(57)【要約】【課題】掘削土砂等に対して耐摩耗性が高く、耐久性に優れる排土バルブ用チューブを提供すること。【解決手段】トンネル推進機先端の切羽に泥水を圧送充填しながら地盤を掘削して、掘削土と泥水とを含む排土液を坑外に輸送しつつ、地盤に推進管を圧入埋設することによってトンネルを形成する泥濃式推進装置に備えられ、前記排土液が通過する流路を有し、弾性変形によって該流路を閉塞及び開放して前記排土液を搬送する排土バルブ用のチューブであって、流路を形成する合成樹脂層１６と、合成樹脂層１６の外周に形成するゴム層１７とを有し、合成樹脂層１６を、超高分子量ポリエチレン、ポリアミド系樹脂、及びフッ素系樹脂からなる群から選択される少なくとも一種の合成樹脂で形成してある。【選択図】図４
2013137089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル推進機先端の切羽に泥水を圧送充填しながら地盤を掘削して、掘削土と泥水とを含む排土液を坑外に輸送しつつ、地盤に推進管を圧入埋設することによってトンネルを形成する泥濃式推進装置に備えられ、前記排土液が通過する流路を有し、弾性変形によって該流路を閉塞及び開放して前記排土液を搬送する排土バルブ用のチューブであって、
前記流路を形成する合成樹脂層と、当該合成樹脂層の外周に形成するゴム層とを有し、前記合成樹脂層を、超高分子量ポリエチレン、ポリアミド系樹脂、及びフッ素系樹脂からなる群から選択される少なくとも一種の合成樹脂で形成してある排土バルブ用チューブ。
【請求項２】
前記ゴム層と前記合成樹脂層とは、加硫接着されたものである請求項１に記載の排土バルブ用チューブ。
【請求項３】
前記合成樹脂層の厚みが、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍである請求項１又は２に記載の排土バルブ用チューブ。
【請求項４】
前記合成樹脂層の外周に複数の前記ゴム層が積層されており、前記複数のゴム層のうち少なくともいずれか１つのゴム層が白色である請求項１〜３のいずれか一項に記載の排土バルブ用チューブ。
【請求項５】
トンネル推進機先端の切羽に泥水を圧送充填しながら地盤を掘削して、掘削土と泥水とを含む排土液を坑外に輸送しつつ、地盤に推進管を圧入埋設することによってトンネルを形成する泥濃式推進装置に備えられ、前記排土液が通過する流路を有し、弾性変形によって該流路を閉塞及び開放して前記排土液を搬送する排土バルブ用のチューブの製造方法であって、
超高分子量ポリエチレン、ポリアミド系樹脂、及びフッ素系樹脂からなる群から選択される少なくとも一種の合成樹脂で形成される合成樹脂層の外周に、少なくとも１層の未加硫のゴム層を積層して筒体を形成し、前記合成樹脂層と前記ゴム層とを加硫接着させる排土バルブ用チューブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル推進機先端の切羽に泥水を圧送充填しながら地盤を掘削して、掘削土と泥水とを含む排土液を坑外に輸送しつつ、地盤に推進管を圧入埋設することによってトンネルを形成する泥濃式推進装置に備えられ、前記排土液が通過する流路を有し、弾性変形によって該流路を閉塞及び開放して前記排土液を搬送する排土バルブ用のチューブとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の排土バルブ用チューブとしては、例えば、以下の特許文献１に記載されるものが知られている。ここでは、排土バルブとしてのエアピンチバルブが、円筒形状のゴム製の弁体を備えており、圧力空気を供給することによってその弁体を変形、圧接させて閉弁させ、圧力空気を逃がしてその弾性復元力により開弁させるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２０７３７０号公報（図３参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載される弁体は、ゴムのみで構成されており、掘削土砂と泥水とを含む排土液を輸送するときに摩耗し易く、耐久性が低いという問題があった。そのため、これを備えるトンネル掘削機はせいぜい数百メートルしか掘削することができず、摩耗した弁体の交換を頻繁に行う必要があり、作業性の向上を図る必要があった。
本発明の目的は、掘削土砂等に対して耐摩耗性が高く、耐久性に優れる排土バルブ用チューブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る排土バルブ用チューブの第１特徴構成は、トンネル推進機先端の切羽に泥水を圧送充填しながら地盤を掘削して、掘削土と泥水とを含む排土液を坑外に輸送しつつ、地盤に推進管を圧入埋設することによってトンネルを形成する泥濃式推進装置に備えられ、前記排土液が通過する流路を有し、弾性変形によって該流路を閉塞及び開放して前記排土液を搬送する排土バルブ用のチューブであって、前記流路を形成する合成樹脂層と、当該合成樹脂層の外周に形成するゴム層とを有し、前記合成樹脂層を、超高分子量ポリエチレン、ポリアミド系樹脂、及びフッ素系樹脂からなる群から選択される少なくとも一種の合成樹脂で形成してある点にある。
