加 台場ずい道の施工について

U.D.C.624.191.2:624.193

台場 ずい道の施工 につ いて

‑ 大断面泥水 シール ド

il,q松姓 設技槻 V()IJ.2

瀬 尾 負 甚 *

加 藤

重 臣 **

小 西

守 ** *

水 口

字 市 ****

要 約

当工事は, 日本鉄道建 設公団東京支社発注の, 14ミ京外

環:

購 求の‑環 を形成す る^京

葉

線健 設計酵jの う ち,fi場 ずい遣工 区の￠7.5m単線併列式 トンネル1,44()mを泥 水加圧式 シー ル ド工 法 で施工 Lた もの であ り, その実緋 をこの報告書に まとめ た｡

目 次

§

1.工事概要

§

2.

掘

進

§3. 覆 工

§ 4

.裏込 注 入

§

5.泥水処理

§

6.む す ぴ

写 真‑ 1 一 次 覆工 完 了後 の 台場 ず い遭 坑 内

*関束支店江東有t鞘 出)所長

**関東支店江

東

有EIFj(也 )紬 iTT長

***関 束支店ilI束有明(出)工事 係長

****開架支店江 東有瑚 出 )工事 係

§ 1 .工事概要

1‑ 1 工事概要

工事件 名 :京 葉 線 台場 ず い遺 し13号 地 付 近 ) その 1工事 工 期 :

自

昭和51年31=331日

至 昭和55年1月31日 主要数 嵐 :据 さ く

泥水処理 設

備

仮 設 セ グ メ ン ト製 作 運 搬 叫乙内

66,700m 1式 439R 976R 172R 覆工 (セ グ メ ン ト) 1,433m 裏込 注入嵐 7,000111

薬液注 入工 775m

セ グ メ ン ト間

伸縮

継手^工 86リン グ

二 次 覆工 1.440m

1‑2

路 線

本工 区 の 路 線 は, 13号 地 そ の1埋 立 地 の 西側護 岸 付 近 に 隣 接 沈 埋 工 区 に よ って施 工 され た ケー ソ ン立 坑 を発進 立 坑 と して , は じめ の500mHijは

沖

桔 シ ル ト層 をす す み そ の先 は 洪 校 シル ト砂 お よび砂 機 の 互 層 を掘 進 して , 東

側護

岸 付 近 の 到 達 立 坑 に 到 る トン ネ ル で あ るo

路 線 の 地 上 状 況 は , 全 長 に わ た って埋 立 地 内 で あ り, 路 線 は 公 園予 定 地 か ら東 京 湾 岸 道 路開渠部斜横断 を経 て 国造 357号線 と並 行 した さ ら地 OTFをは しる｡ 土 被 りは 発進 地 点 で18m, 到 達 付 近 で11rnで あ るO (図‑ 1)

105

西松建 設枝雑 VOL.2

図‑ 1 台場 ず い遺路線 図

缶鷺丈

r‑‑ll‑礼‑槻 L‑:‑AZ諾 三‑‑一一 7岬滞 177≡

ゝGp̲,I ー2k9ー ー3k303m

発 議70仰7C 工区追及 l,433m

N鳩 Nfゑ繁烹濁郎異状適きる N1通 Nfゑ

‑̲

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ヰ 占 土 層 , ■ ■ 0 ○ . . I ■ ̲ = . ' : : : : . t . ? . . I . . J . ユ ‥ . I . I : . . . i ; . ○ . . . . . 0 . . . ,

30

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図

‑2

台場 ず い遺地質縦断Egl

1‑ 3 地 質概要 (

図‑2

地質縦 断図参照 )

13号 その 1埋立地 は荒 川 と隅 日封Ilの両 河 に用 近 に形成 された三角洲上 に昭和38年 か ら43年 頃にかけて埋立 て ら れた造成地 であ るO厚 さ6‑ 8mの埋立土の下 には, 河 口特有の沖積 層が あ り,更 にその下万 に洪積層の段 丘か 存在す る｡

本工事 区間の

洪

積層段 丘 は羽 田 トンネル(森 ヶ崎工 区)*1 と同様 に大 きな うね りが 見 られ る｡即 ち,層表面 は発進 部 ではT.P: 40m付近 の

深

度 であ るが間 もな く,T.P.‑30

m付近 とな り, 更に発進後500m付近か らは, その洪 積 砂硬層の上 に洪積粘性土,砂 及び砂襟が互層 に堆積 して, T.P: 10m付近 にな ってい る｡

従 って, トンネル中心高 さはT.P.‑18.6mであ るの で トンネル断面の地 質は, は じめの500m間はN値 が殆 ん ど0の沖積層 であ i), それか ら先 はN値が10程度 を示す 洪積粘性 土 と砂 及び砂 襟の互 層であ る｡

トンネル断面 よ り上部 は大半 が前記のii掩 i‑シル ト層 で

あ るが,到達坑付近300m間は3m厚 の沖積砂 層 でおお われ ている｡

if博 を層の土質 は, 軟弱 な粘性土 が主体 で,砂 の含有率 は10%以下 であ る｡

自然含水比は, 液性 限 界 をこえ鋭敏 比か10もあ i)この 粘性 土 は施工 時の錬 り返 しに よって,魅端 に強度が低下 す る と考 え られ る｡

*

¹京紫線羽出ずい道 (森 ヶ崎工区) S.45.2‑S46.4泥水式シ‑ル ドにて施工

1‑ 4 シール ド掘進機 (図 ‑

3

,写真

‑2

参照) シー ル ド掘進機 は羽 田 トンネル型の もの を改良 して設 計 したO さらに掘進 中止時に切 羽 よ りの土砂 の呼 び込み の ない よ うに ス リッ トの閉塞板 を設け, 防護工 (図 ‑7) 内の掘進 の際に左右の ク リア ランス を測定す る地山探 針 棒 を設備 した｡

名 称 fL. 辛̲没 10.5T‑m

施 lL] 逆 境

(押付×摘上)

鴇 Z([Ⅰ 川 渦 約 枚

:か=fンプ

汁 陣 m

パ ワ ーユ ニ ノト凝 れ 槻

スリッ ト開閉装ZE関係

カッタ施国関係

Y.

