JP2000220384A - シールド余掘り部の先行充填置換工法 - Google Patents
シールド余掘り部の先行充填置換工法Info
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Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 地山落ちや地盤沈下を起こす可能性を従来よ
り低下させた地下空洞作製方法、シールド機およびシー
ルド余掘り部先行充填置換機構を提供する。 【解決手段】 シールド機１０と、曲線用セグメントリ
ング２１，遮蔽袋付きセグメントリング２２および直線
用セグメントリング２３と、シールド機１０と穴５の間
に粘動性の充填材３を充填する充填機構３０と、曲線用
セグメントリング２１と穴５との間に裏込め材４を注入
する注入機構４０と、充填機構３０を制御する制御機構
５０（図示省略）と、により構成されるシールド余掘り
部先行充填置換機構１である。余掘り部５ａは、充填材
３を、掘削機構１１ａの直後に位置する注入孔１１ｃお
よび曲線用セグメントリング２１ｘの注入孔２１ｂか
ら、加圧した状態に充填されるた後、遮蔽袋付きセグメ
ントリング２２ｘ，２２ｙの間において裏込め材４に置
換される。従って、余掘り部５ａにおいても、地山落ち
や地盤沈下は従来より生じにくく、地盤変状を起こしに
くくなる。
り低下させた地下空洞作製方法、シールド機およびシー
ルド余掘り部先行充填置換機構を提供する。 【解決手段】 シールド機１０と、曲線用セグメントリ
ング２１，遮蔽袋付きセグメントリング２２および直線
用セグメントリング２３と、シールド機１０と穴５の間
に粘動性の充填材３を充填する充填機構３０と、曲線用
セグメントリング２１と穴５との間に裏込め材４を注入
する注入機構４０と、充填機構３０を制御する制御機構
５０（図示省略）と、により構成されるシールド余掘り
部先行充填置換機構１である。余掘り部５ａは、充填材
３を、掘削機構１１ａの直後に位置する注入孔１１ｃお
よび曲線用セグメントリング２１ｘの注入孔２１ｂか
ら、加圧した状態に充填されるた後、遮蔽袋付きセグメ
ントリング２２ｘ，２２ｙの間において裏込め材４に置
換される。従って、余掘り部５ａにおいても、地山落ち
や地盤沈下は従来より生じにくく、地盤変状を起こしに
くくなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば急曲線状の
トンネルや坑道をシールド工法にて作製しても、余掘り
部の緩みや肌落ちを起こさないシールド余掘り部の先行
充填置換工法、およびこのシールド余掘り部の先行充填
置換工法に用いるシールド機およびシールド余掘り部先
行充填置換機構に関する。
トンネルや坑道をシールド工法にて作製しても、余掘り
部の緩みや肌落ちを起こさないシールド余掘り部の先行
充填置換工法、およびこのシールド余掘り部の先行充填
置換工法に用いるシールド機およびシールド余掘り部先
行充填置換機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】トンネルや坑道を作製する方法の一つで
あるシールド工法は、トンネルの切羽面に当接するシー
ルド機を用いて穴を掘進し、さらに、筒型鋼殻であるセ
グメントリングをシールド機内において作製してトンネ
ルを作製する工法であり、安全かつ確実に作業を行える
という特徴がある。また、近年は、シールド工法の改良
版である遮蔽袋付きセグメントリングを用いたシールド
工法も実用されていた。
あるシールド工法は、トンネルの切羽面に当接するシー
ルド機を用いて穴を掘進し、さらに、筒型鋼殻であるセ
グメントリングをシールド機内において作製してトンネ
ルを作製する工法であり、安全かつ確実に作業を行える
という特徴がある。また、近年は、シールド工法の改良
版である遮蔽袋付きセグメントリングを用いたシールド
工法も実用されていた。
【０００３】ここで、従来例である遮蔽袋付きセグメン
トリング１２２を用いたシールド余掘り部先行充填置換
機構１００について、図５を用いて説明する。図５は、
シールド余掘り部先行充填置換機構１００を用いて地盤
２に急曲線状のトンネルを形成する方法を説明する図で
ある。
トリング１２２を用いたシールド余掘り部先行充填置換
機構１００について、図５を用いて説明する。図５は、
シールド余掘り部先行充填置換機構１００を用いて地盤
２に急曲線状のトンネルを形成する方法を説明する図で
ある。
【０００４】図５に示すように、シールド余掘り部先行
充填置換機構１００は、以下の工程に従ってトンネルを
作製するシールド余掘り部先行充填置換機構である。す
なわち、地盤２にシールド機１１０を用いて穴５を掘り
進む。次に、シールド機１１０内において、穴５の掘り
進んだ部分の内部に、急曲線用セグメントリング１２１
あるいは遮蔽袋付きセグメントリング１２２を、急曲線
用セグメントリング１２１と遮蔽袋付きセグメントリン
グ１２２とが交互に位置するように組み立てる。なお、
この段階では遮蔽袋付きセグメントリング１２２の遮蔽
袋１２２ａは萎んだ状態である。次に、例えば周知の瞬
結性注入材を注入することにより遮蔽袋１２２ａを膨ら
まして、遮蔽袋付きセグメントリング１２２を穴５の内
壁に圧着・安定保持させる。次に、例えば急曲線用セグ
メントリング１２１に設けられた注入孔から、遮蔽袋付
きセグメントリング１２２、急曲線用セグメントリング
１２１および穴５によって囲まれた空間に、周知の瞬結
性注入材を注入・充填して、急曲線用セグメントリング
１２１を穴５内に安定させるとともに、地山落ちや地盤
沈下を防ぐ。
充填置換機構１００は、以下の工程に従ってトンネルを
作製するシールド余掘り部先行充填置換機構である。す
なわち、地盤２にシールド機１１０を用いて穴５を掘り
進む。次に、シールド機１１０内において、穴５の掘り
進んだ部分の内部に、急曲線用セグメントリング１２１
あるいは遮蔽袋付きセグメントリング１２２を、急曲線
用セグメントリング１２１と遮蔽袋付きセグメントリン
グ１２２とが交互に位置するように組み立てる。なお、
この段階では遮蔽袋付きセグメントリング１２２の遮蔽
袋１２２ａは萎んだ状態である。次に、例えば周知の瞬
結性注入材を注入することにより遮蔽袋１２２ａを膨ら
まして、遮蔽袋付きセグメントリング１２２を穴５の内
壁に圧着・安定保持させる。次に、例えば急曲線用セグ
メントリング１２１に設けられた注入孔から、遮蔽袋付
きセグメントリング１２２、急曲線用セグメントリング
１２１および穴５によって囲まれた空間に、周知の瞬結
性注入材を注入・充填して、急曲線用セグメントリング
１２１を穴５内に安定させるとともに、地山落ちや地盤
沈下を防ぐ。
【０００５】このシールド余掘り部先行充填置換機構１
００によれば、急曲線部においても計画された曲線形状
に沿ってセグメントリングの敷設を行えた。また、シー
ルド工法の問題点の一つであった、急曲線部に生じるの
余掘り部５ａに起因した、地山落ちや地盤沈下の可能性
を低下できた。
００によれば、急曲線部においても計画された曲線形状
に沿ってセグメントリングの敷設を行えた。また、シー
ルド工法の問題点の一つであった、急曲線部に生じるの
余掘り部５ａに起因した、地山落ちや地盤沈下の可能性
を低下できた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、シールド余掘
り部先行充填置換機構１００においても、シールド機１
１０が穴５を掘り進んでから遮蔽袋付きセグメントリン
グ１２２、急曲線用セグメントリング１２１および穴５
によって囲まれた空間に瞬結性注入材を注入・充填する
までに時間を必要としたため、地山落ちや地盤沈下を起
こす可能性があった。また、地盤落ちや地盤沈下を防ぐ
ためには、薬液注入や高圧噴射工法などの補助工法によ
り地盤改良を行う必要があった。これらの補助工法は一
般に路上から施工していたため、道路交通に対する影響
や、騒音などの問題点があったほか、埋設物によって所
要の地盤改良を行えない場合もあった。
り部先行充填置換機構１００においても、シールド機１
１０が穴５を掘り進んでから遮蔽袋付きセグメントリン
グ１２２、急曲線用セグメントリング１２１および穴５
によって囲まれた空間に瞬結性注入材を注入・充填する
までに時間を必要としたため、地山落ちや地盤沈下を起
こす可能性があった。また、地盤落ちや地盤沈下を防ぐ
ためには、薬液注入や高圧噴射工法などの補助工法によ
り地盤改良を行う必要があった。これらの補助工法は一
般に路上から施工していたため、道路交通に対する影響
や、騒音などの問題点があったほか、埋設物によって所
