大 口径ボー リングマシンによ る岩掘削

U.D.C. 624.84‑123:622.243.5

大 口径ボー リングマシンによ る岩掘削

西松姓 設技撤 VOL.2

高 橋 信 一 *

松 沢 哲 夫 **

細

井 武 *** 川 村 正 身 ****

要 約

東京都水道局発注の小河内ダム取水設備築造工事において,大口tf.ボー リングマシンによる岩掘削 が本格的に採用され,期待どお りの施工実績 を修めることができたO

本稿は,当工事の施工内容及び施工

実

績について概略 を述べたものであるO 当工事の特徴 として,

①施工延長が長いことO(￠1.5m大仁1校岩掘削4,164.2m,￠3.6m大口径岩掘削752m)

(診ゅl.5m大rj径ボー リングマシンによる削孔長約50mのラップ掘削及び￠3.6m大口径ボー リング マシンによるベ ンチか ソト方式のラップ掘削

③傾斜岩盤のEl切掘削 などがあげられる｡

施工実績については,大 口径岩掘削工の稼働率,JT.Lil.削速度,掘削機の逆転条件, か ･/タ‑ビッ ト及び 描l水処理設備について,説明 したo

目 次

§

1.まえが き

§

2.全体工事概要

§3.地形地質概要

§4,施工 内容

§5.大 口径 掘削機 の選 定

§

6.使 用機器 及び設備

§7.実施工程

§8.大 口径岩掘 削 工作業分 類及び稼働率

§9.掘 削速度

§

10.大 口径 掘削機 の運転 条件

§

11.か ソタ‑ ビ ッ ト

§12.濁水処理 設備

§13.あ とが き

§ 1 .まえが き

東 京都 水道局発注の ､'小 河 内 ダム取水設備築 造工事 "

において採用 され た大 口径 ボー リングマ シンに よる岩掘 削工法 は,施工 量 及び施工 法 ともに業 界の注 目す る とこ ろで あったが, 昭和53年11月9日に掘 削が無事 終 了 した

*関東支店次長元小河内出,)に所々長

**関東支店小河内出公言所々長

***関東支店小河内出張所工事係長

****関東支店小河内出･llt所機電係

ので, 本稿 は その概要 を報告 す る もので ある｡

大 口径 ボー 】)ン グマ シ ンに よる岩掘削は,諸外 国にお いて,10数年前 よ り始 め られ, 主 として,石 油 竪井技術 よ り発達 し, 鉱 山の各種 シャフ ト, 原爆地下実験孔 の削 孔 な どに利用 され たのが発端 であ る｡ 我 国では, 本 四連 絡公団 に よる各種試験工事 ,大 島架橋 基礎工事 等 に使用 され,現在,本 四連絡橋 で本格的 に使 用 されてい る｡ 本 工事 で採用 され た大 口径 ボー リングマ シ ンに よる岩掘削 (以下,略 して,大 口径岩 掘削 と称す るこ とにす る)は,

￠1.5m大 口径岩掘 削4,164.2m, ￠3.6m大 口径 岩掘 削 752mに及び溝 た斜面 の ロ切 掘削,オーバー ラ ップ掘削は, 本邦初 の試 みで あった｡

隻2 .全体 工事概要

.i小 河 内 ダム取水設備築造工事 "は,新 放流設備 を築 造 し,利根 川の異常渇水時, もし くは夏期需要期 に小 河 内 ダムの取水量の増 強 (既 設 ダム放流 口よ り21.5t/see 新 放 流設備 よ り約30t/see)を計 るこ とを 目的 とし, 利根 川系 と多摩 川系 (山 口,村 山,小河 内 ダム)の上 水道水 源の有効的 な原水利用 を可能 にす るための工事 であ る｡

新 放 流設備 は, ダムサ イ ト上 流,貯水池左岸 の既設余 水吐上 流約130mの位 置に,取水庭 (取水絡 )お よび,敬 水 口 (地下取水塔 ) を築 造 し,余水吐 とほ ゞ平行 に導 水 トンネルで下 流に導 き,余水吐 エ プロンに滅勢放 流す る

ilphJ松雄 設技織 V()L.2

もので あ り,大 口径岩 掘削工 法 は,取水庭 及び取水 口築 造工事 において採用 された｡ (図‑I,図‑2参照)

なお,導 水 トンネルの掘 削に も,￠5.0mの トンネル ボ

‑ リングマ シン (T.B.M.)が採用 され たが, 本稿 では, 垂 直掘 りの大 口径 ポ‑ リングマ シンに焦点 を しぼ るこ と

にす る｡

図‑ 1 ‑般 平面図

本工事 の特異性 として,

① 工事 現場 が重要構造物 (ダム本体,余 水吐 )に 近接 してい るこ と, また,秩 父 多摩 国立公園内に あ るこ とよ り,振動,騒 音, 汚濁等 につ いて,規 制 が特 に厳 しい｡

② 工事 現場 が貯水池 に近接 し,工事安 全上か ら も, 貯水池 か らの漏水 は許 されず,振動 ･衝撃 の発生

を極 力 抑える施工 法 を採 用す る必要 が あった｡

(卦 貯水 池は, 東京都 の重要 な上 水源 で あ るため, 無効放 流 に よ り水位 を低 下 させ るこ とは許 され な い｡ また水位 は水需要 に よ り大 き く変動 し, 水位 調節 は一切許 され ない.

