JP6479868B2 - 裏込め材保持方法及びこれに用いる裏込め注入システム - Google Patents

Description

本発明は、土圧式シールド掘進機、泥水式シールド掘進機などを用いる各種のシールド工法やシールド型ＴＢＭ（トンネル・ボーリング・マシン）を用いるＴＢＭ工法において、シールド掘進機（シールド型ＴＢＭを含む。以下、同じ。）の掘進と同時に、シールド掘進機により掘削された掘削坑とシールド掘進機のテールプレート筒内で組み立てられ掘削坑に覆工されたセグメントとの間に生ずるテールボイドに、裏込め注入システムを用いて、裏込め材を注入充填し、シールド掘進機がセグメント１リング分を掘進する毎に、シールド掘進機を停止し、裏込め材のテールボイドへの注入を停止して、シールド掘進機内で新たにセグメントを組み立てる間、テールボイドに既に充填された裏込め材を保持して、掘削坑の変形や周辺地盤の沈下を防止するのに使用する裏込め材保持方法及びこれに用いる裏込め注入システムに関する。

一般に、土圧式シールド掘進機、泥水式シールド掘進機などを用いる各種のシールド工法やシールド型ＴＢＭ（トンネル・ボーリング・マシン）を用いるＴＢＭ工法では、例えば特許文献１、２に記載されているように、シールド掘進機の掘進と同時に、シールド掘進機のテールプレート外周部に設けた裏込め注入管により、掘削坑とセグメントとの間から、あるいはシールド掘進機のテールプレート内部に設けた裏込め注入管により、セグメントのグラウトホールから、テールボイドへ裏込め材が注入、充填される。これは一般に同時裏込め注入と称される。
この場合、裏込め材としてはＡ液、Ｂ液の２液混合方式が多く採用されている。この２液混合方式で用いるＡ液は、例えば、セメントやスラグ石灰系の主材、粘土鉱物骨材、安定剤、水により構成される。このＡ液はいずれ固化する性質を有している。Ｂ液は水ガラスを主成分とする凝固硬化剤である。Ａ液とＢ液とは裏込め注入管に別系統で供給され、裏込め注入管の吐出口の手前で混合され、混合後直ちに凝固（ゲル化）して地下水などにより希釈されるのを防止する。なお、裏込め材のＡ液はセメント等の硬化材を含むので、時間の経過によりやがて固化される。
また、この場合、裏込め注入圧力の設定圧は、一般的に、土圧式シールド掘進機の場合、切羽泥土圧に、泥水式シールド掘進機の場合、切羽泥水圧に、それぞれ余裕圧を付加した大きさとする例が多い。シールド掘進機の掘進が進むと裏込め注入抵抗が段々高くなるので、徐々に注入圧が高まるケースもある。このようにシールド掘進機の掘進と同時に、テールボイドに裏込め材を注入して圧力を保持することにより、掘削坑の変形や地盤の沈下を抑えることができる。すなわち、シールド掘進機の掘進中は、シールド掘進機により形成された掘削坑がテールボイドに加圧注入された裏込め材により支持されることになる。このときの掘削坑は受働土圧的状態にあると言える。つまり、掘削坑は裏込め材の内圧が作用して保持される、と言うことができる。
図８に従来のシールド掘進機の作業フローと裏込め注入の作業フローを示している。
図８に示すように、シールド掘進機の掘進中（掘進（１）のとき）は、同時に裏込め注入（裏込め注入（１））を行う。シールド掘進機がセグメント１リング分の掘進を終了するとシールド掘進機を停止し、シールド掘進機（テールプレート筒）内で次のセグメントの組み立てを行う（セグメント組立（１））。セグメントの組み立ての間は、裏込め注入もまた停止し、このセグメントの組み立てが終了するまでに、裏込め注入管のＡ液管をＡ液供給ラインとともに洗浄する（洗浄（１））。このセグメントの組み立て（セグメント組立（１））が終了すると、シールド掘進機を掘進させ（掘進（２））、同時に裏込め注入（裏込め注入（２））を行う。シールド掘進機がセグメント１リング分の掘進を終了するとシールド掘進機を停止し、シールド掘進機内で次のセグメントを組み立てる（セグメント組立（２））。セグメントの組み立ての間は、裏込め注入もまた停止し、このセグメントの組み立てが終了するまでに、裏込め注入管のＡ液管をＡ液供給ラインとともに洗浄する（洗浄（２））。かかる作業を繰り返し行う。

特開平９−１３２９９６号公報（特に、段落０００２−段落０００５） 特開平６− ４２２９３号公報（特に、段落０００２−段落０００６）

しかしながら、従来の同時裏込め注入では、シールド掘進機がセグメント１リング分を掘進すると、掘進を停止して、シールド掘進機内で新たにセグメントを組み立て、このセグメントの組み立ての間、裏込め注入ポンプを停止して裏込め材のテールボイドへの注入を停止するため、テールボイドに既に充填された裏込め材に注入圧力がなくなり、裏込め材の圧力がしばしば前述の切羽圧力よりも低くなる。これは計測結果にも示されている。このように裏込め材の注入による加圧状態がなくなるため、土圧や地下水圧がテールボイドの裏込め材に作用する。このときの掘削坑は主働土圧的状態にあると言える。つまり、テールボイドに裏込め材が充満しているが、掘削坑が積極的に加圧されていないので、掘削坑はそれ自身の保持力により支持されている、と言うことができる。このため、地盤が軟弱であれば、地盤の沈下する原因となる。また、裏込め材が地盤へ漏れ、あるいは裏込め材の圧縮も考えられ、これが地盤の変形や沈下の一因ともなっている。

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、この種の裏込め注入において、シールド掘進機を停止してシールド掘進機内で新たにセグメントを組み立てる間でも、テールボイドの裏込め材にシールド掘進機の掘進中と略同様の圧力を付加して、テールボイドに充填した裏込め材を確実に保持することができ、シールド掘進機停止中の掘削坑の変形や周辺地盤の沈下を防止することのできる裏込め材保持方法及びこれに用いる裏込め注入システムを提供すること、を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明（１）は、
シールド掘進機の掘進と同時に、前記シールド掘進機により掘削された掘削坑と前記シールド掘進機内で組み立てられ、前記掘削坑に覆工されたセグメントとの間に生ずるテールボイドに、裏込め注入管及び前記裏込め注入管に裏込め材又はその主材を供給する少なくとも１つの供給ラインからなる裏込め注入システムを用いて裏込め材を注入充填し、前記シールド掘進機の掘進毎に、前記シールド掘進機を停止して、前記シールド掘進機内で新たにセグメントを組み立てる間、テールボイドに既に充填された裏込め材の圧力を保持する方法であって、
前記裏込め注入システムの裏込め材又はその主材の供給ラインに、裏込め材を任意の圧力で裏込め材又はその主材の供給ラインに供給可能な圧力保持装置を設け、
前記圧力保持装置により、裏込め材又はその主材により所定の圧力を前記裏込め材又はその主材の供給ラインに加え、裏込め材又はその主材を圧力媒体として所定の圧力で前記裏込め注入管に向けて送給することにより、テールボイドに既に充填された裏込め材に対し持続的に所定の圧力を作用させて、テールボイドの裏込め材を保持する、
ことを要旨とする。

上記目的を達成するために、本発明（２）は、
上記発明（１）の裏込め材保持方法に用いる裏込め注入システムであって、
少なくとも一対の裏込め注入ラインを備え、
前記各裏込め注入ラインは、
裏込め材をテールボイドに注入充填するための裏込め注入管と、
前記裏込め注入管に接続され、裏込め材又はその主材を前記裏込め注入管に供給する裏込め材又はその主材の供給装置及び配管からなる裏込め材又はその主材の供給ラインと、
前記裏込め材又はその主材の供給ラインの前記配管に切換バルブを介して接続され、前記裏込め材又はその主材の供給ラインの前記配管から裏込め材又はその主材を取り込み所定の圧力で加圧して前記裏込め材又はその主材の供給ラインの前記配管に供給する圧力保持装置と、
テールボイドに充填された裏込め材の圧力を計測する圧力計と、
前記圧力計で計測された圧力に基づいて、前記裏込め材又はその主材の供給ラインの前記裏込め材又はその主材の供給装置及び前記切換バルブ、前記圧力保持装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記裏込め注入管はシールド掘進機の外周面に設置され、
前記シールド掘進機の掘進と同時に、裏込め材をテールボイドに注入充填し、
前記シールド掘進機を停止し前記シールド掘進機内でセグメントを組み立てる間、前記圧力保持装置により裏込め材又はその主材を所定の圧力で前記裏込め材又はその主材の供給ラインに供給し、所定の圧力で前記裏込め注入管に向けて送給することにより、テールボイドに既に充填された裏込め材に対し持続的に所定の圧力を作用させる、
ことを要旨とする。

