JP2003342971A - バッチ式土壌混合改良機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】土壌改良剤を混合攪拌し、均一に攪拌されたな
改良土壌を得る。 【解決手段】土壌混合改良機１は、バッチ式で一定量の
土壌原料を改良する。基台２に揺動可能に枠体３を設
け、この枠体３に改良機の主要部をなす分離装置４、混
合撹拌装置５、コンベヤ６が設置されていて、油圧シリ
ンダー８により傾斜角度の調整が可能である。分離装置
４で分離された小粒土壌に改良剤を添加し、混合撹拌装
置５の撹拌翼５ａを掻き上げる方向に一定時間回転させ
る。基台２の下部にロードセル２０を置き、荷重を自動
的に測定し制御装置１９で撹拌翼５ａの回転方向、コン
ベヤ６の回転方向、改良剤の添加量等を制御し最適な条
件を設定して均一な改良土にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土壌を改良するた
めの土壌混合改良機に関する。更に詳しくは、主として
建設、土木残土として発生する軟弱な土壌から石等を分
離選別を行い、これに土壌改良剤を混合撹拌をして土壌
改良を行うバッチ式土壌混合改良機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から土木、建築工事に伴い発生する
残土等は、可能な限りリサイクルされることが望まれて
いる。元の農業用地や沼地等の土壌は軟弱で、その掘削
残土をそのまま再利用して埋め立てると地盤が軟弱化し
て問題である。しかし、限られた土地の利用上の制約条
件から、このような土地に家屋等の構造物を建設せざる
を得ないことも現実の問題である。

【０００３】又、掘削した残土等の土壌においては、石
が含まれていることが多く、このような石を含む土壌は
粒度にバラツキがある。これを一定粒径以上の土壌とそ
れ以下の土壌とに分離するが、分離され区分けされた土
壌はいずれも再利用されている。軟弱な地盤に対しては
地盤改良剤、例えば生石灰、セメント等の固化剤を混合
させて土壌を硬質化させている。これらの土壌改良は専
用の改良機が使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の改良機はそれな
りに自動化され効果はあげているが、混合撹拌は撹拌機
を一方向に回転させて行うものであり、又撹拌状態にば
らつきがあるため混合撹拌された土壌は一定の粒度を持
ち硬化性のある土壌とはいえなかった。土壌の良否は建
築物の土台の良否に影響を及ぼすものであり、建築物の
保証の一基準ともなるものである。従って、改良された
土壌が一定のものであり、数値的な裏付けがあって品質
が安定していることが理想で、その開発が望まれてい
た。

【０００５】本発明は、このような技術的背景に基づい
てなされたものであり、次のような目的を達成する。本
発明の目的は、分離された土壌を正逆制御で土壌を掻き
上げ、混合撹拌を繰り返し、安定した改良土にする土壌
混合改良機を提供することにある。本発明の他の目的
は、簡易な制御構成の制御で改良すべき土壌の品質を一
定にするようにした土壌混合改良機を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するため、次の手段を採る。即ち、本発明１のバッチ式
土壌混合改良機は、基台と、この基台に揺動可能に設け
られた枠体と、前記枠体の上部に設けられ一定量の土壌
を小径土壌と大径土壌とに分離するための分離手段と、
前記分離手段の下部の前記枠体に設けられ前記分離され
た小径土壌を正転、又は逆転可能な混合カッターで混合
する混合撹拌手段と、前記混合撹拌手段により混合され
た土壌を受けて機内へ逆送又は機外に移送するための移
送手段とから構成されている。

【０００７】本発明２のバッチ式土壌混合改良機は、前
記発明１において、前記基台端部の支軸を中心に揺動可
能な前記枠体の傾斜角度を調整する調整手段を設けた構
成にしてもよい。土壌の性状により、分離装置、混合撹
拌装置、移送装置の傾斜角度を変えることで、混合撹拌
の効率を高めるのに効果的である。

