JP2829127B2 - シールド掘進機における泥水の粘性制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はシールド掘進機における泥水の粘性制御装置
に関する。

［従来の技術］ 周知のように、泥水式シールドでは、カッターにより
削り取られチャンバー内に取込まれた土砂が、送泥管を
介して供給される泥水と撹拌され、排泥管を介し外部へ
排出される。

このような泥水式シールドでは、前記泥水をシールド
チャンバー、排泥管内において安定液として機能させる
ことが必要とされる。このため、送泥管からシールドチ
ャンバーに向け供給される泥水に、たとえばベントナイ
ト微粉末を主成分とする添加材が増粘材として混入され
る。これにより、送泥管を介して供給される安定液（泥
水）は、シールドチャンバー内では切羽の安定を保つよ
うに機能すると共に、この安定液とカッターにより削り
取られた土砂とが撹拌混合され、スラリー化された状態
で排泥管を介し外部に排出される。このとき、前記安定
液は、土砂粒子は包み込み、イオン化を防ぎ、しかもそ
の比重を軽くさせるよう機能する。このため、スラリー
化された土砂は、排泥管内を沈澱することなく良好に流
れ外部へ排出されることになる。

ところで、シールドチャンバーに供給される泥水が、
安定液として十分に機能するためには、安定液の粘性，
比重等を状況に応じ適正な値に制御することが極めて重
要になる。

このため、従来の装置では、測定員がその都度泥水を
汲み上げ、第12図に示すようなファンネル粘度計によっ
て求められるファンネル粘度を用いて泥水の粘性制御を
行っていた。

このときの測定手順は、まず測定員がスタンド１にじ
ょうご型容器２を載せ、下の口2aを指で押える。次に、
泥水供給装置から汲み上げた安定液を、0.25mmの金網を
通過させ、粒径0.25mm以上の固形物を除去した後、容器
２内に500cc充満させる。

次に、測定員が押えている下の口2aの指を離す。この
とき、じょうご型容器２から流れえ出し500ccの泥水の
全てが、下部に置いてある容器４に流れ落ちるまでの時
間をストップウォッチで測定する。そして、その秒単位
の測定時間をもってファンネル粘度とする。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、このような従来の粘性制御技術では、以下に
詳述する問題点がある。

まず、この従来技術では、泥水のファンネル粘度測
定を測定員が手作業で行う。このため、測定に時間と手
間がかかるばかりでなく、測定員によって測定精度が大
きくばらつき、正確な粘性制御ができないという問題が
あった。

また、このような従来技術では、送泥管を介して供
給される泥水の粘度を連続してリアルタイム測定できな
い。このため、シールド掘進機による掘進途中で、安定
液の性状が急激に劣化した場合に、これをリアルタイム
で検出してその粘性を適性値に制御できないという問題
があった。

本発明は、このような従来の技術の課題に鑑み為され
たものであり、その目的は、シールドチャンバーに供給
される泥水が安定液として十分に機能するようその粘性
をリアルタイムで正確にフィードバック制御することが
可能なシールド掘進機における泥水の粘性制御装置を提
供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明は、 送泥管を介しシールドチャンバーへ泥水を供給すると
ともに、排泥管を介しシールドチャンバー内の泥水を排
出するシールド掘進機において、 前記送泥管または排泥管の少なくともいずれか一方に
設けられ、管路内を流れる泥水の圧力を少なくとも２ヶ
所で測定する圧力測定手段と、 前記泥水圧力の差圧と泥水のファンネル粘度の相関関
係を予め測定・記憶しておき、前記圧力測定手段により
測定された泥水圧力の差圧に基づき、前記相関関係から
泥水のファンネル粘度を求める粘性演算手段と、 この粘性演算手段により求められた泥水のファンネル
粘度に基づき、シールドチャンバーに供給する泥水の粘
性を制御する粘性制御手段と、 を含み、該粘性制御手段をシールドチャンバーに近接
して設けたことを特徴とする。

本発明は、流体が管路を流れる際、この管路内に泥水
のファンネル粘度に対応して圧力差が発生することに着
目し、この圧力差から流体のファンネル粘度を算出する
ことを第１の特徴とする。なお、ファンネル粘度とは、
前述したように第12図に示すファンネル粘度計によって
測定される粘度であり、シールド工法における泥水の管
理基準値として多用されている。

