JP2021067034A - Water flow slurry transfer system and water flow slurry transfer method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば泥土圧シールド掘削工法若しくは泥水シールド掘削工法で掘削した土砂等の掘削物を移送する技術に関する。 The present invention relates to, for example, a technique for transferring excavated materials such as earth and sand excavated by a muddy soil pressure shield excavation method or a muddy water shield excavation method.
掘削物を移送する技術として、例えば泥土圧シールド掘削工法で掘削した掘削土砂を地上まで移送するために、特許文献1に記載されるように、ベルトコンベアを用いて移送する方法や、特許文献2に記載されるように、複数の台車を用いて移送する方法(図11参照)のほか、複数のポンプを用いて掘削土砂を配管で圧送する方法が用いられている(図12参照)。
As a technique for transferring excavated material, for example, in order to transfer excavated soil excavated by the mud pressure shield excavation method to the ground, as described in
しかし、ベルトコンベアを用いて掘削土砂を移送する方法では、隣り合うベルトコンベア間で乗り継ぎを要するという問題があり、特に、泥土圧シールド掘削工法で掘削した掘削土砂を地上まで移送する上で、立坑の位置にて地上まで掘削土砂を移送することが困難である。
また、図11に示すような、ベルトコンベア410や複数の台車420を用いて泥土圧シールド掘削機200Aからの掘削土砂をトンネルT内で移送する方法では、各台車420に掘削土砂を積み込む作業や、各台車420から掘削土砂を荷下ろしする作業、各台車420を往復移動させる作業などに多くの人手を要するという問題がある。
However, the method of transferring excavated earth and sand using a belt conveyor has a problem that it is necessary to transfer between adjacent belt conveyors, and in particular, when transferring excavated earth and sand excavated by the mud pressure shield excavation method to the ground, it is a shaft. It is difficult to transfer the excavated soil to the ground at the position of.
Further, in the method of transferring the excavated soil from the mud pressure shield excavator 200A into the tunnel T by using the
一方、図12に示すように、例えば複数のピストンポンプ430を用いて掘削土砂を配管440で移送する圧送方法では、泥水シールド工法で用いられる遠心式スラリポンプと比較して、ピストンポンプの吐出圧力は高いものの、泥水シールド工法におけるスラリ液圧送時の管路抵抗と比較して、泥土圧シールド掘削工法では、掘削土砂の圧送時の管路抵抗が大きい。そのため、移送距離が長くなるほど、直結連動運転するピストンポンプ430の台数を増やす必要があり、ポンプの運転管理が難しくなるとともに、機器のメンテナンス費用も増加するという問題がある。
On the other hand, as shown in FIG. 12, for example, in the pumping method in which excavated earth and sand are transferred by the
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、掘削物の移送効率を向上させるとともにメンテナンス性に優れた水流スラリ移送システムおよびこれを用いた水流スラリ移送方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has focused on such a problem, and has described a water flow slurry transfer system that improves the transfer efficiency of excavated materials and is excellent in maintainability, and a water flow slurry transfer method using the same. The challenge is to provide.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る水流スラリ移送システムは、掘削物を水流中に注入しスラリにして移送する水流スラリ移送システムであって、往路水流管および復路水流管を有するとともに前記往路水流管から前記復路水流管に向かう水流を形成するように構成される循環管路と、前記往路水流管に高圧水を注入可能に設置される高圧ポンプと、前記掘削物を前記循環管路に注入可能に設置されるピストンポンプと、前記掘削物を前記復路水流管から回収可能に設置される回収ホッパと、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the water flow slurry transfer system according to one aspect of the present invention is a water flow slurry transfer system in which an excavated material is injected into a water stream and transferred as a slurry, and the outbound water flow pipe and the return water flow pipe are used. A circulation pipeline configured to form a water flow from the outward water flow pipe to the return water flow pipe, a high pressure pump installed so as to be able to inject high pressure water into the outward water flow pipe, and the excavated material. It is characterized by including a piston pump that is installed so as to be able to inject into the circulation pipeline, and a recovery hopper that is installed so that the excavated material can be recovered from the return channel water flow pipe.
本発明の一態様に係る水流スラリ移送システムによれば、高圧ポンプから圧送される高圧水により、往路水流管から復路水流管に向かう水流をつくり、その水流中にピストンポンプで掘削物を注入して掘削物を移送するという、水流を利用した移送システムを構築したので、極めてシンプルな構成によって掘削物の長距離移送が可能になる。よって、掘削物の移送効率を向上させるとともにメンテナンス性に優れている。 According to the water flow slurry transfer system according to one aspect of the present invention, the high-pressure water pumped from the high-pressure pump creates a water flow from the outward water flow pipe to the return water flow pipe, and the excavated material is injected into the water flow by the piston pump. Since we have constructed a transfer system that uses water flow to transfer the excavated material, it is possible to transfer the excavated material over a long distance with an extremely simple configuration. Therefore, the transfer efficiency of the excavated material is improved and the maintainability is excellent.
