JP2004162434A - 土質改良機械及び土質改良システム - Google Patents

Abstract

【課題】土質改良作業に加え、流動化処理作業をも行うことができる土質改良機械及び土質改良システムを提供する。
【解決手段】本体フレーム２０２と、本体フレーム２０２上に設けられ、ハウジング２４１、土砂及び土質改良材の導入口、第１及び第２の排出口、これら第１及び第２の排出口をそれぞれ開閉する第１及び第２の閉鎖部材、及びハウジング２４１内に給水する給水管２５３を有する混合装置２４０と、本体フレーム２０２長手方向一方側に設けたホッパ２１０と、受け入れた土砂を混合装置２４０に供給する搬送コンベア２１５と、土砂に混合する土質改良材を供給する土質改良材供給装置２２０と、この混合装置２４０の第２の排出口の下方から機外に向かって延設した排出コンベア２３０と、本体フレーム２０２長手方向他方側に設けた動力装置２２５とを備える。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土質改良作業に加え、単体で流動化処理作業をも行うことができる土質改良機械及び土質改良システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自走式のものを始めとして、各種建設現場で発生する建設発生土等、劣悪な土砂を改質し改良土を生成する土質改良機械やこれを用いた土質改良システムが既に多数提唱されている（例えば、特許文献１参照）。その一方で、上記の建設発生土等の劣悪な土砂を流動化処理し、例えば擁壁や橋台等の裏込め材、或いは道路舗装下に生じた空洞（空間）等を始めとした各種空隙の充填材として使用する流動化処理土（流動固化処理土）を生成する流動化処理装置も提唱されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−４５３２７号公報
【特許文献２】
特開平１０−２９９０２９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の土質改良機械及び流動化処理装置は、自走式のものであれ固定式のものであれ共に原料となる土砂を土質改良材（例えばセメントや石灰等）と混合して改質する点において共通するが、その構成は基本的に異なる。流動化処理装置においては、土砂を流動化処理しスラリー状の改良土（流動化処理土）を生成するものであるため、混合装置（処理装置）にて土砂及び土質改良材に加水して攪拌混合する。そのため、攪拌混合時には、混合装置の排出口を閉じた状態とする必要があり、必然的にバッチ処理となる。それに対し、土質改良機械においては処理の連続性を求められる場合もあり、通常、その混合装置は、土砂を土質改良材と混合して団粒状の改良土としつつ、混合装置排出口に向かって移送し順次排出するように構成される場合が多い。
【０００５】
近年において、土質改良機械や流動化処理装置は、その活躍の場を拡大しつつあるが、各作業現場において、ユーザが土質改良機械や流動化処理装置を必ずしも所有しているとは限らない。そのため、実際に作業を行うユーザ等は、所要の性能を有する土質改良機械や流動化処理装置をレンタル業者等から借り受けて作業を行うことも多々ある。
【０００６】
ところが、レンタル業者においても、土質改良機械や流動化処理装置をそれぞれ十分な台数保有しているとは限らず、あるユーザから土質改良機械の要求があった時点で、土質改良機械が全て出払ってしまっており流動化処理装置のみしかストックしがないことも起こり得る。勿論、この逆の場合も想定される。しかしながら、このようなことがないよう、土質改良機械及び流動化処理装置の保有台数を増やすことは、レンタル業者にとって収容スペースや維持及び管理の費用の面で負担が大きくなり、また必ずしも採算がとれるとは限らない。
【０００７】
本発明は、上記の事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、土質改良作業に加え、流動化処理作業をも行うことができる土質改良機械及び土質改良システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明の土質改良機械は、本体フレームと、この本体フレーム上に設けられ、箱状の容器からなるハウジング、このハウジングの長手方向一方側の上部に設けた土砂及び土質改良材の導入口、前記ハウジングの長手方向一方側の下部に設けた流動化処理した改良土を排出する第１の排出口、この第１の排出口を開閉する第１の閉鎖部材、前記ハウジングの長手方向他方側の下部に設けた固化処理した改良土を排出する第２の排出口、この第２の排出口を開閉する第２の閉鎖部材、前記ハウジング内に装着され土砂と土質改良材とを攪拌・混合する攪拌部材、及び前記ハウジング内に水を供給するための給水管を有する混合装置と、前記本体フレームの長手方向一方側に設けた土砂受入手段と、この土砂受入手段の下方から前記混合装置の導入口にわたって設けた搬送コンベアと、この搬送コンベアにより搬送される土砂上に土質改良材を供給するように、前記搬送コンベアの上方に供給口を設けた土質改良材供給装置と、前記本体フレーム長手方向他方側に設けた動力装置と、前記第２の排出口の下方位置から前記本体フレームの長手方向他方側外方位置まで延在させて設けた排出コンベアとを備える。
【０００９】
