特開 2024-120306 地盤の凍結方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024120306

(43)【公開日】2024-09-05

(54)【発明の名称】地盤の凍結方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/06 20060101AFI20240829BHJP

   E21D 11/00 20060101ALI20240829BHJP

【ＦＩ】

E21D9/06 301R

E21D11/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023027013

(22)【出願日】2023-02-24

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 聡二

(74)【代理人】

【識別番号】100166268

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 祐

(74)【代理人】

【識別番号】100217076

【弁理士】

【氏名又は名称】宅間 邦俊

(72)【発明者】

【氏名】桝谷 麻衣

(72)【発明者】

【氏名】福田 勝仁

(72)【発明者】

【氏名】福田 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 一成

【テーマコード（参考）】

2D054

2D155

【Ｆターム（参考）】

2D054AC01

2D054FA04

2D155BA01

2D155JA00

(57)【要約】

【課題】凍土とシールドトンネルとの良好な凍着を実現する。
【解決手段】地盤の凍結方法は、シールド機１でシールドトンネル１０を構築する際に、シールド機１のテールブラシ２１間に充填材（例えばテールグリース２２）を充填し、テールブラシ２１の後方のテールボイド３１内に裏込め材３５を充填すること（ステップＳ１）、少なくとも、シールドトンネル１０の外周面３３とテールボイド３１内の裏込め材３５との間を、洗浄すること（ステップＳ２）、及び、この洗浄が行われた後に、シールドトンネル１０の周辺の地盤を、テールボイド３１内の裏込め材３５と共に凍結すること（ステップＳ３）、を含む。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シールド機でシールドトンネルを構築する際に、前記シールド機のテールブラシ間に充填材を充填し、前記テールブラシの後方のテールボイド内に裏込め材を充填すること、
少なくとも、前記シールドトンネルの外周面と前記テールボイド内の前記裏込め材との間を、洗浄すること、及び、
前記洗浄が行われた後に、前記シールドトンネルの周辺の地盤を、前記テールボイド内の前記裏込め材と共に凍結すること、
を含む、地盤の凍結方法。

【請求項2】

シールド機でシールドトンネルを構築する際に、前記シールド機のテールブラシ間に充填材を充填し、前記テールブラシの後方のテールボイド内に裏込め材を充填すること、
少なくとも、前記シールドトンネルの外周面と前記テールボイド内の前記裏込め材との間を、洗浄すること、及び、
前記洗浄に先立って、前記シールドトンネルの周辺の地盤を、前記テールボイド内の前記裏込め材と共に凍結すること、
を含む、地盤の凍結方法。

【請求項3】

前記洗浄することは、前記シールドトンネルの外周面と前記テールボイド内の前記裏込め材との間に洗浄液を注入することを含み、
前記充填材は油脂を含み、前記洗浄液は界面活性剤を含む、請求項１又は請求項２に記載の地盤の凍結方法。

【請求項4】

前記洗浄液は、前記シールドトンネルを内外に貫通する第１貫通孔を介して、前記シールドトンネルの外周面と前記テールボイド内の前記裏込め材との間に注入される、請求項３に記載の地盤の凍結方法。

【請求項5】

前記洗浄に用いられた後の前記洗浄液は、前記シールドトンネルを内外に貫通する第２貫通孔を介して、前記シールドトンネル内に回収される、請求項４に記載の地盤の凍結方法。

【請求項6】

前記洗浄が行われた後に、前記シールドトンネルの外周面と前記テールボイド内の前記裏込め材との間に隙間埋め材を充填することを更に含む、請求項１又は請求項２に記載の地盤の凍結方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シールドトンネルの周辺の地盤を凍結する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

地中にトンネルを構築する際に用いられる工法の一例としてシールド工法を挙げることができる。シールド工法では、例えば、地山に発進立坑と到達立坑とを構築し、発進立坑から到達立坑へ向けてシールド機（シールド掘進機）で地山を掘削しながら、シールド機の後部で次々にセグメントをトンネル周方向に組み立ててセグメントリングを構築すると共に、隣接するセグメントリング同士をトンネル軸方向で連結することで筒状の覆工体（シールドトンネル）を構築する。この工法では、シールド機は、その後方の既設セグメントリングを推進ジャッキで後方へ押圧し、その反力として発生する推力によって、地山を掘削しながら前進する。また、一般的なシールド機の後部では、テールブラシ間にテールグリースが充填されており、このテールグリースをテールブラシでシールドトンネルの外周面に塗布することで、シールド機の後部での地下水に対する止水性能を確保している。更に、テールブラシの後方のテールボイド内には裏込め材が充填される。

