JPS62319B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシールド工法による随道等の掘削作業
時に、シールド機の推進反力、或いは覆工リング
の位置を正確かつ容易に保持せしめるために、シ
ールド機のテールボイドに組立られた覆工リング
セグメント内側からボイド内へ充填袋を無理なく
局部的に膨出せしめて効果的にシールド機を移動
させる方法に関する。

地中に建設される随道などを掘削するには、周
知のようにシールド機を使用しているが、その掘
削作業の状況によつては従来実施されている裏込
め工法で処置することが困難な場合がある。たと
えばシールド機を使用して直進から急カーブを描
いて掘削するような場合、当然のことながら所要
長さを有するシールド機を地中で方向変換するた
めに、その側部を余掘りしてシールド機の後尾を
変位させることが行なわれている。しかし乍ら、
この方向変換のために所要の余掘りを行なうこと
は当然シールド機の周辺に過度の空間を偏在させ
ることになり、従つてシールド機の推進時その安
定性が損われることになり、また曲進時の反力は
既に組み立てた覆工リングに作用するので、どう
してもシールド機の推進時その蛇行やピツチング
現象は回避し難く、当然作業性も直進時に比べて
低下する等多くの問題点がある。

また、掘削地質が軟岩質の地帯や砂礫層などで
ある場合、シールド機により掘削した断面が該シ
ールド機の外径寸法よりも大きく掘削されること
になり、そのためテールボイドが当然大きいので
マシンテール部で組み立てられた覆工リングが機
外に送り出された後直ちに裏込め材の注入を行な
つたのでは、裏込め材がシールド機側に流動する
ことになるためやむを得ず裏込め注入作業が大幅
に遅れて行われることになる。そのために覆工リ
ングは掘削トンネルの軸心に対して蛇行したり、
或いはピツチングしたり、またはこれらの複合さ
れた状態となつたりして覆工リングが正しく埋設
され難くなる等の問題点がある。

そこで斯かる問題点を解決する手段として、裏
込め材のシールド機側への流動を阻止する防壁が
形成されるよう特殊な袋を覆工セグメントの外周
部に全体にわたり仕組んだものを使用する方式が
提案されているが、この形式では袋の膨脹が画一
化して使用に支障を来たすほか、局部填充ができ
ない等の問題点を有する。

このような状況に鑑みて、斯かる問題点を解決
する手段として、シールド機のテールに連接して
順次組み立てた覆工リングと地山との間に裏込め
注入する前段階において、覆工リングのセグメン
ト内側からその背面と地山との間に、裏込め材の
如き早期凝結強度の得られる注入材を、セグメン
トに予め組み合せた袋に注入して該袋を膨出せし
め、この膨出袋を介してボイド部にコブ状の局部
的な固定物を形成し、この膨出したコブによつて
反力を地山に保持させることで、覆工リングの安
定を計り、シールド掘削作業の合理化促進に寄与
する局部固定工法を先願発明により得たのである
が、この工法の実施に際してボイド部に膨出する
袋内に注入の充填材注入圧が比較的高いので、注
入と同時に袋に破損事故が発生した場合、或いは
目的達成状態において必要以上に充填圧を付加し
て凝結開始前に袋を破損するようなことになる
と、局部的な固定ができず、いたずらに注入材を
空間に注ぐだけになり、目的手段を確実に行なつ
ているか否かの確認ができにくいことが判つた。
要するに局部反力保持のための膨出袋が膨出して
地山に対して反力を取り得る状態となることを作
業側で適確に把握できる必要があるも、これを合
理的に確認できないままに、謂うなれば手さぐり
で行なう点で不充分であつた。

本発明にては、このような未解決事項を解消し
て覆工リングの局部固定が作業部分で適確に実施
でき、膨出袋の破損事故を防止すると共に作業者
の感覚だけにたよることなく局部固定のための注
入状態を作業位置で目視して、合理的に作業を遂
行できる局部固定方法を提供することにある。

