JPH0811084Y2 - トンネル築造システム - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、泥水シールド機を用い
たトンネル築造システムに関し、より詳細には、泥水シ
ールド機の掘削の際に生ずる地下水および発生土を処理
・改質することにより、所望土質によるトンネル内路床
を形成するインバート材として利用できるようにしたト
ンネル築造システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地下鉄、道路トンネル等を築造す
る場合には、まず、シールド機を用いて大口径で円形断
面の横坑を掘進し、これと同時に、この横坑の内面にコ
ンクリート製のセグメントを組み立ててトンネルを構築
し、この後に、新たな資材をトンネル外から搬入してト
ンネル内の底部に車輛運行用の路床を形成していた。し
かし、このような工法では構築作業が煩雑で、工期が長
期化するとともに、発生土水の処理にも多大な費用を要
し、不経済である等の問題点があった。そしてこの問題
点を解決すべく、シールド機の掘進の際に生ずる発生土
（排土）を路床材料として利用するトンネル構築工法
が、すでに、特公平３−４０８００により提案されてい
る。

【０００３】このトンネル構築工法によれば、シールド
機の掘進と同時にトンネル内路床を構築して行くので工
期が短縮でき、そして、発生土の一部を路床材料として
利用するので費用が安く経済的であり、トンネル外へ運
び出す掘削土を削減できて、排土設備の簡便化にもつな
がる、等の効果がある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】ところが、このトンネ
ル構築工法においては、地下水の処理については何ら言
及されておらず、その利用方法も考慮されていない。ま
たこの工法においては、発生土の土質が良好で、例え
ば、硬化剤や骨材を添加して練り混ぜるだけで所要の強
度を得られる場合とか、砂礫含有土のように硬化剤を加
えなくとも締め固めるだけで所要の強度を得られる場合
には、発生土をそのままインバート材に利用することが
できて、上述の諸効果を達成することができるものの、
実際のトンネル築造作業では長いトンネルの掘削中に、
このような路床材料として適した土質ばかりではなく、
発生土が柔らかかったり、あるいは、多量の地下水の混
入により泥水状となっていたりして路床材として利用す
ることが困難であることも多いという問題点があった。
また、掘進が進んで発生土の土質が変化すると、それに
応じて路床材の強度、ひいては路床自体の強度も変化し
てしまうという問題点もあった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本考案は、上述の問題点
を解決し、掘削の際に生ずる地下水および発生土を処理
・改質し、所望土質としてこれを路床形成用インバート
材に利用しようとするもので、請求項１に係る考案の構
成は、泥水シールド工法に用いられるシールド機と、シ
ールド機から排泥管を介して接続されたスクリーンと、
スクリーンにより分離された礫状物を搬出するコンベア
ーと、スクリーンにより分離された砂状粒含有泥水を貯
留する泥水受槽と、泥水受槽の泥水を泥土と砂状粒とに
分離する分離装置と、分離装置により分離された泥土を
受け入れる調整槽と、調整槽の余剰泥水を受け入れる余
剰泥水槽とからなる発生土水処理装置において、前記分
離装置により分離された砂状粒を貯留する砂状粒貯留槽
と、この砂状粒貯留槽と、前記余剰泥水槽と、硬化剤槽
とが連設された泥水撹拌槽と、この泥水撹拌槽内で撹拌
され混合された流動化処理材を、トンネル内の路床形成
型枠内に搬送する搬送手段が備えられたことを特徴とし
ている。

