(57)【要約】【課題】  掘削時の地山の緩み低減を図るとともに、オープンシールド機の推進により生じたテールボイド（シールド機板厚分）への二次裏込注入充填の完了までの間に、テールボイドが地山の緩みによりつぶれることを防止し、周辺への影響の発生も防止でき、しかもこの場合に地山にある程度の自立性が期待できるときは、これを勘案して効率よく地山の緩みを防止できるオープンシールド工法を提供する。【解決手段】  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おいて、テールボイドに裏込注入材を充填する工程において裏込注入充填完了までの間にテールボイドが地山の緩みによりつぶれないように一時的で部分的な地盤改良を薬液注入または高圧噴射攪拌工法によって側部地山に施す。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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、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し、シールド機の推進にともない発生するテールボイドに裏込注入を行う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おいて、前記裏込注入充填完了までの間にテールボイドが地山の緩みによりつぶれないように一時的で部分的な地盤改良を薬液注入または高圧噴射攪拌工法によって側部地山に施すことを特徴とするオープンシールド工法。
【請求項２】
前記地盤改良は、柱状の改良体を格子状に配置し、各改良体は角部を重合させる請求項１記載のオープンシールド工法。
【請求項３】
前記地盤改良は、短尺の柱状体を上部に配置して、長短長さの異なる柱状体を交互に並列させ、上部の箇所では隣接する柱状体の側部を横方向に重合させて連続させ全面改良する請求項１記載のオープンシールド工法。
【請求項４】
前記地盤改良は、短尺の柱状体を下部に配置して、長短長さの異なる柱状体を交互に並列させ、下部の箇所では隣接する柱状体の側部を横方向に重合させて連続させ全面改良する請求項１記載のオープンシールド工法。
【請求項５】
前記地盤改良は、柱状体を間隔をおいて櫛の歯状に配列する請求項１記載のオーブンシールド工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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９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推進ジャッキ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。
【０００３】
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の推進ジャッキ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内で縮めた推進ジャッキ２の後方にセットする。推進ジャッキ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。
【０００４】
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。
【０００５】
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推進ジャッキ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押角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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
コンクリート函体４は鉄筋コンクリート製で、図１０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。
【００１０】
ここで前記グラウト材６を注入する工程以降を詳細に説明すると、グラウト材６の注入は、図１１にも示すようにコンクリート函体４をセット後、オープンシールド機１を推進する前に行うもので、コンクリート函体４の外側とテール部１ｃとの間の一次注入としてグラウト材６を裏込注入材として充填するものである。
【００１１】
そして、一次注入が完了すれば、図１２に示すようにバックホーなどの掘削機で切羽地山１２を掘削する。この場合、前記掘削機による切羽地山１２の掘削前まではバランスを保っていた地中の応力も、掘削による応力の開放に加えて、掘削による切羽地山１２の地下水位の変動により変化し、地山は緩みやすくなる。
【００１２】
また、地下水位が高い場合は、掘削による地下水位の変動により地山が洗掘される。特に、地下水位の高い砂質土では、細粒分含有率が比較的多く自立性が期待できる場合でも粘性土に比べ緩みは発生しやすく、周辺への影響も大きくなる。
【００１３】
そこで、刃口１１に設けてあるスライド土留板１３を前方に伸長し、これにより切羽地山１２側部の地山の緩みや崩壊を防止する。
【００１４】
