JP2021181751A - Reaction force structure and method for launching concrete box or open shield machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、推進工法におけるコンクリート函体もしくはオープンシールド工法におけるオープンシールド機の発進反力構造および方法に関するものである。 The present invention relates to a starting reaction force structure and method of a concrete box in a propulsion method or an open shield machine in an open shield method.
推進工法は、推進管(主に鉄筋コンクリート管)の先端に掘進機を取り付け、地中を掘削しつつ、後方の油圧ジャッキで推し進めて、管を埋設する工法で、地面を掘り起こして管を設置する「開削工法」に対して「非開削工法」と呼ばれている。 The propulsion method is a method of attaching an excavator to the tip of a propulsion pipe (mainly a reinforced concrete pipe), excavating the ground, pushing it with a hydraulic jack at the rear, and burying the pipe. It is called "non-cutting method" as opposed to "opening method".
図12に示すように、推進工法の機械構成は、立坑(発進立坑)A、支圧壁B、推進台C、元押ジャッキD、押輪E、ストラットF、押角G、推進管H、掘進機I(又は刃口)からなっており、長距離推進の場合はさらに中押装置Jが設置される。 As shown in FIG. 12, the mechanical configuration of the propulsion method includes a shaft (starting shaft) A, a bearing wall B, a propulsion base C, a main push jack D, a push wheel E, a strut F, a push angle G, a propulsion pipe H, and a drilling machine. It consists of I (or blade edge), and in the case of long-distance propulsion, a middle push device J is further installed.
図中Kは発進口壁、Lは門型クレーン、Mは元押し、中押し用油圧ポンプ、Nは滑材圧送ポンプ、Oは滑材ミキサーである。 In the figure, K is a starting port wall, L is a gantry crane, M is a main push, a hydraulic pump for middle push, N is a lubricant pump, and O is a lubricant mixer.
推進工法は、先端の掘進機I(又は刃口)で掘削を行い、元押ジャッキDを伸長して推進管Hを推し進める。 In the propulsion method, excavation is performed with the excavator I (or the cutting edge) at the tip, and the main push jack D is extended to push the propulsion pipe H.
推進工法に関しては、先行技術文献として多くの特許文献があるが、支圧壁Bに関しては特に特許文献はない。 Regarding the propulsion method, there are many patent documents as prior art documents, but there is no particular patent document regarding the bearing wall B.
また、下記特許文献は、開削工法とシールド工法の長所を生かした合理性に富むオープンシールド工法により施工する場合に、施工個所の上方に橋桁等の障害物が横切る場合でも、オープンシールド工法に用いたオープンシールド機はそのまま設置してこの障害物の影響を受けずに地下構造物を施工し、また、障害物通過後はオープンシールド工法にすぐ移行して施工を続行できるものとして提案されたものである。
この特許文献1は、オープンシールド工法と、オープンシールド機の前面を掘削・排土し、オープンシールド機ごとコンクリート函体を発進立坑に設置した推進ジャッキで押し出し、該推進ジャッキと押し出したコンクリート函体との間に新たなコンクリート函体を配設して押し出しを繰り返す推進工法とを組み合わせる。かかるオープンシールド工法と推進工法の組み合わせについてはその概要を図7に示す。
In this
先にオープンシールド工法を図7〜図11について説明する。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は、基本的に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なる前面、後面及び上面を開口したシールド機である。
First, the open shield method will be described with reference to FIGS. 7 to 11. The
該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、フロント部2としての前方の機体の後端にテール部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。
The
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、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。
The
これに対してテール部3はコンクリート函体8の設置を行うもので、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たジャッキ部と、その後方でスペースを確保した函体吊下し部を構成している。
On the other hand, the
図中6はフロント部2の前端に設けた可動分割刃口である。
In the figure, 6 is a movable split blade edge provided at the front end of the
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8〜図11に示すように、発進立坑と到達坑との間で施工される。発進立坑11内で前記オープンシールド機を組立て、発進立坑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を伸長して発進立坑11内の反力壁(図示せず)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のテール部3内で縮めたシールドジャッキ5の後方にセットする。
As shown in FIGS. 8 to 11, the open shield method using such an
次いで、同様に掘削機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をテール部3内に吊り降す。
Next, in the same manner, the
