(57)【要約】【課題】狭隘部においても連続地中壁用の掘削孔を効率的に掘削可能としつつも、掘削孔の捻れや孔曲りが起きにくく、さらに、ビット刃先を小口径から大口径まで取り替えて掘削することができる多軸掘削機を提供する。【解決手段】この多軸掘削機１は、地上で回転不能に支持されるロッド１０の下端に固着される本体部２０と、その本体部２０に自転自在に枢支されたセンタービット５３および複数のサイドビット３６、３６と、各サイドビット３６、３６を駆動可能に本体部２０に配置された駆動モータ３２、３２とを備え、センタービット５３は、サイドビット３６、３６の軸部３４の回転がセンタービット３２の軸部５１にギア群（３５，４１，５２）を介して伝達されることで駆動する。【選択図】図２
2013151802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上で回転不能に支持される継ぎ足し可能なロッドの下端に固着される本体部と、該本体部の中央に自身軸まわりに限って回転自在に枢支されて下端にセンタービットが装着される中央軸と、該中央軸と平行に前記本体部の側方に配設されるとともに自身軸まわりに限って回転自在に枢支されて下端に前記センタービットよりも軸方向上方に位置するようにサイドビットが装着される複数の側方軸と、少なくともいずれか一つの側方軸を駆動可能に前記本体部に付設されるとともに当該付設される側方軸の上方に配置される駆動モータと、前記中央軸および各側方軸に設けられて相互に歯合するギア群とを備え、前記中央軸および前記駆動モータが付設されない側方軸は、前記駆動モータが付設される側方軸の回転が前記ギア群を介して自身に伝達されることで前記駆動モータの駆動力によって駆動することを特徴とする多軸掘削機。
【請求項２】
前記複数の側方軸は、前記中央軸の軸線に対して左右対称に一対のみ設けられており、前記駆動モータは、当該一対の側方軸それぞれに対して配設されていることを特徴とする請求項１に記載の多軸掘削機。
【請求項３】
前記中央軸下端に前記センタービットが装着されるとともに、前記複数の側方軸下端に前記サイドビットがそれぞれ装着されており、当該装着された各サイドビットは、その掘削孔径が当該装着されたセンタービットの掘削孔径と同じまたはそれよりも小さく且つ相互の掘削孔の一部が重なっていることを特徴とする請求項２に記載の多軸掘削機。
【請求項４】
前記装着された各サイドビットの前記左右方向の位置は、各サイドビットの軸線を延長した線が、前記センタービットの掘削孔径の円周と交わる位置または前記センタービットの掘削孔径の円周内に位置することを特徴とする請求項３に記載の多軸掘削機。
【請求項５】
掘削方向に沿って長い柱状に形成されるように継ぎ足し可能なロッドと、該ロッド先端に固定された複数のドリルビットによって掘削孔を形成可能な多軸掘削機と、該多軸掘削機を前記ロッドの地上部で昇降して掘削孔内で吊掘りをするための昇降装置と、正循環方式または逆循環方式によって掘削孔内に安定液を循環させる安定液循環設備とを備える掘削設備であって、
前記多軸掘削機は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の多軸掘削機であり、前記ロッド内が、前記安定液を循環させる管路になっていることを特徴とする掘削設備。
【請求項６】
前記ロッドは、内管と、該内管を囲繞する外管とを有する二重管であり、前記内管内および前記外管と前記内管の間の環状部分が、それぞれ前記安定液を循環させる管路になっていることを特徴とする請求項５に記載の掘削設備。
【請求項７】
前記安定液循環設備は、逆循環方式によって掘削孔内に安定液を循環させるものであり、安定液処理プラントからの安定液を掘削孔に供給する送水ホースが、前記ロッドに沿って支持されていることを特徴とする請求項５に記載の掘削設備。
【請求項８】
安定液を掘削孔から吸い上げて安定液処理プラントに送る吸水ホースが、前記ロッドに沿って支持されるとともに、前記ロッドの側面から前記ロッド内の管路に連通されていることを特徴とする請求項７に記載の掘削設備。
【請求項９】
多軸掘削機を使用して立坑用の掘削孔を掘削する方法であって、
前記多軸掘削機として請求項１または２に記載の多軸掘削機を用い、前記中央軸下端に前記センタービットを装着するとともに、前記複数の側方軸下端に前記サイドビットをそれぞれ装着し、その装着状態において、当該装着された各サイドビットが、その掘削孔径が当該装着されたセンタービットの掘削孔径よりも小さく且つ当該装着されたセンタービットの掘削孔径内に収まっているものを用いて立坑用の掘削孔を掘削することを特徴とする掘削方法。
【請求項１０】
多軸掘削機を使用して連続地中壁用の掘削孔を連続して掘削する方法であって、
前記多軸掘削機として請求項３または４に記載の多軸掘削機を用い、現に掘削する後行の掘削孔を、隣接する先行の掘削孔に対して前記サイドビットによる掘削孔同士が重なるように掘削し且つ前記センタービットによる掘削孔同士は重ならないように掘削することを特徴とする掘削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロッド先端に複数のドリルビットを設けた多軸掘削機に係り、特に、狭隘部において、地層に立坑や連続地中壁（例えば幅５００〜７００ｍｍ）を構築する際に好適な多軸掘削機およびこれを備える掘削設備並びに掘削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ロッド先端に一または複数のドリルビットを設けるとともに、装置の地上部やドリルビット近傍に駆動モータを設け、その駆動モータによる回転トルクと荷重をドリルビットに伝達して地層を掘削する掘削機が知られている。この種の掘削機によって地層に立坑や連続地中壁を構築する際には、掘削孔内に安定液を満たして孔壁を保護しながら地盤を掘削し、安定液に土砂が混じった泥水を掘削孔内から回収するとともに、その回収分に相当する量の安定液を掘削孔内に供給して安定液を循環させる必要がある。
【０００３】
掘削孔内に安定液を循環させる方式としては、正循環方式と逆循環方式とが知られている。正循環方式は、掘削機のロッド内の管路を通して掘削孔の底部に安定液を排出するととともに、掘削孔からピットに溢れ出した泥水をポンプにより回収し、泥水から土砂を分離したものを安定液として掘削孔内に再度供給する方式である。一方、逆循環方式は、掘削機のドリルビットの先端から泥水をロッド内の管路を介して回収し、その回収した泥水から土砂を分離したものを安定液として地表部から掘削孔内に供給する方式である。このように、掘削機のロッドは、回転トルクや荷重をドリルビットへ伝達する以外に、正循環方式では安定液を供給し、逆循環方式においては泥水を回収する管路として機能する。
【０００４】
ところで、例えば鉄道駅舎や路線を地下化したり、駅ビルを増改築する場合の土留壁や止水壁などの連続地中壁の構築は、鉄道の運行の障害とならないように、また、電源を供給する架線に工事機械が接触しないようにしなければならない。そのため、掘削機として、通常の掘削機と比較して地上部が小さい単軸のＢＨ掘削機を用いて施工することが広く知られている。
