JP2002045669A - 流動化処理装置の攪拌混合機及び攪拌混合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 混合槽内で攪拌機を軽い負荷で作動させて、
円滑かつ迅速に土塊を解砕でき、工事作業時間の短縮、
処理土の原価低減等を図る。 【解決手段】 混合槽１内で回転軸３により駆動される
攪拌翼５は取付部４に２箇所〜４箇所程度設けられてお
り、取付部４から延在された板体からなる主攪拌翼６
と、この主攪拌翼６に連結した補助攪拌翼７とから構成
される。主攪拌翼６は取付部４に対してほぼ斜め４５°
の角度に取り付けられており、その先端部には断面が四
角形のロットからなり、枠状部８ａと、この枠状部８ａ
の中間位置に水平方向に延在させた筋材部８ｂとからな
り、それ以外は空隙となった剪断部材８が延設されてい
る。また、混合機１の周壁１ｂにおける内面には、半径
方向内向きに邪魔板９が取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば建設発生土
を埋め戻し材として再利用する等のために、少なくとも
土砂と水とを混合して泥水を生成するための流動化処理
装置の攪拌混合機及び攪拌混合方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】建設工事現場で発生する土、例えば掘削
土を改質する必要がある場合に、改質材を土砂と均一に
混合するために、土砂に水を混合させて泥水の状態とす
る必要がある。例えば、配管埋設工事において、掘削土
が埋め戻し用として利用できないような軟弱な土質であ
る時には、この掘削土にセメント等からなる固化材を混
合させて、土質強化を図るようにする。

【０００３】以上のように、掘削土等の建設発生土と固
化材とを均一に混合させる方式の一つとして、攪拌手段
を備えた混合槽を含む流動化処理装置によって、土砂と
水とを均一に攪拌混合することにより泥水を生成し、こ
の泥水の生成過程の中で、または泥水を生成した後に、
セメント等の固化材を混合させる方式がある。この流動
化処理装置としては、例えば特開平１０−２９９０２９
号公報に示したものが従来から知られている。

【０００４】この公知の流動化処理装置は、有底円筒形
状となった混合槽内に、回転軸を挿入するようにして設
け、この回転軸の下端部に放射状に複数の攪拌翼を連結
して設けた攪拌手段を装着することにより構成される。
そして、混合槽内に所定量の水を注入して、攪拌手段を
作動させながら、油圧ショベル等の掘削機構で掘削した
土砂を投入することにより、土砂を水に混合した泥水を
作成し、この泥水にセメント等の固化材が供給される。
従って、この流動化処理装置で得られるのは土砂を固化
材で改質した流動状態の生成物であり、流動状態である
が故に、混合槽からホース等により直接埋め戻し箇所に
生成物を供給することができる等といった利点がある。

【０００５】

【発明が解決しよとする課題】ところで、混合槽内に投
入される土砂が砂流状態のものであれば、攪拌手段によ
り水と円滑かつ迅速に混合することができる。しかしな
がら、投入土砂に土塊が多分に含まれている場合には、
この土塊を解砕して解泥しなければならない。混合槽内
で攪拌手段を回転させると、槽内で外向きの旋回流が発
生する。この旋回流は混合槽の内周面に至ると、上方に
向けて流れることになり、中央の回転軸近傍で下降する
流れとなる上下方向に循環する対流が生じることにな
る。このために、比重の大きい土塊は、攪拌手段による
旋回流による遠心力の作用で混合槽の内周面に向けて流
れた後、上昇流に搬送されることになり、攪拌翼と接触
する機会が少なくなる。従って、攪拌翼を回転させただ
けでは、土塊の解砕が困難になり、完全な泥水を生成す
るまでに長い時間を必要とする。以上のことから、攪拌
翼を回転軸から放射状に延びる主攪拌翼の上下に複数の
補助攪拌翼を連結して設けることによって、土塊の解砕
を促進するようにしているが、それでもなお土塊の解砕
及び解泥を迅速には行えないという問題点があった。攪
拌翼を大きくしたり、また攪拌翼（主攪拌翼若しくは補
助攪拌翼）の数を多くすれば、それだけ土塊との接触機
会が増加するので、攪拌効率は向上するが、そうすると
回転トルクが増大して、消費エネルギが大きくなるだけ
でなく、強度設計上において、板厚を大きくしなければ
ならない等の問題点が生じることになる。

【０００６】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、混合槽内で攪拌機に
よって軽い負荷で、円滑かつ迅速に土塊を解砕できるよ
うにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明による流動化処理装置における攪拌混合
機の構成としては、攪拌手段を備えた混合槽内に少なく
とも土砂と水とを供給して、前記攪拌手段により土砂を
解泥して泥水を生成するために、前記混合槽は有底円筒
状に形成し、前記攪拌手段は、前記混合槽の中心部に配
設した回転軸と、この回転軸の下端部に放射方向に延在
させた攪拌翼とから構成し、前記攪拌翼と前記混合槽の
内面との間を所定間隔離間させ、前記攪拌翼の先端に剪
断部材を連結して設ける構成としたことをその特徴とす
るものである。

