JPS6124514B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、圧気工法に関し、特にシールド坑
内の作業衛生環境の改善に関する。 圧気工法では、例えば湧水のあるトンネルに圧
縮空気を封入して、その空気の圧力と、湧水の圧
力とをほぼ同じにして湧水を止め、湧水のないト
ンネルと同様な作業で掘削、覆土の施工を行な
う。この工法によれば、空気を封入しないときは
軟弱で切羽から流動してくる地質でも、圧気封入
によつて切羽面を自立させながら掘削を進めるこ
とができる。この圧気工法は、地下鉄工事等にお
いて良く実施される。 ところで、圧気工法においては、シールド坑内
の空気圧が湧水の圧力に平衡するようになるまで
上記坑内の空気圧を高めて保持しなければならな
い。このため、従来の圧気工法においては、第１
図に示すように、コンプレツサー１、レシーバー
２、圧力調整器３およびコンプレツサー運転制御
装置４を用い、先ず、コンプレツサー１から吐出
される空気を一旦レシーバー２にて貯留し、次い
でこのレシーバー２に貯留された圧力空気を圧力
調整器３を介してシールド坑５内に送り込むこと
が行なわれていた。この際、シールド坑５内の空
気圧は上記圧力調整器３によつて調整される。す
なわち、上記レシーバー２に一時貯留された空気
が圧力調整器３にて一定の圧力まで減圧されて上
記シールド坑５内へ供給される。このとき、レシ
ーバー２内の貯留空気圧は、上記圧力調整器３が
調圧機能を果すために、上記圧力調整器３の出力
圧よりも十分に高くなるようにする必要がある。
このため、上記運転制御装置４によつてレシーバ
ー２内の空気圧に基づいて上記コンプレツサー１
の運転制御を行ない、レシーバー２内の空気圧が
上記圧力調整器３の調整圧力よりも十分に高くな
るように上記コンプレツサー１を運転させなけれ
ばならない。。 しかしながら、このようにしてシールド坑内の
空気圧を保持する従来の圧気工法では、コンプレ
ツサー１からの吐出空気が上記圧力調整器３を通
過する際の損失が意外に多く、シールド坑５内の
空気圧を保持するのに必要とする以上に多量の駆
動エネルギーが無駄に費されてていることが判明
した。これは、圧気工法におけるシールド坑内の
容積規模が大きいことと、作業者の出入や資材運
搬のためのロツク設備等を通して大量の圧気空気
が消費されるという特殊事情もある。このような
特殊条件下にあるシールド坑内の空気圧を上述し
た如き従来方法でもつて保持せんとすると、どう
しても大がかりな圧気設備および駆動力源が必要
となり、このことが圧気工法の能率化を妨げた工
事を徒に複数かつ面倒にしている一要因にもなつ
ていた。 この発明は、以上のような知得に基づいてなさ
れたもので、その目的とするところは、圧気工法
において、シールド坑内の空気圧を保持するのに
必要な設備を簡略化するとともにその駆動用エネ
ルギーも大幅に節減できるようにすることにあ
る。 すなわち、この発明は、シールド坑内にコンプ
レツサーからの吐出空気を圧送して上記シールド
坑内の空気圧を湧水の圧力に平衡させながら施工
を行なう圧気工法において、上記コンプレツサー
に設けた複数のシリンダー毎に付設された吸気バ
ルブと、上記シールド坑内の圧力を検出する検出
手段と、検出手段からの出力と予め設定された圧
力との差圧に基づき上記各吸気バルブを開閉動作
させる複数の作動手段を備え、上記コンプレツサ
ーから吐出された空気を非減圧状態でシールド坑
内に圧送するとともに、上記設定値との差圧に基
づき上記吸気バルブを開閉し、コンプレツサーの
有効シリンダ数を自動的に増減することによりシ
ールド坑内の圧力を一定に保つようにしたことを
特徴とするもので、以下その実施例を添附図面を
参照しながら詳述する。 第２図はこの発明による圧気工法の一実施例を
示したもので、コンプレツサー６から吐出空気
は、送気パイプ７を介して直接シールド坑５内に
供給される。また、シールド坑５内の空気圧は、
パイロツトパイプ８によつて上記コンプレツサー
６の運転制御装置９へ導かれ、そこで検出され
る。そして、その検出された空気圧レベルが設定
レベルと比較させ、検出空気圧レベルと設定レベ
ルとの差に基づいて上記コンプレツサー６の運転
制御が行なわれる。上記運転制御装置９は具体的
には第３図の如き構成されている。なお、上記コ
ンプレツサー６は４つのシリンダーS1，S2，
S3，S4を有し、その吐出出力はレシーバー１０
で整流後非減圧状態で直接シールド坑５内に吐出
される。運転制御装置９は各シリンダーS1，