上記目的を達成するために、本発明（３）は、
上記発明（１）の裏込め材保持方法に用いる裏込め注入システムであって、
少なくとも一対の裏込め注入ラインを備え、
前記各裏込め注入ラインは、
裏込め材をテールボイドに注入充填するための裏込め注入管と、
前記裏込め注入管に接続され、裏込め材又はその主材を前記裏込め注入管に供給する裏込め材又はその主材の供給装置及び配管からなる裏込め材供給ラインと、
前記裏込め材又はその主材の供給ラインの前記配管に切換バルブを介して接続され、前記裏込め材又はその主材の供給ラインの前記配管から裏込め材を取り込み裏込め材又はその主材を所定の圧力で加圧して前記裏込め材又はその主材の供給ラインの前記配管に供給する圧力保持装置と、
テールボイドに充填された裏込め材の圧力を計測する圧力計と、
を備え、
前記裏込め注入管はシールドトンネルの内部に配置され、
前記シールド掘進機の掘進と同時に、裏込め材をセグメントに設けられたグラウトホールを通じてテールボイドに注入充填し、
前記シールド掘進機を停止し前記シールド掘進機内でセグメントを組み立てる間、前記圧力保持装置により裏込め材又はその主材を所定の圧力で前記裏込め材又はその主材の供給ラインに供給し、所定の圧力で前記裏込め注入管に向けて送給することにより、テールボイドに既に充填された裏込め材に対し持続的に所定の圧力を作用させる、
ことを要旨とする。

また、上記目的を達成するために、本発明（４）は、
シールド掘進機の掘進と同時に、前記シールド掘進機により掘削された掘削坑と前記シールド掘進機内で組み立てられ、前記掘削坑に覆工されたセグメントとの間に生ずるテールボイドに、裏込め注入管及び前記裏込め注入管に主材・硬化剤・洗浄剤を供給する供給ラインからなる裏込め注入システムを用いて裏込め材を注入充填し、前記シールド掘進機がセグメントを掘進した後に、前記シールド掘進機を停止し、前記シールド掘進機内で新たにセグメントを組み立てる間、前記テールボイドの既に充填された前記裏込め材の圧力を保持する方法であって、
前記裏込め注入システムの前記主材の供給ラインに、前記主材を貯留可能でかつ前記主材を任意の圧力で前記主材の供給ラインに供給可能な圧力保持装置を設け、
前記圧力保持装置により、貯留した前記主材により所定の圧力を前記主材の供給ラインに加え、前記裏込め材又は前記主材を圧力媒体として所定の圧力で前記裏込め注入管に向けて送給することにより、前記テールボイドに充填した前記裏込め材に対し持続的に所定の圧力を作用させて、前記テールボイドの前記裏込め材を保持する、
ことを要旨とする。
この場合、シールド掘進機に、少なくとも一対の裏込め注入システムを装備し、
前記シールド掘進機の掘進と同時に、一方の裏込め注入システムにより前記テールボイドに裏込め材を注入充填し、当該一方の裏込め注入システムによる前記裏込め材の注入中、他方の裏込め注入システムにおいて洗浄液の供給ラインから洗浄液を前記裏込め注入管を通して主材の供給ラインに供給し、前記シールド掘進機が掘進を停止して前記シールド掘進機内で新たなセグメントの組み立てを終えるまでに前記裏込め供給管とともに前記主材の供給ラインを洗浄するステップ１と、
前記シールド掘進機が掘進を停止して前記シールド掘進機内で新たにセグメントを組み立てる間、前記一方の裏込め注入システムにおいて前記圧力保持装置により貯留した前記主材を所定の圧力で前記主材の供給ラインに供給し、前記裏込め材又は前記主材のみを所定の圧力で前記裏込め注入管に向けて送給することにより、前記テールボイドに充填した前記裏込め材に対し持続的に所定の圧力を作用させるステップ２と、
前記シールド掘進機の次の掘進と同時に、前記他方の裏込め注入システムにより前記テールボイドに前記裏込め材を注入充填し、当該他方の裏込め注入システムによる前記裏込め材の注入中、前記一方の裏込め注入システムにおいて前記洗浄液の供給ラインから前記洗浄液を前記裏込め注入管を通して前記主材の供給ラインに供給し、前記シールド掘進機が次の掘進を停止して前記シールド掘進機内で新たなセグメントの組み立てを終えるまでに前記裏込め注入管とともに前記主材の供給ラインを洗浄するステップ３と、
前記シールド掘進機が前記次の掘進を停止して前記シールド掘進機内で新たにセグメントを組み立てる間、前記他方の裏込め注入システムにおいて前記圧力保持装置により貯留した前記主材を所定の圧力で前記主材の供給ラインに供給し、前記裏込め材又は前記主材のみを所定の圧力で前記裏込め注入管に向けて送給することにより、前記テールボイドに充填した前記裏込め材に対し持続的に所定の圧力を作用させるステップ４と、
を、順次、繰り返し行うことが好ましい。
また、この場合、シールド掘進機に、少なくとも一対の裏込め注入システムを装備し、
前記シールド掘進機の掘進と同時に、一方の裏込め注入システムにより前記テールボイドに裏込め材を注入充填し、当該一方の裏込め注入システムによる前記裏込め材の注入中、他方の裏込め注入システムにおいて洗浄液の供給ラインから洗浄液を裏込め注入管を通して前記主材の供給ラインに供給し、前記一方の裏込め注入システムによる前記裏込め材の注入を終えるまでに前記裏込め注入管とともに前記主材の供給ラインを洗浄するステップ１と、
前記シールド掘進機が掘進を停止して前記シールド掘進機内で新たにセグメントを組み立てる間、前記他方の裏込め注入システムにおいて前記圧力保持装置により貯留した前記主材を所定の圧力で前記主材の供給ラインに供給し、前記裏込め材又は前記主材のみを所定の圧力で前記裏込め注入管に向けて送給することにより、前記テールボイドに充填した前記裏込め材に対し持続的に所定の圧力を作用させ、前記一方の裏込め注入システムにおいて前記洗浄液の供給ラインから前記洗浄液を前記裏込め注入管を通して前記主材の供給ラインに供給し、前記シールド掘進機が掘進を停止して前記シールド掘進機内で新たなセグメントの組み立てを終えるまでに前記裏込め注入管とともに前記主材の供給ラインを洗浄するステップ２と、
前記シールド掘進機の次の掘進と同時に、前記一方の裏込め注入システムにより前記テールボイドに前記裏込め材を注入充填し、当該一方の裏込め注入システムによる前記裏込め材の注入中、前記他方の裏込め注入システムにおいて前記洗浄液の供給ラインから前記洗浄液を前記裏込め注入管を通して前記主材の供給ラインに供給し、前記シールド掘進機が掘進を停止して前記シールド掘進機内で新たなセグメントの組み立てを始めるまでに前記裏込め注入管とともに前記主材の供給ラインを洗浄するステップ３と、
前記シールド掘進機が前記次の掘進を停止して前記シールド掘進機内で新たにセグメントを組み立てる間、前記他方の裏込め注入システムにおいて前記圧力保持装置により貯留した前記主材を所定の圧力で前記主材の供給ラインに供給し、前記裏込め材又は前記主材のみを所定の圧力で前記裏込め注入管に向けて送給することにより、前記テールボイドに充填した前記裏込め材に対し持続的に所定の圧力を作用させ、前記一方の裏込め注入システムにおいて前記洗浄液の供給ラインから前記洗浄液を前記裏込め注入管を通して前記主材の供給ラインに供給し、前記シールド掘進機のさらに次の掘進までに前記裏込め注入管とともに前記主材の供給ラインを洗浄するステップ４とを、順次、繰り返し行うものとしてよい。

さらに、上記目的を達成するために、本発明（５）は、
上記裏込め材保持方法に用いる裏込め注入システムであって、
少なくとも一対の裏込め注入ラインを備え、
前記各裏込め注入ラインは、
先端に吐出口を有する注入管、前記注入管に前記吐出口に近接して接続される主材管、前記主材管に前記注入管の前記吐出口に近接して逆止弁を介して接続される硬化剤管、前記注入管に前記吐出口に近接して接続される洗浄液管、前記注入管内に装着され、前記注入管の前記吐出口を開くとともに前記注入管と前記洗浄液管との接続部を閉じ、反対に前記注入管の前記吐出口を閉じるとともに前記注入管と前記洗浄液管との接続部を開くピストン及びピストン駆動装置とを有してなる裏込め注入管と、
前記裏込め注入管の前記主材管に接続され、主材を前記裏込め注入管に供給する主材供給装置及び配管からなる主材供給ライン、及び前記主材供給ラインの前記配管に切換バルブを介して接続され、前記主材供給ラインの前記配管から主材を取り込み貯留し、貯留した主材を所定の圧力で加圧して前記主材供給ラインの前記配管に供給する圧力保持装置と、
前記裏込め注入管の前記硬化剤管に接続され、硬化剤を前記裏込め注入管に供給する硬化剤供給装置及び配管からなる硬化剤供給ラインと、
前記裏込め注入管の前記洗浄液管に接続され、洗浄液を前記裏込め注入管に供給する洗浄液供給装置及び配管からなる洗浄液供給ラインと、
テールボイドに充填された裏込め材の圧力を計測する圧力計と、
前記圧力計で計測された圧力に基づいて、前記主材供給ラインの前記主材供給装置及び前記切換バルブ、前記圧力保持装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記裏込め注入管はシールド掘進機の外周面に設置され、
前記シールド掘進機の掘進と同時に、主材及び硬化剤からなる裏込め材を掘削坑の内壁面とセグメントの外周面との間のテールボイドに注入充填し、
前記シールド掘進機を停止し前記シールド掘進機内でセグメントを組み立てる間、前記圧力保持装置により貯留した前記主材を所定の圧力で前記主材供給ラインに供給し、前記裏込め材又は前記主材を所定の圧力で前記裏込め注入管に向けて送給することにより、前記テールボイドに充填した前記裏込め材に対し持続的に所定の圧力を作用させる、
ことを要旨とする。
この場合、圧力保持装置は、主材及び圧縮空気を貯留するための耐圧容器と、前記圧縮空気を供給する空気圧縮機と、前記耐圧容器と前記空気圧縮機との間に接続され、前記空気圧縮機から前記耐圧容器へ圧縮空気を送る配管と、前記配管に接続され、前記圧縮空気の圧力を制御する圧力制御バルブとを有し、前記耐圧容器内に貯留する主材を所定の圧力で加圧して供給するものとすることが好ましい。
また、この場合、圧力保持装置は、主材を貯留するための耐圧容器と、前記耐圧容器内に配置され、前記耐圧容器内の主材を加圧するピストン、及び前記ピストンを圧力を調整可能に駆動するジャッキとを有し、前記耐圧容器内に貯留する主材を所定の圧力で加圧して供給するものとしてもよい。