称 け

け

カ ノ ウ ト Jt, I/ 187T‑m 2枚)T一m

1.2r.pJ7ー

0.75rp.∩ カ/タ矧 nl I,G 釣 級

糾 .ポンプ :主認 諾×‑ 2VS

名

称

^{JI: チ.莱}

ト ル

ク

[) 帖 n

花 物 機 rIH ボン1

B‑ら A 矢 視

カッタスライ ド､ コピーカッタ施回反力関係

1ItIt:‑ウノタ:‑ウノタ I,I,ttEE的的 牧牧

静圧軸受 シール給油関係

Y, 称 叶 け

l(Jllfir償)

3iJllfT(.締ー

屯 職 級0.i4内k× ･締) 2kCgr/opくdX‑2

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⁾

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図‑3

泥水式 シ‑ル ド掘進機図

r望･.･･!JL.,FIH.,'･ii.I.I(二..･]

西松埋 .%L技報 VOL.2

写轟

‑2

シー ル ド掘 進機￠7,690mm

§ 2. 掘 進

2

‑

1 初 期 掘進

N値0の軟 弱 な地 質 の ため と水圧 が1.6kg/cm=の ため に 補助 工 法 として薬 液 注 入(L,W )と立坑圧 気 を併 用 して 発進 ロの板 壁 をこわす よ うに計画 し, 羽 田 トンネル と同 様 に次 の要 領 で発進 した｡

･iH=1,L:fJf.I.相.i̲I:至̲∴∴ L‑̲‑̲:･.lL 中央部以汚各0.9kg/cm}に(70荘

エ ン トラ ンスパ ノキ ン取付 け,

頴 切梁をかノタ ーフ ェ‑ス に'妄

i去

④ 仮聖 二わ し､火山小襟 置 き換 え､

圧気1.2kg/cm2に戻す (写其‑ 3)

③長切 梁微意､シール ド前進 して 朱豆切梁で1,i空 を支亨寺

板 壁撤 去 後 は1.2kg/cmごの圧 気効 果 と塀 発 火山小磯 に よ って切 羽 の崩壊 を防止 し, ただ ちに掘進 態勢 に 入 った｡

計画 では, 泥水圧 力 を1.8kg/cmご(自然水圧+0.21唱/cm･,) に あげ て発進 す る予定 であ ったが, 薬 注 お よび圧 気 に よ って相対 地 山間隙水圧 が低 減 して い る事 ,初期 の段 階 で は切 羽 水圧 の管理 が 困難 な こ と及び主 目的が唄 充砂 を排

出す るこ とであ る点 を考 慮 して, ほ とん ど相対 泥 水圧 を 上 げ る事 な く1.5kg/cI汁の泥水圧 で掘 進 を開始 したO

当初 の使用 ジャ ッキ推 力は全推力5,200tの うち520t 程 度 であ ったが, シ‑ ル ド機 が地 山にIli入 してか らは切 羽 水圧 も1.8kg/cmY(自然 水圧+0.2kg/cm)に上 げ で 切羽 の安 定 を保 ちなが ら

掘

進 したの で推 力 も1,600t程 度 に な った｡.

初期掘進段 階 では圧 気 と作業 員の不慣 れ の ため に

1‑

2氏/日の進行 であ ったか,徐 々に進 行 もあが って55m (60R)区間の初期掘 進 を約50引苗3で完 了 した0

2‑ 2 本 掘 進

初期掘 進55m完 了時 点 で圧 気 設備 の撤 去 お よび立坑 内 の 発進 用 仮親 セ グメン トの上 半部撤 去等 の諸 設備段 取 替 を行 って昭利52年10月10日に本掘 進 を開始 した｡ (図 ‑ 4)

約 1年 にお よぶ掘進 期 間 中, 種 々の問題 に遭遇 したか 発進側 か ら次 の4区間 に大別 して それ ぞれ につ いて記述 す る｡

1)沖積 粘 土層 区 間 (発進立坑 よ り約430m間 )

2

)沖積粘 土層,洪

積

粘 土 層 及び洪積砂 機層 の互 層 区

間 (首都高速 湾岸道路下 の斜横断約370m間 )

図

‑4 泥

水 式 シ‑ ル ド設備 全体図

⊂)･()

一lLjfIr･JJE.,ごJJ.I.･iL.･Jlこ.I.I

鞠松埋 設技報 voL.2

3

)沖積粘土層,洪碩砂硬層の互層区間 (国道

3 5 7

号 線 と平行す る約

2 0 0m

間)

4)洪積砂層区間 (到達立坑 よ り約400m)

(1) 沖積粘土層区間 (液性 限界

1 0 6

,含水比

1 0 7. 6 %)

液性 限界を越 えた含水量の粘性土内の掘進 につ い ては次の点が問題 であった｡

イ)液性 限界を越 えた粘性土の浮力に よるセ グメン トの浮 き上i)

ロ)沈下調節用の伸縮継手工 の ゴムに起因す る蛇行 修正の国難

‑ )泥水庄 及び裏込注入圧に よるセ グメン トの浮上 ニ)粘土中の予期 しなか った泥岩塊の処置

イ),‑ )につ いてはセグメン トがシール ド機 テ‑

ル離脱後

1‑ 2

日で

1 0c m

以上 も浮上 したこ ともあっ たか,裏込注入硬化後浮上 も落 ちつ いたo (図

‑5

, 図‑

6)

ニ )につ いては, カ ッター ドラム内に長径

3 0 c m

程 の泥岩塊 をとり込んで径

8

〟の排泥管 口を閉塞す る

トラブルが発生 した｡対策 として,排泥管 口に刃状 の突起物 を洛接 して岩塊 を破砕す るよう図 った リ, アジ テー ターの羽根 を

1 0 c m

伸 して管 口付近の塊 をは ね飛ばす構造 として対処 した｡

ロ)につ いては蛇行修正時にセ グメン トの片側 を 推 して も伸縮 ゴムがセ グメン ト間に挿 入 してあ るた め,所要の反力,変位が得 られず蛇行修正,方向変 更に困難が あった｡

地上 (公園予定地 )への沈下の影響 は, シ‑ル ド 機通過前方

2 5‑3 5m

よ り最初

5m m

程度 の隆起が表れ

シール ド機通過 直前

1 0‑ 5m

か ら沈下現象が発生 し て, シ‑ル ド機通過後 1週 間で最大

3 0‑7 0m m

の沈下

量に透 した｡

泥水処理に関 しては2次分級の脱水時間が長 くな り, ケ‑ キの含水比 も高 くなった｡ この区間では こ の処理能 力に よって掘進の進行数か左右 されたo (2) 首都高速湾岸線道路下の斜横断区間

