JP2010269247A - Apparatus for treating soil - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、土処理装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a soil treatment apparatus.
土の処理には、泥土処理や不溶化処理、土壌改良処理といった種々の処理がある。たとえば、泥土処理は、泥水式シールド工法や連続地中壁工法といった工法において掘削土の排出に便利なように泥水によって流動化した掘削土(一般に建設汚泥と称される)を処理するものであり、含水比が高く自硬性に乏しい掘削土の流動性を低下させて再利用可能な状態へと戻す処理である。不溶化処理は、汚染土壌に吸着剤等を混合して重金属等の汚染物質が外に溶け出さないようにする処理である。 The soil treatment includes various treatments such as mud treatment, insolubilization treatment, and soil improvement treatment. For example, mud treatment treats excavated soil (generally referred to as construction sludge) fluidized by mud so that it is convenient for discharging excavated soil in methods such as the muddy water shield method and continuous underground wall method. This is a process for reducing the fluidity of excavated soil having a high water content ratio and poor self-hardness and returning it to a reusable state. The insolubilization process is a process in which an adsorbent or the like is mixed into the contaminated soil so that contaminants such as heavy metals do not melt out.
泥土処理を建設現場にて行って、処理後の土を埋め戻しするには、たとえば、コンテナに貯留した泥土に固化材を投入し、攪拌することにより安定化させることが行われている。この処理を効率化するため、固化材を投入しつつ泥土を攪拌することが可能な攪拌部材を備えた処理装置が開発されている(たとえば、特許文献1参照)。 In order to perform the mud treatment at the construction site and backfill the treated soil, for example, a solidification material is put into the mud stored in a container and is stabilized by stirring. In order to improve the efficiency of this process, a processing apparatus having a stirring member that can stir mud while introducing a solidifying material has been developed (for example, see Patent Document 1).
また、不溶化処理を建設現場にて行うことを目的とした処理車の提案もあり、この処理車にあっては、掘削土を土と石に篩い分けるロールスクリーンと、土に薬剤等を混合する混合機と、ロールスクリーンを通過した土を混合機まで搬送するベルトコンベアと、該ベルトコンベアで搬送される土に不溶化剤を供給する供給機とをトラックの荷台に装備するとともに、混合機から排出される処理後の土を再度篩いにかける混合物スクリーンと、混合機スクリーンの篩下を地面に搬送する他のベルトコンベアがトラックの荷台に積まれている。 There is also a proposal for a treatment vehicle aimed at insolubilization treatment at the construction site. In this treatment vehicle, a roll screen that screens excavated soil into soil and stone, and chemicals etc. are mixed into the soil. The truck is equipped with a mixer, a belt conveyor that transports the soil that has passed through the roll screen to the mixer, and a feeder that supplies an insolubilizing agent to the soil transported by the belt conveyor, and is discharged from the mixer. A mixed screen for re-sieving the treated soil to be screened and another belt conveyor that transports the screen under the mixer screen to the ground are loaded onto the truck bed.
そして、この処理車は、建設現場にて、混合機スクリーンおよびベルトコンベアをトラックの荷台から降ろして展開させることによって上述の処理を行うようになっている(特許文献2参照)。 And this processing vehicle performs the above-mentioned process by unloading and developing a mixer screen and a belt conveyor from a truck bed at a construction site (see Patent Document 2).
上述した処理装置にあっては、コンテナ内に貯留した泥土のみを処理するようになっているので、連続して自動的に泥土を処理することができず、また、不溶化処理や土壌改良処理などの他の処理に向かない。 In the above-described processing apparatus, only the mud stored in the container is processed, so the mud cannot be automatically processed continuously, and insolubilization processing, soil improvement processing, etc. Not suitable for other processing.
