JPH0542560B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、泥漿を用いた土圧系シールド掘進方
法に関する。

〔従来の技術〕

地下水の豊富な地層におけるシールド掘進工事
においては、水の流出に起因して切羽の崩壊が起
こりやすい等の問題があるため、泥漿を注入しつ
つ切羽を掘削する泥漿シールド掘進方法が使用さ
れている。ここで泥漿とはベントナイト、粘土を
主成分とする添加材のことで、砂を主成分として
は含まないものである。一般的にベントナイト及
び粘土を主成分とする泥漿、又は粘土を主成分と
する泥漿が使われている。

この泥漿シールド掘進方法は、泥漿シールド掘
進機のカツター部により泥漿を注入しつつ切羽を
掘削し、この掘削による土砂すなわち掘削ずりと
前記注入泥漿との混合物を前記カツター部後面の
土圧室内に充満させつつ、内部で回転するかき上
げ板により更に撹拌して生コン状にし、この土圧
室内に充満された混合掘削ずりにより切羽面に対
する対坑土圧を発生させて切羽土圧及び地下水圧
を抑圧しながら切羽掘削を継続し、土圧室内の混
合掘削ずりをその充満状態の維持しつつ排出手段
により泥漿シールド掘進機の後方外部の撹拌しつ
つ排出し、この排出された混合掘削ずりをベルト
コンベア等の搬送手段により坑外に搬出するとい
うものである。

また、他の工法として前記泥漿の代わりに切羽
にシエービングクリーム状の気泡を注入しながら
掘削を行う気泡シールド掘進方法がある。この気
泡シールド掘進方法は粘性土地盤に対しては掘削
ずりの付着防止を図れ、また砂質土から砂礫地盤
に対しては流動性を改善できため、広く利用され
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、泥漿シールド掘進方法の地下水の豊
富な玉石等を含む地盤の掘削に適用した場合に
は、該地盤は玉石を含むための地盤の間〓が大き
くなると共に、含まれる砂分の割合が低いため、
前記泥漿を注入するだけでは、混合掘削ずりは成
分組成的に生コン状態になり得る条件を満たせ
ず、従つて生コン状に改良されにくかつた。その
ため、混合掘削ずりにより切羽面に対する対坑土
圧を発生させて切羽土圧及び地下水圧を抑圧しな
がら切羽掘削を継続することができないという問
題があつた。

そこで従来、前記玉石等を含む地盤に対して
は、砂分の不足を補つて、混合掘削ずりが成分組
成的に生コン状態になれる条件を満たせるよう
に、前記泥漿に砂を添加した砂入り泥漿すなわち
モルタル泥漿を注入する方法が提案されている。

しかし、実際の施工においては、モルタル泥漿
は搬送中に砂が沈殿して泥漿と分離してしまい、
砂分を切羽にまで到達させることは極めて難しか
つた。もちろん砂の分離減少分を見越して大量の
モルタル泥漿を注入すれば、ある程度生コン状態
に改良できるが、そういう施工は、最終的に坑外
に搬出される掘削ずり中に大量の泥漿が混入する
こととなるため公害防止の見地から、その泥漿の
混入量を少なくする後処理に手間がかかり、実用
的でない。

また、気泡シールド掘進方法を地下水の豊富な
玉石等を含む地盤の掘削に適用した場合には、該
地盤は玉石を含むことによつて地盤の間〓が大き
くなるため、気泡だけでは掘削ずりの流動性の改
善が難しく生コン状態にすることができなかつ
た。更に玉石等の大きな土粒子間に多量に含まれ
る地下水の存在により、注入された気泡は切羽の
土粒子間〓に浸透しきれずに流されてしまい、気
泡を切羽に実質的に注入できず、シールド掘進機
のカツター部が切羽面から受ける負荷を低減する
ことができず、掘進が中断停止するという問題が
あつた。すなわち、このような地盤は気泡シール
ド掘進方法では安定した掘進を維持することがで
きなかつた。

