JP6085062B1 - シールド掘削方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記した様々な問題解決を図る目的で、解決方法を見出すべく、次の予備実験を行い、圧縮空気を用いて液状の薬剤を添加した場合に、流動性のある排泥を効率よく改質して非流動化させることができるかを確認した。図1に示した試験装置を用意して、後述するようにして試験を行った。内径15cm、高さ20cmの容量3.5Lの、耐圧0.5MPaの円筒のチャンバー(容器)を用意した。該容器側面には、エアー抜きフィルターと圧力計(1MPa)が付けられており、0.1〜0.3MPaに任意に設定が可能な圧力調整弁を設けた。チャンバー内の上部に、圧縮空気を用いて薬剤をチャンバー内に添加する機構を設けた。
上記した結果から、スクリューコンベアで、薬剤を圧縮空気と併用して排泥に添加する装置として、スクリューコンベアの薬剤注入口に、例えば、図2に示した簡単な構造のものを設ければ、本発明の顕著な効果を得ることができることがわかる。(A)は、薬剤の添加を停止している状態を示しており、(B)は、スクリューコンベア内で、圧縮空気と併用して薬剤の添加が行われている状態を示す。すなわち、図2に示した、前記した予備試験装置におけるホース及び2個のバルブを一体化した構造を有する簡易な装置で、スクリューコンベア内に薬剤を、効果的に飛散・拡散させることができ、その結果、薬剤を排泥内に、良好な状態に分散・混合させることができる。後述する、図4に示したスクリューコンベアの薬剤注入口に設ける薬剤の添加装置の一例の模式図中の、4で示した混合チャンバー部分に、上記に説明した図2に示した構造の装置を設けることで、本発明の顕著な効果が得られる。なお、図4の説明については後述する。
スクリューコンベアで排土に、圧縮空気を使用し、実際に予想される流動性を有する排泥に薬剤を飛散・拡散させることによって、排泥を非流動化して、良好な止水プラグゾーンが形成される排土にする有効性を確認すべく、図3に概略を示す構成を有する実験装置を準備した。そして、下記のようにして試験を行った。
図3に示した実験装置を用いて試験した。直径200mmで高さ500mmの透明アクリル製のシリンダー1を用意し、該シリンダーの高さ250mmの位置まで、模擬土2を充填した。このシリンダー1の底面近傍の側壁部分に設けた孔からエアチューブ3を導入して、エアチューブ3の先端が、充填されている模擬土2中に位置するようにした。そして、このエアチューブ3の他端を、その両端にストップバルブ5及び6が設けられている圧力容器4の、ストップバルブ5が設けられている側に接続した。また、ストップバルブ6が設けられている側に、減圧弁を有するコンプレッサー7を接続した。
試験に使用する流動性のある模擬土として、一般によく見受けられる透水性のある砂質地盤を想定して、表1−1に示した模擬泥土(砂質土)Aと、表1−2に示した模擬気泡混合泥土(砂質土)Bとを、それぞれ10L作製した。また、シルト質・粘土の地盤を想定し、表1−3に示した模擬泥土(シルト質・粘土)Cの3種類を作製した。「トチクレー」(商品名)は、関東化成社製の栃木産の土木用乾燥粘土であり、「TB−200」(商品名、立花マテリアル社製)は、群馬産200メッシュ品のベントナイトである。
図3の装置と、表1−1〜表1−3に示した3種類の模擬泥土を使用し、下記のようにして、薬剤を単独で用いた場合と、圧縮空気の量・圧力を変化させ、薬剤を併用した場合における、土の非流動化の違いを確認した。薬剤には、先に用いたと同様に、クリーンSP−Hを使用した。
本発明のシールド掘削方法を実際の施工に適用した場合の効果について確認した。具体的には、下記に述べるようにして、本発明の方法によって得られる圧縮空気と薬剤の併用による効果を確認するため、実際の現場で確認した。直径11.3mの泥土圧シールド機で、起泡材を使用し、対象土は全面が粗砂を多く含む砂質土で地下水圧はシールド機下部で、0.3MPaの現場で、その効果を確認した。本発明を適用しない従来の施工では、掘削が順調な場合、薬剤としてクリーンSP−H(商品名、立花マテリアル社製、アクリル系樹脂エマルジョンであるアニオン系高分子)を排泥(流動状態)1m3に対して、2.5kg〜3.2kgを使用することで、スランプ値3cm〜4cmの排土(非流動化)に改質し、スクリューコンベアの止水プラグゾーンを形成させ、安定した掘削を行っていた。しかし、地下水が多く排土に混入した場合は、薬剤の添加量を倍増させて、5.0kg〜6.0kgとしても、スランプ値は15cm以上となり、スクリューゲートより水圧による土砂の噴発が見られる場合があり、この現場において止水プラグゾーンの形成によいとされる5cm以下の排土にするには程遠い値であった。
Claims (6)
- シールド掘削機で掘削する際に生じる、掘削土砂に、水と、加泥材又は起泡材の少なくともいずれかを含有した流動性のある排泥を排土する工程において、前記排泥をシールド掘削機の隔壁後方へ搬送・搬出するための排土用の搬送・搬出装置内に薬剤を添加して前記排泥の流動性を低下させる際に、前記薬剤の添加を、圧縮空気を併用して行って該圧縮空気で前記薬剤を前記搬送・搬出装置内に飛散・拡散させ、前記排泥に前記薬剤を分散・混合させることで該排泥を急速に非流動化させ、前記搬送・搬出装置内の排泥の一部に止水プラグゾーンを速やかに形成させることを特徴とするシールド掘削方法。
- 前記搬送・搬出装置が、スクリューコンベアである請求項1に記載のシールド掘削方法。
- 前記薬剤が、水溶性高分子物質又は吸水性高分子物質或いはこれらの混合物の、エマルジョン、或いは、有機溶剤に懸濁させた懸濁液又は高濃度水溶液の少なくともいずれかである請求項1又は2に記載のシールド掘削方法。
- 前記搬送・搬出装置の薬剤の注入口の近傍で、前記薬剤と前記圧縮空気とを混合し、前記注入口から薬剤を多量の空気とともに添加する請求項1〜3のいずれか1項に記載のシールド掘削方法。
- 前記圧縮空気を断続的に用い、前記薬剤の飛散・拡散を間欠的に行う請求項1〜4のいずれか1項に記載のシールド掘削方法。
- 前記薬剤の添加量が、容量比率で、前記排泥に対して、0.05%〜0.50%である請求項1〜5のいずれか1項に記載のシールド掘削方法。
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