(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースマシンと、
掘削方向に並設された状態で前記ベースマシンに支持されている複数の掘削手段と、を備え、
前記各掘削手段によって掘削溝を掘削する掘削装置であって、
前記掘削手段は、
前記ベースマシンに支持されているフレーム部材と、
掘削刃及び駆動モータを有し、鉛直方向に並設された状態で前記フレーム部材に支持されている複数の無端状カッタと、から構成され、
前記各掘削手段の前記各無端状カッタは、前記掘削方向に隣り合う他の前記掘削手段における前記各無端状カッタ同士の鉛直方向の隙間を塞ぐように配置されていることを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
前記フレーム部材は、軸方向が前記掘削溝の幅員方向に配置されている固定軸を備えており、
前記無端状カッタは、
前記固定軸が内挿され、出力部が前記固定軸周りに回転可能な油圧式の駆動モータと、
外面に掘削刃が設けられており、前記掘削溝の幅員方向を回転軸として回転可能な無端状部材と、から構成され、
前記駆動モータの前記出力部を前記無端状部材の内面に係合させることにより、前記出力部の回転力によって前記無端状部材が回転するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の掘削装置。
【請求項３】
前記各無端状カッタは、前記掘削溝の幅員方向に複数並設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の掘削装置。
【請求項４】
前記掘削手段は、前記掘削溝の幅員方向に並設されている前記各無端状カッタ同士の隙間を掘削するための隙間掘削手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の掘削装置。
【請求項５】
前記掘削手段は、流体を噴射することにより地盤を掘削可能な流体噴射手段を下端部の近傍に備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の掘削装置。
【請求項６】
前記掘削手段は、前記掘削溝内に固化剤を注入するための固化剤注入手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の掘削装置。
【請求項７】
ベースマシンと、
前記ベースマシンに支持されている掘削手段と、を備え、
前記掘削手段によって掘削溝を掘削する掘削装置であって、
前記掘削手段は、
鉛直方向に連鎖状に連結された状態で前記ベースマシンに支持されている複数のフレーム体と、
掘削刃及び駆動モータを有し、鉛直方向に並設された状態で前記各フレーム体に各々支持されている複数の無端状カッタと、から構成され、
隣接する前記各フレーム体同士は、回転及び固定自在に連結されていることを特徴とする掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削溝を掘削するための掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水底に掘削溝を掘削するための掘削装置としては、図８に示すように、ベースマシンである船舶（台船）５１と、船舶に支持されている支持ポスト（支持手段）５２と、支持ポスト５２の下端部に取り付けられている水中モータ５３と、水中モータ５３によって回転可能なチェーンカッタ（連続溝掘削手段）５４とから構成され、チェーンカッタ５４によって水底に掘削溝を掘削する掘削装置（連続壁造成用溝掘削装置）５０がある。この掘削装置５０では、水底上に配置された水中モータ５３の駆動軸をチェーンカッタ５４の上端部５５に係合させることにより、チェーンカッタ５４を回転させており、水底と船舶５１との間でチェーンカッタ５４が回転しないため、チェーンカッタ５４を効率良く回転させることができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−００３５１３号公報（第１−７頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の掘削装置５０では、以下の問題がある。
従来の掘削装置５０では、１基の水中モータ５３によってチェーンカッタ５４を回転させているため、大深度の掘削溝を掘削する場合には、水中モータ５３のトルクを大きく確保する必要がある。これにより、水中モータ５３が大型化し、水中モータ５３を地盤内に配置することが困難となってしまうため、大深度の掘削溝を掘削する場合には、水底上に配置された水中モータ５３とチェーンカッタ５４の下端部５６との距離が大きくなり、掘削時にチェーンカッタ５４の下端部５６のトルクが低下してしまう。