【０００６】
〔作用及び効果〕
本構成のごとく、流路を形成する合成樹脂層を、超高分子量ポリエチレン、ポリアミド系樹脂、及びフッ素系樹脂からなる群から選択される少なくとも一種の合成樹脂で形成することによって、流路における排土液に対する滑り性を向上させることができる。
その結果、耐摩耗性が高くなり、耐久性が向上するため、トンネル推進機による掘削作業可能距離が大幅に伸び、作業性が向上する。
【０００７】
第２特徴構成は、前記ゴム層と前記合成樹脂層とは、加硫接着されたものである点にある。
【０００８】
〔作用及び効果〕
本構成のごとく、ゴム層と合成樹脂層とを加硫接着することによって、ゴム層と合成樹脂層とがより強固に接着するため、排土液の圧力や摩擦力が作用したとしても合成樹脂層が剥離し難く、耐久性をより一層向上させることができる。
【０００９】
第３特徴構成は、前記合成樹脂層の厚みが、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍである点にある。
【００１０】
〔作用及び効果〕
合成樹脂層の厚みが０．０５ｍｍよりも薄い場合には、耐摩耗性が低くなり十分な耐久性が得られ難い。一方、合成樹脂層の厚みが０．５ｍｍよりも厚い場合には、合成樹脂層の柔軟性が低くなるため、弾性変形による流路の閉塞及び開放機能が低下して、排土液の搬送能力が低下してしまう虞がある。
即ち、本構成のごとく、合成樹脂層の厚みを０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍとすることによって、合成樹脂層において高い耐摩耗性と高い柔軟性の両方を確保することができるため、排土液に対する十分な耐久性と搬送能力とを同時に発揮することができる。
【００１１】
第４特徴構成は、前記合成樹脂層の外周に複数の前記ゴム層が積層されており、前記複数のゴム層のうち少なくともいずれか１つのゴム層が白色である点にある。
【００１２】
〔作用及び効果〕
本構成によれば、排土液の搬送により摩耗して浸食が進むと、ある時点で白色のゴム層が露出することになる。これにより作業者は摩耗の程度を容易に把握することができるため、交換時期を的確に判断することができ、破損・破裂による排土水の流出事故を未然に防止することができる。
【００１３】
本発明に係る排土バルブ用チューブの製造方法の特徴構成は、トンネル推進機先端の切羽に泥水を圧送充填しながら地盤を掘削して、掘削土と泥水とを含む排土液を坑外に輸送しつつ、地盤に推進管を圧入埋設することによってトンネルを形成する泥濃式推進装置に備えられ、前記排土液が通過する流路を有し、弾性変形によって該流路を閉塞及び開放して前記排土液を搬送する排土バルブ用のチューブの製造方法であって、超高分子量ポリエチレン、ポリアミド系樹脂、及びフッ素系樹脂からなる群から選択される少なくとも一種の合成樹脂で形成される合成樹脂層の外周に、少なくとも１層の未加硫のゴム層を積層して筒体を形成し、前記合成樹脂層と前記ゴム層とを加硫接着させる点にある。
【００１４】
〔作用及び効果〕
本構成によれば、合成樹脂層とゴム層とを加硫によって強固に接着させることができるため、排土液の圧力や摩擦力が作用したとしても合成樹脂層が剥離し難く、より耐久性が向上した排土バルブ用チューブを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】泥濃式推進装置の構成説明図である。
【図２】排土バルブの縦断面図である。
【図３】排土バルブ用チューブの縦断面図である。
【図４】排土バルブ用チューブの端部の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〔実施形態〕
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（泥濃式推進装置）
図１に示すように、泥濃式推進装置は、地盤を掘削するトンネル推進機１と、トンネル推進機１から排出された、掘削土と泥水とを含む排土液を貯留する真空タンク（図示せず）と、真空タンクの内部を負圧にするための真空ポンプ（図示せず）とを備えて構成される。
【００１７】
トンネル推進機１は、地盤に圧入埋設される推進管２、切羽面を具備するカッターヘッド３、排土液を通過させて搬送する第１排土管４、第２排土管５、第３排土管６、排土液の流量を調節する排土バルブ７、及び上部が大気に開放された箱状の中間タンク８を備えて構成される。
【００１８】
推進管２の先端にカッターヘッド３が配置されており、推進管２の後端は、地上に開口した立て穴９に連絡されている。
【００１９】
カッターヘッド３の後側には、掘削された土砂と泥水とを含む排土液を収容する泥土空間１０が形成されている。この泥土空間１０には、第１排土管４の一端が接続されており、第１排土管４の他端は後方に向けて伸延し、その伸延端に排土バルブ７の一端が接続されている。
【００２０】
