JP2005098023A

JP2005098023A - ニューマチックケーソン

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Publication number: JP2005098023A
Application number: JP2003335182A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Kozuki; 直昭上月; Hideo Imamura; 秀雄今村
Original assignee: Daiho Construction Co Ltd
Current assignee: Daiho Construction Co Ltd
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: JP4216157B2

Abstract

【課題】マンロックを簡単な構造にして、容易、且つ、安価に製造できるニューマチックケーソンを提供する。
【解決手段】作業室スラブ１３の下側に、掘削機１８を備えて加圧状態で地山１７を掘削可能な作業室１５が設けられ、作業室スラブ１３の上側に一体にマンロック２０が気密に設けられると共に、地上側から作業室スラブ１３上まで昇降可能な昇降機を備えたマンシャフト２５が設けられ、マンシャフト２５の出入口からマンロック２０に出入可能に構成され、マンシャフト２５の出入口２５ｂに気密状態で開閉可能なマンシャフト開閉扉２５ｃが設けられるとともに、マンロック２０と作業室１５との間に出入り可能な作業室開閉扉２４ａが設けられて、マンロック２０の内部を大気圧から作業室１５内部の気圧まで加減圧可能な気圧調整手段３１が装備され、マンロック２０内にバッファタンク４６、５６を介して作業者呼吸用ガスを供給する呼吸用ガス供給手段３２が装備されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、作業室を加圧状態にして地山の掘削作業を行うニューマチックケーソン、特に、大深度の掘削を行うのに好適なニューマチックケーソンに係り、作業者が高圧の作業室へ出入りする際に経由するマンロックの改良に関する。

従来、ニューマチックケーソンでは、地下水の漏出等を抑えるために作業室内を大気圧より高圧にして、掘削機により掘削が行われている。この掘削作業時には、作業者が高圧環境下に晒されることは健康上好ましくないため、作業室内を無人状態で掘削するようにしている。

近年、大深度の地下の掘削がニューマチックケーソンを用いて行われるようになった。このようなケーソンでは、深度に応じて、作業室内の気圧を高く設定しなければならず、例えば、従来のニューマチックケーソンでは、大きくても０．３Ｍｐａ程度に設定されていた気圧が、例えば０．７Ｍｐａ程度に設定されることもある。

このような大深度掘削用のニューマチックケーソンでは、作業者が高圧の作業室に入室する場合、高気圧障害を予防するため、作業者を大気圧から作業室内の気圧に徐々に適応させ、また、作業後に作業室を退室する場合、作業室内の気圧から大気圧まで徐々に適応させることが行われている。

図５に、例えば、下記特許文献１に示されるようなニューマチックケーソンを示す。

図において、８０は大深度の地山を掘削するためのニューマチックケーソンであり、ケーソン躯体８１の下側に作業室スラブ８２及び刃口８３が設けられ、作業室スラブ８２の下側に作業室８４が設けられている。

作業室スラブ８２の上側のケーソン躯体８１内には、作業員が昇降するためのエレベータ等の昇降装置８５を備えた２組のマンシャフト装置９０が、地上側から作業室８４側まで設けられている。

これらのマンシャフト装置９０は鋼製であり、下方に、昇降装置８５への昇降のための昇降室９３、副室９４、主室９５、及びトランク室９６が、縦方向に配列した状態で設けられ、各室９３、９４、９５、９６、８４間が直梯子９７により昇降可能に構成され、各室間を図示しない開閉扉により気密状態に開閉可能にされている。各室の大きさは、例えば、直径約２ｍ程度で、直梯子の長さが１５ｍ〜２０ｍ程度である。

作業室８４、主室９５、副室９４には、地上に設置された図示しない圧縮空気供給装置から圧縮空気が供給されるように構成されている。この圧縮空気により作業室８４内は常に大気圧より高い気圧に維持されている。また、主室９５及び副室９４は、供給される圧縮空気により、大気圧から作業室８４の圧力まで気圧調整可能なマンロック９２となっている。

さらに、主室９５及び副室９４には、地上に設置された呼吸用ガス供給装置９８から、ヘリウム、窒素、及び酸素からなるヘリウム混合ガスが呼吸用ガス路９８ｂを経由して呼吸部９９ａに供給されるように構成され、酸素分圧の高い高酸素分圧ガスが呼吸用ガス路９８ａを経由して呼吸部９９ｂに供給されるように構成されている。又、酸素呼気は直接ロック外部へ排出されるように構成されている。そして、作業者が呼吸部９９ａからの混合ガスと、呼吸部９９ｂからの高酸素分圧ガスとを交互に呼吸することができるようになっている。

