(57)【要約】【目的】空頭制限がある場所や狭隘な場所でも施工できるようにする。【構成】本発明に係る地盤掘削装置１は、円筒状掘削機本体２と、該円筒状掘削機本体が中空内部に収容される多角形断面状反力体３と、円筒状掘削機本体２の材軸（回転軸線）に形成されたロッド孔に挿通されるガイド用ロッド４と、該ガイド用ロッドが挿通され転動機構としてのベアリング機構が介在するように円筒状掘削機本体２の背面側に配置された第１のセンターホールジャッキと、円筒状掘削機本体２で掘進形成された地盤内の掘削孔に挿入される円筒状セグメント５の基端部に当接される押込み治具６と、該押込み治具の背面側に配置された第２のセンターホールジャッキ１４とから概ね構成してある。【選択図】  図１
2004308341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正面側に複数の掘削ビットが突設された円筒状掘削機本体と、該円筒状掘削機本体の外周側面から所定のクリアランスだけ放射方向に突出するようにかつ前記円筒状掘削機本体の材軸と平行な軸線廻りに回転自在となるように該円筒状掘削機本体の所定の角度位置ごとに取り付けられた複数の回転部材と、該回転部材が回転できるように前記回転部材に連結された回転駆動機構と、前記回転部材に当接する円筒状当接内面が形成されるとともに前記円筒状掘削機本体の外周側面の正面側環状縁部又は該外周側面に形成された環状肩部に所定の転動機構を介して又は摺動自在に係合する係合爪が形成された多角形断面状反力体と、前記円筒状掘削機本体の材軸に形成されたロッド孔に挿通されるガイド用ロッドと、前記ガイド用ロッドが挿通され所定の転動機構が介在するように又は摺動自在に前記円筒状掘削機本体の背面側に配置された第１のセンターホールジャッキと、前記円筒状掘削機本体で掘進形成された円形の掘削孔に順次挿入される円筒状セグメントの基端部に当接され前記ガイド用ロッドが挿通されるロッド孔が形成された押込み治具と、前記ガイド用ロッドが挿通され前記押込み治具の背面側に配置された第２のセンターホールジャッキとからなることを特徴とする地盤掘削装置。
【請求項２】
前記第１のセンターホールジャッキと前記円筒状掘削機本体とが前記ガイド用ロッドに沿って離間しないように構成するとともに、前記掘削ビットのうち、前記円筒状掘削機本体の正面側外周縁部から放射方向に突出する掘削ビットを前記円筒状掘削機本体の材軸と平行な軸線廻りに回動自在に構成するとともに、前記円筒状掘削機本体が掘削方向に回転するときにはビット固定部によってその回転位置が掘削可能位置に固定されるとともに、前記円筒状掘削機本体が掘削方向とは逆方向に回転するときには前記円筒状掘削機本体の正面側外周縁部から突出しない待避位置まで回転するように構成した請求項１記載の地盤掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として空頭制限がある場所で立坑を掘削する際に使用される地盤掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地下鉄などを構築するためのシールド掘削工事や、山岳トンネルの換気工事を行う場合、資材搬入や換気確保のための立坑を構築する必要がある。
【０００３】
かかる立坑を掘削する工法としては、深度や口径に応じてさまざまな工法が開発されており、例えば、掘削と逆巻工法によるコンクリートライニングを数ｍピッチで繰り返す工法や発破工法などが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１６９３６２号公報
【特許文献２】
特第２６４０５４２号公報
【特許文献３】
特公平６−２３４５３号公報
【特許文献４】
特開平８−１０５０５４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、地上に門形クレーンを組み、その門形クレーンからグラブを吊り下げて立坑の掘進を進める工法が知られているが、かかる方法では、門形クレーンを設置しなければならない分だけ、空頭、つまり地上高に余裕が必要となり、空頭制限がある場所や狭隘な場所では、適用不可能であるという問題を生じていた。
