JP2011021403A - Excavating method for curve using soil pressure shield machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、土圧シールド機による曲線区間の掘進工法に関するものである。 The present invention relates to a method for digging a curved section using an earth pressure shield machine.
従来より、土圧シールド機で急曲線区間の掘進を行う際には、土圧シールド機の進行方向を変化させるのに必要な空間(以下、余堀部という)を大きく確保する必要があるため、急曲線区間の周囲を防護すべく地上から地盤改良する工法が用いられていたが、地上作業をなくすために、近年、下記に示すような工法が用いられるようになっている。
例えば、土圧シールド機の側方に形成された余堀部にゲル状の充填材を充填して肌落ちや地盤沈下等を防止するとともに、土圧シールド機の後方に設置されたセグメントの外周面にリング状に設けられたパッカー内に速硬性裏込め材を注入してセグメントを地山に固定することで、土圧シールド機を掘進させるための反力を取るとともに、テールボイドと余堀部との連通を遮蔽する方法が知られている。
Conventionally, when excavating a sharp curve section with earth pressure shield machine, it is necessary to secure a large space (hereinafter referred to as extra moat part) necessary to change the traveling direction of earth pressure shield machine, A method of improving the ground from the ground has been used to protect the periphery of the sharp curve section, but in recent years, the following method has been used in order to eliminate ground work.
For example, the extra moat formed on the side of the earth pressure shield machine is filled with a gel filler to prevent skin peeling or ground subsidence, and the outer peripheral surface of the segment installed behind the earth pressure shield machine A fast-curing backfill material is injected into the ring-shaped packer to fix the segment to the ground, thereby taking the reaction force to dig the earth pressure shield machine, and the tail void and extra moat part. A method for shielding communication is known.
また、例えば、特許文献1には、余堀部に流動状態の可塑性充填材を充填するとともに、テールボイドに遅硬性充填材を充填して肌落ち、地盤沈下等を防止し、次に、セグメントの裏込め材注入口の外周面に設けられた複数のミニパッカー内に速硬性裏込め材を注入してセグメントを地山に固定することで、このセグメントにより土圧シールド機を掘進させるための反力を取る方法が開示されている。 In addition, for example, in Patent Document 1, a plastic filler in a fluid state is filled in the surplus portion, and a slow-hardening filler is filled in the tail void to prevent skin fall, ground subsidence, and the like. Reaction force to dig up the earth pressure shield machine with this segment by injecting fast-hardening backfilling material into multiple minipackers provided on the outer peripheral surface of the filling material injection port and fixing the segment to the ground A method of taking is disclosed.
しかしながら、土圧シールド機の側方に形成された余堀部にゲル状の充填材を充填する方法では、速硬性裏込め材を充填しながらテールボイドに存在するゲル状の充填材を回収する作業を行わなければならず、その作業が煩雑なので、時間と手間がかかり、掘進進捗効率が低下するという問題点があった。 However, in the method of filling the filling portion formed on the side of the earth pressure shield machine with the gel-like filler, the work of collecting the gel-like filler existing in the tail void while filling the fast-curing backfilling material is performed. Since the work has to be performed and the work is complicated, there is a problem that time and labor are required, and the efficiency of progress in excavation decreases.
また、特許文献1に記載の方法では、速硬性裏込め材の注入によるミニパッカーの膨張により、テールボイドに充填された遅硬性充填材が切羽側に押し出されて土圧シールド機の周囲に回り込む場合がある。そして、この状態で、土圧シールド機が何らかのトラブルで長時間停止すると遅硬性充填材が硬化するため、土圧シールド機が再び掘進できなくなる可能性があるという問題点があった。 Further, in the method described in Patent Document 1, when the mini-packer expands due to the injection of the fast-curing back-filling material, the slow-hardening filler filled in the tail void is pushed out to the face side and goes around the earth pressure shield machine There is. In this state, if the earth pressure shield machine is stopped for a long time due to some trouble, the slow-hardening filler is cured, so that there is a possibility that the earth pressure shield machine may not be able to dig again.
また、上述した両方法共に、パッカー内に速硬性裏込め材を注入した後、テールボイドに一般的な裏込め材を注入しなければならず、テールボイドに硬化時間の異なる2種類の裏込め材を充填する充填作業をそれぞれ行わなければならないため、両裏込め材の作製や充填機材の段取り換えに時間と手間がかかり、掘進進捗効率が低下するという問題点があった。さらに、パッカーを備えたセグメントを用いるので、一般的なセグメントよりも非常に高価で、施工費が高くなってしまうという問題点があった。 In both methods described above, a fast-curing backfilling material must be injected into the packer, and then a general backfilling material must be injected into the tail void. Since each filling operation to be filled must be performed, it takes time and labor to prepare both backfilling materials and change the filling equipment, and there is a problem that the progress efficiency of the excavation is lowered. Furthermore, since the segment provided with the packer is used, there is a problem that it is much more expensive than a general segment and the construction cost becomes high.
そこで本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、土圧シールド機により曲線区間を掘進するにあたり、余堀部の崩壊を防止しつつ、テールボイドへの裏込め材の充填作業が1回で済み、これにより効率良く、かつ、安価に施工できるようにすることを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and when excavating a curved section by an earth pressure shield machine, the backfilling material filling work into the tail void is prevented while preventing the collapse of the extra moat. The purpose of this is to make it possible to perform construction efficiently and inexpensively.
