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シールドトンネル技術

シールド坑内での台車逸走防止装置

速度検知型ブレーキ装置を備えた台車による運搬

シールド工事の坑内において、逸走した台車を停止させる装置は数種あるが、いずれもバッテリーロコの運転手による作業・操作が必要でした。

そこで鹿島では、材料運搬台車自体に予め装備された速度検知器にて作動するブレーキ装置を開発しました。

特許申請準備中

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速度検知型ブレーキ装置のイメージ動画

キーワード

シールド工事、下り勾配、逸走防止装置、速度検知型、ヒューマンエラー

速度検知型ブレーキ装置の概要

速度検知型ブレーキ装置は、シールド坑内の下り勾配において、資材運搬台車の連結不良等により逸走した場合、ある設定速度になると資材運搬台車に装備されているブレーキが掛かり停止させるシステムです。

特長・メリットココがポイント

ヒューマンエラー、誤動作がなくなる

  • 資材運搬台車自体に台車の速度を検知するブレーキ装置が装備されているため、作業員による作業・操作が不要で、ヒューマンエラーがなくなります。
  • 全て機械式であるため、防爆の現場にも対応できます。
  • 電気式でなく、構造もシンプルなので、誤動作がありません。

スクリーンシールド工法(回収型シールド工法)

補助工法要らずのカッター回収工法

シールド工事の長距離化に伴い、掘進途中での全断面ビット交換可能なシールド機のニーズがあります。一般的にはビット交換のための地盤改良や立坑を設けるなどの準備が必要です。また、立地条件的に到達立坑が設けられない場合にはカッター部を残置せざるを得ない場合があります。

この二つの問題を解決するのが「スクリーンシールド工法」です。

カッタースポークを縮めて、機内へ駆動部ごと引き込みシールド機の前面に配置しているナイロン繊維のカテーン(スクリーン)を締めることで、補助工法無しで安全にカッターを改修することができ、ビット交換した後は再びカッターを所定の場所に戻すこともできます。

特許登録済

図版:スクリーンシールド機

スクリーンシールド機

キーワード

スクリーン、シールド機、カッター回収、ビット交換、補助工法不要、伸縮スポーク
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カッター回収手順

図版:カッター回収手順

特長・メリットココがポイント

  • トンネル施工費の低減
    立坑や地盤改良を省略できることでの施工費の低減ができます。
  • シールド機のコスト低減
    カッター全体を回収することができるので、他工事への転用することでのコスト低減が可能です。
  • 付加価値の創造
    全断面ビット交換や直角分岐シールドへの適用などの付加価値を生み出します。

マイクロECミスト®

新開発の帯電ミストによる浮遊粉じん洗い落とし技術

帯電ミストによる浮遊粉じん除去システム「マイクロECミスト」は、解体工事現場や土工事の現場などで発生する浮遊粉じんを効率的に除去することができます。これまで有効な回収方法が確立されていなかった空気中に浮遊した粉じんを、特殊なノズルで帯電させた水粒子をミスト状に発生させ噴霧することにより、浮遊粉じんを効果的に吸着し洗い落とす技術です。

なお、本システムは弊社の建築・土木現場にて適用中ですが、外販・リース等の予定はありません。

図版:帯電ミストファン概観

帯電ミストファン概観

キーワード

粉じん、浮遊粉じん、ミスト、帯電、ノズル、送風機
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帯電ミストとは

帯電ミストは、マイナスの電荷を載せた200ミクロン以下の微細な微粒子群で形成された微噴霧です。帯電ミストは、通常のミストでは除去困難とされていた10ミクロン以下の浮遊粉じんを静電気力により空間で確実にキャッチして落下させることができます。さらに、帯電ミストを粉じん発生源に作用させると、粉じん粒子を覆うように立体的に水が付着して発生源全体をくまなく濡らす効果が確認され、粉じんの発生そのものを抑制する作用も有しています。

帯電というと危険なイメージがありますが、200ミクロン以下の微小な水粒子に静電気が載った状態のミスト噴霧で、人体に影響は全くなく、自然界でも滝などで発生するマイナスイオンと同じです。 本システムは、特殊な帯電ミスト発生ノズルで帯電ミストを発生させ、大型ファンによる気流に乗せて噴射する「帯電ミストファンノズル」の他、ポンプ、水槽、電源等で構成されています。

