JP3999602B2

JP3999602B2 - 機械式地中接合工法および２液式充填システム

Info

Publication number: JP3999602B2
Application number: JP2002234859A
Authority: JP
Inventors: 貴宇野; 要青山; 智真鍋; 寛昌五十嵐; 邦博永森; 昌弘福田; 正博神尾
Original assignee: Kajima Corp; Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Kajima Corp; Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2002-08-12
Filing date: 2002-08-12
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2022-08-12
Also published as: JP2004076308A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削すべきトンネルの両端から中心部側に向けて一対のシールド掘削機を対向させて掘り進み、両シールド掘削機が出会う位置で直接接合する機械式地中接合工法およびこの機械式地中接合工法に用いられる２液式充填システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シールド工法によるトンネル掘削において、掘削すべきトンネルの両端から一対のシールド掘削機を対向させて同時に掘削を開始し、掘り進んだ両シールド掘削機がトンネルの中央部に達すると、トンネルを貫通させるための前処理として、両シールド掘削機のスキンプレート外周側を地盤改良処理等の保護処理を施してから、各シールド掘削機のスキンプレート同士を接合して補強トンネル部を形成することによりトンネルを貫通させるシールド掘削トンネルの地中接合工法がある。
【０００３】
この地中接合工法には、補助工法による接合工法、補助工法併用接合工法、機械式接合工法等が実施されている。
補助工法による接合工法には、接合部外周に凍土壁を形成して、遮水、地盤補強を行い、土砂を取り除いたりする凍結工法や、地上あるいはシールド掘削機内から地盤改良を行い、改良地盤内で接合を行う薬液注入工法、高圧噴射攪拌工法等がある。
【０００４】
補助工法併用接合工法には、接合地点にて両シールド掘削機のカッターディスクを後退した後、両カッター面を接合し、両スキンプレート全面を接合し、止水、土砂の流入防止は、機内凍結管により、接合部外周に凍土を造成することで対処する「カッターディスク引き込み工法」や、シールド掘削機のスキンプレート外周にスライド可能なフードを装着し、地中接合地点でフードを押し出して結合し、機械式接合後、坑内より薬液注入を行って周辺地盤を改良する「フード押し出し工法」等がある。
【０００５】
機械式接合工法には、貫入側のシールド掘削機のスキンプレート内側に装備したスライド可能な貫入リングを、受入側のシールド掘削機に装備した受け圧ゴムリングに押し付け、土砂や地下水の流入を防止しつつ機械的に接合する「ＭＳＤ工法」（例えば、実公平４−２３９９４号公報）、受入側シールド掘削機のチャンバー部全体を専用ジャッキで後方に引き込んだ後、貫入側シールド掘削機のカッターディスクを受入側に貫入して接合し、止水を受入側シールド掘削機に装備したチューブシールで行う「ＤＫＴ工法」（例えば、特開平８−４４７６号公報）、あるいは接合地点において受入側シールド掘削機の内筒部（カッター、チャンバー室）を後方へ引き込みながら、地山との空間を固化材で充填した後、貫入側シールド掘削機がこの固化材を掘削しながら受入側に前進・貫入して、双方のスキンプレートをラップさせ機械的に接合する「ＣＩＤ工法」等がある。
【０００６】
これらの機械式接合工法に止水材或いは固化材として用いられる充填材料は、普通セメント、又は、ジェットセメント或いは超早強セメント等の特殊セメントを用いた１液性の充填材料である。この１液性の充填材料は、水と止水材或いは固化材とを所定の割合で混合し、そのスラリーを左官用のコテやポンプ等を使用して塗布あるいは注入していた。