要の地盤改良を行えない場合もあった。
【０００７】上記事情に鑑み、本発明は、地山落ちや地
盤沈下を起こす可能性を従来より低下させることによ
り、地盤改良の必要性を従来より低下させたシールド余
掘り部の先行充填置換工法、シールド機およびシールド
余掘り部先行充填置換機構を提供することを目的とす
る。
盤沈下を起こす可能性を従来より低下させることによ
り、地盤改良の必要性を従来より低下させたシールド余
掘り部の先行充填置換工法、シールド機およびシールド
余掘り部先行充填置換機構を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１記載の発明は、最前部に掘削機構を有する
シールド機を用いて掘削した穴の内周に、相互に支え合
う複数のセグメントリングを形成した後、相互に離れた
少なくとも二つの前記セグメントリングの外周部に設け
られた遮蔽袋を膨らまして前記複数のセグメントリング
を支えるとともに前記穴を区切り、さらに、前記遮蔽袋
の間に瞬結性注入材を充填することによって前記複数の
セグメントリングを前記穴内に安定して保持する工程を
含むシールド工法の一部であって、前記シールド機の掘
削機構の直後から、粘度・比重を調製した粘動性注入材
を圧入し、さらに、前記遮蔽袋を膨らました後に、前記
遮蔽袋の間において前記粘動性注入材を前記瞬結性注入
材に置換する、シールド余掘り部の先行充填置換工法で
あることを特徴とする。
め、請求項１記載の発明は、最前部に掘削機構を有する
シールド機を用いて掘削した穴の内周に、相互に支え合
う複数のセグメントリングを形成した後、相互に離れた
少なくとも二つの前記セグメントリングの外周部に設け
られた遮蔽袋を膨らまして前記複数のセグメントリング
を支えるとともに前記穴を区切り、さらに、前記遮蔽袋
の間に瞬結性注入材を充填することによって前記複数の
セグメントリングを前記穴内に安定して保持する工程を
含むシールド工法の一部であって、前記シールド機の掘
削機構の直後から、粘度・比重を調製した粘動性注入材
を圧入し、さらに、前記遮蔽袋を膨らました後に、前記
遮蔽袋の間において前記粘動性注入材を前記瞬結性注入
材に置換する、シールド余掘り部の先行充填置換工法で
あることを特徴とする。
【０００９】この請求項１記載の発明によれば、前記シ
ールド機の掘削機構によって急曲線状に穴を掘削した時
に余掘り部が生じても、前記余掘り部には、粘動性注入
材が、前記掘削機構の直後から加圧した状態に充填され
る。また、前記粘動性注入材は、前記遮蔽袋付きセグメ
ントリングの遮蔽袋の間において瞬結性注入材に置換さ
れる。従って、前記余掘り部においても、地山落ちや地
盤沈下は従来より生じにくく、地盤変状を起こしにくく
なる。このため、従来よりも地盤改良を行う必要性は低
下するため、道路交通に対する影響や、騒音なども少な
くなるほか、従来工法と比べて経済的にも優れる。ま
た、遮蔽袋付きセグメントリングの間に位置するセグメ
ントリングは前記瞬結性充填材によって前記穴の内壁に
固定されるため、前記シールド機は、前記複数のセグメ
ントリングを支えとして駆動できる。
ールド機の掘削機構によって急曲線状に穴を掘削した時
に余掘り部が生じても、前記余掘り部には、粘動性注入
材が、前記掘削機構の直後から加圧した状態に充填され
る。また、前記粘動性注入材は、前記遮蔽袋付きセグメ
ントリングの遮蔽袋の間において瞬結性注入材に置換さ
れる。従って、前記余掘り部においても、地山落ちや地
盤沈下は従来より生じにくく、地盤変状を起こしにくく
なる。このため、従来よりも地盤改良を行う必要性は低
下するため、道路交通に対する影響や、騒音なども少な
くなるほか、従来工法と比べて経済的にも優れる。ま
た、遮蔽袋付きセグメントリングの間に位置するセグメ
ントリングは前記瞬結性充填材によって前記穴の内壁に
固定されるため、前記シールド機は、前記複数のセグメ
ントリングを支えとして駆動できる。
【００１０】ここで、請求項２記載の発明のように、前
記瞬結性注入材を前記セグメントリングに設けた第１の
注入孔から注入することにより、前記粘動性注入材を前
記第１の注入孔の上方に設けた第２の注入孔から前記セ
グメントリング内に排出すると、確実に前記粘動性注入
材を前記瞬結性注入材に置換できる。また、前記粘動性
注入材に求められる特性としては、前記穴と前記シール
ド機，前記セグメントリング，前記遮蔽袋付きセグメン
トリングとの間に空隙を生じず、さらに、前記シールド
機の動作を妨げない程度の流動性を有すること、また、
礫等の落下を抑制する適正な粘度と比重を有すること、
また、裏込め材４との置換が容易であること、さらに
は、地下水などで材料分離を起こさないこと、などがあ
る。このような粘動性注入材としては、請求項３に記載
したように、粘土鉱物、粘土鉱物と増粘材と水との混合
物、ベントナイトと粘土との混合物などを用いることが
可能である。また、請求項４記載の発明のように、前記
粘動性注入材の注入圧を、前記掘削機構のチャンバー内
圧より高い値に維持すると、排土は余掘り部に廻り込ま
ず、切羽は安定する。
記瞬結性注入材を前記セグメントリングに設けた第１の
注入孔から注入することにより、前記粘動性注入材を前
記第１の注入孔の上方に設けた第２の注入孔から前記セ
グメントリング内に排出すると、確実に前記粘動性注入
材を前記瞬結性注入材に置換できる。また、前記粘動性
注入材に求められる特性としては、前記穴と前記シール
ド機，前記セグメントリング，前記遮蔽袋付きセグメン
トリングとの間に空隙を生じず、さらに、前記シールド
機の動作を妨げない程度の流動性を有すること、また、
礫等の落下を抑制する適正な粘度と比重を有すること、
また、裏込め材４との置換が容易であること、さらに
は、地下水などで材料分離を起こさないこと、などがあ
る。このような粘動性注入材としては、請求項３に記載
したように、粘土鉱物、粘土鉱物と増粘材と水との混合
物、ベントナイトと粘土との混合物などを用いることが
可能である。また、請求項４記載の発明のように、前記
粘動性注入材の注入圧を、前記掘削機構のチャンバー内
圧より高い値に維持すると、排土は余掘り部に廻り込ま
ず、切羽は安定する。
【００１１】また、請求項５記載の発明は、請求項１記
載〜請求項４のいずれかに記載のシールド余掘り部の先
行充填置換工法において、前記シールド機と前記遮蔽袋
を有するセグメントリングの間であるテールボイド部に
おいても前記粘動性注入材を前記セグメントリングの外
周部に注入することを特徴とする。
載〜請求項４のいずれかに記載のシールド余掘り部の先
行充填置換工法において、前記シールド機と前記遮蔽袋
を有するセグメントリングの間であるテールボイド部に
おいても前記粘動性注入材を前記セグメントリングの外
周部に注入することを特徴とする。
【００１２】この請求項５記載の発明によれば、さらに
確実に、前記余掘り部に前記粘動性注入材を加圧した状
態で充填できる。
確実に、前記余掘り部に前記粘動性注入材を加圧した状
態で充填できる。
【００１３】また、請求項６記載の発明は、請求項５に
記載のシールド余掘り部の先行充填置換工法において、
前記シールド機の位置および姿勢から、前記穴と前記複
数のセグメントリングとの間に生じるシールド余掘り部
の体積を算出し、また、前記掘削機構の駆動状況から、
前記シールド余掘り部の体積の変化量を算出して、前記
算出したシールド余掘り部およびその変化量を基に、前
記テールボイド部における前記粘動性注入材の注入量お
よび注入速度を最適値に制御することを特徴とする。
記載のシールド余掘り部の先行充填置換工法において、
前記シールド機の位置および姿勢から、前記穴と前記複
数のセグメントリングとの間に生じるシールド余掘り部
の体積を算出し、また、前記掘削機構の駆動状況から、
前記シールド余掘り部の体積の変化量を算出して、前記
算出したシールド余掘り部およびその変化量を基に、前
記テールボイド部における前記粘動性注入材の注入量お
よび注入速度を最適値に制御することを特徴とする。
【００１４】ここで、前記掘削機構の駆動状況は、例え
ば前記シールド機がシールド機である場合には、シール
ドジャッキ速度やオーバーカッターストローク量、オー
バーカッター可動範囲などである。
ば前記シールド機がシールド機である場合には、シール
ドジャッキ速度やオーバーカッターストローク量、オー
バーカッター可動範囲などである。
【００１５】この請求項６記載の発明によれば、前記算
出したシールド余掘り部の体積およびその変化量を基
に、前記テールボイド部における前記粘動性注入材の注
入量および注入速度を制御するため、施工は容易かつ確
実に行える。
出したシールド余掘り部の体積およびその変化量を基
