処理設備、掘削土砂の処理方法、シールド機、トンネルの構築方法及びその構築方法により構築されたトンネル
【課題】安定した品質の裏込材や流動化処理土を供給可能で、かつ、それらの圧送距離が短くてすむ掘削土砂の処理設備を提供する。
【解決手段】処理設備１は、シールド機６の掘削により生じる掘削土砂を解泥して裏込用泥水及び流動化用泥水を作製する解泥設備２と、裏込用泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材を作製する裏込設備３と、流動化用泥水と固化材とを混合して埋戻しに利用するための流動化処理土を作製する流動化設備４とから構成されている。処理設備１は、シールド機６の後方に配置される第一架台５ａ、第二架台５ｂに積載され、シールド機６の掘削により構築されるトンネル７内に設けられている。
【解決手段】処理設備１は、シールド機６の掘削により生じる掘削土砂を解泥して裏込用泥水及び流動化用泥水を作製する解泥設備２と、裏込用泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材を作製する裏込設備３と、流動化用泥水と固化材とを混合して埋戻しに利用するための流動化処理土を作製する流動化設備４とから構成されている。処理設備１は、シールド機６の後方に配置される第一架台５ａ、第二架台５ｂに積載され、シールド機６の掘削により構築されるトンネル７内に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド機の掘進により生じる掘削土砂の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド機の掘進により生じる掘削土砂は産業廃棄物として処分しなければならないので処理費用がかかる。そこで、この掘削土砂を裏込材や埋戻材として利用する技術が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、掘削土砂に水、固化材等を添加して裏込材を作製し、この裏込材をセグメントと地山との間のテールボイドに充填する方法が開示されている。この方法では、まず、地上で掘削土砂に水及び固化材を添加して比重、マーシュファンネル粘性、フロー値をそれぞれ１．０５〜１．３、１８〜２６秒、８〜１５秒に調整して長距離の圧送が可能な裏込材を作製し、次に、この裏込材をポンプでトンネル内の注入口に圧送して、注入口で急結材と混合してテールボイドに充填する。
【０００４】
また、特許文献２には、掘削土砂に水及び固化材等を混合して埋戻材である流動化処理土を作製し、この流動化処理土をインバート部に打設する方法が開示されている。この方法では、まず、トンネル内に設けられた撹拌装置に搬送された掘削土砂に水及び固化材等を添加して流動化処理土を作製し、次に、この流動化処理土をポンプでインバート部に圧送して、打設する。
【特許文献１】特開２００１−４９９９４号公報
【特許文献２】特開２００５−１３９８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の方法では、注入口から離れている地上で裏込材を作製するので、地上から注入口までの長距離を圧送可能となるように裏込材の比重及び粘性が限定されてしまうという問題点があった。
さらに、圧送距離が長いので配管距離が長くなり、配管の設置作業の手間がかかるという問題点があった。
【０００６】
また、特許文献２に記載の方法では、掘削土砂の性質は地質の変化にともなって変化しているにもかかわらず、掘削土砂の比重調整や粒径調整をおこなわずに水及び固化材等を添加して流動化処理土を作製し、この流動化処理土をインバート部に打設するので、インバート部の品質にばらつきが生じるという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、安定した品質の裏込材や流動化処理土を供給可能で、かつ、それらの圧送距離が短くてすむ掘削土砂の処理設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明の処理設備は、シールド機の掘進により生じる掘削土砂を処理するための処理設備であって、前記掘削土砂を解泥して所定の比重の泥水を作製する解泥設備と、前記泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材を作製する裏込設備とを前記シールド機の掘進により構築されるトンネル内に備えることを特徴とする（第１の発明）。
本発明による処理設備によれば、解泥設備を備えているので、所定の比重の泥水を作製することが可能となる。また、裏込設備を備えているので、その泥水と固化材とを混合して裏込材を作製することが可能となる。
そして、解泥設備及び裏込設備は、トンネル内に設けられているので、解泥設備から裏込設備までの泥水の搬送距離、及び裏込設備から裏込材を注入するための注入口までの裏込材の圧送距離が短くてすむ。さらに、裏込材の圧送距離が短くてすむので、圧送距離が長い場合に比べて裏込材の比重及び粘性の範囲を広くすることができる。したがって、これまでよりも多くの量の掘削土砂をリサイクルすることが可能となる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記トンネル内に、前記泥水と前記固化材とを混合して流動化処理土を作製する流動化設備を更に備えることを特徴とする。
本発明による処理設備によれば、流動化設備を更に備えているので、解泥設備で作製された泥水と固化材とを混合して埋戻材の流動化処理土を作製することが可能となる。
そして、流動化設備は、トンネル内に設けられているので、流動化設備から流動化処理土を打設する位置までの圧送距離が短くてすむ。さらに、流動化処理土の圧送距離が短くてすむので、圧送距離が長い場合よりも流動化処理土の比重及び粘性の範囲を広くすることが可能となる。
【００１０】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記シールド機の移動に追随して移動可能であることを特徴とする。
本発明による処理設備によれば、シールド機の掘進にともなって移動するので、シールド機本体とそれらの設備との取り合い位置関係が変化しない。したがって、切羽から解泥設備までの距離、解泥設備から裏込設備までの距離、解泥設備から流動化設備までの距離、裏込設備から注入口までの距離、流動化設備から流動化処理土の打設位置までの距離は、常に一定なので、シールド機の移動にともなう泥水用、裏込材用、流動化処理土用の配管の段取換作業等の手間を省くことが可能となる。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明において、前記トンネル内に構築された覆工体の内周面を滑って移動することを特徴とする。
本発明による処理設備によれば、トンネル内に設置された覆工体の内周面を滑って移動するので、従来、実施していたレールの敷設作業を省くことが可能となる。また、レールからの脱線が無くなり、安全に移動することが可能となる。
【００１２】
第５の発明は、第２の発明において、前記裏込設備、前記流動化設備は、切羽に向かって左右に振り分けて配置されていることを特徴とする。
本発明による処理設備によれば、例えば、トンネル内の切羽に向かって左側に裏込設備を、右側に流動化設備を配置するので、裏込材や流動化処理土を効率良く作製することが可能となる。無論、トンネル内の切羽に向かって右側に裏込設備を、左側に流動化設備を配置しても同様の効果が得られる。
【００１３】
第６の発明の掘削土砂の処理方法は、シールド機の掘進により生じる掘削土砂の処理方法において、前記シールド機の掘進により構築されるトンネル内で、前記掘削土砂を解泥して所定の比重の泥水を作製し、前記泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材を作製することを特徴とする。
本発明による掘削土砂の処理方法によれば、シールド機の掘進により生じる掘削土砂を裏込材として利用するので、地上に排出する掘削土砂を少なくすることができる。
【００１４】
