JPH08311893A - 地下壁体の構築法およびそれに用いるトランクパイプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】山留め壁やコンクリート型枠を必要とせずに、
迅速に地下壁体を構築できる工法およびそれに用いるト
ランクパイプを提供する。 【構成】地面における掘削穴４７の両側に対応した位置
にガイド壁１を立設する。これらガイド壁１の間から、
回転ビット４０を地中に突出させ、回転ビット４０の回
転軸９、地中に高圧水を噴射する噴射ノズル４１ｅ、噴
射ノズル４１ｅに高圧水を供給する高圧水パイプ１０、
泥水を吸引する吸引口４１ｃ、および吸引口４１ｃから
の泥水を吸い出す吸引パイプ８を収納した１つ以上のト
ランクパイプ７を挿入する。回転ビット４０の回転、高
圧水の噴射および泥水の吸引を行って形成していく掘削
穴４７内にトランクパイプ７を進入させ、掘削穴４７に
おけるトランクパイプ７の外側にコンクリートを打設し
て形成した壁体２を地中へ進入させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として建造物の地下
部分の外壁等のコンクリート構造物を地中に構築する地
下壁体の構築法およびそれに用いるトランクパイプに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の建造物の地下部分の施工法として
は、大きくわけて、（Ａ）地下部分の外周に仮設の山留
壁を構築し、山留壁に囲まれた内部の地盤を掘削して建
築物の地下部分を構築する方法と、（Ｂ）建築物の地下
外壁を予め構築し、これを山留壁兼用として地下部分を
構築する方法とがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記（Ａ），
（Ｂ）のいずれの工法も、工費、工期、地下の外壁また
は山留壁としての必須要件である止水性、建築物周辺の
地盤や家屋に沈下等の悪影響を及ぼす等の施工上の安全
性、および杭打機、掘削機のような大型の重機を必要と
する等の作業性の面で、それぞれに何らかの問題点を含
んでいる。

【０００４】そこで、本発明は、山留め壁やコンクリー
ト型枠を必要とせずに、掘削穴の掘削作業と、コンクリ
ートの打設作業と、コンクリートが固まってできる壁体
の地下への沈降とを、同時に連続的に行えるようにし
て、工費、工期、止水性、安全性および作業性に優れた
地下壁体の構築法およびそれに用いるトランクパイプを
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１に係る本発明の地下壁体の構築法は、
地下にコンクリート造の壁体を構築する工法であって、
地面に立設した相対向するガイド壁の間に、回転ビット
の回転軸、地中に高圧水を噴射する噴射ノズル、この噴
射ノズルに高圧水を供給する高圧水パイプ、泥水を吸引
する吸引口、およびこの吸引口からの泥水を吸い出す吸
引パイプを収納し、かつ、先端より回転ビットを突出さ
せた１つ以上のトランクパイプを挿入し、相対向する前
記ガイド壁の間における前記トランクパイプの外側にコ
ンクリートを打設して壁体を形成し、前記回転ビットの
回転、高圧水の噴射および泥水の吸引を行って地面に掘
削穴を形成しながら前記トランクパイプを内蔵した壁体
を掘削穴に進入させるようにした。

【０００６】また、請求項２に係る地下壁体の構築法
は、請求項１におけるコンクリートに鉄筋を埋設するよ
うにした。さらに、請求項３に係る地下壁体の構築法
は、請求項１におけるコンクリートと掘削穴の内面との
間に掘削穴の崩壊を防ぐ保圧剤を注入するようにした。

【０００７】さらにまた、請求項４に係る地下壁体の構
築法は、請求項１における掘削穴を上下方向に形成し、
打設されたコンクリートをそれ自身の重量により地中へ
沈降させるように設定し、さらに、コンクリートの側面
に沈降抑制部材を摩擦接触させて沈降速度を制御するよ
うにした。

【０００８】また、請求項５に係る地下壁体の構築法
は、請求項１における噴射ノズルおよび吸引口を有する
ベース部材と前記回転軸とを前記トランクパイプに着脱
自在に取り付け、地下壁体の構築後に、前記ベース部材
と、これに連結された高圧水パイプおよび吸引パイプ
と、回転軸とをトランクパイプから上方へ抜き出すよう
にした。

【０００９】また、請求項６に係る地下壁体の構築法に
用いるトランクパイプは、地下に掘削穴を形成する装置
であって、先端から回転ビットを突出させ、この回転ビ
ットの回転軸、地中に高圧水を噴射する噴射ノズル、こ
の噴射ノズルに高圧水を供給する高圧水パイプ、泥水を
吸引する吸引口、および吸引口からの泥水を吸い出す吸
引パイプを収納している。

【００１０】また、請求項７に係る地下壁体の構築法に
用いるトランクパイプは、請求項６の構成に加えて、噴
射ノズルおよび吸引口を有し、トランクパイプ内にその
基端部から挿入および抜出しが可能で、先端部に挿入さ
れたとき、前記回転ビットの回転軸をトランクパイプの
中心寄りに変位しないようにトライクパイプの壁面との
間で保持するベース部材を備えている。

【００１１】

【作用および効果】請求項１の地下壁体の構築法によれ
ば、地面における地下壁体を構築すべき場所に、相対向
するガイド壁を立設する。この両ガイド壁の間に、回転
ビットを先端から突出させたトランクパイプを挿入す
る。回転ビットを回転させて地中を掘削しながら、その
掘削により生じる土砂に、トランクパイプに収納した高
圧水パイプから噴射ノズルを介して高圧水を噴射すると
ともに、回転ビットによる土砂と水とを攪拌して泥水に
変える。この泥水は、トランクパイプに収納した吸引パ
イプに作用する吸引力により吸引口から吸引して外部に
排出する。それにより、掘削穴が円滑に徐々に堀り進め
られていく。

