JP7012600B2 - Pumping method - Google Patents
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Description
本発明は、工事において用いられる流動性材料を搬送管の内部で圧送する圧送方法に関する。 The present invention relates to a pumping method in which a fluid material used in construction is pumped inside a transport pipe.
工事で用いられる土砂又はコンクリート等の流動性材料を圧送する圧送方法としては従来から種々のものが知られている。例えば特許文献1には、配送管の内部において浚渫土を運送する浚渫土運送システムが記載されている。配送管の内面は粘性の影響によって剪断抵抗が大きく発生し、配送管の内面から離れて中心層に向かうほど剛体流動と類似する流動形態を示す。浚渫土等の混合物を配送する場合、慣性と粘性の影響によって圧力が加えられ、質量が大きい成分は配送管の底に堆積する形態を示す。 Various types of pumping methods for pumping fluid materials such as earth and sand or concrete used in construction work have been conventionally known. For example, Patent Document 1 describes a dredged soil transportation system for transporting dredged soil inside a delivery pipe. Shearing resistance is greatly generated on the inner surface of the delivery pipe due to the influence of viscosity, and the flow form similar to that of rigid body flow is exhibited toward the central layer away from the inner surface of the delivery pipe. When delivering a mixture such as dredged soil, pressure is applied due to the influence of inertia and viscosity, and the component with a large mass shows the form of depositing at the bottom of the delivery pipe.
特許文献1の浚渫土運送システムは、磁場とトルネード過流技術を用いる浚渫土運送システムである。浚渫土運送システムは、ポンプモジュール、配管モジュール、制御モジュール、データベース及び状態計測ユニットを備える。この浚渫土運送システムでは、まず配送管の内部に圧縮空気を注入し、配送管の内部に液状部と気状部とに分かれて流動するプラグ流を形成する。その後、電磁場を配送管に印加してプラグ流にトルネードを形成することによって流動摩擦抵抗力を減少して浚渫土の流動を制御する。 The dredging soil transportation system of Patent Document 1 is a dredging soil transportation system using a magnetic field and a tornado turbulence technique. The dredged soil transportation system includes a pump module, a piping module, a control module, a database and a status measurement unit. In this dredging soil transportation system, first, compressed air is injected into the inside of the delivery pipe, and a plug flow is formed inside the delivery pipe, which is divided into a liquid part and a vapor part and flows. After that, an electromagnetic field is applied to the delivery pipe to form a tornado in the plug flow, thereby reducing the flow friction resistance and controlling the flow of the dredged soil.
浚渫土運送システムは、電磁場を配送管に印加するコイルを備える。コイルは、銅等の導電性材料によって構成されており、ファラデーの右手の法則を考慮して配送管に巻き付けられる。また、制御モジュールは、実際の流動情報と内部の液状部の物性情報とに応じてコイルに印加する電流を制御する。制御モジュールは、中央演算部、関数発生部、パルス生成部及びブリッジ回路部を備え、配送管において運送される液状部の流動波形と一致する波形の電流をコイルに印加する。浚渫土運送システムでは、コイルに印加する電流を制御することにより、配送管の内部における浚渫土の配送の効率化を図っている。 The dredged soil transport system is equipped with a coil that applies an electromagnetic field to the delivery pipe. The coil is made of a conductive material such as copper and is wound around the delivery tube in consideration of Faraday's right-hand rule. Further, the control module controls the current applied to the coil according to the actual flow information and the physical property information of the liquid portion inside. The control module includes a central calculation unit, a function generation unit, a pulse generation unit, and a bridge circuit unit, and applies a current having a waveform that matches the flow waveform of the liquid unit transported in the delivery pipe to the coil. In the dredged soil transportation system, the efficiency of dredged soil delivery inside the delivery pipe is improved by controlling the current applied to the coil.
前述した浚渫土運送システムでは、搬送管にコイルを設置し、搬送管に巻き付けられたコイルに電流を印加することによって配送の効率化を図っている。しかしながら、前述したように、浚渫土運送システムは、ポンプモジュール、配管モジュール、制御モジュール、データベース及び状態計測ユニットを備え、更に制御モジュールは中央演算部、関数発生部、パルス生成部及びブリッジ回路部を有し、構成が複雑で大掛かりである。そのため、搬送管にコイルを設置する作業を適切に行うことができない場合がある。 In the above-mentioned dredging soil transportation system, a coil is installed in the transport pipe, and an electric current is applied to the coil wound around the transport pipe to improve the efficiency of delivery. However, as described above, the dredged soil transportation system includes a pump module, a piping module, a control module, a database and a state measurement unit, and the control module includes a central calculation unit, a function generation unit, a pulse generation unit and a bridge circuit unit. It has a complicated structure and is large-scale. Therefore, it may not be possible to properly install the coil on the transport pipe.
また、コイルに印加する電流の適切な条件は、流動性材料を圧送するポンプの種類、搬送管の径、搬送管のレイアウト、及び流動性材料の材質等に応じて変動する。すなわち、コイルに印加する電流の適切な条件は現場ごとに異なるので、搬送管にコイルを巻き付けてコイルに電流を印加するだけでは流動性材料を効率よく圧送することができない可能性がある。 The appropriate conditions for the current applied to the coil vary depending on the type of pump that pumps the fluid material, the diameter of the transport pipe, the layout of the transport pipe, the material of the fluid material, and the like. That is, since the appropriate conditions for the current applied to the coil differ from site to site, it may not be possible to efficiently pump the fluid material simply by winding the coil around the transport tube and applying the current to the coil.
本発明は、搬送管にコイルを設置する作業を適切に行うことができると共に、流動性材料を効率よく圧送することができる圧送方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a pumping method capable of appropriately performing the work of installing a coil in a transport pipe and efficiently pumping a fluid material.
