JPH10140985A - スクリューコンベアの凍結による点検方法及び凍結の確認方法 - Google Patents
スクリューコンベアの凍結による点検方法及び凍結の確認方法Info
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- JPH10140985A JPH10140985A JP31868396A JP31868396A JPH10140985A JP H10140985 A JPH10140985 A JP H10140985A JP 31868396 A JP31868396 A JP 31868396A JP 31868396 A JP31868396 A JP 31868396A JP H10140985 A JPH10140985 A JP H10140985A
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- freezing
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- soil
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大きな土水圧を受けるスクリューコンベアに
故障が発生した場合に、その点検・修理作業を、短期間
で、かつ低廉に行うことができるスクリューコンベアの
凍結による点検方法を提供すること。 【解決手段】 スクリューコンベア４の点検・修理を行
う箇所より切り羽側の位置でスクリューコンベア４を外
周から冷却することにより、スクリューコンベア４内の
土砂を凍結させて止水プラグを形成し、止水プラグによ
り切り羽からの土水圧を遮断した状態でスクリューコン
ベア４を分解し、点検・修理を行う。
故障が発生した場合に、その点検・修理作業を、短期間
で、かつ低廉に行うことができるスクリューコンベアの
凍結による点検方法を提供すること。 【解決手段】 スクリューコンベア４の点検・修理を行
う箇所より切り羽側の位置でスクリューコンベア４を外
周から冷却することにより、スクリューコンベア４内の
土砂を凍結させて止水プラグを形成し、止水プラグによ
り切り羽からの土水圧を遮断した状態でスクリューコン
ベア４を分解し、点検・修理を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、土圧式又は泥土圧
式のシールド掘進機（本明細書において、単に「シール
ド掘進機」という。）の一部として配置され、切り羽等
からの大きな土水圧を受けるスクリューコンベアの凍結
による点検方法及び凍結の確認方法に関するものであ
る。
式のシールド掘進機（本明細書において、単に「シール
ド掘進機」という。）の一部として配置され、切り羽等
からの大きな土水圧を受けるスクリューコンベアの凍結
による点検方法及び凍結の確認方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】シールド掘進機は、図９に示すように、
多数のカッターを備えたカッターヘッド１０２を回転駆
動することにより地山を掘削するとともに組み立てが完
了したセグメント１０５から反力を得ながら油圧ジャッ
キ１０６を伸張することにより、シールド掘進機１０１
を掘進させた後、シールド掘進機１０１の後部において
エレクター１０７を用いることにより順次セグメントを
組み立て、トンネルを構築するようにしている。この場
合において、カッターヘッド１０２の後方のカッターチ
ャンバ１０３内に取り込まれた土砂を、バルクヘッド１
０８に形成した開口部に接続したスクリューコンベア１
０４によりシールド掘進機１０１の後部に移送し、外部
に排出するようにしていた。
多数のカッターを備えたカッターヘッド１０２を回転駆
動することにより地山を掘削するとともに組み立てが完
了したセグメント１０５から反力を得ながら油圧ジャッ
キ１０６を伸張することにより、シールド掘進機１０１
を掘進させた後、シールド掘進機１０１の後部において
エレクター１０７を用いることにより順次セグメントを
組み立て、トンネルを構築するようにしている。この場
合において、カッターヘッド１０２の後方のカッターチ
ャンバ１０３内に取り込まれた土砂を、バルクヘッド１
０８に形成した開口部に接続したスクリューコンベア１
０４によりシールド掘進機１０１の後部に移送し、外部
に排出するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このシール
ド掘進機１０１において、スクリューコンベア１０４に
故障が発生した場合、スクリューコンベア１０４内の土
砂には、切り羽からの大きな土水圧が作用しているた
め、スクリューコンベア１０４の故障箇所をそのまま分
解し、点検・修理を行うことができない。
ド掘進機１０１において、スクリューコンベア１０４に
故障が発生した場合、スクリューコンベア１０４内の土
砂には、切り羽からの大きな土水圧が作用しているた
め、スクリューコンベア１０４の故障箇所をそのまま分
解し、点検・修理を行うことができない。
【０００４】このため、スクリューコンベア１０４に故
障が生じた場合には、切り羽前方の地盤を薬液注入工法
や凍結工法によって改良し、スクリューコンベア１０４
に切り羽からの土水圧がかからないようにした後、スク
リューコンベアを分解し、点検・修理を行う必要があっ
た。しかしながら、薬液注入工法や凍結工法といった広
範囲に亘る地盤改良は、掘進作業の再開までに日数を要
する（例えば、直径：６００ｃｍのシールド掘進機の場