本発明の土圧シールド機による曲線区間の掘進工法は、前記土圧シールド機の外殻と地山との間に形成される余堀部に、切羽掘削に使用する加泥材を充填して、前記余堀部内の圧力を切羽の管理土圧と略同一に保持する工程と、
前記土圧シールド機の後方に設置されたセグメントの外周と地山との間に形成されるテールボイドに、速硬性裏込め材を前記余堀部内に充填された前記加泥材の圧力と略同一の圧力で充填を開始し、前記速硬性裏込め材の充填圧力が上昇して所定の圧力に達したら充填を停止する工程と、を備えることを特徴とする。
The excavation method of the curved section by the earth pressure shield machine of the present invention is to fill the surplus part formed between the outer shell and the natural ground of the earth pressure shield machine with a mud material used for face excavation, Maintaining the pressure in the extra moat part substantially the same as the management earth pressure of the face,
The tail void formed between the outer circumference of the segment installed behind the earth pressure shield machine and the ground is almost the same as the pressure of the mud material filled with the fast-curing backfill material in the extra moat part. And a step of starting the filling at a pressure of 5 and stopping the filling when the filling pressure of the fast-curing backfilling material reaches a predetermined pressure.
本発明によれば、余堀部に加泥材を充填し、テールボイドに速硬性裏込め材を充填するので、土圧シールド機周辺の地山の緩み、肌落ち、地盤沈下等を確実に防止できる。ここで、速硬性裏込め材とは、テールボイドに注入されてからおよそ5分以内に硬化し、およそ1時間以内に最終強度に達する裏込め材を意味する。 According to the present invention, the moat material is filled in the extra moat and the fast-curing backfill material is filled in the tail void, so that loosening of the ground around the earth pressure shield machine, skin fall, ground subsidence, etc. can be reliably prevented. . Here, the fast-curing back-filling material means a back-filling material that hardens within about 5 minutes after being injected into the tail void and reaches the final strength within about 1 hour.
また、テールボイドに速硬性裏込め材を充填するので、充填作業終了後、セグメントを地山に早期に固定することができる。したがって、土圧シールド機を掘進させるための反力をセグメントから取れる状態まで短時間で達し、土圧シールド機に向かって速硬性裏込め材が逸走することを防止できる。 In addition, since the tail void is filled with the fast-curing backfilling material, the segment can be fixed to the ground at an early stage after the filling operation is completed. Therefore, the reaction force for digging up the earth pressure shield machine can be reached in a short time until a state where the reaction force can be taken from the segment, and the fast-curing backfill material can be prevented from running away toward the earth pressure shield machine.
さらに、速硬性裏込め材を、余堀部に充填された加泥材の圧力と略同一の圧力で充填を開始することにより、テールボイドの速硬性裏込め材が土圧シールド機の周囲に回り込むことを防止できる。したがって、土圧シールド機が何らかのトラブルで長時間停止しても、速硬性裏込め材の硬化により土圧シールド機が掘進できなくなることはない。 In addition, when the fast-curing backfilling material is started to be filled at the same pressure as the pressure of the mud filled in the extra moat, the fast-curing backfilling material of the tail void wraps around the earth pressure shield machine. Can be prevented. Therefore, even if the earth pressure shield machine is stopped for a long time due to some trouble, the earth pressure shield machine cannot be excavated due to the hardening of the fast-curing backfill material.
また、充填作業の最初に注入した速硬性裏込め材が硬化してテールボイド内が塞がれるにつれて、速硬性裏込め材の充填圧力が上昇するが、所定の圧力に達したら充填を停止するため、テールボイド内が高圧となってセグメントを破損したり、地山を傷めるようなことはない。 Also, as the fast-curing backfilling material injected at the beginning of the filling operation hardens and the tail void is blocked, the filling pressure of the fast-curing backfilling material rises. In the tail void, the segment will not be damaged by high pressure, and the ground will not be damaged.
そして、一般的なセグメントを使用可能なので、パッカー付きセグメントを使用する従来技術に比べて施工費を低減することができる。 And since a general segment can be used, a construction cost can be reduced compared with the prior art which uses a segment with a packer.
また、余堀部内の圧力を切羽の管理土圧と略同一になるように調整するので、切羽の圧力管理に合わせて余堀部の圧力管理を容易に行うことができる。 Moreover, since the pressure in the surplus section is adjusted to be substantially the same as the management earth pressure of the face, it is possible to easily manage the pressure in the surplus section in accordance with the pressure management of the face.
また、余堀部に加泥材を充填する際は、切羽用の加泥材供給設備を利用できるため、新たな設備の追加は最小限で済む。 In addition, when the moat material is filled in the extra moat portion, the added mud material supply equipment for the working face can be used, so that the addition of new equipment can be minimized.
また、本発明において、前記速硬性裏込め材が前記土圧シールド機の後端から所定の距離だけ後方の位置に充填されることとすれば、速硬性裏込め材が充填圧力により切羽側に移動しても、充填後、直ちに硬化し始めるので土圧シールド機の後端まで到達することがない。 Further, in the present invention, if the fast-curing backfill material is filled at a position a predetermined distance from the rear end of the earth pressure shield machine, the fast-curing backfill material is brought to the face side by the filling pressure. Even if it moves, it will begin to harden immediately after filling, so it will not reach the rear end of the earth pressure shield machine.
