JPH039279B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、覆工セグメントと地山との間隙に裏
込材を案内するための裏込材供給管内に残存する
裏込材が硬化することを防止するための方法に関
する。

（従来技術） シールド式トンネル掘進方法では、シールド本
体の前進に伴ない該シールド本体の後部で覆工セ
グメントが組み立てられ、この覆工セグメント
と、地山との間には、シールド本体内から該シー
ルドの外方へ伸長する裏込材供給管を経て、セメ
ント成分を含む裏込材が注入される。

前記裏込供給管を裏込材が連続的に流れている
ときには、裏込材が前記供給管内で硬化すること
はない。しかしながら、シールド本体の前進に伴
なう覆工セグメントの新たな組み立て、作業員の
交代あるいは掘進作業の休止等によつて裏込材の
注入作業が休止されると、前記供給管内に残存し
た裏込材が硬化することがあり、特に、裏込材料
に硬化促進材が添加されているときには、その傾
向が短時間で強く現われる。このような裏込材の
前記供給管内での硬化は、注入再開時の裏込材注
入作業を困難にする。

そこで、従来では、前記供給管内で硬化しよう
とする裏込材を硬化の始まる前に予め前記供給管
から除去して該供給管内に裏込材を残存させない
ことを基本構想とし、前記供給管のシールド本体
外方で後方へ伸長する先端部分に残存する裏込材
を前記供給管の放出口から押し出すためのピスト
ンを設け、裏込注入作業の休止後、前記ピストン
をシリンダ装置により作動させて前記供給管の先
端部分に残存する裏込材を前記供給管の放出口か
ら排出させ、あるいは前記供給管に残存する裏込
材を高圧水により前記注入管から洗い流すことが
試みられていた。

しかしながら、前者の方法では、ピストンを作
動させるためのシリンダ装置をシールド本体の外
周面に設ける必要があることから構成が複雑化す
ることに加えて、シールド本体の前進時に該シー
ルド本体に固定された前記シリンダ装置が地山を
乱すことがあり、さらに前記注入管の前記先端部
分を除く他の部分を清掃することはできず、この
先端部分を除く他の部分で裏込材が硬化してしま
う等の問題がある。また、後者の方法では、前記
洗浄に使用した高圧水の処理が問題となる。

（目的） 従つて、本発明の目的は、裏込材の注入休止中
に裏込材供給管内で裏込材が硬化することを防止
する方法を提供することにある。

（構成および作用効果） 本発明は、セメント成分を含む裏込注入材が硬
化を始めるか否かは該裏込注入材のPH値に依存す
ることに着目し、裏込材の注入休止中、裏込材供
給管の放出口に至る部分に、セメント成分を含む
裏込材と、該裏込材のPH値の低減を図るための炭
酸ガスとの混合物を満たしておくことを特徴とす
る。

本発明によれば、前記裏込材に混合された炭酸
ガスは前記裏込材と反応することによつて該裏込
材のPH値をこれが硬化することのない例えば10以
下の値に低下させることから、前記供給管内での
前記裏込材料の硬化が防止され、炭酸ガスとの混
合物として前記供給管に満たされた前記裏込材
は、前記放出口からの地下水の侵入を防止する。

炭酸ガスとの混合物として前記供給管に満たさ
れた前記裏込材は、裏込材注入作業の再開によつ
て前記供給管内を圧送される裏込材によつて前記
供給管から前記放出口を経て放出された後、炭酸
ガスが混合されていない新たな裏込材と混ざるこ
とによつてそのPH値を硬化が可能な値に上昇させ
る。従つて、炭酸ガスとの混合物として前記供給
管に満たされた前記裏込材は、裏込材注入作業の
再開後に適正な裏込材として使用することがで
き、また炭酸ガスは許容量が5000PPMという極
めて毒性の低いガスでありかつ炭酸ガスが供給さ
れるのは極めて短時間であることから、炭酸ガス
を使用することによる格別な後処理が必要となる
ことはない。

また、炭酸ガスと裏込材との混合物を前記供給
管に供給するためにシールド本体にシリンダ装置
等を設ける必要はなく、比較的単純な構成によつ
て前記供給管内のほぼ全域に渡る領域で裏込材の
硬化を防止することができ、従来のような地山の
乱れを生じることもない。

（実施例） 本発明が特徴とするところは、本発明の方法を
実施するための装置の一例を示す図示の実施例に
ついての以下の説明により、さらに明らかになろ
う。

第１図に示すいわゆる土圧バランス型シールド
式トンネル掘進装置１０は、そのシールド本体１
２の前部で回転カツタヘツド１４を支承すると共
にシールド本体１２内を前方の加圧領域１６と後
方の大気領域１８とに区画する隔壁２０を備え、
また該隔壁の後方に、セグメント２２に反力を担
わせてシールド本体１２を推進させるジヤツキ２
４を備える。

