JP6764438B2 - 推進工法併用のオープンシールド工法 - Google Patents

Description

本発明は、推進工法併用のオープンシールド工法に関する。

下記特許文献は、推進工法併用のオープンシールド工法を示すもので、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る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。
特開２００１−７３６８６号公報 特開平７−２６９２８９号公報

推進工法は、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ものである。

オープンシールド工法は図９にその概略を示すと、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、後面及び上面を開口したシールド機である。

該オープンシールド機１は前記側壁板１ａと底板１ｂの先端を刃口１１として形成し、また側壁板１ａの中央又は後端近くに推進ジャッキ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。

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の推進ジャッキ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を上方から吊り降し、オープンシールド機１のテール部１ｃ内で縮めた推進ジャッキ２の後方にセットする。推進ジャッキ２と反力壁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等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の前面又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推進ジャッキ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又は型鋼を用いた枠体よりなる押角８を配設する。

そして前記第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１ｃ内に吊り降す。以下、同様の掘削・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の上面に埋戻し５を施す。

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１ｃ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裏込注入材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。

コンクリート函体４は、前記のようにオープンシールド機１のテール部１ｃ内に吊り降され、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るが、該コンクリート函体４は鉄筋コンクリート製のもので、図１０に示すように左側壁板４ａ，右側壁板４ｂと上床板４ｃと下床板４ｄとからなるもので、前後面が開口１０として開放されている。

また、コンクリート函体４は前記裏込注入材６の裏込め注入のためのグラウトホール１４を有する。

このようなオープンシールド工法では、前記のごとく掘削・排土は地上に設置したショベル等の掘削機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。

従って、橋桁や大きな配管等の構造物の直下を横切るような場合には、それがある箇所では前記掘削機９や揚重機が配置できず、オープンシールド工法の施工が不可能となるので、オープンシールド機１をコンクリート函体４の後方に元押しジャッキをセットし、コンクリート函体４とともにオープンシールド機１を押し出す推進工法が併用される。

この場合、オープンシールド機１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ようにする。

前記元押しジャッキのセットは発進坑を形成して行う場合もあるが、前記特許文献１では、テール部の後方に例えば内部に元押しジャッキを配設した推進チャンバをクレーンなどの重機で吊り下ろして設置し、これを発進坑としている。

ところで、オープンシールド機１が裏込注入タイプ用シールド機での施工の場合、テール部内に函体を設置した後、函体の内部よりテール部内面と函体外面との空隙に可塑状の裏込注入材を注入充填する作業である一次注入工と、推進と同時に函体内部よりテールボイドであるテール部底板及び側板の厚み分に可塑状の裏込注入材を注入充填する作業である二次注入工とを施すことになるが、これを用いて推進工法を行うには下記のような問題が発生する。

裏込注入タイプシールド機で元押し推進施工を使用とした場合、函体に裏込注入材が付着してしまい、函体の推進挙動により裏込注入材が打設位置に留まらず、周辺地山に影響が発生する。

または底部裏込注入部に空隙が発生した場合、推進函体高さの影響を及ぼす。

以上のことから、裏込注入タイプシールド機を用いて、裏込注入材の打設と共に推進タイプ施工をすることは困難である。

そこで、従来は、裏込注入タイプシールド機と推進タイプ用シールド機の両方を使用し、通常の施工では裏込注入タイプシールド機を用いて施工し、１箇所のみ橋梁等の近接した上空制限がある場合、裏込注入タイプシールド機に替えて推進タイプ用シールド機を用いて橋梁部分を元押し推進タイプ施工を行った後、橋梁を通過した箇所に築造した立坑にて、推進タイプシールド機を解体撤去する。

なお、推進タイプ用オープンシールド工法については、特開平４−６２２２９号公報にもあるが、使用するシールド機は左右側壁と底板からなるＵ型のシールド機であり、推進ジャッキを有するものである。シールド機は、コンクリート函体の前方に設置する。発進坑内に設置した元押しジャッキによりコンクリート函体を地中に押し出し、該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ものである。

オープンシールド機の前進はまず、シールド機に設置した推進ジャッキでコンクリート函体を反力にシールド機を前進させ、その後、発進坑内に設置した元押しジャッキで、発進坑後部の支圧壁を反力にコンクリート函体を前進させる。

