JP4234752B2 - 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

本発明は、市街地に上下水道、地下道などの地下構造物を施工するオープンシールド機および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１０に示すように左右の側板１ａとこれら側板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もので、前記側板１ａと底板１ｂの先端を刃口１１として形成し、また側板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を使用するオープンシールド工法では、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内に吊り降ろし、オープンシールド機１の前進に伴いテール部１ｃから出て地中に縦列に残置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。図中５はコンクリート函体４の上面に入れた埋め戻し土である。

コンクリート函体４は、鉄筋コンクリート製のもので、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とからなるもので、前後面が開口１０として開放されている。

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を吊下すテール部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つた。

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。

そこで、オープンシールド機１の機体を前後方向に分割するものもあり、刃口１１を先端に有するフロント部、推進ジャッキ２が配設されているジャッキ部、コンクリート函体４が吊下されるテール部の３つに分割するものがあり、フロント部とジャッキ部、ジャッキ部とテール部とはそれぞれ第１と第２の推進ジャッキで連結している。

そして、オープンシールド機１の前進は、ジャッキ部とテール部の側板と地山との摩擦抵抗を反力にして第１の推進ジャッキの伸張によりフロント部を推進し、フロント部とジャッキ部の側板と地山との摩擦抵抗を反力として第１の推進ジャッキを縮めると同時に第２の推進ジャッキを伸張してジャッキ部を推進し、第２の推進ジャッキを縮めてテール部を推進するものであり、ＥＳＡ工法と同様の方式でフロント部、ジャッキ部およびテール部を個々に自走させて前進させる。

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、基本的には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。

前記従来技術は、当業者間で一般的に行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。

機体をフロント部である第１ブロック、ジャッキ部である第２ブロックおよびテール部である第３ブロックに分割するタイプにおいて、第１ブロックに隔壁を設け、第１ブロックの隔壁と左右の側板とで囲まれた中を芯抜き掘削し、隔壁前面に土砂を溜められるようにしたものでは、第１ブロックの推進時に隔壁前面に土砂を溜めた状態で推進することができる。

このように隔壁前面に土砂を溜めた状態で推進することにより、土砂が切羽前面の地山法面に抑え効果として作用し、切羽法面の地山をさらに安定させることができ、自立性の低い地盤でも適用が可能となる。

しかしながら、隔壁前面に土砂を溜めた状態で第１ブロックを推進させるということは、推進抵抗が大きくなり、さらに、第１ブロックの先端刃口を切羽地山に貫入させるが、その貫入抵抗も大きく、第１ブロックの推進が容易に行えないことがある。

また、第３ブロックの推進は、第２の推進ジャッキを縮めることで行うが、第３ブロックの側板と地山との摩擦抵抗が大きく、この第２推進ジャッキを縮めるだけでは第３ブロックを推進できないこともある。

本発明は前記従来例の不都合を解消するものとして、機体をフロント部である第１ブロック、ジャッキ部である第２ブロックおよびテール部である第３ブロックに分割するタイプにおいて、第１ブロックに隔壁を設け、第１ブロックの隔壁と左右の側板とで囲まれた中を芯抜き掘削し、隔壁前面に土砂を溜められるようにしたものの場合、特に摩擦抵抗が大きく十分な推進力が得にくい第１ブロックと第３ブロックを推進させるとき、推進のための補助反力を得ることができ、推進が容易に行えるようにした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ものである。

請求項１記載の発明は、オープンシールド機として、機体をフロント部である第１ブロック、ジャッキ部である第２ブロック、テール部である第３ブロックに分割し、第１ブロックと第２ブロックとを第１の推進ジャッキで連結し、第２ブロックと第３ブロックとを第２の推進ジャッキで連結するオープンシールド機において、第１ブロック、第３ブロックのそれぞれの推進を補助する推進補助反力手段を設けたことを要旨とするものである。

請求項２記載の発明は、前記推進補助反力手段は、第２ブロックの底部に配設した補助推進ジャッキであることを要旨とするものである。

請求項３記載の発明は、前記推進補助反力手段は、第３ブロックと後方の函体との間に配設した補助反力ジャッキであることを要旨とするものである。

請求項４記載の発明は、前記推進補助反力手段は、第３ブロックに配設した推進補助鋼材および埋め戻し土締め固めジャッキであることを要旨とするものである。

請求項５記載の発明は、オープンシールド工法として、機体をフロント部である第１ブロック、ジャッキ部である第２ブロック、テール部である第３ブロックに分割し、第１ブロックと第２ブロックとを第１の推進ジャッキで連結し、第２ブロックと第３ブロックとを第２の推進ジャッキで連結するオープンシールド機で施工するオープンシールド工法において、第１の推進ジャッキを伸張させて第１ブロックを推進するとき、第２ブロックの底部に配設した補助推進ジャッキ、および第３ブロックと後方の函体との間に配設した補助反力ジャッキにより推進のための補助反力を得ることを要旨とするものである。

