JP3654875B2 - 管中混合固化処理土の打設装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、港湾等の埋立工事における軟弱な浚渫土砂に固化材を添加して埋立材利用としてリサイクル活用する管中混合固化処理工法により得られた管中混合固化処理土を処分地に打設するための打設装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
管中混合固化処理工法は、グラブ浚渫した浚渫土を空気圧送船にて揚土する際に固化材を添加し、圧送管内で発生するプラグ流による乱流効果を利用して浚渫土と固化材を攪拌混合するものである。圧送管の最終端部には空気圧送の吐き出し圧を減勢するために減勢サイクロンを設置し、浚渫土と固化材が十分に混練された管中混合固化処理土を減勢すると同時に搬送空気を分離した後、所定の処分地に打設している。
【０００３】
工事の目的、施工条件により水中打設する場合、その方法は大きく二つの工法に分類され、図１１(a) （埋立施工・気中打設の例）に示すように、気中の法肩に減勢サイクロン１０１を設置し、減勢された管中混合固化処理土Ｍを法面に沿って自然流下させる「法肩流下方式」と、図１１(b) （裏理施工・斜面流下方式の例）に示すように、打設船１００に減勢サイクロン１０１を搭載し、その出口にトレミー管１０２を接続して管中混合固化処理土Ｍを打設する「水中トレミー打設方式」がある。
【０００４】
「法肩流下方式」は、簡単な設備で施工が可能で、経済的には有利であるが、法勾配が長い場合、固化していない混合固化処理土Ｍすなわち改良土が長い法面を流下することにより、改良土が分離、浮泥化し、品質を損なう恐れがある。
【０００５】
一方、「水中トレミー打設方式」は、設備が大掛かりになり、施工費は高くつくが、改良土のみの水中移動が無く、トレミー管を経て打設されるので、高品質の改良土を所定の位置に打設することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来の「水中トレミー打設方式」は、減勢サイクロン１０１の下部にトレミー管１０２をほぼ直結しており、サイクロンで減勢しているとはいえ、改良土の吹き出し圧が残り、トレミー管内を回転しながら流下している。そのため、海中に水没させているトレミー管内の水と改良土が攪拌され、材料分離を起こし、品質を著しく低下させていた。
【０００７】
また、従来工法におけるトレミー管の取付方法は、▲１▼ 打設船の端部に減勢サイクロンおよびトレミー管を直結し固定する方法、▲２▼ 図１２(a) に示すように、上下方向に傾動可能なラダー（張出し部）１０３の先端に減勢サイクロン１０１を直結する方法、▲３▼ 図１２(b) に示すように、減勢サイクロン１０１の出口にゴムスリーブ１０４を介してシュート１０５を接続し、ゴムスリーブ１０４の外側に配置したピン連結部材を回転中心としてシュート１０５を吊り降ろす方法（特開２０００−１２９６５２号公報）などがある。
【０００８】
しかし、▲１▼の従来工法では、水深の変化に対応することができない。▲２▼の従来工法では、ラダー１０３を上げ、水深の変化に追従させる場合、トレミー管１０２が斜めになり、トレミー管およびラダー先端部に偏荷重が発生し、自ずと水深の変化に追従できる範囲が限定される。▲３▼の従来工法では、ゴムスリーブ１０４の曲げ角が限定され、垂直にシュート１０５をセットすることは困難で、この方法も水深の変化に追従できる範囲が限定される。
【０００９】
また、トレミー管に関しては、図１２(c) に示すように、テレスコープ式のトレミー管１１０に油圧ジャッキ１１１を取付け、水深に応じて長さを任意に調整できる伸縮式可変型があるが、トレミー管装置の構造が複雑となり、また油圧装置のコストやメンテナンスコストが嵩むなどの課題がある。
【００１０】
さらに、前述の特開２０００−１２９６５２号公報には、図１２(b) に示すように、シュート１０５の先端に開閉蓋１０６を設け、開閉シリンダ１０７により開閉蓋１０６を開放することにより、減勢サイクロン１０１内の貯蔵改良土を一定量にて均等に連続的に埋立処分地に埋立打設することが記載されているが、この場合も、油圧装置のコストやメンテナンスコストが嵩み、また開閉蓋の開閉を自動的に行う場合には、制御が複雑でコストがかかるものなるなどの課題がある。
【００１１】
