技術研究報告第 45 号 2019.11

戸田建設株式会社

シールド工法における掘進停止時
裏込め圧保持システムの開発および基礎実験
DEVELOPMENT AND DEMONSTRATION EXPERIMENT OF THE RETAINING SYSTEM
FOR BACKFILL GROUTING PRESSURE DURING SUSPENSION OF SHIELD DRIVING
中 山 卓 人*1, 小 林 修*1, 田 中 孝*2
Takuto NAKAYAMA, Osamu KOBAYASHI and Takashi TANAKA
Shield tunnels with sallow cover and vicinity construction are planned with soft ground, and necessary to minimize ground settlement and its influence onadjacent structures. So far, in the back fill grouting process to the tail voids, the backfill grouting pressure was reduced during suspension of shield driving, soground settlement was inevitable. In the system developed this time, it is holded the backfill grouting pressure to suppress ground settlement duringsuspension of sheld driving by operated the pressurizing holding device to inject the backfill grouting material or its main material (liquid A) while the shieldequipped with a plurality of simultaneous grouting pipes is stopped. In this development, we confirmed that ground settlement can be suppressed by carryingout demonstration experiments to confirm its effectiveness, by appropriately adjusting backfil grouting pressure in both sandy soil and cohisive soil.
Keywords : Shield tunnneling,Backfill grouting,Soft ground,Shallow cover,Suppression of settlement
シールド，裏込め注入，軟弱地盤，低土被り，沈下抑制

1. はじめに
図 3 に本システムの作業フローを示す．本システムは，少なく近年，軟弱地盤で小土被りや近接施工のシールドトンネルが計画されていることも多く，地盤の沈下や近接構造物への影響を最とも一対の甲乙同時裏込め注入ラインから構成される．

小限とすることが求められている．これまでの裏込め注入工では，・掘進①と同時に，甲ラインで裏込め注入①が行われる．

掘進停止時に圧力を受けることで裏込め注入材が圧密脱水し体・セグメント組立①のとき，甲ラインから裏込め注入材あるい積の減少が生じた．この体積減少で地山が緩み，地盤の沈下を生は主材によりテールボイドに注入された裏込め材加圧①を行じた 1), 2)．

い，それと同時に乙ラインはセグメント組立①が終わるまで
Keywords : shield tunnneling, backfill grouting, soft ground, shallow cover, suppression of settlement
そこで，新たに掘進停止時裏込め圧保持システム（以下，本シに洗浄①を終える．
シールド，裏込め注入，軟弱地盤，低土被り，沈下抑制
ステムと記述）を開発した．本システムは，複数の同時裏込め注・掘進②では，乙ラインにおいて裏込め注入②を行い，甲ライ入管を装備したシールドの掘進停止中において，加圧保持装置をンはその次の掘進③が始まるまでに洗浄②を終える．そして，駆動し，裏込め注入材あるいはその主材（A 液）を自動注入する

セグメント組立②のとき，乙ラインで裏込め材加圧②を行う．

ことで既に注入された裏込め注入材を加圧保持して，掘進停止時・掘進③では，掘進①と同様に甲ラインにより裏込め注入③をの沈下を抑制するものである．

行い，乙ラインでは次の掘進が行われるまで洗浄③を行う．

本稿では，本システムの概要について説明するとともに，本シ裏込め注入圧を計測しながらこの手順を繰り返すことにより，ステムの有効性を確認するための実証実験および実証施工を実注入された裏込め注入材を常に一定の圧力以上に保持・加圧する施したので，その概要と結果について報告する．

ことが可能となる．

2. システムの概要

3．システムの有効性を確認するための実証実験
3.1 実験の目的

本システムは，複数の同時裏込め注入管を装備し，掘進および裏込め注入完了と同時に洗浄ラインに切り替えるとともに，一方本システムの有効性を確認するために，シールドテール部と地の注入管から裏込め注入材の主材（A 液）を自動注入可能にする盤を模擬した実験装置を製作し，砂質土と粘性土の模擬地盤におことで掘進停止時でも充填した裏込め注入材に最適な圧力をかいて，掘進時のシールド機からの同時裏込め注入と掘進停止状態け続けることのできる裏込め注入システムである（図 1，図 2）．