【００１２】上記掘削穴の掘削作業と並行して、トラン
クパイプの外面側とガイド壁との間にコンクリートを打
設する。このコンクリートは固まって壁体となる。この
壁体は、掘削穴が堀り進められるに伴ってトランクパイ
プと共に掘削穴内に進入していく。壁体が進入するのに
伴って、トランクパイプの外面側とガイド壁との間に空
間ができ、その空間にコンクリートを打設する。それに
より、壁体は一体物として徐々に伸長されていく。この
工事を壁体が地中の所定深さに進入するまで継続する
と、所望の地下壁体が構築される。

【００１３】上記地下壁体の構築法では、回転ビットの
回転による掘削作業と、トランクパイプ外面側とガイド
壁間へのコンクリートの打設作業と、このコンクリート
が固まった壁体の地中への沈降とを、同時に連続的に行
うので、在来の地下壁体の構築工法に比較して大幅に工
期を短縮できる。また、従来工法における山留め壁や型
枠の製作が不要となるだけでなく、一対のガイド壁の間
にコンクリートを挿入して固まってできた壁体が沈降す
るごとに、この壁体の上面にコンクリートを順次打設し
て壁体を伸長させていくので、ガイド壁は、コンクリー
トを固まらせるのに必要な長さだけで済み、従来工法に
おける地下壁体の深さの全長にわたるコンクリート型枠
に比較して格段に小さなものでよいから、工事経費を大
幅に低減できる。したがって、工期の短縮と工事経費の
低減とによって大幅なコストダウンを達成できる。しか
も、地下壁体は一体物であるから、従来工法による山留
め壁などのように壁自体にすき間がないので、優れた止
水性や、土砂崩れを防止できる高い安全性が得られ、こ
の優れた地下壁体ができあがったのちに、地下壁体の内
部を掘削するので、全体の施工性も格段に向上する。さ
らに、杭打機、掘削機のような大型の重機を必要としな
いので、作業性もよい。

【００１４】請求項２の地下壁体の構築法によれば、コ
ンクリートに鉄筋を埋設するので、地下壁体の強度を高
めることができる。請求項３の地下壁体の構築法によれ
ば、コンクリートからなる壁体と掘削穴との間に保圧剤
を注入するので、掘削穴の穴壁を形成する土砂の崩壊を
保圧剤によって防ぐことができ、コンクリートが固まっ
てできる壁体を地中へ円滑に進入させることができる。

【００１５】請求項４の地下壁体の構築法によれば、掘
削穴を上下方向に形成しているので、コンクリートが固
まってできた壁体は、回転ビットにより掘削穴が堀り進
められるのに伴って壁体自身の重量により自動的に掘削
穴内に沈降していく。また、壁体の沈降速度は沈降抑制
部材により制御できる。たとえば、先端部が壁体の側面
に接触するよう設けられたねじ棒をハンドルの操作によ
り進退させて、ねじ棒の壁体への押し付け力、つまり壁
体の摩擦力を調節することにより、壁体の沈降速度を任
意に制御できる。したがって、掘削すべき地盤の土質が
柔らかい場所では、摩擦接触力が大きくなるよう沈降抑
制部材を操作して壁体の沈降速度を抑制し、逆に土質が
固い場所では、摩擦接触力が小さくなるよう沈降抑制部
材を操作して壁体の沈降速度を促進する。それにより、
壁体の全体を均等な速度で沈降させることができる。

【００１６】請求項５の地下壁体の構築法によれば、ト
ランクパイプにベース部材と回転軸とが着脱自在に取り
付けられ、さらに、ベース部材の噴射ノズルおよび吸引
口に高圧水パイプおよび吸引パイプが連結されているか
ら、ベース部材、高圧水パイプ、吸引パイプおよび回転
軸がトランクパイプに対し上方へ抜き出せるようになっ
ている。したがって、ベース部材、高圧水パイプ、吸引
パイプおよび回転軸は、地下壁体の構築の完了後にトラ
ンクパイプの上方へ抜き出して回収し、繰り返し使用で
きるので、極めて経済的であって工事コストを低減でき
る。

【００１７】請求項６の地下壁体の構築法に用いるトラ
ンクパイプは、先端から回転ビットを突出させて、回転
ビットの回転軸、高圧水の噴射ノズル、この噴射ノズル
に高圧水を供給する高圧水パイプ、泥水の吸引口および
吸引口からの泥水を吸い出す吸引パイプを収納している
ので、このトランクパイプを両ガイド壁の間に挿入する
と、上記種々の部材を一挙にセットすることができ、地
下壁体の掘削作業とコンクリートの打設作業とを迅速に
開始できるとともに、それら部材は地下壁体の構築時に
打設されるコンクリートに対しトランクパイプによって
隔離して保護できる。

【００１８】請求項７の地下壁体の構築法に用いるトラ
ンクパイプは、自体の噴射ノズルおよび吸引口に高圧水
パイプおよび吸引パイプがそれぞれ連結されたベース部
材をトランクパイプの先端部に挿入したときに、このベ
ース部材が回転軸をトランクパイプの中央寄りに変位し
ないようにトランクパイプの壁面との間で回転自在に保
持する。したがって、ベース部材を高圧水パイプおよび
吸引パイプによりトランクパイプから抜き出すと、回転
ビットの回転軸は、ベース部材による保持を解除される
ことから、トランクパイプの中心寄りに変位させて、ト
ランクパイプから抜き出すことができる。したがって、
回転ビットは、トランクパイプの幅よりも小さい範囲内
で可及的に大きな寸法に設定しても、地下壁体の完了後
にトランクパイプから抜き出すことができる。そのた
め、寸法の大きな回転ビットを用いて厚い地下壁体を形
成することもできる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について図面
を参照しながら詳述する。図１は本発明の地下壁体の構
築法の実施に係る工事現場のイメージを示す一部切断し
た概略斜視図で、図２はその工事現場の全体を示す平面
図である。これらの図において、本発明の地下壁体の構
築法の概略について説明する。図２に示すように、地面
における地下壁体を構築すべき箇所に沿って、平面視で
矩形状の二重のガイド壁１，１が、互いの間に空間を持
たせて相対向して立設される。このガイド壁１は、図１
に示すように、鋼により断面Ｌ字形状に形成され、これ
らの立壁部１ａの間隔は、構築すべき地下壁体２の厚み
に設定される。また、ガイド壁１の支持壁部１ｂは、地
面に設けられたコンクリートの仮設土間３の上に設置さ
れる。ガイド壁１の周囲には作業足場４が組み立てられ
る。

