JP2003138878A

JP2003138878A - シールド掘進工法

Info

Publication number: JP2003138878A
Application number: JP2001337457A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Kumagai; 秀一熊谷
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2003-05-14

Abstract

(57)【要約】【課題】産廃対象汚泥量の低減。【解決手段】シールド掘進工法は、筒状に形成された
掘進機本体１０と、この掘進機本体１０の先端に回転自
在に設置されたカッター１２と、カッター１２の背面側
に設けられ、泥状掘削ズリＡを充満して土圧に対抗させ
るチャンバ１４とを備えたシールド掘進機を用いる。そ
して、チャンバ１４内の掘削ズリＡの一部を連続的に排
出する回転容積型の土砂排出手段１５を設け、チャンバ
１４内に清水Ｗを供給し、これと掘削土砂と混合して泥
状掘削ズリＡとし、チャンバ１４内の土圧を一定に維持
しながら泥状掘削ズリＡを、排土手段１５を介して外部
に排出する。排出された掘削ズリＡは、この後に、シー
ルド残土処理プラント３０側に運搬して、一次処理土と
二次処理土および二次処理水とに分離する。

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、シールド掘進工
法に関し、特に、掘削残土が産廃対象となる量を低減す
る技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市トンネルの構築工事に採用されるシ
ールド掘進工法の一種として、泥土圧シールド掘進工法
が知られている。この種の工法では、通常、筒状に形成
された掘進機本体と、この掘進機本体の先端に回転自在
に設置されたカッターと、カッターの背面側に設けら
れ、泥状掘削ズリを充満して土圧に対抗させるチャンバ
とを備えたシールド掘進機が用いられ、泥状掘削ズリに
は、泥漿などの添加材が加えられる。

【０００３】このような泥土圧シールド掘進工法は、仮
設設備が安価になるという特徴がある。ところで、この
ような泥土圧シールド掘進工法の一種として、掘削ズリ
の添加材に、気泡生成用の起泡材を用いる気泡シールド
掘進工法が知られている。

【０００４】この気泡シールド掘進工法は、前記した泥
土圧シールド掘進工法の長所に加えて、起泡材が、環境
にやさしく、気泡と掘削土砂とを混合することで、掘削
ズリの流動性を改善できるなどの取扱い性に優れるとい
う特長があって、飛躍的に採用され、施工性，信頼性，
品質のすべてに優れた工法である。

【０００５】しかしながら、このようなシールド掘進工
法には、以下に説明する課題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、近年、産業
廃棄物に関する法律が改正され、これに伴い、泥土圧シ
ールド掘進工法で施工する場合には、添加材として起泡
材を使用しても掘削残土の全量が汚泥（産業廃棄物）扱
いになることが懸念されており、掘削残土の全量が汚泥
として扱われると、その処理費用が非常に大きくなると
いう問題があった。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、掘
削ズリ中の産廃対象量を低減することができるシールド
掘進工法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、筒状に形成された掘進機本体と、この掘
進機本体の先端に回転自在に設置されたカッターと、前
記カッターの背面側に設けられ、泥状掘削ズリを充満し
て土圧に対抗させるチャンバとを備えたシールド掘進機
を用いるシールド掘進工法において、前記チャンバ内の
前記掘削ズリの一部を連続的に排出する排土手段を設
け、前記チャンバ内に清水を供給し、これと前記掘削土
砂と混合して前記泥状掘削ズリとし、前記チャンバ内の
土圧を所定圧に制御しながら前記泥状掘削ズリを、前記
排土手段を介して外部に排出し、しかる後に、前記泥状
掘削ズリをシールド残土処理プラント側に運搬して、一
次処理土と二次処理土および二次処理水とに分離するよ
うにした。

