JP5351125B2 - オープンシールド工法のオープンシールド機発進方法 - Google Patents

Description

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で、オープンシールド機発進方法の発進立坑からの発進方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、下水道、雨水渠、農業用水路等の管布設工事における軟弱帯水地盤・曲線施工・家屋近接等、在来の工法では施工困難もしくはコスト高とされる施工箇所において、周辺環境への影響を最小におさえ、かつ安全、経済的な施工を可能するものである。

先にこのオープンシールド工法を説明すると、図４〜図６に示すように図中１はオープンシールド機で、これは左右の側壁板１ａを主たる構成部材としてその間を底板１ｃや梁部材で連結して前面、後面及び上面を開口し、先端を刃口２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３を後方に向け上下に複数並べて配設する。側壁板１ａの先端部にはスライド自在な可動側壁板１ｂを設けた。

図中７は、推進ジャッキ３の後端に適宜上方から吊り下ろして配設する受圧部材で、ボックス鋼材又は型鋼を用いた枠体よりなる。また、図中８はオープンシールド機１内に前部の掘削部と後部とを区画する隔壁である。

オープンシールド工法は発進立坑９と到達坑との間で施工される。図示は省略するが発進立坑９内で前記オープンシールド機１を組立、発進立坑９の前の地盤を地上に設置したシャベル系の掘削機６で掘削し、該オープンシールド機１の推進ジャッキ３を伸長して発進立坑９内の反力壁１０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のテール部内で縮めた推進ジャッキ３の後方にセットする。

推進ジャッキ３と反力壁１０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、発進立坑９はシートパイル等の土留矢板１１、鏡土留矢板１１ａ、支保工１２で構成し、オープンシールド機１を発進させるにはこの鏡土留矢板１１ａを一部鏡切りするが、必要に応じて薬液注入等で発進立坑９の前方部分に地盤改良１３を施しておくこともある。

次いで、同様に掘削機６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してオープンシールド機１を前進させ、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のテール部内に吊り下ろす。

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をコンクリート函体４下に配設し、このテール部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を充填する。

以下、同様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を縦列に地中に埋設し、コンクリート函体４同士はＰＣ鋼棒１５で締結し、さらに、コンクリート函体４の側方に可塑状裏込注入材１４をコンクリート函体４に形成したグラウト孔を利用して注入する。

ブルドーザやショベル等を使用して後方のコンクリート函体４上に埋戻土５を施し、振動ローラ等でかため、図示は省略するが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分解・撤去して工事を完了する。

発進立坑９は前記のように切梁支保工形式の土留め構造であり、シートパイル等の土留矢板１１、鏡土留矢板１１ａ、支保工１２で構成し、オープンシールド機１を発進させるにはこの鏡土留矢板１１ａを一部鏡切りする必要がある。

また、薬液注入等で発進立坑９の前方部分、坑口に地盤改良１３を施しておくことが必要にとなることもある。

さらに、発進立坑９内でオープンシールド機１の組立時、切梁、腹起こし部材等の支保工が支障となり、オープンシールド機１が高さまで組み立てられないことがある。

その場合は、切梁、腹起こし部材下端までオープンシールド機を組み立てて、オープンシールド機が発進立坑９から出てから、残りの高さまで組み立てることになり、発進立坑９の築造時に立坑前方の両側部にシールド機組立のための土留めを設置しなければならない。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、発進立坑を築造して、発進立坑からオープンシールド機を発進する場合に、発進立坑の切梁支保工を支障なく撤去でき、鏡切りが不要であり、発進立坑の坑口の地盤改良の必要が無く、安価かつ工期の短縮が可能となるオープンシールド工法のオープンシールド機発進方法を提供することにある。

