(57)【要約】【課題】  掘削土砂を良好に坑外に排出できるのは勿論、坑内の作業スペースを十分に確保できる極めて実用性に秀れた掘削土砂排出装置及びシールド装置を提供することである。【解決手段】  横坑掘削機１により横坑９を掘削する際に生じる掘削土砂を流体と共に坑外に排出する掘削土砂排出装置であって、坑内には、坑外に設けられた流体ため部６から循環装置３により流体を圧導出し再び該流体ため部６に該流体を圧導入する循環路２と、該循環路２に連設された排泥路４とが設けられ、該排泥路４には前記横坑掘削機１により掘削された掘削土砂を前記循環路２に圧送する排泥装置５が設けられているものである。【選択図】      図３
2007009576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横坑掘削機により横坑を掘削する際に生じる掘削土砂を流体と共に坑外に排出する掘削土砂排出装置であって、坑内には、坑外に設けられた流体ため部から循環装置により流体を圧導出し再び該流体ため部に該流体を圧導入する循環路と、該循環路に連設された排泥路とが設けられ、該排泥路には前記横坑掘削機により掘削された掘削土砂を前記循環路に圧送する排泥装置が設けられていることを特徴とする掘削土砂排出装置。
【請求項２】
請求項１記載の掘削土砂排出装置において、前記循環路は密閉された構成であることを特徴とする掘削土砂排出装置。
【請求項３】
請求項１，２いずれか１項に記載の掘削土砂排出装置において、前記循環装置は、循環ポンプであることを特徴とする掘削土砂排出装置。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項に記載の掘削土砂排出装置において、前記循環装置は、坑外に設けられるものであることを特徴とする掘削土砂排出装置。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項に記載の掘削土砂排出装置において、前記排泥装置は、排泥ポンプであることを特徴とする掘削土砂排出装置。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項に記載の掘削土砂排出装置において、前記排泥路には、流体の流通を遮断し得る遮断装置が設けられていることを特徴とする掘削土砂排出装置。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１項に記載の掘削土砂排出装置において、前記横坑掘削機は、長さが１ｋｍ以上で且つ径が１．５ｍ以下の横坑を掘削するものであることを特徴とする掘削土砂排出装置。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか１項に記載の掘削土砂排出装置において、前記排泥路は、前記横坑掘削機の切羽を隔離する隔壁と連結されていることを特徴とする掘削土砂排出装置。
【請求項９】
切羽を隔離する隔壁を有し、この切羽を掘削して横坑を形成する横坑掘削機を備え、該横坑に管体を配設するシールド装置であって、請求項８記載の掘削土砂排出装置を備え、前記排泥装置による前記循環路への掘削土砂の圧送量を制御することで、前記切羽に作用する圧力を調整できるように構成したことを特徴とするシールド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削土砂排出装置及びシールド装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の管材を連設して成る管体を設置するための横坑を掘削する際に生じる掘削土砂を、坑外に排出するための掘削土砂排出方法としては、以下の方法が知られている。
【０００３】
Ａ：泥水法（図１参照）
シールド機等の横坑掘削機Ｘの切羽21を隔離する隔壁22に送水管23と排泥管24とを取り付け、この送水管23と排泥管24とを送水ポンプ25を介して連結して循環路を構成し、この送水管23から水（実際には泥水）を切羽21側に供給して切羽21で掘削された掘削土砂を含む流体を排泥管24から排出し、地上において循環路に連設される回収部27で掘削土砂を回収する方法。尚、図中符号28はバルブ、29は立坑、30は横坑である。
