JP2004075251A - ゲル状物質の圧送方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】土木・建築の分野において使用されるゲル状物質の長距離圧送を可能とする。
【解決手段】地山保持材1等のゲル状物質を圧送媒体としての水2とともに圧送管路5内を圧送する。圧送管路内へ圧送媒体としての水を噴出させることで水流を生じさせ、その水流によってゲル状物質を圧送する。
【選択図】 図1
【解決手段】地山保持材1等のゲル状物質を圧送媒体としての水2とともに圧送管路5内を圧送する。圧送管路内へ圧送媒体としての水を噴出させることで水流を生じさせ、その水流によってゲル状物質を圧送する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木・建築の分野において使用される各種のゲル状物質を効率的に長距離圧送するための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のゲル状物質の代表的なものとして、シールド工法において地山の空洞部に充填される地山保持材がある。これは、ベントナイトと水と凝集材とを所定の配合比で配合して調製してなるもので、地山の空洞部に充填し得る程度の流動性と、地山に浸透していかない程度の非浸透性を有するゲル状のものであり、たとえばシールドトンネルの急旋回部や断面変更部に形成される余掘り部に対する一時的な地山保持を目的として、余掘り部の形成と同時にシールド機の内部からそこに充填され、シールド機が余掘り部を通過してそこに裏込め材に充填する際にはシールド機内に回収されるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなゲル状の地山保持材を地山空洞部に充填する際にはシールド機の内部からポンプにより圧送するのであるが、この種のゲル状の地山保持材は適度の流動性を有するとはいえ管路を圧送するうえでは粘性抵抗がかなり大きく、したがって長距離圧送は困難であるし、無理に長距離圧送を行った場合には圧送管路から受ける摩擦力によって地山保持材の性状が変化してしまう懸念もある。そのため、従来においては50mmφの管路でのポンプ1台当たりの圧送可能距離はせいぜい25mが限度であって、それ以上の長距離圧送を行うためには大口径の管路と大容量のポンプを必要とし、あるいは多数台のポンプを用いて中継していく必要があり、いずれにしても設備費と運転費が嵩むばかりでなく効率的な作業を行い得ないものである。
【0004】
以上のことはシールド工法においてゲル状の地山保持材を圧送する場合に限らず、土木・建築の分野において各種のゲル状物質を圧送する場合全般に共通する問題であるので、この種のゲル状物質を効率的に長距離圧送するための有効適切な圧送方法の開発が望まれていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記事情に鑑み、請求項1の発明のゲル状物質の圧送方法は、ゲル状物質を圧送媒体としての水とともに圧送管路内を圧送することを特徴とする。
【0006】
請求項2の発明は、請求項1の発明のゲル状物質の圧送方法において、圧送管路内へ圧送媒体としての水を噴出させることで水流を生じさせ、その水流によってゲル状物質を圧送することを特徴とする。
【0007】
本発明は、上述した地山保持材のようなゲル状物質を圧送するに際し、従来のようにそのゲル状物質それ自体を単独で圧送するのではなく、水を圧送媒体として利用してゲル状物質を水とともに圧送することを主眼とする。これにより、ゲル状物質を単独で圧送する場合に較べて圧送管路内の摩擦抵抗が格段に減少し、したがって圧送管路の径や圧送ポンプの容量が従来と同等であっても遠距離圧送が可能となる。
【0008】
但し、圧送しようとするゲル状物質が圧送媒体としての水に溶けてしまって再び分離することが不可能であったり、あるいはそれらの反応によりゲル状物質が変状を来したり特性が大きく変化してしまう場合には本発明を適用することは好ましくないから、本発明を適用するゲル状物質は非水溶性ないし難水溶性のものに限るべきであり、加えて水との分離性に優れ、水との比重差があまり大きくないものであることが好ましい。勿論、ベントナイトと水と凝集材とからなる上述の地山保持材はそれを調製した後には充分な非水溶性を有するものであり、その比重は1.1程度であるから、上記の条件を充分に満たすものであり、本発明を支障なく適用可能である。なお、圧送媒体としての水の水量はゲル状物質の粘性等の特性、その圧送量や圧送流速、圧送管路の径寸法等、を考慮して適宜設定すれば良い。