特許 6197140 立て坑掘削装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6197140

(24)【登録日】2017年8月25日

(45)【発行日】2017年9月13日

(54)【発明の名称】立て坑掘削装置

(51)【国際特許分類】

   E21B 7/20 20060101AFI20170904BHJP

   E02D 7/00 20060101ALI20170904BHJP

   E21D 1/06 20060101ALI20170904BHJP

【ＦＩ】

   E21B7/20

   E02D7/00 A

   E21D1/06

【請求項の数】12

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-120941(P2017-120941)

(22)【出願日】2017年6月21日

【審査請求日】2017年6月21日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000140694

【氏名又は名称】株式会社加藤建設

(73)【特許権者】

【識別番号】391033805

【氏名又は名称】株式会社東京製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100104938

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜澤 英久

(72)【発明者】

【氏名】濱田 良幸

(72)【発明者】

【氏名】高橋 達也

(72)【発明者】

【氏名】内山 敬二

(72)【発明者】

【氏名】古川 貴浩

(72)【発明者】

【氏名】杉 敬尚

(72)【発明者】

【氏名】田沢 穂繁

【審査官】 石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１７６５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２２０３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４１４１４７４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第４３１０３３１（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｂ １／００−４９／１０

Ｅ０２Ｄ ７／００

Ｅ２１Ｄ １／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

立て坑となるケーソン躯体の刃先下を含む地盤を前記ケーソン躯体の内径よりも大径に掘削する立て坑掘削装置であって、
前記ケーソン躯体の内部に挿入されるケーシングと、
前記ケーシングの先端部外周面に配置された拡縮径可能な掘削翼と、
前記ケーシングの外周面のうち前記掘削翼よりも上方位置に配置されたスタビライザーと、
を備えていて、
前記スタビライザーは、水平な軸体を回転中心として振れ止め機能位置とそれよりも下方の格納位置との間で上下方向に揺動変位可能なフロート式のものとして形成されていて、
前記スタビライザーは、坑内水位よりも下方位置で浮力が発生した時に前記振れ止め機能位置まで揺動浮上しつつ外側に張り出して前記ケーシングの振れ止めとして機能する一方、前記坑内水位よりも上方位置では前記格納位置まで揺動変位することで張り出し量が小さくなって折り畳み格納されるものであることを特徴とする立て坑掘削装置。

【請求項2】

前記スタビライザーは、前記ケーシングの外周面の円周方向に複数個配置されていることを特徴とする請求項１に記載の立て坑掘削装置。

【請求項3】

前記掘削翼の縮径時における前記ケーシングからの張り出し量は、前記スタビライザーの折り畳み格納時における張り出し量よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項２に記載の立て坑掘削装置。

【請求項4】

立て坑となるケーソン躯体の刃先下を含む地盤を前記ケーソン躯体の内径よりも大径に掘削する立て坑掘削装置であって、
前記ケーソン躯体の内部に挿入されるケーシングと、
前記ケーシングの先端部外周面に配置され、水平な軸体を回転中心として掘削位置とそれよりも下方の格納位置との間で上下方向に揺動変位可能な複数の可動掘削翼と、
前記複数の可動掘削翼を前記掘削位置と前記格納位置との間で揺動変位させる流体圧アクチュエータと、
前記ケーシングの先端部外周面のうち前記掘削位置での可動掘削翼に近接して開口形成された上部土砂取り込み口と、
前記ケーシングの外周面であって且つ前記可動掘削翼よりも上方位置に配置され、水平な軸体を回転中心として振れ止め機能位置とそれよりも下方の格納位置との間で上下方向に揺動変位可能なフロート式のスタビライザーと、
を備えていて、
前記複数の可動掘削翼は、前記掘削位置では前記ケーシングの外周側に放射状に張り出す一方で、前記格納位置では張り出し量が小さくなって折り畳み格納されるものであると共に、
前記スタビライザーは、坑内水位よりも下方位置で浮力が発生した時に振れ止め機能位置まで揺動浮上しつつ外側に張り出して前記ケーシングの振れ止めとして機能する一方、前記坑内水位よりも上方位置では前記格納位置まで揺動変位することで張り出し量が小さくなって折り畳み格納されるものであることを特徴とする立て坑掘削装置。

【請求項5】

前記スタビライザーは、前記ケーシングの外周面の円周方向に複数個配置されていることを特徴とする請求項４に記載の立て坑掘削装置。

【請求項6】

前記ケーシングの外周面のうち前記上部土砂取り込み口よりも上方位置には水抜き穴が形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の立て坑掘削装置。

【請求項7】

前記可動掘削翼の折り畳み格納時における前記ケーシングからの張り出し量は、前記スタビライザーの折り畳み格納時における張り出し量よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項６に記載の立て坑掘削装置。

【請求項8】

前記流体圧アクチュエータは直動型のものであって、当該流体圧アクチュエータの直動変位を前記可動掘削翼の揺動変位に変換するものであることを特徴とする請求項７に記載の立て坑掘削装置。

【請求項9】

前記ケーシングの先端部外周面であって且つ前記可動掘削翼および前記上部土砂取り込み口よりも下方位置には、前記掘削位置での前記可動掘削翼よりも小径の固定掘削翼が張り出すように配置されていることを特徴とする請求項８に記載の立て坑掘削装置。

