JP7128373B1 - 配管洗浄システム及びトンネル覆工用型枠 - Google Patents

Abstract

【課題】配管洗浄後の廃水から粗粒体を分離して確実に回収可能な配管洗浄システム及びこれを備えたトンネル覆工用型枠を提供すること。【解決手段】本発明の配管洗浄システム１は、トンネル覆工用型枠Ａの基台Ａ１上部に設置した洗浄部１０と、洗浄部１０の下部において基台Ａ１の長手方向に沿って傾斜して設置した傾斜樋２０と、傾斜樋２０内の長手方向に沿って設置したコンベア３０と、を備え、コンベア３０が、複数のスプロケット３１と、複数のスプロケット３１に無端状に架け渡した線状捕捉体３２と、スプロケット３１を回転可能な駆動源３３と、を有し、傾斜樋２０が、洗浄部１０から流下した配管洗浄後の廃水Ｗを集水して、排出口２２から排出可能であり、線状捕捉体３２によって、傾斜樋３０の溝底３１ｂから廃水Ｗ中の粗粒体Ｗ１を掻き取って傾斜樋２０に沿って搬送可能に構成したことを特徴とする。本発明のトンネル覆工用型枠Ａは、配管洗浄システム１を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、配管洗浄システム及びトンネル覆工用型枠に関し、特に配管洗浄後の廃水から粗粒体を分離して確実に回収可能な配管洗浄システム及びこれを備えたトンネル覆工用型枠に関する。

山岳トンネル工事では、トンネル内空に移動式のトンネル覆工用型枠を配置し、吹付コンクリート面と型枠体の外面の間に画設した打設空間内にコンクリートを打設することで、覆工コンクリートを成型する。
覆工コンクリートの打設後、コンクリート圧送用の配管は、内部を洗浄して管内に付着した残コンクリート等を洗い流す必要がある。この洗浄後の廃水は、例えば基台上のホッパ等を介して、基台の長手方向に沿って配置した排水シューター内に集水し、排水シューター下方の排出口から排出する。
ところで、この廃水内には、配管内に付着していた残コンクリートやセメント等の微粒子が含まれているため、これらの固形分が排水シューター内に堆積しないよう、排水シュートから除去する手段が必要となる。
特許文献１には、排水シューター内に堆積した残コンクリートを、ベルトコンベア又はスクリューコンベアによって排水シューターに沿って搬送して排出する装置が開示されている。

特開２０１１－５８３１４号公報

従来技術には以下の問題点がある。
＜１＞ベルトコンベアの場合、ベルトに載せた残コンクリートの上を廃水が流れるため、残コンクリートや廃水中のセメント等の微粒子がベルトの底部やベルトと排水シューターの側壁の隙間に流れ込んで詰まりやすい。これによってベルトが摩耗して損傷するおそれがあり、また、損傷したベルトの交換には高いコストがかかる。
＜２＞スクリューコンベアの場合、残コンクリートや廃水中の微粒子がスクリューの回転に噛み込まれやすい。特に粒径の大きい残コンクリートが噛み込まれるとスクリューが破損するおそれがあり、スクリューの修理や交換には高いコストがかかる。
＜３＞いずれもベルトやスクリューに阻まれて廃水の流路が分散し、流速が弱まるため、廃水中の微粒子がベルトやスクリューと側壁の隙間に滞留しやすい。特にベルトの底部は廃水の流下方向と逆方向に移動するため、排水シューターの底面に入り込んだ微粒子を回収することが難しい。

本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決するための、配管洗浄システム及びトンネル覆工用型枠を提供することにある。

本発明の配管洗浄システムは、トンネル覆工用型枠の基台上部に設置した洗浄部と、洗浄部の下部において基台の長手方向に沿って傾斜して設置した傾斜樋と、傾斜樋内の長手方向に沿って設置したコンベアと、を備え、コンベアが、複数のスプロケットと、複数のスプロケットに無端状に架け渡した線状捕捉体と、スプロケットを回転可能な駆動源と、を有し、傾斜樋が、洗浄部から流下した配管洗浄後の廃水を集水して、排出口から排出可能であり、線状捕捉体によって、傾斜樋の溝底から廃水中の粗粒体を掻き取って傾斜樋に沿って搬送可能に構成したことを特徴とする。