に、前記テールボイド部における前記粘動性注入材の注
入量および注入速度を制御するため、施工は容易かつ確
実に行える。
【００１６】ここで、請求項７記載の発明のように、前
記粘動性注入材を、前記掘削機構の直後においては周方
向に均等に注入し、前記シールド機と前記遮蔽袋を有す
るセグメントリングとの間においては底部から先に充填
すると、その作用を確実に得られる。
記粘動性注入材を、前記掘削機構の直後においては周方
向に均等に注入し、前記シールド機と前記遮蔽袋を有す
るセグメントリングとの間においては底部から先に充填
すると、その作用を確実に得られる。
【００１７】また、請求項８記載の発明は、最前部に位
置する掘削機構と、この掘削機構の直後に設けられてい
て外周部に貫通していて注入物を前記外周部に注入する
注入孔と、を有するシールド機であることを特徴とす
る。
置する掘削機構と、この掘削機構の直後に設けられてい
て外周部に貫通していて注入物を前記外周部に注入する
注入孔と、を有するシールド機であることを特徴とす
る。
【００１８】この請求項８記載の発明によれば、請求項
１記載の発明に用いるシールド機を作製できる。
１記載の発明に用いるシールド機を作製できる。
【００１９】また、請求項９記載の発明は、請求項８に
記載のシールド機と、粘動性注入材を前記シールド機の
注入孔に圧入する第１の圧入機構と、前記シールド機に
より掘削された穴の内周を覆うセグメントリングに設け
られた注入孔に瞬結性注入材を圧入する第２の圧入機構
と、を備えるシールド余掘り部先行充填置換機構である
ことを特徴とする。
記載のシールド機と、粘動性注入材を前記シールド機の
注入孔に圧入する第１の圧入機構と、前記シールド機に
より掘削された穴の内周を覆うセグメントリングに設け
られた注入孔に瞬結性注入材を圧入する第２の圧入機構
と、を備えるシールド余掘り部先行充填置換機構である
ことを特徴とする。
【００２０】この請求項９記載の発明によれば、請求項
１記載の発明により地下空洞を作製するシールド余掘り
部先行充填置換機構が実現する。
１記載の発明により地下空洞を作製するシールド余掘り
部先行充填置換機構が実現する。
【００２１】また、請求項１０記載の発明は、請求項９
記載のシールド余掘り部先行充填置換機構において、前
記掘削機構のチャンバー内圧を検出するチャンバー内圧
検出手段と、前記粘動性注入材の注入圧力を検出する注
入圧検出手段と、を有することを特徴とする。
記載のシールド余掘り部先行充填置換機構において、前
記掘削機構のチャンバー内圧を検出するチャンバー内圧
検出手段と、前記粘動性注入材の注入圧力を検出する注
入圧検出手段と、を有することを特徴とする。
【００２２】この請求項１０記載の発明によれば、前記
掘削機構のチャンバー内圧の検出値と前記粘動性注入材
の注入圧力を認識できるため、請求項４記載の発明を容
易に行えるシールド余掘り部先行充填置換機構となる。
掘削機構のチャンバー内圧の検出値と前記粘動性注入材
の注入圧力を認識できるため、請求項４記載の発明を容
易に行えるシールド余掘り部先行充填置換機構となる。
【００２３】ここで、前記チャンバー内圧検出手段は、
例えば周知のチャンバー内圧計であり、また、前記注入
圧検出手段は、例えば周知の圧力計である。また、請求
項１１記載の発明のように、前記チャンバー内圧検出手
段および前記注入圧検出手段の検出値を受け取るととも
に前記第１の圧入機構を自動で制御する制御手段を設け
ると、さらに容易に請求項４記載の発明を行えるシール
ド余掘り部先行充填置換機構となる。
例えば周知のチャンバー内圧計であり、また、前記注入
圧検出手段は、例えば周知の圧力計である。また、請求
項１１記載の発明のように、前記チャンバー内圧検出手
段および前記注入圧検出手段の検出値を受け取るととも
に前記第１の圧入機構を自動で制御する制御手段を設け
ると、さらに容易に請求項４記載の発明を行えるシール
ド余掘り部先行充填置換機構となる。
【００２４】また、請求項１２記載の発明は、請求項１
１記載のシールド余掘り部先行充填置換機構において、
前記シールド機の位置および姿勢を検出する位置姿勢検
出手段と、前記掘削機構の駆動状況を検出する駆動状況
検出手段と、前記第１の圧入機構の注入速度を検出する
注入速度検出手段と、前記第１の圧入機構の注入量を検
出する注入量検出手段と、を備えており、前記制御手段
は、前記位置姿勢検出手段および前記駆動状況検出手段
の各検出結果を基に、前記第１の圧入機構を制御するこ
と、を特徴とする。
１記載のシールド余掘り部先行充填置換機構において、
前記シールド機の位置および姿勢を検出する位置姿勢検
出手段と、前記掘削機構の駆動状況を検出する駆動状況
検出手段と、前記第１の圧入機構の注入速度を検出する
注入速度検出手段と、前記第１の圧入機構の注入量を検
出する注入量検出手段と、を備えており、前記制御手段
は、前記位置姿勢検出手段および前記駆動状況検出手段
の各検出結果を基に、前記第１の圧入機構を制御するこ
と、を特徴とする。
【００２５】この請求項１２記載の発明によれば、請求
項５に記載の発明を容易に行えるシールド余掘り部先行
充填置換機構となる。
項５に記載の発明を容易に行えるシールド余掘り部先行
充填置換機構となる。
【００２６】また、請求項１３記載の発明は、請求項９
〜請求項１２のいずれかに記載のシールド余掘り部先行
充填置換機構において、前記第１の圧入機構は、前記シ
ールド機の直後に位置するセグメントリングに設けられ
た注入孔にも、前記粘動性注入材を注入することを特徴
とする。
〜請求項１２のいずれかに記載のシールド余掘り部先行
充填置換機構において、前記第１の圧入機構は、前記シ
ールド機の直後に位置するセグメントリングに設けられ
た注入孔にも、前記粘動性注入材を注入することを特徴
とする。
【００２７】この請求項１３記載の発明によれば、請求
項６に記載の発明を容易に実現できるシールド余掘り部
先行充填置換機構となる。
項６に記載の発明を容易に実現できるシールド余掘り部
先行充填置換機構となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、図１、図２、図３および図
４を参照して、本発明の一実施例であるシールド余掘り
部先行充填置換機構１について詳細に説明する。図１
は、シールド余掘り部先行充填置換機構１の全体を説明
する垂直方向の断面概略図であり、図２はシールド余掘
り部先行充填置換機構１の動作を説明するフローチャー
トである。また、図３は、シールド余掘り部先行充填置
換機構１の動作を説明する一部省略の水平方向の断面図
であり、図４はシールド余掘り部先行充填置換機構１の
動作の要点を説明する円周方向の断面概略図である。
４を参照して、本発明の一実施例であるシールド余掘り
部先行充填置換機構１について詳細に説明する。図１
は、シールド余掘り部先行充填置換機構１の全体を説明
する垂直方向の断面概略図であり、図２はシールド余掘
り部先行充填置換機構１の動作を説明するフローチャー
トである。また、図３は、シールド余掘り部先行充填置
換機構１の動作を説明する一部省略の水平方向の断面図
であり、図４はシールド余掘り部先行充填置換機構１の
動作の要点を説明する円周方向の断面概略図である。
【００２９】まず、シールド余掘り部先行充填置換機構
１の構成について説明する。シールド余掘り部先行充填
置換機構１は、地盤２に地下空洞形成用の穴５を掘削す
るシールド機１０と、穴５の内周を覆う曲線用セグメン
トリング２１，２１・・・，遮蔽袋付きセグメントリン
グ２２，２２・・・および直線用セグメントリング２
３，２３・・・と、シールド機１０と穴５の間に充填材
３（粘動性注入材）を充填する充填機構３０（第１の圧
入機構）と、曲線用セグメントリング２１，２１・・・
と穴５との間に裏込め材４（瞬結性注入材）を注入する
注入機構４０（第２の圧入機構）と、充填機構３０を制
御する制御機構５０（制御手段：図示省略）と、により
概略構成される。
１の構成について説明する。シールド余掘り部先行充填
置換機構１は、地盤２に地下空洞形成用の穴５を掘削す
るシールド機１０と、穴５の内周を覆う曲線用セグメン
トリング２１，２１・・・，遮蔽袋付きセグメントリン
グ２２，２２・・・および直線用セグメントリング２
３，２３・・・と、シールド機１０と穴５の間に充填材
３（粘動性注入材）を充填する充填機構３０（第１の圧
入機構）と、曲線用セグメントリング２１，２１・・・
と穴５との間に裏込め材４（瞬結性注入材）を注入する
注入機構４０（第２の圧入機構）と、充填機構３０を制
御する制御機構５０（制御手段：図示省略）と、により
概略構成される。
