(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
泥水圧により切羽を保持するとともに、切羽で発生した掘削土を泥水と混合して排泥ラインを通して坑外に流体輸送し、坑外の泥水処理プラントにおいて泥水と掘削土とを分離して泥水を送泥ラインにより切羽に戻して循環させる構成の泥水式シールド工法に適用され、切羽以外で発生した坑内掘削土を坑外に輸送するための坑内掘削土の輸送方法であって、輸送するべき坑内掘削土を前記送泥ラインからの泥水と混合し、該混合泥水を前記排泥ラインに圧送して該排泥ラインを通して坑外に流体輸送することを特徴とする坑内掘削土の輸送方法。
【請求項２】
輸送するべき坑内掘削土を坑内において破砕して前記泥水と混合することを特徴とする請求項１記載の坑内掘削土の輸送方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の坑内掘削土の輸送方法に適用される坑内掘削土の輸送設備であって、前記坑内掘削土を前記排泥ラインに圧送する圧送装置を備え、該圧送装置は、前記坑内掘削土と前記送泥ラインからの泥水とを混合撹拌する混合タンクと、前記坑内掘削土を前記混合タンクに圧送して混合泥水となすとともに該混合泥水を前記排泥ラインに圧送する圧送ポンプとを具備してなることを特徴とする坑内掘削土の輸送設備。
【請求項４】
請求項３記載の坑内掘削土の輸送設備であって、前記圧送装置は、前記圧送ポンプの前段に、輸送するべき坑内掘削土を破砕する破砕機を具備してなることを特徴とする坑内掘削土の輸送設備。
【請求項５】
請求項３または４記載の坑内掘削土の輸送設備であって、輸送するべき坑内掘削土を前記圧送装置に搬送するための搬送手段を具備してなることを特徴とする坑内掘削土の輸送設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、泥水式シールド工法により坑掘削を行うに際し、坑内で発生した坑内掘削土を坑外に輸送するための方法およびそのための設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、泥水式シールド工法は、泥水式シールド機を用いて泥水圧により切羽を保持しつつ掘進を行い、切羽で発生した掘削土を泥水と混合して排泥ラインを通して坑外に流体輸送し、坑外に設置した泥水処理プラントにおいて泥水と掘削土とを分離し、泥水を送泥ラインにより切羽に戻して循環させるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の泥水式シールド工法においては、切羽において発生した掘削土は上記のような泥水流体輸送により効率的に輸送できるが、切羽以外の坑内で発生する坑内掘削土、たとえば中間マンホール等を設置するための深礎工法等による立坑掘削により発生する掘削土、あるいは坑内を地中拡幅するための掘削により発生する掘削土等は、コンベアや搬送台車、ダンプトラック等により搬送するしかなく、したがってそのための搬送設備が必要であるのみならず必ずしも効率的な搬送を行い得ず、坑内掘削土をより効率的に輸送するための有効な手段が望まれていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記事情に鑑み、請求項１の発明は、泥水圧により切羽を保持するとともに、切羽で発生した掘削土を泥水と混合して排泥ラインを通して坑外に流体輸送し、坑外の泥水処理プラントにおいて泥水と掘削土とを分離して泥水を送泥ラインにより切羽に戻して循環させる構成の泥水式シールド工法に適用され、切羽以外で発生した坑内掘削土を坑外に輸送するための坑内掘削土の輸送方法であって、輸送するべき坑内掘削土を前記送泥ラインからの泥水と混合し、該混合泥水を前記排泥ラインに圧送して該排泥ラインを通して坑外に流体輸送するものである。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１の発明の坑内掘削土の輸送方法であって、輸送するべき坑内掘削土を坑内において破砕して前記泥水と混合するものである。
