JPH0344196B2 - - Google Patents

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JPH0344196B2
JPH0344196B2 JP59259232A JP25923284A JPH0344196B2 JP H0344196 B2 JPH0344196 B2 JP H0344196B2 JP 59259232 A JP59259232 A JP 59259232A JP 25923284 A JP25923284 A JP 25923284A JP H0344196 B2 JPH0344196 B2 JP H0344196B2
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JP
Japan
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pressure chamber
shear
fine
foaming agent
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Kenichi Tsura
Yoichi Kitahara
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Kumagai Gumi Co Ltd
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Kumagai Gumi Co Ltd
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(技術分野) 本発明は、シールド式トンネル掘進方法に関
し、特に、切羽地盤のロータリカツタに対する掘
削抵抗の軽減またはずりに流動性および止水性を
付与するために、シールド本体の隔壁前方の圧力
室または切羽面に気泡を注入して切羽地盤を掘進
するシールド式トンネル掘進方法に関する。 (従来技術) シールド本体の隔壁前方の圧力室または切羽面
に気泡を注入する従来のシールド式トンネル掘進
方法では、前記気泡がロータリカツタにより掘削
されたずりと前記圧力室内で十分に混合され、こ
のずり中に分散した状態で該ずりに保持されるこ
とにより、前記ずりに所定の流動性および止水性
が与えられる。 ところで、単位重量での礫重量の割合の大きな
地盤の掘進においては、前記圧力室内のずり中の
礫重量割合が増大し、前記圧力室内のずりの空隙
率が増大する。そのため、礫重量の割合の大きな
地盤の掘進では、前記ずりへの気泡供給量を増大
し、また前記ロータリカツタによるずりの撹拌効
果の増大を図つたとしても、供給された気泡がず
りから分離し易くなることから、前記気泡を前記
圧力室のずり中に保持させることはできず、気泡
供給による所定の効果を奏し得ない、という欠点
があつた。 (目的) 従つて、本発明の目的は、礫重量の割合の大き
な地盤のトンネル掘進においても圧力室内のずり
と該ずりに混合される気泡との分離を防止し、前
記ずりに適正な流動性および止水性を与えること
により、好適なトンネル掘進を可能とするシール
ド式トンネル掘進方法を提供することにある。 (構成および作用効果) 本発明は、基本的には、掘削地盤のロータリカ
ツタに対する掘削抵抗の軽減またはずりに流動性
および止水性を付与するためにシールド本体の隔
壁前方の圧力室または切羽面に気泡が注入される
シールド式掘進方法において、前記圧力室に細粒
材を供給することを特徴とする。 本発明によれば、前記圧力室に供給される細粒
材は前記圧力室内のずりの礫重量割合を低減さ
せ、これにより、該ずりの空隙率が低下し、該ず
りと混合される前記気泡の前記ずりからの分離が
抑制されることから、該ずり中に前記気泡が確実
に保持され、従つて、たとえ礫割合の高い地盤で
あつても、前記気泡供給による所定の効果を発揮
させることができ、これにより好適なトンネル掘
進が可能となる。 前記細粒材の前記圧力室への供給は、前記切羽
面または圧力室に注入される前記気泡を移送媒体
として行なうことができるが、一般的には、前記
気泡の供給量に比較して前記細粒材の供給量は著