また、圧送後には必要に応じてゲル状物質と水とを適宜分離すれば良い。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1に本発明の第1実施形態を示す。これは、上述したようなシールド工法において使用されるゲル状の地山保持材1を圧送するに際し、地山保持材1と圧送媒体としての水2をホッパー3に供給し、それらの混合物をホッパー3から圧送ポンプ4によって圧送管路5内を圧送するようにしたものである。図示例ではホッパー3に対して地山保持材1と水2とをそれぞれ供給管6,7から連続的に注入するものとしているが、より簡易には、所要量の水2を予めホッパー3内に貯めておき、そこに地山保持材1をたとえばスコップ等により適宜投入し、必要に応じて水2を追加注入するようにしても良い。
【0010】
上記のように、地山保持材1と水2との混合物を圧送ポンプ4により圧送することにより、圧送管路5内に生じる水流により地山保持材1が搬送されることになり、したがって粘性抵抗の大きい地山保持材1のみを単独で圧送する場合に較べて圧送抵抗が格段に低下し、その結果、充分な長距離圧送が可能となるし、管路内面との摩擦も大幅に低減するので地山保持材1の変状や特性変化も有効に防止できる。
【0011】
地山保持材1のみを単独で圧送する場合に用いる従来の設備(圧送管路の径は50mmφ)を用いて行った実験によれば、従来では圧送距離が25m程度が限界であるのに対し、上記のように地山保持材1を水2とともに圧送する場合には150m以上もの長距離圧送が可能であることが実証された。
【0012】
このように、上記方法によれば、単一ないし少数の圧送ポンプ4と小径の圧送管路5のみで地山保持材1を長距離圧送でき、したがってそのための設備を従来に較べて大幅に簡略化でき、設備費および運転費の軽減を図ることができ、空洞部に対する地山保持材の充填作業を効率的に実施することができる。
【0013】
なお、上記の地山保持材1を地山の空洞部に充填する場合には、上記方法により圧送した地山保持材1を水2とともにそのまま(地山保持材1と水2とを分離することなく)空洞部に充填してしまって差し支えない。そのようにしても、水2は自身の水圧により自ずと地山に浸透していき、地山に対する非浸透性を有する地山保持材1のみが空洞部に残されてそこに充填されることになる。但し、水2の自然浸透が望めないような場合等において予め水2を分離することが好ましい場合には、上記方法により長距離圧送した後に水2を地山保持材1から適宜方法により分離してから、地山保持材1のみを充填位置までさらに短距離だけ圧送するようにしても勿論良い。その場合の分離方法は適宜であるが、たとえば比重差を利用しての遠心分離や沈降分離もしくは適当なメッシュのフィルタによる分離が考えられる。
【0014】
図2は本発明の第2実施形態を示すものである。上記第1実施形態ではホッパー3において地山保持材1と水2とを混合してその混合物を圧送ポンプ4により圧送したが、本第2実施形態では圧送媒体としての水2をホッパー3に供給するのではなく圧送管路5内に直接的に噴出させることで圧送管路5内に水流を生じさせ、その水流によって地山保持材1を圧送するようにしている。すなわち、圧送管路5には所定間隔で注水リング8を装着してその注水リング8に給水管9から水2を加圧供給し、圧送管路5の周面に多数形成した噴出孔10を通して注水リング8から圧送管路5内に水2を噴出させることで、圧送管路5内に前方への水流を生じさせ、その水流によって地山保持材1を前方に押し出すようにして圧送するようにしている。これによれば、水流によって地山保持材1が順次前方に押し出されていくことになり、また水流により圧送管路5の内面に水膜が形成されて地山保持材1と管路内面との間の摩擦抵抗が確実に低減し、したがって圧送ポンプ4のみで圧送する場合に較べて充分に長距離圧送が可能である。
【0015】
なお、本第2実施形態においては、注水リング8の設置位置やその設置間隔は圧送距離や圧送流速を考慮して適宜設定すれば良いが、場合によっては注水リング8を圧送管路5の上流部に1箇所のみ設けることでも良い。また、注水リング8から圧送管路5への噴出水量や噴出流速も適宜設定すれば良いし、注水リング8からの水流を前方に向けて噴出させるようにすれば自ずと圧送方向の水流が生じるのでより効果的である。
【0016】
さらに、本第2実施形態における圧送ポンプ4を省略して注水リング8からの噴出水流のみで地山保持材1を圧送することも可能であるし、あるいは第1実施形態のようにホッパー3内にも水2を供給してホッパー3内において地山保持材1と水2とを予め混合するようにしても勿論良い。
