JPH07109157B2 - シールド掘進機を利用する地盤改良方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、シールド掘進機によりトンネルを長距離掘
進する場合、掘進途中でシールド掘進機を利用して地盤
を改良する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

シールド掘進機によりトンネルを長距離掘進する場合、
掘進途中でカッタービットの交換，シールド機テールパ
ッキングの交換あるいはトンネルの地中接合等を行なう
必要が生じることがある。しかし、地中で前記交換作業
や接合作業を行なうためには、安全を考慮して、予め地
盤を強化するための地盤改良を行なわねばならない。

従来、シールド掘進機による掘進途中においてカッター
ビットを交換するために、地盤改良を行なう場合は、第
19図に示すように、地上から所要深度まで改良地盤９を
施工し、その改良地盤９にシールド掘進機10が到着する
前に、地上から深礎工11を施工し、次にシールド掘進機
10の前部を深礎工11に貫入させ、作業員が深礎工11内の
下部に入って回転カッタディスク２に装着されているビ
ットを交換している。

また地中でトンネルを接合する場合は、第20図および第
21図に示すように、接合位置に到着した先行シールド掘
進機10Aに後続するセグメント覆工13Aの周囲から、多数
の凍結管14を、先行シールド掘進機10Aを囲む截頭円錐
面上に並ぶように地中に挿入し、次いで各凍結管14内に
冷媒を循環させて、先行シールド掘進機10Aを囲む凍土1
5を形成し、次に後行シールド掘進機10Bが接合位置に到
着したのち、後行シールド掘進機10Bに後続するセグメ
ント覆工13Bの周囲から、多数の凍結管18を、後行シー
ルド掘進機10Bを囲む截頭円錐面上に並ぶように地中に
挿入し、次いで各凍結管18内に冷媒を循環させて、後行
シールド掘進機10Bを囲む凍土19を形成し、各凍土15,19
を凍着させることにより、２機のシールド掘進機の間に
止水ゾーンを設け、次に各シールド掘進機の前部の回転
カッタディスクおよびシールド掘進機の外筒内の部材を
撤去して、トンネルの地中接合作業を行なっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来のビット交換のための改良地盤施工および深礎
工施工の場合は、予め地上から改良地盤を施工すると共
に、その改良地盤９に深礎工11を施工する必要があるの
で、工費が高くなると共に工期が長くかかり、かつ地上
からの施工であるので、施工条件の制約を受けると共
に、深礎工を施工する際に危険を伴うという問題があ
る。

また前記従来の接合のための凍土施工の場合は、シール
ドトンネル内から全ての作業を行なうことができるとい
う利点を有するが、凍土形成のための工費が高くかつ工
期が長くかかるという問題がある。

この発明は、シールド掘進機を利用して、短工期で経済
的にかつ安全に地盤を改良することができるシールド掘
進機を利用する地盤改良方法を提供することを目的とす
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、この発明のシールド掘進機
を利用する地盤改良方法においては、シールド掘進機１
における回転カッタディスク２の周囲に、ディスク半径
方向に延長すると共にカッタ移動用液圧シリンダ３によ
りディスク半径方向に移動される複数のスライドカッタ
４を、ディスク周囲方向に間隔をおいて設け、各スライ
ドカッタ４をディスク中心側に引込ませた状態で、回転
カッタディスク２を回転させながらシールド掘進機１を
前進させてトンネルを掘進し、かつシールド掘進機１の
テール内でセグメント５を組立連結、次に地盤改良場所
において、シールド掘進機１の後部に位置するセグメン
ト５を取外すと共に、前記シールド掘進機１が後退する
部位に位置するセグメント５と地山の間の非凝結・固結
性裏込材17をトンネル内に排出しながら、各スライドカ
ッタ４をディスク外周方向に突出させた状態で回転カッ
タディスク２を回転させ、同時に前記セグメント５が取
外されたスペース分だけ前記シールド掘進機１を後退さ
せ、前記工程の繰返しにより所要距離にわたるトンネル
全周の地盤改良を行なう。

