JPH0830399B2 - シールドトンネルの施工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールドトンネルの施
工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から地盤に形成しようとするトンネ
ルの深さに立坑を形成し、この立坑にシールド機を搬入
して組立て、シールド機を推進させ、シールド機の推進
により地盤に形成された孔の壁面にセグメントを配設す
ると共に孔の壁面とセグメントの外面との間の隙間に裏
ごめ材としてモルタルを充填してセグメントと孔の壁面
との間の隙間を埋め、このことにより地山の緩みや崩壊
に伴う地盤沈下を防止し、セグメントにより構成される
トンネルのライニングに止水性を与えて地山からトンネ
ル内への水搾り出しを減少させるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
例においては、孔の壁面とセグメントの外面との間の隙
間にモルタルを充填するので、モルタルの硬化して所定
の止水性を発現するまでに時間がかかり、作業中におけ
るトンネル内への漏水の恐れがあり、また、セグントを
反力にしてシールド機を推進させるのであるが、セグメ
ントを孔の内壁の地山と一体化するために隙間に充填さ
れたモルタルが硬化して所定の強度を発現するまでに時
間がかかるので、シールド機をモルタルが硬化した後推
進させるようにするには時間がかかり、また、モルタル
の未硬化の状態で推進させれば、充分な反力が得られな
い場合があるという問題がある。

【０００４】更に、孔の壁面とセグメントの外面との間
の隙間に充填するモルタルを充填するに当たり、地上に
設置したモルタル製造プラントからホース等で供給する
場合、トンネルの造成が進み、立坑からの距離が長くな
ると、途中で詰まったりするおそれがあり、これを防止
するには水の比率を高くして粘度を低下させる必要があ
り、このように水の比率を高くすると孔の壁面とセグメ
ントの外面との間の隙間に充填した場合における硬化時
間が更に長くなり、また、強度の面でも好ましくないと
いう問題がある。

【０００５】本発明は上記の従来例の問題点に鑑みて発
明したものであって、その目的とするところは、孔の壁
面とセグメントの外面との間の隙間に充填した裏ごめ材
の硬化が速く、更に、配管が詰まったりしにくいシール
ドトンネルの施工法を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の従来例の問題点を
解決して本発明の目的を達成するために、本発明のシー
ルドトンネルの施工法は、シールド機１の推進により地
盤２に形成された孔３の壁面４に沿ってセグメント５を
配設すると共に孔３の壁面４とセグメント５の外面との
間の隙間６に粉体状態のセメントと炭酸ガスとを注入す
ることを特徴とするものである。

【０００７】また、地上に設置したセメント粉体供給装
置７から地下のセグメント５と孔３の壁面４との間の隙
間６への注入部８にセメント粉体供給用配管９を通じて
セメント粉体Ｓを移送し、このセメント粉体供給用配管
９の地下のセグメント５と孔３の壁面４との間の隙間６
への注入部８の近くにおいて炭酸ガスをセメント粉体供
給用配管９に供給することも好ましい。

【０００８】

【作用】上記のような方法の本発明によれば、孔３の壁
面４とセグメント５の外面との間の隙間６に粉体状態の
セメントと炭酸ガスとを注入することで、注入された粉
体状態のセメントは隙間６内において隙間６内の地下水
と水和反応して硬化するものであり、この際、隙間６内
に注入された炭酸ガスがセメントと水との混合液と反応
して発熱し、セメントと水との早硬化に寄与する。ま
た、炭酸ガスが孔３の壁面４から地盤２内に先行浸透
し、この炭酸ガスの先行浸透に続いてセメントと水との
混合液が浸透し、このことにより周辺地盤をセメント液
により地盤改良を行うことになる。また、隙間６に注入
されるセメントが粉体状態で注入されるので、硬化に要
する時間がより短くなり、更に、地上に設置したセメン
ト粉体供給装置７から地下のセグメント５と孔３の壁面
４との間の隙間６への注入部８にセメント粉体供給用配
管９を通じてセメント粉体Ｓを移送し、このセメント粉
体供給用配管９の地下のセグメント５と孔３の壁面４と
の間の隙間６への注入部８の近くにおいて炭酸ガスをセ
メント粉体供給用配管９に供給することで、孔３の壁面
４とセグメント５の外面との間の隙間６に充填する裏ご
め材であるセメントの取扱いが容易で、モルタルのよう
な液状態のものを地上のプラントで作成してトンネルの
奥まで移送するものに比べて、トンネル工事が進み、立
坑から遠く離れても、セメント粉体供給用配管９を延長
するのみでよくて、途中で詰まって硬化するようなおそ
れがないものである。また、水和反応に必要な水はセグ
メント５と孔３の壁面４との間の地下水でまかなうの
で、あらかじめ水を含んでいないことになり、注入休止
中であっても配管内での硬化のおそれがないものであ
る。そして、炭酸ガスは注入部８の近くにおいて供給す
ることで、セメント粉体供給用配管９によりセメント粉
体Ｓを移送している際にセメント粉体Ｓが炭酸ガスの影
響により硬化作用を起こさないようにできることにな
る。

