JPH08284580A - 立坑掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】立坑掘削機において、カッターが立坑構築物の
刃口と地山の間には挾まれることなく掘削径を自在に変
更することができるようにし、更に掘削径の如何に係わ
らずカッターを下方に移動しながら掘削できるようにす
る。 【構成】４本の放射状のカッタースポーク３ｂを折曲げ
自在に取り付けた主カッター３と、主カッター３の先端
にピン２５により回転可能に取り付けられた拡径カッタ
ー４とで掘削用カッター１００を構成し、拡径カッター
４は、回転中心２５からカッター刃先までの距離が回転
方向全周にわたってほぼ等しいか回転方向内周側から外
周側に行くにしたがって小さくなるようなカッター形状
をしている。カッターセンターシャフト７に接続された
カッター駆動軸１０１は地上へと伸び、上端付近にカッ
ター回転駆動装置１０２が係合し、上端をクレーン１６
に支持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は立坑掘削機に係わり、特
に、立坑構築物の内側や下側を掘削して立坑構築物を降
下させる掘削用カッターを備えた立坑掘削機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ケーソン（立坑構築物）の下方の
地盤を掘削してケーソンを降下させる立坑掘削機として
特開平４−６２２９１号公報に記載のものがある。この
立坑掘削機は、ケーソン底部の隔壁に開口部を設け、こ
の開口部にケーシングパイプを固設し、このケーシング
パイプ内にカッターのシャフトを軸支して該カッターを
下方へ垂設するとともに、ケーシングパイプ内に設置し
たモータにより該カッターを回転させて地盤を掘削する
構成となっている。シャフトの下端部には排泥口が設け
られ、この排泥口よりシャフト内に形成した連通口を介
して掘削した土砂と泥水との混合物を排出する。カッタ
ーは、シャフト（カッター駆動軸）の下端部の４方向へ
突設した脚部にカッターアームを下方に開くにしたがっ
て掘削径が増加するように上下回動自在に枢着し、これ
らカッターアームの中間部とシャフトの中間部とをエク
スパンションシリンダで連結し、エクスパンションシリ
ンダの伸縮によりカッターアームを回動して開閉できる
ように構成されている。ケーシングパイプの内周面には
上下方向に一定の間隔で複数のロックボックスが凹設さ
れており、これらロックボックスの２つに上部フレーム
及び下部フレームがロックシリンダにより嵌入固定され
る。上部フレームと下部フレームとはサポートシリンダ
により連結され、下部フレームの中央部にはベアリング
を介して上記カッターのシャフト上部が軸支されてい
る。

【０００３】カッターは、最初はカッターアームを閉じ
た（すぼめた）状態でケーシングパイプ内に収納されて
おり、下部フレームのロックボックスに対するロックを
解除し、サポートシリンダを伸長させることによりカッ
ターを下降させながらケーシングパイプ（開口部）下方
の地盤を掘削してゆく。掘削が進み、カッターアームの
上端がケーシングパイプ下端の外に出ると下部フレーム
をケーシングパイプのロックボックスに固定し、エクス
パンションシリンダを伸長してカッターアームを開きな
がら、ケーソン刃口の下方の地盤を更に掘削する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には次のような問題がある。上記従来技術におい
ては、カッターアームはエクスパンションシリンダを伸
長することで回動角が変化し、掘削半径が変化する。こ
の意味でカッターアームは一種の拡径カッターと言え
る。しかし、このカッターアームは下方に開くにしたが
って掘削径が増加する構成であるので、ケーソン刃口の
下方の地盤を掘削しているときにケーソンが自重沈下す
ると、カッターアームの外周部がケーソン刃口と地盤と
の間に挾まれ、カッターアームを破損するおそれがあっ
た。

【０００５】また、エクスパンションシリンダを伸長し
てカッターアームを開いてケーソン刃口の下方の地盤を
掘削する時は、下部フレームがケーシングパイプのロッ
クボックスに固定されるので、深さ方向に連続的に掘削
することができない。このため、掘削作業が非能率的で
あるばかりでなく、ケーソン刃口の貫入抵抗の制御が難
しく、ケーソンの沈下時期の制御が難しい。

【０００６】更に、ケーソン底部の隔壁開口部に固設し
たケーシングパイプ内にモータ等のカッター回転駆動機
構や上下支持フレーム、ケーシングパイプのロックボッ
クス、ロックシリンダ、サポートシリンダ等の上下機構
が内蔵されているため、カッターが故障したときの回収
引上げや再装着が面倒で非能率的である。

【０００７】また、ケーシングパイプ内に種々の機器が
内蔵されているため、ケーソン底部の隔壁開口部の径が
大きくならざるを得ず、オープンケーシングに近くな
る。ここで、ケーソン底部の隔壁は、立坑掘削完了後、
止水のため切羽部にコンクリートを打設する時に地下水
圧による打設コンクリートの変形（隆起）を防止し、打
設コンクリートの健全性を確保するのに利用できる。し
かし、上記のように隔壁開口部の径が大きくなると隔壁
強度が低下するので、打設コンクリートの健全性を確保
するのに利用できなくなり、隔壁を設けた意味がなくな
る。

【０００８】また、カッターの上下機構は上下支持フレ
ーム、ロックシリンダ、サポートシリンダ等からなり、
構成が複雑である上、ケーシングパイプはカッター回収
後にケーソン底部の隔壁に残置するが、ケーシングパイ
プは上記のようにカッター上下機構の一部を構成してい
るため、高価である。更に、上記のように隔壁開口部の
径が大きくなるため下部フレームの断面積も大きくな
り、それに水圧が働くため大きな揚力がサポートシリン
ダに働き、サポートシリンダの容量は大きくなる。これ
らの理由により立坑掘削機は高価となる。

【０００９】更に、上記のように従来技術はカッターア
ームを開いた状態では深さ方向に連続的に掘削できない
ものであるが、仮にできたとしても、カッターと立坑構
築物の刃口との位置関係を把握できないので、安全に能
率良く掘削することができない。

【００１０】本発明の第１の目的は、カッターが立坑構
築物の刃口と地山の間には挾まれることなく、カッター
の掘削径を自在に変更することができる立坑掘削機を提
供することである。

【００１１】本発明の第２の目的は、カッターの掘削径
の如何に係わらず深さ方向に連続的に掘削することがで
き、立坑構築物の沈下を適切に制御できる立坑掘削機を
提供することである。

【００１２】本発明の第３の目的は、カッターが故障し
たときに、容易に回収引上げ及び再装着ができる立坑掘
削機を提供することである。

【００１３】本発明の第４の目的は、立坑構築物の底部
隔壁に設けた小さな回収穴からカッターを回収できる立
坑掘削機を提供することである。

【００１４】本発明の第５の目的は、構造が簡単で安価
な立坑掘削機を提供することである。

【００１５】本発明の第６の目的は、カッターと立坑構
築物の刃口との位置関係を適確に把握でき、カッターの
掘削径を任意に変え、深さ方向に安全に能率良く掘削で
きる立坑掘削機を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記第１の目
的を達成するために、立坑構築物の内側と下側を掘削す
るための掘削用カッターを備えた立坑掘削機において、
前記掘削用カッターは、カッター駆動軸と、前記カッタ
ー駆動軸の下端近傍に折り曲げ自在に支持された放射状
の複数のカッタースポークを持つ主カッターと、前記複
数のカッタースポークの少なくとも一部のものに上方に
回転するにしたがって掘削径が増加するように回転可能
に取付けられた拡径カッターとを有し、前記拡径カッタ
ーの回転中心は前記立坑構築物の内面より内周側に位置
する構成とする。この場合、好ましくは、前記拡径カッ
ターのカッター形状は、拡径カッターの回転中心からカ
ッター刃先までの距離が回転方向全周にわたってほぼ等
しいか回転方向内周側から外周側に行くにしたがって小
さくなるような形状にする。

