JPH07206503A - 裏込め材及びそれを使用するシールド工法 - Google Patents
裏込め材及びそれを使用するシールド工法Info
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- JPH07206503A JPH07206503A JP6017716A JP1771694A JPH07206503A JP H07206503 A JPH07206503 A JP H07206503A JP 6017716 A JP6017716 A JP 6017716A JP 1771694 A JP1771694 A JP 1771694A JP H07206503 A JPH07206503 A JP H07206503A
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- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シールド工法において、セグメントによる覆
工と地山間に充填した裏込め材に、シールド掘進機の推
進時の反力によって亀裂が生じるのを防止する。 【構成】 セメント等の強度発現材及びアルカリ金属も
しくはアルカリ土類金属成分を混合したスラリー状のＡ
液に、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属と反応す
ることによって吸水膨潤を開始する特性を有する吸水性
粒子を含ませたＢ液を混合し、シールド掘進機１０の推
進によって形成されるテールボイドに注入する。
工と地山間に充填した裏込め材に、シールド掘進機の推
進時の反力によって亀裂が生じるのを防止する。 【構成】 セメント等の強度発現材及びアルカリ金属も
しくはアルカリ土類金属成分を混合したスラリー状のＡ
液に、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属と反応す
ることによって吸水膨潤を開始する特性を有する吸水性
粒子を含ませたＢ液を混合し、シールド掘進機１０の推
進によって形成されるテールボイドに注入する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシールド工法において使
用する裏込め材、並びにセグメントの組み立てにより成
形した覆工と地山間に該裏込め材を充填するシールド工
法に関する。
用する裏込め材、並びにセグメントの組み立てにより成
形した覆工と地山間に該裏込め材を充填するシールド工
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にシールド工法においては、図５に
示すようにシールド掘進機１を一定長さだけ掘進させた
後、その後方にセグメント２，２……を組み立てたリン
グ３を順次延長して覆工４を形成し、その覆工４に反力
を取ってシールド掘進機１を推進させるようにしてい
る。
示すようにシールド掘進機１を一定長さだけ掘進させた
後、その後方にセグメント２，２……を組み立てたリン
グ３を順次延長して覆工４を形成し、その覆工４に反力
を取ってシールド掘進機１を推進させるようにしてい
る。
【０００３】また覆工４の外周面と地山間の隙間（テー
ルボイド）には流動性のある裏込め材５を注入して隙間
を埋めている。この裏込め材５には従来Ａ液とＢ液とを
注入口近くで混合させる二液性のものが広く使用されて
いる。
ルボイド）には流動性のある裏込め材５を注入して隙間
を埋めている。この裏込め材５には従来Ａ液とＢ液とを
注入口近くで混合させる二液性のものが広く使用されて
いる。
【０００４】現在、裏込め材の主流となっている二液の
材料は、セメント、スラグ、石灰等の強度発現材を混合
した高濃度スラリー状のＡ液に、珪酸ソーダを主体とし
たＢ液を混合したものである。この材料はＡ液とＢ液を
混合した後、数秒で可塑状態（材料自体では流動性を失
っているが、加圧すれば容易に流動する状態。一般に圧
縮強度は０．１ｋｇｆ／ｃｍ2 以下）になり、可塑状態
を保持している間に覆工と地山間に注入するものであ
る。注入後は３０分〜１時間程度で固結状態となる。
材料は、セメント、スラグ、石灰等の強度発現材を混合
した高濃度スラリー状のＡ液に、珪酸ソーダを主体とし
たＢ液を混合したものである。この材料はＡ液とＢ液を
混合した後、数秒で可塑状態（材料自体では流動性を失
っているが、加圧すれば容易に流動する状態。一般に圧
縮強度は０．１ｋｇｆ／ｃｍ2 以下）になり、可塑状態
を保持している間に覆工と地山間に注入するものであ
る。注入後は３０分〜１時間程度で固結状態となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般に裏込め材の効果
として、テールボイドの充填による地盤沈下防止の他
