JP2010242374A - オープンシールド機およびこのオープンシールド機を使用するオープンシールド工法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 例えば軟弱地盤において同一土質性状であっても掘削断面内の地盤に部分的で僅かな硬軟の違いがある場合などに、シールド機の直進性を向上でき、また、裏込注入材と地山との間の周面摩擦力を増加させてコンクリート函体の沈下低減を図れるオープンシールド機およびこのオープンシールド機を使用するオープンシールド工法を得る。
【解決手段】 刃口を有するフロント部1dと、シールドジャッキ2を有するジャッキ部1eと、コンクリート函体4を吊降ろすテール部1cとで構成されるオープンシールド機1において、前記テール部1cの下部両隅部に、テール部長さ方向にのびる突起部16を鉛直方向に向けて突設した。
【選択図】 図1

Description

本発明は、上下水道、共同溝、電信・電話などの付設地下道等の地下構造物を市街地などに施工するオープンシールド機およびこのオープンシールド機を使用するオープンシールド工法に関するものである。
オープンシールド工法は開削工法(オープンカット工法)とシールド工法の長所を活かした合理性に富む工法であり、このオープンシールド工法で使用するオープンシールド機1の概略は図6に示すように左右の側壁板1aと、これら側壁板1aに連結する底板1bとからなる前面、後面および上面を開口したもので、前記側壁板1aと底板1bの先端を刃口11として形成し、また側壁板1aの中央または後端近くにシールドジャッキ2を後方に向け上下に並べて配設する。図中3は隔壁を示す。
かかるオープンシールド機1を使用して施工するオープンシールド工法は、図示は省略するが、発進坑内にこのオープンシールド機1を設置して、オープンシールド機1のシールドジャッキ2を伸長して発進坑内の反力壁に反力をとってオープンシールド機1を前進させ、地下構造物を形成する第1番目のコンクリート函体4を上方から吊り降ろし、オープンシールド機1のテール部1c内で縮めたシールドジャッキ2の後方にセットする。シールドジャッキ2と反力壁との間にはストラットを配設して適宜間隔調整をする。
また、発進坑は土留壁で構成し、オープンシールド機1を発進させるにはこの土留壁を一部鏡切りするが、必要に応じて薬液注入などで発進坑の前方部分に地盤改良を施しておくこともある。
ショベル等の掘削機9でオープンシールド機1の前面または上面から土砂を掘削しかつ排土する。この排土工程と同時またはその後にシールドジャッキ2を伸長してオープンシールド機1を前進させる。この前進工程の場合、コンクリート函体4の前にはボックス鋼材または型鋼を用いた枠体よりなるプレスバー8を配設し、オープンシールド機1は後方にセットされたコンクリート函体4から反力をとる。
そして第1番目のコンクリート函体4の前に第2番目のコンクリート函体4をオープンシールド機1のテール部1c内で吊り降ろす。以下、同様の排土工程、前進工程、コンクリート函体の4のセット工程を適宜繰返して、順次コンクリート函体4をオープンシールド機1の前進に伴い縦列に地中に残置し、さらにこのコンクリート函体4の上面に埋戻土5を入れる。
なお、コンクリート函体4をオープンシールド機1のテール部1c内に吊り降ろす際には、コンクリートブロック等による高さ調整材7をコンクリート函体4下に配設し、このテール部1c内でオープンシールド機1の内側からコンクリート函体4の底部下方の底板1bとの隙間に裏込注入材6を一次注入し、さらに、オープンシールド機1を前進させ、底板1bが前進した後にここに形成される隙間とコンクリート函体4の左右にさらに裏込注入材6を二次注入して、裏込注入材の充填が終了する。
このようにして、オープンシールド機1が到達坑まで達したならばこれを撤去して工事を完了する。
このようなオープンシールド工法では、前記のごとくコンクリート函体4をオープンシールド機1の前進に伴い縦列に地中に残置し、コンクリート函体4は、オープンシールド機1のテール部1c内に吊り降ろされ、オープンシールド機1の前進とともに該テール部1cから出て地中に残されていくものであり、オープンシールド機1はこのように地中に残置したコンクリート函体4に反力をとって前進する。
コンクリート函体4は鉄筋コンクリート製で、図7に示すように左側板4a、右側板4bと上床板4cと下床板4dとからなるもので、前後面を開口10として開放されている。
前記先行技術は当業者間で一般的に行なわれているものであり、文献公知発明にかかるものではない。
従来のオープンシールド機1は、図4のテール部の縦断正面図にも示すように左右のテール部側板12と底板1bとで断面コ字形に構成され、底板1bが平板になっている。このため、一次注入の裏込注入材6が充填される範囲は、図5に示すようにコンクリート函体4と接するその周囲のみのコ字形である。
