JP2008063759A

JP2008063759A - 流動化処理土の製造方法

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Publication number: JP2008063759A
Application number: JP2006240511A
Authority: JP
Inventors: Ken Nishina; 憲仁科; Masahiro Hirata; 昌宏平田
Original assignee: RYUDOKA SHORI KOHO SOGO KANRI; RYUDOKA SHORI KOHO SOGO KANRI KK
Current assignee: RYUDOKA SHORI KOHO SOGO KANRI; RYUDOKA SHORI KOHO SOGO KANRI KK
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2008-03-21

Abstract

【課題】製造コストを低くし、ミキサー車を用いて固化材の混入を打設現場で効率的に行い、安定した流動化処理土が得られる、新規な流動化処理土の製造方法を提供する。
【解決手段】土の流動化処理工法における流動化処理土の製造方法であって、被処理土に水を加えた泥水を、ミキサー車で流動化処理土の打設現場まで運搬する工程と、打設現場で所定の固化材スラリーを前記ミキサー車に投入して撹拌混合する工程と、を有する。固化材スラリーは、セメントミルク又はセメントモルタルであり、打設現場でミキサーにより製造される。固化材をスラリーにすることで、液体同士の混合となり、ミキサー車でのほぼ均一な撹拌混合が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、建設現場において発生した残土を流動化する流動化処理工法、特に、建設現場において発生した残土を、施工後の埋め戻し、構造物への裏込め、空洞部への充填に供する際、被処理土（残土）の流動化を行う流動化処理土の製造方法に関する。

従来、環境保全に寄与する工法として、流動化処理土を再生利用する埋戻し工法が施工されている。同埋戻し工法において、建設残土のような掘削土砂である被処理土（主材）を固化材と混合して使用する方法では、水を多量に添加し、被処理土に流動性を付与し、充填性を良くすることによって均質な埋戻し充填土を施工形成することが行われている（下記特許文献１）。

また、同埋戻し工法において、被処理土に、水の代わりに粘土、シルト、ベントナイト程度の細粒土を含み、比重が調整された泥水（調整泥水）を混合する流動化処理工法も知られている（下記特許文献２）。この工法は、従来の、単に水と固化材とを被処理土に混合する場合よりも、ブリーディングを減少し、強度を確保できることになる。

このように、（イ）被処理土に水と固化材とを混合する流動化処理工法、あるいは（ロ）被処理土に細粒土を含む泥水（調整泥水）と固化材を混合する流動化処理工法のいずれの場合も、セメントのような固化材が用いられる。

図５，６は、非特許文献１に開示された流動化処理土の製造方法の概要を示すものである。

図５は、従来の流動化処理土の製造方法（１）を示す概念図である。
路面下空洞充填の施工例であり、定置式流動化処理プラントにおいて、原料土１に水２を加え、ミキサー車（「トラックミキサー車」、「アジテータ」ともいう）４に投入し、撹拌する。更に固化材３を添加、混練して流動化処理土を製造する。流動化処理土はミキサー車に積載して目的地の打設現場（サイト）まで運搬する。コンクリートポンプ車５を用いて注入孔から流動化処理土を空洞に圧送する。

図６は、従来の流動化処理土の製造方法（２）を示す概念図である。

埋設管の埋戻しの施工例であり、泥水製造プラントにおいて、原料土１に水２を加えて泥水を製造する。泥水はミキサー車４に積載して打設現場まで運搬する。現場にて混合槽５に泥水を投入し、固化材３を添加、混練して流動化処理土を製造する。掘削溝へ流動化処理土を直接投入して打設する。

なお、流動化処理土の打設方法には、図５のようにコンクリートポンプ車を用いた圧送打設方式と、図６のように自動落下を利用した直接投入方式とがあるが、これらの選択は、埋戻し箇所の形状、処理土の必要量、周囲の状況などによって決められる。
特開昭６３−２３３１１５号公報特開平０７−８２９８４号公報建設省土木研究所編「流動化処理土利用技術マニュアル」（１９９７年１２月）（社）日本建設業経営協会ｐ．８５，９７

