JP2000320294A - 排泥管内における土砂の堆積状況監視方法および排泥管の閉塞防止方法 - Google Patents
排泥管内における土砂の堆積状況監視方法および排泥管の閉塞防止方法Info
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- JP2000320294A JP2000320294A JP12937899A JP12937899A JP2000320294A JP 2000320294 A JP2000320294 A JP 2000320294A JP 12937899 A JP12937899 A JP 12937899A JP 12937899 A JP12937899 A JP 12937899A JP 2000320294 A JP2000320294 A JP 2000320294A
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Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】排泥管内での土砂堆積の有無を検出するととも
に、堆積箇所の特定が容易に行えるようにする。 【解決手段】排泥管２の土砂堆積状況監視区間の端部位
置にそれぞれ電磁流量計４，５を配設するとともに、こ
れら電磁流量計４，５によって挟まれた排泥管区間内に
所定間隔で管内圧力を計測するための圧力計６１〜６Ｅ
を配設し、前記電磁流量計４，５による計測値情報の相
対差および圧力計６１〜６Ｅによる計測値情報に基づい
て排泥管内における土砂堆積の有無を検出するととも
に、土砂堆積箇所の特定を行うようにする。
に、堆積箇所の特定が容易に行えるようにする。 【解決手段】排泥管２の土砂堆積状況監視区間の端部位
置にそれぞれ電磁流量計４，５を配設するとともに、こ
れら電磁流量計４，５によって挟まれた排泥管区間内に
所定間隔で管内圧力を計測するための圧力計６１〜６Ｅ
を配設し、前記電磁流量計４，５による計測値情報の相
対差および圧力計６１〜６Ｅによる計測値情報に基づい
て排泥管内における土砂堆積の有無を検出するととも
に、土砂堆積箇所の特定を行うようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばシールド
掘削などの地盤掘削において、シールド機によって掘削
された土砂を坑外に輸送するために設けられる排泥管の
土砂堆積状況をリアルタイムで監視するとともに、堆積
箇所の特定が容易に行えるようにした土砂堆積状況監視
方法および排泥管の閉塞を未然に防止するようにした排
泥管の閉塞防止方法に関する。
掘削などの地盤掘削において、シールド機によって掘削
された土砂を坑外に輸送するために設けられる排泥管の
土砂堆積状況をリアルタイムで監視するとともに、堆積
箇所の特定が容易に行えるようにした土砂堆積状況監視
方法および排泥管の閉塞を未然に防止するようにした排
泥管の閉塞防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】たとえば、シールド機などの全断面掘削
機を用いたトンネル工事では、掘削された土砂を坑外に
搬出するための流体輸送用管路が坑内に沿って配設され
る。たとえば、泥水式シールドや泥土加水式シールドの
場合には、シールド機の掘進に伴って漸次延長しながら
トンネル後方側に沿って送泥管（送水管）および排泥管
（排土管）が配設され、立坑を通って地上に設置された
泥水（泥土）処理設備に接続されている。
機を用いたトンネル工事では、掘削された土砂を坑外に
搬出するための流体輸送用管路が坑内に沿って配設され
る。たとえば、泥水式シールドや泥土加水式シールドの
場合には、シールド機の掘進に伴って漸次延長しながら
トンネル後方側に沿って送泥管（送水管）および排泥管
（排土管）が配設され、立坑を通って地上に設置された
泥水（泥土）処理設備に接続されている。
【０００３】前者の泥水式シールドの例で言えば、前記
泥水処理設備から送泥管によってシールド機まで送られ
る泥水は、排泥管を通じて泥水処理設備まで送られてき
た掘削泥水から粗粒分が分級された後、ベントナイトや
ＣＭＣ（ナトリウムカルボキシメチルセルローズ）など
により作泥・調整された泥水であり、管内での閉塞はあ
まり問題とならないが、掘削土砂を含む泥水を輸送して
いる排泥管の方は、輸送が困難な径以上の礫、例えば５
０〜７０mm以上の礫については礫分離装置により予め取
り除いたり、輸送できる径に破砕するようにしているも
のの、それ以外の礫については他の掘削土砂および泥水
と共に排泥管内を輸送している。
泥水処理設備から送泥管によってシールド機まで送られ
る泥水は、排泥管を通じて泥水処理設備まで送られてき
た掘削泥水から粗粒分が分級された後、ベントナイトや
ＣＭＣ（ナトリウムカルボキシメチルセルローズ）など
により作泥・調整された泥水であり、管内での閉塞はあ
まり問題とならないが、掘削土砂を含む泥水を輸送して
いる排泥管の方は、輸送が困難な径以上の礫、例えば５
０〜７０mm以上の礫については礫分離装置により予め取
り除いたり、輸送できる径に破砕するようにしているも
のの、それ以外の礫については他の掘削土砂および泥水
