第30回

夏季研修会論文集

2009/08/29

開削型シールド工法によるボックスカルバートの敷設
土木設計室

金坂 弘昭
白原 康史

１．はじめに下水道工事等の土木工事では、工事に伴う騒音・振動及び交通障害などにより、生活環境への影響が非常に大きくなっています。
今回、ご紹介する開削型シールド工法は、環境への配慮、施工時における安全性の向上等、工事に伴う生活環境への影響を軽減する工法である。
昨年度、開削型シールド工法による実施設計をいたしましたので工法の概要と機種選定の手法についてご紹介します。

２．開削型シールド工法の概要
2.1 施工方法
作業重機をパイプライン上に配置して、最前部で掘削しながらシールド機を推進させ、同時に後方にて埋戻しを行う。この作業を繰り返し、シールド機内にできる空間に基礎工及び函体を敷設する工法である。

2.2 適用現場①函体敷設に対する掘削幅や作業帯延長を短くしたい場所。
②作業後に交通解放が早く行え、住民生活に及ぼす影響を最小限にしたい場所。
③掘削、埋戻しまでの一連の作業を繰返し行うため、作業効率が高く、工期短縮が図れる。また、施工延長が長ければ長いほどコストメリットが大きい。
図 2.1.1

施工状況図（ＯＳＪ工法）（横断面図）（平面図）

1

３．開削型シールド工法の選定
最適な工法選定を行うため、以下に示す手法により機種選定を行った。

3.1 検討フロー開削型シールド工法の検討は以下のフローに従って行う。

開削型シールド工法の分類と概要

・・・3.2

選定条件の整理・・・3.3工法の選定

・・・3.4

使用函材料の選定

・・・3.5

3.2 開削型シールド工法の分類と概要
開削型シールド工法は、函渠敷設に必要な反力位置により次の３つの方式に区分され、さらに裏込め注入の有無によりさらにタイプ分けされる。開削型シールド工法の分類を以下に示す。

開削工法

素掘工法
軽量鋼矢板工法
親杭横矢板工法
建込み簡易土留工法
沈埋工法

開放型
施工方法

シールド工法

部分開放型
密閉型

開削シールド工法

函体反力型
元押し推進型
函体非反力型

推進工法

開放型
密閉型
小口径推進工法

手掘り式
半機械掘り式
機械掘り式
ブラインド式土圧式
泥水式
泥土圧式

裏込め注入タイプ
裏込め注入無しタイプ
推進タイプ
自走タイプ

刃口推進工法
泥水推進工法土圧式推進工法
泥濃式推進工法
高耐荷力方式
低耐荷力方式
鋼製さや管方式

2

3.3 選定条件の整理
開削型シールド工法の選定は、路線計画をもとに、施工区間の管種・呼び径、延長、地山及び地下水の状況、地上の状況、地下埋設物の状況等を考慮し、安全で効率的に、かつ、経済的に施工できる工法を選定する。また、補助工法が必要な場合は、工法との適合性も考慮し選定する。

3.4 工法の選定
各路線の選定条件を十分に勘案した上で、比較工法の抽出を行った。各方式、代表工法及び比較条件について表 3.4.1、表 3.4.2 に示す。
表3.4.1

土質条件と地下水位の関係からの適用判定表
開工

削シール

函体反力工

法型

土質条件

地ド法
函体非反力型

元押し推進型○○○

裏込め注入タイプ

裏込め注入無しタイプ○粘土 ・シルト

盤

砂質土

○

△○

○

条

礫質

土

○

○

○

○

地下水○

△

△

○

件

・オープンシールド工法(NOSⅠ型) ・オープンシールド工法(NOSⅡ型) ・オープンシールド工法(NOSⅤ型) ・オープンシールド工法(NOSⅢ型)

代

表

工

法

・OSJ工法・オープンピット工法（凡例） ○:一般的に適用できる。

△:適用に当っては、検討を要する。（補助工法）

表3.4.2
工 法
NOSⅠ型

地土質(砂質土)
盤
条地下水
件

条件

反力設備施工施工
環境

交通障害
家屋等の近接施工

開削シールド工法の比較工法抽出表

オ ー プ ン シ ー ル ド 工 法

使 用 条件

曲線施工(R＝45)
立坑(発進・到達)

×:一般的に適用できない。

NOSⅡ型

○△○

△

NOSⅢ型

(地山が自立する土質に向く)(ウェル要)

OSJ工法

オープンピット工法

○○

NOSⅤ型

○△

○

△

(地山が自立する土質に向く)△(ウェル要)(ウェル要)△(ウェル要)○ (R＝20程度以上) ○ (R＝20程度以上) ○ (R＝20程度以上) ○ (R＝20程度以上) ○ (R≧30〜50以上) ○ (R≧30以上)
△(必要)

△(必要)

△

△

(敷設函体)△(敷設函体)

△(立坑)

△(立坑)

(必要)

△

(必要)

○(不要)

△(必要)

○

(反力壁)

○

(地山)

○

(埋土)

○

(地山)

×

[1スパン(発進･到達)工事期間中通行止めとなる。]

△(立坑)

○

△

(立坑)

