JP2003166396A - シールド余掘り部の先行充填工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地山落ちや地盤沈下を起こす可能性を低下さ
せることを、従来より簡便に行うことが可能となる、シ
ールド余掘り部先行充填工法を提供する。 【解決手段】 シールド機１０の掘削機構１１ａの直後
から、粘度、比重を調整するとともに、硬化するまでの
時間を遅延させた充填材３を圧入することにより、余掘
り部５ａを該充填材３によって充填する。テールボイド
部４においては、充填材３中において遮蔽袋２２ａを膨
らませて遮蔽袋付きセグメントリング２２を穴５の内壁
に支持させること、および、該遮蔽袋付きセグメントリ
ング２２どうしの間に位置する急曲線用セグメントリン
グ２１を該遮蔽袋付きセグメントリング２２に連結する
とともに、該遮蔽袋２２ａどうしの間の空間に該充填材
３を充填すること、によって該遮蔽袋付きセグメントリ
ング２２および急曲線用セグメントリング２１を前記穴
５内に安定して保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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よって形成する場合
に、余掘り部の緩みや肌落ちを起こさない、シールド余
掘り部の先行充填工法に関する。

【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、シールド機を用いて穴を掘進し、
さらに、鋼製やコンクリート製のセグメントリングをシ
ールド機内において形成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。
ところで、シールド機によって急曲線状のトンネルや坑
道を作成する場合においては、シールド機が回転できる
ように、シールド機の外周部にある程度の余掘り部が必
要となる。ところが、急曲線部において、この余掘り部
のために、計画された曲線形状に沿ってセグメントリン
グの敷設を行いにくいこと、また余掘り部に起因した、
地山落ちや地盤沈下が問題となってきた。そして、この
問題に対処すべく、近年は、例えば特許３０４６５９０
号公報に示す、硬化しない粘動性注入材を遮蔽袋付きセ
グメントリングを用いたシールド工法も実用化されてい
る。

【０００３】ここで、前記公報記載の遮蔽袋付きセグメ
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１０１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１０１を用いて
地盤１０２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１０１は、以下の工程にしたがってトンネ
ルを作製する。すなわち、地盤１０２にシールド機１１
０を用いて、余掘り部１０５ａを有する穴１０５を掘り
進むとともに、前記シールド機１１０の掘削機機構１１
１ａの直後から、粘度・比重を調製した粘動性注入材１
０３を圧入する。次に、シールド機１１０内において、
穴１０５を掘り進むことによりトンネルが形成される部
分に、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、前記急曲線用セグメントリング
１２１が前記シールド機１１０から配設された場合に
は、該急曲線用セグメントリング１２１外周部の空隙に
該急曲線用セグメントリング１２１に設けられた注入孔
から前記粘動性注入材１０３を注入する。あるいは、遮
蔽袋付きセグメントリング１２２が前記シールド機１１
０から配設された場合には、例えば、周知の瞬結性の裏
込め材１０４を注入することにより遮蔽袋１２２ａを膨
らませて、遮蔽袋付きセグメントリング１２２を穴１０
５の内壁に圧着・安定保持させる。次に、遮蔽袋付きセ
グメントリング１２２の膨らんだ遮蔽袋１２２ａ、急曲
線用セグメントリング１２１および穴１０５によって囲
まれた空間において、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、前記粘動性注入材１０
３を周知の瞬結性の裏込め材１０４に置換することによ
り、急曲線用セグメントリング１２１を穴１０５内に安
定させるとともに、長期的に地山落ちや地盤沈下を防
ぐ。

【０００５】シールド余掘り部先行置換機構１０１によ
れば、急曲線部においても、シールド掘進作業工程に支
障を与えずに、計画された曲線形状に沿ってセグメント
リングの敷設を行うことが可能である。さらに、地山落
ちや地盤沈下の可能性を低減することが可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シール
ド余掘り部先行充填置換機構１０１においては、前記の
ように、粘動性注入材１０３を前記裏込め材１０４に置
換する作業が必要であった。すなわち、前記裏込め材１
０４への置換により排出された粘動性注入材１０３を処
理しなければならない、という欠点があった。

