(57)【要約】  【課題】  地下に筒状構造物を築造する井筒工法における補助工法（置換法）の不経済性を解消するとともに、過大な吊支・圧入装置を不要とする。  【解決手段】  複数個の筒状体１にて筒状構造物２を構築しながらその内部及び下部領域における地盤の全部又は一部を掘削して該筒状構造物２の自重による沈下若しくは機械による圧入を繰り返して地下に所定の筒状構造物２を築造する際に、筒状構造物２の自重による沈下防止処置として、筒状構造物２をエアバッグ１７にて立坑１６内に吊り支える。  【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の筒状体にて筒状構造物を構築しながらその内部及び下部領域における地盤の全部又は一部を掘削して該筒状構造物の自重による沈下若しくは機械による圧入を繰り返して地下に所定の筒状構造物を築造するに際し、筒状構造物の自重による沈下を防止した後、該筒状構造物の内部を埋め戻すことを特徴とする井筒工法。
【請求項２】
複数個の筒状体にて筒状構造物を構築しながらその内部及び下部領域における地盤の全部又は一部を掘削して該筒状構造物の自重による沈下若しくは機械による圧入を繰り返して地下に所定の筒状構造物を築造するに際し、前記筒状構造物の自重による沈下防止処置として、筒状構造物をエアバッグにて地中孔内に吊り支えることを特徴とする井筒工法。
【請求項３】
複数個の筒状体にて筒状構造物を構築しながらその内部及び下部領域における地盤の全部又は一部を掘削して該筒状構造物の自重による沈下若しくは機械による圧入を繰り返して地下に所定の筒状構造物を築造するに際し、前記筒状構造物の自重による沈下防止処置として、筒状構造物の壁部内に空洞部を形成して見掛け比重の低下による浮力を生じさせることを特徴とする井筒工法。
【請求項４】
複数個の筒状体にて筒状構造物を構築しながらその内部及び下部領域における地盤の全部又は一部を掘削して該筒状構造物の自重による沈下若しくは機械による圧入を繰り返して地下に所定の筒状構造物を築造するに際し、前記筒状体の自重による沈下防止処置として、自重に対する沈下抵抗が確保できる地盤では、前記筒状構造物の下部領域を拡縮回転掘削機で掘削することを特徴とする井筒工法。
【請求項５】
請求項１から４に記載の井筒工法の二つ以上を併用することを特徴とする井筒工法。
【請求項６】
複数個の筒状体にて筒状構造物を構築しながらその内部及び下部領域における地盤の全部又は一部を掘削して該筒状構造物の自重による沈下若しくは機械による圧入を繰り返して地下に所定の筒状構造物を築造するに際し、筒状構造物の自重による沈下を防止した後、該筒状構造物の内部を埋め戻すことを特徴とする井筒工法。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかにおいて、前記筒状構造物の内部では拡縮回転掘削機の掘削翼を縮径状態で作動させる一方、筒状構造物の刃先下より下部では拡縮回転掘削機の掘削翼を拡径状態で作動させることを特徴とする井筒工法。
【請求項８】
請求項６において、前記拡縮回転掘削機は、ドリルケーシングの外周に拡縮可能な掘削翼が設けられ、この掘削翼の近傍に開口部が前記ドリルケーシングに開設され、掘削された土砂は前記開口部からドリルケーシング内に移動し、内部から排出できるようにしたことを特徴とする井筒工法。
【請求項９】
請求項６又は７において、前記拡縮回転掘削機の掘削翼は、ドリルケーシングの外周面に固定した固定掘削翼と、その外側に取り付けられた可動掘削翼との２種類からなることを特徴とする井筒工法。
【請求項１０】
請求項８において、前記固定掘削翼と可動掘削翼とは、共に脱着可能な構成として、前記筒状体の内径及び壁厚の寸法に応じて取り替えることを特徴とする井筒工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数個の筒状体にて筒状構造物を構築しながらその内部及び下部領域における地盤の全部又は一部を掘削して該筒状構造物の自重による沈下若しくは機械による圧入を繰り返して地下に所定の筒状構造物を築造する井筒工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒状構造物の内部及び下部領域における地盤の全部又は一部を掘削して該筒状構造物の自重による沈下若しくは機械による圧入を繰り返して地下に所定の筒状構造物を築造する井筒工法にあっては、自重は勿論のこと圧入では筒状構造物を沈設することが不可能となる硬質地盤に際しては、下記非特許文献１に記載のような筒状構造物の下部領域を予め掘削して山砂等と置き代える補助工法を採用している。若しくは、筒状構造物を吊下げ支持可能な吊支・圧入装置を用いて筒状構造物を吊下げながら、その下部領域を下記特許文献１に記載のような特殊の拡縮回転掘削機で掘削する方法を採用している。
