JPH03158596A - シールド掘進機による地山掘削方法及びその装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シールド掘進機による地山掘削方法及びその
装置に係り、特に、掘削される土砂が掘削しずらい粘着
性の高い泥土であるときに掘削性を高めることができる
シールド掘進機による地山掘削方法及びその装置に関す
る。

［従来の技術］ トンネル掘削に用いられるシールド掘進機は、筒状のシ
ールドフレームの前面に実質的に切羽地山を掘削するカ
ッタ面板を回転自在に設け、このカッタ面板の背面部に
位置させて上記シールドフレーム内に掘削土砂を収り入
れるカッタ室を形成し、このカッタ室にカッタ室内の土
砂を排出するスクリューコンベヤを接続したもので、上
記カッタ面板によって切羽地山を掘進すると共にその掘
削土砂をカッタ室内に取り込み、シールドフレーム後方
に形成される掘孔にセグメントを張設してトンネルを横
築するものである。

このようなシールド掘進機が粘着性の高い泥土成分の切
羽地山を掘削すると、カッタ面板に上記粘着質泥土が付
着し、掘削性能が大幅に低下してしまう、また、この際
、上記粘着質泥土はカッタ室内に付着・充填し、カッタ
面板を回転させるカッタトルク負荷が大きくなってしま
う。

この対策として、カッタ面板から切羽地山に向けて多量
の水を噴射し、上記粘着質泥土をカッタ面板及びカッタ
室内から洗い流してしまう水噴射による対策が知られて
いる。

また、別の対策として、カッタ面板から切羽地山に向け
て高圧空気を噴射して上記粘着質泥土の水分を押し流し
、切羽地山を掘削性のよいパサパサの土質にする圧気に
よる対策ら知られている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記水噴射による対策にあっては、切羽地山の粘着質泥
土へ多量の水を噴射することによって掘削土砂が流動性
の高い泥状の排土になってしまい、この泥状の排土の後
処理問題が生じる。

すなわち、流動性の高い泥状排土は、このままでは埋め
立て地や宅地造成地等の盛土として使用できないため、
様々な方法及び装置を用いて通常のボロボロの土質に改
質しなけばならず、このため排土の後処理費用が増大し
てしまう。

一方、上記圧気による対策にあっては、切羽地山の粘着
質泥土へ噴射された多量の高圧空気の一部が地山周辺に
設けられた井戸から漏気することがあり、地元住民に対
する環境問題を惹き起こす虞れがある。

以上の問題点を解決すべく創案された本発明の目的は、
切羽地山より掘削される土砂が粘着性の高い泥土である
ときに上記泥土をボロボロの土質に改質し、泥土のカッ
タ面板への付着を防止して掘削性を高めることができる
シールド掘進機による地山掘削方法及びその装置を提供
するものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明の第一の発明に係るシ
ールド掘進機による地山掘削方法は、シールド掘進機に
より地山を掘削する際に、掘削された土砂が粘着性の高
い泥土であるときに、掘削される地山に予め泥土粒子架
橋剤を注入し、堀削する粘着性の高い泥土を上記泥土粒
子架橋剤で団粒化しつつ掘削するようにしたものである
。

また、本発明の第二の発明に係るシールド掘進機による
地山掘削装置は、実質的に地山を掘削するカッタ面板部
から掘削される地山に向けて泥土粒子架橋剤を注入する
泥土粒子架橋剤注入手段を備えたことから構成されてい
る。

［作用］ 第一の発明である上記シールド掘進機による地山掘削方
法にあっては、掘削された土砂が粘着性の高い泥土であ
るときに、即ち、掘削される地山が粘着性の高い泥土で
あるときに、地山に予め泥土粒子架橋剤を注入する。