【０００７】
〔従来技術の問題点〕
このような従来の技術において、例えば、最も確実な工法と見られている機械式接合方法では、凍結工法、薬液注入工法、高圧噴射攪拌工法等の補助工法が必要なく、貫入・受入シールド掘削機の接合部にゴムリング等を使用すれば、シールド到達時の精度が高ければ既設の止水構造によって止水が可能であるが、止水材或いは固化材等の充填材を機内より注入し、地盤改良を行ってから接合する工法では、止水シールを有していないので、掘削時の損傷はないが、高水圧下では充分な止水性・溶存ガス等の遮断確保が難しいことがある。
【０００８】
このような場合に用いられる充填材の特性上、一般的に硬化時間が早く（30分程度）、混練後の可使時間（流動性消失）が短いから、使用時には塗布・注入場所近傍にて混練する必要があり、また１度に数ヶ所から数十ヶ所への注入する場合には、その都度必要量を混練せざるをえず、さらにまた、ポンプ閉塞などの懸念が逐次発生し、施工上好ましいとは言えなかった。
【０００９】
また、機械式接合において、貫入・受入側に止水シールを要している場合は、接合プレートや受圧リング・止水チューブ等が地山と一時的に接触するため、地山性状に影響される。特に、砂礫層では接合プレート・リングへ砂あるいは礫等が一時的に接触する格好となるため、受入側では、プレート状の砂礫を洗浄装置等により完全に排除できた場合は、受入側に設置された止水シールにより地山からの地下水流入を防止することができるが、完全に砂礫を除去できない場合には、止水シール内に異物が侵入し、密閉されるはずの止水シールと貫入側のスキンプレートとの間に空隙が生じることとなる。
【００１０】
この結果、地下水の流入が起こり、機内（大気圧）と地山との間に圧力差が生じ、接合不良となるばかりか、無理な接合後の掘削を行えば、地下水流入による地盤沈下が発生し、事故につながる恐れがある。
このため、止水シールを有する接合方法においても、地山との接触により止水性が失われることがあるから、補助的に機内より止水シール部分へ注入する充填材が必要となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の技術における前記問題点に鑑みて成されたものであり、これを解決するため具体的に設定した課題は、機内より各シールド掘削機の接合部に位置するスキンプレート間に２液式充填材料を注入して、作業性を向上させるとともに接合部近傍における止水性を改善する機械式地中接合工法および２液式充填システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を効果的に解決できる具体的に構成された手段としての本発明における請求項１に係る機械式地中接合工法は、掘削すべきトンネルの両端から一対のシールド掘削機を対抗させて両シールド掘削機が同一地点に達するまで掘削を行い、前記両シールド掘削機の各先端部を機械式接合法により止水しつつ接合してトンネルを開通する機械式地中接合工法において、貫入側シールド掘削機のスキンプレートの内側に設けた縮径できるチューブシールのシール部を縮径して、受入側シールド掘削機の縮径側スキンプレートとの接合部位に形成された空洞の土砂・砂礫或いは地下水等の侵入側の大きさを制限するとともに前記土砂・砂礫或いは地下水等の侵入量を制限し、貫入側又は受入側のシールド掘削機のスキンプレート内周側に設置された充填材注入管から、セメント系結合材を主剤とするＡ液と水ガラスを主剤とするＢ液とからなる２液性充填材を、前記充填材注入管を介して混合しつつ送出し、前記両シールド掘削機の前記接合部位に形成された空洞の土砂・砂礫或いは地下水等の侵入部へ注入し充填して、前記空洞のシール部の当接位置から土砂・砂礫或いは地下水等の侵入側の部位を密封して、土砂・砂礫或いは地下水等の侵入を防止することを特徴とするものである。
【００１３】
