(57)【要約】【課題】  本発明は、施工性が良く、作業効率の良い筒状躯体の築造工法、及び地盤掘削装置を提供する。【解決手段】  掘削に係る掘削用スペースＡにおいて、掘削機構４を駆動機構を介して回転させつつ、筒状躯体モジュール２の高さ分を下方に圧入することで、地盤を掘削する。掘削土砂は、掘削作業と並行して、揚土に係る揚土用スペースＢにおいて、揚土装置２１のバッケト２２により揚土し、排土場２４に排土する。地盤上の筒状躯体１に係る筒状躯体圧入用スペースＣでは、上述する作業と並行して、筒状躯体１の上端に新たな筒状躯体モジュール２を組立て、筒状躯体１の部材長を延伸する作業を行なう。掘削機構４を筒状躯体モジュール２の高さ分下げきったところで掘削作業を中断し、筒状躯体モジュール２の１リング部の高さだけ、筒状躯体１を沈設させる。【選択図】  図１０
2005030198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端が地盤面近傍に位置するよう地盤中の立坑内に配置されており、複数の筒状躯体築造単位を積層することにより形成される筒状躯体の下端で、地盤を掘削する掘削工程と、
掘削により発生する掘削土砂を揚土する揚土工程と、
前記筒状躯体をその部材長を延伸する筒状躯体延伸工程と、
前記延伸された筒状躯体を地盤中に圧入する圧入工程よりなる筒状躯体の築造工法であって、
掘削工程で、地盤が、前記筒状躯体の下端に確保された掘削用スペースを利用して、駆動機構を備える地盤掘削装置により鉛直方向に掘削され、
揚土工程で、掘削土砂が、前記筒状躯体の中心軸線上に確保された揚土用スペースを利用して、揚土装置を介して筒状躯体の下端近傍から地上に揚重され、
筒状躯体延伸工程で、筒状躯体が、該筒状躯体の上端の外周縁に確保された筒状躯体圧入用スペースを利用して、上端に新たな筒状躯体築造単位を積層されて部材長を延伸され、
圧入工程で、部材長を延伸された筒状躯体が、筒状躯体圧入装置を介して延伸長さに相当する深さを地盤中に圧入されており、
前記掘削工程、揚土工程、及び筒状躯体延伸工程が、同時進行されることを特徴とする筒状躯体の築造工法。
【請求項２】
地盤中に築造される筒状躯体内の下部近傍に配置されて、鉛直方向に地盤を掘削する地盤掘削装置であって、
上下端部を開放するとともに下端面に掘削用ビットを備え、鉛直に立設するケーシングパイプ、及び該ケーシングパイプの下端部近傍で外周面から水平方向に突出するように設置され、下端面に掘削用ビットを備える複数の掘削翼を備える掘削機構と、
該掘削機構を、ケーシングパイプの外周面で掘削翼より上方の位置で、水平方向の摺動回転及び鉛直方向の移動を自在に把保持する把保持部材を上面に備え、筒状躯体の内壁に支持される保持機構と、
該保持機構に備えられ、掘削機構を保持機構に対して、水平方向に摺動回転する回転装置及び鉛直方向に移動する推進装置を有する駆動機構より構成されることを特徴とする地盤掘削装置。
【請求項３】
請求項２に記載の地盤掘削装置において、
前記駆動機構を備える保持機構が、少なくとも該保持機構に対する掘削機構の鉛直移動距離を確保して、前記掘削翼に近接配置されることを特徴とする地盤掘削装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の地盤掘削装置において、
前記掘削翼の先端部近傍に、該掘削翼の延在方向と略同一軸線上に突出し、少なくとも下端面に掘削用ビットを備える拡径翼が、掘削翼に対して突出及び格納を自在とする拡径装置を介して設置されることを特徴とする地盤掘削装置。
【請求項５】
請求項４に記載の地盤掘削装置において、
前記拡径装置が、前記掘削翼に対して拡径翼を突出及び格納する拡径ジャッキと、前記保持機構の下面に備えられて拡径翼の突出及び格納を制御する制御ジャッキと、該制御ジャッキに連結されて制御ジャッキと連動して作動する、掘削翼の上面に配置される中継ジャッキにより構成され、
前記拡径ジャッキが、前記制御ジャッキの伸縮により連動して作動する中継ジャッキからの圧油により作動することを特徴とする地盤掘削装置。
【請求項６】
請求項５に記載の地盤掘削装置において、
前記制御ジャッキ及び中継ジャッキが、鉛直に配置されており、
前記中継ジャッキが、水平に配されるとともに掘削機構を挿通する中継リングを介して前記制御ジャッキに連結されるとともに、
該中継リングの周方向に、移動自在に嵌合されることを特徴とする地盤掘削装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の地盤掘削装置において、
制御ジャッキが、少なくとも推進装置の最大ストロークと中継ジャッキの最大ストロークの両者を内包できるストロークを備えることを特徴とする地盤掘削装置。
【請求項８】
請求項２から７の何れかに記載の地盤掘削装置において、
前記駆動機構に備えられた回転装置が、前記保持機構に備えられた把保持部材と、前記ケーシングの外周面との間に配置され、ケーシングを一方向に水平回転するラチェット機構を備えることを特徴とする地盤掘削装置。
【請求項９】
請求項８に記載の地盤掘削装置において、
前記回転装置に、複数のラチェット機構が鉛直方向に位置して備えられており、各々の間欠運動が連続するように、時間差を持たせて複数のラチェット機構を作動することを特徴とする地盤掘削装置。
【請求項１０】
請求項２から７の何れかに記載の地盤掘削装置において、
前記駆動機構に備えられた回転装置が、前記ケーシングの外周面に固定される外歯リングと、伸縮動作を繰り返しながら該外歯リングの外歯を水平方向に押圧する第１の回転ジャッキ及び第２の回転ジャッキを備えてなり、
該第１の回転ジャッキと第２の回転ジャッキの伸縮動作を相反させ、両者各々の動作により生じるケーシングの間欠的な水平回転を連続させることを特徴とする地盤掘削装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の地盤掘削装置において、
前記回転装置に、前記外歯リング、第１の回転ジャッキ及び第２の回転ジャッキよりなる組み合わせが、鉛直方向に２組備えられており、
２組の組み合わせは、各々の動作による前記ケーシングの水平回転が反転するよう配置されることを特徴とすること地盤掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状躯体の築造工法、及び地盤掘削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地盤中に立坑を掘削するには、バケットで掘削する方法が一般的であったが、立坑が大口径や大深度の場合には、掘削に多大な時間を要することが課題となっている。また、他の掘削方法として、特許文献１に示すように、シャフトを介して地上に駆動モータ、地盤中に切削装置を設置した全旋回の機械掘削装置が一般に知られている。
【特許文献１】特開２００１−２０６５５号公報（第１図参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述する方法は、大口径に適用すると駆動効率が低下することから、駆動装置を拡張する必要が生じ、これに伴い機械費用が多大になるとともに、掘削作業の支障になりやすい。