前記推進タイプシールド機を解体撤去した立坑に裏込注入タイプ用シールド機を再度設置し、橋梁後の区間を裏込注入タイプシールド機にて、裏込注入タイプ施工を行うもので、このように、現状の方法では１箇所の橋梁下を含む路線を施工するにあたり、２タイプのシールド機とタイプ変更用の立坑を必要する為、工事費が高価となる。

また、橋梁通過後に、推進タイプシールド機解体撤去、裏込注入タイプシールド機組立用の立坑を築造する必要があり、橋梁通過後箇所に立坑築造用の作業スペースを必要とする。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、1機のシールド機でかつ、施工タイプ変更の立坑を必要とせず、橋梁下越し施工と、先の曲線を含むような裏込注入タイプ施工に適する箇所の施工が可能となる為、経済的である推進工法併用のオープンシールド工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、 オープンシールド機後方にコンクリート函体を設置し、コンクリート函体を元押しジャッキで推進させる場合において、コンクリート函体の外側側部・底部に耐久性の高い板体を取り付け、コンクリート函体を拡大することで、オープンシールド機のシールド機幅、下端高さにコンクリート函体を合わせ、オープンシールド機をコンクリート函体毎推進した場合においてもテールボイドが発生しないようにしたことを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明は、コンクリート函体の前にオープンシールド機を設置し、コンクリート函体を元押しジャッキで推進させる場合において、オープンシールド機の後方に鋼製、木材、プラスチック、繊維材料、樹脂材料製等の板体による型枠を設置し、この中に吊下すコンクリート函体の外側側部・底部に可塑性を有する裏込注入材や、コンクリート、発泡モルタル、発泡ウレタン等固化後、強度を有する空隙充填材料を打設してコンクリート函体を拡大することで、オープンシールド機のシールド機幅、下端高さにコンクリート函体を合わせ、オープンシールド機をコンクリート函体ごと推進した場合においてもテールボイドが発生しないようにしたことを要旨とするものである。

請求項１および請求項２記載の本発明によれば、コンクリート板等の板体を設置し、橋梁下推進施工中のテールボイドを発生させないことにより、推進施工中の周辺地盤への影響、推進函体高さへの影響を抑えることが出来る。

請求項３記載の本発明は、コンクリート函体は、空隙充填材を打設した型枠ごとオープンシールド機のシールド機幅と合わせ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、空隙充填材を打設した型枠はそのまま埋め殺しにして、解体する手間を省くことができる。

請求項４記載の本発明は、空隙充填材固化後、コンクリート函体の外側側部に設置した型枠を取り外して、空隙充填材外幅をオープンシールド機のシールド機幅と合わせ、オープンシールド機をコンクリート函体ごと推進した場合においてもテールボイドが発生しにくくしたことを要旨とするものである。

請求項４記載の本発明によれば、請求項２記載の型枠内面をオープンシールド機外幅に合わせて型枠を設置することで、空隙充填材が固化後、側部の型枠を撤去し、後に設置するコンクリート函体の外側に設置する型枠として再度転用することができる。

請求項５記載の本発明は、裏込注入タイプのオープンシールド機をテール部にコンクリート函体の設置を行なわない推進タイプ用シールド機として使用し、架空障害物通過後裏込注入タイプ施工に切り換えることを要旨とするものである。

請求項５記載の本発明によれば、１機のシールド機でかつ、施工タイプ変更の立坑を必要とせず、架空障害物通過施工と、先の曲線を含むような裏込注入タイプ施工に適する箇所の施工が可能となる為、経済的である。

以上述べたように本発明の推進工法併用のオープンシールド工法は、1機のシールド機でかつ、施工タイプ変更の立坑を必要とせず、橋梁下越し施工と、先の曲線を含むような裏込注入タイプ施工に適する箇所の施工が可能となる為、経済的なものである。

本発明の推進工法併用のオープンシールド工法の１実施形態の前工程を示す縦断側面図である。 発明の推進工法併用のオープンシールド工法の１実施形態の前工程を示す平面図である。 本発明の推進工法併用のオープンシールド工法の１実施形態の後工程を示す縦断側面図である。 本発明の推進工法併用のオープンシールド工法の１実施形態の後工程を示す平面図である。 本発明の推進工法併用のオープンシールド工法で使用するコンクリート函体の第１例を示す横断面図である。 本発明の推進工法併用のオープンシールド工法で使用するコンクリート函体の第１例を示す平面図である。 本発明の推進工法併用のオープンシールド工法で使用するコンクリート函体の第２例を示す横断面図である。 本発明の推進工法併用のオープンシールド工法で使用するコンクリート函体の第２例を示す平面図である。 オープンシールド工法の概要を示す縦断側面図である。 オープンシールド工法で使用するコンクリート函体の斜視図である。

