(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主カッター及び拡径カッターを有する掘削用カッターを用いて立坑構築物の内面より内周側及び立坑構築物の刃口下側を掘削することにより立坑構築物の刃口抵抗を減らし立坑構築物を自重沈下させる立坑掘削方法において、
（ａ）前記拡径カッターを主カッターより内周側に縮径した状態で前記掘削用カッターを回転させ、前記主カッターにて下方に向かって所定のストローク掘削する第１工程と；
（ｂ）前記掘削用カッターを掘削前の位置付近まで引き上げる第２工程と；
（ｃ）前記拡径カッターを部分的に拡径する第３工程と；
（ｄ）前記拡径カッターを拡径した状態で前記掘削用カッターを回転させ下方に向かって所定のストローク掘削する第４工程と；
（ｅ）前記立坑構築物が自重沈下するまで前記第２〜第４工程を繰り返して行う第５工程とを有することを特徴とする立坑掘削方法。
【請求項２】
請求項１記載の立坑掘削方法において、前記第１〜第５工程を前記立坑構築物を自重沈下させるのに必要な拡径カッターの拡径位置を決める初期工程として実施し、その後は、前記拡径カッターを前記拡径位置付近まで一度にまたは数回に分けて拡径し、上記第４工程を実施することを特徴とする立坑掘削方法。
【請求項３】
主カッター及び拡径カッターを有する掘削用カッターを用いて立坑構築物の内面より内周側及び立坑構築物の刃口下側を掘削することにより立坑構築物の刃口抵抗を減らし立坑構築物を圧入装置により圧入する立坑掘削方法において、
（ａ）前記拡径カッターを主カッターより内周側に縮径した状態で前記掘削用カッターを回転させ、前記主カッターにて下方に向かって所定のストローク掘削する第１工程と；
（ｂ）前記掘削用カッターを掘削前の位置付近まで引き上げる第２工程と；
（ｃ）前記圧入装置で前記立坑構築物下端の刃口に圧入力をかける第３工程と；
（ｄ）前記第３工程で前記立坑構築物下端の刃口を圧入できない場合は、前記拡径カッターを部分的に拡径する第４工程と；
（ｅ）前記拡径カッターを拡径した状態で前記掘削用カッターを回転させ下方に向かって所定のストローク掘削する第５工程と；
（ｆ）前記圧入装置で前記立坑構築物を圧入できるまで前記第２〜第５工程を繰り返して行う第６工程とを有することを特徴とする立坑掘削方法。
【請求項４】
請求項３記載の立坑掘削方法において、前記第１〜第６工程を前記立坑構築物を圧入装置で圧入するのに必要な拡径カッターの拡径位置を決める初期工程として実施し、その後は、前記拡径カッターを前記拡径位置付近まで一度にまたは数回に分けて拡径し、上記第５工程及び第３工程を実施することを特徴とする立坑掘削方法。
【請求項５】
請求項３記載の立坑掘削方法において、前記第６工程において前記第２工程を実施するとき、前記掘削用カッターを引き上げる前後のいずれかで前記拡径カッターを前記立坑構築物の内面より内周側に縮径することを特徴とする立坑掘削方法。
【請求項６】
立坑構築物の内面より内周側を掘削する主カッターと、前記主カッターに水平ピンを中心として回転可能に設置され立坑構築物の刃口下側を掘削する拡径カッターとを有する掘削用カッターを備えた立坑掘削機において、
前記拡径カッターの回転中心である水平ピンは前記立坑構築物の内面より内周側に位置し、かつ前記拡径カッターは外側上方に回転するにしたがって掘削径が増加するように取り付けられており、前記拡径カッターのカッター形状は、前記拡径カッターの回転中心である水平ピン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であることを特徴とする立坑掘削機。
【請求項７】
請求項６記載の立坑掘削機において、前記拡径カッターの拡径位置を検出するためのセンサを備えることを特徴とする立坑掘削機。
【請求項８】
請求項６記載の立坑掘削機において、前記立坑構築物の刃口に対する前記掘削用カッターの上下方向の位置を検出するためのセンサを備えることを特徴とする立坑掘削機。
【請求項９】
請求項６記載の立坑掘削機において、前記拡径カッターの拡径位置を検出するためのセンサと、前記立坑構築物の刃口に対する前記掘削用カッターの上下方向の位置を検出するためのセンサとを備えることを特徴とする立坑掘削機。
【請求項１０】
請求項６記載の立坑掘削機において、前記拡径カッターの拡径位置を検出するためのセンサと、前記立坑構築物の刃口に対する前記掘削用カッターの上下方向の位置を検出するためのセンサと、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とを備えることを特徴とする立坑掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は立坑掘削方法及び立坑掘削機に係わり、特に、掘削用カッターで立坑構築物の内側などを掘削して立坑構築物を降下させる立坑掘削方法及び立坑掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の立坑掘削方法としては、立坑構築物（ケーソン）の内面より内周側及び立坑構築物の刃口下側を掘削用カッターで掘削して立坑構築物を降下させて行く方法が、例えば、「建設の機械化」１９７２年６月号第６３〜７１頁に記載されている。この従来技術では、主カッターと拡径カッターとを有する掘削用カッターを用い、主カッターで立坑構築物の内面より内周側を掘削し、拡径カッターで立坑構築物の刃口下側を掘削することにより立坑構築物の刃口抵抗を減らし、立坑構築物を自重沈下させることが提案されている。
【０００３】
【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。
上記従来技術における拡径カッターは、回転中心からカッター刃先までの距離が回転方向内周側から外周側に行くにしたがって大きくなるようなカッター形状をしていたため、拡径カッターを拡径したまま深さ方向に掘削する場合、立坑構築物が自重沈下したときに拡径カッター外周部が立坑構築物の刃口と地山との間に挾まれ、カッターを破損するおそれがあった。
【０００４】
したがって、上記従来技術の拡径カッターによる掘削方法は、掘削用カッターの深さ方向位置を固定し、この状態で拡径カッターを拡径しながら拡径カッターの形状に対応した環状の溝を掘削し、次いでその環状の溝の下側を掘削する場合は、拡径カッターを一旦縮径し、掘削用カッターを回転させ下方に所定のストローク掘削し、掘削用カッターを異なる深さに固定した後、再び拡径カッターを拡径しながら拡径カッターの形状に対応した環状の溝を掘削し、以上の工程を繰り返して順次下側を拡径掘削するという間欠掘り方式を採用せざるをえなかった。このため、拡径カッターによる掘削作業に多くの工程を要し、非能率的であった。また、上記従来技術は間欠掘りであったため、立坑構築物の刃口抵抗が変動し、その刃口抵抗を適切に制御できなかった。
【０００５】
また、上記従来技術では、掘削用カッターと立坑構築物の刃口との位置関係を知るための手段がなかったため、掘削用カッターと刃口との干渉を把握することができなかった。
【０００６】
本発明の第１の目的は、拡径カッターを用いて深さ方向に連続的に掘削することにより、立坑構築物の刃口抵抗を制御しつつ能率良く施工できる立坑掘削方法及び立坑掘削機を提供することである。
【０００７】