を再現した．実験ケースは，本システムの使用なし，使用ありの本システムの活用により裏込め注入材の圧力を掘進時，停止時

2ケースで，模擬地盤内に設置した沈下板の変位と実験装置内のともに適切に保持することが可能になり，地盤変状を最小限に抑裏込め注入圧などを計測し，実験結果を比較することで，本シスえるとともに，裏込め注入材の品質も確実に保つことができるこテムの有効性を確認することとした．図4にシステムの使用なし，とを開発目的とした．

図5にシステムの使用ありの沈下概念図を示す．

*1 戸田建設㈱土木工事技術部*2 戸田建設㈱技術開発センター
15-1

シールド工法における掘進停止時裏込め圧保持システムの開発および基礎実験

掘進停止中においても，加圧保持装置を駆動し，裏込め注入材あるいはその主材により既に注入された裏込め注入材を加圧保持する．

掘進中：テールボイドは裏込め材にて加圧充填される．
掘進停止中：裏込め材の脱水圧密による体積収縮が，地盤沈下の原因となる．

図 2 裏込め圧保持システム
図 1 従来の裏込め注入

シールド掘進の作業フロー

ｍ1

甲ラインの作業フロー

ｎ1

乙ラインの作業フロー

ｐ1掘進①

裏込め注入①

洗浄①ｍ2ｎ2ｾｸﾞﾒﾝﾄ組立①

裏込め材加圧①ｐ2ｍ3ｎ3ｐ3

掘進②ｍ4洗浄②

裏込め注入②ｾｸﾞﾒﾝﾄ組立②ｎ4ｐ4

裏込め材加圧②

掘進③ｍ5ｎ5

裏込め注入③ｐ5

洗浄③ｍ6ｎ6ｐ6

図 3 裏込め圧保持システム作業フロー

図 5 システムの使用あり概念図

図 4 システムの使用なし概念図

3.2 実験の概要(1)実験装置(3) 実験用裏込め注入材

写真 1，写真 2，写真 3 に実験装置，図 6 に実験装置全体図を示

表 3 に裏込め注入材の配合を示す．シールド工事で使用されるす．寸法 800mm×800mm×1,650mm で，側面片側にアクリル板を一般的な裏込め注入材を使用した．ゲルタイムを 15 秒以内，1 時設置し，実際の裏込め注入状況が目視できる構造にした．ジャッ間後の一軸圧縮強度が 0.05N/mm2，28 日後の一軸圧縮強度がキでシールドテール部に相当するスキンプレートを最大 850mm2.00N/mm2 となるものを使用した．

引き抜くと同時に，テール部から裏込め材を同時注入できる機構とした．
スキンプレートから 200mm 上部に 100mm×100mm の沈下板を2 か所設置し，地盤の変位を計測した．また，試験装置に 3 か所，裏込め注入管近傍に 1 か所の計 4 か所に圧力計を設置し，裏込め注入材内部の圧力を計測できるようにした．
(2) 実験用模擬土
砂質土用模擬土としては，粒径が 0.15～5mm 程度の砂・礫を含むコンクリート用細骨材を使用した．粘性土用模擬土としては，硬化しないシールド用可塑状充填材（クレーショック）を使用した．表 1 に砂質土用模擬土，表 2 に粘性土用模擬土の物性値を示

写真 1 実験装置全景

す．

15-2

技術研究報告第 45 号 2019.11

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同時裏込め注入管
土圧計①(裏込め吐出口圧)

写真 2 同時裏込め注入管
図 6 実験装置全体図表 2 粘性土の物性値

表 1 砂質土の物性値

単位体積重量
含水比
コーン指数
推定N値

21.0kN/m25.4%3

単位体積重量含水比
粘着力
一軸圧縮強度推定N値

150kN/m 2
コーン指数からの推定で2程度

13.2kN/m 3
164%
2.0kPa
4.0kPa0.3

表 3 裏込め注入材の配合

A液(945L)
硬化材
助材
起泡剤
安定剤
品名 タックメント TAC-α TAC-2号 TAC-Re
真比重
3.15
2.60
1.00
1.27
250kg
30kg
0.5kg
2.5kg
1m3 当り
材料名

