(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下工事現場からの排泥を立坑を介して地上に設置したバキューム装置へ送る排泥システムにおいて、立坑途中に、圧送ポンプおよびこの圧送ポンプに付設するものとして上部にエアー溜まり、下部に土砂溜まりを確保したタンクを配設し、該タンクのエアー溜まりには地上のバキューム装置へ接続するエアー排出管を接続し、土砂溜まりには水・土砂排出管を前記圧送ポンプを介在させて接続し、前記水・土砂排出管は地上の排泥タンクに行く管と、エアー排出管に合流する管とに分岐し、それぞれに切替えバルブを設けることを特徴とした高深度排泥システム。
【請求項２】
タンクのエアー溜まりはタンク全体の上部１／３程度とする請求項１記載の高深度排泥システム。
【請求項３】
タンクの土砂溜まり部分にエアー導入口を設ける請求項１または請求項２記載の高深度排泥システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の地下工事等に際し工事現場からの泥水等を、高所の地上部等へ排出するための高深度排泥システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下水道、地下鉄、共同溝等のトンネル施工で推進工法は、図９に示すように発進用の立坑１に支圧壁２と元押ジャッキ３を設けて、先端にカッター４を配設した管体（ヒューム管）５の縦列を立坑１から掘進させていくものであるが、その中で、泥濃式推進工法は掘進に伴い掘削した高濃度泥水（排泥）を立坑１を介して排出する。
【０００３】
この排泥は地上に設置したバキューム装置６により負圧をかけて行われる。土砂や礫などの固形物は、水及び空気が混合されプラグ流の状態で水平方向の管内を搬送される。
【０００４】
鉛直方向の管内も固形物と水及び空気が混合されていれば、エアーリフト効果と真空圧力による搬送が可能であるが、水平方向から鉛直方向に変わる曲線部では遠心力が働くため、固形物や水と空気が分離してしまう上、真空圧力だけでは水の上昇高は原理的には約10ｍまで可能であるが、実用上は、ポンプ上の性能の限界により６〜８ｍ程度である。
従って、エアーリフト効果を期待して大きな同量の発生可能なポンプを設置しても10ｍ程度が限界である。
【０００５】
このため、地下にサンクションタンク及びポンプ等の機械本体を設置して、その場に排出することもあるが、この場合にはポンプで水を揚水することは可能であるが、排泥の固形物が次第に現場に堆積しその処理が大変になる。
【０００６】
これに対して特開平9-158185号公報では、スラィム排出システムとして図10に示すように、地下の現場の近くに設置したスラィム中の粗大粒子を分離するハッチタンク７と、気液分離が可能な少なくとも１基のポンプユニット８及び前記ポンプユニットよりも高所に設置されている真空装置９より構成し、ハッチタンク７の排出口とポンプユニット８の吸込口を配管で接続し、ポンプユニット８内で分離され上方へ送付される揚水管10と通気管11を１本の水平管12にまとめて前記真空装置９により吸引・排水するものが提案されている。
【０００７】
ハッチタンク７は、地下の現場側に設置し、スラィム中の粗大粒子を分離することができるもので、粗大粒子を分離するフィルターを備えたものである。
【０００８】
ポンプユニット８は図11に示すようにサンドポンプと相似形の円筒形容器８ａの中に直接水中サンドポンプ８ｂを収納したものが基本であり、該円筒形容器８ａの側面にスラィム等の吸込口８ｃを設け、上蓋８ｄには前記水中サンドポンプにつながる液体吐出口８ｅと、外部の真空装置につながっている気体排出口８ｆを設けた。液体吐出口８ｅは揚水管10と、気体排出口８ｆは通気管11につながる。
【０００９】
この特開平9-158185号公報では、ハッチタンク７は地下の現場側に設置することで、処理すべきスラィム中の固形物を分離・回収できるようにするとともに、高所（地上部）の水平管部分における閉塞の防止を図ったものである。
【００１０】
