JP4279441B2 - オープンシールド機およびこのオープンシールド機を使用する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機およびこのオープンシールド機を使用するオープンシールド工法に関するものである。
【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14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。
【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。
【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。
【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。
【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の下に配設し、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。
【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15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を掘進するとき、左右の側板板１ａが土留め板として機能し、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ものであるが、掘削断面内底部に硬い岩盤層が存在する場合は、ショベル等の掘削機９では硬い岩盤層を掘削することは困難である。
【００１２】
そこで、岩盤層上部の地山と岩盤層とを分けて、土砂などによる柔らかい岩盤層上部の地山はバックホウなどの掘削機で掘削排土し、その下の硬い岩盤層は、上部の地山の掘削によって、岩盤層の掘削スペースを確保し、ブレーカーなどの掘削機を別途使用して掘削排土している。
【００１３】
かかる掘削断面内底部の硬い岩盤層を掘削するとき、左右の側壁板１ａだけでは岩盤上部の地山側部の崩壊を防ぐことが困難であった。
【００１４】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、掘削断面内底部に硬い岩盤層が存在し、岩盤層上部の地山と岩盤層とを２段階に分けて別々に掘削する場合、岩盤層上部の地山の掘削後にその下方の岩盤層の掘削をするときに、岩盤上部の地山側部の崩壊を確実に防ぐことができ、しかもそのための構造も簡単なもので足りるオープンシールド機およびこのオープンシールド機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。
【００１５】
【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、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、フロント部の前方を塞ぐように前記左右側壁板間に配設した隔壁と前記左右側壁板とで先行土留め板をフロント部の上方部分にのみ配設するように構成し、該先行土留め板をフロント部にスライド自在に取り付け、先行土留め板とフロント部との間に先行土留め板の上部方向修正用の牽引ジャッキを配設したことを要旨とするものである。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
第２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また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接続して埋設するオープンシールド工法において、フロント部の前方を塞ぐように前記左右側壁板間に配設した隔壁と前記左右側壁板とで先行土留め板を構成し、該先行土留め板をフロント部にスライド自在に取り付け、先行土留め板の前方の岩盤上部の地山を掘削して先行土留め板を前進させ、シールド機の切羽部の前方に先行土留め板との間に掘削作業空間を形成し、該空間内で切羽底部の岩盤層を掘削排土した後、オープンシールド機を前進させることを要旨とするものである。
【００１９】
第３に、オープンシールド機の推進工程では、切羽底部の岩盤掘削部分に掘削残土を適量投入し、オープンシールド機の推進時に切羽底部と上部とで一定土圧が加わるようにすることを要旨とするものである。
【００２０】
第４に、先行土留め板の前進は、先行土留め板側に設けた推進ジャッキ、先行土留め板とオープンシールド機のフロント部との間に設けたスライドジャッキ、オープンシールド機に配設してあるシールド機推進用の推進ジャッキを適宜使用して行うことを要旨とするものである。
【００２１】
請求項１、２記載の本発明によれば、先行土留め板の前方の岩盤上部の地山を掘削して先行土留め板を前進させ、シールド機の切羽部の前方に先行土留め板との間に掘削作業空間を形成し、該空間内で切羽底部の岩盤層を掘削排土すれば、該空間は側方と前方を先行土留め板に囲まれているから岩盤上部の地山の崩壊を防止でき安全を確保できる。
【００２２】