また、本発明において、前記速硬性裏込め材は、発泡ウレタンを含むこととすれば、発泡ウレタンは、気泡による高い止水性を有するとともに、圧力が作用しても逸走しにくい性質を有するため、土圧シールド機に向かって速硬性裏込め材が逸走することを防止できる。 Further, in the present invention, if the fast-curing backfill material contains foamed urethane, the foamed urethane has a high water-stopping property due to air bubbles and has a property that it is difficult to escape even when pressure is applied. It is possible to prevent the fast-curing backfill material from running away toward the earth pressure shield machine.
本発明によれば、土圧シールド機により曲線区間を掘進するにあたり、余堀部の崩壊を防止しつつ、テールボイドへの裏込め材の充填作業が1回で済むため、効率良く、かつ、安価に施工できるようになる。 According to the present invention, when excavating the curved section by the earth pressure shield machine, the tail void can be filled with the back-filling material only once while preventing the collapse of the extra excavation portion, so that it is efficient and inexpensive. Can be constructed.
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、本発明の実施形態に係る中折れ式土圧シールド機1(以下、単に土圧シールド機1という)の全体の構成について説明する。なお、以下の説明では、主に土圧シールド機1でトンネル2の急曲線区間を掘進する場合の掘進方法について記載し、本発明に直接関係しない部分の図示及び詳細な説明は省略する。 First, the overall configuration of the folding type earth pressure shield machine 1 (hereinafter simply referred to as earth pressure shield machine 1) according to an embodiment of the present invention will be described. In addition, in the following description, the excavation method when excavating the sharp curve section of the tunnel 2 with the earth pressure shield machine 1 will be mainly described, and illustration and detailed description of portions not directly related to the present invention will be omitted.
図1は、本発明の実施形態に係る土圧シールド機1で左曲がりの急曲線区間を掘進している状態を示す全体平面概略図である。また、図2は、土圧シールド機1で急曲線区間を掘進している状態を示すトンネル2の側断面図であり、図3は、図2のA部拡大図である。 FIG. 1 is an overall schematic plan view showing a state where the earth pressure shield machine 1 according to the embodiment of the present invention is excavating a sharp curve section with a left turn. FIG. 2 is a side sectional view of the tunnel 2 showing a state where the earth pressure shield machine 1 is excavating a sharply curved section, and FIG. 3 is an enlarged view of a portion A in FIG.
図1〜図3に示すように、土圧シールド機1は、地山E中を掘削するためのカッターヘッド3を備えた前胴部4と、前胴部4を掘進させるためのシールドジャッキ5を備えた後胴部6と、前胴部4と後胴部6とを連結する連結手段7とから構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the earth pressure shield machine 1 includes a front trunk portion 4 having a
連結手段7は、複数のチルドジャッキからなり、チルドジャッキの伸縮により、前胴部4を後胴部6に対して所定の角度に屈曲させる。
The connecting means 7 is composed of a plurality of chilled jacks, and the front trunk 4 is bent at a predetermined angle with respect to the
後胴部6には、セグメント8を組み立てるためのエレクタ(図示しない)が設けられている。後胴部6内でこのエレクタにより順次セグメント8が組み立てられ、環状の内壁が構築される。セグメント8を構築した後に、シールドジャッキ5を伸張させることにより、急曲線区間を掘進させる。
The
カッターヘッド3の先端及びチャンバー9と土圧シールド機1内とを仕切る隔壁10には、カッターヘッド3と切羽との間に形成される切羽部11及びチャンバー9にそれぞれ高粘性の加泥材16を注入するための切羽用注入口12及びチャンバー用注入口13が設けられている。また、前胴部4の外周には、土圧シールド機1の外殻と地山Eとの間に形成される余堀部14に加泥材16を注入するための余堀部用注入口15が、土圧シールド機1の上段、中段、下段にそれぞれ設けられている。
The tip of the
土圧シールド機1の後方には、後述する第1充填手段100が設けられており、この第1充填手段100から供給される加泥材16が、切羽用注入口12を介して切羽部11に注入され、また、チャンバー用注入口13及び余堀部用注入口15を介してそれぞれチャンバー9及び余堀部14に注入される。
Behind the earth pressure shield machine 1, a first filling means 100 described later is provided, and the
また、セグメント8には、セグメント8の外周と地山Eとの間に形成されるテールボイド17に速硬性裏込め材18を注入するためのテールボイド用注入口20が設けられている。本実施形態においては、速硬性裏込め材18としてセットフォームを使用した。
Further, the
土圧シールド機1の後方には、後述する第2充填手段200が設けられており、この第2充填手段200から供給される速硬性裏込め材18が、テールボイド用注入口20を介してテールボイド17に注入される。
A second filling means 200 to be described later is provided behind the earth pressure shield machine 1, and the fast-curing
