(57)【要約】【課題】本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわちケーシング内の泥土を撹拌することができる撹拌式スクリューコンベヤーを提供することである。【解決手段】本願発明の撹拌式スクリューコンベヤーは、ケーシングのうち軸方向の一部に２重管構造部が形成されたものである。２重管構造部はケーシングと内管からなるもので、この内管の内周面には突起体が設けられる。そして内管は、スクリューの回転とは独立してケーシング内で軸周りに回転可能である。【選択図】図３
2019027183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングとスクリューを含むシールドマシンのスクリューコンベヤーにおいて、
前記ケーシングのうち軸方向の一部に、該ケーシングと内管からなる２重管構造部が形成され、
前記内管は、内周面に突起体が設けられるとともに、前記スクリューの回転とは独立して前記ケーシング内で軸周りに回転可能である、
ことを特徴とする撹拌式スクリューコンベヤー。
【請求項２】
前記２重管構造部の前記ケーシングは、他のケーシングよりも拡径され、
前記内管の内径と、前記２重管構造部以外の前記ケーシングの内径が、同一又は略同一である、
ことを特徴とする請求項１記載の撹拌式スクリューコンベヤー。
【請求項３】
前記２重管構造部で、前記ケーシングが軸方向に分断された不連続部が形成され、
前記内管の外周面にギアが取り付けられるとともに、該ギアが前記不連続部で前記ケーシング外周面よりも外側に突出し、
動力機構によって前記ギアを回転させることで、前記内管が前記ケーシング内で軸周りに回転する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の撹拌式スクリューコンベヤー。
【請求項４】
前記突起体に、前記ケーシング内の泥土を通過させる通過孔が設けられた、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の撹拌式スクリューコンベヤー。
【請求項５】
前記２重管構造部よりも切羽側の前記ケーシングの一部に、該ケーシング内に改質材を注入し得る注入孔が設けられた、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の撹拌式スクリューコンベヤー。
【請求項６】
前記スクリューが軸付きスクリューであり、前記２重管構造部ではスクリュー羽根が省かれスクリュー軸のみで構成された、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の撹拌式スクリューコンベヤー。
【請求項７】
前記スクリューがリボンスクリューであり、前記２重管構造部よりも切羽側の前記ケーシング内に第１リボンスクリューが配置されるとともに、前記２重管構造部よりも排土口側の前記ケーシング内に第２リボンスクリューが配置され、
前記２重管構造部に配置される連結軸によって、該第１リボンスクリューと該第２リボンスクリューが連結された、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の撹拌式スクリューコンベヤー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、土圧式シールド工法に用いられるスクリューコンベヤーに関する技術であり、より具体的には、ケーシング内の土砂を撹拌することができる撹拌式スクリューコンベヤーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法は、トンネル切羽の安定を図りつつシールドマシンで地中を掘進し、セグメントで覆工することによって、地下に鉄道トンネルや道路トンネル、上下水道用のトンネル、共同溝や電力通信用のトンネルなどを構築する工法である。切羽を安定させる手法にはいくつか種類があり、古くは圧気方式（開放型）が用いられ、その後は密閉型の泥水式シールド工法が採用されるようになり、近年では同じく密閉型の土圧式シールド工法も多用されている。
【０００３】
土圧式シールド工法は、文字どおり土圧によって切羽の安定を図る工法であり、土圧シールド工法と泥土圧シールド工法に２分される。このうち、現在では泥土圧シールド工法（特に、泥土加圧シールド工法）が主流となっており、泥水式シールド工法を含めたシールド工法全体でも相当の割合を占めている。
【０００４】