沖積 層区間掘進の次に巾

1 0 0m

の高速道路の下 を 半径

8 0 0R

の カーブで斜めに約

3 7 0m

横断 した｡

図

‑5

セ グメン トの浮上 りの説明図

鳥 T

‑.&蔽 【 ＼‑ゝ + ‑ 守 N妄̲,:?7̲D9̲::,2,N 9∫,28,弓

I 千I .9,!l.7

千 丁[ /議8/27D,i,: N ノ6又^{iTwdl?Jvl:三D毒 犠}よ 遵 ^{!‑T D9‑f2‑ 9'‑/22Dセグ鳥}奉 ‑ ^{‑亘みこて仰}三誓 N^こ芸 tol'王C7D

∴ 8/Ji ,25+ i

図

16

海水圧 お よび裏込注入圧 に よるセ グメン トの浮上 り

fI拙さ,Wl泣托槻 VOL 2

平 面 図

･ ■‑:∴‡:

J;卜｢･:=･:

道路構造物アンダーピンニング部断面包

■■ ‑ ‑ 一

1,000 1′

〇 〇 〇

三.OC,0

図

‑7

首都高速 湾岸道路斜横 断部 この区 間は,本路線 中で敏 も問題 としていた個所

で, シ‑ ル ド掘進 に よる湾岸道路の沈下が懸 念 され たため,道路工事 を先行す る時点 で道路構造物 の下 にア ンダー ピンニ ン グが施工 され た｡ (図 ‑ 7)

バ ックサ イ トが で きない立坑 か ら約500m先 の地 点 で シー ル ドとア ンダ‑ ピンニ ン

グ

杭 間の左右の ク

リア ラ ンスが それ ぞれ400‑650mmしか な く, しか も, スラブ よ りシー ル ド天端 まで約

5m

とい う狭 い防護 工 の 中に シー ル ド機 を進 入 させ た後,細心 の注意 を は らって掘進管理 及び泥水管理 を行 いなが ら,無事 通過 し得 た｡

特 にア ンダ‑ どこ ン グ部進 入 口までの測量は,観 測孔 を設け ないで, ジャイロ コンパ ス等 を使用す る こ とに よ り殆 ん ど真芯に突 入す るこ とが で きた｡進 入 した後 は, シー ル ド機側部 に装備 した油圧探針棒 に よる左右 の ク リア ランスの確 認, 及び地 山の緩み の状 況 を把握 しなか ら懐重 に掘進 した｡

カ‑ ブ掘進 時には, シー ル ドの カーブ内側 の緩 み が懸念 されたが側部緩みの油

圧

測定結果か ら判 断 し

て, カー ブ内側で10cm程度の わずか な緩みが感 じと れ る程度 で, カー ブの外側 はほ とん ど緩 ませ ていな い と思 われた｡ また,天端 につ いては, シール ド機 通過 後, セ グメン トグラウ トホールか らボ‑ リン グ マ シンに よって, スラブ下 まで緩み調査 を行 ったか ほ とん ど緩み はみ られ なか った｡削孔跡埋め にはセ メン ト ･ミル クを注 入 した｡

(3) i【博 を層の落 ち込んだ区間 (沖積粘 土層 と砂 襟層の 互層 )

この頃か ら,掘 削土の中に しば しば4,15cm程度 の 玉石等が混 じる様 にな U

,P

2あ るいは

PS

ポンプの 起動 障害や 閉塞の原因 とな った｡ そ こで排 泥管 にバ イパ ス回路 に よる除磯装 置 を取付 け, 多い時は1リ ング掘 削 中に数 回の排磯 を行 いなが ら掘 進 した｡また,

掘

進 を止め てい る間に砂 が沈降 して,時祈 り, ア ジ テー ター 周辺 を埋め ア ジテ‑ ターの起動 に支障 をき た したO この現 象は調 整相, シ ックナ‑槽 につ いて も同様 で, シ ックナ一機集泥 レ‑ キ等 に オーバ‑ ロ

‑ ドかかか l)トラブルの原因 とな ったo

lll

西松姓 設技報voL.2

送泥水の粘性の低下 は,水圧室 内の濃度 をア ンバ ランスにす るので切羽の保持 に影響 した もの と思 わ れ るO

発進 口よ り約1,020mの12K890m地点で沖積層が 落 ち込んで,一部の地盤状況の患 い箇所 では液性 限 界を越えた押掛 占土層の切羽 を泥水 で支 えきれず, 相当 多量の土砂 を一時にバル ク‑ ッ ド内に呼 び込ん で,

掘

進 を一時中止す るとい う トラブルが発生 したO これ らの対策のため

,LW

注入に よる補 強,埋設管 防護

,

泥水庄

制

御用の安 全弁 の取付け,泥水比重及 び粘性 を改良 (マ ドコン及び粉末粘土 )す る等の対 策に よって再開す ることが で きた｡

(4)到達坑 までの砂層が主体 の区間400m

砂層掘削に対処 して,送泥水混合糟 で市販粘土等 を混入 して,泥水の粘性 の高化 を計 った (ファンネ ル粘土計26秒500/500cc)が,泥水循環及び処理の過 程 で,砂質分が分級 され難 く,泥水の品質が低下す る とい う現象が発生 した｡そのため, これ までの ロ

ー タ リー クラシファイヤーに加 えて急 きょサ ン ドコ レクタ‑ を増設 して砂分の分級能 力の増大化 を行 っ たO以後,砂分に よるシール ド掘進 システムの トラ ブルはほ とん どな くなった｡

到達立坑 は,隣接工 区に よってニ ューマチ ックケ ー ソンで施工 されたが, シール ド掘進 に間に合わず, 50m手前 で40日間掘進 を LLめて待機す るこ とになっ

た｡

到達立坑の圧気施工 を考慮 し, また長期間停 止の 場合の砂層の切羽崩壊 防止のため,泥水の代 りにベ

ン トナ イ ト溶液 で置換 して万全 を期 した｡

置換の方法は,地上裏込注入プラン トでベ ン トナ イ ト溶液 を混合, ス ク リュー ク リー トで切 羽 まで運 搬 し, モル タル送入ボン7QM G‑30で下方の4イン チ予備排水 口よ り注入 し,切 羽水圧 を,1.1kg/cnー

