JPS6041200B2 - シ−ルド工事用覆工体の裏込め材注入混合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主としてトンネル堀削、シールド工法による埋
設管工事等における覆工セグメントの組立部の裏込めセ
メントモルタルなど二液混合による早期凝固型の注入材
を、複数の直列に配した逆止弁機構の作動を利用して合
理的に凝結促進剤側の供給障害を排除すると共に、混合
を効率よく行なわせるよに構成したシールド工事用覆工
体の裏込め村注入混合装置に関するものである。

軟弱地盤等のトンネル堀削工事には周知の如くシールド
工法が多く採用されており、その掘削作業位置の後部で
は所要径に絹組立られる鋼製の覆工用セグメント（以下
単にセグメントと称する）を組立、更にこのセグメント
と掘削後の地盤との間の空間部にセメントモルタル等の
裏込め材を注入充填し、これを結させていることは周知
の通りであり、この裏込め材の注入に際してはクレーサ
ンドのような細骨材とボルトランドセメントとを水で混
線したセメントモルタルと、凝結促進剤（主として桂酸
ソーダ溶液）とを所要量注入直前箇所で混合しつつ注入
しているが、注入作業が終った時点で髪込め材の供給を
停止すると注入管端部に注入背圧が作用して混合部で凝
結促進剤の供給側に菱込め材が逆流したり、或いはセメ
ントモルタル側に凝結促進剤が逆流したりして注入管の
混合部から先で愛込め材が凝固し、次の注入作業に支障
を来たすことになる。

そこでこの種の作業における二液の混合部において凝結
促進剤側に逆止弁を付設し、該逆止弁を液の圧送力で押
開いてセメントモルタル内に凝結促進剤を送り込み混合
させるように工夫されているが、数回にわたって注入、
停止の作業を繰返し行なっているうちに、この逆止弁の
弁子と弁座との間に次第に二液が反応して凝結した固形
物が付着しやすくなり、これが累積的に付着して弁の機
能を阻害するのみならず、弁座の周辺の流通路を狭めて
凝結促進剤の流出量が低下する事態が生すことになる。

ところが、この現象は外部から明視することができない
のでセグメントリングに裏込め注入した裏込め材が予定
した凝結に要する時間を確保できないことになるので、
地盤が緩み易い場所では地盤の賭崩落が生ずるおそれが
あり、危険を伴なうことになるので裏込め材注入作業の
管理者は前記したよな浪合部の点検を頻繁に行なわなけ
ればならず、そのためには注入作業が休止の時間帯にお
いて混合器を分解しも殊に凝結促進剤供給側の逆止弁部
分の分解清掃を行なわねばならず、非常に手数を要し不
都合なである。本発明は斯かる問題点を解決し、頻繁な
分解点検や注入作業終了後の注入警部の清掃を容易にし
「即ち裏込め注入時の凝結条件を設定適切こ維持できて
、しかも後処理が至極簡別に行なえて確実な裏込め材の
注入が実施できるようにした合理的な裏込め材混合注入
装置を提供することにある。

本発明にては二液の混合室に対する凝結促進部の供給側
には該濠合室までの間に複数の逆止弁を適宜間隔をおい
て配設し、庄送される液流立によって各逆止弁に生ずる
チャタリングによる液流への振動作用と、混合部へ突出
した位置の逆止弁の弁子と弁座との間に狭い環状の間隙
を形成するようにして液を噴射流出せしめる作用とを併
用せしめ、凝結閉塞現象が全く生じない構成となし、か
つ混合を促進せしめて、長時間にわたり正常な運転が行
ない得るよにした混合装置を提供するものである。

以下本発明装置をその一実施例について図面により具体
的に説明すれば次の通りである。

第１図に示すものは最も代表的なものであって「 １は
混合装置本体、２は混合室であって、セメントモルタル
の供給管路４と接続口３で直結されており、５は混合さ
れた裏込め材の注入管接続部である。１川ま凝結促進剤
供給側に配した噴出体、７は該噴出体１０と凝結促進剤
の供給管６援続体２０との連結片で、噴出体１０と接続
体２０とが直交して連結されるよう通孔７′と接続ねじ
部８，８′とを備えている。