本発明に係る圧送方法は、工事において用いられる流動性材料を搬送管の内部で圧送する圧送方法であって、電磁場を発生させるコイルを搬送管に巻き付ける工程と、搬送管の内面に潤滑層を形成する工程と、潤滑層が形成された搬送管における圧送負荷を確認する工程と、圧送負荷を確認する工程において確認した圧送負荷となるようにコイルに電流を流す工程と、コイルに電流を流す工程においてコイルに電流を流した状態で流動性材料を圧送する工程と、を備え、潤滑層を形成する工程では、コイルに電流を流す前に模擬的な潤滑層を形成し、圧送負荷を確認する工程では、模擬的な潤滑層を形成した状態で圧送負荷を確認し、コイルに電流を流す工程では、コイルへの電流の大きさ及び周波数の調整を行うと共に、搬送管の内部における流動性材料の圧送負荷が事前に確認した圧送負荷となっているか否かを判定すし、事前に確認した圧送負荷となっていないと判定した場合にはコイルへの電流の大きさ及び周波数の調整を行い、事前に確認した圧送負荷となっていると判定した場合にはコイルへの電流の大きさ及び周波数を固定し、その後、流動性材料を圧送する工程が実行され、流動性材料を圧送する工程では、流動性材料と共に混和剤を圧送し、混和剤は、切羽の安定のために用いられるシールド工事用の気泡材である。 The pumping method according to the present invention is a pumping method in which a fluid material used in construction is pumped inside a transport pipe, in which a coil for generating an electromagnetic field is wound around the transport pipe and a lubricating layer is provided on the inner surface of the transport pipe. The step of forming, the step of confirming the pumping load in the transport pipe on which the lubricating layer is formed, the step of passing a current through the coil so as to be the pumping load confirmed in the step of checking the pumping load, and the step of passing a current through the coil. In the process, a process of pumping the fluid material with a current flowing through the coil is provided, and in the process of forming the lubricating layer, a simulated lubricating layer is formed before the current is passed through the coil, and the pumping load is confirmed. In the process of checking the pumping load with a simulated lubricating layer formed, in the process of passing a current through the coil, the magnitude and frequency of the current to the coil are adjusted, and the fluidity inside the conveyor pipe is adjusted. It is determined whether or not the pumping load of the material is the pumping load confirmed in advance, and if it is determined that the pumping load is not confirmed in advance, the magnitude and frequency of the current to the coil are adjusted. If it is determined that the pumping load has been confirmed in advance, the magnitude and frequency of the current to the coil are fixed, and then the step of pumping the fluid material is executed, and the step of pumping the fluid material is executed. Then, the admixture is pumped together with the fluid material, and the admixture is a bubble material for shielding work used for stabilizing the face .
本発明に係る圧送方法では、電磁場を発生させるコイルを搬送管に巻き付けてコイルに電流を流す。よって、流動性材料を圧送するための構成を簡易にすることができるので、搬送管にコイルを設置する作業を適切に行うことができる。また、電磁場を発生させるコイルを搬送管に巻き付けた後であって、コイルに電流を流す工程の前に、搬送管の内面に潤滑層を形成する。そして、潤滑層が形成された搬送管における圧送負荷を確認する。この圧送負荷の確認において、流動性材料を圧送したときの効果を確認することができるので、圧送時における効果を予め抽出することができる。その結果、圧送時における効果を予め抽出することにより、効果が顕著となるときのコイルへの電流の大きさ、及び当該電流の周波数を工事の現場ごとに確認することができる。よって、予め確認した圧送負荷となるようにコイルへの電流及び周波数を調整することにより、顕著となった効果を発揮するように流動性材料を圧送することができる。従って、現場ごとに異なる圧送時の効果を予め確認することにより、流動性材料を効率よく圧送することができる。 In the pressure feeding method according to the present invention, a coil that generates an electromagnetic field is wound around a transport tube to pass an electric current through the coil. Therefore, since the configuration for pumping the fluid material can be simplified, the work of installing the coil in the transport pipe can be appropriately performed. Further, after winding the coil that generates the electromagnetic field around the transport pipe and before the step of passing a current through the coil, a lubricating layer is formed on the inner surface of the transport pipe. Then, the pumping load in the transport pipe on which the lubricating layer is formed is confirmed. In the confirmation of the pumping load, the effect when the fluid material is pumped can be confirmed, so that the effect at the time of pumping can be extracted in advance. As a result, by extracting the effect at the time of pumping in advance, it is possible to confirm the magnitude of the current to the coil and the frequency of the current when the effect becomes remarkable for each construction site. Therefore, by adjusting the current and frequency to the coil so as to have a pumping load confirmed in advance, the fluid material can be pumped so as to exert a remarkable effect. Therefore, the fluid material can be efficiently pumped by confirming in advance the effect of pumping that differs from site to site.
また、流動性材料を圧送する工程では、流動性材料を地下から地上に向かって圧送してもよい。一般的に、流動性材料を地下から地上に向かって圧送する作業において、搬送管の内部で流動性材料を効率よく圧送できなくなる場合には、搬送管の振動及び騒音が生じやすい。これに対し、この圧送方法では、事前に圧送負荷を確認して流動性材料を圧送したときの効果を確認する。従って、確認した効果を発揮するようにコイルへの電流及び周波数を調整することができるので、地下から地上への流動性材料の圧送を効率よく行うことができる。その結果、搬送管の振動及び騒音を抑制することができる。 Further, in the step of pumping the fluid material, the fluid material may be pumped from underground to above ground. Generally, in the work of pumping a fluid material from underground to the ground, if the fluid material cannot be efficiently pumped inside the transport pipe, vibration and noise of the transport pipe are likely to occur. On the other hand, in this pumping method, the pumping load is confirmed in advance to confirm the effect when the fluid material is pumped. Therefore, since the current and frequency to the coil can be adjusted so as to exert the confirmed effect, the fluid material can be efficiently pumped from the underground to the ground. As a result, vibration and noise of the transport pipe can be suppressed.
また、流動性材料を圧送する工程では、シールド工事において発生した土砂を搬送管の内部で圧送してもよい。シールド工事では、掘削した土砂を搬送管で圧送することがあるが、搬送管の内部における掘削した土砂の流動性が小さい場合には、搬送管の内面と土砂との間で生じる摩擦が大きくなる。その結果、掘削した土砂を効率よく圧送できないということが起こりうる。しかしながら、この圧送方法では、事前に圧送負荷を確認し、圧送時における効果が顕著となるようにコイルへの電流及び周波数を調整することができる。従って、事前に圧送負荷を確認することにより、シールド工事によって生じた土砂の圧送を効率よく行うことができる。 Further, in the step of pumping the fluid material, the earth and sand generated in the shield work may be pumped inside the transport pipe. In the shield work, the excavated earth and sand may be pumped by the transport pipe, but if the fluidity of the excavated earth and sand inside the transport pipe is small, the friction generated between the inner surface of the transport pipe and the earth and sand becomes large. .. As a result, it may not be possible to efficiently pump the excavated soil. However, in this pumping method, the pumping load can be confirmed in advance, and the current and frequency to the coil can be adjusted so that the effect at the time of pumping becomes remarkable. Therefore, by confirming the pumping load in advance, it is possible to efficiently pump the earth and sand generated by the shield work.
