JP2020094445A - オープンシールド機 - Google Patents

Abstract

【課題】土被りがある場合のオープンシールド機の掘進でも土被りから推進反力が取れ、オープンシールド機の上向き挙動傾向を解消し、かつ、土被り部（函体上部埋め戻し土）の締め固めが可能なオープンシールド機を提供する。【解決手段】オープンシールド機１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、シールドジャッキ５を伸長してコンクリート函体８を反力にしてシールド機１を前進させる工程と、シールド機１のテール部内で縮めたシールドジャッキ５の後方に新たなコンクリート函体８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８を縦列に埋設するオープンシールド工法に使用されるオープンシールド機１において、後端の上部にジャッキ１６により前後にスライド可能な土被埋戻し用スライドボックス１８を設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、オープンシールド工法に使用するオープンシールド機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り、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。

その一例を説明すると、下記特許文献にもあるが、オープンシールド機１は、図１１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２０１７−２０２１８号公報

該オープンシールド機１は図１２に示すように機体を前後方向で複数に分割し、フロント部２としての前方の機体の後端にテール部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。

フロント部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部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はフロント部２の前端に設けた可動分割刃口、７はテール部３の後端に設けた側方土留板、９はストラット、１０はプレスバー（押角）である。

前記側方土留板７は図１２に示すようにテール部３の後端に蝶番で可動に取り付くものであり、土砂の崩壊を防止する。

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１３〜図１６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ョベル系の掘削機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のテール部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でフロント部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をテール部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はグラウト機である。

ところで、オープンシールド機の掘進はシールドジャッキ５を伸長することによりコンクリート函体に推進反力を得て前方へ進むが、オープンシールド機推進時の上下左右の挙動に対しては、使用するシールドジャッキ５の選択や使用ジャッキの伸長差により、推進時の挙動を制御する。

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部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部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。

このようなカーブ施工または方向修正の場合、側方土留板７は可動して向きをオープンシールド機１の進行方向に合わせることができる。

ところで、敷設函体高さが土被り高さより小さい場合、シールド機の高さに対してシールドジャッキの配置高さが低いため、オープンシールド機１推進時、シールド機底部からシールド機ジャッキ配置高さ付近までのシールド機シールド機側板と地山とのフリクションは切れるが、シールドジャッキより上方の側板と地山とのフリクションが切れ難く、オープンシールド機は上向きの挙動傾向となりやすい。また、土被りが大きくなると、オープンシールド機側方土留板内での函体上部の埋め戻し土の締め固めが不十分となる。

本発明の目的はこのような従来例の不都合を解消し、土被りがある場合のオープンシールド機の掘進でも土被りから推進反力が取れ、オープンシールド機の上向き挙動傾向を解消し、かつ、土被り部（函体上部埋め戻し土）の締め固めが可能なオープンシールド機を提供することにある。

前記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、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使用されるオープンシールド機において、後端の上部にジャッキにより前後にスライド可能な土被埋戻し用スライドボックスを設け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、ジャッキを伸長してスライドボックスを押し出せばこれが埋戻し土を締固め、かつ埋戻し土（土被り）から推進補助反力を取れる状態となる。

この状態でシールドジャッキでオープンシールド機を推進させると同時に函体上部の土被り分の埋戻し土をスライドボックスを可動させることにより、シールド機の上向き傾向を解消することができる。

請求項２記載の本発明は、土被埋戻し用スライドボックスは、テール側方土留板間に設ける内蔵ジャッキにより前後に摺動可能な嵌合ボックスによ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、土被埋戻し用スライドボックスはこれを従来からあるテール側方土留板間に設けることができ、内蔵ジャッキを伸長して嵌合ボックスの一方を押し出すことにより、埋戻し土を締固め、かつ埋戻し土（土被り）から推進補助反力を取れる状態として、シールド機の上向き傾向を解消することができる。

請求項３記載の本発明は、テール側方土留板はヒンジで設け、テール側方土留板同士を落し板による固定板で結合してヒンジ止めと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、テール側方土留板はこれをヒンジで設けることで、カーブ施工または方向修正の場合、側方土留板は可動して向きをオープンシールド機の進行方向に合わせることができるが、土被埋戻し用スライドボックスを設ける場合はシールド機本体とは固定することがないので、テール部側板と追従する。

請求項４記載の本発明は、土被埋戻し用スライドボックスはけん引ジャッキで固定板に固定することを要旨とするものである。

請求項４記載の本発明によれば、土被埋戻し用スライドボックスがコンクリート函体から浮き上がった場合やシールド機本体に追従しない場合は、けん引ジャッキにより引き戻すことができる。

請求項５記載の本発明は、土被埋戻し用スライドボックスは、テール側方土留板を形成する多段分割体であることを要旨とするものである。

請求項５記載の本発明によれば、、土被埋戻し用スライドボックスは、テール側方土留板を改良してこれを多段分割体として形成するもので、従来のテール側方土留板の機能も発揮させることができる。

