(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
余堀りにて発生するシールド装置外周面と地山掘削面との間隙に充填材を注入するシールド工法に使用する装置において、
シールド装置後方のセグメントリングと地山掘削面との間隙に加圧注入された充填材を強制的に排出可能な排出口を前記セグメントリングに設けると共に、前記充填材を排出口から強制的に吸引して排出可能な強制排出手段を設けることを特徴とする充填材の圧力制御装置。
【請求項２】
余堀りにて発生するシールド装置外周面と地山掘削面との間隙に充填材を注入するシールド工法に使用する装置において、
シールド装置後方のセグメントリング外周面付近に前記注入された充填材の圧力を感知する圧力センサーと、前記セグメントリングに設ける強制排出口に接続され前記充填材を強制的に排出可能な強制排出手段とからなり、強制排出手段は圧力センサーの感知する前記充填材の圧力が予め設定する上限圧を超えた場合には所定圧となるように強制排出することを特徴とする充填材の圧力制御装置。
【請求項３】
余堀りにて発生するシールド装置外周面と地山掘削面との間隙に充填材を注入し、シールド装置から後方に離れた位置で袋付きセグメントリングの袋状物を裏込材により膨らますシールド工法で使用する装置において、
前記袋付きセグメントリング以外のセグメントリングに設けられた排出口から前記充填材を排出する吸引ポンプと、前記袋状物を膨らますことで前記セグメントリング外周面付近の前記充填材の圧力が上昇するのを感知する圧力センサーとを設け、前記圧力センサーの値が所定値を超えた場合には、前記吸引ポンプを作動させ前記充填材の圧力を所定圧まで下降させる前記充填材の圧力制御装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の圧力制御装置を備えるシールド装置。
【請求項５】
前面に設けた掘削カッターにより掘進する装置であって、装置外周面に設ける充填材注入口と、充填材注入口と接続され装置外周面と地山掘削面との間隙に充填材を加圧注入可能な注入手段と、装置後方に構築されたセグメントリングに設けられる強制排出口に接続され前記注入された充填材を強制的に吸引して排出可能な強制排出手段とを設けることを特徴とする特徴とするシールド装置。
【請求項６】
前面に設けた掘削カッターにより掘進する装置であって、装置外周面に設ける充填材注入口と、充填材注入口と接続され装置外周面と地山掘削面との間隙に充填材を加圧注入可能な注入手段と、装置後方に構築されたセグメントリング外周面付近の前記注入された充填材の圧力を感知する圧力センサーと、前記セグメントリングに設ける強制排出口に接続され前記充填材を強制的に排出可能な強制排出手段とからなり、
注入手段は充填材を予め定める所定圧で充填可能であり、強制排出手段は圧力センサーの感知する前記充填材の圧力が予め設定する上限圧を超えた場合には所定圧となるように強制排出することを特徴とするシールド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シールド工法およびシールド装置に係る。詳細には、余堀部に充填材を充填するシールド工法およびシールド装置において、掘進時の余堀部圧力を管理可能なシールド工法およびシールド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地中にトンネルあるいは坑道等の管路を作成する方法としてシールド工法が知られている。
このシールド工法は、坑道を掘進して形成可能なシールド機で掘削する曲線部では特に内輪差と外輪差との間で機械を通過するために必要な空隙部である余掘部を設ける必要がある。この余掘部である空隙部は、掘削した地山の性状によって地山の崩壊を避けるため、充填材で充填することが必要とされる場合がある。そこで出願人は、特願２００１−１０９７７３において余堀部に適量の充填材を充填しながら掘進して坑道等の管路を形成可能な『シールド工法およびシールド装置』（以下、従来例という）を提案した。
即ち、従来例は、
『［特許請求の範囲］
［請求項１］  シールド装置外周面と地山掘削面との間の空隙部であるシールド余堀り部に、充填材を加圧注入する１次注入と、さらに１次注入された余堀り部に充填剤を硬化させる硬化剤を加圧注入する２次注入とを行うことを特徴とするシールド工法。
［請求項２］  シールド装置外周面と地山掘削面との間の空隙部であるシールド余堀り部に、充填材を加圧注入する１次注入と、さらに１次注入された余堀り部に充填剤を硬化させる硬化剤を１次注入の充填材が保持する圧力より大きな圧力で加圧注入する２次注入とを行うことを特徴とするシールド工法。