また、電磁作用で流動性が高まる混和剤を搬送管の内部に注入することにより、搬送管の内部における流動性材料の圧送を更に効率よく行うことができる。従って、混和剤を流動性材料と共に圧送することによって搬送管の内面と流動性材料との間に生じる摩擦を抑えることができるので、更なる圧送性の向上に寄与する。 Further , by injecting an admixture whose fluidity is increased by electromagnetic action into the inside of the transport pipe, it is possible to more efficiently pump the fluid material inside the transport pipe. Therefore, by pumping the admixture together with the fluid material, the friction generated between the inner surface of the transport pipe and the fluid material can be suppressed, which contributes to further improvement of the pumpability.
本発明によれば、搬送管にコイルを設置する作業を適切に行うことができると共に、流動性材料を効率よく圧送することができる。 According to the present invention, the work of installing the coil in the transport pipe can be appropriately performed, and the fluid material can be efficiently pumped.
以下では、図面を参照しながら本発明に係る流動性材料の圧送方法の実施形態について詳細に説明する。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、図面は、理解の容易のため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率等は図面に記載のものに限定されない。 Hereinafter, embodiments of a method for pumping a fluid material according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted as appropriate. In addition, the drawings may be partially simplified or exaggerated for the sake of easy understanding, and the dimensional ratios and the like are not limited to those described in the drawings.
まず、本実施形態に係る流動性材料の圧送方法が適用される工事現場の例である現場Aについて説明する。図1に示されるように、本実施形態に係る圧送方法は、現場Aにおいて用いられる流動性材料を搬送管1の内部に通して流動性材料を圧送する。搬送管1は、例えば鋼管である。搬送管1の断面形状は、例えば円環状であるが、四角形等、他の形状であってもよい。本実施形態では、流動性材料が土砂10(図5参照)であり、搬送管1が土砂10の搬送経路である例について説明する。 First, site A, which is an example of a construction site to which the method of pumping fluid materials according to the present embodiment is applied, will be described. As shown in FIG. 1, in the pumping method according to the present embodiment, the fluid material used at the site A is pumped through the inside of the transport pipe 1. The transport pipe 1 is, for example, a steel pipe. The cross-sectional shape of the transport pipe 1 is, for example, an annular shape, but may be another shape such as a quadrangle. In the present embodiment, an example in which the fluid material is earth and sand 10 (see FIG. 5) and the transfer pipe 1 is the transfer path of earth and sand 10 will be described.
現場Aでは、建築構造物を造るために地盤を掘削し、掘削により生じた土砂10を搬送管1に通して地下Gから地上Tに向かって圧送する。例えば、現場Aでは、掘削機2を前進させるシールド工事が行われる。一例として、搬送管1は、掘削機2から土砂を取り入れる取り入れ口1aから斜め上方に延びる土砂導入部1Aと、土砂導入部1Aの上部から略水平に延びる水平延在部1Bと、水平延在部1Bの土砂導入部1Aとの反対側の端部から地上Tに延びる鉛直延在部1Cと、鉛直延在部1Cの上端において土砂が排出される土砂排出部1Dとを含む。
At the site A, the ground is excavated in order to construct a building structure, and the earth and sand 10 generated by the excavation is pumped from the underground G to the ground T through the transport pipe 1. For example, at site A, shield work is performed to move the
例えば、鉛直延在部1Cは、地下Gから地上Tに延び出しており、土砂排出部1Dは鉛直延在部1Cの上端から略水平方向に折り曲げられている。一例として、土砂排出部1Dの下方には、土砂10を一時的に収容する土砂ホッパ3が設けられており、土砂ホッパ3の下方にはダンプトラック4が設けられる。土砂排出部1Dは土砂ホッパ3に土砂10を排出し、土砂ホッパ3はダンプトラック4に土砂10を積載する。そして、ダンプトラック4は積載された土砂10を搬出する。
For example, the vertically extending
例えば、水平延在部1Bの下方には空間Cが形成されており、空間Cには、シールド工事に用いられる機器が配置される。一例として、空間Cには、ポンプ5a、運転台車5b、パワーユニット台車5c、制御盤台車5d、作泥土材台車5e、トランス台車5f、ケーブル台車5m、2次排土ポンプ5g、伸縮管5h及び材料台車5jが配置される。但し、ポンプ5aを含む上記の各機器は、搬送管1の任意の位置に配置される。また、上記の各機器の配置はあくまで一例であって上記の装置以外のものが配置されてもよいし、一部の装置が省略されてもよい。土砂導入部1Aと水平延在部1Bの間には排土ポンプ5kが設けられており、排土ポンプ5kによって土砂導入部1Aから水平延在部1Bに土砂10が圧送される。
For example, a space C is formed below the horizontally extending
図2は、搬送管1の土砂導入部1Aを拡大した図である。土砂導入部1Aは土砂10を取り込むスクリューコンベヤ6を備えており、スクリューコンベヤ6は取り入れ口1aから水平延在部1Bに向かって斜め上方に延びている。例えば、掘削機2は、土砂10を掘削するカッタ2aと、土砂10を練り混ぜる練混ぜ翼2bと、カッタ2aを駆動するカッターモータ2cと、カッタ2aを押し出すシールドジャッキ2dと、作泥土材を注入する作泥土材注入孔2eとを備える。
FIG. 2 is an enlarged view of the earth and
一例として、掘削機2は、泥土加圧シールド工法を行う。カッタ2aで切削した土砂10は泥土に変換されると共に切羽の安定が図られ、泥土圧によって掘進管理が行われる。例えば、掘削機2は、カッタ2aで掘削した土砂10に作泥土材を注入し、練混ぜ翼2bで作泥土材と土砂10を練り混ぜてから土砂10を土砂導入部1A(スクリューコンベヤ6)の取り入れ口1aに導入する。
As an example, the
図1及び図2に示されるように、例えば、搬送管1の土砂導入部1A及び水平延在部1Bには土砂10の圧送を促進するコイル群11,12が設けられる。一例として、コイル群11は、土砂10の搬送経路における土砂導入部1Aの上流側(取り入れ口1a側)に設置されている。また、コイル群12は、土砂10の搬送経路における水平延在部1Bの上流側(土砂導入部1A側の端部)に設置されている。但し、コイル群11,12は、上記とは異なる搬送管1の部分に設置されてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, for example, the earth and
