JPH09323047A - 土砂分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 土砂分を多く含み比重が大きいスラリーの土
砂含有率を引き下げて粗粒子用ふるいに供給すること
で、粗粒子用ふるいから排出される土砂に水分が多く含
まれることを防止する。 【解決手段】 掘削土砂を含んだスラリーから粗い粒子
を除去するための粗粒子用ふるいと、このふるいにて処
理したスラリーを遠心分離するサイクロンと、このサイ
クロンよりアンダーフローしたスラリーから細かい粒子
を除去する脱水用ふるいと、粗粒子用ふるい及び脱水用
ふるいにて処理したスラリーを貯留し、これをサイクロ
ンに送出する貯槽と、サイクロンよりオーバーフローし
たスラリーを貯留し、かつこのスラリーに含まれた固形
分を沈殿させ、その固形分を再度処理させるために貯留
に送出する中間槽とを備えた土砂分離装置において、掘
削土砂を含んだスラリーと中間槽にて固形分が除去され
たスラリーの一部とを混ぜ合わせて粗粒子用ふるいに供
給する混合スラリー供給手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、切羽から排出さ
れる掘削土砂を含んだスラリーから所定径以上の固形分
を除去し、そのスラリーを切羽へ循環する土砂分離装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、地中連続壁工事、泥水式
シールド工法等の地表より地中深く孔を掘って行う土木
工事においては、スラリーを安定液として使用し、掘削
土砂（掘削泥土）をそのスラリーとともに排出する工法
が知られている。この工法においては、掘削された土砂
（泥土）を含んだスラリーから所定径以上の固形分を除
去し、土砂微粒子のみが含まれるスラリーを安定液とし
て再度使用する方法が採られており、そのために、図３
にその一例（実開平７−２５９４８号）を示すように、
従来より種々の土砂分離装置が提案されている。

【０００３】なお前記の安定液は、深い掘削孔の崩落を
防ぐために地表面近くまでその掘削孔内に張っておくた
めのものであり、礫，砂などの粗目の粒子を除去し、土
砂微粒子を多く含むものである。すなわち、土砂微粒子
を含んだスラリーは、その土砂微粒子が水中に縣濁して
おり、単なる水よりは重く土圧に耐えられるようにする
ことができ、また、孔壁の目地をつめる役目も果たし、
地中にしみ出す逸水を最小限に抑えることができるため
である。

【０００４】図３は従来の土砂分離装置を示す構成図、
図４は図３に示す装置において処理するスラリーの流れ
を示すフロー図、図５は土砂分離の原理を説明するため
の図である。

【０００５】図３に示すように、従来の土砂分離装置
は、土砂（掘削土砂）含んだスラリーから所定大粒径
（５ｍｍ径）以上の固形分を除去するための粗粒子用ふ
るい（一次スクリーン）１１と、前記所定大粒径以上の
固形分が除去されたスラリーから遠心分離によって細か
い粒子を除去するサイクロン１４と、このサイクロン１
４よりアンダーフローしたスラリーから所定の小粒径
（０．４ｍｍ径）以上の固形分を除去する脱水用ふるい
（二次スクリーン）１５と、前記粗粒子用ふるい１１及
び脱水用ふるい１５にて処理したスラリーを貯留し、こ
れを循環ポンプ１３を介してサイクロン１４に送出する
貯槽（アンダータンク）１２と、前記サイクロン１４よ
りオーバーフローしたスラリーを貯留するとともにこの
スラリーに含まれた固形分を沈殿させ、その固形分を再
度処理させるために前記貯槽１２に送出する循環手段と
してのスラリー量調整部（貯量調整部）１８を有した中
間槽１６と、スラリーを再び切羽へ循環させるための循
環ポンプ１９が設けられ、前記中間槽１６にて固形分を
除去したスラリーを貯留する貯液槽１７とを備えて構成
されている。