このように地中に埋設したコンクリート函体4の左側板4a、右側板4b、下床板cと、コンクリート函体4の周囲で地山との間に充填された裏込注入材6はオープンシールド機1が前進してコンクリート函体4が地中に残された状態では、地山と密着した状態となり、コンクリート函体4の重量およびその上方の埋戻土5の重量などの鉛直下方向の力に対して、裏込注入材6と地山との間に鉛直上方向の周面摩擦力となる。
しかしながら、裏込注入材6が充填される範囲は、前記のようにコンクリート函体4と接するその周囲のみであるから十分な周面摩擦力を確保できず、コンクリート函体4が沈下するおそれがある。
さらにオープンシールド機1の底板1bが平板状であるため、例えば軟弱地盤では同一土質性状であっても掘削断面内の地盤の部分的で僅かな硬軟の違いにより、直進掘進時にシールド機が直進するように制御してもシールド機は地盤の軟らかい方へ蛇行するおそれがあり、直進性を確保しにくかった。
本発明は前記従来例の不都合を解消するものとして、例えば軟弱地盤において同一土質性状であっても掘削断面内の地盤に部分的で僅かな硬軟の違いがある場合などに、シールド機の直進性を向上でき、また、裏込注入材と地山との間の周面摩擦力を増加させてコンクリート函体の沈下低減を図れるオープンシールド機およびこのオープンシールド機を使用するオープンシールド工法を提供するものである。
本発明は前記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、刃口を有するフロント部と、シールドジャッキを有するジャッキ部と、コンクリート函体を吊降ろすテール部とで構成されるオープンシールド機において、前記テール部の下部両隅部に、テール部長さ方向にのびる突起部を鉛直方向に向けて突設したことを要旨とするものである。
請求項1記載の本発明によれば、オープンシールド機のテール部の下部両隅部に突起部を突設することでこの突起部が方向指示部材として作用し、掘進時の直進性が向上する。また、テール部側部の高さが大きくなり、シールド機側面抵抗面積が増加することも掘進時の直進性の向上に寄与する。
請求項2記載の本発明は、前記突起部は、該突起部の前端を掘進方向に向けて鋭角状に形成したことを要旨とするものである。
請求項2記載の本発明によれば、突起部の側面形状を矩形状としたときは、このような突起部を設けることによって掘進時の推進抵抗が増加することがあるが、かかる場合、突起部の前端を鋭角に形成することにより推進抵抗が増加することを低減できる。
請求項3記載の本発明は、テール部の下部両隅部にテール部長さ方向にのびる突起部を鉛直方向に向けて突設したオープンシールド機を使用して、オープンシールド機の前面または上面開口より前方の土砂を掘削・排土する工程と、コンクリート函体を反力にしてシールド機を掘進させる工程と、シールド機のジャッキ部内で縮めたシールドジャッキの後方のテール部に新たなコンクリート函体を上方から吊り降ろしてセットする工程とを適宜繰り返して順次コンクリート函体を縦列に埋設するオープンシールド工法において、掘進と同時に発生する前記突起部を含むテールボイドへ裏込注入材を充填することを要旨とするものである。
請求項3記載の本発明によれば、地中に埋設したコンクリート函体側壁底板と地山との間に充填された注入材は地山と密着した状態となり、コンクリート函体重量および埋戻土重量などの鉛直下方向の力に対して、注入材と地山との間に鉛直上向きの周面摩擦力となり、コンクリート函体の沈下低減が期待できる。さらに、突起部により生じた隙間を含むテールボイドにも注入材が注入されることで、注入材と地山との周面摩擦力が増加し、コンクリート函体の沈下低減効果が向上する。
以上述べたように本発明のオープンシールド機およびこのオープンシールド機を使用するオープンシールド工法は、オープンシールド機のテール部の下部に突起を突設したから、テール部側部の高さを大きくでき、シールド機側面抵抗面積が増加し、掘進時の直進性が向上する。
また、オープンシールド機の掘進と同時に発生するテールボイドに裏込注入材を充填したとき、突起部により発生する隙間にも裏込注入材が充填されるから、裏込注入材と地山との周面摩擦抵抗が増加し、コンクリート函体の沈下低減効果が向上する。
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明のオープンシールド機の実施形態を示す縦断側面図、図2は同上オープンシールド機のテール部の部分の縦断正面図である。
本発明のオープンシールド機は、基本構成は図6に示した従来例と同様であり、コンクリート函体4が吊降ろされるテール部1cの前部のジャッキ部1eの左右位置にシールドジャッキ2を配設するもので、ジャッキ部1eの前方のフロント部1dの後部の左右位置に中折れジャッキ14を配設し、左右の中折れジャッキ14のストローク差を変えることで、シールドジャッキ2でオープンシールド機1を前進ささせている。
図中13はフロント部1dに配設されるスライドジャッキ、15はスライド土留板を示す。
かかる構成のオープンシールド機1において、テール部1cの箇所で、底板1bとテール部側板12とによる下部角隅部に沿って、テール部1cの前方から後方へ向けて長さ方向にのびる突起部16を下方鉛直方向に向けて突設した。この突起部16はレール状の脚部となる。
