JPH054430B2

JPH054430B2 -

Info

Publication number: JPH054430B2
Application number: JP61113446A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Yamaguchi; Takeshi Kawachi
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 1986-05-20
Filing date: 1986-05-20
Publication date: 1993-01-20
Also published as: JPS62270680A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉この発明は、泥水シールド工法に関する。

〈発明の背景とその問題点〉硬岩以外の地山を対象としたトンネル構築法の
１つとして泥水シールド工法があるが、この工法
は密閉形シールド掘進機を用い、この掘進機前面
の密閉された加圧室内に泥水を圧出し、この泥水
の圧力を切羽に対抗させることにより切羽の安定
化を図るとともに、泥水と加圧室に取り入れられ
た掘削土との混合により流動化させた状態でこれ
らの混合物を前記掘進機の後方に排出する工法で
ある。

この工法に用いられる泥水は、主にベントナイ
トなどの粘土を水に懸濁させ、分散剤，増粘剤な
どを添加した組成のものが用いられる。

しかしながら、この種の工法においても、地下
水位が高く地盤の透水係数が大である場合には、
加圧泥水の逸泥により切羽の安定や止水性を確保
することが難しくなり、シールド掘進が不可能と
なる。

この対策としては供給泥水の粘度を高くすれば
よい、この場合には泥水および回収泥水の流体輸
送に支障が生じ、また回収泥水と掘削土との混合
物の分離が難しいものとなる。

ところで、本出願人は先に水に溶解した粘性物
質からなるゲル状物質と、硼砂，ホウ酸などの添
加剤とからなるゲル化泥水を開発した。

このゲル化泥水は水素イオン濃度（PH）の調整
によつて、粘度がアルカリ側で数万センチポイズ
から酸性側で10〜50センチポイズと極めて広い範
囲で変化する。

従つて、例えば砂礫層などの逸泥が大きな地盤
を掘削するときには、アルカリ側、すなわちゲル
化剤の混合により高粘度ゲル化した状態で加圧室
内に供給することにより、逸泥量を最小に抑える
ことができる。またこの高粘度ゲル化したゲル化
泥水は、混合後酸性化剤、すなわち解ゲル化剤を
混合し、低粘度化させることにより、掘削した土
砂との分離を図ることができ、しかも分離後の上
澄みを再使用できる利点がある。

この発明は、以上のゲル化泥水の有する特性を
有効利用することにより、泥水シールド工法にお
ける切羽の安定化と輸送に適した流動性の確保を
図り、また泥水そのものの消費量の削減を図るこ
とを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉前記の目的を達成するため、この発明の泥水シ
ールド工法は、泥水をシールド掘進機の加圧室内
に圧送して該泥水の圧力により切羽の安定を図る
とともに、加圧室内に取り入れられた掘削土を流
動化させた状態で該掘削土および泥水の混合物を
前記掘進機の後方に排出するようにした泥水シー
ルド工法において、前記泥水としてゲル状物質を
含むゲル化泥水を用い、該ゲル化泥水を加圧室に
供給する直前にゲル化剤を添加混合するととも
に、加圧室から排出された掘削土と前記ゲル化泥
水とからなる混合物に解ゲル化剤を添加すること
を特徴とするものである。

〈実施例〉以下、この発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

図はこの発明工法を適用したゲル化泥水の供
給・回収システムを示す説明図である。

図において、１は密閉形シールド掘進機であ
り、この掘進機１の前部には隔壁２によつて仕切
られた加圧室３が形成されていて、その前面にカ
ツターデイスク４が設けられている。

そして、前記隔壁２の上部にはゲル化泥水圧送
用の送泥管６が、また下部には回収用排泥管７が
貫通して設けられている。前記圧送用の送泥管６
にはバルブ６ａを介して泥水供給ライン８が接続
されている。この泥水供給ライン８はシールド抗
９の後部にある発進用立抗上あるいはこの立抗に
接して設けられた作泥プラント１０に接続されて
いる。

