JP7461443B1

JP7461443B1 - オープンシールド機の組立方法

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Publication number: JP7461443B1
Application number: JP2022185387A
Authority: JP
Inventors: 誠植村; 賢治郎植村; 正一日浦; 元晶伊藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-11-21
Filing date: 2022-11-21
Publication date: 2024-04-03
Anticipated expiration: 2042-11-21
Also published as: JP2024074320A

Abstract

【課題】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底板とから成るオープンシールド機を上下方向に分割して組立てる場合において、発進立坑の構築を行わずにオープンシールド機の組立ができ、自降により安全に、かつ、土留築造が困難な場所などにおいても、オープンシールド機を所定の位置・深さに設置できる。【解決手段】地表にてオープンシールド機下段１８ａを組み立て、その側部に鋼製パネル１９を取付け、鋼製パネル１９に取り付けた止めブラケット金物でオープンシールド機下段１８ａを受けた状態で、鋼製パネル１９の側方およびオープンシールド機下段１８ａの底部を掘削して鋼製パネル１９ごとオープンシールド機下段１８ａを下降させ、オープンシールド機下段１８ａにオープンシールド機上段を組立て、前記鋼製パネル１９を上に継足して下降を繰り返してオープンシールド機の組立を完了させる。【選択図】図７

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おけるシールド機の組立方法に関する。

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、下水道、雨水渠、農業用水路等の管布設工事における軟弱帯水地盤・曲線施工・家屋近接等、在来の工法では施工困難もしくはコスト高とされる施工箇所において、周辺環境への影響を最小に抑え、かつ安全、経済的な施工を可能するものである。

先に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、図１７～図１９に示すように図中１はオープンシールド機で、これは左右の側壁板１ａを主たる構成部材としてその間を底板１ｃや梁部材で連結して前面、後面及び上面を開口し、先端を刃口２として形成し、また側壁板１ａの中央又は後端近くに推進ジャッキ３を後方に向け上下に複数並べて配設する。側壁板１ａの先端部にはスライド自在な可動側壁板１ｂを設けた。

図中１３は、推進ジャッキ３の後端に適宜上方から吊り下ろして配設するプレスバーで、ボックス鋼材又は型鋼を用いた枠体よりなる。また、図中８はオープンシールド機１内に前部の掘削部と後部とを区画する隔壁である。なお、オープンシールド機１は長さ方向で、フロント部３０、ジャッキ部２８、テール部２９の３つのブロックから成り、図中７はフロント部３０とジャッキ部２９を屈折させる中折れジャッキである。（図１９参照）

オープンシールド工法は発進立坑９と到達坑との間で地下構築物を施工する工法で、図示は省略するが発進立坑９内で前記オープンシールド機１を組立、発進立坑９の前の地盤を地上に設置したシャベル系の掘削機６で掘削し、該オープンシールド機１の推進ジャッキ３を伸長して発進立坑９内の反力壁１０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を上方から吊り降し、オープンシールド機１のテール部内で縮めた推進ジャッキ３の後方にセットする。

推進ジャッキ３と反力壁１０の間には、図示はしないがストラットを配設して適宜間隔調整をする。

また、図１９に示すように発進立坑９はシートパイル等の土留矢板１１、鏡土留矢板１１ａ、支保工２２で構成し、オープンシールド機１を発進させるにはこの鏡土留矢板１１ａを一部鏡切りするが、必要に応じて薬液注入等で発進立坑９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のテール部内に吊り下ろす。

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、このテール部内でコンクリート函体４の左右および下部の空隙に可塑状裏込注入材１４を充填する。

以下、同様の掘進及びコンクリート函体４のセット工程を繰り返して、順次コンクリート函体４を縦列に地中に埋設し、コンクリート函体４同士はＰＣ鋼棒で締結し、さらに、コンクリート函体４の側方に可塑状裏込注入材１４をコンクリート函体４に形成したグラウト孔を利用して注入する。