ＢＨ掘削機による掘削方法は、地上部に設けた駆動モータに連結したロッドを回転させ、このロッド先端に装着した一つのドリルビットによって行なう。そして、この一つのドリルビットの回転と同時に上記正循環方式により掘削する。
【０００５】
しかし、単軸のＢＨ掘削機による掘削方法は、一つのビットによる掘削なので、一回に掘削できる孔の数が一つであるから掘削能率が低い。そのため、作業時間に制限のある現場（例えば終電後から始発電車の通過までの短い時間内に線路沿いで工事をする場合）では工期が長期化するという問題がある。また、ＢＨ掘削機は、通常の掘削機に比較して小型なので、ロッド内径が小さく送水量が少ない。そのため、掘削によって排出された土砂を地上部まで十分に送ることができず、高濃度の泥水や礫が孔内に残留し、低品質な杭となってしまうという問題がある。さらに、通常の掘削機に比較して小型なので、ロッドが細く回転トルクが小さい。そのため、孔曲りが起き易く、土留めとしての品質低下や杭として十分に荷重を受けられない等の問題もある。
【０００６】
これに対し、多軸掘削機として、地上の駆動モータにより回転するロッドと、このロッド先端に同軸に固定される主動ビットと、この主動ビットの両側に主動ビットと平行に配置される複数の従動ビットとを備え、主動ビットの軸部および各従動ビットの軸部にそれぞれギアを設け、これらギアを相互に噛合わせてロッドの回転を各ビットに伝達するものがある。
【０００７】
このロッド回転駆動型の多軸掘削機による掘削方法は、地上の駆動モータによりロッドを回転駆動して、ロッド先端の主動ビットと複数の従動ビットとを同時に回転させて掘削を行なう。そして、複数のビットの回転と同時に上記逆循環方式によって複数の杭孔を開設して連続地中壁を構築する。この多軸掘削機による掘削方法は、多軸による掘削なので効率的に掘削ができる。また、逆循環方式を採用するので、止水性が高く高濃度の泥水や礫が残留することが無いという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１４０６００号公報
【特許文献２】特開昭５９−１８５２８２号公報
【特許文献３】特開昭６２−５３６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記ロッド回転駆動型の多軸掘削機による掘削方法は、ロッドの回転駆動により各ビットが回転する際に、各ビットの回転方向とは逆方向に回転反力が生まれる。そのため、掘進にともなって掘削孔の長手方向の中心軸に捻れが生じ、これにより、ビットが掘削孔から引き抜けなくなる事故や連続地中壁としての機能を発揮しないなどの問題があった。
【００１０】
そこで、ロッド回転駆動型の多軸掘削機において、上記捻れを防止するために、ビットの軸方向に沿ってスタビライザーを孔壁に倣わせるように長く設けることで捻れを軽減する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
しかしながら、ロッド回転駆動型の多軸掘削機にスタビライザーを設ける構成を採用しても、地層の状況によって部分的に孔径が拡大してしまうと、スタビライザーと孔壁とのクリアランスが大きくなり、結果的に捻れ現象が起きてしまう可能性がある。また、スタビライザーをビットに沿って設けるため、掘削機がその分だけ大きくなるので狭隘な場所での掘削には不利になるという問題がある。
【００１１】
また、他の多軸掘削機としては、地上部に動力装置を設けずに、ドリルビットの近傍に動力装置を設けてドリルビットを駆動するものとして、自公転掘削装置が知られている（例えば特許文献２参照）。特許文献２に開示される自公転掘削装置は、ビットを自転させるとともに自転方向とは逆方向にビットを公転させている。このような構成であれば、自転と公転の回転方向を逆にすることにより、ビットの受ける反力を相殺可能なので、ビットのトルクバランスをとることができる。なお、自転と公転の回転方向を同じにして反力を地上部で受ける自公転掘削装置もある（例えば特許文献３参照）。
【００１２】
しかし、上記特許文献２に開示される自公転掘削装置による掘削方法は、ビットを自転させるとともに自転方向とは逆方向にビットを公転させるため、ビット近傍に設けた駆動モータが占有する範囲よりも広い範囲をビットが回転して掘削することになる。そのため、掘削孔が大口径となってしまうので、例えばφ６００ｍｍ程度の単杭や狭隘部での連続地中壁の構築を目的とした掘削には不適当である。ここで、通常、安定液を循環させる掘削方式において、場所打ち杭工法での「小口径」とは、正循環方式で土砂を地上まで運ぶことが可能とされるφ５００ｍｍ〜φ８００ｍｍ程度までの掘削径をいう。また、「大口径」とは、逆循環方式で孔内が崩壊するおそれが少ないとされるφ８００ｍｍ〜φ２０００ｍｍ程度の掘削径をいう。
【００１３】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、狭隘部においても小口径の立杭や連続地中壁を構築するための掘削孔を効率的に掘削可能としつつも、掘削孔の捻れや孔曲りが起きにくく、さらに、ビット刃先を小口径から大口径まで取り替えて掘削することができる多軸掘削機およびこれを備える掘削設備並びに掘削方法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】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の第一態様に係る多軸掘削機は、地上で回転不能に支持される継ぎ足し可能なロッドの下端に固着される本体部と、該本体部の中央に自身軸まわりに限って回転自在に枢支されて下端にセンタービットが装着される中央軸と、該中央軸と平行に前記本体部の側方に配設されるとともに自身軸まわりに限って回転自在に枢支されて下端に前記センタービットよりも軸方向上方に位置するようにサイドビットが装着される複数の側方軸と、少なくともいずれか一つの側方軸を駆動可能に前記本体部に付設されるとともに当該付設される側方軸の上方に配置される駆動モータと、前記中央軸および各側方軸に設けられて相互に歯合するギア群とを備え、前記中央軸および前記駆動モータが付設されない側方軸は、前記駆動モータが付設される側方軸の回転が前記ギア群を介して自身に伝達されることで前記駆動モータの駆動力によって駆動することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第一態様に係る多軸掘削機によれば、ロッドの下端に固着された本体部に付設した駆動モータによって各ビットを回転駆動する構成としたので、継ぎ足し可能なロッドの上端を、地上で回転不能に支持可能となった。そのため、地上部に回転のための動力装置やスイベルが不要である。したがって、地上部の設備をコンパクトに構成することができる。また、複数のビットによる掘削なので、一回に掘削できる孔の数が複数であるから掘削能率が高い。そのため、例えば上記ＢＨ掘削機による掘削方法に比べて、工期を短縮することができる。
