JP4150822B2 - Excavation method and excavation apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、岩盤などの地層やコンクリートなどの切断等に用いることができる掘進方法及び掘進装置に関するものである。 The present invention relates to an excavation method and an excavation apparatus that can be used for cutting a formation such as a bedrock or concrete.
従来において、TBM(Tunnel Boring Machin)やシールド機などの掘進装置、大型構造物の基礎杭施工用掘進装置、地下空間用の地下掘進装置などの種々の掘進装置が知られており、これらの掘進装置には、コンクリート類などの障害物の切断をジェット水によって行っているものがある(例えば、特許文献1参照。)。
上記特許文献1などのように、ジェット水を用いることにより、コンクリート類などの障害物を効率的に切断することができる。しかしながら、このジェット水は、掘進時において大量に使用されているため、その結果、この大量の水が、切削域で地盤を隆起させ、あるいは地盤を軟弱化させ、地盤を陥没させてしまうという問題がある。 By using jet water as in Patent Document 1 above, obstacles such as concrete can be efficiently cut. However, since this jet water is used in large quantities at the time of excavation, as a result, this large amount of water raises the ground in the cutting area or softens the ground, causing the ground to sink. There is.
本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、掘進時に障害物の切断に伴い使用する大量のジェット水を地盤中で掘削地盤の土砂に混入させて硬化剤と共に固形化して新たな地盤とし、掘削切断域の地盤をこの固形化した新たな地盤に置換することにより、地盤の隆起、地盤の軟弱化、あるいは地盤の陥没等を防止することができる掘進方法及び掘進装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the prior art problems as described above, curing a large number of jet water that entailment used for cutting obstructions during excavation be mixed in soil drilling ground in ground By excavating and solidifying together with the agent to form a new ground, and replacing the ground in the excavation and cutting area with this solid ground, the excavation can prevent the soil from rising, softening the ground, or sinking the ground. It is an object to provide a method and a drilling device.
本発明は、ジェット水を用いた掘進方法であって、掘進時に障害物の切断に伴い使用する大量のジェット水の全部又は一部を地盤中で掘削地盤の土砂に混入させて硬化剤と共に固形化して新たな地盤とし、掘削切断域の地盤をこの固形化した新たな地盤に置換するに際し、前記ジェット水は、珪酸ソーダと水とが混合された第1の液と、硬化剤と水とが混合された第2の液とが混合されてなり、さらに前記ジェット水に研磨材とポリマーとを含有する高圧スラリーが混合されることにより前記新たな地盤に固形化せしめ、前記掘削切断域における地盤の隆起、軟弱化及び地盤の陥没を防止するようにしたことを特徴とする掘進方法を提供する。また、前記ジェット水は、珪酸ソーダと水とが混合された第1の液と、硬化剤と水とが混合された第2の液とが混合されてなり、さらに前記ジェット水にセメントミルクが混合されることが可能である。 The present invention is a method of excavation using jet water, in which all or a part of a large amount of jet water used for cutting an obstacle during excavation is mixed with the earth and sand of the excavation ground in the ground and solidified together with a hardening agent. When the ground in the excavation and cutting area is replaced with this solid ground, the jet water contains a first liquid in which sodium silicate and water are mixed, a hardener and water. Is mixed with the second liquid, and the jet water is further mixed with a high-pressure slurry containing an abrasive and a polymer, so that the new ground is solidified. Provided is a method for excavation characterized by preventing ground uplift, softening and ground depression. The jet water is a mixture of a first liquid in which sodium silicate and water are mixed and a second liquid in which a curing agent and water are mixed. Further, cement milk is added to the jet water. It is possible to be mixed.
