JP2866082B1 - 浚渫した土砂の空気圧送時における注入した固化材と土砂との管中混合方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 浚渫した土砂を空気圧送するに際し、圧送管
内に注入した固化材を土砂と均質に混合することができ
る浚渫した土砂の空気圧送時における注入した固化材と
土砂との管中混合方法を提供する。 【解決手段】 浚渫した土砂を空気圧送する圧送管内に
固化材を注入して土砂と固化材とを空気圧送する圧送管
４として、各々の管路断面積を異にした状態で分岐した
後に再び合流させるか、各々４ａ，４ｂの流路長さを異
にした状態で分岐した後に再び合流させるか、各々の管
路断面積を異にし且つ各々の流路長さを異にした状態で
分岐した後に再び合流させる圧送管を使用することによ
って、空気圧送される固化材と土砂とを圧送管４内で均
質に混合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浚渫した土砂を空
気圧送するに際し、圧送する土砂を固化するために土砂
の圧送管内に注入した固化材を土砂と管中で均質に混合
する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の港湾浚渫工事においては、浚渫し
た土砂の処分容量をできるだけ小さくするためと、土砂
中に含まれている大量の余水の処理をなくすために、可
及的に含水率が少ない高濃度の状態で土砂を浚渫する技
術が開発されてきている。このような浚渫した土砂を埋
め立て地に排送する手段としては、浚渫した土砂が含水
率が少ないために流動性の低いので、大量の空気を混入
し空気の膨張エネルギーを利用して土砂を排送するいわ
ゆる空気圧送方式が広く採用されるようになって来てい
る。この空気圧送方式により、地山の含水比に近い状態
での土砂の排送が可能となったが、地山の土砂そのもの
の性状は排送後も変化することはないため、含水比の高
い（例えば、１５０以上）土砂をそのままの状態で埋め
立てた場合には埋め立て完了後そのまま放置しても埋め
立て地内のトラフィカビリティーは長期に亘って改善し
ないので人や車馬が立ち入ることができず、そのままで
は利用のできない土地となってしまう。

【０００３】このため、埋め立て完了後に地盤改良を施
してトラフィカビリティーの改善を行うか、埋め立て前
に短期間でトラフィカビリティーの良い土砂となるよう
に固化処理して埋め立てを行う方法が実施されている。
この後者の場合においては土砂にセメント等の固化材を
混入して混合することが必要であるが、その方法として
従来は、 機械式ミキサーを用いて混合する方法 土砂の空気圧送を行う圧送管内に固化材を定量ずつ注
入する方法 土砂の空気圧送を行う圧送管内に供給する圧送空気内
に固化材を定量ずつ注入する方法 土砂の空気圧送を行う圧送管の一部を拡大管としてそ
の拡大管中に固化材を定量ずつ注入する方法 等があったが、の機械式ミキサーを用いる方法におい
ては高能率の機械式ミキサーを必要とするために多額の
設備費を要し、〜の空気圧送方式における固化材を
管内に定量ずつ注入する方法では、圧送管内におけるラ
グ流中の一塊りの土砂部分はその前部（下流側）と後部
（上流側）とが互いに混合することがないため、固化材
の土砂内での分布が不均一となる等の問題があった。

【０００４】また固化材の注入量がいずれも定量注入の
ため、圧送管内のプラグ流における気相部分にも固化材
が注入された状態となり、注入部付近に溜まった固化材
を次の土砂部分が通過する時に一緒に排送することにな
るので、土砂部分の前部（下流側）における固化材の濃
度が後部（上流側）より濃い濃度で混入されて固化材の
土砂への混合が不均質になる欠点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、浚渫した土
砂を空気圧送する圧送管内に固化材を注入して土砂と固
化材とを空気圧送する際に土砂と固化材とが均質に混合
されない状態で排送されるという従来の空気圧送方式に
おける欠点を解消し、圧送管内に注入した固化材と土砂
とを均質に混合することができる浚渫した土砂の空気圧
送時における注入した固化材と土砂との管中混合方法を
提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決すべく鋭意研究の結果、浚渫した土砂を空気圧送する
圧送管内に固化材を注入して土砂と固化材とを空気圧送
する圧送管として、各々の管路断面積を異にした状態で
分岐した後に再び合流させるか、各々の流路長さを異に
した状態で分岐した後に再び合流させるか、各々の管路
断面積を異にし且つ各々の流路長さを異にした状態で分
岐した後に再び合流させる圧送管を使用すれば、空気圧
送される固化材と土砂とを圧送管内で均質に混合するこ
とができることを究明して本発明を完成したのである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明に係る浚
渫した土砂の空気圧送時における注入した固化材と土砂
との管中混合方法について詳細に説明する。図１は本発
明に係る浚渫した土砂の空気圧送時における注入した固
化材と土砂との管中混合方法を実施している状態を示す
説明図、図２は本発明に係る浚渫した土砂の空気圧送時
における注入した固化材と土砂との管中混合方法の１実
施例を示す説明図、図３は図２におけるＡ−Ａ線端面
図、図４は図２におけるＢ−Ｂ線端面図、図５は図２に
おけるＣ−Ｃ線端面図、図６は図２におけるＡ−Ａ線端
面における他の態様を示す端面図、図７は本発明に係る
浚渫した土砂の空気圧送時における注入した固化材と土
砂との管中混合方法の他の実施例を示す説明図、図８は
空気圧送において圧送管内に固化材を注入する好ましい
装置の１実施例を示す説明図、図９は図８におけるＤ−
Ｄ線端面図、図１０は空気圧送において圧送管内に固化
材を注入する好ましい装置の他の１実施例を示す説明
図、図１１は図１０におけるＥ−Ｅ線断面図である。