【０００６】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、空頭制限がある場所や狭隘な場所でも施工可能な地盤掘削装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る地盤掘削装置は請求項１に記載したように、正面側に複数の掘削ビットが突設された円筒状掘削機本体と、該円筒状掘削機本体の外周側面から所定のクリアランスだけ放射方向に突出するようにかつ前記円筒状掘削機本体の材軸と平行な軸線廻りに回転自在となるように該円筒状掘削機本体の所定の角度位置ごとに取り付けられた複数の回転部材と、該回転部材が回転できるように前記回転部材に連結された回転駆動機構と、前記回転部材に当接する円筒状当接内面が形成されるとともに前記円筒状掘削機本体の外周側面の正面側環状縁部又は該外周側面に形成された環状肩部に所定の転動機構を介して又は摺動自在に係合する係合爪が形成された多角形断面状反力体と、前記円筒状掘削機本体の材軸に形成されたロッド孔に挿通されるガイド用ロッドと、前記ガイド用ロッドが挿通され所定の転動機構が介在するように又は摺動自在に前記円筒状掘削機本体の背面側に配置された第１のセンターホールジャッキと、前記円筒状掘削機本体で掘進形成された円形の掘削孔に順次挿入される円筒状セグメントの基端部に当接され前記ガイド用ロッドが挿通されるロッド孔が形成された押込み治具と、前記ガイド用ロッドが挿通され前記押込み治具の背面側に配置された第２のセンターホールジャッキとからなるものである。
【０００８】
また、本発明に係る地盤掘削装置は、前記第１のセンターホールジャッキと前記円筒状掘削機本体とが前記ガイド用ロッドに沿って離間しないように構成するとともに、前記掘削ビットのうち、前記円筒状掘削機本体の正面側外周縁部から放射方向に突出する掘削ビットを前記円筒状掘削機本体の材軸と平行な軸線廻りに回動自在に構成するとともに、前記円筒状掘削機本体が掘削方向に回転するときにはビット固定部によってその回転位置が掘削可能位置に固定されるとともに、前記円筒状掘削機本体が掘削方向とは逆方向に回転するときには前記円筒状掘削機本体の正面側外周縁部から突出しない待避位置まで回転するように構成したものである。
【０００９】
本発明に係る地盤掘削装置を用いて地盤を掘削し例えば立坑を構築するには、まず、立坑構築位置の中心をボーリングし、ロッド挿入孔を形成する。
【００１０】
次に、ロッド挿入孔内にガイド用ロッドを挿入し、その先端を地盤内に定着する。定着位置は、予定されている立坑の深さよりもさらに深い位置に設定する。ロッド挿入孔の最深箇所には予め定着剤を注入しておく。
【００１１】
定着剤が固化してガイド用ロッドの下端が地盤内にしっかりと定着されたならば、次に、円筒状掘削機本体、多角形断面状反力体および第１のセンターホールジャッキにガイド用ロッドを挿通し、かかる状態で地盤上に設置する。
【００１２】
すなわち、円筒状掘削機本体を多角形断面状反力体の中空内部に入れ、該多角形断面状反力体に形成された係合爪で円筒状掘削機本体を係止させるとともに、円筒状掘削機本体に形成されたロッド孔にガイド用ロッドを挿通する。
【００１３】
また、かかる作業と同時に又はその後、第１のセンターホールジャッキの挿入孔にガイド用ロッドを挿通し、次いで、第１のセンターホールジャッキを円筒状掘削機本体の上に取り付ける。
【００１４】
第１のセンターホールジャッキは、ガイド用ロッドから反力をとることで円筒状掘削機本体を掘進方向に押し付けるようになっているが、該円筒状掘削機本体の材軸廻りの相対回転運動が許容されるように、両者の間に転動機構を介在させるか、又は両者の接触面を摺動自在に構成しておく。
【００１５】
次に、第１のセンターホールジャッキを駆動し、ガイド用ロッドから反力をとることによって円筒状掘削機本体の正面、立坑の場合には底面を地盤に押し付ける。
【００１６】
一方、回転駆動機構を駆動して回転部材を回転させる。そして、回転部材が当接する多角形断面状反力体の円筒状当接内面から反力をとることで円筒状掘削機本体をその材軸廻りに回転させる。
【００１７】