【００１６】
さらに、通常の掘削機に比較して掘削孔を小さく（例えばφ６００ｍｍ程度）しても、スイベル用設備や駆動装置が不要なので、スイベル用設備や駆動装置の制約を受けずにロッド内径を大きくすることができる。そのため、例えば上記ＢＨ掘削機による掘削方法に比べて、安定液の送水量を十分に確保できる。これにより、スイベル用設備や駆動装置の制約を受けずにロッド内径を大きくすることができるため、ロッド内の管路に安定液を通す構成を採用する場合、正循環方式および逆循環方式を適宜併用して掘削することができる。したがって、掘削により排出された土砂を地上部まで送ることができるとともに、高濃度の泥水や礫の残留も防止され、狭隘部においても効率的に高品質な立坑や連続地中壁を構築することができる。
【００１７】
また、本発明の第一態様に係る多軸掘削機によれば、回転不能なロッドに本体部が固着されているので、例えば上記特許文献１に開示されるスタビライザーを設けた多軸掘削機に比べ、スタビライザーを設けることなしに掘削孔の捻れ（掘削孔の長手方向の中心軸の回転）を防止することができる。
さらに、ロッドの回転を拘束することができるので、掘削孔の鉛直精度の確認を地上で随時に計測することが容易にできる。また、ロッドの回転が拘束されるので、ビット近傍まで安定液を送排水するためのホースや駆動モータ用配線、配管（圧力ホースや電気を送る送電線）、ジャイロセンサー等の電気信号用の信号線をロッドに容易に取り付けることができる。
【００１８】
さらに、本発明の第一態様に係る多軸掘削機によれば、複数のサイドビットは、センタービットと平行に且つセンタービットよりも軸方向の上方に配設されるようになっているので、センタービットを種々の口径のものに取り替えることにより、小口径から大口径までの掘削が容易にできる。
また、本発明の第一態様に係る多軸掘削機によれば、駆動モータを各サイドビットの軸部上方に配置し、さらに、センタービットおよびサイドビットを自身軸まわりに限って回転自在としたので、例えば上記特許文献２に開示される自公転掘削装置に比べて、平面視において、サイドビットの軸部上方に設けた駆動モータが占有する範囲にまでサイドビットの掘削領域を小口径化することができる。そのため、より狭隘で空頭の小さな施工現場であっても掘削することができる。したがって、小口径の立坑の掘削や狭隘部での連続地中壁の構築を目的とした掘削に好適である。
【００１９】
また、本発明の第二態様は、本発明の第一態様に係る多軸掘削機において、前記複数の側方軸が、前記中央軸の軸線に対して左右対称に一対設けられており、前記駆動モータが、当該一対の側方軸それぞれに対して配設されていることを特徴とする。このような構成であれば、３つの孔が重なる異形の掘削孔を小口径（例えば短手方向で６００ｍｍ程度）とする連続地中壁の構築を目的とした掘削用として好ましい。
【００２０】
また、本発明の第三態様は、本発明の第二態様に係る多軸掘削機において、前記中央軸下端に前記センタービットが装着されるとともに、前記複数の側方軸下端に前記サイドビットがそれぞれ装着されており、当該装着された各サイドビットは、その掘削孔径が当該装着されたセンタービットの掘削孔径と同じまたはそれよりも小さく且つ相互の掘削孔の一部が重なっていることを特徴とする。このような構成であれば、３つの掘削孔が重なる異形の掘削孔を小口径（例えば短手方向で６００ｍｍ程度）とする連続地中壁の構築を目的とした掘削に一層好適である。
【００２１】
さらに、本発明の第四態様は、本発明の第三態様に係る多軸掘削機において、前記装着された各サイドビットの前記左右方向の位置は、各サイドビットの軸線を延長した線が、前記センタービットの掘削孔径の円周と交わる位置または前記センタービットの掘削孔径の円周内に位置することを特徴とする。このような構成であれば、各サイドビットでの掘削力が弱い中心位置をセンタービットの掘削孔内とすることができる。そのため、３つの掘削孔が重なる異形の掘削孔を小口径（例えば短手方向で６００ｍｍ程度）とする連続地中壁の構築を目的とした掘削に更に一層好適である。
【００２２】
ここで、小口径のビットによる逆循環方式での掘削は、地上からの注水により掘削孔の口元が崩壊するおそれがあるが、安定液の送水用および排水用のホースをロッドに這わせて支持することで送水口と吸水口をビット近傍に設け、孔底部に限って安定液を循環し、地上からの安定液の急速な流れを抑制することにより、掘削孔が小口径であっても逆循環方式による掘削が可能となる（本設構造物としての支持力性能を確保できる。）。
【００２３】
すなわち、本発明の第五態様に係る掘削設備は、掘削方向に沿って長い柱状に形成されるように継ぎ足し可能なロッドと、該ロッド先端に固定された複数のドリルビットによって掘削孔を形成可能な多軸掘削機と、該多軸掘削機を前記ロッドの地上部で昇降して掘削孔内で吊掘りをするための昇降装置と、正循環方式または逆循環方式によって掘削孔内に安定液を循環させる安定液循環設備とを備える掘削設備であって、前記多軸掘削機は、上記第一から第四態様のいずれか一に係る多軸掘削機であり、前記ロッド内が、前記安定液を循環させる管路になっていることを特徴とする。このような構成であれば、従来のロッド同様の管路の機能を本発明に係る掘削設備に採用することが容易にできる上、正循環方式と逆循環方式との切替えも容易である。そして、第一から第四態様のいずれか一に係る多軸掘削機によって、上述した作用効果を奏することは勿論である。
【００２４】
また、本発明の第六態様は、本発明の第五態様に係る掘削設備において、前記ロッドは、内管と、該内管を囲繞する外管とを有する二重管であり、前記内管内および前記外管と前記内管の間の環状部分が、それぞれ前記安定液を循環させる管路になっていることを特徴とする。このような構成であれば、吸水管と送水管の機能を併せ持つロッドとすることができ、ロッドの剛性がより強くなるため、孔曲りが一層起きにくい等の利点がある。
【００２５】
また、本発明の第七態様は、本発明の第五態様に係る掘削設備において、前記安定液循環設備は、逆循環方式によって掘削孔内に安定液を循環させるものであり、安定液処理プラントからの安定液を掘削孔に供給する送水ホースが、前記ロッドに沿って支持されていることを特徴とする。このような構成であれば、送水ホースがロッドに沿って掘削孔内にまで導かれるので、逆循環方式で孔内が崩壊するおそれをより少なくすることができる。
【００２６】
さらに、本発明の第八態様は、本発明の第七態様に係る掘削設備において、安定液を掘削孔から吸い上げて安定液処理プラントに送る吸水ホースが、前記ロッドに沿って支持されるとともに、前記ロッドの側面から前記ロッド内の管路に連通されていることを特徴とする。このような構成であれば、安定液の送水および排水を行うホース（サクションホース等の柔軟性を有するものが好ましい）が、回転が拘束されたロッド内の管路に連通して取り付けられるとともに、ロッドに沿って掘削孔内まで配設されているので、ロッドを継ぎ足しする際に、安定液の循環停止が不要となる。そのため、掘削速度を一層向上させることができる。
【００２７】
