ケーソン用掘削装置
【課題】 ケーソンの沈下を簡易に制御できると共に、ケーソンの刃口の全域を掘削できる、ケーソンの掘削技術を提供すること。
【解決手段】 ケーソン１０の複数箇所に配置した掘削支圧機３０1〜３０4と、ケーソン１０の刃口の下面に配置した水平掘削機２０1〜２０5と、地上側のケーソン１０の周囲に配置した水平制御装置５０1〜５０4とよりなる。掘削支圧機３０1〜３０4は縦軸３１と羽根３２とモータ３３を具備する。水平制御装置５０1〜５０4は、一対のシリンダ５１，５１と、各シリンダのロッドの変位に追従する追尾手段とを具備する。ケーソン１０の外周面に設けた複数の突起体１３に一対のシリンダ５１，５２の各ロッドを交互に当接させながら、追尾手段を介してケーソン１０の沈下量を計測可能に構成した。
【解決手段】 ケーソン１０の複数箇所に配置した掘削支圧機３０1〜３０4と、ケーソン１０の刃口の下面に配置した水平掘削機２０1〜２０5と、地上側のケーソン１０の周囲に配置した水平制御装置５０1〜５０4とよりなる。掘削支圧機３０1〜３０4は縦軸３１と羽根３２とモータ３３を具備する。水平制御装置５０1〜５０4は、一対のシリンダ５１，５１と、各シリンダのロッドの変位に追従する追尾手段とを具備する。ケーソン１０の外周面に設けた複数の突起体１３に一対のシリンダ５１，５２の各ロッドを交互に当接させながら、追尾手段を介してケーソン１０の沈下量を計測可能に構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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ものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ケーソン工法は、ケーソンの自重を利用したり強制的な載荷重をかけて先鋭な刃口を強制的に地盤に圧入しながら、ケーソン内側を掘削して沈設している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記した従来のケーソンの沈設技術にはつぎのような問題点かある。
（１）ケーソンの刃口近くは、作業者が手掘りするかバックホー等による機械掘りを行っていたが、ケーソンの刃口近くは盤膨れを起こし易く、作業者が危険に晒される。
（２）高い鉛直性を保ってケーソンを沈下させる必要性から、一日当たりの沈下量が数センチ程度と非常に小さい。
そのため、施工に長期間を要し、施工費が嵩む大きな要因になっている。
（３）ケーソンの沈下量にバラツキを生じて傾きが生じたときは、その修正の多大の時間と多額の費用がかかる問題がある。ケーソンの正確な鉛直度を保って圧入することは至難である。
（４）出願人はケーソンの刃口直下に複数の自走式の掘削機を配備し、これらの掘削機を往復移動しながら刃口直下の地盤を掘削してケーソンを沈下させる発明を特開平１１−１７２６８８号、特開平１１−２６９８９０号として先に提案した。
この発明はケーソンが平面矩形を呈する場合に直線的に往復する掘削機で以ってケーソンの角部の隅々まで掘削することが技術的に難しいことと、軟弱地盤の場合にケーソンの自重で沈下量にバラツキが生じ易いという新たな課題がある。
【０００４】
本発明は上記したような従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、つぎの何れかのケーソンの掘削技術を提供することにある。
（１）ケーソンの沈下を簡易に制御できる、ケーソンの掘削技術を提供すること。
（２）ケーソンの刃口の全域を掘削できる、ケーソンの掘削技術を提供すること。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願の第１の発明に係るケーソン用掘削装置は、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であって、ケーソンの複数箇所に鉛直に向けて複数の掘削支圧機を配置し、前記掘削支圧機はケーソンの刃口から下方へ延びる縦軸と、前記縦軸の下部に一体に設けた羽根と、前記縦軸に回転を与えるモータとよりなり、前記羽根は回転時に掘削刃として機能すると共に、回転停止時に地盤に接面してケーソンの沈下を阻止する抵抗部材として機能することを特徴とするものである。
また第２の発明に係るケーソン用掘削装置は、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であって、ケーソンの複数箇所に鉛直に向けて配置した掘削支圧機と、ケーソンの刃口の下面に、該刃口に沿って往復移動可能に配置した水平掘削機とよりなり、前記掘削支圧機はケーソンの刃口から下方へ延びる縦軸と、前記縦軸の下部に一体に設けた羽根と、前記縦軸に回転を与えるモータとよりなり、前記羽根は回転時に掘削刃として機能すると共に、回転停止時に地盤に接面してケーソンの沈下を阻止する抵抗部材として機能することを特徴とするものである。
また第３の発明に係るケーソン用掘削装置は、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であって、ケーソンの複数箇所に鉛直に向けて配置した掘削支圧機と、ケーソンの刃口の下面に、該刃口に沿って往復移動可能に配置した水平掘削機と、地上側のケーソンの周囲に配置した水平制御装置とよりなり、前記掘削支圧機はケーソンの刃口から下方へ延びる縦軸と、前記縦軸の下部に一体に設けた羽根と、前記縦軸に回転を与えるモータとよりなり、前記羽根は回転時に掘削刃として機能すると共に、回転停止時に地盤に接面してケーソンの沈下を阻止する抵抗部材として機能することを特徴とするものである。
また第４の発明に係るケーソン用掘削装置は、前記した第２又は第３の発明において、掘削支圧機の羽根を水平掘削機に対して相対的に下位に位置させて、両掘削機に高低差を設けたことを特徴とするものである。
また第５の発明に係るケーソン用掘削装置は、前記した第３又は４の発明において、水平制御装置が、一対の縦向きの流体圧で伸縮する一対のシリンダと、前記各シリンダの各ロッドの変位に追従する追尾手段を具備し、ケーソンの外周面に一定間隔を隔てて設けた複数の突起体に前記一対のシリンダの各ロッドを交互に当接させながら、追尾手段を介してケーソンの沈下量を計測可能に構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は次のような効果を得ることができる。
（１）掘削機能だけでなく、ケーソンの沈下を防止する掘削支圧機を装備したことにより、ケーソンの沈下量を簡易に制御することができる。
（２）殊に、水平制御装置と掘削支圧機を組み合わせて制御することで、ケーソンの沈下量を簡易に、しかも正確に制御することができる。
（３）掘削支圧機の羽根を水平掘削機の両掘削機に高低差を設けたことで、ケーソンの刃口直下の地盤を安全で効率よく掘削できる。
殊にケーソンの刃口形状が角形を呈する場合は、角部の掘削残しがなくなり刃口の全面掘削が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下図面を参照しながら本発明のケーソン用掘削装置の実施例について説明する。
【実施例１】
【０００８】
＜１＞装置の概要
図１にケーソン１０の一部を破断した平面図を示し、図２のその縦断面図を示す。
ケーソン１０は、ケーソン１０の刃口直下に往復移動可能に配置した複数の水平掘削機２０1〜２０5と、ケーソン１０の複数箇所に鉛直に向けて配置した複数の掘削支圧機３０1〜３０4とを備えている。
