(57)【要約】【課題】即時的に函体等を置き換えるというオープンシールド工法の施工性を考慮して、荷重の制限もしくは地盤改良等による支持を増大させるなどの特殊な材料や補助工法を採用することをなくすことができるオープンシールド工法における敷設函体の安定化方法を提供する。【解決手段】コンクリート函体を敷設する基礎地盤の地盤支持力として、函体敷設前の基礎地盤面に既に受けている土被り分の重量を有効な支持力成分とし、さらに条件によっては裏込注入材による周面摩擦力を付加する。【選択図】図１
2019044409.tif 000002
【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左右側板と上床板と下床板とからなる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敷設コンクリート函体を上方から吊り降して既設敷設コンクリート函体に接合する据え付け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、コンクリート函体を敷設する基礎地盤の地盤支持力として、函体敷設前の基礎地盤面に既に受けている土被り分の重量を有効な支持力成分とし、さらに条件によっては裏込注入材による周面摩擦力を付加することを特徴としたオープンシールド工法における敷設函体の安定化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オープンシールド工法における敷設函体の安定化方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生かした合理性に富む工法で、上部開放型シールド機（オープンシールド機）を使用して推進させ土砂崩壊を防ぎながら、その内部で函体布設を行う工法である。
【０００３】
図６、図７にその概略を示すと、図中１はオープンシールド機で、これは左右の側壁板とこれら側壁板に連結する底板とからなる前面、後面及び上面を開口したシールド機である。
【０００４】
該オープンシールド機１は、機体を前後方向で複数に分割し、フロント部１ａとしての前方の機体の後端にテール部１ｂとしての後方の機体の前端が嵌入して、相互の嵌合部で中折れ部２を形成して屈曲可能としている。
【０００５】
フロント部１ａ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を左右によせて、また上下複数段に配設した。
【０００６】
これに対してテール部１ｂはコンクリート函体４の設置を行うもので、底板５を有し、機体内で前部に後方へ向けて推進ジャッキ(シールドジャッキ)３を左右によせて、また上下複数段に配設している。
【０００７】
図中６はフロント部１ａの前端に設けたスライド土留板、８はプレスバー（押角）である。
【０００８】
次に、このようなオープンシールド機１を用いたオープンシールド工法について説明すると、下記特許文献にもあるが、図示は省略するが、発進立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３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敷設する第１番目のコンクリート函体４をクレーン等の揚重機１４により上方から吊り降し、オープンシールド機１のテール部１ｂ内で縮めた推進ジャッキ３の後方にセットする。
【特許文献１】特開２０１７−７８２７６号公報
【０００９】
ショベル等の掘削機７でオープンシールド機１の前面又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３を伸長してオープンシールド機１を前進させる。
【００１０】
そして前記第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１ｂ内に吊り降す。以下、同様の排土工程、前進工程、コンクリート函体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の上面に埋戻しを施す。
【００１１】
なお、敷設するコンクリート函体４をオープンシールド機１のテール部１ｂ内に吊り降す際には、コンクリートブロック等による高さ調整材をコンクリート函体４下に配設し、このテール部１ｂ内でコンクリート函体４の左右および下部の空隙に瞬結性グラウト材を用いた裏込注入材９を充填して一次注入を行い、さらに、オープンシールド機１の前進後、二次注入として、コンクリート函体４の内側からグラウトホールにより、外側に裏込注入材９を注入する。
【００１２】
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。
【００１３】
ところで、図４に示すように、地中に縦列に埋設されるコンクリート函体４は、既設の敷設コンクリート函体４に対して新たな敷設コンクリート函体４をオープンシールド機１のテール部１ｂ内に吊り降した際にＰＣ鋼棒１７で締結していき、定着部が形成される。
【００１４】
図中１６はコンクリート函体４のコーナー部に前後方向に形成するシース孔、１０はコンクリート函体４の内側でシース孔１６の途中位置に形成する前後緊結用箱抜き１０で、シース孔１６に挿入するＰＣ鋼棒１７を前後緊結用箱抜き１０で緊結することにより、縦列に並ぶコンクリート函体４同士を接続していく。
