JP3692000B2 - スラリー管理システム及びスラリー管理方法並びに掘削土砂管理システム及び掘削土砂管理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、泥水式シールド工法で使用される泥水及び掘削土砂を含むスラリー量を管理するためのスラリー管理システム及びスラリー管理方法、並びに、主として泥土式シールド工法で発生する掘削土砂の搬出量を管理する掘削土砂管理システム及び掘削土砂管理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
泥水式シールド工法は、シールド掘進機の前面に泥水を供給し、当該泥水を加圧することにより山留めを行いながら地山の掘削を行う工法である。
また、泥土圧シールド工法は、シールド掘進機の前面に加泥材を注入し、掘削土砂の塑性流動性を高めて切羽の安定を図りながら地山の掘削を行う工法である。
【０００３】
従来、泥水式シールド工法では、発進立坑に隣接して設置されている１箇所のスラリー処理施設から構成される、単一的な管理システムを使用することにより、切羽への泥水の供給及び泥水と掘削土砂を含むスラリーの処理（以下、「スラリー管理」という）を行っていた。このスラリー管理システムでは、送泥水の比重管理、粘性管理、含砂量管理等を行うとともに、掘削により発生したスラリーをスラリー処理施設に返送（排泥）し、土砂と泥水とを分離していた。
【０００４】
また、泥土式シールド工法は、バインダー分が少ない砂や礫等の硬質地盤に適用される工法であり、これらの掘削土砂は大部分が砂や礫であるが、当該掘削土砂は、加泥材と混合攪拌されているため、生コンクリート状を呈している。従って、掘削土砂は、ポンプ圧送等により、発進立坑に隣接して設置されている掘削土砂搬出施設に搬出し、産業廃棄物として処理している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、都市部におけるシールド工事では、シールド掘進機が高速化施工に対応したものとなり、加えて、掘進長が長距離化していることから、多量のスラリーを１箇所で管理するためのスラリー処理施設や、掘削土砂搬出施設を設置するための十分な用地の確保が困難となってきている。
また、スラリーポンプ等の増大、摩耗等によるメンテナンス費用の増加、及び作業効率の低下等が設備上の問題となっている。
さらに、交通渋滞や騒音等の沿道条件、あるいは、セグメントに代表される各種使用機材の搬入などの物流条件等に起因する種々の条件から、スラリーや掘削土砂の搬出に時間的な制限を受けることになり、工期の長期化や工事費の増大化を招く原因の一つになっている。
【０００６】
本発明は前記の問題点を解決するためになされたものであり、スラリー管理や掘削土砂管理を効率的に行うことができるとともに、シールド掘進機の掘進能力やスラリー処理施設及び掘削土砂搬出施設の処理能力に対応して、スラリー及び掘削土砂の処理を効果的に行うための管理システム及びその管理方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、泥水式シールド工法に有効であり、泥水及び掘削土砂を含むスラリーを、前記泥水と前記掘削土砂に分離するための複数のスラリー処理施設と、前記各スラリー処理施設から切羽に前記泥水を供給するために、前記各スラリー処理施設に付設されている泥水供給手段と、複数の前記泥水供給手段からの前記泥水の供給量を、掘進に必要となる総泥水量となるように調節するための泥水供給量制御手段と、掘削により発生した前記スラリーを、前記各スラリー処理施設に返送するためのスラリー返送手段と、前記スラリー返送手段からの前記スラリーの返送量を、前記各スラリー処理施設の残存処理能力に対応した量となるように調節するためのスラリー返送量制御手段と、を備えることを特徴とするスラリー管理システムを提供するものである。
また、前記スラリー管理システムにおいて、前記各スラリー処理施設は、地上部の複数箇所に設けられている小規模スラリー処理施設であり、立坑又は連絡用シャフトを介して、前記各スラリー処理施設から前記泥水を分割して供給するとともに、前記立坑又は前記連絡用シャフトを介して、前記各スラリー処理施設へ前記スラリーを分割して返送するものであってもよい。
【０００８】
従って、本発明によれば、小規模のスラリー処理施設を複数箇所に構築してシールド工事を行うことができるため、スラリー処理施設を構築するための大規模な用地を必要とせず、公共用地等を利用して効率的にスラリー処理施設を構築することができる。また、一箇所のスラリー処理施設から多量の泥水を切羽に供給することなく、小規模のスラリー処理施設から分割して供給するため、各種使用機材の搬入等に起因する時間的な制限を受けることなく、送泥することができる。加えて、大量のスラリーを一箇所のスラリー処理施設へ返送する必要がなく、小規模のスラリー処理施設へ分割して返送するため、各種使用機材の搬入等に起因する時間的な制限を受けることなく、スラリーを排出することができ、工期の短縮を図ることが可能となる。さらに、各スラリー処理施設への排泥量、送泥量を容易かつ、適切に制御することが可能となることから、効率的なスラリー管理が可能となる。
【０００９】
また、一部のスラリー処理施設が停止した場合であっても、スラリー管理システム全体を停止させることなく、工事を進めることができる。
さらに、５ｋｍを超えるような長距離シールドの場合には、スラリー処理システムを構成するプラントの全部又はその一部をそのまま移動することにより、スラリーポンプ等の数を減少させることができる。そのため、メンテナンス費用を含めた機械費の低減を図ることができる。
【００１０】
また、前記スラリー管理システムを用いることにより、前記切羽の掘進に必要となる前記総泥水量を前記各スラリー処理施設から前記切羽に供給し、前記切羽から発生した前記スラリーを、前記各スラリー処理施設の残存処理能力に対応した量となるように、前記各スラリー処理施設に返送するスラリー管理方法が適用可能となる。
【００１１】
また、本発明は、主として泥土式シールド工法に有効であり、複数の掘削土砂搬出施設と、前記複数の掘削土砂搬出施設に掘削土砂を搬送するために、当該複数の掘削土砂搬出施設に接続されている掘削土砂の搬送手段と、前記搬送手段により前記各掘削土砂搬出施設に搬送される搬送掘削土砂量を計量するための計量手段と、前記計量手段により計量された計量掘削土砂量に応じて、前記複数の掘削土砂搬出施設への前記搬送掘削土砂量を調節するための搬送土砂量制御手段と、を備えることを特徴とする掘削土砂管理システムを提供するものである。
