JP3047713B2 - 土砂分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土砂分離装置に係り、
特に、排泥水から土砂を分離する土砂分離装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ハイドロフレーズ掘削機等の泥水循環式
の掘削機を用いて掘削を行う場合、掘削によって生じた
排泥水は、土砂分離装置によって掘削土砂を分離した
後、所定の処理を経て再び泥水として再利用される。

【０００３】図６は、従来の土砂分離装置の一例を側面
図で示したものである。

【０００４】同図でわかるように、土砂分離装置にはス
クリーン１、３、４および盲板と呼ばれる鉄板２を枠体
５に取り付けてあり、枠体５の上方には起振機６を取り
付けてある。

【０００５】起振機６は、所定の不平衡質量を例えば１
０００ｒｐｍ程度で回転させることによって所定の方向
に加振力を発生させるようになっており、スクリーン上
の土砂に上下成分の振動を与えることによって所定粒径
の土砂を選別しつつ、水平成分の振動によって選別土砂
を排出側に移送するようになっている。

【０００６】また、枠体５は、かかるスクリーンの振動
が妨げられることがないよう、所定のばね７を介して架
台８に取り付けてある。

【０００７】また、スクリーン１、３、４は、所定の傾
斜をつけて枠体５に取り付けてあり、選別された土砂を
水切りの良さの程度に応じて所定の時間スクリーン上に
滞留させ、土砂の含水比を所望の程度まで落とすように
なっている。

【０００８】すなわち、スクリーン３、４で選別される
土砂は比較的水切りがよいため、スクリーン上での滞留
時間が短くなるように下向きに傾斜をつけてあり、一
方、スクリーン１で選別される土砂は比較的水切りが悪
いため、若干上向きに傾斜をつけて滞留時間が長くなる
ようにしてある。

【０００９】土砂分離を行う際には、まず、掘削現場か
ら送られてきた排泥水を投入シュート１２を介してスク
リーン３、４に順次投入し、レキ、固結シルト等の数ｍ
ｍオーダー以上の土砂を分離する。

【００１０】ここで、スクリーン３、４で選別された土
砂は、比較的短時間で排出側に移送される。

【００１１】一方、スクリーン４を通過したアンダー泥
水は、これをいったん原水槽９にためた後、スラリーポ
ンプ１０によってサイクロン１１に圧送し遠心分離を行
う。

【００１２】次いで、サイクロンアンダー泥水をスクリ
ーン１に投入して数十μオーダー以上の細粒分を分離す
る。

【００１３】ここで、スクリーン１で選別された土砂
は、比較的長時間スクリーン上に滞留し、十分水切りさ
れた後、排出される。

【００１４】スクリーン１で分離できない微粒分を含ん
だ泥水は、盲板２に落ちて排出側に流下する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ハイド
ロフレーズ掘削機等で地盤を掘削する場合、掘削が進む
につれて掘削位置は徐々に深くなり、排泥水に含まれる
土砂の性状は刻々と変化する。

【００１６】そのため、選別される土砂の水切りの程度
も徐々に変化してスクリーンの傾斜の程度が土砂の水切
りの程度に対応しなくなり、その結果、排出される土砂
の含水比を思ったように調整することができないという
問題を生じていた。

【００１７】また、土砂分離作業の時間経過とともに、
スクリーン１、３、４上には土砂が堆積して中実板のよ
うになり、やがてスクリーン１、３、４が音波発生面と
なって１０００ｒｐｍ程度に相当する周波数、すなわち
１７Ｈｚ程度の低周波音が生じる。

【００１８】かかる低周波音は、人間の耳で聞き取るこ
とができる可聴範囲の下限付近であるため、直接的な騒
音とはならない場合もあるが、障子、窓、とびら等の建
具を振動させてがたつき音を発生させるため、いずれに
しろ近隣住民には騒音となってしまうという問題があっ
た。

【００１９】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、選別される土砂の性状が変化してもその含水
比を所望の程度に調整することができる土砂分離装置を
提供することを目的とする。

