特許 5869232 掘削土砂の搬出システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5869232

(24)【登録日】2016年1月15日

(45)【発行日】2016年2月24日

(54)【発明の名称】掘削土砂の搬出システム

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/12 20060101AFI20160210BHJP

   E21D 13/04 20060101ALI20160210BHJP

【ＦＩ】

   E21D9/12 B

   E21D13/04

【請求項の数】1

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2011-99993(P2011-99993)

(22)【出願日】2011年4月27日

(65)【公開番号】特開2012-229590(P2012-229590A)

(43)【公開日】2012年11月22日

【審査請求日】2014年4月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064414

【弁理士】

【氏名又は名称】磯野 道造

(74)【代理人】

【識別番号】100111545

【弁理士】

【氏名又は名称】多田 悦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100129067

【弁理士】

【氏名又は名称】町田 能章

(72)【発明者】

【氏名】山田 紀之

(72)【発明者】

【氏名】田口 龍二

(72)【発明者】

【氏名】清野 隆太郎

(72)【発明者】

【氏名】松井 淳一

(72)【発明者】

【氏名】田中 良昭

【審査官】 越柴 洋哉

(56)【参考文献】

【文献】 特許第２６２０１１１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平０４−１３６３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２１８３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公平０３−０３５４６７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特公平０４−０８０１９９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００６−３３６２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭４８−００７１６６（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 特開平０６−２２０８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４０６９７６０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３３９０９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ １／００−２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

掘削領域において発生した掘削土砂を当該掘削領域から搬出する掘削土砂の搬出システムであって、
地中構造物と、
前記掘削領域から前記地中構造物に通じる竪孔と、
前記地中構造物内に設けられた土砂搬送手段と、を備え、
前記竪孔の投入口が格子状に分割されていることを特徴とする、掘削土砂の搬出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、掘削土砂の搬出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

掘削作業に伴い発生した掘削土砂は、トラック等の運搬車両に積み込んで場外に搬出する。
運搬車両への土砂の積込は、掘削領域に運搬車両を横付けした状態で行うのが一般的である。

【0003】

また、開削工法等のように、掘削領域への運搬車両等の進入が困難な場合には、例えば、特許文献１に示すように、掘削領域の上方に仮設構台を形成し、この仮設構台上に配設された運搬車両に揚土機を介して土砂の積込作業を行う場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平６−４２００１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

既設の線路Ｒや道路等の下方または近傍を掘削して新設構造物を構築するような場合には、掘削領域の上方への掘削土砂の搬出ルートを確保できない場合があった。
また、施工箇所が市街地や住宅地等や交通量の多い地域の場合には、掘削土砂の搬出が、周囲の交通に影響を及ぼすおそれがあった。

【0006】

このような観点から、本発明は、掘削領域や掘削領域周辺の状況に関わらず効率的に掘削土砂を搬出することを可能とした掘削土砂の搬出システムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記課題を解決するために、本発明の掘削土砂の搬出システムは、掘削領域において発生した掘削土砂を当該掘削領域から搬出する掘削土砂の搬出システムであって、地中構造物と、前記掘削領域から前記地中構造物に通じる竪孔と、前記地中構造物内に設けられた土砂搬送手段と、を備え、前記竪孔の投入口が格子状に分割されていることを特徴としている。

【0011】

かかる掘削土砂の搬出システムによれば、掘削領域における掘削作業で発生した掘削土砂を、竪孔から地中構造物内に落とし込んだ後、この地中構造物を介して搬出することができるため、掘削領域の周辺の状況に関わらず、土砂の搬出作業を効率的に行うことが可能となる。

【0012】

また、前記竪孔の投入口が格子状に分割されているため、掘削土砂に大きな塊や岩等が含まれていたとしても、小さい形状に分割されたうえで地中構造物内へ落とし込まれることとなり、地中構造物内に配設された土砂運搬装置の負担を軽減することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明の掘削土砂の搬出システムによれば、掘削領域や掘削領域周辺の状況に関わらず効率的に掘削土砂を搬出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係る掘削土砂の搬出システムの概略を示す横断面図である。

