(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリー処理用の液体サイクロン装置から送られた濃縮スラリーが自重により下流に流れるよう形成された測定流路と、
前記測定流路下流側の開閉を行う流路開閉手段と、
前記流路開閉手段を制御する制御手段と、
前記流路開閉手段により前記測定流路が閉鎖されることによって、前記測定流路内の所定の測定開始位置から上流側の測定終了位置まで前記濃縮スラリーが蓄積される蓄積時間を測定する蓄積時間測定手段と、
前記蓄積時間に基づき、前記濃縮スラリーの流量を演算する流量演算手段と、
を有することを特徴とする泥水処理用のスラリー性状測定システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記測定終了位置まで前記濃縮スラリーが蓄積したことを検出する測定終了検出センサを有し、
前記測定開始位置は、前記流路開閉手段による測定流路の開閉位置に設定されたことを特徴とするスラリー性状測定システム。
【請求項３】
請求項１において、
前記測定流路の開閉位置より上流側に設定された前記測定開始位置まで前記濃縮スラリーが蓄積したことを検出する測定開始検出センサと、
前記測定終了位置まで前記濃縮スラリーが蓄積したことを検出する測定終了検出センサと、
を有することを特徴とするスラリー性状測定システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記開閉手段は、前記測定流路下流側の端部を開閉することを特徴とするスラリー性状測定システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記測定流路は、垂直方向に形成されていることを特徴とするスラリー性状測定システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記開閉位置より上流側で前記測定終了検出位置より下流側の前記測定流路に設けられ、前記濃縮スラリーの比重を検出する比重検出手段と、
前記比重検出手段による比重検出結果に基づき、前記濃縮スラリーの比重を演算する比重演算手段と、
を有することを特徴とするスラリー性状測定システム。
【請求項７】
請求項６において、
前記比重検出手段は、前記測定流路と接する異なる位置に配置された複数の圧力検出部を有する差圧比重計を含んで構成されていることを特徴とするスラリー性状測定システム。
【請求項８】
請求項７において、
前記複数の圧力検出部を洗浄する洗浄手段を有することを特徴とするスラリー性状測定システム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載された前記スラリー性状測定システムにより得られた前記濃縮スラリーの流量に基づき前記液体サイクロン装置の絞り開度を制御する絞り開度制御手段を有し、
前記液体サイクロンへの供給スラリーをスラリー改質用に濃縮化することを特徴とする泥水処理システム。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれかに従属する請求項９において、
前記絞り開度制御手段は、
前記スラリー性状測定システムにより得られた前記濃縮スラリーの流量および比重に基づき、
前記液体サイクロン装置で分級される濃縮スラリーの分級量が所定量以上の場合には、分級される濃縮スラリーが最適比重条件を満たすように前記絞り開度を比重優先制御し、
前記液体サイクロン装置で分級される濃縮スラリーの分級量が所定量以下の場合には、分級される濃縮スラリーが許容比重条件を満たす範囲内でその分級量が増加するように前記絞り開度を流量優先制御することを特徴とする泥水処理システム。
【請求項１１】
請求項９、１０のいずれかにおいて、
前記液体サイクロン装置は、
泥水工法で発生する排泥水の２次処理設備に設けられ、排泥水の１次処理設備から供給される２次処理用スラリーを分級処理し、そのオーバー泥水を調整槽又は余剰泥水槽へ向け送り出すことを特徴とする泥水処理システム。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記液体サイクロン装置は、
１次処理により７４μｍ以上の粒径の成分が除去された２次処理用スラリーを並列的に分級処理する複数のサイクロンを含んで構成され、
分級された濃縮スラリーを下流側のスラリー改質装置へ向け送り出すことを特徴とする泥水処理システム。
【請求項１３】
請求項１０において、
前記絞り開度制御手段は、
泥水工法で掘削される経路を、予め得られた地質調査データに基づき、密度優先経路と流量優先経路とに分類して記憶する記憶手段を含み、
前記密度優先経路の掘削により得られる２次処理用スラリーに対しては、分級される濃縮スラリーが最適比重条件を満たすように前記液体サイクロン装置の絞り開度を比重優先制御し、
前記流量優先経路の掘削により得られる２次処理用スラリーに対しては、分級される濃縮スラリーの流量が許容比重条件を満たす範囲内でその分級量が増加するように前記液体サイクロン装置の絞り開度を流量優先制御することを特徴とする泥水処理システム。
【請求項１４】
スラリー処理用の液体サイクロン装置から送られた濃縮スラリーの流路下流側を、流路開閉手段により閉鎖する工程と、
前記測定流路内の所定の測定開始位置から上流側の所定の測定終了位置まで前記濃縮スラリーが蓄積される蓄積時間を測定する蓄積時間測定工程と、
前記蓄積時間に基づき、前記濃縮スラリーの流量を演算する流量演算工程と、
前記流路開閉手段により、前記濃縮スラリー流路下流側を開放する工程と、
を有することを特徴とする泥水処理用のスラリー性状測定方法。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記濃縮スラリー流路の異なる位置に設けられた複数の圧力検出部により前記濃縮スラリーの圧力を検出する圧力検出工程と、
前記圧力検出結果に基づき、その差圧を演算することにより前記濃縮スラリーの比重を演算する差圧演算工程と、
を有することを特徴とするスラリー性状測定方法。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記複数の圧力検出部を洗浄する洗浄工程を有することを特徴とするスラリー性状測定方法。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれかに記載されたスラリー性状測定方法を用いて得られた前記濃縮スラリーの流量に基づき前記液体サイクロン装置の絞り開度を制御する絞り開度制御工程を有し、
前記液体サイクロンへの供給スラリーをスラリー改質用に濃縮化する濃縮工程を有することを特徴とする泥水処理方法。
【請求項１８】
請求項１５、１６のいずれかに従属する請求項１７において、
前記絞り開度制御工程は、
前記スラリー性状測定方法を用いて得られた前記濃縮スラリーの流量および比重に基づき、
前記液体サイクロン装置で分級される濃縮スラリーの分級量が所定量以上の場合には、分級される濃縮スラリーが最適比重条件を満たすように前記絞り開度を比重優先制御する比重優先制御工程と、
