(57)【要約】  【課題】ニューマチックケーソンの掘削機自体を作業室スラブの上部に引き上げることなく、掘削機をメンテナンス室に出し入れすることができ、掘削機の点検・整備・搬入組立・解体回収等を大気圧下で迅速に容易に安全に行うことができるようにする。  【解決手段】ケーソン躯体２の下部の作業室スラブ３を二重構造とし、下側スラブ３ｂの下に作業室５を形成し、上側スラブ３ａと下側スラブ３ｂの間に、掘削機６を収納して大気圧下で作業が可能なメンテナンス室１２を設け、下側スラブ３ｂにスリット１５を設け、この下側スラブ３ｂ上を走行する掘削機６を走行台車３０と昇降装置３１と掘削装置３２から構成し、掘削装置３２をスリット内を下降させ作業室内に配置して掘削作業を行い、掘削装置３２をスリット内を上昇させて下側スラブの上に配置し、掘削装置３２が収納された掘削機６をメンテナンス室１２内に搬入する。【選択図】      図１
2005320802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーソン躯体の下部に二重構造の作業室スラブが設けられ、下側スラブの下に作業室が形成され、上側スラブと下側スラブの間に、掘削機を収納して大気圧下で作業が可能なメンテナンス室が設けられ、下側スラブにスリットが設けられ、この下側スラブの上にスラブ上を走行可能な掘削機が設置され、この掘削機は、走行台車に昇降装置を介して掘削装置が設けられ、この掘削装置が前記スリット内を下降して作業室内に位置し、かつ、前記スリット内を上昇して下側スラブの上に位置するように構成されていることを特徴とするスリットスラブ式ニューマチックケーソン。
【請求項２】
請求項１に記載のニューマチックケーソンにおいて、メンテナンス室は、鋼製またはコンクリート製の側壁で囲まれた密閉室であり、前記側壁に掘削機が通過可能な開口部とこの開口部を密閉可能な開閉扉が設けられていることを特徴とするスリットスラブ式ニューマチックケーソン。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のニューマチックケーソンにおいて、メンテナンス室の上部には、掘削機を搬出入するための掘削機回収シャフトと、作業員がメンテナンス室に出入りするマンシャフトが設けられていることを特徴とするスリットスラブ式ニューマチックケーソン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニューマチックケーソン工法において掘削機の点検・整備・搬入組立・解体回収等を行えるスリットスラブ式ニューマチックケーソンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ニューマチックケーソン工法（圧気潜函工法）は、周知の通り浸水等を防止するために、ケーソン底部の作業室を高気圧にして掘削機で掘削作業を行うものである。そして、掘削機の遠隔操作システムの開発に伴い、掘削作業中は作業員が高気圧下の作業室内に入る必要が無くなった。しかし、掘削機の点検・整備・搬入組立・解体回収時には、遠隔操作ができないため、高気圧下の作業室内で作業員が作業する必要があった。
【０００３】
このような高気圧下の作業は、作業員の健康管理上、好ましくないため、従来においては、作業員を高気圧下に曝すことなく、掘削機の点検・整備・搬入組立・解体回収を行えるようにした技術が開発されている（例えば、特許文献１、２、３）。
【０００４】
特許文献１の発明は、ケーソン掘削機の回収装置であり、ケーソン下部の作業室スラブに掘削機搬出入用の開口部を設け、この開口部の上に、開口部を覆う形状の下部ハッチ容器、ハッチを下部に有する収容容器を下から順に設け、この開口部等を利用して土砂の排出を行い、掘削作業が終了すると、下部にレールの付いた回収架台を前記開口部内にセットし、作業室スラブの走行レールに懸架されている掘削機を前記レールに移載し、ワイヤとフック等からなる引上げ機構により回収架台を吊り上げ、掘削機を収容容器内に回収するものである。
