JPH0332676B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高濃度泥水と低濃度泥水とを併用した
シールド工法に関するものである。

シールド工法を構成する主要素は、堀削、切羽
安定、排土、覆工、測量などである。これらの各
要素をどのような方法で実行するか、またどのよ
うな組合せるかによつて種々の工法が考えられ
る。最近のシールド工法は、社会的、経済的要請
によつて切羽安定と排土の要素についての研究開
発が重点的に行なわれてきた。一方、シールド工
法は粘土、砂、礫等の輻輳する地盤へ適用するこ
とが不可欠となつてきている。このような事情か
ら種々な工法が開発されているが、上記した地盤
に適用し得るに充分なシールド工法は未だ開発さ
れていないのが現状である。

従来の工法は、泥水加圧工法と泥土加圧工法と
に大別されるが、泥水加圧工法はベンナイト等を
混合した泥水をトンネル内に配設した管を通じて
シールド切羽部の隔室内に供給し、かつ加圧しな
がら立坑、隔室、立坑と循環させるもので、切羽
に泥水膜を形成して不透水膜となし、泥水圧を切
羽に作用させることによつて切羽の安定を図つて
いる。ところが、この工法は、泥水によつて切羽
を押えることと、堀削土砂を管諭送で排出すると
いう両面の作用を行なわしめており、例えば、砂
地盤や礫地盤では泥水濃度を高めることが必要と
なり、また一方管輸送のためには泥水濃度が低い
方が望ましいという矛盾が生じる。また全断面カ
ツター板のシールド機では、カツター板のスリツ
トからしか地盤へ泥水が作用しないことから地盤
はカツターによつて直接的に切削され、泥水圧を
切羽に有効に作用させることができないという欠
点がある。

また泥土工法は、シールド機の隔壁前方の隔室
に堀削土砂を充満させることによつて切羽の安定
をはかるとともに、堀削土砂を粘性化することに
よつて地下水の流出を防止する工法であり、土砂
排出は主としてトロ（運搬車）によつて行なわれ
ており、排出土砂の長距輸送を要する場合や、小
口径断面のトンネル工事には不適である。その上
隔室内の圧力測定が泥水工法の泥水圧を測定する
場合に比し不充分であり、さらにカツターの回転
に大きな動力を要するなどの欠点を有している。

本発明は、上述した従来のシールド工法の欠点
を改善することを目的としてなされたものであ
り、泥水圧を切羽部に有効に作用させることがで
き、土砂分離が容易であり、小容量の排泥ポンプ
でもつて排出土砂の長距離輸送が達成されるシー
ルド工法を提供するものである。

以下、添付した実施例図面にもとづいて本発明
を説明すると、第１図は本発明によるシールド工
法の動作線図、第２図はカツター部の正面図そし
て第３図は側面図を示しているものであつて、１
はシールド機を表わし、２は覆工、３は覆土２を
反力受けとしてシールド機を推進させる推進ジヤ
ツキ、４は地盤、そして５は立坑を表わしてい
る。６はシールド機１に設けた隔壁、７は隔壁６
の中心を貫通する回転軸８によつて地盤４を切削
する全面閉塞型のカツター板で、シールド機１の
前端開口部に配設されてあり、このカツター板７
の背面と前記隔壁６の前面間に隔室２６が設けら
れてある。又、このカツター板７にはスリツト９
が開口され、カツター板７の後方側にはカツター
ツース１０が該カツター板７の前面側に突出して
固着されまた、カツター板７の背面には、ジヤツ
キ１１によつて動作され、上記スリツト９の開口
度を調節するためのゲート１２が設けられてい
る。１３は送泥管でベントナイト等土砂の間隙の
目詰となる材料を混練した高濃度の泥水を地上の
タンク１４からポンプ１５によつて、立坑５、覆
土２の中部および回転軸８の中心を経てカツター
板７の背面に配した管１６に供給するものであ
る。該管１６はカツターツース１０の回転方向後
方のカツター板７の背面に固定して取付けられ、
該管１６からカツター板７を貫通した吐出孔１７
を通して切羽面１８に泥水が吐出され、カツター
板７の前面に突出したカツターツース１０によつ
て地盤４が切削されることによつて生じるカツタ
ーツース１０の背後の空間１９に噴流出されるよ
うになつている。なお上記孔１７ははカツター板
７の半径方向に延びる細長孔の方が望ましく、ま
た上記孔１７に代えて、あるいは孔１７のほかに
カツターツース１０の回転方向側後方に適宜数の
透孔２０，２０を穿設し、該透孔２０，２０から
前記管１６を通じて泥水を吐出させるようになし
てもよい。２１はカツター円板の中心位置に設け
られたセンター切削ツースである。

