(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド機によって掘削されるトンネル壁面にシールド機の後端又は最先のセグメントに設けた注入口から硬化材を供給して硬化材層を形成しながらトンネルを掘進するシールド工法において、立坑側からトンネル内を通じて上記注入口に連通する硬化材送給管を配設すると共にシールド機近傍部分の硬化材送給管から分岐する分岐管を介して立坑側まで回収管を配設し、トンネル壁面に硬化材層を形成したのち、立坑側で硬化材送給管内に栓体を挿入すると共に該栓体の背面側に洗浄水を供給することにより、栓体を水圧でシールド機側に押し進めて硬化材送給管内に残存する硬化材を回収管側に送り込み、回収管を通じて硬化材を立坑側に排除する一方、栓体を硬化材送給管から回収管側に送り込み立坑側で回収することを特徴とするシールド工法における硬化材送給管内の硬化材排除方法。
【請求項２】
上記硬化材送給管からの分岐管を二つ設け、これらよりも前方の硬化材送給管に第１バルブを設けると共に二つの分岐管に第２バルブ及び第３バルブを設け、硬化材送給管内を洗浄する際に上記第１バルブを閉止する一方、第２バルブ又は第３バルブを開放することを特徴とする請求項１記載のシールド工法における硬化材送給管内の硬化材排除方法。
【請求項３】
上記硬化材注入口に連通する洗浄水供給口を設け、この洗浄水供給口に立坑側からトンネル内を通じて配設した洗浄水送給管を連通させ、洗浄水供給口を通じて硬化材注入口に連通した上記硬化材送給管から回収管に洗浄水を供給するように構成したことを特徴とする請求項１記載のシールド工法における硬化材送給管内の硬化材排除方法。
【請求項４】
シールド機によって掘削されるトンネル壁面にシールド機の後端又は最先のセグメントに設けた注入口から硬化材を供給して硬化材層を形成しながらトンネルを掘進するシールド工法において、立坑側からトンネル内を通じて上記注入口に連通する第１バルブを有する硬化材送給管を配設し、上記注入口に回収管を連通させて該回収管をトンネル内を通じて立坑側まで配設すると共に、シールド機近傍部分の硬化材送給管から分岐する分岐管を介して硬化材送給管と回収管を連通させ、トンネル壁面に硬化材層を形成したのち、立坑側で硬化材送給管内に栓体を挿入すると共に該栓体の背面側に洗浄水を供給することにより、栓体を水圧でシールド機側に押し進めて硬化材送給内に残存する硬化材を回収管側に送り込み、回収管を通じて硬化材を立坑側に排除する一方、栓体を硬化材送給管から分岐管を介して回収管側に送り込み立坑側で回収することを特徴とするシールド工法における硬化材送給管内の硬化材排除方法。
【請求項５】
トンネル内における上記硬化材送給管の第１バルブの後方側に硬化材通路と栓体通路とを有する分離器を介在、配設し、この分離器の栓体通路を第３バルブを有する分岐管を介して上記回収管に連結、連通させていることを特徴とする請求項２又は請求項４記載のシールド工法における硬化材送給管内の硬化材排除方法。
【請求項６】
分岐管と連通する、前端部に空気取り入れ口を開口し後端部に真空ポンプを介装した回収管により上記栓体を該真空ポンプ内に捕捉回収すると共に硬化材を後方に排出することを特徴とする請求項１又は請求項４記載のシールド工法における硬化材送給管内の硬化材排除方法。
【請求項７】
上記分離器は該分離器よりも後方の硬化材送給管よりも大径の短管からなり、その後端に分離器よりも後方の硬化材送給管を、周壁部に前方の硬化材送給管を連結、連通させた導入口と導出口をそれぞれ設けていると共にその前端部から内部に硬化材送給管と略同径の上記分岐管の後端部を水密に貫通、突入させてあり、この突入端部内を栓体通路としてその開口部を上記導出口より後方側において上記導入口に臨ませていると共に導入口から導出口に至る上記分岐管の後端部の外側の空間部を硬化材通路に形成していることを特徴とする請求項５記載のシールド工法における硬化材送給管内の硬化材排除方法。
【請求項８】