【０００８】先ず、本発明方法である空気圧送がどのよ
うな状況において行われるかを図１に基づいて説明す
る。浚渫装置（図示せず）によって浚渫された含水率が
少ない高濃度の状態の土砂１は土運船２によって空気圧
送船３へ搬送され、この空気圧送船３から水上及び陸上
の圧送管４を経て埋め立て地５へ空気圧送されるのであ
り、この水上及び陸上の圧送管４の１個所以上の任意の
個所で固化材が注入されると共に本発明方法が実施され
るのである。

【０００９】即ち、本発明方法を実施するには、浚渫し
た土砂１を空気圧送する圧送管４内にセメント等の固化
材を注入して土砂１と固化材とを空気圧送する圧送管４
として、 図２〜図６に示すように各々の管路４ａ，４ｂの断面
積を異にした状態で分岐した後に再び合流させる構成の
もの、 図７に示すように各々の管路４ａ，４ｂの流路長さを
異にした状態で分岐した後に再び合流させる構成のも
の、 各々の管路断面積を異にし且つ各々の流路長さを異に
した状態で分岐した後に再び合流させる構成のもの、即
ち図７に示す管路４ａと４ｂとの管路断面積が相違して
いるもの、 のいずれかの場合の圧送管４を使用するのである。

【００１０】前記の場合は、具体的には、図３及び図
５に示すように１本の圧送管４の長手方向の所定部分に
その管路の中心よりずれた位置に設けた仕切り板４ｃで
仕切って一つの管路を断面積の異なる２つの管路４ａ，
４ｂに左右又は上下に分割することによって、固化材を
注入された土砂１が圧送管４内で断面積の異なる複数の
管路４ａ，４ｂに分流された後に再び合流することにな
るのであるが、分流した管路４ａ，４ｂの管路断面積の
違いにより管路抵抗が相違するので各々の管路４ａ，４
ｂ内の土砂部分に生じる速度差によって、合流時の土砂
の相互位置関係が分流前と異なった位置となり、通常で
は混ざらないプラグ流中の土砂部分の前方と後方との混
合が可能となるばかりでなく、合流時の土砂同士又は土
砂と管路壁面の衝突で空気圧送される固化材と土砂とを
圧送管内で均質に混合できるのである。

【００１１】また、前記の場合の他の例として、図６
に示すように圧送管４の長手方向の所定部分を二重管と
して一つの管路を断面積の異なる２つの管路４ａ，４ｂ
に分割したり、更には例えばＹ字管等により流路長さが
同一となるように分岐して断面積の違う別管路とした後
に再びＹ字管等により合流させても良い。

【００１２】前記の場合は、図７に示すように圧送管
４を断面積は同一であるが、各々の流路長さを異にした
分岐した管路４ａ，４ｂに分岐した後に再び合流させる
圧送管４を使用するのである。このように、圧送管４を
断面積が同一で各々の流路長さを異にした管路４ａ，４
ｂに分岐させた後に再び合流するようにすれば、各管路
４ａ，４ｂに分流された土砂が再び合流するまでの時間
に差異が生じるため、元のプラグ流中の土砂部分の前方
（下流側）と後方（上流側）とを合流時に混合し且つ合
流時の軟泥同士の衝突やそれに伴う壁面との衝突で均質
な混合が可能となるのである。またこの場合に、分岐す
る管路数は図７に示すように２本に限定されるものでは
なく、３本以上の数にしても良い。