1.3kg/cmzに保 持 しなが ら,排泥管の安全弁か ら在入 泥水 をオーバー フロー させ,均一 なベ ン トナ イ ト溶 液が でて くる迄注入 を続け,完全に泥水 とベ ン トナ

R

1 6 0 0

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同 5 描 [

項TF､q 52/8

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平 均 月間掘進出来高 16 f41

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1 日 い9 82 6 日2 2 日 量2 2

日

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2 0 日 盲2 6 E

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ー

5 2 5

.97

図

‑8

シール ド掘進実績

西松健設技報 V()L 2

mm 崇 駕 篭 § 声 崇 喜 真 読 喜 義

i 喜 ∫‑ヘ‑ノへ､JFi≡≡;≡ 1 r

図

‑9

蛇行実測 図

イ ト溶液 を置 き換 えた｡

ベ ン トナ イ ト溶液の配合 は次の通 りで行 った｡

1バ ッ チ (0,6m')当 り 水･･･‑‑‑･･.‑‑‑‑480R ベ ン トナ イ ト‑･･75kg プ ラス タ‑‑･‑‑ 3kg C.M,C‑‑‑‑‑･10.45kg

‑ イゲル‑^‑ ‑‑･･0.60kg 写真‑4 到達 した シ‑ル ド機

掘進 中止期 間は シ‑ ル ド機頭上 の地表面 を

毎日測

る事が で きたO尚, 月別 の掘 進実績 (図‑8)シ‑

走 したが大 きな沈下 もな く,無事再掘進 して到達 す ル ド機蛇行表 (図 ‑9)を添付す る｡

埋立原野 】 道 路 部 】 埋立原 野

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OR 200R 400R 600R 800R i,∞op 1′2∞ R 1.400R 1,187R

図‑10 掘 削管理 図

113

Llh松雄 ,没技織 V()lJ 2

2‑ 3 掘 進 管理 (図‑10)

処理 設備内 に 中央 管 理 室 を設け, 泥 水循 環 及 び処 理 の 運 転 管理 ,切羽 泥 水圧 力 の監視 と制 御 ,排 出土 砂 の計 測 等 の 他, シ‑ ル ド梅 の諸 値 (ジ ャ ッキ ス トロー ク, ジ ャ ッキ圧 九 か t/タ一 回転 等 ) も検 出表 示 して 的確 な総 合 管 理 の

中

枢 部 と したO (写 真‑ 5, 図‑10)

写 実‑ 5 中央 管理 室 内部

§ 3 .覆 工

セ グ メン トは鋼 とコン ク リ‑ トの合 成 セ グ メ ン トで地 質 条件 等 に よ

t 川

!･乙 ･丙 の

3

種 類 を用 い たO セ グ メ ン トの 形状 寸 法 は 甲乙丙 と もrtJ900mmX外径￠7,500mmX厚 さ300mmで それ ぞれ の仕 様 は表‑ 1の とお りで あ る｡

表‑ 1 セ グメ ン ト仕 様

甲 乙 丙

スキンプレー ト 3,2nutt 2.3mm 3.2mm 主筋 D22 D19 11'22 リング間継手プレー ト 14nlm 14mm 22mm セグメント間継手1レ‑ト 25mm 19mm 25m

リング間継手ボル ト M30×85(10T)M30×85(4T)M33X188(10T) セ グメン ト間継手ボル トM30×105(lo†)M30x90(10T)M30X105(10T)

甲セ グ メ ン トは沖積 層用 で構 造 は 図‑11に示 す とお り で あ るo

乙 セ グメン トは洪登り商用 で構 造 は ほ ぼ 甲 セ グ メ ン トと 同 じで ス キ ンプ レ‑ ト厚 , 主 筋径 な どが 小 さ くな って い る｡ また, 乙 セ グメ ン トの特 徴 と して リン グ間継 手 面 の 形状 を図‑12に示 す とお りと したO す な わ ち泥 水工 法 の 場 合 , セ グメ ン ト端 部 の圧 壊 に よ り, イ ) コン ク リー ト 破 片 に よ るテ‑ ル シー ルの損 傷, ロ) クラ ッ ク発生 に と もな う漏 水等 が 懸 念 され るため, リン グ間継 手 面 の シー ル溝 か ら外縁 まで を1mm凹 ます 形状 とす る こ とに よ り

a) ジ ャ ッキ スプ レ ッダ‑ が セ グ メ ン ト外縁 に 当 らな くな り外

縁

端部 の圧壊 を

防

止 で きる0

b)コ ン ク リー ト面不 整 が あ って も, 外縁 に慮 外 の 応 力 を発生 させ な い

C) シー ル機 が推 力 に よ り変 形 して シー ル溝 か らはみ だ して も継 手 面 に 隙 間 を発生 させ な い

こ とを図 ったO

丙 セ グ メ ン トは

沖積

層 用 で 甲セ グメ ン トとほぼ 同 じ構 追,強度 を もつ もの で あ るが, 後述 す る伸 縮 継 手 部 に用 い るため , リン グ間 継 手 の 形状 が若 干 興 る｡

3‑ 2 セ グメ ン ト組 み立 て

セ グ メ ン ト製作 工 場 か ら運搬 され たセ グ メン トは 発進 基地 の セ グメ ン ト置場 (写 真

‑6

) に ス ト ングされ る｡

こ こで シ‑ ル 村 を貼付 され た セ グメ ン トは5.Ot吊 りP閏l･j̲ タ レ‑ ンに よ って2枚 ず っ たて坑 下 の運搬 台車 上 に お ろ され, バ ッテ リー 機 関 車 に て切 羽 迄1リン グ分3台 の 台 車 で運 搬 され る

｡

掘 進 終 了 の都 度 , 後 続 台車 に設臓 され た ホ イ ス トクレー ンに よ りシ‑ ル ドテ‑ ル 内迄 小 運搬 し, エ レ クタ‑ で下 方 よ り順 次 組 み 立 て て い く｡ シー ル ド機 は切 羽 前 面 か らほ う大 な泥 水 圧 力 を受 け て い るの で, シ

‑ ル ドジ ャ ッキ を組 み 込 む ピ‑ ス分 だ け (4本 )縮 め , その他 (22本 )は 張 った ま まに して組 み 立 て た｡ セ グメ ン ト締 結 ボル トは ラチ ェ ッ トレ ンチ に よ U,約2.5‑3t/cm⁼ の 力 で締 結 し, 後 続 台車 通 過 後 (約60‑70リン グ), トル

