JPH07324588A - シールド工法およびシールド機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加泥材を加えることにより切羽地山の安定を
図るのに、従来地上に設置した加泥注入設備とそれにと
もなう送泥管が不用となり、長大なシールド工事でも設
備の巨大化を招くことなく、簡単かつ安価に実施でき、
しかも加泥材も少量ですみ、加泥材の種類もカプセルを
変えることで簡単に選定できるので、切羽部地山の急激
な変化に適切に対応できる。 【構成】 チャンバ５を有する土圧系シールド機におい
て、カッターフェース４より前方に突出可能な削孔ケー
シング７と、加泥材を封入し、シールドカッター３によ
り破断可能なカプセル11をこの削孔ケーシング７内を通
り押し出し可能な押し出し装置10とを設け、カプセル11
をシールド機１内よりカッターフェース４より前方にセ
ットし、シールド機１の前進にともないシールドカッタ
ー３でこのカプセル11を破断して内部の加泥材を掘削土
および地下水と混合させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネル施工のシール
ド工法およびシールド機で、特に、シールド機の掘進に
必要な切羽部地山の安定を図る目的の土圧系のシールド
工法およびシールド機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】土圧系シールド工法は、周知のごとく、
シールド機の掘進に伴い回転するカッターで切削され、
カッターチャンバー内に取り込まれた土砂を利用すると
ともに、カッターチャンバー内に取り付けたスクリュー
タイプに排土用機械と、その排土口に装備したスライド
ゲートやロータリーフィーダーなどの排土機構によっ
て、推進量に見合う量だけ連続排土して切羽の安定を図
りながらシールド機を推進することを内容とする。

【０００３】ところで、砂や砂礫などの砂質土地盤では
土の摩擦抵抗が大きく、地下水も豊富で土の透水係数も
高いため、前記のごとき、切削土砂の土圧とその保持機
構でのみ切羽圧力（地下水圧と切羽土圧）に対抗するこ
とが困難であり、また、土砂を切削することで土の流動
性を確保することが不可能である。

【０００４】つまり、シルト分の少ない切削土砂をカッ
ターチャンバ内に充満すると、現在のシールドの推進
力、カッタートルクではシールドを定常状態で推進する
ことが不可能である。また、土砂を切削することで、狭
いカッターチャンバ内を急角度にスクリューコンベアま
で押し上げられるだけの土砂の流動性を確保することが
困難である。

【０００５】このような地盤では、排土ゲートなどの機
械的制御だけでは切羽の安定は確保できないため、水
や、作泥土材、高濃度泥水、泥奨材などの加泥材を切羽
面に加圧あるいは注入し積極的にミキシングを行い、切
削された土砂の性状を変化させ、土砂の流動性と止水性
を確保し切羽の安定が図られる。

【０００６】かかる加泥材は大きな注入設備を地上また
は坑内に設置し、坑内に配管されたパイプによって大量
にシールド機の前面に送泥される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】今後、シールド工事は
長大化の傾向にあり、加泥材の使用量が増大し、また、
設備の巨大化を招く。

【０００８】さらに、切羽部地山の急激な変化に対し、
即時に加泥材の性状を変化させ、対応することは設備上
不可能に近い。

【０００９】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、加泥材を加えることにより切羽地山の安定を図るの
に、長大なシールド工事でも設備の巨大化を招くことな
く、簡単かつ安価に実施でき、しかも加泥材も適量です
み、切羽部地山の急激な変化に適切に対応できるシール
ド工法およびシールド機を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、シールド工法としては、カッターフェース後
方にチャンパーを有するシールド機による土圧系シール
ド工法において、加泥材を封入したカプセルをシールド
機内よりカッターフェースより前方にセットし、シール
ド機の前進にともないシールドカッターでこのカプセル
を破断して内部の加泥材を掘削土および地下水と混合さ
せることを要旨とするものである。

