JP2010065387A - 土質改質プラント及び該土質改質プラントを用いた管埋め戻し工法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス管や水道管などの埋め戻し現場近傍の狭い敷地や埋設現場作業帯内であっても掘削土の再生を行うことができるコンパクトな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を提供する。
【解決手段】本発明に係る土質改質プラント１は、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、混合攪拌分級装置７は自身を傾動させる傾動機構を有し、土砂切り出し装置３における土砂排出側が混合攪拌分級装置７の土砂受け入れ側に混合攪拌分級装置７の傾動に追従できるように連結されていることを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建設工事現場で発生する土砂（いわゆる掘削土）を再利用するための土質改良プラント及び該土質改質プラントを用いた管埋め戻し工法に関するものである。

道路にガス管や水道管その他の管を埋設する場合、掘削土は現場から搬出して埋め立てに用い、管の埋め戻しには良質な土を別の場所から調達して埋め戻す方法が一般的である。

しかしながら最近では、埋立地が減少しており、また埋立地が遠隔化してきていることから、掘削土を廃棄するにも、廃棄のための輸送コストがかかるという問題がある。
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）。
特開２０００-３３９９６号公報（図７参照）

土質改良プラントでは、生石灰を添加して混合し、篩で分級するという工程が必要とされ、装置が大掛かりなものになるのが一般的である。
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、また混練・混合機と建設発生土を定量切り出しする定量フィーダやバケットコンべア等が全く別装置として離隔して配置されており、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。

本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、ガス管や水道管などの埋め戻し現場近傍の狭い敷地や埋設現場作業帯内であっても掘削土の再生を行うことができるコンパクトな土質改質プラント及び該土質改質プラントを用いた管埋め戻し工法を提供することを目的としている。

（１）本発明に係る土質改質プラントは、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、定量切り出し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、該混合攪拌分級装置は自身を傾動させる傾動機構を有し、前記土砂切り出し装置における土砂排出側が前記混合攪拌分級装置の土砂受け入れ側に前記混合攪拌分級装置の傾動に追従できるように連結されていることを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、土砂切り出し装置は、土砂切り出し装置を支持する脚部を有し、該脚部の下端に車輪が設けられていることを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）または（２）に記載のものにおいて、土砂切り出し装置の運転を制御する土砂切り出し装置制御部と、改良剤添加装置の運転を制御する改良剤添加装置制御部と、混合攪拌分級装置の運転を制御する混合攪拌分級装置制御部とこれら各制御部との間で制御信号を入出力する中央制御装置とを有し、該中央制御装置は前記各制御部のいずれかから運転停止の信号を入力したときに該運転停止信号が出力された機器よりも上流側にある機器の制御部に対して運転停止信号を出力するようにしたことを特徴とするものである。
なお、上流側とは改質の対象となる土砂が各装置を搬送されるときの土砂の流れにおける上流側を意味する。

（４）また、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のものにおいて、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ものである。

（５）また、上記（４）に記載のものにおいて、混合攪拌分級装置の分級部は、円筒状の多孔部材の表面を打撃して該多孔部材の目詰まりを防止する目詰まり防止装置を有し、
該目詰まり防止装置は、回転筒体に設けられたカムレールと、前記多孔部材に対向配置されると共に回動可能に設けられた回動軸と、該回動軸の一端側に固定されると共に前記カムレールに当接してカムレールのレール形状に沿って前記回動軸を回動させる方向に運動する従動片と、前記回動軸に取り付けられて前記多孔部材の表面を打撃するハンマーとを備えてなることを特徴とするものである。

（６）本発明に係る管埋め戻し工法は、上記（１）〜（５）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ものである。

本発明においては、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、定量切り出し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、該混合攪拌分級装置は自身を傾動させる傾動機構を有し、前記土砂切り出し装置における土砂排出側が前記混合攪拌分級装置の土砂受け入れ側に前記混合攪拌分級装置の傾動に追従できるように連結されているので、土質改良プラントを構成する機器を極めて近接して配置でき、それ故に全体をコンパクトにすることができる。その結果、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であっても適用が可能となる。

［実施の形態１］
図１〜図１５は本発明の一実施の形態に係る土質改質プラントの説明図である。以下、図１〜図１５に基づいて本実施の形態に係る土質改質プラントを説明する。本実施の形態に係る土質改質プラント１は、全体構成を示す説明図である図１に示すように、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、各装置の運転制御を行う制御装置９（図１５参照）を備えている。
そして、土砂切り出し装置３における土砂排出側が混合攪拌分級装置７の土砂受け入れ側に連結され、混合分級装置の傾動に追従して土砂切り出し装置３も傾動するように構成されている。
また、改良剤添加装置５は、土砂切り出し装置３と混合攪拌分級装置７の間に設置されている。
さらに、制御装置９は、図１５に示すように、各装置に設けられた各制御部１０５〜１１３と、これら各制御部１０５〜１１３との信号の送受信をして各装置の運転制御を行う中央制御盤１１を備えている。
以下、各装置を詳細に説明する。