具体的には例えば、一定の設計条件のもとで、摩擦損
失水頭ｈとファンネル粘度Ｆとの相関関係を実験的に測
定しておき、測定された泥水の差圧、即ち摩擦損失水頭
ｈに基づいて、前記相関関係を用いファンネル粘度Ｆを
求める。

こうして、送泥管または排泥管を流れる泥水のファン
ネル粘度をリアルタイムで且つ自動的に測定できる。

本発明の第２の特徴は、上述したように求めた泥水の
ファンネル粘度に基づき、シールドチャンバーに供給す
る泥水の粘性をリアルタイムでフィードバック制御する
ことにある。

即ち、チャンバーに供給する泥水の粘性制御は、従
来、泥管処理プラント内において行なわれていたが、掘
削したトンネルが長くなるとチャンバーと泥水処理プラ
ントとの距離も長くなり、制御の応答性が低下する。

これに対し本発明では、粘性制御手段をシールドチャ
ンバーに近接して設け、シールドチャンバーに供給する
泥水の粘性を制御している。これによりファンネル粘度
の測定値に基づき、チャンバー内の泥水の粘性を応答性
よくフィードバック制御することが可能となる。

また、請求項２の発明は、 請求項（１）において、 前記粘性制御手段は、 前記泥水のファンネル粘度を高める増粘材を供給する
増粘材供給装置と、 前記送泥管に直列的に組み込まれ、前記増粘材供給装
置から供給される増粘材を前記送泥管内の泥水と撹拌・
混合するミキサと、 を含むことを特徴とする。

このような構成とすることにより、送泥管内を流れる
泥水に増粘材を迅速に撹拌混合でき、より応答性の高い
泥水の粘性制御を行うことが可能となる。

また、請求項３の発明は、 請求項（１）または（２）において、 前記圧力測定手段及び粘性制御手段がユニット化され
て移動可能な台車に載置されるとともに、該台車が前記
泥管及び排泥管の伸縮管設置位置より切羽側に位置す
る、ことを特徴とする。

このような構成を採用することにより、シールド掘進
機が切羽を掘削しながら前方へ順次移動しても、圧力測
定手段及び粘性制御手段を常にシールドチャンバーに近
接して位置させることが可能となる。すなわち、シール
ド掘進機が切羽を掘削しながら前方に移動した場合で
も、圧力測定手段及び粘性制御手段は台車と共に移動す
ることになるため、きわめて使い勝手のよい粘性制御装
置を実現することができる。

［実施例］ 次に、水力学的公式を用いて粘性を算出する例と、予
め測定された泥水の差圧とファンネル粘度との相関関係
を用いてファンネル粘度を算出する例（本発明の実施
例）と、を図面に基づいて説明する。

第１図、第２図には泥水式シールド掘進工法の好適な
一例が示されており、第１図はトンネル先端部の概略
図、第２図はシステム全体の概略図である。

このシールド掘進機は、シールド10の前部に隔壁12を
設け、この隔壁12の切羽22側に、トンネル構内24と隔絶
された密閉空間をシールドチャンバー14として形成して
いる。

前記シールドチャンバー14は、送泥管16および排泥管
18を介してトンネル構外に設けられた泥水処理プラント
30と接続されている。この泥水処理プラント30およびそ
の他各部は、中央制御部32により制御されている。

そして、前記泥水処理プラント30から、送泥ポンプP₁
を用いて送り出される泥水100は、送泥管16を介してシ
ールドチャンバー14に供給される。

このとき、泥水100が安定液として十分に機能するよ
う、送泥管16に粘性制御装置60が設けられている。

この粘性制御装置60は、増粘材供給装置62と、ポンプ
64と、ミキサー66とを含む。

前記増粘材供給装置62は、例えばベントナイト微粉末
を主成分とする添加材が充填された増粘材タンクとして
形成され、このタンク内に充填された増粘材はポンプ64
によりミキサー66へ供給される。このとき、増粘材の供
給量は、ポンプ64を制御することにより所望の量に設定
される。

