(57)【要約】【課題】曲線の施工場所でコンクリート函体に反力をとってシールドジャッキでオープンシールド機を推進する場合に、偏心推力がコンクリート函体の端面に作用したり、コンクリート函体の端面の平滑度に問題があって推進反力がコンクリート函体の端面に均等に伝達されない場合であっても、コンクリート函体の端面にクラックが発生することを防止し、耐久性が低下することを防げるオープンシールド工法に使用するコンクリート函体を得る。【解決手段】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であって、前後両端部を大きな引張強度とひび割れ発生に対する大きな強度を有するコンクリートによる額縁枠状の端ブロック１２で形成する。【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おいて使用するコンクリート函体であって、前後両端部を大きな引張強度とひび割れ発生に対する大きな強度を有するコンクリートによる額縁枠状の端ブロックで形成することを特徴と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。
【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、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おいて使用するコンクリート函体であって、前後両端部とハンチ部とを大きな引張強度とひび割れ発生に対する大きな強度を有するコンクリートによる額縁枠状の端ブロックとハンチブロックとでそれぞれ形成することを特徴と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。
【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】
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８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。
【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】
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。
【００１０】
コンクリート函体４は鉄筋コンクリート製で、図９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。
【００１１】
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】
【００１２】
このようにオープンシールド工法は、オープンシールド機に装備しているシールドジャッキを伸長させ、敷設したコンクリート函体にプレスバーを介して反力をとりながら推進させる工法であるが、オープンシールド機の推進は直線状のものばかりではなく、施工場所によっては蛇行することもある。
【００１３】
かかる場合、蛇行制御の状態によっては使用するシールドジャッキの本数やジャッキ使用位置が異なってくる。特に、曲線の施工場所では曲線半径が小さくなるほどシールドジャッキが片押し状態となってコンクリート函体に偏心推力が作用し、コンクリート函体の端面に部分的な引張応力が生じて、これによりコンクリート函体にクラックが発生する場合がある。
【００１４】
また、コンクリート函体の端面の平滑度の程度やプレスバーと函体端面との接触状態によっては、推進反力がコンクリート函体の端面に均等に伝達されず、この場合もコンクリート函体の端面に部分的に引張応力が生じてクラックが発生することがあり、その結果、コンクリート函体の耐久性を低下させることになる。
【００１５】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、曲線の施工場所でコンクリート函体に反力をとってシールドジャッキでオープンシールド機を推進する場合に、偏心推力がコンクリート函体の端面に作用したり、コンクリート函体の端面の平滑度に問題があって推進反力がコンクリート函体の端面に均等に伝達されない場合であっても、コンクリート函体の端面にクラックが発生することを防止し、耐久性が低下することを防げるオープンシールド工法に使用する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】
【００１６】
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、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おいて使用するコンクリート函体であって、前後両端部を大きな引張強度とひび割れ発生に対する大きな強度を有するコンクリートによる額縁枠状の端ブロックで形成することを要旨とするものである。
【００１７】