と共に排泥管内を輸送している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】シールド掘削土の場合
は、前述した礫の他に、砂、シルト、粘土、水、空気お
よびその他の物質等、種々の物質から構成され、かつそ
れぞれの物質の構成割合はシールド掘進に伴って大幅に
変化し、かつ排泥管経路内部では掘削土の比重、粒度構
成、含水比等が配管部位毎に異なり、さらに圧送され移
動する過程で多種多様に変化する。そして、特に砂礫の
含有率が高い場合には、砂礫が排泥管経路内部で分離し
易く、その結果、相対的に粒径の大きなものが最初に管
底部に沈降・滞留することがきっかけとなって徐々に堆
積を生じ、最悪の場合には管路の閉塞を招くことがあっ
た。一旦、管路の閉塞が生じた場合には、何百〜何千ｍ
にも及ぶ排泥管からその閉塞部位を特定することが困難
となり、復旧するまでに多大な時間と手間が掛かってい
た。
は、前述した礫の他に、砂、シルト、粘土、水、空気お
よびその他の物質等、種々の物質から構成され、かつそ
れぞれの物質の構成割合はシールド掘進に伴って大幅に
変化し、かつ排泥管経路内部では掘削土の比重、粒度構
成、含水比等が配管部位毎に異なり、さらに圧送され移
動する過程で多種多様に変化する。そして、特に砂礫の
含有率が高い場合には、砂礫が排泥管経路内部で分離し
易く、その結果、相対的に粒径の大きなものが最初に管
底部に沈降・滞留することがきっかけとなって徐々に堆
積を生じ、最悪の場合には管路の閉塞を招くことがあっ
た。一旦、管路の閉塞が生じた場合には、何百〜何千ｍ
にも及ぶ排泥管からその閉塞部位を特定することが困難
となり、復旧するまでに多大な時間と手間が掛かってい
た。
【０００５】そこで本発明の第１の課題は、排泥管内で
の土砂堆積状況を監視でき、管路内における土砂堆積の
有無を簡単に検出できるようにするとともに、堆積箇所
の特定が容易に行えるようにした排泥管内における土砂
の堆積状況監視方法を提供することにある。
の土砂堆積状況を監視でき、管路内における土砂堆積の
有無を簡単に検出できるようにするとともに、堆積箇所
の特定が容易に行えるようにした排泥管内における土砂
の堆積状況監視方法を提供することにある。
【０００６】また第２の課題は、前記土砂の堆積状況監
視方法を応用することにより、排泥管の閉塞を未然に防
止するようにした排泥管の閉塞防止方法を提供すること
にある。
視方法を応用することにより、排泥管の閉塞を未然に防
止するようにした排泥管の閉塞防止方法を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記第１課題を解決する
ための本第１発明は、離間をおいて排泥管の少なくとも
複数箇所に、流速変化に基づく流量計を配設し、これら
流量計による計測値情報の相対差に基づいて前記排泥管
内での土砂堆積の有無を監視するようにしたことを特徴
とするものである。
ための本第１発明は、離間をおいて排泥管の少なくとも
複数箇所に、流速変化に基づく流量計を配設し、これら
流量計による計測値情報の相対差に基づいて前記排泥管
内での土砂堆積の有無を監視するようにしたことを特徴
とするものである。
【０００８】たとえば、流速変化に基づく流量計として
代表される、電磁流量計を用いた例で言えば、電磁流量
計は流量計内部を通過する導電体の流速に比例して生じ
る誘起電流を測定することにより流量を計測する流量測
定機器であり、仮に排泥管内を泥水が均一かつ一様に移
動しているならば、管路のどの位置に流量計を設置して
も流量値は一定となる。しかし、一旦排泥管内の所定箇
所で堆積が生じると、堆積箇所では相対的に流動性が低
く流れ難い性状の泥水分は堆積土砂の表面を相対的に遅
い速度で流下し、一方相対的に流動性が高く流れ易い性
状の泥水分は管路の上部側を相対的に早い速度で優越的
に流下する傾向となるため、堆積が生じている区間およ
び堆積箇所の下流側に設置された電磁流量計の計測値が
上昇するようになる。
代表される、電磁流量計を用いた例で言えば、電磁流量
計は流量計内部を通過する導電体の流速に比例して生じ
る誘起電流を測定することにより流量を計測する流量測
定機器であり、仮に排泥管内を泥水が均一かつ一様に移
動しているならば、管路のどの位置に流量計を設置して
も流量値は一定となる。しかし、一旦排泥管内の所定箇
所で堆積が生じると、堆積箇所では相対的に流動性が低
く流れ難い性状の泥水分は堆積土砂の表面を相対的に遅
い速度で流下し、一方相対的に流動性が高く流れ易い性
状の泥水分は管路の上部側を相対的に早い速度で優越的
に流下する傾向となるため、堆積が生じている区間およ
び堆積箇所の下流側に設置された電磁流量計の計測値が
上昇するようになる。
【０００９】前述した堆積発生時の泥水輸送状況からす
れば、仮に排泥管の下流側に設置された１台の電磁流量
計を監視し続ければ、電磁流量計の計測値が高くなった
ことをもって管路内の堆積が検出できることになるが、
実際には排泥管内を輸送される泥水の性状によって電磁
流量計の計測値が上下するため１台の電磁流量計のみの
計測値に基づいて堆積の有無を判断することは困難であ
る。すなわち、泥水は掘削地盤の性状によって砂礫、
砂、シルト等の物質構成が絶えず変化することは前述し
たとおりであり、輸送性の点からすると、管路底部に堆
積し易い比較的粒径の大きな土砂と、流れ易い比較的粒
