JP7597777B2

JP7597777B2 - オープンシールド工法におけるオープンシールド機の到達立坑進入方法

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Publication number: JP7597777B2
Application number: JP2022208416A
Authority: JP
Inventors: 誠植村; 賢治郎植村; 正一日浦; 直雅鈴木; 元晶伊藤
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Priority date: 2022-12-26
Filing date: 2022-12-26
Publication date: 2024-12-10
Anticipated expiration: 2042-12-26
Also published as: JP2024092472A

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オープンシールド機の到達立坑進入方法に関する。

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。

先にこのオープンシールド工法を図１９～図２１について説明すると、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７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前方の切羽地山から土砂と地下水がオープンシールド機１内へ流入しないように、かつ土砂と地下水を前方へ溜める仕切り壁となる隔壁である。

オープンシールド工法は発進立坑９と到達坑（図示せず）との間で施工される。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の間にはストラットを配設して適宜間隔調整をする。

また、発進立坑９はシートパイル等の鋼矢板１１、鏡鋼矢板１１ａ、支保工１２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鋼矢板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１３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同士を締結し、さらに、コンクリート函体４の側方に裏込注入材１４をコンクリート函体４に予め設置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。

従来、発進立坑９および到達立坑は切梁支保工形式の土留め構造であり、シートパイル等の鋼矢板１１、鏡鋼矢板１１ａ、支保工１２で構成し、オープンシールド機１を発進または進入させるには一部鏡切りする必要がある。

到達立坑は図１１～図１４に示すように、前記発進立坑９と同様のシートパイル等の鋼矢板１１や支保工１２で構成し、オープンシールド機１を到達立坑内へ到達させるにはオープンシールド機１の進入口にあたる鋼矢板１１を一部鏡切りする。なお、鏡切りする箇所の前面地盤には地盤改良１３を施す。

下記特許文献は、オープンシールド工法において、到達立坑では、オープンシールド機の到達時に到達立坑の鏡切の工種が必要なく、オープンシールド機に対して向掘りすることや入坑前にオープンシールド機上段部を撤去する必要がない工程を減らした施工法として提案され、特許を取得したものである。
特開２０１６－１１８０１８号公報

図１５～図１８に示すように、到達立坑１５は鋼矢板１１を打設した平面コ字形で、オープンシールド機１の到達方向を開放したものとし、この開放口内方に地盤改良１３を施し、当該地盤改良１３を貫通してシールド機１およびコンクリート函体４の端部を到達立坑１５内に進入させる。

地盤改良１３の部分の端に坑口土留め（図示せず）を設置した後、到達立坑１５内の上段を掘削し、この掘削して外側に土が無くなったオープンシールド機１の上段部材を撤去する。

次いで到達立坑１５内の上段の内側に支保工１２を架設し、到達立坑１５内の中段を掘削し、オープンシールド機１の中段部を撤去し、中段部まで坑口土留めを施す。オープンシールド機１と鋼矢板１１の間の土砂を支保工１２設置後、順次掘削しながらシールド機１を撤去する。

この方法によれば、オープンシールド機の到達時にシールド機を向い掘りする覆工板が必要なく、また鏡切の工種が必要なく、さらに、入坑前にオープンシールド機上段部を撤去する必要がないので工程を減らすことができるものである。

従来、オープンシールド工法ではオープンシールド機１が到達立坑１５に進入する場合、オープンシールド機１が進入前に前記到達立坑１５の進入側で、オープンシールド機１が進入する部分の箇所の鋼矢板１１を切断する鏡切りを行う。

そのため、前記鋼矢板１１の切断箇所の作業が発生し、切断費と切断箇所の鋼矢板１１の全損費用とスクラップ費が発生する。

また、特に地下水の高い軟弱地盤などでは、鏡切り箇所の地盤改良を行うが、地盤改良が充分に造成されていない場合などでは、鏡切り時に地下水や土砂が到達立坑１５内へ流入し、またそれに伴い、到達立坑１５周辺の地盤が緩み、周辺への影響が発生することが懸念される。

また、特許文献１では、到達立坑１５のシールド機１の進入側の鏡切りが必要なく、また、オープンシールド機１が到達立坑１５の位置に進入後に前記到達立坑１５の支保工１２を設置するので、オープンシールド機１が進入前にオープンシールド機１の上段部を撤去する必要がない。

しかし、到達立坑１５の進入側の両側面延長方向の鋼矢板１１を長く設置する必要がある。

また、オープンシールド機１が到達立坑１５の到達位置に達した後に、支保工１２を設置し、シールド機１と鋼矢板１１の間の狭い隙間の土砂を掘削機６で掘削・排土しなければならないので、前記従来の場合に比べ、掘削作業効率が著しく劣る。さらに掘削機６で掘削作業中は作業員がその狭い隙間に入って掘削機６のオペレーターに掘削作業を指示したり、鋼矢板１１に付着している土を削ぎ落とす、いわゆる“土べら落とし”を行うので危険が伴う。

