JP3996597B2 - オープンシールド機およびこれを使用するオープンシールド工法 - Google Patents
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Description
本発明は、上下水道、共同溝、電信・電話などの付設地下道や、乗用車専用道路等の地下構造物を構築するためのオープンシールド機およびこれを使用するオープンシールド工法に関するものである。
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活かした合理性に富む工法である。図２０にその概略を示すと、図中１はオープンシールド機１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、後面および上面を開口したシールド機である。
この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の中央また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。図中３は隔壁を示す。
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を上方から吊り降ろし、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と反力壁との間にはストラットを配設して適宜間隔調整をする。
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など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。
ショベル等の掘削機９でオープンシールド機１の前面また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また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。
そして第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内で吊り降ろす。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り返して、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。
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内に吊り降ろす際には、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。
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。
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内に吊り降ろされ、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。
コンクリート函体４は鉄筋コンクリート製で、図２１に示すように左側板４ａ、右側板４ｂと上床板４ｃと下床板４ｄとからなる一体のもので、前後面が開口１０として開放されている。
前記先行技術は当業者間で一般的に行なわれているものであり、文献公知発明にかかるものではない。
このようなオープンシールド工法によるコンクリート函体４の埋設は、既存の道路下で行われることが多いが、かかる場合、コンクリート函体４の幅が道路の幅員よりも小さければ、施工中であってもオープンシールド機１の横を歩行することができる。
しかしながら、道路幅に対して埋設予定のコンクリート函体４の幅が大きく、オープンシールド機１と施工幅がほぼ同じになるような狭隘部施工においては、オープンシールド機１の側方に歩行者用通路を確保することが困難である。そのため、歩行者に対しても通行止めとなり、日常生活などに障害が生じるおそれがある。
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１と施工幅がほぼ同じになるような狭隘部施工においては、オープンシールド機１の側方に歩行者用通路を確保することが困難な場合であっても、掘削作業による施工中にオープンシールド機の縦断方向に歩行者の歩行を可能にできるオープンシールド機およびこれを使用するオープンシールド工法を提供することにある。
本発明は前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、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機で掘削・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し、コンクリート函体の上に埋戻土を入れるオープンシールド工法で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前進方向に向けてオープンシールド機本体の上側部に歩道設備を搭載し、該歩道設備はオープンシールド機上部に設けられた、歩道設備推進ジャッキなどによる推進手段を備えるガイドレールにそって前進する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、歩道設備をオープンシールド機の上部に設けたから、オープンシールド機の側方に歩道を確保することが困難な狭隘部施工においても、この歩道設備により歩行が可能となり、歩行者の生活に支障が生じることを回避できる。
そして、この歩道設備はオープンシールド機に設けたガイドレールにそって移動するから、オープンシールド機とともに移動し、掘削中であっても歩行可能である。
請求項２記載の発明は、オープンシールド工法として、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機で掘削・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し、コンクリート函体の上に埋戻土を入れ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前進方向に向けてオープンシールド機本体の上側部に歩道設備を搭載し、該歩道設備はオープンシールド機上部に設けられた、歩道設備推進ジャッキなどによる推進手段を備えるガイドレールにそって前進するようにしたオープンシールド機を使用し、前記推進手段によりガイドレールにそって歩道設備を１サイクル前進させた後、オープンシールド機を掘進させることを要旨とするものである。