写真 3 テールシールにはブラシの代わりにゴムを使用

水
清水
1.00
710L

空気－－142L

B液(55L)塑強調整剤
TAC-3G
1.37
55L

一軸圧縮強度：σ1h=0.05N/mm2 A液比重：1.05
一軸圧縮強度：σ28=2.00N/mm2 ゲルタイム：15秒以内
表 4 実験ケース

ストローク①本システムなし 0～450mm②本システムあり 450～850mm

3.3 実験の手順
表 4 に実験ケース，
表 5 に実験条件を示す．
全ジャッキストロー
ク 850mm のうち，0～450mm の区間を本システム使用なし，450

砂質土
ケース1ケース2

粘性土
ケース3ケース4

表 5 実験条件（計画時）～850mm の区間を本システム使用ありの条件とした．試験装置内の飽和土に 0.04～0.05MPa を水圧をかけて実験を行った．ジャッケース

装置内
圧力

ジャッキ
速度

注入率

注入圧

キ速度は，50mm/min とした．裏込め注入条件としては，裏込め

1,2
3,40.04MPa 50mm/min
0.05MPa 50mm/min

100%
100%

0.05MPa
0.06MPa

注入率は，地山への浸透等はないものとしてテールボイド体積の100%とした．裏込め注入圧は，砂質土では装置内に作用する水圧
0.04MPa と模擬土の重量を考慮すると 0.05MPa 程度，粘性土では3.4 実験結果【砂質土（ケース 1，ケース 2）】

装置内に作用する水圧 0.05MPa と模擬土の重量を考慮すると

写真 4，写真 5 に実験状況，表 6 に各種計測結果，表 7 に沈下0.06MPa 程度となると想定とした．

板 1 の変位量を示す．

本システムのシステム設定圧として，裏込め注入圧の下限値と(1)裏込め注入率上限値を設定した．本システムは装置内の圧力の変動により裏込

裏込め注入率は，計画値の 100%に対し，ケース 1（本システムめ注入材が自動注入されるものであり，下限値を下回ると注入がなし）は 102%，ケース 2（本システムあり）では 103%となった．

開始され，上限値に達すると注入が停止する．下限値は掘進停止(2)沈下板の変位
図 7，図 8 にジャッキストローク，裏込め注入材流量と地盤変直後の裏込め圧（裏込め吐出口圧），上限値は掘進停止直後の裏位の経時変化を示す．沈下板の変位について，ケース 1 では掘進込め圧+0.003MPa とした．
各区間掘進後，沈下板の変位が安定するまで掘進停止時間を設時に 10.8mm 沈下した．掘進停止後さらに計測終了までに 8.8mm

け，掘進中，掘進停止後の沈下板の変位，各種圧力を計測した．

沈下し，合わせて 19.6mm の沈下となった．ケース 2 では掘進時に 16.0mm 沈下した．掘進停止後は，システムを作動させ裏込め

15-3

シールド工法における掘進停止時裏込め圧保持システムの開発および基礎実験

注入材 A 液の注入により圧力の保持が行われ，階段状に変位が8.6mm 隆起し，実験終了時で 7.4mm の沈下となった．
(3)裏込め吐出口圧（装置内裏込め圧）
図 9，図 10 に裏込め吐出口圧と地盤変位の経時変化を示す．裏
込め吐出口圧について，ケース 1 では掘進停止後，波状の変化を示しているが，なだらかに圧力が低下し0.053MPa まで低下した．
ケース 2 では掘進停止後システムの作動により圧力の上昇と降下が交互に繰り返されているが，システム設定圧の下限値である0.055MPa 以上を維持していることが確認できる．

