JP3673078B2 - 切羽安定用泥水管理システムおよび方法 - Google Patents
切羽安定用泥水管理システムおよび方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3673078B2 JP3673078B2 JP9661498A JP9661498A JP3673078B2 JP 3673078 B2 JP3673078 B2 JP 3673078B2 JP 9661498 A JP9661498 A JP 9661498A JP 9661498 A JP9661498 A JP 9661498A JP 3673078 B2 JP3673078 B2 JP 3673078B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pipe
- mud
- muddy water
- face
- circulation path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、泥水式シールド工法における掘削停止時の切羽安定用泥水管理システムおよび方法に関する。
【０００２】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
泥水式シールド工法を用いてトンネル等を構築する場合、ある一定期間掘削を止める場合がある。例えば、土地取得交渉や、盆休み、初期掘進、障害物検知時等において、一時的または長期的に掘削を止める場合がある。
【０００３】
このような場合、泥水の性状管理を行わないと、泥水性状が変化してしまい、切羽に生成された泥膜がその止水機能等を果たさなくなり、切羽が崩壊したり、シールド機のチャンバー内に地下水が浸入する場合が生じ得る。このような事態を防止するため、従来は地上設備の作泥装置で高濃度泥水を作泥し、切羽へ向け送泥していた。
【０００４】
しかし、この方法では、停止期間が長くなるほど、作泥量も多くなり、大量の薬剤が必要となり、コストもかかる。さらに、排泥水も処理しなければならず、コストに加え、泥水を処理し、産業廃棄物等として廃棄する必要も生じる。
【０００５】
本発明の目的は、掘削を停止した場合の切羽安定用泥水管理時において、作泥量および泥水処理量を低減させることのできる泥水式シールド工法における切羽安定用泥水管理システムおよび方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１記載の切羽安定用泥水管理システムは、
掘削坑内において送泥管と排泥管を結び、送泥管および排泥管と共に、チャンバーを経由しない第１の循環路を形成可能な連結管と、
少なくとも前記連結管に配置された流路開閉装置と、
前記流路開閉装置を制御し、前記第１の循環路を形成する制御装置と、
前記第１の循環路における泥水の性状を測定する泥水性状測定装置と、
を有し、
前記第１の循環路を循環する泥水の性状を測定することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、掘削停止時に、流路開閉により第１の循環路を形成し、掘削坑内で泥水を循環させることができる。すなわち、循環中に泥水性状を測定することができるため、切羽安定用泥水の劣化を測定することができる。これにより、掘削停止時に、切羽にできた泥膜の劣化状況が予測できる。ここで、切羽安定用泥水とは、切羽を安定させることを目的として、例えば増粘剤等の薬剤が添加された泥水をいう。
【０００８】
また、チャンバーを経由させないことにより、チャンバー内泥水の変化を最小限に抑え、切羽に影響を与えることなく泥水劣化の状況を予測できる。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、請求項１において、
前記泥水性状測定装置により測定された前記第１の循環路で循環している泥水に薬剤を添加可能に形成されている薬剤添加装置を有し、
前記制御装置は、前記泥水性状測定装置により測定された泥水性状に基づき、前記薬剤の添加を制御することを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、第１の循環路で泥水を循環させている時に廃棄泥水を生じさせずに、必要時だけ切羽供給用の泥水を作泥して切羽へ向け供給し、切羽の安定を図ることができる。これにより、掘削停止時に、作泥量と泥水廃棄量を低減させることができる。なお、薬剤としては、泥水の粘性を高める増粘剤、泥水の粘性を低下させる分散剤等があるが、特に増粘剤を用いることが好ましい。
【００１７】
また、本発明によれば、第１の循環路で泥水を循環させながら、泥水性状の測定および薬剤の添加が行える。これにより、切羽供給用の泥水を作泥する場合、徐々に泥水性状を所望の性状に近づけることができ、薬剤添加量を必要最小限に抑えることができる。
【００１８】
さらに、必要に応じて、切羽に供給する泥水を第１の循環路内であらかじめ作泥しておき、作泥した切羽安定用泥水を切羽へ向け供給することができる。これにより、切羽状態が急変した場合にも即座に対応できる。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
また、請求項３記載の発明は、請求項２において、
前記第１の循環路に設けられ、前記薬剤の添加量に基づき、前記第１の循環路から過剰な泥水を取り出すための泥水取り出し管を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、増粘剤添加等により、総泥水循環量が増加した場合や、各循環路の泥水圧が上がった場合も、泥水を取り出すことにより泥水圧を下げることができる。これにより、循環中の泥水圧を常に安定した状態に保つことができる。
【００２３】
また、請求項４記載の発明は、請求項２、３のいずれかにおいて、
前記チャンバー内の切羽水圧を測定する水圧計を有し、
前記制御装置は、前記水圧計の測定結果に基づき、前記薬剤の添加を制御することを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、チャンバー内水圧の状態に応じて、チャンバーに供給する泥水圧を調整することができる。これにより、チャンバー内の泥水を常に安定した状態に保つことができる。
【００２５】
また、請求項５記載の発明は、泥水式シールド工法において、
掘削坑内において送泥管と排泥管を結ぶ第１の連結管と、当該第１の連結管よりも切羽側の前記送泥管と前記第１の連結管よりも切羽側の前記排泥管とを結ぶ第２の連結管と、が設けられ、
掘削を停止する工程と、
泥水流路を開閉制御し、前記第１の連結管と、前記第１の連結管の接続部分から前記第２の連結管の接続部分までの送泥管と、前記第２の連結管と、前記第１の連結管の接続部分から前記第２の連結管の接続部分までの排泥管とを含む、チャンバーを経由しない第１の循環路を形成する工程と、
ポンプを制御することにより、前記第１の循環路内に泥水を循環させる工程と、
この循環させた泥水の性状を測定する工程と、
を含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、掘削停止時に、掘削坑内で泥水を循環させ、切羽安定用泥水の劣化を測定することにより、切羽にできた泥膜の劣化状況を予測できる。
【００２７】
また、チャンバーを経由させずに泥水を循環させることにより、チャンバー内泥水の変化を最小限に抑え、切羽に影響を与えることなく泥水劣化の状況を予測できる。
【００２８】
【００２９】
【００３０】
また、請求項６記載の発明は、請求項５において、
前記第２の連結管よりも切羽側の前記送泥管と前記第２の連結管よりも切羽に対して後方にある前記排泥管とを結ぶクロス連結管が設けられ、
、前記第１の循環路を閉鎖する工程と、
