JP6034447B1

JP6034447B1 - オープンシールド工法

Info

Publication number: JP6034447B1
Application number: JP2015103465A
Authority: JP
Inventors: 植村　誠; 誠植村; 賢治郎植村; 廣明竹川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-05-21
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2035-05-21
Also published as: JP2016217014A

Abstract

【課題】テール部の後方のテールボイドの発生を減少させて、崩壊が生じる可能性を小さくし、地山の安定等を図ることができる。【解決手段】オープンシールド機機体を前後方向で複数に分割し、フロント機としての前方の機体の後端にテール機としての後方の機体の前端が嵌入して、相互の嵌合部で屈曲可能としたオープンシールド機において、テール機のテール部側壁の後端部に、テール部の壁厚より薄い鋼板を延長して取付けた。【選択図】図１

Description

本発明は、オープンシールド工法に関するものである。

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る。

まず、オープンシールド工法で使用するオープンシールド機について説明すると、下記特許文献にも示すが、基本的には左右の側壁板とこれら側壁板と同程度の長さでその間を連結するとからなる前面、後面及び上面を開口したシールド機である。
特開２０１５−４８６５９号公報

そして、図７、図８に示すように、機体を前後方向で複数に分割し、フロント機２２としての前方の機体の後端にテール機２３としての後方の機体の前端が嵌入して、相互の嵌合部で屈曲可能としている。

フロント機２２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２４を左右によせて、また上下複数段に配設している。これに対してテール機２３はコンクリート函体４の設置を行うもので、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１６はフロント機２２の前端に設けた可動分割刃口、１７はこの可動分割刃口のスライドジャッキ、２７はテール機２３の後端に設けた土留板、２９は隔壁タイプの土留板、３０はプレスバー（押角）である。

可動分割刃口１６はスライド式土留として、掘削時に側部の地山崩壊を防止する為のもので、シールド機先端から伸縮する。

オープンシールド機１のフロント機２２、テール機２３はいずれも左右の側壁板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。

テール機２３に底板１ｂがあるため、ボイリング・ヒービング等の心配がなく、函体４の布設が可能となる。

前記フロント機２２とテール機２３との結合による中折れ部は、方向・勾配修正、曲線施工時に使用する。中折れ部に収納した中折れジャッキ２４によりシールド機１のフロント機２２とテール機２３を曲げることができる。図中３８はけん引ジャッキで、ＰＣ鋼線を張ってフロント機２２とテール機２３を連結するが、このようなけん引ジャッキ３８を設けない場合もある。

前記土留板２９は、オープンシールド機１前面の掘削部と油圧機器収納部を仕切る為のもので、掘削土砂を押して圧密し、地下水の高い場所や軟弱土の施工の際に役立つ。

次にこのようなオープンシールド機１を用いて行うオープンシールド工法の施工手順について図９〜図１２に、概要を図１３に説明すると、図９に示すように、発進坑８内に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９に反力をとってシールド機１を前進させ、地中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、シールド機１のテール機２３で形成されるテール部２３ａ内で縮めた推進ジャッキ３の後方にセットする。

発進坑８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８の前方部分に地盤改良を施しておくこともある。図９〜図１２図中、３９は覆工板で、発進坑８上をこれで覆うことで作業時間外の交通等の開放が可能となる。

次いで、ショベル等の掘削機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する。

前記コンクリート函体４の据付は、オープンシールド機１のテール部２３ａ内に函体４を敷設するもので、一般にラフテレーンクレーンまたはクローラクレーン等の揚重機３１を使用する事が多く、テール部２３ａの内底部で計画高を測定し、コンクリートブロック等での高さ調整材３２を設置し（４箇所）、その上に函体４の据付を行う。

次に裏込め注入について説明する。図７、図８におけるプレスバー（押角）３０は推進ジャッキ３の推進力を分散させ、函体４に伝達させるものである。

図１４はプレスバー３０の設置を示すもので、テール部２３ａ内に設置した函体４の端面に接するよう、垂直に設置する。

プレスバー３０の設置後、左右のプレスバー３０の間に水圧ジャッキ３３等を設置し、テール部２３ａの側板１ａにプレスバー３０を密着させ、注入漏れを防止する。

図１４に示すように、テール部２３ａ内に函体４を設置した後、函体４のグラウトホール３４を介して函体４の内部よりテール部２３ａの内面と函体４の外面との空隙に可塑状の裏込一次注入材３５を注入ノズル３６で注入充填する。