上記分離器の後方側における硬化材送給管に硬化材の電磁式濃度計を介在、配設して洗浄水と硬化材とを判別させることにより、バルブの自動切替えを行うようにしたことを特徴とする請求項５記載のシールド工法における硬化材送給管内の硬化材排除方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトンネルを掘削するシールド工法において、シールド機の後端又は最前端のセグメントからトンネル掘削壁面に硬化材を供給して硬化材層を形成する際に、トンネル内に配管された硬化材送給管内の硬化材を、トンネル掘削壁面側への硬化材の供給停止時に、立坑側に排除する送給管内の硬化材排除方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド工法においては、立坑側に配設したポンプによってモルタル等の硬化材をトンネル内に配管した送給管を通じてシールド掘削機側に送給し、トンネル掘削壁面に沿って配設したセグメント或いは型枠と掘削壁面との間にシールド掘削機の後端又は最前端のセグメントから硬化材を裏込注入して掘削壁面を補強する硬化層を形成することが行われている。
【０００３】
このような裏込材注入手段としては、従来から実公平６ー３４４７２号公報に記載しているように、立坑或いは地上側からトンネル内を通じてシールド機の後端部にまで硬化材送給管を配設し、ポンプの作動によって硬化材送給管を通じてシールド機側まで硬化材を輸送し、シールド機の後端部からトンネル掘削壁面とセグメント又は型枠との間に硬化材を注入する手段が採用されている。そして、硬化材の注入硬化後、次の注入作業までの間に、硬化材送給管内に残留する硬化材が該管内で硬化すると硬化材の送給が困難となるので、送給管内の硬化材を排除する必要がある。
【０００４】
この排除手段としては、硬化材送給管の送給始端側の管内にスポンジ等からなる栓体を挿入し、上記ポンプを駆動して該栓体の背面側に洗浄水を圧送することによりスポンジを硬化材送給管の内周面に摺接させながら前進させて送給管内の硬化材を送給管の先端側から分岐管を通じてトンネル内に設置した容器内に排出するように構成している。一方、栓体の回収はトンネル内における硬化材送給管の適所に該送給管よりも大径の短管を介装しておき、硬化材送給管内を前進してきた栓体をこの短管内に張設した金網によって受け止め、送給管の洗浄終了後、短管を開放することにより行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、硬化材をトンネル内に排出するので、その爾後処理に手間を要するばかりでなく、送給管内の硬化材の排出が完了、即ち、管内の洗浄が完了した時点の判断は、作業員がバルブの開閉によって送給管の一部を開放し、トンネル内において送給管から流出する硬化材を見ながら行っているために、その作業が煩わしいばかりでなく正確な判断が困難である。また、短管内からの栓体の取り出しも硬化材の排出が完了したのち、人為的に短管を開放して行っているために、硬化材の排除工程は勿論、硬化材をトンネル掘削壁面に送給する工程の自動化を図ることができず、作業能率が低下するという問題点があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、送給管内の硬化材を排除して管内を洗浄する工程の自動化を図り、ひいては、洗浄後におけるトンネル掘削壁面に対する硬化材の送給の自動化を可能にし、さらに、送給管内の洗浄時には硬化材や栓体を立坑側にまで排出してその回収が円滑に行えるようにしたシールド工法における硬化材送給管内の硬化材排除方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のシールド工法における硬化材送給管内の硬化材排除方法は、請求項１に記載したように、シールド機によって掘削されるトンネル壁面にシールド機の後端又は最先のセグメントに設けた注入口から硬化材を供給して硬化材層を形成しながらトンネルを掘進するシールド工法において、立坑側からトンネル内を通じて上記注入口に連通する硬化材送給管を配設すると共にシールド機近傍部分の硬化材送給管から分岐する分岐管を介して立坑側まで回収管を配設し、トンネル壁面に硬化材層を形成したのち、立坑側で硬化材送給管内に栓体を挿入すると共に該栓体の背面側に洗浄水を供給することにより、栓体を水圧でシールド機側に押し進めて硬化材送給管内に残存する硬化材を回収管側に送り込み、回収管を通じて硬化材を立坑側に排除する一方、栓体を硬化材送給管から回収管側に送り込み立坑側で回収することを特徴とするものである。
