JPS636719B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシールド工法による随道等の掘削作業
における覆工リングの固定支持方法に関するもの
である。

下水道、上水道、或いは電信、電力等のケーブ
ル敷設など、または地下鉄道等の建設のために地
中において随道などを掘削するには、既知のよう
にシールド機を使用しているが、近時、都市土木
におけるシールド工法による掘削工事の施工条件
は、土質・土被り・地下埋設物等の関係から施工
上の悪条件に加えて、小径管化・急曲線化といつ
た技術的に非常に苛酷な条件のもとに置かれるよ
うになつてきている。そしてとりわけ、急曲線化
のシールド掘削工事は、設計上の要求から施工側
の技術を上まわつてますます極端な急曲線化を要
求されるに到つている。この急カーブを描くシー
ルド掘削は直進からカーブを描いて掘進するに際
して当然のことながら所要長さを有するシールド
機を地中で方向変換しなければならず、そのため
に該シールド機の方向変換が可能なよう側部を余
掘りしてシールド機の後尾を変位させることが行
なわれている。ところがこの曲進掘削部における
余掘りと裏込注入との関係が最大の隘路となつて
いる。即ち、急カーブになればなる程この急カー
ブ部の余掘りは大きくなり、この余掘りはシール
ド機のカーブ個所通過まで維持し続け、通過後は
速やかに空間部を充填しなくてはならないのであ
るが、余掘りで切羽から覆工リングセグメントま
で通じている空間に予定空間（覆工リング周囲）
だけの裏込め注入を期待することが困難である。
そのため、どうしても裏込め注入の時期は遅れ、
シールド機のはるか後方にて注入することにな
り、地山の応力解放時間が長くなつて地盤沈下を
招く原因となると同時に、シールドジヤツキを支
持する覆工リング（以下単にセグメントと称す
る）の裏に空間があるため、反力が固定できない
ために余掘りをすれど曲線推進がうまく進まない
という現象が生じてくる。

また、掘削地質が軟岩質の地帯や砂礫層などで
ある場合、シールド機により掘削した断面が該シ
ールド機の外径寸法よりも大きく掘削されること
になり、そのためテールボイドが当然大きいので
マシンテール部で組み立てられた覆工リングが機
外に送り出された後直ちに裏込め材の注入を行な
つたのでは、裏込め材がシールド機側に流動する
ことになるためやむを得ず裏込め注入作業が大幅
に遅れて行なわれることになる。そのために覆工
リングは掘削トンネルの軸心に対して蛇行した
り、或いはピツチングしたり、またはこれらの複
合された状態となつたりして覆工リングが正しく
埋設され難くなる等の問題点がある。

本発明は斯かる問題点を解決して、シールド機
掘進に伴ない形成されるテールボイドでマシンテ
ールに連接して順次組み立てた覆工リングと地山
との間に裏込め注入する前段階において、覆工リ
ングのセグメント内側からその背面と地山との間
に、裏込め材の如き早期凝結強度の得られる注入
材をセグメントに予め組み合せた袋に注入して該
袋を膨出せしめ、この膨出袋を介してボイド部に
コブ状の局部的な固定物を形成して、この膨出コ
ブによつて反力を地山に保持させることで、覆工
リングの安定を計り、シールド掘削作業の合理化
促進に寄与するセグメントの局部固定工法を提供
することにある。

即ち、本発明はシールド工法において使用する
所要の覆工リングのセグメントに、注入管とガイ
ド筒とを組合わせて形成した二重管構造の空間部
にて、注入材の圧入で先端から突出拡開する容積
を有した膨出袋を基端で固着して収容し、前記注
入管およびガイド筒の基端部を支持して、セグメ
ントの注入装着口に取り付ける外装管を備えてな
る局部固定装置を、シールド機の掘進作業条件に
応じて、前記セグメントの適所に設けた装着口に
装着して、セグメントの内側から凝結早期強度の
高い注入材を前記固定装置内装の膨出袋に注入す
ることにより、該膨出袋をセグメントの背後側に
突出させて膨らませ、地山とセグメントとの間に
てこの膨出した袋により内部注入材の凝結でコブ
を局部的に形成し、この膨出コブによつて覆工リ
ングセグメントを地山に保持させるようにしたこ
とにある。