泥土加圧シールド工法は、非特許文献１にも詳しい解説が示されているように、当該技術分野では広く知られた工法であるが、ここで簡単に本工法について説明する。泥土加圧シールド工法の場合、切羽の掘削はカッタースポークに装着されたカッタービットにより行い、掘削土砂はカッターチャンバー内に取り込まれる。カッターチャンバー内では、添加材（作泥土材）を加えたうえで掘削土砂が撹拌され、これにより塑性流動性をもった泥土とされる。この泥土をカッターチャンバー内に充満させ、シールドマシンの推進力で加圧することによって切羽の土圧と水圧に抵抗し、すなわち泥土の土圧を利用して切羽の安定を図るわけである。
【０００５】
さらにシールドマシンが掘進していくとカッターチャンバー内には掘削土砂が溜まるため、適切量の泥土がシールドマシンの後方に搬出される。この泥土を搬出する機能を果たすのがスクリューコンベヤーである。このスクリューコンベヤーは、泥土の搬出路を確保するケーシングと、泥土を移動させる機能を持つスクリューとを含んで構成されるもので、スクリューの種類によって標準型スクリューコンベヤー、リボン型スクリューコンベヤー、複合型スクリューコンベヤーに分類される。図１８に示す標準型スクリューコンベヤーは、回転軸の周囲にスクリュー羽根を取り付けた軸付きスクリューＡＳを備えており、高い止水性能を発揮する。一方、図１９に示すリボン型スクリューコンベヤーは、スクリュー羽根だけで回転軸を持たないリボンスクリューＲＳを備えており、大礫など礫径の大きな土砂の搬出が可能である。そして、図２０に示す複合型スクリューコンベヤーは、前方のリボンスクリューＲＳと後方の軸付きスクリューＡＳを組み合わせた複合スクリューＣＳを備えており、大礫の搬出と高い止水性の両方の特長を有している。
【０００６】
既述のとおりスクリューコンベヤーはカッターチャンバー内の泥土を搬出するものであるから、当然ながらスクリューコンベヤーの切羽側端（泥土入口）はカッターチャンバー内に通じており、したがって切羽側のスクリューコンベヤー内部に充満された泥土はカッターチャンバー内と同程度の高圧力状態となっている。一方で、スクリューコンベヤーの排土口では泥土圧を低下（大気圧が理想）させる必要がある。つまり、スクリューコンベヤーの泥土入口で高い圧力とされた泥土を、スクリューコンベヤーの排土口に至るまでに減圧させる必要があるわけである。
【０００７】
泥土の減圧を果たすのがケーシングやスクリュー羽根である。すなわち、泥土がスクリューコンベヤー内を移動する間に、ケーシングとの摩擦、あるいはスクリュー羽根との摩擦を得ることによって、その圧力を低減していく。しかしながら、カッターチャンバー内の加圧状態やスクリューコンベヤーの長さによっては十分に減圧できないこともあり、この場合、従来では次のような対策が講じられていた。
【０００８】
第１の対策は、複数のスクリューコンベヤーを連結する手法である。スクリューコンベヤーを延長することで、泥土が十分な摩擦を得るのに必要な移動距離を確保するわけである。あるいは、泥土の減圧に効果的とされるプラグゾーンＰＺを設けることもある。プラグゾーンＰＺとは、図２１に示すように、２つの標準型スクリューコンベヤーの連結部に設けられる区間であり、ケーシング内にスクリューが設置されない区間である。
【０００９】
第２の対策は、泥土を改質するための薬液（以下、「改質材」という。）をケーシング内に注入する手法である。泥土に改質材を混ぜ合わせることで、塑性流動化した泥土を摩擦が得られやすい状態に変えるわけである。例えば特許文献１では、カッターチャンバー内でアルギン酸ナトリウムが供給された泥土に対して、ケーシング内では多価金属塩を配合し、これによりケーシング内における泥土の塑性流動性を低下させる技術を提案している。また特許文献２では、その目的が異なる（ケーシング内における泥土の流動性向上が目的）ものの、スクリュー軸内に配置した流体通路を利用してケーシング内に流体を供給する技術について提案している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】土圧式シールド工法  その理論と応用（足立紀尚監修、小山幸則＋加島豊＋須賀武＋高田正治＋木村宏共著、鹿島出版会）．
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−２２０１７１号公報
【特許文献２】実開平０４−０６１１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
スクリューコンベヤーの排土口で泥土圧を低下させるための従来対策、すなわち上記した第１の対策と第２の対策は、それぞれ減圧効果はあるものの一方で問題も抱えていた。第１の対策は、スクリューコンベヤーの延長が長くなるが故に、シールドマシン後方のトンネル坑内空間が侵食されるうえ、設備が追加されるためコストが上昇するという問題があった。特に中小口径シールドマシンを使用するトンネルでは、物理的に設置できないケースさえある。
