TW477858B - Tunnel boring method - Google Patents
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Description
477858
本發明係關於隧道鑽進和其所使用的成分。 髮平衡盾（EPBS)隨道鑽進機正逐漸普遍使用於非石頭 層的隧道鑽進，因為他們提供了很多的好處，如可以在許 多種不同土層鑽進之能力。一台ePBS包含一個架設於具有 相同直控圓柱形盾上的圓形旋轉切割頭，並使該頭的旋轉 轴和盾的縱軸重合。在該盾内具有進料至切割頭的方法和 將泥土移除的方法。泥土經由切割頭的隙縫傳送至緊接於 後之挖掘室’泥土於該室中經由輸送帶移除，該輸送帶通 常是螺旋式輸送帶。 EPBS對具γ塑性、有黏著力的土壤表現尤其優良，但是 在其他的土壌則不是那麼有效，例如在濃稠和有黏性的土 壤。對11項問題的一種解決方式是在切割頭加入可使土壤 移除較容易的發泡水性物質。該方法之具體實例可以在 PCT出版應用WO9 9/ 1 8330中發現。 、 理想狀況下，在切割頭之土壤於注入發泡物質後應具有 ^夠的可塑性，即該土壤會經由切割頭傳送到挖掘室。此 %，忒泥土應適合經由輸送帶移除，但通常情況不均是如 此。例如’自具有高黏土及水含量的土層所得到的土壤， 其流動性相當南，這不僅使得有效地自挖掘室移除產生困 難’也使得土壌在盾之後流出挖掘室。 過去發現，藉由引進使用發泡物質的修飾方法來有效移 除這類土壤是可能的。本發明因此提供一種使用EpBs隧道 鑽進機隧迢鑽進之方法，該機具有切割頭、做為泥土移除 之挖掘室，並利用鑽進及傳送的方式將該泥土自挖掘室移
477858 五、發明說明（2) 除；其中自切割頭將發'泡水溶液注人被 在於 心土層，其特徵 (a )該水溶液包含兩項必要成份，其中 或磺酸鹽的陰離子界面活性劑，和（丨 J重含有硫酸鹽 縮合物；和 笨t酸鹽-曱醛 (b )在至少一個挖掘室和輸送帶中， 施用第二種水溶液，該水溶液必包含一種古進移除的土壤 化乙烯和選擇性的含有硫酸鹽或 ；：：量的聚氧 劑。 、吸孤的陰離子界面活性 第 項水溶液”代 以上（a )中所述之水溶液，以下將 表。 本發明是基於發現在挖掘隧道 曱醛濃縮液（以下將/条件下，点—苯磺酸鹽一 聚乙二醇於介f /的縮寫”簡"代表）和 應而變硬。因卜 λ呆種尚不確知的方式反 合經由輸送帶移除這兩種物質的土壤流動性降低而適 成份的陰離子二=為必要成份而在第二項水溶液為選擇性 硫酸鹽或錯酸趟活性劑可以選自本項工藝中所熟知含有 浠烧基酿n的/離子界面活性劑。-較佳的種類是聚 單元。典型ΐ隹〜聚環氧烯鏈具有平均鏈長2—3個環氧烯 nAlsrnnp”+ ϋ 物* 包含丁〇h〇 Chemical Industry Co·的 = C〇P^ (商標）系列。 如，n S u 1 It t的種類包含單異丙醇鍵十二醇硫酸鹽（市售品 al (商標）C jot 160，α -烯類磺酸鹽（CAS註
477858 五、發明說明（3) 冊編號68439-57-6)，市售品如，’’Rhodocal"(商 標）A-246-L，和(：8_22脂肪醇硫酸鹽和（：8_22脂肪醇酯硫酸 鹽，脂肪醇較佳是十二醇，該酯類較佳是由1 -3個環氧烯 單元形成的環氧烯鏈的酯類，而形成鹽的陽離子，較佳是 選自鹼金屬、鎮和烧醇胺。 本發明中有用的BNS可選自廣大市售可用的品項。BNS在 建築業使用量相當的大，又稱混凝土的”超級可塑劑”。市 售商品如RHEOBUILD(商標）1 1〇〇 和RHEOBUILD(商標）5500。 聚氧化乙稀（PE0)為商業所熟知的品項，而且可選自可 用的廣大範圍。典型的例子有Uni〇n Carbide的 "Polyox"(商標）。所謂的"高分子量"是指一項物質具有重 量平均分子量*〗〇〇,〇〇〇至8, 〇〇〇, 〇〇〇。較佳的分子 2, 0 0 0, 〇〇〇 —5, 0 0 0, 0 0 0。 国疋 入=上=要物質之外，▼以在第-項水溶液中加 菌劑和複合物質。★某些埸合；有；的物質，如殺 有長脂肪酸鍵的胺，也相當有用。、/女疋劑，特別是具 本項工藝中所認知的量來；：用當質可以在 ::時，添加有效的附屬物尿素，；： = 面活 的重量計，在G.03-G.U，較佳是G ()d里以I包溶液 在製備第一項水溶液時（加在切叫 .25/0。 活性劑和BNS的百分比例（固體以重旦/文為起泡用），界面 較佳是 90:1 0 -1 0:9 0，更佳 7〇:3〇—3〇里叶）可由 1:99-99:1， 兩項必要物質分別加在不同的水溶液。（當然可以將這 、 ，但疋這只會增加
