(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に設けられた側壁を貫通してその内部に開口する開口を有した泥土導入管を介して泥土を搬送する搬送手段と、前記側壁と接して回転可能に支持された回転ドラムと、該回転ドラム内に搬入された泥土と固化材を撹拌混合することにより泥土の固化を促進する撹拌混合手段を具えた泥土固化処理装置において、泥土が搬入される前記泥土導入管の開口部に開閉自在に設けられ、該開口に掛かる泥土の静止圧よりもやや大きな圧力が該開口を閉じる方向に付与されている圧力調整部材を有したことを特徴とする泥土固化処理装置。
【請求項２】
圧力調整部材は弾性体による弾性力により開口を閉じる方向の圧力が付与されていることを特徴とする請求項１記載の泥土固化処理装置。
【請求項３】
圧力調整部材は自身に掛かる自重により開口を閉じる方向の圧力が付与されていることを特徴とする請求項１記載の泥土固化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地中から掘削された掘削土砂等の水気を多く含んだ泥土が固化材と共に回転ドラム内に搬入され、それらが撹拌混合されることにより、土砂固形物となって排出されるようにした泥土固化処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市部での上下水管や電気・通信配線の埋設工事等の施行においては交通障害や各種建設公害の発生防止のため、シールド工法が多く採用されるようになっている。シールド工法では地中で掘削した掘削土砂を坑道内を経て坑外に排出しなければならないという特有の排土処理上の問題点を有している。そして、この掘削土砂の排土効率の如何が工事全体の作業効率を左右する程になっている。そこで、掘削土砂を効率よく排出するために多くの工法が開発され、提案されているが、作業効率の良さ等から泥水式シールド工法や加泥型土圧式シールド工法が多く採用されている。
【０００３】
ところで、掘削土砂の排出に土砂と水を混合して流体搬送する工法を用いた場合には、坑外に排出された土砂の含水率が高いため、取扱いや地上搬送が不便であるばかりでなく、再利用可能な一般残土として扱われない。このような含水率の高い掘削土砂が抱える困難は上記流体搬送工法の導入を難しくしているため、排出された含水率の高い掘削土砂を固形化する技術が求められている。例えば、特開平２−１６７９９５号公報や特公平８−２２４３２号公報には坑内から土砂圧送管を経て排出された含水率の高い掘削土砂を回転式混練機中に導いて、高含水処理剤と補助剤を添加し撹拌混合することにより、固形状の処理残土を得るようにした泥土固化処理に関する発明が開示されている。
【０００４】
図６は従来例に係る稼働状態のシールド掘進機と泥土固化処理装置を示す坑道部分の縦断面図である。坑道１７先端部のシールド掘進機１８で掘削された土砂は管輸送可能な性状にしてスクリュー搬送装置１９でシールド掘進機１８の後方に送られ、圧送ポンプ１２で輸送管１３内に押し込まれる。輸送管１３内に押し込まれた泥土は輸送管１３内を圧送されて坑道１７外に移送され、排土口１４より泥土溜１５上に排出される。泥土溜１５内に溜置かれた泥土はその下部に設けられた搬送装置１６により所定量ずつ泥土固化処理装置１内に送り込まれる。泥土固化処理装置１内では送り込まれた泥土と、固化材投入機２により投入された固化材が撹拌混合され、固化処理される。固化して固形状になった土砂は排土機構部９から土砂貯留溜１１内に排出され、貯留される。
【０００５】
泥土固化処理装置１の主要部は図示しない駆動装置により回転する回転ドラムで構成されていて、この回転ドラムの内壁面には複数の掻揚翼と回転軸に対して所定の傾斜角を有した複数の搬送翼とが回転方向に沿って突設されている。そして、回転ドラムが回転することにより上記掻揚翼に掻き上げられた泥土が自重により落下する動作を繰り返すことにより撹拌され、搬送翼が傾斜角を有しているために泥土が落下する過程で排土機構部９側に除々に移動する。
【０００６】
ところで、輸送管１３を介して泥土溜１５内に供給される泥土の状態は切羽の土質や地下水の水位等により様々であり、その含水比は一般的には９０％〜２００％、場合によっては３００％の液状に近いものすらある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
