(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部のレール支持体(１)と下部の掘削本体(２)とを別体に構成すると共に、レール支持体(１)には、伸縮機構を一体に装着し、同伸縮機構の作動部を掘削本体(２)に連設した掘削装置であって、
レール支持体(１)はガイドレール（Ｒ）を上下から挟むように構成され、
ケーソン(Ｃ)内に架設したガイドレール(Ｒ)にレール支持体(１)により掘削装置を吊下装着し、ケーソン(Ｃ)の内底部を掘削装置の削岩棒(24)にて掘削すべく構成すると共に、伸縮機構の伸長作動により掘削本体(２)を下方に降下しながら掘削本体(２)の下端の接地板(21)とレール支持体(１)とがそれぞれ掘削地面(Ｓ)とガイドレール(Ｒ)に当接するように構成し、削岩棒(24)による掘削時には掘削地面(Ｓ)とガイドレール(Ｒ)との間に掘削装置を突っ張り固定することができるように構成してなる掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、橋脚等を構築する際に用いられるケーソン工法に使用する掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、橋脚等を建設する際に用いられるケーソン工法は、水中や海中にケーソンを沈め、ケーソンを水底や海底に立設した状態としてケーソン内を高圧にし、ケーソン内の水を排水して中空状とし、中空状のケーソン内でケーソン下部の水底や海底を削岩機で掘削し、ハッパをかけて水底や海底を掘削し、掘削分だけケーソンを沈降し、このようにしてケーソンを徐々に沈下させながら次々に新たなケーシングを上方に継ぎ足し、橋脚状の中空筒体を形成しケーソン内中空部に鉄筋コンクリートを形成して橋脚の施工を行う。
【０００３】
かかる橋脚等の施工のためのケーソン工法においては、ケーソン中空部内に掘削機を搬入し、排水のために高圧に調圧されたケーソン内で人手を用いた掘削機による掘削作業が行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかるケーソン内の作業現場では、削岩機の振動による白ろう病や高圧中空部での潜函病等との闘いをしながら作業が行なわれるため、極めて危険の多い工法の一つとされている。
【０００５】
本発明は、かかるケーソン内での危険な掘削作業を各種装置を用いて自動的にリモートコントロールしながら行えるようにしたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上部のレール支持体と下部の掘削本体とを別体に構成すると共に、レール支持体には、伸縮機構を一体に装着し、同伸縮機構の作動部を掘削本体に連設した掘削装置であって、レール支持体はガイドレールを上下から挟むように構成され、ケーソン内に架設したガイドレールにレール支持体により掘削装置を吊下装着し、ケーソンの内底部を掘削装置の削岩棒にて掘削すべく構成すると共に、伸縮機構の伸長作動により掘削本体を下方に降下しながら掘削本体の下端の接地板とレール支持体とがそれぞれ掘削地面とガイドレールに当接するように構成し、削岩棒による掘削時には掘削地面とガイドレールとの間に掘削装置を突っ張り固定することができるように構成してなる掘削装置を提供せんとするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
この発明では、ケーソン本体を海底に沈降設置し、内部を高圧状態にしてケーソン本体内の海水を排水した後にガイドレールに掘削装置を吊下装着する。
【０００８】
かかるガイドレールは、一般にバックホーやその他の機材の搬送や移動に利用するために予め設けられているのでこれを利用する。
【０００９】
掘削装置は、ガイドレールに直接に装着されガイドレールに沿って摺動するレール支持体と、削岩棒を有した掘削機を昇降自在に装着した掘削本体とよりなり、これらは別体に構成され、しかもこれらの間には伸縮機構を介設している。
【００１０】
すなわち、レール支持体に一体に装着したシリンダーの作動部たるシリンダーロッドは掘削本体に連設して構成しているため、別体のレール支持体と掘削本体とは、シリンダーによって上下に連設されていることになる。このようにして、掘削装置をガイドレールに沿って掘削所定位置に移動しながら掘削作業を開始できる。
