特開 2024-147932 オープンシールド機およびそれを用いたコンクリート函体の敷設工法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024147932

(43)【公開日】2024-10-17

(54)【発明の名称】オープンシールド機およびそれを用いたコンクリート函体の敷設工法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/06 20060101AFI20241009BHJP

【ＦＩ】

E21D9/06 331

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023060691

(22)【出願日】2023-04-04

(71)【出願人】

【識別番号】000189903

【氏名又は名称】植村 誠

(71)【出願人】

【識別番号】501200491

【氏名又は名称】植村 賢治郎

(74)【代理人】

【識別番号】100078695

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 司

(74)【代理人】

【識別番号】100186864

【弁理士】

【氏名又は名称】尾関 眞里子

(72)【発明者】

【氏名】植村 誠

(72)【発明者】

【氏名】植村 賢治郎

(72)【発明者】

【氏名】日浦 正一

(72)【発明者】

【氏名】▲柳▼沼 真一

(72)【発明者】

【氏名】加藤 武史

(72)【発明者】

【氏名】村澤 進太郎

(72)【発明者】

【氏名】近田 龍太郎

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 元晶

【テーマコード（参考）】

2D054

【Ｆターム（参考）】

2D054AC16

2D054AD01

(57)【要約】

【課題】地下水のある地盤でも対応可能で、かつ敷設する函体高さに対して土被りが大きく掘削深さが深い場合でも、函体を反力として充分施工が可能なオープンシールド機およびそれを用いたコンクリート函体の敷設工法を提供する。
【解決手段】推進機構が異なる上部推進構造シールド機３６と下部推進構造シールド機３５を上下に接続したオープンシールド機１を使用して、コンクリート函体４を敷設する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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成り、上面を開口とした機体で、掘削を行うフロント部とコンクリート函体の設置を行うテール部を有し、フロント部後端から後方に向けて推進ジャッキを左右縦列に配設し、敷設函体に推進反力をとり前進させる下部推進構造シールド機と、
前面、後面及び上下面を開口とし、前記下部推進構造シールド機とは異なる上下位置で分割をして分割ブロックを構成し、各分割ブロックを推進・牽引用ジャッキで連結し、分割ブロックで分割された側板とそれに接する地山との摩擦抵抗を推進反力として各ブロックが順に前進する機体を上部推進構造シールド機と、
これら下部推進構造シールド機と上部推進構造シールド機との推進機構が異なるシールド機を上下に配置したことを特徴とするオープンシールド機。

【請求項2】

上部推進構造シールド機の分割ブロックは、フロント部、ジャッキ部、テール部とからなる請求項1記載のオープンシールド機。

【請求項3】

下部推進構造シールド機にスライド用レールを設置し、そのスライド用レール上に上部推進構造シールド機を前方へ移動可能となるように設置した請求項１または請求項２記載のオープンシールド機。

【請求項4】

上部推進構造シールド機は下部推進構造シールド機より横幅を大きくした請求項１または請求項２記載のオープンシールド機。

【請求項5】

上部推進構造シールド機はフロント部の前端にスライド土留板を設けて可動分割刃口とした請求項１または請求項２記載のオープンシールド機。

【請求項6】

請求項１または請求項２に記載のオープンシールド機を使用する函体の敷設方法であって、
上部推進構造シールド機の刃口の切羽地山を掘削する工程と、
上部推進構造シールド機の第１ブロックを第２ブロック、第３ブロック側板と地山との摩擦抵抗を反力にとり第１の推進・牽引ジャッキを伸長し前記第１ブロックを前進する工程と、
前記第１ブロックと前記第３ブロックと地山との摩擦抵抗を反力にとり、前記第１の推進・牽引ジャッキを縮め、前記第２の推進・牽引ジャッキを伸長し、前記第２ブロックを前進する工程と、
前記第１ブロックと前記第２ブロックと地山との摩擦抵抗を反力にとり、前記第２の推進・牽引ジャッキを縮め、前記第３ブロックを前進する工程と、
前記第３ブロックの後端を埋め戻す工程との後、
下部推進構造シールド機刃口の切羽地山を掘削しながら前記下部推進構造シールド機のシールドジャッキを伸長し、前記下部推進構造シールド機を前進する工程と、
を繰り返しながらオープンシールド機を掘進させ、
前記オープンシールド機が１函体長分前進後、前記シールドジャッキを縮め、前記下部推進構造シールド機のテール部内に函体を据え付けながら函体を地中に埋設することを特徴としたオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法。

【請求項7】

第１ブロックを前進する工程は、上部推進構造シールド機の刃口の切羽地山を掘削する工程と、フロント部の前端にスライド土留板を設けて可動分割刃口としたスライド土留板を順次、前方へ伸長する工程と、前記スライド土留板とそれに接する地山との摩擦抵抗を反力にとり、スライドジャッキを縮め、推進ジャッキを伸長して前進する工程からなる請求項６記載のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オープンシールド機およびそれを用いたコンクリート函体の敷設工法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

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、図２４にその概略を示す。

【0003】

図中１はオープンシールド機で、左右の側壁板とこれら側壁板に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。

【0004】

該オープンシールド機１は先端を刃口として形成し、また側壁板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並べて配設する。

【0005】

また、オープンシールド機１は機体を前後方向でフロント部１８とテール部１９に分割し、フロント部１８の後端にテール部１９の前端が嵌入して相互の嵌合部で中折れ部３４を形成して屈曲可能とした。この中折れ部には中折ジャッキ２１を配設する。

【0006】

フロント部１８フロント部として主に掘削部となるものであり、テール部１９は推進ジャッキ３を配置し、コンクリート函体の吊り降し設置部としてのテール部２０となる。

【0007】

図中１６はフロント部１８の前端に設けた可動分割刃口、２４はオープンシールド機１の掘進に伴いテール部１９から函体４が抜け出たときの後方土留板であり、この内側で函体４の上部の埋戻しを行う。

【0008】

オープンシールド工法の概略の工程は、まず、発進立坑８内でオープンシールド機１を所定の位置で組立て、組み立てた後、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内の反力壁９に反力をとってオープンシールド機１を前進させ、地中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２０内で縮めた推進ジャッキ３の後方にセットする。

【0009】

発進立坑８内で順次布設するコンクリート函体４はオープンシールド機１が前方へ推進し、発進立坑８から出た後、所定の距離まで推進しオープンシールド機の推進力が発進立坑８内の反力壁９まで伝達しなくなるまで反力伝達材として仮に布設しておく函体で、反力壁９に推進反力が伝達されなくなった時点で撤去する。

【0010】

また、発進立坑８は土留壁（鋼矢板３０等）で構成され、オープンシールド機１を発進させるにはこの前面の土留壁の一部鏡切りするが、必要に応じて薬液注入等で発進立坑８の前方部分に地盤改良を施しておくこともある。

【0011】

次いで、発進立坑８の前面の土留壁の一部を鏡切り後、ショベル等の掘削機６でオープンシールド機１の前面の地山を上面から土砂を掘削し排土する。

【0012】

この排土工程と同時に、またはその後に推進ジャッキ３を伸長してオープンシールド機１を前進させる。

【0013】

そしてオープンシールド機１が１函体の長さ分、前方に前進後、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を揚重機２７にてオープンシールド機１のテール内部２０に吊り降しセットする。

【0014】

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、このコンクリート函体４の上面に埋戻し５を施し、その表面に舗装を施す。

【0015】

以上により、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。

【0016】

前記先行技術は当業者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。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

前述のオープンシールド工法は、通常、前方に配置した掘削機６でオープンシールド機１のフロント部１８の刃口２の地山を前方に向けて法面を形成しつつ、掘削・排土しながらオープンシールド機に装着したシールドジャッキ３を伸長し、後方の敷設コンクリート函体４に推進反力をとり前方に推進する。そのため掘削機６で掘削可能な深さならば施工可能である。

【0018】

またオープンシールド機１の推進にしたがって生じる敷設コンクリート函体４の底版及び両側版の外周と地山との空隙に裏込注入材を充填するので、推進に伴う周辺地山の緩みが少なく、さらに、オープンシールド機１に底板があることなどから、地下水のある地盤でも施工可能であるという特長がある。

