JP3457531B2 - 泥水処理工法 - Google Patents

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、泥水処理方法及
び泥水処理施設に関し、特に、泥水を循環させて掘削壁
面を泥水圧によって押さえながら掘削作業を行う、泥水
式シールド工法や連続地中壁工法等において採用される
泥水処理工法及び泥水処理施設に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、泥水式シールド工法は、シール
ド掘進機の先端部分に隔壁を設けて圧力室を形成し、こ
の圧力室に加圧した泥水を循環充填し、泥水圧によって
掘削壁面である切羽面を押さえて安定させながら機械堀
りするもので、発生する掘削土砂は泥水とともに排泥水
として流体輸送し、泥水処理施設で掘削土砂を分離し、
この分離後の泥水を循環再利用しつつシールドトンネル
を掘進して行く工法である。

【０００３】また、連続地中壁工法や場所打ち杭工法等
においても、縦穴の掘削時に、当該縦穴に泥水を充填さ
せてこれの圧力により縦穴の壁面の崩壊を防止しなが
ら、発生する掘削土砂を泥水とともに排泥水として流体
輸送し、泥水処理施設で掘削土砂を排泥水から分離して
分離後の泥水を循環再利用しつつ縦穴を掘削して行く工
法が採用される場合がある。

【０００４】このような泥水を用いて掘削作業を行う泥
水工法では、上述のように、施工現場に近接する泥水処
理施設において、排泥水の流体輸送により排出された掘
削土砂は、その後主に砂質分が排泥水と分離されて掘削
残土として廃棄処理される他、分離後の排泥水はその一
部に所定の処理を行った後に泥水として循環再利用され
るとともに、余剰の排泥水は、脱水ケーキとしての粘土
質分やシルト質分と濾水とに分離されて各々所定の処理
を行ってから、搬出処理あるいは河川等に放流処理され
ている。ここで、主に砂質分を排泥水から分離して得ら
れる粒径７５μｍ（ミクロン）以上の掘削残土は一次処
理土として扱われる一方で、かかる一次処理後の泥水の
うち循環再利用する泥水を除いた粒径７５μｍ未満の土
砂成分を含む余剰排泥水を脱水処理して得られる掘削残
土は、二次処理土として扱われることになる。

【０００５】一方、近年、掘削土砂の有効利用や産業廃
棄物の低減などを目的として、このような泥水工法にお
いて生じる掘削残土を、例えば堤防のための盛土材料な
どとして使用する試みがなされており、主として砂や礫
からなる一次処理土は、かかる盛土材料としての適用基
準を満たすものとして活用されている。

【０００６】また、一次処理後の粒径７５μｍ未満のシ
ルト質分や粘土質分等を多量に含む掘削残土は、一般に
余剰排泥水に凝集剤を加えて凝集し、フロックとしたう
えで凝集沈殿や例えばフィルタープレスを用いた圧縮等
による方法で脱水処理されて、二次処理土として扱われ
ることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな二次処理土は、含水比が大きくコーン指数（ｑｃ）
が例えば２（ｋｇｆ／ｃｍ² ）と小さいため、盛土材料
としての適用基準を満たすことができず、また例えば輸
送途中に流動化が生じて建設汚泥と見なされ、産業廃棄
物扱いとなって再利用することが困難であるという課題
があった。

【０００８】そこで、この発明は、かかる従来の課題に
着目してなされたもので、泥水工法において生じる二次
処理土の含水比やコーン指数を容易に改善して、盛土材
料等として有効利用することを可能にする泥水処理工法
及び泥水処理施設を提供することを目的とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
鑑みてなされたものであり、その要旨は、泥水を循環さ
せて掘削壁面を泥水圧によって押さえながら掘削作業を
行うとともに、掘削土砂を循環泥水に随伴させて排出す
るようにした泥水工法において、排泥水とともに排出さ
れた掘削土砂から一次処理により分離された７５μｍ未
満の粒子成分を含む余剰排泥水に、前記一次処理を行う
際に得られた砂質分を目標の比重となるように所定量投
入して、脱水処理後の二次処理土の含水比を低減させる
とともに、コーン指数を増加させ、さらに脱水処理する
ことにより得られる二次処理土の余剰水を調整処理する
泥水処理方法であって、前記一次処理を行う際に得られ
る砂質分は、前記掘削土砂から一次処理により分離され
た砂質分を含む泥水を濃縮処理されたスラリーとして供
給投入されることを特徴とする泥水処理方法にある。