前記ミキサー66は、送泥管16と直列に接続され、ポン
プ64を用いて供給される増粘材を泥水100と撹拌混合し
て出力するものである。実施例において、このミキサー
66は、内部に180度捻った板を左右交互の捻りになるよ
うに配列し、板と次の板とは90度に交差するように配置
されたパイプ構造のものとして形成されている。そし
て、このパイプ内を通過する泥水は、各板により２分割
された上、板の捻りにより旋回運動が与えられ、供給さ
れる増粘材と完全な混合状態となる。このようなミキサ
ーとして、具体的には株式会社ノリタケCo,.Ltd.製のス
ターティックミキサー等を用いることができる。

そして、シールド掘進機は、図示しない駆動装置によ
り回転式カッタ20を回転駆動し、切羽22の掘削を行う。
このとき削り取られた土砂は、シールドチャンバー14内
に取り込まれ、安定液として機能する泥水100と撹拌さ
れ、スラリー化される。スラリー化された泥水は、排泥
管18に流れ込み、さらに排泥ポンプP₂,P₃,P₄の働きによ
り排泥管18内を泥水処理プラント30に向って流れる。

このとき、スラリー化された泥水100内において、土
砂粒子は安定液により周囲が囲まれ、そのイオン化が防
止され、しかも比重が軽い状態に保たれる。このため、
土砂粒子は沈澱したり、詰り等を引き起すことなく排泥
管18内をスムーズに流れることになる。

ここにおいて重要なことは、送泥管16を介してシール
ドチャンバー14に供給される泥水100の粘性を、安定液
として十分機能するような値に保つことである。

このため、本実施例の装置は、排泥管18に圧力測定器
40および速度／密度検出器50を設け、その測定値に基づ
き泥水100の粘度をほぼリアルタイムで測定する。そし
て、その測定値に基づき、粘性制御装置60を制御し、泥
水100の粘性を安定液として十分機能するような値にフ
ィードバック制御している。

本実施例の特徴は、前述したようなセンサ部分として
機能する圧力測定器40,流速／密度検出装置50と、泥水1
00に増粘材を供給するための粘性制御装置60とを比較的
シールドチャンバー14に近い位置に設けたことにある。
これによりシールドチャンバー14内の泥水の粘性の変化
をほぼリアルタイムで検出し、その値を適切な値にフィ
ードバック制御することが可能となる。これは、前記圧
力測定器40,速度／密度検出器50や、粘性制御装置60が
シールドチャンバー14より遠い位置に存在すると、シー
ルドチャンバー14内の粘性の変化を時間遅れなく検出す
ることが難しく、しかも増粘材を泥水100内に混入して
も、これがシールドチャンバー14へ到達するまでに時間
遅れが生じるため、適切な粘性制御を行う上で好ましく
ないためである。

本実施例では、前述した圧力測定器40,速度／密度検
出器50,粘性制御装置60を、第１図において１点鎖線で
示すよう制御ユニット200として構成し、これをトンネ
ル構内24内に敷設されたレール28上を移動可能な台車26
上に載置したことを特徴とする。なお、前記制御ユニッ
ト200内において、送泥管16および排泥管18には、その
長さ調整可能な伸縮管34,36が直列に接続されている。

そして、シールド掘進機が切羽22を掘削しながら第１
図左方向へ移動するにつれ、台車26も図中左方向へ移動
し、シールドチャンバー14に対し制御ユニット200が常
に一定の距離内に位置するよう構成されている。これに
より、シールドチャンバー14内における泥水100の粘性
の変化に常に迅速に対応し、その粘性をフィードバック
制御することが可能となる。

なお、本実施例では、伸縮管34,36が一定距離だけ伸
びる毎に、バルブ38a,38bを閉じ、伸縮管34とバルブ38
a,伸縮管36とバルブ38bとの間に新たなパイプを連結
し、これにより台車26がさらに前進（図中左方向へ移
動）できるように構成されている。

次に、前記圧力測定器40および速度／密度検出器50を
用いて、泥水100の粘性測定原理について説明する。

本実施例の特徴は、粘性をもった流体が管路内を流れ
る際、管路内に所定の圧力差が発生することに着目し、
この圧力差を測定することにより泥水100の粘度をほぼ
リアルタイムで自動計測可能としたことにある。

このため、前記排泥管18内には少なくとも２個の圧力
測定器40a,40bが設けられ、管路18の少なくとも２点で
泥水100の圧力Pa,Pbの測定を行っている。

これら圧力測定器40a,40bは、第３図（Ａ）に示すよ
う排泥管18の直管部分に所定間隔ｌをおいて設けること
が好ましい。実施例では、ｌ＝10mに設定されている。