【００１３】
第２の対策は、注入した改質材がケーシング内の泥土に十分行き渡らないという問題があった。従来のスクリューコンベヤーは、泥土輸送を本来の機能とするものであり、当然ながら泥土を撹拌するような機能は備えていない。そのため、注入した改質材がケーシングと泥土との間に留まることとなり、泥土の改質効果が得られないばかりか、これが水みちとなって噴発の可能性が高まる結果となる。ひとたび噴発が発生すると、カッターチャンバー内の切羽圧の制御が困難となり、切羽での土圧と地下水圧とのバランスが保てなくなり、地盤の変状を来すといった不具合が発生するおそれさえある。
【００１４】
このように第２の対策が十分な効果を得られないのは、従来のスクリューコンベヤーが泥土を撹拌する機能を備えていないことが１つの要因として考えられる。さらに従来のスクリューコンベヤーでは、塑性流動化した泥土がケーシング内で材料分離（土粒子と添加材の分離）を起こすという問題も指摘されており、これに関してもやはり従来のスクリューコンベヤーが泥土の撹拌機能を備えていないことが要因として考えられる。
【００１５】
本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわちケーシング内の泥土を撹拌することができる撹拌式スクリューコンベヤーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願発明は、ケーシングと内管からなる２重管構造部を形成するとともに、この内管の内周面に突起体を設けることによってケーシング内の泥土を撹拌する、という点に着目してなされたものであり、これまでにない発想に基づいて行われた発明である。
【００１７】
本願発明の撹拌式スクリューコンベヤーは、ケーシングのうち軸方向の一部に２重管構造部が形成されたものである。２重管構造部はケーシングと内管からなるもので、この内管の内周面には突起体が設けられる。そして内管は、スクリューの回転とは独立してケーシング内で軸周りに回転可能である。
【００１８】
本願発明の撹拌式スクリューコンベヤーは、２重管構造部のケーシングが他の区間のケーシングよりも拡径されたものとすることもできる。この場合、内管の内径は、２重管構造部以外の区間のケーシングの内径と略同一（同一含む）とされる。
【００１９】
本願発明の撹拌式スクリューコンベヤーは、内管の外周面にギアが取り付けられたものとすることもできる。この場合、２重管構造部にはケーシングが軸方向に分断された不連続部が形成される。この不連続部でケーシング外周面よりも外側に突出したギアを、動力機構によって回転させることで、内管がケーシング内で軸周りに回転する。
【００２０】
本願発明の撹拌式スクリューコンベヤーは、突起体にケーシング内の泥土を通過させる通過孔（開口部やスリット）が設けられたものとすることもできる。
【００２１】
本願発明の撹拌式スクリューコンベヤーは、２重管構造部よりも切羽側のケーシングの一部に、ケーシング内に改質材を注入し得る注入孔が設けられたものとすることもできる。
【００２２】
本願発明の撹拌式スクリューコンベヤーは、軸付きスクリューを利用したものとすることもできる。この場合、２重管構造部ではスクリュー羽根が省かれスクリュー軸のみで構成される。
【００２３】
本願発明の撹拌式スクリューコンベヤーは、リボンスクリューを利用したものとすることもできる。この場合、２重管構造部よりも切羽側のケーシング内に第１リボンスクリューが配置されるとともに、２重管構造部よりも排土口側のケーシング内に第２リボンスクリューが配置され、２重管構造部に配置される連結軸によって、これら第１リボンスクリューと第２リボンスクリューが連結される。
【発明の効果】
【００２４】
本願発明の撹拌式スクリューコンベヤーには、次のような効果がある。
（１）スクリューコンベヤー内で泥土を撹拌するため、泥土の材料分離（土粒子と添加材の分離）を抑制することができる。
（２）スクリューコンベヤー内に改質材を注入する場合、撹拌機構によって改質材と泥土が十分に混合されるため、より効果的に泥土を改質することができ、この結果、従来よりも大幅に泥土の減圧を図ることができる。
（３）スクリューコンベヤー内で泥土が改質されるため、場外へ搬出する際には土砂として扱うことができる。すなわち、シールド掘削により建設汚泥が生じないことから、産業廃棄物の処理施設や処理そのものを省くことができ、従来に比べ土砂搬出コストを軽減することができる。
（４）改質材がケーシング内で撹拌されることから、ケーシング内面に沿って改質材が逸送して排土口から漏出する事態や、これが水みちとなって噴発する事態を回避することができる。
