JP3193233B2 - 裏込注入材料 - Google Patents

裏込注入材料

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JP3193233B2 JP15535594A JP15535594A JP3193233B2 JP 3193233 B2 JP3193233 B2 JP 3193233B2 JP 15535594 A JP15535594 A JP 15535594A JP 15535594 A JP15535594 A JP 15535594A JP 3193233 B2 JP3193233 B2 JP 3193233B2
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光俊 林
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Tokyo Gas Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は推進工法によってヒュー
ム管や鋼管等の管体を地中に埋設する際に、該管体と掘
削地盤との間に注入、充填して管体の円滑な推進を図る
ための裏込注入材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、地中に管体を埋設する場合、
発進立坑側から到達立坑側に向かってシールド機により
地盤を掘削しながら該シールド機に後続させて管体を順
次押し進めていくことが行われている。この際、管体の
外周面が直接、掘削地盤に接触して大きな摩擦力が発生
し、管体の推進が困難となって長距離施工が行えなくな
る場合が生じるので、掘削地盤と管体との間に滑材を注
入して管体の推進抵抗を減少させることが行われてい
る。
【0003】また、透水性を有する地盤においては、シ
ールド機の推進に従って該シールド機側から筒状の不透
水性膜材を引き出しながら管体に被覆させ、該不透水性
膜材と管体との間に滑材を注入することが行われてい
る。いずれにしても、従来から使用されている上記滑材
は、ハイゲルやベントナイト、マッドオイル、カルボキ
シメチルセルロース(CMC)に水を混合してなるもの
である。具体的には、ハイゲル2kg、ベントナイト100k
g 、マッドオイル40kg、CMC2kgに水900 リットルの
割合で混合し、粘度が3,000 〜10,000cp(センチポアー
ズ)、比重が1.05〜1.1 に調製してなる滑材が多く使用
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記混
合物からなる滑材はその比重が1.05〜1.1 と重い一方、
推進工法によって埋設される管体はヒューム管の場合、
その見掛け比重が0.7 〜0.8 であり、鋼管の場合はその
見掛け比重が0.4.〜0.5 であって、上記滑材に比較して
低比重であるため、掘削地盤と管体との間に滑材を注入
すると比重の軽い管体に浮力が発生して浮き上がり、管
体が掘削地盤と摺接して摩擦抵抗が増大し、円滑な推進
が妨げられると共に管体の外周面が損傷したり、不透水
性膜材を使用した場合には管体の上周面が該不透水性膜
材に摺接して破損させ、地下水の流入等が生じるという
問題点があった。
【0005】このため、本願出願人等は、上記のような
ベントナイトを主体とする滑材に5mm程度の径を有する
発泡スチロール球体を適量、混合することによって低比
重に調製してなる裏込注入材料を開発したが、発泡スチ
ロール球体の径が大きく且つその表面積が相対的に小さ
いために発泡スチロール球体が安定的にベントナイト溶
液中に分散せず、ベントナイト溶液中で浮上してベント
ナイト溶液から分離した状態となり、その上、発泡スチ
ロール球体は地下水圧や土圧によって圧縮変形し、その
見掛け比重が容易に変化するために管体の見掛け比重に
正確に対応させることが困難であるという問題点があ
る。
【0006】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは埋設管体の見掛け比
重に正確に対応させて管体に浮力を生じさせることなく
円滑且つ精度のよい管体の推進を可能にし、且つ推進抵
抗を減少させて施工性の向上を図ることができる裏込注
入材料を提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の裏込注入材料は、推進工法によって地中に埋
設された管体と掘削地盤との間に注入する裏込注入材料
であって、ガラスバルーン、シラスバルーン等の比重が
0.02〜0.9 で粒径が5μm〜700 μmのマイクロバルー
ンとハイゲル、ベントナイト等の粘性材料と水との混合
材から構成されているものである。
【0008】なお、上記裏込注入材料には短繊維等の目
詰材を混合しておいてもよく、又、セメントとセメント
硬化遅延材とを混合しておいてもよい。さらに、請求項
4に記載しているように、上記裏込注入材料の比重を埋
設管体の見掛け比重に略等しくなるように調製しておく
ことが好ましい。
【0009】
【作用】ベントナイト等の粘性材料と水との混合材では
どのように調製してもその混合材の比重を埋設管体の見
掛け比重に略等しくすることができないが、この混合材
よりも遥かに低比重のマイクロバルーンを混合している
ので、該マイクロバルーンの配合割合を適当に設定する
ことによって埋設管体の見掛け比重に略等しい比重の裏
込注入材料を容易に調製し得る。
【0010】従って、この裏込注入材料を埋設管体と掘
削地盤との間に注入すれば、埋設管体に浮力を生じさせ
ることなく、裏込注入材料中に埋設管体を潜水状態に保
持しながら推進工法によって円滑に管体を推進、埋設さ
せることができる。さらに、マイクロバルーンは通常、
その径が5μ〜700 μであって極めて微細な中空球
体であるため、その表面積が相対的に大きく、比重が0.