第３図（Ｂ）には、本実施例に用いられる圧力測定器
40の具体的な構成が示されている。実施例の圧力測定器
40は、液体封入によりシールされたフランジ42と、圧力
検出部を含む検出部本体44と、この両者の間で封入液体
を導通させるチューブ46とを含む。

前記フランジ42は、排泥管18内を流れる泥水100に面
して取り付けられるダイヤフラム41を有し、これにより
排泥管18内を流れる泥管100の圧力がダイヤフラム41を
介し封入液体の圧力変化となって現われ、これがチュー
ブ46を介し検出部本体44の圧力検出部により検出され
る。この圧力検出部は、シリコンなどからなる歪みゲー
ジを用いて形成することが好ましい。

なお、実施例では、第３図（Ａ）に示すよう、各圧力
検出器40a,40bのチューブ46a,46b内における圧力損失を
均一化するために、各検出部本体44a,44bは、フランジ4
2a,42bの設置位置のほぼ中間に配置されている。これに
より、チューブ46a,46b内において圧力損失がある場合
でも、これが均一にキャンセルされ、両測定点の差圧を
正確に求めることができる。

このように構成された２個の圧力測定器40a,40bを用
い測定された圧力Pa,Pbと、管路16内における泥水100の
単位長さあたりの損失水頭ｈとの間には次式で示す関係
である。

ｈ＝（Pa−Pb）/l …（10″） l;直管部分に設けられた圧力測定器40a,40bの間隔。

従って、前記圧力測定器40a,40bの検出圧力Pa,Pbを前
記（10″）に代入することにより、排泥管18内における
泥水100の損失水頭ｈ（差圧）を正確に求めることがで
きる。

この損失水頭ｈは、直管の水平部分では一般的に次式
で表される。

従って、泥水100の速度ｖと、排泥管18の内径ｄがわ
かれば、前記（10）式より排泥管18の管摩擦係数λを求
めることができる。

この管摩擦係数λは、前述した泥水100のレイノズル
数Reと次式で示す関係がある。

ブラジウスの式（３×10³≦Re≦10⁵） λ＝0.3164Re^−0.25 …（11） ニクラーゼの式（10⁵≦Re≦３×10⁶） λ＝0.0032＋0.221Re^−0.237 …（12） 従って、前記（10）式から排泥管18の管摩擦係数λを
求めれば、泥水100のレイノルド数Reを前記（11），（1
2）式から逆算することができる。

また、このようにして求めた泥水100のレイノズル係
数Reは、一般的に次式で表さる。

従って、前記（11）または（12）式から泥水100のト
イノルズ数Reを求め、このレイノルズ数Reと、泥水100
の流速v,排泥管18の内径ｄを前記（13）式に代入するこ
とにより、泥水100の動粘性係数νを求めることができ
る。

このとき、泥水100の動粘性係数νと、粘性係数μと
の間には、泥水密度ρをパラメータとして、次式で示す
ような関係がある。これを図で表すと、第４図に示すよ
うになる。

従って、前記動粘性係数νと、泥水の密度ρを求める
ことにより、泥水100の粘性係数μを演算により求める
ことができる。

このように、本実施例によれば、圧力測定器40a,40b
により排泥管18内を流れる泥水100の圧力を少なくとも
２点で測定することにより、泥水100の粘度をリアルタ
イムで演算することができる。

ところで、前記各式の係数のうち、排泥管18の内径d,
泥水100の流速v,密度ρ等は予め測定により求めておく
ことができる。

しかし、泥水100の流速v,密度ρは必しも常に一定と
は限らない。本実施例では、より正確な測定を可能とす
るため、前述したように排泥管18に流速／密度測定器50
を設け、排泥管18内を流れる泥水100の流速ｖおよび密
度ρをリアルタイムで検出している。従って、このよう
にして求めた泥水100の流速ｖおよび密度ρを、前記各
式に代入することにより、泥水100の粘度をより正確に
測定することが可能となる。

第５図には、前記流速／密度測定器50の具体的な構成
が示されている。実施例の測定器50は、排泥管18の側壁
に、その内部を流れる泥水100の流動方法に対し所定角
度θで交叉するよう対向配置された一対の超音波送受信
器52,54と、流速および密度を演算する演算部56とを含
む。