また、本発明は、掘進装置であって、ジェットラインとアブレシブラインとが連結された少なくとも一つの混合噴射ノズルを有し、前記ジェットラインは、珪酸ソーダと水とが混合された第1の液と、硬化剤と水とが混合された第2の液とを混合したジェット水を前記混合噴射ノズル側へ送出し、前記アブレシブラインは、研磨材とポリマーとを含有する高圧スラリーを前記混合噴射ノズル側へ送出し、前記混合噴射ノズルは、前記ジェットラインから送出された前記ジェット水と、前記アブレシブラインから送出された前記高圧スラリーとを混合した混合液を噴射し、噴射された該混合液を掘削切断域における地盤中で瞬時に固形化させて新たな地盤に置換することを特徴とする掘進装置を提供する。 In addition, the present invention is an excavation apparatus having at least one mixing injection nozzle in which a jet line and an abrasive line are connected, and the jet line is a first liquid in which sodium silicate and water are mixed. And jet water mixed with a second liquid in which a curing agent and water are mixed are sent to the mixed spray nozzle side, and the abrasive line is configured to spray a high-pressure slurry containing an abrasive and a polymer. The mixed spray nozzle sprays a mixed liquid obtained by mixing the jet water sent from the jet line and the high-pressure slurry sent from the abrasive line, and the mixed liquid sprayed. The excavation apparatus is characterized in that the ground is instantly solidified in the ground in the excavation cutting area and replaced with new ground.
また、前記混合噴射ノズルには、セメントミルクを含有するセメントミルクを該混合噴射ノズル側へ送出するセメントミルクラインを更に連結することができる。また、前記アブレシブラインと前記セメントミルクラインのどちらか一方のみを前記混合噴射ノズルに連結する切換手段を備え、前記切換手段によって前記セメントミルクラインが前記混合噴射ノズルに連結された場合には、前記混合噴射ノズルは、前記ジェットラインから送出された前記ジェット水と、前記セメントミルクラインから送出されたセメントミルクとを混合した混合液を噴射し、噴射された該混合液を地盤中で瞬時に固形化させて地盤を改良することができる。また、前記混合噴射ノズルを、複数設けることができ、例えば、3つ設けることができる。さらに、前記第1の液及び前記第2の液の送出圧力を、例えば、2500kgf/cm2にすることができる。 The mixing spray nozzle may be further connected to a cement milk line for sending cement milk containing cement milk to the mixing spray nozzle side . Also, with switching means for coupling either one only of the abrasive lines and the cement milk line to the mixing spray nozzle when the cement milk line connected to the mixed injection nozzle by said switching means, The mixing spray nozzle sprays a mixed liquid obtained by mixing the jet water sent from the jet line and the cement milk sent from the cement milk line, and instantaneously discharges the jetted mixed liquid in the ground. It can be solidified to improve the ground. Further, a plurality of the mixed injection nozzles can be provided, for example, three can be provided. Furthermore, the delivery pressure of the first liquid and the second liquid can be set to 2500 kgf / cm 2 , for example.
本発明によれば、掘進時に障害物の切断に伴い使用される大量のジェット水の全部又は一部を地盤中で掘削地盤の土砂に混入させて硬化剤と共に固形化して新たな地盤とし、掘削切断域の地盤をこの固形化した新たな地盤に置換することにより、地盤の隆起、地盤の軟弱化、あるいは地盤の陥没等を防止することができる。 According to the present invention, and solidified as a new ground all or part of the mass of the jet water to be had accompanied used for cutting the obstacle with curing agent is mixed in soil drilling ground in ground during excavation, Replacing the ground in the excavation and cutting area with this solid ground can prevent the ground from being raised, the ground from being weakened, or the ground from being depressed.
以下、本発明にかかる掘進方法及び掘進装置を実施するための最良の形態について図面を参照しながら述べる。図1には、本発明にかかる掘進装置の概略を示している。この掘進装置1は、例えば、既設構造物と離れた位置から掘進し、既設構造物が障害物となればこれを切断、破砕し、あるいは既設構造物の切断予定箇所を切断するのに適用可能なものである。 The best mode for carrying out the excavation method and excavation apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of a digging apparatus according to the present invention. This excavation apparatus 1 is applicable to, for example, excavating from a position away from an existing structure, and cutting and crushing the existing structure if it becomes an obstacle, or cutting a planned cutting portion of the existing structure It is a thing.
