裏込め注入方法、並びに、トンネル構築システム及びトンネル構築方法
【課題】裏込め注入材の原料費を節減できるとともに、建設汚泥として処分する掘削土の量を削減できる裏込め注入方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る裏込め注入方法は、土圧式シールド掘進機１５によって掘削された掘削孔の壁面と、掘削孔内に設置されたセグメントＳとの間の空間に、土圧式シールド掘進機１５から排出される掘削土に含まれる粘性土を配合した注入材Ｕを充填することを特徴とする。
【解決手段】本発明に係る裏込め注入方法は、土圧式シールド掘進機１５によって掘削された掘削孔の壁面と、掘削孔内に設置されたセグメントＳとの間の空間に、土圧式シールド掘進機１５から排出される掘削土に含まれる粘性土を配合した注入材Ｕを充填することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏込め注入方法、並びに、トンネル構築システム及びトンネル構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘進中のシールド掘進機の後方には、掘削された掘削孔の壁面とセグメントとの間に、テールボイドと呼ばれる隙間が生じる。このテールボイドは、地山の緩みや沈下の原因となるため、シールド掘進機の通過後、なるべく速やかに埋める必要がある。テールボイドを埋める作業は、一般に裏込め注入工と呼ばれる。また、テールボイドに注入される材料は、一般に注入材又は裏込め注入材などと呼ばれる。注入材は、材料分離を起こさない、注入後の体積変化が少ないなどの性能が要求される（非特許文献１の第７１〜７３頁を参照）。
【０００３】
従来、注入材として、セメントなどの固化材、鉱物系助材及びグルコン酸ナトリウムなどの安定材（遅延材）が配合されたものが使用されている。また、最近は、固化材を含有するＡ液と、珪酸ソーダなどの塑強調整材を含有するＢ液とを混合して用いる混合型の注入材も使用されている。
【非特許文献１】シールド工法入門編集委員会、「シールド工法入門」、第３刷、社団法人地盤工学会、平成８年６月１０日、ｐ．７１−７３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、テールボイドを充填する注入材は、上記のような性能が要求されるため、これを調製するに際しては、固化材、鉱物系助材、安定材及び塑強調整材などは全て市販のものを使用することが一般的である。しかし、これらの材料をすべて市販品でまかなうとなると、コストが増大するという問題がある。
【０００５】
他方、土圧式シールド掘進機によって掘削を行う場合、当該掘進機からは掘削土が排出され、これを建設汚泥として処分するにもコストが発生する。したがって、建設汚泥として処分する掘削土の量を削減することが望まれている。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、裏込め注入材の原料費を節減できるとともに、建設汚泥として処分する掘削土の量を削減できる裏込め注入方法、並びに、トンネル構築システム及びトンネル構築方法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】
【０００７】
本発明に係る裏込め注入方法は、土圧式シールド掘進機によって掘削された掘削孔の壁面と、掘削孔内に設置されたセグメントの外面との間の空間に、土圧式シールド掘進機から排出される掘削土に含まれる粘性土を配合した注入材を注入することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る裏込め注入方法によれば、土圧式シールド掘進機からの掘削土に含まれる粘性土を注入材に配合することで、全て市販の材料を用いて注入材を調製する場合と比較し、注入材の原料費を節減できる。また、注入材の原料の一部として粘性土を使用することで、少なくとも粘性土の配合量に相等する量の建設汚泥を削減できる。
【０００９】
本発明に係る裏込め注入方法は、掘削土から塊状の固結粘性土を分離回収する分級工程を備えたものであってもよい。掘削土中に粘性土が塊状の固結粘性土として含まれているような場合は、掘削土を篩などによって分級することで、掘削土から粘性土を容易に回収できる。
【００１０】
分級によって掘削土から固結粘性土が回収される場合、本発明に係る裏込め注入方法は、この固結粘性土を粉砕する粉砕工程と、粉砕された粘性土とセメントとを混合する混合工程とを更に備えることが好ましい。粉砕された粘性土にセメントを配合して混合すると、セメントの造粒効果によって粒状の粘性土を得やすくなる。粒状の粘性土を注入材の調製に用いることにより、注入材の品質の均一化が図られる。
【００１１】
本発明に係るトンネル構築システムは、地中を掘進して掘削孔を形成するとともに、掘削孔内にセグメントを配置する土圧式シールド掘進機と、土圧式シールド掘進機から排出される掘削土から粘性土を分離回収する分級手段と、掘削孔の壁面と掘削孔内に設置されたセグメントの外面との間の空間に、回収された粘性土を配合した注入材を注入する裏込め注入手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るトンネル構築システムによれば、シールドトンネルの掘削と同時に、本発明に係る上記裏込め注入方法を実施することができる。このことにより、裏込め注入材の原料費を節減できるとともに、建設汚泥として処分する掘削土の量を削減できる
【００１３】
本発明に係るトンネル構築システムにおける分級手段は、掘削土から塊状の固結粘性土を分離回収する篩であってもよい。掘削土中に粘性土が塊状の固結粘性土として含まれているような場合は、分級手段として篩を採用することで、掘削土から粘性土を容易に回収できる。
【００１４】
篩による分級によって掘削土から固結粘性土が得られる場合、本発明に係るトンネル構築システムは、この固結粘性土を粉砕する粉砕手段と、粉砕された粘性土とセメントとを混合する混合手段とを更に備えることが好ましい。粉砕された粘性土にセメントを配合して混合すると、セメントの造粒効果によって粒状の粘性土を得やすくなる。粒状の粘性土を注入材の調製に用いることにより、注入材の品質の均一化が図られる。
【００１５】
また、本発明に係るトンネル構築システムは、分級手段によって粘性土の少なくとも一部が除去され、粘性土の含有量が低減された残りの掘削土の一部を、既設のセグメント内に搬送する搬送手段を更に備えることが好ましい。残りの掘削土の一部を既設のセグメント内に搬送することで、セグメント内に略平坦な底面などを敷設するインバート施工に掘削土を有効利用できる。その結果、建設汚泥として処分する掘削土の量をより一層削減できる。
【００１６】
