JPS59493A - 泥水シ−ルド掘進装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 できる泥水※栂〜本１泥水シールド掘進装置に関する。

一般にシルト、粘土分が少なく透水係数の大きい砂・礫
地盤に泥水加圧シールド掘削工法を適用した場合、送給
した泥水が切羽から逸水し切羽を目立させることが不可
能で掘削が極めて困難である。

従来斯かる不具合を是正する為、切羽に硬化剤を注入し
て自立可能とする等の補助工法を用いているが、トンネ
ル掘削コストが大幅に増大してしまう。

又、砂・礫層の切羽での逸水を減少させる為に高比重の
泥水を送給する工法もあるが、排泥水の比重はポンプ性
能により一定の上限がありこれを上回る排泥比重をとる
ことができない。

更に高比重泥水を送給すると掘削土砂の運搬効率が低下
するので低比重の泥水と同一の運搬効率を得ようとする
とポンプ設備費が極めて太きくなり、ランニングコスト
の増大を招ねいてやはりトンネル掘削コストが増大する
。

本発明は斯かる実情を鑑みなしたものであり、送給する
泥水に短繊維成分を混合し短繊維自身のもつ吸着架橋作
用によって切羽を６次元網状の構造とし砂地盤、礫地盤
の目詰めをして切羽での逸水を防止し切羽の安定を図り
つつ掘削を行う泥水シールド４掘：・ｊ進装・・置゛七
へ掘進機に係るものである。

以下図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。

図は本発明を実施するに好ましい泥水シールド掘進装置
の概略を示すものであり、図中（１）は切羽、（２）は
泥水シールド゛掘進機本体、（３）はセグメントを示し
ている。

、　　掘進機本体（２）はモータ（４）により回転駆動
されるカッタ（５）、推進ジヤツキ（６）等よりなりト
ンネル掘削に必要な機器が装備されていると共にカッタ
（５）の背後に形成される水密なバルクヘッド（７）に
は送泥管（８）及び排泥管（９）を連通してあり、送泥
管（８）の上流端は泥水作成装置６０）に又排泥管（９
）の下流端はロータリ分級機αυにそれぞれ接続する。

送泥管（８）にはその上流側より、送泥ポンプ（イ）、
比重計０３、流量計０４）、伸縮管αね、電磁弁１．ｌ
Ｌ５を設け、排泥管（９）にはその上流側より、電磁弁
αη、クラッシャα８）、排泥ポンプα９、伸縮管α０
、排泥ポンプ（イ）、流量計■υ、比重計（イ）を設け
、更に電磁弁（１１１９の上流側と電磁弁ａηの下流側
とに短絡管端を接続し送泥管（８）と排泥管（９）とを
電磁弁（ハ）をブ「して短絡する。又クラッシャ（至）
と送泥管（８）とをポンプ（ハ）及び電磁弁（イ）を介
して接続する。

ロークリ分級機０υにはバッファタンク（イ）が付設さ
れ、該バッファタンク（イ）にサイクロン分離機（イ）
をポンプ（イ）を介し接続してあり、サイクロン分離機
（ハ）にはスクリューコンベアｃ１を装備した砂・礫受
槽０υを付設する。

前記泥水作成装置（６０１は以下の構成を有するもので
ある。

送泥管（８）の上端が連通する泥水貯槽Ｏ・Ｑには比重
調整槽０３．比重計（至）、流量演算器（財）からなる
比重調整装置（至）を接続し、比重調整槽０邊には電磁
弁（ト）、作泥相供給ポンプ（ロ）を介し作泥槽（ハ）
を接続する。

作泥槽（ハ）には作泥装置（ト）が接続してあり、作泥
装置（ト）は次の様な構成を有している。

作泥装置端は水タンク１０、ベントナイトタンク０υ、
粘土タンクθカ、短繊維月タンク（ト）を備え、水タン
クに）より水が流量計■、電磁弁に）の作動で適宜量高
速ミキサ００に送給されると共にベントナイトがロータ
リ計量器０ηによって適宜量高速ミキサθＧ）に供給さ
れる様になっており、高速ミキサＱ６）によって混練さ
れた水とベントナイトの混合物はミキサ（財）に送給さ
れる。又ミキサに）には粘土、短繊維拐はそれぞれロー
クリ計量器０′？）によって適宜駄供給され、ミキサ（
財）によって混合され得られる作泥は作泥槽（ハ）に貯
溜される。