本発明の目的は前記従来例の不都合を改善し、鏡切り部の鋼矢板の切断・撤去手間やその費用が発生せず周辺への影響も少なく、さらに、オープンシールド機が到達立坑に達した後に支保工を設置することなどなく、到達立坑を事前に築造できるので、到達立坑内の掘削作業効率も良いオープンシールド工法におけるオープンシールド機の到達立坑進入方法を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明は、左右側壁板の内側に推進ジャッキを配設し、前面、後面及び上面を開口したオープンシールド機の前面又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オープンシールド機を前進させる工程と、オープン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して既設コンクリート函体に接合する据え付け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、オープンシールド機の到達立坑の坑口をその両端に設置したＨ型鋼杭と、前記Ｈ型鋼杭に端部が係合して落とし込み可能な鋼製パネル壁体で形成し、鋼製パネル壁体は型鋼材を桟組として、鋼板による面板を貼設したもので、上下２段に配置し、端部は前記Ｈ型鋼杭をレールとしてそのフランジ間の溝に嵌り込み、かつ、クレーン等で吊降ろしされ、また、引上げ可能で、オープンシールド機進入直前に前記鋼製パネル壁体を引き抜き、前記オープンシールド機を前記到達立坑内へ進入させることを、および、鋼製パネル壁体後方に地盤改良を造成後、この鋼製パネル壁体を引き抜き、前記オープンシールド機を前記到達立坑内へ進入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、到達立坑形状は鋼矢板を打設した平面コ字形で、前記到達立坑のオープンシールド機到達側は、落とし込み可能な鋼製パネル壁体をＨ型鋼杭で前記土留壁の両端を支持し、この鋼製パネル壁体後方に地盤改良を造成後、立坑内一次掘削及び支保工設置、二次掘削、床付、基礎築造が完了した到達立坑へ、前記オープンシールド機進入直前に前記鋼製パネル壁体を引き抜き、前記オープンシールド機を前記到達立坑内へ進入させる。

したがって、前記従来技術のような鏡切部の鋼矢板切断が無いので、鋼矢板の切断作業や鋼矢板切断費及び鋼矢板全損費用が発生せず経済的である。また鏡切り作業のようには長時間を要しないので、地下水の高い軟弱地盤などでの地盤改良の造成不良等による到達立坑内への地下水や土砂の流入、周辺地盤への影響の心配もほとんどない。

さらに、前記の特許文献１のように到達立坑の延長方向の鋼矢板を延長する必要が無く、また、オープンシールド機が到達立坑に進入後、オープンシールド機と鋼矢板の間の狭い箇所での掘削とはならず、その狭い箇所に作業員も入ることはないので、掘削作業効率が著しく損なわれることがなく、かつ安全である。

請求項２記載の本発明によれば、鋼製パネル壁体後方に地盤改良を造成後、この鋼製パネル壁体を引き抜きことで、地盤崩壊を防ぎ、安定性を高めることができる。

以上述べたように、本発明のオープンシールド工法におけるオープンシールド機の到達立坑進入方法は、鏡切り部の鋼矢板の切断・撤去手間やその費用が発生せず周辺への影響も少なく、さらに、オープンシールド機が到達立坑に達した後に支保工を設置することなどなく、到達立坑を事前に築造できるので、到達立坑内の掘削作業効率も良いもので、従来技術等と比べて経済的であり安全かつ施工日数の短縮も図れるものである。

本発明のオープンシールド工法におけるオープンシールド機の到達立坑進入方法の到達立坑への進入方法の実施形態の第１工程を示す平面図である。本発明のオープンシールド工法におけるオープンシールド機の到達立坑進入方法の到達立坑への進入方法の実施形態の第１工程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におけるオープンシールド機の到達立坑進入方法の到達立坑への進入方法の実施形態の第２工程を示す平面図である。本発明のオープンシールド工法におけるオープンシールド機の到達立坑進入方法の到達立坑への進入方法の実施形態の第２工程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におけるオープンシールド機の到達立坑進入方法の到達立坑への進入方法の実施形態の第３工程を示す平面図である。本発明のオープンシールド工法におけるオープンシールド機の到達立坑進入方法の到達立坑への進入方法の実施形態の第３工程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におけるオープンシールド機の到達立坑進入方法の到達立坑への進入方法の実施形態の第４工程を示す平面図である。本発明のオープンシールド工法におけるオープンシールド機の到達立坑進入方法の到達立坑への進入方法の実施形態の第４工程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におけるオープンシールド機の到達立坑の斜視図である。本発明のオープンシールド工法におけるオープンシールド機の到達立坑の他の方向からの斜視図である。従来例の第１工程を示す平面図である。従来例の第１工程を示す縦断側面図である。従来例の第２工程を示す平面図である。従来例の第２工程を示す縦断側面図である。他の従来例の第１工程を示す平面図である。他の従来例の第１工程を示す縦断側面図である。他の従来例の第２工程を示す平面図である。他の従来例の第２工程を示す縦断側面図である。オープンシールド工法の掘進工程を示す縦断側面図である。オープンシールド工法のコンクリート設置工程を示す縦断側面図である。オープンシールド工法の概要を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面について詳細に説明する。図１及び図２は、それぞれ、オープンシールド工法におけるシールド機の到達立坑への進入方法の第１工程を示す平面図と縦断側面図で、図中１５は到達立坑を示す。