【0003】

特許文献１は、地盤凍結工法の一例として、シールドトンネルの周辺の地盤を凍結する方法を開示している。特許文献１では、シールドトンネルを構成するセグメントに設けられた凍結管内に冷媒を流通させることにより、シールドトンネルの周辺の地盤及び裏込め材の凍結を行っている（特許文献１の段落００５２等参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－０６９２４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、前述の塗布されたテールグリースについては、シールド機の通過後もシールドトンネルの外周面（換言すれば、セグメントの外面、及び、セグメントリングの外周面）に残存し得る。

【0006】

この点、例えばシールドトンネルの地中切り拡げなどを行う際に、補助工法として地盤凍結工法を採用する場合には、凍土（前述の凍結される地盤及び裏込め材）とシールドトンネルとの界面の凍着強度（例えば凍着せん断強さ）に期待するが、当該界面にテールグリースが存在すると、その分、当該界面の凍着強度が低下する虞があった。

【0007】

本発明は、このような実状に鑑み、凍土とシールドトンネルとの良好な凍着を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

そのため本発明の第１態様において、地盤の凍結方法は、
シールド機でシールドトンネルを構築する際に、前記シールド機のテールブラシ間に充填材を充填し、前記テールブラシの後方のテールボイド内に裏込め材を充填すること、
少なくとも、前記シールドトンネルの外周面と前記テールボイド内の前記裏込め材との間を、洗浄すること、及び、
前記洗浄が行われた後に、前記シールドトンネルの周辺の地盤を、前記テールボイド内の前記裏込め材と共に凍結すること、
を含む。

【0009】

本発明の第２態様において、地盤の凍結方法は、
シールド機でシールドトンネルを構築する際に、前記シールド機のテールブラシ間に充填材を充填し、前記テールブラシの後方のテールボイド内に裏込め材を充填すること、
少なくとも、前記シールドトンネルの外周面と前記テールボイド内の前記裏込め材との間を、洗浄すること、及び、
前記洗浄に先立って、前記シールドトンネルの周辺の地盤を、前記テールボイド内の前記裏込め材と共に凍結すること、
を含む。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、シールドトンネルの外周面とテールボイド内の裏込め材との間に残存していたテールグリースなどの充填材を、前述の洗浄によって減少又は除去できるので、前述の凍土とシールドトンネルとの良好な凍着を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態におけるシールド機の概略構成図

【図2】前記第１実施形態におけるテールグリースの塗布状況を示す図

【図3】前記第１実施形態における地盤凍結方法を示すフローチャート

【図4】前記第１実施形態における洗浄システムの概略構成を示す図

【図5】前記第１実施形態における洗浄方法の一例を示す図

【図6】前記第１実施形態における洗浄方法の一例を示す図

【図7】本発明の第２実施形態における地盤凍結方法を示すフローチャート

【図8】前記第２実施形態における隙間埋め材充填システムの概略構成を示す図

【図9】前記第２実施形態における洗浄及び隙間埋め材充填方法の一例を示す図

【図10】前記第２実施形態における洗浄及び隙間埋め材充填方法の一例を示す図

【図11】本発明の第３実施形態における地盤凍結方法を示すフローチャート

【図12】本発明の第４実施形態における地盤凍結方法を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【0013】

図１は、本発明の第１実施形態におけるシールド機（シールド掘進機）１の概略構成を示す図である。本実施形態では、便宜上、トンネル掘進方向を前進方向として前後左右を規定している。本実施形態では、いわゆる泥土圧式のシールド機を例にとってシールド機の構成を説明するが、シールド機の種類はこれに限らない。

【0014】

シールドトンネル１０の構築に用いられるシールド機１は、その本体をなす筒状（例えば円筒状）のスキンプレート２と、スキンプレート２の前端部に設けられる掘削用のカッタヘッド３と、カッタヘッド３の後方に離間してスキンプレート２に配置されるシールド隔壁（バルクヘッド）４とを含んで構成される。