このようにすると、円筒状掘削機本体の正面（底面）が地盤に押し付けられた状態で該円筒状掘削機本体が回転するので、円筒状掘削機本体の正面（底面）に突設された掘削ビットで地盤が掘削されることとなる。
【００１８】
また、第１のセンターホールジャッキを連続的又は断続的に駆動することで円筒状掘削機本体の掘削方向への押付け力を維持するようにすれば、ロッド挿入孔を中心とした円形の掘削孔が掘進される。
【００１９】
なお、多角形断面状反力体は、その外周が多角形断面となるように形成されているため、周囲の地盤と噛み合うような状態となって回転しない。そのため、多角形断面状反力体の内面に当接する回転部材から回転力が作用しても、多角形断面状反力体は回転せず、したがって、円筒状掘削機本体は、多角形断面状反力体から反力をとって材軸廻りに回転することができる。
【００２０】
また、多角形断面状反力体は、その係合爪が円筒状掘削機本体の外周側面の正面側環状縁部又は該外周側面に形成された環状肩部に係合されているため、第１のセンターホールジャッキによる円筒状掘削機本体への押付け力は、係合箇所を介して多角形断面状反力体にも伝達し、多角形断面状反力体は、円筒状掘削機本体とともに掘削孔内に押し込まれる。
【００２１】
次に、掘削孔の掘進に伴い、該掘削孔内に円筒状セグメントを順次挿入する。ここで、挿入しようとするセグメントを、既施工部分の最上段のセグメントに予め溶接等で接合しておくのが望ましい。このようにすれば、接合されたセグメント全体の強度やセグメント間の水密性を確保することができる。
【００２２】
一方、掘削孔内に円筒状セグメントを挿入しながら最上段の円筒状セグメントの上に押込み治具を載せるとともに、該押込み治具のロッド孔にガイド用ロッドを挿入した上、第２のセンターホールジャッキにもガイド用ロッドを挿通する。
【００２３】
次に、第２のセンターホールジャッキを駆動し、ガイド用ロッドから反力をとることで、押込み治具を介して円筒状セグメントを挿入孔に押し込む。
【００２４】
このように、既施工されたセグメントのうち、最上段のセグメントに次のセグメントを接合して新たな最上段のセグメントとし、該最上段のセグメントの上から上述したように第２のセンターホールジャッキによる載荷力を加えて掘削孔内にセグメントを挿入するという手順を繰り返す。
【００２５】
本発明に係る地盤掘削装置は、主として立坑の構築を目的として開発されたが、立坑、すなわち鉛直方向への掘削に限定されるものではなく、例えば、高速道路等の換気を確保する斜坑を構築するのに使用することも可能である。
【００２６】
また、構築された立坑をどのように利用するかも任意であり、例えば、井戸（ウェル）、高速道路用換気口、杭などを用途とすることができる。
【００２７】
ガイド用ロッドを反力体とした第１のセンターホールジャッキによる載荷力で円筒状掘削機本体を掘削方向に押し付けながら、回転駆動機構による回転力で円筒状掘削機本体を回転させることにより、上述したようにガイド用ロッドを中心とした掘削孔を形成することができるが、その際に生じる掘削土をどのように排出するかは任意である。
【００２８】
例えば、円筒状掘削機本体に開口を設けておけば、掘削ビットで掘削された土砂は開口を通過して掘進方向とは逆方向に押しやられるので、掘削が終了してから、排土することも可能であるし、これに代えて、掘削孔に給水することで掘削土砂を泥水として回収してもよい。回収された泥水は、別途土砂分離するようにすればよい。
【００２９】
複数の回転部材は、円筒状掘削機本体が多角形断面状反力体の内部でスムーズに回転することができるよう、等角度で円筒状掘削機本体の側面近傍に取り付ければよい。例えば１２０゜間隔で計３カ所、９０゜間隔で計４カ所、６０度間隔で計６カ所といった具合に設ければよい。
【００３０】
円筒状掘削機本体の外周側面からの回転部材の突出量は、円筒状掘削機本体と多角形断面状反力体との接触が確実に防止されることを目安とする。
【００３１】
回転部材と回転駆動機構とは、一対一に対応させてもよいし、適当な動力伝達機構を介在させることによって、単体の回転駆動機構で複数の回転部材を回転させるようにしてもかまわない。
【００３２】