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が到達立坑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はグラウト機である。
Hereinafter, the same excavation and setting process of the
かかるオープンシールド工法で推進工法を取り入れる場合は、図発進立坑11内にコンクリート製の厚い支圧壁7を形成し、ここに元押しジャッキ9を設置し、これでコンクリート函体8を推進させる。図中10は受台鋼である。
When the propulsion method is adopted by the open shield method, a thick
下記特許文献は発進立坑を築造して、発進立坑からオープンシールド機を発進する場合に、発進立坑の切梁支保工を支障なく撤去でき、鏡切りが不要であり、発進立坑の坑口の地盤改良の必要が無く、安価かつ工期の短縮が可能となるオープンシールド工法のオープンシールド機発進方法を提供するものとして、本出願人が出願し、特許を取得したものである。
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反力壁もしくは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してセットする工程とを適宜繰り返してコンクリート函体を縦列に順次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は、側壁板を上下段に適宜分割して、ボルト接合で組立可能であり、発進立坑築造後、オープンシールド機の組立に応じて、オープンシールド機より上の支保工を撤去し、立坑内のオープンシールド機側部を埋戻土または処理土で埋め戻し、オープンシールド機の組立完了後、鏡土留矢板を引き抜き、オープンシールド機を発進させる。 A process of arranging propulsion jacks inside the left and right side wall plates to excavate and drain the earth and sand in front of the front or top opening of the open shield machine that opens the front, rear and top surfaces, and extending the propulsion jack to the reaction force wall. Alternatively, the process of moving the shield machine forward by using the concrete box as a reaction force and the process of suspending and setting a new concrete box from above behind the propulsion jack that has been shrunk in the tail of the shield machine are repeated as appropriate. In the open shield method in which concrete boxes are sequentially buried in columns, the open shield machine can be assembled by dividing the side wall plates into upper and lower stages and bolting them together. Then, the support work above the open shield machine is removed, the side of the open shield machine in the shaft is backfilled with backfill soil or treated soil, and after the assembly of the open shield machine is completed, the mirror soil retaining sheet pile is pulled out and the open shield machine is used. To start.
前記推進工法は原則として発進用の立坑Aを形成し、ここに鉄筋コンクリート製の支圧壁Bを設けて、この支圧壁Bで元押ジャッキDの推進反力を受けて、推進管Hを推し進める。 In the propulsion method, as a general rule, a shaft A for starting is formed, a bearing wall B made of reinforced concrete is provided here, and the bearing wall B receives the propulsion reaction force of the main push jack D to provide the propulsion pipe H. Push forward.
前記図7に示すオープンシールド工法との組み合わせの場合は、発進立坑11内に支圧壁7等の元押し設備を構築する。
In the case of the combination with the open shield method shown in FIG. 7, a main pushing facility such as a
従って、立坑Aや発進立坑11はこのような支圧壁Bや支圧壁7を設けるだけの、堅牢さと、スペースが必要とするものとされる。
Therefore, the shaft A and the starting
発進立坑背面反力部分に既設水路が存在する場合や、反力部分地山が軟弱地盤である場合、十分な強度を有する立坑A、発進立坑11を構築できないので、支圧壁Bや支圧壁7を介在させた立坑背面の受動土圧だけでは推進の反力の確保が困難となり、オープンシールド工法にて推進する為には大掛かりな補助工事が必要となる。
If there is an existing waterway in the reaction force part on the back of the starting shaft, or if the ground of the reaction force part is soft ground, the shaft A and the starting
前記反力部分に既設水路が存在する場合では、既設水路を埋め戻すと降雨による増水時に発進立坑から、背面の既設水路に水路流水を通水することが出来ず、周辺宅地の浸水被害の原因となる。 If there is an existing canal in the reaction force part, if the existing canal is backfilled, it will not be possible to pass the canal running water from the starting shaft to the existing canal on the back when the water level rises due to rainfall, causing inundation damage to the surrounding residential land. Will be.
前記軟弱地盤である場合、背面地山に地盤改良等を施す必要があり、経済的に高価となる。 In the case of the soft ground, it is necessary to improve the ground on the back ground, which is economically expensive.
