(57)【要約】【課題】搬送管にコイルを設置する作業を適切に行うことができると共に、流動性材料を効率よく圧送することができる圧送方法を提供する。【解決手段】一実施形態に係る圧送方法は、工事において用いられる土砂１０を搬送管１の内部で圧送する圧送方法であって、磁場を発生させるコイル１１ａを搬送管１に巻き付ける工程と、搬送管１の内面１ｃに潤滑層Ｌを形成する工程と、潤滑層Ｌが形成された搬送管１における圧送負荷を確認する工程と、圧送負荷を確認する工程において確認した圧送負荷となるようにコイル１１ａに電流を流す工程と、コイル１１ａに電流を流す工程においてコイル１１ａに電流を流した状態で土砂１０を圧送する工程と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工事において用いられる流動性材料を搬送管の内部で圧送する圧送方法であって、
電磁場を発生させるコイルを前記搬送管に巻き付ける工程と、
前記搬送管の内面に潤滑層を形成する工程と、
前記潤滑層が形成された前記搬送管における圧送負荷を確認する工程と、
前記圧送負荷を確認する工程において確認した圧送負荷となるように前記コイルに電流を流す工程と、
前記コイルに電流を流す工程において前記コイルに電流を流した状態で前記流動性材料を圧送する工程と、
を備える圧送方法。
【請求項２】
前記流動性材料を圧送する工程では、前記流動性材料を地下から地上に向かって圧送する、
請求項１に記載の圧送方法。
【請求項３】
前記流動性材料を圧送する工程では、シールド工事において発生した土砂を前記搬送管の内部で圧送する、
請求項１又は２に記載の圧送方法。
【請求項４】
前記流動性材料を圧送する工程では、前記流動性材料と共に混和剤を圧送する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工事において用いられる流動性材料を搬送管の内部で圧送する圧送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工事で用いられる土砂又はコンクリート等の流動性材料を圧送する圧送方法としては従来から種々のものが知られている。例えば特許文献１には、配送管の内部において浚渫土を運送する浚渫土運送システムが記載されている。配送管の内面は粘性の影響によって剪断抵抗が大きく発生し、配送管の内面から離れて中心層に向かうほど剛体流動と類似する流動形態を示す。浚渫土等の混合物を配送する場合、慣性と粘性の影響によって圧力が加えられ、質量が大きい成分は配送管の底に堆積する形態を示す。
【０００３】
特許文献１の浚渫土運送システムは、磁場とトルネード過流技術を用いる浚渫土運送システムである。浚渫土運送システムは、ポンプモジュール、配管モジュール、制御モジュール、データベース及び状態計測ユニットを備える。この浚渫土運送システムでは、まず配送管の内部に圧縮空気を注入し、配送管の内部に液状部と気状部とに分かれて流動するプラグ流を形成する。その後、電磁場を配送管に印加してプラグ流にトルネードを形成することによって流動摩擦抵抗力を減少して浚渫土の流動を制御する。
【０００４】
浚渫土運送システムは、電磁場を配送管に印加するコイルを備える。コイルは、銅等の導電性材料によって構成されており、ファラデーの右手の法則を考慮して配送管に巻き付けられる。また、制御モジュールは、実際の流動情報と内部の液状部の物性情報とに応じてコイルに印加する電流を制御する。制御モジュールは、中央演算部、関数発生部、パルス生成部及びブリッジ回路部を備え、配送管において運送される液状部の流動波形と一致する波形の電流をコイルに印加する。浚渫土運送システムでは、コイルに印加する電流を制御することにより、配送管の内部における浚渫土の配送の効率化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５９４５８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した浚渫土運送システムでは、搬送管にコイルを設置し、搬送管に巻き付けられたコイルに電流を印加することによって配送の効率化を図っている。しかしながら、前述したように、浚渫土運送システムは、ポンプモジュール、配管モジュール、制御モジュール、データベース及び状態計測ユニットを備え、更に制御モジュールは中央演算部、関数発生部、パルス生成部及びブリッジ回路部を有し、構成が複雑で大掛かりである。そのため、搬送管にコイルを設置する作業を適切に行うことができない場合がある。
