(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング本体の下端周縁に沿って移動可能な鋸状掘削刃と、前記鋸状掘削刃に所定間隔を隔てて設けられた一対の押し板と、往復運動する作動桿を有するシリンダと、前記作動桿付きのシリンダが収納されたシリンダケースと、前記ケーシング本体に設けられ、上部より前記シリンダケースを吊り下げおよび引き上げることにより前記シリンダケースを着脱可能なシリンダ受けと、前記作動桿を前記一対の押し板間で往復運動させることにより前記鋸状掘削刃を往復運動させる駆動機構とを設けた立坑掘削ケーシング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水道工事、地下構造物建設工事、井戸掘削工事、現場打杭工事等の円形立坑を構築する際に使用される立坑掘削ケーシングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水管敷設工事の推進工法などにおいて地上から地中に向かって立坑を構築する場合、一般に円筒形の立坑掘削ケーシングが使用され、掘削機械に装備された圧入装置で立坑掘削ケーシングをクランプし、その軸線周りの往復回転運動または一方向への回転運動を与えながら立坑掘削ケーシングを地中に圧入した後、当該ケーシング内の土砂をグラブバケットなどで掘削して地上側へ排土するという工法が採用されている。そして、予定深さに達するまで円筒形の立坑掘削ケーシングの圧入と、ケーシング内の掘削および土砂排出とを繰り返すことによって立坑が構築されている。
【０００３】
このような工法で使用される立坑掘削ケーシングは、複数個のものを軸方向に順次連結しながら所定の深さまで圧入されていくが、最初に圧入される立坑掘削ケーシングの下端部には地盤を切削、破砕していくための鋸刃状掘削刃などが設けられている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００４】
下水管敷設工事の推進工法などで用いられる推進機においては、大きな管径に対応するものほど推進方向のサイズが大きくなるという傾向がある。しかし、従来の立坑掘削ケーシングは円筒形であるため、推進方向のサイズが大きな推進機を設置するためには大径の立坑を構築する必要があり、この場合、推進方向と直角方向のスペースが必要以上にとられてしまう。
【０００５】
このため、道路幅の狭い場所などに立坑を構築するような場合、片側通行止めの道路規制だけでは不十分で全面通行止めにする必要があり、交通の障害となっていることがある。また、大径の立坑を構築する際には大量の掘削土砂が発生するので、これらの排出処理にも多大な手間がかかっている。
【０００６】
そこで本出願人は先に、十分な作業空間を確保することができ、推進工法における埋設管径の大型化にも対応可能な立坑を構築することができる立坑掘削ケーシングを提供するために、軸線と直交する断面が楕円形または小判形をした筒状のケーシング本体を備え、ケーシング本体の下端周縁に沿って互いに逆方向へ移動可能な複数の鋸状掘削刃を設け、前記ケーシング本体内に、往復運動する作動桿を有するシリンダと、前記作動桿の往復運動によって前記鋸状掘削刃を往復移動させるリンク機構とを設けたたことを特徴とする立坑掘削ケーシングを発明し、特願２００１−１６８４７０号として出願した。このような構成とすれば、掘削機械に装備された圧入装置で当該立坑掘削ケーシングをクランプして地中へ圧入することによって、平面形状が楕円形または小判形をした立坑を構築することができるので、立坑内に十分な作業空間を確保することができ、推進工法における埋設管径の大型化にも対応可能となる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−２１１８１号公報
【特許文献２】
特開平９−１９５６６３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の特願２００１−１６８４７０号において開示した立坑掘削ケーシングにおいては、リンク機構により複数の鋸状掘削刃を互いに逆方向に往復移動させているが、リンク機構であるために、シリンダの押し力の分力である水平方向の力によってのみ作動することになり、シリンダの押し力を効率よく掘削刃に伝達することができなかった。また垂直方向の分力も発生するため、掘削刃の支軸にこの垂直方向の分力が掛かり、この力が掘削刃の水平方向の移動に対する抵抗となって、掘削刃のスムーズな動作を阻害していた。
【０００９】
さらに、立坑掘削完了後のシリンダの取り外しについても、立坑内の水を抜いて、人が立坑に入りシリンダを取り外す必要があり、作業に手間が掛かり、作業員に対する負担や危険が大きかった。
【００１０】
