JPH0344638B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は小口径の推進工法に適した掘削土砂排
出方法及びその装置に関するものである。

（従来技術とその問題点） 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、パキユーム輸送などが知られている。

これらの方法において、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にし
たのち真空吸引するものであるため、掘削土砂に
泥水を混合したのち排泥管側に吸引する時、泥土
が塊となつて吸引されると管内に泥土が詰まつた
り管の全長に亘つて管底に沈澱することが生じ、
そのため、排泥管の呑口部において作業員が適度
に泥土吸引量を制御し、呑口から空気を吸引させ
る必要があつた。

又、掘削土砂が礫である場合、このようなバキ
ユームの吸引力による排土だけでは礫を移送する
ことができない等の問題点があつた。

（発明の目的） 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたも
ので、掘削土砂を一定量宛、圧密して所望長さの
土砂プラグを形成し、この土砂プラグの送り出し
側を真空吸引すると共に送り込み側に空気を流入
させて輸送管内に詰まりや沈澱を生じさせること
なく真空輸送を可能にし、且つ掘削土が礫の場合
でも確実に輸送できる掘削土砂排出方法及びその
装置を提供するものである。

（発明の構成） 上記目的を達成するために、本発明の掘削土砂
排出方法は、掘削土砂を受入ホツパーに一旦貯溜
したのち、該ホツパーの底部に配設したスクリユ
ーコンベアを回転させて所定量の土砂を該コンベ
アの搬送終端に連通した通路内で圧密しながら土
砂プラグ形成管に圧入して土砂プラグを形成し、
次いで、スクリユーコンベアの回転を停止させる
と共に土砂プラグを前記通路側で切断して土砂プ
ラグに連通した真空輸送管側からの真空吸引力に
より該切断土砂プラグを真空輸送管内に吸引さ
せ、しかるのち、土砂プラグ形成管に大気を供給
して切断土砂プラグを輸送管で輸送、排出するこ
とを特徴とするものであり、この方法を実施する
装置においては、掘削土砂受入ホツパーの底部に
間欠的に回転するスクリユーコンベアを配設し、
このスクリユーコンベアの搬送終端に土砂を圧密
する通路を介して土砂プラグ形成管を連設し、こ
の土砂プラグ形成管の前記通路側の端部に土砂プ
ラグ切断機構を配設すると共に通路と反対側の土
砂プラグ形成管の端部に大気流入口を設け、さら
に、該大気流入口側の土砂プラグ形成管の開口端
を真空輸送管に連結、連通させたことを特徴とす
るものである。

（実施例の説明） 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、モータ等の駆動装置３によつてカツター板４
を回転させる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アで、その上
傾端側に配設したモータ等の駆動機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の下方から立坑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溜タンク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を貯溜タン
ク１３の上部に連通させてある。

１６は貯溜タンク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
でタンク１３を吊り上げるものである。

１７は土砂排出室８の下方のトンネル内に設置
した排土装置で、掘削土砂を一旦貯溜したのち、
前記輸送管１１に土砂を吸引させるようにしてあ
る。

この排土装置１７は、上端が開口したホツパー
１８と、その内底部に設けた水平スクリユーコン
ベア１９と、ホツパー１８の後端に連結、連通し
た漏斗状通路部２０と、該通路部２０の小径開口
後端に土塊切断装置３２を介して連結、連通した
土砂プラグ形成管２１と、ホツパー１８の前端面
に配設したスクリユーコンベア駆動用モータ２２
とから構成されている。

２３はホツパー１８の開口上方部に近接して張
設した振動篩装置で、その後端部を回転支軸４６
によつて上下回動自在に枢着していると共に前端
下部と排土装置１７の前面部間に振動油圧シリン
ダー４７を連結して該シリンダー４７の作動によ
り上下振動させられるものである。

前記スクリユーコンベア１９は筒状ケーシング
２４に内装され、第３図に示すように、該筒状ケ
ーシング２４の上周部を切欠いて前記ホツパー１
８の下端開口部２５に一体に連通させてある。さ
らに、筒状ケーシング２４の中心に対してスクリ
ユーコンベア１９の中心を下方に偏心させ、該コ
ンベア１９の下周面を筒状ケーシング２４の内底
面に近接又は接して回転させるようにすると共に
前記ホツパー１８の下端開口部２５の開口幅をケ
ーシング２４の頂部とコンベア軸２６の頂部間の
寸法よりも狭くして該開口部２５を通過した礫を
確実に排出させるようにしてある。