本発明の配管洗浄システムは、線状捕捉体がリンクチェーンからなってもよい。

本発明の配管洗浄システムは、分級装置を更に備え、分級装置は、傾斜樋の排出口と接続した回収槽であって、底面に開口部と、少なくとも廃水を透過可能なフィルタ部と、を有する回収槽と、フィルタ部の下方に接続した第１排出路と、開口部の下方に接続した第２排出路と、を有し、フィルタ部は、排出口と開口部の間に位置し、排出口から開口部に向かって下がるように傾斜していてもよい。

本発明の配管洗浄システムは、フィルタ部が、フィルタ部の傾斜方向に沿って伸びる複数のスリットバーを備え、スリットバーの断面形状は、底面側に突起した逆三角形状であってもよい。

本発明の配管洗浄システムは、分級装置が、第１排出路の下方に位置し、第１排出路から流下した廃水中の細粒体を沈殿させて廃水から分離可能な沈殿槽を備えていてもよい。

本発明のトンネル覆工用型枠は、配管洗浄システムを備えることを特徴とする。

本発明の配管洗浄システム及びトンネル覆工用型枠は、以下の効果の内少なくとも１つを備える。
＜１＞チェーン等の線状捕捉体を用いて、傾斜樋の溝底から粗粒体を掻き取る構成であるため、粗粒体を廃水から分離して確実に回収することができる。
＜２＞コンベアの構造がシンプルであるため、粗粒体の噛み込みや細粒体の詰まりによる損傷が生じにくい。また線状捕捉体の交換が容易で、交換コストも安い。
＜３＞廃水が溝底に沿って流れるため、流路が分散せず、かつ線状捕捉体が流路と同じ方向に移動するため流速が損なわれず、傾斜樋内に細粒体が滞留しにくい。
＜４＞傾斜樋の排出口に分級装置を配置することで、廃水、粗粒体、及び細粒体を自動的に分別回収することができる。これによって粗粒体や細粒体を再生骨材として再利用して資源の有効活用に資することができる（ＳＤＧｓ「１２．つくる責任 つかう責任」）。

本発明に係る配管洗浄システムの説明図 洗浄部の説明図 傾斜樋とコンベアの説明図 分級装置の説明図 フィルタ部の説明図 本発明に係るトンネル覆工用型枠の説明図 実施例２の説明図

以下、図面を参照しながら本発明の配管洗浄システム及びトンネル覆工用型枠について詳細に説明する。

[配管洗浄システム]
＜１＞全体の構成（図１）
本発明の配管洗浄システム１は、トンネル覆工用型枠Ａにおいて、コンクリート圧送用の配管を洗浄するための装置である。
配管洗浄システム１は、トンネル覆工用型枠Ａの基台Ａ１の上部に設置した洗浄部１０と、基台Ａ１に設置した傾斜樋２０と、傾斜樋２０内に設置したコンベア３０と、を少なくとも備える。本例では更に、傾斜樋２０の排出口２２に接続した分級装置４０を備える。
傾斜樋２０は、洗浄部１０の下方において、基台Ａ１の側面に、基台Ａ１の長手方向に沿って傾斜して設置する。
本例では、基台Ａ１の片側に傾斜樋２０を１本設置する。ただし傾斜樋２０の本数はこれに限らず、基台Ａ１の両側に設置してもよいし、基台Ａ１の片側に２本以上設置してもよい。

＜１．１＞廃水
配管洗浄システム１の対象となる廃水Ｗは、配管の管内を洗浄した液体である。
廃水Ｗ中には、配管内に残ったコンクリートに由来する粗粒体Ｗ１と細粒体Ｗ２が含まれている。
粗粒体Ｗ１は、主に粗骨材と、粗骨材に固着したセメントからなる。
細粒体Ｗ２は、主に細粒材と、廃水Ｗ内に遊離したセメント粒子からなる。
ただし粗粒体Ｗ１と細粒体Ｗ２の区別は分別回収上の粒径によるものであって、必ずしも上記の物質に限らない。例えば粗骨材であっても、粒径が後述するフィルタ部４１ａによる分級サイズ以下であれば、細粒体Ｗ２に含まれる。

