JP2000087696A - 排土設備および排土量測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明の課題は、掘削式小口径管推進装置による小口径
管の推進中に排土量を確認し得る排土設備および排土量
測定方法を提供することにある。本発明の排土設備１０
０は、排水口１１Ｏａにより規定水位の水Ｗを貯留する
レシーバタンク１１と、レシーバタンク１１と共に内容
物の重量を測定するロードセル(計測手段)５０と、該ロ
ードセル５０の重量データと予設定された排土の密度デ
ータとに基づいて排土量を算出しかつ表示するコントロ
ールユニット（演算・表示手段）２とを具備している。
本発明に関わる排土量測定方法は、規定水位の水Ｗを貯
留しているレシーバタンク１０に掘削式小口径管推進装
置１からの排土および排水を投入する工程と、レシーバ
タンク１０と共に内容物の重量を測定する工程と、上記
工程による重量データと排土の密度データとに基づいて
排土量を算出しかつ表示する行程とを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、掘削式小口径管推
進装置から排出される排土および排水を、吸引ホースを
介してバキューム装置のレシーバタンクに投棄するよう
構成した排土設備、および上記排土設備における土量測
定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地中に小口径管を埋設する工法の１つと
して、従来より掘削式小口径管推進工法が知られてい
る。この工法は、小口径管の先端に先導管を装着し、先
導管のカッタによって地盤を掘削しつつ、発進立坑に設
置した推進装置によって小口径管の後端を押圧すること
で、上記小口径管を発進立坑から地中に推進させて埋設
するものである。また、先導管によって掘削された土砂
(排土)は、地盤からの湧水(排水)等とともに、先導管か
ら延びる吸引ホースを介して、地上に配置したバキュー
ム装置のレシーバタンクに投棄される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レシーバタ
ンクが一杯になった場合には、捨て場に移動して内容物
を廃棄するが、このときレシーバタンクから流れ出る土
砂量を、作業員の目分量によって判定している。ここ
で、レシーバタンクに投棄された土砂量、すなわち先導
管により掘削された土砂量は、作業状況を確認する上で
重要な情報である。しかし、レシーバタンクに投棄され
た土砂量は、一杯になったレシーバタンクの内容物を廃
棄する作業毎にしか確認することができず、実際の掘削
時に対して掘削土砂量の確認が大きく遅れることとな
る。このため、例えば土砂の取り込み過ぎ(掘削過多)に
気づくのが遅れた場合、地盤沈下や小口径管の迫り上が
りを招いてしまう不都合があった。本発明は上記実状に
鑑みて、掘削式小口径管推進装置による小口径管の推進
中に排土量を確認することのできる排土設備および排土
量測定方法の提供を目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段および効果】請求項１の発
明に関わる排土設備は、所定位置に設けた排水口によっ
て内部に規定水位の水を貯留するレシーバタンクと、レ
シーバタンクと共に該レシーバタンクに貯留された内容
物の重量を測定する測定手段とを具備し、さらに測定手
段による重量データと予設定された排土の密度データと
に基づいて、レシーバタンクに投棄された排土量を算出
するとともに算出した排土量を表示する演算・表示手段
とを具備しており、これによって小口径管の推進中に排
土量を確認することが可能となる。

【０００５】請求項２の発明に関わる排土設備は、レシ
ーバタンクと該レシーバタンクを支持する支持体との間
に介装されたロードセルによって測定手段を構成してい
る。上記構成によれば、簡易な構成の測定手段によっ
て、小口径管の推進中に排土量を確認することができ
る。

【０００６】請求項３の発明に関わる排土設備は、バキ
ューム装置がダンパシリンダにより揺動支持されるレシ
ーバタンクを備えたバキュームカーであり、ダンパシリ
ンダの油圧回路に取り付けられた圧力センサによって測
定手段を構成している。上記構成によれば、簡易な構成
の測定手段によって、小口径管の推進中に排土量を確認
することができる。

