(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
泥水を沈殿させて上澄み水を生成する排泥水処理タンク、凝集剤を供給する凝集剤槽、地中を掘削する掘進機、前記掘進機に前記上澄み水を送出する送水ポンプ、前記掘進機で掘削された泥土を前記排泥水処理タンクに送出する排泥ポンプ、および前記各装置間を接続する配管とを備え、
前記凝集剤槽は前記排泥水処理タンクと送水ポンプとを接続する配管に結合され、前記送水ポンプは前記排泥水処理タンクから供給された上澄み水と前記凝集剤槽から供給された凝集剤とを混合して前記掘進機に供給し、前記排泥ポンプは前記掘進機で掘削された泥土を前記排泥水処理タンクに送り、前記掘進機で掘削され泥土と前記凝集剤により凝集された粘土を排泥水処理タンクに沈殿させ、前記掘進機で掘削され泥土と前記凝集剤により凝集された粘土が前記排泥水処理タンクに沈殿したら、前記送水ポンプは、再び、前記排泥水処理タンクから供給された上澄み水を前記凝集剤槽から供給された凝集剤とを混合して前記掘進機に供給し、前記排泥ポンプは前記掘進機で掘削された泥土を前記排泥水処理タンクに送り、前記掘進機で掘削され泥土と前記凝集剤により凝集された粘土を排泥水処理タンクに沈殿させることを繰り返し、
前記上澄み水と前記凝集剤とを混合して前記掘進機に供給してから、前記掘削された泥土が前記排泥水処理タンクに戻るまでの流体輸送経路を一巡する時間が前記凝集剤の反応時間に対応するように、前記流体輸送経路の長さを設定することを特徴とする排泥水処理システム。
【請求項２】
前記排泥水処理タンクは、サンドプール、シルトプールおよびリサイクルプールが位置の高い方から低い方に順に並んでいることを特徴とする請求項１記載の排泥水処理システム。
【請求項３】
前記排泥水処理タンクにおいて、サンドプールとシルトプールとの間、およびシルトプールとリサイクルプールとの間にはあふれた泥水を高さが低い方のプールに落下させる仕切り板が設けられることを特徴とする請求項２記載の排泥水処理システム。
【請求項４】
前記排泥水処理タンクにおいて、仕切り板の上面には複数の鋸歯状の切り欠きが形成されることを特徴とする請求項３記載の排泥水処理システム。
【請求項５】
前記排泥水処理タンクのサンドプールの上部には、石を除去するためのフィルタバケットが設けられ、このフィルタバケットに前記排泥ポンプからの泥土が供給され、前記フィルタバケットは交換可能であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の排泥水処理システム。
【請求項６】
前記フィルタバケットは、少なくとも２個設けられ、１つのフィルタバケットに石が充満したときには、前記排泥ポンプからの泥土は他のフィルタバケットに切り替えて供給されることを特徴とする請求項５記載の排泥水処理システム。
【請求項７】
排泥水処理タンクの泥水を沈殿させて上澄み水を生成する排泥水処理工程と、
前記排泥水処理工程で生成された上澄み水に凝集剤を混合供給する凝集剤混合工程と、
前記凝集剤が混合された上澄み水を堀進機に圧送する圧送工程と、
前記凝集剤が混合された上澄み水を用いて前記堀進機で地中を掘削する掘削工程と、
前記掘削工程で掘削された泥土を前記排泥水処理タンクに送出する泥水送出工程とを備え、
前記泥水送出工程を終了したら、前記排泥水処理工程に再び戻り、掘削された泥土と凝集剤により凝集された粘土を前記排泥水処理タンクに沈殿させ、前記排泥水処理工程で生成された上澄み水に凝集剤を混合供給し、前記凝集剤が混合された上澄み水を前記掘進機に圧送し、前記凝集剤が混合された上澄み水を用いて前記掘進機で地中を掘削し、掘削された泥土を前記排泥水処理タンクに送出することを繰り返し、
前記上澄み水と前記凝集剤とを混合して前記掘進機に供給してから、前記掘削された泥土が前記排泥水処理タンクに戻るまでの流体輸送経路を一巡する時間が前記凝集剤の反応時間に対応するように、前記流体輸送経路の長さを設定することを特徴とする排泥水処理方法。
【請求項８】
前記排泥水処理工程は、位置の高い方から低い方に順に並んだサンドプール、シルトプールおよびリサイクルプールを用いて、泥水を順次低い方のプールに落下させることを特徴とする請求項７記載の排泥水処理方法。
【請求項９】
