JP3817609B2 - シールド掘進工事障害物の電食利用劣化方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド工法による地中トンネル掘削推進工事において、シールド掘進路を遮る地中障害物及び／または地中構築物の障壁を電食作用を利用して劣化させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シールド工法または推進工法で地中掘削推進を行なう際に、進路を遮る地下障害物があった場合、その障害物周辺に仮設立坑を構築し、人力で撤去するか、または地上やシールド機の機内からその障害物周辺の地盤に切羽形成のための改良を行ない、その切羽に出て人力で撤去する方法が取られている。
【０００３】
しかし、何れの方法であってもシールド推進工程を中断しなければならない問題があった。また、人力作業に伴う安全性の問題と、作業に伴うコストの問題があった。
【０００４】
この解決のため、本発明者は、地下障害物及び発進到着立坑の電食による破壊貫通方法を提案している（特開２００１−９０４７３号公報）。しかし、予め、電食部分の構造材内部に電食用の電極構造と、電解質溶液の充填部を備えることが必要であった。このため、予め特殊資材を準備しなければならない問題と、コストがかかる問題があった。また、一般工事で埋設された地中障害物には適用できない問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、シールド工法による地中トンネル掘削推進工事において、シールド掘進路を遮る地中障害物及び／または地中構築物の障壁を特殊資材を用いることなく、シールド機前面を外部電極として劣化させる方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明のシールド掘進工事障害物の電食利用劣化方法は、シールド工法による地中トンネル掘削推進工事において、シールド掘進路を遮る地中障害物及び／または地中構築物の障壁を劣化させる方法であって、前記障壁とシールド機の前面の間に電解質溶液充填部を形成し、電解質溶液を注入し、前記障壁を構成する鋼鉄芯材を陽極とし、シールド機前面装置を陰極として電圧を印加して、前記鋼鉄芯材をアノード溶解により電食して脆性化させ、シールド掘進路を遮る障壁をシールド機で掘削破壊可能な強度及び構造に劣化させることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、シールド掘進路を遮る地中障害物及び／または地中構築物の障壁を特殊資材を用いることなく、シールド機前面を外部電極として劣化させることができる。このため、地上からの障害物の撤去や、シールド機前面切羽作業による撤去に比較し、コストをかけずに短期間で安全にシールド掘進を行なうことができる。
【０００８】
また、前記電解質溶液充填部は、シールド掘進路を遮る地中障害物及び／または地中構築物の障壁の直前までシールド機が掘進到着したとき、シールド機の内部から周囲地盤を改良して電解質溶液を充填可能に形成すると共に、前記障壁表面を洗浄して障壁表面が電解質溶液に接触するように形成することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、電食のための電解質溶液充填部の形成を地中作業で行なうことができる。このため、地上部の環境に左右されずまた、地上が道路の場合、一部の交通遮断による障害などを発生させることがない。なお、シールド機内部からの周囲地盤改良方法は、シールド機本体壁部から地盤にたいして放射状に削孔を行ない、その削孔から地盤改良材を高圧注入して、シールド機前部から地中障害物までを円筒状の止水層帯として電解質溶液充填部とする。また、シールド機前面から高圧噴射手段を備えた障害物洗浄装置１５により電解質溶液充填部の地中障害物表面を洗浄する。
【００１０】
また、前記シールド機前面装置は、シールド機のカッターディスク本体であることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、地中障害物の電食のための電極を、シールド機のカッターディスクとする。このため、別途電極資材を必要とせず、電極設置のコスト、工程を削減することができる。
【００１２】
また、前記シールド機前面装置は、シールド機の発進立坑のエントランス部に予め設けられた導電性の円盤と補強材から構成され、シールド機と絶縁された電極であることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、予め発進立坑を造築し、シールド機発進のエントランス部に、電極を配設することができる。このため、シールド機の据付けと同時に鏡切りを電食で開始することができる。
