JPH02236398A

JPH02236398A - トンネルの施工方法

Info

Publication number: JPH02236398A
Application number: JP1057291A
Authority: JP
Inventors: Kakushige Moriya; 閣重守屋; Kenzo Asano; 浅野　賢造
Original assignee: TOYO BENTONAITO KK; Sekisui Plastics Co Ltd
Current assignee: TOYO BENTONAITO KK; Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1989-03-09
Filing date: 1989-03-09
Publication date: 1990-09-19
Anticipated expiration: 2009-09-21
Also published as: JPH0674714B2

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、山岳トンネル、及び上下水道管若しくは各種
ケーブル類等の敷設用のシールド坑等の各種トンネル類
の施工方法、より詳しくは、トンネル内に設けた覆工材
料の外側及び／又は内側に充填するモルタルの圧送方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、例えば、上水道管等の敷設用のシールト坑の施工
に際しては、地山に既に掘削した円形孔を円筒状のシー
ルドフレームにより支持しながら、シールドフレームの
前端に回転自在に設けたカッタにより、上記の円形孔を
順次掘進する。そして、シールドフレームの後方におけ
る円形孔の内面に、例えば、セグメントと称する円弧状
に分割された覆工材料をａ！し、セグメントの外面と円
形孔の内面との間にモルタルを裏込めするようにしてい
る。この裏込めは、他山の緩みの抑制、地表面の沈下防
止、シールド坑内への漏水の防止及びセグメントへの集
中的な荷重の作用の防山等の目的で行われる。

又、完成したシールド坑内に上水道管等を敷設した後に
は、通常、セグメントの内面と上水道管との間にモルタ
ルの申込めが行われる。

ところで、シールド坑内にはシールド掘進機の作動用機
器、土砂搬出用機器及びセグメントの搬入用機器等が輻
較している等の事情により、上記のモルタルは、通常、
地上からボンブにより圧送し、別途供給される凝固剤と
混合した上で、裏込め又は中込めを行うものである。そ
の際、モルタルの比重を低下させて、圧送を容易にする
ため、モルタルに起泡剤を加え、エアを吹き込みながら
撹拌し、発泡させた上で圧送することが知られている。

なお、圧送ボンプの吐出圧は１６ｋｇ／ｃｍ２程度、圧
送用の配管の径は２インチ程度である。又、エアの混入
前のモルタルの比重は、例えば、１．８程度、エアを５
０％混入した後のモルタルの比重は、０．８２程度であ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上述の如く、圧送前にモルタルに起泡剤を加
え、エアを送大して撹拌し、発泡させても、圧送のため
の圧力によりモルタル中の気泡が圧潰したり、又は、圧
送距離がしばしば２ｋｍ以上程度の長距離に及ぶことが
ら圧送中に気泡の多くが消散する問題がある。このよう
に、モルタル中の気泡が失われると、モルタルの流動性
が低下し、時間の経過とともにモルタルが次第に沈降、
凝固し始めるため、長距離の圧送が困難になるばかりで
なく、モルタルの実質的な消費量が増加してコストアッ
プを招来するものである。

なお、山岳トンネルの施工に際して、覆工材料と地山と
の間にモルタルを裏込めする場合にも、上記と同様の不
具合が生じる。

〔５．題を解決するための手段］本明細書の特許請求の範囲の欄における請求項第１項に
記載されたトンネルの施工方法は、上記の課題を解決す
るため、トンネルの施工済部分を通してモルタルを圧送
し、圧送されたモルタルを覆工材料の外側に裏込めする
トンネルの施工方法において、上記モルタルには、圧送
に先立って発泡合成樹脂粒子が混入されることを特徴と
するものである。

又、請求項第２項に記載されたトンネルの施工方法は、
トンネルの施工済部分を通してモルタルを圧送し、庄送
されたモルタルを覆工材料の内側に中込めするトンネル
の施工方法において、上記モルタルには、圧送に先立っ
て発泡合成樹脂粒子が混入されることを特徴としている
。

〔作　用〕

上記請求項第１項のトンネルの施工方法によれば、トン
ネル内に圧送される忠込め用のモルタル内に発泡合成樹
脂粒子を混入させるようにしたが、この発泡合成樹脂粒
子は、圧送のための圧力によって大気中に逸敗したり、
長距離圧送の途中でモルタル内から消失することはない
ので、モルタルの容積が減少し、比重が増加することは
ない。

従って、充分なモルタルの圧送能力を確保できるととも
に、モルタルの消費量を抑制することができるようにな
る。

又、上記請求項第２項のトンネルの施工方法においても
、同様に、中込め用のトンネル内での圧送中に、モルタ
ル中の発泡合成樹脂粒子が失われることがないので、モ
ルタルの圧送能力の確保と、消費量の抑制を図ることが
できる。