径の小さな土砂とが混在し、掘削している地盤性状によ
ってその構成比率は絶えず変化している。電磁流量計は
管路の上部側を流れる流速の早い比較的粒径の小さな物
質の影響を受け、実際の流量が同じであっても掘削土砂
の性状によって計測値が変化するため、前記排泥管の下
流側に設置された１台の電磁流量計の計測値をもって堆
積の有無を判断することは困難であった。
れば、仮に排泥管の下流側に設置された１台の電磁流量
計を監視し続ければ、電磁流量計の計測値が高くなった
ことをもって管路内の堆積が検出できることになるが、
実際には排泥管内を輸送される泥水の性状によって電磁
流量計の計測値が上下するため１台の電磁流量計のみの
計測値に基づいて堆積の有無を判断することは困難であ
る。すなわち、泥水は掘削地盤の性状によって砂礫、
砂、シルト等の物質構成が絶えず変化することは前述し
たとおりであり、輸送性の点からすると、管路底部に堆
積し易い比較的粒径の大きな土砂と、流れ易い比較的粒
径の小さな土砂とが混在し、掘削している地盤性状によ
ってその構成比率は絶えず変化している。電磁流量計は
管路の上部側を流れる流速の早い比較的粒径の小さな物
質の影響を受け、実際の流量が同じであっても掘削土砂
の性状によって計測値が変化するため、前記排泥管の下
流側に設置された１台の電磁流量計の計測値をもって堆
積の有無を判断することは困難であった。
【００１０】そこで本発明では、排泥管に対して離間を
おいた位置に複数台の電磁流量計を配設し、これら流量
計による計測値情報を比較することによって前記泥水性
状による計測誤差を相殺して的確に管内堆積の有無を判
定できるようにした。たとえば後述のような配置態様、
すなわち排泥管の土砂堆積状況監視区間の端部位置にそ
れぞれ流量計を配設した場合を考えると、管内堆積が発
生した場合には前述した理由により下流側に設置された
電磁流量計の計測値が高くなって表れる。この際に、管
内には同一性状の泥水が輸送されていることから、仮に
泥水性状による影響によって流量計測値が上昇した場合
には、上流側に設置された電磁流量計の計測値も同様に
上昇しているはずであるから、下流側に設置された電磁
流量計の計測値が上昇した理由が泥水物性に起因するも
のであるか、多管内堆積に起因するものであるかは上流
側に設置された電磁流量計による計測値と比較すること
によって可能となる。つまり、流量計測値に相対差があ
る場合には管内堆積が生じていると判断でき、相対差が
生じていない場合には泥水性状による影響であると判断
できる。
おいた位置に複数台の電磁流量計を配設し、これら流量
計による計測値情報を比較することによって前記泥水性
状による計測誤差を相殺して的確に管内堆積の有無を判
定できるようにした。たとえば後述のような配置態様、
すなわち排泥管の土砂堆積状況監視区間の端部位置にそ
れぞれ流量計を配設した場合を考えると、管内堆積が発
生した場合には前述した理由により下流側に設置された
電磁流量計の計測値が高くなって表れる。この際に、管
内には同一性状の泥水が輸送されていることから、仮に
泥水性状による影響によって流量計測値が上昇した場合
には、上流側に設置された電磁流量計の計測値も同様に
上昇しているはずであるから、下流側に設置された電磁
流量計の計測値が上昇した理由が泥水物性に起因するも
のであるか、多管内堆積に起因するものであるかは上流
側に設置された電磁流量計による計測値と比較すること
によって可能となる。つまり、流量計測値に相対差があ
る場合には管内堆積が生じていると判断でき、相対差が
生じていない場合には泥水性状による影響であると判断
できる。
【００１１】次いで、第２発明は、前記排泥管に沿って
所定間隔で管内圧力を計測するための圧力計を配設し、
これら圧力計による計測値情報に基づいて排泥管内での
土砂堆積の有無および／または土砂堆積箇所の特定を行
うようにしたことを特徴とするものである。排泥管内で
仮に堆積が生じているとすると、この堆積箇所では管内
流下断面積は小さくなり、同量の泥水を圧送し続けたと
すると、堆積が生じている箇所では管内面積の縮小に伴
って管内圧力が上昇する。したがって、排泥管に配設さ
れた各圧力計の圧力変動を比較検討することにより排泥
管内での土砂堆積の有無が検出できるようになるととも
に、土砂が堆積している箇所を迅速に特定できるように
なる。
所定間隔で管内圧力を計測するための圧力計を配設し、
これら圧力計による計測値情報に基づいて排泥管内での
土砂堆積の有無および／または土砂堆積箇所の特定を行
うようにしたことを特徴とするものである。排泥管内で
仮に堆積が生じているとすると、この堆積箇所では管内
流下断面積は小さくなり、同量の泥水を圧送し続けたと
すると、堆積が生じている箇所では管内面積の縮小に伴
って管内圧力が上昇する。したがって、排泥管に配設さ
れた各圧力計の圧力変動を比較検討することにより排泥
管内での土砂堆積の有無が検出できるようになるととも
に、土砂が堆積している箇所を迅速に特定できるように
なる。
【００１２】好適な具体的態様に係る本第３発明は、排
泥管の土砂堆積状況監視区間の端部位置に、それぞれ流
速変化に基づく流量計を配設するとともに、前記流量計
によって挟まれた排泥管区間内に所定間隔で管内圧力を
計測するための圧力計を配設し、これら流量計による計
測値情報の相対差および圧力計による計測値情報に基づ
