JPH02157394A - 掘削機並びにその掘削機を使用して障害物直下の地中に横穴を掘削する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば高架橋下の地中に上水管や下水管等
を埋設する場合において、地表や地１１のコンクリ−１
〜梁などが障害物となって、いわゆるオープンカッ１〜
工法を採用できないようなときに、その障害物１６ドの
地中に上ド水管理設用トンネルなどの横穴を掘削するた
めの新規な工法、並びにその工法に使用される掘削機に
関する。

〔従来の技術〕

従来、上下水管の埋設工事に際しては、管の埋設個所に
沿って地面を開削して管を埋設するオープンカット工法
が一般的に採用されている。

ところが、鉄道線路、高架橋の地中梁、基礎フレーム、
或いは各種配管など、地表や地中に撤去することのでき
ない既設の各種障害物が横たわっている工事現場におい
て、その障害物の直下にそれと交差して上下水管を埋設
しようとする場合には、従来のオープンカット工法をそ
のまま用いることができない、そこで、このような場合
には、まず障害物を挾んでその両側に立穴をそれぞれ掘
り、それら両立穴間に管推進工法により横穴を掘削する
ようにしていた。

また、上下水管を埋設しようとする個所の周辺の地盤を
薬液注入等の補助工法によって補強し、土留壁、止水壁
の施工を行なった後に、既設構造物などに注意を払いな
がら地面を開削し。

障害物下方での埋設工事を行なう方法も考えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、管推進工法により横穴を掘削する方法は
、上下水管の直径が大きくなって大きな横穴を掘削する
必要がある場合には、非常に作業能率が悪く、また立穴
内に水が溜まるような現場では１作業が困ガｔを極め、
さらに土質によっては管推進工法を採用することが不可
能な場合もある。

また、上下水管の埋設個所の周辺地盤を補助工法によっ
て補強してから地面を開削する方法は、開削作業に手間
と時間がかかり、また施工状態もそれほど良好とは言え
ず、しかも工事費用も割高となる。

この発明は、上記したような従来工法の問題点に鑑みて
なされたものであり、オーブンカット工法によらずに、
障害物直下の地中に、大きな横穴であっても能率良く、
また立穴内に水が溜まるような現場においても容易に、
しかも通常の土質であればその如何に拘らず、横穴を掘
削することができ、さらに施工状態も良好である工法を
提供し、またその工法の実施に使用する掘削機を提供す
ることを技術的課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明では、上記課題を達成するための技術的手段と
して、掘削機、並びに障害物直下の地中に横穴を掘削す
る方法を以下のように構成した。

すなわち、この発明に係る掘削機は、基台上に、直感的
に移動自在に載置されて保持された掘削本体部、基台の
後端部に載設された固定部、及び、それら掘削本体部と
固定部とを連結し、掘削本体部を固定部に対して進退扉
動させる油圧式推進ジヤツキから構成されている。掘削
本体部は、先端面が開口し、後端部に排土口が設けられ
た掘削ドラムの筒心部に、先端に回転カッターが装着さ
れ、周面に軸線方向に沿って螺旋状の排土羽根が固着さ
れた回転軸を回転自在に軸支し、前記掘削ドラムの後端
に、前記回転軸を回転駆動させる駆動手段を連設して構
成されている。また、固定部には、位置決め固定手段が
設けられている。その他、前記掘削ドラムの先端付近に
は反力受手段が設けられており、また基台には、このｖ
ＩｌｌｒＩＩＪ機全体をクレーンに吊るすための懸吊手
段が設けられている。

上記油圧式推進ジヤツキは、掘削本体部側に取り付けら
れた単筒式油圧シリンダと、固定部側に取り付けられた
テレスコープ式油圧シリンダとを直線的に連結して４Ｗ
成するとよい。

また、障害物直下の地中に横穴を掘削する方法は、上記
構成の掘削機を使用して実施するものであるが、まず障
害物の一方側に、掘削機を。

その掘削本体部を固定部方向に後退させた状態で搬入で
きる程度の大きさで細長い作業用立穴を掘削するととも
に、前記障害物を挾んで前記作業用立穴の反対側に、か
つ作業用立穴の延長線上に、作業用立穴と同等の深さの
第２の立穴を掘削する０次に、前記作業用立穴の後端部
に反力受部材を垂設し、前記作業用立穴及び第２の立穴
の各内部に土壁安定用の安定液を張る。