【００３０】充填材３は、例えば周知のシールド工法に
用いられる充填材であり、粘度と比重を調整した、粘土
鉱物と増粘材と水の混合物である。通常、充填材３は、
粘土鉱物と水から成る主材３ａと、主に増粘材から成る
助材３ｂと、に分かれており、注入直前に主材３ａと助
材３ｂとを混合して用いる。ここで、充填材３に求めら
れる性質としては、穴５とシールド機１０，曲線用セグ
メントリング２１，遮蔽袋付きセグメントリング２２と
の間に空隙を生じず、また、シールド機１０の動作を妨
げない程度の流動性を有すること、また、礫等の落下を
抑制する適正な粘度と比重を有すること、また、裏込め
材４との置換が容易であること、さらに、地下水などで
材料分離を起こさないこと、などである。また、裏込め
材４は周知の二液瞬結型の充填材である。
用いられる充填材であり、粘度と比重を調整した、粘土
鉱物と増粘材と水の混合物である。通常、充填材３は、
粘土鉱物と水から成る主材３ａと、主に増粘材から成る
助材３ｂと、に分かれており、注入直前に主材３ａと助
材３ｂとを混合して用いる。ここで、充填材３に求めら
れる性質としては、穴５とシールド機１０，曲線用セグ
メントリング２１，遮蔽袋付きセグメントリング２２と
の間に空隙を生じず、また、シールド機１０の動作を妨
げない程度の流動性を有すること、また、礫等の落下を
抑制する適正な粘度と比重を有すること、また、裏込め
材４との置換が容易であること、さらに、地下水などで
材料分離を起こさないこと、などである。また、裏込め
材４は周知の二液瞬結型の充填材である。
【００３１】シールド機１０は、トンネル切羽面と当接
するフード部１１と、セグメントリングを組み立てる空
間を確保するテール部１２と、フード部１１とテール部
１２とを屈曲可能に接続する接続部１３と、により概略
構成される。フード部１１は、最前部に、周知の掘削機
構１１ａと、掘削機構１１ａのチャンバー内圧を測定し
て制御機構５０に出力する土圧計１１ｂ（チャンバー内
圧検出手段）と、を有しており、また、テール部１２は
掘削機構１１ａの排土を排出する周知の排土機構１２ａ
を有する。また、シールド機１０は、シールド機１０の
位置および姿勢を検出して制御機構５０に出力する周知
の位置姿勢検出手段１０ａ（図示省略）を有する。ま
た、掘削機構１１ａは、シールドジャッキ速度，オーバ
ーカッターストローク量，オーバーカッター可動範囲な
どの掘削条件を制御機構５０に出力する。すなわち、シ
ールド機１０は、従来のシールド機と概略同じ構造であ
るが、フード部１１において、シールド機１０と穴５の
間に充填材３を充填するための注入孔１１ｃ，１１ｃ・
・・を、掘削機構１１ａの直後に、円周方向に例えば９
０゜おきに設けた構造である。
するフード部１１と、セグメントリングを組み立てる空
間を確保するテール部１２と、フード部１１とテール部
１２とを屈曲可能に接続する接続部１３と、により概略
構成される。フード部１１は、最前部に、周知の掘削機
構１１ａと、掘削機構１１ａのチャンバー内圧を測定し
て制御機構５０に出力する土圧計１１ｂ（チャンバー内
圧検出手段）と、を有しており、また、テール部１２は
掘削機構１１ａの排土を排出する周知の排土機構１２ａ
を有する。また、シールド機１０は、シールド機１０の
位置および姿勢を検出して制御機構５０に出力する周知
の位置姿勢検出手段１０ａ（図示省略）を有する。ま
た、掘削機構１１ａは、シールドジャッキ速度，オーバ
ーカッターストローク量，オーバーカッター可動範囲な
どの掘削条件を制御機構５０に出力する。すなわち、シ
ールド機１０は、従来のシールド機と概略同じ構造であ
るが、フード部１１において、シールド機１０と穴５の
間に充填材３を充填するための注入孔１１ｃ，１１ｃ・
・・を、掘削機構１１ａの直後に、円周方向に例えば９
０゜おきに設けた構造である。
【００３２】曲線用セグメントリング２１は、曲線状の
鋼製円筒であり、円弧状鋼板２１ａ，２１ａ・・・をシ
ールド機１１のテール部１２において組み立てることに
より作製される、トンネルの曲線部に用いられるセグメ
ントリングである。また、円弧部２１ａは、外部と内部
を導通する注入孔２１ｂを有する。すなわち、曲線用セ
グメントリング２１は、周知の曲線用セグメントリング
と概略同じ構造である。
鋼製円筒であり、円弧状鋼板２１ａ，２１ａ・・・をシ
ールド機１１のテール部１２において組み立てることに
より作製される、トンネルの曲線部に用いられるセグメ
ントリングである。また、円弧部２１ａは、外部と内部
を導通する注入孔２１ｂを有する。すなわち、曲線用セ
グメントリング２１は、周知の曲線用セグメントリング
と概略同じ構造である。
【００３３】遮蔽袋付きセグメントリング２２は、通常
のセグメントリングの背面に遮蔽袋２２ａを、円弧部毎
に、外周全面に設けた構造である。ここで、遮蔽袋２２
ａは、施工前はしぼんでいるが、遮蔽袋付きセグメント
リング２２内部と導通している注入孔（図示省略）を介
して注入材を注入されることにより膨らみ、遮蔽袋付き
セグメントリング２２を穴５内に固定する。また、袋付
きセグメントリング２２は曲線用セグメントリング２
１，２１・・・の間に、例えば２つおきに設置される。
すなわち、周知の遮蔽袋付きセグメントリングと概略同
じ構成であり、また使い方をされる。
のセグメントリングの背面に遮蔽袋２２ａを、円弧部毎
に、外周全面に設けた構造である。ここで、遮蔽袋２２
ａは、施工前はしぼんでいるが、遮蔽袋付きセグメント
リング２２内部と導通している注入孔（図示省略）を介
して注入材を注入されることにより膨らみ、遮蔽袋付き
セグメントリング２２を穴５内に固定する。また、袋付
きセグメントリング２２は曲線用セグメントリング２
１，２１・・・の間に、例えば２つおきに設置される。
すなわち、周知の遮蔽袋付きセグメントリングと概略同
じ構成であり、また使い方をされる。
【００３４】直線用セグメントリング２３は、穴５の直
線部に用いられる周知のセグメントリングである。
線部に用いられる周知のセグメントリングである。
【００３５】充填機構３０は、充填材３の主材３ａを作
製する主材作製部３１と、主材作製部３１と配管３２を
介して接続する圧送ポンプ３３と、配管３４を介して圧
送ポンプ３３と接続していて、主材作製部３１から送り
込まれた主材３ａに助材３ｂを混合して充填材３とする
助材混合部３５と、充填材３を助材混合部３５から所定
箇所に送る複数の配管３６，３６・・・と、により概略
構成される。ここで、主材作製部３１と圧送ポンプ３３
とは例えば地上に配置され、その他の構成部は穴５内の
セグメントリング内に配置される。
製する主材作製部３１と、主材作製部３１と配管３２を
介して接続する圧送ポンプ３３と、配管３４を介して圧
送ポンプ３３と接続していて、主材作製部３１から送り
込まれた主材３ａに助材３ｂを混合して充填材３とする
助材混合部３５と、充填材３を助材混合部３５から所定
箇所に送る複数の配管３６，３６・・・と、により概略
構成される。ここで、主材作製部３１と圧送ポンプ３３
とは例えば地上に配置され、その他の構成部は穴５内の
セグメントリング内に配置される。
【００３６】主材作製部３１は、水と粘土鉱物を混合し
て主材３ａを作製するミキサー３１ａと、ミキサー３１
ａにより作製された主材３ａを攪拌保持するアジテータ
３１ｂと、により概略構成される。
て主材３ａを作製するミキサー３１ａと、ミキサー３１
ａにより作製された主材３ａを攪拌保持するアジテータ
３１ｂと、により概略構成される。
【００３７】圧送ポンプ３３は通常の圧送ポンプであ
る。
る。
【００３８】助材混合部３５は、主材３ａに助材３ｂを
混合して充填材３を作製する混合装置３５ａ，３５ａ
と、混合装置３５ａ，３５ａから配管３６に充填材３を
圧送する圧送ポンプ３５ｂ，３５ｂと、制御機構５０か
らの指示に従って圧送ポンプ３５ｂ，３５ｂの駆動条件
を変更する制御盤３５ｃと、により概略構成される。こ
こで、混合装置３５ａと圧送ポンプ３５ｂは、それぞれ
周知の混合機構と圧送ポンプである。
混合して充填材３を作製する混合装置３５ａ，３５ａ
と、混合装置３５ａ，３５ａから配管３６に充填材３を
圧送する圧送ポンプ３５ｂ，３５ｂと、制御機構５０か
らの指示に従って圧送ポンプ３５ｂ，３５ｂの駆動条件
を変更する制御盤３５ｃと、により概略構成される。こ
こで、混合装置３５ａと圧送ポンプ３５ｂは、それぞれ
周知の混合機構と圧送ポンプである。
【００３９】配管３６は、途中に、充填材３の注入圧力
を測定する圧力計３６ａ（注入圧検出手段）と、充填材
３の注入速度を検出する注入速度計３６ｂ（注入速度検
出手段）と、充填材３の充填量を検出する注入量積算計
３６ｃ（注入量検出手段）と、を有するほか、可変弁な