図1に示す掘進装置1は、本体円筒部2の前面部(カッターフェース)に本発明の特徴部分である3つの混合噴射ノズル3、4、9を有し、混合噴射ノズル3、4は、該前面部において半径方向にスライド可能となっている。混合噴射ノズル3のスライド移動は、油圧ライン41,42で制御されるようになっている。すなわち、油圧ライン41の油圧で混合噴射ノズル3の半径方向外方への移動を制御し、一方、油圧ライン42の油圧で混合噴射ノズル3の半径方向内方への移動を制御している。同様に、混合噴射ノズル4のスライド移動は、油圧ライン43、44で制御されるようになっている。すなわち、油圧ライン43の油圧で混合噴射ノズル4の半径方向外方への移動を制御し、一方、油圧ライン44の油圧で混合噴射ノズル4の半径方向内方への移動を制御している。混合噴射ノズル(コピーカッター用ノズル)3は、装置1の外周部の余掘、切断に主に使用される。また、混合噴射ノズル(センタースライド式ノズル)4は、装置1の内周部に入る地盤の掘削、切断に主に使用される。また、混合噴射ノズル(拡張ノズル)9は、本体円筒部2の前面部において噴射ノズル3と上下対称の位置に設けられている。この混合噴射ノズル9は、装置1の本体を超える外径の地山の掘削、切断に主に使用される。なお、この前面部には、複数の保護ビット5、カッタスリット6、ゲージビット7及びカッタビット8などが設けられている。
1 has three
図1に示すように、掘進装置1の混合噴射ノズル3、4、9には、ジェットライン10a、10b、10cとアブレシブライン11a、11b、11cとがそれぞれ連結されている。すなわち、混合噴射ノズル3には、ジェットライン10aとアブレシブライン11aが連結され、混合噴射ノズル4には、ジェットライン10bとアブレシブライン11bが連結され、混合噴射ノズル9には、ジェットライン10cとアブレシブライン11cが連結されている。
As shown in FIG. 1,
図1及び図2に示すように、符号14は、3連ロータリージョイントを示している。この3連ロータリージョイント14には、ホースで高圧のジェットポンプに連通する3つのジェットライン10a、10b、10cが設けられている。ジェットライン10aは、3連ロータリージョイント14の上流側においてライン12a,13aで構成されている。同様に、ジェットライン10bは、3連ロータリージョイント14の上流側においてライン12b,13bで構成され、ジェットライン10cは、3連ロータリージョイント14の上流側においてライン12c,13cで構成されている。このライン12a、12b、12cは、図示しないジェットポンプによって珪酸ソーダと水とが混合された第1の液を本体円筒部2内の3連ロータリージョイント14に送出する。一方、ライン13a、13b、13cは、図示しないジェットポンプによって硬化剤と水とが混合された第2の液を3連ロータリージョイント14に送出する。ライン13a、13b、13cの硬化剤は、第1の液に対しその硬化の化学反応時間を調整するために添加されているものである。また、図示しないジェットポンプによる第1の液及び第2の液の送出圧力は、例えば、2500kgf/cm2にすることができる。そして、3連ロータリージョイント14では、各ジェットライン10a、10b、10cにおいて、この二つの第1の液と第2の液とが混合され、この混合されたジェット水は、本体円筒部2内のロータリージョイント14の下流側に配置されたスイベルジョイント15内の管路に送出される。スイベルジョイント15には、カッタと共に回転するメインシャフト17が連結されている。従って、ロータリージョイント14で二つの第1の液と第2の液とが混合された各ジェットライン10a、10b、10cのジェット水は、メインシャフト17内の管路を介して混合噴射ノズル3、4、9側へそれぞれ送出される。このように、ジェットライン10a、10b、10cは、珪酸ソーダと水とが混合された第1の液と、硬化剤と水とが混合された第2の液とを混合したジェット水を混合噴射ノズル3、4、9側へそれぞれ送出する。
As shown in FIG.1 and FIG.2, the code |