このようにして切羽地山１２の側部崩壊を防止しながらオープンシールド機１を推進すれば、これにともないテールボイドが発生する。そこで、図１３に示すようにオープンシールド機１を推進させながら、このテールボイドに二次注入として裏込注入材１４を充填する。
【００１５】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
オープンシールド機１の推進は、切羽地山１２掘削後あるいは切羽地山１２を掘削しながら、順次、オープンシールド機１のジャッキ推力とオープンシールド機１に作用する推進抵抗とのバランスをとりながら進むものであるが、オープンシールド機１の推進に伴い発生するテールボイドの発生速度と、二次注入の充填速度には差が生じるため、推進終了までに発生したテールボイド（シールド機板厚分）に裏込注入（二次注入）をほぼ完全に充填することは困難で、二次裏込注入充填の完了までの間に、テールボイドが地山の緩みによりつぶれるおそれがあり、周辺への地盤沈下などの影響も発生しやすくなる。
【００１７】
本発明の目的は、掘削時の地山の緩み低減を図るとともに、オープンシールド機の推進により生じたテールボイド（シールド機板厚分）への二次裏込注入充填の完了までの間に、テールボイドが地山の緩みによりつぶれることを防止し、周辺への影響の発生も防止でき、しかもこの場合に地山にある程度の自立性が期待できるときは、これを勘案して効率よく地山の緩みを防止できるオープンシールド工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は前記従来例の不都合を解消するものとして、請求項１記載の発明は、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、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し、シールド機の推進にともない発生するテールボイドに裏込注入を行う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おいて、前記裏込注入充填完了までの間にテールボイドが地山の緩みによりつぶれないように一時的で部分的な地盤改良を薬液注入または高圧噴射攪拌工法によって側部地山に施すことを要旨とするものである。
【００１９】
請求項１記載の本発明によれば、テールボイドに裏込注入するとき、オープンシールド機の推進に伴い発生するテールボイドの発生速度と、二次注入の充填速度に差が生じても、側部地山は地盤改良を施してあるから、地山の緩みを防止でき、この間にテールボイドが地山の緩みによってつぶれることを阻止できる。
【００２０】
この場合、地山にある程度の自立性があれば、未改良部分についてはある程度のアーチアクション効果が期待できるから、また、テールボイドに二次裏込注入する際、二次裏込注入充填の完了までの間に、テールボイドが地山の緩みによってつぶれないようにすればよいものであるから、一時的に地山の緩みを低減できる程度のもので足り、連続的な地盤改良によって地盤改良のみで長期間地山から作用する土圧に抵抗し緩みを抑える必要はなく、このような部分的な地盤改良であっても、未改良部の地山が持つアーチアクション効果とオープンシールド機自体の土留機能とにより全面改良を行わなくても十分に目的を達成でき、経済性にも優れる。
【００２１】
請求項２記載の発明は、前記地盤改良は、柱状の改良体を格子状に配置し、各改良体は角部を重合させることを要旨とするものである。
【００２２】
請求項２記載の本発明によれば、柱状の改良体を格子状に配置して全体を部分改良することで、地山が全体にわたって部分改良されるから、例えば、側部地山に地下水がほとんど無く、ある程度の自立性のある土質の場合に特に有効である。
【００２３】
請求項３記載の発明は、前記地盤改良は、短尺の柱状体を上部に配置して、長短長さの異なる柱状体を交互に並列させ、上部の箇所では隣接する柱状体の側部を横方向に重合させて連続させ全面改良することを要旨とするものである。
【００２４】
請求項３記載の本発明によれば、上部のみを全面改良し、下方を部分改良することで、例えば、ある程度の自立性のある土質であるが、掘削深さが深く、かつ地下水位が高い場合で、切羽の掘削に伴い切羽部の地下水位の大きな変動により切羽地山上部の洗掘または肌落ち、崩壊が想定される場所に有効である。
【００２５】
請求項４記載の発明は、前記地盤改良は、短尺の柱状体を下部に配置して、長短長さの異なる柱状体を交互に並列させ、下部の箇所では隣接する柱状体の側部を横方向に重合させて連続させ全面改良することを要旨とするものである。
【００２６】
請求項４記載の本発明によれば、下部のみを全面改良し、上方を部分改良することで、例えば、ある程度の自立性のある土質であり、地下水位は低いが、切羽地山掘削時に掘削底部付近の崩壊が想定される場所に有効である。
【００２７】
請求項５記載の発明は、前記地盤改良は、柱状体を間隔をおいて櫛の歯状に配列することを要旨とするものである。
【００２８】
請求項５記載の本発明によれば、縦方向には連続する柱状の改良体が配置されるから、細粒分含有率が３０％程度以上で自立性のある土質であるが、地下水位が高く周辺への影響が想定される場所に有効である。
【発明の効果】
【００２９】