さらに、上記目的を達成するために、本発明（６）は、
上記裏込め材保持方法に用いる裏込め注入システムであって、
少なくとも一対の裏込め注入ラインを備え、
前記各裏込め注入ラインは、
先端に吐出口を有する注入管、前記注入管に連接される主材管、前記主材管に前記注入管に近接して逆止弁を介して接続される硬化剤管、前記主材管に前記注入管に近接して接続される洗浄液管、前記注入管に装着され、前記注入管と前記主材管との接続部を開くとともに前記主材管と前記洗浄液管との接続部を閉じ、反対に前記注入管と前記主材管との接続部を閉じるとともに前記主材管と前記洗浄液管との接続部を開く三方コックとを有してなる裏込め注入管と、
前記裏込め注入管の前記主材管に接続され、主材を前記裏込め注入管に供給する主材供給装置及び配管からなる主材供給ライン、及び前記主材供給ラインの前記配管に切換バルブを介して接続され、前記主材供給ラインの前記配管から主材を取り込み貯留し、貯留した主材を所定の圧力で加圧して前記主材供給ラインの前記配管に供給する圧力保持装置と、
前記裏込め注入管の前記硬化剤管に接続され、硬化剤を前記裏込め注入管に供給する硬化剤供給装置及び配管からなる硬化剤供給ラインと、
前記裏込め注入管の前記洗浄液管に接続され、洗浄液を前記裏込め注入管に供給する洗浄液供給装置及び配管からなる洗浄液供給ラインと、
テールボイドに充填された裏込め材の圧力を計測する圧力計と、
を備え、
前記裏込め注入管はシールド掘進機の内部に配置され、
前記シールド掘進機の掘進と同時に、主材及び硬化剤からなる裏込め材をセグメントに設けられたグラウトホールを通じてテールボイドに注入充填し、
前記シールド掘進機を停止し前記シールド掘進機内でセグメントを組み立てる間、前記圧力保持装置により貯留した前記主材を所定の圧力で前記主材供給ラインに供給し、前記裏込め材又は前記主材を所定の圧力で前記裏込め注入管に向けて送給することにより、前記テールボイドに充填した前記裏込め材に対し持続的に所定の圧力を作用させる、
ことを要旨とする。
この場合、圧力保持装置は、主材及び圧縮空気を貯留するための耐圧容器と、前記圧縮空気を供給する空気圧縮機と、前記耐圧容器と前記空気圧縮機との間に接続され、前記空気圧縮機から前記耐圧容器へ圧縮空気を送る配管と、前記配管に接続され、前記圧縮空気の圧力を制御する圧力制御バルブとを有し、前記耐圧容器内に貯留する主材を所定の圧力で加圧して供給するものとすることが好ましい。
また、この場合、圧力保持装置は、主材を貯留するための耐圧容器と、前記耐圧容器内に配置され、前記耐圧容器内の主材を加圧するピストン、及び前記ピストンを圧力を調整可能に駆動するジャッキとを有し、前記耐圧容器内に貯留する主材を所定の圧力で加圧して供給するものとしてもよい。

本発明（１）−（３）の裏込め材保持方法及びこれに用いる裏込め注入システムによれば、シールド掘進機の掘進と同時に、シールド掘進機により掘削された掘削坑とシールド掘進機内で組み立てられ掘削坑に覆工されたセグメントとの間に生ずるテールボイドに、裏込め注入管及び裏込め注入管に裏込め材又はその主材を供給する少なくとも１つの供給ラインからなる裏込め注入システムを用いて、裏込め材又はその主材を注入充填し、シールド掘進機の掘進毎に、シールド掘進機を停止し、シールド掘進機内で新たにセグメントを組み立てる間、裏込め注入システムの裏込め材又はその主材の供給ラインに設けた圧力保持装置により、貯留した裏込め材又はその主材を所定の圧力で裏込め材又はその主材の供給ラインに加えることにより、テールボイドに既に充填した裏込め材に対し持続的に所定の圧力を作用させて、テールボイドの裏込め材を保持するので、シールド掘進機を停止してシールド掘進機内で新たにセグメントを組み立てる間でも、テールボイドの裏込め材にシールド掘進機の掘進中と略同様の圧力を付加して、テールボイドに充填した裏込め材を確実に保持することができ、シールド掘進機停止中の掘削坑の変形や周辺地盤の沈下を防止することができる、という本発明独自の格別な効果を奏する。

本発明（４）−（６）の裏込め材保持方法及びこれに用いる裏込め注入システムによれば、シールド掘進機の掘進と同時に、シールド掘進機により掘削された掘削坑とシールド掘進機内で組み立てられ掘削坑に覆工されたセグメントとの間に生ずるテールボイドに、裏込め注入管及び裏込め注入管に主材・硬化剤・洗浄剤を供給する供給ラインからなる裏込め注入システムを用いて、主材及び硬化剤を混合してなる裏込め材を注入充填し、シールド掘進機がセグメント１リング分を掘進する毎に、シールド掘進機を停止し、裏込め材のテールボイドへの注入を停止して、シールド掘進機内で新たにセグメントを組み立てる間、裏込め注入システムの主材の供給ラインに設けた圧力保持装置により、貯留した主材を所定の圧力で主材の供給ラインに供給し、裏込め材又は主材を圧力媒体として所定の圧力で裏込め注入管に向けて送給することにより、テールボイドに充填した裏込め材に対し持続的に所定の圧力を作用させて、テールボイドの裏込め材を保持するので、シールド掘進機を停止してシールド掘進機内で新たにセグメントを組み立てる間でも、テールボイドの裏込め材にシールド掘進機の掘進中と略同様の圧力を付加して、テールボイドに充填した裏込め材を確実に保持することができ、シールド掘進機停止中の掘削坑の変形や周辺地盤の沈下を防止することができる、という本発明独自の格別な効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態による裏込め材保持方法及びこれに用いる裏込め注入システムを示す図（（ａ）は側面断面図、（ｂ）は（ａ）のＰ−Ｐ線及びＱ−Ｑ線断面図） 同方法及び同システムを模式的に示す図 同方法の同システムを用いた具体例を示す図 同方法の同システムを用いた具体例を示す図 同方法及び同システムにおいてＣ液供給ラインから供給されるＣ液（洗浄剤）によりＡ液供給ラインを洗浄する状態を示す図 同方法及び同システムに用いる圧力保持装置の変更例を示す図 本発明の第２の実施の形態による裏込め材保持方法及びこれに用いる裏込め注入システムの一部を模式的に示す図 従来のシールド掘進機の作業フローと裏込め注入の作業フローを示す図

次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。
図１、図２に裏込め材保持方法を示している。
図１、図２に示すように、この裏込め材保持方法は、シールド掘進機Ｍの掘進と同時に、シールド掘進機Ｍにより掘削された掘削坑Ｔとシールド掘進機Ｍ内で組み立てられ掘削坑Ｔに覆工されたセグメントＳとの間に生ずるテールボイドＣに、裏込め注入管１Ａ及び裏込め注入管１Ａに主材（以下、Ａ液という。）・硬化剤（以下、Ｂ液という。）・洗浄剤（以下、Ｃ液という。）を供給する供給ライン２、３、４からなる裏込め注入システムを用いて、Ａ液及びＢ液を混合してなる裏込め材ＢＦを注入充填し、シールド掘進機ＭがセグメントＳ１リング分を掘進する毎に、シールド掘進機Ｍを停止し、裏込め材ＢＦのテールボイドＣへの注入を停止して、シールド掘進機Ｍ内で新たにセグメントＳを組み立てる間、テールボイドＣの既に充填された裏込め材ＢＦを保持するもので、この方法では、特に、裏込め注入システムのＡ液の供給ライン２に、Ａ液を貯留可能でかつＡ液を任意の圧力でＡ液の供給ライン２に供給可能な圧力保持装置５を設け、この圧力保持装置５により、貯留したＡ液により所定の圧力をＡ液の供給ライン２に加え、裏込め材ＢＦ又はＡ液を圧力媒体として所定の圧力で裏込め注入管１Ａに向けて送給することにより、テールボイドＣに充填した裏込め材ＢＦに対し持続的に所定の圧力を作用させて、テールボイドＣの裏込め材ＢＦを保持するようにした。
なお、ここでＡ液は、例えば、セメントやスラグ石灰系の主材、粘土鉱物骨材、安定剤、水からなる。このＡ液はいずれ固化する性質を有する。また、このＡ液に遅延剤を用いることもできる。Ｂ液は水ガラスを主成分とする凝固硬化剤である。