第１図における２２および２３は送水管および
排泥管であつて、該送水管２２は本実施例におい
ては地上に配設されている残土処理タンク２４か
らポンプ２５を介して立坑５、覆土２内を通つて
シールド機１の隔壁６を貫通して隔室２６に連通
され、該処理タンク２４の処理水、即ち土砂等の
混入した低濃度の泥水、または他の送水源からの
清水を隔室２６内に供給するものであり、また排
泥管２３は隔室２６内の泥水を上記残土処理タン
ク２４にポンプ２７によつて送り込むものであつ
て、該送水管２２を処理タンク２４の処理排水側
に連結した態様においては、処理タンク２４の処
理水は循環され、その循環過程において上記ポン
プ２５および２７の回転数、即ち送入量を調節制
御することによつて、送水管２２および排泥管２
３内の流量や流速を所望値に保ち、隔室２６内に
おける水圧を所定圧に維持する。一方、前記した
高濃度泥水タンク１４からポンプ１５によつて送
泥管１３を経て送られたゲル状の高濃度泥水は、
前記した孔１７からカツター板７の前面と切羽面
１８との間、あるいはカツターツース１０の背後
の空隙１９に供給され、カツター板７の回転によ
つて切羽面１８に該高濃度泥水を塗り付け、切羽
面１８に常時不透水性の泥水膜形成するものであ
る。２８は送水管２２に設けた水圧計、２９は排
泥管２３に設けた流量計、そして３０は送泥管１
３に設けた流量計であつて、該送水管２２内の水
圧、該排泥管２３内の排泥量および該送泥管１３
からの高濃度泥水の流出量をこれらの各計測機器
によつて検出し、各ポンプ１５，２５，２７の回
転数を制御することによつて送水管２２からの供
給水量および高濃度泥水の供給量と、切削土砂お
よび排泥量とのバランス適正化するとともにカツ
ター板７の回転数を測定して常に一定の堀削圧力
を該カツター板７に付与することができるような
つている。

なお前記したゲート１２は高濃度泥水が空隙１
９内に過剰に供給されて隔室２６内に浸入するの
を防止するものであつて、送泥ポンプ１５からの
送泥量が流量計３０によつて測定され過剰である
ことが検知されると、油圧式のゲートジヤツキ１
１に指令してゲートジヤツキ１１を作動させてゲ
ート１２を移動させ、それによつてスリツト９を
閉じるか、あるいは開口度を小さくし、高濃度泥
水の隔室２６内への浸入を阻止する。かくしてス
リツト９からは常時ツース１０によつて切削され
た土砂とそれに付着している泥膜のみが隔室２６
に取り入れられ高濃度泥水がロスなく効果的に活
用することができる。

