JP2008215044A - 土質改質プラントおよび該土質改質プラントを用いた管埋め戻し工法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】投入された土砂を定量ずつ切り出す土砂切り出し装置3と、定量切り出された土砂に土質改良剤を添加する改良剤添加装置5と、土質改良剤が添加された土砂を受け入れて土砂の混合攪拌及び分級を行う混合攪拌分級装置7と、を備え、これらの各装置が、各装置間を土砂が搬送されるように連結されてなる。
【選択図】 図1
Description
そこで、近年では、掘削土を工事現場でリサイクルして使用することが行われ、そのための土質改良プラントが提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、例えば道路にガス管や水道管その他の管を埋設する現場においては、現場敷地が狭いため、できるだけコンパクトな装置が望まれる。
この点、特許文献1の装置では、特許文献1の図7に示されたように、混練・混合機と篩とが別の装置として構成されており、プラント全体が大きくなっていた。
そのため、特に道路地下に埋設されたガス管や水道管の埋め戻し現場のように、工事の敷地が狭い場合には、適用が難しいという問題があった。
複数の攪拌羽根が回転軸の軸方向に集まっているとは、回転軸における混合攪拌部軸方向長さの25%以内の長さの範囲内に複数の攪拌羽根が配置されていることをいう。そして、攪拌羽根ブロックとは、上記のように配置された複数の攪拌羽根のひとかたまりの集合体をいう。
なお、本発明では、全ての攪拌羽根が攪拌羽根ブロックを形成する場合と、攪拌羽根ブロックを形成する攪拌羽根の他に攪拌羽根ブロックを形成しない攪拌羽根が設置されている場合の2つの場合を含む。
工事区間の一部又は全部を3つの工区に分けて、それぞれの工区において、地盤を掘削する掘削工程と、掘削工程で掘削したところに配管を敷設する配管敷設工程と、配管を敷設したところを埋め戻す埋め戻し工程と、を順次行なうこととし、
一つの工区における掘削工程で掘削した掘削土を前記土質改良プラントによって改良土とし、この改良土を、掘削工程をおこなった工区とは別の工区の埋め戻し土として用いることを特徴とするものである。
図1は本発明の一実施の形態に係る土質改質プラント1の全体構成を示す説明図である。本実施の形態に係る土質改質プラント1は、掘削残土の投入を受けて投入された土砂を定量ずつ切り出す土砂切り出し装置3と、定量切り出しされた土砂に土質改良剤を添加する改良剤添加装置5と、土質改良剤が添加された土砂を受け入れて土砂の混合攪拌及び分級を行う混合攪拌分級装置7と、を備えている。そして、土砂切り出し装置3と混合攪拌分級装置7との間に土を搬送するベルトコンベア9が設置され、改良剤添加装置5はベルトコンベア9で搬送される土に土質改良剤を添加できるように配置されている。
以下、各装置を詳細に説明する。
図2は、土砂切り出し装置3の内部構造の説明図であり、図3は動作説明図である。
土砂切り出し装置3は、土砂が入れられるホッパー11(図1参照)と、該ホッパー11の下方に所定の間隔を離して平行に対向配置された左右両壁面13と、左右両壁面13の間に設置されて周回移動する移動枠体15と、移動枠体15の下方に設置された固定の底板17と、とを備えている。
また、ホッパー11下部に設けられた左右両壁面13は、移動枠体15の上部に配置され、ホッパー11から落下する掘削土を移動枠体15側に案内している。
搬送板23は、両側壁21よりも上方に延出しており、移動枠体15内に落下した掘削土を、その高さ位置で摺り切るようにして、移動枠体15の移動方向に押しながら搬送するものである。
底板17の材質は特に限定されるものではなく、金属やプラスチック等でよい。
移動枠体15が周回の先端部に移動したときには、底板17がなくなるため、掘削土は下方に落下するが、掘削土と底板17の間はすり切られているため掘削土が底板17に固着することなく、簡単に落下する。