02〜0.9 と軽いにもかかわらず、裏込材料中の粘性物質
によって捕捉され、裏込注入材料中に均一な分布状態で
多量、混合させることができると共に外圧に対して充分
に耐える強度を有しているので、埋設管体と掘削地盤間
に注入しても裏込注入材料の見掛け比重を変化させるこ
とはない。又、球体であるからボールベアリング効果を
発揮して管体の推進抵抗を著しく減少させ、施工能率を
向上させることができる。
【0011】なお、埋設管体を不透水性筒状膜材によっ
て被覆する場合には、裏込注入材料が該膜材によって地
盤中に浸透するのを防止し得るが、不透水性筒状膜材を
使用しない場合には裏込注入材料に短繊維等の目詰材を
混入し、且つ、またはマイクロバルーンとして比較的大
径のものを混合使用して地盤への浸透を防止する。ま
た、管体の推進、埋設後に裏込注入材料を硬化させたい
場合には、裏込注入材料にセメントとセメント硬化遅延
材とを混合しておけばよい。
【0012】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例を図面につい
て説明すると、発進立坑側から到達立坑側に向かってシ
ールド機1を掘進させると共にこのシールド機1にヒュ
ーム管或いは鋼管等の定尺の管体2を順次直列状態に継
ぎ足しながら発進立坑側から推進、埋設する。さらに、
管体2の推進、埋設に従ってシールド機1に接続した最
前部の管体2の前端部適所に設けた注入口3を通じて管
体2の内部側から掘削地盤4と管体2との間の空隙部に
裏込注入材料5を注入、充填し、該裏込注入材料5によ
って管体2と掘削地盤4とが直接接触するのを防止しな
がら管体2を推進させる。
【0013】また、地盤から地下水が浸入する場合に
は、シールド掘削機1の後端部に格納管(図示せず)を
設けておき、該格納管から柔軟な合成樹脂製シートより
なる可撓性と不透水性とを備えた筒状の膜材6をシール
ド掘削機1の掘進に従って後方に引き出しながら図
示すように該膜材6で管体2を被覆させる。この場合、
裏込注入材料5は膜材6と管体2との間に注入、充填す
る。なお、裏込注入材料5の注入は発進立坑側からや中
間の管体から行うこともできる。また、膜材6が掘削地
盤4に接触するのを防止するために、両者間に自硬性液
状材料9を注入しておくことが望ましい。
【0014】裏込注入材料5は、液状の粘性材料と水と
の混合材に微小中空球体と称されている比重が0.02〜0.