而して噴出体ＩＱは、本体１の混合室２に向け直交して
螺着される筒状本体１１と、その内部に前半部が小径で
後半部が太径の段付孔蔓２内に、その小窪部に鉄設した
ブッシュ１３先端の弁座１４と「該弁座１４に円錐面１
５′を当援せしめてばね１８力で閉止支持される弁子１
５と、該弁子１５の弁好１６部に隊挿して座片１９を介
し村端部にナット亀９′止めされたちまね受片亀とブッ
シュ亀３後端との間に介在する巻もまね１８とにより形
成する弁閉止手段とにより構成された逆止弁Ｖ２を所有
しており、筒状本体亀 亀の先端部は混合室２内に突出
して、前記弁子１５の頭部が収容された状態でその周囲
に適当な環状間隙が形成される寝所１８ｆを設けてある
。

次に接続体２肌ま段付貫通孔２２を穿設した筒状接続本
体２重後機開□部に「先端を弁座２４にした接続片２鱈
を蝶着し「該弁座２４と段部との間に巻ぱね２８を介し
て球型弁子２６を弁座２４に当援せしめてなる逆止弁Ｖ
，が内設してあり、雀連も、ソケット３１とニップル３
２とで連結片７の通孔？′に直交して接続してなる。

斯くの如く構成したことによりべ これを作業現場に持
込んで作業を行なうに際し、セグメントの注入口へは本
体亀の接続部５と周知の手段で高圧ホースを接続しｔ接
続口３にはセメントモルタル供給管４を繋ぎ「接続体２
川こ凝結促進剤供給管６を繋ぎ、なお両供給管の適所に
は開閉弁（図示せず）を設けておき、注入作業開始の合
図に従って両液を供給すれば、本体１内に送り込まれる
セメントモルタルに対し、所要量の凝結促進剤は該モル
タルよりも高い圧力で送られて接続体２０内の逆止弁Ｖ
，機構と噴出体竃０内の逆止弁Ｖ２機構を介して混合室
２に送入されるのであり、この際談凝結促進剤は先づ逆
止弁Ｖ，の球型弁子２６をばね２縞力に抗して押し開い
て貫通孔２２内から通孔奮′を通り魔出体１０の段付孔
１２内に到りトここで弁子１５をばね亀８力に抗して押
開き、弁座骨４と該弁子蔓５の円錐面１５′とによって
形成される狭い環状間隙より混合室２内に噴射流入し、
直進するセメントモルタルの流れに対し凝結促進剤を直
交させて噴射せしめることで混合室内で激しく鰯梓させ
、その結果両液は急速に混合されて注入管接続部５より
注入管に送られ「セグメント背後の空隙部に注入される
。

