JP2000291386A - ダンパー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 搬送される掘削土砂等の圧送圧力を平滑化
し、圧送速度を均一にできるダンパー装置を提供するこ
と。 【解決手段】 掘削土砂の搬送路であって、周面に圧力
調整用の開口部３１５を有する筒体３１４と、筒体３１
４の外周側に設けられ、前記掘削土砂の圧力を吸収して
平滑化する圧力平滑化手段とを設ける。圧力平滑化手段
には、開口部３１５から掘削土砂が流入される土砂流入
室３１６と、土砂流入室３１６と圧力調整壁３１２を隔
てて設けられ、圧力調整壁３１２を介して掘削土砂を加
圧するための加圧室３１８とを設け、圧力調整壁３１２
は、土砂流入室３１６に掘削土砂が流入されることによ
り加圧室３１８側に膨張し、加圧室３１８が加圧される
ことにより土砂流入室３１６側に膨張するよう構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、間欠的に圧送され
る掘削土砂等の圧力を平滑化し、圧送速度を均一にする
技術に関する。

【０００２】

【背景技術および発明が解決しようとする課題】掘削土
砂のような非液体を、配管を用いて搬送する場合、十分
な圧送力を得るためにピストンポンプ等の圧送ポンプが
用いられる。ところが、ピストンポンプは間欠的に圧送
するものであり、加圧状態と非加圧状態の２つの状態を
とりうる。このため、加圧状態と非加圧状態では搬送さ
れる掘削土砂の圧力差が大きくなる。

【０００３】この加圧状態では、掘削土砂が圧送される
配管に通常より高い衝撃力が生じ、配管の結合部分等の
弱い部分が破損する場合があった。また、このような間
欠的な搬送では騒音等が生じる場合があった。特に、搬
送路が密閉された状態であると、このような問題が生じ
やすい。

【０００４】また、地上での分級処理のために掘削土砂
に固化剤を投入して固化させる場合、加圧状態と非加圧
状態で掘削土砂の圧送圧力および圧送速度の違いが大き
いと固化剤が掘削土砂に均等に混合されず、適切な固化
が行えない。このため、固化剤の投入前に掘削土砂等の
圧力を平滑化し、圧送速度を均一化することが好まし
い。

【０００５】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、その目的は、掘削土砂等の圧送圧力
を平滑化し、圧送速度を均一にすることのできるダンパ
ー装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るダンパー装置は、間欠的に搬送される
掘削土砂の搬送路に設けられ、掘削土砂搬送時の圧送圧
力および圧送速度を調整するためのダンパー装置であっ
て、前記掘削土砂の搬送路であって、周面に圧力調整用
の開口部を有する筒体と、この筒体の外周側に設けら
れ、前記掘削土砂の圧力を吸収して平滑化する圧力平滑
化手段と、を有し、前記圧力平滑化手段は、伸縮自在な
圧力調整壁により仕切られた土砂流入室と加圧室とを含
んで構成され、前記土砂流入室は、前記開口部から掘削
土砂が流入され、前記加圧室は、前記圧力調整壁を介し
て前記掘削土砂を加圧することを特徴とする。

【０００７】ピストンポンプ等により間欠的に圧送され
る掘削土砂は、土砂搬送路の破壊や、騒音等の原因とも
なりうる。特に、搬送路が密閉された状態の場合、これ
らの問題が生じやすい。液体であれば、搬送路とは別の
経路に引き込んで調整することも可能であるが、掘削土
砂のような固体にはこの手法は適用できない。

【０００８】本発明によれば、搬送路と同じ経路上で掘
削土砂の圧力をリアルタイムに平滑化でき、圧送圧力を
平滑化することにより、圧送速度をほぼ均一にすること
ができる。これにより、搬送路が密閉された状態であっ
ても、土砂搬送路の破壊や、騒音等の発生を防止でき
る。