そして、前記演算部56は、前記一対の超音波送受信器
52,54を用いて、排泥管18内を流れる泥水100の流速ｖを
次のようにして測定す すなわち、静止した液体中の超音波の伝搬速度Ｃは、
液体の種類，温度，圧力が定まれば一定値となるが、液
体が流動するとその流れの向きと流速に対応して変化す
る。例えば、流動方向と超音波伝搬方向が順方向であれ
ば、超音波の伝搬速度は流速分だけ増加し、逆方向であ
れば流速分だけ減少する。

従って、前記演算部56は、前記一対の超音波送受信器
52,54を交互に駆動して超音波パルスを送受波させ、泥
水100の流れに対して順方向の伝播時間t₁と、逆方向の
伝播時間t₂とを測定する。このとき得られる伝播時間
t₁,t₂は、泥水100の流速ｖと、次式の関係を有すること
が知られている。

（６），（７）式より ただし、 ｖ＝流速（m/S） Ｌ＝送受信器間の距離（ｍ） θ＝超音波伝搬軸と管の中心軸とがなす角度 Ｃ＝静止泥水中の超音波の伝搬速度（m/s） そして、演算部56は、測定された伝播時間t₁,t₂を前
記（８）に代入することにより、排泥管18内を流れる泥
水100の流速ｖをリアルタイムで演算出力する。

これにおいて、前記各（８）式からも判るように、伝
播時間の逆数の差と、流速との関係は一次の比例関係に
あり、その直線性が非常に良く、また同式では前記
（６），（７）式に含まれる超音波伝播速度Ｃの項が消
去されているので、泥水の種類，温度，圧力とは無関係
に流速ｖを求めることができる。

また、実施例の演算部56は、前記一対の超音波送受信
器52,54を用い、排泥管18内を流れる泥水100の密度ρを
次のようにして測定する。

すなわち、一対の超音波送受信器52,54間で超音波を
送受波すると、送信された超音波は、泥水100の粒子界
面での散乱および粘性，粒子の内部摩擦によって減衰さ
れる。

第６図（Ａ）には、超音波送受信器52から泥水100へ
向け送信される超音波の矩形パルスが示され、同図
（Ｂ）には、超音波送受信器54で受信される超音波の受
信波形が示されている。同図に示すよう、泥水100に向
け送信された超音波は、泥水内において減衰した後受信
されることが理解されよう。

このとき、泥水100の密度ρと、超音波の減衰量は所
定の対応関係もつため、受信された超音波の減衰量を測
定することで、泥水100の密度ρを求めることができ
る。

第７図，第８図には、泥水中に含まれる固形物の濃度
と、この泥水中を通過する超音波の減衰率との測定デー
タが示されている。第７図は、泥水中にカオリンを混入
した場合のデータであり、第８図は泥水中に石灰および
石膏を混入した場合のデータである。

これら測定データから明らかなように、超音波の減衰
量は泥水中の固形物濃度と比例関係を有する。従って、
第６図に示すように泥水100内にて超音波を送受波する
ことにより、受信された超音波の減衰量に基づき泥水10
0の密度ρ（泥水100中に含まれる乾砂量の体積濃度）を
リアルタイムで測定することができる。このとき、泥水
の色,pH,電導度等に影響されることなく、あるいは固
体，乳化粒子など不均質な懸濁粒子を含む場合でも、こ
れに影響されることなく泥水濃度を正確に測定すること
が可能となる。

次に、本実施例の効果を検証するために、管径ｄ＝20
cmの円管路に、ｖ＝1.82m/sec（流量換算で約3.4m³/mi
n）の流速で泥水100（安定液）を供給し、このときｌ＝
10cmの間隔に設定し管内圧力を測定する場合を想定して
説明する。

まず、適当なｈの値を設定してλおよびReを逆算し、
これを前記（13）式に代入して動粘性係数νを算定する
場合を説明する。

前記各定数を（10′）、（13）式に代入すると、λ，
νは次式で表わされる。

これにより、設計条件（d,l,v,ρ）が定まれば、損失
水頭h,すなわち管路内を流れる泥水の差圧を測定するこ
とにより、λ,Reが決定でき、これにより動粘性係数お
よび粘性係数を逆算可能であることが理解される。