【００１１】
特に、掘削時にはシリンダーの伸長作動により掘削本体を下方に降下しながら掘削本体の下端の接地板とレール支持体の上部とをそれぞれ掘削地面とガイドレールに当接することにより、削岩棒による掘削作動時に掘削地面とガイドレールとの間に掘削装置を突っ張り固定することができ、ケーソン本体内での掘削が安定した状態でかつ正確な位置に迅速に行なえると共に、予めかかる掘削装置の作動をリモートコントロール操作ができるようにしておけば、無人で掘削作業が行えることになり、高圧に調圧されたケーソン本体内で身体に危険のない状態で作業が行えるものである。
【００１２】
このようにして、削岩棒によりガイドレールに沿った所定間隔位置に掘削孔を形成し、この掘削孔を利用してハッパを行い海底面を掘削し、徐々にケーソン本体を沈降させて橋脚となる筒状空間を海中に形成していくものである。
【００１３】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を図に基づき説明する。
【００１４】
図１は本発明に係る掘削装置Ａの一実施例の使用状態を示す斜視説明図、図２は図１の拡大斜視説明図、図３は本発明に係る掘削装置Ａの一実施例を示す側面図、図４は同吊下状態における正面図、図５は同突っ張り固定状態における正面図、図６は同吊下状態から突っ張り固定状態への移行過程を示す説明図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施例における掘削装置Ａは、橋脚等の建設に用いられるケーソン工法において、ケーソンＣの内底部である水底や海底を掘削する際に使用するものであり、バックホーやその他の機材の搬送や移動のために予めケーソンＣの内部に架設されているガイドレールＲに吊下装着して、同ガイドレールＲを移動しながらケーソンＣの内底部を掘削するものである。
【００１６】
上記ガイドレールＲは、通常、縦断面視Ｉ字状に形成されていて、複数本が所定間隔ごとに水平方向に伸延している。そこで、本実施例では、図１〜図３に示すようにガイドレールＲと直角に配置した２本の連結杆４,４の間に３つの掘削装置Ａの上部を所定間隔ごとにそれぞれ挿入し、両連結杆４,４で掘削装置Ａを挟持することにより、３つの掘削装置Ａからなる掘削装置連合体Ａ３を形成し、さらに、同掘削装置連合体Ａ３を構成する両側の掘削装置Ａには車輪６,６を配設し、同車輪６,６をそれぞれガイドレールＲの下部鍔R1の縁部に載置することにより、２本のガイドレールＲ間に掘削装置連合体Ａ３を吊下して、３つの掘削装置Ａが連動してガイドレールＲに沿って移動するようにしている。
【００１７】
なお、掘削装置連合体Ａ３を構成する各掘削装置Ａ同士の連結間隔は、ガイドレールＲの取付間隔や、ケーソンＣの内底部にどの程度の間隔で掘削孔を形成するかによって、適宜調整することができる。
【００１８】
また、ガイドレールＲは、既存のものを使用するだけでなく、掘削装置専用に新たに設けることもできる。
【００１９】
次に、掘削装置連合体Ａ３を構成する各掘削装置Ａについて、ガイドレールＲに装着する両側の掘削装置Ａを例に挙げて説明する。
【００２０】
本掘削装置Ａは、上部に位置するレール支持体１と、下部に位置する掘削本体２と、これらの間に位置する伸縮機構としてのシリンダー３とからなり、別体に構成されたレール支持体１と掘削本体２とを、伸縮機構としてのシリンダー３によって上下に連結している。
【００２１】
レール支持体１は、ガイドレールＲと直角に配設した前記２本の連結杆４,４と、各連結杆４の上部にそれぞれ車輪支持台５を介して配設した左右車輪６,６と、左右車輪６,６の下方で連結杆４,４の上面に配設した当板７とより構成している。
【００２２】
連結杆４は、縦断面視Ｉ字状に形成するとともに、その左右凹部に所定間隔ごとに補強板4aを一体形成しており、同連結杆４は矩形状に形成した連結板８の左右両端部に一本ずつ載置固定している。このように２本の連結杆４,４の下部間に連結板８を架設することにより、２本の連結杆４,４を平行に保持している。
【００２３】
