(57)【要約】【課題】いかなる粒径の土砂成分でも破砕工程を経ることなく直接効率良く分離する。【解決手段】所定高さのデッキ上方に折り畳み自在のシュート５ａを備えた排泥タンク５を傾斜させて設け、シュート５ａの下方に上方が開放された貯水槽７を設け、同貯水槽７内に噴射ノズル８ａを備えた水中ポンプ８を設け、貯水槽７の上方にホイスト９ｃを備えた吊り降ろし装置９を設け、ホイスト９ｃにステンレス製の金網からなる網篭１０を貯水槽７内に吊り降ろし自在にワイヤで吊り下げた。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切羽に送り込んだ泥水で切羽面の安定を図りながら地盤を掘削し、排出された土砂成分と泥水成分とが混在した排泥から土砂を分離する方法であって、泥水成分が通過できる大きさの篩目を有する網篭に前記排泥を貯水槽の上方で投入し、同貯水槽内に排泥が投入された網篭を貯水槽の水中に浸漬し、同浸漬した網篭へ向けて貯水槽内の貯水を高圧水にして噴射し、同高圧水を網篭の篩目に通過させて網篭内の排泥を撹拌しながら高濃度の泥水成分を洗い出すように網篭外の貯水槽内へ排出し、網篭を貯水槽から引き上げて網篭内に残留した粒径の大きい土砂成分を排出し、高圧水で網篭の目詰まりを抑制しながら排泥を撹拌分離して泥水成分を貯水槽内に回収することで土砂成分を分離できるようにしたことを特徴とする排泥から土砂を分離する方法。
【請求項２】
貯水槽内に回収された泥水成分を含む貯水を高圧水として噴射する前に網篭の篩目より小さい篩目を有する分級器で分級し、同分級器に残留した粒径の小さい土砂成分を排出し、分級して回収した泥水成分を高圧水として使用する請求項１記載の排泥から土砂を分離する方法。
【請求項３】
網篭を加振して分離を促進させる請求項１又は２に記載の排泥から土砂を分離する方法。
【請求項４】
貯水した貯水槽内に泥水成分が通過できる大きさの篩目を有する網篭を貯水槽の底面から所定間隔をおいて上げ下げ自在に吊り下げ、網篭へ向けて高圧水を噴射する噴射ノズルを貯水に浸漬した網篭の周囲を取り囲むように複数設け、同各噴射ノズルに高圧水を供給する高圧水供給手段を設けた排泥分離装置。
【請求項５】
高圧水供給手段が、貯水槽内に水中ポンプを設け、同水中ポンプで貯水槽内の貯水を各噴射ノズルに所定水圧で供給し、貯水を高圧水用として循環的に使用するようにしたものである請求項４記載の排泥分離装置。
【請求項６】
網篭の篩目より小さい篩目を有する分級器を設け、貯水槽内の泥水を分級器で分級して粒径の小さい土砂成分を更に分離除去し、分級器の分級した細かい粒度の泥水を高圧水供給手段に送って高圧水に使用できるようにした請求項４又は５記載の排泥分離装置。
【請求項７】
網篭を加振する加振器を設けた請求項４〜６いずれかに記載の排泥分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切羽に送り込んだ泥水で切羽面の安定を図りながら地盤を掘削し、排出された土砂成分と泥水成分とが混在した排泥から土砂を分離する排泥分離技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネル工法，推進工法，地盤改良工法，場所打杭工法等において、切羽やビット削孔部で発生する土砂成分と泥水成分とが混在した排泥を分離して排泥中の泥水成分を回収し、再度送泥を行って掘削用の泥水として再利用している。この排泥は、スラリーポンプ等によりパイプラインで排出してマッドスクリーン等の振動篩機構を備えた分離装置で土砂を分離していた。
【０００３】
