JPH0252758B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0252758B2 JPH0252758B2 JP58126855A JP12685583A JPH0252758B2 JP H0252758 B2 JPH0252758 B2 JP H0252758B2 JP 58126855 A JP58126855 A JP 58126855A JP 12685583 A JP12685583 A JP 12685583A JP H0252758 B2 JPH0252758 B2 JP H0252758B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- foamer
- pressure chamber
- foaming agent
- shield
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は気泡注入式シールド工法に関し、特に
ずりが充填された圧力室内に気泡を注入してトン
ネルを掘進する土圧系のシールド工法に関する。
ずりが充填された圧力室内に気泡を注入してトン
ネルを掘進する土圧系のシールド工法に関する。
土圧系シールド工法は、シールド掘進機による
地山の掘削量とずり排出量とを制御してシールド
本体における隔壁と地山の切羽とのなす空間、す
なわち圧力室内にずりを充填させ、このずりによ
り切羽の土水圧に対抗させて地山の土圧及び水圧
を保持し、切羽の安定を図りながらトンネルを掘
進するものである。
地山の掘削量とずり排出量とを制御してシールド
本体における隔壁と地山の切羽とのなす空間、す
なわち圧力室内にずりを充填させ、このずりによ
り切羽の土水圧に対抗させて地山の土圧及び水圧
を保持し、切羽の安定を図りながらトンネルを掘
進するものである。
ところで、地山が砂質土や砂礫である場合、土
砂の内部摩擦が大きいために、圧力室内のずりの
充填度を高めると、圧力室内におけるずりの流動
性が悪くなり、カツタトルクの増大によるカツタ
の回転不能となることがあるから、圧力室内のず
りの充填度を低く押えるようにしている。しか
し、圧力室内のずりの充填度を低くすると、地山
の土砂が圧力室内へ流動して切羽が崩壊するおそ
れがある。
砂の内部摩擦が大きいために、圧力室内のずりの
充填度を高めると、圧力室内におけるずりの流動
性が悪くなり、カツタトルクの増大によるカツタ
の回転不能となることがあるから、圧力室内のず
りの充填度を低く押えるようにしている。しか
し、圧力室内のずりの充填度を低くすると、地山
の土砂が圧力室内へ流動して切羽が崩壊するおそ
れがある。
そこで、前記切羽の崩壊を防止するための種種
の工法が開発されており、その１つに、圧力室内
に気泡を注入する工法がある。この工法は発泡器
により製造した発泡を圧力室内へ注入し、回転す
るカツタによりこの気泡をずりと混合してずりの
流動性を高め、圧力室内の充填度を高めようとす
るものである。
の工法が開発されており、その１つに、圧力室内
に気泡を注入する工法がある。この工法は発泡器
により製造した発泡を圧力室内へ注入し、回転す
るカツタによりこの気泡をずりと混合してずりの
流動性を高め、圧力室内の充填度を高めようとす
るものである。
しかし、従来のシールド工法は圧力室内の圧力
に関係なく発泡を注入している。その結果、気泡
を製造する際の発泡倍率が不定となり、当初の目
的を充分には達成していない。
に関係なく発泡を注入している。その結果、気泡
を製造する際の発泡倍率が不定となり、当初の目
的を充分には達成していない。
本発明の目的は、シールド工法において前記の
発泡倍率を好ましい範囲に保持することにある。
発泡倍率を好ましい範囲に保持することにある。
本発明は、隔壁の前方に圧力室が設けられたシ
ールド掘進機の前記圧力室へ、発泡器で形成され
た気泡を注入しながらトンネルを掘進するシール
ド工法であつて、前記圧力室の圧力および前記発
泡器に供給される起泡剤溶液の流量をそれぞれ測
定し、測定された前記圧力と測定された前記起泡
剤溶液の流量とに基づいて前記発泡器に加えられ
る空気圧力を調整することを含む、シールド工法
を提供する。
ールド掘進機の前記圧力室へ、発泡器で形成され
た気泡を注入しながらトンネルを掘進するシール
ド工法であつて、前記圧力室の圧力および前記発
泡器に供給される起泡剤溶液の流量をそれぞれ測
