JP2023057265A - Earth Pressure Shield Excavator with Sampling Device and Earth Pressure Shield Construction Method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シールドトンネルを建設する際に使用されるサンプル採取装置付き土圧式シールド掘削機及び土圧式シールド工法に関する。 The present invention relates to an earth pressure shield excavator with a sampling device and an earth pressure shield construction method used when constructing a shield tunnel.
シールドトンネルの建設においては、幅広い地質に適用でき、大断面及び高土水圧下でも対応可能なことから土圧式シールド工法の一つに分類される泥土圧シールド工法が広く用いられている。 In the construction of shield tunnels, the mud pressure shield method, which is classified as one of the earth pressure shield methods, is widely used because it can be applied to a wide range of geological features and can be used even under large cross-sections and high soil water pressure.
土圧式シールド工法(泥土圧シールド工法)は、カッタヘッドにて掘削した掘削土をカッタヘッドと隔壁との間に形成されたチャンバ内に取り込み、チャンバ内に取り込まれた掘削土を攪拌機によって攪拌しつつ、掘削土に添加材を注入する等して塑性流動性を持たせ、塑性流動性を有する掘削土をシールドの推進力等によって切羽に押し付け、切羽に土圧を作用させつつ掘削することによって、切羽地山の応力解放による崩壊を抑えるととともに、余剰分の掘削土をチャンバ内からスクリュー式排土装置を用いて円滑に排土できるようにしている。 In the earth pressure type shield construction method (mud pressure shield construction method), the excavated soil excavated by the cutter head is taken into the chamber formed between the cutter head and the partition wall, and the excavated soil taken into the chamber is agitated by a stirrer. At the same time, the excavated soil is given plastic fluidity by injecting additives, etc., and the excavated soil with plastic fluidity is pressed against the face by the propulsive force of the shield, etc., and excavated while applying earth pressure to the face. In addition to suppressing the collapse of the face ground due to stress release, the surplus excavated soil can be smoothly discharged from the chamber using a screw type earth removing device.
この土圧式シールド工法では、切羽を安定させるためにチャンバ内に充填された掘削土が適正な塑性流動性、均一性、不透水性(以下、塑性流動性等という)を有することが重要であり、このような掘削土の塑性流動性等は、掘削対象地盤の地質、粒度分布、使用する添加材及びその添加量による影響が大きい。 In this earth pressure shield construction method, it is important that the excavated soil filled in the chamber has appropriate plastic fluidity, uniformity, and water impermeability (hereinafter referred to as plastic fluidity, etc.) in order to stabilize the face. Such plastic fluidity of the excavated soil is greatly affected by the geology and particle size distribution of the ground to be excavated, and the additives used and their amounts.
そこで、従来では、施工に際し、チャンバよりスクリュー式排土装置によって排出された掘削土からサンプルを採取し、この採取したサンプルに基づいて、掘削対象地盤の地質、粒度分布、使用する添加材が適量であるか等を把握するようにしていた。 Therefore, conventionally, during construction, a sample is collected from the excavated soil discharged from the chamber by a screw type earth discharging device, and based on the collected sample, the geology of the excavated ground, the particle size distribution, and the appropriate amount of additive material to be used are determined. I was trying to grasp whether it was.
しかしながら、掘削土のサンプルは、チャンバからスクリュー式排出装置を経た後に採取されるため、この排出工程に伴う時間経過によって性状に変化が生じるおそれがあり、チャンバ内の掘削土の状態をリアルタイム且つ正確に把握することが困難であるという課題があった。 However, since the sample of the excavated soil is taken from the chamber after passing through the screw-type discharge device, there is a risk that the quality of the excavated soil may change over time during the discharge process. There was a problem that it was difficult to grasp the
また、チャンバからスクリュー式排出装置により採取された掘削土のサンプルに塑性流動性に不具合が発見された際、不具合のあった掘削土が切羽のどの位置の掘削土であるかが不明であった。 In addition, when a defect was found in the plastic fluidity of the sample of the excavated soil collected from the chamber by the screw discharge device, it was unclear at which position of the face the excavated soil with the defect was excavated. .
そこで、シールドマシンの隔壁に貫通させたスクリュー(以下、サンプル採取用スクリューという)を備え、サンプル採取用スクリューの回転によってチャンバ内の掘削土を直接取り出してサンプルを採取する方法も開発されている(例えば、特許文献1を参照)。 Therefore, a method has been developed in which a screw (hereinafter referred to as a sample-collecting screw) is provided through the partition wall of the shield machine, and a sample is collected by directly taking out the excavated soil in the chamber by rotating the sample-collecting screw ( For example, see Patent Document 1).