【００２０】両ガイド壁１，１の間には、トランクパイ
プ７が一定間隔の配置で挿入される。トランクパイプ７
には、これの中央部に位置する吸引パイプ８と、両端側
に位置する一対の回転軸９と、吸引パイプ８に近接して
位置する高圧水パイプ１０とが挿入される。回転軸９
は、下端部に後述する掘削用の回転ビットが設けられ、
図２に示すように、３本一組として駆動用モータ１１か
らチェーン１５および伝動軸１２を介して回転力が伝達
されて、回転ビットを回転させる。高圧水パイプ１０
は、高圧ポンプ１３から配水管１４を通じて供給される
高圧水を下端から噴射して、上記回転ビットの回転によ
る地盤の掘削により生じる土砂を泥水化する。吸引パイ
プ８は、バキュームポンプ１７の駆動により上記泥水を
吸引する。その泥水はバキュームポンプ１７の駆動によ
り連結管１８を介して泥水槽１９に送られる。泥水槽１
９は泥水を濾して水と土砂とに分離し、水を循環水槽２
０に送る。一方、土砂はベルトコンベア２１によってポ
ッパー２２まで搬送され、土砂運搬用ダンプトラック２
３に積み込まれて搬出される。

【００２１】また、循環水槽２０には水供給タンク２４
から水道水が補給され、この循環水槽２０の水が上記高
圧水ポンプ１３により吸い出される。矩形状に配設され
た上記一対のガイド壁１，１の間であってトランクパイ
プ７の外側の空間に、コンクリートポンプ車２７から複
数本のコンクリート圧送管２８を介して生コンクリート
が均等に送入される。コンクリートポンプ車２７にはコ
ンクリートミキサ車２９から生コンクリートが補給され
る。その他に、種々の制御や監視を行うためのコントロ
ールタワー、作業足場４などを吊り上げ搬送するタワー
クレーン３１および後述の保圧剤を供給するための保圧
剤供給プラント３２などが設けられている。

【００２２】つぎに、本発明の地下壁体の構築法の一実
施例に係る工法を図３および図４の工程図に基づいて説
明するとともに、必要に応じて随時に図５以下の図面を
参照しながら主要な構成を詳細に説明する。先ず、図３
（ａ）に示すように、地面における地下壁体２を構築す
べき場所に沿って浅い簡単な掘削用溝３３を掘り、この
掘削用溝３３の両側に沿って断面が倒置Ｌ字形状の仮設
土間３をコンクリート打ちにより構築する。例えば、掘
削用溝３３は、図２に示した後設のガイド壁１，１の間
に位置するように、平面矩形状に堀り、その掘削用溝３
３の両側に沿って仮設土間３を構築する。仮設土間３の
対向する角部からは、一端部を仮設土間３に埋め込んで
支持した鉄筋のような仮止め部材３７が突出される。

【００２３】つぎに、図３（ｂ）に示すように、生コン
クリートを受けるための鋼板製のシュー３４を、これの
両側端部を仮止め部材３７に溶接して、仮設土間３，３
間に架け渡して仮受け状態に取り付ける。また、上記ガ
イド壁１を、掘削用溝３３の両側に沿って仮設土間３の
上面にＨ型鋼などの支持脚３９を介在させて立設する。
さらに、上記トランクパイプ７をその下端部をシュー３
４に支持させて両ガイド壁１，１間に挿入し、このトラ
ンクパイプ７とガイド壁１との間に、格子状に組み立て
た鉄筋３８を挿入してセットする。つづいて、（ｃ）に
示すように、ガイド壁１に沿って作業足場４を組み立
て、上記高圧水パイプ１０および吸引パイプ８を、トラ
ンクパイプ７内に挿入してそれらの下端部を後述の構成
により保持するとともに、上部を作業足場４を介して保
持する。一方、回転軸９は後述の構成によりトランクパ
イプ７内に挿入して回転自在に保持する。駆動用モータ
１１は、作業足場４に支持させて設置するとともに、駆
動用モータ１１を回転軸９に対し伝動可能に連結する。
さらに、吸引パイプ８および高圧水パイプ１０には連結
管１８および配水管１４を配管する。この（ｂ），
（ｃ）の工程における主要な構成について、図５ないし
図７を参照しながら以下に詳述する。

【００２４】図５は地下壁体２の構築中間工程における
切断正面図で、図６はその一部破断した側面図、図７は
図６のＡ−Ａ線断面図である。図５および図６に示すよ
うに、シュー３４は、薄い鉄板により両ガイド壁１間に
嵌まり込むことのできる形状になっており、トランクパ
イプ７の取付孔が多数個配設されている。トランクパイ
プ７はこのシュー３４の取付孔に嵌め込んで溶接により
固定されている。トランクパイプ７は、図７に示すよう
に、２枚の板材が突き合わせ固定されて、長円形状の断
面に形成されており、このトランクパイプ７内には、中
央部に吸引パイプ８が、両側部に回転軸９が、吸引パイ
プ８の近接位置に高圧水パイプ１０がそれぞれ挿入され
ている。回転軸９の下端部には偏平な板状の回転ビット
４０が装着されている。

【００２５】上記回転ビット４０は、図６に明示するよ
うに、全体の幅Ｄ１が回転軸９を１本セットした状態の
トランクパイプ７の有効内幅Ｄ２よりも小さい形状を有
して、トランクパイプ７に対し抜き出し可能になってい
る。回転ビット４０は、最大半径ｒを持つ左右非対称で
あり、その左右両端側縁の上部と下部に掘削歯４０ａ，
４０ｂがそれぞれ形成され、それにより、回転軸９によ
り回転されて地盤を掘削するときのバランスがとれるよ
うになっている。また、回転ビット４０の中央部には、
柔らかい土質の掘削に際して、めり込みや噛み込みを防
止するためのつば４０ｃが幅方向に形成されている。吸
引パイプ８および高圧水パイプ１０の下端部にはベース
部材４１が溶接により固着されている。このベース部材
４１について、図８および図９を参照しながら詳述す
る。