本発明は、シールド工法において使用する所要
の覆工リングのセグメントの適所に、背面側へ膨
出できるように収容装着した膨出袋とその支持筒
体とからなる局部固定装置を付設できるように
し、この局部固定装置に組込む膨出袋はその外周
より内側で適宜個所を注入最高圧力による作用力
よりも弱い状態で縫い付けてその縫目から外側に
予備室を形成したものを用い、シールド機の掘進
作業条件に応じて前記セグメントの適所に設けた
装着口に前記局部固定装置を装着して、セグメン
トの内側から凝結早期強度の高い注入材を前記固
定装置内装の膨出袋に注入するに際し、注入側に
圧力計を介在させ、注入材より該膨出袋をセグメ
ントの外側に突出させて膨らませたとき予備室と
の仕切り縫目を破断させて膨出袋内圧を一旦低下
させ、しかる後所要注入圧に復元することを圧力
計にて読み、地山とセグメントとの間に膨出させ
た袋にてその内部で凝結する注入材により局部的
に覆工リングセグメントを地山に保持させるよう
にしたことにある。

而して本発明における膨出袋としてはその一部
に形成する破裂防止並びに充填確認兼破裂予防用
予備スペース（予備室）は袋の先端部隅角、或い
は両側部など袋を破損しないで注入材の充填を損
うことなく膨ませ得るのに適した個所に形成した
ものが採用でき、また袋の形状については特殊な
形にすることなく通常の角形袋であればよい。

以下本発明を実施例について図面により詳述す
れば次の通りである。

先づ第１図に示すものは本発明工法に使用する
局部固定装置の一具体例であつて、この局部固定
装置１は、セグメント１０に設けたねじ込み式の
装着口１１に先端部を螺着できるようにした外装
管２と、膨出袋６と、この膨出袋６を収容するた
めの空間部を形成するガイド筒３及び注入材の注
入管４と、膨出袋６の開口部を固定するための取
付け環５とを図示のように配してなるもので、膨
出袋６は外装管２内に固着した取付け環５に基端
を被嵌せしめたガイド筒３の該基端に係合させて
共に固着するようにして、ガイド筒３の内部に充
分な長さ適宜状態で収容し、ガイド筒３の先端に
は保護キヤツプ７を例えばカシメるなどして仮固
定し袋の底部が外力により破損しないようになさ
れており、かつこの膨出袋６は適度な縫目で通水
性があつて引張強度の高い布で拡開した状態での
形状が、円筒状、円錐状、球状等任意のものが採
用できるのである。そしてこの膨出袋６には第２
図に示す如く、袋体６′の隅角部を適宜スペース
おいて破断用縫着部６″を設け、この縫着部６″の
縫糸は袋形成縫着部分の強度よりも弱くなされて
おり（注入材の注入圧は一般に２〜３Kg／cm²程度
であつて、この注入圧力に充分耐え得るよう袋は
縫製されている）、この縫着部６″の外側は予備室
６ａを構成する。前記した取付け環５の中央には
注入管４がガイド筒３内側に突出して設けてあ
り、この注入管４に連接して接手を介してコツク
１４又は逆止弁を経て注入材の供給管と連結する
ようになつている。