しかしながら、上述の如き従来の技術では、サンプル採取用スクリューを設置した場合、シールド掘削機の隔壁より後方の部分にサンプル採取用スクリューを引き抜くための広い空間が必要となり、その分、シールド掘削機全体が大型化するという問題があった。 However, in the conventional technology as described above, when a sample-collecting screw is installed, a wide space behind the bulkhead of the shield excavator is required for pulling out the sample-collecting screw. There was a problem that the size of the
また、サンプル採取用スクリューは、掘削土を取り込むためにスクリューの先端部を隔壁のチャンバ側端面より突出させる必要があり、カッタヘッドの回転時にはサンプル採取用スクリューの先端部と攪拌機等が接触する虞があるので、掘削中に使用できないという問題があった。 In addition, the tip of the screw for sampling needs to protrude from the end face of the partition wall on the chamber side in order to take in the excavated soil. There was a problem that it could not be used during excavation because there was
さらに、サンプル採取用スクリューと攪拌機等とを互いに接触しない位置で配置した場合であっても、サンプル採取用スクリューと攪拌機等との間に礫等が噛み込むと装置が破損するおそれがあった。 Furthermore, even when the sample-collecting screw and the stirrer, etc., are arranged in a position where they do not contact each other, there is a possibility that the device will be damaged if gravel or the like gets caught between the sample-collecting screw and the stirrer, etc.
そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、掘削中であってもチャンバ内の掘削土を採取できるサンプル採取装置付き土圧式シールド掘削機及び土圧式シールド工法の提供を目的としてなされたものである。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, in view of such conventional problems, the present invention has been made for the purpose of providing an earth pressure shield excavator equipped with a sample sampling device and an earth pressure shield construction method capable of sampling excavated soil in a chamber even during excavation. It is.
上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、カッタヘッドと隔壁との間に形成されたチャンバ内に取り込まれた掘削土に塑性流動性を持たせ、切羽に土圧を作用させつつ掘進するようにしたサンプル採取装置付き土圧式シールド掘削機において、前記隔壁を貫通する貫通孔と、該貫通孔に接続された止水弁と、該止水弁に着脱可能に接続されたサンプル採取管と、該サンプル採取管内に負圧を作用させる圧力調節手段と、前記サンプル採取管の胴体部に接続された圧抜き弁とを備え、前記チャンバ内の掘削土を前記サンプル採取管内に引き込めるようにしたことにある。
The feature of the invention described in
請求項2に記載の発明の特徴は、請求項1の構成に加え、前記圧力調節手段は、前記サンプル採取管内を加圧することができることにある。
The feature of the invention according to
請求項3に記載の発明の特徴は、請求項1又は2の構成に加え、前記圧力調節手段は、前記サンプル採取管内に摺動可能に挿入されたピストンと、該ピストンを摺動させる動作手段とによって構成されていることにある。
The feature of the invention according to
請求項4に記載の発明の特徴は、請求項1又は2の構成に加え、前記圧力調節手段は、前記サンプル採取管に接続された給排管と、該給排管を介して接続されたポンプとによって構成されていることにある。
The feature of the invention according to
請求項5に記載の発明の特徴は、請求項4の構成に加え、前記サンプル採取管内に前記給排管を介して流体を圧送する流体圧送手段を備えたことにある。
A feature of the invention according to
請求項6に記載の発明の特徴は、請求項1~5の何れか一の構成に加え、前記サンプル採取管は、胴体部に内部確認用窓を備えていることにある。
The feature of the invention according to
請求項7に記載の発明の特徴は、請求項1~6の何れか一の構成に加え、前記貫通孔を複数備え、各貫通孔の位置毎に前記チャンバ内の掘削土を前記サンプル採取管内に引き込めるようにしたことにある。
The feature of the invention according to
請求項8に記載の発明の特徴は、請求項7の構成に加え、前記サンプル採取管を着脱可能に備え、該サンプル採取管に替えて前記止水弁に添加材注入手段が接続可能なことにある。
The feature of the invention according to
請求項9に記載の発明の特徴は、カッタヘッドと隔壁との間に形成されたチャンバ内に取り込まれた掘削土に塑性流動性を持たせ、切羽に土圧を作用させつつ掘進する土圧式シールド工法において、前記隔壁を貫通する貫通孔に接続された止水弁を使用し、掘削する際に前記止水弁に接続したサンプル採取管内に負圧を作用させ、前記サンプル採取管に前記チャンバ内の掘削土を取り込み、採取された掘削土の性状を評価することにある。
