JP2018199926A - オープンシールド工法およびそれに使用するコンクリート函体 - Google Patents

Abstract

【課題】オープンシールド工法の施工時（函体据付時）は函体と函体のずれ防止用に定着ボルトを締付定着でき、函体に反力が必要なくなったときにボルト定着部を緩めて可撓継手とすることができるとともに、止水性はいずれの場合でも確保できるオープンシールド工法およびそれに使用するコンクリート函体を提供する。
【解決手段】コンクリート函体４の端面に帯状シール材１３を貼設し、既設のコンクリート函体４に対して新たなコンクリート函体４をオープンシールド機のテール部内に吊り降して接続する際に、コンクリート函体相互を定着ボルトで締結してシール材１３相互を押圧させ、コンクリート函体４に反力が必要なくなった時に定着ボルトを緩めて可撓継手として形成するオープンシールド工法において、帯状シール材は複数を並列に相互間隔を存して貼設し、シール材相互の押圧も複数列に行う。
【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およびそれに使用するコンクリート函体に関する。

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生かした合理性に富む工法で、上部開放型シールド機（オープンシールド機）を使用して推進させ土砂崩壊を防ぎながら、その内部で函体布設を行う工法である。

図１０、図１１にその概略を示すと、図中１はオープンシールド機で、これは左右の側壁板とこれら側壁板に連結する底板とからなる前面、後面及び上面を開口したシールド機である。

該オープンシールド機１は、機体を前後方向で複数に分割し、フロント部１ａとしての前方の機体の後端にテール部１ｂとしての後方の機体の前端が嵌入して、相互の嵌合部で中折れ部２を形成して屈曲可能としている。

フロント部１ａ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を左右によせて、また上下複数段に配設した。

これに対してテール部１ｂはコンクリート函体４の設置を行うもので、底板５を有し、機体内で前部に後方へ向けて推進ジャッキ（シールドジャッキ）３を左右によせて、また上下複数段に配設している。

図中６はフロント部１ａの前端に設けたスライド土留板、８はプレスバー（押角）である。

次に、このようなオープンシールド機１を用いたオープンシールド工法について説明すると、図示は省略するが、発進立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３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をクレーン等の揚重機１４により上方から吊り降し、オープンシールド機１のテール部１ｂ内で縮めた推進ジャッキ３の後方にセットする。

ショベル等の掘削機７でオープンシールド機１の前面又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３を伸長してオープンシールド機１を前進させる。

そして前記第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１ｂ内に吊り降す。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の上面に埋戻しを施す。

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１ｂ内に吊り降す際には、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下に配設し、このテール部１ｂ内でコンクリート函体４の左右および下部の空隙に瞬結性グラウト材を用いた裏込注入材９を充填して一次注入を行い、さらに、オープンシールド機１の前進後、二次注入として、コンクリート函体４の内側からグラウトホールにより、外側に裏込注入材９を注入する。

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。

ところで、地中に縦列に埋設されるコンクリート函体４は、既設のコンクリート函体４に対して新たなコンクリート函体４をオープンシールド機１のテール部１ｂ内に吊り降した際に定着ボルトで締結していき、定着部１０が形成される。

定着部１０を形成するコンクリート函体４同士の接続は、図示は省略するがコーナー部に前後方向の貫通孔を設け、ボルト等のＰＣ鋼棒の緊結をもって縦列に並ぶものを接続していく。

ところで、かかるコンクリート函体４による地中構造物では、地震等の耐震対策や軟弱地盤における地盤沈対策として、コンクリート函体４同士の接続を可撓継手とすることが要求される。

下記特許文献はこのような可撓継手とすることに対応するものとして提案されたものである。
特開２０１６−２０５０３４号公報

図５に示すように、コンクリート函体４は鉄筋コンクリート製またはＰＣコンクリート製のもので、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、前後面が開口として開放されている。

さらに、コンクリート函体４は相互に接合する場合のインサート（ボルト挿入孔）１２を設けている。

このインサート（ボルト挿入孔）１２から先は図８に示すようにシース孔１６として形成され、その先に定着部１０が形成されるための箱抜き穴がある。

また、コンクリート函体４は地下構造物として耐震性を持たせるため可撓継手とするもので、本発明は、コンクリート函体４間にゴム等のクッション材１１を介在させ、かつ、ゴムパッキング等によるシール材１３を配設している。

クッション材１１は、コンクリート函体４の左側板４ａ、右側板４ｂの端面を上下に沿って覆うものとして、幅広の帯板である。

シール材１３は、図６にも示すようにコンクリート函体４の端面に形成する周方向に伸びる浅い溝に貼設する断面矩形（２０ｍｍ×３０ｍｍ）の帯状シール材で、弾性圧縮性がある。

