JP2023005991A - 凍土膨張圧吸収体と凍土形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】凍土膨張圧吸収体50は、地盤G内に存在する地中構造物10の周囲の凍結領域FAにおいて、地中構造物10と地盤Gが凍結されてなる凍土60との間の緩衝層に設けられて、凍土60の形成過程における凍土膨張圧を吸収し、水よりも低い氷点を有している。また、凍土形成方法は、地中構造物10の周囲の凍結領域FAにおいて、水よりも低い氷点を有していて、凍土60の形成過程における凍土膨張圧を吸収する、凍土膨張圧吸収体50とからなる緩衝層を形成するA工程と、凍土膨張圧吸収体50にて凍土60の形成過程における凍土膨張圧を吸収させながら、凍結領域FAに凍土60を形成するB工程とを有する。
【選択図】図4
Description
凍結工法において、シールドトンネルや推進トンネル、掘進機等の地中構造物に対して、凍土が形成される過程で生じる凍土膨張圧が作用すると、地中構造物が破損に至り得ることから、凍結工法の適用に際して地中構造物に作用し得る凍土膨張圧を抑制もしくは抑止できる方策が望まれている。
この凍結工法では、止水に必要な厚みの凍土壁が造成されるまでの過程で掘進機等の地中構造物に凍土膨張圧が作用することになり、上記するように地中構造物に作用し得る凍土膨張圧を抑制することは難しい。
そのため、凍結管による地盤の凍結の際に、ビーズ混合処理土を形成する現地発生土の凍結を発泡ビーズが抑制する機序が不明であり、現地発生土が凍結する恐れは依然としてあることから、地中構造物に作用し得る凍土膨張圧を抑制する効果を有するか否かに関して定かでない。
地盤内に存在する地中構造物の周囲の凍結領域において、該地中構造物と地盤が凍結されてなる凍土との間の緩衝層に設けられて、凍土の形成過程における凍土膨張圧を吸収する、凍土膨張圧吸収体であって、
水よりも低い氷点を有していることを特徴とする。
ここで、本態様の凍土膨張圧吸収体が収容される緩衝層が周囲に設けられる地中構造物としては、既述するように、シールドトンネルや推進トンネル、シールド工法や推進工法に適用される掘進機等が挙げられる。例えば、地中構造物の内部からウォータージェット等により、地中構造物の周囲の所定範囲に亘り所定厚の緩衝層用の空間を形成し、この空間に対して地中構造物の内部から変形性能のある凍土膨張圧吸収体を充填することにより、地中構造物の周囲の凍結領域において、所定範囲に亘る所定厚の緩衝層を形成することができる。
主剤と、変質防止剤とを有するA液と、B液とが混合されている、二液混合剤であり、
前記A液は、主剤と、変質防止剤とを有し、
前記主剤は、水と、塩化カルシウムと、セルロース系水溶性高分子剤とを含み、
前記変質防止剤は、水と、有機窒素化合物とを含み、
前記B液は、水と、高分子架橋剤とを含んでいることを特徴とする。
地盤内に存在する地中構造物の周囲の凍結領域に凍土を形成する、凍土形成方法であって、
前記地中構造物の周囲の前記凍結領域において、水よりも低い氷点を有していて、凍土の形成過程における凍土膨張圧を吸収する、凍土膨張圧吸収体からなる緩衝層を形成する、A工程と、
前記凍土膨張圧吸収体にて凍土の形成過程における凍土膨張圧を吸収させながら、前記凍結領域に前記凍土を形成する、B工程と、を有することを特徴とする。
前記B工程において、前記緩衝層に前記凍土膨張圧が作用し、該緩衝層の圧力が、前記地中構造物へ影響を与える圧力となる前の段階で、前記凍土膨張圧吸収体を該地中構造物の内部に回収することを特徴とする。
前記B工程の後に、前記地中構造物の内部から前記凍土膨張圧吸収体を凍結させる、C工程をさらに有することを特徴とする。
