JP7212113B2 - 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。

このオープンシールド工法に使用するオープンシールド機では、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１８、図１９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は矩形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ジャッキ部・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、矩形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。

これに対してジャッキ部・テール部３はコンクリート函体８の設置を行うもので、ジャッキ部で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ている。図中６はフロント部２の前端に設けたスライド土留め（可動分割刃口）、７は上面を開放面で側壁板１ａ，１ｂにかけ渡す梁部材、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２２～図２５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のジャッキ部・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、同様にバックホウ等の掘削機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をジャッキ部・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、１８は裏込注入材である。

前記、オープンシールド機１の掘進はシールドジャッキ５を伸長するだけでなく、このシールドジャッキ５を固定して中折ジャッキ４の伸長でジャッキ部・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。

ところで、このようなオープンシールド工法によるコンクリート函体８の埋設は市街地の道路下で施工されることが多く、施工中は通行止めとなるが、一日のうちの一定の時間は道路を開放して通行可能状態とすることが望まれる。

このため、下記特許文献にも示すように、オープンシールド機１が発進坑から到達坑にまで到達する迄の間に、掘進を適宜中止し、オープンシールド機１の上部開口すなわち道路の開削した部分に覆工板を敷設して開口を一時的に閉塞し、この覆工板の上を自動車が走行し、また人が歩行できるようにしている。
特開２０００－６４７７７号公報

前記オープンシールド機１の上部は開口となる為、作業員、一般歩行者の転落防止柵を設ける必要がある。

例えば、図２０、図２１に示すように、オープンシールド機１の左右の側壁板１ａ，１ｂの上端に直接手摺１６を立設するための手摺固定用のさや管１７を溶接等で取付ける。図中１９は挿入する手摺１６を固定するための止めボルトである。

しかし、オープンシールド機は現況地盤の高さにより、部材を重ね合わせ、シールド機高さを調整する必要がある為、部材上面は平滑で、重ね合わせ易い構造が一般的である。

また、重ね合わせを考慮した嵩上げ部材は上部部材の荷重に耐えうる構造とする必要がある為、構造が強固であり、部材重量が重く作業性が悪い。

作業休止時の道路開放を必要とする計画においては、シールド機上に覆工板を設置する必要があり、その為にも最上段部材上面は平滑である必要がある。覆工板はオープンシールド機１の左右の側壁板１ａ，１ｂの上に載置されるので、それを邪魔するような部材を設けることはできない。

以上の理由により、シールド機の上部の平滑面に安全策となる手摺、または手摺固定用のさや管を設けることが困難であり、強いて行うとすれば溶接にて個別に固定する必要があるが、個々の取り外し、溶接固定作業には多大な作業時間を要する。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、標準的に平滑であるシールド機部材上面に地上物がシールド機開口に転落しないように、幅木を有した防護柵設備を設置する必要がある場合に、幅木、防護柵を上段部材追加時、シールド機上覆工板設置時、上段積み重ね時については撤去可能なものとして設けることができるオープンシールド機を提供することにある。

前記目的を達成するため請求項１記載の本発明は、オープンシールド機の左右の側壁板の上端には内側に向けてフランジを形成し、水平方向に延びる横壁と横壁の一端から垂直方向へ延びる縦壁とを有するＬ型構造の覆工板設置用のオープンシールド機の上段部材上端フランジ面に、水平方向に延びる横壁を上下２段からなる構造とするとともに、この上下の横壁を立壁で連結してＣ型のチャンネル部材として、Ｃ型チャンネル部材の立壁の外側上部に垂直方向へ延びる縦壁を取り付けた覆工板設置用の嵩上げ部材を、ボルト・ナットまたは溶接によりＣ型のチャンネル部材を固定することにより、オープンシールド機上段部材上に覆工板設置用の嵩上げ部材の縦壁部材の外面を同一面上にそろえ、積み重ね可能として取り付け、前記嵩上げ部材に手摺固定用のさや管を取り付け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、覆工板設置用の嵩上げ部材を設けることにより、覆工板をオープンシールド機開口に設置する際にこの嵩上げ部材で抑えるようにして位置決め等で容易に設置することができ、さらに、該オープンシールド機の左右の側壁板の上端に取り外し可能で取付けることで、必要に応じて設けることができ、しかもこの嵩上げ部材を利用して手摺または手摺固定用のさや管を固定することで転落防止柵としての手摺を簡単に設けることができる。

また、嵩上げ部材は、軽量な構造であるので、現況地盤高さとの調整が発生するのに作業性がよい。

請求項２記載の本発明は、手摺固定用のさや管は嵩上げ部材の縦壁の外側に設け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、嵩上げ部材に手摺固定用さや管部材を設けるのに、嵩上げ部材の縦壁の外側に設けることで覆工板設置の邪魔にならない位置に設けることができる