【０００７】上記事情に鑑み、本発明は、充填材を裏込
め材に置換する工程を省くことにより、地山落ちや地盤
沈下を起こす可能性を低下させることを、より簡便に行
うことが可能となる、シールド余掘り部の先行充填工法
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、例えば図１に示すように、
最前部に掘削機機構１１ａを有するシールド機１０を用
いて掘削した穴５の内周に、相互に離れ、かつ、外周部
に遮蔽袋２２ａの設けられている遮蔽袋付きセグメント
リング２２と、該遮蔽袋付きセグメントリング２２どう
しの間に位置するセグメントリング（急曲線用セグメン
トリング２１）と、を前記穴５内に安定して保持する工
程を含むシールド余掘り部５ａの先行充填工法であっ
て、前記シールド機１０から、該シールド機１０と穴５
との空隙である余掘り部５ａに、粘度、比重を調整する
とともに、硬化するまでの時間を遅延させた粘動性・遅
硬性注入材（充填材３）を圧入して充填し、この充填さ
れた粘動性・遅硬性注入材（充填材３）中において前記
遮蔽袋２２ａを膨らませて前記遮蔽袋付きセグメントリ
ング２２を穴５の内壁に支持させること、および、該遮
蔽袋２２ａどうしの間の空間を充填している粘動性・遅
硬性注入材（充填材３）が時間の経過とともに硬化する
こと、によって該遮蔽袋付きセグメントリング２２およ
び該遮蔽袋付きセグメントリング２２の間に位置するセ
グメントリング（急曲線用セグメントリング２１）を前
記穴５内に安定して保持すること、を特徴としている。

【０００９】請求項１記載の発明によれば、前記シール
ド機の掘削機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・遅硬
性注入材が加圧した状態で充填される。したがって、前
記余掘り部においても、地山落ちや地盤沈下が生じにく
く、地盤変状を起こしにくくなる。また、地盤改良を行
う必要がないため、道路交通に対する影響や、騒音等が
少なくなる他、経済的にも優れる。

【００１０】また、請求項１記載の発明によれば、前記
粘動性・遅硬性注入材は遅硬性であるため、シールド機
の動作を妨げることがなく、また、遮蔽袋付きセグメン
トリングの外周部に設けられた遮蔽袋を、該粘動性・遅
硬性注入材中においても膨らませることが可能である。
前記遮蔽袋を膨らませることにより、該遮蔽袋付きセグ
メントリングは穴の内壁に支持されて安定する。

【００１１】前記粘動性・遅硬性注入材は、時間の経過
とともに硬化するため、従来のように、遮蔽袋付きセグ
メントリングの間に位置する急曲線用セグメントリング
を安定させるために、裏込め材を注入する必要がない。

【００１２】以上により、前記粘動性・遅硬性注入材を
用いることにより、遮蔽袋付きセグメントリング、遮蔽
袋付きセグメントリングどうしの間に位置するセグメン
トリングを、より簡便かつ低コストに前記穴の内壁に安
定させ、前記シールド機を、これら安定したセグメント
リングを支えとして駆動させることが可能である。

【００１３】なお、前記掘削機機構としては、ディスク
カッタの他、シールド機外径よりも大きな断面を任意に
掘削可能なコピーカッタ等を含む。

【００１４】また、前記粘動性・遅硬性注入材に求めら
れる特性としては、礫等の落下を抑制する適正な粘度、
比重を有すること、前記穴と前記シールド機等との間に
空隙を生じさせない程度の流動性を有すること、前記シ
ールド機の動作を妨げず、かつ、セグメントリングの外
周部に設けられた遮蔽袋を粘動性・遅硬性注入材中にお
いても膨らませることができるように、硬化遅延性を有
すること、地下水等によって材料分離を起こさないこ
と、等が挙げられる。

