JP6194388B1

JP6194388B1 - オープンシールド工法

Info

Publication number: JP6194388B1
Application number: JP2016088082A
Authority: JP
Inventors: 植村　誠; 誠植村; 賢治郎植村; 廣明竹川
Original assignee: 植村　誠; 誠植村; 賢治郎植村
Priority date: 2016-04-26
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2017-09-06
Anticipated expiration: 2036-04-26
Also published as: JP2017197933A

Abstract

【課題】地下水位が高い箇所で布設するコンクリート函体を簡単かつ安価に重量の増加したものとすることができ、その結果、コンクリート函体が地下水により浮き上がることを防止できるコンクリート函体埋設工法およびそれに使用するコンクリート函体を提供する。【解決手段】コンクリート函体を順次吊り下して地中に縦列に並べ、その上に埋戻しを施すコンクリート函体埋設工法において、上方から吊り降ろして既設のコンクリート函体の前にセットする新たなコンクリート函体はＰＣコンクリート版によるカウンターウエイトを予めセットした浮きが上り防止用のコンクリート函体とする。推進ジャッキの後方に上方から吊り降ろしてセットする新たなコンクリート函体４はＰＣコンクリート版１２によるカウンターウエイトを予めセットした浮きが上り防止用のコンクリート函体とする。【選択図】図１

Description

本発明は、上下水道、共同溝、電信・電話などの付設地下道等の地下構造物を市街地などに施工する場合のコンクリート函体を順次吊り下して地中に縦列に並べ、その上に埋戻しを施すオープンシールド工法に関するものである。

コンクリート函体、いわゆるボックスカルバートを順次吊り下して地中に縦列に並べ、その上に埋戻しを施すコンクリート函体埋設工法には開削工法（オープンカット工法）とオープンシールド工法とがある。

このうち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活かした合理性に富む工法である。

開削工法（オープンカット工法）は、掘削溝を形成し、ここにコンクリート函体を順次吊り下して地中に縦列に並べ、その上に埋戻しを施すものであるが、溝掘削では矢板等による土留めが必要で、これをシールド工法のように必要なくしたのがオープンシールド工法である。

オープンシールド工法は、下記特許文献にもあるように、こ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１の概略は図９に示すように左右の側壁板１ａと、これら側壁板１ａに連結する底板１ｂとからなる前面、後面および上面を開口したもので、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の中央または後端近くにシールドジャッキ（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。
特開２００３−４１８９６号公報

図示は省略するが、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することもある。

前記フロント機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ている。これに対してテール機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)２を左右によせて、また上下複数段に配設している。

かかるオープンシールド機１を使用して施工するオープンシールド工法は、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のシールドジャッキ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を上方から吊り降ろし、オープンシールド機１のテール部１ｃ内で縮めたシールドジャッキ２の後方にセットする。シールドジャッキ２と反力壁と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など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の前面また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シールドジャッキ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または型鋼を用いた枠体よりなるプレスバー８を配設し、オープンシールド機１は後方にセットされたコンクリート函体４から反力をとる。

そして第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内で吊り降ろす。以下、同様の排土工程、前進工程、コンクリート函体の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の上面に埋戻土５を入れる。

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内に吊り降ろす際には、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。

このようなオープンシールド工法では、前記のごとくコンクリート函体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、コンクリート函体４は、オープンシールド機１のテール部１ｃ内に吊り降ろされ、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り、オープンシールド機１はこのように地中に残置したコンクリート函体４に反力をとって前進する。

コンクリート函体４は鉄筋コンクリート製で、図１０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、前後面を開口１０として開放されている。

前記開削工法（オープンカット工法）やオープンシールド工法において、コンクリート函体（ボックカルバート）４を地中に埋設する際、地下水位が高いと布設したコンクリート函体４が地下水により浮き上がる場合がある。

かかるコンクリート函体４の浮き上がり防止にはコンクリート函体４の躯体の重量を増加することが考えられるが、コンクリート函体４は型枠により製作されるものであり、函体全体の厚みを増して設計するのでは極めて函体自体のコスト高となる。