【００２６】図８は図６の一部の拡大図で、図９（ａ）
は図７の一部の拡大図であり、（ｂ）は（ａ）からベー
ス部材４１を抜き出した状態を示し、その抜き出したベ
ース部材４１を（ｃ）に示す。図８において、ベース部
材４１は、箱体部４１ａの上面に吸引パイプ８および高
圧水パイプ１０が連通状態で溶接により固着されてお
り、箱体部４１ａの中央部に吸引パイプ８の取付孔から
末広がりとなった吸引通路４１ｂが形成され、吸引通路
４１ｂの下端が吸引口４１ｃになっている。また、箱体
部４１ａ内には、吸引通路４１ｂの周囲を囲むようにし
て、高圧水パイプ１０に連通する環状の流水室４１ｄが
設けられ、この流水室４１ｄの下面部に複数個の噴射ノ
ズル４１ｅが形成されている。また、箱体部４１ａの上
面からは両側に保持片４１ｆが延びており、保持片４１
ｆの端部には回転軸９の外周面の約半分が嵌まる軸受用
切欠き４１ｇが形成されている。

【００２７】回転軸９には、回転ビット４０の近傍箇所
にリング状の係止部材４２が挿通されて固定されてい
る。一方、トランクパイプ７の下端付近の内壁面の対向
箇所には、左右に一対ずつの係止片４３，４４が上下方
向に所定の間隔に配して、溶接により固定されている。
上方の係止片４４の端部には、図９に示すように、回転
軸９の外周面の約半分が嵌まり込む軸受用切欠き４４ａ
が形成されている。回転軸９は、係止部材４２の近傍上
部の外周面に係止片４４の切欠き４４ａとベース部材４
１の保持片４１ｆの切欠き４１ｇとが両側から嵌まり込
むことによって、両側から挟み込む状態で回転自在に保
持されている。なお、図８の高圧水パイプ１０は、下端
をベース部材４１に固着されているだけであって、トラ
ンクパイプ７内においてフリーの状態になっている。

【００２８】図３（ｂ）の工程において、回転軸９、吸
引パイプ８および高圧水バイプ１０をトランクパイプ７
内へ挿入して保持するに際しては、先ず、図８の回転軸
９をトランクパイプ７の中央部に対向させて回転ビット
４０をトランクパイプ７内に挿入し、かつ回転ビット４
０をトランクパイプ７の下方に突出させたのちに、回転
軸９をトランクパイプ７の側方に寄せて、係合部材４２
を両係止片４３，４４の間に挿入する。この場合、回転
ビット４０がその形状から二つ同時にトランクパイプ７
内に挿入できないので、回転軸９を一本ずつトランクパ
イプ７内に挿入する。つづいて、吸引パイプ８および高
圧水パイプ１０の各下端が連結されたベース部材４１
を、両側の保持用切欠き４１ｇをそれぞれ回転軸９に摺
動させながらトランクパイプ７内に挿入して下降させ、
保持片４１ｆを上方の係止片４４上に載置する手順で行
う。

【００２９】それにより、吸引パイプ８および高圧水パ
イプ１０はベース部材４１を介してトランクパイプ７に
支持される。回転軸９は、係止片４４の軸受用切欠き４
４ａとベース部材４１の軸受用切欠き４１ｇとにより両
側から挟み込むように回転自在に保持されるとともに、
係止部材４２が上下の係止片４３，４４に当たる範囲内
で上下動可能になっている。図６および図８では、回転
ビット４０が掘削用溝３３の地盤に当たって係止部材４
２が上方の係止片４４に接触している状態を示してい
る。

【００３０】再び図３（ｃ）の工程にもどって説明す
る。上述のようにしてトランクパイプ７、吸引パイプ
８、回転軸９および高圧水パイプ１０の設定が完了する
と、両ガイド壁１，１の間で、トランクパイプ７の外側
の空間に、コンクリート圧送管２８を通じて生コンクリ
ートを挿入する。この生コンクリートは固まって自動的
に地下壁体２の一部である下端部分を形成する。生コン
クリートが固まった時点で、シュー３４を仮設土間３に
支持させている仮止め部材３７を、バーナーで焼き切る
などの手段で切断する。それにより、コンクリートの壁
体２は自重により下降して、回転ビット４０が掘削用溝
３３の地盤に当たる。この状態で駆動用モータ１１が駆
動され、この駆動モータ１１の回転が回転軸９を介して
回転ビット４０に伝達され、回転ビット４０が回転して
掘削用溝３３の地盤を掘削する。

【００３１】上記駆動用モータ１１の駆動と同時に、図
２に示した高圧水ポンプ１３、バキュームポンプ１７が
駆動される。高圧水ポンプ１３の駆動により循環水槽２
０から吸い出された高圧水は、配水管１４、高圧水パイ
プ１０、図８の流水室４１ｄを通って、噴射ノズル４１
ｅから地中に噴出される。この高圧水が回転ビット４０
の掘削作用により生じた掘削土砂に噴きつけられるとと
もに、回転ビット４０により攪拌されて、掘削土砂が泥
水に変えられる。この泥水は、図２のバキュームポンプ
１７の作動により作用する吸引力によって、図８の吸引
口４１ｃから吸い上げられ、吸引通路４１ｂから吸引パ
イプ８および連結管１８を通って泥水槽１９に送られ
る。

【００３２】図３（ｄ）に示すように、地下壁体２の重
量により下方への押し下げ力を受けた回転ビット４０の
回転によって、掘削穴４７が円滑に堀り進められてい
き、掘削穴４７の深さが増していくに伴って、壁体２と
これに内蔵されたトランクパイプ７およびその内部の吸
引パイプ８および高圧水パイプ１０も、掘削孔４７内を
下方に進入していく。このようにして掘削穴４７が堀り
進められていくのに伴って、トランクパイプ７、吸引パ
イプ８，高圧水パイプ１０は、それぞれの上端部に他の
ものを順次接続して伸長されていき、かつ鉄筋３８も順
次接続されるとともに、地下壁体２が沈降していくのに
伴って、両ガイド壁１，１の間であってトランクパイプ
７の外側に生コンクリートが継続的に送入されて順次固
まっていく。これにより、壁体２が徐々に伸長されてい
く。したがって、この構築法では、回転ビット４０の回
転による掘削穴４７の掘削作業と、トランクパイプ７の
外側と両ガイド壁１，１との間への生コンクリートの打
設作業と、この生コンクリートが固まった壁体２の地中
への沈降とを、同時に連続的に行うことができる。