［請求項３］  シールド装置外周面と地山掘削面との間の空隙部であるシールド余堀り部に、 時間の経過とともに硬化する遅硬性を有し、さらに硬化するまでの時間を材料の選定により設定可能である充填材を使用したことを特徴とするシールド工法。
［請求項４］  シールド装置外周面と地山掘削面との間の空隙部であるシールド余堀り部に、 シールド装置の前部に位置するシールド機から時間の経過とともに硬化する遅硬性を有する充填材を１次注入し、次いでシールド機の後方に設置されるセグメントリングから瞬結性裏込材をシールド余掘り部に２次注入することを特徴とするシールド工法。
［請求項５］  シールド装置外周面と地山掘削面との間の空隙部であるシールド余堀り部に、所定圧力を維持しながら充填物を加圧注入するシールド工法。
［請求項６］  シールド装置外周面と地山掘削面との間の空隙部であるシールド余堀り部に、充填材を加圧注入する１次注入と、さらに１次注入された余堀り部に充填剤を硬化させる硬化剤を加圧注入する２次注入とをそれぞれ所定圧力を維持しながら行うことを特徴とするシールド工法。
［請求項７］  シールド装置の外周の周方向に設けられた充填材注入孔と、シールド装置外周面と地山掘削面との間の空隙部であるシールド余掘り部の圧力を測定する圧力センサーと、充填材注入孔への充填物の供給を制御する電磁弁と、圧力センサーから受領する圧力情報と所定圧力を対比し電磁弁の作動を制御するコントローラとからなることを特徴とするシールド機械。
［請求項８］  シールド機と、シールド機の後方に設置されるセグメントリングと、袋状からなりセグメントリングと地山表面との間にセグメントリングの外周全周を遮蔽することなく設置される袋状物と、シールド機の外周の周方向に設けられた充填材注入孔と、シールド装置外周面と地山掘削面との間の空隙部であるシールド余掘り部の圧力を測定する圧力センサーと、充填材注入孔への充填物の供給を制御する電磁弁と、圧力センサーから受領する圧力情報と所定圧力を対比し電磁弁の作動を制御するコントローラとからなることを特徴とするシールド機械。
［請求項９］  シールド装置の外周の周方向に設けられた充填材注入孔と、充填物を注入している場合には注入圧力を測定し、注入を停止している場合には余堀り部の圧力を測定する圧力センサーと、充填材注入孔への充填物の供給を制御する電磁弁と、圧力センサーから受領する圧力情報と所定圧力を対比し電磁弁の作動を制御するコントローラとからなることを特徴とするシールド機械。
［請求項１０］  シールド装置の外周の周方向に設けられた充填材注入孔と、シールド装置外周面と地山掘削面との間の空隙部であるシールド余掘り部に充填物を注入している場合には注入圧力を測定し、注入を停止している場合には余堀り部の圧力を測定する圧力センサーと、余堀り部の圧力のみを測定する圧力センサーと、充填材注入孔への充填物の供給を制御する電磁弁と、圧力センサーから受領する圧力情報と所定圧力を対比し電磁弁の作動を制御するコントローラとからなることを特徴とするシールド機械。』
からなり、図８に表すように、シールド機械１１１が掘進する際に、シールド機械１１１周囲部と地山との間隙に、シールド機械１１１から充填材を注入して地山に対して所定圧を加え地山坑の坑道形状を維持させ、シールド機械１１１の後側にできた地山坑の内側に、セグメント１１３を円筒状に連続して配することで坑を築いていく。この時、設置するセグメント１１３は外周面に袋状物１１４を付けた袋付きセグメント１１５、１１６とし、背部面と１１５、１１６の袋状物１１４に裏込め材を加圧注入して地山とセグメント１１３との間隙を保持していた。その後、シールド機械１１１周囲部と地山との間隙は、シールド機械１１１から充填材を注入して地山を補強していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例においては、シールド機械１１１が掘削した地山とシールド機械１１１周囲部との間に充填する充填材は、注入時には加圧制御されるものの、注入後には制御されないため、例えば袋付きセグメント１１５、１１６の袋状物１１４に裏込め材を注入したときに充填材によって保持されていた圧力が、局所的に高くなる等、充填材の圧力が一定に保てないという問題点を有した。そして、充填材の圧力が高くなると、必要以上に地山を加圧するので時として地盤が隆起してしまうという問題が発生する場合があった。
【０００４】