本発明においては、まず、第１及び第２の閉鎖部材を閉じた状態で、混合装置において、受け入れた土砂を土質改良材及び給水管からの水と共に攪拌混合することにより流動化処理を行うことができる。このとき、流動化処理して得られた改良土（流動化処理土）は、排出コンベア上方の第２の排出口からではなく、別途設けた第１の排出口から排出し、例えば何等かの容器や排出装置等で受け入れる。一方、土質改良作業（固化処理、安定化処理、或いは強度改良処理）を行う場合には、加水せずに混合装置にて土砂及び土質改良材を攪拌混合し団粒状の改良土（固化処理土）を生成する。このとき、混合装置の第１の排出口を閉じ、改良土を第２の排出口から排出して、最終的に排出コンベアにより機外に排出する。但し、土質改良作業（固化処理作業）の際には、第２の排出口も閉じてバッチ処理することもできるし、第２の排出口を開放して連続処理することも可能である。このように、本発明においては、それ単体で流動化処理作業と土質改良作業とを行うことができる。
【００１０】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記第１の排出口の下方に、前記第１の排出口から排出された改良土の排出装置を設ける。
【００１１】
（３）上記（１）又は（２）において、また好ましくは、前記混合装置と前記本体フレームの間に介設され、前記混合装置の重量を検出する重量検出手段を設ける。
【００１２】
（４）上記（１）乃至（３）のいずれか１つにおいて、更に好ましくは、前記本体フレームに、前記混合装置昇降用の駆動装置を設ける。
【００１３】
（５）上記（１）乃至（４）のいずれか１つにおいて、また好ましくは、前記本体フレームの下部に走行装置を更に設ける。
【００１４】
（６）上記（１）乃至（５）のいずれか１つにおいて、前記土質改良材供給装置の供給口を前記ハウジング上方に追設する。
【００１５】
（７）上記目的を達成するために、本発明の土質改良システムは、上記（２）乃至（６）のいずれか１つと、送水管を介して前記給水管に接続し、前記混合装置内に水を供給する加水装置とを備える。
【００１６】
（８）上記目的を達成するために、また本発明の土質改良システムは、上記（２）乃至（６）のいずれか１つと、前記ホッパに土砂を供給する土砂供給手段とを備える。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の土質改良機械の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の土質改良機械の一実施の形態を用いた土質改良システムの上面図、図２は本発明の土質改良機械の一実施の形態の側面図である。これら図１及び図２において、１００は土砂Ｓの供給手段としての油圧ショベル、２００はこの油圧ショベル１００により投入された土砂を改質する自力走行可能な土質改良機械、３００は土質改良機械２００に接続する加水装置、４００は土質改良機械２００で改質した改良土（流動化処理土）を排出する排出装置で、本実施の形態における土質改良システムは、これら油圧ショベル１００、土質改良機械２００、加水装置３００、及び排出装置４００により構成されている。
【００１８】
まず、油圧ショベル１００の概略構成を説明する。１０１は無限軌道履帯１０２を備えたクローラ式の走行装置、１０３はこの走行装置１０１上に旋回可能に設けた旋回体で、この旋回体１０３には、作業者の搭乗する運転席１０４や動力装置（パワーユニット）１０５が備えられている。１０６は旋回体１０３に俯仰動可能に設けた多関節の作業装置で、この作業装置１０６は、旋回体１０３に対し上下に回動可能に接続されたブーム１０７と、このブーム１０７に対し上下回動するアーム１０８と、このアーム１０８の先端に上下に回動可能に設けたバケット１０９とで構成されている。なお、この作業装置１０６は、俯仰動のみに限られず、それ自体旋回体１０３に対し水平方向に揺動するものであっても構わない。
【００１９】
続いて、土質改良機械２００の構成を以下に説明していく。
図２において、２０１は走行装置で、この走行体２０１は、油圧ショベル１００と同様にクローラ式のものであるが、ホイール式のものに代えてもよい。２０２はこの走行装置２０１の上部にほぼ水平に設けた本体フレームで、この本体フレーム２０２上には、支持ポスト２０３，２０４が複数立設されている。２０５は支持ポスト２０３，２０４を介し、本体フレーム２０２長手方向一方側（図２中左側）上方にほぼ水平に設けた支持フレーム、２０６は支持ポスト２０４等を介し、本体フレーム２０２長手方向ほぼ中央上方にほぼ水平に設けた支持フレームである。２０７は土質改良機械２００を載せる架台である。
【００２０】
２０８は投入される土砂を粒度に応じて選別する篩装置で、この篩装置２０８は、内部に装着した所定の目の大きさの格子（図示せず）を備え、支持フレーム２０５上にばね２０９を介して振動可能に支持されている。また、この篩装置２０８は、前方（図２中左側）に向かって下り傾斜に配置されており、図示しない加振装置により振動しつつ、投入された土砂のうち、格子の目よりも大きなものを前方側に除去するようになっている。２１０は篩装置２０８の格子の目を通過した土砂を受け入れるホッパで、このホッパ２１０は、篩装置２０８に対応して傾斜し、篩装置２０８の直下に位置するよう、支持フレーム２０５等に支持されている。２１１は篩装置２０８上方に設けた煽りで、この煽り２１１は、投入土砂を円滑に篩装置２０８へ導く役割を果たすものである。以上の篩装置２０８、ホッパ２１０、煽り２０８は、土砂受入手段としての役割を果たす。