【００３３】トランクパイプ７、吸引パイプ８，高圧水
パイプ１０はいずれも同様の接続手段で順次接続される
ので、ここでは代表として、トランクパイプ７の接続例
を図１０を参照しながら説明する。トランクパイプ７
は、その本体部７ａの外径とほぼ同じ内径を有する大径
部７ｂが一端部に一体形成されており、大径部７ｂを下
方に向けた状態で順次接続されていく。また、トランク
パイプ７の両端部には、取付孔７ｄを有する取付片７ｃ
が両側部から外方に突出して固定されている。したがっ
て、図１０（ａ）に示すように、双方の取付片７ｃを対
向させた状態で突き合わせて、（ｂ）に示すように、下
方の本体部７ａの上端部を上方の大径部７ｂ内に挿入す
ると、双方の取付片７ｃが重ね合わされ、かつ取付孔７
ｄが合致するので、この合致した取付孔７ｄにボルト
（図示せず）を挿通してナット（図示せず）をねじ込ん
で締めつけることにより、上下のトランクパイプ７が連
通状態に接続される。

【００３４】なお、回転軸９の接続については、図示し
ていないが、接続すべき回転軸９を、対向する各端部に
設けた雄ねじと雌ねじの結合により仮接続したのちに、
頭部が外部に突出しない固定ピンを、回転軸９の側方か
ら挿入して互いに固定する手段を用いる。このような接
続手段を用いるのは、吸引パイプ８や高圧水パイプ１０
のトランクパイプ７への挿入および抜き出しに際して、
吸引パイプ８と高圧水パイプ１０の下端に固着したベー
ス部材４１を回転軸９の外面に摺動させる必要があるの
で、回転軸９の外面に部材を突出させることができない
ためである。

【００３５】ところで、地下壁体２の厚さは両方のガイ
ド壁１，１の間隔により決定され、一方、掘削孔４７の
幅は回転ビット４０の最大半径ｒと配置間隔とにより決
定される。したがって、壁体２の厚さよりも小さな幅と
ならない掘削孔４７を形成しようとすれば、図７に明示
するように、回転ビット４０の最大半径ｒの２倍２ｒ
を、構築すべき壁体２の厚さＴよりも大きくし、かつ、
隣接する回転ビット４０を、これらによる掘削範囲が一
部で重なるよう配置しなければならない。そのため、掘
削孔４７は地下壁体２の両側にはみ出した状態に余分に
形成されることになり、地下壁体２と掘削孔４７との間
に空間が生じる。

【００３６】そこで、図５に示すように、シュー３４
に、壁体２と掘削孔４７との空間の下端部を閉塞するダ
ンパー４５を回転自在に取り付ける。このダンパー４５
は、壁体２が掘削穴４７内に沈降する際に、掘削穴４７
の側面に擦れて自動的に回動され、２点鎖線の開放状態
から実線の閉塞状態となる。そののちに、図２の保圧剤
供給プラント３２から供給管４８を介して供給される保
圧剤４９が、図５の仮設土間３とガイド壁１との間から
壁体２と掘削孔４７との空間に注入される。この保圧剤
４９としては、たとえば粘土を水に溶かしたベントナイ
トが用いられ、空間に充満した保圧剤４９によって掘削
穴４７の側面の土砂の崩壊を防止する。

【００３７】また、上述のように、隣接する回転ビット
４０は、これらによる掘削範囲が一部で重なるよう配置
されるので、トランスミッション５０内の駆動機構によ
って互いに衝突しないよう回転制御される。すなわち、
駆動用モータ１１は一定時間、たとえば３０秒毎に正，
逆方向に交互に回転方向を変えて回転するよう駆動制御
されており、この駆動用モータ１１の回転は、一つのト
ランクパイプ７内の２本の回転軸９に対して一定時間ご
とに交互に互いに異なる方向に回転させるよう伝達され
る。この隣接する２本の回転軸９を互いに異なる方向に
回転させる理由は、もし同一方向に回転させると、両回
転軸９を完全に同期させる精密な制御が必要になるから
である。つぎに、このトランスミッション５０の駆動機
構について図１１を参照しながら説明する。

【００３８】図１１（ａ）はトランスミッション５０の
内部構造を示す正面図で、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断
面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。これら
の図において、上記回転軸９には、図５の駆動用モータ
１１からチェーン１５および伝動軸１２を介して回転力
を受けるために、図９（ａ）に示す軸方向の歯部９ａが
上端部周面に形成されている。伝動軸１２の回転は、伝
動軸１２に同心状に固定された駆動用笠歯車５１から受
動用笠歯車５２に伝達され、この笠歯車５２と一体回転
する第１の平歯車５３、および第２の平歯車５４を介し
て、回転軸９に噛み合う第３の平歯車５５に伝達され
る。それにより、回転軸９は伝動軸１２の回転力を受け
て高速回転される。なお、伝動軸１２は駆動用モータ１
１により一定時間（たとえば３０秒）毎に正，逆方向に
交互に回転されるが、両笠歯車５１，５２は、その歯形
がラチェット形状に形成されて、伝動軸１２が一方向に
回転する時のみ噛み合って一体回転し、かつ他方向に回
転するときには空回りする。スプリング５８は受動用笠
歯車５２が空回りするときに、この歯車５２が軸方向に
退避するのを許すためのもである。

