JP4295272B2 - オープンシールド工法で使用するフリクションカットプレートおよびその固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、上下水道、共同溝、電信・電話などの付設地下道等の地下構造物を市街地などに施工するオープンシールド工法で使用するフリクションカットプレートおよびその固定方法に関するものである。

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活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使用するオープンシールド機１の概略は図２０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、後面および上面を開口したもので、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の中央または後端近くにシールドジャッキ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。

かかるオープンシールド機１を使用して施工するオープンシールド工法は、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のシールドジャッキ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を上方から吊り降ろし、オープンシールド機１のテール部１ｃ内で縮めたシールドジャッキ２の後方にセットする。シールドジャッキ２と反力壁と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など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の前面また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シールドジャッキ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または型鋼を用いた枠体よりなるプレスバー８を配設し、オープンシールド機１は後方にセットされたコンクリート函体４から反力をとる。

そして第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内で吊り降ろす。以下、同様の排土工程、前進工程、コンクリート函体の４のセット工程を適宜繰り返して、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の上面に埋戻土５を入れる。

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内に吊り降ろす際には、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グラウト材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。

このようなオープンシールド工法では、前記のごとくコンクリート函体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、コンクリート函体４は、オープンシールド機１のテール部１ｃ内に吊り降ろされ、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り、オープンシールド機１はこのように地中に残置したコンクリート函体４に反力をとって前進する。

コンクリート函体４は鉄筋コンクリート製で、図２１に示すように左側板４ａ、右側板４ｂと上床板４ｃと下床板４ｄとからなるもので、前後面を開口１０として開放されている。

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などの掘削機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。

したがって、橋桁や大きな配管などの構造物の直下を横切るような場合、これらの場所では前記掘削機や揚重機の配置ができず、オープンシールド工法の施工が不可能となる。

そこで、前記のように施工場所の上方に橋桁などの障害物が存在し、その下を横切る場合でも、オープンシールド工法に用いた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すぐに移行して施工を続行できる地下構造物の施工法として次のような工法がある。

これは、図１９に示すように発進立坑１４に元押しジャッキ１３を設置し、障害物の下方を横切るときは、オープンシールド機１の前面を掘削排土し、オープンシールド機１ごとコンクリート函体４を発進立坑１４に設置の前記元押しジャッキ１３で押し出し、この元押しジャッキ１３と押し出したコンクリート函体４との間に新たなコンクリート函体４を配設して押し出しを繰り返す推進工程をオープンシールド工法に組み込んだものである。

そして、このような推進工程を含むオープンシールド工法では、上面に埋戻土５を施したコンクリート函体４の全体を元押しジャッキ１３で押し出すこととなるため、コンクリート函体４の前進に伴って埋戻土５も移動してしまうおそれがある。かかる埋戻土の移動は、敷設した函体上部の埋戻し後、上部の交通開放を行う場合に支障をきたす。

そこで、かかる不都合を解消する手段として、図１９に示すようにコンクリート函体４と埋戻土５との間にフリクションカットプレート１２を配設している。このフリクションカットプレートは例えば厚さ６〜９ｍｍ程度で幅がコンクリート函体４の幅にほぼ等しい鋼板で構成され、これを設置するにはコンクリート函体４の埋設ごとにセットし、先行して埋設したコンクリート函体４の上面に既に設置されているフリクションカットプレート１２に順次結合していく。

結合方法としては、例えば箱型ルーフ工法において実施しているような溶接などがある。

前記先行技術は当業者間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。

前記のようにフリクションカットプレート１２はコンクリート函体４の推進にともない発進坑より順次継ぎ足していくが、このフリクションカットプレート１２は発進立坑１４側でのみ固定部材１５によって固定されるものである。そして、フリクションカットプレート１２の設置固定後は、コンクリート函体４のみをフリクションカットプレート１２の下方で滑らすようにして前進させる。

このため、敷設されたコンクリート函体４の延長が長くなりコンクリート函体４とフリクションカットプレート１２との摩擦抵抗が大きくなると、フリクションカットプレート１２の伸びによる変形などが生じ、これが原因で上部の埋戻土５の移動やフリクションカットプレート１２の破断、または発進立坑１４のフリクションカットプレート１２の固定部材１５の変形などが生じ、場合によっては発進立坑１４の変形を招くことにもなる。

