(57)【要約】【課題】後胴部の外周面に裏込材注入部が取り付けられたシールド機が、柔らかい地盤から硬い地盤に進行する場合に、シールド機を円滑に進行させること。【解決手段】シールド機１０で柔らかい地盤を掘進する場合、後胴部１４の外周面に取り付けた第１の裏込材注入部２６から裏込材を注入する。掘進の途中で柔らかい地盤から硬い地盤に進行する場合、第１の裏込材注入部２６を後胴部１４から取り外す。また、ジョイント３０から第１の裏込材注入部２６側に接続する配管２４０４、２４１２の部分を切り離し、配管挿通孔１４０２を蓋板３４で閉塞する。そして、セグメントＣの裏込材注入孔を介し第２の裏込材注入部３６から裏込材をテールボイド２０に注入しつつ掘進する。シールド機１０の掘進に伴い、第１の裏込材注入部２６と、第１の裏込材注入部２６側に連結された配管２４０４、２４１２の部分とをテールボイド２０に置き去る。【選択図】図１
2014034767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端にカッターを有するシールド機の後胴部の内部に裏込材注入装置の裏込材供給部を配置すると共に、前記裏込材供給部に接続分離可能な同時裏込材注入方法実施用の第１の裏込材注入部と即時裏込材注入方法実施用の第２の裏込材注入部とを用意し、
柔らかい地盤を掘進する際に、前記後胴部の外周面に前記第１の裏込材注入部を取り付けて前記第１の裏込材注入部と前記裏込材供給部とを接続し、
シールド機の先端のカッターにより掘削された掘削孔の内周面と、前記後胴部内で組み立てられ前記掘削孔内に設置されるセグメントの外周面との間のテールボイドに、前記第１の裏込材注入部から裏込材を注入しつつ掘進し、
前記シールド機が柔らかい地盤から固い地盤に進行する際に、前記第１の裏込材注入部を前記後胴部から取り外し、
前記裏込材供給部と前記第２の裏込材注入部とを接続し、前記後胴部の後方に離れた箇所に位置するセグメントの裏込材注入孔を介して前記第２の裏込材注入部により前記テールボイドに裏込材を注入しつつ掘進し、
前記第１の裏込材注入部を前記テールボイドに置き去るようにした、
ことを特徴とする裏込材注入方法。
【請求項２】
前記裏込材供給部は、前記第１の裏込材供給部に裏込材を供給する配管を含んで構成され、
前記第１の裏込材注入部を前記後胴部から取り外す際に、前記配管をその長手方向の途中から分断し、
前記分断され前記第１の裏込材注入部に連結された前記配管の部分を前記第１の裏込材注入部と共に前記テールボイドに置き去るようにした、
ことを特徴とする請求項１記載の裏込材注入方法。
【請求項３】
前記配管は、前記後胴部に設けられた配管挿通孔を介して配設され、
前記配管の部分を前記裏込材注入部と共に前記テールボイドに置き去る際に、前記配管挿通孔を閉塞する、
ことを特徴とする請求項１または２記載の裏込材注入方法。
【請求項４】
前記裏込材注入孔は、前記後胴部に取り付けられていた前記裏込材注入部の箇所と、前記セグメントの周方向において位相がずれている、
ことを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の裏込材注入方法。
【請求項５】
先端にカッターが配置されたシールド機の後胴部の外周面に取り付けられテールボイドへ裏込材を注入する同時裏込材注入方法実施用の第１の裏込材注入部と、
前記シールド機の後胴部の内部に配置され配管を介して前記第１の裏込材注入部に裏込材を供給する裏込材供給部と、
前記後胴部に設けられ前記配管を前記後胴部の内外に挿通させる配管挿通孔と、
を備えるシールド機の裏込材注入装置において、
前記第１の裏込材注入部は前記後胴部に着脱可能に取り付けられ、
前記配管はその長手方向の途中から分断可能に構成され、
前記配管挿通孔は閉塞可能に形成され、
前記後胴部に、前記裏込材供給部に接続分離可能な即時裏込材注入方法実施用の第２の裏込材注入部を備えている、
ことを特徴とする裏込材注入装置。
【請求項６】
前記分断された前記裏込材供給部側の前記配管の部分は、前記第２の裏込材注入部に接続可能である、
ことを特徴とする請求項５記載の裏込材注入装置。
【請求項７】