図５、図６において、図中２５は裏込め注入プラント、２６はグラウト配管で、注入ノズル３６はその先端部である。

裏込一次注入材３５の注入は、Ａ液・Ｂ液のバルブを開放し、注入プラント遠隔装置により注入を行なうものである。

敷設した函体４を反力にオープンシールド機１を推進させるには、シールド機内部に装置した推進ジャッキ３により行う。

図１６に示すように、推進と同時に函体４の内部よりテールボイド（テール部底板及び側板の厚み分）に可塑状の裏込二次注入材３７を注入充填する二次注入を行う。この二次注入は前記一次注入と同様に函体４の底版部及び側壁部のグラウトホール３４に注入ノズル３６を堅固に固定して行う。二次注入はグラウトホールより一次注入部を削孔し、削孔した孔より充填する。

このようにオープンシールド工法ではシールド機１の推進は布設函体を反力にして行うものであり、シールド機１のテール部内に吊り降したコンクリート函体４は布設函体の先頭に接続され、シールド機１のテール部内で縮めた推進ジャッキ３はこの吊り降したコンクリート函体４を反力にして、コンクリート函体４を後方に残しながら前進する。

従って、オープンシールド工法の施工においては、函体と地山との間にテール部底板及び側板の厚み分としてテールボイド（空洞）が発生する。このテールボイドを放置すると地山の応力解放が進み、崩壊、沈下現象を起こすこととなる。

図１７は函体据付後（一次注入完了時）の状態を示すもので、２３ａはテール機２３のテール部で、函体４の側板との間には裏込一次注入材３５が充填されるが、掘進工開始直後には、図１８に示すように掘進に伴いテール部２３ａの後方にはテールボイド４０が発生する。

このテールボイド４０には２次注入で裏込二次注入材３７が充填されるが、掘進開始直後、２次注入前に空隙部の側部地山の崩壊が生じる。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、テール部の後方のテールボイドの発生を減少させて、崩壊が生じる可能性を小さくし、地山の安定等を図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、オープンシールド機機体を前後方向で複数に分割し、フロント機としての前方の機体の後端にテール機としての後方の機体の前端が嵌入して、相互の嵌合部で屈曲可能としたオープンシールド機を使用し、テール機のテール部側壁の後端部に、テール部の壁厚より薄い鋼板を延長して取付けたオープンシールド機を使用し、地中構造物を形成するコンクリート函体を上方から吊り降し、シールド機のテール機で形成されるテール部内で縮めた推進ジャッキの後方にセットし、ショベル等の掘削機でオープンシールド機の前面又は上面から土砂を掘削、かつ排土し、オープンシールド機は推進ジャッキを伸長してコンクリート函体に反力をとって前進するオープンシールド工法で、裏込一次注入材はテール部内にコンクリート函体を設置した後、コンクリート函体のグラウトホールを介して函体の内部よりテール部の内面とコンクリート函体の外面との空隙に注入充填し、裏込二次注入材はオープンシールド機の推進と同時にコンクリート函体の内部よりテールボイドに注入を行い、函体据付後の一次注入完了時から掘進工開始直後の状態では、テールボイドは鋼板で防護されているテールボイドとそうでないテールボイドに分断す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、テールボイド防護鋼板としてテール部側壁の後端部に、テール部の壁厚より薄い鋼板を延長して取付けることにより、テール部の後方に生じようとするテールボイドは２ヶ所に分断され、かつ、この分断されたうち、薄い鋼板の裏側のテールボイドは鋼板で防護されて崩壊が防止される。

また、薄い鋼板部分はこれが移動して崩壊が生じる可能性はあるもののこの部分は従来に比べてそのボリュームは小さい。

以上述べたように本発明のオープンシールド工法は、テール部の後方のテールボイドの発生を減少させて、崩壊が生じる可能性を小さくし、地山の安定等を図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１実施形態を示す縦断側面図、図２は同上横断平面図で、前記図７、図８と同一構成要素には同一参照符号を付したものである。

本発明で使用する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、フロント機２２としての前方の機体の後端にテール機２３としての後方の機体の前端が嵌入して、相互の嵌合部で屈曲可能とした。なお、本図においては、図７、図８の中折れジャッキ２４の図示は省略している。

フロント機２２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（図示せず）を左右によせて、また上下複数段に配設している。これに対してテール機２３はコンクリート函体４の設置を行うもので、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た。

図中１６はフロント機２２の前端に設けた可動分割刃口、２７はテール機２３の後端に設けた土留板、２９は隔壁タイプの土留板、３０はプレスバー（押角）である。

図中４はコンクリート函体で、ショベル等の掘削機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、かつ排土し、オープンシールド機１は推進ジャッキ３を伸長してコンクリート函体４に反力をとって前進し、その前進した分シールド機１のテール機２３で形成されるテール部２３ａ内にスペースができるので、新たなコンクリート函体４を上方から吊り降し、縮めた推進ジャッキ３の後方にセットする。