請求項６記載の発明は、機体をフロント部である第１ブロック、ジャッキ部である第２ブロック、テール部である第３ブロックに分割し、第１ブロックと第２ブロックとを第１の推進ジャッキで連結し、第２ブロックと第３ブロックとを第２の推進ジャッキで連結するオープンシールド機で施工するオープンシールド工法において、第１の推進ジャッキを縮め、第２の推進ジャッキを伸張して第２ブロックを推進するとき、第２ブロックの底部に配設した補助推進ジャッキを縮めて第１ブロックと第２ブロックの側板と地山との摩擦抵抗を推進反力とすることを要旨とするものである。

請求項７記載の発明は、機体をフロント部である第１ブロック、ジャッキ部である第２ブロック、テール部である第３ブロックに分割し、第１ブロックと第２ブロックとを第１の推進ジャッキで連結し、第２ブロックと第３ブロックとを第２の推進ジャッキで連結するオープンシールド機で施工するオープンシールド工法において、第２の推進ジャッキを縮めて第３ブロックを推進するとき、第２ブロックの底部に配設した補助推進ジャッキを地山に貫入し、推進補助鋼材を第３ブロックに配設するとともに、第３ブロックに配設した埋め戻し土締め固めジャッキを伸張し、さらに必要に応じて第３ブロックと後方の函体との間に配設した補助反力ジャッキを用いて推進のための補助反力を得ることを要旨とするものである。

請求項１、請求項２、請求項３、および請求項５記載の本発明によれば、第１ブロックを推進させる場合、第２ブロックの底部に配設した補助推進ジャッキが地山に貫入され、また、第３ブロックと後方の函体との間に配設した補助反力ジャッキを張った状態にすることにより推進のための補助反力を得ることができ、隔壁前面に土砂を溜めた状態でも第１ブロックをスムーズに推進できる。

請求項１、請求項２、請求項６記載の本発明によれば、第２ブロックを推進させる場合、第１ブロックの推進時に伸張した第２ブロックの底部に配設した補助推進ジャッキを縮めることにより第１ブロックと第２ブロックの側板と地山との摩擦抵抗を推進反力として第２ブロックの推進をスムーズにできる。

請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、および請求項７記載の本発明によれば、第３ブロックを推進させる場合、この第３ブロックの推進は第２の推進ジャッキを縮めることにより行うため、大きな推進力が得にくいが、第２ブロックの底部に配設した補助推進ジャッキを地山に貫入することで推進補助反力を得、さらに、第３ブロック推進に伴う函体両側部の埋め戻し土からも推進反力を補助として得る。この場合、第３ブロック側板の変形防止を兼ねて推進補助鋼材を設置し、埋め戻し土締め固めのジャッキを伸張する。

さらに反力が不足する場合は、第３ブロックと後方の函体との間に配設した補助反力ジャッキを伸張して第３ブロックの推進を直接補助する。

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、機体をフロント部である第１ブロック、ジャッキ部である第２ブロックおよびテール部である第３ブロックに分割するタイプにおいて、第１ブロックに隔壁を設け、第１ブロックの隔壁と左右の側板とで囲まれた中を芯抜き掘削し、隔壁前面に土砂を溜められるようにしたものの場合、特に摩擦抵抗が大きく十分な推進力が得にくい第１ブロックと第３ブロックを推進させるとき、推進のための補助反力手段を設けたから、補助反力を得ることができ、推進が容易に行えるものである。

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は補助推進ジャッキと補助反力ジャッキを配設した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、図２は同上一部切欠いた正面図で、オープンシールド機１の基本構成は図１０について既に説明したとおり、左右の側板１ａの内側にジャッキを配設し、前面、後面およ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。図中１２は切羽土留パネルを示す。

本発明のオープンシールド機１は、機体を前後方向に３つに分割するもので、刃口１１を先端に有するフロント部である第１ブロック１ｄ、ジャッキ部である第２ブロック１ｅ、テール部である第３ブロック１ｆに分割し、第１ブロック１ｄと第２ブロック１ｅとの間に第１の推進ジャッキ２ａを、第２ブロック１ｅと第３ブロック１ｆとの間に第２の推進ジャッキ２ｂを配設した。

かかる構成のオープンシールド機１において、第１ブロック１ｄ、第３ブロック１ｆのそれぞれの推進を補助する推進補助反力手段の第１例として、第２ブロック１ｅの底部に補助推進ジャッキ１３を配設した。