改良剤添加装置5は、図1に示されるように、ベルトコンベア9の搬送路を跨ぐように設置され、土質改良剤である生石灰を、搬送路上を移動する掘削土に供給する。改良剤添加装置5は、ホッパー29内に貯留された生石灰をスクリューコンベア31によって定量切り出しする。
前述したように、土砂切り出し装置3によって掘削土が定量切り出され、この定量切り出しされた掘削土に生石灰が定量添加されることになるので、掘削土に対して所定の添加率で生石灰の添加が行なわれる。
図4は、混合攪拌分級装置7の説明図、図5は図4の矢視A―A図である。
混合攪拌分級装置7は、ベルトコンベア9の下流側に配置され、土質改良剤が添加された掘削土を受け入れて掘削土の混合攪拌及び分級を行う装置である。
混合攪拌分級装置7は、図4に示されるように、掘削土の投入部となるホッパー33と、略円筒状の外殻35とを有し、この外殻35内に、第1モータ37によって回転駆動される回転筒体39が収容され、回転筒体39の中心部を回転筒体39の全長に亘って貫通する回転軸41と、回転軸41に設置された攪拌羽根43を備えて構成されている。回転軸41は第2モータ45によって回転駆動される。
なお、架台47の傾斜角度は、前述のように任意に設定できるので、長時間の混合攪拌が必要な場合には、傾斜角度を小さくし、逆に混合攪拌時間が短時間でよい場合には、傾斜角度を大きくすればよい。
傾斜角度は、一般的には、5度前後に調整されるが、これに限られるものではない。
また、回転筒体39の後端側には、図5に示されるように、分級によってオーバーサイズとされた掘削土を収容して排出するシュート55が設けられている。
混合攪拌部57は、円筒体からなり、円筒体の中心に配置された回転軸41に複数の攪拌羽根43が設置されている。
円筒体は、図4に示されるように、円筒体の外周部に設けられたギア61に第1モータ37の回転力を伝達することによって回転するように構成されている。回転数は特に限定されず、土質によって最適の混合が得られるように回転数を設定すればよい。もっとも通常は、数回〜数十回/分程度であり、回転数の調整は、例えばインバーターによって第1モータ37の回転数を調整することによって行うようにすればよい。
また、各攪拌羽根43は、図6における矢視B−B図である図7に示されるように、回転軸41の軸周りに所定の角度、例えば90度ずつずれて設置されている。なお、図6では、紙面に直交する攪拌羽根43が省略されている。つまり、この例では、回転軸41の軸回りに90度ずつずらして配置された4枚の攪拌羽根43がひとつの攪拌羽根ブロックを2個有し、この2個の攪拌羽根ブロックが混合攪拌部57の上流端側と下流端側にそれぞれ配置されている。
攪拌羽根43を回転軸41に対して固定する方法は、回転軸41に直接溶接してもよいが、破損した場合に交換が容易なようにボルト止めによって固定するのが好ましい。
なお、攪拌羽根43の回転方向は、回転筒体39と同じ方向でも逆の方向でもよいが、回転筒体39と同じ方向に回転させることで、トルクを小さくして小型のモータで回転駆動ができる。
攪拌羽根43は、図6、図7に示されるように、全体が棒状体からなり、回転軸41に基端側が固定された基部43aと、この基部43aに対して回転面内で回動可能に取付けられた先端部43bとから構成される。先端部43bは、図7の矢印で示されるように、攪拌羽根43の回動面内で基部43aに対して回動できるようになっている。
このように、攪拌羽根43を基部43aと基部43aに対して回動できる先端部43bとから構成することにより、以下のような作用効果が得られる。
そして、先端部43bが基部43aに対して回動可能になっていることから、仮に礫のような大きな塊が筒状体内面と攪拌羽根先端に挟まれそうになっても、先端部43bが屈曲するので、攪拌羽根43に過大なトルクがかかることがなく、攪拌羽根43の回転が停止することがない。筒状体内面と攪拌羽根先端との間に挟まれそうになった礫は、攪拌羽根43によって跳ね飛ばされ細かく破砕されることから、混合攪拌が効率的に行える。
