JPH0693791A - 泥水加圧式シールド工法の泥水処理システム及び それに使用するための固結粘土分離機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粘土質の多い地山を泥水加圧式シールド工法
で掘削する場合において、固結粘土を除去することによ
り排泥水の処理を効率良く行う。 【構成】 一次処理機構（２）の前段に排泥水（１）中
に含まれる固結粘土（１５）を除去する新たな固結粘土
分離機構（５）を配置した泥水処理システム。固結粘土
分離機構（５）は主としてネットコンベア（６）と、そ
の上方に配した送風手段（１０）とからなる。ネットコ
ンベア（６）で捕捉された固結粘土（１５）は、排土処
理機構（１４）に移送される途中で送風手段（１０）か
ら供給される空気によってその表面に付着する水が飛散
され、容易に分離除去される。 【効果】 泥水加圧式シールド工法における一次処理機
構の網の目詰まりや二次処理の回数、使用する薬剤等を
大幅に低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネル工事における
泥水加圧式シールド工法の泥水処理システムに関し、更
に詳しくは排泥水中に含まれる固結粘土を分離すること
により、効率の良い泥水処理を行うことのできる汚水処
理システム及びそのために有効な固結粘土分離機構に関
する。

【０００２】

【従来の技術】トンネル工事において用いられる泥水加
圧式シールド工法は、泥水に所定の圧力を加えて循環さ
せることにより、切羽の安定化を図ると共に掘削土の流
体輸送を行うもので、地山を掘削する掘削機構、掘削土
を攪拌する攪拌機構、循環泥水のための送排泥機構、泥
水に一定の圧力を与える制御機構、掘削輸送された泥水
を分離する泥水処理機構、切羽に所定性状の泥水を送る
ための調泥機構から成る。

【０００３】この泥水加圧式シールド工法における泥水
処理は、礫、砂等を物理的な分級方法によって分離する
一次処理、粒子の細かいシルト、粘土、コロイド等を一
旦凝集剤等で凝集させてフロック（団粒）としたうえ
で、圧縮等の方法によって脱水した後泥分と水分を分離
する二次処理及びｐＨ調整を行う三次処理で構成するの
が一般的である。

【０００４】従来、この泥水中に含まれる固形物を分離
する一次処理機構として、本体に取付けられた網上に泥
水を流して固形物を網上に残留せしめると共に網を振動
させることにより固形物に付着している泥水を振り切っ
て分離する振動ふるい機が用いられている。

【０００５】しかしながら、上記従来の分離機は、砂や
礫のような固形物に対しては良好な働きをするが、固結
粘土のように水に溶解したり外力により変形したりする
固形物に対しては有効に働かないという欠点があった。
即ち、分離機の網の振動や礫等との衝突により変形して
網目を詰まらせたり、細分化されて網目を抜け出すため
に固結粘土を効率良く分離することができないという欠
点があった。

【０００６】従って、粘土分の多い地山を掘削する場合
には、この網を頻繁に取り替える必要がある上、そのた
めの監視作業員を配置しておく必要があった。

【０００７】又、上記の分離機を一次処理機構として用
いる従来の泥水処理システムでは、分離機の振動により
固結粘土から溶け出した多量のシルトが二次処理機構に
配送されるため、二次処理を行う回数が増加したり凝集
剤等の薬品の使用量が増加し、推進能率に影響を及ぼす
という欠点を有していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は上記の欠
点を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ケーシング内に
ネットコンベアを組み込み、該ネットコンベアの上部に
固結粘土の付着水分を除去するための送風手段を設ける
ことにより、固結粘土を分離することのできる新たな固
結粘土分離機構とすることができること、及び従来の泥
水処理システムの一次処理機構の前段に前記固結粘土分
離機構を配置することにより、従来の一次処理機構では
処理することのできなかった固結粘土を除去した泥水を
一次処理機構に配送することができる、新たな泥水処理
システムとすることができることを見出し本発明に到達
した。