また、立坑深度が深くなる等して掘削対象となる地盤が硬質になると、立坑の坑壁に沿って築造する立坑壁体の下部に備えられている刃口による掘削が困難になるため、立坑壁体を圧入・沈設する際の抵抗が過大となり、圧入・沈設が困難になる。
さらに、バケット及び機械堀の何れの掘削方法においても、地上において掘削に係る駆動装置が立坑壁体に近接して配置されているため、立坑壁体の築造及び組み立てと、掘削の平行作業は困難で、立坑の築造効率に課題が生じていた。
【０００４】
上記事情に鑑み、本発明は、施工性が良く、作業効率の良い筒状躯体の築造工法、及び地盤掘削装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の筒状躯体の築造工法は、上端が地盤面近傍に位置するよう地盤中の立坑内に配置されており、複数の筒状躯体築造単位を積層することにより形成される筒状躯体の下端で、地盤を掘削する掘削工程と、掘削により発生する掘削土砂を揚土する揚土工程と、前記筒状躯体をその部材長を延伸する筒状躯体延伸工程と、前記延伸された筒状躯体を地盤中に圧入する圧入工程よりなる筒状躯体の築造工法であって、掘削工程で、地盤が、前記筒状躯体の下端に確保された掘削用スペースを利用して、駆動機構を備える地盤掘削装置により鉛直方向に掘削され、揚土工程で、掘削土砂が、前記筒状躯体の中心軸線上に確保された揚土用スペースを利用して、揚土装置を介して筒状躯体の下端近傍から地上に揚重され、筒状躯体延伸工程で、筒状躯体が、該筒状躯体の上端の外周縁に確保された筒状躯体圧入用スペースを利用して、上端に新たな筒状躯体築造単位を積層されて部材長を延伸され、圧入工程で、部材長を延伸された筒状躯体が、筒状躯体圧入装置を介して延伸長さに相当する深さを地盤中に圧入されており、前記掘削工程、揚土工程、及び筒状躯体延伸工程が、同時進行されることを特徴としている。
【０００６】
請求項２記載の地盤掘削装置は、地盤中に築造される筒状躯体内の下部近傍に配置されて、鉛直方向に地盤を掘削する地盤掘削装置であって、上下端部を開放するとともに下端面に掘削用ビットを備え、鉛直に立設するケーシングパイプ、及び該ケーシングパイプの下端部近傍で外周面から水平方向に突出するように設置され、下端面に掘削用ビットを備える複数の掘削翼を備える掘削機構と、該掘削機構を、ケーシングパイプの外周面で掘削翼より上方の位置で、水平方向の摺動回転及び鉛直方向の移動を自在に把保持する把保持部材を上面に備え、筒状躯体の内壁に支持される保持機構と、該保持機構に備えられ、掘削機構を保持機構に対して、水平方向に摺動回転する回転装置及び鉛直方向に移動する推進装置を有する駆動機構より構成されることを特徴としている。
【０００７】
請求項３記載の地盤掘削装置は、前記駆動機構を備える保持機構が、少なくとも該保持機構に対する掘削機構の鉛直移動距離を確保して、前記掘削翼に近接配置されることを特徴としている。
【０００８】
請求項４記載の地盤掘削装置は、前記掘削翼の先端部近傍に、該掘削翼の延在方向と略同一軸線上に突出し、少なくとも下端面に掘削用ビットを備える拡径翼が、掘削翼に対して突出及び格納を自在とする拡径装置を介して設置されることを特徴としている。
【０００９】
請求項５記載の地盤掘削装置は、前記拡径装置が、前記掘削翼に対して拡径翼を突出及び格納する拡径ジャッキと、前記保持機構の下面に備えられて拡径翼の突出及び格納を制御する制御ジャッキと、該制御ジャッキに連結されて制御ジャッキと連動して作動する掘削翼の上面に配置される中継ジャッキにより構成され、前記拡径ジャッキが、前記制御ジャッキの伸縮により連動して作動する、中継ジャッキからの圧油により作動することを特徴としている。
【００１０】
請求項６記載の地盤掘削装置は、前記制御ジャッキ及び中継ジャッキが、鉛直に配置されており、前記中継ジャッキが、水平に配されるとともに掘削機構を挿通する中継リングを介して前記制御ジャッキに連結されるとともに、該中継リングの周方向に、移動自在に嵌合されることを特徴としている。
【００１１】
請求項７記載の地盤掘削装置は、制御ジャッキが、少なくとも推進装置の最大ストロークと中継ジャッキの最大ストロークの両者を内包できるストロークを備えることを特徴としている。
【００１２】
請求項８記載の地盤掘削装置は、前記駆動機構に備えられた回転装置が、前記保持機構に備えられた把保持部材と、前記ケーシングの外周面との間に配置され、ケーシングを一方向に水平回転するラチェット機構を備えることを特徴としている。
【００１３】
請求項９記載の地盤掘削装置は、前記回転装置に、複数のラチェット機構が鉛直方向に位置して備えられており、各々の間欠運動が連続するように、時間差を持たせて複数のラチェット機構を作動することを特徴としている。
【００１４】
請求項１０記載の地盤掘削装置は、前記駆動機構に備えられた回転装置が、前記ケーシングの外周面に設置される外歯リングと、伸縮動作を繰り返しながら該外歯リングの外歯を水平方向に押圧する第１の回転ジャッキ及び第２の回転ジャッキを備えてなり、第１の回転ジャッキと第２の回転ジャッキの伸縮動作を相反させ、両者各々の動作により生じるケーシングの間欠的な水平回転を連続させることを特徴としている。
【００１５】
請求項１１記載の地盤掘削装置は、前記回転装置に、前記外歯リング、第１の回転ジャッキ及び第２の回転ジャッキよりなる組み合わせが、鉛直方向に２組備えられており、２組の組み合わせは、各々の動作による前記ケーシングの水平回転が反転するよう配置されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の筒状躯体の築造工法によれば、掘削工程で地盤が、地盤中の立坑内に配置された筒状躯体の下端に確保された掘削用スペースを利用して掘削され、掘削土砂を揚土する揚土工程で掘削土砂が、前記筒状躯体の中心軸線上に確保された揚土用スペースを利用して地上に揚重され、筒状躯体の部材長を延伸する筒状躯体延伸工程で筒状躯体が、該筒状躯体の上端の外周縁に確保された筒状躯体圧入用スペースを利用して部材長を延伸され、延伸された筒状躯体を地盤中に圧入する圧入工程で部材長を延伸された筒状躯体が、筒状躯体圧入装置を介して地盤中に圧入され、前記掘削工程、揚土工程、及び筒状躯体延伸工程が同時進行されるから、筒状躯体の築造効率を大幅に向上することができ、工費短縮及び工期削減に大きく寄与することが可能となる。
【００１７】
請求項２記載の地盤掘削装置によれば、掘削機構と、該掘削機構を水平方向の摺動回転及び鉛直方向の移動を自在に把保持する把保持部材を備え筒状躯体の内壁に支持される保持機構と、掘削機構を保持機構に対して水平方向に摺動回転する回転装置及び鉛直方向に移動する推進装置を有する駆動機構より構成されるから、掘削工程に用いる前記地盤掘削装置は、保持機構を介して筒状躯体に装着するのみの簡略な構成であるため、筒状躯体への投入及び引き上げを容易に行うことが可能となる。
【００１８】
