JPH0952624A - トンネル内工事現場へ充填材を圧送する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トンネル掘削時に、素堀りのトンネル内面と
これを覆うセグメントリングとの間に裏込材を充填した
り、既設トンネルのコンクリート内壁を補修するとき
に、トンネル外のポンプによりパイプを通して裏込材又
は生コンクリートをトンネルの奥まで圧送する方法及び
装置を得ようとする。 【構成】 ２液混合式裏込材の主材であり粘度の高いＡ
液１０と水１１とを通す主パイプ９の一端にポンプ装置
６を接続する。主パイプ９の始端部にゴムボール挿入器
１２を、終端部にゴムボール取出し器１５を設ける。ポ
ンプ装置６により主パイプ９にＡ液１０と水１１とを境
界部にゴムボール１３を介在させて連続して圧入する。
主パイプ終端部でゴムボールを取出し、水は水還流パイ
プ１７を通して水タンク８へ還流させ、主パイプ端に接
続したノズル２２の直前で乾燥促進材であるＢ液２５を
混合した裏込材をノズル２２から吐出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、新規にトンネルを掘
削するときに、トンネル内壁を形成するセグメントリン
グと素堀りのままのトンネル内面との間に裏込材を注入
したり、既設のトンネル内面を形成するコンクリート壁
が、長年月を経て老化し又損傷したときに、この表面を
新たにコンクリートで被覆して補修したりする際に、２
液混合式裏込材の粘度の高いＡ液又は生コンクリート
（この明細書ではこれらを総称するときは、充填材とい
う）を、トンネル外に設置したポンプによりパイプを通
して工事現場へ圧送するための、トンネル内の工事現場
へ充填材を圧送する方法及び装置に関し、特に圧力損失
の少ない状態でトンネルの奥まで充填材をパイプにより
圧送する手段を改善した方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネルを新規に掘削するときは、図３
〜図５に示すように、先ずシールド掘削機２７により土
中に円筒形の素堀りのトンネル１を掘削し、掘削が進行
する毎にトンネル１の内面を少しの間隙を置いてセグメ
ントリング２で覆い、トンネル内面とセグメントリング
２との間隙に、固化して両者の間を固める裏込材３を充
填（裏込工事）しつつトンネルを形成して行く。セグメ
ントリング２は、図５に略示するような鉄筋コンクリー
ト製の円弧形板であるセグメント２′の数個を輪形に並
べ、長さの半端になるときは、別に用意した長さの短か
い補助セグメント２″を組み込んで構成され、トンネル
内壁を形成する。セグメント２′の大きさは、トンネル
の大きさにより変るが、幅Ｗが約１ｍ、長さＬが約１．
８ｍ、重さ約２トンの程度である。このようにして組立
てられたセグメントリング２とトンネル１との間に注入
する裏込材３は、２液混合式の乾燥時間の短かい接着剤
であって、主材である粘性の高いＡ液を圧入ポンプによ
り主パイプ中を圧送し、別に送られて来る乾燥促進材で
あるＢ液を主パイプ先端に連結したノズル部分において
Ａ液と混合して、セグメントリングとトンネルとの間隙
に注入する。

【０００３】又、トンネルのコンクリート内壁は、長年
月を経過すると表面が老化したり損傷して来るので、補
修（リフォーム）しなければならない。この補修は、ト
ンネルの断面を示す図６に略示するように、トンネル内
壁１′を形成するコンクリート面から少し離して型板４
を設置し、コンクリート内壁１′と型板４との間に生コ
ンクリート５を充填し、生コンクリートの固化後、型板
４を除いて新しい内壁を形成して行なわれる。

【０００４】このような裏込工事やトンネル内壁補修工
事を行なうためには、トンネル入口からトンネルの奥ま
で充填材を供給しなければならないが、その方法として
は次のような方法がとられていた。

【０００５】(1) 新規なトンネル掘削の場合は、２液混
合式の裏込材を、Ａ液及びＢ液をそれぞれ別個のポンプ
装置により別個のパイプを通してトンネル内の裏込工事
現場へ送る。このポンプ装置は、トンネル外に設置され
て長いパイプにより両液をそれぞれ工事現場に圧送し、
注入直前に混合して使用される。