前記作用に加えて、先行土留め板はフロント部の上方部分にのみ配設することにより、先行土留め板の前方の岩盤上部の地山を掘削した後、先行土留め板を前進させるときに、先行土留め板は切羽底部の岩盤層にぶつかることなく、その上をスムーズに掘進する。
【００２３】
前記作用に加えて、先行土留め板とフロント部との間に先行土留め板の上部方向修正用の牽引ジャッキを配設することにより、土圧などの影響を排除して先行土留め板を所定位置に正しくセットできる。
【００２４】
請求項３記載の本発明によれば、請求項２記載の本発明の作用に加えて、オープンシールド機の推進工程では、切羽底部の岩盤掘削部分に掘削残土を適量投入したから、オープンシールド機の推進時に切羽底部と上部とで一定土圧が加わり、オープンシールド機を所定方向にスムーズに前進させることができる。
【００２５】
請求項４記載の本発明によれば、前記作用に加えて、先行土留め板の前進は、基本的には先行土留め板側に設けた推進ジャッキ、先行土留め板とオープンシールド機のフロント部との間に設けたスライドジャッキを使用して行うが、これらのジャッキでは推進力が不足する場合は、オープンシールド機に配設してあるシールド機推進用の推進ジャッキをさらに使用することで所定の推進力を確保できる。
【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形態を示す要部の平面図、図２は同上側面図、図３は同上正面図、図４は同上図１のＡ−Ａ線断面図で、オープンシールド機１の全体構成は図９について既に説明したとおり左右の側壁板１ａの内側に推進ジャッキ２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も、フロント部１ｄの前部の左右側部に設けた左右の側壁板１ａが側方の土留め板として機能するものであり、該左右の側壁板１ａをフロント部１ｄの前方に突出するようにスライド自在に設ける。この場合、図２にも示すように左右の側壁板１ａはフロント部１ｄの高さ方向の長さよりも短く形成し、フロント部１ｄの上方部分の部位にのみ配設する。
【００２８】
さらに本発明では左右の側壁板１ａの長さ方向のほぼ中央に位置させて、該左右の側壁板１ａ間にこれと直交する方向に隔壁12ａを配設し、前記左右の側壁板１ａと隔壁12ａとで先行土留め板12を構成する。
【００２９】
図中11はフロント部１ｄに配設したスライドジャッキを示し、該スライドジャッキ11に連結させて先行土留め板12の推進用の推進ジャッキ13を隔壁12ａの側部に例えば上下２基ずつ配設した。
【００３０】
図中14は先行土留め板12の側部の上部に配設した方向修正用の牽引ジャッキを示し、該牽引ジャッキ14はフロント部１ｄに連結される。
【００３１】
次に、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を図５〜図13について説明する。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14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。
【００３２】
オープンシールド機１の掘削断面内底部に硬い岩盤層15が存在する場合は、まず、図５、図６に示すようにオープンシールド機１のフロント部１ｄの前方に先行土留め板12を配置し、岩盤層15の上部の緩みやすい土質部の土留めを行う。
【００３３】
次に図７に示すように、スライドジャッキ11、先行土留め板12側の推進ジャッキ13を収縮させ、先行土留め板12をフロント部１ｄの側に寄せた状態で、先行土留め板12の前方の岩盤層15の上部の地山18をバックホウ等の掘削機16で掘削する。
【００３４】
先行土留め板12の前方の地山掘削後、図８に示すようにフロント部１ｄに配設してあるスライドジャッキ11、先行土留め板12側の推進ジャッキ13を伸長して先行土留め板12を推進し、先行土留め板12とフロント部１ｄとの間に岩盤層15の掘削作業スペース19を確保する。この場合、先行土留め板12はフロント部１ｄの高さ方向の上部にのみ存在しているから、先行土留め板12は岩盤層15の上を移動する。図中22はスライドジャッキ11と推進ジャッキ13との間に介在させるコマであり、スライドジャッキ11の頭部に推進ジャッキ13が適切に接合するようにさせるためのものである。
【００３５】
また、必要に応じてオープンシールド機１に設けてある推進ジャッキ２も同時に使用して先行土留め板12の推進力を得る。さらに、牽引ジャッキ14を使用して先行土留め板12の方向修正を適宜行う。
【００３６】
次に、図９に示すようにブレーカーなどの掘削機17を使用して、掘削作業スペース19内で掘削断面内底部の岩盤層15の壊しを行う。細部については人力による掘削を行うこともある。切羽内の掘削した岩石はバックホウなどの掘削機16で排出する（図10参照）。かかる掘削断面内底部の岩盤層15の壊し作業は、前方を先行土留め板12で、側方を土留め板として機能する左右の側壁板１ａで囲まれているから、地山崩壊のおそれはなく、安全な空間で行える。
【００３７】
掘削断面内底部の岩盤層15の掘削終了後、図11に示すように推進ジャッキ２によりオープンシールド機１を推進させる。なお、このオープンシールド機１の推進時、先行土留め板12に対向する部分のオープンシールド機１には先行土留め板12を介して前方の地山から土圧が加わるが、その下方の岩盤層15を掘削した部分は空間となるため、オープンシールド機１には圧が加わらない。そこで、オープンシールド機１の推進時に一定土圧が加わるように、図12に示すように切羽底部の岩盤層15の掘削部分に、岩盤上部の地山18の掘削残土20を適量投入する。