請求項３記載の地盤掘削装置によれば、前記駆動機構を備える保持機構が、少なくとも該保持機構に対する掘削機構の鉛直移動距離を確保して、前記掘削翼に近接配置されることから、掘削機構による掘削スペースのみでなく、掘削に係る動力の配置位置を含めた掘削工程を実施するための掘削に係る掘削用スペースＡが、筒状躯体の下部に集約される。一方で、掘削土砂は、掘削機構を構成するケーシングパイプの内方に取り込まれることから、揚土工程を実施するための揚土に係る揚土用スペースＢは、地盤掘削装置の中心軸線上に集約される。これにより、筒状躯体延伸工程及び圧入工程を実施するための筒状躯体に係る筒状躯体圧入用スペースＣを、掘削用スペースＡ及び揚土用スペースＢに抵触させることなく、筒状躯体の地盤面近傍に位置する上端の外周縁近傍に確保することが可能となる。
【００１９】
請求項４記載の地盤掘削装置によれば、前記掘削翼の先端部近傍に、該掘削翼の延在方向と略同一軸線上に突出し、少なくとも下端面に掘削用ビットを備える拡径翼が、掘削翼に対して突出及び格納を自在とする拡径装置を介して設置されることから、地盤の状況に応じて掘削径を可変することができ、掘削作業の効率化を図ることが可能となる。
【００２０】
請求項５記載の地盤掘削装置によれば、前記拡径装置が、前記掘削翼に対して拡径翼を突出及び格納する拡径ジャッキと、前記保持機構の下面に備えられて拡径翼の突出及び格納を制御する制御ジャッキと、該制御ジャッキに連結されて制御ジャッキと連動して作動する、掘削翼の上面に配置される中継ジャッキにより構成され、前記拡径ジャッキが、前記制御ジャッキの伸縮により連動して作動する中継ジャッキからの圧油により作動する。
これにより、最も上方に位置する前記制御ジャッキのみが地上に配置された動力により制御され、掘削翼と拡径翼を連結する拡径ジャッキに新たな動力を付加させる必要がないため、拡径翼の突出及び格納に係る制御を、簡略な構成で安価に実施することが可能となる。
【００２１】
請求項６記載の地盤掘削装置によれば、前記制御ジャッキ及び中継ジャッキが鉛直に配置されており、前記中継ジャッキが、水平に配されるとともに掘削機構を挿通する中継リングを介して前記制御ジャッキに連結されるとともに、該中継リングの周方向に、移動自在に嵌合されることから、掘削機構が作動して水平方向に摺動回転している場合にも、制御ジャッキの動作を中継リングを介して、掘削機構とともに回転する中継ジャッキに確実に伝達して拡径ジャッキに中継でき、掘削機構を摺動回転しながら掘削径を拡縮することが可能となる。
【００２２】
請求項７記載の地盤掘削装置によれば、制御ジャッキが、少なくとも推進装置の最大ストロークと中継ジャッキの最大ストロークの両者を内包できるストロークを備えることから、掘削機構が鉛直方向に推進装置の最大ストローク分を移動した場合にも、制御ジャッキの伸縮を、中継リングに伝達することができ、掘削機構の鉛直方向の移動距離にかかわらず、掘削径を拡縮することが可能となる。
【００２３】
請求項８記載の地盤掘削装置によれば、前記駆動機構に備えられた回転装置が、前記保持機構に備えられた把保持部材と、前記ケーシングの外周面との間に配置され、ケーシングを一方向に水平回転するラチェット機構を備えることから、簡略かつ安価な構成であるため、経済的に筒状躯体の構築を実施することが可能となる。
【００２４】
請求項９記載の地盤掘削装置によれば、前記回転装置に、複数のラチェット機構が鉛直方向に位置して備えられており、各々の間欠運動が連続するように、時間差を持たせて複数のラチェット機構を作動することから、掘削機構の回転に係る間欠運動が連続して発生することとなり、掘削機構を効率よく連続して回転させることが可能となる。
【００２５】
請求項１０記載の地盤掘削装置によれば、前記駆動機構に備えられた回転装置が、前記ケーシングの外周面に設置される外歯リングと、伸縮動作を繰り返しながら該外歯リングの外歯を水平方向に押圧する第１の回転ジャッキ及び第２の回転ジャッキを備えてなり、第１の回転ジャッキと第２の回転ジャッキの伸縮動作を相反させ、両者各々の動作により生じるケーシングの間欠的な水平回転を連続させるから、掘削機構を効率よく一定速度で回転させることが可能となる。
【００２６】
また、第１の回転ジャッキ及び第２の回転ジャッキの伸縮動作による駆動であるため、従来のような電気や油圧等を動力源としたモーターを用いる場合と比較して、構造が簡略で安価かつコンパクトであるとともに、水の影響を受けるような環境であっても故障することがなく、取り扱いが容易で経済的に地盤を掘削でき、筒状躯体の築造効率を大幅に向上することが可能となる。
【００２７】
さらに、回転装置は、第１の回転ジャッキ及び第２の回転ジャッキによる押圧方向が前記外歯リングの接線近傍に位置するため、ケーシングを水平回転させるための作業効率が良いだけでなく、第１の回転ジャッキ及び第２の回転ジャッキが前記外歯リングの外周縁に位置する外歯を押圧するのみの構成であるから、第１の回転ジャッキ及び第２の回転ジャッキに曲げの力を生じることがないためこれらの損傷を抑制でき、耐久性を大幅に向上することが可能となる。
【００２８】
請求項１１記載の地盤掘削装置によれば、前記回転装置に、前記外歯リング、第１の回転ジャッキ及び第２の回転ジャッキよりなる組み合わせが、鉛直方向に２組備えられており、２組の組み合わせは、各々の動作による前記ケーシングの水平回転が反転するよう配置されるから、掘削機構を時計回り及び反時計回りの何れの方向にも自在に回転させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る筒状躯体の築造工法及び地盤掘削装置を図１から図１２に示す。本発明の筒状躯体の築造工法は、地盤の掘削に係る掘削用スペースを筒状躯体の下部、掘削により発生する掘削土砂の揚土に係る揚土用スペースを筒状躯体の中心軸線上に集中配置することにより、立坑の坑壁に築造される筒状躯体の、地盤面近傍に位置する上端外周縁を、筒状躯体の延伸及び地盤への圧入に係る作業を行うための筒状躯体圧入用スペースとして確保し、地盤の掘削と揚土及び筒状躯体の延伸及び地盤への圧入等の作業を同時進行して作業効率を向上するものである。
【００３０】
図１に示すように、地盤中の立坑には、坑壁に沿って筒状躯体１が築造されているとともに、その内方には地盤掘削装置３が配置されている。
前記筒状躯体１は、上端及び下端が開口して鉛直方向に延在する筒体であり、坑壁の崩落を防止するものである。これらは、立坑の径に応じた断面を有するリング状にモジュール化された複数の筒状躯体モジュール（筒状躯体築造単位）２を、積層してユニット化することにより形成されるものであり、下端面には圧入時に地盤を切削する刃口１ａを備えている。
なお、本実施の形態では、筒状躯体築造単位をモジュールとして構成したが、必ずしもこれにこだわるものではなく、現場において型枠、鉄筋、コンクリート打設をする現場打ちコンクリートによって構成することでも良い。
【００３１】
一方、前記地盤掘削装置３は、地盤を鉛直方向に掘削する装置であり、掘削機構４と、保持機構９と、駆動機構１５を備えている。