さらに、本発明の第九態様に係る掘削方法は、多軸掘削機を使用して立坑用の掘削孔を掘削する方法であって、前記多軸掘削機として本発明の第一態様または第二態様の多軸掘削機を用い、前記中央軸下端に前記センタービットを装着するとともに、前記複数の側方軸下端に前記サイドビットをそれぞれ装着し、その装着状態において、当該装着された各サイドビットが、その掘削孔径が当該装着されたセンタービットの掘削孔径よりも小さく且つ当該装着されたセンタービットの掘削孔径内に収まっているものを用いて立坑用の掘削孔を掘削することを特徴とする。
このような構成であれば、センタービットの口径を種々取り替えることにより、小口径から大口径までの立坑用の掘削孔の掘削が容易にできる。なお、この第九態様に係る掘削方法にて用いる本発明の第一態様または第二態様の多軸掘削機が、上述の作用効果を奏することは勿論である。
【００２８】
また、本発明の第十態様に係る掘削方法は、多軸掘削機を使用して連続地中壁用の掘削孔を連続して掘削する方法であって、前記多軸掘削機として第三態様または第四態様の多軸掘削機を用い、現に掘削する後行の掘削孔を、隣接する先行の掘削孔に対して前記サイドビットによる掘削孔同士が重なるように掘削し且つ前記センタービットによる掘削孔同士は重ならないように掘削することを特徴とする。
【００２９】
このような構成であれば、軸方向下方に位置するセンタービットは、隣接する先行の掘削孔の影響を受けることなくサイドビットによる掘削よりも先行して掘削するので、センタービットがパイロットとして機能する。これにより、軸方向上方に位置するサイドビットは、掘削孔の捻れや孔曲りが起きにくくなる。そのため、３つの孔が重なる掘削孔を小口径（例えば短手方向で６００ｍｍ程度）とする連続地中壁の構築を目的とした掘削に好適である。なお、この第十態様に係る掘削方法にて用いる本発明の第三態様または第四態様の多軸掘削機が、上述の作用効果を奏することは勿論である。
【発明の効果】
【００３０】
上述のように、本発明によれば、狭隘部においても小口径の立杭や連続地中壁を構築するための掘削孔を効率的に掘削可能としつつも、掘削孔の捻れや孔曲りが起きにくく、さらに、ビット刃先を小口径から大口径まで取り替えて掘削することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一態様に係る多軸掘削機を備えた掘削設備の一実施形態を説明する模式図である。
【図２】図１の多軸掘削機を拡大して示す正面図であり、同図では一部を軸方向に沿った断面で示している。
【図３】複数のビットの装着構成の例（同径のビットによる例）を説明する図であり、同図（ａ）は図２の外観を示し、（ｂ）は、形成される掘削孔（連続地中壁用）の平面図を示している。
【図４】本発明の一態様に係る多軸掘削機を昇降する昇降装置の他の構成例を説明する図である。
【図５】本発明の一態様に係る多軸掘削機を支持する回転が拘束されたロッドに沿って配線や配管を容易に施すことができる点を説明する図である。
【図６】本発明の一態様に係る多軸掘削機の他の例（ギア群の構成中、アイドルギアを介さないで側方軸の側方軸ギアと中央軸の中央軸ギアとを直接歯合する構成）を説明する正面からみた断面図であり、同図は軸線に沿った断面を示している。
【図７】本発明の一態様に係る多軸掘削機に装着するセンタービットを、種々の口径に取り替えることにより小口径から大口径までの掘削が可能な点を説明する図（（ａ）、（ｂ））である。
【図８】図６に示す多軸掘削機に、図１に示す構成の安定液循環設備を採用した場合の、安定液の吸水および送水部分を拡大して示す図である。
【図９】安定液の吸水および送水部分の他の構成例を説明する図である。
【図１０】ロッドの横断面形状の例を示す図であり、同図（ａ）は図１に示すロッドの例であり、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は他の例を示す図である。
【図１１】図１０（ｄ）に示す二重管型のロッドを用いた多軸掘削機の一構成例を説明する図であり、同図（ａ）はそのロッド部分を軸方向に沿った断面で示し、同図（ｂ）は、そのロッド部分を分解した状態で示している。
【図１２】連続地中壁を構築する場合の掘削孔の形成例を説明する図であり、同図（ａ）および（ｂ）は従来の単杭における連続壁の例であり、（ｃ）は図６に示す多軸掘削機を用いて連続壁を構築する本発明例である。
【図１３】従来の単杭における連続壁を構築する場合の掘削孔の形成例を説明する図であり、同図（ａ）はφ５５０ｍｍの掘削孔の例、同図（ｂ）はφ６００ｍｍの掘削孔の例である。
【図１４】図６に示す多軸掘削機を用いて連続壁を構築する本発明例であって、同図（ａ）は形成される掘削孔の平面図、（ｂ）は形成される掘削孔の斜視図を模式的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の一態様に係る多軸掘削機の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１に示す掘削設備は、掘削孔Ｈを掘削するための多軸掘削機１と、この多軸掘削機１を掘削孔Ｈ内で昇降して吊掘りをするための昇降装置であるクローラークレーン２と、掘削孔Ｈに安定液を循環させる安定液循環設備３とを備えて構成されている（なお、同図中の矢印は、安定液の循環方向を示している。）。
【００３３】
上記多軸掘削機１には、その本体部２０の中央上部に、鋼鉄製のロッド１０の先端部が固着されている。このロッド１０は、端部のフランジで継ぎ足し可能な複数のロッド１０’を連結して掘削方向に沿って長い柱状に形成されている。ロッド１０’は、円筒状のパイプと、その端部に形成されたフランジとを有する。フランジには、他のフランジに対して相互にボルト・ナット結合可能なように、周方向に沿って複数の貫通孔が形成されている。また、ロッド１０’の外周面には、その軸方向に沿って例えば凸のスプラインが複数条形成されている。
【００３４】
そして、ロッド１０は、このスプラインが地上部に固定された反力受けテーブル１１１の凹部に対してすべり対偶となるように嵌合されている。反力受けテーブル１１１は、地上の構造物（例えばピットを構成する鋼材）に挟締金具（例えばブルマン（登録商標））等により固定されている。これにより、ロッド１０は、自身軸方向の移動は許容されるが軸回りには回転不能に支持される。
【００３５】
ロッド１０の上端部には、ロッド吊り具１２が装着されている。ロッド吊り具１２は、下方に上記ロッド１０の上端が連結され、上部側がクローラークレーン２のフックに係合されることで、自身を介してロッド１０を支持している。これにより、クローラークレーン２は、ロッド吊り具１２を介してロッド１０先端の多軸掘削機１を掘削孔Ｈ内に垂下して、地面などの被掘削面を鉛直方向下方に向かって掘削孔Ｈを吊掘り可能とされている。
【００３６】
