(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端部と下端部にそれぞれ上部駆動輪と上部アイドル輪を有し、上部駆動輪と上部アイドル輪間に掘削刃を有する上部無端チェーンが張架された上部カッターポストと、上端部と下端部にそれぞれ下部駆動輪と下部アイドル輪を有し、下部駆動輪と下部アイドル輪間に掘削刃を有する下部無端チェーンが張架された下部カッターポストとからなり、下部カッターポストは上部カッターポストに深度方向に直列に接続されて支持されてなる空掘り部付き地中連続壁の構築装置。
【請求項２】
上部カッターポストはその厚さ方向に並列する２本のカッターポスト材から構成され、各カッターポスト材毎に上部駆動輪と上部アイドル輪、及び上部無端チェーンを有し、各カッターポスト材の上部駆動輪は同期して回転し、下部カッターポストは上部カッターポストの両カッターポスト材の間に挟まれて支持されている請求項１記載の空掘り部付き地中連続壁の構築装置。
【請求項３】
上部カッターポストの上部駆動輪の回転に伴い、上部無端チェーンと下部無端チェーンがそれぞれ循環する請求項１、もしくは請求項２記載の空掘り部付き地中連続壁の構築装置。
【請求項４】
下部カッターポストの下部駆動輪は上部カッターポストの上部アイドル輪の回転に伴って回転し、下部カッターポストの下部無端チェーンは下部駆動輪の回転に伴って循環する請求項３記載の空掘り部付き地中連続壁の構築装置。
【請求項５】
下部カッターポストの下部駆動輪は上部カッターポストの上部アイドル輪の回転に同期して回転する請求項２記載の空掘り部付き地中連続壁の構築装置。
【請求項６】
下部カッターポストの下部駆動輪の軸と上部カッターポストの上部アイドル輪の軸は同軸である請求項５記載の空掘り部付き地中連続壁の構築装置。
【請求項７】
下部カッターポストのいずれかの部分に固化材吐出口が形成されている請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の空掘り部付き地中連続壁の構築装置。
【請求項８】
ベースマシンの架台に支持されたマストに沿い、上部カッターポストが昇降自在である請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の空掘り部付き地中連続壁の構築装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の構築装置を用い、上部無端チェーンを上部カッターポストの周囲で循環させると共に、地中に固化材液を供給しつつ、下部無端チェーンを下部カッターポストの周囲で循環させながら、下部カッターポストと上部カッターポストを地中に挿入したまま横行させ、上部カッターポストの区間において地盤を空掘りし、下部カッターポストの区間において掘削土と固化材液を攪拌・混合し、地盤改良された地中連続壁を構築する空掘り部付き地中連続壁の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は地中の一定深度以浅の地盤を空掘りしながら、それ以深の地盤を地盤改良するために使用される空掘り部付き地中連続壁の構築装置、及びそれを使用した構築方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えば地下階を有する構造物を支持するための地中連続壁を構築する場合のように、地中連続壁を地中の一定深度以深に構築する場合、一定深度以浅の地盤に対しては根切りが可能なように空掘りすることが行われる。
【０００３】
一度の施工で地中の一定深度以浅の地盤を空掘りしながら、それ以深の地盤を地盤改良するには図５に示す特開平9-296441号のようにベースマシンに２本のカッターポストを支持させ、ベースマシンの進行方向前方側のカッターポストによって空掘りの区間と地盤改良の区間を含めた全深度の地盤を空掘りした後に、地盤改良すべき区間に無端チェーンが張架された後方側のカッターポストの無端チェーンによって地盤改良することが必要になる。
【０００４】
この方法によれば、２本のカッターポストをベースマシンの進行方向に並列させることから、後方側のカッターポストは前方側のカッターポストがベースマシンの前方に対して最も前進したときにそれより後方に位置するため、後方側のカッターポストが往復動できるストロークが１本の場合より短くなる。
【０００５】
このため、後方側のカッターポストによって地盤改良できる領域の水平距離がカッターポストを支持するベースマシンのフレーム（架台）の半分強程度しか得られず、一度の施工当たりの地盤改良の効率が低い。
