特開 2017-223005 泥水式シールド工法における泥水処理方法および泥水処理設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-223005(P2017-223005A)

(43)【公開日】2017年12月21日

(54)【発明の名称】泥水式シールド工法における泥水処理方法および泥水処理設備

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/13 20060101AFI20171124BHJP

   C02F 11/14 20060101ALI20171124BHJP

【ＦＩ】

   E21D9/13 C

   C02F11/14 AZAB

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-117775(P2016-117775)

(22)【出願日】2016年6月14日

(71)【出願人】

【識別番号】594203999

【氏名又は名称】株式会社タック

(71)【出願人】

【識別番号】594140395

【氏名又は名称】ヒロサワ機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100097755

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 勉

(74)【代理人】

【識別番号】100102211

【弁理士】

【氏名又は名称】森 治

(72)【発明者】

【氏名】田口 雅章

(72)【発明者】

【氏名】東條 哲也

(72)【発明者】

【氏名】大下 俊明

(72)【発明者】

【氏名】河内 務

(72)【発明者】

【氏名】吉村 宏二

(72)【発明者】

【氏名】中村 浩二

【テーマコード（参考）】

2D054

4D059

【Ｆターム（参考）】

2D054AC05

2D054DA12

2D054DA35

2D054GA17

2D054GA68

2D054GA73

4D059AA09

4D059BE16

4D059BE55

4D059BE57

4D059BF15

4D059BJ00

4D059DA16

4D059DB25

4D059DB26

4D059EA20

4D059EB11

4D059EB20

(57)【要約】

【課題】泥水の性状に時間的な変動が生じても、その変動に対応して適量の凝集剤を添加することができる泥水式シールド工法における泥水処理方法および泥水処理設備を提供する。
【解決手段】泥水が流れる泥水流通管４５の途中で凝集剤を添加して凝集処理を行うようにした泥水式シールド工法における泥水処理設備１０であって、凝集剤移送手段５５による凝集剤の泥水流通管４５への移送流量を制御する凝集剤ポンプ制御部６５ａを備え、凝集剤ポンプ制御部６５ａは、比重計４３からの計測信号と流量計４７からの計測信号とに基づいて泥水流通管４５に対する凝集剤の必要移送流量を演算し、算出された必要移送流量となるように凝集剤ポンプ５７の吐出動作を制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

泥水式シールド工法で用いられる泥水に対しその泥水が流れる泥水流路の途中で凝集剤を添加して凝集処理を行うようにした泥水式シールド工法における泥水処理方法であって、
前記凝集剤が添加される前の泥水の比重を計測するとともに、前記凝集剤が添加される前の泥水の流量を計測し、計測した泥水の比重と流量とに基づいて前記泥水流路に対する前記凝集剤の必要移送流量を演算し、算出された必要移送流量となるように前記泥水流路に対する前記凝集剤の移送流量を制御することを特徴とする泥水式シールド工法における泥水処理方法。

【請求項2】

前記凝集剤に対しその凝集剤が流れる凝集剤流路の途中で希釈水を添加して前記凝集剤を希釈するようにし、前記凝集剤流路に対する前記希釈水の移送流量を制御することにより、前記凝集剤の濃度を制御することを特徴とする請求項１に記載の泥水式シールド工法における泥水処理方法。

【請求項3】

泥水式シールド工法で用いられる泥水に対しその泥水が流れる泥水流路の途中で凝集剤を添加して凝集処理を行うようにした泥水式シールド工法における泥水処理設備であって、
前記凝集剤が添加される前の泥水の比重を計測する比重計と、前記凝集剤が添加される前の泥水の流量を計測する流量計と、前記凝集剤を前記泥水流路へと移送する凝集剤移送手段と、前記凝集剤移送手段による前記凝集剤の前記泥水流路への移送流量を制御する凝集剤移送流量制御手段とを備え、
前記凝集剤移送流量制御手段は、前記比重計からの計測信号と前記流量計からの計測信号とに基づいて前記泥水流路に対する前記凝集剤の必要移送流量を演算し、算出された必要移送流量となるように前記泥水流路に対する前記凝集剤の移送流量を制御することを特徴とする泥水式シールド工法における泥水処理設備。

