(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド機内の排泥管の基端側に設けられたバルブを閉塞した状態において、該バルブの配設位置から排泥管の先端側内を負圧にする負圧工程と、
この負圧工程による上記バルブの配設位置から排泥管の先端側内の圧力が所定の圧力まで低下したことを確認した後に、上記排泥管内を負圧状態としたままで、上記バルブの近傍から圧縮空気を該排泥管内に流入させる加圧空気流入工程と、
を有してなることを特徴とするシールド工法における泥土の排出工法。
【請求項２】
先端にカッターヘッドを有してなるシールド機本体と、
このシールド機本体内に基端側が固定されてなる排泥管と、
この排泥管の基端側中途部に設けられてなる第１の開閉バルブと、
この第１の開閉バルブの配設位置から排泥管の先端側内を負圧にする吸気装置と、
上記第１の開閉バルブの近傍に先端が接続され基端は圧縮空気供給装置と接続されてなり上記排泥管内に圧縮空気を供給する空気供給管と、
この空気供給管の中途部に形成された第２の開閉バルブと、を備え、
上記第１の開閉バルブと第２の開閉バルブとの閉塞操作により、該第１の開閉バルブの配設位置から排泥管の先端側を負圧とするとともに該第１の開閉バルブの配設位置から排泥管の先端側の圧力が所定の圧力まで低下した後に、該排泥管内を負圧の状態としたままで、第２の開閉バルブが開放操作可能とされてなることを特徴とするシールド工法における泥土の排出装置。
【請求項３】
前記第１の開閉バルブのシールド機本体側には、シールド機本体内の圧力を計測する第１の圧力計測部が設けられ、前記排泥管内であって上記第１の開閉バルブの配設位置よりも後方には、該排泥管内の圧力を計測する第２の圧力計測部が設けられ、
少なくとも上記第１及び第２の圧力計測部と第１及び第２の開閉バルブとは、地上に設置された制御装置に接続されてなるとともに、該制御装置には上記第１の圧力計測部により計測された計測結果を示す第１の表示部及び上記第２の圧力計測部により計測された計測結果を示す第２の表示部を有する表示パネル部を備え、これら表示パネル部に設けられた第１及び第２の表示部を観察しながら該制御装置の制御により第１及び第２の開閉バルブの開閉操作が行われるよう構成されてなることを特徴とする請求項２記載のシールド工法における泥土の排出装置。
【請求項４】
前記制御装置には、一方向に操作することにより前記第１の開閉バルブが開放され他方向に操作すると該第１の開閉バルブが閉塞される操作レバーを備え、この操作レバーを他方向に操作するとともに所定時間内その状態を保持することにより、それまで開放されていた前記第２の開閉バルブが閉塞されるよう構成されてなることを特徴とする請求項３記載のシールド工法における泥土の排出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、横坑を構築するために使用されるシールド工法における泥土の排出方法及び泥土の排出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、土圧式セミシールド機，泥水加圧式セミシールド機及び泥濃式セミシールド機等のセミシールド機や乃至はこれらの機械（以下、シールド機と言う。）を使用したセミシールド工法は、適用土質も広く、また操作性にも富んでいることから、地中にトンネル等の横坑を構築したり下水管きょを構築する場合には広く使用されている。
【０００３】
そして、こうしたシールド工法を行う場合には、シールド機の先端に配設されたカッターヘッドを、該シールド機内に設けられた駆動モータを駆動させることにより回転させ、掘削した泥土を内部に取り込みながら推進する。すなわち、上記カッターヘッドの回転駆動により、掘削された泥土は、該カッターヘッドに形成された開口からシールド機本体内に流入する。また、このシールド機本体内には、排泥管の先端が固定されている。この排泥管の基端側は、吸気装置に接続されており、排泥管内に流入した泥土は、この吸気装置の駆動により地上方向に搬送される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したシールド機本体内に流入する泥土は、掘削する地山により多種多様であり、必ずしもスムーズに搬送されない場合がある。