オープンシールド工法も新たなコンクリート函体４をオープンシールド機のテール部内に吊り降ろして、既設のコンクリート函体４に接続させるもので、位置決めとしてガイドピン挿入孔１５にガイドピン（図示せず）を挿入する。

また、シース孔１６に抜け出し防止用金具として定着ボルト１７を挿通させ、定着部１０において定着部プレート２１を介在させてナット２２で締結する。

新たなコンクリート函体４を設置するまでは図６の（ａ）に示すようにシール材１３同士は離れているが、掘進時として図７の（ａ）にナット２２を仮締めすると、図６の（ｂ）に示すようにシール材１３同士は潰れた状態で相互に圧接する。

また、既設のコンクリート函体４に貼り付けてあるクッション材１１はコンクリート函体４同士で挟着される。

掘進が終わりコンクリート函体４に反力が必要なくなった時に定着ボルト１７を緩め、緩衝ゴムリングによる緩衝材１８を介在させて定着ボルト１７を固定し、定着部１０でボルト端部周囲に無収縮モルタル１９を充填して可撓継手として形成する。

次に、地震時のコンクリート函体４の変位について説明すると、図９に示すように、コンクリート函体４の接続時およびその後に通常時に対して地震時は曲げ状態となってコンクリート函体４相互の継手に開きや圧縮が生じる場合や、抜け状態となって開きを生じる場合がある。

抜け状態の場合は、コンクリート函体４相互が目地が開くように挙動し、曲げ状態の場合もコンクリート函体４相互が目地が開くように挙動するが、定着ボルト１７が抜け出し防止金具として作用し、図７（Ｃ）に示すように緩衝材１８が潰れるように変形し、コンクリート函体４の変化に追随する。

また、この時図６の（ｃ）に示すようにシール材１３同士は潰れた状態が多少緩むが相互の圧接は維持され、止水性は確保される。

前記特許文献１では、シール材１３同士は潰れた状態が多少緩むが相互の圧接を維持することで止水性を確保するものであるが、より確実に止水効果を発揮することが要求される。

本発明の目的はオープンシールド工法の特殊性を考慮して、オープンシールド工法の施工時（函体据付時）は函体と函体のずれ防止用に定着ボルトを締付定着でき、函体に反力が必要なくなったときにボルト定着部を緩めて可撓継手とすることができるとともに、止水性はいずれの場合でも確保できるものとして、より確実に止水効果を発揮するように、止水性能を向上させることができるオープンシールド工法およびそれに使用するコンクリート函体を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明はオープンシールド工法としては、第１に、左右側壁板の内側に推進ジャッキを配設し、前面、後面及び上面を開口したオープンシールド機の前面又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左右側板と上床板と下床板とからなる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上方から吊り降して既設コンクリート函体に接合する据え付け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、コンクリート函体の端面に帯状シール材を貼設し、既設のコンクリート函体に対して新たなコンクリート函体をオープンシールド機のテール部内に吊り降して接続する際に、コンクリート函体相互を定着ボルトで締結してシール材相互を圧接させ、コンクリート函体に反力が必要なくなった時に定着ボルトを緩めて可撓継手として形成するオープンシールド工法において、帯状シール材は複数を並列に相互間隔を存して貼設し、シール材相互の圧接も複数列に行うことを要旨とするものである。

第２に、コンクリート函体の端面に貼設する帯状シール材はコンクリート函体のコーナー部ではＲ形状に湾曲させること、第３に、圧接する帯状シール材は、一方を他方よりも幅狭もしくは幅広として幅寸を異ならせること、第４に、圧接する帯状シール材は、接合面に接着剤を塗布して相互に接着することを要旨とするものである。

オープンシールド工法に使用するコンクリート函体としては、第１に、左右側壁板の内側に推進ジャッキを配設し、前面、後面及び上面を開口したオープンシールド機の前面又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左右側板と上床板と下床板とからなる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上方から吊り降して既設コンクリート函体に接合する据え付け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使用するコンクリート函体であり、コンクリート函体の端面に相互に圧接可能な帯状シール材を貼設したオープンシールド工法に使用するコンクリート函体において、帯状シール材は複数を並列に相互間隔を存して貼設し、シール材相互の圧接も複数列に行うことを要旨とするものである。