【０００９】
＜２＞ケーソン
ケーソン１０は、オープン式または有底式等の公知のコンクリート製の函体で、ブレキャスト製、或いは現場打設により、沈下に合わせてその上部に順次増築する。
本例ではケーソン１０の水平断面形状が四角形である場合について示すが、ケーソン１０の形状はこれ以外に多角形、円形、楕円形等を含むものである。
また従来のケーソンは刃口が地盤に圧入し易いように尖鋭に形成されているが、本発明ではケーソン１０の刃口の下端面が先鋭である必要はなく、厚みのある平面として形成する。
また必要に応じてケーソン１０の一部の側面下部に排出口１１を形成する。排出口１１は、掘削土をケーソン１０の側方に設けた立坑４０を通じて排出するためである。
【００１０】
＜３＞水平掘削機
ケーソン１０の刃口の下面には、複数の自走式の水平掘削機２０1〜２０5を配備する。水平掘削機２０1〜２０5はケーソン１０の四角形を呈する各辺に原則として一台を配備し、例外的に排出口１１を設けた辺にニ台の水平掘削機２０4，２０5を配備する。
【００１１】
水平掘削機２０1〜２０5は、自走手段を具備した走行体と、走行体に水平に向けて並列に設けた一対の水平スクリューと、水平スクリューの回転駆動手段とを装備した共通の構造を有していて、例えば出願人が先に提案した特開平１１−１７２６８８号公報、特開平１１−２６９８９０号公報、特開平２００１−２０２９３号公報に開示された掘削機を適用することができる。
【００１２】
水平掘削機２０1〜２０5は、ケーソン１０の刃口幅で掘削すると共に、掘削土をケーソン１０の内側へ排出できる掘削手段と、ケーソン１０の刃口に係合して、刃口下面を往復移動する走行手段を具備する掘削機であれば上記した以外の各種の掘削機を適用することができる。
また各水平掘削機２０1〜２０5の往復移動とその移動距離については個別に制御可能に構成されている。
【００１３】
＜４＞掘削支圧機
ケーソン１０の角部内側には各棚部１２を張り出して設け、各棚部１２に掘削支圧機３０1〜３０4を設ける。掘削支圧機３０1〜３０4はケーソン１０の刃口の角部を回転掘削する機能の他に、刃口直下の地盤に反力を得てケーソン１０の沈下を積極的に阻止する沈下防止機能を併有する。
地盤の支持機能を有する掘削機はこれまで存在せず、掘削支圧機３０1〜３０4は後述するように沈下中のケーソン１０の姿勢制御に大きく役立つものである。
【００１４】
図１，２に例示した掘削支圧機３０1〜３０4について説明すると、掘削支圧機３０1〜３０4は、ケーソン１０の刃口から下方へ延びる縦軸３１と、縦軸３１の下部に一体に設けた羽根３２と、縦軸３１に回転を与えるモータ３３とを具備する。
【００１５】
ケーソン１０の棚部１２に縦軸３１を回転可能に貫通して配置する。
羽根３２を有する支軸３１が棚部１２の下方へ延びていて、この羽根３２は水平掘削機２０より下方に配置する。
羽根３２は図３，４に示すように円板を放射状に切欠き、残った放射羽根３３の端部下面に帯状の掘削ビット３４を設け、掘削ビット３４で以って掘削した土砂を放射状の切欠き空間を通じて上方へ排出できるものを採用する。尚、羽根３２は軸長の短い公知のスクリュー羽根であってもよい。
【００１６】
また、各掘削支圧機３０1〜３０4の羽根３３の回転は個別に制御可能であって、羽根３２の回転中は掘削機能を発揮し、回転が停止した時点で地盤と面接触して支持部材（圧入抵抗部材）として機能する。
【００１７】
つぎに水平掘削機２０1〜２０5と掘削支圧機３０1〜３０4との掘削範囲の関係について説明する。
前記したように掘削支圧機３０1〜３０4は水平掘削機２０1〜２０5に対して相対的に下位に位置している。
このように両掘削に高低差を設けたのは、各水平掘削機２０1〜２０5が往復移動の際に各掘削支圧機３０1〜３０4と干渉（衝突）するのを避けて、水平掘削機２０の掘削範囲をケーソン１０の角部近くまで近づけるためである。
図５はケーソン１０の一部の角部を刃口側から見た図で、二点差線で示す掘削支圧機３０1による平面的な掘削範囲が、刃口の各辺に配備した水平掘削機２０1と２０2の往復移動による平面的な掘削範囲と重合するように、羽根３２の径が設定されている。これによりケーソン１０の刃口全長に亘る掘削が可能となる。
【００１８】
［作用］
つぎにケーソンの沈下方法について説明する。
【００１９】
＜１＞掘削
図１に示すようにケーソン１０の刃口の各辺に水平掘削機２０1〜２０5をセットすると共に、ケーソン１０の内側角部に掘削支圧機３０1〜３０4をセットする。
そして、各水平掘削機２０1〜２０5は掘削支圧機３０1〜３０4と協働して、ケーソン１０の刃口地盤を掘削する。
【００２０】
各水平掘削機２０1〜２０5はケーソン１０の刃口の直線部に沿って往復移動しながらケーソン１０の刃口幅で直下地盤を掘削し、掘削土砂を内側へ排出する。また各掘削支圧機３０1〜３０4はケーソン１０の角部の刃口直下を回転掘削する。
前記した水平掘削機２０1〜２０5だけではケーソン１０の角部に掘削残しを生じ易いが、ケーソン１０の角部に高低差を設けて掘削支圧機３０1〜３０4を配備することでケーソン１０の角部も含めて刃口全体の直下地盤を掘削すること
が可能となる。
【００２１】
予め、ケーソン１０の内部にバックホーやブルドーザ等の掘削機械が配備してあって、水平掘削機２０1〜２０5と掘削支圧機３０1〜３０4から排出された掘削土はケーソン１０の内側の掘削土を含めて立坑４０を通じて地上へ排出する。
以上の作業を繰り返すことで、刃口２の直下地盤を均等に掘削しながらケーソン１を沈下させる。
【００２２】
＜２＞ケーソンの水平制御
掘削量を均等にするため、対向する水平掘削機２０1〜２０5を等速度で往復走行させ、また対角関係にある各掘削支圧機３０1〜３０4も等速で掘削するとよい。
また刃口の接する地盤に高度差がある場合や岩や礫が存在する場合は、均等に掘削できない。
【００２３】
このような場合は、ケーソン１０の各辺の掘削状況を目視により、或いは各種センサや変位計を用いてケーソン１０の全体の水平変位を検知する。ケーソン１０の全体の沈下にバラツキが生じたときは、この検知データにケーソン１０の掘削が進んでいる箇所のそれ以上の沈下を阻止するため、所定位置の掘削支圧機３０1〜３０4の稼動を一時的に停止する。掘削支圧機３０1〜３０4の何れかを停止することで羽根３２が沈下のブレーキとなってケーソン１０の沈下を防止する。
【００２４】
その間に掘削の遅れている箇所の掘削を進めてケーソン１０の水平性を微調整する。掘削の遅れている箇所は、水平掘削機２０1〜２０5を個別に自走させて、或いは掘削支圧機３０1〜３０4を個別に稼動させて掘削する。
ケーソン１０の水平および鉛直の微調整が完了したら停止していた所定位置の掘削支圧機３０1〜３０4の運転を再開する。
【実施例２】
【００２５】
図６〜図９を基に他の実施例について説明するが、先の実施例１と同一の部位については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
またケーソン１０の角部に、水平掘削機２０1〜２０5と高低差を介して掘削支圧機３０1〜３０4を配備することや、各水平掘削機２０1〜２０5の往復移動による掘削と、各掘削支圧機３０1〜３０4による回転掘削により、ケーソン１０の角部も含めた刃口全体の直下地盤を掘削することは前記した実施例１と同様であるので、詳しい説明を省略する。
【００２６】
本例は水平制御装置５０1〜５０4を追加配置することで、ケーソン１０の水平性を制御する実施例である。
【００２７】
＜１＞ケーソン側の突起体