請求項１記載の本発明は前記目的を達成するため、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反力壁もしくは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コンクリート函体を縦列に順次埋設するオープンシールド工法において、発進立坑は、土留矢板、鏡土留矢板、中段支保工と上段支保工とからなる支保工で築造し、オープンシールド機は、側壁板は、下段部、上段部、最上段部の３段階に分けてボルト接合で組立可能であり、発進立坑築造後、オープンシールド機の組立に応じて、オープンシールド機より上の支保工を撤去するが、オープンシールド機より上の支保工の撤去はオープンシールド機側壁板の組立に支障のある部分のみであり、それ以外は残しておき、立坑内のオープンシールド機側部を流動化処理土や掘削残土に固化材を混合した処理土で埋め戻し、オープンシールド機の組立完了後、鏡土留矢板を引き抜き、オープンシールド機を発進させ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、発進立坑の坑口の地盤改良の必要が無いので、安価かつ工期の短縮が可能であり、鏡土留矢板は引き抜きのため、鏡切りが不要なので、安価で安全かつ工期の短縮が可能であり、オープンシールド機の据付が、全て立坑内で設置でき、土被りがある場合、シールド機側壁板立ち上げ用の立坑等の仮設が不要となり、安価かつ工期の短縮が可能となる。

また、シールド機側部の埋戻しは、発進立坑の深さが深く大きな土圧が作用する場合や地下水圧が高い場合は、処理土を用いることにより所定の強度を有する均一な埋め戻しが可能であり、支保工撤去時に土留めの変位が防止できること、また、鏡土留め矢板引き抜き後、引き抜き箇所からの地下水の立坑内への流入を防止できることから、安全に施工が可能となる。この処理土としては、流動化処理土や掘削残土に固化材を混合したものなどがあり、施工規模や経済性を考慮して選択すればよい。

また、前記作用に加えて、オープンシールド機の組立と支保工を撤去と、立坑内のオープンシールド機側部の埋め戻しを適宜合理的に行うことができる。

以上の発明は、例えば、円形のシールド工法や推進工法ではシールド掘進機や推進機が円形であること、また、セグメントや推進管を発進立坑から投入しなければならないことから不可能であり、本発明はオープンシールド工法特有のものである。なお、オープンシールド機は埋戻土の土圧に十分耐え得る剛な構造であるため、前記発明を安全に行うことが可能である。

以上述べたように本発明のオープンシールド工法のオープンシールド機発進方法は、発進立坑を築造して、発進立坑からオープンシールド機を発進する場合に、発進立坑の切梁支保工を支障なく撤去でき、鏡切りが不要であり、発進立坑の坑口の地盤改良の必要が無く、安価かつ工期の短縮が可能となるものであり、オープンシールド工法特有の効果が得られる。

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工法のオープンシールド機発進方法の１実施形態を示す平面図、図２は同上側面図、図３は同上正面図である。

オープンシールド工法の全体については、前記図４〜図６について説明した通りであり、詳細説明は省略するが、左右側壁板１ａの内側に推進ジャッキ３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１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３を伸長して反力壁１０もしくはコンクリート函体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、シールド機のテール部内で縮めた推進ジャッキ３の後方に新たなコンクリート函体４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コンクリート函体を縦列に順次埋設する。

本発明で使用するオープンシールド機１は、側壁板１ａを最上段部γ、上段部βと下段部αの上下複数段に分割し、相互にボルト接合で組立可能なものとした。側壁板１ａの下段部αの下端同士は、底板１ｃで連結される。

図１〜図３の（ａ）に示すように、発進立坑９を築造する。この発進立坑９は土留矢板１１、鏡土留矢板１１ａを打設し、その内部を掘削して、土留矢板１１、鏡土留矢板１１ａの内側に切梁・腹起こしによる支保工１２を架設して築造する。なお、支保工１２は、図示では、中段支保工１２ａ、上段支保工１２ｂとからなる。図中１６は掘削した発進立坑９の底部に敷設するベースコンクリートである。

図１〜図３の（ｂ）に示すように、発進立坑９の築造後、側壁板１ａの下段部αをもとに底板１ｄを含めてオープンシールド機１の組立を行う。

オープンシールド機１の側壁板１ａの下段部αを組み立てた高さまで、発進立坑９内のオープンシールド機１の側壁板１ａの側方を埋戻土１７（一次）を充填して埋め戻す。この埋め戻しには、埋戻土または処理土を用いる。

