JP4060836B2 - オープンシールド工法 - Google Patents

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１０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、コンクリート函体の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１１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。

ところで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の埋設は市街地で施工されることが多く、施工中は通行止めとなるが、例えば乗用車専用道路を地中に構築する場合で、構築場所の上方に立体交差する道路が途中にある場合、交差箇所ではこの交差する上方の道路も全面的に通行止めになってしまう。

一日のうちの一定の時間は道路を開放して通行可能とすることが義務付けられてはいるものの、規制される交通時間は長く、交通に及ぼす影響が大きくなるだけでなく、工期も長引くことになる。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、例えば途中に立体交差する道路が上方に存在するような場所をオープンシールド工法でコンクリート函体を敷設して地中に乗用車専用道路を構築する場合に、特に交差部での交通障害を少なくでき、工期の短縮も図ることができ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するオープンシールド工法において、上面を開放部に形成できない所定箇所では上面開口に覆工板を配置し、該覆工板をオープンシールド機上部で支持してオープンシールド機上で覆工板を所定ストローク前進させた後、覆工板とオープンシールド機とを同時に前進させ、所定箇所の上面開口を覆工板で閉鎖させて施工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、施工場所の上方に立体交差する道路があるような場合、この交差部分では、上面を開放部に形成せず、覆工板を敷設してこの覆工板をオープンシールド機の上部で支持し、オープンシールド機上で前進させ、さらに覆工板ごとオープンシールド機を前進させることで、前記交差部分の道路の構築は覆工板の下方で行うことができる。よって、交差部分には開放面が形成されずにすみ、立体交差する上方の道路は通行止めとしないですむから、交通障害を少なくできる。

請求項２記載の本発明は、掘削機によりオープンシールド機の前方の土砂を掘削・排土する工程は、覆工板の下方に掘削機や排土搬出用の車両を搬入して覆工板の下方で施工す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、例えば道路が交差する部分については、掘削機や排土搬出用の車両も覆工板の下方に搬入し、覆工板の下方で掘削・排土する作業を行うから、上面の開口のほとんどの部分を覆工板で塞いだ状態で施工できる。

本発明のオープンシールド工法は、例えば途中の上方に立体交差する道路が存在するような場所をオープンシールド工法でコンクリート函体を敷設して下方に道路を構築する場合に、上面開口を覆工板で塞いだ状態で施工することで上面を開放面に形成しないで施工できるから、特に立体交差部で、交差する上方の道路の側を通行止めにせずにすみ交通障害を少なくでき、工期の短縮も図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の実施形態を示す道路交差部での施工方法の第１工程の縦断側面図、図２は同上第２工程の縦断側面図、図３は同上第３工程の縦断側面図、図４は同上第４工程の縦断側面図で、本発明のオープンシールド方法が実施される道路の築造方法から説明する。

図５に示すように立体交差する上方の道路１２に対して、下方の道路１３を地中に築造する場合、第１工程として道路１３の築造予定場所に発進立坑１４と到達立坑１５とを構築し、土留工と路面覆工とを行う。

次に第２工程として図６に示すようにオープンシールド機１を使用して従来と同様の開削工法でオープンシールド機１前面または上面開口より前方の土砂を掘削機９で掘削・排土する工程と、推進ジャッキ２を伸長してコンクリート函体２７を反力にしてオープンシールド機１を前進させる工程と、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の後方に新たなコンクリート函体２７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２７を縦列に埋設する。

このようにして掘削機９で掘削・排土しながら発進立坑１４からオープンシールド機１を前進させ、上面を開放部に形成したコンクリート函体２７を埋設して地上に露出する部分の道路を構築する。

一方、立体交差する上方の道路１２の下方の地盤が軟弱な場合は、この部分に地盤改良工を施工して良質土１６としておく。なお、この地盤改良は、築造する道路１３の計画高（図６で二点鎖線で示した箇所）の全てにわたって行う必要はなく、後述するようにオープンシールド機１の前部の下方部分に取り付けた隔壁の高さ分は、地盤改良しなくてもよい。

地上に露出する部分の施工が終了したならば、図７に示すように第３工程として従来と同様のオープンシールド工法で立体交差部の下方までコンクリート函体１７を埋設する。この場合のコンクリート函体１７は、図９に示すように上下に分割された分割体１７ａ，１７ｂで構成されるものを使用する。

そして、図７に示すように立体交差する道路１２の下方にコンクリート函体１７を埋設することになるが、この立体交差部での施工法を図１〜図４について説明する。

図１に示すように第１工程では、立体交差部では、オープンシールド機１の上に受桁１８を介して覆工板１９を配設し、桁材１８の前部に受台切羽推進ジャッキ２０を、受桁１８の後部に受台推進ジャッキ２１を取り付ける。図中２２は立体交差部の先頭部と後部に位置させて路面に設けた開口部を囲む囲いを示す。

また、図中２３はオープンシールド機１の内部に設置した、コンクリート函体１７を吊り下げて移動するためのホイスト、２４はスライドジャッキ、２５は中折れジャッキ、２８はオープンシールド機１の前部の下部に配設した隔壁を示す。