【請求項10】

前記固定掘削翼の数は前記可動掘削翼の数と同数であって、平面視において隣り合う前記可動掘削翼同士の間に前記固定掘削翼が配置されていることを特徴とする請求項９に記載の立て坑掘削装置。

【請求項11】

前記ケーシングの先端部外周面のうち前記固定掘削翼に近接して下部土砂取り込み口が開口形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の立て坑掘削装置。

【請求項12】

前記可動掘削翼の折り畳み格納時における前記ケーシングからの張り出し量および前記固定掘削翼の前記ケーシングからの張り出し量は、前記スタビライザーの折り畳み格納時における前記ケーシングからの張り出し量よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１１に記載の立て坑掘削装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オープンケーソン工法やＰＣウェル工法等のための立て坑掘削装置に関し、特にケーソン躯体の圧入沈設による立て坑の構築に際して、ケーソン躯体の刃先下を拡底もしくは拡径するような形態で地盤を掘削するのに好適な立て坑掘削装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の立て坑掘削装置として、例えば特許文献１，２に記載されているように、ケーソン躯体の内部に挿入されるチューブ状のケーシングの下端部に拡縮径可能な掘削翼を備えると共に、その掘削翼の上方側にスタビライザーを備えたものが知られている。このスタビライザーは、掘削翼がケーシングと共に回転する際に、構築済みのケーソン躯体の内周面に接触することで、いわゆる振れ止めとしての機能を発揮するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４１４１４７４号公報

【特許文献2】特許第４３１０３３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＰＣウェル等の環状ロットを積み上げ（継ぎ足し）つつ、必要深度まで圧入沈設することで構築されたケーソン躯体の形態として、例えば頂版コンクリート打設のために、上端部のパラペット直下の内径が他の部分に比べて小径化されていたり、あるいは最上段の頂部ロットとして、外径は他のロットと同じでも壁厚が大きく内径が他のロットよりも小径のものが採用されることがある。

【0005】

このような場合、ケーシングに対して定位置固定式のスタビライザーでは、ケーシングと共に構築後のケーソン躯体から抜き出そうとすると、上記小径部とスタビライザーとが干渉してしまい、その抜き出しが困難となる。そのため、ケーソン躯体からケーシングを抜き出す途中で、ケーシングからスタビライザーを一旦取り外して回収する等の作業の必要があり、その取り扱いが面倒であると共に、無用な工数を要することとなって好ましくない。

【0006】

本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、ケーシングに付帯するスタビライザーを拡縮径可能な可動式のものとすることで、上記不具合を解消した立て坑掘削装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、立て坑となるケーソン躯体の刃先下を含む地盤を前記ケーソン躯体の内径よりも大径に掘削する立て坑掘削装置であって、前記ケーソン躯体の内部に挿入されるケーシングと、前記ケーシングの先端部外周面に配置された拡縮径可能な掘削翼と、前記ケーシングの外周面のうち前記掘削翼よりも上方位置に配置されたスタビライザーと、を備えている。

【0008】

そして、前記スタビライザーは、水平な軸体を回転中心として振れ止め機能位置とそれよりも下方の格納位置との間で上下方向に揺動変位可能なフロート式のものとして形成されていて、前記スタビライザーは、坑内水位よりも下方位置で浮力が発生した時に前記振れ止め機能位置まで揺動浮上しつつ外側に張り出して前記ケーシングの振れ止めとして機能する一方、前記坑内水位よりも上方位置では前記格納位置まで揺動変位することで張り出し量が小さくなって折り畳み格納されるものであることを特徴とする。

【0009】

ここでは、拡縮径可能な掘削翼の形態は特に限定されない。また、好ましい態様としては、請求項２に記載のように、前記スタビライザーは、前記ケーシングの外周面の円周方向に複数個配置されているものとする。

【0010】

同様に、好ましい態様としては、請求項３に記載のように、前記掘削翼の縮径時における前記ケーシングからの張り出し量は、前記スタビライザーの折り畳み格納時における張り出し量よりも小さく設定されているものとする。

【0011】

別の発明としては、請求項４に記載のように、立て坑となるケーソン躯体の刃先下を含む地盤を前記ケーソン躯体の内径よりも大径に掘削する立て坑掘削装置であって、前記ケーソン躯体の内部に挿入されるケーシングと、前記ケーシングの先端部外周面に配置され、水平な軸体を回転中心として掘削位置とそれよりも下方の格納位置との間で上下方向に揺動変位可能な複数の可動掘削翼と、前記複数の可動掘削翼を前記掘削位置と前記格納位置との間で揺動変位させる流体圧アクチュエータと、前記ケーシングの先端部外周面のうち前記掘削位置での可動掘削翼に近接して開口形成された上部土砂取り込み口と、前記ケーシングの外周面であって且つ前記可動掘削翼よりも上方位置に配置され、水平な軸体を回転中心として振れ止め機能位置とそれよりも下方の格納位置との間で上下方向に揺動変位可能なフロート式のスタビライザーと、を備えている。