The feature of the invention according to
請求項10に記載の発明の特徴は、請求項9の構成に加え、掘削中の前記チャンバ内の掘削土の状態を随時計測手段で計測し、該計測手段によって異常値が計測された際に前記掘削土を採取することにある。
The feature of the invention according to
請求項11に記載の発明の特徴は、請求項9の構成に加え、予め掘削対象地盤の地質を調査しておき、該調査によって地質が変化すると予想される範囲で前記掘削土を採取することにある。
In addition to the configuration of
請求項12に記載の発明の特徴は、請求項9~11の何れか一の構成に加え、前記貫通孔を複数設け、各貫通孔の位置毎に前記サンプル採取管に取り込んだ掘削土の塑性流動性を評価し、該塑性流動性が不足していると判断された位置の掘削土を取り込んだサンプル採取管に替えて前記止水弁に添加材注入手段を接続し、前記塑性流動性が不足していると判断された位置の掘削土に添加材を注入することにある。
The feature of the invention according to
本発明に係るサンプル採取装置付き土圧式シールド掘削機は、請求項1に記載の構成を具備することによって、掘削中であってもチャンバ内の掘削土を直接採取することができる。
The soil pressure type shield excavator with a sampling device according to the present invention is equipped with the configuration described in
また、本発明において、請求項2に記載の構成を具備することによって、加圧することでチャンバ側又はその他の開口部からサンプル採取管内に残存する掘削土を排出させることができる。
Further, in the present invention, by providing the configuration described in
また、本発明において、請求項3に記載の構成を具備することによって、簡易な構造でサンプル採取管内に負圧を作用させること及び加圧することができる。
Further, in the present invention, by providing the configuration described in
また、本発明において、請求項4に記載の構成を具備することによって、効率的にサンプル採取管内に負圧を作用させることができる。
Further, in the present invention, by providing the configuration according to
また、本発明において、請求項5に記載の構成を具備することによって、流体によってサンプル採取管内を清掃することができる。
Further, in the present invention, the inside of the sample collection tube can be cleaned with the fluid by providing the configuration according to
また、本発明において、請求項6に記載の構成を具備することによって、サンプル採取管内に掘削土が取り込まれたことを確認することができる。
Moreover, in the present invention, by providing the configuration described in
また、本発明において、請求項7に記載の構成を具備することによって、チャンバ内の複数個所における掘削土の状態を確認することができる。
Further, in the present invention, by providing the configuration of
また、本発明において、請求項8に記載の構成を具備することによって、調整が必要な位置に効率よく添加材を注入することができる。
Moreover, in the present invention, by providing the configuration according to
また、本発明において、請求項9に記載の構成を具備することによって、掘削中であってもチャンバ内の掘削土を直接採取し、チャンバ内に充填された掘削土の塑性流動性等の状態を迅速に把握することができる。
Further, in the present invention, by providing the configuration of
また、本発明において、請求項10乃至11に記載の構成を具備することによって、好適なタイミングでチャンバ内に充填された掘削土の塑性流動性等の状態を把握することができる。
In addition, in the present invention, by providing the configuration described in
また、本発明において、請求項12に記載の構成を具備することによって、調整が必要な位置を的確に把握し、その位置に効率よく添加材を注入することができる。
In addition, in the present invention, by providing the configuration according to
次に、本発明に係るサンプル採取装置付き土圧式シールド掘削機の実施態様を図1~図5に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号1はサンプル採取装置付き土圧式シールド掘削機、符号2は切羽である。
Next, an embodiment of an earth pressure shield excavator with a sampling device according to the present invention will be described based on the embodiments shown in FIGS. 1 to 5. FIG. In the figure,
尚、土圧式シールド掘削機及び土圧式シールド工法には、泥土圧シールド掘削機及び泥土圧シールド工法が含まれるものとし、本実施例では、主に泥土圧シールド掘削機及び泥土圧シールド工法について説明する。 The earth pressure shield excavator and the earth pressure shield construction method include the earth pressure shield excavator and the earth pressure shield construction method, and this embodiment mainly explains the earth pressure shield excavator and the earth pressure shield construction method. do.
