JPH02167997A - シールド掘進機テールシール部用充填材 - 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】 シールド掘進機のテールシール部から裏込材あるいは地
下水の流入を防止するためのテールシール部用充填材に
関する。

近年地下鉄道・地下道路の建設工事あるいは上下水道管
渠の敷設工事のためのシールド掘進技術は著しく向上し
、大断面シールド、大深度シールド、拡幅シールド等多
くの高度化シールドが開発されている。特に最近大深度
地下空間開発が各方面で検討され、ジオフロント開発と
いった大構想が官民に亘る多くの機関・組織で検討され
ている。

従って、今後シールド掘進は、大断面化・大深度化の傾
向が高まるのは必至である。しかしながら、大断面化・
大深度化の進展とともにシールド掘進機テールシール部
からシールド機内側への地下水あるいは裏込材の流入が
益々起こりやすくなる。

現在実用化されている充填材では粘稠性が高過ぎてテー
ルシール部全体を隙間なく完全に充填することは難しい
と指摘されている。また、大深度化とともに地下水圧は
一層高くなるため、僅かの充填材の未充填間隙があって
も地下水流入が起こり、掘進施工上支障を来たす結果と
なる。すなわち、テールシール部全体への充填性がよく
、止水性のよい充填材が望まれている。

本発明は、大断面シールド掘進機および大深度シールド
機におけるテールシール部からの地下または裏込材の流
入を防止し、安全かつ効率的シールド掘進施工の達成を
可能ならしめるテールシール部用充填材の提供を目的と
する。

現在実用されている充填材の性能を調査した結果衣のこ
とが確認された。

■、止水性が良いといわれる公知の充填材は、極めて粘
稠性が高く、テールシール部へ完全に隙間なく充填する
ことはかなり困難である。

２、比較的充填性（流動性）がよいといわれている他の
充填材は、止水性が十分ではない。

本発明の目的を達成するためには、流動性がよくかつ止
水性のよいことが必要条件である。本発明者は、前記性
能調査を通じて次の考え方が問題解決に有効であること
を考察した。

１、適度な流動性を有する擬塑性ゲル状物に適当な太さ
および長さの繊維の混在が必要であること。

２、混在する繊維は、テールシール部を構成するワイヤ
ブラシあるいはブラシに介在する金網にからみ付き一種
のフィルターの役割を果たす交絡繊維層を形成するのに
好適なものでなければならない。

３、擬塑性ゲル状物は、水と接触して用意に溶は出さな
いこと。そのためには溌水性があること。

４、擬塑性ゲル状物は安価であること。

以上の性能を付与する手段として以下に述べる本発明に
よる構成が有利であることが見出された。

潤滑油もしくは流動パラフィン無機質微粉末、水溶性ポ
リマーおよび繊維をよく混ぜ、これに水を加え混練する
ことにより溌水性ある擬塑性ゲル状物が得られる。構成
要素を適当に選べは、流動性があり、止水性のよいテー
ルシール部用充填材が得られる。

本発明に使用する潤滑油または流動パラフィンは澄水性
付与に重要である。その種類は特に限定する必要はない
が、ある程度粘性があるものが好ましい。例えば、ＩＳ
ＯＶＣが３２〜３２０のものが混練しやすい。無機質微
粉末も特に限定する必要はなく、１５０メツシュの篩を
通過する程度の微粉末であればよいが、ベントナイトは
擬塑性ゲル状物作製上望ましい材料である。

本発明を実施するに必要な水溶性ポリマーは、水に少量
溶かして粘性発現のしやすいものであれば特に限定しな
い。カルボキシメチルセルローズ・ナトリウム塩（以下
ＣＭＣという）、ザンタンガム、グアガム、ヒドロシキ
エチルセルローズ、セルローズ・メチルエーテル、セル
ローズ・エチルエーテル、ポリアクリル酸ソーダ等は、
本発明の実施に際し好適な水溶性ポリマーである。

潤滑油または流動パラフィン無機質微粉末、水溶性ポリ
マーの種類および配合量により擬塑性ゲル状物の性状は
自由に変えられる。実用上の性能要求に合わせ適宜配合
選定をすればよい。選定上留意すべき項目は、混練性、
流動性（柔軟性）、溌水性、経済性等である。