＜２＞洗浄部（図２）
洗浄部１０は、配管を洗浄して廃水Ｗを集水する構成要素である。
本例では、洗浄部１０が、基台Ａ１の一方の肩部から他方の肩部に傾斜して配置した複数の洗浄台１１と、基台Ａ１の一方の肩部上において各洗浄台１１の傾斜下方に配置した複数の集水槽１２と、各集水槽１２から下方に延出した排水管１３と、を備える。
洗浄台１１は、配管を洗浄するための作業台である。
本例では洗浄台１１として、断面略コの字形のシュートを採用し、流路上端を基台Ａ１における一方の肩部上に、流路下端を他の肩部上に傾斜して配置する。
集水槽１２は、洗浄台１１から流れる廃水Ｗを集めるための槽である。
本例では集水槽１２として、中央底部に排水口を設けたホッパを採用する。
集水槽１２の排水口から下方に排水管１３を接続し、集水槽１２内の廃水Ｗを傾斜樋２０内に流下させる鉛直方向の流路を構成する。
なお洗浄部１０の構造は上記に限らず、要は配管の洗浄に係る廃水Ｗを集水して傾斜樋２０に流下可能な構造であればよい。

＜３＞傾斜樋（図３）
傾斜樋２０は、廃水Ｗを流下させて排出する樋である。
傾斜樋２０は、基台Ａ１の側方に、水平方向に対して傾斜して設置する。
本例では傾斜樋２０として、上方が開放した樋本体２１と、樋本体２１の下端付近に設けた排出口２２と、を備える樋を採用する。
本例では樋本体２１が、２枚の側壁２１ａと、断面略Ｖ字状の溝底２１ｂとを備える。ただし、溝底２１ｂは、断面略Ｕ字状、断面略コ字状であってもよい。
また、樋本体２１は、管内を洗浄部１０の排水管１３と連通した管体であってもよい。
樋本体２１内には、その長手方向に沿ってコンベア３０を配置する。

＜４＞コンベア（図３）
コンベア３０は、廃水Ｗ中の粗粒体Ｗ１を捕捉して回収するための部材である。
コンベア３０は、複数のスプロケット３１と、スプロケット３１間に無端状に架け渡した線状捕捉体３２と、スプロケット３１を回転可能な駆動源３３と、少なくとも備える。
スプロケット３１は、線状捕捉体３２を往復循環させるための部材である。
スプロケット３１は、往復する２本の線状捕捉体３２の内、下方の線状捕捉体３２が溝底２１ｂを掻き取り可能な高さに設置する。
本例では、２つのスプロケット３１を採用し、第１のスプロケット３１を樋本体２１の上端付近において２枚の側壁２１ａの間に軸支し、第２のスプロケット３１を後述する分級装置４０の回収槽４１の内壁の間に軸支する。
ただしスプロケット３１はこれに限らず、３つ以上設けてもよい。また、第２のスプロケット３１を樋本体２１に軸支してもよい。
線状捕捉体３２は、溝底２１ｂから粗粒体Ｗ１を掻き取って搬送する部材である。
本例では、線状捕捉体３２としてリンクチェーンを採用し、チェーンの目をスプロケット３１の突起に係合して、第１のスプロケット３１と第２のスプロケット３１の間に架け渡す。
ただし線状捕捉体３２はこれに限らず、ローラーチェーンやワイヤ等であってもよい。
駆動源３３は、スプロケット３１を回転させるための部材である。
本例では、駆動源３３として減速機付の電動機を採用し、電動機の回転軸を、側壁２１ａを貫通して第１のスプロケット３１に軸支する。

＜５＞分級装置（図４）
分級装置４０は、廃水Ｗ中から、粗粒体Ｗ１と細粒体Ｗ２を分離回収するための装置である。
分級装置４０は、傾斜樋２０の排出口２２と接続した回収槽４１と、回収槽４１の下方に接続した第１排出路４２と、回収槽４１の下方に接続した第２排出路４３と、を少なくとも備える。
本例では、第１排出路４２の下方に設置した沈殿槽４４と、第２排出路の下方に設置した回収容器４５と、を更に備える。
回収容器４５は、主に粗粒体Ｗ１を回収するための容器である。回収容器４５として、例えばフレキシブルコンテナバッグ等を採用することができる。

＜５．１＞回収槽
回収槽４１は、廃水Ｗ中から主に粗粒体Ｗ１を分離するための部材である。
回収槽４１は、概ね底面が傾斜した函形状を呈し、底面にフィルタ部４１ａと、開口部４１ｂと、を少なくとも備える。
詳細には、回収槽４１は、側壁が排出口２２と接続し、底面が排出口２２側から反対側の側壁に向かって下がるように傾斜し、底面の傾斜上方にフィルタ部４１ａが位置し、底面の傾斜下方に開口部４１ｂが位置する。
本例では、回収槽４１の側壁間にコンベア３０のスプロケット３１が軸支され、回収槽４１内に線状捕捉体３２の下端部が延在する。