この機械式地中接合工法では、チューブシールに液圧を加えてシール部を縮径して貫入側シールド掘削機のスキンプレートに設けたチューブシールのシール部により、受入側シールド掘削機の縮径側スキンプレートとの間の空洞のうち、シール部が当接する位置から土砂・砂礫或いは地下水等が浸入する側の部位の大きさを制限し、その上で、この制限された空洞に２液性充填材を充填して土砂・砂礫或いは地下水等の侵入を食い止めるようにしたことによって、貫入側シールド掘削機のスキンプレートと受入側シールド掘削機の縮径側スキンプレートとの接合部の空洞を容易に密封することができ、また、シール部により空間部の土砂・砂礫或いは地下水等が浸入する側の部位の大きさを制限できたことによって、その分、使用する２液性充填材を少なくすることができ、従来よりも充填材使用量や作業時間が減少し、作業効率が向上することができる。
また、２液性充填材のＡ液とＢ液とを接合部位の直近まで格別に送出し、そのＡ液とＢ液とを混合して接合部の空洞に充填して、貫入側シールド掘削機のスキンプレートと受入側シールド掘削機の縮径側スキンプレートとの接合部を密封することにより、２液性充填材が送出途中で固化の恐れなく充填することができるとともに、地中接合工事における土砂・砂礫或いは地下水等のシールド掘削機側への浸入を効果的に防止できし、充填作業の作業性を向上させるとともに接合部位近傍における止水性を改善することができる。
【００１４】
また、請求項２に係る２液式充填システムは、貫入側又は受入側のシールド掘削機に外装されるスキンプレートの内側に充填材注入管を設け、この充填材注入管を介して前記貫入側及び受入側の両シールド掘削機の接合部位に形成された空洞に充填材を供給して、掘削機外部からの土砂・砂礫或いは地下水等の浸入を防止する固化材或いは止水材等の充填材を供給する充填システムであって、前記受入側シールド掘削機の縮径側スキンプレートを挿入する前記貫入側シールド掘削機のスキンプレートの先端部内面側に組み込まれて、液圧により中心側へ向けて縮径できるチューブシールと、このチューブシールの内側に設けられて前記縮径側スキンプレートへ当接するまで縮径する円筒状のシール部と、前記チューブシールに加圧水を供給する圧液供給パイプと、前記縮径側スキンプレートの縮径基部に吐出口を設けた充填材注入管と、この充填材注入管から供給する充填材の流れを止める遮断弁と、この遮断弁の上流側に接続されて２液性充填材の分離していた２液を混合する混合機と、この混合機に接続した２液性充填材のセメント系結合材を主剤とするＡ液と水ガラスを主剤とするＢ液とのそれぞれの供給用配管と、前記Ａ液の供給用配管と前記Ｂ液の供給用配管とにそれぞれ接続した移送用のポンプと、これらのポンプの上流側に接続して前記Ａ液又は前記Ｂ液の原料をそれぞれ混練する混練装置と、前記混合機の下流側の充填材注入管を介して前記Ａ液及び前記Ｂ液を混合しつつ前記空洞へ送出し充填して、前記空洞の前記縮径されたシール部が当接した位置から土砂・砂礫或いは地下水等の侵入側の部位を密封することを特徴とするものである。
【００１５】
このような構成の２液式充填システムでは、貫入側シールド掘削機のスキンプレートに設けられたチューブシールのシール部が、液圧が加えられたチューブシールに従い縮径して、受入側シールド掘削機の縮径側スキンプレートとの間の空洞を、土砂・砂礫或いは地下水等が浸入する側の部位の大きさを制限するように封じ、この空洞を封じた上で、空洞の土砂・砂礫或いは地下水等が浸入する側の部位に２液性充填材を充填して、土砂・砂礫或いは地下水等の侵入を食い止め、貫入側シールド掘削機のスキンプレートと受入側シールド掘削機の縮径側スキンプレートとの接合部位に形成される空洞を容易に密封することができ、また、シール部により空洞の土砂・砂礫或いは地下水等が浸入する側の部位の大きさを制限できたことによって、使用する２液性充填材を少なくすることができ、従来よりも充填材使用量や作業時間が減少し、作業効率を向上することができる。
充填材注入管の吐出口に近接した位置までは、Ａ液とＢ液とが流動性の高い液状のまま分かれて供給することができ、ポンプや配管内に固化した充填材が詰まって移送困難になるような不具合が避けられて、掘削機近傍の配管等のような短距離ばかりでなく、地上やトンネル端部となる竪穴等を含む任意の位置からトンネル中央部までの長距離に到るまで、充填材を効率良くポンプ移送することができ、さらに供給される量についても必要な量をポンプ移送することができ、充填材供給作業の作業性が良くなり、混練作業等が連続的に効率良く行われて、作業効率を大幅に向上することができる。