【００１７】また、上記第２及び第５の目的を達成する
ため、前記立坑構築物は前記刃口の上方部分に隔壁を有
し、この隔壁に前記カッター駆動軸が通るカッター回収
穴が形成される構成とする。この場合、一実施形態で
は、前記隔壁より上方で前記カッター駆動軸の上端付近
に係合し前記掘削用カッターを回転させるカッター回転
駆動装置と、前記カッター駆動軸の上端を支持し前記掘
削用カッターを吊下げるカッター吊下げ手段とを更に備
える。

【００１８】また、上記第３の目的を達成するために、
前記カッター回収穴の上方へ伸び内部を前記カッター駆
動軸が通る中空のシャフトを更に備え、前記シャフトの
上端は大気側に開放される構成とする。

【００１９】更に、上記第４の目的を達成するために、
前記掘削用カッターは、前記カッター駆動軸に設けられ
たピストン部及び前記ピストン部に嵌め合い摺動するシ
リンダー部からなるジャッキと、前記ジャッキのシリン
ダー部を前記カッタースポークに連結する複数のアーム
とで構成されるカッターすぼめ機構を更に有する構成と
する。

【００２０】また、上記第４の目的を達成するために、
前記複数のカッタースポークは、これらカッタースポー
クをすぼめたときに外径端部分の径が小さくなるように
折り曲げ部を有する構成とする。

【００２１】更に、上記第４の目的を達成するために、
前記拡径カッターは、前記カッタースポークをすぼめた
ときに前記カッター駆動軸に干渉しない位置に取り付け
られる構成とする。具体的には、前記掘削用カッター
は、前記カッタースポークをすぼめたときに前記カッタ
ー駆動軸に干渉することなく交差するよう前記カッター
スポークの外径端に位置をずらして取付けられた支持部
材を更に有し、前記拡径カッターは前記支持部材に取り
付けられている。

【００２２】また、上記第６の目的を達成するために、
前記カッタースポークの折曲げ状態を検出するセンサ
と、前記拡径カッターの拡径位置を検出するセンサと、
前記立坑構築物の刃口に対する前記拡径カッターの上下
方向の位置を検出するセンサとを更に備える構成とす
る。この場合、好ましくは、前記センサからの情報に基
づき前記掘削用カッターと前記立坑構築物の刃口との位
置関係を表示する手段を更に備える。

【００２３】

【作用】第１の目的に係わる本発明では、掘削用カッタ
ーを、カッター駆動軸の下端近傍に折り曲げ自在に支持
された放射状の複数のカッタースポークを持つ主カッタ
ーと、複数のカッタースポークの少なくとも一部のもの
に回転可能に取付けられた拡径カッターとで構成するこ
とにより、主カッターは立坑構築物の内面より内周側を
掘削し、拡径カッターは、カッタースポークを最大に拡
げたとき、立坑構築物の刃口の下側において主カッター
の外側から立坑構築物の刃口の外周までの間を掘削し、
その間で掘削径を自在に変更することができる。また、
カッタースポークに対して設けられる拡径カッターの回
転中心を立坑構築物の内面より内周側に位置させること
により、立坑構築物が沈下してきたとき立坑構築物がカ
ッタースポークにぶつからなくなるとともに、拡径カッ
ターを上方に回転するにしたがって掘削径が増加するよ
うに回転可能に取付けることにより、拡径カッターは下
方に押されたときに内周側に回転可能となり、立坑構築
物が沈下してきたとき拡径カッターの上部に立坑構築物
の刃口がぶつかっても、拡径カッターは刃口の押し下げ
力により内周側に回転して引き込まれる。したがって、
主カッター及び拡径カッターが立坑構築物の刃口と地山
の間に挾まれることはなく、カッターを破損することを
防止できる。

【００２４】また、そのとき、拡径カッターのカッター
形状を、拡径カッターの回転中心からカッター刃先まで
の距離が拡径方向全周にわたってほぼ等しいか回転方向
内周側から外周側に行くにしたがって小さくなるように
することにより、立坑構築物の沈下時に拡径カッターが
刃口で押し下げられるとき、拡径カッターは下方に無理
無く回転し、拡径カッターが立坑構築物の刃口と地山の
間に挾まれることが確実に防止できる。

【００２５】第２及び第５の目的に係わる本発明では、
立坑構築物の刃口上方部分に隔壁を設け、この隔壁にカ
ッター駆動軸が通るカッター回収穴を形成することによ
り、隔壁より上方でカッター駆動軸の上端付近にカッタ
ー回転駆動装置を係合させ掘削用カッターを回転させる
とともに、カッター駆動軸の上端をカッター吊下げ手段
で支持し掘削用カッターを吊下げることが可能となり、
これにより掘削径の如何に係わらず掘削用カッターを自
重で下方に移動させながら深さ方向に連続的に掘削し、
立坑構築物の刃口の沈下を適切に制御できる。また、回
収穴にはカッター回転機構や上下機構等の複雑で高価な
機構は一切設けられておらず、かつ切羽部の水圧はカッ
ター駆動軸の断面に働くだけで揚力も小さくなるので、
構造が簡単で安価な設備にできる。更に、隔壁の回収穴
にはカッター回転機構や上下機構を設けないので、回収
穴を小さくでき、隔壁強度の低下を最小に抑えられる。
このため、立坑掘削完了後、止水のため切羽部にコンク
リートを打設する時に隔壁で地下水圧による打設コンク
リートの変形（隆起）を防止し、打設コンクリートの健
全性を確保できる。

【００２６】第３の目的に係わる本発明では、カッター
回収穴の上方へ伸びる中空のシャフトを設け、このシャ
フトの上端を大気側に開放することにより、掘削用カッ
ターの故障時に掘削カッターの回収引上げ、再装着が容
易となる。

【００２７】第４の目的に係わる本発明では、カッター
すぼめ機構をカッター駆動軸にピストン部を設けたジャ
ッキで構成することにより、カッターすぼめ機構がコン
パクトになり、上記のように回収穴を小さくしたとき、
この小さい回収穴から掘削用カッターを回収できる。

【００２８】また、カッタースポークに折り曲げ部を設
けることにより、カッタースポークをすぼめたときに外
径端部分の径が小さくなり、小さい回収穴から掘削用カ
ッターを回収できる。

【００２９】更に、拡径カッターをカッタースポークを
すぼめたときにカッター駆動軸に干渉しない位置に取り
付けることにより、掘削用カッター全体をコンパクトに
すぼめることができ、小さい回収穴から掘削用カッター
を回収できる。

【００３０】第６の目的に係わる本発明では、カッター
スポークの折曲げ状態を検出するセンサと、拡径カッタ
ーの拡径位置を検出するセンサと、立坑構築物の刃口に
対する拡径カッターの上下方向の位置を検出するセンサ
とを設けることにより、運転者は掘削用カッターとケー
ソン刃口との位置関係を適確に把握し、カッターの掘削
径を任意に変え、掘削用カッターを自重で下方に移動さ
せながら安全にかつ能率良く掘削することができる。特
に、センサからの情報に基づき掘削用カッターと立坑構
築物の刃口との位置関係を表示する手段を更に設けるこ
とにより、運転者はその表示を見ながら、深さ方向に安
全に能率良く掘削できる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。本発明の第１の実施例を図１〜図１４により説明す
る。図１において、１は立坑構築物である円形状のケー
ソン２の下端に設けられた円形状の刃口であり、本実施
例の立坑掘削機は掘削用カッター１００を備え、このカ
ッター１００でケーソン２の内面より内周側とケーソン
２の刃口１の下側を掘削する。

