JPH03169914A - 地中構造物の埋設工法とこれに用いるオープンシールド機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 との発明は、オープンシールド機と泥土或いは泥水固化
工法とを併用して、上下水道管やボックスカルパートな
どの地中構造物を埋設する工法と、これに用いるオープ
ンシールド機に関するものである。

「従来の技術」 地中構造物を埋設する工法として｛よ、オープンシール
ド機によるオープンシールド工法と、泥水固化工法とが
知られている。

前者は、牽引式或いは自走式オープンシールド機により
掘進しつつ、オープンシールド機内部に形戒される作業
室内で、ドライな状態で地中構造物を布設するとともに
、オープンシールド機後方で埋設ずみの地中構造物を埋
め戻していく工法である。利点は、ドライな状態で埋設
が可能であるため、作業能率が高くしかも高精度で埋設
できる点にある。

又後者の工法は、ベントナイト等を含む泥水により埋設
溝の壁面を安定させながら、バソクホーなどの掘削機で
埋設溝を掘削して、泥水中に地中構造物を布設したのち
、固化剤を混合して泥水を固化するものである。

との後者の工法は、 （１）　　長距離同時埋設・循環式固化剤混合方式（２
）　　車管埋設・固化剤エヤブロー撹拌混合方式とに大
別される。

（１）、（２）両者共通の利点としては、周辺地盤の変
状、その他の建設公害が極めて少ない、特別の基礎工事
を必要としない、水蜜性に優れた管路ができることが挙
げられる。（２）の利点として、１日の施工単位が一連
のサイクルで流れるため、夜間の道路解放が可能である
点にある。

「発明が解決しようとする問題点」 ところでオープンシールド工法では、切羽の崩壊による
オープンシールド機のフロント掘削部周辺の地盤の緩み
、埋め戻し土の締固め不足や埋め戻しの遅れによる後部
周辺地盤の緩みを生ずることがある。さらに、掘削部の
水替えによる地下水の低下に起因する周辺地盤の沈下等
によって、周辺地盤に影響を与え、クランク、沈下、傾
倒、井戸涸れなど、周辺構造物に障害が発生しやすい。

しかも、機体の前進にともなう基礎材の移動やテールボ
イドの崩壊など、基礎材への影響に惹起する埋設構造物
への障害、例えば、ジョイントの外れ、沈下、割れ、曲
がり等が発生するおそれがある。

又、泥水固化工法にあっては、前記（１）、（２）に共
通する問題点としては、作泥水を使用するためコストが
大である、埋設作業を泥水中で行うため位置決めに手間
がかかる、掘削、埋設作業までは泥水中で行い、その後
同化剤を混合するため２工程作業となるなどがある。さ
らに、（１）では長距離を同時に埋設するために作業専
有区間が長＜　、（２）では泥水中で１管ずつ接合する
ため特殊な装置を必要とする問題点がある。

そこでとの発明の目的とするところは、オープンシール
ド機を改良して、泥水固化工法とオープンシールド工法
とを併用して、ドライな状態で地中構造物を埋設するこ
とを可能とすることにある。

さらにとの発明は、発生土を利用して泥土固化工法を併
用することにより、コストの低下を図るとともに、オー
プンシールド工法に於ける周辺構造物や埋設する地中構
造物への影響を排除することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 との発明のオープンシールド機には、テールフレーム内
に床板、前部隔壁、後部隔壁によりドライな状態を確保
した作業室を形或する。後部隔壁に設けた開口部から布
設ずみの管体の接続部分を突出させ、作業室内へ搬入し
た管体と前記接続部分とをとの作業室内で接続する。前
記接続後、オープンシールド機の推進により後部隔壁と
固化ずみの泥土（或いは泥水）との間に生じるクリアラ
ンスには、固化剤を混合した泥土（或いは泥水）を注入
して固化させる。

前記オープンシールド機に移動手段を設けて、後部隔壁
を前後移動可能な移動隔壁とした場合には、管体の接続
は、移動隔壁を移動させて接続可能な空間を確保して、
前記のように作業室内で行う。前記接続後は移動隔壁を
前進させ、移動隔壁と同化ずみの泥土との間のクリアラ
ンスに固化剤を鷹合した泥土（或いは泥水）を注入して
固化させる。