【請求項4】

前記凝集剤に対しその凝集剤が流れる凝集剤流路の途中で希釈水を添加して前記凝集剤を希釈するようにし、前記希釈水を前記凝集剤流路へと移送する希釈水移送手段を設けるとともに、前記希釈水移送手段による前記希釈水の前記凝集剤流路への移送流量を制御する希釈水移送流量制御手段を設け、前記希釈水移送流量制御手段は、前記凝集剤流路に対する前記希釈水の移送流量を制御することにより、前記凝集剤の濃度を制御することを特徴とする請求項３に記載の泥水式シールド工法における泥水処理設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、泥水を循環させて掘削壁面（切羽）を泥水圧によって押えながら掘削を行う泥水式シールド工法における泥水処理方法および泥水処理設備に関し、特に、泥水に対する凝集剤の添加量を制御するようにした泥水処理方法および泥水処理設備に関するものである。

【背景技術】

【0002】

泥水式シールド工法は、泥水式のシールド掘進機で地盤を掘り進みながらシールドドンネルを形成していく工法で、シールド掘進機のカッタ面板の直後に形成した圧力室に、加圧した泥水を、排泥管および送泥管を介して循環充填し、切羽を安定させながら機械掘りするものである。この泥水式シールド工法において、発生した掘削土砂は、泥水とともに排泥水として流体輸送され、泥水処理施設で掘削土砂が排泥水から分離され、掘削土砂が分離された泥水は再び循環再利用される。この泥水式シールド工法によれば、地盤の土質に対する適用範囲が広く、連続的な施工が可能で、坑内や立坑の設備を小型化することができる（特許文献１参照）。

【0003】

上記の泥水式シールド工法における泥水を凝集処理する方法としては、例えばポリ塩化アルミニウム（以下、「ＰＡＣ」と称する。）のような無機系の凝集剤を使用するものが広く一般的に知られており、また、ポリジメチルジアリルアンモニウムクロライド（ＤＭＤＡＣ）のような有機系の凝集剤をＰＡＣと併用して使用するものも知られている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−２５６９８４号公報

【特許文献2】特開平６−１８２３５３号公報

【0005】

泥水処理の際に例えばＰＡＣを添加する場合、ある添加量において濾過水量がピークになると、それ以上添加量を増やしても濾過水量が増えず、むしろ濾過水量が低下する。したがって、凝集剤過剰添加による再利用泥水の性状悪化や、薬剤費アップ等を避けるため、適正な添加量にする必要がある。

【0006】

ＰＡＣの必要添加量Ｘｐは、泥水中の懸濁粒子量（土粒子量）に比例し、泥水に含まれる懸濁粒子（ＳＳ）１トン当たりのＰＡＣ必要添加量は２５ｋｇである。
ここで、例えば、泥水の移送量Ｑが５．０ｍ^３／ｍｉｎ、泥水の比重γｔが１．３５、土粒子真比重Ｇｓが２．６５、ＰＡＣ比重Ｇｐが１．２０であり、泥水が流れる泥水流路の途中でＰＡＣを添加する場合に、その泥水流路に対するＰＡＣの必要移送流量ｑ〔ｍ^３／ｍｉｎ〕は、以下のようにして求められる。

【0007】

まず、泥水１ｍ^３中の土粒子重量Ｗｓを下記の式を用いて求める。
Ｗｓ＝Ｇｓ・〔（γｔ−１）／（Ｇｓ−１）〕・Ｖ
Ｇｓは２．６５、γｔは１．３５、Ｖは１であるので、Ｗｓは以下のようにして求められる。
Ｗｓ＝２．６５×〔（１．３５−１）／（２．６５−１）〕×１
＝０．５６２ｔ／ｍ^３
次に、泥水移送重量Ｗｏを下記の式を用いて求める。
Ｗｏ＝Ｑ・Ｗｓ
Ｑは５．０、Ｗｓは０．５６２であるので、Ｗｏは以下のようにして求められる。
Ｗｏ＝５．０×０．５６２＝２．８１０ｔ／ｍｉｎ
ＰＡＣの移送重量をＷｐとすると、下記の２つの式が成立する。
Ｗｐ＝ｑ・Ｇｐ
Ｘｐ＝Ｗｐ／Ｗｏ
これら２つの式からＰＡＣの必要移送流量ｑは下記の式で表すことができる。
ｑ＝Ｘｐ・Ｗｏ／Ｇｐ
Ｘｐは２５、Ｗｏは２．８１０、Ｇｐは１２００であるので、ｑは以下のようにして求められる。
ｑ＝２５×２．８１０／１２００
＝０．０５９ｍ^３／ｍｉｎ（６０Ｌ／ｍｉｎ）

