JP2002180496A - 管中混合での固化材の注入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 浚渫泥土を空気圧送する圧送管中に固化材ス
ラリーを注入して固化処理用土を得るに際し、プラグに
対する固化材スラリーの添加率をより均一にする。 【解決手段】 圧送機１出口付近に設けた泥土流量計２
で浚渫泥土流出量を計測し、プラグ検出器５でプラグの
通過時刻を検出し、定常運転されている固化材スラリー
注入ポンプ８により固化材スラリーがスラリープラント
７へのスラリー循環路に循環されている固化材スラリー
添加装置６の注入／還流切替装置９をプラグ検出器５で
検出された信号をもとに作動させてプラグが通過するタ
イミングに合わせて瞬時に固化材スラリーを注入添加す
ると共にその固化材スラリーの注入量を注入／還流切替
装置９と圧送管１３との間に設置した固化材スラリー流
量計１０で計測して浚渫泥土流出量と固化材スラリー流
出量とから固化材スラリーの添加率を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、埋立地の埋め立て
材などに利用するために浚渫泥土を空気圧送する圧送管
内にセメントなどの固化材のスラリーを注入して浚渫泥
土と固化材スラリーとを撹拌混合した固化処理土として
排出できるようにするに際し、圧送管内を空気圧送され
るプラグを検出しそれに見合う量の固化材スラリーの圧
送管中への注入を可能とする管中混合での固化材の注入
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の港湾浚渫工事においては、浚渫泥
土の処分容量をできるだけ小さくするためと、浚渫泥土
中に含まれている水の処理を行わなくて済むように、可
及的に含水率の低い高濃度の状態で泥土を浚渫する技術
が開発されてきている。このような浚渫泥土を埋立地に
排送する手段としては、浚渫泥土が高濃度で流動性が低
いので、大量の空気を供給し空気の膨張エネルギーを利
用して送泥する空気圧送方式が採用されるようになって
きている。この空気圧送方式により、含水率が低い状態
で浚渫泥土の送泥が可能となったが、浚渫泥土そのもの
の性状は排泥後も変化することがないため、そのままの
状態で埋め立てた場合にはそのまま放置してもその含水
率が急激に低下することがないので埋立地内のトラフィ
カビリティーは長期に亘って改善しないため人や車が立
ち入ることができず、従ってそのままでは利用できる土
地になるまでに長い時間が必要になる。

【０００３】そこで、浚渫泥土を空気圧送する圧送管内
にセメントなどの固化材スラリーを注入して固化処理土
として埋立て前に浚渫泥土をトラフィカビリティーの良
い状態にする方法が提案され実施されているが、近年、
浚渫泥土を空気圧送する圧送管内に固化材を注入し、プ
ラグ流の乱流効果で浚渫泥土と固化材スラリーとを撹拌
混練する工法から、混練度を高めるために圧送管の途中
に撹拌混練を促進するための様々の工夫を施された装置
を取り付けて撹拌混練度を向上させる工法が普及しつつ
あるが、機械式ミキサーを用いて浚渫泥土と固化材スラ
リーとを撹拌混練して固化処理土とする方法に比べて、
これらの方法は安価ではあるが未だ品質の点で不充分で
あり、更なる品質向上が望まれている。