【０００６】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の坑内掘削土の輸送方法に適用される坑内掘削土の輸送設備であって、前記坑内掘削土を前記排泥ラインに圧送する圧送装置を備え、該圧送装置は、前記坑内掘削土と前記送泥ラインからの泥水とを混合撹拌する混合タンクと、前記坑内掘削土を前記混合タンクに圧送して混合泥水となすとともに該混合泥水を前記排泥ラインに圧送する圧送ポンプとを具備してなるものである。
【０００７】
請求項４の発明は、請求項３の発明の坑内掘削土の輸送設備であって、前記圧送装置は、前記圧送ポンプの前段に、輸送するべき坑内掘削土を破砕する破砕機を具備してなるものである。
【０００８】
請求項５の発明は、請求項３または４記載の坑内掘削土の輸送設備であって、輸送するべき坑内掘削土を前記圧送装置に搬送するための搬送手段を具備してなるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態である坑内掘削土の輸送方法および輸送設備の実施形態を説明するための系統図、図２は坑内における配置図である。本実施形態の坑内掘削土の輸送方法および輸送設備は、周知の泥水式シールド機による泥水式シールド工法によって坑掘削を行う際に、切羽から発生する掘削土を通常のように泥水と混合して流体輸送を行うことに加え、切羽以外から発生する坑内掘削土も同じく流体輸送するものであり、そのための坑内掘削土の圧送装置１を坑内に備えているものである。
【００１０】
すなわち、本実施形態においては、従来の泥水式シールド工法の場合と同様に、泥水式シールド機（図示略）と地上に設置した泥水処理プラント２とを排泥ライン３および送泥ライン４により接続し、切羽で発生した掘削土を泥水と混合して排泥ライン３を通して泥水処理プラント２まで流体輸送し、そこで泥水と掘削土とを分離して掘削土を廃棄、処分するとともに、泥水は送泥ライン４により切羽に戻して循環させるようになっている。そして、そのような泥水の循環を行うために、排泥ライン３には複数の供給側圧送ポンプ（符号ＰＤ、Ｐ２〜Ｐ６、ＰＥ、ＰＥ’で示す）が備えられているとともに、送泥ライン４にも複数の返送側圧送ポンプ（符号Ｐ１−１〜３で示す）が備えられ、かつ要所にバイパスバルブが備えられている他、図示を略しているが各種の補機類、制御機器類が備えられているものである。また、泥水処理プラント２には泥水と掘削土とを分離するための諸機器および水槽類、すなわち図１に示すように調整槽、一次処理槽、土砂ヤード、原水槽、貯泥槽、清水槽、フィルタープレス、ケーキヤード、濾液水槽、濁水処理装置、ＰＨ処理槽、等が備えられているものである。
【００１１】
以上の構成に加えて坑内に備えられている上記の圧送装置１は、切羽以外の坑内から発生する坑内掘削土を上記の排泥ライン３に対して圧送するためのものであり、坑内掘削土を破砕する破砕機５と、その破砕機５により破砕した坑内掘削土と送泥ライン４からの泥水とを混合撹拌するための混合タンク６と、それら破砕機５と混合タンク６との間に配置された圧送ポンプ７を備え、破砕機５により破砕した坑内掘削土を圧送ポンプ７により混合タンク６に圧送してそこで混合泥水となすとともにその混合泥水を排泥ライン３に圧送するようになっている。そして、破砕機５の前段には、中間マンホール等を施工するための立坑掘削を深礎工法等により行う際に発生する坑内掘削土（深礎掘削土）を破砕機５に搬送するためのロータリーポンプ８と、坑内を拡幅するための掘削の際に発生する坑内掘削土（拡幅掘削土）を破砕機５に搬送するためのポータブルコンベア９が設置可能とされている。
【００１２】