【0019】

しかし、敷設コンクリート函体４の高さに対して掘削深さが深い場合は、シールド機１推進時にシールド機前方の地山の抵抗力の合力が、シールドジャッキ３の推進力の合力に対して高いため、シールド機１推時のピッチングやローリング、ヨーイングの制御が難しくなってくる。またプレスバーに当接している敷設コンクリート函体４に作用する推進力も大きくなり、函体への影響も懸念されてくる。特に掘削深さが深く、敷設コンクリート函体高さに対して掘削深さが２倍程度より大きくなる程、オープンシールド機の推進制御はより困難になってくる。

【0020】

また、地下水のある緩い砂質系地盤で掘削深さが深い場合は、特に地下水位以深の切羽地山を掘削機６で掘削すると、フロント部１８の刃口の地山を前方に向けて形成された地山法面は崩れやすくなる。そのため、地山法面が崩れないように法面勾配を小さくして法面長を長くすると、フロント機の両側に装着した可動分割刃口を伸長しても地山法面先端部が可動分割刃口先端部を超え、切羽の両側部の地山を抑えきれず、切羽地山が崩れる恐れがある。

【0021】

本発明の目的は前記不都合を解消し、地下水のある地盤でも対応可能で、かつ敷設する函体高さに対して土被りが大きく掘削深さが深い場合でも、函体を反力として充分施工が可能なオープンシールド機およびそれを用いたコンクリート函体の敷設工法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0022】

前記目的を達成するため本発明は、オープンシールド機としては、第１に、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成り、上面を開口とした機体で、掘削を行うフロント部とコンクリート函体の設置を行うテール部を有し、フロント部後端から後方に向けて推進ジャッキを左右縦列に配設し、敷設函体に推進反力をとり前進させる下部推進構造シールド機と、前面、後面及び上下面を開口とし、前記下部推進構造シールド機と上下異なる位置で分割をして分割ブロックを構成し、各分割ブロックを推進・牽引用ジャッキで連結し、分割ブロックで分割された側板とそれに接する地山との摩擦抵抗を推進反力として各ブロックが順に前進する機体を上部推進構造シールド機と、
これら下部推進構造シールド機と上部推進構造シールド機との推進機構が異なるシールド機を上下に配置したことを要旨とするものである。

【0023】

第２に、上部推進構造シールド機の分割ブロックは、フロント部、ジャッキ部、テール部とからなること、第３に、下部推進構造シールド機にスライド用レールを設置し、そのスライド用レール上に上部推進構造シールド機を前方へ移動可能となるように設置したこと、第４に、上部推進構造シールド機は下部推進構造シールド機より横幅を大きくしたこと、第５に、上部推進構造シールド機はフロント部の前端にスライド土留板を設けて可動分割刃口としたことを要旨とするものである。

【0024】

オープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法としては、第１に、請求項１または請求項２に記載のオープンシールド機を使用する函体の敷設方法であって、上部推進構造シールド機の刃口の切羽地山を掘削する工程と、上部推進構造シールド機の第１ブロックを第２ブロック、第３ブロック側板と地山との摩擦抵抗を反力にとり第１の推進・牽引ジャッキを伸長し前記第１ブロックを前進する工程と、前記第１ブロックと前記第３ブロックと地山との摩擦抵抗を反力にとり、前記第１の推進・牽引ジャッキを縮め、前記第２の推進・牽引ジャッキを伸長し、前記第２ブロックを前進する工程と、前記第１ブロックと前記第２ブロックと地山との摩擦抵抗を反力にとり、前記第２の推進・牽引ジャッキを縮め、前記第３ブロックを前進する工程と、前記第３ブロックの後端を埋め戻す工程との後、下部推進構造シールド機刃口の切羽地山を掘削しながら前記下部推進構造シールド機のシールドジャッキを伸長し、前記下部推進構造シールド機を前進する工程と、を繰り返しながらオープンシールド機を掘進させ、前記オープンシールド機が１函体長分前進後、前記シールドジャッキを縮め、前記下部推進構造シールド機のテール部内に函体を据え付けながら函体を地中に埋設することを要旨とするものである。

【0025】

第２に、第１ブロックを前進する工程は、上部推進構造シールド機の刃口の切羽地山を掘削する工程と、フロント部の前端にスライド土留板を設けて可動分割刃口としたスライド土留板を順次、前方へ伸長する工程と、前記スライド土留板とそれに接する地山との摩擦抵抗を反力にとり、スライドジャッキを縮め、推進ジャッキを伸長して前進する工程からなることを要旨とするものである。

【0026】

請求項１および請求項５記載の本発明によれば、オープンシールド機は上部と下部の推進構造部に分かれており、下部推進構造シールド機上を上部推進構造シールド機が前記上部推進構造シールド機両側板とそれに接する地山との摩擦抵抗を推進反力として前方へ推進しつつ、刃口前方に配置した掘削機で切羽地山を前方に向けて法面を形成しながら掘削する。そしてこの後に、下部推進構造シールド機の刃口部の切羽地山を同様に掘削しながら、前記下部推進構造シールド機が推進する。

【0027】

したがって、前記下部推進構造シールド機の切羽地山法面より前記上部推進構造の切羽地山法面が前方に位置するように掘削後、上部推進構造部は停止して下部推進構造シールド機が掘進する。

【0028】

このため、掘削深さが深い場合でのオープンシールド工法の掘進時の推進推力に比べ、下部推進構造シールド機の推進時は、下部推進楮部の切羽地山による推進抵抗力と前記下部構造部の両側板と地山との摩擦による抵抗力となり推進力は低減できる。その結果、敷設函体へ作用する推力も小さくなり函体への負荷が低減できる。

【0029】

また、下部推進構造シールド機が推進時、前記下部推進構造シールド機の刃口部の切羽地山の抵抗力の合力が、前記下部推進構造シールド機のシールドジャッキの推進力の合力と同程度の高さとなるため、掘削深さが深くなっても従来のオープンシールド工法の場合に比べて、前記下部推進構造シールド機の推進時のピッチングやローリング、ヨーイングの制御がしやすくなる。

【0030】

請求項２記載の本発明によれば、上部推進構造シールド機の分割ブロックを、フロント部、ジャッキ部、テール部との３つからなるものとして、最小限の分割ブロック数で必要な作用を得ることができる。

【0031】

請求項３記載の本発明によれば、下部推進構造シールド機にスライド用レールを設置し、そのスライド用レール上に上部推進構造シールド機を前方へ移動可能となるように設置したので、上部推進構造シールド機の前方へ移動が容易に行えるものである。

【0032】

請求項４記載の本発明によれば、従来のオープンシールド工法の場合や上部推進構造シールド機と下部推進構造シールド機の横幅が同一の場合では、掘削深さが深く緩い砂質系地盤の施工などにおいて、下部推進構造シールド機刃口部の底板付近を掘削すると、切羽地山法面４５や刃口後方側板部の地山が崩れオープンシールド機近傍の地表までその影響が及ぶ恐れがある。

【0033】

オープンシールド機の上部推進構造シールド機の横幅を下部推進楮部の横幅より大きくした構造にすることにより、前記の恐れが無いか、あるいは低減可能である。

【0034】

また、掘削深さが深く緩い砂質系地盤などでは、上部推進構造シールド機の刃口が下部推進構造シールド機の可動分割刃口先端より前に位置し、そして前記上部推進構造シールド機の刃口部の切羽地山法面を凹状に大きくとり、その地山法面の法尻付近の両端部は前記下部推進構造シールド機の可動分割刃口とその側部の地山とで抑えることができる。

【0035】

また、切羽地山の状況に応じて前記上部推進構造シールド機の刃口部の切羽地山法面の勾配を小さくとることができ、法面の安定性が充分確保できる。

【0036】

したがって、前記下部推進構造シールド機の可動分割刃口部の切羽地山法面が崩れそうになっても前記上部推進構造シールド機刃口部の切羽地山法面の形状を保持できるため、オープンシールド機は掘進時の切羽地山の安定性を確保しながら安全に掘進と函体敷設をすることができる。

【0037】

さらに、下部推進構造シールド機は底板があることなどから地下水に対応できるので、地下水のある地盤でも上部推進構造シールド機下端より地下水位が低ければ、地下水のある地盤でも施工可能である。

