泥水の還流設備及び泥水式推進工法
【課題】埋設管の径が７００ｍｍ以下の小口径管の泥水式推進工法で推進距離を延長できる泥水の還流設備を提供する。
【解決手段】先導体１０から埋設管１１、そして地表へと伸びる排泥管５の途中に排泥ポンプ２１を設け、埋設管１１から排泥ポンプ２１までの排泥管５の途中からセパレータタンク２６へ繋がる分岐管２４を伸ばし、セパレータタンク２６にバキュームポンプ２７を連結し、排泥ポンプ２１とバキュームポンプ２７を併用することで、先導体１０で掘削されて出た排泥水は各管を通って、排泥ポンプ２１とセパレータタンク２６のそれぞれへ吸い上げられて排出される。また、セパレータタンク２６内部にサンドポンプ２８を設けて、セパレータタンク２６へ吸い上げられて溜まった排泥水を排出し、セパレータタンク２６から排出される排泥水が通る分岐管２５の途中に逆止弁２９を設ける。
【解決手段】先導体１０から埋設管１１、そして地表へと伸びる排泥管５の途中に排泥ポンプ２１を設け、埋設管１１から排泥ポンプ２１までの排泥管５の途中からセパレータタンク２６へ繋がる分岐管２４を伸ばし、セパレータタンク２６にバキュームポンプ２７を連結し、排泥ポンプ２１とバキュームポンプ２７を併用することで、先導体１０で掘削されて出た排泥水は各管を通って、排泥ポンプ２１とセパレータタンク２６のそれぞれへ吸い上げられて排出される。また、セパレータタンク２６内部にサンドポンプ２８を設けて、セパレータタンク２６へ吸い上げられて溜まった排泥水を排出し、セパレータタンク２６から排出される排泥水が通る分岐管２５の途中に逆止弁２９を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は小口径管での泥水式推進工法に適用される泥水の還流設備と、その泥水式推進工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生活圏では下水道、水道、ガス、電力、通信等のライフラインが地中に埋設されており、この埋設で代表的な方法として泥水式推進工法がある。泥水式推進工法は、掘進機の先導体が掘削する掘削面に、送泥管の途中に設けた送泥ポンプによって泥水が送泥管を通って圧送・供給されて、泥水の圧力により掘削面の地盤が崩壊するのを防止し、地盤が安定した状態で地中の掘削ができる。掘削して出た土砂は先導体に供給されている泥水に混入し、排泥水となって排泥管の途中に配置されている排泥ポンプによって吸い上げられ、地表に排出される。
【０００３】
一般的な泥水式推進工法では、地表に泥水を処理して溜める泥水処理部を備えて、泥水を供給する送泥管を泥水処理部から立坑、そして埋設管の内部へと伸ばす。埋設管の内部から先導体まで伸ばした送泥管は、先導体の前部に配置された隔壁から圧力室へ繋がっており、その途中には泥水を圧送するためのポンプが備えられ、泥水は泥水処理部から圧力室へ送泥管を通って供給される。圧力室の前方には掘削ビット等を備えて回転する掘削面盤が配置されている。
【０００４】
また、先導体の圧力室からは排泥管が伸びており、掘削面盤で掘削されて出た土砂が泥水とともに排泥水となって、排泥管へ吸い込まれる。排泥管は、埋設管の内部から立坑、そして地表の泥水処理部へと繋げられ、その途中には排泥水を先導体の圧力室から吸い上げて排出するポンプが備えられており、排泥水は圧力室から排泥管を通って泥水処理部へ戻る。泥水処理部に送られた排泥水は、泥水と土砂に分離されて、土砂を分離した泥水は再び送泥管へ送られる。（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３４９１７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した泥水式推進工法では、推進の延長距離（凡そ100ｍ以上）を伸ばすことが非常に困難である。すなわち、送泥ポンプと排泥ポンプのみによって成り立っており、埋設される管の推進距離が長くなるに従って、送泥管と排泥管の各配管の長さが伸びることで、各配管と泥水・排泥水との間で発生する摩擦抵抗が増加し、配管内を流れる泥水・排泥水の流量や圧力が低下する。特に、先導体から排泥水を吸い上げて、泥水処理部に圧送する場合、排泥水は泥水の中に、さらに土砂が混ざっているため、排泥水を吸い上げる力、つまり負圧を高める必要がある。負圧を高める方法として複数のポンプを埋設管の内部に間隔をあけて配置する方法がある。
【０００６】
多数のポンプを配置した場合、先導体の点検や操作、測量を行うとき、ポンプを避けて埋設管内を移動しなければならず、また各ポンプの点検や修理する手間などから作業効率が落ちる。しかも、径が７００ミリ以下の小口径管での泥水式推進工法では、埋設管の内部の空間が狭いためポンプを設置することが難しい。また、長距離推進施工となると曲線施工となるケースが多々存在する。曲線にて施工する場合は、管内に設置したポンプが障害となりカーブ測量することが出来ない。したがって、小口径管の泥水推進工事において、推進距離を延長させることが非常に困難であった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みて提案されたものであり、その目的は小口径管での泥水式推進工法で排泥管内の負圧を大きくすることにより排泥ポンプの能力を高め、掘削したときに出る排泥水を効率よく吸い上げて排出することで、推進の延長距離を伸ばすことを可能にする泥水の還流設備及び泥水式推進工法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は特許請求の範囲に記載の通りの泥水の還流設備及び泥水式推進工法とすることで、前記課題を解決したものである。本発明に係る泥水式推進工法は、地盤に垂直方向の立坑を掘削し、立坑の内壁から地盤内に掘進機の先導体が掘削、推進することで埋設孔を形成し、掘進機の後方に埋設管を順次連結することで、埋設管を埋設孔に推進させていく推進工法である。また、泥水還流設備の泥水処理部が泥水を先導体から地盤の掘削面に供給し、掘削された土砂が泥水とともに排泥水となって、先導体から排泥管を通じて泥水処理部に排出される工法であって、埋設管外で排泥管に分岐部を設けて、分岐部から分岐管を伸ばして地表に設けたセパレータタンクへ繋げている。セパレータタンクは排泥水と空気を分離させるものが好ましい。