上記の破砕機５はたとえば可変速油圧モータにより駆動されるもので、坑内掘削土を４０ｍｍ程度の大きさに破砕し、それをスクリューコンベア１０により圧送ポンプ７に移送するものである。
【００１３】
上記の圧送ポンプ７は、たとえば可変速油圧モーターにより駆動される可変プランジャーポンプであって、破砕機５から送られてきた坑内掘削土をフィーダー１１により受けて混合タンク６に圧送し、その混合タンク６を経て排泥ライン３に圧送するものである。圧送ポンプ７の出口側にはこの圧送ポンプ７と連動して開閉する圧送弁１２が設けられており、この圧送弁１２は圧送ポンプ７が運転されるときのみ開かれることで排泥ライン３における泥水圧力を保持しかつ泥水の逆流を防止するようになっている。また、図示は省略しているが、圧送ポンプ７に備えられているフィーダー１１の上部には超音波レベル検出器が取り付けられていてフィーダー１１内の掘削土量が連続的に計測されるようになっている。さらに、圧送ポンプ７が空転してフィーダー１１から空気を吸い込むことを防止し、かつ破砕機５からフィーダー１１への過剰投入を防止するために、フィーダー１１側面の上下には静電式レベルスイッチが取り付けられており、フィーダー１１内の坑内掘削土のレベルが上限および下限を越えた際に警報を発するとともに、その検知信号に基づいて圧送ポンプ７の起動と停止、圧送弁１２の開閉が制御されるようになっている。
【００１４】
上記の混合タンク６は、圧送ポンプ７により圧送された坑内掘削土と、送泥ライン４からの泥水とがここで混合され、その混合泥水が排泥ライン３に圧送されるものである。混合タンク６に接続されている各管路にはそれぞれ圧力計１３が設けられ、それら圧力計１３により検出される各部の圧力に応じて圧送ポンプ７、圧送弁１２、送泥調整弁１４が制御されて、送泥ライン４からの泥水量と圧送ポンプ７からの坑内掘削土の圧送量がそれぞれ適正に制御されるようになっている。なお、この混合タンク６としてはたとえば呼称１４Ｂ程度の大径のチーズ（鋼管継手）を加工して製作することができ、その側面には点検口を設けておくと良い。
【００１５】
上記のロータリーポンプ８は、深礎掘削土等を坑内に投入するためのシャフト１５の下部に取り付けられ、たとえば可変速油圧モータにより駆動されて適正量の深礎掘削土等を破砕機５まで搬送するためのものである。また、上記のポータブルコンベア９は坑内を拡幅する掘削を行うに際して上記のロータリーポンプ８に代えて、あるいはそれに加えて、坑内に配置されて拡幅掘削土を破砕機５に搬送するためのものであり、これは汎用のものを用いれば良い。
【００１６】
さらに、上記の破砕機５、圧送ポンプ７、ロータリーポンプ８には、送泥ライン４から分岐された泥水供給管１６を通して泥水の一部が供給可能とされており、必要に応じて適量の泥水をそれらに供給することで坑内掘削土の粘性を適正に維持できるようになっている。また、図示は省略しているが、空気抜き弁や安全弁、バイパス弁、保守用の手動操作弁、制御および計測ならびにデータ採取用の各種センサや制御機器類が必要カ所に設けられ、坑内の要所には図２に示すように上記各機器の駆動源である油圧ユニットや操作盤が設置されている。
【００１７】
上記構成の圧送装置１により、坑内掘削土を排泥ライン３に圧送することにより、切羽からの掘削土のみならず、深礎掘削土や拡幅掘削土等の坑内掘削土をも連続的に流体輸送することが可能となり、従来においては搬送台車やダンプトラックにより搬送していた坑内掘削土の輸送効率を格段に向上させることができる。勿論、そのように流体輸送した坑内掘削土は泥水処理プラント２において支障なく分離して廃棄処分することができるし、流体輸送設備全体は従来の泥水式シールド工法におけるものをほぼそのまま使用できるので合理的であり、さしたるコスト増にはならない。しかも、輸送距離が長い場合や輸送経路が急勾配であっても支障なく適用することができる。
【００１８】