【0038】

請求項５および請求項７記載の本発明によれば、比較的硬い地盤では推進時の第１の分割体は単一の刃口であると、刃口抵抗が大きくなり、各ブロックの側板と地山との摩擦抵抗による推進反力で推進できなくなる恐れがあり、緩い地盤で掘削時に切羽地山法面が保持できない場合は周辺の地山が緩みやすくなる。

【0039】

これに対して第１ブロックの本体フレーム両側部に複数段のスライド土留板を上部より順次前方へ伸長することにより、切羽地山法面や側部地山の土留めが順次でき、刃口部の地山の安定性を保持することができる。

【発明の効果】

【0040】

以上述べたように本発明のオープンシールド機およびそれを用いたコンクリート函体の敷設工法は、地下水のある地盤でも対応可能で、かつ敷設する函体高さに対して土被りが大きく掘削深さが深い場合でも、函体を反力として充分施工が可能なものである。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】本発明のオープンシールド機の１実施形態を示す縦断側面図である。

【図2】本発明のオープンシールド機の１実施形態を示す上部推進構造シールド機の平面図である。

【図3】本発明のオープンシールド機の第１実施形態を示す下部推進構造シールド機の平面図である。

【図4】図２のＡ－Ａ線矢視図である。

【図5】図２のＢ－Ｂ線矢視図である。

【図6】本発明のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法の第１実施形態の第１工程から第３工程を示す説明図である。

【図7】本発明のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法の第１実施形態の第４工程から第６工程を示す説明図である。

【図8】本発明のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法の第１実施形態の第７工程から第９工程を示す説明図である。

【図9】本発明のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法の第１実施形態の第１０工程から第１２工程を示す説明図である。

【図10】本発明のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法の第１実施形態の第１３工程から第１４工程を示す縦断側面図である。

【図11】本発明のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法の第２実施形態を示す縦断側面図である。

【図12】本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す上部推進構造シールド機の平面図である。

【図13】本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す下部推進構造シールド機の平面図である。

【図14】図１２のＡ－Ａ線矢視図である。

【図15】本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す掘進時の平面図である。

【図16】本発明のオープンシールド機の第３実施形態を示す縦断側面図である。

【図17】本発明のオープンシールド機の第３実施形態を示す上部推進構造シールド機の平面図である。

【図18】本発明のオープンシールド機の第３実施形態を示す下部推進構造シールド機の平面図である。

【図19】図１８のＡ－Ａ線矢視図である。

【図20】図１８のＢ－Ｂ線矢視図である。

【図21】本発明のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法の第２実施形態の第１工程から第３工程を示す説明図である。

【図22】本発明のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法の第２実施形態の第４工程から第６工程を示す説明図である。

【図23】本発明のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法の第２実施形態の第７工程を示す縦断側面図である。

【図24】オープンシールド工法の施工状況を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

以下、図面について本発明の実施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機の１実施形態を示す縦断側面図、図２は同上上部推進構造シールド機の平面図、図３は同上下部推進構造シールド機の平面図で、図中１はオープンシールド機で、推進機構が異なる上部推進構造シールド機３６と下部推進構造シールド機３５を上下に接続した。

【0043】

前記上部推進構造シールド機３６は、前面、後面及び上下面を開口とし、前記下部推進構造シールド機と延長方向の異なる位置で分割をして分割ブロックを構成したものであるが、この分割ブロックは一例として、前方よりフロント部、ジャッキ部、テール部から成る第１ブロック、第２ブロック、第３ブロックから成り、第１ブロック後端に第２ブロックの前端が、第２ブロックの後端に第３ブロックの前端が嵌合して配置する。

【0044】

第１ブロックと第２ブロックは両端がピン構造の推進・牽引ジャッキ３７、第２ブロックと第３ブロックも同様に推進・牽引ジャッキ３７が上下方向に複数段配置・接続されている。

【0045】

下部推進構造シールド機３５は、図４に示すように、左右の側壁板１ａとこれら側壁板１ａと同程度の長さでその間を連結する底板１ｂとから成り、上面を開口とした機体を前後方向で複数に分割し、フロント部１８部としての前方の機体の後端にテール部１９としての後方の機体の前端を嵌入し、相互の中折れ部３４で屈曲可能とし、フロント部の前端に前方にスライドジャッキ１７で伸長する可動分割刃口１６を設け、前記フロント部後端から後方に向けて推進ジャッキ３を左右縦列に配設し、敷設函体４にプレスバー２６を介して前記推進ジャッキを伸長して推進反力をとり前進させる構造である。フロント部１８とテール部１９は牽引ジャッキ３１で連結されている。

【0046】

図４，図５に示すように、下部推進構造シールド機３５と上部推進構造シールド機３６を接続するスライド・支持構造は、下部推進構造シールド機３５のフロント部１８とテール部１９の両側部上端内側に、それぞれ、上部推進構造シールド機３６が前方へスライドできるように上部推進構造スライド用レール４８を固定設置した。三角形状の部材は前記レールの固定材である。

【0047】

上部推進構造スライド用レール４８の構造は下部推進構造シールド機３５に対して上部推進構造シールド機３６が前進移動できるものであれば特に限定はないが、上部推進構造シールド機３６に転送用の車輪を設け、鉄道のようなレール上を滑走させるものでもよい。

【0048】

上部推進構造シールド機３６のフロント部１８とテール部１９の両側部下端から張り出した部材は、下部推進構造シールド機材上端に接して前記上部推進構造シールド機３６を支える上部推進構造支持部材４９である。

【0049】

前記上部推進構造スライド用レール４８の上部から外側に向けて先端が尖頭状の張り出し部を設けている。同様に、上部推進構造支持部材４９の下部から内側に向けても同様に先端が尖頭状の張り出し部が設けており、それらの間に遊間５０を設けている。この遊間５０があることにより、上部推進構造シールド機３６が前進時に左右の振れが生じても追従できる。

【0050】

また、前記のとおり、前記上部推進構造スライド用レール４９と上部推進構造支持部材４９にはそれぞれ、先端が尖頭状の張り出し部を設けているので、前記上部推進構造シールド機３６が遊間５０以上に左右に振れても、その張り出し部が互いに当接するので上部推進構造シールド機が下部推進構造シールド機からのずれ落ちを防止できる。

【0051】

図中４７は上部推進構造シールド機３６と下部推進構造シールド機３５の連結部への土砂侵入防止鉄板である。

【0052】

オープンシールド機の推進からコンクリート函体据え付けまでの手順を説明する。第１工程は、オープンシールド機１の推進前であり、第２工程は、上部推進構造シールド機３６の第１ブロック３６ａの推進である。

【0053】

図示はしてないが、オープンシールド機１の前方に掘削機６を配置し、上部推進構造シールド機の下端部付近まで切羽地山に法面を形成しながら掘削する。掘削に伴って、前記第１ブロックの第１の推進・牽引ジャッキ後端を伸長しながら、第１ブロックと第２ブロックの両側の側部とそれに接する地山との摩擦抵抗を推進反力にし、前記第１ブロックを前進させる。

【0054】

第３工程は第２ブロック３６ｂの推進で、第１の推進・牽引ジャッキ３７後端を縮めながら第２の推進・牽引ジャッキ３７後端を伸長して、第１ブロックと第２ブロックの両側部とそれに接する地山との摩擦抵抗を反力にとり、第２ブロック３６ｂを前進させる。

【0055】

第４工程は第３ブロック３６ｃの推進で、 第２の推進・牽引ジャッキの後端を縮めながら、第１ブロック３６ａと第２ブロック３６ｂの両側部とそれに接する地山との摩擦抵抗を反力にとり、第３ブロック３６ｃを前進させる。また、第３ブロック３６ｃを前進しながら、前記第３ブロック後部の埋め戻し５を行う。

【0056】

第５工程は、前記の上部推進構造シールド機３６の１サイクル分の推進が終了後、下部推進構造シールド機を上部推進構造シールド機３６の１サイクル分の推進長分を推進させる工程である。