【００２１】
２１５はこのホッパ２１０で受入れた土砂を搬送する搬送コンベアで、この搬送コンベア２１５は、支持ポスト２０３，２０４に支持され、ホッパ２１０の下方から、後述の混合装置２４０の第１の導入口２５１わたり（下流側端部が第１の導入口２５１に臨むように）上り傾斜に延設されている。２１６は搬送コンベア２１５のフレーム、２１７，２１８はそれぞれコンベアフレーム２１６の両端に設けた駆動ローラ及び従動ローラ、２１９はこれら駆動ローラ２１７及び従動ローラ２１８に巻回した搬送ベルトで、駆動ローラ２１７は駆動装置（図示せず）に連結され、この駆動装置の駆動力により搬送ベルト２１９が循環駆動するようになっている。
【００２２】
２２０は土砂に土質改良材を添加する土質改良材供給装置で、この土質改良材供給装置２２０は、上下に伸縮可能で高さが可変な土質改良材の貯留タンク２２１と、この貯留タンク２２１内の土質改良材を下方に導出する第１及び第２の供給部（供給口）２２２，２２３とで構成されている。これら第１及び第２の供給部２２２，２２３は、それぞれ搬送コンベア２１５の下流側（図２中右側）部分の上方、後述の混合装置２４０のハウジング２４１（厳密には第２の導入口２５２）の上方に位置している。また、本実施の形態においては、これら第１及び第２の供給部２２２，２２３を共に公知のロータリフィーダで構成しているが、スクリューフィーダ等で構成しても良い。
【００２３】
２２５は土質改良機械２００の動力装置で、この動力装置２２５は、支持部材２２６を介して本体フレーム２０２の長手方向他方側（図２中右側）に支持された積載板２２７上に搭載されている。また、動力装置２２５には、動力源となるエンジンや、このエンジンにより駆動される油圧ポンプ、この油圧ポンプからの各油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する制御弁装置等が内蔵されている。２２８は運転席で、この運転席２２８は、積載板２２７上の動力装置２２５前方側（図２中左側）の区画に設けられており、運転席２２８には上記走行装置２０１の操作レバー２２９等が設けられている。
【００２４】
２３０は排出コンベアで、この排出コンベア２３０は、混合装置２４０の第２の排出口２５５（後述、図３参照）の下方位置から機外（本体フレーム２０２長手方向他方側外方位置、即ち図２中右側位置）に向かって上り傾斜に延設されている。２３１は排出コンベア２３０のフレームで、このコンベアフレーム２３１は、上流側（図２中左側）が本体フレーム２０２に、下流側（図２中右側）が動力装置２２５に対し、それぞれ支持部材２３２，２３３を介して懸架されている。２３４，２３５は、ぞれぞれコンベアフレーム２３１の両端に設けた駆動ローラ及び従動ローラ、２３６はこれら駆動ローラ２３４及び従動ローラ２３５に巻回した搬送ベルトである。２３７は駆動ローラ２３４にに直結した駆動装置で、この駆動装置２３７に駆動力により、駆動ローラ２３４が回転駆動され搬送ベルト２３６が循環駆動するようになっている。
【００２５】
ここで、上記混合装置２４０の詳細構造を説明する。
図３は混合装置２４０の詳細構造を表す側面図、図４及び図５はそれぞれ図３中ＩＶ−ＩＶ断面、Ｖ−Ｖ断面による断面図である。これら図３乃至図５において、２４１は混合装置２４０の略箱状の容器からなるハウジングで、このハウジング２４１は、図４に示すように、底面が円弧状（厳密には円弧状の部分が隣接した形状）のトラフ容器であって、その側面に設けた各支持部材２４２に複数（この例では４本）のガイドロッド２４３を垂設してある。２４４はガイドロッド２４３を挿通するガイド筒で、各ガイド筒２４４は、本体フレーム２０２の内側に位置するよう、本体フレーム２０２上に設けた各ベースフレーム２４５に固定されている。２４６は各ベースフレーム２４５上に設けた複数（この例では４つ）の荷重計（例えばロードセル等）で、これら荷重計２４６は、混合装置２４０及び本体フレーム２０２の間に介設されている。そして、図３乃至図５の状態にあるとき、混合装置２４０の重量は、これら荷重計２４６を介して本体フレーム２０２に支持されている。
【００２６】
２４７，２４８はそれぞれ対向するよう各支持部材２４２及び各ベースフレーム２４５に取付けたブラケットで、図３乃至図５に示す状態では、互いに連結されていない。２４９は各ベースフレーム２４５上においてガイド筒２４４の外側に位置するよう設けたジャッキで、このジャッキ２４６は、限縮時（図３及び図４に示す状態）には支持部材２４２に当接しないが、伸長した場合には支持部材２４２を押し上げ、混合装置２４０を各荷重計２４６から上方に離間させる。このとき、図６及び図７に示すように、ブラケット２４７，２４８の互いのピン挿通口（図示せず）が重なり合い、ここにストッパピン２５０を挿通することにより、それまで荷重計２４６により支えられていた混合装置２４０の重量が、ブラケット２４７，２４８及びストッパピン２５０によって支持されるようになる。
【００２７】
