結されている。ロッド部１３の下端は、オーガー部１５の軸部１５ａの上端に連結されている。ゆえに、ロッド部１３と地盤掘削部１４とを有する回転掘削装置１２は、本体部１１から下方に延びている。また、ロッド部１３と地盤掘削部１４とを有する回転掘削装置１２は、本体部１１のモータからの回転駆動力により上下方向を回転軸として回転し、かつ、地盤２を回転掘削する。

本実施形態において、揚重装置２０は、ベースマシン２１と、ベースマシン２１に枢支軸（図示せず）を介して枢支されて上下方向に揺動可能なブームアーム２２を有する。

ベースマシン２１は例えば汎用の油圧ショベルのベースマシンである。ベースマシン２１は、その下部に装備された走行手段である履帯２３と、ベースマシン本体２４と、ベースマシン本体２４を履帯２３に対してその上方にて水平旋回させる旋回装置（図示せず）とを備える。すなわち、ベースマシン２１は、その下部に履帯２３を装備した全旋回式ベースマシンである。尚、本実施形態では、ベースマシン２１の走行手段として履帯２３を用いているが、走行手段は履帯２３に限らず、例えば、走行手段として車輪を用いてもよい。

ブームアーム２２は、ジャッキ２７〜２９の少なくとも１つを伸縮させることによって、ベースマシン本体２４に対して上下方向に揺動することができると共に、屈伸することができる。

ブームアーム２２の先端部には、本体部１１が吊り下げられている。ここで、本体部１１については、回転掘削装置１２の回転のための反力を揚重装置２０から十分に得られるように、ブームアーム２２の先端部に取り付けられている。本体部１１は、ブームアーム２２の上下方向の揺動によって昇降可能である。また、掘削機１０は、本体部１１及び回転掘削装置１２の自重で地盤（水底地盤）２を下方に押圧しつつ回転掘削し得る。

ロッド部１３には、少なくとも１つの傾斜計（図示せず）が設けられている。ロッド部１３に設けられる傾斜計が１つのみである場合には、当該傾斜計は、ロッド部１３の下半分の領域に設けられる。ロッド部１３に設けられる傾斜計が複数である場合には、これら複数の傾斜計のうち少なくとも１つがロッド部１３の下半分の領域に設けられる。図１は、ロッド部１３に２つの傾斜計（図示せず）が設けられた例を示しており、図１に示す位置Ｐ１，Ｐ２には、それぞれ、１つの傾斜計が設けられている。ここにおいて、位置Ｐ１，Ｐ２のうち、下側に位置する位置Ｐ２に設けられた傾斜計は、ロッド部１３の下半分の領域に位置している。

前述の傾斜計は、例えば、ロッド部１３内に収納されている。このような傾斜計は、特許第２９５１９４５号公報、及び、特許第３２３４７７４号公報に開示されており、周知技術であるので、その説明を省略する。傾斜計によって計測されたデータ（例えば、傾斜計の設置位置における、ロッド部１３の鉛直方向に対する傾斜度合いなどの計測データ）は、例えば、ロッド部１３内に収納された送信機（図示せず）から、地上の受信機（図示せず）に伝達されて、それに基づいて、地上のディスプレイにて当該計測結果が表示され得る。掘削機１０の作動時にこの計測結果を作業者が監視することで、作業者は、ロッド部１３の傾斜状況、及び、ロッド部１３の撓み状況を容易に把握することができる。

次に、ロッド部材１３ａ同士を連結する方法（ロッド部材１３ａを継ぎ足す方法）について、図９〜図１１を用いて説明する。図９は、本実施形態におけるロッド部材継ぎ足し作業用の足場４０の斜視図である。図１０は、本実施形態におけるロッド部材支持装置４６の斜視図である。図１１は、本実施形態におけるロッド部材１３ａの継ぎ足し方法を示す図である。以下では、図９に示すロッド部材継ぎ足し作業時の作業者Ｍの向きを基準として前後左右（図９及び図１０参照）を規定して説明する。

本実施形態において、ロッド部材１３ａの継ぎ足し作業には、足場４０が用いられる。足場４０は、作業者Ｍが当該作業を行うための足場本体４１と、足場本体４１を片持ち支持する支持部４２とを備える。支持部４２は、ケーソン躯体１の径方向外方の地上に形成されて地面に固定された基礎部４３と、基礎部４３から立設された一対の柱部４４とを含む。足場本体４１は平面視で矩形状であり、その長辺方向において、一端部４１ａが一対の柱部４４の上部に固定されて、中間部４１ｂがケーソン躯体１の上方を通過するように水平に延び、他端部４１ｃがケーソン躯体１の径方向内方の水面ＷＳの直上に位置している。つまり、足場本体４１は、ケーソン躯体１の径方向外方から内方に向かって延びており、その一端部４１ａが支持部４２によって片持ち支持されている。足場本体４１は、水面ＷＳの上方に設置されている。