なお、オープンシールド機１が到達立坑１５直前に達するまでのオープンシールド機１の掘削から函体据え付け、裏込注入材１４の充填、函体上部埋め戻しまでの一連の作業については、前記図１９～図２１で記載した通りであり、ここでの説明は省略する。

本発明の到達立坑１５は、平面コの字状に打ち込んだ鋼矢板１１と支保工１２とで形成するが、オープンシールド機１の到達立坑１５への進入口となる坑口はその両端に設置したＨ型鋼杭１８と、前記Ｈ型鋼杭１８に端部が係合して落とし込み可能な鋼製パネル壁体１９で形成した。

図９にこの鋼製パネル壁体１９を示すが、型鋼材を桟組として、鋼板による面板を貼設したもので、上下２段に配置し、端部はＨ型鋼杭１８をレールとしてそのフランジ間の溝に嵌り込む。

このように支柱であるＨ型鋼杭１８に鋼製パネル壁体１９はクレーン等で吊降ろしされ、また、引上げ可能である。

なお、前記到達立坑１５の築造においては、到達立坑内の１次掘削、及び支保工１２の設置後、二次掘削をしながら鋼矢板１１を順次設置していく。その後、床付け、砕石敷き均し・転圧、及び均しコンクリート打設による基礎築造を行う。

図３、図４に示すように、オープンシールド機１の先端が鋼製パネル壁体１９に達した後、鋼製パネル壁体１９を段から順次引き上げ撤去する。

なお、鋼製パネル壁体１９の設置後、鋼製パネル壁体１９の前方に地盤改良１３を造成しておき、この地盤改良１３に沿って鋼製パネル壁体１９を引き抜き、前記オープンシールド機１は地盤改良１３中を到達立坑内へ進入させる。

このように、オープンシールド機１が到達する鏡部は鋼矢板１１による土留めではないので鏡切の必要が無く、オープンシールド機が到達立坑１５に進入する準備が直ちに可能となる。

図５、図６に示すように、オープンシールド機１の上段部が支保工１２の設置高さより高く支障となる場合は、前記オープンシールド機１の上段部が支保工１２の設置高さより低くなるように、前記上段部の部材を撤去する。

その後、オープンシールド機１は推進ジャッキ３を伸長して後方の敷設済み函体４に推進反力を取りながら推進する。オープンシールド機１のフロント部の先端部が到達立坑１５内に進入した時点で、土砂や地下水の流入防止用の坑口鋼材２０を設置する。

オープンシールド機１が１函体長分推進したならば推進ジャッキ３を縮め、図示はしていないが、オープンシールド機１の後方に配置したラフテレーンクレーンなどの揚重機にて、テール部１７内に函体４を据付ける。

以上の作業を繰り返しながら、オープンシールド機１を到達立坑１５内の所定の位置まで推進させる。

オープンシールド機１が所定の位置まで推進後、オープンシールド機１を解体しながら撤去・搬出する。

図７、図８はオープンシールド機１撤去後の函体敷設完了時の状況を示す。

１…オープンシールド機
１ａ…側壁板１ｂ…可動側壁板
２…刃口３…推進ジャッキ（シールドジャッキ）
４…コンクリート函体５…埋戻土
６…掘削機７…プレスバー
８…隔壁９…発進立坑
１０…反力壁１１…鋼矢板
１１ａ…鏡鋼矢板１２…支保工
１３…地盤改良１４…裏込注入材
１５…到達立坑１６…フロント部（オープンシールド機）
１７…テール部（オープンシールド機）
１８…Ｈ型鋼杭１９…鋼製パネル壁体
２０…坑口鋼材

Claims

左右側壁板の内側に推進ジャッキを配設し、前面、後面及び上面を開口したオープンシールド機の前面又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オープンシールド機を前進させる工程と、オープン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して既設コンクリート函体に接合する据え付け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、オープンシールド機の到達立坑の坑口をその両端に設置したＨ型鋼杭と、前記Ｈ型鋼杭に端部が係合して落とし込み可能な鋼製パネル壁体で形成し、鋼製パネル壁体は型鋼材を桟組として、鋼板による面板を貼設したもので、上下２段に配置し、端部は前記Ｈ型鋼杭をレールとしてそのフランジ間の溝に嵌り込み、かつ、クレーン等で吊降ろしされ、また、引上げ可能で、オープンシールド機進入直前に前記鋼製パネル壁体を引き抜き、前記オープンシールド機を前記到達立坑内へ進入させることを特徴としたオープンシールド工法におけるオープンシールド機の到達立坑進入方法。
鋼製パネル壁体後方に地盤改良を造成後、この鋼製パネル壁体を引き抜き、前記オープンシールド機を前記到達立坑内へ進入させる請求項１記載のオープンシールド工法におけるオープンシールド機の到達立坑進入方法。