すなわち、従来の排泥方法では、排泥管の途中において沈殿し閉塞される場合があり、このような場合には、作業者は、閉塞された位置を特定し該泥土を取り除かなければならず、工期を著しく長期化する原因の一つとなっている。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した従来のシールド工法における排泥方法が有する課題を解決するために提案されたものであって、地上側に搬送される泥土により排泥管が閉塞されることがなく、該泥土をスムーズに排出することができるシールド工法における排泥方法及び排泥装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであって、第１の発明（請求項１記載の発明）は、シールド工法における排泥の排出方法に係るものであって、シールド機内の排泥管の基端側に設けられたバルブを閉塞した状態において、該バルブの配設位置から排泥管の先端側内を負圧にする負圧工程と、この負圧工程による上記バルブの配設位置から排泥管の先端側内の圧力が所定の圧力まで低下したことを確認した後に、上記排泥管内を負圧状態としたままで、上記バルブの近傍から圧縮空気を該排泥管内に流入させる加圧空気流入工程と、を有してなることを特徴とするものである。
【０００７】
上述した第１の発明では、負圧工程により、バルブの配設位置から排泥管の先端側内を負圧にした後に、加圧空気流入工程において、バルブの近傍から圧縮空気を該排泥管内に流入させることにより、排泥管内の泥土には大きな圧力が一瞬の内に作用する。したがって、それまで滞留し、又は該排泥管を閉塞していた泥土は、地上側に搬送される。
【０００８】
また、第２の発明（請求項２記載の発明）は、シールド工法における泥土の排出装置に係るものであって、先端にカッターヘッドを有してなるシールド機本体と、このシールド機本体内に基端側が固定されてなる排泥管と、この排泥管の基端側中途部に設けられてなる第１の開閉バルブと、この第１の開閉バルブの配設位置から排泥管の先端側内を負圧にする吸気装置と、上記第１の開閉バルブの近傍に先端が接続され基端は圧縮空気供給装置と接続されてなり上記排泥管内に圧縮空気を供給する空気供給管と、この空気供給管の中途部に形成された第２の開閉バルブと、を備え、上記第１の開閉バルブと第２の開閉バルブとの閉塞操作により、該第１の開閉バルブの配設位置から排泥管の先端側を負圧とするとともに該第１の開閉バルブの配設位置から排泥管の先端側の圧力が所定の圧力まで低下した後に、該排泥管内を負圧の状態としたままで、第２の開閉バルブが開放操作可能とされてなることを特徴とするものである。
【０００９】
また、第３の発明（請求項３記載の発明）は、上記第２の発明において、前記第１の開閉バルブのシールド機本体側には、シールド機本体内の圧力を計測する第１の圧力計測部が設けられ、前記排泥管内であって上記第１の開閉バルブの配設位置よりも後方には、該排泥管内の圧力を計測する第２の圧力計測部が設けられ、少なくとも上記第１及び第２の圧力計測部と第１及び第２の開閉バルブとは、地上に設置された制御装置に接続されてなるとともに、該制御装置には上記第１の圧力計測部により計測された計測結果を示す第１の表示部及び上記第２の圧力計測部により計測された計測結果を示す第２の表示部を有する表示パネル部を備え、これら表示パネル部に設けられた第１及び第２の表示部を観察しながら該制御装置の制御により第１及び第２の開閉バルブの開閉操作が行われるよう構成されてなることを特徴とするものである。
【００１０】
この第３の発明では、作業者は、第１の圧力計測部による計測結果及び第２の計測結果を上記第１及び第２の表示部により、地上において確認することができるとともに、これら第１及び第２の圧力計測部の結果に基づいて、第１及び第２の開閉バルブの開閉操作を行うことができる。例えば、上記第１の圧力計測部による計測結果を表示する上記第１の表示部により観察し、シールド機本体内の圧力が高まっている場合には、作業者は、地上において、第１の開閉バルブを開放し、カッターヘッドの回転駆動により掘削された泥土を排泥管内に、流入させることができ、また、所定の圧力以下となったことが上記第１の表示部により観察された場合には、再び該第１の開閉バルブを閉塞することができる。