またシールド掘進機１における回転カッタディスク２の
周囲に、ディスク半径方向に延長すると共にカッタ移動
用液圧シリンダ３によりディスク半径方向に移動される
複数のスライドカッタ４を、ディスク周囲方向に間隔を
おいて設け、各スライドカッタ４をディスク中心側に引
込ませた状態で、回転カッタディスク２を回転させなが
らシールド掘進機１を前進させてトンネルを掘進し、か
つシールド掘進機１のテール内でセグメント５を組立連
結し、次に地盤改良場所において、回転カッタディスク
２を回転させ、かつスライドカッタ４がトンネル周囲に
おける上下方向の一方を回動するとき前記スライドカッ
タ４を突出させると共に、スライドカッタ４がトンネル
周囲における上下方向の他方を回動するとき前記スライ
ドカッタ４を引込ませながら、シールド掘進機１を前進
させて、トンネル周囲における上下方向の一方の地盤を
掘削すると共にその掘削部に地盤改良材７を注入し、次
に回転カッタディスク２を回転させ、かつスライドカッ
タ４がトンネル周囲における上下方向の他方を回動する
とき前記スライドカッタ４を突出させると共に、スライ
ドカッタ４がトンネル周囲における上下方向の前記一方
を回動するときスライドカッタ４を引込ませながら、シ
ールド掘進機１を後退させて、トンネル周囲における上
下方向の他方の地盤を掘削すると共にその掘削部に地盤
改良材８を注入し、かつ回転カッタディスク２の前部に
生じる空間に地盤改良材８を充填することによっても、
前記目的を達成することができる。

〔作 用〕

トンネルの全周の地盤を同時に改良する場合は、回転カ
ッタディスク２に設けられている各スライドカッタ４を
回転カッタディスク２の外周から突出させた状態で回転
カッタディスク２を回転させながら、シールド掘進機１
を後退させて、シールド機本体６の全周の地盤を掘削す
ると共に、その掘削部および回転カッタディスク２の前
部に生じる空間に地盤改良材７を注入する。

またトンネル周囲の地盤を上下に分けて改良する場合
は、回転カッタディスク２を回転させ、かつスライドカ
ッタ４がトンネル周囲における上下方向の一方を回動す
るとき前記スライドカッタ４を突出させると共に、スラ
イドカッタ４がトンネル周囲における上下方向の他方を
回動するとき前記スライドカッタ４を引込ませながら、
シールド掘進機１を前進させて、トンネル周囲における
上下方向の一方の地盤を掘削すると共にその掘削部に地
盤改良材７を注入し、次に回転カッタディスク２を回転
させ、かつスライドカッタ４がトンネル周囲における上
下方向の他方を回動するとき前記スライドカッタ４を突
出させると共に、スライドカッタ４がトンネル周囲にお
ける上下方向の前記一方を回動するときスライドカッタ
４を引込ませながら、シールド掘進機１を後退させて、
トンネル周囲における上下方向の他方の地盤を掘削する
と共にその掘削部に地盤改良材８を注入する。

〔実施例〕

次にこの発明を図示の例によって詳細に説明する。

第14図ないし第18図はこの発明の方法を実施する場合に
使用するシールド掘進機の一例を示すものであって、中
央保持部材20の周囲に、ビット支持アーム21とそれより
も短かい４角形断面の中空アーム22とが、45゜の角度間
隔で交互にかつ放射状に配置されて固定され、前記中空
アーム22の先端部の巾方向の両側に、その中空アームに
対し直線的に延長するＶ形断面のガイド部材23が固定さ
れ、各ビット支持アーム21と中空アーム22およびガイド
部材23とは、円弧状の外周面板12を有する中空の前面盤
16およびその前面盤16内においてビット支持アーム長手
方向に間隔をおいて固定された複数の連結部材24を介し
て連結され、かつ前記ビット支持アーム21の前部におけ
る巾方向の両側と前記中央保持部材20の前部とに、多数
のカッタビット25が取付けられて、回転カッタディスク
２が構成されている。

このように構成された回転カッタディスク２は、円筒状
のシールド機本体６の前部に配置され、かつ回転カッタ
ディスク２の後部に配置された環状の支持部材26はシー
ルド機本体６に固定され、その支持部材26の内側に配置
された隔壁27は、支持部材26に対し回動不能にかつ前後
移動自在に嵌設され、さらに支持部材26と隔壁27とは、
支持部材周囲方向に間隔をおいて配置された複数の前後
移動用液圧シリンダ28を介して連結されている。