カツタヘツド１４は、その回転軸１４ａに設け
られたギヤ２６および該ギヤに噛合するピニオン
２８を介して回転軸１４ａに接続された駆動装置
３０の作動により回転され、カツタヘツド１４に
よつて掘削されたずりは、例えば、掘進装置１０
の掘進に応じて作動される駆動装置３２を有する
スクリユーコンベア３４の作動によつて、加圧領
域１６内の圧力低下を招くことなく、大気領域１
８に開放する前記スクリユーコンベアの放出口３
６から順次排出される。前記加圧領域１６内のず
りに止水性および流動性を与えるための起泡を加
圧領域１６に注入することができる。

掘進装置１０の進行に応じて、掘削壁面３８を
覆うべく、地山から間隔をおいて順次新たなセグ
メント２２が付加的に組み立てられ、この覆工セ
グメント２２と掘削壁面３８との間隙を満たすた
めの裏込材注入装置４０が前記掘進装置１０に関
連して設けられている。

前記注入装置４０は、図示の例では、裏込材送
給管４２および硬化促進剤送給管４４を経てそれ
ぞれ圧送される裏込材および硬化促進剤を混合す
るための混合器４６と、該混合器で硬化促進材を
添加、混合された裏込材をセグメント２２と掘削
壁面３８との間隙に案内すべく前記混合器４６か
らシールド本体を貫通して外方へ伸長しかつ該シ
ールド本体に沿つて後方へ伸長する裏込材供給管
４８とを含み、該裏込材供給管はシールド本体の
テールエンドの後方で前記間隙に開放する放出口
５０に帰する。

前記裏込材送給管４２には、第２図に示されて
いるように、裏込材の混合器４６への送給を断続
するための第１の開閉バルブ５２が設けられてお
り、硬化促進剤送給管４４には硬化促進剤の混合
器４６への送給を断続するための第２の開閉バル
ブ５４が設けられている。裏込材として、セメン
トを主成分とするモルタルあるいはセメント懸濁
液のような、従来よく知られた裏込材料を用いる
ことができ、硬化促進剤として、硅酸ソーダ水溶
液を用いることができる。

また、前記混合器４６には、炭酸ガス源たる液
化炭酸ガスボンベ５６から伸長する炭酸ガス送給
管５８が接続されている。炭酸ガス送給管５８に
は、炭酸ガスの混合器４６への送給を断続するた
めの第３の開閉バルブ６０が設けられ、また該開
閉バルブと前記ボンベ５６との間には、炭酸ガス
の気化を促進するためのヒータのような加熱手段
６２および流量調整用バルブ６４が設けられてい
る。

裏込注入に際しては、炭酸ガス送給管５８に設
けられた第３の開閉バルブ６０が閉状態におか
れ、第１および第２の両バルブ５２および５４が
開放動作されることから、混合器４６には、炭酸
ガスが供給されることはなく、前記裏込材および
硬化促進剤が所定の割合で供給される。従つて、
混合器によつて硬化促進剤が添加、混合された裏
込材は前記供給管４８を経てその放出口５０から
セグメント２２と掘削面３８との間隙に案内され
る。硬化促進剤を添加された前記裏込材は、３〜
15秒でゲル化を開始し、30〜60分程度で硬化す
る。

裏込注入の休止あるいは停止に際しては、裏込
材送給管４２に設けられた第１の開閉バルブ５２
が引続き開放状態におかれるが、硬化促進剤送給
管４４に設けられた第２の開閉バルブ５４が閉動
作され、炭酸ガス送給管５８に設けられた第３の
開閉バルブ６０が開放動作される。その結果、前
記混合器には、硬化促進剤が供給されることはな
く、前記裏込材および炭酸ガスが所定の割合で供
給されることから、混合器４６によつて混合され
た炭酸ガスと裏込材との混合物は前記供給管４８
内をその放出口５０へ向けて圧送される。前記混
合物が前記放出口５０に達し、前記供給管４８内
が前記混合物で満たされると、第１および第３の
開閉バルブ５２および６０が閉動作され第２の開
閉バルブ５４と同様な閉状態におかれる。

前記供給管４８内の前記混合物すなわち炭酸ガ
スが添加、混合された前記裏込材は、そのPH値を
炭酸ガスとの反応によつて硬化しない、例えば10
以下の値に低下されることから、前記供給管４８
内で硬化することなく該管内に充填される。この
非硬化状態で前記供給管４８内に保持される前記
混合物は、裏込注入の再開まで、前記放出口５０
からの地下出納の侵入を阻止する作用をなす。

前記裏込材を非硬化状態におくべくそのPH値を
10以下に低下させるのに必要な炭酸ガス量は、前
記裏込材中のセメント量によつて変化するが、一
般的には、１の裏込材に対し炭酸ガスは１気圧
換算で３〜８程度であり、炭酸ガスは前記送給
管５８を経て数Kg／cm²の圧力で混合器４６に注入
されることから、前記送給管４２および５８をそ
れぞれ流れる裏込材および炭酸ガスの流量割合
は、ぼほ１：１に設定すればよい。

