JPH07113318B2 - 土質改良方法 - 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掘削された土砂を運搬
しやすいように改良する土質改良方法に関する。

（従来の技術） 従来切羽とシールド本体の先端部に泥水を注入して水の
噴発などを防止しながら掘進する土圧バランス式シール
ド掘削機においては，掘削した土砂を泥水とともにシー
ルド本体内へ取込んだ後，スクリュウコンベヤなどの土
砂搬送手段で後方へ搬出しているが，搬出された土砂が
塑性流動化されているため，取扱いにくく，かつ運搬し
にくいと共に，廃棄する場所も得にくいなどの不具合が
あった。

このため従来では，発進立坑付近の地上に泥水タンクを
設置して，この泥水タンクに一旦溜めた後土質改良剤を
加えて固形化し，運搬廃棄している。

しかし上記従来の方法では，発進立坑の付近に泥水タン
クを設置する場所を必要とするため，場所が確保出来な
い場合施工が困難であると共に，土質改良剤を注入する
のに特別の機械や人力を必要として省力化が図れないな
どの不具合があった。

また掘削されて排土用スクリュウコンベヤにより搬出さ
れた土砂をトロッコなどの運搬車両やベルトコンベヤな
どに山積して搬出できないため搬送効率が悪く，且つ搬
出手段にも制限を受けるなどの不具合もあった。

この発明は上記不具合を改善する目的でなされたもの
で，シールド本体内に設置されたスクリュウコンベヤに
より土砂を搬送している間に土質の改良を行うようにし
た土質改良方法を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段及び作用） この発明は上記目的を達成するために，土圧バランス式
シールド掘進機のカッタヘッドにより掘削されてシール
ドチャンバ内へ取込まれた塑性流動状の土砂を第１搬送
用スクリュウによりシールドチャンバより搬出する際土
質改良剤を投入して塑性流動状土砂の固形化を図ると共
に，上記第１搬送用スクリュウと第２搬送用スクリュウ
との間に開閉自在なシャッタと混合用スクリュウを設け
て塑性流動状土砂の流動性が高い場合はシャッタを閉鎖
して土砂を混合用スクリュウへ流入させ，この混合用ス
クリュウでプラグゾーンを形成しながらさらに土砂と土
質改良剤を混合して固形化を促進した後，第２搬送用ス
クリュウを経て搬出することにより，固形化された土砂
が第２搬送用スクリュウより排出されるようにして，ト
ロッコなどの運搬車両やベルトコンベヤなどの搬送手段
によってシールド本体の後方へ搬出できるようにした土
質改良方法を提供するものである。

（実施例） この発明の一実施例を図面を参照して詳述する。図にお
いて１は土圧バランス式シールド掘削機のシールド本体
で，前部カッタヘッド２が回転自在に設けられていると
共に，カッタヘッド２で掘削された土砂はシールド本体
１の前部を気密壁1aにより区割することにより形成され
たシールドチャンバ1b内に取込まれるようになってい
る。

上記シールドチャンバ1b内には図示しない送泥管を介し
て圧送されてきたベントナイトや粘土などが混入された
泥水が注入されて切羽側の土圧とシールドチャンバ1b内
の圧力がバランスするようになっていると共に，シール
ドチャンバ1b内へ取込まれた土砂は，排土用スクリュウ
コンベヤ３により，シールドチャンバ1b内よりシールド
本体１内へ取込まれるようになっている。

上記排土用スクリュウコンベヤ３は，シャッタ４を介し
て一直線状に配置された第１搬送用スクリュウ3₁と，第
２搬送用スクリュウ3₂及び上記シャッタ４の上方に位置
し，かつ第1,第２搬送用スクリュウ3₁,3₂の間を連通す
る混合用スクリュウ3₃とよりなる。

上記第１搬送用スクリュウ3₁はシールドチャンバ1b内に
先端部が開口する筒状のケース3a内に収容されていて，
ケース3aの途中に設けられた駆動モータ５により減速機
６を介して回転されるようになっており，シールドチャ
ンバ1b内の塑性流動状土砂をシャッタ４付近まで搬送す
ると共に，上記ケース3aの先端側上部には，土質改良剤
投入装置６が設置されている。