本発明の目的は、地下水の豊富な玉石を含む掘
削対象地盤に対しても、確実に泥漿シールド掘進
機のカツター部が切羽面から受ける負荷を低減す
ることができ、更に、混合掘削ずりを確実に生コ
ン状にすることができ、もつて混合掘削ずりによ
り切羽面に対する対坑土圧を発生させて切羽土圧
及び地下水圧を抑圧しながら切羽掘削を継続する
ことができる泥漿を用いた土圧系シールド掘進方
法を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段及ひ作用〕

本発明は、地下水の豊富な玉石を含む地層を掘
削対象地盤とし、そこに注入される泥漿には気泡
が所定量混入されており、更に前記排出手段はリ
ボンスクリューであることを特徴とするものであ
る。

本発明によれば、切羽面に気泡が混入された泥
漿が直接注入されるため、掘削対象地盤が地下水
の豊富な玉石等を含む地層であつても、その玉石
等の大きな土粒子間の間〓に、そこに存在する地
下水を押し退けて、泥漿と気泡が分離されること
なく一緒に浸透し、これによりカツター部が切羽
面から受ける負荷が確実に低減され、安定した掘
進が可能となる。

そして、気泡混入泥漿が切羽に注入されつつ掘
削されてできた混合掘削ずりは、成分組成的には
砂分が少ないが、その不足分を気泡が補つている
ため、該混合掘削ずりは成分組成的に生コン状態
になれる条件を満たしている。従つて、この混合
掘削ずりは確実に生コン状に改質され、もつて切
羽面に対する対坑土圧を発生させて切羽土圧及び
地下水圧を抑圧しながら切羽掘削を安定して継続
することできる。ここで、気泡の役割を説明する
と、気泡は地盤の礫と細粒分を結ぶつなぎの役割
を果たすため、生コン状になるために必要な砂と
同様の役割を果たしている。泥漿中の気泡混入量
は、当該泥漿と混入された混合掘削ずりを前記対
坑土圧を維持し且つ前記リボンスクリユーにより
排出される流動性を有する生コン状態にし得る量
である。

また、泥漿に気泡を混入させた容積分だけ注入
される泥漿量が低減され、これにより最終の掘削
ずり中に混入する泥漿量を少なくなり、しかも注
入される泥漿量の減少分は気泡によつて補填され
るので掘削ずりの流動性及び止水性の低下を防止
することが可能となる。

また前記排出手段にリボンスクリユーを用いた
ので、大きな玉石を含む掘削ずりでも円滑に排出
することができると共に、その排出口にサンドプ
ラグゾーンが形成され、ここに混合掘削ずりを充
填することで対坑土圧が発生する。更にスライド
ゲートがあり、この部分でも対坑土圧を発生す
る。

このように泥漿と一緒に気泡を注入することに
より掘削ずりが流動性及び止水性に富む生コン状
に容易に改良されるため、土圧室において充分な
対坑土圧を発生させることができ、これにより切
羽の崩壊等を防止して安定な掘削が可能となり、
今まで安定した掘削が難しかつた地下水の豊富な
玉石等を含む地盤でも施工可能となる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を工程順に従つて説明する。

地下水の豊富な玉石等を含む地盤を掘削対象地
盤とし、泥漿シールド掘進機のカツター部によ
り、気泡を混入した泥漿を注入しつつ切羽を掘削
する。気泡の混入は、起泡剤を発泡させてできた
緻密な気泡を切羽に注入される前段で泥漿中に混
入させて行なう。すなわち、気泡が混入された状
態の泥漿を切羽に直接注入する。尚、この気泡は
切羽土圧や地下水圧により消失しないように加圧
されたものである。起泡剤の種類としては、タン
パク系の発泡剤や界面活性剤等を用いる。尚、他
の方法によつて泥漿中に気泡を混入させてもよい
ことは勿論である。

泥漿中の気泡の混入量については、地盤状態に
よつて変わるが、体積比にして （泥漿）：（気泡）＝１：１ 程度を基準にして調整すれば、前記生コン状への
改質を行える。地盤が地下水が多いものでは気泡
の割合を増やす方向に調整し、玉石が多いもので
は泥漿の割合を多くする方向に調整するのがよ
い。これにより、気泡が泥漿と一緒に切羽の粒子
間〓に浸透でき、カツター部が切羽面から受ける
負荷が低下する。