対して、処理車にあっては、順次、掘削土を供給しつつ、連続して不溶化処理等の処理を行うことができるが、不溶化剤が定量供給されるのみで流動性のある掘削土の処理を行うには不向きである。 On the other hand, in the treatment vehicle, it is possible to continuously perform insolubilization treatment while supplying the excavated soil, but the fluid excavated soil is only supplied by quantitative supply of the insolubilizer. It is not suitable for processing.
そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、土の流動性に関わらず連続して土の処理を行うことができる土処理装置を提供することである。 Therefore, the present invention was devised to improve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a soil treatment apparatus capable of continuously treating soil regardless of the fluidity of the soil. It is to be.
上記した目的を達成するために、本発明における課題解決手段は、投入された土をゲートから排出可能な槽と、槽内からゲートを介して土を搬送する搬送装置と、搬送装置で搬送されるゲート通過後の土に薬剤を散布する散布装置とを備えた土処理装置において、ゲートの開度を調節する開度調節手段と、散布装置における薬剤散布量を調節する散布量調節手段と、槽および搬送装置上の土の重量を計測する計測手段とを備え、計測手段で計測した土の重量に基づいてゲートから排出される時間あたりの土の重量を推定し、推定される時間あたりの土の重量に基づいてゲート開度と薬剤散布量の両方を制御することを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the problem solving means in the present invention includes a tank capable of discharging the charged soil from the gate, a transport apparatus for transporting the soil from the tank through the gate, and a transport apparatus. In a soil treatment apparatus equipped with a spraying device for spraying chemicals on the soil after passing through the gate, an opening adjusting means for adjusting the opening of the gate, a spraying amount adjusting means for adjusting a chemical spraying amount in the spraying device, Measuring means for measuring the weight of the soil on the tank and the transfer device, estimating the weight of the soil per hour discharged from the gate based on the weight of the soil measured by the measuring means, It is characterized by controlling both the gate opening and the chemical spraying amount based on the weight of the soil.
本発明の土処理装置によれば、投入された土をゲートから排出可能な槽と、槽内からゲートを介して土を搬送する搬送装置と、搬送装置で搬送されるゲート通過後の土に薬剤を散布する散布装置と、ゲートの開度を調節する開度調節手段と、散布装置における薬剤散布量を調節する散布量調節手段と、槽および搬送装置上の土の重量を計測する計測手段とを備え、計測手段で計測した土の重量に基づいてゲートから排出される時間あたりの土の重量を推定し、推定される時間あたりの土の重量に基づいてゲート開度と薬剤散布量の両方を制御するので、土の含水比によらず含水比に適した薬剤量を自動的に散布して土の処理を行うことができ、含水比が高く流動化した土を安定化させる処理のみならず、流動的でない土の不溶化処理や土壌改良処理等の種々の処理を、連続して行うことができる。 According to the soil treatment apparatus of the present invention, a tank capable of discharging the input soil from the gate, a transport device for transporting the soil from the tank through the gate, and the soil after passing through the gate transported by the transport device A spraying device for spraying a medicine, an opening adjusting means for adjusting the opening of the gate, a spraying amount adjusting means for adjusting the spraying amount of the medicine in the spraying device, and a measuring means for measuring the weight of the soil on the tank and the transport device The soil weight per hour discharged from the gate is estimated based on the soil weight measured by the measuring means, and the gate opening degree and the chemical spray amount are estimated based on the estimated soil weight per time. Since both are controlled, the soil can be treated by automatically spraying a chemical amount suitable for the moisture content regardless of the moisture content of the soil, and only the treatment that stabilizes the fluidized soil with a high moisture content. Therefore, insolubilization treatment and soil improvement of non-fluid soil Various processes such as treatment, can be performed continuously.
