JPS61137995A - シ−ルド式トンネル掘進方法 - Google Patents

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】 （技術分野） 本発明は、シールド式トンネル掘進方法に関し、特に、
切羽地盤のロータリカッタに対する掘削抵抗の軽減また
はすりに流動性および止水性を付与するために、シール
ド本体の隔壁前方の圧力室または切羽面に気泡を注入し
て切羽地盤を掘進するシールド式トンネル掘進方法に関
する。

（従来波ｌ＃） シールド本体の隔壁前方の圧力室または切羽面に気泡を
注入する従来のシールド式トンネル掘進方法では、前記
気泡がロータリカッタにより掘削されたすりと前記圧力
室内で充分に混合され、このずり中に分散した状態で該
ずりに保持されることにより、前記すりに所定の流動性
および止水性が与えられる。

ところで、単位重量での礫重量の割合の大きな地盤の掘
直においては、前記圧力室内のずり中の礫重量割合が増
大し、前記圧力室内のずりの空隙率が増大する。そのた
め、礫重量の割合の大きな地盤の掘進では、前記すりへ
の気泡供給量を増大し、また前記ロータリカッタによる
すりの攪拌効果の増大を図ったとしても、供給された気
泡がすりから分離し易くなることから、前記気泡を前記
圧力室のずり中に保持させることはできず、気泡供給に
よる所定の効果を奏し得ない、という欠点があった。

（目　　的） 従って、本発明の目的は、礫重量のｉ合の大きな地盤の
トンネル掘進においても圧力室内のずりと該ずりに混合
される気泡との分離を防止し、前記すりに適正な流動性
および止水性を与えることにより、好適なトンネル掘進
を可能とするシールド式トンネル掘進工法を提供するこ
とにある。

（構成および作用効果） 本発明は、基本的には、掘削地盤のロータリカッタに対
する掘削抵抗の軽減またはずりに流動性および止水性を
付与するためにシールド本体の隔壁前方の圧力室または
切羽面に気泡が注入されるシールド式掘進方法において
、前記圧力室内のずり中の礫の重量割合の低減のために
、前記圧力室に細粒材を供給することを特徴とする。

本発明によれば、前記圧力室に供給される細粒材は前記
圧力室内のずりの礫重量割合を低減させ、これにより、
該すりの空隙率が低下し、該すりと混合される前記気泡
の前記ずりからの分離が抑制されることから、該すり中
に前記気泡が確実に保持され、従って、たとえ礫割合の
高い地盤であっても、前記気泡供給による所定の効果を
発揮させることができ、これにより好適なトンネル掘進
が可能となる。

前記細粒材の前記圧力室への供給は、前記切羽面または
圧力室に注入される前記気泡を移送媒体として行なうこ
とができるが、一般的には、前記気泡の供給量に比較し
て前記細粒材の供給量は著しく小さく、また、前記気泡
および細粒材の供給量の制御要素は一致しないことから
、前記気泡の供給経路とは別のこれとは独立した供給経
路によって前記細粒材の供給を前記気泡の供給と同時的
に行なうことが好ましい。

前記細粒材の前記圧力室への供給には、液体または気体
を移送媒体として用いることができ、また前記細粒材を
機械的圧力で前記圧力室に押込むことができるが、前記
細粒材の供給を連続的かつ円滑になす上で、該細粒材を
水のような液体と混合した状態で前記圧力室に供給する
ことが好ましい。

泡を含む溶液、例えば、起泡剤水溶液と前記−粒材とを
混合して前記圧力室に供給することにより、前記細粒材
を含む混合１を比較的釡水此の低い状態で前記圧力室に
円滑に供給することができる＝前記細粒材が含水比の高
い状態で前記加圧室に供給されると、前記細粒材の前記
加圧室への供給効率が低下することに加えて、前記細粒
材と混合されたすりの水分が増大することから、前記加
圧室から排出されたすりに乾燥処理のような二次処理を
施すことが必要となる。しかしながら、前記細粒材を前
記したような泡を含む起泡剤溶液と混合することにより
、比較的低い含水率で前記細粒材を前記加圧室に供給す
ることが可能となり、これにより前記加圧室への前記細
粒材の能率的な供給が可能となることに加えて、前記加
圧室から排出されたすりの二次処理が不要となる。