【０００５】
特許文献２の発明は、掘削機が故障したときの修理作業または掘削機の解体・回収作業を行うために好適なニューマチックケーソンであり、ケーソン躯体の下部に下部スラブと上部スラブを構築し、この二重スラブの間の空間にエアロック室と掘削機整備室とを設け、下部スラブの掘削機整備室の箇所に掘削機搬出入用の開口部を設け、上部スラブの掘削機整備室の箇所に掘削機の一部を収納可能な掘削機収納部を設け、この掘削機収納部の上部には異形シャフトを介して、マテリアルロックを備えたマテリアルシャフトを立設したものである。
【０００６】
この特許文献２の発明では、下部スラブの開口部・マテリアルシャフト等を利用して掘削土砂を排出し、掘削機の修理時や回収時には下部スラブの開口部のハッチを閉じてエアロック室と掘削機整備室をほぼ大気圧まで減圧し、掘削機収納部の上部から吊上げ設備により回収ブロックを吊下げ支持し、下部スラブの開口部のハッチを開けて開口部内に回収ブロックを吊降ろして固定し、回収ブロックの下部に設けられたレールに掘削機を移載し、吊上げ設備により回収ブロックと掘削機を引き上げ、下部スラブの開口部のハッチを閉じ、掘削機整備室の走行レールに掘削機を移載し、掘削機整備室内の所定の位置まで掘削機を移動させ、掘削機の点検や修理を行う。地盤掘削後、掘削機を解体・回収するときは、掘削機整備室内で掘削機の解体作業を行い、解体された機材をマテリアルシャフトにより地上に搬出し回収している。
【０００７】
特許文献３の発明は、掘削機の点検・修理・組立及び解体回収作業等を行う空間を有するニューマチックケーソンであり、ケーソン躯体の下部に下部スラブと上部スラブを構築し、この二重スラブの間の回収室を設け、下部スラブには掘削機搬出入用の開口部を設け、この開口部に掘削機を吊り上げる吊上架台を設け、回収室に掘削機を支持して床の上を移動できる回収架台を配置したものである。
【０００８】
この特許文献３の発明では、下部スラブの開口部・マテリアルシャフト等を利用して掘削土砂を排出し、掘削機の修理時や回収時には、外部のクレーンのクレーンワイヤにより吊上架台を吊下げ、下部スラブの開口部に吊上架台を固定し、この吊上架台の下部に設けられたレールに掘削機を移載し、クレーンにより吊上架台と掘削機を回収室内に吊り上げ、吊上架台を回収架台に支持させ、この回収架台を回収室内の任意の位置に移動させて、掘削機の点検・修理、組立・解体回収作業等を行う。
【特許文献１】特開平４−３６８５１５号公報
【特許文献２】特開２００２−３０２９５７号公報
【特許文献３】特開２００３−１６６２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の特許文献１の発明の場合、作業室スラブの上部に設けた回収ロック容器内に掘削機を引き上げる必要があり、手間がかかり、専用の回収架台・引き上げ機構を必要とする。さらに、掘削機の点検・整備を作業室近くで簡単に行うことができない。
【００１０】
前述の特許文献２、３の発明の場合も、作業室スラブの上部に設けた回収室内に掘削機を引き上げる必要があり、手間がかかり、回収ブロック・吊上げ設備を必要とする。
【００１１】
本発明は、このような問題点を解消すべくなされたもので、ニューマチックケーソンの掘削機自体を作業室スラブの上部に引き上げることなく、掘削機をメンテナンス室に出し入れすることができ、掘削機の点検・整備・搬入組立・解体回収等を大気圧下で迅速に容易に安全に行うことができるスリットスラブ式ニューマチックケーソン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】
【００１２】