図9 裏込め吐出口圧と地盤変位の経時変化（ケース 1：システムなし）

模擬土
裏込め層

スキンプレート

写真 4 実験前（砂質土）

写真-5 実験中（砂質土）
図 10 裏込め吐出口圧と地盤変位の経時変化

表 6 各種計測結果（ケース 1，ケース 2）

ケースジャッキ
平均速度

裏込め注入率システム設定圧
下限
上限

1246.6mm/min
49.9mm/min

102%
103%

0.055MPa 0.058MPa（ケース 2：システムあり）

3.5 実験結果【粘性土（ケース 3，ケース 4）】
写真 6，写真 7 に実験状況，表 8 に各種計測結果，表 9 に沈下
板 2 の変位量を示す．

表 7 沈下板 1 の変位（ケース 1，ケース 2）

ケース12掘進時(mm)-10.8-16.0

掘進停止時
(mm)
-8.8+8.6(1)裏込め注入率

最終変位(mm)-19.6-7.4

裏込め注入率は，ケース 3（本システムなし）では 101%，ケース 4（本システムあり）では 123%となった．ケース 3 では粘性土にひび割れと沈下を生じたことから，裏込め注入量が不足していると判断し，
ケース4 では裏込め注入量を120%まで増加させた．
(2)沈下板の変位
図 11，図 12 にジャッキストローク，裏込め注入材流量と地盤変位の経時変化を示す．沈下板の変位について，ケース 3 では掘進時 18.1mm まで沈下した．掘進停止後は，さらに 10.4mm 沈下し，合わせて 28.5mm まで沈下した．
ケース 4 では掘進時に 5.4mm沈下した．掘進停止後は，システムを作動させ裏込め注入材 A 液の注入により圧力の保持が行われ，階段状に 3.6mm 隆起し実験終了時で 1.8mm の沈下となった．

図 7 ジャッキストローク，裏込め注入材流量と地盤変位の経時変化（ケース 1：システムなし）(3)裏込め吐出口圧（装置内裏込め圧）
図 13，図 14 に裏込め吐出口圧と地盤変位の経時変化を示す．
裏込め吐出口圧について，ケース 3 では掘進停止後 0.074～0.079MPa の範囲で波状に一定に変化しており，圧力の低下が見られない．ケース 4 では掘進停止後のシステムの作動により圧力の上昇と降下が交互に繰り返されているが，システム設定圧の下限値である 0.075MPa 程度を維持していることが確認できる．

図 8 ジャッキストローク，裏込め注入材流量と地盤変位の経時変化（ケース 2：システムあり）

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技術研究報告第 45 号 2019.11

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模擬土
模擬土のひび割れ

スキンプレート

裏込め層

写真 6 実験前（粘性土）

図 13 裏込め吐出口圧と地盤変位の経時変化

写真 7 実験中（粘性土）（ケース 3：システムなし）
表 8 各種計測結果（ケース 3，ケース 4）

ケースジャッキ
平均速度

裏込め注入率システム設定圧
下限
上限3448.9mm/min
49.4mm/min

101%
123%

0.075MPa 0.078MPa

表 9 沈下板 2 の変位（ケース 3，ケース 4）

ケース34

掘進時
(mm)
-24.2-5.4

掘進停止時
(mm)
-4.3+3.6

最終変位(mm)-28.5-1.8

図 14 裏込め吐出口圧と地盤変位の経時変化（ケース 4：システムあり）

また，掘進停止時に装置内裏込め圧の低下がみられた．これは，掘進停止後の裏込め圧の低下により地盤内で緩みが生じ，8.8mm沈下したと考えられる．
本システムを使用した場合，掘進停止時に 8.6mm の隆起を生じた．本システムの作動により裏込め注入材の主材は，合計 8 回注入された．本実験条件では，土被りが小さいため上載荷重が小さく，裏込め注入圧に地盤が敏感に反応し隆起する結果になったと考えられる．実現場では土被りも大きく，設定圧を適正に調整す

図 11 ジャッキストローク，裏込め注入材流量と地盤変位の経時変化（ケース 3：システムなし）

るため地盤の隆起は生じないと考える．
(2)粘性土本システムを使用しない場合，掘進停止後に 10.4mm の沈下を生じた．実験装置のテールボイド厚（90mm）の 12%程度の変位量であり，掘進停止後の 20 分程度の間で生じた．また，本システムを使用しなくて装置内裏込め圧が保持された．これは今回の実験装置の構造，実験に用いた模擬土の特性によるものと考えられる．よって，今回の 10.4mm の沈下は，地盤の緩みと考えられる．
本システムを使用した場合，掘進時に 5.4mm の沈下を生じ，掘進停止時に 3.6mm の隆起を生じた．本システムの作動により裏込