【０００９】

【００１０】

【実施例】以下本発明を添付図面に示す実施例に基づい
て詳述する。シールドトンネルを造成するには、まず、
地盤２に地上から立坑１０を形成し、この立坑１０にシ
ールド機１を搬入して組立て、次に、このシールド機１
の推進により地盤２を横方向に掘削して孔３を形成し、
この孔３の壁面４に沿ってセグメント５を配設すると共
に孔３の壁面４とセグメント５の外面との間の隙間６に
裏ごめ材を注入することにより行うものである。

【００１１】シールド機１の一例を示すと、例えば、図
３に示すように、基体１１の前部に前面部に切刃部１２
を有するカッターホイール１３を設けてあり、また、基
体１１の外周部には筒体１４が設けてあり、筒体１４の
後端部にはテールシール１４ａが設けてある。基体１１
にはシールド用ジャッキ１５が設けてある。図３におい
て１６は掘削した土砂を搬出するためのスクリュー式排
土機などの掘削土搬出手段である。

【００１２】上記のような構成のシールド機１により地
盤２を掘削した後、筒体１４の後部内でプレキャストコ
ンクリート製や鋼板製のセグメント５をリング状に組み
立てる。ここで、筒体１４は地盤２に形成された孔３の
壁面４に接しているが、セグメント５をリング状に組み
立てた場合、筒体１４が接している孔３の壁面４とリン
グ状に組み立てられるセグメント５の外周面との間には
テールボイドと称される隙間６が形成される。そして、
この隙間６には裏込め材が注入されるが、本発明におい
ては、裏ごめ材として粉体状態のセメントと炭酸ガスと
を注入し、水和反応に必要な水はセグメント５と孔３の
壁面４との間に孔３の壁面４側から発生する地下水でま
かなうことに特徴がある。

【００１３】ここで孔３の壁面４とセグメント５の外面
との間の隙間６に注入されるセメントとしては粉体状態
で注入されるものである。図１にはセメント粉体の供給
のシステムが示してある。地上にはセメント粉体供給装
置７が配置してあり、このセメント粉体供給装置７と、
地下のセグメント５と孔３の壁面４との間の隙間６への
注入部８とがセメント粉体供給用配管９により接続して
ある。注入部８は例えば図２に示すようにセグメント５
に設けた注入口１７に注入部８となるノズルが着脱自在
にはめ込んである。セメント粉体供給用配管９は地上の
セメント粉体供給装置７から立坑１０内を通り、更に孔
３内に導入されており、シールド機１が推進し、新しい
セグメント５をセットする毎に、セメント粉体供給管９
を延長してその先端の注入部８となるノズルを該当する
セグメント５の注入口１７に着脱自在に取付けるのであ
る。地上には更に炭酸ガス供給装置１８が配置してあ
り、この炭酸ガス供給装置１８から導出された炭酸ガス
供給用配管１９の先端部がセメント粉体供給用配管９に
注入部８の近くにおいて接続してある。セメント粉体供
給装置７からセメント粉体供給用配管９を通じて注入部
８にセメント粉体Ｓが移送されるが、この場合、空気を
圧送することでセメント粉体Ｓを圧送して注入部８から
噴出してセグメント５の注入口１７からセグメント５と
孔３の壁面４との間の隙間６にセメント粉体Ｓを圧入す
るのであり、更に、炭酸ガス供給装置７から圧送した炭
酸ガスをセメント粉体供給用配管９に注入部８の近くに
おいて圧送することで隙間６に圧入されるセメント粉体
Ｓに炭酸ガスを混入するのである。隙間６に圧入された
セメント粉体Ｓは隙間６内において隙間６内の水分と反
応して硬化してセメントの硬化体２０により隙間６を充
填すると共にセメントの硬化体２０とセグメント５とに
よりシールドトンネルのライニンクが構築されるのであ
るが、この場合、隙間６内に注入された炭酸ガスがセメ
ントと水との反応に更に作用して発熱し、セメントと水
との早硬化に寄与することになる。また、炭酸ガスは孔
３の壁面４から地盤２内に先行浸透し、この炭酸ガスの
先行浸透に続いてセメントと水との混合液が浸透し、こ
のことにより周辺地盤をセメント液により地盤改良する
ことになり、また、地盤改良された周辺地盤とセメント
硬化体２０とセグメント５とが一体化されることにな
る。