請求項２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おいて使用するコンクリート函体であって、前後両端部とハンチ部とを大きな引張強度とひび割れ発生に対する大きな強度を有するコンクリートによる額縁枠状の端ブロックとハンチブロックとでそれぞれ形成することを要旨とするものである。
【００１８】
請求項１記載の本発明によれば、コンクリート函体の前後端面を大きな引張強度とひび割れ発生に対する大きな強度を有するコンクリートによる端ブロックで形成したから、偏心推力が作用したり、また、平滑度に問題があって推進反力がコンクリート函体の端面に均等に伝達されない場合であっても、コンクリート函体の端面の強度は高められているから、クラックが発生することなく、耐久性も低下しない。
【００１９】
請求項２記載の本発明によれば、前記作用に加えて、ハンチ部にも大きな引張強度とひび割れ発生に対する大きな強度を有するコンクリートによるハンチブロックを使用したから、プレスバーを介してオープンシールド機側の函体端面に伝達される推進反力を函体後部や後方の函体に伝達・分散させることができ、オープンシールド機側の函体端面のクラック発生の低減が図れる。
【発明の効果】
【００２０】
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コンクリート函体は、曲線の施工場所でコンクリート函体に反力をとってシールドジャッキでオープンシールド機を推進する場合に、偏心推力がコンクリート函体の端面に作用したり、コンクリート函体の端面の平滑度に問題があって推進反力がコンクリート函体の端面に均等に伝達されない場合であっても、コンクリート函体の端面やハンチ部を大きな引張強度とひび割れ発生に対する大きな強度を有するコンクリートで形成したから、この部分の強度は高められている。
【００２１】
よって、コンクリート函体の端面にクラックが発生することを防止し、耐久性が低下することを防げるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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コンクリート函体の第１実施形態を示す斜視図で、本発明のコンクリート函体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。
【００２３】
本発明のコンクリート函体４は、全体形状は従来と同様に左側板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。
【００２４】
かかる構成のコンクリート函体４において、推進方向に対して前後の両端部を、大きな引張強度とひび割れ発生に対する大きな強度を有するコンクリートによる額縁枠状の端ブロック１２で形成する。
【００２５】
端ブロック１２の厚さは、例えば２００ｍｍ程度とする。図中、１３はこの端ブロック１２に形成した連結用のガイドピン、１４はＰＣ鋼棒挿入用のシース孔を示す。
【００２６】
大きな引張強度とひび割れ発生に対する大きな強度を有するコンクリートとしては、例えば、コンクリート函体４の断面が大きくてオープンシールド機の推進推力がコンクリート函体４に大きな作用する場合や偏心推力が大きい場合には、超高強度繊維補強コンクリートを、コンクリート函体４の断面が比較的小さくてオープンシールド機の推進推力も比較的小さい場合は、鋼繊維を混入したコンクリートまたは炭素繊維を混入したコンクリートなどを使用する。
【００２７】
超高強度繊維補強コンクリートは、高靭性、高耐久性を有するもので、圧縮強度が１５０Ｎ／ｍｍ２以上（２００ＭＰａ）、ひび割れ発生強度が４Ｎ／ｍｍ２以上、引張強度が５Ｎ／ｍｍ２以上（１０ＭＰａ）で、使用材料は、セメント；ポルトランドセメント、水セメント比（Ｗ／Ｃ）；２４％以下、骨材；粒径２．５ｍｍ以下、混和材；シリカフュームなど、とする。
【００２８】
また、補強繊維は引張強度２０００Ｎ／ｍｍ２以上、直径0.1〜0．25ｍｍ、長さ10〜20ｍｍの補強繊維を２ＶＯＬ．％以上混入することとした。
【００２９】
鋼繊維を混入したコンクリートは、例えば、鋼製の繊維として断面積が0.1〜0.4ｍｍ２、長さが20〜40ｍｍ程度、断面が丸などのものを使用する。
【００３０】
炭素繊維を混入したコンクリートは、例えば、石油や石炭のピッチから製造されるピッチ系炭素繊維を混入したもので、通常のコンクリートに比較して引張強度・曲げ強度が5〜10倍、曲げ靭性が200〜300倍である。
【００３１】
中間部コンクリート１５は、通常のプレキャストコンクリートまたはＲＣコンクリートとする。図中１６はグラウトホールを示す。
【００３２】
次に端ブロック１２を有するコンクリート函体４を製作する方法を説明する。図２、図３はその第１例を示し、まず端ブロック１２を製作するが、型枠内にホールインアンカー１７を予めセットし、超高強度繊維補強コンクリートまたは鋼繊維や炭素繊維を混入したコンクリートを用いて図２に示すように平面打設にて製作する。
【００３３】