搬送装置１６にはスクリュー搬送機やピストン型の圧送ポンプが用いられるが、含水比が高い泥土を回転ドラム内に供給する場合に次のような不具合が発生する。即ち、泥土溜１５内の泥濘状の泥土の液面がある程度高くなると、搬送装置１６位置での水圧が高くなり、搬送装置１６が停止した時にも回転ドラム内に泥土が漏出するばかりでなく、搬送装置１６が稼働している時も所定の搬送量を越えた量の泥土が流入してしまう。
【０００８】
また、泥土固化処理装置１の配置の都合で泥土溜１５が非解放系とされ、内部の泥土の水位が搬送装置１６位置より下方になった場合は、搬送装置１６で逆流が生じ、あるいは所定の搬送量が得られない。泥土固化処理装置１では搬送装置１６により搬入される所定量の泥土に見合った量の固化材が搬入されるようになっているので、上述のように搬入される泥土の量が変動すると、泥土固化処理装置１により固化処理された土砂の土質も変化し、特に、固化が不十分な土砂は建設土砂として扱われず、従って、その後の処置に困難を来す。
本発明は従来技術におけるかかる問題点に鑑みて為されたものであり、回転ドラムに未処理の泥土を搬入する搬送装置の位置における水圧のある程度の変動に拘らず、回転ドラム内への泥土の搬送量をほぼ一定に保つことができる泥土固化処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、泥土が搬入される泥土導入管の開口部に開閉自在に設けられ、該開口に掛かる泥土の静止圧よりもやや大きな圧力が該開口を閉じる方向に付与されている圧力調整部材を有したものであり、例えば、圧力調整部材は弾性体による弾性力により開口を閉じる方向の圧力が付与されたり、自身に掛かる自重により開口を閉じる方向の圧力が付与されるようにしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を具体化した一具体例を詳細に説明する。図１、図２および図３はそれぞれ本発明の第１の具体例に係る回転ドラムの回転軸に沿った縦断面図、泥土導入管の回転ドラム内に開口する開口部分の縦断面図および同じく、回転ドラム内側から見た側面図である。従来例と同一または同一と見做せる個所には同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。これらの図において、１ａは後述する回転ドラムの泥土受入れ側の端縁を塞ぐ側面固定板、３は搬送装置により送り込まれた泥土を泥土固化処理装置１の回転ドラム内に導く泥土導入管、４は回転ドラムを転動自在に支持する４箇の回転ローラー、５は後述する底板の上面の４箇所に設けられ、回転ローラー４をそれぞれ回転自在に支持するローラー受、６は回転ドラムを支持する土台となる底板、７は回転ドラムの内壁面の軸方向に延設され、かつ、回転方向に沿って複数個突設された板状の掻揚翼、８は同じく、回転方向に沿って回転軸方向にやや傾きをもって複数個突設された板状の搬送翼である。
【００１１】
また、１０は泥土固化処理装置１の主要部を成し、回転軸の周りに回転自在に支持された回転ドラム、３０は泥土導入管３の回転ドラム１０内の開口部分に回転軸に垂直な方向に回動自在に設けられ、開口を内側から塞ぐ方向に付勢された圧力調整板、３１は圧力調整板３０の上端部の２箇所がその両端に回動自在に取り付けられた回動軸、３２は側面固定板１ａの泥土導入管３の回転ドラム１０内の開口部直上に固定され、回動軸３１を固定的に支持する支持具、３３は一端が側面固定板１ａに垂直に、また、他端が圧力調整板３０に沿って嵌入し、図２で圧力調整板３０を時計回り方向に回動させる付勢力を付与する鶴巻きばね、９１は排土機構部９の下部に設けられた固化処理済みの土砂が排出される排出口である。なお、鶴巻きばね３３の弾性力は圧力調整板３０に作用する、泥土溜１５内に溜置かれた最大量の泥濘状態の泥土による搬送装置１６位置での水圧より若干高い水圧に打ち勝つだけの付勢力が作用するように調整されている。
【００１２】
次に、この具体例の動作を説明する。まず、搬送装置１６が停止した状態で泥土溜１５内に泥土が投入されると、それが泥濘状態のものであり、かつ、許容される最大量のものであったとしても、上述のように、鶴巻きばね３３により圧力調整板３０に付勢され、圧力調整板３０が泥土導入管３の回転ドラム１０内の開口部を塞ぐように作用する弾性力は、圧力調整板３０に作用する泥土の水圧より若干強く設定されているから、泥土導入管３の開口部は圧力調整板３０によって塞がれ、泥土導入管３内に進入した泥土は圧力調整板３０を押し開けて回転ドラム１０内に流入することはない。また、泥土溜１５内に溜置かれた泥土による搬送装置１６位置での水圧が例えば、サイホン現象等により負圧になった場合においても、圧力調整板３０が逆止弁として機能するから、回転ドラム１０内の泥土が泥土導入管３側に逆流するのを防止できる。なお、回転ドラム１０内の泥土は固化材との撹拌混合により粘性が増しているから、それが圧力調整板３０の周囲に付着して、泥土導入管３の開口部との間の隙間から気泡が泥土導入管３内に流入するのを防止する。