本発明を実施するに際し、重要な構成要素は擬塑性ゲル
状物に混入させる繊維である。混入繊維は、止水性付与
に極めて重要な役割を有し、繊維性状を限定しなければ
ならない。充填性を良好にするために、擬塑性ゲル状物
を流動しやすい性状にしたとき、混入繊維の太さがあま
りに細くかつカット長が短かすぎるとテールシール部を
構成するワイヤブラシの間隙を通過してしまい、地下水
圧に対抗する圧力に耐えられない、繊維の太さ、カット
長および混入量を適当に選ぶと、初期充填時ある量の擬
塑性ゲル状物をワイヤブラシ層を通過する過程で混入繊
維がワイヤブラシ層表面にからみ付き交絡した繊維層を
形成し、これが一種のフィルター層となり、１５ｋｇｆ
／ｃａ＋”前後の水圧下でも充填材が流出せず、高い地
下水圧にも対抗できるようになる。

本発明に使用する繊維は、パルプ繊維、ポリエチレン繊
維、ポリプロピレン繊維、ナイロン繊維、ポリエステル
繊維、ポリアクリル繊維のいずれでもよいが、繊維の太
さは３〜３０デニールであり、カット長は３〜２０ａ＋
ｍが望ましい。繊維があまり細くかつ短いとワイヤブラ
シ層を通過しやすく、逆に太すぎかつ長すぎると擬塑性
ゲル状物への混練がしにくくかつ密な交絡繊維層の形成
が難しい。

密な繊維層形成が悪いと止水性は不十分となる。

本発明によるシールド掘進機のテールシール部用充填材
は、従来の充填材に比し、充填性は極めて良好であり、
低い充填圧で大断面シールド掘進機のテールシール部全
体に隙間なく充填することができ、かつワイヤブラシの
内側に均一かつ密な交絡繊維層を形成し、１５ｋｇｆ／
ｃ−前後の高い地下水圧にも十分耐える止水性を提供す
ることができる。従って、充填性不良による大断面シー
ルド掘進における止水性不良あるいは流動性不良による
急曲線掘進施工における止水性劣化を防止し、安全かつ
効率的な被圧水下大深度シールドあるいは大断面シール
ド掘進が可能となり、シールド施工による地下空間構築
上極めて有益となる。

添付した第１図および第２図には本発明の基本思想を明
瞭にするための公知のシールド掘進機およびシールド屈
進機のテール部を示した。第１図において参照符号１は
シールドスキン部、２は切羽、３はテールシール部、４
はシールド内部、５はセグメント、６はセグメント片、
７はセグメント外周面、８は裏込材を示す。この公知の
シールド掘進機においては通常セグメントを組立て終わ
るとメインジヤツキを作動させて、セグメントをジヤツ
キ座にして前進させる。この際シールドを前進させたあ
とにテールにスキンプレートの厚さ分だけ間隙が残る。

このセグメントの外周の空隙は裏込材を注入して埋めな
ければならない。しかし、このような裏込めを行っても
往々にしてテールシール部３から裏込材がシールド内部
に侵入することがあり、この対策がトンネル構築作業に
あって大きな割合を占めている。

この対策として従来例えば第２図に示すようなテールパ
ツキンが施工されて来た。この第２図において、参照符
号９は裏込材、１０は外側テールシール部材、１１は内
側テールシール部材であり、１２はワイヤブラシ、１３
は交絡繊維層である。この公知のテールパツキンにあっ
ては交絡繊維層１３がワイヤブラシ１２によって形成さ
れる線材の網目に係留されて層をなし、一種のフィルタ
の働きをなす。

第３図は公知の簡易止水性評価試験器であり、この簡易
止水性評価試験器により本発明による充填材を試験した
。この試験は、目開き１ｍｍの金網１５をセットしたフ
ランジ付き円筒１４に充填材９を深さ１０ｃ＋ａになる
ように詰め、その上に水１７を加え上蓋１６をボルトで
締め、水圧ジヤツキ１８により徐々に加圧したて行った
。この場合、擬塑性ゲル状物が徐々に押し出され成る量
になると流失が止まる。以後加圧し水漏れが起こる圧力
を圧力計１９で読み取った。擬塑性ゲル状物の流出長さ
と水漏れの起こる圧力から止水性を評価した。この試験
の結果は以下に述べる。

本発明の具体的実施態様を以下に例を挙げて説明する。

例１ ベントナイ目５０ｇにＣＭＣ１２ｇを粉末でよく混ぜ、
これに水６００−を加えてよく混練し、更にダフネスス
ーパーギャオイル（出光石油製）２２０を３０ｇと太さ
１５デニール、カット長１０ｍｍのポリプロピレン繊維
１０ｇを加えよく混練する。このようにして得られたテ
ールシール部充填材を充填材Ａとする。