【０００７】
また、コイルに印加する電流の適切な条件は、流動性材料を圧送するポンプの種類、搬送管の径、搬送管のレイアウト、及び流動性材料の材質等に応じて変動する。すなわち、コイルに印加する電流の適切な条件は現場ごとに異なるので、搬送管にコイルを巻き付けてコイルに電流を印加するだけでは流動性材料を効率よく圧送することができない可能性がある。
【０００８】
本発明は、搬送管にコイルを設置する作業を適切に行うことができると共に、流動性材料を効率よく圧送することができる圧送方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る圧送方法は、工事において用いられる流動性材料を搬送管の内部で圧送する圧送方法であって、電磁場を発生させるコイルを搬送管に巻き付ける工程と、搬送管の内面に潤滑層を形成する工程と、潤滑層が形成された搬送管における圧送負荷を確認する工程と、圧送負荷を確認する工程において確認した圧送負荷となるようにコイルに電流を流す工程と、コイルに電流を流す工程においてコイルに電流を流した状態で流動性材料を圧送する工程と、を備える。
【００１０】
本発明に係る圧送方法では、電磁場を発生させるコイルを搬送管に巻き付けてコイルに電流を流す。よって、流動性材料を圧送するための構成を簡易にすることができるので、搬送管にコイルを設置する作業を適切に行うことができる。また、電磁場を発生させるコイルを搬送管に巻き付けた後であって、コイルに電流を流す工程の前に、搬送管の内面に潤滑層を形成する。そして、潤滑層が形成された搬送管における圧送負荷を確認する。この圧送負荷の確認において、流動性材料を圧送したときの効果を確認することができるので、圧送時における効果を予め抽出することができる。その結果、圧送時における効果を予め抽出することにより、効果が顕著となるときのコイルへの電流の大きさ、及び当該電流の周波数を工事の現場ごとに確認することができる。よって、予め確認した圧送負荷となるようにコイルへの電流及び周波数を調整することにより、顕著となった効果を発揮するように流動性材料を圧送することができる。従って、現場ごとに異なる圧送時の効果を予め確認することにより、流動性材料を効率よく圧送することができる。
【００１１】
また、流動性材料を圧送する工程では、流動性材料を地下から地上に向かって圧送してもよい。一般的に、流動性材料を地下から地上に向かって圧送する作業において、搬送管の内部で流動性材料を効率よく圧送できなくなる場合には、搬送管の振動及び騒音が生じやすい。これに対し、この圧送方法では、事前に圧送負荷を確認して流動性材料を圧送したときの効果を確認する。従って、確認した効果を発揮するようにコイルへの電流及び周波数を調整することができるので、地下から地上への流動性材料の圧送を効率よく行うことができる。その結果、搬送管の振動及び騒音を抑制することができる。
【００１２】
また、流動性材料を圧送する工程では、シールド工事において発生した土砂を搬送管の内部で圧送してもよい。シールド工事では、掘削した土砂を搬送管で圧送することがあるが、搬送管の内部における掘削した土砂の流動性が小さい場合には、搬送管の内面と土砂との間で生じる摩擦が大きくなる。その結果、掘削した土砂を効率よく圧送できないということが起こりうる。しかしながら、この圧送方法では、事前に圧送負荷を確認し、圧送時における効果が顕著となるようにコイルへの電流及び周波数を調整することができる。従って、事前に圧送負荷を確認することにより、シールド工事によって生じた土砂の圧送を効率よく行うことができる。
【００１３】
また、流動性材料を圧送する工程では、流動性材料と共に混和剤を圧送してもよい。この場合、電磁作用で流動性が高まる混和剤を搬送管の内部に注入することにより、搬送管の内部における流動性材料の圧送を更に効率よく行うことができる。従って、混和剤を流動性材料と共に圧送することによって搬送管の内面と流動性材料との間に生じる摩擦を抑えることができるので、更なる圧送性の向上に寄与する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、搬送管にコイルを設置する作業を適切に行うことができると共に、流動性材料を効率よく圧送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る圧送方法が適用される工事現場の例を示す図である。