以下に、図示した実施の形態に基づいて、この発明を説明する。一実施の形態における土処理装置は、図1に示すように、投入された土をゲート2から排出可能な槽1と、槽1内からゲート2を介して土を搬送する搬送装置3と、搬送装置3で搬送されるゲート通過後の土に薬剤を散布する散布装置4と、ゲート2の開度を調節する開度調節手段としてのアクチュエータ5と、散布装置4における薬剤散布量を調節する散布量調節手段6と、槽1および搬送装置3上の土の重量を計測する計測手段たる重量センサ7と、重量センサ7で計測した土の重量からゲート2から排出される時間あたりの土の重量を推定して上記開度調節手段5と散布量調節手段6を制御するコントローラ8とを備えて構成されている。
The present invention will be described below based on the illustrated embodiment. As shown in FIG. 1, the soil treatment apparatus in one embodiment includes a
以下、各部について詳細に説明する。槽1は、四つの壁を備えて上部および下部が開口した箱型とされ、開放されている上部からの土の投入を容易とするため、上部側の開口面積が下部側の開口面積より大きく設定されてホッパ形状と設定されている。
Hereinafter, each part will be described in detail. The
ただし、ゲート2が設けられる壁1aは傾斜されておらず、ゲート2は、壁1aの最下端から上方に向けて設けた切欠2aと、壁1aに摺接して図1中上下方向への移動が許容されるシャッター2bとを備えている。そして、シャッター2bを上下させることで切欠2aとの重なり度合(ラップ量)を変更することができるようになっており、シャッター2bで切欠2aを完全に塞ぐとゲート2が閉じられた状態となり、また、シャッター2bを切欠2aより上方へ移動させるとゲート2が全開状態とされる。
However, the
この実施の形態の場合、壁1aの図1中上方に固定される直動型のアクチュエータ5を備えており、当該アクチュエータ5を用いてシャッター2bの上下移動させてゲート2の開閉を行うようになっており、また、シャッター2bと切欠2aのラップ量を調節することによってゲート2の開度を調節することができるようになっている。アクチュエータ5の駆動源は、モータ、リニアモータの他、液圧や空圧とされてもよい。したがって、この場合、アクチュエータ5が開度調節手段とされているが、ゲート2の開度の調節ができればよいので開度調節手段はこれに限られるものではない。
In the case of this embodiment, a linear
なお、シャッター2bは、図2に示すように、横幅が広く直接切欠2aを開閉する第一隔壁2cと、第一隔壁2cの下端から上方に向けて設けた切欠2aより幅狭の小切欠2dと、第一隔壁2cに摺接して上下方向に移動可能とされて小切欠2dを開閉する第二隔壁2eとを備えて構成されており、アクチュエータ5が第二隔壁2eに連結されている。また、第二隔壁2eが第一隔壁2cに対して図2中上方側へ移動して小切欠2dを全開とすると、第一隔壁2cに対する第二隔壁2eの上方への移動が規制されるようになっている。したがって、小切欠2dを閉塞した状態から第二隔壁2eを上方へ駆動し、第二隔壁2eが小切欠2dを全開にした後に、さらに、第二隔壁2eを上方へ駆動すると第一隔壁2cに対する第二隔壁2eの上方への移動が規制されているので、第一隔壁2cが第二隔壁2eとともに上方へ移動して切欠2aを開放するようになる。
As shown in FIG. 2, the
このようにシャッター2bを構成することで、第一隔壁2cで切欠2aを開く状態ではゲート2の開口面積を大きくとることができるだけでなく、ゲート2の開き始めにおいては切欠2aより幅狭の小切欠2dを第二隔壁2eでゲート2の開度を調節することができるので、ゲート2の開き始めにおけるゲート2の開口面積を細かく調節することができる。
By configuring the