また、駆動軸がチェーンカッタ５４の上端部５５に係合されている水中モータ５３が水底上に配置されるため、チェーンカッタ５４の上端部５５が水底から突出した状態となっている。これにより、掘削時にチェーンカッタ５４の回転によって地盤内の土砂が掻き揚げられて水中に拡散され、水中が汚染されてしまうため、水底から突出しているチェーンカッタ５４の上端部５５にカバー部５７を設けて土砂の拡散を防止する必要がある。
【０００５】
したがって、従来の掘削装置５０では、大深度の掘削溝を掘削する場合に、チェーンカッタ５４全体のトルクが均一にならないため、掘削効率が低くなってしまうという問題がある。さらに、地盤から突出したチェーンカッタ５４によって地盤内の土砂が水中に拡散してしまうため、水中汚染を防止するための手段を設ける必要があり、掘削装置５０の構成が煩雑になってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、大深度の掘削溝を掘削する場合であっても、掘削溝全体を均一のトルクで掘削することにより、効率良く掘削溝を掘削することができるとともに、無端状カッタを地盤内に配置した状態で掘削することができる掘削装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決すべく構成されるものであり、請求項１に記載の発明は、ベースマシンと、掘削方向に並設された状態でベースマシンに支持されている複数の掘削手段とを備え、各掘削手段によって掘削溝を掘削する掘削装置であって、掘削手段は、ベースマシンに支持されているフレーム部材と、掘削刃及び駆動モータを有し、鉛直方向に並設された状態でフレーム部材に支持されている複数の無端状カッタとから構成され、各掘削手段の各無端状カッタは、掘削方向に隣り合う他の掘削手段における各無端状カッタ同士の鉛直方向の隙間を塞ぐように配置されていることを特徴としている。
【０００８】
ここで、ベースマシンは、掘削手段を掘削方向に移動させることができるものであれば、船舶やクレーンなど、その構成は限定されるものではない。
また、無端状カッタは、チェーン形状やベルト形状など限定されるものではなく、地盤を確実に掘削することができる構成であればよい。
さらに、無端状カッタの回転方向は限定されるものではなく、掘削方向及び鉛直方向に隣り合う各無端状カッタ同士を異なる方向に回転させてもよい。
また、駆動モータは、１基の無端状カッタを回転させて地盤を掘削することができる程度のトルクを備えていればよく、その構成は限定されるものではないが、小型化されたものを用いることが好ましい。
また、掘削刃の形状は限定されるものではなく、地盤を効率良く掘削することができる形状であればよい。
【０００９】
この発明によれば、掘削手段は、鉛直方向に並設された複数の無端状カッタによって地盤を掘削するように構成されており、各無端状カッタは各々駆動モータを有しているため、大深度の掘削溝を掘削する場合であっても、掘削手段の下端部のトルクを低下させることなく、掘削溝全体を均一のトルクで掘削することができる。
また、複数の無端状カッタによって地盤を掘削することにより、１基の無端状カッタが地盤を掘削するために必要なトルクが小さくなるため、無端状カッタの駆動モータを小型化することができる。これにより、無端状カッタを地盤内に配置することできるため、無端状カッタを地盤から突出させることなく、掘削溝を掘削することができる。これは、水底に掘削溝を掘削する場合に有効であり、無端状カッタの回転によって地盤内の土砂が水中に掻き揚げられないため、水中への土砂の拡散を防止するための手段を設けることなく、掘削時における水中汚染を防止することができる。
【００１０】
また、掘削方向に隣り合う各掘削手段において、一方の掘削手段における各無端状カッタ同士の鉛直方向の隙間を塞ぐようにして、他方の掘削手段における各無端状カッタが配置されている。これにより、掘削方向において前方に配置された一方の掘削手段における各無端状カッタ同士の鉛直方向の隙間によって形成された未掘削部位を、一方の掘削手段の後方に配置された他方の掘削手段によって掘削することができるため、掘削溝の壁面全体を均一に掘削することができる。なお、掘削方向に並設される掘削手段の台数は限定されるものではなく、地盤の地質等の施工条件に対応して適宜に定められるものである。さらに、各無端状カッタの寸法は、矩形の掘削溝を形成する上では同一の寸法のものを用いることが好ましいが、必ずしも同一寸法でなくてもよい。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の掘削装置であって、フレーム部材は、軸方向が掘削溝の幅員方向に配置されている固定軸を備えており、無端状カッタは、固定軸が内挿され、出力部が固定軸周りに回転可能な油圧式の駆動モータと、外面に掘削刃が設けられており、掘削溝の幅員方向を回転軸として回転可能な無端状部材とから構成され、駆動モータの出力部を無端状部材の内面に係合させることにより、出力部の回転力によって無端状部材が回転するように構成されていることを特徴としている。
【００１２】