サンプル採取装置付き土圧式シールド掘削機(以下、土圧式シールド掘削機という)1は、図1に示すように、筒状のシールド本体3と、シールド本体3の前面部に配置されたカッタヘッド4と、カッタヘッド4の後方に配置された隔壁5と、カッタヘッド4と隔壁5との間に形成されたチャンバ(圧力室)6と、カッタヘッド4を回転させる駆動手段7と、シールドジャッキ8からなる推進手段とを備え、カッタヘッド4によって切羽2を掘削しつつ、後方に設置されたセグメント9,9…の端面をシールドジャッキ8で押して推進するようになっている。
As shown in FIG. 1, an earth pressure shield excavator equipped with a sampling device (hereinafter referred to as an earth pressure shield excavator) 1 includes a
この土圧式シールド掘削機1は、カッタヘッド4によって掘削した掘削土10をチャンバ6内に取り込み、チャンバ6内に取り込まれた掘削土10に塑性流動性を持たせ、塑性流動性を有する掘削土10を切羽2に押し付け、切羽2に土圧を作用させつつ掘削するとともに、チャンバ6内に取り込まれた掘削土10をチャンバ6内からスクリュー式排土装置11によって排出するようになっている。
This earth pressure
この土圧式シールド掘削機1は、チャンバ6内の土圧を計測する土圧計等の計測手段(図示せず)を備え、この計測手段によって随時チャンバ6内の土圧を計測できるようになっている。尚、計測手段は、土圧計に限定されず、チャンバ6内の掘削土10の状態の変化を検知できるものであればよい。
This earth pressure
尚、図中符号12はカッタヘッド4の後方に支持された攪拌部材であり、カッタヘッド4の回転によってチャンバ6内に取り込まれた掘削土10を攪拌するようになっている。
また、特に図示しないが、カッタヘッド4の回転軸部分の内部には、添加材供給用のパイプが配管されており、このパイプを通して供給された添加材がカッタービット付近に設置された注入孔よりチャンバ6内に投入されるようになっている。
Although not shown, a pipe for supplying the additive material is piped inside the rotating shaft portion of the
また、土圧式シールド掘削機1は、チャンバ6内に取り込まれた掘削土10を採取するサンプル採取装置20を備え、採取したサンプルに基づいてチャンバ6内に充填された掘削土10が適正な塑性流動性、均一性、不透水性(以下、塑性流動性等という)を有しているかを把握できるようになっている。
The earth pressure
サンプル採取装置20は、図2、図3に示すように、隔壁5を貫通する貫通孔21に接続された止水弁22と、止水弁22に着脱可能に接続されたサンプル採取管23と、サンプル採取管23内の圧力を調節する圧力調節手段24と、サンプル採取管23の胴体部に接続された圧抜き弁25とを備え、サンプル採取管23内に負圧を作用させることでチャンバ6内の掘削土10をサンプル採取管23内に引き込めるようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
貫通孔21は、図中では便宜上一箇所として示しているが、隔壁5の複数個所に設けられ、各貫通孔21の位置毎にチャンバ6内の掘削土10をサンプルとして採取できるようにすることが好ましい。
Although the through-
貫通孔21の設置位置は、土圧式シールド掘削機1の内径や攪拌部材12の位置を勘案して設定され、チャンバ6内に分布する掘削土10の状態を満遍なく調査できるよう、互いに距離をおいて設置されることが望ましく、例えば、図4(a)に示すように、隔壁5の略中心位置、中心位置を通る一方の直径方向に間隔をおいて相対する2カ所、当該一方の直径方向と直角を成す直径方向に間隔をおいて相対する2カ所に設け、十字形状に5箇所程度設ける。
The installation positions of the through-
また、土圧式シールド掘削機1が大型の場合には、図4(b)に示すように、隔壁5の略中心位置、中心位置を通る一方の直径方向に間隔をおいて相対する4カ所、当該一方の直径方向と直角を成す直径方向に間隔をおいて相対する4カ所の計9カ所に設けてもよい。
When the earth pressure
尚、貫通孔21の配置は、図4(a)、(b)に示す実施例に限定されるものではなく、貫通孔21の数及び配置は自由に設定することができる。
The arrangement of the through-
止水弁22は、開閉自在のボール弁等からなる弁体26,26を軸方向に二つ連結した構造を成し、一方の端部が貫通孔21に接続され、他方の端部開口部縁にサンプル採取管23が連結される鍔状のフランジ部27が形成されている。
The water shut-off
サンプル採取管23は、鋼管、塩化ビニル等の樹脂管等からなる円筒状に形成され、両端開口縁部にそれぞれ鍔状のフランジ部28,29が一体に支持され、フランジ部28を止水弁22のフランジ部27と重ね合わせた状態でボルト締めすることによって止水弁22に着脱可能に連結される。
The
このサンプル採取管23には、胴体部の止水弁22側に圧抜き弁25が設けられており、圧抜き弁25の開閉によりサンプル採取管23内の圧力を抜くことができるようになっている。
The
また、サンプル採取管23の胴体部には、内部確認用窓30を備え、この内部確認用窓30が透明なガラス板によって閉じられ、ガラス板を通してサンプル採取管23の内部を視認できるようになっている。
The body of the
尚、内部確認用窓30は、十分な量の掘削土10が取り込まれていることが確認できるように、胴体部の後方側(止水弁22とは反対側)の端部に設けることが望ましい。
The
圧力調節手段24は、図3に示すように、サンプル採取管23内に摺動可能に挿入されたピストン31と、ピストン31を摺動させる動作手段32とによって構成され、サンプル採取管23内でピストン31を摺動させることによってサンプル採取管23内の圧力を調整できるようになっている。
As shown in FIG. 3, the pressure adjusting means 24 is composed of a
