JPH0529730B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、オープンシールド機と泥土或いは
泥水固化工法とを併用して、上下水道管やボツク
スカルバートなどの地中構造物を埋設する工法
と、それに用いるオープンシールド機に関するも
のである。

「従来の技術」 地中構造物を埋設する工法としては、オープン
シールド機によるオープンシールド工法と、泥水
固化工法とが知られている。

前者は、牽引式或いは自走式オープンシールド
機により掘進しつつ、オープンシールド機内部に
形成される作業室内で、ドライな状態で地中構造
物を布設するとともに、オープンシールド機後方
で埋設ずみの地中構造物を埋め戻していく工法で
ある。利点は、ドライな状態で埋設が可能である
ため、作業能率が高くしかも高精度で埋設できる
点にある。

又後者の工法は、ベントナイト等を含む泥水に
より埋設溝の壁面を安定させながら、バツクホー
のどの掘削機で埋設溝を掘削して、泥水中に地中
構造物を布設したのち、固化剤を混合して泥水を
固化するものである。

この後者の工法は、 (1) 長距離同時埋設・循環式固化剤混合方式 (2) 単管埋設・固化剤エヤブロー撹拌混合方式 とに大別される。

(1)、(2)両者共通の利点としては、周辺地盤の変
状、その他の建設公害が極めて少ない、特別の基
礎工事を必要としない、水密性に優れた管路がで
きることが挙げられる。(2)の利点として、１日の
施工単位が一連のサイクルで流れるため、夜間の
道路開放が可能である点にある。

「発明が解決しようとする問題点」 ところでオープンシールド工法では、切羽の崩
壊によるオープンシールド機のフロント掘削部周
辺の地盤の緩み、埋め戻し土の締固め不足や埋め
戻しの遅れによる後部周辺地盤の緩みを生ずるこ
とがある。さらに、掘削部の水替えによる地下水
の低下に起因する周辺地盤の沈下等によつて、周
辺地盤に影響を与え、クラツク、沈下、傾倒、井
戸涸れなど、周辺構造物に障害が発生しやすい。
しかも、機体の前進にともなう基礎材の移動やテ
ールボイドの崩壊など、基礎材への影響に惹起す
る埋設構造物への障害、例えば、ジヨイントの外
れ、沈下、割れ、曲がり等が発生するおそれがあ
る。

又、泥水固化工法にあつては、前記(1)、(2)に共
通する問題点としては、作泥水を使用するためコ
ストが大である、埋設作業を泥水中で行うため位
置決めに手間がかかる、掘削、埋設作業までは泥
水中で行い、その後固化剤を混合するため２工程
作業となるなどがある。さらに、(1)では長距離を
同時に埋設するために作業専有区間が長く、(2)で
泥水中で１管ずつ接合するため特殊な装置を必要
とする問題点がある。

そこでこの発明の目的とするところは、オープ
ンシールド機を改良して、泥水固化工法とオープ
ンシールド工法とを併用して、ドライな状態で地
中構造物を埋設することを可能とすることにあ
る。さらにこの発明は、発生土を利用して泥土固
化工法を併用することにより、コストの低下を図
るとともに、オープンシールド工法に於ける周辺
構造物や埋設する地中構造物への影響を排除する
ことを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 この発明のオープンシールド機には、テールフ
レーム内に床板、前部隔壁、後部隔壁によりドラ
イな状態を確保した作業室を形成する。後部隔壁
に設けた開口部から布設ずみの管体の接続部分を
突出させ、作業室内へ搬入した管体と前記接続部
分とをこの作業室内で接続する。前記接続後、オ
ープンシールド機の推進により後部隔壁と注入ず
みの泥土（或いは泥水）との間に生じるクリアラ
ンスには、固化剤を混合した泥土（或いは泥水）
を注入して固化させる。

前記オープシールド機に移動手段を設けて、後
部隔壁を前後移動可能な移動隔壁とした場合に
は、管体の接続は、移動隔壁を移動させて接続可
能な空間を確保して、前記のように作業室内で行
う。前記接続後は移動隔壁を前進させ、移動隔壁
と注入ずみの泥土（或いは泥水）との間のクリア
ランスに固化剤を混合した泥土（或いは泥水）を
注入して固化させる。

