JPS6229700A - 掘削土砂排出方法及びその装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は小口径の推進工法に適した掘削土砂排出方法及
びその装置に関するものである。

（従来技術とその問題点） 従来から、シールド工法における掘削土砂の排出方法と
しては、トロ搬出、ポンプ圧送、泥水輸送、バキューム
輸送などが知られている。

これらの方法において、トロ搬出は最も一般的な方法で
あるが、小断面のシールド工法ではトロ台車の移動に必
要な空間がとれないために不通であり、ポンプ圧送方法
においてもシールド機近傍に圧送ポンプを設置しなけれ
ばならないので小断面シールド工法には通さない。又、
泥水輸送の場合は土砂と泥水とを分離させるだめの設備
や場所が必要であると共に工程が長くなり、コスト高と
なる。

そのため、特に小断面のシールド工法においては、発進
立坑又は地上に真空ポンプを設置してバキュームにより
土砂を排出することが行われるようになったが、従来の
バキュームによる方法は、掘削土砂に泥水を混合して流
動化させた状態にしたのち真空吸引するものであるため
、掘削土砂に泥水を混合したのち排泥管側に吸引する時
、泥土が塊となって吸引されると管内に泥土が詰まった
り管の全長に亘って管底に沈澱することが生じ、そのた
め、排泥管の呑口部において作業員が適度に泥土吸引量
を制御し、呑口がら空気を吸引させる必要があった。

又、掘削土砂が礫である場合、このようなバキュームの
吸引力による排土だけでは礫を移送することができない
等の問題点があった。

（発明の目的） 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、掘
削土砂を一定量宛、圧密して所望長さの土砂プラグを形
成し、この土砂プラグの送り出し側を真空吸引すると共
に送り込み側に空気を流入させて輸送管内に詰まりゃ沈
澱を生じさせることな（真空輸送を可能にし、且つ掘削
土が礫の場合でも確実に輸送できる掘削土砂排出方法及
びその装置を提供するものである。

（発明の構成） 上記目的を達成するために、本発明の掘削土砂排出方法
は、掘削土砂を受入ホッパーに一旦貯溜したのち、該ホ
ッパーの底部に配設したスクリューコンベアを回転させ
て所定量の土砂を該コンベアの搬送終端に連通した通路
内で圧密しながら土砂プラグ形成管に圧入して土砂プラ
グを形成し、次いで、スクリューコンベアの回転を停止
させると共に土砂プラグを前記通路側で切断して土砂プ
ラグに連通した真空輸送管側からの真空吸引力により該
切断土砂プラグを真空輸送管内に吸引させ、しかるのち
、土砂プラグ形成管に大気を供給して切断土砂プラグを
輸送管で輸送、排出することを特徴とするものであり、
この方法を実施する装置においては、掘削土砂受入ホッ
パーの底部に間欠的に回転するスクリューコンベアを配
設し、このスクリューコンベアの搬送終端に土砂を圧密
する通路を介して土砂プラグ形成管を連設し、この土砂
プラグ形成管の前記通路側の端部に土砂プラグ切断機構
を配設すると共に通路と反対側の土砂プラグ形成管の端
部に大気流入口を設け、さらに、該大気流入口側の土砂
プラグ形成管の開口端を真空輸送管に連結、連通させた
ことを特徴とするものである。

（実施例の説明） 本発明の実施例を図面について説明すると、（１）はシ
ールド機で、その前部に隔壁（２）を設けて該隔壁（２
）の中央にカッター板（４）の回転軸４ａを軸支させ、
モータ等の駆動装置（３）によってカッター板（４）を
回転させるようにすると共に隔壁（２）とカッター板（
４）間に隔室（５）を形成しである。

（６）はその下傾端を隔壁（２）の下部を賞通して隔室
（５）内に連通させたスクリューコンベアで・その上傾
端側に配設したモータ等の駆動機（７）によって回転駆
動させられるものであり、上伸端部における下面側に下
方に向けて土砂排出室（８）を一体に設けである。

（９）はシールド機（１）の後端に順次接続した埋設管
で、立坑１０にまで連らなってあり、立坑ｌＯ内におい
て埋設すべき管を推進装置（図示せず）により押圧して
埋設管（９）を介しシールド機（１）を前進させるもの
である。