「作用」 オープンシールド機はそのテールフレーム内に床板、前
後隔壁により作業室が形成されている。

との作業室は、固化剤を混合した固化前の泥土（或いは
泥水）の浸入を防止して、ドライな状態が確保されてい
る。

又、後部隔壁には開口部が設けられているため、既に布
設した管体の接続部分をとの開口部へ突出させ、作業室
内へ搬入した管体ととの接続部分とをドライな状態で接
続できる。

作業室内で接続一作業が終了すると、接続した管体の接
続部分が作業室内へ突出する位置まで、オープンシール
ド機を推進して後部隔壁を前進させる。そして、後部隔
壁と固化ずみの泥土（或いは泥水）との間のクリアラン
スへ、固化剤を混合した泥土（或いは泥水〉を注入する
。

との作業を順次行い、管体の埋設を行う。

又、後部隔壁を移動隔壁とした場合には、移動隔壁を移
動手段で移動させて管体の接続可能な空間を作業室内に
確保し、ドライな状態の作業室内で前記のように管体を
接続する。

次いで、新たに布設した管体の接続部分が作業室内へ突
出する位置まで移動隔壁を前進させて、移動隔壁と固化
ずみの泥土（或いは泥水）との間のクリアランスへ、固
化剤を混合した泥土（或いは泥水）を注入する。

前記クリアランスヘ固化剤を混合した泥土〈或いは泥水
）を注入後、移動隔壁を移動手段により前部隔壁と相対
的に後退させることにより、元の位置に残した状態でオ
ープンシールド機を前進させて、再び作業室内に、管体
の接続可能な空間を確保する。

との一連の作業を順次行って、管体を埋設する。

管体と、前記開口部を通過不可能な地中構造物、例えば
マンホールなどとの接続は、移動させた移動隔壁と固化
ずみの泥土（或いは泥水）との間に、ドライな状態の接
続空間を確保して行う。

「効果」 との発明の効果を列挙すれば以下のとおりである。

＋１１　　地中構造物の埋設をドライな状態で行えるの
で、特殊な装置を必要とすることなくスムーズな接続が
可能である。

（２）埋め戻しに固化剤混合ずみの泥土（或いは泥水）
を注入するので、泥土（泥水）の固化は１工程ですむ。

作泥水のかわりに発生土を利用した泥土固化工法を併用
すれば、経済的に有利である． （３）掘進、地中構造物の布設、固化、覆工という連続
したサイクルで行えるので、交通の解放が早くできる． （４）掘削部の水替えを必要とせず、オープンシールド
機の前進と同時に泥水或いは泥土を注入するため、周辺
地盤への影響がなく、周辺構造物への障害発生を防止で
きる。

（５）泥水或いは泥土を固化することにより、均質で十
分な強度を持つ安定した地盤を、地中構造物の外周に形
成できる．従って、基礎材の必要がなく、埋設した地中
構造物への障害の発生を防止できるとともに、水密性に
優れた管路を構築できる． （６）　　又、重機は埋設線上に配置できるため、横へ
の作業帯を必要としない． （７）開口する部分は、常時オープンシールド機の部分
のみであり、安全性が高い。

（８）オープンシールド機の後部隔壁を移動隔壁とすれ
ば、管体とマンホールなどとを連続して布設でる。

（９）フロント掘削部に、切羽の崩壊防止のために静水
或いは泥水を投入することによって、地盤改良等の補助
工法の併用なしで軟弱地盤や滞水層での施工が可能であ
る。

「実施例」 以下、図示する実施例に基づいてとの発明を詳細に説明
する。

まずとの発明を実施するオープンシールド機について説
明すると、オープンシールド機は、牽引式オープンシー
ルド機と自走式オープンシールド機とに分けられる。又
、地中構造物の埋設作業を行う作業室を形或する左右テ
ールフレームと前後隔壁とのうち、後部隔壁が固定され
ている隔壁固定型オープンシールド機と、後部隔壁が前
後移動する隔壁移動型オープンシールド機とに分けられ
る。