図１、図２にこの裏込め材保持方法に用いる裏込め注入システムを併せて示している。
図１、図２に示すように、この裏込め注入システムは、上記裏込め材保持方法に用いるもので、このシステムでは、特に、少なくとも一対（２系統）の裏込め注入ラインを備える。なお、ここで、一方のラインを甲ライン、他方のラインを乙ラインと称することにする。また、甲ライン、乙ラインは共に同じ構成を採るので、図２中に甲（乙）ラインと記して、甲ラインのみを例示している。
甲、乙各ラインは、裏込め注入管１Ａと、裏込め注入管１Ａに接続され、Ａ液を裏込め注入管１Ａに供給するＡ液供給ライン２、及びＡ液供給ライン２に並列的に接続され、Ａ液供給ライン２からＡ液を取り込み貯留し、貯留したＡ液を所定の圧力で加圧してＡ液供給ライン２に供給する圧力保持装置５と、裏込め注入管１Ａに接続され、Ｂ液を裏込め注入管１Ａに供給するＢ液供給ライン３と、裏込め注入管１Ａに接続され、Ｃ液を裏込め注入管１Ａに供給するＣ液供給ラインと、テールボイドＣに充填された裏込め材ＢＦの圧力を計測する圧力計６Ａと、圧力計６Ａで計測された圧力に基づいて、Ａ液供給ライン２、圧力保持装置５を制御する制御装置７とを備えて構成される。

図２に示すように、甲、乙各ラインにおいて、裏込め注入管１Ａは、先端に吐出口１０を有する注入管１１と、注入管１１の周面先端側に吐出口１０に近接して接続される主材管１２（以下、Ａ液管１２という。）と、Ａ液管１２の周面先端側に注入管１１の吐出口１０に近接して逆止弁１３１を介して接続される硬化剤管１３（以下、Ｂ液管１３という。）と、注入管１１の周面先端側に吐出口１０に近接して接続される洗浄液管１４（以下、Ｃ液管１４という。）と、注入管１１内に装着され、注入管１１の吐出口１０を開くとともに注入管１１とＣ液管１４との接続部を閉じ、反対に注入管１１の吐出口１０を閉じるとともに注入管１１とＣ液管１４との接続部を開く前後に所定の間隔をおいて連結された前、後のピストン１５Ｆ、１５Ｒ、及び後ピストン１５Ｒに作動連結され、これらのピストン１５Ｆ、１５Ｒを前進後退駆動するピストン駆動装置１５Ｄとを有してなる。この場合、ピストン駆動装置１５Ｄにジャッキが用いられる（以下、ピストン駆動装置１５をジャッキ１５という。）。

図２に示すように、甲、乙各ラインにおいて、Ａ液供給ライン２は、裏込め注入管１ＡのＡ液管１２に接続され、Ａ液を裏込め注入管１Ａに供給するＡ液供給装置２１及び配管２１１、２１２からなる。この場合、Ａ液供給装置２１として、Ａ液を貯留するＡ液貯留タンク（図示省略）と、Ａ液貯留タンクからＡ液を送るＡ液ポンプが使用される（以下、Ａ液供給装置２１を単にＡ液ポンプ２１という。）。
また、圧力保持装置５は、Ａ液及び圧縮空気を貯留するための耐圧容器５１と、圧縮空気を供給する空気圧縮機５２と、耐圧容器５１と空気圧縮機５２との間に接続され、空気圧縮機５２から耐圧容器５１へ圧縮空気を送る配管５３と、配管５３に接続され、圧縮空気の圧力を制御する圧力制御装置（レギュレーター）５４とを有してなる。この圧力保持装置５は、耐圧容器５１がＡ液供給ライン２の配管２１１、２１２の中間（途中）に導入側、導出側、２系統の切換バルブ２２１、２２２、配管２３１、２３２を介して接続され、Ａ液ポンプ２１からＡ液供給ライン（配管２１１）へ送り出されるＡ液をＡ液供給ライン２に接続された導入側の切換えバルブ２２１を介して導入側の配管２３１から耐圧容器５１に取り込み貯留可能に、耐圧容器５１に貯留したＡ液を空気圧縮機５２により送り出された圧縮空気の所定の圧力（高圧の圧縮空気）で加圧して、Ａ液供給ライン（配管２１１、２１２間）に導出側の切換えバルブ２２２を介して接続された導出側の配管２３２からＡ液供給ライン（配管２１２）に裏込め注入管１Ａに向けて供給可能にしてある。
なお、これらＡ液ポンプ２１、圧力保持装置５は後述する制御装置７とともに、シールド掘進機Ｍ内に後方設備として設置される（図１参照）。

図２に示すように、甲、乙各ラインにおいて、Ｂ液供給ライン３は、裏込め注入管１ＡのＢ液管１３に接続され、Ｂ液を裏込め注入管１Ａに供給するＢ液供給装置及び配管からなる。この場合、Ｂ液供給装置に、Ｂ液を貯留するＢ液貯留タンク（図示省略）と、Ｂ液貯留タンクからＢ液を送るＢ液送給ポンプ（図示省略）が使用される。

図２に示すように、甲、乙各ラインにおいて、Ｃ液供給ライン４は、裏込め注入管１ＡのＣ液管１４に接続され、Ｃ液を裏込め注入管１Ａに供給するＣ液供給装置及び配管からなる。この場合、Ｃ液供給装置に、Ｃ液を貯留するＣ液貯留タンク（図示省略）と、Ｃ液貯留タンクからＣ液を送るＣ液送給ポンプ（図示省略）が使用される。

図２に示すように、甲、乙各ラインにおいて、圧力計６Ａは、テールボイドＣに充填された裏込め材ＢＦの圧力を計測するためのもので、この場合、シールド掘進機ＭのテールプレートＭｔの後端部に取り付けられる。

図２に示すように、甲、乙各ラインにおいて、制御装置７は、Ａ液供給ライン２の特に、Ａ液ポンプ２１、及び導入側、導出側の各切換バルブ２２１、２２２、圧力保持装置５の特に、空気圧縮器５２、圧力制御装置５４を制御するためのもので、これら各部と信号線Ｌ１−Ｌ５を介して電気的に接続され、圧力計６Ａで計測された圧力に基づいて、Ａ液供給ライン２の特に、Ａ液ポンプ２１、及び導入側、導出側の各切換バルブ２２１、２２２、圧力保持装置５の特に、空気圧縮器５２、圧力制御装置５４をコントロールする。

このような構成からなる甲、乙ラインを備える裏込め注入システムは、図１に示すように、シールド掘進機Ｍに装備され、各裏込め注入管１ＡがテールプレートＭｔ外周面の後部に吐出口１０を後方に向けてシールド掘進機Ｍ軸線方向と平行に設置される。
このようにしてシールド掘進機Ｍの掘進と同時に、各裏込め注入管１Ａにより、Ａ液及びＢ液からなる裏込め材ＢＦを掘削坑Ｔの内壁面とセグメントＳの外周面との間からテールボイドＣに注入充填し、シールド掘進機ＭがセグメントＳ１リング分を掘進する毎に、シールド掘進機Ｍを停止し、裏込め材ＢＦのテールボイドＣへの注入を停止して、シールド掘進機Ｍ内で新たにセグメントＳを組み立てる間、甲ライン又は乙ラインのＡ液供給ライン２に設けた圧力保持装置５により、貯留したＡ液を所定の圧力でＡ液供給ライン２に供給し、裏込め材ＢＦ又はＡ液を圧力媒体として所定の圧力で裏込め注入管１Ａに向けて送給することにより、テールボイドＣに既に充填した裏込め材ＢＦに対し持続的に所定の圧力を作用させて、テールボイドＣの裏込め材ＢＦを保持する。

