JP7651612B2 - オープンシールド工法用コンクリート函体 - 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およびそれに使用するコンクリート函体に関するものである。

開削工法で使用する連結部が形成されたコンクリート函体をオープンシールド工法でも使用できるようにしたもので、推進ジャッキによる押し出しのための荷重を受けてもクラックの発生や角部のかけることを防止できるオープンシールド工法用コンクリート函体として下記特許文献のものがある。
特許第５９６０７８５号公報

これは図９、図１０に示すように、コンクリート函体４は鉄筋コンクリート製で、に左側版４ａ、右側版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４ｅとして開放されている略角筒状であり、前後端部のうち後端部に連結部１１６が形成され、他端部に被連結部１１７が形成される。

前記連結部１１６は、後方に向けて段差を有する薄肉部１１６ａを形成した略角筒状の雄形部材であり、被連結部１１７は、内周の長さが連結部１１６の外周の長さより長い略角筒状であり、連結部１１６の薄肉部１１６ａの外周面に嵌着可能な凹部１１７ａを内周に形成した雌形部材である。

前記プレスバー（押角）１１０はコンクリート函体４の前端部の前記被連結部１１７の雌形部材に嵌合により着脱させることができるものとして、鋼材であるＨ形鋼を使用した。

Ｈ形鋼１１８のフランジ１１９、１２０のうち、片側のフランジ１１９の半分を欠如させて、欠如しないフランジ１２０を雌形部材の前端面覆い板とし、残り（ウエブ１２１とフランジ１１９）の半分を雌形部材の内周への係合部とする。

この雌形部材の内周への係合部となる部分は、その上下がコンクリート函体４の雌形部材の内周のアール状の角部へ係合するようにアール状に切欠いている。

この係合部に対して前記フランジ１２０の前面にこれよりも上下に長い鋼板を当接板１２５として重合させた。当接板１２５は上下に突出するものであり、上方への突出長はコンクリート函体４の上床板４ｃよりも上に出るもので、ここに吊り用鋼材１２２を設ける。

また、前記雌形部材の内周への係合部となるウエブ１２１に、コンクリート函体４の左側版４ａ、右側版４ｂの内側面への係合部材２３を横向きに取り付けた。該係合部材１２３には短尺なＨ形鋼を利用する。

さらに、係合部材１２３にはチャンネル材によるカンヌキ受け１２４を設ける。

プレスバー（押角）１１０はコンクリート函体４の前端部の前記被連結部１１７の雌形部材に嵌合により着脱させることができるものとして、左右に１本ずつ組としてあるもので、前記カンヌキ受け１２４はコンクリート函体４の内方に向けて対向し、ここにカンヌキとしてパイプ等を渡して嵌合状態を強固にすることができる。

次に使用法を説明する。前記のように、プレスバー（押角）１１０はシールドジャッキの推進力を分散させ、コンクリート函体４に伝達させるためのものである。

オープンシールド機を使用するオープンシールド工法は、掘削機でフロント機の前面又は上面から土砂を掘削しかつ排土してシールド機を前進させ、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をテール部内に吊り降す。以下、同様の掘進及びコンクリート函体４のセット工程を繰り返して、順次コンクリート函体４を縦列に地中に埋設する。

プレスバー（押角）１１０はテール部内に吊り降すコンクリート函体４の前側に、吊り降す前か、吊り降した後にセットするものであり、テール部の前進は推進ジャッキ（シールドジャッキ）を伸ばしてコンクリート函体４を反力にこれを行うが、その際、プレスバー１１０はコンクリート函体４の前端面の前記雌形部材に嵌合させ、フランジ１２０が薄肉部である凹部１１７ａの外側の表面を覆うので、推進ジャッキによる押し出しのための荷重を受けてもクラックの発生や角部のかけることを防止できる。

オープンシールド機の推進後は、カンヌキ受け１２４からカンヌキを外し、コンクリート函体４から脱して上方に吊り上げ、次のコンクリート函体４へのセットに備える。

特許文献１では、前記鋼製枠体であるプレスバーの平滑面側をオープンシールド機側に向け、シールドジャッキからの推進反力を受けることになるため、前記開削用コンクリート函体の凹部側断面全体でオープンシールド機の推進反力を受けることができる。したがって、オープンシールド機を使用して開削用印籠型のコンクリート函体を敷設することが可能となる。

しかし、印籠型の開削用コンクリート函体はその凹部側の端面に別のコンクリート函体の凸部の端面を嵌め込むに当たって、所定の目地間隔を確保できるように、凹部端面先端部と凸部端面先端部が当接せず、一定の間隔を保持している状態となるよう製作される。

そのため、特に凹部端面での鉛直方向の寸法精度や鉛直面の平滑状態までは考慮されていない。したがって、前記鉛直方向や面凹凸などの平滑状態によっては、鋼製枠体プレスバーと凹部の製作精度等によっては鋼製枠体プレスバーに一部に非接触となる部分が生じて接触箇所に推進反力による局部応力が発生・集中し、接触箇所にクラックやコンクリートの割れが生じてしまう場合が想定される。