前記排泥水処理工程において、サンドプールとシルトプールとの間、およびシルトプールとリサイクルプールとの間に設けられた仕切り板を介して、あふれた泥水を高さが低い方のプールに落下させることを特徴とする請求項８記載の排泥水処理方法。
【請求項１０】
前記排泥水処理工程において、排泥水処理工程から送出された泥土中の石を、前記サンドプールの上部に設けられたフィルタバケットによって除去する工程を設けことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の排泥水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中掘削推進工法に利用される排泥水処理システムおよび方法に関するものであり、より詳細には、地中から排出された排泥水に凝集剤を添加し、この排泥水を固化させて排泥水の浄化処理をする排泥水処理システムおよび方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の排泥水処理システムの構成を示す概略図である。図４において、地中から排泥ポンプＰ２によって吸い出された泥水は、排泥配管７を通って処理タンク４０に送られる。この排泥配管７の出口には粗い網目を備えた振動ふるい４１が設けられており、この振動ふるい４１により、泥水から小石等が除去される。小石等が除去された排泥水は、処理タンク４０に供給される。この排泥水は、砂や粘土と共に、サンドポンプ１９により吸い込まれ、細かい網目を備えた振動ふるい４２に送られる。このとき、砂等が、この振動ふるい４２によって除去される。これらの粗い網目の振動ふるい４１や細かい網目の振動ふるい４２で除去された小石や砂は、ダンプカー等の運搬設備に積載されて回収・排土される。
【０００３】
また、小石や砂が除去され処理タンク４０に溜まった泥水は、水中ポンプ２０によってリサイクルプール１３に送り込まれる。このとき、リサイクルプール１３に溜まった泥水は粘土が溶けたままの状態になっている。このリサイクルプール１３の泥水に溶けている粘土は、作業が進められるにつれて、段々と濃くなってきて、やがて送水ポンプＰ１で送れないようなドロドロの状態になってしまう。これらの水は、通常、作業が終了するまで捨てられることはないが、粘土分が濃くなり、ポンプで送れなくなったときには、作業の途中で泥水の略半分を捨て、この廃棄した分の泥水と略同量の水を加えて粘土分の濃さを調整する。このとき、水が加えられた泥水は、モータ２３で駆動されるファン２１で掻き混ぜられ、濃度の均一化が図られる。このリサイクルプール１３の泥水は、送水ポンプＰ１で送水配管６を通って圧送されて掘進機（不図示）の先端から噴出されて地中の土砂の掘削に利用される。
【０００４】
また、このように、排泥水を濾過してリサイクルし、掘削に用いる例が種々報告されている。例えば、特開２０００−１７９８４号公報には、掘削工事の安定を保つために用いた使用済みの泥水を薬剤混入部に送り込み、薬剤と泥水とを攪拌混合してオーバーフローさせ、フロック（塊）を徐々に生成し、フロックと水を分離している。また、分離したフロックを水で溶かして泥水を再生し、再利用する技術も開示されている。また、特開平８−２２９５７２号公報には、泥水掘削工法における使用泥水を再使用するために、凝集剤を用いて、使用泥水の比重を下げるための再生処理をする技術が開示されている。このように、使用済み泥水が凝集剤槽を通過することによって、泥水を凝集させたり、凝集剤を凝集剤タンクから滴下させる例が開示されている。従って、上記の従来技術を考慮すると、図４に示す従来の装置において、処理タンク４０中に凝集剤を添加して、処理タンク４０中で粘土を沈殿させることは既に公知の技術と考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、凝集剤（高分子凝集剤）と反応した粘土は高粘度になるために、サンドポンプ１９で吸い上げられた泥水が細かい網目を備えた振動ふるい４２を通過するときに、振動ふるい４２の網目に詰まってしまい、振動ふるい４２の網を頻繁に取り替えなければならない欠点があった。また、このように、従来の振動ふるいを用いるシステムにおいては、振動ふるいを安定して動作させるために、排泥水を処理する処理タンク４０の本体をある程度重くして、処理タンクが振動によって影響を受けないようにする必要があった。