漏斗状通路部２０は、第４図及び第５図に示す
ように、断面横円錐台形状管２８の両開口端にフ
ランジ２９，３０を固着してなり、その前端大径
開口部の内径は前記ケーシング２４の内径よりも
大きく且つ該開口部に固着した大径フランジ２９
には下方に偏心した通孔３１を開設してあり、こ
の通孔３１の内径をケーシング２４の内径に等し
く形成すると共にその下縁を断面横円錐台形状管
２８の大径開口部下端に一致させてある。

従つて、スクリユーコンベア１９の頂端と通孔
３１の上周部間に隙間が形成されて、土砂内に含
まれる礫がスクリユーコンベア１９と通孔３１間
に食い込むことなく排出可能にしてある。

４２は前記円錐台形状管２８の前端上周部に開
設した通気孔で、適宜な開閉蓋（図示せず）によ
り開閉自在にとなつており、円錐台形状管２８の
大径開口上周部内に突出した前記大径フランジ２
９の上周部内面側の空間部４５に大気を流入させ
るようにしてある。

漏斗状通路部２０の小径フランジ３０とプラグ
形成管２１間に介在した土塊切断装置３２は、第
６図及び第７図に示すように、輸送管１１と略同
一内径の孔３３を有するリング形状であり、その
孔３３の上周部には溝３４が削設され、この溝３
４には前記孔３３の中心に向かつて開口する噴射
ノズル３５を固定してある。

このノズル３５はバルブ４３を設けたホース４
４に接続され、該ホース４４を通じてノズル３５
から高圧水または高圧空気を噴射させるようにし
てある。

土砂プラグ形成管２１には、第８図及び第９図
に示すように、その前端に前記切断装置３２と連
結するフランジ３６が設けられ、後端には輸送管
１１とのジヨイントフランジ３７が一体に設けら
れてあり、さらに、後端部内周面を空気が流入し
やすいように拡径部３８に形成してある。この拡
径部３８に連通させて土砂プラグ形成管２１の外
周に大気流入用管３９を接続し、該管３９に手動
又は電気的に作動するバルブ４０を設けてある。
又、土砂プラグ形成管２１の前部には管内に連通
する液体供給口５１が穿設され、ホース４１に接
続してある。

以上ように構成した実施例における土砂排出装
置の作用を述べる。

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
リユーコンベア６を駆動すれば、隔室５内の土砂
はスクリユーコンベア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、該排出室８から
振動篩２３上に落下する。

この振動篩２３によつて大径の礫は通過するこ
となく排除され、篩を通過した土砂はホツパー１
８内に落下して排土装置１７内に貯溜される。

この状態からスクリユーコンベア１９が一定時
間回転すると、土砂が漏斗状通路部２０に送ら
れ、後方に行くに従つて小径となる該通路により
圧密されながらプラグ形成管２１に導入する。

プラグ形成管２１内に土砂が圧密状態で充満す
ると、スクリユーコンベア１９の回転が停止し、
次いで土砂切断装置３２のバルブ４３を開放して
ホース４４を通じてノズル３５から高圧空気を噴
射すると、プラグ形成管２１内の土塊はその基端
部から切断されて一定長の土砂プラグとなる。

この時、大気流入用管３９のバルブ４０は閉止
されてあり、輸送管１１内にはバキユーム装置１
２の作動により貯溜タンク１３、を介して空気の
吸引力が発生しており、その吸引力によつて土砂
プラグは輸送管１１内に送入される。その後、バ
ルブ４０を開放して空になつたプラグ形成管内に
大気流入管３９を通じて空気を供給し、土砂プラ
グを積極的に立坑貯溜タンク１３内に輸送する。

輸送後、バルブ４０を閉じて大気が輸送管１１
内に流入するのを防ぎ、この状態で再びスクリユ
ーコンベア１９を一定時間回転させてプラグ形成
管内で土砂プラグを形成し、切断装置３２からの
高圧空気の噴出と共に輸送管１１側からの吸引力
によつて前述したように一定長の土砂プラグに切
断し、しかるのち、切断装置３２のバルブ４３を
閉じると共に大気流入用管３９のバルブを開放し
て輸送管１１内で土砂プラグを吸引搬送する。

この時、土砂プラグと輸送管１１との摩擦力が
大きいと土砂プラグが輸送しにくいので、ホース
４１を通じて液体供給口５１から水等を供給し、
両者間の摩擦力を軽減して円滑な輸送を行う。