本発明の目的は前記不都合を解消するものとして、フリクションカットプレートをコンクリート函体の上部に敷設して、埋戻土との縁を切ってコンクリート函体を推進させる場合に、コンクリート函体とフリクションカットプレートとの摩擦抵抗が大きくなっても、埋戻土が移動することやフリクションカットプレートの破断を防止でき、敷設した函体上部の埋戻し後、上部の交通開放を行うことができ施工性の向上を図れるオープンシールド工法で使用するフリクションカットプレートおよびその固定方法を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、フリクションカットプレートとして、オープンシールド機の前面または上面開口より前方の土砂を掘削・排土する工程と、推進ジャッキを伸長してコンクリート函体を反力にしてシールド機を前進させる工程と、オープンシールド機のテール部内で縮めた推進ジャッキの後方に新たなコンクリート函体を上方から吊り降ろしてセットする工程とを適宜繰り返して順次コンクリート函体を縦列に埋設してコンクリート函体の上部を埋め戻しする工法に、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元押しジャッキで押し出し、この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推進工程を組み合わせたオープンシールド工法において、前記コンクリート函体の推進工程でコンクリート函体の上面に配設するフリクションカットプレートであって、このフリクションカットプレートの上面に埋め戻し土のフリクションを増加させるずれ止め部材として、Ｌ型鋼または断面コ字型の溝型鋼のいずれかを前後のフリクションカットプレートを結合する接続ボルトで取り付けたことを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、フリクションカットプレートの上面に設けたずれ止め部材によってフリクションカットプレートと埋戻土との一体化が図れ、コンクリート函体の推進時にコンクリート函体とフリクションカットプレートとの摩擦抵抗が大きくなっても、埋戻土が移動することやフリクションカットプレートの破断を防止できる。

請求項２記載の本発明は、フリクションカットプレートの固定方法として、オープンシールド機の前面または上面開口より前方の土砂を掘削・排土する工程と、推進ジャッキを伸長してコンクリート函体を反力にしてシールド機を前進させる工程と、オープンシールド機のテール部内で縮めた推進ジャッキの後方に新たなコンクリート函体を上方から吊り降ろしてセットする工程とを適宜繰り返して順次コンクリート函体を縦列に埋設してコンクリート函体の上部を埋め戻しする工法に、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発進立坑に設置した元押しジャッキで押し出し、この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推進工程を組み合わせたオープンシールド工法において、前記コンクリート函体の推進工程でコンクリート函体の上面にフリクションカットプレートを配設し、このフリクションカットプレートの後端をコンクリート函体の上に架設の桁状のプレート固定材に固定し、このプレート固定材を発進立坑の土留材に溶接にて固定したプレート止め鋼材に固定し、前記プレート止め鋼材は前記プレート固定材と併設される部材とこの部材に対して斜めに配置される複数本の部材とで構成され、いずれの部材も土留材に溶接されることを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明によれば、フリクションカットプレートが固定されるプレート止め材は発進立坑土留材に溶接により固定されるから、フリクションカットプレートは堅固に固定される。よって、発進立坑とフリクションカットプレートの固定部、フリクションカットプレート、敷設函体上部の埋戻土の全体が一体化した構造となり、埋め戻し直後に函体上部の交通を開放した状態での施工も可能となる。

請求項３記載の本発明は、オープンシールド機の前面または上面開口より前方の土砂を掘削・排土する工程と、推進ジャッキを伸長してコンクリート函体を反力にしてシールド機を前進させる工程と、オープンシールド機のテール部内で縮めた推進ジャッキの後方に新たなコンクリート函体を上方から吊り降ろしてセットする工程とを適宜繰り返して順次コンクリート函体を縦列に埋設してコンクリート函体の上部を埋め戻しする工法に、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発進立坑に設置した元押しジャッキで押し出し、この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推進工程を組み合わせたオープンシールド工法において、前記コンクリート函体の推進工程でコンクリート函体の上面にフリクションカットプレートを配設し、このフリクションカットプレートの後端をプレート止め材に固定し、このプレート止め材にストッパージャッキを取り付け、このストッパージャッキをＰＣ鋼線にて発進立坑に設置のコンクリート函体推進用のプレスバーに固定した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、フリクションカットプレートが固定されるプレート止め材は、ストッパージャッキ、ＰＣ鋼線を介して発進立坑側に設置のプレスバーに堅固に固定される。よって、発進立坑とフリクションカットプレートの固定部、フリクションカットプレート、敷設函体上部の埋戻土の全体が一体化した構造となり、埋め戻し直後に函体上部の交通を開放した状態での施工も可能となる。

