JPS6128699A

JPS6128699A - 砂・礫質地盤用目詰材添加泥水シ−ルド掘削工法

Info

Publication number: JPS6128699A
Application number: JP14858584A
Authority: JP
Inventors: 花園　博; 勝秋元; 哲夫石原
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 1984-07-19
Filing date: 1984-07-19
Publication date: 1986-02-08
Also published as: JPH0357275B2

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】（産業上の利用分野）本発明は、目詰材添加泥水を切羽に圧送して目詰材で切
羽面をシールドして該切羽面に圧力をかけ砂・礫質地盤
の崩壊を防止しつつ掘進する砂・礫質地盤用目詰材添加
泥水シールド掘削工法に関するものである。

（従来技術）一般に泥水シールド掘削工法は、切羽面に作用する水圧
・土庄を加圧した泥水により押え、切羽を安定した状態
で掘削を行うと共に、切削土砂を泥水の保持性によって
坑外へ流体搬送する独特な機能を有している。この面か
ら崩壊性の高い地盤のシールド掘削工法への適用が多く
、近年には施工対象地盤が礫質地盤へも及んできている
。しかしながら、礫質地盤では、その適用に際しては、
大径礫処理の問題と共に、地盤の透水性が高いために、
使用泥水の切羽安定に関する配合・管理、排出泥水の流
動性・処理処分について幾多の問題がある。

最近、岩質地盤を対象とし、抗弁掘削工法で泥水逸失防
止を目的に、比重が１．２〜１．６の泥水中に大きさが
１１ｍ〜７園−程度の粗粒状のゴム、チップをフライア
ッシュや繊維と共に目詰材として添加した泥水掘削工法
が提案されている。

また、泥水中に砂を目詰材として添加する方法も提案さ
れている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような泥水を砂・Ｐ１質地盤に適用
した場合には次のような欠点がある。泥水シールド工法
は切羽を連続的に掘進する為、目詰材が切羽に形成する
泥膜は（破壊〜泥水の地盤内流入〜再形成）の過程を繰
返す。従って、泥水は順次地盤内へ流入し、地盤に対し
て流動抵抗がある粘性の高い泥水を媒体とした目詰材添
加泥水は、掘進の進行とともに媒体である泥水の流動抵
抗だけで切羽を加圧するようになる。即ち、前記した岩
質地盤削孔泥水および砂を懸濁保持する為に必要な粘性
を有するような砂添加泥水は一掘進によって、目詰加圧
の状態から泥水浸透加圧状態へと推移することになり、
切羽安定効果を期待した目詰材の存在は無効となる。

また、この岩質地盤用目詰材添加泥水掘削工法で用いら
れている泥水の粘性は、泥水比重が！＝１．２〜１．６
であるので相当高粘性である。一般にｊ、＝１．３以上
の泥水による削土搬出は、泥水シールドの場合、搬送ポ
ンプの負荷が大きくなり、施工上困難を呈すると言われ
ており、好ましくない。

更に、このような高粘性の泥水あるいは砂を懸濁保持す
る泥水を用いたのでは、泥水に取込まれた削土の分離は
沈降処理が不可能であり、一般的には振動フルイ・サイ
クロンにより行うことになる。この場合、ゴムチップ等
の粗粒及び繊維更にフライアッシュ等の細粒までフルイ
に残留し、削土と一緒に処分せざるを得ず、泥水の循環
使用、掘出上の性状、経済性などに大きな問題を生じ、
事実上泥水シールド掘削工法には適用できない欠点があ
る。

本発明の目的は、砂・礫質地盤において十分な切羽面の
目詰効果を期待でき、搬送ポンプの負荷を軽減でき、し
かも目詰材添加泥水の分離回収を良好に行うことができ
る砂・礫質地盤用目詰材添加泥水シールド掘削工法を提
供するにある。

（問題点を解決する本発明の手段）本発明は、目詰材添加泥水を切羽に圧送して目詰材で切
羽面をシールドして該切羽面に圧力をかけ砂・礫質地盤
の崩壊を防止しつつ掘削する砂・礫質地盤用目詰材添加
泥水シールド掘削工法を前提としている。

本発明では、ペンナイトが含有され比重Ｐが１−１．ｏ
３Ｑ１．０５程度の低粘性の泥水の中に該ペンナイトの
粒子と併用してコロイドから数Ｉｍ（例えば透水系数に
−１０−１ｃｍ／ｓの地盤ではφ０、５９ｓ＋ｍ、　Ｋ
−１０ｃｍ／ｓの地盤ではφ）−程痩）までの粒度分布
をもつ目詰材を添加した目詰材添加泥水を用いることを
特徴としている。