従って、 Ａ　隔壁固定型牽引式オープンシールド機Ｂ　隔壁固定
型自走式オープンシールド機Ｃ　隔壁移動型牽引式オー
プンシールド機Ｄ　隔壁移動型自走式オープンシールド
機の４種類がある。

隔壁固定型牽引式オープンシールド＠Ａ第１図及び第２
図は、隔壁固定型牽引式オープンシールド機Ａを示して
いる。１はフロントフレーム、２はテールフレームで、
両フレーム１、２は一体に形或されている。フロントフ
レーム１には牽引用受け枠３が設けられており、フロン
トフレーム１内で掘削作業を行うバックホーのパケット
を受け枠３に引っ掛けて、オープンシールド機Ａを推進
させるようになっている。

４は前部隔壁、５は後部隔壁、６は床板であって、両隔
壁４、５、床板６、及び左右テールフレーム２によって
、作業室７が形成されている。との作業室７の前後方向
の長さは、少なくとも埋設する地中構造物、例えば下水
管などの管体より長く、かつ埋設作業に支障のない長さ
とする。なお、作業室７を、前後隔壁４、５、床板６、
及び左右の図示しない側板で形或することも可能である
。

８は後部隔壁５の下部に貫設された円形の開口部である
。開口部８の内径は、オープンシールド機の推進、即ち
後部隔壁５の前進により生ずる、開口部８と管体との芯
ずれに追随できる大きさとする。

９は止水枠で、前記開口部８より小径で、かつ埋設する
地中構造物である管体の外径より大きい内径の筒体と、
フランジ部とから形成されている。

１０はワイヤシール（又はエヤバッグ）である。

との止水枠９は、開口部８と管体との間から作業室７へ
泥土或いは泥水の浸入を防ぐもので、後部隔壁５の内面
に設けられたマグネットｌｌａと、止水枠９のフランジ
部に設けられたマグネット１ｌｂにより、止水枠９を後
部隔壁５へ着脱自在に密着する。これら一対のマグネッ
トｌｌａ，１ｌｂは着脱自在とする。又、止水枠９は、
開口部８周辺の後部隔壁５の内面上下及び左右に着脱自
在に取付けられた、調節ジャッキ１２により位置調節が
可能である。従って、管体を開口部８から作業室７内へ
挿入しても、作業室７はドライな状態を確保できる。

隔壁固定型自走式オープンシールド機Ｂ隔壁固定型自走
式オープンシールド機Ｂは、公知の自走式オープンシー
ルド機のテールフレームに、前述したオープンシールド
機八と同様の構或を設けたものである。

隔壁移動型牽引式オープンシールド機Ｃとの隔壁移動型
牽引式オープンシールド機Ｃは、後述の隔壁移動型自走
式オープンシールド機のテールフレームに設けられる構
戊と同様である。又、フロントフレームも前述の隔壁固
定型牽引式オープンシールド機Ａと同様、公知の構或で
ある。

隔壁移動型自走式オープンシールド機Ｄ第４図ないし第
６図は隔壁移動型自走式オープンシールド機Ｄを示すも
のである。

２１はフロントフレーム、テールフレーム２２、複数の
推進ジャッキ２３、左右のスキンプレート２４をｎＮし
ている点は、公知の自走式オープンシールド機と同様で
ある。

２５はテールフレーム２２の前端部に固定された前部隔
壁、２６は後部隔壁を前後動自在にした移動隔壁、２７
は床板である。これら前部隔壁２５、移動隔壁２６、床
板２７、及び左右のテールフレーム２２によって作業室
２８が形成されている。

移動隔壁２６には、前述の後部隔壁５と同様な開口部２
９が設けられている。又同様に、ワイヤシール３１　（
又はエヤバッグ）を具備して、作業室２８内への泥土或
いは泥水の浸入を防止する止水枠３０、止水枠３０を移
動隔壁２６へ着脱自在に密着させる一対のマグネット３
　２　ａ　−，　３　２　ｂ　，止水枠３０の位置調節
用の調節ジャッキ３３がそれぞれ設けられている。マグ
ネット３２ａ，３２ｂは取り外し可能とする。