前記ハッチタンク７は、例えば、円筒形容器の側面に排除用ハッチを備え、一方の両端に吸引口および他方の他面に排出口を有し、容器内側の前記排出口の手前に金属の金網、格子やパンチングメタル等を使用したストレーナー７ａが設けられているハッチタンクで、円筒形容器の吸引口から、スラィムが容器内に流入してくると、容器内は上部に空気等が通過する空間を残して、ほぼ水（液体）で満たされた状態になっているため、吸い込まれた固形物は先ず吸込んだスラィム等のために抵抗が大きく、大部分は速度を落とし固形物は沈澱し、比較的小さなものが最終的にはストレーナー７ａに突き当たり分離される。
【００１１】
円筒形容器内に吸い込まれ分離されたスラィム中の粗大粒子等の堆積物（ズリ）は、この円筒形容器の側面に設けた掃除用ハッチから取り出す。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このように特開平9-158185号公報では、ハッチタンクを設け、処理すべきスラィム中の固形物を分離・回収するものであり、地下の現場近くでハッチタンクから粗大粒子等の堆積物（ズリ）を取出す作業、および、取出して地下現場に堆積した堆積物を地上に搬出するその処理が必要であり、それに労力と時間を費やさねばならない。
【００１３】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、深度がある地下工事現場からの排泥を立坑を介して行うのに、途中で堆積物を残すことなく、地上に効率的に排出できる高深度排泥システムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、第１に、地下工事現場からの排泥を立坑を介して地上に設置したバキューム装置へ送る排泥システムにおいて、立坑途中に、圧送ポンプおよびこの圧送ポンプに付設するものとして上部にエアー溜まり、下部に土砂溜まりを確保したタンクを配設し、該タンクのエアー溜まりには地上のバキューム装置へ接続するエアー排出管を接続し、土砂溜まりには水・土砂排出管を前記圧送ポンプを介在させて接続し、前記水・土砂排出管は地上の排泥タンクに行く管と、エアー排出管に合流する管とに分岐し、それぞれに切替えバルブを設けることを要旨とするものである。
【００１５】
第２に、タンクのエアー溜まりはタンク全体の上部１／３程度とすること、第３に、タンクの土砂溜まり部分にエアー導入口を設けることを要旨とするものである。
【００１６】
請求項１記載の本発明によれば、立坑途中に圧送ポンプを設けることでそのポンプ圧を利用して高所の地上まで排泥を搬送できるが、タンクへ送り込まれるエアー・水・土砂は、エアーは上部のエアー溜まりへと、水および土砂は下部の土砂溜まりに分離する。そして、エアー溜まりのエアーはバキューム装置へ吸引され、エアー溜まりは常に真空状態が維持されるので、土砂溜まりからの水・土砂排出管にはエアーによる悪影響のないスラグ流またはプラグ流を発生させ、詰まりのないスムーズな圧送ポンプでの搬送が可能となる。
【００１７】
さらに、非常用として水・土砂排出管をエアー排出管に合流させることで、バキューム装置の吸引力を圧送ポンプのポンプ圧に加えて水・土砂の搬送を行うことができる。
【００１８】
請求項２記載の本発明によれば、前記作用に加えて、タンクはエアー溜まりおよび土砂溜まりをそれぞれタンク全体の１／３程度、２／３程度とすることで、無駄な容積部分を持つことなく、効率のよい利用となる。
【００１９】
請求項３記載の本発明によれば、タンクの土砂溜まり部分にエアー導入口を設け、このエアー導入口から必要に応じてエアーを土砂溜まり部分に送り込むことで、タンク内の詰まり防止およびトラブル時のエアーリフト作用を行うことができ、圧送ポンプ側に攪拌装置を設ける必要もない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の高深度排泥システムの１実施形態を示す説明図、図２は同上要部の説明図、図３は同上要部の正面図、図４は同上要部の平面図である。
【００２１】
図１も前記従来例を示す図９と同じく泥濃式推進工法の場合で、発進用の立坑１に元押ジャッキ３を設けて、先端にカッター４を配設した管体（ヒューム管）５の縦列を立坑１から掘進させていき、掘進に伴い掘削した高濃度泥水（排泥）を立坑１を介して排出するものである。