に、シールド内部への地下水の浸透を防止する効果があ
る。地下水の浸透はセグメントの継手部から発生するこ
とは明かであり、この部分の止水は、裏込め材とセグメ
ント継手部に貼られたパッキン及び二次覆工コンクリー
トによって行われている。但し、最近のシールドでは、
二次覆工を省略する場合も珍しくなく、その際には裏込
め材の止水性は、より一層重要視される。裏込め材に止
水性を期待する場合には、セグメント継手部にクラック
が発生していないことが大前提となる。
として、テールボイドの充填による地盤沈下防止の他
に、シールド内部への地下水の浸透を防止する効果があ
る。地下水の浸透はセグメントの継手部から発生するこ
とは明かであり、この部分の止水は、裏込め材とセグメ
ント継手部に貼られたパッキン及び二次覆工コンクリー
トによって行われている。但し、最近のシールドでは、
二次覆工を省略する場合も珍しくなく、その際には裏込
め材の止水性は、より一層重要視される。裏込め材に止
水性を期待する場合には、セグメント継手部にクラック
が発生していないことが大前提となる。
【０００６】またシールド機の掘進反力に伴うセグメン
ト継手部の変形は２０リング（約２０ｍ）程度後方にま
で伝わるといわれており、この施工時間は約１日であ
る。従って約１日の間はセグメント継手部に大きな変形
が発生する。しかし、上述した、現在主流となっている
二液性の裏込め材は、珪酸ソーダを主体としたＢ液を用
いているため、セメントとの反応性が早く、固結に至る
までの時間は、長くても１時間が限界である。従って、
掘進反力によるシールドの変形によってセグメント継手
部にクラックが発生する危険性があり、この箇所にクラ
ックが発生した際には、裏込め材に止水材としての効果
を期待することは不可能となるという問題がある。
ト継手部の変形は２０リング（約２０ｍ）程度後方にま
で伝わるといわれており、この施工時間は約１日であ
る。従って約１日の間はセグメント継手部に大きな変形
が発生する。しかし、上述した、現在主流となっている
二液性の裏込め材は、珪酸ソーダを主体としたＢ液を用
いているため、セメントとの反応性が早く、固結に至る
までの時間は、長くても１時間が限界である。従って、
掘進反力によるシールドの変形によってセグメント継手
部にクラックが発生する危険性があり、この箇所にクラ
ックが発生した際には、裏込め材に止水材としての効果
を期待することは不可能となるという問題がある。
【０００７】本発明は、このような従来の問題にかんが
み、可塑状保持時間が必要なだけ（例えば１日程度）長
く、かつ最終的には地山相当以上の強度を発現する二液
性裏込め材、及びそれを用いることにより裏込めにクラ
ックが発生しにくく、より止水性に優れたシールド工法
の提供を目的としたものである。
み、可塑状保持時間が必要なだけ（例えば１日程度）長
く、かつ最終的には地山相当以上の強度を発現する二液
性裏込め材、及びそれを用いることにより裏込めにクラ
ックが発生しにくく、より止水性に優れたシールド工法
の提供を目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の如き従来の問題を
解決し、所期の目的を達成するための本発明に係る裏込
め材の特徴は、セメント、スラグ、石灰等の強度発現材
を混合したスラリー状のＡ液と、Ａ液中の水を吸収する
ことによってＡ液を可塑状強度まで増粘化させる機能を
有するＢ液を混合することにあり、第２に前記裏込め材
のＡ液中に、アルカリ金属成分もしくはアルカリ土類金
属成分を含ませるとともに、Ｂ液中に、普通水では吸水
膨潤しないが、前記Ａ液中のアルカリ金属またはアルカ
リ土類金属と反応することによって、吸水膨潤を開始す
る特性を有する吸水性粒子を含ませたことに、第３に前
記Ｂ液を、吸水性粒子の沈降を防止するためにベントナ
イト泥水に吸水性粒子を混合することによって構成して
なる請求項２に記載の裏込め材にある。
解決し、所期の目的を達成するための本発明に係る裏込
め材の特徴は、セメント、スラグ、石灰等の強度発現材
を混合したスラリー状のＡ液と、Ａ液中の水を吸収する
ことによってＡ液を可塑状強度まで増粘化させる機能を
有するＢ液を混合することにあり、第２に前記裏込め材
のＡ液中に、アルカリ金属成分もしくはアルカリ土類金
属成分を含ませるとともに、Ｂ液中に、普通水では吸水
膨潤しないが、前記Ａ液中のアルカリ金属またはアルカ
リ土類金属と反応することによって、吸水膨潤を開始す
る特性を有する吸水性粒子を含ませたことに、第３に前
記Ｂ液を、吸水性粒子の沈降を防止するためにベントナ
イト泥水に吸水性粒子を混合することによって構成して
なる請求項２に記載の裏込め材にある。
【０００９】また本発明に係るシールド工法の特徴は、
前記の裏込め材を覆工と地山との間に注入してテールボ
イドを埋めることにある。