【０００６】また、請求項２に係る考案の構成は、泥水
シールド工法に用いられるシールド機と、シールド機か
ら排泥管を介して接続されたスクリーンと、スクリーン
により分離された礫状物を搬出するコンベアーと、スク
リーンにより分離された砂状粒含有泥水を貯留する泥水
受槽と、泥水受槽の泥水を泥土と砂状粒とに分離する分
離装置と、分離装置により分離された泥土を受け入れる
調整槽と、調整槽の余剰泥水を受け入れる余剰泥水槽
と、余剰泥水槽の泥水を受け入れ、これを凝集させるス
ラリー槽と、このスラリー槽からの泥水を圧縮して水と
圧縮残土とに分離するフィルタープレスユニットと、フ
ィルタープレスユニットにより分離された圧縮残土を貯
留する圧縮残土貯留槽と、フィルタープレスユニットに
より分離された濾水を貯留する濾水槽とからなる発生土
水処理装置において、前記余剰泥水槽と、圧縮残土貯留
槽と、硬化剤槽とが連設された泥水撹拌槽と、この泥水
撹拌槽内で撹拌され混合された流動化処理材をトンネル
内の路床形成型枠内に搬送する搬送手段が備えられたこ
とを特徴としている。

【０００７】さらに、請求項３では、これらの請求項１
及び請求項２に記載の発生土水処理装置において、泥水
撹拌槽内の流動化処理材をトンネル内の路床形成型枠内
に搬送する搬送手段が、泥水撹拌槽と路床形成型枠とを
連結するポンプを備えた送泥管であり、請求項４では、
泥水撹拌槽内の流動化処理材をトンネル内の路床形成型
枠内に搬送する搬送手段が、移動自在な流動化処理材搬
送車であることを特徴としている。

【０００８】

【作用】請求項１に係る考案では、上記構成に加え、分
離装置が泥水受槽の泥水から砂状粒を分離する。また、
調整槽では泥水受槽から供給を受けた泥水の比重が一定
に保たれるように調整され、余剰泥水槽は調整槽の量が
一定に保たれるように余剰泥水を貯留する。そして、砂
状粒貯留槽では、分離装置により分離された砂状粒を一
旦貯留した後に、この砂状粒を泥水撹拌槽に供給する。
泥水撹拌槽では砂状粒と、泥水と、硬化剤とを撹拌して
流動化処理材を作る。

【０００９】また、請求項２に係る考案では、余剰泥水
槽からの泥水をスラリー槽により凝集し、その泥水をフ
ィルタープレスユニットが水と圧縮残土とに分離する。
そして、泥水撹拌槽では、請求項１の考案における砂状
粒に代え、あるいは砂状粒とともにフィルタープレスユ
ニットからの圧縮残土と、泥水と、硬化剤とを撹拌して
流動化処理材を作る。

【００１０】そして、請求項３に係る考案では、ポンプ
を備えた送泥管が、泥水撹拌槽内の流動化処理材をトン
ネル内の路床形成型枠内に搬送し、また、請求項４に係
る考案では、移動自在な流動化処理材搬送車が、泥水撹
拌槽内の流動化処理材をトンネル内の路床形成型枠内に
搬送する。

【００１１】

【実施例】以下、図面に基づき本考案に係るトンネル築
造システムの実施例を説明する。図１において１は泥水
シールド工法に用いられるシールト機で、破砕機２およ
びポンプ３を介して排泥管４によりスクリーン５に接続
されている。スクリーン５には、スクリーン５により分
離された礫状物等をトンネル外の土砂ピット８へ搬出す
るためのベルトコンベアー６およびリフトコンベアー７
が連設され、かつスクリーン５により分離された泥水を
受入れるための泥水受槽９がパイプ１５を介して連設さ
れている。泥水受槽９には水中ポンプ１０が設置されて
おり、パイプ２０を介して泥水撹拌槽１１に接続される
とともに、余剰泥水排出パイプ２１が取付けられてい
る。泥水撹拌槽１１には硬化剤槽１２が併設され、かつ
槽内を撹拌するためのモーターにより回動される撹拌機
１３が取付けられるとともに、先端がトンネル内に設置
された路床形成型枠１９に臨設した送泥管１８がポンプ
１７を介して接続されている。図中１６は泥水撹拌槽１
１から路床形成型枠１９内に供給された流動化処理材で
あり、１６ａは流動化処理材１６が硬化して形成された
路床である。