本発明の第２の目的は、立坑構築物の刃口が沈下しても拡径カッターが地山と刃口との間に挾まれることのない立坑掘削機を提供することである。
【０００８】
本発明の第３の目的は、掘削用カッターと立坑構築物の刃口との位置関係を適切に把握でき、安全に能率良く施工できる立坑掘削機を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本発明は次の構成を採用する。すなわち、主カッター及び拡径カッターを有する掘削用カッターを用いて立坑構築物の内面より内周側及び立坑構築物の刃口下側を掘削することにより立坑構築物の刃口抵抗を減らし立坑構築物を自重沈下させる立坑掘削方法において、（ａ）前記拡径カッターを主カッターより内周側に縮径した状態で前記掘削用カッターを回転させ、前記主カッターにて下方に向かって所定のストローク掘削する第１工程と；（ｂ）前記掘削用カッターを掘削前の位置付近まで引き上げる第２工程と；（ｃ）前記拡径カッターを部分的に拡径する第３工程と；（ｄ）前記拡径カッターを拡径した状態で前記掘削用カッターを回転させ下方に向かって所定のストローク掘削する第４工程と；（ｅ）前記立坑構築物が自重沈下するまで前記第２〜第４工程を繰り返して行う第５工程とを有する方法とする。
【００１１】
この場合、好ましくは、前記第１〜第５工程を前記立坑構築物を自重沈下させるのに必要な拡径カッターの拡径位置を決める初期工程として実施し、その後は、前記拡径カッターを前記拡径位置付近まで一度にまたは数回に分けて拡径し、上記第４工程を実施する。
【００１２】
更に、上記第１の目的を達成するために、本発明は次の構成を採用する。すなわち、主カッター及び拡径カッターを有する掘削用カッターを用いて立坑構築物の内面より内周側及び立坑構築物の刃口下側を掘削することにより立坑構築物の刃口抵抗を減らし立坑構築物を圧入装置により圧入する立坑掘削方法において、（ａ）前記拡径カッターを主カッターより内周側に縮径した状態で前記掘削用カッターを回転させ、前記主カッターにて下方に向かって所定のストローク掘削する第１工程と；（ｂ）前記掘削用カッターを掘削前の位置まで引き上げる第２工程と；（ｃ）前記圧入装置で前記立坑構築物下端の刃口に圧入力をかける第３工程と；（ｄ）前記第３工程で前記立坑構築物下端の刃口を圧入できない場合は、前記拡径カッターを部分的に拡径する第４工程と；（ｅ）前記拡径カッターを拡径した状態で前記掘削用カッターを回転させ下方に向かって所定のストローク掘削する第５工程と；（ｆ）前記圧入装置で前記立坑構築物を圧入できるまで前記第２〜第５工程を繰り返して行う第６工程とを有する方法とする。
【００１３】
この場合、好ましくは、前記第１〜第６工程を前記立坑構築物を圧入装置で圧入するのに必要な拡径カッターの拡径位置を決める初期工程として実施し、その後は、前記拡径カッターを前記拡径位置付近まで一度にまたは数回に分けて拡径し、上記第５工程及び第３工程を実施する。
【００１４】
また、好ましくは、前記第６工程において前記第２工程を実施するとき、前記掘削用カッターを引き上げる前後のいずれかで前記拡径カッターを前記立坑構築物の内面より内周側に縮径する。
【００１５】
また、上記第１及び第２の目的を達成するために、本発明は次の構成を採用する。すなわち、立坑構築物の内面より内周側を掘削する主カッターと、前記主カッターに水平ピンを中心として回転可能に設置され立坑構築物の刃口下側を掘削する拡径カッターとを有する掘削用カッターを備えた立坑掘削機において、前記拡径カッターの回転中心である水平ピンは前記立坑構築物の内面より内周側に位置し、かつ前記拡径カッターは外側上方に回転するにしたがって掘削径が増加するように取り付けられており、前記拡径カッターのカッター形状は、前記拡径カッターの回転中心である水平ピン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である構成とする。
【００１６】
上記立坑掘削機において、上記第３の目的を達成するため、前記拡径カッターの拡径位置を検出するためのセンサを備える。
【００１７】
また、上記立坑掘削機において、上記第３の目的を達成するため、前記立坑構築物の刃口に対する前記掘削用カッターの上下方向の位置を検出するためのセンサを備えてもよい。
【００１８】
更に、上記立坑掘削機において、上記第３の目的を達成するため、前記拡径カッターの拡径位置を検出するためのセンサと、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ためのセンサとを備えてもよい。
【００１９】
また、上記立坑掘削機において、上記第３の目的を達成するため、前記拡径カッターの拡径位置を検出するためのセンサと、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ためのセンサと、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とを備えてもよい。
【００２０】
【作用】
以上のように構成した本発明の立坑掘削方法においては、拡径カッターを少なくとも部分的に拡径した状態で掘削用カッターを回転させ下方に向かって所定のストローク掘削することにより、深さ方向に連続的に掘削されるため、従来のような間欠掘り方式に比べて能率良く施工することができる。また、間欠掘り方式のような拡径カッターの形状に対応した環状の溝を形成することのない掘削が可能となるので、立坑構築物の刃口抵抗の変動が少なくなり、その刃口抵抗を適切に制御することができる。
【００２１】
また、本発明の立坑掘削方法においては、拡径カッターを縮径した状態で掘削用カッターを回転させ主カッターにより下方に向かって所定のストローク掘削し、続いて拡径カッターを徐々に拡径して下方に向かって所定のストローク掘削し、これらの工程を立坑構築物が自重沈下するまで繰り返すことにより、前述したように立坑構築物の刃口抵抗を適切に制御しつつ能率良く施工することができる。また、立坑構築物が自重沈下するまでは拡径カッターを徐々に拡径するので、立坑構築物の刃口抵抗は徐々に減り、立坑構築物の自重沈下スピードを小さくできる。
【００２２】
また、立坑構築物が一旦自重沈下した後は、拡径カッターを立坑構築物の自重沈下時の拡径位置付近まで一度にまたは数回に分けて拡径して掘削することにより、より能率良く施工することができる。この場合、立坑構築物が下方に移動するにしたがい、立坑構築物の沈下抵抗は増大する傾向にあるので、上記拡径位置付近まで拡径して掘削しても立坑構築物が自重沈下しないことがある。この場合は、拡径カッターをさらに拡げて掘削し、立坑構築物を自重沈下させる。拡径カッターを拡径位置付近まで一度に拡径して掘削するか数回に分けて拡径して掘削するかはカッター回転駆動装置のトルク能力に応じて決める。
【００２３】
更に、本発明の立坑掘削方法においては、拡径カッターを縮径した状態で掘削用カッターを回転させ主カッターにて下方に向かって所定のストローク掘削し、続いて圧入装置で立坑構築物の刃口に圧力をかけ、立坑構築物を圧入できない場合に拡径カッターを徐々に拡径して所定のストローク掘削し、これらの工程を圧入装置で立坑構築物を圧入できるまで繰り返すことにより、前述したように刃口抵抗を制御しつつ能率良く施工することができるとともに、立坑構築物の沈下時期及び沈下スピードを制御でき、立坑構築物の不意の自重沈下を防止することができる。また、万が一立坑構築物の不意の自重沈下が起きても、刃口抵抗を徐々に減少させているので沈下スピードを小さくできる。