ここで、本発明の一態様に係る水流スラリ移送システムにおいて、前記掘削物は、トンネル掘削機を用いたシールド掘削工法で掘削された掘削土砂であり、前記高圧ポンプは、前記往路水流管に高圧水を注入可能に地上に設置され、前記ピストンポンプは、前記掘削土砂を前記循環管路に注入可能に前記トンネル掘削機の近傍に設置され、前記循環管路は、前記往路水流管が、地上から前記トンネル掘削機の近傍まで延設されるとともに、前記復路水流管が、前記トンネル掘削機の近傍から地上の前記回収ホッパに前記掘削物を回収可能に延設され、前記地上から前記トンネル掘削機側に向かう水流を再び前記地上まで戻す水流を形成するように構成されていることは好ましい。 Here, in the water flow slurry transfer system according to one aspect of the present invention, the excavated material is excavated earth and sand excavated by a shield excavation method using a tunnel excavator, and the high pressure pump has a high pressure on the outbound water flow pipe. The piston pump is installed on the ground so that water can be injected, and the piston pump is installed in the vicinity of the tunnel excavator so that the excavated earth and sand can be injected into the circulation pipeline. The return water flow pipe is extended from the vicinity of the tunnel excavator to the recovery hopper on the ground so that the excavated material can be recovered from the vicinity of the tunnel excavator, and the tunnel excavation is carried out from the ground. It is preferable that it is configured to form a water flow that returns the water flow toward the machine side to the ground again.
このような構成であれば、地上に設置した高圧ポンプから圧送される高圧水により地上とトンネル掘削機近傍との間に往路水流管から復路水流管に向かう水流をつくり、トンネル掘削機近傍に配置したピストンポンプで掘削土砂を水流中に注入して掘削土砂を移送する、水流を利用した移送システムを構築できる。
そのため、極めてシンプルな構成によって、トンネル掘削機近傍から地上までの掘削土砂の長距離移送が可能になる。そして、地上とトンネル掘削機近傍との間の水流をつくるための高圧ポンプは地上に設置されるため、そのメンテナンスが容易であり、さらに、この高圧ポンプは清水運転なので、例えば泥水シールド工法で用いられるスラリポンプのように、スラリ液による接液部品の摩耗の問題がないため、メンテナンス費用も大幅に削減できる。
With such a configuration, high-pressure water pumped from a high-pressure pump installed on the ground creates a water flow from the outbound water flow pipe to the inbound water flow pipe between the ground and the vicinity of the tunnel excavator, and is placed near the tunnel excavator. It is possible to construct a transfer system using the water flow by injecting the excavated earth and sand into the water stream and transferring the excavated earth and sand with the piston pump.
Therefore, the extremely simple configuration enables long-distance transfer of excavated soil from the vicinity of the tunnel excavator to the ground. Since the high-pressure pump for creating a water flow between the ground and the vicinity of the tunnel excavator is installed on the ground, its maintenance is easy, and since this high-pressure pump operates in fresh water, it is used, for example, in the muddy water shield method. Since there is no problem of wear of the wetted parts due to the slurry liquid as in the case of the slurry pump, the maintenance cost can be significantly reduced.
さらに、循環管路の水流中に掘削土砂を注入するために、トンネル掘削機近傍に配置したピストンポンプは、摺動部品の定期的な交換は必要なものの、メンテナンスを必要とするポンプとしては、掘削土砂を水流中に注入するピストンポンプ一台で済む。
そのため、運転管理の簡便化が図れるうえ、シンプルな構成によって掘削土砂を水流中に注入可能である。よって、多段遠心ポンプで掘削土砂のスラリを圧送する場合と比較して、部品の交換作業をするメンテナンス頻度が少なく稼働効率を向上させることができる。
Furthermore, the piston pump placed near the tunnel excavator in order to inject excavated earth and sand into the water flow of the circulation pipeline requires regular replacement of sliding parts, but as a pump that requires maintenance, Only one piston pump is required to inject excavated earth and sand into the water stream.
Therefore, the operation management can be simplified and the excavated earth and sand can be injected into the water stream with a simple structure. Therefore, as compared with the case where the slurry of excavated soil is pumped by the multi-stage centrifugal pump, the maintenance frequency for exchanging parts is less and the operation efficiency can be improved.
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る水流スラリ移送方法は、本発明の一態様に係る水流スラリ移送システムを用いてシールド工法で掘削した土砂を移送する方法であって、前記ピストンポンプにより前記循環管路に掘削土砂を注入し、その掘削土砂を前記循環管路の水流に乗せて地上まで移送することを特徴とする。
本発明の一態様に係る水流スラリ移送方法によれば、本発明の一態様に係る水流スラリ移送システムを用いて、シールド工法で掘削した掘削土砂を循環管路の水流に乗せて地上まで移送するので、掘削土砂の移送効率を向上させることができるとともにメンテナンス性に優れている。
Further, in order to solve the above problems, the water flow slurry transfer method according to one aspect of the present invention is a method for transferring earth and sand excavated by the shield method using the water flow slurry transfer system according to one aspect of the present invention. The piston pump is used to inject excavated earth and sand into the circulation pipeline, and the excavated earth and sand is carried on the water flow of the circulation pipeline and transferred to the ground.
According to the water flow slurry transfer method according to one aspect of the present invention, the excavated earth and sand excavated by the shield method is carried on the water flow of the circulation pipeline and transferred to the ground by using the water flow slurry transfer system according to one aspect of the present invention. Therefore, the transfer efficiency of excavated earth and sand can be improved and the maintainability is excellent.
上述のように、本発明によれば、掘削物の移送効率を向上させるとともにメンテナンス性に優れている。 As described above, according to the present invention, the transfer efficiency of the excavated material is improved and the maintainability is excellent.