【0015】

カッタヘッド３はシールド隔壁４に回転自在に支持されている。カッタヘッド３は、シールド隔壁４の後面に設置された駆動用モータ５を駆動源として、回転しながら地山を掘削する。カッタヘッド３とシールド隔壁４との間には、これらとスキンプレート２とによりカッタチャンバ６が区画形成されている。カッタチャンバ６内では、カッタヘッド３による掘削で生じた掘削土砂が滞留する。このカッタチャンバ６内の掘削土砂は、スクリューコンベア７などの土砂搬送手段によって、シールド隔壁４の後方に搬出される。

【0016】

シールド機１は、カッタヘッド３及びシールド隔壁４の後方のスキンプレート２内にエレクタ装置８を備える。エレクタ装置８は把持部９を備える。エレクタ装置８は、弧状断面（例えば円弧状断面）を有するセグメントＳを把持部９で把持しつつ、セグメントＳをトンネル内外方向（例えばトンネル径方向）、トンネル周方向、及びトンネル軸方向に適宜移動させることができる。エレクタ装置８は、スキンプレート２内にて、その周方向に沿って複数のセグメントＳを連結することでセグメントリングＳＲを構築する。そして、このセグメントリングＳＲがトンネル軸方向に順次構築されることにより、筒状（例えば円筒状）の覆工体からなるシールドトンネル１０が構築される。尚、セグメントＳについては、例えば鋼製又はコンクリート製であり得る。つまり、セグメントＳは、例えば、鋼製セグメント、ＲＣセグメント、及び、合成セグメントのいずれかであり得る。

【0017】

シールド機１のスキンプレート２より内側には、複数の推進ジャッキ１１が、スキンプレート２の内周面に沿って周方向に互いに間隔を空けて配置されている。推進ジャッキ１１は、シリンダ１２とロッド１３とにより構成される油圧ジャッキである。シリンダ１２は、その一端がスキンプレート２に固定されており、他端側にて、ロッド１３が進出・退入可能となっている。推進ジャッキ１１のロッド１３の先端部を既設のセグメントＳに当接させた状態で推進ジャッキ１１を伸長作動させることにより、シールド機１は推進力を得ることができる。このようにして、推進ジャッキ１１は、既設のセグメントＳから反力を取ってシールド機１を推進させる。

【0018】

スキンプレート２のテール部（後端部）２ａには、その外縁に沿って、前後複数列（図１では３列）のテールブラシ２１が設けられている。尚、テールブラシ２１については、図１に示すような３列の配置に限るものではなく、２列以上の任意の列数の配置とすることができる。各列におけるテールブラシ２１は、スキンプレート２のテール部２ａの内周面に沿うリング状をなしている。そして、各列のリング状のテールブラシ２１が前後方向に互いに間隔を空けて並んでいる。テールブラシ２１は例えば金属製のブラシ（ワイヤブラシ）である。尚、テールブラシ２１については、金属製に限らず、例えば、ウレタンなどの樹脂製であってもよい。

【0019】

前後方向に間隔を空けて並ぶリング状のテールブラシ２１同士の間にはテールグリース２２が充填されている。ここにおいて、テールグリース２２は、本発明の「テールブラシ間に充填される充填材」の一例である。テールグリース２２は油脂を含む。

【0020】

テールブラシ２１は、シールド機１の掘進（前進）に伴って、シールドトンネル１０の外周面（換言すれば、セグメントＳの外面、及び、セグメントリングＳＲの外周面）に当接しつつそれに沿って移動する。この移動時には、テールブラシ２１によってテールグリース２２がシールドトンネル１０の外周面に塗布され得る。

【0021】

シールド機１については、スキンプレート２のテール部２ａに、テールブラシ２１及びテールグリース２２を含んで構成されるテールシール部２３を有することにより、周辺地盤から土砂や水などがスキンプレート２の内周面とシールドトンネル１０の外周面との間からシールド機１内に流入することを防止することができる。

【0022】

図２は、テールグリース２２の塗布状況を示す図であり、図１の部分Ｐに対応するものである。

【0023】

シールド機１によってシールドトンネル１０を構築する際には、シールドトンネル１０の外径（換言すれば、セグメントリングＳＲの外径）とシールド機１の掘削外径との差により、テールボイド３１が形成される。ここにおいて、テールボイド３１は、例えば、シールド機１の掘進より形成された掘削面（周辺地盤Ｇの露出面である坑壁面）３２と、シールドトンネル１０の外周面３３との間に生じる空隙である。テールボイド３１内には裏込め材３５が充填される。裏込め材３５は、例えば、セメント系充填材である。また、裏込め材３５は、例えば、セメントと水ガラスとを含む流動性の固化材である。尚、裏込め材３５を注入するための設備（裏込め材注入設備）は、シールド機１に装備されているのが好ましい。