合では、掘進作業の再開までに２週間程度を要する。）
だけでなく、工費も高くなり、さらに、地盤改良の確認
が困難である等の問題点を有していた。
障が生じた場合には、切り羽前方の地盤を薬液注入工法
や凍結工法によって改良し、スクリューコンベア１０４
に切り羽からの土水圧がかからないようにした後、スク
リューコンベアを分解し、点検・修理を行う必要があっ
た。しかしながら、薬液注入工法や凍結工法といった広
範囲に亘る地盤改良は、掘進作業の再開までに日数を要
する（例えば、直径：６００ｃｍのシールド掘進機の場
合では、掘進作業の再開までに２週間程度を要する。）
だけでなく、工費も高くなり、さらに、地盤改良の確認
が困難である等の問題点を有していた。
【０００５】本発明は、上記従来のシールド掘進機の有
する問題点に鑑み、シールド掘進機の一部として配置さ
れ、切り羽等から大きな土水圧を受けるスクリューコン
ベアに故障が発生した場合に、その点検・修理作業を、
短期間で、かつ低廉に行うことができるスクリューコン
ベアの凍結による点検方法を提供することを第１の目的
とする。
する問題点に鑑み、シールド掘進機の一部として配置さ
れ、切り羽等から大きな土水圧を受けるスクリューコン
ベアに故障が発生した場合に、その点検・修理作業を、
短期間で、かつ低廉に行うことができるスクリューコン
ベアの凍結による点検方法を提供することを第１の目的
とする。
【０００６】また、本発明は、このスクリューコンベア
の凍結による点検方法の信頼性を高め、スクリューコン
ベアの点検・修理作業を安全かつ確実に行うことができ
るようにするための凍結の確認方法を提供することを第
２の目的とする。
の凍結による点検方法の信頼性を高め、スクリューコン
ベアの点検・修理作業を安全かつ確実に行うことができ
るようにするための凍結の確認方法を提供することを第
２の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、本第１発明のスクリューコンベアの凍結による
点検方法は、スクリューコンベアの点検・修理を行う箇
所より切り羽側の位置でスクリューコンベアを外周から
冷却することにより、スクリューコンベア内の土砂を凍
結させて止水プラグを形成し、該止水プラグにより切り
羽からの土水圧を遮断した状態でスクリューコンベアを
分解し、点検・修理を行うことを特徴とする。
るため、本第１発明のスクリューコンベアの凍結による
点検方法は、スクリューコンベアの点検・修理を行う箇
所より切り羽側の位置でスクリューコンベアを外周から
冷却することにより、スクリューコンベア内の土砂を凍
結させて止水プラグを形成し、該止水プラグにより切り
羽からの土水圧を遮断した状態でスクリューコンベアを
分解し、点検・修理を行うことを特徴とする。
【０００８】本第１発明のスクリューコンベアの凍結に
よる点検方法は、スクリューコンベアに故障が発生した
場合に、その故障箇所より切り羽側の位置で部分的にス
クリューコンベアを外周から冷却することにより、スク
リューコンベア内の土砂を凍結させて止水プラグを形成
し、止水プラグにより切り羽からの土水圧を遮断した状
態でスクリューコンベアを分解し、点検・修理を行うた
め、凍結・解凍作業を含むスクリューコンベアの点検・
修理作業を、短期間で、かつ低廉に行うことができる。
よる点検方法は、スクリューコンベアに故障が発生した
場合に、その故障箇所より切り羽側の位置で部分的にス
クリューコンベアを外周から冷却することにより、スク
リューコンベア内の土砂を凍結させて止水プラグを形成
し、止水プラグにより切り羽からの土水圧を遮断した状
態でスクリューコンベアを分解し、点検・修理を行うた
め、凍結・解凍作業を含むスクリューコンベアの点検・
修理作業を、短期間で、かつ低廉に行うことができる。
【０００９】この場合において、スクリューコンベアの
冷却には、ドライアイス、液体窒素のほか、機械的な冷
却機構を用いることができるが、特に、シールド掘進機
のような狭小な密閉空間内に設置されるスクリューコン
ベアの冷却には、ドライアイスを使用することが望まし
い。
冷却には、ドライアイス、液体窒素のほか、機械的な冷
却機構を用いることができるが、特に、シールド掘進機
のような狭小な密閉空間内に設置されるスクリューコン
ベアの冷却には、ドライアイスを使用することが望まし
い。
【００１０】ドライアイスは、取り扱いが容易で、スク
リューコンベアを任意位置で冷却することができ、ま
た、一度に気化することがないため、シールド掘進機の
ような狭小な密閉空間内で使用しても酸欠状態になりに
くく、凍結作業を含むスクリューコンベアの点検・修理
作業を安全に行うことができる。
リューコンベアを任意位置で冷却することができ、ま
た、一度に気化することがないため、シールド掘進機の
ような狭小な密閉空間内で使用しても酸欠状態になりに
くく、凍結作業を含むスクリューコンベアの点検・修理
作業を安全に行うことができる。
【００１１】また、上記第２の目的を達成するため、本
第２発明のスクリューコンベア内の土砂の凍結の確認方
法は、スクリューコンベアの外周面に衝撃を加えること
によって生じる振動を、スクリューコンベアの外周面に
設置した振動ピックアップにより測定し、測定した振動
スペクトルの卓越周波数の変化特性によりスクリューコ
ンベア内の土砂の凍結を確認することを特徴とする。
第２発明のスクリューコンベア内の土砂の凍結の確認方
法は、スクリューコンベアの外周面に衝撃を加えること
によって生じる振動を、スクリューコンベアの外周面に
設置した振動ピックアップにより測定し、測定した振動