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The drawings are schematic. Therefore, it should be noted that the relationship, ratio, etc. between the thickness and the plane dimension are different from the actual ones, and there are parts where the relationship and ratio of the dimensions are different between the drawings.
In addition, the embodiments shown below exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention describes the material, shape, structure, and arrangement of constituent parts. Etc. are not specified in the following embodiments.
まず、第一実施形態の水流スラリ移送システムについて説明する。
本実施形態は、図1に示すように、泥土圧シールド掘削機(トンネル掘削機)200Aを用いてトンネルTを掘削する泥土圧シールド掘削工法に、本発明に係る水流スラリ移送システム300Aを適用した例である。
同図に示すように、本実施形態の水流スラリ移送システム300Aは、一台のピストンポンプ1と、往路水流管311および復路水流管312を有する循環管路310と、地上Gに設置された高圧ポンプ320と、地上Gに設置された回収ホッパ330と、を備える。
First, the water flow slurry transfer system of the first embodiment will be described.
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the water flow
As shown in the figure, the water flow
高圧ポンプ320は、清水タンク340に貯留された清水を、往路水流管311に高圧水として注入可能に設置されている。回収ホッパ330は、掘削物(この例では、泥土圧シールド掘削機200Aを用いた泥土圧シールド掘削工法で掘削された掘削土砂)を復路水流管312から回収可能に設置される。
循環管路310は、往路水流管311から復路水流管312に向かう循環水流を形成するように、地上Gから立坑Vを通して地下のトンネルTの延在方向に沿って配管される。ピストンポンプ1は、循環管路310に掘削物を注入可能に泥土圧シールド掘削機200Aの近傍に設置される。
The high-
The
なお、往路水流管311および復路水流管312の範囲は適宜設定できるが、本実施形態では、泥土圧シールド掘削機200A近傍の、U字状折り返し部分よりも上流側が往路水流管311であり、U字状折り返し部分よりも下流側が復路水流管312である。そして、この例では、ピストンポンプ1は、復路水流管312に掘削物を注入可能に泥土圧シールド掘削機200Aの近傍に設置されている。
また、地上Gには、泥土圧シールド掘削機200Aに作泥材を供給するために、作泥土材タンク240および作泥土材圧送ポンプ250が設けられ、作泥土材圧送管260が、地上Gから立坑Vを通して地下の泥土圧シールド掘削機200Aまで配管されている。
The range of the outbound
Further, the above-ground G is provided with a mud-making
図2に示すように、泥土圧シールド掘削機200Aは、筒状をなす掘削機本体210のバルクヘッド212に、多数のカッタビットが前面に取着されたカッタヘッド213がカッタドラム215を介して回転自在に装着される。カッタヘッド213の中心部にはフィッシュテールカッタ219が取着される。
カッタドラム215のギア部216には駆動モータが内蔵され、駆動モータを稼働してカッタヘッド213が回転駆動される。また、バルクヘッド212の中央部にはロータリジョイント224が組み付けられ、ロータリジョイント224を介して作泥材の注入が、上記作泥土材圧送管260から行われるようになっている。
As shown in FIG. 2, in the mud pressure shield excavator 200A, the
A drive motor is built in the
掘削機本体210の内周部には、覆工部材としてトンネルの内周面に構築された(組み立てられた)既設のセグメントSに対して伸縮する推進ジャッキ229が円周方向へ所定間隔離間して複数配設される。
掘削機本体210のスキンプレート230は既設のセグメントSの外周に嵌合している。また、掘削機本体210の後部には、セグメントSを組み立てるための不図示のエレクタと台とが組み付けられ、台上に、組み立てたセグメントSの真円保持を行うアジャスタが装備される。
At the inner peripheral portion of the excavator
The
掘削機本体210の内部には、スクリューコンベヤ225が後上がりに傾斜して配置され、スクリューコンベヤ225により、カッタヘッド213で掘削された土砂をトンネルの後方に向けて排出可能になっている。スクリューコンベヤ225は、円筒管225aの内部に、後部の駆動モータ225bによって回転可能に、螺旋状のスクリュー翼225cが同軸に装着されている。
Inside the excavator
スクリューコンベヤ225の前端部(取出口)が、バルクヘッド212の下部を貫通して、カッタヘッド213とバルクヘッド212とで画成されたチャンバ室226に連通している。スクリューコンベヤ225の後下部に設けた排出口225dが、トンネルT内の長手方向に配設された、水流スラリ移送システム300Aを構成するピストンポンプ1のホッパ9上部に対向配置されている。
The front end portion (outlet) of the
第一実施形態のピストンポンプ1は、図3に拡大図示するように、上部に開口するホッパ9を備え、ホッパ9内部には、略S字状に屈曲形成された揺動管2が、揺動可能に収容されている。ホッパ9内の揺動管2は、その基端部2bがホッパ9の前壁1fの下部の位置に回動可能に支持されている。
揺動管2の基端部2bには、図2に示す復路水流管312への吐出配管6に接続される、カップリング5が設けられている。カップリング5には、図2に示す吐出配管6が接続され、揺動管2の基端部2bが吐出配管6に連通するように配置される。