【0024】

テールブラシ２１によってシールドトンネル１０の外周面３３に塗布されたテールグリース２２については、シールド機１の通過後もシールドトンネル１０の外周面３３に残存し得る。この点、図２には、この残存するテールグリース２２ａが図示されている。この残存するテールグリース２２ａの厚さは、例えば１ｍｍ程度である。本実施形態では、この残存するテールグリース２２ａを減少又は除去するために、少なくとも、シールドトンネル１０の外周面３３とテールボイド３１内の裏込め材３５との間（境目Ｃ）を洗浄する。この洗浄には、後述する洗浄システム４０（図４参照）が用いられ得る。

【0025】

次に、この洗浄の工程を含む、本実施形態における地盤凍結方法について、前述の図１及び図２に加えて、図３～図６を用いて説明する。
図３は、本実施形態における地盤凍結方法を示すフローチャートである。図４は、洗浄システム４０の概略構成を示す図である。図５（ア）～図６（エ）は、本実施形態における洗浄方法の一例を示す図である。
尚、この地盤凍結方法は、例えば、シールドトンネル１０の地中切り拡げなどを行う際に、補助工法として採用され得るものである。

【0026】

まず、図３に示す地盤凍結方法のステップＳ１に関連して、シールド機１でシールドトンネル１０を構築する際には、シールド機１のテールブラシ２１間にテールグリース２２が充填されている。また、シールド機１の掘進によりテールブラシ２１の後方に形成されるテールボイド３１には、前述の裏込め材注入設備などを用いて、裏込め材３５が充填される。このテールボイド３１内に充填された裏込め材３５とシールドトンネル１０の外周面３３との間（境目Ｃ）には、テールグリース２２ａが残存している（図２参照）。

【0027】

次に、図３に示す地盤凍結方法のステップＳ２では、テールボイド３１内に充填された裏込め材３５とシールドトンネル１０の外周面３３との間（境目Ｃ）を、洗浄システム４０を用いて洗浄する。

【0028】

図４に示すように、洗浄システム４０は、洗浄液注入システム４１と廃液回収システム４２とを備える。洗浄液注入システム４１は、高圧噴出機４３の作動により、洗浄液を、注入管４４の先端に設けられた噴射ノズル４５から噴出するように構成されている。廃液回収システム４２は、真空ポンプ４６の作動により、廃液を、排出管４７の先端部４８から吸引して廃液タンク４９に回収するように構成されている。ここにおいて、洗浄液は、例えば水と界面活性剤とを含む。

【0029】

シールドトンネル１０には第１貫通孔５１と第２貫通孔５２とが設けられている。第１貫通孔５１と第２貫通孔５２とは、各々が、シールドトンネル１０を内外に貫通している。第１貫通孔５１には、シールドトンネル１０内から注入管４４が差し込まれる。第２貫通孔５２には、シールドトンネル１０内から排出管４７が差し込まれる。尚、第１貫通孔５１及び第２貫通孔５２の少なくとも一方については、エレクタ装置８によるセグメントＳの組み立てに先立ってセグメントＳに設けられてもよく、又は、セグメントＳの組み立て後（覆工体からなるシールドトンネル１０の構築後）に設けられてもよい。

【0030】

尚、第１貫通孔５１と第２貫通孔５２とには、それぞれ、止水弁などの止水手段（図示せず）が設けられている。ゆえに、第１貫通孔５１に注入管４４が差し込まれた状態であっても、当該止水手段によって止水性が確保され得、また、第２貫通孔５２に排出管４７が差し込まれた状態であっても、当該止水手段によって止水性が確保され得る。

【0031】

噴射ノズル４５は、注入管４４の延在方向に対して直交する方向に向いている。また、噴射ノズル４５は、注入管４４の中心軸を回転中心として、注入管４４に対して回転自在に注入管４４に取り付けられている。尚、図４中に符号Ｒで示した矢印は、噴射ノズル４５が回転自在であることを示している。注入管４４については、その先端の噴射ノズル４５が前述の境目Ｃに臨むように、シールドトンネル１０内から第１貫通孔５１に差し込まれる。尚、前述の高圧噴出機４３は、シールドトンネル１０内に配置されている。

