(57)【要約】【課題】止水効果を高めて、しかも効率良く掘削作業を行うことができる土中連続壁施工装置を提供する。【解決手段】一方向に整列した複数の掘削ロッド７１〜７３を備え、これらロッド７１〜７３の先端よりも上方位置に、各ロッド７１〜７３による掘削部分を掘削撹拌するカッターチェーン８が設けられている。【選択図】　　　図５
2004019162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右方向に整列した複数の掘削ロッドを備え、ロッドの先端よりも上方位置において、ロッドの整列方向と並んで前後にカッターチェーンが設けられ、該カッターチェーンは、ロッドの整列方向と平行な面上を周回可能とされ、各カッターチェーンには、各ロッドによる掘削部分を連続させながら掘削撹拌するカッター刃が設けられている土中連続壁施工装置。
【請求項２】
請求項１において、前記各掘削ロッドのうち、中央に配置するロッドの先端が上方に、他のロッドの先端が下方に位置している土中連続壁施工装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記各掘削ロッドの全てからセメントミルクを注入させる土中連続壁施工装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記カッターチェーンにアクチュエータが取り付けられ、このアクチュエータによりカッターチェーンが掘削ロッドの配列方向に伸縮調整可能とされている土中連続壁施工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば地下に駐車場を有するようなビルの現場において掘削部分の周囲にあらかじめコンクリート壁を形成しておくような場合に使用される土中連続壁施工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来の土中連続壁施工装置を一部省略して示す正面図である。この装置は、左右方向に整列した３つの掘削ロッドＲ１〜Ｒ３を備え、これらロッドの外周囲には、回転軌跡が互いに一部重複するように掘削ヘッドＲＨと撹拌羽根ＲＢが取り付けられている。前記ロッドは、掘削効果を高めるため、中央のロッドＲ２が両側のロッドＲ１，Ｒ３より下方に突き出されており、また、中央ロッドＲ２にセメントミルク注入ホースＨＲが接続されている。
【０００３】
そして、掘削作業時には、ケーシングＣ内の動力ロッドＲＰからの回転動力をギヤケースＧ内の図示しない複数のギヤを介して各掘削ロッドＲ１〜Ｒ３に伝え、これらロッドを個別に回転させて土壌を掘削し、中央ロッドＲ２の先端から、各ロッドで掘削撹拌された土壌にセメントミルクを注入することにより、図２の平面図に示すように、地中に、掘削された土壌とセメントミルクとを攪拌して固められる３つの円形掘削部Ｈ０を形成する。この円形掘削部Ｈ０は、中央のものの両端部が、隣接する両側のものに一部重複するように形成される。
【０００４】
図３は、以上の従来の土中連続壁施工装置を用いて、地中に連続壁を作る場合の手順を示す模式図である。先ず、（１）で示すように、第１工程として３本の掘削ロッドＲ１〜Ｒ３により３つの円形掘削部Ｈ１を形成し、次いで、第２工程として、これら円形掘削部Ｈ１から所定距離離れた側方位置に、（２）に示すように３つの円形掘削部Ｈ２を直線上に整列させて形成し、この後第３工程として、（３）に示すように、　（１）と（２）の間を連続させるために、各円形掘削部Ｈ１，Ｈ２の間に、これらと重複させて３つの円形掘削部Ｈ３を形成する。つまり、（１）の右側の円形掘削部Ｈ１と（２）の左側の円形掘削部Ｈ２とに左右の掘削ドリルＲ１，Ｒ３を差し込み、これら円形掘削部Ｈ１及びＨ３は重複させた状態で、中央の掘削ドリルＲ２により（１）と（２）の間に円形掘削部Ｒ３を形成する。同図中、斜線部分が重複して掘削される部分である。以後、（４）〜（７）のように、以上と同様の掘削を繰り返し行うことにより、重複した円形掘削部が直線状に整列した掘削部Ｈを形成する。
【０００５】
