JP6465844B2 - オープンシールド機 - Google Patents
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Description
そこで、本発明では、オープンシールド機の外部から地下水を吸入し排出することでオープンシールド機外側の地下水位を下げることができる長時間安定した運転が可能なオープンシールド機を提供することを目的とする。
本オープンシールド機は、土砂除去手段と、吸入水移送手段と、を備える。
土砂除去手段は、粒状又は粉状の多数の固体を含む。そして、該粒状又は該粉状の固体同士の間を、吸入孔から吸入された吸入水が通過する。このように土砂を同伴する吸入水が、土砂除去手段に含まれる該粒状又は該粉状の固体同士の間を通過し濾過されることで、吸入水に同伴される土砂の少なくとも一部が除去される。土砂除去手段に含まれる該粒状又は該粉状の固体は、粒径が小さくなると吸入水に同伴される小さな土砂まで除去されるので好ましいが、その反面、吸入水が該粒状又は該粉状の固体同士の間を通過する抵抗が増加する。そして、該粒径が大きくなると吸入水に同伴される土砂のうち小さな土砂は除去されなくなるが、反面、吸入水が該粒状又は該粉状の固体同士の間を通過する抵抗は減少する。このように該粒径により除去される土砂の大きさと吸入水の通過抵抗とが変化するので、本オープンシールド機の使用状況及び目的に合わせて該粒径を決定すればよい。
吸入水移送手段は、吸入孔から吸入水が吸入されるように、土砂除去手段により土砂の少なくとも一部が除去された吸入水を移送する。吸入水移送手段は、通常、吸入水を吸入するポンプと、吸入水を流通させる導管(送水管)と、を含んでなる。
以上の通り、本オープンシールド機においては、土砂を同伴する吸入水が、土砂除去手段に含まれる該粒状又は該粉状の固体同士の間を通過し濾過されることで、吸入水に同伴される土砂の少なくとも一部が濾過により除去されると共に、吸入孔から吸入水が吸入されるように吸入水移送手段により吸入水が移送されるので、吸入水移送手段へ吸入水に同伴される土砂が減少し、導管(送水管)の詰まりやポンプの故障を防止又は減少させることができる。これにより本オープンシールド機は、その外部から地下水を吸入し排出することで、オープンシールド機外側の地下水位を下げてオープンシールド機内部への水の浸入を抑制する運転を長時間安定して行うことができる。
土砂を同伴する吸入水が、土砂除去手段に含まれる粒状又は粉状の固体同士の間を通過し濾過されることで、吸入水に同伴される土砂の少なくとも一部が除去されるが、該除去された土砂は、土砂除去手段(特に、粒状又は粉状の固体同士の間)に蓄積されることが多く、これにより粒状又は粉状の固体同士の間を吸入水が通過することに支障を生じることがある。このため土砂除去手段が吸入水から除去した土砂を、土砂除去手段から取り除く土砂取り除き手段を備えるようにすれば、土砂除去手段への土砂の蓄積に応じ、土砂取り除き手段により、土砂除去手段へ蓄積された土砂を取り除くことで、土砂除去手段への土砂の蓄積を解消し該蓄積による問題を防止又は減少させることができる。
土砂取り除き手段は、土砂除去手段が吸入水から除去することで土砂除去手段に蓄積された土砂を土砂除去手段から取り除くものであればよく、特に限定されるものではないが(土砂除去手段を構成する粒状又は粉状の固体と、土砂と、の両者を濾過により分離するものや、該両者を遠心分離するものや、該固体を磁力に吸引されるものとして、磁力によって該両者を分離するもの等を例示的に挙げることができる。)、土砂除去手段が吸入水を濾過し土砂を取り除く際の吸入水の流れる方向とは逆方向の水である逆洗水を土砂除去手段に流す逆洗手段としてもよい。このように逆洗手段とすることで、吸入水を濾過しそれに同伴される土砂を土砂除去手段が取り除く際の吸入水の流れる方向とは逆方向に水を流すので、土砂が土砂除去手段により捕獲された際とは反対方向の水の流れにより、土砂除去手段に蓄積された土砂が土砂除去手段から容易に離れ、土砂が土砂除去手段から容易に取り除かれやすい。
このように逆洗手段が、土砂除去手段に流す逆洗水として、土砂除去手段により前記同伴される土砂の少なくとも一部が除去された吸入水又は本オープンシールド機の内部の土表面に存する進入水を用いることで、逆洗水として用いる水を別個に準備する必要がなく、水資源の有効利用に資することができる。