掘削機構４は、ケーシングパイプ５と、掘削翼６を備えてなり、ケーシングパイプ５は、前記筒状躯体１と比較して小さい断面を有する円筒体よりなり、上端及び下端が開口しているとともに、下端面には地盤を掘削する掘削用ビット１８が設置されている。
【００３２】
前記掘削翼６は、鉛直に立設した板材の下端面に、地盤を掘削する掘削用ビット１８が備えられることにより構成されており、他側端を坑壁に向かって突出するように配置されて、一側端がケーシングパイプ５の下端部近傍の外周面に固定されている。これらは複数が、ケーシングパイプ５の周方向に所定の離間間隔をもって設置されており、本実施の形態では、図７（ａ）に示すように、３体の掘削翼６が設置されているが、その数量はこれにこだわるものではない。
【００３３】
上述する構成の掘削機構４は、後に詳述する駆動機構１５を用いてケーシングパイプ５の中心軸を回転軸として水平方向に摺動回転することにより、ケーシングパイプ５の下端部及び前記掘削翼６に備えられた掘削用ビット１８を用いて地盤を掘削するものであり、掘削により発生した掘削土砂は、掘削翼６に隣接したケーシングパイプ５の外周面に備えられた土砂取込み口５ａに取り込まれることとなる。
【００３４】
本実施の形態では、掘削土砂の土砂取込み口５ａへの取込みを効率的に行うことを目的に、前記掘削翼６の下端面を、坑壁に向かって突出する他側端、つまり突端部６ａからケーシングパイプ５との取り合い部に向かって下方に傾斜するテーパー面に形成している。さらに、図７（ａ）に示すように、掘削翼６のケーシングパイプ５との設置位置を、ケーシングパイプ５の中心軸に対して偏心させ、回転方向の設置角度θが鋭角となるように配置している。
なお、掘削土砂をケーシングパイプ５の土砂取込み口５ａに集積させるための掘削翼６の偏心配置については、必ずしも必要ではなく、土砂集積機能を持つ装置を掘削翼６もしくはその近傍に設ける構成としても良い。
【００３５】
これら掘削機構４は、前記保持機構９の上面に備えられた把保持部材１２に支持されて鉛直を保持している。
図２に示すように、保持機構９は、保持板１０と、固定アーム１１により構成されており、該保持板１０は、筒状躯体１の内方で水平面を形成するように配置される板材で、中央部にケーシングパイプ５が貫通する孔を有している。
前記固定アーム１１は、保持板１０の外周縁より水平方向に突出し、先端部を前記筒状躯体１の内壁に当接させて、保持機構９を支持するものである。これらは、複数が、保持板１０の外周縁から等間隔で放射状に配置されるものであり、本実施の形態では、平面視正方形に成形されたの保持板１０の４辺各々から突出する４体で保持機構９を支持している。しかし、固定アーム１１の数量や、保持板１０の平面視形状は、必ずしもこれにこだわるものではなく、保持板１０が水平面を形成し、かつ筒状躯体１に対して確実に支持できる構成であれば、何れを用いても良い。
【００３６】
なお、固定アーム１１の先端部には、水平方向に伸縮自在な固定ジャッキ１１ａが備えられており、該固定ジャッキ１１ａを介して筒状躯体１の内壁への押圧力を調整しながら、保持機構９が支持される構成となっている。
また、保持機構９の筒状躯体１への固定高さは、図２に示すように、あらかじめ筒状躯体１の下端部近傍に位置する内周面で、周方向に取り付けられているガイドリング１９に対して位置あわせを行うことにより決定されるものである。
具体的には、該ガイドリング１９には、鉛直方向の切り欠き、及び水平方向の切り欠きが連続した鈎型の切り欠き１９ａが、保持板１０の外周縁に対する固定アーム１１の配置間隔と同間隔で複数備えられている。したがって、保持機構９は、固定アーム１１の先端を、切り欠き１９ａを構成する鉛直方向の切り欠きに沿って落とし込み、さらに、水平方向の切り欠きに沿って水平移動することにより、筒状躯体１に対してその固定高さが決定されるとともに、水平をも維持できるものである。
【００３７】
一方、前記把保持部材１２は、図１に示すように、前記保持機構９の上面に配置されており、水平把保持部材１３と、鉛直把保持部材１４により構成されている。
該水平把保持部材１３は、中央部にケーシングパイプ５が貫通する孔１３ａを有する水平板よりなり、孔１３ａの内周縁には、周方向に鈎状の切り欠きが設けられており、該切り欠きに前記ケーシングパイプ５の外周面で周方向に備えられた凸部５ｂが嵌合されている。
なお、孔１３ａの内周縁及びケーシングパイプ５の凸部５ｂは、表面に水等の侵入を防ぐシール処理がなされているとともに、滑面処理が施されており、ケーシングパイプ５は、水平把保持部材１３に対して水平回転が可能な構成となっている。
【００３８】
前記鉛直把保持部材１４は、側面を水平把保持部材１３の外周縁と接するように配置された棒状の部材よりなり、前記保持機構９の上面に下端面を固定された状態で、複数が水平把保持部材１３の外周縁に沿って所定の離間間隔をもって立設している。これらは、何れも鉛直方向に所定の長さだけ延在する凹状の切り欠きが側面に設けられており、該切り欠きに水平把保持部材１３の外周縁で水平に突出するように設けられた突部１３ｂが嵌合されている。
つまり、前記水平把保持部材１３は、突部１３ｂが、鉛直把保持部材１４の側面に設けられた鉛直方向に所定の長さだけ延在する凹状の切り欠きに嵌合されているため、鉛直方向には切り欠きの長さだけ移動が可能であるものの、水平方向の移動は抑制された状態で、鉛直把保持部材１４に支持されるものである。
【００３９】
このような構成の把保持部材１２は、水平把保持部材１３で前記ケーシングパイプ５、つまり掘削機構４を水平方向の摺動回転を自在に把保持するとともに、鉛直方向の移動を自在な状態で、前記鉛直把保持部材１４で鉛直に吊り支持する構成となっている。
【００４０】
上述するように、筒状躯体１に支持している保持機構９の上面に備えられた把保持部材１２に把保持されて、筒状躯体１の下端部近傍で鉛直に立設する掘削機構４は、前記把保持部材１２との間に配置された駆動装置１５を介して、水平方向の回転、及び鉛直方向の移動を行う。
図１に示すように、駆動装置１５は、回転装置１７と推進装置１６により構成されており、該推進装置１６は、前記把保持部材１２を構成する水平把保持部材１３の下面と、保持機構９を構成する保持板１０の上面との間に、複数が所定の離間間隔をもって鉛直に配置されている。これらは、鉛直方向に伸縮する油圧ジャッキよりなり、図１０に示すように、地盤上に備えられた油圧制御装置２０によりその動作を制御されるものである。これにより、前記掘削機構４は、保持機構９に対して鉛直方向に自在に移動する構成となる。このとき、前記鉛直把保持部材１４に備えられた鉛直方向の切り欠き長さを、短くとも推進装置１６の最大ストロークと同様の長さを確保しておくこととする。
【００４１】
また、前記回転装置１７は、掘削機構４を水平方向に回転できるものであれば何れを用いても良いが、ここでは、２つの事例を挙げて詳述する。
第１は、間欠的な一方向の回転運動を伝達する機構として一般に知られているラチェット機構によるものであり、前記掘削機構４のケーシングパイプ５を覆うようにして、水平把保持部材１３の下面に垂設された回転装置フレーム１７ａ、その内方に位置する回転ジャッキ１７ｂ、内歯リング１７ｃ、及び外歯１７ｄにより構成されている。