（５）スクリュー羽根が配置されない２重管構造部は、いわばプラグゾーンが形成されており、これにより減圧効果に加え、締固め効果や止水効果を期待することができる。
（６）従来と同じ長さのスクリューコンベヤーを設置することができるため、スクリューコンベヤー施設にかかる費用も従来と同程度に抑えることができるうえ、シールドマシン後方のトンネル坑内空間を有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本願発明の撹拌式スクリューコンベヤーの一部を切り欠いた斜視図。
【図２】ケーシングのうち軸方向の一部に形成される２重管構造部を示す縦断面図。
【図３】正面側から見た２重管構造部の横断面図。
【図４】側方側から見た２重管構造部の縦断面図。
【図５】係止片が設けられた２重管構造部のケーシングを示す縦断面図。
【図６】通過孔を設けた突起体を説明する２重管構造部の横断面図。
【図７】２重管構造部で軸付きスクリューのスクリュー羽根が省略された撹拌式スクリューコンベヤーを示す縦断面図。
【図８】２重管構造部でリボンスクリューが省略された撹拌式スクリューコンベヤーを示す縦断面図。
【図９】外周面にギアが取り付けられた内管の横断面図。
【図１０】改質材注入装置の一部を切り欠いた斜視図。
【図１１】改質材注入装置用の２重管構造部の一部を切り欠いた部分拡大斜視図。
【図１２】送出管を示すケーシングの縦断面図。
【図１３】流路溝を説明する２重管構造部の横断面図。
【図１４】（ａ）は外管ケーシングの内周面に設けた流路溝を示す部分縦断面図、（ｂ）は内管の外周面に設けた流路溝を示す部分縦断面図、（ｃ）は外管ケーシングの内周面と内管の外周面の両方に設けた流路溝を示す部分縦断面図。
【図１５】流路溝内に配置した内管を示す部分縦断面図。
【図１６】注入管と、流路溝、送出管からなる改質材送出経路を説明するモデル図。
【図１７】（ａ）は１の２重管構造部に対して２本の注入管を連結することによって２系統の改質材送出経路を形成した改質材注入装置の縦断面図、（ｂ）は２重管構造部を２箇所配置することによって２系統の改質材送出経路を形成した改質材注入装置の縦断面図。
【図１８】軸付きスクリューを有する標準型スクリューコンベヤーが設置されたシールドマシンを示す横断面図。
【図１９】リボンスクリューを有するリボン型スクリューコンベヤーが設置されたシールドマシンを示す横断面図。
【図２０】複合スクリューを有する複合型スクリューコンベヤーが設置されたシールドマシンを示す横断面図。
【図２１】プラグゾーンを設けた標準型スクリューコンベヤーが設置されたシールドマシンを示す部分斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本願発明の撹拌式スクリューコンベヤーの実施形態の例を図に基づいて説明する。図１は、本願発明の撹拌式スクリューコンベヤー１００の一部を切り欠いた斜視図である。この図に示すように撹拌式スクリューコンベヤー１００は、ケーシング２００とスクリュー３００を含んで構成され、その一部に２重管構造部４００が形成されたものである。さらに、後述する注入管５００や動力機構９００を含んだものとすることもできる。なおこの図に示すスクリュー３００は、スクリュー軸３１０とスクリュー羽根３２０からなる軸付きスクリューであるが、これに限らずリボンスクリューや複合スクリューとすることもできる。以下、撹拌式スクリューコンベヤー１００を構成する主な要素ごとに詳しく説明する。
【００２７】
（２重管構造部）
本願発明の撹拌式スクリューコンベヤー１００は、２重管構造部４００が形成されたことを１つの技術的特徴としている。この２重管構造部４００は、ケーシング２００とその内側に配置される内管によって構成される構造であり、図２に示すようにケーシング２００のうち軸方向（図で示す一点鎖線）の一部に形成される。したがって内管の軸方向の長さは、２重管構造部４００の区間長と同等とされる。なおこの図に示す一点鎖線（軸方向）の向き（矢印）は、泥土が輸送される方向（切羽側から排土口側）を示している。またここでは便宜上、２重管構造部４００を除く区間のことを「一般部」ということとし、２重管構造部４００のケーシング２００を「外管ケーシング２１０」、一般部のケーシング２００を「一般ケーシング２２０」ということとする。
【００２８】
図３は正面側から見た（軸方向に見た）２重管構造部４００の横断面図であり、図４は側方側から見た（ケーシング２００の半径方向に見た）２重管構造部４００の縦断面図である。図３に示すように内管６００（板厚を黒塗りで示す）は、外管ケーシング２１０（板厚を白塗りで示す）の内側であって略同心円状に配置され、その外周面が外管ケーシング２１０の内周面と略接するように配置される。
【００２９】
