JPS6183800A - 気泡混入ずりの処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、シールド式トンネル掘進において切羽地盤の
ロータリカッタに対する掘削抵抗の軽減またはすりに対
する流動性および止水性の付与のために、シールド本体
の隔壁前方でＪｔＩｍまたはすりに起泡剤または起泡剤
と増粘剤とを気泡処理し１’）た気泡を注入または旧す
−することにより、気泡が混入したずりの処理方法に関
する。

（従来技術） 起泡処理においては、起泡剤の水溶液を用いる場合と、
起泡剤と増粘剤との混合物の水溶液を用いる場合とがあ
る。いずれの場合も気泡が混入したずり中から気泡を完
全に消去するには時間的経過を待つかまたは消泡を促す
ためのてだてを講する必要がある。起泡剤のみ使用の場
合に比較して、起泡剤と増粘剤とを併用する場合、安定
性の高い気泡、いわゆる強い気泡を生じさせて切羽地盤
のロータリカフタに対する掘削抵抗のより一層の軽減と
シールド本体の隔壁前方の加圧域におけるずりの流動性
および止水性のより一層の向上を図ることができるが、
この場合の消泡には、前者の場合に比較してより多くの
時日を要する。したがって、いずれの場合にも、消泡を
促進するために、シールド本体の加圧域からその後方の
大気圧域への放出に先立ちまたはその後において気泡混
入ずりに消泡剤を添加することが有利である。

ところで、気泡は　起泡剤水溶液の粘性に応じた安定性
を有するが、消泡剤のみの使用によっては上記安定性を
決定づける起泡剤水溶液の粘性を十分に低下させること
ができず、このため、完全な消泡または迅速な消泡を得
ることができなかった。

（目的） し、たがって１本発明は起泡処理または気泡混入処理に
よってずりに混入した気泡を完全に消去することを目的
とする。

（ｍ成および作用効果） 本発明は、基本的に、シールド本体の隔！！！前方で地
盤またはずりに起泡剤を起泡処理して得た気泡を注入ま
たは付与することにより、気泡が混入したずりに、隔壁
後方において粘性低下剤と消泡剤とを用いて消泡処理を
施すことにより、気泡を形成する起泡剤の粘性を粘性低
下剤が低下させて気泡を不安定な状態におき、この状態
下で伊泡剤が作用することにより、気泡を早期にしかも
完全に消去することを特徴とする。

また１来光ＩｊＪは、シールド本体の隔壁前方で地盤ま
たはずりに起泡剤と増粘剤とを起泡処理して得た気泡を
注入または付与することにより、気泡が混入したずりに
、隔壁後方において粘性低下剤と消泡剤とを用いて消泡
処理を施すことにより、気泡を形成する起泡剤および増
粘剤の粘性を粘性低下剤が低下させて気泡を不安定な状
態におき、この状態下で消泡剤が作用することにより、
気泡を早期にしかも完全に消去することを特徴とする。

（実施例） 本発明が特徴とするところは、図示の実施例についての
以下の説明により、さらに明らかとなろう。

本発明において処理の対象となるすりに混入される気泡
には二つの種類がある。すなわち、起泡剤の水溶液によ
って形成される気泡と、起泡剤および増粘剤の水溶液に
よって形成される気泡とである。前記増粘剤には気泡の
安定性をより向上させるという性質があり、このため、
後者の気泡は前者の気泡に比べて、壊れあるいは割れに
くい。

以下の説明においては、後者すなわちずりに混入される
気泡が起泡剤および増粘剤を用いて形成される場合につ
いて述べるが、前記起泡剤および増粘剤に代えて起泡剤
を用いて気泡を得る場合にも、起泡剤および増粘剤に関
する設備、例えば後記管２８，３０、開口２６．３２等
は、気泡の供給の用に供される。

；ｆｓ　１　図ニ示ｆ　シー　ルド式トンネルｕＡａｌ
ｌｔｆｆｉｌ。

は、そのシールド本体１２の後部に、セグメント１４に
反力を担わせてシールド本体１２を推進させるジヤツキ
１６を備え、また前部には回転カッタヘッド１８を支承
すると共にシールド本体内を前方の加圧域２０と後方の
大気圧域２２とに分かつ隔壁２４を備える。