測定した泥水の性状に基づき、泥水流路を開閉制御することにより、前記第１の連結管と、前記第１の連結管の接続部分から前記第２の連結管の接続部分までの送泥管と、前記第２の連結管と、前記第２の連結管の接続部分よりも切羽側の排泥管と、前記チャンバーと、前記クロス連結管の接続部分よりも切羽側の送泥管と、前記クロス連結管と、前記クロス連結管の接続部分から前記第１の連結管の接続部分までの排泥管とを経由する第２の循環路を形成する工程と、
前記第２の循環路における泥水の性状を測定する工程と、
を更に含むことを特徴とする。
【００３１】
本発明によれば、第１の循環路で切羽に影響を与えず、泥水劣化を予測できるとともに、必要に応じて第２の循環路に切り替え、より正確に泥水性状を測定することもできる。
【００３２】
また、請求項７記載の発明は、請求項６において、
泥水性状の測定結果に基づき、前記第１の循環路または前記第２の循環路で循環している泥水に薬剤を添加する薬剤添加工程を含んでもよい。
【００３３】
本発明によれば、第１の循環路および第２の循環路内で泥水を循環させている時は廃棄泥水を生じさせずに、必要時だけ、切羽供給用の泥水を作泥して切羽へ向け供給することにより、切羽の安定を図ることができる。これにより、作泥量と泥水廃棄量を低減させることができる。なお、薬剤としては、泥水の粘性を高める増粘剤、泥水の粘性を低下させる分散剤等があるが、特に増粘剤を用いることが好ましい。
【００３４】
【００３５】
また、本発明によれば、第１の循環路および第２の循環路内で泥水を循環させながら、泥水性状の測定および薬剤の添加が行える。これにより、切羽供給用の泥水を作泥する場合、徐々に泥水性状を所望の性状に近づけることができ、薬剤添加量を必要最小限に抑えることができる。
【００３６】
さらに、必要に応じて、切羽に供給する泥水を第１の循環路内であらかじめ作泥しておき、必要になった場合に作泥した切羽安定用泥水を供給することができる。これにより、切羽状態が急変した場合にも即座に対応できる。
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
また、請求項８記載の発明は、請求項７において、
前記チャンバー内の切羽水圧を測定する工程を含み、
前記薬剤添加工程は、前記切羽水圧の測定結果に基づき、前記薬剤を添加することを特徴とする。
【００４２】
本発明によれば、チャンバー内水圧の状態に応じて、チャンバーに供給する泥水圧を調整することができる。これにより、チャンバー内の泥水を常に安定した状態に保つことができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による切羽安定用泥水管理システムを活用した好適な実施の形態について、泥水式シールド工法を例にとり、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００４４】
図１は、本発明の実施の形態の一例に係る泥水式シールド工法におけるトンネル内設備の全体図である。
【００４５】
シールド機２は、面板２２上のカッタービットで切羽２００を掘削しつつ、フード２４と、セグメント２６でトンネル周面の土圧および水圧に対抗し、面板２２、フード２４および隔壁２６に囲まれたチャンバー２０内に泥水を満たして切羽２００の土圧および水圧に対抗しながら掘削抗であるトンネルを構築する。
【００４６】
チャンバー２０に切羽２００を安定させるための泥水（切羽安定用泥水）を供給するのが送泥管５０であり、チャンバー２０から掘削された土砂と混合した泥水（掘削後泥水）を排出するのが排泥管５２である。
【００４７】
図２は、切羽２００における土圧Ａおよび水圧Ｂの分布を示す概念図である。図２に示すように地表３００から下に行くにしたがって土圧Ａは高くなり、地下水位３５０から下に行くにしたがって水圧Ｂは高くなる。
【００４８】
したがって、チャンバー２０の上端付近では土圧Ａと水圧Ｂを加えた値２１０と、チャンバー２０の下端付近では土圧Ａと水圧Ｂを加えた値２２０とを比べると、２２０の方が大きい値となっている。
【００４９】
このため、異なる圧力値２１０や２２０にシールド機２を適切に対抗させるため、シールド機２を推進させるジャッキ圧やチャンバー２０内の泥水性状管理が重要となる。
【００５０】
また、泥水は、増粘剤等の薬剤が添加されることにより、切羽２００に泥膜を形成して切羽２００の安定を保つものであるが、長期間掘削を停止する場合、時間が経つにつれてバクテリアによる腐食等が発生するため、泥膜が崩壊し、地下水がシールド機２内部に浸入することがある。
【００５１】
従来は、掘削停止時でも掘削時と同様に地上の作泥設備で薬剤添加した泥水をチャンバー２０に供給し、地上の泥水処理設備までチャンバー２０内の泥水を排泥していた。
【００５２】
このため、掘削を停止しているにも関わらず、作泥や排泥を行わなければならず、コストがかかり、管理も大変であり、さらには排泥水の廃棄量も無駄に発生していた。特に、盆休みや土地取得交渉時等のように掘削を停止する期間が長期になるほどこれらの問題も大きくなる。
【００５３】
本実施の形態では、掘削坑内で切羽安定用泥水を作泥するとともに、掘削坑内、特に切羽付近で循環路を形成し、循環路内で切羽安定用泥水を循環させることにより、作泥量および廃棄量を低減させることができる。
【００５４】
具体的には、図１に示すように、連結管５４〜５８を用いて送泥管５０と排泥管５２を結び、連結管５４〜５８等に配置された開閉装置であるバルブ７０〜８８の開閉を制御装置４２で制御して複数の循環路および通常の送排泥路を選択可能に形成する。
【００５５】
この複数の循環路としては、例えば、図４に示すチャンバー２０を経由しない第１の循環路１００と、図５に示すチャンバー２０を経由する第２の循環路１０２がある。
【００５６】
本実施の形態では、掘削停止時の切羽安定を図るため、図３に示す手順で、まず第１の循環路１００を形成し（ステップ２）、次に第２の循環路１０２を形成して（ステップ８）連続的に泥水を循環して切羽２００の安定を図る。以下、この手順に沿って説明する。
【００５７】
図４は、第１の循環路１００における切羽安定用泥水管理時の泥水の流れを示す図である。
【００５８】
通常は、送泥管５０を介してチャンバー２０に切羽安定用泥水を供給し、排泥管５２を介してチャンバー２０から掘削後泥水を排出している。この状態から掘削を停止した場合、上述した第１の循環路１００を形成する（ステップ２）。
【００５９】
第１の循環路１００形成のため、送泥管５０と排泥管５２を結ぶ連結管として、切羽２００側で送泥管５０と排泥管５２を結ぶ連結管である連結管５４と、連結管５４より切羽２００に対して後方で排泥管５２と送泥管５０を結ぶ連結管５６が設けられている。
【００６０】
また、送泥管５０における泥水に増粘剤を添加して切羽安定用泥水を生成するよう掘削抗内に、増粘剤添加装置４０と、送泥管５０における泥水の粘性を測定する粘性計４６と、流路開閉装置であるバルブ７０〜８８と、増粘剤添加装置４０およびバルブ７０〜８８を制御する制御装置４２とが設けられている。
【００６１】
ここでは、説明の便宜上、送泥管５０について、連結管５４、連結管５６、クロス連結管５８との接続地点により区分し、４つの呼び名を用いる。すなわち、連結管５６との接続位置より切羽２００に対して後方の送泥管を５０ａと、連結管５６との接続位置と連結管５４との接続位置の間の送泥管を５０ｂと、連結管５４との接続位置と後述するクロス連結管５８との接続位置との間の送泥管を５０ｃと、クロス連結管５８との接続位置より切羽側の送泥管を５０ｄとする。
【００６２】
同様に、排泥管５２については、連結管５６との接続位置より切羽２００に対して後方の排泥管を５２ａと、連結管５６との接続位置と後述するクロス連結管５８との接続位置の間の排泥管を５２ｂと、クロス連結管５８との接続位置と連結管５４との接続位置の間の排泥管を５２ｃと、連結管５４との接続位置より切羽側の排泥管を５２ｄとする。