以上述べたように本発明のオープンシールド工法に使用するフリクションカットプレートおよびその固定方法は、フリクションカットプレートをコンクリート函体の上部に敷設して、埋戻土との縁を切ってコンクリート函体を推進させる場合に、コンクリート函体とフリクションカットプレートとの摩擦抵抗が大きくなっても、発進立坑とフリクションカットプレートの固定部、フリクションカットプレート、敷設函体上部の埋戻土の全体が一体化した構造となるから、コンクリート函体の推進に追随して埋戻土が移動することやフリクションカットプレートの破断を防止でき、敷設した函体上部の埋戻し後、上部の交通開放を行うことができ施工性の向上を図れるものである。

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工法に使用するフリクションカットプレートの第１実施形態を示す斜視図で、本発明のフリクションカットプレートが使用されるオープンシールド工法は前記従来例と同様であるから、ここでの詳細な説明は省略する。

前記のように施工場所の上方に橋桁などの障害物が存在し、その下を横切る場合でも、オープンシールド工法に用いた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すぐに移行して施工を続行できる地下構造物の施工法として次のような工法がある。

本発明が実施されるオープンシールド工法においても、障害物が存在し、その下方を横切るときは、図１８に示すように発進立坑１４に元押しジャッキ１３を設置し、オープンシールド機１の前面を掘削排土し、オープンシールド機１ごとコンクリート函体４を発進立坑１４に設置の前記元押しジャッキ１３で押し出し、この元押しジャッキ１３と押し出したコンクリート函体４との間に新たなコンクリート函体４を配設して押し出しを繰り返す推進工程をオープンシールド工法に組み込む。図中１６は支圧壁を示す。

そして、前記推進工程ではコンクリート函体４の上部の埋戻土５とコンクリート函体４との間にフリクションカットプレート１２を配設して、コンクリート函体４と埋戻土５との縁を切り、コンクリート函体４の推進に伴って埋戻土５が移動しないようにしているが、敷設されるコンクリート函体４の全長が長くなったりすると、フリクションカットプレート１２が変形して埋戻土５が移動するおそれがある。

これを対処すべく、本発明はフリクションカットプレート１２の構造として、図１、図２に示すように埋戻土５のフリクションを増加させるずれ止め部材としてのＬ型鋼１７をフリクションカットプレート１２の上部に固定した。

フリクションカットプレート１２へのＬ型鋼１７の固定方法は、前後のフリクションカットプレート１２の端を重ねて結合する際に使用する接続ボルト１８で同時にＬ型鋼１７も固定する。

これにより、図３にも示すように前後のフリクションカットプレート１２の接続ボルト１８による結合箇所にずれ止め材としてのＬ型鋼１７が配設される。これにより、Ｌ型鋼１７が摩擦抵抗材となってフリクションカットプレート１２と埋戻土５との一体化が図れ、埋戻土５の移動を確実に阻止できる。

図４〜図６はフリクションカットプレート１２の第２実施形態を示し、ずれ止め材として断面コ字型の溝型鋼１９を使用し、また、図７〜図９は第３実施形態として第１実施形態のＬ型鋼１７の側部にＨ型鋼２０を接合したものを使用した。ずれ止め材として、これら第１〜第３実施形態のいずれのものを使用するかは、コンクリート函体４の上部の埋戻土５の重量に応じて決定すればよく、重量が大きくなるにしたがい、摩擦抵抗値の大きいものを選定する。

以上のようにしてフリクションカットプレート１２の上部にずれ止め材を設けることで、フリクションカットプレート１２と埋戻土５との一体化を図るが、フリクションカットプレート１２の固定部を発進立坑１４に固定することで、発進立坑１４とフリクションカットプレート１２の固定部、フリクションカットプレート１２、コンクリート函体４の上部の埋戻土５の全体を一体化した構造とすることができる。