環状従動歯車29は、前記隔壁27に設けられている環状溝
に回転自在に嵌設されると共に、隔壁27に回転自在に嵌
設された連結リング30の後端部に固定され、その連結リ
ング30の前端部と回転カッタディスク２の後部とは、連
結リング周囲方向に間隔をおいて配置された多数の連結
部材31を介して連結され、かつ回転カッタディスク２の
中心部に固定された中心軸32は隔壁27に回転自在に嵌挿
され、さらに前記隔壁27の周囲に、液圧モータからなる
多数のカッタディスク回転用駆動装置33が配置され、そ
の駆動装置33は隔壁27に固定され、その駆動装置33の回
転軸に固定されたピニオン34は前記環状従動歯車29に噛
み合わされ、前記駆動装置33により回転カッタディスク
２が回転される。

回転カッタディスク半径方向に延長するスライド部材35
の両側面に設けられたＶ形断面のガイド溝36は前記ガイ
ド部材23に摺動自在に嵌合され、そのスライド部材35の
前部および後部における巾方向の両側に多数のカッタビ
ット37が固定され、前記スライド部材35とこれに固定さ
れたカッタビット37とによりスライドカッタ４が構成さ
れ、かつ前記スライド部材35の基端部に固定された支承
部材38は中空アーム22に摺動自在に嵌合され、さらに前
記スライドカッタ４の基端部と中央保持部材20とは、中
空アーム22内に配置されたカッタ移動用液圧シリンダ３
を介して連結され、前記前面盤16とビット支持アーム21
およびスライドカッタ４との間に掘削物排出用開口部が
設けられている。また前記前面盤16には、掘削物排出用
開口部を開閉するスリッドゲート70および開閉用液圧シ
リンダ71が設けられている。

後方から前方に向かって斜め下向きに傾斜している排土
筒39の前端部は、前記支持部材26の下部に設けれた排土
用開口部40の周縁に固定され、前記排土筒39内には、ス
クリュウ回転用駆動装置41により回転される排土用スク
リュウ42が収容され、かつ前記支持部材26の後部に配置
された多数のシールドジャッキ43は、シールド機本体６
に固定された環状保持部材44に挿入固定されると共に、
シールド機本体６に固定された環状反力支承部材45によ
り支承され、さらに前記環状保持部材44に、複数の牽引
杆挿通用透孔46が環状保持部材周囲方向に間隔をおいて
設けられている。

前記隔壁27に、マンホールが設けられると共にそのマン
ホールを開閉する蓋47が着脱自在に取付けられ、かつ回
転カッタディスク２の前面盤16における外周面板12に、
複数の注入口48（図18に示す）がディスク周囲方向に間
隔をおいて取付けられ、さらに回転カッタディスク２に
おける中央保持部材20の前部に複数の注入口62が設けら
れると共に、各ビット支持アーム21の前部にも複数の注
入口63が設けられている。

回転カッタディスク２の中心軸32に注入主管64が挿入固
定され、その注入主管64の後端部はスイベルジョイント
65およびホース66を介して地盤改良材圧送用ポンプ（図
示を省略した）に接続され、かつ前記注入口48は継手67
および中空の前面盤16内に配置されたホース66を介して
前記注入主管64に接続され、さらに前記注入口62,63は
注入材配管69を介して注入主管64に接続されている。ま
たシールド機本体６の前端部にも、注入ホース接続用継
手を備えている複数の注入口49がシールド機本体の周囲
方向に間隔をおいて取付けられている。

前述のように構成されたシールド掘進機において、カッ
タディスク回転用駆動装置33を運転して回転カッタディ
スク２を回転させると、その回転カッタディスク２の回
転に伴ってスライドカッタ４およびカッタ移動用液圧シ
リンダ３等が回転する。

第１図は地盤改良を行なわないでシールドトンネルを掘
進している状態を示すものであって、各カッタ移動用液
圧シリンダ３が短縮されることにより、各スライドカッ
タ４が回転カッタディスク中心方向に引込まされ、この
状態で、カッタディスク回転用駆動装置33により回転カ
ッタディスク２が回転されると共に、セグメント覆工13
の前面に係合されたシールドジャッキ43の伸長によりシ
ールド掘進機１が前進移動されて、回転カッタディスク
２の前部の地盤が掘削され、掘削された土砂は、回転カ
ッタディスク２と支持部材26および隔壁27との間の下部
に落下したのち、排土用スクリュウ42により排土筒39内
を通って後方に移送され、その排土筒39の後部から排出
される。

