JPS6314993A - 泥水加圧推進工法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、横穴掘削を低推進力で行うことができる泥水
加圧推進工法に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

地盤にトンネルを構築する場合、種々の工法が使用され
ているが、その一つとして安定液工法がある。

安定液工法は、１９１４年の石油井戸掘削に始まり、地
下連続壁工法、リバース抗工法等に応用され地中横穴掘
進である泥水加圧シールド工法及び泥水加圧推進工法へ
とその応用範囲は広がってきた。

その基本は、たとえば、文献「地下連続壁工法の理論と
実際」　（藤井清光他３名著、山海堂発行。

昭和５０年３月）の第３頁第３行〜第６行目［清水と堀
りくずの混合物である泥水が井戸の中に満たされた。井
戸が深くなるにしたがって、この泥水には地下水やガス
を抑え、更に崩れやすい地層を安全に支える機能がある
ことが認められた。」に表現される。

この安定液工法を基本とする泥水加圧推進工法において
は、先ず掘進機及び埋設管を搬入するための立坑を堀り
、掘進機の後方に複数の埋設管を順次連結し、横方向に
掘進機及び埋設管を押し出すことにより埋設管を設置し
ている。

泥水加圧式横穴掘削工法の掘進方法は、一般的に面板形
式或いはスポーク形式のカッタを回転させて掘削する。

この場合、一般的にはカッタが装備されたシールド筒と
後続の埋設管は同径であり、できるかぎり地山との間隔
（テールボイド部）が形成されないようにしている。こ
れは、テールボイド部が形成され、同テールボイド部が
不安定のままだと、地山の崩落が発生しやすくなり、地
山が緩んで管が締めつけられ埋設管を推進させるための
推力を増加しなければならないという不都合を生じるか
らである。また、推進部上部の地面が沈下するという問
題もある。

このような工法において、推力を低減させるためには、
シールド筒内部や埋設管内部から、外部に向けて滑剤を
注入している。

しかし、この方法では、滑剤の効果は他山の土質に大き
く左右されたり、地下水のを無の影響を大きく受け、確
実性に乏しい、また、注入された滑剤は他山に吸収され
ていくため、作業中は連続的に滑剤を注入しておく必要
があり、作業性が悪くなると共に、多量の滑剤が必要と
なり経済性も悪くなる。

また、他の方法としては特開昭５３−１３９３３１号公
報或いは特開昭５８−１０１９９８号公報に記載されて
いるものがある。この方法では、第６図に示すように、
駆動機５により回転軸６を介して回転駆動されるカッタ
フの切削部７１により、他山を掘削すると共に、シール
ド筒１１の前方に設けたフリクションカント９１によっ
てシールド筒１１及び准進管（図示せず）と地山との間
にテールボイド部を形成する。また、掘削室４とシール
ド内部との開の隔壁１２の泥水注入口９２から掘削室４
内に泥水を注入し、掘削室４において泥水に掘削土砂を
撹拌混合する。

この掘削室４内の撹拌混合物をフリクションカント９１
とシールド筒１１との間に形成されたスリット或いは透
孔９３を介して上記テールボイド部に対して放出充満或
いは加圧充満等を行い、これらの潤滑性を利用し、推力
の低減を図る方法がある。

しかしながら、上述の従来の方法では、第６図に示すよ
うに、泥水注入口９２が切羽から遠いため均一な混合が
行われにくい。また、隔壁１２の半径方向中間部に前方
に向けて泥水注入口９２が設けられているため、掘削室
４内に注入された泥水は、掘削室４の中央部を通って、
掘削室４の下部に設けられた排泥口８１から排出され、
点から点への移動となる。このため、掘削室４の外周部
では均一な混合が行われず、掘削室４の外周部からテー
ルボイド部に放出充満又は加圧充満されにくい、したが
って、テールボイド部が不安定な状態で放置され、先に
述べたような、地山の崩落による地盤の沈下或いは管の
締付による推力の増大等の不都合が生じる。

また、第７図に示されるように、シールド筒１１のフー
ド部に送泥管９４を配設し、泥水注入口９５から内側（
中心部）に向けて泥水を注入することも考えられる。こ
の場合、第６図に比べれば泥水注入口９５は切羽に近い
が、その位置が固定されているので、やはり点からの注
入となり撹拌混合されにくく均一な土粒子高含有の液状
体が得られない。