スペクトルの卓越周波数の変化特性によりスクリューコ
ンベア内の土砂の凍結を確認することを特徴とする。
【００１２】本第２発明のスクリューコンベア内の土砂
の凍結の確認方法は、スクリューコンベアの外周面に設
置した振動ピックアップにより測定した振動スペクトル
の卓越周波数の変化特性によりスクリューコンベア内の
土砂の凍結を確認するようにしているため、周囲の騒音
の影響を受けずにスクリューコンベア内の土砂の状態を
正確に検知することができる。
の凍結の確認方法は、スクリューコンベアの外周面に設
置した振動ピックアップにより測定した振動スペクトル
の卓越周波数の変化特性によりスクリューコンベア内の
土砂の凍結を確認するようにしているため、周囲の騒音
の影響を受けずにスクリューコンベア内の土砂の状態を
正確に検知することができる。
【００１３】ところで、このスクリューコンベア内の土
砂の凍結の確認方法の原理について説明する。従来よ
り、土の凍結を確認する方法としては、土の温度を測定
する方法が簡便、かつ確実であるため、広く一般に用い
られているが、本発明が対象としているスクリューコン
ベア内の土砂の場合には、直接その温度を測定できな
い。ところで、一般に、物体に一定の衝撃を与えたと
き、物体の内部状態の違いによって、発生する振動の特
性は異なる。これを容器に入った粘土を例に説明する
と、粘土が周囲から中心部へ凍結する過程で、容器の見
かけの肉厚は増加する。また、粘土を含む容器全体の剛
性は増大し、振動の減衰も大きくなる。この振動をスペ
クトル解析すると、振動スペクトルのピーク（卓越周波
数）は、凍結前より凍結後の方が、はるかに高い値を示
すことから、容器に衝撃を与え、振動を測定・分析する
ことにより、容器内の粘土の状態変化を知ることができ
る。これを、図５に示す試験装置を用いて確認した。こ
の試験装置は、突き固め試験用モールド（直径：１５ｃ
ｍ、高さ：１５ｃｍ）に粘土（含水比４０％）を充填し
た供試体Ｗと、モールドの外周面に設置した振動ピック
アップ６１と、チャージアンプ６２と、ＦＦＴ（高速フ
ーリエ変換）アナライザー６３とで構成され、供試体Ｗ
内の中央部に水平に温度センサ６５を１ｃｍ間隔に配置
する。まず、実験開始前に、供試体Ｗ全体が＋２℃の均
一温度になるようにした。実験開始と同時に、供試体Ｗ
の周囲の雰囲気を所定の温度に冷却し、実験中常に一定
に保った。供試体Ｗは、上面及び下面を厚さ５ｃｍの断
熱材で覆うことにより、円筒状の側面から冷却され、こ
れにより、周囲から中心部へ向けて凍結が進行するよう
にした。実験は全部で４例を行い、各々冷却温度を、−
１０、−２０、−３０、−４０℃とした。冷却の過程に
おいて、モールドの側面にできるだけ一定の衝撃を加え
るために、振り子状の鋼球６４を定位置から振り下ろす
ことにより、衝撃を加えるようにした。測定は、ｌ０回
衝撃を与え、その平均値から振動スペクトルを算出し、
その時点での卓越周波数を特定した。図６（ａ）に凍結
開始前、図６（ｂ）に凍結完了後の典型的な振動スペク
トルを示す。卓越周波数は、凍結開始前：９３７．５Ｈ
ｚ（図３の）、凍結完了後：２７３７．５Ｈｚ（図３
の）が得られた。図７は、全実験について、実験開始
からの卓越周波数の経時変化をまとめたものである。例
えば、冷却温度が−１０℃について、実験開始から２時
間は周波数の値はほぼ一定であるが、２〜６時間に上昇
し、６〜９時間に一定値を示した後（この周波数の値が
一定値を示す区間を「ＰＬＡ１」という。）、９〜１０
時間に再び上昇し、１０時間以降は約２７００Ｈｚで一
定値を示した（この周波数の値が一定値を示す区間を
「ＰＬＡ２」という。）。２４時間以上経過し、モール
ドから粘土を取り出して凍結を確認する直前の測定で
も、約２７００Ｈｚで変わりはなかった。冷却温度の異
なる他の３例も、冷却温度が−１０℃の場合と同様、卓
越周波数の変化速度は異なるものの、ＰＬＡ１，ＰＬＡ
２が現れる点で共通している。また、卓越周波数の最終
値も、いずれも、２７００〜３０００Ｈｚになり、冷却
温度によって大差はなかった。一方、同じ実験におい
て、上記温度センサ６５の内、供試体Ｗの中心部に配置
した温度センサにより測定した温度の記録を図８に示
す。冷却温度が−１０℃について、実験開始から２時間
は温度が低下し、２〜１０時間はほぼ０℃（最低温度−
０．２℃）で一定となり、１０時間以降は再び低下し
た。この温度の記録は、実験開始から２時間は供試体Ｗ
の冷却、２〜１０時間は周囲からの凍結の進行、１０時
間で凍結完了を示している。上記実験結果に基づいて、
図７の卓越周波致が、供試体Ｗの凍結・未凍結の状態を
示すと仮定して、粘土の凍結範囲の変化を類推する。冷
却温度が−１０℃の実験において、２〜６時間は凍結範
囲が拡大するが、６〜９時間のＰＬＡ１では凍結範囲は
ほとんど変化せず、９時間を過ぎると再ぴ凍結範囲は拡
大し、１０時間以降ＰＬＡ２では変化が少ない。この一
連の過程を、図８の温度変化と併せて考察すると、６時
間のとき拡大した凍土によって、中心部の未凍結部分が
閉塞され、ＰＬＡ１では凍結範囲の拡大がほぽ停止する
ものの冷却は継続されるため、未凍土の圧力は増加す
る。そして、９時間のとき、凍土は圧力に耐えきれず、
亀裂が生じ内部の圧力が開放されると同時に、残った未
凍土の凍結が進み、１０時間で凍結が完了したと考えら
れる。ＰＬＡ１での未凍土の最低温度−０．２℃から、
Clausius-Clapeyronの式によって、供試体Ｗの中心部の
圧力は２．６４ＭＰａと計算される。ところで、この圧
力は、−１０℃の粘土凍土の曲げ強度２．４５ＭＰａに
