JPH0988479A - オープンシールド工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 橋梁のような障害物下においても迅速に工事
を遂行できるオープンシールド工法を提供する。 【解決手段】 地上の掘削機により開削溝１３を掘削す
る際に切羽１４の安定を図るために該切羽に貫入される
ブレード１９が設けられかつ掘削の進行に応じて開削溝
１３に設置された後方の函体１２に反力を担わせて前進
されるオープンシールド機１５と、このオープンシール
ド機１５に引き続いてその後方に設置された函体１２を
押し進める中押し装置２５とを用いるオープンシールド
工法において、函体１２に反力を担わせて推進されたオ
ープンシールド機１５と函体１２との間に、中押し装置
２５の作動によって推進される函体１２の移動を円滑に
するスライド部材３３を表面に露出させた基礎部３０を
順次形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はオープンシールド工
法に関し、更に詳細には、開削溝の上方からボックスカ
ルバートのような函体を吊り下げて開削溝内に配置する
作業が困難な橋梁下のような場所で実施するのに好適な
オープンシールド工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】オープンシールド工法は、地表から比較
的浅い地中に水路あるいはトンネルのような構造物を構
築するのに適用される。このオープンシールド工法で
は、開削溝の切羽に貫入されるブレードと、推進ジャッ
キのような推進装置とを備えるオープンシールド機が用
いられる。

【０００３】ブレードの貫入により切羽の安定、更には
周辺地盤の崩壊の防止が図られた状態で、地上のバック
ホーのような掘削機により、水路あるいはトンネルのよ
うな地下構造物の壁体を規定する鉄筋コンクリート製の
ボックスカルバートを埋設するための開削溝が順次伸ば
される。

【０００４】開削溝が所定の長さ分伸長すると、それに
応じて、オープンシールド機がその推進ジャッキを作動
させる。推進ジャッキの作動により、オープンシールド
機は、その後方で開削溝内に設置された連続するボック
スカルバートに反力を担わせて推進される。このオープ
ンシールド機の推進により、反力を担わせた最先端のボ
ックスカルバートと、オープンシールド機との間に空間
が形成されると、新たなボックスカルバートが地上のク
レーン装置のような吊り下げ装置により、上方から開削
溝内に吊り下げられ、ボックスカルバート群の最先端に
設置される。

【０００５】この新たに設置されたボックスカルバート
に反力を直接に担わせた状態でオープンシールド機のブ
レードが切羽に貫入され、以下、先に示した工程の繰り
返しにより、ボックスカルバートの連続する壁体が伸長
する。

【０００６】ところで、前記したオープンシールド工法
では、オープンシールド機の直後にボックスカルバート
が挿入され、オープンシールドの推進に伴ってボックス
カルバートの挿入位置も前進することから、例えば橋梁
下を横切って地下構造物を構築しようとすると、開削溝
の上方を覆う橋梁が吊り下げ装置によるボックスカルバ
ートの溝内への吊り下げ作業の障害となる。そのような
場合、開削溝が橋梁に達する前に、最先端のボックスカ
ルバートとオープンシールド機との間に中押し装置が設
けられる。

【０００７】この中押し装置とオープンシールド機との
間には、砕石地盤を覆う早強コンクリートの打設により
床が形成される。中押し装置とオープンシールド機との
間の床上には、新たなボックスカルバートが挿入され、
このボックスカルバートは中押し装置により床上を押し
進められる。

【０００８】この床の形成および床上への新たなボック
スカルバートの挿入および中押し装置によるボックスカ
ルバートの推進の各工程は、推進オープンシールド機が
障害物を完全に横切る迄の間、繰り返され、これにより
障害物の手前で順次新たなボックスカルバートを開削溝
内に挿入することができる。従って、障害物の存在に拘
わらず順次ボックスカルバートを開削溝内に順次設置す
ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の工法では、中押し装置により推進されるボック
スカルバートはコンクリート製の床上を移動されること
から、中押し装置は強い摩擦力に打ち勝ってボックスカ
ルバートを推進させるために強い力を必要とするばかり
でなく、迅速にボックスカルバートを推進させることは
困難となる。

【００１０】しかも、障害物を横切る長さが大きくなる
と、オープンシールド機と中押し装置との間に挿入され
るボックスカルバートの個数の増大に伴い、これらを一
体的に推進させる中押し装置の負担の増大および推進速
度の著しい低下を招いてしまう。