（発明の作用）このような目詰材添加泥水を用いると、目詰材の粒度分
布がコロイドから数−までなので、砂・礫質地盤での切
羽の目詰り効果が顕著で瞬時に現れることになる。また
、泥水の比重が１．０３〜１．０５程度なので、搬送ポ
ンプの負荷を小さくできる。かつまた、泥水の比重を１
，０３〜１．０５程度に低下させ、目詰材の比重を１．
１程度にすると、目詰材の回収も効率よく行えるように
なる。

（実施例）以下本発明の実施例を詳細に説明する。本発明の砂・礫
質地盤用目詰材添加泥水シールド掘削工法で用いる目詰
材添加泥水は、土砂に比べて比重の低い目詰材を低粘性
のベントナイト泥水に懸濁させたものであり、その配合
例及び実験から得られた機能は以下の如くである。

（Ａ）配合［− ］盲「” なお、パーライト及びプラスチック粒体の粒径はいずれ
も０．５９１１以下である。

（Ｃ）掘進時の切羽加圧機能配合例Ａと８の目詰材添加泥水を用いたときの切羽加圧
機能は、第１図の通りである。

ただし、有効加圧率（α）は、掘進前に過剰泥水圧（八
Ｐ）を０　、２　Ｋ　ｏｆ／ｃｍ２に設定し、掘進によ
る低減は放置した状態で得たもので、例えばα−９０％
の場合、Δｐｘα−０．２Ｘ０．９−０　、１８　ＫＯ
ｆ／ｃｍ２が切羽に土留力として作用する。従って、実
施工では掘進により低減した泥水圧をスラリーポンプの
回転により同周させれば、はぼα＝ｉｏｏ％、即ち設計
土圧に等しい加圧力を切羽に作用させることができ、切
羽の安定が得られる。

（Ｄ）削土処理機能第２図は各種配合の泥水中での砂・礫の自然沈降速度を
示したもので、黒丸印でプロットした線は配合例Ａに近
似した性状の泥水の例であり、またＸ印でプロットした
線は透水係数Ｋ＞１０−１ｃｍ／Ｓの地盤で泥水過剰圧
と泥水の地盤内への流動抵抗による圧力損失とが平衡す
る加圧状態になる性状の一般的泥水の例を示している。

即ち、一般的に使用される泥水に比べ、本発明で使用す
る目詰材添加泥水は、削土の沈降分離処理が容易である
ことがわかる。

（Ｅ）目詰材回収機能また、第３図は削土として細砂が、配合例Ａで示した本
発明の目詰材添加泥水に混合している場合の液体サイク
ロンによる細砂分離処理後の再回収泥水中に含有する目
詰材の状況を示したものである。

即ち、掘進により目詰材温加泥水中に取込まれ地上の削
土処理施設に流体輸送された細砂は、サイクロンにより
ほぼ全量分離処理される（図示しないが、実験により確
認済）。そして、細砂を分離した後の泥水中には初期の
設計配合とほとんど変りない目詰材が含有され、循環使
用に供せられる。

（Ｆ）テールボイド安定保持機能シールド掘削工法においては、セグメントと削孔地ｆＩ
Ｉ間のテールボイドの発生は避けられなし１．砂・礫質
地盤ではアーチングにより地盤を保持するので、直ちに
地表面沈下は生じないだろうが、長期的には沈下要因と
なり得ると考えられる。本発明の目詰材添加泥水を用い
て掘進した削孔面は、泥水圧が作用する限り形成泥膜は
維持され、切羽面と同等の土留力でテールボイドを保持
する。

第４図は本発明に係る目詰材温加泥シールド掘削工法の
想定図の一例を示したものである。この工法においは、
作泥槽１でベントナイトを入れて作った泥水をポンプ２
でＩＩ槽３に送り、サイクロン４から送り込まれる目詰
材及び回収泥水と混ぜ合せ、得られた目詰材添加泥水を
ポンプ５で貯泥槽６に溜めておく。貯泥槽６内の目詰材
添加泥水は、送泥ポンプ７で坑内のシールドチャンバ８
と切羽面９へ圧送する。泥水中の目詰材により砂・礫質
地盤の目詰をし、土留圧力をがけ掘進時の地盤応力解放
を抑制しつつカッター１０で掘進する。