しかし、従来の図５に示される流動化処理土の製造方法では、流動化処理土は、時間の経過と共にセメントの固化が始まるので、流動化処理土の製造プラントから離れた打設現場へ流動化処理土を運搬する場合、流動性が低下する。都市部以外の地域での流動化処理土の需要がある場合、常設プラントからの運搬は不可能なサイトがあり、また小規模な工事も多い。その場合、現地仮設プラントを設置することも行われるが、その費用は、処理土の価額に含まれる。そのため少ない量の処理土では、プラントの運搬、組立て・解体費の占める割合が大きくなり割高になるため、グリーン調達品目であるにも関わらず採用されない場合がある。

また、図６に示される流動化処理土のの製造方法では、流動化処理土の固化の懸念はないが、現場においてミキサー車外で、固化材の添加、混練を行っている。セメント粉体のような固化材を混合するとダマ状となり、均一な撹拌混合を効率よく行うには難がある。

そこで、本発明の目的は、製造コストを低くし、ミキサー車を用いて固化材の混入を打設現場で効率的に行い、安定した流動化処理土が得られる、新規な流動化処理土の製造方法を提供することにある。

上述の課題を解決するため、本発明の流動化処理土の製造方法は、土の流動化処理工法における流動化処理土の製造方法であって、
被処理土に水を加えた泥水を、ミキサー車で流動化処理土の打設現場まで運搬する工程と、
打設現場で所定の固化材スラリーを前記ミキサー車に投入して撹拌混合する工程と、を有することを特徴とする。

本発明により、遠隔サイトの流動化処理土の少量生産に対応すると、解泥装置及び混練装置が不要になり、機械設備は、必要に応じて使用する固化材スラリー製造用の装置のみとなる。このためプラントの運搬、組立て・解体費用がほとんどかからず、流動化処理土の製造コストを大幅に低減することが可能となった。また、固化材をスラリーにすることで、液体同士の混合となり、ミキサー車でのほぼ均一な撹拌混合が可能となる。

次に、本発明の実施の形態における流動化処理土の製造方法について図面を参照して説明する。

（１）施工事例概要
静岡県内で行われた施工事例について説明する。

流動化処理土の用途は、構造物下の空洞充填で、総数量は概ね７０ｍ^３と推測された。施工場所と最寄りの常設プラントとの距離は１４３ｋｍ、運搬時間は２．５時間と予測された。この運搬距離であれば、固化を遅らせる遅延材を添加すれば運搬できない距離ではないが、フローロスや道路渋滞の問題と発注者からの要望で、固化材はサイトで添加混合する施工法を試験的に採用した。

泥水に固化材を粉体で撹拌混合するには専用のミキサーが必要となるが、ミキサー設備の運搬組立コストが大きくなり流動化処理土の価格に大きな影響を与える。このため、ミキサー車で泥水を運搬し、サイトで固化材スラリーを製造、又は購入し、固化材スラリーをミキサー車へ投入し、ミキサー車で混合する方法を考案した。固化材スラリーは、セメントミルク又はセメントモルタルである。

本発明では、遠隔サイトの流動化処理土の少量生産に対応すると、解泥装置及び混練装置が不要になり、必要な機械設備は、固化材スラリー製造用の高速ミキサー（ミキサー車）とコンクリートポンプ車又は小型のスクイズポンプのみとなる。

図１は、本発明の流動化処理土の製造方法を示す概念図である。
路面下空洞充填の施工例であり、泥水製造プラントにおいて、被処理土である原料土１に水２を加えて泥水を製造する。泥水はミキサー車４に積載して打設現場まで運搬する。現場にてミキサー車４に固化材スラリー７を投入し、混練して流動化処理土を製造する。コンクリートポンプ車５を用いて注入孔から流動化処理土を空洞に圧送する。

次に、固化材スラリーであるセメントミルク又はセメントモルタルのそれぞれの場合について、説明する。セメントミルクは、セメント粉体に水を加えて撹拌した状態のものである。セメントモルタル（単に「モルタル」ともいう）は、セメントと砂と水を加え撹拌した状態のものである。

（ｉ）セメントミルク
小麦粉を水で溶くと小麦粉はダマ状になって上手く混ざらないが、同じように泥水に
セメント粉体を混ぜても上手く混ざらない。このため撹拌能力の高い混練装置が必要になるが、現場に設置するには費用がかかる。そこで施工法を工夫する。具体的には、泥水と
セメントミルクは、セメントミキサー車程度のミキシング機能で混ざることが実験により検証されたので、セメント粉体の代わりにセメントミルクを加えてミキサー車で混ぜて流動化処理土を作る。粉とセメントミルクでは水分量が異なるので、所定の配合を考慮して運搬する泥水の水の量を減らしてその分の量をセメント粉体に加える。

