JP6081516B2 - オープンシールド機 - Google Patents

Description

本発明は、オープンシールド工法に使用するオープンシールド機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。

先にこのオープンシールド工法では、シールド機を前方の機体の後端に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カーブ施工を可能としたり、方向修正を行えるようにしたものがある。

その一例を説明すると、オープンシールド機１は、図７に示すように基本的には左右の側壁板１ａ，１ｂとこれら側壁板１ａ，１ｂと同程度の長さでその間を連結する底板１ｃ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、フロント部２としての前方の機体の後端にテール部３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な中折れ部を形成とした。

フロント部２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４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部３はコンクリート函体８の設置を行うもので、機体内で前部に後方へ向けてシールドジャッキ５を左右によせて、また上下複数段に配設している。図中６はフロント部２の前端に設けた可動分割刃口、７はテール部３の後端に設けた土留板、９はストラット、１０はプレスバー（押角）である。

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は、図９〜図１２に示すように、発進坑と到達坑との間で施工される。発進坑１１内で前記オープンシールド機を組立て、発進坑１１の前の地盤を地上に設置したシャベル系の掘削機１２で掘削し、該オープンシールド機１のシールドジャッキ５を伸長して発進坑１１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８を上方から吊り降し、オープンシールド機１のテール部３内で縮めたシールドジャッキ５の後方にストラット９およびプレスバー１０とともにセットする。

また、発進坑１１はシートパイル等の土留壁で構成し、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１１の前方部分に地盤改良を施しておくこともある。

次いで、同様に掘削機１２でフロント部２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８の前に第２番目のコンクリート函体８をテール部３内に吊り降す。以下、同様の掘進及びコンクリート函体８のセット工程を繰返して、順次コンクリート函体８を縦列に地中に埋設し、後方のコンクリート函体８上にダンプ１４で埋戻しを施し、オープンシールド機１が到達坑１３まで達したならばこれを分解・撤去して工事を完了する。図中１５はグラウト機である。

ところで、オープンシールド機１の掘進はシールドジャッキ５を伸長だけでなく、このシールドジャッキ５を固定して中折ジャッキ４の伸長でテール部３に対してフロント部２を進めることでも行なわれ、シールドジャッキ５と中折ジャッキ４との２段階で押し進める。

その際、中折ジャッキ４のうち、左右いずれかを多く伸長させればフロント部２はその反対側に向きを変え、その方向に曲がる。また、上下いずれかを多く伸長させればフロント部２はその反対側に向きを変え、上向きまたは下向きに曲がる。このようにしたカーブ施工または方向修正が可能である。

下記特許文献は、機体を前後方向で複数に分割し、前方の機体の後端に後方の機体の前端が嵌入して、隙間を存して嵌合する。すなわち遊嵌させて相互の嵌合部で屈曲可能とするのに、簡単な構成をシールド機に付加するだけで、地下水や土砂等の浸入を確実に防止できるオープンシールド機として提案されたものである。
特開２０１２−９２６０２号公報

この特許文献１は左右側壁板と底板からなる機体を前後方向でフロント部とテール部に分割し、フロント部の後端にテール部の前端が嵌入して、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、フロント部とテール部が接合する中折れ部にワイヤーブラシを配設し、また、フロント部とテール部間に浮き上がり防止部材として桁材２０（図６参照）をフロント部とテール部のいずれか一方の前後方向動きを拘束することなく架設したものである。

前記従来のシールド機では基本的に矩形な機体であり、図２、図３の上方、および図６に示すように、フロント部２としての前方の機体の後端も矩形であり、このフロント部２の後端も矩形として直角な隅部を有し、フロント部２の後端に嵌入するテール部３の前端も矩形として直角な隅部を有するものである。

このような角角の嵌合では、屈曲させるのにフロント部の後端とテール部の前端がある程度の隙間を存して嵌合するすなわち大きく遊嵌させる必要があり、隙間から地下水や土砂が入り込み、その結果として屈曲のための余裕空間を無くしたりするおそれがあった。