【０００８】
上記方法において、請求項２に記載したように、硬化材送給管からの分岐管を二つ設け、これらよりも前方の硬化材送給管に第１バルブを設けると共に二つの分岐管に第２バルブ及び第３バルブを設け、硬化材送給管内を洗浄する際に上記第１バルブを閉止する一方、第２バルブ又は第３バルブを開放するように構成している。また、上記方法には請求項３に記載したように、上記硬化材注入口に連通する洗浄水供給口を設け、この洗浄水供給口に立坑側からトンネル内を通じて配設した洗浄水送給管を連通させ、洗浄水供給口を通じて硬化材注入口に連通した上記硬化材送給管から回収管に洗浄水を供給する構成が備えられている。
【０００９】
又、請求項４は上記シールド工法における硬化材送給管内の硬化材排除方法とは別な発明を示すものであって、シールド機によって掘削されるトンネル壁面にシールド機の後端又は最先のセグメントに設けた注入口から硬化材を供給して硬化材層を形成しながらトンネルを掘進するシールド工法において、立坑側からトンネル内を通じて上記注入口に連通する第１バルブを有する硬化材送給管を配設し、上記注入口に回収管を連通させて該回収管をトンネル内を通じて立坑側まで配設すると共に、シールド機近傍部分の硬化材送給管から分岐する分岐管を介して硬化材送給管と回収管を連通させ、トンネル壁面に硬化材層を形成したのち、立坑側で硬化材送給管内に栓体を挿入すると共に該栓体の背面側に洗浄水を供給することにより、栓体を水圧でシールド機側に押し進めて硬化材送給内に残存する硬化材を回収管側に送り込み、回収管を通じて硬化材を立坑側に排除する一方、栓体を硬化材送給管から分岐管を介して回収管側に送り込み立坑側で回収することを特徴とするものである。
【００１０】
上記請求項２または請求項４に記載の方法において、請求項５に記載した発明は、トンネル内における上記硬化材送給管の第１バルブの後方側に硬化材通路と栓体通路とを有する分離器を介在、配設し、この分離器の栓体通路を第３バルブを有する分岐管を介して上記回収管に連結、連通した構造としている。さらに、栓体の回収手段および硬化材の排出手段の好ましい構造としては、請求項６に記載したように、分岐管と連通する、前端部に空気取り入れ口を開口し後端部に真空ポンプを介装した回収管により上記栓体を該真空ポンプ内に捕捉回収すると共に硬化材を後方に排出するように構成している。
【００１１】
また、上記分離器の構造としては請求項７に記載したように、該分離器はその後方の硬化材送給管よりも大径の短管からなり、その後端に分離器よりも後方の硬化材送給管を、周壁部に前方の硬化材送給管を連結、連通させた導入口と導出口をそれぞれ設けていると共にその前端部から内部に硬化材送給管と略同径の上記分岐管の後端部を水密に貫通、突入させてあり、この突入端部内を栓体通路としてその開口部を上記導出口より後方側において上記導入口に臨ませていると共に導入口から導出口に至る上記分岐管の後端部の外側の空間部を硬化材通路に形成している。さらに、請求項８に記載の発明は、この分離器の後方側における硬化材送給管に硬化材の電磁式濃度計を介装して洗浄水と硬化材とを判別させることにより、バルブの自動切替えを行うようにしている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上記請求項１に記載した方法の実施の形態としてその作用を述べると、シールド機によって掘削されたトンネル壁面とセグメント或いは型枠との間に硬化材を注入して硬化層を形成する場合には、硬化材送給管の送給終端側に設けている第１バルブを開放させる一方、この硬化材送給管から分岐している回収管に設けた第２バルブを閉止した状態にして、立坑内或いは坑外から該硬化材送給管に硬化材を送給し、シールド機の後端に設けている注入口から硬化材を裏込注入する。
【００１３】
次に、この硬化材の注入工程が完了すると、硬化材送給管内に残存する硬化材の排除工程に移る。この工程はまず、上記第１バルブを閉止する一方、回収管側の第２バルブを開放させると共に硬化材送給管の送給始端側の管内に栓体を挿入したのち、該送給管内に洗浄水を供給する。そうすると、洗浄水の圧送圧によって栓体が送給管の内壁に摺接しながら管内を前進移動し、送給管内に残留する硬化材を回収管側に押し進めながら送り込み、この回収管を通じて硬化材を立坑側に排除すると共に洗浄水によって硬化材送給管と回収管内を洗浄する。一方、栓体も立坑側に送り出されて取り除かれる。