すると、粘着性の高い泥土からなる地山は、その泥土粒
子が上記泥土粒子架橋剤によって互いに架橋され団粒化
するのでボロボロとした土質に改質される。

即ち、掘削性の悪い粘着性の高い泥土が掘削性の良いボ
ロボロとした土質に改質されることになる。

第二の発明である上記シールド掘進機による掘削装置に
あっては、泥土粒子架橋剤注入手段によってカッタ面板
部から掘削される地山に向けて泥土粒子架橋剤を注入す
る。

すると、カッタ面板の回転によって上記泥土粒子架橋剤
と掘削土砂とが撹拌される。この際、掘削される地山が
掘削性に劣る粘着性の高い泥土質であっても、上記地山
は、その泥土粒子が上記泥土粒子架橋剤によって互いに
架橋されて団粒化し、掘削性の高いボロボロとした土質
に改質される。

よって、粘着性の高い泥土が力ｙり面板に付着し、掘削
性能が低下してしまうことはない。

［実施例コ 本発明に係る地山掘削装置の一実施例を添付図面に従っ
て説明する。

第１図に示すように、筒状のシールドフレーム１の前面
に実質的に切羽地山２を掘削するカッタ面板３が回転自
在に設けられ、このカッタ面板３によって堀削された掘
削土砂を取り入れるためのカッタ室４がカッタ面板３の
背面部に位置されて上記シールドフレーム１内に設けら
れている。

このカッタ室４には、カブタ室４内に収り入れられた掘
削土砂をカッタ室４外へ排出するスクリューコンベヤ５
が接続されていおり、このスクリューコンベヤ５の排出
端には上記掘削土砂を坑外側へ搬送するためのベルトコ
ンベヤ６が設けられている。

上記カッタ面板３及びカッタ室４の背面部には、掘削さ
れる切羽地山２に泥土粒子架橋剤７を注入するための泥
土粒子架橋剤注入手段８が設けられている。この泥土粒
子架橋剤７は、粘着性の高い泥土の泥土粒子を相互に架
橋し、団粒化するものである。

上記泥土粒子架橋剤注入手段８は、第１図に示すように
、泥土粒子架橋剤７を貯蔵するタンクつと、このタンク
９内の泥土粒子架橋剤７を切羽地山２に注入するための
ボン１１０とから主に構成されており、このポンプ１０
によって加圧された泥土粒子架橋剤７がカッタ室４内及
び力ｌり面板３内に形成された泥土粒子架橋剤通路１１
を通って、切羽地山２に向けて噴射注入されるようにな
っている。

上記泥土粒子架橋材通＃ｔ１１は、カッタ面板３を回転
させるべくカッタ室４内に設けられるカッタ面板回転軸
１２の軸芯部に形成される軸内部通路と、この軸内部通
路に連通してカッタ面板３内に形成されるカッタ面板部
通路とから構成されている。

このカッタ面板内部通路の通路出口部は、切羽地山２に
臨むカッタ面板３の中心部と端部とに夫々複数設けられ
ている。

また、泥土粒子架橋剤７を加圧して切羽地山２に向けて
噴射注入する上記ポンプ１０は、第１図に示すように、
カンタ室４内に付設された土質センサ１３とＣＰＵ１４
を介してオンラインで結ばれており、カッタ室内に取り
込まれた掘削土砂の土質に応じて作動するようになって
いる。即ち、上記土質センサ１３によってカッタ室４内
の掘削土砂が掘削しずらい粘着性の高い泥土であること
が判明した場合、上記ＣＰＵ１４が上記ポンプ１０に作
動命令を送信し、このポンプ１０がタンク９内の泥土粒
子架橋剤７を切羽地山２に向けて噴射するようになって
いる。上記土質センサ１３は、カッタ室４内の掘削土砂
の流動性及び含水率を検出し、これら検出値から上記土
砂が粘着性の高い泥土であるかどうかを検知するもので
ある。

また、本実施例にあっては、上記泥土粒子架橋剤１７に
は、こんにゃく等の天然蛋白から抽出した天然水溶性高
分子系の素材が用いられている。

なお、この泥土粒子架橋材７としては、上記素材に限ら
ず天然系、合成系を問わす団粒機能をもつ素材であれば
適用でき、単独または後棚を組み合せてその目的を果す
ようにしてもよい、また、この泥土粒子架橋剤７は粉体
であっても液体であってもよいことは勿論である。