以上述べたように本発明のオープンシールド工法は、掘削時の地山の緩み低減を図るとともに、オープンシールド機の推進により生じたテールボイド（シールド機板厚分）への二次裏込注入充填の完了までの間に、テールボイドが地山の緩みによりつぶれることを防止し、周辺への影響の発生も防止できる。
【００３０】
そして、この場合、地山にある程度の自立性があれば、未改良部分についてはある程度のアーチアクション効果が期待できるから、また、テールボイドに二次裏込注入する際、二次裏込注入充填の完了までの間に、テールボイドが地山の緩みによってつぶれないようにすればよいだけのものであるから、地盤改良は一時的に地山の緩みを低減できる程度の部分的なもので足りる。
【００３１】
よって、連続的な全面地盤改良によって地盤改良のみで長期間地山から作用する土圧に抵抗し緩みを抑える必要はなく、このような部分的な地盤改良であっても、未改良部の地山が持つアーチアクション効果とオープンシールド機自体の土留機能とにより全面改良を行わなくても十分に目的を達成でき、経済性にも優れるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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の第１実施形態を示す説明図（図１（ａ）は地盤改良範囲を正面側から見た図、図１（ｂ）は側面側から見た図である）で、オープンシールド工法の概要は既に説明したとおりであるから、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３３】
本発明は特に側部地山がある程度自立性を有する場合における地盤改良に関するもので、ここである程度の自立性とは、例えば、細粒分（７４μｍ以下）含有率が１５〜２０％程度以上のシルト質砂およびシルトあるいは粘土混じり砂礫、粘土質砂、粘土質砂礫で地下水位が低く、洗掘による周辺への影響がほとんどない場合、Ｎ値＝１〜３程度の軟弱粘性土で、地山の自立性は期待できるが、掘削時の地山変形が大きく、周辺への影響が懸念される場合などであり、未改良部分についてある程度のアーチアクション効果が期待できる場合である。
【００３４】
側部地山が前記のような条件を満たしてある程度の自立性を有する土質で、地下水が無いかほとんど無い場合は、二次注入としてのテールボイドへの裏込注入材１４の充填に先行して、側部地山に図１に示すように短い柱状の改良体１５を格子状に配置し、部分的に地盤改良する。
【００３５】
地盤改良の方法としては、例えば、薬液注入工法、高圧噴射攪拌工法を用いる。薬液注入工法は、図１にも示すように地上から注入管１６を改良体１５を造成する部分の地盤に挿入して、この注入管１６から薬液（固化材）を地盤中に注入し固結土を造成し、地盤の透水性を低下させるとともに、地盤を強化するものである。
【００３６】
また、高圧噴射攪拌工法は、ボーリングマシンによって目標深度まで削孔した後、ロッド下端から改良材（グラウト）を高圧で噴射し、地盤を切削すると同時に土粒子とグラウトを混合攪拌するか、もしくは置換により円柱状の固結体を造成する方法である。
【００３７】
このような方法でオープンシールド機１の側部地山を柱状の改良体１５を格子状に配置して部分的に地盤改良する。かかる地盤改良は、地山にある程度の自立性があるから、未改良部分についてはある程度のアーチアクション効果が期待でき、また、テールボイドに二次裏込注入する際、二次裏込注入充填の完了までの間に、テールボイドが地山の緩みによってつぶれないようにすればよいだけのものであるから、地盤改良は一時的に地山の緩みを低減できる程度の部分的なもので足りる。
【００３８】
そして、部分的な地盤改良であっても、部分地盤改良自体による地山の緩み防止（低減）作用に加え、未改良部の地山が持つアーチアクション効果とオープンシールド機自体の土留機能とにより全面改良を行わなくても十分に目的を達成できるものである。
【００３９】
また、地盤が粘性土で付着力のある場合は、オープンシールド機１の推進時にオープンシールド機１の側壁板１ａに地山が付着し、図６に示すようにオープンシールド機１の側壁板１ａ付近の地山を引っ張り、オープンシールド機１の推進に必要な推進力も大きなものが必要となる。
【００４０】
その結果、オープンシールド機１付近の地山を乱し、近接家屋や家屋の塀１７などに影響を及ぼすことになるが、前記のような地盤改良を行うことで、図７に示すように地山が引っ張られるのはオープンシールド機１と地盤改良した地盤の間の土１８のみとなる。ちなみに、この間隔は実際には０から１０ｃｍ程度であり、地山の乱れを低減できる。
【００４１】
さらに、前記のように地山が引っ張られるのはオープンシールド機１と地盤改良した地盤の間の土１８のみとなることにより、図８に示すように改良体１５間では土が締まり、アーチアクション効果がより大きくなって地盤改良した改良体１５の土と、改良体１５間の土とが一体化し、地山の乱れをより低減して周囲への影響をより少なくできる。
【００４２】
図２は第２実施形態を示すもので、例えば、地山はある程度の自立性のある土質であるが、掘削深さが深く、かつ地下水位が高い場合で、切羽の掘削に伴い切羽部の地下水位の大きな変動により切羽地山上部の洗掘または肌落ち・崩壊が想定される場合である。
【００４３】
かかる場合は、短尺の柱状の改良体１５ａを上部に配置して、この短尺の改良体１５ａと長尺の柱状の改良体１５ｂとを交互に並列させ、上部の箇所では隣接する改良体１５ａ，１５ｂの側部を横方向に重合させて連続させ全面改良し、下部では長尺の改良体１５ｂのみが間隔をおいて配置され、この改良体１５ｂ間には未改良の地盤が残るようにした。