【図２】図１の工事現場における流動性材料の搬送経路の一部を拡大した図である。
【図３】搬送管の例を示す斜視図である。
【図４】図３の搬送管、コイル及び電力供給装置を模式的に示す図である。
【図５】図３の搬送管の内部に形成された潤滑層及び流動性材料を模式的に示す断面図である。
【図６】実施形態に係る圧送方法の例を示すフローチャートである。
【図７】実施例に係る圧送方法が適用される実験の現場を示す図である。
【図８】実施例に係る圧送方法から得られた管内圧力の時系列変化とポンプの電気的負荷の時系列変化とを示すグラフである。
【図９】実施例に係る圧送方法から得られた図８とは異なる管内圧力の時系列変化とポンプの電気的負荷の時系列変化とを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、図面を参照しながら本発明に係る流動性材料の圧送方法の実施形態について詳細に説明する。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、図面は、理解の容易のため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率等は図面に記載のものに限定されない。
【００１７】
まず、本実施形態に係る流動性材料の圧送方法が適用される工事現場の例である現場Ａについて説明する。図１に示されるように、本実施形態に係る圧送方法は、現場Ａにおいて用いられる流動性材料を搬送管１の内部に通して流動性材料を圧送する。搬送管１は、例えば鋼管である。搬送管１の断面形状は、例えば円環状であるが、四角形等、他の形状であってもよい。本実施形態では、流動性材料が土砂１０（図５参照）であり、搬送管１が土砂１０の搬送経路である例について説明する。
【００１８】
現場Ａでは、建築構造物を造るために地盤を掘削し、掘削により生じた土砂１０を搬送管１に通して地下Ｇから地上Ｔに向かって圧送する。例えば、現場Ａでは、掘削機２を前進させるシールド工事が行われる。一例として、搬送管１は、掘削機２から土砂を取り入れる取り入れ口１ａから斜め上方に延びる土砂導入部１Ａと、土砂導入部１Ａの上部から略水平に延びる水平延在部１Ｂと、水平延在部１Ｂの土砂導入部１Ａとの反対側の端部から地上Ｔに延びる鉛直延在部１Ｃと、鉛直延在部１Ｃの上端において土砂が排出される土砂排出部１Ｄとを含む。
【００１９】
例えば、鉛直延在部１Ｃは、地下Ｇから地上Ｔに延び出しており、土砂排出部１Ｄは鉛直延在部１Ｃの上端から略水平方向に折り曲げられている。一例として、土砂排出部１Ｄの下方には、土砂１０を一時的に収容する土砂ホッパ３が設けられており、土砂ホッパ３の下方にはダンプトラック４が設けられる。土砂排出部１Ｄは土砂ホッパ３に土砂１０を排出し、土砂ホッパ３はダンプトラック４に土砂１０を積載する。そして、ダンプトラック４は積載された土砂１０を搬出する。
【００２０】
例えば、水平延在部１Ｂの下方には空間Ｃが形成されており、空間Ｃには、シールド工事に用いられる機器が配置される。一例として、空間Ｃには、ポンプ５ａ、運転台車５ｂ、パワーユニット台車５ｃ、制御盤台車５ｄ、作泥土材台車５ｅ、トランス台車５ｆ、ケーブル台車５ｍ、２次排土ポンプ５ｇ、伸縮管５ｈ及び材料台車５ｊが配置される。但し、ポンプ５ａを含む上記の各機器は、搬送管１の任意の位置に配置される。また、上記の各機器の配置はあくまで一例であって上記の装置以外のものが配置されてもよいし、一部の装置が省略されてもよい。土砂導入部１Ａと水平延在部１Ｂの間には排土ポンプ５ｋが設けられており、排土ポンプ５ｋによって土砂導入部１Ａから水平延在部１Ｂに土砂１０が圧送される。
【００２１】
図２は、搬送管１の土砂導入部１Ａを拡大した図である。土砂導入部１Ａは土砂１０を取り込むスクリューコンベヤ６を備えており、スクリューコンベヤ６は取り入れ口１ａから水平延在部１Ｂに向かって斜め上方に延びている。例えば、掘削機２は、土砂１０を掘削するカッタ２ａと、土砂１０を練り混ぜる練混ぜ翼２ｂと、カッタ２ａを駆動するカッターモータ２ｃと、カッタ２ａを押し出すシールドジャッキ２ｄと、作泥土材を注入する作泥土材注入孔２ｅとを備える。
【００２２】
一例として、掘削機２は、泥土加圧シールド工法を行う。カッタ２ａで切削した土砂１０は泥土に変換されると共に切羽の安定が図られ、泥土圧によって掘進管理が行われる。例えば、掘削機２は、カッタ２ａで掘削した土砂１０に作泥土材を注入し、練混ぜ翼２ｂで作泥土材と土砂１０を練り混ぜてから土砂１０を土砂導入部１Ａ（スクリューコンベヤ６）の取り入れ口１ａに導入する。
