JP2013221353A - セメント分を含む余剰泥土からのセメントスラリー分の回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】振動篩によりセメント分を含む余剰泥土をセメントスラリー分と土砂分とに篩分けしてセメントスラリー分を回収するに際し、篩分け効率を向上させてセメントスラリー分の回収量を増やす方法を提供する。
【解決手段】篩網１上の余剰泥土に上方から風圧をかけるため、振動篩１０の上方に送風手段２０を設けた振動篩分離機Ａを用い、振動篩１０の振動作用と風圧による圧力作用との相乗作用により、篩網１の目詰まりを防ぎつつ、水分（セメントスラリー分）と固形分（土砂分）との分離を促進・向上させた、セメント分を含む余剰泥土からのセメントスラリー分の回収方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ソイルセメント柱列壁造成工事や深層混合処理による地盤改良体の造成工事等の地盤改良工事で発生するセメント分を含む余剰泥土から土砂分を篩分けしてセメントスラリー分を回収する方法に関する。

ソイルセメント柱列壁造成工事や深層混合処理による地盤改良体の造成工事等の地盤改良工事では、地盤掘削時にセメントスラリーを注入し掘削原位置土と該セメントスラリーを攪拌混合しソイルセメントにして地中壁や地盤改良体を造成することが行われており、該造成時にはセメント分を含む余剰泥土が発生する。

そのため、該余剰泥土を処理しなければならず、多くの場合、該余剰泥土を自然乾燥させたのち産業廃棄物として処理されてきた。しかし、このような廃棄処理では該余剰泥土を産業廃棄物として処理するための工程が必要となるため処理者にとって大きな負担になることに加えて、昨今の環境規制の強化により、単なる廃棄処理はし難くなってきている。

そこで、該余剰泥土を分離処理して被分離物をリサイクルすることにより、該余剰泥土の有効利用を図る技術が開発されてきている。前記分離処理に関しては、例えば、特許文献１に、掘削攪拌中に排出される泥水状の余剰液から振動篩により土砂と分離された固化剤余剰液をサイクロンに供給して微粒子を除去し、リサイクル用固化剤余剰液を得るといった固化剤余剰液の回収方法が記載されている。

一方、粉粒体や泥状物の分離方法として振動篩による方法が知られている。その中で、
篩網の目詰まり防止や分離効率の向上を図るべく、空気圧を併用したものがある。例えば、特許文献２に、ろ過部材と、ろ過部材が装着される本体部と、ろ過部材の内側に形成される汚泥堆積部と、汚泥堆積部に汚泥を注入する汚泥注入部と、ろ液を排出するろ液排出部とを備えた汚泥回収装置において、汚泥堆積部に風圧をかける送風手段と本体部を振動させる振動手段を更に備えたものが記載されている。

また、特許文献３には、振動篩機構と、篩上の土砂に向けて水を下方に噴射する水噴射機構とを備えるとともに、水噴射機構の水噴射位置よりも篩の排出側で、篩上の土砂に向けて空気を下方に噴射する空気噴射機構を備えた汚染土壌の処理装置が記載されている。

また、特許文献４には、振動篩の篩網の上方に、上方から篩網に向けて圧縮空気を噴出し、篩網に載った塊状の原料スラグによる篩網の目詰まりを防止する、製品スラグと地金を分離する移動式スラグ篩分け設備が記載されている。

また、特許文献５には、振動ふるい上の粗骨材に向けて圧縮空気を噴射するエアノズルが設置され、圧縮空気の噴射と振動ふるいの振動によって、粗骨材の表面に付着した表面水を粗骨材から分離する粗骨材表面水の除去装置が記載されている。

また、特許文献６には、ノズル孔からの圧縮空気の間歇的な噴出による衝撃と、下面に振動ボールが衝突することによる衝撃との相乗効果により、湿気を有した粉体等であっても目詰まりを防止して確実に払い落すことのできる振動篩機が記載されている。