【特許文献１】特開２００４−１７６５３０号
【非特許文献１】山口他１名「市街地における狭隘な用地での大規模立坑の施工」、土木施工、株式会社山海堂、平成１２年１０月１日、第４巻、第１３号、通巻５３３号、ｐ．８−１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前者の補助工法にあっては、沈設深度の上部２〜３ｍの硬質地盤が存在する場合でも、地上から全ての深さの置換作業をしなければならないから不経済である。また、後者の工法にあっては、地下の筒状構造物全体を吊り降ろす必要があるから、筒状構造物が大口径かつ大深度になれば、増大する筒状構造物の全重量を支持して吊り降ろすことができる過大な吊支・圧入装置が必要となる、という問題がある。
【０００４】
そこで、この発明は補助工法の不経済性を解消するとともに、過大な吊支・圧入装置を不要とする井筒工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の本発明に係る井筒工法は、複数個の筒状体にて筒状構造物を構築しながらその内部及び下部領域における地盤の全部又は一部を掘削して該筒状構造物の自重による沈下若しくは機械による圧入を繰り返して地下に所定の筒状構造物を築造するに際し、筒状構造物の自重による沈下を防止した後、該筒状構造物の内部を埋め戻すことを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の本発明にかかる井筒工法は、複数個の筒状体にて筒状構造物を構築しながらその内部及び下部領域における地盤の全部又は一部を掘削して該筒状構造物の自重による沈下若しくは機械による圧入を繰り返して地下に所定の筒状構造物を築造するに際し、前記筒状構造物の自重による沈下防止処置として、筒状構造物をエアバッグにて地中孔内に吊り支えることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３記載の本発明にかかる井筒工法は、複数個の筒状体にて筒状構造物を構築しながらその内部及び下部領域における地盤の全部又は一部を掘削して該筒状構造物の自重による沈下若しくは機械による圧入を繰り返して地下に所定の筒状構造物を築造するに際し、前記筒状構造物の自重による沈下防止処置として、筒状構造物の壁部内に空洞部を形成して見掛け比重の低下による浮力を生じさせることを特徴とする。
【０００８】
さらに、請求項４記載の本発明にかかる井筒工法は、複数個の筒状体にて筒状構造物を構築しながらその内部及び下部領域における地盤の全部又は一部を掘削して該筒状構造物の自重による沈下若しくは機械による圧入を繰り返して地下に所定の筒状構造物を築造するに際し、前記筒状構造物の自重による沈下防止処置として、自重に対する沈下抵抗が確保できる地盤では、前記筒状構造物の下部領域を拡縮回転掘削機で掘削することを特徴とする。そして、請求項５記載の本発明にかかる井筒工法は、請求項１から４に記載の井筒工法の二つ以上を併用することを特徴とする。
【０００９】
更に、請求項６記載の本発明にかかる井筒工法は、請求項１から５のいずれかにおいて、前記筒状構造物の内部では拡縮回転掘削機の掘削翼を縮径状態で作動させる一方、筒状構造物の刃先下より下部では拡縮回転掘削機の掘削翼を拡径状態で作動させることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項７記載の本発明にかかる井筒工法は、請求項６において、前記拡縮回転掘削機は、ドリルケーシングの外周に拡縮可能な掘削翼が設けられ、この掘削翼の近傍に開口部が前記ドリルケーシングに開設され、掘削された土砂は前記開口部からドリルケーシング内に移動し、内部から排出できるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
さらに、請求項８記載の本発明に係る井筒工法は、請求項６又は７において、前記拡縮回転掘削機の掘削翼は、ドリルケーシングの外周面に固定した固定掘削翼と、その外側に取り付けられた可動掘削翼との２種類からなることを特徴とする。
【００１２】