【００２４】
また、圧入装置で一旦立坑構築物を圧入できた後は、拡径カッターを立坑構築物の圧入時の拡径位置付近まで一度にまたは数回に分けて掘削することにより、より能率良く施工することができる。この場合、立坑構築物が下方に移動するにしたがい、立坑構築物の沈下抵抗は増大する傾向にあるので、上記立坑構築物付近まで拡径して掘削しても圧入装置で立坑構築物を圧入できないことがある。この場合は、拡径カッターをさらに拡げて掘削し、圧入装置で立坑構築物を圧入する。この場合も、拡径カッターを拡径位置付近まで一度に拡径して掘削するか数回に分けて拡径して掘削するかはカッター回転駆動装置のトルク能力に応じて決める。
【００２５】
また、圧入装置で立坑構築物を圧入できるまで拡径掘削と圧入を繰り返して行うときの掘削用カッターの引上げでは、掘削用カッターを引き上げる前後のいずれかで拡径カッターを立坑構築物の内面より内周側に縮径することにより、圧入装置で立坑構築物を圧入できたとき刃口が拡径カッターに当たるのが防止できる。
【００２６】
また、本発明の立坑掘削機においては、拡径カッターを外側上方に回転するにしたがって掘削径が増加するように取り付け、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である水平ピン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としたことにより、拡径カッターにより深さ方向に連続的に掘削している時に、立坑構築物が自重沈下しても、拡径カッター外周部が立坑構築物の刃口と地山との間に挾まれることなく拡径カッターが主カッター側に逃げるので、拡径カッターの破損を防止することができる。これにより、深さ方向に連続的に掘削する工程を含む上記本発明の立坑掘削方法を実施することができる。
【００２７】
また、本発明の立坑掘削機においては、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設けることにより、運転手は掘削用カッターと立坑構築物の刃口下端との位置関係を適格に把握して掘削用カッターを下方に動かすことができ、能率よくかつ安全に掘削することができる。
【００２８】
【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２６により説明する。
図１において、本実施例は路下施工による立坑掘削に関するものであり、立坑上部で立坑構築物である矩形型のケーソン２が直打ちされる。ケーソン２は下端に刃口２ａを有し、自重沈下するかまたは圧入手段（後述する圧入装置４）により下方へ圧入される。しかし、地盤が硬くなったり圧入深度が深くなると圧入抵抗（ケーソン２に働く浮力と地盤の刃口２ａ先端部の圧入抵抗（刃口抵抗）とケーソン２壁の摩擦抵抗または粘着抵抗の和）が増加して圧入が困難となる。そこで、本実施例の立坑掘削機では、掘削用カッター９を含むカッター装置１０を設置し、このカッター装置１０を回転させることによりケーソン２の内面より内周側およびケーソン刃口２ａ下側を掘削することで圧入抵抗を減少させる。
【００２９】
カッター装置１０はフック１１ａを含むウインチ１１により吊り下げられ、自重を利用して掘削用カッター９を地山に押し付け掘削を行う。ウインチ１１としてはウインチ駆動油圧を検出する油圧センサーが装着されている油圧ウインチを使用し、油圧センサーによる検出値からカッター装置１０の吊り下げ力を検出する。カッター装置１０の吊り下げ力を検出することで掘削用カッター９が地山へ押し付ける力を把握し、最適の荷重で掘削用カッター９を地山に押し付ける効率のよい掘削が可能となる。また、カッター装置１０を吊り下げることで地山に掘削用カッター９を押し付ける力はカッター自重のみとなるため、掘削用カッター９のトルクは小さくて済む利点がある。なお、カッター装置１０の吊り下げ力の測定はウインチ１１のワイヤー部に直接ロードセルを装着し、ワイヤー張力を検出することにより行ってもよい。また、カッター装置１０を吊り下げる手段はジャッキでも良く、この場合はジャッキ油圧を検出して吊り下げ力を測定すればよい。ただし、ジャッキを用いるとカッター装置１０を吊り下げるための櫓１６が大きくかつ高くなるため、本実施例のような路下施工ではウインチの方がよい。また、カッター装置１０をクレーンで直接吊り下げてもよい。
【００３０】
カッター装置１０は、掘削用カッター９を含むカッター部と、カッターシャフト７、中継パイプ３２、ドリルパイプ６、ケリーバパイプ５を含み、カッター部にカッター掘削トルクを伝えるカッター駆動軸部とで構成されている。
【００３１】
カッター駆動軸部は、駆動用カッター９，１０が下部へ行くにつれてケリーバパイプ５とドリルパイプ６または中継パイプ３２の間でドリルパイプ６をつないでゆく。
【００３２】
カッターシャフト７部分には、図２に示すように、円形のカッターガイド８が装着されており、掘削用カッター９がケーソン２に対して大きくずれないようにしてある。また、カッターシャフト７部分は２重管構造となっており、管と管の隙間を配管、ケーブル類が通過している。
【００３３】
ケリーバパイプ５は角形形状をしており、後述するカッター回転駆動装置１７からのカッター回転力を掘削用カッター９に伝達する役目をはたしている。本実施例では、路下施工であるため櫓１６の高さを極力低く抑える必要があることから掘削用カッター９の上下ストロークは小さく抑えてあり、その代わりケーリバパイプ５を分割構造とし、必要に応じてケリーバパイプ５をつなぐことによりケーソン刃口２ａに対してより深く掘削できるようにしてある。
【００３４】
図３〜図５にカッター部の詳細を示す。掘削用カッター９は、図３に示すように、４翼の主カッター９Ａとその内の２翼に設けた拡径カッター９Ｂとからなる。主カッター９Ａの外径はケーソン２の内角寸法より少し小さく作ってあるので、主カッター９Ａの掘削範囲は一点鎖線Ａの内側となり、ケーソン２の内面より内周側の土砂を掘削することができる。
【００３５】
拡径カッター９Ｂは、図４に示すように、主カッター９Ａ上にピン３３を中心として回転可能に設置されており、拡径ジャッキ１５を伸ばすことにより拡径カッター９Ｂは外径方向に開く。拡径カッター９Ｂを全開にしたときの掘削範囲は、図３に示す一点鎖線Ａの外側と一点鎖線Ｂの内側の間となり、ケーソン刃口２ａ下側を拡径掘削することができる。また、拡径ジャッキ１５を縮めることにより拡径カッター９Ｂは、図４の２点鎖線で示すように主カッター９Ａの掘削範囲に引き込まれる。また、拡径カッター９Ｂのカッター形状は、拡径掘削後に拡径カッター９Ｂを主カッター９Ａ内に引き込む際、拡径カッター９Ｂが地山の未掘削部に接触し主カッター９Ａの掘削範囲に引き込むことができなくなることを防ぐために、拡径カッター回転中心であるピン３３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くなるように配置されている。
【００３６】
