JP4460136B2 - 掘進機における泥土排出制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は掘進機における排土機構に関し、更に詳しくは掘削される土砂の排土量を常に一定に制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地中に下水管路の如き管路を敷設する方法に泥濃式推進工法がある。この工法は、一般的に掘進機および埋設管を搬入するための立坑を掘削し、掘進機の後方に複数の埋設管を順次連結しながら横方向に掘進機及び埋設管をジャッキにて押し出し、埋設管を設置する。
この掘進機の一例として図１２に示すように、掘進機ａのカッターｂ前面から作泥材を注入し、掘削土砂と攪拌・混合することにより搬送の容易な流動状の排泥土に改良される。
【０００３】
そこで掘削土砂が攪拌・混合される掘削室ｄ内の圧力は掘削された地山の土量および前面に吐出された作泥材ｆの送泥圧によって増大してくるため、排泥バルブｅの開閉によって余分の排泥土ｆを排出することによって掘削室ｄ内の圧力のバランスを保ち、排出された排泥土ｆは真空吸引によって地上に搬送されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら排泥バルブｅは掘削室ｄに設置された土圧計の値を基に行い、通常下限を地下水圧＋０．２ｋｇ/ｃｍ_２、上限を地下水圧＋０．５〜０．７ｋｇ/ｃｍ_２程度となるよう、オペレータが直接または遠隔にせよ手動での開閉を注意深く、また絶え間なく操作している。その際オペレータの熟練度や判断によっては、掘削室ｄ内の圧力が急激に変動し、掘進機前面の地山が不安定になりやすかった。圧力の変動量が大きい場合、地表面の沈下や隆起をおこす原因ともなる。
【０００５】
又土圧計の上下動を少なくする為に排泥バルブの開放量を小さく制御しようとした場合、排泥土の細粒分だけを取込み、礫分を掘削室ｄに残してしまうという問題があった。しかも操作は土圧計の変動量に合わせて手作業で行われるため、掘進機のオペレータに長時間の集中力を要する作業となる。
【０００６】
そこで本発明では上記それぞれの問題点を解消するために、常に一定の加圧力を保持しながら排泥土の排出量を自動的に制御する泥土排出制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、掘進機から作泥材を注入し、加圧することにより地山側に泥膜を形成し、該泥膜を介した加圧力により掘進機前面の地山を安定させつつ、カッターを回転させ地山の土砂と作泥材を混合しながら掘削し、推進を行う泥濃式推進工法にあって、掘削機のカッター部後方の排泥土取り込み口に排泥バルブを連通状に設け、該排泥バルブに可動式の排泥ピストンを内包した排泥シリンダーを連通状に設けると共に、該排泥シリンダーに排泥バルブおよび排泥土搬送管を順次連通状に設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２は、掘進機から作泥材を注入し、加圧することにより地山側に泥膜を形成し、該泥膜を介した加圧力により掘進機前面の地山を安定させつつ、カッターを回転させ地山の土砂と作泥材を混合しながら掘削し、推進を行う泥濃式推進工法にあって、掘削機のカッター部後方の排泥土取り込み口に排泥バルブを連通状に設け、該排泥バルブに、その下部に可動式の排泥ピストンを内包した第１貯泥槽を連通状に設けると共に、該第１貯泥槽の排泥ピストンの前方位置の第１貯泥槽とを排泥バルブによって連通状に設け、更に該排泥バルブに第２貯泥槽および排泥土搬送管を順次連通状に設けたことを特徴とする。
【０００９】
上記排泥バルブとしては、操作性および機能性の点からエアピンチバルブが望ましいものであるが、他の機構のバルブでもよい。
【００１０】
又排泥の移送方法はバキュームによる吸引が望ましいが、他のオーガスクリューによる移送や環流水搬送方式などによる移送が考えられる。
【００１１】
本発明では排泥バルブ後方に排泥ピストンを設けることによって、排泥バルブ開放時に排泥ピストン体積量ずつの泥土を排出することにより切羽土圧の急激な変化を緩和し、送泥水量及び掘進土量に応じた排泥量を平準化することが可能となる。
【００１２】
排泥ピストンのスピードを一定にし、土圧計とジャッキ操作による掘進速度とを連動させ、土圧計の数値が上がり気味の場合には掘進速度が自動的に落とされ、又土圧計の数値が下がり気味の場合には掘進速度を自動的に上げて常に土圧計の数値を一定の保つように制御することによって自動化が行えるものである。
【００１３】
