この記事でわかること
- トンネル工事で長距離搬送が課題になりやすい理由
- 坑内から離れた回収場所まで土砂・砂・砕石を搬送する考え方
- 空気搬送機「ジェクター」で長距離搬送を行う仕組み
- 吸引側を短くし、排出側で距離を確保する理由
- 水平200m程度の搬送を検討できる条件
- 垂直100m程度の高所搬送を検討できる条件
- 曲がり・高低差・ホース径が搬送性に与える影響
- 湿った土砂・砕石で注意したいポイント
- 長距離搬送時の摩耗対策
- ジェクロンを回収側に配置する方法
- 実際の搬送ルートを再現したテストの重要性
はじめに
トンネル工事や地下構造物の工事では、
「材料を回収できるか」
だけでなく、
回収した材料をどこまで運ぶか
が大きな課題になる場合があります。
例えば、
坑内奥部
↓
作業通路
↓
坑口付近
↓
回収場所
まで、
数十m
100m以上
離れているケースです。
また、
地下
↓
地上
のように、
大きな高低差がある場合もあります。
従来は、
土砂・砕石をスコップで集める
↓
一輪車・台車・土のうへ積む
↓
坑内を運ぶ
↓
別の搬送設備へ積み替える
といった工程になる場合があります。
大量搬送であれば、
ダンプ
コンベア
重機
などが適している場合があります。
しかし、
「重機が入りにくい」
「通路が狭い」
「搬送量はそれほど多くないが距離が長い」
「回収場所まで高低差がある」
といった現場では、
ホースによる空気搬送
を検討できる可能性があります。
その方法の一つが、
空気搬送機「ジェクター」です。
例えば、
坑内の土砂・砕石
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
↓
長距離の排出ホース
↓
坑口側・地上側の回収場所
という構成です。
本記事では、トンネル工事で発生する土砂・砂・砕石等を、坑内から離れた場所や高い位置までジェクターで搬送する方法について解説します。
トンネル工事では「運ぶ距離」が長くなりやすい
トンネル内では、
作業箇所
と、
材料を回収・保管できる場所
が離れている場合があります。
工事が進むほど坑口から遠くなる
例えば、
施工初期：
坑口から20m
施工が進行：
坑口から100m
さらに進行：
坑口から数百m
と、作業場所が奥へ移動する場合があります。
人力運搬では往復距離も増える
例えば、
回収場所まで100m
の場合、
1回の運搬で、
100m運ぶ
＋
100m戻る
ため、
200mの移動が発生します。
10往復なら2km
100m先まで、
10回運搬
すると、
往復距離は、
200m × 10回
＝2,000m
です。
これは材料を運ぶ時間だけではない
さらに、
積み込み
荷下ろし
方向転換
他作業者・車両との待ち時間
なども発生します。
距離が長いほど「材料を人が運ぶ」工程が負担になる
そのため、
材料を回収する作業
より、
回収した後の運搬
の方が時間を使っている場合もあります。
空気搬送機「ジェクター」とは？
エコ・ワークが取り扱うジェクターは、
お手持ちのコンプレッサー（圧縮空気）と接続するだけで、吸引・搬送・投入・排出（散布）を1台で行える空気搬送機
です。
本体内部は、
シンプルなストレート構造
となっており、
モーターや回転羽根などの
駆動部を持ちません。
ジェクターでは「吸引」と「排出」を分けて考える
長距離搬送で重要なのが、
吸引側と排出側を分けて考えること
です。
吸引側
対象物
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
までの距離です。
排出側
ジェクター
↓
搬送ホース
↓
回収場所
までの距離です。
吸引側はできるだけ短くする
ジェクターでは、
吸引側をできるだけ短くし、長い距離は排出側で確保する
構成を基本として考えます。
吸引側は5m程度を目安に推奨
吸引側については、
5m程度を一つの目安として推奨
しています。
条件によっては、
10m程度
で使用されているケースもあります。
例えば100m搬送したい場合
対象物
↓
吸引ホース3m
↓
ジェクター
↓
排出ホース100m
↓
回収場所
という構成を検討します。
「吸引ホース100m」ではなく「排出ホース100m」
長距離搬送を考える場合、
ジェクターを、
できるだけ対象物の近くへ配置
し、
長い距離は、
排出側
で確保することが重要です。
条件によって水平200m程度の搬送も検討できる
