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公開番号2025114109
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-05
出願番号2024008573
出願日2024-01-24
発明の名称注入システム及び、トンネル掘削方法
出願人株式会社大林組
代理人弁理士法人プロスペック特許事務所,個人
主分類E21D 9/06 20060101AFI20250729BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】シールドトンネル工事において、添加材を被注入対象に効果的に注入する。
【解決手段】スキンプレート31と、スキンプレート31の掘進方向の前端に設けられたカッターヘッド40と、スキンプレート31内のカッターヘッド40よりも後方に配置された隔壁50とを含むシールド掘進機30に適用され、隔壁50よりも前側及び、又はスキンプレート31の外側の被注入対象に添加材を注入する注入システム10A,10Bであって、微細気泡を含む微細気泡水を生成する生成手段11と、生成手段11により生成された微細気泡水と添加材の原材料とを混錬することにより、微細気泡を含有する微細気泡含有添加材を作液する作液手段13,14と、作液手段13,14により作液された微細気泡含有添加材を被注入対象に注入する注入手段20,25,26,27,28,Pと、を備えた。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
筒状のスキンプレートと、前記スキンプレートの掘進方向の前端に設けられたカッターヘッドと、前記スキンプレート内の前記カッターヘッドよりも後方に前記カッターヘッドと離間して対向配置された隔壁とを含むシールド掘進機に適用され、前記隔壁よりも前側及び、又は前記スキンプレートの外側の被注入対象に添加材を注入する注入システムであって、
微細気泡を含む微細気泡水を生成する生成手段と、
前記生成手段により生成された前記微細気泡水と添加材の原材料とを混錬することにより、微細気泡を含有する微細気泡含有添加材を作液する作液手段と、
前記作液手段により作液された前記微細気泡含有添加材を前記被注入対象に注入する注入手段と、を備える
ことを特徴とする注入システム。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
請求項１に記載の注入システムであって、
前記作液手段は、掘削土砂の流動性を向上させる掘削添加材に使用する原材料を前記微細気泡水と混錬することにより、微細気泡を含有する微細気泡含有掘削添加材を作液し、
前記注入手段は、前記カッターヘッドと前記隔壁との間のチャンバ内に充填される掘削土砂に前記微細気泡含有掘削添加材を注入する
ことを特徴とする注入システム。
【請求項３】
請求項１に記載の注入システムであって、
前記作液手段は、掘削土砂の流動性を向上させる掘削添加材に使用する原材料を前記微細気泡水と混錬することにより、微細気泡を含有する微細気泡含有掘削添加材を作液し、
前記注入手段は、前記カッターヘッドの前方の切羽に前記微細気泡含有掘削添加材を注入する
ことを特徴とする注入システム。
【請求項４】
請求項１に記載の注入システムであって、
前記作液手段は、地山の摩擦を低減させる滑材に使用する原材料を前記微細気泡水と混錬することにより、微細気泡を含有する微細気泡含有滑材を作液し、
前記注入手段は、前記スキンプレートの外側の地山に前記微細気泡含有滑材を注入する
ことを特徴とする注入システム。
【請求項５】
請求項１に記載の注入システムであって、
前記微細気泡は、気泡の直径が１μｍ未満のウルトラファインバブル又は、気泡の直径が１μｍ以上１００μｍ未満のファインバブルである
ことを特徴とする注入システム。
【請求項６】
筒状のスキンプレートと、前記スキンプレートの掘進方向の前端に設けられたカッターヘッドと、前記スキンプレート内の前記カッターヘッドよりも後方に前記カッターヘッドと離間して対向配置された隔壁とを含むシールド掘進機を用いたトンネル掘削方法であって、
微細気泡を含む微細気泡水を生成し、
生成した前記微細気泡水と添加材の原材料とを混錬することにより、微細気泡を含有する微細気泡含有添加材を作液し、
作液した前記微細気泡含有添加材を前記隔壁よりも前側及び、又は前記スキンプレートの外側の被注入対象に注入する