（１）土砂切り出し装置
土砂切り出し装置３は、図１に示すように、例えばパワーショベル１３から投入される掘削残土を受け入れて、投入された土砂を定量ずつ切り出す装置である。
土砂切り出し装置３は、その土砂排出側が混合攪拌分級装置７の土砂受け入れ側に軸１２によって回動可能に連結されて支持されると共に、土砂排出側の反対側（図中パワーショベル１３側）は下端に車輪１４を有する脚部１６によって支持されている。
土砂切り出し装置３は、上記のように一端側が回動可能に混合攪拌分級装置７に連結され、他端側を車輪１４を有する脚部１６によって支持することにより、混合攪拌分級装置７の傾斜角度が変化したとき、これに追従できるようになっている。

図２は、土砂切り出し装置３の内部構造の説明図、図３は土砂を切り出している状態の動作説明図である。以下、図１〜図３に基づいて土砂切り出し装置３の構造を説明する。
土砂切り出し装置３は、土砂が入れられるホッパ１５と、該ホッパ１５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１７と、左右両壁面１７の間に設置されて周回移動する移動枠体１９と、移動枠体１９の下方に設置された固定の底板２１と、切り出された土砂を混合攪拌分級装置７に投入する投入用コンベア２３とを備えている。

ホッパ１５は、掘削土を一旦貯蔵する部分であり、投入される掘削土を受け入れてクッションタンクとしての機能を有している。ホッパ１５は、その上部が開口して掘削土の投入ができるようになっており、また下部も投入された掘削土を底板２１に向けて落下させるように開口している。
また、ホッパ１５下部に設けられた左右両壁面１７は、移動枠体１９の上部に配置され、ホッパ１５から落下する掘削土を移動枠体１９側に案内している。

移動枠体１９は、図示しない回転駆動用のインバータ・モータによって周回移動する一対のチェーンコンベアに矩形状の板体２５を複数枚連結して構成される両側壁２７と、両側壁２７に対して直角方向で、かつ両側壁２７の周回方向に所定の間隔を離して設置された矩形状の搬送板２９とから構成されている。
搬送板２９は、両側壁２７よりも上方に延出しており、移動枠体１９内に落下した掘削土を、図３に示すように、土砂排出口３１の天井板３３との間で摺り切るようにして、移動枠体１９の移動方向に押しながら搬送するものである。
底板２１は、移動枠体１９の下方に固定された板体であり、図２に示すように、移動枠体１９が周回して下降するまでの範囲に設けられている。
底板２１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。

土砂排出口３１には、排出される土砂の有無を検知する土砂センサ３５が設けられている。土砂センサ３５は、図３に示すように、一端側が土砂排出口３１に回動可能に取り付けられた回動板３７と、回動板３７の回動角度を検知する図示しないセンサ部から構成されている。
土砂センサ３５は、排出される土砂によって回動板３７が押されて図３の矢印アの方向に所定の角度回動している状態を土砂有りの信号を土砂切り出し装置制御部１１３に送信し、排出する土砂が無く図３の矢印イの方向に回動している状態を土砂無しとする信号を土砂切り出し装置制御部１１３に送信するように構成されている。土砂切り出し装置制御部１１３は、土砂センサ３５からの信号を中央制御盤１１に送信する。

以上のように構成された土砂切り出し装置３の動作を説明する。
図３に示されるように、ホッパ１５に投入された土砂３８が移動枠体１９内の底板２１上に落下し、移動枠体１９が移動することにより、掘削土は固定の底板２１からすり切られるようにして移動枠体１９で搬送される。そして、出口では、掘削土の上部が天井板３３ですり切られ、定量となって切り出される。
移動枠体１９が周回の先端部に移動したときには、底板２１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２１の間はすり切られているため掘削土が底板２１に固着することなく、簡単に落下する。

このように、本実施の形態の土砂切り出し装置３によれば、通常、定量切り出しが難しいと言われている粘着力の大きい粘性土であっても、定量で、かつ、円滑に切り出すことができる。
なお、土砂切り出し量は土質によって変更する必要があるが、本実施の形態の土砂切り出し装置３においては、インバータ・モータの回転数を変更することによって一対のチェーンコンベアの周回速度を変更することができ、これによって切り出される土砂の量を容易に調整することができる。

（２）改良剤添加装置
改良剤添加装置５は、図１に示されるように、土砂切り出し装置３の投入用コンベア２３を跨ぐように、土砂切り出し装置３と混合攪拌分級装置７の間に設置され、土質改良剤である生石灰を、投入用コンベア２３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３９内に貯留された生石灰をスクリューコンベア４１によって定量切り出しされるようになっている。
ホッパ３９の下部には生石灰の量が少なくなって下限位置になったことを検知する下限センサ４２（図１５参照）が設けられており、下限センサ４２の信号は改良剤添加装置制御部１１１に送信され、改良剤添加装置制御部１１１から中央制御盤１１に送信される。