【0017】
【発明の効果】
請求項1の発明は、ゲル状物質を圧送媒体としての水とともに圧送管路内を圧送するので、ゲル状物質それ自体を単独で圧送する場合に較べて長距離圧送が可能であり、そのための設備を大幅に簡略化でき、設備費および運転費の軽減を図ることができるものであり、たとえばシールド工法において用いる非水溶性ないし難水溶性のゲル状の地山保持材を圧送する際に適用して好適である。
【0018】
請求項2の発明は、圧送管路内へ圧送媒体としての水を噴出させることで水流を生じさせ、その水流によってゲル状物質を圧送するので、より効率的に長距離圧送が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態である圧送方法の概要を示す図である。
【図2】本発明の第2実施形態である圧送方法の概要を示す図である。
【符号の説明】
1 地山保持材(ゲル状物質)
2 水(圧送媒体)
3 ホッパー
4 圧送ポンプ
5 圧送管路
8 注水リング
10 噴出孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木・建築の分野において使用される各種のゲル状物質を効率的に長距離圧送するための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のゲル状物質の代表的なものとして、シールド工法において地山の空洞部に充填される地山保持材がある。これは、ベントナイトと水と凝集材とを所定の配合比で配合して調製してなるもので、地山の空洞部に充填し得る程度の流動性と、地山に浸透していかない程度の非浸透性を有するゲル状のものであり、たとえばシールドトンネルの急旋回部や断面変更部に形成される余掘り部に対する一時的な地山保持を目的として、余掘り部の形成と同時にシールド機の内部からそこに充填され、シールド機が余掘り部を通過してそこに裏込め材に充填する際にはシールド機内に回収されるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなゲル状の地山保持材を地山空洞部に充填する際にはシールド機の内部からポンプにより圧送するのであるが、この種のゲル状の地山保持材は適度の流動性を有するとはいえ管路を圧送するうえでは粘性抵抗がかなり大きく、したがって長距離圧送は困難であるし、無理に長距離圧送を行った場合には圧送管路から受ける摩擦力によって地山保持材の性状が変化してしまう懸念もある。そのため、従来においては50mmφの管路でのポンプ1台当たりの圧送可能距離はせいぜい25mが限度であって、それ以上の長距離圧送を行うためには大口径の管路と大容量のポンプを必要とし、あるいは多数台のポンプを用いて中継していく必要があり、いずれにしても設備費と運転費が嵩むばかりでなく効率的な作業を行い得ないものである。
【0004】
以上のことはシールド工法においてゲル状の地山保持材を圧送する場合に限らず、土木・建築の分野において各種のゲル状物質を圧送する場合全般に共通する問題であるので、この種のゲル状物質を効率的に長距離圧送するための有効適切な圧送方法の開発が望まれていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記事情に鑑み、請求項1の発明のゲル状物質の圧送方法は、ゲル状物質を圧送媒体としての水とともに圧送管路内を圧送することを特徴とする。
【0006】
請求項2の発明は、請求項1の発明のゲル状物質の圧送方法において、圧送管路内へ圧送媒体としての水を噴出させることで水流を生じさせ、その水流によってゲル状物質を圧送することを特徴とする。
【0007】
本発明は、上述した地山保持材のようなゲル状物質を圧送するに際し、従来のようにそのゲル状物質それ自体を単独で圧送するのではなく、水を圧送媒体として利用してゲル状物質を水とともに圧送することを主眼とする。これにより、ゲル状物質を単独で圧送する場合に較べて圧送管路内の摩擦抵抗が格段に減少し、したがって圧送管路の径や圧送ポンプの容量が従来と同等であっても遠距離圧送が可能となる。
【0008】