【００３２】刃口１は鋼とコンクリートと鉄筋で製作さ
れており、刃口１がケーソン２の自重又はシールドジャ
ッキ１１（後述）の推力により地山に嵌入し、立坑を下
部へ導いて行く。ケーソン２の刃口１の上部には隔壁３
７が設けられ、隔壁３７の中央には掘削用カッター１０
０の回収穴４６（据付時はカッターの投入穴となる）が
形成されている。ケーソン２の上部にはもう１つの円形
状のケーソン２Ａが位置しており、ケーソン２の隔壁３
７より上方部分及びケーソン２Ａはコンクリートと鉄筋
で製作されている。

【００３３】ケーソン２Ａの上部にはシールド推進部１
０が設置されている。シールド推進部１０は外周部に位
置するシールドハルと呼ばれる鋼製の円筒１０ａを有
し、シールドハル１０ａの下端部はケーソン２Ａと連結
され、上端部にはテールシール部２１が設けられ、刃口
１よりテールシール部２１まで一体となっている。シー
ルド推進部１０には図２に示すようにシールドジャッキ
１１が円周状に配置され、上方に構築したセグメント１
２に反力をとって刃口１を下方へ押すことができる。シ
ールドジャッキ１１の先端にはセグメント１２に対する
角度のずれを吸収するためのスプレッタ２３が設けられ
ている。シールドハル１０ａの上端部のテールシール部
２１はセグメント１２とシールドハル１０ａ間をシール
し、冷水、土砂漏れを防止する。本実施例では、テール
シール部２１において、テールシールが３段に装着され
ている。

【００３４】シールド推進部１０の上端部の内周側には
井桁上のサポートビーム２０ａと鋼板２０ｂとで床構造
が構築され、この床構造の鋼板２０ｂ上に旋回ベアリン
グ２０ｃが設置され、この旋回ベアリング２０ｃ上にセ
グメント２を組み立てるためのエレクター２０が旋回可
能に装備されている。

【００３５】セグメント１２は鉄筋コンクリートのリン
グを数分割したものであり、ケーソン２，２Ａ及びシー
ルドハル１０ａが推進された後、地山がむき出しになる
と山が地下水と共に崩れてくるため、それを防止するた
めセグメント１２をエレクター２０にてシールドハル１
０ａの後部に組み立ててゆく。

【００３６】掘削用カッター１００は、カッター駆動軸
１０１の一部を構成するカッターセンターシャフト７
と、カッターセンターシャフト７の下端に取り付けられ
た主カッター３と、主カッター３の先端に取り付けられ
た拡径カッター４とで構成されている。主カッター３
は、図３及び図４に示すように、カッターセンターシャ
フト７の下端に放射状に取付けられた４本のリブ３ａ
と、リブ３ａのそれぞれの先端に上下方向に折り曲げ自
在にピン２７により結合された４本の放射状のカッター
スポーク３ｂとを有し、カッタースポーク３ｂには図３
に想像線３ｃで示すように一定距離下方に突出したカッ
タービットが取付けられている。また、カッタースポー
ク３ｂは、図５及び図６に示すようにこれらカッタース
ポーク３ｂをすぼめたときに外径端部分の径が小さくな
るように内径端近傍に折り曲げ部３ｄを有している。カ
ッタースポーク３ｂを最大に拡げたときの外径寸法はケ
ーソン２の内径寸法より少し小さく作ってあり、これに
より主カッター３はケーソン２の内面より内周側を掘削
し、ケーソン２の刃口１の貫入抵抗を小さくする。

【００３７】拡径カッター４は４本のカッタースポーク
３ｂのうちの対向する２本の外径端部分にピン２５によ
り上方に回転するにしたがって掘削径が増加するように
回転可能に取り付けられ、拡径カッター４の側面にはカ
ッタースポーク３ｂに支持されたジャッキ５のピストン
がピン結合され、ジャッキ５を伸縮すると拡径カッター
４はピン３５を中心として回転動作する。拡径カッター
４の回転中心であるピン２５はケーソン２の内周面より
内周側に位置している。また、拡径カッター４の想像線
４ａで示すカッタービットの取付け形状は、拡径カッタ
ー４の回転中心２５からカッター刃先までの距離が回転
方向全周にわたってほぼ等しいか回転方向内周側から外
周側に行くにしたがって小さくなるような形状になって
いる。

【００３８】拡径カッター４は縮径時には主カッター３
のカッタースポーク３ｂの外径の内側に完全に引き込ま
れ、拡径カッター４を最大に拡径したときの外径寸法は
ケーソン２の刃口１の外周寸法とほぼ同じになるように
作ってあり、これにより拡径カッター３は、カッタース
ポーク３ｂを最大に拡げたとき、ケーソン２の刃口１の
下側において主カッター３の外側からケーソン２の刃口
１の外周までの間を掘削し、ケーソン２の刃口１の貫入
抵抗を更に小さくする。なお、刃口１の貫入抵抗を更に
下げるには、刃口外周より２〜３ｃｍ更に外周まで掘削
できるようにビット４ａの取付け半径を大きくし、オー
バカットできるようにする。

【００３９】以上のように主カッター３でケーソン２の
内面より内周側を掘削し、拡径カッター４でケーソン２
の刃口１の下側において主カッター３の外側からケーソ
ン２の刃口１の外周までの間を掘削することにより、そ
の間で掘削径を自在に変更することができる。

【００４０】また、拡径カッター４はケーソン２の刃口
１の下側を掘削するため、ケーソン２が自重沈下してき
たとき拡径カッター４の上部にケーソン２の刃口１がぶ
つかる。このような場合、拡径カッター４は上記のよう
に上方に回転するにしたがって掘削径が大きくなるよう
に取付けられているので下方に押されたときに内周側に
回転可能であり、刃口１の押し下げ力により内周側に回
転して引き込まれる。そして、特にこのとき、拡径カッ
ター４は回転中心２５からカッター刃先までの距離が回
転方向全周にわたってほぼ等しいか回転方向内周側から
外周側に行くにしたがって小さくなるようなカッター形
状をしているため、刃口１の押し下げ力により内周側に
スムーズに回転して引き込まれ、拡径カッター４がケー
ソン２の刃口１と地山の間に挾まれることを確実に防止
する。なお、主カッター３のカッタースポーク３ｂの最
大の外径寸法はケーソン２の内径寸法より小さく作って
あるので、ケーソン２の沈下時刃口１がカッタースポー
ク３ｂにぶつかることはない。したがって、ケーソン２
が自重沈下してもカッターの破損が防止できる。

【００４１】また、拡径カッター４は、カッタースポー
ク３ｂをすぼめたときにカッターセンターシャフト７と
干渉しない位置に取り付けられている。すなわち、カッ
タースポーク３ｂの外径端には、カッタースポーク３ｂ
をすぼめたときにカッターセンターシャフト７と干渉す
ることなく交差するように、カッターセンターシャフト
７に対して所定距離Ｌ（図４参照）だけずれかつカッタ
ースポーク３ｂに対してＬ字状の角度をなして支持ブロ
ック４ｂが取付けられ、拡径カッター４は支持ブロック
４ｂの側面に取り付けられている。

【００４２】主カッター３のカッタースポーク３ｂをピ
ン２７により折曲げ自在に結合したリブ３ａはカッター
センターシャフト７の下端に取り付けられたボス４７に
連結され、主カッター３のカッタースポーク３ｂはカッ
ターすぼめ機構６により４本ともピン２７の部分で傘の
ように折り畳むことができる。

