(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右側壁板の内側に推進ジャッキを配設し、前面、後面及び上面を開口したオープンシールド機の前面又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、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するオープンシールド工法に使用するコンクリート函体であって、左側板、右側板と上床板と下床板とからなる略角筒状で、一端部に連結部が形成され、他端部に被連結部が形成され、連結部は、略角筒状の雄形部材であり、被連結部は、内周の長さが連結部の外周の長さより長い略角筒状で、連結部の外周面に嵌着可能な雌形部材であり、シールド機のテール部内に吊り下ろすコンクリート函体の前端面の前記雌形部材に鋼材によるプレスバーで、コンクリート函体の左側板、右側板への係合部材を横向きに取り付けたプレスバーを嵌合により着脱させることを特徴とするオープンシールド工法用コンクリート函体。
【請求項２】
プレスバーにはＨ形鋼を使用し、Ｈ形鋼の片側のフランジの半分を欠如させて、欠如しないフランジを雌形部材の前端面覆い板とし、残りを雌形部材の内周への係合部とした請求項1記載のオープンシールド工法用コンクリート函体。
【請求項３】
欠如しないフランジの前面にこれよりも上下に長い鋼板を当接板として重合させた請求項２記載のオープンシールド工法用コンクリート函体。
【請求項４】
係合部材にはチャンネル材によるカンヌキ受けを設ける請求項１記載のオープンシールド工法用コンクリート函体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、市街地に上下水道、地下道等の地下構造物を施工するオープンシールド工法に使用するコンクリート函体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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る。
【０００３】
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。
【０００４】
その一例を下記特許文献について説明すると、オープンシールド機１は、図８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。
【特許文献１】特開平１０−９６２３４号公報
【０００５】
該オープンシールド機１は図９に示すように機体を前後方向で複数に分割し、フロント機２としての前方の機体の後端にテール機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。
【０００６】
フロント機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、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機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ている。図中６はフロント機２の前端に設けた刃口で、この例では可動分割刃口としており、７はテール機３の後端に設けた土留板、９はストラット、１０はプレスバー（押角）である。
【０００７】
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１０〜図１３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ャベル系の掘削機１２で掘削し、該シールド機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、シールド機１のテール機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。
【０００８】
次いで、同様に掘削機１２でフロント機２の前面又は上面から土砂を掘削しかつ排土してシールド機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をテール機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のセット工程を繰り返して、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。
【０００９】
図中１５は裏込注入材を注入するグラウト機で、１次グラウトはテール機３内に吊り降したコンクリート函体８の周囲に行い、２次グラウトはシールド機１を推進させたあと、地中に残したコンクリート函体８の周囲に行う。
【００１０】
ところで、シールド機１の掘進はシールドジャッキ５を伸長だけでなく、このシールドジャッキ５を固定して中折ジャッキ４の伸長でテール機３に対してフロント機２を進めることでも行なわれ、シールドジャッキ５と中折ジャッキ４との２段階で押し進める。
【００１１】
その際、中折ジャッキ４のうち、左右いずれかを多く伸長させればフロント機２はその反対側に向きを変え、その方向に曲がる。また、上下いずれかを多く伸長させればフロント機２はその反対側に向きを変え、上向きまたは下向きに曲がる。このようにしたカーブ施工または方向修正が可能である。