更に、シールド機械１１１を長期に渡り停止しなければならない場合が生じたときには、充填材が遅硬性であっても硬化してしまい、シールド機械１１１が再び掘進出来なくなってしまうという問題点を有した。
【０００５】
これら問題点を解決するために、この発明では、シールド装置から加圧注入した充填材の圧力を制御可能なシールド工法およびシールド装置の提供を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、
【０００９】
余堀りにて発生するシールド装置外周面と地山掘削面との間隙に充填材を注入するシールド工法に使用する装置において、
シールド装置後方のセグメントリングと地山掘削面との間隙に加圧注入された充填材を強制的に排出可能な排出口を前記セグメントリングに設けると共に、前記充填材を排出口から強制的に吸引して排出可能な強制排出手段を設けることを特徴とする充填材の圧力制御装置、
【００１０】
及び、
余堀りにて発生するシールド装置外周面と地山掘削面との間隙に充填材を注入するシールド工法に使用する装置において、
シールド装置後方のセグメントリング外周面付近に前記注入された充填材の圧力を感知する圧力センサーと、前記セグメントリングに設ける強制排出口に接続され前記充填材を強制的に排出可能な強制排出手段とからなり、強制排出手段は圧力センサーの感知する前記充填材の圧力が予め設定する上限圧を超えた場合には所定圧となるように強制排出することを特徴とする充填材の圧力制御装置、
【００１１】
及び、
余堀りにて発生するシールド装置外周面と地山掘削面との間隙に充填材を注入し、シールド装置から後方に離れた位置で袋付きセグメントリングの袋状物を裏込材により膨らますシールド工法で使用する装置において、
前記袋付きセグメントリング以外のセグメントリングに設けられた排出口から前記充填材を排出する吸引ポンプと、前記袋状物を膨らますことで前記セグメントリング外周面付近の前記充填材の圧力が上昇するのを感知する圧力センサーとを設け、前記圧力センサーの値が所定値を超えた場合には、前記吸引ポンプを作動させ前記充填材の圧力を所定圧まで下降させる前記充填材の圧力制御装置、
【００１２】
及び、
前記圧力センサー及び前記強制排出手段を備えた充填材の圧力制御装置か、前記吸引ポンプ及び前記圧力センサーを備えた充填材の圧力制御装置の何れかを備えるシールド装置、
【００１３】
及び、
前面に設けた掘削カッターにより掘進する装置であって、装置外周面に設ける充填材注入口と、充填材注入口と接続され装置外周面と地山掘削面との間隙に充填材を加圧注入可能な注入手段と、装置後方に構築されたセグメントリングに設けられる強制排出口に接続され前記注入された充填材を強制的に吸引して排出可能な強制排出手段とを設けることを特徴とする特徴とするシールド装置、
【００１４】
及び、
前面に設けた掘削カッターにより掘進する装置であって、装置外周面に設ける充填材注入口と、充填材注入口と接続され装置外周面と地山掘削面との間隙に充填材を加圧注入可能な注入手段と、装置後方に構築されたセグメントリング外周面付近の前記注入された充填材の圧力を感知する圧力センサーと、前記セグメントリングに設ける強制排出口に接続され前記充填材を強制的に排出可能な強制排出手段とからなり、
注入手段は充填材を予め定める所定圧で充填可能であり、強制排出手段は圧力センサーの感知する前記充填材の圧力が予め設定する上限圧を超えた場合には所定圧となるように強制排出することを特徴とするシールド装置、
【００１７】
を提供する。そして、この発明の作用は以下の通りである。
シールド装置は、前面の掘削カッターにより掘進する。そして、注入手段がシールド装置の外周面に設けた充填材注入口からシールド装置及び地山掘削面の間隙に充填材を注入する。
【００１８】
シールド装置及び地山掘削面の間隙に注入した充填材を抜く場合には、強制排出手段がシールド装置外周面に設けた強制排出口から注入された充填材を強制的に吸引して排出する。これにより、シールド装置及び地山掘削面の間隙に注入した充填材を強制的に抜取ることが可能となる。
【００１９】
又、充填材注入口をシールド装置外周面の前方に設け、強制排出口をシールド装置外周面の後方に設けるシールド装置では、充填材を注入する際には装置前方からシールド装置及び地山掘削面の間隙に注入し、シールド装置及び地山掘削面の間隙に注入した充填材を排出する際には、装置後方から強制排出する。これにより、充填材注入時には、充填材がシールド装置及び地山掘削面の間隙に、シールド装置前面で掘削してから間もなく充填されることとなり、掘削し終えた地山掘削面に対しての加圧補強がスムーズに行える。更に、充填材の強制排出時には、強制排出口が装置後方にあるので、シールド装置前後間に亙りシールド装置及び地山掘削面の間隙の圧力を安定したものにできる。
