JP3177840B2 - ケーソン用掘削装置 - Google Patents

ケーソン用掘削装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は各種ケーソンの刃口
の直下地盤を掘削するケーソン用掘削装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にケーソンを沈下させるには、ケー
ソンの刃口近くを作業者による手掘り或いはバックホー
等による機械掘りしているが、ケーソンの刃口近くは盤
膨れを起こし易く、大変に危険な作業である。
【0003】そこで本発明者は先にケーソンの刃口直下
地盤を安全に掘削する装置を特許第2884345号と
して先に提案した。この掘削装置はケーソンの刃口に沿
って自走する手段を有する基板と、基板の横断方向に併
設した回転カッタ及び削土をケーソン内側へ搬出する回
転可能なスクリュー体と、スクリュー体と平行に設けた
排土案内面とからなり、回転カッタで掘削しながら、ス
クリュー体が排土案内面に沿わせて削土を排土する構造
になっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記した掘削装置にあ
っては、掘削中に礫等の異物が回転カッタの掘削歯の間
やスクリュー体の羽根の間に挟まり、掘削効率や排土効
率を低下させる可能性がある。
【0005】本発明は以上の点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、長期間に亘って高い掘削
効率と排土効率を持続できるケーソン用掘削装置を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
ケーソンの刃口の直下を該刃口に沿って移動可能に配置
された基板と、該基板の下面に回転可能に設置され、刃
口直下地盤を掘削する回転カッタと、該回転カッタと平
行で回転可能に配置され、削土をケーソン内側へ排出す
る排土用スクリュー体とを具備する掘削機において、前
記回転カッタの掘削刃が螺旋形を呈すると共に、前記排
土用スクリュー体の羽根が螺旋形を呈し、前記回転カッ
タの螺旋形を呈する掘削刃と、排土用スクリュー体の螺
旋形を呈する羽根とを重合するように配置したことを特
徴とする、ケーソン用掘削機である。請求項2に係る発
明は、請求項1において、回転カッタと排土用スクリュ
ー体とにより対を成す掘削排土手段を基板の両端部に夫
々設置したことを特徴とする、ケーソン用掘削装置であ
る。請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2にお
いて、排土用スクリュー体の内側に排土用スクリュー体
と平行に排土案内面を形成したことを特徴とする、ケー
ソン用掘削装置である。請求項4に係る発明は、請求項
1乃至請求項3の何れかにおいて、対を成す回転カッタ
の掘削刃と排土用スクリュー体の羽根を逆向きに形成す
ると共に、回転カッタと各排土用スクリュー体を夫々逆
方向に回転し得るように構成したことを特徴とする、ケ
ーソン用掘削装置である。請求項5に係る発明は、請求
項1乃至請求項3の何れかにおいて、対を成す回転カッ
タの掘削刃と排土用スクリュー体の羽根を同一の向きに
形成すると共に、回転カッタと各排土用スクリュー体を
夫々同一方向に回転し得るように構成したことを特徴と
する、ケーソン用掘削装置である。
【0007】
【発明の実施の形態1】以下,図1〜図6を参照しなが
ら本発明の実施の形態について説明する。
【0008】<イ>ケーソン 図6はケーソン1を刃口2側から見た図で、ケーソン1
は公知のオープン式又は有底式等の公知の函体で、その
断面形状は図示した矩形の他に多角形や円形、楕円形を
含み、また刃口2の下端面は水平に形成されている。
【0009】図5は刃口2の断面を示すもので、刃口2
の下端部は、断面コ字形の鋼板3で覆われていて、この
鋼板3の内外両側面に所定の間隔を隔てて複数の棒体4
が突設されている。これらの棒体4群は掘削機A1〜A4
の走行手段が係止するための直線歯車を形成している。
【0010】<ロ>掘削機 図6に示した複数組の掘削機A1〜A4は同一構造である
から、そのうちの掘削機A1 について説明し、他の掘削
機A2〜A4については説明を省略する。
【0011】図1,図2に示す如く、掘削機A1は刃口
2の長手方向に沿って走行可能な基板10を具備する。
基板10の下面両側には側板11,11が設けられてい
て、断面がコ字形に形成されている。基板10の左半お
よび右半には、側板11,11に回転可能に支持された
回転カッタ20a,20b及び排土用スクリュー体30
a,30bと排土案内面12a,12bを一組とする掘
削手段と排土手段が夫々複数組み設けられている。掘削
手段と排土手段を複数組設けたのは、掘削機A1が刃口
2に沿って移動するとき、刃口2の全長に亘って掘削し
得るようにするためである。
【0012】<ハ>回転カッタ 各回転カッタ20a,20bは回転軸21に排土作用も
