特許ウォッチ

公開番号2025083189
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-30
出願番号2023196949
出願日2023-11-20
発明の名称超音波振動薬液注入システム及び超音波振動薬液注入工法
出願人サン・シールド株式会社,株式会社人材開発支援機構,東陽工業株式会社,株式会社ジバング
代理人弁理士法人服部国際特許事務所
主分類E21D 9/06 20060101AFI20250523BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】シールド工法によるトンネル掘削工事の到達立坑で地下水の噴出を防止するための、簡便でピンポイントに薬液注入できる超音波振動薬液注入システムを提供する。
【解決手段】薬液注入ロッド20は、立坑壁92に固定される立坑取り付け金具30、及び、立坑取り付け金具に先端が連結されるロッド本体40を有する。ロッド本体40は、主剤と硬化剤とが混合された薬液を送出可能であり、電気信号により超音波振動を発生させる振動子47が内部に設けられている。薬液注入ロッド20は、振動子47が発生させた超音波振動を薬液及び地盤に付与しつつ、注入ポイントGPに薬液を注入する。薬液供給装置50は、薬液注入ロッド20に主剤及び硬化剤をそれぞれ供給する。超音波発振器61は、振動子47に超音波振動を発生させる電気信号を出力する。エア供給装置620は、超音波発生時に振動子47を冷却するエアを薬液注入ロッド20に供給する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
シールド工法によるトンネル掘削工事において、到達立坑（９１）への貫通に先立って地下水の噴出を防止する薬液を、超音波振動を利用して貫通予定部（９３）の周囲の地盤に注入する薬液注入システムであって、
立坑壁（９２）に固定される立坑取り付け金具（３０）、及び、前記立坑取り付け金具に先端が連結され、主剤と硬化剤とが混合された薬液を送出可能であり、電気信号により超音波振動を発生させる振動子（４７）が内部に設けられたロッド本体（４０）を有し、前記振動子が発生させた超音波振動を薬液及び地盤に付与しつつ、注入ポイント（ＧＰ）に薬液を注入する薬液注入ロッド（２０）と、
前記薬液注入ロッドに主剤及び硬化剤をそれぞれ供給する薬液供給装置（５０）と、
前記振動子に超音波振動を発生させる電気信号を出力する超音波発振器（６１）と、
超音波振動の発生時に前記振動子を冷却するエアを前記薬液注入ロッドに供給するエア供給装置（６２０）と、を備え、
前記ロッド本体は、
前記薬液供給装置から供給された主剤及び硬化剤が先端側に形成された薬液混合室（４４４）に向かってそれぞれ送られる主剤通路（４４１）及び硬化剤通路（４４２）と、前記エア供給装置から供給されたエアを前記振動子の周囲に導入するエア通路（４６）とが互いに隔離されて形成されている超音波振動薬液注入システム。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
前記ロッド本体は、前記主剤通路、前記硬化剤通路及び前記エア通路が同軸の三重管構造で形成されている請求項１に記載の超音波振動薬液注入システム。
【請求項３】
前記エア供給装置は、
圧縮空気を発生させるエアコンプレッサ（６２）と、
圧縮空気を調圧するレギュレータ（６３）と、
圧縮空気中の水分を除去し、前記ロッド本体に供給するエアドライヤ（６４）と、
を含む請求項１に記載の超音波振動薬液注入システム。
【請求項４】
前記超音波発振器から前記振動子に電気信号を送る電気ケーブル（６６）は、前記ロッド本体のエア送気口（４５１）に接続されるエアチューブ（６５）の内部に挿通されている請求項１に記載の超音波振動薬液注入システム。
【請求項５】
シールド工法によるトンネル掘削工事において、到達立坑（９１）への貫通に先立って地下水の噴出を防止する薬液を、超音波振動を利用して薬液注入ロッド（２０）から貫通予定部（９３）の周囲の地盤に注入する薬液注入工法であって、
前記薬液注入ロッドに主剤及び硬化剤をそれぞれ供給する薬液供給装置（５０）、電気信号を出力する超音波発振器（６１）、及び、前記薬液注入ロッドにエアを供給するエア供給装置（６２０）を設置する設置工程（Ｓ１１）と、
立坑取り付け金具（３０）を立坑壁（９２）に固定する取付工程（Ｓ１２）と、
前記超音波発振器が出力した電気信号により超音波振動を発生させる振動子（４７）が内部に設けられたロッド本体（４０）の先端を前記立坑取り付け金具に連結して前記薬液注入ロッドを構成する連結工程（Ｓ１３）と、
前記薬液注入ロッドにて、前記薬液供給装置から供給された主剤と硬化剤とを混合して送出し、且つ、前記エア供給装置から供給されるエアで前記振動子を冷却しながら前記振動子が発生させた超音波振動を薬液及び地盤に付与しつつ、注入ポイント（ＧＰ）に薬液を注入する注入工程（Ｓ１４）と、
を含む超音波振動薬液注入工法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動薬液注入システム及び超音波振動薬液注入工法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２に開示された通り、超音波振動を用いて地盤に薬液を注入する薬液注入装置及び工法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５０１６９４７号公報
特許第６６０１７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２の従来技術では主に、比較的広い範囲の軟弱地盤への薬液注入を目的として、地上から地中に向かって掘られた既設溝や削孔に注入管を貫入させる工法が想定されている。超音波振動を付与することで、割裂注入の発生が回避され、固化剤の円滑で均質な浸透が実現される。
【０００５】
一方、シールド工法によるトンネル掘削工事では、シールドマシンが到達立坑に貫通した瞬間に土中の地下水が立坑内に流れ込むおそれがある。そのため、周囲の地盤に薬液を注入して地盤強化し、地下水の噴出を防止することが安全対策として求められる。
【０００６】
従来、トンネル上部の地上からボーリングした削孔に薬液を注入する大掛かりな工法が専門業者によって行われていた。しかし、削孔に貫入した注入管を通して広範囲に薬液を浸透させるため、貫通予定部の周囲の狙いポイントに薬液が浸透せず、地下水の噴出を確実に防止できない懸念があった。また、専門業者の手配や施工準備に時間がかかるため、工事日程が延び、コストが高くなるという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、シールド工法によるトンネル掘削工事の到達立坑で地下水の噴出を防止するための、簡便でピンポイントに薬液注入できる超音波振動薬液注入システム及び超音波振動薬液注入工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、シールド工法によるトンネル掘削工事において、到達立坑（９１）への貫通に先立って地下水の噴出を防止する薬液を、超音波振動を利用して貫通予定部（９２）の周囲の地盤に注入する薬液注入システムである。このシステムは、薬液注入ロッド（２０）と、薬液供給装置（５０）と、超音波発振器（６１）と、エア供給装置（６２０）と、を備える。
【０００９】
薬液注入ロッドは、立坑壁（９２）に固定される立坑取り付け金具（３０）、及び、立坑取り付け金具に先端が連結されるロッド本体（４０）を有する。ロッド本体は、主剤と硬化剤とが混合された薬液を送出可能であり、電気信号により超音波振動を発生させる振動子（４７）が内部に設けられている。薬液注入ロッドは、振動子が発生させた超音波振動を薬液及び地盤に付与しつつ、注入ポイント（ＧＰ）に薬液を注入する。
【００１０】
薬液供給装置は、薬液注入ロッドに主剤及び硬化剤をそれぞれ供給する。超音波発振器は、振動子に超音波振動を発生させる電気信号を出力する。エア供給装置は、超音波振動の発生時に振動子を冷却するエアを薬液注入ロッドに供給する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許