【００１６】
また、請求項３に係る２液式充填システムは、前記セメント系結合材には、速効性結合材である早強セメント、又はジェットセメント或いは超早強セメントを用いたことを特徴とする。このような速効性あるセメント系結合材を用いることにより、地下水の漏出を速やかに防止する。
【００１７】
また、請求項４に係る２液式充填システムは、前記Ａ液には短繊維を配合したことを特徴とする。このように短繊維を配合することにより、防水性を高め、止水性能を効果的に向上する。
【００１８】
また、請求項５に係る２液式充填システムは、前記短繊維が、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等の無機繊維、オレフィン繊維、ポリビニルアルコール繊維、その他の合成繊維或いはパルプ繊維等の有機繊維、又は木繊維、紙片等から選ばれた少なくとも１種以上の繊維である。これにより、強度保持と止水性の向上とが両方ともに得られる。
【００１９】
また、請求項６に係る２液式充填システムは、前記短繊維の配合量はセメント系結合材１ｍ^３中に少なくとも３ｋｇ以上含有することを特徴とする。これにより、強度保持と止水性の向上とが両方ともに得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
なお、実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるため具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、発明内容を限定するものではない。
【００２１】
実施の形態に係るシールド掘削トンネルの地中接合工法に用いられる装置（以下、単に地中接合装置という）は、２液性止水材充填システムを設けた地中接合装置で、図１に示すように、受入側シールド掘削機（以下、単に受入機という）１の縮径側スキンプレート１ａと、貫入側シールド掘削機（以下、単に貫入機という）２のスキンプレート２ａと、スキンプレート２ａの先端部に内側へ突設した嵌合用ストッパ２ｂと、スキンプレート２ａの先端部内面側に組み込まれ液圧により中心側へ向けて縮径できるチューブシール３と、チューブシール３の内側に設けられて縮径側スキンプレート１ａへ当接するまで縮径する円筒状のシール部３ａと、チューブシール３に加圧水を供給する圧液供給パイプ４と、縮径側スキンプレート１ａの縮径基部に吐出口を設けた止水材の充填管５と、充填管５から供給する止水材の流れを止める遮断弁６と、この遮断弁６の上流側に接続されて２液性止水材を供給する２液性止水材充填システム１０とからなる。
【００２２】
２液性止水材充填システム１０は、遮断弁６の上流側に接続されて２液性止水材のＡ液とＢ液とを混合する混合機７と、混合機７の上流側で各液の流量を測定するＡ液流量計８ａ及びＢ液流量計９ａ並びに圧力を測定するＡ液圧力計８ｂ及びＢ液圧力計９ｂと、Ａ液とＢ液とをそれぞれ供給するための回転制御可能なＡ液ポンプ１２及びＢ液ポンプ１３と、複数の原材料を投入して混練する混練装置１４，１５及び混練した原材料をポンプ側に移動し易くするアジテータ１６とからなる。
【００２３】
この２液性止水材充填システム１０に供給する止水材の原材料としては、Ａ液用としてセメント系地盤改良材等の粉体、助剤、泥水、遅延材、安定剤、短繊維、及び水等を混練装置１４に投入し、水ガラス原液等のＢ液、水ガラス原料の助剤或いは安定剤となる粉体、及び水等を混練装置１５に投入するか又はＢ液を原液のまま使用して直接にＢ液ポンプ１３により供給できるようにする。この際、Ａ液側でなくＢ液側又はＡ液及びＢ液の両方に短繊維を供給して混練したものをポンプ搬送しても良い。
【００２４】
