JP6989538B2 - オープンシールド機 - Google Patents

Description

本発明は、市街地に上下水道、地下道等の地下構造物を施工するオープンシールド工法に使用するオープンシールド機に関する。

周知のごとくオープンシールド工法は、開削工法（オープン工法）とシールド工法の長所を生かした合理性に富む工法であり、このオープンシールド工法では、シールド機を前方の機体の後端に後方の機体の前端が嵌入して、相互の嵌合部で屈曲可能としてカーブ施工を可能としたり、方向修正を行えるようにした。

その一例を説明すると、オープンシールド機１は、基本的には左右の側壁板とその間を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。

該オープンシールド機１は図１９に示すように機体を前後方向で複数に分割し、フロント部２としての前方の機体の後端にテール部３としての後方の機体の前端が嵌入して、相互の嵌合部で屈曲可能とした。

フロント部２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４を左右によせて、また上下複数段に配設している。

これに対してテール部３はコンクリート函体８の設置を行うもので、機体内で前部に後方へ向けてシールドジャッキ５を左右によせて、また上下複数段に配設したジャッキ部１７と、その後方でスペースを確保した函体吊下し部１８を構成している。

図中６はフロント部２の前端に設けた可動分割刃口、１９はこの可動分割刃口６のスライドジャッキ、１０はプレスバー（押角）である。

このような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、図２３〜図２６に示すように、発進坑と到達坑との間で施工される。発進坑１１内で前記オープンシールド機を組立て、発進坑１１の前の地盤を地上に設置したシャベル系の掘削機１２で掘削し、該オープンシールド機１のシールドジャッキ５を伸長して発進坑１１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８を上方から吊り降し、オープンシールド機１のテール部３内で縮めたシールドジャッキ５の後方にストラットおよびプレスバー１０とともにセットする。

また、発進坑１１はシートパイル等の土留壁で構成し、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等で発進坑１１の前方部分に地盤改良を施しておくこともある。

次いで、同様に掘削機１２でフロント部２の前面又は上面から土砂を掘削し、かつ排土してオープンシールド機１を前進させ、前記第１番目のコンクリート函体８の前に第２番目のコンクリート函体８をテール部３内に吊り降す。

以下、同様の掘進及びコンクリート函体８のセット工程を繰返して、順次コンクリート函体８を縦列に地中に埋設し、後方のコンクリート函体８上にダンプ１４で埋戻しを施し、オープンシールド機１が到達坑１３まで達したならばこれを分解・撤去して工事を完了する。図中１５はグラウト機である。

ところで、オープンシールド機１の掘進はシールドジャッキ５を伸長だけでなく、このシールドジャッキ５を固定して中折ジャッキ４の伸長でテール部３に対してフロント部２を進めることでも行なわれ、シールドジャッキ５と中折ジャッキ４との２段階で押し進める。

その際、中折ジャッキ４のうち、左右いずれかを多く伸長させればフロント部２はその反対側に向きを変え、その方向に曲がる。また、上下いずれかを多く伸長させればフロント部２はその反対側に向きを変え、上向きまたは下向きに曲がる。このようにしたカーブ施工または方向修正が可能である。

前記可動分割刃口６は、下記特許文献にもあるが図２０に示すように先端の刃口を上下の水平方向に複数に分割し、スライドジャッキ１９で左右の側壁板から前方に突出するスライドボックス２０によるもので、引き戸形式でオープンシールド機１の側壁板の先端部を戸袋としてのボックス収納部２１に形成してこれに出し入れ自在に収容される。
特許第３９２３９７３号公報

前記可動分割刃口６は、これを左右の側壁板から突出することにより、前側方の地山の崩壊を防ぐようにするスライド土留板の役割がある。

従来の可動分割刃口６としてのスライドボックス２０の構造では、図２１に示すようにスライドボックス２０の外側に地山を切削できない部分αが残り、硬質な地盤においてはシールド機本体が掘進するときの抵抗が大きくなり、シールド機の姿勢制御及び敷設函体の出来形に影響を及ぼす傾向があった。

さらに、従来のスライドボックス２０の構造では、図２２に示すようにスライドボックス２０の外壁全面が地山に接しているため、その土圧によりスライドボックス２０の収縮動作に支障をきたす傾向があった。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、左右側壁から突出するスライドボックスタイプの可動分割刃口を有するオープンシールド機において、シールド機の姿勢制御及び敷設函体の出来形に影響を及ぼすことがなく、また、スライドボックスが戻らなくなるおそれがないオープンシールド機を提供することにある。