フリクションカットプレート１２を発進立坑１４に固定する方法を次に説明する。図１０〜図１３は固定方法の第１例を示し、最後列のフリクションカットプレート１２の端部を、コンクリート函体４の上に架設の桁状のプレート固定材２１に固定し、このプレート固定材２１を発進立坑１４の土留材２３に溶接にて固定したプレート止め鋼材２２に固定した。

プレート止め鋼材２２はプレート固定材２１と併設される部材と、この部材に対して斜めに配置される複数本の部材とで構成され、いずれの部材も土留材２３に溶接される。よって、フリクションカットプレート１２は結果的には土留材２３に固定されて発進立坑１４側に堅固に固定されることになり、フリクションカットプレート１２の移動が阻止され、その結果、埋戻土５の移動も阻止される。

図１４〜図１７は、固定方法の第２例を示し、第１例の構成要素であった斜めのプレート止め鋼材２２にかえて、ストッパージャッキ２４をプレート固定材２１に併設したプレート止め鋼材２２に固定した。

そして、ストッパージャッキ２４に接続されたＰＣ鋼線２５を、元押しジャッキ１３の函体推進用のプレスバー２６に定着具２７で接続する。

これにより、コンクリート函体４の推進時に、フリクションカットプレート１２が移動しようとしても、ストッパージャッキ２４を動作させることでプレート止め鋼材２２を発進立坑１４側に引戻すことができるから、このプレート止め鋼材２２に固定されているプレート固定材２１も発進立坑１４側に引き戻すことができ、フリクションカットプレート１２の移動を阻止できる。その結果、埋戻土５の移動も阻止できる。

以上のようにして、フリクションカットプレート１２は堅固に固定されるから、発進立坑１４でのみの固定であっても支障はない。そして、発進立坑１４とフリクションカットプレート１２の固定部、フリクションカットプレート１２、コンクリート函体４の上部の埋戻土５の全体を一体化した構造とすることができ、発進立坑１４部の変形、フリクションカットプレート１２の伸びや破断、埋戻土５の移動や変形を抑えることができ、コンクリート函体４の上部の交通などを開放した状態での施工（函体推進）も可能となる。

本発明のオープンシールド工法に使用するフリクションカットプレートの第１実施形態を示すコンクリート函体に取り付けた状態の縦断側面図である。 本発明のオープンシールド工法に使用するフリクションカットプレートの第１実施形態を示す側面図である。 本発明のオープンシールド工法に使用するフリクションカットプレートの第１実施形態を示すコンクリート函体に取り付けた状態の平面図である。 本発明のオープンシールド工法に使用するフリクションカットプレートの第２実施形態を示すコンクリート函体に取り付けた状態の縦断側面図である。 本発明のオープンシールド工法に使用するフリクションカットプレートの第２実施形態を示す側面図である。 本発明のオープンシールド工法に使用するフリクションカットプレートの第２実施形態を示すコンクリート函体に取り付けた状態の平面図である。 本発明のオープンシールド工法に使用するフリクションカットプレートの第３実施形態を示すコンクリート函体に取り付けた状態の縦断側面図である。 本発明のオープンシールド工法に使用するフリクションカットプレートの第３実施形態を示す側面図である。 本発明のオープンシールド工法に使用するフリクションカットプレートの第３実施形態を示すコンクリート函体に取り付けた状態の平面図である。 本発明のオープンシールド工法におけるフリクションカットプレートの固定方法の第１例を示す平面図である。 本発明のオープンシールド工法におけるフリクションカットプレートの固定方法の第１例を示す縦断側面図である。 本発明のオープンシールド工法におけるフリクションカットプレートの固定方法の第１例を示す縦断正面図である。 本発明のオープンシールド工法におけるフリクションカットプレートの固定方法の第１例を示す要部の縦断側面図である。 本発明のオープンシールド工法におけるフリクションカットプレートの固定方法の第２例を示す平面図である。 本発明のオープンシールド工法におけるフリクションカットプレートの固定方法の第２例を示す縦断側面図である。 本発明のオープンシールド工法におけるフリクションカットプレートの固定方法の第２例を示す縦断正面図である。 本発明のオープンシールド工法におけるフリクションカットプレートの固定方法の第２例を示す要部の縦断側面図である。 本発明のフリクションカットプレートを使用するオープンシールド工法の説明図である。 従来のフリクションカットプレートを使用するオープンシールド工法の説明図である。 オープンシールド工法の概略を示す縦断側面図である。 コンクリート函体の斜視図である。