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。

（３）混合攪拌分級装置
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、図１に示されるように、土砂切り出し装置３に隣接して配置され、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４３と、略円筒状の外殻４５とを有し、この外殻４５内に、第１モータ４７によって回転駆動される回転筒体４９が収容され、回転筒体４９の中心部を回転筒体４９の全長に亘って貫通する回転軸５１と、回転軸５１に設置された攪拌羽根５３を備えて構成されている。回転軸５１は第２モータ５５によって回転駆動される。

混合攪拌分級装置７の外殻４５は、図４、図５に示されるように、架台５７上に設置されている。そして、図４、図５に示されるように、架台５７の後端下部が架台本体とヒンジ結合された足部５９を介して地面に設置されている。それ故、架台５７はその前端側を上下動させることで、その後端側が足部５９とのヒンジ結合部で回動して、その傾斜角度を自在に変更できるようになっている。このように、架台５７の後端下部を架台本体とヒンジ結合された足部５９を介して地面に設置する機構が本発明の傾動機構を構成している。

外殻４５の傾斜角度の例としては、例えば、下流側に向かって約５度の角度で傾斜させる。下流側が下になるようにしているのは、外殻４５内に設置された円筒体内を掘削土が下流側に自然に移動するようにするためである。
なお、架台５７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。

回転筒体４９の下流側の下方には、図１、図４に示されるように、回転筒体４９で分級された掘削土を下流側に搬送する引出コンベア６１が設置されており、引出コンベア６１のさらに下流側にはトラック１１４などの搬送機器に改質土を排出するための排出コンベア６３が設けられている。
また、回転筒体４９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６５が設けられている。
回転筒体４９は、図６に示されるように、掘削土が投入される上流側が混合攪拌部６７となり、混合攪拌部６７の下流側が分級部６９となっている。

まず、混合攪拌部６７について説明する。
混合攪拌部６７は、円筒体からなり、円筒体の中心に配置された回転軸５１に複数の攪拌羽根５３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７１に第１モータ４７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４７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。

攪拌羽根５３は、図６に示されるように、上流側と下流側に集まって設置されている。攪拌羽根５３の設置個数は、掘削土の土質や第２モータ５５の駆動トルクを考慮して設定する。
また、各攪拌羽根５３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５１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５３が省略されている。つまり、この例では、回転軸５１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５３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６７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５３を回転軸５１に対して固定する方法は、回転軸５１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。

攪拌羽根５３が固定される回転軸５１は、第２モータ５５によって回転駆動され、その回転数は、例えば数回〜数百回／分程度であるが、回転速度は、インバーターによって第２モータ５５の回転数を調整することによって調整可能にするのが好ましい。
なお、攪拌羽根５３の回転方向は、回転筒体４９と同じ方向でも逆の方向でもよいが、回転筒体４９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。

ここで、各攪拌羽根５３の構成を説明する。
攪拌羽根５３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５１に基端側が固定された基部５３ａと、この基部５３ａに対して回転面内で回動可能に取付けられた先端部５３ｂとから構成される。先端部５３ｂは、図７の矢印で示されるように、攪拌羽根５３の回動面内で基部５３ａ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５３を基部５３ａと基部５３ａに対して回動できる先端部５３ｂ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。

攪拌羽根５３は回転と同時に遠心力によって先端部５３ｂと基部５３ａとが直線状になって、使用時には全体として長い攪拌具となり、回転筒体４９の軸方向直交断面のほぼ全面にある掘削土を攪拌混合できる。
そして、先端部５３ｂが基部５３ａ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５３ｂが屈曲するので、攪拌羽根５３に過大なトルクがかかることがなく、攪拌羽根５３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５３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５３ａと先端部５３ｂ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。

回転筒体４９には、図８に示すように、回転筒体４９の内面に軸方向に延びる跳ね上げ板７３を設けてもよい。跳ね上げ板７３は、図８に示すように、円筒筒体の下部に溜まる掘削土を跳ね上げて、混合・攪拌を効果的にする作用を有する。この例では、跳ね上げ板７３を、回転円筒体の内面に９０度ずつずらして４枚設けているが、その枚数は特に限定されるものではない。