相当し、ＰＬＡ１の出現を裏付けている。なお、未凍土
の圧カ増加がなけれぱＰＬＡ１は存在せず、卓越周波数
の増加の後ＰＬＡ２が現れ、その時点が凍結完了と判断
できる。以上のとおり、卓越周波数を測定することによ
って、モールド内に充填した粘土の凍結状態を、卓越周
波数の変化特性により把握でき、凍結完了の判定が行え
ることから、これをスクリューコンベア内の土砂の凍結
の確認方法に適用することとした。
砂の凍結の確認方法の原理について説明する。従来よ
り、土の凍結を確認する方法としては、土の温度を測定
する方法が簡便、かつ確実であるため、広く一般に用い
られているが、本発明が対象としているスクリューコン
ベア内の土砂の場合には、直接その温度を測定できな
い。ところで、一般に、物体に一定の衝撃を与えたと
き、物体の内部状態の違いによって、発生する振動の特
性は異なる。これを容器に入った粘土を例に説明する
と、粘土が周囲から中心部へ凍結する過程で、容器の見
かけの肉厚は増加する。また、粘土を含む容器全体の剛
性は増大し、振動の減衰も大きくなる。この振動をスペ
クトル解析すると、振動スペクトルのピーク（卓越周波
数）は、凍結前より凍結後の方が、はるかに高い値を示
すことから、容器に衝撃を与え、振動を測定・分析する
ことにより、容器内の粘土の状態変化を知ることができ
る。これを、図５に示す試験装置を用いて確認した。こ
の試験装置は、突き固め試験用モールド（直径：１５ｃ
ｍ、高さ：１５ｃｍ）に粘土（含水比４０％）を充填し
た供試体Ｗと、モールドの外周面に設置した振動ピック
アップ６１と、チャージアンプ６２と、ＦＦＴ（高速フ
ーリエ変換）アナライザー６３とで構成され、供試体Ｗ
内の中央部に水平に温度センサ６５を１ｃｍ間隔に配置
する。まず、実験開始前に、供試体Ｗ全体が＋２℃の均
一温度になるようにした。実験開始と同時に、供試体Ｗ
の周囲の雰囲気を所定の温度に冷却し、実験中常に一定
に保った。供試体Ｗは、上面及び下面を厚さ５ｃｍの断
熱材で覆うことにより、円筒状の側面から冷却され、こ
れにより、周囲から中心部へ向けて凍結が進行するよう
にした。実験は全部で４例を行い、各々冷却温度を、−
１０、−２０、−３０、−４０℃とした。冷却の過程に
おいて、モールドの側面にできるだけ一定の衝撃を加え
るために、振り子状の鋼球６４を定位置から振り下ろす
ことにより、衝撃を加えるようにした。測定は、ｌ０回
衝撃を与え、その平均値から振動スペクトルを算出し、
その時点での卓越周波数を特定した。図６（ａ）に凍結
開始前、図６（ｂ）に凍結完了後の典型的な振動スペク
トルを示す。卓越周波数は、凍結開始前：９３７．５Ｈ
ｚ（図３の）、凍結完了後：２７３７．５Ｈｚ（図３
の）が得られた。図７は、全実験について、実験開始
からの卓越周波数の経時変化をまとめたものである。例
えば、冷却温度が−１０℃について、実験開始から２時
間は周波数の値はほぼ一定であるが、２〜６時間に上昇
し、６〜９時間に一定値を示した後（この周波数の値が
一定値を示す区間を「ＰＬＡ１」という。）、９〜１０
時間に再び上昇し、１０時間以降は約２７００Ｈｚで一
定値を示した（この周波数の値が一定値を示す区間を
「ＰＬＡ２」という。）。２４時間以上経過し、モール
ドから粘土を取り出して凍結を確認する直前の測定で
も、約２７００Ｈｚで変わりはなかった。冷却温度の異
なる他の３例も、冷却温度が−１０℃の場合と同様、卓
越周波数の変化速度は異なるものの、ＰＬＡ１，ＰＬＡ
２が現れる点で共通している。また、卓越周波数の最終
値も、いずれも、２７００〜３０００Ｈｚになり、冷却
温度によって大差はなかった。一方、同じ実験におい
て、上記温度センサ６５の内、供試体Ｗの中心部に配置
した温度センサにより測定した温度の記録を図８に示
す。冷却温度が−１０℃について、実験開始から２時間
は温度が低下し、２〜１０時間はほぼ０℃（最低温度−
０．２℃）で一定となり、１０時間以降は再び低下し
た。この温度の記録は、実験開始から２時間は供試体Ｗ
の冷却、２〜１０時間は周囲からの凍結の進行、１０時
間で凍結完了を示している。上記実験結果に基づいて、
図７の卓越周波致が、供試体Ｗの凍結・未凍結の状態を
示すと仮定して、粘土の凍結範囲の変化を類推する。冷
却温度が−１０℃の実験において、２〜６時間は凍結範
囲が拡大するが、６〜９時間のＰＬＡ１では凍結範囲は
ほとんど変化せず、９時間を過ぎると再ぴ凍結範囲は拡
大し、１０時間以降ＰＬＡ２では変化が少ない。この一
連の過程を、図８の温度変化と併せて考察すると、６時
間のとき拡大した凍土によって、中心部の未凍結部分が
閉塞され、ＰＬＡ１では凍結範囲の拡大がほぽ停止する
ものの冷却は継続されるため、未凍土の圧力は増加す
る。そして、９時間のとき、凍土は圧力に耐えきれず、
亀裂が生じ内部の圧力が開放されると同時に、残った未
凍土の凍結が進み、１０時間で凍結が完了したと考えら
れる。ＰＬＡ１での未凍土の最低温度−０．２℃から、
Clausius-Clapeyronの式によって、供試体Ｗの中心部の
圧力は２．６４ＭＰａと計算される。ところで、この圧
力は、−１０℃の粘土凍土の曲げ強度２．４５ＭＰａに
相当し、ＰＬＡ１の出現を裏付けている。なお、未凍土
の圧カ増加がなけれぱＰＬＡ１は存在せず、卓越周波数
の増加の後ＰＬＡ２が現れ、その時点が凍結完了と判断
できる。以上のとおり、卓越周波数を測定することによ
って、モールド内に充填した粘土の凍結状態を、卓越周
波数の変化特性により把握でき、凍結完了の判定が行え
ることから、これをスクリューコンベア内の土砂の凍結