【００１４】
また、電解質溶液充填部は、電解質溶液の注入管と、電解質溶液を回収する排液回収管と、排気管とを備え、電解質溶液及び電食により発生する水酸化物及びガスを回収・排気することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、地中障害物及び／または地中構築物の構造材、補強材の電食を促進する電解質溶液を供給し、水酸化鉄などの廃液を排出させて回収処理することができる。このため、環境汚染を防止することができる。
【００１６】
また、前記地中構築物の障壁は、シールド機の通過部分に電解質溶液が充填可能な空間を形成した鋼鉄芯材で構成することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、発進立坑等が、ＳＭＷ壁、ＲＣ壁、鋼殻壁、ケーソン壁であっても、その補強材のＨ型鋼に通電可能な空間を設けることにより電食を効率的に行なうことを可能とすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明のシールド掘進工事障害物の電食利用劣化方法の実施の形態の模式図で、（ａ）は、シールド掘進トンネルと進行方向の地中障害物の関係を示す図、（ｂ）は、本発明の方法で地中障害物を劣化させる際のシールド機と地中障害物の要部を示す模式図である。
【００２０】
図１（ａ）は、地中２を掘進するシールド機４が地中障害物３に掘進予定の進路６ａを遮られた状態を示す。この図では、シールド機４が地中障害物３に接近した後、僅かに後退した状態を示す。Ａはシールド機４の先端周囲を地盤改良して電解質溶液充填部を形成する範囲を示す。
【００２１】
図１（ｂ）は、地中障害物３を劣化させる際のシールド機４と地中障害物３周辺の要部を示す。
【００２２】
図において、地盤改良部７は、地中障害物３に接し、シールド機前面装置４ａの周囲の地盤を電解質溶液がもれない地質に改良して電解質溶液充填部８を形成する。シールド機４またはシールド掘進トンネル６内部には、電解質溶液供給回収装置１１と、直流電源装置２０を設ける。
【００２３】
電解質溶液１１ｂは、電解質溶液供給回収装置１１からポンプ１１ａで送液口１６ａに送って電解質溶液充填部８に供給する。また、回収口１６ｂから地中障害物の電食廃液を回収する。１２は送液管、１３は排液管である。１４は排気管、１４ａはその排気バルブである。
【００２４】
直流電源装置２０の正極に接続した陽極側電線２０ａは、地盤改良部７に開けた削孔７ａに挿入し、地中障害物３に接続させる。また、シールド機前面装置４ａに直流電源装置２０の負極に接続した陰極側電線２０ｂを接続して電圧を印加する。電圧を印加されたシールド機４のカッターディスク本体が陰極となり、地中障害物３の鋼鉄芯材が陽極となり、電解質溶液を介して電食現象いわゆるアノード溶解を起こし、鋼鉄芯材が劣化する。
【００２５】
この図で、シールド機前面装置４ａは、シールド機に装備されたカッターディスク本体である。１５は障害物洗浄装置である。図では、地中障害物３に接続した陽極側電線２０ａを一本のみ図示したが複数接続することが望ましい。また、地中障害物３の状況、或いはシールド機の状況によっては、地上から陽極側電線２０ａを地中障害物３に接続可能な状況であれば、地上からの接続にしてもよい。
【００２６】
図２は、本発明のシールド機掘進工事障害物の電食利用劣化方法の工程を説明する図である。
【００２７】
▲１▼シールド推進工程では、地中障害物３に向けてシールド機４が掘進し、掘進するたびセグメント５でシールド掘進トンネル６を形成している。ここで１は地上、２は地中を示す。
【００２８】
▲２▼は電解質溶液充填部形成工程を示す。地中障害物３に当接直前まで掘進したシールド機４を僅かに後退させ、シールド機４の内部から外周に向けて削孔７ａを行ない、地盤改良材供給装置１０からの地盤改良材７ｂを高圧で注入して、シード機前面の周囲地盤を電解質溶液がもれない地質の地盤改良部７とする。この工程でシールド機４前面と、地中障害物３の間に円筒状の電解質充填部８を形成する。また、シールド機前面から高圧噴射手段を備えた障害物洗浄装置１５（図１参照）により電解質溶液充填部８の地中障害物３表面を洗浄する。
【００２９】
次に▲３▼電解質溶液充填工程で、シールド機４またはシールド掘進トンネル６内部に電解質溶液供給回収装置１１を設置し、電解質溶液１１ｂをポンプ１１ａで送液口１６ａから電解質溶液充填部８に供給する。このとき、電解質溶液充填部８にあった掘削泥土は回収口１６ｂから排出され、電解質溶液１１ｂに交換される。
【００３０】