【図2】図１に示す掘削土砂の搬出システムの概略を示す縦断面図である。

【図3】地中構造物の一部を示す横断面図である。

【図4】地中構造物の一部を示す縦断面図である。

【図5】排出シュートを示す図であって、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。

【図6】（ａ）は竪孔を示す横断面図、（ｂ）は竪孔と地中構造物との接合部を示す拡大横断面図、（ｃ）は竪孔の投入口を示す平面図である。

【図7】掘削土砂の搬出システムの変形例を示す概略縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施形態では、図１に示すように、既設の線路Ｒの下方に新設の構造物を構築する場合であって、掘削領域１０が線路Ｒ下にある場合について説明する。
掘削領域１０において発生した掘削土砂は、既設の線路Ｒの存在により上方に搬出することが困難なため、掘削土砂の搬出システム１を利用して搬出する。

【0016】

掘削土砂の搬出システム１は、図２に示すように、地中構造物２０と竪孔３０と土砂搬送手段４０とを備えている。

【0017】

地中構造物２０は、掘削領域１０の下方を通過するように形成された既設のトンネル２１と、トンネル２１が接続する立坑２２とを備えている。なお、地下構造物２０の構成は限定されるものではない。例えば、トンネル２１を、終端が掘削領域１０の下方に位置するように形成してもよい。また、トンネル２１の坑口が、山腹等に形成されている場合は立坑２２を省略してもよい。

【0018】

本実施形態のトンネル２１は、図３に示すように、複数のセグメント２１ａ，２１ａ，…を組み合わせることにより構成された円形断面のシールドトンネルである。なお、トンネル２１は、山岳トンネルであってもよいし、ＴＢＭや推進工法により形成されたトンネルであってもよく、トンネル２１の構成は限定されるものではない。また、トンネル２１の断面形状も限定されるものではない。

【0019】

トンネル２１内には、図２に示すように、土砂搬送手段４０の一部であるベルトコンベア４１が配設されている。
ベルトコンベア４１は、少なくとも竪孔３０の下から立坑２２にまで延設されていて、竪孔３０を介してトンネル２１内に落とし込まれた掘削領域１０の発生土（掘削土砂）を立坑２２まで搬送する。

【0020】

ベルトコンベア４１は、図３および図４に示すように、トンネル２１内に設けられた構台４２により支持されている。ベルトコンベア４１は、竪孔３０の排出口（排出シュート３１）の位置においては、排出シュート３１に近接するように、トンネル２１の上半（トンネルスプリングラインよりも上の位置）に配置されている。

【0021】

本実施形態では、型鋼材を組み合わせることによりやぐら状の構台４２をトンネル２１の底面から立設させることで形成している。なお、構台４２の構成は限定されるものではなく、例えば、トンネル２１の壁面に固定してもよい。

【0022】

本実施形態では、図２に示すように、立坑２２に近づくにつれて、ベルトコンベア４１の高さ位置が低くなるように、ベルトコンベア４１を配置している。

【0023】

ベルトコンベア４１には、図５に示すように、竪孔３０の直下において、複数のインパクトバー４３がベルト４１ａの下面に沿って配置されている。

【0024】

インパクトバー４３は、四角柱状に形成された樹脂製のブロックからなり、ベルト４１ａの平坦性を保つとともに、竪孔３０を介して落下してきた土砂の衝撃を吸収するように構成されている。なお、インパクトバー４３は、必要に応じて配設すればよい。また、インパクトバー４３の配置等は適宜設定すればよい。

【0025】

また、ベルトコンベア４１には、排出シュート３１の周囲を囲うように、飛散防止用カバー４４が設置されている。

【0026】

飛散防止用カバー４４は、板材からなり、ベルトコンベア４１の両側部に立設されている。飛散防止カバー４４の下端部には、接触によりベルトコンベア４１のベルト４１ａを損傷させることがないように、ゴム板が設置されている。なお、飛散防止用カバー４４の構成は限定されるものではない。

【0027】

図２に示すように、立坑２２は、掘削領域１０から離れた位置に形成されている。
立坑２２の内部には、土砂搬送手段４０の一部である垂直ベルトコンベア４５が配設されている。

【0028】

垂直ベルトコンベア４５は、ベルトコンベア４１によりトンネル２１内から搬送された土砂を地上へと搬出する。
本実施形態では、立坑２２の底部にベルトコンベア４１と垂直ベルトコンベア４５とを接続する中継ベルトコンベア４６が配設されている。