【００１１】更には、このコンクリートの硬化を待って
ボックスカルバートを推進する必要があることから、コ
ンクリートとして早強コンクリートを用いても、ボック
スカルバート１個分を進める１ピッチ毎に新たに打設さ
れる早強コンクリートの硬化までの養生時間として、こ
の１ピッチ毎に２〜３時間の待ち時間が必要となる。こ
れらのことから、大型のボックスカルバートが用いられ
る工事では、一つのボックスカルバートを設置するのに
丸一日の所要時間を必要とすることがあった。

【００１２】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決するためになされたもので、橋梁のような障害物下に
おいても迅速に工事を遂行できるオープンシールド工法
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明はオープンシール
ド工法であり、前述の技術的課題を解決するために以下
のように構成されている。すなわち、本発明は、地上の
掘削機により開削溝を掘削する際に切羽の安定を図るべ
く前記切羽に貫入されるブレードが設けられかつ掘削の
進行に応じて開削溝に設置された後方の函体に反力を担
わせて前進されるオープンシールド機と、前記オープン
シールド機に引き続いてその後方に設置された函体を押
し進める中押し装置とを用いるオープンシールド工法に
おいて、函体に反力を担わせて推進されたオープンシー
ルド機と函体との間に、中押し装置の作動によって推進
される函体の移動を円滑にするスライド部材を表面に露
出させた基礎部を順次形成することを特徴とする（請求
項１に対応）。以下、各構成要素について説明する。

【００１４】（オープンシールド機）オープンシールド
機は、水路あるいはトンネルのような地下構造物の壁体
を構成する例えばボックスカルバートのような函体を埋
設するための開削溝を掘削機により地上から掘削してゆ
く際、切羽の安定を図るためにこの切羽に貫入されるブ
レードを備え、掘削の進行に応じて開削溝に設置された
後方の函体に反力を担わせて前進される。

【００１５】（中押し装置）オープンシールド機の前進
に伴って新たな函体がクレーン装置のような吊り下げ装
置により吊り下げられてオープンシールド機の直後に挿
入されるが、その作業に支障をきたすような場合に中押
し装置が用いられる。中押し装置は、例えばシリンダ装
置のような作動機構を備え、開削溝内でオープンシール
ド機と既設の函体との間に設けられる。

【００１６】中押し装置は、これとオープンシールド機
との間に挿入される新たな函体を所定のストロークで押
し進め、中押し装置の直前に順次新たな函体が挿入され
ると、中押し装置は、その前方に挿入される函体を一括
的に順次前方に押しやる。

【００１７】（基礎部）基礎部は、中押し装置により前
方に押しやられる函体の移動を容易にすべく、オープン
シールド機とその直後の函体との間で、オープンシール
ド機の推進に応じて開削溝の底面に形成される。基礎部
は、中押し装置の作動によって推進される函体の移動を
円滑にするスライド部材を表面に露出させている。

【００１８】本発明のオープンシールド工法は、前述し
た必須の構成要件からなるが、本願工法が特に著しく大
きな効果を発揮できる状況として、橋梁下で開削溝が橋
梁を幅方向に横切って形成される施工があり、その幅寸
法の大きな橋梁程、多数の函体を一体的に円滑に移動さ
せ得ることから、本発明はその大きな効果を発揮する
（請求項２に対応）。

【００１９】更に、本発明のオープンシールド工法にお
ける基礎部の具体的な構造として、スライド部材を開削
溝の伸長方向に沿って伸長しかつ開削溝の幅方向へ互い
に間隔を置いて配置される一対の細長い鋼製部材とし、
この鋼製部材をドライバッチドコンクリート中に表面を
露出させて埋設することが、円滑な函体の移動を得る
上、さらにはこれに伴う函体の移動時間の短縮化および
基礎部の工期の短縮化の上で望ましい（請求項３に対
応）。

【００２０】本発明のオープンシールド工法では、中押
し装置によって推進される函体は、この函体とその前方
のオープンシールド機との間で、このオープンシールド
機の前進に応じて順次形成される基礎部上を移動する。
この基礎部には、スライド部材が露出して配置されてい
ることから、前記スライド部材は、その上を移動する函
体との摩擦の低減を図る。従って、中押し装置の作動に
より、その前方の函体を従来に比較して極めて円滑に前
方へ移動させることができる。

【００２１】１つの大型の函体を所定の１ピッチ分押し
進めるについて、従来のオープンシールド工法では丸１
日必要とされた作業時間が、本願方法ではその約三分の
一の作業時間ですむ。特に、その作業時間の短縮効果
は、オープンシールド機と中押し機との間に挿入されて
この中押し機の作動により一括的に前方へ押し進められ
る函体の個数が多くなる程、絶大となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。図１は、本発明のオープンシ
ールド工法を概略的示す平面図である。オープンシール
ド工法は、図１に示されているように、地盤１０の比較
的浅い部分に水路あるいはトンネルのような構造物１１
を構築するのに適用される。構造物１１は、その壁体を
構成する、例えば鉄筋コンクリート製のボックスカルバ
ートと呼ばれる中空の函体１２（１２Ａ、１２Ｂ）を連
続して地中に埋設することにより形成される。