切羽から掘削された土砂すなわち掘削ずりと前
記注入泥漿との混合掘削ずりは、その状態で成分
組成的に生コン状になれる条件を満たしている。
この混合掘削ずりを土圧室内に充満させ且つ混合
撹拌する。これにより玉石含有掘削ずりと泥漿と
更に気泡とが充分に混合され、生コン状の混合掘
削ずりとなる。このようにしてできた生コン状の
混合掘削ずりが土圧室内に充満することにより対
坑土圧が発生し、切羽土圧及び地下水圧を抑圧
し、この状態で掘削が安定して継続される。

この混合掘削ずりは泥漿の混合割合が減少して
いるが、その分だけ気泡が混入されているため、
混合撹拌ずりの流動性及び止水性は、低下しな
い。図は、泥漿だけを注入したときの混合掘削ず
りの流動性と、体積比にして１：１の割合で気泡
を混入した泥漿を注入したときの混合掘削ずりの
流動性を示す。この図から、気泡を混入すること
により泥漿量自体が減少しても流動性が低下しな
いことがわかる。注入量の少ない範囲（35％以
下）では、むしろ気泡を混入させた泥漿の方が混
合掘削ずりの流動性を高めていることがをかる。
従つて、気泡を混入した泥漿を用いることにより
混合掘削ずりの流動性及び止水性を低下させるこ
となく掘削ずり中に混入する泥漿の量を低減する
ことができる。

土圧室内の混合掘削ずりは、その充満状態を維
持しつつリボンスクリユーにより泥漿シールド掘
進機の後方外部に排出される。このとき、混合掘
削ずりの流動性及び止水性は低下していないた
め、土圧室において発生する対坑土圧を一定に保
持したまま、混合掘削ずりを安定した状態で排出
することができる。このようにして排出された混
合掘削ずりはベルトコンベア等の搬送手段により
坑外に搬出される。この最終の混合掘削ずり中の
泥漿混入量は前記の如く、気泡混入分だけ減少し
ているため、公害防止の見地から、泥漿の混入量
を少なくする後処理が容易となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、気泡を混入した泥漿を用いた
ので、掘削対象地盤が玉石等を含む地層であつて
も容易に生コン状に改良することができると共
に、この気泡によつてカツター部が切羽面から受
ける負荷を低減することができ、これにより安定
した掘進を継続することができる。また、気泡を
混入した分だけ注入される泥漿量が減少し、最終
の掘削ずり中に混入する泥漿量が少なくなるた
め、公害防止の見地から廃棄する泥漿の混入量を
少なくする後処理が容易となる。更に、泥漿の注
入量は減つても気泡によつて補填されるので、掘
削ずりの流動性及び止水性が低下せず、掘進作業
を安定した状態で行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図は、泥漿だけを注入したときの混合掘削ずり
の流動性と気泡混入泥漿を注入したときの同流動
性を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 泥漿シールド掘進機のカツター部により泥漿
   を切羽に注入しつつ掘削し、掘削ずりと前記注入
   泥漿とを前記カツター部後面の土圧室内に充満さ
   せ且つ混合撹拌し、この充満された混合掘削ずり
   により対坑土圧を発生させて切羽土圧及び地下水
   圧を抑圧しながら切羽掘削を継続し、土圧室内の
   混合掘削ずりをその充満状態を維持しつつ排出手
   段により泥漿シールド掘進機の後方外部に排出
   し、この排出された混合掘削ずりを搬送手段によ
   り坑外に搬出する泥漿を用いた土圧系シールド掘
   進方法において、 掘削対象地盤である前記切羽は、地下水の豊富
   な玉石を含む地層であり、 前記排出手段は、リボンスクリユーであり、 前記泥漿には気泡が混入されていると共に、該
   泥漿中の気泡混入量は、当該泥漿と混合された玉
   石含有混合掘削ずりを前記対坑土圧を維持し且つ
   前記リボンスクリユーにより排出される流動性を
   有する生コン状態にし得る量であることを特徴と
   する泥漿を用いた土圧系シールド掘進方法。