【０００４】従来より、管中混合における固化材スラリ
ーの注入方法には以下に列挙するような幾つかの方法が
あるが、それぞれ以下のような問題点がある。 (1) 泥土の空気圧送装置において圧送空気を注入する前
に浚渫泥土に固化材スラリーを添加する方法では、浚渫
泥土に固化材を添加すると粘性が上がり、圧送抵抗が増
加するため、圧送管の圧力が固化材を添加しない場合よ
り高くなる。このため、長距離圧送の場合は、圧送用空
気源等の設備が大規模となる。また、既設の設備を使用
する場合は圧送泥土量を減らさなければならなくなる。 (2) 圧送途中でプラグ流に固化材スラリーを等量ずつ連
続的に添加する方法では、空気圧送時のプラグ流は不規
則で個々のプラグ量に大きなバラツキがあるため、各々
のプラグ量に見合った量の固化材が添加されなくなる。
その結果、単位泥土量当りの固化材添加量にバラツキが
生じ、固化強度が不均一になるばかりでなく、プラグが
空気圧送されてこないときにも固化材が添加され続ける
という欠点がある。 (3) プラグを何らかの方法で検出してこのプラグの移動
にタイミングを合わせて固化材スラリー注入ポンプの駆
動速度を増減させて添加量を制御する方法では、プラグ
流の変化に対応するため固化材スラリーの注入量を僅か
の時間で大幅に増減させる必要がある。しかし、固化材
スラリー注入ポンプは流量変化の立ち上がり時間特性
（いわゆる時定数）が大きく、追従性能が充分でない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述したよ
うな従来技術の欠点を解消し、浚渫泥土を空気圧送する
圧送管内に固化材スラリーを注入して浚渫泥土と固化材
スラリーとを撹拌混合した固化処理土として排出できる
ようにするに際し、圧送管内を空気圧送されるプラグを
検出し、大きなバラツキのあるプラグ量に見合う量の固
化材スラリーをプラグの通過時に瞬時にタイミングよく
圧送管内に注入できるようにする管中混合での固化材の
注入方法を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題を
解決すべく鋭意検討した結果、圧送機から圧送管中に押
し出された高濃度の浚渫泥土に圧送空気を圧入すること
によって圧送されるプラグ流中のプラグに固化処理土と
して排出できるように固化材スラリーを注入するに際
し、圧送機出口付近に設けた泥土流量計で浚渫泥土流出
量を計測し、圧送空気注入口の下流に設けたプラグ検出
器でプラグの通過時刻を検出し、定常運転されている固
化材スラリー注入ポンプにより固化材スラリーがスラリ
ープラントへのスラリー循環路に循環されている固化材
スラリー添加装置のプラグ検出器で検出された信号をも
とに注入／還流切替装置を作動させてプラグ検出器から
所定間隔だけ離れた位置に設置されている固化材スラリ
ー注入口をプラグが通過するタイミングに合わせて瞬時
に固化材スラリーを注入添加すると共にその固化材スラ
リーの注入量を該注入／還流切替装置と圧送管との間に
設置した固化材スラリー流量計で計測して前記浚渫泥土
流出量と該固化材スラリー注入量とから固化材スラリー
の添加率を調整すればよいことを究明して本発明に到達
した。

【０００７】また、圧送機出口付近に泥土密度計を設け
て浚渫泥土の密度を計測し、固化材スラリーの添加率を
調整すればより好ましいことや、固化材スラリーの添加
率の調整は固化材スラリー注入ポンプの回転数の増減に
よるスラリー流量の制御による方法が好ましいことや、
注入／還流切替装置としては、固化材スラリー注入ポン
プから圧送管への流路とスラリープラントへの流路とを
切り替える三方弁を用いる方法の他に、固化材スラリー
注入ポンプから圧送管への注入流路の弁と固化材スラリ
ー注入ポンプからスラリープラントへの還流流路の弁と
の弁２個を用いる方法でもよいことを究明したのであ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る管中混合での
固化材の注入方法について図面を用いて詳細に説明す
る。図１は本発明に係る管中混合での固化材の注入方法
を実施する設備を説明する説明図、図２は本発明に係る
管中混合での固化材の注入方法に使用するプラグ検出器
としての所定長さ間の圧送管の重量を測定する荷重計を
示す説明図、図３は本発明に係る管中混合での固化材の
注入方法に使用するプラグ検出器としての圧送管内のプ
ラグと当接する位置に突設されている棒状体に歪ゲージ
が固着されているものを示す説明図である。

