JP2011063958A - Open shield machine and method for constructing caisson foundation for open shield tunneling method - Google Patents
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Abstract
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構築するため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における函体基礎の築造方法に関するものである。 The present invention relates to an open shield machine for constructing underground structures such as water and sewage systems, common grooves, telegraphs and telephones, and a method for constructing a box foundation in an open shield construction method using the open shield machine. It is.
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る。図3にその概略を示すと、図中1はオープンシールド機1で、これは左右の側壁板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シールド機である。
The open shield method is a highly rational method that utilizes the advantages of the open cut method (open cut method) and the shield method. FIG. 3 schematically shows an
このオープンシールド機1は、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推進ジャッキ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。
In this
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の推進ジャッキ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内で縮めた推進ジャッキ2の後方にセットする。推進ジャッキ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。
The open shield method to be constructed using such an
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。
In addition, the start pit is made up of a retaining wall, and in order to start the
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推進ジャッキ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押角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。
Excavator 9 such as an excavator excavates and removes soil from the front or top surface of
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1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4のセット工程を適宜繰り返して、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。
Then, the
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内でコンクリート函体4の左右および下部の空隙にグラウト材6を充填する。
When the
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。
In this way, if the
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。
In such an open shield construction method, as described above, the
コンクリート函体4は鉄筋コンクリート製で、図4に示すように左側板4a、右側板4bと上床板4cと下床板4dとからなる一体のもので、前後面が開口10として開放されている。
The
ところで、コンクリート函体4の敷設箇所が軟弱地盤の場合、支持地盤と函体直下の間に腐食土層や超軟弱層が介在していると、敷設したコンクリート函体の圧密による沈下のおそれがある。
By the way, when the laying place of the
そこで、かかる不都合を回避する手段としてオープンシールド工法においてコンクリート函体の周囲に裏込注入材を充填する場合は、軟弱地盤の部分全体を裏込注入材で置換える方法が考えられる。 Therefore, as a means for avoiding such inconvenience, when filling the backfilling material around the concrete box in the open shield method, a method of replacing the entire soft ground portion with the backfilling material can be considered.
一方、開削工法でコンクリート函体を敷設する場合は、図5に示すようコンクリート函体4直下の腐食土層や軟弱地盤15に砕石基礎16による置換工を施工し、また、図6に示すように地盤改良工17を行っている。
On the other hand, when laying a concrete box by the open-cut method, a replacement work with a crushed
しかしながら、前記開削工法の場合の沈下防止方法は、図5に示す砕石基礎16による場合、砕石による置換部分まで土留壁18の内側を掘削する必要があるため、土留めの根入れの長さが長くなる。
However, the settlement prevention method in the case of the above-mentioned excavation method requires excavation of the inside of the
その結果、施工場所に家屋等の近接構造物が存在する場合、土留め引き抜きによる近接構造物への影響が大きくなるため、砕石による置換工を乱すおそれがある。 As a result, when a nearby structure such as a house is present at the construction site, the influence on the nearby structure due to the earth retaining pulling is increased, which may disturb the replacement work by the crushed stone.
また、地下水位の高い条件下で砕石による基礎を築造する場合は、築造した砕石基礎16の間隙が大きく透水係数が高いため、地震時に発生する過剰間隙水圧が砕石個々に作用し、砕石基礎16は乱れやすくなる。
In addition, when a foundation made of crushed stone is built under a condition where the groundwater level is high, since the gap between the built crushed
また、図6に示す地盤改良工17の場合、地盤改良による土留壁18内側の受動土圧が図れ、土留壁18の根入れは最小限ですむが、地盤改良に要する工事費や施工日数が増加し、不経済となる。
In addition, in the case of the
前記従来技術は当業者間で一般的に行われているものであり、文献公知発明に係るものではない。 The prior art is generally performed by those skilled in the art, and does not relate to a known literature invention.
オープンシールド工法でコンクリート函体を敷設する場合、開削工法における場合のような不都合はないが、軟弱地盤の部分全体を裏込注入材のみで置換する方法では、裏込注入材厚が厚くなり、不経済となる。 When laying a concrete box with the open shield method, there is no inconvenience as in the open cut method, but with the method of replacing the entire soft ground part only with the backfilling material, the backfilling material thickness increases, It becomes uneconomical.
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、オープンシールド工法でコンクリート函体を敷設する場合に、安全で、周囲の影響もほとんどなく、オープンシールド工法の一連の工程の中で函体基礎を構築でき、基礎の乱れもほとんどないオープンシールド工法における函体基礎の築造方法およびオープンシールド機を提供するものである。 The object of the present invention is to eliminate the inconvenience of the conventional example, and when laying a concrete box by the open shield method, it is safe and has little influence on the surroundings, and the box foundation in a series of steps of the open shield method. It is possible to construct a box foundation and open shield machine in the open shield method with almost no disturbance of the foundation.