こうして、配合で指定されたセメント量と水と土の量が確保される。撹拌装置は不要であり、セメントの混じっていない泥水状態で運ぶので何時間かかっても運搬車の中で固まることがなく、少量の流動化処理土が必要な現場に効率よく供給することができる。

（ii）セメントモルタル
セメントモルタルは、現場でミキサー車により作成してもよいが、生コンプラントで購入してもよい。流動化処理プラントは、全国に数える程度しかないが、生コンプラントは日本全国に多数あり、セメントモルタルは、何時でもどこでも購入できる。流動化処理土は、セメントと水と土（粘度や砂）からなる。そこで、流動化処理土で指定された配合に沿って、まず、セメントモルタルを生コンプラントから現場に配送する。このとき生コンプラントのセメントと砂と水の混合割合を指定する。一方、現場にミキサー車で泥水を運ぶ。流動化処理土にとって、泥水に含まれる粘度・シルトの細粒土は粘性を保つために必要であり、配合で示された状態（水と細粒土からなる泥水比重）を確保しておく。

この二つを現場で混ぜる。セメントモルタルのミキサー車に泥水を投入しても混ぜてもよいし、泥水運搬のミキサー車にセメントモルタルを投入して混ぜてもよい。また、空のミキサー車を現場に用意してこれに必要な量のセメントモルタルと泥水を加え、ミキサー車を回転させて流動化処理土を作ってもよい。この場合も、セメントは水で溶けた状態なので、加えた泥水と容易に混じる。セメント粉体は生コンプラントでよく混練されているので泥水と混ぜてもダマ状になるようなことはない。

プラントでのミキサー車を使用した実験結果では、表１のようなほぼ均一な混合ができることが確認された。

施工時の要求品質は、若干変更され表２のとおりとなった。

なお、ブリーディング率は、１％未満である必要がある。泥水中の砂が沈降したり、水が浮き上がるとセメント成分が溶出して、品質が低下する。ただし、小口径の下水管の埋戻しのような場合、２％程度まで許容される。発注者の要求で１％未満にする場合は、ミキサーの回転時間を長くするような施工をするが、作業効率が低下し、その結果、コストが高くなる。品質とコストのかねあいでブリーディング率を決めている。

（２）流動化処理土の製造フロー
図２は、流動化処理土の製造方法の各工程を示すフローチャートである。

ステップＳ１１では、プラントにて所定密度の泥水を製造する。ステップＳ１２では、所定量をトラックミキサー車へ積込み現場へ運搬する。ステップＳ１３〜Ｓ１５は、現場での作業工程であり、ステップＳ１３では、高速ミキサーにて固化材スラリーの製造を行う。ステップＳ１４では、トラックミキサー車へスラリーの投入を行い、トラックミキサー車で撹拌混合を行う。ステップＳ１５では、ポンプ車にて流動化処理土の空洞への圧送、充填を行う。なお、ステップＳ１３では、固化材スラリーがセメントモルタルの場合は購入して入手してもよい。

（３）固化材スラリーと流動化処理土の配合設計の考え方
配合設計の基本的な考え方は、密度が大きい泥水をミキサー車で現場へ運搬し、別途現場で製造した固化材スラリーを車上で混合し流動化処理土を製造する。この時泥水中に含まれる水量を算出し、スラリー製造に使用する水量を制御することで、製造後の流動化処理土の品質を確保することにある。

（３―１）泥水中の水量の測定
泥水中に含まれる空気は無視できるほど少ないと考えて以下の方法で求めた。

図３は、泥水中の水量の測定するための説明図である。

図３において、Ｖ_Ｗ＋Ｖ_Ｓ＝１．０
Ｖ_Ｗ・ρ_Ｗ＋Ｖ_Ｓ・ρ_Ｓ＝Ｗ
ここで、Ｖ_Ｗ：泥水１ｍ^３中の水の体積（ｍ^３）
Ｖ_Ｓ：泥水１ｍ^３中の土粒子の体積（ｍ^３）
ρ_Ｗ：水の密度（１，０００ｋｇ／ｍ^３）
ρ_Ｓ：土粒子の密度（ｋｇ／ｍ^３）
Ｗ：泥水１ｍ^３の質量（ｋｇ）
土粒子の密度ρ_Ｓは、予め推定されている既知の値である。

