JP4402640B2 - オープンシールド工法 - Google Patents

Description

本発明は、上下水道、共同溝、電信・電話などの付設地下道等の地下構造物を市街地などに施工するオープンシールド工法に関するものである。

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活かした合理性に富む工法であり、この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の概略は図９に示すように左右の側壁板１ａと、これら側壁板１ａに連結する底板１ｂとからなる前面、後面および上面を開口したもので、前記側壁板１ａと底板１ｂの先端を刃口１１として形成し、また側壁板１ａの中央または後端近くにシールドジャッキ２を後方に向け上下に並べて配設する。図中３は隔壁を示す。

かかるオープンシールド機１を使用して施工するオープンシールド工法は、図示は省略するが、発進坑内にこのオープンシールド機１を設置して、オープンシールド機１のシールドジャッキ２を伸長して発進坑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４を上方から吊り降ろし、オープンシールド機１のテール部１ｃ内で縮めたシールドジャッキ２の後方にセットする。シールドジャッキ２と反力壁と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、発進坑は土留壁で構成し、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などで発進坑の前方部分に地盤改良を施しておくこともある。

ショベル等の掘削機９でオープンシールド機１の前面または上面から土砂を掘削しかつ排土する。この排土工程と同時またはその後にシールドジャッキ２を伸長してオープンシールド機１を前進させる。この前進工程の場合、コンクリート函体４の前にはボックス鋼材または型鋼を用いた枠体よりなるプレスバー８を配設し、オープンシールド機１は後方にセットされたコンクリート函体４から反力をとる。

そして第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１ｃ内で吊り降ろす。以下、同様の排土工程、前進工程、コンクリート函体４のセット工程を適宜繰り返して、順次コンクリート函体４をオープンシールド機１の前進に伴い縦列に地中に残置し、さらにこのコンクリート函体４の上面に埋戻土５を入れる。

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１ｃ内に吊り降ろす際には、コンクリートブロック等による高さ調整材７をコンクリート函体４下に配設し、このテール部１ｃ内でコンクリート函体４の左右および下部の空隙にグラウト材６を充填する。

このようにして、オープンシールド機１が到達坑まで達したならばこれを撤去して工事を完了する。

このようなオープンシールド工法では、前記のごとくコンクリート函体４をオープンシールド機１の前進に伴い縦列に地中に残置し、コンクリート函体４は、オープンシールド機１のテール部１ｃ内に吊り降ろされ、オープンシールド機１の前進とともに該テール部１ｃから出て地中に残されていくものであり、オープンシールド機１はこのように地中に残置したコンクリート函体４に反力をとって前進する。

コンクリート函体４は鉄筋コンクリート製で、図１０に示すように左側板４ａ、右側板４ｂと上床板４ｃと下床板４ｄとからなるもので、前後面を開口１０として開放されている。

このようなオープンシールド工法では、前記のごとく掘削・排土は地上に設置したショベルなどの掘削機９で行い、また、コンクリート函体４のオープンシールド機１のテール部１ｃへのセットも地上に設置したクローラクレーン等の揚重機で行う。

したがって、橋桁や大きな配管などの構造物の直下を横切るような場合、これらの場所では前記掘削機や揚重機の配置ができず、オープンシールド工法の施工が不可能となる。

そこで、前記のように施工場所の上方に橋桁などの障害物が存在し、その下を横切る場合でも、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に移行して施工を続行できる地下構造物の施工法として次のような工法がある。

これは、図８に示すように発進立坑１４に元押しジャッキ１３を設置し、障害物の下方を横切るときは、オープンシールド機１の前面を掘削排土し、オープンシールド機１ごとコンクリート函体４を発進立坑１４に設置の前記元押しジャッキ１３で押し出し、この元押しジャッキ１３と押し出したコンクリート函体４との間に新たなコンクリート函体４を配設して押し出しを繰り返す推進工程をオープンシールド工法に組み込んだものである。

そして、このような推進工程を含むオープンシールド工法では、上面に埋戻土５を施したコンクリート函体４の全体を元押しジャッキ１３で押し出すこととなるため、コンクリート函体４の前進に伴って埋戻土５も移動してしまうおそれがある。かかる埋戻土の移動は、敷設した函体上部の埋戻し後、上部の交通開放を行う場合に支障をきたす。