【００１３】
搬送装置１６の動作中はその動作圧力は泥土溜１５内の泥土の水圧（負圧を含む）に較べて圧倒的に高いので、搬送装置１６による所定の搬送力により搬送された泥土が容易に圧力調整板３０を押し開いて回転ドラム１０内に流入するから、常に所定の搬送量の泥土が回転ドラム１０内に送り込まれる。回転ドラム１０内に送り込まれた泥土は固化材投入機２により投入された固化材と共に回転ドラム１０の底部に落下し、回転ドラム１０の回転により掻揚翼７に掻き揚げられ、上部から落下することによる撹拌混合と、搬送翼８に掻き揚げられて落下することによる固化材との撹拌混合および排土機構部９側への移動とが同時に進行する。排土機構部９内まで移動して固化が完了した土砂は排出口９１から外部へ排出される。
【００１４】
この具体例では圧力調整板３０が泥土導入管３の回転ドラム１０内の開口部を塞ぐように設けられているから、泥土導入管３内を搬送された泥土中に大きな礫が含まれていた場合でも、礫が圧力調整板３０やその付属物に支えて搬送障害を起こしたり、圧力調整板３０等を損傷したりすることがない。なお、圧力調整板３０の泥土導入管３の開口部との対向面にゴム板等の弾性板を貼着して、泥土導入管３の開口部との間に隙間が全く生じないようにしても良い。さらに、圧力調整板３０自体をゴムや高分子樹脂等の弾性板で構成しても良い。
【００１５】
図４および図５はそれぞれ本発明の第２の具体例に係る泥土導入管の回転ドラム内に開口する開口部分の縦断面図および同じく、回転ドラム内側から見た側面図である。これらの図において、３５はこれに作用する重力の回動軸３１回りの回転モーメントが泥土導入管３の開口部に掛かる圧力が泥土溜１５内に溜置かれた最大量の泥濘状態の泥土による搬送装置１６位置での水圧より若干大きくなるように設定された圧力調整部材である。この具体例では圧力調整部材３５に掛かる重力が第１の具体例における鶴巻きばね３３と同等の機能を果たすが、弾性力を利用していないので、使用劣化しないという利点を有している。なお、この具体例で、泥土導入管３の開口部を上向きに開口させて、圧力調整部材３５がこの開口を上方から塞ぐようにしても良い。この場合は圧力調整部材３５に掛かる重力をより効果的に泥土導入管３の開口部に掛かる圧力として利用することができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、泥土が搬入される泥土導入管の開口部に開閉自在に設けられ、該開口に掛かる泥土の静止圧よりもやや大きな圧力が該開口を閉じる方向に付与されている圧力調整部材を有したので、搬入される泥土の含水比が高いものであっても開口に掛かる泥土の静止圧に拘らず、搬送手段は常に所定量の泥土を回転ドラム内に搬入できるから、処理されて排出される土砂の品質を一定に維持することができる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、圧力調整部材は弾性体による弾性力により開口を閉じる方向の圧力が付与されるようにしたので、圧力調整部材に圧力を付与する手段を簡単に構成することができる。
請求項３記載の発明によれば、圧力調整部材は自身に掛かる自重により開口を閉じる方向の圧力が付与されるようにしたので、圧力調整部材に圧力を付与する手段の経時劣化を殆ど無くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の具体例に係る回転ドラムの回転軸に沿った縦断面図
【図２】泥土導入管の回転ドラム内に開口する開口部分の縦断面図
【図３】同じく、回転ドラム内側から見た側面図
【図４】本発明の第２の具体例に係る泥土導入管の回転ドラム内に開口する開口部分の縦断面図
【図５】同じく、回転ドラム内側から見た側面図
【図６】従来例に係るシールド掘進機と泥土固化処理装置を示す坑道部分の縦断面図
【符号の説明】
１  泥土固化処理装置
１ａ  側面固定板
２  固化材投入機
３  泥土導入管
６  底板
７  掻揚翼
８  搬送翼
９  排土機構部
１０  回転ドラム
１１  土砂貯留溜
１５  泥土溜
１６  搬送装置
３０  圧力調整板
３１  回動軸
３２  支持具
３３  鶴巻きばね
３５  圧力調整部材
【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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