さらに、前記掘削土砂管理システムにおいて、前記各掘削土砂搬出施設は、地上部の複数箇所に設けられている小規模掘削土砂搬出施設であり、立坑又は連絡用シャフトを介して、前記各各掘削土砂搬出施設へ前記掘削土砂を分割して搬出してもよい。
ここで、掘削土砂とは、地山の掘削により生じた土砂のみをいうのではなく、地山の掘削により生じた土砂と、加泥材等を含む他の材料との混合土砂をも含むものである。
【００１２】
従って、本発明によれば、小規模の掘削土砂搬出施設を複数箇所に構築してシールド工事を行うことができるため、掘削土砂搬出施設を構築するための大規模な用地を必要とせず、公共用地等を利用して効率的に掘削土砂搬出施設を構築することができる。また、大量の掘削土砂を一箇所の掘削土砂搬出施設へ排出する必要がなく、小規模の掘削土砂搬出施設へ分割して排出するため、各種使用機材の搬入等に起因する時間的な制限を受けることなく、掘削土砂を排出することができ、工期の短縮を図ることが可能となる。さらに、各掘削土砂搬出施設への排出量を、各掘削土砂搬出施設の処理能力に応じて、適切に制御することが可能となる。
【００１３】
また、本発明のように、前記掘削土砂管理システムを用いることにより、前記計量掘削土砂量に応じて、前記搬送掘削土砂量を調節して、前記各掘削土砂搬出施設に搬送する掘削土砂管理方法が適用可能となる。
【００１４】
さらに、本発明は、前記掘削土砂管理方法において、前記掘削土砂搬出施設から、運搬装置により掘削土砂を他の処理施設へ移送するとともに、ＧＰＳ（Global Positioning System)衛星を利用した位置検出手段を使用して前記運搬装置の走行位置情報を検知し、前記運搬装置の走行位置情報に応じて、当該運搬装置の運行を管理することを特徴としている。
【００１５】
従って、本発明によれば、ＧＰＳ衛星を利用して前記運搬装置の走行位置を検出する位置検出手段を使用し、当該運搬装置の走行位置情報に応じて、当該運搬装置の運行を管理することができる。従って、掘削土砂を分散して搬出することにより交通公害を減少することができ、かつ、さらに効率的に掘削土砂の搬出を行うことが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素については同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１７】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態は、泥水式シールド工法におけるスラリー管理システム及びスラリー管理方法を示したものである。
図１に示すように、本実施形態では、発進立坑Ｋ１からシールド掘進機Ｓを用いて所定掘進長のトンネルＴの掘削を行うものであり、対象地盤Ｇ内には、切羽Ｈに面して、シールド掘進機Ｓが配置されている。また、地上部には、発進立坑Ｋ１の近傍と、トンネル上部の合計２個所にスラリー処理施設（以下、前者を「第１スラリー処理施設１０」、後者を「第２スラリー処理施設２０」という）が設けられている。
【００１８】
○スラリー処理施設
スラリー処理施設１０，２０は、泥水及び掘削土砂を含むスラリーを、泥水と掘削土砂に分離するための各種設備を備える公知の施設であり、一次処理設備（一次タンクを含む）、二次処理設備、調整槽（ともに図示せず）等を備えている。
前記スラリー処理施設１０，２０における一次タンク（ローヘッドスクリーン等を通過した後の泥水槽）には、当該一次タンクの水位を計測するためのレベル計１１，２１が付設されている。また、スラリー処理施設１０，２０における調整槽には、切羽Ｈに送泥するための泥水が貯溜されており、送泥ポンプ１２，２２（泥水供給手段）が付設されている。
【００１９】
なお、前記レベル計１１，２１により計測された一次タンクの水位データは、当該一次タンクのスラリーの貯溜量に換算され、スラリー処理施設１０，２０の残存処理能力として把握される。すなわち、水位データが低い場合には、一次タンクに返送されるスラリー量（以下、「排泥量」という）が少ないため残存処理能力が大きく、また、水位データが高い場合には、一次タンクに返送される排泥量が多いため残存処理能力が小さいことになる。
【００２０】
○送泥管及び排泥管
第１スラリー処理施設１０及び第２スラリー処理施設２０は、それぞれ第１送泥管１６及び第２送泥管２６により合流器３１と接続しており、当該合流器３１は、送泥ポンプ３０を備える合流送泥管３６を介して切羽Ｈと連通している。前記各送泥管１６，２６，３６には、それぞれ、送泥量を計測するための流量計１３，２３，３３が付設されている。
また、合流送泥管３６には、当該合流送泥管３６内の送泥水の圧力を計測するための圧力計３８が付設されており、シールド掘進機Ｓの先端部には、切羽Ｈにおける送泥水の圧力を計測するための圧力計３９が付設されている。
【００２１】
さらに、切羽Ｈは、泥水と掘削土砂との混合物であるスラリーを排出するための主排泥管３７により分流器３２と接続しており、当該主排泥管３７は分流器３２の下流側で、第１排泥管１７及び第２排泥管２７に分岐し、各スラリー処理施設１０，２０の一次タンクに接続している。前記主排泥管３７及び各排泥管１７，２７には、それぞれスラリーを圧送（返送）するための排泥ポンプ３５，１５，２５（スラリー返送手段）と、流量を計測するための流量計３４，１４，２４が付設されている。
【００２２】
なお、前記排泥ポンプ３５は、管長さや管径等に応じて、適切な数だけ設けるものである。また、第１送泥管１６と第１排泥管１７の一部は発進立坑Ｋ１内に配設されており、第２送泥管２６と第２排泥管２７は、地上部からトンネルＴ内に形成されている連絡用シャフトＫ２内に配設されている。
【００２３】
○泥水供給量制御装置及びスラリー返送量制御装置
地上部には、前記各送泥ポンプ１２，２２，３０の送泥量を調節するための泥水供給量制御装置４１（泥水供給量制御手段）と、前記各排泥ポンプ１５，２５，３５の排泥量を調節するためのスラリー返送量制御装置４２（スラリー返送量制御手段）とを備える運転制御施設４０が設けられている。
泥水供給量制御装置４１は、掘進に必要となる総泥水量を算出し、各送泥ポンプ１２，２２からの泥水供給量の合計が当該総泥水量となるように、前記各送泥ポンプ１２，２２の回転数及び送圧力を調節するための装置である。
【００２４】
また、スラリー返送量制御装置４２は、前記各排泥ポンプ１５，２５，３５のスラリー返送量を、各スラリー処理施設１０，２０の残存処理能力に対応した量に調節するための装置である。