前記比重調整槽ｆ６には水タンク■を電磁弁（４９）を
介して接続すると共に前記サイクロン（ハ）を接続して
あり、比重調整槽０埠の泥水の比重を比重刷（ハ）によ
り検出した結果に基づき、水の供給量と作泥の供給量と
を調整し得る様前記電磁弁０１Ｊ）（ハ）と流量演算器
■とを電気的に接続する。

泥水貯槽０・０には以下の余剰泥水処理装置（５０）を
接続する、即ち、前記泥水貯槽顛の所要レベルで余剰泥
水槽６υを連通せしめ、又余剰泥水槽６０に凝集剤槽６
望を付設し、余剰泥水槽６１）及び凝集剤槽６湧をネれ
ぞれポンプ６３）及び６４）を介しフロッグ生成ミキサ
６５１に接続してあり、フロッグ生成ミキサ州は脱水機
（５ｆｉｌに又脱水機６ｅはｒ水ポンプ６Ｄを介して前
記水タンク（ト）に接続する。

次に作動を説明する。

作泥装置端により短繊維拐、粘土、ベントナイト、水を
所要の割合で混練し、得られた作泥材を作泥槽（ハ）に
貯溜する。作泥槽（→から供給ポンプ（ロ）により作泥
利を比重調整槽０功に送給し、又比重調整槽０のには水
タンク＠Ｏより水が送給される（更に掘削定常時には、
サイクロン分離機（ロ）で分離された短繊維材、粘土が
加えられる）。

比重調整槽０埠内で作泥材と水が混合されて泥水が作ら
れるが、この泥水の比重が所要の値となる様比重計（ト
）で検出された結果が流量演算器■に入力されて該流量
演算器■により電磁弁弼（４つが適宜開閉される。所要
の比重となったσこ水は泥水貯槽０４に貯められ、送泥
ポンプ（２）により送泥管（８）を通って掘進機本体（
２）に送給される。ここで掘削準備段階としては電磁弁
ＩＭＱ力を閉とし電磁弁（財）を開とし泥水を送泥管（
８）から排泥管（９）に短絡させておく。次に掘削を開
始するときは先ず電磁弁ａｆ９を開としてバルクヘッド
（７）内に泥水を供給し、バルクヘッド（７）を所要の
圧力に保持したところでカッタ（５）をモータ（４）に
より回転する。切羽が掘削され掘削土砂は泥水と混合す
る。電磁弁Ｏηを開き排泥水をクラッシャα８）を通っ
てロータリ分級機θυに排泥する。この排泥作用は排泥
ポンプ叫により行われるが、該排泥ポンプ０１のみの能
力では不足の場合は排泥ポンプ（イ）、更に他の排泥ポ
ンプを随時追加する。又、前記クラッシャ０８）は掘削
した礫を排泥ポンプ（イ）で排泥し得る大きさに粉砕し
、クラッシャ（１８）に導びかれた排泥水の一部はポン
プ（イ）によりバルクヘッド（７）に再循環される。こ
の再循環作動はバルクヘラＦ（７１内の状態に応じ電磁
弁（イ）によって適宜制御される。

ロータリ分級機０υに排泥された排泥水は粒子の犬なる
砂・礫と粒子の小なる砂、作泥材を含む泥水に分離され
、砂・礫は排出され泥水はバッファタンク（社）に貯溜
される。ポンプ翰によりバッファタンク（イ）内よりサ
イクロン分離機（ハ）に送られた泥水は、サイクロン分
離機（ハ）で粒子の小なる細粒土砂と微粒子及び短繊維
材とを分離し、微粒子及び短繊維材は前記比重調整槽０
２へ再循環し細粒土砂は水切りして排出する。水切りし
て得られた水はバッファタンク（イ）へ戻す。

以上の如くして、泥水はバルクヘッド（７）に送泥され
、掘削された土砂は泥水と伴に排泥され、土砂分は分離
機０υ（４）によって分離排出されると共に作泥材も回
収され泥水を作るのに使用される。

又、掘削が進むに従いサインクロン分離機（ハ）より再
循環される微粒子及び短繊維材により泥水の比重が大き
くなり、従って水タンク（ト）よりの水の供給量が増え
泥水貯槽（１Ｇの泥水量が増える。