ところで、前記従来の分離装置では排泥内の土砂成分の粒径が大きい場合や粘性が異常に高い場合などは分離が困難で、一旦分離可能な粒径に破砕したり切羽にジェット高圧水を注入してから分離装置で分離していた。従って、分離する前に破砕を行なったり洗浄したりして前工程が生じ、不経済且つ非効率となっていた。また、分離時に排泥中の土砂成分で篩目が目詰まりし易く、土砂成分の分離が効率的に行われ難い問題もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、いかなる粒径の土砂成分でも前工程を一切必要とせず直接効率良く分離できる排泥から土砂を分離する方法及びそれに用いる排泥分離装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１）  切羽に送り込んだ泥水で切羽面の安定を図りながら地盤を掘削し、排出された土砂成分と泥水成分とが混在した排泥から土砂を分離する方法であって、泥水成分が通過できる大きさの篩目を有する網篭に前記排泥を貯水槽の上方で投入し、同貯水槽内に排泥が投入された網篭を貯水槽の水中に浸漬し、同浸漬した網篭へ向けて貯水槽内の貯水を高圧水にして噴射し、同高圧水を網篭の篩目に通過させて網篭内の排泥を撹拌しながら高濃度の泥水成分を洗い出すように網篭外の貯水槽内へ排出し、網篭を貯水槽から引き上げて網篭内に残留した粒径の大きい土砂成分を排出し、高圧水で網篭の目詰まりを抑制しながら排泥を撹拌分離して泥水成分を貯水槽内に回収することで土砂成分を分離できるようにしたことを特徴とする排泥から土砂を分離する方法
２）  貯水槽内に回収された泥水成分を含む貯水を高圧水として噴射する前に網篭の篩目より小さい篩目を有する分級器で分級し、同分級器に残留した粒径の小さい土砂成分を排出し、分級して回収した泥水成分を高圧水として使用する前記１）記載の排泥から土砂を分離する方法
３）  網篭を加振して分離を促進させる前記１）又は２）に記載の排泥から土砂を分離する方法
４）  貯水した貯水槽内に泥水成分が通過できる大きさの篩目を有する網篭を貯水槽の底面から所定間隔をおいて上げ下げ自在に吊り下げ、網篭へ向けて高圧水を噴射する噴射ノズルを貯水に浸漬した網篭の周囲を取り囲むように複数設け、同各噴射ノズルに高圧水を供給する高圧水供給手段を設けた排泥分離装置
５）  高圧水供給手段が、貯水槽内に水中ポンプを設け、同水中ポンプで貯水槽内の貯水を各噴射ノズルに所定水圧で供給し、貯水を高圧水用として循環的に使用するようにしたものである前記４）記載の排泥分離装置
６）  網篭の篩目より小さい篩目を有する分級器を設け、貯水槽内の泥水を分級器で分級して粒径の小さい土砂成分を更に分離除去し、分級器の分級した細かい粒度の泥水を高圧水供給手段に送って高圧水に使用できるようにした前記４）又は５）記載の排泥分離装置
７）  網篭を加振する加振器を設けた前記４）〜６）いずれかに記載の排泥分離装置
にある。
【０００６】
【作用】
本発明によれば、掘削して排出された排泥を直接網篭内に投入し、同網篭を所定水位に貯水した貯水槽内に吊り降してその底面と所定間隔おいて浸漬し、網篭外面へ向けて高圧水を噴射することで、網篭内の排泥が高圧水の勢いで撹拌されながら土砂成分と泥水成分が分離し、泥水成分が網篭の篩目から滲出して貯水槽底部に回収される。従って、いかなる粒径の土砂成分でも網篭に投入可能なものであれば直接分離を行え、従来の前工程を必要としない。また、網篭はその篩が高圧水により目詰まりし難く、効率良く短時間に分離される。さらに、高圧水は貯水槽内の貯水を循環的に用いるから、産業廃棄物の排出量が著しく減少する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の網篭としては、篩目が１０〜２０ｍｍ程に形成された金網やパンチングメタル等が用いられ、排泥投入時の衝撃に対する強度保持のために外面を格子状の補強フレームで補強するのが望ましい。この網篭は貯水槽にホイスト等で上下に吊り降し自在に設けられる。
