JP2017014759A - オープンシールド機およびそれを用いた函体設置工法 - Google Patents

Abstract

【課題】クローラクレーンもしくはトラッククレーンの移動型クレーンを設置する場所を確保して、必要時にのみ移動型クレーンを乗り込ませ、函体の吊り下ろしをスペースを取ることなく、簡単かつ迅速に行うことができるオープンシールド機およびそれを用いた函体設置工法を提供する。【解決手段】左右側壁板と底板からなる機体を前後方向でフロント部２とテール部３に分割し、フロント部２の後端にテール部３の前端を嵌入させ、フロント部２に後方へ向けて中折ジャッキ４を設けてフロント部２とテール部３が相互の嵌合部で屈曲可能として中折れ部１６を形成し、テール部３の後半を函体設置部とし、函体設置部の前側に後方へ向けてシールドジャッキ５を左右に寄せて、また、上下複数段に配設したオープンシールド機１において、テール部３の前半の上床部に移動型クレーン３２の載置ステージ３０を形成した。【選択図】 図１

Description

本発明は、オープンシールド機およびそれを用いた河川の改修での函体設置工法に関するものである。

周知のごとくオープンシールド工法は、開削工法（オープン工法）とシールド工法の長所を生かした合理性に富む工法であり、このオープンシールド工法では、シールド機を前方の機体の後端に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てカーブ施工を可能としたり、方向修正を行えるようにしたものがある。

その一例を説明すると、オープンシールド機１は、図４に示すように基本的には左右の側壁板１ａ，１ｂとこれら側壁板１ａ，１ｂと同程度の長さでその間を連結する底板１ｃ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は図５に示すように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中折れ部１６を形成している。

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、先端が刃口部となり、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。

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、機体内で前半は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であり、後半は函体を吊り下す函体設置部となる。

図中６はフロント部２の前端に設けた可動分割刃口、７はテール部３の後端に設けた側方土留板、９はストラット、１０はプレスバー（押角）である。

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７〜図１０に示すように、発進坑と到達坑との間で施工される。発進坑１１内で前記オープンシールド機を組立て、発進坑１１の前の地盤を地上に設置したショベル系の掘削機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を伸長して発進坑１１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の後方にストラット９およびプレスバー１０とともにセットする。

また、発進坑１１はシートパイル等の土留壁で構成し、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１１の前方部分に地盤改良を施しておくこともある。

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。

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。

下記特許文献は函体の吊り下ろしをスペースを取ることなく、簡単かつ迅速に行うことができるオープンシールド機として本願発明者が提案し、特許を取得したものである。
特許第３１９４１９０号公報

図１０に示すように特許文献１は、オープンシールド機１は機体の前後方向で隔壁２９で仕切り、フロント部２の前半を主として掘削を行う掘削部、テール部３の後半をコンクリート函体８の吊降ろして設置する函体設置部とし、函体設置部はその前側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。

オープンシールド機１のテール部３の前記函体設置部の上方に支柱２５と梁材２６からなる架構１７にチェーンブロック等の巻上機１８を前後動および左右動自在に設けてなるコンクリート函体吊降ろし用の門型クレーン１９を立設した。

巻上機１８の前後動および左右動の機構としては、巻上機１８が梁材２６をレールとして自走車輪等で移動できるようにする。

また、前記梁材２６は前方および後方に延設してオープンシールド機１の前方に吊り上げ部２７を突設し、また、後方にコンクリート函体吊り上げ部２１を突設するようにした。これら吊り上げ部２７およびコンクリート函体吊り上げ部２１は巻上機１８が前後方向に移動できる部分である。図中２４はコンクリート函体８の吊り治具である。

前記支柱２５は４本であるが、その各々はオープンシールド機１からジャッキ２２を介在して傾斜修正可能に立上げるようにする。

このようにして掘削機１２で掘削部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が前進するときは門型クレーン１９もともに移動する。

そして吊り降ろし用のコンクリート函体８は縦列の並ぶ既設のコンクリート函体８の上面を搬入路として台車２３等でコンクリート函体吊り上げ部２１に下まで運び込み、そのまま巻上機１８で吊り込んでオープンシールド機１の後部の函体設置部の上方まで移動させ、該函体設置部内に吊り降す。