【0012】

そして、前記複数の可動掘削翼は、前記掘削位置では前記ケーシングの外周側に放射状に張り出す一方で、前記格納位置では張り出し量が小さくなって折り畳み格納されるものであると共に、前記スタビライザーは、坑内水位よりも下方位置で浮力が発生した時に振れ止め機能位置まで揺動浮上しつつ外側に張り出して前記ケーシングの振れ止めとして機能する一方、前記坑内水位よりも上方位置では前記格納位置まで揺動変位することで張り出し量が小さくなって折り畳み格納されるものであることを特徴とする。

【0013】

この場合において、好ましい態様としては、請求項５に記載のように、前記スタビライザーは、前記ケーシングの外周面の円周方向に複数個配置されているものとする。

【0014】

同様に、好ましい態様としては、請求項６に記載のように、前記ケーシングの外周面のうち前記上部土砂取り込み口よりも上方位置には水抜き穴が形成されているものとする。

【0015】

同様に、好ましい態様としては、請求項７に記載のように、前記可動掘削翼の折り畳み格納時における前記ケーシングからの張り出し量は、前記スタビライザーの折り畳み格納時における張り出し量よりも小さく設定されているものとする。

【0016】

同様に、好ましい態様としては、請求項８に記載のように、前記流体圧アクチュエータは直動型のものであって、当該流体圧アクチュエータの直動変位を前記可動掘削翼の揺動変位に変換するものとする。

【0017】

同様に、好ましい態様としては、請求項９に記載のように、前記ケーシングの先端部外周面であって且つ前記可動掘削翼および前記上部土砂取り込み口よりも下方位置には、前記掘削位置での前記可動掘削翼よりも小径の固定掘削翼が張り出すように配置されているものとする。

【0018】

同様に、好ましい態様としては、請求項１０に記載のように、前記固定掘削翼の数は前記可動掘削翼の数と同数であって、平面視において隣り合う前記可動掘削翼同士の間に前記固定掘削翼が配置されているものとする。

【0019】

同様に、好ましい態様としては、請求項１１に記載のように、前記ケーシングの先端部外周面のうち前記固定掘削翼に近接して下部土砂取り込み口が開口形成されているものとする。

【0020】

同様に、好ましい態様としては、請求項１２に記載のように、前記可動掘削翼の折り畳み格納時における前記ケーシングからの張り出し量および前記固定掘削翼の前記ケーシングからの張り出し量は、前記スタビライザーの折り畳み格納時における前記ケーシングからの張り出し量よりも小さく設定されているものとする。

【発明の効果】

【0021】

請求項１，４に記載の発明によれば、ケーシングに付帯しているスタビライザーが上下方向に揺動変位可能なフロート式のものであり、外側への張り出し量が可変となっているので、構築後のケーソン躯体の上端部内径が部分的に小径化されていても、スタビライザーをケーシングごと抜き上げる際に、スタビライザーと小径部との干渉を回避できる。そのため、従来のようにケーシングからスタビライザーを取り外して回収する必要がなく、その取り扱いが容易になると共に、スタビライザーの取り外しに要する工数を削減できる。

【0022】

請求項２，５に記載の発明によれば、ケーシングの外周面の円周方向に複数個のスタビライザーが配置されているので、スタビライザーによる振れ止め効果が向上し、ケーシングの回転がより安定したものとなる。

【0023】

また、請求項３，７に記載の発明によれば、掘削翼の縮径時または折り畳み格納時におけるケーシングからの張り出し量は、スタビライザーの折り畳み格納時における張り出し量よりも小さく設定されているので、スタビライザーのみならず、掘削翼とケーソン躯体の小径部との干渉をも容易に回避できる。

【0024】

請求項６に記載の発明によれば、ケーシングの外周面のうち上部土砂取り込み口よりも上方位置には水抜き穴が形成されているので、ケーシング内の掘削土砂を排土するにあたり、ハンマーグラブ等の排土（揚土）手段をケーシング内に投入した際に、一旦ケーシング内に取り込まれた土砂を土砂取り込み口から追い出してしまうような水流の発生を抑制して、ケーシング内の土砂の排土効率の低下を抑制することができる。

【0025】

請求項８に記載の発明によれば、可動掘削翼は流体圧アクチュエータにより駆動されるものであって、当該流体圧アクチュエータの直動変位を可動掘削翼の揺動変位に変換するようになっているので、可動掘削翼の駆動系の故障等により可動掘削翼を折り畳み格納できなくなった場合の対応が容易となる。

【0026】

例えば、構築済みのケーソン躯体からケーシングを抜き上げる際に、可動掘削翼を折り畳み格納できなくなった場合でも、流体圧アクチュエータの流体室への流体通路を解放すれば、可動掘削翼と前記ケーソン躯体の小径部との干渉により、可動掘削翼を強制的に折り畳み格納することができ、利便性に優れたものとなる。

【0027】

請求項９に記載の発明によれば、ケーシングの先端部外周面であって且つ可動掘削翼および上部土砂取り込み口よりも下方位置には、掘削位置での可動掘削翼よりも小径の固定掘削翼が張り出すように配置されているので、掘削効率が一段と向上する。