【００４３】カッターすぼめ機構６の詳細構造を図７に
示す。カッターすぼめ機構６は、カッターセンターシャ
フト７に設けられたピストン部８ａ及びピストン部８ａ
に嵌め合い摺動するシリンダー部８ｂからなるカッター
すぼめジャッキ８と、カッターすぼめジャッキ８のシリ
ンダー部８ｂをカッタースポーク３ｂに連結する４本の
アーム９とで構成され、アーム９はシリンダ部８ｂの外
周に設けられたリブ８ｃにピン３６により結合され、カ
ッタースポーク３ｂにピン２８により結合されている。
カッターすぼめジャッキ８のピストン部８ａはカッター
センターシャフト７をピストンロッドとしてその一部を
太くしたものであり、シリンダ部８ｂはスライド筒８ｄ
とその両端に位置するシリンダーエンド８ｅとからな
り、シリンダ部８ｂ内においてピストン部８ａの上下に
できる空間８ｆ，８ｇに圧油を選択的に送り込むことに
より、ピストン部８ａに対してシリンダ部８ｂを上下に
動かし、カッタースポーク３ｂを含むカッター全体を傘
のように開閉することができる。

【００４４】以上のようにカッタースポーク３ｂに折り
曲げ部３ｄを設け、かつ拡径カッター４をカッターセン
ターシャフト７と干渉することなく交差できるように
し、更にカッターすぼめ機構６をコンパクトな構造とし
たことにより、カッタースポーク３ｂをすぼめたときの
カッター径が小さくなり、回収穴４６を小さくしたと
き、図５に示すようにこの小さい回収穴４６から掘削用
カッター１００を容易に回収できる。

【００４５】図１に戻り、カッター駆動軸１０１は回収
穴４６を通りケーソン２，２Ａの中心に沿って地上へと
伸び、カッター駆動軸１０１の上端付近にはカッター回
転駆動装置１０２が係合しており、このカッター回転駆
動装置１０２によりカッター駆動軸１０１を回転させ、
掘削用カッター１００に掘削トルクを伝える。また、カ
ッター駆動軸１０１の上端はクレーン１６に支持されて
いる。クレーン１６はカッター駆動軸１０１を介して掘
削用カッター１００を吊っており、掘削用カッター１０
０の上下作動及び掘削用カッター１００の地山への押付
け力の調整をカッターの吊下げ位置及び吊下げ力調整に
よって行っている。地山によって異なるが、掘削用カッ
ター１００及びカッター駆動軸１０１の自重を最適量地
山にかけると掘削効率が良くなる。どの程度かけるか
は、経験と試行錯誤により決定する。

【００４６】カッター駆動軸１０１は先のカッターセン
ターシャフト７と、このカッターセンターシャフト７に
接続されるドリルパイプ２５と、ドリルパイプ２５に接
続されたケリーバパイプ１３より構成されている。ドリ
ルパイプ２５は掘削するにつれてつなぎ足して行く。ケ
リーバパイプ１４は断面四角形状をしており、カッター
回転駆動装置１０２によりカッター掘削トルクを伝えら
れる。

【００４７】カッターセンターシャフト７とドリルパイ
プ２５は断面円形で中空となっており、カッターセンタ
ーシャフト７の下端には排泥口２６が設けられている。
カッターセンターシャフト７とドリルパイプ２５は排泥
口２６よりサクションポンプ３１で吸い上げられた土砂
の通り道となる。

【００４８】ドリルパイプ２５の上端付近には中間スイ
ベルジョイント３２が、ケリーバパイプ１３の上端には
ロータリジョイント１９、吊下げ用スイベルジョイント
１７及びスリップリング１８が装着されている。

【００４９】最下方のドリルパイプ２５の下端には回収
穴４６の位置にスタビライザー９が取付けられている。
スタビライザー９は隔壁３７の回収穴４６に適合した円
形をしており、カッター駆動軸１０１とともに回収穴４
６内で回転し、掘削用カッター１００と刃口１の外径が
ずれないようにガイドしている。

【００５０】また、ケーソン２の隔壁３７上にはカッタ
ー回収穴４６に通じる中空円筒状のシャフト２４が立設
されており、カッター駆動軸１０１はこのシャフト２４
内を上方に伸びている。シャフト２４の上端は大気側に
開放した開口になっており、立坑内にたまった地下水位
に更に２ｍ加えた位置まで泥水を入れてある。これは掘
削用カッター１００の掘削部に水圧をかけて保持するた
めである。シャフト２４は縦方向に分割して製作してあ
り、更に使い勝手によっては円周方向に分割しても良
い。シャフト２４はケーソン２が沈下するにしたがって
上部で継ぎ足して行く。

【００５１】シャフト２４の上端にはやぐら１５が構築
され、この部分でドリルパイプ２５の継ぎ足しを行う。
また、やぐら１５は中間スイベルジョイント３２が上下
移動するスペースを提供する。更に、やぐら１５の上端
に図８及び図９に示すようにカッター回転駆動装置１０
２が設置されている。

【００５２】カッター回転駆動装置１０２の詳細構造を
図１０及び図１１に示す。カッター回転駆動装置１０２
はやぐら１５の上端に取付けられた固定テーブル４３
と、固定テーブル４３に取付けられた油圧モータ４４
と、斜線部で示されたロータリテーブル１４とで構成さ
れている。ロータリテーブル１４の中心には四角の穴４
９が開いており、断面が四角形状のケリーバパイプ１３
がその穴４９を通り、油圧モータ４４を回転させると図
示しない歯車機構によりロータリテーブル１４が回転
し、この回転によりケリーバパイプ１３、ドリルパイプ
２５及びカッターセンターシャフト７を介して掘削用カ
ッター１００を回転させる。

【００５３】ロータリテーブル１４はカッター１００に
回転力を与えるのみで地山への押付け力は与えない。カ
ッター１００の地山への押付け力は、上記のようにカッ
ター駆動軸１０１の最上端でカッターを吊っているクレ
ーン１６の吊下げ位置及び吊下げ力調整によりカッター
自重を最適量地山にかけることにより行う。

【００５４】以上のようにカッター駆動軸１０１は掘削
用カッター１００を吊下げかつカッター掘削トルクを伝
える役目を果たしており、これにより掘削径の如何に係
わらず掘削用カッター１００を自重で下方に移動させな
がら深さ方向に連続的に掘削することができ、ケーソン
２の刃口１の沈下を適切に制御できる。また、ケーソン
２の隔壁３７の回収穴４６にはカッター回転機構や上下
機構を設けないので、回収穴４６を小さくでき、隔壁３
７の強度を十分に確保できる。このため、立坑掘削完了
後、止水のため切羽部にコンクリートを打設する時に隔
壁３７で地下水圧による打設コンクリートの変形（隆
起）を防止し、打設コンクリートの健全性を確保でき
る。また、シャフト２４の上端は大気側に開放されてい
るので、掘削用カッター１００の回収引上げは容易であ
り、特に掘削用カッター１００が故障した場合に容易に
回収引上げ、再装着ができる。更に、回収穴４６には複
雑で高価な機構は設けられておらず、かつ切羽部の水圧
はカッター駆動軸１０１の断面に作用するだけで揚力も
小さくなるので、構造が簡単で安価な設備にできる。

【００５５】カッター１００で掘削された土砂はシャフ
ト２４内に注入された泥水と混ぜ合わされ、排泥口２６
よりカッターセンターシャフト７及びドリルパイプ２５
の内部を通過して地上にサクションポンプ３１で吸い上
げられる。地上に吸い上げた土砂と泥水の混合物は泥水
処理装置により土砂を取出、処理の終了した泥水は再度
シャフト２４内に注入され、再利用される。そこで、回
転側（掘削用カッター１００及びカッター駆動軸１０
１）より静止側（地上のポンプ３１）に泥水を吸い上げ
るようにするために上記の中間スイベルジョイント３２
を設置し、このスイベルジョイント３２をバルブ３３及
びホース３４を介してサクションポンプ３１につなげて
いる。ケリーバパイプ１３の上端に装備された吊下げ用
スイベルジョイント１７はカッター駆動軸１０１の回転
がクレーン１６に伝わらないようにするためのものであ
るが、この吊下げ用のスイベルジョイント１７を用いて
泥水を静止側に取り出しても良い。