また図４に示すように、外管ケーシング２１０の管径（内径及び外径）を、一般ケーシング２２０の管径よりも大きくすることもできる。このように外管ケーシング２１０を拡径することで、その内側に収められる内管６００の内径を大きくすることができ、例えば内管６００の内径を一般ケーシング２２０の内径と略同一（同一含む）にすることもできる。内管６００と一般ケーシング２２０の内径を略同一にすると、一般部と２重管構造部４００でケーシング２００の内周面が連続し、泥土を円滑に輸送することができて好適となる。さらに、外管ケーシング２１０を拡径したうえで、図５に示すように内管６００を内側から係止する係止片２１１を設けることもできる。この係止片２１１と外管ケーシング２１０によって内管６００の一部を挟み込むことで、回転可能に内管６００を把持するわけである。この場合も、係止片２１１と一般ケーシング２２０の内周面が連続する形状にするとよい。なお、ケーシング２００の内径に余裕があり泥土の輸送がさほど問題ならない場合は、必ずしも外管ケーシング２１０を拡径する必要はない。
【００３０】
（突起体）
図３に示すように、内管６００の内周には中心側に突出する突起体６１０が設けられている。後述するように内管６００はスクリュー３００とは独立して（つまり、別の駆動で）回転し、そして内管６００とともに突起体６１０も回転することからケーシング２００
内の泥土を撹拌することができるわけである。
【００３１】
内管６００に設ける突起体６１０の数は１つとすることもできるが、十分な泥土の撹拌を図るためには複数（図３では６個）の突起体６１０の設置が望ましい。なお、図３に示す突起体６１０は大きさと形状が異なる２種類の突起体６１０ａと突起体６１０ｂを設けているが、これに限らず１種類の突起体６１０としてもよい。また、内管６００に設ける突起体６１０は、図３に示す板状のもののほか、棒状のものや塊状（コブ状）のものとすることもできる。さらに突起体６１０は、その姿勢がケーシング２００の軸方向に対して傾斜（切羽側又は排土口側）するように配置することもできるし、もちろん軸方向となるように配置することもできる。あるいは、スクリュー羽根３２０と逆向きとなるように配置することもできる。
【００３２】
ところで突起体６１０は、泥土を撹拌することができる反面、泥土の円滑な輸送にとってはやや不都合な存在になることもある。そこで図６に示すように、突起体６１０に通過孔６２０を設けることもできる。突起体６１０によって泥土を撹拌しつつ、通過孔６２０を設けることによって泥土の移動空間を確保するわけである。この通過孔６２０は、図６に示すような開口部で形成することもできるし、スリット（溝）や小孔によって形成することもできる。また、複数の突起体６１０のうちいくつかのみ（例えば半数のみ）に通過孔６２０を設けることもできるし、１の突起体６１０に２以上の通過孔６２０を設けることもできる。
【００３３】
また、ケーシング２００とスクリュー羽根３２０の大きさ（相対的な寸法）によっては、２重管構造部４００におけるスクリュー羽根３２０の回転にとって、突起体６１０が障壁となることもある。この場合、２重管構造部４００にはスクリュー羽根３２０を設けない（省略する）構造にするとよい。例えば、スクリュー３００として軸付きスクリューを採用するケースでは、図７に示すように、一般部では通常どおりスクリュー軸３１０とスクリュー羽根３２０からなる構成とするが、２重管構造部４００ではスクリュー羽根３２０を省略しスクリュー軸３１０のみとする構造にするとよい。またスクリュー３００としてリボンスクリュー３３０を採用するケースでは、図８に示すように、一般部では通常のリボンスクリュー３３０を使用し、２重管構造部４００を挟んで配置された２つのリボンスクリュー（切羽側の第１リボンスクリュー３３０ａと排土口側の第２リボンスクリュー３３０ｂ）を２重管構造部４００に配置された連結軸３４０で連結する構造にするとよい。
【００３４】
（内管の回転）
２重管構造部４００の内管６００は、ケーシング２００内で軸（図２や図４に示す一点鎖線）周りに回転する。もちろん従来と同様、ケーシング２００は回転しない。そして内管６００は、スクリュー３００とは独立して（つまり、別の駆動で）回転する。内管６００の回転機構について、図９に示す例で説明する。
【００３５】
図９では、内管６００の外周に固定された環状（リング状）のギア６３０を回転させる機構を示している。より詳しくは、ケーシング２００の外部に設けられる動力機構９００によってギア６３０を回転させ、これにより内管６００を回転させるわけである。この図では、動力機構９００を時計回りＦに回転させることで、ギア６３０（つまり内管６００）を反時計回りＲに回転させている。動力機構９００とギア６３０の接触面はそれぞれ平滑面としてもよいし、確実に噛み合わせるため双方とも歯を有する面とする（つまり歯車とする）こともできる。なお内管６００の回転方向は、スクリュー３００の回転方向と合わせることもできるし、スクリュー３００の回転方向とは逆向きとすることもできる。