係合爪は、多角形断面状反力体の掘進側端部に環状に連続形成されるのが望ましいが、必ずしも環状に連続形成される必要はない。要するに、円筒状掘削機本体からの力が係合爪を介して多角形断面状反力体に確実に伝達され、円筒状掘削機本体とともに多角形断面状反力体が掘進方向に押し込まれるのであれば、係合爪をどのように構成するかは任意である。
【００３３】
多角形断面状反力体は、周辺地盤との相対回転が防止される限り、その具体的構成は任意であり、周辺地盤の土質性状なども勘案して、五角形、六角形、七角形、八角形など適宜選択すればよい。
【００３４】
押込み治具は、第２のセンターホールジャッキによる押付け力が最上段のセグメントに確実に伝達されるのであれば、どのようなものでもよく、例えば鋼材を十字型に組んでその中央にガイド用ロッドを挿通するロッド孔を形成することが考えられる。
【００３５】
ここで、本発明においては、上述したように、円筒状掘削機本体が多角形断面状反力体内で回転反力をとりながら第１のセンターホールジャッキによる押付け力で地盤を掘削するため、多角形断面状反力体の肉厚分に相当する地盤をどのように掘削するか工夫が必要となる。例えば、円筒状掘削機本体の正面側に突設する掘削ビットのうち、外周縁部の掘削ビットを放射方向に延びるように突設すれば、上述の問題は解決できる。
【００３６】
しかしながら、かかる構成では、放射方向に延びた掘削ビットが邪魔になって、多角形断面状反力体内への脱着が困難になる。そのため、掘削開始時には、例えば、外周縁部の掘削ビットを予め取り外しておき、次いで、円筒状掘削機本体を多角形断面状反力体内に納めてから、該掘削ビットを取り付けることができても、掘進後、例えば深さ数十ｍの掘削底にある円筒状掘削機本体を回収することは実質上不可能となる。
【００３７】
かかる場合、前記第１のセンターホールジャッキと前記円筒状掘削機本体とが前記ガイド用ロッドに沿って離間しないように構成するとともに、前記掘削ビットのうち、前記円筒状掘削機本体の正面側外周縁部から放射方向に突出する掘削ビットを前記円筒状掘削機本体の材軸と平行な軸線廻りに回動自在に構成するとともに、前記円筒状掘削機本体が掘削方向に回転するときにはビット固定部によってその回転位置が掘削可能位置に固定されるとともに、前記円筒状掘削機本体が掘削方向とは逆方向に回転するときには前記円筒状掘削機本体の正面側外周縁部から突出しない待避位置まで回転するように構成しておけばよい。
【００３８】
このような構成においては、円筒状掘削機本体を回転させて掘削を行った後、該円筒状掘削機本体を逆方向に回転させる。
【００３９】
このようにすると、円筒状掘削機本体の外周縁部に残留する掘削土砂が掘削ビットを内側に押し込もうとし、外周縁部の掘削ビットは、かかる押込み力を受けて、所定の回転位置を中心に、円筒状掘削機本体の正面側外周縁部から突出しない待避位置まで回転する。
【００４０】
したがって、この状態で第１のセンターホールジャッキを掘進方向とは逆方向に作動させれば、第１のセンターホールジャッキがガイド用ロッドから反力をとりながら、円筒状掘削機本体を引っ張り上げることによって、円筒状掘削機本体は、多角形断面状反力体から抜け出す。そして、第１のセンターホールジャッキを繰り返し作動させることによって、円筒状掘削機本体を地上まで引き上げてこれを回収することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る地盤掘削装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
図１は、本実施形態に係る地盤掘削装置１を示した全体斜視図、図２は、地盤掘削装置１の一部を示した断面図、図３は、Ａ―Ａ線及びＢ−Ｂ線方向から見た矢視図である。
【００４３】
これらの図でわかるように、本実施形態に係る地盤掘削装置１は、円筒状掘削機本体２と、該円筒状掘削機本体が中空内部に収容される多角形断面状反力体３と、円筒状掘削機本体２の材軸（回転軸線）に形成されたロッド孔１１に挿通されるガイド用ロッド４と、該ガイド用ロッドが挿通され転動機構としてのベアリング機構１２が介在するように円筒状掘削機本体２の背面側に配置された第１のセンターホールジャッキ１３（以下、センターホールジャッキ１３）と、円筒状掘削機本体２で掘進形成された地盤内の掘削孔に挿入される円筒状セグメント５の基端部に当接される押込み治具６と、該押込み治具の背面側に配置された第２のセンターホールジャッキ１４（以下、センターホールジャッキ１４）とから概ね構成してある。