前記泥水供給量制御装置４１とスラリー返送量制御装置４２は、各々の流量計１３，１４，２３，２４，３３，３４、圧力計３８，３９及びレベル計１１，２１により計測された送泥量ＱＳ，ＱＳ１，ＱＳ２、排泥量ＱＤ，ＱＤ１，ＱＤ２、管内圧力、切羽圧力、一次タンクの水位レベルを基に、以下の方法により、各送泥ポンプ１２，２２，３０と各排泥ポンプ１５，２５，３５を制御している。なお、図１における第１送泥管１６の送泥量をＱＳ１、第２送泥管２６の送泥量をＱＳ２，合流送泥管３６の送泥量をＱＳ、主排泥管３７のスラリー量をＱＤ、第１排泥管１７の排泥量をＱＤ１，第２排泥管２７の排泥量をＱＤ２とする。
【００２５】
○送泥ポンプと排泥ポンプの制御方法
（１）切羽圧力、掘進速度及び排泥流速等を考慮して総泥水量を算出する。
（２）主排泥管３７からの排泥量ＱＤを、各スラリー処理施設１０，２０の一次タンクの水位レベルから算出される貯溜量（残存処理能力）に応じて案分することにより、第１排泥管１７及び第２排泥管２７内の排泥量ＱＤ１，ＱＤ２を決定する。すなわち、主排泥管３７からの排泥量ＱＤを、一次タンクの水位レベルが低いスラリー処理施設に優先的に送泥するように各排泥量ＱＤ１，ＱＤ２を決定する。
（３）第１送泥管１６及び第２送泥管２６の合計送泥量ＱＳ（＝ＱＳ１＋ＱＳ２）を総泥水量に一致させるとともに、各送泥量と各排泥量が以下の式を満たすように、各送泥ポンプ１２，２２，３０及び各排泥ポンプ１５，２５，３５の回転数を調節して、各送泥量及び排泥量をバランスさせる。
ＱＳ１：ＱＳ２＝ＱＤ１：ＱＤ２
（４）前記（１）〜（３）の条件を総て満足するように、常時、各送泥ポンプ１２，２２，３０及び各排泥ポンプ１５，２５，３５の回転数を制御する。
なお、分流器３２は、圧力容器であり、その内部に負圧が発生しないように、各送泥ポンプ１２，２２，３０及び各排泥ポンプ１５，２５，３５の回転数を制御する必要がある。
また、切羽Ｈの圧力管理は、従来と同様に、送泥水圧により行うものである。
【００２６】
前記スラリー管理システムを採用することにより、各スラリー処理施設１０，２０への排泥量、送泥量を容易かつ、適切に制御することが可能となることから、効率的なスラリー管理が可能となる。
【００２７】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態は、泥土式シールド工法における掘削土砂管理システム及び掘削土砂管理方法である。
図２に示すように、本実施形態では、発進立坑Ｋ１からシールド掘進機Ｓにより、所定掘進長のトンネルＴの掘削を行うものである。
対象地盤Ｇ内には、切羽Ｈに面して、シールド掘進機Ｓが配置されており、加泥材が加泥材供給装置（図示せず）により切羽Ｈに供給されている。また、地上部には、発進立坑Ｋ１の近傍と、トンネル上部２個所の合計３個所に掘削土砂搬出施設（以下、順に「第１掘削土砂搬出施設５１」、「第２掘削土砂搬出施設５２」、「第３掘削土砂搬出施設５３」という）が設けられている。
【００２８】
○圧送ポンプ及び切替装置
切羽Ｈから発生した加泥材を含んだ掘削土砂は、圧送ポンプ５５，５６（搬送手段）により、排出管を通じて各掘削土砂搬出施設５１，５２，５３に搬出可能となっている。前記排出管は、主排出管６０と、各掘削土砂搬出施設５１，５２，５３と接続している第１分岐排出管６１、第２分岐排出管６２、第３分岐排出管６３とから構成されており、主排出管６０と、第１分岐排出管６１及び第２分岐排出管６２との分岐部には、第１切替装置９１が配設されている。また、主排出管６０と第３分岐排出管６３との間には、第２切替装置９２が配設されている。前記第１切替装置９１の下流側の第１分岐配管６１と、前記第１切替装置９１及び第２切替装置９２の間の配管には、それぞれ圧送ポンプ５８，５９が設けられている。
【００２９】
第１切替装置９１においては、主排出管６０と第１分岐排出管６１の接続、主排出管６０と第２分岐排出管６２との接続、主排出管６０の遮断を切替自在となっている。また、第２切替装置９２においては、主排出管６０と第３分岐排出管６３の接続、第３分岐排出管６３の遮断、主排出管６０の遮断を切替自在となっている。
なお、第１分岐排出管６１は発進立坑Ｋ１内に配設されており、第２分岐排出管６２及び第３分岐排出管６３は、地上部からトンネルＴ内に形成されている連絡用シャフトＫ２，Ｋ３内に配設されている。
【００３０】
○掘削土砂搬出施設等
各掘削土砂搬出施設５１，５２，５３には、掘削土砂をダンプトラック５７（運搬装置）に移送するための土砂ホッパ７１，７２，７３と、当該土砂ホッパ７１，７２，７３に付設されているロードセル８１，８２，８３（計量手段）が備えられている。この、ロードセル８１，８２，８３を使用して計量された掘削土砂は、一定量となり次第、後記のダンプトラック５７により、他の処理施設（図示せず）に運搬される。
【００３１】
また、地上部における運転制御施設６５には、前記ロードセル８１，８２，８３より計量される計量掘削土砂量のデータを入力して、前記切替装置９１，９２を動作させるための切替制御装置６６（搬送土砂量制御手段）と、当該計量掘削土砂量の入力データに応じて前記圧送ポンプ５５，５６の圧送量を調節するための搬送土砂量制御装置６７（搬送土砂量制御手段）とが配設されており、以下の（１）〜（３）の方法により、搬送掘削土砂量の制御を行っている。
【００３２】
○搬送掘削土砂量の制御方法
（１）各掘削土砂搬出施設５１，５２，５３における土砂ホッパ７１，７２，７３の掘削土砂量をロードセル８１，８２，８３により計量する。
（２）計量掘削土砂量の少ない掘削土砂搬出施設に優先的に掘削土砂を排出するように、切替制御装置６６により、各切替装置９１，９２を操作して各排出管６０，６１，６２，６３の接続を切り換える。
（３）搬送土砂量制御装置６７により、各掘削土砂搬出施設５１，５２，５３までの搬送距離に応じて圧送ポンプ５５，５６，５８，５９を運転若しくは停止させ、又は、ストローク数を調節して、搬送掘削土砂量を制御する。このとき、各排出管６０，６１，６２，６３の接続時間についても、前記計量掘削土砂量に応じて適切に制御する。
【００３３】
例えば、第２掘削土砂搬出施設５２及び第３掘削土砂搬出施設５３の掘削土砂量が多い場合（すなわち、掘削土砂量の処理量が多く残存処理能力が小さい場合）には、第１切替装置９１と第２切替装置９２を操作して、第１分岐排出管６１と主排出管６０を連通させるとともに、第３分岐排出管６３を遮断して、第１掘削土砂搬出施設５１に優先的に土砂を搬出する。その際、第１掘削土砂搬出施設５１は切羽Ｈから最も遠くに位置しているため、圧送ポンプ５５，５６，５８，５９を運転し、ストローク数を増加させる。
【００３４】
また、第１掘削土砂搬出施設５１の掘削土砂量が多い場合には、第１切替装置９１及び第２切替装置９２を操作して第２掘削土砂搬出施設５２及び第３掘削土砂処理施設５３に優先的に土砂を搬出する。その際、圧送ポンプ５５，５６，５８，５９の運転若しくは停止、及び、ストローク数の増減は、各掘削土砂搬出施設５２，５３の処理能力に応じて適切に調節する。