そこで、かかる不都合を解消する手段として、図８に示すようにコンクリート函体４と埋戻土５との間にフリクションカットプレート１２を配設して、コンクリート函体４と埋戻土５との縁を切っている。このフリクションカットプレートは例えば厚さ６〜９ｍｍ程度で幅がコンクリート函体４の幅にほぼ等しい鋼板で構成され、これを設置するにはコンクリート函体４の埋設ごとにセットし、先行して埋設したコンクリート函体４の上面に既に設置されているフリクションカットプレート１２に順次結合していく。

結合方法としては、例えば箱型ルーフ工法において実施しているような溶接などがある。

前記先行技術は当業者間で一般的に行なわれているものであり、文献公知発明にかかるものではない。

前記のようにフリクションカットプレート１２はコンクリート函体４の推進にともない発進立坑１４より順次継ぎ足していくが、このフリクションカットプレート１２は発進立坑１４側でのみ固定部材１５によって固定されるものである。そして、フリクションカットプレート１２の設置固定後は、コンクリート函体４のみをフリクションカットプレート１２の下方で滑らすようにして前進させる。

そして、従来、フリクションカットプレート１２は、コンクリート函体４の上部全面にわたって敷設されている。このため、敷設されたコンクリート函体４の延長が長くなったり、土被り（埋戻土の重量）が大きいと、コンクリート函体４とフリクションカットプレート１２との摩擦抵抗が大きくなり、フリクションカットプレート１２の伸びによる変形などが生じ、これが原因で上部の埋戻土５の移動やフリクションカットプレート１２の破断、または発進立坑１４のフリクションカットプレート１２の固定部材１５の変形などが生じ、場合によっては発進立坑１４の変形を招くことにもなる。

本発明の目的は前記不都合を解消するものとして、フリクションカットプレートをコンクリート函体の上部に敷設して、埋戻土との縁を切ってコンクリート函体を推進させる場合に、コンクリート函体とフリクションカットプレートとの摩擦抵抗や、敷設されたコンクリート函体の延長、コンクリート函体の上部の埋戻土の重量（土被り）などの現場ごとに異なる条件に応じて、コンクリート函体の上部に敷設するフリクションカットプレートの敷設範囲を適宜設定するオープンシールド工法を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、オープンシールド機の前面また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ろしてセットする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してコンクリート函体の上部を埋め戻しする工法に、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元押しジャッキで押し出し、この元押し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程を組み合わせ、前記コンクリート函体の推進工程でコンクリート函体の上面にフリクションカットプレートを配設するオープンシールド工法において、このフリクションカットプレートは、このフリクションカットプレートとコンクリート函体との摩擦抵抗が小さくなるように、前後のフリクションカットプレートを接続ボルトで、ボルト頭部が重ね合わせたフリクションカットプレートの下側に出るように接続して、コンクリート函体の推進方向に向くストライプ状に配置す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、フリクションカットプレートはコンクリート函体の上部全面にわたって敷設するのではなく、間隔を設けて配設するから、コンクリート函体とフリクションカットプレートとの摩擦抵抗が小さくなり、その結果、敷設されたコンクリート函体の延長が長くても、また、コンクリート函体の上部の埋戻土の重量（土被り）が多くても、フリクションカットプレートの伸びによる変形などの発生を防止し、これが原因による上部の埋戻土の移動やフリクションカットプレートの破断、または発進立坑のフリクションカットプレートの固定部材の変形などを防止し、発進立坑の変形も防げる。

そして、フリクションカットプレートとコンクリート函体との摩擦抵抗を低減できるから、コンクリート函体をスムーズに推進できる。

また、フリクションカットプレートの敷設量を低減でき、施工性が向上するだけでなく、経済的にもコストダウンを図れる。

さらに、コンクリート函体の推進方向に対して終始フリクションカットプレートの存在しない部分が形成できるから、その分だけ摩擦抵抗が低減し、コンクリート函体がスムーズに前進する。

請求項２記載の本発明は、オープンシールド機の前面また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ろしてセットする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してコンクリート函体の上部を埋め戻しする工法に、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元押しジャッキで押し出し、この元押し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程を組み合わせ、前記コンクリート函体の推進工程でコンクリート函体の上面にフリクションカットプレートを配設するオープンシールド工法において、このフリクションカットプレートは、このフリクションカットプレートとコンクリート函体との摩擦抵抗が小さくなるように、前後のフリクションカットプレートを接続ボルトで、ボルト頭部が重ね合わせたフリクションカットプレートの下側に出るように接続して、市松模様状に配置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、フリクションカットプレートが点在的に配設されるから、全体としてフリクションカットプレートとコンクリート函体との間の摩擦抵抗が低減する。しかも、全体的には各部均一に低減するから、コンクリート函体はスムーズに前進する。