【００１５】
また、コンクリート函体４は接続面にゴムパッキング等によるシール材１３を配設している。
【００１６】
シール材１３は、コンクリート函体４の端面に形成する周方向に伸びる浅い溝２０に貼設する断面矩形（２０ｍｍ×３０ｍｍ）の帯状シール材で、弾性圧縮性がある。
【００１７】
図中１２は裏込注入を行なうための孔であるグラウト孔、１５は函体据付時に継手部のズレを制御するガイドピンである。 
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
オープンシールド工法は、軟弱な粘性土地盤や緩い砂地盤においては図５に示すようにオープンシールド機フロント部１ａの三面で囲まれたシールド機底板５より上部の切羽地山を前方に法面をつけながら芯抜き掘削を行なうため、基礎地盤を殆ど乱すことなく函体を地山と置き換えることが可能である。
【００１９】
よって、殆ど乱さないということは図６に示すように、地山そのものの強度が期待できる。
【００２０】
従来は敷設後の函体の安定性を求めるのに、置換え重量比較による方法によっていた。
【００２１】
この方法は、函体敷設前の敷設範囲現地盤重量（Ｗ’）と敷設後の函体等重量（Ｗ）を比較する方法で、図３に示すように、現地盤重量に比べ敷設後の函体等の重量が小さければ、敷設後の函体も安定するという考え方による。
【００２２】
図３において、
Ｗ’＞Ｗ：基礎地盤が安定性を有している。
Ｗ’＜Ｗ：対策が必要で、埋戻し材に軽量な材料を使用する。地盤改良等による支持。
【００２３】
このような置換え重量比較による従来の敷設後の函体の安定性を求める方法では、函体等重量が現地盤重量よりも小さいものに限られる。
【００２４】
敷設後のコンクリート函体等の重量が敷設範囲の現地盤重量を超える場合は、前記のように埋戻し材に軽量な材料を使用するか、地盤改良等による支持を増大させるかなど材料コストの高騰や工期の増加を招くことになる。
【００２５】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、即時的に函体等を置き換えるというオープンシールド工法の施工性を考慮して、敷設後のコンクリート函体の安定性を求めることができるオープンシールド工法における敷設函体の安定化方法を提供し、荷重の制限もしくは地盤改良等による支持を増大させるなどの特殊な材料や補助工法を採用することをなくすことができるオープンシールド工法における敷設函体の安定化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前記目的を達成するため本発明は、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左右側板と上床板と下床板とからなる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敷設コンクリート函体を上方から吊り降して既設敷設コンクリート函体に接合する据え付け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コンクリート函体を敷設する基礎地盤の地盤支持力として、函体敷設前の基礎地盤面に既に受けている土被り分の重量を有効な支持力成分とし、さらに条件によっては裏込注入材による周面摩擦力を付加することを要旨とするものである。
【００２７】
本発明によれば、函体敷設前の基礎地盤面に既に受けている土被り分の重量を有効な支持力成分とし、さらに条件によっては裏込注入材による周面摩擦力を付加することができるので、函体等重量が函体敷設前の敷設範囲の現地盤重量よりも小さいものに限られるということはなくなる。
【発明の効果】
【００２８】
以上述べたように本発明のオープンシールド工法における敷設函体の安定化方法は、敷設後のコンクリート函体等の重量が敷設範囲の現地盤重量より小さければ、埋戻し材に軽量な材料を使用するか、もしくは地盤改良等による支持を増大させるなど特殊な材料や補助工法を採用することなく、敷設後のコンクリート函体の安定性を求めることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のオープンシールド工法における敷設函体の安定化方法の概念説明図である。
【図２】本発明のオープンシールド工法における敷設函体の安定化方法の函体敷設前の支持地盤の有効な支持力成分の概念説明図である。
【図３】従来例を示す安定化方法の概念説明図である。
【図４】コンクリート函体接続の説明図である。
【図５】オープンシールド機フロント部の斜視図である。
【図６】応力−ひずみ曲線と一軸圧縮応力の取り方を示すグラフである。
【図７】オープンシールド工法の函体据付時の説明図である。
【図８】オープンシールド工法の函体接続時の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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おける敷設函体の安定化方法の概念説明図で、オープンシールド工法の概要については、前記図６、図７で説明した通りであり、発進立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３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をクレーン等の揚重機１４により上方から吊り降し、オープンシールド機１のテール部１ｂ内で縮めた推進ジャッキ３の後方にセットする。
