JPH08105290A - 泥水式シールド工法における掘削土砂の再利用システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 泥水式シールド工法における掘削土砂の再利
用システムを提供する。 【構成】 シールド掘進機１１の圧力室１３から流体輸
送される排泥水から砂質分を分離処理する一次処理プラ
ント２０と、循環再利用される泥水を除いた一次処理後
の余剰排泥水から粘土分及びシルト分を分離処理する二
次処理プラント３０と、二次処理により分離された余剰
水を調整処理する三次処理プラント４０と、一次処理プ
ラント２０から給送される一次処理土、二次処理プラン
ト３０から給送される二次処理土、及び三次処理プラン
ト４０から給送される三次処理水を適宜配合するととも
に、添加材を添加してインバートモルタル、裏込注入材
等のシールド工事のための土木材料を製造する再利用プ
ラント５０と、この再利用プラント５０により製造した
土木材料をシールドトンネル１８内における使用箇所に
搬送するための搬送配管７０とによって構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、泥水式シールド工法
における掘削土砂の再利用システムに関し、特に、泥水
式シールド工法において流体輸送により圧力室から排出
される掘削土砂を、シールド工事のための土木資材とし
て施工現場において再生利用する掘削土砂の再利用シス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】泥水式シールド工法は、シールド機械の
前面に隔壁を設けて切羽部分に圧力室を形成し、この圧
力室に加圧した泥水を循環充填し、切羽を安定させなが
ら機械堀りするもので、発生する掘削土砂は泥水ととも
排泥水として流体輸送し、泥水処理施設で掘削土砂を分
離し、掘削土砂を分離した泥水を再び循環再利用しつつ
シールドトンネルを掘進して行く工法である。そして、
この泥水式シールド工法は、一般に、軟弱地盤、地下水
位が高く含水比の大きい滞水砂礫地盤、河川・海等の上
部に水の存在する地盤等に対しても施工が可能で土質に
対する適用範囲が広いとともに、掘削土砂すなわちズリ
の搬出を泥水の流体輸送を介して行うため、連続的な施
工が可能でかつ坑内や立坑の設備を小型化することがで
きる等の利点を有し、近年多くのトンネル工事に採用さ
れているシールド工法の一つである。

【０００３】そして、この泥水式シールド工法によれ
ば、排泥水の流体輸送に伴って排出された掘削土砂は、
その後主に砂質分が排泥水と分離されて掘削残土として
廃棄処理される他、分離後の排泥水はその一部に所定の
処理を行った後に泥水として循環再利用するとともに、
余剰の排泥水は、粘土分あるいはシルト分と余剰水ある
いは濾水とに分離され各々所定の処理を行ってから、搬
出処理あるいは河川等に放流処理されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の泥水式シールド工法では、掘進作業により発生する
多量の掘削土砂を運搬廃棄するためには、ダンプトラッ
ク等の多数の搬出用の車輛を必要とするとともに、余剰
排泥水の処理には、例えば粘土分やシルト分の脱水処理
及び運搬廃棄、あるいは濾水のｐＨ処理や濁度の調整処
理等に多くの手間や設備を必要としていたため、施工コ
ストが嵩むとともに、これらの産業廃棄物により周囲の
環境に悪影響を与える惧れがあるという課題があった。

【０００５】そこで、この発明は、かかる従来の課題に
着目してなされたもので、発生した掘削土砂を、シール
ド工事のための土木資材として施工現場において再生利
用することにより、運搬廃棄する産業廃棄物としての掘
削残土や余剰排泥水の量を低減し、かつこれによって周
囲の環境への影響を極力回避することができるととも
に、掘削土砂を有効利用しつつ経済的にシールドトンネ
ルの掘進作業を行なうことのできる泥水式シールド工法
における掘削土砂の再利用システムを提供することを目
的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
鑑みてなされたものであり、泥水式シールド工法におい
て流体輸送により圧力室から排出される掘削土砂を、シ
ールド工事のための土木資材として施工現場において再
生利用する掘削土砂の再利用システムであって、流体輸
送される排泥水から砂質分を分離処理する一次処理プラ
ントと、循環再利用される泥水を除いた一次処理後の余
剰排泥水から粘土分及びシルト分を分離処理する二次処
理プラントと、二次処理により分離された余剰水を調整
処理する三次処理プラントと、一次処理プラントから給
送される一次処理土、二次処理プラントから給送される
二次処理土、及び三次処理プラントから給送される三次
処理水を適宜配合するとともに、添加材を添加してイン
バートモルタル、裏込注入材等のシールド工事のための
土木材料を製造する再利用プラントと、該再利用プラン
トにより製造した土木材料をシールド坑内における使用
箇所に搬送するための搬送配管とからなることを特徴と
する泥水式シールド工法における掘削土砂の再利用シス
テムを要旨とするものである。