【００４４】
ここで、ベアリング機構１２は図２でよくわかるように、円形状上部体２１、円形状下部体２２及びそれらの間に挟持された図示しないベアリング本体、例えば鋼球から構成してあり、円形状上部体２１及び円形状下部体２２が材軸方向に離間しないようにそれらを連結してあるとともに、それらの間に介在するベアリング本体によって円形状上部体２１及び円形状下部体２２が材軸廻りに相対回転できるようになっている。
【００４５】
そして、円形状上部体２１はセンターホールジャッキ１３に固定し、円形状下部体２２は円筒状掘削機本体２の背面側にそれぞれ固定してあるため、センターホールジャッキ１３が伸張方向に動作すると、該センターホールジャッキは、ガイド用ロッド４から反力をとって円筒状掘削機本体２に押付け力を作用させるとともに、収縮方向に動作すると、ガイド用ロッド４から反力をとって円筒状掘削機本体２に引張力を作用させる。
【００４６】
円筒状掘削機本体２の正面には図２及び図３（ａ）でよくわかるように、３本の放射状リブに掘削ビット３１を掘進方向に向けて複数突設してあるとともに、外周縁部には、放射方向に突出するように掘削ビット３２を複数設けてある。
【００４７】
円筒状掘削機本体２の背面側には、掘削ビット３１，３２で掘削された土砂を掘進方向とは逆方向に排土できるよう、排土用開口３３を形成してある。
【００４８】
図４は、円筒状掘削機本体２を多角形断面状反力体３の中空内部に収容した様子を示した斜視図であり、多角形断面状反力体３については、理解の便宜上、その手前側を一部切断して表示してある。また、図５（ａ）は、円筒状掘削機本体２と多角形断面状反力体３との相互の配置状況を示してある。
【００４９】
これらの図でわかるように、円筒状掘削機本体２の外周側面近傍には、回転部材４２及び該回転部材の回転軸に回転シャフトを連結することによって回転部材４２を回転駆動可能な回転駆動機構としての電動モータ４１を１２０゜の角度位置ごとに計３組、設けてある。
【００５０】
ここで、回転部材４２はローラ状に形成してあり、円筒状掘削機本体２の材軸（回転軸線）４３と平行な軸線４４廻りに回転自在となるように該円筒状掘削機本体に取り付けてあるが、その回転軸については、回転部材４２が所定のクリアランスδだけ、円筒状掘削機本体２の外周側面から放射方向に突出するように位置決めしてある。
【００５１】
一方、多角形断面状反力体３には、その円筒状内面４５に回転部材４２が当接するようになっており、電動モータ４１を駆動して回転部材４２を回転させると、円筒状掘削機本体２は、回転部材４２が当接する多角形断面状反力体３の円筒状内面４５から回転反力を受け、回転軸線４３廻りに回転するようになっている。
【００５２】
多角形断面状反力体３は、例えばプレキャストコンクリートで構成することが可能であり、掘進方向端部には、掘進時の割れ等を防止するための鋼製補強板２３を貼り付けてある（図２）。
【００５３】
ここで、円筒状掘削機本体２の正面外周縁部には上述したように、放射方向に突出する掘削ビット３２を複数設けてあるが、かかる掘削ビット３２は図５（ｂ）でよくわかるように、ピン５１の廻りに回動できるようになっているとともに、掘削方向に円筒状掘削機本体２が回転しているときには、周辺土砂からの力が作用して放射方向に突設する位置に回動するとともに、円筒状掘削機本体２が逆方向に回転したときには、周辺土砂からの力が作用して円筒状掘削機本体２の外周縁部から放射方向に突出しない待避位置（同図一点鎖線）に回動するようになっている。
【００５４】
円筒状掘削機本体２の正面側外周縁部には、掘削ビット３２の突設位置を定めるストッパー５２と、掘削ビットの待避位置を定めるストッパー５３とがそれぞれ設けてある。
【００５５】