【０００７】請求項４の発明に関わる排土量測定方法
は、所定位置に設けた排水口によって内部に規定水位の
水を貯留しているレシーバタンクに、掘削式小口径管推
進装置から排出される排土および排水を投入する工程
と、レシーバタンクと共に該レシーバタンクに貯留され
た内容物の重量を測定する工程と、上記工程により得ら
れた重量データと、予設定された排土の密度データとに
基づいて、上記レシーバタンクに投棄された排土量を算
出し、かつ算出した排土量を表示する行程とを含んでお
り、これにより小口径管の推進中に排土量を確認するこ
とが可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、実施例を示す図面に基づい
て、本発明を詳細に説明する。図１は、掘削式小口径管
推進工法によって、地中に小口径管を埋設している工事
現場に、本発明に関わる排土設備を採用した例を示して
いる。

【０００９】図示する如く発進立坑Ｈには、掘削式小口
径管推進装置１を構成する推進装置(発進架台)１Ａが設
置され、小口径管Ｐ，Ｐ…の先端に装着した先導管１Ｂ
のカッタで地盤を掘削しつつ、推進装置１Ａによって小
口径管Ｐの後端を押圧することにより、小口径管Ｐ，Ｐ
…を地中に埋設している。

【００１０】また、発進立坑Ｈの作業床Ｆには、推進装
置１Ａにおけるシリンダジャッキの伸張速度や、先導管
１Ｂにおけるカッタの回転数等を制御するとともに、後
述する如く排土量の算出および表示を行なうコントロー
ルユニット(演算・表示手段)２が設置されている。

【００１１】一方、地上には推進装置１Ａ等を駆動する
ための油圧ユニット３，３、および先導管１Ｂへ添加剤
水を供給するための掘削添加剤ポンプ４，４が設置され
ており、さらにバキューム装置としてのバキュームカー
１０と、このバキュームカー１０に接続された密閉水タ
ンク２０とが設置されている。

【００１２】上記バキュームカー１０は、レシーバタン
ク１１と真空ポンプ１２とを具備しており、図３に示す
如くレシーバタンク１１は、支持ピン１０ｐを介して車
体フレーム(支持体)１０Ｆに支承され、左右一対のダン
パシリンダ１０Ｄによって揺動される。なお、レシーバ
タンク１１の後端に設けられたハッチ１１ｈは、ハッチ
シリンダ１０Ｈによって開閉される。

【００１３】また、図２に示す如く、上記レシーバタン
ク１１には吐出パイプ１１Ｉが設けられており、掘削式
小口径管推進装置１の先導管１Ｂと、レシーバタンク１
１の吐出パイプ１１Ｉとは、吸引ホース３０を介して互
いに接続されている。

【００１４】ここで、バキュームカー１０の真空ポンプ
１２を駆動し、レシーバタンク１１の内部を負圧にする
ことにより、先導管１Ｂによって掘削された排土(掘削
土)、先導管１Ｂに送水した添加剤水および地盤からの
湧水(排水)が、吸引ホース３０および吐出パイプ１１Ｉ
を介して、先導管１Ｂからレシーバタンク１１内に吸引
される。

【００１５】また、図２に示す如く、上記レシーバタン
ク１１には、ハッチ１１ｈにおける上方寄りの位置に排
出パイプ１１Ｏが設けられており、該排出パイプ１１Ｏ
の排水口１１Ｏａが所定の高さに位置することで、レシ
ーバタンク１１の内部には規定水位の水が貯留されるこ
ととなる。

【００１６】また、排水パイプ１１Ｏの開口端部には、
ストレーナ１１ｆが取り付けられており、さらに上記排
水パイプ１１Ｏは、排水ホース４０を介して密閉水タン
ク２０の導入パイプ２１に接続されている。

【００１７】一方、レシーバタンク１１と、該レシーバ
タンク１１を支持する車体フレーム１０Ｆとの間には、
測定手段としてのロードセル５０，５０が介装されてい
る。なお、ロードセル５０，５０は、車体フレーム１０
上に載置されたレシーバタンク１１の全重量を支えてい
る。