【０００９】
セパレータタンクの外部には、排泥水を先導体からセパレータタンクまで吸い上げるバキュームポンプを設置する。バキュームポンプは、排泥水と一緒に空気も吸い上げて、吸い上げられたそれぞれはセパレータタンクで分離され、その内の空気はバキュームポンプによってさらに吸い上げられて排出され、排泥水はセパレータタンクに溜まる。セパレータタンクに溜まった排泥水を泥水処理部へ排出するために、セパレータタンクの内部にはポンプを設置し、ポンプがセパレータタンクから泥水処理部へ排出する排泥水の水圧によって開く逆止弁を、ポンプから泥水処理部へ伸びている分岐管の途中に設けて、先導体からの排泥水の吸い上げと排出を、セパレータタンクに設けたバキュームポンプとポンプの併用によって行うことが好ましい。また、逆止弁はセパレータタンクから排泥水が排出される経路の途中に設置して、泥水処理部より空気がセパレータタンクに流れ込むのを防止するもので、ポンプは排泥水を吸い出すことができるサンドポンプが好ましい。
【００１０】
泥水式推進工法では、先導体による地盤の掘削面に泥水を供給し、掘削された土砂を泥水とともに排泥水として排泥管を通じて排出する。基本的には通常の推進工法と同様の作業の手順、装置、条件を適用すればよい。
【００１１】
泥水式推進工法では先導体の前面に掘削面盤、掘削面盤の後方に隔壁が設けられ、隔壁と掘削面盤との間にある圧力室に泥水が供給されて、掘削された土砂が泥水とともに排泥水となって排出される。送泥管は、埋設孔の外から埋設管の内部を経て先導体の掘削面つまり圧力室まで配置されている。また、排泥管も、圧力室から埋設管の内部を経て埋設管の外まで配置されている。
【００１２】
送泥管および排泥管は、埋設管の外である立坑内、そして地表へと伸びて泥水処理部に接続される。泥水処理部には、排泥管から送られてくる排泥水を泥水と土砂に分離する泥水処理装置と処理されて出た泥水を溜めておく調整槽と沈殿槽で構成される泥水槽を備える。また、送泥管と排泥管の途中には、それぞれ送泥ポンプと排泥ポンプを配置して、泥水の供給、排泥水の排出を行う。
【００１３】
立坑内で先導体から排泥ポンプに向かう排泥管の途中に分岐部を設けて、分岐部から分岐管を伸ばして地表に設けたセパレータタンクに繋げて、セパレータタンクの外部には、排泥水を先導体からセパレータタンクへと吸い上げるバキュームポンプを設ける。バキュームポンプは、インバータの制御によってセパレータタンクへ過剰な排泥水の吸い上げを防止し、排泥管内の負圧の調整と泥水・排泥水が通る各配管の流量のバランスをとっている。
【００１４】
排泥ポンプとバキュームポンプが先導体から排泥水をそれぞれ別系統で吸い上げて、吸い上げられる排泥水が通る排泥管の途中の分岐部で、排泥ポンプ側とセパレータタンク側へ排泥水は分流し、排泥ポンプ側へ吸い上げられた排泥水は排泥管を通って泥水処理部へ排出される。また一方、バキュームポンプ側へ吸い上げられた排泥水は、分岐部から分岐管を通ってセパレータタンクに溜まる。セパレータタンクに溜まった排泥水をポンプが圧送し、圧送される排泥水の水圧によって、ポンプから泥水処理部へと伸びている分岐管の途中に設けた逆止弁が開いて、排泥水はセパレータタンクから泥水処理部へ排出される。
【発明の効果】
【００１５】
埋設管の外に配置した排泥ポンプ、バキュームポンプによって、排泥水を吸い上げる力である負圧を大きくでき、推進距離を延長できる。これにより、埋設管の径が小さいために埋設管の内部にポンプを設置することが難しく、推進距離の範囲が限られる、小口径管の泥水式推進工法の難点を解消できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明における好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明の実施形態の概要を示した図であり、断面の切り方については、全体を把握するために場所ごとに切断方法を適宜変更してあり、断面図のハッチングが、本実施形態の全体を把握するのを複雑にしてしまうことから適宜省略した。推進工法において、地盤Ｅには、地表から垂直下方に発進立坑Ｈが掘削される。発進立坑Ｈには推進架台１が設置され、推進架台１には押輪２と押輪２を往復移動させる推進ジャッキ３が設置される。また、発進立坑Ｈには送泥管４と排泥管５の泥水・排泥水の配管などが設置される。推進ジャッキ３は地表に設置された操作盤６によって操作線７を通じて操作され、また油圧ユニット８が油圧ホース９を通じて推進ジャッキ３に動力を与える。発進立坑Ｈの内壁から地盤Ｅに対して水平方向に、先導体１０を掘削推進させる。先導体１０の後方にヒューム管などからなる埋設管１１を順次連結することで、埋設管１１は先導体１０とともに地盤Ｅ内を推進していく。
【００１８】
