(57)【要約】【課題】  大きな櫓や大型の巻上機を必要とすることなくスカフォードを吊り下げ支持して大深度の立坑を掘削することのできる立坑の掘削方法及びそれに用いる立坑掘削装置を提供する。【解決手段】  立坑の掘削方法は、巻上機１２を備える移動ベース１０を立坑２の途中に固定し、巻上機１２によって所定の範囲で昇降可能に吊り下げ支持したスカフォード２０によって掘削作業を行うと共に、発破時には巻上機１２によってスカフォード２０を上方に退避させ、掘削の進行に伴って移動ベース１０の固定位置を下方に移動して掘り進む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻上機を備える支持床部材を立坑の途中に固定し、前記巻上機によって所定の範囲で昇降可能に吊り下げ支持した作業床部材によって掘削作業を行うと共に、発破時には前記巻上機によって前記作業床部材を上方に退避させ、掘削の進行に伴って前記支持床部材の固定位置を下方に移動して掘り進むことを特徴とする立坑の掘削方法。
【請求項２】
立坑内を昇降移動可能且つ立坑内の任意の位置に固定可能な一基の支持床部材によって上記作業床部材を昇降可能に吊り下げ支持し、掘削作業の進行に伴って前記支持床部材を下方に移動させて掘り進むことを特徴とする請求項１に記載の立坑の掘削方法。
【請求項３】
立坑の途中に固定した固定床部材によって上記支持床部材を所定の範囲で降下可能且つ固定可能に支持し、掘削作業の進行に伴って前記支持床部材を下方に移動させると共に、前記支持床部材が前記固定床部材による降下範囲の下限に達すると、該支持床部材の上側に新たな固定床部材を構築し、該新たな固定床部材に前記支持床部材を持ち替えて掘り進むことを特徴とする請求項１に記載の立坑の掘削方法。
【請求項４】
巻上機を備えた支持床部材と、該支持床部材を立坑内で少なくとも降下駆動する移動駆動手段と、前記支持床部材を立坑の途中に固定する固定手段と、前記巻上機から吊り下げ索部材を介して昇降可能に吊り下げ支持された作業床部材と、により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の立坑の掘削方法に用いる立坑掘削装置。
【請求項５】
上部床部材と下部床部材とが上下に離接移動可能に連結されると共に、両者を離接移動駆動する伸縮駆動手段と、巻上機とを備えた支持床部材と、
径方向に伸縮駆動される伸縮固定脚が周方向に複数配設されて成る固定機構が、前記支持床部材の上部床部材と下部床部材に各々独立して駆動可能に設けられて成る固定手段と、
前記巻上機から吊り下げ索部材を介して昇降可能に吊り下げ支持された作業床部材と、を備えて構成されていることを特徴とする請求項２に記載の立坑の掘削方法に用いる立坑掘削装置。
【請求項６】
前記立坑内にアンカー部材によって固定された固定床部材と、
前記固定床部材に設けられて支持部材をその軸方向に移動駆動可能に把持する把持駆動機構と、
前記把持駆動機構によって把持された支持部材を介して吊り下げ支持された支持床部材と、
前記支持床部材に設けられた巻上機と、
前記巻上機から吊り下げ索部材を介して昇降可能に吊り下げ支持された作業床部材と、を備えて構成されていることを特徴とする請求項３に記載の立坑の掘削方法に用いる立坑掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大断面且つ大深度の立坑を掘削するのに好適な立坑の掘削方法及びそれに用いる立坑掘削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大断面の立坑の施工方法として、立坑の真上に構築された櫓によって吊り下げ支持されたスカフォードと呼ばれる吊り足場（作業床部材）を用いて掘削作業を行う工法（以下、スカフォード櫓工法と称す）が知られている。（特許文献１参照）