【００２０】また、本発明は、低周波音あるいは低周波
振動の発生を低減可能な土砂分離装置を提供することを
目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の土砂分離装置は請求項１に記載したよう
に、所定粒径の土砂を選別可能な上部スクリーンおよび
下部スクリーンと、前記上部スクリーンおよび下部スク
リーンの間に配設され前記上部スクリーンを通過した泥
水を収集可能な板状体とを備えた土砂分離装置におい
て、前記上部スクリーン、前記下部スクリーンをそれぞ
れ第１の枠体、第２の枠体に取り付けるとともに前記板
状体を前記第１の枠体および第２の枠体のいずれかに取
り付けて前記第１の枠体、第２の枠体をそれぞれ所定の
弾性部材を介して独立に支持し、前記弾性部材を所定の
ジャッキ機構を介して架台に取り付ける一方、前記上部
スクリーン及び前記下部スクリーン上の土砂に上下成分
の振動を与えることによって所定粒径の土砂を選別しつ
つ、水平成分の振動によって選別土砂を排出側に移送す
る第１の起振機、第２の起振機を前記第１の枠体、第２
の枠体にそれぞれ設け、さらに、前記第１の起振機およ
び第２の起振機が実質的に同一の振動数でかつ逆位相で
振動するように前記第１の起振機および前記第２の起振
機のうち少なくともいずれかを制御可能な制御部を備え
たものである。

【００２２】また、本発明の土砂分離装置は、請求項１
の第１の枠体および第２の枠体を所定の防音パネルで取
り囲んだものである。

【００２３】

【００２４】

【作用】本発明の土砂分離装置においては、起振機でス
クリーンを振動させることにより、排泥水から所定の粒
径の土砂を分離し、これを排出側に移送する。

【００２５】ここで、投入される排泥水中に水切りのよ
い土砂、例えば砂質が多く含まれている場合は、ジャッ
キ機構を作動させて枠体を揺動させ、スクリーンの排出
側を下げる。

【００２６】すると、スクリーンが下方に傾斜するとと
もに起振機の加振方向も水平振動成分が増える方向に変
化するので、スクリーン上の土砂の移送速度が大きくな
る。そのため、スクリーン上の土砂は迅速に排出側に移
送される。

【００２７】一方、投入される排泥水中に水切りの悪い
土砂、例えば粘土質が多く含まれている場合は、ジャッ
キ機構を作動させて枠体を逆方向に揺動させ、スクリー
ンの排出側を上げる。

【００２８】すると、スクリーンの下向き傾斜は緩くな
るとともに起振機の加振方向も水平振動成分が減る方向
に変化するので、スクリーン上の土砂の移送速度が小さ
くなる。そのため、スクリーン上の土砂は、スクリーン
上に長い時間滞留し、十分に水切りされた後排出され
る。

【００２９】また、本発明の別の土砂分離装置において
は、上部スクリーンを取り付けた第１の枠体と下部スク
リーンを取り付けた第２の枠体とをそれぞれ第１の起振
機、第２の起振機で加振して両方のスクリーンを振動さ
せながら、排泥水から所定の粒径の土砂を分離し、これ
を排出側に移送する。

【００３０】ここで、上述したように、土砂の性状に応
じてジャッキ機構を作動させ、スクリーン上の土砂の滞
留時間を調整するとともに、第１の起振機および第２の
起振機を実質的に同一の振動数でかつ逆位相で振動させ
る。

【００３１】すると、例えば上部スクリーンの振動によ
って生じる低周波音は、板状体および下部スクリーンの
振動によって生じる低周波音と相殺され、その結果、近
隣での低周波音の音圧レベルは低下する。また、地盤を
伝播する振動レベルも低下する。

【００３２】第１の枠体および第２の枠体を防音パネル
で取り囲む場合には、低周波音の相殺がさらに効果的に
行われ、近隣での低周波音の音圧レベルは大幅に低下す
る。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の土砂分離装置の実施例につい
て、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実
質的に同一の部品等については同一の符号を付してその
説明を省略する。

【００３４】（第１実施例）図１は、本実施例の土砂分
離装置を側面図で示したものである。

【００３５】同図でわかるように、本実施例の土砂分離
装置は、所定粒径の土砂を選別可能なスクリーン１、
３、４および盲板２を枠体５に取付け、この枠体５を弾
性部材としてのばね７で支持してある。また、枠体５上
方にはスクリーン１、３、４を振動させるための起振機
６を設けてある。

【００３６】スクリーン３、４は、掘削現場から送られ
てきた排泥水からレキ、固結シルト等の数ｍｍオーダー
以上の土砂を分離するようになっており、スクリーン１
は、サイクロン１１からのサイクロンアンダー泥水から
数十μオーダー以上の細粒分を分離するようになってい
る。

【００３７】また、本実施例の土砂分離装置は、選別土
砂が排出される側、図１では右側のばね７をジャッキ機
構１３を介して架台８に取付け、枠体５を水平軸線回り
に揺動自在に構成してある。