併有する螺旋形の掘削刃22を一体に設けて構成され
る。回転軸21は基板10の走行方向に対し直交方向に
向けて配置され、側板11,11に支持されている。各
回転カッタ20a,20bは、歯車機構(歯車13a,
ウォーム13b,ウォームホイール13c)やチェーン
機構等を介して伝達される駆動源13dの回転力を受け
て、ケーソン1の刃口2(又は躯体)の厚さ分を掘削で
きるようになっている。
【0013】一方の側板11からケーソン外周面側に突
出する各回転軸21,21の端部には、余掘用回転カッ
タ23,23が設けられている。
【0014】<ニ>排土用スクリュー体 各排土用スクリュー体30a,30bは回転駆動軸31
に螺旋形の羽根32を一体に設けて構成され、前記した
回転カッタ20a,20bの内側に配設されている。各
回転駆動軸31,31は、基板10の走行方向に対し直
交方向に向けて配置され、歯車機構(歯車13a,ウォ
ーム13e,ウォームホイール13f)やチェーン機構
等を介して伝達される駆動源13dの回転力を受けて両
排土用スクリュー体30a,30bが回転するようにな
っている。
【0015】各排土用スクリュー体30a,30bの内
側には、排土用スクリュー体30a,30bと平行に形
成した排土案内面12a,12bと協働して削土をケー
ソン1の内側へ排出できるようになっている。尚、排土
案内面12a,12bは必須の構造要素ではなく、省略
される場合がある。
【0016】本例では各排土用スクリュー体30a,3
0bの羽根32,32の螺旋方向を回転カッタ20a,
20bの掘削刃22,22の螺旋方向に対して反対に形
成すると共に、左半の排土用スクリュー体30aと回転
カッタ20a及び右半の排土用スクリュー体30bと回
転カッタ30bの回転方向を夫々逆にした場合を示す。
掘削機A1は刃口2を往復移動して掘削するが、その移
動方向が変わっても回転カッタ20a,20bや排土用
スクリュー体30a,30bの回転方向は変わらない。
【0017】<ホ>走行手段 図1乃至図3に基づいて掘削機の走行手段について説明
する。基板10の下面の中間には、基板10の走行方向
に対し直交方向に向けて回転可能な駆動軸40が配置さ
れている。側板11,11を貫通した駆動軸40の両端
部には、走行用歯車41,41が設けられている。各走
行用歯車41の外周面には、前記した等ピッチで設けた
棒体4を収容可能な凹部42が形成されている。駆動軸
40の一方のケーソン内側の端には歯車13gが固着し
てあって、チェーンや歯車機構などを介して駆動源13
hの正転力と逆転力を左右一対の走行用歯車41,41
へ伝達して掘削機A1が前進及び後進し得るようになっ
ている。
【0018】尚、既述した回転カッタ20a,20bや
排土用スクリュー体30a,30bの動力伝達機構や走
行手段の動力伝達機構は例示であって、図示した形態に
限定されるものではなく、公知の各種動力伝達機構を適
用できることは勿論である。また駆動源や動力伝達機構
等の設備は、走行の邪魔にならないように掘削機のケー
ソン内側に配設することは勿論である。
【0019】<ヘ>異物の除去構造 共に螺旋形を呈する回転カッタ20a,20bと排土用
スクリュー体30a,30bを並設した場合、掘削刃2
2や羽根32の間に石等の異物が挟まる難点があること
は既述した通りである。
【0020】本発明では図4に拡大して示すように、異
物50の挟み込みを回避するため、回転カッタ20aの
螺旋形を呈する掘削刃22と、排土用スクリュー体30
aの螺旋形を呈する羽根32とが相互に入り込んで重合
する構成を採用した。
【0021】異物50の挟み込み防止効果を高めるに
は、相対向する各掘削刃22と各羽根32の外周端縁か
ら、各軸21,31の外周面までの距離を短く設定する
ことが望ましい。前記距離を短く設定するには、例えば
各掘削刃22や各羽根32の径を大きく設定するか、或
いは各軸21,31の配置間隔を短く設定すればよい。
【0022】右半の回転カッタ20bと排土用スクリュ
ー体30bについても上記した左半と同様の構成である
から、その説明を省略する。
【0023】
【作用】つぎにケーソン1の刃口直下地盤の掘削方法に
ついて説明する。
【0024】<イ>往復走行 図6に示す如く、ケーソン1の刃口2の各辺にセットし
た各掘削機A1〜A4を一斉に稼働して掘削を開始する。
掘削量を均等にするため、対向する掘削機A1,A3とA
2,A4を刃口2に沿って等速度で往復走行させるとよ
い。
【0025】すなわち、図5に示す如く走行用歯車2
0,20を回転させてケーソン1の両側面に設けた棒体
4,4に順次反力を得ながら掘削機を自走させる。
【0026】<ロ>掘削 この間、図1、図2に示す各回転カッタ20a,20b
が刃口2の直下地盤を均等に回転掘削していく。
【0027】各排土用スクリュー体30a,30bと排
土案内面12a,12bとが協働して削土をケーソン1
の内側へ排出する。また排土は回転カッタ20a,20
bによっても行われるので、効率よく排出できる。
【0028】<ハ>異物の掻き出し 前述したように各回転カッタ20a,20bの回転刃2
