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

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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