クレ ンチでUs‑4000kg/cnlごとな る まで再 締 付 け を行 ったO

写 実

‑6

セ グ メン トス ト ソクヤ ー ド

3‑3

伸 縮 継 手 工

当ず い道 が施 工 され た13号 地 その1埋 立 地 は, 地 盤 の 沈下 が不 充 分 で, 特 に 発進 たて坑 か ら500m迄 の 間 は非 常 に軟 弱 な沖碩 シル トで あ り,現 在 著 しい地 盤 沈 下 が進 行 中 で あ るO その 沈下 量 は地 表 で16cm/辛 ,トンネル下 端 で7cm/年 に 及 び;約90年 後 の予 想 沈下 量 は, 敢 大約1m

lOcmの 計算 値 とな って い る(図‑13)O その ため 従 来 の 剛 結 合 トンネル で は地 盤 の 沈下 に追 従 で きず , 覆工 が 破 壊 す る と考 え られ るO そ こ で, 当 トンネル では ゴム ガ ス

LaDOl9CO｣

;ii:‑̲主事

亘杢

LJl

, ̲ i l ‑ T i 葦 亘

図

‑1 1

セ グメン ト図 (甲セ グメン十)

藩襟〃籍鮮宗資voL.2

リング間組手詳細図

JRクラメノト又は同等品以上

コーキング詳細

図

セグメン ト間継手喜草紙図

西松姓設綾織 voL.2

原 設 計 改 良

図‑72 セ グメン ト継 手部 の改 良

1ik700 11k800 11k900 12kOOO 121く100 12k200

図‑13 沈下 予 想 曲線 図

ケ ッ トをセ グメン トの リン グ間 に 入れ て, 地 盤 沈下 に対 して その伸 縮性 で対 応 させ るフ レキ シブル な構 造 とされ たo ゴム ガス ケ ッ トは将 来 の地 盤 沈下 に対 応 させ るため に表

‑2

の規格値 を満 足す る よ う, ネオ プ レンゴム と天 然 ゴム を表

‑3

の配合 でブ レン ドした もの を用 いた｡

ピー ス長 に切 削加工 され た ガ スケ ッ トは,地 上 に お い て予 じめ接着 剤 でセ グメン トに 貼 りつ け る(写真 ‑ 7)｡

組 立 は一般 セ グメン トと同 じ要 領で順 次行 ない, シー ル ドジャ ッキの推 力 で60mmの ガ スケ ッ トを30mmに圧縮 して リン グ間 の ボル トを締 結 す る(図‑14)｡ 掘 進 及 び覆工 か 完 了 した後, リン グ間 ボル トのナ ッ トを24mmもど し (図 表

‑2

規 格値

J I S

K6301準拠

(イ) 圧縮永久ひずみ 10%以内 (ロ) 応 力 緩 和 90年外挿値が50%以内 再 引 張 り 強 さ 100kg/CmZ以上

巨

) 伸 長 率 400%以上

梱 確 度 500±5

ぐう 引 裂 強 さ 20kg/cm以上 旧 浸 水 テ ス ト 70℃×90days±10重量%

研 100℃120時間老化 した場合で もH ､目 の条件 を

秦‑ 3 ゴム ガスケ ッ ト配合 表

種 別 品 名 重義(%)

ゴ ム 材 料 ネオプレン(ポ リクロロプレンゴム) 50

天然 ゴム 10

補 強 充 て ん剤 カーボンブラック 20

調 整

剤

有機酸及び石油留分 10

耐1妄縮用添加剤

Y‑J

116154 5

加 硫 剤 イオウ､チウラム顛 3

写真

‑ 7

セ グメン トに貼付 け られ た伸 縮 ゴム

1 30ト‑

図‑14 掘 削 直後 の伸縮継手 ゴムの組 立 図

1 1 し 2 碩3 .

^{準 26}

日 ∴

図‑15 ‡鋸盤覆工 完 了後の伸 縮 継手 ゴム解放 図

‑75)地盤 沈下 に よ る覆工 の変 状 に対 応 して ゴムが54mm 迄復 元 で きる様 にす る｡伸 縮 継手 ゴム ガスケ ッ トは セ グ

メン トと同 じ7分割 と したが継 手 の位 置 はセ グメン ト端

西松 建 設枝報 VOL.2

カムカスケット形状堅

伸 縮 ゴム貼 付 現

図‑1 6

伸縮 継手 ゴム ガ スケ ッ ト か らず らして,図

‑1 6

の形状寸法 とした｡

3‑ 4 土庄 及 び応 力測定

当 トンネルにお いて,初 め て導 入 され た伸縮継手 ゴム ガスケ ッ トを使用 したセ グメン トの挙動 を測定す るため に土庄,鉄 筋応 力,スキンプレ‑ ト表面歪,伸縮継手の伸 縮,せ ん断変位 及び トンネル縦 断変位 の測定 を行 った｡

計器の選定 にあた ってほ,下記 の条件 を満 足す る もの と した｡

(1) 堅牢 であ るこ とO (2)測定精度が高 い こ と｡

(3) 長期 的 な安 定性 を もっ こ と｡

(4)測定値 の信頼性 が高 い こ と｡

(5) トンネル内に設置可能 な計器 であ るこ とo 以上 の 条件 に よ り表‑4に示 す様 な計器 を選定 した｡

測定 は, セ グメン ト組立 て直後 よ り始め

, 2

週間 目迄 は毎 日1臥 2ヶ月 目迄 は3日に 1臥 その後は 月に1 回行 ってい るo

土庄 分布 は,下方 は現在の値 が貴大 であ るが,上 方は テー ル練脱後 (裏込 注入時 )が貴大値 を示 してい るO ま た,土庄 は現在 ほぼ落 ちつ いた状態 であ るが,今後併列

す る トンネルの掘 削に よ りか な りの影響 が でて くる と思 われ る｡

トンネルの縦 断変位 は 1度 テ‑ル脱出時 に浮 き上 りを 見 た ものの, その後沈下 し,立坑 よ り50m地 点で40mm, 100m地点 で70mm,200m地点 で90mm, 300m地点 で30mm, 400m地点 で 0とな ってお り,現 在 も尚,沈下 中であ るO