【０００９】このように構成したシールド掘進工法によ
れば、チャンバ内に清水を供給し、これと掘削土砂と混
合して泥状掘削ズリとするので、シールド残土処理プラ
ントで分離した一次処理土は、産廃対象外の一般残土と
して取り扱えるので、従来の泥土圧シールド掘進工法の
ように、掘削残土の全量が産廃対象とならず、これによ
り、産廃対象汚泥量を低減することができる。

【００１０】なお、本発明のシールド残土処理プラント
で分離される一次処理土は、泥水シールド掘進工法で、
一般残土として取り扱われている一次処理土と実質的に
同じであり、また、二次処理土は、泥水シールド掘進工
法で、産廃対象汚泥となるフィルタープレス処理土と実
質的に同じである。

【００１１】前記シールド残土処理プラントの前に、前
記泥状掘削ズリのスラリー濃度の調整処理工程、また
は、前記泥状掘削ズリ中の塊土砂の回収処理工程を配置
し、これらの工程のいずれかを掘削対象土の性状によっ
て選択することができる。

【００１２】この構成によれば、掘削対象土の性状に応
じて、採用できる処理工程が増し、性状により適した処
理工程を採用することができる。

【００１３】前記回収処理工程は、前記泥状掘削ズリに
粘土質が多く含まれるシルト層または粘土層の掘削の際
に選択することができる。

【００１４】この構成によれば、一次処理土の前に、粘
土質が多く含まれるシルト層または粘土層の塊土砂を回
収するので、この回収土は、一次処理土と同様に、非産
廃対象汚泥として取り扱えるので、より一層産廃対象汚
泥量を低減することができる。

【００１５】前記泥状掘削ズリの搬送手段として、土砂
ポンプ圧送，ズリトロ輸送，ダンプ輸送，コンテナ輸送
を用いる際に、前記スラリー濃度の調整処理工程の前
に、前記掘削ズリを定量ずつ連続供給する定量フィーダ
を設置することができる。

【００１６】前記排土手段は、前記チャンバ内の掘削ズ
リを外部に排出するスクリューコンベアと、前記スクリ
ューコンベアの排出口を密閉しつつ、掘削ズリの一部を
連続的に排出する容積回転型のロータリポンプとで構成
することができる。

【００１７】前記シールド残土処理プラントは、前記泥
状掘削ズリ中の所定粒径以上の土砂成分を分離除去し
て、前記一次処理土とするサイクロンおよび振動篩と、
前記泥状掘削ズリから前記一次処理土が除去された一次
処理水から前記二次処理土と二次処理水とに分離するフ
ィルタープレスとで構成することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１か
ら図３は、本発明にかかるシールド掘進工法の第１実施
例を示している。同図に示したシールド掘進工法では、
図１に示すシールド掘進機が使用される。

【００１９】同図に示したシールド掘進機は、いわゆる
泥土圧式のものであって、掘進機本体１０と、カッター
１２と、チャンバ１４と、掘削ズリＡの排土手段１５
と、掘削ズリＡの搬出手段２０とを有している。

【００２０】排土手段１５は、チャンバ１４内の土圧を
所定圧に制御しながら、チャンバ１４内に充満されてい
る掘削ズリＡの一部を連続的に排出するものであって、
本実施例の場合には、土砂搬送用スクリューコンベア１
６およびロータリポンプ１８とから構成されている。

【００２１】掘進機本体１０は、軸方向の中間位置で分
断され、両端が開口した円筒状の前，後スキンプレート
１０ａ，１０ｂを有していて、これらの前，後スキンプ
レート１０ａ，１０ｂは、中折れジャッキ２１により相
互に連結されている。

【００２２】この中折れジャッキ２１は、周方向に所定
の間隔を隔てて複数設けられていて、曲線状に掘削する
際に用いられる。前スキンプレート１０ａ内には、後ス
キンプレート１０ｂの後端側に、エレクター２２を用い
て環状に組立てられるセグメント２３に反力を取って、
シールド掘進機を推進させるシールドジャッキ２４が設
けられている。