例えば、緩衝層を形成するA工程に先んじて、地中構造物の周囲であって、かつ凍結領域の外側に、例えば薬液注入等によって予め止水層を造成しておき、地下水が地中構造物の周囲に沿って凍結領域に浸入するのを止水層にて防止した後に、A工程にて緩衝層を形成するのが好ましい。この際、地中構造物の周囲の凍結領域の内部には止水対策が講じられていないことから、当該領域への地下水の浸入の可能性があるため、C工程において、地中構造物の周囲の凍結領域に存在する凍土膨張圧吸収体を凍結させることにより、薬液注入等による止水層と、凍結した凍土膨張圧吸収体による止水層とにより、地中構造物の周囲における止水性が一層高められる。
前記B工程の後に、前記地中構造物の内部に前記凍土膨張圧吸収体を回収し、前記緩衝層の空間に、水、もしくは氷点が水に近い物質を収容し、前記地中構造物の内部から前記水もしくは前記氷点が水に近い物質を凍結させる、D工程をさらに有することを特徴とする。
前記B工程において、凍土の過度な形成、もしくは、前記凍土膨張圧吸収体の凍結が確認された際に、前記地中構造物の内部から前記凍土の一部もしくは凍結した前記凍土膨張圧吸収体を切削して圧力解放を行い、前記凍結領域に対して新たに前記凍土膨張圧吸収体を形成することを特徴とする。
例えば、探針棒を地中構造物からその背面の地盤(地山)に突き刺すことにより、その突き刺し深度に応じた凍土の膨張量を特定することで、凍土の成長(地中構造物と凍土の離間)を地中構造物の内部に居ながら確認することができる。
前記C工程もしくは前記D工程の後に、前記地中構造物の内部から少なくとも前記緩衝層に亘って作業空間を形成し、該作業空間内で作業を行うE工程をさらに有することを特徴とする。
前記E工程の後に、前記緩衝層に収容されている、前記凍土膨張圧吸収体、もしくは、前記水、もしくは、前記氷点が水に近い物質を前記地中構造物の内部に回収し、該地中構造物の周囲の地盤の地盤強度と同等以上の強度の裏込め材を前記緩衝層の空間に充填する、F工程をさらに有することを特徴とする。
前記地中構造物は、シールド工法もしくは推進工法にて適用される掘進機であり、
前記A工程では、
前記掘進機の内部からウォータージェットにより、緩衝層用空間を形成し、該緩衝層用空間に前記凍土膨張圧吸収体を充填して前記緩衝層を形成する、もしくは、
前記掘進機の掘進過程で、該掘進機のカッタヘッドの側面からコピーカッタを張り出して緩衝層用空間を形成し、該緩衝層用空間に前記凍土膨張圧吸収体を充填して前記緩衝層を形成することを特徴とする。
図1乃至図11を参照して、実施形態に係る凍土形成方法の一例と、凍土形成方法に適用される実施形態に係る凍土膨張圧吸収体の一例について説明する。ここで、図1,図4,図7、図10、及び図11は順に、実施形態に係る凍土形成方法の一例を示す工程図である。
次に、凍土膨張圧吸収体の氷点測定試験とその結果について説明する。本試験は、試料の氷点測定を、試料凍結時に生じる潜熱放出に伴う温度停滞域を観測することにより行った。
11:カッタヘッド
11a:側面
12:スキンプレート(鋼殻)
12a:裏込め硬化体
12b:セグメント
13:シールドジャッキ
14:スクリューコンベア
15:テールブラシ
16:貼付け凍結管
17:バルクヘッド
18:エレクタ装置
21:薬液注入管
22:凍結管
23:測温計
24:ひずみゲージ
25:探針棒
26:配管
27:圧力計
30A,30B:止水層(薬液止水層)
40:緩衝層用空間
50:凍土膨張圧吸収体(緩衝層)
50A:凍結された凍土膨張圧吸収体
60:凍土
65A,65B:追加凍土
G:地盤(地中)
FA:凍結領域