第７の発明は、第６の発明において、前記トンネル内で、前記泥水とセメント等の固化材とを混合して流動化処理土を作製することを特徴とする。
本発明による掘削土砂の処理方法によれば、シールド機の掘進により生じる掘削土砂を流動化処理土として利用するので、地上に排出する掘削土砂を少なくすることができる。
【００１５】
第８の発明は、第７の発明において、前記裏込材を作製する裏込設備、前記流動化処理土を作製する流動化設備を設け、該裏込設備、該流動化設備を切羽に向かって左右に振り分けて配置することを特徴とする。
本発明による掘削土砂の処理方法によれば、例えば、トンネル内の切羽に向かって左側に裏込設備を、右側に流動化設備を配置するので、裏込材や流動化処理土を効率良く作製することが可能となる。無論、トンネル内の切羽に向かって右側に裏込設備を、左側に流動化設備を配置しても同様の効果が得られる。
【００１６】
第９の発明のシールド機は、地山にトンネルを掘削するためのシールド機であって、前記シールド機の掘進により生じる掘削土砂を解泥して所定の比重の泥水を作製する解泥設備と前記泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材を作製する裏込設備とから構成される処理設備を備えることを特徴とする。
本発明によるシールド機によれば、解泥設備を備えているので、所定の比重の泥水を作製することが可能となる。また、裏込設備を備えているので、その泥水と固化材とを混合して裏込材を作製することが可能となる。
そして、処理設備は、トンネル内に設けられているので、解泥設備から裏込設備までの泥水の搬送距離、及び裏込設備から裏込材を注入するための注入口までの裏込材の圧送距離が短くてすむ。さらに、裏込材の圧送距離が短くてすむので、圧送距離が長い場合に比べて裏込材の比重及び粘性の範囲を広くすることが可能となる。
【００１７】
第１０の発明は、第９の発明において、前記処理設備は、前記泥水と前記固化材とを混合して流動化処理土を作製する流動化設備を更に備えることを特徴とする。
本発明によるシールド機によれば、流動化設備を更に備えているので、解泥設備で作製された泥水と固化材とを混合して埋戻材の流動化処理土を作製することが可能となる。
そして、流動化設備は、トンネル内に設けられているので、流動化設備から流動化処理土を打設する位置までの圧送距離が短くてすむ。さらに、流動化処理土の圧送距離が短くてすむので、圧送距離が長い場合よりも流動化処理土の比重及び粘性の範囲を広くすることが可能となる。
【００１８】
第１１の発明は、第９又は１０の発明において、前記処理設備は、前記シールド機の移動に追随して移動可能であることを特徴とする。
本発明によるシールド機によれば、処理設備は、シールド機の掘進にともなって移動するので、シールド機本体とそれらの設備との取り合い関係が変化しない。したがって、切羽から解泥設備までの距離、解泥設備から裏込設備までの距離、解泥設備から流動化設備までの距離、裏込設備から注入口までの距離、流動化設備から流動化処理土の打設位置までの距離は、常に一定なので、シールド機の移動にともなう泥水用、裏込材用、流動化処理土用の配管の段取換作業等の手間を省くことが可能となる。
【００１９】
第１２の発明は、第１１の発明において、前記処理設備は、前記トンネル内に構築された覆工体の内周面を滑って移動することを特徴とする。
本発明によるシールド機によれば、処理設備は、トンネル内に設置された覆工体の内周面を滑って移動するので、従来実施していたレールの敷設作業を省くことが可能となる。また、レールからの脱線が無くなり、安全に移動することが可能となる。
【００２０】
第１３の発明は、第１０の発明において、前記裏込設備、前記流動化設備は、切羽に向かって左右に振り分けて配置されていることを特徴とする。
本発明によるシールド機によれば、例えば、トンネル内の切羽に向かって左側に裏込設備を、右側に流動化設備を配置するので、裏込材や流動化処理土を効率良く作製することが可能となる。無論、トンネル内の切羽に向かって右側に裏込設備を、左側に流動化設備を配置しても同様の効果が得られる。
【００２１】
第１４の発明のトンネルの構築方法は、トンネルの構築方法において、シールド機により掘削されたトンネル内で、前記掘進により生じる掘削土砂を解泥して所定の比重の泥水を作製し、前記泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材として用いることを特徴とする。
【００２２】
第１５の発明は、第１４の発明において、前記トンネル内で、前記泥水とセメント等の固化材とを混合して流動化処理土として用いることを特徴とする。
【００２３】
第１６の発明のトンネルは、第１４又は１５の発明のトンネルの構築方法にて構築されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の処理設備を用いることにより、安定した品質の流動化処理土を供給可能で、かつ、その流動化処理土の圧送距離が短くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係るシールド機の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る処理設備１の側面図である。図１に示すように、処理設備１は、シールド機６の掘削により生じる掘削土砂を解泥して裏込用泥水及び流動化用泥水を作製する解泥設備２と、裏込用泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材を作製する裏込設備３と、流動化用泥水と固化材とを混合して埋戻しに利用するための流動化処理土を作製する流動化設備４とから構成されている。
【００２６】
処理設備１は、シールド機６の後方に配置される第一架台５ａ、第二架台５ｂに積載され、シールド機６の掘削により構築されるトンネル７内に設けられている。具体的には、解泥設備２は第一架台５ａに、裏込設備３及び流動化設備４は第二架台５ｂにそれぞれ積載されている
シールド機６の後端部と第一架台５ａの切羽側端部、及び第一架台５ａの坑口側端部と第二架台５ｂの切羽側端部はそれぞれ連結手段８ａ、８ｂで連結されており、第一架台５ａ及び第二架台５ｂはシールド機６の掘進に追随して移動可能である。
第一架台５ａ、第二架台５ｂは、トンネル内に構築された覆工体１０の内周面を滑って移動するための移動手段９をそれぞれ備えている。
【００２７】
移動手段９は、両架台５ａ、５ｂの重量を支持するための支持部９ａと、覆工体１０の内周面に沿って滑動するための滑動部９ｂとから構成される。滑動部９ｂの材質は、本実施形態では、摩擦抵抗が小さく、かつ、摩耗が少ないテフロン（登録商標）を用いた。ただし、テフロンに限定されるものではなく、摩擦抵抗が小さく、かつ、摩耗が少ない材料であれば他の材料を用いてもよい。
【００２８】
図２は、解泥設備２を拡大して示す側面図であり、図３及び図４は、それぞれ図２のＡ−Ａ矢視図、Ｂ−Ｂ矢視図である。図２〜図４に示すように、解泥設備２は、土塊状の掘削土砂を破砕する解砕機２０と、破砕された掘削土砂に水を加えて一次溶解泥水を作製する一次解泥機２１と、一次溶解泥水内に含まれる未溶解固形分を除去する第一の振動ふるい２３と、第一の振動ふるい２３を通過した一次溶解泥水の比重を調整して裏込用泥水を作製する裏込用調整槽２４と、第一の振動ふるい２３を通過しない未溶解固形分に水を加えて二次溶解泥水を作製する二次解泥機２６と、二次溶解泥水に含まれる未溶解固形分を除去する第二の振動ふるい２８と、第二の振動ふるい２８を通過した二次溶解泥水の比重を調整して流動化用泥水を作製する流動化用調整槽２５と、破砕された掘削土砂、未溶解固形分のそれぞれに加える水を貯留する第一の水タンク２２、第二の水タンク２７とを備えている。
【００２９】
解砕機２０は、土塊状の掘削土砂を所定の外径よりも小さくなるように破砕する。
一次解泥機２１は、第一の水タンク２２から供給される水と解砕機２０で破砕された掘削土砂とを混合し、掘削土砂を溶解して一次溶解泥水を作製する。
第一の振動ふるい２３は、一次溶解泥水のうち、所定の粒径よりも大きい未溶解固形分を除去する。