次に、移動隔壁２６の移動手段について説明する。

３４は移動隔壁２６を前後方向へ移動させるための４本
の送りねじであって、ほぼ作業室２８の前後方向の長さ
と同じ長さを有する。そしてとの送りねじ３４は、移動
隔壁２６のそれぞれテールフレーム２２付近の上下及び
左右に取付けられた、雌ねじ３５に螺合している。３６
は、各送りねじ３４の先端部に固定された大歯車で、モ
ータＭの駆動軸に固定された小歯車３７とそれぞれ歯合
する。モータＭはテールフレーム２２に固定されている
． ３８はゴム板シールであって、移動隔壁２６の左右両端
部および下端部に取付けられて、作業室２８内へ泥土或
いは泥水の浸入を防止する。

そこで、各モータＭを同期回転させると小歯車３７、大
歯車３６を介して送りねじ３４が回転するため、作業室
２８内をドライな状態に確保したままで、移動隔壁２６
を前後に移動できる。

なお、移動隔壁２６の移動手段は、実施例に限られるも
のではなく、例えばジャッキ、ワイヤを用いるなど任意
である。

４０はエヤバッグで、テールフレーム２２後部の左右外
側面に取付けられていて、フロントフレーム２１の推進
時に膨らませまる。とのエヤバフク４０は、オープンシ
ールド機Ｄの推進反力を確保する方法として用いるもの
で、膨らませれば地山の形状にあって！着するため、地
盤の乱れを少なくすることが可能となる。４ｌはテール
フレーム２２に配設されたエヤ配管で、エヤバッグ４０
に図外エヤコンブレソサにエヤホースを介して接続され
ている（第５図、第６図参照）。エヤバック４０に替え
て、公知の側方反力板をテールフレーム２２の側部に設
けてもよい。

４２は図外プラントへ接続される泥水配管であって、テ
ールフレーム２２に配設されており、前記エヤバフグ４
０を貫通してエヤバッグ４０外側面に開口する、泥水噴
射ノズル４３が接続されている（第５図、第６図参照）
。又、４２′は泥水配管で、テールフレーム２２の後端
部に開口するノズル４３′が接続されている。４４はワ
イヤシールであり、テール２２の後端部に取付けられて
いる。

なお上記実施例にかえて、前述の後部隔壁５、及び移動
隔壁２６に設けた止水枠３０の位置調節も、調節ジャッ
キ１２、３３によらず、ねじ、ワイヤを用いることも可
能である。

又、止水枠９、３０に鋼板を用いた場合には、止水枠９
、３０側のマグネットｌｌｂ，３２ｂを省いてもよい。

次に、上記したオープンシールド機を用いた地中構造物
の埋設工法について述べる。

隔壁固定型牽引式オープンシールド機Ａを用いた埋設工
法 埋設溝５２をバックホ−５１で掘削する。第１図に示す
ように、埋設溝５２内のオープンシールド機Ａのフロン
トフレームｌ内には泥水（或いは静水）５３を張り、泥
水５３内で掘削を行う。従って、切羽の崩壊防止のため
に地盤改良等の補助工法の必要がなく、軟弱地盤や滞水
層での施工を可能となる。又、水替えを必要としないの
で、周辺の地盤の沈下や井戸涸れのおそれがない。

既に埋設ずみの管体５４ｂの接続部分を、後部隔壁５の
開口部８から作業室７内へ突出する。調節ジャッキ１２
で開口部８の位置調節を行って芯ずれを調節する。床板
６上に設置した受け台５５（上下及び左右へ移動可能）
に、新たに布設する管体５４ａをクレーン（図示しない
）で搬入して、管体５４ｂと位置調節して接続する。管
体５４ａ内には、管体の浮上を防止するためバラスウェ
イト５６ａを収容し、とのバランスウェイト５６ａと布
設ずみの管体５４ｂのバランスウェイト５６ｂとを連結
ワイヤ５７で連結する。又、オープンシールド機Ａ推進
時の管体の引き抜きを防止するために、引込みアンカー
５８を埋設管５４ａに取付ける。管体５４ａの接続作業
は、ドライな状態を確保した作業室７内で行える。