【００２３】シールドジャッキ２４は、周方向に所定の
間隔を隔てて複数配置されている。前スキンプレート１
０ａの前端側には、チャンバ１４を隔成する隔壁２６が
設けられている。

【００２４】カッター１２は、十字状に形成されたスポ
ーク部１２ａと、このスポーク部１２ａの背面側中心に
突設された回転軸１２ｂと、スポーク部１２ａの側面と
前面とに固設されたカッタービットとを備えている。

【００２５】カッター１２のスポーク部１２ａ内には、
径方向に出没自在に設けられ、カッター１２の掘削可能
な範囲よりも外方の掘削を可能にするコピカッター１２
ｄが内蔵されている。

【００２６】また、カッター１２のスポーク部１２ａの
背面側には、複数の支持ステー１２ｅが同一円周上に所
定の間隔を隔てて突設されていて、支持ステー１２ｅの
端部には、円環状のリングビーム１２ｆが固設されてい
る。

【００２７】このように構成されたカッター１２は、回
転軸１２ｂとリングビーム１２ｆとが、ベアリングなど
を介在させることにより、隔壁２６に回転自在に支持さ
れている。

【００２８】そして、リングビーム１２ｆの一端側に
は、リングギア１２ｇが固設され、このリングギア１２
ｇには、駆動モータ１２ｈの回転軸に固設された原動ギ
ア１２ｉが歯合している。

【００２９】チャンバ１４は、隔壁２６により後端側が
隔成され、前面側に配置されているカッター１２により
掘削された土砂を内部に取込むようになっている。チャ
ンバ１４内には、隔壁２６を貫通するようにして、清水
Ｗの供給管２８が、開閉バルブを介在させて接続されて
いる。チャンバ１４内に清水Ｗを供給すると、これと掘
削土砂とが混合されて泥状掘削ズリＡが作成される。

【００３０】泥状掘削ズリＡは、チャンバ１４内に所定
の圧力状態で充満されて、切羽の土圧に対抗し、切羽の
安定を図る。排土手段１５の一部を構成するスクリュー
コンベア１６は、一端側が隔壁２６を貫通して、チャン
バ１４内と連通するように固設された中空円筒状の筒体
１６ａと、この筒体１６ａ内に回転自在に配置されたス
クリュー羽根１６ｂと、筒体１６ａの他端側に設けられ
たスクリュー羽根１６ｂの回転駆動用モータ１６ｃとを
備えている。

【００３１】筒体１６ａの側面には、ジャッキ１６ｄに
よりスライド駆動される蓋体１６ｅで開閉される排土口
１６ｆが設けられている。なお、本実施例のスクリュー
コンベア１６は、従来の泥土圧式シールド掘進機に用い
られているものよりも短尺のものであって、排土口１６
ｆは、シールド掘進機を掘進させている間は、常時開口
させておく。

【００３２】ロータリポンプ１８は、回転容積型のもの
であって、ポンプ本体１８ａと、このポンプ本体１８ａ
の駆動部１８ｂとから構成されている。ポンプ本体１８
ａには、土砂の受入口１８ｃと、吐出口１８ｄとが設け
られていて、受入口１８ｃにスクリューコンベア１６の
排土口１６ｆが連通接続され、吐出口１８ｄには、配管
２０の一端側が連通接続されている。

【００３３】また、ポンプ本体１８ａ内には、駆動部１
８ｂにより、図２に示すように、回転，固定が制御され
る一対のブレード１８ｅ，１８ｆが設けられている。

【００３４】掘削ズリＡを排出する際には、まず、図２
（Ａ）に示すように、一方のブレード１８ｅが、吐出口
１８ｄを閉塞しない位置、すなわち、吐出口１８ｄの一
側面と一致する位置に固定され、他方のブレード１８ｆ
が、反時計方向に回転駆動される。

