JPS5933007B2 - ずり混入泥水の分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、泥水シールド、地中連続壁、その他派水を使
用する掘削工法に使用される泥水に掘削土砂が混入して
なるすり混入泥水を掘削土砂と泥−水とに分離処理する
装置に関する。

例えば上記泥水シールド工法によれば、シールド装置内
に地上設備から供給される泥水は、切羽の崩壊を防止す
る作用をなすと共に、掘削された土砂を搬出するための
輸送作用をなす。

泥水は地上設備とシールド装置との間を循環し、土砂の
搬出に供された泥水は、地上で土砂から分離されて再使
用される。

従来、すり混入泥水の分離処理は、地上の沈澱槽におい
て上水としての泥水を回収、再使用する最も単純な方法
や、振動装置を使用する強制分離方法等によってきた。

しかし、多（の処理時間を要するばかりでなく、すり中
の微細粒子が泥水中に混入して、泥水の濃度を変化させ
る等の欠点があり、しかもいずれの方式も回収したすり
は含水比が高く、すりそのものの処分が問題となる。

従って、本発明が目的とするところは、従来の分離装置
の欠点を除去し、処理能力に秀れしかも泥水の濃度を調
整する分離装置を提供することにある。

本発明に係る分離装置は、タンク内に導入したすり混入
泥水に圧縮空気を送気して泥水分とすりとを強制的に濾
過分離しかつタンク内圧力を降下させないですりをタン
ク外に排出することを特徴とする。

また、本発明の分離方法は、濾過材層の上側に、すりお
よび泥水中の残留土による堆積濾床層を形成し、この堆
積濾床層により泥水の濃度調整を行うことを特徴とする
。

泥水中に混入されるすりの成分および（または）含有量
がほぼ一定していて、微細粒子の含有量がほぼ一定の範
囲内にある場合には、堆積濾床層の厚みを一定に保持す
ることにより、濾過された泥水濃度はほぼ一定に保たれ
るので、この場合には本発明の第１の分離装置が適用さ
れる。

ところがすりの成分および（または）含有量が区区であ
って、微細粒子の含有量が大幅に変化する場合など、堆
積濾床層の厚みを一定に保持すると、濾過された泥水の
濃度は変化することとなり、その後の泥水を使用する掘
削工法に影響を及ぼすこととなる。

そこで、このような場合には、本発明の第２の分離装置
が適用される。

本発明が特徴とするところは、図示の実施例についての
以下の説明により、更に明らかとなろう。

第１図に示すように、本発明に係る分離装置１０は、ベ
ース１１上に支承された上端部開放可能の本体１２およ
びその上端部を密閉するキャップ１４からなるタンク１
６を含み、該タンク内には上下両部に空間１７ａｔ１７
ｂを残して中間部に配置された３つの濾過材層１８，１
９，２０が設けられている。

上部空間１７ａは、後述するように、すり混入泥水と圧
縮空気とを導入するために不可欠であるが、下部空間１
７ｂは設けないで、タンク１６の下端に至るまで、濾過
材層２０を充ｉするようにしてもよい。

最上層の濾過材層１８の上側に網目の細かい金網２２を
配置することが好ましい。

最上層の濾過材層１８は細砂で形成するが、本発明の分
離装置では、この濾過材層の上側にすりおよび泥水中の
残留土による堆積濾床層を形成するものであるから、一
般には、泥水中に含まれる微細粒子径は細砂よりも小さ
いので、細砂からなる濾過材層を通過し易く、微細粒子
による堆積濾床層を良好に形成するには、濾過材層１８
に設けられる間隙よりも網目の小さな金網２２を設ける
ようにすることが望ましい。

前記のように、最上層の濾過材層１８を細砂で形成する
ことに加え、中間の濾過材層１９は粗砂から、また最下
層の濾過材層２０は砂利からそれぞれ形成することが好
ましい。

