JP2994493B2

JP2994493B2 - 軟弱性土砂の改良方法

Info

Publication number: JP2994493B2
Application number: JP3155858A
Authority: JP
Inventors: 弘治石本; 龍太郎西野; 一男豊川; 洋守屋
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Airec Engineering Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Airec Engineering Corp
Priority date: 1991-05-30
Filing date: 1991-05-30
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JPH05346018A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建設工事において発生
する掘削残土のうち軟弱性を示す掘削土に対して、その
軟弱性を改良するための改良方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通信，電気や上下水道の管路を敷設ある
いは、シールド工事によりトンネルを構築する際等にお
いては大量の掘削土砂が発生する。

【０００３】地下水位以下の軟弱粘性土や水中掘削工法
やベントナイト・粘土の添加材を添加する土圧系シール
ド工法やベントナイト泥水を用いる泥水加圧式シールド
工法等においては、掘削した土砂の含水比が高く、流動
性が高くなるほか、ベントナイトを含む土砂は容易に水
分を除去することができない。

【０００４】このような土砂の含水比が高いものでは、
振動により流動し易くなる性質があるために、大量に山
積みにすることが困難であり、運搬取扱い上、制約され
る場合があった。特に、ダンプトラックにより搬出する
場合においては、交通事情により運搬中の急発進・急停
止が繰り返されることにより、積載した土砂が流動化
し、荷台からこぼれ落ちることがあるために、積載可能
量の半分以下にする必要がある。さらに、ベントナイト
泥水等の高含水汚泥ではダンプトラックで運搬すること
ができなく、そのためタンクローリー等の特殊車両を使
用する必要があった。

【０００５】そこで、このような軟弱で流動化し易い性
質を改良する方法として、自然脱水（乾燥）法仮置して天日乾燥する。機械的脱水法断水機などによる機械的に脱水し掘削土の含水比を減少
させる。化学的脱水法生石灰やセメント系の固化剤や高分子吸水剤などにより
含水量を低減させる。などにより掘削土砂に含まれる水分を除去し、改善する
方法が考えられていた。

【０００６】しかし、多量の軟弱性の土砂を取り扱う場
合には、自然乾燥方法では、広大な敷地が必要であるば
かりか長時間が必要である。また、機械的の脱水方法で
は、機械的設備が大型となり経済的に問題があった。

【０００７】更に、生石灰やセメント系の固化剤などに
よる改良方法では、改良された土砂が強アルカリ性を示
すため、その後の取り扱いの際に問題を残す場合があっ
た。

【０００８】このように従来の技術では、含水比が多く
て流動化し易い軟弱な土砂の改善は困難であり、多くは
産業廃棄物として取り扱い処理されていた。産業廃棄物
として処理する場合は、処理を専門業者に委ねる必要が
あり、処理費が高価になるばかりか、環境保全の観点か
らも埋め戻し材料などに再利用するなどのリサイクル性
を高めることが望まれていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の欠点を
改善するために提案されたもので、その目的は、建設現
場から発生する軟弱性の掘削残土に、製紙工場および再
生製紙工場より排出される製紙スラッジを乾燥し、粉末
粒状にした微細繊維質（以下ＰＭＦあるいは軟弱性土砂
改良材と呼ぶ）を加えることにより、軟弱性の掘削土に
混合した場合、混合土に適度な結合力と止水性を与え、
従来改良が困難であった軟弱性掘削残土を容易に一般残
土並に改良することにある。

【００１０】すなわち、改良しようとする軟弱性土砂に
対し本発明のＰＭＦを添加した後も、その土質を高アル
カリ度に変化させることもなく、更にＰＭＦの混合後は
セメント系の固化剤を添加した場合のように、硬化反応
を進めるための静置時間を必要とすることなく、直ちに
軟弱性の掘削残土の土質の性状が改良される。このこと
により大量の土砂の取り扱い、運搬性などが容易となり
経済性優れるほか、従来産業廃棄物として取り扱われて
いた軟弱性の掘削残土を一般残土並の含水比にすること
ができる改良方法を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本願発明は軟弱で流動し易い性質を示す軟弱性土砂
に対して、製紙スラッジを乾燥し、粉末粒状にした微細
繊維質を該軟弱性土砂と混合し含水比を低下させ、更に
該軟弱性土砂重量に対する該微細繊維質重量の比率を５
％以上、１０％以下としたことにより、土砂の軟弱な性
質を改良することを特徴とする軟弱性土砂の改良方法を
要旨とするものである。