【００３６】
図９に示すように、ケーシング２００の外部に設けられる動力機構９００を用いてギア６３０を回転させる場合、このギア６３０をケーシング２００の外周面よりも突出させる必要がある。そのためには、例えば図４や図５に示すように、２重管構造部４００においてケーシング２００の不連続部２１２を形成するとよい。この不連続部２１２は、ケーシング２００を軸方向に分断した（つまり、間を挟んで２つのケーシング２００を配置した）結果生じる溝であり、換言すれば管の周囲に連続する隙間である。この不連続部２１２を利用すれば、ケーシング２００の外周面よりもギア６３０を突出させることが可能となり、ケーシング２００外の動力機構９００を用いてギア６３０を回転させることができるわけである。
【００３７】
（２重管構造部の配置）
２重管構造部４００は、ケーシング２００の軸方向のうち任意の位置に設けることができる。例えば、切羽側に寄った位置に設けたり、排土口に近い位置に設けたり、あるいはケーシング２００の中間位置に設けたり、状況に応じて任意の位置で計画することができる。また、ケーシング２００の軸方向のうち、１箇所のみに２重管構造部４００を設けることもできるし、例えばケーシング２００が相当の延長になる場合など２箇所以上に２重管構造部４００を設けることもできる。
【００３８】
（改質材の注入）
撹拌式スクリューコンベヤー１００には、改質材を注入する注入管５００を設けることもできる。この注入管５００はケーシング２００の一部に設けられた注入孔と連結されており、すなわち注入管５００から注入される改質材は注入孔を通じてケーシング２００内に供給される。ケーシング２００内の泥土に改質材を供給することによって、塑性流動化した泥土を摩擦が得られやすい状態に変え、排土口から排出される泥土の圧力を適切な値に低減するわけである。そして注入孔（つまり、注入管５００の吐出口）は、図１や図２に示すように２重管構造部４００よりも切羽側に設けられる。これにより、ケーシング２００内に注入された改質材が２重管構造部４００の撹拌機構（内管６００の回転機構と突起体６１０）によって撹拌されることで、改質材と泥土が十分混合され、泥土が効果的に改質されて好適となる。
【００３９】
（改質材注入装置）
撹拌式スクリューコンベヤー１００は、流路溝が形成された２重管構造部を利用した「改質材注入装置」を備えたものとすることもできる。以下、この改質材注入装置について説明する。なお、改質材注入装置に用いられる２重管構造部は、やはり外管ケーシング２１０と内管６００からなる２重管構造であり、ここまで説明した２重管構造部４００とは異なる位置に設けることができる。これ以降は、改質材注入装置用の２重管構造部のことを、便宜上、「注入用２重管構造部４０１」ということとする。
【００４０】
図１０は、改質材注入装置の一部を切り欠いた斜視図であり、図１１は、注入用２重管構造部４０１の一部を切り欠いた部分拡大斜視図である。この図に示すように改質材注入装置は、ケーシング２００とスクリュー３００、注入管５００、注入孔５１０、流路溝７００、送出管８００を含んで構成され、その一部に注入用２重管構造部４０１が形成されたものである。
【００４１】
注入管５００はケーシング２００の外部に配置され、注入孔５１０はケーシング２００のうち注入用２重管構造部４０１の一部に設けられるものである。注入管５００の先端（吐出口）は注入孔５１０に挿入されており、すなわち注入管５００から注入される改質材は注入孔５１０を通じて後述する送出管８００の中継部に送られる。なお、図１０や図１２では一方の注入孔５１０をケーシング２００の上部に設け、注入管５００をケーシング２００の上方から連結しているが、これに限らずケーシング２００の側方や下方から注入管５００を連結することもできる。
【００４２】
送出管８００は、注入管５００によって注入される改質材をケーシング２００内の所定位置まで輸送する管路であり、図１２に示すように中継部８１０と本体部８２０で構成される。図１２は、送出管８００を示すケーシング２００の縦断面図である。なお便宜上、この図ではスクリュー羽根３２０を省略している。図１２に示すように、中継部８１０はケーシング２００の軸方向（図２に示す一点鎖線）に対して略垂直（垂直含む）となる姿勢で配置され、一方の本体部８２０はケーシング２００の軸方向に沿って配置される。なお中継部８１０は、ケーシング２００の軸方向に対して傾斜して（例えば、４５°の角度で）配置することもできるが、この場合は注入管５００からの改質材が円滑に流れるように設計するとよい。