【００６３】
ここで、クロス連結管５８とは、ある連結管に対して、交差する形で送泥管５０と排泥管５２とを結ぶ連結管をいう。通常の連結管とクロス連結管を用いることにより、８の字状に循環路を形成することができる。
【００６４】
第１の循環路１００の形成（ステップ２）は、具体的には、以下のようにして行う。まず、上述した通常の切羽安定用泥水管理の状態において、制御装置４２により、送泥管５０ａ上のバルブ７０、送泥管５０ｃ上のバルブ７６、クロス連結管５８上のバルブ７８、排泥管５２ｄ上のバルブ８６および排泥管５２ａ上のバルブ８０を閉じる。
【００６５】
さらに、送泥管５０ｂ上のバルブ７２、連結管５４上のバルブ７４、排泥管５２ｃ上のバルブ８４、排泥管５２ｂ上のバルブ８２および連結管５６上のバルブ８８を開く。
【００６６】
このようにして、送泥管５０ｂ、連結管５４、排泥管５２ｃ、排泥管５２ｂおよび連結管５６を含んで構成され、チャンバー２０を経由しない第１の循環路１００を形成する（ステップ２）。
【００６７】
次に、制御装置４２により、排泥管５２ｂに設けられたポンプ３０を制御して第１の循環路１００に切羽安定用泥水を循環させる。
【００６８】
この状態で、送泥管５０ｂに設けられた粘性計４６で循環中の泥水性状を測定する（ステップ４）。
【００６９】
これによれば、切羽付近のトンネル内で泥水を循環させ、循環中に泥水性状を測定することができるため、切羽安定用泥水の劣化を予測できる。これにより、切羽２００にできた泥膜の劣化状況を予測できる。
【００７０】
泥水性状を測定した結果、切羽２００の泥膜が劣化していると予測できる場合（ステップ６）、制御装置４２を用いて第２の循環路１０２を形成する（ステップ８）。
【００７１】
図５は、切羽掘削停止中の切羽安定用泥水管理時における第２の循環路１０２の泥水の流れを示す図である。制御装置４２により、バルブ７０〜８８を制御して切羽付近のトンネル内においてチャンバー２０、送泥管５０および排泥管５２を含む第２の循環路１０２を形成する。
【００７２】
第２の循環路１０２を形成するため、上述した第１の循環路１００の構成に加え、連結管５４と送泥管５０が連結された地点より切羽２００側の送泥管５０と、連結管５４と排泥管５２が連結された地点より切羽２００に対して後方の排泥管５２とを連結するクロス連結管５８が設けられている。第２の循環路１０２は、以下のようにして形成される。
【００７３】
第２の循環路１０２を形成する前の状態では、上述のように、第１の循環路１００が形成され、第１の循環路１００内で泥水が循環している。
【００７４】
この状態で、制御装置４２を用いて、排泥管５２ｃ上のバルブ８４を閉じ、排泥管５２ｄ上のバルブ８６およびクロス連結管５８上のバルブ７８を開くことにより、泥水が、送泥管５０ｂから連結管５４、排泥管５２ｄ、チャンバー２０、送泥管５０ｄ、クロス連結管５８、排泥管５２ｂ、連結管５６を経由して送泥管５０ｂに戻る第２の循環路１０２が形成される（ステップ８）。
【００７５】
第２の循環路１０２でも第１の循環路１００と同様に、切羽安定用泥水を循環させ、粘性計４６により第２の循環路１０２で循環している泥水の粘性を測定する（ステップ１０）。
【００７６】
これによれば、チャンバー２０内の掘削後泥水を直接循環させるため、チャンバー内の泥水劣化をより適切に把握することができる。
【００７７】
また、通常は、チャンバー２０の上端付近に接続された送泥管５０からチャンバー２０に切羽安定用泥水が供給され、チャンバー２０の下端付近に接続された排泥管５２からチャンバー２０内の掘削後泥水が排出されている。
【００７８】
これに対し、本実施の形態では、図５に示すように、チャンバー２０の下端付近から、切羽安定用泥水を供給し、チャンバー２０の上端付近からチャンバー２０内の掘削後泥水を排出している。
【００７９】
このように、チャンバー上端付近からチャンバー内泥水を排出することにより、チャンバー内底部に溜まった地山の砂礫等を送泥管等の管内に取り込むことがないため、管内の閉塞がなく、正確に泥水性状を測定できるとともに、連続して泥水の循環を行うことができる。
【００８０】
また、掘削停止時に泥水性状の測定および作泥等を行っているため、掘削時に泥水性状の測定等を行う場合に比べ、循環させる泥水に、掘削により生じる礫等が混じることがなく、さらに上記の正確な泥水性状測定と、連続的な泥水循環の効果を高めている。
【００８１】
以上のようにしてチャンバー２０内の泥水の性状を測定した結果、性状が劣化しており、チャンバー内泥水を入れ換える必要がある場合は（ステップ１２）、増粘剤添加装置４０を制御して第２の循環路１０２で循環している泥水に増粘剤を添加して新たな切羽安定用泥水を作泥する（ステップ１４）。
【００８２】
これによれば、状況に応じた増粘剤添加を適切に行える。
【００８３】
また、第２の循環路１０２は、チャンバー２０を経由しているため、第２の循環路１０２内に泥水を循環させることにより、新たに生成した切羽安定用泥水と元のチャンバー２０内の泥水とが入れ替わることになる（ステップ１６）。
【００８４】
チャンバー２０内の泥水を新しい切羽安定用泥水と入れ換えることにより、常に切羽２００を安定した状態に保つことができる。また、循環させながら増粘剤を添加するため、作泥量と泥水廃棄量を低減させることができる。
【００８５】
なお、切羽安定用泥水は、増粘剤添加装置４０からスタティックミキサー４４内の泥水に増粘剤を供給し、スタティックミキサー４４で撹拌混合することにより生成される。
【００８６】
ここで、以上説明してきた掘削停止時の切羽安定の手順について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。
【００８７】
まず、チャンバー２０を経由しない第１の循環路１００を形成し（ステップ２）、この循環路１００内を循環する泥水の性状を測定する（ステップ４）。
【００８８】
次に、チャンバー内泥水の劣化が予測できる場合（ステップ６）、チャンバー２０を経由する第２の循環路１０２を形成し（ステップ８）、この循環路１０２内を循環する泥水の性状を測定する（ステップ１０）。
【００８９】
測定の結果、チャンバー内泥水が劣化していると判断できる場合（ステップ１２）、循環中の泥水に薬剤を添加し切羽安定用泥水を生成し（ステップ１４）、チャンバー内泥水を生成した切羽安定用泥水と置換する（ステップ１６）。
【００９０】
以上のようにして、掘削を停止した場合の切羽安定用泥水管理時において、作泥量および泥水処理量を低減させることのできる切羽安定用泥水管理システムを実現できる。
【００９１】
以上が基本的な切羽安定用泥水管理の流れであるが、以下に上記課題を解決する手段を補足する。
【００９２】
【００９３】
例えば、チャンバー２０内に設けられた切羽水圧計８を用いることにより、上述した切羽２００における土圧および水圧と適切に対抗できているかどうか判断できる。この切羽水圧計８の測定結果に基づき、上述した増粘剤の添加量を調整する。
【００９４】
【００９５】
【００９６】
（泥水量調整）
また、循環路１００、１０２で泥水に薬剤を添加した場合、その分全体の泥水量が増えるため、不必要な泥水が生じたり、泥水圧が高まる場合がある。このような場合は、循環させている泥水のうち、一部の泥水を取り出す必要がある。
【００９７】
図６は、増粘剤添加分の泥水取り出し時の泥水の流れを示す図である。
【００９８】
本実施の形態では、送泥管５０に接続され、増粘剤添加量に基づき、第２の循環路１０２から過剰な泥水を取り出すための泥水取り出し管６０が設けられている。なお、第１の循環路１００で循環させた場合、第１の循環路１００から泥水を取り出すことも可能である。