本発明の請求項１は、ケーソン躯体の下部に二重構造の作業室スラブが設けられ、下側スラブの下に作業室が形成され、上側スラブと下側スラブの間に、掘削機を収納して大気圧下で作業が可能なメンテナンス室が設けられ、下側スラブにスリットが設けられ、この下側スラブの上にスラブ上を走行可能な掘削機が設置され、この掘削機は、走行台車に昇降装置を介して掘削装置が設けられ、この掘削装置が前記スリット内を下降して作業室内に位置し、かつ、前記スリット内を上昇して下側スラブの上に位置するように構成されていることを特徴とするスリットスラブ式ニューマチックケーソンである。
【００１３】
本発明は、作業室スラブを二重構造として上下スラブ間にメンテナンス室を設け、このメンテナンス室には気圧調整手段を設け、掘削機の点検・整備・搬入組立・解体回収等の作業を大気圧下で行えるようにしたものである。気圧調整手段は、地上からの遠隔操作が可能である。さらに、下側スラブはスリットスラブとし、掘削機はスリットスラブ上を走行し、スリットにより下部の掘削装置を作業室内に下降させて掘削作業を行うようにし、従来のように掘削機自体を作業室スラブの上部に引き上げることなく、掘削機の点検・整備・搬入組立・解体回収等の作業を迅速に容易に安全に行えるようにしたものである。
【００１４】
本発明の請求項２は、請求項１に記載のニューマチックケーソンにおいて、メンテナンス室は、鋼製またはコンクリート製の側壁で囲まれた密閉室であり、前記側壁に掘削機が通過可能な開口部とこの開口部を密閉可能な開閉扉が設けられていることを特徴とするスリットスラブ式ニューマチックケーソンである。
【００１５】
メンテナンス室は上側スラブと下側スラブの間に一対の側壁を設置することにより形成することができ、ケーソン躯体の中央部等に配置する。掘削機は下部の掘削装置をスリットスラブ上に引き上げると、走行台車内に昇降装置と掘削装置が収納されたコンパクトな構成となり、この収納状態の掘削機をメンテナンス室に側壁の開口部を介して出し入れし、スライド式やスイング式等の開閉扉で開口部を開閉する。扉開閉時に支障となる掘削機の動力・通信・制御線は、メンテナンス室内にケーブル巻取りリールを設けることにより、支障なく扉を閉めることができる。なお、これに限らず、動力線に関してはトロリー線を用い、通信・制御線に関しては、無線機器を用いることにより、掘削機をケーブルレスとすることもできる。
【００１６】
本発明の請求項３は、請求項１または請求項２に記載のニューマチックケーソンにおいて、メンテナンス室の上部には、掘削機を搬出入するための掘削機回収シャフトと、作業員がメンテナンス室に出入りするマンシャフトが設けられていることを特徴とするスリットスラブ式ニューマチックケーソンである。
【００１７】
掘削機回収シャフトは、ボトムシャフトを備えた専用のシャフトあるいは上部にロックを備えた通常のマテリアルシャフト等を用いることができる。メンテナンス室内で掘削機を解体して上記シャフトを介して地上へ回収し、掘削機の部品を地上から搬入してメンテナンス室で組み立てる。なお、掘削機を解体せずにそのまま搬出入することもできる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のような構成の本発明によれば、次のような効果が得られる。
【００１９】
(1) ニューマチックケーソンの作業室スラブを二重構造とし、上下スラブ間にメンテナンス室を設け、下側スラブ上を走行する掘削機の掘削装置をスリットを通して昇降させるようにしたため、従来のように掘削機自体を作業室スラブの上に引き上げることなく、掘削機をメンテナンス室に出し入れすることができ、掘削機の点検・整備・搬入組立・解体回収等を大気圧下で迅速に容易に安全に行うことができ、高気圧下の作業を解消できると共に、作業効率の向上、施工コストの低減、安全性の向上等を図ることができる。
【００２０】