【００２０】
又、外周面の圧力を感知する吸引圧センサを設けたシールド装置では、吸引圧センサが装置外周面と地山掘削面との間隙に加圧注入された充填材の圧力が予め設定する上限圧を越えた場合に、強制排出手段が強制排出口から充填材を強制的に排出して所定圧とする。これにより、注入した充填材の圧力を予め定める圧力となるように調整可能となる。
【００２１】
更に又、吸引センサによる所定圧以上となったときの強制吸引と合わせて、注入手段が充填材を充填材注入口からシールド装置及び地山掘削面の間隙に予め定める所定圧で充填する。これにより、充填材注入時にもよりよい圧力で注入可能となる。
そして、充填材注入口をシールド装置前方に設け、強制排出口及び吸引センサをシールド装置後方に設けることにより、シールド装置全体に亙りシールド装置及び地山掘削面の間隙に注入した充填材の圧力を、より良好な状態にできる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。図１はこの発明の実施の形態を表す説明図であり、図２は図１の部分詳細説明図であり、図３は図２の中央縦断面説明図であり、図４は他の実施の形態を表す説明図であり、図５はこの発明の実施の形態の内部機構を説明する断面説明図であり、図６は掘進状態を表す説明図であり、図７は図６の中央縦断面説明図である。
【００２３】
１は、この発明の実施の形態であるシールド装置である。シールド装置１は、図１に表すように、前面に設けた掘削カッターによって地中を掘削して坑道を形成するシールド掘進機２によって所望の横坑Ｃを掘進すると共に、掘削終了箇所に順次セグメントリングＳを設置してシールド坑Ａを掘削する装置である。シールド装置１は、シールド掘進機２と、セグメントリングＳとで構成する。そして、シールド掘進機２は、横坑Ｃを掘削する際に最外壁となり横坑Ｃからの外力を受ける外胴３と、外胴３の先端に外胴３の開口を塞ぐ形で回転される掘削カッター４とからなり、外胴３内部には、カッター駆動手段である油圧モータ、掘削カッター４が掘削した掘削土を排出させる掘削土搬出手段であるスクリューコンベヤユニット、掘削された横坑Ｃの内壁にセグメントリングＳを固定してシールド坑Ｓを構築するエレクター、セグメントリングＳからシールド掘進機２を前進させる反力を得る掘進手段であるシールドジャッキが固定されて構成されるが、この説明は実施の形態であるシールド掘進機２の掘進の説明ではなく、シールド装置１の外胴周囲部に加圧注入する充填材の充填についての説明であるので、これら掘進に関する装置については詳述しないと共に図示も省略する。この実施の形態では、シールド掘進機２は外胴３の中間部で屈曲可能であり、シールド掘進機２が屈曲できることで、シールド坑Ａの湾曲部分の掘削径をより小径に掘削可能としている。勿論、シールド掘進機２は屈曲できない外胴３からなってもよい。
【００２４】
３ａは、充填材逆流防止装置である。充填材逆流防止装置３ａは、外胴３の掘進側外周面に亙り設置され、地山掘削面Ｃに当接するよう外胴３からリング状に掘進後方側へ突設されてなる。充填材逆流防止装置３ａは、充填材逆流防止装置３ａより後方の外胴３と地山掘削面Ｃとの間隙であるシールド余堀部Ｃ２に充填される充填材が掘削カッター４側へ回り込むことを防止する装置であり、少なくともシールド余堀部Ｃ２へ充填された充填材の所定圧力では掘削カッター４側へ充填材が回らないように地山掘削面Ｃとの当接を保つことが可能である。
【００２５】
この実施の形態では、セグメントリングＳは、シールド坑Ａを６分割した円弧状からなるセグメントリングＳのリング片を掘削した横坑Ｃ内で組み合わせて固定し、これを横坑Ｃ内の掘進方向へ連続固定させることでシールド坑Ａを構成する。この実施の形態では、セグメントリングＳは６分割された各リング片を組み合わせることで形成されるが、構築するシールド坑Ａの径等により、リング片の数は３分割或は９分割等他の数を選択し、セグメントリングＳを形成しても良い。
【００２６】
以下に、シールド坑ＡにセグメントリングＳを構築する詳細を説明する。
セグメントリングＳは、図２に表すように、シールド装置１によってシールド機２の後方に順次設置され円筒状に形成される。セグメントリングＳは複数個連続して接続される。