以上の構成からなる具体装置例に基づいて本発明の方法
について述べる。

第１図に示すように、カッタ室４内に設けられた土質セ
ンサ１３によって、カッタ室４内に取り込まれた掘削土
砂が粘着性の高い泥土であることが判明した場合、即ち
、切羽地山２が掘削しずらい粘着性の高い泥土である場
合、上記土質センサ１３とオンラインで結ばれたＣＰｔ
Ｊ１４がポンプ１０に作動命令を送信し、ポンプ１０が
タンク９内の泥土粒子架橋剤７を切羽地山２へ向けて噴
射注入するように作動する。すると、上記泥土粒子架橋
剤７は、カッタ室４内及びカッタ面板３内に形成された
泥土粒子架橋剤通路１１を通って、カッタ面板３の中心
部と端部とに夫々複数形成された通路出口部から切羽地
山２に向けて噴射注入される。

このように、切羽地山２に噴射注入された泥土粒子架橋
剤７は、カッタ面板３の回転によって、掘削土砂と撹拌
される。

その結果、粘着性の高い掘削しずらい泥土からなる切羽
地山２は、その泥土粒子が上記泥土粒子架橋剤７によっ
て互いに架橋されて団粒化され、掘削しやすいボロボロ
とした土質に改質される。

よって、粘着性の高い泥土がカッタ面板３に付着し、掘
削性能が低下してしまうことはなく、上記泥土がカッタ
室４内に付着・充填し、カンタ面板３を回転させるカッ
タトルク負荷が増大してしまうこともない。

このように、掘削性の悪い粘着性の高い泥土からなる切
羽地山２に泥土粒子架橋剤添加手段８によって泥土粒子
架橋剤７を噴射注入することにより、上記泥土を掘削性
の良いボロボロとした土質に改質することができ、掘削
性能の向上が達成される。

この際、上記泥土粒子架橋剤７は、粘着性の高い泥土の
泥土粒子を相互に架橋し、これらを団粒化して土質を改
質するものなので、上記泥土のｐＨを変化させることは
ない。

従って、ｐＨ変化に起因する土壌汚染問題に抵触するこ
となくボロボロの土質に改質された掘削土砂を埋め立て
地や宅地造成地の等の盛土・埋め戻し材として利用する
ことが可能である。

また、このようにボロボロの土質に改質された掘削土砂
は、その取り汲いが非常によく、掘削土砂の排土処理費
用を低減することができる。

また、本発明はこのように切羽地山の土質を改質するも
のなので、従来の圧気を用いた場合に生じる地山周辺の
井戸からの漏気問題が発生しないことはもちろんである
。

なお、本実施例にあっては、カッタ室４内に設けられた
土質センサ１３によって切羽地山２が粘着性の高い泥土
であるかないかを検出するように構成したが、これに限
らず、例えばカッタトルク負荷が所定負荷以上になった
ときに切羽地山２が粘着性の高い泥土であると判定する
ように構成してもよく、また、第１図に示すベルトコン
ベヤ６上の掘削土砂を直接目視して判定してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、次のごとき優れた
効果が発揮される。

（１）　　掘削される地山が掘削性に劣る粘着性の高い
泥土である場合、上記地山に泥土粒子架橋剤を注入する
ことにより、地山を掘削しやすいボロボロとした土質に
改質することができ、掘削性能が向上する。

（２）　　よって上記泥土のカッタ面板への付着を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシールド掘進機による
地山掘削装置の概略図である。 図中、２は地山、３はカッタ面板、７は泥土粒子架橋剤
、８は泥土粒子架橋剤注入手段である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シールド掘進機により地山を掘削する際に、掘削さ
   れた土砂が粘着性の高い泥土であるときに、掘削される
   地山に予め泥土粒子架橋剤を注入し、掘削する粘着性の
   高い泥土を上記泥土粒子架橋剤で団粒化しつつ掘削する
   ようにしたことを特徴とするシールド掘進機による地山
   掘削方法。 ２、実質的に地山を掘削するカッタ面板部から掘削され
   る地山に向けて泥土粒子架橋剤を注入する泥土粒子架橋
   剤注入手段を備えたことを特徴とするシールド掘進機に
   よる地山掘削装置。