〔実施例１〕本明細書の特許請求の範囲の欄における請求項第１項及
び第２項に関連するトンネルの施工方法に関する一実施
例を第１図乃至第３図に恭づいて説明すれば、以下の通
りである。

第２図に示すように、トンネルの一例としてのシールド
坑３の施工装置におけるシールド掘進機１は、地山２に
シールド坑３を掘削するための適宜の切刃を備えた回転
掘削部４をその先端部に備えている。回転掘削部４の後
方には、掘削済のシールド坑３を支持するための円筒形
のシールドフレーム５が配置されている。シールドフレ
ーム５の後端部には、後方内向きに傾斜したテールシー
ル５ａが設けられている。地山２からシールドフレーム
５に加わる荷重は、複数のシールドジャッキ４０により
受けられるようになっている。

シールドフレーム５内には、円筒状のケーシング４１が
配誼され、ケーシング４ｌ内には、回転掘削部４により
掘り崩された土砂を搬出するためのスクリューコンベア
４２が回転自在に収容されている。スクリューコンベア
４２の搬出側端部にはロータリーディスチャージャ４３
が配置され、口−タリーディスチャージャ４３により排
出された土砂はコンベア４４を介して適宜の搬出用車両
等にｖ：ＩｉＥＮされ、シールド坑３外に搬出されるよ
うになっている。

第１図にも示すように、シールドフレーム５の後方にお
けるシールド坑３の内側には、シールド坑３の掘進に伴
って、それぞれ円弧状を成し、円周方向に所定個数配列
して、図示しないボルト等で隣接のもの同士を結合する
ことにより、リング体を構成する覆工材料としてのセグ
メント６・６・・・が順次配置されるようになっている
。各セグメント６には、後述する樹脂人モルタル７をセ
グメント６とシールド坑３との間の空隙に供給するため
の孔６ａが明けられている。

シールド坑３は立坑８を介して地上に通じている。地上
には、シールド坑３内の施工位置に、発泡合成樹脂粒子
が混入された樹脂人モルタル７を圧送するためのモルタ
ル圧送部９と、上記施工位置に、樹脂人モルタル７を凝
結させるための凝固剤を供給するための凝固剤供給部１
０とが設けられている。

モルタル圧送部９は、セメントを収容したセメントサイ
ロ１１と、クレーサンドを収容したクレーサンドサイロ
１２とを備えている。上記各サイロ１１・１２内のセメ
ントとクレーサンドとは、それぞれ計量器１３・１４に
より所定の混合比となるように計量されてモルタルミキ
サ１５に送られるようになっている。

モルタルミキサ１５には、更に、原水タンクｌ６から給
水ポンブｌ７により水が供給され、これらのセメント、
クレーサンド及び水がモルタルミキサ１５内で混練され
て、モルタルが形成される。

続いて、モルタルミキサ１５内のモルタルは混合機１８
に送られ、上部から混合機ｌ８内に注入される。一方、
発泡合成樹脂粒子はタンク２０内に貯蔵されており、こ
の発泡合成樹脂粒子は混合機１８に底部から供給される
。

混合機１８内には、スクリューコンベア等の混合手段が
配置され、この混合手段によりモルタルと発泡合成樹脂
粒子とが混合されて、樹脂人モルタル７が形成される。

その場合、発泡合成樹脂粒子はモルタルに比して比重が
小さいので、発泡合成樹脂粒子をモルタルに下方から混
入させるのが、両者を均一に混合させる上で好適である
。

上記発泡合成樹脂粒子としては、例えば、ポリスチレン
系又はポリオレフィン系等の独立気泡性の発泡合成樹脂
から成る粒子を使用することができる。発泡合成樹脂粒
子の粒径は、例えば、１〜３ｍｍ程度に設定される。又
、発泡合成樹脂粒子の発泡倍率は、好ましくは４０〜６
０倍程度とされる。

ところで、モルタルと発泡合成樹脂粒子とは比重に差が
あるばかりでなく、混合する際の親和性が良好ではない
ので、発泡合成樹脂粒子とモルタルとの混合を一層容易
に行わせるために、以下のような対策が考えられる。

（ｉ）モルタルミキサ１５内でセメント等と混練する水
に、予め、合成高分子エマルジョン型の接着剤を添加し
て置《。

（ｉｉ）予め、発泡合成樹脂粒子に少量の界面活性剤を
含む水溶液を付着させた後、発泡合成樹脂粒子にセメン
トを接触させ、発泡合成樹脂粒子の表面にセメント膜を
付着形成して置く。これにより、発泡合成樹脂粒子とモ
ルタルとの親和性が増すとともに、比重の差が減少する
ので、混合が容易に行える。