【００２３】
図１及び図２に示されるように、例えば、搬送管１の土砂導入部１Ａ及び水平延在部１Ｂには土砂１０の圧送を促進するコイル群１１，１２が設けられる。一例として、コイル群１１は、土砂１０の搬送経路における土砂導入部１Ａの上流側（取り入れ口１ａ側）に設置されている。また、コイル群１２は、土砂１０の搬送経路における水平延在部１Ｂの上流側（土砂導入部１Ａ側の端部）に設置されている。但し、コイル群１１，１２は、上記とは異なる搬送管１の部分に設置されてもよい。
【００２４】
搬送管１には、土砂１０と共に圧送する混和剤を供給する混和剤供給部１８が設けられる。一例として、混和剤供給部１８は、土砂１０の搬送経路におけるコイル群１１の上流側に設けられ、混和剤供給部１８から搬送管１の内部にごく少量の混和剤が供給される。混和剤は、例えば、気泡材、減水剤又は潤滑剤である。気泡材は、例えば、切羽の安定のために用いられるシールド工事用の気泡であって、この場合、シールド工事用の気泡を土砂１０の圧送性向上のために有効活用することができる。前述した混和剤として用いられる減水剤は、例えば、静電気的な反発作用を生じさせて流動性を増大させる混和剤である。また、混和剤が電気的な影響を受けやすい材料を含む場合、搬送管１の内部における土砂１０の圧送をよりスムーズに行うことが可能となる。
【００２５】
図３は、配置されるコイル群１１（コイル群１２）の一例を拡大した斜視図である。図３に示されるように、コイル群１１（コイル群１２）は、ケーブルから成る複数のコイル１１ａ（コイル１２ａ）を備える。コイル群１２は、コイル群１１と同様の構成を備えるため、以下ではコイル群１１（コイル１１ａ）の説明を行い、コイル群１２（コイル１２ａ）の説明は適宜省略する。また、本明細書において、「コイル」とはケーブルが螺旋状又は渦巻状に巻かれたものを示しており、「コイル群」とは複数のコイルの集合体を示している。
【００２６】
各コイル１１ａは、１本のケーブルによって構成されている。すなわち、１本のケーブルが搬送管１の外面１ｂに螺旋状に巻き付けられてコイル１１ａを構成する。各コイル１１ａを成す１本のケーブルは外面１ｂに密着していてもよいし、外面１ｂから離間していてもよい。また、一のコイル１１ａから離れた位置でケーブルが搬送管１の外面１ｂに螺旋状に巻き付けられることにより上記コイル１１ａとは別のコイル１１ａが構成される。このように搬送管１の外面１ｂに１本のケーブルが巻き付けられることによって複数のコイル１１ａが構成される。各コイル１１ａと搬送管１の外面１ｂとの間にはバンド１３が介在し、バンド１３によって各コイル１１ａが外面１ｂに固定される。
【００２７】
図４は、コイル群１１の各コイル１１ａ（コイル群１２の各コイル１２ａ）に電流を流す電力供給装置１５と、電流の供給によって各コイル１１ａに生じる電磁場Ｍ（磁界）を模式的に示している。電磁場Ｍは、コイル１１ａへの電流によって生じる電磁場（ＥＭＦ：Electromagnetic Field）である。すなわち、コイル１１ａ，１２ａが存在する搬送管１の箇所にはＥＭＦが発生する。電力供給装置１５は、各コイル１１ａに電流を供給する。電力供給装置１５では、各コイル１１ａに供給する電流の大きさ、及び、各コイル１１ａに供給する電流の周波数を調整可能となっている。
【００２８】
電力供給装置１５は、各コイル１１ａに供給する電流の大きさ、及び、各コイル１１ａに供給する電流の周波数、を確認可能なモニタ１５ａを備える。各コイル１１ａに電力供給装置１５から電流を流すと、搬送管１に巻き付けられた各コイル１１ａから電磁場Ｍが発生し、電磁場Ｍの向きは所謂右手の法則に倣った方向となる。本実施形態では、搬送管１の外面１ｂに各コイル１１ａを螺旋状に巻いているので、搬送管１の長手方向（軸線方向）に沿った電磁場Ｍが発生する。
【００２９】
図５は、コイル１１ａが巻き付けられた搬送管１の断面を示す図である。図４及び図５に示されるように、搬送管１に電磁場Ｍが発生すると、搬送管１の内部において圧送される土砂１０が電磁場Ｍを受けることにより土砂１０が保有している水分が土砂１０の外に滲出する。このように、電磁場Ｍが土砂１０から水を滲出し、土砂１０から滲出した水は搬送管１の内面１ｃに付着する潤滑層Ｌをを形成する。一例として、搬送管１の直径は１２５ｍｍであり、潤滑層Ｌの厚さは１ｍｍ以上且つ２ｍｍ以下である。