ブルドーザやショベル等を使用して後方の敷設済みコンクリート函体４上に埋戻土５を施し、振動ローラ等でかため、図示は省略するがオープンシールド機１が到達立坑まで達したならばこれを分解・撤去して工事を完了する。

発進立坑９は前記のように切梁支保工形式の土留め構造であり、シートパイル等の土留矢板１１、鏡土留矢板１１ａ、支保工３４で構成し、オープンシールド機１を発進させるにはこの鏡土留矢板１１ａを一部鏡切りする必要がある。

また、薬液注入等で発進立坑９の前方部分、坑口に地盤改良を施しておくことが必要となることもある。

特許文献１は、発進立坑を築造して、発進立坑でオープンシールド機を組立て、発進前に発進立坑を埋戻し、その後、切梁支保工を撤去し鏡切り部の土留矢板撤去後、シールド機を発進させる方法である。
このように、シールド機は発進立坑内で組立てることが一般的方法として採用される。

特許文献２は、シールド機発進位置の地盤上に、シールド機を完全に組立後、地上に配置したバックホウでシールド機の内側の底を掘削しながら、油圧ジャッキ装置等を用いてシールド機を下方へ押し下げる方法である。
特開２０１２－９２６０１号公報昭和６２－１３３２９４号公報（特許出願公開）

特許文献１のように発進立坑を築造し、立坑内でシールド機を組立てる方法の場合、立坑を築造する箇所が狭小なところでは発進立坑が築造できず、立坑築造スペースが充分確保できる位置からの施工となる。

また発進立坑が築造できる箇所であっても、家屋等が近接している場所や軟弱地盤では土留め矢板の打ち込み引き抜きにより周辺への影響が大きいと想定される場合、土留矢板を残置せざるを得ず工事費が大きくなる。

特許文献２では、シールド機の組立を行う発進立坑は必要ないが、シールド機を地上で完全に組立てた後、油圧ジャッキ装置を用いて強制的に降下させる。このため、シールド機の高さによっては上空制限がある場合の対処が必要になり降下設備も大掛かりになる。

また、地盤の硬軟や堆積状況等によっては、油圧ジャッキ装置による押し下げ時にジャッキの伸長ストロークのバランスや、押し下げに対する地盤の抵抗に対して慎重なジャッキ操作が必要となる場合がある。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、オープンシールド機を組立てるための発進立坑の築造が困難あるいは築造できない場所で、発進立坑を築造することなく地中の所定の深さにスムーズに組立・設置ができるオープンシールド機の組立方法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、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底板とから成るオープンシールド機を上下方向に分割して組立てる場合において、地表にてオープンシールド機下段を組み立て、組み立てたオープンシールド機下段側部に鋼製パネルを取付け、鋼製パネルに取り付けた止めブラケット金物でオープンシールド機下段を受けた状態で、鋼製パネル側方およびオープンシールド機下段底部を掘削して鋼製パネルごとオープンシールド機下段を下降させ、オープンシールド機下段にオープンシールド機上段を組立て、前記鋼製パネルを上に継足して下降を繰返してオープンシールド機の組立を完了さ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を上下方向に分割して組立てることを前提に、前記シールド機設置位置で、掘削と、シールド機組立、前記シールド機の吊り下げを繰り返しながらシールド機の前記ブロックを所定の深さに組立・設置ができるので、シールド機を組立てるための発進立坑を築造する必要がない。

さらに、オープンシールド機側部に取付ける鋼製パネルは掘削の際の土留パネルとして作用し、掘削によるオープンシールド機の自降沈下を安全に行うことができる。

シールド機の地中へのたて込み作業についてもシールド機同等の最小幅の掘削作業で施工が可能となる。その為、埋設管等により通常の土留めが困難な箇所においてもオープンシールド機の組立据付作業が可能となる。