な どが あ り, これ らの条件 を満足す る工 法 として,表 ‑ 1に示 す3工種 に大 口径 岩掘 削工法が本格的 に採用 され, 期待 通 りの施工 実績 を修め るこ とがで きた (図‑3､ 図

‑4)

.

なお,工事場所 及び工事 期 間はつ ぎの とお りであ る｡

工事場所 東京都 西 多摩郡奥 多摩町原5番地 工事 期 間 昭和50年12月1日〜昭和54年3月29日

(大 口径 岩掘削施工 期 間 昭和51年4月8日〜昭和53年 11月24日)

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^ヾル7掌

図

‑2

縦断図 秦‑ 1 大 口径岩掘 削工 内容

工

秘 施 工 目 的 施

工

量 他用岩掘削機 特 徴

取水ロ 取水ロ(立坑)周辺緑切掘削 施工延長 2040m MD‑150(三菱重工袈) 孔長48.6mに及ぶ 41.5m大口撞着掘削 (独立孔及び独立孔間オーバ‑ラツ7顎消rl) 乱 数孔 長 4428.孔6m 2台 オ‑バーラップ掘削

取水庭 鋼管杭(￠1320.8 t19)建込孔掘削 施工延長 455m MD‑150 や2台 1)45○傾斜岩盤のノーケ

41.5m大口径岩掘削 (鋼管杭 連込孔掘削(陵上部) 永上部) 施工延長孔 数孔 長 414102.7.1孔8755mm5m5孔孔 i‑4(石川島播解重工袈)2)掘削‑シングにi￠1.5m掘削孔に:る口切 手延べ式によ1)施工 (張出し式移動 孔 数 52孔 2台 ￠1320.8鋼管の連込

架台使用) 孔 長 13.8m〜41.4m み(高精度の施工)

鋼管杭､建込孔掘削(永上部) 施工延長 482.2m MD‑150 ¹台

手延べ式による掘削連込み枕 を支持 孔 数 14孔

脚とする鋼製桟橋上よー)施工 孔 長 21.0m〜44.0m

取水庭 取水路水中開削 施工延長 752m MD‑360(三菱重工製) 1)450傾斜岩盤のノーケ

拘J松 建 設技報 vol｣.2

○

^{￠36m 大口径J}itJ jンクマ シン(MD1 60)による岩場削礼

〇

^{七〜i5rnプこ｡緩/I‑ 1ンクマシン(MD‑150){=よる岩沼削れ}

⑳ ￠15m如 音量ポ J )ンクマシン(‑ 4)による岩娼削 孔

図‑3 大 口径 ボー リン グマ シンに よる

岩

掘 削平面

図

≠3.6m移 動架 台塔 扱

i l l . 全

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図‑4 大 口径 ボー l)ン グマ シンに よる岩掘 削施工要領 図

粥松祉 ‑,貨･技緋 VOL.2

写真‑ 1 取水庭￠1.5m大 口径岩掘 削工 の うち鋼管連 込

写寅‑ 2 取水庭￠3.6m大 口径岩掘肖掴犬況

隻3 .地形地質概要

本工事 に先 立 ち実施 した地質調査 ポ‑ ))ングの結果報 告 書 (日本工営,地質 調査 ポー リング工事 報告 書 )及び 小 河内 ダム工事 誌か ら, 本工事 域 の地形地質 につ いて,1) 抜粋す れば, つ ぎの とお りである｡

本地 城 は主 に古代秩 父系 と中生代 ジュ ラ紀 と考 え られ る小 河内層群 及び, 白亜 紀 と考 え られ る小 仏層群 とか ら な り, その他 第三紀 の送 入 と考 え られ る火成岩類 が小規 模 であ るが数個所 に露 出 してい る｡ この内秩 父系 と小 河 内層群 は交互 に配列 して帯状 の構造 になって い る｡ 小 河 内層群 はFq貫の鳥 ノ巣系 に対比 され る もので,前記 の秩 父古生 層 と骨 に断層で接 し, これ と交互 に配 置 して い る が,特 に 多摩 川上 流地域 に広 く分布 してい る｡小 河 内 ダ ム及びその貯水 区域 は金 て この地層 であ る｡