裏込用調整槽２４は、第一の振動ふるい２３を通過した一次溶解泥水の比重を所定の値になるように調整して裏込用泥水を作製するとともに、この裏込用泥水を貯留する。
【００３０】
二次解泥機２６は、第一の振動ふるい２３で除去された未溶解固形分と水とを混合し、未溶解固形分を溶解して二次溶解泥水を作製する。
第二の振動ふるい２８は、二次溶解泥水のうち、所定の粒径よりも大きい未溶解固形分を除去する。
流動化用調整槽２５は、第二の振動ふるい２８を通過した二次溶解泥水の比重を所定の値になるように調整して流動化用泥水を作製するとともに、この流動化用泥水を貯留する。
【００３１】
また、図３及び図４に示すように、第一架台５ａの切羽に向かって左側（以下、単に「左側」あるいは「右側」というときは、切羽に向かって左側あるいは右側であることを意味するものとする。）に、主に裏込用泥水を作製するための装置類、すなわち、解砕機２０、第一の水タンク２２、一次解泥機２１、第一の振動ふるい２３、裏込用調整槽２４を配置した。また、第一架台５ａの右側に、主に流動化用泥水を作製するための装置類、すなわち、第二の水タンク２７、二次解泥機２６、第二の振動ふるい２８、流動化用調整槽２５を配置した。
【００３２】
主に裏込用泥水を作製するための装置類を左側にまとめて配置し、主に流動化用泥水を作製するための装置類を右側にまとめて配置することにより、掘削土砂や一次溶解泥水や二次溶解泥水を送給するための各配管を短くできるので、解泥設備２をトンネル７内の狭いスペースに構築することが可能となる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、第一架台５ａの左側に裏込用泥水を作製するための装置類を、右側に流動化用泥水を作製するための装置類を配置する場合について説明したが、左右を逆にしてもよい。
【００３４】
図５は、本実施形態における解泥設備２を用いた解泥の手順を示す図である。図５に示すように、シールド機６の掘進により生じた様々な大きさの土塊状の掘削土砂はベルトコンベア１１にて後方に運搬されて、所定の量だけ解砕機２０に投入され（図中右上）、残りの掘削土砂はトンネルの外に搬出される。
【００３５】
解砕機２０に投入された土塊状の掘削土砂は、例えば、外径が５０ｍｍ以下になるように破砕される。破砕された掘削土砂は、解砕機２０の下側に設けられた一次解泥機２１に送給される。
【００３６】
なお、本実施形態においては、解砕機２０で破砕する土塊状の掘削土砂の外径を５０ｍｍ以下としたが、これに限定されるものではなく、設計等により決定された値を適用する。
【００３７】
一次解泥機２１に送給された掘削土砂は、第一の水タンク２２から供給された水と混合され、溶解して一次溶解泥水となる。一次溶解泥水は、ポンプＰ１で第一の振動ふるい２３に送給される。
【００３８】
第一の振動ふるい２３に送給された一次溶解泥水のうち、粒径が０．８５ｍｍ以下の泥水はふるいを通過し、第一の振動ふるい２３の下側に設けられた裏込用調整槽２４に送給される。一方、粒径が０．８５ｍｍよりも大きい未溶解固形分は、ふるいを通過できずに除去される。この除去された未溶解固形分は二次解泥機２６に送給され、水と混合される
なお、本実施形態においては、第一の振動ふるい２３を通過する一次溶解泥水の粒径を０．８５ｍｍとしたが、これに限定されるものではなく、設計等により決定された値を適用する。
【００３９】
裏込用調整槽２４に送給された一次溶解泥水は、比重が、例えば、１．３５となるように第一の水タンク２２から供給された水と混合して調整されて、裏込用泥水となる。裏込用泥水は、裏込用調整槽２４に貯蔵され、裏込材を注入する際（後述する）に裏込設備３に送給される。
【００４０】
二次解泥機２６に送給された未溶解固形分は、第二の水タンク２７から供給された水と混合され、溶解して二次溶解泥水となる。二次溶解泥水は、ポンプＰ２で第二の振動ふるい２８に送給される。
【００４１】
第二の振動ふるい２８に送給された二次溶解泥水のうち、粒径が２．００ｍｍ以下の泥水はふるいを通過し、第二の振動ふるい２８の下側に設けられた流動化用調整槽２５に送給される。一方、粒径が２．００ｍｍよりも大きい未溶解固形分は、ふるいを通過できずに除去される。この除去された未溶解固形分は、再び二次解泥機２６に送給される。
【００４２】
なお、本実施形態においては、第二の振動ふるい２８を通過する二次溶解泥水の粒径を２．００ｍｍとしたが、これに限定されるものではなく、設計等により決定された値を適用する。
【００４３】
流動化用調整槽２５に送給された二次溶解泥水は、比重が、例えば、１．５０になるように第二の水タンク２７から供給された水と混合して調整されて、流動化用泥水となる。流動化用泥水は、流動化用調整槽２５に貯蔵され、インバート等を打設する際（後述する）に流動化設備４に送給される。
【００４４】
裏込用調整槽２４と流動化用調整槽２５とは泥水を送給可能な連結管２９ａ、２９ｂで連結されている。具体的には、裏込用調整槽２４から流動化用調整槽２５に裏込用泥水を送給するための連結管２９ａと、流動化用調整槽２５から裏込用調整槽２４に流動化用泥水を送給するための連結管２９ｂとが設けられている。裏込用泥水の比重が１．３５よりも小さい場合には、比重が１．５０の流動化用泥水をポンプＰ３で裏込用調整槽２４に適量供給することにより裏込用泥水の比重を容易に１．３５にすることができる。また、流動化用泥水の比重が１．５０よりも大きい場合には、比重が１．３５の裏込用泥水をポンプＰ４で流動化用調整槽２５に適量供給することにより流動化用泥水の比重を容易に１．５０にすることができる。
【００４５】
図６は、本実施形態に係る裏込設備３及び流動化設備４を拡大して示す側面図であり、図７及び図８は、それぞれ図６のＣ−Ｃ矢視図、Ｄ−Ｄ矢視図である。図６〜図８に示すように、裏込設備３は、固化材を貯蔵するための裏込用固化材サイロ３０と、安定材を貯留するための裏込用安定材タンク３１と、水を貯留するための第三の水タンク３２と、固化材と安定材と水と裏込用泥水とを混練するための裏込用ミキサー３３と、混練して作製された裏込材を注入口に供給するための裏込用注入ポンプ３４と、急結材を貯留するための急結材タンク３５と、急結材を注入口に供給するための急結材注入ポンプ３６とを備えている。
【００４６】
裏込材を注入する際は、解泥設備２で作製された裏込用泥水がポンプＰ５（図５参照）で裏込用ミキサー３３に送給される。そして、この裏込用ミキサー３３にて裏込用泥水と固化材と安定材と水とが混練されて裏込材が作製され、裏込用注入ポンプ３４で注入口（図示しない）に送給される。注入口に送給された裏込材は、注入口付近で急結材と混合され、テールボイド（図示しない）に注入される。
【００４７】
流動化設備４は、セメント等の固化材を貯蔵するための流動化用固化材サイロ４０と、安定材を貯留するための流動化用安定材タンク４１と、第三の水タンク３２と、固化材と安定材と水と流動化用泥水とを混練するための流動化用ミキサー４３と、混練して作製された流動化処理土を打設口に供給するための流動化用注入ポンプ４４と、急結材タンク３５と、急結材注入ポンプ３６とを備えている。ここで、第三の水タンク３２、急結材タンク３５、急結材注入ポンプ３６は、裏込設備３と共有して使用される。
【００４８】
流動化処理土をインバート部に打設する際は、解泥設備２で作製された流動化用泥水がポンプＰ６（図５参照）で流動化用ミキサー４３に送給される。そして、この流動化用ミキサー４３にて流動化用泥水と固化材と安定材と水とが混練されて流動化処理土が作製され、流動化用注入ポンプ４４で打設口（図示しない）に送給される。打設口に送給された流動化処理土は、打設口付近で急結材と混合され、インバート部に打設される。
【００４９】
本実施形態においては、流動化設備４の第三の水タンク３２、急結材タンク３５及び急結材注入ポンプ３６を裏込設備３と共用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、裏込設備３と流動化設備４とがこれらの装置をそれぞれ備えてもよい。
【００５０】