本発明は、前述のような課題を解決すべくなされたものであり、港湾等の埋立工事における軟弱な浚渫土砂に固化材を添加して埋立材利用としてリサイクル活用する管中混合固化処理工法において、圧送管先端の減勢サイクロンの減勢効果を増大させることができ、材料分離による品質低下を防止することができ、また、トレミー管の垂直打設が可能となると共に水深の変化にも容易に対応することができ、品質の向上を図ることができ、さらに、トレミー管内を混合固化処理土で満管状態に保持し満管状態で混合固化処理土を流下・吐出させることができ、かつ、外水の逆流も防止することができ、高品位の改良土の置き換え工法を実施することができる管中混合固化処理土の打設装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、浚渫土を圧送管により空気圧搬送しつつ浚渫土と固化材（セメントミルク等）を圧送管内で管中混合し、圧送管の先端に設けられた減勢分離装置（いわゆる減勢サイクロン）で浚渫土と固化材からなる混合固化処理土から搬送空気を分離し、減勢分離装置の下部排出口から混合固化処理土を処分地に打設する打設装置であり、減勢分離装置の下部排出口が減勢分離装置の下部側面に設けられ、減勢分離装置の底板に底部空間を下部排出口側の排出空間と反下部排出口側の貯留空間に区画する仕切り板が設けられていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００１３】
本発明の請求項２は、請求項１に記載の打設装置において、減勢分離装置の内側面には、上下方向に延在する凸部（アングル材等の鋼材による衝撃分散翼）が周方向に間隔をおいて配設されていることを特徴とする混合固化処理土の打設装置である。
【００１４】
本発明の請求項３は、請求項１または請求項２に記載の打設装置において、減勢分離装置の底板は、下部排出口に向かって下り勾配の傾斜板であることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００１５】
本発明の請求項４は、請求項１、請求項２または請求項３に記載の打設装置において、下部排出口には、水平排出管が接続されていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００１６】
この請求項１〜４は、減勢サイクロンに関する発明であり、「水中トレミー打設方式」に適用されるが、「法肩流下方式」に適用することも可能である。前者の場合には、減勢サイクロンを打設船に搭載し、減勢サイクロン内の混合固化処理土がトレミー管を介して水中打設される。後者の場合には、減勢サイクロンを陸上に設置し、減勢サイクロン内の混合固化処理土が直接気中打設される。減勢サイクロンの減勢効果を増加させるために、▲１▼ 減勢サイクロンの底部に仕切り板を設け（請求項１）、▲２▼ 必要に応じて減勢サイクロンの内側面に凸部による衝撃分散翼を設け（請求項２）、▲３▼ 必要に応じて減勢サイクロンの下部排出口に水平排出管を設ける（請求項４）。また、減勢分離装置の底板は下部排出口に向かって下り勾配の傾斜板とし（請求項３）、混合固化処理土が仕切り板を越えて下部排出口から排出されるようにする。
【００１７】
圧送管により減勢サイクロン内に投入された混合固化処理土が壁面に沿って旋回しながら、減勢されると同時に搬送空気がその比重差により外側と内側に遠心分離され、内側の搬送空気は減勢サイクロンの上部中央の排気管から外部に排出されるが、この請求項１〜４によれば、混合固化処理土は、減勢サイクロンの内側面に複数設けられた凸部による衝撃分散翼で初期の減勢が図られ、次いで減勢サイクロンの底部の仕切り板により最終減勢が図られると同時に反下部排出口側の貯留空間が泥溜まりとなり緩衝エリアを形成する。この貯留空間の混合固化処理土は仕切り板をオーバーフローし、下部排出口から排出される。これらの凸部による衝撃分散翼と底部の仕切り板とにより、減勢効果が従来の減勢サイクロンよりも増大する。トレミー管方式の場合、従来のように混合固化処理土の吹き出し圧が残ってトレミー管内を回転しながら流下し、混合固化処理土と水が攪拌されて材料分離を起こすことがなく、気中打設と同等の品質を確保することができる。さらに、減勢サイクロン底部における混合固化処理土の引き出し部に水平排出管による水平部分を設けることにより、減勢効果が得られると共に、安定した混合固化処理土の流下が図られる。
【００１８】
本発明の請求項５は、浚渫土を圧送管により空気圧搬送しつつ浚渫土と固化材（セメントミルク等）を圧送管内で管中混合し、圧送管の先端に設けられ、台船上に設置された減勢分離装置（いわゆる減勢サイクロン）で浚渫土と固化材からなる混合固化処理土から搬送空気を分離し、減勢分離装置の下部排出口に接続されるトレミー管から混合固化処理土を処分地に打設する打設装置であり、減勢分離装置の下部排出口が減勢分離装置の下部側面に設けられ、この下部排出口に水平排出管が接続され、この水平排出管に回転自在管継手（スイベルジョイント）を介して接続曲管（エルボ）が接続され、この接続曲管にトレミー管が接続され、前記接続曲管の曲部を水平回転軸と軸受により回転自在に支持し、トレミー管を水平排出管の中心軸を回転中心軸として上下方向に回転できるように構成されていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００１９】
本発明の請求項６は、請求項５に記載の打設装置において、トレミー管は、所定長さの分割管から構成されていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００２０】