【０００８】本発明３のバッチ式土壌混合改良機は、前
記発明１において、前記基台下部に荷重を計測するため
の荷重計を設けた構成にしてもよい。投下される土壌の
重量管理を行うのに簡素な構成である。この荷重計はロ
ードセルであってもよく、設置位置、個数等は基台の形
状、地面の状態に合わせて正確な測定が行えるようにす
る。

【０００９】本発明４のバッチ式土壌混合改良機は、前
記発明１において、前記混合撹拌手段は、改良剤を混合
した分離土壌を混合撹拌する手段であってもよい。荷重
計による測定結果に基づき土壌の性状に合う量の固化剤
として、セメント、消石灰等の改良剤を土壌に添加して
もよい。

【００１０】本発明５のバッチ式土壌混合改良機は、前
記発明１において、前記混合カッターの正逆転の制御及
び前記荷重計からの信号を受けて一定量の土壌の量を制
御するための制御装置を設けた構成にしてもよい。測定
データ等を制御装置に送ることで、この改良機の土壌コ
ントロールを自動化し、安定し均質な改良土壌を得るの
に効果的である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って説明する。図１は、本発明による土壌混合改良
機１の全体構成を示す側面図で、図２は、土壌混合改良
機１の全体構成を示す平面図で、実施の形態の改良機は
自走のための駆動装置がなく地上に直接設置するタイプ
である。この土壌混合改良機１は、基台２に枠体３が揺
動可能な構成で設けられていて、この枠体３に各装置が
設けられている。この枠体３上部には、土石等の土壌原
料を大小の粒度に区分けし分離する分離装置４が設けら
れ、この分離装置４の下部に分離された土壌を混合撹拌
する混合撹拌装置５が設けられ、更にこの混合撹拌装置
５の下方向に混合撹拌された土壌を移送するための移送
装置即ちコンベヤ６が設けられている。

【００１２】これらの装置を有するこの土壌混合改良機
１は、前述のとおり台車タイプではなく直接地表に設置
するタイプとして構成されている。又、分離装置４に対
しては一定量の土壌原料が投入されるように制御され、
本発明の土壌混合改良機１はバッチ式として構成されて
いる。この土壌混合改良機１の基本形態は、特開平１１
−３３６１１９号公報、及び特開２０００−３２８５９
８号公報に記載されているので、詳細な説明は省略す
る。本発明の土壌混合改良機１はこれらの公知技術を改
良発展させたものである。

【００１３】主要部をなす各装置は前述のとおり、枠体
３に設けられているが、この枠体３は基台２の端部に設
けられた支軸７を介して揺動自在である。一方、基台２
の一部に揺動可能に角度調整手段として油圧シリンダー
８が取り付けられていて、この油圧シリンダー８のロッ
ド８ａの端部が枠体３に取り付けられている。従って、
油圧シリンダー８に圧油が供給されるとロッド８ａが張
り出し、これに伴い枠体３は支軸７を中心に基台２に対
し持ち上げられる方向に揺動する。

【００１４】所望の揺動角度位置で、ピンを差し込み固
定する。ロッドとシリンダの相対的な位置は固定され
る。これによって、前述の各装置は、設置されている状
態の傾斜角度の変更が可能であり、任意の角度位置に設
置することができる。土壌原料の性状によって、この傾
斜角度を変更させながら最適な条件で稼働させることが
できる。この結果、効率的に混合・混練が行えることに
なる。次に前述の各装置について説明する。

【００１５】分離装置４は、ホッパ９とローラ群１０と
から構成されている。ホッパ９は上側ホッパ９ａと下側
ホッパ９ｂとから形成されている。ローラ群１０は、上
側ホッパ９ａと下側ホッパ９ｂとの境界面領域に配置さ
れている。ローラ群１０は、図２に示すように、横列に
複数の要素ローラ１０ａが回転軸１０ｂに固定された単
位横列ローラー１０ｃとして形成され、この単位横列ロ
ーラー１０ｃが縦方向に複数個並んでローラ群１０を構
成している。