前記細粒材を起泡剤および増粘剤の水溶液と混合した状
態で前記加圧室に供給することにより。

前記加圧室に前記細粒材をより低い含水率で供給するこ
とが可能となる。

また、前記圧力室から排出されたすりのヘドロ化を防止
し、この排出ずりの取扱を容易とする上で、前記細粒材
として、細砂を用いることが好ましい。

（実施例） 本発明が特徴とするところは、本発明の方法を実施する
ための装置の一例を示す図示の実施例についての以下の
説明により、さらに明らかになろう。

第１図に示すいわゆる土庄バランス型シールド式トンネ
ル掘進装置１０は、そのシールド本体１２の後部に、セ
グメント１４に反力を担わせてシールド本体１２を推進
させるジヤツキ１６を備え、また前部には回転力フタヘ
ッド１８を支承すると共にシールド本体１２内を前方の
加圧領域である圧力室２０と後方の大気領域２２とに区
画する隔壁２４を備える。

カッタヘッド１８には、その回転軸１８ａを経てカッタ
フェイスの背面側で圧力室２０に開放する気泡供給路２
６が設けられている。気泡供給路２６には、発泡器２８
から伸長する気泡供給管３０が接続されており、起泡剤
溶液供給管３２を経て発泡器２８に送られる起泡剤溶液
は発泡器２８で発泡処理を受け、気泡供給管３０および
気泡供給路２６を経て圧力室２０に注入される。

カッタヘッド１８は、その、回転軸１８ａに設けられた
ギヤ３４および該ギヤに噛合するビニオン３６を介して
回転軸１８ａに接続された駆動装置３８の作動により回
転される。このカッタヘッド１８の回転によってすりと
前記気泡との混合を促進するための撹拌＠４０がカッタ
ヘッド１８の背面に設けられており１図示の例では、前
記気泡供給路２６は前記攪拌翼で圧力室２０に開放する
。

前記気泡供給路２６を経て圧送される前記気泡を切羽面
に注入すべく気泡供給路２６の開口をカッタヘッド１６
の前面に設けることができる。

また、前記気泡の強度を高めるべく前記発泡器２８に供
給される起泡剤溶液に増粘剤を添加することができる。

掘削される地盤の礫重量の割合が比較的低い地盤の掘進
におい身′は、圧力室２０または切羽面□に注入された
前記気泡が前記圧力室内でずりと混合されると、前記気
泡はずり中に分散された状態でずりから分離するこ：″
′：とはなくこれに保持される。

従っ″ぞ、圧力室２０内のずりに所定の流動性および市
水性を与えることができ、また力ツタヘー、ド１８の掘
削抵抗の低減を図ることができ、これにより、圧力室２
０の圧力を適正に維持し、切羽の崩壊を防止して掘進を
好適に行なうことができる。

圧力室２０内で前記気泡と混合されたすりは、例えば、
掘進装置ｌＯの掘進に応じて作動される駆動装ｆｉ４２
を有するスクリューコンベア４４の作動によって、圧力
室２０内の圧力低下を招くことなく、前記大気域２２・
に開放する前記スクリューコンベアの放出口４６から順
次排出される。

ところで、礫重量の割合が例えば８０％を越えるような
地盤のトンネル掘進では、圧力室２０のずりと混合すべ
く該圧力室に供給される前記気泡の供給量を増大し、ま
た圧力室２０内でずりに充分な攪拌を与えても、前記ず
りの空隙率が高くなりＪ圧力室２０内のずり中の検量に
規定される各空隙の容量が大きくなることかう、圧力室
２０内のずりから気泡が分離し易く、該気泡の大部分は
圧力室２０の上部に滞留してしまい、前記気泡供給によ
る所定の効果を奏し得がい。