請求項３記載の本発明は、横壁を上下２段からなる構造とした嵩上げ部材は、上の段の横壁にもボルト・ナット孔部を形成し、ボルト・ナットで接続して上下に積み重ね可能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、嵩上げ部材は、上の段の横壁にもボルト・ナット孔部を形成し、ボルト・ナットで接続して上下に積み重ね可能としたので必要に応じて嵩上げを高くすることができる。

請求項４記載の本発明は、上下２段の横壁の間に手摺固定用さや管部材を内蔵したことを要旨とするものである。

請求項４記載の本発明によれば、嵩上げ部材に手摺固定用さや管部材を設けるのに、上下２段の横壁の間に収めることで邪魔にならないで設けることができる。

以上述べたように本発明のオープンシールド機は、標準的に平滑であるシールド機部材上面に地上物がシールド機開口に転落しないように、幅木を有した防護柵設備を設置する必要がある場合に、幅木、防護柵を上段部材追加時、シールド機上覆工板設置時、上段積み重ね時については撤去可能なものとして設けることができるものである。

本発明のオープンシールド機の第１実施形態を示す要部の拡大正面図である。 本発明のオープンシールド機の第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機の第２実施形態を示す要部の拡大正面図である。 嵩上げ部材の取付けの第１例を示す縦断正面図である。 嵩上げ部材の取付けの第２例を示す縦断正面図である。 嵩上げ部材の取付けの第３例を示す縦断正面図である。 嵩上げ部材の取付けの第３例を示す平面図である。 嵩上げ部材の取付けの第４例を示す縦断正面図である。 嵩上げ部材の取付けの第４例を示す側面図である。 嵩上げ部材の取付けの第５例を示す縦断正面図である。 嵩上げ部材の取付けの第５例を示す側面図である。 嵩上げ部材の取付けの第５例を示す平面図である。 嵩上げ部材の正面図である。 嵩上げ部材の取付けの第５例を示す積み重ね状態の縦断正面図である。 嵩上げ部材の取付けの第５例を示す縦断正面図である。 嵩上げ部材の取付けの第６例を示す縦断正面図である。 嵩上げ部材の取付けの第６例を示す平面図である。 オープンシールド機の従来例を示す縦断側面図である。 オープンシールド機の従来例を示す平面図である。 図１９のＡ－Ａ線矢視図である。 図２３のＡ－Ａ線矢視図の部分拡大図である。 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。

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実施形態を示す要部の拡大正面図、図２は同上縦断側面図で、前記従来例を示す図１８、図１９と同一構成要素には同一参照符号を付したものである。

先にオープンシールド機の全体について説明すると、図１８、図１９に示すように、オープンシールド機１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は矩形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ジャッキ部・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、矩形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。

これに対してジャッキ部・テール部３はコンクリート函体８の設置を行うもので、ジャッキ部で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ている。図中６はフロント部２の前端に設けたスライド土留め（可動分割刃口）、７は上面を開放面で側壁板１ａ，１ｂにかけ渡す梁部材、１０はプレスバー（押角）である。

図１に示すように、本発明のオープンシールド機１は覆工板設置用の嵩上げ部材２０として、水平方向に延びる横壁２１と横壁の一端から垂直方向へ延びる縦壁２２とを有するＬ型構造のアングル材をボルト・ナット２３またはスポット溶接２４によりオープンシールド機１の左右の側壁板１ａ，１ｂの上端に取り外し可能に取り付けた。

嵩上げ部材２０はオープンシールド機１の長さ方向に沿って設けられる。

図４はその詳細を示すもので、オープンシールド機１の左右の側壁板１ａ，１ｂの上端には内側に向けてフランジ２６を形成し、嵩上げ部材２０の横壁２１をこのフランジ２６の上に重合し、相互のボルト・ナット孔部２５に通常のボルト・ナット２３を通して締結した。この場合はボルト頭部が横壁２１の上に露出する。

図５は変形例を示し、ボルト・ナット孔部２５の上端にザグリ加工を施し、ボルト・ナット２３のボルトには皿ボルトを使用して、横壁２１の面からとび出すこと無く固定可能なものとした。

図６、図７は溶接２４の場合で、スポット的に溶接することで、嵩上げ部材２０を取り外し可能に取り付ける。嵩上げ部材２０の取り外し時は溶接２４の箇所は切断する。

さらに、他の変形例として図８、図９に示すように、嵩上げ部材２０は横壁２１を上下２段からなる構造とし、ボルト・ナット孔部２５に通常のボルト・ナット２３を相通する場合でもボルトの頭部は横壁２１、２１間に収まり、オープンシールド機本体とのボルト・ナット接続部が横壁上面に発生しない構造とした。