【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載のシ
ールド余掘り部５ａの先行充填工法において、前記粘動
性・遅硬性注入材（充填材３）は、粘土鉱物、粘土鉱物
と増粘材との混合物、ベントナイトと粘土との混合物、
セメントと粘土との混合物、のいずれかに、所定の硬化
遅延剤が混入されたものであることを特徴としている。

【００１６】請求項２記載の発明によれば、前記したよ
うに、前記粘動性・遅硬性注入材に、礫等の落下を抑制
する適正な粘度・比重、前記穴と前記シールド機等との
間に空隙を生じさせない程度の流動性、前記シールド機
の動作を妨げず、かつ、セグメントリングの外周部に設
けられた遮蔽袋を粘動性・遅硬性注入材中においても膨
らませることができるような硬化遅延性、地下水等によ
る材料の不分離性、等を容易かつ安価に確保することが
可能である。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項１または２
に記載のシールド余掘り部５ａの先行充填工法におい
て、前記粘動性・遅硬性注入材（充填材３）の注入圧
を、前記掘削機機構１１ａ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。

【００１８】請求項３記載の発明によれば、前記粘動性
・遅硬性注入材の注入圧が維持されることで、前記粘動
性・遅硬性注入材が前記余掘り部に加圧した状態で充填
されるため、地山の緩みを防止することが可能である。

【００１９】請求項４記載の発明は、例えば図１に示す
ように、請求項１〜３のいずれかに記載のシールド余掘
り部５ａの先行充填工法において、前記シールド機１１
から配設されたセグメントリング２１の外周に発生する
テールボイド部４においても、前記粘動性・遅硬性注入
材（充填材３）を該セグメントリング２１の外周部に注
入することを特徴としている。

【００２０】請求項４記載の発明によれば、前記シール
ド機から配設されたセグメントリングの外周に発生する
テールボイド部においても、前記粘動性・遅硬性注入材
が該セグメントリングの外周部に注入される。これによ
り、前記粘動性・遅硬性注入材が前記余掘り部に、さら
に確実に加圧した状態で充填されるため、さらに確実に
地山の緩みを防止することが可能である。

【００２１】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれかに記載のシールド余掘り部５ａの先行充填工法に
おいて、前記シールド機１０の外径および長さと、前記
掘削機機構１１ａの駆動状況と、から前記余掘り部５ａ
の体積およびその変化量を算出して、この体積およびそ
の変化量を基に、該余掘り部５ａにおける前記粘動性・
遅硬性注入材（充填材３）の注入量および注入速度を最
適値に制御すること、を特徴としている。

【００２２】ここで、前記掘削機機構の駆動状況は、例
えば前記シールド機の、シールドジャッキ速度やコピー
カッタストローク量、コピーカッタ可動範囲などであ
る。

【００２３】請求項５記載の発明によれば、前記シール
ド機の外径および長さと、前記掘削機機構の駆動状況
と、から前記余掘り部の体積およびその変化量が算出さ
れ、この体積およびその変化量を基に、該余掘り部にお
ける前記粘動性・遅硬性注入材の注入量および注入速度
が制御されるため、施工を安定的に行うことが可能であ
る。

【００２４】請求項６記載の発明は、請求項４または５
記載のシールド余掘り部５ａの先行充填工法において、
前記シールド機１０の外径および長さと、前記掘削機機
構１１ａの駆動状況と、から前記テールボイド部４の体
積およびその変化量を算出して、この体積およびその変
化量を基に、該テールボイド部４における前記粘動性・
遅硬性注入材（充填材３）の注入量および注入速度を最
適値に制御すること、を特徴としている。