図６は先の図３に対応した混合装置２４０の側面図、図７は図６中ＶＩＩ−ＶＩＩ断面による断面図を表している。図３乃至図７において、２５１，２５２はそれぞれハウジング２４１の上部側に設けた第１及び第２の導入口（入口）で、第１の導入口２５１は前方側（図３中左側）に、第２の導入口２５２はほぼ中央位置に設けてある。２５３は第１の導入口２５１に臨むよう設けた給水管で、この給水管２５３は、ハウジング２４１内に給水すべく多数の給水口（図示せず）を有している。２５４，２５５はそれぞれハウジング２４１の下部側に設けた第１及び第２の排出口（出口）で、第１の排出口２５４は前方側（図３中左側）に、第２の排出口２５５は後方側（図３中右側）に設けられている。２５６，２５７はそれぞれ第１及び第２の排出口２５４，２５５を開閉する第１及び第２の閉鎖部材（開閉扉）である。
【００２８】
図８は第１の閉鎖部材２５６近傍の拡大側面図である。この図８及び先の図４、図５に示すように、第１の閉鎖部材２５６は、第１の排出口２５４を閉じた状態でハウジング２４１の円弧状の底面の一部を成す底板部２５６ａと、この底板部２５６ａを周囲に取付けたシール部２５６ｂとで構成されている。２５８，２５９は互いに支軸２６０を介して連結されたブラケットで、ブラケット２５８は第１の閉鎖部材２５６のシール部２５６ｂ、ブラケット２５９はハウジング２４１における第１の排出口２５４のそれぞれの後方側（図８中右側）に設けられている。２６１は第１の閉鎖部材２５６の開閉駆動用の油圧シリンダで、この油圧シリンダ２６１の両端は、それぞれ支軸２６０の両端に固定具２６２ａにより固定したアーム２６２及びハウジング２４１の側面の支持部材２６３に回動可能に連結されている。アーム２６２は、第１の閉鎖部材２５６に対して角度を持って支軸２６０に固定されている。２６４はシール部材で、このシール部材２６４は、ハウジング２４１の第１の排出口２５４周りに設けられている。即ち、図８に示す開放状態から油圧シリンダ２６１が縮み動作することにより、第１の閉鎖部材２５６によって第１の排出口２５４が閉ざされ、なおかつ第１の閉鎖部材２５６のシール部２５６ｂがシール部材２６４に当接することにより第１の排出口２５４を気密性を確保するようになっている。
【００２９】
図９は第２の閉鎖部材２５７近傍の拡大側面図、図１０は図３中Ｘ−Ｘ断面による断面図である。これら図９及び図１０に示すように、第２の閉鎖部材２５７も、第１の閉鎖部材２５６同様、第２の排出口２５５を閉じた状態でハウジング２４１の円弧状の底面の一部を成す底板部２５７ａと、この底板部２５７ａを周囲に取付けたシール部２５７ｂとで構成されている。２６５はハウジング２４１の下部に設けたガイド部、２６６はこのガイド部２６５にガイドされ前後方向（図９中左右方向）に摺動可能なスライド部材で、スライド部材２６６のほぼ中央には、支持部２６６ｂを介して基部２６６ａが垂設（凹設）されている。２６７は第２の閉鎖部材２５７の昇降用のジャッキで、このジャッキ２６７の上下端部は、それぞれ第２の閉鎖部材２５７の底板部２５７ａ及びスライド部材２６６の基部２６６ａに固定されている。２６８は第２の閉鎖部材２５７のスライド用の油圧シリンダで、この油圧シリンダ２６８の両端は、それぞれスライド部材２６６の支持部２６６ｂ及びハウジング２４１下部に設けたブラケット２６９に回動可能に連結している。２７０はシール部材で、このシール部材２７０は、ハウジング２４１の第２の排出口２５５周りに設けられており、図９に示す閉止状態において、第２の排出口２５５を気密性を確保するようになっている。
【００３０】
先の図４、図５、図１０において、２７１はハウジング２４１内に土砂及び土質改良材の攪拌・混合手段として設けた２つのパドルミキサで、これらパドルミキサ２７１は、それぞれ互いにほぼ平行にハウジング２４１の前後方向（図４では紙面直交方向）に配設した回転軸２７２と、この回転軸２７２に放射状に複数設けたパドル２７３とで構成されている。２７４はパドルミキサ２７１を回転駆動させる駆動装置で、特に図示していないが、この駆動装置２７４の出力軸は、回転軸２７２に直結している。また、隣り合う回転軸２７２同士は、互いに設けられた図示しないギアを介して噛合しており、図４に示すように互いに反対方向にほぼ同一回転数で回転駆動するようになっている。なお、本実施の形態では、パドルミキサ２７１を２つ設けたが、例えば１本でも良いし３本以上でも良い。
【００３１】
続いて加水装置３００及び排出装置４００の構成をそれぞれ図１１及び図１２を用いて説明する。
【００３２】
図１１は上記の加水装置３００の外観構造を表す図１中矢印ＸＩ方向から見た側面図である。この図１１及び図１において、３０１は貯水タンク、３０２は貯水タンク３０１内の水を吐出管３０３を介して吐出するポンプユニットで、吐出管３０３は、送水管３０４を介して上記給水管２５３（先の図２、図３等参照）に接続している。また、吐出管３０３には、水の逆流を防止する逆止弁３０５、送水量を検出する流量計３０６等が設けられている。３０７は送水量を制御する流量制御装置である。この流量制御装置３０７は、例えばポンプユニット３０２の吐出量を制御する吐出流量制御装置であっても良いし、吐出管３０３の通水量を制御する流量制御弁であっても良い。
【００３３】
図１２は排出装置４００の外観構造を表す上面図である。この図１２と先の図２において、４０１は第１の排出口２５４からの改良土（流動化処理土）を受け入れるホッパ、４０２はポンプユニットで、ポンプユニット４０２は、ホッパ４０１から導入管４０３を介して改良土を吸い込み、排出管４０４を介して吐出するようになっている。排出管４０４は図示しない所定の打設場所まで延設されている。また、ホッパ４０１は、受け入れた改良土が円滑に導入管４０３に導かれるよう、下方に向かって縮径するよう形成されている。