次に▲４▼電食工程で、シールド機４またはシールド掘進トンネル６内部に直流電源装置２０を設置し、陽極側電線２０ａを削孔７ａに挿入し、地中障害物３に接続させる。次に、シールド機前面装置４ａに陰極側電線２０ｂを接続して電圧を印加する。陽極側電線２０ａの挿入と地中障害物３への接続は、削孔７ａに先端にビットを取付けた被覆ＰＥ管を挿入して地中障害物３へ先端を食込むように接続する方法で確実に行なうことができる（図示せず）。
【００３１】
電圧を印加されたシールド機４のカッターディスク本体が陰極となりと、地中障害物３の鋼鉄芯材が陽極となり、電解質溶液１１ｂを介して電食現象を起こし、鋼鉄芯材が劣化する。この電食工程では電解質溶液１１ｂをポンプ１１ａで送液口１６ａから電解質溶液充填部８に供給すると共に回収口１６ｂから地中障害物３の電食廃液を回収する。
【００３２】
次に▲５▼地中障害物破壊掘進工程で、劣化された地中障害物３ａをシールド機のカッターディスクで破壊貫通させて掘進する。
【００３３】
▲６▼通過工程で、地中障害物３を貫通するセグメント５を組立てシールド掘進トンネル６を完成させる。
【００３４】
以上説明したように、本発明のシールド掘進工事障害物の電食利用劣化方法は、シールド掘進路を遮る地中障害物及び／または地中構築物の障壁を特殊資材を用いることなく、シールド機前面を外部電極として劣化させることができる。
【００３５】
次に、前記地中障害物がシールド機の発進立坑である場合の実施の形態を説明する。図３から図５は、鋼矢板の土留め壁で造築された発進立坑に本発明を適用した実施の形態であって、図３は平面視した断面図、図４は、地上設備の配置を含む側面視した断面図、図５は、発進坑口を正面視した断面図である。
【００３６】
図３に示す発進立坑３０は、鋼矢板土留め壁３１により四方の壁を形成し、支保工３２により支持された立坑で、シールド機４が組立てられた発進口に坑口コンクリート３３でエントランス部が形成されている。坑口コンクリート３３とシールド機４の隙間はエントランスパッキン３３ａで密閉されている。
【００３７】
シールド機４の前面に、陰極部３４を配設して、カッターディスクとの間には土圧保持用の充填材３５を充填する。前記陰極部３４はその周囲に電圧を印加する電極端子３４ａを備える。鋼矢板土留め壁３１と陰極部との間には電解質溶液１１ｂを充填する電解質溶液充填部８を形成する。
【００３８】
シールド機４の後方には、発進のための反力支保工３２ａが設けられ、反力壁３２ｂとジャッキ（図示せず）を介して設けられている。
【００３９】
図４は、鋼矢板の土留め壁３１で造築された発進立坑に本発明を適用した実施の形態の、地上設備の配置を含む側面視した断面図である。図３と同一の符号の説明は省略する。
【００４０】
発進立坑３０の地上に、電解質溶液供給回収装置１１を設け、送液管１２で電解質溶液充填部８に電解質溶液１１ｂを供給して充填する。また、電解質溶液充填部８の下方に廃液管１３を接続して、循環ポンプ１１ａにより電食廃液を回収する。
【００４１】
さらに、発進立坑３０の地上に、直流電源装置２０を設け、鋼矢板土留め壁３１に陽極側電線２０ａを接続する。また、前記陰極部３４の電極端子３４ａに陰極側電線２０ｂを接続して電圧を印加する。
【００４２】
電圧を印加された陰極部３４と鋼矢板土留め壁３１が、電解質溶液１１ｂを介して電食現象を起こし、陰極部３４に対面する鋼矢板土留め壁３１部分が溶解劣化する。
【００４３】
図５は、図４の発進坑口を正面視した断面図である。鋼矢板土留め壁３１の内側に設けられた坑口コンクリート３３には、シールド機４が発進するエントランス部が丸く開口し、鋼矢板土留め壁３１に電解質溶液充填部８挟んで対面した陰極部３４が設けられる。
【００４４】
坑口コンクリート３３内部には、陰極部３４に接続する電極端子３４ａと、電解質溶液充填部８への送液管１２と、排液管１３とが埋め込まれている。その他、電食による発生ガスを回収する排気管１４と、電解質溶液１１ｂを攪拌するための圧縮空気を吹き込むためのエアーレーション口１２ａを備える。
【００４５】
次に、図６に示す、Ｈ型鋼を補強材に用いたソイルセメント土留め壁を用いた発進立坑６０の実施の形態を説明する。
【００４６】
図６（ａ）に示すソイルセメント土留め壁６０は、杭芯材としてＨ型鋼６２を用い、その周囲をソイルモルタル６１が充填されている。この実施の形態では、電食部分の杭芯材に、電解質溶液が充填可能な空間を形成した電食用Ｈ型鋼６２ａを用いる。
【００４７】
図６（ｂ）は、前記電食用Ｈ型鋼６２ａの断面図である。電食用Ｈ型鋼６２ａは、通常のＨ型鋼のＨの上下開口に鋼板６２ｃを溶接して内部を空間とした構造とする。
【００４８】