【００３８】
そして、図13に示すようにこの状態でスライドジャッキ11および先行土留め板12の側の推進ジャッキ13を戻し、オープンシールド機１を推進する。
【００３９】
なお、ブレーカーなどの掘削機17を使用して掘削断面内底部の岩盤層15の壊しを行うとき、掘削機17がオープンシールド機１のフロント部１ｄの下部掘削のため、オープンシールド機１の下方に入り込めるように、鋼棒などによる側部クリアランス確保材21を側壁板１ａの後部位置でフロント部１ｄとの間に設けておくこともできる。この側部クリアランス確保材21は図１に示した例では一方の側壁板１ａにのみ設けたが、両方に設けてもよい。
【００４０】
【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このオープンシールド機を使用するオープンシールド工法は、掘削断面内底部に硬い岩盤層が存在し、岩盤層上部の地山と岩盤層とを２段階に分けて別々に掘削する場合、岩盤層上部の地山の掘削後にその下方の岩盤層の掘削をするときに、オープンシールド機の前方に先行土留め板を設けたから、この先行土留め板で岩盤上部の地山側部の崩壊を確実に防ぐことができ、しかもそのための構造も簡単なもので足りるものである。
【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の要部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の要部を示す側面図である。
【図３】 本発明のオープンシールド機の実施形態の要部を示す正面図である。
【図４】 本発明のオープンシールド機の実施形態の要部を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】 本発明の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６】 本発明のオープンシールド工法の第１工程を示す正面図である。
【図７】 本発明のオープンシールド工法の第２工程を示す縦断側面図である。
【図８】 本発明のオープンシールド工法の第３工程を示す縦断側面図である。
【図９】 本発明のオープンシールド工法の第４工程を示す縦断側面図である。
【図１０】 本発明のオープンシールド工法の第５工程を示す縦断側面図である。
【図１１】 本発明のオープンシールド工法の第６工程を示す縦断側面図である。
【図１２】 本発明のオープンシールド工法の他の例の第６工程を示す縦断側面図である。
【図１３】 本発明のオープンシールド工法の他の例の第７工程を示す縦断側面図である。
【図１４】 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１５】 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
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…スライドジャッキ 12…先行土留め板
12ａ…隔壁 13…推進ジャッキ
14…牽引ジャッキ 15…岩盤層
16…掘削機 17…掘削機
18…地山 19…掘削作業スペース
20…掘削残土 21…側部クリアランス確保材
22…コマ

Claims (4)

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、フロント部の前方を塞ぐように前記左右側壁板間に配設した隔壁と前記左右側壁板とで先行土留め板をフロント部の上方部分にのみ配設するように構成し、該先行土留め板をフロント部にスライド自在に取り付け、先行土留め板とフロント部との間に先行土留め板の上部方向修正用の牽引ジャッキを配設したことを特徴とするオープンシールド機。
2. 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また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接続して埋設するオープンシールド工法において、フロント部の前方を塞ぐように前記左右側壁板間に配設した隔壁と前記左右側壁板とで先行土留め板を構成し、該先行土留め板をフロント部にスライド自在に取り付け、先行土留め板の前方の岩盤上部の地山を掘削して先行土留め板を前進させ、シールド機の切羽部の前方に先行土留め板との間に掘削作業空間を形成し、該空間内で切羽底部の岩盤層を掘削排土した後、オープンシールド機を前進させることを特徴とするオープンシールド工法。
3. オープンシールド機の推進工程では、切羽底部の岩盤掘削部分に掘削残土を適量投入し、オープンシールド機の推進時に切羽底部と上部とで一定土圧が加わるようにする請求項２記載のオープンシールド工法。
4. 先行土留め板の前進は、先行土留め板側に設けた推進ジャッキ、先行土留め板とオープンシールド機のフロント部との間に設けたスライドジャッキ、オープンシールド機に配設してあるシールド機推進用の推進ジャッキを適宜使用して行う請求項３記載のオープンシールド工法。

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