【００１２】したがって、この装置では、シールド機１
の掘進による発生泥土中の塊状物は、破砕機２でたとえ
ば約３０ｍｍ以下の大きさにまで破砕され、礫状物、
砂、粘土、シルト等の大小の粒子が泥水状に混合した状
態で、ポンプ３を介して排泥管４によりスクリーン５に
送られる。そして、スクリーン５では、これらの内から
礫状物等の大粒のものだけが分離されて、ベルトコンベ
アー６、リフトコンベアー７を介して土砂ピット８へ搬
送されるとともに、残りのシルトと粘土と砂とが含まれ
た泥水はパイプ１５を介して泥水受槽９へ送られる。こ
の泥水受槽９内の泥水は、水中ポンプ１０によりパイプ
２０を介して泥水撹拌槽１１に送られ、余剰泥水は図示
されていない余剰泥水処理装置へ余剰泥水排出パイプ２
１を介して送られる。泥水撹拌槽１１では泥水受槽９か
ら供給された泥水と、硬化剤槽１２から供給された硬化
剤とをモータ１４により回動される撹拌機１３により均
一に撹拌・混合して流動化処理材１６が作られる。この
ようにして作られた流動化処理材１６は、ポンプ１７に
より送泥管１８を介してトンネル内の路床形成型枠１９
内に流し込まれ、硬化して路床１６ａが形成される。路
床１６ａが形成された後、路床形成型枠１９を移動した
ときは、移動量に応じて送泥管１８を継ぎ足す。

【００１３】図２、および図３は本考案に係るトンネル
築造システムの他の実施例を示すもので、図１における
と同一符号は同一構成よりなり、同一作用を有するもの
が示されており、前記図１の実施例とは泥水受槽９以降
の泥水処理機構を異にする。すなわち、泥水受槽９内の
水中ポンプ１０はパイプ２５を介してサイクロン２２に
接続され、サイクロン２２は一次分離機２３と、パイプ
２６ａを介して調整槽２４に接続されている。一次分離
機２３は分離された泥水を泥水受槽９へ送泥するための
パイプ２６を備えており、かつ一次分離機２３で分離さ
れた砂状粒等を貯留する砂状粒貯留槽２７と、該砂状粒
等をトンネル外へ搬出する前記ベルトコンベアー６とに
切換えて排出させる切換ダンパー（図示せず）を有して
いる。調整槽２４は先端がシールド機１の切羽に接続さ
れたポンプ３５を有する送泥管２８を備えるとともに、
オーバーフロー管３３およびポンプ３８を有するパイプ
３９を介して余剰泥水槽３４に接続されている。

【００１４】余剰泥水槽３４は、調整槽２４と接続され
るポンプ４０を有する循環パイプ４１と、泥水撹拌槽１
１と接続されるポンプ４２を有するパイプ４３と、スラ
リー槽４４と接続されるポンプ４５を有するパイプ４６
とを備えている。パイプ４６には、余剰泥水槽３４から
送られる泥水を凝集させるための凝集剤が貯留されてい
るパック槽５０がポンプ５１を介して凝集剤注入パイプ
５２に接続されている。スラリー槽４４は、ポンプ４７
を有するパイプ４８を介してフィルタープレスユニット
４９に接続されている。フィルタープレスユニット４９
は、その濾水を貯留する濾水槽５３にパイプ５４により
接続されるとともに、その圧縮残土を貯留する圧縮残土
貯留槽５５と、該圧縮残土をトンネル外へ搬出する前記
ベルトコンベアー６とに切換えて排出させる切換ダンパ
ー（図示せず）を有している。濾水槽５３内には水中ポ
ンプ５６が設置されており、濾水をパイプ５７を介して
希釈水槽２９へ供給するようになっている。