【００１４】
この栓体の回収手段としては、請求項５〜請求項７に記載した構造を採用すると、硬化材送給管内の硬化材を洗浄水によって栓体を介して回収管側に送り出しながら栓体が分離器まで達すれば、送給管と連結した該分離器の導入口を通じて該分離器内に突出した分岐管の開口端部内に栓体が送り込まれる一方、硬化材は洗浄水の圧送によって分岐管の開口端部の外周面と分離器の内面との隙間を通じて分離器の周壁に設けている導出口から前方の送給管内に流出し、上述したように回収管を通じて立坑側に排除される。この排除は回収管の終端部側に設けている真空ポンプを作動させることによって強制的に吸引、排除されると共に、上記分岐管内に導入される栓体は、該分岐管に設けている第３バルブを開放させることによって真空ポンプの吸引力で該ポンプ側の槽内に捕捉、回収される。
【００１５】
さらに、上記分離器の後方側における硬化材送給管の適所に硬化材の電磁式濃度計を設けおくと、栓体が該分離器を通過した時に、送給管内が硬化材から洗浄水に変化したことを該濃度計によって検出することができ、硬化材の排除、即ち送給管内の洗浄が完了したことを自動的に判断し得ると共に該濃度計からの電気信号によって上記各バルブを硬化材の供給時と管路内の洗浄時との自動切り換えを可能にし得る。
【００１６】
また、請求項３に記載したように、上記硬化材送給管とは別に、立坑側からトンネル内を通じてシールド機の後端に設けた洗浄水供給口に連通する洗浄水供給管を配設しておくことによって、この供給管に洗浄水を圧送すれば、洗浄水が供給口を通じて硬化材注入口に連通した上記硬化材供給管から回収管に流通し、硬化材注入口から回収管に至る通路内を洗浄することができる。
【００１７】
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例を図面について説明する。図１において、１はカッター板１ａを回転駆動させながら推進することによってトンネルＴを掘削するシールド機で、そのスキンプレート１ｂの後端部に注入口部材３を固着している。一方、トンネルＴの掘削始端側である立坑内又は地上等の坑外、即ち、シールド機１に対して立坑側にモルタル等の硬化材Ｍを収容した硬化材槽２を設置してあり、この硬化材槽２に硬化材送給管４の後端を連結、連通させていると共に該硬化材送給管４をトンネルＴ内を通じて上記シールド機１の注入口部材３に設けている後述する硬化材通路３ａに連結、連通させている。なお、注入口部材３はシールド機に後続する最前端のセグメントに設けることもある。
【００１８】
上記硬化材送給管４のライン中において、シールド機１に固着している上記注入口部材３の近傍部には第１バルブ５を設けていると共に該第１バルブ５の後方側におけるシールド機１近傍部におけるトンネルＴ内の送給管４のライン中に後述する各バルブを開閉する信号を発信するコントローラに接続した電磁式濃度計６を設けてあり、さらに、該濃度計６の前方側の送給管４のライン中に分離器７を配設し、この分離器７によって送給管４をシールド機１側に通じる送給管４側と後述する回収管８側に通じる第１の分岐管９側とに分岐されている。この第１の分岐管９には第３のバルブ１３が設けられている。
【００１９】
分離器７からシールド機１側に通じる送給管４の適所に、第２バルブ１０を設け且つその後端側を後述する回収管８に通じる第２分岐管９’を連結、連通させていると共にこの第２分岐管９’を挟んだ前後両側の送給管４部分に第４、第５バルブ１１、１２を設けている。これらの第１、第２分岐管９、９’を連結、連通させた回収管８は、トンネルＴ内を通じて立坑内又は地上等の立坑側に設置した真空ポンプ１４に真空槽１５を介して連通している。なお、分離器７からシールド機１までの送給管４及び第２分岐管９’の径は分離器７までの送給管４の径よりも小径にしてあり、送給管４を流れる硬化材が分離器７を境に流速を増大するようにしている。第１分岐管９の径は分離器７までの送給管４の径と等しく、送給管４を流下する後述する栓体Ｖが通過する。さらに、回収管８は分離器７までの送給管４よりも大径であり、その前端には大気が流入する流入口が設けられている。