【０００８】
貯水槽内には水中ポンプを設け、貯水槽内の貯水を直接網篭へ噴射させるのが、噴射用水を循環的に再利用することで外部からの給水設備を不要にして経済的な装置となる。網篭への排泥の投入は、パイプラインで搬送されたものを直接投入してもよいが、別途シュートを備えた排泥タンクを設けると、分離能力に応じた排泥量を処理して全体の工程を円滑にできて好ましい。
【０００９】
分離回収後網篭内に残留した土砂成分はダンプトラックで容易に搬出できるように吊り上げた網篭の高さがダンプトラックの荷台と略同じ高さとなるように所定高さのデッキ上に設置するとよい。以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
【００１０】
【実施例】
図１〜８に示す実施例は、推進工法で排出された排泥を坑外で分離処理する排泥分離装置とそれを用いた排泥分離処理の例である。図１は実施例の排泥処理設備の概要図、図２は実施例の排泥分離装置の一部切欠側面図、図３は実施例の排泥分離装置の平面図、図４は図２のＡ−Ａ断面図、図５は図２のＢ−Ｂ断面図、図６は実施例の排泥分離装置の拡大平面図、図７，８は実施例の排泥分離処理を示す説明図である。
【００１１】
図中、１は掘進機、２は推進管、３は排泥分離装置、４はデッキ、５は排泥タンク、５ａはシュート、５ｂは排泥パイプ、６は清水槽、７は貯水槽、７ａはサンドポンプ、８は水中ポンプ、８ａは噴射ノズル、８ｂは高圧水パイプ、９は吊り降ろし装置、９ａはレール、９ｂは支柱、９ｃはホイスト、１０は網篭、１１はマッドスクリーン、１１ａはシュート、１２は送泥プラント、Ｄはダンプトラック、Ｇは地盤、Ｇａは排泥、Ｇｂは泥水成分、Ｇｃは土砂成分、Ｗは水である。
【００１２】
排泥分離装置は、図２〜６に示すようにダンプトラックＤの略荷台高さのデッキ４の上方に折り畳み自在のシュート５ａを備えた排泥タンク５をシュート５ａ側が下向きとなるように傾斜させて設け、デッキ４の下方に１２ｍ3 の清水槽６と２空間に区画した貯水槽７を設け、同貯水槽７の各区画内にサンドポンプ７ａ及び水中ポンプ８をそれぞれ設け、同水中ポンプ８から高圧水パイプ８ｂを網篭が浸漬される箇所を取り囲むように配管し、同高圧水パイプ８ｂから中央側へ噴射ノズル８ａを６本水平に取り付けている。
【００１３】
貯水槽７の開放上方にレール９ａを各支柱９ｂ上端間に架設してホイスト９ｃを走行自在に取り付けた吊り降ろし装置９を設置し、ホイスト９ｃにワイヤで１０ｍｍ間隔に形成したステンレス製の金網の外面を格子状の補強フレームで補強した幅１３００ｍｍ×奥行１０００ｍｍ×深さ６００ｍｍの網篭１０を吊り下げ、吊り降ろし装置９の側部に振動篩機構を備えたマッドスクリーン１１を設け、サンドポンプ７ａで泥水をマッドスクリーン１１に供給できるようにしている。
【００１４】
本実施例では、初期水を送り込んで送泥プラント１２で製造した泥水を掘進機１の先端に圧送後、泥水で切羽面の安定を図りながら掘進していき、掘削された地盤Ｇの砂・石・粘度・シルト等の土砂成分と泥水成分とが混在したヘドロ状の排泥Ｇａが排出され、同排泥Ｇａを排泥パイプ５ｂで送泥して排泥分離装置３の排泥タンク５に一時貯泥する。
【００１５】
排泥分離装置３では、図７（ａ）に示すように貯水槽７内に隣接する清水槽６から水Ｗを供給して６割程貯水し、同貯水槽７にホイスト９ｃで吊り下げた網篭１０を降下させて網篭１０の外底面を貯水槽７の内底面から所定間隔おいて浸漬し、図７（ｂ）に示すように排泥タンク５のシュート５ａを引き出して排泥タンク５内の排泥Ｇａを網篭１０内へ所要量投入する。