前記液体サイクロン装置で分級される濃縮スラリーの分級量が所定量以下の場合には、分級される濃縮スラリーが許容比重条件を満たす範囲内でその分級量が増加するように前記絞り開度を流量優先制御する流量優先制御工程と、
を有することを特徴とする泥水処理方法。
【請求項１９】
請求項１４〜１８のいずれかにおいて、
前記液体サイクロン装置は、
泥水工法用の２次処理設備に設けられ、
１次処理により７４μｍ以上の粒径の成分が除去された２次処理用スラリーを並列的に分級処理する複数のサイクロンを含んで構成され、
分級された濃縮スラリーを下流側のスラリー改質装置へ向け送り出すことを特徴とする泥水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラリー性状測定システムおよび方法並びにこれらを用いた泥水処理システムおよび方法に関する。
【０００２】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
従来より泥水処理システムは、各種の分野において広く用いられている。特に、泥水工法の分野では、例えば安定液を用いた立坑の掘削工法や、泥水式シールド工法等において、工事に使用した排泥水としてのスラリーを処理するために用いられている。ここで、スラリーとは、水と微細粒子が混合した液体のことであり、地中連続壁の安定液や、泥水式シールド工法等における泥水も含まれる。
【０００３】
このような泥水処理システムは通常、地上に設けられることが多いため、現場用地の制約から設置スペースが小さくかつ柔軟性のあるレイアウトが要求され、しかも工事現場からの排泥水を効率よく処理できる能力も要求される。
【０００４】
例えば、泥水式シールド機を用いて切羽を掘削する場合、泥水式シールド機内で、切羽の安定に用いられた泥水は、掘削土砂と攪拌混合されたスラリーとなって地上の泥水処理設備へ送り返される。泥水処理設備では、前述したように送り返されてくるスラリーから土砂成分を分離除去した後、必要な成分調整を行い、再度シールド機へ向け送り出す処理を行う。
【０００５】
前記泥水処理設備は通常、１次処理設備と、２次処理設備とを含んで構成される。
【０００６】
泥水式シールド機から地上に送られてくるスラリーは、１次処理設備において、振動篩および液体サイクロンにより粒径７４μｍ以上の砂、礫等が除去された後、調整槽に送られる。一方、１次処理設備で除去された砂や礫等の土砂は、ベルトコンベヤーを介しホッパーに貯えられ、ダンプカー等で排土として搬出される。
【０００７】
調整槽に送られたスラリーは、作泥設備による増粘材等の添加や、清水槽からの水の供給等により、密度調整等の成分調整が行われた後、送泥管を介して再度シールド機へ向け送られる。
【０００８】
このような調整槽内における成分調整を行う際、調整槽内のスラリーの比重が高い場合、スラリーを希釈する必要があるため、過剰なスラリーが生じる。この過剰なスラリーは、余剰泥水として余剰泥水槽に貯えられる。この余剰泥水は、２次処理設備で処理され、水とそれ以外のシルト粘土分とに分離され、分離されたシルト粘土は改質された状態でホッパーに供給される。そして、ホッパーに貯えられた土砂は、残土としてダンプカー等により排出され、産業廃棄物の中間処理場等へ運び出される。
【０００９】
従来この２次処理設備は、余剰泥水層から取り出される泥水に、凝集剤を添加し、これをフィルタープレスで極めて高い圧力で圧縮し、水とそれ以外の土砂成分とに分離していた。そして分離された水は３次処理設備を介して放流され、土砂成分は固まった状態となって搬出され、ベルトコンベヤーによりホッパーへ搬入されていた。
【００１０】
しかし、このようなフィルタープレスを用いる手法では、余剰泥水としてのスラリーを極めて高い圧力で圧縮しなければならないため、フィルタープレス自体の機械的強度に非常に高いものが要求される。このため、システム全体が大型でかつ高価なものとなってしまう。
【００１１】
このような問題を解決するため、２次処理設備に液体サイクロンを用いて余剰泥水であるスラリーを濃縮化し、この濃縮スラリーを、改質剤を加えて改質する泥水処理設備の提案もなされている。
【００１２】
ところが、シルト、粘土等の粒径の小さな泥水を分級するために用いるサイクロンは、小型であり、かつ、正確な制御が要求される。このため、この提案に係る泥水処理設備は、サイクロンに供給するスラリーの比重を検出する装置を設け、この検出比重に基づきサイクロンのアペックスバルブの絞り開度を制御するように構成されていた。
【００１３】
しかし、処理対象となるスラリーが同一比重である場合でも、これに含まれるシルトや粘土等の成分比率が全く異なると、単に処理対象となるスラリーの比重に基づきアペックスバルブの開度調整をしただけでは、得られる濃縮スラリーの分級量に大きなばらつきが発生してしまうという問題があった。
【００１４】
すなわち、濃縮スラリーをなるべく高比重に濃縮するよう、アペックスバルブの開度制御を行うことが好ましいが、スラリー成分中に細粒分が多くなった場合、濃縮スラリーの分級量がほとんど得られず、比重重視の開度制御では適切な２次処理を行うことが困難であるという問題があった。すなわち、掘削量と２次処理量とのバランスがとれないため、最悪の場合には、シールド工事を一時的に停止しなければならないといった事態が発生してしまう。
【００１５】
本発明の第１の目的は、処理対象となるスラリーを液体サイクロンで分級することにより得られる濃縮スラリーの分級量を、連続的かつ正確に測定することができる泥水性状測定システムおよび方法を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の第２の目的は、得られたスラリー性状に基づき液体サイクロン装置を制御し、スラリーを的確に分級することのできる泥水処理システムおよび方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
スラリー処理用の液体サイクロン装置から送られた濃縮スラリーが自重により下流に流れるよう形成された測定流路と、
前記測定流路下流側の開閉を行う流路開閉手段と、
前記流路開閉手段を制御する制御手段と、
前記流路開閉手段により前記測定流路が閉鎖されることによって、前記測定流路内の所定の測定開始位置から上流側の所定の測定終了位置まで前記濃縮スラリーが蓄積された蓄積時間を測定する蓄積時間測定手段と、
前記蓄積時間に基づき、前記濃縮スラリーの流量を演算する流量演算手段と、
を有することを特徴とする。
【００１８】
ここで、濃縮スラリーとは、液体サイクロン等により分級（濃縮）されたスラリーのことであり、分級前のスラリーに比べ、密度が大きくなり、流動性は下がるものの失われていない状態にあるスラリーのことである。濃縮スラリーは、このような性状であるため、その性状を測定することは極めて困難である。
【００１９】
本発明によれば、濃縮スラリーの流路を閉鎖し濃縮スラリーを蓄積することにより、閉鎖位置から前記測定終了位置までの測定流路における濃縮スラリーを空気混入のない状態とし、均質なものとすることができる。この均質状態で測定できるため、流動性を有し測定困難な濃縮スラリーの流量を正確に測定することができる。