特許第３６５５２６０号公報 特開２００６−３５１７８号公報 特許第４２０７５２４号公報 登録実用新案第３１４００８１号公報 特開平６−２５４８３５号公報 特公平６−５７３４５号公報

上記の通り、余剰泥土の分離方法として振動篩を用いたものが知られているが、掘削地盤が粘性の強い粘性土であると細かな篩目のものを使用するので、単なる振動による篩分けでは網目が目詰まりを起こし分離効率が低下する。また、余剰泥土がセメント分を含む余剰泥土である場合も、時間が経過してセメントの凝結・硬化が進むと水和粒子が増え流動性が低下するので、単なる振動による篩分けでは網目が目詰まりを起こし分離効率が低下する。そして、目詰まりした水和粒子が硬化するので篩網の清掃がし難くなる。

これらの問題を解決すべく、振動篩機による泥土の篩分け時に篩網目に圧力水を噴射して泥土の付着発生を防ぎ篩分け効率を低下させない方法が開発されている。（例えば、特開２００２−２１４７１号公報に記載の方法）しかし、この方法では、噴射した水の分だけ処理量が増えてしまうので、全体としては効率の低下や処理コストの増加に繋がる。

また、分散剤やセメントの水和遅延剤と言った化学混和剤を使用して解決を図ることも種々検討されてきているが、セメント分の含有量や粘性土と言った泥土の種類によっては使用量を増やさなければならず、コスト増の要因となる。更に、時間の経過とともにセメントの水和が進み薬剤の使用効果が低減してくるので、安定した篩分けができない。

また、特許文献４〜６に示されるように、振動篩機による分離において圧縮空気による風圧を併用する方法が従来から知られているものの、分離対象が骨材等の塊体や粉粒体であり本願発明のセメント分を含む余剰泥土とは異なるので、これらの技術思想を単純に流用することはできない。また、特許文献２には、本願発明の余剰泥土に近い汚泥が記載されているものの、風圧をかける送風手段は必須要件ではないため十分な開示がなく、汚泥は硬化するセメント分を含む本願発明の余剰泥土とは異なるので、開示技術をそのまま流用することはできない。

本願発明は、上述のような課題の解決を図ったものであり、振動篩によりセメント分を含む余剰泥土をセメントスラリー分と土砂分とに篩分けしてセメントスラリー分を回収するに際し、篩分け効率を向上させてセメントスラリー分の回収量を増やす方法を提供することを目的とする。

本願の請求項１に係る発明は、ソイルセメント柱列壁造成工事や深層混合処理による地盤改良体の造成工事等の地盤改良工事で発生するセメント分を含む余剰泥土を回収して、振動篩分離機によりセメントスラリー分と土砂分に篩分けしセメントスラリー分を回収する前記セメント分を含む余剰泥土からのセメントスラリー分の回収方法であって、篩網上の前記余剰泥土に上方から風圧をかけながら振動篩を行って、余剰泥土の前記篩分けを行うことを特徴とするセメント分を含む余剰泥土からのセメントスラリー分の回収方法である。

本発明での分離対象は、ソイルセメント柱列壁造成工事や深層混合処理による地盤改良体の造成工事等の地盤改良工事で発生するセメント分を含む余剰泥土である。

この余剰泥土は、対象地盤にセメントミルクを注入してソイルセメント柱列壁を造成したり根固め球根部を築造したり杭周固定を行ったりした際に発生し、掘削土砂１ｍ^３に１００〜３００ｋｇ程度のセメント分を含む含水率が４０〜９０％程度の泥状物である。掘削土砂は、工事する地盤によって異なり、礫質土、砂質土、シルト質粘土等の粘性土、シルト、粘土などである。セメント分は水和セメント分であり、未硬化のものを多く含むものである。

振動篩分離機は、篩網と加振体を備えた振動篩の上部に、篩網上に投入された余剰泥土に上方から風圧をかけるための送風手段を備えたものである。

振動篩は、ＲＣ地中連続壁工法の地盤改良分野で用いられているマッドスクリーンといった従来の振動篩が利用できる。また、送風手段は、例えば、圧縮空気を作るコンプレッサーと該圧縮空気を篩網上の前記余剰泥土に向けて噴射するための噴射スリットを１つ以上備える圧縮空気噴射ノズル、又は、噴射孔を複数備える圧縮空気噴射ノズルを有するものである。