(2) 下側スラブにスリットを設け、スリット走行式・昇降式の掘削機を用いることで、従来の回収架台・引き上げ設備が不要となり、コストの低減が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を図示する一実施形態に基づいて説明する。図１は本発明のニューマチックケーソンの一例を示したものであり、(a) は正面から見た鉛直断面図、(b) は側面から見た鉛直断面図（メンテナンス室内）である。図２は図１の作業室の下側スラブ下面における水平断面図である。図３は図１のニューマチックケーソンの側面から見た鉛直断面図（メンテナンス室外側）である。図４は本発明で用いる掘削機の一例であり、(a) は平面図、(b) は正面から見た鉛直断面図、(c) は側面から見た鉛直断面図である。図５は本発明の掘削機の点検・整備等の作業を工程順に示す水平断面図である。
【００２２】
図１において、ニューマチックケーソン１は、通常、箱状や筒状のケーソン躯体２の底部に設けられた作業室スラブ３の下を刃口４で囲まれた作業室５とし、この作業室５内に地上から水圧に見合う圧縮空気を送り、完全にドライにした高気圧下で掘削を行い、掘削のみまたは荷重等との併用により沈下を行うように構成されている。掘削は、地上から遠隔操作される走行式ショベル等の掘削機６による無人化掘削とされている。
【００２３】
また、ケーソン躯体２の内側には、掘削土の搬出等を行うマテリアルシャフト７が立設され、このマテリアルシャフト７の上部にマテリアルロック８が設けられている。さらに、作業員がエレベータにより昇降するマンシャフト９も立設され、このマンシャフト９の上部にマンロック１０が設けられている。
【００２４】
このようなニューマチックケーソン１において、本発明では、図１〜図３に示すように、作業室スラブ３を上下方向に所定の間隔をおいて配置された上側スラブ３ａと下側スラブ３ｂからなる二重構造とし、下側スラブ３ｂの下に作業室５を形成し、上側スラブ３ａと下側スラブ３ｂの間に、掘削機６を収納して大気圧下で点検・整備・搬入組立・解体回収等の作業が可能なメンテナンス室１２を設け、さらに下側スラブ３ｂにスリット１５を設け、このスリットスラブ３ｂ上を走行する特別な構造の掘削機６により作業室５内の掘削を行うようにする。
【００２５】
掘削機６は、後に詳述するように、走行台車３０に昇降装置３１を介して掘削装置３２が設けられており、掘削装置３２をスリット１５内を下降させて作業室５内に配置し、スリット１５をガイドとして走行させて掘削を行い、さらに掘削装置３２をスリット１５内を上昇させてスリットスラブ３ｂ上の走行台車３０内に収納し、この収納状態の掘削機６をスリット１５に沿って走行させてメンテナンス室１２内に搬入する。
【００２６】
また、このメンテナンス室１２の上に、ボトムシャフト１３を介して掘削機回収用シャフト１４を立設し、さらにマンロック１０を上部に有するマンシャフト９を立設して作業員がメンテナンス室１２内に自由に出入りできるようにし、掘削機６を解体して地上に回収できるようにする。なお、通常のマテリアルシャフト７・マテリアルロック８をメンテナンス室１２の上に設置して回収を行うこともできる。また、掘削機６を解体せずにそのまま地上へ回収し、地上から搬入することもできる。
【００２７】
メンテナンス室１２は、図１〜図３に示すように、上側スラブ３ａと下側スラブ３ｂと一対の側壁２０、２０とで囲まれたコンクリート製の密閉室であり、前記側壁２０に収納状態の掘削機６が通過可能な開口部２１と、この開口部２１を密閉可能なスライド式の開閉扉２２が設けられている。このメンテナンス室１２には、気圧調整手段（図示省略) が設けられ、メンテナンス室１２内を減圧して大気圧とすることができる。この気圧調整手段は地上からの遠隔操作が可能とされている。また、このメンテナンス室１２は、平面視でケーソンを２分割するようにケーソンの中央部分に設置されている（図３参照）。なお、このメンテナンス室１２の側壁２０は、コンクリート製に限らず、鋼製等であってもよい。
【００２８】
スリット１５は、図２に示すように、メンテナンス室１２の両側にメンテナンス室１２の長手方向に直交するように配設されている。メンテナンス室１２の長手方向には間隔をおいて３列配置されており、この３列のスリット１５に対応させて３つの開口部２１が側壁２０に設けられている。なお、このスリット１５は、作業室５内の全体にわたって掘削を行えるように配置されており、この図示例に限らず、種々の配置が可能である。