本発明は、シリンダの押し力を掘削刃に有効に伝えると共に、立坑掘削完了後、人が中に入らないでシリンダを回収することのできる立坑掘削ケーシングを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の立坑掘削ケーシングは、ケーシング本体の下端周縁に沿って移動可能な鋸状掘削刃と、前記鋸状掘削刃に所定間隔を隔てて設けられた一対の押し板と、往復運動する作動桿を有するシリンダと、前記作動桿付きのシリンダが収納されたシリンダケースと、前記ケーシング本体に設けられ、上部より前記シリンダケースを吊り下げおよび引き上げることにより前記シリンダケースを着脱可能なシリンダ受けと、前記作動桿を前記一対の押し板間で往復運動させることにより前記鋸状掘削刃を往復運動させる駆動機構とを設けたものである。
【００１２】
本発明においては、駆動機構によりシリンダの作動桿を往復運動させると、作動桿の移動方向と平行に取り付けられた掘削刃が往復運動する。作動桿の移動方向と掘削刃の移動方向が平行であるので、シリンダの押し力のほとんどが掘削刃の往復移動に使用される。これにより、シリンダの押し力は掘削刃に有効に伝達される。
【００１３】
また、前記シリンダを上部より差し込んで固定可能なシリンダ受けを設けることにより、シリンダをケーシング本体に固定されたシリンダ受けに上部よりワイヤー等の吊り具で吊り下げながら差し込めば、ボルト接合等の固定作業を行うことなくシリンダは使用可能となる。シリンダはワイヤー等の吊り具を付けたまま作業を行い、施工後、ワイヤー等の吊り具を引き上げることで、シリンダの回収が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態を示すもので、（ａ）はケーシング本体のシリンダ取付部の拡大正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）はその平面図、（ｄ）はシリンダの断面図である。図２はシリンダを吊り具で吊り下げている状態を示すもので、（ａ）は一部を断面で表した正面図、（ｂ）は側面図である。
【００１５】
これらの図において、ケーシング本体１の下端周縁に、ケーシング本体１の周方向に沿って移動自在に鋸状掘削刃２が設けられている。ケーシング本体１には、上方にＵ字状開口部３ａを形成したシリンダ受け３が固定されている。またケーシング本体１には鋸状掘削刃２の移動方向に沿った長穴１ａが設けられており、この長穴１ａに嵌合するピン４ａを固着した掘削刃取付具４がケーシング本体１に対して移動自在に取り付けられており、この掘削刃取付具４に、鋸状掘削刃２が固定されている。掘削刃取付具４には、シリンダ５の作動桿５ａの両端が当接する押し板４ｂが設けられている。
【００１６】
シリンダ５はシリンダケース５ｄ内に装着されており、このシリンダケース５ｄをワイヤー等の吊り具６で吊り下げ、上方よりシリンダ受け３内に落とし込む。シリンダ５は、図１（ｄ）に示すように、内部にシリンダ室５ｂ、５ｃを有しており、地上に設置された油圧装置から油圧ホース７を経由して供給される油圧をシリンダ室５ｂ，５ｃに交互に供給し、作動桿５ａを往復動させる。
【００１７】
図３は、シリンダ５を駆動して鋸状掘削刃２を往復動させている状態を示すものである。シリンダ室５ｃに油圧を掛けると図３（ａ）に示すように作動桿５ａは右方向に移動し、右側の押し板４ｂを押して掘削刃取付具４を右方向に移動させる。これにより、ケーシング本体１に対して鋸状掘削刃２は右方向に移動する。シリンダ室５ｂに油圧を掛けると、図３（ｂ）に示すように作動桿５ａは左方向に移動し、左側の押し板４ｂを押して掘削刃取付具４を左方向に移動させる。これにより、ケーシング本体１に対して鋸状掘削刃２は左方向に移動する。
【００１８】
このように、シリンダ５を左右方向に往復動駆動することで鋸状掘削刃２は往復動し、ケーシング本体１の下端周縁の地盤を掘削する。
【００１９】
なお、シリンダ５はシリンダケース５ｄ内に装着され、図２に示すようにケーシング本体１に固定されたシリンダ受け３のＵ字状開口部３ａに上部よりワイヤー等の吊り具６で吊り下げながら差し込むことができるので、シリンダ５をケーシング本体１にボルト接合等の固定作業を行うことなく使用可能となる。シリンダ５を装着したシリンダケース５ｄにワイヤー等の吊り具６を付けたまま作業を行い、施工後、ワイヤー等の吊り具６を引き上げることで、シリンダ５の回収が可能となる。
【００２０】
次に、この立坑掘削ケーシングを用いた立坑施工工程を、図４および図５を用いて説明する。
【００２１】
まず、図４（ａ）に示すように、トレーラ（図示せず）で搬入後、仮置ヤードにて圧入機１１の組み立てを行う。
【００２２】
次いで、（ｂ）に示すように、圧入機１１をベースマシン１０に連結後、ベースマシン１０で吊り上げ、立坑位置に自走する。設置完了後、圧入機１１のレベル出しを行い、カウンターウエイト１２を設置する。
【００２３】
次いで、（ｃ）に示すように、クレーン１３にて搬入した先頭ケーシング１４を、専用吊りハンガーを使用し、圧入機１１内に建て込む。さらにシリンダ５用油圧ホース７の接続を行い、掘削用バケット１５を取り付ける。なお先頭ケーシング１４には、図６（（ａ）は平面図、（ｂ）は一部切欠正面図）に示すように仮設補強部材２３が取り付けてある。
【００２４】
次いで、（ｄ）に示すように、前記のシリンダ５を駆動することで鋸状掘削刃２を往復動させ、先頭ケーシング１４を圧入しながら地盤の掘削を行う。ケーシング内部の土砂は、掘削用バケット１５で掘削し、ダンプカー１６で搬出する。
【００２５】