図 12 ジャッキストローク，裏込め注入材流量と地盤変位の経時変化（ケース 4：システムあり）

め注入材の主材は，合計 2 回注入された．本実験条件では，砂質土と同様，土被りが小さいため上載荷重が小さく，裏込め注入圧3.6 考察に地盤が敏感に反応し隆起する結果となったと考えられる．実現

砂質土および粘性土による本システムの有効性を確認する実場では土被りも大きく，設定圧を適正に調整するため地盤の隆起

証実験の結果を次のように考察する．

は生じないと考える．

(1)砂質土したがって，砂質土および粘性土地盤において，本システムの本システムを使用しない場合，掘進停止後に 8.8mm の沈下を生じ設定圧力を適正に調整することで地盤の沈下や変位を抑制できた．実験装置のテールボイド厚（90mm）の 10%程度の変位量でると考える．

あり，掘進停止後の 45 分程度の間で生じた．

15-5

シールド工法における掘進停止時裏込め圧保持システムの開発および基礎実験

4. 実証施工による検証（途中結果報告）(3) 裏込め注入材
表 10 に本工事で使用する裏込め注入材の配合を示す．

4.1 実証施工概要
現在，本システムの有効性を検証するために，実シールド工事

表 10 裏込め注入材の配合において実証施工を行っている．シールド路線上に 4 か所層別沈下計と地表面沈下計を設置し，各計測位置にて本システムの設定

A 液(950L)

材料名

B液

硬化材

助材

起泡剤

安定剤

水

空気量

タックメントTAC-α

TAC-2 号

TAC-Re清水(真比重)(3.15)(2.6)(1.00)(1.27)(1.0)

ターン」や「沈下量」を確認し，対象となる土質に対して最適な

1m 3 当り

230 kg20 kg

0.5 kg

2.3 kg724L

システム設定圧を把握する．

※A 液性状：比重：1.03±0.1， フロー値：300～500mm

品

圧を変化させることで，地盤変状の常時自動計測により「沈下パ(1) 実シールド工事の概要

名－高濃度塑強剤
TAC-3G(1.37)

143 L

50 L

A，B 混合性状：ゲルタイム：15 秒以内

仕上がり内径（セグメント内径）： 2,800mm

一軸圧縮強度：σ1h= 0.03N/mm2、σ28= 2.0 N/mm2

セグメント外径： 3,200mm
セグメント幅： 直線部 1,200mm(4) 裏込め圧保持装置

曲線部 600mm

写真 10 に裏込め圧保持装置を示す．裏込め圧保持装置は，通延長： 2,050m

常の裏込め注入システムに一部プログラムを追加したのみの構

工法： 泥水式シールド造であり，通常の裏込め注入システムの操作盤で操作可能である．

掘削対象土 ： 砂礫層

掘進停止時のシステム設定圧の上限値と下限値を設定できる．計土 被 り ： 8.3～11.3m

測している裏込め層の圧力が下限値を下回ると自動で裏込め注
入材 A 液のみ，または A 液＋B 液を注入し，裏込め層の圧力が上(2) シールドマシン
シールドマシンの概要を以下に示す．本工事では，マシン後方限値に達すると注入を自動停止する設定となっている．

部左右に同時裏込め注入管を装備している．
シールド外径： 3,320mm

シールドマシン長： 6,450mm

写真 8，9 に本工事におけるシールドマシンを示す．

カッタービット

写真 10 裏込め圧保持装置
掘進方向
後胴部

（右：操作盤，左：パネル拡大）

前胴部(5) 計測計画

写真 8 シールドマシン全景

図 15 に計測区間平面図，図 16 に測点断面図を示す．発進坑口から 70m までの区間を実証施工における計測区間とし，15.6m 間同時裏込め注入管

隔（セグメント幅1,200mm では 13 リング分，セグメント幅600mm
では 24 リング分）で 4 測点に分けて各測点に層別沈下計および拡大

地表面沈下計を設置した．層別沈下計は，シールド直上 1.0m の地中に 1 点，その鉛直上に 3.0m 間隔で 2 点の合計 3 点設置した．

測点②測点①

測点③測点④ケース①

写真 9 シールドマシン後方部
図 15 実証施工計測区間平面図
15-6

発進立坑

技術研究報告第 45 号 2019.11

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4.3 施工結果（ケース 1，2）
現在実証施工中のため，施工が完了したケース 1，2 についての施工の途中結果を報告する．
表 13 に測点①（ケース 1）および測点②（ケース 2）のシールドテール部通過時の裏込め注入実績を示す．裏込め注入圧は，掘進停止前の左右の同時裏込め注入管に装備された圧力計の値である．裏込め注入量は，掘進時にテールボイドに注入した裏込めA 液と B 液の積算値の合計である．設定圧上限値・下限値は，裏込め圧保持装置のシステム設定圧である．停止時注入量は，掘進停止時に注入した裏込め注入量である．今回は掘進停止時には裏込め A 液のみ注入した．