【００１３】前記の場合は、前記の場合と前記の
場合とを組合せたものであって、各々の管路断面積を異
にし且つ各々の流路長さを異にした状態で分岐した後に
再び合流させる圧送管４を使用するのである。即ち、図
７に示す管路４ａと４ｂとの管路断面積が相違している
ものがこの態様に相当する。この態様は、前記の場合
と前記の場合との空気圧送される固化材と土砂とを圧
送管４内で均質に混合する効果が相乗されることにな
る。そして距離の長い管路４ｂの断面積を小さくすると
合流時の軟泥の輸送ズレを更に大きくすることができ
る。

【００１４】尚、図１に示すように浚渫された含水比の
高い土砂１を空気圧送船３から水上及び陸上の圧送管４
を経て埋め立て地５へ空気圧送するに際し、この水上及
び陸上の圧送管４の少なくとも１個所に前記，，
のいずれかの態様が取られていれば良いが、前記，
，のいずれかの態様が複数取られていても、また前
記，，の２つ以上の態様が組み合わされて取られ
ていても、更には前記，，の２つ以上の態様が組
み合わされていて且つ前記，，のいずれかの態様
が複数取られていても良いことは言うまでもない。

【００１５】このように前記，，の少なくともい
ずれかの態様が取られている圧送管４の上流側では、浚
渫した土砂１を空気圧送する圧送管４内に固化材が注入
されることが必要であり、この圧送管４内への固化材の
注入方法としては、従来から実施されてきている前述し
た方法、即ち ・土砂の空気圧送を行う圧送管４内に固化材を定量ずつ
注入する方法 ・土砂の空気圧送を行う圧送管４内に供給する圧送空気
内に固化材を定量ずつ注入する方法 ・土砂の空気圧送を行う圧送管４の一部を拡大管として
その拡大管中に固化材を定量ずつ注入する方法 のいずれの方法であっても差し支えないが、固化材の注
入をプラグ流中の土砂部分のみで行い、土砂部分のない
部分では注入を停止させることによってプラグ流中の土
砂部分の前部（下流側）の固化材濃度が特に濃くなるこ
とを防止することが好ましい。

【００１６】このように固化材の注入をプラグ流の土砂
部分のみで行うには、例えば図８及び９に示す如く、固
化材の注入を行う位置直前の圧送管４内の所定位置に１
個又は複数個の受圧板６ａをシール材６ｂを介して支持
ピン６ｃに圧送管４の長手方向に回転可能に枢着し、こ
の受圧板６ａは例えば支持ピン６ｃに巻回したねじりバ
ネ（図示無し）で通常は圧送管４内に垂直に垂下された
状態となるように付勢してある土砂部分検出部６を設け
ると共に、この受圧板６ａが設置されている位置の下流
側近傍の圧送管４内に注出ノズル７ａを設け、この注出
ノズル７ａと固化材貯蔵部７ｂとを連結する固化材供給
管７ｄの途中に圧入ポンプ７ｃを設置し、この固化材供
給管７ｄの圧入ポンプ７ｃと注出ノズル７ａとの間に機
械式の注入弁７ｅを設けた固化材供給部７を設けておい
て、前記受圧板６ａと一体を成し支持ピン６ｃの上方に
突出しているレバー６ｄとこの注入弁７ｅとを連結杆６
ｅにより連結して、土砂部分の衝突圧によって受圧板６
ａが圧送管４の長手方向（下流方向）に回転している間
だけ注入弁７ｅが開いて固化材が注出ノズル７ａから圧
送管４内に注入される構造の装置を使用すればよい。こ
のような装置においては、前記ねじりバネの付勢力を適
当に選択することによって、土砂部分の圧力の大きさに
応じて注入弁７ｅの開度を連動させることも可能であ
る。また図８に示す如く、固化材を急速注入するために
固化材供給部７には圧入ポンプ７ｃを補助するためのア
キュームレータ７ｆを設けておくことが好ましい。

【００１７】また、固化材の注入をプラグ流中の土砂部
分のみで行う別の態様としては、例えば図１０及び１１
に示す如く、固化材の注入を行う位置直前の圧送管４内
の所定位置に１個又は複数個の感圧センサ６ａ’を設置
した土砂部分検出部６を設けると共に、この感圧センサ
６ａ’が設置されている位置の下流側近傍の圧送管４内
に１個又は複数個の注出ノズル７ａを設け、この注出ノ
ズル７ａと固化材貯蔵部７ｂとを連結する固化材供給管
７ｄの途中に圧入ポンプ７ｃを設置し、この固化材供給
管７ｄの圧入ポンプ７ｃと注出ノズル７ａとの間にアク
チュエータを備えた注入弁７ｅを設けた固化材供給部７
を設けておいて、この注入弁７ｅのアクチュエータと前
記感圧センサ６ａ’とを演算装置６ｆを介して信号ケー
ブル６ｇにより連結して、土砂部分の衝突圧を感圧セン
サ６ａ’が検知するとその土砂部分の衝突圧の大きさに
応じて注入弁７ｅが開いて固化材が注出ノズル７ａから
圧送管４内に注入される構造の装置を使用してもよい。
このような装置においても、図１０に示す如く、固化材
を急速注入するために固化材供給部７には圧入ポンプ７
ｃを補助するためのアキュームレータ７ｆを設けておく
ことが好ましい。