【０００６】(2) 既設トンネルの内壁補修工事の場合
は、コンクリートミキサー車を補修工事現場（コンクリ
ート打設地点）までトンネル内を往復させて生コンクリ
ートを運搬する。

【０００７】(3) 更に、トンネル内壁補修の場合は、ト
ンネル外に設置したポンプ装置にコンクリートミキサか
ら生コンクリートを供給し、パイプでトンネルの奥まで
生コンクリートを圧送する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】トンネル内に、充填材
を圧送するポンプ装置を設けることは、場所が狭隘なた
め困難である。

【０００９】上記(2) のミキサー車により生コンクリー
トを運搬する方法は、トンネル内でのミキサー車の走行
が窮屈であると共に、補修現場がトンネルの奥深くなる
に従ってミキサー車の走行距離が長くなり、生コンクリ
ート運搬が益々困難になるという欠点がある。

【００１０】上記(1)(3)のパイプにより充填材を圧送す
る方法は、工事現場がトンネルの奥へ移動し、充填材圧
送距離が大きくなるに従って、圧送に対する抵抗が大き
くなり圧力損失が大きくなるから、圧送ポンプの圧力を
大にする必要があり、パイプの耐圧力をも高めなければ
ならない。

【００１１】圧送距離が長くなる場合には、トンネル入
口と工事現場との中間に、中継タンクや中継ポンプ装置
を設置する必要を生じる。

【００１２】又、裏込材注入や生コンクリート打設作業
は間欠的に行なわれるから、パイプ内での充填材の滞溜
時間が長くなって、充填材の固化によるパイプ閉塞の危
険が増大する。閉塞されないまでも、パイプ内面に充填
材が粒状に付着し、次第に堆積固化するようになるか
ら、時々パイプ内を水で洗浄しなければならない。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、パイプによ
り充填材を圧送する方法及び装置において、充填材とパ
イプとの摩擦抵抗による圧力損失の増加を抑制しつつ充
填材圧送を行なうために、パイプ中に充填材と水とを交
互に圧入し、両者の間にはパイプ内面に弾接して移動す
るゴムボールを介在させて、充填材と水とが混合しない
ようにしつつ充填材と水とを連続してトンネル内工事現
場へ圧送し、充填材使用の直前に水を分離することによ
り、工事現場へ充填材を圧送する方法及び装置を得たも
のである。パイプ終端部においては、ゴムボールを取り
出し、充填材のみをセグメントリングの裏込め、又は古
いトンネル壁の補修に使用し、水は還流パイプによりト
ンネル外に戻す。

【００１４】このように同一パイプ内に粘度に大小の差
がある異種流体を、相互の間にゴムボールを介在させて
両流体の混合を阻止しつつ１本のパイプラインで輸送し
て輸送距離を延長し経済的効果をあげることは、製油所
とタンカとの間のパイプラインにおいて、重油と軽油と
を交互に送るようにして利用されており、ゴムボール挿
入器、取出し器も使用されているが、本発明は、トンネ
ルの掘削又はトンネル内壁の補修工事にこの手段を利用
したもので、パイプ内の圧力損失を減少させつつ充填材
と水とを圧送するものであり、水は繰返し再使用し、又
作業の時間配分に合せて充填材の量及び輸送間隔を調整
しつつ充填材と水とを圧送できる点で、従来の燃料輸送
のパイプラインとは別異なものである。

【００１５】

【作用】パイプ内には充填材と水とが境界部にゴムボー
ルを介在させつつ交互に且つ連続して進行するが、水と
パイプとの摩擦は僅小であるから、パイプ内の圧力損失
を減少でき、充填材のみを圧送する場合よりも遠距離に
充填材を送ることができる。従って中継タンクや中継ポ
ンプ装置も不要になる。

【００１６】又、水をタンクに戻す還流パイプを設けた
から、水を繰返し使用できて、水使用量を節約できる。

【００１７】さらに、１回に送られる充填材量を、１回
の充填作業に使用する充填材量に等しくし、次の充填作
業を行なうまでの準備時間中は水が送られて来るように
充填材、水の圧送量と充填作業とを調整しておけば、円
滑なトンネル内での充填工事を行なうこともできる。