【0028】

請求項１０に記載の発明によれば、固定掘削翼の数は可動掘削翼の数と同数であって、平面視において隣り合う可動掘削翼同士の間に固定掘削翼が配置されているので、これによってもまた掘削効率が一段と向上する。

【0029】

請求項１１に記載の発明によれば、ケーシングの先端部外周面のうち固定掘削翼に近接して下部土砂取り込み口が開口形成されているので、ケーシング内への土砂取り込み効率が向上する。

【0030】

請求項１２に記載の発明によれば、可動掘削翼の折り畳み格納時におけるケーシングからの張り出し量および固定掘削翼のケーシングからの張り出し量は、スタビライザーの折り畳み格納時におけるケーシングからの張り出し量よりも小さく設定されているので、スタビライザーのみならず、可動掘削翼および固定掘削翼とケーソン躯体の小径部との干渉をも容易に回避できる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明に係る立て坑掘削装置の第１の実施の形態を示す図で、掘削装置を含むケーソン躯体の断面説明図。

【図2】図１に示したケーシングにおける先端アタッチメントの拡大説明図。

【図3】図２のＡ−Ａ線に沿った拡大矢視図。

【図4】図２のＢ−Ｂ線に沿った拡大矢視図。

【図5】図２のＣ−Ｃ線に沿った拡大矢視図。

【図6】図２のＤ−Ｄ線に沿った拡大矢視図。

【図7】図２に示したフロート式スタビライザーの拡大斜視図。

【図8】ハンマーグラブ投入時のケーソン躯体の断面説明図。

【図9】ケーシング引き上げ時のケーソン躯体の断面説明図。

【図10】ケーソン躯体における頂部ロットの別の例を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0032】

図１〜９は本発明に係る立て坑掘削装置を実施するためのより具体的な第１の形態を示していて、ここでは、孔の掘削と並行して、立て坑となるケーソン躯体１の分割要素（セグメント）であるＰＣウェル等の環状ロット１ｂの積み上げまたは継ぎ足しを行いながら所定量ずつ圧入沈設する場合の例を示している。

【0033】

図１に示す立て坑掘削装置のシステム構成としては、上下の両端が開放された円形パイプ状またはチューブ状のケーシング２と、ケーシング２の先端部に装着された後述する固定掘削翼１３および可動掘削翼１４と、ケーシング２を回転させながら地中に徐々に圧入して、双方の掘削翼１３，１４でケーシング２の外側の地盤を掘削するための掘削駆動装置３と、掘削に伴ってケーシング２内に取り込まれた掘削土砂を外部に排土（揚土）する排土手段または揚土手段としてのハンマーグラブ４と、双方の掘削翼１３，１４を有するケーシング２とハンマーグラブ４との併用によって掘削された孔内に、ＰＣウェル等の環状ロット１ｂの積み上げまたは継ぎ足しを順次行いながら、それらを圧入沈設してケーソン躯体１を構築する圧入沈設装置５と、を備える。

【0034】

なお、ケーソン躯体１の構成要素（セグメント）である環状ロット１ｂとしては、ＰＣウェルのほか、現場打ちコンクリート製のものであっても良い。また、ハンマーグラブ４に代えてバケット等の他の排土（揚土）手段を用いることも可能である。

【0035】

ケーシング２は、このケーシング２の一部として機能しつつ最先端の先端アタッチメント６を形成しているドリルケーシング７と、所定長さの単位要素である複数のケーシング要素８と、を掘削深度に応じて直列に接続したものである。ドリルケーシング７を母体とする先端アタッチメント６は、後述するように、ドリルケーシング７に固定掘削翼１３と可動掘削翼１４およびスタビライザー１６がそれぞれ装着されてユニット化されている。さらに、ドリルケーシング７には、それぞれの掘削翼１３，１４に近接して後述する下部土砂取り込み口１８および上部土砂取り込み口２１が開口形成されている。

【0036】

また、掘削駆動装置３は、全旋回式オールケーシング工法に用いられるものと同等の機能を有するものである。なお、ケーシング２を形成しているドリルケーシング７とケーシング要素８とは、接続部を除いて内外径が共に同一寸法のものである。

【0037】

ハンマーグラブ４は、図示を省略したクレーン等によりワイヤを介して吊り下げ支持されていて、ケーシング２内への投入と引き上げを繰り返すことで、ケーシング２内に取り込まれた土砂を掴んではその都度外部に排出することになる。

【0038】

圧入沈設装置５は、掘削駆動装置３と共に架台９上に立設された複数の油圧ジャッキ１０と加圧桁部材１１等を主要素として構成されていて、図示を省略したグラウンドアンカーに反力をとりながら、油圧ジャッキ１０により加圧桁部材１１を介してケーソン躯体１に圧入力を加えて、掘削された孔内に徐々に圧入沈設する機能を有している。

【0039】

図２は、図１に示した固定掘削翼１３や可動掘削翼１４およびスタビライザー１６を含む先端アタッチメント６の詳細を示す拡大図であり、また、図３〜６は、図２のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線に沿ったそれぞれの矢視図を示している。なお、図３〜６において、先端アタッチメント６を含むケーシング２の回転方向を矢印ａで示している。