先導体１０と複数の埋設管１１からなる埋設管列の後端には、発進立坑Ｈに設置されている推進ジャッキ３から推進力が加えられる。推進ジャッキ３が作動軸上の前方（図１で左方向）に伸びると、押輪２を介して先導体１０と埋設管１１が推進される。先導体１０は前面に掘削ビットが設けられた掘削面盤１２を備え、先導体１０の推進に併せて、地盤Ｅが掘削される。また、先導体１０による地盤Ｅの掘削の際には、掘削面盤１２の後方に設けられた圧力室１３へ泥水が圧送され、泥水の圧力によって掘削される地盤Ｅの崩壊を防止し、安定した状態を維持する。掘削されて出た土砂は泥水と混ざり、排泥水となって圧力室１３から排出される。
【００１９】
泥水の還流設備Ｓは、図１に示す通り、先導体１０から泥水を送泥管４を通して地盤Ｅへ供給し、先導体１０が地盤Ｅを掘削することで出た土砂を泥水とともに吸い込んで、先導体１０から排泥管５を通って排出される排泥水を処理する泥水処理部Ｄと、排泥管５の途中に設けた分岐部２３から分岐させた排泥水が、泥水処理部Ｄへ排出されるのに通る分岐管２４と分岐管２５の間に設置されるセパレータタンク２６とを備えている。分岐部２３は、発進立坑Ｈ内の推進ジャッキ３の上部空間に配置されている。セパレータタンク２６が分岐管２４を介してセパレータタンク２６へ排泥水を吸い上げるバキュームポンプ２７と、バキュームポンプ２７を制御するインバータ制御装置３１と、バキュームポンプ２７に吸い上げられて、セパレータタンク２６に溜まった排泥水を、分岐管２５を介して泥水処理部Ｄに排出するサンドポンプ２８と、を備えている。バキュームポンプ２７によって、この分岐部２３に負圧を加えることが特徴である。分岐部２３はまた、泥水処理部Ｄは後述する調整槽１４、マッドスクリーン１５、沈殿槽１６、サイクロン１８で構成され、泥水・排泥水の処理・貯留を行う。
【００２０】
つぎに泥水の還流設備Ｓを利用した泥水式推進工法における泥水の供給と排出について説明する。先導体１０内にある圧力室１３には、送泥管４および排泥管５が連結されている。送泥管４および排泥管５は、先導体１０から埋設管１１の内部を通り、発進立坑Ｈを上って、地表まで延び、地表において送泥管４と排泥管５は、それぞれ地表に設置された調整槽１４とマッドスクリーン１５に繋がっている。マッドスクリーン１５は、圧力室１３から排出された排泥水を土砂と泥水に分離し、泥水は調整槽１４に隣接された沈殿槽１６に移送され、土砂は廃棄処理に送り出される。
【００２１】
沈殿槽１６に溜まった泥水の上澄みと、沈殿槽１６に溜まっている泥水で、沈殿槽１６内部にあるポンプ１７によってサイクロン１８へ圧送され、サイクロン１８で細かい粒子が取り除かれた泥水が、調整槽１４に送られる。
【００２２】
調整槽１４では、地盤Ｅの掘削推進作業に適した粘度や成分になるように泥水が調整されている。調整された泥水は調整槽１４に連結されている送泥管４に送り込まれ、送泥管４の調整槽１４に近い位置にある送泥ポンプ１９が圧送することで、泥水は調整槽１４から送泥管４を通って先導体１０内の圧力室１３に供給される。送泥ポンプ１９は、泥水式推進工法の内容に応じて、一般的な構造のポンプを適宜用いればよい。送泥管４から送泥ポンプ１９の途中には必要に応じてバルブ２０ａが設置される。
【００２３】
排泥管５は、先導体１０内の圧力室１３から埋設管１１の内部を通り、発進立坑Ｈを上って、マッドスクリーン１５に繋がっており、発進立坑Ｈを上っている排泥管５の途中に排泥ポンプ２１と、その後に排泥電磁流量計２２が設置されている。また、排泥ポンプ２１から埋設管１１に入るまでの排泥管５の途中に分岐部２３を設けて、分岐部２３から分岐管２４を伸ばして、地表に設けられたセパレータタンク２６に繋げる。
【００２４】
セパレータタンク２６の外部には、排泥水を先導体１０からセパレータタンク２６へと吸い上げるバキュームポンプ２７が設置されている。セパレータタンク２６の内部には、バキュームポンプ２７によって吸い上げられて、セパレータタンク２６溜まった排泥水を、マッドスクリーン１５へ排出するサンドポンプ２８が設置されている。サンドポンプ２８の吐出口にはマッドスクリーン１５へと繋がる分岐管２５が連結され、分岐管２５の途中には逆止弁２９が設置されている。図では逆止弁２９はバネで開閉する構造が例示される。また、分岐部２３から排泥ポンプ２１の排泥管５と、送泥ポンプ１９から埋設管１１に入るまでの送泥管４の途中には必要に応じてバルブ２０ｂ〜２０ｅ（バイパス弁とも呼ばれる）、バイパス配管３０が設けられ、矢印に示す通り、送泥水を途中でバイパスできるようになっている。
【００２５】
先導体１０内の圧力室１３にある排泥水は、排泥ポンプ２１とバキュームポンプ２７によって先導体１０から排泥管５を通って吸い上げられる。排泥管５の途中に設けられた分岐部２３で排泥水は、排泥ポンプ２１側とセパレータタンク２６側へと分流する。排泥ポンプ２１側へ吸い上げられて圧送される排泥水は、排泥管５を通ってマッドスクリーン１５へと排出され、排出の流量は排泥電磁流量計２２によって計測される。
【００２６】
一方、バキュームポンプ２７側へ吸い上げられた排泥水は、分岐管２４を通ってセパレータタンク２６に溜まる。バキュームポンプ２７は排泥水と一緒に空気も吸い上げている。その吸い上げられたそれぞれはセパレータタンク２６で分離される。分離した空気はバキュームポンプ２７によってさらに吸い上げられて排出される。バキュームポンプ２７の吸い上げによって、セパレータタンク２６内が排泥水で満杯になった場合（例えば、水位センサによる液面検知、水圧検知等により検出）、、溜まった排泥水は、サンドポンプ２８が泥水を外部に圧送するように設定してある。この圧送により生じる水圧が逆止弁２９のバネに抗して弁を開き、泥水が分岐管２５を通って、マッドスクリーン１５に排出される。これにより、溢れた排泥水をバキュームポンプ２７が吸い込まないようにしてある。また、逆止弁２９は、分岐管２５内でサンドポンプ２８がマッドスクリーン１５へ排泥水を圧送する方向（図１の分岐管２５に沿った矢印方向）のみに開くことで、マッドスクリーン１５側からセパレータタンク２６側へ排泥水や空気が逆流し、セパレータタンク２６に侵入するのを防止している。これにより、逆止弁２９は、マッドスクリーン１５側から分岐管２５を通って、セパレータタンク２６に空気が入り、セパレータタンク２６内の気圧の変動が起きるのを防止する。サンドポンプ２８が排泥水をセパレータタンク２６外部に排出すると、排泥水の水位が下がり、サンドポンプ２８が停止する。そうすると、逆止弁２９のバネが作用し弁を閉じるので、外部からの空気の流入を防止することができ、セパレータタンク２６内の気圧は常に負圧に維持される。