このようなニューマチックケーソン８０では、作業室８４内が高い気圧になっており、通常は無人で掘削が行われるが、各種の理由で作業室８４に作業者が入ることがある。その場合、作業者はマンシャフト装置９０の上部に設けられた出入口から進入し、マンシャフト装置９０の内部を昇降装置８５により下降し、下部の昇降室９３内に降り、直梯子９７により主室９５や副室９４からなるマンロック９２に進入する。このとき、マンロック９２内は大気圧となっている。

そして、作業者が内部に入室した状態で図示しない開口部を閉じて主室９５及び副室９４を密閉し、圧縮空気を供給してマンロック９２内の圧力を徐々に上昇させることにより、作業者を作業室８４の気圧に適応させる。そして、マンロック９２の内部の圧力を作業室８４内部の圧力にして、十分に作業室８４内の気圧に適応させた状態で終了する。

その後、主室９５及び副室９４と作業室８４との間の図示しない開口部を開口させ、高圧環境下で直梯子９７を下降して、作業者は作業室８４に入室することができる。

一方、作業室８４内の作業終了後、作業者は、再び、高圧環境下で直梯子９７を上昇し、主室９５や副室９４からなるマンロック９２内に戻り密閉状態にする。そして、このマンロック９２内で作業室８４内の気圧から大気圧まで徐々に圧力を低下させることにより、作業者を大気圧に適応させる。その後、内部の気圧を大気圧まで低下させ、作業者を充分に大気圧に適応させた状態で終了し、主室９５及び副室９４を昇降室９３との間の図示しない開口部を開口させて、昇降室９３に上昇し、マンシャフト装置９０内の昇降装置８５により上昇して上部の出入口から地上に出ることができる。
特開２００３−１４７７７６号

従来の大深度地下掘削用のニューマチックケーソン８０では、マンシャフト装置９０は鋼製で、高い気圧に昇圧可能な主室９５や副室９４のマンロック９２を有するため、マンシャフト装置９０の構造が複雑であり、しかも、予め作製されたマンロック９２を掘削現場まで運搬してマンシャフト装置９０を組立てなければならず、製造に手間がかかり、大きなマンロック９２を形成し難かった。

そのため、マンロック９２が狭くて多数の作業者をマンロック９２内に収容し難く、また、多数の作業者が同時に呼吸用ガスを消費すると呼吸用ガスが不足するなど、多数の作業者に同時に作業室の気圧や大気圧に適応させる処理を行うことが困難で、作業者に対する精神的、身体的負担が大きいという問題点があった。

そこで、この発明は、より大きなマンロックを容易、且つ、安価に製造することができ、しかも、多数の作業者に同時に作業室の気圧や大気圧に適応させる処理を行うことも可能なニューマチックケーソンを提供することを課題とする。

上記課題を達成する請求項１に記載の発明は、作業室スラブの下側に、掘削機を備えて加圧状態で地山を掘削可能な作業室が設けられるとともに、前記作業室スラブの上側に、気密に閉塞可能な空間を有するマンロックが設けられ、地上側から前記作業室スラブ上まで昇降可能な昇降機を備えたマンシャフトが設けられて、該マンシャフトの出入口から前記マンロック内に出入可能に構成され、前記マンシャフトの前記出入口に気密状態で開閉可能なマンシャフト開閉扉が設けられるとともに、前記マンロックと前記作業室との間に出入り可能な作業室開閉扉が設けられ、前記マンロックの内部を大気圧から前記作業室内部の気圧まで加減圧可能な気圧調整手段が装備されるとともに、前記マンロック内に作業者呼吸用ガスを供給する呼吸用ガス供給手段が装備されたニューマチックケーソンであって、前記呼吸用ガス供給手段が、前記作業者呼吸用ガスの圧力を調整する制御部と、該制御部により調圧された前記作業者呼吸用ガスを貯留するバッファタンクとを有し、前記バッファタンクから供給される前記作業者呼吸用ガスを前記マンロック内で呼吸可能に構成したことを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記呼吸用ガス供給手段が、前記制御部により調圧された前記作業者呼吸用ガスの圧力変化を検出する検出手段と、該圧力変化の異常を検出して知らせる異常通知手段とを備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記マンロックが、前記マンシャフトの出入口を有する副室と、前記作業室の出入口を有する主室とに気密に区画され、該主室と副室とのそれぞれに前記気圧調整手段及び前記呼吸用ガス供給手段が設けられ、前記主室と前記副室との間に横方向の連通路と該連通路を気密状態で開閉可能な連通路開閉扉とが配設されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一つに記載の構成に加え、前記作業室スラブの上方に上部スラブを備えた二重スラブ構造を有し、前記作業室スラブと前記上部スラブとの間に隔壁が設けられることにより前記マンロックが形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一つに記載の構成に加え、前記作業室スラブの上側に前記掘削機の回収手段を備えた回収室が設けられると共に、該回収室と前記作業室との間に前記掘削機が通過可能で気密状態に開閉可能な開口部と、該回収室の内部を作業室内部の気圧から大気圧まで加減圧可能な回収室気圧調整手段とが設けられ、前記マンロックと前記回収室との間に回収室連通路及び該回収室連通路を気密状態で開閉可能な回収室開閉扉が配設されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか一つに記載の構成に加え、前記マンロックに排気手段を設け、該排気手段と前記気圧調整手段とにより前記マンロック内の気体の酸素濃度を一定に調整可能に構成したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、作業室スラブの上側にマンシャフトの出入口から出入可能なマンロックが設けられ、このマンロックの内部を大気圧から作業室内部の気圧まで加減圧可能な気圧調整手段が装備されているので、マンシャフト内にマンロックを設ける必要がなく、マンシャフトの耐圧構造などの設備が不要で、簡単な構成にすることができ、また、マンロックが作業室スラブとともに形成できるため、容易に構築することができる。しかも、作業室スラブの広い上面を用いてマンロックを形成できるため、大きなマンロックを形成することが可能であり、容易に、且つ、安価に大きなマンロックを製造することができる。