【0032】

排出管４７については、その先端部４８が前述の境目Ｃに臨むように、シールドトンネル１０内から第２貫通孔５２に差し込まれる。尚、前述の真空ポンプ４６及び廃液タンク４９は、シールドトンネル１０内に配置されている。

【0033】

前述のステップＳ２では、洗浄液注入システム４１において、高圧噴出機４３を作動させつつ、噴射ノズル４５を注入管４４に対して回転させながら、洗浄液を前述の境目Ｃに向かって噴射することで、当該境目Ｃに残存するテールグリース２２ａを押し流す（つまり、当該テールグリース２２ａを減少又は除去する）。ここで、洗浄液は界面活性剤を含んでいるので、テールグリース２２ａを乳化させて流動性を増加させることができ、その結果、テールグリース２２ａの除去を促進することができる。

【0034】

噴射ノズル４５からの洗浄液の噴射で当該洗浄液と共に押し流されたテールグリース２２ａを含む廃液については、廃液回収システム４２の真空ポンプ４６を作動させることで、当該廃液を前述の境目Ｃから排出管４７の先端部４８を介して吸引して廃液タンク４９に回収する。この廃液の回収に伴って、境目Ｃ内に洗浄液が徐々に浸透する。ここにおいて、廃液タンク４９に回収される廃液におけるテールグリース２２ａの含有率が所定値以下になった時点で、洗浄システム４０の作動を停止してもよい。

【0035】

尚、図４は、注入管４４（第１貫通孔５１）と排出管４７（第２貫通孔５２）とが、トンネル軸方向に沿って交互にかつ間隔を空けて並ぶ形態を示しているが、この他、注入管４４（第１貫通孔５１）と排出管４７（第２貫通孔５２）とが、トンネル周方向に沿って交互にかつ間隔を空けて並ぶ形態としてもよい。また、シールドトンネル１０の展開図において、注入管４４（第１貫通孔５１）と排出管４７（第２貫通孔５２）とが、交互にかつ間隔を空けて、マトリクス状又は千鳥状に配置されてもよい。いずれの場合においても、洗浄液注入システム４１の作動により発生した廃液が廃液回収システム４２のよって良好に回収され得るように、注入管４４（第１貫通孔５１）と排出管４７（第２貫通孔５２）とが適宜配置され得る。

【0036】

前述のステップＳ２での洗浄については、トンネル周方向にいくつかの領域に分割して、下方の領域（高圧側の領域）から上方の領域（低圧側の領域）に向かって順に洗浄を進めていくのが好ましい。この点、図５（ア）～図６（エ）は、当該洗浄方法の一例を示している。

【0037】

まず、図５（ア）及び（イ）に示すように、最下端の第１貫通孔５１ａを用いる、洗浄システム４０による洗浄により、前述の境目Ｃにおける領域Ａ１を洗浄する。

【0038】

次に、図６（ウ）に示すように、左下の第１貫通孔５１ｂと右下の第１貫通孔５１ｃとを用いる、洗浄システム４０による洗浄により、前述の境目Ｃにおける領域Ａ２，Ａ３を洗浄する。尚、この領域Ａ２，Ａ３での洗浄は、前述の領域Ａ１の上部に達してもよい。

【0039】

次に、図６（エ）に示すように、左上の第１貫通孔５１ｄと右上の第１貫通孔５１ｅと最上端の第１貫通孔５１ｆとを用いる、洗浄システム４０による洗浄により、前述の境目Ｃにおける領域Ａ４を洗浄する。尚、この領域Ａ４での洗浄は、前述の領域Ａ２，Ａ３の上部に達してもよい。

【0040】

以上のようにして、前述のステップＳ２における洗浄が実施され得る。

【0041】

次に、ステップＳ３では、前述の洗浄が実施された境目Ｃを含むように、周辺地盤Ｇを、テールボイド３１内の裏込め材３５と共に凍結する。従って、凍結される周辺地盤Ｇ及び裏込め材３５からなる凍土とシールドトンネル１０との良好な凍着を実現することができる。尚、当該凍土を形成するための凍結工法については、周知のものを採用することができる。すなわち、例えば地上又はシールドトンネル１０内から周辺地盤Ｇに向けて凍結管を挿入し、当該凍結管内に冷媒を流通させることにより、周辺地盤Ｇ及び裏込め材３５の凍結を行ってもよい。又は、シールドトンネル１０を構成するセグメントＳに設けられた凍結管内に冷媒を流通させることにより、周辺地盤Ｇ及び裏込め材３５の凍結を行ってもよい。