第２に、コンクリート函体の端面に貼設する帯状シール材はコンクリート函体のコーナー部ではＲ形状に湾曲させること、第３に、圧接する帯状シール材は、一方を他方よりも幅狭もしくは幅広として幅寸を異ならせること、第４に、圧接する帯状シール材は、接合面に接着剤を塗布して相互に接着することを要旨とするものである。

請求項１および請求項５記載の本発明によれば、オープンシールド工法の施工時（函体据付時）は定着ボルトを締付定着することで、ジャッキ推力の反力を受けても函体と函体のずれ防止を行うことができ、しかも、コンクリート函体の接続部の止水に関しては、コンクリート函体の端面に貼設した帯状シール材が相互に圧接することで止水が確保できる。

なお、相互に圧接する帯状シール材はボルト定着部を緩めても圧接する状態は多少緩んでも相互の接合が無くなることはなく、止水の確保は継続できる。

さらに、帯状シール材は複数を並列に相互間隔を存して貼設し、シール材相互の圧接も複数列に行うこととしたので、１列の場合に比べて、確実は止水効果を発揮することができる。

請求項２および請求項６記載の本発明によれば、帯状シール材はコンクリート函体のコーナー部ではＲ形状に湾曲させるので、張り合わせで直角に曲がることもなく、一体連続性を保てるので、函体のコーナー部で止水性能の低下をもたらすおそれもない。

請求項３および請求項７記載の本発明によれば、圧接する帯状シール材は、片側を大きくしてコンクリート函体の目地の当たりを確保することができる。

請求項４および請求項８記載の本発明によれば、帯状シール材は、相互に接着することでより止水効果を向上させることができる。

以上述べたように本発明のオープンシールド工法およびそれに使用するコンクリート函体は、オープンシールド工法の施工時（函体据付時）は函体と函体のずれ防止用に定着ボルトを締付定着でき、函体に反力が必要なくなったときにボルト定着部を緩めて可撓継手とすることができるとともに、止水性はいずれの場合でも確保できるものとして、より確実に止水効果を発揮するように、止水性能を向上させることができるものである。

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工法において使用するコンクリート函体の１部を示すもので、コンクリート函体４は鉄筋コンクリート製またはＰＣコンクリート製で、図５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、前後面が開口として開放されている。

さらに、コンクリート函体４は相互に接合する場合のインサート（ボルト挿入孔）１２を設けている。

このインサート（ボルト挿入孔）１２から先は図８に示すようにシース孔１６として形成され、その先に定着部１０が形成されるための箱抜き穴がある。

コンクリート函体４の端面に弾性圧縮性がある合成ゴムによる帯状シール材１３を貼設するが、本発明は帯状シール材１３は複数を並列に相互間隔を存して貼設し、図２に示すように、帯状シール材１３の相互の圧接も複数列に行うこととした。

帯状シール材１３は、コンクリート函体４の端面に形成する周方向に伸びる溝切欠き２０に貼設する。

また、このコンクリート函体４の端面に貼設する帯状シール材１３はコンクリート函体４のコーナー部ではＲ形状１３ａに湾曲させ、突き合わせで接合せずに、一体に連続するものする。

さらに、前記圧接する帯状シール材１３，１３は、一方を他方よりも幅狭もしくは幅広として幅寸を異ならせた。好ましくは帯状シール材１３，１３のうち、一方の帯状シール材１３を大きくする。

なお、圧接する帯状シール材１３，１３は、接合面に接着剤２３を塗布して相互に接着する。

図２中、２４は一般的な目地材で、コンクリート函体４の接合後に目地に施す。

オープンシールド工法の概要については、前記図１０、図１１で説明した通りであり、発進立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３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をクレーン等の揚重機１４により上方から吊り降し、オープンシールド機１のテール部１ｂ内で縮めた推進ジャッキ３の後方にセットする。

ショベル等の掘削機７でオープンシールド機１の前面又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３を伸長してオープンシールド機１を前進させる。

そして前記第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１ｂ内に吊り降す。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の上面に埋戻しを施す。

コンクリート函体４の端部には帯状シール材１３が貼設されており、コンクリート函体４相互の接合の際には、帯状シール材１３は接合面に接着剤２３を塗布して相互に接着させ、かつ、圧接させる。

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。

新たなコンクリート函体４を設置するまではシール材１３同士は潰れていないが、掘進時として図７の（ａ）にナット２２を仮締めすると、図６の（ｂ）に示すようにシール材１３同士は潰れた状態で相互に圧接する。

掘進が終わりコンクリート函体４に反力が必要なくなった時に定着ボルト１７を緩め、緩衝ゴムリングによる緩衝材１８を介在させて定着ボルト１７を固定し、定着部１０でボルト端部周囲に無収縮モルタル１９を充填して可撓継手として形成する。