の確認方法に適用することとした。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明のスクリューコンベ
アの凍結による点検方法及び凍結の確認方法の実施の形
態を、シールド掘進機に配設されるスクリューコンベア
を例に、図面に基づいて説明する。
アの凍結による点検方法及び凍結の確認方法の実施の形
態を、シールド掘進機に配設されるスクリューコンベア
を例に、図面に基づいて説明する。
【００１５】このシールド掘進機１は、図１に示すよう
に、多数のカッターを備えたカッターヘッド２を回転駆
動することにより地山を掘削しながらトンネルを構築す
る、従来公知の方式のもので、カッターヘッド２の後方
のカッターチャンバ３内に取り込まれた土砂を、バルク
ヘッド８に形成した開口部に接続したスクリューコンベ
ア４によりシールド掘進機１の後部に移送し、外部に排
出するように構成されている。
に、多数のカッターを備えたカッターヘッド２を回転駆
動することにより地山を掘削しながらトンネルを構築す
る、従来公知の方式のもので、カッターヘッド２の後方
のカッターチャンバ３内に取り込まれた土砂を、バルク
ヘッド８に形成した開口部に接続したスクリューコンベ
ア４によりシールド掘進機１の後部に移送し、外部に排
出するように構成されている。
【００１６】ところで、このシールド掘進機１におい
て、スクリューコンベア４に故障が発生した場合、スク
リューコンベア４内の土砂には、切り羽からの大きな土
水圧が作用しているため、スクリューコンベア４の故障
箇所をそのまま分解し、点検・修理を行うことができな
い。
て、スクリューコンベア４に故障が発生した場合、スク
リューコンベア４内の土砂には、切り羽からの大きな土
水圧が作用しているため、スクリューコンベア４の故障
箇所をそのまま分解し、点検・修理を行うことができな
い。
【００１７】そこで、スクリューコンベア４の点検・修
理を行う箇所より切り羽側の位置で、スクリューコンベ
ア４を外周から冷却することにより、スクリューコンベ
ア４内の土砂を凍結させて止水プラグを形成し、止水プ
ラグにより切り羽からの土水圧を遮断した状態でスクリ
ューコンベア４を分解し、点検・修理を行うようにす
る。
理を行う箇所より切り羽側の位置で、スクリューコンベ
ア４を外周から冷却することにより、スクリューコンベ
ア４内の土砂を凍結させて止水プラグを形成し、止水プ
ラグにより切り羽からの土水圧を遮断した状態でスクリ
ューコンベア４を分解し、点検・修理を行うようにす
る。
【００１８】この場合において、スクリューコンベア４
の冷却には、ドライアイス、液体窒素のほか、冷媒を充
填したヒートパイプや循環パイプからなる機械的な冷却
機構を用いることができる。特に、シールド掘進機１の
ような狭小な密閉空間内に設置されるスクリューコンベ
ア４の冷却には、取り扱いが容易で、スクリューコンベ
ア４を任意位置で冷却することができ、また、一度に気
化することがないため、密閉空間内で使用しても酸欠状
態になりにくく、凍結作業を含むスクリューコンベア４
の点検・修理作業を安全に行うことができる、ドライア
イスを使用することが望ましい。
の冷却には、ドライアイス、液体窒素のほか、冷媒を充
填したヒートパイプや循環パイプからなる機械的な冷却
機構を用いることができる。特に、シールド掘進機１の
ような狭小な密閉空間内に設置されるスクリューコンベ
ア４の冷却には、取り扱いが容易で、スクリューコンベ
ア４を任意位置で冷却することができ、また、一度に気
化することがないため、密閉空間内で使用しても酸欠状
態になりにくく、凍結作業を含むスクリューコンベア４
の点検・修理作業を安全に行うことができる、ドライア
イスを使用することが望ましい。
【００１９】スクリューコンベア４の冷却にドライアイ
スを用いる場合は、図２に示すように、スクリューコン
ベア４のケーシング４２の外周に、ドライアイス収容ケ
ース５を設置する。このドライアイス収容ケース５は、
所要量のドライアイス５４を充填することができる空間
をスクリューコンベア４のケーシング４２との間に設け
て設置される鉄筋籠５１と、鉄筋籠５１の周囲に配設し
た蓋付の断熱部材５２とからなる。
スを用いる場合は、図２に示すように、スクリューコン
ベア４のケーシング４２の外周に、ドライアイス収容ケ
ース５を設置する。このドライアイス収容ケース５は、
所要量のドライアイス５４を充填することができる空間
をスクリューコンベア４のケーシング４２との間に設け
て設置される鉄筋籠５１と、鉄筋籠５１の周囲に配設し
た蓋付の断熱部材５２とからなる。
【００２０】ところで、スクリューコンベア４内の土砂
を凍結させて形成する止水プラグの大きさ、すなわち、
凍結範囲の長さは、切り羽から作用する土水圧Ｐ1の大
きさによって決定するが、通常、スクリューコンベア４
のケーシング４２の内径の２倍の長さを基準とし、スク
リューコンベア４のスクリュー４１の２ピッチ分、例え
ば、スクリューの１ピッチ：６０ｃｍのスクリューコン
ベアの場合では１２０ｃｍを確保するようにする。
を凍結させて形成する止水プラグの大きさ、すなわち、
凍結範囲の長さは、切り羽から作用する土水圧Ｐ1の大
きさによって決定するが、通常、スクリューコンベア４
のケーシング４２の内径の２倍の長さを基準とし、スク
リューコンベア４のスクリュー４１の２ピッチ分、例え
ば、スクリューの１ピッチ：６０ｃｍのスクリューコン
ベアの場合では１２０ｃｍを確保するようにする。
【００２１】参考として、切り羽から作用する土水圧Ｐ
1と、止水プラグによる耐力Ｐ2の関係を試算すると、以