而してこの過程において、凝結促進剤はセメントモルタ
ル側よりも高い圧力で送られるので、逆止弁Ｖ，は両者
の差圧により容易に開いて液の流出を許容するが、その
流れが先づ第１の逆止弁Ｖ，の関弁後第２の逆止弁Ｖ２
にいたる迄の間に通過する通路との摩擦抵抗で、先づ第
１の逆止弁Ｖ，の球型弁子２６が一且押開かれた後ぱね
２５の圧縮反力と該弁子の貫通孔２２側に対向した投影
面積に作用する液圧にての所謂背圧力とにより、該弁子
２６が一瞬閉弁状態になり、次いで第２の逆止弁Ｖ２に
おいて弁子竃５がばね１８力に抗して液圧で−旦押し開
かれて低圧側のセメントモルタル内に噴出することによ
り両逆止弁Ｖ，，Ｖ２間にある液の圧力が低下するとば
ね１８の圧縮反力でこの弁側にても一隣閉弁状態を呈し
、第１の逆止弁Ｖ，側の弁子２６に作用する前後の圧力
差が生じると再び該弁子２６が押し開かれるというよう
な動作が反復して頻繁に生じる。要するに両逆止弁機構
にそれぞれチャタリング現象が発生し、その結果接続体
２０の弁部と噴出体１０の弁部との間に流入した液には
振動が発生し、この振動波をもつたままで噴出体１０の
弁子１５と弁座１４との環状間隙から外部に噴射される
ことになる。斯かる振動波が凝結促進剤の供給操作中生
じることになるので、その脈動的な流れを伴なつて噴出
体から混合室内に高速で噴出し、従って該噴出体の流出
口部、即ち弁子１５と弁座１４との接触部近傍に固形物
が滞溜することがなく、休止時にもモルタルを多く流動
させてお机ま凝結反応が生じなくなり、弁子に作用する
押開き力が消去すると同時に自動的に逆止弁として開弁
し、凝結促進剤の漏出は防止されるのであり、次回の使
用時には直ちに関弁して所要の液を通し、常に弁部分を
清浄な状態に維持できるので、漏液、凝結の現象が生じ
難くなって長期使用に対して支障なく、それ故に分解点
検も定期的に行なえばよくて取扱いが簡素化され、混合
操作も容易になって作業性の向上が計れるものとなし得
たのである。