定し、測定された前記圧力と測定された前記起泡
剤溶液の流量とに基づいて前記発泡器に加えられ
る空気圧力を調整することを含む、シールド工法
を提供する。
本発明の実施に際し、気泡は発泡器により製造
され、圧力室へ注入される。気泡を製造する方法
には、前記発泡器による方法の外、起泡剤をコン
クリート、モルタル等と混合して気泡を得る、い
わゆるミツクスフオーム法がある。このミツクス
フオーム法では混合装置や混合時間の違いにより
発泡倍率が変化するが発泡器による製造では、発
泡倍率は混合装置や混合時間に関係なく所望に得
られる。そこで本発明は、発泡器によるこの利点
に着目し、前記目的を達成するものである。
され、圧力室へ注入される。気泡を製造する方法
には、前記発泡器による方法の外、起泡剤をコン
クリート、モルタル等と混合して気泡を得る、い
わゆるミツクスフオーム法がある。このミツクス
フオーム法では混合装置や混合時間の違いにより
発泡倍率が変化するが発泡器による製造では、発
泡倍率は混合装置や混合時間に関係なく所望に得
られる。そこで本発明は、発泡器によるこの利点
に着目し、前記目的を達成するものである。
発泡器の発泡倍率η、圧力差Ｐ、起泡剤溶液流
量Ｑの関係回帰式は η＝k0＋k1P〓Q〓 で与えられる。ここで、αは発泡筒の径、長さ、
発泡筒内に収容されるガラスビーズの径等の装置
の構造によつて定まる係数、βは起泡剤の種類及
び濃度、必要に応じて加えられ、起泡剤と混合さ
れる気泡強化剤の種類及び濃度によつて定まる係
数、k0、k1は回帰分析によつて定まる係数であ
る。
量Ｑの関係回帰式は η＝k0＋k1P〓Q〓 で与えられる。ここで、αは発泡筒の径、長さ、
発泡筒内に収容されるガラスビーズの径等の装置
の構造によつて定まる係数、βは起泡剤の種類及
び濃度、必要に応じて加えられ、起泡剤と混合さ
れる気泡強化剤の種類及び濃度によつて定まる係
数、k0、k1は回帰分析によつて定まる係数であ
る。
シールド掘進機の掘削断面積をＡ、掘進速度を
Ｓ、起泡剤の適切な注入率をＣとすると、 Ｑ＝ASC となる。そこで、注入率Ｃを定め、シールド掘進
機の掘進速度Ｓから、起泡剤溶液流量Ｑを得るこ
とができ、発泡器へ供給する供給量を適切に定め
ることができる。
Ｓ、起泡剤の適切な注入率をＣとすると、 Ｑ＝ASC となる。そこで、注入率Ｃを定め、シールド掘進
機の掘進速度Ｓから、起泡剤溶液流量Ｑを得るこ
とができ、発泡器へ供給する供給量を適切に定め
ることができる。
また、前記Ｑを用い、適切な発泡倍率ηと各係
数を定めると、前記式から圧力差Ｐを求めること
ができる。従つて、圧力室内の圧力をP1、発泡
器に加えられる圧力をP2とすると、 P2＝P1＋Ｐ となることから、圧力室内の圧力P1を測定する
ことにより、気泡を適切な注入圧力P2で注入で
きる。
数を定めると、前記式から圧力差Ｐを求めること
ができる。従つて、圧力室内の圧力をP1、発泡
器に加えられる圧力をP2とすると、 P2＝P1＋Ｐ となることから、圧力室内の圧力P1を測定する
ことにより、気泡を適切な注入圧力P2で注入で
きる。
起泡剤溶液流量Ｑを一定に保ち、圧力差Ｐを変
えたとき、発泡倍率ηは第１図のように変化す
る。次に、圧力差Ｐを一定に保ち、起泡剤溶液流
量Ｑを変えたとき、発泡倍率ηは第２図のように
変化する。このような実験を前もつて行ない、η
とＰ、Ｑとの関係回帰式を求めることにより、係
数k0、k1、α、βを定めることができる。
えたとき、発泡倍率ηは第１図のように変化す
る。次に、圧力差Ｐを一定に保ち、起泡剤溶液流
量Ｑを変えたとき、発泡倍率ηは第２図のように
変化する。このような実験を前もつて行ない、η
とＰ、Ｑとの関係回帰式を求めることにより、係
数k0、k1、α、βを定めることができる。
次に適切な発泡倍率は起泡剤の性質あるいは地
山の性状を勘案して適切な値を設定する。これは
経験的に定め得る。
山の性状を勘案して適切な値を設定する。これは
経験的に定め得る。
そして、起泡剤の適切な注入率Ｃは地山の土砂
の粒度等を考慮して決定する。この注入率は地山
の地質に影響を与えることから、地山の地質が変
るか否かを調べ、地質が変る場合には、注入率Ｃ
を別の値に設定し直すことが好ましい。
の粒度等を考慮して決定する。この注入率は地山
の地質に影響を与えることから、地山の地質が変
るか否かを調べ、地質が変る場合には、注入率Ｃ
を別の値に設定し直すことが好ましい。
前記操作は例えば計算機による自動制御で行な