更に、第８図に示すように、カッタフの回転軸６の前端
部分から泥水を注入することも考えられる。この場合、
泥水注入口９６が切羽の最前部になるが、依然泥水の広
がりが小さいため、土粒子高含有の液状体がテールボイ
ド部付近に作りにくい。

推力を低減させて長距離推進を可能とするためには、泥
水に掘削土砂を撹拌混合して土粒子高含有の液状体とな
し、これを確実に地山とのテールボイド部に加圧充満す
る必要がある。泥水と掘削土砂の混合体が液状体でなく
塑性体もしくはそれに近いものでは、テールボイド部へ
の充満が困難になる。テールボイド部はシールド筒１１
及び埋設管２の外周に形成されるものであるから、切羽
の外周こそが十分攪拌された均一な土粒子高含有の液状
体でなければならない、ところが、上述の第６図〜第８
図では泥水注入口９２，９５．９６が外周部から遠いた
め、最も重要な外周部の攪拌が行われにくい、このため
、均一な液状体が形成されず、テールボイド部に確実に
充満できない。これは、注入された泥水は、掘削土砂よ
り流動性がよいため、排泥口８１に先に流れようとし、
外周部で十分に攪拌された液状体とならないからである
。

本発明は、上記問題点を解決するために案出されたもの
であって、シールド筒及び埋設管の外周のテールボイド
部に、均一な土粒子高含有の液状体を充満させることを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の泥水加圧推進工法は、上記目的を達成するため
、シールド筒より径大のカンタの外周部から泥水を注入
しながら掘削推進することにより、切羽外周部に掘削土
砂と十分撹拌混合された土粒子高含有の液状体を得、該
液状体を切削部後方のテールボイド部に加圧された状態
で充満させることを特徴とする。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら実施例に基づいて本発明の特
徴を具体的に説明する。

第１図は本発明に係る泥水加圧推進工法を説明するため
の概略断面図である。

第１図において１は全体として筒状の掘進機を示し、同
掘進機１の後方には複数の埋設管２が順次連結される。

掘進機１及び埋設管２を搬入するための立坑Ａ内には、
元押しジヤツキ３が設けられ、同元押しジヤツキ３によ
り埋設管２の後端部が掘進機１方向に押圧されることに
より、掘進機１及び埋設管２が地層Ｂ中を推進する。

掘進機１のシールド筒１１内には隔壁１２が設けられて
いる。隔壁１２の前部にはモータ等の駆動機５により回
転力を与えられる回転軸６と、同回転軸６に連結され、
掘進機１の直径より大きな外径を持つカンタ７が配設さ
れている。カッタ７前面の中心部及び外周部の所定個所
に切削部７エが設けられる。

更に、カフタフ先端の１ケ所または複数ケ所に泥水注入
ロア２が配設されると共に、回転軸６内にはその中心軸
に沿って、泥水注入ロア２から駆動機５側まで、管状の
中空部６１が穿孔され、同中空部６１には送泥管６２が
連結される。なお、中空部６１はカッタ７内においては
必ずしも管状である必要はなく、カッタ７内体の中空部
を利用してもよい。

第２図はカッタ７の泥水注入ロア２部分を拡大して示し
たもので、泥水注入ロア２の出口には外方に開く傾斜部
７２ａが設けられている。

隔壁１２には排泥口８１が形成され、この排泥口８１に
連通して排泥管８２及びバルブ８３が設けられ、バルブ
８３の排泥側端部には貯泥槽８４が設置される。

また、回転軸６に撹拌棒６３を取りつけて、送泥水に切
羽の掘削土砂を迅速に溶解させるようにしてもよい。

つぎに本発明に係る推進工法において使用する掘進機の
動作について説明する。

まず送泥管６２から、回転軸６内の中空部６１及び泥水
注入ロア２を通して、カッタフの外周方向に向けて泥水
を注入させ、切羽面と隔壁１２との間に形成される掘削
室４を泥水で満たし、切羽面を泥水で加圧した状態とす
る。

つぎに駆動機５により回転軸６を回転させ、且つ泥水注
入ロア２からカフタフの外周方向に泥水を注入しながら
カンタフにより掘削を行う。なお、送泥管６２の途中に
スイベルジヨイント等を設けておけば、回転軸６の回転
中にも泥水を注入することができる。