【００１６】要素ローラ１０ａは、本実施の形態におい
ては、１つの種類であるが複数の異なる形状の要素ロー
ラ１０ａの配列であってもよい。例えば、一方の要素ロ
ーラ１０ａは周囲が円筒面である薄板状のディスクであ
り、他方の要素ローラ１０ａは周面が凹凸波面として形
成されているものであってもよい。他方の要素ローラ１
０ａは、周面が４箇所で凸面になるように４つの突起が
形成されている。これら異なる２種類の要素ローラ１０
ａが横方向及び縦方向に交互に配列され、格子状にロー
ラ群１０を構成するのである。

【００１７】このローラ群１０は、支軸７側の回転軸１
０ｂにスプロケット１１、チェーン１２を介して枠体３
上に設けられたローラ用モータ１３に直接連結してい
る。又、ローラ群１０の他の回転軸１０ｂはそれぞれホ
ッパ壁に支持され、スプロケット１１を有していてチェ
ーン１２を介してそれぞれが連結しローラ用モータの伝
達力を受けている。従って、ローラ用モータ１３の伝達
力は全ての回転軸１０ｂに伝えられる。

【００１８】このローラ群１０の上部に粘質土石等の土
壌原料がショベル等により投下される。このローラ群１
０に投下された土壌原料は、ローラ群１０の回転により
篩われ、格子状のローラ群１０の上側から下側に通過す
るものと通過できないものとに分離する。即ち、大粒の
土壌と小粒の土壌とに分離される。粘質土石等の土壌で
特に石類は砕かれることがないので、通過できないもの
はローラ群１０上を転動しながら大粒土壌、大径の石等
は、分離装置４の端部に移動しホッパ９の後端縁９ｃか
ら機外に排出される。

【００１９】一方、粘質土等の小粒土壌は、要素ローラ
１０ａの間で引き裂けられながら上側から下側に通過し
て落下する。この通過の際、土壌は、ほぐされ、幾分か
は解砕され、且つ混合・混練されながら落下し、下側ホ
ッパ９ｂ内に蓄積される。土壌はローラ群１０の回転に
よって分離されるが、分離方法は必ずしもこの方法に限
定されることはない。例えば、分離装置４は、バイブレ
ーテインググリッド（加振装置を備えた篩装置）を有す
る装置であってもよい。

【００２０】この例を図６に示す。ホッパ１４に投入さ
れた土壌を、下部に位置するバイブレーテインググリッ
ドが受けるようになっている。バイブレーテインググリ
ッドは、上部のホッパ１４から投入された土壌を選別す
るための振動ふるいである。箱状になっているグリッド
支持台のふるい面１５が傾斜になっていて、このグリッ
ド支持台に加振動作を与え土壌を選別する。篩い面１５
は、図７に示すように鋼線１５ａを張り巡らし格子状に
なっている。このバイブレーティンググリッドについて
は公知であるので詳細な説明は省略する。

【００２１】土壌原料が投下されると、振動により小粒
の土壌は格子の穴部１５ｂからふるわれて下方向に落下
する。ふるわれた土壌は、前述のように下部に設けられ
た混合撹拌装置５に投下される。このようにバイブレー
テインググリッドによってもローラ群１０によるのと同
様に分離を行うことができる。

【００２２】ローラ群１０の下側は、前述のとおり下側
ホッパ９ｂになっていて、内部に混合撹拌装置５が設け
られている。混合撹拌装置５は、分離土壌である粘質土
に改良剤であるセメント等の固化剤を添加し、改良土を
均一になるように混合撹拌するためのものである。移送
装置であるコンベヤ６上を横切る方向に、混合撹拌羽根
５ａが配置されている。混合撹拌羽根５ａの回転駆動軸
５ｂの両端は、混合撹拌装置５の枠部に固定された軸受
（図示せず）により回転自在に支持されている。