【００２０】
一方、トンネルＴ内に配管された上記硬化材送給管４は、立坑側において、立坑内又は地上に設置した第１ポンプ１６の吐出側に第６バルブ１７を介して連結、連通していると共にこのポンプ１６は上記硬化材槽２に第７バルブ１８を有する送給管部分を通じて連通している。さらに、ポンプ１６と第７バルブ１８との間の送給管４部分には第８バルブ１９を有する連結管２０の一端が連結、連通していると共に該連結管２０の他端は立坑内または地上に設置した水槽２１に連通している。
【００２１】
また、上記第６バルブ１７を挟んでその両側の送給管４部分に第９バルブ２２と第１０バルブ２３を有するバイパス管２４の両端を連通させていると共に第９、第１０バルブ２２、２３間のバイパス管部分に第１１バルブ４４を有する栓体Ｖの挿入管２５を連結、連通している。さらに、上記水槽２１に洗浄水送給管２６の後端を連結、連通させていると共にこの洗浄水送給管２６を第２ポンプ２７を介してトンネルＴ内に配設し、その前端をシールド機１の注入口部材３の後述する洗浄水通路３ｂに連結、連通させている。
【００２２】
注入口部材３には、図２〜図５に示すように、その幅方向の中央部に前後端面間に亘ってビストン室３１と硬化材注入口３２とが同一中心線上に穿設され、ピストン室３１は注入口部材３の前半部側に、注入口３２は後半部側にそれぞれ設けられて注入口３２をトンネル掘削壁面ｔとセグメント又は型枠（以下、セグメントとして説明する）Ｓとの間の隙間に臨ませている。また、ピストン室３１と注入口３２との連設部には一定長さを有するロッド体３３を摺動自在に挿通させている仕切壁３４が設けられている。
【００２３】
このロッド体３３の前端部にはピストン室３１内で前後摺動する第１ピストン３５が固着していると共に後端部には注入口３２内で前後摺動する第２ピストン３６が固着している。尚、第１ピストン３５を挟んで注入口部材３の下面からピストン室３１内に連通する圧油ポート３７、３８が穿設されてあり、配管５０、５１を通じて圧油供給源（図示せず）に接続している。
【００２４】
注入口部材３内には、上記硬化材通路３ａと洗浄水通路３ｂとが設けられてあり、硬化材通路３ａはその一端を注入口３２の中間部、即ち、往動始端位置に待機させている第２ピストン３６の後方空間部に連通させていると共に他端を注入口部材３の内面に開口させて上述したように硬化材送給管４に連結、連通させている。一方、洗浄水通路３ｂの一端は注入口３２の前端部内、即ち、上記仕切壁３４の背面側に連通していると共に、他端は注入口部材３の内面に開口させて上述したように、洗浄水供給管２６を連結、連通させている。なお、上記ロッド体３３の前端面中央部に小径の確認棒３９を前方に向かって一体に突設している。
【００２５】
さらに、上記分離器７の構造は、図６に示すように、器体を硬化材送給管４よりも大径の短管から形成していると共にその後端小径開口部と周壁部に開設した開口部とを硬化材導入口7aと導出口7bとに形成してこの導入口7aと導出口7bとに硬化材送給管４の切り離し部分の対向開口端をそれぞれ連結、連通させることにより硬化材送給管４のライン中に配設された構造としている。さらに、この分離器７の前端部から上記分岐管９の後端部を水密に貫通させて上記導出口7bよりも後方側まで突入させることによりその突入端の開口部を導入口7aに臨ませていると共にこの突入端部内を栓体通路9aに形成している。一方、上記導入口7aから導出口7bに至る内部空間を硬化材通路7cに形成している。この硬化材通路7cの通路幅は栓体Ｖの径よりも小さくして栓体Ｖが該通路側に進入しないように形成している。
【００２６】
４０はシールド機１側の上記注入口部材３近傍部における硬化材送給管４に設けてられた上記第１バルブ５と第４バルブ１１間の送給管４のライン中に連通状態で介在、配設した混合器で、この混合器４０に逆止弁４１を有する急結材供給管４２を連結、連通させてあり、この供給管４２から混合器４０内を流動する硬化材に逆止弁４１を通じて硬化材を短時間で硬化させる急結材を供給するように構成している。
【００２７】
以上のように構成した硬化材供給配管ラインと洗浄水供給配管ラインとを使用してトンネル掘削壁面に対する硬化層の形成、並びに、配管中の硬化材の排除と管内洗浄方法を説明する。先ず、シールド機１によるトンネルの掘進は、周知のようにカッター板１ａを回転させながら行われ、一定長のトンネル掘削に従って後方側でセグメントＳが組立てられる。