S2，S3，S4に属する４つのバルブMV1，MV2，
MV3，MV4と、上記パイロツトパイプ８に夫々
接続されてパイロツトパイプ８内の圧力に応じて
上記各吸気バルブMV1，MV2，MV3，MV4を開
閉動作する４つの圧力作動弁PS1，PS2，PS3，
PS4とからなつている。圧力作動弁PS1，PS2，
PS3，PS4はシールド坑５内の空気圧の変化によ
る検出空気圧により段階的に作動するもので、こ
れらの作動により吸気バルブMV1，MV2，
MV3，MV4は開閉する。各吸気バルブMV1，
MV2，MV3，MV4が全て閉となることによつ
て、コンプレツサー６はその全シリンダーS1，
S2，S3，S4が稼動して圧縮作業を行ない、一つ
開く毎にその有効シリンダー数を減じ、吐出空気
量は25％づつ段階的に減少する。そして各圧力作
動弁PS1〜PS4の作動圧や範囲を夫々適正に設定
することにより、上記シールド坑５内に保持され
る空気圧を予め設定した設定値に維持できる。つ
まり、シールド坑５内の圧力が設定値に近ずく
と、有効シリンダ数は減じて吐出量が減ずる。ま
た、設定値より大幅に下がることにより有効シリ
ンダ数が増し、吐出量が増加する。以上により、
適正な圧力に維持できるのである。 なお、上記実施例では４つのシリンダーを備え
た単体のコンプレツサーに適用した場合を示した
が、更に多気筒化または複数のコンプレツサーを
用いれば制御をよりきめ細かく行なえることにな
る。 以上のようにして、コンプレツサー６からの吐
出空気は、圧力調整器を経ることなく、シールド
坑５内に直接供給されるが、この結果、コンプレ
ツサー６の吐出空気圧は、従来ならば圧力調整器
が調圧機能を果すために、シールド坑内にて保持
すべき圧力よりも十分に高くなければならなつた
が、本発明ではコンプレツサー６からの圧力空気
を坑５内に直接供給するため、シールド坑５内に
て保持すべき圧力とほぼ同程度の圧力で良くな
り、これによりコンプレツサー６の圧縮効率を高
め、圧縮動力を軽減できるので、コンプレツサー
６の駆動エネルギーが大幅に節減されるようにな
る。 さらに、このようにして、圧気設備およびその
駆動力源が簡単化され、冷却設備とその運転費用
が軽減でき、これにより施工能率も高められると
いう、圧気工法を実施する上で大きな利点が生ず
る。 下記の表は、同四工事現場において、従来方法
と本発明方法との両方を実施して比較したもので
ある。ここで、従来方法の採用期間は182日間、
本発明方法の採用期間は150日間であつたが、そ
の間の単位吐出空気量〔m³〕に要した電力
〔KWH〕は、従来方法の場合が0.07KWH／m³で
あつたのに対し、本発明方法の場合は
0.04KWH／m³であつた。また、コンプレツサー
を運転するのに必要な駆動力〔馬力〕も、従来方
法の164.8HPに対して、本発明方法では89.6HPで
間に合つている。

【表】 上記の表からも明らかなように、この発明で
は、シールド坑内の空気圧を保持するのに必要な
駆動エネルギーを大幅に節減するとともに、施工
能率の同上および工事簡単化という利点も併せて
得られるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の圧気工法の一例を説明するため
の系統図、第２図はこの発明による圧気工法の一
実施例を示す系統図、第３図は同実施例のより具
体的構成を示す系統図である。 ５……シールド坑、６……コンプレツサー、９
……運転制御装置、S1，S2，S3，S4……シリン
ダー、MV1，MV2，MV3，MV4……吸気バル
ブ、PS1，PS2，PS3，PS4……圧力作動弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シールド坑内にコンプレツサーからの吐出空
   気を圧送して上記シールド坑内の空気圧を湧水の
   圧力に平衡させながら施工を行なう圧気工法にお
   いて、上記コンプレツサーに設けた複数のシリン
   ダー毎に付設された吸気バルブと、上記シールド
   坑内の圧力を検出する検出手段と、検出手段から
   の出力と予め設定された圧力との差圧に基づき上
   記各吸気バルブを開閉動作させる複数の作動手段
   とを備え、上記コンプレツサーから吐出された空
   気を非減圧状態でシールド坑内に圧送するととも
   に、上記設定値との差圧に基づき上記吸気バルブ
   を開閉し、コンプレツサーの有効シリンダー数を
   自動的に増減することによりシールド坑内の圧力
   を一定に保つようにしたことを特徴とする圧気工
   法。