「作用」 オープンシールド機はそのテールフレーム内に
床板、前後隔壁により作業室が形成されている。
この作業室は、固化剤を混合した固化前の泥土
（或いは泥水）の侵入を防止して、ドライな状態
が確保されている。

又、後部隔壁には開口部が設けられているた
め、既に布設した管体の接続部分をこの開口部へ
突出させ、作業室内へ搬入した管体とこの接続部
分とをドライな状態で接続できる。

作業室内で接続作業が終了すると、接続した管
体の接続部分が作業室内へ突出する位置まで、オ
ープンシールド機を推進して後部隔壁を前進させ
る。そして、後部隔壁の前進とともに生ずる、後
部隔壁と注入ずみの泥土（或いは泥水）との間の
クリアランスへ、固化剤を混合した泥土（或いは
泥水）を注入して、管体の埋設を行う。

又、後部隔壁を移動隔壁とした場合には、移動
隔壁を移動手段で移動させて管体の接続可能な空
間を作業室内に確保し、ドライな状態の作業室内
で前記のように管体を接続する。

次いで、新たに布設した管体の接続部分が作業
室内へ突出する位置まで移動隔壁を前進させて、
移動隔壁と注入ずみの泥土（或いは泥水）との間
のクリアランスへ、固化剤を混合した泥土（或い
は泥水）を注入する。

前記クリアランスへ固化剤を混合した泥土（或
いは泥水）を注入後、移動隔壁を移動手段により
前部隔壁と相対的に後退させることにより、元の
位置に残した状態でオープンシールド機を前進さ
せて、再び作業室内に、管体の接続可能な空間を
確保する。

この一連の作業を順次行つて、管体を埋設す
る。

管体と、前記開口部を通過不可能な地中構造
物、例えばマンホールなどとの接続は、移動させ
た移動隔壁と固化ずみの泥土（或いは泥水）との
間に、ドライな状態の接続空間を確保して行う。

「効果」 この発明の効果を列挙すれば以下のとおりであ
る。

(1) 地中構造物の埋設をドライな状態で行えるの
で、特殊な装置を必要とすることなくスムーズ
な接続が可能である。

(2) 埋め戻しに固化剤混合ずみの泥土（或いは泥
水）を注入するので、泥土（泥水）の固化は１
工程ですむ。作泥水のかわりに発生土を利用し
た泥土固化工程を併用すれば、経済的に有利で
ある。

(3) 掘進、地中構造物の布設、固化、覆工という
連続したサイクルで行えるので、交通の解放が
早くできる。

(4) 掘削部の水替えを必要とせず、オープンシー
ルド機の前進と同時に泥水或いは泥土を注入す
るため、周辺地盤への影響がなく、周辺構造物
への障害発生を防止できる。

(5) 泥水或いは泥土を固化することにより、均質
で十分な強度を持つ安定した地盤を、地中構造
物の外周に形成できる。従つて、基礎材の必要
がなく、埋設した地中構造物への障害の発生を
防止できるとともに、水密性に優れた管路を構
築できる。

(6) 又、重機は埋設線上に配置でるため、横への
作業帯を必要としない。

(7) 開口する部分は、常時オープンシールド機の
部分のみであり、安全性が高い。

(8) オープンシールド機の後部隔壁を移動隔壁と
すれば、管体マンホールなどとを連続して布設
できる。

(9) フロント掘削部に、切羽の崩壊防止のために
静水或いは泥水を投入することによつて、地盤
改良等の補助工法の併用なしで軟弱地盤や滞水
層での施工が可能である。

「実施例」 以下、図示する実施例に基づいてこの発明を詳
細に説明する。

まずこの発明を実施するオープンシールド機に
ついて説明すると、オープンシールド機は、牽引
式オープンシールド機と自走式オープンシールド
機とに分けられる。又、地中構造物の埋設作業を
行う作業室を形成する左右テールフレームと前後
隔壁とのうち、後部隔壁が固定されている隔壁固
定型オープンシールド機と、後部隔壁が前後移動
する隔壁移動型オープンシールド機とに分けられ
る。