１１は土砂輸送径路である輸送管で、合成樹脂管のよう
に内面の摩擦係数の小さい管を使用してあり、前記排出
室（８）の下方から立坑１０に亘って配設されである。

１２は地上に設置したバキューム装置で、サクションパ
イプ１４を通じて立坑１０内に設置した気密性を有する
土砂貯溜タンク１３に連通してあり、さらに前記輸送管
１１の坑口側端部に埋設管（９）の前進と共に伸長する
フレキシブルなサクションホース１５を接続し、該ホー
ス１５を貯溜タンク１３の上部に連通させである。

１６は貯溜タンク１３の上面に取付けた掛金具で、タン
ク内に土砂が充満したときにクレーン等でタンク１３を
吊り上げるものである。

１７は土砂排出室（８）の下方のトンネル内に設置した
排土装置で、掘削土砂を一旦貯溜したのち、前記輸送管
１１に土砂を吸引させるようにしである。

この排出装置１７は、上端が開口したホッパー１８と、
その内底部に設けた水平スクリューコンベア１９と、ホ
ッパー１８の後端に連結、連通した漏斗状通路部２０と
、該通路部２０の小径開口後端に土塊切断装置３２を介
して連結、連通した土砂プラグ形成管２１と、ホッパー
１８の前端面に配設したスクリューコンベア駆動用モー
タ２２とから構成されている。

２３はホッパー１８の開口上方部に近接して張設した振
動篩装置で、その後端部を回動支軸４６によって上下回
動自在に枢着していると共に前端下部と排土装ｆ１７の
前面部間に振動油圧シリンダー４７を連結して該シリン
ダー４７の作動により上下撮動させられるものである。

前記スクリューコンベア１９は筒状ケーシング２４に内
装され、第３図に示すように、該筒状ケーシング２４の
上面部を切欠いて前記ホッパー１８の下端開口部２５に
一体に連通させである。さらに、筒状ケーシング２４の
中心に対してスクリューコンベア１９の中心を下方に偏
心させ、該コンベア１９の下周面を筒状ケーシング２４
の内底面に近接又は接して回転させるようにすると共に
前記ホッパー１８の下端開口部２５の開口幅をケーシン
グ２４の頂部とコンベア軸２６の頂部間の寸法よりも狭
くして該開口部２５を通過した礫を確実に排出させるよ
うにしである。

漏斗状通路部２０は、第４図及び第５図に示すように、
断面横円錐台形状管２８の両開口端にフランジ２９．３
０を固着してなり、その前端大径開口部の内径は前記ケ
ーシング２４の内径よりも大きく且つ該開口部に固着し
た大径フランジ２９には下方に偏心した通孔３１を開設
してあり、この通孔３１の内径をケーシング２４の内径
に等しく形成すると共にその下縁を断面横円錐台形状管
２８の大径開口部下端に一致させである。

従って、スクリューコンベア１９の頂端と通孔３１の上
面部間に隙間が形成されて、土砂内に含まれる礫がスク
リューコンベア１９と通孔３１間に食い込むことなく排
出可能にしである。

４２は前記円錐台形状管２８の前端上周部に開設した通
気孔で、適宜な開閉蓋（図示せず）により開閉自在にと
なっており、円錐台形状管２８の大径開口上周部内に突
出した前記大径フランジ２９の上面部内面側の空間部４
５に大気を流入させるようにしである。

漏斗状通路部２０の小径フランジ３０とプラグ形成管２
１間に介在した土塊切断装置３２は、第６図及び第７図
に示すように、輸送管１１と略同−内径の孔３３を有す
るリング形状であり、その孔３３の上面部には溝３４が
削設され、この溝３４には前記孔３３の中心に向かって
開口する噴射ノズル３５を固定しである。

このノズル３５はパルプ４３を設けたホース４４に接続
され、該ホース４４を通じてノズル３５から高圧水また
は高圧空気を噴射させるようにしである。

土砂プラグ形成管２１には、第８図及び第９図に示すよ
うに、その前端に前記切断装置３２と連結するフランジ
３６が設けられ、後端には輸送管１１とのジヨイントフ
ランジ３７が一体に設けられてあり、さらに、後端部内
周面を空気が流入しやすいように拡径部３８に形成しで
ある。この拡径部３８に連通させて土砂プラグ形成管２
１の外周に大気流入用管３９を接続し、該管３９に手動
又は電気的に作動するバルブ４０を設けである。又、土
砂プラグ形成管２１の前部には管内に連通ずる液体供給
口５１が穿設され、ホース４１に接続しである。