【００３４】
また、４０５はホッパ４０１及びポンプユニット４０２を積載するべースフレーム、４０６はベースフレーム４０５に設けた車輪である。但し、本実施の形態においては、このように排出装置４００を移動可能に構成し、かつ独立した装置として構成したが、車輪４０６を省略して固定式の装置として構成しても良い。また、例えば、排出装置４００自体を土質改良機械２００の本体フレーム２０２や、走行装置２０１のトラックフレーム等に垂設し、土質改良機械２００の構成要素としても構わない。そして、以上の排出装置４００は、図２に示すように、土質改良機械２００の混合装置２４０の第１の排出口２５４の下方に位置している。
【００３５】
ここで、図１３は、図１に示した土質改良システムの機能ブロック図である。この図１３において、２８０は土質改良機械２００の適宜の箇所（例えば運転席２２８等）に設けた制御装置である。この制御装置２８０は、加水装置３００の流量制御装置３０７及び流量計３０６、土質改良材供給装置２２０の第１及び第２の供給部２２２，２２３、混合装置２４０の荷重計２４６、排出装置４００等と電気的に接続している。これにより、混合装置２４０への給水量の演算及び制御、混合装置２４０の重量を基にした内容物の重量演算、土質改良材の供給量制御、排出装置４００の駆動制御等を、格納したプログラムに準じて行うようになっている。また、繁雑防止のため特に図示していないが、制御装置２８０は、パドルミキサ２７１の駆動装置２７４や搬送コンベア２１５の駆動装置（図示せず）等とも電気的に接続しており、それらに対して指令信号を出力可能となっている。
【００３６】
以上の構成の本実施の形態において、篩装置２０８、ホッパ２１０、煽り２１１は、特許請求の範囲に記載の本体フレームの長手方向一方側に設けた土砂受入手段を構成し、パドルミキサ２７１がハウジング内に装着され、土砂と土質改良材とを攪拌・混合する攪拌部材を構成する。また、荷重計２４６が、前記混合装置と前記本体フレームの間に介設され、前記混合装置の重量を検出する重量検出手段を構成し、ジャッキ２４９が混合装置昇降用の駆動装置を構成する。
【００３７】
次に、上記構成の本実施の形態の土質改良機械２００を用いた土質改良システムの動作を説明する。
（Ｉ）流動化処理作業時
流動化処理作業時には、まず土質改良機械２００の混合装置２４０の第１及び第２の排出口２５４，２５５を閉止する。つまり、例えば図３において、油圧シリンダ２６１を縮短させて支軸２６０を支点に第１の閉鎖部材２５６を上方向に回動させ、第１の排出口２５４を閉止すると共に、油圧シリンダ２６８を伸長させ第２の閉鎖部材２５７を第２の排出口２５５下方に位置させた状態で、ジャッキ２６７により第２の閉鎖部材２５７を上昇させ第２の排出口２５５を閉止する。また、ジャッキ２４９を縮退させ、混合装置２４０が荷重計２４６に載置された状態とする。これらの動作は、図示しない操作盤等により個々の動作を独立して指令するようにしても良いし、所定のプログラムに準じて１回の指令により連動するようにしても良い。
【００３８】
次に、油圧ショベル１００により土質改良機械２００のホッパ２１０に改質対象となる土砂を投入すると、ホッパ２１０で受け入れられた土砂は搬送コンベア２１５上に載置され混合装置２４０に搬送される。一方、土質改良材は、土質改良材供給装置２２０の貯留タンク２２１から第１及び第２の供給部２２２，２２３を介して供給される。第１の供給部２２２からの土質改良材は、搬送コンベア２１５上の土砂に添加され、搬送される土砂と共に第１の導入口２５１を介して混合装置２４０内に導入される。第２の供給部２２３からの土質改良材は、第２の導入口２５２を介して直接混合装置２４０内に供給される。そして、流動化処理時には、これらに加えて加水装置３００から送水される水が、給水管２５３を介して第１の導入口２５１から混合装置２４０内に供給される。
【００３９】
混合装置２４０では、土砂は、パドルミキサ２７１により土質改良材及び水と共に均一に攪拌混合され、スラリー状の改良土（流動化処理土）となる。そして、攪拌終了後、上記と逆の要領で第１の閉鎖部材２５６を回動させ、開放した第１の排出口２５４から排出装置４００に改良土を導出し、最終的に排出装置４００により所定の打設場所に圧送する。そして、上記の土砂、土質改良材、水の供給と、これらの攪拌混合とは、次の要領で行われる。
【００４０】
図１４（ａ）は、パドルミキサ２７１の駆動状態を時系列的に表すタイムチャート、図１４（ｂ）は、混合装置２４０内の土質改良材及び水の供給割合を時系列的に表すタイムチャートである。
これら図１４（ａ）及び図１４（ａ）に示すように、時刻０〜Ｔ１において、土砂、土質改良材及び水は、それぞれ設定された供給量づつ混合装置２４０内に供給され、この間、混合装置２４０内においてパドルミキサ２７１により均一に攪拌混合される。この時点では、上記制御装置２８０は、想定される土砂の供給量に対し、土質改良材及び水の供給量が適正割合よりも少な目（例えば７〜８割程度）となるよう、格納したプログラムに順じ、土質改良材の第１及び第２の供給部２２２，２２３、加水装置３００の流量制御装置３０７に指令信号を出力し、それらの供給量を制御している。この間の土質改良材及び水の供給量は、流量計３０６の検出信号や、第１及び第２の供給部２２２，２２３の回転数を基に、制御装置２８０により演算される。