このように本発明によるシールド工法は、シー
ルド機の前部に隔壁を設けて該隔壁とシールド機
の前端開口部に設けた全面閉塞型のカツター板と
の対向面間に隔室を形成し、該隔室と地上に配置
された土砂分離タンクとを送水管および排泥管に
よつて連結連通し、更に地上に高濃度泥水タンク
を設置すると共に前記カツター板に切羽面に向か
つて開口した複数の高濃度泥水吐出口を設けてこ
れらの吐出口と前記高濃度泥水タンクとを送泥管
でもつて連結連通せしめ、該高濃度泥水タンクか
らの高濃度泥水を回転するカツター板から前記吐
出口を通じて直接切羽面に供給することにより切
羽面に泥膜を形成させる一方、上記隔壁内に清水
もしくは低濃度泥水を加圧循環させて隔壁内を加
圧すると共にカツター板のスリツトから該隔室内
に削り入れられた堀削土砂を上記排泥管によつて
排出するものであり、切羽面に泥膜を形成するた
めの高濃度泥水と、隔室内を加圧し、堀削土砂を
希釈して排出するための清水または低濃度泥水と
を分離して別ルートで供給しているので、堀削土
砂のカツターからの分離が円滑に行なわれて順次
効果的に水と混合され、排泥管内の抵抗が小さく
なつて小容量の排泥ポンプで排出が達成されると
ともに、排泥の長距離輸送が可能となる。また高
濃度泥水を直接切羽面とカツター板との間やカツ
ターツースとの空隙に供給し、カツター板でもつ
て切羽面にその高濃度泥水を塗り付けるので、切
羽面には確実に泥膜が形成され、したがつて砂地
盤や礫地盤の堀削においても、高濃度泥水の混合
割合を調節することによつて切羽面に泥膜を形成
することができ、またこの泥膜によつて地盤内へ
の泥水の逸出が防止されるから、泥水の消費量が
少なくなる。更に隔室内が低濃度泥水によつて充
満されるので隔室内の圧力管理が容易となり、こ
の圧力を適正に保持することによりカツター板の
回転負荷の過大化が防止される。また従来の泥水
加圧シールド工法は循環泥水によつて泥膜を形成
していたので泥水濃度が変化し、砂地盤や礫地盤
の堀削が不円滑であつたが本発明においては泥水
濃度の管理が調整ができ砂地盤や礫地盤に対しも
円滑な堀削を遂行することができる。更にまたト
ンネル内はすべて配管によつてシールド機と地上
とを連通させているのでトロ運搬のための空間を
必要としないばかりでなくトンネル内における作
業員を必らずしも要しないため、全自動運転が可
能となるなどの多大の効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法の実施例を示しているもので
あつて、第１図はトンネルの堀削状態の簡略説明
図、第２図はカツター部分の背面図、第３図は切
羽面部分でのカツター部の１部省略断面側面図、
そして第４図は高濃度泥水、送水および排泥の制
御系を示した説明図である。 １……シールド機、６……隔壁、７……カツタ
ー板、９……スリツト、１０……カツターツー
ス、１３……送泥管、１４……高濃度泥水タン
ク、１８……切羽面、２２……送水管、２３……
排泥管、２４……土砂分離タンク、２６……隔
室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シールド機の前部に隔壁を設けて該隔壁とシ
   ールド機の前端開口部に設けた全面閉塞型のカツ
   ター板との対向面間に隔室を形成し、該隔室と地
   上に配置された土砂分離タンクとを清水管もしく
   は低濃度泥水管と排泥管とによつて連結連通し、
   更に地上に高濃度泥水タンクを設置すると共に前
   記カツター板に切羽面に向かつて開口した複数の
   高濃度泥水吐出口を設けてこれらの吐出口と前記
   高濃度泥水タンクとを送泥管でもつて連結連通せ
   しめ、該高濃度泥水タンクからの高濃度泥水を回
   転するカツター板から前記吐出口を通じて直接切
   羽面に供給することにより切羽面に泥膜を形成さ
   せる一方、上記隔壁内に清水もしくは低濃度泥水
   を加圧循環させて隔壁内を加圧すると共にカツタ
   ー板のスリツトから隔壁内に取り込まれる掘削土
   砂を上記排泥管を通じて排出することを特徴とす
   るシールド工法。