次に、第1充填手段100について説明する。
Next, the
第1充填手段100は、切羽部11に加泥材16を供給する第1A供給装置110と、三方弁124の切り替えによりチャンバー9又は余堀部14のいずれかに加泥材16を供給する第1B供給装置120と、所定の割合に配合された加泥材16を貯留する第1貯留槽130と、第1A供給装置110及び第1B供給装置120の作動を制御する第1制御装置140とから構成される。
The first filling means 100 includes a first A
第1A供給装置110は、第1貯留槽130の加泥材16を供給するための第1Aポンプ111と、第1Aポンプ111から吐出される加泥材16を送給するための第1A注入管112と、第1A注入管112の途中の切羽用注入口12付近に設けられ、切羽部11内の圧力を測定するための第1A圧力計113とを備える。
The first
また、第1B供給装置120は、第1貯留槽130の加泥材16を供給するための第1Bポンプ121と、一端が第1Bポンプ121に接続され、第1Bポンプ121から吐出される加泥材16を送給するための第1B注入管122aと、第1B注入管122aの他端に接続され、加泥材16の送給先をチャンバー9又は余堀部14に切り替えるための三方弁124と、一端が三方弁124に接続され、加泥材16をチャンバー9及び余堀部14にそれぞれ送給するための第1B注入管122b及び第1B注入管122cと、第1B注入管122b及び第1B注入管122cの途中にそれぞれ設けられ、チャンバー9内、余堀部14内の圧力を測定するための第1B圧力計123a及び第1B圧力計123bとを備える。本実施形態においては、三方弁124として、電気的に送給先を切り替えることが可能な電動三方弁を用いた。
Moreover, the
第1制御装置140は、第1A圧力計113、第1B圧力計123a、123b及び三方弁124に接続され、これらの圧力計の計測値及び弁の切替状態を表示する第1表示器141と、第1A圧力計113及び第1B圧力計123a、123bの計測値や土圧シールド機1の掘進速度に基づいて、第1Aポンプ111及び第1Bポンプ121の吐出量を制御したり、三方弁124の切り替えを制御するCPU等の第1制御器142と、第1Aポンプ111及び第1Bポンプ121を制御するための基準となる所定の値(後述する)を入力するための第1入力器143とを備える。
The first control device 140 is connected to the first
土圧シールド機1による急曲線区間掘進時に、第1制御器142は、第1Aポンプ111を運転させて切羽部11に加泥材16を供給し、かつ、三方弁124を加泥材16が余堀部14に送給されるように切り替えるとともに第1Bポンプ121を運転させて余堀部14に加泥材16を供給する。なお、土圧シールド機1による直線区間や緩やかな曲線区間の掘進時には、第1Aポンプ111を運転させて切羽部11に加泥材16を供給し、かつ、三方弁124を加泥材16がチャンバー9に送給されるように切り替えるとともに、土圧シールド機1の掘進速度に基づいて、第1Bポンプ121を適宜運転させてチャンバー9に加泥材16を供給し、チャンバー9内での土砂の流動性を維持する。
At the time of excavation of the sharp curve section by the earth pressure shield machine 1, the
また、土圧シールド機1による急曲線区間掘進時に、第1制御器142は、土圧シールド機1の掘進速度に基づいて、第1Aポンプ111の吐出量を制御するとともに、第1B圧力計123a、123bの計測値が、それぞれ予め第1入力器143に入力された上記所定の値以上になったら、第1Bポンプ121を停止して、加泥材16の供給を停止する。その後、第1B圧力計123a、123bの計測値が、それぞれ上記所定の値よりも小さくなったら、第1Bポンプ121を運転して、加泥材16の供給を再開する。
Further, during the sharp curve section excavation by the earth pressure shield machine 1, the
また、土圧シールド機1の停止時に、第1制御器142は、第1A圧力計113及び第1B圧力計123a、123bの計測値が、それぞれ予め第1入力器143に入力された上記所定の値以上になったら、第1Aポンプ111や第1Bポンプ121を停止して、加泥材16の供給を停止する。その後、第1A圧力計113及び第1B圧力計123a、123bの計測値が、それぞれ上記所定の値よりも小さくなったら、第1Aポンプ111や第1Bポンプ121を運転して、加泥材16の供給を再開する。
In addition, when the earth pressure shield machine 1 is stopped, the
次に、第2充填手段200について説明する。 Next, the second filling means 200 will be described.
第2充填手段200は、直線区間や緩やかな曲線区間で、セメント、水、骨材の混練物からなる通常の速硬性裏込め材をテールボイド17に供給する第2A供給装置210と、急曲線区間で、速硬性裏込め材18となる発泡ウレタンをテールボイド17に供給する第2B供給装置220と、第2A供給装置210及び第2B供給装置220の作動を制御する第2制御装置240とから構成される。
The second filling means 200 includes a second
第2A供給装置210には、通常の速硬性裏込め材の充填圧力を測定するための第2A圧力計213が設けられている。
The second
また、第2B供給装置220には、発泡ウレタンからなる速硬性裏込め材18の充填圧力を測定するための第2B圧力計223が設けられている。
The second
第2制御装置240は、第2A圧力計213及び第2B圧力計223に接続され、これらの計測値を表示する第2表示器241と、第2A圧力計213及び第2B圧力計223の計測値に基づいて、第2A供給装置210及び第2B供給装置220の運転を制御するCPU等の第2制御器242と、第2A供給装置210及び第2B供給装置220の運転を制御するための基準となる所定の値(後述する)を入力するための第2入力器243とを備える。
The
また、第2制御器242は、第2B供給装置220を運転させて発泡ウレタンからなる速硬性裏込め材18をテールボイド17に供給する。その後、テールボイド17内で速硬性裏込め材18が硬化することにより、セグメント8が固定され、土圧シールド機1を掘進させるための反力を取ることができるようになる。
Further, the
また、第2制御器242は、第2B圧力計223の計測値が、予め設定された所定の値(後述する)以上になったら、第2B供給装置220を停止し、速硬性裏込め材18の供給を停止する。
Moreover, the
なお、第2制御器242は、直線区間又は緩やかな曲線区間を掘進する際に、第2A供給装置210を運転させて通常の速硬性裏込め材をテールボイド17に供給する。その後、テールボイド17内で通常の速硬性裏込め材が硬化することにより、セグメント8が固定され、土圧シールド機1を掘進させるための反力を取ることができるようになる。
The
上述した第1充填手段100、第2充填手段200を備えた土圧シールド機1で急曲線区間を掘進する方法について施工手順に従って、以下に説明する。 A method of excavating a sharp curve section with the earth pressure shield machine 1 including the first filling means 100 and the second filling means 200 described above will be described below according to a construction procedure.