ここで、出力部が固定軸周りに回転可能な油圧式の駆動モータとしては、ラジアルピストンモータやアキシャルピストンモータなど既存の油圧式モータを使用することができる。
【００１３】
この発明によれば、無端状カッタの無端状部材は、その内面に係合された駆動モータの出力部によって回転するため、駆動モータを無端状部材の内部に配置することができる。これにより、無端状カッタの中心近傍で出力部が回転するため、無端状カッタの安定性を高めることができる。また、出力部によって無端状部材を直接回転させるため、無端状カッタの構成を簡易化することができ、無端状カッタを軽量化することができる。さらに、無端状部材の内部に配置された駆動モータが地盤に当接しないため、駆動モータの破損を防止することができる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の掘削装置であって、各無端状カッタは、掘削溝の幅員方向に複数並設されていることを特徴としている。
【００１５】
この発明によれば、無端状カッタが掘削溝の幅員方向に並設されているため、幅員が大きい掘削溝を効率良く掘削することができる。また、駆動モータを無端状カッタの内部に配置した場合には、無端状カッタの側方に駆動モータが突出しないため、掘削溝の幅員方向に並設された各無端状カッタ同士の隙間を小さくすることができ、未掘削部位の発生を少なくすることができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の掘削装置であって、掘削手段は、掘削溝の幅員方向に並設されている各無端状カッタ同士の隙間を掘削するための隙間掘削手段を備えていることを特徴としている。
【００１７】
この発明によれば、掘削溝の幅員方向に並設されている各無端状カッタ同士の隙間を隙間掘削手段によって掘削することにより、その隙間によって形成された未掘削部位を確実に掘削することができる。これは、掘削溝の幅員方向に並設されている各無端状カッタ同士の間にフレーム部材が配置されている場合に有効であり、フレーム部材が地盤に当接しないため、フレーム部材の破損を防止することができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の掘削装置であって、掘削手段は、流体を噴射することにより地盤を掘削可能な流体噴射手段を下端部の近傍に備えていることを特徴としている。
【００１９】
この発明によれば、掘削時に掘削手段の下端部が地盤内で湾曲した場合に、流体噴射手段によって掘削手段の下端部に対応する地盤を先行して掘削することができるため、地盤内で掘削手段の姿勢を簡易に修正することができる。なお、流体噴射手段は、掘削手段から掘削方向に伸縮自在に構成してもよく、この構成では、流体を地盤の所定部位に確実に噴射することができる。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の掘削装置であって、掘削手段は、掘削溝内に固化剤を注入するための固化剤注入手段を備えていることを特徴としている。
【００２１】
この発明によれば、固化剤注入手段によって掘削溝内に固化剤を注入し、掘削手段によって掘削溝内の掘削土砂と固化剤とを均一のトルクで撹拌することができるため、掘削土砂と固化剤とを効率良く混合させることができる。なお、掘削土砂と固化剤とを撹拌する際に、掘削方向及び鉛直方向に隣り合う各無端状カッタ同士を異なる方向に回転させることにより、隣接する各無端状カッタ同士の間の撹拌効率を高めることができる。
【００２２】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６に記載の掘削装置に関連する発明であって、ベースマシンと、ベースマシンに支持されている掘削手段とを備え、掘削手段によって掘削溝を掘削する掘削装置であって、掘削手段は、鉛直方向に連鎖状に連結された状態でベースマシンに支持されている複数のフレーム体と、掘削刃及び駆動モータを有し、鉛直方向に並設された状態で各フレーム体に各々支持されている複数の無端状カッタとから構成され、隣接する各フレーム体同士は、回転及び固定自在に連結されていることを特徴としている。
【００２３】
この発明によれば、掘削手段を掘削位置に立設させる際に、掘削手段をベースマシン上に傾倒させた状態で掘削位置の上方に移動させ、掘削手段の下端部側から順次に各フレーム体を鉛直方向に回転させながら下降させることにより、ベースマシン上に掘削手段全体を立設させることができる。すなわち、ベースマシン上に掘削手段を立設させたり、分割された掘削手段を掘削位置で組み付けることなく、掘削手段を掘削位置に立設させることができる。これにより、空港の近辺や橋梁の直下など、上方の高さが制限されている施工現場であっても、本発明の掘削装置を簡易に設置することができる。
【００２４】