【０００７】

【作用】この発明の泥水式シールド工法における掘削土
砂の再利用システムによれば、泥水式シールド工法にお
ける泥水処理施設として従来より備えられている、排泥
水から砂質分を分離処理する一次処理プラント、循環再
利用される泥水を除いた一次処理後の余剰排泥水から粘
土分及びシルト分を分離処理する二次処理プラント、及
び二次処理により分離された余剰水を調整処理する三次
処理プラントの他、さらに、これらの処理土や処理水か
らインバートモルタル、裏込注入材等のシールド工事の
ための土木材料を製造する再利用プラントを備える。す
なわち、この再利用プラントでは、一次処理プラントか
ら給送される一次処理土、二次処理プラントから給送さ
れる二次処理土、及び三次処理プラントから給送される
三次処理水を土木資材として有効利用し、これらを適宜
配合するとともに、例えばセメント等の固化材や安定剤
等を添加してインバートモルタル、裏込注入材等のシー
ルド工事のための土木材料として製造してシールド坑内
において使用する。

【０００８】しかるに、掘削残土や余剰排泥水の一部を
産業廃棄物として搬出することなく土木資材として有効
利用すべくシールド坑内に返送することにより、掘削土
砂の廃棄量を低減することができるとともに、モルタル
等の製造のための砂等の良質土の購入量を低減して、泥
水式シールドトンネルの施工を経済的に行なうことを可
能にする。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の一実施例を添付図面を参照
しつつ詳細に説明する。図１に示すこの実施例にかかる
泥水式シールド工法における掘削土砂の再利用システム
１０は、泥水式のシールド掘進機１１の先端部すなわち
切羽部分において隔壁１２により隔成された圧力室１３
から排泥管１４を介して泥水に伴って排出される掘削土
砂を、シールド工事のための土木資材として施工現場に
おいて再生利用しつつシールドトンネルの掘進作業を行
なうために採用されたものである。

【００１０】ここで、泥水式シールド工法は、例えば図
２に示すような構成を有する泥水式のシールド掘進機１
１によりシールドトンネル１８を掘削形成して行く工法
で、シールド掘進機１１の前記切羽部分すなわちカッタ
ーフエイス１６の直後に形成した圧力室１３に、加圧し
た泥水を、排泥管１４及び送泥管１５を介して循環充填
し、切羽を安定させながら機械堀りするもので、発生す
る掘削土砂は泥水とともに流体輸送し、泥水処理施設で
掘削土砂を分離し、掘削土砂を分離した泥水を再び循環
再利用しつつトンネルを掘進するとともに、シールド掘
進機１１の後方には、シールドジャッキ１９を伸縮しつ
つ順次セグメント１７を組立てて、シールドトンネル１
８を構築して行く工法である。

【００１１】そして、この実施例にかかる再利用システ
ム１０は、図１に示すように、圧力室１３から排泥管１
４を介して排出される、掘削土砂を随伴する排泥水か
ら、砂質分を分離処理する一次処理プラント２０と、循
環再利用される泥水を除いた一次処理後の余剰排泥水か
ら粘土質分及びシルト質分を分離処理する二次処理プラ
ント３０と、二次処理により分離された余剰水を調整処
理する三次処理プラント４０と、一次処理プラント２０
から給送される一次処理土、二次処理プラント３０から
給送される二次処理土、及び三次処理プラント４０から
給送される三次処理水を適宜配合するとともに、添加材
を添加してインバートモルタル、裏込注入材等のシール
ド工事のための土木材料を製造する再利用プラント５０
と、該再利用プラント５０により製造した土木材料をシ
ールド坑内のにおける使用箇所に搬送するための搬送配
管７０とを備えている。

【００１２】一次処理プラント２０は、切羽から送られ
てきた排泥水に含まれる掘削土砂を最初に処理する設備
で、この掘削土砂から砂質分すなわち礫、砂及び例えば
７４μｍ以上の粘土及びシルト塊を分離処理するための
分離機械としての、例えば振動脱水篩方式のサンドコレ
クタ（河瀬鉄鋼株式会社製）や、サンドマスタ（光洋機
械株式会社製）等のサイクロン２１からなり、このサイ
クロン２１によって分離された砂質分は、一次処理土と
して、配管２２及びベルトコンベア２３等の搬送装置を
介して再利用プラント５０に搬送されるとともに、余剰
の砂質分は、一次処理土搬出用ホッパ２４に投入され、
ダンプトラック２５等を介して搬出投棄される。