作泥プラント１０内にはそれぞれ貯溜槽１１，
回収槽１２，分離槽１４が配置されている貯溜槽１１上には撹拌槽１５が配置されてい
る。この撹拌槽１５内で前述の粘性物質，水およ
び防腐剤を均一に混合して作成したゲル状物質を
前記貯溜槽１１内に投入し、ここに貯蔵するよう
になつている。

前記泥水供給ライン８はこの貯溜槽１１の吐出
端に接続され、そのライン８中に設けた圧送ポン
プP₁により前記送泥管６側に送られる。

送泥管６に対する接続直前の位置において、供
給ライン８にはゲル化剤供給ライン１６が接続さ
れている。この供給ライン１６の上部ャには漏斗
状の液槽１８およびバルブ２０が設けられてい
る。

バルブ２０を開けることにより液槽１８内に貯
えられていたゲル化剤は泥水供給ライン８内に加
えられ、この内部を輸送されるゲル化物質を含む
ゲル化泥水と合流する。

含流したゲル化物質すなわちゲル化泥水は、最
先端位置に設けたラインミキサー２１内を通過す
ることにより十分混合され、高粘度化された状態
のゲル化泥水として送泥管６側を通じて、加圧室
３内に吐出することになる。

加圧室３内ではカツターデイスク４を介して取
り入れられた掘削土と混合され、所定の圧力状態
を保つて切羽を保持する。

一方、前記回収用排泥管７の吐出端は、バルブ
７ａを介して回収用のラインミキサー２２の供給
端に対向位置している。ラインミキサー２２の上
には解ゲル化剤の液槽２３がバルブ２４を介して
接続されている。そして、ラインミキサー２２の
吐出端は回収ライン２６を通じて前記分離槽１４
に通じている。

回収ライン２６内にはポンプP₂が介在されて
おり、掘削土と高粘度化されたゲル化泥水との排
出混合物は、このポンプP₂によりラインミキサ
ー２２を経て前記分離槽１４内に回収される。

そして、液槽２３内に貯蔵されている解ゲル化
剤をラインミキサー２２内に加えることにより、
混合物中のゲル状物質成分は解ゲル化し、ゲル化
泥水は、流体輸送に適した粘度に低粘度化した状
態で掘削土とともに回収ライン２６を通じて分離
槽１４側に排出される。

分離槽１４内では主に比重差による分離が行な
われ、比重の軽い低粘度化されたゲル状物質を含
むゲル化泥水はポンプP₁を介して前記回収槽１
２内に回収される。

また、その残渣分である掘削土は分離槽１４の
底面よりホツパーなどを通じて外部に排出される
ことになる。ゲル状物質は無害であるため、排出
した掘削土は特に処理する必要がなく、埋立など
に転用できる。

さらに、回収槽１２の吐出端には合両ライン２
８が設けられ、前記泥水供給ライン８に合流して
いる。

この合流ライン２８内に設けたポンプP₄によ
つて回収したゲル状物質を含むゲル化泥水は、再
び前記泥水供給ライン８を通じて加圧室３内へと
循環供給されることになる。

以上のシステムに用いられるゲル状物質を構成
する前記粘性物質は、グアガムまたはローストビ
ンガムなどの植物性粘物質を単独あるいは併用し
たものであつて、いずれも水に溶解するとゲル状
の液体となる。このゲル状物質はアルカリ化剤に
よつてさらに高粘度化し、粘度が数万センチポイ
ズまで高められる。ゲル化剤は具体的には水酸化
ナトリウム，消石灰，炭酸ナトリウムなどのアル
カリ性物質である。回収後に加えられる解ゲル化
剤は、酸性物質であり、例えば硫酸ばん土，塩化
アルミニウム，希硫酸，希塩酸などが用いられ
る。

従つて、前記貯溜槽１１および回収槽１２内に
貯蔵されているゲル化物質あるいはゲル化泥水は
中性ないし弱酸性側となり、解ゲル化した状態で
貯溜されている。これにより、前記作泥プラント
１０とシールド掘進機１までの距離が遠く、泥水
供給ライン８の長さが長い場合であつても十分に
送泥を行なうことができる。そして、シールド掘
進機１に対する供給直前において前述のゲル化剤
に加え混合するので、ここで高粘度化した状態で
比較的短距離の送泥室６を通じて加圧室３内に吐
出することになる。送泥管６内での輸送が困難な
場合には、送泥室６に圧力空気を圧送すればスム
ーズな送泥を行うことができる。