つまり、オープンシールド機推進反力が鋼製枠体プレスバーを介して前記コンクリート函体の凹部接触部全体に均等にその反力が分散されず、クラック等が生じる可能性が大きくなる。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、推進反力が大きく受ける条件で使用され、壁厚が小さく接続端面が平滑面であるオープンシールド工法用のコンクリート函体だけでなく、通常の印籠型の開削用コンクリート函体や耐震性能を有する個々の函体に可撓性を持たせたコンクリート函体でもコンクリート函体の接続端面やその近傍にクラックや割れなどが生ずることなく敷設できる、オープンシールド工法用コンクリート函体を提供するものである。

前記目的を達成するため請求項１記載の本発明は、オープンシールド機の推進ジャッキの推進反力を押角を介して受けるコンクリート函体であって、前記押角が当接する鋼製板体をコンクリート函体内側に設ける溝形鋼またはＨ型鋼による支持部材により、コンクリート函体の内面の各面に横架される所定の位置に設置されたインサートに固定用ボルトを挿入固定することで支承してコンクリート函体前端の内方に設置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、コンクリート函体内側に設ける支持部材で支承した反力伝達部材が押角に当接するので、前記押角の後面は前記先頭のコンクリート函体の前面の両側版端面には当接せずにシールドジャッキの伸長に伴う推進反力が前記コンクリート函体に伝達される。

すなわち、オープンシールド機の推進反力は、テール部の先頭のコンクリート函体の両側壁端面には作用せず、前記先頭のコンクリート函体内面の支持部材でコンクリート内部後方へ伝達される。

したがって、大きな推進反力が作用すると想定される条件に対して比較的壁厚の小さいコンクリート函体や、印籠型の開削用コンクリート函体でも側版端面部のクラックや割れなどの心配がなく、オープンシールド機の推進に伴う推進反力を確実に先頭のコンクリート函体に伝達することができる。

請求項２記載の本発明は、押角が当接する鋼製板体は支持部材に直交することを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明によれば、押角が当接する鋼製板体と支持部材の相互の向きを考慮したものであり、鋼製板体は押角を介してシールドジャッキの伸長に伴う推進反力を十分に受けることができ、その力を反力伝達部材である支持部材に伝えて、コンクリート函体により受け止めることができる。

請求項３記載の本発明は、押角が当接する鋼製板体はコンクリート函体の前端より前方へ出るように配置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、押角が当接する鋼製板体はテール部内の先頭のコンクリート函体前面の両側版面より前面に位置するので、前記押角の後面は前記先頭のコンクリート函体の前面の両側版端面には当接しないことを確実に確保できる。

以上述べたように本発明のオープンシールド工法用コンクリート函体は、推進反力が大きく受ける条件で使用され、壁厚が小さく接続端面が平滑面であるオープンシールド工法用のコンクリート函体だけでなく、通常の印籠型の開削用コンクリート函体や耐震性能を有する個々の函体に可撓性を持たせたコンクリート函体でもコンクリート函体の接続端面やその近傍にクラックや割れなどが生ずることなく敷設できるものである。

したがって、コンクリート函体端面やその近傍のクラックや割れが生じることなく、所定の目地間隔を保持して、かつ、大きな推進反力が作用すると想定される条件に対して比較的壁厚の小さい接続端面が平滑なコンクリート函体や印籠型の開削用コンクリート函体を、安全かつ確実に敷設することが可能となる。

本発明のオープンシールド工法用コンクリート函体の１実施形態を示す横断平面図である。 図１のＡ－Ａ線矢視図である。 本発明のオープンシールド工法用コンクリート函体の１実施形態を示す縦断側面図である。 本発明のオープンシールド工法用コンクリート函体とその後方のコンクリート函体間のジョイント部の接続部材の取り付け状況を示す横断平面図である。 本発明のオープンシールド工法用コンクリート函体とその後方のコンクリート函体間のジョイント部の接続部材の取り付け状況を示す縦断側面図である。 本発明のオープンシールド工法用コンクリート函体の正面図である。 図６のＡ部拡大図である。 オープンシールド工法用のコンクリート函体の斜視図である。 従来例を示す横断平面図である。 従来例を示す縦断側面図である。

以下図面について本発明の実施形態を詳細に説明する。尚、各図は印籠型の開削用コンクリート函体の場合を示しているが、図示の各部材については接続端面が平滑なコンクリート函体についても同様に適用できるので、図は省略する。

図１は本発明のオープンシールド工法用コンクリート函体の１実施形態を示す横断平面図で、図中１はオープンシールド機で、左右の側壁板とこれら側壁板に連結する底版とから成る上面を開口したフロント部１ａおよび、前記フロント部１ａと同様に左右の側版、底版から成り上面を開口したテール部１ｂで構成されるシールド機である。