図１に示すように、前記回転装置フレーム１７ａは、水平把保持部材１３の下面でケーシングパイプ５と前記推進装置１６との間に配置されており、その垂設長さは、掘削機構４が、推進装置１６を介して最も鉛直下方へ移動した際にも保持板１０に抵触することのない長さに形成されている。本実施の形態では、図３（ａ）に示すように、ケーシングパイプ５を平面視正方形に覆っているが、その平面視形状は必ずしもこれにこだわるものではない。
【００４２】
図３（ａ）に示すように、前記回転ジャッキ１７ｂは、水平に延在するよう複数が所定の離間間隔をもって回転装置フレーム１７ａの内方に配置されており、一端が回転装置フレーム１７ａの内周面に、水平方向の回転を自在とするようにピン接合されるとともに、他端が前記ケーシングパイプ５に挿通されている内歯リング１７ｃの外周縁に、水平方向の回転を自在とするようにピン接合されている。本実施の形態では、回転ジャッキ１７ｂを４体を備える構成としたが、その数量は必ずしもこれにこだわるものではない。
【００４３】
前記内歯リング１７ｃは、内径がケーシングパイプ５の外径と比較して略大きく、内周縁に突出及び格納が自在に取り付けられた内歯を有するリングで、前記ケーシングパイプ５に挿通された状態で、外周縁を前記回転ジャッキ１７ｂの他端に、所定の周長間隔をもって支持されている。本実施の形態では、内歯リング１７ｃの内周縁全面に内歯を取り付ける構成としたが、必ずしもこれにこだわるものではなく、内周縁の周方向に所定の離間間隔をもって、部分的に取り付ける構成としても良い。
また、前記外歯リング１７ｄは、外周縁に前記内歯リング１７ｃの内歯と嵌合する外歯が設けられたリングで、前記内歯リング１７ｃの高さと同様の高さに位置するケーシングパイプ５の外周面に嵌合固定されている。
【００４４】
上述する構成の回転装置１７は、図３（ｂ）に示すように、回転装置フレーム１７ａを作用点として回転ジャッキ１７ｂを伸長すると、内歯リング１７ｃが内歯を収納した状態で外歯リング１７ｄの外周を反時計回りに回転する。回転ジャッキ１７の伸長が終了すると、内歯リング１７ｃの内歯が突出し、外歯リング１７ｄの外歯と嵌合する。
この後、図３（ｃ）に示すように、回転ジャッキ１７ｂを短縮すると、内歯リング１７ｃが内歯を外歯に嵌合した状態で時計回りに回転するため、これとともに、外歯リング１７ｄが嵌合しているケーシングパイプ５、つまり掘削機構４も時計回りに回転する。このように、ラチェット機構によりなる回転装置１７は、回転ジャッキ１７ｂが短縮する際に、該回転ジャッキ１７ｂのストローク分だけ前記外歯リング１７ｄ及びケーシングパイプ５を回転する間欠運動を繰り返しながら、ひいては掘削機構４を一方向に水平回転するものである。
【００４５】
なお、本実施の形態では図１に示すように、前記回転装置フレーム１７ａの内方に、内歯リング１７ｃ、外歯リング１７ｄ及び複数の回転ジャッキ１７ｂよりなる組み合わせを鉛直方向に２組装着することにより、回転装置１７に、ラチェット機構が２組存在する構成を用いている。
これは、上方に位置する回転ジャッキ１７ｂと、下方に位置する回転ジャッキ１７ｂの伸縮の動作を相反させ、両者の動作により生じる掘削機構４の回転に係る間欠運動を交互に生じさせることで、掘削機構４を効率よく連続して回転させることを目的に用いるものである。
しかし、回転装置１７に用いるラチェット機構の数量は、各々の掘削機構４の回転に係る間欠運動が連続するように、回転ジャッキ１７ｂの伸縮の動作に時間差を持たせる構成とすれば、必ずしも２組にこだわるものではない。
【００４６】
また、２組のラチェット機構を用いた回転装置１７は、必ずしも上述するような回転装置フレーム１７ａを用いる構成にこだわるものではない。例えば、図４に示すように、前記把保持部材１２を構成する水平把保持部材１３の下面と、保持機構９を構成する保持板１０の上面との間隔が最も大きい状態、つまり推進装置１６が最も伸長した状態において、両者間に位置するケーシングパイプ５の外周面全面に、前記外歯リング１７ｄを嵌合する。そして、一端を推進装置１６の保持板１０への固定端に固着する回転ジャッキ１７ｂ、一端を推進装置１６の水平把保持部材１３への固定端に固着する回転ジャッキ１７ｂの２種類を用いる等の構成としても良い。
【００４７】
さらに、本実施の形態では、掘削機構４が時計回りに回転するよう、回転装置１７を構成しているが、その回転方向は、これにこだわるものではなく、前述した図７（ａ）に示すような、ケーシングパイプ５に対する掘削翼６の設置角度θの方向に応じて決定すればよい。
【００４８】
第２の前記回転装置１７の事例は、連続的な一方向の回転運動を伝達する機構であり、前記掘削機構４のケーシングパイプ５を覆うようにして、水平把保持部材１３の下面に垂設された回転装置フレーム１７ａ、その内方に位置する回転ジャッキ１７ｂ及び外歯リング１７ｄにより構成されている。
【００４９】
前記回転装置フレーム１７ａは、図５（ａ）に示すように、第１の事例として前述したラチェット機構による回転装置１７と同様の構成を有するものであり、前記外歯リング１７ｄは、外周縁に外歯が設けられたリングで、図５（ｂ）に示すように、鉛直方向に所定の離間間隔をもって２枚で一対となって、ケーシングパイプ５の外周面に嵌合固定されている。
【００５０】
また、前記回転ジャッキ１７ｂには、伸縮動作を相反する第１の回転ジャッキ１７ｂａ及び第２の回転ジャッキ１７ｂｂの２種類が用いられている。該第１の回転ジャッキ１７ｂａ及び第２の回転ジャッキ１７ｂｂは、図５（ａ）に示すように、回転装置フレーム１７ａの内方に水平に位置し、外歯が備えられている外歯リング１７ｄの接線近傍に延在するよう所定の離間間隔をもって交互に配置されている。該第１の回転ジャッキ１７ｂａ及び第２の回転ジャッキ１７ｂｂは、延在方向つまり外歯リング１７ｄの接線に近い位置で伸縮動作を繰り返す装置であり、一端が回転装置フレーム１７ａの内周面に、水平方向の回転を自在とするようにピン接合されるとともに、他端が２枚の外歯リング１７ｄの間に挿入されている。
【００５１】
これら第１の回転ジャッキ１７ｂａ及び第２の回転ジャッキ１７ｂｂ各々の他端は、図５（ｂ）に示すように、平面視鈎型に形成されており、他端が外歯リング１７ｄから離れる方向に水平回転した場合にも、鈎状の先端が常に２枚の外歯リング１７ｄの間に挿入されている状態を維持できる構成を有している。また、他端の上下面の両者には、２枚の外歯リング１７ｄ各々の外歯に当接する突出部１７ｅが設けられている。そして回転ジャッキの他端は、図示しない付勢部材で内方に回転する方向に付勢されており、突出部１７ｅが外歯に常に当接するようになっている。
【００５２】
上述する構成の回転装置１７は、図５（ａ）に示すように、回転装置フレーム１７ａにピン接合されている一端を作用点として第１の回転ジャッキ１７ｂａを伸長すると、他端に備えられている突出部１７ｅにより外歯リング１７ｄが水平方向に押圧されて、外歯リング１７ｄが嵌合固定しているケーシングパイプ５、つまり掘削機構４が第１の回転ジャッキ１７ｂａのストローク分だけ時計回りに回転することとなる。このとき、第２の回転ジャッキ１７ｂｂは短縮している。