【０００６】前記粗粒子用ふるい１１は、５ｍｍ画のま
す目を全体に設けた網目板状のふるいであって、水平面
に対し傾斜した状態で設けられ、図示しない駆動モータ
によって振動し分級を行う振動式ふるいであり、５ｍｍ
径以上の固形分をふるい上端部の方向から装置外へ排出
するものである。また、同様にして、前記脱水用ふるい
１５は、傾斜姿勢の振動式ふるいであり、０．４ｍｍ径
以上の粒子をふるい上にとどめてその脱水を行い、脱水
した０．４ｍｍ径以上の粒子をふるい上端部の方向から
排出するものである。

【０００７】前記中間槽１６に備えられた自動液面調整
装置であるスラリー量調整部１８は、貯槽１２に連通
し、その貯槽１２内のスラリー量の減少に伴って下降し
て中間槽１６内のスラリーを送出し、貯槽１２内のスラ
リー量を所定量に保つようにしたものである。

【０００８】このように構成される土砂分離装置による
処理の流れを、図３〜図５を参照しながら説明する。ま
ず、切羽から排出される掘削土砂を含んだスラリーは、
図示しないホッパから粗粒子用ふるい１１に供給され、
ここで５ｍｍ径以上の土砂粒子がスラリーから除去され
る。そして、５ｍｍ径以上の土砂粒子が除去され、細か
い土砂粒子を含むスラリーは、貯槽１２に入り、次に循
環ポンプ１３によりサイクロン１４に送出される。サイ
クロン１４は、遠心分離を行い、貯槽１２からのスラリ
ーから細かい土砂粒子を分離する。

【０００９】この分離された細かい土砂粒子は、サイク
ロン１４のアンダーフローから脱水用ふるい１５に送ら
れ、一方、きれいになったスラリーは、サイクロン１４
のオーバーフローから受入口１６ａを通って中間槽１６
に送られる。中間槽１６では、堰１６ｃにより区画され
た受入口１６ａ側の領域にサイクロン１４からのスラリ
ーが貯留されて、そのスラリーの固形分が沈殿させられ
る。そして固形分を沈殿させた後、土砂微粒子を含んだ
きれいなスラリーが送出口１６ｂから貯液槽１７に送ら
れる。

【００１０】サイクロン１４で分離された前述の細かい
土砂粒子を含む少量の泥水（スラリー）は、脱水用ふる
い１５により分級されて貯槽１２に入ることになる。そ
して、中間槽１６に備えられたスラリー量調整部１８の
作動により、この分離作業中、中間槽１６内の前記沈殿
した固形分を含んだスラリーが貯槽１２に送出され、貯
槽１２内のスラリー量が所定量に保持されるようになっ
ている。

【００１１】このように従来の土砂分離装置では、固形
分を分級・除去したスラリーを中間槽１６に貯留すると
ともに固形分を沈殿させ、この固形分を貯槽１２に送出
するための循環手段１８を中間槽１６に設けることで、
再度、スラリー中に含まれる固形分の分級・除去の処理
を行い、これにより固形分の分級・除去精度を高め、土
砂を含んだスラリーから所定径以上の固形分を効率よく
除去しうるようにしている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、土砂分を多
く含むスラリー、つまり比重の大きいスラリーでは、粗
い粒子のまわりに多量の細かい粒子が付着している。そ
のため前述した従来の土砂分離装置では、比重の大きい
スラリーが供給された場合、粗粒子用ふるいにおいて、
ふるいの目開き寸法より小さく本来ならそのふるいを通
過すべき細かい粒子が粗い粒子と一緒にふるいより装置
外に排出されるので、その排出された土砂分は、脱水が
十分でなく水分が多く含まれたものとなる。このため、
水分を多く含む排出土砂の廃棄処理にあたり、特殊な運
搬車や天日乾燥などが必要となり、多大の手間と費用が
かかるという欠点があった。