【００１８】前記した図８及び９、又は図１０及び１１
に示す装置を使用して固化材の圧送管４内への注入を行
うと、土砂部分が丁度通過するときにのみ固化材の圧送
管４内への注入が行われ、土砂部分が通過してしまって
土砂部分の衝突圧が無くなると注入弁７ｅが閉ざされて
固化材の注入が停止されるので、土砂部分がない部分へ
の固化材の注入が無くなるから、土砂内のみに固化材を
注入することで土砂と固化材との均質な混合がより向上
するのである。このような固化材の注入をプラグ流中の
土砂部分のみで行う装置は、都合により圧送管４の複数
の箇所を設置することにより均質な土砂と固化材との混
合を行うことが容易となる。

【００１９】

【発明の効果】以上に詳述した如く、本発明に係る浚渫
した土砂の空気圧送時における注入した固化材と土砂と
の管中混合方法は、浚渫した土砂を空気圧送する圧送管
内に固化材を注入して土砂と固化材とを空気圧送する圧
送管として、各々の管路断面積を異にした状態で分岐し
た後に再び合流させるか、各々の流路長さを異にした状
態で分岐した後に再び合流させるか、各々の管路断面積
を異にし且つ各々の流路長さを異にした状態で分岐した
後に再び合流させる圧送管を使用するという、圧送管の
部分的な非常に簡単で且つ安価な改良によって、空気圧
送される固化材と土砂とを圧送管内で均質に混合するこ
とができる方法であり、その結果埋め立て完了後に特別
の地盤改良を施すことなくトラフィカビリティーの良い
埋め立て土を短期間に得ることができるので、その工業
的価値は非常に大きなものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る浚渫した土砂の空気圧送時におけ
る注入した固化材と土砂との管中混合方法を実施してい
る状態を示す説明図である。

【図２】本発明に係る浚渫した土砂の空気圧送時におけ
る注入した固化材と土砂との管中混合方法の１実施例を
示す説明図である。

【図３】図２におけるＡ−Ａ線端面図である。

【図４】図２におけるＢ−Ｂ線端面図である。

【図５】図２におけるＣ−Ｃ線端面図である。

【図６】図２におけるＡ−Ａ線端面における他の態様を
示す端面図である。

【図７】本発明に係る浚渫した土砂の空気圧送時におけ
る注入した固化材と土砂との管中混合方法の他の実施例
を示す説明図である。

【図８】空気圧送において圧送管内に固化材を注入する
好ましい装置の１実施例を示す説明図である。

【図９】図８におけるＤ−Ｄ線端面図である。

【図１０】空気圧送において圧送管内に固化材を注入す
る好ましい装置の他の１実施例を示す説明図である。

【図１１】図１０におけるＥ−Ｅ線断面図である。

【符号の説明】

１ 浚渫された土砂 ２ 土運船 ３ 空気圧送船 ４ 圧送管 ４ａ 管路 ４ｂ 管路 ４ｃ 仕切り板 ５ 埋め立て地 ６ 土砂部分検出部 ６ａ 受圧板 ６ａ’ 感圧センサ ６ｂ シール材 ６ｃ 支持ピン ６ｄ レバー ６ｅ 連結杆 ６ｆ 演算装置 ６ｇ 信号ケーブル ７ 固化材供給部 ７ａ 注出ノズル ７ｂ 固化材貯蔵部 ７ｃ 圧入ポンプ ７ｄ 固化材供給管 ７ｅ 注入弁 ７ｆ アキュームレータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 浚渫した土砂を空気圧送する圧送管内に
   固化材を注入して土砂と固化材とを空気圧送する圧送管
   として、各々の管路断面積を異にした状態で分岐した後
   に再び合流させるか、各々の流路長さを異にした状態で
   分岐した後に再び合流させるか、各々の管路断面積を異
   にし且つ各々の流路長さを異にした状態で分岐した後に
   再び合流させる圧送管を使用することによって、空気圧
   送される固化材と土砂とを圧送管内で均質に混合するこ
   とを特徴とする浚渫した土砂の空気圧送時における注入
   した固化材と土砂との管中混合方法。