請求項２記載の本発明によれば、組み立てたオープンシールド機下段側部は鋼製パネルの天端部分に吊桁部材を設置して吊桁部材からので吊り索条で支承し、オープンシールド機下段にオープンシールド機上段を組立てから吊桁部材を盛替え、再度、吊桁部材からの吊り索条でオープンシールド機下段および上段を支承す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、オープンシールド機下段の下降およびオープンシールド機下段と上段を下降させるのに吊桁部材からので吊り索条で支承して行うことで安全になすことができる。

請求項３記載の本発明は、オープンシールド機はフロント部、ジャッキ部、テール部の３つのブロックから成り、フロント部の組立完了後吊桁部材および吊り索条のみ撤去し、鋼製パネルを残したままフロント部を所定の位置まで推進し、フロント部の後方にできた鋼製パネル内のスペースでジャッキ部、テール部を組み立てる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、フロント部とジャッキ・テール部を分けて組み立てることで延長方向の作業ヤードの縮小も可能となる。

以上述べたように本発明のオープンシールド機の組立方法は、オープンシールド機組立のための立坑築造スペースがない場所や、家屋や重要構造物等が近接し立坑構築ための土留築造が困難な場所においても、発進立坑を築造することなく、オープンシールド機を組立てながら所定の深さに設置することができる。

また、オープンシールド機設置深さ以深に埋設物があっても発進立坑を築造しないので、立坑の土留矢板による埋設物への支障を考慮する必要がない。

本発明のオープンシールド機の組立方法の第1工程を示す説明図で、左に正面図、右に側面図を配したものである。本発明のオープンシールド機の組立方法の第２工程を示す説明図で、左に正面図、右に側面図を配したものである。本発明のオープンシールド機の組立方法の第３工程を示す説明図で、左に正面図、右に側面図を配したものである。本発明のオープンシールド機の組立方法の第４工程を示す説明図で、左に正面図、右に側面図を配したものである。本発明のオープンシールド機の組立方法の第５工程を示す説明図で、左に正面図、右に側面図を配したものである。本発明のオープンシールド機の組立方法の第６工程を示す説明図で、左に正面図、右に側面図を配したものである。本発明のオープンシールド機の組立方法の第７工程を示す説明図で、左に正面図、右に側面図を配したものである。本発明のオープンシールド機の組立方法の第８工程を示す説明図で、左に正面図、右に側面図を配したものである。止めブラケット金物取付位置を示す側面図である。掘削状態を示す説明図である。オープンシールド機がフロント部、ジャッキ部、テール部の３つのブロックから成る場合に、フロント部以外の残りの組立を示す第１工程の説明図で、左に正面図、右に側面図を配したものである。オープンシールド機がフロント部、ジャッキ部、テール部の３つのブロックから成る場合に、フロント部以外の残りの組立を示す第２工程の説明図で、左に正面図、右に側面図を配したものである。オープンシールド機がフロント部、ジャッキ部、テール部の３つのブロックから成る場合に、フロント部以外の残りの組立を示す第３工程の説明図で、左に正面図、右に側面図を配したものである。オープンシールド機がフロント部、ジャッキ部、テール部の３つのブロックから成る場合に、フロント部以外の残りの組立を示す第４工程の説明図で、左に正面図、右に側面図を配したものである。オープンシールド機がフロント部、ジャッキ部、テール部の３つのブロックから成る場合に、フロント部以外の残りの組立を示す第５工程の説明図で、左に正面図、右に側面図を配したものである。オープンシールド機がフロント部、ジャッキ部、テール部の３つのブロックから成る場合に、フロント部以外の残りの組立を示す第６工程の説明図で、左に正面図、右に側面図を配したものである。オープンシールド工法の掘進状況を示す側面図である。オープンシールド工法の函体据え付け状況を示す側面図である。オープンシールド工法の概要を示す斜視図である。

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～図８は本発明のオープンシールド機の組立方法の各工程を示す説明図で、フロント部３０，ジャッキ部２８、テール部２９の３つのブロックから成るオープンシールド機１の内、フロント部３０の組立方法で、オープンシールド機１については先に説明した通り、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底板とから成るものであるが、オープンシールド機を上下方向に分割して組立てることを前提とする。