【００２０】
また、自重によって蓄積するため、機械を用いて圧送する場合に比べ、濃縮スラリーの性状を変化させることなく、正確な測定が行える。
【００２１】
また、請求項２記載の発明は、請求項１において、
前記測定終了位置まで前記濃縮スラリーが蓄積したことを検出する測定終了検出センサを有し、
前記測定開始位置は、前記測定流路の開閉位置に設定されたことを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、前記測定流路の閉鎖を測定開始のタイミングとして用いることができるため、制御しやすい性状測定システムを実現できる。
【００２３】
また、請求項３記載の発明は、請求項１において、
前記測定流路の開閉位置より上流側に設定された前記測定開始位置まで前記濃縮スラリーが蓄積したことを検出する測定開始検出センサと、
前記測定終了位置まで前記濃縮スラリーが蓄積したことを検出する測定終了検出センサと、
を有することを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、濃縮スラリーの流路を閉鎖し濃縮スラリーを蓄積することにより、閉鎖地点から前記測定終了位置までの測定流路における濃縮スラリーを空気混入のない状態とし、均質なものとすることができる。この均質状態で測定できるため、流動性を有し測定困難な濃縮スラリーの流量を正確に測定することができる。その上、測定の開始と終了のタイミングをセンサにより検出するため、正確に測定でき、濃縮スラリー流量の測定精度を高めることができる。
【００２５】
また、請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記開閉手段は、前記測定流路下流側の端部を開閉することを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、端部を開閉するため、中腹部を開閉する場合と比べ、簡易かつ短時間に開閉を行うことができ、連続的に測定を行うことが可能となる。
【００２７】
また、請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記測定流路は、垂直方向に形成されていることを特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、流路開閉手段により測定流路が開放された場合、測定流路が垂直方向に形成されているため、測定済みの濃縮スラリーを測定流路から自重により素早く、かつ、流路内に付着や残存をさせることなく送出することができる。古い濃縮スラリーが残らないことにより、次に測定する場合、新たに送り込まれた濃縮スラリーの性状を正確に測定することができる。
【００２９】
また、複数のサイクロンを用いて分級する場合、前記濃縮スラリーを、ホッパーを介して垂直方向に形成された測定流路に送出することが好ましい。これにより複数のサイクロンを並列で動作させた場合も連続的かつ正確な測定が可能となる。
【００３０】
また、請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記開閉位置より上流側で前記測定終了検出位置より下流側の前記測定流路に設けられ、前記濃縮スラリーの比重を検出する比重検出手段と、
前記比重検出手段による比重検出結果に基づき、前記濃縮スラリーの比重を演算する比重演算手段と、
を有することを特徴とする。
【００３１】
本発明によれば、流量を測定するタイミングで濃縮スラリーの比重も同時に測定でき、効率的な性状測定が行える。なお、比重でなく密度を測定するよう形成してもよい。
【００３２】
また、請求項７記載の発明は、請求項６において、
前記比重検出手段は、前記測定流路と接する異なる位置に配置された複数の圧力検出部を有する差圧比重計を含んで構成されていることを特徴とする。
【００３３】
本発明によれば、差圧比重計を用いるため、粘性の高い濃縮スラリーの比重を正確かつ安価に測定することができる。
【００３４】
また、請求項８記載の発明は、請求項７において、
前記複数の圧力検出部を洗浄する洗浄手段を有することを特徴とする。
【００３５】
本発明によれば、圧力検出部に付着した濃縮スラリーを清浄により除去し、次回の測定時に正確に測定することができる。
【００３６】
また、請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれかにおいて、
前記スラリー性状測定システムにより得られたスラリーの流量または比重の少なくとも一方の測定結果に基づき前記液体サイクロン装置の絞り開度を制御する絞り開度制御手段を有し、
前記液体サイクロンへの供給スラリーをスラリー改質用に濃縮化することを特徴とする。
【００３７】
ここで、改質とは、凝結作用により、微細粒子の表面電位が中和され、粒子同士が結合しやすくなり、高分子の官能基による水素結合等による架橋吸着作用により、見かけ上、粒子が粗大化されることをいう。濃縮スラリーは、改質されることにより、見かけ上の粒径はさらに大きくなり、流動性が失われる。
【００３８】
本発明によれば、前記スラリーの流量または比重の少なくとも一方の測定結果に基づき、液体サイクロン装置の絞り開度を制御することにより、濃縮スラリーの分級量を所望の値に良好に制御することができる。また、液体サイクロン装置に供給されるスラリーの成分比等が急激に変化しても、液体サイクロン装置からは安定した分量の濃縮スラリーを得ることができる。
【００３９】
また、請求項１０記載の発明は、請求項９において、
前記絞り開度制御手段は、
前記液体サイクロン装置で分級される濃縮スラリーの分級量が所定量以上の場合には、分級される濃縮スラリーが最適比重条件を満たすように前記絞り開度を比重優先制御し、
前記液体サイクロン装置で分級される濃縮スラリーの分級量が所定量以下の場合には、分級される濃縮スラリーが許容比重条件を満たす範囲内でその分級量が増加するように前記絞り開度を流量優先制御することを特徴とする。
【００４０】
本発明によれば、濃縮スラリーの分級量を十分に確保できる場合、後工程での改質処理を良好に行えるよう、濃縮スラリーの比重を最適値に制御する比重優先制御を行う。また、濃縮スラリーの分級量を十分に確保できない場合、濃縮スラリーの比重優先制御から、その分量を優先して制御する流量優先制御に切り替える。
【００４１】
これにより、濃縮スラリーを良好に改質するための比重制御と、泥水処理の適切な分量を確保するための流量制御とを、バランス良く行うことができる泥水処理システムを実現することが可能となる。なお、ここで最適比重条件とは、比重１．４以上の改質に適した比重値をいう。
【００４２】
また、請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれかにおいて、
前記液体サイクロン装置は、
泥水工法で発生する排泥水の２次処理設備に設けられ、排泥水の１次処理設備から供給される２次処理用スラリーを分級処理し、そのオーバー泥水を調整槽又は余剰泥水槽へ向け送り出すことを特徴とする。