【0057】

上部推進構造シールド機３６は停止した状態とし、前方に配置した掘削機６で、前記下部推進構造シールド機３５の切羽地山に法面を形成しながら掘削し、同時に、可動分割刃口１６を可動分割刃口１６内に装着したスライドジャッキ１７を伸長して、前記可動分割刃口１６を前方へ伸長して側部地山の土留めを行う。前記の作業と同時に、前記下部推進構造シールド機３５は推進ジャッキ３を伸長してプレスバー２６に押し当て、後方の函体４に推進反力をとり、前進させる。また、前進と同時に地中に発生する空隙へ裏込注入材２９を充填していく。

【0058】

第６工程から第８工程は、前記の第２工程から第４工程と同様の作業を繰り返しであり、第９工程は第５工程を同様の作業となる。また、第１０から第１３工程は前記の第６工程から第９工程までと同一の作業となる。

【0059】

以上のように、上部推進構造シールド機３６は各ブロックとそれらに接する地山との摩擦抵抗を反力に所謂“尺取虫”のように推進させ、下部推進構造シールド機３５は前記上部推進構造３６の１サイクル長分に応じて前記の作業を繰り返しながら前進させる。

【0060】

前記の推進作業を行いながら、下部推進構造シールド機３５が１函体分推進後、第１４工程に示すとおり、推進ジャッキ３を縮めてテール内部２０に新たな函体４を据え付ける。以上の作業を繰り返しながら、地中に函体を敷設していく。

【0061】

次に、本発明のオープンシールド機の第２実施形態を説明する。図１１～図１５に示すように、上部と下部の推進構造部の平面形状は前記本発明の第１実施形態と同じであり、下部推進構造シールド機の断面方向の横幅より上部推進構造シールド機３６の横幅を大きくしたオープンシールド機である。

【0062】

前記上部推進構造シールド機３６の横幅を前記下部推進構造シールド機３５の横幅より大きくすることにより、たとえば、掘削深さが深く緩い砂質系地盤の施工などにおいて、下部推進構造シールド機３５の刃口部の底板付近を掘削により刃口後方側板部近傍の地山が崩れても、上部推進構造シールド機３６の横幅を大きくしているので、上部推進構造シールド機３６上端の地表まで緩みが生じ、崩壊が生じる恐れは無い。

【0063】

図１５に示すように、掘削深さが深く緩い砂質系地盤などでは、上部推進構造シールド機３６の刃口が下部推進構造シールド機３５の可動分割刃口１６先端より前に位置し、そして前記上部推進構造シールド機３６の刃口２部の切羽地山法面４４を凹状に大きくとること、及びその地山法面の法尻付近の両端部は前記下部推進構造シールド機の可動分割刃口１６とその側部の地山平坦部４６で抑えることができることから、法面の安定性が保持できる。

【0064】

さらに、切羽地山の状況に応じて前記上部推進構造シールド機の刃口２部の切羽地山法面４４の勾配を小さくとることにより、切羽地山の掘削法面の安定性がより安全に保持可能となる。尚、作業手順は第１実施形態の発明の作業手順と同じであることから、説明は省略する。

【0065】

本実施形態では図１６～図２０に示すように、上部推進構造シールド機３６はフロント部の前端にスライド土留板３９を設けて可動分割刃口とした。

【0066】

上部推進構造シールド機３６は、前方よりフロント部本体フレーム４１と前記フロント部本体フレーム４１の両側部に複数段上下方向に配設したスライド土留板３９から成る第１ブロック、ジャッキ・テール部から成る第２ブロックで、それぞれ各ブロックは、前記下部構造部より横幅を大きくしている。

【0067】

第１ブロックの前記スライド土留板３９と本体フレーム４１は両端ピン構造のスライド推進ジャッキで連結し、前記第１ブロックの本体フレーム４１と前記第２ブロックは両端ピン構造の推進・牽引ジャッキ４３で連結している。

【0068】

上部推進構造シールド機３６と下部推進構造シールド機３５は、前記発明の実施形態１と同様の図４及び図５に示す上部推進構造シールド機３６のスライド・支持機構で接続されている。

【0069】

下部推進構造シールド機３５は、第１実施形態と同様に、左右の側壁板１ａとこれら側壁板１ａと同程度の長さでその間を連結する底板１ｂとから成り、上面を開口とした機体を前後方向で複数に分割し、フロント部１８部としての前方の機体の後端にテール部１９としての後方の機体の前端を嵌入し、相互の中折れ部３４で屈曲可能とし、フロント部の前端に前方にスライドジャッキ１７で伸長する可動分割刃口１６を設け、前記フロント部後端から後方に向けて推進ジャッキ３を左右縦列に配設し、敷設函体４にプレスバー２６を介して前記推進ジャッキを伸長して推進反力をとり前進させる構造である。フロント部１８とテール部１９はけん引ジャッキ３１で連結されている。

【0070】

次に、図２１から図２３により、本第３実施形態でのオープンシールド機１の推進から函体据え付けまでの手順を説明する。第１工程は、本実施形態のオープンシールド機１の推進前の縦断側面の状況である。第２工程は、最上段の中折れ部スライド土留板３９の伸長及び切羽地山への貫入と切羽地山掘削である。

【0071】

図示はしていないがオープンシールド機前方に掘削機６を配置して、切羽地山に掘削法面を形成しながら掘削機６で掘削しつつ、第１ブロックのフロント部本体フレーム４１両側部に複数段縦方向に配設した中折れ部スライド土留板３９の内、最上段の中折れ部スライド土留板をスライド推進ジャッキ４２を前方へ伸長して前方へ伸長し、切羽地山へ前記中折れ部スライド土留板３９の先端部を貫入させる。

【0072】

同様に、第３工程、第４工程でそれぞれ２段目のスライド土留板３９と３段目の中折れ部スライド土留板３９をスライド推進ジャッキ４２を伸長し、切羽地山へその先端部を貫入させる。

【0073】

第５工程で、中折れ部スライド土留板３９とそれに接する地山との摩擦抵抗を反力にとり、すべてのスライド推進ジャッキ４２を縮めながら、かつ、ジャッキ・テール部４０である第２ブロックの推進・牽引ジャッキ４３を伸長して、第１ブロックの本体フレーム４１を前進させる。

【0074】

第６工程で、ジャッキ・テール部４０の推進・牽引ジャッキ４３を縮め、前記ジャッキ・テール部４０を前進させる。同時に、自前記ジャッキ・テール部４０の後端の埋め戻しを行う。

【0075】

次に、下部推進構造シールド機３５の切羽地山に法面を形成しつつ掘削機６で掘削しながら、シールドジャッキ３を伸長してプレスバー２６を介して後方の敷設函体に推進反力をとって、下部推進構造シールド機３５を推進させる。

【0076】

また、下部推進構造シールド機３５の推進に伴って地中に生じる空隙に裏込注入材２９を充填する。

【0077】

尚、図示はしてないが第１実施形態と同様に、前記下部推進構造シールド機３５が１函体長分前進終了後、シールドジャッキ３を縮め、テール内部２０に新たな函体４を据え付ける。

【0078】

以上の手順を繰り返しながら、地中に函体を敷設していく。

【符号の説明】

【0079】

１…オープンシールド機
１ａ…側壁板 １ｂ…底板
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…埋戻し土
９…支圧壁 １６…可動分割刃口
１７…スライドジャッキ １８…フロント部
１９…テール部 ２０…テール内部
２１…中折ジャッキ ２４…後方土留板
２５…隔壁 ２６…プレスバー（押角）
２７…揚重機 ２８…グラウトホール
２９…裏込注入材 ３０…鋼矢板
３１…けん引ジャッキ
３４…中折れ部 ３５…下部推進構造シールド機
３６…上部推進構造シールド機 ３６ａ…第１ブロック
３６ｂ…第２ブロック ３６ｃ…第３ブロック
３７…推進・牽引ジャッキ（ピンジャッキ）
３８…勘合部（上部推進構造シールド機）
３９…スライド土留板 ４０…ジャッキ・テール部
４１…フロント部本体フレーム
４２…スライド推進ジャッキ（スライド土留板とフロント部本体フレーム連結用ピンジャッキ）
４３…推進・牽引ジャッキ（フロント部本体フレームとジャッキ・テール部連結用ピンジャッキ）
４４…上部推進構造シールド機切羽地山法面
４５…下部推進構造シールド機切羽地山法面
４６…地山平坦部（下部推進構造シールド機天端と同じ高さ）
４７…連結部土砂侵入防止鉄板 ４８…上部推進構造スライド用レール
４９…上部推進構造支持部材 ５０…遊間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【手続補正書】