【０００９】従って、本発明の第１の目的は、粘土質の
多い地層を掘削する場合においても容易に泥水を処理す
ることのできる、泥水加圧式シールド工法のための泥水
処理システムを提供することにある。本発明の第２の目
的は、泥水中に含まれる固結粘土を容易に分離すること
ができる固結粘土分離機構を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の上記の諸目的
は、掘削により発生した排泥水（１）を、少なくとも一
次処理機構（２）及び二次処理機構（３）を介して泥分
と水分とに分離した後、分離後の水分を掘削機（４）に
再循環する泥水加圧式シールド工法の泥水処理システム
において、前記一次処理機構（２）の前段に固結粘土分
離機構（５）を配置したことを特徴とする泥水加圧式シ
ールド工法の泥水処理システム及び、少なくとも外装
（７）内に傾斜させて装填したネットとチェーンからな
るネットコンベア（６）、該ネットコンベア（６）の下
端部上方の外装（７）に開口する排泥水導入口（８）、
該ネットコンベア（６）の下端部下方の外装（７）に開
口する泥水排出口（９）、ネットコンベア（６）の中間
部上方の外装（７）に開口する送風手段（１０）及び該
ネットコンベア（６）の上端部下方の外装（７）に開口
する固結粘土排出口（１１）を有する機構であって、前
記ネットコンベア（６）を下方から上方に回転させなが
ら前記排泥水導入口（８）から排泥水（１）を供給して
泥水を一次処理機構（２）に流下せしめ泥水中に含まれ
る固結粘土（１５）をネットコンベア（６）上に残留せ
しめると共に、該固結粘土（１５）を固結粘土排出口
（１１）に移送しながら送風手段（１０）によって前記
固結粘土（１５）の表面に付着した付着水分を除去し、
次いで該固結粘土（１５）を排土処理機構（１４）に落
下せしめることを特徴とする固結粘土分離機構によって
達成された。

【００１１】以下、本発明の泥水加圧式シールド工法の
泥水処理システム（以下、単に「泥水処理システム」と
する。）を図面に基づいて詳述するが、本発明はこれに
よって限定されるものではない。図１は本発明の泥水処
理システムを示すフロー図である。図中、符号（１）は
排泥水、符号（２）は一次処理機構、符号（３）は二次
処理機構、符号（４）は掘削機、符号（５）は固結粘土
分離機構を示す。

【００１２】本発明の泥水処理システムは、掘削により
発生した排泥水（１）を、少なくとも一次処理機構
（２）及び二次処理機構（３）を介して掘削機（４）に
再循環する公知の泥水処理システムの前段に、一次処理
の前処理として固結粘土分離機構（５）という新たな泥
水処理機構を設けたものであり、これにより排泥水
（１）中に含まれる固結粘土を除去して一次処理以降の
負荷、即ち一次処理機構（２）において使用する網の固
結粘土による目詰まりや、二次処理機構（３）において
使用する凝集剤等の薬品の使用量を低減せしめるもので
ある。

【００１３】図２は本発明の泥水処理システムに用いる
固結粘土分離機構の概略図である。図中、符号（６）は
ネットコンベアであり、外装（７）内に傾斜させて固定
する。ネットコンベア（６）は、ネットとチェーンから
なる公知のネットコンベアの中から適宜選択して用いる
ことができるが、その網目は、泥水中に含まれる固結粘
土が残留し得る程度の大きさであることが必要であり、
具体的には３〜５ｍｍ目のものを使用することが好まし
い。３ｍｍ以下だと目詰まりを起こしやすく、１０ｍｍ
以上だと固結粘土の残留率が低くなる。又、ネットコン
ベア（６）を可変速型とすれば、ネットコンベア（６）
上に残留する固結粘土の層厚を調整することができるの
で、これにより各固結粘土の粒径に対して後述する風乾
効果を有効ならしめることができる。

【００１４】又、ネットコンベア（６）を装填する外装
（７）は、ネットコンベア（６）と同様に傾斜させて、
外装（７）内に飛散した泥水を後述する泥水排出口に流
下させるようにすることが好ましい。

【００１５】符号（８）は、ネットコンベア（６）の下
端部上方の外装（７）に開口する排泥水導入口であり、
排泥水（１）がネットコンベア（６）に直接落下しない
ように、図に示した如くクッション部（１２）を設ける
ことが好ましい。符号（９）は、ネットコンベア（６）
の下端部下方の外装（７）に開口する泥水排出口であ
る。