9 で大きさが5μm〜700 μのマイクロバルーン5aを
適量添加、混合してなるで、このマイクロバルーン5aの
添加によって裏込注入材料5の比重が管体2の見掛け比
重に応じて調製される。
【0015】マイクロバルーン5aには無機系、有機系の
微小中空球体があり、例えば、ガラスバルーン、シリカ
バルーン、シラスバルーン、カーボンバルーン、フエノ
ールバルーン、塩化ビニリデンバルーン、アルミナバー
ルン、シリコニアバルーンなどがあって、いずれのもの
も裏込注入材料5として使用可能であるが、地下水圧や
土圧、ポンプ圧送圧力等の10kg/cm2程度の外圧を受けて
も破壊することなく、所定の見掛け比重を保持し得るも
のを選択して用いることが望ましい。
【0016】粘性を得るために混合する増粘性材料とし
ては一般的に知られているように、ハイゲル、ベントナ
イト、マッドオイル、CMCなどがあり、これらを一
種、或いは二種以上の混合物を適量の水に添加、混合
し、所望の粘度に調製して使用する。なお、不透水性膜
材6を使用しない場合には、裏込注入材料5が地盤に浸
透するのを防止するために、該裏込注入材料5にパルプ
や天然繊維、合成繊維、粘土、ベントナイトなどの目詰
材を適量添加しておく。
【0017】また、裏込注入材料5にセメント及びセメ
ント硬化遅延材を混合しておいてもよく、そうすること
によって管体埋設後、裏込注入材料5を硬化材で置換す
ることなく、一定時間経過すれば裏込注入材料5を硬化
させて管体2と掘削地盤4との間に管体2の支持被覆層
を形成することができる。
【0018】粘性材料と水との混合材は、粘性材料の種
類によって異なるが、通常、その粘度が3,000 〜10,00
0、比重は1.05〜1.1 であり、この混合材にマイクロバ
ルーン5aを所望の配合割合でもって添加、混合すること
により、管体2の見掛け比重に裏込注入材料5の比重が
略等しくなるように調製する。即ち、管体2がヒューム
管(比重は略0.7)からなる場合においても鋼管(比重0.
4 〜0.5)からなる場合においても上記粘性材料と水との
混合材の比重よりも小さいので、この混合材に比重の小
さいマイクロバルーン5aを混合材に対する配合割合を設
定して所定量、混合することにより管体2に等しい比重
の裏込注入材料5を調製するものである。
【0019】この裏込注入材料5の粘度は、不透水性膜
材6を使用する場合と使用しない場合とによって適宜に
設定される。即ち、管体2を不透水性膜材6で被覆して
これらの管体2と不透水性膜材6との間に裏込注入材料
5を注入、充填する管被膜工法の場合には、不透水性膜
材6によって裏込注入材料5が掘削地盤4中に漏れるこ
とがなく、その上、地中の地下水が裏込注入材料5に混
入することもないので、地下水による裏込注入材料中の
マイクロバルーン5aの分離が生じないため、裏込注入材
料の粘度そのものがマイクロバルーン5aを分離させない
1,000 〜3,000cp 程度であればよい。
【0020】一方、不透水性膜材6を使用しない場合に
は、掘削地盤4からの地下水の浸入によって裏込注入材
料5が希釈されて裏込注入材料5中のマイクロバルーン
5aが分離し易くなり、その上、目詰材と共に粒径の大き
いマイクロバルーン5aを添加して掘削地盤4をこれらの
目詰材とマイクロバルーン5aとで目止めするようにする
と、径の大きいマイクロバルーン程、分離し易くなるの
で、裏込注入材料5の粘度をマイクロバルーン5aが分離
し難い5,000 〜10,000程度の高い粘度に調製しておく。
【0021】このように、調製された裏込注入材料5
は、推進埋設される管体2内に敷設したレール上を走行
するポンプ車7によってホース8を通じて管体2の注入
口3から掘削地盤4又は不透水性膜材6と管体2との隙
間に注入、充填される。裏込注入材料5は、上記のよう
にマイクロバルーン5aの混合によって管体2の見掛け比
重と同一比重に調製されているので、管体2は浮上する
ことなく該管体2の周囲に充満した裏込注入材料5内で
潜水状態に浮遊し、掘削地盤4や不透水性膜材6と摺接
することなく、裏込注入材料5内を円滑に推進すると共
に多数の球体マイクロバルーン5aがボールベアリング作
用を奏して推進抵抗が一層減少し、管体2の推進施工が
能率よく行えるものである。なお、裏込注入材料5の圧