【００２７】
本実施形態において、逆止弁２９は必要な能力や容量に合わせて、一般的な構造のものを用いればよい。また、バキュームポンプ２７は、推進距離を延長することを目的としており、よって吸引能力が高いものを採用している。バキュームポンプ２７を制御するインバータ制御装置３１は、バキュームポンプ２７を駆動するモータの回転を制御することで、セパレータタンク２６へ流入する排泥水の吸引力を調節できるインバータを採用することが好ましい。バキュームポンプ２７をインバータ制御装置３１によって制御し、排泥水が余剰にセパレータタンク２６内に流入するのを防止し、併せて送排泥管内を流れる泥水の負圧の調整と、泥水の流れのバランスをとることができる。
【００２８】
以上のことから、次の効果が生じる。
（１）人が入って排泥ポンプを埋設管１１の内部に設置することが困難な小口径管（通常、埋設管１１の径が７００ミリ以下）の泥水式推進工法において、排泥ポンプ２１とバキュームポンプ２７の併用により、排泥水を吸い上げる力が大きくなり、これによって泥水が滞りなく循環され、推進距離の延長が可能になる。例えば、条件によっては、従来の倍以上の推進距離を得ることが可能となる。
（２）バキュームポンプ２７に連結されているセパレータタンク２６と、セパレータタンク２６内部に設けたサンドポンプ２８とを設けることで、バキュームポンプ２７によって吸い上げられセパレータタンク２６に溜まった排泥水をサンドポンプ２８によりセパレータタンク２６から排出するので、溜まって一杯になった排泥水をバキュームポンプ２７が吸い込み、バキュームポンプ２７に排泥水が侵入するのを防止し、バキュームポンプ２７が故障してしまうことを防止している。
（３）サンドポンプ２８からマッドスクリーン１５へ伸びている分岐管２５の途中に設けた逆止弁２９によって、排泥水の逆流を防止し、またマッドスクリーン１５側からセパレータタンク２６に空気が入ることによるセパレータタンク２６内の圧力変動を防止して、バキュームポンプ２７の真空状態を維持することで、バキュームポンプ２７は先導体１０内の圧力室１３から安定して排泥水を吸い上げることができる。
【００２９】
なお、上記実施例おいて、本発明の態様を実施するに当たって、本発明者により採用された技術の代表例である。これら技術は本発明を実施するための好ましい実施例の例示である。また、本技術分野に属する者は、本発明の開示に鑑みて、本発明の精神及び意図された要旨から離れることなく多数の改変・追加等が可能である。例えば、泥水式推進工法は一工程式、二工程式のいずれでもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態を表わす泥水式推進工法の全体構成図。
【符号の説明】
【００３１】
１…推進架台 ２…押輪 ３…推進ジャッキ ４…送泥管 ５…排泥管
６…操作盤 ７…操作線 ８…油圧ユニット ９…油圧ホース
１０…先導体 １１…埋設管 １２…掘削面盤 １３…圧力室
１４…調整槽 １５…マッドスクリーン １６…沈殿槽 １７…ポンプ
１８…サイクロン １９…送泥ポンプ ２０…バルブ ２１…排泥ポンプ
２２…排泥電磁流量計 ２３…分岐部 ２４…分岐管 ２５…分岐管
２６…セパレータタンク ２７…バキュームポンプ ２８…サンドポンプ
２９…逆止弁 ３０…バイパス配管 ３１…インバータ制御装置 Ｅ…地盤
Ｈ…発進立坑 Ｓ…泥水の還流設備 Ｄ…泥水処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は小口径管での泥水式推進工法に適用される泥水の還流設備と、その泥水式推進工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生活圏では下水道、水道、ガス、電力、通信等のライフラインが地中に埋設されており、この埋設で代表的な方法として泥水式推進工法がある。泥水式推進工法は、掘進機の先導体が掘削する掘削面に、送泥管の途中に設けた送泥ポンプによって泥水が送泥管を通って圧送・供給されて、泥水の圧力により掘削面の地盤が崩壊するのを防止し、地盤が安定した状態で地中の掘削ができる。掘削して出た土砂は先導体に供給されている泥水に混入し、排泥水となって排泥管の途中に配置されている排泥ポンプによって吸い上げられ、地表に排出される。
【０００３】
一般的な泥水式推進工法では、地表に泥水を処理して溜める泥水処理部を備えて、泥水を供給する送泥管を泥水処理部から立坑、そして埋設管の内部へと伸ばす。埋設管の内部から先導体まで伸ばした送泥管は、先導体の前部に配置された隔壁から圧力室へ繋がっており、その途中には泥水を圧送するためのポンプが備えられ、泥水は泥水処理部から圧力室へ送泥管を通って供給される。圧力室の前方には掘削ビット等を備えて回転する掘削面盤が配置されている。
【０００４】