即ち、圧抜き弁25を閉じた状態で引き抜き方向、即ち、止水弁22側から他方の端部側にピストン31を摺動させることによってサンプル採取管23内に負圧を生じさせ、押し出し方向、即ち、他方の端部側から止水弁22側にピストン31を摺動させることによってサンプル採取管23内を加圧するようになっている。
That is, with the
動作手段32は、油圧によりロッド32aが出し入れされる油圧シリンダによって構成され、ロッド32aの出し入れによってロッド32aの先端に固定されたピストン31が移動するようになっている。
The operating means 32 is composed of a hydraulic cylinder in which a
尚、動作手段32は、油圧シリンダに限定されず、例えば、空圧シリンダや電動によってロッド32aを出し入れするものであってもよく、手動でロッド32aを出し入れしてもよい。
The operating means 32 is not limited to a hydraulic cylinder, and may be, for example, a pneumatic cylinder or an electric device for moving the
動作手段32は、取付用フランジ部33aを有する固定具33を備え、固定具33の取付用フランジ部33aをサンプル採取管23のフランジ部29と重ね合わせ、ボルト締め等によって着脱可能に連結されている。
The operating means 32 includes a
尚、圧力調整手段は、上述の実施例に限定されず、図5に示すように、サンプル採取管23に接続された給排管40と、給排管40を介して接続されたポンプ41とによって構成されたものであってもよい。 Incidentally, the pressure adjusting means is not limited to the above embodiment, and as shown in FIG. It may be configured by
給排管40は、ホース等によって構成され、サンプル採取管23側先端部にフランジ部42aを有するジョイント部42を備え、ジョイント部42のフランジ部42aをサンプル採取管23の後端側フランジ部29と重ね合わせ、ボルト締め等によって着脱可能に連結できるようになっている。
The supply/
ポンプ41には、スクイズポンプを使用し、サンプル採取管23及び給排管40内が空の状態(空気のみの状態)且つ圧抜き弁25を閉じた状態でスクイズポンプ41を逆転動作させることによってサンプル採取管23内に負圧を作用させるようになっている。尚、本実施例では、ポンプ41としてスクイズポンプを用いたものとして説明するが、ポンプ41はスクイズポンプのように圧送、吸引の機能を有するポンプであればよくスクイズポンプに限定されない。
A squeeze pump is used as the
スクイズポンプ41は、サンプル採取管23内に水等の流体43を圧送する流体圧送手段としても機能するようになっており、スクイズポンプ41に水等の流体43を貯留する貯留タンク44と連結ホース45を介して連結し、正転動作させることによって、給排管40を通して水等の流体43をサンプル採取管23内に圧送できるようになっている。
The
尚、上述の実施例では、ポンプ41にスクイズポンプを使用した場合について説明したが、ポンプ41に吸引ポンプを使用し、サンプル採取管23内の空気を吸引することによって負圧を発生させてもよく、その場合、流体圧送手段を別途設け、吸引ポンプと切り換え可能に設置するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, a case where a squeeze pump is used as the
また、この土圧式シールド掘削機1は、サンプル採取管23を着脱可能に備えており、サンプル採取管23に替えて止水弁22に加泥材等の添加材を供給する添加材注入手段が接続できるようになっている。
In addition, the earth pressure
次に、上述の土圧式シールド掘削機1を使用した土圧式シールド工法について説明する。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明する。
Next, an earth pressure shield construction method using the earth
この土圧式シールド工法は、カッタヘッド4によって切羽2を掘削するとともに、土圧式シールド掘削機1を推進させ、カッタヘッド4によって掘削された掘削土10をチャンバ6内に取り込み、チャンバ6内に取り込まれた掘削土10に攪拌や添加材を投入する等して塑性流動性を持たせ、切羽2に土圧を作用させつつ掘進する。
In this earth pressure shield construction method, a
その際、切羽2を安定させるためにチャンバ6内に充填された掘削土10が適正な塑性流動性、均一性、不透水性(以下、塑性流動性等という)を有することが重要であり、このような掘削土10の塑性流動性等は、掘削対象地盤の地質、粒度分布、使用する添加材及びその添加量による影響が大きいので、掘削する際に止水弁22に接続したサンプル採取管23内に負圧を作用させ、サンプル採取管23にチャンバ6内の掘削土10を取り込み、採取された掘削土10の性状を評価する。
At that time, it is important that the excavated
本実施例では、圧力調節手段24がサンプル採取管23内に摺動可能に挿入されたピストン31と、ピストン31を摺動させる動作手段32とによって構成されている場合について説明する。
In this embodiment, the case where the pressure adjusting means 24 is composed of a
具体的には、先ず、事前準備として、掘削を開始する前に、ボーリング試験や地質調査等の必要な調査を行い、そのポーリング試験の結果や土質縦断面図から添加材の種類や配合を設定する。 Specifically, first of all, as a preliminary preparation, before starting excavation, necessary investigations such as boring tests and geological surveys are conducted, and the type and composition of additives are set based on the results of polling tests and soil vertical cross-sections. do.