【００１３】そこでこの発明は、前記の欠点を解消する
ためになされたもので、土砂分を多く含んだ比重の大き
いスラリーが供給された場合でも、粗粒子用ふるいにて
粗い粒子と一緒にこれに付着して装置外に排出される細
かい粒子の量を少なくでき、これにより粗粒子用ふるい
から排出される土砂に水分が多く含まれることを防止で
きるようにした、土砂分離装置を提供することをその目
的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、切羽から排出される土砂を含
んだスラリーから所定の大粒径以上の固形分を除去する
ための粗粒子用ふるいと、この粗粒子用ふるいにて処理
したスラリーを遠心分離処理するサイクロンと、このサ
イクロンよりアンダーフローしたスラリーから所定の小
粒径以上の固形分を除去する脱水用ふるいと、前記粗粒
子用ふるい及び／又は前記脱水用ふるいにて処理したス
ラリーを貯留し、これを前記サイクロンに送出する貯槽
と、前記サイクロンよりオーバーフローしたスラリーを
貯留するとともにこのスラリーに含まれた固形分を沈殿
させ、その固形分を再度処理させるために前記貯留に送
出する循環手段を有した中間槽とを備え、土砂を含んだ
スラリーから所定径以上の固形分を除去し、この固形分
を除去したスラリーを回収し切羽へ循環するようにした
土砂分離装置において、切羽から排出される土砂を含ん
だスラリーと前記中間槽にて固形分が除去されたスラリ
ーの一部とを混ぜ合わせて前記粗粒子用ふるいに供給す
る混合スラリー供給手段を備えていることを特徴とす
る。

【００１５】請求項２の発明は、請求項１記載の土砂分
離装置において、前記混合スラリー供給手段は、中間槽
からのスラリーの循環量を加減しうるポンプあるいは流
量調整弁と、前記混ぜ合わされて粗粒子用ふるいに供給
される混合スラリーの比重を測定するオンライン比重計
と、このオンライン比重計によって測定された混合スラ
リーの比重が予め定められた設定値以下となるように、
前記比重測定値と前記設定値との差に応じて前記ポンプ
あるいは流量調整弁を制御する制御装置とを有している
ことを特徴とするものである。

【００１６】請求項１の発明においては、粗粒子用ふる
いに、直接、切羽から排出された土砂を含んだスラリー
を供給することに代えて、混合スラリー供給手段によ
り、切羽から排出された土砂を含んだスラリーと、中間
槽にて固形分が除去されたスラリーの一部とを混ぜ合わ
せて供給するようにしている。これにより、切羽からの
比重の大きいスラリー（土砂分が多いスラリー）は、中
間槽からの比重の小さいスラリー（土砂分が極めて少な
く含水率が極めて高いスラリー）と混ぜ合わされ、その
土砂分の含有率が引き下げられることから、粗粒子用ふ
るいでは、粗い粒子と細かい粒子とが容易に分離、且つ
ふるい分けされるので、ふるいより排出される粗い粒子
に水分を介して付着する細かい粒子も少なく、粗粒子用
ふるいから排出される土砂に水分が多く含まれることを
防止できる。

【００１７】ところで切羽からのスラリーの比重は、地
盤の変化によって掘削量に大きな差が生じるため、掘削
の進行に伴って変化する。そこで、請求項２の発明によ
る土砂分離装置においては、混ぜ合わされて粗粒子用ふ
るいに供給される混合スラリーの比重がオンライン比重
計により測定され、制御装置により、前記測定された混
合スラリーの比重が予め定められた設定値以下となるよ
うに、前記比重測定値と前記設定値との差に応じてポン
プあるいは流量調整弁が制御されて中間槽からのスラリ
ーの循環量が増減調整される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１はこの発明による土
砂分離装置の構成例を示す図、図２はこの発明による土
砂分離装置において処理するスラリーの流れを示すフロ
ー図である。ここで、前記図３に示す従来装置と同一ま
たは相当部分には図３と同一の符号してその説明を省略
し、異なる点について説明する。

【００１９】図１において、Ｌ１は切羽から排出される
掘削土砂を含んだスラリーをホッパ２０へ導くための切
羽スラリー供給用管路、Ｌ３は中間槽１６から土砂微粒
子を含むきれいなスラリーをホッパ２０へ導くためのス
ラリー循環用管路、Ｌ２は、前記の切羽からのスラリー
と前記の中間槽１６からのスラリーとを混ぜ合わせた混
合スラリーを、粗粒子用ふるい１１に導くための混合ス
ラリー供給用管路である。