【００３５】このブレード１８ｆの動作により、その回
転方向の前面側の掘削ズリＡが吐出口１８ｄ側に押しや
られるとともに、回転方向の背面側に吐出口１８ｄ側に
押しやられた分に相当する掘削ズリＡが受入口１８ｃか
ら取込まれる。

【００３６】そして、ブレード１８ｆが、図２（Ｂ）に
示すように、ブレード１８ｅに近接した後に、これと当
接する位置に到達すると、当接する直前に、ブレード１
８ｅが反時計方向に回転駆動され始め、ブレード１８ｆ
が、ブレード１８ｅが固定されていた位置に到達する
と、図２（Ｃ）に示すように、その位置に固定される。

【００３７】回転駆動が開始されたブレード１８ｅは、
図２（Ｄ）に示すように、反時計方向に回転駆動され、
このときには、図２（Ａ）と同様に、掘削ズリＡが回転
に伴って吐出口１８ｄ側に押しやられるとともに、受入
口１８ｃから新たな掘削ズリＡが取込まれる。

【００３８】その後は、図２（Ａ）〜（Ｄ）の状態が繰
り返され、このような動作を繰り返すことにより受入口
１８ｃから取込まれた掘削ズリＡが吐出口１８ｄに向け
て順次圧送され、排出口１８ｄに隣接設置されている搬
送手段２０側に送出される。

【００３９】このように構成したロータリポンプ１８に
よれば、スクリューコンベア１６の排土口１６ｆを密閉
しつつ、掘削ズリＡの一部を連続的に外部に排出するこ
とができ、清水Ｗだけが掘削土砂と分離して排出するこ
とを防止する。

【００４０】この場合、掘削ズリＡの外部排出量は、ロ
ータリポンプ１８の回転により制御され、ポンプ１８の
回転数を調整することにより、スクリューコンベア１６
を介して連通するチャンバ１４内の掘削ズリＡの充満圧
を制御する。

【００４１】以上のように構成した泥土圧式シールド掘
進機では、チャンバ１４内に清水Ｗを供給し、これと掘
削土砂と混合して泥状掘削ズリＡとし、チャンバ１４内
の土圧を、ロータリポンプ１８で所定圧に制御しなが
ら、泥状掘削ズリＡを、排土手段１５を介して外部に排
出することができる。

【００４２】排出された掘削ズリＡは、搬出手段２０を
介して、図３に示すシールド残土処理プラント３０側に
運搬する。シールド残土処理プラント３０は、通常、坑
外に設置され、搬出手段２０は、ポンプ圧送，ズリトロ
輸送，スラリー輸送，ダンプコンテナ輸送のいずれかを
採用することができる。

【００４３】本実施例の場合には、掘削対象土の性状
が、粘土質が多く含まれているシルト層、または、粘土
層の場合に採用されるものであって、掘削ズリＡには、
これらの塊土砂が含まれているので、シールド残土処理
プラント３０の前段に、塊土砂の回収処理工程を設けて
いる。

【００４４】この回収処理工程は、具体的には、プレド
ライマー３２から構成され、掘削ズリＡは、まず、この
プレドライマー３２に投入される。プレドライマー３２
では、掘削ズリＡ中の固結粘土や固結土砂，砂礫などの
塊土砂を分離して、回収土Ｓ1として回収する。

【００４５】この場合、掘削ズリＡには、添加材として
清水Ｗが添加されているだけなので、回収土Ｓ１は、泥
水シールド掘進工法の一次処理土と同様に、非産廃対象
汚泥として取り扱える。

【００４６】回収土Ｓ１が分離された掘削ズリＡは、そ
の後、シールド残土処理プラント３０に導入される。本
実施例のシールド残土処理プラント３０は、サイクロン
３０ａと、振動篩３０ｂと、調整槽３０ｃと、スラリー
槽３０ｄと、フィルタープレス３０ｅと、濾水槽３０ｆ
とを備えていて、泥水シールド掘進工法で用いられてい
る処理プラントと実質的に同一構成となっている。