また, それに伴 って伸縮継手 も変化 してい るが ボル ト 解放 が まだな され ていないの で大 きな変化 はみ られ ない｡

測定 は現 在 も行 ってお り,今 後,併列 トンネルの通過 追 (それ以後は未定 )は行 う予定 であ るO今 回は現在 迄 の結果 (図 ‑17)を示す だけ とし,測定 完 了後,機会が あ れば それ につ いて報告 したい｡

表

‑4

計器仕様

型 式 測定範囲 測定精度 掛tは 度範問 計器麗 鉄 筋応力ま カ‑ ル ソ ンCR‑22 ±2′r.? ,000kg/cm‑13.3転/n!‑30℃一十70℃ 900m汀ー 表面ひずみii カ‑ ルCF‑1ソ ンOやS±1l ,000×1666.7×10"6‑30℃‑+70℃ 100mm せん断変位[;PD‑20L ±10mm 0.05mmr肌 ‑十肌 500mn1 伸 縮変位孟PD‑60F ±30汀tm 0.15mm‑30℃‑+70℃ 500mm

§ 4

.

裏込注入

4‑ 1 配合計画

当 トンネルの地 質 では,裏込 注 入対 象部分の

間

隊 は常 に地下水叉は泥水が充満 してい る｡ その間隔 を速 かに唄

土 圧 分 布 回 スキ ンプ レ‑ 卜応 力分 布図 鉄 筋応 力分布図

馴 ｣15,卜詔) 653,0

∴̀こ' .Ll ./.I

‑‑･.∴‑長

図‑17 土庄 ･応力測定結果

117

西松健 設技織 VOL.2

充 し, そ して切 羽‑ の廻 り込み を防止す るために,注 入 材は硬化の早 い配合の もの を選定 したO示方配合に従 っ てセ メン トモル タル と珪 酸 ソー ダの2液混合 とし, ゲル タイム60秒前後, 1週圧縮強度10kg/cm‑'以上 となる様 に 計画 したO気乱 液温の変化に よるゲル タイムの調嬰は, 夏配合 と冬配合の2種類 の配合 を使 うこ とで解決 した｡

(表‑ 5)

表‑5 裏込注入配合表

夏配合 (珪 酸ソー

ダS1

号 ) mz当i)

A 液 B 液

高炉セメントフライ.アッシュ 砂 水 珪(S 1号 )酸ソー ダ 衣

冬配合 (珪酸ソーダ3号 ) m{当り

A 波 B 液

高炉セメントフライ.アッシュ 砂 水 珪酸 ソー(3号)ダ 求 280 kg 120 kg 650kgl280ぐ ･80 gい 40g

4‑ 2 注 入

注 入は シール ド推進 と同時にテール端 を脱けたセ グメ ン トの グラウ トホ‑ルか らセ グメン トに偏圧 をかけ ない 樵,上下左右方向均等に注入 した｡注入圧力はセ グメン ト背面に作用す る地下水圧 及び泥水庄以上 で,且つセ グ メン トにかか る設計荷重以下 とい うこ とで注入 口の圧 力 計の読みで3kg/cm:以下 としたO坑 内注入プラン トには積 算流量計 を設置 しB液 (珪 酸 ソー ダ)の流量 を自動記録 させ て全体 の注入量 を管理 したO(

図‑1 8)

1リング当 り の計算

間

隙壷Vlは

V1‑3.14×(3.8452‑3.752)×0.9‑2.040m

ソR

で,地 山の緩みに対す る割増率 を24.5%とす る と,計算 注入量 Vは,

V‑2.040×1.245‑2.54mソR

となる｡ これに対 して注入実績は,平均4.48m

ソR

であ り, 間隊量に対 して約220%,計算注入量に対 して約180

写真‑ 8 裏込注入作業

0 l l 50 62/0min

10 20 i0+ 40 3

注^圧 力 注̲^盈

2 .

5■‑3.Okg/∽ 27.52/分×14分×1/

0 . 3

2≒1,2032

I

^3k0g/cEn'

25

0

0/5

1 . 5 8

5R,C

10

5

^{注入 10}

15 20

竺3%ikg,‑

7

注入盈

2.5 27.0り 分×12分×1/0.‑32≒1′0132

/51.585R,A‑

図

‑1 8

裏込注入量､圧 の 自動 記録例

秦‑ 6裏込注入,圧縮強度試験結果

採取年 月 配合 液温 (β)モルタル温度 ゲルタイム 庄射 重度♂7 52.10 夏 20℃ 23℃ 59'■ 27.0kg/cm: 52.12 冬 15℃ ュo℃ 58p 59.9kg/(:川三

53.2 冬 14℃ 13℃ 47〝 46.9kg/cm: 53.4 夏 16.5℃ 16℃ 53" 26.8kg/cmr

53.6 夏 24℃ 24℃ 62〝 14.6kg/cml'

53.8 夏 27℃ 26℃ 66" 21.9kg/cm=

%の値 であった(図‑10)o 注入材の運搬 及び注入方法は 次の通 りであ るoA液は地上 プラン トの ミニバ ッチ ャー を使用 して 自動計量及び袋数計量に よって混合 し, グラ ウ トポンプで坑 内の注入材受 け場所 まで圧送す るoB液 も地上の貯蔵 タンクか ら坑 内へ圧送 され る.注入材受 け 場所 では,A 液はス クf)ユー ク リー トに, また, B液は バ ケ ッ ト台車に投 入 され, それ ぞれバ ッテ リー機関車 で 牽 引 して切羽 プラン ト迄運搬 したO更にA 液 をア ジテー ターに, B液 を水 ガラスタンクに移 し換 え, グラウ トポ ンプにて,図‑79に示す よ うな1.5シ ョ ッ ト方 式で注入

した(図‑20)o尚,裏込材 の圧縮試験結果 を表

‑6

に示 すo

西松社 .JikrL技報voL.2

図

‑1 9

注 入方法

MG O

M G ‑5

愈 簡 霊 ゼ

アジテ;

‑ タ‑ h ‑ 8 0 0 9 ⊂ ⊃ 凸自

^/ぺ

己

^ク′

→ 篭 ^{l l} め ∩ 伽 [ [ , m 2

図

‑2 0

裏込 注 入系統 図

§ 5 .泥水処理 5‑ 1

泥水処理設備

立坑 よ り

3 0 0m

離れ た場所 に約

1 4 0 0 m

･'の用地 に泥水処 理諸 設備 を設けたO また, その処理 設イ鋸 ま次の各項 に よ

り計画 した｡

イ)排泥水濃度 :