【００３０】
このように搬送管１の内面１ｃに潤滑層Ｌを形成することによって土砂１０が内面１ｃに付着しにくくなるので、内面１ｃへの土砂１０の付着が抑制され、スムーズな土砂１０の圧送が可能となる。また、搬送管１は、搬送管１の内部の圧力を測定する圧力計１６と、搬送管１の内部の流量を測定する流量計１７とを備えており、圧力計１６及び流量計１７は搬送管１の任意の位置に設けられる。
【００３１】
以下では、土砂を搬送管の内部で圧送する圧送方法について説明する。ところで、コイル１１ａ，１２ａを有しない従来の圧送方法では、土砂の流動性が小さい場合に搬送管の内面と土砂との間の摩擦が大きくなることにより、土砂の圧送時に搬送管の振動が生じたり騒音が生じたりする問題があった。更に、搬送管の内面と土砂との間の摩擦が大きくなることによって搬送管の内部に土砂が蓄積し、土砂を圧送できなくなるという問題もあった。
【００３２】
また、従来の圧送方法では、搬送管の内面に注水リングが配置され、注水リングから搬送管の内面に注水を行うことによって土砂の圧送を行っていた。この従来の圧送方法では、搬送管の内面と土砂との間に注水に伴う水の層を形成することができるため、搬送管の内面と土砂との間の摩擦を低減することが可能である。しかしながら、この圧送方法では、圧送される土砂に注水が行われるため、注水量によっては土砂の水分比が大きく変化する問題が発生する。この場合、土砂の圧送後に土砂の水分比が大きくなることにより土砂が泥濘化するので、土砂をそのまま搬出できない。従って、泥濘化した土砂にセメント又は石灰等の改質材を付与して土砂を改質してから搬出しなければならないため、搬送管から出た後の土砂の処理を容易に行うことができないという問題があった。
【００３３】
また、コイル１１ａ，１２ａを搬送管１に設置して土砂１０の圧送を行う場合には、前述したように、土砂１０の水分から潤滑層Ｌが形成されるため、土砂１０の泥濘化を回避することができると共に、搬送管１から出た後の土砂１０の処理を容易に行うことができる。しかしながら、電磁場Ｍの作用による土砂１０の圧送性の効果は、土砂１０を圧送するポンプ５ａの仕様、搬送管の径、搬送管の長さ、搬送管のレイアウト、及び土砂１０の材料等、現場Ａの種々の条件によって異なる。従って、単にコイルを搬送管に設置して磁場を発生させるだけでは、土砂の圧送性の効果が十分に現れないこともある。すなわち、コイルに印加する電流の適切な条件は現場Ａごとに異なるので、搬送管にコイルを巻き付けてコイルに電流を印加するだけでは土砂１０を効率よく圧送することができない可能性がある。
【００３４】
本実施形態に係る圧送方法では、事前に土砂１０の圧送の負荷（圧送負荷）を検証することによって前述した問題を解決している。以下では、本実施形態に係る圧送方法について図６を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る圧送方法の各工程の例を示すフローチャートである。
【００３５】
まず、搬送管１に対して各機器の設置を行う（ステップＳ１）。このとき、コイル１１ａ，１２ａ、電力供給装置１５、圧力計１６及び流量計１７を搬送管１に設置する（コイルを搬送管に巻き付ける工程）。次に、搬送管１の内面１ｃに潤滑層Ｌを形成する（潤滑層を形成する工程、ステップＳ２）。具体的には、コイル１１ａ，１２ａに電流を流す前に模擬的な潤滑層Ｌを強制的に形成する。この潤滑層Ｌの形成は、例えば、注水リングを内面１ｃに設置して当該注水リングからの注水によって行ってもよい。
【００３６】
模擬的な潤滑層Ｌを形成した後には、土砂１０の圧送負荷の確認を行う（圧送負荷を確認する工程、ステップＳ３）。具体的には、搬送管１の内部に試験的に土砂１０を流しながら、圧力計１６が搬送管１の管内圧力を測定し、流量計１７が搬送管１の内部の圧送流量を測定すると共に、ポンプ５ａの電気的負荷を測定し、管内圧力、圧送流量及び電気的負荷のそれぞれの効果的な値を測定する。
【００３７】
すなわち、模擬的な潤滑層Ｌを形成した状態で現場Ａの搬送管１における良好な管内圧力、圧送流量及び電気的負荷の値を探索する。このように、現場Ａの搬送管１の土砂１０の圧送形態から管内圧力、圧送流量及び電気的負荷のそれぞれの良好な値である効果パラメータを確認することにより、土砂１０の圧送負荷の確認を行う。なお、管内圧力、圧送流量及び電気的負荷の全てを測定しなくてもよく、管内圧力、圧送流量及び電気的負荷のいずれかのみを測定してもよい。