図９は攪拌羽根５３と跳ね上げ板７３の配置関係を説明する図であり、攪拌羽根５３と跳ね上げ板７３が回転筒体４９の軸方向から見たときに重なる位置にきた状態を、回転筒体４９の軸直交方向から見た状態を示している。図９に示されるように、跳ね上げ板７３は、回転筒体４９の軸方向で攪拌羽根５３の設置位置と重ならないように、すなわち攪拌羽根５３が設置される位置には跳ね上げ板７３を設けないようにするのが好ましい。このような配置にすれば、攪拌羽根５３の先端と跳ね上げ板７３とが干渉しないので、攪拌羽根５３の長さを回転円筒体の内周近傍まで延ばすことができ、掘削土が攪拌羽根５３の先端と回転筒体４９内面の隙間をすり抜けるのを防止できる。

次に、分級部６９の構造について説明する。
分級部６９は、攪拌混合部で攪拌混合された掘削土を所定のサイズに分級するものである。そのため、分級部６９は、分級サイズに応じた所定のメッシュの網からなる円筒網体７５から構成されている。メッシュのサイズは、工事現場ごとに定められる分級の規格によって種々のサイズに設定できる。
なお、この例では、分級部６９を円筒網体７５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。

分級部６９は、掘削土を分級するため、目詰まりすることがある。そこで、これを防止するため、本実施の形態では、分級部６９を構成する円筒網体７５に振動を与えるように打撃して目詰まりを防止する目詰まり防止装置７７を設置している。
図１０は目詰まり防止装置７７を含む分級部６９の拡大図である。図１１、図１２は図１０の矢視Ｃ−Ｃ図である。また、図１１と図１２の関係は、回転筒体４９が図１１の状態からさらに図中矢印方向に回転した状態が図１２の状態であるという関係にある。
以下、図１０〜図１２に基づいて目詰まり防止装置７７について説明する。

本実施の形態に係る目詰まり防止装置７７は、図１０に示すように、回転筒体４９の周面を一周するように設けられたカムレール７９と、外殻の内面壁に分級部６９の全長に亘って取り付けた回動軸８１と、回動軸８１の一端側に回動軸８１に固定してもうけられカムレール７９に当接する従動片８３と、回動軸８１に取り付けた３本のハンマー８５とを備えている。

カムレール７９は、図１１、図１２に示すように、回転筒体４９を一周するように設けられ、この例では４箇所の山部８７と谷部８９が順番に連続して設けられている。山部８７はなだらかな傾斜角度で上に向かって傾斜する上向傾斜部８７ａと、上向傾斜部８７ａの頂上と同一の高さで同じ高さが一定の距離続く頂上部８７ｂと、急な傾斜角度で下に向かって傾斜する下向傾斜部８７ｃとを備えている。谷部８９は、下向傾斜部８７ｃの最下点と同一高さでその高さで連続している。

回動軸８１は、外殻の内面側に固定された軸受によって両端部が回動可能に支持されている。
従動片８３は角丸の略三角形の板体からなり、一端側が回動軸８１に固定され、他端側にカムレール７９上を転動するカムフォロワとなるコロ９１が設けられている。
ハンマー８５は、回動軸８１に挿入されて回動軸８１にハンマー８５を所定の位置で固定できる取付部９３と、取付部９３から延出するハンマー軸９５と、ハンマー軸９５の先端部に設けられて円筒網体７５を打撃する打撃片９７とを備えている。
取付部９３は筒状になっており、回動軸８１の軸方向に移動して最適位置に固定できる構造である。
ハンマー軸９５は金属製の棒状体からなり、所定の重量を有している。所定の重量を有していることが、円筒網体７５に打撃力を与えることができる一要因になっている。
打撃片９７はハンマー軸９５の先端部に回転自在かつ着脱可能に取り付けられた金属製の円柱部材から構成されている。打撃片９７を回転自在にしたのは、打撃片９７が円筒網体７５と接触しているときに打撃片９７が回転することで打撃片９７と円筒網体７５との摩擦を小さくするためである。また、打撃片９７を着脱可能にしたのは、打撃片９７を取り替えることによりその重量を変え、これによって打撃力を変えることができるようにするためである。

以上のように構成された目詰まり防止装置７７の動作を説明する。
回転筒体４９を回転させると、従動片８３に設けられたコロ９１がカムレール７９上を転がる。コロ９１がカムレール７９の谷部８９に位置しているときには、図１１に示すように、ハンマー８５の先端の打撃片９７が円筒網体７５に当接する状態になっている。回転筒体４９が回転して、コロ９１がカムレール７９の上向傾斜部８７ａに位置すると従動片８３の先端側が押し上げられ、この動きによって回動軸８１が一定の角度だけ回動する。これによって、図１２に示すように、ハンマー８５の先端側が持ち上げられる。コロ９１が頂上部８７ｂを移動しているときにはこの状態で保持される。コロ９１が下向傾斜部８７ｃに位置すると、押し上げられていた従動片８３が逆方向に急激に移動し、これによって回動軸８１が上向傾斜部８７ａのときと反対方向に回動する。これによって、図１１に示すように、ハンマー８５が振り下ろされ、打撃片９７が円筒網体７５を打撃する。
カムレール７９には４つの山谷が設けられているので、回転筒体４９が１回転する間に４回の打撃動作が行なわれる。

