JP5394454B2 - オープンシールド工法 - Google Patents

Description

本発明は、ヒューム管埋設用のオープンシールド工法に関するものである。

下記特許文献は、オープンシールド工法によりヒューム管を用いて鞘管路を施工しながら、同時進行で長尺の鋼管を発進坑内で溶接し、鞘管路内に挿入して本管路を施工するものである。
特開平６−１２９１８７号公報

図１０に示すように、１０１はオープンシールド工法を施工するためのオープンシールド機にして、このオープンシールド機１０１は鋼製フレームの両側面に水平板状のブレード１０２、１０２ａを鉛直方向に複数枚配列し、バックホー１０３の掘削が進むに従って、各ブレード１０２、１０２ａに取り付けた油圧ジャッキにより他のブレードにかかる土圧を反力として１枚又は数枚のブレードを切羽に貫入して自力で前進するものである。

２ｍ前後のヒューム管１０３を鞘管用として用いて鞘管路１０４を施工する。

１０６は発進坑にして、ここには発進台７及び９ｍ〜１２ｍ前後の鋼管１０８を降ろすためのアーム１０９、溶接機１１０等が設置され、先ず１本目の鋼管１０８を発進台１０７に据え付け、芯出し、溶接検査、塗覆装等の作業を行ったのち、オープンシールド機１側に設置したウインチ１１１から延長したワイヤー１１２により一定量鞘管路１０４の後端内に引き込んだのち、２本目の鋼管１０８を降ろし、１本目の後端にこの２本目の鋼管１０８の先端を溶接し、再びウインチ１１１で鞘管路１０４内に引き込み、以後同じようにして本管路１１３を形成する。以上の鞘管路１０４と本管路１１２の施工作業は、同時進行で進められる。

なお、周知のごとくオープンシールド工法は、開削工法（オープン工法）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、例えば下記特許文献にもしめされているが、図１２に示すような、左側壁板４ａ，右側壁板４ｂと上床板４ｃと下床板４ｄとからなり、前後面が開口１０として開放されている矩形の鉄筋コンクリート製のコンクリート函体４を縦列に埋設するものとして開発されている。
特開２００１−７３６８６号公報

図１１にその概略を示すと、図中１はオープンシールド機で、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、後面及び上面を開口したシールド機である。

該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。

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。

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。

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。

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、同様の掘削・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の上面に埋戻し５を施す。

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。

コンクリート函体４は、前記のようにオープンシールド機１のテール部１ｃ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。

下記特許文献に示すように、同じオープンシールド工法でも、ジャッキを使用しないで、発進立坑と到達立坑との間に牽引用のワイヤーロープを渡し、これでオープンシールド機を前進させるものもある。
特開昭５７−７７７９６号公報

前記特許文献１のように、オープンシールド工法によりヒューム管を埋設しようとする場合は、オープンシールド機自体が矩形のものであり、円形のヒューム管の埋設に適する形状ではない。そのため、オープンシールド機の切羽の掘削断面が矩形となり、ヒューム管の埋設に必要とされる分以上に掘削することになり、時間と労力の無駄がおおい。

また、オープンシールド機に底板を設けるとすると、円形のヒューム管の設置が問題となり、オープンシールド機を掘進させてヒューム管を地中においていくのが困難であり、底板なしのオープンシールド機の使用に限定されてしまう。

さらに、オープンシールド機の推進ジャッキの配置が難しく、矩形のコンクリート函体の場合と異なり、函体の側壁板前端部で推進のための反力を取ることができない。そのため、前記特許文献３のような、ワイヤーロープでの牽引での掘進になってしまう。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、ヒューム管の埋設にオープンシールド工法を使用する場合に、オープンシールド機での余堀りが少なくてすみ、また、安定してヒューム管を設置できるとともに、オープンシールド機掘進の際の反力をヒューム管から得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。

請求項１記載の本発明は前記目的を達成するため、左右の側壁板とこれら側壁板間を連結する底板からなる前面、後面及び上面を開口した本体内に推進ジャッキを配設し、この推進ジャッキの後方を管体設置部であるテール部としたオープンシールド機を使用し、オープンシールド機の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管体を反力にしてオープンシールド機を前進させる工程と、発進坑に元押しジャッキを配置し、管体を推進させ、発進坑内で新たな管体を上方から吊り降してセットし、これを既設の管体に連接する工程とを適宜繰り返して順次管体を縦列に埋設して地下構造物を形成するオープンシールド工法において、管体は円形のヒューム管であり、オープンシールド機は前記底板およびこれに連続する側壁板部分を前記管体を抱持するように湾曲させ、前記管体設置部を管体の形状に合わせて円弧状とし、かつ、推進ジャッキは管体の形状に合わせて間隔を存して円形に設置し、一端を発進坑に固定するフリクションカットプレートを湾曲形状にし、短尺な部材を順次端部を上に重ね合わせて接続し、長くしていくことで管体上面に配置した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、シールド機は推進ジャッキ（シールドジャッキ）のより推進し、管体は発進坑内に設置した元押しジャッキにより順次管体を推進し布設するものであり、管体の運搬、吊り下し等が困難で、かつ、狭隘な施工箇所の場合に適する。オープンシールド機は前記底板およびこれに連続する側壁板部分を湾曲させ、円弧状として管体設置部で円形のヒューム管を抱持できるようにしたので、縦列するヒューム管から掘進の際のジャッキ反力を得て、オープンシールド機を前進させることができる。

また、フリクションカットプレートにより管体と埋戻しとの縁を切り、管体のみを推進させていくことができる。

さらに、湾曲形状にしたフリクションカットプレートをボルト止め等で簡単に長くしていくことができるものであり、管体推進後、埋戻しをする前に短尺な部材を順次連結することができるとともに、重ね合わせたものが下側に出張らず、管体の推進に邪魔になることがない。