また、この部分に前記特許文献１のように中折れ部にワイヤーブラシを配設したとしても、このワイヤーブラシを角張って設置することになり、角部がフロント部の後端とテール部の前端に挟まれてすれて破断したりするおそれもある。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、左右側壁板と底板からなる機体を前後方向でフロント部とテール部に分割し、フロント部の後端にテール部の前端が嵌入して中折れ部を形成するオープンシールド機において、オープンシールド機の姿勢制御を容易にすることができるとともに、姿勢制御の推力を低減できるオープンシール機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、左右側壁板と底板からなる機体を前後方向でフロント部とテール部に分割し、フロント部の後端にテール部の前端が嵌入して中折れ部を形成するオープンシールド機において、フロント部とテール部が接合する中折れ部の断面オープンシールド機幅方向での下左右隅角部をＲ形状とし、フロント部とテール部が接合する中折れ部にワイヤーブラシをオープンシールド機の形状に沿ってオープンシールド機幅方向にＲ形状に配設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、相互に嵌合するフロント部の後端とテール部の前端がともに下左右隅角部をＲ形状としたので従来の点接触であったのを面接触として、曲線施工・方向修正・姿勢制御を容易にすることができる。

また、前記従来のシールド機では、フロント部の後端にテール部の前端が隙間を存して嵌合するすなわち遊嵌するものであり、隙間から地下水や土砂が入り込み、その結果として屈曲のための余裕空間を無くしたりするおそれがあったが、このような従来の点接触であったのを面接触とすることで、隙間を少なくすることができ、その結果隙間から地下水や土砂が入り込むおそれを減少できる。

面接触とすることで、フロント部とテール部とをそれぞれ単独で推進させることが安定してでき、姿勢制御（ローリング）が容易となる。

また、従来角隅にあうようにワイヤーブラシを四角に配設していたのをＲ形状に配設してフロント部とテール部の角部で挟み込まれて擦れることもなくなり、破損するおそれを少なくすることができる。

請求項２記載の本発明は、フロント部の後端に上床板を設け、テール部の前端がその下に入り込んで浮き上がり防止を行う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、テール部の前端の浮き上がり防止を行うことで嵌合するフロント部の後端とテール部の前端が離れることなく面接触を確保できる。また、浮き上がり防止のための機構はフロント部の後端に上床板を設けることで行うので、桁によりこれを行う場合と比べて安定しており、上方に張り出して邪魔になることもない。

請求項３記載の本発明は、テール部はコンクリート函体の設置を行うもので、後部も含めて断面オープンシールド機幅方向での下左右隅角部をＲ形状とし、ここに配置するコンクリート函体も下左右隅角部をＲ形状としたことを要旨とするものである。

請求項３記載の本発明によれば、テール部は後部も含めて下左右隅角部をＲ形状として全体がＵ字形となり、矩形部との混合による段差をなくしたので推進時の土の摩擦抵抗を減らすことができる。また、ここに配置するコンクリート函体も下左右隅角部をＲ形状としたので、テール部にコンクリート函体を安定して吊り下し設置することができる。

以上述べたように本発明のオープンシール機は、左右側壁板と底板からなる機体を前後方向でフロント部とテール部に分割し、フロント部の後端にテール部の前端が嵌入して中折れ部を形成するオープンシールド機において、オープンシールド機の姿勢制御を容易にすることができるともに、姿勢制御の推力を低減できるものである。

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機の第１実施形態を示す説明図で、オープンシールド機１は前記従来例と同じく、機体を前後方向で複数に分割し、テール部３の前端は縮径してフロント部２の後端に入り込むもので、これにより中折れ部１６となる。

フロント部２は可動分割刃口６を有する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４を左右によせて、また上下複数段に配設した。

一方、テール部３は機体内で前部に後方へ向けてシールドジャッキ５を左右によせて、また上下複数段に配設し、後端に土留板７を設けることもできる。（図４、図５参照）

本発明はフロント部２とテール部３が接合する中折れ部１６の断面オープンシールド機幅方向での下左右隅角部をＲ形状とした。すなわち、フロント部２はその後端（後方部分）の下左右隅角部２ａを直角ではなく曲率（カーブ）を持たせてＲ形状とし、また、縮径してフロント部２の後端に入り込むテール部３の前端（前方部分）も下左右隅角部３ａを直角ではなく曲率（カーブ）を持たせてＲ形状とし、これらが中折れ部１６を構成する。

なお、テール部３はコンクリート函体８の設置を行うもので、前端（前方部分）だけでなく、コンクリート函体８の設置部である後方も含めて全体の断面オープンシールド機幅方向での下左右隅角部を直角ではなく曲率（カーブ）を持たせてＲ形状とした。

これに合わせてコンクリート函体８もすべての隅角部外側（下左右隅角部および上左右隅角部）を角のないＲ形状とした。コンクリート函体８の隅角部内側は従来通りテーパーによるハンチ形状である。