【００３８】
以上のように圧送負荷の確認を行った後には、例えば前述した注水リングからの注水を停止する。そして、搬送管１に土砂１０を流しつつ電力供給装置１５からコイル１１ａ，１２ａへの電流を調整しながら電磁場Ｍ（磁場）の調整を行う（コイルに電流を流す工程、ステップＳ４）。具体的には、コイル１１ａ，１２ａへの電流の大きさ及び周波数の調整を行う。そして、電磁場Ｍの調整の結果、搬送管１の内部における土砂１０の圧送負荷が事前に確認した圧送負荷となっているか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００３９】
このとき、例えば圧力計１６による管内圧力の測定、流量計１７による圧送流量の測定、及びポンプ５ａの電気的負荷の測定を行って、これらの各測定結果がステップＳ３で確認した各測定結果となっているか（又はステップＳ３で確認した各測定結果よりも良好であるか）否かを判定する。すなわち、電磁場Ｍによる潤滑層Ｌの効果が事前に強制的に形成した潤滑層Ｌの効果と同程度又はそれ以上となっているか否かを判定する。
【００４０】
ステップＳ５において、事前に確認した圧送負荷となっていないと判定した場合には、ステップＳ４に戻ってコイル１１ａ，１２ａへの電流の大きさ及び周波数の調整を行う。一方、ステップＳ５において、事前に確認した圧送負荷となっていると判定した場合には、電磁場条件（電磁場Ｍの条件）の設定を行う（ステップＳ６）。このとき調整したコイル１１ａ，１２ａへの電流の大きさ及び周波数を固定する。その後、混和剤供給部１８から搬送管１の内部に混和剤を供給すると共に流動性材料である土砂１０の圧送を行う（流動性材料を圧送する工程、ステップＳ７）。土砂１０の圧送が完了した後、一連の工程が完了する。
【００４１】
次に、本実施形態に係る流動性材料の圧送方法から得られる作用効果について詳細に説明する。本実施形態に係る圧送方法では、図４に示されるように、電磁場Ｍを発生させるコイル１１ａ，１２ａを搬送管１に巻き付けてコイル１１ａ，１２ａに電流を流す。よって、土砂１０を圧送するための構成を簡易にすることができるので、搬送管１にコイル１１ａ，１２ａを設置する作業を適切に行うことができる。
【００４２】
また、図５に示されるように、電磁場Ｍを発生させるコイル１１ａ，１２ａを搬送管１に巻き付けた後であって、コイル１１ａ，１２ａに電流を流す工程の前に、搬送管１の内面１ｃに潤滑層Ｌを形成する。そして、潤滑層Ｌが形成された搬送管１における圧送負荷を確認する。この圧送負荷の確認において、土砂１０を圧送したときの効果を確認することができるので、圧送時における効果が顕著となるときの条件を抽出することができる。
【００４３】
具体的には、圧送時における効果が顕著となるときのコイル１１ａ，１２ａへの電流の大きさ、及び当該電流の周波数を工事の現場Ａごとに確認することができる。よって、事前に確認した圧送負荷となるようにコイル１１ａ，１２ａへの電流及び周波数を調整することにより、顕著となった効果を発揮するように土砂１０を圧送することができる。従って、現場Ａに応じて圧送時の効果を予め確認することにより、土砂１０を効率よく圧送することができる。
【００４４】
また、土砂１０を圧送する工程では、図１に示されるように、土砂１０を地下Ｇから地上Ｔに向かって圧送する。一般的に、土砂を地下から地上に圧送する作業において、搬送管の内部で土砂を効率よく圧送できなくなる場合には、搬送管の振動及び騒音が生じやすい。これに対し、本実施形態に係る圧送方法では、事前に圧送負荷を確認して土砂１０を圧送したときの効果を確認し、圧送時における効果が顕著となるときのコイル１１ａ，１２ａへの電流及び周波数を確認することができるので、地下Ｇから地上Ｔへの土砂１０の圧送を効率よく行うことができる。従って、搬送管１の振動及び騒音を抑制することができる。
【００４５】
また、土砂１０を圧送する工程では、シールド工事において発生した土砂１０を搬送管１の内部で圧送する。シールド工事では、掘削した土砂を搬送管で圧送するが、前述したように、搬送管の内部における掘削した土砂の流動性が小さい場合には、搬送管の内面と土砂との間で生じる摩擦が大きくなる。その結果、掘削した土砂を効率よく圧送できないということが起こりうる。しかしながら、本実施形態に係る圧送方法では、事前に圧送負荷を確認し、圧送時における効果が顕著となるときのコイル１１ａ，１２ａへの電流及び周波数を確認することができる。従って、事前に圧送負荷を確認することにより、シールド工事によって生じた土砂１０の圧送を効率よく行うことができる。