【００１８】

【実施例】図１は本発明の第１実施例を示し、新規のト
ンネル掘削工事において、素堀りのトンネル１とセグメ
ントリング２との間に、主材でありこの明細書で充填材
と称する粘度の高いＡ液と乾燥促進材であるＢ液とより
成る２液混合式の裏込材をトンネル内工事現場へ圧送す
る装置の概要を示す。この装置において、電動機又はオ
イルモータで駆動されるポンプ装置６にＡ液タンク７、
水タンク８から交互にＡ液１０と水１１とを主パイプ９
に圧入する。１２は主パイプ９の始端部に設けたゴムボ
ール挿入器で、Ａ液１０と水１１との境界部にゴムボー
ル１３を挿入する。従って主パイプ９内では、図１のＡ
部に示すように、境界部にゴムボール１３を介在させた
状態でＡ液１０と水１１とが連続して圧送される。

【００１９】主パイプ９の終端部には、ゴムボール取出
し器１５が接続されており、取出し器の弁１６を開いて
主パイプ９中を移動して来たゴムボール１３を取出し、
このゴムボールの後に続いて来た水１１を水還流パイプ
１７を経て水タンク８に還流させ、再使用する。このと
きは弁１８を閉じて水が主パイプ９の前方へ進まぬよう
にし、弁１９を開いて水を水還流パイプ１７へ分流させ
る。水の分流が終り、次のゴムボールを取出したなら
ば、弁１９を閉じ、弁１８を開いて次に進行して来るＡ
液１０をホース２０に進入させ、混合器２１を経てノズ
ル２２から吐出させる。混合器２１においては、別にポ
ンプ２３によりパイプ２４を経て送られて来る比較的粘
性の低いＢ液２５を混合するから、Ａ液１０はトンネル
１とセグメントリング２との間に注入充填されると迅速
に固化してセグメントリング２をトンネル１内に固定す
ることができる。

【００２０】セグメントリングを組立てる作業の間は裏
込材注入を行なわないから、Ａ液はパイプ内で待機する
ことになるが、この待機時間中は水のみが送られて来る
ように水圧入量を調節すれば、Ａ液のパイプ中での滞溜
時間を少なくすることができる。

【００２１】図２は、充填材である生コンクリートをト
ンネル内の内壁補修工事現場へ圧送する装置の第２実施
例の概要を示す。大体の構成は、第１実施例の裏込材充
填の場合と同様であるから、第１実施例と同等部分は同
符号を以て示すと共に説明を省略して次にこれを説明す
る。油圧シリンダ６ａ、ポンプシリンダ６ｂの２組を位
相を１８０°変えて複列に設けて連続吐出可能なレシプ
ロ型ポンプ装置６のホッパ６ｃには、コンクリートミキ
サ２８と水タンク８とから交互に生コンクリート５、水
１１が供給され、境界部にゴムボール１３を介在させな
がら交互に且つ連続して主パイプ９に圧入される。主パ
イプ９の終端部においては、弁１８を開き弁１９を閉じ
て、最初に送られて来た生コンクリートを補助のスクリ
ュポンプ２６に入れ、加圧してホース２０の先端のノズ
ル２２から吐出し、図６に示す古いトンネル内壁１′と
型板４との間に充填する。

【００２２】１回に連続して送られる生コンクリート５
の量は、補修現場で１回の打設に使用する生コンクリー
ト量に等しくし、又水１１の量は、前の打設が終ってか
ら次の打設を行なう準備ができるまでの時間をかけて水
の輸送が終り、次の打設が開始される時期には次の生コ
ンクリートが到着するように考慮して決めるのが望まし
い。その程度はトンネルの大きさ、作業の状態によって
大きく相違するが、例えば２インチの主パイプで生コン
クリートが連続して送られる長さを４００ｍとし、水が
連続して送られる長さを６００ｍとする程度である。こ
のようにして生コンクリートと水とを送れば、特に高圧
のコンクリートポンプを使用しなくても、長さ２０００
ｍのトンネル内へコンクリートを圧送することができ
る。即ち、このようにコンクリートと水とを交互に送れ
ば、従来のコンクリートのみを圧送する場合に１０００
ｍの距離を送ることのできるポンプで２０００ｍ以上を
送ることができる。