【００２０】前記スラリー循環用管路Ｌ３には、中間槽
１６からホッパ２０にスラリーを送出し、このホッパ２
０へのスラリー循環量を調整する容量可変の循環用ポン
プ２４と、このホッパ２０へ戻されるスラリーの比重を
管理のために測定する公知の比重びん式のオンライン比
重計２５とが設けられている。また、混合スラリー供給
用管路Ｌ２には、ホッパ２０出口に設けられたスクリュ
ミキサー２１によって混合・攪拌された前記混合スラリ
ーを粗粒子用ふるい１１に送出する供給用ポンプ２２
と、この混合スラリーの比重を測定する公知の比重びん
式のオンライン比重計２３とが設けられている。

【００２１】そして、前記スラリー循環用管路Ｌ３の循
環用ポンプ２４は、回転数で定まるその容量を、前記供
給用管路Ｌ２のオンライン比重計２３によって測定され
た混合スラリーの比重Gmが予め定められた設定値Gr以下
となるように、制御装置２６によって比重測定値Gmと設
定値Grとの差の値に応じて制御されるようになってい
る。この例では、前記切羽スラリー供給用管路Ｌ１、オ
ンライン比重計２５と循環用ポンプ２４が設けられたス
ラリー循環用管路Ｌ３、ホッパ２０、スクリュミキサー
２１、オンライン比重計２３と供給用ポンプ２２が設け
られた混合スラリー供給用管路Ｌ２、及び制御装置２６
は、土砂分離装置の混合スラリー供給手段を構成してい
る。

【００２２】このように構成される土砂分離装置におい
ては、ホッパ２０には、切羽から排出された掘削土砂を
含んだ土砂分が多い比重の大きいスラリーが管路Ｌ１を
経て投入される一方、中間槽１６にて固形分が除去され
た比重の小さいきれいなスラリーの一部が管路Ｌ３を経
て投入される（図２参照）。そして、この切羽からの土
砂を含んだ比重の大きいスラリーと中間槽１６からの比
重の小さいスラリーとがスクリュミキサー２１によって
混合され均質に攪拌されて、混合スラリーとして粗粒子
用ふるい１１に送られる。

【００２３】その結果、切羽からの比重の大きいスラリ
ーは、中間槽１６からの比重の小さいスラリーと混ぜ合
わされ、その土砂分の含有率が引き下げられることか
ら、粗粒子用ふるい１１では、粗い粒子と細かい粒子と
が容易に分離、且つふるい分けされるので、ふるい１１
より排出される粗い粒子に水分を介して付着する細かい
粒子も少なく、粗粒子用ふるい１１から排出される土砂
に水分が多く含まれることを防止できる。なお、粗粒子
用ふるい１１以後の動作は、中間槽１６内のきれいなス
ラリーの一部をホッパ２０へ戻すこと以外は前述した従
来装置と同じであるのでここでは省略する。

【００２４】この粗粒子用ふるい１１への混合スラリー
の供給に際し、混合スラリーの比重をオンライン比重計
２３により測定し、制御装置２６により、前記測定され
た混合スラリーの比重Gmが予め経験上得られた最適な値
に定められた設定値Grを超える場合には、比重測定値Gm
と設定値Grとの差の値に応じて循環用ポンプ２４の回転
数を制御し、比重測定値Gmが設定値Gr以下となるまでポ
ンプ２４を作動させることよって、中間槽１６からホッ
パ２０へ戻すスラリー量の調整が行われる。これによ
り、掘削の進行に伴って切羽からのスラリーの比重が大
きく変化するような場合にも、混合スラリーの比重が設
定値Gr以下に保持されるように中間槽１６からホッパ２
０へ戻すスラリー量を自動的に調整することができ、水
分を多く含む土砂の粗粒子用ふるい１１からの排出防止
を安定して行うことができる。なお、比重測定値Gmが設
定値Gr以下となったとき、循環用ポンプ２４を停止する
ことなく、中間槽１６からホッパ２０へスラリー量を微
小量戻すように、ポンプ２４の回転数を制御するように
してもよい。また、ホッパ２０と中間槽１６との位置関
係によっては、循環用ポンプ２４に代えて流量調整弁を
設けるようにしてもよい。