前記特許文献1は、発進立坑は、少なくとも前面および上面開口の鋼製チャンバーをオープンシールド機のテール部内に設置して形成することにより、オープンシールド工法で設置したコンクリート函体はそのままにして、かつ、これを反力にして推進工法でコンクリート函体を推進できるとあるが、オープンシールド工法で設置したコンクリート函体を反力体として用いるのは、コンクリート函体を痛めるおそれがある。
In
ちなみに、コンクリート函体の大きさは多少大小があるが、高さが1〜2m程度、幅が1〜3m程度、長さが1〜3m程度で、かなり大きなものである。従って、円形のコンクリートヒューム管とは大きさや用途が異なる。 By the way, the size of the concrete box is somewhat large and small, but the height is about 1 to 2 m, the width is about 1 to 3 m, and the length is about 1 to 3 m, which are quite large. Therefore, it is different in size and use from the circular concrete Hume pipe.
このようなコンクリート函体ではシールド機を前進させるための推進ジャッキでの力が加えられた際には大丈夫でも、コンクリート函体の推進はかなりの力を受け、コンクリート函体の左側壁版、右側壁版は圧縮される状態となり、上床版や下床版に曲げモーメントがかかりその端面にクラックが入るおそれがある。 With such a concrete box, it is okay when the force of the propulsion jack to move the shield machine forward is applied, but the propulsion of the concrete box receives a considerable force, and the left side wall version of the concrete box, the right side. The wall slab is in a compressed state, and a bending moment is applied to the upper and lower floor slabs, which may cause cracks in the end faces.
元押し設備を必要としないシールド工法においても、シールド機の初期推進の発進反力部分については前記推進工法と同様であり、反力部分に既設水路が存在する場合や、反力部分が軟弱地盤である場合、不都合が生じる。 Even in the shield method that does not require a pusher, the starting reaction force part of the initial propulsion of the shield machine is the same as the above propulsion method, and if there is an existing waterway in the reaction force part or the reaction force part is soft ground. If this is the case, inconvenience will occur.
前記特許文献2は、図面内記載の12(支保工)、12a(中段支保工)、12b(上段支保工)は土留め構造を保つための鋼矢板の支保工であり、反力鋼材ではない。
In
図2、図3記載の通り、支保工はオープンシールド機(1)部材より上部に配置されており、オープンシールド機の推力を受けるコンクリート函体とは高さ方向で接することは無く、反力とはなり得ない。 As shown in FIGS. 2 and 3, the support work is located above the open shield machine (1) member, and does not come into contact with the concrete box that receives the thrust of the open shield machine in the height direction, and the reaction force. Cannot be.
このように特許文献2では反力壁は発進反力背面部分に当発明が解決するための課題として挙げたような反力がとれない場合については考慮されていない。
As described above, in
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、地山への摩擦力を利用して反力伝達構造物を形成できるので、発進立坑を設けることなくコンクリート函体の推進、シールド機の発進が可能となるコンクリート函体、およびシールド機の発進反力構造および方法を提供することにある。 An object of the present invention is to eliminate the inconvenience of the above-mentioned conventional example and to form a reaction force transmission structure by utilizing the frictional force on the ground. Therefore, the concrete box can be propelled and the shield machine can be started without providing a starting shaft. It is an object of the present invention to provide a starting reaction force structure and method for a concrete box and a shield machine.
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推力を受けるコンクリート函体を定置配置し、このコンクリート函体の左右両側方に土留め鋼矢板を配設し、土留め鋼矢板の内側に反力伝達鋼材を横架して土留め鋼矢板と一体構造となる反力伝達構造物を形成し、コンクリート函体後端の支圧を受ける支圧体をこの反力伝達構造物の幅方向に架設することをオープンシールド機の推力を受けるためコンクリート函体を定置配置し、このコンクリート函体の左右両側方に土留め鋼矢板を配設し、土留め鋼矢板の内側に反力伝達鋼材を横架して反力伝達構造物を形成し、コンクリート函体後端の支圧を受ける支圧体をこの反力伝達構造物の幅方向に架設したことを要旨とするものである。
In order to achieve the above object, in the present invention according to
請求項2記載の本発明は、オープンシールド機の推力を受けるためコンクリート函体を定置配置し、このコンクリート函体の左右両側方に土留め鋼矢板を配設し、土留め鋼矢板の内側に反力伝達鋼材を横架して反力伝達構造物を形成し、コンクリート函体後端の支圧を受ける支圧体をこの反力伝達構造物の幅方向に架設した発進反力構造を形成し、この発進反力構造およびコンクリート函体を反力としてオープンシールド機を発進させることを要旨とするものである。
In the present invention according to
本発明によれば、元押しジャッキやコンクリート函体の支圧を受ける支圧体は、間接的に反力伝達構造物を介して土留め鋼矢板と一体の構造となり、土留め鋼矢板側部に発生する地山と鋼矢板との摩擦力を期待できる反力構造となるので、4方を囲むような立坑を形成しなくとも推進反力を確保することができる。 According to the present invention, the bearing body that receives the bearing pressure of the main push jack or the concrete box is indirectly integrated with the earth retaining steel sheet pile via the reaction force transmission structure, and the side portion of the earth retaining steel sheet pile. Since the reaction force structure is such that the frictional force between the ground and the steel sheet pile generated in the above can be expected, the propulsion reaction force can be secured without forming a shaft surrounding the four sides.