【0008】

ところで、上記の泥水式シールド工法において、シールド掘進機の掘進区間では、粘性土が主体の領域があったり、砂礫が主体の領域があったり、数種類の土質が入り混じったような領域があったりするなど、地盤の性状が変化することがあり、この場合、泥水の性状が変動し、泥水の比重が時間的に大きく変動することになる。

【0009】

従来の泥水処理方式では、ＰＡＣの必要移送流量ｑを上記のようにして求めた０．０５９ｍ^３／ｍｉｎ（６０Ｌ／ｍｉｎ）で一定に固定するため、泥水の性状が一定で泥水の比重が１．３５程度で推移する場合はＰＡＣ添加量が適正となるものの、泥水の性状が時間的に変動するに伴い泥水の比重が大きく変化する場合、ＰＡＣ添加量が過剰になったり、逆に過少になったりすることがあり、ＰＡＣ添加量が過剰の場合、再利用泥水の性状悪化や薬剤費アップを招き、ＰＡＣ添加量が過少の場合、凝集不良を招くという問題点があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、泥水の性状に時間的な変動が生じても、その変動に対応して適量の凝集剤を添加することができる泥水式シールド工法における泥水処理方法および泥水処理設備を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前記目的を達成するために、第１発明による泥水式シールド工法における泥水処理方法は、
泥水式シールド工法で用いられる泥水に対しその泥水が流れる泥水流路の途中で凝集剤を添加して凝集処理を行うようにした泥水式シールド工法における泥水処理方法であって、
前記凝集剤が添加される前の泥水の比重を計測するとともに、前記凝集剤が添加される前の泥水の流量を計測し、計測した泥水の比重と流量とに基づいて前記泥水流路に対する前記凝集剤の必要移送流量を演算し、算出された必要移送流量となるように前記泥水流路に対する前記凝集剤の移送流量を制御することを特徴とするものである。

【0012】

第１発明において、前記凝集剤に対しその凝集剤が流れる凝集剤流路の途中で希釈水を添加して前記凝集剤を希釈するようにし、前記凝集剤流路に対する前記希釈水の移送流量を制御することにより、前記凝集剤の濃度を制御するのが好ましい（第２発明）。

【0013】

次に、第３発明による泥水式シールド工法における泥水処理設備は、
泥水式シールド工法で用いられる泥水に対しその泥水が流れる泥水流路の途中で凝集剤を添加して凝集処理を行うようにした泥水式シールド工法における泥水処理設備であって、
前記凝集剤が添加される前の泥水の比重を計測する比重計と、前記凝集剤が添加される前の泥水の流量を計測する流量計と、前記凝集剤を前記泥水流路へと移送する凝集剤移送手段と、前記凝集剤移送手段による前記凝集剤の前記泥水流路への移送流量を制御する凝集剤移送流量制御手段とを備え、
前記凝集剤移送流量制御手段は、前記比重計からの計測信号と前記流量計からの計測信号とに基づいて前記泥水流路に対する前記凝集剤の必要移送流量を演算し、算出された必要移送流量となるように前記泥水流路に対する前記凝集剤の移送流量を制御することを特徴とするものである。

【0014】

第３発明において、前記凝集剤に対しその凝集剤が流れる凝集剤流路の途中で希釈水を添加して前記凝集剤を希釈するようにし、前記希釈水を前記凝集剤流路へと移送する希釈水移送手段を設けるとともに、前記希釈水移送手段による前記希釈水の前記凝集剤流路への移送流量を制御する希釈水移送流量制御手段を設け、前記希釈水移送流量制御手段は、前記凝集剤流路に対する前記希釈水の移送流量を制御することにより、前記凝集剤の濃度を制御するのが好ましい（第４発明）。