請求項３記載の発明は、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機で掘削・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し、コンクリート函体の上に埋戻土を入れ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前進方向に向けてオープンシールド機本体の上側部に歩道設備を搭載し、該歩道設備はオープンシールド機上部に設けられた、歩道設備推進ジャッキなどによる推進手段を備えるガイドレールにそって前進するようにしたオープンシールド機を使用し、前記推進手段によりガイドレールにそって歩道設備を前進させながら同時にオープンシールド機を掘進させることを要旨とするものである。
請求項２、請求項３記載の発明によれば、歩道設備は、オープンシールド機の推進と同時に、または、これを１サイクル前進させた後、オープンシールド機がこれに追随して前進するから、全体的にはオープンシールド機とともに前進する。よって、オープンシールド機の上部側方には常に歩行設備が配設され、施工により歩行が不可能になることがない。
そして、請求項２のように歩道設備を先行して推進させた場合は、掘削前の切羽が安定している状態で歩道設備を前進させることができ、安全性が高い。
本発明のオープンシールド機およびこれを使用するオープンシールド工法は、オープンシールド機と施工幅がほぼ同じになるような狭隘部施工においては、オープンシールド機の側方に歩行者用通路を確保することが困難な場合であっても、オープンシールド機に歩行設備を設け、この歩行設備をオープンシールド機の推進とともに前進させるようにしたから、掘削作業による施工中にオープンシールド機の縦断方向に歩行者の歩行を可能にでき、歩行者の日常生活に生じる支障を小さくできるものである。
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工法およびこれに使用するオープンシールド機の実施形態を示す縦断側面図、図２は同上一部切欠いた平面図、図３は同上正面図で、オープンシールド機およびオープンシールド工法の基本構成は従来と同様であるからここでの詳細な説明は省略する。
本発明のオープンシールド機１は、従来の構成のものに加えて、歩道設備１２を搭載するもので、この歩道設備１２は図４の拡大図にも示すように、オープンシールド機１の本体部を構成する側壁板１ａの上部内側に例えばＨ型鋼などによるガイドレール１３を敷設し、このガイドレール１３の上に、床板１４ａと手摺り１４ｂとからなる歩道１４を配置し、床板１４ａの下面に取り付けたガイドローラ１８をガイドレール１３に係合して歩道１４をガイドレール１３上に推進手段によりスライド自在に配設する。
前記推進手段は、例えば歩道設備推進ジャッキ１５によるもので、シリンダー１５ａをオープンシールド機１側に固定し、ロッド１５ｂを歩道１４側の床板１４ａに固定する。この場合、歩道１４は前胴と後胴に分割し、それぞれに歩道設備推進ジャッキ１５を設け、個別に前進するように構成する。
これにより、歩道１４はオープンシールド機１の前進に追随してこれと同時に、また、歩道設備推進ジャッキ１５の伸縮によって歩道設備推進ジャッキ１５の１ストローク分だけ先行して前進するようにオープンシールド機１に固定される。
また、歩道１４はガイドレール１３の長さよりも長くし、前端部と後端部とがそれぞれオープンシールド機１よりも前方、後方に突出し、前端部は切羽の前方に、後端部は埋戻土５の上に接地する。この場合、歩道１４の床板１４ａの下面に台車１６を取り付け、歩道１４の前端部および後端部がスムーズに地表面を移動できるようにしておく。
図中１７はコンクリート函体４の吊り降ろし設備を示し、オープンシールド機１のテール部１ｃ上に、これを跨ぐようにして立設した支柱にホイスト等の移送装置を取り付けた。この吊り降ろし設備１７は、両側の歩道１４の内側間で歩道１４を通行する歩行者に影響のない位置に配置する。
次にかか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を図５〜図８の推進工程図、図９〜図１４のコンクリート函体４の据付工程図、図１５〜図１９の切羽掘削工程図について説明する。
図５は歩道１４を推進する前の段階の工程図で、この工程でコンクリート函体４がオープンシールド機１のテール部１ｃに吊り降ろされる。この実施形態ではコンクリート函体４は、大型のものとして上下に２分割された下ブロック４ｅと上ブロック４ｆとからなる。
コンクリート函体４の吊り降ろしは、図９、図１０の第１工程図に示すように搬入車両で下ブロック４ｅを吊り降ろし設備１７の下に移送し、オープンシールド機１のテール部１ｃ内に吊り降ろし設備１７で吊り下げる。この場合、下ブロック４ｅは幅方向を敷設方向と直交する方向に向けて吊り下ろし、図１１、図１２の第２工程図に示すようにテール部１ｃ内で作業員が下ブロック４ｅの向きを９０度反転させて所定位置に設置する。
次に図１３の第３工程図に示すように下ブロック４ｅの設置と同様の方法で上ブロック４ｆをオープンシールド機１のテール部１ｃ内に吊り降ろし、テール部１ｃ内で作業員が上ブロック４ｆの向きを９０度反転させてから、図１４の第４工程図に示すように上ブロック４ｆを所定位置に設置する。
その後、下ブロック４ｅと上ブロック４ｆとをＰＣ鋼棒などを用いて緊結する。
かかるコンクリート函体４の据付けの作業中、オープンシールド機１の上部側方には歩道１４が設置されているから、コンクリート函体４の幅が道路幅に等しくても歩行者はオープンシールド機１の上に設置された歩道１４上を通行でき、通行止めになることはない。また、吊り降ろし設備１７は歩行者に通行に影響のない位置に配置されるから、オープンシールド機１の上部に吊り降ろし設備１７が配置されていても支障はない。
このようにしてコンクリート函体４をテール部１ｃ内に設置したならば、図６の推進工程の第２工程図に示すように歩道１４の推進工程に移行する。この歩道推進工程は、まず、歩道１４の前胴部に取り付けた歩道設備推進ジャッキ１５のロッド１５ｂを伸長してジャッキの１ストローク分（約１５００ｍｍ）だけ前胴部を前進させる。
この前胴部の前進は、前記のように歩道設備推進ジャッキ１５の伸長によりなされるが、歩道１４はガイドローラ１８がガイドレール１３にそって移動し、また、歩道１４の先端部は下面に設けた台車１６が地表を移動するからスムーズに前進する。