【００２２】
この排泥は地上に設置したバキュームポンプ６ａと排泥タンク６ｂからなるバキューム装置６により負圧をかけて行われるが、本発明は、立坑１の途中に、圧送ポンプとしてスクイーズポンプ13およびこのスクイーズポンプ13に付設するものとして上部にエアー溜まり14、下部に土砂溜まり15を確保したタンク16を配設した。このタンク16の底部は土砂溜まり15を設けるためにロート状ではなく平坦なものとする。
【００２３】
前記スクイーズポンプ13は、図５に示すようにローター13ａに取付けた２個のスライディングシュー13ｂが特殊ゴムホースによるポンプホース13ｃに沿って回転摺動し、押し潰されたホースの強力な復元力によって発生する真空により、吸引された流体がスライディングシュー13ｂの移動で吐出する容積式シールポンプである。図中13ｄはシム、13ｅはオイルレベルを示す。なお、圧送ポンプとしてはこのスクイーズポンプ13の代わりにピストン式のポンプやダイヤフラム式のポンプも利用できる。
【００２４】
一方、タンク16は、地下工事現場としてカッター４のカッター室内から導かれるから排泥管17を前記エアー溜まり14に接続させて開口させる。エアー溜まり14はタンク16の上から約１／３を占めるように形成した。このエアー溜まり14にはエアー排出管18を接続し、その端部を開口する。
【００２５】
また、タンク16の土砂溜まり15はタンク16の下から約２／３を占めるように形成し、この土砂溜まり15に水・土砂排出管19を接続させて開口させ、該水・土砂排出管19は途中に前記スクイーズポンプ13を介在させ、これを地上に設置した排泥タンク27へと導く。
【００２６】
さらに、水・土砂排出管19の途中を、前記水・土砂排出管は地上の排泥タンクに行く管19ａとエアー排出管に合流する管19ｂとに分岐し、それぞれに切替えバルブ26ａ，26ｂを設ける。
【００２７】
前記エアー排出管18にバルブ20ａ付きのエアー導入口管20を設け、同様に水・土砂排出管19のスクイーズポンプ13から流出側にバルブ21ａ付きのエアー導入口管21を設けることで、必要に応じて管内に空気を導入し、詰まり防止を出来るようにする。
【００２８】
タンク16の土砂溜まり15の部分にバルブ23ａ付きのエアー導入口管23によるエアー導入口を設けた。図中24ａ，24ｂはタンク16に設けた清掃用扉である。
【００２９】
また、タンク16内には電極式のレベルスイッチ（ＨＷＬ）25ａ、レベルスイッチ（ＬＷＬ）25ｂを取り付けてもよい。
【００３０】
次に使用法および動作について説明すると、カッター４でのエアー、水・土砂による排泥は排泥管17からタンク16内に導かれ、エアーと水・土砂に分離して、エアーはエアー溜まり14に、水・土砂は土砂溜まり15へと分かれる。
【００３１】
エアー溜まり14にはバキューム装置６のバキュームポンプ６ａからの負圧が掛けられているので、このエアー溜まり14にいくエアーはすぐにエアー排出管18に送られ、エアー溜まり14は常に真空に近い状態となっている。
【００３２】
一方、土砂溜まり15には水・土砂排出管19を介してスクイーズポンプ13の吸引力が掛けられ、この土砂溜まり15に溜まる水・土砂はスクイーズポンプ13にエアーによる悪影響のないスムーズなスラグ流またはプラグ流として送られ、さらに、スクイーズポンプ13から水・土砂排出管19を介して地上の排泥タンク27に排出される。
【００３３】
この場合は管19ａでバルブ26ａを開き、管19ｂでバルブ26ｂを閉じているが、目詰まりを生じそうな非常時には管19ａのバルブ26ａを閉じ、管19ｂのバルブ26ｂを開いて水・土砂排出管19をエアー排出管18と合流させ、エアー・水・土砂の排泥としてバキューム装置６の排泥タンク６ｂに導くようにしてもよい。
【００３４】
また、状況に応じてエアー導入口管23によるエアー導入口からタンク16の下部にエアーを導入することで、タンク16内の詰まり防止が行え、トラブル時のエアーリフトを行うことができる。
【００３５】