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、オープンシールド機として、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、推進ジャッキを伸長してコンクリート函体を反力にしてシールド機を前進させる工程と、シールド機のテール部内で縮めた推進ジャッキの後方に新たなコンクリート函体を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で使用するオープンシールド機であって、底板を、軟弱地盤層の下端に位置するような下方高さ位置に配設したことを要旨とするものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to
請求項1記載の本発明によれば、オープンシールド機の底板が軟弱地盤層の下端にまで達するから、オープンシールド工法の一連の工程のなかで、オープンシールド機の前方の土砂を掘削・排土する工程において、敷設するコンクリート函体の下方の軟弱地盤を掘削でき、この部分に函体基礎を築造できるから、開削工法に比べて施工日数の短縮が図れる。 According to the first aspect of the present invention, since the bottom plate of the open shield machine reaches the lower end of the soft ground layer, excavation and soil removal of the soil in front of the open shield machine is performed in a series of steps of the open shield construction method. In this process, the soft ground below the concrete box to be laid can be excavated, and the box foundation can be built in this part, so the construction days can be shortened compared to the open-cut method.
請求項2記載の本発明は、函体基礎の築造方法として、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、推進ジャッキを伸長してコンクリート函体を反力にしてシールド機を前進させる工程と、シールド機のテール部内で縮めた推進ジャッキの後方に新たなコンクリート函体を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、コンクリート函体の設置深度よりも深くコンクリート函体下方の地盤を掘削し、オープンシールド機が1コンクリート函体分だけ掘進した後、この掘削部分を基礎砕石と裏込注入材とで地盤改良してコンクリート函体敷設予定箇所下方に函体基礎を築造することを要旨とするものである。
The present invention according to
請求項2記載の本発明によれば、函体基礎を基礎砕石の間隙に裏込注入材を充填することで築造するから、砕石の間隙に充填した裏込注入材が固化し強度を発現し、また、透水性も小さくなり、地震時に発生する過剰間隙水圧により築造した基礎の乱れは砕石のみによる基礎に比べほとんどない。 According to the second aspect of the present invention, since the box foundation is constructed by filling the gap between the basic crushed stones with the backfilling injection material, the backfilling injection material filled into the gaps between the crushed stones solidifies and develops strength. In addition, the water permeability is reduced, and there is almost no disturbance of the foundation built by the excessive pore water pressure generated at the time of the earthquake compared to the foundation made of crushed stone alone.
また、裏込注入材のみで函体基礎を築造する場合に比べ、経済的である。 Moreover, it is economical compared with the case where a box foundation is built only with the back-filling material.
請求項3記載の本発明は、前記函体基礎は、砕石層に裏込注入材を充填した層の複数の積層で構成されることを要旨とするものである。
The gist of the present invention described in
請求項3記載の本発明によれば、砕石の隙間に裏込注入材が確実に充填され、強度を発現できる。 According to the third aspect of the present invention, the backfilling injection material is surely filled in the gap between the crushed stones, and the strength can be expressed.
請求項4記載の本発明は、前記函体基礎は、コンクリート函体側方に注入される裏込注入材と一体化されることを要旨とするものである。
The gist of the present invention described in
請求項4記載の本発明によれば、函体直下の基礎砕石の隙間は裏込注入材で充填され、函体側部も裏込注入材が充填されるから、地下水位の高い地盤でも安全に、かつ、周辺への影響もほとんどなく、裏込注入材と砕石基礎とによる軟弱地盤での置換が行え、容易、確実に函体が敷設できる。 According to the fourth aspect of the present invention, the gap between the basic crushed stones directly below the box is filled with the backfilling injection material, and the side of the box is also filled with the backfilling injection material. In addition, there is almost no influence on the surroundings, and it is possible to replace the soft ground with the backfill material and the crushed stone foundation, and the box can be laid easily and reliably.
以上述べたように本発明のオープンシールド機およびオープンシールド工法における函体基礎の築造方法は、オープンシールド工法でコンクリート函体を敷設する場合に、敷き均した砕石基礎の隙間に裏込注入材を充填したから、裏込注入材が固化することにより、強度を発現でき、基礎の乱れがほとんどなく、安全で、周囲の影響もほとんどなく、また、オープンシールド工法の一連の工程中の掘削・排土の工程において函体基礎を構築でき、施工日数の短縮できる。 As described above, the method of building a box foundation in the open shield machine and the open shield method of the present invention is to install a back-filling injection material in the gap between the spread crushed stone foundation when laying a concrete box by the open shield method. After filling, the backfill material solidifies so that strength can be developed, there is almost no disturbance to the foundation, it is safe, there is almost no influence from the surroundings, and excavation and discharge during a series of processes of the open shield method is performed. The box foundation can be constructed in the soil process, and the construction days can be shortened.