【００２３】

【発明の効果】

(1) ゴムボールを介在させて充填材と水とが混合しない
ようにしつつ両者を連続して主パイプ中を送るから、圧
力損失が少なく、充填材のみを送る場合よりも、トンネ
ル内に深く送ることができる。

【００２４】(2) トンネル内工事現場での作業に合せて
充填材量及び水量を調節して作業を能率よく行なうこと
ができる。

【００２５】(3) これにより、充填材が主パイプ内で滞
溜する時間を著しく少なくし、充填材の固化によるパイ
プ閉塞の危険をなくすことができる。

【００２６】(4) 充填材の前後に水が通るので、主パイ
プに付着した充填材を洗浄し、これの堆積固化による抵
抗増加を防止できる。

【００２７】(5) 水は主パイプ終端部に達するとタンク
へ還流させて再使用するから、水使用量は少なくて済
む。山間部等で水利の悪い場所での工事に有利であり、
廃水による汚染を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す略図。

【図２】本発明の第２実施例を示す略図。

【図３】トンネル掘削状態を略示する略縦断側面図。

【図４】図３のＡ−Ａ断面図。

【図５】セグメントの斜視図。

【図６】トンネルの内壁補修状況を示す図４と同様のト
ンネルの断面図。

【符号の説明】

１ 素堀りのトンネル １′トンネル内壁 ２ セグメントリング ２′セグメント ２″補助セグメント ３ 裏込材 ４ 型板 ５ 生コンクリート ６ ポンプ装置 ６ａ 油圧シリンダ ６ｂ ポンプシリンダ ６ｃ ホッパ ７ Ａ液タンク ８ 水タンク ９ 主パイプ １０ Ａ液 １１ 水 １２ ゴムボール挿入器 １３ ゴムボール １５ ゴムボール取出し器 １６ 弁 １７ 水還流パイプ １８、１９ 弁 ２０ ホース ２１ 混合器 ２２ ノズル ２３ ポンプ ２４ パイプ ２５ Ｂ液 ２６ スクリュポンプ ２７ シールド掘削機 ２８ コンクリートミキサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石橋 靖弘 東京都葛飾区亀有５−41−９ ケイ・エ ム・エンジニアリング株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル外に設けたポンプ装置（６）に
   接続されてトンネル内の工事現場まで通じ、始端部にゴ
   ムボール挿入器（１２）を設け、終端部にゴムボール取
   出し器（１５）を設けた主パイプ（９）に、充填材と水
   とを、境界部にゴムボール（１３）を介在させて隔離し
   つつ交互に且つ連続させて圧入し、パイプ終端から充填
   材を吐出させ、ゴムボール（１３）を介して後続する水
   は、ゴムボール取出し器（１５）によりゴムボールを取
   り出すと共に、水還流パイプ（１７）を通してトンネル
   外の水タンク（８）に還流させるトンネル内工事現場へ
   充填材を圧送する方法。
2. 【請求項２】 トンネル外に設けられて充填材と水とを
   交互に圧送するポンプ装置（６）に主パイプ（９）の始
   端を接続し、主パイプ（９）の終端はトンネル内の工事
   現場まで通じさせ、主パイプ（９）の始端部にはゴムボ
   ール挿入器（１２）を設け、終端部にはゴムボール取出
   し器（１５）を設け、ゴムボール取り出し器（１５）と
   水タンク（８）とを水還流パイプ（１７）で接続し、主
   パイプ（９）と水還流パイプ（１７）とをゴムボール取
   出しに関連して交互に開閉する弁（１８）（１９）を設
   けたトンネル内工事現場へ充填材を圧送する装置。
3. 【請求項３】 主パイプ内をゴムボールにより隔離され
   て交互に且つ連続して圧送される充填材と水との量を、
   充填材の量を作業のための１回の使用量とし、水の量を
   次回の充填材使用までに要する準備時間で送水が終る量
   とした請求項１に記載のトンネル内工事現場へ充填材を
   圧送する方法。