高粘度化したゲル化泥水は、加圧室３内で所定
の圧力を伴つて切羽に対向し、またカツターデイ
スク４により取り込まれた削土と混合する。

前記加圧室３内には図示しない圧力センサが設
けられ、この圧力センサの検出出力に応じて各バ
ルブ６ａ，７ａ，２０，２４の開閉制御、および
各ポンプP₁〜P₄の駆動制御がなされる。

すなわち、加圧室３内の検出圧力が得ようとす
る土水圧よりも低い場合、バルブ６ａ，２０は
開、バルブ７ａ，２４は閉状態であり、ポンプ
P₁またはP₄は駆動し、高粘度化したゲル化泥水
を送り続ける。

また、加圧室３内の土水圧が設定値より高くな
ると、バルブ６ａ，２０は閉じ、ポンプP₁，P₄
は停止し、その代りにバルブ７ａ，２４が開き、
ポンプP₂が駆動し、加圧室３内のゲル化泥水と
削土の混合物を排泥管７を通じて加圧室３の後部
に送る。

そして、ラインミキサー２２内で解ゲル化剤と
混合することにより、混合物中の高粘度化したゲ
ル化泥水は解ゲル化し、低粘度化する。しかしな
がら、この状態においても掘削土に対するバイン
ダとして機能は変らないので、回収ライン２６を
通じて作泥プラント１０側へ流体輸送できる。

なお、ゲル化泥水の粘度を制御するには、泥水
供給ライン８の先端に粘度センサを設け、この粘
度センサの検出出力に応じて液槽１８に付設され
たバルブの開度をフイードバツク制御すれば、地
盤の地質に応じて精度のよい粘度管理を行なうこ
とができる。

また、回収側においても同様にフイードバツク
制御により輸送に適した粘度に下げることができ
る。

さらに、加圧室３から排出された混合物は排出
直後に低粘度化するのでなく、作泥プラント１０
に近い位置で低粘度化するようにしてもよい。つ
まり、ラインミキサー２２および液槽は回収ライ
ン２６の任意の位置に設けてもよい。

〈発明の効果〉以上各実施例により詳細に説明したように、こ
の発明の泥水シールド工法にあつては、従来のベ
ントナイトを主成分とする粘土を用いた泥水シー
ルド工法に比して、加圧室内での粘度が大（逸泥
量が少なく）で、しかも輸送に適した粘度で供
給・回収できる。

さらに、この発明にあつては、従来に比べて回
収した削土および泥水の混合物の分離が可能であ
り、しかも分離後のゲル化泥水を反復して供給ラ
イン中に投入できるため消費量が少なく、経費が
節減できる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明に係る泥水シールド工法に適用さ
れるゲル化泥水の供給・回収システムを示す説明
図である。１……シールド掘進機、３……加圧室、４……
カツターデイスク、６，７……送泥管、８……泥
水供給ライン、９……シールド抗、１０……作泥
プラント、１１……貯溜槽、１６……ゲル化剤供
給ライン、１８，２３……液槽、２１，２２……
ラインミキサー、２６……回収ライン。

Claims

【特許請求の範囲】

１泥水をシールド掘進機の加圧室内に圧送して
該泥水の圧力により切羽の安定を図るとともに、
加圧室内に取り入れられた掘削土を流動化させた
状態で該掘削土および泥水の混合物を前記掘進機
の後方に排出するようにした泥水シールド工法に
おいて、前記泥水としてゲル状物質を含むゲル化
泥水を用い、該ゲル化泥水を加圧室に供給する直
前にゲル化剤を添加混合するとともに、加圧室か
ら排出された掘削土と前記ゲル化泥水とからなる
混合物に解ゲル化剤を添加することを特徴とする
泥水シールド工法。