うことができる。すなわち、前記式の各係数、断
面積Ａ及び注入率Ｃを前もつて入力しておき、掘
進速度Ｓの測定値を計算機に入力し、この値から
起泡剤溶液流量Ｑを算定し、その結果に基づいて
起泡剤供給用のポンプの回転数を変え、起泡剤の
供給量を調整する。他方、起泡剤溶液流量Ｑの値
から圧力差Ｐを算定し、計算機に入力した圧力室
内の圧力P1から発泡器に加えられる圧力P2を得、
発泡器へ圧縮空気を供給する配管中の自動調圧弁
を作動して適正な圧力とする。発泡器から圧力室
内へ注入された気泡はずりと混合され、ずりに流
動性を与える。しかし、地山の地質が変るような
ときには、手動操作で注入率Ｃを変更し、前記操
作を繰り返すことにより、最適な工法を確保でき
る。
うことができる。すなわち、前記式の各係数、断
面積Ａ及び注入率Ｃを前もつて入力しておき、掘
進速度Ｓの測定値を計算機に入力し、この値から
起泡剤溶液流量Ｑを算定し、その結果に基づいて
起泡剤供給用のポンプの回転数を変え、起泡剤の
供給量を調整する。他方、起泡剤溶液流量Ｑの値
から圧力差Ｐを算定し、計算機に入力した圧力室
内の圧力P1から発泡器に加えられる圧力P2を得、
発泡器へ圧縮空気を供給する配管中の自動調圧弁
を作動して適正な圧力とする。発泡器から圧力室
内へ注入された気泡はずりと混合され、ずりに流
動性を与える。しかし、地山の地質が変るような
ときには、手動操作で注入率Ｃを変更し、前記操
作を繰り返すことにより、最適な工法を確保でき
る。
本発明のシールド工法は第３図に示す装置を用
いて実施できる。
いて実施できる。
シールド掘進機１０はシールド本体１２を含
む。このシールド本体１２は隔壁１４と、隔壁１
４の前方に回転可能に配置されるカツタ１６とを
備える。隔壁１４の前方はシールド本体１２と隔
壁１４とにより形成された圧力室１８となつてい
る。シールド本体１２にはカツタ１６を駆動する
駆動装置２０とシールド本体１２を前進させる複
数のジヤツキ２２とが設けられており、駆動装置
２０によりカツタ１６を回転させながら、ジヤツ
キ２２により後方のセグメント２４を押しこの反
力でシールド本体１２を前進させると、カツタ１
６の前方の地山２６は掘削される。掘削されたず
りは圧力室１８に充填され、圧力室１８の容量を
越えたずりは隔壁１４から後方へ伸びるスクリユ
ーコンベヤ２８を経て排出される。この場合のず
りの充填率は掘削量と排出量との差で定まり、こ
の差を大きくすると充填率は高くなる。地山２６
の性状によつては圧力室１８内のずりの充填率を
高めることができず、前記した地山２６の崩壊が
生ずる。
む。このシールド本体１２は隔壁１４と、隔壁１
４の前方に回転可能に配置されるカツタ１６とを
備える。隔壁１４の前方はシールド本体１２と隔
壁１４とにより形成された圧力室１８となつてい
る。シールド本体１２にはカツタ１６を駆動する
駆動装置２０とシールド本体１２を前進させる複
数のジヤツキ２２とが設けられており、駆動装置
２０によりカツタ１６を回転させながら、ジヤツ
キ２２により後方のセグメント２４を押しこの反
力でシールド本体１２を前進させると、カツタ１
６の前方の地山２６は掘削される。掘削されたず
りは圧力室１８に充填され、圧力室１８の容量を
越えたずりは隔壁１４から後方へ伸びるスクリユ
ーコンベヤ２８を経て排出される。この場合のず
りの充填率は掘削量と排出量との差で定まり、こ
の差を大きくすると充填率は高くなる。地山２６
の性状によつては圧力室１８内のずりの充填率を
高めることができず、前記した地山２６の崩壊が
生ずる。
発泡器３０はガラスビーズ３２を充填した円筒
部材によつて形成され、その入口側は２つの配管
３４，３６に、またその出口側は配管３８にそれ
ぞれ接続されている。この発泡器３０は圧縮空気
と起泡剤溶液とを混合し、起泡させる。ガラスビ
ーズ３２の形状、寸法、発泡器への詰込み長さを
変えることにより、気泡の径を変えることができ
る。例えば、ガラスビーズ３２の径を大きくする
と、この発泡器３０により発生され気泡の径が大
きくなり、ガラスビーズ３２の径を小さくする
と、気泡の径は小さくなる。また、ガラスビーズ
３２の形状、寸法、発泡器への詰込み長さを変え
ることにより、増粘剤を使用した粘性の高い起泡
剤を使用しても、発泡が可能となる。発泡器３０
の口径、長さ及びガラスビーズ３２の径は前記し
た式の係数αの値に影響を及ぼす。
部材によつて形成され、その入口側は２つの配管
３４，３６に、またその出口側は配管３８にそれ