このうち、２液性止水材充填システム１０におけるＡ液用の混練装置１４、アジテータ１６及びＡ液ポンプ１２を１つのユニットとして、またＢ液用の混練装置１５とＢ液ポンプ１３とを１つのユニットとしてまとめ、これら２つのユニットをペアにした止水材供給ユニット１０ａを搬入搬出自在に構成すると、使用時における止水材供給ユニット１０ａの設置場所として、地中接合現場に近い位置、竪穴底部あるいは地上の資材置き場等の、地中接合現場から地上までのいずれの位置にも設置可能な供給ユニットが実現する。そして、この止水材供給ユニット１０ａの設置場所に係る制限事項がなくなったことにより、地中接合工法における止水材充填作業を簡便かつ迅速に行なうことができるようになる。
【００２５】
そして、充填管５は、混合機７の上流側にはＡ液専用に独立した配管５ａ及びＢ液専用に独立した配管５ｂを接続し、混合機７の下流側にはＡ液とＢ液との混合液を供給する配管５ｃを接続する。
シールド掘削機の横断面方向における充填管５の配置位置は、図２に示すように、受入機１の縮径側スキンプレート１ａに周上等間隔に（例えば図中には１２個を示す）多数個接続する。
【００２６】
このような２液性止水材充填システムを有する地中接合装置を備えた一対のシールド掘削機１，２を使用した場合の、シールド掘削トンネルの地中接合工法に係る実施の形態は、掘削すべきトンネルの両端から対向させて両シールド掘削機１，２が同一地点に達するまで掘削を行い、両シールド掘削機１，２の間を機械式接合法により止水しつつ接合してトンネルを開通する。
【００２７】
この時、縮径側スキンプレート１ａの外周側及びスキンプレート２ａの内周側に、セメント系結合材を主剤とするＡ液と水ガラスを主剤とするＢ液とからなる２液性止水材を、充填管５を介して混合しつつ送出し、チューブシール３のシール部３ａの外周側の空洞へ注入し充填して、接合部外周側との間を水密に封する。
Ａ液は、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ビニロン繊維又は木繊維から選ばれてセメント系結合材１ｍ^３中に少なくとも３ｋｇ以上含有する短繊維と、セメント系結合材として早強セメント、普通セメント、高炉セメント等を用いたセメント系地盤改良材と、活性剤と、助剤と、安定剤とを配合したものである。
【００２８】
セメント系結合材は、普通ポルトランドセメント、高炉水宰スラグを含有するセメント、石炭灰が混合されたセメント、速効性のあるジェットセメント、超早強セメント等を主材とするものが良く、特に速効性結合材であるジェットセメント、超早強セメントを用いたものが望ましい。
セメント系地盤改良材は、セメントに、石灰、無水石膏、２水石膏、フライアッシュ、炭酸カルシウム、高炉水宰スラグ、アーウィン鉱物等からなる固化材から選ばれる少なくとも１種類以上を混合したものである。
このセメント系地盤改良材となる特殊セメントの配合例を表１に示す。
【００２９】
【表１】

【００３０】
活性剤としては、微粉末粘土鉱物、フライアッシュ、炭酸カルシウム等を使用する。
助剤は、ベントナイト等のモンモリロナイトを含み膨潤するものを使用する。
安定剤は、グルコン酸ナトリウムやポリカルボン酸、マルトース、オキシカルボン酸、ナフタレン系等の一般に用いられているコンクリート遅延材、分散材が使用できる。
また、Ｂ液に使用される水ガラスは、ＪＩＳ３号水ガラス或いはそれを希釈したもの、又は４号水ガラス等を使用する。
【００３１】
このような２液性止水材充填システムを有する地中接合装置を備えた一対のシールド掘削機１，２を使用した場合には、受入機１と貫入機２とが所定の位置に達し、接合位置へ移動して縮径側スキンプレート１ａとスキンプレート２ａとが互いに嵌め合わされると、この嵌め合わされた接合部位に土砂或いは砂礫が侵入しなければ、チューブシール３に加圧水を注入してシール部３ａを縮径側スキンプレート１ａに接触するまで先端部を縮径しても止水が維持できる程度に良好な接合状態が得られるようになる（図３（Ａ））。
【００３２】
