JPH0357275B2

JPH0357275B2 -

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Publication number: JPH0357275B2
Application number: JP59148585A
Authority: JP
Priority date: 1984-07-19
Filing date: 1984-07-19
Publication date: 1991-08-30
Also published as: JPS6128699A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、目詰材添加泥水を切羽に圧送して目
詰材で切羽面をシールドして該切羽面に圧力をか
け砂・礫質地盤の崩壊を防止しつつ掘進する砂・
礫質地盤用目詰材添加泥水シールド掘削工法に関
するものである。（従来技術）一般に泥水シールド掘削工法は、切羽面に作用
する水圧・土圧を加圧した泥水により押え、切羽
を安定した状態で掘削を行うと共に、切削土砂を
泥水の保持性によつて坑外へ流体搬送する独特な
機能を有している。この面から崩壊性の高い地盤
のシールド掘削工法への適用が多く、近年には施
工対象地盤が礫質地盤へも及んできている。しか
しながら、礫質地盤では、その適用に際しては、
大径礫処理の問題と共に、地盤の透水性が高いた
めに、使用泥水の切羽安定に関する配合・管理、
排水泥水の流動性・処理処分について幾多の問題
がある。最近、岩質地盤を対象とし、抗井掘削工法で泥
水逸失防止を目的に、比重が1.2〜1.6の泥水中に
大きさが１mm〜７mm程度の粗粒状のゴムチツプを
フライアツシユや繊維と共に目詰材として添加し
た泥水掘削工法が提案されている。また、泥水中に砂を目詰材として添加する方法
も提案されている。（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような泥水を砂・礫質地盤
に適用した場合には次のような欠点がある。泥水
シールド工法は切羽を連続的に掘進する為、目詰
材が切羽に形成する泥膜は（破壊〜泥水の地盤内
流入〜再形成）の過程を繰返す。従つて、泥水は
順次地盤内へ流入し、地盤に対して流動抵抗があ
る粘性の高い泥水を媒体として目詰材添加泥水
は、掘進の進行とともに媒体である泥水の流動抵
抗だけで切羽を加圧するようになる。即ち、前記
した岩質地盤削孔泥水および砂を懸濁保持する為
に必要な粘性を有するような砂添加泥水は一掘進
によつて、目詰加圧の状態から泥水浸透加圧状態
へと推移することになり、切羽安定効果を期待し
た目詰材の存在は無効となる。また、この岩質地盤用目詰材添加泥水掘削工法
で用いられている泥水の粘性は、泥水比重がρ＝
1.2〜1.6であるので相当高粘性である。一般にρ
＝1.3以上の泥水による削土搬出は、泥水シール
ドの場合、搬送ポンプの負荷が大きくなり、施工
上困難を呈すると言われており、好ましくない。更に、このような高粘性の泥水あるいは砂を懸
濁保持する泥水を用いたのでは、泥水に取込まれ
た削土の分離は沈降処理が不可能であり、一般的
には振動フルイ・サイクロンにより行うことにな
る。この場合、ゴムチツプ等の粗粒及び繊維更に
フライアツシユ等の細粒までフルイに残留し、削
土と一緒に処分せざるを得ず、泥水の循環使用、
掘出土の性状、経済性などに大きな問題を生じ、
事実上泥水シールド掘削工法には適用できない欠
点がある。本発明の目的は、砂・礫質地盤において十分な
切羽面の目詰効果を期待でき、搬送ポンプの負荷
を軽減でき、しかも目詰材添加泥水の分離回収を
良好に行うことができる砂・礫質地盤用目詰材添
加泥水シールド掘削工法を提供するにある。（問題点を解決する本発明の手段）本発明は、目詰材添加泥水を切羽に圧送して目
詰材で切羽面をシールドして該切羽面に圧力をか
け砂・礫質地盤の崩壊を防止しつつ掘削する砂・
礫質地盤用目詰材添加泥水シールド掘削工法を前
提としている。本発明では、ベントナイトが含有され比重ρが
ρ＝1.03〜1.05の低粘性の泥水の中に、該ベンナ
イトの粒子と併用してコロイドから数mm（例えば
透水系数Ｋ＝10^-1cm／ｓの地盤ではφ0.59mm、Ｋ
＝10⁰cm／ｓの地盤ではφ1mm程度）以下の粒度分
布をもつ塩化カリウム、パーライト及びプラスチ
ツク粒体から選択された少なくとも一種類の目詰
材を添加した目詰材添加泥水を用いることを特徴
としている。（発明の作用）このような目詰材添加泥水を用いると、目詰材
の粒度分布がコロイドから１mm以下なので、砂・
礫質地盤での切羽の目詰り効果が顕著で瞬時に現
れることになる。また、泥水の比重が1.03〜1.05
なので、搬送ポンプの負荷を小さくできる。かつ
また、泥水の比重を1.03〜1.05に低下させ、目詰
材の比重を1.1にすると、目詰材の回収も効率よ
く行えるようになる。（実施例）以下本発明の実施例を詳細に説明する。本発明
の砂・礫質地盤用目詰材添加泥水シールド掘削工
法で用いる目詰材添加泥水は、土砂に比べて比重
の低い目詰材を低粘性のベントナイト泥水に懸濁
させたものであり、その配合例及び実験から得ら
れた機能は以下の如くである。 (A) 配合