図4は、急曲線区間の掘進施工手順を示すフロー図である。 FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for excavation construction in a sharp curve section.
図4に示すように、急曲線区間の掘進は、切羽部11内の管理圧力を設定する工程S10から速硬性裏込め材18の充填圧力を設定する工程S16を行った後、土圧シールド機1を掘進させる工程S18から速硬性裏込め材18を充填する工程S24までを繰り返して行う。
As shown in FIG. 4, in the excavation of the sharp curve section, the earth pressure shield machine is performed after performing the process S <b> 16 of setting the management pressure in the
まず、土圧シールド機1にて急曲線区間を掘進する際の切羽部11の管理圧力Pfを設定する工程S10を実施する。
First, step S10 for setting the management pressure Pf of the
切羽部11の管理圧力Pfは、土被り深さと地盤の単位体積重量との関係に基づいて切羽直上の鉛直土圧Pを算出し、この鉛直土圧Pよりも所定圧ΔP1だけ大きい所定の値となるように設定する。
The management pressure Pf of the
なお、上記所定圧ΔP1は、土被り深さ、地質等により現場毎に異なるもので、設計等に基づいて適宜決定する。また、本実施形態においては、管理圧力Pfを鉛直土圧Pよりも所定圧ΔP1だけ大きくする設定としたが、これに限定されるものではなく、管理圧力Pfを鉛直土圧Pと略同一となるように設定してもよい。本実施形態においては、管理圧力Pfを0.25MPaとした。 The predetermined pressure ΔP1 varies depending on the site depending on the depth of the earth covering, the geology, etc., and is appropriately determined based on the design or the like. In the present embodiment, the management pressure Pf is set to be larger than the vertical earth pressure P by the predetermined pressure ΔP1, but the present invention is not limited to this, and the management pressure Pf is substantially the same as the vertical earth pressure P. You may set so that. In the present embodiment, the management pressure Pf is 0.25 MPa.
次に、チャンバー9の管理圧力Pcを設定する工程S12を実施する。
Next, step S12 for setting the management pressure Pc of the
チャンバー9の管理圧力Pcは、切羽部11の所定の値Pfよりも所定圧ΔP2だけ大きい所定の値となるように設定する。なお、この所定圧ΔP2は、上記と同様に、設計等に基づいて適宜決定する。本実施形態においては、管理圧力Pcを0.27MPaとした。
The management pressure Pc of the
次に、余堀部14の管理圧力の上限値Pu及び下限値Poを設定する工程S14を実施する。
Next, step S14 of setting the upper limit value Pu and the lower limit value Po of the management pressure of the
余堀部14の管理圧力の上限値Puは、余堀部14に加圧力を発生させ、周辺地山Eの変位による余堀部14の変化量が拡大側になる最も低い値(すなわち、余堀部14が拡大し始める値)を算出し、その値に設定する。
The upper limit value Pu of the management pressure of the
そして、圧力の下限値Poは、地山Eを支持可能で最も低い値以上に設定する。本実施形態においては、余堀部14の管理圧力の上限値Puを算出結果より0.31MPaとし、下限値Poを切羽部11の管理圧力の値Pfと同じ0.25MPaとした。
And the lower limit Po of pressure is set to the lowest value or more which can support the natural ground E. In the present embodiment, the upper limit value Pu of the management pressure of the
次に、速硬性裏込め材18のテールボイド17への充填圧力Ps及びその上限値Ptを設定する工程S16を実施する。
Next, step S16 of setting the filling pressure Ps to the
速硬性裏込め材18の充填は、充填開始時は充填圧力Psにて行う。この充填圧力Psは、加泥材16の充填されている状態における余堀部14の保持圧Py(Po<Py<Pu)と同じ値に設定する。なお、余堀部14の保持圧Pyは、上述した第1B圧力計123bにより常時、測定される値を利用する。
The fast-curing
また、充填圧力の上限値Ptは、セグメント8に損傷を与えることなく、かつ、余堀部14の管理圧力の上限値Puよりも所定圧ΔP3だけ大きい所定の値に設定する。
Further, the upper limit value Pt of the filling pressure is set to a predetermined value that does not damage the
なお、上記所定圧ΔP3は、速硬性裏込め材18の注入位置と土圧シールド機1の後端との距離、速硬性裏込め材18の流動性、硬化時間等により現場毎に異なるもので、設計等に基づいて適宜決定する。また、本実施形態においては、上限値Ptを余堀部14の上限値Puよりも所定圧ΔP3だけ大きくする設定としたが、これに限定されるものではなく、上限値Ptを余堀部14の上限値Puと略同一となるように設定してもよい。
The predetermined pressure ΔP3 varies depending on the site depending on the distance between the injection position of the fast-curing
本実施形態においては、速硬性裏込め材18の充填圧力の上限値Ptを0.5MPaとした。
In the present embodiment, the upper limit value Pt of the filling pressure of the fast-curing
テールボイド17内の充填作業がすすむと、充填作業の最初に注入した速硬性裏込め材18が硬化してテールボイド17内が塞がれ、速硬性裏込め材18の充填圧力が上昇するが、上限値Ptで充填作業を停止することにより、セグメント8の破損や地山Eを傷めることを防止する。
When the filling operation in the
次に、土圧シールド機1で急曲線区間を掘進させる工程S18を実施する。 Next, step S18 for excavating a sharp curve section with the earth pressure shield machine 1 is performed.