また、掘削時での使用も可能であり、オープンシールド機１の前方に突設した吊り上げ部２７まで巻上機１８を移動させ、この巻上機１８にバケット等（図示せず）を吊り下げて、掘削部に近付けてバックホー等の掘削機で掘削した土砂をバケット等に受け、そのまま後方に移動させ、ダンプ等に積み替えることなどができる。

なお、オープンシールド機１は方向およびピッチング、ローリングに対して修正しながら進行するが、このようなコンクリート函体８の吊り降ろしを行う時にオープンシールド機１が傾いている場合には門型クレーン１９も傾いているが、４個のジャッキ２２を適宜伸縮して傾斜計を見ながら門型クレーン１９が水平になるようにしてから作業を行う。

前記特許文献１はコンクリート函体８の吊り降ろしを行うために門型クレーン１９を常時設置するものであり、オープンシールド機１が前進するときは門型クレーン１９もともに移動する。

従って、オープンシールド機１のピッチング、ローリングに対して門型クレーン１９の傾きも対処せねばならず、４個のジャッキ２２を適宜伸縮して傾斜計を見ながら門型クレーン１９が水平になるようにしているが、その修正はかなり困難を伴うものであった。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、クローラクレーンもしくはトラッククレーンの移動型クレーンを設置する場所を確保して、必要時にのみ移動型クレーンを乗り込ませ、函体の吊り下ろしをスペースを取ることなく、簡単かつ迅速に行うことができるオープンシールド機およびそれを用いた函体設置工法を提供することにある。

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、左右側壁板と底板からなる機体を前後方向でフロント部とテール部に分割し、フロント部の後端にテール部の前端を嵌入させ、フロント部に後方へ向けて中折ジャッキを設けてフロント部とテール部が相互の嵌合部で屈曲可能として中折れ部を形成し、テール部後半を函体設置部とし、函体設置部の前側に後方へ向けてシールドジャッキを左右に寄せて、また、上下複数段に配設したオープンシールド機において、テール部の前半の上床部に移動型クレーンの載置ステージを形成したこと、第２に、フロント部の後半の上床部にトロバケットの載置ステージを形成することを要旨とするものである。

オープンシールド機を用いた函体設置工法としては、第１に、既設水路を撤去しながら函体接続による新たな水路を構築する既設水路の改修工事において、左右側壁板と底板からなる機体を前後方向でフロント部とテール部に分割し、フロント部の後端にテール部の前端を嵌入させ、フロント部に後方へ向けて中折ジャッキを設けてフロント部とテール部が相互の嵌合部で屈曲可能として中折れ部を形成し、テール部後半を函体設置部とし、函体設置部の前側に後方へ向けてシールドジャッキを左右に寄せて、また、上下複数段に配設したオープンシールド機において、テール部の前半の上床部に移動型クレーンの載置ステージを形成したオープンシールド機を使用し、オープンシールド機のクローラクレーンの載置ステージにクローラクレーンまたはトラッククレーンの移動型クレーンを載せ、該移動型クレーンで函体をテール部の後半の函体設置部で既設函体の最前部に吊り下ろすこと、第２に、函体はＵ字溝であり、既設函体の内部をレール台車により移動型クレーン吊り上げ場所である先頭位置まで搬送すること、第３に、既設水路上に設置した覆工板上にショベル系の掘削機を設置し、このショベル系の掘削機でフロント部の刃口内を掘削し、掘削土はフロント部の後半の上床部に形成した載置ステージのトロバケットに入れて搬出することを要旨とするものである。

請求項１および請求項３記載の本発明によれば、移動型クレーンの載置ステージに移動型クレーンを乗り入れることにより、テール部の前半の上床部に移動型クレーンを設置でき、この移動型クレーンを用いて函体をテール部の後半の函体設置部で既設函体の最前部に吊り下ろすことができる。