【００４３】
本発明によれば、上述したように高価なフィルタープレス等を使用する必要がないため、泥水工法で用いられる２次処理設備を小型かつ安価なものとすることができる。
【００４４】
また、請求項１２記載の発明は、請求項１１において、
前記液体サイクロン装置は、
１次処理により７４μｍ以上の粒径の成分が除去された２次処理用スラリーを並列的に分級処理する複数のサイクロンを含んで構成され、
分級された濃縮スラリーを下流側のスラリー改質装置へ向け送り出すことを特徴とする。
【００４５】
７４μｍ以下の小径の土砂成分を分離除去するには小型のサイクロンを用いる必要があり、単独のサイクロンでは濃縮スラリーの分級量を十分に確保できないが、本発明によれば、複数のサイクロンにより並列的に分級処理できるため、泥水工法で発生する排泥水の濃縮スラリーの分級量を十分に確保できるとともに、改質装置により連続的に泥水処理を行うことができる。
【００４６】
また、請求項１３記載の発明は、請求項９〜１２のいずれかにおいて、
前記絞り開度制御手段は、
泥水工法で掘削される経路を、予め得られた地質調査データに基づき、密度優先経路と流量優先経路とに分類して記憶する記憶手段を含み、
前記密度優先経路の掘削により得られる２次処理用スラリーに対しては、分級される濃縮スラリーが最適比重条件を満たすように前記液体サイクロン装置の絞り開度を比重優先制御し、
前記流量優先経路の掘削により得られる２次処理用スラリーに対しては、分級される濃縮スラリーの流量が許容比重条件を満たす範囲内でその分級量が増加するように前記液体サイクロン装置の絞り開度を流量優先制御することを特徴とする。
【００４７】
このように泥水工法で掘削される経路に対し、密度優先経路と流量優先経路とにあらかじめ分類して記憶しておくことにより、２次処理用スラリーに対する比重優先制御と分量優先制御との切り替えを、より的確に行うことが可能となる。
【００４８】
また、請求項１４記載のスラリー性状測定方法は、
スラリー処理用の液体サイクロン装置から送られた濃縮スラリーの流路下流側を、流路開閉手段により閉鎖する工程と、
前記測定流路内の所定の測定開始位置から上流側の所定の測定終了位置まで前記濃縮スラリーが蓄積された蓄積時間を測定する蓄積時間測定工程と、
前記蓄積時間に基づき、前記濃縮スラリーの流量を演算する流量演算工程と、
前記流路開閉手段により、前記濃縮スラリー流路下流側を開放する工程と、
を有することを特徴とする。
【００４９】
本発明によれば、濃縮スラリーの流路を閉鎖し濃縮スラリーを蓄積することにより、閉鎖地点から前記測定終了位置までの測定流路における濃縮スラリーを空気混入のない状態とし、均質なものとすることができる。この均質状態で測定できるため、流動性を有し測定困難な濃縮スラリーの流量を正確に測定することができる。
【００５０】
また、請求項１５記載の発明は、請求項１４において、
前記濃縮スラリー流路の異なる位置に設けられた複数の圧力検出部により前記濃縮スラリーの圧力を検出する圧力検出工程と、
前記圧力検出結果に基づき、その差圧を演算する差圧演算工程と、
を有することを特徴とする。
【００５１】
本発明によれば、流量を測定するタイミングで濃縮スラリーの比重も同時に測定でき、効率的な性状測定が行える。また、差圧で比重を演算するため、粘性の高い濃縮スラリーの比重を正確かつ安価に測定することができる。なお、比重でなく密度を測定するよう形成してもよい。
【００５２】
また、請求項１６記載の発明は、請求項１５において、
前記複数の圧力検出部を洗浄する洗浄工程を有することを特徴とする。
【００５３】
本発明によれば、圧力検出部に付着した濃縮スラリーを清浄により除去し、次回の測定時に正確に測定することができる。
【００５４】
また、請求項１７記載の発明は、請求項１４〜１６のいずれかに記載されたスラリー性状測定方法を用いて得られたスラリーの流量または比重の少なくとも一方の測定結果に基づき前記液体サイクロン装置の絞り開度を制御する絞り開度制御工程を有し、
前記液体サイクロンへの供給スラリーをスラリー改質用に濃縮化する濃縮工程を有することを特徴とする。
【００５５】
本発明によれば、前記スラリーの流量または比重の少なくとも一方の測定結果に基づき、液体サイクロン装置の絞り開度を制御することにより、濃縮スラリーの分級量を所望の値に良好に制御することができる。また、液体サイクロン装置に供給されるスラリーの成分比等が急激に変化しても、液体サイクロン装置からは安定した分量の濃縮スラリーを得ることができる。
【００５６】
また、請求項１８記載の発明は、請求項１７において、
前記絞り開度制御工程は、
前記液体サイクロン装置で分級される濃縮スラリーの分級量が所定量以上の場合には、分級される濃縮スラリーが最適比重条件を満たすように前記絞り開度を比重優先制御する比重優先制御工程と、
前記液体サイクロン装置で分級される濃縮スラリーの分級量が所定量以下の場合には、分級される濃縮スラリーが許容比重条件を満たす範囲内でその分級量が増加するように前記絞り開度を流量優先制御する流量優先制御工程と、
を有することを特徴とする。
【００５７】
本発明によれば、濃縮スラリーの分級量を十分に確保できる場合、後工程での改質処理を良好に行えるよう、濃縮スラリーの比重を最適値に制御する比重優先制御を行う。また、濃縮スラリーの分級量を十分に確保できない場合、濃縮スラリーの比重優先制御から、その分量を優先して制御する流量優先制御に切り替える。
【００５８】
これにより、濃縮スラリーを良好に改質するための比重制御と、泥水処理の適切な分量を確保するための流量制御とを、バランス良く行うことができる泥水処理が可能となる。なお、ここで最適比重条件とは、比重１．４以上をいう。
【００５９】
また、請求項１９記載の発明は、請求項１４〜１８のいずれかにおいて、
前記液体サイクロン装置は、
泥水工法用の２次処理設備に設けられ、
１次処理により７４μｍ以上の粒径の成分が除去された２次処理用スラリーを並列的に分級処理する複数のサイクロンを含んで構成され、
分級された濃縮スラリーを下流側のスラリー改質装置へ向け送り出すことを特徴とする。
【００６０】
本発明によれば、上述したように高価なフィルタープレス等を使用する必要がないため、泥水工法で用いられる２次処理設備を小型かつ安価なものとすることができる。また、７４μｍ以下の小径の土砂成分を分離除去するには小型のサイクロンを用いる必要があり、単独のサイクロンでは濃縮スラリーの分級量を十分に確保できないが、本発明によれば、複数のサイクロンにより並列的に分級処理できるため、泥水工法で発生する排泥水の濃縮スラリーの分級量を十分に確保できるとともに、改質装置により連続的に泥水処理を行うことができる。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による泥水処理システムを活用した好適な実施の形態について、泥水式シールド工法を例にとり、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００６２】