逆洗水として前記進入水を用いる場合、前記進入水は、オープンシールド機の内部の土表面に存するものであることから、通常、前記進入水には土砂が同伴される。このため土砂を同伴したままの前記進入水を逆洗水として土砂除去手段に流すと、土砂除去手段に蓄積された土砂を除去する効果が減少する(前記進入水に同伴された土砂が、土砂除去手段に蓄積することもあり得る。)。このため逆洗水土砂除去手段によって、予め、前記進入水に同伴される土砂を除去し、該土砂が除去された前記進入水を逆洗水として用いるようにしてもよい。逆洗水土砂除去手段は、前記進入水に同伴される土砂を所望程度除去できるものであれば特に制限なく用いることができるが、濾過器、遠心分離器、沈殿槽(土砂を沈降させて進入水から除去する)等を例示的に挙げることができる。
このように逆洗手段が吸入水保持手段と液高流動手段とを有し、吸入水保持手段が、吸入水移送手段により移送される吸入水を少なくとも土砂除去手段よりも高い位置にて保持し、液高流動手段が、吸入水保持手段に保持された吸入水を該高い位置から土砂除去手段まで液高により流動させるので、逆洗水たる前記吸入水が吸入水保持手段により保持される高さ(液高)を利用して、逆洗水を土砂除去手段に流すことができるので、逆洗手段に、逆洗水を圧送するための別個のポンプ等を配設する必要がなく、逆洗手段を簡単に構成することができる。
吸入水移送手段が、土砂除去手段を通過した吸入水を一端に受け入れ、少なくとも該一端よりも高位置へ吸入水を導く導管を有し(通常、このような導管を吸入水移送手段は有することが多い)、吸入水保持手段が、該一端から該高位置までの該導管により構成されると共に、液高流動手段たる連通手段が、該高位置における該導管の内部を外部と連通させる。これにより、該一端から該高位置までの該導管に保持された逆洗水たる前記吸入水が、該高位置における該導管の内部を外部と連通させることで、逆洗水たる前記吸入水の高さ(液高)を利用して、簡単に逆洗水を土砂除去手段に流すことができる。
土砂除去手段は、吸入孔から吸入された吸入水に同伴される土砂を濾過により除去するが、本オープンシールド機の周囲に存する岩石が土砂除去手段に到達すると、土砂除去手段が破損したり、吸入水に同伴される土砂の除去能力が減少する場合がある。このため本オープンシールド機が岩石除去板を備え、岩石除去板に形成された岩石不通過孔によって、岩石の通過を制限し(岩石不通過孔は、吸入水の通過を許容する)、土砂除去手段に岩石が到達することを防止又は減少させるようにしてもよい。
こうすることで、岩石除去板が、右側板部及び左側板部のうち前記少なくとも一方(一方又は両方)の表面の一部を形成すると共に、岩石不通過孔が吸入孔を構成するので、前記一方の表面を形成する部材により岩石除去板を構成することができ、岩石不通過孔から吸入水を吸入することができる。そして、右側板部及び左側板部のうち前記少なくとも一方(一方又は両方)の内部に保持空間が形成されており、保持空間は岩石不通過孔により外部と連通すると共に保持空間は土砂除去手段を保持する。吸入水移送手段が保持空間から吸入水を吸入することにより、吸入孔たる岩石不通過孔から水が吸入され、保持空間に保持された土砂除去手段が、吸入孔から吸入された吸入水に同伴される土砂を濾過により除去し、吸入水移送手段が保持空間から、土砂除去手段により土砂が除去された吸入水を吸入することができる。このように右側板部及び左側板部のうち前記少なくとも一方(一方又は両方)の内部空間を保持空間としてうまく利用することで、岩石除去板具備本オープンシールド機を小形かつ簡単に構成することができる。
即ち、本工法は、本オープンシールド機を用いたオープンシールド工法であって、前記一方の表面に存する吸入孔から水を吸入し除去する吸入工程を含むものである、工法である。
本工法においては、土砂を同伴する吸入水が、本オープンシールド機の土砂除去手段に含まれる粒状又は粉状の固体同士の間を通過し濾過されることで、吸入水に同伴される土砂の少なくとも一部が濾過により除去され、吸入孔から吸入水が吸入されるように吸入水移送手段により吸入水が移送されるので、吸入水移送手段へ同伴される土砂が減少し、導管(送水管)の詰まりやポンプの故障を防止又は減少させることができる。これにより本工法においては、外部から地下水を吸入し排出することで、オープンシールド機外側の地下水位を下げてオープンシールド機内部への水の浸入を抑制する運転を長時間安定して行うことができる。
こうすることで、吸入工程において土砂除去手段へ蓄積した土砂を、吸入行程の後の土砂取り除き工程において土砂取り除き手段が取り除くことで、土砂除去手段への土砂の蓄積による問題を防止又は減少することができ、本工法を効果的に安定して行うことができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係るオープンシールド機(本オープンシールド機)11を示す平面図であり、図2は、本オープンシールド機11の正面図であり(図1中、矢印A方向から見たところを示している)、図3は、図2の断面図であり(詳細には、図3(a)は図2のB−B断面を示し、図3(b)は図2のC−C断面を示している。)、図4は図3(a)のD−D断面図(但し、理解を容易にするため、後述の濾材57を除いた状態を図示している)であり、図5は図3(a)中の矢印E方向から多孔部23bbhを見たところを示し、図6(a)は図3(b)中の矢印F方向から多孔部33bbhを見たところを示している。なお、図6(b)は、別の例の多孔部33bbhを示している(図6(a)と同様の方向から見ている。)。