いて排泥管内での土砂堆積の有無および土砂堆積箇所の
特定を行うようにしたことを特徴とするものである。本
第３発明は、管内堆積の有無は土砂堆積状況監視区間の
端部位置に夫々配設された各々の流量計による計測値情
報の相対差により行い、堆積が生じた場合の堆積箇所の
特定を圧力計による計測値情報に基づいて行うようにし
たものである。この態様では、流量計の設置数を最小限
とすることができる。
泥管の土砂堆積状況監視区間の端部位置に、それぞれ流
速変化に基づく流量計を配設するとともに、前記流量計
によって挟まれた排泥管区間内に所定間隔で管内圧力を
計測するための圧力計を配設し、これら流量計による計
測値情報の相対差および圧力計による計測値情報に基づ
いて排泥管内での土砂堆積の有無および土砂堆積箇所の
特定を行うようにしたことを特徴とするものである。本
第３発明は、管内堆積の有無は土砂堆積状況監視区間の
端部位置に夫々配設された各々の流量計による計測値情
報の相対差により行い、堆積が生じた場合の堆積箇所の
特定を圧力計による計測値情報に基づいて行うようにし
たものである。この態様では、流量計の設置数を最小限
とすることができる。
【００１３】次いで、前記第２課題を解決するための本
第４発明は、掘削機によって掘削された土砂を泥水と共
に輸送する場合の排泥管の閉塞防止方法であって、排泥
管に対して請求項１〜３いずれかに記載の堆積状況監視
方法に従って流量計および／または圧力計を配設して排
泥管内の土砂堆積状況を監視するとともに、前記流量計
および／または圧力計による計測値に基づいて少なくと
も前記掘削機の掘削ヘッド面部に混入される作泥材の混
入量、シールド掘進速度、排泥ポンプ能力および注水量
の内の少なくとも１以上を可変制御することを特徴とす
るものである。本土砂堆積状況監視方法の特徴点の一つ
として、リアルタイムで管内の土砂堆積状況を監視でき
る点を挙げることができ、これらの計測値情報に基づい
て、掘削機の掘進に併行して作泥材の混入量等を可変制
御することにより未然に排泥管が閉塞するのを防止でき
るようになる。
第４発明は、掘削機によって掘削された土砂を泥水と共
に輸送する場合の排泥管の閉塞防止方法であって、排泥
管に対して請求項１〜３いずれかに記載の堆積状況監視
方法に従って流量計および／または圧力計を配設して排
泥管内の土砂堆積状況を監視するとともに、前記流量計
および／または圧力計による計測値に基づいて少なくと
も前記掘削機の掘削ヘッド面部に混入される作泥材の混
入量、シールド掘進速度、排泥ポンプ能力および注水量
の内の少なくとも１以上を可変制御することを特徴とす
るものである。本土砂堆積状況監視方法の特徴点の一つ
として、リアルタイムで管内の土砂堆積状況を監視でき
る点を挙げることができ、これらの計測値情報に基づい
て、掘削機の掘進に併行して作泥材の混入量等を可変制
御することにより未然に排泥管が閉塞するのを防止でき
るようになる。
【００１４】なお、本明細書における「堆積」には堆積
が進行した結果の管路閉塞の意味をも含むものである。
が進行した結果の管路閉塞の意味をも含むものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳述する。図１はシールド掘削に
本発明に係る土砂堆積状況監視方法を適用した場合の測
定機器配設要領図である。
て図面を参照しながら詳述する。図１はシールド掘削に
本発明に係る土砂堆積状況監視方法を適用した場合の測
定機器配設要領図である。
【００１６】図１において、切羽Ｓでは図示されないシ
ールド機によって掘削が行われ、掘削された土砂は排泥
管２を介して地上に配設された泥土処理設備３まで輸送
される。ここで粗粒分が除去された後、一部はベントナ
イトやＣＭＣ（ナトリウムカルボキシメチルセルロー
ズ）などにより作泥・調整され、再び送泥管を通してシ
ールド機まで送られる。また、残りは固化処理された
後、廃棄処分される。なお、送泥管については図中では
省略されている。
ールド機によって掘削が行われ、掘削された土砂は排泥
管２を介して地上に配設された泥土処理設備３まで輸送
される。ここで粗粒分が除去された後、一部はベントナ
イトやＣＭＣ（ナトリウムカルボキシメチルセルロー
ズ）などにより作泥・調整され、再び送泥管を通してシ
ールド機まで送られる。また、残りは固化処理された
後、廃棄処分される。なお、送泥管については図中では
省略されている。
【００１７】前記シールド機によって掘削された土砂
は、図示されない礫分級装置によって大径の礫が取り除
かれた後、輸送開始端に設置された排泥用ポンプＰ１お
よび前記排泥管２の中間に所定の間隔で直列的に設置さ
れた複数台の排泥用ポンプＰ２〜ＰＥによって排泥管２
内を輸送されるようになっている。なお、前記排泥用ポ
ンプＰ１〜ＰＥとしては、通常高粘性で粗大径の礫を含
む泥水を輸送できるように２〜３枚羽根の渦巻きポンプ
や複連式ピストンポンプなどが使用される。
は、図示されない礫分級装置によって大径の礫が取り除
かれた後、輸送開始端に設置された排泥用ポンプＰ１お
よび前記排泥管２の中間に所定の間隔で直列的に設置さ
れた複数台の排泥用ポンプＰ２〜ＰＥによって排泥管２
内を輸送されるようになっている。なお、前記排泥用ポ
ンプＰ１〜ＰＥとしては、通常高粘性で粗大径の礫を含