【００２５】請求項６記載の発明のよれば、前記シール
ド機の外径および長さと、前記掘削機機構の駆動状況
と、から前記テールボイド部の体積およびその変化量が
算出され、この体積およびその変化量を基に、該テール
ボイド部における前記粘動性・遅硬性注入材の注入量お
よび注入速度が制御されるため、施工をさらに安定的に
行うことが可能である。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を参照して、本
発明のであるシールド余掘り部先行充填機構１の実施の
形態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。

【００２７】まず、シールド余掘り部先行充填機構１の
構成について説明する。シールド余掘り部先行充填機構
１は、図１に示すように、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、穴５の内周を覆う急曲線
用セグメントリング２１、遮蔽袋付きセグメントリング
２２、シールド機１０と穴５の間に充填材３（粘動性・
遅硬性注入材）を充填する充填機構３０、充填機構３０
を制御する制御機構（図示省略）、等により概略構成さ
れる。

【００２８】充填材３は、粘度と比重を調整するととも
に、硬化遅延剤を混入することにより硬化するまでの時
間を遅延させた、セメント、粘土、増粘材、水等の混合
物である。充填材３は、主にセメント、粘土、水等から
成る主材と、主に増粘材から成る助材と、に分かれてお
り、注入直前に主材と助材とを混合して用いる。

【００２９】ここで充填材３に求められる特性として
は、礫等の落下を抑制する適正な粘度、比重を有するこ
と、前記穴５と前記シールド機１０等との間に空隙を生
じさせない程度の流動性を有すること、前記シールド機
１０の動作を妨げず、かつ、セグメントリング２２の外
周部に設けられた遮蔽袋２２ａを充填材３中においても
膨らませることができるように、硬化遅延性を有するこ
と、地下水等によって材料分離を起こさないこと、等が
挙げられる。

【００３０】シールド機１０は、フード部１１と、セグ
メントリングを組み立てる空間が確保されるとともに、
シールドジャッキ等を装備するガーダー部を含むテール
部１２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、周知の掘削機機構１１ａと、掘削機機構１１ａの
チャンバー内圧を測定して制御機構（図示省略）に出力
する土圧計１１ｂと、を有しており、また、テール部１
２は掘削機機構１１ａの排土を排出する周知の排土機構
１２ａを有する。

【００３１】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、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を、例えば、掘削機
機構１１ａの直後に、円周方向に９０゜おきに設けた構
造である。

【００３２】掘削機機構１１ａは、ディスクカッタ、コ
ピーカッタ、シールドジャッキ等であり、これらから
は、コピーカッタストローク量、コピーカッタ可動範
囲、シールドジャッキ速度、シールドジャッキストロー
ク量、等の駆動状況が、後述する制御機構（図示省略）
に出力される。

【００３３】急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、円弧状鋼板２１ａは、外部と内部を導通す
る注入孔２１ｂを有する。すなわち、急曲線用セグメン
トリング２１は、周知の急曲線用セグメントリングと同
じ構造である。

【００３４】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、施工前は萎んでいるが、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、遮蔽袋
付きセグメントリング２２は急曲線用セグメントリング
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同じ構成であり、
また同じ使い方をされる。

【００３５】充填機構３０は、充填材３の主材を作製す
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
れた主材に助材を混合して充填材３とする助材混合部３
５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と、により概略構成される。ここで、主材
作製部３１や圧送ポンプ３３は、例えば地上に配置さ
れ、その他の構成部は、例えば穴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、セメント、粘土鉱物、
水等を混合して主材を作製するミキサー３１ａと、ミキ
サー３１ａにより作製された主材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。

【００３８】助材混合部３５は、主材に助材を混合して
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（図示省略）から
の指示にしたがって圧送ポンプ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と、充填材３の注入速度を検出
する注入速度計３６ｂと、充填材３の充填量を検出する
注入量積算計３６ｃと、を有するほか、可変弁などの注
入量制御手段（図示省略）を有する。また、配管３６の
うち、例えば、一部はフード部１１の注入孔１１ｃに接
続し、残りはテール部１２直後であるテールボイド部４
に位置する急曲線用セグメントリング２１の注入孔２１
ｂに接続する。