【０００９】図１において、実線の矢印は固化材スラリ
ーの流れを示し、破線の矢印は情報の流れと制御信号と
を示す。図面中、１は浚渫泥土を圧送管１３内に送る圧
送機であり、図示した実施例のようにホッパーを備えて
いてバッチ式に供給された浚渫泥土を送り出すものであ
っても、また他の連続移送装置に接続されていて連続的
に供給された浚渫泥土を送り出すものであってもよい。
２は圧送機１出口付近で浚渫泥土流出量を計測するため
に設置されている泥土流量計である。３は同じく圧送機
１出口付近に設置されていることが好ましい泥土密度計
であり、この泥土密度計３が設置されていると、圧送さ
れる浚渫泥土の密度即ち含水率に応じて固化材スラリー
の添加率を調整することができる。４は浚渫泥土を空気
圧送するために圧送管１３内に供給される圧送空気であ
る。

【００１０】５は圧送空気注入口の下流に設けられてお
り圧送空気４の注入により形成されるプラグ流（空気相
と泥土相が交互に存在する流動体）中のプラグ（泥土の
塊部）の通過時刻を検出するプラグ検出器であり、この
プラグ検出器５としては図２に示す如く所定長さ間の圧
送管１３の重量を測定する荷重計や、図３に示す如く圧
送管１３内のプラグと当接する位置に突設されている棒
状体に歪ゲージが固着されているものを示すことができ
る。そして、このようなプラグ検出器５を圧送管１３の
長手方向に所定の間隔を隔てて設置しておけばプラグ
（泥土の塊部）の流速も検出することができる。

【００１１】即ち、プラグ検出器５が荷重計である場合
には、図２に示すように可撓管を介して接続されている
圧送管１３の下部に荷重計を設置すれば、空気圧送させ
るプラグ先端部分がその圧送管１３の位置に到達すれば
その部分の圧送管１３の重量が急増し後端部が通過する
と急減するので、プラグの通過時刻が検出できるのであ
り、このような荷重計から成るプラグ検出器５を圧送管
１３の長手方向に所定の間隔を隔てて設置しておけば、
それらのプラグ検出器５が設置されている圧送管１３間
の距離を最初の荷重計での重量変化の立ち上がり時刻と
次の荷重計での重量変化の立ち上がり時刻との時間差で
除すればプラグの流速が測定できるのである。また、プ
ラグ検出器５が圧送管１３内のプラグと当接する位置に
突設されている棒状体に歪ゲージが固着されているもの
である場合には、図３に示すように空気圧送させるプラ
グが棒状体に衝突すると棒状体に曲げ応力が発生するの
でその歪を歪ゲージにより検知して棒状体に曲げ応力が
発生している時間によりプラグの通過時刻が検出できる
のであり、このような棒状体から成るプラグ検出器５を
圧送管１３の長手方向に所定の間隔を隔てて設置してお
けば、それらのプラグ検出器５が設置されている圧送管
１３間の距離を最初の棒状体での歪発生時刻と次の棒状
体での歪発生時刻との時間差で除すればプラグの流速が
測定できるのである。

【００１２】６は固化材のスラリープラント７と固化材
スラリー注入ポンプ８と流路の切替えを行う還流／注入
切替装置９と固化材スラリー流量計１０とから成る固化
材スラリー添加装置である。この固化材スラリー添加装
置６においては、定常運転されている固化材スラリー注
入ポンプ８により固化材スラリーがスラリープラント７
へのスラリー循環路に循環されており、プラグ検出器５
で検出された信号をもとに注入／還流切替装置９が作動
されると、プラグ検出器５から所定間隔だけ離れた位置
に設置されている固化材スラリー注入口１１からプラグ
が通過するタイミングに合わせて瞬時に固化材スラリー
が注入／還流切替装置９と圧送管１３との間に設置され
ている固化材スラリー流量計１０で計測されながら圧送
管１３内に注入される。

【００１３】この固化材スラリーの圧送管１３への注入
とスラリープラント７への還流とを行う還流／注入切替
装置９としては、固化材スラリー注入ポンプ８により送
り出されて来た固化材スラリーを三方弁を用いて固化材
スラリー流量計９とスラリープラント７とのいずれかに
流路を切り替える方法や、固化材スラリー注入ポンプ８
により送り出されて来た固化材スラリーを圧送管１３へ
の注入流路の弁と固化材スラリー注入ポンプ８により送
り出されて来た固化材スラリーをスラリープラント７へ
の還流流路の弁との２個の弁を用いて切り替える方法が
ある。

