JP2000240095A - 掘削土の破砕分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 破壊が比較的容易な大径の粘土塊等が掘削土
中に含まれていた場合でも、それらを破壊し、効率のよ
い配管輸送を可能とする掘削土破壊分離装置を得る。 【解決手段】 複数の回転ローラ２を配列し、該回転ロ
ーラ２によって固形物を分離、搬送するロールスクリー
ンにおいて、回転ローラ２に歯を有する円盤２ｂを備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シールド工法等
において発生する掘削土の破砕分離装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】地中にトンネルを構築する非開削工法と
して、筒状のシールド掘進機によって地中を掘削しなが
らトンネルを構築するシールド工法がある。特に小口径
のトンネルを構築する場合の方法として、シールド掘進
機の後方から推進管を押し込んでいくいわゆるセミシー
ルド工法が知られている。

【０００３】そして、トンネル口径の小さいセミシール
ド工法の排泥においては狭い空間内で掘削排土をいかに
効率よく坑外に搬出するかが問題となっている。この問
題の解決方法の一つとして配管輸送による方法があり、
この方法の場合には配管輸送が不可能な大径礫等を適切
に除去する必要がある。

【０００４】このように掘削土中から所定寸法以上の
礫、粘土塊等の分離を行う装置として、例えば特開平９
−１０６８号公報に開示された付着性原料用篩分機付払
い出し装置がある。図２０、図２１、図２２は同公報に
示された付着性原料用篩分機付払い出し装置の構成を表
わす図であり、図２０は側面図、図２１は図２０のＡ矢
視図、図２２は図２０のＢ矢視図である。

【０００５】同公報に開示された装置を図２０〜図２２
に基づいて概説すると、原料を蓄積して排出するための
ホッパ５１と、その排出側に設けられたパンデッキ５２
と、パンデッキ５２の排出側に配置され原料を篩分け及
び払い出すための階段式ロールスクリーン５５とを有し
ている。この階段式ロールスクリーン５５は上段ロール
スクリーン５５Ａ、中断ロールスクリーン５５Ｂ及び下
段ロールスクリーン５５Ｃによって構成され、各ロール
スクリーン５５Ａ〜５５Ｃは、複数個、例えば４個の回
転ローラ５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃによって構成されてい
る。

【０００６】各回転ローラ５６Ａ〜５６Ｃには、それぞ
れ同一幅の円周溝５９が複数設けられ、原料の流れ方向
に沿って整合配置されており、隣接する回転ローラ５６
Ａ〜５６Ｃの円周溝５９によって形成される隙間６０が
篩目となる。また、階段式ロールスクリーン５５の流出
端の回転ローラ５６には、側部５８の外側に配置された
モータ６９が連結されている。

【０００７】以上のように構成された装置においては、
モータ６９を駆動することによって階段式ロールスクリ
ーン５５が駆動され回転ローラ５６Ａ〜５６Ｃが駆動さ
れる。そして、ホッパ５１から投入された原料は回転ロ
ーラ５６Ａ〜５６Ｃ上を移動していく際に、ローラーの
回転作用により、間隙６０よりも小さいものは間隙６０
を通過して落下し、間隙よりも大きなものと分離され
る。

【０００８】さらに、このロールスクリーンは、階段状
に配置されているので、付着性原料が原料供給上流側か
ら下流側へ移動するときに、スクリーン間の段差による
衝撃が加わって、原料に付着した泥分や粘土分などの粉
分を剥離させることができると共に、回転ローラ５６Ａ
〜５６Ｃにも適宜衝撃を加えることができる。これによ
って回転ローラ５６Ａ〜５６Ｃの目詰まりを防止でき、
篩分性能が低下するのを防止できるというものである。