【００５６】前述したように拡径カッター４はジャッキ
５の伸縮により開閉し、カッタースポーク３ｂはカッタ
ーすぼめジャッキ８の作動により傘のように開閉する。
これらジャッキ５，８の油圧用の配管はケリーバパイプ
１３の上端に設けられたロータリジョイント１９を介し
て地上に設置された油圧回路部に接続される。

【００５７】また、拡径カッター４のジャッキ５には内
蔵型のストローク計５ａ（図１３参照）が付いており、
拡径カッター４の拡径位置を検出する。カッターすぼめ
ジャッキ８には、図５に示すようにスタビライザー４８
との間にロータリエンコーダ式でワイヤー式のストロー
ク計３０が付いており、カッタースポーク３ｂの折曲げ
状態を検出する。更に、図９に示すように、ケリーバパ
イプ１３の上端に設けられたロータリジョイント１９の
外周部にはやぐら１５と間にロータリエンコーダ式でワ
イヤー式のストローク計２９が付いており、ケーソン２
の刃口１に対する掘削用カッター１００の上下方向の位
置を検出する。また、シールド推進部１０のシールドジ
ャッキ１１のうちの３本に内蔵型のストローク計１１ａ
（図１３参照）が付いており、セグメント１２に対する
ケーソン２の刃口１の上下方向の位置を検出する。スト
ローク計５ａ，３０，２９，１１ａの配線用のケーブル
はケリーバパイプ１３の上端に設けられたスリップリン
グ１８を介して地上に設置された信号処理設備に接続さ
れる。なお、ストローク計の代わりに流量計を用いて流
量より各ジャッキのストロークを検出していも良い。

【００５８】図１２に拡径カッター４を作動させるため
の油圧回路図を示す。図中Ａは地上設置の油圧回路部で
あり、Ｂはカッター部に設置した油圧回路部である。カ
ッター部に設置した油圧回路部Ａは前述したようにロー
タリジョイント１９を介して地上設置の油圧回路部Ｂに
接続されている。

【００５９】カッター部の油圧回路部Ｂにおいて、ケー
ソン２が沈下し拡径カッター４を急激に押し下げてゆく
場合はジャッキ５は急激に縮められることになるため、
ジャッキ５のボトム側油圧が上がり短時間の内にリリー
フバルブ１２２Ａより加圧油が噴出し、一部はチェック
バルブ１２１を通過してジャッキ５のロッド側に供給さ
れ、余りはチェックバルブ１２３を通過して切羽泥水内
に噴出する。

【００６０】また、この油圧回路では拡径カッター４が
予想できない力で引き出された場合に備えてアキュムレ
ータ１２４が装備されている。拡径カッター４が引き出
される場合はジャッキ５は伸びることになり、ジャッキ
５のロッド側の油圧が上がりリリーフバルブ１２２Ｂよ
り加圧油が噴出し、それと共にチェックバルブ１２１を
通過してジャッキ５のボトム側に供給されるが、ジャッ
キ５のピストンは面積差があるためボトム側が負圧状態
となる。そこでその油の不足分をアキュムレータ１２４
より供給してやる。

【００６１】この実施例では油を切羽泥水中に放出する
構成としたが、切羽泥水中に油を噴出させることを止め
るためには、チェックバルブ１２３の出口側に密封タン
ク（リリーフバルブ付きのタンクがよい）を装着すれば
よい。また、チェックバルブ１２３はリリーフバルブで
もよい。

【００６２】地上設置の油圧回路部Ａにおいて、拡径カ
ッター４の作動は電磁切換弁１２５を操作することによ
り制御される。オイルタンク１３０内の油は油圧ポンプ
１２９により開閉バルブ１３１及びフィルター１３２を
介して吸い上げられ、ロードチェック弁を介して電磁切
換弁１２５に供給される。電磁切換弁１２５が閉じられ
ている状態では、油圧ポンプ１２９からの油は電磁切換
弁１２５の内部通路を介してタンク１３０に戻される。
なお、１２６は回路圧力の上限を制限するリリーフ弁で
ある。電磁切換弁１２５を開くと、その切換方向に応じ
て油圧ポンプ１２９からの油がジャッキ５のボトム側ま
たはロッド側に供給され、拡径カッター４を開閉動作す
る。

【００６３】上記のように主カッター３及び拡径カッタ
ー４を用いて掘削を行うとき、運転手は常に主カッター
３及び拡径カッター４とケーソン２の刃口１との位置関
係が分からないと、拡径カッター４の拡径量及び主カッ
タース３のすぼめ具合を決定することができない。そこ
で、上記のようにストローク計５ａ，３０，２９，１１
ａを装着して、主カッター３及び拡径カッター４とケー
ソン２の刃口１との位置関係を把握する。特に、本実施
例では、当該位置関係をＣＲＴに映し出し、それを見な
がら運転者は運転を行う。

【００６４】図１３にＣＲＴ表示システムの一例を示
す。図１３において、各ストローク計５ａ，３０，２
９，１１ａから送られてきたアナログ電気信号はＡ−Ｄ
変換器４０でデジタル信号に変えられ、パソコン４１内
に取り込まれる。また、シャフト２４、ドリルパイプ２
５、ケーソン２，２Ａ、セグメント１２は継ぎ足す都度
その個数をパソコン４１に手入力する。パソコン４１は
これらの情報を演算し、必要な部分の各距離をＣＲＴ４
２上に表示するとともに、ＣＲＴ４２上にカッター部の
図を表示して作動にしたがって各部を動かすようにす
る。

【００６５】図１４にＣＲＴ４２に写し出した画面の一
例を示す。ＣＲＴ４２上に図示のようにケーソン２の下
方部分及びカッター部を映し出す。また、例えば地表か
らケーソン２の刃口１下端までの距離Ａ、地表から掘削
用カッター１００の下端までの距離Ｂ、掘削用カッター
１００の掘削径Ｃ、掘削用カッター１００の最外径部と
ケーソン２の刃口１外周との距離Ｄ、ケーソン２の刃口
１下端から掘削用カッター１００の下端までの距離Ｅ、
ケーソン２の刃口１下端から掘削用カッター１００の最
外径部までの距離Ｆを数値で表示する。運転者はこのＣ
ＲＴ画面を見ながら、掘削用カッター１００とケーソン
刃口１との位置関係を適確に把握し、掘削用カッター１
００の掘削径を任意に変え、掘削用カッター１００を自
重で下方に移動させながら安全にかつ能率良く掘削する
ことができる。

【００６６】なお、本実施例ではＣＲＴ４２の画面上に
図と数値を表示したが、その一方のみでもよい。

【００６７】次に、以上のように構成した立坑掘削機に
よる掘削方法を説明する。地山が砂層、砂礫層などで硬
い場合は、自重でケーソン２，２Ａが沈むことはない。
この場合は、掘削用カッター１００の回転作動によりケ
ーソン２の下方を掘削し、ケーソン２の貫入抵抗を減ら
して自重沈下させる。このとき、地山の硬さに応じて主
カッター３をすぼませたり拡径カッター４の拡径量を変
化させたりしてカッター１００の掘削半径を調整し、ケ
ーソン２の貫入抵抗を制御しながら自重沈下で推進して
行く。

