JP2004156276A - 泥水シールド工法における裏込め注入方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】泥水シールド工法では、シールド掘進機14のチャンバ12内に、送泥ライン20を介して泥水Aを供給し、掘進機14の掘進によりチャンバ12内に掘削土砂を取り込んで、泥水Aと掘削土砂とを混合した混合流体Bの圧力により切羽に対向させながら、混合流体Bの一部をチャンバ12内から、排泥ライン22を介して外部に排出する。トンネル18内には、裏込め注入装置42が設置され、装置42には、泥水Aないしは混合流体B1と、混合材Dとが供給され、裏込め材Cが、セグメント16の背面側に注入される。泥水Aないしは混合流体B1は、▲1▼泥水Aをチャンバ12に供給する送泥ライン20のトンネル18内の任意位置、▲2▼泥水Aを循環させるバイパスライン30の任意位置、▲3▼再循環ライン38の任意位置のいずれか1つから抽出される。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、泥水シールド工法における裏込め注入方法に関し、特に、裏込め注入方法にリサイクル技術を適用しつつ、建設費の低減化を図る裏込め注入方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
シールド工法により地下トンネルを構築する際には、掘進機により掘削された壁面にセグメントを環状に組立てて、トンネル形状の安定化が図られる。この場合、セグメントと掘削地山との間には、凝固性の裏込め材を注入して、地山の陥没などの不都合が解消される。
【0003】
ところで、シールド工法の一種として、泥水シールド工法が知られていて、この工法においても、セグメントと掘削地山との間に裏込め材の注入が行われる。泥水シールド工法では、切羽の安定を確保するために、ベントナイトを懸濁した泥水が使用され、シールド掘進機のチャンバ内に供給した泥水と掘削土砂とを混合した混合流体の圧力により切羽に対向させながら、シールド掘進機の掘進に伴って、混合流体の一部をチャンバ内から順次坑外に排出する。
【0004】
坑外に排出された混合流体は、残土処理プラントに導入されて、泥水と掘削残土とに分離され、泥水は、回収されて再度掘削に利用される。一方、混合流体から分離された掘削残土は、その後廃棄されることになるが、掘削残土の一部は、産業廃棄物の対象になるので、施工現場においては、その減量が強く要請されている。
【0005】
そこで、泥水シールド工法において、混合流体の一部を裏込め注入材として利用することで、産業廃棄物の減量化を図る方法が提案されている。(特許文献1参照)
【0006】
この特許文献1に提案されている裏込め注入方法は、掘削切羽部からの排出泥水を残土処理プラントから、裏込めに最適である位置から取出して裏込めする方法であり、具体的には、泥水の取出し位置は、シールド掘進機から残土処理プラントの土砂脱水篩とサイクロンまでの間,サイクロンから余剰泥水槽に至る経路、余剰泥水槽より脱水機までの間が例示されている。
【0007】
しかしながら、このような裏込め注入方法には、以下に説明する如き解決すべき技術的な課題があった。
【0008】
【特許文献1】
特公平7−9150号
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、上記特許文献1に提案されている裏込め注入方法では、泥水の取出し位置を坑外とすることが基本になっているので、坑内に裏込め注入装置を設置したとしても、坑外から坑内に至る泥水などの裏込め材の搬送設備が必要になり、設備規模が大きくなり、経済的な面でも不利益が大きくなる。
【0010】
また、坑外から搬送設備を介して、泥水を坑内の裏込め注入装置に供給する裏込め注入方法では、シールド掘進機の進捗に応じたきめ細かい対応が難しく、特に、シールド掘進にトラブルが発生して、掘進が停止した際に、即応的に対応することができなかった。
【0011】
さらに、使用する泥水性状のバラツキを考慮して、きめ細かい品質管理が必要になる。