外殻４５における目詰まり防止装置７７を設置した部分は、点検できるようにするために、図１３に示すように、開口部９９を設け、この開口部９９に蓋体１０１を設け、点検可能にしている。
図１３では蓋体１０１を開放した状態を示している。
また、図１３に示すように、開口部９９には、開口部９９を回転筒体４９の軸方向に横切るように保持棒１０３を着脱可能に設置できるようになっている。保持棒１０３は、図１３に示すように、ハンマー軸９５の先端側を保持することで、ハンマー８５を常時円筒網体７５に非接触の状態にしておくものである。ハンマー軸９５の先端側を保持させることにより、分級対象となる土の土質性状によって円筒網体７５を打撃する必要が無い場合には打撃をしないようにできる。ハンマー軸９５を保持棒１０３に保持させた状態では、図１４に示すように、従動片８３のコロ９１がカムレール７９に接触しないようになっている。

以上説明したように、本実施の形態の目詰まり防止装置７７においては、回転筒体４９に設けたカムレール７９によって従動片８３に運動を与えることでハンマー８５による打撃を可能にするという極めて単純な構造によって従来例で説明したものと同様のハンマー打撃動作を実現している。このような単純な構造であれば、使用環境の悪いとコロ９１でも故障が少なく安定した動作を継続できる。
しかも、打撃力を付与するためにコイルバネのようなものを必要とせず、コイルバネを用いたときのようにコイルバネの劣化によって打撃力が弱まるようなこともない。
さらに、打撃片９７を着脱可能にしているので、打撃片９７を取り替えるだけで打撃力を変えることができ、分級対象の土質性状に最適な打撃力を容易に得ることができる。
またさらに、本実施の形態ではハンマー８５の位置を自由に変更できるようにしているので、回転筒体４９の傾斜角度等の種々の要因によって最も目詰まりが生じ易い箇所が変わるような場合でも最適の位置にハンマー位置を容易に変更でき、最適場所の打撃が可能になっている。

なお、カムレール７９の山谷の数を変更することで打撃回数等を容易に変更できるが、さらにカムレール７９を着脱可能にしておけば、分級対象の土質性状ごとにカムレール７９を取り替えることにより土質性状に最適な打撃回数を容易に得ることができる。

（４）制御装置
図１５は、土質改質プラント１の運転制御を行う制御装置９を説明する説明図である。図１５には、土質改質プラント１を構成する各装置が記載されているが、土質改質プラント１によって改質される土砂は、図１５の矢印で示すように、図中下側に記載した装置から上側に記載した装置に向かって流れる。
前述したように、制御装置９は、排出コンベア６３、引出コンベア６１、混合攪拌分級装置７、改良剤添加装置５、土砂切り出し装置３のそれぞれの装置に設けられた排出コンベア制御部１０５、引出コンベア制御部１０７、混合攪拌分級装置制御部１０９、改良剤添加装置制御部１１１、土砂切り出し装置制御部１１３を含む。

各制御部には電子サーマルが設けられており、各装置に過負荷が生じた場合には電子サーマルの動作によって各装置の運転が停止される。
また、各制御部は中央制御盤１１と接続されて、中央制御盤１１からの制御信号によって各装置の運転、停止の制御を行う。そして、各制御部が中央制御盤１１と接続されることによって各装置は他の装置と連動して運転制御ができるようになっている。

＜土質改質プラント全体に共通する運転制御＞
いずれかの装置が、例えば過負荷などによって緊急停止した場合には、その装置よりも上流側にある機器が停止するように制御される。
例えば、混合攪拌分級装置７が過負荷によって停止した場合には、その停止信号が混合攪拌分級装置制御部１０９から中央制御盤１１に送信され、中央制御盤１１では混合攪拌分級装置７からの停止信号を受信すると、混合攪拌分級装置７よりも上流側にある機器である改良剤添加装置５及び土砂切り出し装置３の各制御部に対して停止信号を出力する。改良剤添加装置５及び土砂切り出し装置３の各制御部は停止信号を受信すると、運転を停止する。
このように、いずれかの装置が停止した場合に、その装置よりも上流側にある機器が停止するように制御することにより、土質改良が完了していない土砂が下流側に流れるのを確実に防止でき、改良土の品質を良好に保つことができる。

なお、前述したように、土砂切り出し装置３には土砂センサ３５が設けられ、また改良剤添加装置５には下限センサ４２が設けられ、これらのセンサからの信号によりこれらの装置の運転制御が行われる。そのため、これらの装置は他の装置と異なる運転制御となるので、以下においてはこれら２つの装置の運転制御について説明する。