下のとおりである。なお、止水プラグによる耐力Ｐ2
は、止水プラグ、すなわち、凍土とスクリューコンベア
４のケーシング４２の内面に働く凍着力のみを考慮する
ものとし、スクリュー４１による抵抗力等は、安全性を
考え、考慮しないものとする。切り羽から作用する土水
圧Ｐ1は次式によって算出される。 Ｐ1＝ｐ×πｒ2 ＝４．０×π×３３2 ＝１３７００ｋｇｆ ここで、ケーシング４２内の土水圧力度：ｐ＝４．０ｋ
ｇ／ｃｍ2 ケーシング４２の内法半径：ｒ＝３３ｃｍ とする。一方、凍土とスクリューコンベア４のケーシン
グ４２の内面に働く凍着力Ｐ2は次式によって算出され
る。 Ｐ2＝τa×２πｒＬ ＝３．３×２×π×３３×１３０ ＝８８９００ｋｇｆ ここで、凍土とスクリューコンベア４のケーシング４２
の内面に働く 平均凍着力度：τa＝３．３ｋｇ／ｃｍ2 凍結範囲の長さ：Ｌ＝１３０ｃｍ とする。このように、切り羽から作用する土水圧Ｐ1に
比較して、凍土とスクリューコンベア４のケーシング４
２の内面に働く凍着力Ｐ2の方が十分大きいため、止水
プラグにより切り羽からの土水圧を完全に遮断すること
ができる。
1と、止水プラグによる耐力Ｐ2の関係を試算すると、以
下のとおりである。なお、止水プラグによる耐力Ｐ2
は、止水プラグ、すなわち、凍土とスクリューコンベア
４のケーシング４２の内面に働く凍着力のみを考慮する
ものとし、スクリュー４１による抵抗力等は、安全性を
考え、考慮しないものとする。切り羽から作用する土水
圧Ｐ1は次式によって算出される。 Ｐ1＝ｐ×πｒ2 ＝４．０×π×３３2 ＝１３７００ｋｇｆ ここで、ケーシング４２内の土水圧力度：ｐ＝４．０ｋ
ｇ／ｃｍ2 ケーシング４２の内法半径：ｒ＝３３ｃｍ とする。一方、凍土とスクリューコンベア４のケーシン
グ４２の内面に働く凍着力Ｐ2は次式によって算出され
る。 Ｐ2＝τa×２πｒＬ ＝３．３×２×π×３３×１３０ ＝８８９００ｋｇｆ ここで、凍土とスクリューコンベア４のケーシング４２
の内面に働く 平均凍着力度：τa＝３．３ｋｇ／ｃｍ2 凍結範囲の長さ：Ｌ＝１３０ｃｍ とする。このように、切り羽から作用する土水圧Ｐ1に
比較して、凍土とスクリューコンベア４のケーシング４
２の内面に働く凍着力Ｐ2の方が十分大きいため、止水
プラグにより切り羽からの土水圧を完全に遮断すること
ができる。
【００２２】スクリューコンベア４内の土砂の凍結の確
認は、スクリューコンベア４の外周面に衝撃を加えるこ
とによって生じる振動を、スクリューコンベア４の外周
面に設置した振動ピックアップにより測定し、測定した
振動スペクトルの卓越周波数の変化特性によりスクリュ
ーコンベア４内の土砂の状態を確認することにより行う
ことができる。
認は、スクリューコンベア４の外周面に衝撃を加えるこ
とによって生じる振動を、スクリューコンベア４の外周
面に設置した振動ピックアップにより測定し、測定した
振動スペクトルの卓越周波数の変化特性によりスクリュ
ーコンベア４内の土砂の状態を確認することにより行う
ことができる。
【００２３】これに用いる装置は、図３に示すように、
ドライアイス収容ケース５の断熱部材５２の蓋５３を外
し、スクリューコンベア４のケーシング４２の外周面に
設置した振動ピックアップ６１と、チャージアンプ６２
と、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）アナライザー６３とで
構成される。
ドライアイス収容ケース５の断熱部材５２の蓋５３を外
し、スクリューコンベア４のケーシング４２の外周面に
設置した振動ピックアップ６１と、チャージアンプ６２
と、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）アナライザー６３とで
構成される。
【００２４】そして、打撃具６４を用いて、スクリュー
コンベア４のケーシング４２の外周面にできるだけ一定
の衝撃を加え、これによる振動を、振動ピックアップ６
１により測定し、振動スペクトルの卓越周波数の変化特
性によりスクリューコンベア４内の土砂の凍結を確認す
るようにする。これにより、周囲の騒音の影響を受けず
にスクリューコンベア４内の土砂の状態を正確に検知す
ることができる。
コンベア４のケーシング４２の外周面にできるだけ一定
の衝撃を加え、これによる振動を、振動ピックアップ６
１により測定し、振動スペクトルの卓越周波数の変化特
性によりスクリューコンベア４内の土砂の凍結を確認す
るようにする。これにより、周囲の騒音の影響を受けず
にスクリューコンベア４内の土砂の状態を正確に検知す
ることができる。
【００２５】次に、実際にスクリューコンベア（内径：
７２ｃｍ）の凍結を行い、振動を測定したところ、卓越
周波数は、凍結開始前は２０００Ｈｚであったが、凍結
の進行に伴って増加し、凍結完了と推定される時点以降
は７５００Ｈｚで一定値を示すことを確認できた。この
卓越周波数の絶対値はスクリューコンベアの径や土砂の
性状等によって異なるものの、測定した振動から卓越周
波数を調ぺることにより、スクリューコンベア内の土砂
の状態、特に、凍結完了時点を正確に検知することがで
きることが確認できた。
７２ｃｍ）の凍結を行い、振動を測定したところ、卓越
周波数は、凍結開始前は２０００Ｈｚであったが、凍結
の進行に伴って増加し、凍結完了と推定される時点以降
は７５００Ｈｚで一定値を示すことを確認できた。この
卓越周波数の絶対値はスクリューコンベアの径や土砂の
性状等によって異なるものの、測定した振動から卓越周
波数を調ぺることにより、スクリューコンベア内の土砂
