JPS61137994A

JPS61137994A - 土圧シ−ルド掘削工法

Info

Publication number: JPS61137994A
Application number: JP25909984A
Authority: JP
Inventors: 藤原　紀夫; 進山本; 羽生田　吉也; 巧山下
Original assignee: Ohbayashi Gumi Ltd; Obayashi Corp
Current assignee: Ohbayashi Gumi Ltd; Obayashi Corp
Priority date: 1984-12-10
Filing date: 1984-12-10
Publication date: 1986-06-25

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】（産業上の利用分野）この発明はトンネ／ｌ、Ｈなどの坑道の掘削工法に関し
、特に砂質あるいは砂礫のような地盤であって、地下水
位の高い地質に適した土庄シールド掘削工法に関する。

（従来技術と問題点）周知のようにトンネル等の坑道の掘削工法としてシール
ド掘進機を用いて掘削するいわゆるシールド工法があり
、坑道の掘削に当たっては、切羽の安定と湧水の処理が
極めて重要な課題であって、シールド工法においても同
様である。この対策、として、シールド掘進機のカッタ
ーの後方に土庄室を隔成し、土圧室内に充満した堀削土
砂の土庄によって切羽の土圧に対抗させる土圧シールド
掘削工法が提供されている。

しかしながら、通常の土庄シールド掘削工法では、切羽
土質の種類によっては、土砂の流動性が不足し、土圧室
が閉塞したり、アーチング現象によって土砂の排出が不
能となる。

また、地下水位が高い場合には、堀削土砂が水とともに
排出されるいわゆる噴発現象を起こす。

そこで、ｌこのような問題を解消するために、土圧室内
や切羽に高濃度の泥水を注入する泥土加圧シールド工法
も提案されているが、泥水作成用の設備が大規模となっ
たり、また、排出後の堀削土砂が泥状となって２次処理
が必要となるなどの欠点があった。

一方、切羽の土庄に対抗丈る手段として竪孔とトンネル
の坑内に圧縮空気を注入する圧気シールド工法も提供さ
れている。

しかしながら、この工法では、坑道全体に加圧空気を注
入するため、大型のコンプレッサーを必要とし不経済で
あって、しかも、作業環境が悪化するという問題があっ
た。

ここで、上記土圧シールド工法とこの圧気シールド工法
とを組合せ、土圧室内にのみ加圧空気を注入する部分圧
気工法も一部で試みられたが、土圧室内に充満した堀削
土砂を排出する際に、土圧室内の圧力が急激に低下して
湧水が流入したり、切羽が崩壊するなどの問題が解決さ
れず実用化に至っていない。

（発明の目的）この発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的とするところは、排出土砂の２次
処理を必要とせず堀削土砂の流動性と止水性を確保でき
るとともに、作業環境の悪化を来たすことなく湧水の流
入や切羽崩壊を防止できる土圧シールド掘削工法を提供
することにある。

（発明の構成）上記目的を達成するために、この発明は、シールドカッ
ターの後方に土圧室を隔成したシールド掘進機を用いて
土砂を掘削する工法において、前記土圧室に気泡および
圧縮空気を所定の比率で注入り”ることを特徴とする。

（実　施　例）以下、この発明の好適な実施例について添附図面を参照
にして詳細に説：明□する。

図は、本発明に係る土圧シールド掘削工法の一実施例を
示す概略説明図である。゛同図に示す工法は、シールド掘進機本体１０の′前頭部
に設けられたカッター１２と、カッター１２の後方には
、隔゛壁１４“によ□って土圧室１６内に先端部を侵入
して配設されたスクリューコンベア１８と、このスクリ
ューコンベア１８の後部Ｔｈに配設され、複数の隔室を
有する回転式の土砂排出装置１９を備えたシールドカッ
ターを用いて土砂を掘削する際に適用される。

ここで、シールド掘進機本体１０は、推進ジヤツキ２０
によって推進され、上記カッター１２を回転駆動して掘
削された土砂は、カッタースリットを介して土庄室１６
内に流入し、土庄室１６内充満されるようになっている
。

□　また、上記土圧室１６には、気泡および圧縮空気を
注入する２つの糸路が個別に接続されている。

気泡注入系路２２は、コンプレッサー２４″から送出さ
れる空気と、溶液ポンプ２６から送出される発泡溶液２
７とを混合して、クリーム状の微細な気１を生成する発
泡器２８と、上記土圧室１６内に注入する気泡の量を測
定する流量計３０とをバ身プで接続しで−成し、コンプ
レッサー２４および溶液ポンプ２６の送出口には、それ
ぞれパルプＡ、Ｂが介装されている。

上記発泡溶液２７は、起泡剤、例えばタンパク系の動物
性加水分解蛋白質や、アニオン系界面活□性剤に水を加
えたもめであって、起泡剤の添加ｍによって発泡倍率（
発ａ溶液比重／気泡比重）が変えられ、堀削土′の性状
に応じて１０〜３０倍の範囲で設定する。発泡倍率が上
記の範囲外では、−堀削土と混合した際に、十分な止水
性および流動性のいずれかが欠除するからである。