また、テールボイド部へ常時泥水圧を供給することで、
残置されるシールド円周域の泥膜機能を維持させ、裏込
注入までテールボイドを保持し、地表面沈下を防止する
。切羽面９の泥膜の前後（シールドチャンバ内と地盤内
）の泥水圧および水圧を測定し、その信号を演幹器１１
に供給し、その演算出力を送泥ポンプ７に与えて泥水圧
が所要の値になるようにポンプ７を制御する。このよう
に水圧を測定すると、泥水加圧効果を監視でき、切羽を
視認できない密閉型シールド掘削工法で行われている掘
削土砂量の統計処理、シールドチャンバ８内だけの泥水
圧力管理等の間接的手法に比べ、より確実な切羽安定管
理が可能になる。

掘削された大径礫１２は、シールドチャンバ８からコン
ベア１３等の搬出装置で排出させ、その先端のエアーロ
ック部１４で坑内トロッコ１５に積載して搬出する。削
土は目詰材添加泥水と共に削土排出管１６により坑外の
沈澱槽１７に導く。

沈澱槽１７では、先ず目詰材添加泥水及び削土細粒分と
削土粗粒分とをその比重の差を利用して沈澱分離する。

この時、本発明では、泥水の比重及び目詰材の比重をい
ずれも前述したように削土粗粒分の比重より低く定めて
いるので、沈澱分離を良好に行わせることができる。沈
澱しない削土細粒分は泥水と一緒に比重の重い削土細粒
分を遠心分離し排出すると共に、ポンプ１８でサイクロ
ン４に供給し、目詰材と削土細粒分とを遠心分離し、回
収された目詰材添加泥水はポンプ１９で調整槽３へ戻す
。なお、演算器１１の出力でコンプレッサー２０を制御
し、エアーロック部１４の圧力制御を行う。

このようにすると、削土処理、泥水循環系の効率が改善
されると共に、大径礫処理の問題も解決される。また、
振動フルイを使用しないので振動騒音の発生を防止でき
る。

分離処理された削土は、含有する泥水の粘性が低いため
簡便な水切り手段で低含水比搬出が可能であり、産業廃
棄物処理の対策上有効となる。

切羽に形成された泥膜は、掘進停止時にはコンプレッサ
ー２０による圧気によっても加圧機能を維持できる（切
羽背面に地下水が存在し泥膜が乾燥しないこと、泥膜密
度に見合ったエアプローは許容することを条件として）
ので、切羽での作業が可能となる。

（発明の効果）以上説明した−ように本発明では、目詰材の粒度分布が
コロイドから数ｌ１ｍまでなので、砂・礫質地盤での切
羽の目詰り効果が顕著でしかも瞬時に現われることにな
り、砂・礫質地盤のシールドを効果的に行わせることが
できる。また目詰材として、粘土、プラスチック類、あ
るいはパーライト（天然ガラス質鉱物）を使用すると、
地下水の化学的汚染が生じない。

更に、本発明では泥水の比重は１．０３〜１．０５程廉
なので、搬送ポンプの負荷を低減することができる。か
つまた、本発明では泥水の比重を１．０３〜１．０５程
度に低下させ、目詰材の比重をｉ、　ｉｌ！ｉｉ！度に
しているので、従来は困難であった目詰材の回収も効率
よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の工法での掘進長と有効加圧率との関係
を示す図、第２図は各種配合の泥水中での砂・礫の自然
沈降速度の関係を示す図、第３図は細砂が本発明で用い
る目詰材温加泥水中に混合している場合のサイクロンに
よる細砂分離処理後の再目収泥水中に含有する目詰材の
状態を示す図、第４図は本発明に係る目詰材添加泥水シ
ールド掘削工法の一例を示す想定図である。１・・・・・・作泥層、３・・・・・・調整槽、４・・
・・・・サイクロン、６・・・・・・貯泥槽、７・・・
・・・送泥ポンプ、８・・・・・・シールドチャンバ、
９・・・・・・切羽面、１０・・・・・・カッター、１
２・・・・・・大径礫、１３・・・・・・コンベア、１
４・・・・・・エアーロック部、１６・・・・・・削土
排出管、１７・・・・・・沈澱槽。特　許　出　願　人　　五洋建設株式会社第１図第２図粒径１Ｄ（ｍｍＪ

Claims

【特許請求の範囲】

目詰材添加泥水を切羽に圧送して目詰材で切羽面をシー
ルドして該切羽面に圧力をかけ砂・礫質地盤の崩壊を防
止しつつ掘削する砂・礫質地盤用目詰材添加泥水シール
ド掘削工法において、ベントナイトが含有され比重■が
■＝１．０３〜１．０５程度の低粘性の泥水の中に見掛
比重が１．１程度の目詰材を添加し、該ベントナイトの
粒子と併用してコロイドから数ｍｍまでの粒度分布をも
つ目詰材添加泥水を用いることを特徴とする砂・礫質地
盤用目詰材添加泥水シールド掘削工法。