【００４７】この残土処理プラント３０では、サイクロ
ン３０ａおよび振動篩３０ｂとで、泥状掘削ズリＡ中の
所定粒径、例えば、７５μｍ以上の土砂成分を分離除去
して、一次処理土Ｓ２とする、また、泥状掘削ズリＡか
ら一次処理土Ｓ２が除去された一次処理水Ｗ１から、フ
ィルタープレス３０ｅで、二次処理土Ｓ３と二次処理水
Ｗ２とに分離する。この二次処理土Ｓ３は、産廃対象汚
泥となる。

【００４８】さて、以上のように構成したシールド掘進
工法によれば、チャンバ１４内に清水Ｗを供給し、これ
と掘削土砂と混合して泥状掘削ズリＡとするので、シー
ルド残土処理プラント３０で分離した一次処理土Ｓ２
は、産廃対象とならない一般残土とすることができ、従
来の泥土圧シールド掘進工法のように、掘削残土の全量
が産廃対象とならず、これにより、産廃対象汚泥量を低
減することができる。

【００４９】また、本実施例の場合には、シールド残土
処理プラント３０の前に、泥状掘削ズリＡ中の塊土砂の
回収処理工程を配置し、一次処理土Ｓ２の分離前に、粘
土質が多く含まれるシルト層または粘土層の塊土砂を回
収する。

【００５０】この場合の回収土Ｓ１は、一次処理土と同
様に、非産廃対象汚泥として取り扱えるので、より一層
産廃対象汚泥量を低減することができるとともに、その
後のシールド残土処理プラント３０での処理量も低減す
ることができる。

【００５１】図４は、本発明に係るシールド掘進工法の
第２実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相
当する部分には、同一符号を付して、その説明を省略す
るとともに、いかにその特徴点についてのみ説明する。

【００５２】図４は、この実施例で採用される残土処理
の他の例を示しており、この実施例では、粘土質が多く
含まれるシルト層または粘土層以外の土質の掘削の際に
採用される。

【００５３】本実施例においても、上記第１実施例と同
様に、シールド残土処理プラント３０が採用され、この
プラント３０は、サイクロン３０ａと、振動篩３０ｂ
と、調整槽３０ｃと、スラリー槽３０ｄと、フィルター
プレス３０ｅと、濾水槽３０ｆとを備えていて、泥水シ
ールド掘進工法で用いられている処理プラントと実質的
に同一構成となっている。

【００５４】このシールド残土処理プラント３０の前段
には、定量フィーダ３４と、泥状掘削ズリＡのスラリー
濃度の調整処理工程用としてスパイラルクラッシュファ
イヤー３６が設けられている。

【００５５】掘削ズリＡの搬出手段２０は、本実施例の
場合には、ズリトロ輸送ないしはダンプコンテナ輸送が
採用され、このような搬出手段２０で搬出された掘削ズ
リＡは、定量フィーダ３４に供給され、一定量ずつスパ
イラルクラッシュファイヤー３６に排出される。

【００５６】スパイラルクラッシュファイヤー３６は、
掘削ズリＡのスラリー濃度を調整して、高濃度化された
状態で、残土処理プラント３０に導入される。

【００５７】このような処理手段を採用すると、従来の
泥土圧シールド掘進工法では、産廃対象汚泥とされる可
能性のある一次処理土Ｓ２が一般残土として取り扱える
とともに、残土処理プラント３０に高濃度のスラリーに
調整された掘削ズリＡが導入されるので、残土処理プラ
ント３０で一次処理土Ｓ２を分離抽出する際の処理能率
が向上する。

【００５８】なお、上記実施例で示した図３と図４の処
理手順は、必ずしも別々に設置する必要はなく、両者を
併置しておいて、バルブを設けて選択的に切り替えられ
るようにすることもできる。