【０００６】
また空掘り用のカッターポストが先行することで、常に地盤改良の領域より空掘りされた地盤が横方向に隣接しているため、地盤改良した領域の固化材液が空掘り部分側へ浸透し、固化材液の濃度が低下する可能性がある。
【０００７】
一度の施工当たりの地盤改良効率を上げ、固化材液濃度の低下を回避する上では、空掘り用のベースマシンと地盤改良用のベースマシンを独立させるか、１本のカッターポストを空掘りと地盤改良の二通りに使用することが考えられるが、前者のように一施工対象地盤に付き、２台のベースマシンを用意することはベースマシン自体の稼働効率が悪くなる他、コストが上昇する。
【０００８】
後者の方法では一施工区間においてカッターポストの地中への挿入と横行の作業を二度繰り返す必要がある上、空掘り時には無端チェーンをカッターポストの全長の区間で循環させ、地盤改良時には無端チェーンを一定深度以深の区間で循環させるよう、横行の度に無端チェーンの循環区間を変更しなければならない煩雑さがあるため、作業効率が極端に低下する。
【０００９】
図６に示す特許第 2711057号の図１では先端深度の相違する２本のカッターポストをベースマシンの進行方向に並列させて支持させているが、これは掘削深度が大きい場合にカッターポストの受ける抵抗を低減するための装置であり、地中の一定深度以深に地盤改良体を構築することはできない。
【００１０】
この発明は上記背景より、特開平9-296441号より効率的に空掘り部を形成しながら、地中の一定深度以深に地中連続壁を構築する装置及び方法を提案するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明では上部カッターポストと下部カッターポストを深度方向に直列に接続して構築装置を構成し、上部カッターポストの上部無端チェーンによって一定深度以浅の地盤を空掘りし、下部カッターポストの下部無端チェーンによって一定深度以深の地盤を地盤改良することにより、単一のベースマシンによるカッターポスト（構築装置）の一度の横行により地中の一定深度以深に地中連続壁を構築することを可能にする。
【００１２】
上部カッターポストは上端部と下端部にそれぞれ上部駆動輪と上部アイドル輪を有し、上部駆動輪と上部アイドル輪間に掘削刃を有する上部無端チェーンが張架される。下部カッターポストは上部カッターポストに深度方向に直列に接続されることにより支持され、上端部と下端部にそれぞれ下部駆動輪と下部アイドル輪を有し、下部駆動輪と下部アイドル輪間に掘削刃を有する下部無端チェーンが張架される。
【００１３】
上部カッターポストと下部カッターポストが深度方向に接続され、直列に配列することで、カッターポスト全体（構築装置）はベースマシンのフレーム（架台）の進行方向両端間を移動でき、２本のカッターポストをベースマシンの進行方向に並列させる場合より水平移動距離が拡大するため、一度の施工当たりの地盤改良の効率が向上する。
【００１４】
また上部カッターポストと下部カッターポストが直列に接続されることで、地表面側の空掘り部を除き、地盤改良の領域に空掘りされた地盤が横方向に隣接することはないため、地盤改良した領域の固化材液が空掘り部側へ浸透し、地盤改良部の固化材液の濃度が低下する事態は回避される。
【００１５】
上部カッターポストと下部カッターポストが直列に接続されることに伴い、カッターポスト全体の横行時には下部カッターポストがその受ける抵抗により進行方向後方側へ傾斜しようとする傾向が生ずるため、上部カッターポストと下部カッターポストは下部カッターポストによる地盤改良の機能が失われないように接続される。
【００１６】
下部カッターポストの地盤改良の機能を確保する上では下部カッターポストを支持する上部カッターポストを請求項２に記載のように厚さ方向に並列する２本のカッターポスト材から構成し、下部カッターポストを上部カッターポストの両カッターポスト材の間に挟んで両カッターポスト材に支持させることが適切である。この場合、各カッターポスト材毎に上部駆動輪と上部アイドル輪、及び上部無端チェーンを有し、各カッターポスト材の上部駆動輪は同期して回転する。
【００１７】
請求項２の場合、下部カッターポストが２本のカッターポスト材に挟まれて支持されることで、上部カッターポストによる下部カッターポストの傾斜に対する拘束効果を高め、下部カッターポストの傾斜を抑制することができるため、その安定性が向上し、地中連続壁の構築精度が向上する。
【００１８】