砂礫層等の異物が接合部位に侵入し易い地層の場合では、受入機１と貫入機２とが所定の位置に達し（図中（Ｂ）▲１▼）、受入機１と貫入機２とを接合位置へ相対的に移動して、縮径側スキンプレート１ａとスキンプレート２ａとが互いに嵌め合う位置まで移動するとき、縮径側スキンプレート１ａとスキンプレート２ａとが嵌め合う接合部位の空間部に土砂或いは砂礫２１が侵入し（図中（Ｂ）▲２▼,▲３▼）、チューブシール３に加圧水を注入して膨出させることによりシール部３ａを縮径したとしてもすでに異物が入り込んでいるからシール部３ａと縮径側スキンプレート１ａとの間には異物が挟持されて空隙が生じ（図中（Ｂ）▲４▼）、地山側から接合部位の空間部に地下水２２が流入する（図中（Ｂ）▲４▼´）。この状態で、充填管５を介して止水材２３を注入すると、シール部３ａと縮径側スキンプレート１ａとの接合部位の空間部に止水材２３が流入して、地下水２２を縮径側スキンプレート１ａの先端部と嵌合用ストッパ２ｂとの間に生じている隙間からシールド掘削機の内部側へ流出して、接合部位の空間部から地下水２２が排除されるとともに止水材注入後の土砂或いは砂礫２１の侵入を防止する（図中（Ｂ）▲５▼）。
【００３３】
シール部３ａと縮径側スキンプレート１ａとの間に異物が入り込んで空隙が生じた状態では、その空隙を介して地山から土砂或いは砂礫が流入し、さらに地下水が流入して、砂礫が挟まりシール部３ａが密閉できない状態となる。
充填管５を介して縮径側スキンプレート１ａの外周側に２液性止水材を充填する。充填時には止水材充填量を把握しながら、所定の充填量になるまで定量的に供給する。
【００３４】
２液性止水材の充填は、２液性止水材のＡ液とＢ液とはそれぞれを所定の配合で混練して、各ポンプ１２，１３により所定の比率で供給し、混合機７によりＡ液とＢ液とを混合して縮径側スキンプレート１ａの外周側へ供給する。
２液性止水材の充填には、圧力を保持しながら行い、所定の充填量を確認後に、数時間経過を見守りながら、圧力差の計測を行う。
【００３５】
この実施の形態または実施例は、発明の趣旨を理解し易くするため具体的に説明しているが、発明内容を限定するものではないから、特に説明されていない別の態様を制限するものではなく、適宜変更しても良い。
このような意味で発明の趣旨に沿う幾つかの別態様を以下に示す。
【００３６】
〔第１別態様〕
例えば、充填液量が比較的少ない場合には２液性止水材充填システムの止水材供給ユニットの混練装置に代えて貯留槽を使用することにしても良い。
この場合、図４に示すように、回転制御可能なＡ液ポンプ１２及びＢ液ポンプ１３の上流側に、それぞれ配管を着脱自在なＡ液貯留槽１８及びＢ液貯留槽１９を配設し、その他は上記実施の形態と同様とする。
このような貯留槽の使用では、遮断弁から各貯留槽１８，１９までの距離を短く構成して、止水材の充填時間を短縮することができる。また、Ａ液及びＢ液の各貯留槽１８，１９まではＡ液及びＢ液を作業性の良い位置で予め用意して各貯留槽１８，１９に充填し、Ａ液とＢ液とをそれぞれ充填した各貯留槽１８，１９を地中接合現場の所定位置まで運んで配管を接続すれば良く、トンネル内配管を少なくすることができる。
【００３７】
〔第２別態様〕
例えば、ＭＳＤ工法に適用する場合では、図５に示すように、装置構成は貫入側シールド掘削機４１に設けられたスキンプレート４１ａの先端側の内方に押出用ロッドが最奥部に接続した円筒状の貫入リング４１ｂと、貫入リング収納部の先端に設けられて貫入リング内面側を支える閉合鉄板４１ｃとを設け、受入側シールド掘削機４２に設けられたスキンプレート４２ａの先端側の内方に侵入してきた貫入リング４１ｂを内面側から支える閉合鉄板４２ｂと、スキンプレート４２ａと閉合鉄板４２ｂとの間に形成されたリング状の空洞部位４２ｃと、この空洞部位４２ｃの最奥部に収容された受圧ゴムリング４２ｄと、この受圧ゴムリング４２ｄの背面側に接続した引込みジャッキ４２ｅと、空洞部位４２ｃの内方に位置する壁面に接続した止水材の充填管５と、この充填管５に設けられた遮断弁６とからなり、この充填管５から上流側の止水材供給系は上記実施の形態における装置構成と同様に構成する。
【００３８】