排土バルブ７の他端に第２排土管５の一端が接続されており、第２排土管５の他端は後方に向けて伸延し、その伸延端が中間タンク８の上方に開口して連絡している。
【００２１】
中間タンク８の後壁には、長尺の第３排土管６の一端が接続されており、その他端が推進管２と立て穴９とを通って地上に導出されて、地上に設置されている図示しない真空タンクに接続されている。
【００２２】
次に、上記泥濃式推進装置を用いた泥濃式推進工法について説明する。
図示しない泥水供給装置によって送泥管１１を通じて泥水をカッターヘッド３に供給しながら、カッターヘッド３を回転させて地盤を掘削すると、掘削された土砂と泥水との混合物である排土液が生じ、この排土液がトンネル推進機１内の泥土空間１０に移行する。
【００２３】
トンネル推進機１では、掘削作業と同時に、排土バルブ７におけるチューブ１５を圧力空気により弾性変形させて流路Ｒを閉塞して泥土空間１０内に所定の圧力を生じさせた後、圧力空気を逃がして流路Ｒを再び開放するという動作が繰り返し行われている。これにより、泥土空間１０内の排土液が、第１排土管４、排土バルブ７のチューブ１５、及び第２排土管５の中を順に通過して、中間タンク８内に間欠的に排出される。
【００２４】
その後、排土液は、真空ポンプを駆動して真空タンク内を真空状態とすることによって、負圧となった真空タンクに接続された第３排土管６内に空気と共に吸引され、空気輸送によって真空タンクまで搬送され、貯留される。
【００２５】
（排土バルブ）
図２に示すように、本実施形態における排土バルブ７は、エアピンチバルブであって、両端にフランジ部３０ａを有する円筒形状のケーシング３０と、排土液が通過する流路Ｒを有し少なくとも径方向に弾性変形可能な円筒形状のチューブ１５と、チューブ１５の両端に配置される円環状挟持板３１とを備えて構成されている。
【００２６】
この排土バルブ７では、チューブ１５の外周面がケーシング３０の内周面に接しており、チューブ１５の両端部のそれぞれが、ケーシング３０のフランジ部３０ａと円環状挟持板３１とで挟着されている。
【００２７】
第１排土管４のフランジ部４ａと、排土バルブ７における円環状挟持板３１と、チューブ１５のフランジ部１５ａと、ケーシング３０のフランジ部３０ａとに亘るようにボルトを挿通してナットで締結することによって、排土バルブ７の一端が第１排土管４に接続される。
【００２８】
また、第２排土管５のフランジ部５ａと、排土バルブ７におけるもう一方の円環状挟持板３１と、チューブ１５のフランジ部１５ａと、ケーシング３０のフランジ部３０ａとに亘るようにボルトを挿通してナットで締結することによって、排土バルブ７の他端が第２排土管５に接続される。
【００２９】
チューブ１５とケーシング３０との間に、ケーシング３０の長さ方向の中央部適所に穿設したエアポート３０ｂを通じて、外部から該エアポート３０ｂに連結、連通したホース３０ｃに圧力空気を供給することにより、チューブ１５の内面を縮径させて流路を閉塞させることができる。尚、供給した圧力空気をエアポート３０ｂ及びホース３０ｃを通じて外部に逃がせば、チューブ１５はその弾性復元力により拡径して流路が再び開放される。
【００３０】
（チューブ）
図３及び図４に示すように、チューブ１５は、その断面構成が複数の被覆層を積層した多層構成となっており、その内面から順に、合成樹脂層１６、第１内面ゴム層１７、交換目安用白ゴム層１８、厚織糊引布などで構成される緩衝用布１９、第２内面ゴム層２０、ビニロンなどの合成繊維の織布などで構成される補強層２１、及び外面ゴム層２２が積層されている。
【００３１】
尚、交換目安用白ゴム層１８については、チューブ１５を構成する複数のゴム層のうち少なくともいずれか１つのゴム層を交換目安用白ゴム層１８とすれば良い。また、チューブ１５の交換時期をより的確に判断するために、合成樹脂層１６から１層目〜２層目にあるゴム層を交換目安用白ゴム層１８とする構成が特に望ましい。
【００３２】
また、チューブ１５の両端部には、ニップル２３ａ付きの補強リング２３が埋め込まれており、これによりフランジ部１５ａが形成されている。補強リング２３には、厚み方向に貫通するボルト挿通用の複数の貫通孔２３ｂが、周方向に一定間隔で形成されている。尚、この補強リング２３については、必要に応じて設けるように構成しても良い。
【００３３】
合成樹脂層１６に適用可能な素材としては、排土液に対する耐摩耗性が高く、且つチューブ１５の弾性変形に対して追従し易くて剥離やき裂が生じないものであれば特に限定されるものではないが、例えば、超高分子量ポリエチレン、ポリアミド系樹脂、及びフッ素系樹脂等を挙げることができる。
【００３４】