【００２３】ボックスカルバート１２を連続的に地中に
設置するために、オープンシールド工法では、図示しな
いが、地上に配置されたバックホーのような掘削機によ
り、地表に開放する開削溝１３が順次掘削される。この
開削溝１３の掘削に際し、開削溝１３の切羽１４の安
定、さらには周辺の地盤１０の崩壊の防止を図るために
オープンシールド機１５が用いられる。

【００２４】オープンシールド機１５は、従来よく知ら
れているように、一対の側壁部材１６および両側壁部材
１６を結合する複数の梁部材１７から成る枠体１８と、
該枠体にその前方へ突出可能に保持された一対のブレー
ド１９と、枠体１８を前方へ推進するための複数の液圧
ジャッキ装置２０とを備える。

【００２５】一対のブレード１９は、複数の液圧ジャッ
キ装置から成るシールドジャッキ装置２１の伸長動作に
より、切羽１４へ向けて伸長しこの切羽１４に押し込ま
れる。ブレード１９の貫入により安定が図られた切羽１
４が前記掘削装置によって掘削され、ほぼボックスカル
バート１２の厚さ寸法Ｔ分のピッチの掘削が進むと、オ
ープンシールド機１５の前進のために一旦ブレード１９
が引き込められ、推進装置である液圧ジャッキ装置２０
が伸長する。

【００２６】液圧ジャッキ装置２０の突出端には押し板
２２が設けられており、この押し板２２がオープンシー
ルド機１５の後方のボックスカルバート１２に当接する
と、ボックスカルバート１２により液圧ジャッキ装置２
０の作用力が受け止められることから、その反力によ
り、オープンシールド機１５は開削溝１３の伸長分、前
進される。

【００２７】図示の例では、オープンシールド機１５が
曲線状の開削溝に適用できるように、枠体１８は前部１
８ａ後部１８ｂに分割されている。両部１８ａおよび１
８ｂは、前部１８ａが後部１８ｂに対して水平面上で角
度的に前進しあるいは首振り可能となるように、中継ぎ
ジャッキ装置２３により相互に連結されている。

【００２８】前記したオープンシールド機１５の前進
後、ブレード１９が再び伸長し、引き続く開削溝１３の
掘削が再開される。続いて、液圧ジャッキ装置２０が、
図１に仮想線で示す伸長位置から実線で示される引き込
み位置に作動すると、液圧ジャッキ装置２０の押し板２
２と、その後方のボックスカルバート１２との間には、
新たなボックスカルバート１２を受け入れる空間が生じ
る。

【００２９】この空間には、新たなボックスカルバート
１２がクレーン装置のような吊り下げ装置（図示せず）
により、上方から開削溝内に吊り下げられ、ボックスカ
ルバート１２群の最先端に設置される。

【００３０】従って、このボックスカルバート１２の設
置位置は、オープンシールド機１５の前進に伴って前進
するが、その前方に例えば橋梁２４のような構造物があ
り、この構造物２４の下方を横切ってボックスカルバー
ト１２を設置しようとすると、開削溝１３の上方を覆う
橋梁２４が吊り下げ装置によるボックスカルバート１２
の開削溝１３内への吊り下げ作業の障害となる。

【００３１】そのような場合、開削溝１３が橋梁２４に
達する前に、最先端のボックスカルバート１２とオープ
ンシールド機１５との間に中押し工程のための中押し装
置２５が用いられる。この中押し装置２５は、オープン
シールド機１５の後方で開削溝１３内に連続して既に設
置されたボックスカルバート１２群の最先端に位置する
ボックスカルバート１２Ａの前に設置される。図１に
は、中押し装置２５の前方に、既に中押し工程によって
押し進められた３個の新たなボックスカルバート１２Ｂ
が示されている。

【００３２】中押し装置２５は、複数の梁部材２６およ
び該梁部材により相互に結合された一対の側板２７を有
する枠体２８と、該枠体に固定された複数の中押しジャ
ッキ装置２９とを備える。中押しジャッキ装置２９は、
中押し工程において、その前方で一対の側板２７間に上
方から挿入された新たなボックスカルバート１２Ｂを含
むボックスカルバート１２Ｂ群を一体的に押し進める。