どの注入量制御手段３６ｄを有する。また、配管３６，
３６・・・のうち、一部はフード部１１の注入孔１１
ｃ，１１ｃ・・・に接続しており、残りはテール部１２
直後であるテールボイド部に位置する曲線用セグメント
リング２１ｘの注入孔２１ｂ，２１ｂ・・・に接続す
る。
を測定する圧力計３６ａ（注入圧検出手段）と、充填材
３の注入速度を検出する注入速度計３６ｂ（注入速度検
出手段）と、充填材３の充填量を検出する注入量積算計
３６ｃ（注入量検出手段）と、を有するほか、可変弁な
どの注入量制御手段３６ｄを有する。また、配管３６，
３６・・・のうち、一部はフード部１１の注入孔１１
ｃ，１１ｃ・・・に接続しており、残りはテール部１２
直後であるテールボイド部に位置する曲線用セグメント
リング２１ｘの注入孔２１ｂ，２１ｂ・・・に接続す
る。
【００４０】注入機構４０は、裏込め材４を構成する２
液を別個に蓄積・圧送する圧送装置４１と、裏込めを行
う曲線用セグメントリング２１の注入孔２１ｂまで裏込
め材４を構成する２液を別個に送る配管４２，４２と、
により概略構成される。すなわち、裏込め材４を圧送・
注入する周知の注入機構とほぼ同じ構成である。
液を別個に蓄積・圧送する圧送装置４１と、裏込めを行
う曲線用セグメントリング２１の注入孔２１ｂまで裏込
め材４を構成する２液を別個に送る配管４２，４２と、
により概略構成される。すなわち、裏込め材４を圧送・
注入する周知の注入機構とほぼ同じ構成である。
【００４１】制御機構５０は、ＣＰＵと、ＲＯＭと、Ｒ
ＡＭと、記憶媒体を有する記憶装置と、キーボードなど
の入力部と、ＣＲＴやＬＣＤなどの表示装置と、により
概略構成される。すなわち、周知のコンピューターと概
略同じ構成をとる。ここで、前記記憶媒体は、磁気的、
光学的記録媒体、もしくは半導体メモリで構成されてお
り、前記記憶装置に固定的に設けたもの、若しくは脱着
自在に装着するものである。また、制御機構５０は、位
置姿勢検出手段１０ａからはシールド機１０の位置およ
び姿勢を、掘削機構１１ａから掘削条件を、土圧計１１
ｂからは掘削機構１１ａのチャンバー内圧を、圧力計３
６ａからは充填材３の充填圧力を、注入速度計３６ｂか
らは充填材３の注入速度を、注入量積算計３６ｃからは
充填材３の充填量を、それぞれ入力される。すなわち、
前記ＣＰＵは、上記した各測定値を認識した後、前記Ｒ
ＯＭに予め記憶されている演算プログラムに従って、制
御盤３５ｃを介して圧送ポンプ３５ｂ，３５ｂを制御し
て充填材３の注入圧力を掘削機構１１ａのチャンバー内
圧より高い状態に維持すると共に、シールド機１０の位
置および姿勢，掘削機構１１ａの掘削条件から、余掘り
量および充填材３の最適注入量を算出して、注入量制御
手段３６ｄを制御してこの最適注入量を実現する。
ＡＭと、記憶媒体を有する記憶装置と、キーボードなど
の入力部と、ＣＲＴやＬＣＤなどの表示装置と、により
概略構成される。すなわち、周知のコンピューターと概
略同じ構成をとる。ここで、前記記憶媒体は、磁気的、
光学的記録媒体、もしくは半導体メモリで構成されてお
り、前記記憶装置に固定的に設けたもの、若しくは脱着
自在に装着するものである。また、制御機構５０は、位
置姿勢検出手段１０ａからはシールド機１０の位置およ
び姿勢を、掘削機構１１ａから掘削条件を、土圧計１１
ｂからは掘削機構１１ａのチャンバー内圧を、圧力計３
６ａからは充填材３の充填圧力を、注入速度計３６ｂか
らは充填材３の注入速度を、注入量積算計３６ｃからは
充填材３の充填量を、それぞれ入力される。すなわち、
前記ＣＰＵは、上記した各測定値を認識した後、前記Ｒ
ＯＭに予め記憶されている演算プログラムに従って、制
御盤３５ｃを介して圧送ポンプ３５ｂ，３５ｂを制御し
て充填材３の注入圧力を掘削機構１１ａのチャンバー内
圧より高い状態に維持すると共に、シールド機１０の位
置および姿勢，掘削機構１１ａの掘削条件から、余掘り
量および充填材３の最適注入量を算出して、注入量制御
手段３６ｄを制御してこの最適注入量を実現する。
【００４２】次に、シールド余掘り部先行充填置換機構
１の動作について説明する。ここで、穴５の直線部にお
けるシールド余掘り部先行充填置換機構１の動作は、従
来のシールド工法と同様であるので説明を省略し、穴５
の急曲線部における動作のみを、図２のフローチャート
に従って、図３および図４を参照しつつ説明する。ここ
で、図３および図４においては、配管３６，３６・・・
および注入孔２１ｂ，２１ｂ・・・を省略する。
１の動作について説明する。ここで、穴５の直線部にお
けるシールド余掘り部先行充填置換機構１の動作は、従
来のシールド工法と同様であるので説明を省略し、穴５
の急曲線部における動作のみを、図２のフローチャート
に従って、図３および図４を参照しつつ説明する。ここ
で、図３および図４においては、配管３６，３６・・・
および注入孔２１ｂ，２１ｂ・・・を省略する。
【００４３】まず、シールド機１０を用いて、穴５を急
曲線状に掘削する。ここで、図３に示すように、穴５は
設計上の大きさより大きく掘られ、余掘り部５ａを形成
する。ここで、充填機構３０を用いて、注入孔１１ｃ，
１１ｃ・・・からは余掘り部５ａに、テール部１２の直
後に位置する曲線用セグメントリング２１ｘの注入孔２
１ｂ，２１ｂ・・・からはテールボイド部に、それぞれ
充填材３を充填する。（ステップＳ１）。この際、すべ
ての注入孔１１ｃ，１１ｃ・・・からは、図４（Ａ）に
示すように、同時に充填材３を充填し、また、曲線用セ
グメントリング２１ｘにおいては、底部側に位置する注
入孔２１ｂ，２１ｂ・・・から順次充填する。これによ
り、穴５内部は掘削直後から充填材３を加圧充填するこ
ととなるため、地山落ちや地盤沈下は従来より生じにく
い。また、制御機構５０の働きにより、充填材３の注入
圧は、掘削機構１１ａのチャンバー内圧より高い状態に
維持されるため、排土は余掘り部５ａに廻り込まず、切
羽は安定する。
曲線状に掘削する。ここで、図３に示すように、穴５は
設計上の大きさより大きく掘られ、余掘り部５ａを形成
する。ここで、充填機構３０を用いて、注入孔１１ｃ，
１１ｃ・・・からは余掘り部５ａに、テール部１２の直
後に位置する曲線用セグメントリング２１ｘの注入孔２
１ｂ，２１ｂ・・・からはテールボイド部に、それぞれ
充填材３を充填する。（ステップＳ１）。この際、すべ
ての注入孔１１ｃ，１１ｃ・・・からは、図４（Ａ）に
示すように、同時に充填材３を充填し、また、曲線用セ
グメントリング２１ｘにおいては、底部側に位置する注
入孔２１ｂ，２１ｂ・・・から順次充填する。これによ
り、穴５内部は掘削直後から充填材３を加圧充填するこ
ととなるため、地山落ちや地盤沈下は従来より生じにく
い。また、制御機構５０の働きにより、充填材３の注入
圧は、掘削機構１１ａのチャンバー内圧より高い状態に
維持されるため、排土は余掘り部５ａに廻り込まず、切
羽は安定する。
【００４４】次に、掘削した穴５に、シールド機１０の
テール部１２内部において、曲線用セグメントリング２
１あるいは遮蔽袋付きセグメントリング２２を組み立て
る（ステップＳ２）。
テール部１２内部において、曲線用セグメントリング２
１あるいは遮蔽袋付きセグメントリング２２を組み立て
る（ステップＳ２）。
【００４５】次に、曲線用セグメントリング２１ｘの直
後に位置する遮蔽袋付きセグメントリング２２ｘの遮蔽
袋２２ａ，２２ａ・・・を膨らませ、遮蔽袋付きセグメ
ントリング２２ｘを穴５の内壁に固定するとともに、穴
５を区切る（ステップＳ３）。この際、遮蔽袋２２ａ，
２２ａ・・は、底部側から順次膨らませる。これによ
り、シールド機１０は、遮蔽袋付きセグメントリング２
２ｘや、後方に位置するその他の遮蔽袋付きセグメント
リング２２，２２・・・あるいは裏込め材４を支えとし
て推進できる。
後に位置する遮蔽袋付きセグメントリング２２ｘの遮蔽
袋２２ａ，２２ａ・・・を膨らませ、遮蔽袋付きセグメ
ントリング２２ｘを穴５の内壁に固定するとともに、穴
５を区切る（ステップＳ３）。この際、遮蔽袋２２ａ，
２２ａ・・は、底部側から順次膨らませる。これによ
り、シールド機１０は、遮蔽袋付きセグメントリング２
２ｘや、後方に位置するその他の遮蔽袋付きセグメント
リング２２，２２・・・あるいは裏込め材４を支えとし
て推進できる。
【００４６】次に、遮蔽袋付きセグメントリング２２ｘ
の遮蔽袋２２ａ，２２ａ・・・と、曲線用セグメントリ
ング２１ｙ，２１ｚを介して遮蔽袋付きセグメントリン
グ２２ｘの後方に位置する遮蔽袋付きセグメントリング
２２ｙの遮蔽袋２２ａ，２２ａ・・との間において、以
下の工法に従って充填材３を裏込め材４に置換する（ス