【0040】

図２に示すように、先端アタッチメント６を形成しているドリルケーシング７の先端には、円周方向に沿って複数の掘削ビット１２が装着されていると共に、それらの掘削ビット１２よりも上方位置には、複数（ここでは３個）の固定掘削翼１３が装着されている。また、ドリルケーシング７のうち複数の固定掘削翼１３よりも上方位置には、それぞれに後述する油圧シリンダ２２により駆動される複数（ここでは３個）の可動掘削翼１４が装着されている。

【0041】

さらに、ドリルケーシング７のうち複数の可動掘削翼１４よりも上方位置には、円周方向に沿って複数の水抜き穴１５が開口形成されている。また、ドリルケーシング７のうち複数の水抜き穴１５よりも上方位置には、後述する複数（ここでは３個）の可動式のスタビライザー１６が配置されている。

【0042】

図２に示した固定掘削翼１３は、下面が斜めにカットされた略台形状をなしていて、図３にも示すように、ドリルケーシング７の円周方向の三等分位置にブラケット１７を介して固定配置されている。それぞれの固定掘削翼１３は、ドリルケーシング７の外周面から外側に向かって放射状に張り出していて、図３に示すような平面視において、固定掘削翼１３の根元部側よりも先端部側が回転方向（矢印ａ方向）の前方側に位置するような掘削角θを有している。そして、各固定掘削翼１３の回転方向前方側の面には複数の掘削ビット１３ａが装着されている。

【0043】

さらに、ドリルケーシング７のうち、各固定掘削翼１３の根元部に近接する回転方向前方側には、略四角形をなす下部土砂取り込み口１８がそれぞれに開口形成されている。なお、図３では、下部土砂取り込み口１８の位置をわかりやすくするため、その下部土砂取り込み口１８に相当する部分に意図的にハッチング（斜線）を施してある。

【0044】

図２に示した可動掘削翼１４は、図４にも示すように、ドリルケーシング７の周囲に固定された略三角形状の主ブラケット１９ａに対し、補助ブラケット１９ｂと軸体としてのほぼ水平なヒンジピン２０を介して上下方向に揺動変位可能に装着されている。各可動掘削翼１４は、ドリルケーシング７の半径方向外側にほぼ水平となるように放射状に張り出した図２の掘削位置Ｐ１と、その掘削位置Ｐ１から下方に９０度回転した格納位置Ｐ２との間で揺動変位可能となっている。

【0045】

各可動掘削翼１４の取付位置は、図４に示すように、ドリルケーシング７の円周方向の三等分位置に相当している。これにより、図３，４に示す平面視において、複数の可動掘削翼１４と複数の固定掘削翼１３の取付位置の位相を互いにずらせてあり、隣り合う可動掘削翼１４同士の間に固定掘削翼１３が位置していることになる。ただし、図４から明らかなように、隣り合う可動掘削翼１４同士のなす角度が１２０度であるべきところ、図２では、作図上、左側に図示されている可動掘削翼１４に対して、右側に図示されている可動掘削翼１４を１８０度に展開した状態を描いている。

【0046】

ドリルケーシング７の外周面のうち、複数の可動掘削翼１４が支持されている主ブラケット１９ａの下方位置であって、且つ各可動掘削翼１４の回転方向前方側に相当する位置には、略四角形をなす上部土砂取り込み口２１がそれぞれに開口形成されている。図２から明らかなように、上部土砂取り込み口２１は下部土砂取り込み口１８に比べてその開口面積が十分に大きなものとなっている。なお、図４では、上部土砂取り込み口２１の位置をわかりやすくするために、その上部土砂取り込み口２１に相当する部分に意図的にハッチング（斜線）を施してある。

【0047】

図２および図５に示すように、ドリルケーシング７の外周面のうち主ブラケット１９ａの上方側には、各可動掘削翼１４に個別に対応する直動型の流体圧アクチュエータとしてトラニオン型の油圧シリンダ２２が装着されている。各油圧シリンダ２２のピストンロッド２２ａは対応する可動掘削翼１４の根元部に個別に連結されている。

【0048】

これにより、各油圧シリンダ２２が伸長動作すれば各可動掘削翼１４が掘削位置Ｐ１に保持され、他方、各油圧シリンダ２２が収縮動作すれば各可動掘削翼１４が格納位置Ｐ２に折り畳まれて格納保持されることになる。言い換えるならば、各可動掘削翼１４は、各油圧シリンダ２２の伸縮作動に応じて拡縮径可能な構造となっている。また、各可動掘削翼１４のうち、張り出し方向の先端位置および回転方向前方側の面にはそれぞれに複数の掘削ビット１４ａが装着されている。

【0049】

なお、ここでは、図５から明らかなように、隣り合う油圧シリンダ２２同士のなす角度が１２０度であるべきところ、先の可動掘削翼１４の場合と同様に、図２では、作図上、左側に図示されている油圧シリンダ２２に対して、右側に図示されている油圧シリンダ２２を１８０度に展開した状態を描いている。また、必要に応じて、各可動掘削翼１４の駆動源である油圧シリンダ２２に代えて、油圧モータ等の回転型のアクチュエータを用いることも可能である。