シールドジャッキ43の伸長によりシールド掘進機１を１
ストロークだけ前進移動させたのち、シールドジャッキ
43を短縮し、次いでシールド機本体６のテール内でセグ
メント５を組立てて、セグメントリングを構成すると共
に、そのセグメントリングを既設のセグメント覆工13に
連結する。

組立設置後に取外さないセグメント５と地盤との間にモ
ルタル等の硬化性裏込材50を充填し、また地盤置換改良
の際にシールド掘進機１を後退移動させるために取外さ
れるセグメント５と地盤との間には、非凝結・固結性裏
込材17を充填する。

次にシールドトンネルの掘進途中で、地盤改良を行なう
場合について説明する。

第１発明を実施して、地盤改良予定位置の前端から後端
に向かって、トンネル全周の地盤を同時に改良していく
場合は、まず第２図および第３図に示すように、切羽水
圧や切羽土圧によりシールド掘進機１が自然後退するの
を防止するために、伸長状態のシールドジャッキ43をセ
グメント覆工13の前端面に当接させた状態で、環状保持
部材44の螺杆挿通用透孔46に鋼製牽引杆51の前端の雄ね
じ部を挿通して、把持固定用ナット52,53により固定
し、かつ前記牽引杆51の後部をセンターホールジャッキ
54における中空ピストン杆55に挿通し、さらに前記セン
ターホールジャッキ54におけるシリンダ56を、予めセグ
メント５に固定した支持板57に対し、ボルトまたはピン
等の連結具58により着脱自在に連結し、また楔孔を有す
る受金具59を牽引杆51の後端部に嵌合して中空ピストン
杆55の後端面に係合し、受金具59の楔孔と牽引杆51との
間に複数の円弧状断面の楔60を圧入して、受金具59を牽
引杆51に固定する。

次に第３図の状態から、センターホールジャッキ54にお
ける中空ピストン杆55をピストンに作用する液圧により
後退移動させると共に、シールドジャッキ43を中空ピス
トン杆55の移動量に等しい量だけ短縮させて行き、前記
中空ピストン杆55により受金具59および牽引杆51を介し
てシールド掘進機１を後方に移動させ、第４図に示す状
態にする。

次に第５図に示すように、各スライドカッタ４を突出さ
せた状態で、回転カッタディスク２を回転させながら、
前後移動用液圧シリンダ28の伸長により回転カッタディ
スク２を前進移動させて、各スライドカッタ４によりト
ンネルの全周の地盤を掘削し、かつ掘削土を排出し、回
転カッタディスク２を１ストローク前進させる。なおこ
の場合、下部の拡大掘削部の土砂は、スライドカッタ４
により掻き上げにより取込まれて排出されるが、完全に
取込み排出することはできず、下部の拡大掘削部に掘削
された土砂が多少残される。

次にスリットゲートにより回転カッタディスク２の掘削
物排出用開口部を閉じたのち、第６図に示すように、回
転カッタディスク２を後退移動させながら、回転カッタ
ディスク２の周囲の注入口48と中央保持部材20の注入口
62とビット支持アーム21の注入口63とから、自硬性およ
び流動性を有する地盤改良材７を注入充填して、トンネ
ル全周の地盤をその地盤改良材７により改良し、かつ回
転カッタディスク２の前部に生じる空間にも地盤改良材
７を注入充填する。

次にセグメント覆工13における最前部のセグメント５を
１ピースずつ取外すと共に、セグメントを取外した部分
に対応するシールドジャッキ43を伸長してセグメント覆
工13の前端面に当接し、この作業を繰り返し行なって、
１リング分のセグメントを取外し、全てのシールドジャ
ッキをセグメント覆工13の前端面に当接させ、かつセン
ターホールジャッキ54における中空ピストン杆55を前進
移動したのち、受金具59を前進移動して中空ピストン杆
55の後端面に係合すると共に、楔60の圧入により受金具
59を牽引杆51に固定する。