【００３５】
これにより、各ロードセル８１，８２，８３で計量される掘削土砂量に応じて、各切替装置９１，９２を動作させ、複数の掘削土砂搬出施設５１，５２，５３間の接続を切り替えるとともに、前記圧送ポンプ５５，５６，５８，５９からの掘削土砂の搬送量を調節して、前記各掘削土砂搬出施設５１，５２，５３に搬送することが可能となり、掘削土砂搬送施設５１，５２，５３の残存処理能力に応じて掘削土砂を最適に管理することができる。
【００３６】
さらに、運転制御施設６５には、各掘削土砂搬出施設５１，５２，５３と他の処理施設間で運行されている複数のダンプトラック５７の運行管理を行うための運行管理装置６８が設けられている。
前記ダンプトラック５７は、複数のＧＰＳ衛星（図示せず）からＧＰＳ信号を受信し、この受信信号を用いて自車の位置を求める位置検出手段（図示せず）を有している。また、このダンプトラック５７は、自車の走行データ（走行位置、走行速度等）を運行管理装置６８に送信するとともに、当該運行管理装置６８からの運行指令（走行ルート、目的地、走行速度等）を受信するためのデータ通信機能を有している。
【００３７】
また、運行管理装置６８は、前記ダンプトラック５７からの送信信号を受信し、当該ダンプトラック５７の位置をリアルタイムで表示する位置表示装置（図示せず）と、ダンプトラック５７との間でデータ通信を行うための通信装置等から構成されている。
【００３８】
前記運行管理装置６８及びダンプトラック５７を使用することにより、ダンプトラック５７の走行位置や走行速度等をリアルタイムで把握することができる。そのため、ダンプトラック５７の走行位置及び掘削土砂の搬出量に応じて、ダンプトラック５７の増車等を行ったり、混雑個所を回避して走行を行うことができ、非常に効率的に運行管理を行うことができる。また、施工現場周辺の交通公害をも減少させることができる。
【００３９】
なお、ダンプトラック５７の運行位置の検出や、運行管理装置６８との通信にＰＨＳを利用すれば、さらに簡単に、ダンプトラック５７の運行管理を行うことが可能となる。
【００４０】
以上、本発明について、好適な実施形態についての一例を説明したが、本発明は当該実施形態に限られず、各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。特に、スラリー処理施設や掘削土砂搬出施設の数についての制限はない。
また、スラリー処理施設及び掘削土砂搬出施設の設置にあたっては、それぞれの施設が設置しやすい公園などの公共用地を一時的に転用して利用する事も可能である。また、構築するシールドトンネルに近接して下水道や雨水管路等が存在する場合には、それらを利用して、送泥管又は排泥管を設置することも可能である。
【００４１】
【発明の効果】
従来は、シールド径に見合った大規模なスラリー処理施設を１箇所のみに構築する必要があったが、本発明によれば小規模のスラリー処理施設を複数箇所に構築してシールド工事を行うことができる。そのため、スラリー処理施設を構築するための大規模な用地を必要とせず、公共用地等を利用して効率的にスラリー処理施設を構築することができる。
また、各スラリー処理施設への排泥量、送泥量を容易かつ、適切に制御することが可能となることから、効率的なスラリー管理が可能となる。
なお、掘削土砂を処理するための掘削土砂搬出施設についても前記と同様の効果を生じることになる。
【００４２】
さらに、ＧＰＳ衛星を利用して運搬装置の走行位置をリアルタイムで検出する位置検出手段を使用し、その走行位置情報に応じて、運行を管理することができるため、当該運搬装置の走行位置及び掘削土砂の搬出量に応じて、効率的に掘削土砂の搬出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスラリー管理システムを示す概念図である。
【図２】本発明の掘削土砂管理システムを示す概念図である。
【符号の説明】
Ｓ シールド掘進機
Ｋ１ 発進立坑
Ｋ２，Ｋ３ 連絡用シャフト
Ｔ トンネル
Ｇ 対象地盤
H 切羽
１０ 第１スラリー処理施設
１１，２１ レベル計
１２，２２ 送泥ポンプ（泥水供給手段）
１３，１４，２３，２４，３３，３４ 流量計
１５，２５，３５ 排泥ポンプ（スラリー返送手段）
１６ 第１送泥管
１７ 第１排泥管
２０ 第２スラリー処理施設
２６ 第２送泥管
２７ 第２排泥管
３０ 送泥ポンプ
３１ 合流器
３２ 分流器
３５ 排泥ポンプ
３６ 合流送泥管
３７ 主排泥管
３８，３９ 圧力計
４０ 運転制御施設
４１ 泥水供給量制御装置（泥水供給量制御手段）
４２ スラリー返送量制御装置（スラリー返送量制御手段）
ＱＳ，ＱＳ１，ＱＳ２ 送泥量
ＱＤ，ＱＤ１，ＱＤ２ 排泥量
５１ 第１掘削土砂搬出施設
５２ 第２掘削土砂搬出施設
５３ 第３掘削土砂搬出施設
５５，５６，５８，５９ 圧送ポンプ（搬送手段）
５７ ダンプトラック（運搬装置）
６０ 主排出管
６１ 第１分岐排出管
６２ 第２分岐排出管
６３ 第３分岐排出管
６５ 運転制御施設
６６ 切替制御装置（搬送土砂量制御手段）
６７ 搬送土砂量制御装置（搬送土砂量制御手段）
６８ 運行管理装置
７１，７２，７３ 土砂ホッパ
８１，８２，８３ ロードセル（計量手段）
９１ 第１切替装置
９２ 第２切替装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、泥水式シールド工法で使用される泥水及び掘削土砂を含むスラリー量を管理するためのスラリー管理システム及びスラリー管理方法、並びに、主として泥土式シールド工法で発生する掘削土砂の搬出量を管理する掘削土砂管理システム及び掘削土砂管理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
泥水式シールド工法は、シールド掘進機の前面に泥水を供給し、当該泥水を加圧することにより山留めを行いながら地山の掘削を行う工法である。
また、泥土圧シールド工法は、シールド掘進機の前面に加泥材を注入し、掘削土砂の塑性流動性を高めて切羽の安定を図りながら地山の掘削を行う工法である。
【０００３】
従来、泥水式シールド工法では、発進立坑に隣接して設置されている１箇所のスラリー処理施設から構成される、単一的な管理システムを使用することにより、切羽への泥水の供給及び泥水と掘削土砂を含むスラリーの処理（以下、「スラリー管理」という）を行っていた。このスラリー管理システムでは、送泥水の比重管理、粘性管理、含砂量管理等を行うとともに、掘削により発生したスラリーをスラリー処理施設に返送（排泥）し、土砂と泥水とを分離していた。
【０００４】