カッタヘッド１８には、起泡剤および増粘剤の混合水溶
液と高圧空気とを混合する起泡処理により得た気泡を供
給するための管２８が配管されている。管２８は、カッ
タへ一２ド１８の回転軸を経てカッタフェイスに伸び、
該カッタフェイスからリ」羽に向けられた複数の開口２
６を有する。また、隔壁２４にも気泡を供給するための
複数の管３０が連結されており、管２８および管３０の
端部は、それぞれ、切羽地盤および隔壁前方に受は入れ
たずりに、安定性に富む気泡を与えあるいは前記ずりに
安定性に富む気泡を供給するための開ｏ２６，３２に帰
している。さらに、隔壁２４には、すりと気泡とのロー
タリカッタによる撹拌。

混合をさらに促進するために、複数の７ジテータ３４が
設けられている。

起泡剤とじては１例えば、ホゾリス物産Ｃ株）のホゾリ
スＮｏ、　５０５　（商品名）がある。

また、前記増粘剤の例として水溶性の高分子材料がある
。この水溶性の高分子材料には、植物系に属するアラビ
ヤゴム、トラガントゴム、アルギン酸塩、コーンスター
チ等および動物系に属するゼラチン、カゼイン等の天然
物と、加工および変性デンプン系に属する可溶性でんぷ
ん、カチオンでんぷん等およびセルロース系に属するＣ
ＭＣ（カルボキシメチルセルロース）、ＭＣ（メチルセ
ルロース）、ＩＩＩＥＧ（ヒドロキンエノールセルロー
ス）τの半天然物と、ビニル系に属するＰＶＡ　（ポリ
ビニルアルコール）、ＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）
等、およびＰＥ０（ポリエチレンオキザイド）、ポリリ
ン酸塩等の合成物とがある。

前記した１ｊ！ｌ進装こによれば、切羽地盤はカッタフ
ェイスから供給された気泡がカッタフェイスと切羽地盤
との間に介在するすることによりカッタの掘削抵抗が減
じ、またこうして掘削された土砂中に含まれる前記気泡
または掘削土砂に隔壁側で供給される気泡がすりを流動
化させる。また、このすりは、へどろ状を呈し、液密性
および気密性に富むことから、加圧域２０の圧力降下を
きたすことなく大気圧域２２へずり出しする上で有利で
あるという性質を有する。

未発Ｉ１１の図示の実施例によれば、隔壁２４には大気
圧域２２に設置されたスクリューコンベア３６が内部を
加圧域２０に連通させて取り付けられる。このスクリュ
ーコンベア３６は、すりを隔’Ｍ　＋ｉｉｊ力の加圧域
２０から後方の大気圧域２２へ排出する中間的な排出域
を構成し、スクリュー二ンへ７３６にはそのケーシング
３８およびシャフト４０を経て内部に消泡剤および粘性
低下剤を供給する装置４２が連結されている。

供給装置４２は、消泡剤と粘性低下剤との混合物の供給
源４２ａおよびこれに接続された管４２ｂ　、４２ｃを
含む、管４２ｂ、４２ｃは、スクリューコンベア３６の
全長の、隔壁側から約三分の−の位置で消泡剤および粘
性低下剤をすりに添加するように、ケーシング３８およ
びシャフト４０にそれぞれ開口３８ａおよび４０ａが設
けられている。

スクリューコンベア３６は、隔壁２４とは反対側の端部
に開閉ｓ４４を備え、該開閉部の下方にはすり出し用の
ベルトコンベア４６が設置されている。

スクリューコンベア３６内に切羽掘削、シールド本体１
２の推進およびこれに伴う加圧域２０中の圧力と昇に従
って入り込んだ気泡混入すりは、ケーシング３８内を送
られてそのほぼ５分の−の範囲を移動したところで、管
４２　ｂ　、　４．２　ｃを経て供給される消泡剤およ
び粘性低下剤の添加を受け、スクリューシャフトの回転
によって生じる送りと撹拌の作用を受けて、ずりと消泡
剤と粘性低下剤とが混合し、その結果、消泡し、また、
起泡に際し使用された起泡剤および水溶性の高分子材料
はそれらの粘度が水とほぼ同程度まで低下され、切羽地
盤にあったと同一の自然の土砂の状態に戻る。

起泡剤を用いて得られる気泡の場合には、粘性低下剤の
作用により起泡剤の粘度が低下され、前記起泡剤および
水溶性の高分子材料の場合におけると同様、すりは自然
の土砂の状態に戻る。

気泡混入ずりは、その流動性のために、スクリューコン
ベア３６から急激に排出されるおそれがあるが、＋ｉη
記のように消泡されることにより、圧密を生じて急激な
排出が防止される。