【００１８】上記ロードセル５０，５０は、各々電気ケ
ーブル２ａ，２ａを介して、上述したコントロールユニ
ット(演算・表示手段)２に接続されている。

【００１９】上記コントロールユニット２は、ロードセ
ル５０，５０からの重量データと、予設定された排土の
密度データとに基づいて、レシーバタンク１１に投棄さ
れた排土量を算出する演算部２Ａと、この演算部２Ａに
おいて算出された排土量を、オペレータに対して表示す
る表示部(モニター)２Ｂを有している。

【００２０】上述したバキューム装置としてのバキュー
ムカー１０(レシーバタンク１１)、密閉水タンク２０、
吸引ホース３０、排水ホース４０、測定手段としてのロ
ードセル５０、および演算・表示手段としてのコントロ
ールユニット２によって、排土設備１００が構成されて
いる。

【００２１】上述した構成の排土設備１００を稼働させ
るに先立ち、予め、図４(ａ)に示す如く、レシーバタン
ク１１の内部に水Ｗを供給して、該レシーバタンク１１
の内部に規定水位まで水Ｗを満たしておく。

【００２２】このとき、ロードセル５０，５０によって
計測された、レシーバタンク１１と該レシーバタンク１
１内の水Ｗとの合計重量を、コントロールユニット２の
演算部２Ａでの演算処理における零点に設定しておく。

【００２３】次いで、掘削式小口径管推進装置１の稼働
と共に排土設備１００を稼働させ、バキュームカー１０
の真空ポンプ１２の駆動によって、排土(掘削土)と添加
剤水および湧水(排水)とを、先導管１Ｂから吸引ホース
３０を介してレシーバタンク１１の内部へ投入する。

【００２４】ここで、レシーバタンク１１の内部に投入
された排土(掘削土)Ｇは、図２および図４(ｂ)に示す如
く、レシーバタンク１１の下部に溜まって行く。一方、
レシーバタンク１１の規定水位を越えて溢れた水Ｗ（予
め貯留された水と投入された排水との混合水の一部）
は、排水パイプ１１Ｏと排水ホース４０とを介して密閉
水タンク２０に排水される。

【００２５】上記レシーバタンク１１の内部に排土(掘
削土)が溜まるに従って、レシーバタンク１１と該レシ
ーバタンク１１の内容物(切削土＋水)との合計重量が増
大して行くこととなる。

【００２６】このとき、コントロールユニット２の演算
部２Ａにおいて、各ロードセル５０から得られる重量デ
ータ（レシーバタンク１１と該レシーバタンク１１の内
容物との合計重量）と、排土(掘削土)の密度データとに
基づいて、上記レシーバータンク１１の内部に投棄され
た排土量を算出し、かつ算出した排土量をコントロール
ユニット２の表示部(モニター)２Ｂに掘削土量として表
示する。

【００２７】ここで、レシーバタンク１１の内部に予め
貯留されている水Ｗの密度 1.0に対して、排土(掘削土)
の密度は 1.2〜 1.8程度の値を取ることが通常である。
よって、例えばレシーバタンク１１の内容量(規定水位
までの容量)が５立米、排土(掘削土)の密度が 1.5であ
る場合、水Ｗのみが貯留された状態のレシーバタンク１
１と該レシーバタンク１１内の水Ｗとの合計重量を零点
としているので、上記合計重量が５００Kg，１２５０K
g，２５００Kgを示した場合、それぞれレシーバタンク
１１内に排土(掘削土)が約１／５，約１／２，約１／１
溜ったこと、すなわちレシーバタンク１１内に約１立
米、約２．５立米、約５立米の排土（掘削土）が投棄さ
れたものと推定できる。

【００２８】なお、排土(掘削土)に関する密度データ
(比重および体積膨張率)は、立坑Ｈを掘削する際などに
予めサンプリングしておき、コントロールユニット２の
演算部２Ａにインプットしておく。

【００２９】上述した如く、本発明に関わる排土設備１
００によれば、レシーバタンク１１に投棄された排土
（掘削土）の量、すなわち掘削式小口径管推進装置１の
先導管１Ｂによる掘削土量を、小口径管Ｐの推進中にリ
アルタイムに確認することが可能となる。

