JPH0223679B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は小口径の推進工法に適した土砂排出方
法に関するものである。

従来から、シールド工法における掘削土砂の排
出方法としては、トロ搬出、ポンプ圧送、泥水輸
送、バキユーム輸送などが知られている。

これ等の方法において、トロ搬出は最も一般的
な方法であるが、小断面のシールド工法ではトロ
台車の移動に必要な空間がとれないために不適で
あり、ポンプ圧送方法においてもシールド機近傍
に圧送ポンプを設置しなければならないので小断
面シールド工法には適さない。又、泥水輸送の場
合は土砂と泥水とを分離させるための設備や場所
が必要であると共に工程が長くなり、コスト高と
なる。

そのため、特に小断面のシールド工法において
は、発進立坑又は地上に真空ポンプを設置してバ
キユームにより土砂を排出することやシールド機
側から圧力空気により圧送することが行われるよ
うになつたが、従来のバキユームによる方法は、
掘削土砂に泥水を混合して流動化させた状態でバ
キユームにより吸引し、圧力空気による方法では
掘削土砂を機械的に圧縮して輸送管路よりもやゝ
小さいプラグを形成し、潤滑材を管内に注入しな
がら圧送している。従つて、前者は掘削土砂に泥
水を混合して流動化すると土砂をそのまゝ廃棄す
ることができないためにその分離を行う必要があ
り、又、後者はプラグを形成するには別に圧縮装
置が必要となつて場所的に限定される小断面のシ
ールド工法には適さないという問題点があつた。

本発明はこのような問題点をなくするために、
シールド機側から搬出される土砂を小径の短管に
よつて棒状に圧縮成形しながら輸送管に送り出
し、その送り出し個所でこの棒状成形体を一定長
に切断しながら管路との摺動を容易にする水等の
液体を適量供給し、この状態で輸送管の他端側か
らバキユーム装置により吸引、排出することを特
長とするシールド工法における土砂排出方法を提
供するものである。

本発明の実施例を図面について説明すると、１
はシールド機で、その前部に隔壁２を設けて該隔
壁２の中央にカツター板４の回転軸４ａを軸支さ
せ、モーター等の駆動装置３によつてカツター板
４を回転さすようにすると共に隔壁２とカツター
板４間に隔室５を形成してある。

６はその下傾端を隔壁２の下部を貫通して隔室
５内に連通させたスクリユーコンベヤで、その上
傾端側に配設したモーター等の駆動機７によつて
回転駆動させられるものであり、上傾端部におけ
る下面側に下方に向けて土砂排出室８を一体に設
けてある。

９はシールド機１の後端に順次接続した埋設管
で、立坑１０にまで連らなつてあり、立坑１０内
において埋設すべき管を推進装置（図示せず）に
より押圧して埋設管９を介しシールド機１を前進
させるものである。

１１は土砂輸送径路である輸送管で、合成樹脂
管のように内面の摩擦係数の小さい管を使用して
あり、前記排出室８から立坑１０に亘つて配設さ
れてある。

１２は地上に設置したバキユーム装置で、サク
シヨンパイプ１４を通じて立坑１０内に設置した
気密性を有する土砂貯蓄タンク１３に連通してあ
り、さらに前記輸送管１１の坑口側端部に埋設管
９の前進と共に伸長するフレキシブルなサクシヨ
ンホース１５を接続し、該ホース１５を貯留タン
ク１３の上部に連通させてある。

１６は貯留タンク１３の上面に取付けた掛金具
で、タンク内に土砂が充満したときにクレーン等
でタンタ１３を吊り上げるものである。

１９は輸送管１１の先端に連結、連通したＬ字
管で、その上端開口部に漏斗状に拡開したホツパ
１８を一体に接続し、該ホツパ１８を排出室８に
向けて開口させてある。

２０は立坑１０側から水等の液体を輸送パイプ
１１及びホツパ１８に供給するホースで、バルブ
２２を介してホツパ１８の上部内周面に配設した
リング状パイプ２１に連通させてあり、該パイプ
２１に適宜間隔毎に穿設した小孔から液体をホツ
パ１８の内周面全面に散水、流下させるようにし
てある。

なお、ホツパ１８の下端開口部とＬ字管１９及
び輸送管１１は同一内周径に形成してあり、又、
輸送管１１はコンベヤ６よりも小径に形成してあ
る。

２３はスクリユーコンベヤ６の土砂排出室８の
開口下端に着脱自在に取付けた開口調節部材で、
土砂排出室８の開口下端を閉止する平板２４の中
央に輸送管１１の径よりもやゝ小径の短管２５を
上下方向に貫通させて一体に取付け、土砂排出室
８に連通させた状態においては前記ホツパ１８の
上端開口部に臨ませてある。