図１〜図３の（ｃ）に示すように、オープンシールド機１の側壁板１ａの下段部αより上の支保工（図示では中段支保工１２ａ）を撤去し、上段支保工１２ｂの下までオープンシールド機１の上段部βの組立を行う。オープンシールド機１の側壁板１ａの下段部αと上段部βとはボルト接合で組立可能である。（Ｈ型鋼による梁等の骨格に面板としての側壁板１ａを結合させる。）

組み立てたオープンシールド機１の側壁板１ａの側方の残りの部分を埋戻土１８（二次）を充填して埋め戻す。この埋戻土１８（二次）は、上段支保工１２ｂの下部までである。この埋め戻しには、埋戻土または処理土を用いる。

上段支保工１２ｂを撤去する。オープンシールド機１内にコンクリート函体４を上方から吊り降してセットする。

上段支保工１２ｂの撤去後、図１〜図３の（ｄ）に示すように、さらに、オープンシールド機１の最上段部γの組立を行い、オープンシールド機１の組立を完了させる。

現地盤高さまで、オープンシールド機１の側壁板１ａの側方の残りの部分を埋戻土１９（三次）を充填して埋め戻す。この埋め戻しには、埋戻土または処理土を用いる。

鏡土留矢板１１ａを引き抜き、オープンシールド機１を発進させる。このオープンシールド機１の発進は、図示は省略するが、前記コンクリート函体４との間や、反力壁１０とコンクリート函体４との間にストラットを介在させ、また、引き抜いた鏡土留矢板１１ａの前方、すなわち、オープンシールド機１の前方を掘削し、推進ジャッキ３を伸張してコンクリート函体４を残しながら、オープンシールド機１を前進させる。

本発明のオープンシールド工法のオープンシールド機発進方法の１実施形態を示す平面図である。 本発明のオープンシールド工法のオープンシールド機発進方法の１実施形態を示す側面図である。 本発明のオープンシールド工法のオープンシールド機発進方法の１実施形態を示す正面図である。 従来のオープンシールド工法の掘進工程を示す横断側面図である。 従来のオープンシールド工法のコンクリート函体設置工程を示す縦断側面図である。 従来のオープンシールド工法の概要を示す斜視図である。

１…オープンシールド機
１ａ…側壁板 １ｂ…可動側壁板
１ｃ…底板 １ｄ…底板
２…刃口 ３…推進ジャッキ
４…コンクリート函体 ５…埋戻土
６…掘削機 ７…受圧部材
８…隔壁 ９…発進立坑
１０…反力壁 １１…土留矢板
１１ａ…鏡土留矢板 １２…支保工
１２ａ…中段支保工 １２ｂ…上段支保工
１３…地盤改良 １４…可塑状裏込注入材
１５…ＰＣ鋼棒 １６…ベースコンクリート
１７…埋戻土（一次） １８…埋戻土（二次）
１９…埋戻土（三次）

Claims (1)

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反力壁もしくは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コンクリート函体を縦列に順次埋設するオープンシールド工法において、
   発進立坑は、土留矢板、鏡土留矢板、中段支保工と上段支保工とからなる支保工で築造し、オープンシールド機は、側壁板は、下段部、上段部、最上段部の３段階に分けてボルト接合で組立可能であり、
   発進立坑築造後、オープンシールド機の組立に応じて、オープンシールド機より上の支保工を撤去するが、オープンシールド機より上の支保工の撤去はオープンシールド機側壁板の組立に支障のある部分のみであり、それ以外は残しておき、立坑内のオープンシールド機側部を流動化処理土や掘削残土に固化材を混合した処理土で埋め戻し、オープンシールド機の組立完了後、鏡土留矢板を引き抜き、オープンシールド機を発進させることを特徴としたオープンシールド工法のオープンシールド機発進方法。

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