搬送管1には、土砂10と共に圧送する混和剤を供給する混和剤供給部18が設けられる。一例として、混和剤供給部18は、土砂10の搬送経路におけるコイル群11の上流側に設けられ、混和剤供給部18から搬送管1の内部にごく少量の混和剤が供給される。混和剤は、例えば、気泡材、減水剤又は潤滑剤である。気泡材は、例えば、切羽の安定のために用いられるシールド工事用の気泡であって、この場合、シールド工事用の気泡を土砂10の圧送性向上のために有効活用することができる。前述した混和剤として用いられる減水剤は、例えば、静電気的な反発作用を生じさせて流動性を増大させる混和剤である。また、混和剤が電気的な影響を受けやすい材料を含む場合、搬送管1の内部における土砂10の圧送をよりスムーズに行うことが可能となる。
The transport pipe 1 is provided with an
図3は、配置されるコイル群11(コイル群12)の一例を拡大した斜視図である。図3に示されるように、コイル群11(コイル群12)は、ケーブルから成る複数のコイル11a(コイル12a)を備える。コイル群12は、コイル群11と同様の構成を備えるため、以下ではコイル群11(コイル11a)の説明を行い、コイル群12(コイル12a)の説明は適宜省略する。また、本明細書において、「コイル」とはケーブルが螺旋状又は渦巻状に巻かれたものを示しており、「コイル群」とは複数のコイルの集合体を示している。
FIG. 3 is an enlarged perspective view of an example of the arranged coil group 11 (coil group 12). As shown in FIG. 3, the coil group 11 (coil group 12) includes a plurality of
各コイル11aは、1本のケーブルによって構成されている。すなわち、1本のケーブルが搬送管1の外面1bに螺旋状に巻き付けられてコイル11aを構成する。各コイル11aを成す1本のケーブルは外面1bに密着していてもよいし、外面1bから離間していてもよい。また、一のコイル11aから離れた位置でケーブルが搬送管1の外面1bに螺旋状に巻き付けられることにより上記コイル11aとは別のコイル11aが構成される。このように搬送管1の外面1bに1本のケーブルが巻き付けられることによって複数のコイル11aが構成される。各コイル11aと搬送管1の外面1bとの間にはバンド13が介在し、バンド13によって各コイル11aが外面1bに固定される。
Each
図4は、コイル群11の各コイル11a(コイル群12の各コイル12a)に電流を流す電力供給装置15と、電流の供給によって各コイル11aに生じる電磁場M(磁界)を模式的に示している。電磁場Mは、コイル11aへの電流によって生じる電磁場(EMF:Electromagnetic Field)である。すなわち、コイル11a,12aが存在する搬送管1の箇所にはEMFが発生する。電力供給装置15は、各コイル11aに電流を供給する。電力供給装置15では、各コイル11aに供給する電流の大きさ、及び、各コイル11aに供給する電流の周波数を調整可能となっている。
FIG. 4 schematically shows a
電力供給装置15は、各コイル11aに供給する電流の大きさ、及び、各コイル11aに供給する電流の周波数、を確認可能なモニタ15aを備える。各コイル11aに電力供給装置15から電流を流すと、搬送管1に巻き付けられた各コイル11aから電磁場Mが発生し、電磁場Mの向きは所謂右手の法則に倣った方向となる。本実施形態では、搬送管1の外面1bに各コイル11aを螺旋状に巻いているので、搬送管1の長手方向(軸線方向)に沿った電磁場Mが発生する。
The
図5は、コイル11aが巻き付けられた搬送管1の断面を示す図である。図4及び図5に示されるように、搬送管1に電磁場Mが発生すると、搬送管1の内部において圧送される土砂10が電磁場Mを受けることにより土砂10が保有している水分が土砂10の外に滲出する。このように、電磁場Mが土砂10から水を滲出し、土砂10から滲出した水は搬送管1の内面1cに付着する潤滑層Lをを形成する。一例として、搬送管1の直径は125mmであり、潤滑層Lの厚さは1mm以上且つ2mm以下である。
FIG. 5 is a diagram showing a cross section of the transport pipe 1 around which the
このように搬送管1の内面1cに潤滑層Lを形成することによって土砂10が内面1cに付着しにくくなるので、内面1cへの土砂10の付着が抑制され、スムーズな土砂10の圧送が可能となる。また、搬送管1は、搬送管1の内部の圧力を測定する圧力計16と、搬送管1の内部の流量を測定する流量計17とを備えており、圧力計16及び流量計17は搬送管1の任意の位置に設けられる。
By forming the lubricating layer L on the inner surface 1c of the transport pipe 1 in this way, it becomes difficult for the earth and sand 10 to adhere to the inner surface 1c. Will be. Further, the transport pipe 1 includes a
以下では、土砂を搬送管の内部で圧送する圧送方法について説明する。ところで、コイル11a,12aを有しない従来の圧送方法では、土砂の流動性が小さい場合に搬送管の内面と土砂との間の摩擦が大きくなることにより、土砂の圧送時に搬送管の振動が生じたり騒音が生じたりする問題があった。更に、搬送管の内面と土砂との間の摩擦が大きくなることによって搬送管の内部に土砂が蓄積し、土砂を圧送できなくなるという問題もあった。
In the following, a pumping method for pumping earth and sand inside a transport pipe will be described. By the way, in the conventional pumping method having no
また、従来の圧送方法では、搬送管の内面に注水リングが配置され、注水リングから搬送管の内面に注水を行うことによって土砂の圧送を行っていた。この従来の圧送方法では、搬送管の内面と土砂との間に注水に伴う水の層を形成することができるため、搬送管の内面と土砂との間の摩擦を低減することが可能である。しかしながら、この圧送方法では、圧送される土砂に注水が行われるため、注水量によっては土砂の水分比が大きく変化する問題が発生する。この場合、土砂の圧送後に土砂の水分比が大きくなることにより土砂が泥濘化するので、土砂をそのまま搬出できない。従って、泥濘化した土砂にセメント又は石灰等の改質材を付与して土砂を改質してから搬出しなければならないため、搬送管から出た後の土砂の処理を容易に行うことができないという問題があった。 Further, in the conventional pumping method, a water injection ring is arranged on the inner surface of the transport pipe, and water is injected from the water injection ring to the inner surface of the transport pipe to pump the earth and sand. In this conventional pumping method, since a layer of water due to water injection can be formed between the inner surface of the transport pipe and the earth and sand, it is possible to reduce the friction between the inner surface of the transport pipe and the earth and sand. .. However, in this pumping method, water is injected into the soil to be pumped, so that there is a problem that the water ratio of the soil changes greatly depending on the amount of water injected. In this case, since the soil becomes muddy due to the increase in the water ratio of the soil after the pumping of the soil, the soil cannot be carried out as it is. Therefore, since it is necessary to apply a modifier such as cement or lime to the muddy soil to reform the soil before carrying it out, it is not possible to easily dispose of the soil after it comes out of the transport pipe. There was a problem.