次に図７の第３工程図に示すように歩道１４の後胴部を前胴部と同様の方法で前進させ、後胴部の前端を前胴部の後端に接続する。これにより、歩道１４の全長が歩道設備推進ジャッキ１５の１ストローク分だけ前進する。
かかる歩道１４の前進中も、オープンシールド機１による切羽の掘削作業は行われている。ここで、図１５〜図１９に基づいて切羽掘削の工程を説明する。切羽掘削はバックホーなどの掘削機９で行うが、掘削機９は切羽の中段部を掘削するものとしてオープンシールド機１のフロント部の内部と、切羽の上段部を掘削するものとしてフロント部の前方の地上とに配備する。
そして、図１５の第１工程図に示すようにオープンシールド機１内に収納してある開閉バケット１９を函体吊り降ろし設備１７を使用してオープンシールド機１内の中段部に移動設置する。
次いで図１６の第２工程図に示すようにオープンシールド機１の内部からと、前方の地上部とから、掘削機９で切羽を掘削する。この場合、掘削と同時にオープンシールド機１のフロント部の側部に設けてあるスライド側方土留板を推進し、切羽側方の地山崩壊を防止する。
切羽の掘削残土は切羽中段部に設置した開閉バケット１９に投入し、また、オープンシールド機１の前方を地上の掘削機９で掘削する（図１７の第３工程図参照）。なお、開閉バケット１９に排土を投入する際は、掘削機９をオープンシールド機１内で旋回させることになるが、この場合は、図１８に示すように監視員が旋回を誘導して安全を確保する。
次に図１９に示すように開閉バケット１９内の排土を函体吊り降ろし設備１７によりオープンシールド機１の後方に搬送してここに配置のダンプトラック２０に投入する。また、オープンシールド機１前方の掘削機９で掘削した排土は図１６に示すように前方のダンプトラック２０に投入する。
以上のようにして切羽掘削を行い、掘削終了後、図８に示すようにオープンシールド機１を推進させる。推進長は、先行して推進した歩道１４の推進長と等しく、このとき、歩道１４は停止状態にあり、歩道１４の下をオープンシールド機１のみを前進させる。そして、裏込注入を行う。
歩道１４の推進とオープンシールド機１の推進とのタイミングは、前記のように歩道１４を１ストローク分推進し、この間に掘削を行い、その後オープンシールド機１を推進する方法に限定されるものではなく、掘削と同時に歩道１４を推進することもできる。
なお、歩道１４を推進してからその後オープンシールド機１を推進方法は、切羽が安定した状態で歩道１４を推進でき、より安全性が高い。
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 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 ４ｅ 下ブロック
４ｆ 上ブロック 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 歩道設備 １３ ガイドレール
１４ 歩道 １４ａ 床板
１４ｂ 手摺り １５ 歩道設備推進ジャッキ
１５ａ シリンダー １５ｂ ロッド
１６ 台車 １７ 吊り降ろし設備
１８ ガイドローラ １９ 開閉バケット
２０ ダンプトラック
１ｂ 底板 １ｃ テール部
２ 推進ジャッキ 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 ４ｅ 下ブロック
４ｆ 上ブロック 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 歩道設備 １３ ガイドレール
１４ 歩道 １４ａ 床板
１４ｂ 手摺り １５ 歩道設備推進ジャッキ
１５ａ シリンダー １５ｂ ロッド
１６ 台車 １７ 吊り降ろし設備
１８ ガイドローラ １９ 開閉バケット
２０ ダンプトラック
Claims (3)
- 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機で掘削・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し、コンクリート函体の上に埋戻土を入れるオープンシールド工法で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前進方向に向けてオープンシールド機本体の上側部に歩道設備を搭載し、該歩道設備はオープンシールド機上部に設けられた、歩道設備推進ジャッキなどによる推進手段を備えるガイドレールにそって前進することを特徴とするオープンシールド機。
- 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機で掘削・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し、コンクリート函体の上に埋戻土を入れ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前進方向に向けてオープンシールド機本体の上側部に歩道設備を搭載し、該歩道設備はオープンシールド機上部に設けられた、歩道設備推進ジャッキなどによる推進手段を備えるガイドレールにそって前進するようにしたオープンシールド機を使用し、前記推進手段によりガイドレールにそって歩道設備を１サイクル前進させた後、オープンシールド機を掘進させることを特徴とするオープンシールド工法。
- 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機で掘削・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し、コンクリート函体の上に埋戻土を入れ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前進方向に向けてオープンシールド機本体の上側部に歩道設備を搭載し、該歩道設備はオープンシールド機上部に設けられた、歩道設備推進ジャッキなどによる推進手段を備えるガイドレールにそって前進するようにしたオープンシールド機を使用し、前記推進手段によりガイドレールにそって歩道設備を前進させながら同時にオープンシールド機を掘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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| JP2006169909A JP2006169909A (ja) | 2006-06-29 |
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2004
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