セグメントリングＳを構成するセグメントには、金属面の外周が剥き出しになる普通セグメントＳ１と、金属面の外周面に袋状物Ｓ２が取付けられ必要に応じて膨らまされる袋付きセグメントＳ３と、袋付きセグメントＳ３より小さな袋状物Ｓ２が外周面に取付けられ必要に応じて膨らまされる袋付きセグメントＳ４とから形成し、袋付きセグメントＳ３、Ｓ４は掘削するシールド坑Ｃによって使い分け可能である。袋付きセグメントＳ３、Ｓ４は、袋状物Ｓ２をセグメントリングＳと地山掘削面Ｃ１との間に設置させる。
【００２７】
例えば、セグメントリングＳを、普通セグメントＳ１と一部開放された袋付きセグメントＳ４とによって形成する場合には、図２及び図４に表すように、セグメントリングＳと地山掘削面Ｃとの間には開放された開放部Ｓ５が形成される。又、図示しないが、セグメントリングＳを外周方向の全周にわたって袋付きセグメントＳ３で形成する場合には開放部Ｓ５は形成されない。
【００２８】
このように、シールド坑Ａは、掘削した地山掘削面Ｃ１とセグメントリングＳとの間を、袋付きセグメントＳ３、袋付きセグメントＳ４の袋状物Ｓ２によって形成した状態で、シールド装置１から地山掘削面Ｃ１とセグメントリングＳとの間隙に充填材を加圧注入して地山掘削面Ｃに含浸させて補強すると共にセグメントリングＳ及び地山掘削面Ｃを固定して形成する。
【００２９】
そこで、以下にシールド装置１の充填材加圧注入機構を説明する。
５は、充填材注入口である。充填材注入口５は、シールド装置１の外周面に一定間隔で複数個設けられる。
【００３０】
６も充填材注入口であるが、セグメントリングＳの外周面に一定間隔で複数個設けられる。あるいは、充填材注入口６をセグメントリングＳの必要個所のみ設置し、シールド装置１に設けられた充填材注入管９からパイプを延設させて連結させ充填物を搬送してもよい。充填材注入口６からは、充填材もしくは充填材の代わりに硬化剤が注入される。
【００３１】
７は充填材注入パイプ、８は電磁弁、９は充填材注入管、１０は分配管である。充填材注入パイプ７は上流側で注入ポンプ（図示せず）に接続され充填材が搬送される。充填材注入管９は、電磁弁８を介して上流側で充填材供給パイプ７に接続される。分配管１０の下流は、分配管１０で分けられる。分配管１０の開口部は充填材注入口５又は充填材注入口６が形成する。更に、充填材注入口５及び充填材注入口６には、逆止弁１１を設ける。従って、シールド装置１外周面と地山掘削面Ｃ１との間の空隙部であるシールド余堀部Ｃ２には、逆止弁１１を設けた充填材注入口５及び充填材注入口６が開口された状態である。
【００３２】
１２は、圧力検知孔である。圧力検知孔１２は、逆止弁１１が設置されていない分配管である。
【００３３】
１３、１４は圧力センサーである。圧力センサー１３は、充填材注入管９に接続され、充填材注入管９内の圧力を検知可能である。従って、圧力センサー１３は、注入管９内を経由して充填材注入口５から加圧注入される充填材の加圧力を検知可能である。圧力センサー１４は、充填材注入管９を介することなく直接シールド装置外周面と地山掘削面２１との間の空隙部であるシールド余堀部Ｃ２の圧力を検知可能である。
【００３４】
この実施の形態では圧力センサー１３、１４は複数設けたが、図５に図示されるように１台の注入ポンプ（図示せず）で充填材を注入している場合には、圧力センサー１３を１つだけ設けて圧力センサー１４は設けず、充填材注入時には注入圧力を測定し、注入を行なっていない場合にはシールド機外の圧力を測定するよう形成してもよい。又、圧力センサー１４も、この実施の形態では複数設けたが、１つだけ設けて圧力センサー１３のシールド装置１外の余堀部Ｃ２圧力を測定するように形成してもよい。更に又、圧力センサー１４および圧力検知孔１２を充填材注入管９の位置に関係なく、自由に設置してもよい。
【００３５】
圧力センサー１３および圧力検知孔１２を注入装置との組み合わせだけにしておくと、例えば、地山の浸透性が大きい場合においては、検知孔が離れた場所での充填物の地山への浸透による圧力低下を管理できない可能性がある。そこで、自由な位置に設置することで、地山の性状にあわせて、注入孔を複数設置することにより、シールド装置全長にわたって圧力管理が可能となる。
【００３６】
圧力センサー１４および圧力検知孔１２を充填材注入管９の位置に関係なく、自由に設置する。即ち、充填材注入管９には、充填材を注入している場合に注入圧力を測定可能であり、注入を停止している場合に余堀部Ｃ２の圧力を測定可能である、それぞれ２つの役割を果たす圧力センサー１３を設置する。尚、図５に図示するように余堀部Ｃ２の圧力のみを測定する圧力センサー１４を設置し、更に圧力センサー１４および圧力検知孔１２を充填材注入管９の位置に関係なく、自由に設置してもよい。