次いで、管体５４ａの先端部が、次に接続する管体を作
業室７内で接続可能な位置に達するまで、即ち、次の管
体を搬入可能な位置まで、バ・ノクホー５１のパケット
５１′を受け枠３に引っ掛けることにより、オープンシ
ールド機Ａを推進させる。

オープンシールド＠Ａの推進とともに、第３図のように
、後部隔壁５の後方に生ずる後部隔壁５と固化ずみの泥
土５９′との間のクリアランスには、図外プラントから
固化剤を混合した泥土５９を注入する。以下、との作業
を順次連続する。泥土５９は、掘削作業によって発生し
たものを利用してコストの低減を図る。

なお、管体５４ｂや、管体５４ｂに後続する図示しない
布設ずみの管体は、固化剤を混合した泥土５９によって
埋め戻されている。泥土は次第に固化していくので、そ
の固化した泥土５９の上に路面覆工を行う。重機はとの
路面覆工に配置できる。前記バランスウェイト５６ａ、
５６ｂ、図外管体吊り下げワイヤは、泥土５９の固化後
撤去する。

隔壁固定型自走式オープンシールド機Ｂを用いた埋設工
法 との工法は、オープンシールド機Ｂの推進を推進ジャッ
キで行う点を除いて、隔壁固定型自走式オープンシール
ド機Ａを用いた前述の工法と同様である。

隔壁移動型牽引式オープンシールド機Ｃを用いた埋設工
法 次に述べる隔壁移動型自走式オープンシールド機Ｄを用
いた工法と、オープンシールド機Ｃをバックホーの牽引
で行う点を除いて同様である。

隔壁移動型自走式オープンシールド機Ｄを用いた埋設工
法 との工法は以下の順序で行われる。

（１）　　管体の接続、泥土の注入を終えた、第６図の
位置からのフロントフレーム２１の推進は、エヤ配管４
１を介して、図外エヤコンブレソサによって膨らませた
エヤバッグ４０に側方反力を取って、推進ジャッキ２３
を伸長する（第５図参照）。

（２）　　エヤパッグ４０の空気を抜くと同時に、埋設
溝７１との間に生じたクリアランスに、泥水７２を、図
外プラントから泥水配管４２を介してノズル４３から注
入する（第６図参照）。との泥水７２は、テールフレー
ム２２の推進時の摩擦減少効果もある。

次いで、推進ジャッキ２３を縮退させてテールフレーム
２２を前進させる。同時に、第６図に示す如く、テール
フレーム２２の後端部と既に固化した泥土７３′との間
に生じたクリアランスへ、図外プラントから送られた固
化剤を混合した泥水７２′を、泥水配管４２′を経てノ
ズル４３′から注入する。そのとき、泥水７２と固化剤
混合ずみの泥水７２′とが混ざらないように、ワイヤシ
ール４４で分離する。

又、テールフレーム２２の推進に合わせて、モータＭを
同期回転して送りねじ３４を回転させることにより、テ
ールフレーム２２と相対的に後退させて、移動隔壁２６
を元の位置に止めておく。

（３）作業室２８内に管体を設置できる空間が確保でき
るまで、（１）及び（２）の操作を繰り返す。

（４）前記空間を確保すると、図外クレーンを用いて新
たな管体７４ａを作業室２８内へ搬入し、布設ずみの管
体７４ｂに床板２７の上で接続する（第４図）。接続後
は、送りねじ３４を回転させて移動隔壁２６を第６図の
位置まで前進させる。

地中構造物がマンホール７５などの場合に．は、移動隔
壁２６を前方へ移動させて生じた空間に設置する（第８
図）。

（５）移動隔壁２６の前進により、移動隔壁２６と固化
ずみの泥土７３′との間に生じたクリアランスには、図
外プラントから固化剤を混入した泥土７３を注入する（
第７図参照）。実施例では、泥土７３は発生土を用いて
コストの低減を図っている。