【００３０】このため、リアルタイムに確認された掘削
土量に基づいて、推進装置１Ａにおけるシリンダジャッ
キの伸張速度や、先導管１Ｂにおけるカッタの回転数等
を制御することにより、例えば土砂の取り込み過ぎによ
る切り羽の崩壊や地盤沈下、小口径管Ｐの迫り上がり等
の発生を未然に防止することができる。

【００３１】また、上記構成によれば、断続計測により
時間毎、あるいは推進距離毎の掘削土量を確認すること
ができ、これによって迅速な推進制御対応が可能とな
る。

【００３２】さらに、コントロールユニット２の演算部
２Ａにおいて算出された排土量（掘削土量）に基づい
て、推進装置１Ａにおけるシリンダジャッキの伸張速度
や、先導管１Ｂにおけるカッタの回転数等を自動制御す
ることも可能であり、かくすることによって作業の効率
化や省人化を促進することができる。

【００３３】ところで、従来の排土設備では、レシーバ
タンクに貯留することのできる排土（切削土）量が少な
いため、小口径管を推進させて埋設している途中で、レ
シーバタンクが一杯になった場合、小口径管の推進とバ
キューム装置での吸引とを停止し、レシーバタンクを捨
て場へ移動させている。

【００３４】このため、小口径管の推進を度々停止しな
ければならず、作業効率の低下を招くばかりでなく、吸
引を停止した吸引ホースの低い部分に排土(掘削土)が滞
留することで、上記吸引ホースに詰まりを生じる原因と
成っていた。

【００３５】これに対して、上述した排土設備１００に
おいては、レシーバタンク１１に排土(掘削土)を投入し
た際に、規定水位を越えた水Ｗは排水パイプ１１Ｏを介
して排水されるため、レシーバタンク１１の内部には、
その内容量のほぼ一杯までに排土(掘削土)を収容するこ
とができる。

【００３６】また、上記レシーバタンク１１は、一本の
小口径管を推進して埋設する際に排出される排土(掘削
土)を収容に十分な容積、例えば直径８００mmの小口径
管を対象とするものにおいて約４立米の容積を具備して
いる。

【００３７】このため、上述した排土設備１００では、
小口径管を推進させて埋設している途中で、小口径管の
推進とバキューム装置での吸引とを停止させる必要はな
く、もってバキューム装置の吸引ホースが詰まる不都合
を未然に防止できる。

【００３８】また、レシーバタンク１１の内部に大量の
排土(掘削土)を収容することが可能なので、現場と捨て
場との間でバキュームカー１０を往復させる回数が低減
し、これによって作業効率の向上を達成することができ
る。

【００３９】さらに、レシーバタンク１１から密閉水タ
ンク２０に排出されて貯留した水は、掘削添加剤用の水
(添加剤水)として再利用することで処理費用を軽減で
き、もって工事に関わるコストの低減を達成することが
できる。

【００４０】図５は、上述したロードセルに換えて油圧
センサを測定手段として構成した例を示しており、左右
のダンプシリンダ１０Ｄ，１０Ｄの油圧回路１０Ｃに、
各ダンプシリンダ１０Ｄのヘッド圧を検出する油圧セン
サ６０ｔと、ボトム圧を検出する油圧センサ６０ｂとを
設けている。

【００４１】これら油圧センサ６０ｂ，６０ｔは、各々
電気ケーブル２ａ′２ａ′を介してコントロールユニッ
ト(演算・表示手段)２′に接続されている。

【００４２】コントロールユニット２′は、油圧センサ
６０ｔの検出圧と油圧センサ６０ｂの検出圧との差圧か
ら、内容物をも含めたレシーバタンク１１(図１〜図４
参照)の全重量を検出するとともに、この重量データと
予設定された排土の密度データとに基づいて、レシーバ
タンク１１(図１〜図４参照)に投棄された排土量を算出
する演算部２Ａ′と、この演算部２Ａ′において算出さ
れた排土量をオペレータに掘削土量として表示する表示
部２Ｂ′とを有している。

