JPH01219291A - 泥水加圧推進工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カッタ部の前面から地山側に向けて泥水を注
入しながら地中横穴掘削を行う泥水加圧推進工法に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、地中横穴掘削の工法として泥水加圧推進工法が知
られている。

この施工法は、一般的に掘進機及び埋設管を搬入するた
めの立坑を掘削し、掘進機の後方に複数の埋設管を順次
連結しつつ横方向に掘進機及び埋設管を押し出しながら
横穴を掘削し、所定の箇所に設けた到達立坑から掘進機
を引出し、埋設管を設置する。

ここで、横穴を掘削する方法は、掘進機から切羽の地山
側に向けて泥水を注入し、加圧することによって地山側
にマッドフィルム（泥膜）を形成する。そして、通常地
下水圧＋０．２　ｋｇ　／　ｃｄ程度に加圧した泥膜に
より切羽を安定させつつ、カッタを回転させ地山の土砂
を掘削し、推進を行う。カッタとしては、通常、スポー
ク式のカッタもしくはカブタフェイスを持った面板型式
のカッタが使用されている。

この泥水加圧推進工法にとって、掘進機への送泥水は、
同工法の動脈ともいえる重要なものである。それは、も
し泥水が送られずに掘進したならば、掘進機内の掘削室
は掘削した地山の土砂によって閉塞して掘進不能に陥り
、掘進工事の施工は致命的な打撃を受けるからである。

また、切羽に注入される泥水の量と質は、泥水加圧推進
工法にとって掘削室内の液状体の状態を規定する最も重
要な要因であり、切羽の安定、推進力への好影響及びス
ムースな施工等を行うための鍵である。

この泥水加圧推進工法の従来技術として、掘進機のカッ
タ部前面からの泥水の注入箇所を一箇所ではなく、例え
ば特開昭５６−２８９９４号公報や特開昭５７−２９８
号公報等に記載されているように、複数箇所設けた掘進
機が知られている。

この掘進機は、第３図に示すように、掘進機５２０頭部
側において、泥水ａを送泥管５０からカッタ部８の回転
軸７の中空部５１を介して、カッタ部８の前面に設けた
複数の泥水注入口９に送る。前記中空部５１はカッタ部
８内部で分岐しており、図示の例では、更に４箇所の泥
水注入口９に分岐している。

カッタ部８の前面には切削刃８１が設けられており、駆
動機６に連結された回転軸７が回転し、カッタ部８が回
転して切削刃８１が地山側の土砂等を切削する。ここで
、カッタ部８の径はシールド筒４の径よりも大きく形成
されており、泥水ａが外側の泥水注入口９から切削部に
送られることによって、掘削された土砂を掘削室１５で
充分に攪拌混合できる。

そして、テールボイド部Ｃに土粒子を多く含有した液状
体を加圧した状態で充満させ、切羽と同様に外周地山に
泥膜を形成し、この泥膜を介した加圧力により地層Ｂを
安全に支えると共に、掘進機５２及び埋設管が地層Ｂに
直接接触しないようにして地山との摩擦力を微小なもの
とし、低い推力による推進を可能としている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の掘進機における泥水注入方法は、カッタ部８
の前面に複数の泥水注入口９を設置して泥水ａを注入す
る方法ではあるが、泥水ａは１つの送泥管５０を通じて
カッタ部８内部において各泥水注入口９に分岐するもの
であって、送泥系統は一系統である。

このため、この方法によるときは、−見すると切削部全
面に泥水ａが行きわたるように見受けられるが、実際に
は、複数箇所の泥水注入口９は施工中に掘削土砂等によ
り順次に詰まりはじめる。

泥水ａは最も出やすい泥水注入口９から出るので、前記
詰まりはじめた泥水注入口９はそのまま閉塞してしまう
。そして、最後にはただ１箇所の泥水注入口９のみが残
ってしまうというのが実情であった。

立坑上で試験的に水等を噴射させたりする際には、複数
個所の全ての泥水注入口９から水が出るが、地中の場合
では掘削土砂の粒子がどうしても泥水注入口９に詰まり
はじめる。

この場合、泥水注入口９が１箇所であれば、泥水ａの送
給が止まるので、泥水注入口９の詰まりが直ちに判り、
閉塞の回復処置を取ることができる。

しかし、泥水注入口９が複数個所の場合は、全部の泥水
注入口９が閉塞するまでは、他に注入できる泥水注入口
９があり、泥水の送給が止まることがないので、泥水注
入口９の詰まりに気付かない。そして最後に掘進機５２
を到達立坑から取り出した時点で、１箇所の泥水注入口
９にしか送泥されていなかったことがはじめて判明する
。

この場合、最後に残った泥水注入口９がカッタ部８の掘
削にとって都合のよい箇所であるとは限らない。最後に
どの泥水注入口９が残るかは不明であるのに、泥水ａが
切削部の全面に行きわたるものと想定しているため、あ
らかじめ泥水注入口９を１箇所に想定して計画をたてた
場合よりも実情は不安定であった。