しく小さく、また、前記気泡および細粒材の供給
量の制御要素は一致しないことから、前記気泡の
供給経路とは別のこれとは独立した供給経路によ
つて前記細粒材の供給を前記気泡の供給と同時的
に行なうことが好ましい。 前記細粒材の前記圧力室への供給には、液体ま
たは気体を移送媒体として用いることができ、ま
た前記細粒材を機械的圧力で前記圧力室に押込む
ことができるが、前記細粒材の供給を連続的かつ
円滑になす上で、該細粒材を水のような液体と混
合した状態で前記圧力室に供給することが好まし
い。 泡を含む溶液、例えば、気泡剤水溶液と前記細
粒材とを混合して前記圧力室に供給することによ
り、前記細粒材を含む混合物を比較的含水比の低
い状態で前記圧力室に円滑に供給することができ
る。前記細粒材が含水比の高い状態で前記加圧室
に供給されると、前記細粒材の前記加圧室への供
給効率が低下することに加えて、前記細粒材と混
合されたずりの水分が増大することから、前記加
圧室から排出されたずりに乾燥処理のような二次
処理を施すことが必要となる。しかしながら、前
記細粒材を前記したような泡を含む起泡剤溶液と
混合することにより、比較的低い含水率で前記細
粒材を前記加圧室に供給することが可能となり、
これにより前記加圧室への前記細粒材の能率的な
供給が可能となることに加えて、前記加圧室から
排出されたずりの二次処理が不用となる。 前記細粒材を起泡剤および増粘剤の水溶液と混
合した状態で前記加圧室に供給することにより、
前記加圧室に前記細粒材をより低い含水率で供給
することが可能となる。 また、前記圧力室から排出されたずりのヘドロ
化を防止し、この排出ずりの取扱を容易とする上
で、前記細粒材として、細砂を用いることが好ま
しい。 (実施例) 本発明が特徴とするところは、本発明の方法を
実施するための装置の一例を示す図示の実施例に
ついての以下の説明により、さらに明らかになろ
う。 第1図に示すいわゆる土圧バランス型シールド
式トンネル掘進方法10は、そのシールド本体1
2の後部に、セグメント14に反力を担わせてシ
ールド本体12を推進させるジヤツキ16を備
え、また前部には回転カツタヘツド18を支承す
ると共にシールド本体12内を前方の加圧領域で
ある圧力室20と後報の大気領域22とに区画す
る隔壁24を備える。 カツタヘツド18には、その回転軸18aを経
てカツタフエイスの背面側で圧力室20に開放す
る気泡供給路26が設けられている。気泡供給路
26には、発泡器28から伸長する気泡供給管3
0が接続されており、起泡剤溶液供給管32を経
て発泡器28に送られる起泡剤溶液は発泡器28
で発泡処理を受け、気泡供給管30および気泡供
給路26を経て圧力室20に注入される。カツタ
ヘツド18は、その回転軸18aに設けられたギ
ヤ34および該ギヤに噛合するピニオン36を介
して回転軸18aに接続された駆動装置38の作
動により回転される。このカツタヘツド18の回
転によつてずりと前記気泡との混合を促進するた
めの撹拌翼40がカツタヘツド18の背面に設け
られており、図示の例では、前記気泡供給路26
は前記撹拌翼で圧力室20に開放する。 前記気泡供給路26を経て圧送される前記気泡
を切羽面に注入すべく気泡供給路26の開口をカ
ツタヘツド16の前面に設けることができる。ま
た、前記気泡の強度を高めるべく前記発泡器28
に供給される起泡剤溶液に増粘剤を添加すること
ができる。 掘削される地盤の礫重量の割合が比較的低い地
盤の掘進においては、圧力室20または切羽面に
注入された前記気泡が前記圧力室内でずりと混合
されると、前記気泡はずり中に分散された状態で
ずりから分離することはなくこれに保持される。
従つて、圧力室20内のずりに所定の流動性およ
び止水性を与えることができ、またカツタヘツド
18の掘削抵抗の低減を図ることができ、これに
より、圧力室20の圧力を適正に維持し、切羽の
崩壊を防止して掘進を好適に行なうことができ
る。 圧力室20内で前記気泡と混合されたずりは、
例えば、掘進装置10の掘進に応じて作動される
駆動装置42を有するスクリユーコンベア44の
作動によつて、圧力室20内の圧力低下を招くこ
となく、前記大気領域22に開放する前記スクリ
