JP3517226B2 - オープンシールド機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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に関する。

【０００２】

【従来の技術】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９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、後面及び上面を開口したもので、前記
側壁板１ａと底板１ｂの先端を刃口として形成し、また
側壁板１ａの中央又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。

【０００３】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と反力壁の間にはストラット
を配設して適宜間隔調整をする。

【０００４】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等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。

【０００５】ショベル等の掘削機９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
又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。

【０００６】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１ｃ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の上面に埋戻土５を入れる。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】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内に吊り降さ
れ、オープンシールド機１の前進とともに該テール部１
ｃ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。

【００１０】コンクリート函体４は鉄筋コンクリート製
のもので、図10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10として開放されている。

【００１１】ところで、先端の刃口11を備えた部分から
後端のコンクリート函体４を吊り降ろすテール部１ｃま
でが一体に構成されているオープンシールド機１では、
機体全体が同時に同方向に進行するため、曲線施工が困
難であった。

【００１２】また、コンクリート函体４はオープンシー
ルド機１の前進のための反力体ともなるため、強度が要
求され、その結果、高価なものとなる。

【００１３】そこで、オープンシールド機１の機体を前
後方向に複数に分割するものが提案されており、刃口11
を先端に有するフロント部１ｄ、シールドジャッキ２が
配設されているジャッキ部１ｅ、コンクリート函体４が
吊り降ろされるテール部１ｃの３つに分割するものがあ
り、フロント部１ｄとジャッキ部１ｅ、ジャッキ部１ｅ
とテール部１ｃとはそれぞれ推進ジャッキで連結し、さ
らにフロント部１ｄとテール部１ｃとを牽引ジャッキで
連結している。

【００１４】そして、各分割体であるフロント部１ｄ、
ジャッキ部１ｅ、テール部１ｃはそれぞれ推進ジャッキ
の伸長や牽引ジャッキの牽引により、他の分割体から反
力をとってＥＳＡ工法と同様の方式で個々に自走して前
進する。

【００１５】よって、各分割体が単独で容易に方向変換
でき、曲線施工も可能となるだけでなく、後方のコンク
リート函体に反力をとる必要がなく、また、反力壁を設
置した発進坑も不要となるから、施工が容易となり工期
も短縮できる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ジャッキ部１ｅを方向
制御する手段として牽引ジャッキを使用しているが、牽
引ジャッキがセットされている箇所と、牽引部材の端部
の定着箇所との距離が長く、牽引ストロークが大きくな
るために方向性がよくなく、施工曲線に対応する中折れ
量を確保することが困難であった。

【００１７】また、フロント部１ｄ、ジャッキ部１ｅ、
テール部１ｃはそれぞれ推進ジャッキの伸長や牽引ジャ
ッキの牽引により、他の分割体から反力をとってＥＳＡ
工法と同様の方式で個々に自走して前進するが、ジャッ
キ部１ｅの推進時にはその先端がフロント部１ｄの後部
に重合状態となって入り込み、また、テール部１ｃの推
進時にはその先端がジャッキ部１ｅの後部に重合状態と
なって入り込む。

【００１８】この重合させるための構造として、従来、
フロント部１ｄ、ジャッキ部１ｅ、テール部１ｃの外径
は等しく形成し、そのうえで、ジャッキ部１ｅおよびテ
ール部１ｃの先端部分のみの外径をそれぞれフロント部
１ｄ、ジャッキ部１ｅの内径に等しくなるような小径に
形成し、この小径部と大径部との境界部分は段部に形成
してある。

【００１９】そして、例えば、ジャッキ部１ｅの推進時
には先端の小径部がフロント部１ｄの大径部の内部に入
り込むことになるが、このとき、ジャッキ部１ｅの推進
にともない、周囲の地山からの土砂がジャッキ部１ｅと
フロント部１ｄとの重合部（飲み込み部）に入り込む。

【００２０】そこで、土砂進入を防止する手段として、
従来、重合部（飲み込み部）の箇所に塞ぎ板を設けるな
どして土留めを行っているが、ジャッキ部１ｅやテール
部１ｃの推進に伴い飲み込み部に進入する土砂は圧縮さ
れた状態となり、ジャッキ部１ｅやテール部１ｃが推進
を何回も繰り返す間には、塞ぎ板が損傷して土留めの機
能を果たせなくなる。その結果、この部分で圧縮された
土砂がシールド機の前進の抵抗となる。