【００３７】
圧力センサー１３、１４を自由な位置に複数設置することで、地山の性状にあわせて圧力を検知することが可能となる。
１５は、コントロール装置である。コントロール装置１５は、コンピュータ装置等の制御手段からなり圧力センサー１３、圧力センサー１４、電磁弁８、注入ポンプ（図示せず）に接続される。コントロール装置１５では、あらかじめ記憶された所定圧力と圧力センサー１３、１４から受領する圧力情報とを対比し、注入ポンプ（図示せず）及び電磁弁８の動作を制御可能である。
【００３８】
この実施の形態で注入ポンプ（図示せず）から充填材注入口５、６へ供給される充填物としては、充填材・硬化剤等があり、注入ポンプ（図示せず）から充填材注入孔５へ供給される充填材としては、硬化発現材としてセメント系または、スラグ・石灰系材料を使用し、ゲル化促進剤として石灰、石膏、無機塩類等を促進する。
【００３９】
また、遅硬性を持たせる材料として、例えばリグニンスルフォン酸系、ヒドロキシカルボン酸系、オキシカルボン酸系等を主成分とする酸類を使用する。
【００４０】
この実施の形態で注入ポンプから充填材注入口６へ供給される硬化剤としては、水ガラスとアルミニウム塩溶液等を使用する。
瞬結性裏込め材としては、硬化発現材としてセメント系またはスラグ・石灰系材料を使用し、流動性を良くするために、例えばベントナイト等の粘土鉱物を使用したものを用いる。また、瞬結性を持たせるために、例えば水ガラス系の珪酸を混合させたものを用いる。
これら充填材、硬化剤等の混合比率の選択により、硬化時間を選択する。
【００４１】
シールド装置１外周面と地山掘削面Ｃ１との間の空隙部であるシールド余堀部Ｃ２に、充填材を加圧注入する１次注入と、さらに１次注入されたシールド余堀部Ｃ２に充填剤を硬化させる硬化剤を１次注入の充填材が保持する圧力より大きな圧力で加圧注入する２次注入とを行う場合は、シールド余堀部Ｃ２において、１次注入の充填材が保持する圧力より大きな圧力で２次注入の硬化剤を注入することで、地山への硬化剤の浸透が容易となる。
余掘り部に１次注入した充填材を除くことなく充填材を硬化することが可能である。
【００４２】
シールド装置１外周面と地山掘削面Ｃ１との間の空隙部であるシールド余堀部Ｃ２に、シールド掘進機２から時間の経過とともに硬化する遅硬性を有する充填材を１次注入し、次いでシールド掘進機２の後方に設置されるセグメントリングＳから瞬結性裏込材をシールド余掘部Ｃ２に２次注入するシールド工法としたときは、地山の状況によっては、遅効性充填材が地山に浸透し、充填材硬化が生じたときに空隙が生じないように予め加圧して地山に浸透させる。
【００４３】
シールド装置１外周面と地山掘削面Ｃ１との間の空隙部であるシールド余堀部Ｃ２に充填する充填材を、時間の経過とともに硬化する遅硬性を有し、さらに硬化するまでの時間を材料の選定により設定可能なものとする場合は、シールド余掘部Ｃ２に注入される充填材が硬化するまでの時間を材料の選定により適宜設定可能である。
【００４４】
シールド装置１外周面と地山掘削面２１との間の空隙部であるシールド余堀部Ｃ２に、充填材を加圧注入する１次注入をおこない、さらに１次注入されたシールド余堀部Ｃ２に充填剤を硬化させる硬化剤を加圧注入する２次注入とをそれぞれ所定圧力を維持しながら行う場合は、シールド余堀部Ｃ２に１次注入した充填材を除くことなく充填材を硬化することが可能となるとともに、シールド余堀部Ｃ２に所定圧力で充填材を注入することが可能となる。
【００４５】
圧力センサー１３から受領する圧力情報と所定圧力を対比しコントロール装置１５で、電磁弁８の作動を制御する場合は、圧力センサー１３の検知した圧力が所定の圧力より高い場合は、電磁弁８を閉じシールド余堀部Ｃ２への充填材の注入を停止する。所定の圧力以下となったときは、電磁弁８を開き充填材をシールド余掘部Ｃ２へ注入する。従って、コントロール装置１５で電磁弁８を制御することにより、充填材を効率よくシールド余堀部Ｃ２へ注入することが可能となり、シールド掘進機２外の圧力を一定範囲に保持することが可能となる。
【００４６】
１６は強制排出口であり、１７は充填材吸引パイプであり、１８は吸引ポンプであり、１９は吸引圧センサーであり、２０は逆止弁である。強制排出口１６は、図６及び図７に表すように、シールド掘進機２の後部に形成したセグメントリングＳに開口される。
【００４７】
強制排出口１６は、複数設置してもよく単数でもよい。この実施の形態では、同一セグメントリングＳに５箇所設けるが、強制排出口１６を設ける数量は掘削するシールド坑Ａによって異なってもよく特に限定はない。