また、図２、図４及び図５（ａ）でわかるように、多角形断面状反力体３の掘進側端部には、内方に向いて突設された係合爪２４がその外周縁部に環状に連続形成してあり、センターホールジャッキ１３による押付け力が円筒状掘削機本体２の外周側面に形成された肩部３４を介して多角形断面状反力体３に作用するようになっている。
【００５６】
なお、円筒状掘削機本体２の肩部３４は、多角形断面状反力体３の係止爪３３に対して摺動自在となっており、円筒状掘削機本体２が多角形断面状反力体３内で回転軸線４３廻りに回転できるようになっている。
【００５７】
一方、図１でわかるように、円筒状掘削機本体２で掘進形成された円形の掘削孔に順次挿入される円筒状セグメント５の基端部に押込み治具６を当接してある。
【００５８】
押込み治具６は、Ｈ型鋼を十字状に形成してなり、その交差箇所に形成されたロッド孔にガイド用ロッド４を挿通するとともに、押込み治具６の背面側にはガイド用ロッド４が挿通されたセンターホールジャッキ１４を設けてある。
【００５９】
本実施形態に係る地盤掘削装置１を用いて地盤を掘削し例えば立坑を構築するには、まず、立坑構築位置の中心を図６（ａ）に示すようにボーリングし、ロッド挿入孔６１を形成する。ロッド挿入孔６１の最深部には定着空間６２を設けておく。
【００６０】
次に、同図（ｂ）に示すように定着空間６２に定着剤６３を注入するとともに、ロッド挿入孔６１内にガイド用ロッド４を挿入し、その先端を定着剤６３で定着する。定着位置、すなわち定着空間６３は、予定されている立坑の深さよりもさらに深い位置に設定する。
【００６１】
定着剤６３は、アースアンカー等で用いる公知の定着剤を適宜採用すればよい。
【００６２】
定着剤６３が固化してガイド用ロッド４の下端が地盤内にしっかりと定着されたならば、次に図７に示すように、円筒状掘削機本体２、多角形断面状反力体３およびセンターホールジャッキ１３にガイド用ロッド４を挿通し、かかる状態で地盤上に設置する。
【００６３】
すなわち、円筒状掘削機本体２を多角形断面状反力体３の中空内部に入れ、該多角形断面状反力体に形成された係合爪２４で円筒状掘削機本体２を係止させるとともに、円筒状掘削機本体２に形成されたロッド孔１１にガイド用ロッド４を挿通する。また、かかる作業と同時に又はその後、センターホールジャッキ１３の挿入孔にガイド用ロッド４を挿通し、次いで、センターホールジャッキ１３を円筒状掘削機本体２の上に取り付ける。
【００６４】
次に、センターホールジャッキ１３を駆動し、ガイド用ロッド４から反力をとることによって円筒状掘削機本体２の底面を地盤に押し付ける。
【００６５】
一方、電動モータ４１を駆動し、掘進方向を見て時計回りに回転部材４２を回転させる。
【００６６】
このようにすると、円筒状掘削機本体２は、回転部材４２が当接する多角形断面状反力体３の円筒状当接内面４５から反力をとることで回転軸線廻りに反時計廻りに回転する。すなわち、多角形断面状反力体３は、その多角形外周構造によって外面が地盤と噛み合み、それゆえ地盤内で回転することはないので、回転部材４２が時計回りに回転すると、円筒状掘削機本体２はその反力によって逆方向、すなわち反時計回りに回転する（図４参照）。
【００６７】
加えて、センターホールジャッキ１３の作用により、円筒状掘削機本体２の底面が地盤に押し付けられた状態で該円筒状掘削機本体が回転するので、円筒状掘削機本体２は、正面（底面）に突設された掘削ビット３１，３２で地盤を掘削し、ロッド挿入孔６１を中心とした円形の掘削孔を地盤内に形成する。
【００６８】
センターホールジャッキ１３は、円筒状掘削機本体２の掘進方向への押付け力が維持されるよう、連続的又は断続的に駆動する。
【００６９】
なお、多角形断面状反力体３は、その係合爪２４が円筒状掘削機本体２の外周側面に形成された環状肩部３４に係合されているため、センターホールジャッキ１３による円筒状掘削機本体２への押付け力の一部は、係合箇所を介して多角形断面状反力体３にも伝達し、かくして多角形断面状反力体３は、円筒状掘削機本体２とともに地盤の掘削孔内に押し込まれる。
【００７０】
次に図８に示すように、掘削孔の掘進に伴い、該掘削孔内に挿入される円筒状セグメントを順次、既施工部分の最上段のセグメントに予め溶接等で接合する。このようにすれば、接合されたセグメント全体の強度やセグメント間の水密性を確保することができる。