【００５３】
次に、第１の回転ジャッキ１７ｂａを短縮しながら第２の回転ジャッキ１７ｂｂを伸長すると、第１の回転ジャッキ１７ｂａの場合と同様に、他端に備えられている突出部１７ｅにより外歯リング１７ｄが水平方向に押圧されて、外歯リング１７ｄが嵌合しているケーシングパイプ５、つまり掘削機構４が第２の回転ジャッキ１７ｂｂのストローク分だけ時計回りに回転する。
【００５４】
このように、第２の事例で示す回転装置１７は、第１の回転ジャッキ１７ｂａによる伸縮動作と第２の回転ジャッキ１７ｂｂによる伸縮動作を相反させることで、第１の回転ジャッキ１７ｂａによる外歯リング１７ｄ及びケーシングパイプ５を水平回転する間欠運動と、第２の回転ジャッキ１７ｂｂによる外歯リング１７ｄ及びケーシングパイプ５を水平回転する間欠運動とを交互に生じさせることで、掘削機構４を効率よく連続して一定速度で水平回転させるものである。
【００５５】
これらは、第１の回転ジャッキ１７ｂａ及び第２の回転ジャッキ１７ｂｂの伸縮動作により外歯リング１７ｄの外歯を水平方向に押圧するのみの構成であるため、構造が簡略で安価かつコンパクトであり、また水の影響を受けるような環境であっても故障することがなく、取り扱いが容易で経済的である。また、曲げの力を生じることがないため第１の回転ジャッキ１７ｂａ及び第２の回転ジャッキ１７ｂｂの損傷を抑制できるものである。
【００５６】
また、第１の回転ジャッキ１７ｂａ及び第２の回転ジャッキ１７ｂｂによる押圧方向が前記外歯リング１７ｄの接線近傍に位置するため、ケーシングパイプ５を水平回転させるための作業効率が良い。
【００５７】
なお、第２の事例として示した回転装置１７は、外歯リング１７ｄ、第１の回転ジャッキ１７ｂａ及び第２の回転ジャッキ１７ｂｂの両者を備える回転ジャッキ１７ｂよりなる組み合わせを回転装置フレーム１７ａ内に１組のみ備えても良いが、例えば図６に示すように鉛直方向に２組備えても良い。この場合には、一方の組み合わせと他方の組み合わせとで、外歯リング１７ｄの外歯の向きを反転させるとともに、第１の回転ジャッキ１７ｂａ及び第２の回転ジャッキ１７ｂｂによる外歯リング１７ｄの外歯への押圧方向が反転するよう、両者を配置する。これにより、回転装置１７は、掘削機構４を時計回り及び反時計回りの何れにも自在に水平回転させることができるものである。
【００５８】
ところで、上述する掘削機構４、保持機構９、駆動機構１５を備えた地盤掘削装置３は、前記掘削翼６に拡径翼７が備えられており、掘削径を地盤の状況に応じて変化させることが可能な構成となっている。
該拡径翼７は、図１に示すように、前記掘削翼６と同様で、鉛直に立設した板材の下端面に、地盤を掘削する掘削用ビット１８が備えられることにより構成されており、図７（ｂ）に示すように、掘削翼６の突端部６ａから掘削翼６の延在方向と略同一軸線方向に突出している。
なお、本実施の形態では、拡径翼７の下端面に掘削翼６の下端面と同様のテーパーを有しているが、その形状は必ずしもこれにこだわるものではない。これらは、拡径装置８を介して掘削翼６各々の突端部近傍に設置されており、図７（ａ）に示すように、掘削翼６の突端部からの突出、及び図７（ｂ）に示すような格納の動作を自在な構成に形成されている。
【００５９】
また、前記拡径装置８は、図１に示すように、拡径ジャッキ８ａ、制御ジャッキ８ｂ、中継ジャッキ８ｃ、及び中継リング８ｄにより構成されている。
前記制御ジャッキ８ｂは、前記保持機構９の保持板１０もしくは固定アーム１１の下面に設置されて、鉛直下方に垂設されている鉛直方向への伸縮を自在とするジャッキであり、掘削機構４の中心軸周りに所定の離間間隔をもって複数配置されている。
前記中継リング８ｄは、前記掘削機構４を内包し、上端面に複数の制御ジャッキ８ｂの下端部が固定されることで支持されるリング部材であり、下端面に前記中継ジャッキ８ｃの一端を嵌合する嵌合溝が設けられている。
前記中継ジャッキ８ｃは、他端が掘削翼６の上面に設置されて、鉛直上方に延在する伸縮自在の油圧伝達装置としてのジャッキであり、一端が前記中継リング８ｄの嵌合溝に嵌合している。
前記拡径ジャッキ８ａは、前記掘削翼６と拡径翼７を連結するように、伸縮ロッド側の端部を拡径翼７の側面、他端を掘削翼６の側面近傍で、図７（ａ）に示すような隣り合う掘削翼６の上端どうしを連結する水平に配された固定板６ｂより下方に突設する図示しない支持軸に回転自在に支持されており、油圧伝達パイプ８ｅを介して前記中継ジャッキ８ｃに連結されている。
【００６０】
上述する構成の前記拡径装置８は、制御ジャッキ８ｂが、図１０に示すように、地上に備えられている油圧制御装置２０を介して伸縮を制御できるものの、中継ジャッキ８ｃ及び拡径ジャッキ８ａは、制御ジャッキ８ｂの動作に連動して作動するものである。その動作は、制御ジャッキ８ｂの伸長により中継ジャッキ８ｃが短縮、制御ジャッキ８ｂの短縮により中継ジャッキ８ｃが伸長する。また、先にも述べたように、拡径ジャッキ８ａは、油圧伝達パイプ８ｅを介して中継ジャッキ８ｃに連結されていることから、中継ジャッキ８ｃの短縮による圧油により拡径ジャッキ８ａが伸長、中継ジャッキ８ｃの伸長による圧油により拡径ジャッキ８ａが短縮する構成となっている。
【００６１】
したがって、掘削径を拡径したい場合には、図８（ａ）に示すように、前記油圧制御装置２０を介して制御ジャッキ８ｂを短縮する。すると、これと連動して中継ジャッキ８ｃが伸長し、油圧伝達パイプ８ｅを介した圧油により拡径ジャッキ８ａが短縮する。これにより、図８（ｂ）に示すように、拡径翼７が掘削翼６の突端部から突出する。
一方、拡径した掘削径をもとに戻す場合には、図９（ａ）に示すように、前記油圧制御装置２０を介して制御ジャッキ８ｂを伸長する。すると、これと連動して中継ジャッキ８ｃが短縮し、図９（ｂ）に示すように、油圧伝達パイプ８ｅを介した圧油により拡径ジャッキ８ａが伸長する。これにより、掘削翼６の突端部から突出した拡径翼７が格納される。
【００６２】
このよう拡径装置８の構成は、図１０に示すように、最も上方に位置する制御ジャッキ８ｂのみを地盤上に配置されている油圧制御装置２０で作動させることで、掘削翼６近傍に配置されている拡径ジャッキ８ａ等には、新たな動力を付加する必要がないため、その構成が簡略となり、拡径翼７の突出及び格納に係る制御をより簡略化することができるものである。
【００６３】
なお、前記中継リング８ｄを介して、制御ジャッキ８ｂと中継ジャッキ８ｃとを連結する構成は、制御ジャッキ８ｂが、筒状躯体１に固定された保持機構９に備えられるものであり、中継ジャッキ８ｃが、水平方向に摺動回転自在な掘削機構４に備えられることから、中継ジャッキ８ｃの一端を制御ジャッキ８ｂに固定された中継リング８ｄの嵌合溝に嵌合し、中継ジャッキ８ｃを中継リング８ｄの周方向に移動自在な構成としておくことにより、掘削機構４が作動して水平方向に摺動回転している場合にも、制御ジャッキ８ｂの動作を中継リング８ｄを介して中継ジャッキ８ｃに確実に伝達し、拡径ジャッキ８ａに中継することを可能にするものである。
【００６４】
