(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッターポストに保持されたリンクチェーンにベースプレートが取り付けられ、かつベースプレートにカッタービットが一体化され、前記リンクチェーンの回転とともに装置全体が地盤内を水平方向に移動することにより地盤を掘削する地盤の掘削装置であって、
一つのベースプレートに複数のカッタービットが突出され、その複数のカッタービットのうち少なくとも一つのカッタービットの突出高さが、前記リンクチェーンの回転方向の位置が異なる他のカッタービットの突出高さより高いことを特徴とする地盤の掘削装置。
【請求項２】
カッターポストに保持されたリンクチェーンに、カッタービットが一体化されたビット部材がベースプレートを介して取り付けられ、かつ、前記リンクチェーンの回転とともに装置全体が地盤内を水平方向に移動することにより地盤を掘削する地盤の掘削装置であって、
前記リンクチェーンは、リンク及びリンク相互を連結する連結ピンを構成要素として連なり無端化され、
前記ベースプレートは複数のリンクの連なりに渡って固定され、
一つのベースプレートに複数のカッタービットが突出され、その複数のカッタービットのうち少なくとも一つのカッタービットの突出高さが、前記リンクチェーンの回転方向の位置が異なる他のカッタービットの突出高さより高いことを特徴とする地盤の掘削装置。
【請求項３】
前記ビット部材は前記リンクチェーンの回転方向に隣接して複数設けられている請求項２記載の地盤の掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤を溝状に掘削する場合や、地中連続壁を造成する場合などに使用する地盤の掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地盤を溝状に掘削するために、あるいは地中連続壁を造成するために、例えば、特開平５−１７９４６号公報、特開平５−２８００４３号公報、特開平５−２８００４４号公報、特開平７−１７３８３５号公報、特許第２５５４４５１号公報、特開平１０−７２８４４号公報等が開示する掘削装置が使用されている。
【０００３】
これら従来の装置は、図１にその概略を示すように、ベースマシン１０１に対して水平方向に移動可能に保持されたカッターポスト１０５と、このカッターポスト１０５の上端に取り付けられ図示しない駆動モータによって回転させられるドライブホイール１０６と、カッターポスト１０５の下端に取り付けられたチェーンスプロケット１０７と、このチェーンスプロケット１０７とドライブホイール１０６とに架け渡された状態でカッターポスト１０５に保持されドライブホイール１０６の回転にともなって回転させられるリンクチェーン１０２と、このリンクチェーン１０２に取り付けられたビット部材１０３（拡大図参照）とを主に有する。また、図１中に拡大して示すように、リンクチェーン１０２は、複数のリンク１０２Ａ，１０２Ａ…及びこれらのリンク１０２Ａ，１０２Ａ…相互を連結する連結ピン１０２Ｂ，１０２Ｂ…を構成要素として連なり無端化され、ビット部材１０３は、リンク１０２Ａに連結されたベースプレート１０３Ａ及びこのベースプレート１０３Ａから突出したカッタービット１０３Ｂからなる。この掘削装置においては、リンクチェーン１０２の回転とともにベースマシン１０１に対するカッターポスト１０５の移動によって装置全体が地盤Ｌ内を水平方向に移動することにより、カッタービット１０３Ｂ，１０３Ｂ…が地盤Ｌを削り上げ、これにより、地盤Ｌが水平方向に掘削されていく。
【０００４】
以上のようにして地盤を掘削する掘削装置は、地盤を掘削するとともに、掘削土とソイルセメントなどの固化剤とを攪拌・混合して連続壁Ｃを造成することが可能であり、大変有用なものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の掘削装置は、▲１▼硬い地盤に対する掘削効率が必ずしも十分とはいえず、また▲２▼粘性地盤の掘削に際しては、粘性土がカッタービット１０３Ｂにまとわりつき、掘削効率が極端に下がるとの問題があった。