【００６８】具体的には、まず、拡径カッター４をカッ
タースポーク３ｂ内に引き込み、主カッター３のカッタ
ースポーク３ｂを図５に示すように最小径にすぼめ、こ
の状態でカッター回転駆動装置１０２を駆動して掘削用
カッター１００を回転させながら、クレーン１６の吊下
げ位置及び吊下げ力調整によって地山への押付け力を調
整し、掘削用カッター１００を自重で下方へと移動させ
ながら掘削する。このように掘削してもケーソン２が自
重沈下しない場合は、カッターすぼめ機構６のジャッキ
８によりカッタースポーク３ｂを少し拡げ、掘削径を拡
大して上記と同じ操作を繰り返す。このように掘削径を
徐々に拡大しカッタースポーク３ｂを全開状態にして、
またケーソン２が自重沈下しない場合は、ジャッキ５を
作動して拡径カッター４を少し拡げ、刃口１の下側を上
記と同じ要領で掘削する。そして、この操作をケーソン
２が自重沈下するまで繰り返す。

【００６９】以上のように主カッター３または拡径カッ
ター４を徐々に開くことにより刃口１の貫入抵抗が徐々
に減るため、ケーソン２の自重沈下速度は余り大きくな
らない。また、自重沈下で刃口１が拡径カッター４に接
触しても、前述のごとく刃口１により拡径カッター４が
回転して内周側に引き込まれるため、カッター３，４は
損傷しない。

【００７０】最初の掘削でケーソン２の自重沈下に要す
る掘削半径が分かれば、次の掘削作業では直接その掘削
半径の近くまで主カッター３または拡径カッター４を開
き、掘削用カッター１００を自重で下方に移動させなが
ら掘削する。これにより、ケーソン２の沈下速度を制御
しつつ能率良く施工できる。

【００７１】所定量ケーソン２が沈下した時点で、地上
部で次のケーソン２Ａを打設する。

【００７２】ケーソン２，２Ａが沈下するに従い、ケー
ソン２の隔壁３７の底面に水圧がかかり、揚力となる。
隔壁３７の底面にかかる水圧とケーソン２，２Ａの外周
部の摩擦力との和がケーソン２，２Ａ自重より大きくな
ると、掘削用カッター１００で刃口１の下側を刃口１の
最外周まで掘削してもケーソン２，２Ａは自重沈下しな
くなる。その場合は、ケーソン２の隔壁３７上に水を注
入したり、重りを追加してケーソン２，２Ａを沈下させ
る。

【００７３】そして、シールド推進部１０が地中に埋設
された時点でセグメント１２に反力をとり、ジャッキ１
１を伸ばし、自重沈下ではなくジャッキ１１の推力によ
りケーソン２，２Ａを推進する。この場合、セグメント
１２に反力をとるためにセグメント１２の外周部に裏込
材を注入するか、セグメント１２を適当な手段で地山に
固定する。

【００７４】以上のようにしてケーソン２，２Ａを推進
する場合は、ケーソン２，２Ａの自重、外周摩擦力、水
圧力を考慮して拡径カッター４の拡径量または主カッタ
ー３のすぼめ具合を決定し、刃口１の抵抗を自重沈下し
ない程度に小さくしてシールドジャッキ１１の推力で刃
口１を地山に貫入推進させるようにする。この場合は沈
下の時期を制御できることになるので、ジャッキ１１で
ケーソン２，２Ａを貫入沈下させるときに拡径カッター
４を刃口１と接触しない位置に退避させることができ
る。

【００７５】セグメント１２の幅（高さ）にほぼ相当す
る距離だけケーソン２，２Ａを推進した時点で、シール
ドジャッキ１１を戻し、エレクター２０にてセグメント
１２を組み立てる。その場合、全てのシールドジャッキ
１１を縮めると水圧力により上方へシールドハル１０ａ
が押し上げられる可能性があるので、セグメント１２を
組む箇所のシールドジャッキ１１のみを縮めるようにす
る。

【００７６】運転者は以上のようにケーソン２の下方を
掘削しながらケーソン２，２Ａを沈下推進させて行く
が、このとき掘削用カッター１００とケーソン２の刃口
１との位置関係が分からないと、拡径カッター４の拡径
量及び主カッター３のすぼめ具合を決定することができ
ない。そこで、本実施例では前述したようにＣＲＴ４２
にカッター部を映し出し、かつ必要な部分の各距離Ａ〜
Ｆを表示し、運転者はこのＣＲＴ画面を見ながら、主カ
ッター３及び拡径カッター４とケーソン２の刃口１との
位置関係を把握し、安全にかつ能率良く掘削する。

【００７７】ケーソン２，２Ａを所定位置まで推進し所
望の深さまで立坑を構築すると、図５及び図６に示すよ
うに拡径カッターを４をジャッキ５にてカッタースポー
ク３ｂ内に引き込み、カッタースポーク３ｂをジャッキ
８にてすぼめ、クレーン１６でシャフト２４内を吊り上
げて回収する。

【００７８】また、推進の途中でカッタービットの摩耗
とか、折損、油漏れ等の故障があった場合も、図５及び
図６に示すように掘削用カッター１００をすぼませ、ク
レーン１６によりシャフト２４より引き上げて修理を行
い、再投入することができる。このとき、本実施例では
シャフト２４の上端は開放されているので、容易に回収
引上げ、再装着ができる。

【００７９】以上のように本実施例によれば、掘削用カ
ッター１００を、カッター駆動軸１０１の下端近傍に折
り曲げ自在に支持された放射状の複数のカッタースポー
ク３ｂを持つ主カッター３と、カッタースポーク３ｂの
対向する２本に回転可能に取付けられた拡径カッター４
とで構成したので、主カッター３はケーソン２の内面よ
り内周側を掘削し、拡径カッター４は、カッタースポー
ク３ｂを最大に拡げたとき、ケーソン２の刃口１の下側
において主カッター３の外側からケーソン２の刃口１の
外周までの間を掘削し、その間で掘削径を自在に変更す
ることができる。

【００８０】また、カッタースポーク３ｂに対して設け
られた拡径カッター４の回転中心３５をケーソン２の内
面より内周側に位置させたので、ケーソン２が自重沈下
してきたときケーソン２がカッタースポーク３ｂにぶつ
からなくなるとともに、拡径カッター４を上方に回転す
るにしたがって掘削径が増加するように回転可能に取付
けたので、拡径カッター４は下方に押されたときに内周
側に回転可能となり、ケーソン２が自重沈下してきたと
き拡径カッター４の上部にケーソン２の刃口１がぶつか
っても、拡径カッター４は刃口１の押し下げ力により内
周側に回転して引き込まれる。したがって、主カッター
３及び拡径カッター４がケーソン２の刃口１と地山の間
に挾まれることはなく、カッターを破損することを防止
できる。このとき、特に拡径カッター４のカッター形状
を、拡径カッター４の回転中心３５からカッター刃先ま
での距離が回転方向全周にわたってほぼ等しいか回転方
向内周側から外周側に行くにしたがって小さくなるよう
にしたので、ケーソン２の自重沈下時に拡径カッター４
が刃口１で押し下げられるとき、拡径カッター４は下方
に無理無く回転し、拡径カッター４がケーソン２の刃口
１と地山の間に挾まれることが確実に防止できる。

【００８１】また、ケーソン２の刃口上方部分に隔壁３
７を設け、この隔壁３７にカッター駆動軸１０１が通る
カッター回収穴４６を形成したので、隔壁３７より上方
でカッター駆動軸１０１の上端付近にカッター回転駆動
装置１０２を係合させ掘削用カッター１００を回転させ
るとともに、カッター駆動軸１０１の上端をクレーン１
６で支持し掘削用カッター１００を吊下げることが可能
となり、これにより掘削径の如何に係わらず掘削用カッ
ター１００を自重で下方に移動させながら深さ方向に連
続的に掘削し、ケーソン２の刃口１の沈下を適切に制御
できる。また、回収穴４６にはカッター回転機構や上下
機構等の複雑で高価な機構は一切設けられておらず、か
つ切羽部の水圧はカッター駆動軸１０１の断面に働くだ
けで揚力も小さくなるので、構造が簡単で安価な設備に
できる。更に、隔壁３７の回収穴４６にはカッター回転
機構や上下機構を設けないので、回収穴４６を小さくで
き、隔壁３７の強度の低下を最小に抑えられる。このた
め、立坑掘削完了後、止水のため切羽部にコンクリート
を打設する時に隔壁３７で地下水圧による打設コンクリ
ートの変形（隆起）を防止し、打設コンクリートの健全
性を確保できる。