この補助推進ジャッキ１３は、ジャッキストロークが第２ブロック１ｅの底部から斜め下方に伸張するように構成されており、伸張時にはジャッキストロークが底部地盤に差込まれる。

推進補助反力手段の第２例は、補助反力ジャッキ１４であり、これは架台によって第３ブロック１ｆの後方に吊下されたコンクリート函体４の前端に配設される。

推進補助反力手段の第３例は、図６〜図８に示すように第３ブロック１ｆの左右の側板間に架設され後方のコンクリート函体４の前端に当接するとともに側板の変形防止を兼ねる推進補助鋼材１５と、第３ブロック１ｆの後部に配設した埋め戻し土締め固めジャッキ１６である。

次にオーブンシールド機を推進する工法について説明する。第１ブロック１ｄを推進するには、図４に示すように第２ブロック１ｅと第３ブロック１ｆの側板と地山との摩擦抵抗を反力にして、第１ブロック１ｄと第２ブロック１ｅとの間に配設した第１の推進ジャッキ２ａを伸張して行う。

この場合、隔壁３の前面に土砂を溜めた状態で第１ブロック１ｄを前進させると推進抵抗が大きくなる。また、第１ブロック１ｄの刃口１１を切羽地山に貫入させるが、その際の貫入抵抗も大きい。

そこで、第１ブロック１ｄを推進させるとき、図１に示すように第２ブロック１ｅの底部に配設した補助推進ジャッキ１３のジャッキストロークを後方斜め下の方向に向けて底部地盤に差込み、補助反力を得る。

さらに、図１〜図３に示すように第３ブロック１ｆの後方に吊下したコンクリート函体４の前端に、補助反力ジャッキ１４を固定した架台を取り付け、この補助反力ジャッキ１４を張った状態にしておくことで、後方のコンクリート函体４からさらに推進反力を得る。

このようにして補助反力を補助推進ジャッキ１３やコンクリート函体４から得て第１ブロック１ｄを推進する。

第１ブロック１ｄの推進に続いて、第２ブロック１ｅを推進するには、第１ブロック１ｄの推進時に伸張した補助推進ジャッキ１３を縮めてジャッキストロークを地盤から引きぬいた状態として、図３、図８に示すように第１ブロック１ｄと第２ブロック１ｅの側板と地山との摩擦抵抗を推進反力として、第１ブロック１ｄと第２ブロックとの間の第２の推進ジャッキ２ａを縮めると同時に、第２ブロックと第３ブロック１ｆの間の第２の推進ジャッキ２ｂを伸張して第２ブロックを推進させる。

次の第３ブロック１ｆを推進するには、第２ブロック１ｅと第３ブロック１ｆの間の第２の推進ジャッキ２ｂを縮めて行う。

このとき、第３ブロック１ｆの側板と地山との摩擦抵抗が大きく、第２の推進ジャッキ２ｂを縮めただけでは第３ブロック１ｆを推進させることが困難な場合がある。かかる場合は、第２ブロック１ｅの底部に配設してある補助推進ジャッキ１３のジャッキストロークを底部地山に貫入し、推進補助反力を得る。

また、第３ブロック１ｆの推進に伴って、後方に設置したコンクリート函体４の両側部を砂などの埋め戻し土５で埋め戻すが、このとき、図３、図５、図８、図９に示すように必要に応じて第３ブロック１ｆの側部に配設してある埋め戻し土締め固めジャッキ１６を伸張させて埋め戻し土５を締め固める。

この埋め戻し土締め固めジャッキ１６の伸張は、前記のように埋め戻し土５を締め固めることを目的とするものであるが、このときに締め固めた土から推進反力を得ることで、これを補助反力として利用する。

そして、埋め戻し土締め固めジャッキ１６を伸張する際には、図６〜図９に示すように第３ブロック１ｆの後部で埋め戻し土締め固めジャッキ１６の配設位置に対応させ、左右の側板間に推進補助鋼材１５を複数段架設し、第３ブロック１ｆの側板の変形を防止するとともに、この推進補助鋼材１５を後方のコンクリート函体４の前端に当接させることで、コンクリート函体４からも推進補助反力を得る。

補助推進ジャッキ１３や埋め戻し土締め固めジャッキ１６から得られる補助反力だけでは推進反力が不十分な場合は、第３ブロック１ｆの後方に吊下したコンクリート函体４の前端に、補助反力ジャッキ１４を固定した架台を取り付け、この補助反力ジャッキ１４を張った状態にしておくことで、後方のコンクリート函体４からさらに推進反力を得る。

この補助反力ジャッキ１４のストロークは４００ｍｍと短いので、図１、図３、図４に示すようにＨ鋼などによるストラット１７を補助反力ジャッキ１４と第３ブロック１ｆの前部との間に順次設置していく。