さらに、カッタービット１０３Ｂが地盤Ｌから受ける衝撃により、▲３▼リンクチェーン１０２がカッターポスト１０５上をばたつき掘削効率が下がる他、▲４▼リンク１０２Ａ，１０２Ａ…がカッターポスト１０５との擦れにより磨耗し、ときには切れてしまうとの問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、処理対象となる地盤が、硬い地盤であるか粘性地盤であるかなどに関わらず掘削効率を維持することのできる地盤の掘削装置を提供することにある。また、本発明の課題は、リンクチェーンのばたつきが抑えられ、しかもリンクチェーンを構成するリンクの磨耗が減少される地盤の掘削装置を提供することにもある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は、次記の通りである。
＜請求項１記載の発明＞
カッターポストに保持されたリンクチェーンにベースプレートが取り付けられ、かつベースプレートにカッタービットが一体化され、前記リンクチェーンの回転とともに装置全体が地盤内を水平方向に移動することにより地盤を掘削する地盤の掘削装置であって、
一つのベースプレートに複数のカッタービットが突出され、その複数のカッタービットのうち少なくとも一つのカッタービットの突出高さが、前記リンクチェーンの回転方向の位置が異なる他のカッタービットの突出高さより高いことを特徴とする地盤の掘削装置。
【０００９】
＜請求項２記載の発明＞
カッターポストに保持されたリンクチェーンに、カッタービットが一体化されたビット部材がベースプレートを介して取り付けられ、かつ、前記リンクチェーンの回転とともに装置全体が地盤内を水平方向に移動することにより地盤を掘削する地盤の掘削装置であって、
前記リンクチェーンは、リンク及びリンク相互を連結する連結ピンを構成要素として連なり無端化され、
前記ベースプレートは複数のリンクの連なりに渡って固定され、
一つのベースプレートに複数のカッタービットが突出され、その複数のカッタービットのうち少なくとも一つのカッタービットの突出高さが、前記リンクチェーンの回転方向の位置が異なる他のカッタービットの突出高さより高いことを特徴とする地盤の掘削装置。
【００１０】
＜請求項３記載の発明＞
前記ビット部材は前記リンクチェーンの回転方向に隣接して複数設けられている請求項２記載の地盤の掘削装置。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳説する。
＜掘削装置全体＞
図２に、本実施の形態に係る掘削装置の全体図を示した。この掘削装置は地盤Ｌ上を移動可能なベースマシン１を構成するガイドフレーム８に対して油圧シリンダーやラック及びピニオンなどの手段によって水平方向に移動可能に保持されたカッターポスト５と、このカッターポスト５の上端に取り付けられた図示しない駆動モータによって回転させられるドライブホイール６と、カッターポスト５の下端に取り付けられたチェーンスプロケット７と、このチェーンスプロケット７とドライブホイール６とに架け渡された状態でカッターポスト５に保持されドライブホイール６の回転にともなって回転させられるリンクチェーン２と、このリンクチェーン２に取り付けられた（取り付ける数及び取り付け方法については、後述する。）複数のビット部材３（拡大図参照）とを主に有する。また、図２中の拡大図及び図９に示すように、リンクチェーン２は複数のリンク２Ａ，２Ａ…及びこれらのリンク２Ａ，２Ａ…相互を連結する連結ピン２Ｂ，２Ｂ…を構成要素として連なり無端化され、ビット部材３はリンク２Ａに対してその表面に沿った状態で連結された平板状のベースプレート３Ａ及びこのベースプレート３Ａから一体的に突出したカッタービット３Ｂからなる。このようにしてなる掘削装置を使用して、例えば連続壁Ｃを造成するについては、リンクチェーン２を掘削方向側のリンク２Ａ，２Ａ…が上方に移動するように（紙面反時計回り）回転させるとともに、カッターポスト５を掘削方向（紙面右方）に向かって移動させる。これにより、カッタービット３Ｂが地盤Ｌを削り上げ、この削り上げ（掘削）によって生じた掘削土Ｎ，Ｎ…がカッターポスト５の側面を通って掘削方向後方に送られる。したがって、この際、カッターポスト５の側面に設けた図示しない固化剤吐出口からソイルセメントなどの固化剤を吐出することにより、掘削土Ｎ，Ｎ…と固化剤とが攪拌混合され、カッターポスト５の掘削方向後方において、連続壁Ｃが造成される。もちろん、連続壁Ｃの造成は、この方法に限られるものではない。例えば、リンクチェーン２にバケットを取り付け、このバケットによって掘削土Ｎ，Ｎ…を一端地上に排出し、その後、掘削溝内に芯材などを適宜挿入してから、固化剤のみを、あるいは固化剤と先に排出した掘削土Ｎ，Ｎ…とを攪拌混合したものを、掘削溝内に供給する方法によることもできる。