【００１２】
前記プレスバー（押角）１０はシールドジャッキ５の推進力を分散させ、コンクリート函体８に伝達させるためのものである。このプレスバー（押角）１０には通常、Ｈ形鋼などの鋼材が使用され、シールドジャッキ５とは切り離されており、その都度、設置される。
【００１３】
ちなみに、プレスバー１０の設置工とは、テール機３内に配置したコンクリート函体８の端面に接するように、垂直に設置する作業であり、また、撤去工はとは、推進完了後にテール機３よりプレスバー１０を撤去し、地上に仮置きすることである。
【００１４】
さらに、詳細に説明すると、設置工は下記の手順による。
i）吊り金具、ワイヤー等の用具の点検を行い、固定状況を確認する。
ii）プレスバー１０を１本ずつ吊り上げ、所定の位置に設置する。
iii）設置後はシールドジャッキ５によりプレスバー１０を押し当て転倒防止を行う。
【００１５】
また、撤去工は下記の手順による。
i）推進及びクリアランス埋戻しが完了したことを確認する。
ii）吊り金具、ワイヤー等の用具の点検を行い、固定状況を確認した上でシールドジャッキ５の圧力を抜き、プレスバー１０の撤去を行う。
【００１６】
コンクリート函体８は鉄筋コンクリート製で、図１０に示すように左側板８ａ、右側板８ｂと上床板８ｃと下床板８ｄとからなるもので、前後面を開口８eとして開放されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
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８は、シールド機１のテール部内に吊り降され、オープンシールド機１の前進とともに該テール部から出て地中に残されていくものである。そして、コンクリート函体は鉄筋コンクリート製のもので、シールド機１を前進させるため推進ジャッキ３を伸長させる際の反力受けとなるが、前部にプレスバー１０を配置してあるとはいえ、その前端にかなりの荷重を受け、この部分が割裂破壊し、クラックを発生し易い。また、かかるクラックの発生はコンクリート函体８の角部からが多く、外周角部がかけたりする。
【００１８】
特に、カーブ施工をする場合は、シールド機１の内側で左右に配置した推進ジャッキ３のストロークを相違させてシールド機１を曲げて前進させることになり、コンクリート函体８も左右で不均等な荷重を受けるので、一層クラックや角部のかけを生じ易いものとなる。
【００１９】
また、コンクリート函体８は後方のコンクリート函体８とは鋼棒等で接続するが、止水のためには接合面にシール材を配置する。しかし、推進ジャッキ３により偏荷重を受けたりすると、このシール材が破断したりするおそれもあり、また、施工しようとする地下構造物の径が大きくなるほど、コンクリート函体８の径も大断面となり、シール材による完全止水も困難である。
【００２０】
さらに、コンクリート函体８相互の接合部に鋼製カラーを配置することもあるが、かかる鋼製カラーはシールド機１内の限られたスペースでこれを設置するのは非常に手間がかかるし、作業性が悪い。また、かかる鋼製カラーの使用は比較的小径のコンクリート函体８の場合に限られる。
【００２１】
一方、コンクリート函体８は図１０に示すように前後端面はフラット面であり、相互に嵌合するような連結部が形成されたものではない。
【００２２】
なお、このような連結部が形成されたコンクリート函体、いわゆるボックスカルバートは開削工法では使用されることがあるが、いままでオープンシールド工法では使用されていない。
【００２３】
その理由は連結部が形成されたコンクリート函体は前後端が薄肉部が形成され、より推進ジャッキ３を伸長させる際の荷重を受けるとこの部分が割裂破壊し、クラックを発生し易いもので、従来の押角１０の配置では破損を防止することはできなかった。
【００２４】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、開削工法で使用する連結部が形成されたコンクリート函体をオープンシールド工法でも使用できるようにしたもので、推進ジャッキによる押し出しのための荷重を受けてもクラックの発生や角部のかけることを防止できるオープンシールド工法用コンクリート函体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
請求項１記載の本発明は前記目的を達成するため、左右側壁板の内側に推進ジャッキを配設し、前面、後面及び上面を開口したオープンシールド機の前面又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、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するオープンシールド工法に使用するコンクリート函体であって、左側板、右側板と上床板と下床板とからなる略角筒状で、一端部に連結部が形成され、他端部に被連結部が形成され、連結部は、略角筒状の雄形部材であり、被連結部は、内周の長さが連結部の外周の長さより長い略角筒状で、連結部の外周面に嵌着可能な雌形部材であり、シールド機のテール部内に吊り下ろすコンクリート函体の前端面の前記雌形部材に鋼材によるプレスバーで、コンクリート函体の左側板、右側板への係合部材を横向きに取り付けたプレスバーを嵌合により着脱させることを要旨とするものである。
【００２６】