【発明の効果】

【0015】

第１発明および第３発明によれば、凝集剤が添加される前の泥水の比重を計測するとともに、凝集剤が添加される前の泥水の流量を計測し、計測した泥水の比重と流量とに基づいて泥水流路に対する凝集剤の必要移送流量を演算し、算出された必要移送流量となるように泥水流路に対する凝集剤の移送流量を制御するようにされているので、泥水の性状に時間的な変動が生じても、その変動に対応して適量の凝集剤を添加することができる。これにより、凝集剤の過剰添加を抑えることができるので、薬剤費を低減することができる。また、脱水時に発生する濾水中に含まれる薬剤混入を極力抑えることができるので、良質な泥水を作製することができる。また、凝集剤添加量の適正化により、脱水ケーキの含水率を低減することができるとともに、プレスサイクルタイムを短くすることが定量的に可能となる。

【0016】

ところで、凝集剤の添加量が同じであっても、凝集剤の濃度が異なれば凝集効果が異なる。そこで、第２発明または第４発明の構成を採用することにより、すなわち、凝集剤に対しその凝集剤が流れる凝集剤流路の途中で希釈水を添加して凝集剤を希釈するようにし、凝集剤流路に対する希釈水の移送流量を制御することで、凝集剤の濃度を制御することにより、泥水の性状に応じて高濃度の凝集剤あるいは低濃度の凝集剤を添加することができるので、より高い凝集効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る泥水式シールド工法における泥水処理設備の概略システム構成図である。

【図2】凝集剤ポンプ制御部の処理内容を示すフローチャートである。

【図3】希釈水ポンプ制御部の処理内容を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

次に、本発明による泥水式シールド工法における泥水処理方法および泥水処理設備の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0019】

＜泥水式シールド工法の説明＞
泥水式シールド工法は、泥水式のシールド掘進機１によりシールドドンネルを形成して行く工法で、シールド掘進機１のカッタ面板２の直後に隔壁３により区画形成した圧力室４に、加圧した泥水を、排泥管５および送泥管６を介して循環充填し、切羽を安定させながら機械掘りするものである。この泥水式シールド工法おいて、発生した掘削土砂は、泥水とともに流体輸送し、泥水処理施設１０で掘削土砂を分離し、掘削土砂を分離した泥水を再び循環再利用しつつ掘り進むとともに、シールド掘進機１の後方において図示されないセグメント組立装置により順次セグメントを組み立ててシールドトンネルを構築する。

【0020】

＜泥水処理設備の概略説明＞
この泥水式シールド工法における泥水処理設備１０は、主に、一次処理プラント１１、二次処理プラント１２および三次処理プラント１３を備えている。
一次処理プラント１１は、圧力室４から排泥管５を介して排出される、掘削土砂を随伴する排泥水から砂質分を分離処理する。二次処理プラント１２は、循環再利用される泥水を除いた一次処理後の余剰泥水から粘土質分やシルト質分を分離除去する。三次処理プラント１３は、二次処理により分離された余剰水を調整処理する。以下に、各処理プラント１１，１２，１３についてより具体的に説明する。

【0021】

＜一次処理プラントの説明＞
一次処理プラント１１は、切羽から送られてきた排泥水に含まれる掘削土砂を最初に処理する設備である。この一次処理プラント１１は、例えば振動脱水篩方式のサンドコレクター２１を備え、サンドコレクター２１は、排泥水から砂質分、すなわち礫、砂、粘土およびシルト塊を分離処理する。砂質分が分離除去された排泥水は、サンドコレクター２１の泥水受槽２２に一旦貯留され、サンドコレクター２１に付設されたサイクロン２３および配管２４を介して二次処理プラントに圧送される。
なお、サンドコレクター２１によって分離された砂質分は、一次処理土として、図示されない搬送装置等により、１次土砂ピット２５へと送られる。

【0022】

＜二次処理プラントの説明＞
二次処理プラント１２は、主として、調整槽３１と、余剰泥水槽３２と、フロック生成のためのスラリー槽３３と、ＰＡＣのような無機系の凝集剤を貯留するＰＡＣ槽３４もしくはＤＭＤＡＣのような有機系の凝集剤を貯留するＤＭＤＡＣ槽３５と、脱水装置３６とによって構成されている。