【０００９】また、粘土塊等の分離を行う装置の他の例
として、特開平８−２６７０１１号公報に開示されたロ
ーラスクリーンの発明もある。図２３は、同公報に示さ
れたローラスクリーンの構成を表わす図である。このロ
ーラスクリーンにおいては、ローラ７１を、該ローラ７
１の軸心方向の一端側から他端側に縮径されたテーパ状
ローラとしたものである。このローラスクリーンにおい
ては、ローラ７１の回転作用により、ローラ７１の間隙
７３より小さいものがローラ７１の下方に落下し、処理
物の分離が行われるとともに、テーパ状ローラとしたの
で、原料がローラ７１の軸方向にも移動し、ローラ７１
の間隙に処理物がはさまって停留するのを防止する効果
を有するというものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示されたものは、ロールスクリーンの回転ローラ
の間隙の大きさにより掘削土を分離し、所定寸法以下の
ものを篩い落とし、所定寸法以上のものを搬送する構造
であることから、例えば比較的破壊が容易な大径の粘土
塊が含まれていた場合でも、これは大径礫側に振り分け
られてしまう。その結果、掘削土の坑外搬出手段として
効率的な配管輸送等による連続搬送の対象とならず、大
径礫と同様な非効率的な別経路によることとなり、掘削
土の全体の坑外搬出効率が低下するという問題があっ
た。

【００１１】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、破壊が比較的容易な大径の粘
土塊等が掘削土中に含まれていた場合でも、それらを破
壊し、効率のよい配管輸送を可能とする掘削土破壊分離
装置を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る掘削土破壊
分離装置は、複数の回転ローラを配列し、該回転ローラ
によって固形物を分離、搬送するロールスクリーンにお
いて、前記回転ローラに歯を有する円盤を備えたもので
ある。

【００１３】また、前記円盤に代えて前記回転ローラに
各辺が凸状円弧に形成された多角形の板を備えたもので
ある。

【００１４】さらに、前記多角形の板は、各角部が略円
弧状に形成されていることを特徴とするものである。

【００１５】また、前記円盤に代えて前記回転ローラに
楕円形の板を備えたものである。

【００１６】さらに、各回転ローラに複数の板を位相を
ずらして配置したものである。

【００１７】また、前記円盤に代えて前記回転ローラに
弦巻バネを備えたものである。

【００１８】さらに、前記回転ローラの上方に押え板を
設置したものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、本発明の
一実施の形態である掘削土破壊分離装置の側面図、図２
は図１のＡ矢視図である。まず、図１、図２に基づいて
装置の概略を説明する。図１において、１はロールスク
リーンにより構成される掘削土破砕分離装置、２は所定
の間隔で設置された回転ローラ、３は回転ローラ２の端
部に設けられたスプロケット、５は回転ローラ２を回転
させるモータ、７はモータ５と回転ローラ２間、各回転
ローラ２間を連結するチェーンである。

【００２０】図３は回転ローラ２の一端部を断面で示す
側面図、図４は図３の矢視Ａ図である。回転ローラ２
は、図３、図４に示すように、円筒体２ａに円盤２ｂを
所定の間隔で設置した構成である。各円盤２ｂは、図
５、図６に示すように、外周部に矩形の歯２ｃが形成さ
れた比較的薄い板で形成されている。このように回転ロ
ーラ２に矩形の歯２ｃを有する円盤２ｂを設けたのは、
固形物を分離、搬送するだけでなく粘土塊を破砕するた
めである。

【００２１】次に、以上のように構成された掘削土破砕
分離装置１の機能を動作と共に説明する。図示しないシ
ールド掘進機の排泥口から掘削土がロールスクリーン１
の内部に搬出される。この掘削土には、大小径礫、大小
径粘土塊、土砂等が含まれている。これらのうち、回転
ローラ２の設置間隔よりも小径の礫、粘土塊、土砂等は
回転ローラ２の設置間隙から落下し、残りのものと分離
される。