【００９９】
泥水取り出し管６０にはコントロールバルブ９０が設けられ、泥水取り出し量は、制御装置４２によりコントロールバルブ９０の開閉が制御されることにより調整される。
【０１００】
これによれば、増粘剤添加等により、総泥水循環量が増加した場合や、各循環路１００、１０２の泥水圧が上がった場合も、過剰泥水を取り出すことができ、循環中の泥水圧および泥水量を常に安定した状態に保つことができる。
【０１０１】
（薬剤添加）
例えば、増粘剤等の薬剤添加を第１の循環路１００で行う。
【０１０２】
この場合、第１の循環路１００内で泥水を循環させながら、泥水性状の測定および増粘剤の添加が行えるため、徐々に泥水性状を所望の性状に近づけることができ、増粘剤添加量を必要最小限に抑えることができる。
【０１０３】
具体的には、図４に示すように第１の循環路１００で新たに作泥した切羽安定用泥水を循環させている状態において、制御装置４２により、連結管５４上のバルブ７４を閉じ、送泥管５０ｃ上のバルブ７６を開いて、第１の循環路１００で循環させていた泥水の一部を、チャンバー２０に供給する。
【０１０４】
これによれば、第１の循環路１００内で泥水を循環させている時は廃棄泥水を生じさせずに、必要時だけ、切羽安定用泥水を作泥して切羽２００へ向け供給することにより、切羽２００の安定を図ることができる。これにより、作泥量と泥水廃棄量を低減させることができる。
【０１０５】
また、切羽安定用泥水をあらかじめ作泥しておき、必要になった場合に作泥した切羽安定用泥水を供給することができるため、切羽状態が急変した場合にも即座に対応できる。
【０１０６】
また、添加する薬剤としては、泥水の粘性を高める増粘剤だけでなく、泥水の粘性を低下させる分散剤等を用いることも可能である。
【０１０７】
また、増粘剤の添加位置は送泥管５０に限られず、排泥管５２や連結管５４、５６、５８の少なくとも１つにおける泥水に増粘剤を添加すればよい。
【０１０８】
【０１０９】
【０１１０】
【０１１１】
【０１１２】
【０１１３】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の一例に係る泥水式シールド工法におけるトンネル内設備の全体図である。
【図２】 切羽における土圧および水圧の分布を示す概念図である。
【図３】 切羽安定用泥水管理の流れの概略を示すフローチャートである。
【図４】 第１の循環路における切羽安定用泥水管理時の泥水の流れを示す図である。
【図５】 第２の循環路における切羽安定用泥水管理時の泥水の流れを示す図である。
【図６】 増粘剤添加分の泥水取り出し時の泥水の流れを示す図である。
【符号の説明】
２ シールド機
８ 水圧計
２０ チャンバー
３０ ポンプ
４０ 増粘剤添加装置
４２ 制御装置
４４ スタティックミキサー
４６ 粘性計
５０ 送泥管
５２ 排泥管
５４、５６ 連結管
５８ クロス連結管
７０〜８８ バルブ
９０ コントロールバルブ
２００ 切羽
【発明の属する技術分野】
本発明は、泥水式シールド工法における掘削停止時の切羽安定用泥水管理システムおよび方法に関する。
【０００２】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
泥水式シールド工法を用いてトンネル等を構築する場合、ある一定期間掘削を止める場合がある。例えば、土地取得交渉や、盆休み、初期掘進、障害物検知時等において、一時的または長期的に掘削を止める場合がある。
【０００３】
このような場合、泥水の性状管理を行わないと、泥水性状が変化してしまい、切羽に生成された泥膜がその止水機能等を果たさなくなり、切羽が崩壊したり、シールド機のチャンバー内に地下水が浸入する場合が生じ得る。このような事態を防止するため、従来は地上設備の作泥装置で高濃度泥水を作泥し、切羽へ向け送泥していた。
【０００４】
しかし、この方法では、停止期間が長くなるほど、作泥量も多くなり、大量の薬剤が必要となり、コストもかかる。さらに、排泥水も処理しなければならず、コストに加え、泥水を処理し、産業廃棄物等として廃棄する必要も生じる。
【０００５】
本発明の目的は、掘削を停止した場合の切羽安定用泥水管理時において、作泥量および泥水処理量を低減させることのできる泥水式シールド工法における切羽安定用泥水管理システムおよび方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１記載の切羽安定用泥水管理システムは、
掘削坑内において送泥管と排泥管を結び、送泥管および排泥管と共に、チャンバーを経由しない第１の循環路を形成可能な連結管と、
少なくとも前記連結管に配置された流路開閉装置と、
前記流路開閉装置を制御し、前記第１の循環路を形成する制御装置と、
前記第１の循環路における泥水の性状を測定する泥水性状測定装置と、
を有し、
前記第１の循環路を循環する泥水の性状を測定することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、掘削停止時に、流路開閉により第１の循環路を形成し、掘削坑内で泥水を循環させることができる。すなわち、循環中に泥水性状を測定することができるため、切羽安定用泥水の劣化を測定することができる。これにより、掘削停止時に、切羽にできた泥膜の劣化状況が予測できる。ここで、切羽安定用泥水とは、切羽を安定させることを目的として、例えば増粘剤等の薬剤が添加された泥水をいう。
【０００８】
また、チャンバーを経由させないことにより、チャンバー内泥水の変化を最小限に抑え、切羽に影響を与えることなく泥水劣化の状況を予測できる。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、請求項１において、
前記泥水性状測定装置により測定された前記第１の循環路で循環している泥水に薬剤を添加可能に形成されている薬剤添加装置を有し、
前記制御装置は、前記泥水性状測定装置により測定された泥水性状に基づき、前記薬剤の添加を制御することを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、第１の循環路で泥水を循環させている時に廃棄泥水を生じさせずに、必要時だけ切羽供給用の泥水を作泥して切羽へ向け供給し、切羽の安定を図ることができる。これにより、掘削停止時に、作泥量と泥水廃棄量を低減させることができる。なお、薬剤としては、泥水の粘性を高める増粘剤、泥水の粘性を低下させる分散剤等があるが、特に増粘剤を用いることが好ましい。
【００１７】
また、本発明によれば、第１の循環路で泥水を循環させながら、泥水性状の測定および薬剤の添加が行える。これにより、切羽供給用の泥水を作泥する場合、徐々に泥水性状を所望の性状に近づけることができ、薬剤添加量を必要最小限に抑えることができる。
【００１８】
さらに、必要に応じて、切羽に供給する泥水を第１の循環路内であらかじめ作泥しておき、作泥した切羽安定用泥水を切羽へ向け供給することができる。これにより、切羽状態が急変した場合にも即座に対応できる。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
また、請求項３記載の発明は、請求項２において、
前記第１の循環路に設けられ、前記薬剤の添加量に基づき、前記第１の循環路から過剰な泥水を取り出すための泥水取り出し管を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、増粘剤添加等により、総泥水循環量が増加した場合や、各循環路の泥水圧が上がった場合も、泥水を取り出すことにより泥水圧を下げることができる。これにより、循環中の泥水圧を常に安定した状態に保つことができる。
【００２３】
また、請求項４記載の発明は、請求項２、３のいずれかにおいて、