【００１３】一方、砂質分が分離除去された排泥水は、
サイクロン２１の貯留槽２６に集積され、配管２７を介
して二次処理プラント３０に圧送される。

【００１４】二次処理プラント３０は、主として、調整
槽３１と、余剰泥水槽３２と、フロック生成のためのス
ラリー槽３３と、脱水装置３４とによって構成される。

【００１５】調整槽３１では、清水槽６１と粘土槽６２
からなる泥水プラント６０において新たに製造され、配
管６３を介して給送される泥水の良液と、一次処理プラ
ント２０から送られる排泥水とを混合し、これの内部の
泥水がシールド工事用の泥水として循環再使用が可能な
品質となるように調整し、かかる調整後の泥水は送泥管
１５を介してシールド掘進機１１の圧力室１３に返送さ
れるとともに、品質の劣る余剰の排泥水は、配管６４を
介して余剰泥水槽３２に送られ、ここで二次処理用の泥
水と雑排水としてのオーバー泥水とに分けられた後、こ
の二次処理用の泥水は、配管６５を介してスラリー槽３
３に給送される。なお、オーバー泥水は、例えばバキュ
ーム車６６等に積載して搬出する。

【００１６】そして、余剰泥水槽３２から送られ二次処
理用の泥水は、スラリー槽３３内において、薬品槽３５
から送られるフロック形成のための例えばＰＡＣ（ポリ
塩化アルミニウム）等の無機あるいは有機凝集剤と混合
撹拌されることにより、フロック化が促進されて、その
シルト質分や粘土質分を沈殿濃縮し、この沈殿濃縮した
シルト質分や粘土質分は脱水処理すべく脱水装置３４に
給送されるとともに、スラリー槽３３内の上澄液は、配
管３６を介して三次処理プラント４０を構成する濾水槽
４１に給送される。

【００１７】また、脱水装置３４としては、例えばフィ
ルダープレス（超音波株式会社製）や遠心分離機（石川
島播磨重工業株式会社製）等の各種の脱水装置を用いる
ことができ、脱水処理されたブレス土すなわちは二次処
理土は、ベルトコンベア３６等の搬送装置を介して再利
用プラント５０に搬送されるとともに、余剰の二次処理
土は、ブレス土搬出用ホッパ２６に投入され、ダンプト
ラック２５等を介して搬出される。

【００１８】一方、シルト質分や粘土質分の脱水処理時
に生じた分離水は、三次処理プラント４０の濾水槽４１
に給送され、この濾水槽４１において、前記スラリー槽
３３から給送される上澄液とともに、前記泥水プラント
６０の清水槽６１から送られる清水を加え、またｐＨ調
整等によりその品質をシールド工事の工事用水として使
用可能な品質に調整し、かかる調整後の三次処理水は、
配管４２を介して再利用プラント５０に搬送されるとと
もに、その一部は前記二次処理プラント３０の調整槽３
１に投入し、循環泥水の品質を調整するための混合水と
しても使用する。

【００１９】そして、この実施例の再利用プラント５０
は、前記一次処理土、二次処理土、及び三次処理水を適
宜配合するととともにセメントやその他の各種の添加材
を添加して、例えばインバートモルタル、裏込注入材等
のシールド工事のための土木材料を製造するためのもの
で、図３に詳細に示すように、主として、一次処理プラ
ント２０から搬送される一次処理土、二次処理プラント
３０から搬送される二次処理土、及び三次処理プラント
４０から搬送される三次処理水や、セメントサイロ５１
から送られるセメント、あるいは安定剤タンク５２から
送られる安定剤等の添加剤を所定の配合に各々選択計量
する軽量ミキサ５３と、所定の配合に軽量されたこれら
の材料を混合してインバートモルタルや裏込注入材等の
土木材料とするアジテータタンク５４と、これらの製造
したインバートモルタルや裏込注入材をシールドの坑内
に向かって圧送するためのモルタルポンプ５５とによっ
て構成されている。なお、この再利用プラント５０に
は、さらに、水ガラスタンク５６及びここに貯留された
水ガラスを圧送するための水ガラス圧送ポンプ５７が設
けられ、この水ガラスによりスラリー状のモルタル等の
固結時間の調節を行う。