（泥水式シールド工法全体の説明）
図１は、本発明を適用した泥水式シールド工法を示す。泥水式シールド工法は、シールド機３４と、送泥システム４３と、排泥システム４７と、泥水処理設備３０とを有して実現される。
【００６３】
泥水処理設備３０から送泥システム４３を介してシールド機３４内部のシールドチャンバー４２に送られ、切羽４６の安定に用いられた泥水は、シールドチャンバー４２内で掘削土砂と攪拌混合されたスラリーとされ、排泥システム４７を介して泥水処理設備３０に送り返される。泥水処理設備３０では、送り返されたスラリーから土砂等が分級され、必要な成分調整が行われた後、再度シールド機３４へ向け、送り出される。
【００６４】
泥水処理設備３０は、１次処理設備２６と、２次処理設備２８と、調整槽３と、余剰泥水槽１２とを含んで構成される。
【００６５】
排泥システム４７から泥水処理設備３０に送り返されたスラリーは、１次処理設備２６でスラリー中に含まれる土粒子の粒径が７４μｍ以上の砂礫等が分級され、調整槽３に送られる。調整槽３では、スラリーは、性状を調整されて送泥システム４３に送り出される。性状調整する際、調整槽３内のスラリーの一部は、余剰泥水槽１２に送られる。余剰泥水槽１２に送られたスラリーは、２次処理設備２８に送られて７４μｍ未満のシルト粘土等が分級され、分級後のスラリーが余剰泥水槽１２に送り返されて循環的に分級される。なお、調整槽３から２次処理設備２８に送られて循環的に分級される場合もある。
【００６６】
１次処理設備２６は、液体サイクロン１７と、振動篩４と、ベルトコンベヤー８と、ホッパー１３とを含んで構成される。
【００６７】
排泥システム４７から、１次処理設備２６に送られたスラリーは、振動篩４および液体サイクロン１７により、循環的に分級され、７４μｍ以上の土砂等が除去される。この土砂等が除去されたスラリーは、調整槽３に送られる。一方、分級された７４μｍ以上の土砂等は、ベルトコンベヤー８を介してホッパー１３に投入されて一時貯留された後、ダンプトラック１５０により、処分場に運ばれる。
【００６８】
２次処理設備２８は、濃縮サイクロンシステム１４０と、濃縮スラリー槽２０と、スラリー搬送改質システム１４２とを含んで構成される。
【００６９】
１次処理設備２６で分級しきれなかった粒径７４μｍ未満のシルト粘土等は、濃縮サイクロンシステム１４０により分級される。ここで、濃縮サイクロンとは、スラリーの濃縮を主目的とする液体サイクロンのことである。オーバー泥水として分級された後のスラリーは、余剰泥水槽１２に送り返されて循環的に分級される。一方、アンダー泥水として濃縮された濃縮スラリーは、濃縮スラリー槽２０に送られる。さらに、濃縮スラリー槽２０からスラリー搬送改質システム１４２に送られて改質された後、ダンプトラック１５２により産業廃棄物の中間処理場等に運ばれる。
【００７０】
（濃縮サイクロン装置の説明）
図２は、濃縮サイクロンシステム１４０に含まれる濃縮サイクロン装置１８の概略図を示す。濃縮サイクロン装置１８は、小径のスラリーを効率よく処理するため、複数台、例えば図２（Ｂ）に示すように１２台の濃縮サイクロン装置１８−１〜１２で構成される。スラリーは、余剰泥水槽１２からサイクロンポンプ９０により加圧され、管２２０を通り濃縮サイクロン装置１８に供給される。
【００７１】
また、図２（Ａ）に示すように、サイクロンポンプ９０と濃縮サイクロン装置１８との間の管２２０上にストレーナー１００が設けられており、スラリーが濃縮サイクロン装置１８に供給される際、ストレーナー１００により粒径１．５ｍｍ以上の土粒子等が除去される。
【００７２】
濃縮サイクロン装置１８に供給されたスラリーは、サイクロンの遠心分離作用により分級され、粒径の小さいスラリーは管２２２を通って余剰泥水槽１２に送られる。一方、粒径の大きいスラリーは測定管１６０を通って濃縮スラリー槽２０に送られる。
【００７３】
これら１２台の濃縮サイクロン装置１８−１〜１２から排出された濃縮スラリーは、すべて１台のホッパー１５に集められ、測定管１６０を通って濃縮スラリー槽２０に供給される。濃縮スラリー槽２０は、形状が自由であり、分割して設けてもよく、立坑４０の底部に設けることもできる。立坑４０の底部に設けた場合も、濃縮スラリーは、流動状態であるため、管等を通して地上のスラリー搬送改質システム１４２まで送ることができ、地上処理設備の省面積化が可能となる。
【００７４】
図３は、各濃縮サイクロン装置１８の断面図を示す。濃縮サイクロン装置１８は、管２２０から供給スラリーが流入される流入管１３０と、オーバー泥水が排出され、管２２２と接続されている上流管１３２と、側部に流入管１３０が接続されて上部に上流管１３２が接続されている円筒部１３６と、円筒部１３６の下部に接続されている円錐部１３８と、円錐部１３８の下部に接続され、濃縮スラリーが管２２４を介して送出される下流管１３４とを含んで構成される。また、濃縮スラリーの性状を調整できるよう、下流管１３４にはアペックスバルブ８６が設けられている。
【００７５】
余剰泥水槽１２から２次処理設備２８に送られたスラリーは、サイクロンポンプ９０により加圧され、管２２０を通って濃縮サイクロン装置１８に供給される。このスラリーを供給スラリーと呼ぶ。管２２０上にはストレーナー１００が設けられており、スラリー中の粒径の大きなものは、ストレーナー１００によりスラリーから除去される。
【００７６】
供給スラリーは、濃縮サイクロン装置１８内部で遠心分離され、粒径の小さいものは、上流管１３２から排出されて管２２２を通って余剰泥水槽１２に送られる。この泥水をオーバー泥水と呼ぶ。余剰泥水槽１２に送られた泥水は、調整槽３に送られて循環利用される。なお、スラリーが調整槽３から濃縮サイクロンシステム１４０に送られて調整槽３に送り返されて循環利用される場合もある。
【００７７】
一方、粒径の大きいものは、円錐部１３８内部の下方に集められて濃縮され、下流管１３４を通ってホッパー１５に供給され、管２２４を通って測定管１６０を介して濃縮スラリー槽２０に送られる。このスラリーを濃縮スラリーと呼ぶ。濃縮スラリー槽２０に送られた濃縮スラリーは、スラリー搬送改質システム１４２に送られる。
【００７８】
スラリー搬送改質システム１４２に送られた濃縮スラリーは、改質剤および安定剤が添加されて撹拌され、改質流路であるミキサーの出口直前で改質した後、ダンプトラック１５２により産業廃棄物の中間処理場等に運ばれる。
【００７９】
なお、改質剤は、アクリルアミド、アクリル酸ナトリウム等のアクリル系の改質剤であれば特に限定されないが、アクリルアミドが好ましい。アクリル系の改質剤を用いると、濃縮スラリーに含まれる水に高分子系改質剤の主成分であるアクリル系の成分が溶解し、濃縮スラリーの中の土粒子に前記アクリル系改質剤が吸着して架橋吸着作用が起きる。この改質剤を泥水に添加することにより、土粒子が見かけ上粗大粒子となり、この粗大粒子の間に濃縮スラリー中の水の大部分が捕捉されるので、泥水は流動性を失い、団粒化（改質）状態となる。
【００８０】