ジェクターでは、
対象物・設備条件によって、
排出側で水平200m程度
の搬送が可能な場合があります。
例えば坑内奥から回収場所へ
坑内作業地点
↓
吸引3m
↓
ジェクター
↓
水平150m
↓
回収場所
といった構成です。
ただし200mは保証値ではない
重要なのは、
「ジェクターなら必ず200m送れる」
という意味ではないことです。
搬送性は対象物によって変わる
例えば、
乾いた細砂
と、
水分を含んだ重い土砂
では条件が異なります。
粒径によっても変わる
細かな粉体
と、
大きな砕石
では、
必要な搬送条件が変わります。
搬送量によっても変わる
例えば、
100kg/h
と、
1t/h
では、
同じ100mでも条件が異なります。
高低差のある現場でも検討できる
トンネル・地下構造物では、
水平方向だけでなく、
垂直方向の搬送
が必要になる場合があります。
例えば地下から地上へ
地下作業部
↓
ジェクター
↓
垂直配管
↓
地上回収部
という構成です。
条件によって垂直100m程度も検討できる
対象物・設備条件によっては、
垂直方向100m程度
の搬送が可能な場合があります。
例えば
地下20m
↓
地上
地下50m
↓
地上
といった高低差です。
ただし高さが増えるほど条件は厳しくなる
垂直搬送では、
対象物を重力に逆らって持ち上げる
必要があります。
そのため、
同じ距離でも、
水平50m
と、
垂直50m
では条件が異なります。
水平＋垂直を組み合わせる場合
例えば、
坑内水平80m
↓
垂直10m
↓
水平20m
↓
回収場所
という搬送ルートも考えられます。
総延長だけでは判断しない
この場合、
合計110m
だから、
単純に110m搬送
と判断するだけでは不十分です。
確認するのは
- 水平距離
- 垂直距離
- 上り・下り
- 曲がり数
- 曲がり角度
- ホース径
- 対象物
- 搬送量
などです。
曲がりが増えると搬送抵抗が増える
トンネル内では、
直線的にホースを配置できない
場合があります。
例えば
設備を避ける
通路を避ける
壁沿いに配管する
坑内形状に合わせる
ため、
曲がりが発生します。
曲がり部分では材料の流れが変わる
対象物が、
曲がり部分の内壁へ衝突
するため、
搬送抵抗が増える可能性があります。
曲がりが多いほど単純な直線距離とは違う
例えば、
100m直線
と、
100m＋90°曲がり10か所
では、
同じ搬送条件にはなりません。
できるだけ曲がりを減らす
可能であれば、
直線的なルート
緩やかな曲がり
を選びます。
90°曲がりを連続させない
特に、
短い区間で急な曲がりを連続
させると、
搬送抵抗・摩耗
が大きくなる可能性があります。
ホースのたるみにも注意する
長距離ホースを床面へ配置すると、
途中で、
たるみ
低い部分
ができる場合があります。
材料が滞留する可能性
特に、
重い材料
湿った材料
では、
ホースの低い部分へ対象物が溜まり、
搬送が不安定になる場合があります。
長距離ほどホースルート設計が重要
距離が長くなるほど、
どこを通すか
も重要になります。
例えば、
作業動線
重機動線
車両通路
設備周辺
との干渉を避けます。
ホースを通すだけでよいわけではない
長距離搬送では、
搬送能力
だけでなく、
安全にホースを配置・維持できるか
も確認します。
必要に応じて配管化も検討する
同じルートを長期間使用する場合には、
一部を固定配管
とし、
作業場所側だけホース
とする構成も検討できます。
例えば
作業地点
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
↓
固定配管
↓
回収設備
です。
工程の進行に合わせて延長する方法
トンネル工事では、
作業場所が徐々に奥へ移動します。
そのため、
ジェクター
↓
搬送ライン
を、
工事進行に合わせて変更・延長
する考え方もあります。
長距離搬送ほどコンプレッサー条件が重要
ジェクターは、
圧縮空気
によって作動します。
コンプレッサー能力を確認する
確認するのは、
- 圧力
- 吐出空気量
- エアーホース径
- エアー配管径
- コンプレッサーからジェクターまでの距離
- 他設備との同時使用
- 圧力損失
などです。
坑内ではエアー供給距離も長くなる場合がある
例えば、
コンプレッサー
↓
100m
↓
ジェクター
という場合です。
圧縮空気側でも圧力損失が発生する
供給ホースが、
細い
長い