この請求項５、６は、「水中トレミー打設方式」に適用される減勢サイクロンとトレミー管に関する発明である。水深の変化に追従できるように、▲１▼ 減勢サイクロン底部側面の水平排出管にスイベルジョイントにより接続曲管の一端を回転自在に支持し、接続曲管の曲部を水平回転軸と軸受により回転自在に支持し、トレミー管を水平排出管の中心軸を回転中心軸として上下方向に回転できるようにし、トレミー管の先端部をウインチとワイヤロープ方式等で昇降させることにより、トレミー管を垂直の打設状態と、台船上に水平に格納する水平格納状態となるように構成している（請求項５）。なお、トレミー管を垂直の打設状態から若干引き上げて傾斜した状態で打設を行うこともできる。▲２▼ トレミー管を複数に分割し、この分割管をフランジ継手等で着脱自在に接続し、水深によりトレミー管長さ（打設長さ）を変化させる（請求項６）。
【００２１】
この請求項５、６によれば、減勢サイクロン底部側面に水平排出管、スイベルジョイント、接続曲管を介してトレミー管を上下に回転可能に設けたことにより、垂直打設が可能となり、更にトレミー管の引き上げや分割管の継ぎ足し取り外しにより水深に応じて打設長さを変化させることができ、これにより、良好な打設作業を行うことができ、作業性も良く、細かな管理も可能となり、品質の向上を図ることができる。また、従来のテレスコープ式トレミー管と油圧ジャッキによる伸縮式可変型と比べて、簡易で低コストの装置で水深の変化に追従させることができる。
【００２２】
本発明の請求項７は、請求項５または請求項６に記載の打設装置において、トレミー管の先端に、通常は所定の閉塞圧力により先端吐出口を閉塞し、かつ、減勢分離装置およびトレミー管内の混合固化処理土の重量が前記閉塞圧力を超えると先端吐出口を自動的に開くことのできるフラップ弁が設けられていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００２３】
本発明の請求項８は、請求項７に記載の打設装置において、フラップ弁の一端部がトレミー管の先端吐出口の一端部に軸支され、フラップ弁の他端部に牽引索状体（ワイヤロープ等）の一端部が接続され、この牽引索状体の他端部に台船上に設置したカウンターウェイトが接続され、このカウンターウェイトによりフラップ弁に閉塞圧力を与えるように構成されていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００２４】
本発明の請求項９は、請求項８に記載の打設装置において、台船上にはカウンターウェイトを持ち上げて閉塞圧力を解除する巻上げ機（電動ウインチなど）が設けられていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００２５】
本発明の請求項１０は、請求項７または請求項８に記載の打設装置において、トレミー管には、トレミー管内に圧縮空気を噴出する空気噴出ノズルが設けられていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００２６】
この請求項７〜１０も、「水中トレミー打設方式」に適用される減勢サイクロンとトレミー管に関する発明である。トレミー管内を混合固化処理土で満管状態とし、また、外水が逆流しないようにするため、▲１▼ トレミー管先端にフラップ弁を設け、台船上のカウンターウェイト等でフラップ弁を閉じて、外水の逆流を防止すると共に、トレミー管内は常に混合固化処理土のみとし、減勢サイクロンおよびトレミー管内の混合固化処理土の重量がカウンターウェイト等によるフラップ弁の閉塞圧力を超えるとフラップ弁が自動的に開き混合固化処理土が吐出されるようにする（請求項７）。▲２▼ フラップ弁に閉塞圧力を与える機構は、台船上のカウンターウェイトと、このカウンターウェイトでフラップ弁を牽引して閉じるワイヤロープ等によるカウンターウェイト装置とする（請求項８）。カウンターウェイトは、複数個の分割ウェイトから構成し、フラップ弁の閉塞圧力を変えることが可能な構造とし、混合固化処理土の管摩擦抵抗等によりその荷重を変化させる。▲３▼ カウンターウェイトによる閉塞圧力を即座に０にしたい場合には、電動ウインチ等をカウンターウェイトで引き上げる（請求項９）。▲４▼ トレミー管が閉塞気味の場合には、トレミー管に取付けた空気噴出ノズルから管内に圧縮空気を噴射し、閉塞状態を解除する（請求項１０）。
【００２７】
この請求項７〜１０によれば、トレミー管の先端に自動的に開閉するフラップ弁を設けたことにより、トレミー管内を混合固化処理土で満管状態に保持し満管状態で混合固化処理土を流下・吐出させることができ、かつ、外水の逆流も防止されるため、高品位の改良土の置き換え工法を実施することができる。また、カウンターウェイト方式とすることにより、従来の開閉蓋と開閉シリンダによる方式と比べて、簡易で低コストの装置でフラップ弁の自動開閉を行うことができ、また、閉塞圧力を容易に変えることができる。
【００２８】