図１、図２の裏込め材保持方法についてこの裏込め注入システムを用いた具体例を図３、図４に示している。なお、この裏込め材保持方法はシールド掘進機による掘進と並行して裏込め注入する所謂同時裏込め注入方式の作業フローの中に組み入れて実行する。
（具体例１）
この方法では、シールド掘進機Ｍに甲、乙ラインを装備し、各裏込め注入管１Ａをテールプレート外周面の後端に吐出口を後方に向けて設置して（図１参照）、次のステップ１−４を、順次、繰り返し行う。
（ステップ１）
まず、シールド掘進機Ｍの掘進（掘進（１））と同時に、甲ラインによりテールボイドＣに裏込め材ＢＦを注入充填する（裏込め注入（１））。
この場合、図２に示すように、Ａ液供給ライン２でＡ液を供給し、Ｂ液供給ライン３でＢ液を供給して、これらＡ液、Ｂ液を別系統で裏込め注入管１Ａへ送り、吐出口１０手前の、Ａ液管１２とＢ液管１３との接続部近傍で混合して、裏込め材ＢＦとして吐出口１０から吐出し、テールボイドＣへ注入充填する。また、この場合、テールボイドＣ内で圧力計６Ａにより裏込め材ＢＦの圧力が計測され、その計測値が信号線Ｌ１を経由して制御装置７へ伝送される。裏込め材ＢＦの充填圧は予め適切な所定の圧力が設定されており、適切な充填圧として、例えば、地盤土圧＋地下水圧＋余裕圧あるいは地下水圧＋余裕圧などに設定されることが好ましい。但し、地盤などの条件によって設定圧は異なる。Ａ液ポンプ２１は制御装置７によりこの所定の圧力を保持するように制御され、Ａ液ポンプ２１により裏込め材ＢＦの充填圧が所定の圧力に保持される。
この甲ラインによる裏込め材ＢＦの注入中、乙ラインにおいてＣ液供給ライン４からＣ液を裏込め注入管１Ａ（Ａ液管１２）を通してＡ液供給ライン２に供給し、シールド掘進機Ｍが掘進を停止してシールド掘進機Ｍ内で新たなセグメントＳの組み立てを終えるまでに裏込め注入管１Ａ（Ａ液管１２）とともにＡ液供給ライン２を洗浄する（洗浄（１））。
（ステップ２）
次いで、シールド掘進機Ｍが掘進を停止してシールド掘進機Ｍ内で新たにセグメントＳを組み立てる間（セグメント組立（１））、甲ラインにおいて圧力保持装置５により貯留したＡ液を所定の圧力でＡ液供給ライン２に供給し、裏込め材ＢＦ又はＡ液のみを所定の圧力で裏込め注入管１Ａに向けて送給することにより、テールボイドＣに充填した裏込め材ＢＦに対し持続的に所定の圧力を作用させる（裏込め材加圧（１））。
この場合、図２に示すように、甲ラインにおいて、まず、Ｂ液供給ライン３を閉じてＢ液の供給を停止する。次に、導出側の切換バルブ２２２の切換えにより、Ａ液供給ライン２の配管２１２と圧力保持装置５の導出側の配管２３２との間を閉止するとともに、Ａ液供給ライン２の配管２１１と配管２１２との間を開通し、導入側の切換バルブ２２１の切換えにより、Ａ液供給ライン２の配管２１１の配管２１２方向を閉止するとともに、Ａ液供給ライン２の配管２１１と圧力保持装置５の導入側の配管２３１との間を開通して、Ａ液ポンプ２１を駆動し、Ａ液を導入側の配管２３１を介して耐圧容器５１に適量貯留する。続いて、空気圧縮機５２を駆動し、配管５３を経て、耐圧容器５１に圧縮空気を所定の圧力で溜め、耐圧容器５１内に貯留されたＡ液を加圧する。次いで、導入側の切換バルブ２２１の切換えにより、Ａ液供給ライン２の配管２１１と圧力保持装置５の導入側の配管２３１との間を閉止するとともにＡ液供給ライン２の配管２１１の配管２１２方向を開通し、導出側の切換えバルブ２２２により、Ａ液供給ライン２の配管２１２と圧力保持装置５の導出側の配管２３２との間を開通するとともに、Ａ液供給ライン２の配管２１２と配管２１１との間を閉止し、耐圧容器５１からＡ液のみを導出側の配管２３２を経由してＡ液供給ラインの配管２１２に供給し、裏込め材ＢＦ又はＡ液のみを所定の圧力で裏込め注入管１ＡのＡ液管１２に向けて送給することにより、裏込め注入管１Ａの吐出口１０よりテールボイドＣ内の裏込め材Ｂｆに所定の圧力を付与する。
また、この場合、テールボイドＣ内の裏込め材ＢＦの圧力は圧力計６Ａにより計測され、その計測値が信号線Ｌ１を経由して制御装置７へ伝送される。裏込め材ＢＦの圧力は、少なくとも切羽が安定できる泥土圧力あるいは泥水圧力に余裕圧力を加味した所定の圧力に保持する必要があり、所定の圧力は地盤土圧＋水圧＋余裕圧あるいは切羽泥土圧、あるいは切羽泥水圧＋余裕圧、あるいは地下水圧程度など土質など地盤の条件やシールド工法の形式により適切な値に設定し、最大でもシールド掘進機Ｍの掘進停止時（つまり、１リング分の掘進終了時）に付加していた裏込め注入圧に保持することが好ましい。そこで、圧力保持装置５の圧縮空気の圧力、すなわち、空気圧縮機５２から耐圧容器５１に供給された圧縮空気の圧力を、圧力制御装置５４を使って、地盤土圧＋水圧＋余裕圧あるいは切羽泥土圧、あるいは切羽泥水圧＋余裕圧、あるいは地下水圧など地盤条件やシールド形式により適切な値に調整して、Ａ液を押圧し、このＡ液を加圧媒体としてＡ液供給ライン２を経由して裏込め注入管１Ａの吐出口１０より裏込め材ＢＦを加圧する。また、この圧力保持装置５では、特に図示していないが、耐圧容器５１内に液位計あるいはレベル計あるいは液面用レベル計が設置されており、耐圧容器５１のＡ液が減少して、これが液位計あるいはレベル計あるいは液面用レベル計により検知され、Ａ液を補給すべきレベルと計測されると、制御装置７の制御により、Ａ液ポンプ２１が駆動され、Ａ液がＡ液供給ライン２の配管２１１、導入側の切換バルブ２２１、導入側の配管２３１を経て、耐圧容器５１に補給される。そして、耐圧容器５１内のＡ液の液面が上昇し圧縮空気が上昇すると、圧力制御装置５４が開いて過剰圧力を逃がし、Ａ液が所定の圧力に保たれる。このようにして耐圧容器５１内のＡ液を導出側の配管２３２を経由してＡ液供給ラインの配管２１２に裏込め注入管１Ａに向けて供給し、裏込め注入管１Ａの吐出口１０より裏込め材ＢＦを所定の圧力で加圧する。なお、Ａ液は加圧媒体とするので、裏込め材ＢＦに容易に混入することはなく、万一裏込め材ＢＦに混入しても、Ａ液には本来固化材が配合されているので、裏込め材ＢＦの強度を損なうことはほとんどない。また、Ｂ液供給ライン３には、裏込め注入管１ＡのＢ液管１３の逆止弁１３１により、Ａ液やＣ液が浸入することはない。
このように甲ラインのＡ液供給ライン２で、テールボイドＣ内の裏込め材ＢＦをＡ液により所定の圧力で持続的に加圧することにより、裏込め材ＢＦの圧力を所定の圧力に維持する。裏込め材ＢＦは地盤に応力を与えながら次第に凝結し、固化していく。これにより、掘削坑の変形や周辺地盤の沈下を可及的に少なくすることができる。
（ステップ３）
続いて、シールド掘進機Ｍの次の掘進（掘進（２））と同時に、乙ラインによりテールボイドＣに裏込め材ＢＦを注入充填し（裏込め注入（２））、この乙ラインによる裏込め材ＢＦの注入中、甲ラインにおいてＣ液供給ライン４からＣ液を裏込め注入管１Ａ（Ｃ液管１４、Ａ液管１２）を通してＡ液供給ライン２に供給し、シールド掘進機Ｍが次の掘進を停止してシールド掘進機Ｍ内で新たなセグメントＳの組み立てを終えるまでに裏込め注入管１Ａ（Ａ液管１２）とともにＡ液供給ライン２を洗浄する（洗浄（２））。
この場合、図２に示すように、甲ラインを洗浄するため、甲ラインから乙ラインに切り替え、この乙ラインを動かしてテールボイドＣの裏込め材ＢＦに所定の圧力をかけ、裏込め材ＢＦを保持する。この甲ラインの洗浄では、ジャッキ１５Ｄを駆動して、図５に示すように、前ピストン１５Ｆ、後ピストン１５Ｒを押し出し、前ピストン１５Ｆを吐出口１０まで、後ピストン１５Ｒを注入管１１とＣ液管１４との接続部近くまでスライドさせて、前ピストン１５Ｆで吐出口１０を閉じ、後ピストン１５Ｒで注入管１１とＣ液管１４との接続部を開き、併せて、まず、導入側、導出側の各切換バルブ２２１、２２２をＡ液ポンプ２１方向に切り換えて、Ａ液供給ライン２の配管２１２と配管２１１との間を開通する。そして、掘削坑内に設置されたＣ液ポンプを駆動し、Ｃ液をＣ液供給ライン４に送り、裏込め注入管１Ａ（Ｃ液管１４、Ａ液管１２）を通してＡ液供給ライン２をＡ液ポンプ２１まで逆送し、裏込め注入管１Ａ（Ａ液管１２）、各配管２１２、２１１、Ａ液ポンプ２１を洗浄する。続いて、導入側、導出側の各切換バルブ２２１、２２２を圧力保持装置５方向に切り換えて、Ａ液供給ライン２の配管２１２と圧力保持装置５の導出側の配管２３２、Ａ液供給ライン２の配管２１１と圧力保持装置５の導入側の配管２３１をそれぞれ開通する。そして、再びＣ液ポンプを駆動し、Ｃ液をＣ液供給ライン４に送り、裏込め注入管１Ａ（Ｃ液管１４、Ａ液管１２）を通してＡ液供給ライン２を耐圧容器５１まで逆送し、裏込め注入管１Ａ（Ａ液管１２）、各配管２１２、２３２、２１１、２３１、耐圧容器５１を洗浄する。
（ステップ４）
そして、シールド掘進機Ｍが再び掘進を停止してシールド掘進機Ｍ内で新たにセグメントＳを組み立てる間（セグメント組立（２））、乙ラインにおいて圧力保持装置５により貯留したＡ液を所定の圧力でＡ液供給ライン２に供給し、裏込め材ＢＦ又はＡ液のみを所定の圧力で裏込め注入管１Ａに向けて送給することにより、テールボイドＣに充填した裏込め材ＢＦに対し持続的に所定の圧力を作用させる（裏込め材加圧（２））。
このようにして裏込め注入された裏込め材ＢＦを常に所定の圧力又はそれ以上に加圧する。