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使用されるオープンシールド機であり、オープンシールド機は先端の刃口を上下に複数に分割した可動分割刃口とし、それぞれの分割刃口はスライドジャッキで左右の側壁板から前方に突出するスライドボックスによるものであり、オープンシールド機の側壁板の先端部にボックス収納部を形成し、先端鋭角刃口部を形成した前記スライドボックスによる可動分割刃口をオープンシールド機の側壁板の先端部を戸袋としての前記ボックス収納部に引き戸形式で出し入れ自在に収容し、前記可動分割刃口を左右の側壁板から突出することにより、前側方の地山の崩壊を防ぐようにするスライド土留板として用いるオープンシールド機において、前記スライドボックスは先端鋭角刃口部に機体側方へ張り出す可動部を設け、この可動部で外側部分をオーバーカット可能としたことを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、先端に可動部を設けることで、スライドボックス伸張時には可動部がスライドボックスの更に外側の部分に張り出してその部分でオーバーカットすることができ、オーバーカットすることで地盤をほぐし、シールド機本体掘進時の抵抗を軽減することが期待できる。

請求２記載の発明は、可動部は、先端鋭角刃口部をピンにより水平方向に回転する可動式爪としたもので、伸長時にはこの可動式爪の先端が機体側方へ張り出すことを要旨とするものである。

請求２記載の発明によれば、先端を可動式に変えることで、スライドボックス伸張時には爪の先端部分がスライドボックスの更に外側の部分に張り出してその部分でオーバーカットすることができる。

請求項３記載の本発明は、可動式爪は側面および底面を回転用の凸状接合面とし、スライドボックスの縮小時には張り出し方向と逆向きに回転することを要旨とするものである。

請求項３記載の本発明によれば、オーバーカットするためスライドボックスの更に外側の部分に張り出した爪の先端部分を収縮時には戻す必要があるが、スライドボックスの縮小時には張り出し方向と逆向きに回転するようにしたので、自動的に戻すことができる。

また、スライドボックス伸張時にスライドボックスと接する部分の地山の一部が切削されているため、スライドボックスに作用する土圧も軽減されるため、スライドボックスの収縮動作の改善が期待できる。

請求項４記載の本発明は、可動式爪は上下に複数段設けることを要旨とするものである。

請求項４記載の本発明によれば、可動式爪は上下に複数段設けることで、上下に幅広く地盤をほぐし、シールド機本体掘進時の抵抗を軽減することが期待できる。

請求項５記載の本発明は、可動部は、先端鋭角刃口部に円周が張出すように水平に設ける回転円盤カッターであることを要旨とするものである。

請求項５記載の本発明によれば、先端鋭角刃口部に円周が張出すように水平に設ける回転円盤カッターを設けることで、スライドボックス伸張時には回転円盤カッターがスライドボックスの更に外側の部分に張り出してその部分でオーバーカットすることができる。

請求項６記載の本発明は、回転円盤カッターは、上下に複数段設けることを要旨とするものである。

請求項６記載の本発明によれば、回転円盤カッターは、上下に複数段設けることで、上下に幅広く地盤をほぐし、シールド機本体掘進時の抵抗を軽減することが期待できる。

以上述べたように本発明のオープンシールド機は、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使用され、左右側壁から突出するスライドボックスタイプの可動分割刃口を有するオープンシールド機において、シールド機の姿勢制御及び敷設函体の出来形に影響を及ぼすことがなく、また、スライドボックスが戻らなくなるおそれがないものである。