【００８２】更に、カッター回収穴４６の上方へ伸びる
中空のシャフト２４を設け、このシャフト２４の上端を
大気側に開放したので、掘削用カッター１００の故障時
に掘削カッター１００の回収引上げ、再装着が容易とな
る。

【００８３】また、カッターすぼめ機構６をカッター駆
動軸１０１にピストン部８ａを設けたジャッキ８で構成
したので、カッターすぼめ機構６がコンパクトになり、
かつカッタースポーク３ｂの内径端近傍に折り曲げ部３
ｄを設けたので、カッタースポーク３ｂをすぼめたとき
に主カッター３の外径端部分の径が小さくなり、更に拡
径カッター４をカッタースポーク３ｂをすぼめたときに
カッター駆動軸１０１に干渉しない位置に取り付けたの
で、掘削用カッター全体をコンパクトにすぼめることが
でき、これらにより上記のように回収穴４６を小さくし
たとき、この小さい回収穴４６から掘削用カッター１０
０を容易に回収できる。

【００８４】また、カッタースポーク３ｂの折曲げ状態
を検出するセンサ３０と、拡径カッター４の拡径位置を
検出するセンサ５ａと、ケーソン２の刃口に対する拡径
カッター４の上下方向の位置を検出するセンサ１１ａ，
３０とを設け、ＣＲＴ４２に掘削用カッター１００とケ
ーソン２の刃口１との位置関係を表示したので、運転者
はＣＲＴの画面を見て掘削用カッター１００とケーソン
刃口１との位置関係を適確に把握し、掘削用カッター１
００の掘削径を任意に変え深さ方向に安全にかつ能率良
く掘削することができる。

【００８５】本発明の第２の実施例を図１５により説明
する。図中、図１に示す部材と同等の部材には同じ符号
を付している。本実施例は、シールド推進部１０を用い
ない立坑掘削機に本発明を適用したものである。

【００８６】すなわち、図１５において、ケーソン２，
２Ａにはシールド推進部は設けられておらず、立坑構築
物は全てケーソン２，２Ａで施工を行い、それらの自重
により沈下させる。

【００８７】ケーソン２の上部に図示しないケーソン圧
入装置を装着してもよく、この場合はシールドジャッキ
１１で推進する場合と同様にケーソン２，２Ａを自重沈
下ではなく圧入装置で押し下げることにより沈下時期を
制御でき、より効率的な施工ができる。

【００８８】本発明の第３の実施例を図１６〜図１８に
より説明する。図中、図１に示す部材と同等の部材には
同じ符号を付している。本実施例は、シャフト２４の上
端を大気側に開放しない立坑掘削機に本発明を適用した
ものである。

【００８９】すなわち、図１６において、シャフト２４
の上端は大気側に開放されておらず、シャフト２４の上
端とドリルパイプ２５との間は密封部材３８密封シール
されている。隔壁３７の下方には図示しないシステムに
より水が供給される。

【００９０】掘削用カッター１００の回収時には、図１
７に示すように掘削用カッター１００をすぼめ、図１８
に示すようにやぐら１５をシャフト２４から分離し、密
封部材３８は外さずにクレーン１６でカッター駆動軸１
０１の上端をハウジングら１５とともに吊り上げ掘削用
カッター１００をシャフト２４内に引き込み、その後切
羽部にコンクリート３９を打ち止水した後、密封部材３
８を外して掘削用カッター１００を回収する。シャフト
２４の長さは、この回収時に掘削用カッター１００を引
き上げ格納するスペースを確保できるように決定され
る。

【００９１】本実施例では、掘削時にドリルパイプ２５
及びシャフト２４の継ぎ足しは不要であり、施工の段取
りが楽になるという利点がある。ただし、故障時の掘削
用カッター１００の回収引上げは、切羽内の水をかきだ
しその後密封部材３８を外して行うことになり、手間が
かかる。

【００９２】本発明の第４の実施例を図１９により説明
する。図中、図１に示す部材と同等の部材には同じ符号
を付している。本実施例は、最下部に隔壁のないケーソ
ンを用いる工法に本発明を適用したものである。

【００９３】すなわち、図１９において、最下部のケー
ソン２Ｂには隔壁３７（図１参照）が設けられていな
い。このため、やぐら１５Ａは地表に設置されている。
ケーソン２Ｂに隔壁がないので、回収時は掘削用カッタ
ー１００全体をすぼめなくても拡径カッター４を引き込
めば、回収引上げができる。また、ケーソンの厚さが一
様でなく、ケーソンの内周側に突出部分がある場合があ
るが、この場合は先の実施例と同様に掘削用カッター１
００全体をすぼめることで回収することが可能となる。

【００９４】本実施例でも、拡径カッター４の拡径量を
調整したり主カッター３をすぼめたり開いたりして掘削
径を自在に変更することができるので、地山の硬さに合
わせて掘削径を調整し、カッターを自重で下方に移動さ
せながら掘削することにより安定したケーソン２の沈下
を実現できる。また、拡径カッター４のカッター形状は
第１の実施例と同じであり、拡径カッター４がケーソン
２Ｂの刃口１と地山の間には挾まれることもない。

【００９５】

【発明の効果】本発明によれば、カッター駆動軸の下端
近傍に折り曲げ自在に支持された主カッターと上方に回
転するにしたがって掘削径が増加するように回転可能に
取付けられた拡径カッターとで掘削用カッターを構成し
たので、立坑構築物の沈下時にカッターが立坑構築物の
刃口と地山の間には挾まれることなく、カッターの掘削
径を自在に変更することができる。

【００９６】また、本発明によれば、拡径カッターを適
切なカッター形状にしたので、立坑構築物の沈下時に拡
径カッターが刃口で押し下げられるとき、拡径カッター
は下方に無理無く回転し、拡径カッターが立坑構築物の
刃口と地山の間に挾まれることが確実に防止できる。

【００９７】また、本発明によれば、立坑構築物の隔壁
に設けた回収穴にカッター駆動軸が通る構成としたの
で、掘削径の如何に係わらず掘削用カッターを自重で下
方に移動させながら深さ方向に連続的に掘削し、立坑構
築物の刃口の沈下を適切に制御できる。また、回収穴に
はカッター回転機構や上下機構等の複雑で高価な機構は
一切設けられておらず、かつカッターに働く揚力も小さ
くなるので、構造が簡単で安価な設備にできる。更に、
回収穴を小さくできるので、隔壁の強度を確保し、止水
のための打設コンクリートの健全性を確保できる。

【００９８】また、本発明によれば、カッター回収穴の
上方へ伸びる中空のシャフトの上端を大気側に開放した
ので、掘削用カッターの故障時に掘削カッターの回収引
上げ、再装着が容易となる。

【００９９】また、本発明によれば、カッターすぼめ機
構をカッター駆動軸にピストン部を設けたジャッキで構
成したので、カッターすぼめ機構がコンパクトになり、
回収穴を小さくしたとき小さい回収穴から掘削用カッタ
ーを回収できる。

【０１００】また、本発明によれば、カッタースポーク
の内径端近傍に折り曲げ部を設けたので、カッタースポ
ークをすぼめたときに外径端部分の径が小さくなり、小
さい回収穴から掘削用カッターを回収できる。

【０１０１】更に、本発明によれば、拡径カッターをカ
ッタースポークをすぼめたときにカッター駆動軸に干渉
しない位置に取り付けたので、掘削用カッター全体をコ
ンパクトにすぼめることができ、小さい回収穴から掘削
用カッターを回収できる。