本発明の請求項１１は、浚渫土を圧送管により空気圧搬送しつつ浚渫土と固化材（セメントミルク等）を圧送管内で管中混合し、圧送管の先端に設けられ、台船上に設置された減勢分離装置（いわゆる減勢サイクロン）で浚渫土と固化材からなる混合固化処理土から搬送空気を分離し、減勢分離装置の下部排出口に接続されたトレミー管から混合固化処理土を処分地に打設する打設装置であり、減勢分離装置の下部に設置された圧力計により減勢分離装置内の混合固化処理土の高さを検出し、この検出値に基づいて減勢分離装置内の混合固化処理土の高さが上限値と下限値との間に入るように混合固化処理土の高さを調整するように構成されていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００２９】
本発明の請求項１２は、請求項１１に記載の打設装置において、圧力計には、圧力計の感知部を高圧洗浄する高圧洗浄装置が設けられていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００３０】
この請求項１１、１２は、「水中トレミー打設方式」に適用される減勢サイクロンの監視に関する発明である。減勢サイクロン内の混合固化処理土の高さを監視するため、▲１▼ 減勢サイクロンの底部側面に連通管を介して例えばダイヤフラム式の感知部とブルドン管式の圧力計を設け、検出圧力により減勢サイクロン内の混合固化処理土の高さを把握し、その上限値と下限値でブザーやランプで警報を出力すると共に、空気圧送船にフィードバックして混合固化処理土の空気圧搬送量を制御し、減勢サイクロン内の混合固化処理土の高さが上限値と下限値の間の範囲に入るようにする（請求項１１）。▲２▼ 圧力感知部の精度を増すために、例えば感知部のダイアフラム受圧面や連通管に高圧洗浄装置から高圧洗浄水を供給し高圧洗浄する（請求項１２）。
【００３１】
この請求項１１、１２によれば、減勢サイクロン内の混合固化処理土の高さの上限値と下限値を圧力計で把握することができ、これを混合固化処理土の空気圧送にフィードバックして管理を行うことにより、安定した混合固化処理土の供給を受けることができ、これにより、トレミー管内を混合固化処理土で満管状態に保持し満管状態で混合固化処理土を流下・吐出させることができ、かつ、外水の逆流も防止され、高品位で安定した水中置き換え改良土を形成することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明する。図１は本発明に係る管中混合固化処理工法による施工方法の１例を示したものである。図２〜図１０は本発明の管中混合固化処理土の打設装置の１例を示したものである。
【００３３】
図１の施工例において、浚渫船１により浚渫された浚渫土Ａが土運船２により空気圧送船３まで運ばれ、空気圧送船３では、浚渫土Ａがホッパに投入され、空気圧輸送の圧送管４により埋立地まで輸送される。輸送にあたっては、空気圧送船３のホッパ部付近または圧送管の途中の固化材供給船５において固化材（セメントミルク等）Ｂが添加される。浚渫土Ａと固化材Ｂは、圧送管４の中ではプラグ流として運ばれており、圧送管内の乱流効果によって浚渫土Ａと固化材Ｂが混練される。打設船６における圧送管４の吐出口では、浚渫土Ａと固化材Ｂは十分に混練された固化処理土Ｍとして排出され、護岸７の内側の埋立地８が埋め立てられる。
【００３４】
図２、図３は、本発明に係る管中混合固化処理土打設船（水中トレミー打設方式）の１例を示す平面図、側面図であり、この打設船６はフロート１０を多数組み合わせてなる台船であり、この台船上に、圧送管４の最終端部と、減勢分離装置の減勢サイクロン１１と、トレミー管装置のトレミー管１２が搭載される。トレミー管１２は、後述するように、垂下した打設状態から台船上に水平状態で格納できるように上下方向に回転可能に減勢サイクロン１１に設けられるため、打設船６の中央には回転するトレミー管１２が通過可能な縦長の開口部１３（図２）が設けられている。なお、打設船６はウインチとワイヤロープによる牽引方式やその他の駆動装置により移動する。
【００３５】
図４は減勢分離装置の１例を示す平面図、側面図等であり、円筒形の減勢サイクロン１１は、台船上に設置された台座２０の上に載置され、その上部における側部に上部投入口２１が形成され、ここに圧送管４の吐出端部が接続され、圧送管４内を輸送されてきた固化処理土Ｍが接線方向に投入され、壁面に沿って旋回しながら、減勢されると同時に固化処理土Ｍと搬送空気がその比重差により外側と内側に遠心分離される。内側の搬送空気は、減勢サイクロン１１の上部中央に連通させた排気管２２から外部に排出される。固化処理土Ｍは、減勢サイクロン１１の下部側面に設けられた下部排出口２３から排出される。
【００３６】
このような減勢サイクロン１１において、図４(a) に示すように、その内側面に上下方向に延在する凸部（凸条）による衝撃分散翼２４を円周方向に等間隔をおいて配設し（図示例では６個）、初期の減勢を図る。この衝撃分散翼２４は、図４(d) に示すように、所定の長さのアングル材で形成することができる。
【００３７】