また、解泥設備２の場合と同様に、図７及び図８に示すように、第二架台５ｂの左側に、裏込設備３を構成する装置類、すなわち、裏込用固化材サイロ３０、裏込用安定材タンク３１、裏込用ミキサー３３、裏込用注入ポンプ３４、急結材タンク３５、急結材注入ポンプ３６を配置した。また、第二架台５ｂの右側には、流動化設備４を構成する装置類、すなわち、流動化用固化材サイロ４０、流動化用安定材タンク４１、第三の水タンク３２、流動化用ミキサー４３、流動化用注入ポンプ４４を配置した。
【００５１】
主に裏込設備３を構成する装置類を左側にまとめて配置し、主に流動化設備４を構成する装置類を右側にまとめて配置することにより、解泥設備２の場合と同様に、裏込用泥水や流動化用泥水や固化材等を送給するための各配管を短くできるので、裏込設備３及び流動化設備４をトンネル７内の狭いスペースに構築することが可能となる。
【００５２】
なお、本実施形態においては、第二架台５ｂの左側に裏込設備３を構成する装置類を、右側に流動化設備４を構成する装置類を配置する場合について説明したが、左右を逆にしてもよい。
【００５３】
以上説明した処理設備１によれば、解泥設備２を備えているので、比重の異なる裏込用泥水、流動化用泥水を作製することが可能となる。
【００５４】
また、処理設備１は、裏込設備３を備えているので、裏込用泥水と固化材とを混合して裏込材を作製することが可能となる。
さらに、処理設備１は、流動化設備４を備えているので、流動化用泥水と固化材とを混合して流動化処理土を作製することが可能となる。
【００５５】
そして、解泥設備２、裏込設備３及び流動化設備４は、トンネル７内に設けられており、解泥設備２から裏込設備３までの泥水の圧送距離、裏込設備３から裏込材を注入するための注入口までの裏込材の圧送距離、及び流動化設備４から流動化処理土を打設する位置までの圧送距離が短いので、裏込材及び流動化処理土の比重及び粘性の範囲を広くすることができる。したがって、これまでよりも多くの量の掘削土砂をリサイクルすることが可能となる。
【００５６】
また、処理設備１は、シールド機６の掘進にともなって移動するので、シールド機６本体との取り合い位置関係が変化しない。したがって、切羽から解泥設備２までの距離、解泥設備２から裏込設備３までの距離、解泥設備２から流動化設備４までの距離、裏込設備３から注入口までの距離、流動化設備４から流動化処理土の打設位置までの距離は、常に一定なので、シールド機６の移動にともなう泥水、裏込材、流動化処理土の配管の段取換作業等の手間を省くことが可能となる。
【００５７】
そして、処理設備１は、トンネル７内に設置された覆工体１０の内周面を滑って移動するので、従来、実施していたレールの敷設作業を省くことができるとともに、レールからの脱線が無くなり、安全に移動することが可能となる。
【００５８】
また、処理設備１をトンネル７内に設けることにより、シールド機６の掘進により生じる掘削土砂を裏込材や流動化処理土として利用するので、地上に排出する掘削土砂を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態に係る処理設備の側面図である。
【図２】解泥設備を拡大して示す側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】本実施形態における解泥設備を用いた解泥の手順を示す図である。
【図６】本実施形態に係る裏込設備及び流動化設備を拡大して示す側面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ矢視図である。
【図８】図６のＤ−Ｄ矢視図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 処理設備
２ 解泥設備
３ 裏込設備
４ 流動化設備
５ａ 第一架台
５ｂ 第二架台
６ シールド機
７ トンネル
８ａ、８ｂ 連結手段
９ 移動手段
９ａ 支持部
９ｂ 滑動部
１０ 覆工体
１１ ベルトコンベア
２０ 解砕機
２１ 一次解泥機
２２ 第一の水タンク
２３ 第一の振動ふるい
２４ 裏込用調整槽
２５ 流動化用調整槽
２６ 二次解泥機
２７ 第二の水タンク
２８ 第二の振動ふるい
２９ａ、２９ｂ 連結管
３０ 裏込用固化材サイロ
３１ 裏込用安定材タンク
３２ 第三の水タンク
３３ 裏込用ミキサー
３４ 裏込用注入ポンプ
３５ 急結材タンク
３６ 急結材注入ポンプ
４０ 流動化用固化材サイロ
４１ 流動化用安定材タンク
４３ 流動化用ミキサー
４４ 流動化用注入ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド機の掘進により生じる掘削土砂の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド機の掘進により生じる掘削土砂は産業廃棄物として処分しなければならないので処理費用がかかる。そこで、この掘削土砂を裏込材や埋戻材として利用する技術が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、掘削土砂に水、固化材等を添加して裏込材を作製し、この裏込材をセグメントと地山との間のテールボイドに充填する方法が開示されている。この方法では、まず、地上で掘削土砂に水及び固化材を添加して比重、マーシュファンネル粘性、フロー値をそれぞれ１．０５〜１．３、１８〜２６秒、８〜１５秒に調整して長距離の圧送が可能な裏込材を作製し、次に、この裏込材をポンプでトンネル内の注入口に圧送して、注入口で急結材と混合してテールボイドに充填する。
【０００４】
また、特許文献２には、掘削土砂に水及び固化材等を混合して埋戻材である流動化処理土を作製し、この流動化処理土をインバート部に打設する方法が開示されている。この方法では、まず、トンネル内に設けられた撹拌装置に搬送された掘削土砂に水及び固化材等を添加して流動化処理土を作製し、次に、この流動化処理土をポンプでインバート部に圧送して、打設する。
【特許文献１】特開２００１−４９９９４号公報
【特許文献２】特開２００５−１３９８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の方法では、注入口から離れている地上で裏込材を作製するので、地上から注入口までの長距離を圧送可能となるように裏込材の比重及び粘性が限定されてしまうという問題点があった。
さらに、圧送距離が長いので配管距離が長くなり、配管の設置作業の手間がかかるという問題点があった。
【０００６】
また、特許文献２に記載の方法では、掘削土砂の性質は地質の変化にともなって変化しているにもかかわらず、掘削土砂の比重調整や粒径調整をおこなわずに水及び固化材等を添加して流動化処理土を作製し、この流動化処理土をインバート部に打設するので、インバート部の品質にばらつきが生じるという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、安定した品質の裏込材や流動化処理土を供給可能で、かつ、それらの圧送距離が短くてすむ掘削土砂の処理設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明の処理設備は、シールド機の掘進により生じる掘削土砂を処理するための処理設備であって、前記掘削土砂を解泥して所定の比重の泥水を作製する解泥設備と、前記泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材を作製する裏込設備とを前記シールド機の掘進により構築されるトンネル内に備えることを特徴とする（第１の発明）。
本発明による処理設備によれば、解泥設備を備えているので、所定の比重の泥水を作製することが可能となる。また、裏込設備を備えているので、その泥水と固化材とを混合して裏込材を作製することが可能となる。