【００１４】１２は圧送機１から圧送管１３内に送り出
されて泥土流量計２により計測された浚渫泥土流出量を
記憶する作業や、泥土密度計３が設置されている場合に
はこの泥土密度計３により測定された圧送される浚渫泥
土の密度から固化材スラリーの添加率を調整する作業
や、プラグ検出器５により検出されたプラグが固化材ス
ラリー注入口１１の直下に移動して来る時間に合わせる
と共にプラグ検出器５により検出されたプラグの通過時
刻に対応する時間だけ固化材スラリー添加装置６の注入
／還流切替装置９を作動させる作業や、固化材スラリー
流量計１０により計測された固化材スラリー注入量を記
憶する作業や、前記浚渫泥土流出量と固化材スラリー注
入量とから固化材スラリーの添加率を調整する作業を管
理する施工管理制御装置（パソコン）である。そして、
この施工管理制御装置１２で、プラグ検出器５が圧送管
１３の長手方向に所定の間隔を隔てて設置されていてプ
ラグの流速も検出することができる場合には、最後のプ
ラグ検出器５と固化材スラリー注入口１１との間の距離
を検出したプラグの流速で除してプラグ検出器５により
検出されたプラグが固化材スラリー注入口１１の直下に
移動してくる時間を計算してその時間に対応してプラグ
検出器５により検出されたプラグの通過時刻に対応する
時間だけ固化材スラリー添加装置６の注入／還流切替装
置９を作動させる作業や、固化材スラリーの添加率の調
整を行わせるために、固化材スラリー注入ポンプ８の回
転数の増減によるスラリー流量の制御や、更にはスラリ
ープラント７による固化材スラリーの濃度の制御を行わ
せる作業も管理させることができる。

【００１５】１４は空気圧送されたプラグ流を減勢して
排出させるための排泥装置（減勢サイクロン）である。

【００１６】かかる構成の装置において、浚渫装置（図
示せず）によって浚渫された含水率の低い高濃度の浚渫
泥土は圧送機１により圧送管１３内に押し出され、圧送
機１出口付近の泥土流量計２により浚渫泥土の流出量が
計測され、また泥土密度計３が設置されている場合には
更に浚渫泥土の密度が計測される。そして、これらの計
測結果が施工管理制御装置１２に伝達され、泥土流量計
２で計測された浚渫泥土流出量は記憶される。

【００１７】次いで浚渫泥土は注入される圧送空気４に
より形成されるプラグ流の状態で間欠的に圧送管１３内
を圧送される。このようにプラグは間欠的にしかもその
間隔がまちまちに圧送管１３内を圧送されて来るので、
浚渫泥土と固化材スラリーとを撹拌混合した固化処理土
の強度均質化のためには、通常のスラリー注入ポンプで
はポンプの回転数を高めるのに何秒かの時間を要し、送
泥されて来るプラグに瞬時に対応することができない。
そこで本発明では予め固化材スラリー注入ポンプ８を所
定流量の送泥状態で定常運転させておくためにスラリー
プラント７に還流するスラリー循環路を設けておき、プ
ラグが固化材スラリー注入口１１の直下に移動して来る
と還流／注入切替装置９を作動させて固化材スラリーを
プラグの通過時にタイミングよく瞬時に圧送管１３中に
注入添加できるようにしているのである。そして、この
ように固化材スラリー注入ポンプ８を定常運転させてお
くためにスラリー循環路を循環させているので、高濃度
の固化材スラリーが常に流動されているため、固化材ス
ラリーが硬化して固化材スラリーの輸送管の閉塞の恐れ
はない。