したがって、本発明の掘削装置では、大深度の掘削溝を掘削する場合であっても、掘削溝全体を均一のトルクで掘削することができるため、効率良く掘削溝を掘削することができる。さらに、駆動モータを小型化することができるため、各無端状カッタを地盤内に配置して掘削することにより、水底を掘削する際の水中汚染を防止することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２６】
本実施形態では、本発明の掘削装置を用いて水底に掘削溝を掘削し、この掘削溝内に固化剤を注入して掘削土砂と撹拌混合することにより、掘削溝内の掘削土砂を硬化させて地盤を改良する場合を例として説明する。
【００２７】
まず、本発明の実施形態に係る掘削装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る掘削装置を示した図で、（ａ）は掘削装置を示した側面図、（ｂ）は掘削装置を示した正面断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る無端状カッタを示した部分側面図である。図３は、本発明の実施形態に係る無端状カッタを示した部分正面図である。図４は、本発明の実施形態に係る無端状カッタを示した部分平面図である。
【００２８】
まず、本発明の実施形態に係る掘削装置の構成について説明する。
掘削装置１は、図１に示すように、ベースマシンである船舶２と、掘削方向（図１（ａ）の左右方向）に並設された状態で船舶２に支持されている２体の掘削手段１０ａ，１０ｂとを備え、各掘削手段１０ａ，１０ｂによって水底に掘削溝を掘削するとともに、掘削溝内に固化剤を注入して掘削土砂と撹拌混合することにより、水底の地盤を改良する装置である。
【００２９】
続いて、船舶２の構成について説明する。
船舶２は、図１に示すように、各掘削手段１０ａ，１０ｂを昇降させるための昇降フレーム３と、各掘削手段１０ａ，１０ｂに駆動用油を供給するための油圧ユニット４と、各掘削手段１０ａ，１０ｂに固化剤を供給するための供給手段５とを主要部として構成されている。
【００３０】
昇降フレーム３は、船舶２の船体を鉛直方向に貫通した状態で、船舶２に支持されているトラス構造の支柱である。この昇降フレーム３は、下端部に各掘削手段１０ａ，１０ｂを取り付け可能であり、各掘削手段１０ａ，１０ｂを支持した状態で昇降手段（図示せず）によって昇降自在となっている。
【００３１】
油圧ユニット４は、各掘削手段１０ａ，１０ｂに駆動用オイルを給油及び排油するためのものであり、船舶２の甲板上に設けられているオイルタンク４ａの駆動用オイルが油圧ホース４ｂを通じて各掘削手段１０ａ，１０ｂに供給されるとともに、各掘削手段１０ａ，１０ｂから排油された駆動用オイルが油圧ホース４ｂを通じてオイルタンク４ａに回収されるように構成されている。
供給手段５は、各掘削手段１０ａ，１０ｂに固化剤を供給するためのものであり、船舶２の甲板上に設けられている貯蔵タンク５ａの固化剤が供給ホース５ｂを通じて各掘削手段１０ａ，１０ｂに供給されるように構成されている。
【００３２】
次に、掘削手段１０ａ，１０ｂの構成について説明する。
掘削手段１０ａ，１０ｂは、図２、図３及び図４に示すように、２体の掘削手段１０ａ，１０ｂが掘削方向（図２の左右方向）に並設されており、掘削進行方向において前方（図２の右側）の前方掘削手段１０ａと、掘削進行方向において後方（図２の左側）の後方掘削手段１０ｂとから構成され、前方掘削手段１０ａと後方掘削手段１０ｂとは、位置関係及び各部材の個数を除いて同一の構成となっている。
各掘削手段１０ａ，１０ｂは、掘削溝の幅員方向（図１（ｂ）の左右方向、以下、「幅員方向」という）に所定間隔を離して並設されている３本のフレーム１１と、掘削刃２１及び駆動モータ２２を有し、鉛直方向及び幅員方向に並設された状態でフレーム１１に支持されている同一形状及び同一寸法の複数の無端状カッタ２０と、掘削溝内に固化剤を注入するための固化剤注入手段（図示せず）とから構成され、各フレーム１１の上端部が昇降フレーム３の下端部にピンジョイントによって取り付けられることにより、各掘削手段１０ａ，１０ｂは船舶２に支持されている。
【００３３】
また、幅員方向に並設されている各無端状カッタ２０は、各無端状カッタ２０，２０同士の間にフレーム１１を挟んで４基が並設されている。なお、幅員方向に並設される無端状カッタ２０の台数は限定されるものではなく、掘削する掘削溝の幅員に対応させて適宜に定められるものである。
【００３４】
さらに、掘削方向に隣り合う２体の掘削手段１０ａ，１０ｂの無端状カッタ２０は、前方掘削手段１０ａの各無端状カッタ２０，２０同士の鉛直方向の隙間を塞ぐようにして、後方掘削手段１０ｂの各無端状カッタ２０が、側面視（図２参照）で少なくとも一部を前方掘削手段１０ａの各無端状カッタ２０にオーバラップした状態で配置されている。なお、本実施形態では、各掘削手段１０ａ，１０ｂの各無端状カッタ２０の鉛直方向の長さ寸法を１／２ピッチとして互い違いになるように配置されている。
【００３５】