本発明の方法では、セメント分を含む前記余剰泥土を上記振動篩分離機でセメントスラリー分と土砂分に篩分けしセメントスラリー分を回収する際、前記送風手段により篩分け中の篩網上の余剰泥土に風圧をかけて分離効率を高めるとともに篩網の目詰まりを防止する。

従来の方法では、目詰まりをしている篩網もしくは目詰まりし始めている篩網に圧縮空気を吹き付けて目詰まりを除去したり防止したりしている場合が多いが、本発明の方法では、篩網上の余剰泥土の表面に向けて圧縮空気を噴射し、少なくとも篩分け開始当初は該余剰泥土に風圧をかける。

このように、余剰泥土に風圧をかけることによって、泥土表面にある表面水は蒸発するかセメント分を含んだまま篩網下に移動して分離されるので、篩網上に残った土砂分は含水比が低下したドライ状態の塊となる。これによって、該土砂分は振動篩分離機から排出し易くなるので該土砂分による目詰まりは起り難くなる。

また、風圧をかけることによってセメント分の分離も進み、セメント分は土砂分表面に残るかセメントスラリー分として篩網下に移動するので、硬化した水和セメント粒子が篩網にひっかかって目詰まりを起すことは起りにくくなる。更に、篩分けが進み、篩網上の余剰泥土が少なくなると、篩網に直接風圧がかかるので、目詰まりが起ったとしても除去できる。

篩網上の余剰泥土の表面にかかる風圧は、余剰泥土が散乱したりセメントスラリーが著しく飛散したりするなどの強風圧でなければ特に限定されない。余剰泥土の表面にある表面水が下方に押圧され泥土粒子との分離が速やかに進む程度の弱風圧が好ましい。

本願の請求項２に係る発明は、前記風圧は、前記振動篩分離機の前記篩網の上方に該篩網に向けて設置される、幅０．２〜０．８ｍｍで長さ８００〜１０００ｍｍの噴射スリットを１つ以上備える圧縮空気噴射ノズル、又は、口径０．２〜２．２ｍｍの噴射孔を複数備える圧縮空気噴射ノズルから噴射される圧縮空気によるものであることを特徴とする請求項１に記載のセメント分を含む余剰泥土からのセメントスラリー分の回収方法である。

風圧は、圧縮空気を篩網上の前記余剰泥土に向けて噴射するための噴射スリットを１つ以上備える圧縮空気噴射ノズル、又は、噴射孔を複数備える圧縮空気噴射ノズルから圧縮空気を噴射することによってもたらされるのが好ましく、余剰泥土の全面に渡って適度な風圧を得るためには、噴射スリットによる場合は幅０．２〜０．８ｍｍで長さ８００〜１０００ｍｍのスリットが好ましく、噴射孔による場合は口径０．２〜２．２ｍｍの孔が好ましい。

本願の請求項３に係る発明は、前記余剰泥土における土砂分は、粘性土地盤からの粘性土を主体としたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント分を含む余剰泥土からのセメントスラリー分の回収方法である。

余剰泥土における土砂分は地盤工事する地盤によって異なり、前述の通り、土質は礫質土、砂質土、シルト質粘土等の粘性土、シルト、粘土など様々である。本発明の方法では余剰泥土の土質は特に限定されないが、本発明の方法は粘性土の土砂分とセメント分を主体とした余剰泥土のような高粘性の余剰泥土からセメントスラリー分を回収するのに好適である。高粘性の余剰泥土は目詰まりを起し易く効率良くセメントスラリー分を回収し難いが、本発明の方法を用いると効率良く回収できる。