【００２３】回転駆動軸５ｂには複数の羽根からなる混
合撹拌羽根５ａが配置されている。混合撹拌羽根５ａ
は、上方部がローラ群１０の下部に位置している。回転
駆動軸５ｂは、スプロケット１６、チェーン１７等の回
転動力伝達機構を介して撹拌用モータ１８により回転駆
動される。撹拌用モータ１８は図に示すように枠体３上
に混合撹拌羽根５ａと同列に併置されている。この撹拌
用モータの駆動は、後述する制御装置により撹拌条件に
合う回転制御がなされる。一定量の土壌が蓄積される
と、モータは回転し撹拌を開始する。図３は混合撹拌羽
根５ａ部分の平面図である。

【００２４】図４は、図３のＸ−Ｘ断面図で、４枚刃の
混合撹拌羽根５ａの部分側面図である。図５は、同様に
図３のＹ−Ｙ断面図で３枚刃の混合撹拌羽根５ａの部分
側面図である。回転駆動軸５ｂには、その軸線方向に一
定間隔で２枚１組で撹拌翼固定円板５ｃが一定間隔で固
定配置されている。即ち、２枚の撹拌翼固定円板５ｃで
撹拌翼５ｄを挟み、その端部がボルトにより着脱固定自
在になっている。通常は、２枚の撹拌翼固定円板５ｃで
挟んで撹拌翼５ｄの端部を固定する。撹拌翼５ｄは、概
略円弧状の形をしたものであり正逆回転する。

【００２５】回転させることにより、粘質土を撹拌翼５
ｄの回転軸線の直交する面で引きちぎる状態で切断す
る。撹拌翼５ｄの先端には、板状の爪５ｅが固定されて
いる。爪５ｅは、粘質土を撹拌混合するためのものであ
る。撹拌翼５ｄで粘質土を切断した後、爪５ｅで粘質土
を混合撹拌する。通常はこの動作を正回転で行うが、本
発明においては、混合撹拌動作を逆回転で行うことを特
徴としている。即ち、矢印Ａの方向に撹拌翼５ｄを回転
させ土壌をコンベヤ６側からホッパ内へ押し戻すように
作用させながら上方へ掻き上げ一定時間繰り返し撹拌す
る。

【００２６】下側ホッパ９ｂの下部には移送装置である
コンベヤ６が設置されている。このコンベヤ６は、パド
ルミキサ兼用のものである。即ち、コンベヤ６単独で撹
拌・混練機能を有する搬送装置である。案内誘導壁とス
クリュー６ａとこのスクリュー６ａを回転させる駆動モ
ータ６ｂから構成されている。撹拌翼５ｄが前述の撹拌
を行っているとき、コンベヤ６は土壌を混合撹拌装置５
側へ逆送する方向にスクリュー６ａを回転させている。

【００２７】従って、土壌はコンベヤ６で機外に排出さ
れることなく、混合撹拌装置５側に常に押し戻す状態に
なる。押し戻された土壌は、撹拌翼５ｄの回転に沿って
ぐるぐる回転し、撹拌翼５ｄにより、解砕、ほぐし、混
合、混練される。又、土壌は掻き上げられ、ほぐされて
落下することを繰り返すことで多量の空気に触れること
になり、水分の蒸発が促進され、空気を多く含む土壌の
効果も得られることになる。

【００２８】このように、撹拌翼５ｄとコンベヤ６の同
時動作で、この混合撹拌は一定の土壌を同一箇所で均等
に満遍なく行われる。混合撹拌動作が完了したならば、
撹拌翼５ｄの回転を正回転にし、更にコンベヤ６のスク
リュー６ａの回転を土壌が機外に排出される方向の回転
にする。これにより、混合撹拌された土壌は撹拌翼５ｄ
により混合撹拌装置５からコンベヤ６側に押しやられ、
全ての土壌がコンベヤ６により機外に排出される。この
コンベヤ６は、前述のとおり、スクリュータイプである
が、撹拌、混練機能を有するパドルミキサ兼用のもので
ある。