【００１２】

【作用】このＰＭＦの添加により、軟弱性土砂に含まれ
る水分を吸収し、土砂に含まれる細粒土に繊維が絡み合
い、土砂の結合力を高め流動性を消失させる効果（コネ
クタ効果）がある。

【００１３】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。図１
はＰＭＦの添加による効果を示すものである。図１にお
いて、１はＰＭＦ、２は水分、３は土粒子、４は土塊状
体を示す。（ａ）「ステップ１」ＰＭＦ１の吸収作用により遊離した水分２を吸収し、合
わせて土粒子３も改良材に吸収されると見かけの含水比
が低くなり、軟弱土砂の流動性を抑える。（ｂ）「ステップ２」つぎにこれらが繊維の絡み合い効果により、３〜５ｍｍ
程度の土塊状のもの４が形成され、更に流動性が消失し
てゆく。（ｃ）「ステップ３」流動性を有する軟弱土砂は、その外表面のみしか空気に
接しないが、３〜５ｍｍ程度の土塊状４に成長すると、
空気面に接する表面積が大きくなることにより、吸着水
が蒸発し、乾燥が速まり含水比を低くすることができ
る。

【００１４】さらに軟弱性土砂を改良させるためには、
このＰＭＦと改良する軟弱性掘削残土を混合する方法を
考案する必要があるため、本発明者は容易に改良する方
法をつぎにより提案する。本発明の軟弱性土砂改良材
は、顆粒状に精製しているために混合は比較的容易であ
る。そのため軟弱土砂が発生する現場においては、人力
により混合することもできるが、多量に発生する軟弱土
砂の改良にはバックホウやクラムセルなどの建設機構を
用いて混合し改良する必要がある。

【００１５】図２は本発明方法に用いられる軟弱性土砂
の改良装置を示すものである。図において、５はホッ
パ、６は調整弁、７は回転式ドラム、８はブレード板、
９は角度調整装置、１０は駆動伝達装置、１１は駆動モ
ータ、１２は架台を示す。この軟弱性土砂改良装置は、
土砂を混合するための回転ドラム７と改良材（ＰＭＦ）
を貯蔵するホッパ５から構成されている。駆動モータ１
１を駆動させると、駆動伝達装置１０を介し、回転式ド
ラム７を回転させる。改良材ＰＭＦは、混合量を調整で
きるように調整弁６を、回転式ドラム７には、軟弱性土
砂と改良材ＰＭＦが混合され易くするためにブレード板
８が設けられている。また、回転式ドラム７は角度調整
装置９により、回転式ドラムの角度が調整できる。この
軟弱性土砂改良装置の使用方法を説明する。回転式ドラ
ム７を回転させながら、軟弱性土砂を回転式ドラム７に
投入し、改良材ＰＭＦを適量添加すると、ブレード板８
により混合され、回転式ドラム７から改良された土砂が
排出される。軟弱性土砂と改良材ＰＭＦの混合度が思わ
しくないときは、駆動モータ１１の回転数または回転式
ドラム７の角度を調整するか、もしくは、その両方を調
整することにより良好な排土を得ることができる。すな
わち、この装置を用いることによって、軟弱性土砂と改
良材を容易に混合できるものである。

【００１６】図３は、軟弱性土砂改良装置を用いた改良
システムの例である。建設工事から排出された軟弱性土
砂は土砂ホッパ１３に仮置される。運搬用ダンプトラッ
ク１６が工事現場に到達すると、軟弱性土砂が、土砂ホ
ッパ１３に取り付けられた土砂移送用スクリュウコンベ
ア１４により、軟弱性土砂改良装置に移送される。軟弱
性土砂改良装置に移送された軟弱性土砂は、先に説明し
た改良機構により、軟弱性土砂は改良されベルトコンベ
ア１５上に排出され運搬用ダンプトラック１６に積載さ
れる。この混合装置を、土砂ホッパと運搬用ダンプトラ
ックとの間に設置することにより、従来の作業形態を大
きく変更することなく軟弱性土砂の改良が行えるもので
ある。