As shown in the enlarged view of FIG. 3, the
The
揺動管2の中間部2mの上部には、軸線が水平な揺動管軸10の一端が固定されている。揺動管軸10の一端は、ホッパ9の背壁1bに回動可能に支持されている。揺動管軸10の他端は、ホッパ9の背壁1bの外側に延出され、切換レバー11が固着されている。揺動管軸10の回転中心CL1と、揺動管2の基端部2bの回転中心CL2とは、水平な一の揺動軸線CL上にある。
ホッパ9の背壁1bの下部には、一対の吸込吐出口1L、1Rを左右に有するメガネ板8が設けられている。メガネ板8は、揺動管2の先端部2tが摺接する部分に配置されている。メガネ板8は、ホッパ9の背面側から交換可能に装着される。
One end of the
At the lower part of the
揺動管2の先端部2tは、メガネ板8に圧接された状態で摺動する。そのため、揺動管2の先端部2tには、交換可能なウェアプレート(wear plate)12が取付けられている。本実施形態では、メガネ板8およびウェアプレート12には、耐摩耗材が使用されている。
ホッパ9の背部には、メガネ板8の一対の吸込吐出口1L、1Rに対向する位置に、それぞれ一端が開口した一対のポンプシリンダ4L、4Rが、互いの軸線を揺動軸線CLと平行にして取付けられている。
The
On the back of the
一対のポンプシリンダ4L、4Rは、各ポンプシリンダ4L、4R内に搬送ピストン7をそれぞれ有する。各搬送ピストン7は、図2に示す一対の駆動シリンダ15L、15Rによって、油圧駆動で交互に往復動されるようになっている。各ポンプシリンダ4L、4Rは、対応する吸込吐出口1L、1Rが揺動管2との非連通時にはホッパ9内の掘削物を吸引し、揺動管2との連通時にはその吸引した掘削物を復路水流管312に向けて吐出するように駆動される。
The pair of
図4に示すように、上記切換レバー11とホッパ9との間には、一対の切換シリンダ3L、3Rがアクチュエータとして取付けられている。一対の切換シリンダ3L、3Rは、切換シリンダ3L、3Rの一方が伸長するとき、他方が縮小するようになっている。
一対の切換シリンダ3L、3Rの伸縮に対応して、揺動管軸10が揺動軸線CLまわりに所定タイミングで回動し、揺動管2が所定の回動範囲にて左右に揺動される。これにより、図3に示す、揺動管2の先端部2tが、左右の吸込吐出口1L、1Rのいずれかに臨む位置に交互に移動するようになっている。
As shown in FIG. 4, a pair of switching
Corresponding to the expansion and contraction of the pair of switching
ここで、本実施形態のピストンポンプ1は逆流防止機構を備える。
本実施形態のピストンポンプ1では、図3に示すように、揺動管2の先端部2tに、ウェアプレート12の中央の開口部13と同軸となる位置に、円筒状のウェアリング(wear ring)20が装着されている。
そして、本実施形態の逆流防止機構は、図5(b)に示すように、メガネ板8の左右の吸込吐出口1L、1Rの間隔が、ウェアプレート12と一体で回動するウェアリング20の開口部20mの幅以上とされている。
Here, the
In the
Then, as shown in FIG. 5B, the backflow prevention mechanism of the present embodiment is a
ウェアプレート12は、ウェアプレート12の開口部13(図3参照)の左右両端にシール部14L、14Rを有する。左右のシール部14L、14Rは、メガネ板8との対向面と自身とが摺接しつつ回動されるように設けられている。
本実施形態のシール部14L、14Rは、揺動管2の回動方向において、メガネ板8に形成された一対の吸込吐出口1L、1Rの開口幅以上の広さにそれぞれ設けられる。なお、本実施形態において、一対の吸込吐出口1L、1Rの開口形状は円形であり、相互の開口径は同一である。
本実施形態のウェアリング20は、図3に示すように、揺動管2の先端部2tの内周面に、内周面の端面に対してOリング30を介装してインロー篏合されている。これにより、揺動管2のウェアリング20は、先端部2tの内周面とは揺動軸線CLの方向にスライド可能になっている。
The
The
As shown in FIG. 3, the
また、ウェアリング20の後端面が、メガネ板8の対向面と摺接するように装着される。ウェアリング20の内径の開口形状は円形であり、その開口径は、一対の吸込吐出口1L、1Rの開口径と同一である。本実施形態のウェアリング20は、カップリング5側からの水流による内圧を利用したメカニカルシール機能を奏する。
つまり、このウェアリング20は、非連通位置でカップリング5側からの水流により揺動管2の内圧が上昇すると、Oリング30の介装端面が受圧面となって、ウェアリング20が軸方向背面側に向けて押圧される。これにより、ウェアリング20の後端面がメガネ板8の対向面に向けて押圧されるシール構造になっており、揺動管2の内圧が上がるほどシール力が強くなるように構成されている。
Further, the rear end surface of the
That is, in this
そして、本実施形態のウェアプレート12は、揺動管2の先端部2tの外周面に、当該先端部2tの外周面およびウェアリング20の外周面に対して、揺動軸線CLの方向にスライド可能にインロー篏合され、さらに、メガネ板8の対向面とは摺接するように装着される。
このように、本実施形態のピストンポンプ1では、ウェアリング20およびウェアプレート12の揺動管2の先端部2tとの嵌合部が、それぞれインロー関係になっており、組み立てる際は、揺動行程の中間位置(図5(b)の位置)で、搬送ピストン7側から各部品を図1に示されている順に軸方向に嵌め込むことで組み立てられる。
Then, the
As described above, in the
なお、本実施形態のピストンポンプ1では、ウェアプレート12は、図3および図4に示すように、揺動管2の揺動範囲の全体に亘って、ウェアプレート12の外周側が、軌道盤60sとセットプレート40とに装着された複数の転動体61、62で揺動軸線CLの前後から支承されるように構成されるとともに、ウェアプレート12の内周側が、軌道盤60uとセットプレート40とに装着された複数の転動体63、64で揺動軸線CLの前後から支承されるように構成されている。