戻って、上記した槽1の下部の開口部は、搬送装置3によって閉塞されており、この場合、搬送装置3はベルトコンベアとされている。搬送装置3の側部には、搬送装置3上の土が側方から零れ落ちることが無いように、側壁3aが設けられている。ゲート2が開放された状態において、このベルトコンベアでなる搬送装置3を駆動することで、槽1内に投入されて貯留された土をゲート2を介して外部へ搬送することができるようになっている。また、壁1aを除いて、槽1の下端には、帯状のゴムシール9が取付けられており、当該ゴムシール9で槽1と搬送装置3との間がシールされ、含水率の高い土が槽1内に投入されても、当該土がゲート2以外から外部へ漏れてしまうことが防止されている。そして、当該搬送装置3は、ゲート2が開放されると一定の速度を持ってベルトを回転させて土を槽1内から外部へ搬送する。
Returning, the opening part of the lower part of the above-mentioned
上述のように構成されてアクチュエータ5を含む槽1と搬送装置3は、四つの脚10によって基台B上に取付けられている。この各脚10の途中には、それぞれロードセル7aが介装されており、これらロードセル7aで重量センサ7を構成している。この実施の形態では、計測手段としての重量センサ7は、槽1および搬送装置3を支持する脚10に介装されているため、槽1、アクチュエータ5および搬送装置3を含んだ重量を計測するが、槽1、アクチュエータ5および搬送装置3の重量分は、土を投入する前の重量を計測して補正するなどすればよい。なお、この補正は、重量センサ7側で行うようにしてもよいし、後述するコントローラ8側で行うようにしてもよい。また、計測手段としては、ロードセル以外にも歪ゲージやその他の重量を計測することが可能なセンサを利用することができる。
The
つづいて、散布装置4は、薬剤を貯留するタンク4aと、タンク4aの底部から側方へ張り出すように設けられて搬送装置3で搬送途中にある土の上方から薬剤を散布する散布口4bとを備えて構成されている。また、薬剤散布量を調節する散布量調節手段6は、この場合、タンク4aの底部近傍に回転自在に横架されるスクリュー軸6aと、タンク4aの側部に固定されて当該スクリュー軸6aを回転駆動するモータ6bとを備えてスクリューコンベアとされており、スクリュー軸6aを回転駆動することによりタンク4a内の薬剤を散布口4bへ搬送することができるようになっている。そして、スクリュー軸6aの回転速度に応じて散布口4bへ搬送される薬剤量を調節することができ、モータ6bの回転速度を制御してやることで土に対して散布口4bから散布される薬剤量を調節することができるようになっている。
Subsequently, the
なお、散布装置4と散布量調節手段6は、槽1と搬送装置3と同様、四つの脚11によって基台B上に取付けられている。
The
そして、この土処理装置は、槽1内に投入された土をゲート2を開いて、搬送装置3で槽1外へ搬出し、散布装置4内の薬剤を搬送装置3の上方に設置された散布口4bから搬送装置3上の搬送中の土に散布し、最終的には、薬剤と土とが搬送装置3の先端から攪拌機12に投入されることになる。この攪拌機12で薬剤と土とを攪拌することによって、土と薬剤とが満遍なく混ざりあって排出される。薬剤は、土の処理に合致するものが選択され、たとえば、含水比が高く流動化した土を固化する処理を行うのであれば、セメントや石灰を含んだ薬剤を用いればよく、不溶化処理を行う場合には、硫酸第一鉄や硫化ナトリウムなど汚染土に適応した薬剤を使用すればよい。
And this soil treatment apparatus opened the
また、コントローラ8は、重量センサ7で計測した土の重量からゲート2から排出される時間あたりの土の重量を推定して上記アクチュエータ5と散布量調節手段6を制御するようになっている。
The
このコントローラ8は、図3に示すように、アクチュエータ5と散布量調節手段6を制御するために、重量センサ7が計測した土の重量に基づいてゲート2から排出される時間あたりの土の重量を推定する演算部8aと、土の含水比から時間あたりに処理すべき土の重量と、土の重量に対する薬剤の添加割合を求める目標値演算部8bと、さらに、処理すべき土の重量と推定される時間あたりの土の重量との制御偏差に基づいて比例積分補償を行ってアクチュエータ5を比例積分制御するゲート制御部8cと、推定される時間あたりの土の重量に適した目標散布量と実際の薬剤散布量との制御偏差に基づいて比例積分補償を行って散布量調節手段6を比例積分制御する散布量制御部8dとを備えている。
As shown in FIG. 3, the