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は本発明の１実施形態の前工程を示す縦断側面図、図２は平面図、図３は後工程を示す縦断側面図、図４は同上平面図である。

図中１５は架空障害物としての橋梁等の構造物で、その下を施工する場合、掘削機や揚重機が配置できず、オープンシールド工法での施工を行うことができない。

図示の施工例は、橋梁等の構造に脇に土留め鋼矢板１６で発進坑１７を形成し、ここに支圧壁１８を設けて、元押しジャッキ１９でコンクリート函体４を推進する推進工法を行うものである。

なお、先頭に置くオープンシールド機１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、後面及び上面を開口したシールド機であるが、図１にも示すように、フロント部２０とテール部２１に前後に分割するものであり、フロント部２０としての前方の機体の後端にテール部２１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。

フロント部２０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２３を左右によせて、また上下複数段に配設している。

これに対してテール部はコンクリート函体４の設置を行うもので、機体内で前部に後方へ向けて推進ジャッキ２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。図中２２はフロント部の前端に設けた可動分割刃口である。

オープンシールド機１を発進坑１７に設置し、これを推進させて後方にコンクリート函体４を元押しジャッキ１９の前に吊下せるスペースを確保する。

発進坑１７に吊下ろすコンクリート函体４は、従来と同じく、図１２に示すように鉄筋コンクリート製のもので、左側壁板４ａ，右側壁板４ｂと上床板４ｃと下床板４ｄとからなるが、このコンクリート函体４に対して図５、図６に示すように、外側の側部である左側壁板４ａ，右側壁板４ｂと底部である下床板４ｄにほぼこれらと同じ大きさの耐久性を有する板体を取り付けて全体を拡大するようにする。

本実施形態では、耐久性を有する板体としてはコンクリート板２４であり、コンクリート板２４をボルト２８で取り付けて全体を拡大した。

なお、耐久性を有する板体としてはコンクリート板２４以外で、金属板、プラスチック、樹脂製材料、木材合板等の板体でもよい。

ボルト２８はインサートボルトであり、先に下床板４ｄに取り付けるコンクリート板２４を敷設し、その上にコンクリート函体４を載置くとともに、左右にコンクリート板２４を配設し、左側壁板４ａ，右側壁板４ｂにボルト止めする。

前記コンクリート板２４にもグラウトホール１４′が形成してあり、取付に際してはコンクリート函体４のグラウトホール１４と合致させる。

このようにして、コンクリート函体４はコンクリート板２４を取り付けることにより拡大して、オープンシールド機１のシールド機幅、下端高さに合わせた。

なお、コンクリート板２４はプレキャストコンクリート板（ＰＣ板）であるが、その大きさは、左側壁板４ａ，右側壁板４ｂよりも高いものとして嵩上げすることも可能である。

オープンシールド機１の前方の切羽は、オープンシールド機１内から掘削し、その土砂はオープンシールド機１内を後方に搬送し、発進坑１７から地上に排出する。

オープンシールド機１の前方の土砂が取り除かれたならば、元押しジャッキ１９を推進し、コンクリート板２４を取り付けたコンクリート函体４ともどもオープンシールド機１も推進させる。

図中２５は推進に必要なストラットで、必要に応じて数を増して使用する。

以上、オープンシールド機１の前方の切羽の掘削、オープンシールド機１およびコンクリート板２４を取り付けたコンクリート函体４の推進、コンクリート函体４の吊下しという工程を繰り返し、橋梁等の構造物１５の下にコンクリート板２４を取り付けたコンクリート函体４を縦列させて施工していく。

図３、図４に示すように、橋梁等の構造物１５の下をオープンシールド機１が通過した段階で、推進工法を止め、通常のオープンシールド工法を採用する。

すなわち、ショベル等の掘削機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する。この排土工程と同時またはその後に推進ジャッキ２を伸長してオープンシールド機１を前進させる。

そして前記第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１ｃ内に吊り降す。以下、同様の掘削・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ていく。

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。

なお、テール部内に函体を設置した後、函体の内部よりテール部内面と函体外面との空隙に可塑状の裏込注入材を注入充填する作業である一次注入工と、推進と同時に函体内部よりテールボイドであるテール部底板及び側板の厚み分に可塑状の裏込注入材を注入充填する作業である二次注入工とを施す。