ぞれ接続されている。この発泡器３０は圧縮空気
と起泡剤溶液とを混合し、起泡させる。ガラスビ
ーズ３２の形状、寸法、発泡器への詰込み長さを
変えることにより、気泡の径を変えることができ
る。例えば、ガラスビーズ３２の径を大きくする
と、この発泡器３０により発生され気泡の径が大
きくなり、ガラスビーズ３２の径を小さくする
と、気泡の径は小さくなる。また、ガラスビーズ
３２の形状、寸法、発泡器への詰込み長さを変え
ることにより、増粘剤を使用した粘性の高い起泡
剤を使用しても、発泡が可能となる。発泡器３０
の口径、長さ及びガラスビーズ３２の径は前記し
た式の係数αの値に影響を及ぼす。
発泡器３０の出口側の配管３８は隔壁１４を貫
通して圧力室１８へ開口しており、発泡器３０で
発生した気泡を圧力室１８へ導く。
通して圧力室１８へ開口しており、発泡器３０で
発生した気泡を圧力室１８へ導く。
発泡器３０の入口側の配管３４は空気圧縮機４
０に連なつている。この空気圧縮機４０からの圧
縮空気の圧力と気泡剤溶液の供給量とを変えるこ
とにより、発泡器３０の出口側に圧力が付加され
た状態でも、任意の発泡倍率の気泡を製造でき
る。配管３４には自動調圧弁４２と圧力計４４と
が組込まれている。
０に連なつている。この空気圧縮機４０からの圧
縮空気の圧力と気泡剤溶液の供給量とを変えるこ
とにより、発泡器３０の出口側に圧力が付加され
た状態でも、任意の発泡倍率の気泡を製造でき
る。配管３４には自動調圧弁４２と圧力計４４と
が組込まれている。
他方、配管３６は配管３４から分岐し、起泡剤
溶液を収容するタンク４６に連なつている。タン
ク４６には必要に応じて気泡強化剤が一定の濃度
に稀釈して収容され、起泡剤溶液と混合される。
この起泡剤溶液及び気泡強化剤の種類が濃度が前
記式のβに影響を及ぼす。配管３６には容量可変
のポンプ４８と流量計５０とが組込まれている。
溶液を収容するタンク４６に連なつている。タン
ク４６には必要に応じて気泡強化剤が一定の濃度
に稀釈して収容され、起泡剤溶液と混合される。
この起泡剤溶液及び気泡強化剤の種類が濃度が前
記式のβに影響を及ぼす。配管３６には容量可変
のポンプ４８と流量計５０とが組込まれている。
圧力室１８内に圧力測定装置５２が設置され、
圧力室１８内のずり圧力又はずり圧力と水力を測
定する。この圧力測定装置５２は配管３８の開口
の近くに配置される。他方、ジヤツキ２２に掘進
速度を測定する速度測定装置５４が取付けられ、
ジヤツキのピストンロツドの伸長の速さからシー
ルド掘進機１０の掘進速度を測定する。
圧力室１８内のずり圧力又はずり圧力と水力を測
定する。この圧力測定装置５２は配管３８の開口
の近くに配置される。他方、ジヤツキ２２に掘進
速度を測定する速度測定装置５４が取付けられ、
ジヤツキのピストンロツドの伸長の速さからシー
ルド掘進機１０の掘進速度を測定する。
圧力測定装置５２と速度測定装置５４とは制御
装置５６に接続され、測定値はこの制御装置５６
へ入力する。制御装置５６は測定値を演算し、そ
の結果に基づいて自動調圧弁４２とポンプ４８と
を制御する。すなわち、速度測定装置５４からの
測定値に基づいてポンプ４８の回転を変え、適切
な量の起泡剤を発泡器３０へ供給する。このと
き、流量計５０によつて起泡剤の流量を確認でき
る。また、圧力測定装置５２からの測定値と起泡
剤の流量とに基づいて自動調圧弁４２を作動し、
発泡器３０に供給される空気の圧力を調整する。
このとき、圧力計４４によつて発泡器３０の入口
圧力を確認できる。
装置５６に接続され、測定値はこの制御装置５６
へ入力する。制御装置５６は測定値を演算し、そ
の結果に基づいて自動調圧弁４２とポンプ４８と
を制御する。すなわち、速度測定装置５４からの
測定値に基づいてポンプ４８の回転を変え、適切
な量の起泡剤を発泡器３０へ供給する。このと
き、流量計５０によつて起泡剤の流量を確認でき
る。また、圧力測定装置５２からの測定値と起泡
剤の流量とに基づいて自動調圧弁４２を作動し、
発泡器３０に供給される空気の圧力を調整する。
このとき、圧力計４４によつて発泡器３０の入口
圧力を確認できる。
本発明によれば、圧力室の測定圧力と起泡剤の
供給量とに基づいて発泡器に加える圧力を調整す
ることにより、発泡倍率を所定の範囲に保持する
ことができ、これにより、地山の性状に応じたず
りと気泡との最適な混合率を得ることができる。
その結果、内部摩擦の高い地山の掘進において
も、圧力室内の充填度を高くすることが可能とな