【００２８】
このセグメントＳとトンネル掘削壁面ｔとの間の空隙部にモルタル等の硬化材を裏込材として注入するには、回収管８の第１、第２分岐管９、９’に設けている第２、第３バルブ１０、１３と、硬化材送給管４と水槽２１間の連結管２０に設けている第８バルブ１９と、バイパス管２４側に設けている第９、第１０バルブ２２、２３を閉止しておき、その他のバルブを開放した状態にしたのち、第１ポンプ１６を作動させると、硬化材槽２内の硬化材Ｍはポンプ１６によって送給管４に圧送され、分離器７内の硬化材通路７ｃから混合器４０を通じて注入口部材３の硬化材通路３ａに流入し、注入口３２から一定量、上記空隙部に注入、充填される。
【００２９】
この際、硬化材が混合器４０を通過する時に、急結材供給管４２を通じて混合器４０に供給される急結材と混合器４０内で混合したのち、上記のように注入口部材３の注入口３２側に送り込まれ、セグメントＳとトンネル掘削壁面ｔとの間の空隙部に注入されたのち短時間で硬化してセグメントＳ及びトンネル掘削壁面ｔに一体に固着した硬化材層Ｍを形成する。
【００３０】
なお、セグメントＳに代えて型枠を使用する場合には、該型枠とトンネル掘削壁面間の空隙部内に注入した硬化材が一定の強度に達し、硬化するまで型枠を前後方向に往復動させる。この往復動はシールド機１側に型枠と連結したジャッキにより行うことができる。
【００３１】
上記空隙部内に注入、充填した硬化材の硬化後、再びシールド機１によって一定長のトンネルを掘削するものであるが、空隙部への硬化材の注入完了から一定長のトンネルを掘削して次の硬化材注入作業を行う間に、あるいはシールド機等の機器の故障でシールド機１が停止する間に、注入口部材３内の硬化材通路３ａや硬化材送給管４内には硬化材が残留しており、この硬化材が注入通路３ａや硬化材送給管４等に付着、硬化すると注入の妨げとなるので、上記空隙内への硬化材の注入完了後、この残留硬化材を洗浄水によって洗浄、除去するものである。
【００３２】
その除去方法は、まず、急結材の混合によって硬化速度を促進されている硬化材が残留した上記注入口部材３内の硬化材通路３ａから混合器４０間の管路内を洗浄したのち、急結材が混合していない硬化材送給管４内の洗浄を行う。硬化材通路３ａ側の洗浄は、第１バルブ５と第４バルブ１１、第２バルブ１０を開放し、第３バルブ１３と第５バルブ１２を閉止した状態にすると共に注入口部材３内のロッド体３３を往動させて図５に示すように硬化材通路３ａと洗浄水通路３ｂとを連通させた状態にする。
【００３３】
この状態で第２ポンプ２７を作動させると、水槽２１内から洗浄水が送給管２６を通じて注入口部材３の洗浄水通路３ｂから硬化材通路３ａに流入し、さらにこの硬化材通路３ａから硬化材送給管４の先端側の管路中の混合器４０を通じて第４バルブ１１から第２バルブ１０を設けている第２分岐管９’内を流通してその間の管路中に残存している硬化材が洗浄水によって回収管８側に押し出され、洗浄される。この時、立坑側に設置したバキュームポンプ１４を作動させれば、回収管８側に押し出された硬化材を迅速に立坑側に排除することができる。
【００３４】
次に、硬化材送給管４内に残留する硬化材を排除すると共に該送給管４内を洗浄するには、まず、バイパス管２４に連通した栓体挿入管２５内に第１１バルブ４４を通して第９バルブ２２と第１０バルブ２３間のバイパス管部分に栓体Ｖを挿入したのち、第１１バルブ４４を閉じた状態にしておくと共にトンネルＴ側の硬化材送給管４に設けている第５バルブ１２、バイパス管２４間に設けている第６バルブ１７及び硬化材層側の第７バルブ１８を閉止し、第３バルブ１３、第８〜第１０バルブ１９、２２、２３を開放した状態にして第１ポンプ１６を作動させると、水槽２１から連結管２０を通じて硬化材送給管４に洗浄水が供給される。
【００３５】