このような局部固定装置１はセグメントに設け
た装着口１１に装着して使用するのであり、斯か
る局部固定装置を使用してセグメントの地山に対
する固定を計るには、その作業現場の状況に対応
する手段を採用する必要がある。即ち、直進状態
で使用するときには、予め覆工リングのセグメン
トに複数の装着口１１（一般の裏込め材注入口と
共用できるものを使用する）を設けておくように
し、裏込め注入を行なう前に該セグメントを地山
に固定する必要性があると考えられる場所では、
第３図に示す如く局部固定装置１の外装管２をセ
グメント１０の所要個所の装着口１１に装着し、
かつ注入管４に連接するコツク１４（又は逆止
弁）付きの接続管１５と注入材の供給管とを接続
し、かつこのコツク１４の近傍にＴ字接手１７を
介在させてダイヤフラムによる遮断室を備えた圧
力計１６を付設し、膨出袋６内への注入状態を確
認できる状態にして注入管４を通してガイド筒３
内収容の膨出袋６内に注入材を圧入すれば、その
注入圧力（一般に２〜３Kg／cm²程度）でもつてガ
イド筒３端の保護キヤツプ７が外れて該膨出袋６
が空周部Ｃに飛び出して、地山Ａに充分当接する
まで膨出し、注入材Ｄの充填量がほぼ膨出袋６の
予備室６ａを除く容積で膨出許容状態まで充満す
れば、この間注入材供給管路中に設けた圧力計１
６は所要注入圧力を指示しているが、充満した時
点で予備室６ａを仕切る縫着部６″の縫糸が破断
して、該縫着部６″が開くので、その瞬間袋体
６″内と予備室６ａとは連通して袋内容積が一瞬
増加し、その結果袋６内圧力が低下することにな
るので、圧力計１６の指示圧が当然一瞬低下し、
やがて余裕のできた膨出袋６内に注入材Ｄが補給
されて充満することにより元の圧力に回復して圧
力計１６がその状態を指示する。この状態を注入
作業者が目視して圧力計の変位作動を確認して前
記のように注入圧が高まつていたのが一旦低下し
て後回復してそのまま維持された状態になれば、
注入材Ｄの充填量がそのとき袋６の膨出状態にお
いて充満したことになり、この注入を停止するこ
とにより該注入材Ｄが凝結し、その結果この膨出
袋６が充填された注入材Ｄと共にセグメント１０
の背面と地山Ａとの間で局部的なコブＢ状に固結
して、所謂突つ張りを構成することになるのであ
る。この際、膨出袋はその縫目から内部残留気体
や水分が外部に放出されるので迅速に注入材の充
填と、それに伴う袋の膨出とが行なわれ、極く短
時間で目的操作が終了し、かつ注入材の凝結が同
時に進行して局部的に凝結する。なお、この注入
材として凝結早期強度の高いものを用いるその一
例を示せば、その標準配合として、普通ポルトラ
ンドセメント250Kg、骨材としてクレーサンドの
如きもの250Kg、起泡剤（たとえばアエオン性活
性剤とポリオキシアルキレン．アルキルエーテル
型非イオン活性剤との配合物に親媒コロイド高分
子起泡安定剤などを配合したもの）2.0Kg、安定
剤2.5Kg、と水360Kgにこれらの総容積の約31％の
空気量を混合したものをＡ液とし、これに水ガラ
ス系の塑性強度調整剤を208KgＢ液として、この
両液を混合して注入することにより混合後は速や
かにゼリー状を呈し、従つて膨出液内に充填され
ても安定し、凝結も急速に行なわれて早期強度が
得られやすい。（このような成分の注入材のみに
限定されるものではない。）そしてこのように注
入材は急速凝結する性質のものを使用するので、
膨出後万一袋の一部が破れるようなことになつて
も、膨出形成された膨出コブはその形状を崩すと
なく破裂部から外部に漏出するだけでやがて固化
し、目的は達成できるのである。このようにして
前記のような要領で組立られた覆工リングの周囲
に所要数配した各セグメント付設の局部固定装置
１ごとに、順次若しくは一斉に注入材を供給する
ことにより、該覆工リングは掘削された地山に対
して数個所で確実に局部支持して固定することに
なる。なお、この際周囲の上半部にあつては、セ
グメント１０から空間部Ｃに突出した膨出袋６が
重力によつて背面に沿い垂れ下がることになる
も、膨出袋６の自在性により注入材の充満で地山
Ａに対して当接し固定することが容易に行なわれ
るのである。

而して本発明方法によれば、近時都市土木にお
けるシールド工事での急カーブを描く掘削作業で
の問題点の解決が容易になし得るのであり、この
作業時には第４図及び第５図にて示す如く、余掘
りされた側に対応する所要のセグメントには、１
セグメントにつき円周方向に１又は複数個の装着
口を付設したものを用い、このセグメント１０の
各装着口１１にそれぞれ局部固定装置１を取付
け、この各局部固定装置１を前記要領で一斉に若
しくは順次作動させることにより、セグメント１
０の背面と地山Ａとの間に複数の膨出袋６が突出
し、注入材の充填によつて凝結したコブＢが地山
Ａとセグメント１０との間隔の不均一であるにも
かかわらず、それぞれの対向位置の状態に応じて
突つ張り合い、その結果覆工リングが掘削部の地
山に安定状態で固定されるのである。従つてシー
ルド機の曲進時における推進反力を覆工リングに
対して直接受け持たせることが可能になり、その
結果余掘り量が多くなつても何等支障なく安定状
態で掘進できるのである。このように局部固定を
行なえば、現場の地質にもよるが直ちに裏込めを
行なわずとも推進できることになり、また局部固
定の数を多くすることで空隙を少なくして、裏込
め材のシールド機側への流動を阻止するのに役立
て得るとになるので、裏込め材に凝結速度が早く
て早期強度の高い特性を有したものを使用するこ
とにより、シールド機側への裏込め材の流動を阻
止して速やかに別のセグメント（テーパーリング
部等）の注入口から裏込めば注入作業が行なえ、
地山の崩落などを防止することが可能となり、よ
り効果的な急曲線のシールド掘削作業が実施でき
るのである。