＜土砂切り出し装置の運転制御＞
土砂切り出し装置３は、土砂切り出し装置制御部１１３に対する中央制御盤１１からの運転、停止信号を受信して運転停止を行ない、また、土砂切り出し装置３は、例えば駆動部に岩石が挟まって過負荷が生じたときなどは、土砂切り出し装置制御部１１３に設けられた電子サーマルの動作により緊急停止する点は前述の通りである。
なお、緊急停止したときには、中央制御盤１１において逆転運転を指示する押ボタンスイッチなどを押すことで土砂切り出し装置３を逆転駆動することもできる。

さらに、土砂切り出し装置３は、改良剤添加装置５に設けられた下限センサ４２による改良剤の有無との関係でも運転が制御される。
下限センサ４２によって改良剤が下限値以下になっているとの信号が中央制御盤１１に送信されると、中央制御盤１１は土砂切り出し装置３に対して運転待機信号を土砂切り出し装置制御部１１３に送信する。土砂切り出し装置制御部１１３は、運転待機信号を受信すると土砂切り出し装置３の運転を一時的に停止する。そして、改良剤添加装置５に改良剤が補充されて下限センサ４２からの信号が解除されると、中央制御盤１１は土砂切り出し装置３に対して運転再開信号を送信して、これによって土砂切り出し装置３は運転を再開する。

＜改良剤添加装置の運転制御＞
改良剤添加装置５は、改良剤添加装置制御部１１１に対する中央制御盤１１からの運転、停止信号を受信して運転停止を行い、また、改良剤添加装置５は、土砂切り出し装置３と同様に過負荷が生じたときなどは、制御部に設けられた電子サーマルの動作により緊急停止する点は前述の通りである。

さらに、改良剤添加装置５は、改良剤添加装置５に設けられた下限センサ４２による改良剤の有無との関係でも運転が制御される。すなわち、改良剤が下限値以下になった旨が下限センサ４２によって検知されると、改良剤添加装置制御部１１１の制御により運転が一時的に停止する。改良剤が補充されて下限センサ４２からの信号が解除されると、改良剤添加装置５は運転を再開する。
またさらに、改良剤添加装置５は、土砂切り出し装置３に設けられた土砂センサ３５の信号との関係でも運転が制御される。
土砂センサ３５によって土砂が投入用コンベア２３側に排出されていないとの信号が中央制御盤１１に送信されると、中央制御盤１１は改良剤添加装置制御部１１１に対して運転待機信号を送信する。改良剤添加装置制御部１１１は、運転待機信号を受信すると改良剤添加装置５の運転を一時的に停止する。そして、土砂が補充されて土砂センサ３５から土砂有りの信号が中央制御盤１１に送信されると、中央制御盤１１は改良剤添加装置制御部１１１に対して運転再開信号を送信して、これによって改良剤添加装置５は運転を再開する。

次に、上記のように構成された土質改質プラント１による土質改質動作を説明する。
中央制御盤１１の運転信号をＯＮにすることによって、排出コンベア６３、引出コンベア６１、混合攪拌分級装置７、土砂切り出し装置３の運転が開始される。運転開始の時点では、土砂切り出し装置３から切り出された土砂が投入用コンベア２３に排出されていないので、土砂センサ３５が土砂無しの信号を送信するため、改良剤添加装置５は運転待機状態となり、運転を停止している。

この状態で、パワーショベル１３によって土砂切り出し装置３のホッパ１５に土砂が投入されると、投入された土砂が土砂切り出し装置３によって定量切り出しされ、投入用コンベア２３に排出される。このとき、土砂排出口３１に設けられた土砂センサ３５が土砂有りの信号を土砂切り出し装置制御部１１３に送信し、この信号が中央制御盤１１に送信される。そして、中央制御盤１１から改良剤添加装置制御部１１１に対して運転信号が送信され、改良剤添加装置５が運転を開始する。

投入用コンベア２３に排出された土砂は、投入用コンベア２３によって混合攪拌分級装置７側に搬送され、その途中、投入用コンベア２３上において改良剤添加装置５から改良剤が添加される。
改良剤が添加された土砂は、混合攪拌分級装置７のホッパ４３に投入される。投入された土砂は回転する回転筒体４９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４９内では高速に回転する攪拌羽根５３によって土砂は破砕され、さらに攪拌混合される。つまり、土砂は、回転筒体４９の回転による跳ね上げによる混合攪拌作用と、攪拌羽根５３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６７の上流端側に攪拌羽根５３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、投入された土砂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６７の下流端側にも配置しているので、たとえ混合攪拌部６７の途中で土砂が塊になるような状況が生じても混合攪拌部６７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。