従つて、 Ａ 隔壁固定型牽引式オープンシールド機 Ｂ 隔壁固定型自走式オープンシールド機 Ｃ 隔壁移動型牽引式オープンシールド機 Ｄ 隔壁移動型自走式オープンシールド機 の４種類がある。

隔壁固定型牽引式オープンシールド機Ａ 第１図及び第２図は、隔壁固定型牽引式オープ
ンシールド機Ａを示している。１はフロントフレ
ーム、２はテールフレーム、両フレーム１，２は
一体に形成されている。フロントフレーム１には
牽引用受け枠３が設けられており、フロントフレ
ーム１内で掘削作業を行うバツクホーのバケツト
を受け枠３に引つ掛けて、オープンシールド機Ａ
を推進させるようになつている。

４は前部隔壁、５は後部隔壁、６は床板であつ
て、両隔壁４，５、床板６、及び左右テールフレ
ーム２によつて、作業室７が形成されている。こ
の作業室７の前後方向の長さは、少なくとも埋設
する地中構造物、例えば下水管などの管体より長
く、かつ埋設作業に支障のない長さとする。な
お、作業室７を、前後隔壁４，５、床板６、及び
左右の図示しない側板で形成することも可能であ
る。

８は後部隔壁５の下部に貫設された円形の開口
部である。開口部８の内径は、オープンシールド
機の推進、即ち後部隔壁５の前進により生ずる、
開口部８と管体との芯ずれに追随できる大きさと
する。

９は止水枠で、前記開口部８より小径で、かつ
埋設する地中構造物である管体の外径より大きい
内径の筒体と、フランジ部とから形成されてい
る。１０はワイヤシール（又はエヤバツク）であ
る。この止水枠９は、開口部８と管体との間から
作業室７へ泥土或いは泥水の浸入を防ぐもので、
後部隔壁５の内面に設けられたマグネツト１１ａ
と、止水枠９のフランジ部に設けられたマグネツ
ト１１ｂにより、止水枠９を後部隔壁５へ着脱自
在に密着する。これら一対のマグネツト１１ａ，
１１ｂは着脱自在とする。又、止水枠９は、開口
部８の周辺の後部隔壁５の内面上下及び着脱自在
に取付けられた、調節ジヤツキ１２いより位置調
節が可能である。従つて、管体を開口部８から作
業室７内へ挿入しても、作業室７はドライな状態
を確保できる。

隔壁固定型自走式オープンシールド機Ｂ 隔壁固定型自走式オープンシールド機Ｂは、公
知の自走式オープンシールド機のテールフレーム
に、前述したオープンシールド機Ａと同様の構成
を設けたものである。

隔壁移動型牽引式オープンシールド機Ｃ この隔壁移動型牽引式オープンシールド機Ｃ
は、後述の隔壁移動型自走式オープンシールド機
のテールフレームに設けられる構成と同様であ
る。又、フロントフレームも前述の隔壁固定型牽
引式オープンシールド機Ａと同様、公知の構成で
ある。

隔壁移動型自走式オープンシールド機Ｄ 第４図ないし第６図は隔壁移動型式自走式オー
プンシールド機Ｄを示すものである。

２１はフロントフレーム、テールフレーム２
２、複数の推進ジヤツキ２３、左右のスキンプレ
ート２４を具備している点は、公知の自走式オー
プンシールド機と同様である。

２５はテールフレーム２２の前端部に固定され
た前部隔壁、２６は後部隔壁を前後動自在にした
移動隔壁、２７は床板である。これら前部隔壁２
５、移動隔壁２６、床板２７、及び左右のテール
フレーム２２によつて作業室２８が形成されてい
る。

移動隔壁２６には、前述の後部隔壁５と同様な
開口部２９が設けられている。又同様に、ワイヤ
シール３１（又はエヤバツク）を具備して、作業
室２８内への泥土或いは泥水の浸入を防止する止
水枠３０、止水枠３０を移動隔壁２６へ着脱自在
に密着させる一対のマグネツト３２ａ，３２ｂ、
止水枠３０の位置調節用の調節ジヤツキ３３がそ
れぞれ設けられている。マグネツト３２ａ，３２
ｂは取り外し可能とする。