477858 五、發明說明（4) 操作的問題，而不會增加績效）。最方便的操作方式是將 這兩種物質加在水中形成適合進一步稀釋、發泡和注射的 濃縮液。典型的濃縮液含有5 - 4 0 %，較佳8 - 2 0 %以重量計的 界面活性劑和濃縮液。為了在切割頭注入，將該濃縮液以 水稀釋至含有卜2 0 %，較佳2 - 6 %以重量計的第一項水溶 液，然後以傳統方法發泡至泡沫體積為第一項水溶液發泡 前體積的2 - 1 5倍，較佳是8 - 1 2倍。每立方公尺的土壤注入 的泡沫由10-1000公升，較佳是200-600公升。 由以上的定義，本發明另外規定一種可發泡的液體濃縮 液。 由以上的定義，本發明另外規定一種泡沫。 在製備第二項水溶液時，將聚氧化乙烯溶於水至含有 0 · 5 - 2 . 0 %，較佳是0 · 8 - 1 · 2 °/。以重量計。若是在第二項水溶 液中使用含有硫酸鹽或磺酸鹽的陰離子界面活性劑，其量 為第二項水溶液的5 - 4 0 %，較佳為8 - 2 0 %以重量計。含有硫 酸鹽或續酸鹽的陰離子界面活性劑的存在，可以協助由挖 掘室中除去土壤。當在第二項水溶液中有界面活性劑存在 時，該溶液在加入挖掘室和/或輸送帶之前先以傳統方法 發泡。 除了必要的聚氧化乙烯和選擇性的陰離子界面活性劑之 外，可以在第二項水溶液中加入在本項工藝中為人所熟知 且具有特定功能的物質。如殺菌劑和消泡劑。 使用時，第一項水溶液以傳統方法發泡，然後由切割頭 的埠注入擬被鑽進的土層。土壤經由切割頭的埠移入挖掘
O:\64\64955.ptd 第9頁 477858 五、發明說明（5) 室。在挖掘室加入第二項水溶液，若含有硫酸鹽或磺酸鹽 的界面活性劑，則先發泡。再由輸送帶送出挖掘室，以便 丟棄。如前所述，除了在挖掘室加入第二項水溶液之外， 也可以在輸送帶加入第二項水溶液。 — 在處理具有高黏土含量和高水含量的固體時，本發明的 方法被發現相當有效。如新加坡底下的泥土，以現有技術 在該地進行地下鐵隧道鑽進被證明是相當困難的。而本發 明的方法對該土壤則效果良好，是有效且經濟的鑽進和丟 棄方法。 由以上定義，本發明另外規定使用EPBS隧道鑽進機隧道 鑽進時使用的泡沫和由以上定義的第二項水溶液的組合。 使用以下非限制性的實例進一步說明本發明。 實例1 以實例說明本發明的效果。 由新加坡地下鐵建築位置取得之土壤（厚重、含水多的 黏土）施以British Standard BS1377 Part 2 的圓錐試 驗，該實驗是測試受測物的塑性和流動性-圓錐體穿透愈 深表示受測物的塑性和流動性愈大。三個樣品（樣品1，2和 3)用以下的方式處理： 樣品1 :不處理 樣品2 :在土壤中混入0 . 0 8 %以土壤重量計的的陰離子界面 活性劑（n Sul fetal·1 (商標）C jot 160)和 0· 04% 的 BNS(n Rheobuildn (商標）5 5 0 0 ) 樣品3 :如樣品2，但再加入0 . 0 1 %的聚氧化乙烯
O:\64\64955.ptd 第10頁 477858 五、發明說明（6) (nP〇lyoxn(商標）WSR-301) 圓錐穿透實驗的結果如下： 樣品1 :13.7¾米’樣品2 :20.7¾米，樣品3 :17.5毫 米 ^ 實際上’樣品1疋相當硬的。在樣品2中加入了兩項添加 物使得樣品變得有流動性。樣品3中再加入聚氧化乙稀使 得樣品又變硬，但是並不像原始樣品那麼硬。 實例2 使用已發泡成份的實例 三項樣品再以German Standard DIN 1 8 5 55的分散方法 測試。該方法包含將樣品放在桌子上，然後將之丟下並受 到衝擊。衝擊後的樣品分散程度用來測量樣品的流動性一 樣品分散愈大，流動性愈高。三項樣品在丟下之前用以下 之方法處理： 樣品1 :不處理 樣品2 :以發泡的α -烯類磺酸鹽界面活性劑 ("Rhodocal (商標）A-246-L)和BNS(n Rheobui Id，’ 5 5 0 0 )水溶 液處理，相當於在土壤中加入〇 · 〇 8%以重量計的界面活性 劑和0 · 0 4 %的B N S。 樣品3 :如樣品2，但再加入〇 . 〇 1 %的聚氧化乙烯 (”Polyox”（商標）WSR—3〇1) 結果如下： 樣品1 : 1 0 · 2厘米，樣品2 : 1 5厘米，樣品3 ·· 1 2 · 2厘米 如實例1 ’在樣品中加入界面活性劑和BNS使得樣品有較
