JPH04357294A - 切羽前方地盤特性測定装置及び切羽前方地盤特性測定方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はシールド工法に於ける
切羽前方地盤特性測定装置及び切羽前方地盤特性測定方
法に関するもので、主に、シールドトンネルの急曲線部
分の施工に適用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、トンネルの急曲線部分をシール
ド工法によって施工する場合、地山の強度、すなわち地
盤の推進反力、矯正反力（切羽地山）及び掘削壁の自立
性があるか否かによって補助工法（地盤改良）の必要性
が決まる。そして、この補助工法を必要とするか否かに
よって工事費が大きく左右する。

【０００３】このため、シールド工法による急曲線部分
の施工に際しては、掘進に必要な地盤強度（地盤推進反
力等）と現時点での地盤強度がどの程度あるのかを予め
調査し、把握しておく必要がある。

【０００４】従来、この地盤強度を調査する方法として
、幾つか実施されているが、例えば、ボーリングによる
方法が一般に知られている。

【０００５】この方法は掘進ルートに沿って地表面から
間欠的にボーリングを行い、そのボーリング結果から地
盤強度を推定し、必要な場合には、地上から地盤改良を
行うものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このボーリン
グによる調査方法では地盤特性を逐一把握できない為、
調査精度の低下が免れない。

【０００７】また、今後の飛躍的進歩が期待される、い
わゆる大深度施工の場合には、削孔長が長くなる為、施
工能率の低下が免れない。

【０００８】また、最近では、シールド掘進機のスキン
プレートとカッターフェイス外周に土水圧計、押し出し
検知板、油圧ジャッキ作動による押し出し検知板等の計
器類を取り付け、ややシステム化して地盤強度の推定に
必要な数値を計測する方法も実施されているが、精度の
点で劣る。

【０００９】この発明はこのような前記従来の課題を解
消する為に提案されたもので、シールド掘進機の切羽前
方地盤の地盤特性を逐一推定し、その都度、地盤改良の
必要性を判断しつつ掘進することにより、より精度の高
い経済的なシールド施工を可能にした切羽前方地盤特性
測定装置及び切羽前方地盤特性測定方法を提供すること
を目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
にこの発明に係る切羽前方地盤特性測定装置は、シール
ド掘進機のカッターヘッド中央部、或いは任意位置の複
数個所に送排泥方式の削孔装置と孔内載荷試験装置とを
備えた測定管を設置してなるものである。

【００１１】また、この発明に係る切羽前方地盤特性測
定方法は、シールド掘進機の切羽前方地盤の地盤特性を
、孔内載荷試験結果より推定し、その結果を予め設定さ
れたシールド掘進機の姿勢制御に必要な地盤特性と比較
することにより、切羽前方地盤の地盤改良の必要性を判
断するものである。

【００１２】

【実施例】以下、この発明に係る切羽前方地盤特性測定
装置及びその切羽前方地盤特性測定方法を図示する一実
施例に基づいて説明する。

【００１３】第１図及び第２図に於いて、シールド掘進
機Ａの中心部に鞘管Ｂが水平に設置され、この鞘管Ｂの
中に、この発明に係る切羽前方地盤特性測定装置の測定
管１が設置されている。

【００１４】その構成を説明すると、外管２の中に送排
泥管兼駆動軸３が挿通され、送排泥管兼駆動軸３は送泥
管４と排泥管５から構成されている。

【００１５】外管２及び送排泥管兼駆動軸３は、共に金
属製の剛体円筒より形成されている。

【００１６】また、送排泥管兼駆動軸３は外管２の先端
部まで通して挿通されている。

【００１７】外管２の側面部には、矩形もしくは円形、
或いは楕円形の孔６，６　が外管２の半径方向に向かい
合って形成されている。

【００１８】また、孔６，６　は外管２の長手方向に一
定間隔おきに形成され、各孔６の中に孔６の形状に対応
した形状の載荷板７がそれぞれ設置され、さらに、その
内側に載荷ジャッキ８が設置されている。

【００１９】載荷板７，７　は孔内載荷試験を行うもの
で、載荷ジャッキ８の働きによって外管２の半径方向に
自由に移動し、孔６，６　より外管２の外側に突出でき
る構成になっている。

【００２０】また、載荷板７，７　には孔内載荷試験結
果を解析する為のコンピューター９が接続されている。

【００２１】なお、載荷板７，７　は一個ではなく複数
個設け、且つ、可能な限り大型化すれば、一度に複数個
所の載荷試験を行うことができると共に極めて精度の高
い載荷試験を行うことができる。

【００２２】送排泥管兼カッター駆動軸３の先端部には
、カッター１０が取り付けられ、基端部にはカッター駆
動装置１１と送排泥水スィベル１２が設置されている。

【００２３】カッター駆動装置１１は送排泥管兼カッタ
ー駆動軸３を介してカッター１０を回転する為の動力源
である。また、送排泥水スィベル１２には送排泥水管４
，５　が接続されている。