これにより、ウェアプレート12が揺動管2と共に揺動したときに、メガネ板8の左右の吸込吐出口1L、1Rに合致する位置においても、ウェアプレート12両側のシール部14L、14Rが、上下に配置された、複数の転動体61,62および複数の転動体63,64を介して支承されるようになっている。
In the
As a result, when the
次に、第一実施形態の水流スラリ移送システム300Aの動作および作用効果について説明する。
泥土圧シールド掘削機200AによるトンネルTの掘削にあたっては、先ず、全ての推進ジャッキ229が縮んだ初期位置で、駆動モータを稼働させてカッタヘッド213を回転させる。次に、初期位置から推進ジャッキ229を伸ばし、既設のセグメントSで推進反力受けて掘削機本体210のスキンプレート230を推進させる。
Next, the operation and the effect of the water flow
When excavating the tunnel T by the mud pressure shield excavator 200A, first, the drive motor is operated to rotate the
この推進により、カッタヘッド213に装着された多数のカッタビットが前方の地盤を掘削する。掘削された土砂はチャンバ室226からスクリューコンベヤ225を介して水流スラリ移送システム300Aの回収ホッパ330に移送されて外部に排出される。
次に、カッタヘッド213の旋回を止めた状態で、推進ジャッキ229を部分的に順次縮めて、不図示のエレクタ及びセグメントアジャスタによりセグメントSを組み立てると共にその真円保持を行う。以降、前述した工程を繰り返して、所定長さのトンネルTを掘削・形成していく。
Due to this propulsion, a large number of cutter bits mounted on the
Next, with the
ここで、第一実施形態の水流スラリ移送システム300Aは、高圧ポンプ320から循環管路310に圧送される高圧水により循環水流をつくり、ピストンポンプ1で掘削土砂を復路水流管312から循環水流中に注入し掘削土砂をスラリとして地上まで移送する、循環水流を利用した移送システムを構築したので、極めてシンプルな構成によって掘削土砂の長距離移送が可能になる。よって、掘削土砂の移送効率を向上させるとともにメンテナンス性に優れている。
Here, in the water flow
特に、第一実施形態のピストンポンプ1では、ホッパ9内の掘削土砂を圧送する際は、揺動用の切換シリンダ3L、3Rの駆動により、揺動管2を左右方向に揺動させるとともに、2本のポンプシリンダ4L、4R内の搬送ピストン7を駆動して交互に前進後退させる。
これにより、ホッパ9内の掘削土砂が、一方の吸込吐出口1Lまたは1Rから対応するポンプシリンダ4Lまたは4R内に吸入される。このとき、他方の吸込吐出口1Rまたは1Lは、対応するポンプシリンダ4Rまたは4Lが揺動管2と連通し、内部に吸入されていた掘削土砂が、対応するポンプシリンダ4Rまたは4Lの搬送ピストン7の前進により圧送されて揺動管2から吐出配管6へと吐出される。
In particular, in the
As a result, the excavated earth and sand in the
吐出配管6との連通位置では、搬送ピストン7側から掘削土砂を押し出すときには、揺動管2内で逆向きに作用するカップリング5側からの水流圧(例えば8MPa)よりも大きな力で押し出すことができる。
よって、本実施形態のピストンポンプ1によれば、2本のポンプシリンダ4L、4R内の搬送ピストン7の前後進の動作に合わせて、切換シリンダ3L、3Rを所定のタイミグで駆動することにより揺動管2を左右に揺動させ、ホッパ9内の掘削土砂を、揺動管2から吐出配管6を通して復路水流管312中に連続的に吐出できる。
At the communication position with the
Therefore, according to the
ここで、例えば多段遠心ポンプで掘削土砂のスラリを圧送する場合、圧送可能なスラリ濃度は、15vol%以下であり、より安全をみると10vol%以下に制限されるところ、本実施形態の水流スラリ移送システム300Aであれば、ピストンポンプ1を用いて圧送可能なスラリ濃度は、15vol%以上の高濃度スラリであっても移送可能であり、稼働効率を向上させる上で優れている。
Here, for example, when the slurry of excavated soil is pumped by a multi-stage centrifugal pump, the concentration of the slurry that can be pumped is 15 vol% or less, and for safety, it is limited to 10 vol% or less. With the
さらに、本実施形態によれば、循環管路310の循環水流中に掘削土砂を注入するために、泥土圧シールド掘削機200Aの近傍に配置したピストンポンプ1は、摺動部品の定期的な交換は必要なものの、メンテナンスを必要とするポンプが掘削土砂を循環水流中に注入するピストンポンプ1の一台で済む。
そのため、運転管理の簡便化が図れるうえ、シンプルな構成によって掘削土砂を循環水流中に注入可能である。そのため、多段遠心ポンプで掘削土砂のスラリを圧送する場合と比較して、部品の交換作業をするメンテナンス頻度が少なく稼働効率を向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, in order to inject excavated earth and sand into the circulating water flow of the
Therefore, it is possible to simplify the operation management and to inject the excavated earth and sand into the circulating water flow with a simple structure. Therefore, as compared with the case where the slurry of excavated soil is pumped by the multi-stage centrifugal pump, the maintenance frequency for exchanging parts is less and the operation efficiency can be improved.