以上のように掘削部Ｈを形成するとき、中央の掘削ロッドＲ２の先端からセメントミルクが注入され、各円形掘削部Ｈ１〜Ｈ３の掘削された土壌がセメントミルクと混ぜ合わされる。セメントミルクの注入は、掘削部を掘削しながら注入され続けて、セメントミルクと土壌とが攪拌されて固まる前に、図２のように各円形掘削部Ｈ１〜Ｈ３の内部に例えばＨ型鋼などの応力材Ｓが挿入され、セメントミルクが固まることにより連続壁とされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の土中連続壁施工装置では、多数の円形掘削部Ｈ１〜Ｈ３が直線状に並んだ掘削部Ｈが形成され、円形掘削部と円形掘削部とが交わる個所にアンダーカット部（図２の斜線部分）Ｕが生じるので、この部分の施工面が小さくなって連続壁としたときに漏水が起こり易くなる。また、第１，第２工程で掘削された各円形掘削部Ｈ１，Ｈ２を連続させるために、第３工程において、各円形掘削部Ｈ１，Ｈ２の間に、これらの一部と重複させて円形掘削部Ｈ３を形成するために、作業能率が悪い。さらに、掘削効果を高めるために中央のロッドＲ２が両側のロッドＲ１，Ｒ３より下方に突き出されているので、掘削時に中央のロッドＲ２だけに大きな負荷が集中して消耗が早く、しかも掘削時にブレが起こり易い。その上、セメントミルクの注入が中央ロッドＲ２だけで行われるため、各ロッドによる掘削能力に較べてセメントミルクの注入量が不足がちとなり、この注入量に合わせて掘削ロッドの作業能率を低下させる必要があるなど効率の良い掘削作業を行うことができなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、止水効果を高めて、しかも効率良く掘削作業を行うことができる土中連続壁施工装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の土中連続壁施工装置は、左右方向に整列した複数の掘削ロッドを備え、ロッドの先端よりも上方位置において、ロッドの整列方向と直角方向に並んで前後にカッターチェーンが設けられ、該カッターチェーンは、ロッドの整列方向と平行な面上を周回可能とされ、各カッターチェーンには、各ロッドによる掘削部分を連続させながら掘削撹拌するカッター刃が設けられている。
【０００９】
この土中連続壁施工装置によれば、掘削作業時には、先ず各掘削ロッドにより円形掘削部が形成され、これに続いてカッターチェーンにより各掘削ロッドによる円形掘削部の部分が掘削撹拌されて対向面が平行な矩形状の掘削部が掘削形成される。この矩形状の掘削部を順次形成することによって、連続壁となる連続した細長い掘削部が形成される。このため、従来のように、掘削部の一部にアンダーカット部が発生することがなく、連続壁としたときに漏水が起こり難くなって、高い止水効果が得られる。また、矩形状の掘削部を連続して形成することにより、従来のように、第１，第２工程で掘削された各円形掘削部を連続させるために、第３工程において各円形掘削部の間に、これらの一部と重複させて円形掘削部を形成する必要がない。つまり、矩形状の掘削部を連続して形成することによって連続壁が形成されるので、従来に較べ掘削作業効率が高められる。
【００１０】
以上の土中連続壁施工装置においては、前記各掘削ロッドのうち、中央に配置するロッドの先端を上方に、他のロッドの先端を下方に位置させていることが好ましい。このようにすれば、従来のように１本のロッドだけに大きな負荷が集中することなく、掘削時の負荷が２本の掘削ロッドに分散して受け止められるので、掘削ロッドの消耗が少なくなり、しかも掘削時に掘削ロッドのブレも起こり難く、安定した掘削作業が行える。
【００１１】
また、前記各掘削ロッドの全てからセメントミルクを注入させることが好ましい。このようにすれば、従来では、各ロッドによる掘削能力に較べてセメントミルクの注入量が不足がちとなっていたのに対し、セメントミルクの十分な注入量が確保されるので、掘削ロッドの掘削能力を低下させたりすることなく、効率の良い掘削作業を行える。
【００１２】