図1乃至図6を参照して、本オープンシールド機11について説明する。
左テール側板部33bは、左テール側面板33bbと左テール側板本体33bmとを含んでなる。左テール側面板33bbは左テール側板本体33bmに対して前後にスライド可能に取り付けられると共に、左フロント側面板23bbに連結されることで、左フロント側面板23bbと一体となって前後方向に動く。
右テール側板部33aは、右テール側面板33abと右テール側板本体33amとを含んでなる。右テール側面板33abは右テール側板本体33amに対して前後にスライド可能に取り付けられると共に、右フロント側面板23abに連結されることで、右フロント側面板23abと一体となって前後方向に動く。
そして、左フロント下室26の内部空間26rには、濾材57が充填されている。濾材57は、粒径1.7mm〜4.8mmの珪砂を用いている(具体的には、宇部サンド工業株式会社製の商品名「宇部珪砂」の型番「1号A」)。そして、この濾材57が、多孔部23bbhの開孔29から外部301に流出しないように、開孔29よりも目の細かい金網58(具体的には、厚さ0.5mm×12メッシュを使用した。)が多孔部23bbhの左フロント下室26内部空間26r側に裏打ちされている。
このような吸入管53a、53b、53cが接続された枝パイプ51が配設された左フロント下室26と同様の右フロント下室(不図示)が、右フロント側板部23aにも形成されている(なお、右フロント下室(不図示)は、右フロント側面板23abに開孔29が形成されている。)。
ここでは開孔29として、上述の如く、図5に示す通り、直径10mmの円形の開孔29が、中心が縦横いずれも15mm間隔になるように多数形成されているが、これら開口寸法(ここでは直径10mm)、間隔(ここでは円の中心が縦横いずれも15mm間隔)、配列(ここでは縦横同じ間隔の格子の交点に円の中心が存する)及び開口形状(ここでは円形)は本オープンシールド機11の使用状況に応じて種々変更されることができる。例えば、格子点同士の距離が30mmの正三角格子の格子点を中心とする直径15mmの円形の開孔としてもよい。
そして、左テール下室36の内部空間36rには、左フロント下室26と同じ濾材57が充填されている。この濾材57が、多孔部34chの開孔34chaから外部301方向に流出しないように、開孔34chaよりも目の細かい金網58(左フロント下室26の金網58と同じ金網58を使用している。)が多孔部34chの左テール下室36内部空間36r側に裏打ちされている。
このような吸入管53a、53b、53cが接続された枝パイプ51が配設された左テール下室36と同様の右テール下室(不図示)が、右テール側板部33aにも形成されている(なお、右テール下室(不図示)は、右テール側面板33abにスリット39が形成されている。)。
また、ここではスリット39として、上述の如く、図6(a)に示す通り、幅20mm×長さ160mmのスリット39を前後方向60mm間隔で形成しているが、これら幅、長さ及び間隔は本オープンシールド機11の使用状況に応じて種々変更されることができる。例えば、図6(b)に示す通り、幅(前後方向寸法)50mm×長さ(上下方向寸法)160mmのスリット39cを前後方向20mm間隔で形成するようにしてもよい。
図7に示すように、左フロント下室に配設された枝パイプ51a(これまで参照番号51として枝パイプを説明してきたが、これ以降、説明及び理解を容易にするため51a、51b、51c、51dと区別することもある。)と、右フロント下室に配設された枝パイプ51bと、左テール下室36に配設された枝パイプ51cと、右テール下室に配設された枝パイプ51dと、はいずれも1本の幹パイプ56の一端に接続されている。幹パイプ56の他端は開放バルブ70に接続されている。開放バルブ70には、幹パイプ56他端の他に、外部301に先端が開放された単管72の基端と、後述の第1バルブ71と開放バルブ70とを連通させる接続管70cの一端と、が接続されており、開放バルブ70を操作することで、幹パイプ56と接続管70cとが連通された状態と、幹パイプ56と単管72とが連通された状態と、を自由に選択できる。そして、接続管70cの他端は第1バルブ71に接続されている。第1バルブ71には、接続管70cの他に、吸水ポンプ73の吸入管73sと、沈降槽75の水を吐出する吐出ポンプ74(水中ポンプ)の吐出管74dと、が接続されており、第1バルブ71を操作することで、接続管70cと吸入管73sとが連通された状態と、接続管70cと吐出管74dとが連通された状態と、を自由に選択できる。なお、吸水ポンプ73の吐出管73dの先端は、図示しない排水処理装置に接続されている。