フレーム１１は、連鎖状に連結されている複数の分割フレーム１２（請求項における「フレーム体」）によって構成され、各分割フレーム１２，１２同士の連結部１３はピンジョイントによって回転自在に構成されており、各分割フレーム１２は無端状カッタ２０を各々支持している。また、隣接する各分割フレーム１２，１２同士は、連結部１３のロック機構によって鉛直方向に連結された状態で固定可能となっている。
【００３６】
また、幅員方向に並設されている３本の分割フレーム１２には、軸方向が幅員方向に配置されている固定軸１４ａ，１４ｂが各々分割フレーム１２を挟んで幅員方向に４本並設された状態で取り付けられており、固定軸１４ａ，１４ｂによって幅員方向に並設された３本の分割フレーム１２が一体化されている。なお、固定軸１４ａ，１４ｂは、鉛直方向に所定間隔を離して２本ずつ設けられており、上方に配置された上方固定軸１４ａと、下方に配置された下方固定軸１４ｂとから構成されている。
【００３７】
また、フレーム１１の下端部の近傍には、掘削溝内に固化剤を注入するための固化剤注入手段（図示せず）が設けられているとともに、フレーム１１の内部には固化剤の流通経路（図示せず）が設けられている。この流通経路は固化剤注入手段に連通しており、フレーム１１の上端部で流通経路に接続された供給ホース５ｂ（図１参照）から流通経路に流入された固化剤が、固化剤注入手段から掘削溝内に注入されるように構成されている。この構成によれば、フレーム１１と供給ホース５ｂとの接続部は回転しないため、接続部にスイベルジョイント等の特殊な機構を取り付ける必要がない。
【００３８】
さらに、フレーム１１及び上方固定軸１４ａの内部には、無端状カッタ２０に駆動用オイルを供給するとともに、無端状カッタ２０から排出された駆動用オイルを回収するための流通経路（図示せず）が設けられており、フレーム１１の上端部で流通経路に接続された油圧ホース４ｂを通じて給油及び排油が行われるように構成されている。この構成によれば、フレーム１１と油圧ホース４ｂ（図１参照）との接続部は回転しないため、接続部にスイベルジョイント等の特殊な機構を取り付ける必要がない。
【００３９】
無端状カッタ２０は、分割フレーム１２に取り付けられている上方固定軸１４ａが内挿されて貫通しており、出力部２３が上方固定軸１４ａ周りに回転可能な油圧式の駆動モータ２２と、外面に複数の掘削刃２１が設けられており、幅員方向を回転軸として２本の固定軸１４ａ，１４ｂの周囲を回転可能な無端状部材２４と、無端状部材２４のたわみを防止するために上方固定軸１４ａと下方固定軸１４ｂとの間に設けられている箱体であるガイド部材２５とから構成され、フレーム１１及び上部固定軸１４ａ内の流通経路を通じて駆動モータ２２の給油及び排油が行われることにより、駆動モータ２２の出力部２３が回転するように構成されている。
【００４０】
また、駆動モータ２２は、内挿された軸周りに出力部２３が回転する外周駆動型のラジアルピストンモータであり、上方固定軸１４ａ周りに回転可能な出力部２３には、軸方向に所定間隔を離して２体の駆動スプロケット２６，２６が周設されており、各駆動スプロケット２６，２６を無端状部材２４の内面に係合させることにより、出力部２３の回転力によって無端状部材２４が回転するように構成されている。
【００４１】
また、下方固定軸１４ｂには、軸方向に所定間隔を離して２体の従動スプロケット２７，２７が回転可能に周設されており、各従動スプロケット２７，２７を無端状部材２４の内面に係合させることにより、無端状部材２４が各従動スプロケット２７，２７に案内され、２本の固定軸１４ａ，１４ｂの周囲を円滑に回転するように構成されている。
【００４２】
また、無端状部材２４は、その外面に設けられている掘削刃２１によって地盤を掘削するとともに、掘削溝内で固化剤と掘削土砂を撹拌する部材である。なお、本実施形態ではベルト形状の無端状部材２４を用いているが、その構成は限定されるものではなく、外面に掘削刃２１を設けることができ、地盤内で円滑に回転可能な構成であればよく、例えばチェーン形状の無端状部材を用いてもよい。また、各無端状部材２４の回転方向は限定されるものではなく、本実施形態では、掘削方向及び鉛直方向に隣り合う各無端状カッタ２０，２０同士の無端状部材２４を互いに異なる方向に回転させている。
【００４３】
さらに、掘削刃２１は、無端状部材２４の外面全体に対して一様に設けられているビット部材であり、地盤を確実に掘削することができるとともに、掘削溝内で固化剤と掘削土砂とを効率良く撹拌することができる形状及び材質であればよく、その形状及び個数は限定されるものではない。
【００４４】