本発明に係るトンネル構築方法は、土圧式シールド掘進機が掘進して掘削孔を形成するとともに、掘削孔内にセグメントを配置する掘進工程と、土圧式シールド掘進機から排出される掘削土から粘性土を分離回収する分級工程と、掘削孔の壁面と掘削孔内に配置されたセグメントの外面との間の空間に、分離回収された粘性土を配合した注入材を注入する裏込め注入工程と、分級工程における処理によって粘性土の少なくとも一部が除去され、粘性土の含有量が低減された残りの掘削土の一部を、既設のセグメント内に搬送する搬送工程と、当該残りの掘削土の一部を敷詰め、既設のセグメント内に略平坦な底面を形成する底面敷設工程とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るトンネル構築方法によれば、シールドトンネルの掘削と同時に、本発明に係る上記裏込め注入方法を実施することができるとともに、既設のセグメント内に略平坦な底面を形成できる。本発明に係るトンネル構築方法においては、既設のセグメント内に略平坦な底面などを敷設するインバート施工に、粘性土が分離回収された後の残りの掘削土の一部を利用するため、建設汚泥として処分する掘削土の量をより一層削減できる。また、粘性土の含有量がされた当該残りの掘削土は、粘性土を分離回収前の掘削土と比較し、締め固めやすい点において、セグメント内における底面敷設用の土質材料として好適である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、裏込め注入材の原料費を節減できるとともに、建設汚泥として処分する掘削土の量を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
（トンネル構築システム）
図１は、本実施形態に係るトンネル構築システム１００が備える土圧式のシールド掘進機１５を示す側断面図である。図２は、シールド掘進機１５の後端部を拡大して示す側断面図である。
【００２１】
図１に示すように、シールド掘進機１５は外筒部１を備える。外筒部１の前端開口部の前方にはカッタヘッド２が設けられている。更に、外筒部１の前端部よりやや後方位置には仕切り板３が設けられている。
【００２２】
カッタヘッド２は、その正面に多数のカッタビット２ａを有している。カッタヘッド２は、モータ４によって回転させられる回転軸４ａを介して仕切り板３に取り付けられている。回転軸４ａが回転することによりカッタヘッド２が回転する。カッタヘッド２の回転によってカッタビット２ａが地山を削り、掘削が行われる。
【００２３】
仕切り板３は、外筒部１の前方開口部を塞ぐようにして配設され、外筒部１の先端部及びカッタヘッド２と共にカッタチャンバ５を形成する。土圧式のシールド掘進機１５にあっては、掘進に伴って生じた掘削土をカッタチャンバ５内に充満させ、地山の土圧や地下水の水圧と略等しくなるようにカッタチャンバ５内の圧力を調整する。このことによって、外筒部１内に土砂や地下水が浸入することを阻止している。
【００２４】
仕切り板３には添加剤注入管３ａの先端が接続されており、この添加剤注入管３ａを通じてカッタチャンバ５内の掘削土に各種の添加剤が添加される。また、仕切り板３の下方位置にはスクリューコンベア８の基端８ａが接続されている。スクリューコンベア８は、基端８ａから掘削土を取り込み、カッタチャンバ５内の掘削土を排出する。基端８ａから取り込まれた掘削土は、ケーシング８ｂ内を上方に移動し、先端８ｃからベルトコンベア９上に排出される。
【００２５】
スクリューコンベア８の先端８ｃから排出された掘削土は、ベルトコンベア９によって後続台車に搬送される（図３参照）。後述の通り、後続台車における処理を経ることで、掘削土から分離回収された粘性土を配合した裏込め注入材が調製され、これがテールボイドに注入される。
【００２６】
外筒部１の後部には、シールドジャッキ１２が設けられている。シールドジャッキ１２は、シールドジャッキロッド１２ａ及びシールドジャッキシリンダ１２ｂを備える。シールドジャッキロッド１２ａの先端は、組み立てられたセグメントＳを押圧する。シールドジャッキロッド１２ａでセグメントＳを押圧することにより、セグメントＳに反力をとってシールド掘進機１５を前進させる。
【００２７】
外筒部１の後端部には、テールシール２０が設けられている。テールシール２０は、シールド掘進機１５の後端部において、セグメントＳとシールド掘進機１５との間を止水している。テールシール２０は、図２に示すように、１段目テールシール２０ａと、２段目テールシール２０ｂと、３段目テールシール２０ｃとを備えている。このうち、３段目テールシール２０ｃが外筒部１の内側の最後端部に設けられており、外筒部１の内側におけるその前方に２段目テールシール２０ｂが設けられ、外筒部１の内側における更にその前方に１段目テールシール２０ａが設けられている。後方に組み立てたセグメントＳと外筒部１の内側とをテールシール２０によって塞ぐことにより、外筒部１内への土砂や地下水の侵入を防止している。なお、本実施形態では、テールシール２０は３段とされているが、テールシールの段数は３段でなく、１段、２段、あるいは４段以上である態様とすることもできる。
【００２８】
セグメントＳは、その内面から外面に向けて貫通する貫通孔Ｓ１を有しており、図２に示すように、この貫通孔Ｓ１を通じて、裏込め注入材ＵをセグメントＳの外面と地山（掘削孔の壁面）との間の空間に注入できるようになっている。
【００２９】
次に、図３〜６を参照しながら、本実施形態に係るトンネル構築システム１００が備える分級手段、粉砕手段、混合手段及び裏込め注入手段について説明する。
【００３０】
図３は、本実施形態に係るトンネル構築システム１００の好適な形態を示す模式断面図であり、すなわち、上記の分級手段や粉砕手段などを搭載した後続台車Ｃ１〜Ｃ５がトンネル３０内におけるシールド掘進機１５の後方に配置された状態を示す図である。図３に示すように、組み立てられたセグメントＳで構成されるトンネル３０内はインバート施工が施され、略平坦な底面３０ａが形成されている。第１の後続台車Ｃ１は、シールド掘進機１５と連結部材（図示せず）で連結されている。これにより、シールド掘進機１５の掘進に伴い、第１〜第５の後続台車は底面３０ａに設けられたレール上を前方に移動する。
【００３１】
第１の後続台車Ｃ１は、ベルトコンベア９によって搬送された掘削土の一部から粘性土を分離回収するための分級機及びインバート施工用の土質材料を調製するための攪拌機などを備える。図４は、第１の後続台車Ｃ１に搭載するのに好適な装置を図示したものである。図４に示す分級機３２は、グリズリーバーと呼ばれる簡易篩（分級手段）３２ａを有する。掘削土中に粘性土が塊状の固結粘性土Ｍ１として含まれているような場合は、簡易篩３２ａを使用することで、掘削土から固結粘性土Ｍ１を容易に分離回収できる。掘削土から分離された固結粘性土Ｍ１は、シュート３２ｂ及びベルトコンベア（図示せず）を介して第２の後続台車Ｃ２へと搬送される。
【００３２】
他方、簡易篩３２ａによって固結粘性土Ｍ１が取り除かれ、粘性土の含有量が低減化された掘削土は、以下の処理を経ることでインバート施工用の土質材料Ｍ２となる。すなわち、簡易篩３２ａにおいて下方に落下した掘削土は、セメントフィーダ３３から供給されるセメントが添加された後、攪拌機３４によって改質処理が施されて土質材料Ｍ２となる。この土質材料Ｍ２は、スクリューコンベア３５を通じてベルトコンベア（搬送手段）３６の基端側まで搬送される。ベルトコンベア３６は、トンネル３０の先端方向に延びており、インバート施工が施されていない領域又はインバート施工中の領域に土質材料Ｍ２を搬送できるようになっている（図３参照）。