【００１５】希釈水槽２９と、別に設置された作泥ユニ
ット３２には、給水源からの清水を貯留する清水槽５８
内に設置された水中ポンプ５９，６０が、給水パイプ６
１，６２により連設されている。ここで、調整槽２４、
作泥ユニット３２、余剰泥水槽３４、スラリー槽４４内
には、泥水撹拌槽１１におけると同様、槽内の泥水が不
均一にならないように常時泥水を撹拌するための、モー
タ６３〜６６により回動される撹拌機６７〜７０が備え
られている。希釈水槽２９内には水中ポンプ３０か設置
されており、パイプ３１により調整槽２４に接続されて
いる。また、作泥ユニット３２はポンプ３６および送泥
管３７を介して調整槽２４に接続されている。泥水撹拌
槽１１から導出された送泥管１８には切換バルブ７１が
介在されており、これを切換えることにより、流動化処
理材１６を送泥管１８で路床形成型枠１９内に直接供給
し、あるいは搬送車７２に一旦注入し、これを人為的に
搬送して路床形成型枠１９内に供給する。

【００１６】したがって、この実施例による泥水受槽９
内の泥水は、水中ポンプ１０によりパイプ２５を介して
サイクロン２２に送られ、サイクロン２２では砂が分離
されて一次分離機２３へ送られるとともに、泥水から砂
が分離された残りの７４ミクロン以下のシルトと粘土と
が含まれた泥土はパイプ２６ａを介して調整槽２４へ送
られる。一次分離機２３では、砂の中に含まれている水
分が分離されて再びパイプ２６を介して泥水受槽９へ送
られる。一方、水分を除去された砂は砂状粒貯留槽２７
へ送られて貯留されるとともに、その余剰分は図示され
ていないダンパーにより切替えられてベルトコンベアー
６、リフトコンベアー７を介してトンネル外の土砂ピッ
ト８へ搬送される。

【００１７】調整槽２４では泥水の比重と量が常時一定
となるように調整され、この泥水の一部は送泥管２８を
介してポンプ３５によりシールド機１の切羽へ送られ
る。ここで、調整槽２４内の比重の調整は、調整槽２４
内の泥水の比重が所定比重以上になったときには、希釈
水槽２９からポンプ３０によりパイプ３１を介して希釈
水を供給することにより比重を下げ、他方、泥水の比重
が所定比重以下になったときには作泥ユニット３２から
ポンプ３６によりパイプ３７を介して高比重の泥水を供
給して比重を高める。また、調整槽２４内の泥水が所定
量以上となったときには、オーバーフロー管３３によ
り、またはポンプ３８によりパイプ３９を介して泥水を
余剰泥水槽３４へ送る。一方、調整槽２４内の泥水が所
要量以下となったときには希釈水槽２９並びに作泥ユニ
ット３２とから希釈水と高比重泥水の供給を受け、また
は余剰泥水槽３４からポンプ４０により循環パイプ４１
を介して供給を受けて所要量になるように調整される。

【００１８】余剰泥水槽３４内の泥水が所定量以上とな
った場合には、ポンプ４５によりパイプ４６を介してス
ラリー槽４４に送る。スラリー槽４４ではパック槽５０
からポンプ５１および凝集剤注入パイプ５２を介して注
入される凝集剤と泥水とを撹拌して、泥を凝集させた状
態にし、ポンプ４７によりパイプ４８を介してフィルタ
ープレスユニット４９へ送る。そして、フィルタープレ
スユニット４９では、この凝集物を絞って、濾水をパイ
プ５４を介して濾水槽５３に送るとともに、残ったヘド
ロ状の圧縮残土は圧縮残土貯留槽５５に貯留させるか、
切換ダンパーを切換えてベルトコンベアー６、リフトコ
ンベアー７を介して土砂ピット８へ搬出する。