【００１０】ここで、前記余剰排泥水に投入される砂質
分の所定量とは、余剰排泥水の濃度や得ようとする改善
後の二次処理土の含水比やコーン指数等を鑑みて適宜設
計されるものである。

【００１１】また、この発明の改善方法は、前記余剰排
泥水に投入される砂質分の粒径が１．５〜２．０ｍｍで
あることが好ましい。

【００１２】なお、余剰排泥水に投入される粒径が１．
５〜２．０ｍｍの砂質分とは、かかる粒径の砂を主成分
とするものであって、このような砂を例えば泥水ととも
にスラリーとして投入する際に当該スラリー中に存在す
るその他の粒径の土粒子をも含むものである。

【００１３】一方、この発明の他の要旨は、掘削土砂を
随伴する排泥水から砂質分を分離処理する一次処理プラ
ントと、循環再利用される泥水を除いた一次処理後の余
剰排泥水から粘土質分及びシルト質分を分離処理する二
次処理プラントと、該二次処理プラントにおいて分離さ
れた余剰水を調整処理する三次処理プラントと、前記一
次処理プラントにおいて分離された砂質分を含む泥水を
貯留するとともに、このような砂質分を二次処理プラン
トに供給投入する砂質分投入プラントとを含む泥水処理
施設にある。

【００１４】そして、この発明の泥水処理工法によれ
ば、一次処理後の余剰排泥水に、一次処理を行う際に得
られた砂質分を投入するので、７５μｍ未満の粒径のシ
ルト質分や粘土質分よりも粒径の大きな土粒子である砂
質分の介在により、脱水処理後の二次処理土の含水比が
容易に低減され、またコーン指数が容易に増加するとと
もに、砂質分は、排泥水の一次処理を行う際に得られる
ものを使用することにより、経済的にこのような二次処
理土の改善を図ることができる。

【００１５】また、余剰排泥水に投入される砂質分の粒
径を１．５〜２．０ｍｍとすれば、盛土材料に適した品
質の良い二次処理土を容易に得ることができる。

【００１６】一方、この発明の泥水処理施設によれば、
上記二次処理土の改善方法を容易に実施することができ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態を添
付図面を参照しつつ詳細に説明する。この実施形態によ
れば、泥水工法の一例として、泥水式シールド工法にお
いてこの発明の改善方法を採用したものである。ここ
で、泥水式シールド工法は、例えば図２に示すような構
成を有する泥水式のシールド掘進機１１によりシールド
トンネル１８を掘削形成して行く工法で、シールド掘進
機１１の先端の切羽面に位置するカッターフェイス１６
の直後に形成した圧力室１３に、加圧した泥水を、排泥
管１４及び送泥管１５を介して循環充填し、切羽面を安
定させながら機械堀りするもので、発生する掘削土砂は
泥水とともに排泥水として流体輸送し、後述する泥水処
理施設１０で掘削土砂を分離し、かかる掘削土砂が分離
された泥水を再び循環再利用しつつトンネルを掘進する
とともに、シールド掘進機１１の後方には、シールドジ
ャッキ１９を伸縮しつつ順次セグメント１７を組立て
て、シールドトンネル１８を構築して行く工法である。

【００１８】そして、この実施形態によれば、圧力室１
３から排泥管１４を介して排出された排泥水の一次処理
を行って得られた７５μｍ未満の粒子成分を含む余剰泥
水を脱水処理して得られる、二次処理土の品質を改善す
るためのにこの発明を採用するものである。

【００１９】すなわち、この実施形態によれば、図１に
示すような泥水処理施設１０において、二次処理土の品
質改善がなされることになる。ここで、泥水処理施設１
０は、シールド掘進機１１の圧力室１３から排泥管１４
を介して排出される掘削土砂を随伴する排泥水から砂質
分を分離処理する、サンドコレクタ（河瀬鉄鋼株式会社
製）２０等からなる一次処理プラントと、循環再利用さ
れる泥水を除いた一次処理後の余剰排泥水から粘土質分
及びシルト質分を分離処理する、調整槽２１、余剰泥水
槽２２、スラリー槽２３、薬品槽２４、脱水装置２５等
からなる二次処理プラントと、二次処理プラントにおい
て二次処理により分離された余剰水を調整処理する、濾
水槽２６等からなる三次処理プラントと、一次処理プラ
ントにおいて分離された粒径が１．５〜２．０ｍｍの砂
質分を含む泥水を貯留するとともに、このような砂質分
を二次処理プラントの余剰泥水槽２２に投入する、濃縮
泥水槽２７や移送ポンプ２８等からなる砂質分投入プラ
ントなどによって構成されている。