次に、地震時のコンクリート函体４の変位について説明すると、図９に示すように、コンクリート函体４の接続時およびその後に通常時に対して地震時は曲げ状態となってコンクリート函体４相互の継手に開きや圧縮が生じる場合や、抜け状態となって開きを生じる場合がある。

抜け状態の場合は、コンクリート函体４相互が目地が開くように挙動し、曲げ状態の場合もコンクリート函体４相互が目地が開くように挙動するが、定着ボルト１７が抜け出し防止金具として作用し、コンクリート函体４の変化に追随する。

また、この時図６の（ｃ）に示すようにシール材１３同士は潰れた状態が多少緩むが相互の圧接は維持され、止水性は確保される。

本発明のオープンシールド工法において使用するコンクリート函体の１部を示す正面図である。 本発明のオープンシールド工法において使用するコンクリート函体の接合面を示す縦断側面図である。 図１のＡ部拡大図である。 図２のＢ部拡大図である。 コンクリート函体の斜視図である。 コンクリート函体の状態に応じた変化を示す説明図である。 定着部の函体状態に応じた変化を示す説明図である。 コンクリート函体の側面図である。 地震時のコンクリート函体の変位を示す説明図である。 オープンシールド工法の函体据付時の説明図である。 オープンシールド工法の函体接続時の説明図である。 オープンシールド工法での完成した地下構造物の側面図である。

１…オープンシールド機 １ａ…フロント部
１ｂ…テール部 ２…中折れ部
３…推進ジャッキ（シールドジャッキ）
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…底板 ６…スライド土留板
７…掘削機 ８…プレスバー（押角）
９…裏込注入材 １０…定着部
１１…クッション材 １２…インサート（ボルト挿入孔）
１３…シール材 １３ａ…Ｒ形状
１４…揚重機 １５…ガイドピン挿入孔
１６…シース孔 １７…定着ボルト
１８…緩衝材 １９…無収縮モルタル
２０…溝切欠き ２１…定着部プレート
２２…ナット ２３…接着剤
２４…目地材

Claims (8)

1. 左右側壁板の内側に推進ジャッキを配設し、前面、後面及び上面を開口したオープンシールド機の前面又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左右側板と上床板と下床板とからなる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上方から吊り降して既設コンクリート函体に接合する据え付け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、コンクリート函体の端面に帯状シール材を貼設し、既設のコンクリート函体に対して新たなコンクリート函体をオープンシールド機のテール部内に吊り降して接続する際に、コンクリート函体相互を定着ボルトで締結してシール材相互を押圧させ、コンクリート函体に反力が必要なくなった時に定着ボルトを緩めて可撓継手として形成するオープンシールド工法において、帯状シール材は複数を並列に相互間隔を存して貼設し、シール材相互の押圧も複数列に行うことを特徴とするオープンシールド工法。
2. コンクリート函体の端面に貼設する帯状シール材はコンクリート函体のコーナー部ではＲ形状に湾曲させる請求項１記載のオープンシールド工法。
3. 押圧する帯状シール材は、一方を他方よりも幅狭もしくは幅広として幅寸を異ならせる請求項１または請求項２記載のオープンシールド工法。
4. 押圧する帯状シール材は、接合面に接着剤を塗布して相互に接着する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のオープンシールド工法。
5. 左右側壁板の内側に推進ジャッキを配設し、前面、後面及び上面を開口したオープンシールド機の前面又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左右側板と上床板と下床板とからなる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上方から吊り降して既設コンクリート函体に接合する据え付け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使用するコンクリート函体であり、コンクリート函体の端面に相互に押圧可能な帯状シール材を貼設したオープンシールド工法に使用するコンクリート函体において、帯状シール材は複数を並列に相互間隔を存して貼設し、シール材相互の圧接も複数列に行うことを特徴とするオープンシールド工法に使用するコンクリート函体。
6. コンクリート函体の端面に貼設する帯状シール材はコンクリート函体のコーナー部ではＲ形状に湾曲させる請求項５記載のオープンシールド工法に使用するコンクリート函体。
7. 押圧する帯状シール材は、一方を他方よりも幅狭もしくは幅広として幅寸を異ならせる請求項５または請求項６記載のオープンシールド工法に使用するコンクリート函体。
8. 押圧する帯状シール材は、接合面に接着剤を塗布して相互に接着する請求項５ないし請求項７のいずれかに記載のオープンシールド工法に使用するコンクリート函体。