請求項１記載の本発明によれば、コンクリート函体は前後端面に連結部が形成された開削用函体が使用できるので、函体材料費が安くなる。
【００２７】
また、シールド機のテール部内に吊り下ろすコンクリート函体の前端面の前記雌形部材に鋼材によるプレスバーを嵌合により着脱させるので、薄肉部でも嵌合するプレスバーでその表面を覆うことができ、推進ジャッキによる押し出しのための荷重を受けてもクラックの発生や角部のかけることを防止できるものである。
【００２８】
さらに、係合部材を横向きに取り付けることにより安定してプレスバーを嵌合することができる。
【００２９】
請求項２記載の本発明は、プレスバーにはＨ形鋼を使用し、Ｈ形鋼の片側のフランジの半分を欠如させて、欠如しないフランジを雌形部材の前端面覆い板とし、残りを雌形部材の内周への係合部としたことを要旨とするものである。
【００３０】
請求項２記載の本発明によれば、コンクリート函体の前端面の雌形部材に嵌合できる鋼材によるプレスバーをＨ形鋼を使用し、その一部を欠如するだけで簡単に製作することができる。
【００３１】
請求項３記載の本発明は、欠如しないフランジの前面にこれよりも上下に長い鋼板を当接板として重合させたことを要旨とするものである。
【００３２】
請求項３記載の本発明によれば、係合部に対して当接板は上下に突出するものであり、上部の突出はコンクリート函体の上床板よりも上に出るもので、ここに吊り用鋼材を設けることなどができる。
【００３３】
請求項４記載の本発明は、係合部材にはチャンネル材によるカンヌキ受けを設けることを要旨とするものである。
【００３４】
請求項４記載の本発明によれば、カンヌキ受けを用いてカンヌキをセットすれば、左右のプレスバー同士を連結固定することができ、より安定してプレスバーを嵌合することができる。
【発明の効果】
【００３５】
以上述べたようにオープンシールド工法用コンクリート函体は、開削工法で使用する連結部が形成されたコンクリート函体をオープンシールド工法でも使用できるようにしたもので、推進ジャッキによる押し出しのための荷重を受けてもクラックの発生や角部のかけることを防止できるものである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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用コンクリート函体の１実施形態を示す正面図、図２は同上横断平面図、図３は縦断側面図で、これを使用するオープンシールド工法としては前記従来例で説明した通りであり、図４〜図９に示すように、オープンシールド機１は機体を、フロント機２としての前方の機体の後端にテール機３としての後方の機体の前端が嵌入して、機体を前後方向で複数に分割して相互の嵌合部で屈曲可能とした。
【００３７】
フロント機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、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。図中６はフロント機２の前端に設けた刃口である。
【００３８】
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６〜図９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ャベル系の掘削機１２で掘削し、該シールド機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、シールド機１のテール機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。
【００３９】
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。
【００４０】
次いで、同様に掘削機１２でフロント機２の前面又は上面から土砂を掘削しかつ排土してシールド機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をテール機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のセット工程を繰り返して、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。
【００４１】
本発明は、コンクリート函体８は鉄筋コンクリート製で、図１０に示すように左側板８ａ、右側板８ｂと上床板８ｃと下床板８ｄとからなるもので、前後面を開口８ｅとして開放されている略角筒状である点は従来と同じであるが、前後端部のうち後端部に連結部１６が形成され、他端部に被連結部１７が形成される。
【００４２】
前記連結部１６は、後方に向けて段差を有する薄肉部１６ａを形成した略角筒状の雄形部材であり、被連結部１７は、内周の長さが連結部１６の外周の長さより長い略角筒状であり、連結部１６の薄肉部１６ａの外周面に嵌着可能な凹部１７ａを内周に形成した雌形部材である。
【００４３】
このコンクリート函体８はいわゆるボックスカルバートとして開削工法で使用するものを用いることができる。
【００４４】
前記プレスバー（押角）１０は本発明においては、コンクリート函体８の前端部の前記被連結部１７の雌形部材に嵌合により着脱させることができるものとして、鋼材であるＨ形鋼を使用した。
【００４５】