また、先導体の圧力室からは排泥管が伸びており、掘削面盤で掘削されて出た土砂が泥水とともに排泥水となって、排泥管へ吸い込まれる。排泥管は、埋設管の内部から立坑、そして地表の泥水処理部へと繋げられ、その途中には排泥水を先導体の圧力室から吸い上げて排出するポンプが備えられており、排泥水は圧力室から排泥管を通って泥水処理部へ戻る。泥水処理部に送られた排泥水は、泥水と土砂に分離されて、土砂を分離した泥水は再び送泥管へ送られる。（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３４９１７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した泥水式推進工法では、推進の延長距離（凡そ100ｍ以上）を伸ばすことが非常に困難である。すなわち、送泥ポンプと排泥ポンプのみによって成り立っており、埋設される管の推進距離が長くなるに従って、送泥管と排泥管の各配管の長さが伸びることで、各配管と泥水・排泥水との間で発生する摩擦抵抗が増加し、配管内を流れる泥水・排泥水の流量や圧力が低下する。特に、先導体から排泥水を吸い上げて、泥水処理部に圧送する場合、排泥水は泥水の中に、さらに土砂が混ざっているため、排泥水を吸い上げる力、つまり負圧を高める必要がある。負圧を高める方法として複数のポンプを埋設管の内部に間隔をあけて配置する方法がある。
【０００６】
多数のポンプを配置した場合、先導体の点検や操作、測量を行うとき、ポンプを避けて埋設管内を移動しなければならず、また各ポンプの点検や修理する手間などから作業効率が落ちる。しかも、径が７００ミリ以下の小口径管での泥水式推進工法では、埋設管の内部の空間が狭いためポンプを設置することが難しい。また、長距離推進施工となると曲線施工となるケースが多々存在する。曲線にて施工する場合は、管内に設置したポンプが障害となりカーブ測量することが出来ない。したがって、小口径管の泥水推進工事において、推進距離を延長させることが非常に困難であった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みて提案されたものであり、その目的は小口径管での泥水式推進工法で排泥管内の負圧を大きくすることにより排泥ポンプの能力を高め、掘削したときに出る排泥水を効率よく吸い上げて排出することで、推進の延長距離を伸ばすことを可能にする泥水の還流設備及び泥水式推進工法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は特許請求の範囲に記載の通りの泥水の還流設備及び泥水式推進工法とすることで、前記課題を解決したものである。本発明に係る泥水式推進工法は、地盤に垂直方向の立坑を掘削し、立坑の内壁から地盤内に掘進機の先導体が掘削、推進することで埋設孔を形成し、掘進機の後方に埋設管を順次連結することで、埋設管を埋設孔に推進させていく推進工法である。また、泥水還流設備の泥水処理部が泥水を先導体から地盤の掘削面に供給し、掘削された土砂が泥水とともに排泥水となって、先導体から排泥管を通じて泥水処理部に排出される工法であって、埋設管外で排泥管に分岐部を設けて、分岐部から分岐管を伸ばして地表に設けたセパレータタンクへ繋げている。セパレータタンクは排泥水と空気を分離させるものが好ましい。
【０００９】
セパレータタンクの外部には、排泥水を先導体からセパレータタンクまで吸い上げるバキュームポンプを設置する。バキュームポンプは、排泥水と一緒に空気も吸い上げて、吸い上げられたそれぞれはセパレータタンクで分離され、その内の空気はバキュームポンプによってさらに吸い上げられて排出され、排泥水はセパレータタンクに溜まる。セパレータタンクに溜まった排泥水を泥水処理部へ排出するために、セパレータタンクの内部にはポンプを設置し、ポンプがセパレータタンクから泥水処理部へ排出する排泥水の水圧によって開く逆止弁を、ポンプから泥水処理部へ伸びている分岐管の途中に設けて、先導体からの排泥水の吸い上げと排出を、セパレータタンクに設けたバキュームポンプとポンプの併用によって行うことが好ましい。また、逆止弁はセパレータタンクから排泥水が排出される経路の途中に設置して、泥水処理部より空気がセパレータタンクに流れ込むのを防止するもので、ポンプは排泥水を吸い出すことができるサンドポンプが好ましい。
【００１０】
泥水式推進工法では、先導体による地盤の掘削面に泥水を供給し、掘削された土砂を泥水とともに排泥水として排泥管を通じて排出する。基本的には通常の推進工法と同様の作業の手順、装置、条件を適用すればよい。
【００１１】
泥水式推進工法では先導体の前面に掘削面盤、掘削面盤の後方に隔壁が設けられ、隔壁と掘削面盤との間にある圧力室に泥水が供給されて、掘削された土砂が泥水とともに排泥水となって排出される。送泥管は、埋設孔の外から埋設管の内部を経て先導体の掘削面つまり圧力室まで配置されている。また、排泥管も、圧力室から埋設管の内部を経て埋設管の外まで配置されている。
【００１２】
送泥管および排泥管は、埋設管の外である立坑内、そして地表へと伸びて泥水処理部に接続される。泥水処理部には、排泥管から送られてくる排泥水を泥水と土砂に分離する泥水処理装置と処理されて出た泥水を溜めておく調整槽と沈殿槽で構成される泥水槽を備える。また、送泥管と排泥管の途中には、それぞれ送泥ポンプと排泥ポンプを配置して、泥水の供給、排泥水の排出を行う。
【００１３】
立坑内で先導体から排泥ポンプに向かう排泥管の途中に分岐部を設けて、分岐部から分岐管を伸ばして地表に設けたセパレータタンクに繋げて、セパレータタンクの外部には、排泥水を先導体からセパレータタンクへと吸い上げるバキュームポンプを設ける。バキュームポンプは、インバータの制御によってセパレータタンクへ過剰な排泥水の吸い上げを防止し、排泥管内の負圧の調整と泥水・排泥水が通る各配管の流量のバランスをとっている。