【００２２】一方、回転ローラ２の設置間隔よりも大径
の礫、粘土塊は、ロールスクリーン１内に排出された
後、回転ローラ２により、内部を搬送されていく。この
とき、大径の礫は、円盤２ｂの歯２ｃに引っかけられる
ようにして効率的に搬送される。一方、大径粘土塊は円
盤２ｂの歯２ｃが食い込むことによって切り崩されると
同時に、回転ローラ２の間隙に引き込まれ、間隙から落
下する大きさになるまで破砕される。

【００２３】このように本実施の形態によれば、大径礫
を効率的に搬送できると共に大径粘土塊を破砕すること
ができる。これにより、従来は大径礫と共に自走式の礫
搬送台車等で坑外に搬出していた大径粘土塊を破砕して
配管輸送で効率よく搬出が可能となる。なお、円盤２ｂ
をあまり厚くすると歯２ｃが大径粘土塊に食い込みにく
くなるので、円盤２ｂの厚さは強度と食い込みとを考慮
して適度の厚さに設定する。

【００２４】実施の形態２．図７は本実施の形態２に係
る回転ローラ１１の一端部を断面で示す側面図、図８は
図７の矢視Ｂ図である。本実施の形態においては、実施
の形態１における円盤２ｂに代えて図９、図１０に示す
ような、三角おむすび形の板１１ｂを設置したものであ
る。

【００２５】隣合った板１１ｂはその位相が６０度ずら
して設置してあり、図８に示すように三角おむすび形の
角の部分１１ｃと辺の部分１１ｄ（図９参照）が隣合う
ことになり、図７に示すように、回転ローラ１１の軸方
向で高低差が生じる。このため回転ローラ１１が回転す
ると、大径粘土塊や礫は上下左右に大きく動き、決まっ
た位置に停留しにくくなる。これによって、目詰まりの
防止が図られる。

【００２６】上記のように構成された本実施の形態にお
いては、図１１に示すように、回転ローラー１１間に大
径礫１４が挟まった場合には両側の板１１ｂの回転によ
って押し出されて搬送されるため、大径礫が回転ローラ
１１間に停留することがない。なお、大径粘土塊に対し
ては、実施の形態１の場合と同様に、おむすび形の板１
１が大径粘土塊に食い込み、ロールスクリーン１の下部
に落下する大きさまで破砕される。三角おむすび形とし
ており、各辺が凸円弧になっているので、粘土塊に切り
込みやすい。

【００２７】なお、上記実施の形態３においては三角お
にぎり形を示したが、本発明はこれに限られるものでは
なく、各辺が凸状円弧に形成された多角形の板であって
もよい。ただ、本実施の形態のように三角おにぎり形と
することで、大径礫の搬送能力と大径粘土塊の破砕能力
を高くすることができる。

【００２８】実施の形態３．図１２は本実施の形態３に
係る回転ローラ１５の一部を断面で示す側面図、図１３
は図１２の矢視Ｃ図である。本実施の形態においては、
実施の形態１における円盤２ｂに代えて図１４、図１５
に示すような楕円形の板１５ｂを設置したものである。
そして、各回転ローラ１５における隣合った板１５ｂの
位相は９０度ずらしてある。これにより、実施の形態２
の場合と同様に、隣り合った板１５ｂ同士に高低差が生
じ、大径礫、粘土塊等が停留しにくくなり効果的な搬送
が実現される。

【００２９】また、大径礫は楕円形の板の厚さ方向の面
によって押し出され、搬送される。さらに、大径粘土塊
に対しては、実施の形態１の場合と同様に、楕円形の板
１５ｂが大径粘土塊に食い込み、ロールスクリーン１の
下部に落下する大きさまで破砕される。なお、板の形状
を楕円としたことにより、粘土塊に切り込みやすい点は
実施の形態３と同様である。