タンク２０には、発泡機４５からボンブ４６により発泡
合成樹脂粒子が供給されるようになっている。発泡機４
５は、合成樹脂の原液を貯蔵しており、必要に応じて、
上記の原液から発泡合成樹脂粒子を製造するようになっ
ている。このように、施工の現場にて、随時、発泡合成
樹脂粒子を製造するようにすれば、少量の原液のみを現
場に運搬すれば良くなるので、発泡合成樹脂粒子を一々
現場に運搬する手間が省け、運搬費用が大幅に低減する
等の利点が生じる。

混合機１８内で形成された樹脂人モルタル７は、モルタ
ル圧送ボンブ２１により、立坑８を介してシールド坑３
内に延びるモルタル圧送管２２を通してシールド坑３内
の施工位置に圧送されるようになっている。なお、樹脂
人モルタル７には、必要に応じて、安定剤等が添加され
る。

一方、凝固剤供給部１０における凝固剤タンク２３内に
は、シールド坑３内の施工位置にて樹脂人モルタル７を
急速に凝固させるための凝固剤が貯蔵されている。この
凝固剤は、移送ボンブ２４により調整槽２５に移送され
、ここで適宜に撹拌される。調整槽２５内の凝固剤は、
続いて、凝結剤供給ボンプ２６により、立坑８を介して
シールド坑３内に延びる凝固剤供給管２７を通してシー
ルド坑３内の施工位置に送られるようになっている。

シールド坑３内の施工位置では、モルタル圧送管２２に
より圧送される樹脂人モルタル７と、凝固剤供給管２７
により供給される凝固剤とが、モルタル充填部材２８内
で混合され、セグメント６の孔６ａ（第２図）を介して
、セグメント６とシールド坑３との間の空隙に充填され
て、裏込めが行われる。

ここで、モルタルの配合比及びモルタル、発泡合成樹脂
粒子及び凝固剤の混合比の一例を第１表に示す。

第１表次に、制御系につき説明する。

上記モルタルミキサ１５におけるセメント、クレーサン
ド及び水の混練は、混練操作盤３０により制御される。

又、モルタル圧送ボンプ２１及び凝固剤供給ポンプ２６
による樹脂人モルタル７及び凝固剤の圧送は、２液圧送
制御盤３１により制御される。更に、シールド坑３内で
の樹脂人モルタル７の充填操作は、遠隔操作盤３２によ
り、シールド坑３内に設置されたシールド掘進機操作部
３３を介して遠隔制御されるように構成されている。

上記シールド掘進機操作部３３は、遠隔操作中継盤３４
と、操作ボックス３５と、供給圧力遠隔操作盤３６とを
備えている。供給圧力遠隔操作盤３６は、モルタル圧送
管２２及び凝固剤供給管２７に設けられた供給圧力監視
装置３７を介して、樹脂人モルタル７と凝固剤との供給
圧力を監視するようになっている。

上記の構成を有する施工装置では、シールド掘進［１に
よりシールド坑３が掘削され、掘削済のシールド坑３の
内面にセグメント６・６・・・が順次配置されて、セグ
メント６・６・・・とシールド坑３との間の空隙に樹脂
人モルタル７が充填されることにより、裏込めが行われ
る。

このシールド坑３が、例えば、上水道を敷設するだめの
ものであれば、その後、第３図に示すように、セグメン
ト６・６・・・内に上水道管３８が設置される。そして
、セグメント６・６・・・と上水道管３８との間の空間
に、上述の裏込めと同様の手順で樹脂人モルタル７が充
填されて、申込めが行われる。

変形例として、一ヒ記シールド坑３を下水道として使用
することができる。その場合、セグメント６・６・・・
とシールド坑３の内面との間への樹脂人モルタル７の裏
込めのみが行われ、中込めは行われない状態で、セグメ
ン１・６・６・・・がそのまま下水道管として使用され
る。又、シールド坑３は、例えば、各種ケーブル類の敷
設用にも利用できるものである。なお、下水道管又はケ
ーブルの敷設用等に使用するシールド坑３は、裏込めの
みを行うものであるから、特許請求の範囲の欄における
請求項第１項のトンネルに含まれる。