図３から図６で説明した発進立坑への実施の形態では、陰極部３４をエントランス部に設ける形態を示したが、シールド機のカッターディスク本体を陰極部として実施することもできることは本発明の技術的思想から申すまでもない。シールド機本体を陰極とする際は、発進立坑３０とシールド機本体を絶縁状態で設置すればよい。すなわち、図４に示す発進架台３０ａに絶縁材を介してシールド機４を塔載させるなどの方法を取る。
【００４９】
【発明の効果】
本発明のシールド掘進工事障害物の電食利用劣化方法は以下のような効果を奏する。
【００５０】
シールド掘進路を遮る地中障害物及び／または地中構築物の障壁を特殊資材を用いることなく、シールド機前面を外部電極として劣化させることができる。このため、地上からの障害物の撤去や、シールド機前面切羽作業による撤去に比較し、コストをかけずに短期間で安全にシールド掘進を行なうことができる。
【００５１】
また、この発明によれば、電食のための電解質溶液充填部の形成を地中作業で行なうことができる。このため、地上部の環境に左右されずまた、地上が道路の場合、一部の交通遮断による障害などを発生させることがない。
【００５２】
また、地中障害物の電食のためシールド機のカッターディスクを陰極電極とするため、別途電極資材を必要とせず、電極設置のコスト、工程を削減することができる。
【００５３】
さらに、予め発進立坑を造築し、シールド機発進のエントランス部に、陰極電極を配設することができる。このため、シールド機の据付けと同時に鏡切りを電食で開始することができる。
【００５４】
またさらに、地中障害物及び／または地中構築物の構造材、補強材の電食を促進する電解質溶液を供給し、水酸化鉄などの廃液を排出させて回収処理することができる。このため、環境汚染を防止することができる。
【００５５】
さらにまた、発進立坑等が、ＳＭＷ壁、ＲＣ壁、鋼殻壁、ケーソン壁であっても、その補強材のＨ型鋼に通電可能な空間を設けることにより電食を効率的に行なうことを可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシールド掘進工事障害物の電食利用劣化方法の実施の形態の模式図で、（ａ）は、シールド掘進トンネルと進行方向の地中障害物の関係を示す図、（ｂ）は、本発明の方法で地中障害物を劣化させる際のシールド機と地中障害物の要部を示す模式図である。
【図２】本発明のシールド機掘進工事障害物の電食利用劣化方法の工程を説明する図である。
【図３】鋼矢板の土留め壁で造築された発進立坑に本発明を適用した実施の形態の平面視した断面図である。
【図４】鋼矢板の土留め壁で造築された発進立坑に本発明を適用した実施の形態の、地上設備の配置を含む側面視した断面図である。
【図５】図４の発進坑口を正面視した断面図である。
【図６】（ａ）はＨ型鋼を補強材に用いたソイルセメント土留め壁を用いた発進立坑６０の実施の形態を示す図、（ｂ）は、電食用Ｈ型鋼の断面図である。
【符号の説明】
１ 地上
２ 地中（地下）
３ 地中障害物または地中構築物
３ａ 劣化された地中障害物
４ シールド機
４ａ シールド機前面装置（カッターディスク）
５ セグメント
６ シールド推進トンネル
６ａ 掘進予定
７ 地盤改良部
７ａ 削孔
７ｂ 地盤改良材
８ 電解質溶液充填部
１１ 電解質溶液供給回収装置
１１ａ 循環ポンプ
１１ｂ 電解質溶液
１２ 送液管
１２ａ エアレーション口
１３ 排液管
１４ 排気管
１４ａ 排気バルブ
１５ 障害物洗浄装置
１６ａ 送液口
１６ｂ 回収口
２０ 直流電源装置
２０ａ 陽極側電線
２０ｂ 陰極側電線
３０ 発進立坑
３１ 鋼矢板土留め壁
３２ 支保工
３２ａ 反力支保工
３２ｂ 反力壁
３３ 坑口コンクリート
３３ａ エントランスパッキン
３４ 陰極部
３４ａ 電極端子
３５ 土圧保持用充填材
６０ ソイルセメント土留め壁
６１ ソイルモルタル
６２ Ｈ型鋼
６２ａ 電食用Ｈ型鋼
６２ｃ 鋼板
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド工法による地中トンネル掘削推進工事において、シールド掘進路を遮る地中障害物及び／または地中構築物の障壁を電食作用を利用して劣化させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シールド工法または推進工法で地中掘削推進を行なう際に、進路を遮る地下障害物があった場合、その障害物周辺に仮設立坑を構築し、人力で撤去するか、または地上やシールド機の機内からその障害物周辺の地盤に切羽形成のための改良を行ない、その切羽に出て人力で撤去する方法が取られている。
【０００３】
しかし、何れの方法であってもシールド推進工程を中断しなければならない問題があった。また、人力作業に伴う安全性の問題と、作業に伴うコストの問題があった。
【０００４】