【００２９】
開閉扉２２は、図２、図３に示すように、側壁２０の外面に沿って移動可能なスライド式であり、地上からの遠隔操作により開閉する。また、開閉扉２２の上部・下部は、上側スラブ３ａ・下側スラブ３ｂに形成された溝に収納され、開閉扉２２の内面には適当なシール等が設けられ、開口部２１を密閉できるようにされている。なお、この開閉扉２２は、スイング式などでもよい。
【００３０】
扉開閉時に支障となる掘削機６の動力・通信・制御ケーブルは、メンテナンス室１２内にケーブル巻取りリール（図示省略) を設けることにより、開閉扉２２が開いた状態でケーブルを繰り出して掘削作業を行い、掘削機６をメンテナンス室１２に入れる場合には、ケーブルを巻き取ることで、開閉扉２２を支障無く閉めることができる。また、このようなケーブル方式に限らず、動力にトロリー線を用いたケーブルレス給電システムを用い、通信・制御については無線機器を用いることにより、掘削機６をケーブルレスとすることもできる。
【００３１】
掘削機６は、通常、作業室スラブ天井の走行レールに懸架されて走行する天井走行式掘削機が用いられているが、本発明では、図４に示すように、スリット走行式・昇降式の掘削機とする。即ち、下側のスリットスラブ３ｂ上を走行可能な走行台車３０に昇降装置３１の上部を取付け、この昇降装置３１の下部に掘削装置３２を取付ける。
【００３２】
走行台車３０は、例えば門形の架台４０に走行駆動装置４１と走行車輪４２が設けられ、また昇降装置３１のスリット１５内に挿入される固定基部５０にはガイド車輪４３が設けられており、走行車輪４２がスリット１５の両側のスリットスラブ３ｂ上を転動し、ガイド車輪４３がスリット１５の両側面を転動するように配置され、スリット１５を跨ぎ、スリット１５をガイドとして自走するようにされている。
【００３３】
昇降装置３１は、例えばテレスコープ式（入れ子式) の上下移動装置であり、上部の固定基部５０に対して中間部５１と下部の先端部５２を駆動シリンダ等で伸縮移動させる構成であり、スリット１５内を余裕をもって移動できるような大きさとされている。また、中間部５１には、固定部材を開閉シリンダ等によりスリットスラブ３ｂの下面に押し付けて掘削機６を固定するチャッキング装置３３が設けられている。なお、この昇降装置３１は、この図示例に限らず、その他の上下移動装置でもよい。
【００３４】
掘削装置３２は、通常の掘削機の掘削部分と同様であり、スライドブーム６０と、アーム６１と、掘削バケット６２等から構成されている。スライドブーム６０は、例えば昇降装置３１の固定基部５０を走行台車３０の架台４０にターンテーブル等を介して取付けることで、水平旋回可能とされている。スライドブーム６０の固定ブームは昇降装置３１の先端部５２に上下に回転自在に軸支され、起伏シリンダ６３により上下に傾動する。スライドブーム６０の可動ブームの先端にアーム６１が接続され、このアーム６１の先端に掘削バケット６２やその他のアタッチメントが交換可能に取付けられている。また、この掘削装置３２は、スライドブーム６０等をスリット１５の長手方向と平行に配置したとき、スリット１５内を通過できるようにされている。
【００３５】
昇降装置３１を下方に伸長させると、掘削装置３２がスリット１５内を通って作業室５内に位置し（図４(c) 左側参照) 、この伸長状態の掘削機６をスリット１５をガイドとして走行させる。掘削機６はチャッキング装置３３で固定して掘削を行う。昇降装置３１を上方に収縮させると、掘削装置３２がスリット１５内を通ってスリットスラブ３ｂの上に位置し、門形の架台４０内に収納される（図４(c) 右側参照) 。この収納状態の掘削機６をスリット１５に沿って走行させ、後述するようにメンテナンス室１２内に搬入する。
【００３６】