各層の濾過材層は、それぞれの成分の通過を阻止するよ
うな金網または濾材からなるバスケット中に収容される
ことが好ましく、このようにすれば、キャップ１４を取
り外して濾過材層の交換をするような場合に便宜である
。

最上層の濾過材層１８が金網または濾材からなるバスケ
ット中に収容される場合、前記金網２２０機能をこのバ
スケットに兼ねさせるようにすることもできる。

砂利の層２０の最下部には前記の濾過材を受ける穿孔板
のような通水性の支持板２４が、本体１２内にこれを横
切って設けられている。

キャップ１４には、タンク１６内に高圧の圧縮空気を導
入するための管２６が設げられており、肢管はニアコン
プレッサのような高圧空気源（図示せず）に弁を介して
接続されている。

また、同様にキャップ１４にはタンク１６内にずり混入
泥水を導入するための管２８が設けられており、肢管は
例えば泥水加圧式シールド掘削装置に関連して設置され
る排泥ポンプ（図示せず）に弁を介して接続される。

この管２８は後述するすり排出管３８とは反対側におい
てタンクに設けられることが好ましく、このようにする
と、管２８からタンク内へ導かれたすり混入泥水のうち
、水分はこの管の下方部位の濾過材を通って下方へ押し
出されるので、すり排出管３８から水分が流出すること
がない。

さらに、キャップ１４上には、該キャップに回転可能に
吊持される後述の羽根車３０を駆動回転させるための、
電動機および減速機を含む駆動装置３２が設けられてい
る。

駆動装置３２からキャップ１４を経てタンク内の上部空
間１７ａを下方へ伸びる回転軸３４には、詳細が第２図
に示される羽根車３０が取り付けられている。

羽根車３０は、第２図に矢印３１で示す回転方向へ向け
て凸形の円弧状を呈する多数の羽根３６を備える。

この羽根３６には、回転中に水分を逃すための小さな切
欠きとか開口を設けるようにするのが好ましい。

羽根車３０は、前記金網２２の上面２３と羽根３６の下
端３７との間に所定の高さＨを有する空間３９が形成さ
れるように、タンク１６内に配置されている。

タンクの本体１２く濾過材層１８の上面とほぼ等しいレ
ベルにおいて上部空間１７ａと連通ずるように本体１２
０周壁に設けられた、脱水済みのすりを排出するための
管３８を有し、このすり排出管には、タンク１６内の上
部空間１７ａに高圧力を維持しながらずつをタンク外に
排出するためロータリパルプ４０が設けられている。

本体１２の底部には、濾過済みの泥水をタンク外に排出
するための管４２が設けられており、この管は適当な貯
留槽への管路（図示せず）または泥水加圧式シールドト
ンネル掘削装置に関連した送泥ポンプ（図示せず）に接
続される。

管２８を経てタンク１６内に導入されるすり混入泥水の
処理に際して、駆動装置３２の作動により羽根車３０が
回転されると共に管２６を経て圧縮空気がタンク内に導
入される。

この圧縮空気の作用により、すり混入泥水は金網２２上
で分離されて、水分が最上層の濾過材層１８からその下
方の濾過材層１９，２０を順次に経て濾過が継続されつ
つタンク１６の下部空間１７ｂおよびこれに連通する管
４２へ向げて強制的に流下される。

この場合、金網２２の上面２３と羽根車３０の羽根下端
との間には高さＨなる空間３９が設けられているので、
このＨよりも大きな形状のすりは、羽根車３０による羽
根３６の回転により、すり排出管３８に放出される。

そして、空間３９内にずりおよび泥水中の微細粒子から
なる残留土の堆積が行われると、これが濾床層４１を形
成し、泥水中に混入される微細粒子がこの濾床層によっ
て濾過され、その量が調整される。