そこで１本発明では、圧力室２０内のずり中の礫の重量
割合の低減のために圧力室２０に細粒材が供給される。

この圧力室２０内への細粒材供給手段として、図示の例
では、細粒材と例えば起泡壁２４を貫通して圧力室２０
内に伸長する細粒材供給管５０が設けられている。前記
供給管５０には、前記タンク４８内でその一部が発泡さ
れた前記起泡剤溶液と前記細粒材との混合物を前記供給
管５０を経て圧力室２０内に圧送するための加圧ポンプ
５２が設け゛られている。

泡を含む前記起泡剤溶液、すなわち、少なくとも一部が
発泡された前記起泡剤溶液と混合された状態で前記圧力
室２０に供給される前記細粒材は、圧力室２０内のずり
と混合されることによ　　　　□す、圧力室２０内゛の
ずり中の礫の重量割合を低減し、すりの空隙率を低下さ
せる。すなわち、すりに混合された前記−粒材はすり中
の検量の空隙を　　　　゛部分的に埋めることから、検
量に規定された各空隙の容量が低減され、これにより、
ずりの抄成分間に規定される空隙におけると同様に、検
量の各空隙で前記起泡が確実に保持される。従って、前
記気泡供給路２６を経て圧力室２０に供給された気泡は
、該圧力室でずりと混合されると、該すりから容易に分
離することはなく、ずり中に保持されることから、たと
え礫割合の高い地盤であっても、前記気泡供給による所
定の効果を発揮させることができ、これにより好適なト
ンネル掘進が可能となる。

前記細粒、材と前記起泡剤溶液との混合物の供給量は、
掘削すべき地盤の単位重量当りの礫の重量を予め測定し
、あるいは圧力室２０から排出されるすりまたはカッタ
ヘッド１８の回転トルクの観察に基づいて、例えばずり
の礫重量割合が７５％程度となるように、掘進装置ｌＯ
の進行速度に応じて適宜選択される。

前記細粒材をそれ単独で例えば機械的に前記圧力室に圧
入することができ、また前記細粒材の移送媒体として気
体を用いることができるが、前記細粒材を管路を経て連
続的かつ円滑に供給する上で、前記細粒材を液体と混合
した状態で圧力室２０に供給することが好ましい。

前記液体として水のような液体を用い、この液体に前記
細粒材を混合して圧力室に供給することができる。しか
しながら、この場合には細粒材を円滑かつ連続的に供給
するために必要とされる、細粒材に対する水の量が増大
し、圧力室２０に供給される水と細粒材との混合物にお
ける含水比が２３０％を越える値となる。このような含
水比の増大は、圧力室ｚＯへの前記細粒材の供給効率の
低下を招くことに加えて、圧力室２０内で前記細粒材と
混合されたずりの水分の増大を招き、その結果、圧力室
２０から排出されたずりに乾燥処理のような二次処理を
施す必要が生じる。

このような二次処理を不要とし、また細粒材の供給効率
の向上を図る上で、前記液体と、細粒材とめ混合物を低
含水率で圧力室２０に供給する゛ことが好ましく、低含
水率で前記細粒材を円滑かつ連続的に圧力室２０に供給
するために、前記液体として起泡剤溶液のような泡を含
む溶液を用いることが望ましい、また、前記液体とし、
て起泡附と増粘剤との水溶液を用いることによ、す、該
水溶液中の泡の強度を高めることができ、これにより一
層低い含水率で細粒材を圧力室２．０に円滑に供給する
ことができる。前記起泡剤として、例えばホゾリス物産
（株）のホゾ、リスＮｏ、５０５（商品名）を用いるこ
とができ。

また増粘剤として、例えｔ！（株）チルナイトのＣＭＣ
−ＴＥ−Ｖを用いることができる。前記発泡気２８に供
給される起泡剤溶液の一部を細粒剤の供給のために攪拌
タンク４８に供給することができ、る。