以上のようにして補助推進ジャッキ１３、埋め戻し土締め固めジャッキ１６、補助反力ジャッキ１４を使用し補助反力を得て、第３ブロック１ｆを推進する。

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の実施形態を示す補助推進ジャッキおよび補助反力ジャッキを取り付けた状態の縦断側面図である。 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の実施形態を示す補助反力ジャッキを取り付けた状態の一部切欠いた正面図である。 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の実施形態を示す補助反力ジャッキを取り付けた状態で第２ブロック推進時の一部の横断平面図である。 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の実施形態を示す補助推進ジャッキおよび補助反力ジャッキを取り付けた状態で第１ブロック推進時の説明図である。 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の実施形態を示す埋め戻し土締め固めジャッキを取り付けた部分の縦断側面図である。 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の実施形態を示す推進補助鋼材を取り付けた状態の縦断側面図である。 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の実施形態を示す推進補助鋼材を取り付けた状態の一部切欠いた正面図である。 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の実施形態を示す推進補助鋼材を取り付けた状態で第２ブロック推進時の一部の横断平面図である。 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の実施形態を示す推進補助鋼材を取り付けた状態で第１ブロック推進時の説明図である。 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 側板
１ｂ 底板 １ｃ テール部
１ｄ 第１ブロック １ｅ 第２ブロック
１ｆ 第３ブロック ２ 推進ジャッキ
２ａ 第１の推進ジャッキ ２ｂ 第２の推進ジャッキ
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 埋め戻し土 １０ 開口
１１ 刃口 １２ 切羽土留パネル
１３ 補助推進ジャッキ １４ 補助反力ジャッキ
１５ 推進補助鋼材 １６ 埋め戻し土締め固めジャッキ
１７ ストラット

Claims (7)

1. 機体をフロント部である第１ブロック、ジャッキ部である第２ブロック、テール部である第３ブロックに分割し、第１ブロックと第２ブロックとを第１の推進ジャッキで連結し、第２ブロックと第３ブロックとを第２の推進ジャッキで連結するオープンシールド機において、第１ブロック、第３ブロックのそれぞれの推進を補助する推進補助反力手段を設けたことを特徴とするオープンシールド機。
2. 前記推進補助反力手段は、第２ブロックの底部に配設した補助推進ジャッキである請求項１記載のオープンシールド機。
3. 前記推進補助反力手段は、第３ブロックと後方の函体との間に配設した補助反力ジャッキである請求項１記載のオープンシールド機。
4. 前記推進補助反力手段は、第３ブロックに配設した推進補助鋼材および埋め戻し土締め固めジャッキである請求項１記載のオープンシールド機。
5. 機体をフロント部である第１ブロック、ジャッキ部である第２ブロック、テール部である第３ブロックに分割し、第１ブロックと第２ブロックとを第１の推進ジャッキで連結し、第２ブロックと第３ブロックとを第２の推進ジャッキで連結するオープンシールド機で施工するオープンシールド工法において、第１の推進ジャッキを伸張させて第１ブロックを推進するとき、第２ブロックの底部に配設した補助推進ジャッキ、および第３ブロックと後方の函体との間に配設した補助反力ジャッキにより推進のための補助反力を得ることを特徴とするオープンシールド工法。
6. 機体をフロント部である第１ブロック、ジャッキ部である第２ブロック、テール部である第３ブロックに分割し、第１ブロックと第２ブロックとを第１の推進ジャッキで連結し、第２ブロックと第３ブロックとを第２の推進ジャッキで連結するオープンシールド機で施工するオープンシールド工法において、第１の推進ジャッキを縮め、第２の推進ジャッキを伸張して第２ブロックを推進するとき、第２ブロックの底部に配設した補助推進ジャッキを縮めて第１ブロックと第２ブロックの側板と地山との摩擦抵抗を推進反力とすることを特徴とするオープンシールド工法。
7. 機体をフロント部である第１ブロック、ジャッキ部である第２ブロック、テール部である第３ブロックに分割し、第１ブロックと第２ブロックとを第１の推進ジャッキで連結し、第２ブロックと第３ブロックとを第２の推進ジャッキで連結するオープンシールド機で施工するオープンシールド工法において、第２の推進ジャッキを縮めて第３ブロックを推進するとき、第２ブロックの底部に配設した補助推進ジャッキを地山に貫入し、推進補助鋼材を第３ブロックに配設するとともに、第３ブロックに配設した埋め戻し土締め固めジャッキを伸張し、さらに必要に応じて第３ブロックと後方の函体との間に配設した補助反力ジャッキを用いて推進のための補助反力を得ることを特徴とするオープンシールド工法。

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