ソイルセメント柱列壁造成工事や深層混合処理による地盤改良体の造成工事等の地盤改良工事で発生するセメント分を含む余剰泥土を篩分けしてセメントスラリー分を回収する際、本発明の回収方法を用いると、篩分け効率を向上させてセメントスラリー分の回収量を増やすことができる。特に、粘性土の土砂分とセメント分を主体とした余剰泥土のような高粘性の余剰泥土からセメントスラリー分を回収するのに好適に用いることができる。

本発明のセメント分を含む余剰泥土からのセメントスラリー分の回収方法で用いる振動篩分離機例の平面図である。 本発明のセメント分を含む余剰泥土からのセメントスラリー分の回収方法で用いる振動篩分離機例の立面図である。

以下、本発明のセメント分を含む余剰泥土からのセメントスラリー分の回収方法の実施形態について、図１、２に記載する振動篩分離機で処理する場合の例を説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

[振動篩分離機]
用いる振動篩分離機の一例を図１、２に示す。図１は平面図、図２は立面図である。振動篩分離機Ａは、大別して、振動篩１０と送風手段２０とからなる。

振動篩１０には、篩網１と加振体２と余剰泥土投入管３と排出土砂受け板７が備わっている。また、新たに、送風手段２０を篩網１の上方に取付けるための取付け用フレーム５が設けられている。

加振体２は篩網１を振動させて振動篩を起させるためのものである。最大振動力４５．０ｋＮ、振動数１０００ｃｐｍで振動軌跡が直線方向のものが２台設置されている
また、篩網１は網目が０．５〜２．０ｍｍの金網である。０．５ｍｍを基本とし、場合によっては１．０ｍｍ又は２．０ｍｍのものを用いる。

上記篩網を備えたスクリーンは、例えば、枠有効幅が１０１５×２５００ｍｍのものである。必要に応じ、１度程度傾斜させてもよい。

振動篩１０は、送風手段２０を篩網１の上方に取付けることができるものであれば、既存のものを流用することができる。

本発明のために新たに設けられる取付け用フレーム５は、篩網１を挟んだ両側から柱材を立ち上げ、梁材を架設した門型形状のものである。梁材から下方の篩網取付け方向へ圧縮空気噴射ノズルの高さを調節するための高さ調節用の柱材が左右２箇所に設けられ、その柱材に圧縮空気噴射ノズル４をセットする構造となっている。（図示省略）取付け用フレーム５は、固定式のものでも余剰泥土の移動方向の前後に移動可能な可動式のものでもよい。

一方、送風手段２０には、圧縮空気噴射ノズル４と耐圧エアーホース６が備わっており、耐圧エアーホース６はコンプレッサーに接続している。耐圧エアーホース６とコンプレッサーとの接続は、圧縮空気噴射ノズル４の形式により、両端の２箇所でも片側の１箇所でもよい。コンプレッサーは、例えば、１００馬力のものが使用できる。

圧縮空気噴射ノズル４には、篩網１に向けて万遍に圧縮空気を噴射できるよう、幅０．２〜０．８ｍｍで長さ８００〜１０００ｍｍの複数の噴射スリットもしくは口径０．２〜２．２ｍｍの噴射孔が設けられている。

また、篩網１に向けてより万遍に圧縮空気を噴射できるよう、圧縮空気噴射ノズル４を複数本設置したり、圧縮空気噴射ノズル４に首振り機構を設けたりしてもよい。

[余剰泥土]
余剰泥土は、粘性土地盤においてソイルセメント柱列壁造成工事を行った際発生したものであり、多くが未硬化であるセメント分（水和セメント粒子）を掘削土砂１ｍ^３に対し１００〜３００ｋｇ程度含み、含水比が４０〜９０％程度のものである。

[セメントスラリー分の回収]
加振体２により振動数１０００ｃｐｍで振動している篩網１上に、余剰泥土投入管３から前記余剰泥土が約４０ｍ^３／ｈｒの投入スピードで投入される。投入された余剰泥土は篩網１上で厚さ１〜５ｃｍ程度の層をなし、順次、矢印８の方向に２．５ｍ／分程度のスピードで移動する。移動はソイルバキューム車の吸引によって行われる。

