(57)【特許請求の範囲】
【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、地盤を掘削しながら攪拌する回転ビット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を収納して保持し、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前記壁体２の厚さＴよりも大きな幅を有する上下方向の掘削穴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、
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の回転により掘削穴が掘り進められるのに伴って、前記壁体２を地中へ沈降させる地下壁体の構築法。
【請求項２】
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、地盤を掘削しながら攪拌する回転ビット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を収納して保持し、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前記壁体２の厚さＴよりも大きな幅を有する掘削穴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、
壁体２を押圧し、壁体２を介して押圧力を受けた回転ビット４０の回転により掘削穴４７が掘り進められるのに伴って、前記壁体２を掘削穴内に進行させる地下壁体の構築法。
【請求項３】
請求項１または２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。
【請求項４】
請求項１または２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。
【請求項５】
請求項１または２において、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。
【請求項６】
請求項１および２において、前記噴射ノズル４１ｅ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。
【請求項７】
地下に掘削穴４７を形成し、かつ外側にコンクリートを打設して壁体２を形成する装置であって、
先端から地盤を掘削しながら攪拌する回転ビット４０を突出させ、この回転ビット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、および吸引口４１ｃからの泥水を吸い出す吸引パイプ８を収納して保持したトランクパイプ７。
【請求項８】
請求項７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。
【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、地盤を掘削しながら攪拌する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て保持し、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前記壁体の厚さよりも大きな幅を有する上下方向の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、壁体の重量により下方への押し下げ力を受けた回転ビットの回転により掘削穴が堀り進められるのに伴って、前記壁体を地中へ沈降させるようにした。
また、請求項２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、地盤を掘削しながら攪拌する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て保持し、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前記壁体の厚さよりも大きな幅を有する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、壁体を押圧し、壁体を介して押圧力を受けた回転ビットの回転により掘削穴が掘り進められるのに伴って、前記壁体２を掘削穴内に進行させるようにした。
【０００６】
また、請求項３に係る地下壁体の構築法は、請求項１および２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４に係る地下壁体の構築法は、請求項１および２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５に係る地下壁体の構築法は、請求項１および２における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６に係る地下壁体の構築法は、請求項１および２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７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し、かつ外側にコンクリートを打設して壁体を形成する装置であって、先端から地盤を掘削しながら攪拌する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保持している。
【００１０】
また、請求項８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７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および２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て保持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て保持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、壁体の厚さよりも大きな幅を有する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。
また、請求項１の地下壁体の構築法によれば、掘削穴を上下方向に形成するから、コンクリートが固まってできた壁体の重量により下方への押し下げ力を受けた回転ビットの回転により掘削穴が堀り進められるのに伴って自動的に掘削穴内に沈降していく。請求項２の地下壁体の構築法によれば、壁体を押圧し、壁体を介して押圧力を受けた回転ビットの回転により掘削穴が堀り進められるのに伴って、掘削構内に沈降していく。
【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３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４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５の地下壁体の構築法によれば、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６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７の地下壁体の構築法に用いるトランクパイプは、先端から地盤を掘削しながら攪拌する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保持しているので、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８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１９は泥水を濾して水と土砂とに分離し、水を循環水槽２０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２３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３３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３４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４１ｆ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４１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４０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４４ａ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４２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２０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４１ｅ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７ｄ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１１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のである。
【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６３，６９に押し付けられている。それにより、振動板７０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７４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７３，７４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４０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９９ａ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４０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４９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１０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１０３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１２（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）。
【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】
0003577360.tif 000009
【図９】
0003577360.tif 000010
【図１０】
0003577360.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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