裏込注入の再開時には、前記したように、第３
の開閉バルブ６０が閉状態におかれた状態で、第
１および第２の両バルブ５２および５４が開放動
作され、これにより混合器４６で硬化促進剤が添
加、混合された裏込材が新たに前記供給管４８へ
圧送される。この新たな裏込材の供給が開始する
と、前記供給管４８内に非硬化状態で保持されて
いた、炭酸ガスと裏込材との前記混合物は、前記
放出口５０からセグメント２２と掘削面３８との
間隙に放出され、硬化促進剤が添加、混合された
順次送給される裏込材と混ざることから、そのPH
値を例えば11以上の値に増大させ、前記間隙で硬
化する。

従つて、従来のような裏込材供給管内に残存す
る裏込材を押し出すためのピストンを前記供給管
内に設けることなく、従つて、該ピストンを作動
させるためのシリンダ装置をシールド本体の外周
に設けることなく、かつ前記裏込材供給管を洗浄
するための高圧水を用いることなく前記供給管内
での裏込材の硬化を防止することができることか
ら、比較的単純な構成で地山を乱すことなくしか
も格別な後処理を施すことなく前記供給管内での
裏込材の硬化を防止することができ、これにより
裏込注入作業を容易に再開することができる。

前記第１ないし第３の開閉バルブ５２，５４お
よび６０をそれぞれ電磁バルブとし、該電磁バル
ブの作動を制御回路により連続的に制御すること
により、裏込注入開始時および休止時の少なくと
も一方における各開閉バルブ５２，５４および６
０の前記した一連の作動を自動化することができ
る。また、裏込注入休止時の信号として、シール
ド掘進装置１０の停止信号を前記制御回路に入力
させることにより、掘進作業が停止したときに、
自動的に前記供給管４８内に炭酸ガスと裏込材と
の混合物で充填させると共に裏込材注入作業を停
止させることができる。さらに、前記供給管に裏
込材注入圧力の異常上昇を検出するための圧力検
出手段を設け、該圧力検出手段からの信号を裏込
注入休止時の信号として、前記制御回路に入力さ
せることにより、裏込材注入圧力が異常に上昇し
たとき、自動的に前記供給管４８内を炭酸ガスと
裏込材との混合物で充填させると共に裏込材注入
作業を停止させることができる。

前記したところでは、混合器４６への炭酸ガス
の送給開始と同時に硬化促進剤の送給を停止した
例について説明したが、該硬化促進剤の前記混合
器への送給の断続を裏込材の前記混合器への送給
の断続と一致させることができる。すなわち、裏
込材の注入作業の休止時、前記供給管４８内を炭
酸ガスと、硬化促進剤が添加された裏込材との混
合物によつて満たすことができる。前記硬化促進
剤は、それ単独で炭酸ガスと混合されると、ゲル
化するが、前記裏込剤に添加、混合された状態で
はゲル化することはなく、従つて、該混合物は硬
化促進材を含まない裏込材と炭酸ガスとの前記混
合物と同様な作用、効果を奏する。しかしなが
ら、前記混合器４６内における前記硬化促進剤と
炭酸ガスとの不意の反応を確実に防止する上で、
前記したように、混合器４６への炭酸ガスの送給
開始と同時に硬化促進剤の送給を停止することが
好ましい。

また、前記したところでは、硬化促進剤が添加
された裏込材を案内する裏込材供給管に裏込材と
炭酸ガスとの混合物を満たす例について説明した
が、裏込材料源から前記シールド本体を経て地山
とセグメントとの間隙に伸長する裏込材供給管内
での裏込材の硬化を防止すべく該供給管に裏込材
と炭酸ガスとの混合物を満たすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法が適用されるシール
ド掘進装置を概略的に示す縦断面図であり、第２
図は第１図に示した裏込注入装置を概略的に示す
ブロツク図である。 １０：シールド掘削装置、１２：シールド本
体、２２：セグメント、４６：混合器、４８：裏
込材供給管、５０：放出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シールド本体の前進に応じて該シールド本体
   の後方に配置されたセグメントと地山との間隙に
   裏込材を案内するための裏込材供給管の放出口に
   至る部分に、裏込材の注入休止中、炭酸ガスと、
   セメント成分を含む裏込材との混合物を満たして
   おくことを特徴とする、裏込材硬化防止方法。 ２ 前記裏込材は、モルタルである、特許請求の
   範囲第１項に記載の裏込材硬化防止方法。 ３ 前記裏込材には硬化促進剤が添加されてい
   る、特許請求の範囲第１項に記載の裏込材硬化防
   止方法。 ４ 前記裏込材供給管は前記裏込材に前記硬化促
   進材を混合するための混合器から前記シールド本
   体の外方に伸長し、前記炭酸ガスは前記混合器で
   前記裏込材と混合される、特許請求の範囲第３項
   に記載の裏込材硬化防止方法。 ５ 前記硬化促進材は硅酸ソーダである、特許請
   求の範囲第３項に記載の裏込材硬化防止方法。