進入水移送パイプ78の先端から進入水は沈降槽75へ注入され、沈降槽75において土砂が沈降することで土砂と水とが分離され、後述の通り、土砂が分離された水は、吐出ポンプ74により圧送され、第1バルブ71、接続管70c、開放バルブ70、幹パイプ56及び枝パイプ51a、51b、51c、51dを経由し、吸入管53a、53b、53c表面から吐出されることで、吸入管53a、53b、53c、濾材57、孔部(開孔29、開孔34cha、スリット39)を洗浄(逆洗)し、土砂による吸入管、濾材、孔部の目詰まりを解消することができる。
これらのうち開放バルブ70、第1バルブ71及び吸水ポンプ73は、テール部31に支持された吸排水ユニット91に収容されている。また、沈降槽75及び第2バルブ77は、本オープンシールド機11の外部又は内部に配設された逆洗ユニット95に収容されている。
地下水を吸入することで、本オープンシールド機11の周囲に存する土砂が、孔部(開孔29、スリット39、開孔34cha)、濾材57、吸入管53a、53b、53c表面に付着することで、吸入抵抗が増加し、地下水の吸入がうまく行えない状況に至った場合は、次の逆洗行程を行えばよい。逆洗行程には、液高による圧力を利用した逆洗行程(以下、「液高逆洗行程」という。)と、吐出ポンプ74の吐出圧力を利用した逆洗行程(以下、「ポンプ逆洗行程」という。)と、を行いうる。
ポンプ逆洗行程は、吐出ポンプ74が吐出する水を利用した逆洗であり、具体的には、第1バルブ71を操作して接続管70cと吐出管74dとが連通した状態にすると共に開放バルブ70を操作して幹パイプ56と接続管70cとを連通させる状態にして吐出ポンプ74を運転する。これにより沈降槽75において土砂が分離された水が、吐出ポンプ74により圧送され、吐出管74d、第1バルブ71、接続管70c、開放バルブ70、幹パイプ56及び枝パイプ51a、51b、51c、51dを経由し、吸入管53a、53b、53c表面から吐出されることで、吸入管53a、53b、53c、濾材57、孔部(開孔29、スリット39、開孔34cha)を洗浄(逆洗)し、土砂による吸入管、濾材、孔部の目詰まりを解消することができる。
このように液高逆洗行程は、開放バルブ70から吸入管までのパイプ内部に含まれる水の液高(ヘッド)を利用するものであるので、逆洗の水量及び圧力が限られるが、反面、開放バルブ70を操作するのみで手軽に実施できる。これに対し、ポンプ逆洗行程は、吐出ポンプ74が吐出する水を利用するものであるので、逆洗の水量及び圧力を大きくとることができるが、反面、吐出ポンプ74の電力を要する(なお、本オープンシールド機11内部に進入した水を、逆洗用途に有効利用できる利点もある。)。従って、土砂による目詰まりの程度が大きい場合にはポンプ逆洗行程を行い、目詰まりの程度が小さい場合には液高逆洗行程を行うといった使い分けもできるし、容易に行いうる液高逆洗行程をまず行った後、それでも目詰まりが十分改善されない場合はポンプ逆洗行程を行うようにすることもできる。
図8は、本発明の第2実施形態に係るオープンシールド機(本オープンシールド機)を構成する左フロント下室26及び左テール下室36の断面図(詳細には、図8(a)は左フロント下室26の断面(図3(a)と同様の断面位置を示している)であり、図8(b)は左テール下室36の断面(図3(b)と同様の断面位置を示している)である。)であり、図9は図8(a)のG−G断面図(但し、理解を容易にするため、濾材57を除いた状態を図示している)である。
第2実施形態の本オープンシールド機は、第1実施形態の本オープンシールド機11の左フロント下室26、左テール下室36、右フロント下室及び右テール下室における枝パイプ51、接続管55a、55b、55c及び吸入管53a、53b、53cが、枝パイプ51のみに置き換えられた点が異なるのみで、その余りは第1実施形態の本オープンシールド機11と同様であるので、ここでは重複する説明を省略する(必要があれば第1実施形態の本オープンシールド機11の説明を参照されたい。)。
このため枝パイプ51の内部を減圧すると、多孔部23bbh近傍の外部301に存する水を、多孔部23bbhの開孔29から金網58を経由して左フロント下室26内部空間26rに吸い込み、その吸い込んだ水を濾材57により濾過しつつ、連通孔51hから枝パイプ51内部へ吸入することができる。