そして、解泥設備及び裏込設備は、トンネル内に設けられているので、解泥設備から裏込設備までの泥水の搬送距離、及び裏込設備から裏込材を注入するための注入口までの裏込材の圧送距離が短くてすむ。さらに、裏込材の圧送距離が短くてすむので、圧送距離が長い場合に比べて裏込材の比重及び粘性の範囲を広くすることができる。したがって、これまでよりも多くの量の掘削土砂をリサイクルすることが可能となる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記トンネル内に、前記泥水と前記固化材とを混合して流動化処理土を作製する流動化設備を更に備えることを特徴とする。
本発明による処理設備によれば、流動化設備を更に備えているので、解泥設備で作製された泥水と固化材とを混合して埋戻材の流動化処理土を作製することが可能となる。
そして、流動化設備は、トンネル内に設けられているので、流動化設備から流動化処理土を打設する位置までの圧送距離が短くてすむ。さらに、流動化処理土の圧送距離が短くてすむので、圧送距離が長い場合よりも流動化処理土の比重及び粘性の範囲を広くすることが可能となる。
【００１０】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記シールド機の移動に追随して移動可能であることを特徴とする。
本発明による処理設備によれば、シールド機の掘進にともなって移動するので、シールド機本体とそれらの設備との取り合い位置関係が変化しない。したがって、切羽から解泥設備までの距離、解泥設備から裏込設備までの距離、解泥設備から流動化設備までの距離、裏込設備から注入口までの距離、流動化設備から流動化処理土の打設位置までの距離は、常に一定なので、シールド機の移動にともなう泥水用、裏込材用、流動化処理土用の配管の段取換作業等の手間を省くことが可能となる。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明において、前記トンネル内に構築された覆工体の内周面を滑って移動することを特徴とする。
本発明による処理設備によれば、トンネル内に設置された覆工体の内周面を滑って移動するので、従来、実施していたレールの敷設作業を省くことが可能となる。また、レールからの脱線が無くなり、安全に移動することが可能となる。
【００１２】
第５の発明は、第２の発明において、前記裏込設備、前記流動化設備は、切羽に向かって左右に振り分けて配置されていることを特徴とする。
本発明による処理設備によれば、例えば、トンネル内の切羽に向かって左側に裏込設備を、右側に流動化設備を配置するので、裏込材や流動化処理土を効率良く作製することが可能となる。無論、トンネル内の切羽に向かって右側に裏込設備を、左側に流動化設備を配置しても同様の効果が得られる。
【００１３】
第６の発明の掘削土砂の処理方法は、シールド機の掘進により生じる掘削土砂の処理方法において、前記シールド機の掘進により構築されるトンネル内で、前記掘削土砂を解泥して所定の比重の泥水を作製し、前記泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材を作製することを特徴とする。
本発明による掘削土砂の処理方法によれば、シールド機の掘進により生じる掘削土砂を裏込材として利用するので、地上に排出する掘削土砂を少なくすることができる。
【００１４】
第７の発明は、第６の発明において、前記トンネル内で、前記泥水とセメント等の固化材とを混合して流動化処理土を作製することを特徴とする。
本発明による掘削土砂の処理方法によれば、シールド機の掘進により生じる掘削土砂を流動化処理土として利用するので、地上に排出する掘削土砂を少なくすることができる。
【００１５】
第８の発明は、第７の発明において、前記裏込材を作製する裏込設備、前記流動化処理土を作製する流動化設備を設け、該裏込設備、該流動化設備を切羽に向かって左右に振り分けて配置することを特徴とする。
本発明による掘削土砂の処理方法によれば、例えば、トンネル内の切羽に向かって左側に裏込設備を、右側に流動化設備を配置するので、裏込材や流動化処理土を効率良く作製することが可能となる。無論、トンネル内の切羽に向かって右側に裏込設備を、左側に流動化設備を配置しても同様の効果が得られる。
【００１６】
第９の発明のシールド機は、地山にトンネルを掘削するためのシールド機であって、前記シールド機の掘進により生じる掘削土砂を解泥して所定の比重の泥水を作製する解泥設備と前記泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材を作製する裏込設備とから構成される処理設備を備えることを特徴とする。
本発明によるシールド機によれば、解泥設備を備えているので、所定の比重の泥水を作製することが可能となる。また、裏込設備を備えているので、その泥水と固化材とを混合して裏込材を作製することが可能となる。
そして、処理設備は、トンネル内に設けられているので、解泥設備から裏込設備までの泥水の搬送距離、及び裏込設備から裏込材を注入するための注入口までの裏込材の圧送距離が短くてすむ。さらに、裏込材の圧送距離が短くてすむので、圧送距離が長い場合に比べて裏込材の比重及び粘性の範囲を広くすることが可能となる。
【００１７】
第１０の発明は、第９の発明において、前記処理設備は、前記泥水と前記固化材とを混合して流動化処理土を作製する流動化設備を更に備えることを特徴とする。
本発明によるシールド機によれば、流動化設備を更に備えているので、解泥設備で作製された泥水と固化材とを混合して埋戻材の流動化処理土を作製することが可能となる。
そして、流動化設備は、トンネル内に設けられているので、流動化設備から流動化処理土を打設する位置までの圧送距離が短くてすむ。さらに、流動化処理土の圧送距離が短くてすむので、圧送距離が長い場合よりも流動化処理土の比重及び粘性の範囲を広くすることが可能となる。
【００１８】
第１１の発明は、第９又は１０の発明において、前記処理設備は、前記シールド機の移動に追随して移動可能であることを特徴とする。
本発明によるシールド機によれば、処理設備は、シールド機の掘進にともなって移動するので、シールド機本体とそれらの設備との取り合い関係が変化しない。したがって、切羽から解泥設備までの距離、解泥設備から裏込設備までの距離、解泥設備から流動化設備までの距離、裏込設備から注入口までの距離、流動化設備から流動化処理土の打設位置までの距離は、常に一定なので、シールド機の移動にともなう泥水用、裏込材用、流動化処理土用の配管の段取換作業等の手間を省くことが可能となる。
【００１９】
第１２の発明は、第１１の発明において、前記処理設備は、前記トンネル内に構築された覆工体の内周面を滑って移動することを特徴とする。
本発明によるシールド機によれば、処理設備は、トンネル内に設置された覆工体の内周面を滑って移動するので、従来実施していたレールの敷設作業を省くことが可能となる。また、レールからの脱線が無くなり、安全に移動することが可能となる。
【００２０】
第１３の発明は、第１０の発明において、前記裏込設備、前記流動化設備は、切羽に向かって左右に振り分けて配置されていることを特徴とする。
本発明によるシールド機によれば、例えば、トンネル内の切羽に向かって左側に裏込設備を、右側に流動化設備を配置するので、裏込材や流動化処理土を効率良く作製することが可能となる。無論、トンネル内の切羽に向かって右側に裏込設備を、左側に流動化設備を配置しても同様の効果が得られる。
【００２１】
第１４の発明のトンネルの構築方法は、トンネルの構築方法において、シールド機により掘削されたトンネル内で、前記掘進により生じる掘削土砂を解泥して所定の比重の泥水を作製し、前記泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材として用いることを特徴とする。
【００２２】
第１５の発明は、第１４の発明において、前記トンネル内で、前記泥水とセメント等の固化材とを混合して流動化処理土として用いることを特徴とする。
【００２３】