【０００９】また、前記ダンパー装置は、前記加圧室で
の加圧制御を行う加圧制御部を含むことが好ましい。

【００１０】これによれば、加圧制御することにより、
掘削土砂の圧力が急変した場合でも迅速に圧力調整でき
る。

【００１１】また、前記ダンパー装置は、シールド掘進
機により掘削され、ピストンポンプにより圧送される掘
削土砂の土圧を平滑化することが好ましい。

【００１２】特に、泥土圧式シールド工法では、土砂の
圧送にピストンポンプが用いられ、ピストンポンプによ
る圧送により、圧送圧力や圧送速度の変化による土砂搬
送路の破壊や騒音等が発生しやすい。特に、密閉された
搬送路においては、ウォーターハンマー現象等の不具合
が生じたり、騒音等が発生しやすくなる。

【００１３】本発明によれば、土圧を平滑化し、圧送速
度を均一にすることができるため、ピストンポンプによ
って土砂が圧送される場合であっても、土砂搬送路の破
壊や、騒音等の発生を防止できる。

【００１４】また、前記ダンパー装置は、前記搬送路に
おける固化システムへ向け平滑化した掘削土砂を供給す
ることが好ましい。

【００１５】これによれば、圧力が平滑化され、圧送速
度も均一になるため、掘削土砂に固化剤等を均等に混合
でき、掘削土砂を固化する場合であっても良好に固化で
きる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本実施の形態に係るダンパ
ー装置を、泥土圧式シールド工法における固化搬送シス
テムに用いた場合を例に採り説明する。

【００１７】図１は、本実施の形態に係る固化搬送シス
テムの全体図である。

【００１８】泥土圧式シールド工法は、シールド機３４
により切羽４６を掘削し、排泥設備８により掘削した土
砂を地上へ向け搬送しながらトンネル３６を構築する工
法である。

【００１９】具体的には、シールド機３４は、切羽４６
を掘削するカッターディスク４０と、掘削した土砂のト
ンネル３６内への浸入を防ぐ隔壁４５と、カッターディ
スク４０と隔壁４５との間にあるチャンバー４４と、チ
ャンバー４４内に取り込まれた土砂を攪拌する攪拌装置
４１と、チャンバー４４内の掘削土砂を排泥設備８に供
給するスクリューコンベア４２とを含んで構成される。

【００２０】排泥設備８は、スクリューコンベア４２か
ら供給された掘削土砂の経路である排泥管１０２と、排
泥管１０２に設けられ、掘削土砂を加圧し、地上へ向け
供給するピストンポンプ１０８と、ピストンポンプ１０
８により間欠的に供給される掘削土砂の圧力を平滑化す
るダンパー装置１００と、ダンパー装置１００を経過し
た掘削土砂の密度を測定するγ線密度計１０６とを含ん
で構成される。

【００２１】また、密度を測定された掘削土砂は、複数
のコンベアを含むコンベア群により、固化剤が添加さ
れ、地上まで搬送される。

【００２２】ここで、コンベア群は、掘削土砂の搬送路
において立坑３２の下方に水平方向に設けられ、切羽４
６から搬送される掘削土砂を搬入し、搬送時の掘削土砂
に固化剤添加装置１５０から固化剤が添加され、掘削土
砂を搬送する第１のコンベア装置であるプレミックスコ
ンベア４と、前記搬送路において立坑３２の下方から上
方にかけて設けられ、プレミックスコンベア４から搬送
される掘削土砂を搬入し、掘削土砂と固化剤とを撹拌混
合しつつ掘削土砂を搬送する第２のコンベア装置である
リフトミックスコンベア２と、前記搬送路において立坑
３２の上部付近に設けられ、リフトミックスコンベア２
から搬送される掘削土砂を搬入し、搬出口が掘削土砂搬
出位置として形成された第３のコンベア装置であるアフ
ターミックスコンベア３を含む。

【００２３】ここで、上記３種類のコンベア装置は、そ
れ自体およびそれらの接合部が気密に形成されており、
シールド機３４から掘削土砂搬出部までの搬送路全体が
気密状態で連続した搬送路として形成されている。

【００２４】したがって、シールド機３４によって地山
の切羽４６から掘削された掘削土砂は、立坑３２の上方
所定位置に設けられた掘削土砂搬出部まで、トンネル３
６内および立坑３２内では大気に接触することなく密閉
された状態で搬送される。