477858 五、發明說明（7) 大的流動性，而再加入聚氧化乙烯則使得樣品又變硬，但 是並不像原始蟮品那麼硬。 在現場，這表示在隧道鑽進機切割頭上的物質可以被變 得較有流動性，因此可以較容易的由切割頭傳送到挖掘 室，然後又可以再被變硬以利自挖掘室移除。
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Claims (1)
- 477858 _案號89114510 /^年、、月巧曰 修正_一 六、申請專利範圍 1. 一種使用土壓平衡盾隧道鑽進機隧道鑽進之方法，該 機具有切割頭、做為泥土移除之挖掘室，並利用鑽進及傳 送的方式將該泥土自挖掘室移除；其中自切割頭將第一發 泡水溶液注入被鑽進土層，其特徵在於 (a) 該第一發泡水溶液包含兩項必要成份，其中（i) 一 種含有硫酸鹽或磺酸鹽的陰離子界面活性劑，和（i i ) - 苯續酸鹽-曱酸縮合物；和 (b) 在至少一個挖掘室和輸送帶中，對被鑽進移除的 土壤施用第二水溶液，該水溶液必包含一種高分子量的聚 氧化乙烯和選擇性的含有硫酸鹽或磺酸鹽的陰離子界面活 性劑。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於該陰離子 界面活性劑選自聚烯烷基酯，其中聚環氧烯鏈具有平均鏈 長2-3個環氧烯單元、單異丙醇銨十二醇硫酸鹽、α -烯類 磺酸鹽和（：8_22脂肪醇硫酸鹽和08_22脂肪醇酯硫酸鹽，該酯類 較佳是由1 - 3個環氧稀形成環氧烯鏈的酯類。 3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於第二水 溶液中的聚氧化乙烯具有重量平均分子量1 0 0，0 0 0 - 2，0 0 0， 0 0 0 〇 4. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於第一發 泡水溶液中的陰離子界面活性劑和点-苯磺酸鹽-曱醛縮合 物的百分比例（固體以重量計）在1 : 9 9 - 9 9 : 1 ，較佳是 9 0 ·· 1 0 _ 1 0 : 9 0，更佳 7 0 : 3 0 - 3 0 : 7 0。 5. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於第一發O:\64\64955.ptc 第1頁 2001.12.26.014 477858 _案號 89114510 f。年…月日修正 __ 六、申請專利範圍 泡水溶液為含有5 -4 0 %以重量計的陰離子界面活性劑和/3 -苯磺酸鹽-曱醛縮合物的濃縮液，該濃縮液構成最後水溶 液的卜2 0 %，該水溶液被發泡至泡沫體積為第一發泡水溶 液發泡前體積的2 - 1 5倍。 6 .如申請專利範圍第5項之方法，其特徵在於每立方公 尺的土壤注入的泡沫體積為1 0 - 1 0 0 0公升。 7 · —種可發泡液體的濃縮液，其係用於如申請專利範圍 第1項方法，該濃縮液必含有水，其中並溶解含有硫酸鹽 或磺酸鹽的陰離子界面活性劑和点-苯磺酸鹽-曱醛縮合 物，濃縮液中界面活性劑和縮合物的固體重量百分比比例 由1 : 9 9 - 9 9 : 1 ，濃縮液中含5 - 4 0 %以重量計的界面活性劑和 縮合物。 8. —種水性泡沫，其係為卜2 0%重量之如申請專利範圍 第7項之濃縮物之水溶液之液體之泡沫產物，該泡沫的體 積是水溶液的2 - 1 5倍。 9 .如申請專利範圍第8項之泡沫，其與如申請專利範圍 第1項之第二水溶液合併，使用於土壓平衡盾的隧道鑽 進，該第二水溶液必含有高分子量的聚氧化乙烯和選擇性 的含有硫酸鹽或項酸鹽陰離子界面活性劑。O:\64\64955.ptc 第2頁 2001.12. 26.015
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