コントローラ8は、ハードウェア資源として、図示はしないが、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置と、上記演算処理装置に記憶領域を提供するRAM(Random Access Memory)等の主記憶装置と、上記したコントローラ8の各部の処理を行うために使用されるプログラム等が格納されるROM(Read Only Memory)やHD(Hard Disk)等の副記憶装置とを備えており、CPUで上記プログラムを実行することで、上記演算部8a、目標値演算部8b、ゲート制御部8cおよび散布量制御部8dが実現されるようになっており、また、重量センサ7、アクチュエータ5および散布量調節手段6との接続を可能とするインターフェース装置、重量センサ7が出力する信号に含まれる高周波ノイズを除去するなどの処理を行うフィルタや、A/D変換器を備えている。
The
以下、コントローラ8の処理の一例を演算部8a、目標値演算部8b、ゲート制御部8cおよび散布量制御部8dの処理に即して説明する。コントローラ8における演算部8aは、重量センサ7が所定のサンプリング周期で計測する土の重量を取り込み、その変化量からゲート2から排出されている時間あたりの土の重量を推定する。時間あたりの土の重量の推定について詳しく説明すると、槽1内に投入された土は、ゲート2から排出されて一定速度で回転している搬送装置3によって搬送されて、攪拌機12に投入される。他方、重量センサ7で計測するのは、槽1と搬送装置3上にある土の重量であり、槽1に新たに土が投入されない場合、重量センサ7で計測した土の重量は、時間の経過とともに減少する。ある時点の土の重量から次のサンプリングで得られた土の重量と減算すると、サンプリング周期の間に搬送装置3の先端から攪拌機12へ投入された土の重量を得る事ができる。この土の重量をサンプリング周期で除せば搬送装置3の先端から攪拌機12へ投入された時間あたりの土の重量を得る事ができる。実際には、土の重量は、均一でない場合もあるが、搬送装置3が定速で土を搬送しており、上述の手順でゲート2を通過する時間あたりの土の重量を推定することができる。また、槽1に追加の土を投入する場合、重量センサ7で計測する土の重量が増加することになるが、重量が増加する場合は、たとえば、減少に転じるまで上記重量の推定を行わないようにし、制御上は、時間あたりの土の重量を更新せずに後述する各部の処理を実行するようにしておけばよい。
Hereinafter, an example of the process of the
さらに、目標値演算部8bは、予めオペレータが計測しコントローラ8の記憶装置内に格納される土の含水比から処理すべき時間あたりの土の重量を演算するとともに、含水比から土の重量に対する薬剤の添加割合を求める。処理すべき時間あたりの土の重量は、この場合、予め含水比に対する土の処理量を決めてあり、含水比によって一義的に決定されるようになっている。含水比に対する土の処理量は、予めコントローラ8の記憶装置内に格納されており、任意に決定することができるが、効率的処理を行えることを目安に決めておくとよく、また、一の含水比に対して複数の処理量を用意しておき、オペレータによって選択させるようにしてもよい。
Further, the target
これとは別に、目標値演算部8bは、この土の含水比から、土の単位重量あたりの散布されるべき薬剤量である薬剤の添加割合を求める。薬剤は、土の含水比によって最適な散布量が変化するので、目標値演算部8bで最適な薬剤の散布量として添加割合を求める。
Separately from this, the target
ゲート制御部8cは、演算部8aで推定したゲート2から排出されている土の重量と、処理すべき土の重量との制御偏差を求め、当該制御偏差に比例積分補償を行ってアクチュエータ5を比例積分制御することで、ゲート開度を制御する。したがって、ゲート開度は、ゲート2から排出される時間あたりの土の重量が処理すべき土の重量となるように制御されることになる。また、特に、土の含水比が高く流動化されている場合にあっては、槽1内の土の残量が減少すると圧力の関係で、ゲート開度が一定であるとゲート2から排出される土の重量が減少することになるが、上述のようにゲート開度が制御されることで、時間あたりの土の重量が自動的に処理すべき土の重量に調節される。
The
このゲート制御部8cにおけるゲート開度の制御とともに、散布量制御部8dは、推定したゲート2から排出されている土の重量と上述の薬剤の添加割合とから目標散布量を得て、薬剤散布量を目標散布量に制御する。実際の薬剤の散布量は、散布量調節手段6におけるモータ6bの時間あたりの回転数によって把握することができ、目標散布量と実際の薬剤散布量との制御偏差に基づいて比例積分補償を行って散布量調節手段6におけるモータ6bを比例積分制御する。したがって、薬剤散布量は、目標散布量に調節され、上記したゲート開度制御と相俟って処理すべき土の重量に適合した量の薬剤が散布されることになる。なお、比例積分補償の代わりに比例積分微分補償を行うようにしてもよい。