本発明は、上記の問題点を解決するために案出されたも
のであって、複数個所の泥水注入口を掘削土砂等によっ
て詰まらせることなく、泥水を複数個所の全ての泥水注
入口から確実に注入することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の泥水加圧推進工法は、その目的を達成するため
に、シールド筒より径大のカッタ部の前面に設けた複数
の注入口から地山側に向けて泥水を注入する泥水加圧推
進工法において、前記複数の注入口の各注入口へ独立の
ポンプ及び送給路を使用して送泥しながら掘削推進する
ことを特徴とする特 〔作用〕 本発明の泥水加圧推進工法によると、シールド筒より径
大のカッタ部を通じて泥水が複数の注入口から切削部に
注入される。各注入口への泥水の送給は、独立のポンプ
と送給管を使用するので、泥水注入口が掘進中に掘削土
砂等によって詰まったままの状態におかれることがない
。したがって、切削部の全面にまんべんなく適切に泥水
が注入され、掘削土砂と泥水とが速く確実に攪拌混合さ
れることによって、泥水と地山の掘削土砂の固形粒子を
利用して安定した泥膜が形成される。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特徴
を具体的に説明する。

第１図は本発明の実施例における掘進機の概略側面断面
図である。

第１図において、掘進機１は全体として筒状をなし、掘
進機１の後方には複数の埋設管２が順次連結される。掘
進機１及び埋設管２を搬入するための立坑Ａ内には、元
押しジヤツキ３が設けられ、この元押しジヤツキ３によ
り埋設管２の後端部が掘進機１方向に押圧されることに
より、掘進機１及び埋設管２が地層Ｂ中を推進する。

掘進機ｌのシールド筒４内には隔壁５が設けられている
。隔壁５の前部側には、モータ等の駆動機６により回転
力を与えられる回転軸７と、同回転軸７に連結され、掘
進機ｌのシールド筒４の外径より大きな外径をもつカッ
タ部８が配設されている。このカッタ部８前面の中心部
及び外周部の所定箇所には切削刃８１が設けられている
。

更に、カッタ部８前面には複数箇所に、本実施例におい
ては４箇所に泥水注入口９が配設されると共に、回転軸
７内には軸心に沿って、泥水注入口９から駆動機６後方
まで４本の管状中空部ＩＯが穿孔され、同管状中空部１
０にはロータリージヨイント１１を介して各々４本の送
泥管１２が連結されている。なお、管状中空部１０はカ
ッタ部８内にふいては必ずしも管状である必要はなく、
適宜の形状の送給路が形成できればよい。また、ロータ
リージヨイント１１において、４本の送泥管１２はそれ
ぞれ４本の管状中空部１０に独立に接続しており、従っ
てカッタ８部の泥水注入口９と送泥管１２は一対一で対
応した構造となっている。

そして、この送泥管１２には泥水ａを圧送する４基のポ
ンプ１３がそれぞれ設けられている。ポンプ１３の上流
側は、泥水ａを貯蔵した貯蔵タンク１４に連結されてい
る。

掘進機ｌの隔壁５とカッタ部８とシールド筒４で囲まれ
た空間は、泥水ａと掘削土砂とが攪拌混合される掘削室
１５となっている。

この掘削室１５内において、カッタＢ８の背面部から回
転軸７の軸心に平行にスクレーパ１６を突設している。

このスクレーパ１６によって掘削室１５内に残留しがち
な土砂が掻き取られ、且つ、掘削土砂と泥水ａの混合が
図られる。

そして、カッタ部８の前面の切削部及び掘削室１５にお
いて、泥水ａと掘削土砂等とが均一に攪拌混合されてで
きた液状体は、カッタ部８前面の地山側に泥膜を形成す
ると共に、シールド筒４の外側と地層Ｂとの間隙にチー
什ボイド部Ｃを形成する。このテールボイド部Ｃにも泥
膜が形成される。

掘削室１５の下部においては、隔壁５の一部が開口され
、排泥口１７が形成されている。この排泥口１７には排
泥管１８およびバルブ１９が連通して設けられ、更に、
バルブ１９の排泥側端部には貯泥槽２０が設置されてい
る。貯泥槽２０には、更に排泥管２１が延設され、排泥
ユニット２２が連設されている。２３は排泥ポンプであ
る。

第２図はカッタ部８の正面図を示す。

同図に示すように、カッタ部８の前面部には、放射状に
切削刃８１が配設され、最外部の切削刃８１はシールド
筒４の外方に位置し、シールド筒４と地層Ｂとの間隙に
テールボイド部Ｃが形成される。

そして、カッタ部８の中心部を中心とする同心円で区画
される４つの領域ｓ、、　ｓ２．　ｓ、、　ｓ、に対応
する位置に、４個の泥水注入口９をそれぞれ配設してい
る。この各領域への泥水注入口９の配設によって、泥水
ａはカッタ８前面の切削部の全面に均一に注入される。

次いで、第１図に示した掘進機１の動作について説明す
る。

まず、各ポンプ１３によって泥水ａが各送泥管１２を通
じて圧送される。圧送された泥水ａは、ロータリージヨ
イント１１を介して、各管状中空部１０を経て、それぞ
れの泥水注入口９からカッタ部８の前面の切削部にまん
べんな（注入される。