【００４０】制御機構（図示省略）は、ＣＰＵと、ＲＯ
Ｍと、ＲＡＭ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。そして、制御機構（図示
省略）には、掘削機機構１１ａからは駆動状況が、土圧
計１１ｂからは掘削機機構１１ａのチャンバー内圧が、
圧力計３６ａからは充填材３の充填圧力が、注入速度計
３６ｂからは充填材３の注入速度が、注入量積算計３６
ｃからは充填材３の充填量が、それぞれ入力される。制
御機構（図示省略）は、前記した各測定値を認識した
後、前記ＲＯＭに予め記憶されている演算プログラムに
したがって制御を行う。すなわち、例えば、制御盤３５
ｃを介して圧送ポンプ３５ｂを制御して充填材３の注入
圧力を掘削機機構１１ａのチャンバー内圧より高い状態
に維持したり、シールド機１０の外形および長さ、前記
掘削機機構１１ａの駆動状況、等から、余掘り部５ａや
テールボイド部４の体積およびその変化量を算出して、
この体積および変化量を基に、該余掘り部５ａやテール
ボイド部４における充填材３の注入量および注入速度
を、注入量制御手段（図示省略）を制御して最適値に制
御したりする。

【００４１】次に、シールド余掘り部先行充填機構１の
穴５の急曲線部における動作を、図２のフローチャート
にしたがって、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および注
入孔２１ｂを省略する。

【００４２】まず、シールド機１０の掘削機機構１１ａ
を用いて、穴５をシールド機１０が回転できるように急
曲線状に掘削する。すなわち、図３に示すように、シー
ルド機１０は、穴５を該シールド機１０の設計上の大き
さより大きく、余掘り部５ａが形成されるように掘削す
る。ここで、充填機構３０を用いて、注入孔１１ｃから
は余掘り部５ａに、テール部１２の直後に位置する急曲
線用セグメントリング２１の注入孔２１ｂ１、２１ｂ２
からはテールボイド部４に、それぞれ充填材３を充填す
る。（ステップＳ１）

【００４３】この際、例えば、すべての注入孔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、テールボイド部４においては、図４（Ｂ）に
示すように、底部側に位置する注入孔２１ｂ１から上部
側に位置する注入孔２１ｂ２へ、と順次充填する。

【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、急曲線用セグメントリング
２１および遮蔽袋付きセグメントリング２２を組み立
て、穴５に配設する。（ステップＳ２）

【００４５】次に、シールド機１０のテール部１２に配
設された遮蔽袋付きセグメントリング２２の遮蔽袋２２
ａを、充填材３中において膨らませて、該遮蔽袋付きセ
グメントリング２２を穴５の内壁に支持させる。（ステ
ップＳ３）

【００４６】シールド機１０は、遮蔽袋付きセグメント
リング２２および急曲線用セグメントリング２１を支え
として推進し、シールド機１０の周囲に注入ｓれた充填
材３によって、地山落ちや地盤沈下を防止しながら急曲
線状の穴５を形成する。シールド機１０の後方に位置す
る充填材３は、時間の経過とともに次第に硬化して、急
曲線用セグメントリング２１を安定させる。（ステップ
４）

【００４７】そして、ステップＳ１に戻って同様の作業
を繰り返す。

【００４８】本実施の形態によれば、以下のような効果
を得ることができる。

【００４９】前記シールド機１１の掘削機機構１１ａ
によって急曲線状に穴５を掘削した時に余掘り部５ａが
生じても、前記余掘り部５ａには充填材３が、前記掘削
機機構１１ａの直後から加圧した状態に充填される。し
たがって、前記余掘り部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。また、地盤改良を行う必要がないため、道路交通
に対する影響や、騒音なども少なくなる他、経済的にも
優れる。