【００３３】
第２の後続台車Ｃ２は、第１の後続台車Ｃ１からの固結粘性土Ｍ１を粉砕するための粉砕機などを備える。図５は、第２の後続台車Ｃ２に搭載するのに好適な装置を図示したものである。図５に示す破砕機４２は、セメントフィーダ４３から供給されるセメントと固結粘性土Ｍ１とを混合する回転ホッパ４２ａと、セメントと粘性土とを混和するとともに、固結粘性土Ｍ１を粉砕する解砕軸４２ｂ及びロータリハンマ４２ｃとによって構成される。なお、第２の後続台車Ｃ２に搭載される上記装置は、固結粘性土Ｍ１の粉砕手段としての役割を果たすとともに、粘性土とセメントとの混合手段としての役割を果たすものである。
【００３４】
第２の後続台車Ｃ２が備える破砕機４２における処理を経ることで、粒状の粘性土を含む粘性土材料Ｍ３を得ることができる。この粘性土材料Ｍ３はベルトコンベア４５を介して第３の後続台車Ｃ３へと搬送される。
【００３５】
図６に示すように、第３の後続台車Ｃ３は、第２の後続台車Ｃ２からベルトコンベア４５を通じて搬送された粘性土材料Ｍ３を貯留するホッパ５２を備える。粘性土材料Ｍ３を一定量貯留しておくことで、例えば、シールド掘進機１５が粘性土の含有率が低い層に進入し、掘削土から分離回収される粘性土の量が少なくなっても、一定期間は安定的に裏込め注入材を調製できるという利点がある。
【００３６】
第４の後続台車Ｃ４は、第３の後続台車Ｃ３から搬送された粘性土材料Ｍ３を水と混合するミキサ６２と、ミキサ６２における処理を経て得られた粘性土含有液を貯留する貯留槽６４とを備える。
【００３７】
第５の後続台車Ｃ５は、裏込め注入材Ｕを調製する注入材調製槽７２を備える。注入材調製槽７２は、第４の後続台車Ｃ４の貯留槽６４から配管Ｌ６５を通じて移送された粘性土含有液を収容する。注入材調製槽７２の粘性土含有液に固化材、助材及び安定材を配合することで、裏込め注入材ＵのＡ液が調製される。裏込め注入工の直前に塑強調整材を含有するＢ液をＡ液に添加することにより、最終的に裏込め注入材Ｕが得られる。
【００３８】
第５の後続台車Ｃ５は、裏込め注入材Ｕを圧送するための裏込め注入設備（裏込め注入手段）７５を更に備える。裏込め注入設備７５は、移送ポンプ７６と、これに接続されたホース７７と、ホース７７の先端に設けられたノズル７８とを有する。ホース７７は組み立て直後のセグメントＳの位置にまで延びている（図３参照）。ノズル７８は、セグメントＳに設けられた貫通孔Ｓ１に差し込むことができるようになっている。ノズル７８を貫通孔Ｓ１に差し込んだ状態で、移送ポンプ７６を起動することで、テールボイドに裏込め注入材Ｕが注入される（図２参照）。
【００３９】
（裏込め注入方法及びトンネル構築システム方法）
本実施形態に係るトンネル構築システム１００によれば、シールド掘進機１５による掘削孔の形成後、速やかに本発明に係る裏込め注入方法を実施できる。トンネル構築システム１００によって実施される裏込め注入方法は、セグメントＳの外面と地山との間の空間に掘削土から分離回収した粘性土が配合された裏込め注入材ＵをセグメントＳの貫通孔Ｓ１を通じて注入する。なお、セグメントＳの貫通孔Ｓ１から裏込め注入材を注入する方法は、一般に即時注入と呼ばれる。
【００４０】
本実施形態に裏込め注入方法は、まず、掘削土から固結粘性土Ｍ１を分級機３２の簡易篩３２ａを用いて分離回収する（分級工程）。次いで、この分級工程を経て得られた固結粘性土Ｍ１を破砕機４２によって粉砕するとともに、セメントフィーダ４３から供給されるセメントと粉砕された粘性土とを混合する（粉砕工程及び混合工程）。
【００４１】
セメントフィーダ４３から供給するセメントは、１００質量部の固結粘性土Ｍ１に対して、２．５〜３．０質量部であることが好ましく、２．６〜２．８質量部であることが好ましい。上記範囲内の量のセメントを配合することで、セメントによる造粒効果が期待でき、粒状の粘性土を得やすくなる。なお、粒状の粘性土を予め調製し、これを裏込め注入材の調製に用いることにより、裏込め注入材の品質の均一化が図られるという利点がある。
【００４２】
上記工程を経て得られた粘性土材料Ｍ３を使用し、第５の後続台車Ｃ５において裏込め注入材Ｕを最終的に調製する（注入材調製工程）。裏込め注入設備７５が備えるノズル７８をセグメントＳの貫通孔Ｓ１に差し込んだ後、移送ポンプ７６を起動してテールボイドに裏込め注入材Ｕを注入する（注入工程）。
【００４３】
本実施形態に係るトンネル構築方法は、上記の裏込め注入方法が備える工程に加え、シールド掘進機１５によって掘削孔を形成する掘進工程と、インバート施工用の土質材料Ｍ２をベルトコンベア３６で既設のセグメントＳ内に搬送する搬送工程と、土質材料Ｍ２を敷詰め、転圧ローラなどを用いて既設のセグメントＳ内に略平坦な底面３０ａを形成する底面敷設工程とを更に備えたものである（図３参照）。
【００４４】
本実施形態に係るトンネル構築システム１００、並びに、これによる裏込め注入方法及びトンネル構築方法によれば、以下のような効果が奏される。すなわち、テールボイドに注入する裏込め注入材Ｕの原料の一部として、掘削土に含まれる固結粘性土Ｍ１を使用するため、同じ体積の注入材を市販の材料で調製する場合と比較し、注入材の原料費を節減できる。また、粘性土の配合量に相等する量の建設汚泥を削減できる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、粘性土の含有量が低減化された土質材料Ｍ２を、ベルトコンベア３６を介してインバート施工が施されていない領域又はインバート施工中の領域に搬送できる。底面３０ａを敷設するインバート施工に掘削土を原料とする土質材料Ｍ２を使用することで、建設汚泥として処分する掘削土の量をより一層削減できる。なお、土質材料Ｍ２は、シールド掘進機１５から排出されたそのままの状態の掘削土と比較し、粘性土が低減化されているため、締め固めやすく、底面３０ａを敷設するための土質材料として好適である。
【００４６】
更に、本実施形態によれば、掘削土から粘性土を分離回収し、これを用いて裏込め注入材Ｕを調製するという一連の工程を、掘削土を地上に搬出することなく、トンネル３０内の後続台車にて行うことができる。その結果、分級工程及び注入材調製工程から注入工程までのサイクルを十分に短縮できるため、裏込め注入材Ｕの性能の低下が十分に抑制され、所望の性能を有する裏込め注入材Ｕをテールボイドに注入できる。
【００４７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、裏込め注入方法の種類として、裏込め注入材ＵをセグメントＳの貫通孔Ｓ１からテールボイドに注入する方法（いわゆる即時注入）を例示したが、これの代わりに、裏込め注入材Ｕを外筒部１の後端部からテールボイドに注入する方法（いわゆる同時注入）を採用してもよい。
