JP2017048578A - 推進工法で使用される排泥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排泥通路中の排泥バルブを絞り操作する必要があるときに、該排泥バルブを絞り操作ができない事態が発生しても、特別な危険回避操作をすることなく安全を確保できるようにすること。
【解決手段】元押し装置４により掘進機１を地中に推進させていくとともに、掘進機１の前端付近において切刃１１で掘削した掘削土を流動性のある泥土にし、その泥土を掘進機１内に設けた排泥バルブ２２を含む排泥通路２０を通して排泥タンク２５内に放出した後、排泥タンク２５に収容された泥土を地上に排出するようにした推進工法で使用される排泥装置であって、排泥バルブ２２の後部にスクリューフィーダ３を接続して、排泥バルブ２２から放出される泥土をスクリューフィーダ３の送出量に見合う量ずつ排泥タンク２５内に放出するようにしていることにより、該放出泥土量を被害が発生しない程度に押さえるようにしている。
【選択図】 図３

Description

本願発明は、地中管を地中に埋設するために、元押し装置により掘進機を地中に推進させていくとともに、掘進機で掘削した掘削土を流動性のある泥土にし、その泥土を掘進機内の排泥通路及び掘進機外の排泥ホースを通して地上まで排出するようにした推進工法に関し、さらに詳しくは、そのような推進工法で使用される排泥装置に関するものである。

元押し装置を用いて地中管を埋設する際の工法として、泥水式推進工法や泥土圧式推進工法や泥濃式推進工法があるが、これらの推進工法では、先導体となる掘進機の先端（切刃）に受ける圧力（土圧や地下水圧）に対抗するために、切刃の後面側にあるチャンバに流動性のある泥土を高圧状態で充満させながら掘進機を推進させるようにしている。

図１には、上記推進工法の１つである泥濃式推進工法を行うための泥濃式推進装置のシステム図を示しているが、この図１に示す従来の泥濃式推進装置の基本構成は、後述の本願実施例（図２及び図３）でも概ね採用しているので、その構成についてここで説明しておく。尚、図１の泥濃式推進装置では、埋設される地中管（ヒューム管）９として内径が８００mm以上の大中口径管が適用されるが、このように大中口径管用の掘進機１では、そのケーシング（外胴）１０内部に作業員が入って各種作業が行える空間を有している。

図１に示す泥濃式推進装置は、発進立坑Ａの側面から元押し装置４で掘進機１を地中に推進させていくが、この掘進機１は、ケーシング１０の先端部に切刃１１を設け、切刃１１とその後方の隔壁１２間に泥土Ｍを高圧状態で充満させるチャンバ１３を設け、ケーシング１０内にチャンバ１３に連続する排泥通路２０（排泥管２１と排泥バルブ２２と接続管２３と出口管２４とで構成されている）を設け、該排泥通路２０の出口２４ａ（出口管２４の後端）の下方に該出口２４ａから放出される泥土Ｍを収容する排泥タンク２５を設けて構成されている。尚、掘進機１全体を地中に進行させた後は、該掘進機１を後続のヒューム管９を介して元押し装置４で地中に押し込んでいく。

図１の泥濃式推進装置に関連する設備として、チャンバ１３に供給する作泥材を製作する作泥材プラントＢを有し、該作泥材プラントＢで製作した作泥材を送泥ポンプＣにより送泥管Ｄを通してチャンバ１３内に供給する設備と、排泥タンク２５内に貯留されている泥土Ｍを地上に排出するための吸引ポンプＥ及び排泥ホースＦを備えている。

上記排泥バルブ２２は、エアによる開閉式のもので、チャンバ１３内の圧力を検出する圧力検出器１４からの検出値に基いて、制御器１５に設けたバルブ操作装置でバルブ開閉度合いを調整し得るようになっている（チャンバ１３内の泥土圧力が高いとバルブを絞り、チャンバ１３内の泥土圧力が低いとバルブを開く制御を行う）。尚、排泥通路２０の入口側となる排泥管２１の内径は２５０mm程度あるが、排泥通路２０の実質的な通路面積は、排泥バルブ２２のバルブ開度によって決まるものである。