以上のステップ１−４の繰り返しにより、シールド掘進機Ｍの掘進中は、シールド掘進機Ｍにより形成された掘削坑が、裏込め注入システム（裏込め注入管１Ａ）によりテールボイドＣに加圧注入された裏込め材ＢＦにより支持され、また、シールド掘進機Ｍの停止中、つまり、裏込め材ＢＦのテールボイドＣへの注入を停止して、シールド掘進機Ｍ内で新たにセグメントＳを組み立てる間は、裏込め注入システムのＡ液供給ライン２に設けた圧力保持装置５により、貯留したＡ液が所定の圧力（シールド掘進機Ｍの掘進中の裏込め材ＢＦの注入圧）でＡ液供給ライン２に裏込め注入管１Ａに向けて供給され、その結果、裏込め注入管１Ａの吐出口１０から裏込め材ＢＦ又はＡ液が圧力媒体としてテールボイドＣに既に充填された裏込め材ＢＦに対して持続的に所定の圧力で作用し、テールボイドＣの裏込め材ＢＦはシールド掘進機Ｍの掘進中と略同様の圧力が付加されて保持され、掘削坑はテールボイドＣの既に充填され所定の圧力で保持された裏込め材ＢＦにより支持される。
なお、透水性の大きな地盤の場合、Ａ液（主材）のみでは、Ａ液が地盤へ容易に浸透することがあるので、このような場合、Ａ液にＢ液（硬化剤）を少量添加してＡ液を若干ゲル化させてもよく、このようにすることで、Ａ液の地盤への漏出を防止することができる。

（具体例２）
この方法では、シールド掘進機Ｍに甲、乙ラインを装備し、各裏込め注入管１ＡをテールプレートＭｔ外周面の後端に吐出口１０を後方に向けて設置して（図１参照）、図４に示す次のステップ１−４を、順次、繰り返し行う。
（ステップ１）
まず、シールド掘進機Ｍの掘進（掘進（１））と同時に、甲ラインによりテールボイドＣに裏込め材ＢＦを注入充填し（裏込め注入（１））、この甲ラインによる裏込め材ＢＦの注入中、乙ラインにおいてＣ液供給ライン４からＣ液を裏込め注入管１Ａ（Ｃ液管１４、Ａ液管１２）を通してＡ液供給ライン２に供給し、甲ラインによる裏込め材ＢＦの注入を終えるまでに裏込め注入管１Ａ（Ａ液管１２）とともにＡ液供給ライン２を洗浄する（洗浄（１））。
（ステップ２）
次いで、シールド掘進機Ｍが掘進を停止してシールド掘進機Ｍ内で新たにセグメントＳを組み立てる間（セグメント組立（１））、乙ラインにおいて圧力保持装置５により貯留したＡ液を所定の圧力でＡ液供給ライン２に供給し、裏込め材ＢＦ又はＡ液を所定の圧力で裏込め注入管１Ａに向けて送給することにより、テールボイドＣに充填した裏込め材ＢＦに対し持続的に所定の圧力を作用させ（裏込め材加圧（１））、甲ラインにおいてＣ液供給ライン４からＣ液を裏込め注入管１Ａ（Ｃ液管１４、Ａ液管１２）を通してＡ液供給ライン２に供給し、シールド掘進機Ｍが掘進を停止してシールド掘進機Ｍ内で新たなセグメントＳの組み立てを終えるまでに裏込め注入管１Ａ（Ａ液管１２）とともにＡ液供給ライン２を洗浄する（洗浄（１））。
（ステップ３）
続いて、シールド掘進機Ｍの次の掘進（掘進（２））と同時に、甲ラインによりテールボイドＣに裏込め材ＢＦを注入充填し（裏込め注入（２））、この甲ラインによる裏込め材ＢＦの注入中、乙ラインにおいてＣ液供給ライン４からＣ液を裏込め注入管１Ａ（Ｃ液管１４、Ａ液管１２）を通してＡ液供給ライン２に供給し、シールド掘進機Ｍが掘進を停止してシールド掘進機Ｍ内で新たなセグメントＳの組み立てを始めるまでに裏込め注入管１Ａ（Ａ液管１２）とともにＡ液供給ライン２を洗浄する（洗浄（２））。
（ステップ４）
そして、シールド掘進機Ｍが掘進を停止してシールド掘進機Ｍ内で新たにセグメントＳを組み立てる間（セグメント組立（２））、乙ラインにおいて圧力保持装置５により貯留したＡ液を所定の圧力でＡ液供給ライン２に供給し、裏込め材ＢＦ又はＡ液を所定の圧力で裏込め注入管１Ａに向けて送給することにより、テールボイドＣに充填した裏込め材ＢＦに対し持続的に所定の圧力を作用させ（裏込め材加圧（２））、甲ラインにおいてＣ液供給ライン４からＣ液を裏込め注入管１Ａ（Ｃ液管１４、Ａ液管１２）を通してＡ液供給ライン２に供給し、シールド掘進機Ｍのさらに次の掘進までに裏込め注入管１Ａ（Ａ液管１２）とともにＡ液供給ライン２を洗浄する（洗浄（３））。
このようにして裏込め注入された裏込め材ＢＦを常に所定の圧力又はそれ以上に加圧する。
このようにしても上記（段落００２１の）方法と同様の作用効果を実現することができる。

以上説明したように、この裏込め材保持方法及びこれに用いる裏込め注入システムによれば、シールド掘進機Ｍの掘進と同時に、シールド掘進機Ｍにより掘削された掘削坑とシールド掘進機Ｍ内で組み立てられ掘削坑に覆工されたセグメントＳとの間に生ずるテールボイドＣに、裏込め注入管１Ａ及び裏込め注入管１ＡにＡ液・Ｂ液・Ｃ液を供給する供給ライン２、３、４からなる裏込め注入システムを用いて、Ａ液及びＢ液を混合してなる裏込め材ＢＦを注入充填し、シールド掘進機ＭがセグメントＳ１リング分を掘進する毎に、シールド掘進機Ｍを停止し、裏込め材ＢＦのテールボイドＣへの注入を停止して、シールド掘進機Ｍ内で新たにセグメントＳを組み立てる間、裏込め注入システムのＡ液供給ライン２に設けた圧力保持装置５により、貯留したＡ液を所定の圧力でＡ液供給ライン２に供給し、裏込め材ＢＦ又はＡ液を圧力媒体として所定の圧力で裏込め注入管１Ａに向けて送給することにより、テールボイドＣに充填した裏込め材ＢＦに対し持続的に所定の圧力を作用させて、テールボイドＣの裏込め材ＢＦを保持するので、シールド掘進機Ｍを停止してシールド掘進機Ｍ内で新たにセグメントＳを組み立てる間でも、テールボイドＣに既に充填した裏込め材ＢＦにシールド掘進機Ｍの掘進中と略同様の圧力を静的に付加して、テールボイドＣの裏込め材ＢＦを確実に保持することができる。これにより、掘削坑の壁面に裏込め材ＢＦによる内圧を作用させることができ、シールド掘進機Ｍ停止中の掘削坑の変形や周辺地盤の沈下を防止することができる。