さらに、前記カッターチェーンにはアクチュエータを取り付け、このアクチュエータによりカッターチェーンを掘削ロッドの配列方向に伸縮調整可能とすることも好ましい。このようにすれば、カッターチェーンを掘削ロッドの配列方向に伸縮調整することによって、形成される矩形状の掘削部の長さを調整できるので、第１、第２工程で形成された矩形状の掘削部の隣に第２工程で矩形状の掘削部を形成するときに、確実に各掘削部の間を繋いで連続した掘削部とすることが可能となる。しかも、カッターチェーンを掘削ロッドの配列方向に伸長させることにより、形成される掘削部の長さを掘削ロッドの配列方向の長さ一杯まで長くできるので、より効率良く掘削部の形成が行える。
きるので、第１、第２工程で矩形状の掘削部を形成する際にはカッターチェーンを幅狭にしておき、第３工程で矩形状の掘削部を形成するときには、カッターチェーンを幅広にすることにより、確実に各掘削部の間を繋いで連続した矩形状の掘削部とすることが可能となる。しかも、カッターチェーンを掘削ロッドの配列方向に伸長させることにより、形成される掘削部の長さを掘削ロッドの配列方向の長さを越えて長くできる場合は、より効率良く矩形状の掘削部の形成が行える。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる土中連続壁施工装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図４は、土中連続壁施工装置の杭打設機への適用例を示している。この杭打設機は、走行車体１に垂直状に設けられた支柱２の上部にモータなどの駆動部３を取り付けると共に、この駆動部３から前記支柱２と平行に延びる駆動軸４を設けており、この駆動軸４の先端に本発明の土中連続壁施工装置５を装着している。前記駆動軸４は、動力ロッド４１とこれの外部を覆う筒状のケーシング４２とで形成されている（図５参照）。
【００１４】
図５は、土中連続壁施工装置５を拡大して示す正面図である。この土中連続壁施工装置５は、前記駆動軸４の先端に取り付けられるギヤケース６と、先端に回転軌跡が互いに一部重複するように掘削ヘッド７０ａが、また外周囲に掘削ヘッド７０ａと同径の撹拌羽根７０ｂが取り付けられ、前記ギヤケース６から左右方向に整列した状態で下方に延設された３つの第１〜第３掘削ロッド７１〜７３と、前記ギヤケース６の周りに取り付けられ、前記掘削ロッド７１〜７３の先端よりも上方位置で各掘削ヘッド７０ａ間の距離Ｌ１と同等または広い幅の範囲で回動され、各掘削ロッド７１〜７３による掘削部分を掘削撹拌して矩形状の掘削部を形成するカッターチェーン８とを備えている。つまり、左右方向に整列した複数の掘削ロッド７１〜７３を備え、掘削ロッド７１〜７３の先端よりも上方位置において、掘削ロッド７１〜７３の整列方向と直角方向に並んで前後にカッターチェーン８が設けられ、該カッターチェーン８は、掘削ロッド７１〜７３の整列方向と平行な面上を周回可能とされ、各カッターチェーン８には、各掘削ロッド７１〜７３による掘削部分を連続させながら掘削撹拌するカッター刃８４が設けられている。
【００１５】
前記掘削ロッド７１〜７３は、図５のように、中央に位置する第２ロッド７２の先端が上方に、両側の第１，第３ロッド７１，７３の先端が第２ロッド７２よりも低い下方に変位して位置されている。前記各掘削ロッド７１〜７３には、前記ギヤケース６の内部に配置した図示しないギヤ機構により回転動力が伝達される。
【００１６】
また、図５の実施形態では、前記ギヤケース６に２本のセメントミルク注入ホース９が接続され、これら注入ホース９からのセメントミルクをギヤケース６の内部で分配して、前記各掘削ロッド７１〜７３の全ての先端からセメントミルクを土壌に注入するように構成されている。
【００１７】
前記カッターチェーン８として、図５の実施形態では、前記ギヤケース６の周りで上下左右の４箇所に２つの駆動ローラ８１と２つの従動ローラ８２を支持させると共に、これらローラ８１，８２の周囲に無端チェーン８３を懸回して、このチェーン８３の各チェーンプレートには、先端が、周回するチェーンの周回面に直行する方向に向かって突出され、この突出先端部に刃先８４が設けられたカッター刃８５形成されている。
【００１８】
図６は、図５に示したカッターチェーン８を拡大した側面図である。同図のように、カッター刃８５が取り付けられた無端チェーン８３は、その２組が各掘削ロッド７１〜７３の掘削ヘッド７０ａの径Ｄと同等またはやや大となるような間隔Ｌ２で配置される。これにより、従来掘削部の一部に発生していたアンダーカット部がなくなり、対向面が平行な矩形状の掘削部が形成される。