前記の裏込め材を覆工と地山との間に注入してテールボ
イドを埋めることにある。
【００１０】尚、吸水性粒子には一例としてアクリル酸
ビニルアルコール共重合体（高吸水性樹脂）を塩酸、硫
酸、硝酸等の強酸によって処理したものが使用できる。
ビニルアルコール共重合体（高吸水性樹脂）を塩酸、硫
酸、硝酸等の強酸によって処理したものが使用できる。
【００１１】
【作用】本発明の裏込め材は、Ａ液にＢ液を混合するこ
とにより、Ｂ液がＡ液中の水分を吸収し、可塑状強度に
増粘され、最終的にはＡ液自体に含まれるセメント等の
水和硬化性の強度発現材によって硬化する。またＡ液
は、高流動性のスラリーとしておき、配管による長距離
輸送を可能にすることができ、また強度発現材による硬
化速度も硬化遅延剤等の添加剤の調整によって１〜数日
等の必要な長さに調整することができる。そしてこのＡ
液にＢ液を混合することによりＡ液の水分が吸収され、
可塑状強度まで増粘化され、これによって硬化水分量が
調整されるとともに、予め想定したＡ液の硬化時間で硬
化する。
とにより、Ｂ液がＡ液中の水分を吸収し、可塑状強度に
増粘され、最終的にはＡ液自体に含まれるセメント等の
水和硬化性の強度発現材によって硬化する。またＡ液
は、高流動性のスラリーとしておき、配管による長距離
輸送を可能にすることができ、また強度発現材による硬
化速度も硬化遅延剤等の添加剤の調整によって１〜数日
等の必要な長さに調整することができる。そしてこのＡ
液にＢ液を混合することによりＡ液の水分が吸収され、
可塑状強度まで増粘化され、これによって硬化水分量が
調整されるとともに、予め想定したＡ液の硬化時間で硬
化する。
【００１２】またＡ液にアルカリ金属もしくはアルカリ
土類金属（例えばセメント中のＣａイオン）を含ませて
おき、Ｂ液にこれらの金属に反応することによって吸水
膨潤する吸水性粒子を用いることによってＢ液を、水を
使用した流動性のあるものとすることができ、これにベ
ントナイトを混合することにより吸水性粒子の沈殿が防
止されて配管による輸送性を向上され、Ａ液に対して吸
水性粒子の混合分布をより均一なものとすることが容易
になる。
土類金属（例えばセメント中のＣａイオン）を含ませて
おき、Ｂ液にこれらの金属に反応することによって吸水
膨潤する吸水性粒子を用いることによってＢ液を、水を
使用した流動性のあるものとすることができ、これにベ
ントナイトを混合することにより吸水性粒子の沈殿が防
止されて配管による輸送性を向上され、Ａ液に対して吸
水性粒子の混合分布をより均一なものとすることが容易
になる。
【００１３】またこのような裏込め材をセグメントを組
み立てた覆工を順次形成し、これに反力を取って推進す
るシールド工法に使用することにより、シールド掘進機
の推進時の反力によって継手部の変形が生じる２０リン
グ程度の長さ分の掘進時間が経過するまで１〜数日の間
裏込材を可塑状強度の状態のまま維持させることがで
き、継手部に変形が生じても充填されている裏込材にク
ラックが生じない。
み立てた覆工を順次形成し、これに反力を取って推進す
るシールド工法に使用することにより、シールド掘進機
の推進時の反力によって継手部の変形が生じる２０リン
グ程度の長さ分の掘進時間が経過するまで１〜数日の間
裏込材を可塑状強度の状態のまま維持させることがで
き、継手部に変形が生じても充填されている裏込材にク
ラックが生じない。
【００１４】
【実施例】まず本発明に係る裏込材を実施例に基づいて
説明する。
説明する。
【００１５】実施例 Ａ液（フライアッシュモルタル）にＢ液（増粘剤）を容
積比で１００：１で混合する。
積比で１００：１で混合する。
【００１６】［配合］ Ａ液（１ｍ3 中） セメント ２５０ｋｇ ベントナイト ５０ｋｇ フライアッシュ ８８０ｋｇ 水 ５００ｋｇ 遅延剤 ３ｋｇ Ｂ液（０．０１ｍ3 中） 吸水性粒子 ５ｋｇ ベントナイト １ｋｇ 水 ６ｋｇ 但し、吸水性粒子としては高吸水性樹脂であるアクリル
酸ビニルアルコール共重合体の粒子を塩酸によって処理
したものを用いている。
酸ビニルアルコール共重合体の粒子を塩酸によって処理
したものを用いている。
【００１７】比較例 比較例として従来使用されている下記配合の裏込め材を
使用した。
使用した。
【００１８】［配合］ Ａ液（１ｍ3 中） スラグ系硬化材 ２５０ｋｇ ベントナイト ９０ｋｇ 水 ８７２ｋｇ 安定剤 １ｋｇ Ｂ液 特殊珪酸 ０．１ｍ3 強度特性比較 図１，図２に強度の比較を示す。可塑状保持時間（圧縮
強度が０．１ｋｇｆ／ｃｍ2 程度になるまでの時間）を
比較すると、図１に示すように前述した本発明の実施例
１では約１日と非常に長いのに対して、上記比較例１で
は３０分程度と非常に短い。また、材令２８日における
強度は、図２に示すように両材料ともに地山程度以上
（圧縮強度２０ｋｇｆ／ｃｍ2 程度）となっていること