消泡剤と粘性低下剤とはこれらを予め混合したものを供
給源４２ａから添加し、またはそれぞれを別々に同時に
あるいは順次に添加する。消泡剤としては１例えば、気
泡を非イオン活性剤のポリオキシ化合物またはスルホン
化合物から成る空気連行剤の使用によって生じさせた場
合、エチルアルコール、東邦化学工業（株）製のプロナ
ール２４００（商品名）のような界面活性剤等を用いる
ことができる。粘性低下剤としては、増粘剤である水溶
性高分子材料が天然物または半天然物のときは、でんぷ
ん加水分解酵素および蛋白質加水分解酵素（アミラーゼ
、プロテアーゼ等）、セルロース加水分解酵素（セルラ
ーゼ等）、＃（塩酸、硫酸等）、塩（塩化物、硫酸塩、
炭酸塩等）、多価金属イオン（鉄、クロム、ニッケル等
）等が好ましい、なお、酵素は酸性の環境下で高活性を
呈し、高温度下で反応速度の上昇がみられることから、
前記酵素の使用に際しては、ずりに酸を添加しあるいは
ずりを加熱することが望ましい、また、水溶性高分子材
料が合成物のときの粘性低下剤としては、酸（塩酸、硫
酸等）、塩（塩化物、硫酸塩、炭酸塩等）、多価金属イ
オン（鉄、クロム、ニッケル亨）、酸化剤（塩素、過酸
化水素、過マンガン酸塩、過硫酸ｊ１五等）等がｔｌｆ
ましい。

排出域であるスクリューコンベア３６内で消泡剤および
粘性低下剤と混合されて消泡したずりは、開ｒｊＩｌ　
４４へ向は移動する間に次第に圧密し　スクリューコン
へ７３６内全域に気泡混入ずりが充満すると同様の止水
性を維持することができる。したがって、開閉部４４を
開放して無気泡状１ｓに復したすりを大気圧域２２中の
ベルトコンベア４６上に放出しても加圧域２０内に圧力
降下を招くことはなく、切羽の安定に必要な所定の圧力
を維持することができる。

第２図に示す例は、加圧域２０と連通ずる排出域を回転
ドラム型のずり出し！Ｊ、ａ３７によって構成した例を
示す、このすり出し装置は、特公昭５３−３６２５７号
公報に開示されたと同様の構造を有し、隔壁２４に結合
されケーシング３８内にあって駆動回転されるドラム３
９とを備え、該ドラムには内部を偏心的に横切る仕切板
４１とドラム３９内にすりを受は入れかつ排出するため
ｑ開口４３とが設けられており、また前記ケーシング３
８には開閉部４４が設けられている。

ドラム３９の時計方向への角度的回転によって加圧域２
０かう開口４３を経てドラム３９の内部に受は入れられ
たずりには、ドラム３９の引き統〈回転により開口４３
に供給波ｆ１４２の管４５から供給される消泡剤および
粘性低下剤が添加される。ドラム３９のさらに引き続く
角度的回転によりｆｌｆｆｉ２図に示す位置すなわち開
口４３が開閉部４４と整合する位置に至る間にすりと消
泡剤と粘性低下剤とが攪拌混合され、すり中の気泡は消
去される。その後、ドラム３９が図示の位置に停止する
間に開閉部４４が開放されると、無気泡°イヒしたずり
はドラム３９からケーシング３８の開閉部４４を経てベ
ルトコンベア４６上に放出され、引き続き大気圧域２２
を後方へ搬出される。

：ｆＳ３〜６　ｒｆ４ハ、気８ｉ入ｆ　！ｊ　’ｅ）Ｊ
ｒｌ圧Ｍ　２０　カら、その圧力低下を防止しつつ、大
気圧域２２に気泡混入のまま排出したのち、シールド本
体１２内もしくは坑道内でＩｎ泡削８よび粘性低ト削に
ょる消泡処理を施し、あるいはへどろ状を呈する気泡混
入ずりの流動性を活用して加圧域２０から直接地上に設
けた設備へ圧送し、ここで大気圧域２２に放出して消泡
処理を行う実施例を示す。

まず、第３図の装δは、隔壁２４に取り付けられ、加圧
域２０に連通ずる排出管５０を有し、その端部には加圧
域２０に所定の圧力を維持しつつずりを排出することが
できる排出機構５２および排出口５４を備える。排出口
５４下にはずりトロ５６が配置され、シールド本体１２
の推進に従って排出管５０内に受は入れられた気泡混入
ずりは、排出機構５２の作動により有気泡状態で管外に
排出され、ずリトロ５６によりシールド本体１２外に搬
出される。その後、坑道内もしくは地上に設置したずり
溜め中で消泡剤および粘性低下剤と撹拌混合される。勿
論、第４図に示すように、排出Ｌ′ｒｒ５０Ｌ７）排出
口５４下にずりを受けてこれに消泡剤および粘性低下剤
を添加し、攪拌混合するために、供給？Ｃ置４２が接続
されたすり溜め５５を設けてもよい。