このような多数の連通孔51hが形成された枝パイプ51が配設された左フロント下室26と同様の右フロント下室(不図示)が、右フロント側板部23aにも形成されている(なお、右フロント下室(不図示)は、右フロント側面板23abに開孔29が形成されている。)。
このため枝パイプ51の内部を減圧すると、多孔部33bbh近傍の外部301に存する水を、多孔部33bbhのスリット39から開孔34cha及び金網58を経由して左テール下室36内部空間36rに吸い込み、その吸い込んだ水を濾材57により濾過しつつ、連通孔51hから枝パイプ51内部へ吸入することができる。また、外板34cと左テール側面板33bbとが重なっていない部分は開孔34chaを経由して左テール下室36内部空間36rに吸い込み、その吸い込んだ水を濾材57により濾過しつつ、連通孔51hから枝パイプ51内部へ吸入することができる。
このような多数の連通孔51hが形成された枝パイプ51が配設された左テール下室36と同様の右テール下室(不図示)が、右テール側板部33aにも形成されている(なお、右テール下室(不図示)は、右テール側面板33abにスリット39が形成されている。)。
第1実施形態の本オープンシールド機11を用いて吸水実験を行った。
幹パイプ56と接続管70cと吸入管73sとが連通するように開放バルブ70及び第1バルブ71を操作すると共に、吐出管76dと進入水排水パイプ79とが連通するように第2バルブ77を操作した状態において、図7に示す通り、吸水ポンプ73の吐出管73dを通過する流量F3と、進入水排水パイプ79を通過する流量F2と、を測定した。
図10に測定結果を示す。図10は、水量(流量F2、F3の1分間の合計水量(積算水量)。単位:m3)を縦軸が示すものであり(図10中、「水中P排水量」は流量F2の1分間の合計水量(単位:m3)を示し、「WP.P排水量」は流量F3の1分間の合計水量(単位:m3)を示している。)、左側のグラフ(図10中、「水中Pのみで排水」と示している)は、吸水ポンプ73を停止し、進入水排水ポンプ76を運転したときのものであり、F3合計水量=0(吸水ポンプ73を停止しているので0である)、F2合計水量=0.34m3であったことを示している。このF2合計水量=0.34m3は、吸水実験を行った環境において従来のオープンシールド内部に進入する水の量を示すものである。
図10の右側のグラフ(図10中、「WP.P+水中Pで排水」と示している)は、吸水ポンプ73を運転すると共に、進入水排水ポンプ76を運転したときのものであり、F3合計水量=0.34m3、F2合計水量=0.08m3であったことを示している。
即ち、従来のオープンシールド内部には1分間で0.34m3(図10左側グラフのF2合計水量)の水が進入する環境において、第1実施形態の本オープンシールド機11内部に進入する水は0.08m3(図10右側グラフのF2合計水量)の水しか進入しないことが明らかになり、水の進入を顕著に減少させることができた(約76%の水の進入を減少させた。(0.34−0.08)/0.34=約0.765。)。
図11に測定結果を示す。図11は、水量(単位:m3)を縦軸が示すものであり(図11中、「水中P排水量」は流量F2の1分間の合計水量(単位:m3)を示し、「WP.P排水量」は流量F3の1分間の合計水量(単位:m3)を示している。)、左側のグラフ(図11中、「水中Pのみで排水」と示している)は、吸水ポンプ73を停止し、進入水排水ポンプ76を運転したときのものであり、F3合計水量=0(吸水ポンプ73を停止しているので0である)、F2合計水量=0.34m3であったことを示している。このF2合計水量=0.34m3は、吸水実験を行った環境において従来のオープンシールド内部に進入する水の量を示すものである。
図11の右側のグラフ(図11中、「WP.P+水中Pで排水」と示している)は、吸水ポンプ73を運転すると共に、進入水排水ポンプ76を運転したときのものであり、F3合計水量=0.49m3、F2合計水量=0.07m3であったことを示している。
即ち、従来のオープンシールド内部には1分間で0.34m3(図11左側グラフのF2合計水量)の水が進入する環境において、第2実施形態の本オープンシールド機内部に進入する水は0.07m3(図11右側グラフのF2合計水量)の水しか進入しないことが明らかになり、水の進入を顕著に減少させることができた(約79%の水の進入を減少させた。(0.34−0.07)/0.34=約0.794。)。
第1実施形態の本オープンシールド機11を用いて吸水実験を行ったところ、F3合計水量が増加するにつれて流量F3が減少すると共に流量F2が増加する傾向が見られた。吸入した土砂による目詰まりが原因と推測し、逆洗実験を行った。