む泥水を輸送できるように２〜３枚羽根の渦巻きポンプ
や複連式ピストンポンプなどが使用される。
【００１８】本土砂堆積状況監視システム１において
は、排泥管２の複数箇所に対して、具体的に図示例では
排泥ポンプＰ１が設置された輸送開始端の近傍位置に対
して電磁流量計４を設置するとともに、立坑近傍位置に
対して電磁流量計５を設置し、これら電磁流量計４，５
によって計測された流量計測値が信号ケーブル７を介し
て管理事務所８内に設置されたコンピューター１０に入
力されるようになっている。なお、符号４Ａ、５Ａはア
ナログ量をデジタル量に変換かつ増幅するためのＡ／Ｄ
変換・増幅装置である。
は、排泥管２の複数箇所に対して、具体的に図示例では
排泥ポンプＰ１が設置された輸送開始端の近傍位置に対
して電磁流量計４を設置するとともに、立坑近傍位置に
対して電磁流量計５を設置し、これら電磁流量計４，５
によって計測された流量計測値が信号ケーブル７を介し
て管理事務所８内に設置されたコンピューター１０に入
力されるようになっている。なお、符号４Ａ、５Ａはア
ナログ量をデジタル量に変換かつ増幅するためのＡ／Ｄ
変換・増幅装置である。
【００１９】また、前記電磁流量計４，５によって挟ま
れた排泥管区間内には所定間隔で圧力発信器６１〜６Ｅ
が配設され、各圧力発信器６１〜６Ｅによって計測され
た管内圧力が信号ケーブル７を介して管理事務所８に設
置されたコンピューター１０に入力されるようになって
いる。また、前記排泥管２には前記圧力発信器６１〜６
Ｅとは別に坑内に居る作業員が直接、排泥管２内の圧力
値を目視計測できるように圧力ゲージ９１〜９ｎが配設
されている。前記圧力発信器６および圧力ゲージ９の配
設間隔は、配置ピッチが小さければ排泥管２内での堆積
箇所の特定が精度良く行われるようになるが、設置機器
数が多くなるため、好ましくは１００〜２００ｍ程度の
間隔で配置するようにするのが望ましい。
れた排泥管区間内には所定間隔で圧力発信器６１〜６Ｅ
が配設され、各圧力発信器６１〜６Ｅによって計測され
た管内圧力が信号ケーブル７を介して管理事務所８に設
置されたコンピューター１０に入力されるようになって
いる。また、前記排泥管２には前記圧力発信器６１〜６
Ｅとは別に坑内に居る作業員が直接、排泥管２内の圧力
値を目視計測できるように圧力ゲージ９１〜９ｎが配設
されている。前記圧力発信器６および圧力ゲージ９の配
設間隔は、配置ピッチが小さければ排泥管２内での堆積
箇所の特定が精度良く行われるようになるが、設置機器
数が多くなるため、好ましくは１００〜２００ｍ程度の
間隔で配置するようにするのが望ましい。
【００２０】かかる堆積状況監視システム１において、
仮に図２に示されるように、排泥ポンプＰｎと排泥ポン
プＰＥとの間で土砂堆積が生じているとすると、この土
砂堆積箇所Ａでは輸送される掘削泥水分の内、相対的に
液状に近い流れ易い性状の泥水分が管路の上部側を優越
的に早い速度で流下するようになるため、前記土砂堆積
箇所Ａより下流側では泥水の流速が早くなり、下流側に
設置された電磁流量計５の流量計測値が上昇するように
なる。前述のように、電磁流量計４，５の計測値は輸送
される泥水性状によっても変化するため、上流側に設置
された電磁流量計４による計測値と比較を行い、上流側
電磁流量計４も同様に流量計測値が上昇している場合に
は泥水性状による影響と判断され、また上流側電磁流量
計４の計測値に比較して下流側電磁流量計５のみが上昇
している場合には管路の途中で土砂堆積が生じていると
判断される。
仮に図２に示されるように、排泥ポンプＰｎと排泥ポン
プＰＥとの間で土砂堆積が生じているとすると、この土
砂堆積箇所Ａでは輸送される掘削泥水分の内、相対的に
液状に近い流れ易い性状の泥水分が管路の上部側を優越
的に早い速度で流下するようになるため、前記土砂堆積
箇所Ａより下流側では泥水の流速が早くなり、下流側に
設置された電磁流量計５の流量計測値が上昇するように
なる。前述のように、電磁流量計４，５の計測値は輸送
される泥水性状によっても変化するため、上流側に設置
された電磁流量計４による計測値と比較を行い、上流側
電磁流量計４も同様に流量計測値が上昇している場合に
は泥水性状による影響と判断され、また上流側電磁流量
計４の計測値に比較して下流側電磁流量計５のみが上昇
している場合には管路の途中で土砂堆積が生じていると
判断される。
【００２１】前記電磁流量計４，５との間の区間には所
定の間隔で圧力発信器６１〜６Ｅが配設されており、こ
れらの圧力発信器６１〜６Ｅの計測値情報に基づいて管
内の圧力変動を検討することにより土砂堆積箇所Ａが特
定できるようになる。すなわち、図２に示されるよう
に、排泥ポンプＰｎとＰＥとの間で土砂堆積が生じてい
るとすると、管内圧力分布は堆積が生じている箇所Ａの
圧力値が他よりも大きくなるため、管内圧力が上昇して
いる区間を見つけることにより堆積箇所Ａの位置を特定
できるようになる。
定の間隔で圧力発信器６１〜６Ｅが配設されており、こ
れらの圧力発信器６１〜６Ｅの計測値情報に基づいて管
内の圧力変動を検討することにより土砂堆積箇所Ａが特
定できるようになる。すなわち、図２に示されるよう
に、排泥ポンプＰｎとＰＥとの間で土砂堆積が生じてい
るとすると、管内圧力分布は堆積が生じている箇所Ａの
圧力値が他よりも大きくなるため、管内圧力が上昇して