【００５０】また、前記充填材３は遅硬性であるため、
シールド機１０の動作を妨げることがなく、また、遮蔽
袋付きセグメントリング２２の遮蔽袋２２ａを、該充填
材３中において膨らませることが可能である。前記遮蔽
袋２２ａを膨らませることにより、遮蔽袋付きセグメン
トリング２２は穴の内壁に支持されて安定する。

【００５１】また、前記充填材３は時間の経過とともに
硬化するため、従来のように、遮蔽袋付きセグメントリ
ング２２の間に位置する急曲線用セグメントリング２１
を安定させるために、裏込め材を注入する必要がない。

【００５２】以上により、前記充填材３を用いながら、
遮蔽袋付きセグメントリング２２、急曲線用セグメント
リング２１を、より簡便かつ低コストに前記穴５の内壁
に安定させ、前記シールド機１０を、これら安定したセ
グメントリング２１、２２を支えとして駆動させること
が可能である。

【００５３】前記充填材３の注入圧が維持されること
で、該充填材３が前記余掘り部５ａに加圧した状態で充
填されるため、地山の緩みを防止することが可能であ
る。

【００５４】シールド機１０から配設されたセグメン
トリング２１の外周に発生するテールボイド部４におい
ても、前記充填材３が該セグメントリング２１の外周部
に注入される。これにより、前記充填材３が前記余掘り
部５ａに、さらに確実に加圧した状態で充填されるた
め、さらに確実に地山の緩みを防止することが可能であ
る。

【００５５】シールド機２０から配設されたセグメン
トリング２１の外周に発生するテールボイド部４におい
ても、充填材３が該セグメントリング２１の外周部に注
入される。これにより、充填材３が前記余掘り部５ａ
に、さらに確実に加圧した状態で充填されるため、さら
に確実に地山の緩みを防止することが可能である。

【００５６】シールド機１０の外径および長さと、掘
削機機構１１ａの駆動状況と、から前記余掘り部５ａの
体積およびその変化量が算出され、この体積およびその
変化量を基に、該余掘り部５ａにおける充填材３の注入
量および注入速度が制御されるため、施工を安定的に行
うことが可能である。

【００５７】シールド機１０の外径および長さと、掘
削機機構１１ａの駆動状況と、から前記テールボイド部
４の体積およびその変化量が算出され、この体積および
その変化量を基に、該テールボイド部４における充填材
３の注入量および注入速度が制御されるため、施工をさ
らに安定的に行うことが可能である。

【００５８】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。例えば、制御機構（図示省略）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３５ｃ付近に、位置姿勢検出手段（図示省略）、掘削
機機構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。

【００５９】また、充填材３として、セメント、粘土、
増粘材、水等の混合物を用いたが、その他に、例えば、
粘土鉱物、粘土鉱物と増粘材との混合物、ベントナイト
と粘土との混合物、セメントと粘土との混合物、等を用
いてもよい。

【００６０】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。

【００６１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、前記余掘
り部においても、地山落ちや地盤沈下は生じにくく、地
盤変状を起こしにくくなる。また、従来のように地盤改
良を行う必要性はなくなるため、道路交通に対する影響
や、騒音なども少なくなる他、経済的にも優れる。

【００６２】また、請求項１記載の発明によれば、前記
粘動性・遅硬性注入材を用いながら、遮蔽袋付きセグメ
ントリング、および、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を、より簡便かつ低コスト
に前記穴の内壁に安定させ、前記シールド機を、これら
安定したセグメントリングを支えとして駆動させること
が可能である。

【００６３】請求項２に記載した発明によれば、請求項
１記載の発明に用いる粘動性・遅硬性注入材が確実に実
現する。

【００６４】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２記載の発明と同様の効果が得られることは勿論の
こと、前記粘動性・遅硬性注入材が前記余掘り部に加圧
した状態で充填されるため、地山の緩みを防止すること
が可能である。