【００３３】このとき中押しジャッキ装置２９は、その
後端を既設のボックスカルバート１２のうちの最先端に
位置するボックスカルバート１２Ａに当接し、このボッ
クスカルバート１２Ａおよびこれに引き続くボックスカ
ルバート１２Ａ群により反力を担われる。

【００３４】図１は、１つの中押し工程を終えて、中押
し装置２５の一対の側板２７間に新たなボックスカルバ
ート１２Ｂが挿入される直前の状態が示されている。開
削溝１３の溝床１３Ａ上には、既にボックスカルバート
１２Ｂ群の移動を円滑にするための基礎部３０が中押し
装置２５とオープンシールド機１５との間に形成されて
おり、中押し装置２５への新たなボックスカルバート１
２Ｂの挿入に先立って、基礎部３０がほぼボックスカル
バート１２の厚さ寸法Ｔの長さ分のピッチで延長され
る。

【００３５】基礎部３０は、その横断面図である図２に
示されているように、溝床１３Ａ上に敷きつめられた砕
石から成る砕石層３１と、この砕石層３１上に打設され
るコンクリート層３２とを備える。コンクリート層３２
には、ボックスカルバート１２Ｂとの摩擦の低減を図る
ためのスライド部材３３が上面から露出するように埋設
されている。スライド部材３３を上面から露出させて埋
設するコンクリート層３２として、養生時間の短い早強
コンクリートを用いることができる。

【００３６】しかしながら、早強コンクリートは比較的
水分が多いことから、打設直後は負荷による重量によっ
て沈下を生じる。この負荷重量により大きな沈下を起こ
さないために、少なくとも２〜３時間の養生を必要とす
る。これに対し、ドライバッチドコンクリートは、水以
外のコンクリート材料を混ぜ合わせ、これに打設現場で
水を加えて練り混ぜるコンクリートであり、一般のコン
クリートおよび早強コンクリートに比較して著しく水分
が少ない。そのため、打設直後においても、負荷重量に
よって一般のコンクリートおよび早強コンクリートにお
けるような大きな沈下を生じることはない。

【００３７】従って、コンクリート層３２の形成にドラ
イバッチドコンクリートを用いることにより、コンクリ
ートの打設後、コンクリートの養生を待つことなく、ボ
ックスカルバート１２の重量を加えることができること
から、中押し装置２５の直前に１つの新たなボックスカ
ルバート１２Ｂを追加後、直ちに中押し工程に移ること
ができる。このことから、コンクリート層３２の形成に
ドライバッチドコンクリートを用いることが、作業効率
の向上の点で大いに望ましい。

【００３８】スライド部材３３は、図３に示されている
ように、基礎部３０の伸長ピッチであるボックスカルバ
ート１２の厚さ寸法Ｔにほぼ等しい長さ寸法を有する鋼
製部材を用いることが望ましい。鋼製部材３３は、一対
のフランジ３４が設けられたＩ型鋼本体３５の両端に、
ボルトの貫通を許すボルト穴３６が形成された端板３７
を固定して形成されている。

【００３９】鋼製部材３３は、その一方のフランジ３４
がほぼコンクリート層３２の上面に一致するように該コ
ンクリート層に埋設される。鋼製部材３３は、その長手
方向が開削溝１３の伸長方向に一致するように、互いに
開削溝１３の幅方向へ間隔を置いて対をなして配置され
ている。新たに配置された鋼製部材３３は、既に形成さ
れた基礎部３０の鋼製部材３３にそれぞれの端板３７の
ボルト穴３６が整合するように直線状に配置されボルト
穴３６を貫通するボルトおよびこれに螺合するナットか
ら成るボルトナット組立体（図示せず）により直列的に
結合される。

【００４０】鋼製部材３３を埋設するドライバッチドコ
ンクリートの打設により、基礎部３０が１伸長ピッチ分
延長されると、中押し装置２５の直前に新たなボックス
カルバート１２Ｂが上方より挿入される。この新たに挿
入されたボックスカルバート１２Ｂを含む中押し装置２
５の前方に位置するボックスカルバート１２Ｂ群は、中
押し装置２５の作動により、一括的に前方に押し進めら
れるが、このボックスカルバート１２Ｂは鋼製部材のよ
うなスライド部材３３が露出して埋設された基礎部３０
上を移動することから、その移動に際し従来におけるよ
うな強い摩擦抵抗を受けることはない。

【００４１】新たに追加されたボックスカルバート１２
Ｂを含む前方のボックスカルバート１２Ｂ群がボックス
カルバート１２の厚さ寸法Ｔ分である１伸長ピッチ分前
進されると、これらのボックスカルバート１２Ｂ群に反
力を担わせるようにオープンシールド機１５の液圧ジャ
ッキ装置２０が作動され、オープンシールド機１５が前
進され、シールドジャッキ装置２１によりブレード１９
が切羽１４に貫入される。

