JP5865445B2 - オープンシールド工法に使用するコンクリート函体 - 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に使用するコンクリート函体に関する。

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、上部開放型シールド機（オープンシールド機）を使用して推進させ土砂崩壊を防ぎながら、その内部で函体布設を行う工法である。

図５、図６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とこれら側壁板に連結する底板とからなる前面、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、機体を前後方向で複数に分割し、フロント部１ａとしての前方の機体の後端にテール部１ｂとしての後方の機体の前端が嵌入して、相互の嵌合部で中折れ部２を形成して屈曲可能としている。

フロント部１ａは主として掘削を行うもので、前端と上面を開放面としてあり、機体内で後部に後方へ向けて中折ジャッキを左右によせて、また上下複数段に配設した。

これに対してテール部１ｂはコンクリート函体４の設置を行うもので、底板５を有し、機体内で前部に後方へ向けて推進ジャッキ(シールドジャッキ)３を左右によせて、また上下複数段に配設している。

図中６はフロント機１ａの前端に設けたスライド土留板、８はプレスバー（押角）である。

次に、このようなオープンシールド機１を用いたオープンシールド工法について説明すると、図示は省略するが、発進立坑内にこのオープンシールド機１を設置して、シールド機１の推進ジャッキ３を伸長して発進坑内の反力壁に反力をとってシールド機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をクレーン等の揚重機１４により上方から吊り降し、シールド機１のテール１ｂ部内で縮めた推進ジャッキ３の後方にセットする。

ショベル等の掘削機７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３を伸長してオープンシールド機１を前進させる。

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をシールド機１のテール部１ｂ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の上面に埋戻しを施す。

なお、コンクリート函体４をシールド機１のテール部１ｂ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１ｂ内でコンクリート函体４の左右および下部の空隙に瞬結性グラウト材を用いた裏込注入材９を充填して一次注入を行い、さらに、シールド機１の前進後、二次注入として、コンクリート函体４の内側からグラウトホールにより、外側に裏込注入材９を注入する。

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。

前記コンクリート函体４は図８に示すように、鉄筋コンクリート製またはＰＣコンクリート製のもので、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、前後面が開口として開放されている。

ところで、地中に縦列に埋設されるコンクリート函体４は、既設のコンクリート函体４に対した新たなコンクリート函体４をオープンシールド機１のテール部１ｂ内に吊り降した際に定着ボルトで締結して定着部１０を形成していくが、完成する地下構造物として耐震性を持たせるには図８に示すようにコンクリート函体４間にゴム等のクッション材１１を介在させて可撓継手とすることが行われている。

図中１２は前記定着ボルト挿入用のインサート（ボルト挿入孔）、１３はゴムパッキング等によるシール材である。

下記特許文献にもあるが、一方、新たなコンクリート函体４をオープンシールド機１のテール部１ｂ内に吊り降ろして、既設のコンクリート函体４に接続させるための位置決めとしてコンクリート函体４の接合面に断面円形のガイドピン挿入孔１５を穿設し、このガイドピン挿入孔１５に丸棒状のガイドピンを挿入し、前後位置のコンクリート函体４を相互に接続している。
特開２００２−３８８８１号公報

ガイドピン挿入孔１５に挿入したガイドピンは、遊びのない固定状態で挿入されているため、コンクリート函体４の地震時の上下動や左右動に対しては対抗することとなるため、可撓継手とすることの阻害要因となってしまう。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、コンクリート函体間を可撓継手とする場合で、かつ、既設コンクリート函体に吊り降すコンクリート函体を据え付ける位置決めとするために前後のコンクリート函体をガイドピンで結合する場合でも、このガイドピンが可撓継手が許容するコンクリート函体相互の動きに追随できるので、ガイドピンの存在が可撓継手とすることの阻害要因となってしまうことがないオープンシールド工法に使用するコンクリート函体を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明は第１に、オープンシールド工法において使用するコンクリート函体であって、コンクリート函体の接合面にガイドピン挿入孔を設け、ここにガイドピンを挿入して既設コンクリート函体に吊り降すコンクリート函体を据え付ける位置決めとする場合に、ガイドピンを左右先端へ向かい縮径するテーパー状に形成して細長フットボール状とし、ガイドピン挿入孔にはガイドピンの円弧外周面が当接することでコンクリート函体の上下左右への動きに対してガイドピンを追従可能としたこと、第２に、ガイドピン挿入孔にはガイドピンの中央の円弧外周面が当接すること、第３に、ガイドピンは最大径胴部をコンクリート函体相互のガイドピン挿入孔に跨ら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、オープンシールド機のテール部で既設コンクリート函体に新設のコンクリート函体を吊り降して接続するための位置決めにガイドピンを挿入して行うことができるとともに、ガイドピン挿入孔にはガイドピン挿入孔にはガイドピンの円弧外周面が当接することで面ではなく点または線に近い接触となりコンクリート函体の上下左右への動きに対してガイドピンは揺動し、追従させることができる。

請求項２記載の本発明によれば、前記作用に加えて、ガイドピン挿入孔にはガイドピンの中央の円弧外周面が当接することで、揺動はガイドピン挿入孔の開口に跨る部分を中心にして振り子状に行わせることができる。

請求項３記載の本発明によれば、前記作用に加えて、ガイドピンは細長フットボール状で、最大径胴部をコンクリート函体相互のガイドピン挿入孔に跨らせる場合に円弧を緩やかにするか、直状部分を設けることで最大径胴部を長めに設定でき、地震時にコンクリート函体相互が目地が開くように挙動するのに対してもガイドピンが抜け落ちることはない。