この工程S18では、土圧シールド機1の進行方向を変化させて曲線状に掘進できるようにすべく、カッターヘッド3を回転させるとともに、カッターヘッド3の外周部に取り付けられたコピーカッター19により、直線区間の掘進時よりも大きな余堀部14を形成する。
In this step S18, the
掘進を開始すると同時に、第1Aポンプ111を運転して、掘削土砂を流動化するための加泥材16を第1A注入管112から切羽用注入口12を介して切羽部11に注入する。
Simultaneously with the start of excavation, the
掘削土砂は、加泥材16と混合し、チャンバー9内で撹拌されて、排土スクリューにより土圧シールド機1本体の後方へ送給される。なお、必要に応じてチャンバー9内にも加泥材16を注入する。
The excavated soil is mixed with the
また、余堀部14の崩落等を防止するために、余堀部14に加泥材16を注入するとともに、加圧充填保持する工程S20を実施する。具体的には、第1Bポンプ121を運転して加泥材16を第1B注入管122a、122cから余堀部用注入口15を介して余堀部14に注入する。加泥材16は、複数の余堀部用注入口15から注入されるために、土圧シールド機1の全外周にわたって良好に充填される。さらに、高粘性の加泥材16を用いることにより、余堀部14の隅々まで加泥材16を充填することができるとともに、土圧シールド機1の掘進時において、土圧シールド機1の外周面との間に生じる摩擦抵抗を低下することができる。
Moreover, in order to prevent the fall of the
掘進中は、第1A圧力計113及び第1B圧力計123bにてそれぞれ切羽部11内及び余堀部14内の圧力を常時、監視し、これらの測定結果に基づいて、以下に示す方法にて切羽部11内及び余堀部14内の圧力を管理する。
During the excavation, the pressure in the
また、掘進速度に基づいて、第1Aポンプ111の吐出量を制御しつつ、切羽部11に加泥材16を供給する。そして、第1A圧力計113の計測値が切羽部11の管理圧力Pf以上になったら、第1Aポンプ111を停止し、加泥材16の供給を停止する。そして、第1A圧力計113の計測値が切羽部11の管理圧力Pfよりも小さくなったら、再び、第1Aポンプ111を運転し、加泥材16を供給する。
Further, the
また、第1B圧力計123bの計測値が余堀部14の上限値Pu以上になったら、第1Bポンプ121を停止し、加泥材16の供給を停止する。そして、第1B圧力計123bの計測値が余堀部14の下限値Poよりも小さくなったら、再び、第1Bポンプ121を運転し、加泥材16を供給する。
Moreover, if the measured value of the
上記の方法にて、掘進速度に基づいた吐出量制御を行うことにより、切羽部11内及び余堀部14内の圧力を管理しながら所定の距離を掘削し、土圧シールド機1を停止させる際は、切羽部11への加泥材16の充填作業を停止する。また、掘進により生じた新たな余堀部14の容積量と同等の加泥材16が余堀部14に注入されていることを確認したら余堀部14への充填作業を停止する。
When excavating a predetermined distance and controlling the earth pressure shield machine 1 by controlling the pressure in the
そして、土圧シールド機1の停止期間中は、次の土圧シールド機1の掘進開始まで、上記と同様の方法で切羽部11内及び余堀部14内の圧力を常時、管理する。
And during the stop period of the earth pressure shield machine 1, the pressure in the
なお、本実施形態においては、第1Aポンプ111及び第1Bポンプ121を運転、停止させることにより、加泥材16の供給を調整し、切羽部11内及び余堀部14内の圧力を調整する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、第1Aポンプ111及び第1Bポンプ121の回転速度を制御して供給を調整してもよい。
In the present embodiment, the method of adjusting the supply of the
次に、土圧シールド機1の停止時において、土圧シールド機1のテール部にてセグメント8を組み立てる工程S22を実施する。
Next, when the earth pressure shield machine 1 is stopped, step S22 for assembling the
次に、セグメント8の組み立が終了したら、速硬性裏込め材18をテールボイド17に充填する工程S24を実施する。
Next, when the assembly of the
急曲線区間のテールボイド17には、発泡ウレタンからなる速硬性裏込め材18を充填する。速硬性裏込め材18は、土圧シールド機1の掘進により新たに生じたテールボイド17の容積量を見積もるとともに、テールボイド17の径方向の大きさ、地下水圧、発泡性ウレタンの発泡倍率等を考慮して、各構成材料の使用量を定める。速硬性裏込め材18は、充填される環境条件(以下、発泡条件という)、例えば、充填される空間の広さ、作用する水圧の大きさ等により、発泡倍率、密度、発現圧縮強度が異なる。本実施形態におけるテールボイド17は狭小な空間で、かつ、地下水圧が作用しているので、発泡性ウレタンの発泡が抑制されて発泡倍率は低下するとともに、密度が増加することが考慮された。
The
そこで、発泡条件の違いによる発泡ウレタンの発泡倍率、密度、発現圧縮強度の性能について確認した。以下にその結果について説明する。 Therefore, the performance of the foaming magnification, density, and expressed compressive strength of the urethane foam due to the difference in foaming conditions was confirmed. The results will be described below.
図5は、発泡条件の違いによる発泡倍率、密度、発現圧縮強度を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the expansion ratio, density, and expressed compressive strength depending on the expansion conditions.