がわかる。
強度が０．１ｋｇｆ／ｃｍ2 程度になるまでの時間）を
比較すると、図１に示すように前述した本発明の実施例
１では約１日と非常に長いのに対して、上記比較例１で
は３０分程度と非常に短い。また、材令２８日における
強度は、図２に示すように両材料ともに地山程度以上
（圧縮強度２０ｋｇｆ／ｃｍ2 程度）となっていること
がわかる。
【００１９】次に本発明に係るシールド工法を実施例に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【００２０】図３，図４は本発明工法の要部を示してお
り、図中１０はシールド掘進機であり、１１はセグメン
ト１２，１２をリング状に組み立てたセグメントリング
１３，１３……を順次延長させた覆工である。このトン
ネル内の配管１４より高流動性のＡ液をポンプにより輸
送し、Ｂ液混合装置１５によってＡ液中にＢ液を添加混
合させ、シールド掘進機１０の後端よりその掘進によっ
て生じるテールボイド内にＡＢ液混合の裏込め材１６と
して充填する。Ｂ液混合装置１５はＡ液流路に連続させ
てＹ字管１７を連結し、注入管１８からＢ液をフイーダ
ーにより強制的に定量添加する。Ｙ字管１７の後方には
均一混合管１９が連結され、Ａ，Ｂ液が均一に混合され
るようになっている。
り、図中１０はシールド掘進機であり、１１はセグメン
ト１２，１２をリング状に組み立てたセグメントリング
１３，１３……を順次延長させた覆工である。このトン
ネル内の配管１４より高流動性のＡ液をポンプにより輸
送し、Ｂ液混合装置１５によってＡ液中にＢ液を添加混
合させ、シールド掘進機１０の後端よりその掘進によっ
て生じるテールボイド内にＡＢ液混合の裏込め材１６と
して充填する。Ｂ液混合装置１５はＡ液流路に連続させ
てＹ字管１７を連結し、注入管１８からＢ液をフイーダ
ーにより強制的に定量添加する。Ｙ字管１７の後方には
均一混合管１９が連結され、Ａ，Ｂ液が均一に混合され
るようになっている。
【００２１】このようにして掘進の都度充填される裏込
め材は、注入後ＡＢ混合液中の水分が吸水性粒子に吸引
されて高粘性化し、テールボイドを埋めて地盤沈下を防
ぎ、止水性を発揮し、予め設定された硬化時間が経過し
た後、完全硬化し、高強度が発現される。
め材は、注入後ＡＢ混合液中の水分が吸水性粒子に吸引
されて高粘性化し、テールボイドを埋めて地盤沈下を防
ぎ、止水性を発揮し、予め設定された硬化時間が経過し
た後、完全硬化し、高強度が発現される。
【００２２】
【発明の効果】上述したように本発明の裏込め材はＡＢ
液の混合により高粘性化し、Ａ液自身が予め調整された
強度発現材によって硬化されるものであるため、裏込め
材注入後に裏込め材としての耐荷重能力及び止水能力を
発現し、しかも可塑状態が長時間維持させることがで
き、充填後に変形を受け易い部分の裏込め材として使用
する場合にクラックを生じさせないで硬化させることが
できることとなったものである。
液の混合により高粘性化し、Ａ液自身が予め調整された
強度発現材によって硬化されるものであるため、裏込め
材注入後に裏込め材としての耐荷重能力及び止水能力を
発現し、しかも可塑状態が長時間維持させることがで
き、充填後に変形を受け易い部分の裏込め材として使用
する場合にクラックを生じさせないで硬化させることが
できることとなったものである。
【００２３】また本発明のシールド工法では、シールド
掘進機の推進時の反力が影響を及ぼす２０リング程度ま
での長さの裏込め材を可塑状態の高粘性を維持させるこ
とができクラックを生じない止水性の良い裏込めがなさ
れ、特に二次覆工を施さない止水性セグメント覆工の裏
込めに好適である。
掘進機の推進時の反力が影響を及ぼす２０リング程度ま
での長さの裏込め材を可塑状態の高粘性を維持させるこ
とができクラックを生じない止水性の良い裏込めがなさ
れ、特に二次覆工を施さない止水性セグメント覆工の裏
込めに好適である。
【図１】本発明の実施例の裏込め材と比較例（従来品）
圧縮強度試験結果の内、初期の状態を示すグラフであ
る。
圧縮強度試験結果の内、初期の状態を示すグラフであ
る。
【図２】同上の材令２８日までの状態を示すグラフであ
る。
る。
【図３】本発明に係るシールド工法の一例の要部の断面
図である。
図である。
【図４】同上のＢ液混合装置部分の断面図である。
【図５】従来のシールド工法を示す断面図である。
１０ シールド掘進機 １１ 覆工 １２ セグメント １３ セメントリング １４ 配管 １５ Ｂ液混合装置 １６ 裏込め材 １７ Ｙ字管 １８ 注入管 １９ 均一混合管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｅ２１Ｆ 15/00 //(Ｃ０４Ｂ 28/02 14:10 Ｚ 16:04 22:00） 103:44
Claims (5)