また、泥土式シールド工法は、バインダー分が少ない砂や礫等の硬質地盤に適用される工法であり、これらの掘削土砂は大部分が砂や礫であるが、当該掘削土砂は、加泥材と混合攪拌されているため、生コンクリート状を呈している。従って、掘削土砂は、ポンプ圧送等により、発進立坑に隣接して設置されている掘削土砂搬出施設に搬出し、産業廃棄物として処理している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、都市部におけるシールド工事では、シールド掘進機が高速化施工に対応したものとなり、加えて、掘進長が長距離化していることから、多量のスラリーを１箇所で管理するためのスラリー処理施設や、掘削土砂搬出施設を設置するための十分な用地の確保が困難となってきている。
また、スラリーポンプ等の増大、摩耗等によるメンテナンス費用の増加、及び作業効率の低下等が設備上の問題となっている。
さらに、交通渋滞や騒音等の沿道条件、あるいは、セグメントに代表される各種使用機材の搬入などの物流条件等に起因する種々の条件から、スラリーや掘削土砂の搬出に時間的な制限を受けることになり、工期の長期化や工事費の増大化を招く原因の一つになっている。
【０００６】
本発明は前記の問題点を解決するためになされたものであり、スラリー管理や掘削土砂管理を効率的に行うことができるとともに、シールド掘進機の掘進能力やスラリー処理施設及び掘削土砂搬出施設の処理能力に対応して、スラリー及び掘削土砂の処理を効果的に行うための管理システム及びその管理方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、泥水式シールド工法に有効であり、泥水及び掘削土砂を含むスラリーを、前記泥水と前記掘削土砂に分離するための複数のスラリー処理施設と、前記各スラリー処理施設から切羽に前記泥水を供給するために、前記各スラリー処理施設に付設されている泥水供給手段と、複数の前記泥水供給手段からの前記泥水の供給量を、掘進に必要となる総泥水量となるように調節するための泥水供給量制御手段と、掘削により発生した前記スラリーを、前記各スラリー処理施設に返送するためのスラリー返送手段と、前記スラリー返送手段からの前記スラリーの返送量を、前記各スラリー処理施設の残存処理能力に対応した量となるように調節するためのスラリー返送量制御手段と、を備えることを特徴とするスラリー管理システムを提供するものである。
また、前記スラリー管理システムにおいて、前記各スラリー処理施設は、地上部の複数箇所に設けられている小規模スラリー処理施設であり、立坑又は連絡用シャフトを介して、前記各スラリー処理施設から前記泥水を分割して供給するとともに、前記立坑又は前記連絡用シャフトを介して、前記各スラリー処理施設へ前記スラリーを分割して返送するものであってもよい。
【０００８】
従って、本発明によれば、小規模のスラリー処理施設を複数箇所に構築してシールド工事を行うことができるため、スラリー処理施設を構築するための大規模な用地を必要とせず、公共用地等を利用して効率的にスラリー処理施設を構築することができる。また、一箇所のスラリー処理施設から多量の泥水を切羽に供給することなく、小規模のスラリー処理施設から分割して供給するため、各種使用機材の搬入等に起因する時間的な制限を受けることなく、送泥することができる。加えて、大量のスラリーを一箇所のスラリー処理施設へ返送する必要がなく、小規模のスラリー処理施設へ分割して返送するため、各種使用機材の搬入等に起因する時間的な制限を受けることなく、スラリーを排出することができ、工期の短縮を図ることが可能となる。さらに、各スラリー処理施設への排泥量、送泥量を容易かつ、適切に制御することが可能となることから、効率的なスラリー管理が可能となる。
【０００９】
また、一部のスラリー処理施設が停止した場合であっても、スラリー管理システム全体を停止させることなく、工事を進めることができる。
さらに、５ｋｍを超えるような長距離シールドの場合には、スラリー処理システムを構成するプラントの全部又はその一部をそのまま移動することにより、スラリーポンプ等の数を減少させることができる。そのため、メンテナンス費用を含めた機械費の低減を図ることができる。
【００１０】
また、前記スラリー管理システムを用いることにより、前記切羽の掘進に必要となる前記総泥水量を前記各スラリー処理施設から前記切羽に供給し、前記切羽から発生した前記スラリーを、前記各スラリー処理施設の残存処理能力に対応した量となるように、前記各スラリー処理施設に返送するスラリー管理方法が適用可能となる。
【００１１】
また、本発明は、主として泥土式シールド工法に有効であり、複数の掘削土砂搬出施設と、前記複数の掘削土砂搬出施設に掘削土砂を搬送するために、当該複数の掘削土砂搬出施設に接続されている掘削土砂の搬送手段と、前記搬送手段により前記各掘削土砂搬出施設に搬送される搬送掘削土砂量を計量するための計量手段と、前記計量手段により計量された計量掘削土砂量に応じて、前記複数の掘削土砂搬出施設への前記搬送掘削土砂量を調節するための搬送土砂量制御手段と、を備えることを特徴とする掘削土砂管理システムを提供するものである。
さらに、前記掘削土砂管理システムにおいて、前記各掘削土砂搬出施設は、地上部の複数箇所に設けられている小規模掘削土砂搬出施設であり、立坑又は連絡用シャフトを介して、前記各各掘削土砂搬出施設へ前記掘削土砂を分割して搬出してもよい。
ここで、掘削土砂とは、地山の掘削により生じた土砂のみをいうのではなく、地山の掘削により生じた土砂と、加泥材等を含む他の材料との混合土砂をも含むものである。
【００１２】
従って、本発明によれば、小規模の掘削土砂搬出施設を複数箇所に構築してシールド工事を行うことができるため、掘削土砂搬出施設を構築するための大規模な用地を必要とせず、公共用地等を利用して効率的に掘削土砂搬出施設を構築することができる。また、大量の掘削土砂を一箇所の掘削土砂搬出施設へ排出する必要がなく、小規模の掘削土砂搬出施設へ分割して排出するため、各種使用機材の搬入等に起因する時間的な制限を受けることなく、掘削土砂を排出することができ、工期の短縮を図ることが可能となる。さらに、各掘削土砂搬出施設への排出量を、各掘削土砂搬出施設の処理能力に応じて、適切に制御することが可能となる。
【００１３】
また、本発明のように、前記掘削土砂管理システムを用いることにより、前記計量掘削土砂量に応じて、前記搬送掘削土砂量を調節して、前記各掘削土砂搬出施設に搬送する掘削土砂管理方法が適用可能となる。
【００１４】
さらに、本発明は、前記掘削土砂管理方法において、前記掘削土砂搬出施設から、運搬装置により掘削土砂を他の処理施設へ移送するとともに、ＧＰＳ（Global Positioning System)衛星を利用した位置検出手段を使用して前記運搬装置の走行位置情報を検知し、前記運搬装置の走行位置情報に応じて、当該運搬装置の運行を管理することを特徴としている。