【００１７】つぎに本発明の軟弱性土砂の改良材の添加
量について説明する。この添加量は軟弱性の土砂の含水
量により変動するために一義的に定めることができな
い。一般的に土砂の中に含まれる水分の含有の程度は、
含水比により示される。これは、土砂に含まれる水分量
の重量比である。水分量が多ければ多いほど、その土砂
は軟弱性を示すが、粒度分布によりその軟弱性状が大き
く異なることがある。概して土砂の粒度が大きくなれば
なるほど少ない含水比で軟弱性を示す。

【００１８】この軟弱性を示す指標としては、スランプ
値試験（ＪＩＳＡ１１０１）がある。すなわち、一般
にまだ固まらないコンクリートの性質のひとつである柔
らかさを示すコンシステンシーを測定するスランプ値試
験を行うことにより、軟弱性の程度を示すことができ
る。土砂が自立し流動性を示さなく、埋め戻しにおいて
ブルトーザなどの建設機械がぬかるまない程度は、コン
クリートのコンシステンシーを測定するスランプ値試験
でおよそ５〜１０ｃｍ程度といわれる。

【００１９】このスランプ値試験は、底面径２０ｃｍ，
上面径１０ｃｍ，高さ３０ｃｍの円筒径状のスランプコ
ーン３層に分け、まだ固まらないコンクリート（試料）
を詰め込み、スランプコーンを引き抜き、試料の下がり
の程度を測定するものである。

【００２０】室内実験室において、３個の含水比の異な
る軟弱性土砂（砂質土）について改良材を試料土の重量
に対して２．５％毎増加させ、スランプ値を測定したと
ころ、図４の結果を得た。（ａ）は試料土の粒度分布
で、この粒度分布の試験はＪＩＳＡ１２０４によっ
た。（ｂ）はＰＭＦの添加量とスランプ値との関係を示
す。

【００２１】軟弱性土砂の重量に対して本発明の改良材
を５〜２０％添加させることにより、その流動性を失わ
せることができる。高含水比の軟弱性を示す土砂をいわ
ゆるバサバサの状態（スランプ値５ｃｍ以下）にするた
めには１０〜２０％程度の多量の添加が必要である。

【００２２】しかし、先述したとおり時間経過とともに
空気乾燥するためにスランプ値５ｃｍ以下にする必要は
なく、まだダンプトラックなどに積載するためにある程
度の流動性を有していなければならないなどのことか
ら、目標スランプ値は１０ｃｍ程度にすれば良く、軟弱
性土砂の水量，粒度分布により異なるが、５〜１０％程
度添加すればよいといえる。

【００２３】換言すれば、およそ土砂１ｍ³に対して本
発明の軟弱性土砂改良材を５０〜１００Ｋｇ程度添加す
ればよいといえる。また、本発明の軟弱性土砂改良材
は、セルロースなどの有機物質を重量で４０〜６０％含
んでいるために、添加量が多くなると有機質を多く含ん
だ土壌となってしまう。従って、有機質土壌に改良する
などの目的も兼ねる以外は、およそ土砂１ｍ³に対して
本発明の軟弱性土砂改良材の添加量を２００Ｋｇ程度を
限度として使用することが望ましい。

【００２４】本発明によれば軟弱性の掘削残土の改良に
おいて、改良処理作業の簡略化とその改良処理後の掘削
残土の運搬費の経費が低減され改良処理費を低下するこ
とができる。更に、軟弱性土砂の改良処理後一般掘削残
土と同じように埋め戻しなどに再利用に図ることができ
る。また、従来は焼却などにより廃棄されていた製紙ス
ラッジや燃焼灰分であるフライアッシュを有効に利用す
ることにより産業廃棄物のリサイクル性を高める効果が
ある。

