JPH0656073B2 - 密閉型加圧シールド工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は、密閉型加圧シールド工法に関するものであ
る。

《従来の技術》 周知のように、地下鉄トンネルなどの坑道の構築方法と
してシールド工法があり、各種の工法が提供されている
が、近時密閉型のシールド掘進機を使用するシールド工
法が比較的多用されている。

密閉型シールド工法では、通常、シールド掘進機の前部
側にチャンバ室を隔成し、このチャンバ室内に掘削土砂
を充満して、チャンバ内の圧力を高めて切羽に対抗す
る。そして、チャンバ室内に充満された掘削土砂はシー
ルド掘進機の推進とともに切羽の崩壊を防止しつつ外部
に排出されることになるが、このとき掘削土砂に流動
性，止水性がないとその排出が困難になる。

そこで、掘削土砂に流動性，止水性を付与するために球
状の高吸水性樹脂を添加混合する方法が、特開昭６２−
２１１４９１号公報に開示されている。

この公報に開示されている方法によると、掘削土砂に球
状の高吸水性樹脂を添加混合すると、樹脂のベアリング
効果により、掘削土砂の排出が容易になるとされている
が、特に、掘削土砂が砂質土や礫地盤の場合に以下に説
明する技術的課題があった。

《発明が解決しようとする課題》 すなわち、本発明者らの実験によると、上記公報に開示
されている方法では、掘削土砂が砂質土や礫地盤の場合
に、球状高吸水性樹脂が添加混合された掘削土砂には間
隙がかなり多く形成されるので、水分が透過して、十分
な止水性が得られないことが判明した。

本発明者らは、このような不具合を解消すべく種々の実
験を繰返し、その結果、特殊な高吸水性樹脂を用いるこ
とによりこのような不具合がなくなることを知得し、こ
の知得に基づいて本発明を完成したものであり、その目
的とするところは、チャンバ室内に取込まれた掘削土砂
に十分な流動性，止水性が付与できる密閉型加圧シール
ド工法を提供することにある。

《問題点を解決するための手段》 上記目的を達成するために、この発明は、シールド掘進
機本体の前部側にチャンバ室内を隔成し、このチャンバ
室内に充満した掘削土砂の圧力で切羽に対抗させながら
シールド掘進機を推進させる密閉型加圧シールド工法に
おいて、前記チャンバ室に取込まれた掘削土砂に不定形
の連続状高吸水性樹脂のゲルを供給することを特徴とす
る。

《作用および効果》 上記構成のシールド工法によれば、掘削土砂に不定形の
連続状高吸水性樹脂のゲルを供給するので、このゲルが
掘削土砂の土粒子間を充填するような状態で介在するこ
とになり、流動性が大きくなるとともに、球状高吸水性
樹脂にみられるような間隙はほとんど形成されない。

《実施例》 以下、この発明の好適な実施例について添付図面を参照
にして詳細に説明する。

第１図は、この発明にかかる密閉型加圧シールド工法の
一実施例を示している。

同図に示すシールド工法は、この発明を土圧式シールド
掘進機に適用したものを例示しており、１０はシールド
掘進機本体である。

シールド掘進機本体１０の先端には、切羽の土砂を掘削
するカッターヘッド１２が回転可能に設置されており、
カッターヘッド１２の背面側には、隔壁１４が固設さ
れ、カッターヘッド１２で掘削された土砂が充満される
チャンバ室内１６を隔成している。

１８はシールド掘進機本体１０のセグメント２０に反力
を取って前進させるためのシールドジャッキで、２２は
カッターヘッド１２を回転駆動させるための駆動モータ
である。

２４は一端が上記チャンバ室１６に開口し、このチャン
バ室１６内に取込まれた掘削土砂を外部に排出するため
のスクリューコンベアであって、その後部側には、切羽
の土圧にチャンバ室１６内の掘削土砂を対抗させなが
ら、掘削土砂量を加減して加圧域外に取り出す開閉蓋２
６が設けてある。

開閉蓋２６の下方には、ベルトコンベア２８が延設さ
れ、スクリューコンベア２４から取り出された掘削土砂
は、ベルトコンベア２８によってシールド掘進機本体１
０の後方に移送され、ズリトロ３０に移し変えられて坑
外に搬出される。

以上のようなシールド掘進機の基本的な構成は従来のこ
の種の掘進機と同じであるが、この発明の実施に用いら
れる掘進機は以下の点に特徴がある。

すなわち、上記隔壁１４およびカッターディスク１２に
は、不定形の高吸水性樹脂のゲルＡを供給する供給管３
２が設けられており、この供給管３２を介してタンク３
４に収容されているゲルＡがポンプ３５によりチャンバ
室１６内の掘削土砂と切羽とに供給される。

このように不定形の高吸水性樹脂のゲルＡをチャンバ室
１６および切羽に供給すると、ゲルＡはスクリューコン
ベア２８やカッターディスク１２の駆動によって掘削さ
れる土砂と混合され、土粒子間を充填するような状態で
介在することになり、流動性が大きくなるとともに、間
隙がほとんど形成されることがないので、チャンバ室１
６内に取込まれた掘削土砂の流動性と止水性が向上す
る。

なお、第１図に示した例では、掘削土砂をベルトコンベ
ア２８からズリトロ３０に移し変えるときに、掘削土砂
を混合されているゲルＡを解ゲルさせるために解ゲル剤
Ｂ（CaCl₂などの金属塩）を散布してその後の取り扱い
が容易になるようにしている。

第２図は、この発明の作用効果を確認するために行った
実験装置を示している。

この実験では、球状の高吸水性樹脂ａ（商品名Ａ−II
I）と、不定形な連続状ゲルになる二種類の高吸水性樹
脂ｂ（商品名Ｂ−２３５０），ｃ（商品名Ｓ−１００）
とを準備し、これらを土砂に添加混合した時の圧力保持
性と止水性とを調べた。