【００１５】
従って、本発明によれば、ＧＰＳ衛星を利用して前記運搬装置の走行位置を検出する位置検出手段を使用し、当該運搬装置の走行位置情報に応じて、当該運搬装置の運行を管理することができる。従って、掘削土砂を分散して搬出することにより交通公害を減少することができ、かつ、さらに効率的に掘削土砂の搬出を行うことが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素については同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１７】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態は、泥水式シールド工法におけるスラリー管理システム及びスラリー管理方法を示したものである。
図１に示すように、本実施形態では、発進立坑Ｋ１からシールド掘進機Ｓを用いて所定掘進長のトンネルＴの掘削を行うものであり、対象地盤Ｇ内には、切羽Ｈに面して、シールド掘進機Ｓが配置されている。また、地上部には、発進立坑Ｋ１の近傍と、トンネル上部の合計２個所にスラリー処理施設（以下、前者を「第１スラリー処理施設１０」、後者を「第２スラリー処理施設２０」という）が設けられている。
【００１８】
○スラリー処理施設
スラリー処理施設１０，２０は、泥水及び掘削土砂を含むスラリーを、泥水と掘削土砂に分離するための各種設備を備える公知の施設であり、一次処理設備（一次タンクを含む）、二次処理設備、調整槽（ともに図示せず）等を備えている。
前記スラリー処理施設１０，２０における一次タンク（ローヘッドスクリーン等を通過した後の泥水槽）には、当該一次タンクの水位を計測するためのレベル計１１，２１が付設されている。また、スラリー処理施設１０，２０における調整槽には、切羽Ｈに送泥するための泥水が貯溜されており、送泥ポンプ１２，２２（泥水供給手段）が付設されている。
【００１９】
なお、前記レベル計１１，２１により計測された一次タンクの水位データは、当該一次タンクのスラリーの貯溜量に換算され、スラリー処理施設１０，２０の残存処理能力として把握される。すなわち、水位データが低い場合には、一次タンクに返送されるスラリー量（以下、「排泥量」という）が少ないため残存処理能力が大きく、また、水位データが高い場合には、一次タンクに返送される排泥量が多いため残存処理能力が小さいことになる。
【００２０】
○送泥管及び排泥管
第１スラリー処理施設１０及び第２スラリー処理施設２０は、それぞれ第１送泥管１６及び第２送泥管２６により合流器３１と接続しており、当該合流器３１は、送泥ポンプ３０を備える合流送泥管３６を介して切羽Ｈと連通している。前記各送泥管１６，２６，３６には、それぞれ、送泥量を計測するための流量計１３，２３，３３が付設されている。
また、合流送泥管３６には、当該合流送泥管３６内の送泥水の圧力を計測するための圧力計３８が付設されており、シールド掘進機Ｓの先端部には、切羽Ｈにおける送泥水の圧力を計測するための圧力計３９が付設されている。
【００２１】
さらに、切羽Ｈは、泥水と掘削土砂との混合物であるスラリーを排出するための主排泥管３７により分流器３２と接続しており、当該主排泥管３７は分流器３２の下流側で、第１排泥管１７及び第２排泥管２７に分岐し、各スラリー処理施設１０，２０の一次タンクに接続している。前記主排泥管３７及び各排泥管１７，２７には、それぞれスラリーを圧送（返送）するための排泥ポンプ３５，１５，２５（スラリー返送手段）と、流量を計測するための流量計３４，１４，２４が付設されている。
【００２２】
なお、前記排泥ポンプ３５は、管長さや管径等に応じて、適切な数だけ設けるものである。また、第１送泥管１６と第１排泥管１７の一部は発進立坑Ｋ１内に配設されており、第２送泥管２６と第２排泥管２７は、地上部からトンネルＴ内に形成されている連絡用シャフトＫ２内に配設されている。
【００２３】
○泥水供給量制御装置及びスラリー返送量制御装置
地上部には、前記各送泥ポンプ１２，２２，３０の送泥量を調節するための泥水供給量制御装置４１（泥水供給量制御手段）と、前記各排泥ポンプ１５，２５，３５の排泥量を調節するためのスラリー返送量制御装置４２（スラリー返送量制御手段）とを備える運転制御施設４０が設けられている。
泥水供給量制御装置４１は、掘進に必要となる総泥水量を算出し、各送泥ポンプ１２，２２からの泥水供給量の合計が当該総泥水量となるように、前記各送泥ポンプ１２，２２の回転数及び送圧力を調節するための装置である。
【００２４】
また、スラリー返送量制御装置４２は、前記各排泥ポンプ１５，２５，３５のスラリー返送量を、各スラリー処理施設１０，２０の残存処理能力に対応した量に調節するための装置である。
前記泥水供給量制御装置４１とスラリー返送量制御装置４２は、各々の流量計１３，１４，２３，２４，３３，３４、圧力計３８，３９及びレベル計１１，２１により計測された送泥量ＱＳ，ＱＳ１，ＱＳ２、排泥量ＱＤ，ＱＤ１，ＱＤ２、管内圧力、切羽圧力、一次タンクの水位レベルを基に、以下の方法により、各送泥ポンプ１２，２２，３０と各排泥ポンプ１５，２５，３５を制御している。なお、図１における第１送泥管１６の送泥量をＱＳ１、第２送泥管２６の送泥量をＱＳ２，合流送泥管３６の送泥量をＱＳ、主排泥管３７のスラリー量をＱＤ、第１排泥管１７の排泥量をＱＤ１，第２排泥管２７の排泥量をＱＤ２とする。
【００２５】
○送泥ポンプと排泥ポンプの制御方法
（１）切羽圧力、掘進速度及び排泥流速等を考慮して総泥水量を算出する。
（２）主排泥管３７からの排泥量ＱＤを、各スラリー処理施設１０，２０の一次タンクの水位レベルから算出される貯溜量（残存処理能力）に応じて案分することにより、第１排泥管１７及び第２排泥管２７内の排泥量ＱＤ１，ＱＤ２を決定する。すなわち、主排泥管３７からの排泥量ＱＤを、一次タンクの水位レベルが低いスラリー処理施設に優先的に送泥するように各排泥量ＱＤ１，ＱＤ２を決定する。
（３）第１送泥管１６及び第２送泥管２６の合計送泥量ＱＳ（＝ＱＳ１＋ＱＳ２）を総泥水量に一致させるとともに、各送泥量と各排泥量が以下の式を満たすように、各送泥ポンプ１２，２２，３０及び各排泥ポンプ１５，２５，３５の回転数を調節して、各送泥量及び排泥量をバランスさせる。
ＱＳ１：ＱＳ２＝ＱＤ１：ＱＤ２
（４）前記（１）〜（３）の条件を総て満足するように、常時、各送泥ポンプ１２，２２，３０及び各排泥ポンプ１５，２５，３５の回転数を制御する。
なお、分流器３２は、圧力容器であり、その内部に負圧が発生しないように、各送泥ポンプ１２，２２，３０及び各排泥ポンプ１５，２５，３５の回転数を制御する必要がある。