混合攪拌部６７において混合攪拌された土砂は、回転筒体４９の下流側の分級部６９に移動する。分級部６９では、円筒網体７５が回転しており、円筒網体７５の網のメッシュによって、分級が行なわれる。すなわち、メッシュよりも細粒化している土砂は円筒網体７５の網目をくぐって落下して、引出コンベア６１に送られ、さらに排出コンベア６３によってトラック１１４に搬送される。
他方、メッシュよりも粗い土砂は円筒網体７５の下流側端部まで移動して、その開放端部からシュート６５を介して、排出される。

回転筒体４９の稼動中には、上述したように目詰まり防止装置７７によってハンマーが円筒網体７５を打撃するので、円筒網体７５の目詰まりが防止され、円筒網体７５の目詰まりによって作業を中止することなく、連続的な作業ができる。

以上のように、土質改質プラント１においては、土砂切り出し装置３、改良剤添加装置５、混合攪拌分級装置７が連結されることでそれぞれが極めて近接して配置され、プラント全体がコンパクトになっている。このため、機器の設置スペースのない工事現場においても、使用することができる。
また、本実施の形態の混合攪拌分級装置７によれば、混合攪拌部６７と分級部６９が一体となって構成されているので、装置全体がコンパクトになっており、これが土質改質プラント全体のコンパクト化に大きく寄与している。
しかも、混合攪拌分級装置７においては、土砂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６７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、本実施の形態においては、混合攪拌部６７と分級部６９とを一つの回転筒体４９で構成しているにも関わらず、攪拌混合及び分級の両方共に効率よくできる。これは、混合攪拌部６７においては攪拌羽根５３の回転数が攪拌混合率を決める重要な要素になるのに対して、分級部６９においては、円筒網体７５の回転数が分級効率を決める重要な要素となることから、回転筒体４９の回転数を分級効率の点から決定し、それを前提として攪拌混合効率の観点から攪拌羽根５３の回転数を決めることができるからである。

なお、上記の実施の形態においては、回転筒体４９の駆動と攪拌羽根５３の駆動をそれぞれ第１モータ４７、第２モータ５５という別の駆動源により駆動するようにしたが、これらを同一の駆動源で駆動するようにしてもよい。
また、上記の実施の形態においては、複数の攪拌羽根５３を土砂投入側に集めて配置した例を示したが、回転筒体４９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５３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５３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５３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５３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、上記の実施の形態においては、目詰まり防止装置としてハンマー打撃によるものを単独で用いたものを示したが、分級部６９の外側から内側に向けて空気を噴射するエアー噴射手段１１５を合わせて設けてもよい。
エアー噴射手段１１５は、図１６に示すように、圧縮空気を送るエアーコンプレッサ１１７と、エアーコンプレッサ１１７とホース１１９を介して接続されたヘッダー１２１と、ヘッダー１２１に設けられた複数の噴射ノズル１２３と、を備えている。

ヘッダー１２１は、図１６に示されるように、分級部６９の円筒網体７５とほぼ同一の長さを有し、円筒網体７５の外側面に所定の距離を離して設置されている。
ヘッダー１２１を設置する位置は、円筒網体７５の外周部における高さ方向の中央部、すなわち円筒網体７５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７５を挟んで対向するように２個設けるのがより好ましい。

圧縮空気の噴射は、円筒網体７５が稼動している間、常時行なうようにするのが好ましいが、間欠的に行なうようにしてもよい。
圧縮空気の圧力は、特に限定されるものではないが、３〜５Ｋｇｆ／ｃｍ^２（２．９４〜４．９ＭＰａ）が好適である。

エアー噴射手段１１５を追加して設けることにより、円筒網体７５の目詰まりをさらに効果的に防止できる。

[実施の形態２]
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１７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１７（ａ）と図１７（ｂ）の関係は、図１７（ａ）の状態から工事が進み1工程進行した状態が図１７（ｂ）である。

本実施の形態の管埋め戻し工法は、ガス管の埋設する工区を、例えば第１工区１２５、第２工区１２７、第３工区１２９の３つの工区に区分する。
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１２５が埋め戻し工程のときには、第２工区１２７では配管敷設工程を行い、第３工区１２９では例えばパワーショベル１３１によって掘削工程を行なう。
なお、図１７（ａ）においては、第３工区１２９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１３３の設置エリアが設けられている。

図１７（ａ）では、第１工区１２５が埋め戻し工程、第２工区１２７が配管敷設工程、第３工区１２９が掘削工程を示している。
そして、第３工区１２９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１２５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。

図１７（ｂ）は、第１工区１２５の埋め戻し工程が完了し、第２工区１２７では埋め戻し工程が開始され、第３工区１２９では配管敷設工程が開始され、さらに第３工区１２９の図中右隣が新たな工区として掘削工程が開始されている状態を示している。
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。

以上のように、本実施の形態によれば、工事対象工区を３つの工区に分けてそれぞれの工区で行なう工程をずらして行なうようにしたので、各工区の工程を同時に進めることができ、効率的な工事進行が実現される。
また、第３工区１２９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１２５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。