送泥水は、第２図に矢印Ｐで示すように、カフタフの切
羽面付近及び外周縁に供給され、掘削された土砂は送泥
水に溶解しやすくなり、送泥水と掘削土砂の固形粒子に
よる目詰め効果が促進され、形成された泥膜を介して切
羽は押圧されて切羽の安定が図られる。

このとき、カフタフの外径はシールド筒１１の径より大
きく選定されているので、掘削後はシールド筒１１及び
埋設管２の外周と地山との間にはテールボイド部Ｃが形
成される。このテールボイド部Ｃには推進に伴い、掘削
土砂と十分撹拌混合された土粒子高含有の液状体が満た
される。

本実施例においては、カッタフによるオーバーカットを
行いつつ、カフタフの外周部に送泥水注入ロア２を設置
し、送泥水と他山の掘削土砂との攪拌融合を行うことに
より、送泥水の目詰め材のみでなく、掘削土砂に含まれ
る土粒子をも利用した目詰め効果の高い固形上粒子間含
有の液状体がカッタ７の外周部に形成され、同カッタフ
により形成されたテールボイド部Ｃを満たしていく、こ
の固形土粒子冑含有の液状体は、切羽への押圧力、たと
えば地下水圧＋０．２　ｋｇ／　ｃｄと同圧になり、切
羽と同様に他山表面に泥膜を形成し、その押圧力により
テールボイド部Ｃの他山の崩落を抑え、緩み土圧の発生
を防止し、他山の埋設管等への締付をなくし、推力を低
減させる。したがって、低推力で推進を行うことができ
、長距離推進工法に適したものとなる。

掘削後の掘削土砂と泥水は、排泥口８１から排泥管８２
を通り、切羽における液状体の圧力と掘進機１内の大気
圧との差圧によりバルブ８３の開閉によって貯泥槽８４
に排泥され、パイプによるスラリー輸送により管内搬送
され坑外へ搬出される。

なお、掘削作業中に泥水注入ロア２に砂利等が詰る場合
があるが、本実施例においては、泥水注入ロア２の出口
には外方に開く傾斜部７２ａが設けられているので、中
空部６１から矢印Ｑに示すように間圧を加えることによ
り、噴出口に詰まった砂利等を吹き飛ばして除去するこ
とができる。

第３図は本発明に係る他の実施例を示し、第４図は同拡
大図を示す。

図に示すカフタフにおいては、泥水注入ロア３が斜め前
方に傾斜して設けられ、第５図に示すようにカッタフの
切削部７１の間から切羽方同にも泥水を注入できるよう
になっている。この場合、切羽部分において、掘削され
た土砂が送泥水に一層溶解しやすくなり、切羽における
目詰め効果が増加する。なおこの場合も第２図と同様に
目詰まり防止用の傾斜部７３ａが設けられる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によればカッタの外周部から
泥水を注入することにより、切羽の外周に十分攪拌され
た均一な土粒子窩含有の液状体が得られる。この均一な
液状体が、テールボイド部に加圧充満されることにより
、地山が自立し、地山の緩みによるシールド筒及び埋設
管への締付かなくなる。したがって、推力が低減し、容
易に長距離推進工法を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る推進工法を説明するための概略断
面図、第２図はカッタの要部拡大断面図、第３図は他の
実施例によるカンタの断面図、第４図は同要部拡大図、
第５図は同正面図、第６図〜第８図は従来の推進工法を
説明するための概略断面図である。 １：掘進機　　　　　２：埋設管 ３：元押しジヤツキ　４：掘削室 ５：駆動機　　　　　６：回転軸 ７；カッタ　　　　　１１：シールド筒１２：隔壁　　
　　　　６２：送泥管 ７２：泥水注入口　　　Ｃ：テールボイド部特許出願人
　　　　　昭和土木　株式会社代理人　　小堀　益（ば
か２名） ７４　８＋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、シールド筒より径大のカッタの外周部から泥水を注
   入しながら掘削推進することにより、切羽外周部に掘削
   土砂と十分撹拌混合された土粒子高含有の液状体を得、
   該液状体を切削部後方のテールボイド部に加圧された状
   態で充満させることを特徴とする泥水加圧推進工法。