【００４８】
また、上記実施形態においては、掘削土中に粘性土が固結粘性土Ｍ１として含まれ、簡易篩３２ａを使用して掘削土から粘性土を容易に分離回収する場合を例示したが、発生する掘削土中の粘性土が塊状に固結していない場合は、従来公知の分級方法を用いて掘削土から粘性土を分離すればよい。
【００４９】
更に、上記実施形態においては、掘削土の処理を行う後続台車を５台備えたトンネル構築システム１００を例示したが、後続台車の台数はトンネルの内径や掘削土の処理量に応じて適宜変更してもよい。
【００５０】
＜裏込め注入材の評価試験＞
掘削土から分離回収した粘性土を用いて調製した注入材と、粘性土を用いずに調製した注入材とをそれぞれ準備し、各注入材の評価試験を行った。
【００５１】
（実験例１）
表１に示す配合の裏込め注入材を調製した。なお、表１に記載の粘性土は、図４に示す分級機３２と同様の構成の装置を用いて掘削土から固結粘性土を分離回収し、これを図５に示す破砕機４２と同様の構成の装置を用いて処理したものである。また、表１に示す値は、本実験例で調製した裏込め注入材１ｍ３当たりの各原料の配合量を意味する。
【表１】
【００５２】
（比較例１）
表２に示す配合の裏込め注入材を調製した。なお、表２に示す値は、本比較例で調製した裏込め注入材１ｍ３当たりの各原料の配合量を意味する。
【表２】
【００５３】
＜評価試験＞
（１）Ｐロート流下時間
Ｐロート流下時間は、Ａ液を被測定試料とし、土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｆ５２１−１９９４「プレパックコンクリートの注入モルタルの流動性試験方法（Ｐロート法）」に準拠して測定した値である。
（２）密度
密度は、Ａ液とＢ液とを混合した直後の裏込め注入材を被測定試料とするものである。
（３）ブリーディング率
ブリーディング率は、土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｆ５２２「プレパックドコンクリートの注入モルタルのブリーディング率および膨張率試験方法（ポリエチレン袋法）」に準拠して測定した値である。
（４）ゲルタイム
ゲルタイムは、内容積１．５Ｌのビーカー内において、１ＬのＡ液と所定量のＢ液とをハンドミキサーを用いて素早く混合し、混合直後からビーカーを傾けても流れ出さなくなるまでの時間を意味する。
（５）一軸圧縮強度
一軸圧縮強度は、Ａ液とＢ液とを混合してから１時間後及び２８日後の裏込め注入材を被測定試料とし、ＪＩＳ Ａ １２１６「土の一軸圧縮試験方法」に準拠して測定した値である。
【表３】
【００５４】
表１に示すように、実験例１の裏込め注入材は、１ｍ３当たり４９５ｋｇの粘性土を含有する。粘性土材料Ｍ３の密度を１．７ｔ／ｍ３とすると、実験例１の裏込め注入材１ｍ３当たり０．２９ｍ３の粘性土が配合されている。この注入材を裏込め注入工において使用することで、粘性土を使用しない比較例１の注入材を使用する場合と比較し、上記配合量に相等する量の建設汚泥を削減できる。これに加え、粘性土を使用することで、表１及び表２に示す通り、裏込め注入材を調製するに際して一般に購入する原料（固化材、助材、安定材、塑強調整材）の使用量をいずれも節減することができる。
【００５５】
また、表３に示す通り、粘性土を使用しない比較例１の注入材の評価結果と比較しても、実験例１の裏込め注入材は十分な性能を具備していることが示された。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係るトンネル構築システムが備えるシールド掘進機の好適な形態を示す側断面図である。
【図２】図１に示すシールド掘進機の後端部を拡大して示す側断面図である。
【図３】本発明に係るトンネル構築システムの好適な形態を示す模式断面図である。
【図４】後続台車Ｃ１に搭載される装置の好適な形態を示す斜視図である。
【図５】後続台車Ｃ２に搭載される装置の好適な形態を示す斜視図である。
【図６】後続台車Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５の好適な構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５７】
１５…土圧式シールド掘進機、３０ａ…底面、３２ａ…簡易篩（分級手段）、３６…ベルトコンベア（搬送手段）、４２…破砕機（粉砕手段、混合手段）、７５…裏込め注入設備（裏込め注入手段）、１００…トンネル構築システム、Ｍ１…固結粘性土、Ｕ…裏込め注入材、Ｓ…セグメント。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏込め注入方法、並びに、トンネル構築システム及びトンネル構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘進中のシールド掘進機の後方には、掘削された掘削孔の壁面とセグメントとの間に、テールボイドと呼ばれる隙間が生じる。このテールボイドは、地山の緩みや沈下の原因となるため、シールド掘進機の通過後、なるべく速やかに埋める必要がある。テールボイドを埋める作業は、一般に裏込め注入工と呼ばれる。また、テールボイドに注入される材料は、一般に注入材又は裏込め注入材などと呼ばれる。注入材は、材料分離を起こさない、注入後の体積変化が少ないなどの性能が要求される（非特許文献１の第７１〜７３頁を参照）。
【０００３】
従来、注入材として、セメントなどの固化材、鉱物系助材及びグルコン酸ナトリウムなどの安定材（遅延材）が配合されたものが使用されている。また、最近は、固化材を含有するＡ液と、珪酸ソーダなどの塑強調整材を含有するＢ液とを混合して用いる混合型の注入材も使用されている。
【非特許文献１】シールド工法入門編集委員会、「シールド工法入門」、第３刷、社団法人地盤工学会、平成８年６月１０日、ｐ．７１−７３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、テールボイドを充填する注入材は、上記のような性能が要求されるため、これを調製するに際しては、固化材、鉱物系助材、安定材及び塑強調整材などは全て市販のものを使用することが一般的である。しかし、これらの材料をすべて市販品でまかなうとなると、コストが増大するという問題がある。
【０００５】
他方、土圧式シールド掘進機によって掘削を行う場合、当該掘進機からは掘削土が排出され、これを建設汚泥として処分するにもコストが発生する。したがって、建設汚泥として処分する掘削土の量を削減することが望まれている。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、裏込め注入材の原料費を節減できるとともに、建設汚泥として処分する掘削土の量を削減できる裏込め注入方法、並びに、トンネル構築システム及びトンネル構築方法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】
【０００７】