【0023】

調整槽３１においては、一次処理プラント１１から送られる排泥水や、貯泥槽３７からの泥水の良液、ＣＭＣ槽３８からのＣＭＣ剤（増粘剤）、清水槽３９からの清水、後述する三次処理プラント１３（濾水槽５１）からの濾水などが混合され、シールド工事用の泥水として循環再利用が可能な品質となるように調整される。調整後の泥水は、送泥管６を介してシールド掘進機１の圧力室４に返送される。一方、掘削土が溶け込んだ余剰の泥水は、泥水流通管４０を介して余剰泥水槽３２に送られる。余剰泥水槽３２には、ポンプ４１の作動によって槽内から導出された泥水を槽内に還流する泥水循環管４２が付設されている。この泥水循環管４２には比重計４３が配設され、余剰泥水槽３２内に貯留されている泥水の比重が比重計４３によって計測されるようになっている。

【0024】

余剰泥水槽３２の下流側には、スラリー槽３３が配設されている。余剰泥水槽３２とスラリー槽３３とを接続する泥水流通管４５には、泥水ポンプ４６、流量計４７およびラインミキサー４８が、余剰泥水槽３２からスラリー槽３３に向かって順に配設されている。泥水流通管４５における流量計４７とラインミキサー４８との間には、当該泥水流通管４５内を流れる泥水に対し、後述する凝集剤移送手段５５により凝集剤を添加するための凝集剤添加部４５ａが設けられている。そして、泥水ポンプ４６の作動により、余剰泥水槽３２に貯留されている泥水が泥水流通管４５を介してスラリー槽３３へと圧送され、凝集剤添加部４５ａで凝集剤が添加される前の泥水の流量が流量計４７によって計測され、泥水流通管４５内を流れる泥水と凝集剤添加部４５ａで添加された凝集剤とがラインミキサー４８によって混合され、この混合液がスラリー槽３３内に導入される。

【0025】

スラリー槽３３内においては、泥水と凝集剤とが攪拌されることにより、フロック化が促進されて、シルト質分や粘土質分が沈殿濃縮される。沈殿濃縮されたシルト質分や粘土質分は脱水処理に供されるべく脱水装置３６へと送られる

【0026】

脱水装置３６としては、例えばフィルタープレスが用いられ、当該脱水装置３６による脱水処理によって生じた脱水ケーキは、二次処理土として、ベルトコンベヤ等の搬送装置４９により、２次土砂ピット５０へと送られる。一方、脱水装置３６での脱水処理時に生じた分離水は、三次処理プラント１３（濾水槽５１）へと送られる。

【0027】

＜三次処理プラントの説明＞
三次処理プラント１３は、脱水装置３６からの分離水が導入される濾水槽５１を備えている。この濾水槽５１において、ｐＨ調整等によりその品質をシールド工事の工事用水として使用可能な品質に調整し、かかる調整後の濾水は、配管５２を介して調整槽３１に送られて、循環泥水の品質を調整するための混合水として使用されるとともに、後述する凝集剤供給管５６に送られて、凝集剤を希釈する希釈水として使用される。

【0028】

次に、泥水流通管４５内を流れる泥水に対し凝集剤を添加するに際して、ＰＡＣ槽３４もしくはＤＭＤＡＣ槽３５に貯留されている凝集剤を泥水流通管４５へと移送する凝集剤移送手段５５について説明する。

【0029】

＜凝集剤移送手段の説明＞
凝集剤移送手段５５は、凝集剤供給管５６を備え、この凝集剤供給管５６の途中に凝集剤ポンプ５７を配設して構成されている。ここで、凝集剤供給管５６は、ＰＡＣ槽３４もしくはＤＭＤＡＣ槽３５と、泥水流通管４５における凝集剤添加部４５ａとを接続するための配管である。また、凝集剤ポンプ５７は、その吸込側をＰＡＣ槽３４もしくはＤＭＤＡＣ槽３５に向ける一方で、その吐出側を泥水流通管４５に向けた状態で設けられ、凝集剤ポンプ制御信号を受けてその動作が制御されるようになっている。また、凝集剤供給管５６における凝集剤ポンプ５７の吐出側には、流量計５８が配設されている。