また、切羽Ｈの圧力管理は、従来と同様に、送泥水圧により行うものである。
【００２６】
前記スラリー管理システムを採用することにより、各スラリー処理施設１０，２０への排泥量、送泥量を容易かつ、適切に制御することが可能となることから、効率的なスラリー管理が可能となる。
【００２７】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態は、泥土式シールド工法における掘削土砂管理システム及び掘削土砂管理方法である。
図２に示すように、本実施形態では、発進立坑Ｋ１からシールド掘進機Ｓにより、所定掘進長のトンネルＴの掘削を行うものである。
対象地盤Ｇ内には、切羽Ｈに面して、シールド掘進機Ｓが配置されており、加泥材が加泥材供給装置（図示せず）により切羽Ｈに供給されている。また、地上部には、発進立坑Ｋ１の近傍と、トンネル上部２個所の合計３個所に掘削土砂搬出施設（以下、順に「第１掘削土砂搬出施設５１」、「第２掘削土砂搬出施設５２」、「第３掘削土砂搬出施設５３」という）が設けられている。
【００２８】
○圧送ポンプ及び切替装置
切羽Ｈから発生した加泥材を含んだ掘削土砂は、圧送ポンプ５５，５６（搬送手段）により、排出管を通じて各掘削土砂搬出施設５１，５２，５３に搬出可能となっている。前記排出管は、主排出管６０と、各掘削土砂搬出施設５１，５２，５３と接続している第１分岐排出管６１、第２分岐排出管６２、第３分岐排出管６３とから構成されており、主排出管６０と、第１分岐排出管６１及び第２分岐排出管６２との分岐部には、第１切替装置９１が配設されている。また、主排出管６０と第３分岐排出管６３との間には、第２切替装置９２が配設されている。前記第１切替装置９１の下流側の第１分岐配管６１と、前記第１切替装置９１及び第２切替装置９２の間の配管には、それぞれ圧送ポンプ５８，５９が設けられている。
【００２９】
第１切替装置９１においては、主排出管６０と第１分岐排出管６１の接続、主排出管６０と第２分岐排出管６２との接続、主排出管６０の遮断を切替自在となっている。また、第２切替装置９２においては、主排出管６０と第３分岐排出管６３の接続、第３分岐排出管６３の遮断、主排出管６０の遮断を切替自在となっている。
なお、第１分岐排出管６１は発進立坑Ｋ１内に配設されており、第２分岐排出管６２及び第３分岐排出管６３は、地上部からトンネルＴ内に形成されている連絡用シャフトＫ２，Ｋ３内に配設されている。
【００３０】
○掘削土砂搬出施設等
各掘削土砂搬出施設５１，５２，５３には、掘削土砂をダンプトラック５７（運搬装置）に移送するための土砂ホッパ７１，７２，７３と、当該土砂ホッパ７１，７２，７３に付設されているロードセル８１，８２，８３（計量手段）が備えられている。この、ロードセル８１，８２，８３を使用して計量された掘削土砂は、一定量となり次第、後記のダンプトラック５７により、他の処理施設（図示せず）に運搬される。
【００３１】
また、地上部における運転制御施設６５には、前記ロードセル８１，８２，８３より計量される計量掘削土砂量のデータを入力して、前記切替装置９１，９２を動作させるための切替制御装置６６（搬送土砂量制御手段）と、当該計量掘削土砂量の入力データに応じて前記圧送ポンプ５５，５６の圧送量を調節するための搬送土砂量制御装置６７（搬送土砂量制御手段）とが配設されており、以下の（１）〜（３）の方法により、搬送掘削土砂量の制御を行っている。
【００３２】
○搬送掘削土砂量の制御方法
（１）各掘削土砂搬出施設５１，５２，５３における土砂ホッパ７１，７２，７３の掘削土砂量をロードセル８１，８２，８３により計量する。
（２）計量掘削土砂量の少ない掘削土砂搬出施設に優先的に掘削土砂を排出するように、切替制御装置６６により、各切替装置９１，９２を操作して各排出管６０，６１，６２，６３の接続を切り換える。
（３）搬送土砂量制御装置６７により、各掘削土砂搬出施設５１，５２，５３までの搬送距離に応じて圧送ポンプ５５，５６，５８，５９を運転若しくは停止させ、又は、ストローク数を調節して、搬送掘削土砂量を制御する。このとき、各排出管６０，６１，６２，６３の接続時間についても、前記計量掘削土砂量に応じて適切に制御する。
【００３３】
例えば、第２掘削土砂搬出施設５２及び第３掘削土砂搬出施設５３の掘削土砂量が多い場合（すなわち、掘削土砂量の処理量が多く残存処理能力が小さい場合）には、第１切替装置９１と第２切替装置９２を操作して、第１分岐排出管６１と主排出管６０を連通させるとともに、第３分岐排出管６３を遮断して、第１掘削土砂搬出施設５１に優先的に土砂を搬出する。その際、第１掘削土砂搬出施設５１は切羽Ｈから最も遠くに位置しているため、圧送ポンプ５５，５６，５８，５９を運転し、ストローク数を増加させる。
【００３４】
また、第１掘削土砂搬出施設５１の掘削土砂量が多い場合には、第１切替装置９１及び第２切替装置９２を操作して第２掘削土砂搬出施設５２及び第３掘削土砂処理施設５３に優先的に土砂を搬出する。その際、圧送ポンプ５５，５６，５８，５９の運転若しくは停止、及び、ストローク数の増減は、各掘削土砂搬出施設５２，５３の処理能力に応じて適切に調節する。
【００３５】
これにより、各ロードセル８１，８２，８３で計量される掘削土砂量に応じて、各切替装置９１，９２を動作させ、複数の掘削土砂搬出施設５１，５２，５３間の接続を切り替えるとともに、前記圧送ポンプ５５，５６，５８，５９からの掘削土砂の搬送量を調節して、前記各掘削土砂搬出施設５１，５２，５３に搬送することが可能となり、掘削土砂搬送施設５１，５２，５３の残存処理能力に応じて掘削土砂を最適に管理することができる。
【００３６】
さらに、運転制御施設６５には、各掘削土砂搬出施設５１，５２，５３と他の処理施設間で運行されている複数のダンプトラック５７の運行管理を行うための運行管理装置６８が設けられている。
前記ダンプトラック５７は、複数のＧＰＳ衛星（図示せず）からＧＰＳ信号を受信し、この受信信号を用いて自車の位置を求める位置検出手段（図示せず）を有している。また、このダンプトラック５７は、自車の走行データ（走行位置、走行速度等）を運行管理装置６８に送信するとともに、当該運行管理装置６８からの運行指令（走行ルート、目的地、走行速度等）を受信するためのデータ通信機能を有している。
【００３７】
また、運行管理装置６８は、前記ダンプトラック５７からの送信信号を受信し、当該ダンプトラック５７の位置をリアルタイムで表示する位置表示装置（図示せず）と、ダンプトラック５７との間でデータ通信を行うための通信装置等から構成されている。
【００３８】