以上述べたように本発明のオープンシールド工法は、フリクションカットプレートをコンクリート函体の上部に敷設して、埋戻土との縁を切ってコンクリート函体を推進させる場合に、コンクリート函体とフリクションカットプレートとの摩擦抵抗や、敷設されたコンクリート函体の延長、コンクリート函体の上部の埋戻土の重量（土被り）などの現場ごとに異なる条件に応じて、コンクリート函体の上部に敷設するフリクションカットプレートの敷設範囲を適宜設定することができるから、フリクションカットプレートとコンクリート函体との間の摩擦抵抗が低減され、上部の埋戻土の重量（土被り）が多くても、フリクションカットプレートの伸びによる変形などの発生を防止し、これが原因による上部の埋戻土の移動やフリクションカットプレートの破断、または発進立坑のフリクションカットプレートの固定部材の変形などを防止し、発進立坑の変形も防げる。

そして、コンクリート函体をスムーズに推進できて施工性が向上し、また、フリクションカットプレートの使用量も低減できるから経済的にもコストダウンが図れるものである。

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工法で使用するフリクションカットプレートの配置例の第１実施形態を示す平面図、図２は同上縦断側面図、図３は同上フリクションカットプレートの接続部の側面図で、本発明のオープンシールド工法は基本的には前記従来例と同様であるから、ここでの詳細な説明は省略する。

本発明方法でも前記のように施工場所の上方に橋桁などの障害物が存在し、その下を横切る場合でも、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に移行して施工を続行できるようにする。

そして、障害物が存在し、その下方を横切るときは、図７に示すように発進立坑１４に元押しジャッキ１３を設置し、オープンシールド機１の前面を掘削排土し、オープンシールド機１ごとコンクリート函体４を発進立坑１４に設置の前記元押しジャッキ１３で押し出し、この元押しジャッキ１３と押し出したコンクリート函体４との間に新たなコンクリート函体４を配設して押し出しを繰り返す推進工程をオープンシールド工法に組み込む。図中１６は支圧壁を示す。

そして、前記推進工程ではコンクリート函体４の上部の埋戻土５とコンクリート函体４との間にフリクションカットプレート１２を配設して、コンクリート函体４と埋戻土５との縁を切り、コンクリート函体４の推進に伴って埋戻土５が移動しないようにしている。

この場合、本発明ではコンクリート函体４の上面の全面にわたってフリクションカットプレート１２を配設するのではなく、コンクリート函体４とフリクションカットプレート１２との摩擦抵抗や、敷設されたコンクリート函体４の延長、コンクリート函体４の上部の埋戻土５の重量（土被り）などの現場ごとに異なる条件に応じて、コンクリート函体４の上部に敷設するフリクションカットプレート１２の敷設配置を適宜設定する。

図１〜図３はフリクションカットプレート１２の敷設配置を示す第１実施形態であり、オープンシールド機１の推進方向に向かってこれと同方向に伸びるストライプ状に配置し、推進方向に対して左右に間隔１９を設けた。図中１８は前後のフリクションカットプレート１２を接続する接続ボルトを示し、ボルト頭部が重ね合わせたフリクションカットプレート１２の下側に出る。

図１に示す例ではフリクションカットプレート１２の横幅はコンクリート函体４の横幅の５分の１に設定して、間隔Ａ，Ｂをおいてフリクションカットプレート１２をａ，ｂ，ｃの３列に配置した。

そして、ａ＋ｂ＋ｃ＞Ａ＋Ｂに設定し、間隔１９を設けることによってコンクリート函体４と埋戻土５とが直接接触する部分が形成されることになっても、コンクリート函体４と埋戻土５とが直接接触する面積はコンクリート函体４とフリクションカットプレート１２とが接触する面積より小さいから、コンクリート函体４と埋戻土５とはフリクションカットプレート１２により縁が切られており、フリクションカットプレート１２を配設することの所期の目的は達成できる。