【００１９】なお、この圧縮残土は人為的またはスクリ
ューコンベアー等の供給手段（図示せず）により圧縮残
土貯留槽５５から泥水撹拌槽１１へ送るようにしても良
い。濾水槽５３内の濾水は水中ポンプ５６によりパイプ
５７を介して希釈水槽２９に送られる。濾水槽５３から
の給水が減り、希釈水槽２９内の泥水量が少なくなった
ときには、清水槽５８から水中ポンプ６０により給水パ
イプ６２を介して清水が補給される。作泥ユニット３２
における作泥に必要な水も、清水槽５８から水中ポンプ
５９により給水パイプ６１を介して給水される。作泥ユ
ニット３２内への泥土は、砂状粒貯留槽２７または圧縮
残土貯留槽５５、あるいは土砂ピット８からスクリュー
コンベアーで適宜供給するか、人為的に搬送供給する。

【００２０】泥水撹拌槽１１では、余剰泥水槽３４から
ポンプ４２によりパイプ４３を介して供給される泥水
と、砂状粒貯留槽２７から人為的またはスクリューコン
ベアー等の供給手段（図示せず）により供給される発生
砂、および、硬化剤槽１２から供給される硬化剤を撹拌
混合して流動化処理材１６を作る。この流動化処理材１
６には圧縮残土貯留槽５５から圧縮残土を供給混合させ
ても良いことは前述の通りである。そして、この流動化
処理材１６はポンプ１７により送泥管１８を介して、ト
ンネル内の路床形成型枠１９に流し込み、これを硬化さ
せて路床１６ａを形成する。なお、流動化処理材１６の
搬送に当たっては、送泥管１８の代わりに切換バルブ７
１を流動化処理材搬送車７２側に切換え、流動化処理材
１６を搬送車７２に供給し、搬送車７２により流動化処
理材１６を路床形成型枠１９まで搬送しても良い。ま
た、泥水撹拌槽１１、調整槽２４、余剰泥水槽３４、ス
ラリー槽４４、作泥ユニット３２内は、それぞれの撹拌
機１３，６７，６９，７０，６８，により泥水を撹拌
し、槽内の泥水を均一化する。

【００２１】

【考案の効果】以上、説明したとおり、本考案のトンネ
ル構築システムによれば、掘削による発生土や地下水を
路床材として利用するので、路床材の費用が安く経済的
である効果がある。そして、トンネル外へ運び出す発生
土や地下水の排出量を減少させることができるので、排
土・排水設備等の簡便化にもつながる。さらに、シール
ド機の掘進と略同時にトンネル内路床を構築して行くの
で工期が短縮できる効果もある。しかも、発生土と泥水
の処理に要する設備は従来のシステムと逕庭なく簡潔な
構成であり、安価な実現が可能である。また、流動化処
理材からシルト粘土の供給を減少させて砂を骨材として
用いれば、インバート材の強度向上を図ることができる
ばかりでなく、調整槽により泥水の比重を一定に保つよ
うにしてあるので、切羽への泥水圧の安定管理化をも図
ることもできる。

【００２２】また、請求項２に係る考案では、通常は廃
棄される圧縮残土をインバート材に混入したので、産業
廃棄物を減少させることができて、環境汚染の防止に寄
与することができる。

【００２３】なお、請求項３に示すように、流動化処理
材の搬送手段を送泥管とした場合には、搬送のための省
力化に役立つとともに狭隘な工区内の有効利用を図るこ
とができる効果があり、他方、請求項４に示すように、
流動化処理材の搬送手段を搬送車とした場合には、中継
ポンプや長距離に亘る配管設備が不要になるので、配管
作業を省くことができて工期の短縮に役立ち、簡便な設
備でありながら、搬送の自由度は高く、かつ所望の型枠
内に自由に搬送することができて、広い工区内において
は順応性に富む効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るトンネル築造システムの実施例を
示す構成図である。