一方、アブレシブライン11a、11b、11cは、図示しないジェットポンプに連通していて研磨材(例えば人造ガーネット粒子など)とポリマーとを含有する高圧スラリーを混合噴射ノズル3、4、9側のスイベルジョイント15の注入ポートを介して混合噴射ノズル3、4、9にそれぞれ送出する。混合噴射ノズル3では、ジェットライン10aから送出された第1の液と第2の液とが混合されたジェット水と、アブレシブライン11aから送出された高圧スラリーとが混合され、この混合された混合液が該混合噴射ノズル3から噴射される。同様に、混合噴射ノズル4では、ジェットライン10bから送出された第1の液と第2の液とが混合されたジェット水と、アブレシブライン11bから送出された高圧スラリーとが混合され、この混合された混合液が該混合噴射ノズル4から噴射される。同様に、混合噴射ノズル9では、ジェットライン10cから送出された第1の液と第2の液とが混合されたジェット水と、アブレシブライン11cから送出された高圧スラリーとが混合され、この混合された混合液が該混合噴射ノズル9から噴射される。なお、ライン11dは、予備用として設けられている。
On the other hand,
また、混合噴射ノズル3、4、9には、セメントミルクライン16a、16b、16cをそれぞれ連結することができる。このセメントミルクライン16a、16b、16cは、図示しないジェットポンプに連通してセメントミルクを混合噴射ノズル3、4、9側のスイベルジョイント15の注入ポートに送出する。図1に示すセメントミルクライン16a、16b、16cは、アブレシブライン11a、11b、11cと共用されている。
Further,
掘進装置1には、切換手段(図示せず)が設けられており、この切換手段によって、アブレシブライン11a、11b、11cとセメントミルクライン16a、16b、16cのどちらか一方のみを各混合噴射ノズル3、4、9にそれぞれ連結することが可能となっている。すなわち、切換手段によって、アブレシブライン11a、11b、11cが混合噴射ノズル3、4、9にそれぞれ連結されている場合には、上述のように、各ジェットライン10a、10b、10cから送出された第1の液と第2の液とが混合されたジェット水と、アブレシブライン11a、11b、11cから送出された高圧のアブレシブスラリーとが各混合噴射ノズル3、4、9で混合され、この混合された混合液が各混合噴射ノズル3、4、9からそれぞれ噴射される。
The excavation apparatus 1 is provided with a switching means (not shown), and by this switching means, only one of the
一方、切換手段によって、セメントミルクライン16a、16b、16cが各混合噴射ノズル3、4、9にそれぞれ連結されている場合には、各ジェットライン10a、10b、10cから送出された第1の液と第2の液とが混合されたジェット水と、セメントミルクライン16a、16b、16cから送出されたセメントミルクとが各混合噴射ノズル3、4、9で混合され、この混合された混合液が各混合噴射ノズル3、4、9からそれぞれ噴射される。この場合は、掘削地山の強度増強機能を発揮する。
On the other hand, when the
また、本体円筒部2内には、前面部側にチャンバー30が設けられている。このチャンバー30には、前面部と反対側(図1において右側)に隔壁18が配置されている。そしてこの隔壁18には、土圧計19とバイパス弁20が設けられている。土圧計19は、チャンバー30内に進入した排土や余剰水によるチャンバー30内の圧力を計ると共に、掘削域を前述のセメントミルクと硬化剤と掘削地盤の土砂とで強度を増強した新たな地盤に置き換えるとき、及びアブレシブスラリーと硬化剤と掘削地盤の土砂とからなる新たな地盤に置き換える過程で、この土圧計19の圧力が設定値より上がった場合には、図示しない制御手段によってバイパス弁20が開き、排土や余剰水が隔壁18から排泥口21に排出され、チャンバー30内の圧力が下げられる。
A
上述のように、掘削切断域で土圧の制御下に、ジェットライン10a、10b、10cから送出された第1の液と第2の液とが混合されたジェット水と、アブレシブライン11a、11b、11cから送出された高圧スラリーとが混合された混合液、あるいは、ジェットライン10a、10b、10cから送出された第1の液と第2の液とが混合されたジェット水と、セメントミルクライン16a、16b、16cから送出されたセメントミルクとが混合された混合液が各混合噴射ノズル3、4、9からそれぞれ噴射されるが、この混合液は、地盤中で掘削地盤の土砂に混入され地盤中で瞬時に固形化されて新たな地盤にされ、掘削切断域の地盤をこの固形化した新たな地盤に置換することができ、もって、地盤の隆起、地盤の軟弱化、あるいは地盤の陥没等を防止することができる。