第１６の発明のトンネルは、第１４又は１５の発明のトンネルの構築方法にて構築されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の処理設備を用いることにより、安定した品質の流動化処理土を供給可能で、かつ、その流動化処理土の圧送距離が短くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係るシールド機の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る処理設備１の側面図である。図１に示すように、処理設備１は、シールド機６の掘削により生じる掘削土砂を解泥して裏込用泥水及び流動化用泥水を作製する解泥設備２と、裏込用泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材を作製する裏込設備３と、流動化用泥水と固化材とを混合して埋戻しに利用するための流動化処理土を作製する流動化設備４とから構成されている。
【００２６】
処理設備１は、シールド機６の後方に配置される第一架台５ａ、第二架台５ｂに積載され、シールド機６の掘削により構築されるトンネル７内に設けられている。具体的には、解泥設備２は第一架台５ａに、裏込設備３及び流動化設備４は第二架台５ｂにそれぞれ積載されている
シールド機６の後端部と第一架台５ａの切羽側端部、及び第一架台５ａの坑口側端部と第二架台５ｂの切羽側端部はそれぞれ連結手段８ａ、８ｂで連結されており、第一架台５ａ及び第二架台５ｂはシールド機６の掘進に追随して移動可能である。
第一架台５ａ、第二架台５ｂは、トンネル内に構築された覆工体１０の内周面を滑って移動するための移動手段９をそれぞれ備えている。
【００２７】
移動手段９は、両架台５ａ、５ｂの重量を支持するための支持部９ａと、覆工体１０の内周面に沿って滑動するための滑動部９ｂとから構成される。滑動部９ｂの材質は、本実施形態では、摩擦抵抗が小さく、かつ、摩耗が少ないテフロン（登録商標）を用いた。ただし、テフロンに限定されるものではなく、摩擦抵抗が小さく、かつ、摩耗が少ない材料であれば他の材料を用いてもよい。
【００２８】
図２は、解泥設備２を拡大して示す側面図であり、図３及び図４は、それぞれ図２のＡ−Ａ矢視図、Ｂ−Ｂ矢視図である。図２〜図４に示すように、解泥設備２は、土塊状の掘削土砂を破砕する解砕機２０と、破砕された掘削土砂に水を加えて一次溶解泥水を作製する一次解泥機２１と、一次溶解泥水内に含まれる未溶解固形分を除去する第一の振動ふるい２３と、第一の振動ふるい２３を通過した一次溶解泥水の比重を調整して裏込用泥水を作製する裏込用調整槽２４と、第一の振動ふるい２３を通過しない未溶解固形分に水を加えて二次溶解泥水を作製する二次解泥機２６と、二次溶解泥水に含まれる未溶解固形分を除去する第二の振動ふるい２８と、第二の振動ふるい２８を通過した二次溶解泥水の比重を調整して流動化用泥水を作製する流動化用調整槽２５と、破砕された掘削土砂、未溶解固形分のそれぞれに加える水を貯留する第一の水タンク２２、第二の水タンク２７とを備えている。
【００２９】
解砕機２０は、土塊状の掘削土砂を所定の外径よりも小さくなるように破砕する。
一次解泥機２１は、第一の水タンク２２から供給される水と解砕機２０で破砕された掘削土砂とを混合し、掘削土砂を溶解して一次溶解泥水を作製する。
第一の振動ふるい２３は、一次溶解泥水のうち、所定の粒径よりも大きい未溶解固形分を除去する。
裏込用調整槽２４は、第一の振動ふるい２３を通過した一次溶解泥水の比重を所定の値になるように調整して裏込用泥水を作製するとともに、この裏込用泥水を貯留する。
【００３０】
二次解泥機２６は、第一の振動ふるい２３で除去された未溶解固形分と水とを混合し、未溶解固形分を溶解して二次溶解泥水を作製する。
第二の振動ふるい２８は、二次溶解泥水のうち、所定の粒径よりも大きい未溶解固形分を除去する。
流動化用調整槽２５は、第二の振動ふるい２８を通過した二次溶解泥水の比重を所定の値になるように調整して流動化用泥水を作製するとともに、この流動化用泥水を貯留する。
【００３１】
また、図３及び図４に示すように、第一架台５ａの切羽に向かって左側（以下、単に「左側」あるいは「右側」というときは、切羽に向かって左側あるいは右側であることを意味するものとする。）に、主に裏込用泥水を作製するための装置類、すなわち、解砕機２０、第一の水タンク２２、一次解泥機２１、第一の振動ふるい２３、裏込用調整槽２４を配置した。また、第一架台５ａの右側に、主に流動化用泥水を作製するための装置類、すなわち、第二の水タンク２７、二次解泥機２６、第二の振動ふるい２８、流動化用調整槽２５を配置した。
【００３２】
主に裏込用泥水を作製するための装置類を左側にまとめて配置し、主に流動化用泥水を作製するための装置類を右側にまとめて配置することにより、掘削土砂や一次溶解泥水や二次溶解泥水を送給するための各配管を短くできるので、解泥設備２をトンネル７内の狭いスペースに構築することが可能となる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、第一架台５ａの左側に裏込用泥水を作製するための装置類を、右側に流動化用泥水を作製するための装置類を配置する場合について説明したが、左右を逆にしてもよい。
【００３４】
図５は、本実施形態における解泥設備２を用いた解泥の手順を示す図である。図５に示すように、シールド機６の掘進により生じた様々な大きさの土塊状の掘削土砂はベルトコンベア１１にて後方に運搬されて、所定の量だけ解砕機２０に投入され（図中右上）、残りの掘削土砂はトンネルの外に搬出される。
【００３５】
解砕機２０に投入された土塊状の掘削土砂は、例えば、外径が５０ｍｍ以下になるように破砕される。破砕された掘削土砂は、解砕機２０の下側に設けられた一次解泥機２１に送給される。
【００３６】
なお、本実施形態においては、解砕機２０で破砕する土塊状の掘削土砂の外径を５０ｍｍ以下としたが、これに限定されるものではなく、設計等により決定された値を適用する。
【００３７】
一次解泥機２１に送給された掘削土砂は、第一の水タンク２２から供給された水と混合され、溶解して一次溶解泥水となる。一次溶解泥水は、ポンプＰ１で第一の振動ふるい２３に送給される。
【００３８】
第一の振動ふるい２３に送給された一次溶解泥水のうち、粒径が０．８５ｍｍ以下の泥水はふるいを通過し、第一の振動ふるい２３の下側に設けられた裏込用調整槽２４に送給される。一方、粒径が０．８５ｍｍよりも大きい未溶解固形分は、ふるいを通過できずに除去される。この除去された未溶解固形分は二次解泥機２６に送給され、水と混合される
なお、本実施形態においては、第一の振動ふるい２３を通過する一次溶解泥水の粒径を０．８５ｍｍとしたが、これに限定されるものではなく、設計等により決定された値を適用する。
【００３９】
裏込用調整槽２４に送給された一次溶解泥水は、比重が、例えば、１．３５となるように第一の水タンク２２から供給された水と混合して調整されて、裏込用泥水となる。裏込用泥水は、裏込用調整槽２４に貯蔵され、裏込材を注入する際（後述する）に裏込設備３に送給される。
【００４０】
二次解泥機２６に送給された未溶解固形分は、第二の水タンク２７から供給された水と混合され、溶解して二次溶解泥水となる。二次溶解泥水は、ポンプＰ２で第二の振動ふるい２８に送給される。
【００４１】
第二の振動ふるい２８に送給された二次溶解泥水のうち、粒径が２．００ｍｍ以下の泥水はふるいを通過し、第二の振動ふるい２８の下側に設けられた流動化用調整槽２５に送給される。一方、粒径が２．００ｍｍよりも大きい未溶解固形分は、ふるいを通過できずに除去される。この除去された未溶解固形分は、再び二次解泥機２６に送給される。
【００４２】
なお、本実施形態においては、第二の振動ふるい２８を通過する二次溶解泥水の粒径を２．００ｍｍとしたが、これに限定されるものではなく、設計等により決定された値を適用する。
【００４３】
流動化用調整槽２５に送給された二次溶解泥水は、比重が、例えば、１．５０になるように第二の水タンク２７から供給された水と混合して調整されて、流動化用泥水となる。流動化用泥水は、流動化用調整槽２５に貯蔵され、インバート等を打設する際（後述する）に流動化設備４に送給される。
【００４４】