符号の説明

１ オープンシールド機 １ａ 側壁板
１ｂ 底板 １ｃ テール部
１ｄ フロント部 ２ シールドジャッキ
３ 隔壁 ４ コンクリート函体
４ａ 左側板 ４ｂ 右側板
４ｃ 上床板 ４ｃ 下床板
５ 埋戻土 ６ グラウト材
７ 高さ調整材 ８ プレスバー
９ 掘削機 １０ 開口
１１ 刃口 １２ フリクションカットプレート
１３ 元押しジャッキ １４ 発進立坑
１５ 固定部材 １６ 支圧壁
１７ Ｌ型鋼 １８ 接続ボルト
１９ 溝型鋼 ２０ Ｈ型鋼
２１ プレート固定材 ２２ プレート止め鋼材
２３ 土留材 ２４ ストッパージャッキ
２５ ＰＣ鋼線 ２６ プレスバー
２７ 定着具

Claims (3)

1. オープンシールド機の前面または上面開口より前方の土砂を掘削・排土する工程と、推進ジャッキを伸長してコンクリート函体を反力にしてシールド機を前進させる工程と、オープンシールド機のテール部内で縮めた推進ジャッキの後方に新たなコンクリート函体を上方から吊り降ろしてセットする工程とを適宜繰り返して順次コンクリート函体を縦列に埋設してコンクリート函体の上部を埋め戻しする工法に、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元押しジャッキで押し出し、この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推進工程を組み合わせたオープンシールド工法において、前記コンクリート函体の推進工程でコンクリート函体の上面に配設するフリクションカットプレートであって、このフリクションカットプレートの上面に埋め戻し土のフリクションを増加させるずれ止め部材として、Ｌ型鋼または断面コ字型の溝型鋼のいずれかを前後のフリクションカットプレートを結合する接続ボルトで取り付けたことを特徴とするオープンシールド工法で使用するフリクションカットプレート。
2. オープンシールド機の前面または上面開口より前方の土砂を掘削・排土する工程と、推進ジャッキを伸長してコンクリート函体を反力にしてシールド機を前進させる工程と、オープンシールド機のテール部内で縮めた推進ジャッキの後方に新たなコンクリート函体を上方から吊り降ろしてセットする工程とを適宜繰り返して順次コンクリート函体を縦列に埋設してコンクリート函体の上部を埋め戻しする工法に、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発進立坑に設置した元押しジャッキで押し出し、この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推進工程を組み合わせたオープンシールド工法において、前記コンクリート函体の推進工程でコンクリート函体の上面にフリクションカットプレートを配設し、このフリクションカットプレートの後端をコンクリート函体の上に架設の桁状のプレート固定材に固定し、このプレート固定材を発進立坑の土留材に溶接にて固定したプレート止め鋼材に固定し、前記プレート止め鋼材は前記プレート固定材と併設される部材とこの部材に対して斜めに配置される複数本の部材とで構成され、いずれの部材も土留材に溶接されることを特徴とするフリクションカットプレートの固定方法。
3. オープンシールド機の前面または上面開口より前方の土砂を掘削・排土する工程と、推進ジャッキを伸長してコンクリート函体を反力にしてシールド機を前進させる工程と、オープンシールド機のテール部内で縮めた推進ジャッキの後方に新たなコンクリート函体を上方から吊り降ろしてセットする工程とを適宜繰り返して順次コンクリート函体を縦列に埋設してコンクリート函体の上部を埋め戻しする工法に、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発進立坑に設置した元押しジャッキで押し出し、この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推進工程を組み合わせたオープンシールド工法において、前記コンクリート函体の推進工程でコンクリート函体の上面にフリクションカットプレートを配設し、このフリクションカットプレートの後端をプレート止め材に固定し、このプレート止め材にストッパージャッキを取り付け、このストッパージャッキをＰＣ鋼線にて発進立坑に設置のコンクリート函体推進用のプレスバーに固定したことを特徴とするフリクションカットプレートの固定方法。

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