また、コイル11a,12aを搬送管1に設置して土砂10の圧送を行う場合には、前述したように、土砂10の水分から潤滑層Lが形成されるため、土砂10の泥濘化を回避することができると共に、搬送管1から出た後の土砂10の処理を容易に行うことができる。しかしながら、電磁場Mの作用による土砂10の圧送性の効果は、土砂10を圧送するポンプ5aの仕様、搬送管の径、搬送管の長さ、搬送管のレイアウト、及び土砂10の材料等、現場Aの種々の条件によって異なる。従って、単にコイルを搬送管に設置して磁場を発生させるだけでは、土砂の圧送性の効果が十分に現れないこともある。すなわち、コイルに印加する電流の適切な条件は現場Aごとに異なるので、搬送管にコイルを巻き付けてコイルに電流を印加するだけでは土砂10を効率よく圧送することができない可能性がある。
Further, when the
本実施形態に係る圧送方法では、事前に土砂10の圧送の負荷(圧送負荷)を検証することによって前述した問題を解決している。以下では、本実施形態に係る圧送方法について図6を参照しながら説明する。図6は、本実施形態に係る圧送方法の各工程の例を示すフローチャートである。 In the pumping method according to the present embodiment, the above-mentioned problem is solved by verifying the pumping load (pumping load) of the earth and sand 10 in advance. Hereinafter, the pumping method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing an example of each step of the pumping method according to the present embodiment.
まず、搬送管1に対して各機器の設置を行う(ステップS1)。このとき、コイル11a,12a、電力供給装置15、圧力計16及び流量計17を搬送管1に設置する(コイルを搬送管に巻き付ける工程)。次に、搬送管1の内面1cに潤滑層Lを形成する(潤滑層を形成する工程、ステップS2)。具体的には、コイル11a,12aに電流を流す前に模擬的な潤滑層Lを強制的に形成する。この潤滑層Lの形成は、例えば、注水リングを内面1cに設置して当該注水リングからの注水によって行ってもよい。
First, each device is installed on the transfer pipe 1 (step S1). At this time, the
模擬的な潤滑層Lを形成した後には、土砂10の圧送負荷の確認を行う(圧送負荷を確認する工程、ステップS3)。具体的には、搬送管1の内部に試験的に土砂10を流しながら、圧力計16が搬送管1の管内圧力を測定し、流量計17が搬送管1の内部の圧送流量を測定すると共に、ポンプ5aの電気的負荷を測定し、管内圧力、圧送流量及び電気的負荷のそれぞれの効果的な値を測定する。
After forming the simulated lubricating layer L, the pumping load of the earth and sand 10 is confirmed (step S3, step of confirming the pumping load). Specifically, the
すなわち、模擬的な潤滑層Lを形成した状態で現場Aの搬送管1における良好な管内圧力、圧送流量及び電気的負荷の値を探索する。このように、現場Aの搬送管1の土砂10の圧送形態から管内圧力、圧送流量及び電気的負荷のそれぞれの良好な値である効果パラメータを確認することにより、土砂10の圧送負荷の確認を行う。なお、管内圧力、圧送流量及び電気的負荷の全てを測定しなくてもよく、管内圧力、圧送流量及び電気的負荷のいずれかのみを測定してもよい。 That is, in a state where the simulated lubricating layer L is formed, good values of the in-pipe pressure, the pressure feed flow rate, and the electric load in the transport pipe 1 of the site A are searched for. In this way, the pumping load of the sediment 10 can be confirmed by confirming the effect parameters that are good values of the in-pipe pressure, the pumping flow rate, and the electrical load from the pumping form of the sediment 10 of the transport pipe 1 at the site A. conduct. It is not necessary to measure all of the pipe pressure, the pressure feed flow rate and the electric load, and only one of the pipe pressure, the pressure feed flow rate and the electric load may be measured.