【００３８】ジャッキ機構１３は、ばね７を介して枠体
５を昇降させることができるものであればどのような構
成でもよい。

【００３９】本実施例の土砂分離装置においては、ま
ず、掘削現場から送られてきた排泥水を投入シュート１
２を介してスクリーン３、４に順次投入し、レキ、固結
シルト等の数ｍｍオーダー以上の土砂を分離する。

【００４０】一方、スクリーン３、４を通過したアンダ
ー泥水は、これをいったん原水槽９にためた後、スラリ
ーポンプ１０によってサイクロン１１に圧送し遠心分離
を行う。

【００４１】次いで、サイクロンアンダー泥水をスクリ
ーン１に投入して数十μオーダー以上の細粒分を分離す
るとともに、スクリーン１で分離できない微粒分を含ん
だ泥水を盲板２に落とし、これを装置外へ排出する。

【００４２】土砂分離作業中は、枠体５を起振機６で加
振してスクリーン１、３、４を振動させ、所定の粒径の
土砂を選別して排出側に移送する。

【００４３】ここで、投入される排泥水中に水切りのよ
い土砂、例えば砂質が多く含まれている場合には、図２
(a)に示すようにジャッキ機構１３を収縮させる。

【００４４】同図でわかるように、ジャッキ機構１３を
収縮させると、枠体５は、排泥水投入側のばね７の取付
位置を中心として図２でいえば時計回りに揺動し、土砂
排出側が下降する。

【００４５】すると、スクリーン１、３、４が下方に傾
斜するとともに起振機６の加振方向も水平振動成分が増
える方向に変化するので、スクリーン１、３、４上の土
砂の移送速度が大きくなり、スクリーン１、３、４上の
土砂は迅速に排出側に移送される。

【００４６】一方、投入される排泥水中に水切りの悪い
土砂、例えば粘土質が多く含まれている場合は、図２
(b)に示すようにジャッキ機構１３を伸張させる。

【００４７】同図でわかるように、ジャッキ機構１３を
伸張させると、枠体５は、排泥水投入側のばね７の取付
位置を中心として図２でいえば反時計回りに揺動し、土
砂排出側が上昇する。

【００４８】すると、スクリーン１、３、４の下向き傾
斜は緩くなるとともに起振機６の加振方向も水平振動成
分が減る方向に変化するので、スクリーン１、３、４上
の土砂は、移送速度が小さくなってスクリーン上に長い
時間滞留し、十分に水切りされた後排出される。

【００４９】以上説明したように、本実施例の土砂分離
装置は、スクリーンを取り付けた枠体を水平軸線を中心
として揺動自在に構成したので、水切りのよい土砂はス
クリーン上の滞留時間を短くし、水切りの悪い土砂はス
クリーン上の滞留時間を長くすることができる。

【００５０】そのため、ハイドロフレーズ掘削機等を用
いて例えば１００ｍの深度まで地盤を掘削する場合、砂
質地盤を掘削しているときには、ジャッキ機構を収縮さ
せてスクリーンの下向き勾配を増加させ、砂質を多く含
んだ土砂を迅速に排出するとともに、粘土質地盤を掘削
しているときには、ジャッキ機構を伸張させてスクリー
ンの下向き勾配を減少させ、粘土質を多く含んだ土砂を
十分に水切りした上で排出することができる。

【００５１】本実施例では、すべてのスクリーンを同じ
量だけ傾斜させるようにしたが、各スクリーンを個別に
傾斜可能に構成してもよい。

【００５２】かかる場合には、各スクリーンで選別され
た土砂の性状ごとにスクリーンの傾斜を最適に設定する
ことが可能となる。

【００５３】（第２実施例）図３は、本実施例の土砂分
離装置を側面図で示したものである。

【００５４】同図でわかるように、本実施例の土砂分離
装置は、所定粒径の土砂を選別可能な上部スクリーンと
してのスクリーン１を枠体２１に取り付け、この枠体２
１を弾性部材としてのばね２４を介して台座２９、２９
ａに取り付けてあり、台座２９は架台８に固着してあ
る。また、枠体２１上方にはスクリーン１を振動させる
ための起振機６を設けてある。

【００５５】また、本実施例の土砂分離装置は、所定粒
径の土砂を選別可能な下部スクリーンとしてのスクリー
ン３を枠体２３に取り付け、この枠体２３を弾性部材と
してのばね２５を介して台座２９，２９ａに吊り下げて
ある。

【００５６】スクリーン３は、掘削現場から送られてき
た排泥水からレキ、固結シルト等の数ｍｍオーダー以上
の土砂を分離するようになっており、スクリーン１は、
サイクロン１１からのサイクロンアンダー泥水から数十
μオーダー以上の細粒分を分離するようになっている。