請求項２記載の本発明は、管体間に中押しジャッキを配置し、管体を推進させ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、推進延長が長く、元押しジャッキの推力が不足する場合でも、中押しジャッキにより分割して推し進めることができる。

以上述べたように本発明のオープンシールド工法は、ヒューム管の埋設にオープンシールド工法を使用する場合に、オープンシールド機の余堀りが少なくてすみ、また、安定してヒューム管を設置できるとともに、オープンシールド機掘進の際の反力をヒューム管から得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実施形態を示す縦断側面図、図２は同上平面図で、前記図１１で示した一般のオープンシールド工法と同一構成要素には同一参照符号を付したものである。

オープンシールド工法としては、図３〜図５にも示すように、左右の側壁板１ａとこれら側壁板１ａ間を連結する底板１ｂからなる前面、後面及び上面を開口した本体内に推進ジャッキ２を配設し、この推進ジャッキ２の後方を管体設置部であるテール部１ｃとしたオープンシールド機１を使用する点は、前記従来例と同じであるが、本発明では、管体１４として円形なヒューム管を使用するもので、これに合わせて下記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、前記底板１ｂおよびこれに連続する側壁板１ａ部分を前記管体１４を抱持するように湾曲させ、前記管体設置部であるテール部１ｃを管体１４の形状に合わせて円弧状αとし、かつ、推進ジャッキ２は管体１４の形状に合わせて間隔を存して円形に設置した。

推進ジャッキ２は円形の支持壁２１もしくはフランジを設けて、ここに取り付ける。

また、オープンシールド機１は隔壁３を設け、この隔壁３より前側を、オープンシールド機１の前方の地上に設置したバックホーショベル１６で掘削・排土する掘削部１ｄとして形成する。

このようなオープンシールド機１を使用する本発明のオープンシールド工法は、最初の段階では、発進坑１２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１２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番目の管体１４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。

バックホーショベル１６でオープンシールド機１の前方の土砂を掘削排土する工程と、推進ジャッキ２を伸長して管体１４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、発進坑１２に元押しジャッキ１３を配置し、元押しジャッキ１３により管体１４を前進させ、発進坑１２内で新たな管体１４を上方から吊り降してセットし、これを既設の管体１４に連接する工程とを適宜繰り返して順次管体１４を縦列に埋設して地下構造物を形成する。図８に示すように、管体１４は鋼製カラー１７を介在させて接続する。

なお、管体１４の縦列を押し出すのに元押しジャッキ１３の推進力が不足する場合には、管体１４間に中押しジャッキ１５を配置し、縦列する管体４の途中を推進させるようにすることもある。

縦列する管体１４の推進合わせて、図６〜図８に示すように湾曲形状にしたフリクションカットプレート１８を管体１４の上面に配置し、その上に埋戻し５を施す。（図１参照）

図６はフリクションカットプレート１８を大きな円弧に、図７は小さな円弧にして並列させた場合で、いずれの場合も、短尺な部材１８ａを順次端部を上に重ね合わせてボルト１９等で固定して接続し、長くしていく。

図１に示すようにフリクションカットプレート１８は止め部材２０で一端を発進坑１２に固定し、前記短尺な部材１８ａの継ぎ足しはオープンシールド機１側の先頭の管体１４の上で行う。

このようにして、フリクションカットプレート１８は短尺な部材１８ａを継ぎ足していくことで管体１４の前進とともに長く伸びていき、このフリクションカットプレート１８があることで、管体１４と埋戻し５との縁を切り、管体１４のみを推進させていくことができる。

本発明のオープンシールド工法の実施形態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平面図である。 本発明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の縦断側面図である。 本発明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の縦断背面図である。 本発明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の平面図である。 フリクションカットプレートの１例を示す正面図である。 フリクションカットプレートの他例を示す正面図である。 フリクションカットプレートと管体の断面図である。 フリクションカットプレートの要部の縦断側面図である。 従来例を示す斜視図である。 一般のオープンシールド工法を示す縦断側面図である。 一般のオープンシールド工法で使用するコンクリート函体の斜視図である。

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…左側壁板 ４ｂ…右側壁板
４ｃ…上床板 ４ｄ…下床板
５…埋戻し 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…発進坑
１３…元押しジャッキ １４…管体
１５…中押しジャッキ １６…バックホーショベル
１７…鋼製カラー １８…フリクションカットプレート
１８ａ…短尺な部材 １９…ボルト
２０…止め部材 ２１…支持壁

Claims (2)

1. 左右の側壁板とこれら側壁板間を連結する底板からなる前面、後面及び上面を開口した本体内に推進ジャッキを配設し、この推進ジャッキの後方を管体設置部であるテール部としたオープンシールド機を使用し、オープンシールド機の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管体を反力にしてオープンシールド機を前進させる工程と、発進坑に元押しジャッキを配置し、管体を推進させ、発進坑内で新たな管体を上方から吊り降してセットし、これを既設の管体に連接する工程とを適宜繰り返して順次管体を縦列に埋設して地下構造物を形成するオープンシールド工法において、管体は円形のヒューム管であり、オープンシールド機は前記底板およびこれに連続する側壁板部分を前記管体を抱持するように湾曲させ、前記管体設置部を管体の形状に合わせて円弧状とし、かつ、推進ジャッキは管体の形状に合わせて間隔を存して円形に設置し、一端を発進坑に固定するフリクションカットプレートを湾曲形状にし、短尺な部材を順次端部を上に重ね合わせて接続し、長くしていくことで管体上面に配置したことを特徴とするオープンシールド工法。
2. 管体間に中押しジャッキを配置し、管体を推進させる請求項１記載のオープンシールド工法。

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