なお、各局部固定装置１における注入材Ｄの凝
結後は、外装管２のセグメント１０装着口１１に
対する螺着を解いてそのねじ廻しにより、凝落し
た膨出袋６と外装管２に対する固着部での切断を
容易ならしめるために、ガイド筒３と注入管４
（この注入管を短かくしたときには必要なし）と
の外装管２螺着端部に対応する位置の外周面に設
けた切溝３′，４′部で外装管２を取り外した際凝
結側が残留して切断分離し、それ故に外装管２の
取り外しにより開放されたセグメントの注入口端
部分で袋を切断することにより装置のセグメント
内側に突出した部分を完全に取り除き、以後の作
業に支障を来たすことはないのである。

斯くの如く本発明方法によればセグメント内側
から地山との空間部に対して注入材を膨出袋を介
して局部的に注入膨出させ、局部的に覆工リング
を固定するに際し、局部固定用の膨出袋内に予備
スペースを破断可能にした縫着部で仕切つて形成
しておき、この膨出袋に所要の注入材を圧入膨出
させたとき、その仕切り縫着部を破断させること
で、一時的に袋内を減圧して、急激な膨出よる先
づ膨出袋の破裂を予防し、次に注入管部に付設の
圧力計でもつて注入圧の変化を読取ることで膨出
袋による局部固定操作を作業個所で確認できるよ
うにし、合理的に地山と覆工リングとの固定作業
が実施できるようになり、シールド工法における
従来の問題点を解決し、円滑の掘削作業の推進が
図れるようになつたものである。

なお、本発明の局部固定支持手段によれば、軟
岩質の地層など安定した地層でのシールド工法に
よる掘削現場での覆工作業裏込め前処理として、
覆工リングの軸芯を掘削軸芯に合致させるような
目的で使用することにも当然採用でき、効果的に
取扱えるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するのに使用する局
部固定装置の一部切欠き縦断面図、第２図は膨出
袋の一具体例平面図、第３図は作動態様を示す一
部縦断面図、第４図及び第５図は曲線掘削作業で
の支持態様例を示す図である。 １…局部固定装置、２…外装管、３…ガイド
筒、４…注入管、６…膨出袋、６′…袋体、６″…
縫着部、６ａ…予備室、１０…セグメント、１１
…装着口、１４…コツク、１５…接続管、１６…
圧力計、１７…Ｔ字接手、Ａ…地山、Ｂ…膨出コ
ブ、Ｃ…空間部、Ｄ…注入材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シールド工法において使用する所要の覆工リ
   ングのセグメントの適所に、背面側へ膨出できる
   ように収容装着した膨出袋とその支持筒体とから
   なる局部固定装置を、シールド機の掘進条件に応
   じて装着し、この局部固定装置組込みの膨出袋は
   その外周より内側で適宜個所を注入最高圧力によ
   る作用力よりも弱い縫着部で仕切つて外側に予備
   室を形成したものを用い、セグメントの内側から
   凝結早期強度の高い注入材を前記固定装置内装の
   膨出袋に注入するに際し、注入側に圧力計を介在
   させ、注入材により該膨出袋をセグメントの外側
   に突出させて膨らませたとき予備室との仕切り縫
   着部を破断させて膨出袋内圧を一旦低下させ、し
   かる後所要注入圧に復元することを圧力計で確認
   することにより地山とセグメントとの間に膨出さ
   せた袋にて、その内部で凝結する注入材により局
   部的に覆工リングセグメントを地山に保持させる
   ことを特徴とするシールド工法における覆工リン
   グの固定支持方法。