なお, 本工事 区域 の岩 盤 は主 として,硬砂 岩 (小 河内 層群 )か らな り, この砂岩 中に厚 さ数cm〜10cm程度 の黒 色粘板岩 が縞状 に挟在 していて風化 に よる脆 弱化が 目立 つ｡

また,硬砂 岩 には709‑800の急傾斜 の節理 が良 く発達 してお り, 開 口性 で節理面 は褐色に変 色 してい る｡

さらに, 取水立坑 を山側か ら貯水池に向け斜め に カ ッ トす るよ うな状態で 巾2.5m〜3.0mの破 砕帯 (N78W, SOS)が存在 し, この破 砕帯 には粘土 を含んでい る｡

透 水性 は取水 立坑付近 で深度30m付近 までは,10ル ジ オン以上 あ り,特 に約15mよ り浅深部 では30‑40ル ジオ ンを示 し,透水性 が非常 に大 き く,不透 水性 と考 え られ る3ル ジオン以下 は40m以深 であ る｡

取水 口か ら取水庭方向貯水 池内の岩質状況 は,地 山形 態 に沿 って約450の傾 斜 で変化 している (図‑ 5)o

㌫｢巨

図‑5 取 水庭 ･取 水 口地 質断 面図

岩盤 の‑ 軸圧縮強度 は

,

節理面 の発達 に よ り,試 験結果 にば らつ きが 多いo 掘削対 象岩盤 は,建 設省岩盤分類基 準 に よる

CL

級

,CM

級

, CH

級岩盤の

3

層に またが り, 立坑周辺, 取水庭 及び導 水 トンネルで実施 した 調査 ボー

リン グ結果 を総合す る と, CL級岩盤500‑1000kg/cm',

CM

級岩盤1000‑1500lくg/cm

･ ,CH

級岩盤1500‑2500kg/cm'

と推定 され る｡

§ 4. 施工内容

4‑ 1 取水 口 ￠1.5m大 口径 岩掘削

"取 水 口築造工事''は,貯水池湖岸 に地下50m,巾14m x長 さ19mの小判 型断面の立坑 を掘 削 し, 多段 式 ゲー ト を有す るRC造 りの取 水 口を築造す る工事 であ る∩

立坑 は貯水池 に接近 してい るので,掘削時に岩 の亀裂 や 断層 よ り浸水 した り,崩壊す る恐れが あ るため, セ メ

ン トグラウ トを 立坑 周辺 にあ らか じめ 施工 し, 浸水防止, 岩盤 強化 を図 った｡

つ ぎに, 立坑岩掘削 (コン ク リー ト破 砕器, CCR使 用 )時の振動･衝撃 よ り, ダム施設 及び強化 グラウ ト層 を防護 す るため に,￠1.5m大 口径 ボ‑ リングマ シン(M D‑ 150 2台)に よ り, 立坑外 周沿 いに掘 削底面 まで ラ ップ連 続孔 を掘削 し, 周辺岩盤 との縁切 りをお こなったO

なお

,

掘 削 した連 続孔 には砂 利 を詰め,振動 ･衝 撃 に 対 す る緩衝 層 を設 けた｡

西松 建 設 技轍 voL.2

①取水 口(立坑 )周辺に強化 グラウ ト及び ガイ ドウ ォール(深 さ15mt 巾17m)施 工

② ￠1.5m大 口径 ボーリング マ シ ンに よ る岩掘 削

④ 岩掘削 (C.C.R)及 び 仮 巻 きコ ンク リ‑ 卜 (逆 巻 き工′去)

(診掘 削孔 に砂 利詰 め

(9本 巻 コ ンク リー ト打設

TP53

0

.400 取水口天端TP53

1 .

0∞

図‑ 6 取水 口築造工施工順序

図‑ 7 大 口径 ボー リングマ シンに よる岩掘 削断面図(取水庭 ￠1.5m大 口径 BM掘削)

西松礎 設捜報VOL 2

施工 手順 は,

図‑ 6

に示 す とお りであ る｡

本工 種 の大 口径 岩掘 削の特 徴は,掘 削深 さが48.6mに 及ぶ, ラ ップ掘削 にあ り, ラ ップ掘削用 に製作 した特殊

ビッ ト及び特殊 ス タビライザ‑ を使用 した｡

使用機械 は,三 菱重工製 M D‑150 2台で,施工延長 2,040m,乱数42孔 (単独 孔21孔, ラ ップ孔21孔 ),孔長 は48.6mであ る｡

4‑2 取水庭 ￠1.5m大 口径岩掘削

"取水庭築 造工事 Mは,取水 口前面 の貯 水池斜面 (傾 斜 角約45O)を延 長約50m間,水 中開

削

し,巾5.0mの取水 庭 (取 水

絡

),を設 け る工事 で,￠1.5mの大 口径 ボー リング マ シンに よる岩掘 削工 法 は, 水 中開削 に使 用す る￠ 3.6 m大 口径 ポ‑ リン グマ シンの作業桟橋 の支持 脚兼水路の 仕切 壁 とな る鋼管杭 の連 込孔 の掘削に, 採用 され た (図