本発明の実施の形態１に係る土質改質プラントの全体構成を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る土質改質プラントの一部を構成する土砂切り出し装置の内部構造の説明図である。 図２に示した土砂切り出し装置の動作説明図である。 本発明の実施の形態１に係る土質改質プラントの一部を構成する混合攪拌分級装置の説明図である。 図４の矢視Ａ−Ａ線図である。 図４に示した混合攪拌分級装置の内部の構造の説明図である。 図６の矢視Ｂ−Ｂ線図である。 本発明の実施の形態１に係る混合攪拌分級装置の他の態様の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る混合攪拌分級装置の他の態様の説明図である。 図４の一部を拡大して示す拡大図である。 図１０の矢視Ｃ−Ｃ図であり、動作説明図である。 図１０の矢視Ｃ−Ｃ図であり、動作説明図である。 実施の形態１に係る混合攪拌分級装置の一部を拡大して示す図である。 実施の形態１に係る混合攪拌分級装置の動作説明図である。 本発明の実施の形態１における土質改質プラントの制御装置の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る混合攪拌分級装置の他の態様の説明図である。 本発明の実施の形態２に係る管埋め戻し工法の説明図である。

符号の説明

１ 土質改質プラント
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 制御装置
１１ 中央制御盤
１２ 軸
１３ パワーショベル
１４ 車輪
１５ ホッパ
１６ 脚部
１７ 左右両壁面
１９ 移動枠体
２１ 底板
２３ 投入用コンベア
２５ 板体
２７ 両側壁
２９ 搬送板
３１ 土砂排出口
３３ 天井板
３５ 土砂センサ
３７ 回動板
３８ 土砂
３９ ホッパ
４１ スクリューコンベア
４２ 下限センサ
４３ ホッパ
４５ 外殻
４７ 第１モータ
４９ 回転筒体
５１ 回転軸
５３ 攪拌羽根
５５ 第２モータ
５７ 架台
５９ 足部
６１ 引出コンベア
６３ 排出コンベア
６５ シュート
６７ 混合攪拌部
６９ 分級部
７１ ギア
５３ａ 基部
５３ｂ 先端部
７３ 跳ね上げ板
７５ 円筒網体
７７ 目詰まり防止装置
７９ カムレール
８１ 回動軸
８３ 従動片
８５ ハンマー
８７ 山部
８９ 谷部
８７ａ 上向傾斜部
８７ｂ 頂上部
８７ｃ 下向傾斜部
９１ コロ
９３ 取付部
９５ ハンマー軸
９７ 打撃片
９９ 開口部
１０１ 蓋体
１０３ 保持棒
１０５ 排出コンベア制御部
１０７ 引出コンベア制御部
１０９ 混合攪拌分級装置制御部
１１１ 改良剤添加装置制御部
１１３ 土砂切り出し装置制御部
１１４ トラック
１１５ エアー噴射手段
１１７ エアーコンプレッサ
１１９ ホース
１２１ ヘッダー
１２３ 噴射ノズル
１２５ 第１工区
１２７ 第２工区
１２９ 第３工区
１３１ パワーショベル
１３３ 搬送用トラック

Claims (6)

1. 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、定量切り出し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、該混合攪拌分級装置は自身を傾動させる傾動機構を有し、前記土砂切り出し装置における土砂排出側が前記混合攪拌分級装置の土砂受け入れ側に前記混合攪拌分級装置の傾動に追従できるように連結されていることを特徴とする土質改質プラント。
2. 土砂切り出し装置は、土砂切り出し装置を支持する脚部を有し、該脚部の下端に車輪が設けられてい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。
3. 土砂切り出し装置の運転を制御する土砂切り出し装置制御部と、改良剤添加装置の運転を制御する改良剤添加装置制御部と、混合攪拌分級装置の運転を制御する混合攪拌分級装置制御部とこれら各制御部との間で制御信号を入出力する中央制御装置とを有し、該中央制御装置は前記各制御部のいずれかから運転停止の信号を入力したときに該運転停止信号が出力された機器よりも上流側にある機器の制御部に対して運転停止信号を出力するようにした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。
4. 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１〜３のいずれか一項に記載の土質改質プラント。
5. 混合攪拌分級装置の分級部は、円筒状の多孔部材の表面を打撃して該多孔部材の目詰まりを防止する目詰まり防止装置を有し、
   該目詰まり防止装置は、回転筒体に設けられたカムレールと、前記多孔部材に対向配置されると共に回動可能に設けられた回動軸と、該回動軸の一端側に固定されると共に前記カムレールに当接してカムレールのレール形状に沿って前記回動軸を回動させる方向に運動する従動片と、前記回動軸に取り付けられて前記多孔部材の表面を打撃するハンマーとを備えてなることを特徴とする請求項４に記載の土質改質プラント。
6. 請求項１〜５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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