【００１９】
図７，図８はカッターチェーン８の別の実施形態を示す正面図で、図７は通常の状態を、図８は無端チェーンを掘削ロッドの配列方向と同方向に左右に伸長させた状態を示している。同各図では、ギヤケース６の上部左右位置に２つの駆動ローラ８６と、その中間上部位置に１つの固定ローラ８７を設け、またギヤケース６の下部左右位置とその中間下部位置には３つの従動ローラ８８を設けて、これらの従動ローラ８８を概略三角形状の枠体８８ａで一体連結すると共に、ギヤケース６の左右両側には複数の遊動ローラ８９を移動可能に支持させ、これらローラ８６〜８９の間にチェーン枠９０を介装させた状態で、各ローラの周りに前述したものと同様な複数のカッター刃９１ａを備えた無端チェーン９１を懸回している。
【００２０】
また、前記ギヤケース６の中央部分には、アクチュエータである第１油圧シリンダ９２を上下方向可動に取り付けて、そのピストンロッド９２ａを前記枠体８８ａに連結させると共に、前記ギヤケース６の第１油圧シリンダ９２の両側には、アクチュエータである２つの第２油圧シリンダ９３を左右方向に取り付けて、それぞれのピストンロッド９３ａの先端を前記各遊動ローラ８９の間に設けられるチェーン枠９０に当接させている。
【００２１】
そして、通常のときには、前記第１油圧シリンダ９２及び２つの第２油圧シリンダ９３は作動させることなく、前記無端チェーン９１を図７のように正面視概略６角形状に保持して、無端チェーン９１の左右幅間隔を一定に保持する。無端チェーン９１により形成される矩形状の掘削部の長さを変更するような場合には、前記第１油圧シリンダ９２のピストンロッド９２ａを図７のＹ方向に縮小させ、これと同時に各第２油圧シリンダ９３のピストンロッド９３ａをＺ方向に伸長させることにより、前記無端チェーン９１を図８のように楕円形に近い多角形状に変形させて、無端チェーン９１の左右幅間隔を拡張させる。アクチュエータは無端チェーン９１が撓まないよう制御手段により伸縮量を制御される。
【００２２】
次に、以上の構成とした土中連続壁施工装置５を用いて連続壁を施工する場合の手順に付いて説明する。
図９は、前記各掘削ロッド７１〜７３の一回の掘削作業により形成される掘削部を説明する平面図である。掘削作業時には、先ず各掘削ロッド７１〜７３により図９の仮想線で示すように３つの円形掘削部Ａ１〜Ａ３が形成され、これに続いてカッターチェーン８により各掘削ロッド７１〜７３による円形掘削部Ａ１〜Ａ３の部分とその前後両側部分が掘削撹拌されて対向面が平行な矩形状の掘削部Ｂ０が形成される。
【００２３】
このとき、前記各掘削ロッド７１〜７３は、図５のように、中央に位置する第２ロッド７２の先端が上方に、両側の第１，第３ロッド７１，７３の先端が第２ロッド７２よりも低い下方に変位して位置されているので、掘削作業時に掛かる大きな負荷が下方に突き出された２本の第１，第３ロッド７１，７３に分散して受け止められる。このため、各掘削ロッドの消耗が少なくなり、しかも掘削時に掘削ロッドのブレも起こり難くなって、安定した掘削作業が可能となる。
【００２４】
以上のように各掘削ロッド７１〜７３により、図９のような掘削部Ｂ０を形成するとき、各掘削ロッド７１〜７３の全ての先端からセメントミルクが注入され、掘削された土壌とセメントミルクとが攪拌される。これにより矩形状の掘削部Ｂ０の中に土壌とセメントミルクとが攪拌された泥状体が充満された状態となる。このとき、前記各掘削ロッド７１〜７３の全ての先端からセメントミルクが注入されることにより、セメントミルクの十分な注入量を確保できるので、セメントミルクの注入量不足により各掘削ロッド７１〜７３の掘削能力を低下させたりする必要がなくなって、効率の良い掘削作業が行える。
【００２５】
また、セメントミルクの注入は、掘削部を掘削し終わるまで注入され続けて、セメントミルクが固まる前に、図９のように掘削部Ｂ０の内部に例えばＨ型鋼などの応力材Ｓが挿入され、土壌と攪拌されたセメントミルクが固まることにより連続壁とされる。このとき、前記掘削部Ｂ０は対向面が平行とされた矩形状に形成されるので、この掘削部Ｂ０内に応力材Ｓを挿入するときの自由度が高められ、応力材Ｓを効果的に配置することができる。