泥水の貯溜レベルが所定の位置を口えるとオーバフロー
泥水として余剰泥水槽６υに貯えられ、ミキサｒ５！ｉ
ｌにポンプ６３１によって送給される。ミキサｔ５■に
は凝集剤槽５２からポンプ５４）によって凝集剤が送給
され、ミキサｔ５っで泥水及び凝集剤が攪拌されること
によって微粒子、短繊維は凝集してフロッグを生成する
。脱水機６０に於し・てはこのフロッグを分離して排出
し、フロッグを分離して得られる水はポンプｌ５７）に
より再び水タンク００に送られる。

従って、余剰の微粒子等は固形物として処理し得るので
環境汚染が防止し得ると共に後処理が容易である。

ここで、凝集剤混合前にスクリーン等を透して短繊維分
をこしてやれば短繊維については無駄なく再利用が可能
である。

而して泥水が短繊維材を含んでいることから透水係数の
大きい砂地盤礫地盤であっても切羽の崩壊を効果的に防
止し得る。即ち、前記短繊維材は吸着架橋性により切羽
の土質を６次元網状の構造とすると共に目詰めをして切
羽の崩壊、泥水の逸水が防止されるのである。

尚、掘削された礫が排泥ポンプａ９で送出し得る程度の
ものであればクラッシャ（１８）は必要でなく、作泥材
そのものを直接シールド掘進機本体（２）に送給可能な
泥水に調整すれば、作泥装置端の作泥槽（ハ）より直接
送泥水する様にしてもよい。

又、短繊維材は天然パルプ状短繊維材料を使用すれば無
公害であり、短繊維材の添加量は地盤の土質によるが重
量比で略０５％加えることで十分効果が発揮される。更
に、短繊維材の添加量が少なくてすむので掘削土砂の流
体輸送に伴う環流装置や泥水処理装置の能率に支障とな
らない。

又、上記実施例では短繊維材を微粒子と伴に回収したが
、前記した通りスクリーン等を透してこしてやれば短繊
維のみの回収も勿論可能である。

以上述べた如く本発明によれば、 （ｉ３　　透水性のよい地盤に対しても切羽面に不透水
性泥膜を形成し得地下水圧・土圧に対向する切羽土留有
効圧を効果的に作用させ得るので、透水係数の大きい砂
地盤、礫地盤の様な苛酷な地盤をも掘削し得る、 （１リ　砂礫地盤における逸泥な防止できるので、薬液
注入、地盤改良等の補助工法を必要とせずトンネル掘削
コストの低減を図れる、（ｉｉｉｌ　　地下水汚濁や周
辺井戸の枯渇、地盤沈下の心配がない。

（１ｖ）　　圧力や重力等の外的作用を受けても安定性
が高い、 Ｍ　　短繊維材は土砂と分離し得て再利用ができ、経済
性が高い、 （ｖｌ）余剰の泥水は固形物と水とに分離して処理する
ので公害の心配がなく、余剰の泥水中の短繊維材も有効
利用し得る、 等の優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明を実施するに好ましい泥水シールド掘進装置
の概略図である。 （２）は掘進機本体、Ｑυはロータリ分級機、（１８）
はクラッシャ、（ハ）はサイクロン分離機、輪は余剰泥
水処理装置、−は泥水作成装置を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）所要の割合で短繊維材を含む泥水を作成する泥水作
   成装置と、泥水シールド掘進機本体と、短繊維材を含む
   微粒子成分と掘削土砂とを分離する分離機と、余剰の泥
   水の泥水中に含まれる微粒子成分をフロッグ生成せしめ
   て水と分離する余剰泥水処理装置とを備え、前記泥水作
   成装置より掘進機本体に泥水を送給し又掘削した土砂を
   含む排泥水を分離機へ排泥すると共に前記短繊維側を含
   む微粒子成分を泥水作成装置へ再循環させる様構成した
   ことを特徴とする泥水シールド掘進装置。 ２）所要の割合で短繊維材を含む泥水を作成する泥水作
   成装置と、泥水シールド′掘進機本体と、掘削した土砂
   中の礫を所定の大きさに破砕するクラッシャと、短繊維
   材を含む微粒子成分と掘削土砂とを分離する分離機と、
   余剰の泥水の泥水中に含まれる微粒子成分をフロッグを
   生成せしめて水と分離する余剰泥水処理装置とを備え、
   前記泥水作成装置より掘進機本体に泥水を送給し又掘削
   した土砂をクラッシャを介し分離機へ排泥すると共に一
   部を掘進機本体に再循環させ得る様にし、前記短繊維側
   を含む微粒子成分を泥水作成装置へ再循環させる様構成
   したことを特徴とする泥水シールド掘進装置。