図６，７に示すように、ケーソン１０の外周面には一定間隔を隔てて複数の突起体１３を設ける。突起体１３は縦方向に沿って二列平行に配置し、各列の突起体１３は半ピッチ分を縦方向にずらして千鳥状に設置する。これらの突起体１３はケーソン１０を構築する際に予め取り付けておく。
突起体１３は水平制御装置５０1〜５０4のロッドと当接可能な棒状、板状の突起であり、使用目的を完了したときに除去できるように例えば着脱可能な埋込式ボルトや、切除可能な鋼材で形成することができる。
【００２８】
＜２＞水平制御装置
図６，７に示すように、地上側のケーソン１０の外方の複数箇所に水平制御装置５０1〜５０4を配備する。本例では平面四角形のケーソン１０に対し相対向させて合計四台を配備した場合について示すが、設置台数や配置位置については適宜選択する。
また図中の符号６０は制御部で、各水平制御装置５０1〜５０4の作動制御と、各掘削支圧機３０1〜３０4の作動制御を主に行う。
【００２９】
各水平制御装置５０1〜５０4は共通構造であるため、図８に基づきその一台について説明する。
水平制御装置５０は、一対の縦向きの流体圧で伸縮する第一、第二シリンダ５１，５２と、各シリンダ５１，５２の各ロッド５１ａ，５２ａの変位に追従する追尾手段を具備している。
【００３０】
［一対のシリンダ］
第一、第二シリンダ５１，５２の上部間および下部間には、夫々吐出路５３と還流路５４が接続していて、一対のシリンダ内の流体を相互に循環移送できるように構成されている。第一、第二シリンダ５１，５２はロッド５１ａ，５２ａの何れか一方が収縮すると、この収縮力を利用してロッド５１ａ，５２ａの何れか他方が伸張するので、従来の油圧シリンダのような外部ポンプは不要であるため、簡易な構成となる。
また第一、第二シリンダ５１，５２は、ケーソン１０の総重量を支えるための部材ではなく、あくまでも突起体１３を介してケーソン１０の沈下に追従させるための部材である。
【００３１】
前記の吐出路５３には開閉弁５５が介装されている。
開閉弁５５を開弁することで第一、第二シリンダ５１，５２の間に循環流路を形成して各ロッド５１ａ，５２ａの自由な伸縮を許容し、閉弁することで循環流路を遮断して両ロッド５１ａ，５２ａの伸縮を強制的に停止する。
したがって、開閉弁５５は少なくとも第一、第二シリンダ５１，５２の何れか一方のロッド５１ａ，５２ａの降下中は開弁し、これ以外のときは閉弁して流路を閉じるように制御される。
開閉弁５５は制御部６０で遠隔から制御可能な電磁弁や、これに類した各種の制御弁を適用する。
【００３２】
［追尾手段］
追尾手段は第一シリンダ５１と第二シリンダ５２に夫々装備し、各ロッド５１ａ，５２ａの昇降に合わせて個別に追従させるための装置である。
追尾手段は各シリンダ５１，５２と平行に立設した一対の送りボルト７０，７０と、各送りボルト７０に螺合して昇降する昇降体７１と、各昇降体７１に設けたセンサ７２と、送りボルト７０に回転を与えるサーボモータ７３と、モータ７３の回転を両送りボルト７０，７０へ伝達する回転伝達機構７４とにより構成する。
【００３３】
［昇降体と送りボルト］
各昇降体７１には送りボルト７０と平行に立設したガイド棒７５が貫通していて、昇降体７１の傾倒や横ぶれを規制している。
一対の昇降体７１，７１は、各送りボルト７０，７０上で相互に異方向へねじ送りできるようになっている。すなわち、一対の昇降体７１，７１のうちの一方の昇降体７１が降下すると、他方の昇降体７１がその降下量と等距離だけ上昇し、反対の場合はその逆の動きをする、シーソーのようにねじ送りされるようになっていて、最小の送り量は送りボルト７０のねじピッチにより求められる。
一対の昇降体７１，７１を相互に異なる方向へねじ送りをするには、各送りボルト７０のおねじの形成方向や各送りボルト７０の回転方向の組み合わせを適宜選択して行う。
【００３４】
［センサ］
センサ７２は、シリンダ５１，５２の一方のロッド５１ａ，５２ａの昇降を検知するためのセンサで、例えば図示するようにリミットスイッチや、一定以上の圧力が作用しないと作動しない感圧センサ等を採用でき、各第一、第二シリンダ５１，５２のロッド５１ａ，５２ａの一部に当接可能な位置に配置する。
本例ではリミットスイッチ製のセンサ７２を、各ロッド５１ａ，５２ａの上端下面と当接可能に配置した場合を示す。
【００３５】
［回転伝達機構］
回転伝達機構７４は、サーボモータ７３の回転を各送りボルト７０，７０へ伝えるための歯車伝達機構やベルト伝達機構である。
【００３６】
［サーボモータ］
本例では、各送りボルト７０，７０へ回転を与える手段としてサーボモータ７３使用する。これは昇降体７１の昇降をミリ単位（好適には１ｍｍ乃至２ｍｍ）で正確に制御するためである。
サーボモータ７３は制御部６０の制御指令に基づいて回転と停止が制御される。
またサーボモータ７３の回転方向は、収縮する感知対象が第一又は第二シリンダ５１，５２の何れかにより切り替わる。
【００３７】
［制御部］
制御部６０の制御対象は、少なくとも図６に示す掘削支圧機３０1〜３０4の各モータ３３と、水平制御装置５０1〜５０4の各サーボモータ７３及び開閉弁５５であり、必要に応じて制御部６０で水平掘削機２０1〜２０5の作動を制御してもよい。
【００３８】
制御部６０は個別に各水平制御装置５０1〜５０4の開閉弁５５の作動と、個別にサーボモータ７３の作動を制御してケーソン１０全体の沈降量を、予め設定した沈下量の設定範囲内で以って繰り返し計測を行って過剰沈下を監視し、沈下量にバラツキを生じたときは、各部を修正制御する。
【００３９】
制御部６０は各水平制御装置５０1〜５０4の開閉弁５５と、サーボモータ７３に対してつぎように制御する
【００４０】
（ｉ）開閉弁５５に対して
左右一対のセンサ７２，７２のスイッチがオンとオフの組み合わせのときは、開弁操作する。
左右一対のセンサ７２，７２のスイッチが共にオンの組み合わせのときは、閉弁操作する。
【００４１】
（ｉｉ）サーボモータ７３に対して
左右一対のセンサ７２，７２のスイッチがオンとオフの組み合わせのときは、運転制御する。
左右一対のセンサ７２，７２のスイッチが共にオンの組み合わせのときは、運転停止するように制御する。
【００４２】
また制御部６０は、上記したように各水平制御装置５０1〜５０4を個別に制御するだけでなく、ケーソン１０全体の水平度および鉛直度を制御するため、複数の掘削支圧機３０1〜３０4のモータ３３に対して、つぎのように制御する。
（ｉ）各水平制御装置５０1〜５０4を通じてケーソン１０の沈下量に所定の値以上のバラツキが生じたときは、何れかの掘削支圧機３０1〜３０4のモータ３３の運転を停止するように制御する。
（ｉｉ）各水平制御装置５０1〜５０4の沈下量が揃った時点で、すべての掘削支圧機３０1〜３０4のモータ３３の運転を再開するように制御する。
【００４３】
＜３＞一台の水平制御装置の作動
図８を基に一台の水平制御装置５０の作動について説明する。
ケーソン１０の沈下に伴い、例えば図示するように左列最下位の突起体１３が左方の第一シリンダ５１のロッド５１ａの上端に当接することで、流体圧力で右方の第二シリンダ５２のロッド５２ａが押し下げられ、同時に左右の各昇降体７１は各ロッド５１ａ，５１ｂの昇降変位に追尾する。
【００４４】
これを詳細に説明すると、左方のロッド５１ａと当接して左方のセンサ７２のスイッチがオンになると、制御部６０を通じて、吐出路５３の開閉弁５５が開弁されて第一、第二シリンダ５１，５２間に循環流路が形成され、これと同時にサーボモータ７３が所定の方向に回転して左右一対の送りボルト７０，７０を回転させる。