また、幅員方向に並設された各無端状カッタ２０同士の間には、地盤を切り欠くための突出部材２８が設けられている。この突出部材２８は、先端部がフレーム１１から地盤側に突出するようにして、平面視（図４参照）で鋭角に形成されており、その突出量は無端状部材２４の掘削刃２１よりも小さくなっている。また、突出部２８はフレーム１１を挟んで掘削方向に２体が配置されており、各突出部材２８，２８の先端部は互いに反対方向に向けて配置されている。そして、水底などの柔らかい地質の地盤を掘削した場合には、突出部２８が地盤に当接することにより地盤が開削され、幅員方向に並設された各無端状カッタ２０，２０同士の隙間に設けられたフレーム１１に地盤が当接しないため、フレーム１１の破損を防止することができる。なお、突出部材２８の突出量は限定されるものではなく、地盤の地質に対応して適宜に定めることが好ましい。
【００４５】
したがって、本発明の実施形態に係る掘削手段１０ａ，１０ｂでは、複数の無端状カッタ２０によって地盤を掘削することにより、１基の無端状カッタ２０が地盤を掘削するために必要なトルクが小さくなるため、駆動モータ２２を小型化することができ、無端状カッタ２０を小型化することができる。これにより、無端状カッタ２０を地盤内に配置することできる。
さらに、駆動モータ２２の出力部２３は無端状部材２４の内面に係合されるため、駆動モータ２２を無端状部材２４の内部に収めることができる。これにより、無端状カッタ２０の中心近傍で出力部が回転するため、無端状カッタ２０の安定性を高めることができる。また、無端状カッタ２０を地盤内に配置した際に、無端状部材２４の内部に配置された駆動モータ２２が地盤に当接しないため、駆動モータ２２の破損を防止することができる。
【００４６】
次に、本発明の実施形態に係る掘削装置１を用いた地盤改良方法について説明する。
図５は、本発明の実施形態に係る掘削手段を掘削位置に設置する様子を示した側断面図である。
【００４７】
まず、フレーム１１の長手方向が水平方向になるようにして、各掘削手段１０ａ，１０ｂを船舶２の甲板上に傾倒させる。このとき、各分割フレーム１２，１２同士の連結部１３は回転自在となっている。
また、掘削位置の上方に船舶２を移動させ、図５に示すように、前方掘削手段１０ａのフレーム１１の下端部側から順次に各分割フレーム１２を鉛直方向に回転させながら下降させることにより、下端部の無端状カッタ２０を水底に当接させる。なお、各分割フレーム１２を下降させる際に、連結された各分割フレーム１２，１２同士が鉛直方向に配置された状態で連結部１３をロック機構によって固定する。
【００４８】
さらに、各無端状カッタ２０の駆動モータ２２を駆動させ、下端部の無端状カッタ２０によって地盤を掘削しながら前方掘削手段１０ａを下降させる。そして、順次に各無端状カッタ２０を地盤内に下降させるとともに、上端部の分割フレーム１２を船舶２上で昇降フレーム３に取り付ける。その後、昇降フレーム３を下降させて前方掘削手段１０ａ全体を地盤内に配置する。また、同様にして、図１に示すように、後方掘削手段１０ｂ全体を地盤内に配置する。これにより、空港の近辺や橋梁の直下など、上方の高さが制限されている施工現場であっても、各掘削手段１０ａ，１０ｂを簡易に設置することができる。
【００４９】
続いて、船舶２を掘削進行方向に移動させ、各掘削手段１０ａ，１０ｂによって水底に掘削溝を掘削する。このとき、各掘削手段１０ａ，１０ｂの各無端状カッタ２０は各々駆動モータ２２を有しているため、各掘削手段１０ａ，１０ｂの下端部のトルクを低下させることなく、掘削溝全体を均一のトルクで掘削することができる。
【００５０】
また、各掘削手段１０ａ，１０ｂ全体を地盤内に配置することにより、無端状カッタ２０を地盤から突出させることなく、掘削溝を掘削することができるため、無端状カッタ２０の回転によって地盤内の土砂が水中に掻き揚げられてしまうことを防止することができる。これにより、水中への土砂の拡散を防止するための手段を設けることなく、掘削時における水中汚染を防止することができる。
【００５１】
また、各掘削手段１０ａ，１０ｂは、前方掘削手段１０ａの各無端状カッタ２０，２０同士の鉛直方向の隙間（図２参照）を塞ぐようにして、後方掘削手段１０ｂの各無端状カッタ２０が、側面視で少なくとも一部をオーバラップした状態で配置されているため、前方掘削手段１０ａの各無端状カッタ２０，２０同士の延長方向の隙間によって形成された未掘削部位を後方掘削手段１０ｂによって掘削することができるため、掘削溝の壁面全体を均一に掘削することができる。
【００５２】
一方、各掘削手段１０ａ，１０ｂで掘削溝を掘削しながら、固化剤を固化剤供給手段から掘削溝内に注入する。そして、各無端状カッタ２０の無端状部材２４の回転によって掘削土砂と固化剤とを掘削溝内で撹拌して混合する。このとき、掘削方向及び鉛直方向に隣り合う各無端状カッタ２０，２０同士が異なる方向に回転しているため、各無端状カッタ２０，２０同士の間を効率良くかつ確実に撹拌することができる。
【００５３】
このようにして、所定の大きさの掘削溝を掘削するとともに、その内部を撹拌混合した後に各掘削手段１０ａ，１０ｂを掘削溝から離脱させる。これにより、掘削溝内の掘削土砂が硬化して水底の地盤が改良される。なお、各掘削手段１０ａ，１０ｂを掘削溝から離脱させる際には、フレーム１１の上端部側から順次に各分割フレーム１２を鉛直方向に回転させながら上昇させ、フレーム１１の長手方向が水平方向になるようにして、各掘削手段１０ａ，１０ｂを船舶２の甲板上に傾倒させた状態で載置することにより、上方の空間が制限されている施工現場であっても、各掘削手段１０ａ，１０ｂを地盤内から簡易に離脱させることができる。