そして、第一実施形態のピストンポンプ1によれば、ウェアプレート12を用いた逆流防止機構を備えるので、揺動管2を揺動させてその先端部2tを一方の吸込吐出口1Lから他方の吸込吐出口1Rへ(ウェアプレート12を図5(a)の位置から図5(c)の位置へ)、または、他方の吸込吐出口1Rから一方の吸込吐出口1Lへ(ウェアプレート12を図5(c)の位置から図5(a)の位置へ)、切換える過程で、図5(b)に示す途中の位置に達しても、左右の吸込吐出口1L、1R相互が連通する状態が生じることがなく循環管路310からの逆流を確実に防止できる。
Then, according to the
さらに、第一実施形態のピストンポンプ1によれば、ウェアプレート12とウェアリング20とを分離構造としたので、ウェアプレート12の回動動作を円滑にするとともに、圧送圧力が高くなるほど、メカニカルシール機能を有するウェアリング20が、メガネ板8により強く密着して、シール力を一層高めることができる。
Further, according to the
つまり、第一実施形態のピストンポンプ1によれば、揺動管2の先端部2tの内周面に設けられたウェアリング20が、メカニカルシールとして機能し、圧送圧力が高くなるほど、メガネ板8との対向面にウェアリング20が強く密着してシール力を高めることができるとともに、別箇に設けられたウェアプレート12によって逆流防止機能を奏しつつ、メガネ板の左右の吸込吐出口1L、1Rとの連通位置に揺動管2を確実に切替えることができる。
そのため、例えばウェアプレート12とウェアリング20とを一体構造とした場合に比べて、高圧圧送時であっても、シール力を高めるとともに逆流防止機能を奏し且つ揺動管2を揺動させる力をより小さくして、揺動管2を左右のメガネ板の吸込吐出口1L、1Rとの連通位置に確実に切替る構成として極めて優れているといえる。
That is, according to the
Therefore, as compared with the case where the
以上説明したように、本実施形態の水流スラリ移送システム300Aおよびこれを用いた水流スラリ移送方法によれば、泥土圧シールド掘削機200Aによる掘削土砂の移送効率を向上させるとともに移送システムのメンテナンス性に優れている。
なお、本発明に係る水流スラリ移送システムおよびこれを用いた水流スラリ移送方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
例えば、上記第一実施形態では、逆流防止機能を有するピストンポンプ1を用いた例を示したが、これに限定されず、例えば、以下の第二実施形態のように、逆流防止機能を有しないピストンポンプによって水流スラリ移送システムを構築してもよい。
As described above, according to the water flow
The water flow slurry transfer system according to the present invention and the water flow slurry transfer method using the same are not limited to the above embodiments, and of course, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Is.
For example, in the first embodiment, an example using the
以下、第二実施形態の水流スラリ移送システムについて説明する。
図6に示すように、第二実施形態の水流スラリ移送システム300Bでは、ピストンポンプ100が逆流防止機能を有しておらず、逆流防止機能を担保するために、これに替えて、逆止弁機構140を備える点が、上記第一実施形態の水流スラリ移送システムと相違する。
なお、ピストンポンプ100と逆止弁機構140以外の構成は上記第一実施形態と共通なので、以下、相違点について説明し、上記第一実施形態と同様または対応する構成には同一符号を付すとともにその説明は適宜省略する。
Hereinafter, the water flow slurry transfer system of the second embodiment will be described.