また、泥水をポンプで移送するため、サンドポンプ１９や水中ポンプ２０を設ける必要があり、これらのポンプの動力電源が必要となる欠点があった。また、ポンプを設置するために装置全体の重量が重くなる欠点があった。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、沈殿槽をひな壇のように配置した排泥水処理タンクを設け、排泥水処理タンクからの上澄み水に凝集剤を混合し、掘進機へ送水することによって、動力電源を必要としない、しかも大幅に小型、軽量化できる排泥水処理システムを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の排泥水処理システムは、泥水を沈殿させて上澄み水を生成する排泥水処理タンク、凝集剤を供給する凝集剤槽、地中を掘削する掘進機、掘進機に上澄み水を送出する送水ポンプ、掘進機で掘削された泥土を排泥水処理タンクに送出する排泥ポンプ、および各装置間を接続する配管とを備え、凝集剤槽は排泥水処理タンクと送水ポンプとを接続する配管に結合され、送水ポンプは排泥水処理タンクから供給された上澄み水と凝集剤槽から供給された凝集剤とを混合して掘進機に供給し、排泥ポンプは掘進機で掘削された泥土を排泥水処理タンクに送り、掘進機で掘削され泥土と凝集剤により凝集された粘土を排泥水処理タンクに沈殿させ、掘進機で掘削され泥土と凝集剤により凝集された粘土が排泥水処理タンクに沈殿したら、送水ポンプは、再び、排泥水処理タンクから供給された上澄み水を凝集剤槽から供給された凝集剤とを混合して掘進機に供給し、排泥ポンプは掘進機で掘削された泥土を排泥水処理タンクに送り、掘進機で掘削され泥土と凝集剤により凝集された粘土を排泥水処理タンクに沈殿させることを繰り返し、上澄み水と凝集剤とを混合して掘進機に供給してから、掘削された泥土が排泥水処理タンクに戻るまでの流体輸送経路を一巡する時間が凝集剤の反応時間に対応するように、流体輸送経路の長さを設定することを特徴とする
【０００８】
また、本発明の排泥水処理タンクは、サンドプール、シルトプールおよびリサイクルプールが位置の高い方から低い方に順に並んでいることを特徴とする。
【０００９】
本発明の排泥水処理タンクにおいて、サンドプールとシルトプールとの間、およびシルトプールとリサイクルプールとの間にはあふれた泥水を高さが低い方のプールに落下させる仕切り板が設けられることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の排泥水処理タンクにおいて、仕切り板の上面には複数の鋸歯状の切り欠きが形成されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の排泥水処理タンクのサンドプールの上部には、石を除去するためのフィルタバケットが設けられ、このフィルタバケットに前記排泥ポンプからの泥土が供給され、フィルタバケットは交換可能であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のフィルタバケットは、少なくとも２個設けられ、１つのフィルタバケットに石が充満したときには、前記排泥ポンプからの泥土は他のフィルタバケットに切り替えて供給されることを特徴とする。
【００１３】
また、上記の目的を達成するため、本発明の排泥水処理方法は、泥水を沈殿させて上澄み水を生成する排泥水処理工程と、排泥水処理工程で生成された上澄み水に凝集剤を混合供給する工程と、混合供給された上澄み水と凝集剤を圧送する工程と、圧送された上澄み水と凝集剤を用いて地中を掘削する工程と、掘削工程で掘削された泥土を排泥水処理工程に送出する工程とを備え、泥水送出工程を終了したら、排泥水処理工程に再び戻り、掘削された泥土と凝集剤により凝集された粘土を排泥水処理タンクに沈殿させ、排泥水処理工程で生成された上澄み水に凝集剤を混合供給し、凝集剤が混合された上澄み水を掘進機に圧送し、凝集剤が混合された上澄み水を用いて掘進機で地中を掘削し、掘削された泥土を排泥水処理タンクに送出することを繰り返し、上澄み水と凝集剤とを混合して掘進機に供給してから、掘削された泥土が排泥水処理タンクに戻るまでの流体輸送経路を一巡する時間が凝集剤の反応時間に対応するように、流体輸送経路