このＭＳＤ工法の場合では、両シールド掘削機４１，４２が接合位置に達すると、貫入側シールド掘削機４１から貫入リング４１ｂを受入側シールド掘削機４２側に繰り出し（図中（Ａ））、貫入リング４１ｂの先端を受入側シールド掘削機４２に設けられている受圧ゴムリング４２ｄに当接するまで押し出す（図中（Ｂ））。貫入リング４１ｂの先端が受圧ゴムリング４２ｄに当接すると、土砂或いは砂礫２１が貫入リング４１ｂに遮られてシール時内部への漏出が防止されるが、貫入リング４１ｂの先端が受圧ゴムリング４２ｄに当接する前に大量の土砂或いは砂礫２１が侵入してくると、貫入リング４１ｂの先端が受圧ゴムリング４２ｄに当接できない状態になり、土砂或いは砂礫２１或いは漏水が生じることになる。このため、充填管５を介して、２液性止水材を供給して空洞部位４２ｃに充填すると、空洞部位４２ｃが止水材によって充満されるから漏水が防止でき、大量の土砂或いは砂礫２１及び地下水２２の侵入が防止できるようになる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明では、請求項１に係る機械式地中接合工法では、チューブシールに液圧を加えてシール部を縮径して貫入側シールド掘削機のスキンプレートに設けたチューブシールのシール部により、受入側シールド掘削機の縮径側スキンプレートとの間の空洞のうち、シール部が当接する位置から土砂・砂礫或いは地下水等が浸入する側の部位の大きさを制限し、その上で、この制限された空洞に２液性充填材を充填して土砂・砂礫或いは地下水等の侵入を食い止めるようにしたことによって、貫入側シールド掘削機のスキンプレートと受入側シールド掘削機の縮径側スキンプレートとの接合部の空洞を容易に密封でき、また、シール部により空間部の土砂・砂礫或いは地下水等が浸入する側の部位の大きさを制限できたことによって、その分、使用する２液性充填材を少なくすることができ、従来よりも充填材使用量や作業時間を減少でき、作業効率を向上できる。
また、２液性充填材のＡ液とＢ液とを接合部位の直近まで格別に送出し、そのＡ液とＢ液とを混合して接合部の空洞に充填し、貫入側シールド掘削機のスキンプレートと受入側シールド掘削機の縮径側スキンプレートとの接合部を密封することにより、２液性充填材が送出途中で固化する恐れがなく、容易に充填することができるとともに、地中接合工事における土砂・砂礫或いは地下水等のシールド掘削機側への浸入を効果的に防止でき、充填作業の作業性を向上できるとともに接合部位近傍における止水性を改善することができる。
【００４０】
また、請求項２に係る２液式充填システムでは、充填材注入管の吐出口に近接した位置までは、Ａ液とＢ液とが流動性の高い液状のまま分れて供給されるため、ポンプや配管内に固化した充填材が詰まって移送困難になるような不具合が避けられて、掘削機近傍の配管等のような短距離ばかりでなく、地上やトンネル端部となる竪穴等を含む任意の位置からトンネル中央部までの長距離に到るまで、充填材を効率良くポンプ移送することができ、さらに供給される量についても必要な量をポンプ移送することができ、充填材供給作業の作業性が良くなり、混練作業等が連続的に効率良く行なわれるようにして、作業効率を大幅に向上することができる。
【００４１】
請求項３に係る２液式充填システムでは、速効性あるセメント系結合材を用いることにより、地下水の漏出を速やかに防止することができる。
請求項４に係る２液式充填システムでは、短繊維を配合することにより、防水性を高め、止水性能を効果的に向上することができる。
請求項５に係る２液式充填システムでは、強度保持と止水性の向上とが両方ともに得ることができる。
請求項６に係る２液式充填システムでは、強度保持と止水性の向上とが両方ともに得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における２液式充填システムを備えたシールド掘削機による機械式地中接合工法を示す全体説明図である。
【図２】同上装置構成における充填材注入口の配置を示す説明図であり、（Ａ）は縦断面側配置を示す説明図、（Ｂ）は横断面側配置を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態における機械式地中接合工法の接合状態を示す部分断面説明図であり、（Ａ）は異物侵入がない場合における接合完了状態を示す断面説明図、（Ｂ）は異物侵入がある場合における接合状態を順に示す接合手順説明図である。
【図４】本発明の実施の形態における機械式地中接合工法の第１別態様を示す全体説明図である。