この解決のため、本発明者は、地下障害物及び発進到着立坑の電食による破壊貫通方法を提案している（特開２００１−９０４７３号公報）。しかし、予め、電食部分の構造材内部に電食用の電極構造と、電解質溶液の充填部を備えることが必要であった。このため、予め特殊資材を準備しなければならない問題と、コストがかかる問題があった。また、一般工事で埋設された地中障害物には適用できない問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、シールド工法による地中トンネル掘削推進工事において、シールド掘進路を遮る地中障害物及び／または地中構築物の障壁を特殊資材を用いることなく、シールド機前面を外部電極として劣化させる方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明のシールド掘進工事障害物の電食利用劣化方法は、シールド工法による地中トンネル掘削推進工事において、シールド掘進路を遮る地中障害物及び／または地中構築物の障壁を劣化させる方法であって、前記障壁とシールド機の前面の間に電解質溶液充填部を形成し、電解質溶液を注入し、前記障壁を構成する鋼鉄芯材を陽極とし、シールド機前面装置を陰極として電圧を印加して、前記鋼鉄芯材をアノード溶解により電食して脆性化させ、シールド掘進路を遮る障壁をシールド機で掘削破壊可能な強度及び構造に劣化させることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、シールド掘進路を遮る地中障害物及び／または地中構築物の障壁を特殊資材を用いることなく、シールド機前面を外部電極として劣化させることができる。このため、地上からの障害物の撤去や、シールド機前面切羽作業による撤去に比較し、コストをかけずに短期間で安全にシールド掘進を行なうことができる。
【０００８】
また、前記電解質溶液充填部は、シールド掘進路を遮る地中障害物及び／または地中構築物の障壁の直前までシールド機が掘進到着したとき、シールド機の内部から周囲地盤を改良して電解質溶液を充填可能に形成すると共に、前記障壁表面を洗浄して障壁表面が電解質溶液に接触するように形成することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、電食のための電解質溶液充填部の形成を地中作業で行なうことができる。このため、地上部の環境に左右されずまた、地上が道路の場合、一部の交通遮断による障害などを発生させることがない。なお、シールド機内部からの周囲地盤改良方法は、シールド機本体壁部から地盤にたいして放射状に削孔を行ない、その削孔から地盤改良材を高圧注入して、シールド機前部から地中障害物までを円筒状の止水層帯として電解質溶液充填部とする。また、シールド機前面から高圧噴射手段を備えた障害物洗浄装置１５により電解質溶液充填部の地中障害物表面を洗浄する。
【００１０】
また、前記シールド機前面装置は、シールド機のカッターディスク本体であることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、地中障害物の電食のための電極を、シールド機のカッターディスクとする。このため、別途電極資材を必要とせず、電極設置のコスト、工程を削減することができる。
【００１２】
また、前記シールド機前面装置は、シールド機の発進立坑のエントランス部に予め設けられた導電性の円盤と補強材から構成され、シールド機と絶縁された電極であることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、予め発進立坑を造築し、シールド機発進のエントランス部に、電極を配設することができる。このため、シールド機の据付けと同時に鏡切りを電食で開始することができる。
【００１４】
また、電解質溶液充填部は、電解質溶液の注入管と、電解質溶液を回収する排液回収管と、排気管とを備え、電解質溶液及び電食により発生する水酸化物及びガスを回収・排気することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、地中障害物及び／または地中構築物の構造材、補強材の電食を促進する電解質溶液を供給し、水酸化鉄などの廃液を排出させて回収処理することができる。このため、環境汚染を防止することができる。
【００１６】
また、前記地中構築物の障壁は、シールド機の通過部分に電解質溶液が充填可能な空間を形成した鋼鉄芯材で構成することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、発進立坑等が、ＳＭＷ壁、ＲＣ壁、鋼殻壁、ケーソン壁であっても、その補強材のＨ型鋼に通電可能な空間を設けることにより電食を効率的に行なうことを可能とすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明のシールド掘進工事障害物の電食利用劣化方法の実施の形態の模式図で、（ａ）は、シールド掘進トンネルと進行方向の地中障害物の関係を示す図、（ｂ）は、本発明の方法で地中障害物を劣化させる際のシールド機と地中障害物の要部を示す模式図である。