以上述べたように本発明のオープンシールド工法に使用するコンクリート函体は、コンクリート函体間を可撓継手とする場合で、かつ、既設コンクリート函体に吊り降すコンクリート函体を据え付ける位置決めとするために前後のコンクリート函体をガイドピンで結合する場合でも、このガイドピンが可撓継手が許容するコンクリート函体相互の動きに追随できるので、ガイドピンの存在が可撓継手とすることの阻害要因となってしまうことがないものである。

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に使用するコンクリート函体で１実施形態を示す要部の縦断側面図で、ガイドピン使用時を示す。

図中４はオープンシールド工法において使用するコンクリート函体であって、オープンシールド工法やこのコンクリート函体４については前記説明した通りであり、オープンシールド工法は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左右側板と上床板と下床板とからなる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既設コンクリート函体に接合する据え付け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ものである。

コンクリート函体４は鉄筋コンクリート製またはＰＣ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、前後面が開口として開放されている。

また、コンクリート函体４は地下構造物として耐震性を持たせるため可撓継手とするもので、コンクリート函体４間にゴム等のクッション材１１を介在させ、かつ、ゴムパッキング等によるシール材１３を配設している。

本発明も新たなコンクリート函体４をオープンシールド機のテール部内に吊り降ろして、既設のコンクリート函体４に接続させるための位置決めとしてコンクリート函体４の接合面に断面円形のガイドピン挿入孔１５を穿設し、このガイドピン挿入孔１５にガイドピン１７を挿入する。

ガイドピン挿入孔１５は、シースとして金属製円筒体のガイトピンソケット１６で形成し、コンクリート函体４の端面に開口する。

本発明はガイドピン挿入孔１５にはガイドピン１７の円弧外周面が当接することでコンクリート函体４の上下左右への動きに対してガイドピンを追従可能とした。

図示の例は、ガイドピン１７は、左右先端へ向かい縮径するテーパー状に形成し、ガイドピン挿入孔１５にはガイドピンの中央の円弧外周面が当接するものとした。

更に詳しく説明すると、ガイドピン１７は細長フットボール状で、最大径胴部をコンクリート函体４相互のガイドピン挿入孔１５に跨らせる。

なお、この最大径胴部は緩やかな円弧であり、ガイドピン１７の中央中心線から一定幅はガイドピン挿入孔１５が当接できるものとする。

次に、地震時のコンクリート函体４の変位について説明すると、図７に示すように、コンクリート函体４の接続時およびその後に通常時に対して地震時は曲げ状態となってコンクリート函体４相互の継手に開きや圧縮が生じる場合や、抜け状態となって開きを生じる場合がある。

図２はこの抜け状態の場合で、コンクリート函体４相互が目地が開くように挙動するのに対して、ガイドピン１７はコンクリート函体４のガイドピン挿入孔１５間に跨り続け、かつ、ガイドピン挿入孔１５に当接し続けるので、ガイトピン１７が抜け落ちたり、また、ガイドピン挿入孔１５にぶつかり可撓継手の阻害になることはない。

図３は曲げ状態の場合で、この場合もコンクリート函体４相互が目地が開くように挙動するが、ガイトピン１７がコンクリート函体４に対して揺動し、コンクリート函体４の上下または左右に変位に追従する。

本発明のガイトピン１７は、ガイドピン挿入孔にはガイドピンの円弧外周面が当接することでコンクリート函体の上下左右への動きに対してガイドピンを追従可能となれば、前記形状に限定されるものではない。

図示は省略するが、串に刺した団子形状としてガイトピン１７の両端、もしくはそれより少し内側に球形部を形成し、これがガイドピン挿入孔に当接するようにする場合、または、細長瓢箪形状に形成する場合なども実施可能である。

本発明のオープンシールド工法に使用するコンクリート函体の１実施形態でガイドピン使用時を示す要部の縦断側面図である。 本発明のオープンシールド工法に使用するコンクリート函体の１実施形態で地震時抜け状態を示す要部の縦断側面図である。 本発明のオープンシールド工法に使用するコンクリート函体の１実施形態で地震時曲げ状態を示す要部の縦断側面図である。 地震時のコンクリート函体の変位を示す説明図である。 オープンシールド工法の函体据付時の説明図である。 オープンシールド工法の函体接続時の説明図である。 オープンシールド工法での完成した地下構造物の側面図である。 コンクリート函体の接合面を示す斜視図である。

１…オープンシールド機 １ａ…フロント部
１ｂ…テール部 ２…中折れ部
３…推進ジャッキ(シールドジャッキ)
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…底板 ６…スライド土留板
７…掘削機 ８…プレスバー（押角）
９…裏込注入材 １０…定着部
１１…クッション材 １２…インサート（ボルト挿入孔）
１３…シール材 １４…揚重機
１５…ガイドピン挿入孔 １６…ガイトピンソケット
１７…ガイドピン

Claims (3)

1. オープンシールド工法において使用するコンクリート函体であって、コンクリート函体の接合面にガイドピン挿入孔を設け、ここにガイドピンを挿入して既設コンクリート函体に吊り降すコンクリート函体を据え付ける位置決めとする場合に、ガイドピンを左右先端へ向かい縮径するテーパー状に形成して細長フットボール状とし、ガイドピン挿入孔にはガイドピンの円弧外周面が当接することでコンクリート函体の上下左右への動きに対してガイドピンを追従可能としたことを特徴とするオープンシールド工法に使用するコンクリート函体。
2. ガイドピン挿入孔にはガイドピンの中央の円弧外周面が当接する請求項１記載のオープンシールド工法に使用するコンクリート函体。
3. ガイドピンは最大径胴部をコンクリート函体相互のガイドピン挿入孔に跨らせる請求項１または請求項２記載のオープンシールド工法に使用するコンクリート函体。

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