【００４８】
充填材吸引パイプ１７は、強制排出口１６及び吸引ポンプ１８間を接続してセグメントリングＳの内側に設置される。
【００４９】
吸引ポンプ１８は、セグメントリングＳ内に設置され、コントロール装置１５に接続される。そして、吸引ポンプ１８は、コントロール装置１５の指示信号によって動作する。充填材吸引パイプ１７は、セグメントリングＳ内に設置され、地山掘削面Ｃとシールド装置１との間隙であるシールド余堀部Ｃ２に充填された充填材を強制排出口１６から充填材吸引パイプ１７を経由して吸引可能である。
【００５０】
吸引圧センサー１９は、充填材吸引パイプ１７の中間部に設置され、コントロール装置１５の指示により圧力測定可能であると共にコントロール装置１５へ感知圧力情報を出力可能に接続される。そして、吸引圧センサー１９は、強制排出口１６外の圧力であるシールド余堀部Ｃ２の圧力を検知可能である。従って、吸引圧センサー１９は、充填材吸引パイプ１７の比較的強制排出口１６側に設置される。吸引圧センサー１９は、強制排出口１６を複数設置した場合には、それに合わせて複数設置してもよく、複数設置することで、コントロール装置１５が、より正確にシールド余堀部Ｃ２内の圧力を計測可能にできると共に、シールド余堀部Ｃ２の部分による圧力差を検知可能となる。
【００５１】
次いで、この実施の形態の作用を説明する。尚、説明においては、図６に表すシールド余堀部Ｃ２の内、シールド余堀部Ｃ２ａ部分には充填材の充填と硬化が完了しているものとして説明する。
【００５２】
シールド掘進機２が掘削中に、シールド掘進機２に設ける充填材注入口５から充填材を注入する。この時、注入圧力は、圧力センサ１３、１４の検知するシールド掘進機２周囲部であるシールド余堀部Ｃ２の圧力によってコントロール装置１５が制御し、注入時に電磁弁８の開閉を行う。シールド余堀部Ｃ２には充填剤が注入されることとなる。
【００５３】
充填剤の注入圧は、シールド余堀部Ｃ２で圧力センサー１３、１４が計測した充填剤計測圧が予め定める所定圧力範囲となるよう充填する。この所定圧は、例えば、切羽土圧がＰ０、所定圧をＰ１とした場合に、
【００５４】
Ｐ０−０．１（Ｍｐａ）≦Ｐ１≦Ｐ０＋０．１（Ｍｐａ）
【００５５】
となるような圧力であり、この圧力範囲となるように制御する。
この時注入される充填剤は、シールド掘進機２の掘進速度に併せた比較的硬化速度の遅い遅延硬化性の遅硬性充填材が採用される。
【００５６】
この遅硬性充填材を注入すると、既に注入されて硬化されたシールド余堀部Ｃ２ａ部分を含む袋付きセグメントＳ３ａまでが硬化されているので、袋付きセグメントＳ３ａより手前の袋付きセグメントＳ３ｂ側では充填材が所定圧で充填されており、且つ、硬化していない状態である。
【００５７】
この状態で、袋付きセグメントＳ３ｂ内に瞬結性である裏込材を注入して、袋付きセグメントＳ３ａ同様地山掘削面Ｃに到達させて硬化させる。
すると、袋付きセグメントＳ３ａ乃至袋付きセグメントＳ３ｂ間のシールド余堀部Ｃ２ｂ内の充填材は袋付きセグメントＳ３ｂによって更に手前であるシールド余堀部Ｃ２ｃへの進入を阻止される。
【００５８】
そして、袋付きセグメントＳ３ｂの袋状物Ｓ２に瞬結性の裏込材を注入したときに、シールド余堀部Ｃ２ｂ及びシールド余堀部Ｃ２ｃに充填された充填材の圧力が、袋状物Ｓ２の膨張によって、先に数式で表した所定圧の圧力範囲を越えていた場合等、シールド余堀部Ｃ２の圧力が所定圧の圧力範囲を超えた場合には、吸引圧センサー１９がその圧力を感知しているので、コントロール装置１５へ圧力範囲を超える圧力信号が出力される。
【００５９】
すると、コントロール装置１５では、圧力が所定圧以上になってしまうので、吸引ポンプ１８へ吸引するよう指示する。
吸引ポンプ１８では、吸引を開始する。すると、シールド余堀部Ｃ２内の充填剤が強制排出口１６から吸引されることとなる。
【００６０】
吸引ポンプ１８が吸引するので、シールド余堀部Ｃ２の圧力は下降し、やがて所定圧となる。
すると、コントロール装置１５では、吸引圧センサー１９が感知した所定圧となった圧力信号を入力するので、コントロール装置１５は、吸引ポンプ１８による吸引を終了するよう指示する。そして、吸引ポンプ１８は吸引を終了する。
【００６１】
この一連の動作によって、シールド余堀部Ｃ２の圧力は所定圧の圧力範囲を維持することができる。
【００６２】