また、第１の開閉バルブが閉塞されている場合においては、第２の開閉バルブは開放されており、該第２の開閉バルブを通って加圧空気は、第１の開閉バルブの近傍から排泥管内に流入しているとともに、吸気装置も駆動していることから、泥土はこうした空気の流れと共に地上側に搬送されている。しかし、排泥管の中途部において泥土が滞留し又は該泥土により排泥管が閉塞された場合には、該泥土と第１の開閉バルブとの間の気圧は上昇する。この気圧の変化は第２の圧力計測部による計測結果を表示する上記第２の表示部により観察されるので、地上において作業者は確認することができるとともに、それまで開放されていた第２の開閉バルブを閉塞することができる。このように、第２の開閉バルブが閉塞されると、泥土と第１の開閉バルブとの間では、徐々に気圧が低下する。この低下した状態を作業者は地上において確認することができ、所定の気圧に低下した時に、第２の開閉バルブを開放する。こうした第２の開閉バルブの開放操作により、それまで排泥管を閉塞していた泥土は急激に地上側に搬送され、該排泥管の閉塞状態が解消される。
【００１１】
また、第４の発明（請求項４記載の発明）は、上記第３の発明において、前記制御装置には、一方向に操作することにより前記第１の開閉バルブが開放され他方向に操作すると該第１の開閉バルブが閉塞される操作レバーを備え、この操作レバーを他方向に操作するとともに所定時間内その状態を保持することにより、それまで開放されていた前記第２の開閉バルブが閉塞されるよう構成されてなることを特徴とするものである。
【００１２】
この第４の発明では、操作レバーを他方向に操作するとともに所定時間内その状態を保持することにより、それまで開放されていた前記第２の開閉バルブが閉塞されるよう構成されてなることから、第１の開閉バルブと第２の開閉バルブの操作を行うために、例えば、操作レバー等のスイッチを２種類設ける必要がないばかりではなく、極めて操作性が良好となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態に係るシールド機について図面を参照しながら詳細に説明し、このシールド機に設けられた泥土の排出装置及び泥土の排出方法について説明する。
【００１４】
この実施の形態に係るシールド機１は、図１に示すように、先端にシールド機本体２を備え、このシールド機本体２の後方には図示しないシールド管群が連続されている。そして、このシールド機本体２の先端には、カッターヘッド３が回転自在に配設されており、このカッターヘッド３には、地山を掘削する多数のカッタービット３ａが固定されているとともに、図示しない複数の開口が形成されている。なお、このシールド機本体３内には、上記カッターヘッド３を回転駆動させる図示しない駆動モータが内蔵されている。また、上記カッターヘッド３の後方には、該カッターヘッド３の回転により掘削された泥土が流入する流入空間４が形成され、この流入空間４には、排泥管５の基端が固定され、該流入空間４と排泥管５とは連通されている。
【００１５】
そして、上記流入空間内には、第１の圧力センサ６が設けられている。この第１の圧力センサ６は、本発明を構成する第１の圧力計測部であり、地上に設置された制御装置１０に接続されている。また、上記排泥管５の基端側には、第１の開閉バルブ７が配設されている。本実施の形態においては、この第１の開閉バルブ７は、エアーピンチバルブから構成され、後述するコンプレッサー１２に接続されている。一方、上記排泥管５の後端側は、地上に設置された真空発生装置８に接続され、この真空発生装置８の駆動により、該排泥管５内が負圧（低圧）とされる。
【００１６】
また、この排泥管５の先端側内には、該排泥管５内の気圧を計測する第２の圧力センサ９が配設されている。この第２の圧力センサ９は、本発明を構成する第２の計測部であり、前記第１の圧力センサ６と同じように、地上に設置された制御装置１０に接続されている。また、上記第２の圧力センサ９の配設位置よりもやや後方には、空気供給管１１の一端が接続され、該空気供給管１１の他端は、本発明を構成する空気供給装置としてのエアーコンプレッサー１２に接続されている。そして、この空気供給管１１の中途部には、第２の開閉バルブ１３が配設されている。
【００１７】