【０００８】ここで、攪拌翼は、回転軸の軸線に対して
所定角度傾斜した状態で、この回転軸に対して放射方向
に延在させた複数の主攪拌翼と、これら各主攪拌翼の上
下に向けて取り付けた複数の補助攪拌翼とから構成する
ことができる。また、剪断部材は攪拌翼の先端から延在
させた剪断用ロッドを含むものから構成するのが望まし
い。さらに、混合槽の内周壁に所定の幅を有する邪魔板
を配設し、剪断部材はこの邪魔板より内側に配置する構
成とすると、さらに土塊の専断能力が向上することにな
る。

【０００９】一方、本発明における攪拌混合方法は、攪
拌手段を備えた混合槽内に、少なくとも土砂と水とを供
給して、前記攪拌手段により土砂を解泥して泥水を生成
する流動化処理装置の攪拌混合方法であって、前記混合
槽内で先端に剪断部材を連結した攪拌手段を回転させ
て、前記攪拌手段により土砂を水と混合させる旋回流を
形成し、この旋回流により遠心力を与えられた土塊を前
記剪断部材で剪断することにより土塊の解砕を行うこと
をその特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。まず、図１に流動化処理装
置における攪拌混合機の断面図を示す。同図において、
１は混合槽であり、この混合槽１は底壁１ａと、円周状
に形成した周壁１ｂとからなる有底円筒状の部材から構
成される。２は攪拌手段を示し、この攪拌手段２は回転
軸３を有し、この回転軸３は図示しない油圧モータ等に
より回転駆動されるものである。回転軸３の下端部には
取付部４が連結して設けられ、この取付部４には回転軸
３の軸線と直交する方向に複数の攪拌翼５が取り付けら
れている。

【００１１】攪拌翼５は、図２に示したように、例えば
２箇所〜４箇所程度設けられており、取付部４から延在
された板体からなる主攪拌翼６と、この主攪拌翼６に連
結した補助攪拌翼７とから構成される。主攪拌翼６は取
付部４に対してほぼ斜め４５°の角度に取り付けられて
おり、また補助攪拌翼７は、その上面及び下面に、主攪
拌翼６の先端近傍と、それより内側との位置に複数枚
（図示したものにあっては上下それぞれ２枚ずつ）固着
して設けられている。そして、下側に設けた補助攪拌翼
７は、混合槽１内において、その底面１ａに近接した位
置にまで延在されている。

【００１２】主攪拌翼６の先端部には剪断部材８が延設
されている。剪断部材８は、図１から明らかな通り、断
面が四角形のロットからなり、枠状部８ａと、この枠状
部８ａの中間位置に水平方向に延在させた筋材部８ｂと
から構成される。従って、剪断部材８の位置では、混合
槽１内を攪拌する機能は小さく、回転することによって
土塊を剪断して解砕する機能を主に発揮させるためのも
のである。

【００１３】ここで、剪断部材の構成としては、図１に
示したものの他、図３に示したように、十字状の格子状
の剪断部材１０８として構成することができる。また、
剪断部材は主攪拌翼６と一体に設けることもできるが、
図４に示した剪断部材２０８は主攪拌翼６とは別部材で
形成されている。この剪断部材２０８は枠状部２０８ａ
に２本の筋材部２０８ｂ，２０８ｂを設けたものから構
成される。そして、この剪断部材２０８には主攪拌翼６
の先端に部分的に重なり合う取付部２００が連設されて
おり、この取付部２００はボルト２０１で主攪拌翼６の
先端に固定される。さらに、以上のように、剪断部材は
必ずしも枠状に形成する必要はなく、例えば図５に示し
たように、主攪拌翼６から延在させた上下２本の筋材３
０８ａ，３０８ａと、上下方向に延在させた複数本の縦
筋材３０８ｂを備えた剪断部材３０８で構成することも
できる。そして、この剪断部材３０８は主攪拌翼６から
直接延在させても良いが、図５に示したように、剪断部
材３０８を主攪拌翼６とは別部材で形成して、図４に示
したものと同様、その取付部３００を主攪拌翼６の先端
に所定長さ重ね合わせて、ボルト３０１で主攪拌翼６の
先端部に固定するように構成しても良い。なお、前述以
外にも各種の形状の剪断部材を用いることができ、それ
らはいずれも図１や図３に示したように主攪拌翼６と一
体に設けたり、また図４，図５のように、別部材で形成
して、ボルト等の固定手段により固定する構成とするこ
とができる。