更に、マンロック内に作業者呼吸用ガスを供給する呼吸用ガス供給手段が、調圧された作業者呼吸用ガスを貯留するバッファタンクを備えているので、マンロックを大きく形成して多数の作業者を同時に収容して作業室の気圧や大気圧に適応させる処理を行っても、バッファタンクに貯留されている呼吸用ガスにより呼吸用ガスの供給量を確保し易く、多数の作業者を同時に作業室の気圧や大気圧に適応させる処理を行い易い。

請求項２に記載の発明によれば、呼吸用ガス供給手段が、作業者呼吸用ガスの圧力変化を検出する検出手段と、圧力変化の異常を検出して知らせる異常通知手段とを備えているので、作業者に対する作業室の気圧や大気圧に適応させる処理が正常に行われない場合に、外部から確認し易く、作業者の高気圧障害を予防し易く、作業者の安全をより確保し易い。

請求項３に記載の発明によれば、別々に気圧調整可能な主室及び副室を設けていても、主室と副室との間に横方向の連通路が配設されているので、高圧環境下で作業者が主室及び副室を経由して作業室に入退室する際、主室と副室との間を横方向に移動できて上下移動する運動量を少なくすることができ、より作業者に対する身体的負担を軽減することができる。

請求項４に記載の発明によれば、種々の目的で構築される二重スラブ構造の作業室スラブと上部スラブとの間に隔壁を設けることによりマンロックを形成できるので、マンロックを容易に形成することができるとともに、隔壁の位置を調整するだけで、マンロックの広さを任意に調整して形成することができる。

請求項５に記載の発明によれば、作業室スラブの上側に掘削機の回収手段と気圧調整手段とを備えた回収室が設けられ、この回収室とマンロックとの間に回収室開閉扉を有する連通路が配設されているので、掘削機の点検、修理、組立及び解体、回収作業等を回収室で行う際、掘削機を回収して開口部を閉じて回収室を大気圧に調整すれば、作業者が高圧環境下に晒されることなく、回収等の作業を行うことができる。そのため、作業室に出入する際、マンロックを作業者を気圧変化に適応させる処理に使用できると同時に、掘削機の点検、修理、組立及び解体回収作業等を行う際の気こう室としても使用することができ、マンロックの効率的な利用が可能で、便利である。

請求項６に記載の発明によれば、マンロックに排気手段を設け、この排気手段と気圧調整手段とによりマンロック内の気体の酸素濃度を調整可能に構成したので、作業者がマンロック内で酸素を消費したり、混合ガスの呼気を排出しても、マンロック内の酸素濃度を所定の濃度に維持し易い。

［実施の形態１］
以下、この発明の実施の形態について説明する。

図１及び図２は、実施の形態１のニューマチックケーソンを示す。

図において、１０は大深度の地山を掘削するためのニューマチックケーソンである。このニューマチックケーソン１０は、ケーソン躯体１２の下側に作業室スラブ１３及び刃口１４が設けられ、作業室スラブ１３の下側に作業室１５が区画され、この作業室１５内に掘削地盤１７を掘削可能な掘削機１８が設けられている。また、作業室スラブ１３の上側には、作業室スラブ１３との間に空間を形成するように上部スラブ１６が設けられており、二重スラブ構造となっている。さらに、作業室スラブ１３の上側のケーソン躯体１２の内側には、地上側から作業室スラブ１３上までマンシャフト２５が設けられている。