〔実施例２〕次に、特許請求の範囲の欄における請求項第１項に含ま
れる山岳トンネルの施工方法に関する実施例を説明する
。

第４図に示すように、山岳トンネルの施工に際しては、
まず、図示しない掘進機により、地山４９に馬蹄形等の
トンネル孔５０を掘削し、掘削したトンネル孔５０の内
面に順次樹脂人モルタル５ｌを吹き付ける。その際、吹
付けに使用される樹脂人モルタル５１は、上記の第１実
施例と同様に供給管により圧送され、現場にて、別途供
給される凝固剤と混合される。

次に、樹脂人モルタル５１を吹き付けたトンネル孔５０
の内面の内側に所定の間隔を置いて、セグメント５２・
５２・・・を配置し、隣接のもの同士を連結することに
より、一次の覆工部材とする。

更に、セグメント５２・５２・・・の内側に、二次覆工
部材としての図示しないセントルを配置した後、セグメ
ント５２・５２・・・に設けた図示しない孔を介して、
セグメント５２・５２・・・の外面と、樹脂人モルタル
５１を吹き付けたトンネル孔５０の内面との間の間隙に
樹脂人モルタル５３を充填して、裏込めを行う。

ところで、上記の裏込め時に、セグメント５２・５２・
・・とトンネル孔５０の内面の樹脂人モルタル５１の層
との間の間隔が大きい部分等で、樹脂人モルタル５３の
充填が不充分となって、空洞５４が生じる恐れがある。

このような空洞５４が生じると、トンネル孔５０の支持
強度が低下するものである。

そこで、樹脂人モルタル５３が凝固した後、樹脂人モル
タル５３の層における任意の箇所に盲孔５５を穿孔し、
盲孔５５を介して樹脂人モルタル５６を送り込む。これ
により、空洞５４に樹脂人モルタル５６が充填されるの
で、空洞５４をなくすことができる。なお、この実施例
では、樹脂人モルタル５３の凝固後に盲孔５５を穿孔ず
るようにしたが、樹脂人モルタル５３の充填に先立って
、セグメント５２・５２・・・とトンネル孔５０の内面
との間に、再充填用の樹脂人モルタル５６を注入するた
めのパイプを配置しておいても良い。

〔発明の効果〕

本明細四の特許請求の範囲の欄における請求項第１項記
載のトンネルの施工方法は、以上のように、トンネルの
施工済部分を通してモルタルを圧送し、圧送されたモル
タルを覆工材料の外側に裏込めするトンネルの施工方法
において、上記モルタルには、圧送に先立って発泡合成
樹脂粒子が混入される構成である。

これにより、裏込め用のモルタル内に発泡合成樹脂粒子
を混入させるようにしたが、この発泡合成樹脂粒子は、
圧送のための圧力によって大気中に逸散したり、長距離
圧送の途中でモルタル内から消失することはないので、
モルタルの容積が減少して、比重が増加することはない
。従って、モルタルの圧送に際して、充分な圧送能力を
確保して、例えば、２ｋｍ以上程度の長距離であっても
容易にモルタルの供給を行うことができる。又、圧送中
におけるモルタルの容積の減少を防止することにより、
モルタルの消費量を抑制して、施工コストの低減を図る
ことができるようになる。

又、請求項第２項に記載された１・ンネルの施工方法は
、トンネルの施工済部分を通してモルタルを圧送し、圧
送されたモルタルを覆工材料の内側に中込めするトンネ
ルの施工方法において、上記モルタルには、圧送に先立
って発泡合成樹脂粒子が混入される構成である。

これにより、請求項第１項のトンネルの施工方法と同様
に、トンネル内での圧送中に、中込め用のモルタル中の
発泡合成樹脂粒子が失われることがないので、モルタル
の圧送能力の確保と、消費量の抑制を図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すものであっ
て、第１図はシールド坑の施工装置の全体構成を示す説
明図、第２図は施工装置の要部拡大説明図、第３図はシ
ールド坑が上水道用のものである場合の完成状態におけ
る概略縦断面図、第４図は第２実施例における山岳トン
ネルの概略縦断面図である。３はシールド坑（トンネル）、６・５２はセグメント（
覆工材料）、７・５１・５３・′５６は樹脂人モルタル
、９はモルタル圧送部、５０はトンネル孔である。

Claims

【特許請求の範囲】１、トンネルの施工済部分を通してモルタルを圧送し、
圧送されたモルタルを覆工材料の外側に裏込めするトン
ネルの施工方法において、上記モルタルには、圧送に先立って発泡合成樹脂粒子が
混入されることを特徴とするトンネルの施工方法。２、トンネルの施工済部分を通してモルタルを圧送し、
圧送されたモルタルを覆工材料の内側に中込めするトン
ネルの施工方法において、上記モルタルには、圧送に先立って発泡合成樹脂粒子が
混入されることを特徴とするトンネルの施工方法。