【００４３】ここで、測定手段としての油圧センサ６０
ｔ，６０ｂ、および演算・表示手段としてのコントロー
ルユニット２′以外の構成は、上述した排土設備１００
と何ら変わるところはない。

【００４４】また、その作用・効果に関しても、上述し
た排土設備１００と同様、掘削式小口径管推進装置１の
先導管１Ｂによる掘削土量を、小口径管Ｐの推進中にリ
アルタイムに確認することができ、もって土砂の取り込
み過ぎによる切り羽の崩壊等の施工トラブルの発生を未
然に防止することができる。

【００４５】なお、上述した実施例では、バキューム装
置として移動式のバキューム装置であるバキュームカー
を採用しているが、レシーバタンクおよび真空ポンプ等
を備えて成る固定式のバキューム装置をも採用し得るこ
とは勿論であり、この場合、ロードセル等の計測手段
は、支持体としての基盤とレシーバタンクとの間に介装
されることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関わる排土設備を採用した工事現場を
示す概念図。

【図２】本発明に関わる排土設備を示す概念図。

【図３】本発明の排土設備におけるバキューム装置を示
す要部側面図。

【図４】(ａ)および(ｂ)は、本発明に関わる排土設備の
レシーバタンクに対する排土の収容態様を示す概念図。

【図５】本発明に関わる排土設備の他の実施例を示す概
念図。

【符号の説明】

１…掘削式小口径管推進装置、 ２，２′…コントロールユニット(演算・表示手段)。 １０…バキュームカー(バキューム装置)、 １０Ｃ…油圧回路、 １０Ｄ…ダンパシリンダ、 １０Ｆ…車体フレーム(支持体)、 １１…レシーバタンク、 １１Ｏ…排水パイプ、 １１Ｏａ…排水口、 ３０…吸引ホース、 ５０…ロードセル(計測手段)、 ６０ｔ，６０ｂ…油圧センサ(計測手段)、 １００…排土設備。

フロントページの続き (72)発明者 斉藤 博 石川県小松市八日市町地方五番地 株式会 社小松製作所小松工場内 Ｆターム(参考） 2D054 AC18 DA13 GA06 GA70 GA81 GA91 GA95

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削式小口径管推進装置から排出され
   る排土および排水を、吸引ホースを介してバキューム装
   置のレシーバタンクに投棄するよう構成した排土設備で
   あって、 所定位置に設けた排水口によって内部に規定水位の水を
   貯留するレシーバタンクと、 上記レシーバタンクと共に該レシーバタンクに貯留され
   た内容物の重量を測定する測定手段と、 上記測定手段による重量データと、予設定された排土の
   密度データとに基づいて、上記レシーバタンクに投棄さ
   れた排土量を算出し、かつ算出した排土量を表示する演
   算・表示手段と、 を具備して成ることを特徴とする排土設備。
2. 【請求項２】 上記測定手段が上記レシーバタンクと
   該レシーバタンクを支持する支持体との間に介装された
   ロードセルであることを特徴とする請求項１記載の排土
   設備。
3. 【請求項３】 上記バキューム装置がダンパシリンダ
   により揺動支持されるレシーバタンクを備えたバキュー
   ムカーであって、上記測定手段が上記ダンパシリンダの
   油圧回路に取り付けられた圧力センサであることを特徴
   とする請求項１記載の排土設備。
4. 【請求項４】 掘削式小口径管推進装置から排出され
   る排土および排水を、吸引ホースを介してバキューム装
   置のレシーバタンクに投棄するよう構成した排土設備に
   おける排土量測定方法であって、 所定位置に設けた排水口によって内部に規定水位の水を
   貯留しているレシーバタンクに、掘削式小口径管推進装
   置から排出される排土および排水を投入する工程と、 上記レシーバタンクと共に該レシーバタンクに貯留され
   た内容物の重量を測定する工程と、 上記工程により得られた重量データと、予設定された排
   土の密度データとに基づいて、上記レシーバタンクに投
   棄された排土量を算出し、かつ算出した排土量を表示す
   る行程と、 を含んで成ることを特徴とする排土量測定方法。