一方、圧縮空気注入系路３２は、その中間に圧力調節器
、バルブＣ１流量計３４を介在させて構成している。

なお、発泡溶液２７は地上に設けられた貯蔵タンク３６
から自動開閉パルプ３８を介して送られタンーク４０内
に常時一定量を貯えるようになっている。

本発明の工法は、次のようにして行なわれる。

まず、シールド掘進機を掘進機の後方に組立てたセグメ
ント４２に反力を取り、推進ジヤツキ２０によって切羽
側に向けて准進し、カッター１２を駆動して土砂を掘削
し、堀削土砂を土庄室１６内に取り込む。

これと同時に所定の発泡倍率で発泡された気泡を、気泡
注入系路２２を介して土圧室１６内に注入するとともに
、圧縮空気注入系路３２を介して圧縮空気を注入する。

ここで、気泡と圧縮空気の比率は、堀削土の性状と地下
水の状況によって調整され、湧水が多い砂質や礫質の場
合には、例えば１：５０に設定され、湧水が少い地質で
は１：０．１に設定され、設定された比率はバルブＡ、
Ｂ、Ｃによって調整し、流量計３０．３４にて確認する
。

土圧室１６内に注入された気泡は、スクリューコンベア
１８やかき寄せ板、撹拌翼等によって堀削土砂と混合さ
れる。

ここで、気泡と土砂との混合比率は、土砂の性状、特に
シルト分の含有によって選定し、シルト分が少い場合に
は混合比率を大きくするが、約５０％すなわち、容積比
が１：２程度で土砂の粒子間に気泡が介在して、流動性
に良好な結果が得られた。また混合物は、土砂の間隙を
気泡で埋めた状態となって、気泡を加えない場合よりも
、透水係数が１桁以上小さくなり、十分な止水効果も得
られることが確認された。

そして、気泡が混合された土砂は、スクリューコンベア
１８によって後方に送られ、土砂排出装置１９を介して
外部に排出される□。

さて、上述した方ｉで土砂を掘削すると土圧室１６内に
注入された気泡によって、これと混合された堀削土砂の
流動性が高められ、堀削土砂の排出がスムーズに行なわ
れるとともに、排出後には気泡が消滅して、排出土砂は
掘削時とほぼ同じ状態になって、２次処理も必要としな
い。

また、気泡を混合した土砂は止水性が向上し、しかも、
所定の比率で圧縮空気も注入されているため、これらの
相乗作用によって、切羽から土圧室１６内への地下水の
流入が防止され、従来実用化が難しかった部分圧気工法
を可能にした。

この場合、従来の部分圧気工法では堀削土砂を排出する
際に問題があったが、本発明の工法では、堀削土砂に気
泡が混合され、Ｒ動性と止水性が高められているため、
土砂排出１ｉσ１９のゲートを開口しても、土圧室１６
内の圧力が急激に低下することがないことから、部分圧
気工法を可能にする。

なお、この実施例では気泡と圧縮空気とをそれぞれ別の
糸路２２．３２で注入する場合を例示したが、本発明の
実施はこれに限定されることはなく、圧縮空気注入系路
３２を設けずに、気泡注入系路２２だけを設け、コンプ
レッサー２４からの送出空気層を、気泡の発泡必Ｍ量よ
りも過剰に供給することによっても上記実施例ど同じ作
用効果が得られる。

（発明の効果）以上、実施例で詳細に説明したように、本発明の土圧シ
ールド掘削工法によれば、掘削された土砂の２次処理を
必要とせず、土砂の流動性と止水性が高められ、排出が
容易に行なえるとともに、気泡と圧縮空気との相乗ぎれ
た止水効果により、地下水などの湧水の流入を防止して
部分圧気を可能にするなど各種優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示す説明図である。１０・・・・・・掘進機本体　　１２・・・・・・カッ
ター１４・・・・・−隔　壁　　　　１６・・・・・・
土圧室１８・・・・・・スクリューコンベア１９・・・・・・土砂排出装置　２０・・・・・・推進
ジヤツキ２２・・・・・・気泡注入系路　２４・・・・
・・コンプレッサー２６・・・・・・発泡溶液　　　２
８・・・・軸発泡器３０・・・・・・流量計　３２・・
・・・・圧縮空気注入系路３４・・・・・・流量計

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シールドカッターの後方に土圧室を隔成したシー
ルド掘進機を用いて土砂を掘削する工法において、該土
圧室に気泡および圧縮空気を所定の比率で注入すること
を特徴とする土圧シールド掘削工法。
（２）上記気泡と圧縮空気は同じ注入系路で供給され、
該圧縮空気は該気泡の発泡必要量よりも過剰に供給する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の土圧シー
ルド掘削工法。
（３）上記圧縮空気と上記気泡とはそれぞれ個別の注入
系路で供給されることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の土圧シールド掘削工法。
（４）上記比率は堀削土の性状と地下水の状況によつて
調整され、上記気泡と圧縮空気の比率が容積比で１：０
．１から１：５０の範囲に設定されることを特徴とする
特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれかに記載
の土圧シールド掘削工法。
（５）上記気泡の発泡倍率を１０〜３０倍となすことを
特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項までのいず
れかに記載の土圧シールド掘削工法。