そして、オープンシールド機１を掘進させる時はこの移動型クレーンは載置ステージから降ろして行うことができるので、ピッチング、ローリングに対してもクレーンの傾きを配慮する必要はない。

請求項２記載の本発明によれば、フロント部の後半の上床部にトロバケットを置いてこれにより残土の搬出を効率的に行うことができる。

請求項４記載の本発明によれば、函体はＵ字溝であるので、既設函体は上方が開放され、既設函体の内部をレール台車により移動型クレーン吊り上げ場所である先頭位置まで搬送する函体をそのまま吊り上げることができ、函体の搬入・移動についても場所を取らずに、安全に行うことができる。

請求項５記載の本発明によれば、既設水路を撤去しながら函体接続による新たな水路を構築する既設水路の改修工事において、ショベル系の掘削機の設置と移動型クレーンの設置とを直状的に並べて、オープンシールド機の掘進と、函体の設置を無駄のない動きで合理的に行うことができる。

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函体設置工法は、クローラクレーンもしくはトラッククレーンの移動型クレーンを設置する場所を確保して、必要時にのみ移動型クレーンを乗り込ませ、函体の吊り下ろしをスペースを取ることなく、簡単かつ迅速に行うことができるものである。

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機およびそれを用いた函体設置工法の１実施形態を示す縦断側面図、図２は同上平面図である。

オープンシールド機１の概要については、前記のごとく、機体を前後方向で複数に分割し、フロント部２とテール部３はいずれも左右側壁板を有する矩形の機体とし、テール部後半を函体設置部とし、函体設置部の前側に後方へ向けてシールドジャッキ５を左右に寄せて、また、上下複数段に配設し、テール部３の前端は縮径してフロント部２の後端に入り込むもので、これによりフロント部２とテール部３との間には隙間が確保され、これが中折れ部１６となる。

フロント部２の後部に、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た。図示は省略するが、フロント部２の前端に可動分割刃口があり、図中４１はそのスライドジャッキである。

本発明はテール部３の前半の上床部に移動型クレーン３２の載置ステージ３０を形成した。

また、フロント部２の後半の上床部にトロバケット３３の載置ステージ３１を形成する。

これら載置ステージ３０や載置ステージ３１は鋼板等で形成され、固設のものとしてもよいが、覆工板のように必要に応じて設置できるものでもよい。

次にかかるオープンシールド機１を用いて行う本発明の函体設置工法について説明する。

既設水路３４を撤去しながらコンクリート函体８の接続による新たな水路を構築する既設水路の改修工事を行う場合である。

既設水路３４は排水ポンプ３５を設置して、空堀とし、Ｈ形鋼、横矢板などの土留３６を施す。そして、オープンシールド機１を掘進させながら土留３６を撤去しながら新たな水路を構築する。

オープンシールド機１によるオープンシールド工法は前記のごとくであり、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、既設のコンクリート函体８の前に新たなコンクリート函体８をテール部３内に吊り降す。

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の後方にプレスバー１０をセットし、シールドジャッキ５を伸長して既設のコンクリート函体８に反力をとってオープンシールド機１を前進させ、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、地下構造物を形成する。図中４０は可塑状裏込注入材である。

そして、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するには、図１〜図３に示すように既設水路３４上に覆工板３７を設置し、この覆工板３７の上にバックホー等のショベル系の掘削機１２を設置して行い、掘削土はフロント部２の後半の上床部に形成した載置ステージ３１のトロバケット３３に入れて搬出する。

オープンシールド機１の推進後、テール部３の前半の上床部にクローラクレーンまたはトラッククレーンの移動型クレーン３２を乗り入れさせる。

移動型クレーンの載置ステージ３０が段差があって地表より高くなっている場合には、載置ステージ３０脇に段差解消斜板を配置して乗り入れを行う。

また、フロント部２の後半の上床部に形成した載置ステージ３１をこの載置ステージ３０の延設部として利用し、移動型クレーン３２の止め位置調整として用いてもよい。

コンクリート函体８はＵ字溝であり、既設のコンクリート函体８による水路も暗渠ではなく、上面が開口されたものである。

既設コンクリート函体８の内部にレール３８を設置し、新たに接続するコンクリート函体８をレール３８を走行するレール台車３９により移動型クレーン３２の吊り上げ場所である既設コンクリート函体８の先頭位置まで搬送する。