最後に、請求項９記載の本発明にかかる井筒工法は、請求項８において、前記固定掘削翼と可動掘削翼とは、共に脱着可能な構成として、前記筒状体の内径及び壁厚の寸法に応じて取り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１から請求項４までの本発明により、過大な吊支・圧入装置を要することなく、及び、請求項６から請求項９までの本発明により、拡縮回転掘削機で迅速な掘削を確保できるために、地下に筒状構造物を築造する井筒工法の経済性を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の井筒工法は、図１から図３に示す工程を基礎としている。すなわち、図１に示すように、軟質地盤Ｅ１と硬質地盤Ｅ２を有する設置場所において、例えば２個の筒状体１，１を連結してなる筒状構造物２を地上に載置するとともに、その筒状構造物２の周囲には反力杭３，３を適宜配置する。最下部の筒状体１の下端部には環状の刃先部４が連結され、また、反力杭３，３には筒状構造物２を取り囲む作業枠５が設けられている。
【００１５】
そして、筒状構造物２における刃先部４の下部領域の軟質地盤Ｅ１をハンマーグラブ６で掘削することと、新しい筒状体１を筒状構造物２の最上部に連結することとを繰り返して、図２に示すように、硬質地盤Ｅ２に刃先部４が達するまで筒状構造物２を自重にて沈下させる。硬質地盤Ｅ２はハンマーグラブ６で掘削することが困難かつ非能率的であり、また、筒状構造物２の自重による沈下が阻止されるので、筒状構造物２の最上端部に圧入装置７を搭載して機械的掘削を行うこととする。圧入装置７は油圧シリンダー８，８を有する板状体であり、筒状体１の開口に合致する開口部を形成してあり、この開口部からハンマーグラブ６が筒状構造物２の内外へ出入りできる。
【００１６】
ついで、図３に示すように、反力杭３，３に連結して仮受け台９を設置し、その仮受け台９に油圧シリンダー８，８から伸縮可能なピストンロッド１０，１０を連結する。また、仮受け台９の上部には拡縮回転掘削機１１の油圧モーター等の回転駆動部を搭載する。この拡縮回転掘削機１１は筒状構造物２内に挿入するドリルケーシング１２がその下端部周縁にドリルビットなどの掘削刃１３を有するとともに、その上部外周面には掘削翼１４を有し、かつ、その掘削翼１４間の周面に排土口１５を開設してある。
【００１７】
掘削刃１３で掘削しながらドリルケーシング１２内に土柱を形成し、この土柱をドリルケーシング１２の上端部から挿入するハンマーグラブ等で排出しつつ、掘削翼１４でドリルケーシング１２外の土砂を排土口１５内に掻き込み、さらに、ドリルケーシング１２内の掘削土砂をハンマーグラブで排出することを繰り返して、筒状体１の外径に等しい立坑１６を計画深度ＰＤに達するまで掘削する。
【００１８】
なお、拡縮回転掘削機１１は、図１２に示すように、掘削翼１４が筒状体１の内径部で回転及び軸方向移動可能な縮径状態と、図１３に示すように、筒状体１の刃先部４の外側下方までの範囲で回転可能な拡径状態とに可変な構造であり、この構造は、図１４から図１６に示すように、ドリルケーシング１２の外周面に固定した取付翼２１に固定掘削翼２２が連結され、この固定掘削翼２２に可動掘削翼２３がヒンジ２４で連結され、かつ、可動掘削翼２３とドリルケーシング１２との間には油圧シリンダー２５が伸縮可能に設けられてなる。油圧シリンダー２５を縮小動させれば可動掘削翼２３は内側へ回動して縮径し（図１５参照）、伸長動させれば可動掘削翼２３が外側方向へ開く（図１６参照）。
【００１９】
さらに、この掘削翼１４は、図１７に示すように、取付翼２１に縦穴２５を形成し、この縦穴２６に挿入可能な舌片状の係合突起部２７を固定掘削翼２２に形成する一方、固定掘削翼２２にも縦穴２８を設け、この縦穴２８に挿入可能な舌片の係合突起部２９を可動掘削翼２３に形成することで、分解可能かつ脱着可能な構成とすることができる。
【００２０】
立坑１６は筒状構造物２の計画深度ＰＤまで硬質地盤Ｅ２を掘削して形成される。そこで、請求項１に対応する実施例として、図４及び図５に示すように、筒状構造物２の刃先部４が硬質地盤Ｅ２に達した段階で、筒状構造物２内にドリルケーシング１２を挿入し、筒状構造物２の内面とドリルケーシング１２の外周面との間にエアバッグ１７を介在させて、エアバッグ１７の膨張力にて周面摩擦抵抗を生じさせながら筒状構造物２の自重落下を防止する。このような状態で、筒状構造物２の刃先部４の下部領域における硬質地盤Ｅ２を、拡径した掘削翼１４のドリルケーシング１２で掘削して、計画深度までの立坑１６を掘削すると、エアバッグ１７を取り外し、掘削翼１４を縮径してドリルケーシング１２を引き抜き、かつ、圧入装置７で筒状構造物２を立坑１６に圧入する。
【００２１】