また、施工延長内において地下水位が低く、函体のみの重量で浮き上がることがない箇所ではこのような躯体重量を増した函体は不要であり、そのまま使用することは不経済であり、大きさの異なる函体相互を組み合わせることのアンバランスを生じてしまう。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、地下水位が高い箇所で布設するコンクリート函体を簡単かつ安価に重量の増加したものとすることができ、その結果、コンクリート函体が地下水により浮き上がることを防止できるオープンシールド工法を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するため、第１に、オープンシールド機の前面また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ろしてセットする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オープンシールド工法において、上方から吊り降ろして既設のコンクリート函体の前にセットする新たなコンクリート函体はＰＣコンクリート版によるカウンターウエイトを左側板、右側板と上床板と下床板とからなるコンクリート函体の下床板下に重ねてもしくは上床板上に重ねてアンカーボルト止めした浮き上り防止用のコンクリート函体とすること、第２に、カウンターウエイトは左側板、右側板と上床板と下床板とからなるコンクリート函体の下床板下と上床板上の双方に重ねて結合することを要旨とするものである。

本発明によれば、上方から吊り降ろして既設のコンクリート函体の前にセットする新たなコンクリート函体はＰＣコンクリート版によるカウンターウエイトを予めセットした重量のあるものであり、これにより地下水位が高い場所でも、コンクリート函体は浮き上りの防止がなされる。

また、コンクリート函体に重量を加算するのにＰＣコンクリート版をカウンターウエイトとして用い、これをコンクリート函体に取り付けるだけでよいので簡単かつ安価に行うことができ、必要とされる加算重量もＰＣコンクリート版の大きさを設定することで簡単に実現できる。

カウンターウエイトとしてのＰＣコンクリート版はコンクリート函体の下床板下に重ねて結合する場合は、に張り出すものがなく、コンクリート函体を低土被りの箇所に設定する場合でも支障となることがない。

カウンターウエイトとしてのＰＣコンクリート版はコンクリート函体の上床板上に重ねて結合する場合は、土被りが有る場合に適合でき、しかも土被り土が重りになるのでＰＣコンクリート版は薄いものですむ。

請求項２記載の本発明によれば、カウンターウエイトはコンクリート函体の下床板下と上床板上の双方に重ねて結合することができ、十分な荷重を確保でき、また、ＰＣコンクリート版は薄いものですむ。

以上述べたように本発明のオープンシールド工法は、地下水位が高い箇所で布設するコンクリート函体を簡単かつ安価に重量の増加したものとすることができ、その結果、コンクリート函体が地下水により浮き上がることを防止できるものである。

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は本発明のコンクリート函体埋設工法でのコンクリート函体の設置状態を示す縦断側面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図４は同上Ｂ−Ｂ線断面図で、図中１はオープンシールド機である。

コンクリート函体埋設工法としてオープンシールド工法を採用する場合であり、図２に示すオープンシールド機１は前記図９で説明した通りで、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、後面および上面を開口したもので、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の中央または後端近くにシールドジャッキ２を後方に向け上下に並べて配設する。

また、本発明のオープンシールド工法も基本は図６で説明した通りであり、ショベル等の掘削機９でオープンシールド機１の前面また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シールドジャッキ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または型鋼を用いた枠体よりなるプレスバー８を配設し、オープンシールド機１は後方にセットされたコンクリート函体４から反力をとる。

そして既設のコンクリート函体４の前に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１ｃ内で吊り降ろす。

以下、同様の排土工程、前進工程、コンクリート函体の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の上面に埋戻土５を入れる。

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内に吊り降ろす際には、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。

コンクリート函体４は、図１０に示すように、全体形状は従来と同様に左側板４ａ、右側板４ｂと上床板４ｃと下床板４ｄとからなるもので、前後面を開口１０として開放されている。

本発明は、前記推進ジャッキの後方に上方から吊り降ろしてセットする新たなコンクリート函体４は地下水位の状況に応じて通常のものと、ＰＣ（プレキャスト）コンクリート版１２によるカウンターウエイトを予めセットした浮き上り防止用のコンクリート函体４とを準備するものとした。

ＰＣコンクリート版１２によるカウンターウエイトを予めセットした浮き上り防止用のコンクリート函体４には３種あり、図２、図３に示すようにＰＣコンクリート版１２によるカウンターウエイトはコンクリート函体４の下床板４ｄの下に重ねて結合する場合と、図４、図５に示すように上床板４ｃの上に重ねて結合する場合、図６〜図８に示すようにコンクリート函体４の下床板４ｄの下に重ねて結合するものと、上床板４ｃの上に重ねて結合するものとの相互を組み合わせる場合である。

いずれの場合もＰＣコンクリート版１２は平板であり、固定ボルト１３をもってコンクリート函体４に固定する。

固定ボルト１３は長尺ボルトであり、ＰＣコンクリート版１２に形成したボルト貫通孔を貫通し、先端がアンカー１４としてコンクリート函体４のアンカー孔に締結する。

また、図示の例ではＰＣコンクリート版１２はコンクリート函体４の下床板４ｄや上床板４ｃと同じ平面積のものとしたが、とくにこれに限定されるものではない。

なお、コンクリート函体４の下床板４ｄに結合するＰＣコンクリート版１２に対して上床板４ｃに結合するＰＣコンクリート版１２はその厚さは薄いものでよい（前記をｔ_１とし、後者をｔとすると、ｔ＜ｔ_１）。