また、改質剤の添加は従来よりはるかに少ない量で改質でき、改質に要する時間も十数秒程度であり、さらに、改質した泥土は、ダンプトラック１５２で搬出できるため、泥水処理時間の短縮と資源の浪費防止と費用削減の効果もある。
【００８１】
また、濃縮スラリーに安定剤を添加することにより、改質後、産業廃棄物の中間処理場等に運んだ後も安定した性状を保つことができる。濃縮スラリーは、安定剤添加時には、ミキサーにより撹拌されて均質状態かつ流動状態であるため、安定剤の添加が良好に行える。なお、安定剤としては石灰系またはセメント系の安定剤が望ましい。
【００８２】
従来は、改質のためにフィルタープレス等の大型泥水処理設備が必要であり、濃縮スラリーの改質に何時間もかかり、改質させない場合は、処理費の高いバキューム車で処分場まで運搬しなければならなかったため、多大なコストがかかっていた。本実施の形態によれば、わずか十数秒で改質できるため、泥水処理時間が短縮し、処理費の安いダンプトラック１５２に連続的に積込むことができるため、コストの削減にもなる。
【００８３】
（濃縮スラリーの比重測定およびその制御の説明）
スラリーの流れは上述した通りであるが、濃縮サイクロンシステム１４０におけるスラリーの性状測定およびその制御の流れについて以下に示す。
【００８４】
図４は、従来の濃縮スラリーの比重制御を示す機能ブロック図である。従来は、サイクロンポンプ９０と濃縮サイクロン装置１８との間の経路に設けられた密度計７２により、供給スラリーの比重が測定され、測定データがサイクロン制御装置１１０に送られ、サイクロン制御装置１１０により、この測定データに基づくアペックスバルブ８６の制御が行われていた。この制御は、供給スラリーの比重に合わせてアペックスバルブ８６の絞りを変更して濃縮スラリーの比重が一定になるように制御するものである。
【００８５】
しかし、上述したように、余剰泥水槽１２から循環的に濃縮サイクロン装置１８にスラリーが供給される場合、図５に示すように、濃縮サイクロン装置１８での分級処理開始直後の供給スラリーの比重が１．２７で濃縮スラリーの比重は１．６６であり、分級開始から４０分後の測定では供給スラリーの比重は１．２１で濃縮スラリーの比重は１．４６となっており、供給スラリーの変化量は０．０６であるのに対し、濃縮スラリーの変化量は０．２０と３倍もの違いがある。このように、供給スラリーの変化に対して濃縮スラリーの比重の変化が大きい場合、密度計７２で測定される比重の変化に合わせてアペックスバルブ８６の絞り開度を変更しても、濃縮スラリーの比重の変化と大きく異なるため、濃縮スラリーの比重を改質処理に適した比重である比重１．４以上の所望の比重とすることは極めて困難である。
【００８６】
本実施の形態では、図２（Ａ）および図７に示すように、濃縮スラリーの比重の変化に合わせてアペックスバルブ８６の絞り開度を変更できるよう、アペックスバルブ８６と濃縮スラリー槽２０との間にホッパー１５と、測定管１６０と、測定管１６０内の濃縮スラリーの比重を測定する差圧比重計７４と、測定管１６０の下流側の端部を閉塞するアクチュエータ１２０とが設けられている。
【００８７】
比重の測定は、具体的には以下のように行われる。図６は、本実施の形態の一例に係る比重測定制御の機能ブロック図を示す。
【００８８】
まず、濃縮サイクロン装置１８に供給される供給スラリーの比重測定が、密度計７２を用いて行われる。この測定値に基づきサイクロン制御装置１１０によりアペックスバルブ８６の絞り開度が調整される。
【００８９】
次に、アペックスバルブ８６の絞り開度を補正制御するため、濃縮サイクロン装置１８から送出される濃縮スラリーの比重測定が行われる。本実施の形態では、測定開始位置ＳＰ１としての測定流路上流の閉鎖位置から所定の測定終了位置ＥＰ１まで測定流路内に濃縮スラリーを充満した状態で、測定開始位置ＳＰ１から測定終了位置ＥＰ１までの間の測定流路に設けられた差圧比重計７４を用いて比重測定が行われる。
【００９０】
まず、アクチュエータ１２０により半球ラバーボール１２２が測定管１６０の下流側の端部と接触して閉じられ、測定管１６０内に濃縮スラリーが蓄積していく。
【００９１】
次に、測定終了位置ＥＰ１の検出を行うセンサ８２により、測定管１６０の上流側の端部付近の測定終了位置ＥＰ１まで前記濃縮スラリーが蓄積されたことが検出される。この状態では、測定管１６０内部の２つの圧力検出部が接する部分は、濃縮スラリーが均質な状態となっている。
【００９２】
均質な状態で濃縮スラリーの差圧を測定するため、正確な測定結果を得ることができる。この測定結果は比重演算装置８４に送られ、比重が演算される。この演算結果に基づき、アペックスバルブの絞り開度が補正制御される。
【００９３】
このようにして差圧比重計７４を用いることにより、粘性の高い濃縮スラリーの比重を、正確かつ安価に測定できる。
【００９４】
図７（Ａ）に示すように、差圧比重計７４は、測定管１６０の異なる位置に配置された複数、例えば２つの圧力検出部７４−１、７４−２を含んで構成される。
【００９５】
図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＢＢ断面図を示す。２つの圧力検出部７４−１、７４−２は、測定管１６０における濃縮スラリーと接する凹型感圧部を含んで構成されている。これによれば、凹型とすることにより圧力を１点に集中させることができ、正確に圧力を検出することができる。
【００９６】
測定後、アクチュエータ１２０により測定管１６０の下流側の端部が開放され、測定管１６０から濃縮スラリー槽２０へ向けて濃縮スラリーが自重により送り出される。
【００９７】
このようにして求められた比重測定結果に基づく具体的な制御の流れは以下のようになる。比重測定結果は、サイクロン制御装置１１０に送られる。
【００９８】
サイクロン制御装置１１０においては、この測定結果を基に、あらかじめ記憶された所定の基準値と照らし合わせ、最適なアペックスバルブ８６の絞り開度を設定し、アペックスバルブ８６を制御する。
【００９９】
また、濃縮サイクロン装置１８から排出されてホッパー１５で一時貯留された濃縮スラリーの比重は、ホッパー１５直下の測定管１６０に設けられた差圧比重計７４により測定され、測定データは、サイクロン制御装置１１０に送られる。
【０１００】
サイクロン制御装置１１０においては、この比重測定データに基づき、濃縮スラリーが所定の性状になるようにアペックスバルブ８６の絞り開度を補正制御する。
【０１０１】
すなわち、所望の比重に足りない場合はアペックスバルブ８６の絞り開度が小さくされ、所望の比重を超えている場合はアペックスバルブ８６の絞り開度が大きくされる。ここで、所望の比重としては１．４以上が好ましい。
【０１０２】
また、図７（Ａ）に示すように、流路開閉手段であるアクチュエータ１２０は、測定管１６０の下流側の端部と接触する部分が半球状となった開閉部である半球ラバーボール１２２を制御する。なお、半球ラバーボール１２２は、測定管１６０の下流側の端部断面が円状である場合には半球状が好ましいが、測定管１６０の形状に応じて種々の変形が可能である。
【０１０３】