【００２６】
図１０は、地中に連続壁を作る場合の手順を示す模式図である。先ず、▲１▼で示すように、第１工程として各掘削ロッド７１〜７３による３つの円形掘削部Ａ１〜Ａ３のアンダーカット部が除去された矩形状の掘削部Ｂ１を形成し、次いで、第２工程として、第１工程で形成された掘削部Ｂ１の隣の▲２▼に同様の矩形状の掘削部Ｂ２を形成し、以後、▲３▼〜▲５▼のように、以上と同様の掘削を繰り返し行って、矩形状の掘削部を長さ方向に順次連続して形成することにより、連続壁となる連続した細長い掘削部Ｂが形成される。
【００２７】
また、図７，図８に示すカッターチェーン８を使用する場合は、前記第１，第２油圧シリンダ９２，９３の作動で無端チェーン９１の左右幅間隔を各掘削ロッド７１〜７３の配列方向に伸縮調整することによって、形成される矩形状の掘削部Ｂ０の長さを調整できるので、第１工程で形成された矩形状の掘削部Ｂ１の隣に第２工程で矩形状の掘削部Ｂ２を形成するときに、各掘削部Ｂ１，Ｂ２の間を確実に繋いで連続した掘削部Ｂとすることができる。しかも、カッターチェーン８の無端チェーン９１を掘削ロッド７１〜７３の配列方向に伸長させることにより、形成される掘削部Ｂ０の長さを長くできるので、より効率良く掘削部の掘削が行える。
【００２８】
また、図７、図８に示すカッターチェーン８を使用する場合は、図１１に示すように▲１▼の部分を掘削後、所定間隔空けて▲２▼の部分を掘削し、その後に▲１▼と▲２▼の部分の間の▲３▼の部分を掘削することもできる。このときは、▲１▼の部分と▲２▼の部分を掘削するときは図７のようにカッターチェーン８を幅狭くしておき、▲３▼の部分を掘削するとき図８のように幅広にして掘削する。▲１▼と▲２▼の部分を掘削するときは掘削部の両端が未掘削であるのでカッターチェーンにかかる負荷が大きく、幅狭にしておくことにより、掘削を容易に行うことができ、▲３▼の部分を掘削するときには掘削部の両端が掘削済であるからカッターチェーンにかかる負荷が小さくなるので幅広にしても十分掘削することができ、幅広にすることにより、図１１の▲１▼，▲２▼の部分と連続した矩形状の掘削部に形成することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の土中連続壁施工装置によれば、止水効果を高めて、しかも効率良く掘削作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の土中連続壁施工装置を一部省略して示す正面図である。
【図２】従来の装置で形成される掘削部のアンダーカット部を説明する平面図である。
【図３】従来の土中連続壁施工装置を用いて、地中に連続壁を作る場合の手順を示す模式図である。
【図４】本発明にかかる土中連続壁施工装置の杭打設機への適用例を示す側面図である。
【図５】本発明の土中連続壁施工装置を拡大して示す正面図である。
【図６】図５に示したカッターチェーンを拡大して示す側面図である。
【図７】カッターチェーンの別の実施形態を示す正面図で、通常の状態を示している。
【図８】同カッターチェーンの無端チエンを掘削ロッドの配列方向に伸長させた状態を示す正面図である。
【図９】本発明の装置で形成される掘削部を説明する平面図である。
【図１０】本発明の装置で地中に連続壁を作る場合の手順を示す模式図である。
【図１１】本発明の装置で地中に連続壁を作る場合の手順を示す他の模式図である。
【符号の説明】
７１〜７３　掘削ロッド
８　カッターチェーン
９２，９３　アクチュエータ（第１，第２油圧シリンダ）
【図１】
2004019162.tif 000003
【図２】
2004019162.tif 000004
【図３】
2004019162.tif 000005
【図４】
2004019162.tif 000006
【図５】
2004019162.tif 000007
【図６】
2004019162.tif 000008
【図７】
2004019162.tif 000009
【図８】
2004019162.tif 000010
【図９】
2004019162.tif 000011
【図１０】
2004019162.tif 000012
【図１１】
2004019162.tif 000013