As shown in FIG. 6, in the water flow
Since the configurations other than the
第二実施形態のピストンポンプ100は、図7に示すように、左右一対の吸込吐出口101L、101Rを有するメガネ板108を、輸送対象物が収容されるホッパ901の背壁101bに設けている。各吸込吐出口101L、101Rの背部には、左右の一対のポンプシリンダ104L、104Rが併設されている。
ホッパ901内には、先端部を左右の吸込吐出口101L、101Rに臨む連通位置に交互に切換え移動可能な揺動管102が設けられている。揺動管102は、切換レバー111の揺動駆動により、揺動管軸110の揺動軸線CLまわりに揺動可能になっている。
As shown in FIG. 7, in the
Inside the hopper 901, a
第二実施形態のピストンポンプ100は、ポンプ自体には逆流防止機能を有しておらず、吐出と吸込みの切り替えに揺動管102を用いる構造上、図8に模式図を示すように、吐出と吸込みの切り替え時に、同図左側の吐出吸入口101Lから右側の吐出吸入口101Rに揺動管102の連通口102tの位置を切り替える途中で、図8(b)に示すように、吐出側と吸込み側とが連通する瞬間が発生する。
The
これに対し、第二実施形態の水流スラリ移送システム300Bでは、図7に示すように、復路水流管312に掘削土砂を注入する吐出配管106の開口部に対向するように、逆止弁機構140が配設されている。逆止弁機構140は、油圧シリンダ141と、油圧シリンダ141の駆動により進退するポペット弁142とを有する。ポペット弁142の先端には、円盤状のバルブディスク142dが設けられ、吐出配管106の開口部の周囲には、バルブディスク142dの周囲に対向する位置に、円環状のバルブリング143が嵌め込まれている。
On the other hand, in the water flow
ポペット弁142は、同図(a)に示す前進位置では、吐出配管106の開口部を閉止し、同図(b)に示す後退位置では、吐出配管106の開口部を全開にするとともに、復路水流管312の流路を妨げない位置まで後退可能に構成されている。これにより、第二実施形態の水流スラリ移送システム300Bのピストンポンプ100においても、逆流を防止し、上記第一実施形態同様の作用効果を奏することができる。
The
なお、第二実施形態のピストンポンプ100は、逆止弁機構140が復路水流管312の側に設けられているので、第一実施形態でのピストンポンプ1のような、ウェアプレート12両側のシール部14L、14Rが、上下に配置された、複数の転動体61,62および複数の転動体63,64を介して支承される構成を不要とすることができる。
また、復路水流管312の側に設けた逆止弁機構140についても、ポペット弁142は、循環管路310の循環水流中に常にさらされているので、掘削土砂の礫がポペット弁142およびその駆動部分に詰まるような不具合が生じることがない。
また、上記第一ないし第二実施形態では、泥土圧シールド掘削機200Aによる掘削土砂の移送効率を向上させる例を示したが、これに限定されず、例えば、泥水シールド工法での掘削土砂の移送効率を向上させるべく本発明を適用できる。
Since the
Further, as for the
Further, in the first to second embodiments, an example of improving the transfer efficiency of excavated soil by the mud pressure shield excavator 200A has been shown, but the present invention is not limited to this, and for example, the transfer of excavated soil by the muddy water shield method is used. The present invention can be applied to improve efficiency.
以下、本発明を泥水シールド工法での掘削土砂の移送システムとして採用した例である第三実施形態について説明する。なお、上記第一ないし第二実施形態と同様または対応する構成には同一符号を付すとともにその説明は適宜省略する。また、泥水シールド工法自体も公知の工法によるため、その説明を省略する。 Hereinafter, a third embodiment, which is an example in which the present invention is adopted as a transfer system for excavated soil by the muddy water shield method, will be described. The same or corresponding configurations as those in the first and second embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate. Further, since the muddy water shield method itself is a known method, the description thereof will be omitted.
図9に示すように、第三実施形態の水流スラリ移送システム300Cでは、泥水シールド工法を行うために、地上Gには、上記第一ないし第二実施形態での作泥土材関連機器240、250、260に替えて、泥水処理プラント290、泥水調整槽291および泥水供給ポンプ292が設けられ、泥水供給ポンプ292の吐出側に接続された送泥管270が、泥水シールド掘削機(トンネル掘削機)200Bに必要な泥水を供給可能に配管されている。
As shown in FIG. 9, in the water flow
泥水処理プラント290の処理槽には、復路水流管312の吐出口から掘削土砂のスラリが投入されるように構成されている。泥水処理プラント290で分級処理された掘削土砂は、回収コンベア装置293を介して回収ホッパ330に回収される。
また、泥水処理プラント290で分級処理された泥水は、泥水調整槽291を介して泥水供給ポンプ292に送られ、泥水供給ポンプ292の駆動により、送泥管270から泥水シールド掘削機200Bに向けて供給されるようになっている。
The treatment tank of the muddy
Further, the muddy water classified in the muddy
泥水シールド掘削機200Bは、上記第一ないし第二実施形態でのスクリューコンベヤ225に替えて、排泥管280が接続されている。循環管路310の循環水流中に掘削土砂のスラリを注入するために、泥水シールド掘削機200B近傍にピストンポンプ1が配置されている。そして、排泥管280は、泥水シールド掘削機200Bで掘削された掘削土砂と泥水とが混合されたスラリを、ピストンポンプ1のホッパ9に供給するように配管されている。
In the muddy water shield excavator 200B, a
第三実施形態の水流スラリ移送システム300Cによれば、泥水シールド工法で掘削した掘削土砂を地上まで移送するので、掘削土砂の移送効率を向上させることができるとともにメンテナンス性に優れている。
そして、上記第一ないし第二実施形態同様に、第三実施形態の水流スラリ移送システム300Cにおいても、泥水シールド掘削機200B近傍に配置したピストンポンプ1は、摺動部品の定期的な交換は必要なものの、メンテナンスを必要とするポンプとしては、掘削土砂を循環水流中に注入するピストンポンプ一台で済む。
According to the water flow
Further, similarly to the first to second embodiments, in the water flow
そのため、運転管理の簡便化が図れるうえ、シンプルな構成によって泥水シールド掘削機200Bで掘削された掘削土砂のスラリを循環管路310の循環水流中に注入可能である。よって、図10に示すような、複数の多段遠心ポンプ450で掘削土砂のスラリを、管路460を介して順に圧送する場合と比較して、部品の交換作業をするメンテナンス頻度が少なく稼働効率を向上させることができる。
Therefore, the operation management can be simplified, and the slurry of excavated soil excavated by the muddy water shield excavator 200B can be injected into the circulating water flow of the
1 ピストンポンプ
1L 吸込吐出口
1R 吸込吐出口
1b 背壁
1f 前壁
2 揺動管
2b 基端部
2m 中間部