【提出日】2024-09-18

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オープンシールド機およびそれを用いたコンクリート函体の敷設工法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

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、図２４にその概略を示す。

【0003】

図中１はオープンシールド機で、左右の側壁板とこれら側壁板に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。

【0004】

該オープンシールド機１は先端を刃口として形成し、また側壁板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並べて配設する。

【0005】

また、オープンシールド機１は機体を前後方向でフロント部１８とテール部１９に分割し、フロント部１８の後端にテール部１９の前端が嵌入して相互の嵌合部で中折れ部３４を形成して屈曲可能とした。この中折れ部には中折ジャッキ２１を配設する。

【0006】

フロント部１８フロント部として主に掘削部となるものであり、テール部１９は推進ジャッキ３を配置し、コンクリート函体の吊り降し設置部としてのテール部２０となる。

【0007】

図中１６はフロント部１８の前端に設けた可動分割刃口、２４はオープンシールド機１の掘進に伴いテール部１９から函体４が抜け出たときの後方土留板であり、この内側で函体４の上部の埋戻しを行う。

【0008】

オープンシールド工法の概略の工程は、まず、発進立坑８内でオープンシールド機１を所定の位置で組立て、組み立てた後、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内の反力壁９に反力をとってオープンシールド機１を前進させ、地中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２０内で縮めた推進ジャッキ３の後方にセットする。

【0009】

発進立坑８内で順次布設するコンクリート函体４はオープンシールド機１が前方へ推進し、発進立坑８から出た後、所定の距離まで推進しオープンシールド機の推進力が発進立坑８内の反力壁９まで伝達しなくなるまで反力伝達材として仮に布設しておく函体で、反力壁９に推進反力が伝達されなくなった時点で撤去する。

【0010】

また、発進立坑８は土留壁（鋼矢板３０等）で構成され、オープンシールド機１を発進させるにはこの前面の土留壁の一部鏡切りするが、必要に応じて薬液注入等で発進立坑８の前方部分に地盤改良を施しておくこともある。

【0011】

次いで、発進立坑８の前面の土留壁の一部を鏡切り後、ショベル等の掘削機６でオープンシールド機１の前面の地山を上面から土砂を掘削し排土する。

【0012】

この排土工程と同時に、またはその後に推進ジャッキ３を伸長してオープンシールド機１を前進させる。

【0013】

そしてオープンシールド機１が１函体の長さ分、前方に前進後、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を揚重機２７にてオープンシールド機１のテール内部２０に吊り降しセットする。

【0014】

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、このコンクリート函体４の上面に埋戻し５を施し、その表面に舗装を施す。

【0015】

以上により、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。

【0016】

前記先行技術は当業者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。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

前述のオープンシールド工法は、通常、前方に配置した掘削機６でオープンシールド機１のフロント部１８の刃口２の地山を前方に向けて法面を形成しつつ、掘削・排土しながらオープンシールド機に装着したシールドジャッキ３を伸長し、後方の敷設コンクリート函体４に推進反力をとり前方に推進する。そのため掘削機６で掘削可能な深さならば施工可能である。

【0018】

またオープンシールド機１の推進にしたがって生じる敷設コンクリート函体４の底版及び両側版の外周と地山との空隙に裏込注入材を充填するので、推進に伴う周辺地山の緩みが少なく、さらに、オープンシールド機１に底板があることなどから、地下水のある地盤でも施工可能であるという特長がある。

【0019】

しかし、敷設コンクリート函体４の高さに対して掘削深さが深い場合は、シールド機１推進時にシールド機前方の地山の抵抗力の合力が、シールドジャッキ３の推進力の合力に対して高いため、シールド機１推時のピッチングやローリング、ヨーイングの制御が難しくなってくる。またプレスバーに当接している敷設コンクリート函体４に作用する推進力も大きくなり、函体への影響も懸念されてくる。特に掘削深さが深く、敷設コンクリート函体高さに対して掘削深さが２倍程度より大きくなる程、オープンシールド機の推進制御はより困難になってくる。

【0020】

また、地下水のある緩い砂質系地盤で掘削深さが深い場合は、特に地下水位以深の切羽地山を掘削機６で掘削すると、フロント部１８の刃口の地山を前方に向けて形成された地山法面は崩れやすくなる。そのため、地山法面が崩れないように法面勾配を小さくして法面長を長くすると、フロント機の両側に装着した可動分割刃口を伸長しても地山法面先端部が可動分割刃口先端部を超え、切羽の両側部の地山を抑えきれず、切羽地山が崩れる恐れがある。

【0021】

本発明の目的は前記不都合を解消し、地下水のある地盤でも対応可能で、かつ敷設する函体高さに対して土被りが大きく掘削深さが深い場合でも、函体を反力として充分施工が可能なオープンシールド機およびそれを用いたコンクリート函体の敷設工法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0022】

前記目的を達成するため本発明は、オープンシールド機としては、第１に、
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成り、上面を開口とした機体で、掘削を行うフロント部とコンクリート函体の設置を行うテール部を有し、テール部前端から後方に向けて推進ジャッキを左右縦列に配設し、敷設函体に推進反力をとり前進させる下部推進構造シールド機と、前面、後面及び上下面を開口とし、前記下部推進構造シールド機と延長方向の異なる上下位置で分割をして分割ブロックを構成し、各分割ブロックを推進・牽引用ジャッキで連結し、分割ブロックで分割された側板とそれに接する地山との摩擦抵抗を推進反力として各ブロックが順に前進する機体を上部推進構造シールド機と、下部推進構造シールド機と上部推進構造シールド機を接続するスライド・支持構造として、下部推進構造シールド機のフロント部とテール部の両側部上端内側に、それぞれ、上部推進構造シールド機が前方へスライドできるように上部推進構造スライド用レールを固定設置し、一方、上部推進構造シールド機のフロント部とテール部の両側部下端から下部推進構造シールド機材上端に接して前記上部推進構造シールド機を支える上部推進構造支持部材を設け、前記上部推進構造スライド用レールから外側に向けて尖頭状の張り出し部を設け、前記上部推進構造支持部材の内側に向けて尖頭状の張り出し部が設け、それらの間に遊間部を確保したことを要旨とするものである。

【0023】

第２に、上部推進構造シールド機の分割ブロックは、フロント部、ジャッキ部、テール部とからなること、第３に、下部推進構造シールド機にスライド用レールを設置し、そのスライド用レール上に上部推進構造シールド機を前方へ移動可能となるように設置したこと、第４に、上部推進構造シールド機は下部推進構造シールド機より横幅を大きくしたこと、第５に、下部推進構造シールド機および上部推進構造シールド機はフロント部の前端にスライド土留板を設けて可動分割刃口としたことを要旨とするものである。

【0024】

オープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法としては、第１に、請求項１または請求項２に記載のオープンシールド機を使用する函体の敷設方法であって、上部推進構造シールド機の刃口の切羽地山を掘削する工程と、上部推進構造シールド機のフロント部をジャッキ部、テール部側板と地山との摩擦抵抗を反力にとり第１の推進・牽引ジャッキを伸長し前記フロント部を前進する工程と、前記フロント部と前記テール部と地山との摩擦抵抗を反力にとり、前記第１の推進・牽引ジャッキを縮め、前記第２の推進・牽引ジャッキを伸長し、前記ジャッキ部を前進する工程と、前記フロント部と前記ジャッキ部と地山との摩擦抵抗を反力にとり、前記第２の推進・牽引ジャッキを縮め、前記テール部を前進する工程と、前記テール部の後端を埋め戻す工程との後、下部推進構造シールド機刃口の切羽地山を掘削しながら前記下部推進構造シールド機のシールドジャッキを伸長し、前記下部推進構造シールド機を前進する工程と、を繰り返しながらオープンシールド機を掘進させ、前記オープンシールド機が１函体長分前進後、前記シールドジャッキを縮め、前記下部推進構造シールド機のテール部内に函体を据え付けながら函体を地中に埋設することを要旨とするものである。