なお、連結板８の中央には、後述する伸縮機構のシリンダーロッド3bが通過可能なロッド通過孔8aを穿設している。
【００２４】
左右車輪６,６は、それぞれ円盤状に形成した車輪本体6aの一方の端縁に、車輪本体6aを案内する案内用フランジ6bを一体形成して、車輪本体6aがガイドレールＲに沿って摺動できるように構成している。なお、左右車輪６,６は、モータにより作動させることができ、しかも、その操作をリモートコントロールにより操作可能とすることができる。
【００２５】
また、車輪支持台５は、矩形板状に形成した土台5aの一端部に、車輪６を枢設する支持板5bを立設するとともに、支持板5bと土台5aとによって形成される角部の内側に、支持板5bを補強する補強板5cを配設した構成としており、支持板5bの車輪取付面5dがガイドレールＲと対向するように各連結杆４の端部に載置して、ボルト等で連結杆４に固定している。そして、支持板5bの車輪取付面5dに案内用フランジ6b側が対向するように、車輪６を支持板5bに枢設している。
【００２６】
このように、本実施例では車輪支持台５を２本の連結杆４のそれぞれに載置固定して、各車輪支持台５に車輪６を枢設しているので、例えば土台5aの厚みを変えたり、若しくは車輪６の支持板5bへの枢設位置を上下に調節したりすることにより、車輪６と当板７との間隔を調節することができ、同車輪６と当板７との間隔を、既存のガイドレールＲに合った間隔に調節することができる。しかも、２個の車輪（左右車輪）６,６によって安定して確実に掘削装置ＡをガイドレールＲに吊下することができる。
【００２７】
なお、図中、９は車輪６の枢軸であり、同枢軸９は、車輪６の直下方に位置する連結杆４の左右幅の略中央上方の仮想延長線ｉの方向と一致するように配設している。
【００２８】
しかも、左右車輪６,６の各枢軸９は、伸縮機構としてのシリンダー３を中心として左右に均等に配設しており、特に、前記仮想延長線ｉは、シリンダー３を中心として左右に均等な位置に伸延しているので、同仮想延長線ｉを目安とすれば、左右車輪６,６の各枢軸９を容易に左右均等に配設することができる。
【００２９】
当板７は、角柱状に形成して両連結杆４,４の上に横架し、各連結杆４に固定している。なお、図３及び図６に示すように、当板７の直上方には車輪６が位置する。
【００３０】
レール支持体１を上記構成としたので、Ｉ字状のガイドレールＲの下部鍔R1に車輪６を載置すると、車輪６と当板７との間にガイドレールＲの下部鍔R1が位置し、車輪６を介してレール支持体１がガイドレールＲに吊下された状態とすることができる。
【００３１】
伸縮機構は、本実施例ではエアシリンダー３であり、前記２本の連結杆４,４の間にシリンダー本体3aを狭持状態に配設して、シリンダー本体3aをレール支持体１に一体固定するとともに、同シリンダー本体3aの下方に作動部であるシリンダーロッド3bを前記連結板８のロッド通過孔8aを通して伸縮自在に配設している。
【００３２】
そして、シリンダーロッド3bの先端は、さらにその下方に配置された掘削本体２に連設しており、シリンダー３の伸長作動により掘削本体２を降下できるとともに、シリンダー３の短縮作動により掘削本体２を上昇できるように構成している。
【００３３】
このように、本実施例では２本の連結杆４,４の間に伸縮機構としてのシリンダー３を一体固定しているので、シリンダー３を安定して確実にレール支持体１に固定することができ、シリンダー３の下部に連設した掘削本体も確実に支持することができる。
【００３４】
掘削本体２は、昇降装置10と、同昇降装置10に装着された掘削機11とから構成しており、レール支持体１と伸縮機構であるシリンダー３とを介してガイドレールＲから下方へと吊下配設し、しかも、前記レール支持体１と連動してレールに沿って移動できるようにしている。
【００３５】
昇降装置10は、上下に伸延させた矩形箱型状のケーシング12の一側壁12aに、掘削機11を装着するためのスライド台13を上下方向に摺動自在に取り付け、同スライド台13を定車輪14及びワイヤー等を利用した昇降機構により上下方向に昇降させるべく構成している。
【００３６】
すなわち、ケーシング12の上下端部には、ケーシング12の側壁12aから一部が露出するように定車輪14をそれぞれ回動自在に軸支しており、両定車輪14,14にはワイヤー15を巻回して、同ワイヤー15もケーシング12の側壁12aから露出させている。