本発明に係る裏込め注入方法は、土圧式シールド掘進機によって掘削された掘削孔の壁面と、掘削孔内に設置されたセグメントの外面との間の空間に、土圧式シールド掘進機から排出される掘削土に含まれる粘性土を配合した注入材を注入することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る裏込め注入方法によれば、土圧式シールド掘進機からの掘削土に含まれる粘性土を注入材に配合することで、全て市販の材料を用いて注入材を調製する場合と比較し、注入材の原料費を節減できる。また、注入材の原料の一部として粘性土を使用することで、少なくとも粘性土の配合量に相等する量の建設汚泥を削減できる。
【０００９】
本発明に係る裏込め注入方法は、掘削土から塊状の固結粘性土を分離回収する分級工程を備えたものであってもよい。掘削土中に粘性土が塊状の固結粘性土として含まれているような場合は、掘削土を篩などによって分級することで、掘削土から粘性土を容易に回収できる。
【００１０】
分級によって掘削土から固結粘性土が回収される場合、本発明に係る裏込め注入方法は、この固結粘性土を粉砕する粉砕工程と、粉砕された粘性土とセメントとを混合する混合工程とを更に備えることが好ましい。粉砕された粘性土にセメントを配合して混合すると、セメントの造粒効果によって粒状の粘性土を得やすくなる。粒状の粘性土を注入材の調製に用いることにより、注入材の品質の均一化が図られる。
【００１１】
本発明に係るトンネル構築システムは、地中を掘進して掘削孔を形成するとともに、掘削孔内にセグメントを配置する土圧式シールド掘進機と、土圧式シールド掘進機から排出される掘削土から粘性土を分離回収する分級手段と、掘削孔の壁面と掘削孔内に設置されたセグメントの外面との間の空間に、回収された粘性土を配合した注入材を注入する裏込め注入手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るトンネル構築システムによれば、シールドトンネルの掘削と同時に、本発明に係る上記裏込め注入方法を実施することができる。このことにより、裏込め注入材の原料費を節減できるとともに、建設汚泥として処分する掘削土の量を削減できる
【００１３】
本発明に係るトンネル構築システムにおける分級手段は、掘削土から塊状の固結粘性土を分離回収する篩であってもよい。掘削土中に粘性土が塊状の固結粘性土として含まれているような場合は、分級手段として篩を採用することで、掘削土から粘性土を容易に回収できる。
【００１４】
篩による分級によって掘削土から固結粘性土が得られる場合、本発明に係るトンネル構築システムは、この固結粘性土を粉砕する粉砕手段と、粉砕された粘性土とセメントとを混合する混合手段とを更に備えることが好ましい。粉砕された粘性土にセメントを配合して混合すると、セメントの造粒効果によって粒状の粘性土を得やすくなる。粒状の粘性土を注入材の調製に用いることにより、注入材の品質の均一化が図られる。
【００１５】
また、本発明に係るトンネル構築システムは、分級手段によって粘性土の少なくとも一部が除去され、粘性土の含有量が低減された残りの掘削土の一部を、既設のセグメント内に搬送する搬送手段を更に備えることが好ましい。残りの掘削土の一部を既設のセグメント内に搬送することで、セグメント内に略平坦な底面などを敷設するインバート施工に掘削土を有効利用できる。その結果、建設汚泥として処分する掘削土の量をより一層削減できる。
【００１６】
本発明に係るトンネル構築方法は、土圧式シールド掘進機が掘進して掘削孔を形成するとともに、掘削孔内にセグメントを配置する掘進工程と、土圧式シールド掘進機から排出される掘削土から粘性土を分離回収する分級工程と、掘削孔の壁面と掘削孔内に配置されたセグメントの外面との間の空間に、分離回収された粘性土を配合した注入材を注入する裏込め注入工程と、分級工程における処理によって粘性土の少なくとも一部が除去され、粘性土の含有量が低減された残りの掘削土の一部を、既設のセグメント内に搬送する搬送工程と、当該残りの掘削土の一部を敷詰め、既設のセグメント内に略平坦な底面を形成する底面敷設工程とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るトンネル構築方法によれば、シールドトンネルの掘削と同時に、本発明に係る上記裏込め注入方法を実施することができるとともに、既設のセグメント内に略平坦な底面を形成できる。本発明に係るトンネル構築方法においては、既設のセグメント内に略平坦な底面などを敷設するインバート施工に、粘性土が分離回収された後の残りの掘削土の一部を利用するため、建設汚泥として処分する掘削土の量をより一層削減できる。また、粘性土の含有量がされた当該残りの掘削土は、粘性土を分離回収前の掘削土と比較し、締め固めやすい点において、セグメント内における底面敷設用の土質材料として好適である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、裏込め注入材の原料費を節減できるとともに、建設汚泥として処分する掘削土の量を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
（トンネル構築システム）
図１は、本実施形態に係るトンネル構築システム１００が備える土圧式のシールド掘進機１５を示す側断面図である。図２は、シールド掘進機１５の後端部を拡大して示す側断面図である。
【００２１】
図１に示すように、シールド掘進機１５は外筒部１を備える。外筒部１の前端開口部の前方にはカッタヘッド２が設けられている。更に、外筒部１の前端部よりやや後方位置には仕切り板３が設けられている。
【００２２】
カッタヘッド２は、その正面に多数のカッタビット２ａを有している。カッタヘッド２は、モータ４によって回転させられる回転軸４ａを介して仕切り板３に取り付けられている。回転軸４ａが回転することによりカッタヘッド２が回転する。カッタヘッド２の回転によってカッタビット２ａが地山を削り、掘削が行われる。
【００２３】
仕切り板３は、外筒部１の前方開口部を塞ぐようにして配設され、外筒部１の先端部及びカッタヘッド２と共にカッタチャンバ５を形成する。土圧式のシールド掘進機１５にあっては、掘進に伴って生じた掘削土をカッタチャンバ５内に充満させ、地山の土圧や地下水の水圧と略等しくなるようにカッタチャンバ５内の圧力を調整する。このことによって、外筒部１内に土砂や地下水が浸入することを阻止している。
【００２４】
仕切り板３には添加剤注入管３ａの先端が接続されており、この添加剤注入管３ａを通じてカッタチャンバ５内の掘削土に各種の添加剤が添加される。また、仕切り板３の下方位置にはスクリューコンベア８の基端８ａが接続されている。スクリューコンベア８は、基端８ａから掘削土を取り込み、カッタチャンバ５内の掘削土を排出する。基端８ａから取り込まれた掘削土は、ケーシング８ｂ内を上方に移動し、先端８ｃからベルトコンベア９上に排出される。
【００２５】