そして、図１に示す泥濃式推進装置では、掘進機１を地中に推進させていくと、チャンバ１３内の泥土Ｍの圧力が高く設定されるので、該チャンバ１３内の泥土Ｍが排泥バルブ２２のバルブ開度に対応した量ずつ一連の排泥通路２０（排泥管２１、排泥バルブ２２、接続管２３、出口管２４）を通ってその出口（出口管の後端）２４ａから排泥タンク２５内に放出されるとともに、該排泥タンク２５内に収容された泥土Ｍは吸引ポンプＥによる吸引により排泥ホースＦを通して地上に排出されるようになっている。

尚、排泥通路２０の出口２４ａから放出される泥土Ｍ中には、排泥ホースＦ内を通過できない大きさの礫（又は玉石）が混じっていることがあるので、排泥通路２０の出口２４ａから放出される礫混じりの泥土Ｍは排泥タンク２５内に落とし込む前に、排泥タンク２５の上部寄り位置に設けた篩２５ａで許容粒径（例えば粒径が７０mm）以上の礫を排除するようにしている。従って、排泥タンク２５としては、上方開放型のものを採用する必要があるとともに、篩２５ａ上に分級された礫Ｇが溜まると、該礫Ｇを作業員の手で人力台車に乗せ変える作業が必要がある。

そして、図１の泥濃式推進装置を使用して行う推進工法では、一般に、掘進機１のケーシング１０内に、礫分級作業員（排泥タンク２５部分）と各種操作作業員（制御器１５部分）の少なくとも２名が入って作業を行っている。

ところで、図１の泥濃式推進装置においては、掘進機１のチャンバ１３内の泥土Ｍの圧力が高くなると、排泥バルブ２２のバルブ開度を絞る操作を行うが、何らかの不具合（故障）で排泥バルブ２２のバルブ絞り調整ができなくなったり（バルブ開度が大きいままとなる）、あるいはバルブ開度が大きい状態で掘進機前部付近の地下水圧が急激に上昇したことにバルブ絞り操作が間に合わなかったりしたときなどには、チャンバ１３内の高圧泥土Ｍが排泥通路２０を通ってその出口２４ａから急激に大量放出されることになる。そして、その排泥通路出口２４ａからの放出泥土量が排泥タンク２５内の吸引泥土量を超えると、該放出泥土量の余剰分が排泥タンク２５から溢れ出ることとなり、その溢出泥土で周囲を汚したり漏電の原因になるという問題が発生する。

又、上記のように排泥通路出口２４ａからの放出泥土量が排泥タンク２５から急激に且つ短時間で大量に溢出すると、その近辺には礫分級作業員や操作作業員が居るので、人身事故が起きるおそれもある（近年において、実際に排泥通路出口２４ａからの放出泥土で作業員が生き埋めになった例がある）。

そこで、本願発明は、排泥通路中の排泥バルブを絞り操作する必要があるときに、故障等により排泥バルブの絞り操作ができない事態や、該排泥バルブのバルブ絞り操作が間に合わない事態が発生しても、特別な危険回避操作をすることなく排泥タンクに放出される泥土が増量しないようにした、推進工法で使用される排泥装置を提供することを目的としている。

本願発明は、上記課題を解決するための手段として次の構成を有している。尚、本願発明は、図２及び図３に例示するように、元押し装置４により掘進機１を地中に推進させていくとともに、掘進機１の前端付近において切刃１１で掘削した掘削土を流動性のある泥土にし、その泥土を掘進機１内に設けた排泥バルブ２２を含む排泥通路２０を通して排泥タンク２５内に放出した後、該排泥タンク２５に収容された泥土を吸引ポンプＥにより排泥ホースＦを通して地上に排出するようにした推進工法で使用される排泥装置を対象にしている。

そして、本願発明の排泥装置は、上記排泥バルブ２２の後部にスクリューフィーダ３を接続して、排泥バルブ２２から放出される泥土をスクリューフィーダ３の送出量に見合う量ずつ上記排泥タンク２５内に放出するようにしていることを特徴としている。

本願の排泥装置で使用されるスクリューフィーダ３は、筒体３１の内周面にスクリュー３２の羽根外周がほぼ摺接状態で近接しているので、該スクリューフィーダ３による泥土送出量はスクリュー３２の回転量に比例するとともに、排泥バルブ２２側からの高圧泥土に対して抵抗を発生させる機能を有する。