次に、移動隔壁２６の移動手段について説明す
る。

３４は移動隔壁２６を前後方向へ移動させるた
めの４本の送りねじであつて、ほぼ作業室２８の
前後方向の長さと同じ長さを有する。そしてこの
送りねじ３４は、移動隔壁２６のそれぞれテール
フレーム２２付近の上下及び左右に取付けられ
た、雌ねじ３５に螺合している。３６は、各送り
ねじ３４の先端部に固定された大歯車で、モータ
Ｍの駆動軸に固定された小歯車３７とそれぞれ歯
合する。モータＭはテールフレーム２２に固定さ
れている。

３８はゴム板シールであつて、移動隔壁２６の
左右両端部および下端部に取付けられて、作業室
２８内へ泥土或いは泥水の浸入を防止する。

そこで、各モータＭを同期回転させると小歯車
３７、大歯車３６を介して送りねじ３４が回転す
るため、作業室２８内をドライな状態に確保した
ままで、移動隔壁２６を前後に移動できる。

なお、移動隔壁２６の移動手段は、実施例に限
られるものではなく、例えばジヤツキ、ワイヤを
用いるなど任意である。

４０はエヤバツクで、テールフレーム２２後部
の左右外側面に取付けられていて、フロントフレ
ーム２１の推進時に膨らませまる。このエヤバツ
ク４０は、オープンシールド機Ｄの推進反力を確
保する方法として用いるもので、膨らませれば地
山の形状にあつて密着するため、地盤の乱れを少
なくすることが可能となる。４１はテールフレー
ム２２に配設されたエヤ配管で、エヤバツク４０
に図外エヤコンプレツサにエヤホースを介して接
続されている（第５図、第６図参照）。エヤバツ
ク４０に替えて、公知の側方反力板をテールフレ
ーム２２の側部に設けてもよい。

４２は図外プラントへ接続される泥水配管であ
つて、テールフレーム２２に配設されており、前
記エヤバツク４０を貫通してエヤバツク４０外側
面に開口する、泥水噴射ノズル４３が接続されて
いる（第５図、第６図参照）。又、４２′は泥水配
管で、テールフレーム２２の後端部に開口するノ
ズル４３′が接続されている。４４はワイヤシー
ルであり、テール２２の後端部に取付けられてい
る。

なお上記実施例にかえて、前述の後部隔壁５、
及び移動隔壁２６に設けた止水枠３０の位置調節
も、調節ジヤツキ１２，２３によらず、ねじ、ワ
イヤを用いることも可能である。

又止水枠９，３０に鋼板を用いた場合には、止
水枠９，３０側のマグネツト１１ｂ，３２ｂを省
いてもよい。

次に、上記したオープンシールド機を用いた地
中構造物の埋設工法について述べる。

隔壁固定型牽引式オープンシールド機Ａを用い
た埋設工法 埋設溝５２をバツクホー５１で掘削する。第１
図に示すように、埋設溝５２内にオープンシール
ド機Ａのフロントフレーム１には泥水（或いは静
水）５３を張り、泥水５３内で掘削を行う。従つ
て、切羽の崩壊防止のため地盤改良等の補助工法
の必要がなく、軟弱地盤や滞水層での工法が可能
となる。又、水替えを必要としないので、周辺の
地盤の沈下や井戸涸れのおそれがない。

既に埋設ずみの管体５４ｂの接続部分を、後部
隔壁５の開口部８から作業室７内へ突出する。調
節ジヤツキ１２で開口部８の位置調節を行つて芯
ずれを調節する。床板６上に設置した受け台５５
（上下及び左右へ移動可能）に、新たに布設する
管体５４ａをクレーン（図示しない）で搬入し
て、管体５４ｂと位置調節して接続する。管体５
４ａ内には、管体の浮上を防止するためバラスウ
エイト５６ａを収容し、このバランスウエイト５
６ａと布設ずみの管体５４ｂのバランスウエイト
５６ｂと連結ワイヤ５７で連結する。又、オープ
ンシールド機Ａ推進時の管体の引き抜きを防止す
るために、引込みアンカー５８を埋設管５４ａに
取付ける。管体５４ａの接続作業は、ドライな状
態を確保した作業室７内で行える。