【００２９】スクリュー６ａの回転に伴い、改良された
土壌はコンベヤ６の端部へ移送され、コンベヤ６の端部
の排出口から排出される。基台２の足回りの側部に各装
置の制御を行う制御装置１９が設けられている。ただ
し、この制御装置の取り付け位置は限定されない。この
制御装置１９は、混合撹拌装置５の撹拌翼５ｄの回転制
御を行っており、又、この改良機に搭載された土壌原料
の重量を算出制御している。更に、コンベヤ６のスクリ
ュー６ａ回転制御も行っている。基台２下部には地面と
の間に荷重計であるロードセル２０が設けられていて、
基台２に負荷する荷重を測定できるようになっている。

【００３０】このロードセル２０では、土壌原料の投下
された状態と投下される前の荷重を測定し、その両者の
差を求め投下される土壌原料の重量を算出している。こ
のデータが制御装置１９に送信され、投下された重量に
応じて撹拌翼５ｄの回転等の制御を行う。これはコンベ
ヤ６に対しても同様の制御が行われる。この結果は、タ
イマー等により、一定時間の稼働を指定することにな
る。タイマーの場合は自動運転が可能であるが、手動に
より適量の時間をみて運転することも可能である。量が
多ければ、撹拌回転数あるいは時間は多くなり、量が少
なければ撹拌回転数あるいは時間は少なくなる。

【００３１】又、地盤改良剤の収納、添加手段は図示し
ていないが、この量に応じて改良剤の量が決定され、土
壌に添加される。このようにして土壌原料がどのような
状態の量であっても、条件に合う適切で均等な分離と混
合撹拌が施されるようになっている。又、改良土壌を排
出した後、再度ロードセル２０で機械の荷重を測定すれ
ば、若干の残留物の重量を検出し、次のバッチ処理で投
入される適切な土壌原料の重量を前もって算出すること
ができる。本発明の改良機には測定手段としては図示さ
れていないが、この制御は土壌原料の含水率、ｐｈ、汚
染物質の含有率等の土壌原料の性状に応じたコントロー
ルもできる。

【００３２】本発明は、このようにデータに基づく制御
を行っているが、制御装置１９に関わるブロック図を図
８に示す。荷重データあるいは土壌の性状データ等を制
御装置に送ることにより、改良剤の添加量を決定するな
どする。混合撹拌装置の制御、コンベアの制御も同様で
あることは前述のとおりである。又、構成としては図示
していないが、その他関連の装置の制御等を組み入れる
ことは可能である。

【００３３】次にこの改良機に付随して備えられる装置
について説明する。ホッパ９は鉄製で土壌を収納するボ
ックス状のものであるが、外部からショベル等で投入さ
れる土壌を受けている。この投入のときショベルがホッ
パ９に衝突すると、ホッパ９及び改良機全般に大きな衝
撃ダメージを与えることがある。この衝突ダメージを緩
和するため、ホッパ９投入口周縁に緩衝部材としてゴム
を取り付けている。この緩衝部材は、ゴム以外にバネ等
のものであってもよい。この緩衝部材を設けることによ
り、衝撃は和らげられホッパ９等の損傷を防止すること
ができる。