【0042】

本実施形態によれば、地盤の凍結方法は、シールド機１でシールドトンネル１０を構築する際に、シールド機１のテールブラシ２１間に充填材（例えばテールグリース２２）を充填し、テールブラシ２１の後方のテールボイド３１内に裏込め材３５を充填すること（ステップＳ１）、シールドトンネル１０の外周面３３とテールボイド３１内の裏込め材３５との間（境目Ｃ）を洗浄すること（ステップＳ２）、及び、この洗浄が行われた後に、シールドトンネル１０の周辺の地盤（周辺地盤Ｇ）を、テールボイド３１内の裏込め材３５と共に凍結すること（ステップＳ３）、を含む。従って、凍結される周辺地盤Ｇ及び裏込め材３５からなる凍土とシールドトンネル１０との良好な凍着を実現することができる。

【0043】

また本実施形態によれば、前述の境目Ｃを洗浄することは、シールドトンネル１０の外周面３３とテールボイド３１内の裏込め材３５との間（当該境目Ｃ）に洗浄液を注入することを含む。充填材（例えばテールグリース２２，２２ａ）は油脂を含み、洗浄液は界面活性剤を含む。従って、洗浄液中の界面活性剤による乳化作用により、テールグリース２２ａを乳化させて流動性を増加させることができるので、当該境目Ｃからのテールグリース２２ａの除去を促進することができる。

【0044】

また本実施形態によれば、洗浄液は、シールドトンネル１０を内外に貫通する第１貫通孔５１を介して、シールドトンネル１０の外周面３３とテールボイド３１内の裏込め材３５との間（境目Ｃ）に注入される。これにより、シールドトンネル１０内から洗浄液を容易に当該境目Ｃに注入することができる。

【0045】

また本実施形態によれば、前述の境目Ｃの洗浄に用いられた後の洗浄液（前述の廃液）は、シールドトンネル１０を内外に貫通する第２貫通孔５２を介して、シールドトンネル１０内に回収される。これにより、前述の境目Ｃからテールグリース２２ａを容易に回収することができる。

【0046】

次に、本発明の第２実施形態について、図７～図１０を用いて説明する。
図７は、本実施形態における地盤凍結方法を示すフローチャートである。図８は、隙間埋め材充填システム６０の概略構成を示す図である。図９（ア）～図１０（エ）は、本実施形態における洗浄及び隙間埋め材充填方法の一例を示す図である。
前述の第１実施形態と異なる点について説明する。

【0047】

本実施形態において、図７に示す地盤凍結方法のステップＳ２’では、テールボイド３１内に充填された裏込め材３５とシールドトンネル１０の外周面３３との間（境目Ｃ）を洗浄システム４０を用いて洗浄した後に、それに続けて、隙間埋め材充填システム６０を用いて、当該洗浄箇所に隙間埋め材７０（図９（イ）～図１０（エ）参照）を充填する。

【0048】

図８に示すように、隙間埋め材充填システム６０は、前述の洗浄液注入システム４１が撤去された後に、その撤去場所に配置される。隙間埋め材充填システム６０は、圧力ポンプ６１の作動により、隙間埋め材７０を、注入管６２の先端部６３から前述の境目Ｃ（洗浄済みである）に圧入するように構成されている。ここにおいて、隙間埋め材７０は、例えば、地盤沈下を防止するための、懸濁型の沈下防止充填材であり得る。

【0049】

注入管６２については、その先端部６３が前述の境目Ｃ（洗浄済みである）に臨むように、シールドトンネル１０内から第１貫通孔５１に差し込まれる。尚、前述の圧力ポンプ６１は、シールドトンネル１０内に配置されている。

【0050】

本実施形態におけるステップＳ２’では、隙間埋め材充填システム６０において、圧力ポンプ６１を作動させつつ、注入管６２の先端部６３から隙間埋め材７０を前述の境目Ｃ（洗浄済みである）に圧入することで、当該境目Ｃ内の洗浄液を隙間埋め材７０に置換する。