【０００４】
泥水法は、前記送水管23から切羽21への送水圧が高すぎると前記掘削土砂を取り込みにくくなったり、掘削部位から地上に高圧水が地下水と共に噴出するおそれがある。このため、切羽21の圧力は適度な圧力を保つ必要がある。しかし、この圧力では排泥管24により坑外まで土砂を送るには低く、当然良好な掘削土砂の回収はできないことになる。
【０００５】
従って、泥水法は、排泥管24に排泥ポンプ26を取り付ける必要がある。特に、長距離（１ｋｍ以上）の横坑を掘削する際には、排泥管23に複数の中継用の排泥ポンプ26を取り付けることになる。
【０００６】
Ｂ：土圧法（図２参照）
シールド機等の横坑掘削機Ｙの切羽31を隔離する隔壁32に、前記切羽31で掘削された掘削土砂を排泥槽33に排出するスクリューコンベア34を設け、排泥槽33に送水ポンプ37で流体を供給する送水管35と、排泥槽33から掘削土砂を含む流体を排出する排泥管36とを連結して成る循環路を設け、該循環路により掘削土砂を地上の回収部38で回収する方法。尚、図中符号40は立坑、41は横坑である。
【０００７】
土圧法の場合、排泥槽33で循環路が開放された経路のため、排泥側には必ず排泥ポンプ39が必要となる。特に、上記Ａの方法同様、長距離（１ｋｍ以上）の横坑を掘削する際には、中継用の排泥ポンプ39の必要性は高まる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、上記Ａ，Ｂいずれの方法を用いても、特に長距離の横坑を掘削する場合には、排泥管24，36に複数のポンプが必要となる。しかし、このポンプは坑断面を占用し、作業スペースを圧迫し、管材を形成するセグメントや人などの移動に支障を与えることがあり、好ましくない。この問題は、横坑が小径（１．５ｍ以下）の場合に顕著となる。
【０００９】
本発明は、上述の問題点を解決したもので、掘削土砂を良好に坑外に排出できるのは勿論、坑内の作業スペースを十分に確保できる極めて実用性に秀れた掘削土砂排出装置及びシールド装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【００１１】
横坑掘削機１により横坑９を掘削する際に生じる掘削土砂を流体と共に坑外に排出する掘削土砂排出装置であって、坑内には、坑外に設けられた流体ため部６から循環装置３により流体を圧導出し再び該流体ため部６に該流体を圧導入する循環路２と、該循環路２に連設された排泥路４とが設けられ、該排泥路４には前記横坑掘削機１により掘削された掘削土砂を前記循環路２に圧送する排泥装置５が設けられていることを特徴とする掘削土砂排出装置に係るものである。
【００１２】
また、請求項１記載の掘削土砂排出装置において、前記循環路２は密閉された構成であることを特徴とする掘削土砂排出装置に係るものである。
【００１３】
また、請求項１，２いずれか１項に記載の掘削土砂排出装置において、前記循環装置３は、循環ポンプであることを特徴とする掘削土砂排出装置に係るものである。
【００１４】
また、請求項１〜３いずれか１項に記載の掘削土砂排出装置において、前記循環装置３は、坑外に設けられるものであることを特徴とする掘削土砂排出装置に係るものである。
【００１５】
また、請求項１〜４いずれか１項に記載の掘削土砂排出装置において、前記排泥装置５は、排泥ポンプであることを特徴とする掘削土砂排出装置に係るものである。
【００１６】
また、請求項１〜５いずれか１項に記載の掘削土砂排出装置において、前記排泥路４には、流体の流通を遮断し得る遮断装置が設けられていることを特徴とする掘削土砂排出装置に係るものである。
【００１７】
また、請求項１〜６いずれか１項に記載の掘削土砂排出装置において、前記横坑掘削機１は、長さが１ｋｍ以上で且つ径が１．５ｍ以下の横坑９を掘削するものであることを特徴とする掘削土砂排出装置に係るものである。