以上の準備が終わると、上記掘削機をクレーンで懸吊し
、その掘削本体部を固定部方向に後退させた状態で、水
平姿勢を保ちながら、前記作業用立穴内へ降下させて安
定液中に浸漬する。

そして、掘削機を所定深さ位置で停止させて固定部の位
置決め固定手段によって位置決め固定する。その後に、
駆動手段により回転軸を回転駆動させ、その先端の回転
カッターを回転させながら、地上に設置された油圧ポン
プから給油ホースを通し油圧式推進ジヤツキに圧油を送
給してその推進ジヤツキを伸長駆動させ、前記掘削本体
部を前進させることにより、障害物直下の地中を水平方
向に掘削する。そして、作業用立穴と第２の立穴とが貫
通した時点で前記油圧式推進ジヤツキを収Ｈａ　１ｌｌ
ｌｉ動させて前記掘削本体部を固定部方向に後退させる
。続いて、必要に応じ、掘削本体部を固定部方向に後退
させた状態で、水平姿勢を保ちながら、掘削機をさらに
降下させて作業用立穴内での深さ位置を変え、上記した
掘削工程を繰り返す０以上のようにして、障害物直下の
地中に横穴を掘削する。

〔作　　用〕

上記構成の掘削機は、基台に設けられた懸吊手段を介し
てクレーンに）部品され、掘削本体部を固定部方向に後
退させた状態で作業用立穴内に搬入される０作業用立穴
内に搬入された掘削機は、クレーンによって水平姿勢に
懸吊され。

その後端部に設けられた位置決め固定手段によって作業
用立穴の所定深さ位置において位置決め固定される。こ
の状態で、駆動手段によって回転軸を回転駆動させると
１回転軸先端に装着された回転カッターが回転する０回
転カッターを回転させながら、地上に設置された油圧ポ
ンプから給油ホースを通して油圧式推進ジヤツキに圧油
を送給すると、その推進ジヤツキが、伸長して掘削本体
部が前方へ押し出される。そして、後端の固定部を背面
の反力受部材に当接させ、その反力受部材からの反力を
受けて、掘削本体部は、先端の回転カッターで土砂を削
り取りながら前進する。この際、掘削本体部は、１１８
１削ドラムの先端付近に設けられた反力受手段を介し横
穴壁面からの反力を受けて位置決めされる。

削り取った土砂は１回転軸周面の排土羽根によって掘削
ドラム内を後方へ送られ、排出口を通して排出され、パ
ケットなどにより作業用立穴外へ搬出される。このよう
にして掘削が行なわれそれが終了すると、掘削ドラムの
前端面形状に対応した断面形状の横穴が地中に形成され
る。

また、横穴を掘削ドラムの前端面形状よりも大きくする
ときは、掘削本体部を固定部方向に後退させた状態で、
掘削機を作業用立穴内で移動させ、上記と同様の掘削作
業を行なえばよい。

掘削作業が完了すると１位置決め固定手段を開放させて
、掘削本体部を固定部方向に後退させた状態で、掘削機
は作業用立穴から引き上げられる。

推進ジヤツキを、掘削本体部側に取り付けた単筒式シリ
ンダと、固定部側に取り付けたテレスコープ式シリンダ
とで構成したときは、掘削本体部を固定部方向に後退さ
せた状態における掘削機全長が短くなり、コンパクト化
されるので１作業用立穴への掘削機の搬入、Ｗｉ出、及
び作業用立穴内での移動が容易になり、また工事現場へ
の掘削機の運搬も容易になる。

また、上記掘削機を使用した上記横穴掘削方法によると
、地面を開削することなく、障害物直下の地中に、障害
物と交差させて、所望の大きさの横穴が効率良く掘削形
成される。

〔実施例〕

以下、この発明の好適な実施例について図面を参照しな
がら説明する。

第１図ないし第４図はこの発明の１実施例に係る掘削機
を示し、第１図はその一部破断乎面図、第２図はその正
面図、第３図はその左側面図、第４図は第２図のＩＶ　
−ＩＶ線要部断面図である。この掘削機は、掘削本体部
１０を基台１４上に、その長平方向に沿って直線的に往
復動自在に載設するとともに、基台１４の後端部に固定
部１２を固設し、それら掘削本体部１０と固定部１２と
を。

掘削本体部１０側に取り付けられた一対の単筒弐油圧シ
リンダ１６．１６と固定部１２側に取り付けられたテレ
スコープ式油圧シリンダ１８とからなる油圧式推進ジヤ
ツキとで連結した基本構成を有している。