以上のように圧送負荷の確認を行った後には、例えば前述した注水リングからの注水を停止する。そして、搬送管1に土砂10を流しつつ電力供給装置15からコイル11a,12aへの電流を調整しながら電磁場M(磁場)の調整を行う(コイルに電流を流す工程、ステップS4)。具体的には、コイル11a,12aへの電流の大きさ及び周波数の調整を行う。そして、電磁場Mの調整の結果、搬送管1の内部における土砂10の圧送負荷が事前に確認した圧送負荷となっているか否かを判定する(ステップS5)。
After confirming the pumping load as described above, for example, the water injection from the water injection ring described above is stopped. Then, the electromagnetic field M (magnetic field) is adjusted while adjusting the current from the
このとき、例えば圧力計16による管内圧力の測定、流量計17による圧送流量の測定、及びポンプ5aの電気的負荷の測定を行って、これらの各測定結果がステップS3で確認した各測定結果となっているか(又はステップS3で確認した各測定結果よりも良好であるか)否かを判定する。すなわち、電磁場Mによる潤滑層Lの効果が事前に強制的に形成した潤滑層Lの効果と同程度又はそれ以上となっているか否かを判定する。
At this time, for example, the pressure in the pipe is measured by the
ステップS5において、事前に確認した圧送負荷となっていないと判定した場合には、ステップS4に戻ってコイル11a,12aへの電流の大きさ及び周波数の調整を行う。一方、ステップS5において、事前に確認した圧送負荷となっていると判定した場合には、電磁場条件(電磁場Mの条件)の設定を行う(ステップS6)。このとき調整したコイル11a,12aへの電流の大きさ及び周波数を固定する。その後、混和剤供給部18から搬送管1の内部に混和剤を供給すると共に流動性材料である土砂10の圧送を行う(流動性材料を圧送する工程、ステップS7)。土砂10の圧送が完了した後、一連の工程が完了する。
If it is determined in step S5 that the pumping load has not been confirmed in advance, the process returns to step S4 to adjust the magnitude and frequency of the current to the
次に、本実施形態に係る流動性材料の圧送方法から得られる作用効果について詳細に説明する。本実施形態に係る圧送方法では、図4に示されるように、電磁場Mを発生させるコイル11a,12aを搬送管1に巻き付けてコイル11a,12aに電流を流す。よって、土砂10を圧送するための構成を簡易にすることができるので、搬送管1にコイル11a,12aを設置する作業を適切に行うことができる。
Next, the action and effect obtained from the pumping method of the fluid material according to the present embodiment will be described in detail. In the pumping method according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
また、図5に示されるように、電磁場Mを発生させるコイル11a,12aを搬送管1に巻き付けた後であって、コイル11a,12aに電流を流す工程の前に、搬送管1の内面1cに潤滑層Lを形成する。そして、潤滑層Lが形成された搬送管1における圧送負荷を確認する。この圧送負荷の確認において、土砂10を圧送したときの効果を確認することができるので、圧送時における効果が顕著となるときの条件を抽出することができる。
Further, as shown in FIG. 5, after winding the
具体的には、圧送時における効果が顕著となるときのコイル11a,12aへの電流の大きさ、及び当該電流の周波数を工事の現場Aごとに確認することができる。よって、事前に確認した圧送負荷となるようにコイル11a,12aへの電流及び周波数を調整することにより、顕著となった効果を発揮するように土砂10を圧送することができる。従って、現場Aに応じて圧送時の効果を予め確認することにより、土砂10を効率よく圧送することができる。
Specifically, the magnitude of the current to the
また、土砂10を圧送する工程では、図1に示されるように、土砂10を地下Gから地上Tに向かって圧送する。一般的に、土砂を地下から地上に圧送する作業において、搬送管の内部で土砂を効率よく圧送できなくなる場合には、搬送管の振動及び騒音が生じやすい。これに対し、本実施形態に係る圧送方法では、事前に圧送負荷を確認して土砂10を圧送したときの効果を確認し、圧送時における効果が顕著となるときのコイル11a,12aへの電流及び周波数を確認することができるので、地下Gから地上Tへの土砂10の圧送を効率よく行うことができる。従って、搬送管1の振動及び騒音を抑制することができる。
Further, in the step of pumping the earth and sand 10, as shown in FIG. 1, the earth and sand 10 is pumped from the underground G toward the ground T. Generally, in the work of pumping earth and sand from underground to the ground, if the sediment cannot be efficiently pumped inside the transport pipe, vibration and noise of the transport pipe are likely to occur. On the other hand, in the pumping method according to the present embodiment, the pumping load is confirmed in advance to confirm the effect when the earth and sand 10 is pumped, and the current to the
また、土砂10を圧送する工程では、シールド工事において発生した土砂10を搬送管1の内部で圧送する。シールド工事では、掘削した土砂を搬送管で圧送するが、前述したように、搬送管の内部における掘削した土砂の流動性が小さい場合には、搬送管の内面と土砂との間で生じる摩擦が大きくなる。その結果、掘削した土砂を効率よく圧送できないということが起こりうる。しかしながら、本実施形態に係る圧送方法では、事前に圧送負荷を確認し、圧送時における効果が顕著となるときのコイル11a,12aへの電流及び周波数を確認することができる。従って、事前に圧送負荷を確認することにより、シールド工事によって生じた土砂10の圧送を効率よく行うことができる。
Further, in the step of pumping the earth and sand 10, the earth and sand 10 generated in the shield work is pumped inside the transport pipe 1. In the shield work, the excavated earth and sand are pumped by the transport pipe, but as mentioned above, when the fluidity of the excavated earth and sand inside the transport pipe is small, friction generated between the inner surface of the transport pipe and the earth and sand growing. As a result, it may not be possible to efficiently pump the excavated soil. However, in the pumping method according to the present embodiment, the pumping load can be confirmed in advance, and the current and frequency to the
また、土砂10を圧送する工程では、土砂10と共に混和剤を圧送する。よって、電磁作用で流動性が高まる混和剤を搬送管1の内部に注入することにより、搬送管1の内部における土砂10の圧送を更に効率よく行うことができる。従って、混和剤を土砂10と共に圧送することによって搬送管1の内面1cと土砂10との間に生じる摩擦を抑えることができるので、更なる圧送性の向上に寄与する。 Further, in the step of pumping the earth and sand 10, the admixture is pumped together with the earth and sand 10. Therefore, by injecting the admixture whose fluidity is increased by the electromagnetic action into the inside of the transport pipe 1, the earth and sand 10 can be pumped more efficiently inside the transport pipe 1. Therefore, by pumping the admixture together with the earth and sand 10, the friction generated between the inner surface 1c of the transport pipe 1 and the earth and sand 10 can be suppressed, which contributes to further improvement of the pumping property.