減勢サイクロン１１の底板２５は、図４(b) に示すように、下部排出口２３に向かって下り勾配の傾斜板とされており、この底板２５の上に、側面視で直角三角形状の底部空間２６を下部排出口側の排出空間２６ａと反下部排出口側の貯留空間２６ｂに区画する仕切り板２７を設け、サイクロン底部での最終減勢とすると共に、泥溜まりを作り緩衝エリアとする。落下してきた固化処理土Ｍは、貯留空間２６ｂに溜まり、仕切り板２７をオーバーフローして排出空間２６ａ内に流入し、下部排出口２３から排出される。
【００３８】
なお、図４(c) に示すように、仕切り板２７の下部排出口側には補強リブ２８を複数設けて補強し、また仕切り板２７の下部には切欠き穴２９を複数設け、水洗い時の水通し穴や石などを通す穴として用いる。
【００３９】
図５は減勢サイクロンとトレミー管の接続部分の１例を示した平面図であり、減勢サイクロン１１の下部排出口２３に水平排出管３０が接続され、この水平排出管３０に回転自在管継手であるスイベルジョイント３１を介して９０°エルボによる接続曲管３２が接続され、この接続曲管３２にトレミー管１２が接続されている。水平排出管３０には、緊急用の止水弁３３が設けられている。トレミー管１２および接続曲管３２は、回転中心軸Ｌを中心として上下方向に回転させるため、接続曲管３２から補強リブで補強された回転軸３４を水平に一体的に突出させ、この回転軸３４の先端を架台３５に設けた軸受３６により支持させる。
【００４０】
このような構成のトレミー管装置においては、減勢サイクロン１１の下部からの固化処理土Ｍの引き出し部に、水平排出管３０やスイベルジョイント３１等による水平部分が形成されるため、減勢と固化処理土Ｍの安定した流下を図ることができる。
【００４１】
トレミー管１２の回転による昇降は、例えばウインチ・ワイヤロープ方式で行う。即ち、図２、図３に示すように、打設船６の開口部１３を跨いで門形架台４０を設置し、その前方にウインチ４１を配置し、このウインチ４１のワイヤロープ４２を門形架台４０の固定滑車（図示省略）に巻き掛けた後、トレミー管１２の先端部分に接続する。ワイヤロープ４２の繰り出しと巻き戻しによりトレミー管１２を垂直の打設状態と台船上の水平格納状態とすることができる（図３参照）。
【００４２】
また、トレミー管１２は、図２、図３に示すように、所定長さの分割管１２ａから構成され、この分割管１２ａを着脱自在のフランジ継手等で継ぎ足しあるいは取り去ることで水深に応じた打設長さとする。なお、水深の変化が小さい場合には、トレミー管１２を若干引き上げ傾斜させて打設することもできる。この場合、トレミー管１２の上部に傾斜目盛りを取付け、傾斜角の管理を行えるようにする。
【００４３】
図６はトレミー管先端のフラップ弁の１例を示す側面図である。図７はフラップ弁に所定の閉塞圧力を与えるカウンターウェイト装置の１例を示す側面図である。即ち、トレミー管１２内を固化処理土Ｍで満管状態とするために、図６に示すように、トレミー管１２の先端にフラップ弁５０を設け、外水の逆流を防止すると共に、トレミー管１２内は常に固化処理土Ｍのみとする。
【００４４】
トレミー管１２の先端には、４５°エルボによる先端吐出管１４が取付けられており、トレミー管１２の垂直状態で先端吐出口１４ａが斜め下向きとなるようにされている。フラップ弁５０は、通常はカウンターウェイト装置による所定の閉塞圧力により先端吐出口１４ａを閉塞し、かつ、減勢サイクロン１１およびトレミー管１２内の固化処理土Ｍの重量が前記閉塞圧力を超えると先端吐出口１４ａを自動的に開くことができるようにされている。
【００４５】
フラップ弁５０は、先端吐出口１４ａを完全に閉塞可能な大きさの蓋体であり、その上端部が回転軸５１によりエルボ１４の上部外面に回転自在に取付けられ、開閉可能とされている。フラップ弁５０の下部には、カウンターウェイト装置のワイヤロープ６２が接続され、カウンターウェイトの重量によりワイヤロープ６２が上方に引っ張られ、フラップ弁５０に閉塞圧力が付与される。エルボ１４の外側面には、ワイヤロープ６２を案内する滑車５２が設けられている。
【００４６】
カウンターウェイト装置は、図７に示すように、門形のウェイト支持架台６０と、カウンターウェイト６１と、ワイヤロープ６２と、滑車６３と、電動ウインチ６４などからなる。ウェイト支持架台６０は、カウンターウェイト６１を上下動自在に収納する架台であり、打設船６の上にトレミー管１２の接続曲管３２に近接して設置される。このウェイト支持架台６０の上に滑車６３が設置され、一端がフラップ弁５０に接続されたワイヤロープ６２の他端が滑車６３を介してカウンターウェイト６１に接続される。
【００４７】
カウンターウェイト６１は複数個の分割ウェイト６１ａからなり、個数を増減することでフラップ弁５０の閉塞圧力を変えることができ、固化処理土Ｍの管摩擦抵抗に応じて前記閉塞圧力を変えることができる。電動ウインチ６４は、ウェイト支持架台６０の上の支柱６５に取付けられ、カウンターウェイト６１を引き上げることにより即時にフラップ弁５０の閉塞圧力を０にすることができる。なお、ワイヤロープ６２の案内滑車６６が接続曲管３２や打設船６の上に適宜設けられている。
【００４８】