但し、圧送しようとするゲル状物質が圧送媒体としての水に溶けてしまって再び分離することが不可能であったり、あるいはそれらの反応によりゲル状物質が変状を来したり特性が大きく変化してしまう場合には本発明を適用することは好ましくないから、本発明を適用するゲル状物質は非水溶性ないし難水溶性のものに限るべきであり、加えて水との分離性に優れ、水との比重差があまり大きくないものであることが好ましい。勿論、ベントナイトと水と凝集材とからなる上述の地山保持材はそれを調製した後には充分な非水溶性を有するものであり、その比重は1.1程度であるから、上記の条件を充分に満たすものであり、本発明を支障なく適用可能である。なお、圧送媒体としての水の水量はゲル状物質の粘性等の特性、その圧送量や圧送流速、圧送管路の径寸法等、を考慮して適宜設定すれば良い。また、圧送後には必要に応じてゲル状物質と水とを適宜分離すれば良い。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1に本発明の第1実施形態を示す。これは、上述したようなシールド工法において使用されるゲル状の地山保持材1を圧送するに際し、地山保持材1と圧送媒体としての水2をホッパー3に供給し、それらの混合物をホッパー3から圧送ポンプ4によって圧送管路5内を圧送するようにしたものである。図示例ではホッパー3に対して地山保持材1と水2とをそれぞれ供給管6,7から連続的に注入するものとしているが、より簡易には、所要量の水2を予めホッパー3内に貯めておき、そこに地山保持材1をたとえばスコップ等により適宜投入し、必要に応じて水2を追加注入するようにしても良い。
【0010】
上記のように、地山保持材1と水2との混合物を圧送ポンプ4により圧送することにより、圧送管路5内に生じる水流により地山保持材1が搬送されることになり、したがって粘性抵抗の大きい地山保持材1のみを単独で圧送する場合に較べて圧送抵抗が格段に低下し、その結果、充分な長距離圧送が可能となるし、管路内面との摩擦も大幅に低減するので地山保持材1の変状や特性変化も有効に防止できる。
【0011】
地山保持材1のみを単独で圧送する場合に用いる従来の設備(圧送管路の径は50mmφ)を用いて行った実験によれば、従来では圧送距離が25m程度が限界であるのに対し、上記のように地山保持材1を水2とともに圧送する場合には150m以上もの長距離圧送が可能であることが実証された。
【0012】
このように、上記方法によれば、単一ないし少数の圧送ポンプ4と小径の圧送管路5のみで地山保持材1を長距離圧送でき、したがってそのための設備を従来に較べて大幅に簡略化でき、設備費および運転費の軽減を図ることができ、空洞部に対する地山保持材の充填作業を効率的に実施することができる。
【0013】
なお、上記の地山保持材1を地山の空洞部に充填する場合には、上記方法により圧送した地山保持材1を水2とともにそのまま(地山保持材1と水2とを分離することなく)空洞部に充填してしまって差し支えない。そのようにしても、水2は自身の水圧により自ずと地山に浸透していき、地山に対する非浸透性を有する地山保持材1のみが空洞部に残されてそこに充填されることになる。但し、水2の自然浸透が望めないような場合等において予め水2を分離することが好ましい場合には、上記方法により長距離圧送した後に水2を地山保持材1から適宜方法により分離してから、地山保持材1のみを充填位置までさらに短距離だけ圧送するようにしても勿論良い。その場合の分離方法は適宜であるが、たとえば比重差を利用しての遠心分離や沈降分離もしくは適当なメッシュのフィルタによる分離が考えられる。
【0014】
図2は本発明の第2実施形態を示すものである。上記第1実施形態ではホッパー3において地山保持材1と水2とを混合してその混合物を圧送ポンプ4により圧送したが、本第2実施形態では圧送媒体としての水2をホッパー3に供給するのではなく圧送管路5内に直接的に噴出させることで圧送管路5内に水流を生じさせ、その水流によって地山保持材1を圧送するようにしている。すなわち、圧送管路5には所定間隔で注水リング8を装着してその注水リング8に給水管9から水2を加圧供給し、圧送管路5の周面に多数形成した噴出孔10を通して注水リング8から圧送管路5内に水2を噴出させることで、圧送管路5内に前方への水流を生じさせ、その水流によって地山保持材1を前方に押し出すようにして圧送するようにしている。これによれば、水流によって地山保持材1が順次前方に押し出されていくことになり、また水流により圧送管路5の内面に水膜が形成されて地山保持材1と管路内面との間の摩擦抵抗が確実に低減し、したがって圧送ポンプ4のみで圧送する場合に較べて充分に長距離圧送が可能である。
【0015】