【００４６】
また、土砂１０を圧送する工程では、土砂１０と共に混和剤を圧送する。よって、電磁作用で流動性が高まる混和剤を搬送管１の内部に注入することにより、搬送管１の内部における土砂１０の圧送を更に効率よく行うことができる。従って、混和剤を土砂１０と共に圧送することによって搬送管１の内面１ｃと土砂１０との間に生じる摩擦を抑えることができるので、更なる圧送性の向上に寄与する。
【００４７】
また、コイル１１ａは土砂１０の搬送経路における土砂導入部１Ａの上流側に設けられ、コイル１２ａは土砂１０の搬送経路における水平延在部１Ｂの上流側に設けられる。よって、上流側で形成された潤滑層Ｌの効果が下流側まで持続されるため、搬送管１が閉塞する可能性をより確実に抑えることができる。すなわち、搬送管１の搬送経路の上流側（例えば搬送管１の搬送経路の中間地点よりも上流側）にコイル１１ａ，１２ａを配置することにより、搬送管１の内部に沿った長い潤滑層Ｌを形成することができるので、潤滑層Ｌによる摩擦低減の効果をより顕著にすることができる。なお、コイル１１ａ，１２ａの配置位置は、上記の例に限られず適宜変更可能である。例えば、２次排土ポンプ５ｇの位置にコイルを配置してもよい。
【００４８】
以上、本発明に係る流動性材料の圧送方法の実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲において変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。すなわち、圧送方法の各工程の内容及び順序、並びに、搬送管及び圧送を行う各機器の各部の構成についても適宜変更可能である。
【００４９】
例えば、前述の実施形態では、土砂導入部１Ａ、水平延在部１Ｂ、鉛直延在部１Ｃ及び土砂排出部１Ｄを備える搬送管１について説明したが、搬送管の構成は適宜変更可能である。また、前述した実施形態では、カッタ２ａ、練混ぜ翼２ｂ、カッターモータ２ｃ、シールドジャッキ２ｄ及び作泥土材注入孔２ｅを備える掘削機２について説明した。しかしながら、掘削機の構成は適宜変更可能である。
【００５０】
また、前述した実施形態では、図３に示されるように、バンド１３を介してコイル１１ａ，１２ａを搬送管１に取り付ける例について説明したが、バンドの構成は適宜変更可能である。例えば、バンドは、コイル１１ａ，１２ａを構成する複数のケーブルと、搬送管１に巻き付けられると共に当該複数のケーブルを保持するシート状のケーブル保持部材と、各ケーブルの端部に設けられるコネクタと、を備え、一のケーブルの端部に設けられたコネクタが、他のケーブルの端部に設けられたコネクタに接続されることによりコイル１１ａ，１２ａが構成されるコイル設置部材であってもよい。
【００５１】
上記のコイル設置部材では、シート状のケーブル保持部材を搬送管１に巻き付けて複数のケーブルのそれぞれをコネクタによって互いに接続することにより、搬送管１に設置されるコイル１１ａ，１２ａを容易に構成することができる。従って、工事における搬送管１へのコイル１１ａ，１２ａの設置を効率よく行うことができるので、土砂１０を圧送する作業を効率よく行うことができる。その結果、工期を短縮させることができる。
【００５２】
また、前述した実施形態では、混和剤供給部１８が設けられる例について説明したが、混和剤供給部は省略することも可能である。更に、前述した実施形態では、土砂１０を圧送する搬送管１について説明したが、本発明に係る圧送方法は、土砂以外の流動性材料を圧送する搬送管にも適用可能である。本発明に係る圧送方法は、例えば水、セメント及び骨材を混ぜてコンクリートを製造するプラントにおいて、コンクリート等の流動性材料を圧送する搬送管にも適用可能である。
【００５３】
また、前述の実施形態では、土砂ホッパ３及びダンプトラック４が設けられる現場Ａの例について説明したが、土砂ホッパ又はダンプトラックが省略されてもよく、現場の種類は上記の現場Ａに限られず適宜変更可能である。また、前述の実施形態では、シールド工事を行う現場Ａで用いられる土砂１０の圧送方法について説明したが、本発明に係る圧送方法は、シールド工事以外の工事を行う現場にも適用可能である。
【００５４】