また、本発明はシールド工法による曲進掘削に
際し、余掘りした側の覆工リングセグメントに、
注入管とガイド筒とで二重管構造にした空間部に
て、注入材の注入圧で先端から突出拡開する容積
を有した膨出袋を基端で固着収容し、前記注入管
およびガイド筒の基端部を支持して、セグメント
の注入装着口に取り付ける外装管を備えてなる局
部固定装置を、それぞれ所要数、セグメントの適
所に設けた装着孔に取付け、シールド機のテール
部直後に配された覆工リング部において、セグメ
ントの内側から凝結早期強度の高い注入材を前記
固定装置内装の膨出袋に注入し、該膨出袋をセグ
メントの背後側に突出させて膨らませ、余掘り部
地山と対向するセグメントとの間にてこの膨出し
た袋により内部注入材の凝結で局部的にコブを形
成し、この膨出コブにより覆工リングを地山に固
定してシールド機の曲進推力を受支するようにし
たのである。

更に、本発明は軟岩質若しくはこれに類する地
層におけるシールド工法での掘削に際し、シール
ド機のテールに順次組立られる覆工リングの全セ
グメント若しくは所要のセグメントに、注入管と
ガイド筒とで二重管構造にした空間部にて、注入
材の注入圧で先端から突出拡開する容積を有した
膨出袋を基端で固着収容し、前記注入管およびガ
イド筒の基端部を支持して、セグメントの注入装
着口に取り付ける外装管を備えてなる局部固定装
置を、それぞれ所要数、セグメントの適所に設け
た装着口に取付けて、シールド機のテール部から
該覆工リングを送り出した後、セグメントの内側
から凝結早期強度の高い注入材を前記各固定装置
内装の膨出袋に注入し、該膨出袋をテールボイド
に突出させて膨らませ、セグメントと地山との間
にてこの膨出した袋により内部注入材の凝結で局
部的にコブを形成し、この膨出コブにより覆工リ
ングを掘削軸芯にその軸芯とがほぼ合致固定する
ようにしたのである。

本発明方法を採用するに際しては、覆工リング
のセグメントに１又は円周方向に複数の局部固定
装置装着口を設けたものを使用し、作業現場の条
件に応じて１セグメントあたり１又は複数の局部
固定装置を使用するのであり、注入材を膨出袋に
注入充填して凝結後は支持筒体を撤去し、次の作
業に支障を来たさないように配慮する。そしてこ
の局部固定のために使用する注入材は凝結早期強
度の得られやすいものを使用することが好まし
く、裏込め材をそのまま利用できるように配慮し
ておけば作業上何かと便利である。

以下本発明を実施例について図面により詳述す
れば次の通りである。

先づ第１図に示すものは本発明工法に使用する
局部固定装置の一具体例であつて、この局部固定
装置１は、セグメント１０に設けたねじ込み式の
装着口１１に先端部を螺着できるようにした外装
管２と、膨出袋６と、この膨出袋６を収容するた
めの空間部を形成するガイド筒３及び注入材の注
入管４と、膨出袋６の開口部を固定するための取
付け環５とを図示のように配してなるもので、膨
出袋６は外装管２内に固着した取付け環５に基端
を被嵌せしめたガイド筒３の該基端に係合させて
共に固着するようにし、ガイド筒３の内部に充分
な長さ適宜状態で収容し、ガイド筒３の先端には
保護キヤツプ７を例えばカシメるなどして仮固定
し袋の底部が外力により破損しないようになされ
ており、かつこの膨出袋６は適度な織目で通水性
があつて引張強度の高い布で拡開した状態での形
状が、円筒状、円錐状、球状等任意のものが採用
できる。なお取付け環５の中央には注入管４がガ
イド筒３内側に突出して設けてあり、この注入管
４に連接して接手を介しコツク１４又は逆止弁な
どを経て注入材の供給管と連結するようになつて
いる。