【００４５】
開閉弁５５が開弁して第一シリンダ５１と第二シリンダ５２内の流体移動が可能となるため、左方のロッド５１ａは左列の突起体１３と当接しながら降下を続け、右方の第二シリンダ５２のロッド５２ａは右列最下位の突起体１３へ向けて上昇を続ける。
またサーボモータ７３の回転に伴い、左方の昇降体７１は左方の送りボルト７０にねじ送りされて降下する。同様に右方の昇降体７１は右方の送りボルト７０にねじ送りされて上昇する。このようにして左右の各昇降体７１，７１は左右の各ロッド５１ａと５２ａの昇降に追従して昇降する。
【００４６】
前述したように制御部６０は予め設定した範囲内でケーソンの沈下量を計測するようになっている。そのため第一シリンダ５１の収縮に伴うケーソン１０の沈下も同様に計測される。沈下量は既知の送りボルト７０のねじピッチを基にサーボモータ７３の回転数から容易に求めることができる。
予め設定したある範囲内でケーソンの沈下量を監視するのは、他の水平制御装置５０との相対的な沈下量を短時間の間に連続的に対比するためである。
【００４７】
図９に示すように、右方の第二シリンダ５２のロッド５２ａが右列の最下位の突起体１３に当接して右方のセンサ７２のスイッチがオン（左右のセンサ７２，７２がオン）に切り替わると、開閉弁５５が閉じられ、同時にサーボモータ７３の運転が停止することで、追尾手段の作動が終了する。
【００４８】
左方の第一シリンダ５１のロッド５１ａが１ストローク収縮し終えた時点で、図９の破線で示す左列最下位の突起体１３を撤去する。これにより左方の第一シリンダ５１側のセンサ７２はオフとなる。
その結果、左方のセンサ７２のスイッチがオフで右方のセンサ７２のスイッチがオンの組み合わせとなるために、開閉弁５５は開弁し、同時にサーボモータ７３は前記した方向と逆方向に回転する。
したがって、ケーソン１０の沈下に合わせて図９の矢印で示すように第二シリンダ５２が収縮作動しつつ、第一シリンダ５１が伸張作動する。左右の各昇降体７１，７１は各シリンダ５１，５２の伸縮に追従して昇降することになる。
【００４９】
上記したように、左右の各シリンダ５１，５２による収縮と伸張の作動を交互に行う工程と、左右各列の最下位の突起体１３を交互に撤去する工程を繰り返し行ってケーソン１０の沈下を測定する。
【００５０】
＜４＞複数の水平制御装置の制御
上記したケーソン１０の沈下計測は、図６に示す水平制御装置５０1〜５０4を設置した複数の地点において実施される。
各水平制御装置５０1〜５０4で計測される沈下量にバラツキを生じたとき、制御部６０は複数の掘削支圧機３０1〜３０4のモータ３３に対してつぎのように制御する。
【００５１】
水平制御装置５０1〜５０4のうち最も早く所定の沈下量に達したときは、その範囲が他の箇所と比べて先行沈下していること判断し、この範囲に最も近くに位置する何れかの掘削支圧機３０1〜３０4のモータ３３の運転を停止する。これにより回転を停止した羽根３２は地盤に接面してケーソン１０の沈下に対して抵抗する。
【００５２】
この間に水平掘削機２０や残った他の水平制御装置５０1〜５０4で以って掘削の遅れている範囲の掘削を継続して行う。この間、掘削が追いつくまで上記した何れかの掘削支圧機３０1〜３０4は停止したまま待つ。
【００５３】
各水平制御装置５０1〜５０4の沈下量がすべて揃った時点で、それまで停止していた前記何れかの掘削支圧機３０1〜３０4の運転を再開する。
このようにケーソン１０の沈下量のバラツキのチェックと、バラツキの修正を、予め設定した沈下範囲内で繰り返し行うので、高い水平性と鉛直性を保ちながらケーソン１０を沈下させることが可能となる。
【実施例３】
【００５４】
水平掘削機２０を省略し、掘削支圧機３０のみでケーソン１０の刃口直下を掘削する場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】発明に係る実施例１の説明図であって、一部を破断したケーソンの平面図
【図２】図１におけるII−IIの断面図
【図３】掘削支圧機の羽根の平面図
【図４】図３におけるIV−IVの断面図
【図５】ケーソンの角部を地盤側から見た部分拡大図
【図６】発明に係る実施例２の説明図であって、一部を破断したケーソンの平面図
【図７】図６におけるVII−VIIの断面図
【図８】第一シリンダの収縮時における水平制御装置のモデル図
【図９】第二シリンダの収縮時における水平制御装置のモデル図
【符号の説明】
【００５６】
１０・・・・ケーソン
１１・・・・ケーソンの排出口
１２・・・・ケーソンの棚部
１３・・・・突起体
２０1〜２０5・・・水平掘削機
３０1〜３０4・・・掘削支圧機
３１・・・・縦軸
３２・・・・羽根
３３・・・・放射羽根
３４・・・・掘削ビット
４０・・・・立坑
５０，５０1〜５０4・・・水平制御装置
５１・・・・第一シリンダ
５１ａ・・・ロッド
５２・・・・第二シリンダ
５２ａ・・・ロッド
５３・・・・吐出路
５４・・・・還流路
５５・・・・開閉弁
６０・・・・制御部
７０，７１・・・送りボルト
７１，７１・・・昇降体
７２，７２・・・センサ
７３・・・・サーボモータ
７４・・・・回転伝達機構
７５・・・・ガイド棒
【技術分野】
【０００１】
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ものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ケーソン工法は、ケーソンの自重を利用したり強制的な載荷重をかけて先鋭な刃口を強制的に地盤に圧入しながら、ケーソン内側を掘削して沈設している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記した従来のケーソンの沈設技術にはつぎのような問題点かある。
（１）ケーソンの刃口近くは、作業者が手掘りするかバックホー等による機械掘りを行っていたが、ケーソンの刃口近くは盤膨れを起こし易く、作業者が危険に晒される。
（２）高い鉛直性を保ってケーソンを沈下させる必要性から、一日当たりの沈下量が数センチ程度と非常に小さい。
そのため、施工に長期間を要し、施工費が嵩む大きな要因になっている。
（３）ケーソンの沈下量にバラツキを生じて傾きが生じたときは、その修正の多大の時間と多額の費用がかかる問題がある。ケーソンの正確な鉛直度を保って圧入することは至難である。
（４）出願人はケーソンの刃口直下に複数の自走式の掘削機を配備し、これらの掘削機を往復移動しながら刃口直下の地盤を掘削してケーソンを沈下させる発明を特開平１１−１７２６８８号、特開平１１−２６９８９０号として先に提案した。
この発明はケーソンが平面矩形を呈する場合に直線的に往復する掘削機で以ってケーソンの角部の隅々まで掘削することが技術的に難しいことと、軟弱地盤の場合にケーソンの自重で沈下量にバラツキが生じ易いという新たな課題がある。
【０００４】
本発明は上記したような従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、つぎの何れかのケーソンの掘削技術を提供することにある。
（１）ケーソンの沈下を簡易に制御できる、ケーソンの掘削技術を提供すること。