- 【請求項１】 セメント、スラグ、石灰等の強度発現材
を混合したスラリー状のＡ液と、Ａ液中の水を吸収する
ことによってＡ液を可塑状強度まで増粘化させる機能を
有するＢ液を混合することによって得られる裏込め材。 - 【請求項２】 Ａ液中に、アルカリ金属成分もしくはア
ルカリ土類金属成分を含ませるとともに、Ｂ液中に、普
通水では吸水膨潤しないが、前記Ａ液中のアルカリ金属
またはアルカリ土類金属と反応することによって、吸水
膨潤を開始する特性を有する吸水性粒子を含ませてなる
請求項１に記載の裏込め材。 - 【請求項３】 Ｂ液を、ベントナイト泥水に吸水性粒子
を混合することによって構成してなる請求項２に記載の
裏込め材。 - 【請求項４】 後方にセグメントの組立によって覆工を
形成し、該覆工に反力をもたせてシールド掘進機を推進
させるシールド工法において、前記覆工と地山との空隙
に、セメント、スラグ、石灰等の強度発現材を混合した
スラリー状のＡ液と、Ａ液中の水を吸収することによっ
てＡ液を可塑状強度まで増粘化させる機能を有するＢ液
を混合することによって得られる裏込め材を注入充填す
ることを特徴としてなるシールド工法。 - 【請求項５】 Ａ液中に、アルカリ金属成分もしくはア
ルカリ土類金属成分を含ませるとともに、Ｂ液中に、普
通水では吸水膨潤しないが、前記Ａ液中のアルカリ金属
またはアルカリ土類金属と反応することによって、吸水
膨潤を開始する特性を有する吸水性粒子を含ませてなる
請求項４に記載のシールド工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6017716A JPH07206503A (ja) | 1994-01-19 | 1994-01-19 | 裏込め材及びそれを使用するシールド工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6017716A JPH07206503A (ja) | 1994-01-19 | 1994-01-19 | 裏込め材及びそれを使用するシールド工法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07206503A true JPH07206503A (ja) | 1995-08-08 |
Family
ID=11951481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6017716A Pending JPH07206503A (ja) | 1994-01-19 | 1994-01-19 | 裏込め材及びそれを使用するシールド工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07206503A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012180722A (ja) * | 2011-03-03 | 2012-09-20 | Kfc Ltd | 背面空洞充填装置 |
| CN104446208A (zh) * | 2014-12-02 | 2015-03-25 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | 一种用于治理岩溶地面塌陷的充填材料及制备方法 |
| CN108590748A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-09-28 | 长沙矿山研究院有限责任公司 | 尾砂再造浆充填***及工艺 |
-
1994
- 1994-01-19 JP JP6017716A patent/JPH07206503A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012180722A (ja) * | 2011-03-03 | 2012-09-20 | Kfc Ltd | 背面空洞充填装置 |
| CN104446208A (zh) * | 2014-12-02 | 2015-03-25 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | 一种用于治理岩溶地面塌陷的充填材料及制备方法 |
| CN108590748A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-09-28 | 长沙矿山研究院有限责任公司 | 尾砂再造浆充填***及工艺 |
| CN108590748B (zh) * | 2018-05-22 | 2024-04-16 | 长沙矿山研究院有限责任公司 | 尾砂再造浆充填***及工艺 |
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