本発明のオープンシールド機の第１実施形態を示す要部の部分平面図である。 本発明のオープンシールド機の第１実施形態を示す要部の部分平面図で、スライドボックス伸張時のものである。 本発明のオープンシールド機の第１実施形態を示す要部の部分平面図で、スライドボックス収縮時のものである。 本発明のオープンシールド機の第１実施形態を示す縮小時の側面図である。 本発明のオープンシールド機の第１実施形態を示す縮小時の平面図である。 図５の正面図である。 本発明のオープンシールド機の第１実施形態を示す伸長時の側面図である。 本発明のオープンシールド機の第１実施形態を示す伸長時の平面図である。 図８の正面図である。 本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す縮小時の側面図である。 本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す縮小時の平面図である。 図１１の正面図である。 本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す伸長時の側面図である。 本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す縮小時の平面図である。 図１４の正面図である。 本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す縮小時の要部の部分平面図である。 本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す伸長時の要部の部分平面図である。 本発明のオープンシールド機の第２実施形態を示す戻り時の要部の部分平面図である。 オープンシールド機の概要を示す横断平面図である。 従来例を示す平面図である。 従来例を示すスライドボックス伸張時の平面図である。 従来例を示すスライドボックス収縮時の平面図である。 オープンシールド工法の第１工程を示す側面図である。 オープンシールド工法の第２工程を示す側面図である。 オープンシールド工法の第３工程を示す側面図である。 オープンシールド工法の第４工程を示す側面図である。

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実施形態を示す要部の部分平面図、図２は同上スライドボックス伸張時の平面図、図３は同上スライドボックス収縮時の平面図で、前記従来例を示す図２０〜図２２と同一構成要素には同一参照符号を付したものである。

図４、図５に全体を示すが、本発明のオープンシールド機１も全体構成として、図１９に示した従来例と基本構造は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。

本発明のオープンシールド機１も刃口を上下に複数に分割した可動分割刃口６とし、それぞれの分割刃口が単独で前方に突出するタイプのものであり、スライドジャッキ１９で左右の側壁板から前方に突出するボックスタイプのスライドボックス２０によるものである。

可動分割刃口６を構成するスライドボックス２０は、引き戸形式でオープンシールド機１の側壁板の先端部の戸袋としてのボックス収納部２１に出し入れ自在に収容される。

スライドボックス２０は先端鋭角刃口部に機体側方へ張り出す可動部２７を設け、この可動部２７で外側部分をオーバーカット可能とした。

可動部２７は、先端鋭角刃口部を平面略三角形状の分割体として、これをピン２２により回転可能に軸支し、水平方向に回転する可動式爪２３とした。

可動式爪２３は２等辺三角形状であり、斜辺２６は内側に向き、側面２４および底面２５を回転用の凸状接合面とする。

この凸状接合面は図示の例は円弧面として形成したが、回転可能な接合面であれば、多角形面でもよい。

可動式爪２３はブレードタイプで、先端鋭角刃口部本体をホルダーとし、図７、図９に示すようにこの可動式爪２３は一つのスライドボックス２０に対しては上下に複数段（図示では３〜４個）設け、さらに、スライドボックス２０自体も上下に複数段（図示では３段）設けられて、可動分割刃口６を構成する。

また、他の実施形態として可動式爪２３は先端鋭角刃口部本体に対して１個のみを設けるようにしてもよい。この場合は可動式爪２３は上下に厚みのあるものとなる。

次に使用法について説明する。前記可動分割刃口６を有するオープンシールド機１は図１９で説明したように、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使用されるものである。

可動分割刃口６は、これを左右の側壁板から突出することにより、前側方の地山の崩壊を防ぐようにするスライド土留板の役割がある。

図２に示すようにスライドジャッキ１９によりスライドボックス２０の伸長時にはこの可動式爪２３の先端が機体側方へ張り出し、外側部分をオーバーカットする。

また、スライドジャッキ１９によりスライドボックス２０の縮小時には、図３に示すように可動式爪２３の先端部分は地山から離れた状態となっていて、地山からは土圧を受けない部分βがあり、さらにスライドボックス伸張時にスライドボックスと接する部分の地山の一部が切削されているため、土圧が軽減される部分γがあるので、収縮動作の改善が期待できる。

さらに、スライドジャッキ１９によりスライドボックス２０の縮小時には、可動式爪２３は回転用の凸状接合面である側面２４および底面２５が地山の摩擦で図２の張り出し方向と逆向きに回転する。

その結果、可動式爪２３は機体側方へ張り出していたのが元の状態に自動的に戻る。

本発明の第２実施形態として図１６〜１８に示すように、スライドボックス２０は先端鋭角刃口部に機体側方へ張り出す可動部２７を設けるのに、可動部２７は先端鋭角刃口部に円周が張出すように水平に設ける回転円盤カッター２８とした。