（２）ケーソンの刃口の全域を掘削できる、ケーソンの掘削技術を提供すること。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願の第１の発明に係るケーソン用掘削装置は、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であって、ケーソンの複数箇所に鉛直に向けて複数の掘削支圧機を配置し、前記掘削支圧機はケーソンの刃口から下方へ延びる縦軸と、前記縦軸の下部に一体に設けた羽根と、前記縦軸に回転を与えるモータとよりなり、前記羽根は回転時に掘削刃として機能すると共に、回転停止時に地盤に接面してケーソンの沈下を阻止する抵抗部材として機能することを特徴とするものである。
また第２の発明に係るケーソン用掘削装置は、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であって、ケーソンの複数箇所に鉛直に向けて配置した掘削支圧機と、ケーソンの刃口の下面に、該刃口に沿って往復移動可能に配置した水平掘削機とよりなり、前記掘削支圧機はケーソンの刃口から下方へ延びる縦軸と、前記縦軸の下部に一体に設けた羽根と、前記縦軸に回転を与えるモータとよりなり、前記羽根は回転時に掘削刃として機能すると共に、回転停止時に地盤に接面してケーソンの沈下を阻止する抵抗部材として機能することを特徴とするものである。
また第３の発明に係るケーソン用掘削装置は、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であって、ケーソンの複数箇所に鉛直に向けて配置した掘削支圧機と、ケーソンの刃口の下面に、該刃口に沿って往復移動可能に配置した水平掘削機と、地上側のケーソンの周囲に配置した水平制御装置とよりなり、前記掘削支圧機はケーソンの刃口から下方へ延びる縦軸と、前記縦軸の下部に一体に設けた羽根と、前記縦軸に回転を与えるモータとよりなり、前記羽根は回転時に掘削刃として機能すると共に、回転停止時に地盤に接面してケーソンの沈下を阻止する抵抗部材として機能することを特徴とするものである。
また第４の発明に係るケーソン用掘削装置は、前記した第２又は第３の発明において、掘削支圧機の羽根を水平掘削機に対して相対的に下位に位置させて、両掘削機に高低差を設けたことを特徴とするものである。
また第５の発明に係るケーソン用掘削装置は、前記した第３又は４の発明において、水平制御装置が、一対の縦向きの流体圧で伸縮する一対のシリンダと、前記各シリンダの各ロッドの変位に追従する追尾手段を具備し、ケーソンの外周面に一定間隔を隔てて設けた複数の突起体に前記一対のシリンダの各ロッドを交互に当接させながら、追尾手段を介してケーソンの沈下量を計測可能に構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は次のような効果を得ることができる。
（１）掘削機能だけでなく、ケーソンの沈下を防止する掘削支圧機を装備したことにより、ケーソンの沈下量を簡易に制御することができる。
（２）殊に、水平制御装置と掘削支圧機を組み合わせて制御することで、ケーソンの沈下量を簡易に、しかも正確に制御することができる。
（３）掘削支圧機の羽根を水平掘削機の両掘削機に高低差を設けたことで、ケーソンの刃口直下の地盤を安全で効率よく掘削できる。
殊にケーソンの刃口形状が角形を呈する場合は、角部の掘削残しがなくなり刃口の全面掘削が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下図面を参照しながら本発明のケーソン用掘削装置の実施例について説明する。
【実施例１】
【０００８】
＜１＞装置の概要
図１にケーソン１０の一部を破断した平面図を示し、図２のその縦断面図を示す。
ケーソン１０は、ケーソン１０の刃口直下に往復移動可能に配置した複数の水平掘削機２０1〜２０5と、ケーソン１０の複数箇所に鉛直に向けて配置した複数の掘削支圧機３０1〜３０4とを備えている。
【０００９】
＜２＞ケーソン
ケーソン１０は、オープン式または有底式等の公知のコンクリート製の函体で、ブレキャスト製、或いは現場打設により、沈下に合わせてその上部に順次増築する。
本例ではケーソン１０の水平断面形状が四角形である場合について示すが、ケーソン１０の形状はこれ以外に多角形、円形、楕円形等を含むものである。
また従来のケーソンは刃口が地盤に圧入し易いように尖鋭に形成されているが、本発明ではケーソン１０の刃口の下端面が先鋭である必要はなく、厚みのある平面として形成する。
また必要に応じてケーソン１０の一部の側面下部に排出口１１を形成する。排出口１１は、掘削土をケーソン１０の側方に設けた立坑４０を通じて排出するためである。
【００１０】
＜３＞水平掘削機
ケーソン１０の刃口の下面には、複数の自走式の水平掘削機２０1〜２０5を配備する。水平掘削機２０1〜２０5はケーソン１０の四角形を呈する各辺に原則として一台を配備し、例外的に排出口１１を設けた辺にニ台の水平掘削機２０4，２０5を配備する。
【００１１】
水平掘削機２０1〜２０5は、自走手段を具備した走行体と、走行体に水平に向けて並列に設けた一対の水平スクリューと、水平スクリューの回転駆動手段とを装備した共通の構造を有していて、例えば出願人が先に提案した特開平１１−１７２６８８号公報、特開平１１−２６９８９０号公報、特開平２００１−２０２９３号公報に開示された掘削機を適用することができる。
【００１２】
水平掘削機２０1〜２０5は、ケーソン１０の刃口幅で掘削すると共に、掘削土をケーソン１０の内側へ排出できる掘削手段と、ケーソン１０の刃口に係合して、刃口下面を往復移動する走行手段を具備する掘削機であれば上記した以外の各種の掘削機を適用することができる。
また各水平掘削機２０1〜２０5の往復移動とその移動距離については個別に制御可能に構成されている。
【００１３】
＜４＞掘削支圧機
ケーソン１０の角部内側には各棚部１２を張り出して設け、各棚部１２に掘削支圧機３０1〜３０4を設ける。掘削支圧機３０1〜３０4はケーソン１０の刃口の角部を回転掘削する機能の他に、刃口直下の地盤に反力を得てケーソン１０の沈下を積極的に阻止する沈下防止機能を併有する。
地盤の支持機能を有する掘削機はこれまで存在せず、掘削支圧機３０1〜３０4は後述するように沈下中のケーソン１０の姿勢制御に大きく役立つものである。
【００１４】
図１，２に例示した掘削支圧機３０1〜３０4について説明すると、掘削支圧機３０1〜３０4は、ケーソン１０の刃口から下方へ延びる縦軸３１と、縦軸３１の下部に一体に設けた羽根３２と、縦軸３１に回転を与えるモータ３３とを具備する。
【００１５】
ケーソン１０の棚部１２に縦軸３１を回転可能に貫通して配置する。
羽根３２を有する支軸３１が棚部１２の下方へ延びていて、この羽根３２は水平掘削機２０より下方に配置する。
羽根３２は図３，４に示すように円板を放射状に切欠き、残った放射羽根３３の端部下面に帯状の掘削ビット３４を設け、掘削ビット３４で以って掘削した土砂を放射状の切欠き空間を通じて上方へ排出できるものを採用する。尚、羽根３２は軸長の短い公知のスクリュー羽根であってもよい。
【００１６】
また、各掘削支圧機３０1〜３０4の羽根３３の回転は個別に制御可能であって、羽根３２の回転中は掘削機能を発揮し、回転が停止した時点で地盤と面接触して支持部材（圧入抵抗部材）として機能する。
【００１７】
つぎに水平掘削機２０1〜２０5と掘削支圧機３０1〜３０4との掘削範囲の関係について説明する。
前記したように掘削支圧機３０1〜３０4は水平掘削機２０1〜２０5に対して相対的に下位に位置している。
このように両掘削に高低差を設けたのは、各水平掘削機２０1〜２０5が往復移動の際に各掘削支圧機３０1〜３０4と干渉（衝突）するのを避けて、水平掘削機２０の掘削範囲をケーソン１０の角部近くまで近づけるためである。