【００３０】実施の形態４．図１６は本実施の形態４に
係る回転ローラの一部を断面で示す側面図であり、図１
６（ａ）（ｂ）はそれぞれ隣接する２つの回転ローラ２
１，２５を示している。図１７は図１６の矢視Ｄ図であ
る。本実施の形態においては、実施の形態１における円
盤２ｂに代えて図１６に示すような弦巻バネ２３，２７
を所定の間隔で複数設置したものである。（但し、図中
においては弦巻バネは各回転ローラ２１，２５について
１つのみ示し、他は図示を省略している。）

【００３１】なお、隣接する回転ローラ２１，２５にお
ける各弦巻バネ２３，２７の設置位置は、図１６に示す
ように、各回転ローラ２１，２５でずらし、回転ローラ
２１に設置された弦巻バネ２３の間に回転ローラ２５の
弦巻バネ２７が位置するようにしている。

【００３２】上記のように構成された本実施の形態４に
おいては、大径礫は弦巻バネ２３，２７のばね力によっ
て押し出され、効果的に搬送される。一方、大径粘土塊
は、回転ローラ２１，２５の回転により大径粘土塊に接
触して撓む弦巻バネ２３，２７のばね力の衝撃を受け、
これによって破砕される。このように、本実施の形態４
においても搬送と破砕が効果的に行われる。

【００３３】実施の形態５．図１８は本発明の実施の形
態５の説明図である。本実施の形態においては、図１８
に示すように、ロールスクリーンの上方に押さえ板３５
を設置したものである。押え板３５は、上下に可動でき
ると共に弾性を有する構造で設置されている。押え板３
５の設置条件は、押え板３５の先端と該先端に最も近い
位置にある回転ローラーの中心との水平距離ｐ、押え板
３５の設置角度θ、押え力ｒによって規定される。

【００３４】図１９に示す例は水平距離ｐが最も大きく
なる例であり、押え板３５の先端が並設された回転ロー
ラ３２，３３の中間に位置する場合である。この場合に
は、大径の粘土塊が回転ローラ３２の上部に来やすくな
る。そして、その場合には、粘土塊の位置が最も高くな
り、押え板３５の押し付け力ｒが強くなるので、回転ロ
ーラ３２に強く押し付けられ、破砕しやすくなる。

【００３５】一方、大径の礫が押え板３５の下方に来た
場合には、押え板３５は弾性を有する構造なので大径の
礫によって押し上げられ、礫は通過する。

【００３６】図１９は水平距離ｐが最も小さくなる例で
あり、押え板３５の先端が最も近くにある回転ローラ３
２の中心の真上に位置する場合である。この場合には大
径の粘土塊は回転ローラ３１とその進行方向手前にある
回転ローラ３２との間に来やすくなる。このとき、粘土
塊は２つの回転ローラ３１，３２によって破砕されるこ
とになる。

【００３７】なお、押え板３５の設置角度θを小さくす
ればする程、また押え力ｒを大きくすればするほど、押
え板３５が粘土塊を押さえ付ける力は大きくなる。しか
し、押さえ付ける力を大きくしすぎると、大径の礫など
が通過しにくくなってしまう。そこで、処理の対象とな
るものによってこれらの条件を最も適切になるようにに
決定する。

【００３８】本実施の形態によれば、上記の実施の形態
１〜４と共に用いることによって、大径粘土塊の破砕を
より効果的にできる。

【００３９】なお、以上の実施の形態においては、セミ
シールド工法における掘削土の分離・破壊を例に挙げて
説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、一
般的なシールド工法の掘削土あるいはそれ以外の掘削土
等の分離・破壊にも適用できることは言うまでもない。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
ロールスクリーンの回転ローラに歯を有する円盤、各辺
が凸状円弧に形成された多角形の板、楕円形の板、又は
弦巻バネを備えたので、礫分別と同時に粘土塊破砕を行
うことが可能となり、これまでは大径礫とともに処理さ
れていた大径粘土塊を破砕して、ロールスクリーン下方
に落下させることができる。このため、掘削土における
所定の大きさ以上の礫以外のものを効率良く配管輸送、
坑外搬出が実現できる。また、礫分別と粘土塊破砕を１
つの装置で行うことがのできるため、装置の簡素化、省
スペース化を図ることができる。