図８はトレミー管の閉塞を解消する空気圧装置の１例を示す平面図であり、トレミー管１２の接続曲管３２の近くに空気噴出ノズル７０を設け、トレミー管１２内が閉塞気味の場合、空気噴出ノズル７０からトレミー管１２内に圧縮空気を噴射し、閉塞状態を解除する。空気噴出ノズル７０は、トレミー管１２の円周方向に間隔をおいて複数設け、また、トレミー管１２の長手方向に間隔をおいて複数配設してもよい。空気噴出ノズル７０には、エア配管７１を介してコンプレッサー７２が接続されている。
【００４９】
図９は減勢サイクロン内部の固化処理土の高さを監視するための圧力検出装置の１例を示す側面図であり、減勢サイクロン１１の側板に内部に連通する連通管（ソケット，ニップル、ティー）８０を取付け、この連通管８０にダイヤフラム式の感圧部８１とブルドン管式の圧力計８２を取付け、固化処理土Ｍの圧力で感圧部８１のダイヤフラム８１ａを変形させ、その圧力変化を圧力計８２で検出する。圧力計８２の検出圧力により固化処理土Ｍの高さを知ることができる。また、圧力計８２には上下限値で作動するマイクロスイッチ８３を接続し、警報用回転灯８４等で警報を出力する。
【００５０】
また、圧力検知部の検出精度を高めるため、圧力検出装置には高圧洗浄装置を設ける。即ち、連通管８０と感知部８１にそれぞれ洗浄用バルブ（ボールバルブ等）９０，９１を接続し、連通管８０内に開口する感知部８１の導入口および感圧部８１のダイヤフラム８１ａの受圧面側を高圧洗浄可能とする。洗浄用バルブ９０，９１には、高圧ゴムホース９２を介して高圧洗浄ポンプ９３を接続し、洗浄用バルブ９０，９１をレンチ等で開け、高圧洗浄水Ｗを供給する。高圧洗浄水Ｗは点線で示すように流れ、減勢サイクロン１１内に流入することになる。
【００５１】
図１０は前述の圧力検出装置を用いた打設管理の１例を示す断面図である。圧力計８２等は、減勢サイクロン１１の下部に設け、減勢サイクロン１１に上限値と下限値を設定し、その範囲を固化処理土Ｍの空気圧送による処理土移動範囲として固化処理土Ｍの空気圧送量を管理する。
【００５２】
この原理は、吐き出し抵抗圧力と固化処理土（改良土）の押し込み圧力のバランスからなり、吐き出し抵抗圧力は、トレミー管内抵抗、管先端の外水圧力、スイベルジョイント水平部の管摩擦抵抗であり、改良土押し込み圧力は、減勢サイクロン内に堆積した改良土の高さ即ち土砂押し付け圧力である（下限値）。改良土圧送により減勢サイクロン内に改良土が堆積すると、改良土の重量バランス（押し付け圧力）が崩れ、改良土をトレミー管内に押しやり、改良土が水中に放出される。改良土砂の粘性が上がると、管内抵抗が増し、バランスラインが上昇する。この限界が上限値である。
【００５３】
この下限値と上限値を圧力計で検知すると共に、ブザーやランプで警報を出力する。これらの情報を分析し、空気圧送船にフィードバックして改良土の管理を行うことにより、安定した改良土の供給を受けることができる。このことにより、トレミー管内を常に満管状態に保持することができ、空気および管先端からの外水の逆流が無く、高品質で安定した水中置き換え改良土が形成できる。
【００５４】
なお、以上は、減勢サイクロンを打設船に搭載し、減勢サイクロン内の混合固化処理土をトレミー管を介して水中打設する「水中トレミー打設方式」に適用した場合を示したが、本発明の減勢サイクロンは「法肩流下方式」に適用することも可能である。また、各装置は図示例に限らず、その他の実施形態を採用できることは言うまでもない。
【００５５】
【発明の効果】
本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果を奏する。
【００５６】
(1) 減勢サイクロンの内側面に複数設けられた凸部による衝撃分散翼で初期の減勢を図り、減勢サイクロンの底部の仕切り板により最終減勢を図ると同時に反下部排出口側の貯留空間を泥溜まりの緩衝エリアとすることにより、減勢効果を従来の減勢サイクロンよりも増大させることができる。トレミー管方式の場合、従来のように混合固化処理土の吹き出し圧が残ってトレミー管内を回転しながら流下し、混合固化処理土と水が攪拌されて材料分離を起こすことがなく、気中打設と同等の品質を確保することができる。さらに、減勢サイクロン底部における混合固化処理土の引き出し部に水平排出管による水平部分を設けることにより、減勢効果が得られると共に、安定した混合固化処理土の流下が図られる。
【００５７】
(2) 減勢サイクロン底部側面に水平排出管、スイベルジョイント、接続曲管を介してトレミー管を上下に回転可能に設けることにより、垂直打設が可能となり、更にトレミー管の引き上げや分割管の継ぎ足し取り外しにより水深に応じて打設長さを変化させることができ、これにより、良好な打設作業を行うことができ、作業性も良く、細かな管理も可能となり、品質の向上を図ることができる。また、従来のテレスコープ式トレミー管と油圧ジャッキによる伸縮式可変型と比べて、簡易で低コストの装置で水深の変化に追従させることができる。
【００５８】