以下、図面について本発明の実施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およびオープンシールド工法における函体基礎の築造方法の実施形態を示す縦断側面図、図2は同上函体敷設箇所の縦断正面図で、本発明のオープンシールド機1も基本構成は図3に示した従来例と同様であり、同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal side view showing an embodiment of a box foundation construction method in the open shield machine and open shield method of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal front view of the same box laying place. The basic configuration is the same as that of the conventional example shown in FIG. 3, and the same reference numerals are assigned to the same components.
本発明のオープンシールド機の構造から説明する。軟弱地盤の箇所を掘進する場合を想定して、図1、図2に示すようにオープンシールド機1の左右の側壁板1aの長さを軟弱地盤層の下端にまで達するような長さにし、この左右の側壁板1aの下端に底板1bを設けた。これにより、底板1bは、軟弱地盤層の下端に位置することになる。
The structure of the open shield machine of the present invention will be described. Assuming the case of excavating the soft ground, the length of the left and right
このように底板1bを軟弱地盤層の下端に達する高さ位置に配設したオープンシールド機1を使用してコンクリート函体4を敷設する方法を説明する。従来のオープンシールド工法と同様にしてオープンシールド機1の前方の土砂を掘削・排土し、後方のコンクリート函体4に反力をとってオープンシールド機1をコンクリート函体4の1函体分掘進する。
A method for laying the
このときの土砂の掘削は、敷設しようとするコンクリート函体4の高さ分だけでなく、オープンシールド機1の底板1bまでの深度分を掘削する。よって、敷設しようとするコンクリート函体4の下方の軟弱地盤層も掘削されることになる。
The excavation of earth and sand at this time excavates not only the height of the
オープンシールド機1を掘進させ、テール部1cにコンクリート函体4を敷設するスペースを確保したならば、コンクリート函体4の敷設スペースの下方で、テール部1c内に単粒度砕石を何層かに分けて敷き均し、敷き均した単粒度砕石の間隙に各層ごとに裏込注入材を充填する。
If the
このようにして所定の高さ、すなわちコンクリート函体4を敷設する高さ位置まで砕石の敷き均しと裏込注入材の充填とによる函体基礎12を築造したならば、この函体基礎12の上にコンクリート函体4をセットする。
In this way, if the
かかるコンクリート函体4の直下に築造される函体基礎12は、前記のように敷き均した砕石の間隙に裏込注入材が充填されるから、この裏込注入材により基礎全体が固化し、築造された函体基礎に乱れは生じない。
Since the
そして、砕石の間隙に充填した裏込注入材が固化することで強度を発現するとともに、基礎の透水性も小さくなり、地震時に発生する過剰間隙水圧により築造した基礎に乱れが生じることもほとんどない。 And the strength of the backfill material filled in the gap between crushed stones is solidified, the permeability of the foundation is also reduced, and the foundation constructed by the excess pore water pressure generated at the time of earthquake is hardly disturbed. .
函体基礎12の上にコンクリート函体4をセットした後、コンクリート函体4の側壁とオープンシールド機1のテール部1c側部との空隙にも裏込注入材を充填する。
After the
その後、オープンシールド機1を掘進する。そして、掘進により発生するテールボイドへコンクリート函体4に予め設置したグラウトホールより裏込注入材13を充填する。これによりコンクリート函体4の直下と側部とに裏込注入材が充填され、両箇所に充填された裏込注入材は一体となるから、例えば地下水位の高い地盤でも、安全に、かつ、周囲への影響もほとんどなく、裏込注入材と基礎砕石とによる置換基礎が軟弱地盤に築造されてコンクリート函体4敷設の施工が容易に行える。
Thereafter, the
かかる函体基礎12の築造は、オープンシールド工法の一連の工程中でその一部として工程に組み込んで施工できるから、開削工法で函体基礎を築造する場合に比較して施工日数を短縮でき、裏込注入材のみで地盤改良する場合に比較しても施工日数やコストを削減できる。
Since the construction of the
1 オープンシールド機 1a 側壁板
1b 底板 1c テール部
2 推進ジャッキ 3 隔壁
4 コンクリート函体 4a 左側板
4b 右側板 4c 上床板
4d 下床板 5 埋戻土
6 グラウト材 7 高さ調整材
8 押角 9 掘削機
10 開口 11 刃口
12 函体基礎 13 裏込注入材
15 軟弱地盤 16 砕石基礎
17 地盤改良工 18 土留壁
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