上記土質改良剤投入装置６は塑性流動状の土砂を固形化
するもので，ケース3a内に投入された土質改良剤は，第
１搬送用スクリュウ3₁が塑性流動状土砂を搬送する間に
土砂と混合されるようになっている。

またシャッタ４は両側に設けられた開閉シリンダ4bによ
り上下方向へ開閉されるシャッタ板4aを有していて，こ
のシャッタ板4aを閉鎖しておくことにより，第１搬送用
スクリュウ3₁により搬送されてきた土砂はシャッタ板4a
に遮られて混合用スクリュウ3b内に下方より流入され
る。

上記混合用スクリュウ3₃は，掘削されて塑性流動化され
た土砂の流動性が高く，第１搬送用スクリュウ3₁では十
分に固形化できなかった土砂と土質改良剤を混合して固
形化を促進すると同時に，土砂を圧密してプラグゾーン
を形成するもので，ケース3bの後端に設けられた駆動モ
ータ８により減速機９を介して混合用スクリュウ3₃が回
転駆動されて，後述する作用でケース3b内にプラグゾー
ンを形成するようになっている。

一方混合用スクリュウ3₃により十分に土質改良剤と混合
されて固形化された土砂は，第２搬送用スクリュウ3₂の
ケース3c内へ送り込まれるようになっている。

第２搬送用スクリュウ3₂はケース3cの後端側に設けられ
た駆動モータ10により減速機11を介して，回転されるよ
うになっていて，固形化された土砂をケース3cの後方へ
搬送すると共に，ケース3cの後端にはシャッタ12が設け
られている。

上記シャッタ12は第３図及び第４図に示すように両側に
設けられた開閉シリンダ12bにより上下方向へ開閉する
シャッタ板12aを有しており，このシャッタ板12aはガイ
ド板12cより案内されて上下動するようになっている。

またシャッタ12の後側にはホッパ13が突設されていて，
第２搬送用スクリュウ3₂により搬送されてきた土砂はシ
ャッタ12の開放と共に，ホッパ13を介してトロッコなど
の運搬車や排土用ベルトコンベヤなどの搬送手段上に落
下され，これら搬送手段により後方へと搬送されるよう
になっている。

次に上記構成されたシールド掘進機により掘削された土
砂の土質改良方法を説明すると，シールド本体１の推進
に伴いカッタヘッド２により掘削された土砂はシールド
チャンバ1b内に取込まれ，シールドチャンバ1b内に注入
された泥水と混合されて塑性流動化される。

その後第１搬送用スクリュウ3₁によりシールドチャンバ
1b内より搬出される際，土質改良剤投入装置６より投入
された土質改良剤と混合されて塑性流動状土砂の固形化
が行われるが，塑性流動状土砂の流動性が高い場合，シ
ャッタ４に達しても十分に固形化されず，第２搬送用ス
クリュウ3₂内へ搬入されることがある。

このような場合は開閉シリンダ4bによりシャッタ板4aを
上動させてシャッタ４を閉鎖する。これによってシャッ
タ４に達した土砂はシャッタ板4aに遮られて混合用スク
リュウ3₃内に流入されるので，この状態で第1,第２搬送
用スクリュウ3₁,3₂及び混合用スクリュウ3₃の回転を変
えたり逆転させると，混合用スクリュウ3₃のケース3b内
で土砂が圧密されてプラグゾーンが形成される。

一度プラグゾーンが形成されると，ケース3b内壁とスク
リュウの間に土砂が充満された状態で土砂と土質改良剤
が回転されるようになり，これによって土砂と土質改良
剤が十分に混合されて土砂の固形化が促進され，プラグ
ゾーンが連続して形成されるようになる。