図１０～図１４はこの図８、図９に示す例の更なる応用例を示すもので、前記嵩上げ部材２０は横壁２１を上下２段からなる構造とするとともに、この上下の横壁２１を立壁３３で連結してＣ型のチャンネル部材３４とし、上段の横壁２１にもボルト・ナット孔部２５を形成し、また、立壁３３の外側に垂直方向へ延びる縦壁２２を取り付けた。

前記縦壁２２を取り付けたチャンネル部材３４は図１４に示すように上下に積み重ね可能であり、積み重ねてボルト・ナット２３で固定する。

また、前記の嵩上げ部材２０の例は、水平方向に延びる横壁２１と横壁の一端から垂直方向へ延びる縦壁２２とは２部材を接合することによりＬ型構造のアングル材としたが、図１５に示すように、横壁２１と縦壁２２とは一体として成形した形鋼を用いることもできる。

図１６、図１７は更なる変形例を示すもので、ボルト・ナット孔部２５はこれを直接嵩上げ部材２０に設けるのではなく、嵩上げ部材２０に並行に固定用のフランジ部２７を設け、ここに形成することとした。

前記嵩上げ部材２０はこれを覆工板２８をオープンシールド機１の開口に設置する際の受け金具として用いることができ、嵩上げ部材２０を取り付けたオープンシールド機１の左右の側壁板１ａ，１ｂの上端に間に覆工板２８を設置する（図３参照）。

このように覆工板２８を設置しない場合にはオープンシールド機１の上面は開口となるので、嵩上げ部材２０に手摺１６または手摺１６を立設するための手摺固定用のさや管１７を固定して転落防止を図るようにする。

この手摺１６または手摺固定用のさや管１７の固定方法は種々選択できその一例として、図３に示すように、手摺固定用のさや管１７は嵩上げ部材２０の縦壁２２の外側に設けた。

手摺固定用のさや管１７は嵩上げ部材２０を取り付けたオープンシールド機１の左右の側壁板１ａ，１ｂの上端に間に覆工板２８を設置するのに邪魔になることはない。

さらに他の例として、前記のように嵩上げ部材２０は横壁２１を上下２段からなる構造とした場合に図１に示すように上下段の横壁２１の間に手摺固定用のさや管１７を内蔵させて設けるようにしてもよい。

この場合は手摺固定用のさや管１７の直上の上段の横壁２１には手摺挿入用の孔３２を設ける。

また、前記のようにボルト・ナット２３の頭部を横壁２１、２１間に収めた場合には、このボルト頭部を手摺固定用のさや管１７の中に取り込んでもよいし、また、手摺固定用のさや管１７とは位置をずらしてもよい。

覆工板２８を設置する場合は、手摺１６は取り付けず、上段の横壁２１でこれを受けるようにする。

１…オープンシールド機
１ａ，１ｂ…側壁板 １ｃ…底板
２…フロント部 ３…ジャッキ部・テール部
４…中折ジャッキ ５…シールドジャッキ
６…可動分割刃口 ７…梁部材
８…コンクリート函体
１０…プレスバー １１…発進坑
１２…掘削機 １３…到達坑
１４…ダンプ １５…グラウト機
１６…手摺 １７…手摺固定用のさや管
１８…裏込注入材 １９…止めボルト
２０…嵩上げ部材 ２１…横壁
２２…縦壁 ２３…ボルト・ナット
２４…溶接 ２５…ボルト・ナット孔部
２６…フランジ ２７…フランジ部
２８…覆工板 ２９…クランプ
３２…手摺挿入用の孔 ３３…縦壁
３４…チャンネル部材

Claims (4)

1. オープンシールド機の左右の側壁板の上端には内側に向けてフランジを形成し、水平方向に延びる横壁と横壁の一端から垂直方向へ延びる縦壁とを有するＬ型構造の覆工板設置用のオープンシールド機の上段部材上端フランジ面に、水平方向に延びる横壁を上下２段からなる構造とするとともに、この上下の横壁を立壁で連結してＣ型のチャンネル部材として、Ｃ型チャンネル部材の立壁の外側上部に垂直方向へ延びる縦壁を取り付けた覆工板設置用の嵩上げ部材を、ボルト・ナットまたは溶接によりＣ型のチャンネル部材を固定することにより、オープンシールド機上段部材上に覆工板設置用の嵩上げ部材の縦壁部材の外面を同一面上にそろえ、積み重ね可能として取り付け、前記嵩上げ部材に手摺固定用のさや管を取り付けたことを特徴とするオープンシールド機。
2. 手摺固定用のさや管は嵩上げ部材の縦壁の外側に設ける請求項１記載のオープンシールド機。
3. 横壁を上下２段からなる構造とした嵩上げ部材は、上の段の横壁にもボルト・ナット孔部を形成し、ボルト・ナットで接続して上下に積み重ね可能とした請求項１または請求項２記載のオープンシールド機。
4. 手摺固定用のさや管は、嵩上げ部材の上下２段の横壁の間に内蔵させる請求項１記載のオープンシールド機。」

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