【００１４】さらに、混合機１の周壁１ｂにおける内面
には、半径方向内向きに邪魔板９が取り付けられてい
る。邪魔板９は周壁１ｂに複数取り付けられており、そ
の下端面はほぼ主攪拌翼６の下部位置と一致している。
従って、混合機１の底面１ａからはある程度離間した位
置となっている。このように、邪魔板９を混合機１の底
面から浮かせることによって、混合機１の内部に土砂等
が滞留するのを防止することができる。

【００１５】ここで、邪魔板９は周壁１ｂの周囲に等し
い角度をもって偶数枚設けるのが望ましい。また、混合
槽１の内径をＬとし、攪拌翼５を構成する主攪拌翼６の
直径をｄとし、さらに邪魔板９の幅をｍとした時に、ｄ
／Ｌ＝０．５〜０．８とし、またｍ＝Ｌ／１０とするの
が最も望ましい。

【００１６】以上の構成を有する流動化処理装置の攪拌
混合機により泥水を生成する方法について説明する。こ
のように泥水を生成するのは、例えば配管埋設工事で掘
削による発生土が軟弱な場合に、この掘削土にセメント
等の固化材を混合することにより配管埋設後に埋め戻し
材等として使用するためである。

【００１７】まず、混合槽１内には所定のレベルとなる
ように水を供給する。その後に、例えば油圧ショベルの
バケットや、ベルトコンベア等で土砂を混合槽１内に投
入する。そして、この土砂の投入が開始された時から攪
拌機２の回転軸３を回転駆動して攪拌翼５を駆動する。
攪拌機２における回転数３の回転数は一定であっても良
いが、土砂の投入量が少ない間は水の跳ね上がり防止等
の観点から、回転数を小さくすることもできる。そし
て、土砂の投入量が増えるに応じて、攪拌機２における
攪拌翼５の回転数を上昇させる。

【００１８】攪拌翼５において、主攪拌翼６は混合槽１
の内容物、つまり水と土砂に対して旋回流を与えるもの
であり、補助攪拌翼７は土砂を解砕する機能を発揮す
る。つまり、投入土砂に土塊が混入している際に、特に
粘土質の土砂であって、ある程度乾燥した状態では大き
な土塊となる。このような土塊は比重が大きいために、
主攪拌翼６による旋回流が土塊に作用して、この土塊を
混合槽１の周壁１ｂ方向に向けて移動させるようにな
る。ただし、主攪拌翼６の端部は混合槽１の周壁１ｂか
ら離間しているので、この間では土塊を旋回させる力が
作用しなくなる。しかも、主攪拌翼６の外周側には剪断
部材８（または１０８，２０８，３０８）が設けられて
おり、この剪断部材８の回転周速は最も大きい。さら
に、この剪断部材８はロッド状の部材からなり、空隙が
大きいので、土塊に対する旋回力が実質的に作用しな
い。つまり、主攪拌翼６による混合槽１の内容物を旋回
させる流れを低下させることができる。そして、主攪拌
翼６に剪断部材８を連結することによって、主攪拌翼６
の長さを短くすることができ、かつ剪断部材８は空隙が
大きいことから、その回転時における抵抗が小さくなる
ので、回転軸２を駆動するための負荷が低減されること
になる。

【００１９】以上のことから、土塊が主攪拌翼６の回転
軌跡の外側に位置すると、旋回流速の低下によって、土
塊に対する浮上力が減少して、その自重の作用で剪断部
材８の回転軌跡の内部に変位することになる。その結
果、土塊は剪断部材８と衝突して土塊の解砕及び解泥が
促進される。しかも、剪断部材８の回転軌跡の外周側に
は邪魔板９が配置されているので、主攪拌翼６により生
じる内容物の旋回流がこの邪魔板９に衝突することにな
るので、その衝撃で土塊の崩壊が生じることになり、か
つ乱流状態になるので解泥が促進される。従って、主攪
拌翼６に連結して設けた補助攪拌翼７の作用による土塊
の解砕に加えて、剪断部材８及び邪魔板９による土塊の
解砕及び解泥が著しく促進され、迅速かつ確実に水と土
砂とが均一に混合し、かつ土塊が完全に崩壊した泥水が
生成されることになる。