上記安定液循環設備３は、同図の符号１０，１２，１２１，１２０，１２３，１３０，１３１，１３２，１２２等によって示す一連の管路およびポンプ等によって構成されている。詳しくは、上記ロッド１０は、円筒状のパイプ内部が中空とされることで管路になっており、この管路が後述のセンタービット５３の先端に開口する開口部にまで連通されている。また、上記ロッド吊り具１２は、内部が中空の管路になっており、その管路がロッド１０内の管路に連通するとともに、自身上部に接続された吸水ホース１２１に連通している。吸水ホース１２１はサクションポンプ１２０に連結されている。サクションポンプ１２０の吐出側には排水ホース１２３が接続され、排水ホース１２３は土砂分離装置（例えばマッドスクリーン）１２４を介して安定液処理プラント１３０まで配管されている。安定液処理プラント１３０には、サンドポンプ１３１が配置されており、サンドポンプ１３１の吐出管路１３２は、上記ロッド１０に沿って複数の位置で支持されて掘削孔Ｈ内まで配設された送水ホース１２２の上端部に接続されている。
【００３７】
これにより、この安定液循環設備３は、掘削孔Ｈ内の泥水を、多軸掘削機１のセンタービット５３の先端からロッド１０内の管路〜ロッド吊り具１２内の管路〜吸水ホース１２１〜サクションポンプ１２０を順に介し、その泥水から土砂分離装置１２４によって分離（あるいは自然沈下としてもよい）したものを安定液として安定液処理プラント１３０に回収する。そして、その回収した安定液を、サンドポンプ１３１の吐出管路１３２を介して送水ホース１２２から掘削孔Ｈ内の多軸掘削機１の近傍に再び供給するという逆循環方式による安定液の循環が可能になっている。
【００３８】
ここで、上記多軸掘削機１には、図２に拡大図示するように、上述したロッド１０の下端に固着される本体部２０の左右中央に、上記ロッド１０と同軸に、中央軸５１が配置されている。この中央軸５１は、その上下が軸受５０を介して本体部２０に支持されることで自身軸まわりに限って回転自在に枢支されている。また、中央軸５１の下端には、フランジ５１ｆが設けられており、このフランジ５１ｆにセンタービット５３の装着部５４が装着されるようになっている。なお、この中央軸５１は中空円筒状をなしており、内部が上記安定液循環設備３におけるロッド１０内の管路に連通している。また、装着されるセンタービット５３についても、その先端から装着部５４に亘って中心に貫通形成された管路を有しており、先端の開口部からロッド１０内の管路に泥水を導くことができるようになっている。
【００３９】
さらに、本体部２０の左右には、上記中央軸５１と平行に、且つ中央軸５１の軸線に対して左右対称に、一対（二本）の側方軸３４，３４が配置されている。各側方軸３４，３４は、その上下が軸受５０を介して本体部２０にそれぞれ支持されることで自身軸まわりに限って回転自在にそれぞれ枢支されている。また、各側方軸３４，３４の下端には、フランジ３４ｆ，３４ｆがそれぞれ設けられており、このフランジ３４ｆ，３４ｆにサイドビット３６，３６の装着部３７，３７がそれぞれ装着されるようになっている。
【００４０】
ここで、本体部２０の中央のセンタービット５３と左右のサイドビット３６，３６とは、相互が干渉しないように、左右のサイドビット３６，３６は、センタービット５３よりも軸方向上方に位置するように軸方向の位置を異ならせている。本実施形態では、左右のサイドビット３６，３６の装着部３７，３７の軸部の長さを、センタービット５３の装着部５４の軸部の長さよりも短くすることによってセンタービット５３よりも軸方向上方に位置するように左右のサイドビット３６，３６が装着されている。また、本実施形態は、中央のセンタービット５３と左右のサイドビット３６，３６とは、いずれも掘削孔が同径のビットを使用しており、これにより、同径の３つの掘削孔が重なる形状の掘削孔を形成可能な構成例である（図３（ｂ）参照）。なお、それぞれのビット径（掘削孔径）は連続柱列杭の場合は、通常は同径であり、ビット径はφ５００ｍｍからφ７００ｍｍ程度である。
【００４１】
各サイドビット３６，３６は、本体部２０に付設された駆動モータである電気モータ３２によってそれぞれ駆動される。各電気モータ３２は、本体部２０に対して、各サイドビット３６，３６の側方軸３４，３４と同軸に且つ側方軸３４，３４の軸部上方の位置に付設されている。本実施形態の例では、電気モータ３２は、不図示の電線（例えばキャプタイヤケーブル）を介して地上の電源に接続されており、必要な電力が電源から供給される。そして、電気モータ３２の出力軸は減速装置３３を介して側方軸３４，３４に連結されており、電気モータ３２が回転すると減速装置３３で減速された駆動力が側方軸３４，３４に伝達されて左右のサイドビット３６，３６がそれぞれ所期のトルクで回転するようになっている。なお、本実施形態の例では、上記センタービット５３と左右のサイドビット３６，３６とによって「複数のドリルビット」を構成している。
【００４２】
また、本体部２０の内部にはギア群が設けられている。このギア群は、中央軸５１および側方軸３４，３４にそれぞれ設けられて相互に連動してギア駆動が可能なように歯合している。つまり、中央軸５１が、左右の側方軸３４，３４の回転がギア群を介して自身に伝達されることで各電気モータ３２の駆動力によって駆動するようになっている。本実施形態のギア群は、各電気モータ３２により回転する２つの側方軸３４，３４の側方軸ギア３５，３５と中央軸ギア５２がアイドルギア４１，４１を介して連動する例である。これにより、センタービット５３は、サイドビット３６，３６を駆動する側方軸３４，３４の回転が前記ギア群を介して中央軸５１に伝達されることで電気モータ３２の駆動力によって回転するようになっている。
【００４３】
次に、上記多軸掘削機１を備える掘削設備による掘削方法およびその作用・効果について説明する。
上記掘削設備による掘削作業では、クローラークレーン２を昇降装置として使用し、ロッド吊り具１２およびロッド１０を介して上述した多軸掘削機１を掘削孔Ｈに垂下する。そして、多軸掘削機１の本体部２０に設けた電気モータ３２を駆動することで３つのドリルビット５３，３６，３６を同時に回転させて掘削する。そして、３つのドリルビット５３，３６，３６の回転と同時に、上記安定液循環設備３により、センタービット５３の先端の開口部から泥水をロッド１０内の管路を通じて土砂分離装置１２４に導く。土砂分離装置１２４は、泥水から土砂を分離（あるいは自然沈下としてもよい）したものを安定液として安定液処理プラント１３０に回収する。そして、その回収した安定液を送水ホース１２２から掘削孔Ｈ内の多軸掘削機１の近傍に再び供給するという逆循環方式により掘削する。
【００４４】
このような掘削作業に際し、上述の多軸掘削機１によれば、連続柱列杭用として、２つのサイドビット３６，３６と１つのセンタービット５３により３つの掘削孔が重なる形状に掘削することができる（図３（ｂ）参照）。したがって、複数のビット５３，３６，３６による掘削なので、一回に掘削できる孔の数が複数であるから掘削能率が高い。そのため、例えば上記ＢＨ掘削機による掘削方法に比べて、工期を短縮することができる。
【００４５】