、前記細粒材として、粘土、シルト、石炭灰あるいはス
ラグのような種々の微粒子材料を用いることができるが
、前記細粒材と混合されたずりのヘドロ化を防止し、圧
力室２０から排出されたすりの取扱いを容易にする上で
、細砂を用いることが好ましい。

検車８０％の掘削地山を前記掘進装置１０で掘削するに
際して採用された細粒材の供給条件の一例が次表に示さ
れている。

上記表における混合物■および■の細粒材としてはそれ
ぞれ細砂が用いられ、上記表は、混合物ｒおよびＨの混
合割合、起泡剤溶液の配合割合。

混合物の供給率および混合物の供給によって低減された
すり中の礫の重量割合を示す。

上記表によれば、混合物Ｉでは、細砂 １．３１２ｔに対し、水および起泡剤溶液がそれぞれ０
．１８ｍ３およびＯ，１００ｍ３の割合で混合された混
合物が、地山１■３分のずりに対して１０．０％となる
ように圧力室２０に供給され、該圧力室内のずりの礫重
量割合が７５％に低下され、これにより気泡供給路２６
から供給された気泡とすりとの分離が防止されたことを
示す、また、このときの起泡剤溶液として、増結剤１ｋ
ｇに対して起泡剤および水がそれぞれ０．４文および１
００ｆｔの割合で混合された溶液が用いられたことを示
し、増粘剤が添加された前記起泡剤溶液によれば、前記
混合物を含水比が３０．０％という極めて低い値で適正
に供給できたことを示す。

これに対し、混合物■では、増粘剤が添加されない起泡
剤溶液を地山１１３分のずりに対して１３．２％となる
ように圧力室２０に供給することにより、該圧力室内の
ずりの礫重量割合を７５％に低下させることができ、こ
れにより気泡供給路２６から供給された気泡とずりとの
分離を防止できたことを示し、増粘剤が添加されない起
泡剤溶液と細砂との混合物を用いた場合には、この混合
物を５０％の含水比で圧力室２０内に適正に供給できた
ことを示す。

前記圧力室内のずりの重量割合を７５％に低減すべく細
粒材をこれと水との混合物として圧力室に円滑に供給し
ようとすれば、前記混合物の含水比は２３０％を越える
高い値となるのに比較して、前記細粒材を気泡を含む起
泡剤溶液との混合物とじて供給することにより、これを
５０％という低い含水率で適正に供給することが可能と
なる。また、前記起泡剤溶液に増粘剤を添加することに
より、前記混合物を一層低い含水率で適正に供給するこ
とが可能となる。

前記したところから明らかなように、細粒材を圧力室に
供給し、これにより圧力室内のずり中の検車を低下させ
ることによって、検車が８０％という高い検車の地山の
掘進においても圧力室への気泡供給によってすりに適正
な流動性および止水性を付与することができ、これによ
り好適なトンネル掘進が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法を実施するためのシールド掘
進装置を概略的に示す縦断面図である。 １０：シールド掘削装置２：シールド本体、２０：圧力
室、　　　　　　２４：隔壁。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）シールド本体の隔壁前方の圧力室または切羽面に
   気泡を注入し、前記圧力室に該圧力室内のずり中の礫の
   重量割合の低減のために、細粒材を供給することを特徴
   とする、シールド式トンネル掘進方法。
2. （２）前記細粒材を、泡を含む溶液と混合して前記圧力
   室に供給する、特許請求の範囲第（１）項に記載のシー
   ルド式トンネル掘進方法。
3. （３）前記溶液は起泡剤水溶液である、特許請求の範囲
   第（１）項に記載のシールド式トンネル掘進方法。
4. （４）前記溶液は起泡剤と増粘剤との水溶液である、特
   許請求の範囲第（１）項に記載のシールド式トンネル掘
   進方法。
5. （５）前記溶液と前記細粒材との混合物の含水比はほぼ
   ３０％である、特許請求の範囲第（５）項に記載のシー
   ルド式トンネル掘進方法。
6. （６）前記細粒材は細砂である、特許請求の範囲第（１
   ）項に記載のシールド式トンネル掘進方法。