【００１１】また、シールド機としては、第１にカッタ
ーフェース後方にチャンバを有する土圧系シールド機に
おいて、カッターフェースより前方に突出可能な削孔ケ
ーシングと、加泥材を封入し、シールドカッターにより
破断可能なカプセルをこの掘削ケーシング内を通り押し
出し可能な押し出し装置とを設けたこと、第２に押し出
し装置は、削孔ケーシング後端に連通するカプセル挿入
口を有する発進管と、この発進管に後方にシリンダー部
が接続し、ジャッキスプレッダーが該発進管および削孔
ケーシング内を摺動するジャッキとからなることを要旨
とするものである。

【００１２】

【作用】請求項１記載の本発明によれば、切羽部地山に
挿入された加泥材を封入したカプセルをシールド機が前
進することで破壊し、中の液体または粉体による加泥材
が掘削土および地下水と混合されてシールド機のチャン
バ内で切羽を安定させる適切な土砂となる。そして、カ
プセル内には濃縮した加泥材を封入でき、また、性状の
異なる加泥材を封入した数種類のカプセルを容易してお
き、切羽部地山の急激な変化に対してその状況に合った
ものを適切に選定して対応できる。

【００１３】請求項２記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、加泥材を封入したカプセルをシールド機内よ
りカッターフェースより前方にセットするのに、削孔ケ
ーシングを利用して押し出し装置により簡単かつ確実に
行うことができる。

【００１４】請求項３記載の本発明によれば、押し出し
装置はカプセル挿入口を有する発進管とジャッキとから
なるので、このジャッキのジャッキスプレッダーで確実
にカプセルを押し出すことができる。

【００１５】

【実施例】以下、図面について本発明の実施例を詳細に
説明する。図１〜図３は本発明のシールド工法の１実施
例を示す各工程の一部切欠いた側面図、図４は本発明の
シールド機の全体の斜視図である。

【００１６】土圧系のシールド機１は従来と同じくスキ
ンプレートによるシールド機本体２の前面にシールドカ
ッター（カッタービット）３を有するカッターフェース
４を配置し、その後方にチャンバ５を形成するものであ
るが、本発明はカッターフェース４より前方に突出可能
な削孔ケーシング７をこのチャンバ５の後壁となるバル
クヘッド６を貫通するように設ける。

【００１７】そして、この削孔ケーシング７の後端に
は、ロータリージョイント８およびボールバルブ９を介
して押し出し装置10を連結した。この押し出し装置10
は、加泥材の性状を濃縮した液体又は粉体を封入したカ
プセル11を削孔ケーシング７内を通りカッターフェース
４より前方に押し出し可能なもので、削孔ケーシング７
の後端に連通するカプセル挿入口12を有する発進管13
と、この発進管13の後方にシリンダー部14ａが接続し、
さらに、ジャッキスプレッダー14ｂがシリンダー部14ａ
により駆動され、前記発進管13および削孔ケーシング７
内を摺動するジャッキ14とからなる。

【００１８】一方、カプセル11はシールドカッター３に
より破断可能なもので、図５、図６に示すように隔室11
ａに区画され、この隔室11ａを形成する隔壁11ｂは端部
の蓋15を開けて注入した加泥材が全ての隔室11ａに行き
渡るように連通孔11ｃを有する。また、このカプセル11
の長さはセグメント16の１〜数リング分の長さとする。

【００１９】前記削孔ケーシング７はアースオーガまた
はボーリングマシンタイプのものであり、その回転およ
び前進駆動装置や排土機構は周知のものでよく、図示は
省略した。

【００２０】次に、前記シールド機１を用いる本発明の
シールド工法について説明すると、セグメント16の組立
て中に、削孔ケーシング７をカッターフェース４より前
方に押し出して切羽地山を削孔し、カプセル挿入口12を
介して発進管13内にカプセル11をセットする。