スクリューコンベア８の先端８ｃから排出された掘削土は、ベルトコンベア９によって後続台車に搬送される（図３参照）。後述の通り、後続台車における処理を経ることで、掘削土から分離回収された粘性土を配合した裏込め注入材が調製され、これがテールボイドに注入される。
【００２６】
外筒部１の後部には、シールドジャッキ１２が設けられている。シールドジャッキ１２は、シールドジャッキロッド１２ａ及びシールドジャッキシリンダ１２ｂを備える。シールドジャッキロッド１２ａの先端は、組み立てられたセグメントＳを押圧する。シールドジャッキロッド１２ａでセグメントＳを押圧することにより、セグメントＳに反力をとってシールド掘進機１５を前進させる。
【００２７】
外筒部１の後端部には、テールシール２０が設けられている。テールシール２０は、シールド掘進機１５の後端部において、セグメントＳとシールド掘進機１５との間を止水している。テールシール２０は、図２に示すように、１段目テールシール２０ａと、２段目テールシール２０ｂと、３段目テールシール２０ｃとを備えている。このうち、３段目テールシール２０ｃが外筒部１の内側の最後端部に設けられており、外筒部１の内側におけるその前方に２段目テールシール２０ｂが設けられ、外筒部１の内側における更にその前方に１段目テールシール２０ａが設けられている。後方に組み立てたセグメントＳと外筒部１の内側とをテールシール２０によって塞ぐことにより、外筒部１内への土砂や地下水の侵入を防止している。なお、本実施形態では、テールシール２０は３段とされているが、テールシールの段数は３段でなく、１段、２段、あるいは４段以上である態様とすることもできる。
【００２８】
セグメントＳは、その内面から外面に向けて貫通する貫通孔Ｓ１を有しており、図２に示すように、この貫通孔Ｓ１を通じて、裏込め注入材ＵをセグメントＳの外面と地山（掘削孔の壁面）との間の空間に注入できるようになっている。
【００２９】
次に、図３〜６を参照しながら、本実施形態に係るトンネル構築システム１００が備える分級手段、粉砕手段、混合手段及び裏込め注入手段について説明する。
【００３０】
図３は、本実施形態に係るトンネル構築システム１００の好適な形態を示す模式断面図であり、すなわち、上記の分級手段や粉砕手段などを搭載した後続台車Ｃ１〜Ｃ５がトンネル３０内におけるシールド掘進機１５の後方に配置された状態を示す図である。図３に示すように、組み立てられたセグメントＳで構成されるトンネル３０内はインバート施工が施され、略平坦な底面３０ａが形成されている。第１の後続台車Ｃ１は、シールド掘進機１５と連結部材（図示せず）で連結されている。これにより、シールド掘進機１５の掘進に伴い、第１〜第５の後続台車は底面３０ａに設けられたレール上を前方に移動する。
【００３１】
第１の後続台車Ｃ１は、ベルトコンベア９によって搬送された掘削土の一部から粘性土を分離回収するための分級機及びインバート施工用の土質材料を調製するための攪拌機などを備える。図４は、第１の後続台車Ｃ１に搭載するのに好適な装置を図示したものである。図４に示す分級機３２は、グリズリーバーと呼ばれる簡易篩（分級手段）３２ａを有する。掘削土中に粘性土が塊状の固結粘性土Ｍ１として含まれているような場合は、簡易篩３２ａを使用することで、掘削土から固結粘性土Ｍ１を容易に分離回収できる。掘削土から分離された固結粘性土Ｍ１は、シュート３２ｂ及びベルトコンベア（図示せず）を介して第２の後続台車Ｃ２へと搬送される。
【００３２】
他方、簡易篩３２ａによって固結粘性土Ｍ１が取り除かれ、粘性土の含有量が低減化された掘削土は、以下の処理を経ることでインバート施工用の土質材料Ｍ２となる。すなわち、簡易篩３２ａにおいて下方に落下した掘削土は、セメントフィーダ３３から供給されるセメントが添加された後、攪拌機３４によって改質処理が施されて土質材料Ｍ２となる。この土質材料Ｍ２は、スクリューコンベア３５を通じてベルトコンベア（搬送手段）３６の基端側まで搬送される。ベルトコンベア３６は、トンネル３０の先端方向に延びており、インバート施工が施されていない領域又はインバート施工中の領域に土質材料Ｍ２を搬送できるようになっている（図３参照）。
【００３３】
第２の後続台車Ｃ２は、第１の後続台車Ｃ１からの固結粘性土Ｍ１を粉砕するための粉砕機などを備える。図５は、第２の後続台車Ｃ２に搭載するのに好適な装置を図示したものである。図５に示す破砕機４２は、セメントフィーダ４３から供給されるセメントと固結粘性土Ｍ１とを混合する回転ホッパ４２ａと、セメントと粘性土とを混和するとともに、固結粘性土Ｍ１を粉砕する解砕軸４２ｂ及びロータリハンマ４２ｃとによって構成される。なお、第２の後続台車Ｃ２に搭載される上記装置は、固結粘性土Ｍ１の粉砕手段としての役割を果たすとともに、粘性土とセメントとの混合手段としての役割を果たすものである。
【００３４】
第２の後続台車Ｃ２が備える破砕機４２における処理を経ることで、粒状の粘性土を含む粘性土材料Ｍ３を得ることができる。この粘性土材料Ｍ３はベルトコンベア４５を介して第３の後続台車Ｃ３へと搬送される。
【００３５】
図６に示すように、第３の後続台車Ｃ３は、第２の後続台車Ｃ２からベルトコンベア４５を通じて搬送された粘性土材料Ｍ３を貯留するホッパ５２を備える。粘性土材料Ｍ３を一定量貯留しておくことで、例えば、シールド掘進機１５が粘性土の含有率が低い層に進入し、掘削土から分離回収される粘性土の量が少なくなっても、一定期間は安定的に裏込め注入材を調製できるという利点がある。
【００３６】
第４の後続台車Ｃ４は、第３の後続台車Ｃ３から搬送された粘性土材料Ｍ３を水と混合するミキサ６２と、ミキサ６２における処理を経て得られた粘性土含有液を貯留する貯留槽６４とを備える。
【００３７】
第５の後続台車Ｃ５は、裏込め注入材Ｕを調製する注入材調製槽７２を備える。注入材調製槽７２は、第４の後続台車Ｃ４の貯留槽６４から配管Ｌ６５を通じて移送された粘性土含有液を収容する。注入材調製槽７２の粘性土含有液に固化材、助材及び安定材を配合することで、裏込め注入材ＵのＡ液が調製される。裏込め注入工の直前に塑強調整材を含有するＢ液をＡ液に添加することにより、最終的に裏込め注入材Ｕが得られる。
【００３８】
第５の後続台車Ｃ５は、裏込め注入材Ｕを圧送するための裏込め注入設備（裏込め注入手段）７５を更に備える。裏込め注入設備７５は、移送ポンプ７６と、これに接続されたホース７７と、ホース７７の先端に設けられたノズル７８とを有する。ホース７７は組み立て直後のセグメントＳの位置にまで延びている（図３参照）。ノズル７８は、セグメントＳに設けられた貫通孔Ｓ１に差し込むことができるようになっている。ノズル７８を貫通孔Ｓ１に差し込んだ状態で、移送ポンプ７６を起動することで、テールボイドに裏込め注入材Ｕが注入される（図２参照）。
【００３９】
（裏込め注入方法及びトンネル構築システム方法）
本実施形態に係るトンネル構築システム１００によれば、シールド掘進機１５による掘削孔の形成後、速やかに本発明に係る裏込め注入方法を実施できる。トンネル構築システム１００によって実施される裏込め注入方法は、セグメントＳの外面と地山との間の空間に掘削土から分離回収した粘性土が配合された裏込め注入材ＵをセグメントＳの貫通孔Ｓ１を通じて注入する。なお、セグメントＳの貫通孔Ｓ１から裏込め注入材を注入する方法は、一般に即時注入と呼ばれる。