この工法は、図６に概念図を示すように、立坑６１の真上に滑車６２を備えた櫓６３を構築すると共に、地上に配設された巻上機６４から滑車６２を介して配索されたワイヤ６５によってスカフォード６６を昇降可能に吊り下げ支持し、スカフォード６６が備える穿孔装置（図示せず）によって立坑６１の底面である切羽６１Ａに爆薬設置孔を穿孔し、その爆薬設置孔に設置した爆薬によって地盤を爆破粉砕（発破）して掘削して行くものである。
【０００３】
発破の際には、スカフォード６６は影響の無い位置まで上方に退避移動され、それによって出るズリは、スカフォード６６の下側に備えるバックホウ６６Ａによって図示しないズリキブルに積載して地上に排出する。
【０００４】
スカフォード６６を吊り下げ支持するワイヤ６５は、図示しないがスカフォード６６に設けられた多重の動滑車に巻回配索され、これによって巻上機の駆動力の軽減化が図られている。
【特許文献１】特開平７−２６９２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、放射性廃棄物の地層処分用の立坑等の、大深度（例えば１０００ｍ以上）の立坑を上記のごときスカフォード櫓工法によって掘削しようとした場合、スカフォードを吊り下げ支持するワイヤが必然的に長大化してその自重が増大することとなる。このため、その重量に耐え得る大きな櫓と、大径の巻き取りドラムと強力なモーターを備えた極めて大型の巻上機が必要となり、技術的に難点がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、大きな櫓や大型の巻上機を必要とすることなくスカフォードを吊り下げ支持して大深度の立坑を掘削することのできる立坑の掘削方法及びそれに用いる立坑掘削装置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】
【０００７】
上記目的を達成する請求項１に係る立坑の掘削方法は、巻上機を備える支持床部材を立坑の途中に固定し、前記巻上機によって所定の範囲で昇降可能に吊り下げ支持した作業床部材によって掘削作業を行うと共に、発破時には前記巻上機によって前記作業床部材を上方に退避させ、掘削の進行に伴って前記支持床部材の固定位置を下方に移動して掘り進むことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る立坑の掘削方法は、作業床部材を昇降可能に吊り下げ支持する上記請求項１における支持床部材は、立坑内を昇降移動可能且つ立坑内の任意の位置に固定可能な一基で、掘削作業の進行に伴って前記支持床部材を下方に移動させて掘り進むことを特徴とする。
【０００９】
更に、請求項３に係る立坑の掘削方法は、作業床部材を昇降可能に吊り下げ支持する上記請求項１における支持床部材を、立坑の途中に固定した固定床部材によって所定の範囲で降下可能且つ固定可能に支持し、掘削作業の進行に伴って前記支持床部材を下方に移動させると共に、前記支持床部材が前記固定床部材による降下範囲の下限に達すると、該支持床部材の上側に新たな固定床部材を構築し、該新たな固定床部材に前記支持床部材を持ち替えて掘り進むことを特徴とする。
【００１０】
上記請求項１の立坑の掘削方法に用いる請求項４に係る立坑掘削装置は、巻上機を備えた支持床部材と、該支持床部材を立坑内で少なくとも降下駆動する移動駆動手段と、前記支持床部材を立坑の途中に固定する固定手段と、前記巻上機から吊り下げ索部材を介して昇降可能に吊り下げ支持された作業床部材と、により構成されていることを特徴とする。
【００１１】
この構成では、支持床部材を固定手段によって立坑の途中に固定して、巻上機によって吊り下げ支持した作業床部材によって掘削作業を行うと共に、発破時には巻上機によって作業床部材を上方に退避させ、掘削の進行に伴って支持床部材を移動駆動手段によって下方に移動させて固定手段によって固定することで掘り進む。
【００１２】