【００７１】
次に、あらたに最上段となったセグメントの上に押し込み治具６をガイド用ロッド４が挿入されるようにして設置するとともに、該押込み治具６の上にセンターホールジャッキ１４をやはりガイド用ロッド４が挿通された状態で設置する。
【００７２】
次に、センターホールジャッキ１４を駆動することによって、ガイド用ロッド４から反力をとり、押込み治具６を介して円筒状セグメント５を挿入孔に押し込む。
【００７３】
このように、既施工部分のセグメント５のうち、最上段のセグメント５に次のセグメント５を接合して新たな最上段のセグメント５とし、該最上段のセグメント５の上から上述したようにセンターホールジャッキ１４による載荷力を加えて掘削孔内にセグメント５を挿入するという手順を繰り返す。
【００７４】
円筒状掘削機本体２による地盤掘削を行っている間においては、図９（ａ）に示すように掘削孔９１内に給水して該掘削孔内を水で満たし、掘削された土砂を泥水として揚泥管（図示せず）を介して揚泥し、所定の土砂分離を行う。
【００７５】
同図（ｂ）は、電源９２から供給された電気エネルギーによって電動モータ４１が駆動し、その電動モータ４１によて回転部材４２が回転し、多角形断面状反力体３から反力をとりつつ、回転部材４２の回転力によって円筒状掘削機本体２が回転するエネルギーの流れをまとめたものであり、同図（ｃ）は、油圧ポンプ９３から供給された油圧エネルギーがセンターホールジャッキ１３，１４を駆動させて伸張動作をさせ、押付け治具６あるいはベアリング機構１２を介して円筒状セグメント５及び円筒状掘削機本体２に掘進方向への力を載荷するエネルギーの流れをまとめたものである。
【００７６】
所定数のセグメント５が掘削孔内に挿入されたならば、センターホールジャッキ１４及び押付け治具６を撤去し、次いで、電動モータ４１の反転によって円筒状掘削機本体２を逆方向に回転させる。
【００７７】
このようにすると、掘削ビット３２は、周辺土砂からの力が作用して円筒状掘削機本体２の外周縁部から放射方向に突出しない待避位置に回動するので、かかる状態でセンターホールジャッキ１３を駆動して収縮動作をさせ、円筒状掘削機本体２を多角形断面状反力体３から取り出す。
【００７８】
そして、さらにセンターホールジャッキ１３を同様に駆動することによって円筒状掘削機本体２を地上まで引き上げ、これを回収する。
【００７９】
最後に、完成された立坑内に作業員が降り、ガイド用ロッド４を溶断して撤去する。なお、立坑の用途は任意であり、これを例えばウェル（井戸）として利用するのであれば、掘削底部は地盤が露出したまま放置しておけばよいし、鋼管杭を構築する目的で掘削孔９１を形成しその内部に鋼製の円筒状セグメントを接合しながら順次挿入したのであれば、掘削底部にコンクリートで床付けを行い、水密性を確保すればよい。この場合、立坑は、すなわち鋼管杭となる。
【００８０】
以上説明したように、本実施形態に係る地盤掘削装置１によれば、円筒状掘削機本体２を回転させるための反力体として多角形断面状反力体３を採用したので、多角形断面状反力体３の共廻りが防止され、かくして円筒状掘削機本体２をスムーズに回転させることができる。
【００８１】
また、本実施形態に係る地盤掘削装置１によれば、掘削予定位置に予め設置されたガイド用ロッド４から反力をとることによって、円筒状掘削機本体２を地盤に押し付けるようにしたので、上述した回転作用と相まって円筒状掘削機本体２の底面に突設された掘削ビット３１，３２により、効率よく地盤を掘削することができる。
【００８２】
また、本実施形態に係る地盤掘削装置１によれば、地上側にクレーンなどを設置する必要がないため、空頭制限がある場所や狭隘な場所であっても、立坑を構築することができる。
【００８３】
また、本実施形態に係る地盤掘削装置１によれば、円筒状掘削機本体２の外周縁部に取り付けた掘削ビット３２を該円筒状掘削機本体の回転方向によって掘削位置に突設させたり円筒状掘削機本体２の側面から突出しない位置に待避させたりすることができるように構成したので、掘削完了後は、円筒状掘削機本体２を回収して再利用することも可能となる。