また請求項２において例えば請求項６に記載のように下部カッターポストの下部駆動輪の軸と上部カッターポストの上部アイドル輪の軸を同軸にする等により、請求項５に記載のように下部駆動輪を上部アイドル輪の回転に同期させて回転させる場合には上部アイドル輪から下部駆動輪へ回転力を損失させることなく、且つ安定させて伝達することが可能になり、上部アイドル輪と下部駆動輪の振動の発生を抑制できる。
【００１９】
上部無端チェーンは上部駆動輪の回転によって循環するが、例えば請求項４に記載のように下部駆動輪を上部カッターポストの上部アイドル輪の回転に伴って回転させ、下部駆動輪の回転に伴って下部無端チェーンを循環させる等、請求項３に記載のように下部無端チェーンも上部駆動輪の回転による上部無端チェーンの循環に伴って循環させれば、下部駆動輪を独立して駆動させずに済み、上部無端チェーンと下部無端チェーンを循環させるための操作が単純化される。
【００２０】
下部カッターポストの下部無端チェーンが掘削土と攪拌・混合する固化材液はカッターポスト以外のパイプを通じて地中に供給することもできるが、下部カッターポストの区間の範囲内に供給されれば、下部無端チェーンの循環により下部カッターポストの全長に行き渡るため、カッターポストを通じて供給する場合には請求項７に記載のように下部カッターポストのいずれかの部分に固化材吐出口が形成される。
【００２１】
上部カッターポストと下部カッターポストはベースマシンが停止したまま、ベースマシンの架台に沿って横行（平行移動）することにより、施工中は上部カッターポストによる空掘り部の深度と下部カッターポストによる地盤改良部の深度を一定に維持するが、請求項８に記載のようにベースマシンの架台に支持されたマストに沿い、上部カッターポストを昇降自在に支持させれば、施工区間毎に空掘り部の深度と地盤改良部の深度を変化させることができる。
【００２２】
請求項１乃至請求項８のいずれかの構築装置を用いた地中連続壁の構築は請求項９に記載のように上部無端チェーンを上部カッターポストの周囲で循環させると共に、地中に固化材液を供給しつつ、下部無端チェーンを下部カッターポストの周囲で循環させながら、下部カッターポストと上部カッターポストを地中に挿入したまま横行させることにより行われる。
【００２３】
下部無端チェーンはその掘削刃が掘削した掘削土と、地中に供給される固化材液を攪拌・混合し、下部カッターポストの両端間の区間の地盤を地盤改良して地中連続壁を構築する。上部無端チェーンはその掘削刃によって下部カッターポストの上端部から地表面までの区間の地盤を空掘りし、構築装置は一度の横行により地中連続壁の構築と同時に空掘り部を形成する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明の構築装置１は図１，図２に示すように上部無端チェーン５が張架された上部カッターポスト２と、上部カッターポスト２に深度方向に直列に接続されて支持され、下部無端チェーン10が張架された下部カッターポスト７から構成される。
【００２５】
上部カッターポスト２の上端部と下端部にはそれぞれ上部駆動輪３と上部アイドル輪４が接続され、上部駆動輪３と上部アイドル輪４間に掘削刃６を有する上部無端チェーン５が張架される。上部無端チェーン５は上部駆動輪３の回転によって循環し、地表寄りの地盤を空掘りする。
【００２６】
同様に下部カッターポスト７の上端部と下端部にはそれぞれ下部駆動輪８と下部アイドル輪９が接続され、下部駆動輪８と下部アイドル輪９間に掘削刃11を有する下部無端チェーン10が張架される。下部無端チェーン10は下部駆動輪８の回転によって循環し、上部無端チェーン５が空掘りした空掘り部20以深の地盤を掘削しながら、掘削土と地上から供給される固化材液を攪拌・混合して地盤改良し、地中連続壁21を構築する。
【００２７】
上部カッターポスト２はベースマシン12の架台13に支持されたマスト14に沿って昇降自在に支持され、下部カッターポスト７は上部カッターポスト２に接続され、支持されることにより上部カッターポスト２と共に昇降自在にベースマシン12に支持される。
【００２８】
ベースマシン12からは上部カッターポスト２の上部駆動輪３と下部カッターポスト７の下部駆動輪８に対し、独立して動力を与えることもできるが、図３に示すように上部駆動輪３の回転に伴って循環する上部無端チェーン５により回転する上部アイドル輪４に下部駆動輪８を連動させることもできるため、少なくとも上部駆動輪３に対して動力を与えれば足りる。
【００２９】
図３では上部アイドル輪４に下部駆動輪８を連動させるために、下部カッターポスト７の下部駆動輪８の軸と上部カッターポスト２の上部アイドル輪４の軸4aを同軸にし、下部駆動輪８を上部アイドル輪４の回転に同期させて回転させるようにしている。この他、歯車等の組み合わせによって下部駆動輪８を上部アイドル輪４の回転に同期させることもできる。