【0051】

この置換によって生じる廃液については、廃液回収システム４２の真空ポンプ４６を作動させることで、当該廃液を前述の境目Ｃから排出管４７の先端部４８を介して吸引して廃液タンク４９に回収する。ここにおいて、廃液タンク４９に回収される廃液が隙間埋め材７０自体となった時点で、隙間埋め材７０の充填が完了したとして、隙間埋め材充填システム６０及び廃液回収システム４２の作動を停止してもよい。

【0052】

尚、図８は、注入管６２（第１貫通孔５１）と排出管４７（第２貫通孔５２）とが、トンネル軸方向に沿って交互にかつ間隔を空けて並ぶ形態を示しているが、この他、注入管６２（第１貫通孔５１）と排出管４７（第２貫通孔５２）とが、トンネル周方向に沿って交互にかつ間隔を空けて並ぶ形態としてもよい。また、シールドトンネル１０の展開図において、注入管６２（第１貫通孔５１）と排出管４７（第２貫通孔５２）とが、交互にかつ間隔を空けて、マトリクス状又は千鳥状に配置されてもよい。いずれの場合においても、隙間埋め材充填システム６０の作動により発生した廃液が廃液回収システム４２のよって良好に回収され得るように、注入管６２（第１貫通孔５１）と排出管４７（第２貫通孔５２）とが適宜配置され得る。

【0053】

本実施形態におけるステップＳ２’での洗浄液による洗浄及び隙間埋め材７０の充填については、トンネル周方向にいくつかの領域に分割して、下方の領域（高圧側の領域）から上方の領域（低圧側の領域）に向かって順に洗浄を進めていくのが好ましい。この点、図９（ア）～図１０（エ）は、当該洗浄及び隙間埋め材充填方法の一例を示している。

【0054】

まず、図９（ア）及び（イ）に示すように、最下端の第１貫通孔５１ａを用いる、洗浄システム４０による洗浄により、前述の境目Ｃにおける領域Ａ１を洗浄する。この洗浄に続けて、当該領域Ａ１に対して、隙間埋め材充填システム６０によって、隙間埋め材７０が充填される。

【0055】

次に、図１０（ウ）に示すように、左下の第１貫通孔５１ｂと右下の第１貫通孔５１ｃとを用いる、洗浄システム４０による洗浄により、前述の境目Ｃにおける領域Ａ２，Ａ３を洗浄する。この洗浄に続けて、当該領域Ａ２，Ａ３に対して、隙間埋め材充填システム６０によって、隙間埋め材７０が充填される。

【0056】

次に、図１０（エ）に示すように、左上の第１貫通孔５１ｄと右上の第１貫通孔５１ｅと最上端の第１貫通孔５１ｆとを用いる、洗浄システム４０による洗浄により、前述の境目Ｃにおける領域Ａ４を洗浄する。この洗浄に続けて、当該領域Ａ４に対して、隙間埋め材充填システム６０によって、隙間埋め材７０が充填される。

【0057】

以上のようにして、本実施形態のステップＳ２’における洗浄液による洗浄及び隙間埋め材７０の充填が実施され得る。

【0058】

本実施形態におけるステップＳ３では、前述の洗浄液による洗浄及び隙間埋め材７０の充填が実施された境目Ｃを含むように、周辺地盤Ｇを、テールボイド３１内の裏込め材３５と共に凍結する。尚、隙間埋め材７０については、凍結される周辺地盤Ｇ及び裏込め材３５からなる凍土とシールドトンネル１０との凍着を促進するような成分（換言すれば、当該凍着を阻害しないような成分）で構成されていることが好ましい。

【0059】

特に本実施形態によれば、地盤の凍結方法は、シールドトンネル１０の外周面３３とテールボイド３１内の裏込め材３５との間（境目Ｃ）の洗浄が行われた後に、当該境目Ｃに隙間埋め材７０を充填することを含む（ステップＳ２’）。これにより、当該洗浄に続けて、地盤沈下の発生防止対策を効率よく実施することができる。

【0060】

次に、本発明の第３実施形態について、図１１を用いて説明する。
図１１は、本実施形態における地盤凍結方法を示すフローチャートである。
前述の第１実施形態と異なる点について説明する。