次にセンターホールジャッキ54における中空ピストン杆
55を後退させると共にシールドジャッキ43を短縮させる
ことにより、シールド掘進機１を１ストロークだけ後退
させながら、回転カッタディスク２を回転させて、スラ
イドカッタ４により地盤を掘削し、掘削を終了したの
ち、掘削部および回転カッタディスク２の前部に生じる
空間に地盤改良材７を注入し、以下前述の工程を反復し
て行なって、所要距離にわたるトンネル全周の地盤改良
を行ない、均一な強度および止水性を有する改良地層を
設ける。

シールド掘進機を後退させながら、回転カッタディスク
２を回転させて、スライドカッタ４によりトンネルの全
周の地盤を掘削するときは、シールド機本体６の前端と
回転カッタディスク２の前面盤16の後面との間に土砂取
込口を形成するため、ジャッキ26を前方に所定量伸長さ
せる必要がある。

またシールド掘進機１を後退させる場合は、前記非凝結
・固結性裏込材17を坑内に排出して、シールド掘進機１
に作用する抵抗を小さくするのが好ましい。

地中で先行シールド掘進機と後行シールド掘進機とを使
用してトンネルを接合する場合は、第７図に示すよう
に、先行シールド掘進機1Aを後退移動して改良地盤61を
施工したのち、改良地盤中の所定位置まで先行シールド
掘進機1Aを貫入させ、次いで後行シールド掘進機1Bによ
り先行シールド掘進機1Aに向かってトンネルを掘進し、
前記改良地盤61中で各シールド掘進機1A,1Bを対向させ
接合作業を開始する。

改良地盤61中で各シールド掘進機1A,1Bを接合する場合
の例について説明すると、まず円筒状のシールド機本体
６内の各部材を溶断等により撤去したのち、回転カッタ
ディスク２を溶断等により分断して撤去し、次に一方の
シールド機本体６内で溶接またはボルト等により組立製
作した接続用円筒体を移動して、その円筒体を各シール
ド機本体６内にわたって配置し、その円筒体と各シール
ド機本体６とを、それらの間に充填した硬化性充填材に
より結合するか、あるいは鋼製連結部材を溶接により固
着することにより結合する。

次に第２発明を実施して、トンネル周囲の地盤改良を上
下に分けて行なう場合について説明する。

第８図および第９図に示すように、まず回転カッタディ
スク２を回転させ、かつスライドカッタ４がトンネル周
囲における上側の半円以上の範囲を回動するとき、前記
スライドカッタ４を突出させると共に、スライドカッタ
４がトンネル周囲における下側の半円よりも小さい範囲
を回動するとき、前記スライドカッタ４を引込ませ、さ
らに前後移動用液圧シリンダ28の伸長により、回転カッ
タディスク２およびこれに付属するスライドカッタ４を
前進し、前記回転カッタディスク２によりトンネルを掘
削すると共に、前記スライドカッタ４によりトンネル周
囲における上側の半円以上の範囲を掘削し、掘削土を、
シールド機本体６の前端と回転カッタディスク２の周囲
の後面から回転カッタディスク２の裏側に侵入させると
共に、回転カッタディスク２の掘削物排出用開口部から
も回転カッタディスク２の裏側に侵入させ、次いで排土
用スクリュウ42に排土筒39内を通って排出する。

１ストロークの掘削を行なったのち、前後移動用液圧シ
リンダ28を短縮させると共にシールドジャッキ43を伸長
させて、シールド機本体６を前進させる。

次いでシールド機本体６の上側の掘削部分に、シールド
機本体６の前端上部の注入口49から自硬性および流動性
を有する地盤改良材７を注入充填し、かつシールドジャ
ッキ43を短縮させて、シールド機本体６のテール内でセ
グメント５を組立連結する工程を行ない、前述の工程を
反復して行なってトンネル周囲における上側の半円以上
の範囲を地盤改良材７により地盤改良していく。