【００４１】
また、この時刻Ｔ１までの間、制御装置２８０は、パドルミキサ２７１を繰り返し正転・逆転させる（内容物は、パドルミキサ２７１により、正転時には後方側（図３中右側）に、逆転時には（図３中左側）に移動する）。このとき、逆転駆動の時間に対し正転駆動の時間がやや多くなるようパドルミキサ２７１の駆動装置２７４に指令信号を出力することが望ましい。
【００４２】
時刻Ｔ１〜Ｔ２においては、制御装置２８０は、土砂、土質改良材、水の供給、パドルミキサ２７１の駆動を全て停止し、荷重計２４６からの混合装置２４０の重量の検出信号を入力し、これを基に混合装置２４０内の土砂重量を算出する。そして更に、算出した土砂重量を基にこの土砂重量に対する適正な土質改良材及び水の供給量を演算し、これと既に求めた土質改良材及び水の供給量との偏差から土質改良材及び水の不足量を演算する。
【００４３】
時刻Ｔ２〜Ｔ３において、制御装置２８０は、第２の供給部２２３及び流量制御装置３０７に指令信号を出力し、演算した不足量だけ土質改良材及び水を供給することにより、土砂、土質改良材及び水の割合を適正な状態とする。また、パドルミキサ２７１の運転は時刻Ｔ２にて再開されて以降、時刻Ｔ４までの間、正転及び逆転がほぼ同時間づつ周期的に繰り返され、この間土砂は、土質改良材及び水と共に均一に攪拌混合される。
【００４４】
そして時刻Ｔ４にて、第１の排出口２５４を開放し（図３の状態とし）、時刻Ｔ５にかけてパドルミキサ２７１を逆転駆動させ第１の排出口２５４方向に改良土（流動化処理土）を移送させ排出する。前述のように、排出された流動化処理土は排出装置４００により所定の打設場所に圧送される。そして、改良土の排出が完了したら、再び第１の排出口２５４を閉止し、以上の時刻０〜Ｔ５間の手順を必要に応じて繰り返す。
【００４５】
（ＩＩ）固化処理作業時
土質改良（この場合、固化処理、安定化処理、或いは強度改良処理等を指すが、以下代表的に固化処理と記載する）作業時には、まず土質改良機械２００の混合装置２４０の第１の排出口２５４を閉止する。このとき、第２の排出口２５５は、バッチ処理する場合には閉止した状態とし、連続処理する場合には開放した状態（図６の状態）とする。第２の排出口２５５の開放のためには、ジャッキ２６７により閉止状態の第２の閉鎖部材２５７を下降させ、この状態で油圧シリンダ２６８を縮短させて第２の閉鎖部材２５７を前方（図６中左側）にスライドさせる。また、ジャッキ２４９により混合装置２４０を上昇させ荷重計２４６から離間させた状態でブラケット２４７，２４８をストッパピン２５０により固定する。混合装置２４０の固定作業を除くこれらの動作は、図示しない操作盤等により個々の動作を独立して指令するようにしても良いし、所定のプログラムに準じて１回の指令により連動するようにしても良い。また、そのまま配置しておいても支障ないが、固化処理作業時には、加水装置３００、排出装置４００は使用しないので、撤去しても良い。混合装置２４０の給水管２５３についても同様である。
【００４６】
土質改良機械２００の準備が整ったら、油圧ショベル１００によりホッパ２１０に改質対象となる土砂を投入する。ホッパ２１０で受け入れられた土砂は、その下方の搬送コンベア２１５上に載置され搬送され、土質改良材供給装置２２０から添加された土質改良材と共に混合装置２４０に供給される。混合装置２４０に供給された土砂は、共に供給された土質改良材とパドルミキサ２７１により均一に攪拌混合される。このとき、必要な場合には、パドルミキサ２７１を適宜逆転させる。そして、団粒状に生成された改良土（固化処理土）は、正転駆動するパドルミキサ２７１により第２の排出口に向かって移送され、排出コンベア２３０上に導出されて最終的に機外に排出される。
【００４７】
本実施の形態の作用・効果を以下に順次説明する。
▲１▼土質改良機械に流動化処理機能を付加したことによる効果
本実施の形態においては、以上のように、土質改良機械２００単体で流動化処理作業と土質改良作業（固化処理、安定化処理、強度改良処理等）とを行うことができる。これにより、土質改良機械及び流動化処理装置の双方のニーズに応じることができ、レンタル業者等では、土質改良機械や流動化処理装置をそれぞれ十分な数保有しなくても済むようになる。その結果、収容スペースや維持及び管理の費用の面で、レンタル業者等にかかる負担を軽減することができる。勿論、レンタル業者に限らず、一般の土質改良機械や流動化処理装置を保有するユーザ等にとっても同様なメリットが生じる。
【００４８】
▲２▼自走機能による効果
土質改良機械２００は、下部に設けた走行装置２０１により、現場内を自力で自由に移動できる。そのため、それ自体の機動性が向上することは勿論のこと、土質改良システム或いは流動化処理システムのレイアウトの自由度を向上させることができる。
【００４９】
▲３▼土質改良材及び水の不足量演算による効果
土砂の供給量は、搬送コンベア２１５の土砂の搬送速度及び搬送土砂の断面積によって決まる。搬送土砂の断面積は、ホッパ２１０の下流側の切出し口（ゲート、図示せず）の開口面積によりおおよそ決まるが、土砂の性状やホッパ２１０内での状態に影響を受ける。そのため、土質改良材や水の供給量に対し、実際には土砂供給量を高精度に制御することは難しい。そこで、本実施の形態においては、先に図１４（ａ）及び図１４（ｂ）で説明したように、まず土砂、土質改良材、水をある程度混合装置２４０に供給し、その後土質改良材及び水の不足量を演算してその分を補填する。これにより、土砂、土質改良材、水の混合割合を容易に適正範囲にすることができ、改良土（流動化処理土）の品質を向上させることができる。