上記連立方程式より泥水１ｍ^３中の水の体積Ｖ_Ｗは、次式（１）で求められる。

Ｖ_Ｗ＝（１．０ρ_Ｓ−Ｗ）／（ρ_Ｓ−ρ_Ｗ）………（１）
（３―２）配合設計
図４は、流動化処理土を配合するための説明図である。

同じ原料土での事前配合により、密度１．５５ｇ／ｃｍ^３以上の泥水１ｍ^３に対して１００ｋｇの固化材を添加すれば、密度１．６ｇ／ｃｍ^３以上の処理土となり、他の要求品質も満足することが確認されたため、以下の配合設計とした。

《配合条件》
泥水の（スラリーの混練水を含んだ）最終密度
：１．５５ｇ／ｃｍ^３（１５５０ｋｇ／ｍ^３）以上
固化材添加量（出来上がり流動化処理土に対し外掛けで）
：１００ｋｇ／ｍ^３
出荷泥水密度：１．６５ｇ／ｃｍ^３＝１，６５０ｋｇ／ｍ^３
土粒子の密度：２．６７ｇ／ｃｍ^３＝２，６７０ｋｇ／ｍ^３
出荷泥水１ｍ^３に含まれる水の量
Ｖ_ｗ０＝（１．０ρ_Ｓ−Ｗ）／（ρ_Ｓ−ρ_Ｗ）
＝（１．０×２６７０−１６５０）／（２６７０−１０００）
＝０．６１１（ｍ^３）
・最終泥水（スラリーの混練水を含んだ）１ｍ^３に含まれる水の量
Ｖ_ｗ１＝（１．０ρ_Ｓ−Ｗ）／（ρ_Ｓ−ρ_Ｗ）
＝（１．０×２６７０−１５５０）／（２６７０−１０００）
＝０．６７１（ｍ^３）
ここで、処理土１ｍ^３を製造するのに必要な泥水量をｘｍ^３、固化材スラリーを全て水とみたてたときの量をｙｍ^３とすと、以下の連立方程式より解が得られる。

ｘ＋ｙ＝１．０
・６１１ｘ＋ｙ＝０．６７１
これらより、ｘ＝０．８４６（ｍ^３）ｙ＝０．１５４（ｍ^３）
したがって、密度１．６ｇ／ｃｍ^３の流動化処理土１．０ｍ^３を製造するために、密度１．６５ｇ／ｃｍ^３の泥水０．８４６ｍ^３に、０．１５４ｍ^３の水と１００ｋｇの固化材で製造したスラリーを撹拌混合し製造する。

なお、本発明は、ポンプ車にて流動化処理土の空洞への圧送、充填の場合の外に、埋設管の埋戻しの場合にも適用できる。

本発明の流動化処理土の製造方法を示す概念図本発明の流動化処理土の製造方法におけるフローチャート泥水中の水量を測定するための説明図流動化処理土を配合するための説明図従来の流動化処理土の製造方法（１）を示す概念図従来の流動化処理土の製造方法（２）を示す概念図

符号の説明

１…原料土
２…水
３…固化材
４…ミキサー車
５…コンクリートポンプ車
６…混合槽
７…固化材スラリー

Claims

土の流動化処理工法における流動化処理土の製造方法であって、
被処理土に水を加えた泥水を、ミキサー車で流動化処理土の打設現場まで運搬する工程と、
打設現場で所定の固化材スラリーを前記ミキサー車に投入して撹拌混合する工程と、を有することを特徴とする流動化処理土の製造方法。
土の流動化処理工法における流動化処理土の製造方法であって、
被処理土に水を加えた泥水を、ミキサー車で流動化処理土の打設現場まで運搬する工程と、
打設現場で前記泥水と所定の固化材スラリーを空のミキサー車に投入して撹拌混合する工程と、を有することを特徴とする流動化処理土の製造方法。
土の流動化処理工法における流動化処理土の製造方法であって、
被処理土に水を加えた泥水を、ミキサー車で流動化処理土の打設現場まで運搬する工程と、
打設現場で前記泥水を所定の固化材スラリーを製造するミキサー車に投入して撹拌混合する工程と、を有することを特徴とする流動化処理土の製造方法。
前記固化材スラリーは、セメントミルク又はセメントモルタルであることを特徴とする請求項１ないし３に記載の流動化処理土の製造方法。