図5に示すように、発泡条件が異なる3ケースについて発泡倍率、密度、発現圧縮強度をそれぞれ測定した。具体的には、常圧の広い空間内で発泡させた状態をケース1とし、0.3MPaの水圧を作用させた状態をケース2とし、8cm角の狭小空間内で、0.3MPaの水圧を作用させた状態をケース3として、発泡倍率、密度、発現圧縮強度を比較した。
As shown in FIG. 5, the expansion ratio, density, and expression compressive strength were measured for three cases with different foaming conditions. Specifically, Case 1 is a state of foaming in a wide space of normal pressure, Case 2 is a state of applying a water pressure of 0.3 MPa, and a water pressure of 0.3 MPa is applied in a narrow space of 8 cm square. With the case in which the action was applied as
なお、水圧の0.3MPaは、加泥材16の充填保持圧力を考慮したものである。また、狭小空間の8cmは、地山Eとセグメント8との距離を考慮したものである。これらの値は、各現場条件に応じて定めればよい。
The water pressure of 0.3 MPa takes into account the filling and holding pressure of the
上記の実験結果により、ケース2及びケース3ともに、ケース1よりも発泡倍率が低下するものの、密度及び発現圧縮強度が増加することが確認できた。また、ケース3の方が、ケース2よりも発泡倍率が小さくなることが確認できた。
From the above experimental results, it was confirmed that in both case 2 and
これらの結果からテールボイド17内での発泡後の密度を想定し、その密度とテールボイド17の容積量との積から、発泡ウレタンの使用量等を算出する。
From these results, the density after foaming in the
本実施形態における発泡ウレタンは、例えば、ボリイソシアネート成分からなるT液とポリオール成分からなるR液とを2:1の配合で混合したものである。なお、T液とR液との混合液の比重は1.2であり、水中に注入されても浮くことはない。また、発泡ウレタンは、発泡倍率が14.1(倍)、密度が0.85(kN/m3)、発泡後の硬化体の圧縮強度が0.78(N/mm2)のものを用いた。 The urethane foam in the present embodiment is, for example, a mixture of T liquid composed of a polyisocyanate component and R liquid composed of a polyol component in a 2: 1 blend. In addition, the specific gravity of the liquid mixture of T liquid and R liquid is 1.2, and even if it injects into water, it does not float. Further, urethane foam having a foaming ratio of 14.1 (times), a density of 0.85 (kN / m 3 ), and a cured product having a compressive strength of 0.78 (N / mm 2 ) after foaming is used. It was.
上述した配合の速硬性裏込め材18を、第2B供給装置220を運転して、図6に示すように、土圧シールド機1のテール部の後端から約1.5m後方のセグメント8のテールボイド用注入口20からテールボイド17に充填する。このとき、速硬性裏込め材18の充填開始圧力がPsになるように第2B供給装置220を調整する。速硬性裏込め材18を複数のテールボイド用注入口20から注入するので、セグメント8の全外周にわたって良好に充填される。
As shown in FIG. 6, the fast-curing
そして、予め設計等により決定された所定の時間にわたって充填圧力Psで充填作業を行う。充填中は、第2B圧力計223にて充填圧力を常時、監視する。
Then, the filling operation is performed at the filling pressure Ps over a predetermined time determined in advance by design or the like. During filling, the
充填圧力Psにて速硬性裏込め材18の充填を開始した後に、第2B圧力計223による計測値が充填圧力の上限値Pt以上になったら、第2B供給装置220を停止し、速硬性裏込め材18の供給を停止する。そして、掘進により生じた新たなテールボイド17の容積量と同等の速硬性裏込め材18をテールボイド17に注入したら充填作業を停止する。
After the filling of the fast-curing
なお、本実施形態においては、テールボイド用注入口20として、1つのセグメントリングに対して、例えば、3箇所としたが、これに限定されるものではなく、各現場により適宜決定する。
In the present embodiment, the
テールボイド17に充填された速硬性裏込め材18の一部は、切羽側へ移動するが、速硬性を有しているために、直ぐに硬化し、土圧シールド機1のテール部の周りにまで移動することはない。また、速硬性裏込め材18の充填圧力の上限値Ptは、余堀部14の保持圧Pyよりも大きいが、充填作業の最初に注入した速硬性裏込め材18が硬化してテールボイド17内が塞がれることにより、充填圧力が上昇するものであり、速硬性裏込め材18を上限値Ptで充填しても、速硬性裏込め材18が土圧シールド機1のテール部の周りにまで移動することはない。なお、テール部のすぐ後方のセグメント8から充填材を充填するとテール部の周りに流入するおそれがあるので、テール部の後端から約1.5m後方に充填する。
A part of the fast-curing
テールボイド17に充填された速硬性裏込め材18は、充填後、直ちに固化して、固体状態となる。固体状態の速硬性裏込め材18は、地山Eを保持するとともに、セグメント8を固定する。
The fast-curing
速硬性裏込め材18が固化し、強度発現時間が経過したら、再び、土圧シールド機1を掘進させる工程S18を実施する。このとき、セグメント8の外周の速硬性裏込め材18がセグメント8を固定しているために、シールドジャッキ5でセグメント8を押圧してもセグメント8は動かない。また、余堀部14には高粘性の加泥材16が充填されているので、土圧シールド機1の外周面に生じる摩擦抵抗は小さく、土圧シールド機1はスムーズに掘進することができる。
When the fast-curing
そして、上述したように、掘進する工程S18から速硬性裏込め材18を充填する工程S24までの一連の作業を1サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより、トンネル2の急曲線区間を掘進する。