Along with the control of the gate opening in the
コントローラ8は、目標値演算部8b以外の処理を上記した順に繰り返し行って、ゲート開度と薬剤散布量を制御することになる。
The
このように、本実施の形態の土処理装置によれば、投入された土をゲート2から排出可能な槽1と、槽1内からゲート2を介して土を搬送する搬送装置3と、搬送装置3で搬送されるゲート通過後の土に薬剤を散布する散布装置4と、ゲート2の開度を調節する開度調節手段5と、散布装置4における薬剤散布量を調節する散布量調節手段6と、槽1および搬送装置3上の土の重量を計測する計測手段7とを備え、計測手段7で計測した土の重量に基づいてゲート2から排出される時間あたりの土の重量を推定し、推定される時間あたりの土の重量に基づいてゲート開度と薬剤散布量の両方を制御するので、土の含水比によらず含水比に適した薬剤量を自動的に散布して土の処理を行うことができ、含水比が高く流動化した土を安定化させる処理のみならず、流動的でない土の不溶化処理や土壌改良処理等の種々の処理を、連続して行うことができる。
Thus, according to the soil treatment apparatus of the present embodiment, the
さらに、計測手段7が、槽1および搬送装置3上の土の重量を計測して、時間あたりの土の重量を推定するようになっているので、特に流動性の高い土の重量の推定が実現されるとともに、精度よく土の重量を推定できる。
Furthermore, since the measuring means 7 measures the weight of the soil on the
また、含水比から処理すべき時間あたりの土の重量と薬剤の目標散布量とを求め、処理すべき時間あたりの土の重量と推定される時間あたりの土の重量とに基づいて開度調節手段を制御し、目標散布量に基づいて薬剤散布量を制御するので、効率よく土を処理することができる。 Moreover, the soil weight per hour to be treated and the target spray amount of the chemical are obtained from the water content ratio, and the opening degree is adjusted based on the soil weight per hour to be treated and the estimated soil weight per hour. Since the means is controlled and the chemical spraying amount is controlled based on the target spraying amount, the soil can be processed efficiently.
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。 This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.
本発明は、種々の土の処理を行う土処理装置として利用可能である。 The present invention can be used as a soil treatment apparatus for treating various soils.
1 槽
1a 壁
2 ゲート
2a 切欠
2b シャッター
2c 第一隔壁
2d 小切欠
2e 第二隔壁
3 搬送装置
3a 側壁
4 散布装置
4a タンク
4b 散布口
5 開度調節手段としてのアクチュエータ
6 散布量調節手段
6a スクリュー軸
6b モータ6b
7 計測手段としての重量センサ
7a ロードセル
8 コントローラ
8a 演算部
8b 目標値演算部
8c ゲート制御部
8d 散布量制御部
9 ゴムシール
10,11 脚
12 攪拌機
B 基台
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