JP2015048659A - オープンシールド機の発進反力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】立坑背面に地山等の反力体がない箇所においても推進初期反力を確保でき、オープンシールド工法による施工が不可能となるおそれや立坑位置を変更する等の不経済となる事象が発生してしまうことがなく、経済的に施工が可能であり、地山の反力体と比較して推力による支圧部の変位が少ない為、掘進初期の敷設函体の施工精度が向上し、推進による支圧鋼材の変位を調整できるため、掘進初期の敷設函体の施工精度が向上する。【解決手段】側壁板にシールドジャッキ５を後方に向けて設けたオープンシールド機１に設置するコンクリート函体８の反力受け装置としての支圧鋼材２３であり、受台コンクリート２０上に横向きに支圧架台鋼材２２を設置し、支圧架台鋼材２２と支圧鋼材２３の下部をヒンジ構造２４にて結合し、支圧鋼材２３の上部と支圧架台鋼材２２の後方に築造したジャッキ反力架台２５を油圧ジャッキ２７を介し、ヒンジ構造２４にて結合した。【選択図】 図１

Description

本発明は、市街地に上下水道、地下道等の地下構造物を施工するオープンシールド工法に使用するオープンシールド機の発進反力装置に関するものである。

周知のごとくオープンシールド工法は、開削工法（オープン工法）とシールド工法の長所を生かした合理性に富む工法である。

このオープンシールド工法では、シールド機を前方の機体の後端に後方の機体の前端が嵌入して、相互の嵌合部で屈曲可能としてカーブ施工を可能としたり、方向修正を行えるようにしたものがある。

その一例を下記特許文献について説明すると、オープンシールド機１は、図８に示すように基本的には左右の側壁板１ａ，１ｂとこれら側壁板１ａ，１ｂと同程度の長さでその間を連結する底板１ｃとからなる前面、後面及び上面を開口したシールド機である。
特開平１０−９６２３４号公報

該オープンシールド機１は図９に示すように機体を前後方向で複数に分割し、フロント機２としての前方の機体の後端にテール機３としての後方の機体の前端が嵌入して、相互の嵌合部で屈曲可能とした。

フロント機２は主として掘削を行うもので、前端と上面を開放面としてあり、機体内で後部に後方へ向けて中折ジャッキ４を左右によせて、また上下複数段に配設している。これに対してテール機３はコンクリート函体８の設置を行うもので、機体内で前部に後方へ向けてシールドジャッキ５を左右によせて、また上下複数段に配設している。図中６はフロント機２の前端に設けた刃口で、この例ではスライドジャッキ６ａによる可動分割刃口としており、７はテール機３の後端に設けた土留板、９はストラット、１０はプレスバー（押角）である。

このようなオープンシールド機１を使用するオープンシールド工法は、図１０〜図１３に示すように、発進坑と到達坑との間で施工される。発進坑１１内で前記オープンシールド機を組立て、発進坑１１の前の地盤を地上に設置したシャベル系の掘削機１２で掘削し、該オープンシールド機１のシールドジャッキ５を伸長して発進坑１１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８を上方から吊り降し、オープンシールド機１のテール機３内で縮めたシールドジャッキ５の後方にストラット９およびプレスバー１０とともにセットする。また、発進坑１１はシートパイル等の土留鋼矢板で構成し、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等で発進坑１１の前方部分に地盤改良を施しておくこともある。

次いで、同様に掘削機１２でフロント機２の前面又は上面から土砂を掘削しかつ排土してオープンシールド機１を前進させ、前記第１番目のコンクリート函体８の前に第２番目のコンクリート函体８をテール機３内に吊り降す。以下、同様の掘進及びコンクリート函体８のセット工程を繰返して、順次コンクリート函体８を縦列に地中に埋設し、後方のコンクリート函体８上にダンプ１４で埋戻しを施し、オープンシールド機１が到達坑１３まで達したならばこれを分解・撤去して工事を完了する。

図中１５は裏込注入材を注入するグラウト機で、１次グラウトはテール機３内に吊り降したコンクリート函体８の周囲に行い、２次グラウトはオープンシールド機１を推進させたあと、地中に残したコンクリート函体８の周囲に行う。

ところで、オープンシールド機１の掘進はシールドジャッキ５を伸長だけでなく、このシールドジャッキ５を固定して中折ジャッキ４の伸長でテール機３に対してフロント機２を進めることでも行なわれ、シールドジャッキ５と中折ジャッキ４との２段階で押し進める。

その際、中折ジャッキ４のうち、左右いずれかを多く伸長させればフロント機２はその反対側に向きを変え、その方向に曲がる。また、上下いずれかを多く伸長させればフロント機２はその反対側に向きを変え、上向きまたは下向きに曲がる。このようにしたカーブ施工または方向修正が可能である。