尚、コントロール装置１５が吸引ポンプ１８による吸引を終了する圧力は、所定圧の圧力範囲の上限とせず、先に表した数式のＰ１とすることで、吸引ポンプ１８による吸引終了後に、直ぐに又圧力が所定圧の圧力範囲の上限を越えてしまうという現象を避けることが可能である。
【００６３】
上述のように、シールド掘進機２が掘削しながらセグメントリングＳを構築していくときには、シールド余堀部Ｃ２の圧力を所定圧の圧力範囲に定めることが可能となる。そして、所定圧の圧力範囲を少なくすれば、吸引ポンプ１８の作動回数が増加するものの、よりよい圧力制御が可能となる。
【００６４】
尚、シールド余堀部Ｃ２の充填材圧力が所定圧の圧力範囲の下限以下となった場合に付いては従来の技術で行われているので詳述しないが、圧力センサー１３及び圧力センサー１４の測定圧が充填材圧力が所定圧の圧力範囲の下限以下となった場合には、コントロール装置１５が電磁弁８の開度を制御し、充填材圧力が所定圧になるまでシールド余堀部Ｃ２へ充填剤をより多く充填する。
【００６５】
次いで、掘削カッター４の交換時やシールド掘進機２の駆動部の故障等によって、掘削中のシールド坑Ａ内で止むを得ず長期間に亙ってシールド掘進機２を停止させなければならない場合には、シールド余堀部Ｃ２へ充填した充填材が遅硬性充填材とはいえ硬化してしまうとシールド掘進機２が再び掘進することができなくなってしまう不具合が生ずる。この不具合を回避する場合を以下に説明する。
【００６６】
シールド掘進機２を長期に渡って停止させる場合には、コントロール装置１５を操作し、吸引ポンプ１８を作動させて強制排出口１６からシールド余堀部Ｃ２に充填した遅硬性充填材を吸引する一方で、充填材注入口５及び充填材注入口６から注入ポンプ（図示せず）によって非硬化性の充填材を充填する。この時、コントロール装置１５は、圧力センサー１３、圧力センサー１４、及び、吸引圧センサー１９から信号入力する各圧力信号の値に基づいて、シールド余堀部Ｃ２内の圧力が所定圧の圧力範囲を保つように充填及び吸引を同時に行う。
【００６７】
この作業を続けることで、やがてシールド余堀部Ｃ２に充填されていた遅硬性充填材は非硬化性の充填材と置き換わり、シールド余堀部Ｃ２に充填された充填材が硬化しないのでシールド掘進機２が再び駆動でき掘進を再開する。
【００６８】
【発明の効果】
従って、この発明によれば、シールド余堀部に充填している充填材の圧力を所定圧に保つことが可能なので、地盤の隆起、充填材逆流防止装置を越えての掘削カッター側への充填材の回り込み等充填材の圧力が高すぎることに起因する問題を解消できる。
【００６９】
又、シールド余堀部へ充填した充填材を吸引しながら新たな充填材を充填可能であると共に、吸引及び充填時の圧力を制御可能なので、シールド余堀部の圧力を所定圧に保ちながら一度充填した充填材を新たな充填材と入替えができ、シールド坑Ａ内においてシールド装置の掘進が停止しても、シールド装置周囲部で充填材が硬化してしまう事態を防止可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態を表す説明図
【図２】  図１の部分詳細説明図
【図３】  図２の中央縦断面説明図
【図４】  図３の他の実施の形態を表す説明図
【図５】  この発明の実施の形態の内部機構を説明する断面説明図
【図６】  掘進状態を表す説明図
【図７】  図６の中央縦断面説明図
【図８】  従来例図
【符号の説明】
Ａ    シールド坑
Ｃ    横坑
Ｃ１  地山掘削面
Ｃ２  シールド余堀部
Ｓ    セグメントリング
Ｓ１  普通セグメント
Ｓ２  袋状物
Ｓ３  袋付きセグメント
Ｓ４  袋付きセグメント
Ｓ５  開放部
１    シールド装置
２    シールド掘進機
３    外胴
３ａ  充填材逆流防止装置
４    掘削カッター
５    充填材注入口
６    充填材注入口
７    充填材注入パイプ
８    電磁弁
９    充填材注入管
１０  分配管
１１  逆止弁
１２  圧力検知孔
１３  圧力センサー
１４  圧力センサー
１５  コントロール装置
１６  強制排出口
１７  充填材吸引パイプ
１８  吸引ポンプ
１９  圧力センサー
【図１】
0003747012.tif 000002
【図２】
0003747012.tif 000003
【図３】
0003747012.tif 000004
【図４】
0003747012.tif 000005
【図５】
0003747012.tif 000006
【図６】
0003747012.tif 000007
【図７】
0003747012.tif 000008
【図８】
0003747012.tif 000009