JP3553523B2 - オープンシールド機およびオープンシールド工法 - Google Patents

Description

【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およびそれに使用するコンクリート函体に関する。
【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る。図７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シールド機である。
【０００３】
該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の中央又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。
【０００４】
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と反力壁の間にはストラットを配設して適宜間隔調整をする。
【０００５】
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。
【０００６】
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又は型鋼を用いた枠体よりなる押角８を配設する。
【０００７】
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の上面に埋戻し５を施す。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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１ｃから出て地中に残されていくものである。そして、コンクリート函体４は鉄筋コンクリート製のもので、図８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】
【発明が解決しようとする課題】
オープンシールド機１の掘進時、刃口11が先行して前進するが、フロント部の底部は土の上を推進することになり地山との間の摩擦抵抗（貫入抵抗）が大きく、スムーズに掘進することが難しい。特に、先端下部の角隅部位置での地山の貫入が困難である。
【００１２】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、シールド機の推進時、フロント部の底部および側方下部と地山との摩擦抵抗を軽減でき、フロント部の特に角隅部を容易に推進できて施工性の向上を図れるオープンシールド機およびオープンシールド工法を提供することにある。
【００１３】
【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、オープンシールド機としては、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後方にコンクリート函体を上方から吊り降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おいて使用するオープンシールド機において、オープンシールド機のフロント部の先端の少なくとも底部及び下側部の外側にフリクションカッタージャッキで前方に突出する、底部および下側部位置でＬ字型の一体に形成したフリクションカッターを配設したことを要旨とするものである。
【００１５】
第２に、オープンシールド機の機体をフロント部、ジャッキ部およびテール部の３ブロックに分割することを要旨とするものである。
【００１６】
第３に、オープンシールド工法として、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後方にコンクリート函体を上方から吊り降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おいて、オープンシールド機のフロント部の先端の少なくとも底部及び下側部の外側に配設した、底部および下側部位置でＬ字型の一体に形成したフリクションカッターを、フロント部の前進の前工程として前進させ、該フリクションカッターの上および内側に沿ってフロント部を推 進させることを要旨とするものである。
【００１７】
請求項１および請求項３記載の本発明によれば、オープンシールド機のフロント部を掘進させるとき、フロント部の前進に先行して、フロント部の先端の少なくとも底部及び下側部の外側に配設したフリクションカッターを前進させることで、フロント部の掘進時にはフロント部の底部は、該フリクションカッターの上を滑るようにして前進する。よって、オープンシールド機の掘進は、鋼製のフリクションカッターの上を同じく鋼製の底部が摺動することになり、貫入抵抗を低減できる。
【００１８】
そして、特に貫入抵抗の大きいフロント部の角隅部にフリクションカッターを設備したから、フリクションカッターを実効的なものにできる。
【００１９】
さらに、フリクションカッターは、底部および側部位置でＬ字型の一体に形成することにより、一度のジャッキ操作でフロント部の角隅部であるＬ字型の箇所に対応する部分にフリクションカッターを伸長でき、この部分の摩擦抵抗を確実に低減できる。
【００２１】
請求項２記載の本発明によれば、前記作用に加えて、オープンシールド機の機体をフロント部、ジャッキ部およびテール部の３ブロックに分割することにより、フロント部の推進の反力をジャッキ部およびテール部から得るようにすることが可能となるが、かかる場合、コンクリート函体から反力を得る場合に比較して十分な反力が得られなくても、フリクションカッターを先行して前進させておくことでフロント部の掘進が容易になる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
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の実施形態を示す正面図、図２は同上平面図、図３は同上縦断側面図で、オープンシールド機の基本構成は図９について既に説明した通りであるからここでの詳細な説明は省略する。
【００２３】
本発明のオープンシールド機１は前記構成に加えて、フロント部１ｄの先端の底部に配置されている底板１ｂ及び側壁板１ａの下方部分の外側にフリクションカッタージャッキ13で前方に突出するフリクションカッター12を配設した。
【００２４】