特に、この多軸掘削機１によれば、継ぎ足し可能なロッド１０がその上端を地上の反力受けテーブル１１１で回転不能に支持され、このロッド１０の下端に本体部２０が固着され、この本体部２０に電気モータ３２を付設して各ビット５３，３６，３６を回転駆動する構成としたので、地上部に回転のための動力装置やスイベルが不要である。よって、この多軸掘削機１によれば、回転不能なロッド１０に本体部２０が固着されているため、掘削孔Ｈの捻れが防止される。
【００４６】
また、地上部に回転のための動力装置やスイベルが不要なので、地上部設備が小さく済む。そのため、狭隘で空頭の小さな施工現場でも掘削ができる。換言すれば、この多軸掘削機１のこのような特徴により、地上設備の構成の自由度が大幅に拡大する。これにより、例えば上記実施形態は、昇降装置として、ロッド吊り具１２およびクローラークレーン２を使用した例を説明したが、図４に示す他の構成例のように、上記ロッド吊り具１２およびクローラークレーン２に替えて、油圧シリンダ１４０や滑車（例えば玉軸受を用いる）１５０等を用いた昇降装置により多軸掘削機１を垂下支持して掘削してもよい。
【００４７】
具体的には、同図の例は、ロッド１０の上端部にロッド吊り具１３を固定し、このロッド吊り具１３の両側に一対の油圧シリンダ１４０を配置している。このロッド吊り具１３は、左右両端にスライド案内される二面幅部１３ａを有し、この二面幅部１３ａが、やぐら１１１に形成されたスライド案内面１５に挟持されている。これにより、ロッド吊り具１３は、ロッド１０の軸方向にはスライド移動可能であるが、軸回りには回転不能になっている。各油圧シリンダ１４０は、上下方向に伸縮可能なロッドの先端に回転自在な滑車１５０が固定されており、この滑車１５０にはワイヤ１４が巻回されている。ワイヤ１４の一端は上記やぐら１１１に固定され、他端が上記ロッド吊り具１３に固定されている。これにより、一対の油圧シリンダ１４０を同期してロッドを伸縮させることにより、巻回されたワイヤ１４を介してロッド吊り具１３がスライド案内面１５に沿って上下する。そのため、ロッド吊り具１３に固定されたロッド１０が上下され、ロッド１０下端の多軸掘削機１を、その回転を拘束しつつ上下方向に移動させることができる。したがって、このような構成であれば、地上設備をコンパクトにできるため、狭隘で空頭の小さな施工現場での掘削用の地上設備（昇降装置）として好適である。
【００４８】
また、この多軸掘削機１によれば、ロッド１０の回転が拘束された構成なので、例えば図５に示すように、上記電気モータ３２用の配線９や油圧モータ用の配管をロッド１０に沿って施すことが容易であり、また、掘削孔Ｈの鉛直精度の確認を地上で随時に計測することができる。つまり、掘削孔Ｈの鉛直精度の確認用として、同図に示すように、例えばジャイロセンサー等のセンサ７の信号を送るための信号線８をロッド１０に取り付けることが容易にできる。
【００４９】
また、この多軸掘削機１によれば、スイベル用設備や駆動装置が不要なので、ロッド１０の内径をスイベル用設備や駆動装置の制約を受けずに大きくすることができる。例えば、通常の掘削機に比較して、３つの掘削孔が重なる掘削孔Ｈの短手方向で６００ｍｍ程度まで掘削孔Ｈを小さくしても、ロッド１０の内径を大きくすることができる。そのため、上記実施形態のように、ロッド１０内の管路に安定液を通す構成を採用する場合、正循環方式および逆循環方式を適宜併用して掘削することもできる。そのため、例えば上記ＢＨ掘削機による掘削方法に比べて、安定液の送水量を十分に確保できる。したがって、掘削により排出された土砂を地上部まで送ることができるので、高濃度の泥水や礫が残留も防止され、狭隘部においても効率的に高品質な連続地中壁を構築することができる。
【００５０】
ここで、小口径のビットによる逆循環方式での掘削は、地上からの注水により掘削孔Ｈの口元が崩壊するおそれがある。しかし、この多軸掘削機１によれば、ロッド１０の回転が拘束された構成なので、安定液の送水用ホースや排水用のホースをロッド１０に這わせることが容易である。
なお、本発明に係る多軸掘削機およびこれを備える掘削設備並びに掘削方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
【００５１】
例えば、図２で示した実施形態では、中央軸５１は、電気モータ３２等の駆動モータにより側方軸３４，３４が回転するとアイドルギア４１，４１を介して側方軸ギア３５，３５が連動して回転することで駆動するギア群の例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば図６に示す変形例は、アイドルギア４１，４１を介さないで側方軸３４，３４の側方軸ギア３５，３５と中央軸５１の中央軸ギア５２とを直接歯合する構成としたギア群の例である。
【００５２】
この変形例の多軸掘削機１においても、電気モータ３２を、各サイドビット３６，３６を駆動する側方軸３４，３４と同軸に且つその軸部上方に配置しており、さらに、センタービット５３および各サイドビット３６，３６を自身軸まわりに限って回転自在としたので、サイドビット３６，３６の上方に設けた電気モータ３２が平面視で占有する範囲まではサイドビット３６，３６の掘削領域を小口径化することができる。
また、この変形例の多軸掘削機１によれば、上記実施形態の多軸掘削機１同様、左右のサイドビット３６，３６は、センタービット５３と平行に且つセンタービット５３よりも軸方向の上方に配設されているので、図７に示すように、センタービット５３を種々の口径に取り替えることにより小口径から大口径までの掘削が容易にできる。
【００５３】
特に、この変形例の多軸掘削機１によれば、上記図２で示した実施形態に比べて、アイドルギア４１，４１を介さないで側方軸３４，３４の側方軸ギア３５，３５と中央軸５１の中央軸ギア５２とを直接歯合する構成としたので、左右のサイドビット３６，３６間の距離を一層コンパクトにできる。そのため、狭隘で空頭の小さな施工現場での掘削用としてより好適である。つまり、図７（ａ）に示すように、３つのビット５３、３６，３６が平面視で重なるビット構成とすれば、３つの掘削孔が重なる異形の掘削孔を小口径（例えば短手方向で６００ｍｍ程度）とする連続地中壁の構築を目的とした掘削に一層好適である。ここで、図６（図７（ａ））に示す例は、センタービット５３の掘削孔径Ｄが左右のサイドビット３６，３６の軸線ＣＬ上に位置する大きさのビットを装着した例である。このような構成とすれば、各サイドビット３６，３６での掘削力が弱い中心位置が、センタービット５３の掘削孔径上に位置するので、各サイドビット３６，３６での掘削力が弱い位置を補助しつつ、３つの掘削孔が重なる異形の掘削孔を小口径（例えば短手方向で６００ｍｍ程度）とする連続地中壁の構築を目的とした掘削を行なう上でより好適である。なお、この作用効果は、各サイドビット３６，３６での掘削力が弱い中心位置をセンタービット５３の掘削孔径内とすることによっても奏することができる。また、同図（ｂ）はセンタービット５３の掘削孔径内に左右のサイドビット３６，３６の掘削孔径全体が位置する例である。このような構成とすれば、単一の立坑を掘削する場合に好適である。
【００５４】