1 0VOL%

ロ)排 泥水量 :7Ilり 分

‑ )

1

リン グ処理 時 間 :

1 5 0

分

ニ )泥水処理 の方法 :粗粒子 の分級 に械械 式分級機 を用 い,微粒子 の分級には凝 集沈澱後強性 脱水機 を用 いる｡

以上 よ り,主要 設イ鋸 ま,

① 1次分級‑

‑‑

‑振動 ス ク リー ン, ロー タ リクラシ フ ァイヤー,サ ン ドコレ クター (砂 層時に増設 )

② 送泥水調 整‑･･.混合槽, 調整槽

写真

‑9

泥水処理 設備

119

西松養生設捜轍 vOL.2

③ 2次分級

フロック形成‑･シ ックナー糟,凝集剤添加, スラ リ‑槽

脱水 ‑‑･･‑････‑･フ ィル タ‑プ レス

であ り, 各設備の配置は図‑,27の通 りである. 各機器の 仕様 を表

‑7

に示す｡

5‑ 2‑ 1 掘削泥水の1次分級

切 羽 よ りスラ リー ポンプにて圧送 (排 泥管￠200mm)さ れた掘削泥水は,先ず振動 ス クリ‑ ン (網 目上段5mml

下段1mm)にて1m以上の土砂 を分級す る｡その後,分 級泥水は ロー タ リー クラッシフ ァイヤ‑機 の ロー タ リー ドラム内に流入 し

,

掻上羽根に よ り200/∠以上の土粒子 を含水比30%程度 で分級す る｡ しか し, ロ‑ タ リー分級 機の分級効率 が非常 に悪 いため,排 出土粒子の含水比が 高 くその運搬 に タンク車 を必要 とした｡ 200p以上 の分 級 されない大径の土粒子か 多量に2次分級機構に流入す るこ とと, 2次分級義か増大す るため機械か故障 Lた り 泥水密度が増大す るな ど,泥水処理 に 多大の影響 を与 え た｡以上の理由か ら洪積層砂層の掘進時には急 きょサ ン ドコレ クター

( 9 0t / h o u r)

を増設 して微細 な砂分の分級

を行 った｡

以上 の事か ら200〟以下の2次分級の効率 を上 げ るこ とと,適 当な濃度の泥水 を得 るためには 1次分級 で振動 ス ク リー ンにて土塊 ･砂利 ･磯等の分級 を行 ない,微細 な砂分はサ ン ドコレクター で分級す るとい う形式が望 ま しい｡

5‑ 2‑ 2 送泥水の調整

1次分級 された後の泥水は原水糟か ら混合槽 に送 られ 切羽土質 に適応す る必要 な泥水濃度に調掛 昆合 され る｡

即 ち泥水が粘性土の場合は希釈 し,砂質土の場合は粘土 あるいは

CMC

を添加混合す るO濃度調整後の泥水は調 整相 よ り, スラ リー ポンプに よ り切羽‑給泥管￠ 250mm にて送泥水 として循環圧送 され るO必要以上の余剰泥水 は処理 のため2次分級機構へ流出す る｡

5‑ 2‑ 3 余剰泥水の2次分級 (フロックの形成) 余剰泥水糟 に入った泥水は, ポンプア ップに よ りシッ クナー槽 に送 り込むOその際に無機凝集剤(パ ック),吹 に高分子凝集剤 (ソニタリン)を添加 し, フロ ックを形 成 させ て沈降速度 を早め る｡凝集剤の添加 は泥水濃度に 応 じた実験で求め た最適量 を自動 注入制御器 で添加す るO

図‑21 泥水処理 設備配置図

西松建 設技報voL 2

図‑22 泥 水 処 理 フ ロー シー ト図 秦

‑7

泥 水 処 理 設 備 機 器 仕 様 表

機 械 名 仕 様 数量

振動スクリーン 寸法 :_{段数 :}125段00×3000振動数 :ロー‑ ツ ド型980rpm15KW 1 網 目:5mm.1mm

偉 水 槽 寸法 :2500×2500×2000H 12.5m3 1

サ ン ド_{コレ クター} スクリーン:ウエッジワイヤースク19型サ イ クロン 230￠ ト ン8組19)0

×

7.3∝)5K2W段 2 振動数 :1100rpm 9T/H 綱 目 :0.3mm 混 合 槽 寸法 :1920￠×2600H 3.7KW

調 整 相 寸法 :4500×4500×3000H 60.75m}7.5KW 余 剰 泥 水 摺 寸法 :1500×1500×3000H

シックナー稽 特殊高 波度濁水処理型寸法 :8260￠×600H 31集泥レーキ凝集器6m3 2.2KWX2

ス ラ リ ー 槽 集泥 レー キ付

寸法 :48504,×6400H 100m32.2KW フィルタープレス 容積FRP6.

櫨過板

0m3櫨過 面積60吋 角形尊400m'重10水切 シュー ト廿0室 自動開枠式 1次 コンベ ア ベ ル ト幅900mmX12500g 2.2KW 2次 コンベ ア 600mmX24000E 7.5KW 3次 コンベ ア 600mmX18000E 7.5KW ロータリーコンベア 600mmX13000E 7.5KW

サンドコレクターベルトコンベア 600mmX13002 7.5KW 土砂 ホ ッパー 容積 25mさ. ゲー ト空気圧操作

トラック碑 込用架 台付

添加 量 は パ ッ ク平 均9.17kg/mA',ソニ ク リン0.218kg/m l

で あ っ た ｡

形 成 され た フ ロ ッ クは 沈 降 濃 縮 され , 一 定 濃度 に な る と底 部 か ら ス ラ リー 引 抜 きポ ン プ に よ りス ラ リ‑ 糟 へ 引 き抜 か れ て貯 蔵 され る｡ シ ッ クナ ‑ 糟 よ りの オー バ ー フ ロ‑ 水 は 清 水 糟 ‑ と戻 り希 釈 水 と して一 部 使 用 し, 残 り は処 理 水 と して放 流 した ｡

5‑ 2‑ 4 余 剰 泥 水 の 脱 水

ス ラ リー 糟 に貯 め られ た平 均 含 水 比300%の濃縮 スラリ ー は , 高 圧 ス ラ リー ポ ンプ に よ りフ ィル タ‑ プ レ ス室 内 へ 圧 送 され , 圧 力6.2kg/cmて ､圧 搾 脱 水 され るo 圧 搾