【0012】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、裏込め材の搬送設備の低減化を図りつつ、掘進の進捗に応じて、きめ細かい対応が即応的に行える泥水シールド工法における裏込め注入方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、シールド掘進機のチャンバ内に泥水を供給し、前記シールド掘進機の掘進により前記チャンバ内に掘削土砂を取り込んで、前記泥水と前記掘削土砂とを混合した混合流体の圧力により切羽に対向させながら、前記混合流体の一部を前記チャンバ内から排出する泥水シールド工法にあって、前記シールド掘進機の後部側に組立てられるセグメントと地山との間に裏込め材を注入する裏込め注入方法において、前記裏込め材は、前記泥水を前記チャンバに供給する送泥ラインのトンネル内の任意位置,前記チャンバ内から前記混合流体を外部に排出する排泥ラインと、前記送泥ラインとをトンネル内で相互に連通させ、前記泥水を循環させるバイパスラインの任意位置,前記排泥ラインから抽出した前記混合流体の一部をトンネル内で前記チャンバ内に戻す再循環ラインの任意位置の、少なくともいずれか1個所から、前記泥水ないしは混合流体の一部を抽出し、必要に応じて、これらに所定の混合材料を添加して作製され、作製された前記裏込め材を、トンネル内に設置する裏込め注入装置を介して注入するようにした。
【0014】
このように構成した泥水シールド工法における裏込め注入方法によれば、裏込め材として用いる泥水ないしは混合流体の抽出位置が、トンネル内にあり、かつ、裏込め注入装置をトンネル内に設置するので、裏込め材として使用する泥水ないしは混合流体の搬送設備は、坑外から延設する必要がなくなり、設備が簡略化される。
【0015】
また、泥水ないしは混合流体の抽出位置をトンネル内に設定し、裏込め注入装置をトンネル内に設置すると、両者が近接するので、シールド掘進の進捗に応じてきめ細かい対応が可能になり、特に、シールド掘進トラブルによる掘進停止の際に即応的に対処することができる。
【0016】
前記泥水は、前記送泥ラインに介装される送泥ポンプの吐出側から抽出することができる。
【0017】
この構成によれば、送泥ラインから供給される泥水は、立坑近傍の地上部あるいは立坑内に設置される作泥プラントにて品質を確認して、所定の品質に調整されているので、泥水をチャンバに供給する送泥ラインのトンネル内位置、または、前記チャンバ内から混合流体を外部に排出する排泥ラインと、送泥ラインとをトンネル内で相互に連通させ、泥水を循環させるバイパスラインのいずれかから抽出すると、一定品質の泥水が得られ、裏込め材の品質管理が容易に行える。
【0018】
また、この構成では、泥水は、送泥ラインに介装される送泥ポンプの吐出側から抽出するので、泥水を裏込め注入装置側に送出する際に、送泥ポンプの吐出圧力を利用することができる。
【0019】
前記再循環ラインは、前記排泥ラインに介装され、前記混合流体中の土塊を分離する分流装置から分岐されて、前記チャンバに連通されるものであり、前記混合流体を、前記再循環ラインに介装された再循環ポンプの吐出側から抽出することができる。
【0020】
この構成によれば、再循環ラインを介して、チャンバ内に戻される混合流体は、分流装置により土塊分が除去されているので、排泥ライン内の混合流体よりも、土塊の混入が非常に少なく、裏込め注入材として利用する際に、分級等の前処理が不要になり、必要な品質が簡単に確保できる。
【0021】
また、この構成では、混合流体を再循環ラインに介装された再循環ポンプの吐出側から抽出するので、混合流体を裏込め注入装置側に送出する際に、再循環ポンプの吐出圧力を利用することができる。
【0022】
前記分流装置の前流側に前記掘削土砂中の礫を破砕する礫破砕装置を設置し、前記礫破砕装置から取出した細粒化礫を前記裏込め注入装置に供給することができる。
【0023】
この構成によれば、掘削土砂中の礫分の一部を裏込め注入材として利用することができるので、排泥システムや排泥処理システムの礫分に対応する負荷増大を軽減することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明にかかる泥水シールド工法における裏込め注入方法の一実施例を示している。