【００３７】
しかも、かかる上下定車輪14,14やワイヤー15が露出しているケーシング12の側壁12aには、矩形板状に形成した左右一対の案内用レール16,16を側壁12aの左右端縁部から突出した状態で連設しており、同案内用レール16,16に掘削機11を装着するためのスライド台13を上下方向に摺動自在に取り付けるとともに、同スライド台13を前記露出したワイヤー15の一部に固定している。
【００３８】
従って、ワイヤー15を上下動させることによって、スライド台13も連動して上下に昇降させることができ、さらには、スライド台13に装着した掘削機11も上下に昇降させることができる。
【００３９】
なお、ケーシング12の上下端には、それぞれカバー体（上側カバー体17及び下側カバー体18）を取り付けており、特に、ケーシング12の上端に取り付けた上側カバー体17の上部には、伸縮機構のシリンダーロッド3bとの連結部となる連結筒26を連設して、同連結筒26にシリンダーロッド3bの下端を挿入し、連結ピン27により両者を連結している。
【００４０】
また、ケーシング12の下端に取り付けた下側カバー体18の前部には、リング状の保護環19を前方へ向けて突設し、同保護環19の中空部に後述する掘削機11の削岩棒24を挿入して、保護環19によって削岩棒24を保護する一方、下側カバー体18の下部にガイドロッド20を下方へ向けて突設し、同ガイドロッド20の下端に接地板21を配設している。図中、22は定車輪14をケーシング12の外部へ露出させるために、ケーシング12の側壁12aに形成した定車輪用窓である。
【００４１】
掘削機11は、前記したように掘削本体２のスライド台13に取り付けており、駆動機構23によって削岩棒24を軸線廻りに回動させるべく構成している。図中、28は駆動機構23に空気を圧送する空気圧送配管であり、本実施例では駆動源として空気を利用している。
【００４２】
上記削岩棒24の下端にはダイヤモンド等の硬質素材よりなるビット25を連設しており、削岩棒24を軸線廻りに回動させながら徐々に下降させていくことにより、掘削地面Ｓに掘削孔を穿孔することができる。
【００４３】
なお、掘削機11は、昇降装置10のケーシング12の左右前後どの側壁に取り付けてもよく、掘削機11をどの側壁に取り付けるかによって、昇降装置10を構成する各部材の配置を変更することができる。
【００４４】
本実施例にかかる掘削装置Ａは上記構成であり、掘削装置連合体Ａ３を構成する３つの掘削装置Ａのうち、ガイドレールＲに面していない真ん中の掘削装置Ａも、左右車輪６,６を設けていないことを除いては上記両側の掘削装置Ａと同様に構成している。
【００４５】
次に、上記掘削装置Ａにより構成された掘削装置連合体Ａ３の使用方法について説明する。
【００４６】
すなわち、掘削装置連合体Ａ３をケーソン工法で使用するに際しては、左右の掘削装置Ａ,Ａの左右車輪６,６と当板７との間にガイドレールＲの下部鍔R1がそれぞれ位置するようにして、左右の掘削装置Ａ,Ａの車輪本体6aをそれぞれ下部鍔R1の上に当接載置することにより、左右のガイドレールＲ,Ｒ間にレール支持体１を摺動自在に吊下する（図３，図４，図６(a)(b)）。
【００４７】
なお、前記したように左右車輪６,６には案内用フランジ6bをそれぞれ設けているので、車輪本体6aをガイドレールＲ上に当接載置すると、案内用フランジ6bがガイドレールＲの端面に当接することとなり、レールに沿って左右車輪６,６を回転させることができる。
【００４８】
次いで、掘削位置にレール支持体１を移動して、各掘削装置Ａを固定するに際しては、レール支持体１の連結杆４,４の間に狭持固定されたシリンダー本体3aをエアにより作動させることによって、シリンダーロッド3bを伸長し、掘削本体２の下端に設けた接地板21を掘削地面Ｓに当接させる。
【００４９】
かかる状態でさらにシリンダー３を伸長作動させると、掘削本体２は地面に接地しているために、その反力は、シリンダーロッド3bを介してレール支持体１を上方に持ち上げることになり、レール支持体１に突設した当板７が、ガイドレールＲの下面に当接するので、その状態でシリンダー３の伸長を停止する。