また、コイル11aは土砂10の搬送経路における土砂導入部1Aの上流側に設けられ、コイル12aは土砂10の搬送経路における水平延在部1Bの上流側に設けられる。よって、上流側で形成された潤滑層Lの効果が下流側まで持続されるため、搬送管1が閉塞する可能性をより確実に抑えることができる。すなわち、搬送管1の搬送経路の上流側(例えば搬送管1の搬送経路の中間地点よりも上流側)にコイル11a,12aを配置することにより、搬送管1の内部に沿った長い潤滑層Lを形成することができるので、潤滑層Lによる摩擦低減の効果をより顕著にすることができる。なお、コイル11a,12aの配置位置は、上記の例に限られず適宜変更可能である。例えば、2次排土ポンプ5gの位置にコイルを配置してもよい。
Further, the
以上、本発明に係る流動性材料の圧送方法の実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲において変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。すなわち、圧送方法の各工程の内容及び順序、並びに、搬送管及び圧送を行う各機器の各部の構成についても適宜変更可能である。 The embodiment of the pumping method of the fluid material according to the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be modified or applied to other things without changing the gist described in each claim. That is, the contents and order of each step of the pumping method, and the configuration of each part of the transport pipe and each device for pumping can be appropriately changed.
例えば、前述の実施形態では、土砂導入部1A、水平延在部1B、鉛直延在部1C及び土砂排出部1Dを備える搬送管1について説明したが、搬送管の構成は適宜変更可能である。また、前述した実施形態では、カッタ2a、練混ぜ翼2b、カッターモータ2c、シールドジャッキ2d及び作泥土材注入孔2eを備える掘削機2について説明した。しかしながら、掘削機の構成は適宜変更可能である。
For example, in the above-described embodiment, the transport pipe 1 including the
また、前述した実施形態では、図3に示されるように、バンド13を介してコイル11a,12aを搬送管1に取り付ける例について説明したが、バンドの構成は適宜変更可能である。例えば、バンドは、コイル11a,12aを構成する複数のケーブルと、搬送管1に巻き付けられると共に当該複数のケーブルを保持するシート状のケーブル保持部材と、各ケーブルの端部に設けられるコネクタと、を備え、一のケーブルの端部に設けられたコネクタが、他のケーブルの端部に設けられたコネクタに接続されることによりコイル11a,12aが構成されるコイル設置部材であってもよい。
Further, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 3, an example in which the
上記のコイル設置部材では、シート状のケーブル保持部材を搬送管1に巻き付けて複数のケーブルのそれぞれをコネクタによって互いに接続することにより、搬送管1に設置されるコイル11a,12aを容易に構成することができる。従って、工事における搬送管1へのコイル11a,12aの設置を効率よく行うことができるので、土砂10を圧送する作業を効率よく行うことができる。その結果、工期を短縮させることができる。
In the coil installation member described above, the
また、前述した実施形態では、混和剤供給部18が設けられる例について説明したが、混和剤供給部は省略することも可能である。更に、前述した実施形態では、土砂10を圧送する搬送管1について説明したが、本発明に係る圧送方法は、土砂以外の流動性材料を圧送する搬送管にも適用可能である。本発明に係る圧送方法は、例えば水、セメント及び骨材を混ぜてコンクリートを製造するプラントにおいて、コンクリート等の流動性材料を圧送する搬送管にも適用可能である。
Further, in the above-described embodiment, the example in which the
また、前述の実施形態では、土砂ホッパ3及びダンプトラック4が設けられる現場Aの例について説明したが、土砂ホッパ又はダンプトラックが省略されてもよく、現場の種類は上記の現場Aに限られず適宜変更可能である。また、前述の実施形態では、シールド工事を行う現場Aで用いられる土砂10の圧送方法について説明したが、本発明に係る圧送方法は、シールド工事以外の工事を行う現場にも適用可能である。
Further, in the above-described embodiment, the example of the site A in which the earth and
本発明に係る圧送方法は、例えば、騒音及び振動の問題が生じやすい都市土木の現場にも適用可能である。本発明に係る圧送方法は、前述したように、流動性材料を効率よく圧送することにより騒音及び振動を抑えることができるので、都市土木に適用した場合にも有効である。更に、本発明に係る圧送方法は、例えば、ダムの堆砂の浚渫の現場、鉄道工事の現場、又はオープンケーソンにおける現場にも適用可能である。 The pumping method according to the present invention can be applied to, for example, the site of urban civil engineering where problems of noise and vibration are likely to occur. As described above, the pumping method according to the present invention is effective even when applied to urban civil engineering because noise and vibration can be suppressed by efficiently pumping a fluid material. Further, the pumping method according to the present invention can be applied to, for example, a site of dredging sedimentation of a dam, a site of railway construction, or a site of an open caisson.