【００４２】続いて、前記した掘削の後、液圧ジャッキ
装置２０引き込まれ、この液圧ジャッキ装置２０の引き
込み動作によって、オープンシールド機１５とボックス
カルバート１２Ｂの最先端に位置するボックスカルバー
ト１２Ｂとの間には、前記したと同様な工程により、基
礎部３０が１伸長ピッチ分延長され、これらの工程の繰
り返し毎に、中押し装置２５によって一括的に押し進め
られるボックスカルバート１２Ｂの数が１個ずつ増え、
このボックスカルバート１２Ｂの連結数の増大に伴って
オープンシールド機１５が前進する。

【００４３】オープンシールド機１５およびその後方の
一部のボックスカルバート１２Ｂが橋梁２４を横切る
と、中押し装置２５が開削溝１３から退去される。その
後、前方のボックスカルバート１２Ｂ群と後方のボック
スカルバート１２Ａ群とは、その間に配置されるボック
スカルバート１２を経て相互に連結され、所定の処理後
これらは埋め戻される。この一連の作業により、障害物
２４の下方でこれを横切る地下構造物１１の設置工事が
進行する。

【００４４】従って、橋梁２４のような障害物の存在に
拘わらず、この障害物の手前の所定位置で順次新たなボ
ックスカルバート１２Ｂを中押し装置２５に挿入するこ
とができ、しかも円滑にこのボックスカルバート１２Ｂ
群を移動させることができることから、中押し装置を用
いた中押し工程を従来の約３倍の早さで終えることがで
き、効率的な作業が可能となる。また、中押し装置への
負担も軽減することから、この中押し装置の小型化およ
び簡素化を図ることも可能となる。

【００４５】なお、橋梁下およびその近傍での開削溝１
３の掘削作業は、ミニバックホーのような掘削機を使用
できる程度の深さまで人力により１次掘削を行い、その
後に掘削機を用いて２次掘削を行うことが望ましい。こ
のように比較的浅い部分を人手により掘削することは、
橋台部への不慮の損傷を防止する点でも、有利である。
また、函体として、ボックスカルバートの例を示した
が、本発明にボックスカルバート以外の種々の連結壁体
構造材料を適用することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のオープン
シールド工法によれば、中押し装置によって推進される
函体は、この函体とその前方のオープンシールド機との
間で、このオープンシールド機の前進に応じて順次形成
された基礎部のスライド部材上を比較的円滑に移動され
ることから、中押し装置に大きな負担を掛けることなく
迅速に函体を押し進めることができ、幅広の大型橋梁の
ような障害物下においても迅速に工事を遂行することが
できる。また、中押し装置への負担の軽減を図ることが
できることから、中押し装置の小型あるいは簡素化をも
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のオープンシールド工法を概略的に示す
平面図である。

【図２】図１に示された２−２線に沿って得られた断面
図である。

【図３】図２に示されたスライド部材を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０ 地盤 １２（１２Ａ、１２Ｂ） ボックスカルバート １３ 開削溝 １４ 切羽 １５ オープンシールド機 １９ ブレード ２４ （橋梁）障害物 ２５ 中押し装置 ３０ 基礎部 ３２ コンクリート層 ３３ （鋼製部材）スライド部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植村 誠 東京都国分寺市日吉町２−30−７

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地上の掘削機により開削溝を掘削する際
   に切羽の安定を図るべく前記切羽に貫入されるブレード
   が設けられ且つ掘削の進行に応じて前記開削溝に設置さ
   れた後方の函体に反力を担わせて前進されるオープンシ
   ールド機と、前記オープンシールド機に引き続いてその
   後方に設置された前記函体を押し進める中押し装置とを
   用いるオープンシールド工法において、 前記函体に反力を担わせて推進された前記オープンシー
   ルド機と前記函体との間に、前記中押し装置の作動によ
   って推進される前記函体の移動を円滑にするスライド部
   材を表面に露出させた基礎部を順次形成することを特徴
   とするオープンシールド工法。
2. 【請求項２】 前記開削溝は橋梁下で該橋梁を横切って
   形成される請求項１に記載のオープンシールド工法。
3. 【請求項３】 前記スライド部材は前記開削溝の伸長方
   向に沿って伸長し且つ前記開削溝の幅方向へ互いに間隔
   を置いて配置される一対の細長い鋼製部材であり、前記
   鋼製部材はドライバッチドコンクリート中に表面を露出
   させて埋設されている請求項１に記載のオープンシール
   ド工法。