このような調節部材２３は径の異なる短管を有
するものを複数個準備しておき、輸送管１１の径
に応じた短管を有する調節部材２３を土砂排出室
８の下端に装着するものであり、その取付けは平
板２４の外周部に設けた複数個のボルト孔を排出
室８の下端フランジ２６のボルト孔に合わせてボ
ルト２７により行うものである。

２８は輸送管１１の適所又はＬ字管１９に連
結、連通した空気供給パイプで、バルブ２８ａに
よつて輸送管１１に流入する大気の量を制御する
ものである。

２９は前記液体供給ホース２０から分岐したホ
ースで、開閉バルブ２９ａを設けてあり、その先
端を前記空気供給パイプ２８の輸送管寄り側の近
傍部においてＬ字管１９の端部又は輸送管１１の
適所に連通させてある。

３０はホツパ１８と前記開口調節部材２３間に
おける側方に配設した土砂切断装置で、エアシリ
ンダ３１とそのロツド先端に固定した切断具３２
からなり、エアシリンダ３１をスクリユーコンベ
ヤ６の下周部に連結、固定してそのロツドをホツ
パ１８と開口調節部２３間に向けて水平に設けて
ある。切断具３２はロツド先端に固着した平面Ｕ
字状のフレーム３３の先端間に線材３４を張設し
てなり、シリンダ３１の往復動によつて線材３４
が短管２５の下端近傍を横断するように往復動を
行うものである。

今、シールド機１に連らなる埋設管９を立坑１
０側から推進装置で押進させると共に駆動装置３
によりカツター板４を回転させると、切羽地盤は
掘削されて隔室５内に充満する。この状態でスク
リユーコンベヤ６を駆動させれば、隔室内の土砂
はスクリユーコンベヤ６によつてシールド機内に
運ばれ、排出室８内に送出される。

この時、開口調節部材２３の短管２５の径がス
クリユーコンベヤの径よりも小さいので、土砂は
排出室８内及びコンベヤ６内に充満し、切羽部側
からの地下水等の流入に対する栓を形成する。

排出室８内に充満した土砂、特に掘削土砂が粘
性土である場合には、スクリユーコンベヤ６によ
つて順次圧送されてくる土砂圧により短管２５か
ら該短管２５と略等しい俸状の粘性土塊に圧縮成
形されながらホツパ１８の開口側に押し出され
る。この棒状成形体３５の垂下長さが一定長にな
ると、エアシリンダ３１を作動させて切断具３２
の線材３４によつて瞬時に切断する。エアシリン
ダ３１は、続いて形成される土塊の棒状成形体が
一定長になると逆方向に作動して切断し、この動
作を繰返し行うものである。

切断された成形土塊３５ａはホツパ１８内に落
下するものであるが、ホツパ１８にはバキユーム
装置１２の作動によつて貯留タンク１３、輸送管
１１を介して空気の吸引力が発生してあり、ホツ
パ１８の内面と土塊間の空気流によつて土塊はＬ
字管１９内に吸引される。

一方、ホツパ１８の内周面には、バルブ２２を
開放させることによつてホース２０から潤滑材と
なる水等の液体が供給、流下させているので、前
記土塊は管壁に付着することなく、又、管壁との
摩擦によつて停止することなく輸送管１１を通つ
て貯留タンク１３に吸引、搬送される。

この土塊の管内での移動速度は、バキユーム装
置１２の容量等によつて支配されるが、土塊３５
ａは輸送管内を高速度で移動する一方、棒状土塊
成形体３５の形成は遅いので、輸送管内の土塊は
連続することなく、断続的に移動するものであ
る。

又、土塊がＬ字管１９や輸送管１１中で閉塞す
ることが生じた場合には、バルブ２８ａ，２９ａ
を開くことによつてその部分から水等の液体と空
気とを管内に供給し、バルブ２８ａ，２９ａから
立坑方向にある土塊のみにバキユーム装置１２か
らの吸引力を作用させて閉塞状態を解除するもの
である。

こうして、貯蓄タンク１３内に多数の土塊が充
満するとシールド機１の推進とバキユーム装置１
２の作動等を停止し、サクシヨンパイプ１４及び
サクシヨンホース１５をタンクから取外したの
ち、クレーン等で掛金具１６を介してタンク１３
を地上に懸吊し、ダンプ等に土塊となつた土砂を
積み込むものである。