【0050】

ドリルケーシング７の上端部外周には、図２および図６に示すように、上下方向位置をフランジ部２７で拘束された状態で環状で且つ幅広ベルト状の支持リング２３が摺動部材２４を介して回転可能に装着されている。そして、支持リング２３の円周方向三等分位置にはブラケット２５が固定されており、各ブラケット２５には、軸体としての水平なヒンジピン２６を介して上下方向に揺動変位可能なフロート式のスタビライザー１６が装着されている。

【0051】

各スタビライザー１６は、図７に示すように、側面が長円形をなす偏平な筒状金属製のものであり、ヒンジピン２６が挿入される孔部分を除いて密閉封止された中空状のものとなっている。このスタビライザー１６は、図２に示すように、水平に張り出した振れ止め機能位置Ｐ１１とその位置よりも下方の格納位置Ｐ１２との間で上下方向に揺動変位可能となっている。そして、各スタビライザー１６はフロートとして機能するものであるため、気中では自重にて図２に示す格納位置Ｐ１２にあるものの、水中では浮力より浮上して図２に示す振れ止め機能位置Ｐ１１まで揺動変位することになる。つまり、各スタビライザー１６は、格納位置Ｐ１２にある時よりも、振れ止め機能位置Ｐ１１にある時の方が、外側への張り出し量が大きくなるように設定されている。また、図６，７に示すように、各スタビライザー１６のうちヒンジピン２６の位置から最も遠い先端両側面には、円弧状で且つ傾斜したガイドフィン１６ａが付設されている。

【0052】

ここでは、図６から明らかなように、隣り合うスタビライザー１６同士のなす角度が１２０度であるべきところ、図２では、作図上、隣り合うスタビライザー１６同士のなす角度を９０度にした状態を描いている。また、図６では、各スタビライザー１６を断面図で示している。

【0053】

なお、先に述べたように、各スタビライザー１６は支持リング２３ごとドリルケーシング７との間で相対回転可能である。また、図２に示すように、各スタビライザー１６が振れ止め機能位置Ｐ１１にある時、それらのスタビライザー１６の先端が描く円弧状軌跡の直径は、ケーソン躯体１の一般部の内径（環状ロット１ｂの内径）よりもわずかに小さく設定されている。

【0054】

さらに、図２から明らかなように、各固定掘削翼１３のドリルケーシング７からの張り出し量は、各スタビライザー１６の折り畳み格納時におけドリルケーシング７からの張り出し量よりも小さく設定されている。さらにまた、各可動掘削翼１４の折り畳み格納時におけるドリルケーシング７からの張り出し量は、各固定掘削翼１３のドリルケーシング７からの張り出し量よりも小さく設定されている。

【0055】

図２に示すように、ドリルケーシング７の外周面のうち、複数のスタビライザー１６が支持されている支持リング２３の直下位置には、円周方向に沿って複数の円形の水抜き穴１５が等ピッチで開口形成されている。これらの水抜き穴１５は、ケーシング２の上端から投下されたハンマーグラブ４がドリルケーシング７内に進入する際に、そのドリルケーシング７の上部からの水の排出を促進して、ドリルケーシング７内での水流をコントロールする役目をする。この点についての詳細は後述する。

【0056】

このように構成された立て坑掘削装置では、図１に示すように、ＰＣウェル等の複数の環状ロット１ｂを積み重ね（継ぎ足し）ながら最上段のみ壁厚の大きな頂部（頭部）ロット１ａを有するケーソン躯体１を構築するにあたり、刃口ロット１ｃの下側（刃先下）を先端アタッチメント６で掘削しながら、逐次ケーソン躯体１を圧入沈設することになる。

【0057】

具体的には、図１に示すように、先端アタッチメント６のうち可動掘削翼１４を含みつつそれよりも下側の部分が刃口ロット１ｃの刃先よりも下側に位置していて、且つ可動掘削翼１４が掘削位置Ｐ１（図２参照）に展開している状態で、掘削駆動装置３でケーシング２を図３〜６の矢印ａ方向に回転駆動させる。ケーシング２を回転駆動させると、先端アタッチメント６におけるドリルケーシング７の先端の掘削ビット１２のほか、先端アタッチメント６の固定掘削翼１３および可動掘削翼１４が一体的に回転し、刃口ロット１ｃの下側の地盤を掘削する。

【0058】

そして、各固定掘削翼１３に近接して下部土砂取り込み口１８が、各可動掘削翼１４に近接して上部土砂取り込み口２１がそれぞれ開口形成されているので、先端アタッチメント６の回転に伴って掘削された土砂は徐々に下部土砂取り込み口１８または上部土砂取り込み口２１から先端アタッチメント６のドリルケーシング７の内部に取り込まれる。

【0059】

この場合において、先端アタッチメント６に付帯している複数のスタビライザー１６は、通常は坑内水位レベルＬ１よりも下側に位置していて実質的に水没状態にある。そのため、各スタビライザー１６は浮力により浮上することで外側に張り出し、図２に示した振れ止め機能位置Ｐ１１に位置している。ケーシング２が回転すると、各スタビライザー１６は支持リング２３ごとケーシング２と一体的に回転するか、または支持リング２３とケーシング２とが相対回転することで定位置にとどまり、ケーソン躯体１の内周面に接することでケーシング２の振れ止め機能を発揮する。