図１に示すように、オープンシールド機平面設置位置２４に、シールド機組立用の受台１５を設置する。受台１５は幅方向に配置する高さ調整鋼材１６ａ、この高さ調整鋼材１６ａを支承する高さ調整ジャッキ１６ｂおよび高さ調整ジャッキ１６ｂを設けるシールド機組立ベース１６ｃからなり、高さ調整ジャッキ１６ｂにより高さ調整鋼材１６ａを昇降して受台１５の高さの微調整を行うことができる。各組立用受台設のレベルバランスが異なる場合は、高さ調整ジャッキ１６ｂ、高さ調整鋼材１６ａで調整する。

なお、オープンシールド機平面設置位置２４は地表から少し掘り下げたものとしてもよい。

図２に示すように、地表において前記受台１５の上にオープンシールド機下段１８ａを組み立てる。オープンシールド機下段１８ａを組み立て終了後、前記オープンシールド機下段１８ａの左右及び前後のレベルバランスを高さ調整ジャッキ１６ｂで微調整する。

図３に示すように、組み立てたオープンシールド機下段１８ａの側部に土留パネルとなる鋼製パネル１９を取付け、この鋼製パネル１９の天端部分に吊桁部材２２を設置して吊桁部材２２からの吊り索条２１でオープンシールド機下段１８ａを支承する。図中２０は鋼製パネル１９のパネルジョイント部を示す。吊り索条２１にはワイヤーロープもしくはチェーンによるホイストやレバーブロック等を利用できる。

図４に示すように、前記受台１５を撤去し、止めブラケット金物２３を鋼製パネル１９に着脱自在に取り付ける。この止めブラケット金物２３は鋼製パネル１９に上下段に設けたタップ孔２７にボルト・ナット２６で高さ調節可能に取り付けた。（図１０参照）

鋼製パネル１９とオープンシールド機下段１８ａを切り離し、吊り索条２１を繰り出してオープンシールド機下段１８ａを下降させ、止めブラケット金物２３でオープンシールド機下段１８ａを受ける。再度、鋼製パネル１９の側方に固定する。

図５、図１０に示すように、鋼製パネル１９側方およびオープンシールド機下段１８ａの底部を掘削して鋼製パネルごとオープンシールド機下段１８ａを自降で下降させる。図中２５は掘削による堀下げを示す。

なお、この掘削で特にオープンシールド機下段１８ａの底部の掘削は人力で行い、シールド機前後方向の空間からシールド機下に潜り込む形で掘削作業を行い、同じく前後方向に配置したバックホウ等により地上へ排土する。

前記のようにタップ孔２７は上下方向に複数取り付けてあるので、止めブラケット金物２３の取り付け高さを変えることができる。したがって、掘削作業における作業空間の高さを調整することができるため、掘削規模や作業効率などの施工性に応じて、人力掘削やミニバックホウなどの掘削重機を入れ掘削方法を選定することが可能である。

所定の深さまで掘削完了後、吊桁部材２２と吊り索条２１で吊っていた前記オープンシールド機下段１８ａは前記吊り索条２１を緩めながら下方へ下げていく。

図６に示すように、オープンシールド機下段１８ａにオープンシールド機上段１８ｂを組立て、前記鋼製パネル１９を上に継足す。この鋼製パネル１９の継足しに際しては、吊桁部材２２を一度撤去する。なお、オープンシールド機下段１８ａが鋼製パネル１９の内側に存在する為、これがパネルの切梁材の役割を果たす。

鋼製パネル１９の３段目パネルを設置し、３段目パネル上部に吊桁部材２２を再設置し、オープンシールド機下段１８ａとオープンシールド機上段１８ｂを吊り索条２１で支承し、図７に示すように、止めブラケット金物２３を撤去する。

また、鋼製パネル１９とオープンシールド機下段１８ａ・上段１８ｂを切り離し、図８に示すように吊り索条２１を伸長しオープンシールド機下段１８ａ・上段１８ｂのみ下降させる。