従って、この堆積濾床層４１の厚み、すなわち空間３９
の高さＨを適当に設定すれば、濾過後の泥水の濃度は常
にほぼ一定に保たれることとなる。

前記堆積濾床層の厚みがＨよりも大きくなると、回転す
る羽根車３００羽根３６によってかき取られ、すり排出
管３８に放出される。

脱水済みのすりは、排出管３８及びこれに設けられたロ
ータリバルブ４０を経て、タンク１６内の圧力を降下さ
せることなく、タンク外に連続的に排出される。

こうして、タンク１６内に導かれたすり混入泥水は、管
３８を経てタンク外に排出されるずっと、管４２を経て
タンク外に排出されかつ再使用に供される泥水とに分離
される。

すり中の微細粒子量がほぼ一定しているときには、前記
のように空間３９内に堆積された残留土からなる濾床層
４１の厚みＨに応じて、泥水中に含まれる微細粒子の濃
度はほぼ一定するので、前もってＨと濃度の関係を調べ
ておいて、高さＨｌしたがって羽根車３００羽根高さを
固定して設ければよい。

ところが、すり中の微細粒子量がメスとなるような掘削
箇所からのすり混入泥水の分離に際して、堆積濾床層４
１の厚みを一定に保つと、泥水濃度が変化し、その後の
作業に影響を及ぼす。

そこで、このような場合には、第３図に示すような分離
装置を用いる。

本体１２内に濾過材層１８，１９が設けられ、上側の濾
過材層１８の上面に金網２２が配設された点および金網
２２の上方に羽根車３０が回転可能に取り付けられてい
る点は前記分離装置と同じである。

しかしながら、羽根車３０は回転と共に昇降も可能に形
成されている。

先端に羽根車３０を具備する軸５０はシリンダ５２によ
って昇降可能に形成されかつシリンダのロッド５３に対
して回転可能に支持されている。

シリンダ５２に代えてねじ機構の使用も可能である。

この軸５０にはキー５４が設けられ、このキー５４は、
キャップ１４の軸受部５６に回転可能に保持された中空
軸５８に設けられた軸方向長さがキーよりも大きなキー
溝６０と係合している。

キー５４とキー溝６０とはスプライン係合してもよい。

中空軸５８は歯車列６２を介して電動機６４に連なって
いる。

従って、電動機６４によって歯車列６２を介して中空軸
５８を回転させると軸５０、従って羽根車３０は回転さ
れ、回転中にシリンダ５２によって軸５０を昇降するこ
とができる。

濾床層４１の厚みが大きくなると、管４２に排出された
泥水の濃度、つまり比重は比例的に小さくなるものと考
えることができる。

換言すると、管４２中の泥水の比重が大きなときには、
濾床層４１の厚みを大きくすることによって、濾過され
排出される泥水の比重を低下でき、逆に、管４２中の泥
水の比重が小さなときには、濾床層４１の厚みを小さく
することによって、濾過されて排出される泥水の比重を
高めることができる。

従って、仮に比重と羽根車の昇りストロークとの関係が
第４図に示す直線Ａで与えられる場合において、泥水の
比重が最高の１，３のときには、羽根車の昇りストロー
クを１００ｍｍに設定し、泥水の比重が最底の１．０の
ときには、羽根車の昇りストロークをＯｍｒｎに設定す
るように操作するには、羽根車３０はストロークが１０
０ｍｍ以上のものを用い、泥水の比重が１．３のときに
は羽根車３０をＨ＝１００ｍｍだけ上げ、泥水の比重が
１．０のときには、羽根車なＨ＝Ｏ１すなわち羽根車３
００羽根３６下端が金網２２に接するように羽根車を昇
降させる。