Then, as described above, a series of operations from the step S18 for excavating to the step S24 for filling the fast-curing
なお、本実施形態においては、セグメント8を組み立てる工程S22の後、毎回、速硬性裏込め材18を充填する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図7に示すように、掘進する工程S18からセグメント8を組み立てる工程S22を連続して2回実施した後に速硬性裏込め材18を充填する工程S24を1回実施してもよい。
In the present embodiment, the case where the fast-curing
以上説明した本実施形態における土圧シールド機1による急曲線区間の掘進工法によれば、余堀部14に加泥材16を充填し、テールボイド17に速硬性裏込め材18を充填するので、土圧シールド機1周辺の地山Eの緩み、肌落ち、地盤沈下等を確実に防止できる。
According to the excavation method of the sharp curve section by the earth pressure shield machine 1 according to the present embodiment described above, the
また、テールボイド17に速硬性裏込め材18を充填するので、充填作業終了後、セグメント8を地山Eに早期に固定することができる。したがって、土圧シールド機1を掘進させるための反力をセグメント8から取れる状態まで短時間で達し、土圧シールド機1に向かって速硬性裏込め材18が逸走することを防止できる。
Moreover, since the fast-curing
さらに、速硬性裏込め材18を、余堀部14に充填された加泥材16の保持圧Pyと同じ圧力Psで充填を開始することにより、テールボイド17の速硬性裏込め材18が土圧シールド機1の周囲に回り込むことを防止できる。したがって、土圧シールド機1が何らかのトラブルで長時間停止しても、速硬性裏込め材18の硬化により土圧シールド機1が掘進できなくなることはない。
Furthermore, by starting filling the fast-curing
また、充填作業の最初に注入した速硬性裏込め材18が硬化してテールボイド17内が塞がれるにつれて、速硬性裏込め材18の充填圧力が上昇するが、上限値Ptに達したら充填を停止するため、テールボイド17内が高圧となりセグメント8を破損したり、地山Eを傷めることはない。
Further, as the fast-curing
そして、一般的なセグメント8を使用可能なので、パッカー付きセグメントを使用する場合に比べて施工費を低減することができる。
And since the
また、余堀部14内の保持圧の下限値Poは、切羽部11の保持圧Pfと略同一になるように調整されることとすれば、切羽部11の圧力管理に合わせて余堀部14の圧力管理を容易に行うことができる。
In addition, if the lower limit Po of the holding pressure in the
また、余堀部14に加泥材16を充填する際は、第1B供給装置120を利用できるため、新たな設備の追加は最小限で済む。
Moreover, when filling the dug
また、速硬性裏込め材18の注入口を、土圧シールド機1の後端から約1.5m後方の位置に設けると、速硬性裏込め材18が切羽側に移動しても、土圧シールド機1の後端まで到達することがない。
Further, when the inlet for the fast-curing
また、発泡ウレタンを含む速硬性裏込め材18は、気泡による高い止水性を有するとともに、圧力が作用しても逸走しにくい性質を有するため、土圧シールド機1に向かっての逸走を抑えやすい。
In addition, the fast-curing
1 土圧シールド機 2 トンネル
3 カッターヘッド 4 前胴部
5 シールドジャッキ 6 後胴部
7 連結手段 8 セグメント
9 チャンバー 10 隔壁
11 切羽部 12 切羽用注入口
13 チャンバー用注入口 14 余堀部
15 余堀部用注入口 16 加泥材
17 テールボイド 18 速硬性裏込め材
19 コピーカッター 20 テールボイド用注入口
100 第1充填手段 110 第1A供給装置
111 第1Aポンプ 112 第1A注入管
113 第1A圧力計 120 第1B供給装置
121 第1Bポンプ 122a 第1B注入管
122b 第1B注入管 122c 第1B注入管
123a 第1B圧力計 123b 第1B圧力計
124 三方弁 130 第1貯留槽
140 第1制御装置 141 第1表示器
142 第1制御器 143 第1入力器
200 第2充填手段 210 第2A供給装置
213 第2A圧力計 220 第2B供給装置
223 第2B圧力計 240 第2制御装置
241 第2表示器 242 第2制御器
243 第2入力器 E 地山
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Earth pressure shield machine 2
Claims (3)
前記土圧シールド機の外殻と地山との間に形成される余堀部に、切羽掘削に使用する加泥材を充填して、前記余堀部内の圧力を切羽の管理土圧と略同一に保持する工程と、
前記土圧シールド機の後方に設置されたセグメントの外周と地山との間に形成されるテールボイドに、速硬性裏込め材を前記余堀部内に充填された前記加泥材の圧力と略同一の圧力で充填を開始し、前記速硬性裏込め材の充填圧力が上昇して所定の圧力に達したら充填を停止する工程と、を備えることを特徴とする土圧シールド機による曲線区間の掘進工法。 In the excavation method of the curved section by earth pressure shield machine,
The surplus part formed between the outer shell of the earth pressure shield machine and the natural ground is filled with a mud material used for face excavation, and the pressure in the surplus part is almost the same as the management earth pressure of the face. A step of holding
The tail void formed between the outer circumference of the segment installed behind the earth pressure shield machine and the ground is almost the same as the pressure of the mud material filled with the fast-curing backfill material in the extra moat part. And a step of stopping filling when the filling pressure of the fast-curing backfilling material rises and reaches a predetermined pressure. Construction method.
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