また、ケーソン２の形状は矩形であるため、主カッター９Ａ、拡径カッター９Ｂによる掘削を行っても、図３に示すように、ケーソン２外角部付近の下側に掘り残しを生ずる。したがって、ケーソン２外角部にはウォータジェットノズル３４が装着されており、ケーソン２外角部付近の下側の洗掘削をおこなえるようにしてある。また、図示はしないが、ケーソン２内角部にも同じようなウォータジェットノズルを装着しても良い。ウォータジェットノズル３４は、主カッター９Ａ及び拡径カッター９Ｂで掘削してもケーソン２が圧入できない場合使用する。
【００３７】
掘削用カッター９の中心部には、ケーソン２内に送り込まれた水と掘削土砂とが混ぜ合わされた泥水を吸い上げる排泥口３１が設置されており、この排泥口３１より吸い上げられた泥水はカッターシャフト７、中継パイプ３２、ドリルパイプ６、ケリーバパイプ５内部を通過させて坑外へ設置した泥水処理装置タンク（図示せず）に排出される。その泥水は排土土砂を処理し、再びケーソン２内へ循環利用される。
【００３８】
それぞれ拡径ジャッキ１５にはジャッキストロークを検出するストローク計が内蔵されており、このジャッキストロークを検出することにより拡径カッター９Ｂの拡径位置を算出することができる。ここで、拡径ジャッキ１５としてストローク内臓ジャッキを使用することにより、土砂、泥水中でもストローク計が破損することがない。
【００３９】
また、拡径ジャッキ１５を駆動するための油圧ホースケーブル（押し引き合計４本）４４とジャッキストローク検出用の信号線（２本）は、図５及び図６に示すように、２重管となっているカッターシャフト７部を通り、更に中継パイプ３２、ドリルパイプ６に沿ってクランプされ、カッター駆動用のカッター回転駆動装置１７直前のドリルパイプ６端まで延長し、油圧ホースケーブル４４先端には後述するクイックッカップラー３９が接続されている。これにより、油圧用ロータリージョイント、信号線用スリップリングの装着は不要となり安価に機械が製作できる。
【００４０】
カッター駆動軸部の最上部のケリーバパイプ５部分には掘削用カッター９を回転駆動させるカッター回転駆動装置１７が装着されている。このカッター回転駆動装置１７は図７及び図８に示すように、固定テーブル３６と、固定テーブル３６に取り付けられた油圧モータ１８と、斜線部で示されたロータリテーブル３７とで構成されている。ロータリテーブル３７の中心には四角の穴３７ａが開いており、断面が四角形状のケリーバパイプ５がその穴３７ａを通る。後述する油圧ポンプで油圧モータ１８に加圧油を送ることにより油圧モータ１８を回転させると、ロータリテーブル３７が回転し、この回転によりケリーバパイプ５、ドリルパイプ６、中継パイプ３２、カッターシャフト７を介して掘削用カッター９を回転させる。
【００４１】
ケリーバパイプ５の上端部には、図６に示すように、スイベルジョイント１３が装着され、スイベルジョイント１３の非回転部分にはケリーバパイプ５の回転がフック１１ａに伝達しないように吊り下げブラケット３８が装着されている。また、スイベルジョイント１３上端部の非回転部分にはサクションパイプ１２が装着され、カッターシャフト７、中継シャフト３２、ドリルパイプ６、ケリーバパイプ５を通過してきた泥水がサクションパイプ１２より図示しない排泥タンクに排出される。
【００４２】
スイベルジョイント１３に取り付けられた吊り下げブラケット３８は、図９に示すように、端部にガイドローラ２０が取り付けられ、このガイドローラ２０は櫓１６部分のガイド部分を上下にストロークする。このガイドは、フック１１ａがスイベルジョイント１３の摺動抵抗分の回転力を受けて回転するのを防ぐために装着されている。また、このガイド部分にはストローク計１９が装着されており、このストローク計１９はケーソン２に対する掘削用カッター９のストロークを検出している。このとき、ガイドローラ２０があるため、ストローク計１９はワイヤがねじれること無く正確にストロークを検出できる。
【００４３】
ケーソン２の上には圧入装置用のベース３５が装着され、この圧入装置用ベース３５の上にはアンカー３に反力をとりジャッキを伸ばすことでケーソン２を地山に圧入する圧入装置４が装着されている。
【００４４】
図１０に拡径カッター９Ｂを作動させるための油圧回路図を示す。図中、Ａ回路部分は地上に設置され、Ｂ回路部分はカッター部に設置されている。
【００４５】
拡径カッター９Ｂを使用する場合は、カッター回転駆動装置１７の直前まで延長してきた油圧ホースケーブル４４に地上にある駆動パワーユニット２９からの油圧ホースケーブル４５をチェックバルブ付のクイックッカップラー３９を介して接続し、またストローク検出ケーブルに後述するＡ−Ｄ変換器４０からのケーブルをつなぐことで、ストロークを検出しながら拡径カッター９Ｂを外周側に開く。このとき、地山の抵抗で所定の位置まで開かない場合は、同位置で油圧ホースケーブル４４，４５をはずし掘削用カッター９を回転させた後、再度油圧ホースケーブル４４，４５をつなぎ拡径カッター９Ｂを外周側へ開き、この動作を繰り返して所定の位置まで拡径カッター９Ｂを外周側に開く。
【００４６】
Ｂ回路部分において、ケーソン２が沈下することにより拡径カッター９Ｂを急激に押し下げてゆく場合は拡径ジャッキ１５は急激に縮められることになるため、ジャッキボトム側油圧が上がり短時間の内にリリーフバルブ２２Ａより加圧油が噴出し、一部はチェックバルブ２１を通過してジャッキロッド側に供給され、余りはチェックバルブ２３を通過して切羽泥水内に噴出する。
【００４７】
また、この油圧回路では拡径カッター９Ｂ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２４が装備されている。拡径カッター９Ｂが引き出される場合は拡径ジャッキ１５は伸びることになり、ジャッキロッド側の油圧が上がりリリーフバルブ２２Ｂより加圧油が噴出し、それと共にチェックバルブ２１を通過してジャッキボトム側に供給されるが面積差があるためボトム側がバーキュウム状態となる。そこでその不足分をアキュムレータ２４より供給する。
【００４８】
ここにおいて、本実施例では地山の状況からケーソン刃口２ａの下側を掘削することは希であり、拡径カッター９Ｂの使用が頻繁でないと判断しているため、油を切羽泥水中に放出することとしたが、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２３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２３はリリーフバルブでもよい。
【００４９】
Ａ回路部分において、拡径カッター９Ｂの作動は電磁切換弁２５を操作することにより制御される。オイルタンク１００内の油は駆動パワーユニット２９の油圧ポンプにより開閉バルブ１０１及びフィルタ２７を介して吸い上げられ、チェックバルブ２８を介して電磁切換弁２５に供給される。電磁切換弁２５が閉じられている状態では、油圧ポンプからの油は電磁切換弁２５内の流路を介してオイルタンク１０１に戻される。なお、チェックバルブ２８とフィルタ２７の間にはリリーフバルブ２６が配置されている。電磁切換弁２５を開くと、その切換方向に応じて油圧ポンプからの油が拡径ジャッキ１５のボトム側またはロッド側に供給され、拡径カッター９Ｂが開閉動作する。
【００５０】
上述したように掘削用カッター９を用いて掘削を行うとき、運転手は常に主カッター９Ａ及び拡径カッター９Ｂとケーソン刃口２ａの位置を把握しておく必要があり、特に拡径カッター９Ｂを用いて拡径掘削を行う場合は、拡径カッター９Ｂとケーソン刃口２ａが干渉する可能性がある。また、拡径掘削しない場合でも、「どれほど深さを主カッター９Ａで掘削を行うか、ケーソン２の圧入に際して拡径カッター９Ｂの退避位置はよいか」等、ケーソン刃口２ａと掘削用カッター９の位置を常時把握していないと能率のよい掘削はできない。そこで、本実施例では、上記の位置関係をＣＲＴに写しだし、運転手はそれを見ながら施工を行う。