作業室スラブ１３と上部スラブ１６との間の空間には、両スラブ１３、１６の間に形成された隔壁１９により、主室２２及び副室２１からなるマンロック２０が気密に形成されている。そして、主室２１と副室２２との間には両室２１、２２間を横方向に移動可能な連通路２３が設けられ、連通路開閉扉２３ａにより気密状態で開閉可能となっている。また、主室２２と作業室１５との間の作業室スラブ１３には作業室１５への出入口２４が設けられ、作業室開閉扉２４ａにより気密状態で開閉可能となっている。

マンシャフト２５は鋼製の筒状体であり、内部に昇降装置としてのエレベータ２６が設けられ、上部及び下部にそれぞれ作業者の出入口２５ａ、２５ｂが設けられている。このマンシャフト２５の下部の出入口２５ｂはマンロック２０の副室２１内に配置され、マンシャフト２５の出入口２５ｂから作業室スラブ１３上のマンロック２０に出入可能に構成されている。また、この出入口２５ｂには気密状態で開閉可能なマンシャフト開閉扉２５ｃが設けられており、マンロック２０内の圧力に拘わらず、内部を大気圧に維持できるようになっている。

副室２１及び主室２２並びに作業室１５の各々には、各室２１、２２、１５の内部の気圧を、大気圧から掘削時に地下水の漏洩を抑制するなどの目的で作業室１５内に必要な気圧まで加減圧可能な気圧調整手段３１が装備されている。

さらに、副室２１及び主室２２には、作業者が必要に応じて呼吸するための呼吸用ガスを供給する呼吸用ガス供給手段３２がそれぞれ装備されている。

気圧調整手段３１は、地上に設置されたコンプレッサ３４と、このコンプレッサ３４からの圧縮空気が貯留される圧縮空気タンク３５と、圧縮空気タンク３５から各室２１、２２、１５に圧縮空気を供給するための圧縮空気路３６と、圧縮空気路３６からの圧縮空気を副室２１及び主室２２のぞれぞれに供給する供給口３７とを有している。また、この副室２１及び主室２２には、内部の気体を排気するための排気口３８が設けられており、排気口３８から各室２１、２２内の気体を、排気路３９から加減圧・換気調整設備４０を介して排出可能に構成されている。

呼吸用ガス供給手段３２は、ヘリウム、窒素、及び酸素からなる混合ガス、ヘリウム、酸素からなる混合ガス、又は他の混合ガスを供給する混合ガス系３２ａと、大気より高い酸素濃度を有する高酸素分圧ガスを供給する高酸素分圧ガス系３２ｂとからなっている。

混合ガス系３２ａは、地上に設けられたヘリウム、窒素、及び酸素からなる混合ガスを貯蔵する混合ガス貯蔵所４１と、この貯蔵所４１からの混合ガスを減圧するための第１減圧装置４２と、このような呼吸用ガスの供給量等を調整するための第２減圧装置を有する中央制御部４５と、この中央制御部４５で調圧されるとともに制御された混合ガスを貯留するバッファタンクとしての混合ガス貯留タンク４６と、混合ガス貯留タンク４６から副室２１、主室２２、及び作業室１５に混合ガスを供給する混合ガス供給路４７と、各室２１、２２、１５内で混合ガスを呼吸するために、混合ガス供給路４７から分岐して設けられた複数の混合ガス呼吸部４８とを有している。

高酸素分圧ガス系３２ｂは、地上に設けられた高酸素分圧ガスを貯蔵する高酸素分圧ガス貯蔵所５１と、この貯蔵所５１からの高酸素分圧ガスを減圧して中央制御部４５に供給するための第１減圧装置５２と、第２減圧装置を有する中央制御部４５で調圧されるとともに制御された高酸素分圧ガスを貯留するバッファタンクとしての高酸素分圧ガス貯留タンク５６と、高酸素分圧ガス貯留タンク５６から副室２１及び主室２２に高酸素分圧ガスを供給する高酸素分圧ガス供給路５７と、各室２１、２２内で高酸素分圧ガスを呼吸するために、混合ガス供給路４７から分岐して設けられた複数の高酸素分圧ガス呼吸部５８とを有している。

このような呼吸用ガス供給手段３２では、混合ガスと高酸素分圧ガスとを作業者が確実に呼吸できるようにするために、各部を予め設定されたタイマーにより作動可能にしており、中央制御部４５にはバックアップシステムが組み込まれて、異常時に警報を発するように構成されている。