【００２０】
図１（ａ）は、地中２を掘進するシールド機４が地中障害物３に掘進予定の進路６ａを遮られた状態を示す。この図では、シールド機４が地中障害物３に接近した後、僅かに後退した状態を示す。Ａはシールド機４の先端周囲を地盤改良して電解質溶液充填部を形成する範囲を示す。
【００２１】
図１（ｂ）は、地中障害物３を劣化させる際のシールド機４と地中障害物３周辺の要部を示す。
【００２２】
図において、地盤改良部７は、地中障害物３に接し、シールド機前面装置４ａの周囲の地盤を電解質溶液がもれない地質に改良して電解質溶液充填部８を形成する。シールド機４またはシールド掘進トンネル６内部には、電解質溶液供給回収装置１１と、直流電源装置２０を設ける。
【００２３】
電解質溶液１１ｂは、電解質溶液供給回収装置１１からポンプ１１ａで送液口１６ａに送って電解質溶液充填部８に供給する。また、回収口１６ｂから地中障害物の電食廃液を回収する。１２は送液管、１３は排液管である。１４は排気管、１４ａはその排気バルブである。
【００２４】
直流電源装置２０の正極に接続した陽極側電線２０ａは、地盤改良部７に開けた削孔７ａに挿入し、地中障害物３に接続させる。また、シールド機前面装置４ａに直流電源装置２０の負極に接続した陰極側電線２０ｂを接続して電圧を印加する。電圧を印加されたシールド機４のカッターディスク本体が陰極となり、地中障害物３の鋼鉄芯材が陽極となり、電解質溶液を介して電食現象いわゆるアノード溶解を起こし、鋼鉄芯材が劣化する。
【００２５】
この図で、シールド機前面装置４ａは、シールド機に装備されたカッターディスク本体である。１５は障害物洗浄装置である。図では、地中障害物３に接続した陽極側電線２０ａを一本のみ図示したが複数接続することが望ましい。また、地中障害物３の状況、或いはシールド機の状況によっては、地上から陽極側電線２０ａを地中障害物３に接続可能な状況であれば、地上からの接続にしてもよい。
【００２６】
図２は、本発明のシールド機掘進工事障害物の電食利用劣化方法の工程を説明する図である。
【００２７】
▲１▼シールド推進工程では、地中障害物３に向けてシールド機４が掘進し、掘進するたびセグメント５でシールド掘進トンネル６を形成している。ここで１は地上、２は地中を示す。
【００２８】
▲２▼は電解質溶液充填部形成工程を示す。地中障害物３に当接直前まで掘進したシールド機４を僅かに後退させ、シールド機４の内部から外周に向けて削孔７ａを行ない、地盤改良材供給装置１０からの地盤改良材７ｂを高圧で注入して、シード機前面の周囲地盤を電解質溶液がもれない地質の地盤改良部７とする。この工程でシールド機４前面と、地中障害物３の間に円筒状の電解質充填部８を形成する。また、シールド機前面から高圧噴射手段を備えた障害物洗浄装置１５（図１参照）により電解質溶液充填部８の地中障害物３表面を洗浄する。
【００２９】
次に▲３▼電解質溶液充填工程で、シールド機４またはシールド掘進トンネル６内部に電解質溶液供給回収装置１１を設置し、電解質溶液１１ｂをポンプ１１ａで送液口１６ａから電解質溶液充填部８に供給する。このとき、電解質溶液充填部８にあった掘削泥土は回収口１６ｂから排出され、電解質溶液１１ｂに交換される。
【００３０】
次に▲４▼電食工程で、シールド機４またはシールド掘進トンネル６内部に直流電源装置２０を設置し、陽極側電線２０ａを削孔７ａに挿入し、地中障害物３に接続させる。次に、シールド機前面装置４ａに陰極側電線２０ｂを接続して電圧を印加する。陽極側電線２０ａの挿入と地中障害物３への接続は、削孔７ａに先端にビットを取付けた被覆ＰＥ管を挿入して地中障害物３へ先端を食込むように接続する方法で確実に行なうことができる（図示せず）。
【００３１】
電圧を印加されたシールド機４のカッターディスク本体が陰極となりと、地中障害物３の鋼鉄芯材が陽極となり、電解質溶液１１ｂを介して電食現象を起こし、鋼鉄芯材が劣化する。この電食工程では電解質溶液１１ｂをポンプ１１ａで送液口１６ａから電解質溶液充填部８に供給すると共に回収口１６ｂから地中障害物３の電食廃液を回収する。
【００３２】
次に▲５▼地中障害物破壊掘進工程で、劣化された地中障害物３ａをシールド機のカッターディスクで破壊貫通させて掘進する。
【００３３】
▲６▼通過工程で、地中障害物３を貫通するセグメント５を組立てシールド掘進トンネル６を完成させる。