特に本実施形態の圧送装置１は、坑内掘削土を破砕機５により破砕し、破砕した坑内掘削土を圧送ポンプ７により圧送して混合タンク６において泥水と混合撹拌した上で排泥ライン３に圧送する構成であるので、泥水が加圧状態で循環している排泥ライン３に対して、シールド機が掘進作業中であっても坑内掘削土を支障なく割り込ませることができる。
【００１９】
なお、圧送装置１の構成、特に破砕機５、圧送ポンプ７、混合タンク６等の具体的な構成は、坑内掘削土を泥水と効率的に混合撹拌して排泥ライン３に割り込ませることができるものである限りにおいて任意であり、上記実施形態のものに限定されることなく種々の設計的変更が可能であることは当然である。
【００２０】
また、坑内掘削土が固結している土質の場合には上記実施形態のように破砕機５により破砕してから圧送ポンプ７に導くことが好ましいが、坑内掘削土が砂や軟弱土等であって破砕の必要がない場合には、上記実施形態における破砕機５を省略し、坑内掘削土をそのまま圧送ポンプ７に導けば良い。
【００２１】
さらに、上記実施形態では坑内掘削土を圧送装置１まで搬送するための搬送手段として深礎掘削等を行う際に用いるロータリーポンプ８と地中拡幅時に用いるポータブルコンベア９を例示したが、他の適宜の搬送手段も勿論採用可能であるし、深礎掘削土や拡幅掘削土のみならず坑内において手掘りにより発生した少量の掘削土や坑内清掃により各所から集めた残土等も、ポータブルコンベア９や破砕機５、圧送ポンプ７に投入することで流体輸送できることは言うまでもない。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１の発明は、切羽以外で発生する深礎掘削土や拡幅掘削土等の坑内掘削土を送泥ラインからの泥水と混合し、その混合泥水を排泥ラインに圧送することで、坑内掘削土を排泥ラインを通して坑外に流体輸送するので、切羽からの掘削土のみならず坑内掘削土の流体輸送も可能となり、したがって坑内掘削土を効率的に輸送することができる。
【００２３】
請求項２の発明は、坑内掘削土を坑内において破砕して圧送するので、坑内掘削土が固結しているような場合であっても支障なく圧送することができる。
【００２４】
請求項３の発明は、坑内掘削土を排泥ラインに圧送するための圧送装置を備え、その圧送装置は、坑内掘削土と送泥ラインからの泥水とを混合撹拌する混合タンクと、坑内掘削土を混合タンクに圧送して混合泥水となすとともにその混合泥水を排泥ラインに圧送する圧送ポンプとを具備してなるものであるから、坑内掘削土と泥水との混合撹拌を効率的に行うことができるとともに、坑内掘削土の排泥ラインへの割り込みを支障なく行うことができ、しかも従来の泥水式シールド工法における泥水流体輸送設備をほぼそのまま使用することができ、上記輸送方法を有効に実施することができる。
【００２５】
請求項４の発明は、圧送ポンプの前段に坑内掘削土を破砕する破砕機を備えたので、坑内掘削土が固結しているような場合であっても破砕機により破砕することで支障なく圧送することができる。
【００２６】
請求項５の発明は、坑内掘削土を圧送装置に搬送するためのロータリーポンプやポータブルコンベア等の搬送手段を具備するので、深礎掘削土や拡幅掘削土等の坑内掘削土の坑内搬送を支障なく効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の坑内掘削土の輸送方法および輸送設備の実施形態を説明するための系統図である。
【図２】  同、坑内における配置図である。
【符号の説明】
１  圧送装置
２  泥水処理プラント
３  排泥ライン
４  送泥ライン
５  破砕機
６  混合タンク
７  圧送ポンプ
８  ロータリーポンプ（搬送手段）
９  ポータブルコンベア（搬送手段）
１０  スクリューコンベア
１１  フィーダー
１２  圧送弁
１３  圧力計
１４  送泥調整弁
１５  シャフト
１６  泥水供給管
【図１】
0003700110.tif 000002
【図２】
0003700110.tif 000003