【００５０】
なお、本実施の形態においては、土質改良材及び水の供給を２回に分けた場合を例に挙げたが、更に高精度に制御したい場合、微調整が必要な場合には、勿論３回、４回・・・と分けて土質改良材及び水を供給するようにしても良い。また、土質改良材や水の不足量を演算するために、流量計３０６及び荷重系２４６の検出結果を基にした例を説明したが、例えば土砂供給量を検出する手段を設け（例えば、搬送コンベア２１５にコンベアスケールを設けたり、搬送土砂の高さを検出する超音波センサを設け）、土砂の供給量を直接演算する構成としても構わない。即ち、要するに、そのプロセスに関わらず、土質改良材及び水の不足量を演算し、比較的制御し易いこれら土質改良材及び水を補填する構成とすれば良い。
【００５１】
▲４▼その他の効果
固定型の流動化処理プラントでは、通常、原料となる建設発生土をバキューム車等で搬入し、これに流動化処理を施して流動化処理土を生成した後、ミキサー車等で打設場所へ搬出する。勿論、固定型プラントでは比較的製造能力は多いが、それだけ大規模になる。それに対し、本実施の形態においては、流動化処理を自走車両に搭載した混合装置２４０で行うため、作業場所を打設場所付近に移動させることにより、即打設可能となりコスト低減のメリットが得られる。勿論、固定型プラントに比べて構成をコンパクト化できる。
【００５２】
また、固定型プラントは、従来、上記のように建設発生土及び流動化処理土の運搬が必要であり、かつ大規模であったため、発生する運搬費用や設備コストのために、流動化処理作業にかかる費用も比較的高かった。本実施の形態によれば、運搬費が発生せず、またシステムが比較的小規模であるため、こうしたコストを低減することができる。
【００５３】
一方、移動型の流動化処理プラントでは、通常、トラック車体上に処理装置を搭載して移動するよう構成され、現場において処理装置に建設発生土を供給して流動化処理を施し、その後ポンプ圧送等により流動化処理土を打設する。しかしながら、こうした移動型の流動化処理プラントにおいては、トラックによる移動のため、小規模な処理装置に限定され処理能力が比較的少ないのが現状である。それに対し、本実施の形態では、トラックではなく専用の移動車両に搭載した混合装置２４０により流動化処理を行うため、従来の移動型流動化処理プラントに比べて高い処理能力を確保することができる。
【００５４】
なお、以上において、上記効果▲３▼を得るために、土質改良材及び水の供給量の不足量を演算し補填することとしたが、本発明の本質的効果▲１▼を得る限りにおいては、必ずしも土質改良材及び水の供給をこのように厳密に制御する必要はない。また、上記効果▲２▼を得るために、土質改良機械２００に走行装置２０１を設けたが、上記効果▲１▼を得る限りにおいては土質改良機械２００は固定式のものでも構わず、走行装置２０１は省略しても構わない。この場合、図２においては、例えば走行装置２０１を省略し、本体フレーム２０２を架台２０７上に直接載置させる等すれば足りる。
【００５５】
また、以上において、土質改良機械２００への土砂供給手段としての役割を果たすものとして油圧ショベル１００を例示したが、例えば土砂Ｓを貯留するホッパを備えたベルトコンベア等、他の供給手段を油圧ショベル１００に代えて配置しても構わない。また、加水手段３００をポンプユニット３０２により送水するものとしたが、例えば土質改良機械２００に、混合装置２４０よりも高くなるように貯水タンクを設け、制御弁を介し、重力の作用により給水管２５３に給水されるようにしても良い。また、排出装置４００は、流動化処理土を圧送して打設するものとしたが、これに限られない。例えばスクリューコンベア等で打設箇所に流動化処理度を供給するものとしても良い。これの場合も同様の効果を得ることができる。
【００５６】
また、以上において、油圧ショベル１００や土質改良機械２００の走行装置として、無限軌道履帯を備えたいわゆるクローラ式のものを例示したが、これに限られず例えばホイール式のものであっても良い。また、土質改良機械２００の混合装置２４０として、パドルミキサ２７１を備えたいわゆるミキシング方式のものを例示したが、例えばスクリューミキサを備えた混合装置等、他の方式の混合装置に代えても良い。これらの場合も同様の効果を得る。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、以上のように、土質改良機械単体で流動化処理作業と土質改良作業（固化処理作業等）とを行うことができるので、１台でユーザからの土質改良機械及び流動化処理装置の双方へのニーズに応じることができる。これにより、レンタル業者等では、土質改良機械や流動化処理装置をそれぞれ十分な数保有しなくても済み、収容スペースや維持及び管理の費用の面で負担が軽減される。また、レンタル業者に限らず、一般の土質改良機械や流動化処理装置を保有するユーザ等にとっても同様なメリットが生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の土質改良機械の一実施の形態を用いた土質改良システムの上面図である。