【００２０】一次処理プラントは、切羽から送られてき
た排泥水に含まれる掘削土砂を最初に処理する設備で、
かかる排泥水から固結分を除去するローヘッドスクリー
ン３１や、このローヘッドスクリーン３１を通過した排
泥水から砂質分すなわち礫、砂及び例えば７５μｍ以上
の粘土及びシルト塊を分離処理するための分離機械とし
ての、サイクロンを含む上記サンドコレクタ２０等から
なり、このサンドコレクタ２０によって分離された砂質
分は、一次処理土として、ベルトコンベア２９等の搬送
装置を介して一次土砂ヤード３２に搬送されるととも
に、この一次処理プラント２０では、主として１．５〜
２．０ｍｍの粒径の砂質分を含む泥水を抽出して、この
泥水を直接あるいは泥水槽３０を介して濃縮泥水槽２７
に給送することになる。

【００２１】一方、二次処理プラントでは、一次処理プ
ラントにおいて７５μｍ以上の粒子成分が除去された排
泥水を、調整槽２１に一時貯留して新たに作成した泥水
や処理水などを加えて調整した後に、シールド掘進機１
１の圧力室１３に送泥管１５を介して給送して循環再利
用するとともに、このような循環再利用される排泥水を
除いた一次処理後の余剰排泥水を余剰泥水槽２２に給送
して、７５μｍ未満の粒子成分を含む粘土質分及びシル
ト質分を分離処理することになる。

【００２２】すなわち、余剰泥水槽２２においては、一
次処理後の余剰排泥水としての二次処理スラリーに、後
述する砂質分投入プラントから送られる、粒径が１．５
〜２．０ｍｍの砂質分が投入混合されて余剰排泥水が目
標の比重となるようにスラリーの濃度が管理調整される
とともに、かかる調整された余剰排泥水には、薬品槽２
４から供給されるフロックを形成するためのＰＡＣ（ポ
リ塩化アルミニウム）等の無機あるいは有機凝集剤が添
加された後に、スラリー槽２３に送られ、このスラリー
槽２３においてＰＡＣと攪拌混合されフロック化が促進
されて、粘土質分及びシルト質分が沈殿濃縮されるとと
もに、この沈殿濃縮した粘土質分及びシルト質分は、脱
水処理されるべく脱水装置２６に給送されることにな
る。

【００２３】脱水装置２６は、例えば圧搾式のフィルタ
ープレスからなり、沈殿濃縮された粘土質分及びシルト
質分をスラリーポンプを介してこの脱水装置２６に打ち
込むことにより、このような粘土質分及びシルト質分を
脱水処理して脱水ケーキを生成し、生成された脱水ケー
キは二次処理土として、ベルトコンベア３３等の搬送装
置を介して二次土砂ヤード３４に搬送されることにな
る。

【００２４】なお、かかる二次処理プラントにおいてス
ラリー槽２３で粘土質分やシルト質分を沈殿除去して得
られた余剰水や脱水作業中に発生する分離水は、濾水槽
２６等からなる三次処理プラントに送られて調整処理さ
れ、調整槽２１において循環泥水の品質を調整するため
の混合水として用いられたり、あるいは河川や下水道等
に放流されることになる。

【００２５】そして、この実施形態によれば、泥水処理
施設１０には、さらに、余剰泥水槽２２内の余剰泥水
に、一次処理を行った際に得られた１．５〜２．０ｍｍ
の粒径の砂質分を投入するための砂質分投入プラントを
備えている。

【００２６】すなわち、この砂質分投入プラントは、一
次処理プラントにおいて分級・選別され、抽出された
１．５〜２．０ｍｍの粒径の砂質分を含む泥水を、例え
ば１．５〜２．０ｍｍの粒径の砂を採取するために設置
された泥水槽３０を介して粒径の大きな砂を阻止しつ
つ、濃縮泥水槽２７に流入させ、この濃縮泥水槽２７に
おいて濃縮処理されたスラリーとして必要量貯蔵してお
くとともに、これを余剰泥水槽２２に移送することにな
る。