【００５１】
図１１にＣＲＴ表示システムの一例を示す。図１１において、各ストローク計１５，１９から送られてきた拡径ジャッキストローク及びカッター上下ストロークのアナログ電気信号はＡ−Ｄ変換器４０でデジタル信号に変換され、パソコン４１内に取り込まれる。また、ケーソン２の構築個数、ドリルパイプ６の本数は、継ぎ足す都度パソコン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ＣＲＴ４２に表示するとともに、ＣＲＴ４２上に掘削用カッター９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。
【００５２】
図１２にＣＲＴ４２に写しだした画面の一例を示す。ＣＲＴ４２はケーソン２の下方部分及びカッター装置１０のカッター部を映し出す。また、例えば地表面からケーソン刃口２ａ下端までの距離Ａ、ケーソン刃口２ａ下端から地山までの最大距離Ｂ、掘削用カッター９の最外径部からケーソン刃口２ａ下端までの距離Ｃ、ケーソン刃口２ａ下端から掘削用カッター９の下端までの距離Ｄ、掘削用カッター９の最外径部からケーソン刃口２ａの外面までの距離Ｅ、掘削用カッター９の最外径部からケーソン刃口２ａの内面までの距離Ｆを数値で表示する。
【００５３】
本実施例ではＣＲＴ４２の画面上にケーソン２の下方部分及びカッター装置１０のカッター部の図を表示したが、数値表示のみでもよい。また、上記のような掘削用カッター９及びケーソン２の位置情報を、ＣＲＴ４２の画面表示と併せて、圧入装置４によりケーソン２を圧入する場合に掘削用カッター９の退避位置が不適であるときの警報や、拡径カッター９Ｂを広げる場合にケーソン２と干渉するときの警報またはインターロックに利用してもよい。
【００５４】
次に、以上のように構成した立坑掘削機を用いた掘削方法を図１３〜図２５を用いて説明する。
【００５５】
（１）地山が柔らかい場合（圧入装置あり）
地山が柔らかいためケーソン２が自重で下がっていく場合は、まず、地山の膨らみを考えて掘削用カッター９を上方の位置に退避（図１３参照）しておき、ケーソン２が自重沈下しなくなった時点で圧入装置４により更にケーソン２を押し込む（図１４参照）。そして、圧入装置４でも圧入できなくなった時点で主カッター９Ａを回転させ、ケーソン２の内面より内周側に詰まった地山を掘削すると共に、カッター中心部の排泥口３１より泥水として坑外へ掘削土砂を排土する（図１５参照）。この時、掘削は余り深くまでせずケーソン２が自重沈下しない程度で止め（図１６参照）、地山の膨らみを考えて掘削用カッター９を上方の位置に退避しておき（図１７参照）、圧入装置４で更にケーソン２を押し込む（図１８参照）。以上の工程を繰り返し、ケーソン２を敷設してゆく。この方法により掘削を行うとケーソン２が自重沈下してくることがないので安全性が高まる。
【００５６】
（２）地山が硬い場合（圧入装置あり）
地山が砂層、砂礫層などで硬い場合は、ケーソン２が自重で沈むことはない。更に、ケーソン２の内面より内周側を主カッター９Ａで掘削後、圧入装置４で押し込んでもケーソン２を圧入できない場合がある。このような場合は、まず主カッター９Ａでケーソン２下部の内面より内周側の地山を掘削し（図１９参照）、続いて掘削用カッター９を前位置に引き戻し、拡径ジャッキ１５を伸ばすことにより拡径カッター９Ｂを少し拡げて拡径掘削を行う（図２０参照）。この掘削が終了したら（図２１参照）、掘削用カッター９を上方の位置に戻し（図２２参照）、拡径カッター９Ｂを全縮にし、ケーソン２沈下時に拡径カッター９Ｂとケーソン刃口２ａが接触しないようにしてから、圧入装置４でケーソン２を圧入できるか試してみる。なお、拡径カッター９Ｂを全縮にしてから掘削用カッター９を上方の位置に戻してもよい。このとき、ケーソン２を圧入できない場合は、拡径ジャッキ１５を伸ばすことにより拡径カッター９Ｂを更に拡げて拡径掘削し（図２３参照）、掘削終了時点（図２４参照）で、掘削用カッター９を上方の位置に戻すとともに拡径カッター９Ｂを全縮にし、圧入装置４でケーソン２を圧入できるか試してみる。圧入装置４でケーソン２を圧入できるまで上記の操作を繰り返す。このように、拡径カッター９Ｂを拡径した状態で深さ方向に連続的に掘削するので、従来のような間欠掘り方式に比べて能率良く掘削することができるとともに、環状の溝を形成することがないためケーソン２の刃口抵抗の変動が少なくなり、刃口抵抗を適切に制御することができる。また、拡径カッター９Ｂを徐々に開くこと及び拡径カッター９Ｂを拡径した状態で深さ方向に連続的に掘削することは、ケーソン２の刃口抵抗を徐々に減少させることになり、このように刃口抵抗を徐々に減少させ、かつ圧入装置４でケーソン２を圧入することにより、ケーソン２の沈下時期及び沈下スピードを制御することができ、ケーソン２の不意の自重沈下を防止することができる。また、万が一ケーソン２が沈下しても、ケーソン２の刃口抵抗が徐々に減少するため、その沈下スピードも小さくてすむ。
【００５７】
上記の作業を初期工程として実施し、圧入装置４でケーソン２を圧入するのに必要な拡径カッター９Ｂの拡径位置が決定した場合、その後の掘削においては、まず掘削用カッター９のトルクが十分あるときは、拡径カッター９Ｂをケーソン２の圧入に必要な拡径位置付近まで一度に拡げて拡径掘削し、掘削後掘削用カッター９を上方の位置に戻すとともに拡径カッター９Ｂを全縮にし、圧入装置４でケーソン２を圧入するという工程を繰り返す。一方、掘削用カッター９のトルクが小さく拡径カッター９Ｂを拡径して一度に掘削できないときは、拡径カッター９Ｂを全縮にした状態で、最初に主カッター９Ａでケーソン２下部の内面より内周側の地山を掘削し、掘削後掘削用カッター９を前位置に引き戻し、続いて拡径カッター９Ｂをケーソン２の圧入に必要な拡径位置付近まで一度に拡げて拡径掘削し、掘削後掘削用カッター９を上方の位置に戻すとともに拡径カッター９Ｂを全縮にし、圧入装置４でケーソン２を圧入するという工程を繰り返す。これらの場合、ケーソン２が下方に移動するにしたがい、ケーソン２の沈下抵抗は増大する傾向にあるので、上記拡径位置付近まで拡径して掘削しても圧入装置４でケーソン２を圧入できないことがある、この場合は、拡径カッター９Ｂをさらに拡げて掘削し、圧入装置４でケーソン２を圧入する。このように、拡径カッター９Ｂを拡径した状態で深さ方向に連続的に掘削するだけでなく、拡径カッター９Ｂをケーソン２の圧入に必要な拡径位置付近まで一度または数回に分けて拡げて拡径掘削するので、更に能率良く掘削することができる。また、拡径カッター９Ｂを拡径させた状態で深さ方向に連続的に掘削することにより、初期工程と同様にケーソン２の刃口抵抗を適切に制御することができる。また、上記このように初期工程で決めた圧入に必要な拡径位置付近まで拡径カッター９Ｂを拡径した状態で掘削し、圧入装置４でケーソン２を圧入することにより、初期工程と同様にケーソン２の沈下時期及び沈下スピードを制御し、ケーソン２の不意の自重沈下を防止することができるとともに、万が一ケーソン２が沈下してもその沈下スピードが小さくてすむ。