前記（１）から（５）までの作業を順次繰り返して、管
体の埋設を行う。

なおオープンシールド機Ｄを用いたとの実施例でも、オ
ープンシールド機Ａを用いた工法と同様、バランスウェ
イト、引込みアンカーをとの工法でも実施する。又、フ
ロントフレーム２ｌ内に泥水（或いは静水）を張るのも
同様である．以上の各実施例では、発生泥土を利用して
埋め戻しを行う場合を示したが、発生泥土に替えて作泥
水を使用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は隔壁固定型牽引式オープンシール
ド機と、これを用いた工法を示す。第１図は断面図、第
２図はＩ−１線視図、第３図は管体を接続後、オープン
シールド機を推進させた状態の断面略図である。 第４図ないし第８図は隔壁移動型自走式オープンシール
ド機と、これを用いた工法を示す。第４図は管体を接続
する状態の断面図、第５図はフロントフレームを推進さ
せるためエヤバッグを膨らませた状態の背面図、第６図
は管体を接続して、テールフレームを推進させる状態の
平面図、第７図は泥土を注入する状態の断面略図である
。第８図は管体とマンホールを接続する状態を示す断面
略図である。 Ａ・・・・隔壁固定型牽引式オープンシールド機 ２・・・・テールフレーム ４・・・　前部隔壁 ５・・・　後部隔壁 ６・・・・床板 ７　・　・ ８　・　・ Ｄ　・　・ ２２ ２５ ２６ ２７ ２８ ２９ ３４ ・・作業室 ・・開口部 ・・隔壁移動型自走式オープンシールド機 ・・テールフレーム ・・前部隔壁 ・・移動隔壁 ・・床板 ・・作業室 ・・開口部 ・・送りねじ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　オープンシールド機のテールフレーム内に、床板、
   前部隔壁、後部隔壁によりドライな状態を確保した作業
   室を形成して、後部隔壁に設けた開口部から作業室内へ
   布設ずみの管体の接続部分を突出させ、作業室内へ搬入
   した管体と前記接続部分とを作業室内で接続するととも
   に、オープンシールド機の推進により後部隔壁と固化ず
   みの泥土或いは泥水との間に生じるクリアランスに、固
   化剤を混入した泥土或いは泥水を注入して固化させるこ
   とを特徴とする地中構造物の埋設工法。 ２　作業室の後部隔壁が前後に移動する移動隔壁であり
   、管体の接続は、移動隔壁の移動により接続可能な空間
   を確保した作業室内で行ない、接続後は移動隔壁を前進
   させることにより、移動隔壁と固化ずみの泥水或いは泥
   土との間に生じるクリアランスに固化剤を混入した泥土
   或いは泥水を注入して固化させる請求項１記載の地中構
   造物の埋設工法。 ３　オープンシールド機が自走式である場合、フロント
   フレームの推進は、テールフレームの側方に設けたエヤ
   バッグの膨張により側方反力をとる請求項１又は２記載
   の地中構造物の埋設工法。 ４　管体の内部に設置したバランスウェイトを、管体の
   接続時に作業室内で順次連結して、泥土或いは泥水固化
   後に撤去する請求項１又は２記載の地中構造物の埋設工
   法。 ５　オープンシールド機のテールフレームの前端部に前
   部隔壁を、後端部に後部隔壁を、底部に床板をそれぞれ
   設けて作業室を形成するとともに、後部隔壁には管体を
   挿入する開口部を設けたことを特徴とするオープンシー
   ルド機。 ６　後部隔壁を前後方向へ移動させて移動隔壁とするた
   めの移動手段を具備する請求項５記載のオープンシール
   ド機。 ７　開口部は、オープンシールド機の推進により生ずる
   、開口部と管体との間の芯ずれに追随可能な大きさを有
   しており、後部隔壁内面には、開口部と管体との間に生
   ずるクリアランスをシールする止水枠が、上下及び左右
   方向へ移動可能にマグネットで密着されている請求項５
   又は６記載のオープンシールド機。