基台１４は、左右の溝形鋼材２０．２０と、これらの前
端近く及び後端近くにそれぞれそれら溝型鋼材２０．２
０と直交して固着された前後の溝形鋼材２２，２２とか
ら形成されており２前後の溝形鋼材２２．２２の両端部
には、この掘削機全体をクレーンで吊るすための懸吊部
材の取付穴２４がそれぞれ形設されている。

掘削本体部１０は、掘削ドラム２６、この掘削ドラム２
６の筒心部に１回転自在に軸支されて配設された回転軸
２８．この回転軸２８の先端に装着された回転カッター
３０．並びに、掘削ドラム２６の後端に連設され、油圧
モータ３２、駆動傘歯車３４及び伝動傘歯車３６からな
る回転軸駆動装置から構成されている。

掘削ドラム２６は、前端面が開口し断面が正方形の切刃
部３８１円筒状の排土筒部４０、及び切刃部３８と排土
筒部４０とを接続するホッパ一部４２からなり、その後
端部には排土口４４が設けられている０図中、　４６．
４８はそれぞれ縦方向及び横方向の補強部材である。

回転カッター３０は、土地入口５２が形設されたカッタ
ーホイール５０．このカッターホイール５０の土地入口
５２間の十字形状部に取着された掘削ビット５４、及び
この回転カッター３０を回転軸２８の先端部に固着する
ためのボス部５６からなっている６また、回転軸２８に
は、周面にその軸線方向に沿って排土羽根５８が固着さ
れており：その先端に回転カッター３０の前記ボス部５
６が嵌着され、後端が排土口４４に臨んで、かつ回転軸
駆動装置の屏動軸６０に軸継手６２を介して連結されて
いる。

回転軸線！ｌνＪ装置は、油圧モータ３２の回転軸に駆
動傘歯車３４が固着され、その駆動傘歯車３４とｌ！ｉ
ｌ！動軸６０に固着された伝動傘歯車３６とが噛合し、
それら雨傘歯車３４．３６と駆動軸６０とを歯車箱６４
内に収容しかつそれらを軸受（図示せず）を介して軸支
した機端となっている。また、油圧モータ３２は、歯車
箱６４の上部に設置され、水密状態とされている。歯車
箱６４の下部には、その両側に、第５図に示すように、
基台１４の左右の溝形鋼材２０．２０の上面を転動する
支持案内ローラ６６．６６、及び掘削本体部ｌＯが浮き
上がるのを防止する浮上り防止ローラ６８．６８がそれ
ぞれ軸着されている。また、歯車箱６４の左右両側には
、前記単筒式油圧シリンダ１６．１６がそのロンドア０
を後方に延出するように固着されている。

また、掘削ドラム２６の先端付近には、掘削ドラム２６
の軸線方向に直交してその左右両側に固着された油圧シ
リンダ７４とそのロンド先端に固着された反力受板７６
とからなる反力受手段７２が一対設けられている。さら
に、その反力受手段７２の下方には、油圧シリンダ８０
と反力受板８２とからなる同様の構成の反力受手段７８
が、基台１４の左右の溝形鋼材２０．２０に取着されて
いる。また１反力受手段７８の近傍には、第４図に示す
ように、基台１４の溝形鋼材２０．２０間に固着された
溝形鋼材８６に取着されたブラケット８８．８８に軸着
され、掘削ドラム２６の縦方向の補強部材４６．４６を
支持して案内する支持案内ローラ８４が設けられている
。尚、支持案内ローラ８４の近傍に浮上り防止用のロー
ラを配設してもよい。

固定部１２には、フレーム９６の左右両側に、基台１４
の長手方向に直交する方向に出退するよう固着された上
下一対の油圧シリンダ９２．９２と、それらのロッド先
端に固着された支持板９４とからなる位置決め固定手段
９０が設けられている。

また、テレスコープ式油圧シリンダ１８が、フレーム９
６の内方側に固設されており、そのテレスコープ式油圧
シリンダ１８の後端に反力受け９８が設けられている。

そして、このテレスコープ式油圧シリンダ１８のロッド
１００の先端と、前記−対の単筒式油圧シリンダ１６．
１６の各ロッド７０゜７０の後端とが連結部材１０２を
介して直線的に連結されている。

次に、以上の構成の掘削機を使用して１例えば第７図及
び第８図に示すような高架橋１１０の直下の、連続壁１
１２間の地中に管理設用の横穴を掘削する方法について
説明する。第７図は第８図のＶ…−■…線断面図、第８
図は第７図の■−■線断面図である。