【００１４】セメントと炭酸ガスとの混合物を隙間に充
填した後、セグメント５又はセグメント５の支保材にシ
ールド用ジャッキ１５を押し付けてシールド機１を推進
して孔３を掘り進めて行く。そして、シールド機１の推
進により新たに地盤２に孔３の延長が形成され、この孔
３の壁面４に沿って更にセグメント５を配設すると共に
前述のセメント粉体供給用配管９の先端の注入部８を構
成するノズルを新たなセグメント５の注入口１７に接続
し直して孔３の壁面４とセグメント５の外面との間の隙
間６にセメント粉体と炭酸ガスとを注入するのである。
ここで、セグメント５の注入口１７には逆止弁を設けた
り、あるいは注入部８を構成するノズルを抜き取った後
の注入口１７を任意の遮蔽材により遮蔽したりする。

【００１５】上記実施例ではセグメント５に注入口１７
を設けてこの注入口１７にセメント粉体供給用配管９の
先端の注入部８を構成するノズルを接続して孔３の壁面
４とセグメント５の外面との間の隙間６にセメント粉体
と炭酸ガスとを注入する例を示したが、図４のように筒
体１４の後端部に注入部８を設けて隙間６にセメント粉
体と炭酸ガスとを注入するようにしてもよい。

【００１６】また、炭酸ガス供給装置１８や炭酸ガス供
給用配管１９の途中に加熱手段を設けて 炭酸ガスを加
熱して供給してもよい。炭酸ガスを加熱して供給する
と、隙間６内においてセメントと水との混合液と炭酸ガ
スとの反応がより促進してセメントの早硬化がより促進
されることになる。また、添付図面に示す実施例におい
ては、セメント粉体供給用配管９に注入部８の近くにお
いて炭酸ガス供給用配管１９を接続して炭酸ガスをセメ
ント粉体供給用配管９に供給するようにした実施例が示
してあるが、セグメント５と孔３の壁面４との間の隙間
６にセメント粉体と炭酸ガスとを別々に注入して隙間６
内で混合するようにしてもよい。

【００１７】また、セメント粉体供給用配管９に炭酸ガ
ス供給用配管１９を接続する実施例の場合、前述のよう
にセメント粉体供給用配管９に注入部８の近くにおいて
炭酸ガス供給用配管１９を接続してセメント粉体を移送
するセメント粉体供給用配管９に炭酸ガスを供給する
と、地上のセメント粉体供給装置７から注入部８までの
セメント粉体供給用配管９の長さが長くなっても、この
長いセメント粉体供給用配管９をセメント粉体が移送さ
れる際にセメント粉体が炭酸ガスの影響により硬化作用
を起こさず、セメント粉体供給用配管９内でセメント粉
体が硬化して詰まったりするのを防止できるので好まし
い。しかしながら、セメント粉体と炭酸ガスとの混合を
より効果的に行う必要がある場合等にはセメント粉体供
給用配管９の途中の任意の箇所に炭酸ガス供給用配管１
９を接続したり、あるいはセメント粉体供給装置７から
セメント粉体をセメント粉体供給用配管９を通じて移送
する際に炭酸ガスをコンプレッサで圧送し、この炭酸ガ
スの流れによりセメント粉体を移送するようにしてもよ
い。