足場本体４１の他端部４１ｃには、ロッド部材支持装置４６が着脱可能に取り付けられている。ロッド部材支持装置４６は、前後方向に延びる左右一対の梁部材４７と、各梁部材４７上に設けられてロッド部材１３ａの回転を抑制する回転抑制部４８とを備える。梁部材４７は、その後端部が、図示しない挟締金具（例えば、ブルマン（登録商標））を介して、足場本体４１の他端部４１ｃに着脱可能に取り付けられている。左右一対の梁部材４７の相互間には間隙があり、この間隙にロッド部材１３ａが入り得る。この間隙は、ロッド部材１３ａの外径より若干大きい程度である。

梁部材４７はＨ形鋼で形成されている。回転抑制部４８は、左右方向に延びる前後一対の角形鋼材４８ａからなり、梁部材４７の上フランジに固定されている。各ロッド部材１３ａの上端部の外周面には、径方向外方に張り出すように一対の板部材１３ｂが予め固定されており、この板部材１３ｂが、一対の角形鋼材４８ａ同士の間に位置した状態で、梁部材４７の上フランジに載置され得る。この載置状態では、ロッド部材１３ａの回転が、一対の板部材１３ｂを介して、回転抑制部４８によって抑制される。

ロッド部材１３ａの継ぎ足し作業では、まず、図１１（Ａ）に示すように、足場本体４１の他端部４１ｃに着脱可能に取り付けられたロッド部材支持装置４６上に、前回継ぎ足したロッド部材１３ａの一対の板部材１３ｂを引っ掛ける。これにより、前回継ぎ足したロッド部材１３ａが一対の板部材１３ｂを介してロッド部材支持装置４６によって支持される。このときに、板部材１３ｂは、一対の角形鋼材４８ａ同士の間に位置した状態で、梁部材４７の上フランジに載置されている。

次に、図１１（Ｂ）に示すように、今回継ぎ足す新たなロッド部材１３ａの下端部を、前回継ぎ足したロッド部材１３ａの上端部に連結する。そして、これら連結されたロッド部材１３ａ，１３ａを、図示しないクレーンなどの揚重装置によって吊り下げ支持する。

次に、図１１（Ｃ）に示すように、前述の挟締金具を緩めて、ロッド部材支持装置４６を足場本体４１の他端部４１ｃに対して移動させることで、梁部材４７に載置されていた板部材１３ｂを、ロッド部材支持装置４６から離す。この後、前述の連結されたロッド部材１３ａ，１３ａを吊り下げ支持しながら下降させる。
以上を繰り返すことで、ロッド部材１３ａが順次継ぎ足される。

前述のケーソン躯体１の沈設方法（ケーソン躯体１より下方の地盤（水底地盤）２を掘削する方法）は、以下の第１〜第３の工程を含み得る。
［第１の工程］
地盤掘削部１４が水底地盤に到達するまで、水面ＷＳより上方でのロッド部材１３ａの継ぎ足しと、継ぎ足されたロッド部材１３ａの下降とを繰り返すことで、回転掘削装置１２を組み立てる工程（回転掘削装置形成工程）。
［第２の工程］
組み立てられた回転掘削装置１２に本体部１１を連結する工程（本体部連結工程）。
［第３の工程］
掘削機１０を用いて地盤（水底地盤）２を掘削する工程（前述の弛緩領域形成工程）。

ここで、前述の第２の工程は、揚重装置２０のブームアーム２２の先端部に本体部１１を取り付けること（本体部吊り下げ工程）を含み得る。

本実施形態によれば、掘削機１０は、地盤（水底地盤）２を掘削する掘削機である。掘削機１０は、水面ＷＳより上方に位置して回転駆動源（モータ）を有する本体部１１と、本体部１１から下方に延びる回転掘削装置１２と、地上に位置する揚重装置２０とを備える。本体部１１は、揚重装置２０によって吊り下げられて昇降可能である。回転掘削装置１２は、上下方向に連結された複数の筒状のロッド部材１３ａからなるロッド部１３と、ロッド部１３の下端に連結される地盤掘削部１４とを有する。ロッド部１３及び地盤掘削部１４は、本体部１１の回転駆動源（モータ）からの回転駆動力により上下方向を回転軸として回転し、地盤掘削部１４は地盤（水底地盤）２を回転掘削する。これにより、回転掘削装置１２の回転のための反力を地上の揚重装置２０から得ることができるので、ケーソン躯体１から反力を取ることなく、簡易な構成で、地盤（水底地盤）２を掘削することができる。