【００１４】
排泥ポンプとバキュームポンプが先導体から排泥水をそれぞれ別系統で吸い上げて、吸い上げられる排泥水が通る排泥管の途中の分岐部で、排泥ポンプ側とセパレータタンク側へ排泥水は分流し、排泥ポンプ側へ吸い上げられた排泥水は排泥管を通って泥水処理部へ排出される。また一方、バキュームポンプ側へ吸い上げられた排泥水は、分岐部から分岐管を通ってセパレータタンクに溜まる。セパレータタンクに溜まった排泥水をポンプが圧送し、圧送される排泥水の水圧によって、ポンプから泥水処理部へと伸びている分岐管の途中に設けた逆止弁が開いて、排泥水はセパレータタンクから泥水処理部へ排出される。
【発明の効果】
【００１５】
埋設管の外に配置した排泥ポンプ、バキュームポンプによって、排泥水を吸い上げる力である負圧を大きくでき、推進距離を延長できる。これにより、埋設管の径が小さいために埋設管の内部にポンプを設置することが難しく、推進距離の範囲が限られる、小口径管の泥水式推進工法の難点を解消できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明における好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明の実施形態の概要を示した図であり、断面の切り方については、全体を把握するために場所ごとに切断方法を適宜変更してあり、断面図のハッチングが、本実施形態の全体を把握するのを複雑にしてしまうことから適宜省略した。推進工法において、地盤Ｅには、地表から垂直下方に発進立坑Ｈが掘削される。発進立坑Ｈには推進架台１が設置され、推進架台１には押輪２と押輪２を往復移動させる推進ジャッキ３が設置される。また、発進立坑Ｈには送泥管４と排泥管５の泥水・排泥水の配管などが設置される。推進ジャッキ３は地表に設置された操作盤６によって操作線７を通じて操作され、また油圧ユニット８が油圧ホース９を通じて推進ジャッキ３に動力を与える。発進立坑Ｈの内壁から地盤Ｅに対して水平方向に、先導体１０を掘削推進させる。先導体１０の後方にヒューム管などからなる埋設管１１を順次連結することで、埋設管１１は先導体１０とともに地盤Ｅ内を推進していく。
【００１８】
先導体１０と複数の埋設管１１からなる埋設管列の後端には、発進立坑Ｈに設置されている推進ジャッキ３から推進力が加えられる。推進ジャッキ３が作動軸上の前方（図１で左方向）に伸びると、押輪２を介して先導体１０と埋設管１１が推進される。先導体１０は前面に掘削ビットが設けられた掘削面盤１２を備え、先導体１０の推進に併せて、地盤Ｅが掘削される。また、先導体１０による地盤Ｅの掘削の際には、掘削面盤１２の後方に設けられた圧力室１３へ泥水が圧送され、泥水の圧力によって掘削される地盤Ｅの崩壊を防止し、安定した状態を維持する。掘削されて出た土砂は泥水と混ざり、排泥水となって圧力室１３から排出される。
【００１９】
泥水の還流設備Ｓは、図１に示す通り、先導体１０から泥水を送泥管４を通して地盤Ｅへ供給し、先導体１０が地盤Ｅを掘削することで出た土砂を泥水とともに吸い込んで、先導体１０から排泥管５を通って排出される排泥水を処理する泥水処理部Ｄと、排泥管５の途中に設けた分岐部２３から分岐させた排泥水が、泥水処理部Ｄへ排出されるのに通る分岐管２４と分岐管２５の間に設置されるセパレータタンク２６とを備えている。分岐部２３は、発進立坑Ｈ内の推進ジャッキ３の上部空間に配置されている。セパレータタンク２６が分岐管２４を介してセパレータタンク２６へ排泥水を吸い上げるバキュームポンプ２７と、バキュームポンプ２７を制御するインバータ制御装置３１と、バキュームポンプ２７に吸い上げられて、セパレータタンク２６に溜まった排泥水を、分岐管２５を介して泥水処理部Ｄに排出するサンドポンプ２８と、を備えている。バキュームポンプ２７によって、この分岐部２３に負圧を加えることが特徴である。分岐部２３はまた、泥水処理部Ｄは後述する調整槽１４、マッドスクリーン１５、沈殿槽１６、サイクロン１８で構成され、泥水・排泥水の処理・貯留を行う。
【００２０】
つぎに泥水の還流設備Ｓを利用した泥水式推進工法における泥水の供給と排出について説明する。先導体１０内にある圧力室１３には、送泥管４および排泥管５が連結されている。送泥管４および排泥管５は、先導体１０から埋設管１１の内部を通り、発進立坑Ｈを上って、地表まで延び、地表において送泥管４と排泥管５は、それぞれ地表に設置された調整槽１４とマッドスクリーン１５に繋がっている。マッドスクリーン１５は、圧力室１３から排出された排泥水を土砂と泥水に分離し、泥水は調整槽１４に隣接された沈殿槽１６に移送され、土砂は廃棄処理に送り出される。
【００２１】
沈殿槽１６に溜まった泥水の上澄みと、沈殿槽１６に溜まっている泥水で、沈殿槽１６内部にあるポンプ１７によってサイクロン１８へ圧送され、サイクロン１８で細かい粒子が取り除かれた泥水が、調整槽１４に送られる。
【００２２】
調整槽１４では、地盤Ｅの掘削推進作業に適した粘度や成分になるように泥水が調整されている。調整された泥水は調整槽１４に連結されている送泥管４に送り込まれ、送泥管４の調整槽１４に近い位置にある送泥ポンプ１９が圧送することで、泥水は調整槽１４から送泥管４を通って先導体１０内の圧力室１３に供給される。送泥ポンプ１９は、泥水式推進工法の内容に応じて、一般的な構造のポンプを適宜用いればよい。送泥管４から送泥ポンプ１９の途中には必要に応じてバルブ２０ａが設置される。
【００２３】
排泥管５は、先導体１０内の圧力室１３から埋設管１１の内部を通り、発進立坑Ｈを上って、マッドスクリーン１５に繋がっており、発進立坑Ｈを上っている排泥管５の途中に排泥ポンプ２１と、その後に排泥電磁流量計２２が設置されている。また、排泥ポンプ２１から埋設管１１に入るまでの排泥管５の途中に分岐部２３を設けて、分岐部２３から分岐管２４を伸ばして、地表に設けられたセパレータタンク２６に繋げる。