まず、地中梁１１４間に、パケットホイルを使用して細
長い立会１１（ｉを順次−直線上に掘削する。この立会
１１６の大きさは、上記構成の掘削機１を、その掘削本
体部１０を固定部１２の方向に後退させた状７ｍ　（第
１図及び第２図に示した状態）で搬入できる程度にする
。また、立会１１６の深さは、掘削しようとする横穴の
深さと同等にする０次に、その立会１１６に反力受支柱
１１８を垂直に打ち込んだ後、立会１１６の内部に土壁
の状態を安定させるために安定液を張る。第７図中、Ｗ
Ｌがその水面を示す、尚、ＯＬは地表面である。

以上の準備作業が終わると、掘削機１を、その基台１４
の取付穴２４に固着した懸吊部材を介してクレーンで懸
吊し、掘削本体部ＩＯを固定部１２側に後退させた状態
で、水平姿勢に保ちながら、立穴１１６内へ降下させて
安定液中に浸漬する。

そして、懸吊部材の位置によって掘削機１の深さ位置を
確認し、所定位置で停止させて、位置決め固定手段９０
と反力受手段７２．７８とを作動させることにより、後
端の反力受け９８を反力受支柱１１８に当接支持させた
状態で掘削機１を安定液内において位置決め固定する。

その後に、地上に設置された油圧ポンプから給油ホース
を通し油圧モータ３２に圧油を送給して油圧モータ３２
を回転駆動させ、駆動傘歯車３４．伝動傘歯車３６、駆
動軸６０及び軸継手６２を介して回転軸２８を回転させ
ることにより、回転カッター３０を垂直面内において回
転させる。そして、同じく地上に設置された油圧ポンプ
から給油ホースを通じ一対の単筒式油圧シリンダ１６．
１６とテレスコープ式油圧シリンダ１８とにそれぞれ圧
油を送給して、両シリンダから構成された推進ジヤツキ
を伸長線動させ、前端のｒｌ；１記回転カッター３０を
回転させながら、掘削本体部１０を前方へ押し進める。

これにより、回転カッター３０が地中梁１１４直下の地
山を水平方向に掘削し、土砂は土地入口５２から掘削ド
ラム２６内に流入して、排土羽根５８により排土筒部４
０の内部を排土口４４へと移送され。

排土口４４から立会１１１３内に排出される。立会１】
６内に排出された掘削土砂は、バケツｊ〜などにより地
上へ搬出される。

以上のようにして地山の掘削が進行し、掘削ドラム２８
の切刃部３８の開口形状に相当する、断面が正方形の横
穴１２０が形成されてゆく、このときの掘削機１の状態
を第６図に示す０図中、１０４は立会の垂ｉｉ’ｆ　ｒ
４面、１０６は横穴の天井壁面である。そして、横穴１
２０が前方の立会に貫通した時点で、前記推進ジヤツキ
を収縮駆動させて。

掘削本体部ｌＯを固定部１２の方向に後退させた後、位
置決め固定手段９０及び反力受手段７２．７８の固定動
作を解除する。

続いて、掘削ｖ１１をクレーンで水平状態にｊ部品した
まま降下させて、先に掘削した横穴１２０よりも深い位
置に掘削機１を上記と同様にして固定した後、上記と同
様の作業により横穴を掘削し、さらに必要に応じて順次
、より深い位置に横穴を掘削してゆく。

この発明の掘削機及びその掘削機を使用した横穴掘削方
法は以上説明したように構成されているが、この発明の
範囲は上記説明並びに図面の内容によって限定されるも
のではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々の変形例を包
含し得る。

例えば、掘削ドラムの切刃部の断面形状は、四角形に限
らず、円形、三角形、六角形等であってもよく、また回
転軸、回転カッター等を掘削ドラムに一対並設して、掘
削ドラムの切刃部の断面形状を楕円形とすることもでき
る。また。

掘削ドラム内の回転軸を回転駆動させる駆動手段として
は、油圧モータに代えて防水型の電動モータなども使用
することができる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したように構成されがっ作用するの
で、この発明によれば、上下水管の１６径が大きくて、
大きい横穴を必要とする場合にも、また立穴内に水が溜
まるような現場であっても、通常の土質である限り、地
上或いは地下に横たわっている障害物の直下の地中に、
能率良く、比較的容易に、障害物と交差して横穴を掘削
することができ、しかもその施工状庵も良好であり、施
工費用も比較的安くて済む。