【００４４】
このように、切羽の洗掘や肌落ち・崩壊などが想定される地盤の上部のみを全面改良し、下方を部分改良することで、必要最小限の地盤改良に止めることが可能となる。その他の作用は第１実施形態と同様であるから、ここでの説明は省略する。
【００４５】
図３は第３実施形態を示し、地山はある程度の自立性のある土質ではあり地下水位は低いが、切羽地山掘削時に掘削底部付近の崩壊が想定される場合である。
【００４６】
かかる場合は、短尺の柱状の改良体１５ａを下部に配置して、この短尺の改良体１５ａと長尺の柱状の改良体１５ｂとを交互に並列させ、下部の箇所では隣接する改良体１５ａ，１５ｂの側部を横方向に重合させて連続させ全面改良し、上部では長尺の改良体１５ｂのみが間隔をおいて配置され、この改良体１５ｂ間には未改良の地盤が残るようにした。この場合、短尺の改良体１５ａの高さは地下水位とほぼ等しくする。
【００４７】
このように、崩壊などが想定される掘削底部の地盤のみを全面改良し、上方の地盤を部分改良することで、必要最小限の地盤改良に止めることが可能となる。その他の作用は第１実施形態と同様であるから、ここでの説明は省略する。
【００４８】
図４は第４実施形態を示し、地山は細粒分含有率が３０％程度以上で自立性のある土質であるが、地下水位が高く、周辺への影響が想定される場合である。
【００４９】
かかる場合は、地下水位にほぼ等しい高さの長尺な改良体１５ｂのみを間隔をおいて櫛の歯状に配置する。これにより、地盤改良を必要とする部分に対して全体的に部分改良することができ、最小限の改良で地下水位による影響を低減できる。その他の作用は第１実施形態と同様であるから、ここでの説明は省略する。
【００５０】
図５は第５実施形態を示し、前記第４実施形態と同様に地山は細粒分含有率が３０％程度以上で自立性のある土質であるが、地下水位が高く、周辺への影響が想定される場合である。
【００５１】
かかる場合も地下水位にほぼ等しい高さの長尺な改良体１５ｂのみを間隔をおいて櫛の歯状に配置するものであるが、改良体１５ｂを斜めに配置した。
【００５２】
改良体１５ｂが斜めに造成されても、地下水位の高さまで改良体１５ｂが造成さるから所期の目的は達成され、また、崩壊の主動すべり面１９の角度に近い角度に改良体１５ｂが造成されることで、周辺への影響を効率よく低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のオープンシールド工法の第１実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明のオープンシールド工法の第２実施形態を示す説明図である。
【図３】本発明のオープンシールド工法の第３実施形態を示す説明図である。
【図４】本発明のオープンシールド工法の第４実施形態を示す説明図である。
【図５】本発明のオープンシールド工法の第５実施形態を示す説明図である。
【図６】オープンシールド機推進時の側部地山への影響を示す説明図である。
【図７】オープンシールド機推進時の地盤改良した場合の側部地山との関係を示す説明図である。
【図８】オープンシールド機推進時の地盤を部分改良した場合の未改良部分の側部地山との関係を示す説明図である。
【図９】オープンシールド工法の概略を示す縦断側面図である。
【図１０】コンクリート函体の斜視図である。
【図１１】オープンシールド機の推進前の一次注入時の平面図である。
【図１２】オープンシールド機による切羽地山掘削時の平面図である。
【図１３】オープンシールド機の推進時および二次注入時の平面図である。
【符号の説明】
【００５４】
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                １ｅ  ジャッキ部
２  推進ジャッキ                ３  隔壁
４  コンクリート函体            ４ａ  左側板
４ｂ  右側板                    ４ｃ  上床板
４ｄ  下床板                    ５  埋戻土
６  グラウト材                  ７  高さ調整材
８  押角                        ９  掘削機
１０  開口                      １１  刃口
１２  切羽地山                  １３  スライド土留板
１４  裏込注入材                １５，１５ａ，１５ｂ  改良体
１６  注入管                    １７  家屋の塀
１８  土                        １９  主動すべり面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006307491.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2006307491.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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