また、多段分割体として形成することで、押し込んでも引き抜きやすいものとなり、さらに、必要に応じて可動させるものを選択でき、押し易い箇所のみ、作用させることが可能である。

請求項６記載の本発明は、土被埋戻し用スライドボックスは、前後に摺動可能な嵌合ボックスをホルダーに収め、内蔵ジャッキによりこのホルダーから突出するようにしたことを要旨とするものである。

請求項６記載の本発明によれば、土被埋戻し用スライドボックスは、嵌合ボックスをホルダーに収め、内蔵ジャッキによりこのホルダーから突出させることで安定したスライドを行うことができる。

請求項７記載の本発明は、ホルダーはシールド機本体とヒンジ結合することを要旨とするものである。

請求項７記載の本発明によれば、ホルダーはシールド機本体とヒンジ結合することにより土被埋戻し用スライドボックスはシールド機の曲がりに追随できるものとなる。

以上述べたように本発明のオープンシールド機は、土被りがある場合のオープンシールド機の掘進でも土被りから推進反力が取れ、オープンシールド機推進時の上向き挙動傾向を解消でき、土被り部（函体上部埋戻し土）の締め固めも可能となるものである。

本発明のオープンシールド機の第１実施形態を示す要部の縦断側面図である。 本発明のオープンシールド機の第１実施形態を示す要部の平面図である。 本発明のオープンシールド機の第１実施形態を示す推進時の横断平面図である。 本発明のオープンシールド機の第１実施形態を示す土被埋戻し用スライドボックス縮小時の横断平面図である。 本発明のオープンシールド機の第２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第２実施形態を示す横断平面図である。 図６のＡ−Ａ線矢視図である。 図６のＢ−Ｂ線矢視図である。 本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す土被埋戻し用スライドボックス伸長時の縦断側面図である。 本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す土被埋戻し用スライドボックス伸長時の横断平面図である。 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。

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第１実施形態を示す要部の縦断側面図、図２は同上平面図でオープンシールド機のテール部のみを示したものである。

オープンシールド機１の概要については、前記図１０に示すように機体を前後方向で複数に分割し、フロント部２としての前方の機体の後端にテール部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。

フロント部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部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はフロント部２の前端に設けた可動分割刃口、７はテール部３の後端に設けた側方土留板、９はストラット、１０はプレスバー（押角）、３０は可動分割刃口６のスライドジャッキである。

前記側方土留板７はテール部３の後端に蝶番で可動に取り付くものであり、土砂の崩壊を防止する。

このようなオープンシールド機１を用いて行うオープンシールド工法についても前記図１３〜図１６で説明した通りである。

本発明は、テール側方土留板７はヒンジで設けるが、側方土留板７の内側に縦方向に固定板１５の側端が嵌り込むチャンネル状の側方土留板落とし込みガイド１４を形成し、この側方土留板落とし込みガイド１４を介して側方土留板７間に落し板による固定板１５を落とし込むことでヒンジ止めができるようにした。

また、テール側方土留板７間に、内蔵ジャッキ１６により前後に摺動可能な嵌合ボックス１７ａ（外ボックス）、１７ｂ（内ボックス）による土被埋戻し用スライドボックス１８を設けた。

嵌合ボックス１７ａ（外ボックス）は固定的部材、嵌合ボックス１７ｂ（内ボックス）はこの嵌合ボックス１７ａ（外ボックス）に入り込み、摺動して出ていくものであり、その前端板は押圧板１９として形成する。

内蔵ジャッキ１６はこれら嵌合ボックス１７ｂ（内ボックス）と嵌合ボックス１７ａ（外ボックス）間に架け渡すもので、端部２０、２１はピン結合によりヒンジ結合とする。

端部２０はオープンシールド機１の前側方向の端部であり、内蔵ジャッキ１６は水平方向に回転可能であり、端部２１はオープンシールド機１の後方方向の端部であり、内蔵ジャッキ１６は垂直方向に回転可能である。

さらに、土被埋戻し用スライドボックス１８はけん引ジャッキ２３でけん引部材により固定板１５に固定する。

図中２２はコンクリート函体８の周囲に配設した裏込め注入材である。

次に使用法について説明すると、前記オープンシールド工法を施工する場合で、後方のコンクリート函体８上にダンプで埋戻しを施すが、この埋戻し土を配設した後では、図３に示すように内蔵ジャッキ１６を伸長して土被埋戻し用スライドボックス１８の一方、嵌合ボックス１７ｂ（内ボックス）を押し出せば、押圧板１９が埋戻し土の端を押圧し、締固める。

なお、土被埋戻し用スライドボックス１８の設置は、側方土留板７間に落し板による固定板１５を落とし込むことで同時に行うことができる。

オープンシールド機１を推進させる場合に、埋戻し土（土被り）から推進補助反力を取れる状態となる。

オープンシールド機１を推進させた後では、図４に示すように内蔵ジャッキ１６を縮小して土被埋戻し用スライドボックス１８を縮めたものとし、埋戻し土の充填に備える。

また、オープンシールド機１の掘進に伴いオープンシールド機が上下動し、土被埋戻し用スライドボックス１８がコンクリート函体８上から浮き上がろうとする、もしくは浮き上がってしまった場合には、けん引ジャッキ２３を緩めることにより、土被埋戻し用スライドボックス１８を下げることができるので、土被埋戻し用スライドボックス底部と函体頂版との間に隙間が生じず接した状態にでき、函体上部の埋め戻しを支障なくできる。