曲がりが多い
場合には、
ジェクターまで届く空気量・圧力が低下する可能性があります。
「大きなコンプレッサーがある」だけでは判断しない
重要なのは、
コンプレッサー本体の仕様
ではなく、
実際のジェクター接続位置で必要な圧力・空気量を確保できるか
です。
トンネル工事では他のエアーツールとの同時使用にも注意
同じコンプレッサーから、
削孔機
エアーツール
その他設備
へ圧縮空気を供給している場合があります。
同時使用時の能力を見る
ジェクター単独運転では問題なくても、
他設備を動かす
↓
エアー消費量が増える
↓
ジェクターの能力が低下
する可能性があります。
実際の運用条件で確認する
そのため、
設備選定では、
最大コンプレッサー能力
だけでなく、
現場で通常使用している状態
を確認します。
湿った土砂は長距離ほど慎重に判断する
トンネル工事では、
地下水
湧水
散水
等によって、対象物が湿る場合があります。
乾燥砂と湿った土砂では違う
水分を含むことで、
可能性があります。
長距離では付着の影響が蓄積する場合がある
例えば、
5mなら搬送できた
としても、
100mでは、
途中のホースへ付着
する可能性があります。
湿った材料では短距離テストだけで判断しない
導入条件が、
排出80m
なら、
可能な範囲で、
80mに近い搬送条件
を再現します。
泥状・ヘドロ状は別条件
水分量が増え、
粘りの強い、
泥状
ヘドロ状
になると、
閉塞する可能性があります。
水分が多い対象物を扱える場合もある
ジェクターは、
水など自由液体が多い状態
でも、条件によって吸引を検討できます。
水＋砂のような状態
例えば、
ピット内に、
水
＋
沈殿した砂
がある場合です。
空気を一緒に吸わせる方法
こうした場合、
吸引口付近で、
水・砂
＋
少量の空気
を一緒に取り込ませることで、
吸引しやすくなる場合があります。
補助エアーを使用する方法
吸引ホースに沿わせて、
細いエアーホース
を延ばし、
吸引口付近へ少量の空気を供給する方法があります。
ただし、
粘性の高い泥・ヘドロ
について同じように搬送できるとは限らないため、実物で確認します。
砕石・砂の長距離搬送では摩耗が重要
長距離搬送で見落としやすいのが、
摩耗
です。
砂・砕石は摩耗性を持つ場合がある
対象物が、
ジェクター
ホース
配管
内部を移動します。
距離が長いほど接触箇所が増える
搬送距離が長くなることで、
対象物が設備内部を移動する時間も長くなります。
排出部が最も摩耗しやすい
摩耗性のある対象物をジェクターで搬送する場合、
排出部が最も摩耗しやすい
箇所になります。
セラミック補強耐摩耗ホース
対象物・使用条件に応じて、
排出部へ接続するセラミック補強耐摩耗ホース
を使用する方法があります。
曲がり部分も摩耗を確認する
長距離配管では、
エルボ
曲がり
が複数ある場合があります。
曲がりへ材料が衝突する
砂・砕石が、
曲がり部分の内壁
へ繰り返し衝突すると、
摩耗が進む可能性があります。
搬送できても交換頻度が高ければ課題
設備導入では、
100m搬送できた
だけではなく、
ホース・配管をどの程度の周期で交換する必要があるか
まで考えます。
必要搬送量を確認する
長距離搬送では、
搬送距離だけではなく、
どれだけの量を運ぶ必要があるか
が重要です。
例えば1日2t
これを、
8時間かけて搬送
するなら、
2,000kg ÷ 8時間
＝250kg/h
です。
1時間で搬送するなら
2,000kg ÷ 1時間
＝2,000kg/h
です。
同じ100mでも条件が大きく変わる
250kg/hを100m
と、
2t/hを100m
では、
必要能力が異なります。
「距離だけ」で機種を選ばない
機種選定では、
対象物
距離
搬送量
をセットで考えます。
最大粒径・形状も確認する
土砂・砕石では、
対象物のサイズ
も重要です。
大きな石片が混ざる可能性
例えば、
通常は10mm程度の材料
でも、
50mmの石片
が混ざる場合があります。
大きな石片1個が閉塞原因になる場合もある
そのため、
平均粒径
ではなく、
最大粒径・最大形状
を確認します。
角張った材料にも注意する
砕石・岩片は、
丸い粒
とは限りません。
長さ・幅・厚さを見る
例えば、
幅30mm
でも、
長さ100mm
の細長い破片
であれば、搬送条件が異なる可能性があります。
大きな材料は事前除去する
例えば、
大きな石片
↓
重機・手作業で除去
砂・細かな砕石