【００４３】
当然ながら中継部８１０と本体部８２０は連通しており、中継部８１０に送られた改質材は本体部８２０内へと移動し、本体部８２０の所定位置に設けられた突出口からケーシング２００内の泥土へ供給される。この突出口は、目的とする場所で集中的に改質材を供給すべく１箇所のみに設けることもできるし、幅広く分散して改質材を供給するため２以上の箇所に設けることもできる。また図１２では、本体部８２０を切羽側に向けることで改質材を上流側に供給しているが、これに限らず本体部８２０を排土口側に向けることで改質材を下流側に供給することもできる。ただし、泥土の減圧を考えると、通常は上流側に改質材を供給した方が高い効果が得られる。
【００４４】
撹拌式スクリューコンベヤー１００に用いるスクリュー３００は、軸付きスクリューとすることも、リボンスクリューや複合スクリューとすることもできると説明した。そこで、軸付きスクリューとリボンスクリューそれぞれのケースで、本体部８２０を配置する手法について説明する。軸付きスクリューとするケースでは、スクリュー軸３１０の管内に本体部８２０を配置することができる。ただしこの場合、スクリュー軸３１０の外側（ケーシング２００内）に改質材を送り出すため、スクリュー軸３１０に開口部３１１（図１０）を設けるとともに、この開口部３１１と本体部８１０の突出口を連結する連結管８２１（図１１）を設置するとよい。一方、リボンスクリューとするケースでは、スクリュー羽根の螺旋軸に沿って、スクリュー羽根の表面に本体部８２０を配置することができる。あるいは、同じくスクリュー羽根の螺旋軸に沿って、スクリュー羽根の内部に本体部８２０を配置することもできる。この場合、当然ながら本体部８１０の突出口の位置で、スクリュー羽根の表面にも開口部が設けられる。
【００４５】
中継部８１０は、その先端側の一部が内管６００に貫入しており、すなわち中継部８１０は内管６００に固定されている。また、内管６００はスクリュー羽根３２０の外側（羽根の先端）に溶接等によって固定されており、したがって、内管６００と、内管６００に固定された中継部８１０（送出管８００）は、スクリュー３００とともに回転する。なお、内管６００をスクリュー羽根３２０に固定する仕様に代えて、送出管８００の一部とスクリュー３００固定する（例えば、中継部８１０がスクリュー軸３１０を貫通する箇所で両者を固定する）仕様とすることもできる。
【００４６】
ところで、ケーシング２００の軸方向に対して略垂直（あるいは傾斜）姿勢で配置される中継部８１０は、いわばケーシング２００内を横断することから、泥土の円滑な輸送にとってはやや不都合な存在になることもある。そこで中継部８１０は、注入用２重管構造部４０１内に設けられたスクリュー羽根３２０の内部側に配置するとよい。中継部８１０がスクリュー羽根３２０の内部に収められることで、しかもスクリュー羽根３２０とともに回転することから、中継部８１０が泥土の移動の妨げとならないわけである。この結果、泥土は注入用２重管構造部４０１区間も円滑に通過することができる。
【００４７】
図１３は、流路溝７００（黒塗りで示す）を説明するための注入用２重管構造部４０１の横断面図である。なお便宜上、この図ではスクリュー羽根３２０を省略している。図１３に示すように流路溝７００は、外管ケーシング２１０と内管６００との境界面付近に設けられ、管の全周にわたって形成される溝状の空間である。この流路溝７００は、図１４（ａ）に示すように外管ケーシング２１０の内周面に設けることもできるし、図１４（ｂ）に示すように内管６００の外周面に設けることもできるし、あるいは、図１４（ｃ）に示すように外管ケーシング２１０の内周面と内管６００の外周面の両方に設けることもできる。
【００４８】
図１３に示すように、注入管５００は注入孔５１０を介して流路溝７００と連通しており、注入管５００から注入される改質材は、注入孔５１０を通じて流路溝７００に流れ込む。そして流路溝７００に流入した改質材は、一旦ここで貯留される。一方、中継部８１０の先端開口部（流入口）と流路溝７００は連通しており、流路溝７００に貯留された改質材は中継部８１０に流れ込み、さらに中継部８１０から本体部８２０へと移動し、本体部８２０の突出口からケーシング２００内の泥土に供給される。なお、既述したとおり中継部８１０と内管６００はスクリュー３００とともに回転（図では時計回りに回転）するのに対し、外管ケーシング２１０や注入管５００は回転せず一定の位置に固定されているが、中継部８１０の流入口は回転中も常に流路溝７００と連通しており、しかも流路溝７００には内圧（注入管５００に改質材を送る圧送手段の圧力によるもの）が生じていることから、中継部８１０がどの位置にあっても改質材は中継部８１０に流れ込む。