次いで、空のタンクを立坑内に設置し、サクシ
ヨンパイプ１４及び必要長さのサクシヨンホース
１５を接続したのち、前記一連の作業を繰返すこ
とによつて推進作業を続けるものである。

なお、ホツパ１８の内周面に供給する水等の液
体は、土塊の断面が輸送管１１の断面に近ずく
程、吸引力が大きく作用するので少なくてよく、
砂分が多く且つ土塊の断面が小さい程多く必要と
する。同様に、砂と礫地盤との掘削土の場合に
は、水等の液体の供給量を多くすることによつて
粘性土の場合と同じくバキユーム輸送を行うこと
ができる。

このように、水等の供給量を多くしても、砂分
や礫分は貯留タンク１３内で自然沈降して分離す
るので別に土砂分離を必要としなく、粘性土の場
合はその供給量が少なくてよいので、タンク内に
おいても土塊として貯留され、水等の液体のみが
上積液として分離させることができる。

又、水等の液体を管内に供給するのは、土塊と
輸送管壁との摩擦を減少させるためだけでなく、
バキユーム装置による空気の吸引によつて管内に
高速の空気流が生じ、この空気流によつて水等の
液体が管壁に沿つて飛散されながら立坑側に流動
し、土塊に混入することなく立坑側に達するまで
の管壁面を潤滑すると共にその運動量が土塊に作
用して土塊の輸送に寄与するものである。

なお、以上の実施例においては、ホツパ１８と
短管２５間に小間隔を設けたが、輸送管１１の先
端部を拡開させて該拡開部を短管２５に一体に連
結、連通させてもよく、この場合、適所に吸気口
を設けると共に拡開部内に切断具を設ければよ
い。

以上のように本発明は、推進工法によつて掘削
される土砂をシールド機から排出する方法におい
て、シールド機側から搬出される土砂を小径短管
によつて棒状に圧縮成形しながら該小径管に臨ま
せた輸送管の一端部内に送り出し、該部分におい
てこの棒状成形体を一定長に切断すると共に水等
の液体を適量供給しながら、輸送管の他端側から
バキユーム装置により吸引させて排出することを
特徴とするシールド工法における土砂排出方法に
係るものであるから、次のような効果を奏し得る
ものである。

シールドトンネル内には輸送管を一本配置す
るだけで地上等に設置したバキユーム装置を作
動させることにより、シールドの掘削土砂を搬
出し得るので、小口径トンネルの掘削施工に適
している。

バキユーム装置からの吸引力によつて短管か
ら押出される土塊を切断するのではなく、機械
的に切断するので、棒状成形土塊を一定の長さ
毎に切断することができ、従つて、輸送管壁と
の摩擦抵抗が略一定となつて搬送が円滑且つ確
実に行える。

水等の液体を管内に常時適量供給して管壁面
と土塊との摩擦抵抗を軽減すると共に、吸気力
による液体の飛散運動力を土塊の運搬に作用さ
せることができ、液体を供給しない場合に比し
て効率良く土塊を搬送できる。

又、水等の供給量を調節することによつて、
砂や礫土砂でも容易に搬送することができる。

地上で土砂と水との分離作業を行うことなく
土砂の廃棄処分が可能となり、経済的である。

シールド機の推進速度やカツター板の回転速
度を設定すると共にバキユーム装置の吸引力、
土塊切断速度を調節し、さらに管に配設した各
種バルブを電動することにより遠隔操作が可能
となり、小口径管で作業員が管内に入れない場
合にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
推進工法の施工状態を示す簡略縦断側面図、第２
図はその要部の拡大縦断側面図、第３図は切断具
の平面図、第４図はホツパ部分の断面図、第５図
は開口調節部材の斜視図である。 １…シールド機、６…スクリユーコンベヤ、８
…土砂排出室、１０…立坑、１１…輸送管、１２
…バキユーム装置、１３…貯蓄タンク・１８…ホ
ツパー、２０…水供給ホース、２５…短管、２８
…空気供給パイプ、３０…土砂切断装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シールド工法によつて掘削される土砂をシー
   ルド機から排出する方法において、シールド機側
   から搬出される土砂を小径短管によつて棒状に圧
   縮成形しながら該小径短管に臨ませた輸送管の一
   端開口部内に送り出し、該部分においてこの棒状
   成形体を一定長に切断すると共に水等の液体を適
   量供給しながら輸送管の他端側からバキユーム装
   置により吸引させて排出することを特徴とするシ
   ールド工法における土砂排出方法。