【0060】

また、先端アタッチメント６の固定掘削翼１３および可動掘削翼１４による掘削の進行に併せて、図８に示すように、定期的にケーシング２の上端から排土手段または揚土手段としてのハンマーグラブ４が投入される。ハンマーグラブ４は、一対のシェルが開いた状態で投入されるので、そのまま先端アタッチメント６におけるドリルケーシング７内の土砂に着地（着底）し、吊り上げられる際に一対のシェルが閉じてドリルケーシング７内の土砂を掴み取ることになる。そして、ハンマーグラブ４の吊り上げによって、その都度、土砂が外部に搬出または排土される。

【0061】

この場合において、先端アタッチメント６は坑内水位レベルＬ１よりも下側に位置しているので、先端アタッチメント６のドリルケーシング７内にハンマーグラブ４が進入する際に、ドリルケーシング７内において、そのドリルケーシング７内に一旦取り込まれた土砂を下部土砂取り込み口１８や上部土砂取り込み口２１から押し出してしまうような水流の発生が不可避である。そして、このことは掘削・排土効率の低下につながることとなって好ましくない。

【0062】

このような不具合対策として、本実施の形態では、図２に示したように、ドリルケーシング７の上部外周面に予め複数の水抜き穴１５が開口形成されている。そのため、ドリルケーシング７に対するハンマーグラブ４の進入時の初期段階で、ドリルケーシング７内の水を水抜き穴１５からドリルケーシング７外に積極的に排出することが可能である。それによって、ドリルケーシング７内の土砂を下部土砂取り込み口１８または上部土砂取り込み口２１から追い出してしまうような水流の発生を抑制することができる。これにより、掘削・排土効率の向上が図れるようになる。

【0063】

こうしたケーソン躯体１の刃先下の掘削・排土と、ケーソン躯体１となるべき環状ロット１ｂの積み重ね（継ぎ足し）、およびケーソン躯体１の圧入沈設とを繰り返すことで、最終的に図１に示すように最上段に壁厚の大きな頂部ロット１ａを有するケーソン躯体１が構築される。

【0064】

また、所定深度のケーソン躯体１の構築が完了すると、図９に示すように、先端アタッチメント６における可動掘削翼１４を油圧シリンダ２２の作動により図２の掘削位置Ｐ１から格納位置Ｐ２まで揺動変位させて折り畳み格納した上で、先端アタッチメント６を含むケーシング２を地上に引き上げて回収する。その際に、各スタビライザー１６が振れ止め機能位置Ｐ１１に位置したままであると、頂部ロット１ａと環状ロット１ｂとの内径の段差部Ｑ（図２参照のこと。）において各スタビライザー１６が引っ掛かって互いに干渉することになる。

【0065】

その一方、図９に示すように、坑内水位レベルＬ１が上記段差部Ｑより下側にある場合、各スタビライザー１６が坑内水位レベルＬ１よりも上方に位置するまでケーシング２が引き上げられると、浮力が作用しなくなったフロート式の各スタビライザー１６は、自重により図２に示した格納位置Ｐ１２に折り畳まれるようにして格納される。

【0066】

そのため、ケーソン躯体１からのケーシング２の引き上げに際して、頂部ロット１ａと環状ロット１ｂとの内径の段差部Ｑにおいて、少なくとも各スタビライザー１６が引っ掛かって互いに干渉するのを未然に防止できようになる。

【0067】

また、上記のように、先端アタッチメント６を含むケーシング２を地上に引き上げる際には、図９に示すように、各可動掘削翼１４を格納位置Ｐ２（図２参照のこと。）に折り畳み格納することは先に述べた通りである。この時、格納位置Ｐ２にある各可動掘削翼１４のドリルケーシング７からの張り出し量は、先に述べた格納位置Ｐ１２にある各スタビライザー１６のドリルケーシング７からの張り出し量よりも小さく設定されているので、可動掘削翼１４および固定掘削翼１３共に、頂部ロット１ａと環状ロット１ｂとの内径の段差部Ｑに引っ掛かって互いに干渉するのを未然に防止することができる。

【0068】

この場合において、例えば可動掘削翼１４の可動部での故障等により、油圧シリンダ２２を逆作動させても、可動掘削翼１４が掘削位置Ｐ１に張り出したままで、格納位置Ｐ２に折り畳み格納できない事態が起こる可能性がある。

【0069】

このような場合には、各油圧シリンダ２２のそれぞれの油室への油圧供給系をドレーン側に開放した上で、先端アタッチメント６をケーシング２と共に引き上げる。こうすることにより、先端アタッチメント６が引き上げられる過程で、掘削位置Ｐ１に張り出している可動掘削翼１４が頂部ロット１ａと環状ロット１ｂとの内径の段差部Ｑに引っ掛かって互いに干渉することになる。

【0070】

なおも先端アタッチメント６の引き上げ動作を継続すると、実質的に油圧が抜かれている油圧シリンダ２２に連結されている可動掘削翼１４は、頂部ロット１ａと環状ロット１ｂとの段差部Ｑとの干渉により、強制的に格納位置Ｐ２まで折り畳み格納されることになる。