【００５８】
拡径カッター９Ｂを全開（図２５参照）にして掘削したにもかかわらず、圧入装置４でケーソン２を圧入できない場合は、掘削用カッター９を上方の位置に退避しておき、ケーソン刃口２ａの外角部よりウォータジェット３４を噴出してケーソン刃口２ａの下部を洗掘し、その後ケーソン２を圧入する。
【００５９】
上記（１）及び（２）の掘削において、ケーソン２は、その自重と圧入装置４力の和と、圧入抵抗（地盤の圧入抵抗とケーソン２壁の摩擦抵抗または粘着抵抗）と、浮力との和の力のバランスにより圧入できるかどうかが決まる。掘削時にはケーソン２が極力自重沈下しないようにするが、掘り過ぎた場合はケーソン２が自重沈下することもあり、それを考えて対応する必要がある。
【００６０】
ケーソン２の自重沈下に対する対応策の一例を図２６に示す。図２６において、主カッター９Ａによる掘削中にケーソン２が自重沈下したとき、ケーソン２の下がるスピードが主カッター９Ａの掘削スピードより大きいと掘削用カッター９は地山に押し付けられ、やがて掘削用カッター９を吊り下げているウインチ１１のワイヤー張力が０となりワイヤーがたるむことになる。ワイヤーがたるむことにより、最悪の場合でも掘削用カッター９にケーソン２の自重がかかることが防止される。また、ワイヤーがたるみカッター駆動軸部が相対的に押し上げられる場合に備えて、ウィンチ１１を吊っている櫓１６は排泥管と干渉する上部位置が切り欠いてある。
【００６１】
また、上記（２）の地山が硬い場合の掘削において、拡径カッター９Ｂによる掘削中にケーソン２の自重沈下が起きたときは、ワイヤーのたわみ他に、拡径カッター９Ｂがケーソン刃口２ａと地山の間に挟まれないように拡径カッター９Ｂが主カッター９Ａ内に逃げる構造となっている。すなわち、前述したように、ケーソン刃口２ａにより拡径カッター９Ｂが押されると、拡径ジャッキ１５の伸び側のリリーフバルブ２２Ａより油を噴出させて拡径ジャッキ１５を縮め、拡径カッター９Ｂを主カッター９Ａ内に収納する事でケーソン刃口２ａと地山の間に拡径カッター９Ｂが挟まれるのを防止する。
【００６２】
また、上記（１）及び（２）の掘削において、運転者はケーソン２の下方を掘削しながらケーソン２を沈下推進させて行くが、このとき掘削用カッター９とケーソン刃口２ａとの位置関係が分からないと不便であり、特に上記（２）の掘削では、拡径カッター９Ｂをケーソン２の圧入に必要な拡径位置付近まで一度にまたは数回に分けて拡げるため、掘削用カッター９とケーソン刃口２ａとの位置関係が分からないと拡径カッター９Ｂの拡径量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画面を見ながら掘削を行う。これにより、運転者は主カッター９Ａ及び拡径カッター９Ｂとケーソン刃口２ａとの位置を把握し、安全にかつ能率良く掘削することができる。
【００６３】
以上のように本実施例の立坑掘削方法によれば、拡径カッター９Ｂを拡径した状態で深さ方向に連続的に掘削するので、従来のような間欠掘り方式に比べて能率良く掘削することができる。
【００６４】
また、拡径カッター９Ｂを拡径した状態で環状の溝を形成することなく深さ方向に連続的に掘削するので、ケーソン２の刃口抵抗の変動が少なくなり、刃口抵抗を適切に制御することができる。また、初期工程では拡径カッター９Ｂを徐々に拡径して深さ方向に連続的に掘削することにより、その後の工程では初期工程で決めた圧入に必要な拡径位置付近まで拡径カッター９Ｂを拡径して深さ方向に連続的に掘削することにより、ケーソン２の刃口抵抗を適切な値に減少させ、この状態で圧入装置４によりケーソン２を圧入することにより、ケーソン２の沈下時期及び沈下スピードを制御し、ケーソン２の不意の自重沈下を防止することができる。また、万が一ケーソン２が沈下しても、その沈下スピードが小さくてすむ。
【００６５】
また、初期工程でケーソン２を圧入するのに必要な拡径カッター９Ｂの拡径位置を決定した後の掘削においては、掘削用カッター９のトルクが十分あるときは、拡径カッター９Ｂをケーソン２の圧入に必要な拡径位置付近まで一度に拡げて拡径掘削し、掘削用カッター９のトルクが小さく拡径カッター９Ｂを拡径して一度に掘削できないときは、最初に主カッター９Ａでケーソン２下部の内面より内周側の地山を掘削した後、拡径カッター９Ｂをケーソン２の圧入に必要な拡径位置付近まで一度に拡げて拡径掘削するので、更に能率良く掘削することができる。
【００６６】
また、本実施例の立坑掘削機によれば、拡径カッター９Ｂのカッター形状は、拡径カッター９Ｂの回転中心であるピン３３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ので、拡径カッター９Ｂにより深さ方向に連続的に掘削しているときに、万が一ケーソン２が自重沈下しても、拡径カッター９Ｂの外周部がケーソン刃口２ａと地山との間に挾まれることなく、拡径カッター９Ｂが主カッター９Ａ側に逃げ、拡径カッター９Ｂの破損が防止される。これにより、上述した深さ方向を連続的に掘削する工程を含む立坑掘削方法を実施することが可能となる。
【００６７】
また、ストローク計１５，１９により固定カッタ９及び拡径カッター９Ｂとケーソン刃口２ａの位置関係を検出し、それをパソコン４１のＣＲＴ４２に表示させるので、運転手は掘削用カッター９とケーソン刃口２ａの下端との位置関係を適格に把握し、ＣＲＴ画面を見ながら掘削用カッター９を下方に動かすことができ、能率よくかつ安全に掘削することができる。
【００６８】
なお、本実施例では、拡径カッター９Ｂの拡径位置をストローク計１５により検出し、ケーソン刃口２ａに対する掘削用カッター９の上下方向の位置をストローク計１９により検出し、それらの検出値に基づき固定カッタ９及び拡径カッター９Ｂとケーソン刃口２ａの位置関係をＣＲＴ４２に表示させるものとしたが、これに限らず、拡径カッター９Ｂの拡径位置、及びケーソン刃口２ａに対する掘削用カッター９の上下方向の位置のいずれか一方を検出するようにしてもよい。
【００６９】
図２７に本実施例の変形例を示す。この変形実施例は、拡径カッターの形状を、ピン３３からカッター刃先までの距離が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としたものである。
【００７０】
前述のごとく拡径カッター９Ｂの形状をピン３３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ような形状とした場合、主カッター９Ａの剛性および主カッター９Ａをつりさげている部材の剛性が小さくかつ地山が硬いときは、主カッター９Ａおよび主カッター９Ａをつりさげている部材のたわみにより拡径カッター９Ｂの引き込み時、拡径カッター９Ｂが未掘削部の地山にくい込んでしまい、主カッター９Ａ内にスムーズに引き込めなくなる可能性がある。この変形実施例によれば、拡径カッター９Ｃを拡径ジャッキ１５により縮める場合、またはケーソン刃口２ａの自重沈下によって拡径カッター９Ｃが主カッター９Ａ内に引き込まれる場合、拡径カッター９Ｃの回転半径Ｒが外周側へ行くほど小さくなっているため、未掘削部の地山に触れること無しに主カッター９Ａ内に確実に引き込むことができる。
【００７１】