【００２５】次に、上記の各装置の動作について説明す
る。

【００２６】図２は、本実施の形態に係る掘削土砂固化
搬送システムの機能ブロック図である。

【００２７】まず、チャンバー４４から搬送された掘削
土砂は、ピストンポンプ１０８により排泥管１０２を介
して圧送される。

【００２８】ピストンポンプ１０８により間欠的に搬送
される掘削土砂は、脈動しており、ダンパー装置１００
により圧力を平滑化される。なお、ダンパー装置１００
については後に詳述する。

【００２９】平滑化された後、掘削土砂は、γ線密度計
１０６により密度を測定される。この測定結果は制御装
置１１０に送られる。

【００３０】掘削土砂の密度を測定することにより、適
切な固化剤添加量が分かり、固化剤添加量を制御するこ
とにより、掘削土砂の性状が変化した場合であっても、
適切な固化が行える。

【００３１】密度測定後の掘削土砂は、プレミックスコ
ンベア４に搬送され、固化剤が添加される。この固化剤
添加は、固化剤貯留槽１５０から固化剤フィーダ１５２
を介してプレミックスコンベア４に固化剤が供給される
ことにより行われる。

【００３２】ここで、固化剤は、石膏を含んで構成され
ている。これによれば、石膏を用いることにより、固化
時間を短縮できる上、掘削土砂の水素イオン濃度指数
（ｐＨ）の上昇を抑え、環境への影響を必要最小限に抑
えることができる。

【００３３】また、固化剤混入前にダンパー装置１００
によって掘削土砂の圧力を平滑化し、圧送速度を均一に
することにより、プレミックスコンベア４を用いて掘削
土砂と固化剤を均等に混合できる。

【００３４】また、固化剤フィーダ１５２とプレミック
スコンベア４の間の固化剤搬送路に設けられた添加検出
装置１５４により固化剤添加状態が検出され、検出結果
が制御装置１１０に送られるように構成されている。こ
れにより、固化剤の添加状態を確認でき、固化剤の添加
量をフィードバック制御することも可能になる。

【００３５】プレミックスコンベア４で固化剤の添加さ
れた掘削土砂は、リフトミックスコンベア２に搬送され
る。

【００３６】リフトミックスコンベア２は、図１に示す
ように３台のリフトミックスコンベア２−１〜３で構成
されている。リフトミックスコンベア２は、立坑３２の
底部から上部にかけて設けられ、掘削土砂が垂直方向に
搬送される。

【００３７】この搬送において固化剤と掘削土砂が十分
に撹拌混合される。撹拌混合の進んだ掘削土砂は、立坑
３２の上部まで搬送され、アフターミックスコンベア３
で固化を完了し、アフターミックスコンベア３の搬出口
からダンプトラック１２０に搬出される。

【００３８】以上のように、掘削土砂の搬送路は気密状
態で連続した搬送路として形成され、アフターミックス
コンベア３の搬出口は、前記搬送路の出口として形成さ
れている。

【００３９】これによれば、気密状態で連続した搬送路
として形成されることにより、搬送中に土砂がこぼれる
こと等を防止できる上、ホッパー等の貯留設備が不要と
なるため、掘削坑内の必要面積を低減することができ
る。

【００４０】また、人手を介さないことにより搬送を省
力化し、作業効率および作業環境を改善することができ
る。

【００４１】さらに、気密状態で連続した搬送路として
形成されることにより、掘削土砂を、掘削土砂搬出部ま
で大気に接触することなく搬送路内で密閉した状態で搬
送することも可能となる。

【００４２】以上、ダンパー装置１００の用いられる固
化搬送システムについて説明してきたが、ここで、上述
したダンパー装置１００について詳述する。

【００４３】（ダンパー装置の説明）図３は、ダンパー
装置経過前後の掘削土砂の圧力の経時変化を示す説明図
であり、（Ａ）はダンパー装置経過前、（Ｂ）はダンパ
ー装置経過後の掘削土砂の圧力の経時変化を示す図であ
る。