【0071】

したがって、仮に油圧シリンダ２２の作動により可動掘削翼１４を格納位置Ｐ２まで折り畳み格納できない事態が生じても、油圧シリンダ２２の油圧を抜いた上で先端アタッチメント６を引き上げれば、油圧では折り畳み格納することができなかった可動掘削翼１４を強制的に折り畳み格納することができるようになる。

【0072】

このように、本実施の形態によれば、ケーシング２の先端アタッチメント６に付帯しているスタビライザー１６がフロート式のものとして形成されている。その上で、スタビライザー１６が坑内水位レベルＬ１よりも下方にある時には、浮力により振れ止め機能位置Ｐ１１に張り出して本来の振れ止め機能を発揮する一方、スタビライザー１６が坑内水位レベルＬ１よりも上方にある時には、自重により格納位置Ｐ１２に折り畳み格納されて張り出し量が小さくなるようなっている。

【0073】

そのため、ケーソン躯体１の最上段の頂部ロット１ａとその下の環状ロット１ｂとの間に、頂部ロット１ａ側の内径が小さくなるような段差部Ｑが形成されている場合でも、スタビライザー１６との干渉を招くことなく、先端アタッチメント６をケーシング２と共に無理なく抜き上げることが可能となる。また、スタビライザー１６そのものがフロート式のものであるため、振れ止め機能位置Ｐ１１と格納位置Ｐ１２との間での揺動変位に際してアクチュエータを必要としない。

【0074】

さらに、先端アタッチメント６に付帯している各可動掘削翼１４は、油圧シリンダ２２の伸縮作動に応じ水平なヒンジピン２０を回転中心として、ドリルケーシング７から大きく張り出す掘削位置Ｐ１とその下方の折り畳み格納可能な格納位置Ｐ２との間で上下方向に揺動変位可能となっている。

【0075】

そのため、上記スタビライザー１６の場合と同様に、ケーソン躯体１の最上段の頂部ロット１ａとその下の環状ロット１ｂとの間に、頂部ロット１ａ側の内径が小さくなるような段差部Ｑが形成されている場合でも、可動掘削翼１４を格納位置Ｐ２に折り畳み格納するならば、上記段差部Ｑとの干渉を招くことなく、先端アタッチメント６をケーシング２と共に無理なく抜き上げることが可能となる。

【0076】

その上、仮に故障等の理由により可動掘削翼１４を折り畳み格納することができなくなった場合でも、油圧シリンダ２２の油圧を抜いた上で、先端アタッチメント６をケーシング２と共に抜き上げることにより、可動掘削翼１４と上記段差部Ｑとの干渉により、可動掘削翼１４を強制的に格納位置Ｐ２に折り畳み格納することできる。したがって、可動掘削翼１４の格納不良を原因とするトラブルの発生を未然に防止することができる。

【0077】

さらにまた、先端アタッチメント６のドリルケーシング７には予め複数の水抜き穴１５を形成してあるので、ドリルケーシング７へのハンマーグラブ４の投入時に、そのドリルケーシング７内に取り込まれている土砂を追い出してしまうような水流の発生を抑制することができる。それによって、ケーソン躯体１の刃先下の掘削・排土効率の低下を抑制することができる。

【0078】

ここで、上記の実施の形態では、図２，９に示すように、最上段の頂部ロット１ａとその下の環状ロット１ｂとの間に段差部Ｑが形成されるケーソン躯体１を例にとって説明したが、本発明の適用範囲は図２，９のものには限定されない。

【0079】

例えば、図１０に示すように、ケーソン躯体１における頂部ロット３０ａでの頂版コンクリート打設のために、上端部のパラペット３０ｂの直下の内径が他の部分に比べて小径化されているような場合であっても、本発明の立て坑掘削装置を適用することができることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0080】

１…ケーソン躯体
１ａ…頂部ロット
１ｂ…環状ロット
２…ケーシング
６…先端アタッチメント
７…ドリルケーシング
１３…固定掘削翼
１４…可動掘削翼
１５…水抜き穴
１６…スタビライザー
１８…下部土砂取り込み口
２０…ヒンジピン（軸体）
２１…上部土砂取り込み口
２２…油圧シリンダ（流体圧アクチュエータ）
２６…ヒンジピン（軸体）
Ｌ１…坑内水位レベル
Ｐ１…掘削位置
Ｐ２…格納位置
Ｐ１１…振れ止め機能位置
Ｐ１２…格納位置

【要約】

【課題】ケーシングの先端部にスタビライザーが付帯している場合に、ケーソン躯体の上端部内周が小径化されている場合であっても、スタビライザーを無理なく抜き上げて回収できる構造を提供する。
【解決手段】ケーシング２の先端に、ドリルケーシング７を母体とする先端アタッチメント６が接続される。ドリルケーシング７には、上下方向に揺動変位可能な複数の可動掘削翼１４と上部土砂取り込み口２１が設けられている。ドリルケーシング７の上部には、フロート式のスタビライザー１６が設けられている。スタビライザー１６は、坑内水位レベルよりも下側にあるときには浮力により振れ止め機能位置Ｐ１１に位置し、坑内水位レベルよりも上側にあるときには自重により格納位置Ｐ１２に格納される。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】