本発明に係る圧送方法は、例えば、騒音及び振動の問題が生じやすい都市土木の現場にも適用可能である。本発明に係る圧送方法は、前述したように、流動性材料を効率よく圧送することにより騒音及び振動を抑えることができるので、都市土木に適用した場合にも有効である。更に、本発明に係る圧送方法は、例えば、ダムの堆砂の浚渫の現場、鉄道工事の現場、又はオープンケーソンにおける現場にも適用可能である。
【００５５】
（実施例）
次に、本発明に係る圧送方法の実施例について図７を参照しながら説明する。本発明は、以下の実施例に限定されない。図７は、前述した実施形態に係る圧送方法の実験を行った実験現場Ｂを示す図である。実験現場Ｂには、流動性材料を圧送する搬送管２１と、搬送管２１において流動性材料を圧送するポンプ２２と、搬送管２１に設けられた圧力計２３及び流量計２４と、前述したコイル１１ａ，１２ａと同様の複数のコイル２５と、コイル２５に電流を供給する電力供給装置１５と同様の電力供給装置２６とが設けられる。なお、複数のコイル２５のそれぞれに電力供給装置２６が接続されているが、図７では電力供給装置２６等の図示を簡略化している。
【００５６】
搬送管２１の全長は１００ｍである。搬送管２１の一端及び他端はポンプ２２に接続されている。搬送管２１は、ポンプ２２から第１方向Ｄ１に直線状に延在する。第１方向Ｄ１のポンプ２２側の端部からポンプ２２の反対側の端部まで延びる搬送管２１は、当該反対側の端部において折り返されてポンプ２２に向かって延在する。搬送管２１は、第１方向Ｄ１に蛇行しながら第１方向Ｄ１に交差する第２方向Ｄ２に延在している。複数のコイル２５は、搬送管２１のポンプ２２からの距離が０ｍ以上且つ２０ｍ以下（好ましくは０ｍ以上且つ１０ｍ以下）の位置Ｒに巻き付けられる。
【００５７】
以上の実験現場Ｂにおいて搬送管２１の内面に潤滑層Ｌを形成し、搬送管２１の内部における管内圧力を各圧力計２３によって測定すると共にポンプ２２の電気的負荷を測定した結果を図８のグラフで示している。図８は、測定した管内圧力と電気的負荷の時系列変化を示している。図８に示されるように、実験現場Ｂでは、潤滑層Ｌを形成してから一定時間経過後（ＥＭＦ  ＯＮから５分後）に管内圧力が減少していると共にポンプ２２の電気的負荷（電流）が下がっていることが分かる。
【００５８】
一方、実験現場Ｂとは異なる実験現場において、搬送管の内面に潤滑層Ｌを形成し、搬送管の内部の管内圧力を圧力計によって測定すると共にポンプの電気的負荷を測定した結果を図９のグラフで示している。図９に示されるように、実験現場Ｂとは異なる実験現場では、潤滑層Ｌを形成してから（ＥＭＦ  ＯＮから）一定時間経過後にポンプ２２の電気的負荷（電流）は下がっているが管内圧力は若干増加している。
【００５９】
以上のように、潤滑層Ｌを形成しても実験現場によって効果が異なることが分かった。そして、本実施例では、この効果を圧送負荷として事前に確認し、事前に確認した圧送負荷となるように電力供給装置２６からのコイル２５への電力供給を行うことにより、事前に確認した効果のうち良好な効果を確実に発揮させることができる。従って、様々な現場に実施例に係る圧送方法を適用した場合でも圧送性を高める効果が確実に得られるため、汎用性が高い圧送方法を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００６０】
１，２１…搬送管、１Ａ…土砂導入部、１Ｂ…水平延在部、１Ｃ…鉛直延在部、１Ｄ…土砂排出部、１ａ…取り入れ口、１ｂ…外面、１ｃ…内面、２…掘削機、２ａ…カッタ、２ｂ…練混ぜ翼、２ｃ…カッターモータ、２ｄ…シールドジャッキ、２ｅ…作泥土材注入孔、３…土砂ホッパ、４…ダンプトラック、５ａ…ポンプ、５ｂ…運転台車、５ｃ…パワーユニット台車、５ｄ…制御盤台車、５ｅ…作泥土材台車、５ｆ…トランス台車、５ｇ…２次排土ポンプ、５ｈ…伸縮管、５ｊ…材料台車、５ｋ…排土ポンプ、６…スクリューコンベヤ、１０…土砂（流動性材料）、１１，１２…コイル群、１１ａ，１２ａ，２５…コイル、１３…バンド、１５，２６…電力供給装置、１６，２３…圧力計、１７，２４…流量計、１８…混和剤供給部、Ａ…現場、Ｂ…実験現場、Ｃ…空間、Ｄ１…第１方向、Ｄ２…第２方向、Ｇ…地下、Ｌ…潤滑層、Ｍ…電磁場、Ｔ…地上。
【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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