また、止水弁22を閉じるとともに、止水弁22にサンプル採取管23を接続し、サンプル採取管23の他方の端部に油圧シリンダ等の動作手段32を取り付け、ピストン31をサンプル採取管23内に挿入する。
In addition, the
尚、初期状態では、図3に示すように、動作手段32を作動させ、ピストン31を押し出し方向に摺動させ、その位置で圧抜き弁25を閉じておく。
In the initial state, as shown in FIG. 3, the operating means 32 is actuated to slide the
次に、実際に掘削を開始すると、チャンバ6内に充填された掘削土10によって切羽2に所定の土圧が作用し、切羽2地山の応力解放による崩壊が押されられた状態となり、その状態で掘削作業と推進作業を繰り返し順次掘進する(掘進作業)。
Next, when excavation is actually started, a predetermined earth pressure is applied to the
掘削された掘削土10は、チャンバ6内に取り込まれるとともに、チャンバ6内が掘削土10で充填された後は新たに取り込まれた分と略同量の掘削土10がスクリュー式排土装置11によってチャンバ6外へ排出され、チャンバ6内の土圧を維持しつつ、チャンバ6内の掘削土10が入れ替えられる(排土作業)。
The excavated
一方、チャンバ6内に取り込まれた掘削土10は、添加材(加泥材等)が投入されるとともに、カッタヘッド4の回転に伴い攪拌部材12,12によって攪拌され、所定の塑性流動性となるように調節される(塑性流動性調節作業)。
On the other hand, the excavated
尚、掘削中は、土圧計等の計測手段によってチャンバ6内の掘削土10の土圧を随時計測し、この土圧が基準範囲から逸脱した際には、それを検知するようになっている。
During excavation, the soil pressure of the excavated
そして、掘削作業、排土作業及び塑性流動性調節作業を同時進行で行いつつ、所定のタイミングでサンプル採取管23内にチャンバ6内の掘削土10を取り込み、掘削土10のサンプルを採取し、掘削土10が適正な塑性流動性等であるかの確認を行う。
Then, while simultaneously performing the excavation work, the soil removal work, and the plastic fluidity adjustment work, the excavated
サンプル採取のタイミングは、特に限定されないが、例えば、一定期間掘削を継続し、チャンバ6内の掘削土10の入れ替え及び塑性流動性調節が行われた際、計測手段によって異常値が計測された際、予め調査した掘削対象地盤の地質が変化すると予想される範囲に到達した際等に行うことが好ましい。
The timing of sampling is not particularly limited, but for example, when excavation is continued for a certain period of time, the excavated
サンプル採取は、先ず、圧抜き弁25を閉じたまま止水弁22を開放し、チャンバ6内とサンプル採取管23内とを連通させる。
For sample collection, first, the
次に、図6に示すように、止水弁22側から他方の端部側にピストン31を摺動させると、サンプル採取管23内に負圧が生じ、ピストン31の摺動に合わせてチャンバ6内の掘削土10がサンプル採取管23内に取り込まれる。
Next, as shown in FIG. 6, when the
その際、サンプル採取管23内に礫が噛み込み、掘削土10の採取が困難となった場合には、ピストン31を押し出し方向に摺動させ、サンプル採取管23内の礫をピストン31でチャンバ6内に押し戻し、しかる後、再度ピストン31を引き抜き方向に摺動させサンプル採取を行う。
At that time, if gravel gets caught in the sample-collecting
そして、ピストン31を所定の位置まで摺動させ、サンプル採取管23の所定の位置まで掘削土10を取り込み、内部確認用窓30を通して掘削土10のサンプルがサンプル採取管23内に充填されたことを確認する。
Then, the
次に、止水弁22を閉じるとともに、サンプル採取管23の胴体部に接続された圧抜き弁25を開放し、サンプル採取管23内の圧力を抜く。
Next, the
サンプル採取管23内の圧力を抜ききったら、圧抜き弁25を閉じ、図7に示すように、サンプル採取管23の他方の端部フランジ部29に取り付けられた油圧シリンダ等の動作手段32を取り外し、ピストン31をサンプル採取管23内より引き抜く。
When the pressure inside the
そして、フランジ部28を介して止水弁22に取り付けたサンプル採取管23を取り外してサンプルを回収し、スランプ試験等を行い、チャンバ6内の掘削土10が適正な塑性流動性、均一性、不透水性等を有するかを評価する。尚、図中符号34は、サンプル採取管23の両端開口を塞ぐ蓋部材である。
Then, the
そして、上述のサンプル採取及び評価を複数設けた貫通孔21の位置毎に実行し、各位置で塑性流動性等を評価する。尚、土圧式シールド掘削機1が大口径の場合、上方にある貫通孔21からサンプル採取を行う際には安全上足場(図示せず)を設けることが望ましい。
Then, the sampling and evaluation described above are performed for each position of the plurality of through-
そして、評価の結果、問題がなければ掘削を継続し、上記の所定のタイミング毎にサンプル採取を行う。 As a result of the evaluation, if there is no problem, excavation is continued, and samples are taken at each predetermined timing.