図７、図８は本発明の第２実施形態を示すもので、コンクリート函体４を拡大するのに、コンクリート板２４を取り付ける代わりに、発進坑１７でオープンシールド機１の後方に鋼製型枠２６を設置し、この中に吊下すコンクリート函体の外側側部・底部に可塑性を有する裏込注入材２７を打設した。

このように鋼製型枠２６内でコンクリート函体４の外側の側部である左側壁板４ａ，右側壁板４ｂと底部である下床板４ｄの外側に裏込注入材２７を充填してコンクリート函体４を拡大することで、オープンシールド機のシールド機幅、下端高さにコンクリート函体を合わせた。

型枠としては、鋼製の他に、木材、プラスチック、繊維材料、樹脂材料製等の板体によるものでもよい。

また、型枠内でコンクリート函体の外側側部・底部に打設するものとしては、可塑性を有する裏込注入材の代わりに、コンクリート、発泡モルタル、発泡ウレタン等固化後、強度を有する空隙充填材料が採用できる。

オープンシールド機１の前方の土砂が取り除かれたならば、コンクリート函体の外側側部に設置した鋼製型枠２６を付けたまま、裏込注入材２７の外幅をオープンシールド機１のシールド機幅と合わせ、元押しジャッキ１９を推進し、裏込注入材２７があるコンクリート函体４ともどもオープンシールド機１も推進させる。

また、他の実施形態として、コンクリート函体の外側側部に設置した鋼製型枠２６はこれを取り外して、裏込注入材２７の外幅をオープンシールド機１のシールド機幅と合わせ、元押しジャッキ１９を推進し、裏込注入材２７があるコンクリート函体４ともどもオープンシールド機１も推進させるようにしてもよい。

空隙充填材である裏込注入材２７が固化後、側部の鋼製型枠２６を撤去し、後に設置するコンクリート函体の外側に設置する型枠として再度転用することができる。

１…オープンシールド機
１ａ…側壁板 １ｂ…底板
１ｃ…テール部 ２…推進ジャッキ
３…隔壁 ４…コンクリート函体
４ａ…左側壁板 ４ｂ…右側壁板
４ｃ…上床板 ４ｄ…下床板
５…埋戻し ６…裏込注入材
７…高さ調整材 ８…押角
９…掘削機 １０…開口
１１…刃口
１４、１４′…グラウトホール
１５…橋梁等の構造物 １６…土留め鋼矢板
１７…発進坑 １８…支圧壁
１９…元押しジャッキ ２０…フロント部
２１…テール部 ２２…可動分割刃口
２３…中折ジャッキ ２４…コンクリート板
２５…ストラット
２６…鋼製型枠 ２７…裏込注入材
２８…ボルト

Claims (5)

1. オープンシールド機後方にコンクリート函体を設置し、コンクリート函体を元押しジャッキで推進させる場合において、コンクリート函体の外側側部・底部に耐久性の高い板体を取り付け、コンクリート函体を拡大することで、オープンシールド機のシールド機幅、下端高さにコンクリート函体を合わせ、オープンシールド機をコンクリート函体毎推進した場合においてもテールボイドが発生しないようにしたことを特徴とする推進工法併用のオープンシールド工法。
2. オープンシールド機後方にコンクリート函体を設置し、コンクリート函体を元押しジャッキで推進させる場合において、オープンシールド機の後方に型枠を設置し、この中に吊下すコンクリート函体の外側側部・底部に空隙充填材を打設してコンクリート函体を拡大することで、オープンシールド機のシールド機幅、下端高さにコンクリート函体を合わせ、オープンシールド機をコンクリート函体ごと推進した場合においてもテールボイドが発生しないようにしたことを特徴とする推進工法併用のオープンシールド工法。
3. コンクリート函体は、空隙充填材を打設した型枠ごとオープンシールド機のシールド機幅と合わせる請求項２記載の推進工法併用のオープンシールド工法。
4. 空隙充填材固化後、コンクリート函体の外側側部に設置した型枠を取り外して空隙充填材外幅をオープンシールド機のシールド機幅と合わせる請求項２の推進工法併用のオープンシールド工法。
5. 裏込注入タイプのオープンシールド機をテール部にコンクリート函体の設置を行なわない推進タイプ用シールド機として使用し、架空障害物通過後裏込注入タイプ施工に切り換える請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の推進工法併用のオープンシールド工法。