以上のような構成のニューマチックケーソン１において、掘削機６の点検・整備、解体・組立の作業が次のように行われる（図６参照) 。
【００３７】
(1) メンテナンス室１２の開閉扉２２は開いており、また作業室５内・上下スラブ間は高圧気下であり、地上の遠隔操作室でオペレータが作業室５内のモニタ映像を見ながら、掘削装置が作業室５内に位置する伸長状態の掘削機６を操作し、掘削機６をスリット１５をガイドとして走行させ、掘削機６を自動制御または地上から遠隔操作して、無人掘削を実施する。掘削機６にはケーブル巻取りリールから繰り出されたケーブルにより電力が供給される。掘削された土砂は排土バケットに投入し、マテリアルシャフト７を通って地上へと排出される。
【００３８】
(2) 掘削機６の掘削装置をスリット１５を通して引き上げ、この収納状態の掘削機６を開口部２１からメンテナンス室１２内に移動させる。掘削機６のケーブルはケーブル巻取りリールに巻き取られる。
【００３９】
(3) 開閉扉２２をスライドさせて閉じ、開口部２１を密閉する。掘削機６のケーブルはケーブル巻取りリールに巻き取られているため、開閉扉２２を支障なく閉めることができる。
【００４０】
(4) 高気圧の作業室５等に対して密閉されたメンテナンス室１２内を気圧調整手段により減圧し、大気圧に戻す。
【００４１】
(5) 大気圧下のメンテナンス室１２内で掘削機６の点検・整備等のメンテナンス作業あるいは解体作業を行う。
【００４２】
メンテナンス終了後、掘削機６を作業室５へ戻す場合には、上記と逆の手順で掘削機６を作業室５の上に戻す。
【００４３】
掘削沈下完了後に掘削機６を地上に回収する場合には、メンテナンス室１２内で解体した後、掘削機回収用シャフト１４等を介して地上へ搬出する。掘削機６を地上から作業室５へ搬入する場合には、地上への搬出工程と逆の工程であり、解体した掘削機をメンテナンス室１２内に搬入して組立て、組み立てられた掘削機６を作業室５の上へ搬入する。なお、掘削機６は解体せずに、一体型の掘削機を搬出入することもできる。
【００４４】
なお、本発明は、以上のような図示例に限定されないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のニューマチックケーソンの一実施形態を示したものであり、(a) は正面から見た鉛直断面図、(b) は側面から見た鉛直断面図（メンテナンス室内）である。
【図２】図１の作業室の下側スラブ下面における水平断面図である。
【図３】図１のニューマチックケーソンの側面から見た鉛直断面図（メンテナンス室外側）である。
【図４】本発明で用いる掘削機の一例であり、(a) は平面図、(b) は正面から見た鉛直断面図、(c) は側面から見た鉛直断面図である。
【図５】本発明の掘削機の点検・整備等の作業を工程順に示す水平断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１……ニューマチックケーソン
２……ケーソン躯体
３……作業室スラブ
３ａ…上側スラブ
３ｂ…下側スラブ（スリットスラブ）
４……刃口
５……作業室
６……掘削機
７……マテリアルシャフト
８……マテリアルロック
９……マンシャフト
１０……マンロック
１２……メンテナンス室
１３……ボトムシャフト
１４……掘削機回収用シャフト
１５……スリット
２０……側壁
２１……開口部
２２……開閉扉
３０……走行台車
３１……昇降装置
３２……掘削装置
３３……チャッキング装置
４０……門形の架台
４１……走行駆動装置
４２……走行車輪
４３……ガイド車輪
５０……固定基部
５１……中間部
５２……先端部
６０……スライドブーム
６１……アーム
６２……掘削バケット
６３……起伏シリンダ
【図１】
2005320802.tif 000003
【図２】
2005320802.tif 000004
【図３】
2005320802.tif 000005
【図４】
2005320802.tif 000006
【図５】
2005320802.tif 000007