今回は『泥濃式推進工法の基礎知識』について解説します。
目次
泥濃式推進工法とは
掘削した土砂は、排土バルブの開閉により間欠的に排土槽に排出され、搬送可能な粒径以下に分級され吸引力により坑外へ排出します。吸引不可能な大きな礫はトロバケットにより搬出します。
泥濃式推進工法の長所と短所
刃口式との比較
| 長所 | ・切羽の安定確実性が高いので、適応範囲が広い。 |
| ・滑材の注入は、機内への流入がなく確実に行える。 | |
| ・機械掘削で推進速度が速いため、工期が短く済む。 | |
| ・切羽が密閉されていて、作業の安定性が高い。 | |
| 短所 |
・機械費および仮設備費が高い。 |
| ・切羽の状態を目視で判断できない。 |
泥水式・土圧式との比較
| 長所 |
・他の工法よりも管の外側のオーバーカットが25mmと大きく、余堀り部に固結型滑材を充填することで、地下水の希釈化を防止し、長期間の安定が図れる。 |
| ・余堀り部の安定化により、摩擦力が低減でき、長距離、急曲線推進に対応しやすい。 | |
| 短所 |
・70ｍｍ以上の礫の搬出は、トロバケットにより行うため、人力を必要とする。 |
| ・吸引排土効率は、掘進機操作員の技量に負うところが大きい。 | |
| ・長距離になると吸引排土のために高濃度泥水の注入量を多くしなければならず、産廃処理量が多くなる。 |
高濃度泥水について
高濃度泥水は掘進機のカッタ先端部（外周部）から注入し、カッタチャンバ内で掘削土砂と混合され泥土状態になります。高濃度泥水は切羽の安定を保持する役割があります。
高濃度泥水に必要な性質
切羽安定保持のため、高濃度泥水には次のような性質が求められます。
❶切羽面の崩壊を防止する造壁性
❷カッタチャンバ内からの円滑な排泥と吸引排土を可能とする流動性
礫含有率の高い地盤を掘削する場合、高濃度泥水の濃度を高くし、注入量を多くすることで、高濃度泥水が切羽の間隙に浸透し、切羽面の目詰め効果を高めます。また、固結シルト層や固結粘土層を掘削する場合、カッタチャンバ内で掘削土砂が付着しやすくなるため、付着防止剤等を高濃度泥水に添加します。
高濃度泥水の材料
粉末粘土・増粘材・目詰材を基本材料としています。
高濃度泥水の注入量
高濃度泥水の注入量は送泥ポンプの回転数を変更することで微調整され、注入量に応じた回転数に設定されます。注入量は土質によって異なり、掘削土砂の50％以上が注入されます。
①粘性土および砂質土における注入量
高濃度泥水注入量（％）＝50％
②砂礫土における注入量
次の算定式により算出します。
｛ 0.3＋0.3×（G/100）＋0.7×（G/100）2 ｝×100 ※G＝礫率（％）
算定式にて50％未満の場合は50％とします。
高濃度泥水の品質管理
安定した品質を保持するとともに、土質や掘進中の変化に対応するために常に高濃度泥水管理を行います。現場における管理内容としては、以下を確認することが望ましいです。
- 配合
- 比重
- 粘性
排土処理
掘進機の排土バルブから排出された土砂（排土）を、坑外に設けた吸引排土装置の吸引力で、吸引輸送します。吸引輸送した排土は、排土コンテナタンク内に一旦貯留し、充満した時点で貯泥タンクへ移し替えます。また、70mm以上の礫は、掘進機内の分級機で分別し、トロバケットで搬出します。坑外に搬出された土砂は、排土貯留槽をへてバキューム車により直接運搬処分されます。
滑材について
推進工法では、掘進機が掘り進むとともに後続の推進管も地中を移動します。推進管全体の移動に伴う推進管外周の地山の緩みの抑制、推進管と地山の摩擦低減のために推進管外周に滑材を注入します。
滑材の種類
一体型混合滑材
工場出荷時にあらかじめ配合された粉体または液体の滑材、定められた清水で混練りするだけなので、作業性がよいです。
粒状型滑材
高吸水性ポリマーを主成分とした滑材です。滑材としての性能品質は最も信頼できる材料ですが、耐久性に乏しいため、長時間かかる推進では中間部から追加注入する必要があります。
遅硬性滑材
推進時は滑材、推進終了後は固化して裏込め材として機能する滑材です。これまで裏込め注入ができなかった小口径管推進工法や、大中口径における裏込め注入作業の省略など工期短縮、コストダウンができる滑材として使用されることがあります。しかし、何らかの推進トラブルにより滑材の有効期間を超過すると、滑材が硬化して推進不能になる場合があるため使用にあたっては十分な検討が必要です。
固結型滑材
二液混合タイプで、混合後およそ30～60秒以内にゲル状態になる滑材です。可塑剤とも呼ばれます。透水性の高い砂礫層によく使用されます。
一般的に、泥濃式では一次滑材として固結型滑材が使用されています。注入された滑材はテールボイドを保持すると同時に推進抵抗を低下させる効果を発揮します。通常では掘進機上部1箇所の注入孔を施工難易度により、上下2箇所、上左右3箇所などと変更して施工しています。
＜固結型滑材注入平面図（イメージ）＞
固結型滑材に必要な性質
固結型滑材に必要な性質として、以下の項目が挙げられます。
①推進力低減効果
②外力（土荷重）による体積収縮が少ない
③外力によって地山に逸失しにくい
④地下水の塩分に影響されにくい
⑤配合量が少なく、作業性がよい
滑材の注入量
滑材注入も高濃度泥水と同様に注入ポンプの回転数により注入量を変更しながら、連続的あるいは断続的に注入されます。
注入量は、掘進機の掘削断面積から推進管外径面積を差引いた量の80～140％の量を注入します。
※推進延長が250ｍ以上の場合、滑材の劣化による推進力の上昇を抑えるため、滑材を補足注入する必要があります。
裏込め材について
すべての推進が終了した後、管体周囲に裏込め注入を行い、管と地山の空隙を充填し、地山の緩みの防止および推進管の継手部の止水性を確実にします。注入は、推進管の注入孔から行います。
裏込め材に必要な性質
裏込め材には、流動性と地下水に希釈されないことが求められます。管体周囲に均質な裏込め層を形成するために、裏込め材・注入位置の選定、注入の順序、1か所当たりの注入量や注入圧力等を適切に管理する必要があります。
裏込め材の注入量
土質に応じて、滑材の40～75％を注入します。
参考文献）
「推進工法体系Ⅰ推進工法技術編2007年版」（公社）日本下水道管渠推進技術協会（2007年4月）
「推進工法体系Ⅱ計画設計・施工管理・基礎知識編2007年版」（公社）日本下水道管渠推進技術協会（2007年4月）
「月間推進技術Vol.27 №6」（公社）日本推進技術協会(2013年6月）
「月間推進技術Vol.30 №6」（公社）日本推進技術協会(2016年6月）
関連製品
完全にゲル化した状態で注入し、確実にテールボイドを充填する可塑性の固結型滑材。