また、基部43aと先端部43bとの着脱を容易にしておくことで、停止時の交換や掃除等を容易にすることができる。
なお、この例では、分級部59を円筒網体65から構成したが、多数の孔を有するものであれば、例えばエキスパンドメタルなどでもよい。
エアー噴射手段67は、圧縮空気を送るエアーコンプレッサ69と、エアーコンプレッサ69とホース71を介して接続されたヘッダー73と、ヘッダー73に設けられた複数の噴射ノズル75と、を備えている。
ヘッダー73を設置する位置は、円筒網体65の外周部における高さ方向の中央部、すなわち円筒網体65の最下位置から90度回転した位置が好ましい。また、この位置に、円筒網体65を挟んで対向するように2個設けるのがより好ましい。
圧縮空気の圧力は、特に限定されるものではないが、3〜5Kgf/cm2(2.94〜4.9MPa)が好適である。
ベルトコンベア9から搬送された掘削土が、混合攪拌分級装置7のホッパー33に投入される。投入された掘削土は回転する回転筒体39によって、図8に示されるように、上方に跳ね上げられながら、混合攪拌される。また、回転筒体39内では高速に回転する攪拌羽根43によって掘削土は破砕され、さらに攪拌混合される。つまり、掘削土は、回転筒体39の回転による跳ね上げによる混合攪拌作用と、攪拌羽根43による破砕、混合攪拌作用を同時に受け、これによって効率的に混合攪拌が行なわれる。
特に、本実施の形態では、混合攪拌部57の上流端側に攪拌羽根43を集めて集約した攪拌羽根ブロックを設置しているので、投入された掘削土は投入直後に細かく破砕され、後の混合攪拌作用を効率的に行なえる。また、攪拌羽根ブロックを混合攪拌部57の下流端側にも配置しているので、たとえ混合攪拌部57の途中で掘削土が塊になるような状況が生じても混合攪拌部57の最終段階で確実に破砕と混合攪拌を行なうことができる。
他方、メッシュよりも粗い掘削土は円筒網体65の下流側端部まで移動して、その開放端部からシュート55を介して、排出される。
しかも、掘削土を混合攪拌した直後に分級するため、分級の効率もよい。
また、混合攪拌部57については、前述したような種々の工夫がなされており、前述のように、混合攪拌が効率的に行なわれる。
また、上記の実施の形態においては、複数の攪拌羽根43を掘削土投入側に集めて配置した例を示したが、円筒回転体における混合攪拌部内で均等に配置してもよい。
また、上記の実施の形態では、攪拌羽根43の形状につき、真っ直ぐな棒状体を途中で回動可能に連結したものを示したが、湾曲した棒状体を連結して形成してもよい。また、攪拌羽根43の連結部を2箇所以上にしてもよい。なお、棒状体には、扁平な板状のものを含む。
さらに、攪拌羽根43は全てが同じ長さや構造である必要はなく、長さを変えてもよい。その場合、短い攪拌羽根43は連結構造ではなく単一体から構成するようにしてもよい。
また、ヘッダー73に別途ノズルを設けず、ヘッダー73そのものに多数の孔を設けるような構造にしてもよい。
さらに、円筒網体65の目詰まり防止を行なう手段として、圧縮空気の噴射だけでなく、円筒網体65の外側にブラシのような機械的な清掃具を接して設け、円筒網体の回転によって円筒網体65が清掃できるようにしてもよい。
また、同様の目的で、円筒網体65を振動させてもよいし、さらに円筒網体65に対して時々衝撃を加えたり、他の部材で打撃したりするようにしてもよい。
本実施の形態は、例えばガス配管を道路下に埋設するガス配管の埋設工事を、実施の形態1で示した土質改質プラント1を用いて行なう管埋め戻し工法に関するものである。
図10は、本実施の形態に係る管埋め戻し工法の説明図であり、図10(a)と図10(b)の関係は、図10(a)の状態から工事が進み1工程進行した状態が図10(b)である。
