JPH0227516B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は泥状物を使用してトンネルを掘削する
土圧系シールド工法に関する。 シールド工法は地下鉄、地下坑道、下水道など
の建設にあたつて、トンネルの施工に伴う付近住
民に対する建設公害、道路交通に与える影響が少
ないので多用されている。なかでも土圧系シール
ド工法は、一般に切羽からカツターで切削した土
砂をカツタードラム内に充満させて切羽の崩壊を
防止しつつ、土砂をスクリユーコンベア等で搬出
し、その後、セグメントを組み立ててトンネルを
構築する工法であるが、圧気式シールド工法にく
らべて作業環境がすぐれ、また補助工法を必要と
しないなどの利点があり、さらに泥水加圧シール
ド工法にくらべて、土砂分離設備や泥水処理設備
を必要としないなどの利点がある。 しかしながら、従来の土圧系シールドは切羽と
土圧掘削を行う際、掘削土砂の土質によつてはカ
ツタードラム内に土砂のアーチング現象が発生し
たり、あるいは土砂が付着したりして切羽に対す
る切削抵抗が増大して掘進不能に陥いることなど
が多々あつた。また、シールド掘進に伴つて生ず
る地山とセグメント間の裏込め部に通常セメント
モルタルなどの裏込め材が注入されるが、注入さ
れる裏込め材がテールパツキンに付着したり、切
羽側に回り込んでカツターフエイスなどに付着し
たりして硬化し、シールド掘進に支障をきたすこ
とが多々あつた。 本発明は上記問題点を解決するためになされた
もので、その目的とするところは、掘削土砂の土
質によつて切羽に対する切削抵抗が増大すること
なく、また、裏込め部に注入する裏込め材がテー
ルパツキンやカツターフエイスなどに強固に付着
硬化することなく、トンネルを能率よく掘進する
ことができる土圧系シールド掘進工法を提供する
ことにある。 以下、本発明の実施例を図面に従つて説明す
る。 １は土圧系シールド掘進機、２は該掘進機１の
前頭部に設けたカツタードラムである。該カツタ
ードラム２はシール３の回転台軸受４により支持
され、伝達機構５を介して駆動モータ６により回
転駆動される。該カツタードラム２は、その後方
のシールドスキンプレート７側に固定された隔壁
８に軸着されている。９はスクリユーコンベアで
ある。該スクリユーコンベア９の先端開口部１０
は隔壁８を貫通してカツタードラム２内に挿入さ
れている。１１は掘削土砂をかき上げるかき上げ
板であり、カツタードラム２内の周壁面に適宜間
隔で固設される。カツタードラム２の前面のカツ
ターフエイス１２には切羽に向けて複数の噴射ノ
ズル１３が設けられている。この噴射ノズル１３
は分岐パイプ１４、中間パイプ１５、スイベルジ
ヨイント１６を介して供給パイプ１７に連結され
ている。隔壁８には、カツタードラム２内に向け
て複数の噴射ノズル１８が設けられ、供給パイプ
１９に連結されている。また、セグメント２０に
は裏込め部Ｂに向けて注入口２１，２１′が設け
られ、それぞれ供給パイプ２２，２２′に連結さ
れている。該供給パイプ１７，１９と２２は後方
の１台の供給ポンプＰ（図示せず）に連結されて
いる。また、該供給パイプ２２′は前記供給ポン
プＰ（図示せず）とは別の供給ポンプP′に連結さ
れている。 ２３はシールド推進ジヤツキ、２４，２５，２
６，２７はパイプ、２８は土砂排出口、２９はテ
ールパツキンである。 なお、Ａは切羽、Ｂは裏込め部である。 つぎに、本発明に係る作用を図面に従つて説明
する。 土圧系シールド掘進機１は、該掘進機１の後方
に組み立てられたセグメント２０に反力をとり、
該掘進機１に一端を固定されたシールド掘進ジヤ
ツキ２３により切羽Ａ側に推進される。そして、
回転駆動されるカツタードラム２の前面のカツタ
ーフエイス１２に設けられた開口を介して、切羽
Ａから掘削された土砂がカツタードラム２内に取
り込まれる。一方噴射ノズル１３からは切羽Ａに
向けて、また、噴射ノズル１８からはカツタード
ラム２内に取り込まれた掘削土砂に向けて、供給
ポンプＰ（図示せず）によつて潜在硬化性を有す
る泥状物が噴射注入される。さらに注入口２１か
らは前記掘進機１の推進に伴つて生ずる地山とセ
グメント２０の裏込め部Ｂに向けて前記供給ポン
プＰ（図示せず）によつて前記泥状物と同じ組成
のものが噴射注入される。ここで、使用する潜在
硬化性をする泥状物は一例として、水に高炉水滓