なお、この実施の形態では、圧力保持装置５を、耐圧容器５１に貯留したＡ液を空気圧縮機５２から送る圧縮空気により加圧して供給する形式としたが、耐圧容器に貯留したＡ液をジャッキにより駆動するピストンで加圧して供給する形式にしてもよい。
図６にその一例を示している。
図６に示すように、この圧力保持装置５は、Ａ液を貯留するための耐圧容器５１と、耐圧容器５１内に配置され、耐圧容器５１内のＡ液を加圧するピストン５５、及びピストン５５を圧力を調整可能に駆動するジャッキ５６とを有し、耐圧容器５１内に貯留するＡ液をピストン５５により所定の圧力で加圧して供給するようになっている。
この場合、ピストン５５は、ピストン５５の外周面と耐圧容器５１の内周面が密閉された状態で、耐圧容器５１内に滑動可能に配置される。ジャッキ５６は油圧式で、オイルを貯留するオイルタンク５７０及びオイルをジャッキ５６へ供給する油圧ポンプ５７１と、油圧ポンプ５７１とジャッキ５６とを接続する２系統の配管５７２、５７３と、一方の配管５７２上に介設され、ジャッキ５６に作用する圧力変動を吸収して一定圧に調圧する定圧弁５７４と、定圧弁５７４とオイルタンク５７０とを接続する配管５７５とを有する。このようにしてジャッキ５６を駆動しピストン５５で耐圧容器５１内に貯留されるＡ液を所定の圧力で加圧して、耐圧容器５１からＡ液を、導出側の配管２３２を経由してＡ液供給ライン２へ裏込め注入管１Ａに向けて供給する。また、耐圧容器５１内のＡ液は既述のとおりＡ液タンク２１により供給されるが、このときにＡ液の供給量が耐圧容器５１から裏込め注入管１Ａに向けて加圧供給するＡ液の量よりも多いと、耐圧容器５１の内圧が上がってピストン５５が押し上げられ、その力がジャッキ５６の作動ストロークを縮小させて、配管５７２内部の油圧を上昇させる。これにより定圧弁５７４が働き、定圧弁５７４から上昇分のオイルが逃がされ、配管５７５を経て、オイルタンク５７０に戻される。この一連の作用により、耐圧容器５１内のＡ液の圧力が一定に保持される。したがって、Ａ液は耐圧容器５１から所定の圧力で押し出され、配管２３２、２１２を経由して、裏込め注入管１Ａに向けて供給され、所定の圧力がテールボイドＣ内の裏込め材ＢＦへ作用する。
このようにしても前述した圧力保持装置と同様の作用効果を得ることができる。

また、この圧力保持装置５には、特に図示しないが、回転容積式偏心ねじポンプ（商品名：モーノポンプ）のごとき加圧保持ポンプを用いることもできる。このようなポンプは、圧力保持機構を装備しており、この場合は、圧力保持装置は不要である。このようにしても前述した圧力保持装置と同様の作用効果を得ることができる。

また、この実施の形態では、各裏込め注入管をテールプレート外周面の後端に吐出口を後方に向けて設置し、裏込め材を掘削坑の内壁面とセグメントの外周面との間からテールボイドに注入充填し、また、圧力保持装置により、Ａ液を所定の圧力でＡ液供給ラインに供給し、裏込め材又はＡ液を圧力媒体としてテールボイドに充填した裏込め材に対し所定の圧力を作用させるようにしたが、各裏込め注入管をシールドトンネルの内部に配置して、裏込め材を掘削坑の内壁面に沿って覆工されたセグメントに設けられたグラウトホールを通じてテールボイドに注入充填し、圧力保持装置により、Ａ液を所定の圧力でＡ液供給ラインに供給し、裏込め材又はＡ液を圧力媒体としてテールボイドに充填した裏込め材に対し所定の圧力を作用させるようにしてもよい。

図７にその一例を示している。
この場合、甲、乙各ラインは、裏込め注入管１Ｂと、裏込め注入管１Ｂに接続され、Ａ液を裏込め注入管１Ｂに供給するＡ液供給ライン２（図２参照）、及びＡ液供給ライン２に並列的に接続され、Ａ液供給ライン２からＡ液を取り込み貯留し、貯留したＡ液を所定の圧力で加圧してＡ液供給ライン２に供給する圧力保持装置５（図２参照）と、裏込め注入管１Ｂに接続され、Ｂ液を裏込め注入管１Ｂに供給するＢ液供給ライン３（図２参照）と、裏込め注入管１Ｂに接続され、Ｃ液を裏込め注入管１Ｂに供給するＣ液供給ライン４（図２参照）と、テールボイドＣに充填された裏込め材ＢＦの圧力を計測する圧力計６Ｂとを備えて構成される。
なお、セグメントＳのグラウトホールＨは、グラウトホール管Ｈ１と逆止弁Ｈ２とにより構成され、セグメントＳに適数設けられ、裏込め注入管１Ｂが螺接されるようになっている。

甲、乙各ラインにおいて、裏込め注入管１Ｂは、先端に吐出口１６０を有する注入管１６、注入管１６に連接されるＡ液管１７、Ａ液管１７に注入管１６に近接して逆止弁１８１を介して接続されるＢ液管１８、Ａ液管１７に注入管１６に近接して接続されるＣ液管１９、注入管１６に装着され、注入管１６とＡ液管１７との接続部を開くとともにＡ液管１７とＣ液管１９との接続部を閉じ、反対に注入管１６とＡ液管１７との接続部を閉じるとともにＡ液管１７とＣ液管１９との接続部を開く三方コック２０とを有してなる。

甲、乙各ラインにおいて、Ａ液供給ライン２は、特に図示しないが、既述のとおり、裏込め注入管１ＢのＡ液管１７に接続され、Ａ液を裏込め注入管１Ｂに供給するＡ液供給装置及び配管からなる。
圧力保持装置５は、特に図示しないが、既述のとおり、Ａ液供給ライン２の配管２１１、２１２間に導入側、導出側の切換バルブ２２１、２２２を介して接続され、Ａ液供給ライン２の配管２１２からＡ液を取り込み貯留し、貯留したＡ液を所定の圧力で加圧してＡ液供給ラインの配管２１２に供給する。

甲、乙各ラインにおいて、Ｂ液供給ライン３は、特に図示しないが、既述のとおり、裏込め注入管１ＢのＢ液管１８に接続され、Ｂ液を裏込め注入管１Ｂに供給するＢ液供給装置及び配管からなる。

甲、乙各ラインにおいて、Ｃ液供給ライン４は、特に図示しないが、既述のとおり、裏込め注入管１ＢのＣ液管１９に接続され、Ｃ液を裏込め注入管１Ｂに供給するＣ液供給装置及び配管からなる。

甲、乙各ラインにおいて、圧力計６Ｂは、テールボイドＣに充填された裏込め材ＢＦの圧力を計測するためのもので、この場合、裏込め注入管１Ｂの注入管１６（注入管１６をグラウトホールＨに挿着したときのグラウトホールＨの直前の位置）に装着される。

このような構成からなる甲、乙ラインを備える裏込め注入システムは、シールドトンネルの内部に装備される。
このようにしてシールド掘進機Ｍの掘進と同時に、各裏込め注入管１Ｂにより、Ａ液及びＢ液からなる裏込め材をセグメントＳに設けられたグラウトホールＨを通じてテールボイドＣに注入充填し、シールド掘進機Ｍを停止しシールド掘進機Ｍ内でセグメントを組み立てる間、圧力保持装置５により貯留したＡ液を所定の圧力でＡ液供給ライン２に供給し、裏込め材ＢＦ又はＡ液を所定の圧力で裏込め注入管１Ｂに向けて送給することにより、テールボイドＣに充填した裏込め材ＢＦに対し持続的に所定の圧力を作用させる。
この場合、裏込め材ＢＦをテールボイドＣへ注入するときは、裏込め注入管１Ｂの注入管１６をセグメントＳのグラウトホールＨに挿着する。そして、三方コック２０の吐出口１６０方向を開き、Ｃ液管１９方向を閉じて、裏込め注入管１ＢのＡ液管１７にＡ液を圧入し、同時にＢ液管１８にＢ液を供給して混合し、吐出口１６０よりグラウトホールＨを通じてテールボイドＣへ加圧注入する。
また、シールド掘進機Ｍの掘進を停止して、テールボイドＣに既に充填した裏込め材ＢＦに圧力を付加するときは、Ｂ液の供給を停止してから、圧力保持装置５により耐圧容器５１内のＡ液をＡ液供給ライン２に加圧供給して裏込め注入管１Ｂの吐出口１６０よりテールボイドＣの裏込め材ＢＦに静的に圧力を付与する。
Ａ液供給ラテン２を洗浄するときは、三方コック２０のＣ液管１９方向を開き、吐出口１６０方向を閉じて、Ｃ液供給ライン４からＣ液を供給して、Ａ液供給ライン２及び耐圧容器５１を洗浄する。
このようにしても前述の裏込め材保持方法及びシステムと同様の作用効果を奏することができる。

なお、この方法及びシステムは、前述した方法及びシステムと組み合わせて用いることができる。図１を参照すると、シールド掘進機Ｍの掘進中、前述のシステムを用いて、シールド掘進機ＭのテールプレートＭｔに設置された裏込め注入管１ＡからテールボイドＣへ裏込め材ＢＦを注入し、シールド掘進機ＭがセグメントＳ１リング分を掘進した後、セグメントＳを組み立てる間、テールボイドＣに充填された裏込め材ＢＦに対して、図７に示す方法及びシステムを用いて圧力を付加することができる。この場合、図７に示すシステムからＢ液管１８を省略することができる。このように図７に示す方法及びシステムをテールボイドＣに充填された裏込め材ＢＦに対して加圧付加専用として使用することもできる。この場合、複数のセグメントホールＨから裏込め材ＢＦを加圧してもよいことは勿論である。