【００５７】また、本実施例の土砂分離装置は、スクリ
ーン１およびスクリーン３の間に配置されスクリーン１
を通過した泥水を収集可能な板状体としての盲板２２を
枠体２３に取付けてあり、盲板２２の裏面には起振機２
６を設けてある。

【００５８】盲板２２は、例えば鉄板で構成し、起振機
２６を取り付ける部分は、枠体２３と一体になるように
所定の剛性を与えておくのがよい。

【００５９】また、本実施例の土砂分離装置は、選別土
砂が排出される側、図３では右側の台座２９ａをジャッ
キ機構１３を介して架台８に取付け、枠体２１および枠
体２３を水平軸線回りに揺動自在に構成してある。

【００６０】ジャッキ機構１３は、台座２９ａおよびば
ね２４、２５を介して枠体２１、枠体２３を昇降させる
ことができるものであればどのような構成でもよい。

【００６１】また、本実施例の土砂分離装置は、枠体２
１および枠体２３を防音パネル２８で取り囲んである。
防音パネルは、低周波音に対する遮音効果の高い高剛性
の材料、例えばデッキプレートやハニカム板で構成する
のがよい。

【００６２】図４は、図３のＡ―Ａ線に沿う断面図であ
る。

【００６３】同図でわかるように、枠体２１は、ばね２
４で支持される両側部３２と背部３３とで構成されたコ
の字形状であり、側部３２は、スクリーン１の自重およ
びサイクロン１１を介して落下するサイクロンアンダー
泥水の重量をばね２４を介して架台８に伝達できるよう
に、所定の剛性を持った部材で構成する。

【００６４】枠体２３についても同様であり、ばね２５
で吊り下げられる両側部と背部とで構成されたコの字形
状であり、側部は、スクリーン３の自重および投入シュ
ート１２を介して落下する排泥水の重量をばね２５を介
して架台８に伝達できるように、所定の剛性を持った部
材で構成する。

【００６５】また、防音パネル２８は、同図に示すよう
に、例えば架台８の周囲に取り付けておくのがよい。

【００６６】本実施例の土砂分離装置は、起振機６およ
び起振機２６が実質的に同一の振動数でかつ逆位相で振
動するように起振機６および起振機２６を制御可能な制
御部４１を備える。

【００６７】図５は、制御部４１とその周辺装置との関
係を示すブロック図である。

【００６８】同図でわかるように、制御部４１は、起振
機６および起振機２６から得られる加振周波数信号およ
び位相信号を用いて、両起振機の周波数を一致させると
ともに、位相が逆位相になるように制御可能になってい
る。

【００６９】制御部４１は、例えば土砂分離装置近傍に
制御盤の一部として配置しておくのがよい。

【００７０】本実施例の土砂分離装置においては、スク
リーン１を取り付けた枠体２１とスクリーン３を取り付
けた枠体２３とをそれぞれ起振機６、起振機２６で加振
して両方のスクリーンを振動させながら、排泥水から所
定の粒径の土砂を分離し、これを排出側に移送する。

【００７１】土砂分離作業中は、土砂の性状に応じてジ
ャッキ機構１３を作動させ、スクリーン１、３上の土砂
の滞留時間を調整するが、ジャッキ機構１３に関する作
用は上述の実施例とほぼ同じであるので、ここでは詳細
な説明を省略する。

【００７２】本実施例ではジャッキ機構を作動させると
ともに、起振機６および起振機２６を実質的に同一の振
動数でかつ逆位相で振動させる。

【００７３】ここで、制御部４１は、起振機６および起
振機２６から得られる加振周波数信号および位相信号を
用いて、両起振機の周波数を一致させるとともに、位相
が逆位相になるように制御する。

【００７４】すると、スクリーン１で生じた低周波音と
盲板２２およびスクリーン３で生じた低周波音とが相殺
し、低周波音のレベルは低下する。

【００７５】さらに、相殺されなかった低周波音も防音
パネルおよび原水槽９の水面で反射して、防音パネル内
で顕著な位相干渉を生じ、低周波音のレベルはさらに低
下する。

【００７６】また、スクリーン１とスクリーン３とが互
いに同じ振動数でかつ逆位相で振動するので、装置全体
の加振力は相殺されて小さくなり、地盤を通じて伝播す
る振動は大幅に低減する。