【００３０】
図３の場合、上部アイドル輪４は上部駆動輪３の駆動による上部無端チェーン５の循環に伴って回転し、同時に下部駆動輪８が回転し、それに伴い、下部無端チェーン10が循環する。
【００３１】
図面ではまた、下部カッターポスト７を安定させて上部カッターポスト２に支持させると共に、上部アイドル輪４から下部駆動輪８へ回転力を安定させて伝達するために、上部カッターポスト２を２本のカッターポスト材2a，2aから構成し、下部カッターポスト７を両カッターポスト材2a，2aの間に挟んで上部カッターポスト２に支持させている。
【００３２】
上部カッターポスト２と下部カッターポスト７のそれぞれの構成と、両者の組み合わせは図示する他、上部カッターポスト２となる１本のカッターポスト材2aに下部カッターポスト７を支持させる等、自由に決められる。
【００３３】
上部カッターポスト２と下部カッターポスト７は共に、ある単位長さを有するカッターポストユニットを連結することにより必要な長さで組み立てられる。上部カッターポスト２は地中に挿入される区間で空掘りをすることから、地中に挿入される区間が空掘り部20の深度に応じた長さとなるように調整され、下部カッターポスト７は全長に亘って地盤改良することから、全長が地中連続壁21の深度となるように調整される。
【００３４】
上部カッターポスト２と下部カッターポスト７は構築装置１全体の横行時に下部カッターポスト７が抵抗により進行方向後方側へ傾斜せず、下部カッターポスト７による地盤改良の機能が失われないよう、一体的に接続される。
【００３５】
図３では上記の通り、上部カッターポスト２を２本のカッターポスト材2a，2aから構成し、その間に下部カッターポスト７を配置した上で、上部カッターポスト２の各カッターポスト材2a，2aの下端部のカッターポストユニットと下部カッターポスト７の上端部のカッターポストユニットを一体的に形成することにより上部カッターポスト２と下部カッターポスト７を一体化させているが、両者の一体化の方法は問われない。
【００３６】
構築装置１の地中への挿入時には上部カッターポスト２の上部駆動輪３の駆動により、または下部駆動輪８の駆動により下部無端チェーン10を循環させ、その掘削刃11が地盤を掘削しながら降下することにより地中に挿入される。
【００３７】
下部カッターポスト７の目標深度までの挿入は固化材液の供給をすることなく、必要により清水や泥水等の掘削液を供給しながら行われるが、上部カッターポスト２は下部カッターポスト７の下部無端チェーン10が掘削した地盤中に挿入されるため、上部無端チェーン５を循環させながらの上部カッターポスト２の挿入時には掘削液の供給の必要はない。
【００３８】
下部カッターポスト７を目標深度まで挿入した後は、下部カッターポスト７の区間にセメントミルク等の固化材液を供給しながら、構築装置１の横行が行われる。固化材液の供給は構築装置１とは別体のパイプ等を通じて行われる他、上部カッターポスト２、または両カッターポスト２，７を通じて行われる。
【００３９】
図３−(a) は固化材液を上部及び下部カッターポスト２，７を通じて供給する場合、(b) は上部カッターポスト２を通じて供給する場合の例を示す。図３−(a) ，(b) 中、白抜きの矢印が固化材液の流れを示す。
【００４０】
(a) は下部カッターポスト７の内部に固化材液供給用の通路18を配置し、上部カッターポスト２の内部に配置される固化材液供給用の通路17に連続させ、下部カッターポスト７の下端部等に形成される、図示しない下部吐出口まで固化材液を供給する場合である。(b) は上部カッターポスト２の通路17を下部カッターポスト７の上端部まで配置し、下部カッターポスト７の上端部に形成された固化材吐出口19から固化材液を吐出する場合である。
【００４１】
いずれの場合も、固化材液は循環する下部無端チェーン10によって下部カッターポスト７の全長に行き渡り、掘削土と攪拌・混合される。
【００４２】
下部カッターポスト７の下部無端チェーン10による掘削土と固化材液の攪拌・混合の開始後は、上部カッターポスト２とベースマシン12との間に架設された油圧シリンダ15の伸長によりベースマシン12に対し、構築装置１全体が図１に矢印で示す向きに横行する。
【００４３】
構築装置１の横行により下部無端チェーン10はその掘削刃11が掘削した掘削土と、地中に供給される固化材液を攪拌・混合し、下部カッターポスト７の両端間の区間の地盤を地盤改良し、地中連続壁21を構築する。上部無端チェーン５はその掘削刃６によって下部カッターポスト７の上端部から地表面までの区間の地盤を空掘りし、空掘り部20を形成する。