【００１８】そして、圧送空気４の注入により形成され
るプラグ流の状態で間欠的に圧送管１３内を圧送されて
きたプラグは、圧送空気注入口の下流に設けられている
プラグ検出器５でその通過時刻を検出され、この検出さ
れた信号をもとにプラグが圧送管１３の固化材スラリー
注入口１１の直下を通過するタイミングに合わせて固化
材スラリー添加装置６の注入／還流切替装置９がその通
過時刻だけ作動されると、プラグの大きさに合わせて固
化材スラリーが注入添加されるのである。従って、大き
く変動しているプラグの大きさ（浚渫泥土量）に合わせ
て固化材スラリーの注入量を調整できるので、浚渫泥土
と固化材スラリーとを撹拌混合した固化処理土の強度を
均質化できるのである。また、このプラグが圧送管１３
の固化材スラリー注入口１１の直下を通過するタイミン
グに合わせて固化材スラリー添加装置６の注入／還流切
替装置９を作動させるには、予め圧送管１３中のプラグ
の流速を求めておいてプラグ検出器５と固化材スラリー
注入口１１との間の距離をそのプラグの流速で除してプ
ラグ検出器５により検出されたプラグが固化材スラリー
注入口１１の直下に移動してくる時間を予め施工管理制
御装置１２にインプットしておいてもよいが、プラグ検
出器５を圧送管１３の長手方向に所定の間隔を隔てて設
置しておいてプラグの流速も検出できるようにしておけ
ば、最後のプラグ検出器５と固化材スラリー注入口１１
との間の距離を検出したプラグの流速で除してプラグ検
出器５により検出されたプラグが固化材スラリー注入口
１１の直下に移動してくる時間を計算してその時間に対
応して固化材スラリー添加装置６の注入／還流切替装置
９を作動させればよい。

【００１９】また、前述した圧送機１出口付近の泥土流
量計２により計測された浚渫泥土の流出量は施工管理制
御装置１２で記憶されており、更に注入／還流切替装置
９と圧送管１３との間に設置した固化材スラリー流量計
１０により計測された固化材スラリーの注入量も施工管
理制御装置１２で記憶されているので、この浚渫泥土流
出量と固化材スラリー注入量とから固化材スラリーの添
加率が調整されるのである。即ち、浚渫泥土流出量から
予め設定した固化材スラリー注入量の設計値と現実の固
化材スラリー注入量との差から固化材スラリー注入量の
過不足を計算し、定常運転の固化材注入ポンプ８の回転
数を増減させてポンプの吐出量を制御したり、スラリー
プラント７による固化材スラリーの濃度を制御して、固
化材スラリーの添加率を調整する。

【００２０】この際、圧送機１出口付近に泥土密度計３
が設置されていると、この泥土密度計３により計測され
た浚渫泥土の密度を施工管理制御装置１２に伝達して、
固化材スラリーの添加率を変更することもできる。

【００２１】

【発明の効果】以上に詳述した如く、本発明に係る管中
混合での固化材の注入方法は、固化材スラリー添加率の
バラツキが大きいために中品質の固化処理土しか得られ
なかった従来の管中混合固化処理工法における欠点を解
消するため、定常運転されている固化材スラリー注入ポ
ンプによりスラリー圧を高めた状態にしておいて固化材
スラリーを注入／還流切替装置により圧送管内に注入添
加するので固化材スラリーの注入量が最初から一定して
おり、プラグ検出器でプラグの通過時刻を検出してプラ
グの通過時にタイミングよく瞬時に固化材スラリーを注
入添加するので固化材スラリーがプラグに均等に注入さ
れ、更に圧送機出口付近に設けた泥土流量計で浚渫泥土
流出量を計測すると共に注入／還流切替装置と圧送管と
の間に設置した固化材スラリー流量計で固化材スラリー
の注入量を計測して浚渫泥土流出量と固化材スラリー注
入量とから固化材スラリーの添加率を調整するため均質
な固化強度の固化処理土が得られるという効果を奏する
のである。

【００２２】更に、圧送機出口付近に泥土密度計を設け
て浚渫泥土の密度を計測し、固化材スラリーの添加率を
調整することによって、均質な固化強度の固化処理土が
得られるという効果を奏することもできるのである。こ
のような効果を奏する本発明の工業的価値はきわめて大
きなものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る管中混合での固化材の注入方法を
実施する設備を説明する説明図である。