【００２０】また、再利用プラント５０において製造さ
れたインバートモルタルや裏込注入材等は、例えばイン
バートモルタル用配管７１や裏込注入用配管７２等を介
してシールドトンネル１８の坑内におけるこれらの材料
の使用箇所に搬送され、シールド工事用の土木材料とし
て使用される。また、水ガラスタンク５６内の水ガラス
は、水ガラス用配管７３を介してシールドトンネル１８
の坑内に搬送され、インバートモルタルや裏込め注入モ
ルタルの固結時間の調節のために使用される。

【００２１】ここで、インバートモルタルとは、電力、
電話、上水道などのトンネルに於いて電線、配管等を管
理する際の歩床コンクリートのことである。

【００２２】そして、この実施例にかかる再利用システ
ム１０では、上記再利用プラント５０を備えることによ
り、一次処理プラントにおいて生じる一次処理土、二次
処理プラントにおいて生じる二次処理土、及び三次処理
プラントにおいて生じる三次処理水を適宜配合するとと
もに、例えばセメント等の固化材や安定剤等を添加して
インバートモルタル、裏込注入材等のシールド工事のた
めの土木材料として有効利用することができる。しかる
に、掘削残土や余剰排泥水の一部を産業廃棄物として搬
出することなく、これらの廃棄量を低減することができ
るとともに、モルタル等の製造のための砂等の良質土の
購入量を低減して、泥水式シールドトンネルの施工を経
済的に行なうことができる。

【００２３】なお、１台のプラントでインバートモルタ
ルと、裏込注入材の製造、注入を行うことによりスペー
スの縮小が可能となる。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明の
泥水式シールド工法における掘削土砂の再利用システム
は、流体輸送される排泥水から砂質分を分離処理する一
次処理プラントと、循環再利用される泥水を除いた一次
処理後の余剰排泥水から粘土分及びシルト分を分離処理
する二次処理プラントと、二次処理により分離された余
剰水を調整処理する三次処理プラントと、再利用プラン
トとを備え、この再利用プラントでは、一次処理プラン
トから給送される一次処理土、二次処理プラントから給
送される二次処理土、及び三次処理プラントから給送さ
れる三次処理水を適宜配合するとともに、例えばセメン
ト等の添加材を添加してインバートモルタル、裏込注入
材等のシールド工事のための土木材料として有効利用す
る。

【００２５】すなわち各処理プラントにおいて生じる掘
削残土や余剰排泥水の一部を、産業廃棄物として搬出す
ることなく施工現場において土木材料として有効利用す
ることにより、運搬廃棄する産業廃棄物としての掘削残
土や余剰排泥水の量を低減し、かつこれによって周囲の
環境への影響を極力回避することができるとともに、掘
削土砂を有効利用しつつ経済的にシールドトンネルの掘
進作業を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる泥水式シールド工
法における掘削土砂の再利用システムの全体の構成を示
す説明図である。

【図２】泥水式シールド工法に用いるシールド掘進機の
一例を示す側断面図である。

【図３】この実施例の再利用システムを構成する再利用
プラントの全体構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 再利用システム １１ シールド掘進機 １３ 圧力室 １８ シールドトンネル ２０ 一次処理プラント ３０ 二次処理プラント ４０ 三次処理プラント ５０ 再利用プラント ６０ 泥水プラント ７０ 搬送配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 貢 東京都港区元赤坂１−７−10 島津メカニ ックス株式会社内 (72)発明者 広渡 孝 東京都港区元赤坂１−７−10 島津メカニ ックス株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 泥水式シールド工法において流体輸送に
   より圧力室から排出される掘削土砂を、シールド工事の
   ための土木資材として施工現場において再生利用する掘
   削土砂の再利用システムであって、 流体輸送される排泥水から砂質分を分離処理する一次処
   理プラントと、循環再利用される泥水を除いた一次処理
   後の余剰排泥水から粘土分及びシルト分を分離処理する
   二次処理プラントと、二次処理により分離された余剰水
   を調整処理する三次処理プラントと、一次処理プラント
   から給送される一次処理土、二次処理プラントから給送
   される二次処理土、及び三次処理プラントから給送され
   る三次処理水を適宜配合するとともに、添加材を添加し
   てインバートモルタル、裏込注入材等のシールド工事の
   ための土木材料を製造する再利用プラントと、該再利用
   プラントにより製造した土木材料をシールド坑内におけ
   る使用箇所に搬送するための搬送配管とからなることを
   特徴とする泥水式シールド工法における掘削土砂の再利
   用システム。