いる区間を見つけることにより堆積箇所Ａの位置を特定
できるようになる。
【００２２】〔実施例１〕図３〜図６は実際のシールド
掘削において、図１に示されるように、排泥管２の輸送
開始端近傍に電磁流量計４を設置するとともに、立坑近
傍位置に電磁流量計５を設置し、これら電磁流量計４，
５の間の区間に３００〜４００ｍ間隔で圧力発信器６１
〜６Ｅを設置し、シールド掘削に併行して前記電磁流量
計４，５により排泥管２の入口流量と出口流量を監視す
るとともに、圧力発信器６１〜６Ｅによる管内圧力を監
視し、管内堆積が生じた場合に各電磁流量計４，５およ
び圧力発信器６１〜６Ｅによる計測値がどのように変化
するかを検証した場合の計測グラフを示すものである。
なお、圧力計測値は実際に管内堆積が生じた圧力発信器
６ｎ−１の計測値のみを示している。
掘削において、図１に示されるように、排泥管２の輸送
開始端近傍に電磁流量計４を設置するとともに、立坑近
傍位置に電磁流量計５を設置し、これら電磁流量計４，
５の間の区間に３００〜４００ｍ間隔で圧力発信器６１
〜６Ｅを設置し、シールド掘削に併行して前記電磁流量
計４，５により排泥管２の入口流量と出口流量を監視す
るとともに、圧力発信器６１〜６Ｅによる管内圧力を監
視し、管内堆積が生じた場合に各電磁流量計４，５およ
び圧力発信器６１〜６Ｅによる計測値がどのように変化
するかを検証した場合の計測グラフを示すものである。
なお、圧力計測値は実際に管内堆積が生じた圧力発信器
６ｎ−１の計測値のみを示している。
【００２３】図３は管内堆積が生じていない場合の電磁
流量計４、５の経時的流量変化を示し、図４は同じく管
内堆積が生じていない場合の圧力発信器６ｎ−１の経時
的圧力変化を示したものである。図３および図４中、リ
ング番号とあるのは立坑位置から順に接続される単位長
さ（約１ｍ）の排泥管（実際には５本一組として接続）
にNo１から順に番号を付け、計測値が排泥管No1015〜10
25掘削時の計測データであることを示している。なお、
このNo1015〜1025の区間は、洪積粘土層ＤＣ２の区間で
あり、比較的管内堆積を起こしずらい物性の土層区間で
ある。
流量計４、５の経時的流量変化を示し、図４は同じく管
内堆積が生じていない場合の圧力発信器６ｎ−１の経時
的圧力変化を示したものである。図３および図４中、リ
ング番号とあるのは立坑位置から順に接続される単位長
さ（約１ｍ）の排泥管（実際には５本一組として接続）
にNo１から順に番号を付け、計測値が排泥管No1015〜10
25掘削時の計測データであることを示している。なお、
このNo1015〜1025の区間は、洪積粘土層ＤＣ２の区間で
あり、比較的管内堆積を起こしずらい物性の土層区間で
ある。
【００２４】また図４中、横軸に「配管内圧値の幅」と
あるのは、排泥ポンプとして複連式ピストンポンプを使
用したため、ピストン押込み時に圧力値が上昇し圧力値
が絶えず変化する傾向にあるため、それぞれリング番号
設置時における圧力値の最大値と最小値との差をもって
表示しているためである。もちろん圧力計測値の最大値
をもってグラフ化するようにしてもよい。
あるのは、排泥ポンプとして複連式ピストンポンプを使
用したため、ピストン押込み時に圧力値が上昇し圧力値
が絶えず変化する傾向にあるため、それぞれリング番号
設置時における圧力値の最大値と最小値との差をもって
表示しているためである。もちろん圧力計測値の最大値
をもってグラフ化するようにしてもよい。
【００２５】先ず、図３中、棒グラフによって示される
流量計測値は上流側に設置された電磁流量計４の計測値
であり、折れ線グラフによって示される流量計測値は下
流側に設置された電磁流量計５の計測値である。グラフ
を一見すれば判るように、両者の流量計測値はほぼ一致
しており管内堆積が生じていないことが判る。また、図
４に示される配管内圧値の幅をみても、ほぼ一定してお
り管内堆積が生じていないことが判る。
流量計測値は上流側に設置された電磁流量計４の計測値
であり、折れ線グラフによって示される流量計測値は下
流側に設置された電磁流量計５の計測値である。グラフ
を一見すれば判るように、両者の流量計測値はほぼ一致
しており管内堆積が生じていないことが判る。また、図
４に示される配管内圧値の幅をみても、ほぼ一定してお
り管内堆積が生じていないことが判る。
【００２６】一方、図５および図６に示される計測値デ
ータは、比較的管内堆積を生じ易い洪積砂層ＤＳ１を掘
削した際の計測値データを示すものである。図５の各電
磁流量計４，５の流量計測値の比較から判るように、下
流側に設置された電磁流量計５の計測値のみが上昇した
ため管内堆積が発生したと判断された例である。また、
図６に示される圧力発信器６１〜６Ｅによる計測値をみ
ると、圧力発信器６ｎ −１の圧力計測データが管内堆積
の発生に伴って配管内圧値の幅が急上昇したため、排泥
ポンプＰｎ〜ＰＥの区間で堆積が生じていると判断され
た。
ータは、比較的管内堆積を生じ易い洪積砂層ＤＳ１を掘
削した際の計測値データを示すものである。図５の各電
磁流量計４，５の流量計測値の比較から判るように、下
流側に設置された電磁流量計５の計測値のみが上昇した
ため管内堆積が発生したと判断された例である。また、
図６に示される圧力発信器６１〜６Ｅによる計測値をみ
ると、圧力発信器６ｎ −１の圧力計測データが管内堆積