【００２４】
セパレータタンク２６の外部には、排泥水を先導体１０からセパレータタンク２６へと吸い上げるバキュームポンプ２７が設置されている。セパレータタンク２６の内部には、バキュームポンプ２７によって吸い上げられて、セパレータタンク２６溜まった排泥水を、マッドスクリーン１５へ排出するサンドポンプ２８が設置されている。サンドポンプ２８の吐出口にはマッドスクリーン１５へと繋がる分岐管２５が連結され、分岐管２５の途中には逆止弁２９が設置されている。図では逆止弁２９はバネで開閉する構造が例示される。また、分岐部２３から排泥ポンプ２１の排泥管５と、送泥ポンプ１９から埋設管１１に入るまでの送泥管４の途中には必要に応じてバルブ２０ｂ〜２０ｅ（バイパス弁とも呼ばれる）、バイパス配管３０が設けられ、矢印に示す通り、送泥水を途中でバイパスできるようになっている。
【００２５】
先導体１０内の圧力室１３にある排泥水は、排泥ポンプ２１とバキュームポンプ２７によって先導体１０から排泥管５を通って吸い上げられる。排泥管５の途中に設けられた分岐部２３で排泥水は、排泥ポンプ２１側とセパレータタンク２６側へと分流する。排泥ポンプ２１側へ吸い上げられて圧送される排泥水は、排泥管５を通ってマッドスクリーン１５へと排出され、排出の流量は排泥電磁流量計２２によって計測される。
【００２６】
一方、バキュームポンプ２７側へ吸い上げられた排泥水は、分岐管２４を通ってセパレータタンク２６に溜まる。バキュームポンプ２７は排泥水と一緒に空気も吸い上げている。その吸い上げられたそれぞれはセパレータタンク２６で分離される。分離した空気はバキュームポンプ２７によってさらに吸い上げられて排出される。バキュームポンプ２７の吸い上げによって、セパレータタンク２６内が排泥水で満杯になった場合（例えば、水位センサによる液面検知、水圧検知等により検出）、、溜まった排泥水は、サンドポンプ２８が泥水を外部に圧送するように設定してある。この圧送により生じる水圧が逆止弁２９のバネに抗して弁を開き、泥水が分岐管２５を通って、マッドスクリーン１５に排出される。これにより、溢れた排泥水をバキュームポンプ２７が吸い込まないようにしてある。また、逆止弁２９は、分岐管２５内でサンドポンプ２８がマッドスクリーン１５へ排泥水を圧送する方向（図１の分岐管２５に沿った矢印方向）のみに開くことで、マッドスクリーン１５側からセパレータタンク２６側へ排泥水や空気が逆流し、セパレータタンク２６に侵入するのを防止している。これにより、逆止弁２９は、マッドスクリーン１５側から分岐管２５を通って、セパレータタンク２６に空気が入り、セパレータタンク２６内の気圧の変動が起きるのを防止する。サンドポンプ２８が排泥水をセパレータタンク２６外部に排出すると、排泥水の水位が下がり、サンドポンプ２８が停止する。そうすると、逆止弁２９のバネが作用し弁を閉じるので、外部からの空気の流入を防止することができ、セパレータタンク２６内の気圧は常に負圧に維持される。
【００２７】
本実施形態において、逆止弁２９は必要な能力や容量に合わせて、一般的な構造のものを用いればよい。また、バキュームポンプ２７は、推進距離を延長することを目的としており、よって吸引能力が高いものを採用している。バキュームポンプ２７を制御するインバータ制御装置３１は、バキュームポンプ２７を駆動するモータの回転を制御することで、セパレータタンク２６へ流入する排泥水の吸引力を調節できるインバータを採用することが好ましい。バキュームポンプ２７をインバータ制御装置３１によって制御し、排泥水が余剰にセパレータタンク２６内に流入するのを防止し、併せて送排泥管内を流れる泥水の負圧の調整と、泥水の流れのバランスをとることができる。
【００２８】
以上のことから、次の効果が生じる。
（１）人が入って排泥ポンプを埋設管１１の内部に設置することが困難な小口径管（通常、埋設管１１の径が７００ミリ以下）の泥水式推進工法において、排泥ポンプ２１とバキュームポンプ２７の併用により、排泥水を吸い上げる力が大きくなり、これによって泥水が滞りなく循環され、推進距離の延長が可能になる。例えば、条件によっては、従来の倍以上の推進距離を得ることが可能となる。
（２）バキュームポンプ２７に連結されているセパレータタンク２６と、セパレータタンク２６内部に設けたサンドポンプ２８とを設けることで、バキュームポンプ２７によって吸い上げられセパレータタンク２６に溜まった排泥水をサンドポンプ２８によりセパレータタンク２６から排出するので、溜まって一杯になった排泥水をバキュームポンプ２７が吸い込み、バキュームポンプ２７に排泥水が侵入するのを防止し、バキュームポンプ２７が故障してしまうことを防止している。
（３）サンドポンプ２８からマッドスクリーン１５へ伸びている分岐管２５の途中に設けた逆止弁２９によって、排泥水の逆流を防止し、またマッドスクリーン１５側からセパレータタンク２６に空気が入ることによるセパレータタンク２６内の圧力変動を防止して、バキュームポンプ２７の真空状態を維持することで、バキュームポンプ２７は先導体１０内の圧力室１３から安定して排泥水を吸い上げることができる。
【００２９】
なお、上記実施例おいて、本発明の態様を実施するに当たって、本発明者により採用された技術の代表例である。これら技術は本発明を実施するための好ましい実施例の例示である。また、本技術分野に属する者は、本発明の開示に鑑みて、本発明の精神及び意図された要旨から離れることなく多数の改変・追加等が可能である。例えば、泥水式推進工法は一工程式、二工程式のいずれでもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態を表わす泥水式推進工法の全体構成図。