‑7):

施工順序 は,つ ぎの とお りで あ る｡

① 取水 口 (立坑 )前面部 の陸上 部 に杭 孔を掘 削 し, 鋼管パ イル (￠1320.8× t‑19)を連 込 んだO

施工場所 は, 湖岸 の石積 に近接 して い るので, 大 口径 掘 削機等 の重量物 を石積 背面 に直接 載せ る と危 険 であ るため, 発進桟橋 を組 立て, その上 に大 口径

掘 削機 を載せ て掘削 した｡

初 期掘 削 は￠1600の ケ‑ シングパ イプ を使用 した.

鋼管連 込完 了後,孔 壁 と鋼管杭 間はセ メン トミル クにて根閉め したO

征用機械 MD‑ 150 2台

施工 最 施工延長455m,孔長42.5m及び47.5m 乱数 10孔

②

陸

上部 10本の鋼管杭杭頭 を,鋼 製箱 型梁 にて接合 し, その上 に, ￠1.5m大 口径 ボー リン グマ シンを 塔載 す る移動架 台 を組 立てた｡

③ 手延べ 方式 に よ り,4,1.5m大 口径 ポ‑ リン グマ シ ン

( L‑4 2

台)を使 用 して,貯水池内 を順 次削孔 し, 鋼 管 杭連 込 み, 根 固め, 杭頭連 結 とい った一 連 の作 業 を くり返 し,鋼 製桟橋 を構 築 した｡

鋼管杭 の杭 列 は4列 で, 外側杭 の杭 間隔 は4.0m, 内側杭 の杭 間隔 は2.0mで あるo手延べ 方式では, 外 側杭 2本 とそれ と同列の内側杭 2本計 4本 を 1サ イ

クル として施工 したO (図‑3,図‑4) 使用機械 石 川島播磨重工 製 L1 4 2

台

施工 嵐 施工延長1187m 孔長13.8m‑41.4m, 乱数52孔

l G,L.530.40 .

注 )左側 は掘削斬面内数字 は施C列右側 は CJI列 を示すO順序 を示すO 手堀 り部分 16.E.L.E.L.E.L.E.L.E.L.E.L.E.L.E.L.E.L 496.E.L.E.L.E.L.EE.L

L4

.51445515155544499.90.21.005,02.87.84.

8

93.7.4,1.8.

00

00000000000000000000000000

0

】 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2

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I l 】 】

一 次掘 削 二次掘削

取水ロ ￠1.5m大口経 BM謁 削 19′000 図‑ 8 大 口径 ボー リン グマ シンに よる岩掘 削断面図 (取 水庭￠3･6m大 口径BM掘 削及び取 水 口￠1.5m大 Ll径BM掘 削 )

西松建 設技報 vOL.2

④

鋼 製桟橋 構築 後,残 りの 内側杭 を￠1.5m大 口径 ボ ー リン グマ シ ンMD‑ 150 1台 で鋼 製桟橋 上 か ら掘 削 し,鋼 管連 込 み,相 関め を行 い, 内側杭 の杭 間 の 水 中空 間 に は,H‑600×150を差 し込 み, 鋼 管矢 板 壁 と し, 取 水 路 の

t

卜切 り壁 と した｡

使用機 械 MD‑150 1

台

施工 嵐 施工 延 長482.2m,孔 長21.0m〜44.0m 本工 種 の特徴 は,1)削孔 後 の鋼 管 杭 の連 込 み 及 び 内側 杭 杭 間 の H型 鋼 (H‑600×15C)の差 し込 み の ため に, 高 度 の施 二L精 度 が要 求 され た こ と, 2)掘 削初 期 の 口切 掘 削 は, 約450の傾 斜 面 で あ る こ と等 で あ った｡

施工 精 度 を上 げ るため に は, 荷 重, 回転 数 の 調整, 修 正 捕 (矯 正 掘 ),特 殊 ビ ッ トの 採 用, 掘 削順 序 等 に工 夫 を こ ら したO なお , 口切 掘 削 の ため に は, 特 殊 な 口切 用 ビ ッ

トを使 用 した｡

4‑3 取 水庭 ￠3.6m大 口径 岩掘削

鋼 管 杭 々頭 を連 結 した鋼 製機構 上 か ら, 内 側杭 の杭列 間 の貯 水 池斜 面 を,4,3.6m大 口径 ボ‑ リン グマ シ ン を 利用 してベ ンチ カ ッ ト方 式 に よ りラ ップ掘 削 し,巾5.0m の取 水庭 (取 水絡 ) を開 削 したO (図 ‑3, 図 ‑8)