り、地山の崩壊を防止できる。
供給量とに基づいて発泡器に加える圧力を調整す
ることにより、発泡倍率を所定の範囲に保持する
ことができ、これにより、地山の性状に応じたず
りと気泡との最適な混合率を得ることができる。
その結果、内部摩擦の高い地山の掘進において
も、圧力室内の充填度を高くすることが可能とな
り、地山の崩壊を防止できる。
第１図は圧力差と発泡倍率との関係を示す特性
図、第２図は起泡剤溶液流量と発泡倍率との関係
を示す特性図、第３図は本発明方法を実施する装
置の概略を示す説明図である。 １０；シールド掘進機、１２；シールド本体、
１４；隔壁、１６；カツタ、１８；圧力室、２
６；地山、３０；発泡器、３２；ガラスビーズ、
４０；空気圧縮機、４６；タンク、４２；自動調
圧弁、４８；ポンプ、５２；圧力測定装置、５
４；速度測定装置。
図、第２図は起泡剤溶液流量と発泡倍率との関係
を示す特性図、第３図は本発明方法を実施する装
置の概略を示す説明図である。 １０；シールド掘進機、１２；シールド本体、
１４；隔壁、１６；カツタ、１８；圧力室、２
６；地山、３０；発泡器、３２；ガラスビーズ、
４０；空気圧縮機、４６；タンク、４２；自動調
圧弁、４８；ポンプ、５２；圧力測定装置、５
４；速度測定装置。
Claims (1)
- １ 隔壁の前方に圧力室が設けられたシールド掘
進機の前記圧力室へ、発泡器で形成された気泡を
注入しながらトンネルを掘進するシールド工法で
あつて、前記圧力室の圧力および前記発泡器に供
給される起泡剤溶液の流量をそれぞれ測定し、測
定された圧力と測定された起泡剤溶液の流量とに
基づいて前記発泡器に加えられる空気圧力を調整
することを含む、シールド工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12685583A JPS6019898A (ja) | 1983-07-14 | 1983-07-14 | シ−ルド工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12685583A JPS6019898A (ja) | 1983-07-14 | 1983-07-14 | シ−ルド工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6019898A JPS6019898A (ja) | 1985-02-01 |
| JPH0252758B2 true JPH0252758B2 (ja) | 1990-11-14 |
Family
ID=14945510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12685583A Granted JPS6019898A (ja) | 1983-07-14 | 1983-07-14 | シ−ルド工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6019898A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61282597A (ja) * | 1985-06-05 | 1986-12-12 | 株式会社熊谷組 | シールド掘進工法のための起泡装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6122114B2 (ja) * | 1974-01-23 | 1986-05-30 | Kajima Corp | |
| JPS56156391A (en) * | 1980-05-01 | 1981-12-03 | Kajima Corp | Foaming agent addition method and apparatus |
| JPS5996395A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-06-02 | 株式会社 青木建設 | シ−ルド掘削工法 |
-
1983
- 1983-07-14 JP JP12685583A patent/JPS6019898A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6019898A (ja) | 1985-02-01 |
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