以上ように構成した実施例における土砂排出装置の作用
を述べる。

今、シールド機（１）に連らなる埋設管（９）を立坑１
０側から推進装置で押進させると共に駆動装置（３）に
よりカッター板（４）を回転させると、切羽地盤は掘削
されて隔室（５）内に充満する。この状態でスクリュー
コンベア（６）を駆動すれば、隔室（５）内の土砂はス
クリューコンベア（６）によってシールド機内に運ばれ
、排出室（８）内に送出され、該排出室（８）から振動
静２３上に落下する。

この振動篩２３によって大径の礫は通過することなく排
除され、篩を通過した土砂はホッパー１８内に落下して
排土装置１７内に貯溜される。

この状態からスクリューコンベア１９が一定時間回転す
ると、土砂が漏斗状通路部２０に送られ、後方に行くに
従って小径となる該通路により圧密されながらプラグ形
成管２１に導入する。

プラグ形成管２１内に土砂が圧密状態で充満すると、ス
クリューコンベア１９の回転が停止し、次いで土砂切断
装置３２のバルブ４３を開放してホース４４を通じてノ
ズル３５から高圧空気を噴射すると、プラグ形成管２１
内の土塊はその基端部から切断されて一定長の土砂プラ
グとなる。

この時、大気流入用管３９のバルブ４０は閉止されてあ
り、輸送管１１内にはバキューム装置１２の作動により
貯溜タンク１３、を介して空気の吸引力が発生しており
、その吸引力によって土砂プラグは輸送管１１内に送入
される。その後、バルブ４０を開放して空になったプラ
グ形成管内に大気流入管３９を通じて空気を供給し、土
砂プラグを積極的に立坑貯溜タンク１３内に輸送する。

輸送後、バルブ４０を閉じて大気が輸送管１１内に流入
するのを防ぎ、この状態で再びスクリューコンベア１９
を一定時間回転させてプラグ形成管内で土砂プラグを形
成し、切断装置３２からの高圧空気の噴出と共に輸送管
１１側からの吸引力によって前述したように一定長の土
砂プラグに切断し、しかるのち、切断装置３２のバルブ
４３を閉じると共に大気流入用管３９のバルブを開放し
て輸送管１１内で土砂プラグを吸引搬送する。

この時、土砂プラグと輸送管１１との摩擦力が大きいと
土砂プラグが輸送しに（いので、ホース４１を通じて液
体供給口５１から水等を供給し、両者間の摩擦力を軽減
して円滑な輸送を行う。

このようにスクリューコンベア１９の回転と停止を交互
に行い、これと連動してバルブ４０．４３を電気的に作
動させれば、遠隔操作が可能となる。

このような土砂プラグの輸送、排出は、土質が粘性であ
る場合や土砂を泥土化してプラグが形成しやすい場合に
通しており、砂礫が多く或いは砂礫のみからなる土質の
場合にはプラグが形成され難いが、スクリューコンベア
１９の回転駆動を前記同様に行って砂礫を土砂プラグ形
成管２１側に送り込み、液体を多く流入させることによ
って排出することができる。

この時、ノズル３５から高圧空気を円錐台形状管２８内
に噴射しなくても該管２８に設けた通気孔４２を開いて
大気を導入することにより効果的に排出できるものであ
る。

なお、土砂プラグ形成管２１に供給する水等の液体は、
砂分が多く且つ土塊の断面か小さい程多く必要とする。

同様に、砂と礫地盤との掘削土の場合には、水等の液体
の供給量を多くすることによって粘性土の場合と同じく
バキューム輸送を行うことができる。

このように、水等の供給量を多くしても、砂分や砂分は
貯溜タンク１３内で自然沈降して分離するので、別に土
砂分離を必要としなく、粘性土の場合はその供給量が少
なくてよいので、タンク内においても土塊として貯溜さ
れ、水等の液体のみが上澄液として分離させることがで
きる。