の発生に伴って配管内圧値の幅が急上昇したため、排泥
ポンプＰｎ〜ＰＥの区間で堆積が生じていると判断され
た。
【００２７】以上のように、排泥管２内の任意箇所に土
砂堆積が生じると、電磁流量計４，５の計測値に相対差
が生じるため排泥管内での土砂堆積の有無を簡単に検出
することができ、かつ所定間隔で設置している圧力発信
器６１〜６Ｅの圧力変動により堆積が生じている箇所を
簡単に特定できるようになる。
砂堆積が生じると、電磁流量計４，５の計測値に相対差
が生じるため排泥管内での土砂堆積の有無を簡単に検出
することができ、かつ所定間隔で設置している圧力発信
器６１〜６Ｅの圧力変動により堆積が生じている箇所を
簡単に特定できるようになる。
【００２８】以上、本発明を排泥管２内での土砂堆積の
有無の検出と堆積箇所を特定するためのシステムとして
説明したが、本方法は排泥管内の状況をリアルタイムで
計測し、かつ監視することができるため、前記流量計お
よび／または圧力計による計測値に基づいてシールド機
の掘削ヘッド面部に泥水と共に混入される作泥材の混入
量を可変制御することにより前記排泥管２の閉塞を未然
に防止するシステムとしても活用することができるよう
になる。具体的方法としては、前記流量測定値の相対差
や圧力測定値に所定のしきい値を設定しておき、このし
きい値を超えたならば作泥材混入量を増量して排泥水の
流動性を向上させ、管内堆積を未然に防止するようにす
る。前記可変制御対象としては、前記作泥添加量の他
に、シールド掘進速度、排泥ポンプ能力および注水量な
どを対象として行うことができる。
有無の検出と堆積箇所を特定するためのシステムとして
説明したが、本方法は排泥管内の状況をリアルタイムで
計測し、かつ監視することができるため、前記流量計お
よび／または圧力計による計測値に基づいてシールド機
の掘削ヘッド面部に泥水と共に混入される作泥材の混入
量を可変制御することにより前記排泥管２の閉塞を未然
に防止するシステムとしても活用することができるよう
になる。具体的方法としては、前記流量測定値の相対差
や圧力測定値に所定のしきい値を設定しておき、このし
きい値を超えたならば作泥材混入量を増量して排泥水の
流動性を向上させ、管内堆積を未然に防止するようにす
る。前記可変制御対象としては、前記作泥添加量の他
に、シールド掘進速度、排泥ポンプ能力および注水量な
どを対象として行うことができる。
【００２９】ところで、本明細書ではシールド掘削の例
を採り、本発明を説明したが、シールド掘削以外に、山
岳トンネル施工におけるＴＢＭ(Tunnel Boring Machin
e)からの掘削土砂の泥水輸送や、地中連続壁における掘
削土砂の泥水輸送など、種々の泥水輸送に際して適用が
可能である。
を採り、本発明を説明したが、シールド掘削以外に、山
岳トンネル施工におけるＴＢＭ(Tunnel Boring Machin
e)からの掘削土砂の泥水輸送や、地中連続壁における掘
削土砂の泥水輸送など、種々の泥水輸送に際して適用が
可能である。
【００３０】
【発明の効果】以上詳説のとおり本発明によれば、排泥
管内での土砂堆積の有無を簡単に監視できるようになる
とともに、堆積が生じた箇所を容易に特定出来るように
なる。
管内での土砂堆積の有無を簡単に監視できるようになる
とともに、堆積が生じた箇所を容易に特定出来るように
なる。
【００３１】また、本堆積状況監視システムの応用に係
り、本堆積状況監視方法に従って排泥管に設けられた流
量計および／または圧力計の計測値に基づいて掘削ヘッ
ド面部に土砂と共に混入される作泥材の混入量等を可変
制御することにより排泥管の閉塞を未然に防止できるよ
うになる。
り、本堆積状況監視方法に従って排泥管に設けられた流
量計および／または圧力計の計測値に基づいて掘削ヘッ
ド面部に土砂と共に混入される作泥材の混入量等を可変
制御することにより排泥管の閉塞を未然に防止できるよ
うになる。
【図１】シールド掘削に本発明に係る土砂堆積状況監視
方法を適用した場合の測定機器配設要領図である。
方法を適用した場合の測定機器配設要領図である。
【図２】管内堆積が生じた場合の管内圧力分布を示す図
である。
である。
【図３】実施例１における管内堆積が生じていない場合
の電磁流量計４，５の経時的計測値を示すグラフ図であ
る。
の電磁流量計４，５の経時的計測値を示すグラフ図であ
る。
【図４】実施例１における管内堆積が生じていない場合
の圧力計６ｎ−１の経時的計測値を示すグラフ図であ
る。
の圧力計６ｎ−１の経時的計測値を示すグラフ図であ
る。
【図５】実施例１における管内堆積が生じている場合の
電磁流量計４，５の経時的計測値を示すグラフ図であ
る。
電磁流量計４，５の経時的計測値を示すグラフ図であ
る。
【図６】実施例１における管内堆積が生じている場合の
圧力計６ｎ−１の経時的計測値を示すグラフ図である。
圧力計６ｎ−１の経時的計測値を示すグラフ図である。
１…堆積状況監視システム、２…排泥管、３…泥土処理
設備、４・５…電磁流量計、６１〜６Ｅ…圧力発信器、
７…信号ケーブル、８…管理事務所、９１〜９ ｎ…圧力
ゲージ、１０…コンピューター、Ｐ１〜ＰＥ…排泥ポン
プ
設備、４・５…電磁流量計、６１〜６Ｅ…圧力発信器、
７…信号ケーブル、８…管理事務所、９１〜９ ｎ…圧力
ゲージ、１０…コンピューター、Ｐ１〜ＰＥ…排泥ポン