図５はケーソン１０の一部の角部を刃口側から見た図で、二点差線で示す掘削支圧機３０1による平面的な掘削範囲が、刃口の各辺に配備した水平掘削機２０1と２０2の往復移動による平面的な掘削範囲と重合するように、羽根３２の径が設定されている。これによりケーソン１０の刃口全長に亘る掘削が可能となる。
【００１８】
［作用］
つぎにケーソンの沈下方法について説明する。
【００１９】
＜１＞掘削
図１に示すようにケーソン１０の刃口の各辺に水平掘削機２０1〜２０5をセットすると共に、ケーソン１０の内側角部に掘削支圧機３０1〜３０4をセットする。
そして、各水平掘削機２０1〜２０5は掘削支圧機３０1〜３０4と協働して、ケーソン１０の刃口地盤を掘削する。
【００２０】
各水平掘削機２０1〜２０5はケーソン１０の刃口の直線部に沿って往復移動しながらケーソン１０の刃口幅で直下地盤を掘削し、掘削土砂を内側へ排出する。また各掘削支圧機３０1〜３０4はケーソン１０の角部の刃口直下を回転掘削する。
前記した水平掘削機２０1〜２０5だけではケーソン１０の角部に掘削残しを生じ易いが、ケーソン１０の角部に高低差を設けて掘削支圧機３０1〜３０4を配備することでケーソン１０の角部も含めて刃口全体の直下地盤を掘削すること
が可能となる。
【００２１】
予め、ケーソン１０の内部にバックホーやブルドーザ等の掘削機械が配備してあって、水平掘削機２０1〜２０5と掘削支圧機３０1〜３０4から排出された掘削土はケーソン１０の内側の掘削土を含めて立坑４０を通じて地上へ排出する。
以上の作業を繰り返すことで、刃口２の直下地盤を均等に掘削しながらケーソン１を沈下させる。
【００２２】
＜２＞ケーソンの水平制御
掘削量を均等にするため、対向する水平掘削機２０1〜２０5を等速度で往復走行させ、また対角関係にある各掘削支圧機３０1〜３０4も等速で掘削するとよい。
また刃口の接する地盤に高度差がある場合や岩や礫が存在する場合は、均等に掘削できない。
【００２３】
このような場合は、ケーソン１０の各辺の掘削状況を目視により、或いは各種センサや変位計を用いてケーソン１０の全体の水平変位を検知する。ケーソン１０の全体の沈下にバラツキが生じたときは、この検知データにケーソン１０の掘削が進んでいる箇所のそれ以上の沈下を阻止するため、所定位置の掘削支圧機３０1〜３０4の稼動を一時的に停止する。掘削支圧機３０1〜３０4の何れかを停止することで羽根３２が沈下のブレーキとなってケーソン１０の沈下を防止する。
【００２４】
その間に掘削の遅れている箇所の掘削を進めてケーソン１０の水平性を微調整する。掘削の遅れている箇所は、水平掘削機２０1〜２０5を個別に自走させて、或いは掘削支圧機３０1〜３０4を個別に稼動させて掘削する。
ケーソン１０の水平および鉛直の微調整が完了したら停止していた所定位置の掘削支圧機３０1〜３０4の運転を再開する。
【実施例２】
【００２５】
図６〜図９を基に他の実施例について説明するが、先の実施例１と同一の部位については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
またケーソン１０の角部に、水平掘削機２０1〜２０5と高低差を介して掘削支圧機３０1〜３０4を配備することや、各水平掘削機２０1〜２０5の往復移動による掘削と、各掘削支圧機３０1〜３０4による回転掘削により、ケーソン１０の角部も含めた刃口全体の直下地盤を掘削することは前記した実施例１と同様であるので、詳しい説明を省略する。
【００２６】
本例は水平制御装置５０1〜５０4を追加配置することで、ケーソン１０の水平性を制御する実施例である。
【００２７】
＜１＞ケーソン側の突起体
図６，７に示すように、ケーソン１０の外周面には一定間隔を隔てて複数の突起体１３を設ける。突起体１３は縦方向に沿って二列平行に配置し、各列の突起体１３は半ピッチ分を縦方向にずらして千鳥状に設置する。これらの突起体１３はケーソン１０を構築する際に予め取り付けておく。
突起体１３は水平制御装置５０1〜５０4のロッドと当接可能な棒状、板状の突起であり、使用目的を完了したときに除去できるように例えば着脱可能な埋込式ボルトや、切除可能な鋼材で形成することができる。
【００２８】
＜２＞水平制御装置
図６，７に示すように、地上側のケーソン１０の外方の複数箇所に水平制御装置５０1〜５０4を配備する。本例では平面四角形のケーソン１０に対し相対向させて合計四台を配備した場合について示すが、設置台数や配置位置については適宜選択する。
また図中の符号６０は制御部で、各水平制御装置５０1〜５０4の作動制御と、各掘削支圧機３０1〜３０4の作動制御を主に行う。
【００２９】
各水平制御装置５０1〜５０4は共通構造であるため、図８に基づきその一台について説明する。
水平制御装置５０は、一対の縦向きの流体圧で伸縮する第一、第二シリンダ５１，５２と、各シリンダ５１，５２の各ロッド５１ａ，５２ａの変位に追従する追尾手段を具備している。
【００３０】
［一対のシリンダ］
第一、第二シリンダ５１，５２の上部間および下部間には、夫々吐出路５３と還流路５４が接続していて、一対のシリンダ内の流体を相互に循環移送できるように構成されている。第一、第二シリンダ５１，５２はロッド５１ａ，５２ａの何れか一方が収縮すると、この収縮力を利用してロッド５１ａ，５２ａの何れか他方が伸張するので、従来の油圧シリンダのような外部ポンプは不要であるため、簡易な構成となる。
また第一、第二シリンダ５１，５２は、ケーソン１０の総重量を支えるための部材ではなく、あくまでも突起体１３を介してケーソン１０の沈下に追従させるための部材である。
【００３１】
前記の吐出路５３には開閉弁５５が介装されている。
開閉弁５５を開弁することで第一、第二シリンダ５１，５２の間に循環流路を形成して各ロッド５１ａ，５２ａの自由な伸縮を許容し、閉弁することで循環流路を遮断して両ロッド５１ａ，５２ａの伸縮を強制的に停止する。
したがって、開閉弁５５は少なくとも第一、第二シリンダ５１，５２の何れか一方のロッド５１ａ，５２ａの降下中は開弁し、これ以外のときは閉弁して流路を閉じるように制御される。
開閉弁５５は制御部６０で遠隔から制御可能な電磁弁や、これに類した各種の制御弁を適用する。
【００３２】
［追尾手段］
追尾手段は第一シリンダ５１と第二シリンダ５２に夫々装備し、各ロッド５１ａ，５２ａの昇降に合わせて個別に追従させるための装置である。
追尾手段は各シリンダ５１，５２と平行に立設した一対の送りボルト７０，７０と、各送りボルト７０に螺合して昇降する昇降体７１と、各昇降体７１に設けたセンサ７２と、送りボルト７０に回転を与えるサーボモータ７３と、モータ７３の回転を両送りボルト７０，７０へ伝達する回転伝達機構７４とにより構成する。
【００３３】
［昇降体と送りボルト］
各昇降体７１には送りボルト７０と平行に立設したガイド棒７５が貫通していて、昇降体７１の傾倒や横ぶれを規制している。
一対の昇降体７１，７１は、各送りボルト７０，７０上で相互に異方向へねじ送りできるようになっている。すなわち、一対の昇降体７１，７１のうちの一方の昇降体７１が降下すると、他方の昇降体７１がその降下量と等距離だけ上昇し、反対の場合はその逆の動きをする、シーソーのようにねじ送りされるようになっていて、最小の送り量は送りボルト７０のねじピッチにより求められる。
一対の昇降体７１，７１を相互に異なる方向へねじ送りをするには、各送りボルト７０のおねじの形成方向や各送りボルト７０の回転方向の組み合わせを適宜選択して行う。
【００３４】
［センサ］