【００３９】上記トランスミッション５０には、固い岩
盤を掘削する場合に、回転ビット４０を上下に振動させ
ながら回転させるための機構が、上述の回転軸９の駆動
機構と共に設けられているので、この構成について説明
する。伝動軸１２の回転は、この伝動軸１２に同心状に
固定された第４の平歯車５９から減速用の第５の平歯車
６０に伝達され、この第５の平歯車６０と一体回転する
小径の第６の平歯車６１が、楕円形状のカムローラ６３
と一体回転するよう設けられた第７の平歯車６２に噛み
合っている。また、第７の平歯車６２の回転は、同一径
の第８および第９の平歯車６４，６７を介して、第７の
平歯車６２と同一径の第１０の平歯車６８に伝達され、
この平歯車６８が第７の平歯車６２と同一速度で回転す
る。この第１０の平歯車６８には上記カムローラ６３と
同一のカムローラ６９が同軸に設けられている。すなわ
ち、一対のカムローラ６３，６９が伝動軸１２の回転を
受けて同一回転数で回転するようになっている。

【００４０】一方、両カムローラ６３，６９の下方には
振動板７０が上下動自在に保持された状態で配置されて
おり、この振動板７０にはその下面に一対の受動ローラ
７１が設けられている。両受動ローラ７１の上面部は、
振動板７０の連通孔（図示せず）を通じて振動板７０の
上面側に突出されているとともに、振動板７０とミッシ
ョンケースＣＳとの間に設けられて振動板７０を上方に
付勢するスプリング７２により、対応するカムローラ６
３，６９に押し付けられている。それにより、振動板７
０はカムローラ６３，６９の回転を受動ローラ７１で受
けて上下方向に振動する。また、振動板７０の下面に
は、円形のグリップローラ７３と楕円形のグリップロー
ラ７４とが回転軸９の両側に位置して回転自在に取付ら
れている。円形のグリップローラ７３は常に回転軸９の
歯部９ａに接触しているが、楕円形のグリップローラ７
４は、回転したときに間欠的に回転軸９の歯部９ａに接
触する。

【００４１】つぎに、両グリップローラ７３，７４に回
転力を伝達する機構について説明する。円形のグリップ
ローラ７３は、回転軸９に噛み合った第３の平歯車５５
と同軸に設けられ、回転軸９に対し常時接触して同一回
転されている。一方、伝動軸１２の回転は、第１１の平
歯車７７、これと同軸に設けられた小径の第１２の歯車
７８、第１３の平歯車７９、これと同軸に設けられた小
径の第１４の平歯車８０、第１５の平歯車８１、これと
同軸に設けられた小径の第１６の歯車８２、第１７の歯
車８３、第１８の歯車８４を介して減速されて第１９の
歯車８７に伝達され、この第１９の歯車８７に同軸に設
けられた楕円形のグリップローラ７４が低速回転され
る。

【００４２】したがって、低速回転する楕円形のグリッ
プローラ７４は一回転する間に回転軸９に２回接触し、
そのときに、回転軸９に常時接触して回転している円形
のグリップローラ７３と共に回転軸９を両側から挟みつ
ける。それにより、振動板７０の上下振動力が両グリッ
プローラ７３，７４により回転軸９に伝達され、回転軸
９が回転ビット４０と共に周期的に上下振動される。こ
こで、第３の平歯車５５および第１９の平歯車８７の回
転軸９２，９３は、図１１（ｃ）に示すように、断面十
字形状に形成されて、対応するグリップローラ７３，７
４の受軸９４，９７に対し一体回転し、かつ軸方向に摺
動自在に係合しているので、上下動するグリップローラ
７３，７４に対し対応する平歯車５５，８７の回転を支
障なく伝達できる。この回転軸９の振動は、上述のよう
に、固い岩盤を掘削する場合にのみ行われる。柔らかい
地盤の場合には、図１１（ｂ）の切換ハンドル９８を操
作し、第５の平歯車６０を変位させて第４の平歯車５４
との噛み合いを解除し、伝動軸１２の回転がグリップロ
ーラ７４に伝達されないようにする。

【００４３】また、図１１（ａ）の第１の平歯車５３と
同軸に設けられた小径の第２０の平歯車８８に大径の第
２１の平歯車８９が噛み合っている。回転変更用ハンド
ル９０を操作すると、第３の平歯車５５は、回転軸９に
噛み合った状態を保持しながら矢印で示すように移動し
て、第１の平歯車５４から離脱して第２１の平歯車８９
に噛み合い、伝動軸１２から回転軸９に回転を伝達する
歯車機構のギヤ比が変えられる。このギヤ比は、掘削穴
４７を掘る地盤の土質に応じて適宜設定できるようにな
っている。

【００４４】また、図１のコントロールタワー３０で
は、大きな平面矩形状に構築されていく壁体２の全体が
ほぼ均等に沈降されていくように種々の制御が行われ
る。壁体２の沈降に際しては、壁体２の重量と衝撃力の
和が、壁体２に作用する浮力と摩擦力および下端に受け
る半力との和とがほぼ等しくなるようにバランスを保ち
ながら、壁体２の全体を、例えば０．２ｍ／ｈのゆっく
りした速度で徐々に沈降させるよう制御する。上記の壁
体２への衝撃力としては、たとえば上述の回転ビット４
０に与える上下振動などである。壁体２にはガイド壁１
および掘削穴４７の穴壁により摩擦力が作用するが、そ
の他に、図５および図６に示すように、ガイド壁１に設
けた摩擦力調整ハンドル９９を回転操作してねじ棒９９
ａを進退させ、このねじ棒９９ａの先端による壁体２へ
の押圧力、つまり摩擦力を調節できるようになってい
る。壁体２の沈降速度は、掘削能力、作業所要時間およ
び生コンクリートの硬化時間など考慮して決定される。

【００４５】さらに、コントロールタワー３０での壁体
２の沈降制御について詳述する。沈降制御のためのデー
タとしては、回転ビット４０の負荷に相当する駆動用モ
ータ１１の電流値や深度計の測定値などを用いる他に、
図５に示すように、軸力計１００を鉄筋３８の中途に結
束して取り付けるとともに、この軸力計１００のコード
線１０１を外部に引き出して測定器（図示せず）に接続
し、測定器で得た測定値を用いる。ここで、壁体２に
は、地盤の固さに応じて上方への押し上げ力が作用する
ので、上記測定器の測定値は、壁体２の内部応力、つま
り地盤の固さのデータとなる。