具体的には、吸水実験開始直後は、流量F3=0.34m3/分、流量F2=0.08m3/分であったが、F3合計水量(吸水実験を開始してからの積算水量)が5.6m3となったとき(吸水実験を開始して約20分後)、流量F3=0.23m3/分、流量F2=0.17m3/分となったため、上述の液高逆洗行程を行った。その後、再び吸水実験を行ったところ、流量F3=0.30m3/分、流量F2=0.11m3/分となった。液高逆洗行程によれば、流量F3は吸水実験開始直後のもの(0.34m3/分)ほどは回復しなかったが、液高逆洗行程は迅速に行うことができ、十分に実用性があるものであった。
また、別の吸水実験開始直後は、流量F3=0.32m3/分、流量F2=0.12m3/分であったが、F3合計水量(吸水実験を開始してからの積算水量)が6.0m3となったとき(吸水実験を開始して約20分後)、流量F3=0.25m3/分、流量F2=0.18m3/分となったため、上述のポンプ逆洗行程を約0.5分(吐出ポンプ74から吐出された逆洗水は合計0.2m3)行った。その後、再び吸水実験を行ったところ、流量F3=0.31m3/分、流量F2=0.12m3/分となった。ポンプ逆洗行程によれば、流量F3は吸水実験開始直後のレベル(0.32m3/分)に回復した。
吸水実験開始直後は、流量F3=0.49m3/分、流量F2=0.07m3/分であったが、F3合計水量(吸水実験を開始してからの積算水量)が7.9m3となったとき(吸水実験を開始して約20分後)、流量F3=0.32m3/分、流量F2=0.25m3/分となったため、上述の液高逆洗行程を行った。その後、再び吸水実験を行ったところ、流量F3=0.43m3/分、流量F2=0.14m3/分となった。液高逆洗行程によれば、流量F3は吸水実験開始直後のもの(0.49m3/分)ほどは回復しなかったが、液高逆洗行程は迅速に行うことができ、十分に実用性があるものであった。
また、別の吸水実験開始直後は、流量F3=0.42m3/分、流量F2=0.12m3/分であったが、F3合計水量(吸水実験を開始してからの積算水量)が7.2m3となったとき(吸水実験を開始して約20分後)、流量F3=0.29m3/分、流量F2=0.25m3/分となったため、上述のポンプ逆洗行程を約0.5分(吐出ポンプ74から吐出された逆洗水は合計0.2m3)行った。その後、再び吸水実験を行ったところ、流量F3=0.40m3/分、流量F2=0.13m3/分となった。ポンプ逆洗行程によれば、流量F3は吸水実験開始直後のレベル(0.42m3/分)に回復した。
また、本オープンシールド機は、吸入した土砂による目詰まりにより吸入力が低下し流量F3が減少した場合には、逆洗工程(液高逆洗行程、ポンプ逆洗行程)を行うことで吸入力を回復させることができ、これによって安定かつ継続してオープンシールド内部に進入する水の量を著しく減少させることができる。
このように本オープンシールド機は、オープンシールド機の外部から地下水を吸入し排出することでオープンシールド機外側の地下水位を下げることができ、オープンシールド機内部への水の浸入を抑制しつつ、長時間安定した運転が可能である。
第1実施形態の本オープンシールド機11と、第2実施形態の本オープンシールド機と、のいずれにおいても、土砂除去手段(濾材57)を構成する粒状又は粉状の固体の粒径は、小さくなると吸入水に同伴される小さな土砂まで除去されるので好ましいが、反面、吸入水が粒状又は粉状の固体同士の間を通過する抵抗が増加するので、これらを両立する範囲とされてもよく、通常は、0.85mm〜9.5mm(「JIS A 1204」にて規定された土の粒度試験による測定)のものを用いることができる。
第2実施形態の本オープンシールド機は、土砂除去手段(濾材57)が吸入水から除去した土砂を、土砂除去手段(濾材57)から取り除く土砂取り除き手段(ここでは枝パイプ51a、51b、51c、51dと幹パイプ56と開放バルブ70とを有して構成される液高逆洗部と、進入水排水ポンプ76と吐出管76dと第2バルブ77と進入水移送パイプ78と沈降槽75と吐出ポンプ74と吐出管74dと第1バルブ71と接続管70cと開放バルブ70と幹パイプ56と枝パイプ51a、51b、51c、51dとを有して構成されるポンプ逆洗部と、を含む。)を備えるものである。
第1実施形態の本オープンシールド機11と、第2実施形態の本オープンシールド機と、のいずれにおいても、逆洗水が、土砂除去手段(濾材57)により前記同伴される土砂の少なくとも一部が除去された吸入水(液高逆洗部による逆洗の場合)又は当該オープンシールド機の内部の土表面に存する進入水(ポンプ逆洗部による逆洗の場合)を用いるものである。