また、上記実施形態の多軸掘削機１同様、この変形例においても、ロッド１０の回転が拘束された構成なので、安定液の送水用ホースや排水用のホースをロッド１０に這わせることが容易である。具体的には、図８に要部を拡大図示するように、吸水口５３ａをセンタービット５３の先端の開口部とするとともに、多軸掘削機１の本体部２０近傍（同図の例では電気モータ３２の直上の位置）まで安定液の送水ホース１２２をロッド１０に沿って支持して掘削孔Ｈ内まで配設することができる。これにより、送水口１２２ａをビット近傍に設けるとともに吸水口５３ａをビット先端とし、ロッド１０内の管路を介して安定液を回収することができる。そのため、掘削孔Ｈの孔底だけで安定液を循環し、地上からの安定液の急速な流れを無くすことができる。したがって、掘削孔Ｈが小口径であっても逆循環方式による掘削ができる（本設構造物としての支持力性能を確保できる。）。
【００５５】
さらに、この変形例においては（上記実施形態の多軸掘削機１も同様）、ロッド１０の回転が拘束された構成なので、図９に示すように、安定液の送水ホース１２２（サクションホース等の柔軟性、可撓性を有するものが好ましい）をロッド１０に沿って支持して、掘削孔Ｈ内まで配設する。そして、安定液を掘削孔Ｈから吸い上げて安定液処理プラント（１３０）に送る吸水ホース１２１（サクションホース等の柔軟性、可撓性を有するものが好ましい）を、ロッド１０に沿って支持して、これにより、掘削孔Ｈ内まで配設するとともに、掘削孔Ｈ内に位置するロッド１０の側面からロッド１０内の管路に連通するように配管することができる。このような構成とすれば、安定液の送水用と排水用のホース１２１，１２２を、回転が拘束されたロッド１０に取り付けることにより、ロッド１０を継ぎ足しする際に、循環する安定液の供給停止が不要なので、掘削速度を向上させることができる。なお、この例では、上記ロッド吊り具１２を用いずにロッド１０上端をクローラークレーン２で直接掘削孔Ｈに垂下した例である。
【００５６】
また、例えば上記実施形態の多軸掘削機１は、ロッド１０は、図１０（ａ）に横断面図を示すように、管路（パイプ）１０ｃの軸方向に沿って複数条（同図では４条）のスプライン１０ａが形成されるとともにロッド端部にフランジ１０ｂを取り付けた例で説明したが、これに限定されず、本発明に係る多軸掘削機に採用可能なロッドとしては、地上部側を回転不能に支持（回転を拘束した状態で支持）可能であれば、種々の構成とすることができる。
【００５７】
例えば同図（ｂ）に示すように、円環状のパイプ１０ｃの端部にフランジ１０ｂを取り付けた構成としてもよい。また、回転不能に支持するロッド１０の外部に送水用や給水用のホースを沿わせて支持する（例えば所定距離毎に各所結びつける）のであれば（例えば上記例示した図９参照）、ロッド１０が必ずしも管状でなくても構わない。具体的には、同図（ｃ）に示す例のように、複数の板部材１０ｔを放射状（同図の例では十字状）に組み合わせてロッド１０を構成してもよい。
【００５８】
さらに、例えばロッド１０を、吸水管と送水管の機能を併せ持つ二重管によって構成してもよい。具体的には、同図（ｄ）に示すように、ロッド１０を、内管１０ｃと、この内管１０ｃを囲繞する外管１０ｄとを有する構成とする。この例の二重管は、内管１０ｃが、吸水管（土砂や礫が通過可能な形状）であり、外管１０ｄと内管１０ｃの間（円環状の部分）が送水管となっており、直径がφ２５０ｍｍ程度の外管１０ｄに対し、直径がφ２００ｍｍ程度の内管１０ｃが同軸に内包されている。内管１０ｃと外管１０ｄとは、連結部材１０ｅによって周方向の複数箇所で相互に連結されている。外管１０ｄの端部の周囲には、ボルト・ナット結合可能なフランジ１０ｂが設けられている。そして、この二重管型のロッド１０は、例えば図１１に示すようにして、上述の多軸掘削機１に対して連結される。
【００５９】
つまり、同図に示すように、多軸掘削機１の本体部２０の中央上部には、二重管型の連結部１７が装着される。この連結部１７の横断面も上記図１０（ｄ）と同じ形状とされており、相互のフランジによってボルト・ナットで連結される。連結部１７とロッド１０との接合部には、環状の連結パッキン１６が嵌め込まれ、これにより、吸水管となる内管１０ｃと送水管となる外管１０ｄと内管１０ｃの間（円環状）の部分との間での安定液の漏れが防止されている。連結された二重管型のロッド１０の上端部にも、二重管型の連結パイプ１８が装着される。この連結パイプ１８の横断面も、基本的には上記図１０（ｄ）と同じ形状とされているが、外管１８ｄの端部は止り穴とされ、外管１８ｄの側面の開口部１８ｋが上記吐出管路１３２の先端に連結される。一方、連結パイプ１８の内管１８ｃは、端部にも開口されており、吸水ホース１２１の先端に接続される。
【００６０】
このような構成であれば、上述した他の管路の効果に加え、ロッド１０の剛性がより強くなるため、孔曲りが一層起きにくい等の利点がある。なお、二重管型とすることによってロッド１０の径が大きくなっても、上述の多軸掘削機１の作用効果で述べたように、地上部の装置（駆動装置やスイベル）が不要なので、二重管型としても機械が大きくなることがない。なお、従来の逆循環方式では、ロッド径が大きくなると管外流速が増すため、逸泥のおそれがあるのに対し、本発明に係る多軸掘削機１を用いた掘削孔は、掘削孔底で安定液の動的循環が行われるのでこれも問題とならない。
【００６１】
ここで、図６に示した変形例の多軸掘削機１は、２つのサイドビット３６，３６とセンタービット５３とが、平面視でビット相互が重なっており、同図に示すように、軸方向でセンタービット５３よりもサイドビット３６，３６が後方にあるとともに、センタービット５３の円周よりもサイドビット３６，３６の円周が中央軸５１とは反対側に張り出している。
【００６２】
これにより、図６に示した変形例の多軸掘削機１によれば、中央軸ギア５２先端のセンタービット５３によって掘削される中央の掘削孔と、この中央の掘削孔と同時にその左右に並設して掘削される二つの並設孔とからなる異形の掘削孔Ｈを掘削することができる。そして、このような構成であれば、図６（または図７（ａ））で示されたビットを使用して連続壁を構築する場合、図１２に示すように、従来の単杭（同図（ａ）および（ｂ）参照）における連続壁と比べて連続壁を構築する速度が早く（同図（ｃ）参照）、排泥土量が少なく、孔曲りが起きにくいという利点がある。なお、図１２に示す例は、単軸のφ５５０ｍｍのドリルビット、単軸のφ６００ｍｍのドリルビット、および図６（または図７（ａ））に示した３軸のドリルビット（センタービットφ６００ｍｍ、左右のサイドビットφ３２０ｍｍ、横方向全長９２０ｍｍの場合）を用いて連続地中壁を構築した際の対比図である。
【００６３】
すなわち、単杭により連続地中壁を構築する場合、図１３の（ａ）ないし（ｂ）に示すように、最初に立坑Ｈｓ（同図に実線で示す）を掘削しＨ形鋼材をこの掘削孔Ｈｓへ挿入し固化剤を充填して固化させる（もしくは固化剤を注入後、芯材を挿入する）。次に、そのようにして先行して構築された２つの単杭（掘削孔Ｈｓ）と単杭（掘削孔Ｈｓ）の間に掘削孔径の一部を重複させながら後行の掘削孔Ｈｋ（同図に破線で示す）を掘削する。ここで、掘削孔の一部を重複させて後行の掘削孔Ｈｋを掘削するのは、土留めや止水を目的としているからであるが、従来は、２カ所の先行杭（掘削孔Ｈｓ）の固化時間の違いから固化強度が同一でなかったり、地盤と先行杭（掘削孔Ｈｓ）の固化剤との堅さが違ったりすることにより後行杭（掘削孔Ｈｋ）の杭芯がずれてしまい、土留めや止水としての機能を発揮しないという問題があった。