【0030】

凝集剤移送手段５５においては、凝集剤ポンプ５７の作動により、ＰＡＣ槽３４もしくはＤＭＤＡＣ槽３５に貯留されている凝集剤（ＰＡＣ，ＤＭＤＡＣ）が、凝集剤供給管５６を介して泥水流通管４５へと圧送され、圧送される凝集剤の移送流量が流量計５８によって計測される。

【0031】

なお、凝集剤供給管５６における凝集剤ポンプ５７と流量計５８と間には、当該凝集剤供給管５６内を流れる凝集剤に対し、後述する希釈水移送手段６０により希釈水を添加するための希釈水添加部５６ａが設けられている。

【0032】

次に、凝集剤供給管５６内を流れる凝集剤に対し希釈水を添加するに際して、濾水槽５１に貯留されている濾水を希釈水として凝集剤供給管５６へと移送する希釈水移送手段６０について説明する。

【0033】

＜希釈水移送手段の説明＞
希釈水移送手段６０は、希釈水供給管６１を備え、この希釈水供給管６１の途中に希釈水ポンプ６２を配設して構成されている。ここで、希釈水供給管６１は、凝集剤供給管５６における希釈水添加部５６ａと、濾水槽５１とを接続するための配管である。また、希釈水ポンプ６２は、その吸込側を濾水槽５１に向ける一方で、その吐出側を凝集剤供給管５６に向けた状態で設けられている。また、希釈水供給管６１における希釈水ポンプ６２の吐出側には、流量計６３が配設されている。

【0034】

希釈水移送手段６０においては、希釈水ポンプ６２の作動により、濾水槽５１に貯留されている濾水が希釈水として、希釈水供給管６１を介して凝集剤供給管５６へと圧送され、圧送される希釈水の移送流量が流量計６３によって計測される。

【0035】

＜自動制御装置の説明＞
泥水処理設備１０は、設備を構成する各種機器を自動制御する自動制御装置６５を備えている。この自動制御装置６５は、主として、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、種々のデータや所定プログラム等を記憶するメモリ、およびその他の電気回路等のハードウェア（いずれも図示省略）により構成されている。この自動制御装置６５には、比重計４３、凝集剤ポンプ５７、希釈水ポンプ６２および流量計４７，５８，６３がそれぞれ所定信号を伝達可能に接続されている。

【0036】

＜ＣＰＵの機能モジュールの説明＞
自動制御装置６５における図示されないＣＰＵにおいては、図示されないメモリから所定プログラムを適宜に読み込んで実行することにより、凝集剤ポンプ制御部６５ａ（本発明の「凝集剤移送流量制御手段」に相当する。）や、希釈水ポンプ制御部６５ｂ（本発明の「希釈水移送流量制御手段」に相当する。）などの種々の機能モジュールを仮想的に構築し、構築された各機能モジュールによって、凝集剤ポンプ５７や希釈水ポンプ６２の動作制御を行っている。

【0037】

次に、凝集剤ポンプ制御部６５ａによる凝集剤ポンプ５７の動作制御や、希釈水ポンプ制御部６５ｂによる希釈水ポンプ６２の動作制御を行うにあたって必要となるＰＡＣ必要移送流量、ＤＭＤＡＣ必要移送流量および希釈水必要移送流量のそれぞれの計算方法について以下に説明する。

【0038】

まず、以下の計算で用いる主な記号について以下のように定義する。
Ｑ：泥水流量〔ｍ^３／ｍｉｎ〕
γｔ：泥水比重
Ｇｓ：土粒子真比重（本例では２．６５）
Ｘｐ：ＰＡＣ必要添加量（本例では２５ｋｇ／ｓｓｔ）
Ｘｄ：ＤＭＤＡＣ必要添加量（本例では２．１ｋｇ／ｓｓｔ）
Ｇｐ：ＰＡＣ比重（本例では１．２０）
Ｇｄ：ＤＭＤＡＣ比重（本例では１．１０）
ｑ_Ｐ：ＰＡＣ必要移送流量〔ｍ^３／ｍｉｎ〕
ｑ_Ｄ：ＤＭＤＡＣ必要移送流量〔ｍ^３／ｍｉｎ〕
ｑ_Ｗ：希釈水必要移送流量〔ｍ^３／ｍｉｎ〕
Ｎ：希釈倍率