図６は前記レベルスイッチ（ＨＷＬ）25ａ、レベルスイッチ（ＬＷＬ）25ｂをタンク16内には設けなくて済む場合、図７は必要とする場合を示したもので、図６に示すようにエアー溜まり14に開口するエアー排出管18の下端位置を排泥管17の接続開口位置よりも下とし、レベルスイッチ（ＨＷＬ）25ａを設ける場合と同じ個所、すなわち、エアー溜まり14の下端位置であるタンク16の上から約１／３の高さとする。この場合、排泥管17の接続開口位置はエアー溜まり14の中央、すなわち、タンク16の上から約１／６の高さが望ましい。
【００３６】
図７のように、エアー排出管18の下端位置を排泥管17の接続開口位置よりも上とした場合は、レベルスイッチ（ＨＷＬ）25ａ、レベルスイッチ（ＬＷＬ）25ｂが必要となる。
【００３７】
また、エアー溜まり14に接続開口させる排泥管17は、図８に示すようにタンク16の側面水平に沿わせるようにして接続させれば、この排泥管17からの排泥が円筒形であるタンク16に水平な円を描くように吐出されスムーズに収容されるものとなる。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の高深度排泥システムは、深度がある地下工事現場からの排泥を立坑を介して行うのに、途中で堆積物を残すことなく、地上に効率的に排出できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の高深度排泥システムの１実施形態を示す説明図である。
【図２】  本発明の高深度排泥システムの１実施形態を示す要部の説明図である。
【図３】  本発明の高深度排泥システムの１実施形態を示す要部の正面図である。
【図４】  本発明の高深度排泥システムの１実施形態を示す要部の平面図である。
【図５】  本発明の高深度排泥システムで使用する圧送ポンプの縦断側面図である。
【図６】  レベルスイッチ不要の場合のタンクの構造説明図である。
【図７】  レベルスイッチを要する場合のタンクの構造説明図である。
【図８】  タンクの平面的説明図である。
【図９】  泥濃式推進工法の説明図である。
【図１０】  従来例を示す説明図である。
【図１１】  従来例で使用するポンプユニットの縦断正面図である。
【符号の説明】
１…立坑                        ２…支圧壁
３…元押ジャッキ                ４…カッター
５…管体                        ６…バキューム装置
６ａ…バキュームポンプ          ６ｂ…排泥タンク
７…ハッチタンク                ７ａ…ストレーナー
８…ポンプユニット              ８ａ…円筒形容器
８ｂ…水中サンドポンプ          ８ｃ…吸込口
８ｄ…上蓋                      ８ｅ…液体吐出口
８ｆ…気体排出口                ９…真空装置
10…揚水管                      11…通気管
12…水平管                      13…スクイーズポンプ
13ａ…ローター                  13ｂ…スライディングシュー
13ｃ…ポンプホース              13ｄ…シム
13ｅ…オイルレベル
14…エアー溜まり                15…土砂溜まり
16…タンク                      17，17′…排泥管
18…エアー排出管                19…水・土砂排出管
19ａ，19ｂ…管
20，21，23…エアー導入口管      20ａ，21ａ，23ａ…バルブ
24ａ，24ｂ…清掃用扉            25ａ，25ｂ…レベルスイッチ
26ａ，26ｂ…バルブ              27…排泥タンク
28…バルブ
【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】
0003652957.tif 000009
【図９】
0003652957.tif 000010
【図１０】
0003652957.tif 000011
【図１１】
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