【００１８】

【発明の効果】本発明にあっては、上述のように、シー
ルド機の推進により地盤に形成された孔の壁面に沿って
セグメントを配設すると共に孔の壁面とセグメントの外
面との間の隙間に粉体状態のセメントと炭酸ガスとを注
入するので、配管途中で詰まって硬化するようなおそれ
がなく、また、水和反応に必要な水はセグメントと孔の
壁面との間の地下水でまかなうので、あらかじめ水を含
んでいないことになり、注入休止中であっても配管内で
の硬化のおそれがないものである。そして、炭酸ガスは
注入部の近くにおいて供給することで、セメント粉体供
給用配管によりセメント粉体を移送している際にセメン
ト粉体が炭酸ガスの影響により硬化作用を起こさないよ
うにできることになる。また、セメント粉体は隙間内に
おいて隙間内の水分と反応して硬化するのでモルタルや
セメントミルクの状態で隙間に注入する場合に比べて隙
間内における水の比率が少なく硬化に要する時間がより
短くなるものである。しかも粉体状態のセメントが隙間
内の水分と反応して硬化する際、隙間内に注入された炭
酸ガスがセメントと水との混合液と反応して発熱し、セ
メントと水との早硬化に寄与し、この結果、隙間内に充
填されたセメント硬化体が短時間で所定強度を発揮する
と共に所定止水性を発揮でき、地盤の陥没を防止できる
のはもちろんのこと、シールド機によるシールドトンネ
ルの形成工期を短縮できると共にトンネル内への浸水が
防止でき、更に、隙間に注入された炭酸ガスが孔の壁面
から地盤内に先行浸透し、この炭酸ガスの先行浸透に続
いてセメントと水との混合液が浸透し、このことにより
周辺地盤をセメント液により地盤改良を行うので、周辺
地盤と隙間に充填されたセメント硬化体とセグメントと
が一体化してより強度の強く且つ止水性の高いライニン
グが形成できるものである。

【００１９】また、地上に設置したセメント粉体供給装
置から地下のセグメントと孔の壁面との間の隙間への注
入部にセメント粉体供給用配管を通じてセメント粉体を
移送し、このセメント粉体供給用配管の地下のセグメン
トと孔の壁面との間の隙間への注入部の近くにおいて炭
酸ガスをセメント粉体供給用配管に供給するものにおい
ては、孔の壁面とセグメントの外面との間の隙間に充填
する裏ごめ材であるセメントの取扱いが裏ごめ材をモル
タルやセメントミルクとした場合に比べて容易となり、
特に、トンネル工事が進み、立坑から遠く離れても、セ
メント粉体供給用配管を延長するのみでよくて、途中で
詰まって硬化するようなおそれがないものであり、ま
た、炭酸ガスは注入部の近くにおいて供給することで、
セメント粉体供給用配管によりセメント粉体を移送して
いる際にセメント粉体が炭酸ガスの影響により硬化作用
を起こさないようにでき、いっそうセメント粉体供給用
配管が詰まりにくく、また水和反応に必要な水はセグメ
ントと孔の壁面との間の地下水でまかなうので、あらか
じめ水を含んでいないことになり、注入休止中であって
も配管内での硬化のおそれがなく、この結果、セメント
粉体供給用配管の管理が煩雑とならないものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体を示す概略説明図であ
る。

【図２】同上の隙間部分にセメントと炭酸ガスとを注入
している状態の断面図である。

【図３】同上に用いるシールド機の一例を示す概略断面
図である。

【図４】同上の隙間部分にセメントと炭酸ガスとを注入
している状態の他の実施例の断面図である。

【符号の説明】

１ シールド機 ２ 地盤 ３ 孔 ４ 壁面 ５ セグメント ６ 隙間 ７ セメント粉体供給装置 ８ 注入部 ９ セメント粉体供給用配管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド機の推進により地盤に形成され
   た孔の壁面に沿ってセグメントを配設すると共に孔の壁
   面とセグメントの外面との間の隙間に粉体状態のセメン
   トと炭酸ガスとを注入することを特徴とするシールドト
   ンネルの施工法。
2. 【請求項２】 地上に設置したセメント粉体供給装置か
   ら地下のセグメントと孔の壁面との間の隙間への注入部
   にセメント粉体供給用配管を通じてセメント粉体を移送
   し、このセメント粉体供給用配管の地下のセグメントと
   孔の壁面との間の隙間への注入部の近くにおいて炭酸ガ
   スをセメント粉体供給用配管に供給することを特徴とす
   る請求項１記載のシールドトンネルの施工法。