従って、本願の排泥装置では、排泥通路の上流側にある排泥バルブ２２のバルブ開度が故障等により異常に大きくなっていても（通常は排泥バルブ２２からの泥土放出量が多くなる）、スクリューフィーダ３の抵抗による泥土送出量が制限されるので、該スクリューフィーダ３の放出口３４から放出される泥土量は常に安全な（排泥タンク２５から溢出しない）許容量以下となる。

本願発明の推進工法で使用される排泥装置は、上記のように排泥通路２０中の排泥バルブ２２の後部にスクリューフィーダ３を接続しているので、もし排泥バルブ２２による泥土流量の調整ができない事態が発生しても、スクリューフィーダ３により排泥タンク２５への泥土送出量が安全な許容範囲内に制限されるので、排泥通路２０の出口（スクリューフィーダ３の放出口３４から放出される泥土が排泥タンク２５から溢出するというトラブルを未然に解消できるという効果がある。

従来の泥濃式推進装置のシステム図である。 本願実施例の排泥装置を備えた泥濃式推進装置のシステム図である。 図２の一部拡大図である。

以下、図２〜図３を参照して本願実施例を説明すると、図２には本願実施例の排泥装置を装備した泥濃式推進装置の全体システム図を示し、図３には図２の一部拡大図を示している。

図２に示す本願実施例の泥濃式推進装置において、排泥通路２０の一部を構成する排泥バルブ２２の後部にスクリューフィーダ３を接続したこと以外は、図１に示す従来の泥濃式推進装置の構成と同じであるので、本願実施例（図２）における図１と共通部分の構成の説明は、上記した図１の説明を援用する。尚、図２の本願実施例と図１の従来例とに共通の符号を付しているものは、相互に同じものである。

図２に示す本願実施例の泥濃式推進装置でも、埋設される地中管（ヒューム管）９として内径が８００mm以上の大中口径管が適用されるが、このように大中口径管用の掘進機１では、そのケーシング（外胴）１０内部に作業員が入って各種作業が行える空間を有している。

図２に示す泥濃式推進装置は、元押し装置４により掘進機１を地中に推進させていくが、そのとき切刃１１で掘削した掘削土をチャンバ１３内で作泥材と混合して流動性のある高圧の泥土Ｍとする。そして、本願実施例の排泥装置は、チャンバ１３内の高圧泥土Ｍを一連の排泥通路２０を通してその出口（図２の場合はスクリューフィーダ３の放出口３４）から排泥タンク２５内に放出するとともに、該排泥タンク２５内に収容された泥土Ｍを吸引ポンプＥによる吸引により排泥ホースＦを通して地上に排出するように構成されている。

本願実施例の排泥装置における排泥通路２０は、図２及び図３に示すように、チャンバ１３に連通する排泥管２１と、該排泥管２１に後続する排泥バルブ２２と、該排泥バルブ２２に後続する接続管２３と、該接続管２３に後続するスクリューフィーダ３とで構成されている。

排泥管２１は、口径が２５０mm程度のものであって、かなり大きな礫（又は玉石）も通過するようになっている。

排泥バルブ２２は、エアによる開閉式のもので、チャンバ１３内の圧力を検出する圧力検出器１４からの検出値に基いて、制御器１５に設けたバルブ操作装置でバルブ開閉度合いを調整し得るようになっている。

接続管２３は、排泥バルブ２２を通って送出された泥土Ｍをスクリューフィーダ３側に中継するものである。

スクリューフィーダ３は、横向きの筒体３１内にスクリュー３２を挿入し、該スクリュー３２をモータ３３で回転させるようにしたものである。筒体３１の先端部には下向きに開口する放出口３４が設けられている。

筒体３１の内周面とスクリュー３２の羽根の外周面とは、ほぼ摺接状態まで近接していて、スクリュー３２の回転量に見合う泥土量が移送されるようになっている。つまり、排泥バルブ２２側からの送出圧力が高くなっても、スクリュー３２の回転量に見合う送出量を超えて泥土Ｍが移送されることはない。