【００１６】符号（１０）は、ネットコンベア（６）の
中間部上方の外装（７）に開口する送風手段である。送
風手段（１０）の数は任意であり、図の如く２以上設け
ることもできる。又、送風方向を適宜調節できるよう
に、送風ノズルの向きを可変としておくことが好まし
い。送風ノズルの形状は、送風がネットコンベアの全幅
にできるだけ均一に行われるように適宜設計することが
できるが、ノズル先端の開口幅は略３０ｍｍ程度とする
ことが好ましい。送風手段（１０）への風の供給には、
固結粘土の表面付着水を飛散せしめるのに十分な風圧と
風量を提供することのできるターボファン（図示しな
い）を用いることが好ましい。更に、送風手段（１０）
に加熱手段及び風速調節手段（ともに図示しない）を設
ければ、固結粘土に付着した水分を効率良く飛散乾燥せ
しめることができるので好ましい。

【００１７】符号（１１）は、ネットコンベア（６）の
上端部下方の外装（７）に開口する固結粘土排出口であ
り、後述する排出処理機構（ベルトコンベア等）との落
差がある場合には、図に示した如く排出管又はカーテン
等（１３）を設けることが好ましい。

【００１８】図３は本発明において使用する固結粘土分
離機構の更に好ましい態様を示す概略図である。本実施
態様における送風手段（１０）は、ネットコンベア
（６）に対して垂直に設けた前段の送風ノズル（１７）
と、ネットコンベア（６）の進行方向とは逆の向きに傾
けて設けた後段の送風ノズル（１８）とからなる。送風
ノズル（１７）及び（１８）はネットコンベア（６）の
幅全体にわたって均一に送風することのできる送風ノズ
ルである。

【００１９】符号（１９）は、送風ノズル（１７）の前
段に設けた散水手段であり、固結粘土の表面に付着する
含水率の高い粘土を除去するためのものである。散水手
段（１９）は、公知の散水手段の中から適宜選択して設
けることができ、ネットコンベア（６）の幅全体にわた
って散水できるように配置することが好ましい。以下
に、本発明の固結粘土分離機構（５）を配置した本発明
の泥水処理システムを作用と共に詳述する。

【００２０】

【作用】本発明においては、固結粘土分離機構（５）の
泥水排水口（９）の下方に一次処理機構（２）を配置す
ると共に、固結粘土排出口（１１）の下方に排土処理機
構（１４）を配置し、ネットコンベア（６）を下方から
上方に回転せしめながら排泥水（１）を排泥水導入口
（８）に供給する。

【００２１】排泥水導入口（８）から供給された排泥水
（１）のうち、水分や粒径の小さな泥分はネットコンベ
ア（６）を通過して泥水排出口（９）から一次処理機構
（２）に流下する一方、粒径の大きな固結粘土（１５）
はネットコンベア（６）上に残留する。

【００２２】ネットコンベア（６）に残留した固結粘土
（１５）は必要に応じて設けられた散水手段（１９）に
よって洗われ、その表面に付着した含水率の高い粘土分
が除去される。次いで送風ノズル（１７）によって固結
粘土（１５）の上面に付着した水を飛散せしめ、次に送
風ノズル（１８）からの送風で固結粘土（１５）に回転
力を与えつつその側面及び裏側に付着した水を飛散させ
る。これにより、固結粘土の付着水量を１％以下にする
ことができる。

【００２３】上記の如くして速やかに表面水分が除去さ
れた固結粘土（１５）は、ネットコンベア（６）の上方
へと移送され、固結粘土（１５）から飛散した泥水は、
外装（７）の底面に沿って泥水排出口（９）に流れ落ち
る。

【００２４】ネットコンベア（６）の上端に達した固結
粘土（１５）はネットコンベア（６）から排土処理機構
（１４）に落下し、ホッパー等に配送されて廃棄処分さ
れる。又、一次処理機構（２）に落下した泥水は、一次
処理及び二次処理された後掘削機（４）に再循環され
る。

【００２５】本発明において使用する排土処理機構（１
４）としては、ベルトコンベア等の公知の排土処理機構
を用いることができる。

【００２６】以上、本発明の泥水処理システムについて
詳述したが、本発明において用いる固結粘土機構（５）
は、固結粘土に限らず砂礫等の固体物をも分離すること
になる。砂礫質層と粘土質層とが入り組んだ地山を掘削
する場合においては、粘土質層の掘削時には排泥水
（１）を固結粘土機構（５）に供給し、砂礫質層の掘削
時には一次処理機構（２）に直接供給できるようにバイ
パス経路（１６）を設けることもできる。