【００７７】以上説明したように、本実施例の土砂分離
装置は、スクリーンを取り付けた枠体を水平軸線を中心
として揺動自在に構成したので、水切りのよい土砂はス
クリーン上の滞留時間を短くし、水切りの悪い土砂はス
クリーン上の滞留時間を長くすることができる。

【００７８】そのため、第１実施例で述べたと同様の効
果を得ることができる。

【００７９】また、本実施例の土砂分離装置は、スクリ
ーンおよび盲板を２つに分離してそれぞれを別々の枠体
で支持するとともに、これら各枠体をほぼ同一周波数で
かつ逆位相で振動させたので、各枠体のスクリーンある
いは盲板で発生した低周波音が互いに相殺され、その結
果、装置全体で発生する低周波音のレベルは低減する。

【００８０】また、さらに２つの枠体を防音パネル内に
閉じこめたので、防音パネルがなければ周囲に伝播して
いくであろう低周波エネルギーも防音パネルおよび原水
槽の水面に反射して位相干渉を生じ、結局、装置の外に
出ていく低周波音のエネルギーは大幅に減衰する。

【００８１】また、防音パネルは、起振機の回転音やモ
ーター音、スクリーン上における砂レキの転がり音等の
低周波音以外の一般騒音を遮断する機能も持つととも
に、その重量を架台で支持することにより装置の重心が
低くなって装置の振動が小さくなり、かくして地盤への
振動伝播を小さくすることができる。

【００８２】したがって、本実施例の土砂分離装置は、
近隣への騒音対策としてきわめて有効な手段となる。

【００８３】本実施例では、上部の枠体にスクリーンを
取付けるとともに、下部の枠体に盲板およびスクリーン
を取り付けたが、各枠体に取り付けるスクリーンの数や
盲板をいずれの枠体に取り付けるかは、取り扱う排泥水
の性状、掘削速度等に応じて適宜変更可能な事項であ
る。例えば、スクリーンおよび盲板を上部の枠体に取付
け、スクリーンを下部の枠体に取り付けてもよい。

【００８４】また、本実施例では、２つの起振機を制御
するように構成したが、いずれか一方の起振機を制御す
れば足りることは言うまでもない。

【００８５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る土砂分
離装置によれば、選別される土砂の性状が変化してもそ
の含水比を所望の程度に調整することができるととも
に、低周波音あるいは低周波振動の発生を大幅に低減す
ることができる。

【００８６】

【００８７】

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る土砂分離装置の側面図。

【図２】第１実施例の作用を説明する図。

【図３】第２実施例に係る土砂分離装置の側面図。

【図４】図３のＡ―Ａ線に沿う断面図。

【図５】第２実施例の土砂分離装置のブロック図。

【図６】従来技術の土砂分離装置の側面図。

【符号の説明】

１、３、４ スクリーン ６、２６ 起振機 １３ ジャッキ機構 ５ 枠体 ８ 架台 ２１ 第１の枠体 ２２ 盲板（板状体） ２３ 第２の枠体 ７、２４、２５ ばね ２８ 防音パネル ４１ 制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−188978（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−188977（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−28777（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B03B 5/00 E02F 7/00 B07B 1/42 B07B 1/46

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定粒径の土砂を選別可能な上部スクリ
   ーンおよび下部スクリーンと、前記上部スクリーンおよ
   び下部スクリーンの間に配設され前記上部スクリーンを
   通過した泥水を収集可能な板状体とを備えた土砂分離装
   置において、前記上部スクリーン、前記下部スクリーン
   をそれぞれ第１の枠体、第２の枠体に取り付けるととも
   に前記板状体を前記第１の枠体および第２の枠体のいず
   れかに取り付けて前記第１の枠体、第２の枠体をそれぞ
   れ所定の弾性部材を介して独立に支持し、前記弾性部材
   を所定のジャッキ機構を介して架台に取り付ける一方、
   前記上部スクリーン及び前記下部スクリーン上の土砂に
   上下成分の振動を与えることによって所定粒径の土砂を
   選別しつつ、水平成分の振動によって選別土砂を排出側
   に移送する第１の起振機、第２の起振機を前記第１の枠
   体、第２の枠体にそれぞれ設け、さらに、前記第１の起
   振機および第２の起振機が実質的に同一の振動数でかつ
   逆位相で振動するように前記第１の起振機および前記第
   ２の起振機のうち少なくともいずれかを制御可能な制御
   部を備えたことを特徴とする土砂分離装置。
2. 【請求項２】 前記第１の枠体および第２の枠体を所定
   の防音パネルで取り囲んだ請求項１記載の土砂分離装
   置。