実験装置としては、試料土を収容する試料土タンク１０
０（内径３００φ×高さ５００mm）と、このタンク１０
０とコック１０１，１０２を介して接続された水タンク
１０３とを準備し、試料土タンク１００の上端には圧力
計１０４と開放コック１０６とを取付け、タンク１００
の下端には電磁弁１０７を有するパイプ１０８を接続し
た。

水タンク１０３の上端には開放コック１０９と圧縮空気
供給管１１０とを取付けた。

上記高吸水性樹脂ａ，ｂ，ｃを添加する土砂材料は、礫
として極めて粒度分布が均一な直径５mmの豆砂利を準備
した。

この豆砂利は、高吸水性樹脂ａ，ｂ，ｃと混合する前に
水きり状態にし、その飽和度がＳ_ｒ＝１００％で、単位
堆積重量がΥ_ｔ＝１．９４gf／cmになるようにした。

高吸水性樹脂ａ，ｂ，ｃのゲルおよび試料土の作成は以
下の方法で行った。

ゲルの作成 高吸水性樹脂ａ，ｂ，ｃの粉末重量Ｗ_Ｇ（ｇ）に対し
て、水道水１kg（１）を吸水させ、２４時間放置した
ものを使用した。

このときのゲル濃度Ｃ_Ｇ（％）は、 Ｃ_Ｇ（％）＝Ｗ_Ｇ／１０００×１００＝０．１Ｗ_Ｇ として表すことにする。

試料土の作成 水きり後の礫１０に対して、で作成したゲルを４
の割り合いで添加し、良く混合して試料土とした。

以上のようにして得られた各試料土を上記試料土タンク
１００内に、３層に分けて突棒で軽く突き固めながらそ
の高さが約４５cmになるように充填した。

次いで、上記コック１０１と電磁弁１０７とを開弁し、
コック１０２を開弁して試料土の上方に注水し、これと
同時に開放コック１０６を開弁して空気抜きを行った。

そして、電磁弁１０７は、水が試料土内を浸透してパイ
プ１０８から流出し始めたら閉止した。

以上のようにして、試料土タンク１００内の空気抜きお
よび試料土への水の浸透が完了した段階で、各コック１
０６，１０７を閉じ、コック１０１，１０２を開いた状
態で試料土に給水加圧した。

この給水加圧による試料土タンク１００内の設定圧力
は、０．５，１．０，１．５，２．０kgｆ／cm²にし、
これらの所定圧力がセットされたらコック１０１を閉弁
し、試料土タンク１００内の圧力をその状態に保持す
る。

そして、電磁弁１０７を１０秒間開放し、その間の試料
土タンク１００内の圧力保持状態を０．００５秒毎に圧
力計１０４を介して測定記録した。

また、この間にパイプ１０８から流出する水の量もビー
カー１１１で測定した。

第３図から第６図は上記圧力保持試験で得られた測定結
果を示している。

第３図は、高吸水性樹脂のゲルを全く添加しない場合の
測定結果であって、電磁弁１０７の開放０．７秒後に試
料土タンク１００内の圧力は、大気圧になり、その後も
水の流出が続くので、圧力は負の値になる。

当然のことながら、試料土タンク１００内の設定圧力が
高くなるほど流出水量は多くなった。

第４図は、球状の高吸水性樹脂ａのゲルを用いた場合を
示しており、この場合には、電磁弁１０７の開放６〜７
秒後に試料土タンク１００内の圧力は大気圧になった。

この間に電磁弁１０７から流出した水は、ゲルを全く添
加しない場合に比べて圧力保持性が良い分だけ多くな
り、約２倍となった。

なお、ゲル濃度はＣ_Ｇ＝１．２％とした。

第５図および第６図は、本発明にかかる不定形の連続状
態のゲルとなる高吸水性樹脂ｂ，ｃを用いた場合を示し
ている。

第５図は高吸水性樹脂ｂとしてＤ２３５０を使用した場
合であり、第４図と比較すると明らかなように、ゲル濃
度Ｃ_Ｇが半分（０．６％）であっても、電磁弁１０７の
開放１０秒後に大気圧になるケースもあって、高吸水性
樹脂ａよりも少ない添加量で圧力保持性が改善される。

このように圧力保持性が向上すると同時に、流出する水
量も高吸水性樹脂ａの約２０％程度まで低下し、止水性
も向上する。

第６図は、高吸水性樹脂ｃとしてＳ−１００を使用した
場合であり、ゲル濃度がＣ_Ｇ＝０．６％のときの圧力保
持性は、他の高吸水性樹脂ａ，ｂに比べて極めて良好で
あって、試料土タンク１００内の圧力は電磁弁１０７の
開放１０秒後においても変動が極めて少ない。

また、流出する水量も高吸水性樹脂ａの５０％以下、同
ｂの約１／２程度に低下し、極めて良好な止水性が認め
られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施状態の一例を示す説明図、第
２図は本発明の作用効果を確認するために使用した実験
装置の説明図、第３図から第６図は同実験装置を使用し
て行った圧力保持試験の結果を示すグラフである。 １０……シールド掘進機本体 １６……チャンバ室 Ａ……高吸水性樹脂ゲル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド掘進機本体の前部側にチャンバ室
   を隔成し、このチャンバ室内に充満した掘削土砂の圧力
   で切羽に対抗させながらシールド掘進機を推進させる密
   閉型加圧シールド工法において、前記チャンバ室に取込
   まれた掘削土砂に不定形の連続状高吸水性樹脂のゲルを
   供給することを特徴とする密閉型加圧シールド工法。