【００４０】
本実施形態に裏込め注入方法は、まず、掘削土から固結粘性土Ｍ１を分級機３２の簡易篩３２ａを用いて分離回収する（分級工程）。次いで、この分級工程を経て得られた固結粘性土Ｍ１を破砕機４２によって粉砕するとともに、セメントフィーダ４３から供給されるセメントと粉砕された粘性土とを混合する（粉砕工程及び混合工程）。
【００４１】
セメントフィーダ４３から供給するセメントは、１００質量部の固結粘性土Ｍ１に対して、２．５〜３．０質量部であることが好ましく、２．６〜２．８質量部であることが好ましい。上記範囲内の量のセメントを配合することで、セメントによる造粒効果が期待でき、粒状の粘性土を得やすくなる。なお、粒状の粘性土を予め調製し、これを裏込め注入材の調製に用いることにより、裏込め注入材の品質の均一化が図られるという利点がある。
【００４２】
上記工程を経て得られた粘性土材料Ｍ３を使用し、第５の後続台車Ｃ５において裏込め注入材Ｕを最終的に調製する（注入材調製工程）。裏込め注入設備７５が備えるノズル７８をセグメントＳの貫通孔Ｓ１に差し込んだ後、移送ポンプ７６を起動してテールボイドに裏込め注入材Ｕを注入する（注入工程）。
【００４３】
本実施形態に係るトンネル構築方法は、上記の裏込め注入方法が備える工程に加え、シールド掘進機１５によって掘削孔を形成する掘進工程と、インバート施工用の土質材料Ｍ２をベルトコンベア３６で既設のセグメントＳ内に搬送する搬送工程と、土質材料Ｍ２を敷詰め、転圧ローラなどを用いて既設のセグメントＳ内に略平坦な底面３０ａを形成する底面敷設工程とを更に備えたものである（図３参照）。
【００４４】
本実施形態に係るトンネル構築システム１００、並びに、これによる裏込め注入方法及びトンネル構築方法によれば、以下のような効果が奏される。すなわち、テールボイドに注入する裏込め注入材Ｕの原料の一部として、掘削土に含まれる固結粘性土Ｍ１を使用するため、同じ体積の注入材を市販の材料で調製する場合と比較し、注入材の原料費を節減できる。また、粘性土の配合量に相等する量の建設汚泥を削減できる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、粘性土の含有量が低減化された土質材料Ｍ２を、ベルトコンベア３６を介してインバート施工が施されていない領域又はインバート施工中の領域に搬送できる。底面３０ａを敷設するインバート施工に掘削土を原料とする土質材料Ｍ２を使用することで、建設汚泥として処分する掘削土の量をより一層削減できる。なお、土質材料Ｍ２は、シールド掘進機１５から排出されたそのままの状態の掘削土と比較し、粘性土が低減化されているため、締め固めやすく、底面３０ａを敷設するための土質材料として好適である。
【００４６】
更に、本実施形態によれば、掘削土から粘性土を分離回収し、これを用いて裏込め注入材Ｕを調製するという一連の工程を、掘削土を地上に搬出することなく、トンネル３０内の後続台車にて行うことができる。その結果、分級工程及び注入材調製工程から注入工程までのサイクルを十分に短縮できるため、裏込め注入材Ｕの性能の低下が十分に抑制され、所望の性能を有する裏込め注入材Ｕをテールボイドに注入できる。
【００４７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、裏込め注入方法の種類として、裏込め注入材ＵをセグメントＳの貫通孔Ｓ１からテールボイドに注入する方法（いわゆる即時注入）を例示したが、これの代わりに、裏込め注入材Ｕを外筒部１の後端部からテールボイドに注入する方法（いわゆる同時注入）を採用してもよい。
【００４８】
また、上記実施形態においては、掘削土中に粘性土が固結粘性土Ｍ１として含まれ、簡易篩３２ａを使用して掘削土から粘性土を容易に分離回収する場合を例示したが、発生する掘削土中の粘性土が塊状に固結していない場合は、従来公知の分級方法を用いて掘削土から粘性土を分離すればよい。
【００４９】
更に、上記実施形態においては、掘削土の処理を行う後続台車を５台備えたトンネル構築システム１００を例示したが、後続台車の台数はトンネルの内径や掘削土の処理量に応じて適宜変更してもよい。
【００５０】
＜裏込め注入材の評価試験＞
掘削土から分離回収した粘性土を用いて調製した注入材と、粘性土を用いずに調製した注入材とをそれぞれ準備し、各注入材の評価試験を行った。
【００５１】
（実験例１）
表１に示す配合の裏込め注入材を調製した。なお、表１に記載の粘性土は、図４に示す分級機３２と同様の構成の装置を用いて掘削土から固結粘性土を分離回収し、これを図５に示す破砕機４２と同様の構成の装置を用いて処理したものである。また、表１に示す値は、本実験例で調製した裏込め注入材１ｍ３当たりの各原料の配合量を意味する。
【表１】
【００５２】
（比較例１）
表２に示す配合の裏込め注入材を調製した。なお、表２に示す値は、本比較例で調製した裏込め注入材１ｍ３当たりの各原料の配合量を意味する。
【表２】
【００５３】
＜評価試験＞
（１）Ｐロート流下時間
Ｐロート流下時間は、Ａ液を被測定試料とし、土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｆ５２１−１９９４「プレパックコンクリートの注入モルタルの流動性試験方法（Ｐロート法）」に準拠して測定した値である。
（２）密度
密度は、Ａ液とＢ液とを混合した直後の裏込め注入材を被測定試料とするものである。
（３）ブリーディング率
ブリーディング率は、土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｆ５２２「プレパックドコンクリートの注入モルタルのブリーディング率および膨張率試験方法（ポリエチレン袋法）」に準拠して測定した値である。
（４）ゲルタイム
ゲルタイムは、内容積１．５Ｌのビーカー内において、１ＬのＡ液と所定量のＢ液とをハンドミキサーを用いて素早く混合し、混合直後からビーカーを傾けても流れ出さなくなるまでの時間を意味する。
（５）一軸圧縮強度
一軸圧縮強度は、Ａ液とＢ液とを混合してから１時間後及び２８日後の裏込め注入材を被測定試料とし、ＪＩＳ Ａ １２１６「土の一軸圧縮試験方法」に準拠して測定した値である。
【表３】
【００５４】
表１に示すように、実験例１の裏込め注入材は、１ｍ３当たり４９５ｋｇの粘性土を含有する。粘性土材料Ｍ３の密度を１．７ｔ／ｍ３とすると、実験例１の裏込め注入材１ｍ３当たり０．２９ｍ３の粘性土が配合されている。この注入材を裏込め注入工において使用することで、粘性土を使用しない比較例１の注入材を使用する場合と比較し、上記配合量に相等する量の建設汚泥を削減できる。これに加え、粘性土を使用することで、表１及び表２に示す通り、裏込め注入材を調製するに際して一般に購入する原料（固化材、助材、安定材、塑強調整材）の使用量をいずれも節減することができる。
【００５５】