2と各排土用スクリュー体30a,30bの羽根32が
重合した状態で回転している。そのため、各螺旋形の掘
削刃22や羽根32の間に異物50が入り込み難くなる
うえに、仮に異物50が挟まったとしても掘削刃22や
羽根32の何れか一方が何れか他方に挟まった異物50
を強制的に破砕したり或いは掻き落とす(図5参照)。
したがって、回転カッタ20a,20bによる掘削効率
や排土用スクリュー体30a,30bによる排土効率を
低下させることを回避して、効率のよい掘削作業と排土
作業を持続できる。
【0029】以上の作業を繰り返すことで、刃口2の直
下地盤を均等量づつ掘削してケーソン1を沈下させる。
また、任意の掘削機A1〜A4のみを自走させて部分的な
範囲を掘削してケーソン1の沈下量を修正するようにし
てもよい。
【0030】
【発明の実施の形態2】図7は各排土用スクリュー体3
0a,30bの羽根32,32の螺旋方向と回転方向を
回転カッタ20a,20bの掘削刃22,22と同じに
した他の実施の形態を示す。本例の作用効果は基本的に
先の実施の形態1と同様である。
【0031】
【発明の実施の形態3】既述した実施の形態1では断面
矩形の刃口2の各直線部に掘削機A1〜A4を往復走行さ
せて掘削する場合について説明したが、ケーソンの刃口
の平面形が楕円形または円形を呈する場合は、複数の掘
削機を一定方向に向けて走行させて掘削するようにして
も良い。
【0032】
【発明の効果】回転カッタの螺旋形を呈する掘削刃と、
排土用スクリュー体の螺旋形を呈する羽根とを重合する
ようにした。そのため、螺旋形の掘削刃や羽根の間に異
物が入り込み難くなるうえに、仮に異物が挟まったとし
ても掘削刃や羽根の何れか一方が何れか他方に挟まった
異物を強制的に破砕したり掻き落とすことができる。し
たがって、掘削機の排土効率を低下させることを回避し
て、効率のよい掘削作業と排土作業を持続できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 掘削機を下面側から見た平面図
【図2】 ケーソン内側から見た刃掘削機の側面図
【図3】 図2におけるIII −III の断面図
【図4】 左半の回転カッタと排土用スクリュー体の重
合部の拡大図
【図5】 図1におけるV−Vの断面図
【図6】 複数組の掘削機を装備したケーソンを刃口側
から見た矢視図
【図7】 他の掘削機の説明図
【符号の説明】
1〜A4 掘削機 1 ケーソン 2 ケーソンの刃口 3 鋼板 4 棒体 10 基板 20a,20b 回転カッタ 21 回転軸 22 掘削刃 30a,30b 排土用スクリュー体 31 回転駆動軸 32 羽根
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02D 23/08 E21D 1/06

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケーソンの刃口の直下を該刃口に沿っ
    て移動可能に配置された基板と、該基板の下面に回転可
    能に設置され、刃口直下地盤を掘削する回転カッタと、
    該回転カッタと平行で回転可能に配置され、削土をケー
    ソン内側へ排出する排土用スクリュー体とを具備する掘
    削機において、 前記回転カッタの掘削刃が螺旋形を呈すると共に、 前記排土用スクリュー体の羽根が螺旋形を呈し、 前記回転カッタの螺旋形を呈する掘削刃と、排土用スク
    リュー体の螺旋形を呈する羽根とを重合するように配置
    したことを特徴とする、 ケーソン用掘削機。
  2. 【請求項2】 請求項1において、回転カッタと排土
    用スクリュー体とにより対を成す掘削排土手段を基板の
    両端部に夫々設置したことを特徴とする、ケーソン用掘
    削装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2において、排土
    用スクリュー体の内側に排土用スクリュー体と平行に排
    土案内面を形成したことを特徴とする、ケーソン用掘削
    装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3の何れかにおい
    て、対を成す回転カッタの掘削刃と排土用スクリュー体
    の羽根を逆向きに形成すると共に、回転カッタと各排土
    用スクリュー体を夫々逆方向に回転し得るように構成し
    たことを特徴とする、ケーソン用掘削装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項3の何れかにおい
    て、対を成す回転カッタの掘削刃と排土用スクリュー体
    の羽根を同一の向きに形成すると共に、回転カッタと各
    排土用スクリュー体を夫々同一方向に回転し得るように
    構成したことを特徴とする、ケーソン用掘削装置。
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