地盤改良予定場所の前端までトンネル周囲の上側の地盤
改良を行なったのち、第３図に示すように、シールド機
本体６における環状保持部材44とセグメント５に固着さ
れた支持板57とを、牽引杆51,センターホールジャッキ5
4,受金具59および楔60等を介して連結し、次にセンター
ホールジャッキ54における中空ピストン杆55を後退移動
させると共に、シールドジャッキ43を短縮させて、第10
図に示すように、シールド掘進機１を１ストロークだけ
後退させ、次に第11図に示すように、回転カッタディス
ク２を回転させ、かつスライドカッタ４がトンネル周囲
における下側のほぼ半円の範囲を回動するとき、前記ス
ライドカッタ４を突出させると共に、スライドカッタ４
がトンネル周囲における上側のほぼ半円の範囲を回動す
るとき、前記スライドカッタ４を引込ませ、この状態
で、前後移動用液圧シリンダ28の伸長により回転カッタ
ディスク２およびこれに付属するスライドカッタ４を前
進移動させて、前記スライドカッタ４によりトンネル周
囲の下側の地盤および前記上側の地盤改良材７の下部を
掘削し、回転カッタディスク２を１ストローク前進させ
たのち、回転カッタディスク２の回転を停止する。

次に第12図および第13図に示すように、前後移動用液圧
シリンダ28の短縮により回転カッタディスク２を後退移
動させながら、回転カッタディスク２の外周面板の注入
口48と中央保持部材20の注入口62とビット支持アーム21
の注入口63とからトンネル周囲の下側の掘削部および回
転カッタディスク２の前部に生じる空間に、自硬性およ
び流動性を有する地盤改良材８を注入充填して、トンネ
ル周囲の下側および回転カッタディスク２の前部の地盤
を地盤改良材８により改良すると共に、各地盤改良材7,
8を接合させる。

次にセグメント覆工13における最前部のセグメント５
を、前述のように１ピースずつ取外すと共に、セグメン
トを取外した部分に対応するシールドジャッキ43を伸長
してセグメント覆工13の前端面に当接し、かつセンター
ホールジャッキ54における中空ピストン杆55を前進移動
したのち、受金具59を前進移動して中空ピストン杆55の
後端面に係合すると共に、楔60の圧入により受金具59を
牽引杆51に固定する。

次にセンターホールジャッキ54における中空ピストン杆
55を後退させると共にシールドジャッキ43を短縮させる
ことにより、シールド掘進機１を１ストロークだけ後退
させながら地盤を掘削し、掘削終了後に、掘削部および
回転カッタディスク２の前部の空間に地盤改良材８を注
入充填し、以下前述の工程を反復して行なって、所要距
離にわたるトンネル全周の地盤改良を行なう。

シールド掘進機１を後退させながら、トンネルの全周の
地盤改良を同時に行なうと、地耐力が著しく小さくなっ
て、シールド掘進機１の前側が下向きに傾斜し、かつシ
ールド掘進機１が傾斜した状態で移動するので、地盤改
良部のトンネルのレベルに狂いが生じるという問題が発
生するが、トンネル周囲の地盤改良を上側と下側とに分
けて行なうことにより、シールド掘進機１の傾斜を少な
くできるので、地盤改良部におけるトンネルのレベルの
狂いを少なくできる。

トンネル周囲の地盤を上下に分けて地盤改良を行なう場
合、トンネル周囲の下側を先に改良したのち、トンネル
周囲の上側を改良してもよい。この場合は、シールド掘
進機１を前進させながらトンネル周囲の下側の地盤改良
を行なったのち、シールド掘進機１の後退と回転カッタ
ディスク２の後退とを反復して行なって、トンネル周囲
の上側の地盤改良を行なうが、スライドカッタ４による
掘削手段および地盤改良材の注入充填手段ならびにシー
ルド掘進機１の後退移動手段は前述の場合と同様であ
る。

トンネル周囲の地盤を上側と下側に分けて改良する場
合、トンネル周囲の上側の地盤改良を先に行なえば、ト
ンネル周囲の下側の地盤改良を行なうとき、シールド掘
進機に作用する土圧が小さくなるので、地盤改良部にお
けるトンネルのレベルの狂いを殆んどなくすることがで
きる。

地中でシールド掘進機のビットを交換するときは、地盤
改良部の後部に位置するシールド掘進機を地盤改良部へ
貫入させたのち、シールド掘進機を所定長後退させれ
ば、回転カッタディスク２の前部に改良地盤で保護され
た作業空間を設けることができる。