【表】なお、パーライト及びプラスチツク粒体の粒
径はいずれも0.59mm以下である。 (B) 泥膜形成機能

【表】 (C) 掘進時の切羽加圧機能配合例ＡとＢの目詰材添加泥水を用いたとき
の切羽加圧機能は、第１図の通りである。ただし、有効加圧率（α）は、掘進前に過剰
泥水圧（ΔP）を0.2Kgｆ／cm²に設定し、掘進に
よる低減は放置した状態で得たもので、例えば
α＝90％の場合、ΔP×α＝0.2×0.9＝0.18Kg
ｆ／cm²が切羽に土留力として作用する。従つ
て、実施工では掘進により低減した泥水圧をス
ラリーポンプの回転により同調させれば、ほぼ
α＝100％、即ち設計土圧に等しい加圧力を切
羽に作用させることができ、切羽の安定が得ら
れる。 (D) 削土処理機能第２図は各種配合の泥水中での砂・礫の自然
沈降速度を示したもので、黒丸印でプロツトし
た線は配合例Ａに近似した性状の泥水の例であ
り、また×印でプロツトした線は透水係数Ｋ＞
10^-1cm／ｓの地盤で泥水過剰圧と泥水の地盤内
への流動抵抗による圧力損失とが平衡する加圧
状態になる性状の一般的泥水の例を示してい
る。即ち、一般的に使用される泥水に比べ、本発
明で使用する目詰材添加泥水は、削土の沈降分
離処理が容易であることがわかる。 (E) 目詰材回収機能また、第３図は削土として細砂が、配合例Ａ
で示した本発明の目詰材添加泥水に混合してい
る場合の液体サイクロンによる細砂分離処理後
の再回収泥水中に含有する目詰材の状況を示し
たものである。即ち、掘進により目詰材添加泥水中に取込ま
れ地上の削土処理施設に流体輸送された細砂
は、サイクロンによりほぼ全量分離処理される
（図示しないが、実験により確認済）。そして、
細砂を分離した後の泥水中には初規の設計配合
とほとんど変りない目詰材が含有され、循環使
用に供せられる。 (F) テールボイド安定保持機能シールド掘削工法においては、セグメントと
削孔地盤間のテールボイドの発生は避けられな
い。砂・礫質地盤ではアーチングにより地盤を
保持するので、直ちに地表面沈下は生じないだ
ろうが、長期的には沈下要因となり得ると考え
られる。本発明の目詰材添加泥水を用いて掘進
した削孔面は、泥水圧が作用する限り形成泥膜
は維持され、切羽面と同等の土留力でテールボ
イドを保持する。第４図は本発明に係る目詰材添加泥シールド掘
削工法の想定図の一例を示したものである。この
工法においは、作泥槽１でベントナイトを入れて
作つた泥水をポンプ２で調整槽３に送り、サイク
ロン４から送り込まれる目詰材及び回収泥水と混
ぜ合せ、得られた目詰材添加泥水をポンプ５で貯
泥槽６に溜めておく。貯泥槽６内の目詰材添加泥
水は、送泥ポンプ７で抗内のシールドチヤンバ８
と切羽面９へ圧送する。泥水中の目詰材により
砂・礫質地盤の目詰をし、土留圧力をかけ掘進時
の地盤応力解放を抑制しつつカツター１０で掘進
する。また、テールボイド部へ常時泥水圧を供給する
ことで、残置されるシールド円周域の泥膜機能を
維持させ、裏込注入までテールボイドを保持し、
地表面沈下を防止する。切羽面９の泥膜の前後
（シールドチヤンバ内と地盤内）の泥水圧および
水圧を測定し、その信号を演算器１１に供給し、
その演算出力を送泥ポンプ７に与えて泥水圧が所
要の値になるようにポンプ７を制御する。このよ
うに水圧を測定すると、泥水加圧効果を監視で
き、切羽を視認できない密閉型シールド掘削工法
で行われている掘削土砂量の統計処理、シールド
チヤンバ８内だけの泥水圧力管理等の間接的手法
に比べ、より確実な切羽安定管理が可能になる。掘削された大径礫１２は、シールドチヤンバ８