測定管１６０の下流側の端部と接する半球ラバーボール１２２は、弾力性を有し、テフロン加工等による濃縮スラリー付着防止処置が施されている。これによれば、半球状とし弾力性を持たせることにより、少しの力で測定管１６０の下流側の端部を密閉できる。また、弾力性を有するので前記端部を傷つけず、かつ、濃縮スラリーが付着しにくいので性状測定時に正確に測定できる。同様に、ホッパー１５および測定管１６０にも濃縮スラリー付着防止処置が施されており、同様の効果を得られる。
【０１０４】
また、この比重測定の際、測定管１６０の下流側の端部を閉じることにより、差圧比重計７４の設けられた測定管１６０内部の濃縮スラリーに内包される空気分が上方に散逸されて濃縮スラリーの状態が均質化されるため、正確に比重を測定することができる。測定管１６０の中腹部をバルブにより開閉することも可能であるが、端部を開閉することが好ましい。端部を開閉することにより、中腹部を開閉する場合と比べ、確実に開閉を行うための制御が容易となり、連続的に測定することが可能となる。
【０１０５】
差圧比重計７４で比重が測定される際、測定管１６０の下流側の端部に設けられたアクチュエータ１２０により測定管１６０の下流側の端部が閉じられた状態で測定される。なお、測定管１６０の下流側の端部は、通常、開かれた状態となっており、測定時に閉じられる。
【０１０６】
さらに、測定管１６０は、自重により濃縮スラリーが下流に流れる形状に形成しているが、特に垂直方向に形成することが好ましい。自重により下流に流れるため、機械で圧送する場合と比べ、濃縮スラリーの性状変化が起こりにくく正確な測定が行える。さらに、垂直方向に流路を形成することにより、アクチュエータ１２０によって測定管１６０の端部が開放された場合、測定管１６０が垂直方向に形成されているため、測定済みの濃縮スラリーを測定管１６０から自重により素早く、かつ、流路内に付着や残存をさせることなく送出することができる。古い濃縮スラリーが残らないことにより、次に測定する場合、新たに送り込まれた濃縮スラリーの性状を正確に測定することができる。
【０１０７】
また、図２（Ｂ）に示すように、小径の濃縮サイクロンが複数設けられ、均等に配置されることにより、各濃縮サイクロンでの供給スラリー量や濃縮スラリー量をほぼ均等にすることができ、土粒子の粒径が小さなシルト粘土等の分級を並列的、すなわち効率的に行うことができるため、小径の土粒子も大量かつ高速に分級することができる。この場合、図２（Ａ）に示すように、濃縮サイクロンが複数設けられても、それぞれの濃縮スラリーはホッパー１５に集められるので、ホッパー１５以降の処理は単一の濃縮サイクロンの場合と同様となり、従来の処理施設を流用することができるため、地上の処理設備面積は従来より大きくなることはない。
【０１０８】
なお、単独の濃縮サイクロンで分級処理する場合、ホッパー１５を設けずに濃縮サイクロン装置１８と測定管１６０を直結してもよい。
【０１０９】
（濃縮スラリーの流量測定およびその制御の説明）
ところで、図８に示すように、トンネル掘削経路には沖積粘性土層や洪積砂質土層等の種々の土質が存在する。このため、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、アペックスバルブ８６の絞りは同じでも土質によって排出される濃縮スラリー量が異なる。
【０１１０】
通常は、濃縮スラリーをなるべく高比重に濃縮するよう、アペックスバルブの開度制御を行うことが好ましいが、スラリー成分中に細粒分が多くなった場合、濃縮スラリーの分級量がほとんど得られず、比重重視の開度制御では適切な２次処理を行うことが困難となる。すなわち、掘削量と２次処理量とのバランスがとれないため、最悪の場合には、シールド工事を一時的に停止しなければならないといった事態が発生してしまう。
【０１１１】
このため、密度優先でなく、流量優先で濃縮スラリーを処理する必要があるが、濃縮サイクロン装置１８から排出される濃縮スラリーは、大気開放下に排出されるので空気の混入等により排出量を測定することは難しい。
【０１１２】
本実施の形態では、密度計７２等の密度測定装置に加え、流量測定装置が設けられ、濃縮スラリー量を正確に求めることができる。流量測定装置は、濃縮スラリーの蓄積位置を検出するセンサと、蓄積時間を測定する蓄積時間測定装置と、得られた蓄積時間に基づき濃縮スラリー流量を演算する流量演算装置とを含んで構成される。
【０１１３】
流量の測定は、具体的には以下のように行われる。図６は、本実施の形態の一例に係る流量測定制御の機能ブロック図を示す。図６および図７（Ａ）に示すように、濃縮スラリーの流量測定は、上述した比重測定のタイミングと同様にして行われる。
【０１１４】
すなわち、濃縮スラリーの流量測定時には、アクチュエータ１２０により半球ラバーボール１２２が、測定開始位置ＳＰ１である測定管１６０下流側の端部と接触して閉じられ、測定管１６０内に濃縮スラリーが蓄積していく。測定管１６０の開閉位置より上流側の測定流路端部付近に設けられたセンサ８２により、測定管１６０の上流側の端部付近の測定終了位置ＥＰ１まで前記濃縮スラリーが蓄積されたことが検出される。測定管１６０の体積は既知であるため、測定開始位置ＳＰ１から測定終了位置ＥＰ１まで濃縮スラリーが蓄積する時間を演算することにより流量が求められる。
【０１１５】
図７（Ａ）に示すように、センサ８２の検出部分は、測定管１６０の上流側端部付近に設けている。なお、蓄積時間測定装置１６２および流量演算装置１６４は、図６に示すようにサイクロン制御装置１１０内に設けてもよいし、別々に設けてもよい。
【０１１６】
測定時の状態では、センサが接する部分までの測定流路は、濃縮スラリーが均質な状態となっている。測定管１６０の下流側の端部が閉じられてからセンサ８２が濃縮スラリーに接するまでの蓄積時間は、蓄積時間測定装置１６２により測定される。この蓄積時間と測定開始位置ＳＰ１から測定終了位置ＥＰ１までの測定流路の体積に基づき流量演算装置１６４により、濃縮スラリーの流量が演算される。
【０１１７】
この流量データは、サイクロン制御装置１１０に送られ、この測定データに基づき、アペックスバルブ８６の絞り開度が補正制御される。測定後、アクチュエータ１２０により測定管１６０の下流側の端部が開放され、測定管１６０から濃縮スラリー槽２０へ向けて濃縮スラリーが自重により送り出される。
【０１１８】
これによれば、濃縮スラリーの流路を閉鎖し濃縮スラリーを蓄積することにより、閉鎖地点から測定終了位置ＥＰ１までの測定流路における濃縮スラリーを空気混入のない状態とし、均質なものとすることができる。この均質状態で測定できるため、流動性を有し測定困難な濃縮スラリーの流量を正確に測定することができる。
【０１１９】
また、濃縮スラリーの流量測定方法を用いた具体的な制御の流れは以下のようになる。図６に示すように、サイクロン制御装置１１０により、濃縮スラリー流量の測定結果に基づき、濃縮スラリーが所望の流量となるようアペックスバルブ８６が制御される。すなわち、所望の流量に足りない場合はアペックスバルブ８６の絞り開度が大きくされ、所望の流量を超えている場合はアペックスバルブ８６の絞り開度が小さくされる。
【０１２０】
（流量測定の変形例の説明）