ユーコンベアの放出口46から順次排出される。 ところで、礫重量の割合が例えば80%を越える
ような地盤のトンネル掘進では、圧力室20のず
りと混合すべく該圧力室に供給される前記気泡の
供給量を増大し、また圧力室20内でずりに充分
な撹拌を与えても、前記ずりの空隙率が高くな
り、圧力室20内のずり中の礫間に規定される各
空隙の容量が大きくなることから、圧力室20内
のずりから気泡が分離し易く、該気泡の大部分は
圧力室20の上部に滞留してしまい、前記気泡供
給による所定の効果を奏し得ない。 そこで、本発明では、圧力室20内のずり中の
礫の重量割合の低減のために圧力室20に細粒材
が供給される。この圧力室20内への細粒材供給
手段として、図示の例では、細粒材と例えば起泡
材溶液とを混合するための撹拌タンク48から各
壁24を貫通して圧力室20内に伸長する細粒材
供給管50が設けられている。前記供給管50に
は、前記タンク48内でその一部が発泡された前
記起泡剤溶液と前記細粒材との混合物を前記供給
管50を経て圧力室20内に圧送するための加圧
ポンプ52が設けられている。 泡を含む前記起泡剤溶液、すなわち、少なくと
も一部が発泡された前記起泡剤溶液と混合された
状態で前記圧力室20に供給される前記細粒材
は、圧力室20内のずりと混合されることによ
り、圧力室20内のずり中の礫の重量割合を低減
し、ずりの空隙率を低下させる。すなわち、ずり
に混合された前記細粒材はずり中の礫間の空隙を
部分的に埋めることから、礫間に規定された各空
隙の容量が低減され、これにより、ずりの砂成分
間に規定される空隙におけると同様に、礫間の各
空隙で前記起泡が確実に保持される。従つて、前
記気泡供給路26を経て圧力室20に供給された
気泡は、該圧力室でずりと混合されると、該ずり
から容易に分離することはなく、ずり中に保持さ
れることから、たとえ礫割合の高い地盤であつて
も、前記気泡供給による所定の効果を発揮させる
ことができ、これにより好適なトンネル堀進が可
能となる。 前記細粒材と前記起泡剤溶液との混合物の供給
量は、掘削すべき地盤の単位重量当りの礫の重量
を予め測定し、あるいは圧力室20から排出され
るずりまたはカツタヘツド18の回転トルクの観
察に基づいて、例えばずりの礫重量割合が75%程
度となるように、掘進装置10の進行速度に応じ
て適宜選択される。 前記細粒材をそれ単独で例えば機械的に前記圧
力室に圧入することができ、また前記細粒材の移
送媒体として気体を用いることができるが、前記
細粒材を管路を経て連続的かつ円滑に供給する上
で、前記細粒材を液体と混合した状態で圧力室2
0に供給することが好ましい。 前記液体として水のような液体を用い、この液
体に前記細粒材を混合して圧力室に供給すること
ができる。しかしながら、この場合には細粒材を
円滑かつ連続的に供給するために必要とされる、
細粒材に対する水の量が増大し、圧力室20に供
給される水と細粒材との混合物における含水比が
230%を越える値となる。このような含水比の増
大は、圧力室20への前記細粒材の供給効率の低
下を招くことに加えて、圧力室20内で前記細粒
材と混合されたずりの水分の増大を招き、その結
果、圧力室20から排出されたずりに乾燥処理の
ような二次処理を施す必要が生じる。 このような二次処理を不要とし、また細粒材の
供給効率の向上を図る上で、前記液体と、細粒材
との混合物を低含水率で圧力室20に供給するこ
とが好ましく、低含水率で前記細粒材を円滑かつ
連続的に圧力室20に供給するために、前記液体
として起泡剤溶液のような泡を含む溶液を用いる
ことが望ましい。また、前記液体として起泡剤と
増粘剤との水溶液を用いることにより、該水溶液
中の泡の強度を高めることができ、これにより一
層低い含水率で細粒材を圧力室20に円滑に供給
することができる。前記起泡剤として、例えばポ
ゾリス物産(株)のポゾリスNo.505(商品名)を用いる
ことができ、また増粘剤として、例えば(株)テルナ
イトのCMC−TE−Vを用いることができる。前
記発泡器28に供給される起泡剤溶液の一部を細
粒材の供給のために撹拌タンク48に供給するこ
とができる。 前記細粒材として、粘土、シルト、石炭灰ある
いはスラグのような種々の微粒子材料を用いるこ