そして、各工区において、地盤を掘削する掘削工程と、掘削した部分にガス管を設置する配管敷設工程と、配管を敷設したところを埋め戻す埋め戻し工程の3つの工程に分けて行なう。その際、各工区における工程をそれぞれずらして行なう。すなわち、第1工区77が埋め戻し工程のときには、第2工区79では配管敷設工程を行い、第3工区81では例えばパワーショベル82によって掘削工程を行なう。
なお、図10(a)においては、第3工区81の右側には、土質改質プラント1と改良土の搬送用トラック83の設置エリアが設けられている。
そして、第3工区81の掘削工程で掘削した掘削土を、実施の形態1で示した土質改良プラントによって土質を改良して第1工区77の埋め戻し工程の埋め戻し土として利用する。改良土では不足する分については、外部から搬入した土を使用してもよい。
このように、埋め戻し工程が完了するごとに、新たな工区を設け、その工区で掘削工程を開始し、順次新たな工区を設定しながら工事対象の全区間の工事を完了する。
また、第3工区81での掘削工程で掘削された掘削土を、土質改良プラント1で土質改良して第1工区77における埋め戻し工程で使用するようにしたので、埋め戻し土を外部から多量に搬入することなく工事を行なうことができる。
3 土砂切り出し装置
5 改良剤添加装置
7 混合攪拌分級装置
9 ベルトコンベア
39 回転筒体
41 回転軸
43 攪拌羽根
43a 基部
43b 先端部
57 混合攪拌部
59 分級部
63 跳ね上げ板
65 円筒網体
67 エアー噴射手段
77 第1工区
79 第2工区
81 第3工区
Claims (7)
- 管埋め戻し工法に用いる土質改質プラントであって、投入された土砂を定量ずつ切り出す土砂切り出し装置と、定量切り出された土砂に土質改良剤を添加する改良剤添加装置と、土質改良剤が添加された土砂を受け入れて土砂の混合攪拌及び分級を行う混合攪拌分級装置と、を備え、これらの各装置が、各装置間を土砂が搬送されるように連結されてなることを特徴とする土質改質プラント。
- 混合攪拌分級装置は、回転駆動される回転筒体を有し、該回転筒体の上流側が混合攪拌部となり下流側が分級部となるように構成され、混合攪拌部には前記回転筒体とは独立に回転駆動される中心軸と、該中心軸から径方向に延出する攪拌羽根が設けられ、分級部は円筒状の多孔部材からなることを特徴とする請求項1に記載の土質改質プラント。
- 混合攪拌分級装置は、傾斜角度を調整する傾斜角度調整機構を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の土質改質プラント。
- 攪拌羽根は、回転軸周りに所定の角度ずつずらして複数設けられており、これら複数の攪拌羽根が回転軸の軸方向に集まってなる攪拌羽根ブロックを形成し、これら攪拌羽根ブロックが回転筒体における混合攪拌部の上流端および下流端側に配置されていることを特徴とする請求項2または3に記載の土質改質プラント。
- 攪拌羽根は、複数の棒状体が連結されてなり、連結された棒状体が連結部において攪拌羽根の回転面内で回動可能に構成されていることを特徴とする請求項2〜4の何れか一項に記載の土質改質プラント。
- 分級部に、目詰まり防止用のエアーを噴射するエアー噴射手段を設けたことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の土質改質プラント。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の土質改質プラントを用いて配管を埋設施工する管埋め戻し工法であって、
工事区間の一部又は全部を3つの工区に分けて、それぞれの工区において、地盤を掘削する掘削工程と、掘削工程で掘削したところに配管を敷設する配管敷設工程と、配管を敷設したところを埋め戻す埋め戻し工程と、を順次行なうこととし、
一つの工区における掘削工程で掘削した掘削土を前記土質改良プラントによって改良土とし、この改良土を、掘削工程をおこなった工区とは別の工区の埋め戻し土として用いることを特徴とする管埋め戻し工法。
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