前記第２の裏込材注入部から前記テールボイドに裏込材の注入が行われるセグメントの裏込材注入孔は、前記後胴部に着脱可能に取着されていた前記裏込材注入部の箇所と、前記セグメントの周方向において位相がずれている、
ことを特徴とする請求項５または６に記載の裏込材注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド工法における裏込材注入方法および裏込材注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールド機による掘削では、その先端のカッターにより掘削された掘削孔の内周面と、設置されるセグメントの外周面との間の環状の間隙（テールボイド）に、裏込材が充填され、湧水のセグメント内への侵入や、地盤沈下などの不具合を防止するようにしている。
裏込材を注入する方法として、テールボイドの発生とほぼ同時に裏込材を注入する同時裏込材注入方法や、シールド機の後胴部の後方に離れた箇所に位置するセグメントの裏込材注入孔から裏込材を注入する即時裏込材注入方法などが知られている。
なかでも同時裏込材注入方法は、進行毎に裏込材注入孔への注入ノゾルの脱着作業を要しないことから、即時裏込材注入方法に比べ、作業効率を高めトンネル工事のコストダウンを図る上で有利となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−５９６０７
【特許文献２】特開２０００−１７０４９５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、同時裏込材注入方法では、シールド機の後胴部の外周面に裏込材注入装置の裏込材注入部を取り付けた構造となっており、裏込材注入部が取り付けられた後胴部の部分は、後胴部の半径方向外側に突出する。
そのため、柔らかい地盤を掘進する場合には問題がないものの、掘進の途中で岩盤などの硬い地盤に進行しなくてはならない場合、裏込材注入部が掘削した孔の内周部に当たり、裏込材注入部が破損するなどしてシールド機による掘進が円滑に行なえなくなるという不具合が生じる。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、後胴部の外周面に裏込材注入部が取り付けられたシールド機が、柔らかい地盤から硬い地盤に進行する場合であっても、シールド機を円滑に進行させる上で有利な裏込材注入方法および裏込材注入装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため本発明の裏込材注入方法は、先端にカッターを有するシールド機の後胴部の内部に裏込材注入装置の裏込材供給部を配置すると共に、前記裏込材供給部に接続分離可能な同時裏込材注入方法実施用の第１の裏込材注入部と即時裏込材注入方法実施用の第２の裏込材注入部とを用意し、柔らかい地盤を掘進する際に、前記後胴部の外周面に前記第１の裏込材注入部を取り付けて前記第１の裏込材注入部と前記裏込材供給部とを接続し、シールド機の先端のカッターにより掘削された掘削孔の内周面と、前記後胴部内で組み立てられ前記掘削孔内に設置されるセグメントの外周面との間のテールボイドに、前記第１の裏込材注入部から裏込材を注入しつつ掘進し、前記シールド機が柔らかい地盤から固い地盤に進行する際に、前記第１の裏込材注入部を前記後胴部から取り外し、前記裏込材供給部と前記第２の裏込材注入部とを接続し、前記後胴部の後方に離れた箇所に位置するセグメントの裏込材注入孔を介して前記第２の裏込材注入部により前記テールボイドに裏込材を注入しつつ掘進し、前記第１の裏込材注入部を前記テールボイドに置き去るようにしたことを特徴とすることを特徴とする。
また、本発明の裏込材注入装置は、先端にカッターが配置されたシールド機の後胴部の外周面に取り付けられテールボイドへ裏込材を注入する同時裏込材注入方法実施用の第１の裏込材注入部と、前記シールド機の後胴部の内部に配置され配管を介して前記第１の裏込材注入部に裏込材を供給する裏込材供給部と、前記後胴部に設けられ前記配管を前記後胴部の内外に挿通させる配管挿通孔とを備えるシールド機の裏込材注入装置において、前記第１の裏込材注入部は前記後胴部に着脱可能に取り付けられ、前記配管はその長手方向の途中から分断可能に構成され、前記配管挿通孔は閉塞可能に形成され、前記後胴部に、前記裏込材供給部に接続分離可能な即時裏込材注入方法実施用の第２の裏込材注入部を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、シールド機で柔らかい地盤を掘進する場合、後胴部の内部に裏込材注入装置の裏込材供給部を配置し、後胴部の外周面に第１の裏込材注入部を配置し、テールボイドの発生とほぼ同時に第１の裏込材注入部から裏込材を注入する。