￠3.6大 口径 岩 掘 削 は,取 水 路先 端 部 す な わ ち呑 口部 か ら 行 な い 日 次掘削),取 水 口 と取 水 庭 の接 続部 約10mは止 水 壁 と して残 置 し, 取 水 口完 了後, 取 水 口内 に注

水

し, 貯 水 池 内 水位 と同 レベ ル に してか ら, 残置 部 を掘 削 して, 取 水 口 と連 結 した (2次掘 削 )0

残 置部 岩 盤 の安 定 が 本工 事 の ポ イ ン トで あ るため, 施 工 前 に上 部 欧 岩 層 (破 砕 帯 を含む )に は, コン ソ リラ1‑

シ ョン グラ ウ トを実 施 し, 安 定計 算 は, 本社 土 木 設 計 部 に て, 有 限要 素 法 に よ i),慎重 な 検討 が加 え られ た｡

使 用機 械 三菱 重工 製 M D‑ 360 1台

施工 嵐 施工 延 長 752m (1次掘 削411.5m 2次掘 削340.5m)

施 工 巌 孔 長 4.6m〜36.5m 乱 数32孔

§ 5 .大 口径岩掘削機の選定

5‑ 1 ￠1.5m大 口径 岩掘 削枚

大 口径 岩掘削機 の機 能 別 の分 類 は, つ ぎの 通 りで, 実 際 に , または試 験 的 に使 用 され て い るo

i)パ ー か ソシ ョン式･‑‑‑‑塵 鋲 式

ii) ロー タ T)‑ 求‑ ‑･.‑ ･･.‑パ ワ‑ ス イベ ル式, ロ‑

タ リ‑ テー ブル式, グ リ ッパ ‑ 求

iii) ウ オー ター ジェ ッ ト式‑ 高 圧 水 式

本工 事 の よ うな,硬 岩 掘 削 の場 合 は, 過 去 の実績 か ら考 えて ロー タ 】)一式 が過 して い るO また, 掘 削機 の容 量 は, 過 去 の実 験 式 , 算 定 図表 及 び ビ ッ トメー カ‑ の 資料 等2)

‑5)か ら推 定 してつ ぎの機 能 を満 足す る必要 が あ る｡

① ビ ッ ト回転数 :N‑10‑15rpm(常 用 ), 貴 大24 rPm

② ビ ッ ト推 力 :水 中30t〜55t

③ 掘 削 トル ク :2t‑m‑ 4 い m

④ 原動機 馬力 :最大110ps

さ らに, 取 水 口￠1.5m大 口径 岩 掘 削 に お い て は,つ ぎの 条件 を満 足す る必 要 が あ る｡

⑤ ビ ッ トの推 力 (ス ラ ス ト荷 重 )の微 調 整 が で き る こ とO

⑥ 初 期 掘 削 時, ビ ッ ト推 力 (ス ラス ト荷 重 ) をか け得 る構 造 で あ る こ とC

⑤ につ い て は, 掘 削 長 が50mに 及ぶ オ‑ バ ー ラ ップ掘 削 で あ る こ とよ り, 鉛 直精 度 の確 保 が最 大 の ポ イ ン トとな る｡ 掘 削精 度 を上 げ るため に は,･掘 削 抵 抗 の変 化 (岩 繋 , 孔 壁 状 況 ,硝 揚 げ状 況 等 の変 化 ) に即 応 して, ビ ッ トの 推 力 の微 調 整 が 必要 で あ る｡ この ビ ッ ト推 力 の適 格 な る 調 整 は油 圧 ジャ ッキに よ る支持 方 式 が適 当 で あ る｡

⑥ につ い て は,GLか ら掘 削 す るの で, 初 期 掘 削 時 に 条 件 に合 っ た ス ラ ス ト荷 重 を作 用 させ る こ とは, 掘 削機 の 構 造上 不 可能 に近 いが, 少 しで も多 くの ス ラ ス ト荷 重 を か け うる構 造 が望 ま しい｡

表

‑2

使 用岩 掘 削機 諸 元

＼ ＼ MD‑150 L‑4

警星′及ドヾi製 作 会 社 名 三賓重工 石川島播磨蚤工

= 紳OO‑￠150呼益 ￠700‑￠1500% 吊 上 力 90ton 60ton(スイベル能力) ロ‑タ1)‑トルク 最大5.5t.m 最大6.Ot一m ロ‑タリースピード0‑21rpm 0‑19rpm ガイドマスト傾斜角22○30J

ジャッキ及びサーリ :‑ いキストローク ケリーパ‑ストロ‑ク

ワ≡

ユ+t ‑パ‑ストロ‑ク∵ 3:/ヤノ500% 4500%

電 動 綴110榔‑4P(400V) 75紺‑4P(400V) 最 高 使用 圧 力 210kg/d 210kg/cmZ 吐 出 最 0‑400且/min 0‑275g/min