すなわち、本実施の形態においては、上記第１及び第２の開閉バルブ７，１３と、第１及び第２の圧力センサ６，９と、これら第１及び第２の圧力センサ６，９に接続された制御装置１０とにより、泥土の排出装置が構成されている。そして、この制御装置１０は、図２に示すように、表示パネル部１５と、操作パネル部１６とを備え、作業者Ｍは、地上において腰掛けＣに腰掛けた状態で操作ができるようにされている。上記表示パネル部１５は、図３に示すように、例えば、シールド機本体２内や、発進縦坑１４内に設置された図示しないカメラで撮影された画像を表示するカラーモニター１５ａ、上記発進縦坑１４内等に設置された図示しないマイクに接続されたスピーカ１５ｂ、該スピーカ１５ｂからの音声出力を調節する摘み１５ｃ、タッチパネル１５ｄ、電源をオン又はオフ操作する操作スイッチ１５ｅ、非常停止ボタン１５ｆ等が配設されている。
【００１８】
そして、上記タッチパネル１５ｄには、図４に示すように、上記シールド機本体２を模式的に示す模式図（符号は省略する。）とともに、前記第１の圧力センサ６による測定結果を示す第１の表示部１５ｇと、第２の圧力センサ９による測定結果を示す第２の表示部１５ｈを備えている。
【００１９】
また、上記操作パネル部１６には、図２及び図５に示すように、操作レバー１７が設けられている。この操作レバー１７は、図５中において、中間位置から矢印Ａ方向及びＢ方向（制御装置１０に向かって左側及び右側）に回動することができるように構成されている。そして、この操作レバー１７は、上記Ａ方向にもＢ方向にも回動されない場合（中間位置）においては、第１の開閉バルブ７は、それ以前に操作された状態を維持し、第２の開閉バルブ１３は開放された状態となされる。また、図６に示すように、この操作レバー１７が、中間位置から矢印Ａ方向（左側）に回動操作されると、上記第１の開閉バルブ７がそれまで閉塞されている場合においては開放され、第２の開閉バルブ１３は、開放状態を維持する。一方、上記操作レバー１７が、中間位置から矢印Ｂ方向に回動された場合には、第１の開閉バルブ７は直ぐに閉塞される。このとき、作業者Ｍが矢印Ｂ方向に回動したままの状態を所定の時間（例えば３秒）維持した場合には、上記第２の開閉バルブ１３は、閉塞される。なお、このように、操作レバー１７が所定の時間矢印Ｂ方向に維持された後に、再び中間位置に戻された場合には、第１の開閉バルブ７は、閉塞状態のままとされる一方、第２の開閉バルブ１３は開放される。
【００２０】
以下、上述した泥土の排出装置の操作方法並びにこの装置による泥土の排出方法について説明する。先ず、通常の状態においては、前記真空発生装置８の駆動により、排泥管５内は負圧（低圧）とされているとともに、上記操作レバー１７は、中間位置とされているので、第２の開閉バルブ１３も開放され、この結果、上記エアーコンプレッサー１２から供給された圧縮空気は、空気供給管１１を通って排泥管５内の基端側に流入し、該排泥管５の先端側（地上側）に移動する。こうした空気の移動に伴って、排泥管５内の泥土も地上側に搬送される。なお、作業者Ｍは、上記タッチパネル１５ｄに設けられた第１の表示部１５ｇに表示された第１の圧力センサ６による測定結果を観察しながら、シールド機本体２内に形成された流入空間４内の圧力が所定の圧力よりも下降した場合には、上記操作レバー１７を図５中矢印Ｂ方向に回動させた後に中間位置に戻し、第１の開閉バルブ７を閉塞する。また、こうした第１の開閉バルブ７の閉塞状態が継続したことにより、上記流入空間４内の圧力が所定の圧力よりも上昇したことが第１の表示部１５ｇにより確認された場合には、操作レバー１７を図５中矢印Ａ方向に回動させ（又は矢印Ａ方向に回動した直後に中間位置に戻し）、第１の開閉バルブ７を開放させる。すなわち、作業者Ｍは、通常の状態では、第１の表示部１５ｇを確認しながら上記操作レバー１７を左右に回動させることにより、第１の開閉バルブ７の開閉を交互に繰り返すことにより、流入空間４内の泥土が該第１の開閉バルブ７を介して排泥管５内に流入する量を調節する。
【００２１】