一方、評価の結果、各貫通孔21の位置に対応したサンプルの何れかで塑性流動性等の基準を満たしていないと判断された場合には、該当する貫通孔21の止水弁22に添加材注入手段を取り付け、その貫通孔21を通してチャンバ6内に加泥材等の添加材を投入し、塑性流動性等の調整を行う。尚、添加材の注入量や配合はスランプ試験等の結果に基づいて決定する。
On the other hand, as a result of the evaluation, if it is determined that any of the samples corresponding to the position of each through-
このように塑性流動性等の基準を満たしているか否かを貫通孔21の位置毎に判断し、基準を満たしていないと判断された位置の貫通孔21を通して添加材を投入することによって、調整が必要な位置を的確に把握し、その位置に効率よく添加材を注入することができる。
In this way, it is determined whether or not the criteria such as plastic fluidity are satisfied for each position of the through-
そして、一連のサンプル採取、評価及び塑性流動性等の調整を終えた後、再度、サンプル採取管23を各貫通孔21に設けられた止水弁22に接続し、所定のタイミング毎に上述した一連のサンプル採取~塑性流動性等の調整の作業を行う。
Then, after a series of sampling, evaluation, and adjustment of plastic fluidity, etc., the
尚、上述の実施例では、圧力調節手段24がサンプル採取管23内に摺動可能に挿入されたピストン31と、ピストン31を摺動させる動作手段32とによって構成されている場合について説明したが、以下に、圧力調節手段24がサンプル採取管23に接続された給排管40と、給排管40を介して接続されたポンプ41とによって構成されている場合のサンプル採取作業について説明する。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明する。
In the above embodiment, the pressure adjusting means 24 is composed of the
先ず、事前準備として、止水弁22を閉じるとともに、止水弁22にサンプル採取管23を接続し、サンプル採取管23の他方の端部に給排管40の一端を接続し、他端をスクイズポンプからなるポンプ41に接続しておく。
First, as a preparation, the
尚、初期状態では、図8に示すように、サンプル採取管23及び給排管40内に流体が充填されていない状態とし、圧抜き弁25を閉じておく。
In the initial state, as shown in FIG. 8, the
サンプル採取は、上述の実施例と同様のタイミングで実施し、先ず、圧抜き弁25を閉じたまま止水弁22を開放し、チャンバ6内とサンプル採取管23内とを連通させる。
Sampling is performed at the same timing as in the above-described embodiment. First, the
次に、図9に示すように、スクイズポンプ41を逆転動作させ、サンプル採取管23及び給排管40内の空気を吸引し、サンプル採取管23内に負圧を作用させ、サンプル採取管23内に掘削土10を引き込む。
Next, as shown in FIG. 9, the
そして、スクイズポンプ41による吸引によって、サンプル採取管23の所定の位置まで掘削土10を取り込み、内部確認用窓30を通して掘削土10のサンプルがサンプル採取管23内に充填されたことを確認する。
Then, the excavated
次に、止水弁22を閉じるとともに、サンプル採取管23の胴体部に接続された圧抜き弁25を開放し、サンプル採取管23内の圧力を抜く。
Next, the
サンプル採取管23内の圧力を抜ききったら、圧抜き弁25を閉じ、図10に示すように、サンプル採取管23の他方の端部フランジ部29に取り付けられた給排管40を取り外す。
After the pressure in the
そして、フランジ部28を介して止水弁22に取り付けたサンプル採取管23を取り外してサンプルを回収し、スランプ試験等を行い、採取した掘削土10の土質、掘削土10が適正な塑性流動性、均一性、不透水性等を有するかを評価する。
Then, the
そして、上述のサンプル採取及び評価を複数設けた貫通孔21の位置毎に実行し、各位置の塑性流動性等を評価する。
Then, the sampling and evaluation described above are performed for each position of the plurality of through-
評価の結果、問題がなければ掘削を継続し、上記の所定のタイミング毎にサンプル採取を行う。 As a result of the evaluation, if there is no problem, excavation is continued, and samples are taken at each of the predetermined timings.