裏込用調整槽２４と流動化用調整槽２５とは泥水を送給可能な連結管２９ａ、２９ｂで連結されている。具体的には、裏込用調整槽２４から流動化用調整槽２５に裏込用泥水を送給するための連結管２９ａと、流動化用調整槽２５から裏込用調整槽２４に流動化用泥水を送給するための連結管２９ｂとが設けられている。裏込用泥水の比重が１．３５よりも小さい場合には、比重が１．５０の流動化用泥水をポンプＰ３で裏込用調整槽２４に適量供給することにより裏込用泥水の比重を容易に１．３５にすることができる。また、流動化用泥水の比重が１．５０よりも大きい場合には、比重が１．３５の裏込用泥水をポンプＰ４で流動化用調整槽２５に適量供給することにより流動化用泥水の比重を容易に１．５０にすることができる。
【００４５】
図６は、本実施形態に係る裏込設備３及び流動化設備４を拡大して示す側面図であり、図７及び図８は、それぞれ図６のＣ−Ｃ矢視図、Ｄ−Ｄ矢視図である。図６〜図８に示すように、裏込設備３は、固化材を貯蔵するための裏込用固化材サイロ３０と、安定材を貯留するための裏込用安定材タンク３１と、水を貯留するための第三の水タンク３２と、固化材と安定材と水と裏込用泥水とを混練するための裏込用ミキサー３３と、混練して作製された裏込材を注入口に供給するための裏込用注入ポンプ３４と、急結材を貯留するための急結材タンク３５と、急結材を注入口に供給するための急結材注入ポンプ３６とを備えている。
【００４６】
裏込材を注入する際は、解泥設備２で作製された裏込用泥水がポンプＰ５（図５参照）で裏込用ミキサー３３に送給される。そして、この裏込用ミキサー３３にて裏込用泥水と固化材と安定材と水とが混練されて裏込材が作製され、裏込用注入ポンプ３４で注入口（図示しない）に送給される。注入口に送給された裏込材は、注入口付近で急結材と混合され、テールボイド（図示しない）に注入される。
【００４７】
流動化設備４は、セメント等の固化材を貯蔵するための流動化用固化材サイロ４０と、安定材を貯留するための流動化用安定材タンク４１と、第三の水タンク３２と、固化材と安定材と水と流動化用泥水とを混練するための流動化用ミキサー４３と、混練して作製された流動化処理土を打設口に供給するための流動化用注入ポンプ４４と、急結材タンク３５と、急結材注入ポンプ３６とを備えている。ここで、第三の水タンク３２、急結材タンク３５、急結材注入ポンプ３６は、裏込設備３と共有して使用される。
【００４８】
流動化処理土をインバート部に打設する際は、解泥設備２で作製された流動化用泥水がポンプＰ６（図５参照）で流動化用ミキサー４３に送給される。そして、この流動化用ミキサー４３にて流動化用泥水と固化材と安定材と水とが混練されて流動化処理土が作製され、流動化用注入ポンプ４４で打設口（図示しない）に送給される。打設口に送給された流動化処理土は、打設口付近で急結材と混合され、インバート部に打設される。
【００４９】
本実施形態においては、流動化設備４の第三の水タンク３２、急結材タンク３５及び急結材注入ポンプ３６を裏込設備３と共用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、裏込設備３と流動化設備４とがこれらの装置をそれぞれ備えてもよい。
【００５０】
また、解泥設備２の場合と同様に、図７及び図８に示すように、第二架台５ｂの左側に、裏込設備３を構成する装置類、すなわち、裏込用固化材サイロ３０、裏込用安定材タンク３１、裏込用ミキサー３３、裏込用注入ポンプ３４、急結材タンク３５、急結材注入ポンプ３６を配置した。また、第二架台５ｂの右側には、流動化設備４を構成する装置類、すなわち、流動化用固化材サイロ４０、流動化用安定材タンク４１、第三の水タンク３２、流動化用ミキサー４３、流動化用注入ポンプ４４を配置した。
【００５１】
主に裏込設備３を構成する装置類を左側にまとめて配置し、主に流動化設備４を構成する装置類を右側にまとめて配置することにより、解泥設備２の場合と同様に、裏込用泥水や流動化用泥水や固化材等を送給するための各配管を短くできるので、裏込設備３及び流動化設備４をトンネル７内の狭いスペースに構築することが可能となる。
【００５２】
なお、本実施形態においては、第二架台５ｂの左側に裏込設備３を構成する装置類を、右側に流動化設備４を構成する装置類を配置する場合について説明したが、左右を逆にしてもよい。
【００５３】
以上説明した処理設備１によれば、解泥設備２を備えているので、比重の異なる裏込用泥水、流動化用泥水を作製することが可能となる。
【００５４】
また、処理設備１は、裏込設備３を備えているので、裏込用泥水と固化材とを混合して裏込材を作製することが可能となる。
さらに、処理設備１は、流動化設備４を備えているので、流動化用泥水と固化材とを混合して流動化処理土を作製することが可能となる。
【００５５】
そして、解泥設備２、裏込設備３及び流動化設備４は、トンネル７内に設けられており、解泥設備２から裏込設備３までの泥水の圧送距離、裏込設備３から裏込材を注入するための注入口までの裏込材の圧送距離、及び流動化設備４から流動化処理土を打設する位置までの圧送距離が短いので、裏込材及び流動化処理土の比重及び粘性の範囲を広くすることができる。したがって、これまでよりも多くの量の掘削土砂をリサイクルすることが可能となる。
【００５６】
また、処理設備１は、シールド機６の掘進にともなって移動するので、シールド機６本体との取り合い位置関係が変化しない。したがって、切羽から解泥設備２までの距離、解泥設備２から裏込設備３までの距離、解泥設備２から流動化設備４までの距離、裏込設備３から注入口までの距離、流動化設備４から流動化処理土の打設位置までの距離は、常に一定なので、シールド機６の移動にともなう泥水、裏込材、流動化処理土の配管の段取換作業等の手間を省くことが可能となる。
【００５７】
そして、処理設備１は、トンネル７内に設置された覆工体１０の内周面を滑って移動するので、従来、実施していたレールの敷設作業を省くことができるとともに、レールからの脱線が無くなり、安全に移動することが可能となる。
【００５８】
また、処理設備１をトンネル７内に設けることにより、シールド機６の掘進により生じる掘削土砂を裏込材や流動化処理土として利用するので、地上に排出する掘削土砂を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態に係る処理設備の側面図である。
【図２】解泥設備を拡大して示す側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】本実施形態における解泥設備を用いた解泥の手順を示す図である。
【図６】本実施形態に係る裏込設備及び流動化設備を拡大して示す側面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ矢視図である。
【図８】図６のＤ−Ｄ矢視図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 処理設備
２ 解泥設備
３ 裏込設備
４ 流動化設備
５ａ 第一架台
５ｂ 第二架台
６ シールド機
７ トンネル
８ａ、８ｂ 連結手段
９ 移動手段
９ａ 支持部
９ｂ 滑動部
１０ 覆工体
１１ ベルトコンベア
２０ 解砕機
２１ 一次解泥機
２２ 第一の水タンク
２３ 第一の振動ふるい
２４ 裏込用調整槽
２５ 流動化用調整槽
２６ 二次解泥機
２７ 第二の水タンク
２８ 第二の振動ふるい
２９ａ、２９ｂ 連結管
３０ 裏込用固化材サイロ
３１ 裏込用安定材タンク
３２ 第三の水タンク
３３ 裏込用ミキサー
３４ 裏込用注入ポンプ
３５ 急結材タンク
３６ 急結材注入ポンプ
４０ 流動化用固化材サイロ
４１ 流動化用安定材タンク
４３ 流動化用ミキサー
４４ 流動化用注入ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド機の掘進により生じる掘削土砂を処理するための処理設備であって、
前記掘削土砂を解泥して所定の比重の泥水を作製する解泥設備と、
前記泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材を作製する裏込設備とを前記シールド機の掘進により構築されるトンネル内に備えることを特徴とする処理設備。
【請求項２】