【００３１】
ショベル等の掘削機７でオープンシールド機１の前面又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３を伸長してオープンシールド機１を前進させる。
【００３２】
そして前記第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１ｂ内に吊り降す。以下、同様の排土工程、前進工程、コンクリート函体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敷設し、さらにこのコンクリート函体４の上面に埋戻しを施す。
【００３３】
即ち、オープンシールド工法は、敷設函体の両側部及び底部の土を殆ど乱すことなく、地山の土と敷設函体とが即時的に置換えることができる。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。
【００３４】
オープンシールド工法において使用するコンクリート函体４は鉄筋コンクリート製またはＰＣコンクリート製のもので、図４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、前後面が開口として開放されている。
【００３５】
コンクリート函体４のコンクリートの設計基準強度はσck＝５０Ｎ／mm2を標準とする。
【００３６】
推進力のかかる函体端面には、局部的な引張応力が発生する為、適切な補強筋を配置する。
【００３７】
また、コンクリート函体４の接合部のズレを抑制する為に図４に示すように、ガイドピン１５を使用し、テールボイドへ裏込注入する為のグラウト孔１２を設置した。函体の端面は型枠で拘束して製造されたものを原則とする。
【００３８】
本発明は、コンクリート函体４を敷設する基礎地盤の地盤支持力に、図２に示すように、函体敷設前の基礎地盤面に既に受けている土被り分の重量を有効な支持力成分として加える。
【００３９】
敷設前の支持地盤には既にＷ’の荷重を受けて安定しており、有効な支持力成分と考えられる。
【００４０】
さらに図１に示すように、条件によっては裏込注入材（図６、図７における裏込注入材９）と地山との周面摩擦力が期待できると考えられることから、周面摩擦力を加えて敷設函体の安定化を求めるものとした。
【００４１】
支持力Qaは
Qa=Qa’+W’+f
Qa’=1/Fs×Qu
f=1/Fs’×f’
Qu＝Ae×(α×κ×c×Nc×Sc＋κ×q×(Nq-1)×Sq＋1/2×γ1×β×Be×Nr×Sr)
【００４２】
ここに、
Qa’：  支持力
Qa’：  基礎地盤の支持力
Fs ：  基礎地盤の支持力の安全率
W’ ：  函体敷設前の基礎地盤が既に受けている土の重量(W’= B×q) 
f ‘’ ：  裏込注入材による地山との周面摩擦力（条件により考慮）
f   :  f’を安全率で除した周面摩擦力
Fs’’：  裏込注入材による地山との周面摩擦力の安全率
Qu’：  基礎地盤の極限支持力
ｃ ：  土の粘着力
q  ：  上載荷重q =γ2×Df 
Ae ：  有効載荷面積  Ae = B×1m
γ1、γ2：  基礎地盤及び、根入れ地盤の単位体積重量
B  ：  基礎幅
Be ：  荷重の偏心を考慮した基礎の有効載荷幅
α、β’：  基礎の形状係数
κ  ‘：  根入れ効果に対する割り増し係数
Nc、Nq、Nr：  荷重の傾斜を考慮した支持力係数
Sc、Sq、Sr ：  支持力の寸法効果に関する補正係数
W ‘：  函体の重量+内水重量+土被り重量+裏込注入材重量（函体幅底部）
+活荷重
【００４３】
Qa＞W：基礎地盤が安定性を有している。
Qa＜W：対策が必要である。
【００４４】
式中、各支持力係数を求めるに当たり、せん断抵抗角φは、道路橋示方書・同解説  IV下部構造編「２．標準貫入試験のＮ値から砂のせん断抵抗角φを推定する場合の参考式（案）」による。
【００４５】
周面摩擦力 f ’を条件によって考慮する場合は、道路橋示方書・同解説  IV下部構造編  表−解12.4.6のプレボーリング工法に示す最大周面摩擦力度または土質試験結果の値を用いる。尚、実験により、裏込注入材による周面摩擦力f’のデータも使用する場合がある。
【符号の説明】
【００４６】
１…オープンシールド機                １ａ…フロント部
１ｂ…テール部                        ２…中折れ部
３…推進ジャッキ（シールドジャッキ）  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…底板                              ６…スライド土留板
７…掘削機                            ８…プレスバー（押角）
９…裏込注入材                        １０…前後緊結用箱抜き
１１…パッキン材                      １２…グラウト孔
１３…シール材                        １５…ガイドピン
１６…シース孔                        １７…ＰＣ鋼棒
【図１】
2019044409.tif 000003
【図２】