の状態、特に、凍結完了時点を正確に検知することがで
きることが確認できた。
【００２６】このようにして、スクリューコンベア４内
の土砂の凍結を確認した後、スクリューコンベア４の故
障箇所に切り羽からの土水圧がかからないようにした状
態で、スクリューコンベア４を分解し、点検・修理を行
う。その後、掘進作業を再開するには、凍土からなる止
水プラグを溶解させる必要があるが、これには、図４に
示すように、スクリューコンベア４のケーシング４２の
外周に循環パイプ７１を配設し、貯湯槽７２との間で温
水を循環させる加熱機構７を用いることができる。な
お、加熱機構は、上記のものに限定されず、電気ヒータ
ー等任意の加熱手段を用いることができる。
の土砂の凍結を確認した後、スクリューコンベア４の故
障箇所に切り羽からの土水圧がかからないようにした状
態で、スクリューコンベア４を分解し、点検・修理を行
う。その後、掘進作業を再開するには、凍土からなる止
水プラグを溶解させる必要があるが、これには、図４に
示すように、スクリューコンベア４のケーシング４２の
外周に循環パイプ７１を配設し、貯湯槽７２との間で温
水を循環させる加熱機構７を用いることができる。な
お、加熱機構は、上記のものに限定されず、電気ヒータ
ー等任意の加熱手段を用いることができる。
【００２７】ところで、このスクリューコンベア４の凍
結による点検方法及び凍結の確認方法を適用することに
より、掘進作業の再開までの日数を短縮化できる（例え
ば、直径：６００ｃｍのシールド掘進機の場合では、従
来の工法では推進作業の再開までに２週間程度を要する
のに対して、推進作業の再開までの日数を１週間程度に
短縮することができる。）だけでなく、工費も低廉にな
り、さらに、スクリューコンベア４内の土砂の凍結状態
を高い信頼性を以て正確に検知することができものとな
る。
結による点検方法及び凍結の確認方法を適用することに
より、掘進作業の再開までの日数を短縮化できる（例え
ば、直径：６００ｃｍのシールド掘進機の場合では、従
来の工法では推進作業の再開までに２週間程度を要する
のに対して、推進作業の再開までの日数を１週間程度に
短縮することができる。）だけでなく、工費も低廉にな
り、さらに、スクリューコンベア４内の土砂の凍結状態
を高い信頼性を以て正確に検知することができものとな
る。
【００２８】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、切り羽等
から大きな土水圧を受けるスクリューコンベアに故障が
発生した場合に、スクリューコンベア内の土砂の凍結・
解凍作業を含むスクリューコンベアの点検・修理作業
を、短期間で、かつ低廉に行うことができる。
から大きな土水圧を受けるスクリューコンベアに故障が
発生した場合に、スクリューコンベア内の土砂の凍結・
解凍作業を含むスクリューコンベアの点検・修理作業
を、短期間で、かつ低廉に行うことができる。
【００２９】また、請求項２記載の発明によれば、ドラ
イアイスを用いるため、取り扱いが容易で、スクリュー
コンベアを任意位置で冷却することができ、また、一度
に気化することがないため、シールド掘進機のような狭
小な密閉空間内で使用しても酸欠状態になりにくく、凍
結作業を含むスクリューコンベアの点検・修理作業を安
全に行うことができる。
イアイスを用いるため、取り扱いが容易で、スクリュー
コンベアを任意位置で冷却することができ、また、一度
に気化することがないため、シールド掘進機のような狭
小な密閉空間内で使用しても酸欠状態になりにくく、凍
結作業を含むスクリューコンベアの点検・修理作業を安
全に行うことができる。
【００３０】また、請求項３記載の発明によれば、周囲
の騒音の影響を受けずに、スクリューコンベア内の土砂
の状態を高い信頼性を以て正確に検知することができ、
このため、土砂の凍結を確認した後、直ちに、スクリュ
ーコンベアの点検・修理作業を開始することができるこ
とと相俟って、スクリューコンベアの点検・修理作業
を、安全、確実に、かつ、効率よく行うことができる。
の騒音の影響を受けずに、スクリューコンベア内の土砂
の状態を高い信頼性を以て正確に検知することができ、
このため、土砂の凍結を確認した後、直ちに、スクリュ
ーコンベアの点検・修理作業を開始することができるこ
とと相俟って、スクリューコンベアの点検・修理作業
を、安全、確実に、かつ、効率よく行うことができる。
【図１】本発明のスクリューコンベアの凍結による点検
方法及び凍結の確認方法を実施するシールド掘進機の一
例を示す断面図である。
方法及び凍結の確認方法を実施するシールド掘進機の一
例を示す断面図である。
【図２】スクリューコンベアにドライアイス収容ケース
を設置した状態を示す断面図である。
を設置した状態を示す断面図である。
【図３】振動測定装置の一例を示す説明図である。
【図４】止水プラグを溶解するために使用する加熱機構
を設置した状態を示すシールド掘進機の断面図である。
を設置した状態を示すシールド掘進機の断面図である。
【図５】振動測定試験装置の一例を示す説明図である。
【図６】（ａ）は凍結開始前、（ｂ）は凍結完了後の振
動スペクトルを示すグラフ図である。
動スペクトルを示すグラフ図である。
【図７】卓越周波数を示すグラフ図である。
【図８】供試体の中心部の温度を示すグラフ図である。
【図９】従来のシールド掘進機を示す断面図である。