前記チャンバー内の切羽水圧を測定する水圧計を有し、
前記制御装置は、前記水圧計の測定結果に基づき、前記薬剤の添加を制御することを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、チャンバー内水圧の状態に応じて、チャンバーに供給する泥水圧を調整することができる。これにより、チャンバー内の泥水を常に安定した状態に保つことができる。
【００２５】
また、請求項５記載の発明は、泥水式シールド工法において、
掘削坑内において送泥管と排泥管を結ぶ第１の連結管と、当該第１の連結管よりも切羽側の前記送泥管と前記第１の連結管よりも切羽側の前記排泥管とを結ぶ第２の連結管と、が設けられ、
掘削を停止する工程と、
泥水流路を開閉制御し、前記第１の連結管と、前記第１の連結管の接続部分から前記第２の連結管の接続部分までの送泥管と、前記第２の連結管と、前記第１の連結管の接続部分から前記第２の連結管の接続部分までの排泥管とを含む、チャンバーを経由しない第１の循環路を形成する工程と、
ポンプを制御することにより、前記第１の循環路内に泥水を循環させる工程と、
この循環させた泥水の性状を測定する工程と、
を含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、掘削停止時に、掘削坑内で泥水を循環させ、切羽安定用泥水の劣化を測定することにより、切羽にできた泥膜の劣化状況を予測できる。
【００２７】
また、チャンバーを経由させずに泥水を循環させることにより、チャンバー内泥水の変化を最小限に抑え、切羽に影響を与えることなく泥水劣化の状況を予測できる。
【００２８】
【００２９】
【００３０】
また、請求項６記載の発明は、請求項５において、
前記第２の連結管よりも切羽側の前記送泥管と前記第２の連結管よりも切羽に対して後方にある前記排泥管とを結ぶクロス連結管が設けられ、
、前記第１の循環路を閉鎖する工程と、
測定した泥水の性状に基づき、泥水流路を開閉制御することにより、前記第１の連結管と、前記第１の連結管の接続部分から前記第２の連結管の接続部分までの送泥管と、前記第２の連結管と、前記第２の連結管の接続部分よりも切羽側の排泥管と、前記チャンバーと、前記クロス連結管の接続部分よりも切羽側の送泥管と、前記クロス連結管と、前記クロス連結管の接続部分から前記第１の連結管の接続部分までの排泥管とを経由する第２の循環路を形成する工程と、
前記第２の循環路における泥水の性状を測定する工程と、
を更に含むことを特徴とする。
【００３１】
本発明によれば、第１の循環路で切羽に影響を与えず、泥水劣化を予測できるとともに、必要に応じて第２の循環路に切り替え、より正確に泥水性状を測定することもできる。
【００３２】
また、請求項７記載の発明は、請求項６において、
泥水性状の測定結果に基づき、前記第１の循環路または前記第２の循環路で循環している泥水に薬剤を添加する薬剤添加工程を含んでもよい。
【００３３】
本発明によれば、第１の循環路および第２の循環路内で泥水を循環させている時は廃棄泥水を生じさせずに、必要時だけ、切羽供給用の泥水を作泥して切羽へ向け供給することにより、切羽の安定を図ることができる。これにより、作泥量と泥水廃棄量を低減させることができる。なお、薬剤としては、泥水の粘性を高める増粘剤、泥水の粘性を低下させる分散剤等があるが、特に増粘剤を用いることが好ましい。
【００３４】
【００３５】
また、本発明によれば、第１の循環路および第２の循環路内で泥水を循環させながら、泥水性状の測定および薬剤の添加が行える。これにより、切羽供給用の泥水を作泥する場合、徐々に泥水性状を所望の性状に近づけることができ、薬剤添加量を必要最小限に抑えることができる。
【００３６】
さらに、必要に応じて、切羽に供給する泥水を第１の循環路内であらかじめ作泥しておき、必要になった場合に作泥した切羽安定用泥水を供給することができる。これにより、切羽状態が急変した場合にも即座に対応できる。
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
また、請求項８記載の発明は、請求項７において、
前記チャンバー内の切羽水圧を測定する工程を含み、
前記薬剤添加工程は、前記切羽水圧の測定結果に基づき、前記薬剤を添加することを特徴とする。
【００４２】
本発明によれば、チャンバー内水圧の状態に応じて、チャンバーに供給する泥水圧を調整することができる。これにより、チャンバー内の泥水を常に安定した状態に保つことができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による切羽安定用泥水管理システムを活用した好適な実施の形態について、泥水式シールド工法を例にとり、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００４４】
図１は、本発明の実施の形態の一例に係る泥水式シールド工法におけるトンネル内設備の全体図である。
【００４５】
シールド機２は、面板２２上のカッタービットで切羽２００を掘削しつつ、フード２４と、セグメント２６でトンネル周面の土圧および水圧に対抗し、面板２２、フード２４および隔壁２６に囲まれたチャンバー２０内に泥水を満たして切羽２００の土圧および水圧に対抗しながら掘削抗であるトンネルを構築する。
【００４６】
チャンバー２０に切羽２００を安定させるための泥水（切羽安定用泥水）を供給するのが送泥管５０であり、チャンバー２０から掘削された土砂と混合した泥水（掘削後泥水）を排出するのが排泥管５２である。
【００４７】
図２は、切羽２００における土圧Ａおよび水圧Ｂの分布を示す概念図である。図２に示すように地表３００から下に行くにしたがって土圧Ａは高くなり、地下水位３５０から下に行くにしたがって水圧Ｂは高くなる。
【００４８】
したがって、チャンバー２０の上端付近では土圧Ａと水圧Ｂを加えた値２１０と、チャンバー２０の下端付近では土圧Ａと水圧Ｂを加えた値２２０とを比べると、２２０の方が大きい値となっている。
【００４９】
このため、異なる圧力値２１０や２２０にシールド機２を適切に対抗させるため、シールド機２を推進させるジャッキ圧やチャンバー２０内の泥水性状管理が重要となる。
【００５０】
また、泥水は、増粘剤等の薬剤が添加されることにより、切羽２００に泥膜を形成して切羽２００の安定を保つものであるが、長期間掘削を停止する場合、時間が経つにつれてバクテリアによる腐食等が発生するため、泥膜が崩壊し、地下水がシールド機２内部に浸入することがある。
【００５１】
従来は、掘削停止時でも掘削時と同様に地上の作泥設備で薬剤添加した泥水をチャンバー２０に供給し、地上の泥水処理設備までチャンバー２０内の泥水を排泥していた。
【００５２】
このため、掘削を停止しているにも関わらず、作泥や排泥を行わなければならず、コストがかかり、管理も大変であり、さらには排泥水の廃棄量も無駄に発生していた。特に、盆休みや土地取得交渉時等のように掘削を停止する期間が長期になるほどこれらの問題も大きくなる。
【００５３】
本実施の形態では、掘削坑内で切羽安定用泥水を作泥するとともに、掘削坑内、特に切羽付近で循環路を形成し、循環路内で切羽安定用泥水を循環させることにより、作泥量および廃棄量を低減させることができる。
【００５４】
具体的には、図１に示すように、連結管５４〜５８を用いて送泥管５０と排泥管５２を結び、連結管５４〜５８等に配置された開閉装置であるバルブ７０〜８８の開閉を制御装置４２で制御して複数の循環路および通常の送排泥路を選択可能に形成する。
【００５５】
この複数の循環路としては、例えば、図４に示すチャンバー２０を経由しない第１の循環路１００と、図５に示すチャンバー２０を経由する第２の循環路１０２がある。
【００５６】