このように完璧な発進立坑を形成しなくもとよいので、背面に既設水路が存在する場合についても、既設水路を埋め戻すことなく施工可能である為、降雨時の増水、水路への通水を確保した施工が可能である。 Since it is not necessary to form a perfect starting shaft in this way, even if there is an existing waterway on the back, it can be constructed without backfilling the existing waterway. It is possible to carry out construction that secures.
また、発進箇所の背面の地山が軟弱地盤であり反力が期待出来ない場合においても、補助工法等を必要とせず、例えば、オープンシールド工法と推進工法を組み合わせる場合のオープンシールド工での推進が可能となり、十分な反力を期待でき、経済的である。 In addition, even if the ground behind the starting point is soft ground and reaction force cannot be expected, no auxiliary method is required. For example, propulsion by open shield method when the open shield method and propulsion method are combined. Is possible, and sufficient reaction force can be expected, which is economical.
同様に発進箇所立坑背面直近に構造体があり、土留め、厚い支圧コンクリートの築造が困難である場合においても施工が可能である。 Similarly, there is a structure near the back of the shaft at the starting point, and construction is possible even when it is difficult to retain soil or build thick bearing concrete.
支圧コンクリートを築造することなく施工可能である為、スクラップ鋼材は発生するが、コンクリートからは発生しない。 Since it can be constructed without constructing bearing concrete, scrap steel is generated, but not from concrete.
従来のような発進立坑として形成する場合でも土留め鋼矢板側部に発生する地山と鋼矢板との摩擦力を期待できる反力構造となるので、立坑自体が大きな反力体となり、支圧構造の剛性が高い為、推進による反力部分の変位が少なく、推進精度が向上する。 Even when it is formed as a starting shaft as in the past, it has a reaction force structure that can expect the frictional force between the ground and the steel sheet pile generated on the side of the earth retaining steel sheet pile, so the shaft itself becomes a large reaction force body and supports pressure. Since the structure has high rigidity, the displacement of the reaction force part due to propulsion is small, and the propulsion accuracy is improved.
以上述べたように本発明のコンクリート函体やシールド機の発進反力構造および方法は、地山への摩擦力を利用して反力伝達構造物を形成できるので、大掛かりな発進立坑を設けることや、もしくは発進立坑を設けることなくコンクリート函体の発進が可能となるものである。 As described above, the starting reaction force structure and method of the concrete box and the shield machine of the present invention can form a reaction force transmitting structure by utilizing the frictional force to the ground, so that a large-scale starting shaft is provided. Or, it is possible to start a concrete box without installing a starting shaft.
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の発進反力構造および方法の第1実施形態を示す平面図、図2は同上側面図で、図中8はコンクリート函体を示すが、これはオープンシールド機1の推力を受けるために定置配置されるものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with respect to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a starting reaction force structure and a method of a concrete box of the present invention, FIG. 2 is a side view of the same as above, and FIG. 8 in the figure shows a concrete box, which is an open shield machine. It is placed stationary to receive the thrust of 1.