掘進の途中で柔らかい地盤から岩盤などの硬い地盤に進行しなくてはならない場合、第１の裏込材注入部と後胴部との連結を解除し、後胴部の後方に離れたセグメントの裏込材注入孔を介して第２の裏込材注入部からテールボイドに裏込材を注入しつつ掘進し、第１の裏込材注入部をテールボイドに置き去る。
したがって、硬い岩盤を掘進する際、後胴部の外周面に突起物がなくなり、シールド工法による掘進が円滑に行われる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（Ａ）は同時裏込材注入方法を行ないつつシールド機が掘進している状態の側面図、（Ｂ）は後胴部の後方からシールド機を見た図である。
【図２】第１の裏込材注入部を後胴部から取り外し、配管挿通孔を蓋板で閉塞した説明図である。
【図３】即時裏込材注入方法を行ないつつシールド機が掘進し、第１の裏込材注入部をテールボイドに置き去る説明図である。
【図４】即時裏込材注入方法を行ないつつシールド機が掘進している状態の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すようにシールド機１０は、前端にカッター１２０２を有する前胴部１２と、前胴部１２に対して屈曲可能に連結された後胴部１４を備えている。
前胴部１２の内部には、カッター１２０２を回転駆動するモータや、掘削した土砂を排出するコンベア装置が配置され、また、後胴部１４の内部にはセグメントＣを組み立てるエレクタや、掘進用ジャッキが配置されている。
なお、セグメントＣには、その使用の有無に拘らず裏込材注入孔が設けられ、この裏込材注入孔は栓で閉塞されている。
さらに、後胴部１４の後端の内周面にワイヤブラシ１６が設けられている。
ワイヤブラシ１６は、掘削孔１８の内周面と、セグメントＣの外周面との間の環状の空間であるテールボイド２０に対して、後胴部１４の内部を水密に保持し、地下水の後胴部１４内への侵入を阻止するものである。
【０００９】
裏込材注入装置２２は、テールボイド２０に裏込材を充填し、湧水のセグメントＣ内への侵入や地盤沈下などを防止するものである。
裏込材注入装置２２は、裏込材供給部２４と、裏込材供給部２６に接続分離可能な同時裏込材注入方法実施用の第１の裏込材注入部２６と、図２〜図４に示す裏込材供給部２６に接続分離可能な即時裏込材注入方法実施用の第２の裏込材注入部３６とを備えている。
裏込材には、モルタルのように予め材料が混合されているものや、注入直前に主剤に対して硬化剤を混合するものなど、従来公知の様々な材料が使用可能である。
また、第１の裏込材注入部２６には、裏込材に対応した従来公知の同時裏込材注入方法実施用の様々な構成の注入部が採用可能である。
さらに、第２の裏込材注入部３６には、裏込材に対応した従来公知の即時裏込材注入方法実施用の様々な構成の注入部が採用可能である。
【００１０】
第１の裏込材注入部２６は、後胴部１４の上部の外周面に取り付けられテールボイド２０に向けて裏込材を吐出し、図１（Ｂ）において符号２６１０は、裏込材が吐出される吐出口を示す。
第１の裏込材注入部２６は、裏込材の注入路を有するフレーム２６０２を有し、フレーム２６０２は、後胴部１４の内周面からボルト２６０４により着脱可能に後胴部１４の外周面に取り付けられ、後胴部１４の内部から取り外せるように構成されている。なお、第１の裏込材注入部２６を後胴部１４に対して着脱可能に取り付ける構造には、ボルト結合の他に従来公知の様々な結合構造が採用可能である。
【００１１】
裏込材供給部２４は、後胴部１４の内部に配置されている。
裏込材供給部２４は、裏込材の収容タンク２４０２、収容タンク２４０２と第１の裏込材注入部２６とを接続する配管２４０４、収容タンク２４０２内の裏込材を配管２４０４を介して第１の裏込材注入部２６の注入路に圧送するポンプ２４０６、配管２４０４や注入路を洗浄するための洗浄水の洗浄水タンク２４０８、このタンク２４０８内の洗浄水を第１の裏込材注入部２６に圧送するポンプ２４１０や配管２４１２を含んで構成されている。