図２８及び図２９に本実施例の他の変形例を示す。この変形実施例は、カッターガイドをケーソン２側（固定側）に取り付けたものである。この場合は、掘削用カッター９を含むカッター部の回収（上方へ引き上げる）時、カッターガイド８Ａを図２８の２点鎖線のように上側に開き、掘削用カッター９との干渉を防止する。また、この場合も、カッターシャフト７部分が摺動部分になるため、図２９に示すようにカッターシャフト７部分を２重管構造とする。
【００７２】
次に、本発明の第２の実施例を図３０により説明する。本実施例は圧入装置を使用せず、ケーソン２を自重沈下により下げていくものである。図中、図１に示す部材と同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００７３】
図３０において、本実施例の立坑掘削機は、第１の実施例の図１に示すものにおいて圧入装置４、アンカー３及び圧入装置用ベース３５が無い構成であり、他は図１に示すものと同じである。
【００７４】
以上のような立坑掘削機を用いた掘削方法を図１３〜図２５を用いて説明する。なお、図１３〜図２５は前述したように圧入装置を用いてケーソン２を圧入するときの推進工程を示すものであるが、本実施例では圧入装置を装備していないので、以下の説明ではケーソン２の下方部分及びカッター部を示している図中下部分のみを参照することにする。
【００７５】
（１）地山が柔らかい場合（圧入装置なし）
地山が柔らかいためケーソン２が自重で下がっていく場合は、まず、地山の膨らみを考えて掘削用カッター９を上方の位置に退避（図１３下部分参照）しておき、ケーソン２が自重沈下しなくなった時点で主カッター９Ａを回転させ、ケーソン２の内面より内周側に詰まった地山を掘削すると共に、主カッター９Ａ中心部の排泥口３１より泥水として坑外へ掘削土砂を排出する（図１５及び図１６下部分参照）。ケーソン２の内面より内周側の土砂を主カッター９Ａにて掘削排土するにつれてケーソン２の刃口抵抗が減少するため、再び自重沈下が起こりケーソン２が下がる（図１８下部分参照）。この場合、前述したように、ケーソン２の下がるスピードが主カッター９Ａの掘削スピードより大きいと掘削用カッター９は地山に押し付けられ、掘削用カッター９を吊り下げているウインチ１１のワイヤーがたるむので、掘削用カッター９にケーソン２の自重がかかることが防止される。その後は、ウインチ１１で掘削用カッター９を地山と接触しないところまで引き上げ、ケーソン２の自重沈下が停止したところで再度主カッター９Ａの掘削を行い、この工程を繰り返しケーソン２を敷設してゆく。
【００７６】
（２）地山が硬い場合（圧入装置なし）
地山が砂層、砂礫層などで硬い場合は、自重でケーソン２が沈むことはない。更に、ケーソン２の内面より内周側を主カッター９Ａで掘削してもケーソン２が自重沈下しない場合がある。このような場合は、まず主カッター９Ａでケーソン２下部の内面より内周側の地山を掘削し（図１９下部分参照）、続いて掘削用カッター９を前位置に引き戻し、拡径ジャッキ１５を伸ばすことにより拡径カッター９Ｂを少し拡げてケーソン刃口２ａ下部を拡径掘削し（図２０及び図２１下部分参照）、自重沈下しない場合は更に拡径カッター９Ｂを広げ掘削し（図２２〜図２４下部分参照）、自重沈下するまで上記の操作を繰り返す。このように、拡径カッター９Ｂを拡径した状態で深さ方向に連続的に掘削するので、従来のような間欠掘り方式に比べて能率良く掘削することができるとともに、環状の溝を形成することがないためケーソン２の刃口抵抗の変動が少なくなり、刃口抵抗を適切に制御することができる。また、ケーソン２の自重沈下のスピードが非常に大きくなると、拡径ジャッキ１５の縮みスピードが大きくなり追従できずに拡径ジャッキ１５が破損する可能性があるが、上記のように拡径カッター９Ｂを徐々に開くこと及び拡径カッター９Ｂを拡径した状態で深さ方向に連続的に掘削することことにより、ケーソン２の刃口抵抗が徐々に減り、ケーソン２の自重沈下スピードは余り大きくならない。
【００７７】
上記の作業を初期工程として実施し、ケーソン２を自重沈下させるのに必要な拡径カッター９Ｂの拡径位置が決定した場合、その後の掘削においては、掘削用カッター９のトルクが十分あるときは、拡径カッター９Ｂをケーソン２の自重沈下に必要な拡径位置付近まで一度に拡げて拡径掘削する。一方、掘削用カッター９のトルクが小さく拡径カッター９Ｂを拡径して一度に掘削できないときは、まず拡径カッター９Ｂを全縮した状態で主カッター９Ａでケーソン２下部の内面より内周側の地山を掘削し、掘削後掘削用カッター９を前位置に引き戻し、続いて拡径カッター９Ｂをケーソン２の自重沈下に必要な拡径位置付近まで一度に拡げて拡径掘削する。これらの場合、ケーソン２が下方に移動するにしたがい、ケーソン２の沈下抵抗は増大する傾向にあるので、上記拡径位置付近まで拡径して掘削してもケーソン２が自重沈下しないことがある。この場合は、拡径カッター９Ｂをさらに拡げて掘削し、ケーソン２を自重沈下させる。このように、拡径カッター９Ｂを拡径した状態で深さ方向に連続的に掘削するだけでなく、拡径カッター９Ｂをケーソン２の自重沈下に必要な拡径位置付近まで一度にまたは数回に分けて拡げて拡径掘削するので、更に能率良く掘削することができる。また、拡径カッター９Ｂを拡径させた状態で深さ方向に連続的に掘削することにより、初期工程と同様にケーソン２の刃口抵抗を適切に制御することができる。また、上記このように初期工程で決めた自重沈下に必要な拡径位置付近まで拡径カッター９Ｂを拡径した状態で掘削し、ケーソン２を自重沈下させることにより、ケーソン２が自重沈下するまで刃口抵抗が減少し、ケーソン２の自重沈下スピードは余り大きくならない。
【００７８】
拡径カッター９Ｂを全開（図２５下部分参照）にして掘削したにもかかわらず、ケーソン２が沈下しない場合は掘削用カッター９を安全な箇所に退避させ、ケーソン刃口２ａ外角部よりウォータジェット３４を噴出してケーソン刃口２ａの下部を洗掘し、ケーソン２を自重沈下させる。
【００７９】
また、上記（１）及び（２）の掘削において、運転者はケーソン２の下方を掘削しながらケーソン２を沈下推進させて行くが、この場合、運転者は掘削用カッター９とケーソン刃口２ａとの位置関係を表示したＣＲＴ画面を見ながら掘削を行う。これにより、運転者は主カッター９Ａ及び拡径カッター９Ｂとケーソン刃口２ａとの位置を把握し、安全にかつ能率良く掘削することができる。
【００８０】
以上のような本実施例の立坑掘削方法によれば、拡径カッター９Ｂを拡径した状態で深さ方向に連続的に掘削するので、従来のような間欠掘り方式に比べて能率良く掘削することができる。
【００８１】
また、拡径カッター９Ｂを拡径した状態で環状の溝を形成することなく深さ方向に連続的に掘削するので、ケーソン２の刃口抵抗の変動が少なくなり、刃口抵抗を適切に制御することができる。また、初期工程では拡径カッター９Ｂを徐々に拡径して深さ方向に連続的に掘削することにより、その後の工程では初期工程で決めた自重沈下に必要な拡径位置付近まで拡径カッター９Ｂを拡径して深さ方向に連続的に掘削することにより、ケーソン２が自重沈下できるまで刃口抵抗を減少させるので、ケーソン２の自重沈下スピードは余り大きくならず、拡径ジャッキ１５の縮みスピードも大きくなることはなく、拡径ジャッキ１５が破損することはない。
【００８２】