テップＳ４）。すなわち、図３および図４（Ｂ）に示す
ように、曲線用セグメントリング２１ｙ，２１ｚの底部
側に位置する注入孔２１ｂ１（第１の注入孔）から順
次、裏込め材４を圧入する。ここで、注入孔２１ｂ１の
上方に隣接する注入孔２１ｂ２（第２の注入孔）を解放
するため、充填材３は注入孔２１ｂ２から曲線用セグメ
ントリング２１ｙ，２１ｚ内部に出てくる。ここで、注
入孔２１ｂ２から裏込め材４が出てきたときに裏込め材
４の圧入を修了し、注入孔２１ｂ２を新たに注入孔２１
ｂ１として同様の作業を行う。
の遮蔽袋２２ａ，２２ａ・・・と、曲線用セグメントリ
ング２１ｙ，２１ｚを介して遮蔽袋付きセグメントリン
グ２２ｘの後方に位置する遮蔽袋付きセグメントリング
２２ｙの遮蔽袋２２ａ，２２ａ・・との間において、以
下の工法に従って充填材３を裏込め材４に置換する（ス
テップＳ４）。すなわち、図３および図４（Ｂ）に示す
ように、曲線用セグメントリング２１ｙ，２１ｚの底部
側に位置する注入孔２１ｂ１（第１の注入孔）から順
次、裏込め材４を圧入する。ここで、注入孔２１ｂ１の
上方に隣接する注入孔２１ｂ２（第２の注入孔）を解放
するため、充填材３は注入孔２１ｂ２から曲線用セグメ
ントリング２１ｙ，２１ｚ内部に出てくる。ここで、注
入孔２１ｂ２から裏込め材４が出てきたときに裏込め材
４の圧入を修了し、注入孔２１ｂ２を新たに注入孔２１
ｂ１として同様の作業を行う。
【００４７】また、ステップＳ４にて置換された裏込め
材４は瞬結性であるため、すぐに固まって曲線用セグメ
ントリング２１ｙ，２１ｚを穴５の内壁に固定する。そ
の後、ステップＳ１に戻って同様の作業を繰り返す（ス
テップＳ５）。
材４は瞬結性であるため、すぐに固まって曲線用セグメ
ントリング２１ｙ，２１ｚを穴５の内壁に固定する。そ
の後、ステップＳ１に戻って同様の作業を繰り返す（ス
テップＳ５）。
【００４８】以上より、本発明の一実施例であるシール
ド余掘り部先行充填置換機構１によれば、シールド機１
０の掘削機構１１ａによって急曲線状に穴５を掘削して
余掘り部５ａが生じても、余掘り部５ａは、粘動性の充
填材３を、掘削機構１１ａの直後に位置する注入孔１１
ｃ，１１ｃ・・・およびシールド機１０の直後に位置す
る曲線用セグメントリング２１ｘの注入孔２１ｂ，２１
ｂ・・・から、加圧した状態に充填される。また、充填
材３は、遮蔽袋付きセグメントリング２２ｘ，２２ｙの
間において瞬結性の充填材である裏込め材４に置換され
るので、遮蔽袋付きセグメントリング２２ｘ，２２ｙの
間に位置する曲線用セグメントリング２１ｙ，２１ｚは
穴５の内壁に固定される。従って、余掘り部５ａにおい
ても、地山落ちや地盤沈下は従来より生じにくく、地盤
変状を起こしにくくなる。このため、従来よりも地盤改
良を行う必要性は低下するため、道路交通に対する影響
や、騒音なども少なくなるほか、従来工法と比べて経済
的にも優れる。
ド余掘り部先行充填置換機構１によれば、シールド機１
０の掘削機構１１ａによって急曲線状に穴５を掘削して
余掘り部５ａが生じても、余掘り部５ａは、粘動性の充
填材３を、掘削機構１１ａの直後に位置する注入孔１１
ｃ，１１ｃ・・・およびシールド機１０の直後に位置す
る曲線用セグメントリング２１ｘの注入孔２１ｂ，２１
ｂ・・・から、加圧した状態に充填される。また、充填
材３は、遮蔽袋付きセグメントリング２２ｘ，２２ｙの
間において瞬結性の充填材である裏込め材４に置換され
るので、遮蔽袋付きセグメントリング２２ｘ，２２ｙの
間に位置する曲線用セグメントリング２１ｙ，２１ｚは
穴５の内壁に固定される。従って、余掘り部５ａにおい
ても、地山落ちや地盤沈下は従来より生じにくく、地盤
変状を起こしにくくなる。このため、従来よりも地盤改
良を行う必要性は低下するため、道路交通に対する影響
や、騒音なども少なくなるほか、従来工法と比べて経済
的にも優れる。
【００４９】また、制御機構５０の働きにより、充填材
３の注入圧は、掘削機構１１ａのチャンバー内圧より高
い状態に維持されるため、排土は余掘り部５ａに廻り込
まず、切羽は安定する。また、充填材３を裏込め材４に
置換する際に、裏込め材４を曲線用セグメントリング２
１ｙ，２１ｚの底部から注入するとともに充填材３をそ
の上部から抜くので、確実に充填材３を裏込め材４に置
換できる。さらに、制御機構５０を設け、自動で充填材
３の注入圧力を掘削機構１１ａのチャンバー内圧より高
い状態に維持すると共に、シールド機１０の位置および
姿勢，掘削機構１１ａの掘削条件から、余掘り量および
充填材３の最適注入量を算出して、注入量制御手段３６
ｄを制御して前記最適注入量を実現するので、施工は容
易かつ確実に行える。
３の注入圧は、掘削機構１１ａのチャンバー内圧より高
い状態に維持されるため、排土は余掘り部５ａに廻り込
まず、切羽は安定する。また、充填材３を裏込め材４に
置換する際に、裏込め材４を曲線用セグメントリング２
１ｙ，２１ｚの底部から注入するとともに充填材３をそ
の上部から抜くので、確実に充填材３を裏込め材４に置
換できる。さらに、制御機構５０を設け、自動で充填材
３の注入圧力を掘削機構１１ａのチャンバー内圧より高
い状態に維持すると共に、シールド機１０の位置および
姿勢，掘削機構１１ａの掘削条件から、余掘り量および
充填材３の最適注入量を算出して、注入量制御手段３６
ｄを制御して前記最適注入量を実現するので、施工は容
易かつ確実に行える。
【００５０】なお、本発明は本実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意の変形
が可能である。たとえば、制御機構５０を設けずに手動
で制御してもよい。この場合は、圧送ポンプ制御盤３５
ｃ付近に、位置姿勢検出手段１０ａ，掘削機構１１ａ，
土圧計１１ｂ，圧力計３６ａ，注入速度計３６ｂ，注入
量積算計３６ｃの検出結果をそれぞれ表示すると、操作
者は、これらの表示結果を見ながら圧送ポンプ３５ｂ，
３５ｂを操作できる。また、充填材３として粘土鉱物と
増粘材と水の混合物を用いたが、その他に粘土鉱物その
ものや、ベントナイトと粘土の混合物を用いることもで
きる。さらに、主材作製部３１と圧送ポンプ３３とは例
えば地上に配置される必要はなく、大規模な工事の場合
は穴５内のセグメントリング内に配置される場合もあ
る。また、助材混合部３５も穴５内のセグメントリング
内に配置される必要はなく、小規模な工事の場合は地上
に配置される場合もある。
ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意の変形
が可能である。たとえば、制御機構５０を設けずに手動
で制御してもよい。この場合は、圧送ポンプ制御盤３５
ｃ付近に、位置姿勢検出手段１０ａ，掘削機構１１ａ，
土圧計１１ｂ，圧力計３６ａ，注入速度計３６ｂ，注入
量積算計３６ｃの検出結果をそれぞれ表示すると、操作
者は、これらの表示結果を見ながら圧送ポンプ３５ｂ，
３５ｂを操作できる。また、充填材３として粘土鉱物と
増粘材と水の混合物を用いたが、その他に粘土鉱物その
ものや、ベントナイトと粘土の混合物を用いることもで
きる。さらに、主材作製部３１と圧送ポンプ３３とは例
えば地上に配置される必要はなく、大規模な工事の場合
は穴５内のセグメントリング内に配置される場合もあ
る。また、助材混合部３５も穴５内のセグメントリング
内に配置される必要はなく、小規模な工事の場合は地上
に配置される場合もある。
【００５１】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、前記シー
ルド機の掘削機構によって急曲線状に穴を掘削して余掘
り部が生じても、この余掘り部は、粘動性注入材によっ
て加圧した状態に充填される。また、前記粘動性注入材
は、瞬結性注入材に置換されるので、遮蔽袋付きセグメ
ントリングの間に位置するセグメントリングは前記穴の
内壁に固定される。従って、前記余掘り部においても、
地山落ちや地盤沈下は従来より生じにくく、地盤変状を
起こしにくくなる。このため、従来よりも地盤改良を行
う必要性は低下するため、道路交通に対する影響や、騒
音なども少なくなるほか、従来工法と比べて経済的にも
優れる。
ルド機の掘削機構によって急曲線状に穴を掘削して余掘
り部が生じても、この余掘り部は、粘動性注入材によっ
て加圧した状態に充填される。また、前記粘動性注入材
は、瞬結性注入材に置換されるので、遮蔽袋付きセグメ
ントリングの間に位置するセグメントリングは前記穴の
内壁に固定される。従って、前記余掘り部においても、
地山落ちや地盤沈下は従来より生じにくく、地盤変状を
起こしにくくなる。このため、従来よりも地盤改良を行
う必要性は低下するため、道路交通に対する影響や、騒