また本実施形態によれば、揚重装置２０は、下部に走行手段（例えば履帯２３）を装備した全旋回式ベースマシン（ベースマシン２１）と、ベースマシン２１に基端部が枢支されて上下方向に揺動可能なブームアーム２２とを有する。本体部１１は、ブームアーム２２の先端部にて吊り下げられる。これにより、掘削機１０を構成する揚重装置２０として、汎用の油圧ショベルのベースマシンを用いることができる。

また本実施形態によれば、掘削機１０は、ロッド部１３に設けられた少なくとも１つの傾斜計を更に備える。該傾斜計は、ロッド部１３の下半分の領域に設けられている。これにより、ロッド部１３の上半分の領域よりも傾斜や撓みが大きくなる傾向があるロッド部１３の下半分の領域を監視することができる。

また本実施形態によれば、地盤掘削部１４は、螺旋羽根１５ｂを有するオーガー部１５を含む。これにより、いわゆるアンギラス杭打機やＲＸ杭打機で用いられるアースオーガーをオーガー部１５として用いることができる。

また本実施形態によれば、上下方向に延びて地中に沈設される筒状のケーソン躯体１内に水Ｗが導入された状態で、掘削機１０を用いて、ケーソン躯体１より下方の地盤（水底地盤）２を掘削する方法は、地盤掘削部１４が地盤（水底地盤）２に到達するまで、水面ＷＳより上方でのロッド部材１３ａの継ぎ足しと、継ぎ足されたロッド部材１３ａの下降とを繰り返すことで（図９〜図１１参照）、回転掘削装置１２を組み立てる第１の工程と、組み立てられた回転掘削装置１２に本体部１１を連結する第２の工程（図１参照）と、掘削機１０を用いて地盤（水底地盤）２を掘削する第３の工程（図１〜図３及び図８参照）とを含む。これにより、例えばロッド部１３が数十メートルの長さとなっても、複数のロッド部材１３ａを簡易に連結して（継ぎ足して）ロッド部１３を形成することができる。

また本実施形態によれば、前述の第３の工程では、地盤（水底地盤）２のうち、平面視でケーソン躯体１の内周面１ａに隣接する領域を、掘削機１０を用いて掘削する（図１〜図３及び図８参照）。これにより、地盤（水底地盤）２のうち、ケーソン躯体１の刃口部１ｂの近傍に位置する領域をほぐすことができる（すなわち、当該地盤を緩めることができる）。

また本実施形態によれば、前述の第３の工程では、地盤（水底地盤）２のうち、平面視でケーソン躯体１の周方向に沿って並ぶ複数箇所にて、掘削機１０を用いて掘削する（図１〜図３及び図８参照）。これにより、地盤（水底地盤）２のうち、ケーソン躯体１の刃口部１ｂの近傍に位置する領域を広範囲にわたって（例えば全周にわたって）ほぐすことができる。

また本実施形態によれば、ケーソン躯体１内に水Ｗが導入された状態で、掘削機１０を用いて、ケーソン躯体１より下方の地盤（水底地盤）２を掘削する方法では、前述の第１の工程に先立って、開閉自在なグラブバケット３１を有する掘削装置３０を用いて水底地盤（軟質地盤）を掘削する（前述の「軟質地盤掘削工程」参照）。これにより、軟質地盤にてケーソン躯体１を圧入沈下させるときには、グラブバケット３１を有する掘削装置３０によって効率良く当該地盤を掘削することができる。

また本実施形態によれば、前述の第３の工程の後にケーソン躯体１を圧入沈下させる（図４及び図５参照）。これにより、地盤（水底地盤）２のうち、ケーソン躯体１の刃口部１ｂの近傍に位置する領域の強度を低下させた上でケーソン躯体１を圧入沈下させることができるので、地盤（水底地盤）２が硬質地盤であってもケーソン躯体１を効率良く圧入沈下させることができる。

