JPH0410558B2

JPH0410558B2 -

Info

Publication number: JPH0410558B2
Application number: JP59203833A
Authority: JP
Priority date: 1984-09-28
Filing date: 1984-09-28
Publication date: 1992-02-25
Also published as: JPS6183798A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の技術分野）本発明は、シールド式トンネル掘進方法に関
し、特に、切羽地盤のロータリカツタに対する掘
削抵抗の軽減またはずりに対する流動性および止
水性の付与のために、シールド本体の隔壁前方で
地盤またはずりに気泡を付与し、ロータリカツタ
または撹拌装置の作動に伴なつて気泡が混入した
ずりを隔壁の後方へ排出しつつ掘進するシールド
式トンネル掘進方法に関する。

（発明の目的）本発明の目的は、隔壁前方で地盤またはずりに
消泡し難い強い気泡を注入または付与して切羽と
ロータリカツタとの間の摩擦抵抗の一層の軽減と
ずりの流動性および止水性の一層の向上とを図る
ことにある。

（発明の構成、作用効果）本発明は、上記の目的を達成するために、高粘
度の起泡剤溶液を発泡処理して生じる気泡をずり
に混入することを基本的構想とするものであり、
水溶性の増粘剤および起泡剤の混合水溶液を起泡
処理して得た気泡をシールド本体の隔壁前方で地
盤またはずりに付与し、その後気泡を混入したず
りをそれが止水性と流動性とを維持する間に隔壁
の後方へ排出することを特徴とする。

本発明によれば、気泡が高粘性の起泡剤溶液を
発泡処理して生じたものであることにより、空気
を封じ込めた薄い膜状の物質は破れ難く、すなわ
ち、土粒子間に作用する間隙水圧や土圧に対する
抵抗力が大きいため、ずり中に混入させ易くまた
安定的に気泡状態を維持するので、切羽地盤とロ
ータリカツタとの間に介在しまたはずり中にあつ
て、ロータリカツタの回転抵抗をより効果的に減
じまたはずりの流動性および止水性を高めること
ができる。

（実施例）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の後部にセグメント１４に反力を担わせて該シ
ールド本体を推進させるジヤツキ１６を備え、ま
た前部には回転カツタヘツド１８を支承すると共
にシールド本体内を前方の加圧域２０と後方の大
気圧域２２とに分かつ隔壁２４を備える。

カツタヘツド１８にはカツタフエイスから切羽
に向けられた複数の開口２６が設けられており、
該開口にはカツタヘツドおよびその回転軸中を伸
びる管２８が接続されている。管２８には、後述
の混合水溶液を発泡処理して得た気泡が供給され
る。また、隔壁２４には、ずりに気泡を供給する
ための管３０が配置されており、該管の端部は開
口３２に帰している。さらに、隔壁２４には、ず
りと気泡とを撹拌混合して両者の混合度を高める
ために、複数のアジテータ３４が設けられてい
る。

前記混合水溶液は、水溶液の増粘剤および起泡
剤の水溶液で、気泡はこれを起泡処理して得たも
のである。前記混合水溶液は、まず水に水溶性の
増粘剤を溶解して粘性が20℃で回転粘度計粘度
200〜2000cpの水溶液をつくり、次いで起泡剤を
0.2〜0.6％（容積率）混合して得る。逆に、水に
まず起泡剤を溶解し、次いで起泡剤の水溶液に水
溶性の増粘剤を溶解しようとしても、撹拌して起
泡剤を水に溶解させようとする限り気泡を発生し
てしまうので、結果的に増粘剤を添加する意味が
ほとんどなくなり、強い気泡を生じさせることは
できない。

水溶性の増粘剤として、次のような高分子材料
を使用することができ、この高分子材料には、植
物系に属するアラビヤゴム、トラガントゴム、ア
ルギン酸塩、コーンスターチ等および動物系に属
するゼラチン、カゼイン等の天然物と、加工およ
び変性デンプン系に属する可溶性でんぷん、カチ
オンでんぷん等およびセルロース系に属する
CMC（カルボキシメチルセルロース）、MC（メチ
ルセルロース）、HEC（ヒドロキシエチルセルロ
ース）等の半天然物と、ビニル系に属するPVA
（ポリビニルアルコール）、PVP（ポリビニルピロ
リドン）等、およびPEO（ポリエチレンオキサイ
ド）、ポリリン酸塩等の合成物を使用することが
できる。また、起泡剤としては、例えば、ポゾリ
ル物産(株)のポゾリス No.505（商品名）がある。

実験によれば、水100に対する容積率（以下、
同じ）として0.5〜2.0％の増粘剤CMCをまた0.2
〜0.6％の起泡剤をそれぞれ順次に水に混合して
得た混合水溶液の粘性を回転粘度計粘度で100〜
3000cpとし、この混合水溶液と高圧空気とを混
合して生じた気泡との容積比すなわち発泡倍率を
３〜12倍の低発泡倍率とし、さらにずりと気泡と
の容積比である気泡混入率を30％としたとき、ロ
ータリカツタの掘削抵抗の軽減および気泡混入ず
りによる止水性と該気泡混入ずりの流動性に好ま
しい結果が得られた。