テールパッキングを交換するときは、シールド掘進機を
改良地盤中に位置させることにより、周囲からの漏水を
防止して交換作業を行なうことができる。

前記地盤改良材7,8としては、硬化時の一軸圧縮強度が1
5kg f/cm²以上で、透水係数が１×10^-5cm/sec程度であ
るものを使用する。また泥水加圧式シールド掘進機を使
用する場合は、粘土，セメント，砂および水を混合して
なる泥状物とケイ酸ソーダとからなる２液混合型の自硬
性地盤改良材を使用し、前記泥状物をポンプによりホー
スを経て注入口から注入すると共に、注入口付近で前記
泥状物にケイ酸ソーダを添加混入する。さらにまた、土
圧式シールド掘進機を使用する場合は、ソイル・モルタ
ル系の流動性を有する自硬性地盤改良材を使用し、その
地盤改良材をポンプによりホースを経て注入口から注入
する。

前記非凝結・固結性裏込材17としては、長時間にわたっ
て流動性に優れかつ上水性を有するものを使用する。前
記裏込材17としては、例えば２液混合型のものを使用
し、Ａ液とＢ液とをセグメントに設けた注入口付近で混
合する。次に２液混合型裏込材の1m³当りの配合例を示
す。

〔発明の効果〕 この発明は前述のように構成されているので、以下に記
載するような効果を奏する。

回転される回転カッタディスク２に設けられたスライド
カッタ４をその回転カッタディスク２の外周から突出さ
せて、シールド掘進機１を移動することにより、トンネ
ル周囲の地盤を掘削し、かつその掘削部に地盤改良材７
を注入するので、シールド掘進機１を利用してトンネル
周囲の地盤を容易にかつ安全に改良することができ、し
かもトンネル周囲の必要な部分のみを地盤改良すること
ができるので、短工期で経済的に地盤改良を行なうこと
ができる。