回転円盤カッター２８は固定ピン２９により中心水平方向に回転可動なものである。

なお、図１０、図１２に示すようにこの回転円盤カッター２８は薄刃タイプで、一つのスライドボックス２０に対しては上下に複数段（図示では３〜４個）設け、さらに、スライドボックス２０自体も上下に複数段（図示では３段）設けられて、可動分割刃口６を構成する。

他の実施形態として、一つのスライドボックス２０に対して１個の回転円盤カッター２８を設けるようにしてもよい。

使用法および作用を図１６〜図１８に示す。図１６に示すように従来のスライドボックスの先端部分の一部又は全体が固定ピン２９を中心水平方向に回転可動な構造となった。

図１７はスライドボックス２０の伸長時を示すもので、スライドボックス２０の先端鋭角刃口部が出ていく場合に、回転円盤カッター２８は回転しながら地盤を切削する。

従来のスライドボックス構造では、スライドボックスの外側に地山を切削できない部分が残り、硬質力地盤においてはシールド機本体が掘進するときの抵抗が大きくなり、シールド機の姿勢制御及び敷設函休の出来形に影響を及ぼす傾向があった。

先端を回転円盤カッター２８の可動式に変えることで、スライドボックス２０の伸張時には爪の先端部分がスライドボックス２０の更に外側の部分をオーバーカットすることができ、シールド機１の本体掘進時の抵抗を軽減することが期待できる。

また、スライドボックス２０が縮小する場合には、図１８に示すように、回転円盤カッター２８が前記伸長時とは逆向きに回転し、土圧により作用する摩擦力を低減することできる。

このように従来のスライドボックス構造では、ボックスの外壁全面が地山に接しているため、その土圧によりスライドボックスの収縮動作に支障をきたす傾向があったが、先蟷を回転可動式に変えることで、スライドボックスの先端部分は収縮時に側方土圧により作用する摩擦力を低減することでき、スライドボックス伸長時にスライドボックスと接する部分の地山の一部が切削されているため、スライドボックスに作用する土圧も軽滅されるため、スライドボックスの収縮動作の改善が期待できる。

１…オープンシールド機 ２…フロント部
３…テール部 ４…中折ジャッキ
５…シールドジャッキ ６…可動分割刃口
８…コンクリート函体 １０…プレスバー
１１…発進坑 １２…掘削機
１３…到達坑 １４…ダンプ
１５…グラウト機 １７…ジャッキ部
１８…函体吊下し部 １９…スライドジャッキ
２０…スライドボックス ２１…ボックス収納部
２２…ピン ２３…可動式爪
２４…側面 ２５…底面
２６…斜辺 ２７…可動部
２８…回転円盤カッター ２９…固定ピン

Claims (6)

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使用されるオープンシールド機であり、
   オープンシールド機は先端の刃口を上下に複数に分割した可動分割刃口とし、それぞれの分割刃口はスライドジャッキで左右の側壁板から前方に突出するスライドボックスによるものであり、
   オープンシールド機の側壁板の先端部にボックス収納部を形成し、先端鋭角刃口部を形成した前記スライドボックスによる可動分割刃口をオープンシールド機の側壁板の先端部を戸袋としての前記ボックス収納部に引き戸形式で出し入れ自在に収容し、前記可動分割刃口を左右の側壁板から突出することにより、前側方の地山の崩壊を防ぐようにするスライド土留板として用いるオープンシールド機において、前記スライドボックスは先端鋭角刃口部に機体側方へ張り出す可動部を設け、この可動部で外側部分をオーバーカット可能としたことを特徴とするオープンシールド機。
2. 可動部は、先端鋭角刃口部をピンにより水平方向に回転する可動式爪としたもので、伸長時にはこの可動式爪の先端が機体側方へ張り出す請求項１記載のオープンシールド機。
3. 可動式爪は側面および底面を回転用の凸状接合面とし、スライドボックスの縮小時には張り出し方向と逆向きに回転する請求項２記載のオープンシールド機。
4. 可動式爪は上下に複数段設ける請求項２または請求項３記載のオープンシールド機。
5. 可動部は、先端鋭角刃口部に円周が張出すように水平に設ける回転円盤カッターである請求項１記載のオープンシールド機。
6. 回転円盤カッターは、上下に複数段設ける請求項５記載のオープンシールド機。

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