また、この発明に係る掘削機は全体をコンパクトに構成
でき、特に推進ジヤツキを、掘削本体部側に取り付けら
れた単筒式シリンダと固定部側に取り付けられたテレス
コープ式シリンダとで構成したときは、全長の長い横穴
をコンパクトな掘削機で掘削することができ、掘削機の
移動、運搬に際して便利で取扱い性が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明に係る掘削機を示し、第
１図はその一部破断乎面図、第２図はその正面図、第３
図は左側面図、第４図は第２図のＩＶ−ＩＶ線要部断面
図であり、第５図はこの掘削機の一部を拡大して示す左
側面図、第６図はこの掘削機の作動状態を示す正面図、
第７図及び第８図はこの発明に係る横穴掘削方法の１例
を説明するための図であり、第７図は第８図のＶｆｌ　
−Ｖｆｌ線断面図、第８図は第７図の■ｆｆ−■線断面
図である。 １・・・掘削機。 １０・・・掘削本体部、　　　１２・・・固定部、１４
・・・基台。 １６・・・単筒式油圧シリンダ。 １８・・・テレスコープ式油圧シリンダ、２４・・・懸
吊部材の取付穴、２６・・・掘削ドラム。 ２８・・・回転軸、　　　　　　３０・・・回転カッタ
ー３２・・・油圧モータ、３８・・・切刃部、４４・・
・排土口、５８・・・排土羽根。 ６６．８４・・・支持案内ローラ、 ７２、７８・・・反力受手段。 ９０・・・位置決め固定手段、９８・・・反力受け、１
０２・・・連結部材、 １１′ｊ、１２２・・・立穴、 １２０・・・横穴。 １１４・・・地中梁。 １１８・・・反力受支柱、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、先端面が開口し、後端部に排土口が設けられた掘削
   ドラムの筒心部に、先端に回転カッターが装着され、周
   面に軸線方向に沿って螺旋状の排土羽根が固着された回
   転軸を回転自在に軸支し、前記掘削ドラムの後端に、前
   記回転軸を回転駆動させる駆動手段を連設してなる掘削
   本体部を基台上に、前記掘削ドラムの軸線方向に移動自
   在に載置して保持するとともに、前記基台の後端部に位
   置決め固定手段を備えた固定部を載置し、その固定部と
   前記掘削本体部とを油圧式推進ジャッキを介し連結して
   その油圧式推進ジャッキを駆動させることにより掘削本
   体部を固定部に対し進退自在とし、さらに前記掘削ドラ
   ムの先端付近に反力受手段を設け、前記基台に懸吊手段
   を設けてなる掘削機。 ２、油圧式推進ジャッキが、掘削本体部側に取り付けら
   れた単筒式油圧シリンダと、固定部側に取り付けられた
   テレスコープ式油圧シリンダとを直線的に連結してなる
   請求項１記載の掘削機。 ３、障害物直下の地中に横穴を掘削するに際し、障害物
   の一方側に、地表開口面が、請求項１又は２記載の掘削
   機を、その掘削本体部を固定部方向に後退させた状態で
   搬入できる程度の大きさで細長い作業用立穴を掘削する
   とともに、前記障害物を挾んで前記作業用立穴の反対側
   に、かつ作業用立穴の延長線上に、作業用立穴と同等の
   深さの第２の立穴を掘削し、前記作業用立穴の後端部に
   反力受部材を垂設し、前記作業用立穴及び第２の立穴の
   各内部に土壁安定用の安定液を張った後、前記掘削機を
   クレーンで懸吊し、その掘削本体部を固定部方向に後退
   させた状態で、水平姿勢を保ちながら、前記作業用立穴
   内へ降下させて安定液中に浸漬し、所定深さ位置で停止
   させて固定部の位置決め固定手段によって位置決め固定
   した後、駆動手段により回転軸を回転駆動させ、その先
   端の回転カッターを回転させながら、地上に設置された
   油圧ポンプから給油ホースを通し油圧式推進ジャッキに
   圧油を送給してその推進ジャッキを伸長駆動させ、前記
   掘削本体部を前進させることにより、障害物直下の地中
   を水平方向に掘削し、作業用立穴と第２の立穴とが貫通
   した時点で前記油圧式推進ジャッキを収縮駆動させて前
   記掘削本体部を固定部方向に後退させ、続いて適宜深さ
   を変えながら以上の掘削工程を繰り返すことにより、障
   害物直下の地中に横穴を掘削する方法。