第1実施形態の本オープンシールド機11においては、(液高逆洗部による逆洗の場合)逆洗水が、前記吸入水を用いるものであり、逆洗手段(吸入管53a、53b、53cと接続管55a、55b、55cと枝パイプ51a、51b、51c、51dと幹パイプ56と開放バルブ70とを有して構成される)が、吸入水移送手段(吸入管53a、53b、53c、接続管55a、55b、55c、枝パイプ51a、51b、51c、51d、幹パイプ56、開放バルブ70、接続管70c、第1バルブ71、吸入管73s、吸水ポンプ73、吐出管73dを含んで構成される)により移送される吸入水を少なくとも土砂除去手段(濾材57)よりも高い位置にて保持する吸入水保持手段(枝パイプ51a、51b、51c、51dと幹パイプ56とを含んで構成される)と、吸入水保持手段(枝パイプ51a、51b、51c、51dと幹パイプ56とを含んで構成される)に保持された吸入水を該高い位置から土砂除去手段(濾材57)まで液高により流動させる液高流動手段(ここでは開放バルブ70)と、を有してなる。
第2実施形態の本オープンシールド機においては、(液高逆洗部による逆洗の場合)逆洗水が、前記吸入水を用いるものであり、逆洗手段(枝パイプ51a、51b、51c、51dと幹パイプ56と開放バルブ70とを有して構成される)が、吸入水移送手段(枝パイプ51a、51b、51c、51d、幹パイプ56、開放バルブ70、接続管70c、第1バルブ71、吸入管73s、吸水ポンプ73、吐出管73dを含んで構成される。)により移送される吸入水を少なくとも土砂除去手段(濾材57)よりも高い位置にて保持する吸入水保持手段(枝パイプ51a、51b、51c、51dと幹パイプ56とを含んで構成される)と、吸入水保持手段(枝パイプ51a、51b、51c、51dと幹パイプ56とを含んで構成される)に保持された吸入水を該高い位置から土砂除去手段(濾材57)まで液高により流動させる液高流動手段(ここでは開放バルブ70)と、を有してなる。
第2実施形態の本オープンシールド機においては、吸入水移送手段(枝パイプ51a、51b、51c、51d、幹パイプ56、開放バルブ70、接続管70c、第1バルブ71、吸入管73s、吸水ポンプ73、吐出管73dを含んで構成される)が、土砂除去手段(濾材57)を通過した吸入水を一端(ここでは枝パイプ51a、51b、51c、51dの連通孔51hが形成されている側)に受け入れ、少なくとも該一端よりも高位置へ吸入水を導く導管(ここでは枝パイプ51a、51b、51c、51d、幹パイプ56)を有してなり、吸入水保持手段(枝パイプ51a、51b、51c、51dと幹パイプ56とを含んで構成される)が、該一端から該高位置までの該導管(枝パイプ51a、51b、51c、51d、幹パイプ56)により構成されると共に、液高流動手段(開放バルブ70)が、該高位置における導管(枝パイプ51a、51b、51c、51d、幹パイプ56)の内部を外部と連通させる連通手段である。
第1実施形態の本オープンシールド機11と、第2実施形態の本オープンシールド機と、のいずれにおいても、岩石除去板(右フロント側面板23ab、左フロント側面板23bb、左テール側面板33bb、右テール側面板33ab、左テール側板本体33bmの外板34c、左テール側板本体33bmの外板34cと同様の右テール側板本体の外板)が、前記一方の表面の一部を形成すると共に、岩石不通過孔(開孔29、スリット39、開孔34cha)が吸入孔を構成し、前記一方の内部に、岩石不通過孔(開孔29、スリット39、開孔34cha)により外部301と連通し、土砂除去手段(濾材57)を保持する保持空間(左フロント下室26内部空間26r、右フロント下室内部空間、左テール下室36内部空間36r及び右テール下室内部空間)が形成されており、吸入水移送手段(第1実施形態の本オープンシールド機11においては吸入管53a、53b、53c、接続管55a、55b、55c、枝パイプ51a、51b、51c、51d、幹パイプ56、開放バルブ70、接続管70c、第1バルブ71、吸入管73s、吸水ポンプ73、吐出管73dを含んで構成される。第2実施形態の本オープンシールド機においては枝パイプ51a、51b、51c、51d、幹パイプ56、開放バルブ70、接続管70c、第1バルブ71、吸入管73s、吸水ポンプ73、吐出管73dを含んで構成される。)が保持空間(左フロント下室26内部空間26r、右フロント下室内部空間、左テール下室36内部空間36r及び右テール下室内部空間)から吸入水を吸入するものである。
第1実施形態の本オープンシールド機11を用いた吸水実験の後の前述の逆洗実験と、第2実施形態の本オープンシールド機を用いた吸水実験の後の前述の逆洗実験と、のいずれも、本オープンシールド機を用いたオープンシールド工法であって、吸入行程(吸水実験)の後、土砂除去手段(濾材57)が吸入水から除去した土砂を、土砂除去手段(濾材57)から取り除く土砂取り除き工程(液高逆洗行程、ポンプ逆洗行程)を含むものである、工法である。