このフリクションカッター12の配置は、種々のタイプが考えられ、フロント部１ｄの角隅部に配置されるものについては、例えば図４に示すように底部12ａと側部12ｂとを一体にしたＬ字型のものに構成した。
【００２５】
そして、前記角隅部に配置される底部12ａと側部12ｂの他に、図１に示す例では底部12ａに並べてさらに例えば底部12ａと同様の幅を備える別の底部12ｃを配置する。なお、図示の例ではフロント部１ｄの底板１ｂの中央部分にはフリクションカッター12を配置していないが、底板１ｂの先端部の下部の全部にわたって配置することもできる。
【００２６】
図中14はスライドジャッキを示す。また、図２、図３において、オープンシールド機１はフロント部１ｄ、ジャッキ部１ｅおよびテール部１ｃの３ブロックに分割する分割体で構成し、各分割体を推進ジャッキ15で連結し、フロント部１ｄの推進の反力は後方のジャッキ部１ｅおよびテール部１ｃから得るようにした。
【００２７】
工法の全体の概要としては前記図７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での掘進及びコンクリート函体４のセット工程を繰返して、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ていくものであるが、オープンシールド機１の前進時に、推進に先行してフリクションカッタージャッキ13を前方に伸長し、フリクションカッター12を前進させる。
【００２８】
その後、推進ジャッキ15を伸長してオープンシールド機１のフロント部１ｄを前進させる。このとき、フロント部１ｄの底部は先行して前進しているフリクションカッター12の上を、また、側壁板１ａはフリクションカッター12の内側を前進し、底部１ｄおよび側壁板１ａ、フリクションカッター12ともに材質は鋼製であるから、底部１ｄおよび側壁板１ａの推進時の摩擦抵抗は少なく、フロント部１ｄの貫入抵抗が小さくなり、オープンシールド機１の推進が容易に行える。
【００２９】
そして、特に貫入抵抗の大きい箇所であるフロント部１ｄの角隅部に対応する部分にフリクションカッター12をＬ字形に配置したから、フロント部１ｄの推進が容易となる。
【００３１】
また、オープンシールド機１をフロント部１ｄ、ジャッキ部１ｅおよびテール部１ｃの３ブロックに分割する分割体で構成し、各分割体を推進ジャッキ15で連結するタイプでは、フロント部１ｄの推進の反力は後方のジャッキ部１ｅおよびテール部１ｃから得るようになるが、この場合、コンクリート函体４から反力を得る場合に比較して十分な反力が得られなくても、フリクションカッター12を先行して前進させておくことでフロント部１ｄの掘進が容易になる。
【００３２】
この場合、図２に示すように後方の分割体の方が小径になるものでは、十分な反力を得にくいフロント部１ｄを先進させる際に、フリクションカッター12を先行して前進させておくことは特に有効であるが、これに限定されるものではなく、図５に示すような、フロント部１ｄ、ジャッキ部１ｅおよびテール部１ｃの各分割体の機体幅を同一に形成した場合にも適用できる。
【００３３】
そして、後方の分割体は重合部の部分を小径部20に形成し、前後の分割体の重合部に形成されるクリアランスを確保するために図６（ａ）に示すような丸鋼21や、図６（ｂ）に示すような断面半月状の鉄板23を介装する。
【００３４】
さらに、重合部の隙間から機体内に土砂が侵入することを防止するため弾性を有する鋼板22を隙間に介装する。
【００３５】
また、曲線施工部で後方の分割体の先端角部が重合部内で前方の分割体にぶつからないように、後方の分割体の先端角部を面取りしてテーパー部24に形成した。
【００３６】
【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およびオープンシールド工法は、シールド機の推進時、フロント部の底部および側方下部と地山との摩擦抵抗を軽減でき、フロント部の特に角隅部を容易に推進できて施工性の向上を図れるものである。
【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正面図である。
【図２】本発明のオープンシールド機の実施形態を示す平面図である。
【図３】本発明のオープンシールド機の実施形態を示す縦断側面図である。
【図４】本発明のオープンシールド機も要部であるフリクションカッター部分の第１例を示す正面図である。
【図５】本発明のオープンシールド機の他の例を示す平面図である。
【図６】本発明のオープンシールド機の重合部の説明図である。
【図７】オープンシールド工法の概要を示す縦断側面図である。
【図８】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…推進ジャッキ
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…埋戻し 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…フリクションカッター
12ａ…底部 12ｂ…側部
12ｃ…底部 13…フリクションカッタージャッキ
14…スライドジャッキ 15…推進ジャッキ
20…小径部 21…丸鋼
22…鋼板 23…鉄板
24…テーパー部

Claims (3)

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において、オープンシールド機のフロント部の先端の少なくとも底部及び下側部の外側にフリクションカッタージャッキで前方に突出する、底部および下側部位置でＬ字型の一体に形成したフリクションカッターを配設したことを特徴とするオープンシールド機。
2. オープンシールド機の機体をフロント部、ジャッキ部およびテール部の３ブロックに分割する請求項１に記載のオープンシールド機。
3. 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後方にコンクリート函体を上方から吊り降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おいて、オープンシールド機のフロント部の先端の少なくとも底部及び下側部の外側に配設した、底部および下側部位置でＬ字型の一体に形成したフリクションカッターを、フロント部の前進の前工程として前進させ、該フリクションカッターの上および内側に沿ってフロント部を推進させることを特徴とするオープンシールド工法。

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