【００１３】
＜ビット部材＞
次に、ビット部材について、説明する。
本発明の掘削装置において、ビット部材はリンクチェーンに対してベースプレートを介して取り付けられており、ベースプレートは複数のリンクの連なりに渡って固定されている。本実施の形態では、図３に本発明例として示すように、ベースプレート３Ａはリンクチェーン２の構成要素であるリンク２Ａ１に連結された状態において、連結関係にあるリンク２Ａ１と隣接するリンク２Ａ２，２Ａ２とを連結する連結ピン２Ｂ，２Ｂを超えて延在するようになっている。図３に従来例として示すように、従来のベースプレート１０３Ａは連結関係にあるリンク１０２Ａ１の連結ピン１０２Ｂ，１０２Ｂを超えることなく、連結ピン１０２Ｂ，１０２Ｂの間においてのみ延在するようになっていた。したがって、掘削に際して、カッタービット１０３Ｂに地盤Ｌからの力Ｘが作用すると、連結関係にあるリンク１０２Ａ１の下端部がカッターポスト１０５に押し付けられる。この結果、リンクチェーン１０２の回転にともない、図中に拡大して磨耗部分として示した部分がカッターポスト１０５と擦れて磨耗し、場合によっては、この他の部分より肉薄の磨耗部分が擦り切れることにより連結ピン１０２Ｂが外れ、リンクチェーン１０２が切断されることになる。しかしながら、本実施の形態に係るベースプレート３Ａは連結関係にあるリンク２Ａ１の連結ピン２Ｂ，２Ｂを超えて隣接するリンク２Ａ２，２Ａ２の表面にまで延在するようになっているので、カッタービット３Ｂに地盤Ｌからの力Ｘが作用した場合、連結関係にあるリンク２Ａ１の下端部がカッターポスト５に押し付けられる他、ベースプレート３Ａの下端部によって隣接するリンク２Ａ２もカッターポスト５に押し付けられ、さらに地盤Ｌからの力Ｘが作用したビット部材３の下側にもビット部材３が取り付けられている場合は、このビット部材３の存在によって隣接するリンク２Ａ２の下側のリンク２Ａも同時にカッターポスト５に押し付けられる。つまり、従来のビット部材１０３によれば、Ｙ１の範囲（図３の従来例参照）で摩擦が生じたが、本実施の形態のビット部材３によればＹ２の範囲（図３の本発明例参照）に分散されて摩擦が生じるので、局所的に磨耗の生じる部分がなくなる。また、ベースプレート３Ａを連結関係にあるリンク２Ａ１の連結ピン２Ｂ，２Ｂを超えて隣接するリンク２Ａ２，２Ａ２の表面にまで延在するようにしたことにより、リンクチェーン２が連結ピン２Ｂ，２Ｂの部分において、くの字に折れ曲がることが防止されるので、リンクチェーン２のばたつきが抑えられ、掘削効率の低下が防止される。
【００１４】
ベースプレート３Ａの隣接するリンク２Ａ２までの延在は、上側又は下側の一方のみとすることもできるが、磨耗減少効果を得るためには、少なくともベースプレート３Ａの下端部が隣接するリンク２Ａ２まで延在する構成とするのが好ましい。
【００１５】
また、ベースプレート３Ａの形状は、さまざまな形状にすることができ、例えば、図４の（Ａ）に示すように長方形にすることや、図４の（Ｂ）に示すように十字形にすることもできるが、図４の（Ｃ）に示すように楕円形、あるいは図４の（Ｄ）に示すように八角形にするのが好ましい。楕円形又は八角形にすることにより、掘削土などに対する抵抗が減少するとともに、ねじれモーメントに対する抵抗力が強いものとなる。なお、ベースプレート３Ａ中の３Ｃ，３Ｃは、隣接するリンクへの延在部分である。
【００１６】
以上のようにしてなるベースプレートは複数のカッタービットが一体化されており、少なくとも一つのカッタービットの突出高さが他のカッタービットの突出高さより高く、好ましくは、少なくとも一つのカッタービットの突出高さがリンクチェーンの回転方向の位置が異なる他のカッタービットの突出高さより高くされる。カッタービットの突出高さの違いは、２０〜５０ｍｍとするのが好ましく、３０〜４０ｍｍとするのがより好ましく、本実施の形態では、図５の（Ａ）に示すように、１つの突出ビット３ＢＴの突出高さが回転方向前後方向に位置する通常ビット３ＢＮ，３ＢＮの突出高さより高くそれぞれ１５５ｍｍ、１２０ｍｍとされたもの、及び、図５の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、２つの突出ビット３ＢＴ，３ＢＴの突出高さが回転方向前後方向に位置する通常ビット３ＢＮ，３ＢＮの突出高さより高く、それぞれ１４５ｍｍ、１１０ｍｍとされたものとを用意した。