【0025】
同図に示した注入方法は、泥水シールド工法に適用されるものであって、泥水シールド工法では、掘削ビット10の背面側にチャンバ12が隔成されたシールド掘進機14が用いられる。
【0026】
シールド掘進機14の後部側には、掘進に伴って、セグメント16が環状に組立てられ、これによりトンネル18の安定性が確保される。泥水シールド工法では、シールド掘進機14のチャンバ12内に、送泥ライン20を介して泥水Aを供給し、シールド掘進機14の掘進によりチャンバ12内に掘削土砂を取り込んで、泥水Aと掘削土砂とを混合した混合流体Bの圧力により切羽に対向させながら、混合流体Bの一部をチャンバ12内から、排泥ライン22を介して、外部に排出することを基本構成としている。
【0027】
シールド掘進機14のチャンバ12には、泥水Aを供給する送泥ライン20の一端側と、混合流体Bを排出する排泥ライン22の一端側とが、それぞれ連通接続されている。
【0028】
送泥ライン20の他端側は、トンネル18の軸方向に沿って後方に延設され、立坑ないしは地上側に設置され、ベントナイトを懸濁した泥水Aを作製する作泥プラント24に接続されている。
【0029】
また、送泥ライン20には、シールド掘進機14に近接した側に送泥ポンプ26が設置されている。排泥ライン22の他端側は、トンネル18の軸方向に沿って後方に延設され、立坑ないしは地上側に設置され、混合流体Bから掘削残土と泥水Aとに分離する残土処理プラント28に接続されている。
【0030】
なお、残土処理プラント28は、従来のこの種の設備と同様に、土砂分級用の篩やサイクロン、回収槽、フィルタープレスなどを備えていて、回収された泥水の一部は、作泥プラント24に供給される。
【0031】
一方、送泥ライン20と排泥ライン22との間には、これらをシールド掘進機14の近傍で連通させるバイパスライン30が設けられている。このバイパスライン30には、制御弁32が介装されていて、送泥ライン20を介してチャンバ12内に供給される泥水Aの一部を、排泥ライン22側にバイパスさせて、チャンバ12内の圧力を所定値に保つ際に用いられる。
【0032】
なお、本実施例の場合には、バイパスライン30は、送泥ライン20に介装されている送泥ポンプ26の吐出側と、排泥ライン22に設けられている排泥ポンプ34の吸引側との間を連通する位置に配置されている。
【0033】
また、排泥ライン22には、シールド掘進機14に隣接した個所に分流装置36が設けられている。この分流装置36は、排泥ポンプ34の前流側にあって、チャンバ14内に充満されている泥水Aと掘削土砂との混合流体Bから、比較的径が大きい土塊を除去して、これが含まれている混合流体Bを排泥ポンプ34側に送り出す。
【0034】
一方、分流装置36により土塊が除去された混合流体B1は、分流装置36から分岐して、チャンバ12に連通する再循環ライン38を介して、チャンバ12内に再循環される。
【0035】
この再循環ライン38には、再循環ポンプ40が設置されていて、混合流体B1を再循環させることにより、チャンバ12内の圧力変動を低減させるようにしている。
【0036】
シールド掘進機14の掘進に伴って、その後方に順次環状に組立てられるセグメント16は、その外周面と地山掘削面との間に、凝固性の裏込め材Cを注入して、その安定化が図られる。
【0037】
このため、本実施例では、トンネル18内に裏込め注入装置42が設置されている。この裏込め注入装置42には、泥水Aないしは混合流体B1と、これらを固結ないしはゲル化させる混合材料Dとが供給され、これらが混合,混練された裏込め材Cが、セグメント16の背面側に注入される。
【0038】
本実施例の場合、裏込め注入装置42に供給される泥水Aは、以下の▲1▼,▲2▼,▲3▼のいずれか一方ないしは双方から抽出される。すなわち、▲1▼泥水Aをチャンバ12に供給する送泥ライン20のトンネル18内の位置、より具体的には、送泥ポンプ26の吐出側とチャンバ12との間の任意の位置で、例えば、図1の▲1▼に示すように、バイパスライン30が分岐する部分の両側の位置、▲2▼チャンバ12内から混合流体Bを外部に排出する排泥ライン22と、送泥ライン20とをトンネル12内で相互に連通させ、泥水Aを循環させるバイパスライン30、より具体的には、図1の▲2▼に示すように、制御弁32が介装されたバイパスライン30の送泥ライン20に繋がる側の任意位置である。