【０１０２】また、本発明によれば、カッタースポーク
の折曲げ状態を検出するセンサ等を設けたので、運転者
は掘削用カッターとケーソン刃口との位置関係を適確に
把握でき、カッターの掘削径を任意に変え、深さ方向に
安全にかつ能率良く掘削することができる。

【０１０３】また、掘削用カッターと立坑構築物の刃口
との位置関係を表示する手段を更に設けたので、運転者
はその表示を見ながら、深さ方向に安全に能率良く掘削
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による立坑掘削機の縦断
面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視図である。

【図３】図１のＩＩＩ部拡大図である。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線矢視図である。

【図５】図１の実施例の掘削用カッターをすぼめたカッ
ター回収時の状態を示す図１と同様な縦断面図である。

【図６】図１のＩＶ部拡大図である。

【図７】図６の実施例のカッターすぼめ機構の拡大図で
ある。

【図８】図１のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視図である。

【図９】図１のＸＩ部拡大図である。

【図１０】図１の実施例のカッター回転駆動装置の平面
図である。

【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線矢視図である。

【図１２】図１の実施例の拡径カッターのジャッキを駆
動する油圧回路図である。

【図１３】図１の実施例のＣＲＴ表示システムを示す図
である。

【図１４】図１３に示すシステムのＣＲＴの表示例を示
す図である。

【図１５】本発明の第２の実施例による立坑掘削機の縦
断面図である。

【図１６】本発明の第３の実施例による立坑掘削機の縦
断面図である。

【図１７】図１６に示す実施例のカッター回収時の状態
を示す縦断面図である。

【図１８】図１６に示す実施例のカッター回収時の状態
を示す縦断面図である。

【図１９】本発明の第４の実施例による立坑掘削機の縦
断面図である。

【符号の説明】

１ 刃口 ２，２Ａ，２Ｂ ケーソン ３ 主カッター ３ａ リブ ３ｂ カッタースポーク ４ 拡径カッター ４ｂ 支持ブロック ５ ジャッキ ５ａ，１１ａ，２９，３０ ストローク計 ６ カッターすぼめ機構 ７ カッターセンターシャフト（カッター駆動軸） ８ カッターすぼめジャッキ ８ａ ピストン部 ８ｂ シリンダ部 ９ アーム １０ シールド推進部 １０ａ シールドハル １１ シールドジャッキ １２ セグメント １３ ケリーバパイプ（カッター駆動軸） １４ ロータリテーブル １５ やぐら １６ クレーン １７ 吊下げ用スイベルジョイント １８ スリップリング １９ ロータリジョイント ２０ エレクター ２１ テールシール部 ２４ シャフト ２５ ドリルパイプ（カッター駆動軸） ２６ 排泥口 ２７，２８，３５，３６ ピン ３１ サクションポンプ ３２ 中間スイベルジョイント ３３ バルブ ３４ ホース ３７ 隔壁 ４０ Ａ−Ｄ変換器 ４１ パソコン ４２ ＣＲＴ ４３ 固定テーブル ４４ 油圧モータ ４６ 回収穴 ４７ ボス ４８ スタビライザー ４９ 穴 １００ 掘削用カッター １０１ カッター駆動軸 １０２ カッター回転駆動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000005522 日立建機株式会社 東京都千代田区大手町２丁目６番２号 (71)出願人 000201478 前田建設工業株式会社 東京都千代田区富士見２丁目10番26号 (72)発明者 松本 嘉司 東京都練馬区大泉学園町５丁目29番25号 (72)発明者 吉村 宗男 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 萩原 英樹 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 園田 徹士 東京都港区北青山二丁目５番８号 株式会 社間組内 (72)発明者 田中 猛 東京都港区北青山二丁目５番８号 株式会 社間組内 (72)発明者 土屋 清 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 石川 泰昭 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 網代 秀一 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 吉岡 保弘 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 飯島 理夫 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 古村 紀夫 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 北川 滋樹 東京都千代田区富士見二丁目10番26号 前 田建設工業株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 立坑構築物の内側と下側を掘削するため
   の掘削用カッターを備えた立坑掘削機において、 前記掘削用カッターは、カッター駆動軸と、前記カッタ
   ー駆動軸の下端近傍に折り曲げ自在に支持された放射状
   の複数のカッタースポークを持つ主カッターと、前記複
   数のカッタースポークの少なくとも一部のものに上方に
   回転するにしたがって掘削径が増加するように回転可能
   に取付けられた拡径カッターとを有し、前記拡径カッタ
   ーの回転中心は前記立坑構築物の内面より内周側に位置
   していることを特徴と売る立坑掘削機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の立坑掘削機において、前
   記拡径カッターのカッター形状は、拡径カッターの回転
   中心からカッター刃先までの距離が回転方向全周にわた
   ってほぼ等しいか回転方向内周側から外周側に行くにし
   たがって小さくなるような形状になっていることを特徴
   とする立坑掘削機。
3. 【請求項３】 請求項１記載の立坑掘削機において、前
   記立坑構築物は前記刃口の上方部分に隔壁を有し、この
   隔壁に前記カッター駆動軸が通るカッター回収穴が形成
   されていることを特徴とする立坑掘削機。
4. 【請求項４】 請求項３記載の立坑掘削機において、前
   記隔壁より上方で前記カッター駆動軸の上端付近に係合
   し前記掘削用カッターを回転させるカッター回転駆動装
   置と、前記カッター駆動軸の上端を支持し前記掘削用カ
   ッターを吊下げるカッター吊下げ手段とを更に備えるこ
   とを特徴とする立坑掘削機。
5. 【請求項５】 請求項３記載の立坑掘削機において、前
   記カッター回収穴の上方へ伸び内部を前記カッター駆動
   軸が通る中空のシャフトを更に備え、前記シャフトの上
   端は大気側に開放されていることを特徴とする立坑掘削
   機。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項記載の立坑
   掘削機において、前記掘削用カッターは、前記カッター
   駆動軸に設けられたピストン部及び前記ピストン部に嵌
   め合い摺動するシリンダー部からなるジャッキと、前記
   ジャッキのシリンダー部を前記カッタースポークに連結
   する複数のアームとで構成されるカッターすぼめ機構を
   更に有することを特徴とする立坑掘削機。
7. 【請求項７】 請求項１〜５のいずれか１項記載の立坑
   掘削機において、前記複数のカッタースポークは、これ
   らカッタースポークをすぼめたときに外径端部分の径が
   小さくなるように折り曲げ部を有することを特徴とする
   立坑掘削機。
8. 【請求項８】 請求項１〜５のいずれか１項記載の立坑
   掘削機において、前記拡径カッターは、前記カッタース
   ポークをすぼめたときに前記カッター駆動軸と干渉しな
   い位置に取り付けられていることを特徴とする立坑掘削
   機。
9. 【請求項９】 請求項８記載の立坑掘削機において、前
   記掘削用カッターは、前記カッタースポークをすぼめた
   ときに前記カッター駆動軸に干渉することなく交差する
   よう前記カッタースポークの外径端に位置をずらして取
   付けられた支持部材を更に有し、前記拡径カッターは前
   記支持部材に取り付けられていることを特徴とする立坑
   掘削機。
10. 【請求項１０】 請求項１〜５のいずれか１項記載の立
    坑掘削機において、前記カッタースポークの折曲げ状態
    を検出するセンサと、前記拡径カッターの拡径位置を検
    出するセンサと、前記立坑構築物の刃口に対する前記拡
    径カッターの上下方向の位置を検出するセンサとを更に
    備えることを特徴とする立坑掘削機。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の立坑掘削機におい
    て、前記センサからの情報に基づき前記掘削用カッター
    と前記立坑構築物の刃口との位置関係を表示する手段を
    更に備えることを特徴とする立坑掘削機。