本実施の形態では、掘削停止時の切羽安定を図るため、図３に示す手順で、まず第１の循環路１００を形成し（ステップ２）、次に第２の循環路１０２を形成して（ステップ８）連続的に泥水を循環して切羽２００の安定を図る。以下、この手順に沿って説明する。
【００５７】
図４は、第１の循環路１００における切羽安定用泥水管理時の泥水の流れを示す図である。
【００５８】
通常は、送泥管５０を介してチャンバー２０に切羽安定用泥水を供給し、排泥管５２を介してチャンバー２０から掘削後泥水を排出している。この状態から掘削を停止した場合、上述した第１の循環路１００を形成する（ステップ２）。
【００５９】
第１の循環路１００形成のため、送泥管５０と排泥管５２を結ぶ連結管として、切羽２００側で送泥管５０と排泥管５２を結ぶ連結管である連結管５４と、連結管５４より切羽２００に対して後方で排泥管５２と送泥管５０を結ぶ連結管５６が設けられている。
【００６０】
また、送泥管５０における泥水に増粘剤を添加して切羽安定用泥水を生成するよう掘削抗内に、増粘剤添加装置４０と、送泥管５０における泥水の粘性を測定する粘性計４６と、流路開閉装置であるバルブ７０〜８８と、増粘剤添加装置４０およびバルブ７０〜８８を制御する制御装置４２とが設けられている。
【００６１】
ここでは、説明の便宜上、送泥管５０について、連結管５４、連結管５６、クロス連結管５８との接続地点により区分し、４つの呼び名を用いる。すなわち、連結管５６との接続位置より切羽２００に対して後方の送泥管を５０ａと、連結管５６との接続位置と連結管５４との接続位置の間の送泥管を５０ｂと、連結管５４との接続位置と後述するクロス連結管５８との接続位置との間の送泥管を５０ｃと、クロス連結管５８との接続位置より切羽側の送泥管を５０ｄとする。
【００６２】
同様に、排泥管５２については、連結管５６との接続位置より切羽２００に対して後方の排泥管を５２ａと、連結管５６との接続位置と後述するクロス連結管５８との接続位置の間の排泥管を５２ｂと、クロス連結管５８との接続位置と連結管５４との接続位置の間の排泥管を５２ｃと、連結管５４との接続位置より切羽側の排泥管を５２ｄとする。
【００６３】
ここで、クロス連結管５８とは、ある連結管に対して、交差する形で送泥管５０と排泥管５２とを結ぶ連結管をいう。通常の連結管とクロス連結管を用いることにより、８の字状に循環路を形成することができる。
【００６４】
第１の循環路１００の形成（ステップ２）は、具体的には、以下のようにして行う。まず、上述した通常の切羽安定用泥水管理の状態において、制御装置４２により、送泥管５０ａ上のバルブ７０、送泥管５０ｃ上のバルブ７６、クロス連結管５８上のバルブ７８、排泥管５２ｄ上のバルブ８６および排泥管５２ａ上のバルブ８０を閉じる。
【００６５】
さらに、送泥管５０ｂ上のバルブ７２、連結管５４上のバルブ７４、排泥管５２ｃ上のバルブ８４、排泥管５２ｂ上のバルブ８２および連結管５６上のバルブ８８を開く。
【００６６】
このようにして、送泥管５０ｂ、連結管５４、排泥管５２ｃ、排泥管５２ｂおよび連結管５６を含んで構成され、チャンバー２０を経由しない第１の循環路１００を形成する（ステップ２）。
【００６７】
次に、制御装置４２により、排泥管５２ｂに設けられたポンプ３０を制御して第１の循環路１００に切羽安定用泥水を循環させる。
【００６８】
この状態で、送泥管５０ｂに設けられた粘性計４６で循環中の泥水性状を測定する（ステップ４）。
【００６９】
これによれば、切羽付近のトンネル内で泥水を循環させ、循環中に泥水性状を測定することができるため、切羽安定用泥水の劣化を予測できる。これにより、切羽２００にできた泥膜の劣化状況を予測できる。
【００７０】
泥水性状を測定した結果、切羽２００の泥膜が劣化していると予測できる場合（ステップ６）、制御装置４２を用いて第２の循環路１０２を形成する（ステップ８）。
【００７１】
図５は、切羽掘削停止中の切羽安定用泥水管理時における第２の循環路１０２の泥水の流れを示す図である。制御装置４２により、バルブ７０〜８８を制御して切羽付近のトンネル内においてチャンバー２０、送泥管５０および排泥管５２を含む第２の循環路１０２を形成する。
【００７２】
第２の循環路１０２を形成するため、上述した第１の循環路１００の構成に加え、連結管５４と送泥管５０が連結された地点より切羽２００側の送泥管５０と、連結管５４と排泥管５２が連結された地点より切羽２００に対して後方の排泥管５２とを連結するクロス連結管５８が設けられている。第２の循環路１０２は、以下のようにして形成される。
【００７３】
第２の循環路１０２を形成する前の状態では、上述のように、第１の循環路１００が形成され、第１の循環路１００内で泥水が循環している。
【００７４】
この状態で、制御装置４２を用いて、排泥管５２ｃ上のバルブ８４を閉じ、排泥管５２ｄ上のバルブ８６およびクロス連結管５８上のバルブ７８を開くことにより、泥水が、送泥管５０ｂから連結管５４、排泥管５２ｄ、チャンバー２０、送泥管５０ｄ、クロス連結管５８、排泥管５２ｂ、連結管５６を経由して送泥管５０ｂに戻る第２の循環路１０２が形成される（ステップ８）。
【００７５】
第２の循環路１０２でも第１の循環路１００と同様に、切羽安定用泥水を循環させ、粘性計４６により第２の循環路１０２で循環している泥水の粘性を測定する（ステップ１０）。
【００７６】
これによれば、チャンバー２０内の掘削後泥水を直接循環させるため、チャンバー内の泥水劣化をより適切に把握することができる。
【００７７】
また、通常は、チャンバー２０の上端付近に接続された送泥管５０からチャンバー２０に切羽安定用泥水が供給され、チャンバー２０の下端付近に接続された排泥管５２からチャンバー２０内の掘削後泥水が排出されている。
【００７８】
これに対し、本実施の形態では、図５に示すように、チャンバー２０の下端付近から、切羽安定用泥水を供給し、チャンバー２０の上端付近からチャンバー２０内の掘削後泥水を排出している。
【００７９】
このように、チャンバー上端付近からチャンバー内泥水を排出することにより、チャンバー内底部に溜まった地山の砂礫等を送泥管等の管内に取り込むことがないため、管内の閉塞がなく、正確に泥水性状を測定できるとともに、連続して泥水の循環を行うことができる。
【００８０】
また、掘削停止時に泥水性状の測定および作泥等を行っているため、掘削時に泥水性状の測定等を行う場合に比べ、循環させる泥水に、掘削により生じる礫等が混じることがなく、さらに上記の正確な泥水性状測定と、連続的な泥水循環の効果を高めている。
【００８１】
以上のようにしてチャンバー２０内の泥水の性状を測定した結果、性状が劣化しており、チャンバー内泥水を入れ換える必要がある場合は（ステップ１２）、増粘剤添加装置４０を制御して第２の循環路１０２で循環している泥水に増粘剤を添加して新たな切羽安定用泥水を作泥する（ステップ１４）。
【００８２】
これによれば、状況に応じた増粘剤添加を適切に行える。
【００８３】
また、第２の循環路１０２は、チャンバー２０を経由しているため、第２の循環路１０２内に泥水を循環させることにより、新たに生成した切羽安定用泥水と元のチャンバー２０内の泥水とが入れ替わることになる（ステップ１６）。
【００８４】
チャンバー２０内の泥水を新しい切羽安定用泥水と入れ換えることにより、常に切羽２００を安定した状態に保つことができる。また、循環させながら増粘剤を添加するため、作泥量と泥水廃棄量を低減させることができる。
【００８５】
なお、切羽安定用泥水は、増粘剤添加装置４０からスタティックミキサー４４内の泥水に増粘剤を供給し、スタティックミキサー４４で撹拌混合することにより生成される。
【００８６】
ここで、以上説明してきた掘削停止時の切羽安定の手順について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。
【００８７】