【００１７】
このように、少なくとも一つのカッタービットの突出高さが他のカッタービットの突出高さより高くなるように構成することにより、地盤との接触に時間差が生じるようになるため、１つ１つのカッタービットが大きな力を地盤Ｌに対して与えることができるようになり、結果、硬い地盤を対象とする場合においても、掘削効率が低下することがなくなる。この効果は、少なくとも一つのカッタービットの突出高さがリンクチェーンの回転方向の位置が異なる他のカッタービットの突出高さより高くなるように構成することによってより大きなものとなる。一つのカッタービットの突出高さをリンクチェーンの回転方向の位置が同一のカッタービットの突出高さより高くなるように構成すると、地盤の不規則性による影響を除いて平均的に突出高さの高いカッタービットが地盤と多く接触するようになるため、時間差効果を十分に得ることができない（なお、地盤は通常不規則なものであるため、同構成によっても従来の構成に比すれば著しい効果を奏する。）これに対し、一つのカッタービットの突出高さがリンクチェーンの回転方向の位置が異なる他のカッタービットの突出高さより高くなるように構成した場合は、ベースプレートがリンクチェーンの幅方向を軸に若干回転するので、平均的に突出高さの高いカッタービットが地盤と多く接触するようになるものではなく、接触の時間差効果が十分に発揮される。この観点からみた場合、本実施の形態のように、突出高さの高いカッタービットをベースプレートのリンクチェーンの回転方向中央部に設け、その他のカッタービットをベースプレートのリンクチェーンの回転方向前後部に設けるのがより好ましい。
【００１８】
また、少なくとも一つのカッタービットの突出高さが他のカッタービットの突出高さより高くなるように構成することにより、粘性地盤を対象とする場合においても、粘性地盤を素早く切り裂くことができる。特に、本実施の形態のように、隣接するカッタービット３Ｂ，３Ｂどうしの回転方向の位置を異ならせるとともに、突出高さに違いを設けることにより、カッタービット３Ｂ，３Ｂ間への粘性土のつまりが減少するので、カッタービット３Ｂ，３Ｂ…に対する粘性土のからみつきも減少し、掘削効率の著しい低下が防止される。なお、カッタービット３Ｂの突出高さを高くすると、リンクチェーン２に作用する幅方向を軸とする回転モーメントが大きくなるが、本実施の形態では、先述したように、ビットプレート３Ａの形状に工夫をこらしてあるので、回転モーメントは抑さえられ、リンク２Ａの磨耗、リンクチェーン２のばたつきが生じる虞はない。
【００１９】
＜ビット部材の取り付け＞
次に、以上で説明したビット部材３のリンクチェーン２への取り付けについて説明する。
本実施の形態では、図５の（Ａ）〜（Ｃ）に示した３種類のビット部材３ａ，３ｂ及び３ｃを、図６に示すように、リンクチェーン２の回転方向に隣接して５つ備えて１組のユニットＵとし、このユニットＵをリンクチェーン２に複数箇所備えた。ただし、たとえば地盤からの反力が小さい軟らかい地盤を対象とする場合であれば、上から順にビット部材３ａ，３ｂ，３ｃを備え３つで１組のユニットにするなど、適宜、ユニットを構成するビット部材の数を修正することもできる。また、ビット部材の順番も３ａ，３ｂ，３ｃの順に限ることなく、適宜変更することもできる。もっとも、３つのビット部材で１組のユニットとする場合であれば、回転方向前側（図６及び図７における上側）から順に突出ビットが幅方向中央に位置するビット部材、突出ビットが幅方向中央より外方に位置するビット部材、突出ビットがさらに幅方向中央より外方に位置するビット部材の順で、つまり、本実施の形態のビット部材であれば、３ａ，３ｂ，３ｃの順で備えるのが好ましい。
【００２０】