【００４４】図３（Ａ）に示すように、ダンパー装置経
過前の土砂の圧力は、時間によってばらつきがある。す
なわち、ピストンポンプ１０８により圧力をかけられた
加圧状態の掘削土砂の圧力は最大値Ｐｍａｘとなり、そ
の後徐々に圧力は低下し、圧力の最低値Ｐｍｉｎの非加
圧状態がしばらく続いた後、再びピストンポンプ１０８
により圧力をかけられ、最大値Ｐｍａｘとなる。この間
欠的な圧送がピストンポンプ１０８により繰り返され
る。

【００４５】図３（Ｂ）に示すように、ダンパー装置１
００経過後の土砂の圧力は、ＰｍａｘとＰｍｉｎのほぼ
中間の値であるＰａｖｇに統一され、時間によってのば
らつきはほとんどない。すなわち、ダンパー装置１００
により掘削土砂の圧力が平滑化される。なお、圧送速度
についても圧送圧力と同様に、ダンパー装置１００経過
前にはばらつきがあるが、ダンパー装置１００経過後は
ほぼ均一になる。

【００４６】次に、ダンパー装置１００が圧送圧力を平
滑化し、圧送速度を均一にする原理について説明する。

【００４７】図４は、本実施の形態に係るダンパー装置
１００の側面断面図である。

【００４８】ダンパー装置１００は、掘削土砂の搬送路
であって、周面に複数の開口部３１５を有する筒体３１
４と、筒体３１４の外周側に設けられ、掘削土砂の圧力
を吸収して平滑化する圧力平滑化手段とを含む。

【００４９】ここで、前記圧力平滑化手段は、圧力調整
室を有し、この圧力調整室は、伸縮自在のゴム部材等で
構成された圧力調整壁３１２により仕切られた土砂流入
室３１６と、加圧室３１８を含んで構成されている。

【００５０】土砂流入室３１６には、開口部３１５から
掘削土砂が流入され、加圧室３１８は、圧力調整壁３１
２を介して土砂流入室３１６の外部から掘削土砂を加圧
する。

【００５１】また、ダンパー装置１００は、加圧室３１
８に空気を混入する空気混入部３２０を含み、空気の混
入は、制御装置１１０により制御される。

【００５２】土砂流入室３１６の方が加圧室３１８より
高圧の場合（例えばＰｍａｘ）、土砂流入室３１６の圧
力調整壁３１２が加圧室３１６方向へ膨張する結果、土
砂流入室３１６内の掘削土砂の圧力が下がり、圧力値は
図３（Ａ）に示すＰａｖｇとなる。

【００５３】また、土砂流入室３１６の方が加圧室３１
８より低圧の場合（例えばＰｍｉｎ）、加圧室３１８に
空気が供給され加圧室３１８の圧力が上昇し、土砂流入
室３１６の圧力調整壁３１２が土砂流入室３１６方向へ
膨張する結果、土砂流入室３１６の圧力が上がり、圧力
値は図３（Ａ）に示すＰａｖｇとなる。

【００５４】また、土砂流入室３１６の圧力が上がるこ
とにより、掘削土砂は加圧されて土砂流入室３１６から
開口部３１５を介して搬送方向へ押し出される。このと
き、ピストンポンプ１０８によって圧送される掘削土砂
は、ほぐされて、後に固化剤と混合される場合に混合さ
れやすくなる。

【００５５】このようにして、掘削土砂の圧力に変動が
ある場合でも、圧力が平滑化され、図３（Ｂ）に示すＰ
ａｖｇとなる。特に、制御装置１１０により空気混入部
３２０からの空気混入量を制御することにより、掘削土
砂の圧力が急変した場合でも迅速に圧力調整できる。な
お、圧送速度についても圧送圧力と同様に均一になる。

【００５６】また、筒体３１４はひずみの少ない部材で
構成されている。これにより、土砂流入室３１６が収縮
した場合でも、掘削土砂の搬送路は確保され、常に所定
量の掘削土砂を搬送することができる。