またダフネススーパーギャオイル２２０の代わり流動パ
ラフィンを用い他の条件は全て同じにして製作した充填
材を８充填材とする。このＡ充填材および公知の充填材
（以下充填材Ｂと称する）と現在使用されている２種類
の既知充填材（Ｔ、）Ｉと称する）を上記の簡易止水性
評価試験法にて止水性を比較した。

上記の試験法による充填材＾、充填材Ｂ、２種類の既知
充填材の止水性測定結果は表−１のとおりであった。

表−１ 充填材Ａ充填材Ｂ充填材Ｔ充填材！（ 流出長（ｍｍ）　　　　　　３０　　３５　　　３耐水
圧（ｋｇｆ／ｃｎ＋”）　　　１５　　　１５　　　１
５　　　２粘性（Ｐ）　　　　　　４０００　　３５０
０　１６０００　　６０００充填材Ａおよび充填材Ｂは
、１５ｋｇｆ／ｃｍ”の水圧で水漏れはなかった。充填
材Ｈは２ｋｇｆ／ｃｍ２の水圧で流出が多く、耐水圧は
前二者より低かった。既知充填材Ｔは止水性は良好であ
るが非常に粘性が大きいことがわかる。

以上の試験結果から本発明による充填材＾および充填材
Ｂは現行品に比べて止水性および流動型がよく高被圧水
下のシールド掘進テールシール部用充填材として優れて
いることがわかる。

例２ 繊維カント長の影響を調べるため混入繊維として１５デ
ニールのポリプロピレン繊維のカット長３、６．１０．
１５．２０ｍｍのものを用い、他の条件は全て例１と同
じにして作製し、止水性を評価した。

その結果を表−２に示す。

繊維長が短すぎても交絡繊維層形成が不完全であり、逆
にあまり長すぎると繊維を均一に混ぜるのが難しくなり
やはり交絡繊維層形成が不完全となり止水性は不十分と
なる。

表−２ 繊維長（ａ＋ｍ）　　　　　３　　６　　１０　　１５
　　２０流出長（ｌ１ｍ）　　　　　６０　　３５　　
３２　　３０　　３０耐水圧（ｋｇｆ／ｃｍ２）　　　
８　　１０　　１５　　１５　　１０水漏れの有無　　
あり　なし　なし　なし　あり例３ 繊維の太さの影響を調べるため、カット長１０＋＋ｕ＋
＋で太さがそれぞれ２．６．１２．および１５デニール
のポリプロピレン繊維を用い、他の条件は全て例１と同
じにして試料を作製し、止水性を評価した。

その結果を表−３に示す。

表−３ 繊維の太さ　（デニール）　　　２　　６　　１２　　
１５流出長（問）　　　　　　　６０　　３５　　２７
　　３０耐水圧（ｋｇｆ／ｃ＋ａ”）　　　　　　１　
　１５　　１５　　１５水漏れの有無　　　　　あり　
なし　なし　なし繊維の太さが２デニールの場合、目開
き１ｍｍの金網から流出しゃすく交絡繊維層の形成が十
分でなく、止水性は確保できなかった。６．１２．１５
デニールの場合は全て１５ｋｇｆ／Ｃｍ　　の水圧に耐
えることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図はシールド掘進機のテールシール部構造を示す概
略側断面図、第２図はテールシール部構造の拡大側断面
図、第３図は簡易止水性評価試験器の概念図を示す。 図中符号は、 １６０．シールド掘進機本体、２．、、、、切羽、３０
０．テールシール部、４００．シールド内部、５０１．
セグメント、６００．セグメント片、７０１．セグメン
ト外周面、８．９．、、充填材、１０．、、、外側テー
ルシール部材、１１、、、、内側テールシール部材、１
２．、、、ワイヤブラッシ、１３．、、、交絡繊維、１
４．、、、円筒体、１５．、、、金網、１６．、、、上
蓋、１７．、、、水、１８．、、、水圧ジヤツキ−１９
、、、、圧力計。 第１　図 第２［：Ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水、潤滑油または流動パラフィン無機質粉末および
   水溶性ポリマーを混練してなる擬塑性ゲル状物に、カッ
   ト長が３〜２０ｍｍ、太さが３〜３０デニールの繊維を
   混合したシールド掘進機テールシール部用充填材。 ２、無機質微粉末が１５０メッシュの篩を通過する粒径
   をもつものである特許請求範囲第１項記載の充填材。 ３、繊維がポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ナ
   イロン繊維、ポリエステル繊維、ポリアクリル繊維であ
   る特許請求第１項記載の充填材。