【0039】
また、裏込め注入装置42に供給される混合流体B1は、▲3▼排泥ライン22から抽出した混合流体Bの一部をトンネル18内でチャンバ12内に戻す再循環ライン38の任意の位置、より具体的には、図1の▲3▼に示すように、再循環ポンプ40が介装された再循環ライン38の、再循環ポンプ40とチャンバ12との間に任意の位置である。
【0040】
なお、このような泥水Aないしは混合流体B1の抽出位置は、少なくとも▲1▼〜▲3▼のいずれか1個所から行えばよいし、任意に選択する複数を組合わせても良い。
【0041】
さて、以上のように構成した泥水シールド工法における裏込め注入方法によれば、裏込め材Cとして用いる泥水Aないしは混合流体B1の抽出位置が、トンネル18内にあり、かつ、裏込め注入装置42をトンネル18内に設置するので、裏込め材Cとして使用する泥水Aないしは混合流体B1の搬送設備は、坑外から延設する必要がなくなり、設備が簡略化される。
【0042】
また、泥水Aないしは混合流体B1の抽出位置をトンネル18内に設定し、裏込め注入装置42をトンネル内18に設置すると、両者が近接するので、シールド掘進の進捗に応じてきめ細かい対応が可能になり、特に、シールド掘進トラブルにより、掘進停止の時に即応的に対処することができる。
【0043】
さらに、本実施例で抽出する泥水Aは、送泥ライン20に介装される送泥ポンプ26の吐出側▲1▼,▲2▼から抽出するので、以下の作用効果が得られる。
【0044】
すなわち、▲1▼送泥ライン20から供給される泥水は、立坑近傍の地上部あるいは立坑内に設置される作泥プラント24にて品質を確認して、所定の品質に調整されているので、泥水Aをチャンバ12に供給する送泥ライン20のトンネル18内位置、または、▲2▼チャンバ12内から混合流体Bを外部に排出する排泥ライン22と、送泥ライン20とをトンネル18内で相互に連通させ、泥水を循環させるバイパスライン30のいずれかから抽出すると、一定品質の泥水Aが得られ、裏込め材Cの品質管理が容易に行える。
【0045】
この場合、泥水Aは、送泥ライン20に介装される送泥ポンプ26の吐出側から抽出するので、泥水Aを裏込め注入装置42側に送出する際に、送泥ポンプ26の吐出圧力を利用することができ、裏込め注入装置42の簡略化が図れる。
【0046】
さらに、本実施例の場合には、再循環ライン38から混合流体B1の一部を抽出して、裏込め注入装置42に供給するが、再循環ライン38は、排泥ライン22に介装され、混合流体B中の土塊を分離する分流装置36から分岐されて、チャンバ12に連通されている。
【0047】
このため、再循環ライン38を介して、チャンバ12内に戻される混合流体B1は、分流装置36により土塊分が除去されているので、排泥ライン22内の混合流体Bよりも、土塊の混入が非常に少なく、裏込め注入材Cとして利用する際に、分級等の前処理が不要になり、必要な品質が簡単に確保できる。
【0048】
この場合、本実施例では、混合流体B1を再循環ライン38に介装された再循環ポンプ40の吐出側から抽出するので、混合流体B1を裏込め注入装置42側に送出する際に、再循環ポンプ40の吐出圧力を利用することができる。
【0049】
図2は、本発明にかかる裏込め注入方法の他の実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【0050】
同図に示した実施例では、図1に示した実施例の分流装置36の前流側に、掘削土砂中の礫を破砕する礫破砕装置50を設置し、この礫破砕装置50から取出した細粒化礫▲4▼を裏込め注入装置42に供給するようにしている。
【0051】
この場合、▲4▼からは、細粒化礫以外に泥水も含まれているが、これに、上記実施例で示した▲1▼〜▲3▼のいずれか1箇所から抽出された泥水A、ないしは、混合流体B1を加えて、注入装置42に供給する。