立体交差部で、上方の道路１２の下方で地中にコンクリート函体１７による道路１３を築造するには、この箇所まで前進したオープンシールド機１の上に覆工板１９を敷設する。

切羽を掘削するバックホーなどの掘削機９は既に敷設したコンクリート函体１７の内部を通してオープンシールド機１の内部に配置し、また、図２に示すように掘削・排土した土砂を搬出するダンプトラックなどの車両２６もオープンシールド機１の内部に配置する。

そして、図１に示すように覆工板１９の直下の受桁１８の先頭部は、囲い２２内の開口部内で、人力で掘削し、その下方の切羽は、掘削機９で掘削し、排土を車両２６に搭載して地上に搬出する。この場合、切羽の上部分は地盤改良工により良質土１６となっているから安定状態で掘削でき、一方、切羽の下部分は地盤改良されておらず軟弱地盤２９のままであるが、オープンシールド機１に隔壁２８を設けてあるから、この隔壁２８で切羽の崩壊を防ぐことができる。

受桁１８の前方が掘削排土されたならば、図２に示すように第２工程として受台推進ジャッキ２１を伸長して受桁１８およびこの上に敷設されている覆工板１９を例えば約０．５ｍ前進させる。また、同時にスライドジャッキ２４も伸長する。

このようにしてオープンシールド機１の位置はそのままで覆工板１９を０．５ｍ前進させる。かかる第１工程と第２工程とを例えば２回繰り返して覆工板１９とスライドジャッキ２４とを１ｍ前進させる。

そして、第３工程として図３に示すように後方のコンクリート函体１７に反力をとって推進ジャッキ２を伸長する。このとき、スライドジャッキ２４は収縮し、受台推進ジャッキ２１も収縮してオープンシールド機１の前進に追随して覆工板１９が同時に前進する。

こうしてオープンシールド機１を前進させたならば、第４工程として図４に示すように既に敷設したコンクリート函体２７の内部を通してコンクリート函体１７をオープンシールド機１のテール部内に台車３０で搬入し、ホイスト２３で所定位置に吊り下げて移動し、セットする。この場合、コンクリート函体１７は上下に２分割されているから、分割体を搬入、セットすることになり、既に敷設されたコンクリート函体１７を内部を通して搬入するものであっても、容易に作業できる。

以上の工程により図７に示すように立体交差する上方の道路１２の下方に道路１３をトンネル状に築造するが、下方の道路１３が道路１２の下方で交差する部分については、築造する道路１３の上方の開口を覆工板１９で塞いだ状態での地下空間内で掘削・排土、コンクリート函体１７の搬入などの作業を行うから、上方の道路１２の交通閉鎖時間をきわめて短時間とすることができる。

既に敷設したコンクリート函体１７の下方は、一次裏込注入材３２、二次裏込注入材３１を施し、また、既に敷設したコンクリート函体１７の上方の埋め戻し土の先端部分を流動化処理土３３とし、崩壊を防止する。

オープンシールド機１が前記のようにして立体交差部を通過し、図８に示すように到達立坑１５に達したならば、施工が完了する。

本発明のオープンシールド工法の実施形態を示す第１工程の縦断側面図である。 本発明のオープンシールド工法の実施形態を示す第２工程の縦断側面図である。 本発明のオープンシールド工法の実施形態を示す第３工程の縦断側面図である。 本発明のオープンシールド工法の実施形態を示す第４工程の縦断側面図である。 本発明のオープンシールド工法が実施される道路築造場所における作業工程の第１工程を示す平面図である。 本発明のオープンシールド工法が実施される道路築造場所における作業工程の第２工程を示す縦断側面図ある。 本発明のオープンシールド工法が実施される道路築造場所における作業工程の第３工程を示す縦断側面図である。 本発明のオープンシールド工法が実施される道路築造場所における作業工程の第４工程を示す縦断側面図である。 本発明のオープンシールド工法の実施形態を示すコンクリート函体を敷設した状態の縦断正面図である。 オープンシールド工法の概略を示す縦断側面図である。 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 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 道路 １３ 道路
１４ 発進立坑 １５ 到達立坑
１６ 良質土 １７ コンクリート函体
１７ａ，１７ｂ 分割体 １８ 受桁
１９ 覆工板 ２０ 受台切羽推進ジャッキ
２１ 受台推進ジャッキ ２２ 囲い
２３ ホイスト ２４ スライドジャッキ
２５ 中折れジャッキ ２６ 車両
２７ コンクリート函体 ２８ 隔壁
２９ 軟弱地盤 ３０ 台車
３１ 二次裏込注入材 ３２ 一次裏込注入材
３３ 流動化処理土

Claims (2)

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するオープンシールド工法において、上面を開放部に形成できない所定箇所では上面開口に覆工板を配置し、該覆工板をオープンシールド機上部で支持してオープンシールド機上で覆工板を所定ストローク前進させた後、覆工板とオープンシールド機とを同時に前進させ、所定箇所の上面開口を覆工板で閉鎖させて施工することを特徴とするオープンシールド工法。
2. 掘削機によりオープンシールド機の前方の土砂を掘削・排土する工程は、覆工板の下方に掘削機や排土搬出用の車両を搬入して覆工板の下方で施工することを特徴とする請求項１記載のオープンシールド工法。

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