＜５．１．１＞フィルタ部（図５）
フィルタ部４１ａは、少なくとも廃水Ｗを透過する面である。
フィルタ部４１ａの目合い（間隙）は、廃水Ｗを透過し、かつ粗粒体Ｗ１を捕捉可能な間隔とする。
本例では、フィルタ部４１ａとして、回収槽４１底面の傾斜方向に沿って伸びる複数のスリットバーからなる、縦格子構造を採用する。
スリットバーの間隔は粗粒体Ｗ１の粒径より小さく、かつ細粒体Ｗ２の粒径より大きく設定する。すなわち、本例のフィルタ部４１ａは、廃水Ｗと細粒体Ｗ２を透過するが、粗粒体Ｗ１は透過しない。
本例では、スリットバーの断面形状を、底面側に突起した逆三角形状とする。これによって、スリットバーの側面と透過する細粒体Ｗ２との接点が小さくなるため、目詰まりしにくく透過性が高くなる。

＜５．２＞第１排出路
第１排出路４２は、少なくとも廃水Ｗを排出するための管路である。
第１排出路４２は、フィルタ部４１ａの下方に接続する。
本例では第１排出路４２の下部は、沈殿槽４４の上方に延出し、回収槽４１のフィルタ部４１ａを透過した廃水Ｗと細粒体Ｗ２を、沈殿槽４４内へ排出する。

＜５．３＞第２排出路
第２排出路４３は、粗粒体Ｗ１を排出するための管路である。
第２排出路４３は、開口部４１ｂの下方に接続する。
本例では第２排出路４３の下部は、回収容器４５の上方に延出し、回収槽４１のフィルタ部４１ａを透過できずに開口部４１ｂへ落下した粗粒体Ｗ１を、回収容器４５内へ排出する。

＜５．４＞沈殿槽
沈殿槽４４は、廃水Ｗ中の細粒体Ｗ２を沈殿させるための槽である。
沈殿槽４４は、沈殿部４４ａと、排出部４４ｂと、を少なくとも備える。
沈殿部４４ａは、上方が開放した桶構造を呈し、第１排出路４２から排出された廃水Ｗと廃水Ｗ内の細粒体Ｗ２を一次的に受け入れる。沈殿部４４ａの側壁の上方には、廃水Ｗを排出するための切欠きを備える。
排出部４４ｂは、断面略コ字状のシュート形状を呈し、沈殿部４４ａの切り欠きから外側に向けて、下向きに傾斜して延出する。

＜６＞使用方法
本発明の配管洗浄システムは、例えば以下のように使用する。
覆工コンクリートの打設後、コンクリート圧送用の配管を分解し、洗浄台１１上で配管の内部を洗浄する。洗浄後の廃水Ｗは、洗浄台１１の傾斜に沿って、集水槽１２内に集まり、排水管１３を通って下方の傾斜樋２０内に流れる（図２）。
廃水Ｗは、更に傾斜樋２０の樋本体２１内を下方に移動して、廃水Ｗ内の細粒体Ｗ２と共に、排出口２２から分級装置４０内に流れ込む。
一方、廃水Ｗ中の粗粒体Ｗ１は、廃水Ｗと共に流下する僅かな量を除いて、排水管１３直下の溝底２１ｂに堆積する。
そこで、コンベア３０の駆動源３３を起動させて、下方の線状捕捉体３２を溝底２１ｂに沿って排出口２２側へ移動させる。これによって、溝底２１ｂに堆積した粗粒体Ｗ１を掻き取って、排出口２２から分級装置４０内に掃き出すことができる（図３）。
なお、線状捕捉体３２の移動方向を反対にすることで、粗粒体Ｗ１を廃水Ｗとは別に、樋本体２１の上端部側から排出することも可能である。
分級装置４０の回収槽４１内に入った廃水Ｗ、粗粒体Ｗ１、及び細粒体Ｗ２は、まず回収槽４１底面のフィルタ部４１ａ上に流れ、ここで廃水Ｗと細粒体Ｗ２はフィルタ部４１ａを透過して第１排出路４２を通り、沈殿槽４４内に流下する（図４）。
沈殿槽４４内において、細粒体Ｗ２は沈殿部４４ａ内に堆積し、上澄みの廃水Ｗは排出部４４ｂを通って外部へ排出される（細粒体の分離回収）。
一方、粗粒体Ｗ１は、傾斜したフィルタ部４１ａ上を通過して、開口部４１ｂ内に落下し、第２排出路を通って、回収容器４５内に落下する（粗粒体の分離回収）。