前記プレスバー（押角）１０はシールドジャッキ５の推進力を分散させ、コンクリート函体８に伝達させるためのもので、Ｈ形鋼などの鋼材が使用される。

前記従来技術では、発進坑からオープンシールド機１を前進させる発進反力は発進坑１１内の反力壁から取ることになっているが、これは反力壁を支える地山が存在することが必要であり、支圧部に既設水路が存在する等の理由により、支圧背面の地山にシールド機掘進初期の推進反力を期待することができない場合があり、その場合は、オープンシールド工法による施工が不可能となるおそれがある。または、立坑位置を変更する等の不経済となる事象が発生してしまう。

また、支圧背面が強固でない場合、オープンシールド機の推進による支圧鋼材の変位により、掘進初期敷設函体の施工精度が低下するという事象が起きる。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、立坑背面に地山等の反力体がない箇所においても推進初期反力を確保でき、オープンシールド工法による施工が不可能となるおそれや立坑位置を変更する等の不経済となる事象が発生してしまうことがなく、経済的に施工が可能であり、地山の反力体と比較して推力による支圧部の変位が少ない為、掘進初期の敷設函体の施工精度が向上し、推進による支圧鋼材の変位を調整できるため、掘進初期の敷設函体の施工精度が向上するオープンシールド機の発進反力装置を提供することにある。

請求項１記載の本発明は前記目的を達成するため、側壁板にシールドジャッキを後方に向けて設けたオープンシールド機に設置するコンクリート函体の反力受け装置としての支圧鋼材であり、受台コンクリート上に横向きに支圧架台鋼材を設置し、支圧架台鋼材と支圧鋼材の下部をヒンジ構造にて結合し、支圧鋼材の上部と支圧架台鋼材の後方に築造したジャッキ反力架台を油圧ジャッキを介し、ヒンジ構造にて結合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、支圧鋼材に作用する推進力は油圧ジャッキ、支圧架台鋼材を介し、受台コンクリートと底盤地山、発進坑を形成する土留鋼矢板と側部地山、底盤地山の反力に反力を期待することができ、推力による支圧部の変位を少ないものとすることができる。

また、シールド機の推進によって支圧鋼材に変位（傾き）が生じた場合には、支圧鋼材に固定した油圧ジャッキの伸縮により、支圧鋼材を正規の位置に動かして調整することができる。

請求項２記載の本発明は、支圧架台鋼材は受台コンクリートに埋め込まれた受台鋼材に溶接またはボルト止めする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、受台コンクリートに対する支圧架台鋼材の固定は、受台コンクリートに受台鋼材を埋め込み、この受台鋼材に溶接またはボルト止めすることで、強力な推力に耐えうる堅牢な固定ができる。

以上述べたように本発明のオープンシールド機の発進反力装置は、立坑背面に地山等の反力体がない箇所においても推進初期反力を確保できるもので、地山等の反力体がないためオープンシールド工法による施工が不可能となるおそれや立坑位置を変更する等の不経済となる事象が発生してしまうことがなく、経済的な施工が可能であり、また、地山の反力体と比較して推力による支圧部の変位が少ない為、掘進初期の敷設函体の施工精度が向上し、推進による支圧鋼材の変位を調整できるため、掘進初期の敷設函体の施工精度が向上するものである。

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発進反力装置を使用したオープンシールド工法の概要を示す縦断側面図、図２は同上一部切欠いた平面図、図３は図２のＣ−Ｃ線矢視図で一部切欠いたもので、オープンシールド機全体としては前記従来例として説明したのと同様で、同一構成要素には同一参照符号を付してある。

該オープンシールド機１は機体を、フロント機２としての前方の機体の後端にテール機３としての後方の機体の前端が嵌入して、機体を前後方向で複数に分割して相互の嵌合部で屈曲可能とした。

フロント機２は主として掘削を行うもので、前端と上面を開放面としてあり、機体内で後部に後方へ向けて中折ジャッキ４を左右によせて、また上下複数段に配設している。図中６はフロント機２の前端に設けた刃口である。

本実施形態ではこの中折ジャッキ４はフロント機２に固定され、そのロッド端はテール機３に軸着される。軸着構造は、該ロッド端を球体軸１６とし、これをテール機３の球体軸受け１７に嵌合させてなる。

また、テール機３の先端でフロント機２後端に入り込む部分の側方には、円弧状接合側壁面１８を形成した。

テール機３はコンクリート函体８の設置を行うもので、機体内で前部に後方へ向けてシールドジャッキ５を左右によせて、また上下複数段に配設している。

シールドジャッキ５の後端に、Ｈ形鋼もしくはボックス形鋼による縦角材によるプレスバー１０を上下のシールドジャッキ５に架け渡すように、各シールドジャッキ５とピン結合で取り付けた。このピン結合（軸着構造）も球体軸１６と球体軸受け１７との嵌合によるもので、シールドジャッキ５のロッド端を球体軸１６とし、これをプレスバー１０に設けた球体軸受け１７に嵌合させてなる。