まず、チャンバー２０を経由しない第１の循環路１００を形成し（ステップ２）、この循環路１００内を循環する泥水の性状を測定する（ステップ４）。
【００８８】
次に、チャンバー内泥水の劣化が予測できる場合（ステップ６）、チャンバー２０を経由する第２の循環路１０２を形成し（ステップ８）、この循環路１０２内を循環する泥水の性状を測定する（ステップ１０）。
【００８９】
測定の結果、チャンバー内泥水が劣化していると判断できる場合（ステップ１２）、循環中の泥水に薬剤を添加し切羽安定用泥水を生成し（ステップ１４）、チャンバー内泥水を生成した切羽安定用泥水と置換する（ステップ１６）。
【００９０】
以上のようにして、掘削を停止した場合の切羽安定用泥水管理時において、作泥量および泥水処理量を低減させることのできる切羽安定用泥水管理システムを実現できる。
【００９１】
以上が基本的な切羽安定用泥水管理の流れであるが、以下に上記課題を解決する手段を補足する。
【００９２】
【００９３】
例えば、チャンバー２０内に設けられた切羽水圧計８を用いることにより、上述した切羽２００における土圧および水圧と適切に対抗できているかどうか判断できる。この切羽水圧計８の測定結果に基づき、上述した増粘剤の添加量を調整する。
【００９４】
【００９５】
【００９６】
（泥水量調整）
また、循環路１００、１０２で泥水に薬剤を添加した場合、その分全体の泥水量が増えるため、不必要な泥水が生じたり、泥水圧が高まる場合がある。このような場合は、循環させている泥水のうち、一部の泥水を取り出す必要がある。
【００９７】
図６は、増粘剤添加分の泥水取り出し時の泥水の流れを示す図である。
【００９８】
本実施の形態では、送泥管５０に接続され、増粘剤添加量に基づき、第２の循環路１０２から過剰な泥水を取り出すための泥水取り出し管６０が設けられている。なお、第１の循環路１００で循環させた場合、第１の循環路１００から泥水を取り出すことも可能である。
【００９９】
泥水取り出し管６０にはコントロールバルブ９０が設けられ、泥水取り出し量は、制御装置４２によりコントロールバルブ９０の開閉が制御されることにより調整される。
【０１００】
これによれば、増粘剤添加等により、総泥水循環量が増加した場合や、各循環路１００、１０２の泥水圧が上がった場合も、過剰泥水を取り出すことができ、循環中の泥水圧および泥水量を常に安定した状態に保つことができる。
【０１０１】
（薬剤添加）
例えば、増粘剤等の薬剤添加を第１の循環路１００で行う。
【０１０２】
この場合、第１の循環路１００内で泥水を循環させながら、泥水性状の測定および増粘剤の添加が行えるため、徐々に泥水性状を所望の性状に近づけることができ、増粘剤添加量を必要最小限に抑えることができる。
【０１０３】
具体的には、図４に示すように第１の循環路１００で新たに作泥した切羽安定用泥水を循環させている状態において、制御装置４２により、連結管５４上のバルブ７４を閉じ、送泥管５０ｃ上のバルブ７６を開いて、第１の循環路１００で循環させていた泥水の一部を、チャンバー２０に供給する。
【０１０４】
これによれば、第１の循環路１００内で泥水を循環させている時は廃棄泥水を生じさせずに、必要時だけ、切羽安定用泥水を作泥して切羽２００へ向け供給することにより、切羽２００の安定を図ることができる。これにより、作泥量と泥水廃棄量を低減させることができる。
【０１０５】
また、切羽安定用泥水をあらかじめ作泥しておき、必要になった場合に作泥した切羽安定用泥水を供給することができるため、切羽状態が急変した場合にも即座に対応できる。
【０１０６】
また、添加する薬剤としては、泥水の粘性を高める増粘剤だけでなく、泥水の粘性を低下させる分散剤等を用いることも可能である。
【０１０７】
また、増粘剤の添加位置は送泥管５０に限られず、排泥管５２や連結管５４、５６、５８の少なくとも１つにおける泥水に増粘剤を添加すればよい。
【０１０８】
【０１０９】
【０１１０】
【０１１１】
【０１１２】
【０１１３】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の一例に係る泥水式シールド工法におけるトンネル内設備の全体図である。
【図２】 切羽における土圧および水圧の分布を示す概念図である。
【図３】 切羽安定用泥水管理の流れの概略を示すフローチャートである。
【図４】 第１の循環路における切羽安定用泥水管理時の泥水の流れを示す図である。
【図５】 第２の循環路における切羽安定用泥水管理時の泥水の流れを示す図である。
【図６】 増粘剤添加分の泥水取り出し時の泥水の流れを示す図である。
【符号の説明】
２ シールド機
８ 水圧計
２０ チャンバー
３０ ポンプ
４０ 増粘剤添加装置
４２ 制御装置
４４ スタティックミキサー
４６ 粘性計
５０ 送泥管
５２ 排泥管
５４、５６ 連結管
５８ クロス連結管
７０〜８８ バルブ
９０ コントロールバルブ
２００ 切羽
Claims (8)
- 泥水式シールド工法における掘削停止時の切羽安定用泥水管理システムであって、
掘削坑内において送泥管と排泥管を結ぶ第１の連結管と、
当該第１の連結管よりも切羽側の前記送泥管と前記第１の連結管よりも切羽側の前記排泥管とを結ぶ第２の連結管と、
前記送泥管、前記排泥管、前記第１および第２の連結管に配置された流路開閉装置と、
前記流路開閉装置を制御することにより、チャンバーを経由せず、前記第１の連結管、前記第１の連結管の接続部分から前記第２の連結管の接続部分までの送泥管、前記第２の連結管、前記第１の連結管の接続部分から前記第２の連結管の接続部分までの排泥管を経由する第１の循環路を形成するとともに、ポンプを制御することにより、前記第１の循環路に泥水を循環させる制御装置と、
前記第１の循環路における泥水の性状を測定する泥水性状測定装置と、
を有することを特徴とする切羽安定用泥水管理システム。 - 請求項１において、
前記泥水性状測定装置により測定された前記第１の循環路で循環している泥水に薬剤を添加可能に形成されている薬剤添加装置を有し、
前記制御装置は、前記泥水性状測定装置により測定された泥水性状に基づき、前記薬剤の添加を制御することを特徴とする切羽安定用泥水管理システム。 - 請求項２において、
前記第１の循環路に設けられ、前記薬剤の添加量に基づき、前記第１の循環路から過剰な泥水を取り出すための泥水取り出し管を有することを特徴とする切羽安定用泥水管理システム。 - 請求項２、３のいずれかにおいて、
前記チャンバー内の切羽水圧を測定する水圧計を有し、
前記制御装置は、前記水圧計の測定結果に基づき、前記薬剤の添加を制御することを特徴とする切羽安定用泥水管理システム。 - 泥水式シールド工法において、
掘削坑内において送泥管と排泥管を結ぶ第１の連結管と、当該第１の連結管よりも切羽側の前記送泥管と前記第１の連結管よりも切羽側の前記排泥管とを結ぶ第２の連結管と、が設けられ、
掘削を停止する工程と、
泥水流路を開閉制御し、前記第１の連結管と、前記第１の連結管の接続部分から前記第２の連結管の接続部分までの送泥管と、前記第２の連結管と、前記第１の連結管の接続部分から前記第２の連結管の接続部分までの排泥管とを含む、チャンバーを経由しない第１の循環路を形成する工程と、
ポンプを制御することにより、前記第１の循環路内に泥水を循環させる工程と、
この循環させた泥水の性状を測定する工程と、
を含むことを特徴とする切羽安定用泥水管理方法。 - 請求項５において、
前記第２の連結管よりも切羽側の前記送泥管と前記第２の連結管よりも切羽に対して後方にある前記排泥管とを結ぶクロス連結管が設けられ、
前記第１の循環路内に泥水を循環させ、前記第１の循環路内の泥水の性状を測定した後、前記第１の循環路を閉鎖する工程と、