上記請求項２の立坑の掘削方法に用いる請求項５に係る立坑掘削装置は、上部床部材と下部床部材とが上下に離接移動可能に連結されると共に両者を離接移動駆動する伸縮駆動手段と巻上機とを備えた支持床部材と、径方向に伸縮駆動される伸縮固定脚が周方向に複数配設されて成る固定機構が前記支持床部材の上部床部材と下部床部材に各々独立して駆動可能に設けられて成る固定手段と、前記巻上機から吊り下げ索部材を介して昇降可能に吊り下げ支持された作業床部材と、を備えて構成されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成では、支持床部材は、固定手段によって立坑内に固定されると共に、上部床部材と下部床部材の固定機構の差動と伸縮駆動手段の駆動によって立坑内を移動する。これにより、支持床部材を固定手段によって立坑の途中に固定して、巻上機によって吊り下げ支持した作業床部材によって掘削作業を行うと共に、発破時には巻上機によって作業床部材を上方に退避させ、掘削の進行に伴って支持床部材を下方に移動させて固定手段によって固定することで掘り進む。
【００１４】
上記請求項３の立坑の掘削方法に用いる請求項６に係る立坑掘削装置は、前記立坑内にアンカー部材によって固定された固定床部材と、前記固定床部材に設けられて支持部材をその軸方向に移動駆動可能に把持する把持駆動機構と、前記把持駆動機構によって把持された支持部材を介して吊り下げ支持された支持床部材と、前記支持床部材に設けられた巻上機と、前記巻上機から吊り下げ索部材を介して昇降可能に吊り下げ支持された作業床部材と、を備えて構成されていることを特徴とする。
【００１５】
この構成では、アンカー部材によって立坑の途中に固定した固定床部材によって、支持床部材を所定の範囲で降下可能且つ固定可能に支持し、掘削作業の進行に伴って支持床部材を下方に移動させると共に、支持床部材が固定床部材に対する降下範囲の下限に達すると、該支持床部材の上側に新たな固定床部材を構築してこの新たな固定床部材に支持床部材を持ち替えて掘り進む。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る立坑の掘削方法によれば、巻上機によって作業床部材を昇降可能に支持した支持床部材を立坑の途中に固定して掘削作業すると共に、支持床部材の固定位置を下方に移動して掘り進めることにより、支持床部材に対する作業床部材の昇降量は、発破時における退避に必要な量以上であれば良く、従って、大きな櫓や大型の巻上機を必要とすることなく作業床部材を吊り下げ支持して大深度の立坑を掘削することができる。
【００１７】
請求項２に係る立坑の掘削方法によれば、作業床部材を昇降可能に吊り下げ支持する支持床部材を、立坑内に固定して掘削作業すると共に下方に移動させて掘り進めることにより、支持床部材に対する作業床部材の昇降量は、発破時における退避に必要な量以上であれば良く、従って、大きな櫓や大型の巻上機を必要とすることなく作業床部材を吊り下げ支持して大深度の立坑を掘削することができる。
【００１８】
請求項３に係る立坑の掘削方法によれば、立坑の途中に固定した固定床部材によって支持床部材を所定の範囲で降下可能且つ固定可能に支持し、掘削作業の進行に伴って支持床部材を下方に移動させると共に、支持床部材が降下範囲の下限に達すると、該支持床部材の上側に新たな固定床部材を構築して該固定床部材に前記支持床部材を持ち替えて掘り進めることにより、支持床部材に対する作業床部材の昇降量は、発破時における退避に必要な量以上であれば良く、従って、大きな櫓や大型の巻上機を必要とすることなく作業床部材を吊り下げ支持して大深度の立坑を掘削することができる。
【００１９】
また、請求項４に係る立坑掘削装置によれば、支持床部材を固定手段によって立坑の途中に固定して、巻上機によって吊り下げ支持した作業床部材によって掘削作業を行うと共に、発破時には巻上機によって作業床部材を上方に退避させ、掘削の進行に伴って作業床部材がその昇降域の下限に至ると移動駆動手段によって支持床部材の固定位置を下方に移動させて固定手段によって固定することで際限なく掘り進めることができる。これにより、支持床部材に対する作業床部材の昇降量は発破時における退避に必要な量以上であれば良く、従って、大きな櫓や大型の巻上機を必要とすることなく作業床部材を吊り下げ支持して大深度の立坑を掘削することができる。