Claims (10)
- 地盤内に存在する地中構造物の周囲の凍結領域において、該地中構造物と地盤が凍結されてなる凍土との間の緩衝層に設けられて、凍土の形成過程における凍土膨張圧を吸収する、凍土膨張圧吸収体であって、
水よりも低い氷点を有していることを特徴とする、凍土膨張圧吸収体。 - 主剤と、変質防止剤とを有するA液と、B液とが混合されている、二液混合剤であり、
前記A液は、主剤と、変質防止剤とを有し、
前記主剤は、水と、塩化カルシウムと、セルロース系水溶性高分子剤とを含み、
前記変質防止剤は、水と、有機窒素化合物とを含み、
前記B液は、水と、高分子架橋剤とを含んでいることを特徴とする、請求項1に記載の凍土膨張圧吸収体。 - 地盤内に存在する地中構造物の周囲の凍結領域に凍土を形成する、凍土形成方法であって、
前記地中構造物の周囲の前記凍結領域において、水よりも低い氷点を有していて、凍土の形成過程における凍土膨張圧を吸収する、凍土膨張圧吸収体からなる緩衝層を形成する、A工程と、
前記凍土膨張圧吸収体にて凍土の形成過程における膨張圧を吸収させながら、前記凍結領域に前記凍土を形成する、B工程と、を有することを特徴とする、凍土形成方法。 - 前記B工程において、前記緩衝層に前記凍土膨張圧が作用し、該緩衝層の圧力が、前記地中構造物へ影響を与える圧力となる前の段階で、前記凍土膨張圧吸収体を該地中構造物の内部に回収することを特徴とする、請求項3に記載の凍土形成方法。
- 前記B工程の後に、前記地中構造物の内部から前記凍土膨張圧吸収体を凍結させる、C工程をさらに有することを特徴とする、請求項3又は4に記載の凍土形成方法。
- 前記B工程の後に、前記地中構造物の内部に前記凍土膨張圧吸収体を回収し、前記緩衝層の空間に、水、もしくは氷点が水に近い物質を収容し、前記地中構造物の内部から前記水もしくは前記氷点が水に近い物質を凍結させる、D工程をさらに有することを特徴とする、請求項3又は4に記載の凍土形成方法。
- 前記B工程において、凍土の過度な形成、もしくは、前記凍土膨張圧吸収体の凍結が確認された際に、前記地中構造物の内部から前記凍土の一部もしくは凍結した前記凍土膨張圧吸収体を切削して圧力解放を行い、前記凍結領域に対して新たに前記凍土膨張圧吸収体を形成することを特徴とする、請求項3乃至6のいずれか一項に記載の凍土形成方法。
- 前記C工程もしくは前記D工程の後に、前記地中構造物の内部から少なくとも前記緩衝層に亘って作業空間を形成し、該作業空間内で作業を行うE工程をさらに有することを特徴とする、請求項5,6、もしくは請求項5,6に従属する請求項7のいずれか一項に記載の凍土形成方法。
- 前記E工程の後に、前記緩衝層に収容されている、前記凍土膨張圧吸収体、もしくは、前記水、もしくは、前記氷点が水に近い物質を前記地中構造物の内部に回収し、該地中構造物の周囲の地盤の地盤強度と同等以上の強度の裏込め材を前記緩衝層の空間に充填する、F工程をさらに有することを特徴とする、請求項8に記載の凍土形成方法。
- 前記地中構造物は、シールド工法もしくは推進工法にて適用される掘進機であり、
前記A工程では、
前記掘進機の内部からウォータージェットにより、緩衝層用空間を形成し、該緩衝層用空間に前記凍土膨張圧吸収体を充填して前記緩衝層を形成する、もしくは、
前記掘進機の掘進過程で、該掘進機のカッタヘッドの側面からコピーカッタを張り出して緩衝層用空間を形成し、該緩衝層用空間に前記凍土膨張圧吸収体を充填して前記緩衝層を形成することを特徴とする、請求項3乃至9のいずれか一項に記載の凍土形成方法。
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