地下水位以下の掘削は立坑内に水張りを行い、周辺地山の弛みを防止する。先頭ケーシング１４の天端がグランドレベルより４００ｍｍの圧入位置で中間ケーシングの建て込みを行う。手順は先頭ケーシング１４と同様とする。ケーシングの仮付けはバンドにて双方のケーシングを締め付けて面合わせを行う。仮付け完了後、バンドを開放し、接続部を出してケーシングの外面溶接で本溶接を行う。以降の作業は、圧入掘削とケーシング接続の繰り返しである。
なお、中間ケーシングも先頭ケーシング１４と同様に仮設補強部材２３が取り付けてある。
【００２６】
掘削が完了すると、図５（ａ）に示すように、バケット１５を開とし、掘削床の均しを行う。その後、掘削バケット１５を取り外し、撤去する。
【００２７】
次いで、（ｂ）に示すようにワイヤー等の吊り具６を吊り上げ、シリンダ５をシリンダケース５ｄと共にケーシング本体１のシリンダ受け３から吊り上げて回収し、カウンターウエイト１２を撤去する。
【００２８】
次いで、（ｃ）に示すように、トレミー管１７を組み立て、立坑内にセットする。このトレミー管１７にミキサー車１８からコンクリートを供給し、立坑の底部にコンクリートを打設する。
【００２９】
底盤コンクリート打設後、（ｄ）に示すように、仮設ケーシングを撤去し、揺動機を吊り、圧入掘削機を撤去する。立坑の上部に覆工板を設置する。
【００３０】
次いで、（ｅ）に示すように計画取付位置より０．５ｍ下方まで水替えを行い、１段目の腹起・切梁１９を設置する。
【００３１】
次いで、（ｆ）に示すように、計画取付位置より０．５ｍ下方まで水替えを行い、２段目の腹起・切梁２０を設置する。また１段目の腹起・切梁１９と、２段目の腹起・切梁２０間の立梁２１を設置する。水替えを行い、レイタンスの除去をバキューム車にて行う。
【００３２】
最後に、（ｇ）に示すように、下段立梁２２を設置し、仮設補強部材２３を撤去し、立坑清掃を行い、立坑施工精度計測を行う。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ケーシング本体の下端周縁に沿って移動可能な鋸状掘削刃を設け、ケーシング本体内に、往復運動する作動桿を有するシリンダを掘削刃の移動方向と平行に取り付け、作動桿の往復運動により掘削刃を往復運動させる駆動機構を設けたことにより、駆動機構によりシリンダの作動桿を往復運動させると、作動桿の移動方向と平行に取り付けられた掘削刃が往復運動する。作動桿の移動方向と掘削刃の移動方向が平行であるので、シリンダの押し力のほとんどが掘削刃の往復移動に使用される。これにより、シリンダの押し力は掘削刃に有効に伝達される。
【００３４】
また、前記シリンダを上部より差し込んで固定可能なシリンダ受けを設けることにより、シリンダをケーシング本体に固定されたシリンダ受けに上部よりワイヤー等の吊り具で吊り下げながら差し込めば、ボルト接合等の固定作業を行うことなくシリンダは使用可能となる。シリンダはワイヤー等の吊り具を付けたまま作業を行い、施工後、ワイヤー等の吊り具を引き上げることで、シリンダの回収が可能となる。
【００３５】
以上により、シリンダの押し力を掘削刃に有効に伝えると共に、立坑掘削完了後、人が中に入らないでシリンダを回収することのできる立坑掘削ケーシングを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態を示すもので、（ａ）はケーシング本体のシリンダ取付部の拡大正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）はその平面図、（ｄ）はシリンダの断面図である。
【図２】  シリンダを吊り具で吊り下げている状態を示すもので、（ａ）は一部を断面で表した正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】  本発明の実施の形態において、シリンダを駆動して鋸状掘削刃を往復動させている状態を示す要部正面図である。
【図４】  本発明の立坑掘削ケーシングを用いた立坑施工工程図である。
【図５】  本発明の立坑掘削ケーシングを用いた立坑施工工程図である。
【図６】  ケーシングに設けられた仮設補強部材を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部切欠正面図である。
【符号の説明】
１  ケーシング本体
１ａ  長穴
２  鋸状掘削刃
３  シリンダ受け
３ａ  Ｕ字状開口部
４  掘削刃取付具
４ａ  ピン
４ｂ  押し板
５  シリンダ
５ａ  作動桿
５ｂ，５ｃ  シリンダ室
５ｄ  シリンダケース
６  吊り具
７  油圧ホース
１０  ベースマシン
１１  圧入機
１２  カウンターウエイト
１３  トレーラ
１４  先頭ケーシング
１５  掘削用バケット
１６  ダンプカー
１７  トレミー管
１８  ミキサー車
１９，２０  腹起・切梁
２１  立梁
２２  下段立梁
２３  仮設補強部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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