【００２０】ここで、例えば剪断部材２０８や剪断部材
３０８のように、主攪拌翼６と剪断部材８とが別体で形
成されている場合には、投入される土砂の性質や状態に
応じて剪断部材を適宜交換して用いることができる。こ
れによって、投入土砂に含まれる土塊の量や大きさ等に
より最適な構造の剪断部材を用いることができ、かつ攪
拌機２の回転トルクを最小限に抑制することができる。
また、主攪拌翼６に設けた補助攪拌翼の数は、前述した
各実施の形態においては、上下それぞれ２本としたが、
図６に示したように、３本等というように所定の本数設
けるようにすることもできる。そして、外側に位置する
１本の補助攪拌翼７は第１の実施の形態と同じである
が、内側に位置する２本の補助攪拌翼４０７は補助攪拌
翼７の半分とする。これによって、補助攪拌翼７，４０
７による土塊の解砕及び解泥が促進される。しかも、２
本の補助攪拌翼４０７の表面積は実質的に補助攪拌翼７
と同じであるので、攪拌機２の回転トルクがさほど上昇
することはない。なお、図６において、補助攪拌翼の形
状及び数以外の構成は第１の実施の形態と実質的に同じ
であるので、同一または均等な部材については同じ符号
を付すものとする。

【００２１】以上のように、水と土砂とが均一に混合し
た泥水には、攪拌機２の回転を継続しながら、例えばセ
メント乃至セメントに各種の添加材を加えた固化材等を
所定量供給することによって、軟弱な土砂を固化できる
等、土砂の性質の改善、改質及び土質改良が図られるこ
とになる。従って、前述した配管埋設箇所の埋め戻し等
を行っても、降雨等によって土砂が流出して、陥没等が
生じるおそれはない。また、固化材の添加量を調整する
ことによって、配管の修理等を行う際に、再掘削に支障
を来さないようにすることもできる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、混
合槽内に設けた攪拌機によって軽い負荷で、円滑かつ迅
速に土塊を解砕でき、工事作業時間の短縮、処理土の原
価低減等を図ることができる等の諸効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す要部断面図であ
る。

【図２】図１の攪拌機の剪断部材を取り除いた状態を示
す正面図である。

【図３】主攪拌翼の先端に連結した剪断部材における第
２の実施の形態を示す正面図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態を示す剪断部材の正
面図である。

【図５】本発明の第４の実施の形態を示す剪断部材の正
面図である。

【図６】本発明の第５の実施の形態を示す攪拌機の要部
正面図である。

【符号の説明】

１ 混合槽 １ａ 底壁 １ｂ 周壁 ２ 攪拌機 ３ 回転軸 ５ 攪拌翼 ６ 主攪拌翼 ７，４０７ 補助攪拌翼 ８，１０８，２０８，３０８ 剪断部材 ８ａ，２０８ａ 枠材部 ８ｂ，２０８ｂ 筋材
部 ２００，３００ 取付部 ２０１，３０１ ボル
ト ３０８ａ 筋材 ３０８ｂ 縦筋材 ９ 邪魔板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｅ０２Ｆ 7/00 Ｅ０２Ｆ 7/00 Ｄ Ｆターム(参考） 2D043 CA01 4G035 AB46 4G078 AA01 AB01 BA05 CA01 CA08 CA12 CA17 DA01 DA03 DA16 DA28 DB10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 攪拌手段を備えた混合槽内に少なくとも
   土砂と水とを供給して、前記攪拌手段により土砂を解泥
   して泥水を生成するための流動化処理装置において、 前記混合槽は有底円筒状に形成し、 前記攪拌手段は、前記混合槽の中心部に配設した回転軸
   と、この回転軸の下端部に放射方向に延在させた攪拌翼
   とから構成し、 前記攪拌翼と前記混合槽の内面との間を所定間隔離間さ
   せ、 前記攪拌翼の先端に剪断部材を連結して設ける構成とし
   たことを特徴とする流動化処理装置の攪拌混合機。
2. 【請求項２】 前記攪拌翼は、前記回転軸の軸線に対し
   て所定角度傾斜した状態で、この回転軸に対して放射方
   向に延在させた複数の主攪拌翼と、これら各主攪拌翼の
   上下に向けて取り付けた複数の補助攪拌翼とから構成し
   たことを特徴とする請求項１記載の流動化処理装置の攪
   拌混合機。
3. 【請求項３】 前記剪断部材は前記攪拌翼の先端から延
   在させた剪断用ロッドを含むものであることを特徴とす
   る請求項１記載の流動化処理装置の攪拌混合機。
4. 【請求項４】 前記混合槽の内周壁に所定の幅を有する
   邪魔板を配設し、前記剪断部材は、この邪魔板より内側
   に配置する構成としたことを特徴とする請求項１記載の
   流動化処理装置の攪拌混合機。
5. 【請求項５】 攪拌手段を備えた混合槽内に、少なく
   とも土砂と水とを供給して、前記攪拌手段により土砂を
   解泥して泥水を生成する流動化処理装置の攪拌混合方法
   であって、 前記混合槽内で先端に剪断部材を連結した攪拌手段を回
   転させて、 前記攪拌手段により土砂を水と混合させる旋回流を形成
   し、 この旋回流により遠心力を与えられた土塊を前記剪断部
   材で剪断することにより土塊の解砕を行うことを特徴と
   する流動化処理装置の攪拌混合方法。