【００２１】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、オープンシールド機を前後方向に複数に分割したも
のにおいて、先端のフロント部の前進方向に対して、後
方のジャッキ部やテール部の中折れ量を確保でき前進方
向を確実に修正することができ、曲線部での施工性を向
上できるとともに、前後の分割体間の重合部（飲み込み
部）からの土砂の進入を確実に防止できてシールド機の
前進の抵抗を軽減できるオープンシールド機を提供する
ことにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、第１に、機体本体をそれぞれ機幅を同一に形
成したフロント部、ジャッキ部およびテール部とに分割
し、フロント部とジャッキ部とを推進ジャッキで連結
し、ジャッキ部とテール部とを推進ジャッキで連結した
オープンシールド機において、前記フロント部とテール
部とを推進ジャッキで連結し、前記ジャッキ部のフロン
ト部との重合部、およびテール部のジャッキ部との重合
部に前方にいくにしたがい先細りとなる傾斜部をそれぞ
れ形成したことを要旨とするものである。

【００２３】第２に、重合部に土砂進入防止用の弾性を
備えた鋼材を取り付けることを要旨とするものである。

【００２４】請求項１記載の本発明によれば、曲線部を
施工する場合、フロント部とジャッッキ部とはピンジャ
ッキで直接接続されている状態となり、牽引ジャッキを
使用する場合に比較して強力に戻しをかけることがで
き、中折れ量を確保できる。また、前後の分割体の重合
部に傾斜部を形成したから、分割体の推進時に重合部に
進入しようとする土砂は、この傾斜部にそって移動し、
オープンシールド機の外方に逃げる。よって、重合部か
らの土砂の進入を防止できる。

【００２５】請求項２記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、鋼材によりさらに確実に土砂進入を防止で
き、鋼材は弾性を有するから分割体の推進に追随して土
砂進入阻止の機能を有効に果たすことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】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
ルド機の実施の形態を示す平面図、図２は同上縦断側面
図で、オープンシールド機１の基本構成は図９について
既に説明したとおり左右の側壁板１ａの内側にジャッキ
を配設し、前面、後面及び上面を開口したものであるか
らここでの詳細な説明は省略する。

【００２７】本発明のオープンシールド機１は機体を前
後方向に複数に分割するもので、本実施形態では刃口11
を先端に有するフロント部１ｄ、ジャッキ部１ｅ、コン
クリート函体４が吊り降ろされるテール部１ｃの３つに
分割し、フロント部１ｄとジャッキ部１ｅとの間に第１
の推進ジャッキ12を、ジャッキ部１ｅとテール部１ｃと
の間に第２の推進ジャッキ13を、フロント部１ｄとテー
ル部１ｃとの間に第３の推進ジャッキ14をそれぞれ配設
した。これらの推進ジャッキ12、13、14にはピンジャッ
キを使用する。

【００２８】そして、フロント部１ｄ、ジャッキ部１
ｅ、テール部１ｃの機体本体の外径は等しく形成し、そ
のうえで、図３に示すようにジャッキ部１ｅおよびテー
ル部１ｃの先端部分であるフロント部１ｄ、ジャッキ部
１ｅとのそれぞれの重合部（飲み込み部）の外径をそれ
ぞれフロント部１ｄ、ジャッキ部１ｅの内径に等しくな
るような小径に形成し、この小径部15と大径部との境界
部分を傾斜部16に形成する。図中17は重合部のクリアラ
ンスを確保するための丸鋼を示す。なお、クリアランス
を確保するための部材は図３（ａ）に示すような丸鋼に
限定されるものではなく、図３（ｂ）に示すような断面
半月状の鉄板20とすることもできる。また、曲線施工部
の際、重合部で後方の分割体の先端が前方の分割体にぶ
つかることを阻止するために、図３（ｃ）に示すように
重合部の先端角部を面取りしテーパー部21に形成しても
よい。

【００２９】傾斜部16の先端部分には土砂進入防止をさ
らに確実にするための進入阻止部材として弾性を有する
鋼材であるバネ鋼18を介装する。

【００３０】また、図中19はフロント部１ｄの底部に配
設したフリクションカッターを前進するためのフリクシ
ョンカッタージャッキを示す。

【００３１】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、工法の全体の概要としては
前記図９に示す通りで詳細説明は省略するが、オープン
シールド機１の前進方法は、まず第１工程として図４に
示すようにテール部１ｃ内にコンクリート函体４を布設
し、次に第２工程として図５に示すようにフロント部１
ｄに配設してあるフリクションカッタージャッキ19を伸
長してフリクションカッターを前進させる。

【００３２】その後、第３工程として図６に示すように
第１の推進ジャッキ12を伸長し、フロント部１ｄのみを
第１の推進ジャッキ12のストローク分だけ前進させる。
このとき、第１の推進ジャッキ12は後方のジャッキ部１
ｅとテール部１ｃの自重と土圧による摩擦抵抗を反力と
して伸長する。