↓
ジェクター
という役割分担も検討できます。
大量の掘削土を全量長距離搬送する用途とは分けて考える
トンネル掘削では、
非常に大量の土砂
が発生する場合があります。
大量搬出には既存方式が適する場合がある
例えば、
大型コンベア
ダンプ
重機
による搬送です。
ジェクターが活きるのは人力が残る部分
例えば、
重機で取り切れない残材
設備下
坑内壁際
狭所
ピット
清掃時の細砂
などです。
「全部置き換える」のではなく「人力工程を減らす」
つまり、
トンネル掘削土すべて
↓
ジェクター
ではなく、
大量土砂
→重機・コンベア
狭所・残材
→ジェクター
という使い分けです。
長距離なら回収側を固定できる場合がある
ジェクターの排出側を、
一定の回収場所
へ接続できれば、
作業場所から、
毎回材料を持って移動する必要を減らせます。
ジェクロンを回収側へ設置する
細かな対象物を含む場合には、
ジェクター
↓
長距離搬送
↓
ジェクロン
↓
フレコン
という構成を検討できます。
ジェクターの役割
吸引・搬送
ジェクロンの役割
搬送された粉体・粒体の集粉・回収
です。
例えば坑外側でまとめて回収
坑内作業地点
↓
ジェクター
↓
長距離搬送
↓
坑口側ジェクロン
↓
フレコン
という構成です。
小型容器を坑内から持ち出す作業を減らす
従来：
坑内
↓
袋・容器へ回収
↓
坑口まで運搬
↓
大型容器へ移し替え
改善案
坑内
↓
ジェクター
↓
搬送ライン
↓
ジェクロン
↓
フレコン
とすることで、
中間運搬
積み替え
を減らせる可能性があります。
ジェクロンが必要かは対象物で判断する
比較的粗い砂・砕石を、
適切な密閉回収設備
へ搬送するのであれば、
ジェクター単体を検討できる場合があります。
微粉が多い場合
細砂
粉体
掘削粉
などが多く、
搬送後に集粉したい
場合には、
ジェクロンとの組み合わせを検討します。
現場全体の換気・粉じん対策とは分けて考える
ジェクロンは、
トンネル内全体の換気設備
を置き換えるものではありません。
搬送材料の回収設備
ジェクロンは、
ジェクターで搬送した対象物を集粉・回収する設備
として考えます。
坑内の作業環境対策
換気
局所集じん
散水
保護具
粉じん管理
などについては、
現場の施工計画・安全基準に基づいて別途対応します。
現在の運搬作業を数字で確認する
例えば、
一輪車1回：
100m往復
1日：
15往復
の場合、
200m × 15回
＝3,000m/日
移動します。
200日なら600km
3km × 200日
＝600km
です。
※説明用の単純計算例です。
作業時間として見る
例えば、
1往復8分
なら、
8分 × 15回
＝120分/日
です。
2時間/日
年間200日なら、
2時間 × 200日
＝400時間
となります。
※特定現場の実績値ではありません。
積み込み時間も別にある
さらに、
スコップで積む
荷下ろしする
作業時間があります。
長距離搬送では運搬工程の削減効果が大きくなる可能性
そのため、
ジェクターの導入効果を確認するときには、
「吸引速度」
だけではなく、
現在どれだけ人が往復しているか
を見ることが重要です。
実際の搬送ルートでテストする
長距離搬送では、
実物テスト
が非常に重要です。
例えば計画条件
対象物：
細砂＋砕石
吸引側：
3m
水平：
90m
垂直：
8m
曲がり：
4か所
必要量：
500kg/h
とします。
テストでも条件を近づける
可能な範囲で、
距離
高低差
曲がり
搬送量
を再現します。
10mのテストだけでは判断しにくい
10mで搬送できた
から、
100mでも同じ搬送量を確保できる
とは限りません。
長距離ほど実計画に近い試験が重要
特に、
重い材料
摩耗性材料
湿った材料
では、
計画距離に近い条件で確認します。
テストで確認するポイント
- 安定して吸引できるか
- 必要搬送量を確保できるか
- 希望距離まで搬送できるか
- 垂直部を安定して上がるか
- 曲がり部分で滞留しないか
- ホースのたるみで材料が溜まらないか
- 閉塞しないか
- 水分による付着がないか
- 排出部の摩耗状態
- 曲がり部分の摩耗状態
- ジェクロンで回収できるか
- 必要なコンプレッサー能力
などです。
問い合わせ時には簡単な搬送ルートが役立つ
長距離・高所搬送の場合、
現場図があると検討しやすくなります。
手書きでもよい
例えば、
吸引地点
↓
水平30m
↓
90°曲がり