音なども少なくなるほか、従来工法と比べて経済的にも
優れる。
【００５２】また、請求項２記載の発明によれば、前記
瞬結性注入材を下方から注入することにより、前記粘動
性注入材を前記セグメントリングの上方に設けた孔から
前記セグメントリング内に排出するので、確実に前記粘
動性注入材を前記瞬結性注入材に置換できる。
瞬結性注入材を下方から注入することにより、前記粘動
性注入材を前記セグメントリングの上方に設けた孔から
前記セグメントリング内に排出するので、確実に前記粘
動性注入材を前記瞬結性注入材に置換できる。
【００５３】また、請求項３に記載した発明によれば、
請求項１または請求項２に記載の発明に用いる粘動性注
入材が実現する。
請求項１または請求項２に記載の発明に用いる粘動性注
入材が実現する。
【００５４】また、請求項４記載の発明によれば、前記
粘動性注入材の注入圧を、前記掘削機構のチャンバー内
圧より高い値に維持するので、排土は余掘り部に廻り込
まず、切羽は安定する。
粘動性注入材の注入圧を、前記掘削機構のチャンバー内
圧より高い値に維持するので、排土は余掘り部に廻り込
まず、切羽は安定する。
【００５５】また、請求項５記載の発明よれば、さらに
確実に、前記余掘り部に前記粘動性注入材を加圧した状
態で充填できる。
確実に、前記余掘り部に前記粘動性注入材を加圧した状
態で充填できる。
【００５６】また、請求項６記載の発明によれば、前記
穴と前記複数のセグメントリングとの隙間である余掘り
部の体積を算出し、前記余掘り部の体積の変化量を算出
して、前記テールボイド部における前記粘動性注入材の
注入量および注入速度を制御するため、施工は容易かつ
確実に行える。
穴と前記複数のセグメントリングとの隙間である余掘り
部の体積を算出し、前記余掘り部の体積の変化量を算出
して、前記テールボイド部における前記粘動性注入材の
注入量および注入速度を制御するため、施工は容易かつ
確実に行える。
【００５７】また、請求項７記載の発明によれば、前記
粘動性注入材を、前記シールド機の掘削機構の直後にお
いては周方向に均等に注入し、前記シールド機と前記遮
蔽袋を有するセグメントリングとの間においては底部か
ら先に充填するので、請求項６記載の効果を確実に得ら
れる。
粘動性注入材を、前記シールド機の掘削機構の直後にお
いては周方向に均等に注入し、前記シールド機と前記遮
蔽袋を有するセグメントリングとの間においては底部か
ら先に充填するので、請求項６記載の効果を確実に得ら
れる。
【００５８】また、請求項８記載の発明によれば、請求
項１記載の発明を行えるシールド機を作製できる。
項１記載の発明を行えるシールド機を作製できる。
【００５９】また、請求項９記載の発明によれば、請求
項１記載の発明を行えるシールド余掘り部先行充填置換
機構が実現する。
項１記載の発明を行えるシールド余掘り部先行充填置換
機構が実現する。
【００６０】また、請求項１０記載の発明によれば、前
記掘削機構のチャンバー内圧の検出値と前記粘動性注入
材の注入圧力を認識できるため、請求項４記載の発明を
容易に行えるシールド余掘り部先行充填置換機構とな
る。
記掘削機構のチャンバー内圧の検出値と前記粘動性注入
材の注入圧力を認識できるため、請求項４記載の発明を
容易に行えるシールド余掘り部先行充填置換機構とな
る。
【００６１】また、請求項１１記載の発明によれば、前
記チャンバー内圧検出手段および前記注入圧検出手段の
検出値を受け取るとともに前記第１の圧入機構を自動で
制御する制御手段と、を設けるので、さらに容易に請求
項４記載の発明を行えるシールド余掘り部先行充填置換
機構となる。
記チャンバー内圧検出手段および前記注入圧検出手段の
検出値を受け取るとともに前記第１の圧入機構を自動で
制御する制御手段と、を設けるので、さらに容易に請求
項４記載の発明を行えるシールド余掘り部先行充填置換
機構となる。
【００６２】また、請求項１２記載の発明によれば、請
求項５に記載の発明を容易に行えるシールド余掘り部先
行充填置換機構となる。
求項５に記載の発明を容易に行えるシールド余掘り部先
行充填置換機構となる。
【００６３】また、請求項１３記載の発明によれば、請
求項６に記載の発明を容易に行えるシールド余掘り部先
行充填置換機構となる。
求項６に記載の発明を容易に行えるシールド余掘り部先
行充填置換機構となる。
【図１】本発明の一実施の形態であるシールド余掘り部
先行充填置換機構１の全体を説明する垂直方向の断面概
略図である。
先行充填置換機構１の全体を説明する垂直方向の断面概
略図である。
【図２】シールド余掘り部先行充填置換機構１の動作を
説明するフローチャートである。
説明するフローチャートである。
【図３】シールド余掘り部先行充填置換機構１の動作を
説明する一部省略の水平方向の断面図である。
説明する一部省略の水平方向の断面図である。
【図４】シールド余掘り部先行充填置換機構１の動作の
要点を説明する円周方向の断面概略図である。
要点を説明する円周方向の断面概略図である。
【図５】シールド余掘り部先行充填置換機構１００を用
いて地盤２に急曲線状のトンネルを形成する方法を説明
する図である
いて地盤２に急曲線状のトンネルを形成する方法を説明
する図である
１，１００ シールド余掘り部先
行充填置換機構 ２ 地盤 ３ 充填材（粘動性注入
材） ４ 裏込め材（瞬結性充
填材） ５ 穴 １０ シールド機 １０ａ 位置姿勢検出手段 １１ フード部 １１ａ 掘削機構 １１ｂ 土圧計（チャンバー
内圧検出手段） １１ｃ 注入孔 ２１ 曲線用セグメントリ
ング ２２ 遮蔽袋付きセグメン
トリング ２３ 直線用セグメントリ
ング ３０ 充填機構（第１の圧
入機構） ３１ 主材作製部 ３２，３４，３６ 配管 ３３ 圧送ポンプ ３５ 助材混合部 ３６ａ 圧力計（注入圧検出
手段） ３６ｂ 注入速度計（注入速
度検出手段） ３６ｃ 注入量積算計（注入
量検出手段） ４０ 注入機構（第２の圧
入機構） ５０ 制御機構（制御手
段）
行充填置換機構 ２ 地盤 ３ 充填材（粘動性注入
材） ４ 裏込め材（瞬結性充
填材） ５ 穴 １０ シールド機 １０ａ 位置姿勢検出手段 １１ フード部 １１ａ 掘削機構 １１ｂ 土圧計（チャンバー
内圧検出手段） １１ｃ 注入孔 ２１ 曲線用セグメントリ
ング ２２ 遮蔽袋付きセグメン
トリング ２３ 直線用セグメントリ
ング ３０ 充填機構（第１の圧
入機構） ３１ 主材作製部 ３２，３４，３６ 配管 ３３ 圧送ポンプ ３５ 助材混合部 ３６ａ 圧力計（注入圧検出
手段） ３６ｂ 注入速度計（注入速
度検出手段） ３６ｃ 注入量積算計（注入
量検出手段） ４０ 注入機構（第２の圧
入機構） ５０ 制御機構（制御手
段）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１１月１０日（１９９９．１１．
１０）
１０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 シールド余掘り部の先行充填置換工法
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば急曲線状の
トンネルや坑道をシールド工法にて作製しても、余掘り
部の緩みや肌落ちを起こさないシールド余掘り部の先行
充填置換工法に関する。
トンネルや坑道をシールド工法にて作製しても、余掘り
部の緩みや肌落ちを起こさないシールド余掘り部の先行
充填置換工法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】上記事情に鑑み、本発明は、地山落ちや地
盤沈下を起こす可能性を従来より低下させることによ
り、地盤改良の必要性を従来より低下させたシールド余
掘り部の先行充填置換工法を提供することを目的とす
る。
盤沈下を起こす可能性を従来より低下させることによ
り、地盤改良の必要性を従来より低下させたシールド余
掘り部の先行充填置換工法を提供することを目的とす
る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】削除
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】削除
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】削除
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】削除
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】削除