(3) トレミー管の先端に自動的に開閉するフラップ弁を設けることにより、トレミー管内を混合固化処理土で満管状態に保持し満管状態で混合固化処理土を流下・吐出させることができ、かつ、外水の逆流も防止されるため、高品位の改良土の置き換え工法を実施することができる。また、カウンターウェイト方式とすることにより、従来の開閉蓋と開閉シリンダによる方式と比べて、簡易で低コストの装置でフラップ弁の自動開閉を行うことができ、また、閉塞圧力を容易に変えることができる。
【００５９】
(4) 減勢サイクロン内の混合固化処理土の高さの上限値と下限値を圧力計で把握し、これを混合固化処理土の空気圧送にフィードバックして管理を行うことにより、安定した混合固化処理土の供給を受けることができ、これにより、トレミー管内を混合固化処理土で満管状態に保持し満管状態で混合固化処理土を流下・吐出させることができ、かつ、外水の逆流も防止され、高品位で安定した水中置き換え改良土を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る管中混合固化処理工法による施工方法の１例を示すフロー図と概略断面図である。
【図２】本発明に係る管中混合固化処理土打設船の１例を示す平面図である。
【図３】図２の打設船の側面図である。
【図４】本発明の減勢分離装置の１例を示したものであり、(a) は平面図、(b) は側面図、(c) は底板の平面図，仕切り板の正面図，補強リブの側面図、(d) は衝撃分散翼の正面図および側面図である。
【図５】本発明の減勢サイクロンとトレミー管の接続部分の１例を示す平面図である。
【図６】本発明のトレミー管先端のフラップ弁の１例を示す側面図である。
【図７】本発明のフラップ弁に所定の閉塞圧力を与えるカウンターウェイト装置の１例を示す側面図である。
【図８】本発明のトレミー管の閉塞を解消する空気圧装置の１例を示す平面図である。
【図９】本発明の減勢サイクロン内部の固化処理土の高さを監視するための圧力検出装置の１例を示す側面図である。
【図１０】本発明の圧力検出装置を用いた打設管理の１例を示す断面図である。
【図１１】従来一般の管中混合固化処理工法を示す概略断面図であり、(a) は法肩流下方式、(b) は水中トレミー打設方式である。
【図１２】従来の打設装置の側面図であり、(a) はラダー方式、(b) は傾動シュート方式、(c) は伸縮式可変型トレミー管方式である。
【符号の説明】
Ａ……浚渫土
Ｂ……固化材
Ｍ……管中混合固化処理土（改良土）
１……浚渫船
２……土運船
３……空気圧送船
４……圧送管
５……固化材供給船
６……打設船
７……護岸
８……埋立地
１０……フロート
１１……減勢サイクロン
１２……トレミー管
１２ａ…分割管
１３……開口部
１４……先端吐出管（４５°エルボ）
１４ａ…先端吐出口
２０……台座
２１……上部投入口
２２……排気管
２３……下部排出口
２４……衝撃分散翼（凸部）
２５……底板
２６……底部空間
２６ａ…排出空間
２６ｂ…貯留空間
２７……仕切り板
２８……補強リブ
２９……切欠き穴
３０……水平排出管
３１……回転自在管継手（スイベルジョイント）
３２……接続曲管（９０°エルボ）
３３……緊急用の止水弁
３４……回転軸
３５……架台
３６……軸受
４０……門形架台
４１……ウインチ
４２……ワイヤロープ
５０……フラップ弁
５１……回転軸
５２……滑車
６０……ウェイト支持架台
６１……カウンターウェイト
６１ａ…分割ウェイト
６２……ワイヤロープ
６３……滑車
６４……電動ウインチ
７０……空気噴出ノズル
７１……エア配管
７２……コンプレッサー
８０……連通管
８１……感圧部
８１ａ…ダイヤフラム
８２……圧力計
８３……マイクロスイッチ
８４……警報用回転灯
９０……洗浄用バルブ
９１……洗浄用バルブ
９２……高圧ゴムホース
９３……高圧洗浄ポンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、港湾等の埋立工事における軟弱な浚渫土砂に固化材を添加して埋立材利用としてリサイクル活用する管中混合固化処理工法により得られた管中混合固化処理土を処分地に打設するための打設装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
管中混合固化処理工法は、グラブ浚渫した浚渫土を空気圧送船にて揚土する際に固化材を添加し、圧送管内で発生するプラグ流による乱流効果を利用して浚渫土と固化材を攪拌混合するものである。圧送管の最終端部には空気圧送の吐き出し圧を減勢するために減勢サイクロンを設置し、浚渫土と固化材が十分に混練された管中混合固化処理土を減勢すると同時に搬送空気を分離した後、所定の処分地に打設している。
【０００３】
工事の目的、施工条件により水中打設する場合、その方法は大きく二つの工法に分類され、図１１(a) （埋立施工・気中打設の例）に示すように、気中の法肩に減勢サイクロン１０１を設置し、減勢された管中混合固化処理土Ｍを法面に沿って自然流下させる「法肩流下方式」と、図１１(b) （裏理施工・斜面流下方式の例）に示すように、打設船１００に減勢サイクロン１０１を搭載し、その出口にトレミー管１０２を接続して管中混合固化処理土Ｍを打設する「水中トレミー打設方式」がある。