2019044409.tif 000004
【図３】
2019044409.tif 000005
【図４】
2019044409.tif 000006
【図５】
2019044409.tif 000007
【図６】
2019044409.tif 000008
【図７】
2019044409.tif 000009
【図８】
2019044409.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月18日(2018.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オープンシールド工法における敷設函体の安定化設計方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生かした合理性に富む工法で、上部開放型シールド機（オープンシールド機）を使用して推進させ土砂崩壊を防ぎながら、その内部で函体布設を行う工法である。
【０００３】
図６、図７にその概略を示すと、図中１はオープンシールド機で、これは左右の側壁板とこれら側壁板に連結する底板とからなる前面、後面及び上面を開口したシールド機である。
【０００４】
該オープンシールド機１は、機体を前後方向で複数に分割し、フロント部１ａとしての前方の機体の後端にテール部１ｂとしての後方の機体の前端が嵌入して、相互の嵌合部で中折れ部２を形成して屈曲可能としている。
【０００５】
フロント部１ａ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を左右によせて、また上下複数段に配設した。
【０００６】
これに対してテール部１ｂはコンクリート函体４の設置を行うもので、底板５を有し、機体内で前部に後方へ向けて推進ジャッキ(シールドジャッキ)３を左右によせて、また上下複数段に配設している。
【０００７】
図中６はフロント部１ａの前端に設けたスライド土留板、８はプレスバー（押角）である。
【０００８】
次に、このようなオープンシールド機１を用いたオープンシールド工法について説明すると、下記特許文献にもあるが、図示は省略するが、発進立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３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敷設する第１番目のコンクリート函体４をクレーン等の揚重機１４により上方から吊り降し、オープンシールド機１のテール部１ｂ内で縮めた推進ジャッキ３の後方にセットする。
【特許文献１】特開２０１７−７８２７６号公報
【０００９】
ショベル等の掘削機７でオープンシールド機１の前面又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３を伸長してオープンシールド機１を前進させる。
【００１０】
そして前記第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１ｂ内に吊り降す。以下、同様の排土工程、前進工程、コンクリート函体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の上面に埋戻しを施す。
【００１１】
なお、敷設するコンクリート函体４をオープンシールド機１のテール部１ｂ内に吊り降す際には、コンクリートブロック等による高さ調整材をコンクリート函体４下に配設し、このテール部１ｂ内でコンクリート函体４の左右および下部の空隙に瞬結性グラウト材を用いた裏込注入材９を充填して一次注入を行い、さらに、オープンシールド機１の前進後、二次注入として、コンクリート函体４の内側からグラウトホールにより、外側に裏込注入材９を注入する。
【００１２】
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。
【００１３】
ところで、図４に示すように、地中に縦列に埋設されるコンクリート函体４は、既設の敷設コンクリート函体４に対して新たな敷設コンクリート函体４をオープンシールド機１のテール部１ｂ内に吊り降した際にＰＣ鋼棒１７で締結していき、定着部が形成される。
【００１４】
図中１６はコンクリート函体４のコーナー部に前後方向に形成するシース孔、１０はコンクリート函体４の内側でシース孔１６の途中位置に形成する前後緊結用箱抜き１０で、シース孔１６に挿入するＰＣ鋼棒１７を前後緊結用箱抜き１０で緊結することにより、縦列に並ぶコンクリート函体４同士を接続していく。
【００１５】
また、コンクリート函体４は接続面にゴムパッキング等によるシール材１３を配設している。
【００１６】
シール材１３は、コンクリート函体４の端面に形成する周方向に伸びる浅い溝２０に貼設する断面矩形（２０ｍｍ×３０ｍｍ）の帯状シール材で、弾性圧縮性がある。
【００１７】
図中１２は裏込注入を行なうための孔であるグラウト孔、１５は函体据付時に継手部のズレを制御するガイドピンである。 
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
オープンシールド工法は、軟弱な粘性土地盤や緩い砂地盤においては図５に示すようにオープンシールド機フロント部１ａの三面で囲まれたシールド機底板５より上部の切羽地山を前方に法面をつけながら芯抜き掘削を行なうため、基礎地盤を殆ど乱すことなく函体を地山と置き換えることが可能である。
【００１９】
よって、殆ど乱さないということは図６に示すように、地山そのものの強度が期待できる。
【００２０】
従来は敷設後の函体の安定性を求めるのに、置換え重量比較による方法によっていた。
【００２１】
この方法は、函体敷設前の敷設範囲現地盤重量（Ｗ’）と敷設後の函体等重量（Ｗ）を比較する方法で、図３に示すように、現地盤重量に比べ敷設後の函体等の重量が小さければ、敷設後の函体も安定するという考え方による。
【００２２】
図３において、
Ｗ’＞Ｗ：基礎地盤が安定性を有している。
Ｗ’＜Ｗ：対策が必要で、埋戻し材に軽量な材料を使用する。地盤改良等による支持。
【００２３】
このような置換え重量比較による従来の敷設後の函体の安定性を求める方法では、函体等重量が現地盤重量よりも小さいものに限られる。
【００２４】
敷設後のコンクリート函体等の重量が敷設範囲の現地盤重量を超える場合は、前記のように埋戻し材に軽量な材料を使用するか、地盤改良等による支持を増大させるかなど材料コストの高騰や工期の増加を招くことになる。
【００２５】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、即時的に函体等を置き換えるというオープンシールド工法の施工性を考慮して、敷設後のコンクリート函体の安定性を求めることができるオープンシールド工法における敷設函体の安定化設計方法を提供し、荷重の制限もしくは地盤改良等による支持を増大させるなどの特殊な材料や補助工法を採用することをなくすことができるオープンシールド工法における敷設函体の安定化設計方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前記目的を達成するため本発明は、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左右側板と上床板と下床板とからなる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敷設コンクリート函体を上方から吊り降して既設敷設コンクリート函体に接合する据え付け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コンクリート函体を敷設する基礎地盤の地盤支持力として、函体敷設前の基礎地盤面に既に受けている土被り分の重量を有効な支持力成分とし、さらに、裏込注入材による周面摩擦力を付加することを要旨とするものである。
【００２７】
本発明によれば、函体敷設前の基礎地盤面に既に受けている土被り分の重量を有効な支持力成分とし、さらに条件によっては裏込注入材による周面摩擦力を付加することができるので、函体等重量が函体敷設前の敷設範囲の現地盤重量よりも小さいものに限られるということはなくなる。
【発明の効果】
【００２８】
以上述べたように本発明のオープンシールド工法における敷設函体の安定化設計方法は、敷設後のコンクリート函体等の重量が敷設範囲の現地盤重量より小さければ、埋戻し材に軽量な材料を使用するか、もしくは地盤改良等による支持を増大させるなど特殊な材料や補助工法を採用することなく、敷設後のコンクリート函体の安定性を求めることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のオープンシールド工法における敷設函体の安定化設計方法の概念説明図である。
【図２】本発明のオープンシールド工法における敷設函体の安定化設計方法の函体敷設前の支持地盤の有効な支持力成分の概念説明図である。
【図３】従来例を示す安定化設計方法の概念説明図である。
【図４】コンクリート函体接続の説明図である。
【図５】オープンシールド機フロント部の斜視図である。
【図６】応力−ひずみ曲線と一軸圧縮応力の取り方を示すグラフである。
【図７】オープンシールド工法の函体据付時の説明図である。
【図８】オープンシールド工法の函体接続時の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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おける敷設函体の安定化設計方法の概念説明図で、オープンシールド工法の概要については、前記図６、図７で説明した通りであり、発進立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３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をクレーン等の揚重機１４により上方から吊り降し、オープンシールド機１のテール部１ｂ内で縮めた推進ジャッキ３の後方にセットする。
【００３１】
ショベル等の掘削機７でオープンシールド機１の前面又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３を伸長してオープンシールド機１を前進させる。
【００３２】
そして前記第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１ｂ内に吊り降す。以下、同様の排土工程、前進工程、コンクリート函体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敷設し、さらにこのコンクリート函体４の上面に埋戻しを施す。