【0061】

本実施形態では、前述の第１実施形態に対して、前述のステップＳ２，Ｓ３の順序を入れ替えている。すなわち、本実施形態では、シールドトンネル１０の外周面３３とテールボイド３１内の裏込め材３５との間（境目Ｃ）の洗浄が行われるに先立って、周辺地盤Ｇを、テールボイド３１内の裏込め材３５と共に凍結する。また、少なくとも、この凍結された領域にて、前述の境目Ｃの洗浄が行われる。

【0062】

特に本実施形態によれば、地盤の凍結方法は、シールド機１でシールドトンネル１０を構築する際に、シールド機１のテールブラシ２１間に充填材（例えばテールグリース２２）を充填し、テールブラシ２１の後方のテールボイド３１内に裏込め材３５を充填すること（ステップＳ１）、シールドトンネル１０の外周面３３とテールボイド３１内の裏込め材３５との間（境目Ｃ）を洗浄すること（ステップＳ２）、及び、この洗浄に先立って、シールドトンネル１０の周辺の地盤（周辺地盤Ｇ）を、テールボイド３１内の裏込め材３５と共に凍結すること（ステップＳ３）、を含む。この凍結状態であっても、当該境目Ｃ内を洗浄液が流通できるので、当該洗浄液による洗浄を実現することができる。

【0063】

次に、本発明の第４実施形態について、図１２を用いて説明する。
図１２は、本実施形態における地盤凍結方法を示すフローチャートである。
前述の第２実施形態と異なる点について説明する。

【0064】

本実施形態では、前述の第２実施形態に対して、前述のステップＳ２’，Ｓ３の順序を入れ替えている。すなわち、本実施形態では、シールドトンネル１０の外周面３３とテールボイド３１内の裏込め材３５との間（境目Ｃ）の洗浄及び隙間埋め材７０の充填が行われるに先立って、周辺地盤Ｇを、テールボイド３１内の裏込め材３５と共に凍結する。また、少なくとも、この凍結された領域にて、前述の境目Ｃの洗浄及び隙間埋め材７０の充填が行われる。

【0065】

特に本実施形態によれば、地盤の凍結方法は、シールド機１でシールドトンネル１０を構築する際に、シールド機１のテールブラシ２１間に充填材（例えばテールグリース２２）を充填し、テールブラシ２１の後方のテールボイド３１内に裏込め材３５を充填すること（ステップＳ１）、シールドトンネル１０の外周面３３とテールボイド３１内の裏込め材３５との間（境目Ｃ）を洗浄し、この洗浄が行われた後に、当該境目Ｃに隙間埋め材７０を充填すること（ステップＳ２’）、及び、この洗浄及び隙間埋め材７０の充填に先立って、シールドトンネル１０の周辺の地盤（周辺地盤Ｇ）を、テールボイド３１内の裏込め材３５と共に凍結すること（ステップＳ３）、を含む。この凍結状態であっても、当該境目Ｃ内を洗浄液が流通できるので、当該洗浄液による洗浄を実現することができる。また、この凍結状態であっても、当該境目Ｃ内を隙間埋め材７０が流通できるので、当該隙間埋め材７０の充填を実現することができる。

【0066】

図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0067】

１…シールド機、２…スキンプレート、２ａ…テール部、３…カッタヘッド、４…シールド隔壁、５…駆動用モータ、６…カッタチャンバ、７…スクリューコンベア、８…エレクタ装置、９…把持部、１０…シールドトンネル、１１…推進ジャッキ、１２…シリンダ、１３…ロッド、２１…テールブラシ、２２，２２ａ…テールグリース、２３…テールシール部、３１…テールボイド、３２…掘削面、３３…外周面、３５…裏込め材、４０…洗浄システム、４１…洗浄液注入システム、４２…廃液回収システム、４３…高圧噴出機、４４…注入管、４５…噴射ノズル、４６…真空ポンプ、４７…排出管、４８…先端部、４９…廃液タンク、５１，５１ａ～５１ｆ…第１貫通孔、５２…第２貫通孔、６０…隙間埋め材充填システム、６１…圧力ポンプ、６２…注入管、６３…先端部、７０…隙間埋め材、Ａ１～Ａ４…領域、Ｃ…境目、Ｇ…周辺地盤、Ｓ…セグメント、ＳＲ…セグメントリング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】