【0025】

第２に、フロント部を前進する工程は、上部推進構造シールド機の刃口の切羽地山を掘削する工程と、フロント部の前端にスライド土留板を設けて可動分割刃口としたスライド土留板を順次、前方へ伸長する工程と、前記スライド土留板とそれに接する地山との摩擦抵抗を反力にとり、スライドジャッキを縮め、推進ジャッキを伸長して前進する工程からなることを要旨とするものである。

【0026】

請求項１および請求項５記載の本発明によれば、オープンシールド機は上部と下部の推進構造部に分かれており、下部推進構造シールド機上を上部推進構造シールド機が前記上部推進構造シールド機両側板とそれに接する地山との摩擦抵抗を推進反力として前方へ推進しつつ、刃口前方に配置した掘削機で切羽地山を前方に向けて法面を形成しながら掘削する。そしてこの後に、下部推進構造シールド機の刃口部の切羽地山を同様に掘削しながら、前記下部推進構造シールド機が推進する。

【0027】

したがって、前記下部推進構造シールド機の切羽地山法面より前記上部推進構造の切羽地山法面が前方に位置するように掘削後、上部推進構造部は停止して下部推進構造シールド機が掘進する。

【0028】

このため、掘削深さが深い場合でのオープンシールド工法の掘進時の推進推力に比べ、下部推進構造シールド機の推進時は、下部推進楮部の切羽地山による推進抵抗力と前記下部構造部の両側板と地山との摩擦による抵抗力となり推進力は低減できる。その結果、敷設函体へ作用する推力も小さくなり函体への負荷が低減できる。

【0029】

また、下部推進構造シールド機が推進時、前記下部推進構造シールド機の刃口部の切羽地山の抵抗力の合力が、前記下部推進構造シールド機のシールドジャッキの推進力の合力と同程度の高さとなるため、掘削深さが深くなっても従来のオープンシールド工法の場合に比べて、前記下部推進構造シールド機の推進時のピッチングやローリング、ヨーイングの制御がしやすくなる。

【0030】

請求項２記載の本発明によれば、上部推進構造シールド機の分割ブロックを、フロント部、ジャッキ部、テール部との３つからなるものとして、最小限の分割ブロック数で必要な作用を得ることができる。

【0031】

請求項３記載の本発明によれば、下部推進構造シールド機にスライド用レールを設置し、そのスライド用レール上に上部推進構造シールド機を前方へ移動可能となるように設置したので、上部推進構造シールド機の前方へ移動が容易に行えるものである。

【0032】

請求項４記載の本発明によれば、従来のオープンシールド工法の場合や上部推進構造シールド機と下部推進構造シールド機の横幅が同一の場合では、掘削深さが深く緩い砂質系地盤の施工などにおいて、下部推進構造シールド機刃口部の底板付近を掘削すると、切羽地山法面４５や刃口後方側板部の地山が崩れオープンシールド機近傍の地表までその影響が及ぶ恐れがある。

【0033】

オープンシールド機の上部推進構造シールド機の横幅を下部推進楮部の横幅より大きくした構造にすることにより、前記の恐れが無いか、あるいは低減可能である。

【0034】

また、掘削深さが深く緩い砂質系地盤などでは、上部推進構造シールド機の刃口が下部推進構造シールド機の可動分割刃口先端より前に位置し、そして前記上部推進構造シールド機の刃口部の切羽地山法面を凹状に大きくとり、その地山法面の法尻付近の両端部は前記下部推進構造シールド機の可動分割刃口とその側部の地山とで抑えることができる。

【0035】

また、切羽地山の状況に応じて前記上部推進構造シールド機の刃口部の切羽地山法面の勾配を小さくとることができ、法面の安定性が充分確保できる。

【0036】

したがって、前記下部推進構造シールド機の可動分割刃口部の切羽地山法面が崩れそうになっても前記上部推進構造シールド機刃口部の切羽地山法面の形状を保持できるため、オープンシールド機は掘進時の切羽地山の安定性を確保しながら安全に掘進と函体敷設をすることができる。

【0037】

さらに、下部推進構造シールド機は底板があることなどから地下水に対応できるので、地下水のある地盤でも上部推進構造シールド機下端より地下水位が低ければ、地下水のある地盤でも施工可能である。

【0038】

請求項５および請求項７記載の本発明によれば、比較的硬い地盤では推進時の第１の分割体は単一の刃口であると、刃口抵抗が大きくなり、各ブロックの側板と地山との摩擦抵抗による推進反力で推進できなくなる恐れがあり、緩い地盤で掘削時に切羽地山法面が保持できない場合は周辺の地山が緩みやすくなる。

【0039】

これに対してフロント部の本体フレーム両側部に複数段のスライド土留板を上部より順次前方へ伸長することにより、切羽地山法面や側部地山の土留めが順次でき、刃口部の地山の安定性を保持することができる。

【発明の効果】

【0040】

以上述べたように本発明のオープンシールド機およびそれを用いたコンクリート函体の敷設工法は、地下水のある地盤でも対応可能で、かつ敷設する函体高さに対して土被りが大きく掘削深さが深い場合でも、函体を反力として充分施工が可能なものである。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】本発明のオープンシールド機の１実施形態を示す縦断側面図である。

【図2】本発明のオープンシールド機の１実施形態を示す上部推進構造シールド機の平面図である。

【図3】本発明のオープンシールド機の第１実施形態を示す下部推進構造シールド機の平面図である。

【図4】図２のＡ－Ａ線矢視図である。

【図5】図２のＢ－Ｂ線矢視図である。

【図6】本発明のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法の第１実施形態の第１工程から第３工程を示す説明図である。

【図7】本発明のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法の第１実施形態の第４工程から第６工程を示す説明図である。

【図8】本発明のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法の第１実施形態の第７工程から第９工程を示す説明図である。

【図9】本発明のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法の第１実施形態の第１０工程から第１２工程を示す説明図である。

【図10】本発明のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法の第１実施形態の第１３工程から第１４工程を示す縦断側面図である。

【図11】本発明のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法の第２実施形態を示す縦断側面図である。

【図12】本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す上部推進構造シールド機の平面図である。

【図13】本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す下部推進構造シールド機の平面図である。

【図14】図１２のＡ－Ａ線矢視図である。

【図15】本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す掘進時の平面図である。

【図16】本発明のオープンシールド機の第３実施形態を示す縦断側面図である。

【図17】本発明のオープンシールド機の第３実施形態を示す上部推進構造シールド機の平面図である。

【図18】本発明のオープンシールド機の第３実施形態を示す下部推進構造シールド機の平面図である。

【図19】図１８のＡ－Ａ線矢視図である。

【図20】図１８のＢ－Ｂ線矢視図である。

【図21】本発明のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法の第２実施形態の第１工程から第３工程を示す説明図である。

【図22】本発明のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法の第２実施形態の第４工程から第６工程を示す説明図である。

【図23】本発明のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法の第２実施形態の第７工程を示す縦断側面図である。

【図24】オープンシールド工法の施工状況を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

以下、図面について本発明の実施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機の１実施形態を示す縦断側面図、図２は同上上部推進構造シールド機の平面図、図３は同上下部推進構造シールド機の平面図で、図中１はオープンシールド機で、推進機構が異なる上部推進構造シールド機３６と下部推進構造シールド機３５を上下に接続した。

【0043】

前記上部推進構造シールド機３６は、前面、後面及び上下面を開口とし、前記下部推進構造シールド機と延長方向の異なる位置で分割をして分割ブロックを構成したものであるが、この分割ブロックは一例として、前方よりフロント部、ジャッキ部、テール部から成る第１ブロック、第２ブロック、第３ブロックから成り、第１ブロック後端に第２ブロックの前端が、第２ブロックの後端に第３ブロックの前端が嵌合して配置する。

【0044】

第１ブロックと第２ブロックは両端がピン構造の推進・牽引ジャッキ３７、第２ブロックと第３ブロックも同様に推進・牽引ジャッキ３７が上下方向に複数段配置・接続されている。