センサ７２は、シリンダ５１，５２の一方のロッド５１ａ，５２ａの昇降を検知するためのセンサで、例えば図示するようにリミットスイッチや、一定以上の圧力が作用しないと作動しない感圧センサ等を採用でき、各第一、第二シリンダ５１，５２のロッド５１ａ，５２ａの一部に当接可能な位置に配置する。
本例ではリミットスイッチ製のセンサ７２を、各ロッド５１ａ，５２ａの上端下面と当接可能に配置した場合を示す。
【００３５】
［回転伝達機構］
回転伝達機構７４は、サーボモータ７３の回転を各送りボルト７０，７０へ伝えるための歯車伝達機構やベルト伝達機構である。
【００３６】
［サーボモータ］
本例では、各送りボルト７０，７０へ回転を与える手段としてサーボモータ７３使用する。これは昇降体７１の昇降をミリ単位（好適には１ｍｍ乃至２ｍｍ）で正確に制御するためである。
サーボモータ７３は制御部６０の制御指令に基づいて回転と停止が制御される。
またサーボモータ７３の回転方向は、収縮する感知対象が第一又は第二シリンダ５１，５２の何れかにより切り替わる。
【００３７】
［制御部］
制御部６０の制御対象は、少なくとも図６に示す掘削支圧機３０1〜３０4の各モータ３３と、水平制御装置５０1〜５０4の各サーボモータ７３及び開閉弁５５であり、必要に応じて制御部６０で水平掘削機２０1〜２０5の作動を制御してもよい。
【００３８】
制御部６０は個別に各水平制御装置５０1〜５０4の開閉弁５５の作動と、個別にサーボモータ７３の作動を制御してケーソン１０全体の沈降量を、予め設定した沈下量の設定範囲内で以って繰り返し計測を行って過剰沈下を監視し、沈下量にバラツキを生じたときは、各部を修正制御する。
【００３９】
制御部６０は各水平制御装置５０1〜５０4の開閉弁５５と、サーボモータ７３に対してつぎように制御する
【００４０】
（ｉ）開閉弁５５に対して
左右一対のセンサ７２，７２のスイッチがオンとオフの組み合わせのときは、開弁操作する。
左右一対のセンサ７２，７２のスイッチが共にオンの組み合わせのときは、閉弁操作する。
【００４１】
（ｉｉ）サーボモータ７３に対して
左右一対のセンサ７２，７２のスイッチがオンとオフの組み合わせのときは、運転制御する。
左右一対のセンサ７２，７２のスイッチが共にオンの組み合わせのときは、運転停止するように制御する。
【００４２】
また制御部６０は、上記したように各水平制御装置５０1〜５０4を個別に制御するだけでなく、ケーソン１０全体の水平度および鉛直度を制御するため、複数の掘削支圧機３０1〜３０4のモータ３３に対して、つぎのように制御する。
（ｉ）各水平制御装置５０1〜５０4を通じてケーソン１０の沈下量に所定の値以上のバラツキが生じたときは、何れかの掘削支圧機３０1〜３０4のモータ３３の運転を停止するように制御する。
（ｉｉ）各水平制御装置５０1〜５０4の沈下量が揃った時点で、すべての掘削支圧機３０1〜３０4のモータ３３の運転を再開するように制御する。
【００４３】
＜３＞一台の水平制御装置の作動
図８を基に一台の水平制御装置５０の作動について説明する。
ケーソン１０の沈下に伴い、例えば図示するように左列最下位の突起体１３が左方の第一シリンダ５１のロッド５１ａの上端に当接することで、流体圧力で右方の第二シリンダ５２のロッド５２ａが押し下げられ、同時に左右の各昇降体７１は各ロッド５１ａ，５１ｂの昇降変位に追尾する。
【００４４】
これを詳細に説明すると、左方のロッド５１ａと当接して左方のセンサ７２のスイッチがオンになると、制御部６０を通じて、吐出路５３の開閉弁５５が開弁されて第一、第二シリンダ５１，５２間に循環流路が形成され、これと同時にサーボモータ７３が所定の方向に回転して左右一対の送りボルト７０，７０を回転させる。
【００４５】
開閉弁５５が開弁して第一シリンダ５１と第二シリンダ５２内の流体移動が可能となるため、左方のロッド５１ａは左列の突起体１３と当接しながら降下を続け、右方の第二シリンダ５２のロッド５２ａは右列最下位の突起体１３へ向けて上昇を続ける。
またサーボモータ７３の回転に伴い、左方の昇降体７１は左方の送りボルト７０にねじ送りされて降下する。同様に右方の昇降体７１は右方の送りボルト７０にねじ送りされて上昇する。このようにして左右の各昇降体７１，７１は左右の各ロッド５１ａと５２ａの昇降に追従して昇降する。
【００４６】
前述したように制御部６０は予め設定した範囲内でケーソンの沈下量を計測するようになっている。そのため第一シリンダ５１の収縮に伴うケーソン１０の沈下も同様に計測される。沈下量は既知の送りボルト７０のねじピッチを基にサーボモータ７３の回転数から容易に求めることができる。
予め設定したある範囲内でケーソンの沈下量を監視するのは、他の水平制御装置５０との相対的な沈下量を短時間の間に連続的に対比するためである。
【００４７】
図９に示すように、右方の第二シリンダ５２のロッド５２ａが右列の最下位の突起体１３に当接して右方のセンサ７２のスイッチがオン（左右のセンサ７２，７２がオン）に切り替わると、開閉弁５５が閉じられ、同時にサーボモータ７３の運転が停止することで、追尾手段の作動が終了する。
【００４８】
左方の第一シリンダ５１のロッド５１ａが１ストローク収縮し終えた時点で、図９の破線で示す左列最下位の突起体１３を撤去する。これにより左方の第一シリンダ５１側のセンサ７２はオフとなる。
その結果、左方のセンサ７２のスイッチがオフで右方のセンサ７２のスイッチがオンの組み合わせとなるために、開閉弁５５は開弁し、同時にサーボモータ７３は前記した方向と逆方向に回転する。
したがって、ケーソン１０の沈下に合わせて図９の矢印で示すように第二シリンダ５２が収縮作動しつつ、第一シリンダ５１が伸張作動する。左右の各昇降体７１，７１は各シリンダ５１，５２の伸縮に追従して昇降することになる。
【００４９】
上記したように、左右の各シリンダ５１，５２による収縮と伸張の作動を交互に行う工程と、左右各列の最下位の突起体１３を交互に撤去する工程を繰り返し行ってケーソン１０の沈下を測定する。
【００５０】
＜４＞複数の水平制御装置の制御
上記したケーソン１０の沈下計測は、図６に示す水平制御装置５０1〜５０4を設置した複数の地点において実施される。
各水平制御装置５０1〜５０4で計測される沈下量にバラツキを生じたとき、制御部６０は複数の掘削支圧機３０1〜３０4のモータ３３に対してつぎのように制御する。
【００５１】
水平制御装置５０1〜５０4のうち最も早く所定の沈下量に達したときは、その範囲が他の箇所と比べて先行沈下していること判断し、この範囲に最も近くに位置する何れかの掘削支圧機３０1〜３０4のモータ３３の運転を停止する。これにより回転を停止した羽根３２は地盤に接面してケーソン１０の沈下に対して抵抗する。
【００５２】
この間に水平掘削機２０や残った他の水平制御装置５０1〜５０4で以って掘削の遅れている範囲の掘削を継続して行う。この間、掘削が追いつくまで上記した何れかの掘削支圧機３０1〜３０4は停止したまま待つ。
【００５３】
各水平制御装置５０1〜５０4の沈下量がすべて揃った時点で、それまで停止していた前記何れかの掘削支圧機３０1〜３０4の運転を再開する。
このようにケーソン１０の沈下量のバラツキのチェックと、バラツキの修正を、予め設定した沈下範囲内で繰り返し行うので、高い水平性と鉛直性を保ちながらケーソン１０を沈下させることが可能となる。
【実施例３】
【００５４】
水平掘削機２０を省略し、掘削支圧機３０のみでケーソン１０の刃口直下を掘削する場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】発明に係る実施例１の説明図であって、一部を破断したケーソンの平面図