(実施例)
次に、本発明に係る圧送方法の実施例について図7を参照しながら説明する。本発明は、以下の実施例に限定されない。図7は、前述した実施形態に係る圧送方法の実験を行った実験現場Bを示す図である。実験現場Bには、流動性材料を圧送する搬送管21と、搬送管21において流動性材料を圧送するポンプ22と、搬送管21に設けられた圧力計23及び流量計24と、前述したコイル11a,12aと同様の複数のコイル25と、コイル25に電流を供給する電力供給装置15と同様の電力供給装置26とが設けられる。なお、複数のコイル25のそれぞれに電力供給装置26が接続されているが、図7では電力供給装置26等の図示を簡略化している。
(Example)
Next, an example of the pumping method according to the present invention will be described with reference to FIG. 7. The present invention is not limited to the following examples. FIG. 7 is a diagram showing an experimental site B in which an experiment of the pumping method according to the above-described embodiment was performed. At the experimental site B, a
搬送管21の全長は100mである。搬送管21の一端及び他端はポンプ22に接続されている。搬送管21は、ポンプ22から第1方向D1に直線状に延在する。第1方向D1のポンプ22側の端部からポンプ22の反対側の端部まで延びる搬送管21は、当該反対側の端部において折り返されてポンプ22に向かって延在する。搬送管21は、第1方向D1に蛇行しながら第1方向D1に交差する第2方向D2に延在している。複数のコイル25は、搬送管21のポンプ22からの距離が0m以上且つ20m以下(好ましくは0m以上且つ10m以下)の位置Rに巻き付けられる。
The total length of the
以上の実験現場Bにおいて搬送管21の内面に潤滑層Lを形成し、搬送管21の内部における管内圧力を各圧力計23によって測定すると共にポンプ22の電気的負荷を測定した結果を図8のグラフで示している。図8は、測定した管内圧力と電気的負荷の時系列変化を示している。図8に示されるように、実験現場Bでは、潤滑層Lを形成してから一定時間経過後(EMF ONから5分後)に管内圧力が減少していると共にポンプ22の電気的負荷(電流)が下がっていることが分かる。
FIG. 8 shows the results of forming a lubricating layer L on the inner surface of the
一方、実験現場Bとは異なる実験現場において、搬送管の内面に潤滑層Lを形成し、搬送管の内部の管内圧力を圧力計によって測定すると共にポンプの電気的負荷を測定した結果を図9のグラフで示している。図9に示されるように、実験現場Bとは異なる実験現場では、潤滑層Lを形成してから(EMF ONから)一定時間経過後にポンプ22の電気的負荷(電流)は下がっているが管内圧力は若干増加している。
On the other hand, at an experimental site different from the experimental site B, a lubricating layer L was formed on the inner surface of the transfer pipe, the pressure inside the transfer pipe was measured by a pressure gauge, and the electric load of the pump was measured. It is shown in the graph of. As shown in FIG. 9, at the experimental site different from the experimental site B, the electrical load (current) of the
以上のように、潤滑層Lを形成しても実験現場によって効果が異なることが分かった。そして、本実施例では、この効果を圧送負荷として事前に確認し、事前に確認した圧送負荷となるように電力供給装置26からのコイル25への電力供給を行うことにより、事前に確認した効果のうち良好な効果を確実に発揮させることができる。従って、様々な現場に実施例に係る圧送方法を適用した場合でも圧送性を高める効果が確実に得られるため、汎用性が高い圧送方法を提供することが可能となる。
As described above, it was found that even if the lubricating layer L is formed, the effect differs depending on the experimental site. Then, in this embodiment, this effect is confirmed in advance as a pumping load, and the power is supplied from the
1,21…搬送管、1A…土砂導入部、1B…水平延在部、1C…鉛直延在部、1D…土砂排出部、1a…取り入れ口、1b…外面、1c…内面、2…掘削機、2a…カッタ、2b…練混ぜ翼、2c…カッターモータ、2d…シールドジャッキ、2e…作泥土材注入孔、3…土砂ホッパ、4…ダンプトラック、5a…ポンプ、5b…運転台車、5c…パワーユニット台車、5d…制御盤台車、5e…作泥土材台車、5f…トランス台車、5g…2次排土ポンプ、5h…伸縮管、5j…材料台車、5k…排土ポンプ、6…スクリューコンベヤ、10…土砂(流動性材料)、11,12…コイル群、11a,12a,25…コイル、13…バンド、15,26…電力供給装置、16,23…圧力計、17,24…流量計、18…混和剤供給部、A…現場、B…実験現場、C…空間、D1…第1方向、D2…第2方向、G…地下、L…潤滑層、M…電磁場、T…地上。
1,21 ... Conveyor pipe, 1A ... Soil introduction part, 1B ... Horizontal extension part, 1C ... Vertical extension part, 1D ... Sediment discharge part, 1a ... Intake port, 1b ... Outer surface, 1c ... Inner surface, 2 ...
Claims (3)
電磁場を発生させるコイルを前記搬送管に巻き付ける工程と、
前記搬送管の内面に潤滑層を形成する工程と、
前記潤滑層が形成された前記搬送管における圧送負荷を確認する工程と、
前記圧送負荷を確認する工程において確認した圧送負荷となるように前記コイルに電流を流す工程と、
前記コイルに電流を流す工程において前記コイルに電流を流した状態で前記流動性材料を圧送する工程と、
を備え、
前記潤滑層を形成する工程では、前記コイルに電流を流す前に模擬的な潤滑層を形成し、
前記圧送負荷を確認する工程では、前記模擬的な潤滑層を形成した状態で前記圧送負荷を確認し、
前記コイルに電流を流す工程では、
前記コイルへの電流の大きさ及び周波数の調整を行うと共に、前記搬送管の内部における前記流動性材料の圧送負荷が事前に確認した前記圧送負荷となっているか否かを判定し、
事前に確認した前記圧送負荷となっていないと判定した場合には前記コイルへの電流の大きさ及び周波数の調整を行い、
事前に確認した前記圧送負荷となっていると判定した場合には前記コイルへの電流の大きさ及び周波数を固定し、その後、前記流動性材料を圧送する工程が実行され、
前記流動性材料を圧送する工程では、前記流動性材料と共に混和剤を圧送し、
前記混和剤は、切羽の安定のために用いられるシールド工事用の気泡材である、
圧送方法。 It is a pumping method in which the fluid material used in construction is pumped inside the transport pipe.
The process of winding a coil that generates an electromagnetic field around the transport tube, and
The process of forming a lubricating layer on the inner surface of the transport pipe and
The step of confirming the pumping load in the transport pipe on which the lubricating layer is formed, and
A step of passing a current through the coil so as to have the pumping load confirmed in the step of confirming the pumping load, and a step of passing a current through the coil.
In the step of passing a current through the coil, the step of pumping the fluid material with the current flowing through the coil and the step of pumping the fluid material.
Equipped with
In the step of forming the lubricating layer, a simulated lubricating layer is formed before passing an electric current through the coil.
In the step of confirming the pumping load, the pumping load is confirmed with the simulated lubricating layer formed.
In the process of passing an electric current through the coil,
The magnitude and frequency of the current to the coil are adjusted, and it is determined whether or not the pumping load of the fluid material inside the transport pipe is the pumping load confirmed in advance.
If it is determined that the pumping load has not been confirmed in advance, the magnitude and frequency of the current to the coil are adjusted.
When it is determined that the pumping load is confirmed in advance, the step of fixing the magnitude and frequency of the current to the coil and then pumping the fluid material is executed.
In the step of pumping the fluid material, the admixture is pumped together with the fluid material.
The admixture is a foam material for shield work used for stabilizing the face.
Pumping method.
請求項1に記載の圧送方法。 In the step of pumping the fluid material, the fluid material is pumped from underground to above ground.
The pumping method according to claim 1.
請求項1又は2に記載の圧送方法。 In the step of pumping the fluid material, the earth and sand generated in the shield work is pumped inside the transport pipe.
The pumping method according to claim 1 or 2 .
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