11c 内部
20a 下板
20b 内板
20d 仕切り板
21 フロント部
23a 右フロント側板部
23ab 右フロント側面板
23b 左フロント側板部
23bb 左フロント側面板
23bd 下面
23bbh 多孔部
24、25 フロント支持梁
26 左フロント下室
26r 内部空間
29 開孔
31 テール部
33a 右テール側板部
33ab 右テール側面板
33am 右テール側板本体
33b 左テール側板部
33bb 左テール側面板
33bd 下面
33bm 左テール側板本体
33bbh 多孔部
34a 下板
34b 内板
34c 外板
34ch 多孔部
34cha 開孔
34d 仕切り板
35c、35d テール支持梁
36 左テール下室
36r 内部空間
39 スリット
41 推進ジャッキ
51、51a、51b、51c、51d 枝パイプ
51e 先端
51h 連通孔
53a、53b、53c 吸入管
55a、55b、55c 接続管
56 幹パイプ
57 濾材
58 金網
61 制御部
70 開放バルブ
70c 接続管
71 第1バルブ
72 単管
73 吸水ポンプ
73d 吐出管
73s 吸入管
74 吐出ポンプ
74d 吐出管
75 沈降槽
76 進入水排水ポンプ
76d 吐出管
77 第2バルブ
78 進入水移送パイプ
79 進入水排水パイプ
91 吸排水ユニット
95 逆洗ユニット
301 外部
Claims (11)
- 左右両側面に沿って前後方向に配設される右側板部及び左側板部を備え、
右側板部及び左側板部のうち少なくとも一方の表面に存する吸入孔から水を吸入し除去するオープンシールド機であって、
粒状又は粉状の固体を含んでなり、該粒状又は該粉状の固体同士の間を吸入水が通過することにより、吸入孔から吸入された吸入水に同伴される土砂を濾過により除去する土砂除去手段と、
吸入孔から吸入水が吸入されるように、土砂除去手段により、該同伴される土砂の少なくとも一部が除去された吸入水を移送する吸入水移送手段と、
を備えてなる、オープンシールド機。 - 土砂除去手段が吸入水から除去した土砂を、土砂除去手段から取り除く土砂取り除き手段を備えるものである、請求項1に記載のオープンシールド機。
- 土砂取り除き手段が、土砂除去手段が吸入水を濾過し土砂を取り除く際の吸入水の流れる方向とは逆方向の水である逆洗水を土砂除去手段に流す逆洗手段である、請求項2に記載のオープンシールド機。
- 逆洗水が、土砂除去手段により前記同伴される土砂の少なくとも一部が除去された吸入水又は当該オープンシールド機の内部の土表面に存する進入水を用いるものである、請求項3に記載のオープンシールド機。
- 逆洗水が、前記進入水を用いるものであり、
前記進入水に同伴される土砂を除去する逆洗水土砂除去手段を有するものである、請求項4に記載のオープンシールド機。 - 逆洗水が、前記吸入水を用いるものであり、
逆洗手段が、吸入水移送手段により移送される吸入水を少なくとも土砂除去手段よりも高い位置にて保持する吸入水保持手段と、吸入水保持手段に保持された吸入水を該高い位置から土砂除去手段まで液高により流動させる液高流動手段と、を有してなる、請求項4に記載のオープンシールド機。 - 吸入水移送手段が、土砂除去手段を通過した吸入水を一端に受け入れ、少なくとも該一端よりも高位置へ吸入水を導く導管を有してなり、
吸入水保持手段が、該一端から該高位置までの該導管により構成されると共に、液高流動手段が、該高位置における導管の内部を外部と連通させる連通手段である、請求項6に記載のオープンシールド機。 - 土砂除去手段に岩石が到達することを防止又は減少させるため、岩石の通過を制限すると共に吸入水の通過を許容する岩石不通過孔が形成された岩石除去板を備えてなる、請求項1乃至7のいずれか1に記載のオープンシールド機。
- 岩石除去板が、前記一方の表面の一部を形成すると共に、岩石不通過孔が吸入孔を構成し、
前記一方の内部に、岩石不通過孔により外部と連通し、土砂除去手段を保持する保持空間が形成されており、
吸入水移送手段が保持空間から吸入水を吸入するものである、請求項8に記載のオープンシールド機。 - 請求項1乃至9のいずれか1に記載のオープンシールド機を用いたオープンシールド工法であって、前記一方の表面に存する吸入孔から水を吸入し除去する吸入工程を含むものである、工法。
- 請求項2乃至7のいずれか1に記載のオープンシールド機を用いたオープンシールド工法であって、吸入行程の後、土砂除去手段が吸入水から除去した土砂を、土砂除去手段から取り除く土砂取り除き工程を含むものである、請求項10に記載の工法。
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