図 16 計測点断面図

表 13 裏込め注入実績（ケース 1，2）

4.2 施工方法

測点
掘進リング
裏込め注入圧（左） kPa
裏込め注入圧（右） kPa
L
裏込め注入量%
設定圧上限値kPa
設定圧下限値kPa
停止時注入量L各測点でシステム設定圧を変化させ，合計 4 ケースの施工を実施する．図 17 に各測点でのセグメントリング数と施工ケースを示した断面図を示す．
(1) 裏込め注入圧・注入量の設定
表 11 に裏込め注入圧・注入量の設定値を示す．4 ケースとも設定値は同じ値とし，裏込め注入圧は切羽水圧+100～200kPa 以下，裏込め注入量はテールボイド体積の 130%とする．
表 11 裏込め注入圧・注入量の設定値

ケース
対象測点
注入圧
注入量

1
測点①

①2180901242
135－－－②457070606
1319070439(1) ケース 1（測点①）

234
測点②
測点③測点④≦切羽水圧+100～200kPa
テールボイド体積の130%

表 13 より，21 リング掘進時では，左側の裏込め注入圧が 80kPa，右側の裏込め注入圧が 90kPa であった．また，裏込め注入量は，
幅 1,200mm のセグメントのため 1,242L 注入して 135%の注入であった．
図 18 に測点①でシールドテール部が通過する 21 リング掘進時(2) 裏込め圧保持装置のシステム設定圧の上限値・下限値の設定
表 12 に裏込め圧保持装置のシステム設定圧の上限値と下限値の各種計測値の経時変化を示す．

を示す．各測点の位置を中心に前後 5m の合計 10m の区間にある

21 リング掘進時の沈下計の変位量は，地表面での計測点では掘リングを対象リングとし，本システムを作動させる．各測点間の進前の-3.0mm から-2.6mm，GL-8.5m での計測点では-1.3mm から対象リング外の区間では本システムは作動させないこととする．

-0.9mm の隆起がみられた．
21 リング掘削完了後の掘進停止中の変位量は，地表面での計測

表 12 裏込め圧保持装置の設定値

点では掘進前の-2.6mm から-3.3mm，GL-8.5m での計測点では

ケース
対象測点

1
測点①

2
測点②

3
測点③

4
測点④-1.1mm から-1.8mm の沈下が生じた．

対象リング番号19～26R

39～49R

66～76R

88～93R(2) ケース 2（測点②）システムの使用
システム設定圧
上限値
システム設定圧
下限値なし――

表 13 より，
45 リング掘進時では，左側の裏込め注入圧が 70kPa，あり
裏込め注入圧 裏込め注入圧 裏込め注入圧+20kPa+30kPa+40kPa

右側の裏込め注入圧が 70kPa であった．また，裏込め注入量は，裏込め注入圧

幅 600mm のセグメントのため 606L 注入して 131%の注入であっ図 17 各ケースとセグメントリング数
15-7

シールド工法における掘進停止時裏込め圧保持システムの開発および基礎実験

切羽水圧
注入圧力(左)注入圧力(右)ｽﾄﾛｰｸ
測点1(地表面)
測点1(GL-8.5)