そして、その中間の比重域、例えば比重が１．１５のと
きには羽根車３０をＨ＝５０ｍｍだけ上昇させる。

かくて、泥水の好ましい比重域が１．０９から１．２１
であるならば、羽根車３０はＨ＝３０ｍｍから７０ｍｍ
となるように調整してやればよい。

この調整は、例えば３０分ごとに管４２中の泥水をサン
プリングして比重測定を行い、その比重に基づいてシリ
ンダ５２を操作して羽根車３０を昇降させる。

例えば、単管密度計を管４２の出口側に垂直に配置し、
この単管密度計の上側と下側とから測定して得た値を演
算し、これによってシリンダ５２の操作用の信号を得て
、シリンダ５２を自動操作するように構成することもで
きる。

本発明によれば、すり排出の間、すり排出管に設けられ
たロータリバルブによってタンク内の上部空間に高圧力
が維持されることから、圧縮空気の作用下においてずり
混入泥水を強制分離しつつ、強制分離されたすりを連続
的にタンク外に排出することができる。

したがって、大量のすり混入泥水を短時間で処理するこ
とができる。

しかもずりおよび泥水中の微細粒子を堆積させて濾床層
とすることにより、砂などの濾過材では通過してしまう
ような、泥水中に懸濁する微細粒子の捕捉をも可能とす
るので、泥水の濃度調整も良好になされる。

また、濾過材の上側に濾床層を形成させ、この濾床層を
活用して濾過を行うものであるから、濾過材としては薄
い層を設けるのみでよく、経済的である。

前記例では、濾過材として、上層に細砂、中間層に粗砂
、下層に砂利を用いたが、このような材質による３層構
造は必須ではなく、例えば細砂のみの１層としたり、そ
の他の材質のものを用いるなど任意である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の分離装置の正面図、第２図は第
１図の２−２線断面図、第３図は本発明の第２の分離装
置の一部断面正面図、第４図は比重と羽根車の昇りスト
ロークとの相関を示すダイヤグラムである。 １６：タンク、１７ａ：上部空間、１７ｂ：下部空間、
１８，１９，２０：濾過材層、２２：金網、２３：金網
の上面、３０：羽根車、３６：羽根、３７：羽根の下面
、３８：ずり排出管、３９：空間、４１：濾床層、４２
：泥水排出用の管、５２ニジリンダ、５８：中空軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 密閉可能のタンクと、該タンク内の少なくとも上部
   に空間を残して前記タンク内に配置された濾過材層と、
   前記タンク内の上部空間に高圧空気を導入する管および
   すり混入泥水を導入する管と、前記濾過材層の上方に間
   隔をおいて保持された羽根を備える被駆動回転と羽根車
   と、前記濾過材層上に留まりかつ前記羽根車により移動
   されるすりを前記タンク外に排出すべく前記濾過材層の
   上面とほぼ同レベルにおいて前記上部空間と連通ずるよ
   うに前記タンクの周壁に設けられたすり排出管と、該ず
   り排出管に設けられ、前記ずつを排出する間前記タンク
   内の前記上部空間に高圧力を維持するロータリバルブと
   、前記タンク内の下方に回収された泥水を前記タンク外
   に排出するための泥水排出管とを備える、すり混入泥水
   の分離装置。 ２ 密閉可能のタンクと、該タンク内の少なくとも上部
   に空間を残して前記タンク内に配置された濾過材層と、
   前記タンク内の上部空間に高圧空気を導入する管および
   すり混入泥水を導入する管と、前記濾過材層の上方に間
   隔をおいて昇降可能に保持された羽根を備える被駆動回
   転の羽根車と、前記濾過材層上に留まりかつ前記羽根車
   により移動されるすりを前記タンク外に排出すべく前記
   濾過材層の上面とほぼ同レベルにおいて前記上部空間と
   連通ずるように前記タンクの周壁に設けられたすり排出
   管と、該ずり排出管に設けられ、前記ずつを排出する間
   前記タンク内の前記上部空間に高圧力を維持するロータ
   リバルブと、前記タンク内の下方に回収された泥水を前
   記タンク外に排出するための泥水排出管とを備える、す
   り混入泥水の分離装置。