特に、各スライドカッタ４を突出させた状態で回転カッ
タディスク２を回転させながら、シールド掘進機１を後
退させて、所定距離にわたるトンネル全周の地盤を掘削
すると共に、その掘削部に地盤改良材７を注入すること
により、トンネルの全周の地盤を高能率で改良すること
ができる。さらにまた、シールド掘進機１を後退させな
がら、トンネルの全周の地盤改良を同時に行なうと、高
能率で経済的に地盤改良を行なうことができるが、地耐
力が小さい地盤では、シールド掘進機１の前側が下向き
に傾斜し、かつシールド掘進機１が傾斜した状態で移動
するので、地盤改良部のトンネルのレベルに狂いが生じ
るという問題が発生するが、前述のように被改良地盤の
地耐力が小さい場合は、トンネル周囲の地盤改良を上側
と下側とに分けて行なうことにより、シールド掘進機１
の傾斜を少なくできるので、地盤改良部におけるトンネ
ルのレベルの狂いを少なくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は第１発明の実施例を示すものであ
って、第１図はシールドトンネルを掘進している状態を
示す縦断側面図、第２図はシールド掘進機における環状
保持部材に鋼製牽引杆の前端部を連結した状態を示す縦
断側面図、第３図はシールド掘進機後退移動装置をセッ
トした状態を示す縦断側面図、第４図はシールド掘進機
後退移動装置によりシールド掘進機を後退移動した状態
を示す縦断側面図、第５図は各スライドカッタを突出さ
せると共に回転カッタディスクを回転させてトンネルの
全周を掘削している状態を示す縦断側面図、第６図は１
区画の地盤改良を終了した状態を示す縦断側面図であ
る。第７図は先行シールド掘進機と後行シールド掘進機
とを改良地盤中で結合するときの状態を示す縦断側面図
である。 第８図ないし第13図は第２発明の実施例を示すものであ
って、第８図はトンネル周囲の上側の地盤改良を行なっ
ている状態を示す縦断側面図、第９図はトンネル周囲の
上側の地盤改良状態を示す縦断正面図、第10図は上側の
地盤改良を終了したのちシールド掘進機を後退させた状
態を示す縦断側面図、第11図はトンネル周囲の下側の１
区画を掘削した状態を示す縦断側面図、第12図はトンネ
ル周囲の下側の１区画を地盤改良した状態を示す縦断側
面図、第13図はトンネルの地盤改良状態を示す縦断正面
図である。 第14図ないし第18図はこの発明を実施する場合に使用す
るシールド掘進機を示すものであって、第14図はシール
ド掘進機の縦断側面図、第15図はその正面図、第16図は
スライドカッタ付近を示す側面図、第17図はその縦断側
面図、第18図は第15図のＡ−Ａ線拡大断面図である。 第19図は従来の改良地盤および深礎工の併用方式を示す
縦断側面図、第20図は従来の凍結方式を示す縦断側面
図、第21図はその縦断正面図である。 図において、１はシールド掘進機、２は回転カッタディ
スク、３はカッタ移動用液圧シリンダ、４はスライドカ
ッタ、５はセグメント、６はシールド機本体、７および
８は地盤改良材、12は外周面板、13はセグメント覆工、
16は前面盤、17は非凝結・固結性裏込材、21はビット支
持アーム、22は中空アーム、23はガイド部材、24は連結
部材、25はカッタビット、26は支持部材、27は隔壁、28
は前後移動用液圧シリンダ、29は環状従動歯車、33はカ
ッタディスク回転用駆動装置、34はピニオン、35はスラ
イド部材、36はガイド溝、37はカッタビット、38は支承
部材、42は排土用スクリュウ、43はシールドジャッキ、
44は環状保持部材、45は環状反力支承部材、46は牽引杆
挿通用透孔、48および49は注入口、51は鋼製牽引杆、52
および53は把持固定用ナット、54はセンターホールジャ
ッキ、57は支持板、58は連結具、59は受金具、60は楔、
62および63は注入口である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド掘進機１における回転カッタディ
   スク２の周囲に、ディスク半径方向に延長すると共にカ
   ッタ移動用液圧シリンダ３によりディスク半径方向に移
   動される複数のスライドカッタ４を、ディスク周囲方向
   に間隔をおいて設け、各スライドカッタ４をディスク中
   心側に引込ませた状態で、回転カッタディスク２を回転
   させながらシールド掘進機１を前進させてトンネルを掘
   進し、かつシールド掘進機１のテール内でセグメント５
   を組立連結し、次に地盤改良場所において、シールド掘
   進機１の後部に位置するセグメント５を取外すと共に、
   前記シールド掘進機１が後退する部位に位置するセグメ
   ント５と地山の間の非凝結・固結性裏込材17をトンネル
   内に排出しながら、各スライドカッタ４をディスク外周
   方向に突出させた状態で回転カッタディスク２を回転さ
   せ、同時に前記セグメント５が取外されたスペース分だ
   け前記シールド掘進機１を後退させると共に、その掘削
   部に地盤改良材７を注入し、前記工程の繰返しにより所
   要距離にわたるトンネル全周の地盤改良を行なうことを
   特徴とするシールド掘進機を利用する地盤改良方法。
2. 【請求項２】シールド掘進機１における回転カッタディ
   スク２の周囲に、ディスク半径方向に延長すると共にカ
   ッタ移動用液圧シリンダ３によりディスク半径方向に移
   動される複数のスライドカッタ４を、ディスク周囲方向
   に間隔をおいて設け、各スライドカッタ４をディスク中
   心側に引込ませた状態で、回転カッタディスク２を回転
   させながらシールド掘進機１を前進させてトンネルを掘
   進し、かつシールド掘進機１のテール内でセグメント５
   を組立連結し、次に地盤改良場所において、回転カッタ
   ディスク２を回転させ、かつスライドカッタ４がトンネ
   ル周囲における上下方向の一方を回動するとき前記スラ
   イドカッタ４を突出させると共に、スライドカッタ４が
   トンネル周囲における上下方向の他方を回動するとき前
   記スライドカッタ４を引込ませながら、シールド掘進機
   １を前進させて、トンネル周囲における上下方向の一方
   の地盤を掘削すると共にその掘削部に地盤改良材７を注
   入し、次に回転カッタディスク２を回転させ、かつスラ
   イドカッタ４がトンネル周囲における上下方向の他方を
   回動するとき前記スライドカッタ４を突出させると共
   に、スライドカッタ４がトンネル周囲における上下方向
   の前記一方を回動するときスライドカッタ４を引込ませ
   ながら、シールド掘進機１を後退させて、トンネル周囲
   における上下方向の他方の地盤を掘削すると共にその掘
   削部に地盤改良材８を注入し、かつ回転カッタディスク
   ２の前部に生じる空間に地盤改良材８を充填するシール
   ド掘進機を利用する地盤改良方法。