オープンシールド機1は、基本的に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なる前面、後面及び上面を開口したシールド機である。
The
該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、フロント部2としての前方の機体の後端にテール部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。
The
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、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。
The
これに対してテール部3はコンクリート函体8の設置を行うもので、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たジャッキ部と、その後方でスペースを確保した函体吊下し部を構成している。
On the other hand, the
図中6はフロント部2の前端に設けた可動分割刃口である。
In the figure, 6 is a movable split blade edge provided at the front end of the
オープンシールド機1を用いたオープンシールド工法で、既設水路16に繋げる新たな水路を構築するような場合で、元押し設備を必要としない場合である。
This is a case where a new waterway connected to the existing
このような場合において、シールド機の初期推進の発進反力部分については反力部分に既設水路が存在する場合や、反力部分が軟弱地盤である場合、不都合が生じる。 In such a case, regarding the starting reaction force portion of the initial propulsion of the shield machine, inconvenience occurs when an existing water channel exists in the reaction force portion or when the reaction force portion is soft ground.
コンクリート函体8の左右両側方に多少間隔を存してシートパイルによる土留め鋼矢板17を並行に配設し、また、相対向する土留め鋼矢板17の下方には、捨て石および捨てコンクリートを敷設し、その上に受台25を設置する。
Retaining steel sheet piles 17 made of sheet piles are arranged in parallel on both the left and right sides of the
前記土留め鋼矢板17の内側にアングル材によるブラケット18を溶接等で取付け、このブラケット18で挟み込むようにしてCチャンネル材のような形鋼による反力伝達鋼材19を複数段に横架して反力伝達構造物20を形成した。
A
反力伝達構造物20の幅方向、すなわち相対向する土留め鋼矢板17間に端部をボルト24で反力伝達鋼材19に固定したH形鋼による横方向部材21aとこの横方向部材21aに直交させる縦方向部材21bとで格子に枠組んだ支圧体21を架設する。(図4参照)
In the width direction of the reaction
該支圧体21はコンクリート函体8の後端に函***置調整材26としてキリンジャッキ等およびH鋼による支圧鋼27を設置した。その詳細を図6に示す。
In the bearing
このようにコンクリート函体8の左右両側方に土留め鋼矢板17を配設し、土留め鋼矢板17の内側に反力伝達鋼材19を横架して反力伝達構造物20を形成し、コンクリート函体8の後端の支圧を受ける支圧体21をこの反力伝達構造物20の幅方向に架設した。
In this way, the earth retaining steel sheet piles 17 are arranged on both the left and right sides of the
該支圧体21はコンクリート函体8の後端への元押しジャッキ9の支圧を受けるもので、元押しジャッキ9を設置するジャッキ架台23をこの支圧体21の前に置く。
The bearing
次に使用法について説明すると、コンクリート函体8を推進させるには元押しジャッキ9を伸長してこの元押しジャッキ9によりコンクリート函体8を押し出す。
Next, to explain the usage, in order to propel the
図示は省略するが縦列するコンクリート函体8の先端にはオープンシールド機が設置され、オープンシールド工法によりコンクリート函体8は設置されていた。(地上に設置したショベルカーで、オープンシールド機の刃口部を掘削し、オープンシールド機の前進とコンクリート函体の吊下し・設置を繰り返す。)
Although not shown, an open shield machine was installed at the tip of the parallel
橋梁等の構造物下を施工する場合、オープンシールド工法を取れないので、オープンシールド機の刃口部分はオープンシールド機内部から掘削し、このオープンシールド機ごとコンクリート函体8を元押しジャッキ9で推進させる。
When constructing under a structure such as a bridge, the open shield method cannot be used, so the blade edge of the open shield machine is excavated from inside the open shield machine, and the
元押しジャッキ9の推進反力は支圧体21で受けるが、これが反力伝達鋼材19を介して土留め鋼矢板17に伝わり、土留め鋼矢板17の側部に発生する地山と鋼矢板との摩擦力を利用することができる。
The propulsion reaction force of the main push jack 9 is received by the bearing
1…オープンシールド機
2…フロント部 3…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…支圧壁
8…コンクリート函体 9…元押しジャッキ
10…受台鋼 11…発進立坑
12…掘削機 13…到達坑
14…ダンプ 15…グラウト機
16…既設水路 17…土留め鋼矢板
18…ブラケット 19…反力伝達鋼材
20…反力伝達構造物 21…支圧体
21a…横方向部材 21b…縦方向部材
21c…支圧コンクリート壁 23…ジャッキ架台
24…ボルト 25…受台
26…函***置調整材 27…支圧鋼
28…押角
1 ...
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