次いで、管体５４ａの先端部が、次に接続する
管体を作業室７内で接続可能な位置に達するま
で、即ち、次の管体を搬入可能な位置まで、バツ
クホー５１のバケツト５１′を受け枠３に引つ掛
けることにより、オープンシールド機Ａを推進さ
せる。オープンシールド機Ａの推進とともに、第
３図のように、後部隔壁５の後方に生ずる後部隔
壁５と注入ずみの泥土５９′との間のクリアラン
スには、図外プラントから固化剤を混合した泥土
５９を注入する。以下、この作業を順次連続す
る。泥土５９は、掘削作業によつて発生したもの
を利用してコストの低減を図る。

なお、管体５４ｂや、管体５４ｂに後続する図
示しない布設ずみの管体は、固化剤を混合した泥
土５９によつて埋め戻されている。泥土は次第に
固化していくので、その固化した泥土５９の上に
路面覆工を行う。重機はこの路面覆工に配置でき
る。前記バランスウエイト５６ａ，５６ｂ、図外
管体吊り下げワイヤは、泥土５９の固化後撤去す
る。

隔壁固定型自走式オープンシールド機Ｂを用い
た埋設工法 この工法は、オープンシールド機Ｂの推進を推
進ジヤツキで行う点を除いて、隔壁固定型自走式
オープンシールド機Ａを用いた前述の工法と同様
である。

隔壁移動型牽引式オープンシールド機Ｃを用い
た埋設工法 次に述べる隔壁移動型式自走式オープンシール
ド機Ｄを用いた工法と、オープンシールド機Ｃを
バツクホーの牽引で行う点を除いて同様である。

隔壁移動型自走式オープンシールド機Ｄを用い
た埋設工法 この工法は以下の順序で行われる。

(1) 管体の接続、泥土の注入を終えた、第６図の
位置からのフロントフレーム２１の推進は、エ
ヤ配管４１を介して、図外エヤコンプレツサに
よつて膨らませたエヤバツク４０に側方反力を
取つて、推進ジヤツキ２３を伸長する（第５図
参照）。

(2) エヤバツク４０の空気を抜くと同時に、埋設
溝７１との間に生じたクリアランスに、泥水７
２を、図外プラントから泥水配管４２を介して
ノズル４３から注入する（第６図参照）。この
泥水７２、テールフレーム２２の推進時の摩擦
減少効果もある。

次いで、推進ジヤツキ２３を縮退させてテー
ルフレーム２２を前進させる。同時に、第６図
に示す如く、テールフレーム２２の後端部と注
入ずみの泥土７３′の間に生じたクリアランス
へ、図外プラントから送られた固化剤を混合し
た泥水７２′を、泥水配管４２′を経てノズル４
３′から注入する。そのとき、泥水７２と固化
剤混合ずみの泥水７２′とが混ざらないように、
ワイヤシール４４で分離する。

又、テールフレーム２２の推進に合わせて、
モータＭを同期回転して送りねじ３４を回転さ
せることにより、テールフレーム２２と相対的
に後退させて、移動隔壁２６を元の位置に止め
ておく。

(3) 作業室２８内に管体を設置できる空間が確保
できるまで、(1)及び(2)の作業を繰り返す。

(4) 前記空間を確保すると、図外クレーンを用い
て新たな管体７４ａを作業室２８内へ搬入し、
布設ずみの管体７４ｂに床板２７の上で接続す
る（第４図）。接続後は、送りねじ３４を回転
させて移動隔壁２６を第６図の位置まで前進さ
せる。