形 状 寸 法 掘削綴本体諸元高さ 8,520% ロ‑タリーテ‑プル諸元高さ 1,130% 長さ 2,525% 長さ4,000%

巾 3,000% 巾 1,900%

リド

ルストI)全 登 畳 約65ton 約60ton ドリルパ イ プ8‑特殊鋼管 8r特殊銅管 ドリル カ ラ ‑分割接合型 分割横合型 スタビライザー 分割接合型 分割接合型 /グ

ス ロ‑ラ‑タイプ､リングタイプ ローラータイプ ドリルビット型式 ロ‑ラ‑かソタ一式 ロ‑ラーかソタ‑氏

西松健.投花報 VOL 2

以上 の機能上,構造上 の諸 条件 を満足す る ￠1.5m大 口 径岩掘 削機 として,三菱 嘉工製MD‑ 150が貴通 と認め,

これ を採用 したO つ ぎに取 水庭 ￠1.5m大 口径岩掘 削 (水 上部 )は取水 口 ￠1.5m岩掘削 と同様 に前記 の① 〜④ まで

の機能 条件 を満 足す る とともに ､つ きの よ うな構造上 の 条件 を満 足 させ る必要が あ るo

⑤ 'マ ス ト ･ロ‑ タ り‑ テー ブル ,原動機部 か分 離 Lてい るこ と.

⑥ ′狭 い場 所 で も作業が で き,簡 易堅 固な構造 で あ るこ と⁽

⑤̀につ いては,取水庭 の鋼 製桟橋 を手延べ 方式で築 造 し てい くので,掘 削機 を積載す る移動架 台の主桁 が片持 ば り構造 にな らざるを得 ない｡ 片持部 に積載す る荷 重 をで きるだけ小 さ くす る‑ため,掘 削機 は各々分離 してい る構 造が望 ま しい｡

⑥ 'につ いては,で きる限 り狭 い場所 で据付,掘 削等 の作 業が で き,掘削後 に,鋼管矢板連 込,根 固め グラウ ト等 の施工 時の掘削機 の仮置 占有 面積 が少 な くてすみ, かつ 機械移動等 の作業 も容 易 な簡 易堅 固な構 造が望 ま しい｡

以上 の諸 条件 を満 足す る ￠1.5mの大 口径岩掘削機 と しては石 川島播磨 重工 製の L‑ 4を最適 と認め , これ を 採用 した(写寅‑3)O

写真 ‑ 3 大 口径 ボー リン グマ シン L‑ 4(￠1.5m) 5‑ 2 ￠3.6m大 口径 岩掘 削機

￠3.6m級 の大 口径岩掘 削機 で,我 貫におけ る実用的 な ものは, ロ‑ タ リー式 で,表1 3の4社 の ものが あ る｡

本工事 に使 用す る￠3.6m大 口径岩 掘削機 の容量 は, 過去 の実績や,実験式, 算定図表 及び ビ ッ トメー カ‑ の

2ト5)

資料等 か ら推定 してつ ぎの機能 を満 足す る必要 が ある｡

① ビ ッ ト回転数 :N‑ 5‑ 7rpm(常用 ),最 大10 rpm

② ビッ ト推 力 :水 中70t〜110t(常用 )

③掘 削 トル ク :15t‑m‑25t一m (常用 )

④ 原動機 馬力 :250ps〜370ps

さらに,現場 の施工状況か ら判断 してつ ぎの条件 を満 足 す る必要 が あ る｡

⑤ 作業面積の関係上

.

マ ス トと駆動装置が一体化 し, で きるだけ コンパ ク トな形(マ ス ト‑体 形 ) であ るこ と､

⑥ ノ‑ ケー シン グで傾斜面 を紬判す るので紬紺F暮j 度 の確保 の ため, スラス ト

荷

重 の微調 整か可能 な潮 庄 ジャ ッキに よる ドリル ス トリン グスの支 持 であ るこ とo

⑦掘 削深度が大 であ るため,万一孔壁が崩壊 した 場合の こ とを考 える と

, 吊

上カが で きるだけ大

きいこ とO

以上 の条件 を満 足す る掘削機 として,秦‑ 3の4つの掘削 機 中,MD‑360を採 用 したO(写真 ‑ 4)

表 ‑3 ￠3.6m級大 ｡径岩掘 削機 一 覧表 綴械形式名称 MD‑360 BM‑1 L10S KSD‑4

製 作 会 社三糞重工 新日鉄 石川島播構菜工 川崎亜工 設置方式マスト日野を24‑体形l朋阿能) マスト‑体形 分矩形 Jh捜形 駆動形式パワースイヴエル パワースイヴエル ロータリ‑チ‑プル平歯形ケリ‑パ 雛勿部位濃睦上部 杜上部 陵上部 水中部 毅大棚リトルク35t.m 34トm 36t.m 35r.m