【００２７】かかるスラリーの余剰泥水槽２２への移送
は、移送用の配管３６を介してバルブ３７の開閉により
行われることになるが、濃縮泥水槽２７に貯留されてい
るスラリーの砂質分が少ない場合には、この貯留スラリ
ーをさらに濃縮して必要量の砂質分を抽出して使用すべ
く、サイクロン３８を介して余剰泥水槽２２へ移送する
ようにすることもできる。

【００２８】また、余剰泥水槽２２には、比重計３９が
設置されていて、スラリー槽２３を介して脱水装置２５
に投入されるスラリーの比重が厳密に管理され、スラリ
ーはこの比重計３９によって、実験結果から得られたデ
ータに基づいた比重、砂質分に調整された後、スラリー
ポンプを介して圧搾式フィルタープレスに打込まれるこ
とになる。なお、濾過及び圧搾の圧力、打込み時間等
は、実験結果によって得られた最適な条件に適合する設
定を行うことになる。

【００２９】そして、この実施形態によれば、図３に処
理フローとして示すように、シールド掘進機１１から排
出される掘削土砂を随伴した排泥水は、一次処理プラン
トに給送され、砂質分が分離されて一次処理土として処
理される一方で、この排泥水から抽出された１．５〜
２．０ｍｍの粒径の砂質分を含む泥水が、砂質分投入プ
ラントの濃縮泥水槽２７に一時貯留されることになる。

【００３０】また、一次処理プラントにおける一次処理
後の排泥水は、二次処理プラントの調整槽２１に送ら
れ、その品質が調整された後、シールド掘進機１１にお
いて循環再利用されるとともに、かかる循環再利用され
る泥水を除いた余剰排泥水は、二次処理プラントの余剰
泥水槽２２に給送されて、二次処理されることになる。

【００３１】すなわち、余剰泥水槽２２内の余剰排泥水
には、濃縮泥水槽２２に一時貯留された砂質分を含む泥
水が、例えばサイクロン３８を介して濃縮されたスラリ
ーとして余剰泥水槽２２へ移送されて、脱水処理後の二
次処理土が設計された含水比やコーン指数となるように
余剰排泥水の比重が管理調整されるとともに、かかる余
剰排泥水は、薬品槽２４から凝集剤が添加された状態
で、スラリー槽２３に送られ、このスラリー槽２３にお
いてフロック化され沈殿濃縮された粘土質分及びシルト
質分を、脱水装置２５により脱水処理して、二次処理土
として処理することになる。

【００３２】そして、この実施形態によれば、一次処理
後の余剰排泥水に、一次処理を行う際に得られた１．５
〜２．０ｍｍの粒径の砂質分を投入して二次処理を行う
ので、７５μｍ未満の粒径のシルト質分や粘土質分より
も粒径の大きな土粒子である砂質分の介在により、脱水
処理後の二次処理土の含水比を容易に低減することがで
き、またコーン指数を容易に増加することができるの
で、これらが例えば堤防の盛土材料として適合するよう
な範囲の値（例えばコーン指数が４以上）となるように
砂質分の含有量を調整して、二次処理土を産業廃棄物と
することなく、有効に利用することが可能になる。

【００３３】また、圧搾式フィルタープレスの給泥・圧
搾時間の短縮が図れることにより、処理サイクルが短く
なり処理設備のコストの削減を図ることも可能になる。

【００３４】さらに、二次処理土の産業廃棄物処理とし
ての処理コストが一切掛からなくなり、コストの縮減を
図ることも可能になる。

【００３５】なお、この発明は、上記実施形態の実施の
態様のものに限定されるものではなく、各請求項に記載
された構成の範囲内において種々に変更して採用するこ
とができる。例えば、この発明において、一次処理後の
余剰泥水に投入される砂質分は、必ずしも１．５〜２．
０ｍｍの粒径のものである必要はなく、またこの発明
は、泥水式シールド工法に限定されることなく、泥水を
循環させて掘削壁面を泥水圧によって押さえながら掘削
作業を行うとともに、掘削土砂を循環泥水に随伴させて
排出するようにした、その他の種々の泥水工法において
採用することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明の
泥水処理工法によれば、一次処理後の二次処理を行うべ
き余剰排泥水に、一次処理を行う際に得られた砂質分を
所定量投入して脱水処理を行うので、脱水処理後の二次
処理土の含水比を容易に低減させることができるととも
に、コーン指数を容易に増加させることができ、これに
よって、泥水工法において生じる二次処理土の含水比や
コーン指数を容易に改善して、盛土材料等として有効利
用することを可能にすることができる。