【００６５】請求項４記載の発明よれば、請求項１〜３
のいずれかに記載の発明と同様の効果が得られることは
勿論のこと、前記粘動性・遅硬性注入材が前記余掘り部
に、さらに確実に加圧した状態で充填されるため、さら
に確実に地山の緩みを防止することが可能である。

【００６６】請求項５記載の発明によれば、請求項１〜
４のいずれかに記載の発明と同様の効果が得られること
は勿論のこと、余掘り部における粘動性・遅硬性注入材
の注入量および注入速度が制御されるため、施工を安定
的に行うことが可能である。

【００６７】請求項６記載の発明によれば、請求項４ま
たは５記載の発明と同様の効果が得られることは勿論の
こと、テールボイド部における粘動性・遅硬性注入材の
注入量および注入速度が制御されるため、施工をさらに
安定的に行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるシールド余掘り部
先行充填機構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機構の動作を説明す
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機構の動作を説明す
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機構の動作の要点を
説明する円周方向の断面概略図である。

【図５】従来技術である、シールド余掘り部先行充填置
換機構を用いて地盤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

【符号の説明】

１ シールド余掘り部先行充填機構 ２ 地盤 ３ 充填材（粘動性・遅硬性注入材） ４ テールボイド部 ５ 穴 ５ａ 余掘り部 １０ シールド機 １１ａ 掘削機機構 ２１ 急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 ２２ａ 遮蔽袋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 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 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 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 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 Ｆターム(参考） 2D055 BA01 JA04 KA11

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】最前部に掘削機機構を有するシールド機を
   用いて掘削した穴の内周に、相互に離れ、かつ、外周部
   に遮蔽袋の設けられている遮蔽袋付きセグメントリング
   と、該遮蔽袋付きセグメントリングどうしの間に位置す
   るセグメントリングと、を前記穴内に安定して保持する
   工程を含むシールド余掘り部の先行充填工法であって、 前記シールド機から、該シールド機と穴との空隙である
   余掘り部に、粘度、比重を調整するとともに、硬化する
   までの時間を遅延させた粘動性・遅硬性注入材を圧入し
   て充填し、 この充填された粘動性・遅硬性注入材中において前記遮
   蔽袋を膨らませて前記遮蔽袋付きセグメントリングを穴
   の内壁に支持させること、および、該遮蔽袋どうしの間
   の空間を充填している粘動性・遅硬性注入材が時間の経
   過とともに硬化すること、によって該遮蔽袋付きセグメ
   ントリングおよび該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を前記穴内に安定して保持す
   ること、を特徴とするシールド余掘り部の先行充填工
   法。
2. 【請求項２】請求項１記載のシールド余掘り部の先行充
   填工法において、前記粘動性・遅硬性注入材は、粘土鉱
   物、粘土鉱物と増粘材との混合物、ベントナイトと粘土
   との混合物、セメントと粘土との混合物、のいずれか
   に、所定の硬化遅延剤が混入されたものであることを特
   徴とするシールド余掘り部の先行充填工法。
3. 【請求項３】請求項１または２記載のシールド余掘り部
   の先行充填工法において、 前記粘動性・遅硬性注入材の注入圧を、前記掘削機機構
   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工法。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載のシールド
   余掘り部の先行充填工法において、 前記シールド機から配設されたセグメントリングの外周
   に発生するテールボイド部においても、前記粘動性・遅
   硬性注入材を該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工法。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のシールド
   余掘り部の先行充填工法において、 前記シールド機の外径および長さと、前記掘削機機構の
   駆動状況と、から前記余掘り部の体積およびその変化量
   を算出して、この体積およびその変化量を基に、該余掘
   り部における前記粘動性・遅硬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工法。
6. 【請求項６】請求項４または５記載のシールド余掘り部
   の先行充填工法において、 前記シールド機の外径および長さと、前記掘削機機構の
   駆動状況と、から前記テールボイド部の体積およびその
   変化量を算出して、この体積およびその変化量を基に、
   該テールボイド部における前記粘動性・遅硬性注入材の
   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工法。