As described above, the jet water in which the first liquid and the second liquid sent from the
図3には、ジェットライン10a、10b、10cから送出された第1の液と第2の液とが混合されたジェット水と、アブレシブライン11a、11b、11cから送出された高圧スラリーとが混合された混合液の配合例を表す。図3に示すように、第1の液は、1m3当たり珪酸ソーダを200l、水を800lにすることができる。また、第2の液は、1m3当たり硬化剤を150lと水を850lにすることができる。一方、アブレシブライン11a、11b、11cの高圧スラリーは、20l当たり研磨材(ガーネット)を25kg、ポリマー溶液を5kg、水を5kgにすることができる。なお、ポリマー濃度は50%でスラリー濃度は50%である。
In FIG. 3, the jet water in which the first liquid and the second liquid sent from the
図4には、混合噴射ノズル3、4、9の1分間当たりの噴射量を例示する。図4に示すように、ジェットライン10a、10b、10cのジェット水は55l/minにすることができる。この場合、ライン12a、12b、12cの第1の液は珪酸ソーダを5,5l、水を22lとし、ライン13a、13b、13cの第2の液は硬化剤を4.1l、水を23.4lとすることができる。一方、アブレシブライン11a、11b、11cの高圧スラリーは、研磨材(人造ガーネット粒子など)を4.29kg、ポリマーを0.86kg、水を0.857lにすることができる。
FIG. 4 illustrates the injection amount per minute of the
1 掘進装置
2 本体円筒部
3 混合噴射ノズル
4 混合噴射ノズル
5 保護ビット
6 カッタスリット
7 ゲージビット
8 カッタビット
9 混合噴射ノズル
10a ジェットライン
10b ジェットライン
10c ジェットライン
11a アブレシブライン
11b アブレシブライン
11c アブレシブライン
12a ライン
12b ライン
12c ライン
13a ライン
13b ライン
13c ライン
14 3連ロータリージョイント
15 スイベルジョイント
16 セメントミルクライン
17 メインシャフト
18 隔壁
19 土圧計
20 バイパス弁
21 排泥口
30 チャンバー
41 油圧ライン
42 油圧ライン
43 油圧ライン
44 油圧ライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記切換手段によって前記セメントミルクラインが前記混合噴射ノズルに連結された場合には、
前記混合噴射ノズルは、前記ジェットラインから送出された前記ジェット水と、前記セメントミルクラインから送出されたセメントミルクとを混合した混合液を噴射し、噴射された該混合液を地盤中で瞬時に固形化させて地盤を改良することを特徴とする請求項4に記載の掘進装置。 Switching means for connecting only one of the abrasive line and the cement milk line to the mixing spray nozzle;
When the cement milk line is connected to the mixing spray nozzle by the switching means,
The mixing spray nozzle sprays a mixed liquid obtained by mixing the jet water sent from the jet line and the cement milk sent from the cement milk line, and instantaneously discharges the jetted mixed liquid in the ground. The excavation apparatus according to claim 4 , wherein the ground is improved to improve the ground.
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