【００４９】
図１５に示すように流路溝７００の幅（軸方向の寸法）を比較的広く確保すると、内管６００を流路溝７００内に配置することができる。具体的には、外管ケーシング２１０の内周面に流路溝７００を設け、改質材が漏れないように流路溝７００の幅と同等の幅を有する内管６００を流路溝７００内に配置する。この場合、内管６００が円滑に回転するように、内管６００の側面（ケーシング２００との接触面）に潤滑剤等を塗布しておくとよい。図１５に示す構造を採用すると、外管ケーシング２１０を拡径することなく内管６００とケーシング２００の内径を略同一にすることがきて好適となる。
【００５０】
ここまで説明したとおり改質材注入装置は、図１６にも示すように、注入管５００から注入された改質材が、注入孔５１０を通じて、流路溝７００へと移動し、さらに中継部８１０と本体部８２０を通って、本体部８２０の突出口から泥土に供給される。ここでは、注入管５００と、流路溝７００、送出管８００（中継部８１０及び本体部８２０）からなる一連の経路を「改質材送出経路」ということとする。
【００５１】
改質材注入装置は、１つの改質材送出経路を備えたものとすることもできるし、２以上の改質材送出経路を備えたものとすることもできる。例えば図１７(ａ)に示すように、１の注入用２重管構造部４０１に対して複数（図では２系統）の改質材送出経路を設けることができる。具体的には、１の注入用２重管構造部４０１に複数の注入管５００が連結され、それぞれの注入管５００に対して注入孔５１０が設けられるとともに、それぞれ流路溝７００と送出管８００が接続している。したがってこの場合は、１の注入用２重管構造部４０１に複数の流路溝７００が設けられる。
【００５２】
あるいは図１７(ｂ)に示すように、複数箇所（図では２箇所）に注入用２重管構造部４０１を配置することによって複数の改質材送出経路を設けることもできる。具体的には、それぞれの注入用２重管構造部４０１に注入管５００が連結され、それぞれの注入管５００に対して注入孔５１０が設けられるとともに、それぞれ流路溝７００と送出管８００が接続している。なおこの場合も、それぞれの注入用２重管構造部４０１に対して図１７(ａ)に示すように複数の注入管５００を連結することもできる。
【００５３】
このように２以上の改質材送出経路を備えた場合、複数種類の改質材をケーシング２００内の泥土に供給することができ、あるいは２液混合タイプの改質材を供給できるなど、採用する改質材の選択肢が増えて好適となる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本願発明の撹拌式スクリューコンベヤーは、地下に構築される道路トンネルのほか、鉄道トンネルや、上下水道用のトンネル、共同溝や電力通信用のトンネルの構築に際して利用することができる。また、小口径から大口径のシールドマシンでも利用でき、広範囲の土質に対応することもできる。本願発明によれば効率的かつ安全にトンネル構造物という社会基盤（社会インフラストラクチャ）を構築することができることを考えれば、産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献を期待し得る発明といえる。
【符号の説明】
【００５５】
１００    撹拌式スクリューコンベヤー
２００    ケーシング
２１０    （ケーシングのうちの）外管ケーシング
２１１    （外管ケーシングの）係止片
２１２    （２重管構造部に設けられる）不連続部
２２０    （ケーシングのうちの）一般ケーシング
３００    スクリュー
３１０    （スクリューの）スクリュー軸
３１１    （スクリュー軸の）開口部
３２０    （スクリューの）スクリュー羽根
３３０    リボンスクリュー
３３０ａ  切羽側の第１リボンスクリュー
３３０ｂ  排土口側の第２リボンスクリュー
４００    ２重管構造部
４０１    注入用２重管構造部
５００    注入管
５１０    注入孔
６００    内管
６１０    （内管の）突起体
６２０    （内管の）内管通過孔
６３０    （内管の）ギア
７００    流路溝
８００    送出管
８１０    （送出管のうちの）中継部
８２０    （送出管のうちの）本体部
８２１    連結管
９００    動力機構
ＡＳ      軸付きスクリュー
ＲＳ      リボンスクリュー
ＣＳ      複合スクリュー
ＰＺ      プラグゾーン
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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