なおプラグソーンの別の形成方法としては，シャッタ４
を閉鎖して第１搬送用スクリュウ3₁で搬送されてきた土
砂を強制的に止め，この状態で混合用スクリュウ3₃と第
１搬送用スクリュウ3₁で土砂と土質改良剤を十分に混合
させて固形化することによっても形成することは可能で
ある。

一方混合用スクリュウ3₃により固形化された土砂は第２
搬送用スクリュウ3₂内へ流入されて第２搬送用スクリュ
ウ3₂により後方へ搬送されて，開放されたシャッタ12よ
りホッパ13を介して搬送手段へと落下され，搬送手段に
より後方へ搬出されるが，混合用スクリュウ3₃により十
分に固形化された土砂は，第２搬送用スクリュウ3₂の回
転速度を上げることにより効率よく搬送することができ
るようになる。

なお上記実施例では混合用スクリュウ3₃を第1,第２搬送
用スクリュウ3₁,3₂の上方としたが側方でも下方でも同
様な効果が得られる。

さらに第1,第２搬送用スクリュウ3₁,3₂を軸付きスクリ
ュウとすれば，駆動モータを共通化して１台とすること
も可能である。

（発明の効果） この発明は以上詳述したように，土圧バランス式シール
ド工法により地中を掘進するシールド掘進機のカッタヘ
ッドにより掘削されてシールドチャンバ内に取込まれた
塑性流動状の土砂を，第１搬送用スクリュウによりシー
ルドチャンバ内より搬出する際土質改良剤を投入して土
質の改良を図ると共に，第１搬送用スクリュウと第２搬
送用スクリュウの間にシャッタ及び混合用スクリュウを
設けて，塑性流動状土砂の流動性が高い場合，上記シャ
ッタを閉鎖することにより，土質改良剤の投入された土
砂を混合用スクリュウへ供給して，この混合用スクリュ
ウによりプラグゾーンを形成し，プラグゾーンにより土
砂と土質改良剤をさらに混合して固形化の促進を図るよ
うにしたことから，第２搬送用スクリュウより排出され
た土砂は十分に固形化された取扱いやすいものとなる。

これによってトロッコなどの運搬車両やベルトコンベヤ
などの搬送手段によりシールド本体の後方へ搬出できる
ため，従来の塑性流動状態で搬出するものに比べて土砂
の搬出が能率よく行えると共に，掘削されたトンネル内
が流動性の高い土砂により汚損されることがないため，
トンネル内を清潔に保つことができる。

また本方法を採用することにより，土質改良剤を投入す
るための特別な装置や人力を必要としないため，設備費
の節約減や省力化なども図れるようになる。

さらに発進立坑付近に泥水タンクなどの泥水処理装置を
設置する必要がないため，発進立坑付近が狭小であって
も容易に施工できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の土質改良方法に使用するシールド掘
進機の一実施例を示す断面図，第２図は排土用スクリュ
ウの拡大側面図，第３図はシャッタの拡大側面図，第４
図は同正面図である。 １……シールド本体,1b……シールドチャンバ,2……カ
ッタヘッド，3₁……第１搬送用スクリュウ，3₂……第２
搬送用スクリュウ，3₃……混合用スクリュウ,4……シャ
ッタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】土圧バランス式シールド工法により地中を
   掘進するシールド掘進機のカッタヘッド２により掘削さ
   れてシールドチャンバ1b内へ取込まれた塑性流動状の土
   砂を，第１搬送用スクリュウ3₁によりシールドチャンバ
   1bより搬出する際土質改良剤を投入して塑性流動状土砂
   の固形化を図ると共に，上記第１搬送用スクリュウ3₁と
   第２搬送用スクリュウ3₂との間に開閉自在なシャッタ４
   と混合用スクリュウ3₃を設けて，塑性流動状土砂の流動
   性が高い場合はシャッタ４を閉鎖して土砂を混合用スク
   リュウ3₃へ流入させ，この混合用スクリュウ3₃でプラグ
   ゾーンを形成しながらさらに土砂と土質改良剤を混合し
   て固形化を促進した後，第２搬送用スクリュウ3₂を経て
   搬出することを特徴とする，土質改良方法。