裏込注入については前記図１４〜図１６に説明した通りであるが、図１、図２中３５は裏込一次注入材、３７は裏込二次注入材であり、裏込一次注入材３５はテール部２３ａ内に函体４を設置した後、函体４のグラウトホールを介して函体４の内部よりテール部２３ａの内面と函体４の外面との空隙に注入充填し、裏込二次注入材３７はオープンシールド機１の推進と同時に函体４の内部よりテールボイド（テール部底板及び側板の厚み分）に注入を行うものである。

本発明は、テール機２３のテール部２３ａの側壁の後端部に、テール部２３ａの壁厚より薄い鋼板１０をテールボイド防護鋼板として延長して取付けた。

この鋼板１０は外側面位置をテール部２３ａの側壁の外側面位置に合致させ、また、高さもテール部２３ａの側壁の高さに合わせる。

なお、薄い鋼板１０はその厚みはテール部２３ａの側壁よりも薄ければ特に限定はなく、また、テール部２３ａの側壁からの突出幅もテールボイド防護を行うことができることを条件に適宜決定する。

次に使用法および作用について説明する。本発明は前記のようにテール機２３のテール部２３ａの側壁の後端部に、テール部２３ａの壁厚より薄い鋼板１０をテールボイド防護鋼板として延長して取付けたものであり、図３に示すように函体据付後の一次注入完了時から図４に示すような掘進工開始直後の状態では、テールボイドはテールボイド４１とテールボイド４２に分断される。

このうちテールボイド４１の部分については鋼板１０で防護されている。

また、テールボイド４２の部分に関しては崩壊が生じる可能性があるも、このテールボイド４２は薄い鋼板１０で生じる部分であり、図１７、図１８に示す従来に比べてそのボリュームは非常に小さいものとなる。

その結果、崩壊が生じるおそれも減少する。

本発明のオープンシールド工法の１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１実施形態を示す横断平面図である。本発明のオープンシールド工法における函体据付後（一次注入完了時）の説明図である。本発明のオープンシールド工法における掘進工開始直後の説明図である。オープンシールド工法の概要を示す平面図である。オープンシールド工法の概要を示す縦断側面図である。オープンシールド機の横断平面図である。オープンシールド機の縦断側面図である。オープンシールド工法の概要を示す第１工程の側面図である。オープンシールド工法の概要を示す第２工程の側面図である。オープンシールド工法の概要を示す第３工程の側面図である。オープンシールド工法の概要を示す第４工程の側面図である。オープンシールド工法の概要を示す斜視図である。プレスバーの設置を示す説明図である。裏込め注入の第１段階を示す説明図である。裏込め注入の第２段階を示す説明図である。従来例における函体据付後（一次注入完了時）の説明図である。従来例における掘進工開始直後の説明図である。

１…オープンシールド機
１ａ…側壁板１ｂ…底板
３…推進ジャッキ(シールドジャッキ)
４…コンクリート函体
８…発進坑９…反力壁
１０…鋼板１６…可動分割刃口
１７…スライドジャッキ２２…フロント機
２３…テール機２３ａ…テール部
２４…中折ジャッキ
２５…裏込め注入プラント２６…グラウト配管
２７…土留板２９…土留板
３０…プレスバー（押角）３１…揚重機
３２…高さ調整材３３…水圧ジャッキ
３４…グラウトホール３５…裏込一次注入材
３６…注入ノズル３７…裏込二次注入材
３８…けん引ジャッキ３９…覆工板
４０，４１，４２…テールボイド

Claims

オープンシールド機機体を前後方向で複数に分割し、フロント機としての前方の機体の後端にテール機としての後方の機体の前端が嵌入して、相互の嵌合部で屈曲可能としたオープンシールド機を使用し、テール機のテール部側壁の後端部に、テール部の壁厚より薄い鋼板を延長して取付けたオープンシールド機を使用し、地中構造物を形成するコンクリート函体を上方から吊り降し、シールド機のテール機で形成されるテール部内で縮めた推進ジャッキの後方にセットし、ショベル等の掘削機でオープンシールド機の前面又は上面から土砂を掘削、かつ排土し、オープンシールド機は推進ジャッキを伸長してコンクリート函体に反力をとって前進するオープンシールド工法で、裏込一次注入材はテール部内にコンクリート函体を設置した後、コンクリート函体のグラウトホールを介して函体の内部よりテール部の内面とコンクリート函体の外面との空隙に注入充填し、裏込二次注入材はオープンシールド機の推進と同時にコンクリート函体の内部よりテールボイドに注入を行い、函体据付後の一次注入完了時から掘進工開始直後の状態では、テールボイドは鋼板で防護されているテールボイドとそうでないテールボイドに分断することを特徴とするオープンシールド工法。