【００１８】
また、請求項１〜７いずれか１項に記載の掘削土砂排出装置において、前記排泥路４は、前記横坑掘削機１の切羽７を隔離する隔壁８と連結されていることを特徴とする掘削土砂排出装置に係るものである。
【００１９】
また、切羽７を隔離する隔壁８を有し、この切羽７を掘削して横坑９を形成する横坑掘削機１を備え、該横坑９に管体10を配設するシールド装置であって、請求項８記載の掘削土砂排出装置を備え、前記排泥装置５による前記循環路２への掘削土砂の圧送量を制御することで、前記切羽７に作用する圧力を調整できるように構成したことを特徴とするシールド装置に係るものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、上述のように構成したから、循環路を循環する流体の圧力を十分大きく設定でき、従来のように循環路の排泥側にポンプが不要で坑内での作業スペースを十分に確保でき、また、循環路を循環する流体の圧力制御・流量制御が容易となる極めて実用性に秀れた掘削土砂排出装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して説明する。
【００２２】
横坑掘削機１により横坑９を掘削する際、この横坑掘削機１により掘削された掘削土砂は、排泥装置５により排泥路４から循環路２に圧送せしめられる。
【００２３】
従って、排泥装置５により確実に循環路２に掘削土砂を送り込むことができるから、循環路２を循環する流体の循環圧力を循環路２を循環し得るに十分な高い圧力に設定することができ、従来のように排泥管（循環路排泥側）にポンプを設置する必要がなく、坑内の作業スペースが圧迫されず、たとえ径小且つ長距離の横坑９を掘削する場合であっても良好に作業を行えることになる。
【００２４】
また、従来のように横坑掘削機１と循環路２とが直接連結される構成ではないから、この循環路２を循環する流体の圧力が横坑掘削機１の掘削状況に左右されにくく、それだけ循環路２の流体の圧力制御・流量制御が容易となる。
【実施例】
【００２５】
本発明の具体的な実施例について図３，４に基づいて説明する。
【００２６】
本実施例は、切羽７を隔離する隔壁８を有し、この切羽７を掘削して横坑９を形成する横坑掘削機１を備え、該横坑９に管体10を配設するシールド装置であって、前記横坑掘削機１により横坑９を掘削する際に生じる掘削土砂を流体と共に坑外に排出する掘削土砂排出装置として、坑内には、坑外に設けられた流体ため部６から循環装置３により流体を圧導出し再び該流体ため部６に該流体を圧導入する循環路２と、該循環路２に連設された排泥路４とが設けられ、前記排泥路４には前記横坑掘削機１により掘削された掘削土砂を前記循環路２に圧送する排泥装置５が設けられている掘削土砂排出装置を備え、坑内に中継用の排泥ポンプが不要となるように構成したものである。
【００２７】
具体的には、本実施例は、例えば特開２００４−６８３１９号に開示されるように、横坑掘削機１の後部に管材を配置し、この管材の後部に第一推進ジャッキを設け、第一推進ジャッキの伸長によって横坑掘削機１及び管材を推進し、続いて、第一推進ジャッキを収縮し、この第一推進ジャッキの収縮によって形成した空間部に管材を配設し（この管材は、組み立て不要なものでも、配設する際にセグメントを組み立てる必要があるものでも、どちらでも採用することができる。）、続いて、第一推進ジャッキの伸長によって該新たに配設した管材，既に配設した管材及び横坑掘削機１を推進せしめ、これを繰り返して所定数の管材を横坑掘削機１と連設せしめた後、この横坑掘削機１と連設する管材の後部に第二推進ジャッキを設け、この第二推進ジャッキを収縮して形成した空間部で例えばセグメントを組み立てることにより管材を形成し、続いて、この形成した管材を前記収縮した第二推進ジャッキが押動することで反力により横坑掘削機１及び該横坑掘削機１と連設する管材を推進させ、これを繰り返すことで横坑９を形成しつつ複数の管材を連設して成る管体10を配設するものである。