からコンベア１３等の搬出装置で排出させ、その
先端のエアーロツク部１４で抗内トロツコ１５に
積載して搬出する。削土は目詰材添加泥水と共に
削土排出管１６により抗外の沈澱槽１７に導く。
沈澱槽１７では、先ず目詰材添加泥水及び削土細
粒分と削土粗粒分とをその比重の差を利用して沈
澱分離する。この時、本発明では、泥水の比重及
び目詰材の比重をいずれも前述したように削土粗
粒分の比重より低く定めているので、沈澱分離を
良好に行わせることができる。沈澱しない削土細
粒分は泥水と一緒に比重の重い削土細粒分を遠心
分離し排出すると共に、ポンプ１８でサイクロン
４に供給し、目詰材と削土細粒分とを遠心分離
し、回収された目詰材添加泥水はポンプ１９で調
整槽３へ戻す。なお、演算器１１の出力でコンプ
レツサー２０を制御し、エアーロツク部１４の圧
力制御を行う。このようにすると、削土処理、泥水循環系の効
率が改善されると共に、大径礫処理の問題も解決
される。また、振動フルイを使用しないので振動
騒音の発生を防止できる。分離処理された削土は、含有する泥水の粘性が
低いため簡便な水切り手段で低含水比搬出が可能
であり、産業廃棄物処理の対策上有効となる。切羽に形成された泥膜は、掘進停止時にはコン
プレツサー２０による圧気によつても加圧機能を
維持できる（切羽背面に地下水が存在し泥膜が乾
燥しないこと、泥膜密度に見合つたエアブローは
許容することを条件として）ので、切羽での作業
が可能となる。（発明の効果）以上説明したように本発明では、目詰材の粒度
分布がコロイドから１mm以下なので、砂・礫質地
盤での切羽の目詰り効果が顕著でしかも瞬時に現
われることになり、砂・礫質地盤のシールドを効
果的に行わせることができる。また目詰材とし
て、プラスチツク粒体、あるいはパーライト（天
然ガラス質鉱物）を使用すると、地下水の化学的
汚染が生じない。更に、本発明では泥水の比重は1.03〜1.05なの
で、搬送ポンプの負荷を低減することができる。
かつまた、本発明では泥水の比重を1.03〜1.05に
低下させ、目詰材の比重を1.1にしているので、
従来は困難であつた目詰材の回収も効率よく行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の工法での掘進長と有効加圧率
との関係を示す図、第２図は各種配合の泥水中で
の砂・礫の自然沈降速度の関係を示す図、第３図
は細砂が本発明で用いる目詰材添加泥水中に混合
している場合のサイクロンによる細砂分離処理後
の再回収泥水中に含有する目詰材の状態を示す
図、第４図は本発明に係る目詰材添加泥水シール
ド掘削工法の一例を示す想定図である。１……作泥層、３……調整槽、４……サイクロ
ン、６……貯泥槽、７……送泥ポンプ、８……シ
ールドチヤンバ、９……切羽面、１０……カツタ
ー、１２……大径礫、１３……コンベア、１４…
…エアーロツク部、１６……削土排出管、１７…
…沈澱槽。

Claims

【特許請求の範囲】

１目詰材添加泥水を切羽に圧送して目詰材で切
羽面をシールドして該切羽面に圧力をかけ砂・礫
質地盤の崩壊を防止しつつ掘削する砂・礫質地盤
用目詰材添加泥水シールド掘削工法において、ベ
ントナイトが含有され比重ρがρ＝1.03〜1.05の
低粘性の泥水の中に見掛比重が1.1の塩化カリウ
ム、パーライト及びプラスチツク粒体から選択さ
れた少なくとも一種類の目詰材を添加し、前記ベ
ントナイトの粒子と併用してコロイドから１mm以
下の粒度分布をもつ目詰材添加泥水を用いること
を特徴とする砂・礫質地盤用目詰材添加泥水シー
ルド掘削工法。