この洗浄水が第10バルブ側からバイパス管24内に圧流し、栓体Ｖの背面をその水圧によって押圧して栓体Ｖが第９バルブ22を通じて硬化材送給管４内に入り、送給管４内を摺動しながら前進して送給管４内に残留している硬化材を押し進めて第３バルブ13を設けている第１分岐管９に流出し、回収管８に押し出され、立坑側に排除される。この間、栓体Ｖは分離器７に達して該分離器７内に突出している第１分岐管９の通路9a内に入る一方、栓体ＶがトンネルＴ内の硬化材送給管４中に配設している電磁式濃度計６を通過すると、該濃度計６によって送給管４内が硬化材から洗浄水に変わったことを検出される。
【００３６】
この硬化材から洗浄水に変わったことを濃度計６によって検出されると、該濃度計６から発信する信号によってコントローラーを介して直ちに第２バルブ１０と第５バルブ１２を開放すると共に第３バルブ１３を閉じることによって洗浄水は分離器７から第２分岐管９’に流れ、その中の硬化材を回収管８に自動的に排出する。この時、栓体Ｖは分離器７の通路９ａに臨んでいる。その後、第５バルブ１２を閉じ、第３バルブ１３を開放すると、栓体Ｖと共に残留硬化材が第１分岐管９から完全に自動的に排出される。この時、分離器７から前側の送給管４及び第２分岐管９’の径を細くしているので、洗浄水の流速が大きくなり、栓体Ｖがなくても残留硬化材を完全に洗浄することができる。
【００３７】
なお、第１分岐管９内の硬化材の排出は、濃度計６によって硬化材から洗浄水に変わったことを検出されると、そのまましばらくすると栓体Ｖが第１分岐管９から回収管８内に排出されるので、その後、第２分岐管９’内の残留硬化材を洗浄するようにしてもよい。残留硬化材及び栓体Ｖが回収管８に排出されると、予め作動させていたバキュームポンプ１４によって、回収管８を通じて立坑側の真空槽１５に捕捉され、滞留して排除することができる。なお、バイパス管２４の間の送給管４中に設けている第６バルブ１７内の洗浄は、上記栓体Ｖを送給管４側に送り込んだのち、バイパス管２４中の第９、第１０バルブ２２、２３を閉止し、該第６バルブ１７を開放することによって行うものである。また、第２分岐管９’及び第２バルブ１０を設けることなく、前述した洗浄水送給管２６を用いて注入部材３内を洗浄する際に、第３バルブ１３を開放し、第６バルブ１７を閉じることによって分離器７より前方の送給管４内の硬化材を第１分岐管９内を通過させて洗浄するようにしてもよい。
【００３８】
なお、以上の実施例においては、洗浄水送給管２６を使用しての注入口部材３内の硬化材通路３ａから混合器４０を設けた硬化材送給管４の先端部分の洗浄工程と、硬化材送給管４のその他の管部分との洗浄工程とを別々に行っているが、洗浄水送給管２６を使用することなく、硬化材送給管４から注入口部材３内の硬化材通路３ａに至る全管路中の硬化材を同時に洗浄水によって洗浄するように管路を構成することができる。
【００３９】
図７はその管路図であって、図１に示した管路とは、第２ポンプ２７を設けた洗浄水送給管２６を設けていない点と、分離機７と混合器４０間の送給管路中の第４、第５バルブ１１、１２を設けることなく、且つ上記第２バルブ１０を設けている回収管８の前端部を第４バルブ１１と第５バルブ１２間の硬化材送給管４のライン中に連結連通させることなく、該回収管８の前端を注入口部材３の上記洗浄水通路３ｂに連結、連通している点が相違し、その他の構成は図１と同じであるので、同一部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
このように構成したので、ポンプ１６を作動させることによって硬化材槽２から硬化材送給管４を通じて注入口部材３の硬化材通路３ａに硬化材を圧送する場合における各バルブの開閉状態は上記図１で説明した場合と同じである。次に、洗浄水によって硬化材送給管４内から注入口部材３の硬化材通路３ａ内を洗浄する場合には、バイパス管２４に連通した栓体挿入管２５内に第１１バルブ２４を通して第９バルブ２２と第１０バルブ２３間のバイパス管部分に栓体Ｖを挿入したのち、第１１バルブ２４を閉じた状態にしておくと共に第１バルブ５、バイパス管２４間に設けている第６バルブ１７及び硬化材槽２側の第７バルブ１８を閉止し、第３バルブ１３を開放すると共に、第１ピストン３５を作動させて第２ピストン３６を硬化材通路３ａの出口寄りの後方に移動させておく。
【００４１】