【００２０】
請求項５に係る立坑掘削装置によれば、支持床部材は固定手段によって立坑内に固定されると共に上部床部材と下部床部材の固定機構の差動と伸縮駆動手段の駆動によって立坑内を移動するため、支持床部材に対する作業床部材の昇降量は発破時における退避に必要な量以上であれば良く、従って、大きな櫓や大型の巻上機を必要とすることなく作業床部材を吊り下げ支持して大深度の立坑を掘削することができる。
【００２１】
請求項６に係る掘削装置は、アンカー部材によって立坑の途中に固定した固定床部材によって、支持床部材を所定の範囲で降下可能且つ固定可能に支持し、掘削作業の進行に伴って支持床部材を下方に移動させると共に、支持床部材が固定床部材に対する降下範囲の下限に達すると、該支持床部材の上側に新たな固定床部材を構築して支持床部材をこの新たな固定床部材に持ち替えて際限なく掘り進めることができる。これにより、支持床部材に対する作業床部材の昇降量は発破時における退避に必要な量以上であれば良く、従って、大きな櫓や大型の巻上機を必要とすることなく作業床部材を吊り下げ支持して大深度の立坑を掘削することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。  
図１は、本願発明を適用して立坑を掘削する立坑掘削装置の一構成例の概念図である。これは、請求項２に係る方法を適用して立坑を掘削する請求項４に係る立坑掘削装置に対応するものである。
【００２３】
図示立坑掘削装置１は、支持床部材としての移動ベース１０によって、作業床部材としてのスカフォード２０を、立坑２内に所定の範囲で昇降可能に吊り下げ支持して構成されている。
【００２４】
移動ベース１０は、上部床部材としての上部フレーム１０Ｕと下部床部材としての下部フレーム１０Ｌとが、伸縮駆動手段としての伸縮駆動シリンダ１０Ｓによって所定のストロークで離接駆動可能に連結されると共に、両フレーム１０Ｕ，１０Ｌにそれぞれ固定手段としての固定機構１１（１１Ｕ，１１Ｌ）を備え、更に、下部フレームに巻上機１２を備えている。
【００２５】
固定機構１１は、シリンダによって径方向に伸縮可能な伸縮固定脚１１ａを、周方向に複数備えており、全ての伸縮固定脚１１ａを同時に突出させて立坑２の内壁２Ａを押圧することで、その備えられたフレーム１０Ｕ又は１０Ｌを立坑２内に移動不能に固定し得るように構成されている。
【００２６】
上部フレーム１０Ｕの固定機構１１Ｕと下部フレーム１０Ｌの固定機構１１Ｌは、独立して駆動し得ると共に、何れか一方の固定機構１１Ｕ又は１１Ｌによって当該移動ベース１０を立坑２内に固定し得るようになっている。
【００２７】
巻上機１２は、吊り下げ索部材としてワイヤ１３を所定長さで繰り出し・巻き取り駆動し、そのワイヤ１３でスカフォード２０を所定の範囲で昇降移動可能に吊り下げ支持している。
【００２８】
このように構成された移動ベース１０は、上部フレーム１０Ｕと下部フレーム１０Ｌの両方の固定機構１１Ｕ，１１Ｌによって立坑２内の任意の位置に強固に固定されると共に、図２に示すステップを繰り返すことで立坑２内を移動できる。即ち、図２（Ａ）に示すように、上部フレーム１０Ｕと下部フレーム１０Ｌの両方の固定機構１１Ｕ，１１Ｌによって立坑２に固定されている状態から、（Ｂ）に示すように下部フレーム１０Ｌの固定機構１１Ｌによる固定を解除して、（Ｃ）に示すように伸縮駆動シリンダ１０Ｓを伸長駆動して下部フレーム１０Ｌを下方に移動させた後、（Ｄ）に示すように下部フレーム１０Ｌをその固定機構１１Ｌによって立坑２に固定し、次いで（Ｅ）に示すように上部フレーム１０Ｕの固定機構１１Ｕによる固定を解除して、（Ｆ）に示すように伸縮駆動シリンダ１０Ｓを収縮駆動して上部フレーム１０Ｕを下方に移動させ、（Ｇ）に示すように上部フレーム１０Ｕと下部フレーム１０Ｌの両方の固定機構１１Ｕ，１１Ｌによって固定する。以下、これを繰り返すことで、際限なく移動できる。つまり、本構成では、伸縮駆動シリンダ１０Ｓと固定機構１１Ｕ，１１Ｌとが、移動駆動手段を構成しているものである。