＜７＞トンネル覆工用型枠（図６）
トンネル覆工用型枠Ａは、トンネル内を少なくともトンネル延長方向に移動可能な基台Ａ１と、基台Ａ１上に昇降自在に架設した型枠体Ａ２と、基台Ａ１に設置した配管洗浄システム１と、を少なくとも備える。
基台Ａ１は、概ね門形に組んだ複数の鋼材をトンネル延長方向に連結してなる枠状体である。
基台Ａ１内には、コンクリートを打設するための配管（不図示）を備える。
基台Ａ１の下部には移動用の車輪を備える。
基台Ａ１と型枠体Ａ２の間には、覆工コンクリートの打設時に型枠体Ａ２を展開する展開装置を備える。

[フィルタ部の他の実施例]
フィルタ部４１ａは実施例１の構造に限られない。
フィルタ部４１ａは、断面円形の複数のスリットバーからなる縦格子構造（図７（ａ））、断面円形の複数のスリットバーを縦横に組んでなる格子構造（図７（ｂ））、有孔板（図７（ｃ））、金網等であってもよい。
要は、少なくとも廃水Ｗを透過でき、かつ粗粒体Ｗ１の大部分を捕捉可能な目合い（間隙）を備えていればよい。

１ 配管洗浄システム
１０ 洗浄部
１１ 洗浄台
１２ 集水桶
１３ 排水管
２０ 傾斜樋
２１ 樋本体
２１ａ 側壁
２１ｂ 溝底
２２ 排出口
３０ コンベア
３１ スプロケット
３２ 線状捕捉体
３３ 駆動源
４０ 分級装置
４１ 回収槽
４１ａ フィルタ部
４２ｂ 開口部
４２ 第１排出路
４３ 第２排出路
４４ 沈殿槽
４４ａ 沈殿部
４４ｂ 排出部
４５ 回収容器
Ａ トンネル覆工用型枠
Ａ１ 基台
Ａ２ 型枠体
Ｗ 廃水
Ｗ１ 粗粒体
Ｗ２ 細粒体

Claims (5)

1. トンネル覆工用型枠において、コンクリート圧送用の配管を洗浄するための配管洗浄システムであって、
   前記トンネル覆工用型枠の基台上部に設置した洗浄部と、
   前記洗浄部の下部において前記基台の長手方向に沿って傾斜して設置した傾斜樋であって、断面略Ｖ字状の溝底を有する傾斜樋と、
   前記傾斜樋内の長手方向に沿って設置したコンベアと、を備え、
   前記コンベアが、複数のスプロケットと、前記複数のスプロケットに無端状に架け渡したリンクチェーンからなる線状捕捉体と、前記スプロケットを回転可能な駆動源と、を有し、
   前記傾斜樋が、前記洗浄部から流下した前記配管洗浄後の廃水を集水して、排出口から排出可能であり、
   前記線状捕捉体によって、前記傾斜樋の前記溝底から前記廃水中の粗粒体を掻き取って前記傾斜樋に沿って前記排出口から排出可能に構成したことを特徴とする、
   配管洗浄システム。
2. 分級装置を更に備え、前記分級装置は、前記傾斜樋の排出口と接続した回収槽であって、底面に開口部と、少なくとも前記廃水を透過可能なフィルタ部と、を有する回収槽と、前記フィルタ部の下方に接続した第１排出路と、前記開口部の下方に接続した第２排出路と、を有し、前記フィルタ部は、前記排出口と前記開口部の間に位置し、前記排出口から前記開口部に向かって下がるように傾斜することを特徴とする、請求項１に記載の配管洗浄システム。
3. 前記フィルタ部は、前記フィルタ部の傾斜方向に沿って伸びる複数のスリットバーを備え、前記スリットバーの断面形状は、底面側に突起した逆三角形状であることを特徴とする、請求項２に記載の配管洗浄システム。
4. 前記分級装置は、前記第１排出路の下方に位置し、前記第１排出路から流下した前記廃水中の細粒体を沈殿させて前記廃水から分離可能な沈殿槽を備えることを特徴とする、請求項２又は３に記載の配管洗浄システム。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の配管洗浄システムを備えることを特徴とする、
   トンネル覆工用型枠。

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