また、この方法及びシステムは、複数の小断面シールドを近接して掘進し、隣り合うトンネルの裏込め部分の一部を切削し一体化して大断面トンネルを築造する場合にも、適用することができ、この方法及びシステムを用いることで、裏込め部分の接合部の品質や止水性の向上を図ることができ、より好適である。

また、これまでの説明では、主材（Ａ液）と硬化剤（Ｂ液）を混合して充填する２液型の裏込め注入方法及びシステムについて説明したが、この種の裏込め注入方法及びシステムにおいては、一液型の裏込め材（硬化剤が不要な場合があり、この場合、主材のみ、又は主材と硬化剤を混合したもの）を用いることがあり、このような１液型の裏込め注入方法及びシステムにも同様に適用できることは勿論である。
２液型の場合、主材のＡ液は、例えば硬化発現材であるセメント、カルメントと骨材と起泡材、硬化遅延剤と水などからなるモルタルが採用されるが、セメント、骨材、ＡＥ剤、遅延剤、流動化剤などからなるコンクリートを採用することができる。この場合には、適切な径を有する供給管や、注入ポンプなどを設備する必要があることは勿論のことである。
１液型裏込め材の場合、砂モルタルやエアグラウト、繊維モルタル、スラグ石灰系モルタルやコンクリートなどを用いることができる。充填されるモルタルやコンクリートの種類、配合、強度などは、トンネルの用途や断面や充填厚さなどにより適切に設計される。ここで裏込め材がコンクリートの場合、強度や厚さなどを適切に設計することで、トンネル本体とすることや、セグメントと一体化して、合成構造とすることもできる。この場合、貯留しないで混練り装置（ミキサー）から直接ポンプに供給することもある。

さらに、以上の説明において、シールド掘進機Ｍには既述のとおりシールド型ＴＢＭを含んでおり、シールド型ＴＢＭを用いて掘進作業とセグメント組立作業を繰り返しトンネルを築造するＴＢＭ工法においても、この裏込め材保持方法及びこれに用いる裏込め注入システムを同様に適用することができる。この場合、シールド型ＴＢＭの掘進時は、このＴＢＭとセグメントの直径方向に形成されるテールボイド（円環状間隙）に、裏込め注入システムを用いて、裏込め材を圧入充填することができ、セグメントの組立作業などでＴＢＭの掘進を停止する間は、テールボイドに既に充填した裏込め材に対して、圧力保持装置を用いて、裏込め材又はＡ液を加圧媒体として持続的に所定の圧力を作用させることができる。このようにしてテールボイドに充填した裏込め材を確実に保持して、ＴＢＭ停止中の掘削坑の変形や周辺地盤の沈下を防止することができる。

なお、本発明における裏込め材とは、実施例で説明したように、セグメントの外周面の間隙にモルタルを充填固化せしめ、これがセグメントに地盤の応力を適切に伝達するとともに、地盤の地下水の侵入を防止する機能も有するものを意味する。そして、比較的強度の高い、例えばコンクリートなどの固結材を、厚く形成された間隙に充填し固結せしめ、それ自身で地盤を支持するとともに、セグメントを内型枠として利用する覆工方法にも採用される。

Ｍ シールド掘進機
Ｍｔ テールプレート
Ｔ 掘削坑
Ｓ セグメント
Ｃ テールボイド
ＢＦ 裏込め材
１Ａ 裏込め注入管
１０ 吐出口
１１ 注入管
１２ Ａ液管（主材管）
１３ Ｂ液管（硬化剤管）
１３１ 逆止弁
１４ Ｃ液管（洗浄剤管）
１５Ｆ 前ピストン
１５Ｒ 後ピストン
１５Ｄ ジャッキ（ピストン駆動装置）
１Ｂ 裏込め注入管
１６０ 吐出口
１６ 注入管
１７ Ａ液管（主材管）
１８ Ｂ液管（硬化剤管）
１８１ 逆止弁
１９ Ｃ液管（洗浄剤管）
２０ 三方コック
２ Ａ液供給ライン（主材の供給ライン）
２１ Ａ液供給装置（Ａ液ポンプ）
２１１ 配管
２１２ 配管
２２１ 導入側の切換えバルブ
２２２ 導出側の切換えバルブ
２３１ 導入側の配管
２３２ 導出側の配管
３ Ｂ液供給ライン（硬化剤の供給ライン）
４ Ｃ液供給ライン（洗浄剤の供給ライン）
５ 圧力保持装置
５１ 耐圧容器
５２ 空気圧縮機
５３ 配管
５４ 圧力制御装置（レギュレーター）
５５ ピストン
５６ ジャッキ
５７０ オイルタンク
５７１ 油圧ポンプ
５７２ 配管
５７３ 配管
５７４ 定圧弁
５７５ 配管
６Ａ 圧力計
６Ｂ 圧力計
７ 制御装置
Ｌ１ 信号線
Ｌ２ 信号線
Ｌ３ 信号線
Ｌ４ 信号線
Ｌ５ 信号線

Claims (3)

1. シールド掘進機の掘進と同時に、前記シールド掘進機により掘削された掘削坑と前記シールド掘進機内で組み立てられ、前記掘削坑に覆工されたセグメントとの間に生ずるテールボイドに、裏込め注入管及び前記裏込め注入管に裏込め材又はその主材を供給する少なくとも１つの供給ラインからなる裏込め注入システムを用いて裏込め材を注入充填し、前記シールド掘進機の掘進毎に、前記シールド掘進機を停止して、前記シールド掘進機内で新たにセグメントを組み立てる間、テールボイドに既に充填された裏込め材の圧力を保持する方法であって、
   前記裏込め注入システムの裏込め材又はその主材の供給ラインに、裏込め材を任意の圧力で裏込め材又はその主材の供給ラインに供給可能な圧力保持装置を設け、
   前記圧力保持装置により、裏込め材又はその主材により所定の圧力を前記裏込め材又はその主材の供給ラインに加え、裏込め材又はその主材を圧力媒体として所定の圧力で前記裏込め注入管に向けて送給することにより、テールボイドに既に充填された裏込め材に対し持続的に所定の圧力を作用させて、テールボイドの裏込め材を保持する、
   ことを特徴とする裏込め材保持方法。
2. 請求項１に記載の裏込め材保持方法に用いる裏込め注入システムであって、
   少なくとも一対の裏込め注入ラインを備え、
   前記各裏込め注入ラインは、
   裏込め材をテールボイドに注入充填するための裏込め注入管と、
   前記裏込め注入管に接続され、裏込め材又はその主材を前記裏込め注入管に供給する裏込め材又はその主材の供給装置及び配管からなる裏込め材又はその主材の供給ラインと、
   前記裏込め材又はその主材の供給ラインの前記配管に切換バルブを介して接続され、前記裏込め材又はその主材の供給ラインの前記配管から裏込め材又はその主材を取り込み所定の圧力で加圧して前記裏込め材又はその主材の供給ラインの前記配管に供給する圧力保持装置と、
   テールボイドに充填された裏込め材の圧力を計測する圧力計と、
   前記圧力計で計測された圧力に基づいて、前記裏込め材又はその主材の供給ラインの前記裏込め材又はその主材の供給装置及び前記切換バルブ、前記圧力保持装置を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記裏込め注入管はシールド掘進機の外周面に設置され、
   前記シールド掘進機の掘進と同時に、裏込め材をテールボイドに注入充填し、
   前記シールド掘進機を停止し前記シールド掘進機内でセグメントを組み立てる間、前記圧力保持装置により裏込め材又はその主材を所定の圧力で前記裏込め材又はその主材の供給ラインに供給し、所定の圧力で前記裏込め注入管に向けて送給することにより、テールボイドに既に充填された裏込め材に対し持続的に所定の圧力を作用させる、
   ことを特徴とする裏込め注入システム。
3. 請求項１に記載の裏込め材保持方法に用いる裏込め注入システムであって、
   少なくとも一対の裏込め注入ラインを備え、
   前記各裏込め注入ラインは、
   裏込め材をテールボイドに注入充填するための裏込め注入管と、
   前記裏込め注入管に接続され、裏込め材又はその主材を前記裏込め注入管に供給する裏込め材又はその主材の供給装置及び配管からなる裏込め材供給ラインと、
   前記裏込め材又はその主材の供給ラインの前記配管に切換バルブを介して接続され、前記裏込め材又はその主材の供給ラインの前記配管から裏込め材を取り込み裏込め材又はその主材を所定の圧力で加圧して前記裏込め材又はその主材の供給ラインの前記配管に供給する圧力保持装置と、
   テールボイドに充填された裏込め材の圧力を計測する圧力計と、
   を備え、
   前記裏込め注入管はシールドトンネルの内部に配置され、
   前記シールド掘進機の掘進と同時に、裏込め材をセグメントに設けられたグラウトホールを通じてテールボイドに注入充填し、
   前記シールド掘進機を停止し前記シールド掘進機内でセグメントを組み立てる間、前記圧力保持装置により裏込め材又はその主材を所定の圧力で前記裏込め材又はその主材の供給ラインに供給し、所定の圧力で前記裏込め注入管に向けて送給することにより、テールボイドに既に充填された裏込め材に対し持続的に所定の圧力を作用させる、
   ことを特徴とする裏込め注入システム。

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