【００２８】
従って、横坑９の入口から前記第二推進ジャッキを収縮して形成される空間部までの管材内部はセグメント等を搬送するためにある程度の広さの作業スペースが必要となるため、例えば長さが１ｋｍ以上で且つ径が１．５ｍ以下の横坑９を掘削する際に、背景技術の項で述べたような問題が生じやすい。
【００２９】
各部を具体的に説明する。
【００３０】
横坑掘削機１の隔壁８には、前記排泥路４と連通する連通孔が設けられ、図３に図示したように該隔壁８は排泥路４と連結されている。即ち、本実施例は横坑掘削機１として密閉型の横坑掘削機１を採用している。また、排泥路４には、前記切羽７で生じる掘削土砂を循環路２に圧送するための排泥装置５としての排泥ポンプが設けられている。
【００３１】
従って、本実施例は循環路２と切羽７とが切り離されているため（循環路に切羽７が組み込まれていないため）、循環路２を流れる流体が切羽７に影響を与えず、また、該流体が切羽７の影響を受けないため、循環路２に設けた循環装置３によって循環する流体の圧力及び流量の設定が容易となる。
【００３２】
更に、本実施例のような密閉型の横坑掘削機１で前記隔壁８に排泥路４を連結した場合には、横坑掘削機１の切羽圧力は排泥ポンプの排出量を調製することで制御可能となり、この点からも制御が容易となる。尚、横坑掘削機１の切羽圧力の制御は、制御バルブで行う構成としても良い。図中符号13は、地山に穿設される所定深さの立坑である。
【００３３】
排泥ポンプとしては、流量は後記循環ポンプに比べて小さくても良いが、掘削土砂を固形に近い状態で圧送でき且つ循環路２との連結部の圧力より大きな圧力で土砂を押し込む必要があるため、高い圧力を得られるプランジャーポンプやスクイズポンプを採用するのが好ましい。
【００３４】
具体的には、本実施例においてはコンクリートポンプが採用されている。本実施例は、このコンクリートポンプを用いて排泥路４からの掘削土砂を循環路２に圧送するから、地上から所定深さの位置に配設される循環路２に、坑外（地上）まで循環し得る圧力で流体を循環せしめても、この循環圧力以上の圧力で掘削土砂を循環路２に圧送することができることになる。
【００３５】
また、排泥ポンプは、新たな管材配設位置（前記第二推進ジャッキを収縮して形成される空間部）よりも切羽７側の管材に設置されている。従って、この排泥ポンプの存在によりセグメント等の搬送に支障を与えることはない。
【００３６】
排泥路４と連結する循環路２は、この排泥路４との連結部より上流側の送水部２ａと該連結部より下流側の排泥部２ｂとが循環装置３を介して連結して成る構成である。
【００３７】
具体的には、循環路２は鋼製若しくは樹脂製等の管状体を複数連結して形成されており、後記流体ため部６以外では循環圧力が開放されない密閉された構成としている。従って、それだけ循環圧力の制御が容易となる。
【００３８】
循環装置３としては、掘削土砂を坑外へ排出できるだけの圧力を出せる能力を有する循環ポンプが採用されている。このため、従来必要であった前記循環圧力を補助するポンプを横坑９内に不要とすることができる。
【００３９】
尚、一般に掘削土砂を含む流体を循環する際に吸引圧送方式（吸引ポンプ）では限界があるため、より効率の良い吐出圧送方式（吐出ポンプ）を採用するのが好ましい。この循環ポンプは地上に設置されている。尚、この循環ポンプは横坑内でなければ前記地上に限らず立坑内等、どの位置に設置しても良い。
【００４０】
具体的には、本実施例においてはスラリー輸送に適したスラリーポンプが採用されている。尚、本実施例においてスラリー輸送とは、流体中で土粒子が沈降しない流速で液体を循環させて土砂を輸送することをいう。従って、このスラリーポンプは十分な流速を得るために循環路２を構成する管の径に対して必要な流量を出せることが要求される。
【００４１】