又掘進速度を一定にし、土圧計と泥土排出制御装置とを連動させる場合には、土圧計の数値が上がり気味の場合には泥土排出制御装置の排泥ピストンの動作スピードが自動的に上がり排土量を増やし、また土圧計の数値が下がり気味の場合には泥土排出制御装置の排泥ピストンの動作スピードを自動的に下げて排土量を減らすことにより、常に土圧計の数値を一定の値に保つよう制御することによって自動化が行えるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を、その実施例を示す図面を参酌しながら詳述する。
実施例１
図１に示すように掘進機本体１は、前部に掘削室２が設けられ、この掘削室２の前方にカッター３を装着した構成とするものである。
【００１５】
カッター３は掘進機本体１内の駆動モーター５によって駆動回転する機構とする。そして掘削室２内には排泥土口７が開口され、この排泥土口７に排泥土送出管１０を連通状に連結し、更にこの排泥土送出管１０と真空吸引による排泥土搬送管８との間に泥土排出制御装置９を設けるものである。
【００１６】
そこで図２に示すように泥土排出制御装置９は、排泥土送出管１０の終端に連通状に連結される第１エアーピンチバルブ１１に排泥シリンダー１２を連結するものである。
【００１７】
又排泥シリンダー１２内には、ピストン駆動装置１３によって前後往復動する排泥ピストン１４が内包され、更に上記排泥シリンダー１２下部が第２エアーピンチバルブ１５を介して真空吸引機構の排泥土搬送管８に連通されるものである。
又上記排泥シリンダー１２には開閉式の第１吸気バルブ１６を設け、排泥土搬送管８には開閉式の第２吸気バルブ１７を設けるものとする。
【００１８】
本発明の実施例１で示す泥土排出制御装置９は図３に示すように、第１エアーピンチバルブ１１の開放によって排泥土送出管１０からの排泥土Ａが排泥シリンダー１２へ流入できる状態となり、これより図４に示すように、排泥ピストン１４の後退に伴ってピストン体積分の排泥土Ａがその排泥シリンダー１２内へ取り込まれる。
【００１９】
次に図５に示すように、第１エアーピンチバルブ１１及び第２吸気バルブが閉塞した後に排泥シリンダー１２の第１吸気バルブ１６と第２エアーピンチバルブ１５が開放されることで排泥シリンダー１２内に取り込まれた排泥土Ａは排泥土搬送管８からの吸引によって第２エアーピンチバルブ１５を通過し排泥土搬送管８へ運ばれる。
【００２０】
そして排泥ピストン１４が前進することで、排泥シリンダ１２内に残存する排泥土Ａは残らず排泥土搬送管８からの吸引により搬送される。更に排泥ピストンが第１吸気バルブまで戻った時点で図３で示すように、第２エアーピンチバルブ１５及び第１吸気バルブ１６が閉塞し、第１エアーピンチバルブ１１及び第２吸気バルブ１７が開放する。この工程を繰り返すことによってピストン体積分の排泥土Ａが排出されることとなる。
【００２１】
実施例２
図６に示すように泥土排出制御装置９は、排泥土送出管１０の終端に連通状に連結される第１エアーピンチバルブ１１に第１貯泥槽１８を連結するものである。
【００２２】
又第１貯泥槽１８の下部には、ピストン駆動装置１３によって前後往復動する排泥ピストン１４が内包され、更にこの排泥ピストン１４の前方の開口部１９には第２エアーピンチバルブ１５を連通するものである。
【００２３】
そして第２エアーピンチバルブ１５に上端が開放状とした第２貯泥槽１９を連通し、更にこの第２貯泥槽１９に真空吸引機構の排泥土搬送管８に連通されるものである。
従って上記第２貯泥槽１９の開口部２０より常に空気が取り入れられ第２貯泥槽１９内が吸気による搬送が可能な状態となっている。
【００２４】
本発明の実施例２で示す泥土排出制御装置９は図７に示すように、第１エアーピンチバルブ１１によって排泥土送出管１０からの排泥土Ａが遮断された状態から図８に示すように、第１エアーピンチバルブ１１が開放された後に排泥ピストン１４が後退し、排泥土送出管１０からの排泥土Ａが取り込まれる。
【００２５】
次に図９に示すように、第１エアーピンチバルブ１１が閉塞し、第２エアーピンチバルブ１５が開放された後に排泥ピストン１４が前進し、排泥ピストン１４体積分の排泥土Ａが第２貯泥槽１９内まで移動する。
【００２６】
そして図１０に示すように、第２エアーピンチバルブ１５が閉塞し、第２貯泥槽１９内からの逆流に対して逆止弁的な役割を果たすと共に、第２貯泥槽１９内に押し出された排泥土Ａは吸引搬送され、第１エアーピンチバルブ１１が開放された後に排泥ピストン１４が後退し、排泥土送出管１０からの排泥土Ａが取り込まれる。この工程を繰り返すことによってピストン体積分の排泥土Ａが排出されることとなる。
【００２７】
本発明の泥土排出制御装置は、排泥ピストン１４の体積分と同等の排泥土を確実に排出することができることから、取り込みすぎに伴う地盤の沈下を防止することができ、また取込不足による地盤の隆起も防止することが出来る。
【００２８】