前記トンネル内に、前記泥水と前記固化材とを混合して流動化処理土を作製する流動化設備を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の処理設備。
【請求項３】
前記シールド機の移動に追随して移動可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の処理設備。
【請求項４】
前記トンネル内に構築された覆工体の内周面を滑って移動することを特徴とする請求項３に記載の処理設備。
【請求項５】
前記裏込設備、前記流動化設備は、切羽に向かって左右に振り分けて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の処理設備。
【請求項６】
シールド機の掘進により生じる掘削土砂の処理方法において、
前記シールド機の掘進により構築されるトンネル内で、前記掘削土砂を解泥して所定の比重の泥水を作製し、前記泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材を作製することを特徴とする掘削土砂の処理方法。
【請求項７】
前記トンネル内で、前記泥水とセメント等の固化材とを混合して流動化処理土を作製することを特徴とする請求項６に記載の掘削土砂の処理方法。
【請求項８】
前記裏込材を作製する裏込設備、前記流動化処理土を作製する流動化設備を設け、該裏込設備、該流動化設備を切羽に向かって左右に振り分けて配置することを特徴とする請求項７に記載の掘削土砂の処理方法。
【請求項９】
地山にトンネルを掘削するためのシールド機であって、
前記シールド機の掘進により生じる掘削土砂を解泥して所定の比重の泥水を作製する解泥設備と前記泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材を作製する裏込設備とから構成される処理設備を備えることを特徴とするシールド機。
【請求項１０】
前記処理設備は、前記泥水と前記固化材とを混合して流動化処理土を作製する流動化設備を更に備えることを特徴とする請求項９に記載のシールド機。
【請求項１１】
前記処理設備は、前記シールド機の移動に追随して移動可能であることを特徴とする請求項９又は１０に記載のシールド機。
【請求項１２】
前記処理設備は、前記トンネル内に構築された覆工体の内周面を滑って移動することを特徴とする請求項１１に記載のシールド機。
【請求項１３】
前記裏込設備、前記流動化設備は、切羽に向かって左右に振り分けて配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のシールド機。
【請求項１４】
トンネルの構築方法において、
シールド機により掘削されたトンネル内で、前記掘進により生じる掘削土砂を解泥して所定の比重の泥水を作製し、前記泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材として用いることを特徴とするトンネルの構築方法。
【請求項１５】
前記トンネル内で、前記泥水とセメント等の固化材とを混合して流動化処理土として用いることを特徴とする請求項１４に記載のトンネルの構築方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載のトンネルの構築方法にて構築されたことを特徴とするトンネル。
【請求項１】
シールド機の掘進により生じる掘削土砂を処理するための処理設備であって、
前記掘削土砂を解泥して所定の比重の泥水を作製する解泥設備と、
前記泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材を作製する裏込設備とを前記シールド機の掘進により構築されるトンネル内に備えることを特徴とする処理設備。
【請求項２】
前記トンネル内に、前記泥水と前記固化材とを混合して流動化処理土を作製する流動化設備を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の処理設備。
【請求項３】
前記シールド機の移動に追随して移動可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の処理設備。
【請求項４】
前記トンネル内に構築された覆工体の内周面を滑って移動することを特徴とする請求項３に記載の処理設備。
【請求項５】
前記裏込設備、前記流動化設備は、切羽に向かって左右に振り分けて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の処理設備。
【請求項６】
シールド機の掘進により生じる掘削土砂の処理方法において、
前記シールド機の掘進により構築されるトンネル内で、前記掘削土砂を解泥して所定の比重の泥水を作製し、前記泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材を作製することを特徴とする掘削土砂の処理方法。
【請求項７】
前記トンネル内で、前記泥水とセメント等の固化材とを混合して流動化処理土を作製することを特徴とする請求項６に記載の掘削土砂の処理方法。
【請求項８】
前記裏込材を作製する裏込設備、前記流動化処理土を作製する流動化設備を設け、該裏込設備、該流動化設備を切羽に向かって左右に振り分けて配置することを特徴とする請求項７に記載の掘削土砂の処理方法。
【請求項９】
地山にトンネルを掘削するためのシールド機であって、
前記シールド機の掘進により生じる掘削土砂を解泥して所定の比重の泥水を作製する解泥設備と前記泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材を作製する裏込設備とから構成される処理設備を備えることを特徴とするシールド機。
【請求項１０】
前記処理設備は、前記泥水と前記固化材とを混合して流動化処理土を作製する流動化設備を更に備えることを特徴とする請求項９に記載のシールド機。
【請求項１１】
前記処理設備は、前記シールド機の移動に追随して移動可能であることを特徴とする請求項９又は１０に記載のシールド機。
【請求項１２】
前記処理設備は、前記トンネル内に構築された覆工体の内周面を滑って移動することを特徴とする請求項１１に記載のシールド機。
【請求項１３】
前記裏込設備、前記流動化設備は、切羽に向かって左右に振り分けて配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のシールド機。
【請求項１４】
トンネルの構築方法において、
シールド機により掘削されたトンネル内で、前記掘進により生じる掘削土砂を解泥して所定の比重の泥水を作製し、前記泥水とセメント等の固化材とを混合して裏込材として用いることを特徴とするトンネルの構築方法。
【請求項１５】
前記トンネル内で、前記泥水とセメント等の固化材とを混合して流動化処理土として用いることを特徴とする請求項１４に記載のトンネルの構築方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載のトンネルの構築方法にて構築されたことを特徴とするトンネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１９８９（Ｐ２００９−１９８９Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６１７９３（Ｐ２００７−１６１７９３）
【出願日】平成１９年６月１９日（２００７．６．１９）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５９１０２２２３２）株式会社三央 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１９日（２００７．６．１９）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５９１０２２２３２）株式会社三央 (2)
【Ｆターム（参考）】
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