このような局部固定装置１をセグメントに装着
して使用するのであり、斯かる局部固定装置を使
用してセグメントの地山に対する固定を計るに
は、その作業現場の状況に対応する手段を採用す
る必要がある。即ち、直進状態で使用するときに
は、予め覆工リングのセグメントに複数の装着口
１１（一般の裏込め材注入口と共用できるものを
使用する）を設けておくようにし、裏込め注入を
行なう前に該セグメントを地山に固定する必要性
があると考えられる場所では、第２図に示す如く
局部固定装置１の外装管２をセグメント１０の所
要個所の装着口１１に装着し、かつ注入管４に連
接するコツク１４（又は逆止弁）付きの接続管１
５と注入材の供給管とを接続し、注入管４を通じ
てガイド筒３内収容の膨出袋６内に注入材を圧入
すれば、その注入圧力（一般に２〜３Kg／cm²程
度）でもつてガイド筒３端の保護キヤツプ７が外
れ、該膨出袋６は注入管４とガイド筒３とに案内
されて無理なく繰り出されて空間部Ｃに飛び出し
て、地山Ａに充分当接するまで膨出し、注入材Ｄ
の充填量がほぼ袋６に充満すれば注入を停止する
ことにより該注入材Ｄが凝結し、その結果この膨
出袋６が充填された注入材Ｄと共にセグメント１
０の背面と地山Ａとの間で局部的なコブ状に固結
して、所謂突つ張りを構成することになるのであ
る。この際、膨出袋はその織目から内部残留気体
や水分が外部に放出されるので迅速に注入材の充
填と、それに共なう袋の膨出とが行なわれ、極く
短時間で目的操作が終了し、かつ注入材の凝結が
同時に進行して局部的に凝結する。なお、この注
入材として凝結早期強度の高いものを用いるその
一例を示せば、その標準配合として、普通ポルト
ランドセメント250Kg、骨材としてクレーサンド
の如きもの250Kg、起泡剤（たとえばアニオン性
活性剤とポリオチシアルキレン・アルキルエーテ
ル型非イオン活性剤との配合物に親媒コロイド高
分子起泡安定剤などを配合したもの）2.0Kg、安
定剤2.5Kg、と水360Kgにこれらの総容積の約31％
の空気量を混合したものをＡ液とし、これに水ガ
ラス系の塑性強度調整剤を208KgＢ液として、こ
の両液を混合して注入することにより混合後は速
やかにゼリー状を呈し、従つて膨出液内に充填さ
れても安定し、凝結も急速に行なわれて早期強度
が得られやすい。（このような成分の注入材のみ
に限定されるものではない。） 前記のような要領で組立られた覆工リングの周
囲に所要数配した各セグメント付設の局部固定装
置１ごとに、順次若しくは一斉に注入材を供給す
ることにより、該覆工リングは掘削された地山に
対して数個所で局部支持して固定することにな
る。なお、この際周囲の上半部にあつては、セグ
メント１０から空間部Ｃに突出した膨出袋６が重
力によつて背面に沿い垂れ下がることになるも、
膨出袋６の自在性により注入材の充満で地山Ａに
対して当接し固定することが容易に行なわれるの
である。