【００４６】そして、地盤が柔らかい土質であるなどの
条件により壁体２の沈降速度を抑制したい場合には、
（ａ）摩擦力調整ハンドル９９を操作してねじ棒９９ａ
を壁体２へ強く押し付ける、（ｂ）壁体２の沈降の大き
い箇所に設置されている駆動用モータ１１、高圧ポンプ
１３またはバキュームポンプ１７をそれぞれ、回転ビッ
ト４０の回転数、高圧水の噴射水量または泥水の吸引量
がそれぞれ低下するよう設定するか、あるいはそれらの
運転を一時停止する、（ｃ）回転ビット４０を幅Ｄ１の
小さいものに交換する、などの手段を用いる。なお、幅
Ｄ１の狭い回転ビット４０を用いるのは、図７に示した
掘削穴４７と壁体２との空間を小さくして、土砂の壁体
２に作用する摩擦力を、接触面積Ｓ１の増大分だけ大き
くするためである。

【００４７】一方、固い地盤などの条件により壁体２の
沈降速度を促進したい場合には、上記（ａ）〜（ｃ）の
手段を上述とは逆に設定する他に、図５の回転ビット４
０の上下振動や保圧剤４９の液面の低下などを行う。こ
の保圧剤４９の液面を低下させると、壁体２が保圧剤４
９から受ける浮力が低下して壁体２が沈降し易くなる。
また、壁体２の沈降を促進したい箇所のバキュームポン
プ１７のみを局部的に運転して、泥水による壁体２への
押し上げ力を低下させる手段を用いることもできる。

【００４８】また、壁体２が障害物に当たって沈降が停
止したときには、トランクパイプ７の上部に補強用鉄板
を取り付け、バイブロハンマーを用いて前記補強用鉄板
を振動させることにより、壁体２に局部的に振動を与え
て沈降を促進する。吸引パイプ８内の泥水による詰まり
を防止するためには、掘削土質や掘削深度などに応じて
噴射ノズル４１ｅからの高圧水の噴射水量を加減して、
泥水を作る水と土砂の混合比を調節する。たとえば、吸
引パイプ８が詰まり易い場合には高圧水の噴射水量を増
大する。さらに、壁体２の沈降を促進するための上述の
何れの手段を用いても壁体２の沈降が不可能となった場
合には、上から別の破砕棒を挿入して壁体２の下方の地
盤を破砕する。壁体２が全体的に沈降不可能になったと
き、壁体２で囲まれた内方地盤を別途、ショベルカーな
どで掘削する。このとき、対向する壁体２にＨ型鋼のよ
うな切り梁を架け渡して内方に倒れないよう補強する。

【００４９】上述のように、回転ビット４０の回転によ
る掘削穴４７の掘削作業と、トランクパイプ７の外面側
と両ガイド壁１，１との間への生コンクリートの打設作
業と、この生コンクリートが固まってできた壁体２の地
中への沈降とを継続的に行うことによって、図４（ｅ）
に示すように、地下壁体２が地中の所定深さまで構築さ
れると、駆動用モータ１１および高圧水ポンプ１３の運
転を停止する。そして、（ｆ）に示すように、バキュー
ムポンプ１７（図１）のみを部分的に運転して、壁体２
の下端と地盤との間に存在するスライム（残土などの堀
りかす）を吸引パイプ８により吸い上げて排出する。

【００５０】上記スライム処理が終了すると、例えば１
０本おきのトランクパイプ７から、図６の吸引パイプ８
および高圧水パイプ１０をこれらの下端に固着したベー
ス部材４１と共に引き上げたのちに、回転軸９をこの下
端の回転ビット４０と共に引き上げる。この空になった
トランクパイプ７内に、図４（ｇ）に示すように、コン
クリート供給管１０２を挿通させて、コンクリート圧送
管２８からコンクリート供給管１０２を介してトランク
パイプ７および壁体２と地盤との空間にサポートコンク
リート１０３を打設する。このサポートコンクリート１
０３は壁体２の仮支持用の部材として機能する。

【００５１】なお、上述の吸引パイプ８、高圧水パイプ
１０、ベース部材４１および回転軸４０をトランクパイ
プ７から引き抜く場合、先ず、図８のベース部材４１の
両側の軸受用切欠き４１ｇを回転軸４０に摺動させなが
ら吸引パイプ８および高圧水パイプ１０をトランクパイ
プ７から引き抜き、いずれか一方の回転軸９を、図９
（ｃ）に矢印で示すように、回転ビット４１をトランク
パイプ７の中央部に寄せてから引き上げ、他方の回転軸
９を同様にして引き上げる手順で行う。

【００５２】残りのすべてのトランクパイプ７から吸引
パイプ８、高圧水パイプ１０、ベーズ部材４１および回
転軸４０を引き抜いて、同様の手順で、図４（ｈ）に示
すように、根固めコンクリート１０３Ａを打設し、地下
壁体２の構築が完了する。そののちに、作業足場４やガ
イド壁を解体し、地下壁体２で囲まれた内部の掘削作業
を行う。この掘削作業は、止水と土砂崩れの完全な防止
機能を有する地下壁体２の完了後に行うので、全体の施
工性が格段に向上する。

【００５３】また、上記の地下壁体２の構築法は、従来
工法のような杭打ち作業や大型の重機が不要であること
から、狭隘な敷地への地下壁体２の構築、または大口径
の杭や橋脚などの工事に利用することが可能である。さ
らに、図１２に示すように、止水工事無しで行う水上ス
テージ１０４からの水中壁１０７の施工や、図１３に示
すように、推進用ジャッキを併用しての比較的短いトン
ネルの施工にも利用することが可能である。