また、請求項２に対応する実施例として、図６及び図７に示すように、筒状体１の壁部内に空洞部１８を形成することによって筒状体１の見掛け比重を低下させることで、筒状構造物２の浮力を生じさせることができ、これにより自重による落下を防止することができる。このような筒状構造物２の刃先部４の下部領域における硬質地盤Ｅ２を、拡径した掘削翼１４のドリルケーシング１２で掘削して、計画深度までの立坑１６を掘削すると、掘削翼１４を縮径してドリルケーシング１２を引き抜き、かつ、圧入装置７で筒状構造物２を立坑１６に圧入する。
【００２２】
さらに、請求項３に対応する実施例として、図８に示すように、筒状構造物２と軟質地盤Ｅ１との接面における周面摩擦抵抗ＭＴにより筒状構造物２の自重による沈下の防止が可能な場合には、筒状構造物２の刃先部４の下部領域における硬質地盤Ｅ２を、拡径した掘削翼１４のドリルケーシング１２で掘削して、計画深度までの立坑１６を掘削する。そして、計画深度までの立坑１６を掘削した後、掘削翼１４を縮径してドリルケーシング１２を引き抜き、かつ、圧入装置７で筒状構造物２を立坑１６に圧入する。また、図９に示すように、筒状構造物２の刃先部４の先端抵抗にて筒状構造物２の自重による沈下を防止できるときもこれと同様に施工できる。
【００２３】
さらに、仮受け台９に筒状構造物２を吊り下げることができるならば、エアバッグ１７や空洞部１８を用いずして硬質地盤Ｅ２に達するまで筒状構造物２を地中に埋設し、硬質地盤Ｅ２においては、図３に示すように、筒状構造物２の刃先部４の下部領域における硬質地盤Ｅ２を、拡径した掘削翼１４のドリルケーシング１２で掘削して、計画深度までの立坑１６を掘削する。そして、計画深度までの立坑１６を掘削した後、掘削翼１４を縮径してドリルケーシング１２を引き抜き、回転掘削機１１を撤去し、図１０に示すように、クラムシェル１９で筒状構造物２内に土砂又は砕石等の充填材２０を投入して筒状構造物２が自重で沈下しないようにした後、仮受け台９を撤去する。その後、図１１に示すように、ハンマーグラブ６で充填材２０を筒状構造物２から排除するに従い、筒状構造物２は自重による沈下を繰り返して計画深度まで埋設できる。
【００２４】
以上に記載した請求項１から請求項３に対応する実施例は、いずれか２つを併用することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の井筒工法における基本的形態の初期工程の説明図である。
【図２】本発明の井筒工法における基本的形態の中期工程の説明図である。
【図３】本発明の井筒工法における基本的形態の終期工程の説明図である。
【図４】本発明の井筒工法における第１の実施形態の説明図である。
【図５】図４の要部断面平面図である。
【図６】本発明の井筒工法における第２の実施形態の説明図である。
【図７】図６の要部断面平面図である。
【図８】本発明の井筒工法における第３の実施形態の説明図である。
【図９】本発明の井筒工法における第４の実施形態の説明図である。
【図１０】本発明の井筒工法における第５の実施形態の説明図である。
【図１１】図１０の進行工程の説明図である。
【図１２】拡縮回転掘削機の筒状体内の状態を示す要部正面説明図である。
【図１３】拡縮回転掘削機の筒状体外の状態を示す要部正面説明図である。
【図１４】拡縮回転掘削機の掘削翼の正面図である。
【図１５】拡縮回転掘削機の掘削翼の筒状体内における状態を示す断面平面図である。
【図１６】拡縮回転掘削機の掘削翼の筒状体内における状態を示す断面平面図である。
【図１７】拡縮回転掘削機の掘削翼の着脱可能な構成を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２６】
Ｅ１…軟質地盤
Ｅ２…硬質地盤
１…筒状体
２…筒状構造物
３…反力杭
４…刃先部
７…圧入装置
８…油圧シリンダー
９…仮受け台
１１…拡縮回転掘削機
１２…ドリルケーシング
１３…掘削刃
１４…掘削翼
１５…排土口
１６…立坑
１７…エアバッグ
１８…空洞部
２０…充填材
２１…取付翼
２２…固定掘削翼
２３…可動掘削翼
２５…油圧シリンダー
２６，２８…縦穴
２７，２９…係合突起部
【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】
2006070469.tif 000015
【図１４】
2006070469.tif 000016
【図１５】
2006070469.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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