ことを特徴とするトンネル掘削方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、注入システム及び、トンネル掘削方法に関し、特に、シールド掘進機を用いたシールドトンネル工事に好適な技術に関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、シールド掘進機のチャンバ内に充填される掘削土砂に、添加材としてウルトラファインバブル水を注入することにより、掘削土砂の流動性を高めるようにする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－８４４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
土圧式シールド掘進機を用いたシールドトンネル工事においては、チャンバ内に充填される掘削土砂の塑性流動性や止水性を確保するために、チャンバ内の掘削土砂に鉱物系（ベントナイト、粘土等）や高分子系の原材料を使用する掘削添加材を注入する場合がある。チャンバ内の掘削土砂が適切な塑性流動性や止水性を有するには、掘削添加材が掘削土砂の土粒子間の間隙に均一に浸入し、平均的に混合された均質な性状の泥土にすることが望まれる。しかしながら、カッターヘッド等に設けられた撹拌翼による撹拌のみでは、掘削添加材を均質に混合させることが難しく、掘削土砂の性状にばらつきが生じるといった課題がある。
【０００５】
また、シールドトンネル工事において、掘削する地山の土質性状が粘性土等の場合には、カッターヘッドに掘削土砂が付着することにより、掘削効率の低下を招く要因となる。このため、チャンバ内の掘削土砂の塑性流動性確保と、カッターヘッドの土砂付着抑制とを両立するには、掘削添加材に加え、切羽に分散材や浸透材等といった付着防止材をさらに注入する必要があり、労力や施工コストの増加を招くといった課題がある。
【０００６】
また、シールドトンネル工事においては、シールド掘進機の掘進時にスキンプレート（外殻）と地山との摩擦により発生する振動等を抑制するために、スキンプレート外側の地山に摩擦抵抗を低減する滑材を注入する場合がある。このような滑材には、鉱物系（ベントナイト、粘土等）や高分子系の原材料が用いられる。しかしながら、滑材は、地山への浸透性が低いため、地山に対する滑材の注入範囲が部分的となり、摩擦低減効果を十分に得られないといった課題がある。
【０００７】
本開示の技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、シールドトンネル工事において、添加材を被注入対象に効果的に注入することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の注入システムは、
筒状のスキンプレート（３１）と、前記スキンプレート（３１）の掘進方向の前端に設けられたカッターヘッド（４０）と、前記スキンプレート（３１）内の前記カッターヘッド（４０）よりも後方に前記カッターヘッド（４０）と離間して対向配置された隔壁（５０）とを含むシールド掘進機（３０）に適用され、前記隔壁（５０）よりも前側及び、又は前記スキンプレート（３１）の外側の被注入対象に添加材を注入する注入システム（１０Ａ，１０Ｂ）であって、
微細気泡を含む微細気泡水を生成する生成手段（１１）と、
前記生成手段（１１）により生成された前記微細気泡水と添加材の原材料とを混錬することにより、微細気泡を含有する微細気泡含有添加材を作液する作液手段（１３，１４）と、
前記作液手段（１３，１４）により作液された前記微細気泡含有添加材を前記被注入対象に注入する注入手段（２０，２５，２６，２７，２８，Ｐ）と、を備える
ことを特徴とする。
【０００９】
本開示の他の態様の注入システムにおいて、
前記作液手段（１３）は、掘削土砂の流動性を向上させる掘削添加材に使用する原材料を前記微細気泡水と混錬することにより、微細気泡を含有する微細気泡含有掘削添加材を作液し、
前記注入手段（２０，２５，Ｐ）は、前記カッターヘッド（４０）と前記隔壁（５０）との間のチャンバ（５５）内に充填される掘削土砂に前記微細気泡含有掘削添加材を注入する
ことを特徴とする。
【００１０】
本開示の他の態様の注入システムにおいて、
前記作液手段（１３）は、掘削土砂の流動性を向上させる掘削添加材に使用する原材料を前記微細気泡水と混錬することにより、微細気泡を含有する微細気泡含有掘削添加材を作液し、
前記注入手段（２０，２６，２７，Ｐ）は、前記カッターヘッド（４０）の前方の切羽に前記微細気泡含有掘削添加材を注入する
ことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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