【００３４】
以上説明したように、本発明のシールド掘進工事障害物の電食利用劣化方法は、シールド掘進路を遮る地中障害物及び／または地中構築物の障壁を特殊資材を用いることなく、シールド機前面を外部電極として劣化させることができる。
【００３５】
次に、前記地中障害物がシールド機の発進立坑である場合の実施の形態を説明する。図３から図５は、鋼矢板の土留め壁で造築された発進立坑に本発明を適用した実施の形態であって、図３は平面視した断面図、図４は、地上設備の配置を含む側面視した断面図、図５は、発進坑口を正面視した断面図である。
【００３６】
図３に示す発進立坑３０は、鋼矢板土留め壁３１により四方の壁を形成し、支保工３２により支持された立坑で、シールド機４が組立てられた発進口に坑口コンクリート３３でエントランス部が形成されている。坑口コンクリート３３とシールド機４の隙間はエントランスパッキン３３ａで密閉されている。
【００３７】
シールド機４の前面に、陰極部３４を配設して、カッターディスクとの間には土圧保持用の充填材３５を充填する。前記陰極部３４はその周囲に電圧を印加する電極端子３４ａを備える。鋼矢板土留め壁３１と陰極部との間には電解質溶液１１ｂを充填する電解質溶液充填部８を形成する。
【００３８】
シールド機４の後方には、発進のための反力支保工３２ａが設けられ、反力壁３２ｂとジャッキ（図示せず）を介して設けられている。
【００３９】
図４は、鋼矢板の土留め壁３１で造築された発進立坑に本発明を適用した実施の形態の、地上設備の配置を含む側面視した断面図である。図３と同一の符号の説明は省略する。
【００４０】
発進立坑３０の地上に、電解質溶液供給回収装置１１を設け、送液管１２で電解質溶液充填部８に電解質溶液１１ｂを供給して充填する。また、電解質溶液充填部８の下方に廃液管１３を接続して、循環ポンプ１１ａにより電食廃液を回収する。
【００４１】
さらに、発進立坑３０の地上に、直流電源装置２０を設け、鋼矢板土留め壁３１に陽極側電線２０ａを接続する。また、前記陰極部３４の電極端子３４ａに陰極側電線２０ｂを接続して電圧を印加する。
【００４２】
電圧を印加された陰極部３４と鋼矢板土留め壁３１が、電解質溶液１１ｂを介して電食現象を起こし、陰極部３４に対面する鋼矢板土留め壁３１部分が溶解劣化する。
【００４３】
図５は、図４の発進坑口を正面視した断面図である。鋼矢板土留め壁３１の内側に設けられた坑口コンクリート３３には、シールド機４が発進するエントランス部が丸く開口し、鋼矢板土留め壁３１に電解質溶液充填部８挟んで対面した陰極部３４が設けられる。
【００４４】
坑口コンクリート３３内部には、陰極部３４に接続する電極端子３４ａと、電解質溶液充填部８への送液管１２と、排液管１３とが埋め込まれている。その他、電食による発生ガスを回収する排気管１４と、電解質溶液１１ｂを攪拌するための圧縮空気を吹き込むためのエアーレーション口１２ａを備える。
【００４５】
次に、図６に示す、Ｈ型鋼を補強材に用いたソイルセメント土留め壁を用いた発進立坑６０の実施の形態を説明する。
【００４６】
図６（ａ）に示すソイルセメント土留め壁６０は、杭芯材としてＨ型鋼６２を用い、その周囲をソイルモルタル６１が充填されている。この実施の形態では、電食部分の杭芯材に、電解質溶液が充填可能な空間を形成した電食用Ｈ型鋼６２ａを用いる。
【００４７】
図６（ｂ）は、前記電食用Ｈ型鋼６２ａの断面図である。電食用Ｈ型鋼６２ａは、通常のＨ型鋼のＨの上下開口に鋼板６２ｃを溶接して内部を空間とした構造とする。
【００４８】
図３から図６で説明した発進立坑への実施の形態では、陰極部３４をエントランス部に設ける形態を示したが、シールド機のカッターディスク本体を陰極部として実施することもできることは本発明の技術的思想から申すまでもない。シールド機本体を陰極とする際は、発進立坑３０とシールド機本体を絶縁状態で設置すればよい。すなわち、図４に示す発進架台３０ａに絶縁材を介してシールド機４を塔載させるなどの方法を取る。
【００４９】
【発明の効果】
本発明のシールド掘進工事障害物の電食利用劣化方法は以下のような効果を奏する。
【００５０】
シールド掘進路を遮る地中障害物及び／または地中構築物の障壁を特殊資材を用いることなく、シールド機前面を外部電極として劣化させることができる。このため、地上からの障害物の撤去や、シールド機前面切羽作業による撤去に比較し、コストをかけずに短期間で安全にシールド掘進を行なうことができる。
【００５１】
また、この発明によれば、電食のための電解質溶液充填部の形成を地中作業で行なうことができる。このため、地上部の環境に左右されずまた、地上が道路の場合、一部の交通遮断による障害などを発生させることがない。
【００５２】