また、図１０および図１１に示すように、測定管１６０の開閉位置より上流側の流路端部付近に測定開始位置ＳＰ２を設定し、測定開始位置ＳＰ２まで濃縮スラリーが蓄積したことを検出する測定開始検出センサ８２−２を設け、測定開始位置より上流に測定終了位置ＥＰ２を設定し、この測定終了位置ＥＰ２まで濃縮スラリーが蓄積したことを検出する測定終了検出センサ８２−１を設けて性状測定を行ってもよい。
【０１２１】
この場合、測定開始位置ＳＰ２から測定終了位置ＥＰ２まで濃縮スラリーが蓄積された時間を測定し、この蓄積時間に基づき、濃縮スラリーの流量を演算すればよい。
【０１２２】
これによれば、濃縮スラリーの測定管１６０を閉鎖し濃縮スラリーを蓄積することにより、閉鎖地点から測定終了位置ＥＰ２までの測定管１６０における濃縮スラリーを空気混入のない状態とし、均質なものとすることができる。この均質状態で測定できるため、流動性を有し測定困難な濃縮スラリーの流量を正確に測定することができる。その上、測定の開始と終了のタイミングをセンサにより検出するため、正確に測定でき、濃縮スラリー流量の測定精度を高めることができる。
【０１２３】
なお、図７（Ａ）および図１０ではセンサ８２は、ホッパー１５内に先端が配置してあるが、測定管１６０内に配置してもよい。すなわち、測定流路として測定管１６０のみを用いてもよいし、測定管１６０に加えて測定管１６０と接続されたホッパー１５を用いてもよい。
【０１２４】
また、図７（Ａ）ではセンサ８２は中央部に設けてあるが、濃縮サイクロン１８の配置に応じて、濃縮スラリーが下流に流れている際は直接触れない位置に設ければよく、中央部には限定されない。
【０１２５】
さらに、上述したように、測定終了位置まで濃縮スラリーを蓄積したタイミングで濃縮スラリーの比重と流量を同時に測定することができる。これにより効率的な性状測定が行える。また、測定管１６０での性状測定を、濃縮サイクロン１８による分級処理と併せて連続的に行ってもよいし、必要時だけ間欠的に行ってもよい。
【０１２６】
（洗浄手段の説明）
また、図７（Ａ）に示すように、圧力検出部７４−１、７４−２を洗浄する洗浄装置を設けている。洗浄装置は、洗浄ノズル１０２、１０４と、洗浄ノズル１０２、１０４からの洗浄水の噴出を制御するバルブ８７、８８と、洗浄水の流路である洗浄管２３０と、洗浄水を圧送するポンプ９２とを含んで構成されている。ポンプ９２およびバルブ８７、８８はサイクロン制御装置１１０により制御される。
【０１２７】
これによれば、圧力検出部７４−１、７４−２に付着した濃縮スラリーを清浄により除去し、次回の測定時に正確に測定することができる。なお、センサ８２を洗浄するよう構成してもよい。
【０１２８】
洗浄は、性状測定後、アクチュエータ１２０により測定管１６０の下流側の端部が開放された後に行う。また、洗浄水の噴出量は、改質に影響を与えない程度の少量で行うことが好ましい。また、より完全に洗浄するため、濃縮サイクロンの非稼働時に大量の洗浄水を用いて洗浄を行ってもよい。
【０１２９】
（制御方法の変形例の説明）
また、アペックスバルブ８６の絞り開度を、濃縮スラリーの比重優先で制御することも流量優先で制御することもできる。通常は、上述したように、比重優先で濃縮スラリーの比重が１．４以上のできるだけ高い状態で泥水処理が行われる。しかし、切羽の地山の土質が急激に変化した場合等、特に細粒分が増加した場合は、密度優先では濃縮スラリーの分級量が少なくなるため、トンネル掘進に支障を来たすことがある。このような場合には、泥水の比重は改質可能な最低の比重である１．４程度に保ち、流量優先に切り替えることが必要である。
【０１３０】
さらに、本実施の形態によれば、図７（Ａ）に示すように、測定流路の下流側から測定管１６０の開閉を行うアクチュエータ１２０、測定開始位置ＳＰ１、差圧比重計７４、測定終了位置ＥＰ１、センサ８２の順番で設けているため、上述した濃縮スラリーの比重および流量を、同時かつ正確に測定できる。
【０１３１】
これにより、最低限必要な濃縮スラリー濃縮スラリーの分級量以上のときは図６に示す比重優先制御を行い、必要な濃縮スラリーの分級量を下回った場合には図１０に示す流量制御を行うことにより、切羽の地山の土質が急激に変化した場合、特に細粒分が増加した場合でも適切な泥水処理が行えるため、安定したトンネル掘進が行える。
【０１３２】
さらに、本実施の形態によれば、トンネル掘進位置に応じてアペックスバルブ８６の絞り開度を自動的に調整することもできる。この場合、図８に示すように、あらかじめ、シールド機の掘進経路の地質をボーリング調査等により調査しておき、その調査データに基づき、各掘削領域毎に粒度分布を把握し、サイクロン制御装置１１０内部の記憶装置に記憶しておく。また、当該領域における濃縮サイクロン装置１８の制御を密度優先モードにするか流量優先モードにするかを設定しておく。そして、記憶されたデータと現在の掘進位置とに基づき、濃縮サイクロン装置１８の制御モードの切り替えを行う。これにより、密度優先と流量優先とを自動的に切り替えることができる。
【０１３３】
なお、本発明の適用は、前記泥水式シールド工法に限定されない。例えば、地中連続壁工法やリバース工法等における泥水処理にも適用できる。
【０１３４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例に係る泥水式シールド工法の全体図である。
【図２】図１に示す濃縮サイクロンシステムの詳細図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。
【図３】図３に示す濃縮サイクロンの断面図である。
【図４】従来の濃縮スラリーの比重制御を示す機能ブロック図である。
【図５】供給スラリー、オーバー泥水、濃縮スラリーの比重の変化を示す図である。
【図６】本実施の形態の一例に係る比重制御を示す機能ブロック図である。
【図７】本実施の形態の一例に係る性状測定システムの概略図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢＢ断面図である。
【図８】トンネル掘進経路の土質縦断図である。
【図９】トンネル掘進経路の土質ごとの粒度加積曲線を示す図である。（Ａ）は沖積粘性土層、（Ｂ）は洪積砂質土層、（Ｃ）は洪積粘性土層の粒度可積曲線を示す。
【図１０】本実施の形態の一例に係る流量制御を示す機能ブロック図である。
【図１１】図７（Ａ）に示す性状測定システムの変形例である。
【符号の説明】
３  調整槽
１２  余剰泥水槽
１５  ホッパー
１８  濃縮サイクロン装置
２０  濃縮スラリー槽
７２  密度計
７４  差圧比重計
８２  センサ
８６  アペックスバルブ
８７、８８  バルブ
９０  サイクロンポンプ
１００  ストレーナー
１１０  サイクロン制御装置
１２０  アクチュエータ
１２２  半球ラバーボール
１６０  測定管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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