また、縦列に並ぶコンクリート函体４の下床板４ｄや上床板４ｃに結合するＰＣコンクリート版１２のうち、一番端に位置するＰＣコンクリート版１２ａはこれを台形状のブロックとした。

台形状のＰＣコンクリート版１２ａは上または下の面がテーパー（傾斜面）となり地震時に作用する函体への過剰間隙水圧による応力が急激に変化しないようにすることができる。

図１においてαは地下水位線を示すが、図示のように高地下水位、低土被り（Ａ）の箇所と、高地下水位が低く函体の浮き上りが無い（Ｂ）箇所と、高地下水位、土被りがある（Ｃ）。

オープンシールド機の前面また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ろしてセットする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オープンシールド工法を行う場合において、（Ａ）の高地下水位、低土被りの箇所では、推進ジャッキの後方に上方から吊り降ろしてセットする新たなコンクリート函体４はＰＣコンクリート版１２によるカウンターウエイトを予めコンクリート函体４の下床板４ｄの下に重ねて結合するようにセットした浮き上り防止用のコンクリート函体とする。

また、（Ｂ）の高地下水位が低く函体の浮き上りが無い箇所ではＰＣコンクリート版１２によるカウンターウエイトをセットしない通常のコンクリート函体４でよい。

さらに、（Ｃ）の高地下水位、土被りがある箇所では、推進ジャッキの後方に上方から吊り降ろしてセットする新たなコンクリート函体４はＰＣコンクリート版１２によるカウンターウエイトを予めコンクリート函体４の上床板４ｃの上に重ねて結合するようにセットした浮き上り防止用のコンクリート函体とする。

この場合、コンクリート函体４の上の埋戻土５を厚くして地盤高とすれば、埋戻土５の荷重も加えることができる。

図６は第２実施形態として本発明のコンクリート函体埋設工法でのコンクリート函体の設置状態を示す縦断側面図で、図７、図８に示すようにＰＣコンクリート版１２によるカウンターウエイトはコンクリート函体４の下床板４ｄの下に重ねて結合する場合と、これにさらに、上床板４ｃの上に重ねて結合する場合との２種類を採用する。

（Ａ）の高地下水位、低土被りの箇所では、推進ジャッキの後方に上方から吊り降ろしてセットする新たなコンクリート函体４はＰＣコンクリート版１２によるカウンターウエイトを予めコンクリート函体４の下床板４ｄの下に重ねて結合するようにセットした浮き上り防止用のコンクリート函体とする。

また、（Ｃ）の高地下水位、土被りがある箇所では、推進ジャッキの後方に上方から吊り降ろしてセットする新たなコンクリート函体４はＰＣコンクリート版１２によるカウンターウエイトを予めコンクリート函体４の上床板４ｃの上に重ねて結合するようにセットした浮き上り防止用のコンクリート函体とする。

本発明のオープンシールド工法でのコンクリート函体の設置状態の第１例を示す縦断側面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。図２のＡ部拡大図である。図１のＢ−Ｂ線断面図である。図４のＢ部拡大図である。本発明のオープンシールド工法でのコンクリート函体の設置状態の第２例を示す縦断側面図である。図６のＡ−Ａ線断面図である。図６のＢ−Ｂ線断面図である。オープンシールド工法の概略を示す縦断側面図である。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（シールドジャッキ）
３…隔壁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…埋戻土６…グラウト材
７…高さ調整材８…プレスバー
９…掘削機１０…開口
１１…刃口１２、１２ａ…ＰＣコンクリート版
１３…固定ボルト１４…アンカー

Claims

オープンシールド機の前面また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ろしてセットする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オープンシールド工法において、上方から吊り降ろして既設のコンクリート函体の前にセットする新たなコンクリート函体はＰＣコンクリート版によるカウンターウエイトを左側板、右側板と上床板と下床板とからなるコンクリート函体の下床板下に重ねてもしくは上床板上に重ねてアンカーボルト止めした浮き上り防止用のコンクリート函体とすることを特徴としたオープンシールド工法。
カウンターウエイトは左側板、右側板と上床板と下床板とからなるコンクリート函体の下床板下と上床板上の双方に重ねて結合する請求項１記載のオープンシールド工法。