また、図８（ａ）に示すように、前記掘削機構４が推進装置１６を介して上下方向に移動すると、掘削翼６の上面と保持板１０の下面との距離も伸縮することから、制御ジャッキ８ｂを作動させなければ、中継ジャッキ８ｃの伸縮によって拡径ジャッキ８ａが作動して拡径翼７の突出や格納が行われてしまう。これを防ぐために、推進装置１６の作動に応じて制御ジャッキ８ｂを作動する構成としている。つまり、制御ジャッキ８ｂは、拡径翼７を突出もしくは格納するため能動的に作動する他、推進装置１６の伸縮に応じて受動的にも作動する構成を有している。
さらに、制御ジャッキ８ｂは少なくとも、推進装置１６の最大ストロークＬ１、及び中継リング８ｄの最大ストロークＬ２を足し合わせた長さのストロークＬ３（＝Ｌ１＋Ｌ２）を有しており、推進装置１６の最大の伸長に併せて制御ジャッキ８ｂが伸長した場合においても、中継リング８ｄの伸縮を行える構成となっている。
【００６５】
したがって、拡径装置８は、掘削機構４が停止している場合はもとより、駆動機構１５により掘削機構４が、水平方向の摺動回転、鉛直方向の移動等の動作を行っている場合においても、自在に掘削翼６に対する拡径翼７の突出及び格納を自在とする構成を有している。つまり、地盤掘削装置３は、掘削機構４の動作にかかわらず、停止状態もしくは地盤を掘削しながらでも、掘削径の拡縮を自在とするものである。
【００６６】
上述する掘削機構４、保持機構９、駆動機構１５を備えた地盤掘削装置３は、前記ガイドリング１９が、筒状躯体１の下端近傍に配置されており、該ガイドリング１９を利用して掘削機構４を支持する保持機構９の位置あわせを行うことから、筒状躯体１に対する高さ方向の配置位置が、筒状躯体１の下端近傍となる。
また、掘削機構４を駆動する駆動機構１５が、保持機構９の上面に配置される把保持部材１２と掘削機構４との間に備えられることから、保持機構９と掘削翼６との離間距離を、少なくとも駆動機構１５を構成する推進装置１６のストローク長さだけ確保して近接配置、つまり、掘削翼６と駆動機構１５を近接配置することにより、地盤掘削装置３の掘削動力が筒状躯体１の下端部近傍に集中配置される。
したがって、図１０に示すように、掘削機構４を用いた掘削スペースだけでなく掘削機構４の動力の配置位置をも含めた掘削に係る掘削用スペースＡは、筒状躯体１の下端部近傍に形成されることとなる。
【００６７】
ところで、該地盤掘削装置３の掘削により発生した掘削土砂は、揚土装置２１を介して地上に揚土される。揚土装置２１は、一般に地盤の掘削に用いられているバケット２２とバケット支持躯体２３により構成されている。
図１０に示すように、バケット支持躯体２３は、筒状躯体１及び排土場２４を跨ぐようにして地上に構築されており、筒状躯体１内に配置されている地盤掘削装置３の中心軸線上と、排土場２４との間を連結するように水平方向に延在するレール２３ａを備えている。また、該レール２３ａには、レール２３ａに沿って移動する移動装置２３ｂが設置されており、該移動装置２３ｂには、前記バケット２２を揚重する揚重機能が備えられている。
【００６８】
上述する揚土装置２１は、前記掘削機構４を構成するケーシングパイプ５の内方に、土砂取込み口５ａを介して取り込んだ掘削土砂を、前記バケット２２を用いて地上に揚土し、レール２３ａに沿って排土場２４まで水平移動した後、排土場２４に排土するものである。したがって、排土場２４を筒状躯体１に対して十分な離間距離をもった位置に配置することにより、揚土に係る揚土用スペースＢは、地盤掘削装置３の中心軸線上と、筒状躯体１の外周縁を挟んだ前記排土場２４近傍に形成されることとなる。
【００６９】
このような構成により、前記筒状躯体１の地盤面近傍に位置する上端の外周縁近傍には、掘削に係る掘削用スペースＡや、揚土に係る揚土用スペースＢの両者と抵触することのない空間が確保されている。したがって、この空間に筒状躯体圧入スペースＣを形成することにより、掘削作業や揚土作業に影響されることなく、筒状躯体１の延伸、及び地盤への圧入作業を実施することができるものである。
なお、掘削土砂の揚土は、必ずしも上述する方法にこだわるものではなく、筒状躯体圧入スペースＣで揚土作業を行うことの可能な構成であれば、掘削土砂の種類に応じてポンプやエアーリフト等何れの手段を用いても良い。
【００７０】
次に、掘削に係る掘削用スペースＡ、揚土に係る揚土用スペースＢ、筒状躯体の圧入に係る筒状躯体圧入用スペースＣ各々で、掘削工程、揚土工程、及び筒状躯体延伸工程を同時進行する筒状躯体の築造方法を以下に示す。
【００７１】
筒状躯体１の築造に先立ち、図１０に示すように、筒状躯体１の築造位置を取り囲むようにして、圧入用アンカー２５を打設し、反力受け台・架台２６を築造するとともに、所定位置に揚土装置２１を設置しておく。
次に、所定位置に筒状躯体１をセットして、地盤掘削装置３が立坑内に収まる深さまで、揚土装置２１に備えられたバケット２２で地盤を掘削し、筒状躯体１を圧入沈設させる。この後、前記保持機構９を筒状躯体１の下部壁面に固定アーム１１を用いて固定した上で、該保持機構９に掘削機構４及び駆動機構１５を配置し、地盤掘削装置３を筒状躯体１の下部近傍にセットする。
【００７２】
以下に、掘削翼６のみで地盤を掘削する場合の筒状躯体の築造方法を、図１１を用いて詳述する。
まず、図１１（ａ）に示すように、掘削に係る掘削用スペースＡにおいて、筒状躯体１に反力をとり、掘削機構４を駆動機構１５の回転装置１７を介して回転させつつ、推進装置１６で所定ストローク分、つまり筒状躯体モジュール２の部材高さ分だけ下方に圧入することで、地盤を掘削する（掘削工程）。
掘削により発生した掘削土砂は、順次土砂取込む口５ａからケーシングパイプ５の内方に取り込まれるため、掘削作業と並行して、揚土に係る揚土用スペースＢにおいて、揚土装置２１のバッケト２２により掘削土砂を揚土し、排土場２４に排土する（揚土工程）。
また地盤上の筒状躯体１に係る筒状躯体圧入用スペースＣでは、上述する作業と並行して、筒状躯体１の上端に新たな筒状躯体モジュール２を組立て、筒状躯体１の部材長を延伸する作業を行なう（筒状躯体延伸工程）。
【００７３】
次に、掘削機構４を所定ストローク分だけ下げきったところで掘削作業を中断し、前記圧入用アンカー２５に反力をとりながら、筒状躯体モジュール２の１リング分の部材高さだけ、筒状躯体１を沈設させる（圧入工程）。
このとき、図１１（ｂ）に示すように、前記駆動機構１５の推進装置１６は、筒状躯体１の沈設高さだけ伸長させるとともに、これに応じて、前記制御ジャッキ８ｂを同量短縮させる。
上述する作業を所定の深さに達するまで繰り返すが、掘削地盤が自立性のある良好な地盤の場合には、筒状躯体１の直下まで掘削径を拡径して掘削することも可能である。
以下に、図１２を参照して、前記拡径翼７を用いた掘削機構４の拡径方法を詳述する。
【００７４】
まず、掘削に係る掘削用スペースＡにおいて、掘削機構４の掘削翼６が、筒状躯体１の下端部より下方に位置することを確認し、図８（ａ）で示したように、前記油圧制御装置２０を介して制御ジャッキ８ｂを短縮して、中継ジャッキ８ｃを伸長し、これに伴う油圧伝達パイプ８ｅを介した圧油により拡径ジャッキ８ａを短縮して、図１２（ａ）に示すように、掘削翼６の突端部から拡径翼７を突出させる。