ノズル部での帯電ミストの生成は、原理的にはインクジェットプリンタのインクの噴出制御に用いられるものと同様の誘導帯電方式ですが、独自開発技術により、1分間に10リットルの帯電ミスト(電荷量約0.5mC/kg)を連続して安定的に噴射することが可能となり、ノズル部で発生した帯電ミストがファンで粉じん空間に向けて送り込まれるという仕組みです。

図版:マイクロECミスト発生装置

マイクロECミスト発生装置

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特長・メリットココがポイント

浮遊粉じんの約4倍を低減

室内試験により、「関東ローム」、「珪砂」、「フライアッシュ」などの微細な浮遊粉じんに対して、帯電なしに対して約4倍の低減効果を確認しました。

図版:室内試験による帯電ありなしの効果確認結果

室内試験による帯電ありなしの効果確認結果

帯電ミストによる浮遊粉じん除去効果

造成現場で発生する浮遊粉じんの除去効果を検証するため、バックホウ作業時に帯電ミストを噴霧し、粉じん濃度をデジタル粉じん計で計測する実験を行いました。

その結果、帯電ミストによる浮遊粉じん除去効果が無帯電ミストに比べて著しく高いことが確認されました。

図版:バックホウ作業における帯電ミスト効果確認実験状況

バックホウ作業における帯電ミスト効果確認実験状況

図版:バックホウ作業時の帯電ミスト効果確認結果

バックホウ作業時の帯電ミスト効果確認結果

適用実績

図版:新東名高道路速牧平

新東名高速道路牧平

場所:愛知県岡崎市

発注者:中日本高速道路

規模:土工153万m3

エコメール(シールド機のテールシール)

環境に優しく、燃えないテールシール

エコメールは、その名の通りエコフレンドリーな材料を主成分としたシールド機のテールシール剤です。
従来のテールシール剤は油脂系のグリスを含有していることに対して、エコメールは天然鉱物から生成した珪酸塩鉱物を主成分とし、材料の安定性と粘結強化を図るためのポリマーとファイバーが含まれています。

油脂類が含まれていないので、火気による事故の危険性がなく、また、衣類や足場等への付着に対しても水洗いで容易に除去することができ、作業環境が改善されます。

特許登録済

図版:テールシール概念図

テールシール概念図

キーワード

エコメール、シールド機、テールシール剤、エコフレドリー、珪酸塩鉱物、ポリマー、ファイバー、
チクソトロピー性、ポンパビリティ
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特長・メリットココがポイント

ガス溶接等の熱で発火しない

油脂類を一切使用していないので、ガス溶接等の熱で発火しません。

油脂系のシール剤とエコメールを鉄板に載せて下部からガスバーナーで熱を加えてもエコメールは発火はしません。

  • 燃焼性 難燃性(自己消火性)
    消防法に示す危険物には該当しません。

図版:燃焼実験

燃焼実験

集中配管による注入方式へ対応可能

チクソトロピー性を有するため、注入時には粘性が低下してポンプ圧力損失が小さくなり、注入後にはもとの粘性に回復し、止水効果を発揮します。このため、ポンパビリティが良く、集中配管による注入方式への対応が可能となります。

ポンパビリティの評価は、油脂系の製品はちょう度で評価していますが、エコメールは粘性やベーンせん断力で評価します。

図版:実大模型による実験実況(充塡性、止水性)

実大模型による実験実況(充塡性、止水性)

図版:粘性とせん断力

粘性とせん断力

適用実績

図版:外郭放水路トンネル

外郭放水路トンネル

場所:埼玉県浦和市

竣工年:2000年6月

発注者:建設省関東地方建設局

規模:泥水工法
シールド外径φ12,040mm
延長1,384m

図版:きらめき通り地下通路

きらめき通り地下通路

場所:福岡県福岡市

竣工年:1999年4月

発注者:岩田屋・NTT・九州不動産

規模:泥土圧工法
シールド外径
縦4,980mm×横7,810mm
延長119m

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