【００４４】
横行後には油圧シリンダ15を収縮させながら、ベースマシン12をクローラ等の走行装置16によって前進させることにより構築装置１が地盤に対する位置を変えることなく、横行開始前の状態に復帰し、油圧シリンダ15による横行が繰り返される。
【００４５】
なお、構築装置１を横行させながらの地盤の掘削時に、下部カッターポスト７の進行方向後方側への傾斜の問題に対しては、下部カッターポスト７に傾斜計を内蔵させ、構築装置１の横行による地盤の掘削時に下部カッターポスト７が垂直な状態でなくなったときに構築装置１を後ろ向きに横行させ、下部カッターポスト７を垂直な状態に戻した後、再度構築装置１を前向きに横行させ、地盤を掘削するようにすればよい。
【００４６】
上部カッターポストと下部カッターポストを深度方向に直列に接続し、上部カッターポストの上部無端チェーンによって一定深度以浅の地盤を空掘りし、下部カッターポストの下部無端チェーンによって一定深度以深の地盤を地盤改良するため、単一のベースマシンによるカッターポストの一度の横行により地中の一定深度以深（即ち、空掘り部以深）に地中連続壁を構築することができる。
【００４７】
特に上部カッターポストと下部カッターポストが深度方向に接続され、直列に配列することで、カッターポスト全体はベースマシンのフレームの進行方向両端間を移動でき、その水平距離が拡大するため、一度の施工当たりの空掘り部付きの地盤改良の効率が向上する。
【００４８】
また上部カッターポストと下部カッターポストが直列に接続されることで、地盤改良の領域に空掘りされた地盤が横方向に隣接することがないため、地盤改良した領域の固化材液が空掘り部分側へ浸透し、地盤改良部分の固化材液の濃度が低下する事態を回避できる。
【００４９】
請求項２では下部カッターポストを支持する上部カッターポストを２本のカッターポスト材から構成し、下部カッターポストを上部カッターポストの両カッターポスト材の間に挟んで両カッターポスト材に支持させるため、上部カッターポストによる下部カッターポストの傾斜に対する拘束効果が高まり、下部カッターポストの傾斜を抑制できる結果、その安定性が向上し、地中連続壁の構築精度が向上する。
【００５０】
請求項３，請求項４では下部無端チェーンを上部駆動輪の回転による上部無端チェーンの循環に伴って循環させるため、下部無端チェーンを独立して循環させる場合のように下部駆動輪に動力を与える必要がない。
【００５１】
請求項５，請求項６では下部駆動輪を上部アイドル輪の回転に同期させて回転させるため、上部アイドル輪から下部駆動輪へ回転力を損失させることなく、且つ安定させて伝達することが可能になり、上部アイドル輪と下部駆動輪の振動の発生を抑制できる。
【００５２】
請求項７ではカッターポストを通じて固化材液を供給するための固化材吐出口を下部カッターポストのいずれかの部分に形成するため、構築装置の横行のみによって下部カッターポストの深度に地中連続壁を構築することができる。
【００５３】
請求項８ではベースマシンの架台に支持されたマストに沿い、上部カッターポストを昇降自在に支持するため、施工区間毎に空掘りの深度と地盤改良の深度を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ベースマシンに装着された構築装置による地中連続壁の構築の様子を示した立面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】  (a) ，(b) は図２の破線円部分の拡大図である。
【図４】空掘り部と地盤改良部の関係を示した図１の側面図である。
【図５】従来技術を示した立面図である。
【図６】他の従来技術を示した立面図である。
【符号の説明】
１……構築装置、２……上部カッターポスト、2a……カッターポスト材、３……上部駆動輪、４……上部アイドル輪、4a……軸、５……上部無端チェーン、６……掘削刃、７……下部カッターポスト、８……下部駆動輪、９……下部アイドル輪、10……下部無端チェーン、11……掘削刃、12……ベースマシン、13……架台、14……マスト、15……油圧シリンダ、16……走行装置、17……上部カッターポストの通路、18……下部カッターポストの通路、19……固化材吐出口、20……空掘り部、21……地中連続壁、
【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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