この状態にしてポンプ１６を作動させると、水槽２１から連結管２０を通じて硬化材送給管４に洗浄水が供給され、この洗浄水が第１０バルブ側からバイパス管２４内に圧流して、上記実施例同様に栓体Ｖの背面をその水圧によって押圧し、栓体Ｖが第９バルブ２２を通じて硬化材送給管４内に入り、送給管４内を摺動しながら前進して送給管４内に残留している硬化材を押し進める。栓体Ｖが分離器７に達して該分離器７内に突出している分岐管９の通路９ａ内に入ったことを濃度計６で検知すると直ちに第１バルブ５を回想すると共に第３バルブ１３を閉じる。すると、該分離器７から前方の管路中の硬化材は、洗浄水によって注入口部材３の硬化材注入通路３ａから洗浄水通路３ｂに流通したのち、回収管８内を流動して立坑側に排除されるものである。
【００４２】
分離器７内に達した栓体Ｖは上記実施例同様に分岐管９の通路９ａ内に入る一方、硬化材は該通路９ａの外周側の通路７ｃを通じて上述したように送給管４から硬化材注入口部材３内の通路を流通して回収管８へと流出する。この時、第１ポンプ１６と共にバキュームポンプ１４を作動させれば、回収管８内を通じて硬化材を立坑側に円滑に排除することができる。なお、濃度計６により硬化材の排除が完了された時点の検出、及び、該濃度計６からの電気的信号によって各バルブの自動切り換えは上記実施例と同様である。なお、栓体Ｖは上記したように洗浄水によって管内の硬化材を排除する場合に使用するだけでなく、洗浄水が充満した送給管４内に再度硬化材を送給する際にも使用できる。その際にも栓体Ｖが濃度計６を通過して第１分岐管９の通路９ａに入り、濃度計６が洗浄水から硬化材に変化したことを検知すると硬化材が注入口部材３の方向に流れるようにバルブを操作する。このように濃度計６によって管内を流れる物質を識別することができ、その信号によって自動的にバルブの操作をすることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明のシールド工法における送給管内の硬化材排除方法によれば、シールド機により掘削されたトンネル壁面に立坑側から硬化材送給管を通じて硬化材を供給して硬化材層を形成したのち、該送給管内に栓体を挿入すると共にその栓体の背面側に洗浄水を供給することにより、硬化材送給管内に残存する硬化材や該送給管内の沈澱物を送給管の先端側に連通した回収管を通じて確実に排除することができ、しかも、立坑内又は地上側に排除するので、硬化材の爾後処理の手間をなくすることができると共に栓体の回収も簡単に行え、次の作業が円滑に行えるものである。
【００４４】
さらに、トンネル内における硬化材送給管の管路中に硬化材と栓体との分離器を設けておき、この分離器内の栓体通路を回収管側に連通させておくことによって、栓体が通過できないシールド機の後端に設けた硬化材注入通路側に該栓体を送り込むことなく回収管側に取り込むことができ、硬化材注入通路側を洗浄水のみによって確実に洗浄し得るものである。
【００４５】
また、上記分離器の後方トンネル内における硬化材送給管に硬化材の濃度計を介在、配設しておくことによって硬化材送給管内を流動する硬化材の品質管理が可能となるばかりでなく洗浄水と硬化材とを該濃度計によって判別することができ、洗浄水によって硬化材送給管内が洗浄されたことを検出して該濃度計からの信号の発信でバルブの管路中のバルブの自動切り換えが可能となり、トンネル掘削壁面に対する硬化材の供給や洗浄水による洗浄工程の自動化を図ることができて、トンネル築造の作業性を向上させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】立坑側からシールド機に至る配管図、
【図２】シールド機に設けた注入口部材の縦断側面図、
【図３】その縦断正面図、
【図４】その横断面図、
【図５】硬化材通路と洗浄水通路とを連通させた状態の横断面図、
【図６】分離器の縦断側面図、
【図７】本発明の別な実施例を示す配管図。
【符号の説明】
１  シールド機
２  硬化材槽
３  注入口部材
４  硬化材送給管
５  第１バルブ
６  濃度計
７  分離器
８  回収管
９  分岐管
１０  第２バルブ
１３  第３バルブ
１６  ポンプ
２１  水槽
３２  注入口
Ｖ  栓体
ｔ  トンネル掘削壁面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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