このようにスクリユーコンベア１９の回転と停
止を交互に行い、これと連動してバルブ４０，４
３を電気的に作動させれば、遠隔操作が可能とな
る。

このような土砂プラグの輸送、排出は、土質が
粘性である場合や土砂を泥土化してプラグが形成
しやすい場合に適しており、砂礫が多く或いは砂
礫のみからなる土質の場合にはプラグが形成され
難いが、スクリユーコンベア１９の回転駆動を前
記同様に行つて砂礫を土砂プラグ形成管２１側に
送り込み、液体を多く流入させることによつて排
出することができる。

この時、ノズル３５から高圧空気を円錐台形状
管２８内に噴射しなくても該管２８に設けた通気
孔４２を開いて大気を導入することにより効果的
に排出できるものである。

なお、土砂プラグ形成管２１に供給する水等の
液体は、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
や礫分は貯溜タンク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溜され、水等の液体のみ
が上澄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、土塊や
砂礫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水の運動量が土
塊に作用して土塊の輸送に寄与するものである。

（発明の効果） 以上のように本発明の掘削土砂排出方法及びそ
の装置によれば、次に列記するような効果を奏す
る。

掘削土砂受入ホツパーの底部に配設したスク
リユーコンベアを断続的に回転させて一定量の
土砂プラグを形成し、該土砂プラグを真空輸送
管内に吸引させると共にその反対側に大気を供
給して輸送、排出するので、管内に閉塞させる
ことなく円滑且つ確実に土砂プラグを順次排出
することができる。

スクリユーコンベアの搬送終端に土砂を圧密
する通路及び土砂プラグ切断装置を介して土砂
プラグ形成管を連設し、該プラグ形成管内に圧
密された土砂を一定長さに切断するので、輸送
管側の吸引力によつて容易且つ迅速に輸送、排
出することができる。

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。

土砂プラグを搬送時に、水等の液体を管内に
適量供給することにより、管壁面と土塊との摩
擦抵抗を軽減できると共に、輸送管内の吸気力
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、前記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。

シールド機の推進速度やカツタ板の回転速度
を設定すると共にバキケーム装置の吸引力、土
塊切断速度を調節し、さらに、管に配設した各
種バルブを電動にすることにより遠隔操作が可
能になり、小口径管で作業員が管内に入れない
場合にみ適用できる。

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。

【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
その簡略縦断側面図、第２図は要部の縦断側面
図、第３図は第２図Ａ−Ａ線における断面図、第
４図は円錐台形状管の正面図、第５図はその縦断
側面図、第６図は切断装置の縦断正面図、第７図
はその縦断側面図、第８図はプラグ形成管の縦断
側面図、第９図はその縦断正面図である。 １１…輸送管、１２…バキユーム装置、１７…
排土装置、１８…ホツパー、１９…スクリユーコ
ンベア、２０…漏斗状通路部、２１…土砂プラグ
形成管、３２…切断装置、３５…ノズル、３９…
大気流入用管、４０及び４３…バルブ、４２…通
気孔、５１…液体供給口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 掘削土砂を受入ホツパーに一旦貯溜したの
   ち、該ホツパーの底部に配設したスクリユーコン
   ベアを回転させて所定量の土砂を該コンベアの搬
   送終端に連通した通路内で圧密しながら土砂プラ
   グ形成管に圧入して土砂プラグを形成し、次いで
   スクリユーコンベアの回転を停止させると共に土
   砂プラグを前記通路側で切断して土砂プラグ形成
   管に連通した真空輸送管側からの真空吸引力によ
   り該切断土砂プラグを真空輸送管内に吸引させ、
   しかるのち土砂プラグ形成管に大気を供給して切
   断土砂プラグを輸送管で輸送、排出することを特
   徴とする掘削土砂排出方法。 ２ 掘削土砂受入ホツパーの底部に間欠的に回転
   するスクリユーコンベアを配設し、このスクリユ
   ーコンベアの搬送終端に土砂を圧密する通路を介
   して土砂プラグ形成管を連設し、この土砂プラグ
   形成管の前記通路側の端部に土砂プラグ切断機構
   を配設すると共に通路と反対側の土砂プラグ形成
   管の端部に大気流入口を設け、さらに、該大気流
   入口側の土砂プラグ形成管の開口端を真空輸送管
   に連結、連通させたことを特徴とする掘削土砂排
   出装置。