↓
水平40m
↓
垂直10m
↓
水平20m
↓
回収場所
といった簡単な図です。
問い合わせ時にあると検討しやすい情報
- 対象物の写真・動画
- 対象物の種類
- 粒径
- 最大粒径
- 最大形状
- 比重・かさ密度
- 乾燥・湿潤状態
- 付着性
- 固結の有無
- 摩耗性
- 1日あたりの発生量
- 必要搬送量
- 吸引側距離
- 排出側水平距離
- 垂直距離
- 曲がり数
- 曲がり角度
- 搬送ルート
- ホース・配管の設置予定
- 最終回収方法
- フレコン回収の希望
- コンプレッサー仕様
- 他エアー設備との同時使用状況
などです。
すべて揃っていなくても構いません。
「100mあるから無理」と決める前に
例えば、
「坑内から坑口まで100mある」
「地下から地上へ材料を上げたい」
「一輪車で長距離運搬している」
「重機の入れない場所から材料を搬出したい」
「細砂・砕石を一定の回収場所へ集めたい」
という場合には、
ジェクターによる長距離・高所空気搬送
を検討できる可能性があります。
一方で「200mまで大丈夫」と決めつけない
対象物や条件によって、
搬送可能距離
は大きく変わります。
重要なのは、
現場の材料・距離・高低差・曲がり・必要搬送量・コンプレッサーを一つのシステムとして確認すること
です。
空気搬送機「ジェクター」の詳細
ジェクターの構造・機種・搬送能力・使用事例については製品ページでも紹介しています。
→ 空気搬送機「ジェクター」の詳細はこちら
まとめ
トンネル工事や地下構造物の工事では、
作業地点と回収場所が離れている
ことがあり、
土砂
砂
砕石
細かな掘削くず
などの運搬に人手がかかる場合があります。
例えば、
スコップで集める
↓
一輪車・土のうへ積む
↓
100m運ぶ
↓
排出する
↓
100m戻る
という工程です。
こうした場合、
空気搬送機「ジェクター」を使用し、
対象物
↓
短い吸引ホース
↓
ジェクター
↓
長い排出ホース
↓
回収場所
とすることで、
人が材料を持って長距離を往復する工程を省力化
できる可能性があります。
ジェクターでは、
吸引側をできるだけ短くし、長い距離は排出側で確保する
構成を基本として考えます。
吸引側は、
5m程度を一つの目安として推奨
しており、条件によっては10m程度で使用されているケースもあります。
また、対象物・設備条件によっては、
排出側で水平200m程度
の搬送が可能な場合があります。
高低差についても、
条件によっては、
垂直方向100m程度
の搬送が可能な場合があります。
ただし、
これらはすべての、
土砂
砂
砕石
掘削くず
を同じ条件で搬送できるという保証値ではありません。
実際には、
- 粒径
- 最大粒径
- 形状
- 比重・かさ密度
- 含水状態
- 付着性
- 摩耗性
- 必要搬送量
- 水平距離
- 垂直距離
- 曲がり
- ホース径
- コンプレッサー能力
などによって搬送性が変わります。
特に、
湿った土砂
重い対象物
砕石
などでは、実際の搬送条件に近いテストが重要です。
また、
砂・砕石等の摩耗性材料では、
排出部が最も摩耗しやすいため、排出部へ接続するセラミック補強耐摩耗ホース
などの摩耗対策も検討します。
細かな砂・粉体を搬送し、
離れた場所でまとめて回収したい場合には、
ジェクター
↓
長距離搬送
↓
ジェクロン
↓
フレコン
という設備構成も検討できます。
一方で、大量の掘削土を搬送する工程については、
重機
ダンプ
コンベア
などが適している場合があります。
ジェクターは、
大量搬出設備をすべて置き換えるのではなく、狭所・残材・長距離の人力運搬など、既存設備では対応しにくい工程を補う
使い方が有効な場合があります。
導入前には、
実際の土砂・砂・砕石等を使用し、予定している距離・高低差・曲がり・必要搬送量に近い条件で搬送テスト
を行うことをおすすめします。
設備導入や設備改善をご検討中の方は、お気軽にお問い合わせください。
実際の対象物、粒径・最大粒径・形状、比重・かさ密度、乾燥・湿潤状態、付着性、摩耗性、必要搬送量、吸引側距離、排出側水平距離、高低差、曲がり、搬送ルート、最終回収方法、コンプレッサー等を確認し、必要に応じて実物による長距離・高所搬送テストを行いながら、ジェクター・ジェクロンを含めた設備構成をご提案いたします。
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