【0045】

下部推進構造シールド機３５は、図４に示すように、左右の側壁板１ａとこれら側壁板１ａと同程度の長さでその間を連結する底板１ｂとから成り、上面を開口とした機体を前後方向で複数に分割し、フロント部１８部としての前方の機体の後端にテール部１９としての後方の機体の前端を嵌入し、相互の中折れ部３４で屈曲可能とし、フロント部の前端に前方にスライドジャッキ１７で伸長する可動分割刃口１６を設け、前記テール部１９の前端から後方に向けて推進ジャッキ３を左右縦列に配設し、敷設函体４にプレスバー２６を介して前記推進ジャッキを伸長して推進反力をとり前進させる構造である。フロント部１８とテール部１９は牽引ジャッキ３１で連結されている。

【0046】

下部推進構造シールド機は３５フロント部１８の前端にスライド土留板を設けて可動分割刃口１６とした。

【0047】

図４，図５に示すように、下部推進構造シールド機３５と上部推進構造シールド機３６を接続するスライド・支持構造は、下部推進構造シールド機３５のフロント部１８とテール部１９の両側部上端内側に、それぞれ、上部推進構造シールド機３６が前方へスライドできるように上部推進構造スライド用レール４８を固定設置した。三角形状の部材は前記レールの固定材である。

【0048】

上部推進構造スライド用レール４８の構造は下部推進構造シールド機３５に対して上部推進構造シールド機３６が前進移動できるものであれば特に限定はないが、上部推進構造シールド機３６に転送用の車輪を設け、鉄道のようなレール上を滑走させるものでもよい。

【0049】

上部推進構造シールド機３６のフロント部１８とテール部１９の両側部下端から張り出した部材は、下部推進構造シールド機材上端に接して前記上部推進構造シールド機３６を支える上部推進構造支持部材４９である。

【0050】

前記上部推進構造スライド用レール４８の上部から外側に向けて先端が尖頭状の張り出し部を設けている。同様に、上部推進構造支持部材４９の下部から内側に向けても同様に先端が尖頭状の張り出し部が設けており、それらの間に遊間５０を設けている。この遊間５０があることにより、上部推進構造シールド機３６が前進時に左右の振れが生じても追従できる。

【0051】

また、前記のとおり、前記上部推進構造スライド用レール４９と上部推進構造支持部材４９にはそれぞれ、先端が尖頭状の張り出し部を設けているので、前記上部推進構造シールド機３６が遊間５０以上に左右に振れても、その張り出し部が互いに当接するので上部推進構造シールド機が下部推進構造シールド機からのずれ落ちを防止できる。

【0052】

図中４７は上部推進構造シールド機３６と下部推進構造シールド機３５の連結部への土砂侵入防止鉄板である。

【0053】

オープンシールド機の推進からコンクリート函体据え付けまでの手順を説明する。第１工程は、オープンシールド機１の推進前であり、第２工程は、上部推進構造シールド機３６の第１ブロック３６ａの推進である。

【0054】

図示はしてないが、オープンシールド機１の前方に掘削機６を配置し、上部推進構造シールド機の下端部付近まで切羽地山に法面を形成しながら掘削する。掘削に伴って、前記第１ブロックの第１の推進・牽引ジャッキ後端を伸長しながら、第１ブロックと第２ブロックの両側の側部とそれに接する地山との摩擦抵抗を推進反力にし、前記第１ブロックを前進させる。

【0055】

第３工程は第２ブロック３６ｂの推進で、第１の推進・牽引ジャッキ３７後端を縮めながら第２の推進・牽引ジャッキ３７後端を伸長して、第１ブロックと第２ブロックの両側部とそれに接する地山との摩擦抵抗を反力にとり、第２ブロック３６ｂを前進させる。

【0056】

第４工程は第３ブロック３６ｃの推進で、第２の推進・牽引ジャッキの後端を縮めながら、第１ブロック３６ａと第２ブロック３６ｂの両側部とそれに接する地山との摩擦抵抗を反力にとり、第３ブロック３６ｃを前進させる。また、第３ブロック３６ｃを前進しながら、前記第３ブロック後部の埋め戻し５を行う。

【0057】

第５工程は、前記の上部推進構造シールド機３６の１サイクル分の推進が終了後、下部推進構造シールド機を上部推進構造シールド機３６の１サイクル分の推進長分を推進させる工程である。

【0058】

上部推進構造シールド機３６は停止した状態とし、前方に配置した掘削機６で、前記下部推進構造シールド機３５の切羽地山に法面を形成しながら掘削し、同時に、可動分割刃口１６を可動分割刃口１６内に装着したスライドジャッキ１７を伸長して、前記可動分割刃口１６を前方へ伸長して側部地山の土留めを行う。前記の作業と同時に、前記下部推進構造シールド機３５は推進ジャッキ３を伸長してプレスバー２６に押し当て、後方の函体４に推進反力をとり、前進させる。また、前進と同時に地中に発生する空隙へ裏込注入材２９を充填していく。

【0059】

第６工程から第８工程は、前記の第２工程から第４工程と同様の作業を繰り返しであり、第９工程は第５工程を同様の作業となる。また、第１０から第１３工程は前記の第６工程から第９工程までと同一の作業となる。

【0060】

以上のように、上部推進構造シールド機３６は各ブロックとそれらに接する地山との摩擦抵抗を反力に所謂“尺取虫”のように推進させ、下部推進構造シールド機３５は前記上部推進構造３６の１サイクル長分に応じて前記の作業を繰り返しながら前進させる。

【0061】

前記の推進作業を行いながら、下部推進構造シールド機３５が１函体分推進後、第１４工程に示すとおり、推進ジャッキ３を縮めてテール内部２０に新たな函体４を据え付ける。以上の作業を繰り返しながら、地中に函体を敷設していく。

【0062】

次に、本発明のオープンシールド機の第２実施形態を説明する。図１１～図１５に示すように、上部と下部の推進構造部の平面形状は前記本発明の第１実施形態と同じであり、下部推進構造シールド機の断面方向の横幅より上部推進構造シールド機３６の横幅を大きくしたオープンシールド機である。

【0063】

前記上部推進構造シールド機３６の横幅を前記下部推進構造シールド機３５の横幅より大きくすることにより、たとえば、掘削深さが深く緩い砂質系地盤の施工などにおいて、下部推進構造シールド機３５の刃口部の底板付近を掘削により刃口後方側板部近傍の地山が崩れても、上部推進構造シールド機３６の横幅を大きくしているので、上部推進構造シールド機３６上端の地表まで緩みが生じ、崩壊が生じる恐れは無い。

【0064】

図１５に示すように、掘削深さが深く緩い砂質系地盤などでは、上部推進構造シールド機３６の刃口が下部推進構造シールド機３５の可動分割刃口１６先端より前に位置し、そして前記上部推進構造シールド機３６の刃口２部の切羽地山法面４４を凹状に大きくとること、及びその地山法面の法尻付近の両端部は前記下部推進構造シールド機の可動分割刃口１６とその側部の地山平坦部４６で抑えることができることから、法面の安定性が保持できる。

【0065】

さらに、切羽地山の状況に応じて前記上部推進構造シールド機の刃口２部の切羽地山法面４４の勾配を小さくとることにより、切羽地山の掘削法面の安定性がより安全に保持可能となる。尚、作業手順は第１実施形態の発明の作業手順と同じであることから、説明は省略する。

【0066】

本実施形態では図１６～図２０に示すように、上部推進構造シールド機３６もフロント部の前端にスライド土留板３９を設けて可動分割刃口とした。

【0067】

上部推進構造シールド機３６は、前方よりフロント部本体フレーム４１と前記フロント部本体フレーム４１の両側部に複数段上下方向に配設したスライド土留板３９から成る第１ブロック、ジャッキ・テール部から成る第２ブロックで、それぞれ各ブロックは、前記下部構造部より横幅を大きくしている。

【0068】

第１ブロックの前記スライド土留板３９と本体フレーム４１は両端ピン構造のスライド推進ジャッキで連結し、前記第１ブロックの本体フレーム４１と前記第２ブロックは両端ピン構造の推進・牽引ジャッキ４３で連結している。

【0069】

上部推進構造シールド機３６と下部推進構造シールド機３５は、前記発明の実施形態１と同様の図４及び図５に示す上部推進構造シールド機３６のスライド・支持機構で接続されている。