そして、移動型クレーン３２でコンクリート函体８をテール部３の後半の函体設置部で既設コンクリート函体８の最前部に吊り下ろす。

オープンシールド機１の推進時に移動型クレーン３２を載せたままオープンシールド機１を進めることも可能である。

本発明のオープンシールド機およびそれを用いた函体設置工法の１実施形態を示す縦断側面図である。 本発明のオープンシールド機およびそれを用いた函体設置工法の１実施形態を示す平面図である。 既設水路部分の正面図である。 オープンシールド機の概要を示す縦断正面図である。 オープンシールド機の概要を示す縦断側面図である。 オープンシールド工法の第１工程を示す側面図である。 オープンシールド工法の第２工程を示す側面図である。 オープンシールド工法の第３工程を示す側面図である。 オープンシールド工法の第４工程を示す側面図である。 従来例を示す側面である。

１…オープンシールド機
１ａ，１ｂ…側壁板 １ｃ…底板
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…側方土留板
８…コンクリート函体 ９…ストラット
１０…プレスバー １１…発進坑
１２…掘削機 １３…到達坑
１４…ダンプ １５…グラウト機
１６…中折れ部 １７…架構
１８…巻上機 １９…門型クレーン
２１…コンクリート函体吊り上げ部
２２…ジャッキ ２３…台車
２４…吊り治具 ２５…支柱
２６…梁材 ２７…吊り上げ部
２９…隔壁
３０…載置ステージ ３１…載置ステージ
３２…移動型クレーン ３３…トロバケット
３４…既設水路 ３５…排水ポンプ
３６…土留 ３７…覆工板
３８…レール ３９…レール台車
４０…可塑状裏込注入材 ４１…スライドジャッキ

Claims (5)

1. 左右側壁板と底板からなる機体を前後方向でフロント部とテール部に分割し、フロント部の後端にテール部の前端を嵌入させ、フロント部に後方へ向けて中折ジャッキを設けてフロント部とテール部が相互の嵌合部で屈曲可能として中折れ部を形成し、テール部後半を函体設置部とし、函体設置部の前側に後方へ向けてシールドジャッキを左右に寄せて、また、上下複数段に配設したオープンシールド機において、テール部の前半の上床部に移動型クレーンの載置ステージを形成したことを特徴とするオープンシールド機。
2. フロント部の後半の上床部にトロバケットの載置ステージを形成する請求項1記載のオープンシールド機。
3. 既設水路を撤去しながら函体接続による新たな水路を構築する既設水路の改修工事において、左右側壁板と底板からなる機体を前後方向でフロント部とテール部に分割し、フロント部の後端にテール部の前端を嵌入させ、フロント部に後方へ向けて中折ジャッキを設けてフロント部とテール部が相互の嵌合部で屈曲可能として中折れ部を形成し、テール部後半を函体設置部とし、函体設置部の前側に後方へ向けてシールドジャッキを左右に寄せて、また、上下複数段に配設したオープンシールド機において、テール部の前半の上床部に移動型クレーンの載置ステージを形成したオープンシールド機を使用し、オープンシールド機の移動型クレーンの載置ステージにクローラクレーンまたはトラッククレーンの移動型クレーンを載せ、該移動型クレーンで函体をテール部の後半の函体設置部で既設函体の最前部に吊り下ろすことを特徴とするオープンシールド機を用いた函体設置工法。
4. 函体はＵ字溝であり、既設函体の内部をレール台車により移動型クレーン吊り上げ場所である先頭位置まで搬送する請求項３記載のオープンシールド機を用いた函体設置工法。
5. 既設水路上に設置した覆工板上にショベル系の掘削機を設置し、このショベル系の掘削機でフロント部の刃口内を掘削し、掘削土はフロント部の後半の上床部に形成した載置ステージのトロバケットに入れて搬出する請求項３または請求項４記載のオープンシールド機を用いた函体設置工法。

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