１ シールド掘進機 ２ カッターヘッド ３ カッターチャンバ ４ スクリューコンベア ５ ドライアイス収容ケース ６ 振動測定装置 ７ 加熱機構 ８ バルクヘッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒川 淳二 大阪府大阪市此花区伝法４丁目３番55号 株式会社鴻池組技術研究所内 (72)発明者 岡村 昭彦 大阪府大阪市此花区伝法４丁目３番55号 株式会社鴻池組技術研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 スクリューコンベアの点検・修理を行う
箇所より切り羽側の位置でスクリューコンベアを外周か
ら冷却することにより、スクリューコンベア内の土砂を
凍結させて止水プラグを形成し、該止水プラグにより切
り羽からの土水圧を遮断した状態でスクリューコンベア
を分解し、点検・修理を行うことを特徴とするスクリュ
ーコンベアの凍結による点検方法。 - 【請求項２】 スクリューコンベアの冷却にドライアイ
スを用いることを特徴とする請求項１記載のスクリュー
コンベアの凍結による点検方法。 - 【請求項３】 スクリューコンベアの外周面に衝撃を加
えることによって生じる振動を、スクリューコンベアの
外周面に設置した振動ピックアップにより測定し、測定
した振動スペクトルの卓越周波数の変化特性によりスク
リューコンベア内の土砂の凍結を確認することを特徴と
するスクリューコンベア内の土砂の凍結の確認方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31868396A JP3157471B2 (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | スクリューコンベア内の土砂の凍結の確認方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31868396A JP3157471B2 (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | スクリューコンベア内の土砂の凍結の確認方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10140985A true JPH10140985A (ja) | 1998-05-26 |
| JP3157471B2 JP3157471B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=18101864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31868396A Expired - Fee Related JP3157471B2 (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | スクリューコンベア内の土砂の凍結の確認方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3157471B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007247235A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Kajima Corp | 凍結止水装置および凍結止水方法 |
| JP2009046810A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-03-05 | Kajima Corp | シールド掘進機およびチャンバ内の凍結方法 |
| CN113898367A (zh) * | 2021-09-10 | 2022-01-07 | 辽宁中科地下工程有限公司 | 一种带着冻结装置的螺旋出土器 |
| JP2023010249A (ja) * | 2021-07-09 | 2023-01-20 | 株式会社共和電業 | 卓越周波数の抽出装置、卓越周波数の抽出方法、卓越周波数の抽出プログラム |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7126479B2 (ja) | 2019-07-23 | 2022-08-26 | 日東電工株式会社 | 位相差層付偏光板および有機ｅｌ表示装置 |
-
1996
- 1996-11-13 JP JP31868396A patent/JP3157471B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2007247235A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Kajima Corp | 凍結止水装置および凍結止水方法 |
| JP2009046810A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-03-05 | Kajima Corp | シールド掘進機およびチャンバ内の凍結方法 |
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| CN113898367A (zh) * | 2021-09-10 | 2022-01-07 | 辽宁中科地下工程有限公司 | 一种带着冻结装置的螺旋出土器 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3157471B2 (ja) | 2001-04-16 |
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