図５、図６は他の実施形態を示す一部切欠いた平面図と縦断側面図であるが、前記フロント部２とテール部３が接合する中折れ部１６にワイヤーブラシ１８を配設した。ワイヤーブラシ１８は、多数本のワイヤーの一端部を取付金具で縛束してなるものである。

このワイヤーブラシ１８は、フロント部２とテール部３の間に設けるものであり（いずれか一方に取付け）、これも中折れ部１６にあわせて、すなわち、オープンシールド機の形状に沿ってオープンシールド機幅方向にＲ形状に配設した。

また、図１に示すように、フロント部２とテール部３間に浮き上がり防止のための構造を設けるが、フロント部２の後端に上床板１９を設け、この上床板１９とフロント部２の底板との間に、テール部２の縮径した前端を入り込ませる。

このようにしてフロント部２の上床板１９の下にテール部２の前端が入り込んで浮き上がり防止が行われる。

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は、シャベル系の掘削機１２で掘削し、該オープンシールド機１のシールドジャッキ５を伸長し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コンクリート函体８を上方から吊り降し、順次コンクリート函体８を縦列に地中に埋設していくもので、オープンシールド機１の掘進はシールドジャッキ５を伸長だけでなく、このシールドジャッキ５を固定して中折ジャッキ４の伸長でテール部３に対してフロント部２を進めることでも行なわれ、シールドジャッキ５と中折ジャッキ４との２段階で押し進める。

その際、中折ジャッキ４のうち、左右いずれかを多く伸長させればフロント部２はその反対側に向きを変え、その方向に曲がる。また、上下いずれかを多く伸長させればフロント部２はその反対側に向きを変え、上向きまたは下向きに曲がる。このようにしたカーブ施工または方向修正が可能である。

このようにして、フロント部２の後端にテール部３の前端が嵌合する間には、ワイヤーブラシ１８が配設してあり、これが地下水や土砂が入り込みを阻止するとともに、上床板１９がテール部３を上下に拘束して、シールド機１の底部からの地下水、土砂の浸入を防止できる。

なお、前記実施形態ではオープンシールド機１はフロント部２とテール部３というように機体を２分割した場合について説明したが、フロント部２とテール部３との間にミドル機が加わり、３分割以上にする場合でも本発明は応用できるものである。

本発明のオープンシールド機の１実施形態を示す説明図である。 本発明のオープンシールド機のフロント部後端の説明図である。 本発明のオープンシールド機の要部の概念的説明図である。 本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す一部切欠いた横断平面図である。 本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す縦断側面図である。 従来例を示す説明図である。 オープンシールド機の概要を示す縦断正面図である。 オープンシールド機の概要を示す縦断側面図である。 オープンシールド工法の第１工程を示す側面図である。 オープンシールド工法の第２工程を示す側面図である。 オープンシールド工法の第３工程を示す側面図である。 オープンシールド工法の第４工程を示す側面図である。

１…オープンシールド機
１ａ，１ｂ…側壁板 １ｃ…底板
２…フロント部 ２ａ…下左右隅角部
３…テール部 ３ａ…下左右隅角部
４…中折ジャッキ ５…シールドジャッキ
６…可動分割刃口 ７…土留板
８…コンクリート函体 ９…ストラット
１０…プレスバー １１…発進坑
１２…掘削機 １３…到達孔
１４…ダンプ １５…グラウト機
１６…中折れ部 １８…ワイヤーブラシ
１９…上床板 ２０…桁材

Claims (3)

1. 左右側壁板と底板からなる機体を前後方向でフロント部とテール部に分割し、フロント部の後端にテール部の前端が嵌入して中折れ部を形成するオープンシールド機において、フロント部とテール部が接合する中折れ部の断面オープンシールド機幅方向での下左右隅角部をＲ形状とし、フロント部とテール部が接合する中折れ部にワイヤーブラシをオープンシールド機の形状に沿ってオープンシールド機幅方向にＲ形状に配設したことを特徴とするオープンシールド機。
2. フロント部の後端に上床板を設け、テール部の前端がその下に入り込んで浮き上がり防止を行う請求項１記載のオープンシールド機。
3. テール部はコンクリート函体の設置を行うもので、後部も含めて断面オープンシールド機幅方向での下左右隅角部をＲ形状とし、ここに配置するコンクリート函体も下左右隅角部をＲ形状とした請求項１または請求項２に記載のオープンシールド機。
   

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