抵 転 数0‑19rpm 2‑lOrpm 0‑18rpm 0‑lOrpm

スイベ)痛上ゎ215t 150t 180t 90t ドリルストリン

グス重義 157t 143t 172t 65t(推力230t)

ドリルスト^ル

グス支持方^法 油圧､ジャッキ 油圧ジヤ./キ ヤグラグレーン 水中グlヤグラクレーン).yパ及び

秦‑4 MD ‑360諸元 機械本体能力 掘削口径 3600% 吊上力 215ton ロータリートルク 35t.m ロータリ‑スピ‑ド 0‑19rpm ガイドマスト傾斜角 24〇max49050r ジャッキストロ‑ク 6500% 掘削桟本体寸法 高さ 15,850%

長さ 10,640% 巾 7,200%

油 圧 装 置 電動犠 90KlV‑4P4台(400V) 主油圧ポンプ貴高圧力 210kg/cry.

主油圧ポンプ吐出最 0

‑

390E/minX4台 副油圧ポンプ最高圧力 210kg佃

副油圧ポンプ吐出量 5.2E/min ドリルストリン

グス 仝重態ドリルパイプ 約4410567%to特殊鋼管n ドリルカラ‑ ドーナツウエイト型 スタビライザー ローラータイプ

ドリルビット ローラ‑かyタ‑､チップインサ‑ト

西松 建 設 技報 vOL.2

§ 6 .使用機器及 び設備

表‑5 使 用機 器 及び設備

悼用工絃 榔弓枝器及び設犠 仕 様 台数

取水口41.5m大口後岩手琶削 大口径掘削掻 MD‑150､￠150桃 2 スラリーポンプ ￠200､6m}/minH:=30m 2

克

空ポンプ 450､2m】/min 2

取水庭41.5m大口経岩掘削 大口綾掘削綴 L‑4､￠150職; 2

かID‑150､il50略表 2 取水口と共通 スラリーポンプ ￠200､6m'/minH=50m 2

≠200､6m'/minH=30m 2 取水口と共通 真空ポンプ ￠50､2ml/min 2

∫ /

450､2m'/min 2 取水口と共通 掘削横移動架台 ⁶自走式^0tX2デ台搭

I

^トノ載^{クタレ‑ン} 1

鋼管全自動溶接縫 PPH‑1 500A 2 鋼管壇込 モルタルポンプ 2ml/min､160PS 1根回注入 その他､セメントサイロ(lらt)､スクリュ‑コンベヤ､セノバ混合槽(20m1)､水 中ポンプ､電劾ウインチ(0.8t)､ポ‑タ7'ルコンプレッサ‑(1.09m3/min) 取水嬢4大口後岩掘削 大口径掘削縫3.6m スラリーポンプ MD‑3￠20(鮎､160､2m田63/mi0椀n.H=50m 11

炎空ポンプ 460､2m'/min 1 掘削枝移動架台 自走式デリッククレ‑ン30t搭載 1 その他､電劾ウイン朝0.8t).ポ‑タプルコンプレッサ‑(1.09m】/min)他 共通桟械 及び設備 潜水設傾濁水処理設備 シック+‑≠12800×1;ill,600×1 l描式

670S､70t 1 クローラークレーン440S､40t 1 トラ.7ククレ‑ン TL160,16t 1

トラック lit 1 鋼管運搬

ダンプトラック 8.5t 1 発生棉運搬 コンプレ.yサ‑ 130KWレシプロ型 1 エアーリフト他

･80mF呈妄言:警型 2 エアJI7卜他

.礼壁測定器 I 超音波

巨 ニ7ロート 恒 力 40

§ 7 .実施工程

大 口径岩掘削関係 の実施工程 は表‑6に示す とお りで ある｡

全体工事工程 において,

1.取水庭 中1.5m大 口径岩掘削 (陸上部445m) 2.取水 口 ￠1.5m大 口径岩掘削 ( 2040m) 3.取水庭￠3.6m大 口径岩掘削 (2次掘削340.5m) 紘, クリティカルパ ス上 にあ り,大 口径岩掘削の遅 れか 即,工程延伸 につ なが る とい う,重要 な工種 であった｡

写真‑ 4 大 口径 ボー リングマ シンMD‑360(d3.6m) なお,大 口径岩掘削の施工年 月 日及び作業 日数 を表 ‑ 7に示す｡

§ 8 .大 口径 岩掘 削工作 業分類 及び稼働 率

大 口径岩掘削工 の作業 を 表

‑8

の とお りに分類 し,隻 計 したO

なお,掘削機組立,解体,移動架 台組立解体は,上記 分類 には含んでいない｡集計結果は表‑9の通 りである｡

作業時間集計表か ら明 らかなよ うに,大 口径岩掘削作 業全体 に対 して, ビッ ト回転時間 (純掘削時間 +硝 さら え修正掘時間)の 占め る割合は,取水 口 ￠1,5m大 口径岩 掘削74.2%,取水庭 ￠1.5m大 口径岩掘削59.1%,取水庭