【0039】

＜ＰＡＣ必要移送流量の計算＞
まず、泥水１ｍ^３中の土粒子重量Ｗｓ〔ｔ／ｍ^３〕を下記の式を用いて求める。
Ｗｓ＝Ｇｓ・〔（γｔ−１）／（Ｇｓ−１）〕・Ｖ
ここで、Ｇｓは固定値で本例では２．６５であり、Ｖは１であるので、Ｗｓは以下のようにして求められる。
Ｗｓ＝２．６５×〔（γｔ−１）／（２．６５−１）〕×１
＝１．６１×（γｔ−１）
次に、泥水移送重量Ｗｏ〔ｔ／ｍｉｎ〕を下記の式を用いて求める。
Ｗｏ＝Ｑ・Ｗｓ
＝１．６１×（γｔ−１）・Ｑ
ＰＡＣ移送重量をＷｐ〔ｋｇ／ｍｉｎ〕とすると下記の２つの式が成り立つ。
Ｗｐ＝ｑ_Ｐ・Ｇｐ
Ｘｐ＝Ｗｐ／Ｗｏ
ここで、Ｇｐは１２００であり、Ｘｐは固定値で本例では２５ｋｇ／ｓｓｔであるので、これら２つの式から下記の式が成り立つ。
２５＝１２００・ｑ_Ｐ／〔１．６１×（γｔ−１）・Ｑ〕
上記の式からＰＡＣ必要移送流量ｑ_Ｐ〔ｍ^３／ｍｉｎ〕は下記の式（１）で表される。
ｑ_Ｐ＝２５×〔１．６１×（γｔ−１）・Ｑ〕／１２００ ・・・（１）
こうして、比重計４３からの信号に基づく泥水比重γｔと、流量計４７からの信号に基づく泥水流量Ｑと、上記式（１）とによってＰＡＣ必要移送流量ｑ_Ｐを求めることができる。

【0040】

＜ＤＭＤＡＣの必要移送流量の計算＞
ＸｐをＸｄ、ＧｐをＧｄに置き換え、上記ＰＡＣ必要移送流量ｑ_Ｐの計算と同様にして、下記式（２）によりＤＭＤＡＣ必要移送流量ｑ_Ｄ〔ｍ^３／ｍｉｎ〕を求めることができる。
ｑ_Ｄ＝２．１×〔１．６１×（γｔ−１）・Ｑ〕／１１００ ・・・（２）

【0041】

＜希釈水必要移送流量の計算＞
希釈水必要移送流量ｑ_Ｗ〔ｍ^３／ｍｉｎ〕は、泥水の性状等に応じて適宜に設定される希釈倍率Ｎを用いて下記の式で求められる。
ｑ_Ｗ＝ｑ_Ｄ・（Ｎ―１）
この式と上記式（２）とにより、希釈水必要移送流量ｑ_Ｗは下記（３）で表される。
ｑ_Ｗ＝｛２．１×〔１．６１×（γｔ−１）・Ｑ〕／１１００｝・（Ｎ−１）
・・・（３）

【0042】

次に、凝集剤ポンプ制御部６５ａの処理内容について図２のフローチャートを用いて説明する。なお、図２中記号「Ｓ」はステップを示し、ステップＳ１〜ステップＳ４の処理は所定サイクルタイム毎に繰り返し実行される。

【0043】

＜凝集剤必要移送流量制御の説明＞
まず、凝集剤ポンプ制御部６５ａは、比重計４３の計測信号を読み込むとともに、流量計４７の計測信号を読み込む（Ｓ１）。次いで、読み込んだ計測信号に基づいて上記式（１）および式（２）により、ＰＡＣ必要移送流量ｑ_ＰとＤＭＤＡＣ必要移送流量ｑ_Ｄを演算する（Ｓ２）。次いで、凝集剤ポンプ５７に対し所定の凝集剤ポンプ制御信号を出力して、流量計５８の計測信号（フィードバック信号）に基づく凝集剤ポンプ５７の実際の移送流量が必要移送流量（ｑ_Ｐ＋ｑ_Ｄ）となるように凝集剤ポンプ５７の吐出動作を制御する（Ｓ３〜Ｓ４）。