【図２】本考案に係るトンネル築造システムの他の実施
例における前半部を示す構成図である。

【図３】本考案に係るトンネル築造システムの他の実施
例における後半部を示す構成図である。

【符号の説明】

１・・・シールド機 ２３・・・一次
分離機 ４・・・排泥管 ２４・・・調整
槽 ５・・・スクリーン ２７・・・砂状
粒貯留槽 ６・・・ベルトコンベアー ２９・・・希釈
水槽 ７・・・リフトコンベアー ３２・・・作泥
ユニット ９・・・泥水受槽 ３４・・・余剰
泥水槽 １１・・・泥水撹拌槽 ４４・・・ス
ラリー槽 １２・・・硬化剤槽 ４９・・・フ
ィルタープレスユニット １３・・・撹拌機 ５０・・・パ
ック槽 １６・・・流動化処理材 ５３・・・濾
水槽 １６ａ・・路床 ５５・・・圧
縮残土貯留槽 １７・・・ポンプ ６７〜７０・
・・撹拌機 １８・・・送泥管 ７１・・・切
換バルブ １９・・・路床形成型枠 ７２・・・搬
送車 ２２・・・サイクロン

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−24481（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−54092（ＪＰ，Ａ) 特公 昭55−546（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平３−40800（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】泥水シールド工法に用いられるシールド機
   と、シールド機から排泥管を介して接続されたスクリー
   ンと、スクリーンにより分離された礫状物を搬出するコ
   ンベアーと、スクリーンにより分離された砂状粒含有泥
   水を貯留する泥水受槽と、泥水受槽の泥水を泥土と砂状
   粒とに分離する分離装置と、分離装置により分離された
   泥土を受け入れる調整槽と、調整槽の余剰泥水を受け入
   れる余剰泥水槽とからなる発生土水処理装置において、
   前記分離装置により分離された砂状粒を貯留する砂状粒
   貯留槽と、この砂状粒貯留槽と、前記余剰泥水槽と、硬
   化剤槽とが連設された泥水撹拌槽と、この泥水撹拌槽内
   で撹拌され混合された流動化処理材を、トンネル内の路
   床形成型枠内に搬送する搬送手段が備えられたことを特
   徴とするトンネル築造システム。
2. 【請求項２】泥水シールド工法に用いられるシールド機
   と、シールド機から排泥管を介して接続されたスクリー
   ンと、スクリーンにより分離された礫状物を搬出するコ
   ンベアーと、スクリーンにより分離された砂状粒含有泥
   水を貯留する泥水受槽と、泥水受槽の泥水を泥土と砂状
   粒とに分離する分離装置と、分離装置により分離された
   泥土を受け入れる調整槽と、調整槽の余剰泥水を受け入
   れる余剰泥水槽と、余剰泥水槽の泥水を受け入れ、これ
   を凝集させるスラリー槽と、このスラリー槽からの泥水
   を圧縮して水と圧縮残土とに分離するフィルタープレス
   ユニットと、フィルタープレスユニットにより分離され
   た圧縮残土を貯留する圧縮残土貯留槽と、フィルタープ
   レスユニットにより分離された濾水を貯留する濾水槽と
   からなる発生土水処理装置において、前記余剰泥水槽
   と、圧縮残土貯留槽と、硬化剤槽とが連設された泥水撹
   拌槽と、この泥水撹拌槽内で撹拌され混合された流動化
   処理材をトンネル内の路床形成型枠内に搬送する搬送手
   段が備えられたことを特徴とするトンネル築造システ
   ム。
3. 【請求項３】泥水撹拌槽内の流動化処理材をトンネル内
   の路床形成型枠内に搬送する搬送手段が、泥水撹拌槽と
   路床形成型枠とを連結するポンプを備えた送泥管である
   請求項１及び請求項２いずれか記載のトンネル築造シス
   テム。
4. 【請求項４】泥水撹拌槽内の流動化処理材をトンネル内
   の路床形成型枠内に搬送する搬送手段が、移動自在な流
   動化処理材搬送車である請求項１及び請求項２いずれか
   記載のトンネル築造システム。