【００２９】
スカフォード２０は、立坑２内を自由に昇降し得る径の構造物で、下面側にバックホー２１を備え、前述のごとく移動ベース１０が備える巻上機１２のワイヤ１３によって吊り下げ支持されている。ここで、巻上機１２によるこのスカフォード２０の昇降移動量は、発破時における退避に必要な量に、移動ベース１０の一回の降下移動量（前述のステップを設定回数繰り返すことで得られる：任意に設定可能）を加えて設定される。
【００３０】
上記のごとく構成された立坑掘削装置１では、図１に示すように、移動ベース１０をその固定機構１１によって立坑２内の所定位置に固定し、スカフォード２０によって、切羽２Ｂへダイナマイトを仕掛けるための穿孔作業や、バックホー２１によるズリの図示しないズリキブルへの積み込み等の作業を行うと共に、発破時には、巻上機１２によってスカフォード２０を発破による影響のない上方に退避させる。このように掘削作業を進めてスカフォード２０が巻上機１２による昇降範囲の下限に達すると、移動ベース１０を所定量降下移動させ、これを順時繰り返すことで際限なく掘り進めて行くことができる。
【００３１】
このような立坑掘削装置１０及び掘削方法では、移動フレーム１０に対するスカフォード２０の昇降量（即ち巻上機１２の容量）は、前述のごとく発破時における退避に必要な量に、移動フレーム１０の一回の降下移動量（任意に設定し得る）を加えたもので良く（仮に、移動フレーム１０の降下移動のみによって掘削の進行に追随するとすれば発破時における退避に必要な量のみで良い）、極めて短く設定することができる。従って、大きな櫓や大型の巻上機を必要とすることなくスカフォード２０を吊り下げ支持して大深度の立坑を掘削することができるものである。
【００３２】
次に、図３乃至図５に示す他の構成例を説明する。これは、請求項３に係る方法を適用して立坑を掘削する請求項６に係る立坑掘削装置に対応する。
【００３３】
図示立坑掘削装置３は、立坑２の内部に固定された固定床部材としての固定ステージ３０から、支持床部材としての支持ステージ４０が、支持部材としての支持ビーム５０を介して吊り下げ支持されると共に、この支持ステージ４０から作業床部材としてのスカフォード２０が所定の範囲で昇降可能に吊り下げ支持されて構成されている。
【００３４】
固定ステージ３０は、立坑２の内壁２Ａに放射状に多数打ち込まれたアンカー部材としてのアンカー３Ａによって支持され、立坑２内の所定位置に固定されている。その外周近傍には、把持駆動機構としてのセンターホールジャッキ３１が周方向に複数配設されており、このセンターホールジャッキ３１が支持ビーム５０を上下に移動可能に把持している。
【００３５】
支持ステージ４０は、図では上下二段の足場床部材４１，４２が連結されて構成されており、上段の足場４１に、支持ビーム５０の下端が固定されると共に、巻上機４３を備えている。
【００３６】
支持ビーム５０は、ＰＣ鋼材の一種である所定長さのＰＣ鋼棒等であって、固定ステージ３０のセンターホールジャッキ３１と対応する支持ステージ４０の外周近傍にその下端で固定されている。
【００３７】
つまり、この構成では、固定ステージ３０がそのセンターホールジャッキ３１によって把持した支持ビーム５０を介して支持ステージ４０を支持しており、センターホールジャッキ３１の駆動によって、支持ステージ４０を支持ビーム５０の長さの範囲で昇降駆動することができるようになっているものである。
【００３８】