また、地中障害物の電食のためシールド機のカッターディスクを陰極電極とするため、別途電極資材を必要とせず、電極設置のコスト、工程を削減することができる。
【００５３】
さらに、予め発進立坑を造築し、シールド機発進のエントランス部に、陰極電極を配設することができる。このため、シールド機の据付けと同時に鏡切りを電食で開始することができる。
【００５４】
またさらに、地中障害物及び／または地中構築物の構造材、補強材の電食を促進する電解質溶液を供給し、水酸化鉄などの廃液を排出させて回収処理することができる。このため、環境汚染を防止することができる。
【００５５】
さらにまた、発進立坑等が、ＳＭＷ壁、ＲＣ壁、鋼殻壁、ケーソン壁であっても、その補強材のＨ型鋼に通電可能な空間を設けることにより電食を効率的に行なうことを可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシールド掘進工事障害物の電食利用劣化方法の実施の形態の模式図で、（ａ）は、シールド掘進トンネルと進行方向の地中障害物の関係を示す図、（ｂ）は、本発明の方法で地中障害物を劣化させる際のシールド機と地中障害物の要部を示す模式図である。
【図２】本発明のシールド機掘進工事障害物の電食利用劣化方法の工程を説明する図である。
【図３】鋼矢板の土留め壁で造築された発進立坑に本発明を適用した実施の形態の平面視した断面図である。
【図４】鋼矢板の土留め壁で造築された発進立坑に本発明を適用した実施の形態の、地上設備の配置を含む側面視した断面図である。
【図５】図４の発進坑口を正面視した断面図である。
【図６】（ａ）はＨ型鋼を補強材に用いたソイルセメント土留め壁を用いた発進立坑６０の実施の形態を示す図、（ｂ）は、電食用Ｈ型鋼の断面図である。
【符号の説明】
１ 地上
２ 地中（地下）
３ 地中障害物または地中構築物
３ａ 劣化された地中障害物
４ シールド機
４ａ シールド機前面装置（カッターディスク）
５ セグメント
６ シールド推進トンネル
６ａ 掘進予定
７ 地盤改良部
７ａ 削孔
７ｂ 地盤改良材
８ 電解質溶液充填部
１１ 電解質溶液供給回収装置
１１ａ 循環ポンプ
１１ｂ 電解質溶液
１２ 送液管
１２ａ エアレーション口
１３ 排液管
１４ 排気管
１４ａ 排気バルブ
１５ 障害物洗浄装置
１６ａ 送液口
１６ｂ 回収口
２０ 直流電源装置
２０ａ 陽極側電線
２０ｂ 陰極側電線
３０ 発進立坑
３１ 鋼矢板土留め壁
３２ 支保工
３２ａ 反力支保工
３２ｂ 反力壁
３３ 坑口コンクリート
３３ａ エントランスパッキン
３４ 陰極部
３４ａ 電極端子
３５ 土圧保持用充填材
６０ ソイルセメント土留め壁
６１ ソイルモルタル
６２ Ｈ型鋼
６２ａ 電食用Ｈ型鋼
６２ｃ 鋼板
Claims (6)
- シールド工法による地中トンネル掘削推進工事において、シールド掘進路を遮る地中障害物及び／または地中構築物の障壁を劣化させる方法であって、前記障壁とシールド機の前面の間に電解質溶液充填部を形成し、電解質溶液を注入し、前記障壁を構成する鋼鉄芯材を陽極とし、シールド機前面装置を陰極として電圧を印加して、前記鋼鉄芯材をアノード溶解により電食して脆性化させ、シールド掘進路を遮る障壁をシールド機で掘削破壊可能な強度及び構造に劣化させることを特徴とするシールド掘進工事障害物の電食利用劣化方法。
- 前記電解質溶液充填部は、シールド掘進路を遮る地中障害物及び／または地中構築物の障壁の直前までシールド機が掘進到着したとき、シールド機の内部から周囲地盤を改良して電解質溶液を充填可能に形成すると共に、前記障壁表面を洗浄して障壁表面が電解質溶液に接触するように形成することを特徴とする請求項１記載のシールド掘進工事障害物の電食利用劣化方法。
- 前記シールド機前面装置は、シールド機のカッターディスク本体であることを特徴とする請求項１記載のシールド掘進工事障害物の電食利用劣化方法。
- 前記シールド機前面装置は、シールド機の発進立坑のエントランス部に予め設けられた導電性の円盤と補強材から構成され、シールド機と絶縁された電極であることを特徴とする請求項１記載のシールド掘進工事障害物の電食利用劣化方法。
- 電解質溶液充填部は、電解質溶液の注入管と、電解質溶液を回収する排液回収管と、排気管とを備え、電解質溶液及び電食により発生する水酸化物及びガスを回収・排気することを特徴とする請求項１記載のシールド掘進工事障害物の電食利用劣化方法。
- 前記地中構築物の障壁は、シールド機の通過部分に電解質溶液が充填可能な空間を形成した鋼鉄芯材で構成することを特徴とする請求項１から５記載のシールド掘進工事障害物の電食利用劣化方法。
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