送は、地上に設置した圧送ポンプによって管体2に配管
した注入管を通して注入してもよい。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明の裏込注入材料は、
ハイゲル、ベントナイト等の粘性材料と水との混合材に
ガラスバルーン、シラスバルーン等の比重が0.02〜0.9
のマイクロバルーンを混合してなるものであるから、こ
の裏込注入材料の比重を推進工法によって埋設すべき管
体の見掛け比重に等しくなるように比重の軽いマイクロ
バルーンの種類や添加量によって容易に調製することが
できるものである。
【0023】従って、この裏込注入材料を埋設管体と掘
削地盤との間に注入することによって、推進埋設される
管体を浮上させることなく、常に該裏込注入材料中に浮
遊させて潜水状態で推進させることができ、掘削地盤や
不透水性膜材との摺接による管体の損傷や不透水性膜材
の破れ等をなくし得るのは勿論、推進抵抗が減少して円
滑な施工が可能となるものである。
【0024】さらに、マイクロバルーンの径が5μ
700 μであって極めて微細な中空球体であるため、裏
込注入材料中に均一な分布状態で多量に混合させること
ができると共に外圧に対して充分に耐える強度を有して
いるので、埋設管体と掘削地盤間に注入しても裏込注入
材料の見掛け比重を変化させることはなく常に裏込注入
材料中に管体を潜水状態に保持しておくことができ、そ
の上、球体であるからボールベアリング効果を発揮して
管体の推進抵抗を一層減少させ、推進工法による管体の
埋設施工が能率良く行えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】施工状態を示す簡略縦断側面図、
【図2】その要部の拡大縦断側面図、
【図3】管体と不透水性膜材との間に裏込注入材料を充
填した状態の縦断側面図、
【図4】その簡略縦断正面図。
【符号の説明】
1 シールド機 2 管体 4 掘削地盤 5 裏込注入材料 5a マイクロバルーン 6 不透水性膜材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蔵品 稔 横浜市鶴見区末広町1丁目7番7号 東 京瓦斯株式会社導管技術センター内 (72)発明者 和田 洋 大阪市阿倍野区松崎町2丁目2番2号 株式会社奥村組内 (56)参考文献 特開 昭63−35996(JP,A) 特開 平5−321578(JP,A) 特開 昭64−39499(JP,A) 特開 平1−160881(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 11/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 推進工法によって地中に埋設された管体
    と掘削地盤との間に注入する裏込注入材料であって、ガ
    ラスバルーン、シラスバルーン等の比重が0.02〜0.9
    粒径が5μm〜700 μmのマイクロバルーンとハイゲ
    ル、ベントナイト等の粘性材料と水との混合材からなる
    ことを特徴とする裏込注入材料。
  2. 【請求項2】 上記裏込注入材料に短繊維等の目詰材を
    混合していることを特徴とする請求項1記載の裏込注入
    材料。
  3. 【請求項3】 上記裏込注入材料にセメントとセメント
    硬化遅延材とを混合していることを特徴とする請求項1
    記載の裏込注入材料。
  4. 【請求項4】 上記裏込注入材料の比重が埋設管体の見
    掛け比重に略等しくなるように調製されていることを特
    徴とする請求項1記載の裏込注入材料。
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JP2009114672A (ja) * 2007-11-02 2009-05-28 Ohbayashi Corp 滑材、地山の安定化方法、地山の安定化構造、並びにトンネルの構築方法及びこの方法により構築されたトンネル
CN101947617B (zh) * 2010-08-30 2012-03-21 哈尔滨工业大学 TiAl金属间化合物类锻件的双室高温锻造成形装置及方法

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