また、初期工程でケーソン２を自重沈下させるのに必要な拡径カッター９Ｂの拡径位置を決定した後の掘削においては、掘削用カッター９のトルクが十分あるときは、拡径カッター９Ｂをケーソン２の自重沈下に必要な拡径位置付近まで一度に拡げて拡径掘削し、掘削用カッター９のトルクが小さく拡径カッター９Ｂを拡径して一度に掘削できないときは、主カッター９Ａでケーソン２下部の内面より内周側の地山を掘削した後、拡径カッター９Ｂをケーソン２の自重沈下に必要な拡径位置付近まで一度に拡げて拡径掘削するので、更に能率良く掘削することができる。
【００８３】
次に、本発明の第３の実施例を図３１により説明する。本実施例はカッター回転駆動装置を地上設置としたものである。図中、図１に示す部材と同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８４】
図３１において、地上設置のやぐら５１にはカッター回転駆動装置１７Ａが設置され、このカッター回転駆動装置１７Ａはケーソン刃口２ａの下降にしたがって下降することはない。したがって、本実施例では、掘削用カッター９と刃口２ａとの位置関係を把握するために、ストローク計（図示省略）によりＸ寸法を測定し、ケーソン２と垂設している掘削用カッター９の構成部分の一部との相対位置を検出する。なお、Ｘ寸法の代わりにＺ寸法を測定してもよい。
【００８５】
次に、本発明の第４の実施例を図３２により説明する。本実施例はカッター回転駆動装置をケーソン上面とケーソン刃口の間に設置したものである。図中、図１に示す部材と同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８６】
図３２において、ケーソン２上面とケーソン刃口２ａの間の段差部分Ｐにはカッター回転駆動装置１７Ｂが設置され、このカッター回転駆動装置１７Ｂはケーソン刃口２ａと共に掘削にしたがって下降する。本実施例では、カッター回転駆動装置１７Ｂとケーソン刃口２ａの間にケーソン２が組まれることがないこと、及びドリルパイプ６を継ぎ足す必要がないことからカッター回転駆動装置１７Ｂとケーソン刃口２ａの相対位置が変わらないため、ケーソン２の構築個数及びドリルパイプ６の本数を手入力をすることは不必要である。本実施例では、ストローク計（図示省略）によりｙ寸法を測定することにより、掘削用カッター９とケーソン刃口２ａとの位置関係を把握する。
【００８７】
次に、本発明の第５の実施例を図３３により説明する。本実施例はケーソン刃口と地表面までの間に圧入装置を設置したものである。図中、図１に示す部材と同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８８】
図３３において、ケーソン刃口２ａと地表面との間には圧入装置７１が設置され、圧入装置７１と地表面の間で予め分割したケーソン２Ａを組み立ててゆく。また、ケーソン刃口２ａの上部には隔壁８が設置され、この隔壁８の上にやぐら１６を建ている。本実施例では、圧入装置７１とケーソン刃口２ａの間にケーソン２が組まれることがないこと、及びドリルパイプ６を継ぎ足す必要がないことから、ケーソン２の構築個数及びドリルパイプ６の本数を手入力をすることは不必要であり、ストローク計（図示省略）によりｗ寸法を測定することにより、掘削用カッター９とケーソン刃口２ａとの位置関係を把握する。
【００８９】
【発明の効果】
本発明によれば、拡径カッターを少なくとも部分的に拡径した状態で掘削用カッターを回転させ下方に向かって連続的に掘削するようにしたので、立坑構築物の刃口抵抗を適切に制御しつつ能率良く施工できる。また、たとえ立坑構築物の刃口が沈下しても、その沈下距離が小さくてかつ沈下スピードも小さくてすむ。さらに、立坑構築物を圧入装置により圧入する場合は、刃口の沈下を制御することができる。
【００９０】
また、立坑構築物の刃口が沈下しても拡径カッターが地山と刃口との間に挾まれて、拡径カッターが破損することがない。
【００９１】
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適切に把握でき、安全に能率良く施工できる。
【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を含む工事縦断面全体図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１に示すカッター装置のカッター部の縦断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図１の立坑上部を示す縦断面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】図７の側面図である。
【図９】図６のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】図１に示す拡径カッターを作動させるための油圧回路図である。
【図１１】図１に示す掘削用カッターとケーソン刃口との位置関係を表示させるシステム構成図である。
【図１２】図１１に示すＣＲＴ画面の表示の一例を示す図である。
【図１３】図１に示す拡径カッターを使用しない場合の推進工程説明図である。
【図１４】図１に示す拡径カッターを使用しない場合の推進工程説明図である。
【図１５】図１に示す拡径カッターを使用しない場合の推進工程説明図である。
【図１６】図１に示す拡径カッターを使用しない場合の推進工程説明図である。
【図１７】図１に示す拡径カッターを使用しない場合の推進工程説明図である。
【図１８】図１に示す拡径カッターを使用しない場合の推進工程説明図である。
【図１９】図１に示す拡径カッターを使用する場合の推進工程説明図である。
【図２０】図１に示す拡径カッターを使用する場合の推進工程説明図である。
【図２１】図１に示す拡径カッターを使用する場合の推進工程説明図である。
【図２２】図１に示す拡径カッターを使用する場合の推進工程説明図である。
【図２３】図１に示す拡径カッターを使用する場合の推進工程説明図である。
【図２４】図１に示す拡径カッターを使用する場合の推進工程説明図である。
【図２５】図１に示す拡径カッターを使用する場合の推進工程説明図である。
【図２６】図１に示すケーソンの自重沈下に対する対応策の一例を示す図である。
【図２７】本発明の第１の実施例の変形による立坑掘削機の掘削用カッターを示す図である。
【図２８】本発明の第１の実施例の他の変形による立坑掘削機のカッターガイドを示す図である。
【図２９】図２８のＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線断面図である。
【図３０】本発明の第２の実施例による立坑掘削機を含む工事縦断面全体図である。
【図３１】本発明の第３の実施例による立坑掘削機を含む工事縦断面全体図である。
【図３２】本発明の第４の実施例による立坑掘削機を含む工事縦断面全体図である。
【図３３】本発明の第５の実施例による立坑掘削機を含む工事縦断面全体図である。
【符号の説明】
２    ケーソン（立坑構築物）
２ａ    刃口
４  圧入装置
９  掘削用カッター
９Ａ  主カッター
９Ｂ  拡径カッター
１５  拡径ジャッキ（ストローク計）
１９  ストローク計
４１  パソコン
４２  ＣＲＴ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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