図５〜図１０は本発明の第２実施形態を示すもので、土被埋戻し用スライドボックス１８は、テール側方土留板７を形成する多段分割体である。

各土被埋戻し用スライドボックス１８は、前後に摺動可能な嵌合ボックス２５をホルダー２６に収め、内蔵ジャッキ２４によりこのホルダー２６から突出するようにした。

前記内蔵ジャッキ２４は、そのロッド端がピン結合により嵌合ボックス２５の先端内側にヒンジ結合し、シリンダー端部はホルダー２６側にピン結合によりヒンジ結合している。

また、ホルダー２６はシールド機本体部にヒンジ結合２８で結合する壁体２７を複数の部屋に仕切って形成した。

なお、ホルダー２６と嵌合ボックス２５の組み合わせは個別に独立させた土被埋戻し用スライドボックス１８として、個別にヒンジ結合２８で結合するものとしてもよい。

次に使用法について説明すると、図５、図６は土被埋戻し用スライドボックス１８の伸長前の縮小状態、図９、図１０は伸長後の状態を示すもので、内蔵ジャッキ２４を伸ばすと嵌合ボックス２５はホルダー２６から出ていく。

主たる使用法は前記第１実施形態と同じであり、前記オープンシールド工法を施工する場合で、後方のコンクリート函体８上にダンプで埋戻しを施すが、この埋戻し土を配設した後では、内蔵ジャッキ２４を伸長して土被埋戻し用スライドボックス１８の嵌合ボックス２５を押し出せば、埋戻し土を押圧し、締固めることができる。

なお、この締固めは左右の土被埋戻し用スライドボックス１８の部分であり前記第１実施形態のように全体で行うものではないが、オープンシールド機１を推進させる場合に、埋戻し土（土被り）から推進補助反力を取れる状態となる。

オープンシールド機１を推進させた後では、内蔵ジャッキ２４を縮小して土被埋戻し用スライドボックス１８を縮めたものとし、埋戻し土の充填に備える。

土被埋戻し用スライドボックス１８はテール側方土留板７を形成する多段分割体であり、テール側方土留板７間に埋戻し土を充填することでオープンシールド機１の掘進に伴いオープンシールド機が上下動し、コンクリート函体８上から浮き上がろうとすることを防止できる。

また、多段分割体としたので、個別に押し出すことができ、必要に応じて、上下の押出し差でテール側方土留板７としての形状を変えることができる。

さらに、内蔵ジャッキ２４は前後がヒンジ結合しているので、ホルダー２６に対する嵌合ボックス２５のガタツキに対しても押出姿勢が対応できる。

これに加えて、ホルダー２６を設ける壁体２７自体はシールド機１の本体部とピンによりヒンジ結合２８で角度可変に結合するので、シールド機１の曲がり等に対応できる。

１…オープンシールド機
１ａ，１ｂ…側壁板 １ｃ…底板
２…フロント部 ３…テール部
４…中折ジャッキ ５…シールドジャッキ
６…可動分割刃口 ７…側方土留板
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…落とし込みガイド １５…固定板
１６…内蔵ジャッキ １７ａ…嵌合ボックス（外ボックス）
１７ｂ…嵌合ボックス（内ボックス）
１８…土被埋戻し用スライドボックス
１９…押圧板 ２０、２１…端部
２２…裏込め注入材 ２３…けん引ジャッキ
２４…内蔵ジャッキ ２５…嵌合ボックス
２６…ホルダー ２７…壁体
２８…ヒンジ結合
３０…スライドジャッキ

Claims (7)

1. 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使用されるオープンシールド機において、後端の上部にジャッキにより前後にスライド可能な土被埋戻し用スライドボックスを設けたことを特徴とするオープンシールド機。
2. 土被埋戻し用スライドボックスは、テール側方土留板間に設ける内蔵ジャッキにより前後に摺動可能な嵌合ボックスによる請求項１記載のオープンシールド機。
3. テール側方土留板はヒンジで設け、テール側方土留板同士を落し板による固定板で結合してヒンジ止めとする請求項１記載のオープンシールド機。
4. 土被埋戻し用スライドボックスはけん引ジャッキで固定板に固定する請求項２記載のオープンシールド機。
5. 土被埋戻し用スライドボックスは、テール側方土留板を形成する多段分割体である請求項１記載のオープンシールド機。
6. 土被埋戻し用スライドボックスは、前後に摺動可能な嵌合ボックスをホルダーに収め、内蔵ジャッキによりこのホルダーから突出するようにした請求項１記載のオープンシールド機。
7. ホルダーは、シールド機本体とヒンジ結合する請求項６記載のオープンシールド機。