これに対して、１組のユニットを４つ以上のビット部材で構成する場合は、図７に示されるように、一番上側及び一番下側に突出ビット３ＢＴが幅方向中央に位置するビット部材を備え、その間は上下方向（チェーン回転方向）中央にかけて順に突出ビット３ＢＴ，３ＢＴが幅方向中央より外方にずれていくようにビット部材を備え、上下方向中央に突出ビット３ＢＴ，３ＢＴが幅方向中央より最も外方に位置するビット部材を備えるのが好ましい。このように、１組のユニットＵにおいて、回転方向前側がすぼまるＶ字状に配列された突出ビット３ＢＴ，３ＢＴ…の組を回転方向前側に、及び回転方向後側がすぼまるＶ字状に配列された突出ビット３ＢＴ，３ＢＴ…の組を回転方向後側にそれぞれ備えた前後対称配置とすると、正回転時においてもまた逆回転時においても良好に掘削を行えるようになる。
【００２１】
各ビット部材３ａ、３ｂ及び３ｃに備わるカッタービット３Ｂ（３ＢＴ及び３ＢＮ），３Ｂ…は、図８に示すように、幅方向（リンクチェーン２の回転方向に直交する方向）に相違した位置から突出しているので、図８の上側に網点で示す位置において地盤Ｌと接触する。したがって、ユニットＵごとに地盤Ｌが幅方向にわたって均一に掘削されることになる。
【００２２】
各ユニットＵを構成するビット部材３ａ、３ｂ及び３ｃは、図９に示すように、ベースプレート３Ａに形成されたボルト孔ＶＴ，ＶＴ…とリンク２Ａに形成されたボルト孔ＶＨ，ＶＨ…とを重ね合わせて、図７に示すように、ボルトＶ，Ｖ…で４点止めした。また、ユニットＵの回転方向上方及び下方には、幅方向中央部分に回転方向に沿って延在する凸部４Ａを有する押え込み部材４，４をボルトＶ，Ｖ…で４点止めして取り付けた。押え込み部材４，４は、リンクチェーン２のばたつきを抑える効果を有する他、カッタービット３Ｂ，３Ｂ…に地盤Ｌからの力が作用した場合における隣接するビット部材３，３…による作用効果（先述）と同様の作用効果を有する。なお、本実施の形態においては、リンクチェーン２の幅方向へのずれを防止するために、カッターポスト５の外周面に、回転方向に沿って延在する凸部５Ａ，５Ａを設け、この凸部５Ａ，５Ａ間にリンクチェーン２が入り込む構成とした。
【００２３】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の掘削装置によれば、処理対象となる地盤が硬い地盤であるか粘性地盤であるかなどに関わらず掘削効率を維持することができる。また、本発明の掘削装置によれば、リンクチェーンのばたつきが抑えられ、しかもリンクチェーンを構成するリンクの磨耗が減少される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の掘削装置の全体図である。
【図２】本実施の形態の掘削装置の全体図である。
【図３】リンクチェーン及びビット部材に作用する力の関係を示した説明図である。
【図４】ベースプレートの変形例である。
【図５】ビット部材の平面図及び側面図である。
【図６】リンクチェーンに対するビット部材の取り付け例である。
【図７】リンクチェーンに対するビット部材の取り付け例の一部拡大図である。
【図８】カッタービットと地盤との接触関係を示した説明図である。
【図９】リンクに対するベースプレートの取り付け形態を示した図である。
【符号の説明】
１…ベースマシン、２…リンクチェーン、２Ａ…リンク、２Ａ１…連結関係にあるリンク、２Ａ２…隣接するリンク、２Ｂ…連結ピン、３，３ａ，３ｂ，３ｃ…ビット部材、３Ａ…ベースプレート、３Ｂ…カッタービット、３ＢＮ…通常ビット、３ＢＴ…突出ビット、３Ｃ…延在部分、４…押え込み部材、５…カッターポスト、６…ドライブホイール、７…チェーンスプロケット、８…ガイドフレーム、１０１…ベースマシン、１０２…リンクチェーン、１０２Ａ…リンク、１０２Ａ１…連結関係にあるリンク、１０２Ｂ…連結ピン、１０３…ビット部材、１０３Ａ…ベースプレート、１０３Ｂ…カッタービット、１０５…カッターポスト、１０６…ドライブホイール、１０７…チェーンスプロケット、Ｃ…連続壁、Ｌ…地盤、Ｎ…掘削土、Ｕ…ユニット、Ｖ…ボルト。
【図１】
0004367890.tif 000002
【図２】
0004367890.tif 000003
【図３】
0004367890.tif 000004
【図４】
0004367890.tif 000005
【図５】
0004367890.tif 000006
【図６】
0004367890.tif 000007
【図７】
0004367890.tif 000008
【図８】
0004367890.tif 000009
【図９】
0004367890.tif 000010