21R掘進中160

5.0

3.01402.01201.0
地山の緩みによる沈下

100

GL-8.5m 計測点での地山の隆起が確認でき，本システムによる裏4.0

0.0

込め注入圧が地山へ有効的に作用することが確認できた．

ストローク(ｍ)、変位量(mm)180
裏込め注入圧・切羽水圧（kPa）

ケース 2 のシステムを使用した場合，システムの使用により測点１通過時（停止時保持なし）

200

5. まとめ本システムはシールドの掘進停止中において，加圧保持装置を駆動し，裏込め注入材あるいはその主材（A 液）を自動注入する

80-1.060-2.040-3.0

め，模擬地盤における実証実験および実現場における実証施工を

20-4.0

行った．その結果にもとづき得られた知見をまとめると以下のと

0
10:00

-5.0

おりとなる．

12:00

14:00

16:00

18:00

20:00

ことで既に注入された裏込め注入材を加圧保持して，掘進停止時の沈下を抑制するものである．本システムの有効性を確認するた

22:00(1) 砂質土の模擬地盤での実証実験の結果，本システムを使用し日時

図 18 裏込め注入圧と各沈下計の経時変化(ケース 1)

ない場合，掘進停止時に裏込め圧の低下に伴う地盤の沈下を示したが，本システムを使用することで裏込め圧の保持に伴う地盤のた．そこで，本システムのシステム設定圧の上限値を 70+20=90kPa隆起を示した．とし，下限値を 70kPa と設定した．裏込め層圧力の保持時間は，(2) 粘性土の模擬地盤での実証実験の結果，本システムを使用し掘進停止後 1 時間とした．

ない場合，掘進停止時に地盤の緩みに伴う地盤の沈下を示したが，図 19 に測点②でシールドテール部が通過する 45 リング掘進時

本システムを使用することで裏込め圧の保持に伴う地盤の隆起の各種計測値の経時変化を示す．

を示した．

45 リング掘進時の沈下計の変位量は，地表面での計測点では掘(3) 今回の実証実験では，土被りが小さいため上載荷重が小さく，進前の-1.3mm から-1.1mm，GL-8.5m での計測点では-0.1mm から

裏込め注入圧に地盤が敏感に反応し隆起する結果になったと考+0.3mm の隆起がみられた．

えられる．

45 リング掘削完了後の掘進停止中の変位量は，裏込め圧保持シ(4) 砂礫層を掘進するシールド工事での実証施工の結果，実現場

ステムによる加圧保持により，GL-8.5m の計測点で+0.3mm からにおいて裏込め圧の低下に伴う地盤の沈下を確認した．本システ+0.7mm まで隆起が生じていることが確認できる．

ムを使用することで裏込め圧が保持され，それに伴い地盤を微小ながら沈下を抑制することができた．

180
裏込め注入圧力、切羽水圧(kPa)160

測点２通過時（停止保持あり）
切羽水圧
注入圧力(左)注入圧力(右)ｽﾄﾛｰｸ
測点2(地表面)
測点2(GL-8.5)以上の知見から，本システムによる裏込め圧の保持が，模擬地

5.0

盤だけでなく実現場においても地山へ有効的に作用することが4.045R掘進中確認できた．

加圧保持中
3.0

140

2.01201.01000.0
システムによる変位

80

-1.0

60

-2.0

40-3.020

ストローク(ｍ)、変位量(mm)200

6. おわりに
実証実験および実証施工の実施により，本システムの設定圧力を適正に調整することで地盤の沈下や変位を抑制できると考えられ，本システムの有効性を確認できた．
今後，現在実施中である実証施工において，ケース 3，4 を実施することで，実施工においても本システムが有効であることを確認していく．

-4.0

測点直下
08:00

-5.0

9:00

10:00
日時11:00

謝辞

図 19 裏込め注入圧と各沈下計の経時変化(ケース 2)

本システムの開発および実証実験にあたり，小山幸則立命館大学客員教授に貴重なご意見，ご指導をいただきました．厚く御礼を申し上げます．

4.4 考察（ケース 1，2）
本システムの有効性を確認する実証実験の結果を次のように

参考文献

考察する．

1) 矢萩秀一：硬質地盤中に構築されるシールドトンネルの覆工の設計荷ケース 1 のシステムを使用しない場合，掘進停止時において地重に関する研究，博士学位論文，東北大学，2008.

山の沈下がみられた．これは，裏込め注入圧の低下により地山の2) 杉本光隆，佐藤豊，入内島克明：シールドトンネルに用いる可塑状裏緩みが生じたためと考えられる．

込め注入材の圧密挙動に関する研究，土木学会論文集 No.788,
pp.127-137, 2005.5

15-8