Ｈ形鋼１８のフランジ１９、２０のうち、片側のフランジ１９の半分を欠如させて、欠如しないフランジ２０を雌形部材の前端面覆い板とし、残り（ウエブ２１とフランジ１９）の半分を雌形部材の内周への係合部とする。
【００４６】
この雌形部材の内周への係合部となる部分は、その上下がコンクリート函体８の雌形部材の内周のアール状の角部へ係合するようにアール状に切欠いている。
【００４７】
この係合部に対して前記フランジ２０の前面にこれよりも上下に長い鋼板を当接板２５として重合させた。当接板２５は上下に突出するものであり、上方への突出長はコンクリート函体８の上床板８ｃよりも上に出るもので、ここに吊り用鋼材２２を設ける。
【００４８】
また、前記雌形部材の内周への係合部となるウエブ２１に、コンクリート函体８の左側板８ａ、右側板８ｂの内側面への係合部材２３を横向きに取り付けた。該係合部材２３には短尺なＨ形鋼を利用する。
【００４９】
さらに、係合部材２３にはチャンネル材によるカンヌキ受け２４を設ける。
【００５０】
本発明のプレスバー（押角）１０はコンクリート函体８の前端部の前記被連結部１７の雌形部材に嵌合により着脱させることができるものとして、左右に１本づつ組としてあるもので、前記カンヌキ受け２４はコンクリート函体８の内方に向けて対向し、ここにカンヌキとしてパイプ等を渡して嵌合状態を強固にすることができる。
【００５１】
次に使用法を説明する。前記のように、プレスバー（押角）１０はシールドジャッキ５の推進力を分散させ、コンクリート函体８に伝達させるためのものである。
【００５２】
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、掘削機でフロント機２の前面又は上面から土砂を掘削しかつ排土してシールド機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をテール機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のセット工程を繰り返して、順次コンクリート函体８を縦列に地中に埋設する。
【００５３】
プレスバー（押角）１０はテール機３内に吊り降すコンクリート函体８の前側に、吊り降す前か、吊り降した後にセットするものであり、テール機３の前進はシールドジャッキ５を伸ばしてコンクリート函体８を反力にこれを行うが、その際、プレスバー１０はコンクリート函体８の前端面の前記雌形部材に嵌合させ、フランジ２０が薄肉部である凹部１７aの外側の表面を覆うので、推進ジャッキ５による押し出しのための荷重を受けてもクラックの発生や角部のかけることを防止できる。
【００５４】
オープンシールド機１の推進後は、カンヌキ受け２４からカンヌキを外し、コンクリート函体８から脱して上方に吊り上げ、次のコンクリート函体８へのセットに備える。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明のオープンシールド工法用コンクリート函体の１実施形態を示す正面図である。
【図２】本発明のオープンシールド工法用コンクリート函体の１実施形態を示す横断平面図である。
【図３】本発明のオープンシールド工法用コンクリート函体の１実施形態を示す縦断側面図である。
【図４】オープンシールド機の概要を示す縦断正面図である。
【図５】オープンシールド機の概要を示す縦断側面図である。
【図６】オープンシールド工法の第１工程を示す側面図である。
【図７】オープンシールド工法の第２工程を示す側面図である。
【図８】オープンシールド工法の第３工程を示す側面図である。
【図９】オープンシールド工法の第４工程を示す側面図である。
【図１０】コンクリート函体の従来例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…オープンシールド機
１ａ，１ｂ…側壁板                １ｃ…底板
２…フロント機                    ３…テール機
４…中折ジャッキ                  ５…シールドジャッキ
６…刃口                          ７…土留板
８…コンクリート函体              ８ａ…左側板
８ｂ…右側板                      ８ｃ…上床板
８ｄ…下床板                      ８e…開口
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…連結部                      １６a…薄肉部
１７…被連結部                    １７a…凹部
１８…Ｈ形鋼                      １９、２０…フランジ
２１…ウエブ                      ２２…吊り用鋼材
２３…係合部材                    ２４…カンヌキ受け
２５…当接板
【図１】
0005960785.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005960785.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005960785.tif 000008
【図８】
0005960785.tif 000009
【図９】
0005960785.tif 000010
【図１０】
0005960785.tif 000011