【００５４】
したがって、本発明の掘削装置１では、大深度の掘削溝を掘削する場合であっても、掘削溝全体を均一のトルクで掘削することができるとともに、各掘削手段１０ａ，１０ｂを掘削方向に並設させることにより、未掘削部位を発生させることなく、確実に地盤を掘削することができるため、効率良く掘削溝を掘削することができる。さらに、各無端状カッタ２０を地盤内に配置して掘削することにより、水中汚染を防止することができる。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施形態についての一例を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
図６は、本発明の実施形態に係る掘削手段の他の構成を示した図で、連結された各無端状カッタ同士の間に油圧シリンダを設けた場合を示した側面図である。図７は、本発明の実施形態に係る掘削手段の他の構成を示した図で、隙間掘削手段を備えた場合を示した平面図である。
例えば、図６に示すように、連結された各分割フレーム１２，１２同士の間に伸縮自在な２本の油圧シリンダ３５，３５を設けてもよい。この構成では、連結部１３を挟んで掘削方向に２本の油圧シリンダ３５，３５が配置されており、その本体部及びロッド部が各々分割フレーム１２，１２に回転自在に取り付けられている。そして、一方の油圧シリンダ３５を伸長させ、他方の油圧シリンダ３５を収縮させることにより、分割フレーム１２を鉛直方向に回転させることができ、各掘削手段１０ａ，１０ｂの曲折を調整することができる。これは、船舶２に各掘削手段１０ａ，１０ｂのガイド部材３６を設けた場合に有効であり、円筒形状のガイド部材３６の内部に各掘削手段１０ａ，１０ｂを円滑に挿入することができる。さらに、各油圧シリンダ３５，３５を設けることにより、連結された各分割フレーム１２，１２同士の間の強度を高めることができる。
【００５６】
また、図７に示すように、前記実施形態の掘削手段１において、突出部材２８に替えて幅員方向に並設されている各無端状カッタ２０，２０同士の隙間を掘削するための隙間掘削手段３０を備えるように構成してもよい。
隙間掘削手段３０は、掘削方向に２基が並設された状態で、幅員方向に隣り合うフレーム１１の間に配置されている。この隙間掘削手段３０は、軸方向が幅員方向に配置され、鉛直方向に所定間隔を離してガイド部材２５の上端部及び下端部に取り付けられている２本の回転軸３３と、外面に複数の掘削刃３１が設けられており、掘削溝の幅員方向を回転軸として２本の回転軸３３の周囲を回転可能な無端状部材３２とから構成されている。そして、２本の回転軸３３において上方に配置された回転軸３３の一端（図７の左側）には歯車が形成されている。この歯車は駆動モータ２２の出力部２３に周設された駆動スプロケット２９に係合されており、駆動モータ２２の出力部２３の回転力によって回転軸３３が回転するように構成されている。さらに、回転軸３３の軸方向における略中央部には、軸方向に所定間隔を離して駆動スプロケット３４，３４が周設されており、この駆動スプロケット３４，３４が無端状部材３２の内面に係合されることにより、無端状部材３２が回転軸３３の回転力によって回転し、複数の掘削刃３１によって幅員方向に並設されている各無端状カッタ２０，２０同士の隙間を掘削するように構成されている。
【００５７】
この構成によれば、幅員方向に並設された各無端状カッタ２０，２０同士の隙間によって形成された未掘削部位が隙間掘削手段３０によって掘削され、フレーム１１が地盤に当接しないため、フレーム１１の破損を防止することができる。これは、前記突出部材２８（図４参照）によって地盤を切り欠くことが困難な硬質の地盤を掘削する場合に有効であり、各無端状カッタ２０，２０同士の隙間によって形成された未掘削部位を確実に掘削することができる。さらに、幅員方向に並設された各無端状カッタ２０，２０同士の間で掘削土砂と固化剤とを撹拌することができるため、撹拌効率を高めることができる。
【００５８】
また、前方掘削手段１０ａの下端部の近傍に、流体を噴射することにより地盤を掘削可能な流体噴射手段を設けてもよい。
この構成では、掘削時に地盤内で掘削手段の下端部が湾曲してしまった場合に、流体噴射手段によって掘削手段の下端部に対応する地盤を先行して掘削することができるため、地盤内で各掘削手段１０ａ，１０ｂの姿勢を簡易に修正することができる。なお、流体噴射手段を掘削手段から掘削方向に伸縮自在に構成することにより、流体が地盤の所定部位に確実に噴射されるようにしてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の掘削装置によれば、掘削手段は、各々駆動モータを有する複数の無端状カッタによって地盤を掘削するように構成されており、大深度の掘削溝を掘削する場合であっても、掘削溝全体を均一のトルクで掘削することができるため、効率良く掘削溝を掘削することができる。