【図２】本発明の土質改良機械の一実施の形態の全体構造を表す側面図である。
【図３】本発明の土質改良機械の一実施の形態に備えられた混合装置の詳細構造を表す側面図である。
【図４】本発明の土質改良機械の一実施の形態に備えられた混合装置の詳細構造を表す図３中ＩＶ−ＩＶ断面による断面図である。
【図５】本発明の土質改良機械の一実施の形態に備えられた混合装置の詳細構造を表す図３中Ｖ−Ｖ断面による断面図である。
【図６】本発明の土質改良機械の一実施の形態に備えられた混合装置の詳細構造を表す側面図である。
【図７】本発明の土質改良機械の一実施の形態に備えられた混合装置の詳細構造を表す図６中ＶＩＩ−ＶＩＩ断面による断面図である。
【図８】本発明の土質改良機械の一実施の形態に備えられた第１の閉鎖部材近傍の拡大側面図である。
【図９】本発明の土質改良機械の一実施の形態に備えられた第２の閉鎖部材近傍の拡大側面図である。
【図１０】本発明の土質改良機械の一実施の形態に備えられた第２の閉鎖部材近傍の構成を表す図３中Ｘ−Ｘ断面による断面図である。
【図１１】本発明の土質改良機械の一実施の形態を用いた土質改良システムを構成する加水装置の外観構造を表す図１中矢印ＸＩ方向から見た側面図である。
【図１２】本発明の土質改良機械の一実施の形態を用いた土質改良システムを構成する排出装置の外観構造を表す上面図である。
【図１３】本発明の土質改良機械の一実施の形態を用いた土質改良システムの機能ブロック図である。
【図１４】本発明の土質改良機械の一実施の形態を用いた土質改良システムにおいて、制御装置により制御される、攪拌手段の駆動状態、土質改良材及び水の供給割合を時系列的に表すタイムチャートである。
【符号の説明】
１００ 油圧ショベル（土砂供給手段）
２００ 土質改良機械
２０１ 走行装置
２０２ 本体フレーム
２０８ 篩装置（土砂受入手段）
２１０ ホッパ（土砂受入手段）
２１１ 煽り（土砂受入手段）
２１５ 搬送コンベア
２２０ 土質改良材供給装置
２２２ 第１の供給部（供給口）
２２３ 第２の供給部（供給口）
２３０ 排出コンベア
２４０ 混合装置
２４１ ハウジング
２４６ 荷重計（重量検出手段）
２４９ ジャッキ（混合装置昇降用の駆動装置）
２５１ 第１の導入口（導入口）
２５２ 第２の導入口
２５３ 給水管
２５４ 第１の排出口
２５５ 第２の排出口
２５６ 第１の閉鎖部材
２５７ 第２の閉鎖部材
２７１ パドルミキサ（攪拌部材）
２７３ パドル（攪拌部材）
３００ 加水装置
４００ 排出装置

Claims (8)

1. 本体フレームと、
   この本体フレーム上に設けられ、箱状の容器からなるハウジング、このハウジングの長手方向一方側の上部に設けた土砂及び土質改良材の導入口、前記ハウジングの長手方向一方側の下部に設けた流動化処理した改良土を排出する第１の排出口、この第１の排出口を開閉する第１の閉鎖部材、前記ハウジングの長手方向他方側の下部に設けた固化処理した改良土を排出する第２の排出口、この第２の排出口を開閉する第２の閉鎖部材、前記ハウジング内に装着され土砂と土質改良材とを攪拌・混合する攪拌部材、及び前記ハウジング内に水を供給するための給水管を有する混合装置と、
   前記本体フレームの長手方向一方側に設けた土砂受入手段と、
   この土砂受入手段の下方から前記混合装置の導入口にわたって設けた搬送コンベアと、
   この搬送コンベアにより搬送される土砂上に土質改良材を供給するように、前記搬送コンベアの上方に供給口を設けた土質改良材供給装置と、
   前記本体フレーム長手方向他方側に設けた動力装置と、
   前記第２の排出口の下方位置から前記本体フレームの長手方向他方側外方位置まで延在させて設けた排出コンベアと
   を備えたことを特徴とする土質改良機械。
2. 請求項１記載の土質改良機械において、前記第１の排出口の下方に、前記第１の排出口から排出された改良土の排出装置を設けたことを特徴とする土質改良機械。
3. 請求項１又は２記載の土質改良機械において、前記混合装置と前記本体フレームの間に介設され、前記混合装置の重量を検出する重量検出手段を設けたことを特徴とする土質改良機械。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項記載の土質改良機械において、前記本体フレームに、前記混合装置昇降用の駆動装置を設けたことを特徴とする土質改良機械。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項記載の土質改良機械において、前記本体フレームの下部に走行装置を更に設けたことを特徴とする土質改良機械。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項記載の土質改良機械において、前記土質改良材供給装置の供給口を前記ハウジング上方に追設したことを特徴とする土質改良機械。
7. 請求項２乃至６のいずれか１項記載の土質改良機械と、
   送水管を介して前記給水管に接続し、前記混合装置内に水を供給する加水装置と
   を備えたことを特徴とする土質改良システム。
8. 請求項２乃至６のいずれか１項記載の土質改良機械と、
   前記ホッパに土砂を供給する土砂供給手段と
   を備えたことを特徴とする土質改良システム。

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