又図１１に示すように、実施例１で詳述した泥土排出制御機構９を２連式もしくはそれ以上とすることで大量の排泥土を排出することができると共に、より一層の排泥土の平準化が可能となる。
【００２９】
更に土圧計と泥土排出制御装置９を連動させ、土圧計の数値が上がり気味の時は泥土排出制御装置９の排泥ピストン１４の動作スピードが自動的に上がり排泥土量を増やし、また土圧計の数値が下がり気味の時は泥土排出制御装置９の排泥ピストン１４の動作スピードが自動的に遅くなるよう修正させて排泥土量を押さえて、土圧計の数値が常に適当な数値となるように制御回路を組むことにより排土工程の自動化が可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べて来た如く本発明によれば、カッターの回転によって掘削された掘削土砂と作泥材とが混合された排泥土を、切羽部に係る土圧を保持したまま一定量ずつ排出することができることにより、手動による煩雑な操作の自動化が可能となる。
【００３１】
又常に一定量の排泥土を取り込むことにより正常に礫分が混ざり合った排泥土の取込が行われ、排泥土が分離して礫分のみを切羽部に取り残すという問題が解消される。
更に排泥ピストンの動作スピードの加減により排泥土の排出量を制御することができるために土圧計の設定値に合わせた制御が容易に行えるとういう利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における泥土排出制御装置を組み込んだ掘進機の概要説明図である。
【図２】本発明の実施例１における泥土排出制御装置の説明図である。
【図３】本発明の実施例１における泥土排出制御装置の第１作動工程を示す作用説明図である。
【図４】本発明の実施例１における泥土排出制御装置の第２作動工程を示す作用説明図である。
【図５】本発明の実施例１における泥土排出制御装置の第３作動工程を示す作用説明図である。
【図６】本発明の実施例２における泥土排出制御装置の説明図である。
【図７】本発明の実施例２における泥土排出制御装置の第１作動工程を示す作用説明図である。
【図８】本発明の実施例２における泥土排出制御装置の第２作動工程を示す作用説明図である。
【図９】本発明の実施例２における泥土排出制御装置の第３作動工程を示す作用説明図である。
【図１０】本発明の実施例２における泥土排出制御装置の第４作動工程を示す作用説明図である。
【図１１】本発明の泥土排出制御装置を２連式とした構成の説明図である。
【図１２】従来の泥土排出制御機構の概要を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 掘進機本体
７ 排泥土口
８ 排泥土搬送管
９ 泥土排出制御装置
１０ 排泥土送出管
１１ 第１エアーピンチバルブ
１２ 排泥シリンダー
１３ ピストン駆動装置
１４ 排泥ピストン
１５ 第２エアーピンチバルブ
１６ 第１吸気バルブ
１７ 第２吸気バルブ
１８ 第１貯泥槽
１９ 第２貯泥槽
２０ 開口部

Claims (2)

1. 掘進機から作泥材を注入し、加圧することにより地山側に泥膜を形成し、該泥膜を介した加圧力により掘進機前面の地山を安定させつつ、カッターを回転させ地山の土砂と作泥材を混合しながら掘削し、推進を行う泥濃式推進工法にあって、
   掘削機のカッター部後方の排泥土取り込み口にその一端が連通状に配置された第１エアーピンチバルブと、
   前記第１エアーピンチバルブの他端に連通状に連結された可動式の排泥ピストンが内包された排泥シリンダーと、
   前記排泥シリンダーに設置された第１の吸気バルブと、
   前記排泥シリンダーに連通状に配置された第２エアーピンチバルブと、
   前記第２エアーピンチバルブに連通状に連結された排泥土搬送管と、
   前記排泥土搬送管に連通状に配置された第２の吸気バルブとを備える
   掘進機における泥土排出制御装置。
2. 掘進機から作泥材を注入し、加圧することにより地山側に泥膜を形成し、該泥膜を介した加圧力により掘進機前面の地山を安定させつつ、カッターを回転させ地山の土砂と作泥材を混合しながら掘削し、推進を行う泥濃式推進工法にあって、
   掘削機のカッター部後方の排泥土取り込み口に連通状に配置された第１エアーピンチバルブと、
   前記第１エアーピンチバルブに連通状に連結されると共に、その下部に可動式の排泥ピストンが内包された第１貯泥槽と、
   前記第１貯泥槽の排泥ピストンの前方位置にその一端が連通状に連結された第２エアーピンチバルブと、
   前記第２エアーピンチバルブの他端に、その一端が接続されると共に、その他端が排泥土搬送管に接続された上端開口状の第２貯泥槽とを備える
   掘進機における泥土排出制御装置。

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