【００５４】すなわち、水中壁１０７の施工では、図１
２（ａ）に示すように、水上ステージ１０４上に上記実
施例と同様のガイド壁１を設けて、このガイド壁１間に
流し込んだ生コンクリートが固まってから、このコンク
リート壁を懸垂装置１０９で吊り下げながら水中に徐々
に沈降させていき、回転ビット４０が海底などの地盤に
当たった時点で回転ビット４０を回転させて、地盤を掘
削しながらコンクリート壁を地中に進入させ、止水機能
を有する水中壁１０７を構築する。

【００５５】一方、トンネルの施工に当たっては、トン
ネルを掘る箇所に大きめの環状のガイド壁１１０を構築
し、このガイド壁１１０内に型枠状のガイド体１１１を
周囲に空間を存して配置し、この環状の空間内に、前述
と同様の吸引パイプ、回転軸および高圧水パイプを収納
した複数のトランクパイプ７を所定の間隔で挿入する。
そして、回転ビット４０を回転させて掘削しながら、ト
ランクパイプ７の外側であってガイド壁１１０とガイド
体１１１との空間内に生コンクリートを流し込み、この
生コンクリートが固まってできた大きな筒状の壁体２
を、補強部材１１２を介して推進用ジャッキ１０８で押
圧して掘削穴内に水平に進入させていく。この工法は、
ビルディング間の地下道のような比較的距離の短いトン
ネルの掘削工法として好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の地下壁体の構築法の実施に係る工事現
場のイメージを示す一部切断した概略斜視図である。

【図２】同上の工事現場の全体を示す概略平面図であ
る。

【図３】本発明の地下壁体の構築法の一実施例に係る前
半の工程図で、（ａ）は仮設土間の構築工程、（ｂ）は
種々の建設部材の設定工程、（ｃ）は運転開始工程、
（ｄ）は構築中間工程である。

【図４】同上に続く後半の工程図で、（ｅ）は地下壁体
の構築完了状態、（ｆ）はスライム処理工程、（ｇ）は
サポートコンクリートの打設工程、（ｈ）は工事完了状
態である。

【図５】同上における構築中間工程の詳細を示す要部の
縦断正面図である。

【図６】同上の要部の一部破断した側面図である

【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。

【図８】図６の一部の拡大図である。

【図９】（ａ）は図７の一部の拡大図、（ｂ）は（ａ）
からベース部材を除去した状態の切断平面図、（ｃ）は
（ａ）におけるベース部材の平面図である。

【図１０】同上の地下壁体の構築法に用いるトランクパ
イプの接続を示し、（ａ）は接続前の正面図、（ｂ）は
接続状態の縦断面図である。

【図１１】（ａ）は図５のトランスミッションの内部構
造を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、
（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

【図１２】本発明の地下壁体の構築法を水中壁の構築に
適用した場合を示し、（ａ ）は運転開始状態の縦断面
図、（ｂ）は施工完了状態の縦断面図である。

【図１３】本発明の地下壁体の構築法をトンネルの構築
に適用した場合を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１…ガイド壁、２…地下壁体、７…トランクパイプ、８
…吸引パイプ、９…回転軸、１０…高圧水パイプ、３８
…鉄筋、４０…回転ビット、４１…ベース部材、４１ｃ
…吸引口、４１ｅ…噴射ノズル、４７…掘削穴、４９…
保圧剤、９９…摩擦力調整ハンドル（沈降抑制部材）。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地下にコンクリート造の壁体を構築する
   工法であって、 地面に立設した相対向するガイド壁１，１の間に、回転
   ビット４０の回転軸９、地中に高圧水を噴射する噴射ノ
   ズル４１ｅ、この噴射ノズル４１ｅに高圧水を供給する
   高圧水パイプ１０、泥水を吸引する吸引口４１ｃ、およ
   びこの吸引口４１ｃからの泥水を吸い出す吸引パイプ８
   を収納し、かつ、先端より回転ビット４０を突出させた
   １つ以上のトランクパイプ７を挿入し、 相対向する前記ガイド壁１，１の間における前記トラン
   クパイプ７の外側にコンクリートを打設して壁体２を形
   成し、 前記回転ビット４０の回転、高圧水の噴射および泥水の
   吸引を行って地面に掘削穴４７を形成しながら前記トラ
   ンクパイプ７を内蔵した壁体２を掘削穴４７に進入させ
   る地下壁体の構築法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記コンクリートに
   鉄筋３８を埋設する地下壁体の構築法。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記コンクリートと
   掘削穴４７の内面との間に掘削穴４７の崩壊を防ぐ保圧
   剤４９を注入する地下壁体の構築法。
4. 【請求項４】 請求項１において、掘削穴４７は上下方
   向に形成され、打設されたコンクリートをそれ自身の重
   量により地中へ沈降させるように設定し、さらに、コン
   クリートの側面に沈降抑制部材９９ａを摩擦接触させて
   沈降速度を制御する地下壁体の構築法。
5. 【請求項５】 請求項１において、前記噴射ノズル４１
   ｅおよび吸引口４１ｃを有するベース部材４１と前記回
   転軸９とを前記トランクパイプ７に着脱自在に取り付
   け、 地下壁体２の構築後に、前記ベース部材４１と、これに
   連結された高圧水パイプ１０および吸引パイプ８と、回
   転軸９とを、トランクパイプ７から上方へ抜き出す地下
   壁体の構築法。
6. 【請求項６】 地下に掘削穴４７を形成する装置であっ
   て、 先端から回転ビット４０を突出させ、この回転ビット４
   ０の回転軸９、地中に高圧水を噴射する噴射ノズル４１
   ｅ、この噴射ノズル４１ｅに高圧水を供給する高圧水パ
   イプ１０、泥水を吸引する吸引口４１ｃ、および吸引口
   ４１ｃからの泥水を吸い出す吸引パイプ８を収納したト
   ランクパイプ７。
7. 【請求項７】 請求項６において、さらに、前記噴射ノ
   ズル４１ｅおよび吸引口４１ｃを有し、トランクパイプ
   ７内にその基端部から挿入および抜出しが可能で、先端
   部に挿入されたとき、前記回転ビット４０の回転軸９を
   トランクパイプ７の中心寄りに変位しないようにトラン
   パイプ７の壁面との間で保持するベース部材４１を備え
   たトランクパイプ。