また、表３に示す通り、粘性土を使用しない比較例１の注入材の評価結果と比較しても、実験例１の裏込め注入材は十分な性能を具備していることが示された。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係るトンネル構築システムが備えるシールド掘進機の好適な形態を示す側断面図である。
【図２】図１に示すシールド掘進機の後端部を拡大して示す側断面図である。
【図３】本発明に係るトンネル構築システムの好適な形態を示す模式断面図である。
【図４】後続台車Ｃ１に搭載される装置の好適な形態を示す斜視図である。
【図５】後続台車Ｃ２に搭載される装置の好適な形態を示す斜視図である。
【図６】後続台車Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５の好適な構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５７】
１５…土圧式シールド掘進機、３０ａ…底面、３２ａ…簡易篩（分級手段）、３６…ベルトコンベア（搬送手段）、４２…破砕機（粉砕手段、混合手段）、７５…裏込め注入設備（裏込め注入手段）、１００…トンネル構築システム、Ｍ１…固結粘性土、Ｕ…裏込め注入材、Ｓ…セグメント。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土圧式シールド掘進機によって掘削された掘削孔の壁面と、前記掘削孔内に設置されたセグメントの外面との間の空間に、前記土圧式シールド掘進機から排出される掘削土に含まれる粘性土を配合した注入材を注入することを特徴とする裏込め注入方法。
【請求項２】
前記掘削土から塊状の固結粘性土を分離回収する分級工程を備えることを特徴とする、請求項１に記載の裏込め注入方法。
【請求項３】
前記固結粘性土を粉砕する粉砕工程と、粉砕された粘性土とセメントとを混合する混合工程とを更に備えることを特徴とする、請求項２に記載の裏込め注入方法。
【請求項４】
地中を掘進して掘削孔を形成するとともに、前記掘削孔内にセグメントを配置する土圧式シールド掘進機と、
前記土圧式シールド掘進機から排出される掘削土から粘性土を分離回収する分級手段と、
前記掘削孔の壁面と、前記掘削孔内に設置されたセグメントの外面との間の空間に、前記粘性土を配合した注入材を注入する裏込め注入手段と、
を備えることを特徴とするトンネル構築システム。
【請求項５】
前記分級手段は、前記掘削土から塊状の固結粘性土を分離回収する篩であることを特徴とする、請求項４に記載のトンネル構築システム。
【請求項６】
前記固結粘性土を粉砕する粉砕手段と、粉砕された粘性土とセメントとを混合する混合手段とを更に備えることを特徴とする、請求項５に記載のトンネル構築システム。
【請求項７】
前記分級手段によって粘性土の少なくとも一部が除去され、粘性土の含有量が低減された残りの掘削土の一部を、既設のセグメント内に搬送する搬送手段を更に備えることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一項記載のトンネル構築システム。
【請求項８】
土圧式シールド掘進機が掘進して掘削孔を形成するとともに、前記掘削孔内にセグメントを配置する掘進工程と、
前記土圧式シールド掘進機から排出される掘削土から粘性土を分離回収する分級工程と、
前記掘削孔の壁面と、前記掘削孔内に配置されたセグメントの外面との間の空間に、前記粘性土を配合した注入材を注入する裏込め注入工程と、
前記分級工程における処理によって粘性土の少なくとも一部が除去され、粘性土の含有量が低減された残りの掘削土の一部を、既設のセグメント内に搬送する搬送工程と、
前記残りの掘削土の一部を敷詰め、前記既設のセグメント内に略平坦な底面を形成する底面敷設工程と、
を備えることを特徴とするトンネル構築方法。
【請求項１】
土圧式シールド掘進機によって掘削された掘削孔の壁面と、前記掘削孔内に設置されたセグメントの外面との間の空間に、前記土圧式シールド掘進機から排出される掘削土に含まれる粘性土を配合した注入材を注入することを特徴とする裏込め注入方法。
【請求項２】
前記掘削土から塊状の固結粘性土を分離回収する分級工程を備えることを特徴とする、請求項１に記載の裏込め注入方法。
【請求項３】
前記固結粘性土を粉砕する粉砕工程と、粉砕された粘性土とセメントとを混合する混合工程とを更に備えることを特徴とする、請求項２に記載の裏込め注入方法。
【請求項４】
地中を掘進して掘削孔を形成するとともに、前記掘削孔内にセグメントを配置する土圧式シールド掘進機と、
前記土圧式シールド掘進機から排出される掘削土から粘性土を分離回収する分級手段と、
前記掘削孔の壁面と、前記掘削孔内に設置されたセグメントの外面との間の空間に、前記粘性土を配合した注入材を注入する裏込め注入手段と、
を備えることを特徴とするトンネル構築システム。
【請求項５】
前記分級手段は、前記掘削土から塊状の固結粘性土を分離回収する篩であることを特徴とする、請求項４に記載のトンネル構築システム。
【請求項６】
前記固結粘性土を粉砕する粉砕手段と、粉砕された粘性土とセメントとを混合する混合手段とを更に備えることを特徴とする、請求項５に記載のトンネル構築システム。
【請求項７】
前記分級手段によって粘性土の少なくとも一部が除去され、粘性土の含有量が低減された残りの掘削土の一部を、既設のセグメント内に搬送する搬送手段を更に備えることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一項記載のトンネル構築システム。
【請求項８】
土圧式シールド掘進機が掘進して掘削孔を形成するとともに、前記掘削孔内にセグメントを配置する掘進工程と、
前記土圧式シールド掘進機から排出される掘削土から粘性土を分離回収する分級工程と、
前記掘削孔の壁面と、前記掘削孔内に配置されたセグメントの外面との間の空間に、前記粘性土を配合した注入材を注入する裏込め注入工程と、
前記分級工程における処理によって粘性土の少なくとも一部が除去され、粘性土の含有量が低減された残りの掘削土の一部を、既設のセグメント内に搬送する搬送工程と、
前記残りの掘削土の一部を敷詰め、前記既設のセグメント内に略平坦な底面を形成する底面敷設工程と、
を備えることを特徴とするトンネル構築方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１８５４６６（Ｐ２００９−１８５４６６Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４２４８（Ｐ２００８−２４２４８）
【出願日】平成２０年２月４日（２００８．２．４）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月４日（２００８．２．４）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
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