このスクリューフィーダ３による泥土送出量は、吸引ポンプＥによる排泥タンク２５内の泥土吸出能力を超えないように設定される。

この実施例で使用されているスクリューフィーダ３には、筒体３１の先端部にある放出口３４を開閉するためのゲート装置３５が設けられている。このゲート装置３５は、筒体３１の外周面に対して筒体軸線方向にスライドし得る筒状のゲート材３６を設け、該ゲート材３６を油圧シリンダ３７，３７で押し引き操作することにより、放出口３４を開閉し得るようにしたものを採用している。

このゲート装置３５は、通常運転時はゲート材３６を開状態にしておくことが多いが、流動性の高い泥土Ｍの場合はゲート材３６の開口率（開き量）を小さくすることで排泥抵抗を高めることができる。又、ゲート材３６の「開」「閉」は、所定時間ごとに自動で切換わるように設定してもよい。

尚、掘進機１による掘進停止時には、図３に鎖線図示（符号３６′）するようにゲート材３６を閉じておけば（排泥バルブ２２が開状態であっても）、泥土が流動性の高いもの（水に近いもの）であってもスクリューフィーダ３の放出口３４から泥土（水）が漏れ出すことがない。

図２及び図３に示す泥濃式推進装置では、掘進機１を地中に推進させるときは、スクリューフィーダ３を作動（スクリュー３２を回転）させた状態で行う。そして、掘進機１の切刃１１で掘削した掘削土と作泥材プラントＢで製作された作泥材（送泥管Ｄで送られる）とをチャンバ１３内で混合して、該チャンバ１３内に高圧泥土Ｍを生成するが、排泥バルブ２２が開状態であると、該排泥バルブ２２の出口側（スクリューフィーダ３の前の接続管２３内）にバルブ開度に見合った圧力の泥土Ｍが送出される。

このとき、排泥バルブ２２のバルブ絞り調整ができなくなったり、あるいは高圧地下水に対するバルブ絞り操作が間に合わなかったりしたときなどには、排泥バルブ２２の出口側（接続管２３内）の泥土Ｍの圧力が異常に高くなることが起こり得るが、排泥バルブ２２の出口側にはスクリューフィーダ３が接続されていて、該スクリューフィーダ３のスクリュー３２の羽根が高圧泥土Ｍの抵抗となるので、スクリューフィーダ３内での泥土Ｍの流速が大幅に減衰するようになる。従って、スクリューフィーダ３内を通過してその放出口３４から放出される時間当たりの泥土量は、スクリュー３２の回転量に見合う許容範囲のものとなる（泥土Ｍが排泥タンク２５から溢れない）。

このように、本願実施例の排泥装置（スクリューフィーダ３）を採用すると、排泥バルブ２２の故障（バルブ絞り不能）又は地下水圧の急激な上昇等による危険要因が発生しても、それらの危険要因による被害（排泥タンク２５から泥土Ｍが溢出すること）を未然に解消できるという機能がある。

１は掘進機、３はスクリューフィーダ、４は元押し装置、１０はケーシング、１１は切刃、１３はチャンバ、２０は排泥通路、２１は排泥管、２２は排泥バルブ、２５は排泥タンク、３１は筒体、３２はスクリュー、３３はモータ、３４は放出口、３５はゲート装置、Ｍは泥土である。

Claims (1)

1. 元押し装置（４）により掘進機（１）を地中に推進させていくとともに、掘進機（１）の前端付近において切刃（１１）で掘削した掘削土を流動性のある泥土にし、その泥土を掘進機（１）内に設けた排泥バルブ（２２）を含む排泥通路（２０）を通して排泥タンク（２５）内に放出した後、該排泥タンク（２５）に収容された泥土を吸引ポンプ（Ｅ）により排泥ホース（Ｆ）を通して地上に排出するようにした推進工法で使用される排泥装置であって、
   上記排泥バルブ（２２）の後部にスクリューフィーダ（３）を接続して、上記排泥バルブ（２２）から放出される泥土を上記スクリューフィーダ（３）の送出量に見合う量ずつ上記排泥タンク（２５）内に放出するようにしている、
   ことを特徴とする推進工法で使用される排泥装置。

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