移動する篩網１上の余剰泥土に対し、破線矢印９で示すように、上方に設置されている圧縮空気噴射ノズル４から圧縮空気が噴射され、余剰泥土表面の表面水が速やかに下方に移動する程度の弱風圧が余剰泥土層の表面にかかる。

篩網１の面と圧縮空気噴射ノズル４との距離は、使用するコンプレッサーと圧縮空気噴射ノズル４に設けられている複数の噴射スリットもしくは噴射孔の総吐出口面積に応じて決められ、例えば、吐出空気量１１．０ｍ^３／ｍｉｎ、吐出圧力０．６９ＭＰａのコンプレッサーを単独で用いた場合は、篩網１の面と圧縮空気噴射ノズル４との距離は、６０ｃｍ程度となる。

圧縮空気による上記風圧が余剰泥土層の表面にかかると、泥土表面にある表面水は一部蒸発し、残りは篩網の振動と相まって、セメント分を含んだまま篩網下に移動しセメントスラリー分として分離回収され、篩網上に残った若干のセメント分を含む土砂分は含水比が１０〜３０％程度まで低下したドライ状態の塊となって篩網１上を排出土砂受け板７に向かって移動する。

余剰泥土中に含まれる水分（セメントスラリー分）は、前記風圧によって目詰まりを起すことなく篩網１下への移動が加速するとともに、篩網１上に残った若干のセメント分を含む土砂分からなる固形分は、含水比が低下したドライ状態の塊となって篩網１上を移動するので、該固形分による目詰まりも著しく低減する。

また、篩分けが進み、篩網上の余剰泥土が少なくなると、篩網に直接風圧がかかるので、目詰まりしている土粒子があったとしても、篩網の振動と篩網への風圧の相互作用により、該土粒子は容易に除去される。したがって、その後の篩網の清掃作業を簡易化・省力化できる。

排出土砂受け板７から排出されたドライ状態の土砂塊は、建設発生土として埋め戻しなどに再利用され、また、回収したセメントスラリー分は、リサイクル配合液としてソイル工事などに再利用される。

以上の通り、本発明の回収方法を用いると、篩網の目詰まりを防止・除去しつつ、余剰泥土中の水分（セメントスラリー分）と固形分（土砂分）との分離を促進かつ向上でき、セメントスラリー分の回収量を増やせる。

１…篩網、２…加振体、３…余剰泥土投入管、４…圧縮空気噴射ノズル、５…取付け用フレーム、６…耐圧エアーホース、７…排出土砂受け板、８…排出土砂の流れ、９…エアージェットの流れ、１０…振動篩、２０…送風手段、Ａ…振動篩分離機

Claims (3)

1. ソイルセメント柱列壁造成工事や深層混合処理による地盤改良体の造成工事等の地盤改良工事で発生するセメント分を含む余剰泥土を回収して、振動篩分離機によりセメントスラリー分と土砂分に篩分けしセメントスラリー分を回収する前記セメント分を含む余剰泥土からのセメントスラリー分の回収方法であって、篩網上の前記余剰泥土に上方から風圧をかけながら振動篩を行って、余剰泥土の前記篩分けを行うことを特徴とするセメント分を含む余剰泥土からのセメントスラリー分の回収方法。
2. 前記風圧は、前記振動篩分離機の前記篩網の上方に該篩網に向けて設置される、幅０．２〜０．８ｍｍで長さ８００〜１０００ｍｍの噴射スリットを１つ以上備える圧縮空気噴射ノズル、又は、口径０．２〜２．２ｍｍの噴射孔を複数備える圧縮空気噴射ノズルから噴射される圧縮空気によるものであることを特徴とする請求項１に記載のセメント分を含む余剰泥土からのセメントスラリー分の回収方法。
3. 前記余剰泥土における土砂分は、粘性土地盤からの粘性土を主体としたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント分を含む余剰泥土からのセメントスラリー分の回収方法。