そして、最上段の土留パネル１９と、吊桁部材２２、吊り索条２１を撤去し、オープンシールド機１のフロント部の組立工程が完了する。

オープンシールド機１については先に説明したように、左右の側壁板１ａを主たる構成部材としてその間を底板１ｃや梁部材で連結して前面、後面及び上面を開口し、先端を刃口２として形成し、また側壁板１ａの中央又は後端近くに推進ジャッキ３を後方に向け上下に複数並べて配設する。側壁板１ａの先端部にはスライド自在な可動側壁板１ｂを設けた（図１７～図１９参照）ものであり、フロント部３０，ジャッキ部２８、テール部２９の３つのブロックから成るが、前記はオープンシールド機１の内、フロント部３０の組立を行う場合であり、フロント部３０の組立が完了したならば、図１１に示すように、吊桁部材２２および吊り索条２１のみ撤去し、支圧板３１をたて込み、図１２に示すように、この支圧板３１背面を埋め戻し３２を施すことで反力構造を築造する。

図１３に示すように、ストラット３３を配設し、フロント部３０に中折れジャッキ７を設けて、フロント部３０の先端を地上から掘削し、中折れジャッキ７を伸ばしてフロント部３０を前進させる。

フロント部３０の前進後、図１４に示すように、推進ジャッキ３を設置するジャッキ部２８を組立、図１５に示すように推進ジャキ３でフロント部３０およびジャッキ部２８を前進させ、図１６に示すように、テール部２９を組み立てる。

このように、フロント部３０とジャッキ部２８、テール部２９を分けて組み立てることで延長方向の作業ヤードの縮小も可能となる。

１…オープンシールド機
１ａ…側壁板１ｂ…可動側壁板
１ｃ…底板２…刃口
３…推進ジャッキ４…コンクリート函体
５…埋戻土６…掘削機
７…中折れジャッキ８…隔壁
９…発進立坑１０…反力壁
１１…土留矢板１１ａ…鏡土留矢板
１２…揚重機１３…プレスバー
１４…裏込注入材１５…受台
１６ａ…高さ調整鋼材１６ｂ…高さ調整ジャッキ
１６ｃ…シールド機組立ベース
１８ａ…フロント部下段１８ｂ…フロント部上段
１９…鋼製パネル２０…パネルジョイント部
２１…吊り索条２２…吊桁部材
２３…止めブラケット金物２４…オープンシールド機平面設置位置
２５…堀下げ２６…ボルト・ナット
２７…タップ孔２８…ジャッキ部
２９…テール部３０…フロント部
３１…支圧板３２…埋め戻し
３３…ストラット３４…支保工

Claims

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底板とから成るオープンシールド機を上下方向に分割して組立てる場合において、地表にてオープンシールド機下段を組み立て、組み立てたオープンシールド機下段側部に鋼製パネルを取付け、鋼製パネルに取り付けた止めブラケット金物でオープンシールド機下段を受けた状態で、鋼製パネル側方およびオープンシールド機下段底部を掘削して鋼製パネルごとオープンシールド機下段を下降させ、オープンシールド機下段にオープンシールド機上段を組立て、前記鋼製パネルを上に継足して下降を繰返してオープンシールド機の組立を完了させることを特徴としたオープンシールド機の組立方法。
組み立てたオープンシールド機下段側部は鋼製パネルの天端部分に吊桁部材を設置して吊桁部材からので吊り索条で支承し、オープンシールド機下段にオープンシールド機上段を組立てから吊桁部材を盛替え、再度、吊桁部材からの吊り索条でオープンシールド機下段および上段を支承する請求項１記載のオープンシールド機の組立方法。
オープンシールド機はフロント部、ジャッキ部、テール部の３つのブロックから成り、フロント部の組立完了後吊桁部材および吊り索条のみ撤去し、鋼製パネルを残したままフロント部を所定の位置まで推進し、フロント部の後方にできた鋼製パネル内のスペースでジャッキ部、テール部を組み立てる請求項１または請求項２記載のオープンシールド機の組立方法。