よって、コンクリート函体４をフリクションカットプレート１２の下方でオープンシールド機１ごと元押しジャッキ１３で推進する場合、コンクリート函体４はフリクションカットプレート１２により埋戻土５とは縁が切られた状態で推進されるが、コンクリート函体４はその上面の全面がフリクションカットプレート１２と接触しているのではなく、一部が接触しているだけであるから、推進の際の摩擦抵抗が低減される。その結果、フリクションカットプレート１２の伸びによる変形などの発生を防止できる。

そして、フリクションカットプレート１２が配置されていない間隔１９は、コンクリート函体４の推進方向と同方向であるから、コンクリート函体４の推進をスムーズにできる。

図４〜図６はフリクションカットプレート１２の敷設配置を示す第２実施形態であり、フリクションカットプレート１２は、例えば第１実施形態と同様の横幅で、長さも横幅にほぼ等しい全体として正方形状に形成した。

この正方形状のフリクションカットプレート１２を市松模様状に配置し、コンクリート函体４の推進方向に対して間隔をおいて横方向に位置するフリクションカットプレート１２をＬ型鋼などによる接続用鋼材１７と接続ボルト１８とで結合する。

これにより隣接のフリクションカットプレート１２との空隙である間隔１９も市松模様状に形成され、コンクリート函体４の上部にフリクションカットプレート１２が全体的に点在するような状態で配置される。

よって、コンクリート函体４を元押しジャッキ１３で推進させる工程で、フリクションカットプレート１２の存在により、コンクリート函体４はフリクションカットプレート１２により埋戻土５とは縁が切られた状態で推進されるが、コンクリート函体４はその上面の全面がフリクションカットプレート１２と接触しているのではなく、部分的に接触しているだけであるから、推進の際の摩擦抵抗が低減される。その結果、フリクションカットプレート１２の伸びによる変形などの発生を防止できる。

本発明のオープンシールド工法におけるフリクションカットプレートの配置例の第１実施形態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フリクションカットプレートの配置例の第１実施形態を縦断側面図である。 本発明のオープンシールド工法におけるフリクションカットプレートの配置例の第１実施形態を示す接続部の側面図である。 本発明のオープンシールド工法におけるフリクションカットプレートの配置例の第２実施形態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フリクションカットプレートの配置例の第２実施形態を縦断側面図である。 本発明のオープンシールド工法におけるフリクションカットプレートの配置例の第２実施形態を示す接続部の側面図である。 本発明のオープンシールド工法の説明図である。 従来のオープンシールド工法の説明図である。 オープンシールド工法の概略を示す縦断側面図である。 コンクリート函体の斜視図である。

１ オープンシールド機 １ａ 側壁板
１ｂ 底板 １ｃ テール部
１ｄ フロント部 ２ シールドジャッキ
３ 隔壁 ４ コンクリート函体
４ａ 左側板 ４ｂ 右側板
４ｃ 上床板 ４ｄ 下床板
５ 埋戻土 ６ グラウト材
７ 高さ調整材 ８ プレスバー
９ 掘削機 １０ 開口
１１ 刃口 １２ フリクションカットプレート
１３ 元押しジャッキ １４ 発進立坑
１５ 固定部材 １６ 支圧壁
１７ 接続用鋼材 １８ 接続ボルト
１９ 間隔

Claims (2)

1. オープンシールド機の前面また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ろしてセットする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してコンクリート函体の上部を埋め戻しする工法に、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元押しジャッキで押し出し、この元押し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程を組み合わせ、前記コンクリート函体の推進工程でコンクリート函体の上面にフリクションカットプレートを配設するオープンシールド工法において、このフリクションカットプレートは、このフリクションカットプレートとコンクリート函体との摩擦抵抗が小さくなるように、前後のフリクションカットプレートを接続ボルトで、ボルト頭部が重ね合わせたフリクションカットプレートの下側に出るように接続して、コンクリート函体の推進方向に向くストライプ状に配置することを特徴とするオープンシールド工法。
2. オープンシールド機の前面また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ろしてセットする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してコンクリート函体の上部を埋め戻しする工法に、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元押しジャッキで押し出し、この元押し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程を組み合わせ、前記コンクリート函体の推進工程でコンクリート函体の上面にフリクションカットプレートを配設するオープンシールド工法において、このフリクションカットプレートは、このフリクションカットプレートとコンクリート函体との摩擦抵抗が小さくなるように、前後のフリクションカットプレートを接続ボルトで、ボルト頭部が重ね合わせたフリクションカットプレートの下側に出るように接続して、市松模様状に配置することを特徴とするオープンシールド工法。

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