【図２】図１におけるII−IIの断面図
【図３】掘削支圧機の羽根の平面図
【図４】図３におけるIV−IVの断面図
【図５】ケーソンの角部を地盤側から見た部分拡大図
【図６】発明に係る実施例２の説明図であって、一部を破断したケーソンの平面図
【図７】図６におけるVII−VIIの断面図
【図８】第一シリンダの収縮時における水平制御装置のモデル図
【図９】第二シリンダの収縮時における水平制御装置のモデル図
【符号の説明】
【００５６】
１０・・・・ケーソン
１１・・・・ケーソンの排出口
１２・・・・ケーソンの棚部
１３・・・・突起体
２０1〜２０5・・・水平掘削機
３０1〜３０4・・・掘削支圧機
３１・・・・縦軸
３２・・・・羽根
３３・・・・放射羽根
３４・・・・掘削ビット
４０・・・・立坑
５０，５０1〜５０4・・・水平制御装置
５１・・・・第一シリンダ
５１ａ・・・ロッド
５２・・・・第二シリンダ
５２ａ・・・ロッド
５３・・・・吐出路
５４・・・・還流路
５５・・・・開閉弁
６０・・・・制御部
７０，７１・・・送りボルト
７１，７１・・・昇降体
７２，７２・・・センサ
７３・・・・サーボモータ
７４・・・・回転伝達機構
７５・・・・ガイド棒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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であって、
ケーソンの複数箇所に鉛直に向けて複数の掘削支圧機を配置し、
前記掘削支圧機はケーソンの刃口から下方へ延びる縦軸と、
前記縦軸の下部に一体に設けた羽根と、
前記縦軸に回転を与えるモータとよりなり、
前記羽根は回転時に掘削刃として機能すると共に、回転停止時に地盤に接面してケーソンの沈下を阻止する抵抗部材として機能することを特徴とする、
ケーソン用掘削装置。
【請求項２】
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であって、
ケーソンの複数箇所に鉛直に向けて配置した掘削支圧機と、
ケーソンの刃口の下面に、該刃口に沿って往復移動可能に配置した水平掘削機とよりなり、
前記掘削支圧機はケーソンの刃口から下方へ延びる縦軸と、
前記縦軸の下部に一体に設けた羽根と、
前記縦軸に回転を与えるモータとよりなり、
前記羽根は回転時に掘削刃として機能すると共に、回転停止時に地盤に接面してケーソンの沈下を阻止する抵抗部材として機能することを特徴とする、
ケーソン用掘削装置。
【請求項３】
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であって、
ケーソンの複数箇所に鉛直に向けて配置した掘削支圧機と、
ケーソンの刃口の下面に、該刃口に沿って往復移動可能に配置した水平掘削機と、
地上側のケーソンの周囲に配置した水平制御装置とよりなり、
前記掘削支圧機はケーソンの刃口から下方へ延びる縦軸と、
前記縦軸の下部に一体に設けた羽根と、
前記縦軸に回転を与えるモータとよりなり、
前記羽根は回転時に掘削刃として機能すると共に、回転停止時に地盤に接面してケーソンの沈下を阻止する抵抗部材として機能することを特徴とする、
ケーソン用掘削装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３において、掘削支圧機の羽根を水平掘削機に対して相対的に下位に位置させて、両掘削機に高低差を設けたことを特徴とする、ケーソン用掘削装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４において、水平制御装置が、一対の縦向きの流体圧で伸縮する一対のシリンダと、前記各シリンダの各ロッドの変位に追従する追尾手段を具備し、ケーソンの外周面に一定間隔を隔てて設けた複数の突起体に前記一対のシリンダの各ロッドを交互に当接させながら、追尾手段を介してケーソンの沈下量を計測可能に構成したことを特徴とする、ケーソン用掘削装置。
【請求項１】
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であって、
ケーソンの複数箇所に鉛直に向けて複数の掘削支圧機を配置し、
前記掘削支圧機はケーソンの刃口から下方へ延びる縦軸と、
前記縦軸の下部に一体に設けた羽根と、
前記縦軸に回転を与えるモータとよりなり、
前記羽根は回転時に掘削刃として機能すると共に、回転停止時に地盤に接面してケーソンの沈下を阻止する抵抗部材として機能することを特徴とする、
ケーソン用掘削装置。
【請求項２】
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であって、
ケーソンの複数箇所に鉛直に向けて配置した掘削支圧機と、
ケーソンの刃口の下面に、該刃口に沿って往復移動可能に配置した水平掘削機とよりなり、
前記掘削支圧機はケーソンの刃口から下方へ延びる縦軸と、
前記縦軸の下部に一体に設けた羽根と、
前記縦軸に回転を与えるモータとよりなり、
前記羽根は回転時に掘削刃として機能すると共に、回転停止時に地盤に接面してケーソンの沈下を阻止する抵抗部材として機能することを特徴とする、
ケーソン用掘削装置。
【請求項３】
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であって、
ケーソンの複数箇所に鉛直に向けて配置した掘削支圧機と、
ケーソンの刃口の下面に、該刃口に沿って往復移動可能に配置した水平掘削機と、
地上側のケーソンの周囲に配置した水平制御装置とよりなり、
前記掘削支圧機はケーソンの刃口から下方へ延びる縦軸と、
前記縦軸の下部に一体に設けた羽根と、
前記縦軸に回転を与えるモータとよりなり、
前記羽根は回転時に掘削刃として機能すると共に、回転停止時に地盤に接面してケーソンの沈下を阻止する抵抗部材として機能することを特徴とする、
ケーソン用掘削装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３において、掘削支圧機の羽根を水平掘削機に対して相対的に下位に位置させて、両掘削機に高低差を設けたことを特徴とする、ケーソン用掘削装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４において、水平制御装置が、一対の縦向きの流体圧で伸縮する一対のシリンダと、前記各シリンダの各ロッドの変位に追従する追尾手段を具備し、ケーソンの外周面に一定間隔を隔てて設けた複数の突起体に前記一対のシリンダの各ロッドを交互に当接させながら、追尾手段を介してケーソンの沈下量を計測可能に構成したことを特徴とする、ケーソン用掘削装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２８８３０（Ｐ２００６−２８８３０Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０７４７７（Ｐ２００４−２０７４７７）
【出願日】平成１６年７月１４日（２００４．７．１４）
【出願人】（３９１００５９４９）光洋自動機株式会社 (39)
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１４日（２００４．７．１４）
【出願人】（３９１００５９４９）光洋自動機株式会社 (39)
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