また、これらの混合ガス系３２ａ及び高酸素分圧ガス系３２ｂには、混合ガス呼吸部４８と高酸素分圧ガス呼吸部５８とに、それぞれ呼吸監視モニター４９、５９が設けられている。この呼吸監視モニター４９、５９は、それぞれ混合ガス又は高酸素分圧ガスの使用状況を検出できるように構成されている。

そして、呼吸監視モニター４９、５９により検出される混合ガスや高酸素分圧ガスの使用状況や、主室２２、副室２１の圧力変化の検出装置２２ａ、２１ａにより検出されたデータは、例えば、中央制御部４５のバックアップシステム等に伝達され、予め設定された減圧テーブル等と異なる場合に、異常通知手段として設けられた図示しない警報、音声、警告灯等により、管制室員などに通知されるようになっている。

更に、これらの混合ガス系３２ａ及び高酸素分圧ガス系３２ｂでは、それぞれ混合ガス貯留タンク４６及び高酸素分圧ガス貯留タンク５６を設けることにより、作業者数が増えて混合ガスや高酸素分圧ガスの消費量が大きくなる場合でも供給量が不足し難くなっている。

このような構成のニューマチックケーソン１０は、次のようにして構築される。

まず、作業室スラブ１３と刃口１４とをコンクリート又は鋼殻により構築し、作業室１５を形成する。このとき、作業室スラブ１３の所定位置には、作業室１５への出入口２４を形成しておく。

次に、ケーソン躯体１２、隔壁１９、及び上部スラブ１６をコンクリートにより構築する。このとき、隔壁１９の位置を調整することにより、マンロック２０の副室２１及び主室２２を、使用する人数や形状等に応じて設定することができる。また、この隔壁１９には連通路２３を設けておくとともに、上部スラブ１６にはマンシャフト２５を配置するための貫通孔１６ａや各種の配管、配線、計測器等を設けておく。

そして、マンシャフト２５、出入口２４や連通路２３等のマンシャフト開閉扉２５ｃ、２４ａ、２３ａなどを設置した後、沈下させて設置することができる。

このように構築されたニューマチックケーソン１０を用いて大深度掘削を行うには、コンプレッサ３４から圧縮空気路３６を経由して作業室１５内に供給された圧縮空気により、作業室１５内の気圧を深度に応じた圧力に設定し、作業室１５内の掘削機１８を用いて掘削する。このとき、作業室１５内は無人状態で行われる。

また、掘削時には、生じた土砂は、主室２２又は主室や副室を設けていない作業スラブや回収ロックを貫通して作業室１５から地上側まで設けられたマテリアルシャフトを用いて搬出している。

そして、掘削を行う際、各種の理由により作業室１５に作業者が入退室する必要が生じた場合には次のようにする。このニューマチックケーソン１０では、１名の作業者が作業室１５に入退室することも可能であるが、ここでは、多数の作業者が同時に作業室１５に入退室する場合について説明する。

まず、作業者は、マンシャフト２５の上部に設けられた出入口２５ａに進入し、エレベータ２６により下降する。このマンシャフト２５内は大気圧になっている。下部に設けられた出入口２５ｂに達すると、出入口２５ｂからマンシャフト開閉扉２５ｃを開いて横方向に移動し、例えばマンロック２０の副室２１に進入する。このとき、副室２１、主室２２内は大気圧に設定されている。

副室２１内に作業者が入室後、マンシャフト２５の出入口２５ｂを気密状態に閉塞するとともに、副室２１と主室２２との間の連通路２３の連通路開閉扉２３ａを開けて、主室２２に移動後、主室２２を密閉空間にする。

この状態で、作業室１５に入室するための作業者の気圧変化に適応させる処理を行う。ここでは、気圧調整手段３１から圧縮空気を徐々に導入して、主室２２内の気圧を徐々に上昇させる。このとき加圧はマンロック内や中央制御部で操作して行うことができる。その際、一定圧力以上で各作業者は混合ガス呼吸部４８から、各々混合ガスを呼吸しつつ、主室２２内の気圧の上昇に適応させていく。これらの作業室内の気圧変化や混合ガスの使用状況は、前述のような中央制御部４５のバックアップシステムにより監視されている。そして、主室２２内の気圧が作業室１５内の気圧に達し、各作業者が充分に作業室１５内の気圧に適応できた段階で終了する。