2t 先端部
3L、3R 切換シリンダ
4L ポンプシリンダ
4R ポンプシリンダ
5 カップリング
6 吐出配管
7 搬送ピストン
8 メガネ板
9 ホッパ
10 揺動管軸
11 切換レバー
12 ウェアプレート
13 開口部
14L、14R シール部
20 ウェアリング
20m 開口部
30 Oリング
40 セットプレート
60 軌道盤
100 ピストンポンプ
101L 吐出吸入口
101R 吐出吸入口
101b 背壁
102 揺動管
102t 連通口
104L、104R ポンプシリンダ
106 吐出配管
108 メガネ板
109 ホッパ
110 揺動管軸
111 切換レバー
140 逆止弁機構
141 油圧シリンダ
142 ポペット弁
200A 泥土圧シールド掘削機(トンネル掘削機)
200B 泥水シールド掘削機(トンネル掘削機)
210 掘削機本体
212 バルクヘッド
213 カッタヘッド
215 カッタドラム
216 ギア部
219 フィッシュテールカッタ
224 ロータリジョイント
225 スクリューコンベヤ
225a 円筒管
225b 駆動モータ
225c スクリュー翼
226 チャンバ室
229 推進ジャッキ
230 スキンプレート
240 作泥土材タンク
250 作泥土材圧送ポンプ
260 作泥土材圧送管
270 送泥管
280 排泥管
290 泥水処理プラント
291 泥水調整槽
292 泥水供給ポンプ
300A、300B、300C 水流スラリ移送システム
310 循環管路
311 往路水流管
312 復路水流管
320 高圧ポンプ
330 回収ホッパ
340 清水タンク
CL 揺動軸線
CL1 回転中心
CL2 回転中心
S セグメント
G 地上
T トンネル
V 立坑
1
200B muddy water shield excavator (tunnel excavator)
210
Claims (5)
往路水流管および復路水流管を有するとともに前記往路水流管から前記復路水流管に向かう水流を形成するように構成される循環管路と、
前記往路水流管に高圧水を注入可能に設置される高圧ポンプと、
前記掘削物を前記循環管路に注入可能に設置されるピストンポンプと、
前記掘削物を前記復路水流管から回収可能に設置される回収ホッパと、
を備えることを特徴とする水流スラリ移送システム。 A water flow slurry transfer system that injects excavated material into a water stream and transfers it as a slurry.
A circulation pipeline having an outward water flow pipe and a return water flow pipe and being configured to form a water flow from the outward water flow pipe to the return water flow pipe.
A high-pressure pump installed so that high-pressure water can be injected into the outbound water flow pipe,
A piston pump installed so that the excavated material can be injected into the circulation pipeline,
A recovery hopper installed so that the excavated material can be recovered from the return water flow pipe,
A water flow slurry transfer system characterized by being equipped with.
前記高圧ポンプは、前記往路水流管に高圧水を注入可能に地上に設置され、
前記ピストンポンプは、前記掘削土砂を前記循環管路に注入可能に前記トンネル掘削機の近傍に設置され、
前記循環管路は、前記往路水流管が、地上から前記トンネル掘削機の近傍まで延設されるとともに、前記復路水流管が、前記トンネル掘削機の近傍から地上の前記回収ホッパに前記掘削物を回収可能に延設され、前記地上から前記トンネル掘削機側に向かう水流を再び前記地上まで戻す水流を形成するように構成されている請求項1に記載の水流スラリ移送システム。 The excavated material is excavated earth and sand excavated by a shield excavation method using a tunnel excavator.
The high-pressure pump is installed on the ground so that high-pressure water can be injected into the outbound water flow pipe.
The piston pump is installed in the vicinity of the tunnel excavator so that the excavated earth and sand can be injected into the circulation pipeline.
In the circulation pipeline, the outward water flow pipe extends from the ground to the vicinity of the tunnel excavator, and the return water flow pipe extends the excavated material from the vicinity of the tunnel excavator to the recovery hopper on the ground. The water flow slurry transfer system according to claim 1, which is extended so as to be recoverable and is configured to form a water flow that returns the water flow from the ground toward the tunnel excavator side to the ground again.
前記復路水流管には、当該復路水流管に前記吐出配管が接続された箇所に対向する位置に、前記吐出配管が接続された箇所を開閉する逆止弁機構が配設されている請求項1または2に記載の水流スラリ移送システム。 The piston pump has a discharge pipe connected to the return water flow pipe so that the excavated material in the piston pump can be injected into the return water flow pipe.
Claim 1 is provided with a check valve mechanism for opening and closing the location where the discharge pipe is connected at a position facing the location where the discharge pipe is connected to the return pipe. Or the water flow slurry transfer system according to 2.
前記ピストンポンプにより前記循環管路に掘削土砂を注入し、その掘削土砂を前記循環管路の水流に乗せて地上まで移送することを特徴とする水流スラリ移送方法。 A method of transferring excavated earth and sand excavated by the shield excavation method using the water flow slurry transfer system according to any one of claims 2 to 4.
A water flow slurry transfer method characterized in that excavated earth and sand are injected into the circulation pipeline by the piston pump, and the excavated earth and sand is carried on the water flow of the circulation pipeline and transferred to the ground.
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