【００２７】又、本発明の泥水処理システムにおいて用
いる固結粘土分離機構は、上述したトンネル工事におけ
るシールド工法のみならず、橋梁工事における井筒掘削
推進工法等の他の土木工事の泥水処理システムにも使用
することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明の固結粘土分
離機構を使用した泥水処理システムを泥水加圧式シール
ド工法に採用した場合には、泥水中に含まれる固結粘土
を除去することのできる新たな固結粘土分離機構を一次
処理の前処理として配置しているので、一次処理以降の
負荷を大幅に低減することができる。従って、二次処理
の回数を減らすことができる上、一次処理機構の網目の
摩耗や網目の洗浄回数も減らすことができるので作業管
理が容易となるのみならず、泥水中に溶け込む粘土やシ
ルト分が減少するため比重や粘性の調整が容易となる。
更に三次処理で使用する薬品量を減少させることができ
るというメリットも生ずる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の泥水処理システムを示すフロー
図である。

【図２】図２は本発明の泥水処理システムに用いる固結
粘土分離機構の概略図である。

【図３】図３は本発明の泥水処理システムに用いる団結
粘土分子機構の他の実施態様を示す概略図である。

【符号の説明】

１・・・・排泥水 ２・・・・一次処理機構 ３・・・・二次処理機構 ４・・・・掘削機 ５・・・・固結粘土分離機構 ６・・・・ネットコンベア ７・・・・外装 ８・・・・排泥水導入口 ９・・・・泥水排出口 １０・・・送風手段 １１・・・固結粘土排出口 １２・・・クッション部 １３・・・カーテン １４・・・排土処理機構 １５・・・固結粘土 １６・・・バイパス経路 １７・・・前段の送風ノズル １８・・・後段の送風ノズル １９・・・散水手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削により発生した排泥水（１）を、少
   なくとも一次処理機構（２）及び二次処理機構（３）を
   介して泥分と水分とに分離した後、分離後の水分を掘削
   機（４）に再循環する泥水加圧式シールド工法の泥水処
   理システムにおいて、前記一次処理機構（２）の前段に
   排泥水（１）中の固結粘土を除去することのできる固結
   粘土分離機構（５）を配置したことを特徴とする泥水加
   圧式シールド工法の泥水処理システム。
2. 【請求項２】 少なくとも外装（７）内に傾斜させて装
   填したネットとチェーンからなるネットコンベア
   （６）、該ネットコンベア（６）の下端部上方の外装
   （７）に開口する排泥水導入口（８）、該ネットコンベ
   ア（６）の下端部下方の外装（７）に開口する泥水排出
   口（９）、ネットコンベア（６）の中間部上方の外装
   （７）に開口する送風手段（１０）及び該ネットコンベ
   ア（６）の上端部下方の外装（７）に開口する固結粘土
   排出口（１１）を有する機構であって、前記ネットコン
   ベア（６）を下方から上方に回転させながら前記排泥水
   導入口（８）から排泥水（１）を供給して泥水を一次処
   理機構（２）に流下せしめ泥水中に含まれる固結粘土
   （１５）をネットコンベア（６）上に残留せしめると共
   に、該固結粘土（１５）を固結粘土排出口（１１）に移
   送しながら送風手段（１０）によって前記固結粘土（１
   ５）の表面に付着した水分を除去し、次いで該固結粘土
   （１５）を排土処理機構（１４）に落下せしめることを
   特徴とする固結粘土分離機構。
3. 【請求項３】 送風手段（１０）が、ネットコンベア
   （６）に対して垂直に設けた前段の送風ノズル（１７）
   と、ネットコンベア（６）の進行方向とは逆の向きに傾
   けて設けた後段の送風ノズル（１８）とからなると共
   に、該送風ノズル（１７）及び（１８）が、開口幅が略
   ３０ｍｍであって、ネットコンベア（６）の幅全体に均
   一に送風することのできる構造を有する送風ノズルであ
   る請求項２に記載の固結粘土分離機構。
4. 【請求項４】 送風手段（１０）の前段に、散水手段
   （１９）を設けた請求項２又は３に記載の固結粘土分離
   機構。