脱水

写 真‑10 脱 水 され た ケー キ

121

I5'松健 設柁織 V()L.2

された ケー キは, 平均 含水比60%程度 とな りベ ル トコン ベ アーに よ uホ ッパ‑迄搬 出 され る(写寛 一10)O脱水時 問は, 土質, スラリ‑濃度 及び波布 の状態等に よ り変化 す るが平均70分程度 であ った｡

1次分級, 2次分級 お よび脱水の各過程 にお いて処理 され る土砂 の嵐お よび粒 径は

図‑2 2

の フロ‑ シー トの様 にな 県 余剰 泥水の 各地 点におけ る凝集剤の添加 鼠 脱 水時間, ケ‑ キ含水比 及び放 流水の関係 は図‑ 23の とお りであ i上 ケ‑ キ含水比 は80% , 脱 水時間の敢高 は100 分 であ ったO

表

‑8

5‑ 3 凝集剤 (秦 ‑8)

泥水処理 全体 において

, 2

次分級,余剰 泥水脱 水 で

脱

水性 の良 いフ ロ ックを作 るこ とか,非常 に重要 であ る｡

凝集 剤の種 類, 添加 量 及び添加 方法 を選定す るに 当り下 記の条件 を規 準 とした｡

1･放 流水 の含有浮有物 (S S)量 140ppm以下 2 .放 流水の水素 イオン濃度

(PH)

5.8‑ 8.6 3 .フ ロ ックの沈降速度 10m/H以上 4.大 き く且つ締 り具合 の良 い脱 水性 に富 んだ フ ロ ッ

クを形成す るこ と｡

凝集試験

磯 雄 試 験

供 試 試 料 】 1lK980Mよ り才桃 川0メ ../シ ユ * ../トした もの を水 捌 くに て10wt,,,Jに調 幣 聡 杵 l pACを添 加 Lて聡梓 2分 取 次 に 高 分 イせ 添加 して脚榊 秒

6)

高分

^{子 凝 塊 剤 の}縦瀬 に よ る磯雄 変 化(1) ;.⑤ pACグ)2

f ‑

^kL舶 三に よ る凝 却主変 化

a

^{" (2) := 6)沈降速 度 試 験}

馳 蓬迦 L書誌の違 い とア コ‑ 7 ロ ッ ク720 (わ 〝 ^{ソ ニ ク ))ン}P500A

孤 敬

No. 試料のpH 添加]ivかC戸AC添加率kg/tss 蛋il fJ 分約 剤 は c子 凝c極族 加剤率kg/tssプ ロ .ソク状 態試 験L.撥 水結 PPM染 pH 備 考

① 8.75i /10 1/0/ ソ ニ ク リンソエ ク リンP5P41000A 4/′ 0.2

㊨

× 100¹⁰0⁰ 7.^7.5⁴5⁰

′′ / ソニ ク リンP335A / ◎ 60 7.45 浮 有物 イJしま りな し一

② 8./75/ 1^十0 1

/

0

′

‑サンアコAH2‑7772ロ .000Pロック.'ク 4^/ 0.^/′2 G)(ラ 14500 7,7.455

/ ′

^′/ /′ )=P5P I00Aj> // ^′/

◎

^{110 7.4}

@ 8.

/ ′

75l 68 68 アコ‑77′2/0ロ‑/ク 4∫/ 0.//2 令A 520200 7,7.86 コロ イ ド状Lま ljな し

′′ 10 10 / ′/

◎

^{80 7.4}

④ 8.^十75 68 68 ソニ ク リンP5+00A 4// 0.′/2 G)× 422200 7.7.756

∫/ 10 10 ′/

◎

^{120 7.4}

@ 8.^十75(1分)4十 24十(1分)4 68 ソニ ク リンP50^′/0A 4千 0.′′2 ∈)× 401800

// 5十5 10 ′/ /′ ^∫/

◎

⁷⁶

㊨ 8.75 1₁0₀ 1_十0 7コ_{ソエ ク リンP5}‑772₀₀01ロ._A./ク 4_/ 0._′/2

◎ ◎

^{110205 19.0.22m/m/HH}

/∫ 5+ 5 + ′′ /′

◎

^{55 31,8m/H}

放 流 水 規叩二lzでlrr :/T有浮 有 物 140PPM以 下

西松埋 設技報 voL.2

FHgNo.

室

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§‡

opE 宗 . 邑 亀 邑 邑 室 .

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図‑23 泥水処理 関係管理 図 無機凝集剤 としては, パ ック,硫酸バ ン ド及び塩 化 第

二鉄 を用 いて実験 を行 った結果,硫酸バ ン ドは放 流水の 濁度が400ppmと悪 く,塩 化 第二鉄 は濁度150ppmで良 い が フ ロ ックの状 態が悪 く.パックは濁 度120ppm, PH 7.2及びフ ロ ックの状態 も良か った｡

高分子 凝集剤 としては, ソニ クア リン, ア コ‑ フ ロ ッ クを用 いて実験 を行 った｡上 澄水の濁度 は, ソニ ク リン p 500Aの場合120ppm, ア コ‑ フ ロ ック500Aの場合 80ppm (いずれ も最適 添加 量の とき) とア コ‑ フ ロ ック 500Aのほ うが良 い｡ しか し,ア コー フロ ックの場 合パ ッ クの添加 量の影響 を大 き くうけ る欠点が あ る｡ また沈降 したフ ロ ックの状 態 もソニ クリンP500Aよ り劣 るO

以上 の結果か ら,凝集剤 は無機凝集剤 としてパ ック, 高分子凝集剤 として ソニ ク リンP 500A (但 し,I,300R 以降 の洪積 層では, ソニ ク リンP IOOAに変更 ) を使用

した｡

§ 6 .む す び

当工事 も1,440mの掘削 を終 えて,現在二次覆工 の作業 を行 ないつつ あ り, また,併列す る上 り線の シー ル ド機 を製作 しつつ あ り,今工事 で得 た賞重 な経験 を生か して 大断面 の泥 水 シー ル ド工法 の確 立に近づ くべ く研 鎖 した い と考 えて い る｡最 後に, ご指導 ご鞭接 をいただいた El 本鉄 道建 設公団 をは じめ関係 各位 に感謝 いた します O

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