【００１２】
裏込材用の配管２４０４と、洗浄水用の配管２４１２は、後胴部１４の配管挿通孔１４０２を介して後胴部１４の内外に配設され、配管挿通孔１４０２の周囲は、フレーム２６０２に取着されたカバー２６０６で覆われている。
それらの配管２４０４、２４１２の長手方向の途中の箇所は、ジョイント３０を介して分断可能に結合されている。より詳細には、配管挿通孔１４０２の近傍のそれらの配管の箇所は、ボール弁（開閉弁）３２、ジョイント３０、ボール弁（開閉弁）３３を介して裏込材供給部２４側と第１の裏込材注入部２６側とに分断可能に結合されている。
【００１３】
次に、裏込材注入装置２２を用いた裏込材注入方法について説明する。
図１に示すように、シールド機１０で柔らかい地盤を掘進する場合、後胴部１４の内部に裏込材注入装置２２の裏込材供給部２４を配置し、後胴部１４の外周面に第１の裏込材注入部２６を配置し、裏込材用配管２４０４、洗浄水用配管２４１２で裏込材供給部２４と第１の裏込材注入部２６とを接続し、テールボイド２０の発生とほぼ同時に第１の裏込材注入部２６から裏込材を注入する同時裏込材注入方法を行なう。
【００１４】
掘進の途中で柔らかい地盤から岩盤などの硬い地盤に進行しなくてはならない場合、ポンプ２４０６を停止し、第１の裏込材注入部２６からテールボイド２０への裏込材の注入を停止する。
また、図２に示すように、それぞれボール弁３２、３３を閉じ、ジョイント３０から第１の裏込材注入部２６側に接続する配管２４０４、２４１２の部分を切り離し、配管挿通孔１４０２からそれら配管２４０４、２４１２の部分を後胴部１４の外側に押し出し、ボルト３４０２を介して配管挿通孔１４０２を蓋板３４で閉塞する。
また、後胴部１４の内部でボルト２６０４を取り外し、第１の裏込材注入部２６のフレーム２６０２と後胴部１４との連結を解除し、ボルト２６０４が挿通されていた後胴部１４のボルト挿通孔も栓などを用いて閉塞する。
【００１５】
また、ジョイント３４を介して配管２６０４、２４１２の先部を第２の裏込材注入部３２のボール弁３３に接続し、裏込材供給部２６と第２の裏込材注入部３６とを接続する。
そして、裏込材が注入されていない箇所に対応するセグメントＣの裏込材注入孔の栓を取り外し、第２の裏込材注入部３６とセグメントＣの裏込材注入孔とを接続する。
この場合、裏込材が注入される裏込材注入孔を、セグメントＣの周方向において、第１の裏込材注入部２６が取り付けられていた箇所からセグメントＣの周方向に位相をずらした箇所のものを用いると、裏込材をテールボイド２０に円滑に注入する上で有利となる。
【００１６】
そして図３、図４に示すように、今度は、掘進しつつ、後胴部１４の後方に離れたセグメントＣの裏込材注入孔を介して第２の裏込材注入部３６からテールボイド２０に裏込材を注入する即時裏込材注入方法を行なう。
シールド機１０の掘進に伴い、第１の裏込材注入部２６は岩盤などの硬い地盤の内周部に当たり、第１の裏込材注入部２６はその場所に留まることになる。
すなわち、シールド機１０は、第１の裏込材注入部２６をテールボイド２０に置き去って、また、第１の裏込材注入部２６側に連結された配管２４０４、２４１２の部分もテールボイド２０に置き去って掘進していく。
したがって、硬い岩盤を掘進する際、後胴部１４の外周面に突起物がなくなり、シールド工法による掘進が円滑に行われることになる。
【符号の説明】
【００１７】
１０……シールド機、１２……前胴部、１４……後胴部、１４０２……配管挿通孔、Ｃ……セグメント、２０……テールボイド、２２……裏込材注入装置、２４……裏込材供給部、２４０２……裏込材の収容タンク、２４０４……裏込材用配管、２４０６……裏込材用ポンプ、２４０８……洗浄水タンク、２４１０……洗浄水用ポンプ、２４１２……洗浄水用配管、２６……裏込材注入部、Ｃ……セグメント。
【図１】
2014034767.tif 000003
【図２】
2014034767.tif 000004
【図３】
2014034767.tif 000005
【図４】
2014034767.tif 000006