【００１６】
次に、水中ポンプ８を作動させて貯水槽７内の水Ｗを高圧水パイプ８ｂを通じて各噴射ノズル８ａへ所定圧で供給し、図７（ｃ）に示すように各噴射ノズル８ａで高圧水を網篭１０へ向けて噴射する。排泥Ｇａは高圧水の噴射力により網篭１０内で撹拌され、排泥Ｇａ内の泥水成分Ｇｂが網篭１０の篩目から滲出して貯水槽７の底部に沈澱していく。
【００１７】
この高圧水の噴射を１ｍ3 ／５分（２００ｌ／分）継続することでほぼ撹拌・分離が完了し、図８に示すように網篭１０内に土砂成分Ｇｃのみが残留する。その後、ホイスト９ｃで網篭１０を上昇させて排泥分離装置３の側面に横付けしたダンプトラックＤの荷台上方に移動し、網篭１０を反転させて内部の土砂成分Ｇｃを荷台に投下して所定の場所で埋め立て処理される。
【００１８】
貯水槽７の底部に沈澱した泥水成分Ｇｂはサンドポンプ７ａでデッキ４上のマッドスクリーン１１に搬送し、同マッドスクリーン１１の振動篩で細粒径に２次分離処理を行う。同２次分離後のスクリーン上に残留した成分は前記と同様にダンプトラックＤの荷台に投下して埋め立てされ、スクリーンを通過した成分は水中ポンプ８側の貯水槽７内に戻して高圧水として使用される。
【００１９】
貯水槽７底部に沈澱した泥水成分Ｇｂが徐々に高比重になって粘性が向上し、この泥水成分Ｇｂを回収して送泥プラント１２に移送し、同送泥プラント１２で掘削用の泥水が製造されて再び掘進機１の先端に圧送され、貯水槽７内の水Ｗの減少分は隣接する清水槽６から必要量を補水する。以上の工程を繰り返すことで排泥Ｇａが循環的に分離回収・再利用される。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればいかなる粒径の土砂成分でも網篭に投入可能なものであれば直接分離を行え、従来の前工程を必要としないとともに、網篭はその篩が高圧水により目詰まりし難く効率良く短時間に分離回収でき、しかも高圧水は貯水槽内の貯水を循環的に用いることで産業廃棄物の排出量を著しく減少させることができる。また、送泥材以外にテールボイド材や地盤改良時の削孔機のビット先端に送られる泥水，場所打杭時の削孔用泥水に使用することで送泥材料の再利用を図りコスト縮減を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の排泥処理設備の概要図である。
【図２】実施例の排泥分離装置の一部切欠側面図である。
【図３】実施例の排泥分離装置の平面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】実施例の排泥分離装置の拡大平面図である。
【図７】実施例の排泥分離処理を示す説明図である。
【図８】実施例の排泥分離処理を示す説明図である。
【符号の説明】
１  掘進機
２  推進管
３  排泥分離装置
４  デッキ
５  排泥タンク
５ａ  シュート
５ｂ  排泥パイプ
６  清水槽
７  貯水槽
７ａ  サンドポンプ
８  水中ポンプ
８ａ  噴射ノズル
８ｂ  高圧水パイプ
９  吊り降ろし装置
９ａ  レール
９ｂ  支柱
９ｃ  ホイスト
１０  網篭
１１  マッドスクリーン
１１ａ  シュート
１２  送泥プラント
Ｇ  地盤
Ｇａ  排泥
Ｇｂ  泥水成分
Ｇｃ  土砂成分
Ｗ  水
【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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