￠3.6m大 口径岩掘削83.2%であ り,過去 の実 積 と比べ る と,非常 に大 き く,大 口径掘削機の稼動が良好 であった こ とを示 している｡

大 口径掘削機 の稼動 (運転率 )が良好 なる要 因 として, つ ぎの事項が考 え られ るO

① 気象 ･海象条件に影響 されなか ったこ と｡

一般海洋工事 では,矢候や,湖の条件が作業に及ぼ す影響 は大 であるが,本工事 では,矢候や,貯水池 内の水の状態で工事 を中止す るこ とは,皆無であっ

た｡

② 修理, 点検時間の短縮

本工事 の ように,掘削作業が長期 にわた る場合, 運転条件 (ビッ ト回転数, スラス ト荷重) と掘削速

fJり松互生一言を柁緋 V()I

秦‑6 人tI径岩掘削J.実地 ィ,11㌧Z

冬 月

^E3

工碓

^{i21 2 3 4 5弓だ ネロ 51 立} 1 2 3 4 5 6 7 8 9i^{昭 和 53年} O∴ i∵ 1 2 3^'昭和54年

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I I t

秦‑ 7 二畑 =】径 岩紬 判施工 年 月 日及び作 業日数 隻

i工 純 婚捌 延長 控悶綴拭 作登内谷 施工卒.刀.H 懸日数 作業Eは 傾 考.

取次如 1g港上部3.5‑m 455m it王D‑12台50 組 /ll,.. S5S511.4.8.4.2〜 1 14 l3 棚順 ji媒 削 S5S511.4.2.6.2) 62 66 64

取水底≠を永上 部1.5きm 1187m L2‑4台 紘 :泥 剤1;I: S5S5S5S51211.6.2.8.1.8.2.6.9l〜 7 33162 28331 移動米子i獅暇 言】

亀写 経 S5S522,6.2.6.100 ll 10 緒劫架手棚 順.L

取水軽$嫁 卜瓢:1.:;5m i

i 】i482,2m MD‑11台50 掘亀写削総 S5SS5S552222.1.2..5.1.5.1)5.104 158 154 1037 弟喜別使

取水日中1.5m 2040m 九1D‑12台50 指弓削 S5S511.i.3.6,2t 41 222 205 軒終 S5S511.2.1.2.4i 4 4 矧朝縫

取水(1攻延4指消E3,63m∋ 411.5m MD‑31≠;60 組 立 S5S522.6.2.7.1i 12 22 21 移動架台1毒硝臓

･掘 削 55S523.7.1.2.3) 3 207 に1

取水(2決如 3済,削:.6m3 340.5mMD‑3巨ナ60i組 立言!87,剖 S5S5S5S53333.5.6.5.1.5.1.lち3l.956 1789 1692 手綱 膿

‑ ‑ ÷十

† ク リテ ィカルパ レス

秦‑8 大LI径岩寸描粧

日

乍某 分

類

作 業 分 類 作 業 内 容

掘 削 準 備 掘削機､移動架台の移動据付 ､スラ リー ボン 70､エア‑ リフ ト接続

純 掘 削 掘削機による岩掘削

描

刺 摘 さらえ 掘削機に よる崩壊裾処理 修正掘削 掘削機による孔曲部修正掘削

掃 除 管 掘削に ともな う ドリル ス トリングス組立 .解 体作業

検 測 掘削終了孔の検尺 ､超音波測定機に よる調査 堰哩 .点検 掘削機､移動架台､スラ 'ト ボンフ等 の修理

及び 日常定期点検

そ の 他 取水 口41.5m大 口径岩掘削工 :上記以外の作 Z 薬 (掘削作業 休止) 取水庭￠1,5m大 口径岩掘削工 :鋼管建 込根固

め､杭頭処理 ､ 固定架台据付 作業中､ クリ

テイカルパス 上の作業 取水庭￠3.6m大 口径岩掘削工 :上記以外の作

莱 (掘削作業

度 との 関 係 を, いか に保 ち, 機 械 類 を管理 して い く か は, 工 程 管 理 に対 して重要 な問題 とな る

O

掘 削速 度 を上 げ よ う とす れ ば運 転 条件 を上 げ なけ れ ば な ら ず, 掘 削 機 ･ドリル ス トリン グス等 にか ,る負荷 は 大 き くな り, 修 理 点検 に繋 す る時 間 は大 とな るO

本工 事 に お い て も, 掘 削 開始 時 に は, ドリル ス ト