試験結果によれば、実用的な設計条件の範囲では、損
失水頭ｈとlogνは第９図に示すようほぼ直線関係にあ
った。

第10図には、本実施例のシールド掘進機の具体的な回
路構成が示されている。

本実施例において、２個の圧力測定器40a,40bの検出
する泥水100の圧力Pa,Pbと、流速／密度測定器50の検出
する泥水100の速度ｖおよび密度ρは、それぞれ粘性演
算回路70へ向け出力される。

これにおいて、泥水100の差圧ｈと、その粘度との対
応関係は、排泥管18の直線部分において顕著である。こ
のため、実施例の圧力測定器40a,40bは排泥管18の直線
部分に一定間隔ｌをおいて設けられている。

前記粘性演算回路70は、差圧演算部72,メモリ74およ
び粘性演算部76を含む。

前記メモリ74には、前記（10）〜（14）式に示す定
数、すなわち圧力測定器40a,40bの間隔ｌ、排泥管18の
内径ｄ等のデータが格納されている。

そして、差圧演算部72は、両圧力測定器40a,40dの検
出圧力Pa,Pbを、およびメモリ74から読み出した定数ｌ
を前記（10″）式に代入し、排泥管18内を流れる泥水の
損失水頭ｈを演算し、その演算結果を粘性演算部76へ向
け出力する。

そして、前記粘性演算部76は、メモリ74に格納されて
いるデータと、圧力測定器40a,40b、流速／密度検出装
置等を用いてリアルタイム測定される泥水100の損失水
頭ｈ、流速ｖおよび密度ρとを、前記（10）〜（14）式
に代入することにより、排泥管18内に流れる泥水100の
粘性係数μ（シールドチャンバー14に近い位置で測定し
ているため、チャンバ14内の泥水の粘性係数を表す値と
なる）をリアルタイムで演算し、その演算値を粘性制御
回路80へ向け出力する。

粘性制御回路80は、このようにしてリアルタイム測定
される泥水100の粘性係数μを所望の基準値と比較し、
泥水100の粘性係数μが適切であるか否かを判断する。

そして、測定された泥水100の粘度が常に最適値とな
るよう、粘性制御装置60のポンプ64の回転数を制御し、
泥水100内に添加される増粘材、例えばベントナイト微
粉末を主成分とする添加材の分量をフィードバック制御
する。

このようにして、シールドチャンバー14へ供給される
泥水100の粘性をリアルタイムでかつ自動的に測定／制
御し、シールドチャンバー14内における泥水100の粘性
が常に最適となるようこれをフィードバック制御するこ
とができる。

特に、本実施例では、シールドチャンバー14の近くで
泥水100の粘度を測定し、かつ増粘材の混入撹拌を行っ
ているため、シールドチャンバー14内における泥水100
の粘性が急激に変化したような場合でも、これに正確に
追従して時間遅れなくその値を良好な値にフィードバッ
ク制御することができる。

次に、予め測定された泥水の差圧とファンネル粘度と
の相関関係を用いてファンネル粘度を算出する例、つま
り本発明が適用された例について説明する。

第11図にはこの様にして求めた摩擦損失水頭ｈとファ
ンネル粘度Ｆとの相関関係が示され、同図に示すよう両
者の相関関係はほぼ直線関係にあり、その一時回帰直線
は、清水の場合の計算値を通る。この場合d,l,vが変化
すると、それに応じたｆ＝αｈ＋βの直線となることが
予想される。

従って、管路内での摩擦損失水頭ｈを測定し、測定さ
れた摩擦損失水頭ｈに基づき、前記相関関係を用いファ
ンネル粘度Ｆを求めることができる。

また、前記実施例では、増粘材としてベントナイト微
粉末を主成分とするものを用いた場合を例にとり説明し
たが、本発明はこれに限らず、これ以外の増粘材を用い
た安定液，例えばCMC水溶液高分子（ポリマー）を主材
とするポリマー系安定液等の粘性測定を行う場合にも適
用することができる。

また、前記実施例では、粘性測定装置を排泥管に設け
た場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限らず、
必要に応じ、例えば送泥管に設けてもよい。