【００５９】このような構成にすると、シールド残土処
理プラント３０の前に、泥状掘削ズリＡのスラリー濃度
の調整処理工程、または、泥状掘削ズリＡ中の塊土砂の
回収処理工程を配置し、これらの工程のいずれかを掘削
対象土の性状によって選択することが可能になり、掘削
対象土の性状に応じて、採用できる処理工程が増し、性
状により適した処理工程を採用することができる。

【００６０】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
かかるシールド掘進工法によれば、法改正により産廃対
象汚泥とされる可能性のある量を低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるシールド掘進工法で用いるシー
ルド掘進機の一例を示す説明図である。

【図２】図１の排土手段の作動説明図である。

【図３】図１に示したシールド掘進機の残土処理工程の
説明図である。

【図４】図１に示したシールド掘進機の残土処理工程の
他の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０掘進機本体１４チヤンバ１５排土手段１６スクリューコンベア１８ロータリポンプ３０シールド残土処理プラント３２プレドライマー３４定量フィーダ３６スパイラルクラッシュファイヤーＡ泥状掘削ズリＷ清水Ｓ１回収土Ｓ２一次処理土Ｓ３二次処理土

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０７Ｂ 1/28 ＺＡＢＢ０７Ｂ 1/28 ＺＡＢＥ２１Ｄ 9/12 Ｅ２１Ｄ 9/12 Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状に形成された掘進機本体と、この掘
進機本体の先端に回転自在に設置されたカッターと、前
記カッターの背面側に設けられ、泥状掘削ズリを充満し
て土圧に対抗させるチャンバとを備えたシールド掘進機
を用いるシールド掘進工法において、前記チャンバ内の前記掘削ズリの一部を連続的に排出す
る排土手段を設け、前記チャンバ内に清水を供給し、これと前記掘削土砂と
混合して前記泥状掘削ズリとし、前記チャンバ内の土圧
を所定圧に制御しながら前記泥状掘削ズリを、前記排土
手段を介して外部に排出し、しかる後に、前記泥状掘削
ズリをシールド残土処理プラント側に運搬して、一次処
理土と二次処理土および二次処理水とに分離することを
特徴とするシールド掘進工法。
【請求項２】前記シールド残土処理プラントの前に、
前記泥状掘削ズリのスラリー濃度の調整処理工程、また
は、前記泥状掘削ズリ中の塊土砂の回収処理工程を配置
し、これらの工程のいずれかを掘削対象土の性状によって選
択することを特徴とする請求項１記載のシールド掘進工
法。
【請求項３】前記回収処理工程は、前記泥状掘削ズリ
に粘土質が多く含まれるシルト層または粘土層の掘削の
際に選択することを特徴とする請求項２記載のシールド
掘進工法。
【請求項４】前記泥状掘削ズリの搬送手段として、土
砂ポンプ圧送，ズリトロ輸送，ダンプ輸送，コンテナ輸
送を用いる際に、前記スラリー濃度の調整処理工程の前
に、前記掘削ズリを定量ずつ連続供給する定量フィーダ
を設置することを特徴とする請求項２記載のシールド掘
進工法。
【請求項５】前記排土手段は、前記チャンバ内の掘削
ズリを外部に排出するスクリューコンベアと、前記スク
リューコンベアの排出口を密閉しつつ、掘削ズリの一部
を連続的に排出する容積回転型のロータリポンプとを有
することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載
のシールド掘進工法。
【請求項６】前記シールド残土処理プラントは、前記
泥状掘削ズリ中の所定粒径以上の土砂成分を分離除去し
て、前記一次処理土とするサイクロンおよび振動篩と、前記泥状掘削ズリから前記一次処理土が除去された一次
処理水から前記二次処理土と二次処理水とに分離するフ
ィルタープレスとを有することを特徴とする請求項１〜
５のいずれか1項記載のシールド掘進工法。