【図２】本発明に係る管中混合での固化材の注入方法に
使用するプラグ検出器としての所定長さ間の圧送管の重
量を測定する荷重計を示す説明図である。

【図３】本発明に係る管中混合での固化材の注入方法に
使用するプラグ検出器としての圧送管内のプラグと当接
する位置に突設されている棒状体に歪ゲージが固着され
ているものを示す説明図である。

【符号の説明】

１ 圧送機 ２ 泥土流量計 ３ 泥土密度計 ４ 圧送空気 ５ プラグ検出器 ６ 固化材スラリー添加装置 ７ スラリープラント ８ 固化材スラリー注入ポンプ ９ 還流／注入切替装置 １０ 固化材スラリー流量計 １１ 固化材スラリー注入口 １２ 施工管理制御装置 １３ 圧送管 １４ 排泥装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 茂喜 東京都目黒区下目黒二丁目23番28号 若築 建設株式会社内 (72)発明者 佐藤 茂巳 東京都中央区築地五丁目６番４号 三井造 船株式会社内 (72)発明者 高梨 清一 東京都中央区築地五丁目６番４号 三井造 船株式会社内 (72)発明者 加藤 裕一 東京都中央区築地五丁目６番４号 三井造 船株式会社内 (72)発明者 新井 敬 東京都中央区築地五丁目６番４号 三井造 船株式会社内 Ｆターム(参考） 4D059 AA09 BG00 CB01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧送機(１)から圧送管(１３)中に押し出
   された高濃度の浚渫泥土に圧送空気(４)を圧入すること
   によって圧送されるプラグ流中のプラグに固化処理土と
   して排出できるように固化材スラリーを注入するに際
   し、圧送機(１)出口付近に設けた泥土流量計(２)で浚渫
   泥土流出量を計測し、圧送空気注入口の下流に設けたプ
   ラグ検出器(５)でプラグの通過時刻を検出し、定常運転
   されている固化材スラリー注入ポンプ(８)により固化材
   スラリーがスラリープラント(７)へのスラリー循環路に
   循環されている固化材スラリー添加装置(６)のプラグ検
   出器(５)で検出された信号をもとに注入／還流切替装置
   (９)を作動させてプラグ検出器(５)から所定間隔だけ離
   れた位置に設置された固化材スラリー注入口(１１)をプ
   ラグが通過するタイミングに合わせて瞬時に固化材スラ
   リーを注入添加すると共にその固化材スラリーの注入量
   を該注入／還流切替装置(９)と圧送管(１３)との間に設
   置した固化材スラリー流量計(１０)で計測して前記浚渫
   泥土流出量と該固化材スラリー注入量とから固化材スラ
   リーの添加率を調整することを特徴とする管中混合での
   固化材の注入方法。
2. 【請求項２】 圧送機(１)出口付近に泥土密度計(３)を
   設けて浚渫泥土の密度を計測し、固化材スラリーの添加
   率を調整する請求項１に記載の管中混合での固化材の注
   入方法。
3. 【請求項３】 固化材スラリーの添加率の調整を、固化
   材スラリー注入ポンプ(８)の回転数の増減によるスラリ
   ー流量の制御により行う請求項１又は２に記載の管中混
   合での固化材の注入方法。
4. 【請求項４】 注入／還流切替装置(９)として、固化材
   スラリー注入ポンプ(８)から圧送管(１３)への流路とス
   ラリープラント(７)への流路とを切り替える三方弁を用
   いる請求項１から３までのいずれか１項に記載の管中混
   合での固化材の注入方法。
5. 【請求項５】 注入／還流切替装置(９)として、固化材
   スラリー注入ポンプ(８)から圧送管(１３)への注入流路
   の弁と固化材スラリー注入ポンプ(８)からスラリープラ
   ント(７)への還流流路の弁との弁２個を用いる請求項１
   から３までのいずれか１項に記載の管中混合での固化材
   の注入方法。