【００２５】次に本発明の軟弱性土砂改良材の使用例に
ついて述べる。この使用例は、ひとつの例示であり、材
料その他により本発明の精神を逸脱しない範囲で変更，
改良を行い得ることは可能である。札幌市内の通信用ト
ンネル建設現場において、シールド掘進にあたり、発生
した軟弱性の土砂を用い、この掘削残土１０Ｋｇに対し
て本発明の軟弱性土砂改良材であるＰＭＦを掘削残土の
重量比で２．５％，５％，１０％，１５％，２０％を添
加し１分間十分に撹拌して改良処理後のスランプ値評価
を実施した。

【００２６】この実験に使用した掘削土（軟弱性土砂）
の粒度分布を図５に、改良後のスランプ値を図６に示
す。また、発生した掘削土１０Ｋｇに水５００ｃｃ，７
５０ｃｃ，１０００ｃｃを加え、更に軟弱性を示す土砂
にさせて同様の実験を行った。これらの結果も図６に示
す。

【００２７】この結果より、発生した軟弱性を示す掘削
土（スランプ値１０ｃｍ）では、改良材を土砂の重量の
２．５％程度は添加することにより改良されることが明
らかとなった。更に自立しないような含水比（２７．２
％）にさせた場合においても、土砂の重量の７．５％を
添加すれば良いと言える。

【００２８】このようにして改良された土砂のコーン指
数を１日経過後測定したところ６〜８Ｋｇ／ｃｍ²程度
有していた。このコーン指数は、盛土工事などにおいて
使用できる機械の選定をするうえで重要な指標である。
得られたコーン指数によると、ブルドーザおよびキャリ
オール（被牽引式）が十分使用できることがいえる。ま
た、厚生省から示された「建設工事等から生ずる廃棄物
の適正処理について」によると建設汚泥はコーン指数２
以下か一軸圧縮強度０．５Ｋｇ／ｃｍ²以下という尺度
を示し、車両に山積み状に積載できなかったり、そのう
えを人が歩けなくないようなものとしている。この尺度
からも、本発明を適用することによって、一般建設残土
として取り扱いできる状態に改良されているといえる。

【００２９】

【発明の効果】以上で示したように、叙上のように本発
明によれば、軟弱性土砂の改良処理作業の容易性と経済
性およびその改良処理後の運搬経費を低減することがで
きる効果を得ることができる。加えて、産業廃棄物を有
効に利用することおよび従来困難であった軟弱性土砂の
再利用が容易となり環境保全の観点からも優れた効果が
得られる。

【００３０】従来、故紙からティッシュペーパー・トイ
レットペーパー等の家庭紙等の製造時に発生する製紙ス
ラッジは、６０〜７０％の水分を含んでいるために、回
転式乾燥機等により予備乾燥させたうえで焼却処理また
は、直接焼却しその灰分を埋立処理またはその他用途に
使われている。本発明の軟弱性土砂改良材は、製紙スラ
ッジを乾燥機で乾燥させたものを、粉末粒状にさせたも
のを用いる。したがって、焼却処理に要する費用を軽減
することができ、省エネルギー対策に貢献することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ），（ｃ）は改良材のメカニズム
模式図を示す。

【図２】軟弱性土砂改良装置を示す。

【図３】軟弱性土砂改良システムを示す。

【図４】（ａ）は試料土の粒度分布、（ｂ）は軟弱性土
砂に対する改良材の添加量とスランプ値の関係（砂質
土）を示す。

【図５】使用例における土砂の粒度分布を示す。

【図６】使用例における軟弱性土砂に対する改良材の添
加量とスランプ値との関係を示す。

【符号の説明】

１ＰＭＦ２水分３土粒子４土塊状体５ホッパ６調整弁７回転式ドラム８ブレード板９角度調整装置１０駆動伝達装置１１駆動モータ１２架台１３土砂ホッパ１４スクリュウコンベア１５ベルトコンベア１６運搬用ダンプトラック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者豊川一男東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者守屋洋東京都台東区秋葉原５丁目８番アイレック技建株式会社内 (56)参考文献特開昭63−308111（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02D 3/12 102

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】軟弱で流動し易い性質を示す軟弱性土砂
に対して、製紙スラッジを乾燥し、粉末粒状にした微細
繊維質を該軟弱性土砂と混合する軟弱性土砂の改良方法
であって、該軟弱性土砂重量に対する該微細繊維質重量
の比率を５％以上、１０％以下としたことを特徴とする
軟弱性土砂の改良方法。