JPH0711869A - 地下水の循環によるシールドトンネルの掘削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加泥材等の添加材を一切使用せず、地山の土
質状態のままで掘削することによってシールド工事によ
って発生する建設土の再利用を容易ならしめる。 【構成】 地下水をシールド機１のチャンバー２、及び
スクリューコンベア４、及びシールド機１内のチャンバ
ー２後方に設置された水槽７、並に前記チャンバー２間
に亘って循環させ、シールド機１の掘進に伴って前記チ
ャンバー２に取り込まれた掘削土砂の流動性と止水性を
確保してトンネルを掘削する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は地下水圧の高い砂礫層に
おいて土圧系シールド工法を適用する場合に、加泥材等
を用いないで地下水の循環によってシールドトンネルを
掘削する方法に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】土圧系シールド工法において、掘削土は
適宜な塑性流動性と止水性を有することが要求される。
即ちシールド機のチャンバー内において切羽全体に土圧
が一様に作用し、かつ密閉室内において閉塞状態を生起
しないために適度な流動性を有し、高水圧下での施工で
は排土機構を構成するスクリューコンベアの排土ゲート
付近での噴発現象を防止するための止水特性を有してい
ることが必要である。

【０００３】従来，切羽の安定が難しいといわれている
滞水砂礫層において、土圧系のシールド工法を適用する
場合には、細粒土分の不足を補うために、加泥材をチャ
ンバー内やカッター前面に注入し、シールド機の掘進に
伴ってチャンバーに取り込まれた掘削土と加泥材を攪拌
混合することによって流動性と止水性を持たせる方法が
とられてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の土圧系シー
ルド工法では、加泥材等の混合攪拌による土質改良効果
により、滞水砂礫層のような地盤でも安全確実に施工で
きるようになってきている。しかし近年、建設発生土が
問題となってきている。即ちベントナイト等の加泥材の
使用に伴って多量の泥土混じりの掘削残土を発生させる
従来のシールド工法は、大都市近郊における処分場の不
足から、残土処理の面において大きな問題を生起してい
る。

【０００５】本発明は前記従来技術の有する問題点に鑑
みて提案されたもので、その目的とする処は、加泥材等
の添加材を一切使用せず、地山の土質状態のままで掘削
することによって、シールド工事によって発生する建設
発生土の再利用を容易ならしめる地下水の循環によるシ
ールドトンネルの掘削方法を提供する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明に係る地下水の循環によるシールドトンネルの
掘削方法によれば、地下水をシールド機のチャンバー、
及び同チャンバーに接続するスクリューコンベア、及び
前記シールド機内のチャンバー後方に配設された水槽、
並に前記チャンバー間に亘って強制的に循環させ、シー
ルド機の掘進に伴って前記チャンバーに取り込まれた掘
削土砂の流動性と止水性を確保してトンネルを掘削する
ものである。

【０００７】

【作用】シールド機のチャンバー内において、攪拌翼に
抵抗するのは土のせん断強度で、このせん断強度の大き
さは土粒子間の有効応力に支配され、有効応力が小さく
なるとせん断強度も低下する。而して本発明においては
前記したようにチャンバ内→同チャンバに接続するスク
リューコンベア→シールド機内におけるチャンバ後方に
配設された水槽→チャンバ内に亘って地下水を強制的に
循環させることにより、前記チャンバー内に強制的に過
剰間隙水圧を発生させることによって、土の有効応力は
小さくなり、チャンバー内の攪拌翼に抵効する土のせん
断応力が急激に低減して流動性を持った土のような状態
となる。

【０００８】一方、前記スクリューコンベア内では数個
所にポーラストーンを用いて地下水のみ徐々に排水する
と水圧は低下し、排土口付近において殆んど水圧が無い
状態となり、噴発現象を発生することはなくなる。この
ように地下水を循環させることによって、加泥材を添加
したときと同じように流動性と止水性を確保してシール
ドトンネルを掘削することが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下本発明を図示の実施例について説明す
る。サイドプラグ方式の排土機構を用いたシールド工法
では、シールド機１のチャンバー２に接続され、途中に
数個所の排水孔（ポーラストーン）３を有するスクリュ
ーコンベア４内を高水圧で移動する地下水は、同時にシ
ールド機１の掘進に伴ってチャンバー２に取り込まれ、
地下水とともに移動する掘削土砂によって徐々に減圧さ
れ、プラグゾーン５によって完全に止水してから掘削土
砂は図示せぬ排土ゲートよりベルトコンベア６を介して
排土される。

【００１０】しかし掘削土砂が砂礫質土の場合には十分
な止水効果が期待できないので、スクリューコンベア４
に設けられた前記排水孔３を介して自然排水し、高圧の
地下水を減圧する。このときスクリューコンベア４内を
移動する地下水は土のせん断抵抗を減少してスクリュー
のトルクを小さくする役割を果たしており、また取込口
付近での急激な排水はチャンバー２内の圧力低下を招来
するため好ましくないので、スクリューコンベア４の後
半部分から後に設けられた前記排水孔３によって徐々に
減圧されるものである。一方、プラグゾーン５において
は水分は必要がなく、排出した土は自由水の少ない方が
取扱いが容易になるため、排土口の直前において真空ポ
ンプを用いて矢印ａに示すように強制的に吸引脱水して
から排土する。

【００１１】スクリューコンベア４の外に排水された水
は、一旦シールド機１内におけるチャンバー２の後方に
設置された水槽７に貯溜して減圧し、タービンポンプ８
を用いて再び地下水圧よりも高い水圧にしてチャンバー
２内に矢印ｂに示す如く注入する。このときの注入圧力
は、チャンバー２内において土が容易に攪拌、流動する
ように過剰間隙水圧の大きさを設定する必要がある。土
の有効せん断強度は土質によって変化するので、カッタ
ートルクの大きさが所定の範囲内で掘進するために、注
入圧力を調整することによって土の有効せん断強度を低
下させる必要がある。またカッタフェイス９前における
過剰間隙水圧の上昇は、カッタフェイス９と切羽の摩擦
を減少させ、シールド機１の掘進を円滑ならしめる。図
中１０はセグメント、１１は攪拌翼である。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば前記したように、地下水
をシールド機内のチャンバー、スクリューコンベア及び
シールド機内のチャンバー後方に設置された水槽並に前
記チャンバー間に亘って循環させることによって掘削
し、加泥材等の添加材を一切使用せず、しかも殆んど自
由水のない状態で排土されるため、発生土の処理が非常
に簡単となり、また砂礫質土等の再利用も可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る地下水の循環によるシールドトン
ネルの掘削方法の一実施例の実施状況を示す縦断面図で
ある。

【図２】シールド掘削状況を示す断面図である。

【符号の説明】

１ シールド機 ２ チャンバー ３ 排水孔 ４ スクリューコンベア ５ プラグゾーン ６ ベルトコンベア ７ 水槽 ８ タービンポンプ ９ カッターフェイス １０ セグメント １１ 攪拌翼

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地下水をシールド機のチャンバー、及び
   同チャンバーに接続するスクリューコンベア、及び前記
   シールド機内のチャンバー後方に配設された水槽、並に
   前記チャンバー間に亘って強制的に循環させ、シールド
   機の掘進に伴って前記チャンバーに取り込まれた掘削土
   砂の流動性と止水性を確保してトンネルを掘削すること
   を特徴とする地下水の循環によるシールドトンネルの掘
   削方法。