次いで、主室２２と作業室１５との間の作業室スラブ１３の出入口２４の作業室開閉扉２４ａを開放した状態で、出入口２４から作業室１５に入室することができる。

なお、作業者を気圧変化に適応させる処理の間、主室２２或いは副室２１内に作業者が多数存在する等により、内部の空気中の成分割合が変動し易い場合には、気圧調整手段３１のコンプレッサ３４と地上の加減圧・換気調整設備４０とを連動させることにより、圧縮空気路３９及び供給口３８から圧縮空気を供給するとともに、排気口３８ａ及び排気路３９ａから内部の空気を排気することにより、内部圧力を調整すると同時に空気の成分割合を一定に保つことができる。

次に、作業者が作業室１５内で所定の作業を終了した後、高気圧環境から大気圧環境に適応させるために、再び、作業者を気圧変化に適応させる処理を行う。

まず、作業者が作業室１５から、作業室スラブ１３の出入口２４を通り、作業室１５の気圧となっているマンロック２０の主室２２に進入し、ハッチ２４を気密状態に閉塞し、主室２２を密封状態とする。

この状態で、気圧調整手段３１の排気口３８から徐々に主室２２内の気圧を低下させる。このとき、減圧は作業気圧と作業時間から設定された減圧タイムテープルに基づいて、図示しない中央監視室からの操作により行うことができる。その際、各作業者は混合ガス呼吸部４８から各々一定圧力まで混合ガスを呼吸し、又一定の圧力、例えば０．１２Ｍｐａから高酸素分圧ガス呼吸部５８から各々高酸素分圧ガスとロック内の空気を交互に呼吸しつつ、主室２２内の気圧の低下に適応させていく。これらの作業室内の気圧変化や混合ガスの気圧変化は、前述のような中央制御部４５のバックアップシステムにより監視されている。そして、主室２２内の気圧が大気圧まで低下し、各作業者が充分に大気圧環境に適応できた段階で終了する。

その後、連絡通路開閉扉２３ａを開けて副室２１に移動しマンシャフト２５の出入口２５ｂを開放して、大気圧下のマンシャフト２５内でエレベータにより地上まで上昇し、出入口２５ａから大気圧下の地上に出ることが可能である。

以上のようなニューマチックケーソン１０によれば、作業室スラブ１３の上に主室２２及び副室２１からなるマンロック２０が設けられ、このマンロック２０にマンシャフト２５の出入口２５ｂが出入可能に配置され、このマンロック２０の内部を大気圧から作業室１５の内部の気圧まで加減圧可能な気圧調整手段３１が装備されているので、作業者を気圧変化に適応させる処理を、作業室スラブ１３上のマンロック２０内で行うことができる。他、地上の加減圧、喚起調整設備４０でもできる。そのため、マンシャフト２５内で加減圧を行うことがなくて耐圧構造等の複雑な構造にする必要がない。しかも、このマンロック２０は作業室スラブ１３と同様の材料及び方法で形成することができるため、容易に、且つ、安価に構築することができる。

しかも、マンシャフト２５内にマンロック２０がないため、エレベータ２６により作業室スラブ１３上まで下降することができ、作業室１５に入退室する際に、高圧環境下での上下動する運動量を少なくすることができ、作業者に対する身体的負担を軽減することができる。

さらに、作業室スラブ１３の広い上面を用いてマンロック２０を形成できるため、主室２２や副室２１を大きく形成することが可能であり、多数の作業者が同時に入室することができ、効率よく気圧変化に適応させることができるとともに、作業者の心理的な負担も軽減することができる。

しかも、呼吸用ガス供給手段３２の混合ガス系３２ａや高酸素分圧ガス系３２ｂには、中央制御部４５で調圧された混合ガスを貯留する混合ガス貯留タンク４６や、調圧された高酸素分圧ガスを貯留する高酸素分圧ガス貯留タンク５６が設けられ、これらのガスを作業者が呼吸可能な状態で多量に貯留されている。そのため、主室２２や副室２１に多数の作業者が入室して、同時に作業室１５の気圧や大気圧に適応させる処理を行なうことにより、混合ガスや高酸素分圧ガスの使用量が中央制御部４５からの発生量より多くなっても、貯留タンク４６、５６に貯留される各ガスがか供給され、混合ガスや高酸素分圧ガスの供給量を確保することができる。

従って、このようなニューマチックケーソン１０は、より大きな主室２２や副室２１等のマンロック２０を容易、且つ、安価に製造することができるとともに、多数の作業者を作業室１５の気圧や大気圧に適応させる処理を行い易いものとなる。