スラグ粉末、ベントナイトなどの粘土を懸濁した
ものであり、高炉水滓スラグ粉末は後述のアルカ
リ性物質と反応することによつて硬化し、ベント
ナントなどの粘土は懸濁物の安定性（分散性）を
良好にする。この懸濁物の配合例を表−１に示
す。 また、切羽Ａ、カツタードラム２内に注入され
る泥状物の容量は掘削土砂の土質によつて異な
り、概ね掘削土砂の20〜50％である。 かくして、切羽Ａに対する機械掘削の際の切削
抵抗が増大することなく、切羽Ａの安定を保持し
ながら、カツタードラム２内に取り込まれた掘削
土砂と前記泥状物とは、回転するカツタードラム
２のかき上げ板１１によつて撹拌混合されてスク
リユーコンベア９の先端開口部１０に移動する。
その際、流動性を帯びた掘削土砂はカツタードラ
ム２内に、アーチング現象の発生を起したり、あ
るいは付着を起したりすることなく、スクリユー
コンベア９によつて搬出される。その後、掘削土
砂は土砂排出口２５を経て、ベルトコンベア、ト
ロツコなどの排出手段で坑外へ搬出される。 一方、裏込め部Ｂ内に注入充填された泥状物
は、切羽Ａ側にも充満しているので回り込むこと
なく滞留する。そして、裏込め部Ｂにのみ、注入
口２１′から供給ポンプP′（図示せず）によつてア
ルカリ性物質が噴射注入される。 かくして、裏込め部内に滞留する泥状物はアル
カリ性物質と噴射撹拌され、高アルカリ化して硬
化を始める。そして、硬化される泥状物は従来の
セメントモルタルなどの裏込材ほど強度がなく、
テールパツキンやカツターフエイスなどに強力に
付着することはない。 ここで、使用するアルカリ性物質は石灰乳、水
ガラスなどが好例である。前述の表−１には石灰
乳（20％液）を各配合の該泥状物の25％混合した
場合の強度結果を示している。また、アルカリ性
物質の注入量は裏込め部に滞留する泥状物の容量
の概ね10〜50％と少ないので、切羽側への回り込
みが少ない。 以上、説明したように本発明は、土圧系シール
ド掘進工法において、切羽とカツタードラム内、
およびシールド掘進に伴つてその後方に組み立て
られるセグメントと地山との間に生ずる裏込め部
にそれぞれ同じ組成の泥状物を噴射注入しつつ掘
削する工法であつて、前記泥状物はアルカリ性物
質と反応することにより硬化する潜在硬化性を有
し、この泥状物を噴射注入した後に、前記裏込め
部にのみアルカリ性物質を噴射注入して、この裏
込め部内の前記泥状物を硬化させることを特徴と
するものであり、切羽に対する機械掘削の際の切
羽抵抗の減少を計るとともに、カツタードラム内
における掘削土砂のアーチング現象の発生を防止
したり、付着を防止することができ、また、カツ
タードラム内の掘削土砂は流動性を呈しているの
で、カツタードラム内、スクリユーコンベア内を
スムーズに搬出することができる。 また、前記潜在硬化性を有する泥状物が注入充
填された裏込め部内にアルカリ性物質を噴射注入
することにより、裏込め部内の該泥状物が硬化
し、従来のセメントモルタルなどの裏込め材ほど
の強度がなく、テールパツキンやカツターフエイ
スに強力に付着することがないので、シールド掘
進不能に陥ることがない。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る土圧系シールド掘進機の
縦断面図である。 １……土圧系シールド掘進機、２……カツター
ドラム、８……隔壁、９……スクリユーコンベ
ア、１２……カツターフエイス、１３……噴射ノ
ズル、１７……供給パイプ、１８……噴射ノズ
ル、１９……供給パイプ、２０……セグメント、
２１，２１′……注入口、２２，２２′……供給パ
イプ、２９……テールパツキン、Ａ……切羽、Ｂ
……裏込め部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 土圧系シールド掘進工法において、切羽とカ
   ツタードラム内、およびシールド掘進に伴つてそ
   の後方に組み立てられるセグメントと地山との間
   に生ずる裏込め部にそれぞれ同じ組成の泥状物を
   噴射注入しつつ掘削する工法であつて、前記泥状
   物はアルカリ性物質と反応することにより硬化す
   る潜在硬化性を有し、この泥状物を噴射注入した
   後に、前記裏込め部にのみアルカリ性物質を噴射
   注入して、この裏込め部内の前記泥状物を硬化さ
   せることを特徴とする土圧系シールド掘進工法。