【0029】

なお、土砂搬送手段４０の構成は限定されるものではない。例えば、ズリトロッコによりトンネル内を搬出してもよいし、トンネル内に配管を行い、泥水圧送や泥土圧送により土砂を搬出してもよい。また、トンネル２１から搬送された土砂は、立坑２２の底部に設けられたズリピット４７（図７参照）に投入してもよい。また、垂直ベルトコンベア４５に代えて、バケットを備えたクレーン４８（図７参照）等により土砂を吊り上げるものとしてもよい。また、中継ベルトコンベア４６を省略してベルトコンベア４１から直接垂直ベルトコンベア４５に土砂を搬送する構成としてもよい。

【0030】

竪孔３０は、図２に示すように、垂直に形成されており、掘削領域１０から下方のトンネル２１に接続している。なお、竪孔３０は、掘削領域１０の近傍に形成されていてもよい。また、竪孔３０は、必ずしも垂直である必要はない。

【0031】

竪孔３０は、図６の（ａ）に示すように、複数の管材３２，３２，…を縦方向に連続して配設することにより形成されている。

【0032】

管材３２は、図６の（ｂ）に示すように、トンネル２１の上方に所定長離隔した位置まで配設されており、管材３２の下端からトンネル２１までの接続部３３は、現場施工により形成されている。

【0033】

図５の（ａ）に示すように、竪孔３０の下端の排出口には、排出シュート３１が設置されている。

【0034】

排出シュート３１は、ベルトコンベア４１に近づくに従って、幅が狭まるように側面が傾斜しており、排出シュート３１の開口幅はベルトコンベア４１のベルト４１ａの幅よりも小さくなっている。
また、排出シュート３１は、図５の（ｂ）に示すように、排出シュート３１において土砂が詰ることがないように、ベルトコンベア４１に進行方向に延在しており、排出シュート３１の長さは竪孔３０の内径よりも大きくなっている。

【0035】

排出シュート３１の内部には受けプレート３４，３４が配設されている。
受けプレート３４，３４は、竪孔３０の下方に配設されており、ベルトコンベア４１の進行方向前側の端部が低くなるように傾斜している。
本実施形態では、受けプレート３４が２枚配設されているが、受けプレート３４の数は限定されるものではない。

【0036】

排出シュート３１には、点検窓３５が形成されており、排出シュート３１内の点検等が可能に構成されている。本実施形態では、点検窓３５を３箇所形成するが、点検窓３５の数や形状は限定されるものではない。

【0037】

竪孔３０の上端部の投入口は、図６の（ｃ）に示すように、格子状に分割されている。本実施形態では、竪孔３０の上端部に格子状部材３６を設置することで投入口を分割している。なお、格子状部材３６の形状等は適宜設定すればよい。また、格子状部材３６は必要に応じて配置すればよい。

【0038】

トンネル２１坑内の竪孔３０の排出口（排出シュート３１）の近傍には、図示しない集塵機が配設されていて、土砂落下時に発生する粉塵を除去する。

【0039】

本実施形態の掘削土砂の搬出方法は、竪孔構築工程と、搬送工程とを備えている。

【0040】

竪孔構築工程は、掘削領域１０の下方に存在するトンネル２１に通じる竪孔３０を形成する工程である。

【0041】

竪孔構築工程では、地盤の削孔とともに、図６の（ａ）に示すように、管材３２，３２，…を配設することで竪孔３０を形成する。
本実施形態の竪孔構築工程では、リバース工法で掘削領域１０からトンネル２１の近傍まで掘削し、竪孔３０とトンネル２１との接続部３３は人力により削孔するとともに現場施工により孔壁を形成する。

【0042】

リバース工法では、掘削領域１０から下側に向って削孔するとともに、発生残土を泥水状にして地上に圧送する。

【0043】

搬送工程は、掘削領域１０において発生した掘削土砂を、掘削領域１０から搬出する工程である。
搬送工程は、落とし込み作業と、トンネル内搬送作業と、坑外搬出作業と、を備えている。

【0044】

落とし込み作業は、竪孔３０を利用して、掘削領域１０からトンネル２１内に掘削土砂を落とし込む作業である。
竪孔３０から落とし込まれた掘削土砂は、受けプレート３４，３４で落下速度が緩和された後、ベルトコンベア４１に落下する。