【００５７】掘削土砂の搬送にはピストンポンプ１０８
が用いられるが、ピストンポンプ１０８は掘削土砂を間
欠的に搬送する。したがって、ピストンポンプ１０８か
ら送られる土砂の圧力は一定ではなく脈動状態にある。
脈動状態にあることにより、掘削土砂の圧送圧力や圧送
速度は大きく変動する。このため、脈動状態の掘削土砂
に固化剤を添加しても均等に混合できないばかりでな
く、特に、密閉状態の場合には搬送路を破壊する原因と
もなりうる。

【００５８】さらには、間欠的に圧力が加えられること
により、ウォーターハンマー現象等の不具合や騒音の原
因ともなりうる。

【００５９】本実施の形態に係るダンパー装置１００を
適用することにより、掘削土砂の圧送圧力を平滑化し、
圧送速度を均一にすることにより、固化剤を均等に混合
できる上、搬送路の故障や騒音防止にも効果がある。

【００６０】以上のように、本実施の形態によれば、ま
ず、ダンパー装置１００を適用することにより掘削土砂
の圧力を平滑化できる。この状態の掘削土砂に固化剤を
添加することにより、均等に固化剤を混入でき、掘削土
砂を良好に固化させることができる。

【００６１】なお、本実施の形態に係るダンパー装置
は、上述の実施例に限定されず、各種の変形例に対して
適用可能である。例えば、本実施の形態に係るダンパー
装置は、泥土圧式シールド工法に限られず、泥水式シー
ルド工法等の掘削土砂を固化搬送する各種の工法に適用
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る掘削土砂固化搬送システム
の全体図である。

【図２】本実施の形態に係る掘削土砂固化搬送システム
の機能ブロック図である。

【図３】ダンパー装置経過前後の掘削土砂の圧力の経時
変化を示す説明図であり、（Ａ）はダンパー装置経過
前、（Ｂ）はダンパー装置経過後の掘削土砂の圧力の経
時変化を示す図である。

【図４】本実施の形態に係るダンパー装置の側面断面図
である。

【符号の説明】

２ リフトミックスコンベア ３ アフターミックスコンベア ４ プレミックスコンベア １００ ダンパー装置 １０２ 排泥管 １０６ γ線密度計 １０８ ピストンポンプ １１０ 制御装置 １５０ 固化剤貯留槽 ３１０ ケーシング ３１２ 圧力調整壁 ３１４ 筒体 ３１５ 開口部 ３１６ 土砂流入室 ３１８ 加圧室 ３２０ 空気混入部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 幸之助 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 岩井 義雄 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 奥村 利博 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 浅井 康彦 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 斎藤 功郎 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 田畑 覚士 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 浦矢 昭夫 東京都練馬区羽沢３丁目39番１号 サンエ ー工業株式会社内 (72)発明者 安河内 勝 東京都練馬区羽沢３丁目39番１号 サンエ ー工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2D054 AC04 AC05 BA07 CA01 DA03 DA15 DA24 DA33 GA58 GA68 GA81 GA95

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 間欠的に搬送される掘削土砂の搬送路に
   設けられ、掘削土砂搬送時の圧送圧力および圧送速度を
   調整するためのダンパー装置であって、 前記掘削土砂の搬送路であって、周面に圧力調整用の開
   口部を有する筒体と、 この筒体の外周側に設けられ、前記掘削土砂の圧力を吸
   収して平滑化する圧力平滑化手段と、 を有し、 前記圧力平滑化手段は、伸縮自在な圧力調整壁により仕
   切られた土砂流入室と加圧室とを含んで構成され、 前記土砂流入室は、前記開口部から掘削土砂が流入さ
   れ、 前記加圧室は、前記圧力調整壁を介して前記掘削土砂を
   加圧することを特徴とするダンパー装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記加圧室での加圧制御を行う加圧制御部を含むことを
   特徴とするダンパー装置。
3. 【請求項３】 請求項１、２のいずれかにおいて、 シールド掘進機により掘削され、ピストンポンプにより
   圧送される掘削土砂の土圧を平滑化することを特徴とす
   るダンパー装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記搬送路における固化システムへ向け平滑化した掘削
   土砂を供給することを特徴とするダンパー装置。