そして、このような操作レバー１７の操作中において、前記第２の圧力センサ９により、排泥管５内の圧力が所定の圧力よりも高くなったことが上記第２の表示部１５ｈにより確認される（排泥管５の中途部が閉塞される）と、作業者Ｍは、操作レバー１７を図５中矢印Ｂ方向に回動させるとともに、所定の時間内その状態を維持する。こうした作業者Ｍの操作により、それまで開放されていた第１の開閉バルブ７は閉塞されるとともに、第２の開閉バルブ１３も閉塞される。そして、作業者Ｍが、こうした状態を維持すると、排泥管５内は、真空発生装置８の駆動により徐々に圧力が下降する。そして、所定の圧力まで下降したことを作業者Ｍが、第２の表示部１５ｈから確認し、再び上記操作レバー１７を、図５中矢印Ａ方向に回動させる（中間位置に戻す）と、それまで閉塞されていた第２の開閉バルブ１３は開放され、この結果、圧縮空気は空気供給管１１内から排泥管５内に供給され該排泥管５内を閉塞していた泥土は急激に地上方向に搬送され、閉塞状態が解消される。
【００２２】
このように、本実施の形態に係る泥土の排出装置（乃至は上述した構成を有するシールド機）や泥土の排出方法によれば、排泥管５の中途部が泥土により閉塞された場合であっても、簡単にその閉塞状態を解消することができ、ひいては該排泥管の閉塞による工期の長期化を有効に防止することができる。
【００２３】
特に、この実施の形態では、上記第１及び第２の開閉バルブ７，１３の開閉操作を、地上において行うことができるので、シールド機１が大口径である場合には、過酷な環境である該シールド機１内において該第１及び第２の開閉バルブ７，１３の開閉操作を行う必要がない。また、この実施の形態では、上記第１及び第２の開閉バルブ７，１３の開閉操作は、前述した操作レバー１７により行われるものであることから、該第１の開閉バルブ７と第２の開閉バルブ１３とのそれぞれに対応した操作レバーを設ける必要がないばかりでなく、作業者Ｍの作業が一層簡単なものとすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
前述した本発明の一実施の形態の説明からも明らかなように、本発明(請求項１記載の発明) では、負圧工程により、バルブの配設位置から排泥管の先端側内を負圧にした後に、加圧空気流入工程において、バルブの近傍から圧縮空気を該排泥管内に流入させることにより、排泥管内の泥土には大きな圧力が一瞬の内に作用する。したがって、それまで滞留し又は該排泥管を閉塞していた泥土は、地上側に搬送され、排泥管内の閉塞状態を有効に解消することができる。すなわち、地上側に搬送される泥土により排泥管が閉塞されることを防止し、泥土をスムーズに排出することができる。また、第２の発明（請求項２記載の発明）による場合であっても、第１の発明と同じように、排泥管内の閉塞状態を有効に解消することができる。そして、こうした発明により、工期の長期化を防止することができる。
【００２５】
また、第３の発明（請求項３記載の発明）では、第１及び第２の開閉バルブの開閉操作を、地上において行うことができるので、シールド機が大口径である場合には、過酷な環境である該シールド機内において該第１及び第２の開閉バルブの開閉操作を行う必要がない。
【００２６】
また、第４の発明（請求項４記載の発明）では、操作レバーを他方向に操作するとともに所定時間内その状態を保持することにより、それまで開放されていた前記第２の開閉バルブが閉塞されるよう構成されてなることから、第１の開閉バルブと第２の開閉バルブの操作を行うために、例えば、操作レバー等のスイッチを２種類設ける必要がないばかりではなく、極めて操作性が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の一実施の形態を模式的に示す模式図である。
【図２】制御装置の一例を示す側面図である。
【図３】制御装置の表示パネル部を示す正面図である。
【図４】表示パネルを構成するタッチパネルを示す正面図である。
【図５】操作レバーを示す斜視図である。
【図６】操作レバーの動作と第１及び第２の開閉バルブの操作を示す表である。
【符号の説明】
１    シールド機
２    シールド機本体
３    カッターヘッド
５    排泥管
６    第１の圧力センサ
７    第１の開閉バルブ
８    真空発生装置
９    第２の圧力センサ
１０    制御装置
１１    空気供給管
１２    エアーコンプレッサー
１３    第２の開閉バルブ
１７    操作レバー
【図１】
0004005323.tif 000002
【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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