【0045】

トンネル内搬送作業は、トンネル２１内に落とし込まれた掘削土砂を立坑２２まで搬送する作業である。
掘削土砂は、ベルトコンベア４１により立坑２２に搬送される。

【0046】

坑外搬出作業は、立坑２２まで搬送された掘削土砂を、地上に排出する作業である。
立坑２２から地上への搬出は、垂直ベルトコンベア４５を介して行う。

【0047】

トンネル２１内から搬送された掘削土砂は、中継ベルトコンベア４６を解して垂直ベルトコンベア４５に搬送される。

【0048】

垂直ベルトコンベア４５により立坑２２の底部から地上に搬出された掘削土砂は、適宜処分場等に搬送される。
なお、掘削領域１０の掘り下げに伴い、竪孔３０（管材３２）が露出したら、露出部分を適宜撤去する。

【0049】

以上、本実施形態の掘削土砂の搬出方法および掘削土砂の搬出システム１によれば、線路Ｒ下での作業のように、既設構造物により上方が閉塞されていることにより掘削領域１０から上方への掘削土砂の搬出が困難な場合であっても、掘削土砂の搬出を効率的に行うことができる。

【0050】

また、掘削領域１０の周囲での作業スペースの確保が困難な場合や、周辺環境の道路事情等に関わらず、掘削土砂を搬出することができる。
また、既設のトンネル２１を利用することで、地上での大型車両の走行による近隣環境への負担を軽減することができる。また、交通量の激しい道路下での施工であっても地上の交通を阻害することなく、効率的に作業を行うことができる。

【0051】

ベルトコンベア４１および垂直ベルトコンベア４５を利用することで、掘削土砂の搬出を継続的に効率よく行うことができる。
ベルトコンベア４１には、複数のインパクトバー４３，４３，…が並設されているため、竪孔３０から落下した掘削土砂による衝撃を、面により受けて吸収するため、ベルトコンベア４１のベルト４１ａやキャリアローラーへの負担が軽減される。

【0052】

竪孔３０の上端部には、格子状部材３４が配設されているため、土砂が大きな塊のまま落下することが防止され、その結果、トンネル２１内の安全性が確保される。
また、竪孔３０の排出口の周囲は、飛散防止用カバー４４により囲われているため、掘削土砂が飛散することが防止されている。

【0053】

竪孔３０の排出口には、排出シュート３１が配設されているため、受けプレート３４，３４により掘削土砂が直接ベルトコンベア４１に落下することが防止されていて、ベルトコンベア４１への負担が軽減されている。

【0054】

以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

【0055】

例えば、前記実施形態では、掘削領域１０が線路下の場合について説明したが、掘削領域１０の周辺環境は限定されるものではない。例えば、掘削領域１０が交通量の多い道路下の場合に本発明の掘削土砂の搬出方法を採用することで、地上の交通を阻害することなく作業を行うものとしてもよい。

【0056】

前記実施形態では、掘削領域１０に設けられた竪孔３０を介してトンネル２１に掘削土砂を落とし込むこととしたが、図７に示すように、掘削領域１０の近傍に設けられた立坑２３を介してトンネルに掘削土砂を搬入させてもよい。

【0057】

また、前記実施形態では、リバース工法により、地上から竪孔３０を形成する場合について説明したが、竪孔３０の形成方法は限定されるものではない。
また、竪孔３０を削孔する際の向きも限定されるものではなく、例えば、トンネル２１内から上向きに削孔してもよい。

【0058】

また、前記実施形態では、既設のトンネル２１に竪孔３０を接続する場合について説明したが、トンネル２１を新設してもよい。また、地中構造物２０は、必ずしもトンネルである必要はない。

【0059】

トンネル２１の使用目的や掘削領域１０において構築される構造物は限定されるものではない。例えば、鉄道トンネルと駅や、道路トンネルと換気塔、水路トンネルと管理施設等であってもよい。
また、掘削領域１０の上方に存在する既設構造物は線路Ｒに限定されるものではなく、例えば道路等であってもよい。また、掘削領域１０の上方には必ずしも既設構造物が存在しなくてもよく、開放されていてもよい。

【符号の説明】

【0060】

１０ 掘削領域
２０ 地中構造物
３０ 竪孔
３４ 格子状部材
４０ 土砂搬送手段
４１ ベルトコンベア
４５ 垂直ベルトコンベア

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】