而して本発明方法によれば、近時都市土木にお
けるシールド工事での急カーブを描く掘削作業で
の問題点の解決が容易になし得るのであり、この
作業時には第３図及び第４図にて示す如く、余掘
りされた側に対応する所要のセグメントには、１
セグメントにつき円周方向に１又は複数個の装着
口を付設したものを用い、このセグメント１０の
各装着口１１にそれぞれ局部固定装置１を取付
け、この各局部固定装置１を前記要領で一斉に若
しくは順次作動させることにより、セグメント１
０の背面と地山Ａとの間に複数の膨出袋７が突出
し、注入材の充填によつて凝結したコブＢが地山
Ａとセグメント１０との間隔の不均一であるにも
かかわらず、それぞれの対向位置の状態に応じて
突つ張り合い、その結果覆工リングが掘削部の地
山に安定状態で固定されるのである。従つてシー
ルド機の曲進時における推進反力を覆工リングに
対して直接受け持たせることが可能になり、その
結果余掘り量が多くなつても何等支障なく安定状
態で掘進できるのである。そしてこの局部固定を
行なうことにより、現場の地質にもよるが直ちに
裏込めを行なわずとも推進できることになり、局
部固定の数を多くすることで空隙を少なくして、
裏込め材のシールド機側への流動を阻止するのに
役立て得ることになるので、斯くすれば裏込め材
に凝結速度が早くて早期強度の高い特性を有した
ものを使用することにより、シールド機側への裏
込め材の流動を阻止して速やかに別のセグメント
（テーパーリング部等）の注入口から裏込め材の
注入作業が行なえ、地山の崩落などを防止するこ
とが可能となり、より効果的な急曲線のシールド
掘削作業が実施できるのである。

なお、各局部固定装置１における注入材Ｄの凝
結後は、外装管２のセグメント１０装着口１１に
対する螺着を解くに際し、そのねじ廻しにより凝
結した膨出袋６と外装管２に対するその固着部で
の切断を容易ならしめるために、ガイド筒３と注
入管４（この注入管を短かくしたときには必要な
し）との外装管２螺着端部に対応する位置の外周
面に切溝３′，４′を予め刻設しておけば、外装管
２を取り外した際該切溝３′，４′部で凝結側が残
留して切断分離し、それ故に外装管２の取り外し
により開放されたセグメントの注入口端部分で袋
を切断することにより装置のセグメント内側に突
出した部分を完全に取り除き、以後の作業に支障
を来たすることはないのである。

以上は一般の地盤での直進或いは急曲線掘削に
関しての作業について説明したが、本発明方法は
軟岩質の地層など安定した地層でのシールド工法
による掘削現場における掘削後の覆工リング裏込
め前処理として、シールド機の掘削軸芯に対して
覆工リングの軸芯をほぼ合致せしめて順次組立る
ことができるのであり、このような作業時は、第
５図及び第６図に示す如く、たとえば１セグメン
トにつき１個固定装置の装着口を設けたもの使用
するようにして、１覆工リングの全セグメント１
０にそれぞれ局部固定装置１を取付け、この各装
置を所要の手順で順次作動させるか、或いは各個
一斉に作動させるかして、セグメント１０の背面
と地山Ａとの間にそれぞれその空間部Ｃの対応個
所に適応した膨出コブＢを形成させることによ
り、この膨出コブＢによつて覆工リングが掘削孔
の軸心（即ちシールド機の軸芯）にほぼ合致する
ようにして固定されることになり、従つて覆工リ
ングが蛇行したり上下変位したりすることなく、
謂うなれば仮保持状態でシールド機の推進反力
を、裏込め注入を行なつていない状態にあるシー
ルド機直後に連接したものに、直接受支せしめて
掘進することができ、勿論シールド機に支障を来
たさない範囲までの裏込め作業を円滑に行なうこ
とができるのである。

叙上の如く、本発明方法によれば、シールド機
のテール部から送り出した覆工リングを簡単な操
作でブラインド位置で掘削後の地山と覆工リング
の要所とを、膨出袋を介して早期強度の得られる
凝結材により局部的な突つ張りを形成し、これに
より覆工リングを地山に対して固定して、裏込め
材の注入作業が行なわれるまでにシールド機の次
の作業に移行するのを許容できるようにし、シー
ルド工法による掘削に伴ない、従来作業上支障を
来たすために能率が低く、或いは過剰な作業を必
要としたり、地盤沈下を来たすなど種々の問題点
を有していたのが、すべて解決し、過酷な作業か
ら解放されて円滑に、かつ能率よく作業できるよ
うになり、その産業的効果大なるものである。