発進坑１１はシートパイル等の土留鋼矢板１９で構成され、その底盤を構成する受台コンクリート２０にはＨ形鋼などの鋼材による受台鋼材２１をそのフランジ面が露出するようにして長さ方向に向けて埋め込んだ。

この受台鋼材２１に支圧架台鋼材２２を溶接またはボルト止めして、支圧架台鋼材２２を受台コンクリート２０上に横向きに設置した。

図中２３は、オープンシールド機１に設置するコンクリート函体８の反力受け装置としての支圧鋼材であり、立設した状態で、前記支圧架台鋼材２２とその下部をヒンジ構造２４にて結合する。この支圧鋼材２３はＨ形鋼などの鋼材であり、図示は省略するがコの字形に枠組んでもよい。

また、支圧架台鋼材２２の後方に台形台状のジャッキ反力架台２５を斜めに向けて築造し、前記支圧鋼材２３の上部とジャッキ反力架台２５とを油圧ジャッキ２７を介し、ヒンジ構造２４にて結合した。ジャッキ反力架台２５はコンクリートまたは鋼材などによる。２６は反力架台基礎コンクリートである。

なお、図２、図３では省略したが、支圧架台鋼材２２、ジャッキ反力架台２５、油圧ジャッキ２７は左右に並べて一対、２個を設けるものである。

次に使用法を説明する。オープンシールド機１を使用するオープンシールド工法は、掘削機でフロント機２の前面又は上面から土砂を掘削しかつ排土してオープンシールド機１を前進させ、前記第１番目のコンクリート函体８の前に第２番目のコンクリート函体８をテール機３内に吊り降す。以下、同様の掘進及びコンクリート函体８のセット工程を繰返して、順次コンクリート函体８を縦列に地中に埋設し、後方のコンクリート函体８上に埋戻しを施し、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分解・撤去して工事を完了する。

この施工は発進坑と到達坑との間で施工され、発進坑１１内で前記オープンシールド機を組立て、発進坑１１の前の地盤を地上に設置したシャベル系の掘削機１２で掘削し、該オープンシールド機１のシールドジャッキ５を伸長して本発明の発進坑１１内の発進反力装置である支圧鋼材２３に反力をとってオープンシールド機１を前進させる。

支圧鋼材２３に作用する推進力は油圧ジャッキ２７、支圧架台鋼材２２を介し、受台コンクリート２０と底盤地山、発進坑１１を形成する土留鋼矢板１９と側部地山、底盤地山の反力に反力を期待することができる。

また、オープンシールド機１の推進によって支圧鋼材２３に変位（傾き）が生じた場合には、支圧鋼材２３に固定した油圧ジャッキ２７の伸縮により、支圧鋼材２３を正規の位置に動かして調整することができる。

本発明のオープンシールド機の発進反力装置を使用したオープンシールド工法の概要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発進反力装置を使用したオープンシールド工法の概要を示す一部切欠いた平面図である。 図２の一部切欠いたＣ−Ｃ線矢視図である。 オープンシールド機の概要を示す縦断正面図である。 オープンシールド機の概要を示す縦断側面図である。 オープンシールド工法の第１工程を示す側面図である。 オープンシールド工法の第２工程を示す側面図である。 オープンシールド工法の第３工程を示す側面図である。 オープンシールド工法の第４工程を示す側面図である。

１…オープンシールド機
１ａ，１ｂ…側壁板 １ｃ…底板
２…フロント機 ３…テール機
４…中折ジャッキ ５…シールドジャッキ
６…刃口 ６ａ…スライドジャッキ
７…土留板
８…コンクリート函体 ９…ストラット
１０…プレスバー １１…発進坑
１２…掘削機 １３…到達坑
１４…ダンプ １５…グラウト機
１６…球体軸 １７…球体軸受け
１８…円弧状接合側壁面 １９…土留鋼矢板
２０…受台コンクリート
２１…受台鋼材
２２…支圧架台鋼材 ２３…支圧鋼材
２４…ヒンジ構造 ２５…ジャッキ反力架台
２６…反力架台基礎コンクリート
２７…油圧ジャッキ

Claims (2)

1. 側壁板にシールドジャッキを後方に向けて設けたオープンシールド機に設置するコンクリート函体の反力受け装置としての支圧鋼材であり、受台コンクリート上に横向きに支圧架台鋼材を設置し、支圧架台鋼材と支圧鋼材の下部をヒンジ構造にて結合し、支圧鋼材の上部と支圧架台鋼材の後方に築造したジャッキ反力架台を油圧ジャッキを介し、ヒンジ構造にて結合したことを特徴とするオープンシールド機の発進反力装置。
2. 支圧架台鋼材は受台コンクリートに埋め込まれた受台鋼材溶接またはボルト止めする請求項１記載のオープンシールド機の発進反力装置。

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