合成樹脂層１６は、超高分子量ポリエチレン、ポリアミド系樹脂、及びフッ素系樹脂からなる群から選択される少なくとも一種の合成樹脂で形成されたものが望ましいが、特に４００万以上の分子量を有する超高分子量ポリエチレンで形成されたものが望ましい。尚、そのような超高分子量ポリエチレンとしてはソリジュール（登録商標）等を使用すると良く、ポリアミド系樹脂としてはナイロン（登録商標）等を使用すると良い。また、フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン‐パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン‐ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン‐エチレン共重合体等を挙げることができ、特にポリテトラフルオロエチレンとしてはテフロン（登録商標）を使用すると良い。
【００３５】
また、合成樹脂層１６の厚みとしては、合成樹脂層１６の高い耐摩耗性と高い柔軟性の両方を確保するために、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲で設定することすることが望ましく、より望ましくは、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍである。
【００３６】
第１内面ゴム層１７、交換目安用白ゴム層１８、第２内面ゴム層２０、及び外面ゴム層２２に適用可能な素材としては、排土液に対する耐摩耗性の高いゴムであれば特に限定されるものではないが、例えば、天然ゴム、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等を挙げることができる。
【００３７】
（チューブの製造方法）
所定の外径（例えば、６００ｍｍ）を有する鉄心の外周を、合成樹脂シート１６で被い、さらにその外周を、未加硫の第１内面ゴム層１７、未加硫の交換目安用白ゴム層１８、緩衝用布１９、未加硫の第２内面ゴム層２０、補強層２１、及び未加硫の外面ゴム層２２で順に被覆して筒体を形成する。
次いで、少なくとも第１内面ゴム層１７の端部を折り返して必要に応じて補強リング２３を巻き込んで固定した後、全体を加硫接着（１３８℃〜１４８℃、６０分〜１２０分）する。
【００３８】
（性能試験）
内面ゴム層としての天然ゴムに対して、合成樹脂層として、分子量が４００万以上の超高分子量ポリエチレンフィルムを加硫接着（１４８℃、６０分）させたものを作製してその性能について以下の通り試験した。尚、比較例として、天然ゴムのみを加硫処理したものを用意した。
先ず、ＪＩＳ  Ｋ  ６２６４−２（加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−耐摩耗性の求め方）に規定されたウィリアムス摩耗試験方法により、耐摩耗性を確認した。結果を以下の表１に示す。
【００３９】
【表１】
2013137089.tif 000003
【００４０】
表１に示す通り、超高分子量ポリエチレンフィルムを設けた試料は、内面ゴム層のみの試料と比べて、非常に高い耐摩耗性を有していた。
【００４１】
次いで、ＪＩＳ  Ｋ  ６２６０（加硫ゴム及び熱可塑性ゴムのデマチャ屈曲き裂試験方法）に規定された方法により、超高分子量ポリエチレンフィルムの剥離及びき裂の発生の有無を確認した。
往復運動回数は１０万回（毎分３００±１０回）とした。また、試験片の屈曲方向を規定方向と逆の条件で確認した。結果を以下の表２に示す。
【００４２】
【表２】
2013137089.tif 000004
【００４３】
表２に示す通り、超高分子量ポリエチレンフィルムを設けた試料については、いずれの方向に屈曲させた場合も、超高分子量ポリエチレンフィルムの剥離及びき裂は発生しなかった。
【００４４】
〔その他の実施形態〕
上述の実施形態では、１層の合成樹脂層と、４層のゴム層と、補強層と、緩衝用布とを備えるチューブを記載したが、この構成に限定されるものではなく、排土バルブ用として、弾性変形によって流路を確実に閉塞及び開放して排土液を搬送することができるものであれば、少なくとも１層の合成樹脂層と、少なくとも１層のゴム層とを備えるものであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係る排土バルブ用チューブは、特に泥濃式推進工法において用いられるトンネル掘削機に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  トンネル推進機
２  推進管
３  カッターヘッド
４  第１排土管
５  第２排土管
６  第３排土管
７  排土バルブ
８  中間タンク
９  立て穴
１０  泥土空間
１１  送泥管
１５  チューブ
１５ａ  フランジ部
Ｒ  流路
１６  合成樹脂層
１７  第１内面ゴム層
１８  交換目安用白ゴム層
１９  緩衝用布
２０  第２内面ゴム層
２１  補強層
２２  外面ゴム層
２３  補強リング
２３ａ  ニップル
２３ｂ  貫通孔
３０  ケーシング
３０ａ  フランジ部
３０ｂ  エアポート
３０ｃ  ホース
３１  円環状挟持板
【図１】
2013137089.tif 000005
【図２】
2013137089.tif 000006
【図３】
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【図４】
2013137089.tif 000008