なお、本発明方法の実施に際して用いられる局
部固定装置については、上記実施例のものに限定
されるものではなく、所要容積の袋とこの袋を収
容できて未使用時の保護を兼ねた筒体と、これら
を一部収容固定してセグメントに装着できるもの
であればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するのに使用する局
部固定装置の縦断面図、第２図は作動態様を示す
一部縦断面図、第３図及び第４図は曲線掘削部で
の支持態様を示す図、第５図及び第６図は軟岩質
の地層での支持態様を示す図である。 １……局部固定装置、２……外装管、３……ガ
イド筒、４……注入管、６……膨出袋、７……保
護キヤツプ、１０……セグメント、１１……装着
口、１４……コツク、１５……接続管、Ａ……地
山、Ｂ……膨出コブ、Ｃ……空間部、Ｄ……注入
材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シールド工法において、所要の覆工リングの
   セグメントに、 注入管とガイド筒とを組合わせて形成した二重
   管構造の空間部に、注入材の圧入により先端から
   突出拡開する容積を有した膨出袋を基端で固着し
   て収容し、前記注入管およびガイド筒の基端部を
   支持して、セグメントの注入装着口に取り付ける
   外装管を備えてなる局部固定装置を、セグメント
   の適所に設けた注入装着口に取り付け、 凝結早期強度の高い注入材を前記固定装置内装
   の膨出袋に注入することにより、該膨出袋をセグ
   メントの背後側に突出させて膨らませ、地山とセ
   グメントとの間に膨出した袋にて注入材の凝結で
   局部的にコブを形成し、覆工リングセグメントを
   地山に保持せしめるようにした、 ことを特徴とするシールド工法における覆工リン
   グの固定支持方法。 ２ シールド工法による曲進掘削部において、余
   掘りした部分の所要覆工リングセグメントに、 注入管とガイド筒とを組合わせて形成した二重
   管構造の空間部に、注入材の圧入により先端から
   突出拡開する容積を有した膨出袋を基端で固着収
   容し、前記注入管およびガイド筒の基端部を支持
   して、セグメントの注入装着口に取り付ける外装
   管を備えてなる局部固定装置を、それぞれ所要
   数、セグメントの適所に設けた装着口に取り付
   け、 シールド機のテール部直後に配された覆工リン
   グ部で、セグメントの内側から凝結早期強度の高
   い注入材を前記固定装置内装の膨出袋に注入し、
   該膨出袋をセグメントの背後に突出させて、膨ら
   ませ、余掘り部地山とこれに対向するセグメント
   との間に膨出した袋にて注入材の凝結で局部的に
   コブを形成し、覆工リングセグメントを地山に固
   定してシールド機の曲進推力を受支する、 ことを特徴とするシールド工法における覆工リン
   グの固定支持方法。 ３ シールド工法によつて軟岩質もしくはこれに
   類する地層を掘削するに際し、シールド機のテー
   ルに順次組立られる覆工リングの全セグメントも
   しくは所要のセグメントに、 注入管とガイド筒とを組合わせて形成した二重
   管構造の空間部に、注入材の圧入により先端から
   突出拡開する容積を有した膨出袋を基端で固着収
   容し、前記注入管およびガイド筒の基端部を支持
   して、セグメントの注入装着口に取り付ける外装
   管を備えてなる局部固定装置を、それぞれ所要
   数、セグメントの適所に設けた装着口に取り付
   け、 シールド機のテール部から該覆工リングを送り
   出した後、セグメントの内側から凝結早期強度の
   高い注入材を前記各固定装置内装の膨出袋に注入
   し、該膨出袋をテールボイドに突出させて膨らま
   せ、セグメントと地山との間にてこの膨出した袋
   により内部注入材の凝結で局部的にコブを形成
   し、覆工リングの軸芯を掘削軸芯とほぼ合致する
   ように固定する、 ことを特徴とするシールド工法における覆工リン
   グの固定方法。