更に、呼吸用ガス供給手段３２の混合ガス系３２ａや高酸素分圧ガス系３２ｂに、中央制御部４５により調圧された混合ガスや高酸素分圧ガスの使用状況を検出できる呼吸監視モニター４９、５９が設けられ、主室２２、副室２１の圧力変化を検出する検出装置２２ａ、２１ａが設けられ、異常を検出した際に警報、音声、警告灯等の異常通知手段により通知可能に構成されているので、作業室１５の気圧や大気圧に適応させる処理が正常に行われていないことを、外部から確認することができ、作業者の高気圧障害を予防する等、作業者の安全をより確保し易い。

また、マンロック２０内に呼吸用ガス供給手段３２の呼吸部４８，５８を設けているので、作業者を気圧変化に適応させる処理を行う際、作業者が圧縮空気とは別に混合ガス及び高酸素分圧ガスからなる呼吸用ガスを呼吸することができる。そのため、高気圧障害を予防し易い。

更に、主室２２及び副室２１が別々に内部の気圧調整が可能で、この主室２２と副室２１との間に横方向に移動可能な連通路２３ａが配設されているので、上下に配置された主室と副室とを有する従来のマンシャフトに設けられたマンロックに比べて、高圧環境下での上下動する運動量をより少なくすることができる。

また、二重スラブ構造のニューマチックケーソン１０の作業室スラブ１３と上部スラブ１６との間に隔壁１９を形成するだけでマンロック２０を形成できるので、従来のマンシャフトに設けられたマンロックをより容易に形成することができるとともに、隔壁１９の位置を調整するだけで、マンロック２０の広さを任意に設定することができ、広いマンロック２０を容易に構築することができる。

なお、上記の実施の形態１では、主室２２と副室２１とからなるマンロック２０について説明したが、マンロック２０とマンシャフト２５との間と、マンロック２０と作業室１５との間が気密状態で開閉可能な構造であれば、加減圧可能な部屋の数は、適宜選択することができる。

また、上記では、作業者を気圧変化に適応させる処理を主室２２のみを用いて行ったが、副室２１で行うことも可能である。
［実施の形態２］

図３及び図４は、実施の形態２のニューマチックケーソンを示す。

このニューマチックケーソン６０は、掘削機の回収室を有する点で実施の形態１と相違する。

ここでは、下部に設けられた作業室スラブ６２と上部スラブ６３との間の空間に隔壁６４が設けられることにより多数の区画室６５が形成されており、一部の区画室６５が、実施の形態１と同様な構成を有するマンロック６６としての主室６８及び副室６７となっている。このニューマチックケーソン６０では、副室６７にマンシャフト６９の出入口６９ｂが配設されているが、副室６７に隣接する主室６８に作業室６１の出入口７１が気密状態で開閉可能に設けられている。そして、主室６８と副室６７との間及び主室６８と区画室６５ａとの間の隔壁６４に、それぞれ気密に開閉可能な連通路７０が設けられており、マンシャフト６９の出入口６９ｂから作業室６１の出入口７１ａまでの間を作業者が水平方向に移動できるように構成されている。なお、主室６８及び副室６７には、それぞれ、実施の形態１と同様の気圧調整手段、呼吸用ガス供給手段が設けられているが、詳細な図示は省略されている。

また、多数の区画室６５の内の他の一部が、掘削機７５の回収手段としてのクレーン７６を備えた回収室７７となっている。この回収室７７の作業室スラブ６２には、掘削機７５が通過可能な開口部７８が設けられ、ハッチ７８ａにより気密状態で開閉可能となっている。また、回収室７７の隔壁６４には、連通路７０と、この連通路７０を気密に開閉可能な回収室開閉扉７０ａとが設けられており、区画室６５ａから回収室７７まで作業者が横方向に移動できるようになっている。さらに、この回収室７７には、副室６７及び主室６８と同様の気圧調整手段や呼吸用ガス供給手段が設けられており、内部の気圧を大気圧から作業室６１の気圧まで加減圧可能になっている。なお、この回収室７７には、装置の搬入及び搬出等に用いるマテリアルシャフト７９の下端が連結されている場合もある。

また、別の区画室６５ｂには、作業室６１から掘削土砂を地上に搬出するためのマテリアルシャフト７９が貫通した状態で配置され、更に、このニューマチックケーソン６０では、他の多数の区画室６５に作業者が出入可能にするために、多数の隔壁６４に連通路が設けられている。

このようなニューマチックケーソン６０では、実施の形態１と同様の構成を有しており、作業者が作業室６１に入退室する際の気圧変化に適応させる処理を同様に行うことができ、実施の形態１と同様の作用効果が得られる。