の長さを設定することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の排泥水処理工程は、位置の高い方から低い方に順に並んだサンドプール、シルトプールおよびリサイクルプールを用いて、泥水を順次低い方のプールに落下させることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の排泥水処理工程においては、サンドプールとシルトプールとの間、およびシルトプールとリサイクルプールとの間に設けられた仕切り板を介して、あふれた泥水を高さが低い方のプールに落下させることを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明の排泥水処理工程において、排泥水処理工程から送出された泥土中の石を、前記サンドプールの上部に設けられたフィルタバケットによって除去する工程を設けことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施の形態の排泥水処理システムの一例を示す概略構成図である。図１における排泥水を処理する排泥水処理システム１は、排泥水処理タンク２、地中を掘削する掘進機５、送水ポンプＰ１、排泥ポンプＰ２、および配管等から構成される。この排泥水処理タンク２からの上澄み水と凝集剤槽４からの凝集剤３は送水ポンプＰ１で混合され、送水配管６を介して掘進機５に供給される。掘進機５で掘削された土砂は、排泥配管７を介して排泥ポンプＰ２によって排泥水処理タンク２に供給される。
【００１８】
図２は、図１の排泥水処理システムの主要部を詳細に示す図である。図２において、排泥水処理タンク２は、右から順に、サンドプール１１、シルトプール１２、リサイクルプール１３がひな壇状に並び、サンドプール１１とシルトプール１２どの間に仕切り板２３ａが設けられ、シルトプール１２とリサイクルプール１３との間に仕切り板２３ｂが設けられる。、サンドプール１１の上部には、フィルタバケット１０が設けられている。
【００１９】
このフィルタバケット１０は２個並んで設けられ、そこで小石等が集められる。排泥配管７の出口には、切り替え器２４が取り付けられ、一方のフィルタバケット１０が小石で一杯になると、他方のフィルタバケット１０に切り替えられる。その後、小石で一杯になった方のフィルタバケット１０は、クレーンによって持ち上げられ、フィルタバケット１０中の小石は、別途用意されたダンプカー（図３（ａ）参照）へ排出される。図２には、フィルタバケット１０が２個表されているが、この個数は任意に選択でき、１個でも、３個以上でもよい。
【００２０】
一番左のリサイクルプール１３に溜まった上澄み水は、凝集剤槽４からの凝集剤３と混合され、送水ポンプＰ１により圧送されて送水配管６を通って掘進機５へ送られる。この掘進機５の先端に供給された上澄み水と凝集剤との混合水は、掘進機５の先端から地中に供給され、掘進機５の先端の面盤８で掘削された地中の土砂と共に撹拌され、この撹拌された水と土砂は、排泥ポンプＰ２により排泥配管７を通って地上へ吸い出される。このように、排泥水処理タンク２を出た上澄み水が、送水ポンプＰ１、掘進機５、地中、排泥ポンプＰ２を通って排泥水処理タンク２に戻る一巡経路を流体輸送経路と言う。泥水が流体輸送経路を一巡するのに要する時間は５分から１０分程度である。この流体輸送経路は高分子凝集剤３が泥土を凝固させる反応時間を作り出している。この流体輸送経路を一巡する時間は、掘削された土が凝集剤３と反応して凝固する時間を確保するために重要である。排泥水処理タンク２に戻る頃に、泥水が凝集剤３と反応して沈殿を始めるように上記流体輸送経路を設定することによって、小さな沈殿タンクでも効率よく砂や粘土を沈殿させることができる。
【００２１】
地上に吸い出された泥水はフィルタバケット１０に排出され、フィルタバケット１０で小石等が除去される。この後、フィルタバケット１０で石等が除去された泥水はサンドプール１１に供給され、このサンドプール１１の底には、砂が沈殿する。図１および図２における排泥水処理タンク２は、３つのプール、すなわち、サンドプール１１、シルトプール１２、リサイクルプール１３を有するが、サンドプール１１とリサイクルプール１３のみで構成してもよい。この場合には、サンドプール１１に砂および粘土が沈殿することになる。