以上は噴出体を混合室に直交させて配した型式のものに
ついて説明したが、逆止弁を複数個使ってそのチャタリ
ングの発生により流動中に振動を与えて混合室に面する
噴出部の弁の閉止機構部が凝結物による障害を受けるこ
とのないようにして混合効果をも高め得る本発明趣旨に
従えば第２図に例示するように前記の噴出体をモルタル
流動管内に収容した型式にすることもできるのであり、
この型式においても前記実施と同様の作用により凝結促
進剤に脈動を生ぜしめて噴射流出せしめ、モルタルの流
れに平行状態に噴出することになるのでその噴出前方位
置に邪魔板状の部片を設けて乱流状態になし、混合効果
を高めるようにしたのである。この型式のものを図にお
いて説明すれば次の通りであり、前記実施例と同一機造
の部分には同じ符号を付して示す。本体４０の後端部に
はセメントモルタル供給管４を接続口３を介して接続し
「前部には注入管接続部材５が取付けてあり、この本体
４０１こは側部から内部に直交して導入通孔４２を有す
る導入部片４１が突出するよう一体に設けてあり、その
外様部には前記実施例と同様の接続体２０を本体４川こ
平行してニップル３２とソケット３１とを介して導入部
片４１内の通孔４２に連結し、該接続体２０内部には逆
止弁Ｖ，を構成する弁座２４と球型弁子２６と巻ばね２
５とが貫通孔２２の太蓬内部に配されている。そして本
体４０内の導入部片４１先端から注入管接続部村５の内
部に向け、その軸線上に中心を合致せしめてこれまた前
記実施例のものと同様の構成にした噴出体１０をニップ
ル４３を介して導入部片４１の通孔４２と連結して突出
内設し、この噴出体１０の筒状本体１１内段付孔１２の
後半部には段部１２′に一端を当接して周囲に複数の最
孔４５′を鞠線方向に穿談した適宜長さのガイドリング
４５が鉄挿してあり、円錐面１５′を有する弁子１５と
弁座１４とは、ブッシュ１３後端に付した受片４６と弁
村１６後端部にナット１９′及び座片１９を介して取付
けたばね受片１７との間に介在させた巻ばね１８にて閉
止状態に保たれるようになっており、該ばね受片１の外
周とガイドリング４５内周との間隙の僅少分を該ガイド
リングに設けた最孔４５′部分で橘ぎない通路面積の拡
大を計ってある。そして斯かる構成にてなる逆止弁Ｖ２
機横に前方に、弁子１５の頭端に基端を螺合定着した適
宜長さの村４７先端には両側部を適宜量半月状に切欠い
た邪魔板片４８を固着し、逆止弁Ｖ２機構の開弁により
噴射される凝結促進剤がこれに衝突してセメントモルタ
ルの流れを蝿乱して混合を容易ならしめるようになし、
当該部分が混合室の役目をなすようにしたものである。
斯くの如く構成したものにあっては両供給液を送って裏
込め注入するに際して接続体２０及び噴出体１０に各々
内設された逆止弁Ｖ，，Ｖ２によって凝結促進剤には前
記実施例において説明したと同じ作用でチャタリングに
より脈動流が流れ、噴出体１０の先端部から脈動しつつ
噴射された凝結促進剤が、本体４０内から注入接続管体
５に流動するセメントモルタル中に分散注入され、先端
の邪魔板片４８による抵抗を受けてその手前部分で充分
両液が混合され功欠部から前方に送り出されて注入され
ることになるのである。そしてこの方式によれば凝結促
進剤の噴出体をセメントモルタルの流動管中に同０位魔
で液が噴出するよに構成し、全体の構造を高低いものに
し、混合部での流速を高めて乱流状態が容易に形成され
るようにし、混合が迅速に行なわれることになしたので
使用現場での取扱いが便利になったのである。而して本
発明の趣旨によれば、セメントモルタルの流動部に対し
て供給する凝結促進剤を複数の逆止弁を直列に配した流
路内を経てその先端箇所にて脈動と噴射とにより混合せ
しめ、直接モルタルと接する弁の開閉部では注入作業中
は凝結促進剤に脈動流が生じるようにして凝結反応によ
る固形物の付着が生じないようにしたものであるから、
前記各実施例における接続体中の逆止弁Ｖ，を本体に近
接して設けるほか、これよりもやや離れた位置で管路中
に設けても二個の逆止弁を直列に設けることで両逆止弁
間における圧力の変動でチャタリングが発生するため所
期の目的を達成できるのであり「更に逆止弁を二個以上
直列に配しても両逆止弁閥においてそれぞれずれてチヤ
タリングによる脈動現象が発生することになって、穣先
端の逆止弁弁座部に凝結物の付着するのが阻止され好結
果をもたらし得るのである。従って噴出体に組込んだ逆
止弁を除く他の逆止弁は上記の如く本体に連結するほか
、凝結促進剤供鼠浩管路中に適当な間隔をおいて直列に
配すれば岡目的を達成することができ、簡単な構造でも
つて従来の問題点を容易に解決し得たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例要部縦断面図、第２図は
別例の縦断面図、第３図は第２図のｍ−ｍ視拡大断面図
である。 １，４０・・…・本体、２…・・・混合室、３…・・・
接続口、４……セメントモルタル供輪台管、５・・・…
注入管接続部、６・・・・・・凝結促進剤供ｖ給管、７
・・・・・・連続片、１０…・・・噴出体、１１…・・
・筒状本体、１２・・・…段付孔、１４・・…・弁座、
１５・・・・・・弁子、１５′・・・・・・円錐面、１
６・・…・弁杵、１７・・・・・・ばね受片、１８・・
・・・・巻ばね、２０・・・・・・接続体、２１・・・
…胸状接続本体、２２・・…・貫通孔、２４・・・・・
・弁座、２５・・・・・・巻ばね、２６・・・・・・弁
子、４１・・・・・・導入部片、Ｖ，，Ｖ２・・・・・
・逆止弁機構。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セメントモルタル等裏込め注入材に対して早期凝結
   のための凝結促進剤を適量混入して混合せしめる装置に
   おいて、セメントモルタル送入管路の混合部に、環状噴
   射されるよう弁子の円錐面が弁座に当接する構成の逆止
   弁の該弁部を臨ませ、該逆止弁に繋がる凝結促進剤供給
   管路中に適宜間隔をおいて少なくとも１個の逆止弁を付
   設したことを特徴とするシールド工事用覆工体の裏込め
   注入材混合装置。