【0044】

こうして、ＰＡＣおよびＤＭＤＡＣが添加される前の泥水の比重を比重計４３により計測するとともに、ＰＡＣおよびＤＭＤＡＣが添加される前の泥水の流量を流量計４７により計測し、計測した泥水の比重と流量とに基づいて泥水流通管４５に対するＰＡＣ必要移送流量ｑ_ＰおよびＤＭＤＡＣ必要移送流量ｑ_Ｄを演算し、算出された必要移送流量ｑ_Ｐ，ｑ_Ｄとなるように泥水流通管４５に対する凝集剤ポンプ５７のＰＡＣおよびＤＭＤＡＣの移送流量を制御するようにされているので、泥水の性状に時間的な変動が生じても、その変動に対応して適量の凝集剤を添加することができる。これにより、凝集剤の過剰添加を抑えることができるので、薬剤費を低減することができる。また、脱水時に発生する濾水中に含まれる薬剤混入を極力抑えることができるので、良質な泥水を作製することができる。また、凝集剤添加量の適正化により、脱水ケーキの含水率を低減することができるとともに、プレスサイクルタイムを短くすることが定量的に可能となる。

【0045】

次に、希釈水ポンプ制御部６５ｂの処理内容について図３のフローチャートを用いて説明する。なお、図３中記号「Ｔ」はステップを示し、ステップＴ１〜ステップＴ５の処理は所定サイクルタイム毎に繰り返し実行される。

【0046】

＜希釈水必要移送流量制御の説明＞
まず、希釈水ポンプ制御部６５ｂは、比重計４３の計測信号を読み込むとともに、流量計４７の計測信号を読み込む（Ｔ１）。次いで、読み込んだ比重計４３の計測信号と流量計４７の計測信号に基づいて自動設定される希釈倍率Ｎを読み込む（Ｔ２）。次いで、読み込んだ計測信号および希釈倍率Ｎに基づいて上記式（３）により、希釈水必要移送流量ｑ_Ｗを演算する（Ｔ３）。次いで、希釈水ポンプ６２に対し所定の希釈水ポンプ制御信号を出力して、流量計６３の計測信号（フィードバック信号）に基づく希釈水ポンプ６２の実際の移送流量が必要移送流量ｑ_Ｗとなるように希釈水ポンプ６２の吐出動作を制御する（Ｔ４〜Ｔ５）。

【0047】

こうして、凝集剤（ＰＡＣもしくはＤＭＤＡＣ）に対しその凝集剤が流れる凝集剤供給管５６の途中で希釈水を添加して凝集剤を希釈するようにし、凝集剤供給管５６に対する希釈水の移送流量を制御することで、凝集剤の濃度を制御することにより、泥水の性状に応じて高濃度の凝集剤あるいは低濃度の凝集剤を添加することができるので、より高い凝集効果を得ることができる。

【0048】

以上、本発明の泥水式シールド工法における泥水処理方法および泥水処理設備について、一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明の泥水式シールド工法における泥水処理方法および泥水処理設備は、泥水の性状に時間的な変動が生じても、その変動に対応して適量の凝集剤を添加することができるという特性を有していることから、土質の性状が変化する地盤で泥水式シールド工法を行う際の泥水処理の用途に好適に用いることができ、産業上の利用可能性が大である。

【符号の説明】

【0050】

１ シールド掘進機
１０ 泥水処理設備
３２ 余剰泥水槽
３３ スラリー槽
３４ ＰＡＣ槽
３５ ＤＭＤＡＣ槽
４３ 比重計
４５ 泥水流通管（泥水流路）
４７ 流量計
５５ 凝集剤移送手段
５６ 凝集剤供給管（凝集剤流路）
５７ 凝集剤ポンプ
６０ 希釈水移送手段
６１ 希釈水供給管
６２ 希釈水ポンプ
６５ 自動制御装置
６５ａ 凝集剤ポンプ制御部（凝集剤移送流量制御手段）
６５ｂ 希釈水ポンプ制御部（希釈水移送流量制御手段）

【図1】

【図2】

【図3】