【００４１】さらに、多角形の板における各角部を略円
弧状に形成したことにより、礫等のひっかかりがなくス
ムーズな搬送が可能となる。

【００４２】また、回転ローラに複数の板を位相をずら
して配置したので、大径粘土塊や礫は上下左右に大きく
動き、決まった位置に停留しにくくなる。これによっ
て、目詰まりの防止が図られる。

【００４３】さらに、回転ローラの上方に押え板を設置
したので、大径粘土塊の破砕をより効果的に行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施形態１である掘削土破壊分離
装置の側面図である。

【図２】 図１のＡ矢視図である。

【図３】 この発明の実施形態１の回転ローラの一端部
を断面で示す側面図である。

【図４】 図３の矢視Ａ図である。

【図５】 この発明の実施の形態１の円盤の正面図であ
る。

【図６】 この発明の実施の形態１の円盤の側面図であ
る。

【図７】 この発明の実施の形態２の回転ローラの一端
部を断面で示す側面図である。

【図８】 図７の矢視Ｂ図である。

【図９】 この発明の実施の形態２の板の正面図であ
る。

【図１０】 この発明の実施の形態２の板の側面図であ
る。

【図１１】 この発明の実施の形態２の動作を説明する
説明図である。

【図１２】 この発明の実施の形態３の回転ローラの一
端部を断面で示す側面図である。

【図１３】 図１２の矢視Ｃ図である。

【図１４】 この発明の実施の形態３の板の正面図であ
る。

【図１５】 この発明の実施の形態３の板の側面図であ
る。

【図１６】 この発明の実施の形態４の回転ローラの一
端部を断面で示す側面図である。

【図１７】 図１６の矢視Ｄ図である。

【図１８】 本発明の実施の形態５の説明図である。

【図１９】 本発明の実施の形態５の他の態様の説明図
である。

【図２０】 従来例の側面図である。

【図２１】 図２０の矢視Ａ図である。

【図２２】 図２０の矢視Ｂ図である。

【図２３】 他の従来例の説明図である。

【符号の説明】

１ 掘削土破砕分離装置（ロールスクリーン） ２，１１，１５，２１ 回転ローラ ２ｂ 円盤 ２ｃ 歯 １１ｂ 三角おむすび形の板 １５ｂ 楕円形の板 ２３，２７ 弦巻バネ ３５ 押え板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 卯西 裕之 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 高須 展夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 2D054 DA37 4D021 AA20 AB12 AB13 BA20 CA11 CB20 DA15 DA20 DB11 DB20 EA10 EB01 HA01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の回転ローラを配列し、該回転ロー
   ラによって固形物を分離、搬送するロールスクリーンに
   おいて、 前記回転ローラに歯を有する円盤を備えたことを特徴と
   する掘削土の破砕分離装置。
2. 【請求項２】 前記円盤に代えて前記回転ローラに各辺
   が凸状円弧に形成された多角形の板を備えたことを特徴
   とする請求項１記載の掘削土の破砕分離装置。
3. 【請求項３】 前記多角形の板は、各角部が略円弧状に
   形成されていることを特徴とする請求項２記載の掘削土
   の破砕分離装置。
4. 【請求項４】 前記円盤に代えて前記回転ローラに楕円
   形の板を備えたことを特徴とする請求項１記載の掘削土
   の破砕分離装置。
5. 【請求項５】 各回転ローラに複数の板を位相をずらし
   て配置したことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに
   記載の掘削土の破砕分離装置。
6. 【請求項６】 前記円盤に代えて前記回転ローラに弦巻
   バネを備えたことを特徴とする請求項１記載の掘削土の
   破砕分離装置。
7. 【請求項７】 前記回転ローラの上方に押え板を設置し
   たことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の掘
   削土の破砕分離装置。