また、循環路２の排泥部２ｂにして地上の循環ポンプ近傍位置には、前記掘削土砂を除去した状態で流体を循環ポンプに圧導入するための掘削土砂除去機構を備えた流体ため部６が設けられている。この掘削土砂除去機構はフィルタ機構等、掘削土砂と流体（水）を分離できる構成であれば良い。具体的には、必ずしも掘削土砂と水とを完全に分離する構成とする必要はなく、送水部２ａを流通する流体から掘削土砂の固形分が除去されれば十分である。尚、流体ため部６は、横坑内でなければ前記地上に限らず立坑内等、どの位置に設置しても良い。
【００４２】
従って、循環路２の排泥部２ｂには掘削土砂を含む流体が流通し、送水部２ａには掘削土砂（の固形分）が除去された流体（泥水）が流通することになる。
【００４３】
また、排泥路４には、流体の流通を遮断し得る遮断装置（具体的にはバルブ）が設けられている。従って、排泥ポンプが作動してないないときに循環路２の流体による排泥ポンプ側の掘削土砂の引き込みや、排泥ポンプ側への流体の流入を防止することができる。具体的には、この遮断装置は、排泥ポンプへの流体の流入等を阻止するため、排泥路４にして循環路２と排泥装置５との間に設けるのが好ましい。
【００４４】
この排泥路４は、前記循環路２と同様、鋼製若しくは樹脂製等の管状体を複数連結して形成された密閉された構成としている。
【００４５】
尚、バルブとしては、手動，電動，電磁，油圧，空気等いずれのバルブを用いても良い。また、フラッパーのような排泥圧力が高いときに開き、循環路側の圧力が高いときは閉じるものを採用しても良い。
【００４６】
また、本実施例は、上述のような構成を採用しているが、隔壁８を設けない所謂開放型にも対応可能である。即ち、図４に図示したように隔壁８と排泥路４とを連結せず、切羽７で生じた掘削土砂を搬送するスクリューコンベア11及び該スクリューコンベア11からの掘削土砂を溜めておく貯泥槽12を介して連設する所謂土圧法用の密閉型の横坑掘削機１を採用しても良い。
【００４７】
本実施例は上述のように構成したから、横坑掘削機１により横坑９を掘削する際、この横坑掘削機１により掘削された掘削土砂は、排泥装置５により排泥路４から循環路２に圧送せしめられる。従って、排泥装置５により確実に循環路２に掘削土砂を送り込むことができる。
【００４８】
この際、密閉された循環路２は切羽７から分断され切羽７に影響を与えることなく、単独で圧力等の設定ができるため、循環路２を循環する流体の循環圧力を循環路２を循環し得るに十分な高い圧力に設定することができ、従来のように排泥管（循環路排泥側）にポンプを設置する必要がなく、坑内の作業スペースが圧迫されず、たとえ径小且つ長距離の横坑９を掘削する場合であっても良好に作業を行えることになる。
【００４９】
また、従来のように横坑掘削機１と循環路２とが直接連結される構成ではないから、この循環路２を循環する流体の圧力が横坑掘削機１の掘削状況に左右されにくく、それだけ循環路２の流体の圧力制御・流量制御が容易となる。
【００５０】
従って、本実施例は、圧送装置により循環路に掘削土砂を圧送することができるから、循環路を循環する流体の圧力を十分大きく設定でき、従来のように循環路の排泥側にポンプが不要で坑内での作業スペースを十分に確保でき、また、循環路に流体を循環させる循環装置の出力制御・流量制御が容易となる等、極めて実用性に秀れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】従来の泥水法の概略説明断面図である。
【図２】従来の土圧法の概略説明断面図である。
【図３】本実施例の概略説明断面図である。
【図４】別例の概略説明断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  横坑掘削機
２  循環路
３  循環装置
４  排泥路
５  排泥装置
６  流体ため部
７  切羽
８  隔壁
９  横坑
10  管体
【図１】
2007009576.tif 000003
【図２】
2007009576.tif 000004
【図３】
2007009576.tif 000005
【図４】
2007009576.tif 000006