次に、第５，６図は、第３図に示した気泡混入ずりの排
出管５０１通長し、坑道５７ａ、５７ｂを経て地上の処
理設備５８に接続した例を示す。

管５０にはずり圧送用のポンプ６０が設置され、管５０
の端部近傍にはロータリバルブ６２が設けられており、
気泡混入ずりは管内圧力、ひいては加圧域２０内の圧力
降下なしにずり溜め５５中に放出される。ずり溜め５５
では、供給装置４２から送られる消泡剤および粘性低下
剤がずりに添加され、これらの攪拌混合により、すりは
無気泡状態に帰し、その後、ホッパ６４に移され、ダン
プトラックのような通常の土砂Ｍｌｌ１手段により土捨
場へ搬送される。

また、第６図に示す設備は、Ｓ１図および第２図に示す
例に適用することができ、これにより、大気圧域での消
泡処理を施すことができる。すなわち、ずりの搬送手段
であるベルトコンベア４６に代えて、排出管５０をスク
リューコンベア３６の開閉部４４（第１図）またはすり
出し装ｆｉ３７の開１２′１部４４（！ｆｉ２１Δ）に
破綻することができる。この場合、第１図および第２図
に示された消泡剤および粘性低下剤の供給装置４２は必
要でない。

木発す１によれば、すり中に混入されている気泡が、増
粘剤を含まない起泡剤水溶液により形成されている場合
、粘性低下剤の作用により、気泡を形成する起泡剤水溶
液の粘性が低下され、消泡剤の作用により、迅速にかつ
完全に消去される。

また、気泡が増粘剤を含む起泡剤の水溶液により形成さ
れている場合、消泡剤と共に添加さ少Ｃ”粘性低下剤の
作用により、すり中の気泡を覆って気泡の高安定性を保
障する水溶性の高分子材料のような増粘剤の粘性が著し
く低下し、これにより気泡は不安定な状態下におかれ、
消泡剤の作用により、この場合にも気泡は迅速にしかも
完全に消去される。

したがって、また、消泡後のすり中に含まれる、起泡に
際し使用された起泡剤の粘性または起泡剤と増粘剤との
粘性も著しく低く、消泡処理を施されたすりは、通常の
掘削土砂としての性状を備え、その取り扱いおよび土捨
場に格別な規制を受けることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に供されるシールド式トンネル礪
ａ装置の一例を示す概略的な縦断面図。 第２図、第３図、第４図および第５図は第１図に示した
装置の変形例を示す縦断面図、第６図は消泡設備を地上
に設けた例を示す概略図である。 １０：シールド式トンネル掘進装置。 Ｉ２；シールド本体、　　１８：カッタヘッド、２θ　
加圧域、　　　　　２２二大気圧域、２４・隔壁。 代理人　弁理士　松　水　官　行 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 ｐ　　　統　　　補　　　正　　　占 昭和５９年１１月１λ日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）シールド本体の隔壁前方で地盤またはずりに起泡
   剤を起泡処理して得た気泡を注入または付与することに
   より気泡が混入したずりに、隔壁後方において粘性低下
   剤と消泡剤とを用いて消泡処理を施すことを特徴とする
   、シールド式トンネル掘進における気泡混入ずりの処理
   の方法。
2. （２）シールド本体の隔壁前方で地盤またはずりに起泡
   剤を起泡処理して得た気泡を注入または付与することに
   より気泡が混入したずりに、隔壁後方にあって隔壁前方
   の加圧域に連通する排出域内において、粘性低下剤と消
   泡剤とを用いて消泡処理を施し、次いで消泡したずりを
   隔壁前方の加圧域に所定の圧力を維持する間に隔壁後方
   の大気圧域において前記排出域外に放出することを特徴
   とする、シールド式トンネル掘進における気泡混入ずり
   の処理方法。
3. （３）シールド本体の隔壁前方で地盤またはずりに起泡
   剤と増粘剤とを起泡処理して得た気泡を注入または付与
   することにより気泡が混入したずりに、隔壁後方におい
   て粘性低下剤と消泡剤とを用いて消泡処理を施すことを
   特徴とする、シールド式トンネル掘進における気泡混入
   ずりの処理の方法。
4. （４）隔壁後方にあって隔壁前方の加圧域に連通する排
   出域内において前記消泡処理を施すことを特徴とする、
   特許請求の範囲第（３）項の方法。
5. （５）隔壁後方の大気圧域において前記消泡処理を施す
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第（３）項の方法。