【００３４】更に、撹拌され固化された改良土は、図示
していない解砕機に送られて解砕される。解砕機は空気
の混入を促し、混合土を細かく解するためのもので、コ
ンベアに隣接して設けられている。もし改良土が固い状
態のものであれば、この解砕機に投入し破砕する。解砕
機は、ケーシングを備え、このケーシング内部に２本の
ロータリーカッターと反撥板が設けられいるものであ
る。ロータリーカッターは外周に切断刃を有していて、
回転駆動により混合撹拌装置５により撹拌、固化され搬
送されてきた混合土を解砕する。解砕された混合土は、
改良土として実用に供される。軟弱な土壌はこのように
して固化、解砕され改良土として再利用される。以上、
実施の形態を説明したが、本発明はこの例に限定されな
いことはいうまでもない。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の土壌混合
改良機は、土壌原料を分離装置で分離し、分離された土
壌を正逆制御で、特に逆回転で混合撹拌することで安定
した改良土にできる。又、基台の下部にロードセル等の
簡易な荷重計を置き、ローコストで改良剤の量等を自動
的に制御装置で算出し、自動的に品質の安定した改良土
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、バッチ式土壌混合改良機の全体を示す
側面図である。

【図２】図２は、バッチ式土壌混合改良機の全体を示す
平面図である。

【図３】図３は、混合撹拌装置の撹拌翼の構成を示した
部分平面図である。

【図４】図４は、図３のＸ−Ｘ断面図である。

【図５】図５は、図３のＹ−Ｙ断面図である。

【図６】図６は、篩い装置の部分側面図である。

【図７】図７は、篩い面の構成を示す部分平面図であ
る。

【図８】図８は、制御装置に関わるブロック図である。

【符号の説明】

１…土壌混合改良機 ２…基台 ３…枠体 ４…分離装置 ５…混合撹拌装置 ６…コンベア ８…油圧シリンダー ９…ホッパ １０…ローラ群 １９…制御装置 ２０…ロードセル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝永 忠明 佐賀県武雄市朝日町大字甘久2246番地の１ 株式会社中山鉄工所内 (72)発明者 松尾 茂 佐賀県武雄市朝日町大字甘久2246番地の１ 株式会社中山鉄工所内 (72)発明者 渡邊 美信 佐賀県武雄市朝日町大字甘久2246番地の１ 株式会社中山鉄工所内 (72)発明者 東島 光男 佐賀県武雄市朝日町大字甘久2246番地の１ 株式会社中山鉄工所内 (72)発明者 團 健一郎 佐賀県武雄市朝日町大字甘久2246番地の１ 株式会社中山鉄工所内 Ｆターム(参考） 4G035 AB46 AE02 AE13 4G078 AA03 AA20 AB01 BA01 BA03 BA09 CA01 CA05 CA12 CA20 DA01 DB03 EA08 EA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基台と、 この基台に揺動可能に設けられた枠体と、 前記枠体の上部に設けられ一定量の土壌を小径土壌と大
   径土壌とに分離するための分離手段と、 前記分離手段の下部の前記枠体に設けられ分離された前
   記小径土壌を正転、又は逆転可能な混合カッターで混合
   する混合撹拌手段と、 前記混合撹拌手段により混合された土壌を受けて機内へ
   逆送、又は機外に移送するための移送手段とからなるバ
   ッチ式土壌混合改良機。
2. 【請求項２】請求項１に記載のバッチ式土壌混合改良機
   において、 前記基台端部の支軸を中心に揺動可能な前記枠体の傾斜
   角度を調整する調整手段を設けたことを特徴とするバッ
   チ式土壌混合改良機。
3. 【請求項３】請求項１に記載のバッチ式土壌混合改良機
   において、 前記基台下部に荷重を計測するための荷重計を設けたこ
   とを特徴とするバッチ式土壌混合改良機。
4. 【請求項４】請求項１に記載のバッチ式土壌混合改良機
   において、 前記混合撹拌手段は、改良剤を混合した分離土壌を混合
   撹拌する手段であることを特徴とするバッチ式土壌混合
   改良機。
5. 【請求項５】請求項１に記載のバッチ式土壌混合改良機
   において、 前記混合カッターの正逆転の制御、及び前記荷重計から
   の信号を受けて一定量の土壌の量を算出制御するための
   制御装置を設けたことを特徴とするバッチ式土壌混合改
   良機。