前記オープンシールド機１の左右の先端刃口には前方に向けて伸長するスライド土留板６を装着し、また、フロント部１ａの後端からテール部１ｂに向けて伸長する推進ジャッキ（図示せず）を後方に向け上下に並べて配設されている。

前記オープンシールド機１はフロント部１の後端にテール部１ｂが嵌入して相互の嵌合部で中折れ部２を形成して曲線施工が可能とした。

図中１８は反力伝達部材であり、これはオープンシールド機１のテール部１ｂに吊下ろす先頭のコンクリート函体４へ設けるもので、押角８（プレスバー）の後面の当接する平板状の鋼製板体１８ａと、その後面から後方へ突き出し前記先頭のコンクリート函体４の両側壁の内面に当接する支持部材１８ｂから成り、鋼製板体１８ａはコンクリート函体内側に設ける支持部材１８ｂで支承される。

このように、反力伝達部材１８は鋼製板体１８ａと支持部材１８ｂとの分割部材の集合体とする。

前記押角８が当接する鋼製板体１８ａは支持部材１８ｂに直交するように設けられ、フランジ等で補強される。

支持部材１８ｂは溝形鋼またはＨ型鋼によるもので、コンクリート函体４の内面の各面の横架される所定の位置に予め設置されたインサートに固定用ボルト２０を挿入して堅固に固定される。

また、前記押角が当接する鋼製板体１８ａはコンクリート函体４の前端と同じ面一で設けてもよいが、コンクリート函体４の前端より少し前方へ出るように配置する。

このようにして、オープンシールド機１の推進において推進ジャッキが伸長し、押角８を後方へ向けて押し付けると、前記押角８の後面は前記反力伝達部材１８の前記鋼製板体１８ａに押し当てられる。

そして、反力伝達部材１８である鋼製板体１８ａおよび支持部材１８ｂを介して前記反力伝達部材１８を固定した固定用ボルト２０とインサート１９から、前記先頭のコンクリート函体４の内部から後方へ向けて伝達され、さらに各ジョイント部に横架・固定された接続部材２１を介して順次、後方へ伝達される。テール部の先頭のコンクリート函体４の両側壁端面には作用しない。

以上の推進反力の伝達メカニズムにより、大きな推進反力が作用すると想定される条件などに対して比較的壁厚の小さいコンクリート函体や、印籠型の開削用コンクリート函体を押角８に当接する先頭のコンクリート函体４として敷設しても、その側版端面部にクラックや割れなどが生じる危険がなく、オープンシールド機１を用いて、それらのコンクリート函体へ安全に推進反力を伝達することができる。

また、反力伝達部材１８は分割部材の集合体とすることで据え付けた函体４への反力伝達部材１８の固定作業をクレーン等の荷役機械を用いる事無く、人力作業で行うことが出来る。図中２７は反力伝達部材１８の分割部材同士の接合用ボルトである。

先頭のコンクリート函体４以下、後続のコンクリート函体４同士の接続目地には接続部材２１としてＨ型鋼や溝形鋼を設置した。

接続部材２１は先頭のコンクリート函体４の後方の端面に接するコンクリート函体４とのジョイント部および、その後方の各コンクリート函体４の内面の頂版、側版、底版の各ジョイント部で所定の目地間隔を保持して、接続部材２１をジョイント部に横架するようにして、設置される。前記接続部材２１は固定用ボルト２０を挿入する孔が設けられている。前記接続部材２１は、コンクリート函体内面の各面の横架される所定の位置に予め設置されたインサート１９に固定用ボルト２０を挿入して堅固に固定される。

以上より、前記推進反力は各コンクリート函体４間のジョイント部の接続端面には伝達されないので、接続端面部でのクラックや割れの生じる危険はない。
また、印籠型の開削用函体でも安全に敷設することが可能となる。

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…左側版
４ｂ…右側版 ４ｃ…頂版
４ｄ…底版 ４ｅ…開口
４ｆ…ハンチ部 ６…スライド土留板
８…プレスバー（押角） ９…止水バー
１４…シース孔 １７…裏込注入材
１８…反力伝達部材 １８ａ…鋼製板体
１８ｂ…支持部材 １９…インサート
２０…固定用ボルト ２１…接続部材
２４…グラウト孔 ２７…反力伝達部材接合ボルト
３０…目地

Claims (3)

1. オープンシールド機の推進ジャッキの推進反力を押角を介して受けるコンクリート函体であって、前記押角が当接する鋼製板体をコンクリート函体内側に設ける溝形鋼またはＨ型鋼による支持部材により、コンクリート函体の内面の各面に横架される所定の位置に設置されたインサートに固定用ボルトを挿入固定することで支承してコンクリート函体前端の内方に設置したことを特徴とするオープンシールド工法用コンクリート函体。
2. 押角が当接する鋼製板体は支持部材に直交する請求項１記載のオープンシールド工法用コンクリート函体。
3. 押角が当接する鋼製板体はコンクリート函体の前端より前方へ出るように配置する請求項１または請求項２記載のオープンシールド工法用コンクリート函体。
   

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