また、本実施例の装置では、粘性制御装置60を、送泥
管16に設けた場合を例にとり説明したが、本発明はこれ
に限らず、例えばシールドチャンバー14に直接増粘材を
供給するよう形成してもよく、また制御の応答性は低下
するが、泥水処理プラント30において泥水の粘性制御を
行うよう構成してもよい。

また、本実施例では、送泥管16に取り付けられた粘性
制御装置60を用いて泥水100の粘性制御を行う場合を例
にとり説明したが、本発明はこれに限らず、例えば泥水
処理プラント30から送泥管16を介して供給される泥水10
0に常に一定量の増粘材を混入し、送泥管60に設けられ
た粘性制御装置60を用いて、泥水100の粘性の微小変動
分に対応して増粘材をフィードバック制御するよう構成
してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、シールドチャ
ンバーに供給される泥水が安定液として十分に機能する
よう、そのファンネル粘度を正確に測定し、フィードバ
ック制御することができるという効果がある。

特に、本発明によれば、圧力測定手段および粘性制御
手段をシールドチャンバーに比較的近い位置に設置する
ことにより、シールドチャンバー内の泥水の粘性が急激
に変動した場合でも、これを時間遅れなく正確に検出
し、粘性を適切な値にフィーバック制御することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が適用されたシールド掘進機の好適な
一例を示す説明図、 第２図は、本実施例のシールド工法の全体説明図、 第３図は（Ａ），（Ｂ）は、本実施例に用いられる圧力
測定器の具体的な構成を示す外観説明図、 第４図は、流体の動粘性係数と粘性係数との関係を示し
た特性図、 第５図は、本実施例に用いられる流速／密度測定器の一
例を示す説明図、 第６図は、泥水へ向け送受信される超音波の波形説明図
であり、同図（Ａ）は泥水へ向け送信される超音波パル
スの説明図、同図（Ｂ）は泥水内で減衰される超音波の
波形説明図、 第７図および第８図は、泥水密度と超音波減衰率との相
関関係の一例を示す説明図、 第９図は、水力学的公式を用い演算されたレイノルズ数
と管摩擦係数、損失水頭と粘性係数との関係を示す説明
図、 第10図は、本実施例の具体的な回路構成を示す説明図、 第11図は、損失水頭ｈとファンネル粘度Ｆとの関係を示
す説明図、 第12図は、従来の粘性測定装置の一例を示す説明図であ
る。 40a,40b……圧力測定器、 50……流速／密度測定器、 60……粘性制御装置、62……増粘材供給装置、 66……ミキサー、70……粘性演算回路、 80……粘性制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 功郎 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田 建設株式会社内 (72)発明者 岩井 義雄 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田 建設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−57833（ＪＰ，Ａ) 特公 昭53−36256（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送泥管を介しシールドチャンバーへ泥水を
   供給するとともに、排泥管を介しシールドチャンバー内
   の泥水を排出するシールド掘進機において、 前記送泥管または排泥管の少なくともいずれか一方に設
   けられ、管路内を流れる泥水の圧力を少なくとも２ヶ所
   で測定する圧力測定手段と、 前記泥水圧力の差圧と泥水のファンネル粘度との相関関
   係を予め測定・記憶しておき、前記圧力測定手段により
   測定された泥水圧力の差圧に基づき、前記相関関係から
   泥水のファンネル粘度を求める粘性演算手段と、 この粘性演算手段により求められた泥水のファンネル粘
   度に基づき、シールドチャンバーに供給する泥水の粘性
   を制御する粘性制御手段と、 を含み、該粘性制御手段をシールドチャンバーに近接し
   て設けたことを特徴とするシールド掘進機における泥水
   の粘性制御装置。
2. 【請求項２】請求項（１）において、 前記粘性制御手段は、 前記泥水のファンネル粘度を高める増粘材を供給する増
   粘材供給装置と、 前記送泥管に直列的に組み込まれ、前記増粘材供給装置
   から供給される増粘材を前記送泥管内の泥水と撹拌・混
   合するミキサと、 を含むことを特徴とするシールド掘進機における泥水の
   粘性制御装置。
3. 【請求項３】請求項（１）または（２）において、 前記圧力測定手段及び粘性制御手段がユニット化されて
   移動可能な台車に載置されるとともに、該台車が前記送
   泥管及び排泥管の伸縮管設置位置により切羽側に位置す
   る、 ことを特徴とするシールド掘進機における泥水の粘性制
   御装置。