【００８４】
本実施形態では、センターホールジャッキ１３と円筒状掘削機本体２との間にベアリング機構１２を介在させたが、ベアリング機構を省略し、それに代えて、センターホールジャッキ１３と円筒状掘削機本体２とを摺動自在に構成してもかまわない。
【００８５】
また、本実施形態では、多角形断面状反力体３の係合爪２４と円筒状掘削機本体２の肩部３４とを摺動自在に構成したが、これに代えて、両者の間に環状のベアリング機構を介在させるようにしてもよい。
【００８６】
また、本実施形態では、円筒状掘削機本体２の回収を前提として掘削ビット３２を上述したような構成としたが、円筒状掘削機本体２を回収しないのであれば、掘削ビット３２は回動自在とする必要はなく、放射方向に突設させた状態で固定しておけばよい。
【００８７】
本実施形態では、円筒状セグメントを互いに溶接等で接合するようにしたが、強度確保及び止水性が必要でない場合、例えば、積層された円筒状セグメントの中空内部にコンクリートを充填してコンクリート杭とする場合には円筒状セグメントを互いに接合する必要はない。
【００８８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る地盤掘削装置によれば、円筒状掘削機本体を回転させるための反力体として多角形断面状反力体を採用したので、反力体の共廻りが防止され、かくして円筒状掘削機本体をスムーズに回転させることができる。
【００８９】
また、掘削予定位置に予め設置されたガイド用ロッドから反力をとることによって、円筒状掘削機本体を地盤に押し付けるようにしたので、上述した回転作用と相まって円筒状掘削機本体の底面に突設された掘削ビットにより、効率よく地盤を掘削することができる。
【００９０】
また、地上側にクレーンなどを設置する必要がないため、空頭制限がある場所や狭隘な場所であっても、立坑を構築することができる。
【００９１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る地盤掘削装置１の全体斜視図。
【図２】本実施形態に係る地盤掘削装置１の一部を示した断面図。
【図３】Ａ―Ａ線及びＢ−Ｂ線方向から見た矢視図。
【図４】円筒状掘削機本体２を多角形断面状反力体３の中空内部に収容した様子を示した斜視図。
【図５】本実施形態に係る地盤掘削装置１の詳細図であり、（ａ）は円筒状掘削機本体２と多角形断面状反力体３との相互の配置状況を示した図、（ｂ）は掘削ビット３２の詳細図。
【図６】本実施形態に係る地盤掘削装置１を用いて立坑を構築する手順を示した図。
【図７】同じく立坑を構築する手順を示した図。
【図８】同じく立坑を構築する手順を示した図。
【図９】本実施形態に係る地盤掘削装置１の補足説明図。
【符号の説明】
１                          地盤掘削装置
２                          円筒状掘削機本体
３                          多角形断面状反力体
４                          ガイド用ロッド
５                          円筒状セグメント
６                          押込み治具
１２                        ベアリング機構（転動機構）
１３，１４                  センターホールジャッキ
２４                        係合爪
３１，３２                  掘削ビット
３４                        肩部
４１                        電動モータ（回転駆動機構）
４２                        回転部材
【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】
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【図９】
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