【００２２】
次に、排泥水処理タンク２の動作についてより詳細に説明する。サンドプール１１に一定量以上の排泥水が供給されると排泥水は溢れて、仕切り板２３ａの上面の鋸歯状の切り欠きを越えてシルトプール１２に流れ込む。シルトプール１２に供給された泥水には粘土が含まれており、この粘土は凝集剤の作用によってシルトプール１２の底に沈殿し、粘土が除去された泥水は、上澄み水として仕切り板２３ｂの上面の鋸歯状の切り欠きを越えてリサイクルプール１３へ流れ出る。このリサイクルプール１３には、粘土がほぼ除去された上澄み水が溜まっており、この上澄み水は、上述のように、凝集剤と混合され、送水ポンプＰ１により掘進機５へ圧送される。この凝集剤は排泥凝集剤槽４に接続される凝集剤供給配管１８を介して上澄み供給配管１７に供給され送水ポンプＰ１に送られる。
【００２３】
図３は、排泥水処理タンク２に溜まった石・土・砂を排出する手順を示す概略図である。図３（ａ）は、フィルタバケット１０をダンプカー１４に排出している様子を示す図である。図３（ａ）において、小石が充満したフィルタバケット１０は、クレーン車２２のクレーンで持ち上げられ、ダンプカー１４に排出される
【００２４】
図３（ｂ）は、吸引装置１５が粘土や砂を吸引している様子を示す図である。図３（ｂ）において、一日または一連の作業が終わると、排泥水処理タンク２に溜まった砂や粘土は、クレーン車２２上で、吸引装置１５によって吸い取られ、残土バケット１６に取り出される。図３（ｃ）は、残土バケット１６をクレーン車２２のクレーンを用いてダンプカー１４に積み込む様子を示す図である。図３（ｃ）に示すように、残土バケット１６中の残土は、残土バケット１６ごとダンプカー１４に積み込まれ、排土される。一方、粘土や砂をダンプカー１４に移すと、クレーン車２２の総積載荷重は小さくなるので、クレーン車２２は公道を自走して車庫に帰ることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排泥水処理システムは、排泥水処理タンク２で得られた上澄み水に凝集剤を混合して掘進機５に供給することによって、排泥水から土砂および粘土を分離して回収することができる。このため、作業終了後に、石、土砂、泥水を別々に廃棄できるため、排泥水処理タンクの荷重を軽くすることができる。このために、クレーン車２２は、排泥水処理タンクを積んで、公道を自走して工事現場に行き、および作業終了後に車庫に返ることができる。
【００２６】
また、従来、処理タンク内の泥水は、ポンプで汲み上げられていたが、沈殿槽をひな壇に配置することにより、ポンプ等の動力装置を使用せず、泥水の自然落下を利用して、砂・粘土を沈殿させることができる。
【００２７】
また、本発明では、排泥水処理システムにおいて、凝集剤３を掘削された泥水と混合させ、掘削された泥水が排泥水処理タンクに戻ってきたときに、泥水が凝集剤３と反応して沈殿するように流体輸送経路の長さを選ぶことによって、沈殿タンクを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の排泥水処理システムの一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の排泥水処理システムの主要部を詳細に示す図である。
【図３】本発明において、泥水処理タンクに溜まった石・土・砂を排出する手順を示す概略図である。
【図４】従来の排泥水処理システムの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１…排泥水処理システム、  ２…排泥水処理タンク、  ３…凝集剤、  ４…凝集剤槽、  ５…掘進機、  ６…送水配管、  ７…排泥配管、  ８…面盤、  ９…羽根、  １０…フィルタバケット、  １１…サンドプール、  １２…シルトプール、  １３…リサイクルプール、  １４…ダンプカー、  １５…吸引装置、  １６…残土バケット、  ２２…クレーン車、  ２３ａ，２３ｂ…仕切り板、２４…切り替え器
【図１】
0003577473.tif 000002
【図２】
0003577473.tif 000003
【図３】
0003577473.tif 000004
【図４】
0003577473.tif 000005