前記運行管理装置６８及びダンプトラック５７を使用することにより、ダンプトラック５７の走行位置や走行速度等をリアルタイムで把握することができる。そのため、ダンプトラック５７の走行位置及び掘削土砂の搬出量に応じて、ダンプトラック５７の増車等を行ったり、混雑個所を回避して走行を行うことができ、非常に効率的に運行管理を行うことができる。また、施工現場周辺の交通公害をも減少させることができる。
【００３９】
なお、ダンプトラック５７の運行位置の検出や、運行管理装置６８との通信にＰＨＳを利用すれば、さらに簡単に、ダンプトラック５７の運行管理を行うことが可能となる。
【００４０】
以上、本発明について、好適な実施形態についての一例を説明したが、本発明は当該実施形態に限られず、各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。特に、スラリー処理施設や掘削土砂搬出施設の数についての制限はない。
また、スラリー処理施設及び掘削土砂搬出施設の設置にあたっては、それぞれの施設が設置しやすい公園などの公共用地を一時的に転用して利用する事も可能である。また、構築するシールドトンネルに近接して下水道や雨水管路等が存在する場合には、それらを利用して、送泥管又は排泥管を設置することも可能である。
【００４１】
【発明の効果】
従来は、シールド径に見合った大規模なスラリー処理施設を１箇所のみに構築する必要があったが、本発明によれば小規模のスラリー処理施設を複数箇所に構築してシールド工事を行うことができる。そのため、スラリー処理施設を構築するための大規模な用地を必要とせず、公共用地等を利用して効率的にスラリー処理施設を構築することができる。
また、各スラリー処理施設への排泥量、送泥量を容易かつ、適切に制御することが可能となることから、効率的なスラリー管理が可能となる。
なお、掘削土砂を処理するための掘削土砂搬出施設についても前記と同様の効果を生じることになる。
【００４２】
さらに、ＧＰＳ衛星を利用して運搬装置の走行位置をリアルタイムで検出する位置検出手段を使用し、その走行位置情報に応じて、運行を管理することができるため、当該運搬装置の走行位置及び掘削土砂の搬出量に応じて、効率的に掘削土砂の搬出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスラリー管理システムを示す概念図である。
【図２】本発明の掘削土砂管理システムを示す概念図である。
【符号の説明】
Ｓ シールド掘進機
Ｋ１ 発進立坑
Ｋ２，Ｋ３ 連絡用シャフト
Ｔ トンネル
Ｇ 対象地盤
H 切羽
１０ 第１スラリー処理施設
１１，２１ レベル計
１２，２２ 送泥ポンプ（泥水供給手段）
１３，１４，２３，２４，３３，３４ 流量計
１５，２５，３５ 排泥ポンプ（スラリー返送手段）
１６ 第１送泥管
１７ 第１排泥管
２０ 第２スラリー処理施設
２６ 第２送泥管
２７ 第２排泥管
３０ 送泥ポンプ
３１ 合流器
３２ 分流器
３５ 排泥ポンプ
３６ 合流送泥管
３７ 主排泥管
３８，３９ 圧力計
４０ 運転制御施設
４１ 泥水供給量制御装置（泥水供給量制御手段）
４２ スラリー返送量制御装置（スラリー返送量制御手段）
ＱＳ，ＱＳ１，ＱＳ２ 送泥量
ＱＤ，ＱＤ１，ＱＤ２ 排泥量
５１ 第１掘削土砂搬出施設
５２ 第２掘削土砂搬出施設
５３ 第３掘削土砂搬出施設
５５，５６，５８，５９ 圧送ポンプ（搬送手段）
５７ ダンプトラック（運搬装置）
６０ 主排出管
６１ 第１分岐排出管
６２ 第２分岐排出管
６３ 第３分岐排出管
６５ 運転制御施設
６６ 切替制御装置（搬送土砂量制御手段）
６７ 搬送土砂量制御装置（搬送土砂量制御手段）
６８ 運行管理装置
７１，７２，７３ 土砂ホッパ
８１，８２，８３ ロードセル（計量手段）
９１ 第１切替装置
９２ 第２切替装置
Claims (7)
- 泥水及び掘削土砂を含むスラリーを、前記泥水と前記掘削土砂に分離するための複数のスラリー処理施設と、
前記各スラリー処理施設から切羽に前記泥水を供給するために、前記各スラリー処理施設に付設されている泥水供給手段と、
複数の前記泥水供給手段からの前記泥水の供給量を、掘進に必要となる総泥水量となるように調節するための泥水供給量制御手段と、
掘削により発生した前記スラリーを、前記各スラリー処理施設に返送するためのスラリー返送手段と、
前記スラリー返送手段からの前記スラリーの返送量を、前記各スラリー処理施設の残存処理能力に対応した量となるように調節するためのスラリー返送量制御手段と、
を備えることを特徴とするスラリー管理システム。 - 前記各スラリー処理施設は、地上部の複数箇所に設けられている小規模スラリー処理施設であり、
立坑又は連絡用シャフトを介して、前記各スラリー処理施設から前記泥水を分割して供給するとともに、
前記立坑又は前記連絡用シャフトを介して、前記各スラリー処理施設へ前記スラリーを分割して返送することを特徴とする請求項１に記載のスラリー管理システム。 - 請求項１又は請求項２に記載のスラリー管理システムを用い、前記切羽の掘進に必要となる前記総泥水量を前記各スラリー処理施設から前記切羽に供給し、前記切羽から発生した前記スラリーを、前記各スラリー処理施設の残存処理能力に対応した量となるように、前記各スラリー処理施設に返送することを特徴とするスラリー管理方法。
- 複数の掘削土砂搬出施設と、
前記複数の掘削土砂搬出施設に掘削土砂を搬送するために、当該複数の掘削土砂搬出施設に接続されている掘削土砂の搬送手段と、
前記搬送手段により前記各掘削土砂搬出施設に搬送される搬送掘削土砂量を計量するための計量手段と、
前記計量手段により計量された計量掘削土砂量に応じて、前記複数の掘削土砂搬出施設への前記搬送掘削土砂量を調節するための搬送土砂量制御手段と、
を備えることを特徴とする掘削土砂管理システム。 - 前記各掘削土砂搬出施設は、地上部の複数箇所に設けられている小規模掘削土砂搬出施設であり、
立坑又は連絡用シャフトを介して、前記各各掘削土砂搬出施設へ前記掘削土砂を分割して搬出することを特徴とすることを特徴とする請求項４に記載の掘削土砂管理システム。 - 請求項４又は請求項５に記載の掘削土砂管理システムを用い、前記計量掘削土砂量に応じて、前記搬送掘削土砂量を調節して、前記各掘削土砂搬出施設に搬送することを特徴とする掘削土砂管理方法。
- 前記掘削土砂搬出施設から、運搬装置により掘削土砂を他の処理施設へ移送するとともに、
ＧＰＳ衛星を利用した位置検出手段を使用して前記運搬装置の走行位置情報を検知し、
前記運搬装置の走行位置情報に応じて、当該運搬装置の運行を管理することを特徴とする請求項６に記載の掘削土砂管理方法。
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