【００２１】なお、カプセル11には事前調査または急変
した切羽の土層状況に合う性状で、かつ濃縮された加泥
材を入れたものを選定する。また、ここまではボールバ
ルブ９は閉じられている。

【００２２】そして、該ボールバルブ９を開き、ジャッ
キスプレッダー14ｂがシリンダー部14ａにより伸長駆動
され、前記発進管13および削孔ケーシング７内を摺動し
てカプセル11をカッターフェース４より前方に押し出
す。その際、同時に削孔ケーシング７はシールド機１内
に引き込まれる。

【００２３】これでシールド機１を掘進させれば、加泥
材を封入したカプセル11をシールドカッター３が破壊
し、中の液体または粉体による加泥材が掘削土および地
下水と混合されてシールド機１のチャンバ５内で切羽を
安定させるのに適切な土砂となる。このカプセル11の破
壊は隔室11ａごとに順次行われるので加泥材も適量ずつ
混合される。

【００２４】また、切羽からの湧水が少ない場合はカプ
セル11内の加泥材（薬材）の効果が充分発揮できないこ
ともあるので、その場合は切羽前面に注水し、加泥材の
効果を強制的に引き出す。

【００２５】このようにしてからセグメント16を組立て
る。

【００２６】前記実施例では押し出し装置10はジャッキ
14によるものとしたが、これを圧搾空気や圧力水流によ
るカプセルの押し出し機構を備えるものとすることも考
えられる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように本発明のシールド工法
およびシールド機は、土圧系シールド工法で、加泥材を
加えることにより切羽地山の安定を図るのに、従来地上
に設置した加泥注入設備とそれにともなう送泥管が不用
となり、長大なシールド工事でも設備の巨大化を招くこ
となく、簡単かつ安価に実施できるものである。

【００２８】しかも濃縮された加泥材をカプセルに封入
することで加泥材も少量ですみ、加泥材の種類もカプセ
ルを変えることで簡単に選定できるので、切羽部地山の
急激な変化に適切に対応できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシールド工法の１実施例を示す第１工
程の一部切欠いた側面図である。

【図２】本発明のシールド工法の１実施例を示す第２工
程の一部切欠いた側面図である。

【図３】本発明のシールド工法の１実施例を示す第３工
程の一部切欠いた側面図である。

【図４】本発明のシールド機の１実施例を示す全体の斜
視図である。

【図５】カプセルの縦断側面図である。

【図６】図５のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１…シールド機 ２…シールド機本体 ３…シールドカッター ４…カッターフェー
ス ５…チャンバ ６…バルクヘッド ７…削孔ケーシング ８…ロータリージョ
イント ９…ボールバルブ 10…押し出し装置 11…カプセル 11ａ…隔室 11ｂ…隔壁 11ｃ…連通孔 12…カプセル挿入口 13…発進管 14…ジャッキ 14ａ…シリンダー部 14ｂ…ジャッキスプレッダー 15…蓋 16…セグメント

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カッターフェース後方にチャンバを有す
   るシールド機による土圧系シールド工法において、加泥
   材を封入したカプセルをシールド機内よりカッターフェ
   ースより前方にセットし、シールド機の前進にともない
   シールドカッターでこのカプセルを破断して内部の加泥
   材を掘削土および地下水と混合させることを特徴とする
   シールド工法。
2. 【請求項２】 カッターフェース後方にチャンバを有す
   る土圧系シールド機において、カッターフェースより前
   方に突出可能な削孔ケーシングと、加泥材を封入し、シ
   ールドカッターにより破断可能なカプセルをこの削孔ケ
   ーシング内を通り押し出し可能な押し出し装置とを設け
   たことを特徴とするシールド機。
3. 【請求項３】 押し出し装置は、削孔ケーシング後端に
   連通するカプセル挿入口を有する発進管と、この発進管
   に後方にシリンダー部が接続し、ジャッキスプレッダー
   が該発進管および削孔ケーシング内を摺動するジャッキ
   とからなる請求項２記載のシールド機。