巻上機４３は、ワイヤ４４を所定長さで繰り出し・巻き取り駆動するものであり、そのワイヤ４４でスカフォード２０を所定の範囲で昇降可能に吊り下げ支持している。この巻上機４３によるスカフォード２０の昇降移動量は、発破時における退避に必要な量に、支持ステージの固定ステージ３０に対する一回の降下移動量（センターホールジャッキ３１の駆動によって得られる：任意に設定可能）を加えて設定される。
【００３９】
このように構成された立坑掘削装置３は、スカフォード２０によって、切羽２Ｂへダイナマイトを仕掛けるための穿孔作業や、図示しないバックホーによるズリの図示しないズリキブルへの積み込み等の作業を行うと共に、発破時には、図３中想像線で示すように巻上機４３によってスカフォード２０を発破の影響のない上方に退避させる。このように掘削作業を進めてスカフォード２０が巻上機４３による昇降範囲の下限に達すると、固定ステージ３０のセンターホールジャッキ３１の駆動によって支持ステージ４０を降下移動させ、これを繰り返して掘り進める。そして、図４に示すように支持ステージ４０が支持ビーム５０の長さによって決まる固定ステージ３０に対する降下範囲の下限に達すると、図４中想像線及び図５に示すように、支持ステージ４０の直上にアンカー３Ａ′を打って新たな固定ステージ３０′を構築し、この新たな固定ステージ３０′のセンターホールジャッキ３１′によって支持ビーム５０を把持して図５に示すように従来の固定ステージ３０による支持を解除し（新たな固定ステージ３０′に支持ステージ４０を持ち替え）、この工程を繰り返すことで際限なく掘り進むことができる。従来の固定ステージ３０は、撤去しても良いし、残してズリの排出等に利用しても何れでも良い。
【００４０】
このような立坑掘削装置３および掘削方法では、支持ステージ４０に対するスカフォード２０の昇降量は、発破時における退避に必要な量に、固定ステージ３０に対する支持ステージ４０の一回の降下移動量（任意に設定し得る）を加えたもので良く（仮に、固定ステージ３０に対する支持ステージ４０の降下移動のみによって掘削の進行に追随するとすれば発破時における退避に必要な量のみで良い）、極めて短く設定することができる。従って、大きな櫓や大型の巻上機を必要とすることなくスカフォード２０を吊り下げ支持して大深度の立坑を掘削することができるものである。
【００４１】
尚、ズリの排出方法は、キブルを用いる他に、液体輸送によって行うもの等、任意に選定可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本願発明を適用して立坑を掘削する立坑掘削装置の一構成例の概念図である。
【図２】移動ベースの移動工程の説明図である。
【図３】本願発明を適用して立坑を掘削する立坑掘削装置の他の構成例の概念図である。
【図４】図３に示す構成例の掘削工程の説明図である。
【図５】図３に示す構成例の掘削工程の説明図である。
【図６】従来例としてのスカフォード櫓工法の概念図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  立坑掘削装置１
２  立坑
３  立坑掘削装置
３Ａ  アンカー（アンカー部材）
１０  移動ベース（支持床部材）
１０Ｕ  上部フレーム（上部床部材）
１０Ｌ  下部フレーム（下部床部材）
１０Ｓ  伸縮駆動シリンダ（伸縮駆動手段，移動駆動手段）
１１（１１Ｕ，１１Ｌ）  固定機構（固定手段，移動駆動手段）
１１ａ  伸縮固定脚
１２  巻上機
１３  ワイヤ（吊り下げ索部材）
２０  スカフォード（作業床部材）
３０  固定ステージ（固定床部材）
３１  センターホールジャッキ（把持駆動機構）
４０  支持ステージ（支持床部材）
４３  巻上機
４４  ワイヤ（吊り下げ索部材）
５０  支持ビーム（支持部材）
【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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