また、複数の無端状カッタによって地盤を掘削することにより、無端状カッタの駆動モータを小型化することができる。これにより、無端状カッタを地盤内に配置することができるため、無端状カッタを地盤から突出させることなく、掘削溝を掘削することができる。
さらに、掘削方向に隣り合う各掘削手段において、一方の掘削手段における各無端状カッタ同士の鉛直方向の隙間を塞ぐようにして、他方の掘削手段における各無端状カッタが配置されており、掘削方向において前方に配置された一方の掘削手段における各無端状カッタ同士の鉛直方向の隙間によって形成された未掘削部位を、一方の掘削手段の後方に配置された他方の掘削手段によって掘削することができるため、掘削溝の壁面全体を均一に掘削することができる。
また、出力部が軸周りに回転可能な駆動モータを無端状カッタの無端状部材内に配置し、その出力部によって無端状部材を回転させるように構成した場合には、無端状カッタの中心近傍で出力部が回転するため、無端状カッタの安定性を高めることができるとともに、駆動モータが地盤に当接しないため、駆動モータの破損を防止することができる。
また、各無端状カッタを掘削溝の幅員方向に複数並設させた場合には、幅員が大きい掘削溝を効率良く掘削することができる。
また、掘削溝の幅員方向に並設されている各無端状カッタ同士の隙間を掘削するための隙間掘削手段を設けた場合には、各無端状カッタ同士の隙間によって形成された未掘削部位を確実に掘削することができる。
また、流体を噴射することにより地盤を掘削可能な流体噴射手段を下端部の近傍に設けた場合には、掘削時に掘削手段の下端部が地盤内で湾曲してしまった場合に、流体噴射手段によって掘削手段の下端部に対応する地盤を先行して掘削することができるため、地盤内で掘削手段の姿勢を簡易に修正することができる。また、掘削溝内に固化剤を注入するための固化剤注入手段を設けた場合には、固化剤注入手段によって掘削溝内に固化剤を注入し、掘削手段によって掘削溝内の掘削土砂と固化剤とを均一のトルクで撹拌することができるため、掘削土砂と固化剤とを効率良く混合させることができる。
また、連鎖状に連結された複数のフレーム体に複数の無端状カッタを各々支持させ、隣接する各フレーム体同士を回転及び固定自在に連結させた場合には、順次に各フレーム体を鉛直方向に回転させながら下降又は上昇させることにより、掘削手段をベースマシン上に立設させることなく、掘削手段を設置又は撤去することができるため、上方の高さが制限されている施工現場であっても、掘削装置を簡易に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る掘削装置を示した図で、（ａ）は掘削装置を示した側面図、（ｂ）は掘削装置を示した正面断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る無端状カッタを示した部分側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る無端状カッタを示した部分正面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る無端状カッタを示した部分平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る掘削手段を掘削位置に設置する様子を示した側断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る掘削手段の他の構成を示した図で、連結された各無端状カッタ同士の間に油圧シリンダを設けた場合を示した側面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る掘削手段の他の構成を示した図で、隙間掘削手段を備えた場合を示した平面図である。
【図８】従来の掘削装置を示した側面図である。
【符号の説明】
１・・・・掘削装置
２・・・・船舶
１０ａ・・・・掘削手段
１０ｂ・・・・掘削手段
１１・・・・フレーム
１２・・・・分割フレーム
１３・・・・連結部
２０・・・・無端状カッタ
２１・・・・掘削刃
２２・・・・駆動モータ
２３・・・・出力部
２４・・・・無端状部材
【図１】
0003704340.tif 000002
【図２】
0003704340.tif 000003
【図３】
0003704340.tif 000004
【図４】
0003704340.tif 000005
【図５】
0003704340.tif 000006
【図６】
0003704340.tif 000007
【図７】
0003704340.tif 000008
【図８】
0003704340.tif 000009