【００２４】このように構成された測定管１は推進ジャ
ッキ１３と自動チャッキング装置１４によって鞘管Ｂの
先端部よりシールド掘進機Ａの前方に自由に押し出せる
構成になっている。

【００２５】また、送排泥管兼駆動軸３の先端部よりベ
ントナイト泥水等の泥水を噴射しつつカッター１０を回
転することにより切羽前方の地盤を削孔することができ
る構成になっている。

【００２６】続いて、地盤特性の測定方法について説明
する。

【００２７】測定管１をシールド掘進機Ａの切羽前方の
地盤中に削孔しながら押し込む。

【００２８】続いて、載荷ジャッキ８を作動させること
により、載荷板７，７によって孔壁を加圧し、そのとき
の孔壁面の変形量（孔内の拡がり具合）を測定する。

【００２９】載荷板７，７　による載荷パターンは、対
象土質に応じて、適宜決定するものとするが、一般的な
測定の荷重と変形量のパターンは、孔壁に加わる圧力を
０．２　ｋｇ／ｃｍ２　ピッチ程度、又は予想される最
大圧力の１／１０〜１／２０ｋｇ／ｃｍ２程度とし、各
圧力段階でその圧力を２分間一定に保ち、この間に生ず
る変形量を加圧の瞬間から１５秒、３０秒、１分、２分
と測定しながら、順次圧力を上昇させ２分間に生ずる変
形量が著しく進む状態まで加圧する。

【００３０】そして、コンピューター９によって各圧力
段階に於ける測定値に圧力・体積補正を行い、続いて、
補正後の測定結果をコンピューター９によって解析する
ことにより地盤反力係数と地盤の変形係数を求め、これ
より地盤の強度定数（地盤の粘着力と地盤の内部摩擦角
）を自動的に推定し、その値より地山の掘削壁の自立性
、地山の推進反力の有無及び矯正反力の有無等を自動的
に推定する。

【００３１】また、コンピューター９によってこの推定
結果を、予め設定したシールド掘進機の姿勢制御に必要
な地盤特性と比較・検討して切羽前方地盤の地盤改良の
必要性を自動的に判断する。

【００３２】なお、孔内載荷試験結果の解析は、従来一
般に行われているボーリング孔内載荷試験の解析方法に
基づいて行うものとする。

【００３３】ところで、測定管１は必ずしも切羽中央部
に設置する必要はなく、設置位置及び向きを自由に変更
できる構造とすれば、たとえば、切羽ａの掘削土取り込
み口から切羽前方の地盤中に押し込むことにより切羽前
方地盤の中心部だけでなく、その周辺地盤の試験も可能
になり、測定精度を著しく高めることができる。

【００３４】

【発明の効果】この発明は以上の構成からなるので以下
の効果を有する。

【００３５】■　　測定管は送排泥方式によって削孔し
つつ地盤中に押し込む構造になっている為、地山を乱さ
ないで孔内載荷試験を行うことができる。

【００３６】したがって、地盤の強度定数（地盤の粘着
力と地盤の内部摩擦角）を正確に推定することができる
。

【００３７】■　　シールド掘進機が停止したわずかの
時間を利用して載荷試験を行い、その試験結果より直ぐ
に地盤強度を推定することができる。

【００３８】したがって、載荷試験のために本工事が大
幅に遅れる等といったことはなく、掘進作業と並行して
切羽前方の地盤特性を逐一把握することができて効率が
極めてよい。

【００３９】■　　地上からの作業が全くない為、地上
に影響されないで切羽前方の未だ乱されていない地盤の
特性を逐一把握することができる。

【００４０】また、地層の変化、地盤のゆるみ具合、空
洞等の検知も可能である為、切羽の崩壊等を防いで安定
した掘進管理を行うことができる。

【００４１】■　　姿勢制御の為に必要な地盤反力に応
じた地盤改良を行うことができる為、特に、曲線部分の
施工に於いて、より精度の高い、経済的な掘進管理を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】切羽前方地盤特性測定装置を設置したシールド
掘進機の縦断面図である。

【図２】切羽前方地盤特性測定装置の測定管の一部縦断
面図である。

【符合の説明】

Ａ…シールド掘進機、Ｂ…鞘管、１…測定管、２…外管
、３…送排泥管兼駆動軸、４…送泥管、５…排泥管、６
…孔、７…載荷板、８…載荷ジャッキ、９…コンピュー
ター、１０…カッタ−、１１…カッター駆動装置、１２
…送排泥水スィベル、１３…推進ジャッキ、１４…自動
チャッキング装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　　　シールド掘進機のカッターヘッド
   中心部、或いは任意位置の複数個所に送排泥方式の削孔
   装置と孔内載荷試験装置を備えた測定管を設置してなる
   ことを特徴とする切羽前方地盤特性測定装置。
2. 【請求項２】　　　　シールド掘進機の切羽前方地盤の
   地盤特性を、孔内載荷試験結果より推定し、その結果を
   予め設定されたシールド掘進機の姿勢制御に必要な地盤
   特性と比較することで、切羽前方地盤の地盤改良の必要
   性を判断することを特徴とする切羽前方地盤特性測定方
   法。