一方、評価の結果、各貫通孔21の位置に対応したサンプルの何れかで塑性流動性等の基準を満たしていないと判断された場合には、該当する貫通孔21の止水弁22に添加材注入手段を取り付け、その貫通孔21を通して加泥材等の添加材を投入し、塑性流動性等の調整を行う。
On the other hand, as a result of the evaluation, if it is determined that any of the samples corresponding to the position of each through-
そして、一連のサンプル採取、評価及び塑性流動性等の調整を終えた後、図11に示すように、再度、サンプル採取管23を各貫通孔21に設けられた止水弁22に接続し、サンプル採取管23に給排管40を取り付ける。尚、図中符号10aは評価後に洗浄漏れ等によってサンプル採取管23内に残存した掘削土である。
Then, after a series of sampling, evaluation, and adjustment of plastic fluidity, etc., as shown in FIG. A supply/
また、スクイズポンプ41には、水等の流体43が貯留された貯留タンク44を接続する。
Also, the
次に、止水弁22を閉じた状態で、圧抜き弁25を開き、その状態でスクイズポンプ41を正転動作させ、貯留タンク44から吸い出した水等の流体43をサンプル採取管23に給排管40を通して圧送する。
Next, with the
そして、圧抜き弁25から水等の流体43が出てきたら、スクイズポンプ41を一旦停止した後、圧抜き弁25を閉じる。
When the fluid 43 such as water comes out from the
次に、図12に示すように、止水弁22を開けるとともに、スクイズポンプ41を再稼働し、流体等の水を再圧送し、その水圧でサンプル採取管23内に残存する掘削土10aをチャンバ6側に吐出する。
Next, as shown in FIG. 12, the water shut-off
この時の吐出圧がチャンバ6内の土水圧より弱いと逆にチャンバ6内の掘削土10がサンプル採取管23内に流入するため、その圧力より強い力で圧送する。
If the discharge pressure at this time is weaker than the soil water pressure in the
そして、サンプル採取管23内に残存する掘削土10が吐き出されたら、再度止水弁22を閉じ、以降は、所定のタイミング毎に上述した一連のサンプル採取~塑性流動性等の調整の作業を行う。
After the excavated
このように構成された土圧式シールド工法では、チャンバ6内の所定の位置より掘削土10を直接採取するので、リアルタイムでチャンバ6内の掘削土10の状態を評価・把握することができる。
In the earth pressure shield construction method configured in this manner, the excavated
その際、この土圧式シールド工法では、サンプル採取管23内に負圧を作用させることによって土砂をサンプル採取管23内に引き込むので、従来のサンプル採取用スクリューを用いる場合とは異なり、攪拌機等との干渉を危惧する必要なく、掘削中にもサンプルを採取することができる。
At this time, in this earth pressure shield construction method, since the earth and sand are drawn into the
1 サンプル採取装置付き土圧式シールド掘削機
2 切羽
3 シールド本体
4 カッタヘッド
5 隔壁
6 チャンバ
7 駆動手段
8 シールドジャッキ
9 セグメント
10 掘削土
11 スクリュー式排土装置
12 攪拌部材
20 サンプル採取装置
21 貫通孔
22 止水弁
23 サンプル採取管
24 圧力調節手段
25 圧抜き弁
26 弁体
27 フランジ部
28 フランジ部
29 フランジ部
30 内部確認用窓
31 ピストン
32 動作手段
33 固定具
40 給排管
41 ポンプ(スクイズポンプ)
42 ジョイント部
43 流体
44 貯留タンク
45 連結ホース
1 Earth Pressure Shield Excavator with
42
Claims (12)
前記隔壁を貫通する貫通孔と、該貫通孔に接続された止水弁と、該止水弁に着脱可能に接続されたサンプル採取管と、該サンプル採取管内に負圧を作用させる圧力調節手段と、前記サンプル採取管の胴体部に接続された圧抜き弁とを備え、前記チャンバ内の掘削土を前記サンプル採取管内に引き込めるようにしたことを特徴とするサンプル採取装置付き土圧式シールド掘削機。 An earth pressure type shield excavator equipped with a sampling device in which excavated soil taken into a chamber formed between a cutter head and a bulkhead is made to have plastic fluidity, and excavation is performed while applying earth pressure to the face. ,
a through-hole penetrating through the partition wall, a water stop valve connected to the through-hole, a sample collection tube detachably connected to the water stop valve, and pressure control means for applying negative pressure to the inside of the sample collection tube. and a depressurization valve connected to the body of the sampling pipe so that excavated soil in the chamber can be drawn into the sampling pipe. machine.
前記隔壁を貫通する貫通孔に接続された止水弁を使用し、
掘削する際に前記止水弁に接続したサンプル採取管内に負圧を作用させ、前記サンプル採取管に前記チャンバ内の掘削土を取り込み、採取された掘削土の性状を評価することを特徴とする土圧式シールド工法。 In the earth pressure shield construction method, excavated soil taken into a chamber formed between a cutter head and a partition wall is made to have plastic fluidity and excavation is performed while applying earth pressure to the face,
Using a water stop valve connected to a through hole penetrating the partition,
During excavation, a negative pressure is applied to a sampling pipe connected to the water stop valve, the excavated soil in the chamber is taken into the sampling pipe, and the properties of the collected excavated soil are evaluated. Earth pressure type shield construction method.
該塑性流動性が不足していると判断された位置の掘削土を取り込んだサンプル採取管に替えて前記止水弁に添加材注入手段を接続し、前記塑性流動性が不足していると判断された位置の掘削土に添加材を注入する請求項9~11の何れか一に記載の土圧式シールド工法。 providing a plurality of through-holes, and evaluating the plastic flowability of the excavated soil taken into the sample-collecting pipe at each position of each through-hole;
In place of the sampling pipe that took in the excavated soil at the position where the plastic fluidity was determined to be insufficient, an additive injection means was connected to the water stop valve, and the plastic fluidity was determined to be insufficient. The earth pressure shield construction method according to any one of claims 9 to 11, wherein the additive material is injected into the excavated soil at the position where the earth pressure shield is formed.
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