【００５０】
このとき、レール支持体１と掘削本体２とよりなる各掘削装置Ａは、接地板21と当板７とを介して、ガイドレールＲと掘削地面Ｓとの間に突っ張り固定された状態となる。
【００５１】
このように、各掘削装置Ａを掘削地面ＳとガイドレールＲとの間に突っ張り固定した後に、掘削本体２の昇降自在に設けた削岩棒24によって掘削地面Ｓに掘削孔を穿孔する（図５，図６(c)(d)）。
【００５２】
なお、本実施例では、前記したように各車輪６の枢軸９を連結杆４の左右幅の略中央上方に位置する仮想延長線ｉの方向と一致するように配設するとともに、左右車輪６,６の枢軸９,９が、シリンダー３を中心として左右に均等となるように配設しているので、左右車輪６,６の配設位置が左右均等になり、レール支持体１の重量バランスが良好に保たれている。
【００５３】
従って、シリンダー３を伸長作動させてレール支持体１を上方に持ち上げる際に、レール支持体１を左右に傾かせることなく安定して円滑に持ち上げることができ、当板７を安定してガイドレールＲに当接させることができる。
【００５４】
穿孔の後は、伸縮機構としてのシリンダー３を短縮作動させて突っ張り状態を解除し、レール支持体１の左右車輪６,６がガイドレールＲ上に載置されて吊下された状態として、次の掘削位置に各掘削装置Ａ（掘削装置連合体Ａ３）を移動させる（図３，図４，図６(a)(b)）。
【００５５】
このように、本実施例における掘削装置Ａは、レール支持体１に一体なシリンダー３の伸長作動によって、掘削装置Ａの上部に位置するレール支持体１を当板７を介してガイドレールＲに当接させるとともに、掘削本体２の下端に位置する接地板21を掘削地面Ｓに当接させて突っ張り固定ができ、簡単な構造及びフレーム構成によって、ガイドレールＲと掘削地面Ｓとの間に掘削装置Ａを固定して、正確かつ安全に掘削作業を行うことができる。
【００５６】
また、左右車輪６,６と、シリンダー３と、掘削機11の作動等をエア、或いは電気、或いは機械的な機構により遠隔操作するように構成しているので、ケーソンＣの内部で人手による掘削作業をする必要がなくなり、安全に掘削作業を行うことができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、上部のレール支持体と下部の掘削本体とを別体に構成すると共に、レール支持体には、伸縮機構を一体に装着し、同伸縮機構の作動部を掘削本体に連設した掘削装置であって、レール支持体はガイドレールを上下から挟むように構成され、ケーソン内に架設したガイドレールにレール支持体により掘削装置を吊下装着し、ケーソンの内底部を掘削装置の削岩棒にて掘削すべく構成すると共に、伸縮機構の伸長作動により掘削本体を下方に降下しながら掘削本体の下端の接地板とレール支持体とがそれぞれ掘削地面とガイドレールに当接するように構成し、削岩棒による掘削時には掘削地面とガイドレールとの間に掘削装置を突っ張り固定することができるように構成したので、簡単な構造及びフレーム構成によって、ガイドレールと掘削地面の間に掘削装置を固定することができ、正確かつ安全にケーソン内での掘削作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る掘削装置の一実施例の使用状態を示す斜視説明図。
【図２】図１の拡大斜視説明図。
【図３】本発明に係る掘削装置の一実施例を示す側面図。
【図４】同吊下状態における正面図。
【図５】同突っ張り固定状態における正面図。
【図６】同吊下状態から突っ張り固定状態への移行過程を示す説明図。
【符号の説明】
Ａ  掘削装置
Ｃ  ケーソン
Ｒ  ガイドレール
Ｓ  掘削地面
１  レール支持体
２  掘削本体
３  シリンダー
3a  シリンダー本体
3b  シリンダーロッド
21  接地板
24  削岩棒
【図１】
0003836712.tif 000002
【図２】
0003836712.tif 000003
【図３】
0003836712.tif 000004
【図４】
0003836712.tif 000005
【図５】
0003836712.tif 000006
【図６】
0003836712.tif 000007