再び第１図を参照するに、隔壁２４には大気圧
域２２に設置されたスクリユーコンベア３６が内
部を加圧域２０に連通させて取り付けられる。こ
のスクリユーコンベア３６は、ずりを隔壁前方の
加圧域２０から後方の大気圧域２２へ排出する中
間的な排出域を構成し、スクリユーコンベア３６
にはそのケーシング３８およびシヤフト４０を経
て内部に粘性低下剤および消泡剤の混合物を供給
する装置４２が連結されている。

本発明に従つて生じた気泡が安定した強い気泡
であるために、上記の粘性低下剤および消泡剤の
混合物を気泡混入のずりに排出域において予め混
入しておくことが、ずり中の気泡を土捨場である
いはそこに至る前に早期に消去する上で有利であ
る。

供給装置４２は、上記混合物の供給源４２ａお
よびこれに接続された管４２ｂ，４２ｃを含む。
管４２ｂ，４２ｃは、スクリユーコンベア３６の
全長の、隔壁側から約三分の一の位置で上記混合
物をずりに添加するように、ケーシング３８およ
びシヤフト４０にそれぞれ開口３８ａおよび４０
ａが設けられている。

スクリユーコンベア３６は、隔壁２４とは反対
側の端部に開閉部４４を備え、該開閉部の下方に
はずり出し用のベルトコンベア４６が設置されて
いる。

スクリユーコンベア３６内に切羽掘削、シール
ド本体１２の推進およびこれに伴う加圧域２０中
の圧力上昇に従つて入り込んだ気泡混入ずりは、
ケーシング３８内を送られてそのほぼ三分の一の
範囲を移動したところで、管４２ｂ，４２ｃを経
て供給される上記混合物の添加を受け、スクリユ
ーシヤフトの回転によつて生じる送りと撹拌の作
用によりずりと混合される。その結果、気泡が消
えると共に、起泡に際して使用された水溶性の増
粘剤すなわち気泡を形成する薄膜物質は、その粘
度が水とほぼ同程度まで低下するので、ずりは切
羽地盤にあつたと同一の自然と土砂の状態に戻
る。気泡混入ずりは、その流動性のために、スク
リユーコンベア３６から急激に排出されるおそれ
があるが、前記のように消泡されることにより圧
密を生じ、これにより急激な排出が防止される。

排出域であるスクリユーコンベア３６内で消泡
されたずりは、開閉部４４へ向け移動する間に次
第に圧密し、スクリユーコンベア３６内全域に気
泡混入ずりが充満すると同様の止水性を維持する
ことができる。したがつて、開閉部４４を開放し
て無気泡状態に復したずりを大気圧域２２中のベ
ルトコンベア４６上に放出しても加圧域２０内に
圧力降下を招くことはなく、切羽の安定に必要な
所定の圧力を維持することができる。

第２図に示す例は、加圧域２０と連通する排出
域を回転ドラム型のずり出し装置３７によつて構
成した例を示す。このずり出し装置は、隔壁２４
に結合されケーシング３８内にあつて駆動回転さ
れるドラム３９を備え、該ドラムには内部を偏心
的に横切る仕切板４１とドラム３９内にずりを受
け入れかつ排出するための開口４３とが設けられ
ており、また前記ケーシング３８には開閉部４４
が設けられている。

ドラム３９の時計方向への角度的回転によつて
加圧域２０から開口４３を経てドラム３９の内部
に受け入れられたずりには、ドラム３９の引き続
く回転により開口４３に供給装置４２の管４５か
ら供給される消泡剤および粘性低下剤の混合物が
添加される。ドラム３９のさらに引き続く角度的
回転により第２図に示す位置すなわち開口４３が
開閉部４４と整合する位置に至る間にずりと上記
混合物とが撹拌混合され、ずり中の気泡は消され
る。その後、ドラム３９が図示の位置に停止する
間に開閉部４４が開放されると、無気泡化したず
りはドラム３９からケーシング３８の開閉部４４
を経てベルトコンベア４６上に放出され、引き続
き大気圧域２２を後方へ搬出される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に供されるシールド式ト
ンネル掘進装置の一例を示す概略的な縦断面図、
第２図は第１図に示した装置の変形例を示す縦断
面図である。１０：シールド式トンネル掘進装置、１２：シ
ールド本体、１８：カツタヘツド、２０：加圧
域、２２：大気圧域、２４：隔壁、２６，３２：
気泡供給管の開口。

Claims

【特許請求の範囲】１水溶性の増粘剤および起泡剤の混合水溶液を
起泡処理して得た気泡をシールド本体の隔壁前方
で地盤またはずりに付与し、その後気泡を混入し
たずりを隔壁後方に排出することを含む、シール
ド式トンネル掘進方法。２前記混合水溶液は、水に水溶性の増粘剤を溶
解して粘性が20℃、100〜3000cpの水溶液をつく
り、次いで起泡剤を0.2〜0.6％混合してなる、特
許請求の範囲第１項に記載の方法。３前記起泡処理は、前記混合水溶液と高圧空気
とを混合して３〜12倍の発泡倍率で発泡させるこ
とからなる、特許請求の範囲第１項に記載の方
法。４前記気泡を混入したずりにおける気泡の混入
率は約30％である、特許請求の範囲第１項に記載
の方法。