【００２５】なお、この例では中間槽１６からホッパ２
０へ戻すスラリー量を自動的に調整するように構成した
が、混合スラリー供給用管路Ｌ２およびスラリー循環用
管路Ｌ３ともに回転数を固定したポンプのみを設け、中
間槽１６からホッパ２０へ常に一定量のスラリーを戻す
ように構成してもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、この発明による土砂
分離装置によると、切羽から排出された土砂を含んだス
ラリーの土砂分離にあたり、切羽からの土砂を含んだス
ラリーと中間槽にて固形分が除去されたきれいなスラリ
ーの一部とを、混ぜ合わせて粗粒子用ふるいに供給する
ようにしたものであるから、切羽からのスラリーが土砂
分を多く含み比重が大きい場合でも、その切羽からの比
重の大きいスラリーは、中間槽からの土砂分が極めて少
ない比重の小さいスラリーと混ぜ合わされ、土砂分の含
有率が引き下げられることから、粗粒子用ふるいでは、
粗い粒子と細かい粒子とが容易に分離、且つふるい分け
されるので、ふるいより排出される粗い粒子に水分を介
して付着する細かい粒子が少なく、粗粒子用ふるいから
排出される土砂に水分が多く含まれることを防止でき
る。これにより粗粒子用ふるいからの排出土砂の廃棄処
理に要する手間と費用を大幅に減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による土砂分離装置の構成例を示す図
である。

【図２】この発明による土砂分離装置において処理する
スラリーの流れを示すフロー図である。

【図３】従来の土砂分離装置を示す構成図である。

【図４】図３に示す装置において処理するスラリーの流
れを示すフロー図である。

【図５】土砂分離の原理を説明するための図である。

【符号の説明】

１１…粗粒子用ふるい １２…貯槽 １３…循環ポンプ
１４…サイクロン １５…脱水用ふるい １６…中間槽 １７…貯液槽 １
８…スラリー量調整部 １９…循環ポンプ ２０…ホッパ ２１…スクリュミキ
サー ２２…供給用ポンプ ２３，２５…オンライン比
重計 ２４…循環用ポンプ ２６…制御装置 Ｌ１…切
羽スラリー供給用管路 Ｌ２…混合スラリー供給用管路
Ｌ３…スラリー循環用管路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切羽から排出される土砂を含んだスラリ
   ーから所定の大粒径以上の固形分を除去するための粗粒
   子用ふるいと、この粗粒子用ふるいにて処理したスラリ
   ーを遠心分離処理するサイクロンと、このサイクロンよ
   りアンダーフローしたスラリーから所定の小粒径以上の
   固形分を除去する脱水用ふるいと、前記粗粒子用ふるい
   及び／又は前記脱水用ふるいにて処理したスラリーを貯
   留し、これを前記サイクロンに送出する貯槽と、前記サ
   イクロンよりオーバーフローしたスラリーを貯留すると
   ともにこのスラリーに含まれた固形分を沈殿させ、その
   固形分を再度処理させるために前記貯留に送出する循環
   手段を有した中間槽とを備え、土砂を含んだスラリーか
   ら所定径以上の固形分を除去し、この固形分を除去した
   スラリーを回収し切羽へ循環するようにした土砂分離装
   置において、 切羽から排出される土砂を含んだスラリーと前記中間槽
   にて固形分が除去されたスラリーの一部とを混ぜ合わせ
   て前記粗粒子用ふるいに供給する混合スラリー供給手段
   を備えていることを特徴とする土砂分離装置。
2. 【請求項２】 前記混合スラリー供給手段は、中間槽か
   らのスラリーの循環量を加減しうるポンプあるいは流量
   調整弁と、前記混ぜ合わされて粗粒子用ふるいに供給さ
   れる混合スラリーの比重を測定するオンライン比重計
   と、このオンライン比重計によって測定された混合スラ
   リーの比重が予め定められた設定値以下となるように、
   前記比重測定値と前記設定値との差に応じて前記ポンプ
   あるいは流量調整弁を制御する制御装置とを有している
   ことを特徴とする前記請求項１記載の土砂分離装置。