【符号の説明】
【００３１】
１…推進架台 ２…押輪 ３…推進ジャッキ ４…送泥管 ５…排泥管
６…操作盤 ７…操作線 ８…油圧ユニット ９…油圧ホース
１０…先導体 １１…埋設管 １２…掘削面盤 １３…圧力室
１４…調整槽 １５…マッドスクリーン １６…沈殿槽 １７…ポンプ
１８…サイクロン １９…送泥ポンプ ２０…バルブ ２１…排泥ポンプ
２２…排泥電磁流量計 ２３…分岐部 ２４…分岐管 ２５…分岐管
２６…セパレータタンク ２７…バキュームポンプ ２８…サンドポンプ
２９…逆止弁 ３０…バイパス配管 ３１…インバータ制御装置 Ｅ…地盤
Ｈ…発進立坑 Ｓ…泥水の還流設備 Ｄ…泥水処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先導体から泥水を送泥管を通して地盤へ供給し、先導体が地盤を掘削することで出た土砂を泥水とともに吸い込んで、先導体から排泥管を通って排出される排泥水を処理する泥水処理部と、
前記排泥管の途中で分岐させ排泥水を前記泥水処理部に排出する分岐管の途中に設置され、排泥水と空気を分離するセパレータタンクと、を備え、
該セパレータタンクが、
前記分岐管を介してセパレータタンクへ排泥水を吸い上げるバキュームポンプと、
該バキュームポンプに吸い上げられて、前記セパレータタンクに溜まった排泥水を排出するポンプと、
を備えたことを特徴とする泥水の還流設備。
【請求項２】
先導体から泥水を送泥管を通して地盤へ供給し、先導体が地盤を掘削することで出た土砂を泥水とともに吸い込んで、先導体から排泥管を通って排出される排泥水を処理する泥水の還流設備を利用する泥水式推進工法において、
前記排泥管の途中から分岐された分岐管により排泥水を分岐させ、
排泥ポンプによる排泥とは別系統で、該分岐管を介してバキュームポンプの泥水吸引によりセパレータタンクに排泥水を貯留させ、
該セパレータタンクに貯留される排泥水を、前記バキュームポンプに入らないように、ポンプが外部に排出する、
ことを特徴とする泥水式推進工法。
【請求項３】
先導体から泥水を送泥管を通して地盤へ供給し、先導体が地盤を掘削することで出た土砂を泥水とともに吸い込んで、先導体から排泥管を通って排出される排泥水を処理する泥水の還流設備を利用する泥水式推進工法において、
前記排泥管の途中から分岐された分岐管により排泥水を分岐させ、
排泥ポンプによる排泥とは別系統で、該分岐管を介してバキュームポンプの泥水吸引によりセパレータタンクに排泥水を貯留させ、
該バキュームポンプをインバータによって制御し、排泥水が余剰にセパレータタンク内に流入するのを防止し、併せて送排泥管内を流れる泥水の負圧の調整と、泥水の流れのバランスをとる、
ことを特徴とする泥水式推進工法。
【請求項１】
先導体から泥水を送泥管を通して地盤へ供給し、先導体が地盤を掘削することで出た土砂を泥水とともに吸い込んで、先導体から排泥管を通って排出される排泥水を処理する泥水処理部と、
前記排泥管の途中で分岐させ排泥水を前記泥水処理部に排出する分岐管の途中に設置され、排泥水と空気を分離するセパレータタンクと、を備え、
該セパレータタンクが、
前記分岐管を介してセパレータタンクへ排泥水を吸い上げるバキュームポンプと、
該バキュームポンプに吸い上げられて、前記セパレータタンクに溜まった排泥水を排出するポンプと、
を備えたことを特徴とする泥水の還流設備。
【請求項２】
先導体から泥水を送泥管を通して地盤へ供給し、先導体が地盤を掘削することで出た土砂を泥水とともに吸い込んで、先導体から排泥管を通って排出される排泥水を処理する泥水の還流設備を利用する泥水式推進工法において、
前記排泥管の途中から分岐された分岐管により排泥水を分岐させ、
排泥ポンプによる排泥とは別系統で、該分岐管を介してバキュームポンプの泥水吸引によりセパレータタンクに排泥水を貯留させ、
該セパレータタンクに貯留される排泥水を、前記バキュームポンプに入らないように、ポンプが外部に排出する、
ことを特徴とする泥水式推進工法。
【請求項３】
先導体から泥水を送泥管を通して地盤へ供給し、先導体が地盤を掘削することで出た土砂を泥水とともに吸い込んで、先導体から排泥管を通って排出される排泥水を処理する泥水の還流設備を利用する泥水式推進工法において、
前記排泥管の途中から分岐された分岐管により排泥水を分岐させ、
排泥ポンプによる排泥とは別系統で、該分岐管を介してバキュームポンプの泥水吸引によりセパレータタンクに排泥水を貯留させ、
該バキュームポンプをインバータによって制御し、排泥水が余剰にセパレータタンク内に流入するのを防止し、併せて送排泥管内を流れる泥水の負圧の調整と、泥水の流れのバランスをとる、
ことを特徴とする泥水式推進工法。
【図１】
【公開番号】特開２００９−１７４２２７（Ｐ２００９−１７４２２７Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５５５１（Ｐ２００８−１５５５１）
【出願日】平成２０年１月２５日（２００８．１．２５）
【出願人】（３９５０１４７０３）地建興業株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２５日（２００８．１．２５）
【出願人】（３９５０１４７０３）地建興業株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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