なお、本第2実施形態においては、注水リング8の設置位置やその設置間隔は圧送距離や圧送流速を考慮して適宜設定すれば良いが、場合によっては注水リング8を圧送管路5の上流部に1箇所のみ設けることでも良い。また、注水リング8から圧送管路5への噴出水量や噴出流速も適宜設定すれば良いし、注水リング8からの水流を前方に向けて噴出させるようにすれば自ずと圧送方向の水流が生じるのでより効果的である。
【0016】
さらに、本第2実施形態における圧送ポンプ4を省略して注水リング8からの噴出水流のみで地山保持材1を圧送することも可能であるし、あるいは第1実施形態のようにホッパー3内にも水2を供給してホッパー3内において地山保持材1と水2とを予め混合するようにしても勿論良い。
【0017】
【発明の効果】
請求項1の発明は、ゲル状物質を圧送媒体としての水とともに圧送管路内を圧送するので、ゲル状物質それ自体を単独で圧送する場合に較べて長距離圧送が可能であり、そのための設備を大幅に簡略化でき、設備費および運転費の軽減を図ることができるものであり、たとえばシールド工法において用いる非水溶性ないし難水溶性のゲル状の地山保持材を圧送する際に適用して好適である。
【0018】
請求項2の発明は、圧送管路内へ圧送媒体としての水を噴出させることで水流を生じさせ、その水流によってゲル状物質を圧送するので、より効率的に長距離圧送が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態である圧送方法の概要を示す図である。
【図2】本発明の第2実施形態である圧送方法の概要を示す図である。
【符号の説明】
1 地山保持材(ゲル状物質)
2 水(圧送媒体)
3 ホッパー
4 圧送ポンプ
5 圧送管路
8 注水リング
10 噴出孔
Claims (2)
- ゲル状物質を圧送媒体としての水とともに圧送管路内を圧送することを特徴とするゲル状物質の圧送方法。
- 圧送管路内へ圧送媒体としての水を噴出させることで水流を生じさせ、その水流によってゲル状物質を圧送することを特徴とする請求項1記載のゲル状物質の圧送方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002236005A JP2004075251A (ja) | 2002-08-13 | 2002-08-13 | ゲル状物質の圧送方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002236005A JP2004075251A (ja) | 2002-08-13 | 2002-08-13 | ゲル状物質の圧送方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004075251A true JP2004075251A (ja) | 2004-03-11 |
Family
ID=32020326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002236005A Pending JP2004075251A (ja) | 2002-08-13 | 2002-08-13 | ゲル状物質の圧送方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004075251A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007314310A (ja) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Jfe Engineering Kk | し渣圧送方法および装置 |
JP2014202112A (ja) * | 2013-04-03 | 2014-10-27 | 株式会社創和コーポレーション | 汚染土輸送洗浄装置および汚染土輸送洗浄方法 |
-
2002
- 2002-08-13 JP JP2002236005A patent/JP2004075251A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007314310A (ja) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Jfe Engineering Kk | し渣圧送方法および装置 |
JP2014202112A (ja) * | 2013-04-03 | 2014-10-27 | 株式会社創和コーポレーション | 汚染土輸送洗浄装置および汚染土輸送洗浄方法 |
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