【0052】
泥水シールド工法においては、礫層や砂礫層などの礫質地盤を掘削する場合、掘削により取り込んだ礫分による排泥ポンプ34や排泥ライン22などの排泥システムの閉塞、あるいは、損傷といったトラブルを防止するために、このような地質地盤の掘削を行う際には、礫分をシールド掘進機14の後続設備に装備した礫破砕装置により破砕して細粒化処理を行うことが多い。
【0053】
このような場合に、本実施例で示したように、細粒化した礫分を含む泥水を、トンネル坑内の▲4▼の位置で取出して、裏込め注入材の一部として利用すると、上記実施例の作用効果に加えて、以下の作用効果が得られる。
【0054】
すなわち、細粒化した礫を含む泥水は、破砕装置50により最大粒径の設定が可能であり、取出す礫の粒径を調整することにより、裏込め注入装置42の負荷の増大を抑制することが容易に行える。
【0055】
また、細粒化した礫を含む泥水を裏込め注入に利用すると、資源の有効利用が図れるとともに、排泥システムや泥水処理システムの礫分に対応する負荷を軽減することができる。
【0056】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる泥水シールド工法における裏込め注入方法によれば、裏込め材の搬送設備の低減化を図りつつ、掘進の進捗に応じて、きめ細かい対応が即応的に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる泥水シールド工法における裏込め注入方法の施工状態の側面説明図である。
【図2】本発明にかかる泥水シールド工法における裏込め注入方法の他の実施例を示す施工状態の側面説明図である。
【符号の説明】
10 掘削ビット
12 チャンバ
14 シールド掘進機
16 セグメント
18 トンネル
20 送泥ライン
22 排泥ライン
24 作泥プラント
26 送泥ポンプ
28 残土処理プラント
30 バイパスライン
32 制御弁
34 排泥ポンプ
36 分流装置
38 再循環ライン
40 再循環ポンプ
42 裏込め注入装置
A 泥水
B 混合流体
B1 混合流体(土塊分を除去したもの)
C 裏込め注入材
Claims (4)
- シールド掘進機のチャンバ内に泥水を供給し、前記シールド掘進機の掘進により前記チャンバ内に掘削土砂を取り込んで、前記泥水と前記掘削土砂とを混合した混合流体の圧力により切羽に対向させながら、前記混合流体の一部を前記チャンバ内から排出する泥水シールド工法にあって、
前記シールド掘進機の後部側に組立てられるセグメントと地山との間に裏込め材を注入する裏込め注入方法において、
前記裏込め材は、前記泥水を前記チャンバに供給する送泥ラインのトンネル内の任意位置,前記チャンバ内から前記混合流体を外部に排出する排泥ラインと、前記送泥ラインとをトンネル内で相互に連通させ、前記泥水を循環させるバイパスラインの任意位置,前記排泥ラインから抽出した前記混合流体の一部をトンネル内で前記チャンバ内に戻す再循環ラインの任意位置の、
少なくともいずれか1個所から、前記泥水ないしは混合流体の一部を抽出し、必要に応じて、これらに所定の混合材料を添加して作製され、
作製された前記裏込め材を、トンネル内に設置する裏込め注入装置を介して注入することを特徴とする泥水シールド工法における裏込め注入方法。 - 前記泥水は、前記送泥ラインに介装される送泥ポンプの吐出側から抽出することを特徴とする請求項1記載の泥水シールド工法における裏込め注入方法。
- 前記再循環ラインは、前記排泥ラインに介装され、前記混合流体中の土塊を分離する分流装置から分岐されて、前記チャンバに連通されるものであり、
前記混合流体を、前記再循環ラインに介装された再循環ポンプの吐出側から抽出することを特徴とする請求項1記載の泥水シールド工法における裏込め注入方法。 - 前記分流装置の前流側に前記掘削土砂中の礫を破砕する礫破砕装置を設置し、前記礫破砕装置から取出した細粒化礫を前記裏込め注入装置に供給することを特徴とする請求項3記載の裏込め注入方法。
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