プ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉田 学 東京都千代田区岩本町１−２ 佐藤工業株 式会社関東支店内 Ｆターム(参考） 2D054 AC04 AC05 DA12 DA39 GA63 GA73
Claims (4)
- 【請求項１】離間をおいて排泥管の少なくとも複数箇所
に、流速変化に基づく流量計を配設し、これら流量計に
よる計測値情報の相対差に基づいて前記排泥管内での土
砂堆積の有無を監視するようにしたことを特徴とする排
泥管内における土砂の堆積状況監視方法。 - 【請求項２】前記排泥管に沿って所定間隔で管内圧力を
計測するための圧力計を配設し、これら圧力計による計
測値情報に基づいて排泥管内での土砂堆積の有無および
／または土砂堆積箇所の特定を行うようにしたことを特
徴とする排泥管内における土砂の堆積状況監視方法。 - 【請求項３】排泥管の土砂堆積状況監視区間の端部位置
に、それぞれ流速変化に基づく流量計を配設するととも
に、前記流量計によって挟まれた排泥管区間内に所定間
隔で管内圧力を計測するための圧力計を配設し、これら
流量計による計測値情報の相対差および圧力計による計
測値情報に基づいて排泥管内での土砂堆積の有無および
土砂堆積箇所の特定を行うようにしたことを特徴とする
排泥管内における土砂の堆積状況監視方法。 - 【請求項４】掘削機によって掘削された土砂を泥水と共
に輸送する場合の排泥管の閉塞防止方法であって、排泥
管に対して請求項１〜３いずれかに記載の堆積状況監視
方法に従って流量計および／または圧力計を配設して排
泥管内の土砂堆積状況を監視するとともに、前記流量計
および／または圧力計による計測値に基づいて少なくと
も前記掘削機の掘削ヘッド面部に混入される作泥材の混
入量、シールド掘進速度、排泥ポンプ能力および注水量
の内の少なくとも１以上を可変制御することを特徴とす
る排泥管の閉塞防止方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12937899A JP2000320294A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 排泥管内における土砂の堆積状況監視方法および排泥管の閉塞防止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12937899A JP2000320294A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 排泥管内における土砂の堆積状況監視方法および排泥管の閉塞防止方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000320294A true JP2000320294A (ja) | 2000-11-21 |
Family
ID=15008111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12937899A Pending JP2000320294A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 排泥管内における土砂の堆積状況監視方法および排泥管の閉塞防止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000320294A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012007301A (ja) * | 2010-06-22 | 2012-01-12 | Aktio Corp | 泥水式シールド工法における排泥装置 |
| CN113154179A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-23 | 李伟 | 一种预埋管道内壁清理装置 |
| CN113153335A (zh) * | 2019-11-11 | 2021-07-23 | 北京住总集团有限责任公司 | 用于盾构下穿的安全管理系统 |
-
1999
- 1999-05-11 JP JP12937899A patent/JP2000320294A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012007301A (ja) * | 2010-06-22 | 2012-01-12 | Aktio Corp | 泥水式シールド工法における排泥装置 |
| CN113153335A (zh) * | 2019-11-11 | 2021-07-23 | 北京住总集团有限责任公司 | 用于盾构下穿的安全管理系统 |
| CN113154179A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-23 | 李伟 | 一种预埋管道内壁清理装置 |
| CN113154179B (zh) * | 2021-04-28 | 2023-02-17 | 河南省水利第一工程局集团有限公司 | 一种预埋管道内壁清理装置 |
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