【００６４】
これに対し、図６（または図７（ａ））に示した多軸掘削機１のビット構成によれば、図１４に模式図を示すように、先行して構築された２つの先行杭（掘削孔Ｈｓ）間に、左右のサイドビット３６，３６の掘削孔径の一部を重複させながら後行の掘削孔Ｈｋ（同図に破線で示す）を掘削する。このとき、まず、センタービット５３が左右の先行杭（掘削孔Ｈｓ）の間の地盤を掘削し、左右のサイドビット３６，３６は、軸方向でセンタービット５３よりも後方（上下方向で上方）にあるので、その後に先行杭（掘削孔Ｈｓ）と重複して掘削が行なわれる。そのため、サイドビット３６，３６に対して杭芯からずれる力が働いても、先行するセンタービット５３がパイロットとなるため、杭芯のずれが防止されるのである。また、杭芯の回転方向へのねじれは地上部でロッド１０が回転不能に支持されているため防止されている。
【００６５】
さらに、図１２において、１０本の掘削孔Ｈにより構築できる連続地中壁の長さは、それぞれ４５００ｍｍ（同図（ａ））、５１００ｍｍ（同図（ｂ））、７７６０ｍｍ（同図（ｃ））であって、連続地中壁の構築スピードは、図６（または図７（ａ））に示した、本発明の３軸のドリルビットが最も早い。そして、隣接する掘削孔Ｈ同士の重なる部分の円周長は、それぞれ３３６ｍｍ（同図（ａ））、３５０ｍｍ（同図（ｂ））、３３５ｍｍ（同図（ｃ））とほぼ同じなので、止水性能は変わらない。
【００６６】
また、掘削孔Ｈの１本あたりの掘削孔の面積は、それぞれ０．２３８ｍ２（同図（ａ））、０．２８３ｍ２（同図（ｂ））、０．３７８ｍ２（同図（ｃ））なので、掘削孔１本あたりの排泥土量は本発明の３軸のドリルビットが多いものの、連続地中壁の構築全長に対する排泥土量は本発明のドリルビット１０本分（全長７７６０ｍｍ）を基準として比較すると、同図に示すように、単軸のφ５５０ｍｍのドリルビットでは１７本分で４．０４６ｍ２、単軸のφ６００ｍｍのドリルビットでは１５本分で４．２４５ｍ２であるのに対し、本発明の３軸のドリルビットでは１０本で３．７８ｍ２となり、排泥土量は本発明の３軸のビットが最も少ない。
【００６７】
ここで、図２に示した３軸のドリルビットの場合、同径の３つの掘削孔が重なる形状に掘削孔を形成可能な構成例であり（図３（ｂ）参照）、それぞれのビット径が、連続柱列杭の場合、通常、直径がφ５００ｍｍからφ７００ｍｍ程度なので、掘削孔Ｈの面積が「大口径」レベルの大きさとなる。そのため、正循環方式では土砂を地上まで上げることが難しいので逆循環方式に限定されてしまう。
【００６８】
これに対し、図６（または図７（ａ））で示した変形例の多軸掘削機１では、図２で示した実施形態に比べて、アイドルギア４１，４１を介さないで側方軸３４，３４の側方軸ギア３５，３５と中央軸５１の中央軸ギア５２とを直接歯合する構成とし、３軸のドリルビットは、センタービット５３の円周（直径Ｄ）が左右のサイドビット３６，３６の軸線ＣＬ上に位置する大きさのものを装着したので、掘削孔Ｈの面積を「小口径」レベルの大きさに設定することができる。そのため、逆循環方式に限らず、正循環方式による掘削ができる。
【００６９】
そして、図６（または図７（ａ））で示した変形例の多軸掘削機１によれば、図８に示したように、送水ホース１２２を、回転不能としたロッド１０に這わせて送水口と吸水口をビット近傍に設けて安定液を孔底で循環させることにより、逆循環方式であっても地上から孔底方向への急速な流れを抑制することができる。そのため、掘削孔Ｈの崩壊が防止され小口径でも逆循環方式による掘削ができる。
【００７０】
なおまた、本発明に係る多軸掘削機およびこれを備える掘削設備並びに掘削方法は、上記実施形態ないし変形例に限定されるものではなく、例えば、上記例示した多軸掘削機１では、複数の側方軸３４（およびサイドビット３６）が、中央軸５１の左右に一対（２組）設けられた例で説明したが、これに限らず、例えばサイドビット３６を３または４組設けた構成とし、中央のセンタービット５３とともに「複数のドリルビット」を構成してもよい。しかし、連続地中壁の構築を目的とし、狭隘で空頭の小さな施工現場での掘削用として用いる上では、複数の側方軸３４（およびサイドビット３６）を、中央軸５１の左右に一対（２組）設ける構成とすることが好ましい。
【００７１】
また、例えば上記実施形態では、駆動モータとして電気モータ３２を採用した例で説明したが、これに限らず、側方軸３４を駆動可能であれば、種々のモータを採用することができる。例えば油圧モータであってもよい。
また、例えば上記実施形態では、各側方軸３４にそれぞれ駆動モータ（電気モータ３２）を配置した例で説明したが、これに限らず、駆動モータは、少なくともいずれか一つの側方軸３４を駆動可能に前記本体部２０に付設されるとともに当該付設される側方軸３４と同軸に且つ当該付設される側方軸３４の上方に配置されるものであればよい。しかし、駆動力を等配しつつ必要十分なトルクを得て、多軸掘削機１全体の反力バランスを取る上では、各側方軸３４にそれぞれ駆動モータを配置することは好ましい。なお、駆動モータが付設されない側方軸３４を設ける場合には、当該駆動モータが付設されない側方軸３４は、駆動モータが付設される側方軸の回転が、上述したギア群を介して自身に伝達されることで前記駆動モータの駆動力によって駆動するように構成することができる。
【００７２】
また、例えば上記実施形態ないし変形例で説明した掘削設備並びに掘削方法では、掘削孔Ｈ内に安定液を循環させる方式として、逆循環方式を採用した例で説明したが、これに限らず、正循環方式を採用することも勿論可能であり、また、相互の循環方式を適宜に切替えて採用してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１    多軸掘削機
２    クローラークレーン（昇降装置）
３    安定液循環設備
１０    ロッド
２０    本体部
３２    電気モータ（駆動モータ）
３４    側方軸
３５    側方軸ギア（「ギア群」を構成するギア）
３６    サイドビット
４１    アイドルギア（「ギア群」を構成するギア）
５１    中央軸
５２    中央軸ギア（「ギア群」を構成するギア）
５３    センタービット
【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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【図１３】
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【図１４】
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