又、水等の液体を管内に供給するのは、土塊や砂礫と輸
送管壁との摩擦を減少させるためだけでなく、バキュー
ム装置による空気の吸引によって管内に高速の空気流が
生じ、この空気流によって水等の液体が管壁に沿って飛
散されながら立坑側に流動し、土塊に混入することなく
立坑側に達するまでの管壁面を潤滑すると共に水の運動
量が土塊に作用して土塊の輸送に寄与するものである。

（発明の効果） 以上のように本発明の掘削土砂排出方法及びその装置に
よれば、次に列記するような効果を奏する。

（１）掘削土砂受入ホッパーの底部に配設したスクリュ
ーコンベアを断続的に回転させて一定量の土砂プラグを
形成し、該土砂プラグを真空輸送管内に吸引させると共
にその反対側に大気を供給して輸送、排出するので、管
内に閉塞させることなく円滑且つ確実に土砂プラグを順
次排出することができる。

（２）スクリューコンベアの搬送終端に土砂を圧密する
通路及び土砂プラグ切断装置を介して土砂プラグ形成管
を連設し、該プラグ形成管内に圧密された土砂を一定長
さに切断するので、輸送管側の吸引力によって容易且つ
迅速に輸送、排出することができる。

■、シールドトンネル内には輸送管を一本配置するだけ
で地上環に設置したバキューム装置を作動させることに
よりシールドの掘削土砂を搬出し得るので、小口径トン
ネルの掘削施工に通している。

■、土砂プラグを搬送時に、水等の液体を管内に適量供
給することにより、管壁面と土塊との摩擦抵抗を軽減で
きると共に、輸送管内の吸気力による液体の飛散運動力
を土塊の運搬に作用させることができ、液体を供給しな
い場合に比して効率良く土塊を搬送できる。

■、又、前記水等の供給量を調節することによって、砂
や礫土砂でも容易に搬送することができる。

■、シールド機の推進速度やカッタ板の回転速度を設定
すると共にバキューム装置の吸引力、土塊切断速度を調
節し、さらに、管に配設した各種パルプを電動にするこ
とにより遠隔操作が可能になり、小口径管で作業員が管
内に入れない場合にみ通用できる。

■、適地上土砂と水との分離作業を行うことな（土砂の
廃棄処分が可能となり、経済的である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はその簡略
縦断側面図、第２図は要部の縦断側面図、第３図は第２
図Ａ−Ａ線における断面図、第４図は円錐台形状管の正
面図、第５図はその縦断側面図、第６図は切断装置の縦
断正面図、第７図はその縦断側面図、第８図はプラグ形
成管の縦断側面図、第９図はその縦断正面図である。 １１・・・輸送管、１２・・・バキューム装置、１７・
・・排土装置、１８・・・ホッパー、１９・・・スクリ
ューコンベア、２０・・・漏斗状通路部、２１・・・土
砂プラグ形成管、３２・・・切断装置、３５・・・ノズ
ル、３９・・・大気流入用管、４０及び４３・・・バル
ブ、４２・・・通気孔、５１・・・液体供給口。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）掘削土砂を受入ホッパーに一旦貯溜したのち、該
   ホッパーの底部に配設したスクリューコンベアを回転さ
   せて所定量の土砂を該コンベアの搬送終端に連通した通
   路内で圧密しながら土砂プラグ形成管に圧入して土砂プ
   ラグを形成し、次いでスクリューコンベアの回転を停止
   させると共に土砂プラグを前記通路側で切断して土砂プ
   ラグ形成管に連通した真空輸送管側からの真空吸引力に
   より該切断土砂プラグを真空輸送管内に吸引させ、しか
   るのち土砂プラグ形成管に大気を供給して切断土砂プラ
   グを輸送管で輸送、排出することを特徴とする掘削土砂
   排出方法。
2. （２）掘削土砂受入ホッパーの底部に間欠的に回転する
   スクリューコンベアを配設し、このスクリューコンベア
   の搬送終端に土砂を圧密する通路を介して土砂プラグ形
   成管を連設し、この土砂プラグ形成管の前記通路側の端
   部に土砂プラグ切断機構を配設すると共に通路と反対側
   の土砂プラグ形成管の端部に大気流入口を設け、さらに
   、該大気流入口側の土砂プラグ形成管の開口端を真空輸
   送管に連結、連通させたことを特徴とする掘削土砂排出
   装置。