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】削除
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本重 信宏 千葉県流山市三輪野山963番14号 (72)発明者 大川 隆司 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 (72)発明者 渡辺 徹 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 (72)発明者 片野 彦一 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 (72)発明者 小林 正典 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 (72)発明者 伊藤 謙一郎 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 (72)発明者 中山 努 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 (72)発明者 高木 清 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 (72)発明者 大江 郁夫 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 (72)発明者 磯 陽夫 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 (72)発明者 町田 能章 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 Ｆターム(参考） 2D054 AA02 AA05 AC01 AD22 GA04 GA06 GA10 GA25 GA37 GA49 GA61 GA63 GA73 GA81 GA93 2D055 BA01 BB01 DA06 JA01 KC01
Claims (13)
- 【請求項１】最前部に掘削機構を有するシールド機を用
いて掘削した穴の内周に、相互に支え合う複数のセグメ
ントリングを形成した後、 相互に離れた少なくとも二つの前記セグメントリングの
外周部に設けられた遮蔽袋を膨らまして前記複数のセグ
メントリングを支えるとともに前記穴を区切り、 さらに、前記遮蔽袋の間に瞬結性注入材を充填すること
によって前記複数のセグメントリングを前記穴内に安定
して保持する工程を含むシールド工法の一部であって、 前記シールド機の掘削機構の直後から、粘度・比重を調
製した粘動性注入材を圧入し、 さらに、前記遮蔽袋を膨らました後に、前記遮蔽袋の間
において前記粘動性注入材を前記瞬結性注入材に置換す
ること、 を特徴とするシールド余掘り部の先行充填置換工法。 - 【請求項２】請求項１に記載のシールド余掘り部の先行
充填置換工法において、 前記遮蔽袋の間で、 前記瞬結性注入材を前記セグメントリングに設けた第１
の注入孔から注入することにより、前記粘動性注入材を
前記第１の注入孔の上方に設けた第２の注入孔から前記
セグメントリング内に排出して、前記粘動性注入材を前
記瞬結性注入材に置換すること、 を特徴とするシールド余掘り部の先行充填置換工法。 - 【請求項３】請求項１または請求項２に記載のシールド
余掘り部の先行充填置換工法において、前記粘動性注入
材として、粘土鉱物、粘土鉱物と増粘材と水との混合
物、ベントナイトと粘土との混合物、のいずれかを用い
ることを特徴とするシールド余掘り部の先行充填置換工
法。 - 【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれかに記載のシ
ールド余掘り部の先行充填置換工法において、 前記粘動性注入材の注入圧を、前記掘削機構のチャンバ
ー内圧より高い値に維持することを特徴とするシールド
余掘り部の先行充填置換工法。 - 【請求項５】請求項１記載〜請求項４のいずれかに記載
のシールド余掘り部の先行充填置換工法において、 前記シールド機と前記遮蔽袋を有するセグメントリング
の間であるテールボイド部においても、前記粘動性注入
材を前記セグメントリングの外周部に注入することを特
徴とするシールド余掘り部の先行充填置換工法。 - 【請求項６】請求項５に記載のシールド余掘り部の先行
充填置換工法において、 前記シールド機の位置および姿勢から、前記穴と前記複
数のセグメントリングとの間に生じるシールド余掘り部
の体積を算出し、 また、前記掘削機構の駆動状況から、前記シールド余掘
り部の体積の変化量を算出して、 前記シールド余掘り部の体積およびその変化量を基に、
前記テールボイド部における前記粘動性注入材の注入量
および注入速度を最適値に制御すること、を特徴とする
シールド余掘り部の先行充填置換工法。 - 【請求項７】請求項６記載のシールド余掘り部の先行充
填置換工法において、 前記粘動性注入材は、 前記掘削機構の直後においては周方向に均等に注入さ
れ、 前記シールド機と前記遮蔽袋を有するセグメントリング
との間においては底部から先に充填されること、 を特徴とするシールド余掘り部の先行充填置換工法。 - 【請求項８】最前部に位置する掘削機構と、 この掘削機構の直後に設けられていて外周部に貫通して
いて注入物を前記外周部に注入する注入孔と、 を有することを特徴とするシールド機。 - 【請求項９】請求項８に記載のシールド機と、 粘動性注入材を前記シールド機の注入孔に圧入する第１
の圧入機構と、 前記シールド機により掘削された穴の内周を覆うセグメ
ントリングに設けられた注入孔に瞬結性注入材を圧入す
る第２の圧入機構と、 を備えることを特徴とするシールド余掘り部先行充填置
換機構。 - 【請求項１０】請求項９記載のシールド余掘り部先行充
填置換機構において、 前記掘削機構のチャンバー内圧を検出するチャンバー内
圧検出手段と、 前記粘動性注入材の注入圧力を検出する注入圧検出手段
と、 を有することを特徴とするシールド余掘り部先行充填置
換機構。 - 【請求項１１】請求項１０記載のシールド余掘り部先行
充填置換機構において、 前記チャンバー内圧検出手段および前記注入圧検出手段
の検出値を受け取るとともに前記第１の圧入機構を自動
で制御する制御手段と、 を設けることを特徴とするシールド余掘り部先行充填置
換機構。 - 【請求項１２】請求項１１記載のシールド余掘り部先行
充填置換機構において、 前記シールド機の位置および姿勢を検出する位置姿勢検
出手段と、 前記掘削機構の駆動状況を検出する駆動状況検出手段
と、 前記第１の圧入機構の注入速度を検出する注入速度検出
手段と、 前記第１の圧入機構の注入量を検出する注入量検出手段
と、 を備えており、 前記制御手段は、前記位置姿勢検出手段および前記駆動
状況検出手段の各検出結果を基に、前記第１の圧入機構
を制御すること、 を特徴とするシールド余掘り部先行充填置換機構。 - 【請求項１３】請求項９〜請求項１２のいずれかに記載
のシールド余掘り部先行充填置換機構において、 前記第１の圧入機構は、前記シールド機の直後に位置す
るセグメントリングに設けられた注入孔にも、前記粘動
性注入材を注入することを特徴とするシールド余掘り部
先行充填置換機構。
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|---|---|---|---|
| JP11023024A JP3046590B1 (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | シールド余掘り部の先行充填置換工法 |
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| JP11023024A JP3046590B1 (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | シールド余掘り部の先行充填置換工法 |
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Family Applications (1)
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-
1999
- 1999-01-29 JP JP11023024A patent/JP3046590B1/ja not_active Expired - Lifetime
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