また本実施形態によれば、前述の第１の工程におけるロッド部材１３ａの継ぎ足し作業を、水面ＷＳより上方に設置された足場４０（足場本体４１）上で行う（図９〜図１１参照）。これにより、簡易な構成で、ロッド部材１３ａの継ぎ足し作業を行うことができる。尚、本実施形態では、ロッド部材１３ａの継ぎ足し作業を、足場４０（足場本体４１）上で行っているが、これに代えて、ロッド部材１３ａの継ぎ足し作業を、水面ＷＳ上に浮かぶ台船５０上で行ってもよい（図１２参照）。ここで、図１２は、ロッド部材継ぎ足し作業用の台船５０の概略構成を示す図である。この場合にも、前述のロッド部材支持装置４６を用いることができる。すなわち、ロッド部材支持装置４６が台船５０に着脱可能に取り付けられ得る。

図１３は、本発明の第２実施形態における掘削機１０による削孔３の形成パターン示す平面図である。
前述の第１実施形態と異なる点について説明する。

前述の弛緩領域形成工程、すなわち、掘削機１０を用いて地盤（水底地盤）２を掘削する工程において、複数の削孔４が、平面視でケーソン躯体１の中央部に形成される。また、本実施形態では、平面視で複数の削孔３に囲まれるように、複数の削孔４が地盤（水底地盤）２に形成される。尚、本実施形態では、地盤２に４個の削孔４を形成しているが、削孔４の個数はこれに限らず、任意である。

ここで、図１３は、前述の図８（Ａ）に示した、掘削機１０による削孔３の形成パターンの第１例において複数の削孔４を追加したものであるが、前述の図８（Ｂ）に示した、掘削機１０による削孔３の形成パターンの第２例においても複数の削孔４を追加可能であることは言うまでもない。

特に本実施形態によれば、前述の弛緩領域形成工程において、掘削機１０を用いて、地盤（水底地盤）２に複数の削孔４が形成され得るので、地盤（水底地盤）２を広範囲にわたってほぐすことができ、ひいては、当該地盤の土砂をグラブバケット３１によって掴みやすくすることができる。ゆえに、前述のバケット掘削工程での掘削の作業性を向上させることができる。ここにおいて、隣り合う削孔４同士の間隔が、グラブバケット３１の最大開口幅（図６及び図７に示すグラブバケット３１の開口状態におけるグラブバケット３１の開口幅）よりも狭いことが好ましい。

図１４は、本発明の第３実施形態におけるロッド部材支持装置４６の斜視図である。
前述の第１実施形態と異なる点について説明する。

前述の第１実施形態では、各梁部材４７上に設けられる回転抑制部４８が、前後一対の角形鋼材４８ａからなっていたが、本実施形態では、これら前後一対の角形鋼材４８ａのうち、前側の角形鋼材４８ａが、板状鋼材４８ｂに置き換わっている。

板状鋼材４８ｂは、板部材１３ｂと略同等の高さである。隣接する板状鋼材４８ｂと板部材１３ｂとは、図示しない挟締金具（例えば、ブルマン（登録商標））により、互いに着脱可能に固定され得る。これにより、ロッド部材継ぎ足し作業時におけるロッド部材１３ａの回転を大幅に抑制することができる。

前述の第１〜第３実施形態では、ケーソン躯体１の圧入沈下の後にバケット掘削工程を実施しているが、この他、ケーソン躯体１の圧入沈下と並行してバケット掘削工程を実施してもよい。

前述の第１〜第３実施形態では、掘削機１０の揚重装置２０がベースマシン２１とブームアーム２２と含んで構成されているが、揚重装置２０の構成はこれに限らない。例えば、揚重装置２０は、移動式クレーン（例えば、ラフテレーンクレーン（rough terrain crane））であってもよい。揚重装置２０がラフテレーンクレーンである場合には、そのブームの先端部にて本体部１１が吊り下げられ得る。この場合においても、本体部１１については、回転掘削装置１２の回転のための反力を揚重装置２０から十分に得られるように、当該ブームの先端部に取り付けられ得る。

前述の第１〜第３実施形態では、回転掘削装置１２を構成する地盤掘削部１４がオーガー部１５を含んで構成されているが、地盤掘削部１４の構成はこれに限らず、例えば、下端に切削ヘッドを備えるロッドを含んで構成されてもよい。

前述の第１〜第３実施形態では、ケーソン躯体１の断面形状が円形であるが、ケーソン躯体１の断面形状は円形に限らず、例えば、楕円形、又は、矩形であってもよい。

前述の第１〜第３実施形態では、本発明に係る掘削方法を立坑の構築に適用した例を説明したが、本発明に係る掘削方法の適用例はこれに限らない。例えば、立坑以外の地下構造物の構築や、構造物の基礎の構築に、本発明に係る掘削方法を適用してもよい。