次に、図１２（ｂ）に示すように、筒状躯体１に反力をとり、掘削機構４を駆動機構１５の回転装置１７を介して回転させつつ、推進装置１６で所定ストローク分を下方に圧入することで、地盤を掘削する。このとき、中継ジャッキ８ｃを伸長させることのないよう、制御ジャッキ８ｂを推進装置１６の短縮にあわせて受動的に伸長させる。
【００７５】
なお、掘削機構４による掘削径は、掘削地盤の状態に応じて適宜、決定すれば良く、掘削地盤が軟弱地盤あるいは砂質や砂利等の崩壊性地盤の場合には、拡径して掘削すると拡径翼７が筒状躯体１に先行して下方に位置することとなり、筒状躯体１外方へ地盤の崩壊を誘発しやすい。したがって、自立性のない地盤を掘削する際には、拡径することなく掘削翼６のままで掘削することが望ましい。
【００７６】
これらの工程を繰り返し、所定深度に達した時点で、掘削径を拡径している場合には拡径翼７を格納し、固定アーム１１を用いて筒状躯体１の下部壁面に固定していた保持機構９を開放し、地盤掘削装置３を引上げる。
【００７７】
上述する構成によれば、掘削工程を実施するための掘削に係る掘削用スペースＡ、揚土工程を実施するための揚土に係る揚土用スペースＢ、筒状躯体延伸工程及び圧入工程を実施するための筒状躯体に係る筒状躯体圧入用スペースＣ各々は、抵触することがないことから、筒状躯体１の築造に際し、掘削工程、揚土工程、及び筒状躯体延伸工程を同時進行できるため、筒状躯体１の築造効率を大幅に向上することが可能となる。
【００７８】
掘削工程に用いる前記地盤掘削装置３は、保持機構９を介して筒状躯体１に装着するのみの簡略な構成であるため、筒状躯体１への投入及び引き上げを容易に行うことが可能となる。
【００７９】
また、前記駆動機構１５を備えた保持機構９が、少なくとも駆動機構１５を構成する推進装置１６のストローク長さだけ鉛直距離を確保して、掘削機構４の掘削翼６近傍に近接配置されることから、掘削機構４による掘削スペースのみでなく、掘削に係る動力の配置位置をも含めた掘削工程を実施するための掘削に係る掘削用スペースＡが、筒状躯体１の下部に集約される。一方で、掘削土砂は、掘削機構４を構成するケーシングパイプ５の内方に取り込まれることから、揚土工程を実施するための揚土に係る揚土用スペースＢは、地盤掘削装置３の中心軸線上に集約される。これにより、筒状躯体延伸工程及び圧入工程を実施するための筒状躯体１に係る筒状躯体圧入用スペースＣを、掘削用スペースＡ及び揚土用スペースＢに抵触させることなく、筒状躯体１の地盤面近傍に位置する上端の外周縁近傍に確保することが可能となる。
【００８０】
前記掘削機構４の掘削翼６には、掘削径を拡径することの可能な拡径翼７が備えられることから、地盤の状況に応じて掘削径を可変することができ、掘削作業の効率化を図ることが可能となる。
【００８１】
拡径翼７の掘削翼６に対する突出及び格納を制御する拡径装置８が、前記拡径ジャッキ８ａ、制御ジャッキ８ｂ、及び中継ジャッキ８ｃにより構成され、最も上方に位置する前記制御ジャッキ８ｂのみが地上に配置された油圧制御装置２０により制御され、掘削翼６と拡径翼７を連結する拡径ジャッキ８ａは、制御ジャッキ８ｂの伸縮により連動して作動する中継ジャッキ８ｃからの圧油により作動することから、拡径翼７の突出及び格納に係る制御を簡略な構成で実施することが可能となる。
【００８２】
前記中継ジャッキ８ｃが、中継リング８ｄを介して制御ジャッキ８ｂに連結されるとともに、該中継リング８ｄの周方向に移動自在に嵌合されることから、掘削機構４が作動して水平方向に摺動回転している場合にも、制御ジャッキ８ｂの動作を中継リング８ｄを介して、掘削機構４とともに回転する中継ジャッキ８ｃに確実に伝達して拡径ジャッキ８ａに中継でき、掘削機構４を摺動回転しながら掘削径を拡縮することが可能となる。
【００８３】
制御ジャッキ８ｂが、推進装置１６の最大ストロークと中継ジャッキ８ｃの最大ストロークの両者を内包できるストロークを備えることから、掘削機構４が鉛直方向に推進装置１６の最大ストローク分を移動した場合にも、制御ジャッキ８ｂの伸縮を、中継リング８ｄに伝達することができ、掘削機構４の鉛直方向の移動距離にかかわらず、掘削径を拡縮することが可能となる。
【００８４】
前記掘削機構４を回転する回転装置１７にラチェット機構を用いていることから、簡略かつ安価な構成であるため、経済的に筒状躯体１の構築を実施することが可能となる。
【００８５】
また、回転装置１７に、伸縮動作を相反させた第１の回転ジャッキ１７ｂａと第２の回転ジャッキ１７ｂｂとケーシングパイプ５に固定した外歯リング１７ｄを用いて、第１の回転ジャッキ１７ｂａによる外歯リング１７ｄ及びケーシングパイプ５を水平回転する間欠運動と、第２の回転ジャッキ１７ｂｂによる外歯リング１７ｄ及びケーシングパイプ５を水平回転する間欠運動とを交互に生じさせることで、掘削機構４を効率よく連続して一定速度で水平回転させることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に係る地盤掘削装置の概略を示す図である。
【図２】本発明に係る地盤掘削装置の保持機構の平面を示す図である。
【図３】本発明に係る地盤掘削装置の回転装置の第１事例の平面を示す図である。
【図４】本発明に係る地盤掘削装置の回転装置の第１事例の他の事例の側面を示す図である。
【図５】本発明に係る地盤掘削装置の回転装置の第２事例の平面を示す図である。
【図６】本発明に係る地盤掘削装置の回転装置の第２事例の他の事例の側面を示す図である。
【図７】本発明に係る地盤掘削装置の掘削翼及び拡径翼の平面を示す図である。
【図８】本発明に係る地盤掘削装置の掘削径に係る縮径の動作を示す図である。
【図９】本発明に係る地盤掘削装置の掘削径に係る拡径の動作を示す図である。
【図１０】本発明に係る筒状躯体の築造における作業場全体の概略を示す図である。
【図１１】本発明に係る一定の掘削径で掘削工程を実施する場合の筒状躯体の築造工法を示す図である。
【図１２】本発明に係る掘削径を拡径した状態で掘削工程を実施する場合の筒状躯体の築造工法を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  筒状躯体
２  筒状躯体モジュール
３  地盤掘削装置
４  掘削機構
５  ケーシングパイプ
６  掘削翼
７  拡径翼
８  拡径装置
９  保持機構
１０  保持板
１１  固定アーム  
１２  把保持部材
１３  水平把保持部材
１４  鉛直把保持部材
１５  駆動機構
１６  推進装置
１７  回転装置
１８  掘削用ビット
１９  ガイドリング
２０  油圧制御装置
２１  揚土装置
２２  バケット
２３  バケット支持躯体
２４  排土場
２５  圧入用アンカー
２６  反力受け台・架台
【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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