【図５】本発明の実施の形態における機械式地中接合工法の第２別態様を示す拡大断面説明図であり、（Ａ）は接合準備状態を示す拡大断面説明図、（Ｂ）は接合完了状態を示す拡大断面説明図、（Ｃ）は接合完了後の止水材充填状態を示す拡大断面説明図である。
【符号の説明】
１受入機
１ａ縮径側スキンプレート
２貫入機
２ａスキンプレート
２ｂ嵌合用ストッパ
３チューブシール
３ａシール部
５充填管
６遮断弁
７混合機
８ａＡ液流量計
８ｂＡ液圧力計
９ａＢ液流量計
９ｂＢ液圧力計
１２Ａ液ポンプ
１３Ｂ液ポンプ
１４，１５混練装置
１６アジテータ
１８Ａ液貯留槽
１９Ｂ液貯留槽

Claims

掘削すべきトンネルの両端から一対のシールド掘削機を対抗させて両シールド掘削機が同一地点に達するまで掘削を行い、前記両シールド掘削機の各先端部を機械式接合法により止水しつつ接合してトンネルを開通する機械式地中接合工法において、
貫入側シールド掘削機のスキンプレートの内側に設けた縮径できるチューブシールのシール部を縮径して、受入側シールド掘削機の縮径側スキンプレートとの接合部位に形成された空洞の土砂・砂礫或いは地下水等の侵入側の大きさを制限するとともに前記土砂・砂礫或いは地下水等の侵入量を制限し、
貫入側又は受入側のシールド掘削機のスキンプレート内周側に設置された充填材注入管から、セメント系結合材を主剤とするＡ液と水ガラスを主剤とするＢ液とからなる２液性充填材を、前記充填材注入管を介して混合しつつ送出し、前記両シールド掘削機の前記接合部位に形成された空洞の土砂・砂礫或いは地下水等の侵入部へ注入し充填して、前記空洞のシール部の当接位置から土砂・砂礫或いは地下水等の侵入側の部位を密封し、地下水を前記シールド掘削機の内部側へ流出して前記空洞から排除し、土砂あるいは砂礫などの侵入を防止することを特徴とする機械式地中接合工法。
貫入側又は受入側のシールド掘削機に外装されるスキンプレートの内側に充填材注入管を介して前記貫入側及び受入側の両シールド掘削機の接合部位に形成された空洞に充填材を供給して、掘削機外部からの土砂・砂礫或いは地下水等の浸入を防止する固化材或いは止水材等の充填材を供給する充填システムであって、
前記受入側シールド掘削機の縮径側スキンプレートを挿入する前記貫入側シールド掘削機のスキンプレートの先端部内面側に組み込まれて、液圧により中心側へ向けて縮径できるチューブシールと、このチューブシールの内側に設けられて前記縮径側スキンプレートへ当接するまで縮径する円筒状のシール部と、前記チューブシールに加圧水を供給する圧液供給パイプと、前記縮径側スキンプレートの縮径基部に吐出口を設けた充填材注入管と、この充填材注入管から供給する充填材の流れを止める遮断弁と、この遮断弁の上流側に接続されて２液性充填材の分離していた２液を混合する混合機と、この混合機に接続した２液性充填材のセメント系結合材を主剤とするＡ液と水ガラスを主剤とするＢ液とのそれぞれの供給用配管と、前記Ａ液の供給用配管と前記Ｂ液の供給用配管とにそれぞれ接続した移送用のポンプと、これらのポンプの上流側に接続して前記Ａ液又は前記Ｂ液の原料をそれぞれ混練する混練装置と、を備え、
前記混合機の下流側の充填材注入管を介して前記Ａ液及び前記Ｂ液を混合しつつ前記空洞へ送出し充填して、前記空洞の前記縮径されたシール部が当接した位置から土砂・砂礫或いは地下水等の侵入側の部位を密封することを特徴とする２液式充填システム。
前記セメント系結合材には、速効性結合材である早強セメント、又はジェットセメント或いは超早強セメントを用いたことを特徴とする請求項２記載の２液式充填システム。
前記Ａ液には短繊維を配合したことを特徴とする請求項２記載の２液式充填システム。
前記短繊維が、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等の無機繊維、オレフィン繊維、ポリビニルアルコール繊維、その他の合成繊維或いはパルプ繊維等の有機繊維、又は木繊維、紙片等から選ばれた少なくとも１種以上の繊維であることを特徴とする請求項４記載の２液式充填システム。
前記短繊維の配合量はセメント系結合材１ｍ^３中に少なくとも３ｋｇ以上含有することを特徴とする請求項４記載の２液式充填システム。