地中構造物がマンホール７５などの場合に
は、移動隔壁２６を前方へ移動させて生じた空
間に設置する。（第８図）。

(5) 移動隔壁２６の前進により、移動隔壁２６と
注入ずみの泥土７３′との間に生じたクリアラ
ンスには、図外プラントから固化剤を混入した
泥土７３を注入する（第７図参照）。実施例で
は、泥土７３は発生土を用いてコストの低減を
図つている。

前記(1)から(5)までの作業を順次繰り返して、
管体の埋設を行う。

なお、オープンシールド機Ｄを用いたこの実
施例でも、オープンシールド機Ａを用いた工法
と同様、バランスウエイト、引込みアンカーを
この工法でも実施する。又、フロントフレーム
２１内に泥水（或いは静水）を張るのも同様で
ある。

以上の各実施例では、発生泥土を利用して埋
め戻しを行う場合を示したが、発生泥土に替え
て作泥水を使用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は隔壁固定型牽引式オープ
ンシールド機と、これを用いた工法を示す。第１
図は断面図、第２図は−線視図、第３図は管
体を接続後、オープンシールド機を推進させた状
態の断面略図である。第４図ないし第８図は隔壁
移動型自走式オープンシールド機と、これを用い
た工法を示す。第４図は管体を接続する状態の断
面図、第５図はフロントフレームを推進させるた
めのエヤバツクを膨らませた状態の背面図、第６
図は管体を接続して、テールフレームを推進させ
る状態の平面図、第７図は泥土を注入する状態の
断面略図である。第８図は管体とマンホールを接
続する状態を示す断面略図である。 Ａ……隔壁固定型牽引式オープンシールド機、
２……テールフレーム、４……前部隔壁、５……
後部隔壁、６……床板、７……作業室、８……開
口部、Ｄ……隔壁移動型自走式オープンシールド
機、２２……テールフレーム、２５……前部隔
壁、２６……移動隔壁、２７……床板、２８……
作業室、２９……開口部、３４……送りねじ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ オープンシールド機のテールフレーム内に、
   床板、前部隔壁、後部隔壁によりドライな状態を
   確保した作業室を形成して、後部隔壁に設けた開
   口部から作業室内へ布設ずみの管体の接続部分を
   突出させ、作業室内へ搬入した管体と前記接続部
   分とを作業室内で接続するとともに、オープンシ
   ールド機の推進により後部隔壁と注入ずみの泥土
   或いは泥水との間に生じるクリアランスに、固化
   剤を混入した泥土或いは泥水を注入して固化させ
   ることを特徴とする地中構造物の埋設工法。 ２ 作業室の後部隔壁が前後に移動する移動隔壁
   であり、管体の接続は、移動隔壁の移動により接
   続可能な空間を確保した作業室内で行ない、接続
   後は移動隔壁を前進させることにより、移動隔壁
   と注入ずみの泥土或いは泥水との間に生じるクリ
   アランスに固化剤を混入した泥土或いは泥水を注
   入して固化させる請求項１記載の地中構造物の埋
   設工法。 ３ オープンシールド機が自走式である場合、フ
   ロントフレームの推進は、テールフレームの側方
   に設けたエヤバツグの膨張により側方反力をとる
   請求項１又は２記載の地中構造物の埋設工法。 ４ 管体の内部に設置したバランスウエイトを、
   管体の接続時に作業室内で順次連結して、泥土或
   いは泥水固化後に撤去する請求項１又は２記載の
   地中構造物の埋設工法。 ５ テールフレームの前端部に前部隔壁を、後端
   部に後部隔壁を、底部に床板をそれぞれ設けて作
   業室を形成するとともに、後部隔壁には管体を挿
   入する開口部を設けたオープンシールド機に於い
   て、後部隔壁を前後方向へ移動させて移動隔壁と
   するための移動手段を具備することを特徴とする
   オープンシールド機。 ６ 開口部は、オープンシールド機の推進により
   生じる、開口部と管体との間の芯ずれに追随可能
   な大きさを有しており、後部隔壁内面には、開口
   部と管体との間に生じるクリアランスをシールす
   る止水枠が、上下及び左右方向へ移動可能にマグ
   ネツトで密着されている請求項５のオープンシー
   ルド機。