測定した泥水の性状に基づき、泥水流路を開閉制御することにより、前記第１の連結管と、前記第１の連結管の接続部分から前記第２の連結管の接続部分までの送泥管と、前記第２の連結管と、前記第２の連結管の接続部分よりも切羽側の排泥管と、前記チャンバーと、前記クロス連結管の接続部分よりも切羽側の送泥管と、前記クロス連結管と、前記クロス連結管の接続部分から前記第１の連結管の接続部分までの排泥管とを経由する第２の循環路を形成する工程と、
前記第２の循環路における泥水の性状を測定する工程と、
を更に含むことを特徴とする切羽安定用泥水管理方法。 - 請求項６において、
泥水性状の測定結果に基づき、前記第１の循環路または前記第２の循環路で循環している泥水に薬剤を添加する薬剤添加工程を含むことを特徴とする切羽安定用泥水管理方法。 - 請求項７において、
前記チャンバー内の切羽水圧を測定する工程を含み、
前記薬剤添加工程は、前記切羽水圧の測定結果に基づき、前記薬剤を添加することを特徴とする切羽安定用泥水管理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9661498A JP3673078B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 切羽安定用泥水管理システムおよび方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9661498A JP3673078B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 切羽安定用泥水管理システムおよび方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11270277A JPH11270277A (ja) | 1999-10-05 |
| JP3673078B2 true JP3673078B2 (ja) | 2005-07-20 |
Family
ID=14169742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9661498A Expired - Fee Related JP3673078B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 切羽安定用泥水管理システムおよび方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3673078B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113622932A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-11-09 | 湖南健伟通机械设备有限公司 | 小型盾构机 |
-
1998
- 1998-03-25 JP JP9661498A patent/JP3673078B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11270277A (ja) | 1999-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104174643B (zh) | 一种有机污染土壤和地下水原位修复装置及修复方法 | |
| CN104532821A (zh) | 特大溶洞洞底处理施工方法 | |
| JP2009046810A (ja) | シールド掘進機およびチャンバ内の凍結方法 | |
| JP3673078B2 (ja) | 切羽安定用泥水管理システムおよび方法 | |
| JP2007247200A (ja) | 泥水シールド装置 | |
| US5180252A (en) | Earth pressure system shield process | |
| CN117306603A (zh) | 土壤修复和建设开发同步实施下灌注桩施工工艺 | |
| JPH04347206A (ja) | 地盤改良工法 | |
| JP2008127901A (ja) | 地中構造物の構築方法、地盤掘削装置 | |
| CN109047318B (zh) | 一种污染场地原位注入固体药剂的系统 | |
| JP4861782B2 (ja) | 地盤の削孔方法 | |
| JPH07103550B2 (ja) | くい又は連続壁とその構築方法 | |
| JP2004223491A (ja) | 土壌浄化方法 | |
| JPH0235839B2 (ja) | Shiirudoshikitonnerukutsusakuki | |
| KR20160109395A (ko) | Ｓｅｍ 굴착용 교반 로드 및 이를 이용한 ｓｅｍ 굴착 교반 혼합 장치 | |
| JP2014222018A (ja) | 気泡シールド工法における、抑泡剤を用いた、掘削土の流体輸送方法 | |
| CN105297754B (zh) | 一种疏导地下工程对地下水阻隔作用的结构 | |
| JP6632122B2 (ja) | 地盤改良工事における地盤改良体の品質改良方法 | |
| JP2004346615A (ja) | 泥水式推進工法およびそれに用いる装置 | |
| JPS6411774B2 (ja) | ||
| JPH0423990Y2 (ja) | ||
| JP2006348719A (ja) | 井戸掘りと観測管設置工法 | |
| JPH1171751A (ja) | ソイルモルタル地中連続壁の施工方法 | |
| JPH04198587A (ja) | シールド工法における加泥材注入制御方法 | |
| JP3131551B2 (ja) | 泥水式シールド工法の切羽安定方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040618 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040629 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040825 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040921 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041119 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041214 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050209 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050405 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050421 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080428 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110428 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120428 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120428 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140428 Year of fee payment: 9 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |