(57)【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、シールド機の左右に縦列に複数配設したシールド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、テールボイドにグラウト材を充填する工程と、シールド機のテール部内で縮めたシールド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、セットしたコンクリート函体とテール部との間にグラウト材を充填する工程とを適宜繰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で使用するオープンシールド機において、
軟弱地盤や地下水位の高い崩壊性のある地盤のような、地山の自立性が低い地盤で掘削機が切羽部分に近づくと地山が崩れるおそれのある場所に使用するものであり、
バックホーなどの掘削機で掘削する場合の掘削補助手段として、
オープンシールド機本体の前部に、掘削用オーガによる掘削補助手段を、オープンシールド機本体のフロント部の底部にその長さ方向を推進方向に向けて配設し、
オープンシールド機本体のフロント部の隔壁の背後に、残土搬出用オーガである排土手段を設けたことを特徴とするオープンシールド機。
【請求項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、シールド機の左右に縦列に複数配設したシールド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、テールボイドにグラウト材を充填する工程と、シールド機のテール部内で縮めたシールド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、セットしたコンクリート函体とテール部との間にグラウト材を充填する工程とを適宜繰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で使用するオープンシールド機において、
軟弱地盤や地下水位の高い崩壊性のある地盤のような、地山の自立性が低い地盤で掘削機が切羽部分に近づくと地山が崩れるおそれのある場所に使用するものであり、
バックホーなどの掘削機で掘削する場合の掘削補助手段として、
オープンシールド機本体の前部に掘削用オーガによる掘削補助手段を、オープンシールド機本体のフロント部の底部に、その長さ方向を推進方向に向けて、オープンシールド機の横幅方向にわたって配設し、
オープンシールド機本体のフロント部の隔壁の背後に、残土搬出用バケットと残土搬出用クレーンである排土手段を設けたことを特徴とするオープンシールド機。
【請求項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、シールド機の左右に縦列に複数配設したシールド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、テールボイドにグラウト材を充填する工程と、シールド機のテール部内で縮めたシールド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、セットしたコンクリート函体とテール部との間にグラウト材を充填する工程とを適宜繰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で使用するオープンシールド機において、
軟弱地盤や地下水位の高い崩壊性のある地盤のような、地山の自立性が低い地盤で掘削機が切羽部分に近づくと地山が崩れるおそれのある場所に使用するものであり、
バックホーなどの掘削機で掘削する場合の掘削補助手段として、
オープンシールド機本体の前部に掘削用オーガによる掘削補助手段を、オープンシールド機本体のフロント部の底部にその長さ方向を推進方向に対して直交する方向に配設し、
オープンシールド機本体のフロント部の隔壁の背後に、残土搬出用オーガである排土手段を設けたことを特徴とするオープンシールド機。
【請求項４】
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、シールド機の左右に縦列に複数配設したシールド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、テールボイドにグラウト材を充填する工程と、シールド機のテール部内で縮めたシールド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、セットしたコンクリート函体とテール部との間にグラウト材を充填する工程とを適宜繰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で使用するオープンシールド機において、
軟弱地盤や地下水位の高い崩壊性のある地盤のような、地山の自立性が低い地盤で掘削機が切羽部分に近づくと地山が崩れるおそれのある場所に使用するものであり、
バックホーなどの掘削機で掘削する場合の掘削補助手段として、
オープンシールド機本体の前部に掘削用オーガによる掘削補助手段を、オープンシールド機本体のフロント部の底部にその長さ方向を推進方向に対して直交する方向に配設し、
オープンシールド機本体のフロント部の隔壁の背後に、残土搬出用バケットと残土搬出用クレーンである排土手段を設けたことを特徴とするオープンシールド機。
【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で使用するオープンシールド機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７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。
【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。
【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、バックホー等の掘削機９でオープンシールド機１の前面または上面から、隔壁３と側壁板１ａで囲まれた部分及び前方の地山を安定した掘削法面を形成しながら、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。
【０００６】
また、この前進工程により発生するテールボイド（シールド機板厚相当分）へ、コンクリート函体４に予め設置されているグラウト孔４ｅから、この前進工程と同時にグラウト材６を充填する。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
コンクリート函体４は鉄筋コンクリート製で、図８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。
【００１２】
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】
【００１３】
地山の自立性の低い地盤では、オープンシールド機のフロント部での切羽地山の掘削は、バックホーなどの重機のみによるものとなり、バックホーが切羽部分に近づくと地山が崩れ、重機の足場を失い、重機が切羽へ転落するおそれがあり危険である。
【００１４】
このため、バックホーの切羽への接近は距離が制限され、掘削底部までバックホーの作業範囲が届かず、掘削できない箇所が生じるという不都合がある。
【００１５】
また、掘削深度が深いときも、バックホーのバケットが掘削底部まで届かず、掘削が出来ない場合がある。かかる不都合を解消するには、バックホーの足場となる地盤を下げる必要があり、施工性がよくなかった。
【００１６】
さらに、バックホーのみによる掘削であつたために、オープンシールド機の推進推力低減や姿勢制御等の面からフロント部の両隅部付近の土砂を除去する必要が生じた場合、シールド機底部両隅部が支障となって隅部付近の土砂を除去できず、この土砂のためにオープンシールド機の推進推力が上昇し、掘進制御などが困難になる場合もある。
【００１７】
また、施工場所が掘削深度が深く、かつ崩壊性のある地山で、オープンシールド機の底部付近まで掘削する必要のある場合、オープンシールド機のフロント部の切羽地山の掘削法面が形成し難く、切羽地山に安定した掘削法面を形成させるために、オープンシールド機底部付近の地山をほぐし土砂を隔壁の前面に溜めた状態で掘削推進するが、この土砂のためにオープンシールド機の推進推力が上昇し、掘進制御などが困難になる場合もある。
【００１８】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、自立性の低い地山でバックホーの切羽への接近が制限された場所でもシールド機底部付近の地山の掘削・排土が可能となり、また、掘削深度が増し崩壊性のある地山でシールド機低部付近の土砂をほぐし土砂を隔壁の前面に溜めた状態で掘削・推進する場合でも、推進推力を上げずに掘削でき、フロント部両隅部付近の土砂も支障なく掘削できて推進推力の上昇を防ぐことができるオープンシールド機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は前記目的を達成するため、請求項１および請求項３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、シールド機の左右に縦列に複数配設したシールド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、テールボイドにグラウト材を充填する工程と、シールド機のテール部内で縮めたシールド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、セットしたコンクリート函体とテール部との間にグラウト材を充填する工程とを適宜繰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で使用するオープンシールド機において、軟弱地盤や地下水位の高い崩壊性のある地盤のような、地山の自立性が低い地盤で掘削機が切羽部分に近づくと地山が崩れるおそれのある場所に使用するものであり、バックホーなどの掘削機で掘削する場合の掘削補助手段として、オープンシールド機本体の前部に、掘削用オーガによる掘削補助手段を、オープンシールド機本体のフロント部の底部にその長さ方向を推進方向に、または、推進方向に対して直交する方向に向けて配設し、オープンシールド機本体のフロント部の隔壁の背後に、残土搬出用オーガである排土手段を設けたことを要旨とするものである。
【００２０】
請求項１または請求項３記載の本発明によれば、オープンシールド機本体の前部に掘削補助手段と排土手段とを設けたから、バックホーのみによる掘削とならず、切羽地山の自立性が低い地盤でバックホーの切羽への接近が制限される場合や、掘削深度が深くバックホーのバケットが届かない場合でも、シールド機底部付近の地山の掘削・排土が可能となる。
【００２１】
また、掘削・排土を、バックホーによるものと、掘削補助手段、排土手段とによるものとの、２系統とすることができ、掘削時間の短縮を図れる。
【００２２】
オープンシールド機本体の前部に設けた掘削補助手段と排土手段によって、シールド機底部両隅部付近の土砂を掘削・除去できる。
【００２３】
さらに、施工場所が掘削深度が深く、かつ崩壊性のある地山で、オープンシールド機の底部付近まで掘削する必要のある場合、オープンシールド機のフロント部の切羽地山の掘削法面が形成し難く、切羽地山に安定した掘削法面を形成させるために、オープンシールド機底部付近の地山をほぐし土砂を隔壁の前面に溜めた状態で掘削推進するが、掘削補助手段と排土手段とによって推進推力を上げずに掘削できる。
【００２４】
また、シールド機の推進推力低減や姿勢制御等の面からフロント部の底部両隅部の土砂を除去する必要のある場合、掘削オーガはフロント部の底部両隅部にまで達するように配置されているから、隅部の土砂も支障なく掘削、除去でき、推進推力の上昇を押えることができる。
【００２５】
請求項２および請求項４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、シールド機の左右に縦列に複数配設したシールド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、テールボイドにグラウト材を充填する工程と、シールド機のテール部内で縮めたシールド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、セットしたコンクリート函体とテール部との間にグラウト材を充填する工程とを適宜繰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で使用するオープンシールド機において、軟弱地盤や地下水位の高い崩壊性のある地盤のような、地山の自立性が低い地盤で掘削機が切羽部分に近づくと地山が崩れるおそれのある場所に使用するものであり、バックホーなどの掘削機で掘削する場合の掘削補助手段として、オープンシールド機本体の前部に掘削用オーガによる掘削補助手段を、オープンシールド機本体のフロント部の底部に、その長さ方向を推進方向に、または、推進方向に対して直交する方向に向けて配設し、オープンシールド機本体のフロント部の隔壁の背後に、後方部に、残土搬出用バケットと残土搬出用クレーンである排土手段を設けたことを要旨とするものである。
【００２６】
請求項２または請求項４記載の本発明によれば、前記作用に加えて、残土搬出用バケットと残土搬出用クレーンは、掘削オーガの後方位置に配設されるから、掘削オーガで掘削された土砂はそのまま残土搬出用オーガ、または、残土搬出用バケットと残土搬出用クレーンによってダンプトラックなどに積み込まれる。
【００２７】
請求項１または請求項３記載の本発明は、前記掘削補助手段は、オープンシールド機本体のフロント部の底部に推進方向に配設した掘削用オーガであることを要旨とするものである。
【００２８】
請求項２または請求項４記載の本発明は、前記掘削補助手段は、オープンシールド機本体のフロント部の底部に推進方向に対して直交する方向に配設した掘削用オーガであることを要旨とするものである。
【００２９】
これら本発明によれば、掘削用オーガをオープンシールド機のフロント部の底部に配設するだけで、シールド機を前進すればこのオーガによって底部付近の地山を掘削できる。
【発明の効果】
【００３０】
以上述べたように本発明のオープンシールド機は、自立性の低い地山でバックホーの切羽への接近が制限された場所でもシールド機底部付近の地山の掘削・排土が可能となり、また、掘削深度が深い、崩壊性のある地山でシールド機低部付近の土砂をほぐし土砂を溜めた状態で掘削・推進する場合でも、推進推力を上げずに掘削でき、フロント部両隅部付近の土砂も支障なく掘削できて推進推力の上昇を防ぐことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
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機の第１実施形態を示す側面図、図２は同上正面図で、オープンシールド機の基本構成は図７について説明した従来例と同様であるから同一の参照符号を付してここでの詳細な説明は省略する。また、本発明による基本工程についても前記の従来技術と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３２】
本発明の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でも、基本的には切羽地山はバックホーなどの掘削機９で掘削するものであるが、本発明では、掘削補助手段として、フロント部１ｄの底部に掘削用オーガ１６をその長さ方向を推進方向に向けて配設した。
【００３３】
さらに掘削用オーガ１６は、図２に示すように複数本（図示の例では４本）を並列させて、フロント部１ｄの底部の横幅方向の全長にわたって配設する。
【００３４】
そして、これらの掘削用オーガ１６の後端に位置させて排土手段として残土搬出用オーガ１７を長さ方向を垂直にして配設し、この残土搬出用オーガ１７の上端は地上に突出させ、ベルトコンベア１９に連結させる。
【００３５】
残土搬出用オーガ１７も複数本（図示の例では２本）配設するものとし、この第１実施形態では２本の掘削用オーガ１６に対してその中間に１本の残土搬出用オーガ１７を配置した。
【００３６】
図中１８は、掘削用オーガ１６および残土搬出用オーガ１７の駆動モータを示す。
【００３７】
また、図中１２はフロント部１ｄの側部に設けたスライド土留板、１３は中折れジャッキを示す。
【００３８】
かかる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、切羽地山のうち、バックホーなどの掘削機９で地上から掘削できる部分は、掘削機９で掘削する。
【００３９】
軟弱地盤や地下水位の高い崩壊性のある地盤のような、地山の自立性が低い地盤で掘削機９が切羽部分に近づくと地山が崩れるおそれのある場所や、掘削深度が深く掘削底部までバックホーのバケットが届かず掘削できない場所は、フロント部１ｄの側部及び側部に配設したスライド土留め板１２と、隔壁３で囲まれた中及び前方を掘削機９で安定した掘削法面を形成しながら、かつ、地下水と土砂を溜めながらフロント部１ｄ底部の地山を残した状態で掘削する。そして、掘削用オーガ１６を駆動して溜めた土砂やフロント部底部の地山をほぐし、オープンシールド機１内に掘削土砂を取り込みながらシールド機を前進させる。取り込んだ土砂は残土搬出用オーガ１７によってフロント部１ｄ底部から地上に引き上げてベルトコンベア１９によって搬出してダンプトラックに積込む。
【００４０】
また、オープンシールド機１の推進推力低減や姿勢制御等の面からオープンシールド機１のフロント部１ｄの両隅部付近の土砂を除去する必要のある場合、掘削用オーガ１６はフロント部１ｄの両隅部にまで達するように配置されているから、隅部の土砂も支障なく掘削排土でき、推進推力の上昇を抑えられる。
【００４１】
さらに、施工場所が掘削深度が深く、かつ崩壊性のある地山で、オープンシールド機の底部付近まで掘削する必要のある場合、オープンシールド機のフロント部の切羽地山の掘削法面が形成し難く、切羽地山に安定した掘削法面を形成させるために、オープンシールド機底部付近の地山をほぐし土砂を隔壁３の前面で溜めた状態で掘削推進するが、かかる場合に、オープンシールド機１の底部付近の地山は掘削用オーガ１６で掘削し、残土搬出用オーガ１７で掘削土砂を排土する。
【００４２】
よって、オープンシールド機１の底部と隔壁３の前面に土砂や地下水を溜めた状態でオープンシールド機１を推進停止または推進しながら、かつ、推進推力の状態に応じて一時的に掘削用オーガ１６と残土排出用オーガ１７のみを駆動させ排土しながら掘進することもでき、推進推力を上げずに安全に掘削することが可能となる。
【００４３】
また、掘削深度が深くても土砂を溜めた状態で掘削できるため、掘削法面高さが低く安定した法面が形成可能となる。
【００４４】
そして、掘削・排土がバックホーなどの掘削機９によるものと、掘削オーガ１６および残土搬出用オーガ１７との２系統となるため、掘削時間の短縮も図れる。
【００４５】
図３、図４は第２実施形態を示し、掘削用オーガ１６の配置を、前記第１実施形態ではオープンシールド機１の推進方向と同一方向としたが、第２実施形態では推進方向と直交する方向とし、図３、図４に示す例ではフロント部１ｄの底部に２本の掘削用オーガ１６を駆動モータ１８を挟んで直列に配設した。
【００４６】
その他の構成および掘削推進動作は第１実施形態と同様である。
【００４７】
図５、図６は第３実施形態を示し、掘削用オーガ１６の構成は前記第２実施形態と同様であるが、排土手段の構成として、残土搬出用オーガ１７にかえて、掘削用オーガ１６の後部に連続させ、オープンシールド機１本体のフロント部１ｄの後方部に残土搬出用バケット１４と残土搬出用クレーン１５とを配設した。
【００４８】
残土搬出用クレーン１５は水平方向に移動可能な状態で地上に設置され、この残土搬出用クレーン１５から残土搬出用バケット１４を垂直方向に昇降可能に垂下した。
【００４９】
よって、バックホーなどの掘削機９では掘削できないフロント部１ｄ底部の切羽地山を掘削用オーガ１６で掘削し、掘削土砂を残土搬出用バケット１４に取り込み、これを引き上げて機外に搬出して残土搬出用クレーン１５でダンプトラックなどに積込む。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のオープンシールド機の第１実施形態を示す縦断側面図である。
【図２】本発明のオープンシールド機の第１実施形態を示す正面図である。
【図３】本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す縦断側面図である。
【図４】本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す正面図である。
【図５】本発明のオープンシールド機の第３実施形態を示す縦断側面図である。
【図６】本発明のオープンシールド機の第３実施形態を示す正面図である。
【図７】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８】コンクリート函体の斜視図である。
【符号の説明】
【００５１】
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                    ４ｄ  下床板
４ｅ  グラウト孔
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  スライド土留板
１３  中折れジャッキ            １４  残土搬出用バケット
１５  残土搬出用クレーン
１６  掘削用オーガ              １７  残土搬出用オーガ
１８  駆動モータ                １９  ベルトコンベア
【図１】
0005015809.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005015809.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005015809.tif 000006
【図６】
0005015809.tif 000007
【図７】
0005015809.tif 000008
【図８】
0005015809.tif 000009