製作完了後のコンクリート函体４が所定のサイズになるように前記端ブロック１２を両端の所定位置に建て込みセットし、図３に示すようにホールインアンカー１７に函体縦断方向の配力筋である鉄筋１８を接続して組み立て、端ブロック１２を妻型枠として中間部コンクリート１５を打設する。
【００３４】
これにより中間部コンクリート１５の両端に端ブロック１２を有するコンクリート函体４が製作される。このコンクリート函体４は端ブロック１２を製作する際の打設面である粗面が中間部コンクリート１５との接合面となるから、十分な接合強度を確保できる。
【００３５】
図４、図５はコンクリート函体４の製作方法の第２例を示し、先行して端ブロック１２を製作するとき、図４に示すように型枠内に差し筋１９を予めセットし、超高強度繊維補強コンクリートまたは鋼繊維や炭素繊維を混入したコンクリートを用いて平面打設にて製作する。
【００３６】
次に前記第１と同様にして製作完了後のコンクリート函体４が所定のサイズになるように前記端ブロック１２を両端の所定位置に建て込みセットし、図５に示すように差し筋１９に函体縦断方向の配力筋である鉄筋２０を接続して組み立て、端ブロック１２を妻型枠として中間部コンクリート１５を打設する。
【００３７】
図６は本発明のコンクリート函体４の第２実施形態を示し、前記第１実施形態の構造に加えてハンチ部も大きな引張強度とひび割れ発生に対する大きな強度を有するコンクリートによるハンチブロック２１で形成した。
【００３８】
ハンチブロック２１を形成するコンクリートは、端ブロック１２を形成するものと同様である。図中２２は前後のコンクリート函体４の緊結用の箱抜きである。
【００３９】
以上のようにして端ブロック１２やハンチブロック２１を大きな引張強度とひび割れ発生に対する大きな強度を有するコンクリートで形成することで、これらの部分が通常のコンクリートよりもはるかに強度の大きいコンクリートで補強されるとともに、混入された繊維がコンクリート中に均一に分散し三次元ランダム配向構造となることから、多方向の引張に対する耐力も向上する。
【００４０】
よって、図７に示すようにオープンシールド機１の推進はシールドジャッキ２の推力をプレスバー８を介してコンクリート函体４に均等に伝達させようとする場合に、推力がコンクリート函体４の側部にのみ設置したプレスバー８により函体４に伝達させようとしても、また、オープンシールド機１の方向制御により左右の推力の大きさが大きく異なる場合は函体端部に発生する応力が左右上下不均等でその差も大きくなり、かつ、推力が大きいと部分的に大きな引張応力が発生する。
【００４１】
かかる場合に、端ブロック１２やハンチブロック２１を超高強度繊維補強コンクリートなどで形成しておくことで推力をコンクリート函体４の各部に均等に伝達できる。
【００４２】
図７において、シールドジャッキ２の矢印の太さは推力の大きさを示し、図示の例では左推力の方が右推力よりも大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のオープンシールド工法に使用するコンクリート函体の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明のオープンシールド工法に使用するコンクリート函体の第１実施形態を示す製作の第１例の第１工程の縦断側面図である。
【図３】本発明のオープンシールド工法に使用するコンクリート函体の第１実施形態を示す製作の第１例の第２工程の縦断側面図である。
【図４】本発明のオープンシールド工法に使用するコンクリート函体の第１実施形態を示す製作の第２例の第１工程の縦断側面図である。
【図５】本発明のオープンシールド工法に使用するコンクリート函体の第１実施形態を示す製作の第２例の第２工程の縦断側面図である。
【図６】本発明のオープンシールド工法に使用するコンクリート函体の第２実施形態を示す斜視図である。
【図７】本発明のオープンシールド工法に使用するコンクリート函体の第１実施形態を示す推力との関係を示す斜視図である。
【図８】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９】コンクリート函体の斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
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
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  端ブロック
１３  ガイドピン                １４  シース孔
１５  中間部コンクリート        １６  グラウトホール
１７  ホールインアンカー        １８  鉄筋
１９  差し筋                    ２０  鉄筋
２１  ハンチブロック            ２２  箱抜き
【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】
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