【００３３】
即ち、オープンシールド工法は、敷設函体の両側部及び底部の土を殆ど乱すことなく、地山の土と敷設函体とが即時的に置換えることができる。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。
【００３４】
オープンシールド工法において使用するコンクリート函体４は鉄筋コンクリート製またはＰＣコンクリート製のもので、図４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、前後面が開口として開放されている。
【００３５】
コンクリート函体４のコンクリートの設計基準強度はσck＝５０Ｎ／mm2を標準とする。
【００３６】
推進力のかかる函体端面には、局部的な引張応力が発生する為、適切な補強筋を配置する。
【００３７】
また、コンクリート函体４の接合部のズレを抑制する為に図４に示すように、ガイドピン１５を使用し、テールボイドへ裏込注入する為のグラウト孔１２を設置した。函体の端面は型枠で拘束して製造されたものを原則とする。
【００３８】
本発明は、コンクリート函体４を敷設する基礎地盤の地盤支持力に、図２に示すように、函体敷設前の基礎地盤面に既に受けている土被り分の重量を有効な支持力成分として加える。
【００３９】
敷設前の支持地盤には既にＷ’の荷重を受けて安定しており、有効な支持力成分と考えられる。
【００４０】
さらに図１に示すように、条件によっては裏込注入材（図６、図７における裏込注入材９）と地山との周面摩擦力が期待できると考えられることから、周面摩擦力を加えて敷設函体の安定化を求めるものとした。
【００４１】
支持力Qaは
Qa=Qa’+W’+f
Qa’=1/Fs×Qu
f=1/Fs’×f’
Qu＝Ae×(α×κ×c×Nc×Sc＋κ×q×(Nq-1)×Sq＋1/2×γ1×β×Be×Nr×Sr)
【００４２】
ここに、
Qa’：  支持力
Qa’：  基礎地盤の支持力
Fs ：  基礎地盤の支持力の安全率
W’ ：  函体敷設前の基礎地盤が既に受けている土の重量(W’= B×q) 
f ‘’ ：  裏込注入材による地山との周面摩擦力（条件により考慮）
f   :  f’を安全率で除した周面摩擦力
Fs’’：  裏込注入材による地山との周面摩擦力の安全率
Qu’：  基礎地盤の極限支持力
ｃ ：  土の粘着力
q  ：  上載荷重q =γ2×Df 
Ae ：  有効載荷面積  Ae = B×1m
γ1、γ2：  基礎地盤及び、根入れ地盤の単位体積重量
B  ：  基礎幅
Be ：  荷重の偏心を考慮した基礎の有効載荷幅 
α、β’：  基礎の形状係数
κ  ‘：  根入れ効果に対する割り増し係数
Nc、Nq、Nr：  荷重の傾斜を考慮した支持力係数
Sc、Sq、Sr ：  支持力の寸法効果に関する補正係数
W ‘：  函体の重量+内水重量+土被り重量+裏込注入材重量（函体幅底部）
+活荷重
【００４３】
Qa＞W：基礎地盤が安定性を有している。
Qa＜W：対策が必要である。
【００４４】
式中、各支持力係数を求めるに当たり、せん断抵抗角φは、道路橋示方書・同解説  IV下部構造編「２．標準貫入試験のＮ値から砂のせん断抵抗角φを推定する場合の参考式（案）」による。
【００４５】
周面摩擦力 f ’を条件によって考慮する場合は、道路橋示方書・同解説  IV下部構造編  表−解12.4.6のプレボーリング工法に示す最大周面摩擦力度または土質試験結果の値を用いる。尚、実験により、裏込注入材による周面摩擦力f’のデータも使用する場合がある。
【符号の説明】
【００４６】
１…オープンシールド機                １ａ…フロント部
１ｂ…テール部                        ２…中折れ部
３…推進ジャッキ（シールドジャッキ）  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…底板                              ６…スライド土留板
７…掘削機                            ８…プレスバー（押角）
９…裏込注入材                        １０…前後緊結用箱抜き
１１…パッキン材                      １２…グラウト孔
１３…シール材                        １５…ガイドピン
１６…シース孔                        １７…ＰＣ鋼棒
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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左右側板と上床板と下床板とからなる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敷設コンクリート函体を上方から吊り降して既設敷設コンクリート函体に接合する据え付け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、コンクリート函体を敷設する基礎地盤の地盤支持力として、函体敷設前の基礎地盤面に既に受けている土被り分の重量を有効な支持力成分とし、さらに、裏込注入材による周面摩擦力を付加することを特徴としたオープンシールド工法における敷設函体の安定化設計方法。