注入された泥水ａは掘削室１５を満たし、切羽面を泥水
で加圧状態とする。次いで駆動機６により回転軸７を回
転させ、かつ泥水注入口９からの泥水ａの注入を続けな
がらカッタ部８により掘削を行う。

泥水注入口９はカッタ部８の前面に各領域Ｓ１゜Ｓ２．
　Ｓ、、　Ｓ、毎に配設されているので、泥水ａはカッ
タ部８の切削刃８１付近および外周縁に供給される。こ
のため、掘削された土砂は泥水ａに混合し易くなり、泥
水ａと掘削土砂の固形粒子による目詰め効果が促進され
、形成された泥膜を介してカッタ部８は押圧されてカッ
タＢ８の安定が図られる。

このとき、本実施例においては、各泥水注入口９は、そ
れぞれ独立した泥水ａの送給路とポンプ１３を有するの
で、泥水注入口９が掘削土砂等によって目詰まりしにく
くなっている。

また、いずれかの泥水注入口９が目詰まりした場合、当
該泥水注入口９の泥水送給路の送泥が停止するので、目
詰まりを知ることができ、直ちにに回復処置を行うこと
ができる。

また、カッタ部８の外径はシールド筒４の外径より大き
く設定されているので、掘削後はシールド筒４及び埋設
管２の外周と地層Ｂとの間にはテールボイド部Ｃが形成
される。このテールボイド部Ｃには、掘進に伴い、掘削
土砂と泥水ａが充分に攪拌混合された土粒子高含有の液
状体が満たされる。

この土粒子高含有の液状体は、カッタ部８の押圧力、例
えば地下水圧＋０．２　ｋｇ／ＣｒＩと同圧となり、カ
ッタ部８前面の切削部と同様に地山表面に泥膜を形成し
、その押圧力によってテールボイド部Ｃの地山の崩落を
抑え、緩み土庄の発生を防止し、地山の埋設管等への締
付けを無くして掘進機の所要推進力を低減させる。従っ
て、小さな推進力で掘進機の推進を行うことができ、長
距離推進工法に適したものとなる。

掘削後の掘削土砂と泥水は、排泥口１７から排泥管１８
を通り、バルブ１９を通って、貯泥槽２０に排泥される
。

ここで、バルブ１９は、掘進室１５における液状体の圧
力と掘進機内の大気圧との差圧によって開閉するように
なっている。そこで、このバルブ１９の開閉作動圧力を
適切に調整することによって良好な掘削を行うための液
状体の圧力を設定することが可能となる。

貯泥槽２０に貯蔵された泥水等は、更に排泥ユニット２
２の排泥ポンプ２３の吸引力によって排泥管２１をスラ
リー輸送によって坑外へ搬出される。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明の泥水加圧推進工法にふ
いては、カッタ部前面の複数の注入口から泥水を注入し
、しかも各注入口への泥水の送給はそれぞれ独立のポン
プと送給路を使用する。このため、泥水注入口に土砂等
が目詰まりした状態のまま掘進を続けるような事態が生
じることがなく、泥水は切羽の全面に行きわたり、泥水
と掘削土砂等が均等に攪拌混合してカッタ部の前面及び
外周縁部に安定した泥膜を形成することができる。

また、掘削室内が良好な液状体となって切羽圧の変動が
微小なものとなり、安定した排泥ができる。

これにより、送泥未遂による掘進不能や種々のトラブル
を回避できて安定した掘進作業を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における掘進機の構造を示す概
略側面断面図、第２図は同掘進機のカッタ部の正面図、
第３図は従来例における掘進機の概略側面断面図である
。 １：掘進機　　　　　２：埋設管 ３：元押しジヤツキ　４：シールド筒 ５：隔壁　　　　　　６：駆動機 ７：回転軸　　　　　８：カッタ部 ９：泥水注入口　　　１０：管状中空部１１：ロータリ
ージヨイント １２：送泥管　　　　　１３：ポンブ １４：貯蔵タンク　　　１５：掘削室 １６：スクレーパ　　　１７：排泥口 １８：排泥管　　　　　１９：バルブ ２０：貯泥槽　　　　　２１：排泥管 ２２：排泥ユニット２３：排泥ポンプ ５０：送泥管　　　　　５１：中空部 ５２：掘進機　　　　　８１：切削刃 Ａ：立坑　　　　　−Ｂ：地層 Ｃ：テールボイド部　ａ：泥水 ｓ、、　ｓ２．　ｓ、、　ｓ、　：領域特許出願人　　
　　　昭和土木株式会社代　理　人　　　　　小　堀　
　益（ほか２名）第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、シールド筒より径大のカッタ部の前面に設けた複数
   の注入口から地山側に向けて泥水を注入する泥水加圧推
   進工法において、前記複数の注入口の各注入口へ独立の
   ポンプ及び送給路を使用して送泥しながら掘削推進する
   ことを特徴とする泥水加圧推進工法。