しかも、作業室スラブ６２の上側に掘削機７５を回収するクレーン７６と気圧調整手段とを備えた回収室７７が設けられ、この回収室７７とマンロックの副室６７との間に回収室開閉扉７０ａを有する連通路７０が配設されているので、掘削機７５の点検、修理、組立及び解体、回収作業等を回収室７７で行う際、副室６７を大気圧にし、掘削機７５をクレーン７６により回収してハッチ７８ａを閉じ、回収室７７を大気圧に調整すれば、作業者が高圧環境下に晒されることなく、回収等の作業を行うことができる。

そのため、副室６７を作業室６１に出入する際の気圧変化に適応させる処理に使用できると同時に、掘削機７５の点検、修理、組立及び解体回収作業等を行う際の回収室７７への入退室にも使用することができ、マンロックの効率的な利用が可能で、便利である。

なお、この実施の形態２では、マンロック６６と回収室７７とを別々に設けて連通路７０で連通させたが、例えば、主室６８に掘削機７５のクレーン７６及びハッチ７８ａ等の回収設備を設けるなどにより、マンロック６６の一部を回収室７７として利用することも可能である。

この発明の実施の形態１のニューマチックケーソンの縦断面図である。同実施の形態１のニューマチックケーソンの図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。この発明の実施の形態２のニューマチックケーソンの縦断面図である。同実施の形態２のニューマチックケーソンの図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。従来のニューマチックケーソンの縦断面図である。

符号の説明

１０、６０、８０ニューマチックケーソン
１３、６２、８２作業室スラブ
１５、６１、８４作業室
１８、７５、掘削機
１９、６４隔壁
２０、６６マンロック
２１、６７、９４副室
２２、６８、９５主室
２３、７０連通路
２５、６９マンシャフト
２５ａ、２５ｂ、６９ａ、６９ｂマンシャフトの出入口
３１気圧調整手段
３２呼吸用ガス供給手段
３２ａ混合ガス系
３２ｂ高酸素分圧ガス系
６３上部スラブ
７６クレーン（回収手段）
７７回収室

Claims

作業室スラブの下側に、掘削機を備えて加圧状態で地山を掘削可能な作業室が設けられるとともに、前記作業室スラブの上側に、気密に閉塞可能な空間を有するマンロックが設けられ、地上側から前記作業室スラブ上まで昇降可能な昇降機を備えたマンシャフトが設けられて、該マンシャフトの出入口から前記マンロック内に出入可能に構成され、前記マンシャフトの前記出入口に気密状態で開閉可能なマンシャフト開閉扉が設けられるとともに、前記マンロックと前記作業室との間に出入り可能な作業室開閉扉が設けられ、前記マンロックの内部を大気圧から前記作業室内部の気圧まで加減圧可能な気圧調整手段が装備されるとともに、前記マンロック内に作業者呼吸用ガスを供給する呼吸用ガス供給手段が装備されたニューマチックケーソンであって、
前記呼吸用ガス供給手段が、前記作業者呼吸用ガスの圧力を調整する制御部と、該制御部により調圧された前記作業者呼吸用ガスを貯留するバッファタンクとを有し、前記バッファタンクから供給される前記作業者呼吸用ガスを前記マンロック内で呼吸可能に構成したことを備えたことを特徴とするニューマチックケーソン。
前記呼吸用ガス供給手段が、前記制御部により調圧された前記作業者呼吸用ガスの圧力変化を検出する検出手段と、該圧力変化の異常を検出して知らせる異常通知手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のにユーマチックケーソン。
前記マンロックが、前記作業室の出入口を有する主室と、前記マンシャフトの出入口を有する副室とに気密に区画され、該主室と副室とのそれぞれに前記気圧調整手段及び前記呼吸用ガス供給手段が設けられ、前記主室と前記副室との間に横方向の連通路と該連通路を気密状態で開閉可能な連通路開閉扉とが配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のニューマチックケーソン。
前記作業室スラブの上方に上部スラブを備えた二重スラブ構造を有し、前記作業室スラブと前記上部スラブとの間に隔壁が設けられることにより前記マンロックが形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載のニューマチックケーソン。
前記作業室スラブの上側に前記掘削機の回収手段を備えた回収室が設けられると共に、該回収室と前記作業室との間に前記掘削機が通過可能で気密状態に開閉可能な開口部と、該回収室の内部を作業室内部の気圧から大気圧まで加減圧可能な回収室気圧調整手段とが設けられ、
前記マンロックと前記回収室との間に回収室連通路及び該回収室連通路を気密状態で開閉可能な回収室開閉扉が配設されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載のニューマチックケーソン。
前記マンロックに排気手段を設け、該排気手段と前記気圧調整手段とにより前記マンロック内の気体の酸素濃度を一定に調整可能に構成したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載のニューマチックケーソン。