○○×

○

△

○

・軟弱地盤，帯水層に適 ・地盤が自立性に富み地 ・発進立坑内に函体を吊 ・シールド機が自走する ・NOSⅤ型と同様である。 ・NOSⅤ型と同様である。

しており、工法の特下水の影響がなく、り下し、元押しジャことにより、種々の大きな相違点として徴から当該路線に適家屋等の構造物がなッキにて函体を推進

平行作業が可能となは、立坑が不要であしている。

い場合に適応するたさせるため、施工区る。地下水対策としる。

め、当該路線には不間が通行止めとなり、 てウェルポイント工

当該路線への適応性適である。

当該路線には不適で法を採用することで、ある。

当該路線に適応できる。

○（凡例） ○:一般的に適用できる。

××○△:適用に当っては、検討を要する。（補助工法）○○

×:一般的に適用できない。

上記抽出表より選定した工法による比較検討の結果を表 3.4.3 に示す。

3

表

3.4.3

工法比較

オープンシールド工法
NOSⅠ型
工期討

表

ＯＳＪ工法

NOSⅤ型

オープンピット工法

1工区

2工区

計

1工区

2工区

計1工区

2工区

計

1工区

2工区

計

7266

13868621306966

1357267

139

多い

実績

少

・軟弱地盤、かつ地下水位の影響がある ・シールド機が自走することにより、場合でも施工が可能。
・家屋等の近接場所でも施工可能。
・カーブ施工は補助工法併用でR=20ｍ程度まで可能。

埋め戻し、転圧作業が平行して行うことができる。

騒音振動は少ない。

やや多い・あらゆる土質条件へ適用（N値50まで）

・少ない構成人員で施工が可能。
騒音・振動は極めて少ない。

交通開放が早い。
・発進立坑を必要としない。工期の短縮がはかれる。
・推進ジャッキにて水平方向の絞固めがカーブ施工が容易に行える。

繰り返されるため、均一な絞固めが行交通開放が早い。

交通開放が早い。
・函体に直接反力を取らないため函体への影響はない。
・シールド機の操作に熟練を要しない。

・シールド機は、分割構造で短く、・掘削して直ちに埋め戻しを行うため、多い・あらゆる土質条件へ適用可能
・掘削して直ちに埋め戻しを行うため、・掘削して直ちに埋め戻しを行うため、・推進油圧ジャッキを使用するため、・推進は油圧ジャッキを使用するため長所検える。また、騒音・振動についても極めて少ない。
・函体に直接反力を取らないため函体への影響はない。

・クレーンの設置場所が限定される。

・クレーンの設置場所が限定される。

・シールド機の搬入、搬出の立坑を必要 ・地下水位が高い場合は補助工法とする。（約20日必要）（ウエルポイント）が必要となる。

・クレーンの設置場所が限定される。

・クレーンの設置場所が限定される。

・地下水位が高い場合は補助工法

・地下水位が高い場合は補助工法（ウエルポイント）が必要となる。

・立坑はシールド機の十分な反力が取れ ・シールド機の搬入、搬出の立坑を必要 ・埋め戻し土へ反力を取るため十分なるまでは解体が出来ない。とする（約20日必要）

転圧が必要となる。

・フロント部が、一体構造で推進するた短所（ウエルポイント）が必要となる。
・シールド機の搬入、搬出の立坑を必要とする（約20日必要）
・埋め戻し土へ反力を取るため十分なめ、操作には熟練を要す。

転圧が必要となる。

・函体に直接反力をとるため、函体への影響が考えられる。
・専用BOX（L=1500）を必要とし製品代が割高となる。
・比較工法の中では、最も高価であり、 ・工法的にはOSJ工法に類似しているが・立坑が不要であるため、立坑築造日数 ・工法的にはOSJ工法に類似しているが工期も最長である。地下水に対応で立坑が必要である事と函渠が耐震構造分が短縮できる。

先行掘削を行わず、メッセル貫入後にきるが、条件によっては、補助工法でない点が相違している。

また、OSJ-Wedge Joint工法の採用に掘削を行う。

が必要となる場合がある。
総合評価

・施工実績が少なく、経済性についてはOSJ工法に劣る。

より、函渠構造がレベルⅡ地震動にも ・経済性においては、OSJ工法とほぼ同対応出来る。

じであるが、近県での施工実績は少・比較工法の中では、最も安価である。

ない。

・県内での施工実績あり。

ｍ当り(円/ｍ)

419,000

367,000

333,000

335,000

順位

④③①②

判定

不採用

不採用

最適工法として採用

不採用

結果、経済性・施工性等の総合評価において最適な『ＯＳＪ工法』を選定した。

3.5 使用函材料の選定
OSJ 工法に使用する函渠材料は一般的なプレキャストボックスカルバートを使用する。ただし、OSJ-Wedge Joint 工法の採用により、函渠構造がレベルⅡ地震動にも対応出来る構造となっている
ため、工場製作時にジョイント部の加工が必要となる。

4．おわりに当該現場において、最も重要なポイントとなっていた施工時における作業占有帯の短縮及び作業時間外の交通開放、施工期間の短縮を図ることが可能となった。
尚、紹介した工法については、今年度施工予定である。施工時には現地条件に即した工法であるか施工現場でのリサーチを実施し、今後の設計業務に生かしていきたと思います。
以上＜参考文献等＞ OSJ 工法協会資料4