図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

１…ケーソン躯体、１ａ…内周面、１ｂ…刃口部、２…地盤（水底地盤）、２ａ…弛緩領域、３，４…削孔、１０…掘削機、１１…本体部、１２…回転掘削装置、１３…ロッド部、１３ａ…ロッド部材、１３ｂ…板部材、１４…地盤掘削部、１５…オーガー部、１５ａ…軸部、１５ｂ…螺旋羽根、２０…揚重装置、２１…ベースマシン、２２…ブームアーム、２３…履帯、２４…ベースマシン本体、２７〜２９…ジャッキ、３０…掘削装置、３１…グラブバケット、３１ａ…シェル、３２…移動式クレーン、３３…ブーム、４０…足場、４１…足場本体、４１ａ…一端部、４１ｂ…中間部、４１ｃ…他端部、４２…支持部、４３…基礎部、４４…柱部、４６…ロッド部材支持装置、４７…梁部材、４８…回転抑制部、４８ａ…角形鋼材、４８ｂ…板状鋼材、５０…台船、Ｍ…作業者、Ｐ１，Ｐ２…位置、Ｗ…水、ＷＳ…水面

Claims (12)

1. 水底地盤を掘削する掘削機であって、
   水面より上方に位置して回転駆動源を有する本体部と、
   前記本体部から下方に延びる回転掘削装置と、
   を備え、
   前記回転掘削装置は、上下方向に連結された複数の筒状のロッド部材からなるロッド部と、前記ロッド部の下端に連結される地盤掘削部と、を有し、
   前記ロッド部及び前記地盤掘削部は、前記回転駆動源からの回転駆動力により上下方向を回転軸として回転し、
   前記地盤掘削部は水底地盤を回転掘削する、掘削機。
2. 地上に位置する揚重装置を更に備え、
   前記本体部は、前記揚重装置によって吊り下げられて昇降可能である、請求項１に記載の掘削機。
3. 前記揚重装置は、
   下部に走行手段を装備した全旋回式ベースマシンと、
   このベースマシンに基端部が枢支されて上下方向に揺動可能なブームアームと、
   を有し、
   前記本体部は、前記ブームアームの先端部にて吊り下げられる、請求項２に記載の掘削機。
4. 前記揚重装置はラフテレーンクレーンである、請求項２に記載の掘削機。
5. 前記ロッド部に設けられた少なくとも１つの傾斜計を更に備え、
   前記傾斜計が前記ロッド部の下半分の領域に設けられている、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の掘削機。
6. 前記地盤掘削部は、螺旋羽根を有するオーガー部を含む、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の掘削機。
7. 上下方向に延びて地中に沈設される筒状のケーソン躯体内に水が導入された状態で、請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の掘削機を用いて、前記ケーソン躯体より下方の水底地盤を掘削する方法であって、
   前記地盤掘削部が水底地盤に到達するまで、水面より上方での前記ロッド部材の継ぎ足しと、継ぎ足された前記ロッド部材の下降とを繰り返すことで、前記回転掘削装置を組み立てる第１の工程と、
   組み立てられた前記回転掘削装置に前記本体部を連結する第２の工程と、
   前記掘削機を用いて水底地盤を掘削する第３の工程と、
   を含む、掘削方法。
8. 前記第３の工程では、水底地盤のうち、平面視で前記ケーソン躯体の内周面に隣接する領域を、前記掘削機を用いて掘削する、請求項７に記載の掘削方法。
9. 前記第３の工程では、水底地盤のうち、平面視で前記ケーソン躯体の周方向に沿って並ぶ複数箇所にて、前記掘削機を用いて掘削する、請求項７又は請求項８に記載の掘削方法。
10. 前記第１の工程に先立って、開閉自在なグラブバケットを有する掘削装置を用いて水底地盤を掘削する、請求項７〜請求項９のいずれか１つに記載の掘削方法。
11. 前記第３の工程の後に前記ケーソン躯体を圧入沈下させる、請求項７〜請求項１０のいずれか１つに記載の掘削方法。
12. 前記第１の工程における前記ロッド部材の継ぎ足し作業を、水面より上方に設置された足場上で行うか、又は、水面上に浮かぶ台船上で行う、請求項７〜請求項１１のいずれか１つに記載の掘削方法。