【0070】

下部推進構造シールド機３５は、第１実施形態と同様に、左右の側壁板１ａとこれら側壁板１ａと同程度の長さでその間を連結する底板１ｂとから成り、上面を開口とした機体を前後方向で複数に分割し、フロント部１８部としての前方の機体の後端にテール部１９としての後方の機体の前端を嵌入し、相互の中折れ部３４で屈曲可能とし、フロント部の前端に前方にスライドジャッキ１７で伸長する可動分割刃口１６を設け、前記フロント部後端から後方に向けて推進ジャッキ３を左右縦列に配設し、敷設函体４にプレスバー２６を介して前記推進ジャッキを伸長して推進反力をとり前進させる構造である。フロント部１８とテール部１９はけん引ジャッキ３１で連結されている。

【0071】

次に、図２１から図２３により、本第３実施形態でのオープンシールド機１の推進から函体据え付けまでの手順を説明する。第１工程は、本実施形態のオープンシールド機１の推進前の縦断側面の状況である。第２工程は、最上段の中折れ部スライド土留板３９の伸長及び切羽地山への貫入と切羽地山掘削である。

【0072】

図示はしていないがオープンシールド機前方に掘削機６を配置して、切羽地山に掘削法面を形成しながら掘削機６で掘削しつつ、第１ブロックのフロント部本体フレーム４１両側部に複数段縦方向に配設した中折れ部スライド土留板３９の内、最上段の中折れ部スライド土留板をスライド推進ジャッキ４２を前方へ伸長して前方へ伸長し、切羽地山へ前記中折れ部スライド土留板３９の先端部を貫入させる。

【0073】

同様に、第３工程、第４工程でそれぞれ２段目のスライド土留板３９と３段目の中折れ部スライド土留板３９をスライド推進ジャッキ４２を伸長し、切羽地山へその先端部を貫入させる。

【0074】

第５工程で、中折れ部スライド土留板３９とそれに接する地山との摩擦抵抗を反力にとり、すべてのスライド推進ジャッキ４２を縮めながら、かつ、ジャッキ・テール部４０である第２ブロックの推進・牽引ジャッキ４３を伸長して、第１ブロックの本体フレーム４１を前進させる。

【0075】

第６工程で、ジャッキ・テール部４０の推進・牽引ジャッキ４３を縮め、前記ジャッキ・テール部４０を前進させる。同時に、自前記ジャッキ・テール部４０の後端の埋め戻しを行う。

【0076】

次に、下部推進構造シールド機３５の切羽地山に法面を形成しつつ掘削機６で掘削しながら、シールドジャッキ３を伸長してプレスバー２６を介して後方の敷設函体に推進反力をとって、下部推進構造シールド機３５を推進させる。

【0077】

また、下部推進構造シールド機３５の推進に伴って地中に生じる空隙に裏込注入材２９を充填する。

【0078】

尚、図示はしてないが第１実施形態と同様に、前記下部推進構造シールド機３５が１函体長分前進終了後、シールドジャッキ３を縮め、テール内部２０に新たな函体４を据え付ける。

【0079】

以上の手順を繰り返しながら、地中に函体を敷設していく。

【符号の説明】

【0080】

１…オープンシールド機
１ａ…側壁板 １ｂ…底板
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…埋戻し土
９…支圧壁 １６…可動分割刃口
１７…スライドジャッキ １８…フロント部
１９…テール部 ２０…テール内部
２１…中折ジャッキ ２４…後方土留板
２５…隔壁 ２６…プレスバー（押角）
２７…揚重機 ２８…グラウトホール
２９…裏込注入材 ３０…鋼矢板
３１…けん引ジャッキ
３４…中折れ部 ３５…下部推進構造シールド機
３６…上部推進構造シールド機 ３６ａ…第１ブロック
３６ｂ…第２ブロック ３６ｃ…第３ブロック
３７…推進・牽引ジャッキ（ピンジャッキ）
３８…勘合部（上部推進構造シールド機）
３９…スライド土留板 ４０…ジャッキ・テール部
４１…フロント部本体フレーム
４２…スライド推進ジャッキ（スライド土留板とフロント部本体フレーム連結用ピンジャッキ）
４３…推進・牽引ジャッキ（フロント部本体フレームとジャッキ・テール部連結用ピンジャッキ）
４４…上部推進構造シールド機切羽地山法面
４５…下部推進構造シールド機切羽地山法面
４６…地山平坦部（下部推進構造シールド機天端と同じ高さ）
４７…連結部土砂侵入防止鉄板 ４８…上部推進構造スライド用レール
４９…上部推進構造支持部材 ５０…遊間

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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成り、上面を開口とした機体で、掘削を行うフロント部とコンクリート函体の設置を行うテール部を有し、テール部前端から後方に向けて推進ジャッキを左右縦列に配設し、敷設函体に推進反力をとり前進させる下部推進構造シールド機と、
前面、後面及び上下面を開口とし、前記下部推進構造シールド機と延長方向の異なる位置で分割して分割ブロックを構成し、各分割ブロックを推進・牽引用ジャッキで連結し、分割ブロックで分割された側板とそれに接する地山との摩擦抵抗を推進反力として各ブロックが順に前進する機体を上部推進構造シールド機と、
下部推進構造シールド機と上部推進構造シールド機を接続するスライド・支持構造として、下部推進構造シールド機のフロント部とテール部の両側部上端内側に、それぞれ、上部推進構造シールド機が前方へスライドできるように上部推進構造スライド用レールを固定設置し、一方、上部推進構造シールド機のフロント部とテール部の両側部下端から下部推進構造シールド機材上端に接して前記上部推進構造シールド機を支える上部推進構造支持部材を設け、前記上部推進構造スライド用レールから外側に向けて尖頭状の張り出し部を設け、前記上部推進構造支持部材の内側に向けて尖頭状の張り出し部が設け、それらの間に遊間部を確保したことを特徴とするオープンシールド機。

【請求項2】

上部推進構造シールド機の分割ブロックは、フロント部、ジャッキ部、テール部とからなる請求項1記載のオープンシールド機。

【請求項3】

下部推進構造シールド機にスライド用レールを設置し、そのスライド用レール上に上部推進構造シールド機を前方へ移動可能となるように設置した請求項１または請求項２記載のオープンシールド機。

【請求項4】

上部推進構造シールド機は下部推進構造シールド機より横幅を大きくした請求項１または請求項２記載のオープンシールド機。

【請求項5】

下部推進構造シールド機および上部推進構造シールド機はフロント部の前端にスライド土留板を設けて可動分割刃口とした請求項１または請求項２記載のオープンシールド機。

【請求項6】

請求項１または請求項２に記載のオープンシールド機を使用する函体の敷設方法であって、
上部推進構造シールド機の刃口の切羽地山を掘削する工程と、
上部推進構造シールド機のフロント部をジャッキ部、テール部側板と地山との摩擦抵抗を反力にとり第１の推進・牽引ジャッキを伸長し前記フロント部を前進する工程と、
前記フロント部と前記テール部と地山との摩擦抵抗を反力にとり、前記第１の推進・牽引ジャッキを縮め、前記第２の推進・牽引ジャッキを伸長し、前記ジャッキ部を前進する工程と、
前記フロント部と前記ジャッキ部と地山との摩擦抵抗を反力にとり、前記第２の推進・牽引ジャッキを縮め、前記テール部を前進する工程と、
前記テール部の後端を埋め戻す工程との後、
下部推進構造シールド機刃口の切羽地山を掘削しながら前記下部推進構造シールド機のシールドジャッキを伸長し、前記下部推進構造シールド機を前進する工程と、
を繰り返しながらオープンシールド機を掘進させ、
前記オープンシールド機が１函体長分前進後、前記シールドジャッキを縮め、前記下部推進構造シールド機のテール部内に函体を据え付けながら函体を地中に埋設することを特徴としたオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法。

【請求項7】

フロント部を前進する工程は、上部推進構造シールド機の刃口の切羽地山を掘削する工程と、フロント部の前端にスライド土留板を設けて可動分割刃口としたスライド土留板を順次、前方へ伸長する工程と、前記スライド土留板とそれに接する地山との摩擦抵抗を反力にとり、スライドジャッキを縮め、推進ジャッキを伸長して前進する工程からなる請求項６記載のオープンシールド機を用いたコンクリート函体の敷設工法。