【００３７】また、この発明の泥水処理施設によれば、
上記二次処理土の改善方法を容易に実施することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る泥水処理施設の構
成を示す説明図である。

【図２】泥水式シールド工法に用いるシールド掘進機の
一例を示す側断面図である。

【図３】この発明の一実施形態に係る二次処理土の改善
方法の処理フローを示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 泥水処理施設 １１ 泥水式シールド掘進機 １３ 圧力室 １４ 排泥管 １５ 送泥管 ２０ サンドコレクタ（一次処理プラント） ２１ 調整槽（二次処理プラント） ２２ 余剰泥水槽（二次処理プラント） ２３ スラリー槽（二次処理プラント） ２４ 薬品槽（二次処理プラント） ２５ 脱水装置（二次処理プラント） ２６ 濾水槽（三次処理プラント） ２７ 濃縮泥水槽（砂質分投入プラント） ３０ 泥水槽（砂質分投入プラント） ３２ 一次土砂ヤード ３４ 二次土砂ヤード ３８ サイクロン（砂質分投入プラント） ３９ 比重計

フロントページの続き (73)特許権者 390004248 カワセインダストリィー株式会社 岐阜県不破郡垂井町表佐326番地の２ (73)特許権者 000155001 株式会社マキノ 愛知県常滑市大曽町３丁目１番地 (72)発明者 金井 誠 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株式会社大林組東京本社内 (72)発明者 鈴鹿 卓雄 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株式会社大林組東京本社内 (72)発明者 的場 一彦 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株式会社大林組東京本社内 (72)発明者 宮崎 雅弘 埼玉県大宮市大成町２丁目226番地 株 式会社熊谷組北関東支店内 (72)発明者 白川 元彦 東京都千代田区富士見２−10−26 前田 建設工業株式会社内 (72)発明者 吉村 成孝 大阪府大阪市北区西天満５−10−17 ヒ ロサワ機械販売株式会社内 (72)発明者 河瀬 道雄 岐阜県不破郡垂井町表佐326番地の２ カワセインダストリィー株式会社内 (72)発明者 小栗 明 愛知県常滑市大曽町３丁目１番地 株式 会社マキノ内 (56)参考文献 特開 平８−105290（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/13 C02F 11/00 E21D 9/06 301

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 泥水を循環させて掘削壁面を泥水圧によ
   って押さえながら掘削作業を行うとともに、掘削土砂を
   循環泥水に随伴させて排出するようにした泥水工法にお
   いて、 排泥水とともに排出された掘削土砂から一次処理により
   分離された７５μｍ未満の粒子成分を含む余剰排泥水
   に、前記一次処理を行う際に得られた砂質分を目標の比
   重となるように所定量投入して、脱水処理後の二次処理
   土の含水比を低減させるとともに、コーン指数を増加さ
   せ、さらに脱水処理することにより得られる二次処理土
   の余剰水を調整処理する泥水処理方法であって、 前記一次処理を行う際に得られる砂質分は、前記掘削土
   砂から一次処理により分離された砂質分を含む泥水を濃
   縮処理されたスラリーとして供給投入される ことを特徴
   とする泥水処理方法。
2. 【請求項２】 前記余剰排泥水に投入される砂質分の粒
   径が１．５〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項
   １に記載の泥水工法における二次処理土の改善方法。
3. 【請求項３】 掘削土砂を随伴する排泥水から砂質分を
   分離処理する一次処理プラントと、循環再利用される泥
   水を除いた一次処理後の余剰排泥水から粘土質分及びシ
   ルト質分を分離処理する二次処理プラントと、該二次処
   理プラントにおいて分離された余剰水を調整処理する三
   次処理プラントと、前記一次処理プラントにおいて分離
   された砂質分を含む泥水を貯留するとともに、このよう
   な砂質分を二次処理プラントに供給投入する砂質分投入
   プラントとを含む泥水処理施設。