とができるが、前記細粒材と混合されたずりのヘ
ドロ化を防止し、圧力室20から排出されたずり
の取扱いを容易にする上で、細砂を用いることが
好ましい。 礫率80%の掘削地山を前記掘進装置10で掘削
するに際して採用された細粒材の供給条件の一例
が次表に示されている。
【表】 上記表における混合物およびの細粒材とし
てはそれぞれ細砂が用いられ、上記表は、混合物
およびの混合割合、起泡剤溶液の配合割合、
混合物の供給率および混合物の供給によつて低減
されたずり中の礫の重量割合を示す。 上記表によれば、混合物では、細砂1.312tに
対し、水および起泡材溶液がそれぞれ0.18m3およ
び0.100m3の割合で混合された混合物が、地山1
m3分のずりに対して10.0%となるように圧力室2
0に供給され、該圧力室内のずりの礫重量割合が
75%に低下され、これにより気泡供給路26から
供給された気泡とずりとの分離が防止されたこと
を示す。また、このときの起泡剤溶液として、増
粘剤1Kgに対して起泡剤および水がそれぞれ0.4
および100の割合で混合された溶液が用いら
れたことを示し、増粘剤が添加された前記起泡剤
溶液によれば、前記混合物を含水比が30.0%とい
う極めて低い値で適正に供給できたことを示す。 これに対し、混合物では、増粘剤が添加され
ない起泡剤溶液を地山1m3分のずりに対して13.2
%となるように圧力室20に供給することによ
り、該圧力室内のずりの礫重量割合を75%に低下
させることができ、これにより気泡供給路26か
ら供給された気泡とずりの分離を防止できたこと
を示し、増粘剤が添加されない起泡剤溶液と細砂
との混合物を用いた場合には、この混合物を50%
含水比で圧力室20内に適正に供給できたことを
示す。 前記圧力室内のずりの重量割合を75%に低減す
べく細粒材をこれと水との混合物として圧力室に
円滑に供給しようとすれば、前記混合物を含水比
は230%を越える高い値となるのに比較して、前
記細粒材を気泡を含む起泡剤溶液との混合物とし
て供給することにより、これを50%という低い含
水率で適正に供給することが可能となる。また、
前記起泡剤溶液に増粘剤を添加することにより、
前記混合物を一層低い含水率で適正に供給するこ
とが可能となる。 前記したところから明らかなように、細粒材を
圧力室に供給し、これにより圧力室内のずり中の
礫率を低下させることによつて、礫率が80%とい
う高い礫率の地山の掘進においても圧力室への気
泡供給によつてずりに適正な流動性および止水性
を付与することができ、これにより好適なトンネ
ル掘進が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る方法を実施するためのシ
ールド掘進装置を概略的に示す縦断面図である。 10:シールド掘削装置、12:シールド本
体、20:圧力室、24:隔壁。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 シールド本体の隔壁前方の圧力室または切羽
    面に気泡を注入するシールド式トンネル掘進方法
    において、前記圧力室に細粒材を供給することを
    特徴とする、シールド式トンネル掘進方法。 2 前記細粒材の前記圧力室への供給は、泡を含
    む溶液を搬送媒体として行なう、特許請求の範囲
    第1項に記載のシールド式トンネル掘進方法。 3 前記溶液は起泡剤水溶液である、特許請求の
    範囲第2項に記載のシールド式トンネル掘進方
    法。 4 前記溶液は起泡剤と増粘剤との水溶液であ
    る、特許請求の範囲第2項に記載のシールド式ト
    ンネル掘進方法。 5 前記溶液と前記細粒材との混合物の含水比は
    ほぼ30%である、特許請求の範囲第2項に記載の
    シールド式トンネル掘進方法。 6 前記細粒材は細砂である、特許請求の範囲第
    1項に記載のシールド式トンネル掘進方法。
JP25923284A 1984-12-10 1984-12-10 シ−ルド式トンネル掘進方法 Granted JPS61137995A (ja)

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