このように、突起部16は橇状脚部として2条設けるものであり、内部は中空のものでもよい。また、テール部1cの底板を成形して形成するものでも、別体としてテール部1cの底に取り付けたものでもよい。材質はテール部1cと同じく鉄鋼製とし、それには形鋼等の利用も考えられる。
そして、この突起部16は、図1に示すように該突起部16の前端を掘進方向に向けて上先端が先細りとなる鋭角状に形成した。
これにより図2に示すように突起分16がテール部1cの下部左右両側から平行状態で下方にレール状に突出して根入部となる。
次に動作を説明する。オープンシールド工法の基本構成は図6について既に説明したとおりであるからここでの詳細な説明は省略する。テール部1cにコンクリート函体4を据付けるには、シールドジャッキ2を使用してオープンシールド機1をコンクリート函体4の一函体分掘進する。この場合、掘進箇所が軟弱地盤で同一土質性状であっても掘削断面内の地盤に部分的で僅かな硬軟の違いがあるときであっても、テール部1cの下部両側に突起部16が設けてあるから、テール部1cの側部の高さが突起部16の分だけ大きくなり、シールド機の側面抵抗面積が増加して直進性が向上し、蛇行を防げる。よって、施工場所が狭隘部であってもより確実で安全に施工できる。
突起部16を設けることで、オープンシールド機1の推進抵抗が突起部を設けない場合に比較して増加することも想定されるが、これについては突起部16の先端を鋭角に形成したから推進抵抗が増すことを低減できる。
以上のようにしてテール部1c内にコンクリート函体4を吊降ろして据付け、この際、コンクリートブロック等による高さ調整材をコンクリート函体4下に配設する。
そして、このテール部1c内側と、据付けたコンクリート函体4の外側との隙間に裏込注入材6を一次注入する。一次注入の範囲は図3において破線で示した内側である。
その後、さらにオープンシールド機1を前進させる。この前進により発生するテールボイド(シールド機板厚相当分)に裏込注入材6を二次注入する。
この二次注入は図3に示すように突起部16により生じた隙間である根入部にも充填され、また、図示は省略するが必要な場合はコンクリート函体4の上床板4cの上方にまで充填する。
これにより、地中に埋設したコンクリート函体4の左側板4a、右側板4b、下床板4cと、地山との間に充填された裏込注入材6は地山と密着した状態となり、コンクリート函体4の重量および埋戻土5の重量などの鉛直下方の力に対して、裏込注入材6と地山との間に鉛直上向きの周面摩擦力となって作用し、コンクリート函体4の沈下低減を図れる。
特に本発明では、突起部16により形成される根入部にも可塑性グラウト材による裏込注入材6が充填されることにより、この裏込注入材6の付着力により地山との周面摩擦力がさらに増加し、コンクリート函体4の沈下をいっそう低減できる。
本発明のオープンシールド機の実施形態を示す縦断側面図である。 本発明のオープンシールド機の実施形態を示すテール部の縦断正面図である。 本発明のオープンシールド工法の実施形態を示す裏込注入材の充填状態を示す縦断正面図である。 従来のオープンシールド機のテール部の縦断正面図である。 従来のオープンシールド工法による裏込注入材の充填状態を示す縦断正面図である。 オープンシールド工法の概略を示す縦断側面図である。 コンクリート函体の斜視図である。
1 オープンシールド機 1a 側壁板
1b 底板 1c テール部
1d フロント部 1e ジャッキ部
2 シールドジャッキ 3 隔壁
4 コンクリート函体 4a 左側板
4b 右側板 4c 上床板
4c 下床板 5 埋戻土
6 裏込注入材 7 高さ調整材
8 プレスバー 9 掘削機
10 開口 11 刃口
12 テール部側板 13 スライドジャッキ
14 中折れジャッキ 15 スライド土留板
16 突起部

Claims (3)

  1. 刃口を有するフロント部と、シールドジャッキを有するジャッキ部と、コンクリート函体を吊降ろすテール部とで構成されるオープンシールド機において、前記テール部の下部両隅部に、テール部長さ方向にのびる突起部を鉛直方向に向けて突設したことを特徴とするオープンシールド機。
  2. 前記突起部は、該突起部の前端を掘進方向に向けて鋭角状に形成した請求項1記載のオープンシールド機。
  3. テール部の下部両隅部にテール部長さ方向にのびる突起部を鉛直方向に向けて突設したオープンシールド機を使用して、オープンシールド機の前面または上面開口より前方の土砂を掘削・排土する工程と、コンクリート函体を反力にしてシールド機を掘進させる工程と、シールド機のジャッキ部内で縮めたシールドジャッキの後方のテール部に新たなコンクリート函体を上方から吊り降ろしてセットする工程とを適宜繰り返して順次コンクリート函体を縦列に埋設するオープンシールド工法において、掘進と同時に発生する前記突起部を含むテールボイドへ裏込注入材を充填することを特徴とするオープンシールド工法。
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