【００３３】そして、フロント部１ｄの掘進時、前進方
向には既にフリクションカッターが布設されているか
ら、フロント部１ｄはフリクションカッターの上を前進
することになり、地山の上を前進する場合に比較して摩
擦抵抗が小さくなるから、大きな反力が得られなくても
推進が可能となる。このときフリクションカッタージャ
ッキ19はリリーフ状態としておき、フロント部１ｄの推
進速度と同速度で戻す。

【００３４】次に、第４工程として図７に示すように第
２の推進ジャッキ13を伸長してジャッキ部１ｅをフロン
ト部１ｄの方向に前進させる。このとき、ジャッキ部１
ｅの前進にともない、周囲の地山からの土砂がフロント
部１ｄとの飲み込み部に進入しようとするが、飲み込み
部には傾斜部16が形成してあるから、土砂はこの傾斜部
16の傾斜にそってオープンシールド機１の外方に移動
し、飲み込み部への進入が阻止される。また、ここに設
けたバネ鋼18によっても進入がさらに確実に阻止され
る。これにより、オープンシールド機１が推進する際
の、飲み込み部に圧縮された土砂による前進の抵抗が軽
減される。

【００３５】このジャッキ部１ｅの前進時、第１の推進
ジャッキ12はリリーフ状態としておき、ジャッキ部１ｅ
の推進速度と同速度で戻す。また、第２の推進ジャッキ
13の伸長ストロークによって中折れ量を確保でき前進方
向を修正できる。

【００３６】さらに第５工程として図８に示すように第
２の推進ジャッキ13と第３の推進ジャッキ14とでテール
部１ｃを前進させる。このとき、テール部１ｃは第３の
推進ジャッキ14でフロント部１ｄと直結されているか
ら、容易に引き込める。

【００３７】かかる工程を繰り返してコンクリート函体
４を布設する。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように本発明のオープンシー
ルド機は、オープンシールド機を前後方向に複数に分割
したものにおいて、先端のフロント部の前進方向に対し
て、後方のジャッキ部やテール部の中折れ量を確保でき
前進方向を確実に修正することができ、曲線部での施工
性を向上できるとともに、前後の分割体間の重合部（飲
み込み部）からの土砂の進入を確実に防止できてシール
ド機の前進の抵抗を軽減できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のオープンシールド機の実施形態を示す
平面図である。

【図２】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。

【図３】本発明のオープンシールド機の実施形態を示す
要部の平面図である。

【図４】本発明のオープンシールド機によるオープンシ
ールド工法の第１工程を示す平面図である。

【図５】本発明のオープンシールド機によるオープンシ
ールド工法の第２工程を示す平面図である。

【図６】本発明のオープンシールド機によるオープンシ
ールド工法の第３工程を示す平面図である。

【図７】本発明のオープンシールド機によるオープンシ
ールド工法の第４工程を示す平面図である。

【図８】本発明のオープンシールド機によるオープンシ
ールド工法の第５工程を示す平面図である。

【図９】オープンシールド工法の概要を示す平面図であ
る。

【図１０】コンクリート函体の斜視図である。

【符号の説明】

１…オープンシールド機 １ａ…側壁板 １ｂ…底板 １ｃ…テール部 ２…シールドジャ
ッキ １ｄ…フロント部 １ｅ…ジャッキ部 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…第１の推進ジ
ャッキ 13…第２の推進ジャッキ 14…第３の推進ジ
ャッキ 15…小径部 16…傾斜部 17…丸鋼 18…バネ鋼 19…フリクションカッタージャッキ 20…鉄板 21…テーパー部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−80687（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−80688（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−293819（ＪＰ，Ａ) 特開2000−64779（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−317391（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−247787（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−63904（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−84892（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/06 331

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機体本体をそれぞれ機幅を同一に形成し
   たフロント部、ジャッキ部およびテール部とに分割し、
   フロント部とジャッキ部とを推進ジャッキで連結し、ジ
   ャッキ部とテール部とを推進ジャッキで連結したオープ
   ンシールド機において、前記フロント部とテール部とを
   推進ジャッキで連結し、前記ジャッキ部のフロント部と
   の重合部、およびテール部のジャッキ部との重合部に前
   方にいくにしたがい先細りとなる傾斜部をそれぞれ形成
   したことを特徴とするオープンシールド機。
2. 【請求項２】 重合部に土砂進入防止用の弾性を備えた
   鋼材を取り付ける請求項１記載のオープンシールド機。