【０００４】
「法肩流下方式」は、簡単な設備で施工が可能で、経済的には有利であるが、法勾配が長い場合、固化していない混合固化処理土Ｍすなわち改良土が長い法面を流下することにより、改良土が分離、浮泥化し、品質を損なう恐れがある。
【０００５】
一方、「水中トレミー打設方式」は、設備が大掛かりになり、施工費は高くつくが、改良土のみの水中移動が無く、トレミー管を経て打設されるので、高品質の改良土を所定の位置に打設することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来の「水中トレミー打設方式」は、減勢サイクロン１０１の下部にトレミー管１０２をほぼ直結しており、サイクロンで減勢しているとはいえ、改良土の吹き出し圧が残り、トレミー管内を回転しながら流下している。そのため、海中に水没させているトレミー管内の水と改良土が攪拌され、材料分離を起こし、品質を著しく低下させていた。
【０００７】
また、従来工法におけるトレミー管の取付方法は、▲１▼ 打設船の端部に減勢サイクロンおよびトレミー管を直結し固定する方法、▲２▼ 図１２(a) に示すように、上下方向に傾動可能なラダー（張出し部）１０３の先端に減勢サイクロン１０１を直結する方法、▲３▼ 図１２(b) に示すように、減勢サイクロン１０１の出口にゴムスリーブ１０４を介してシュート１０５を接続し、ゴムスリーブ１０４の外側に配置したピン連結部材を回転中心としてシュート１０５を吊り降ろす方法（特開２０００−１２９６５２号公報）などがある。
【０００８】
しかし、▲１▼の従来工法では、水深の変化に対応することができない。▲２▼の従来工法では、ラダー１０３を上げ、水深の変化に追従させる場合、トレミー管１０２が斜めになり、トレミー管およびラダー先端部に偏荷重が発生し、自ずと水深の変化に追従できる範囲が限定される。▲３▼の従来工法では、ゴムスリーブ１０４の曲げ角が限定され、垂直にシュート１０５をセットすることは困難で、この方法も水深の変化に追従できる範囲が限定される。
【０００９】
また、トレミー管に関しては、図１２(c) に示すように、テレスコープ式のトレミー管１１０に油圧ジャッキ１１１を取付け、水深に応じて長さを任意に調整できる伸縮式可変型があるが、トレミー管装置の構造が複雑となり、また油圧装置のコストやメンテナンスコストが嵩むなどの課題がある。
【００１０】
さらに、前述の特開２０００−１２９６５２号公報には、図１２(b) に示すように、シュート１０５の先端に開閉蓋１０６を設け、開閉シリンダ１０７により開閉蓋１０６を開放することにより、減勢サイクロン１０１内の貯蔵改良土を一定量にて均等に連続的に埋立処分地に埋立打設することが記載されているが、この場合も、油圧装置のコストやメンテナンスコストが嵩み、また開閉蓋の開閉を自動的に行う場合には、制御が複雑でコストがかかるものなるなどの課題がある。
【００１１】
本発明は、前述のような課題を解決すべくなされたものであり、港湾等の埋立工事における軟弱な浚渫土砂に固化材を添加して埋立材利用としてリサイクル活用する管中混合固化処理工法において、圧送管先端の減勢サイクロンの減勢効果を増大させることができ、材料分離による品質低下を防止することができ、また、トレミー管の垂直打設が可能となると共に水深の変化にも容易に対応することができ、品質の向上を図ることができ、さらに、トレミー管内を混合固化処理土で満管状態に保持し満管状態で混合固化処理土を流下・吐出させることができ、かつ、外水の逆流も防止することができ、高品位の改良土の置き換え工法を実施することができる管中混合固化処理土の打設装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、浚渫土を圧送管により空気圧搬送しつつ浚渫土と固化材（セメントミルク等）を圧送管内で管中混合し、圧送管の先端に設けられた減勢分離装置（いわゆる減勢サイクロン）で浚渫土と固化材からなる混合固化処理土から搬送空気を分離し、減勢分離装置の下部排出口から混合固化処理土を処分地に打設する打設装置であり、減勢分離装置の下部排出口が減勢分離装置の下部側面に設けられ、減勢分離装置の底板に底部空間を下部排出口側の排出空間と反下部排出口側の貯留空間に区画する仕切り板が設けられていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００１３】
本発明の請求項２は、請求項１に記載の打設装置において、減勢分離装置の内側面には、上下方向に延在する凸部（アングル材等の鋼材による衝撃分散翼）が周方向に間隔をおいて配設されていることを特徴とする混合固化処理土の打設装置である。
【００１４】
本発明の請求項３は、請求項１または請求項２に記載の打設装置において、減勢分離装置の底板は、下部排出口に向かって下り勾配の傾斜板であることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００１５】
本発明の請求項４は、請求項１、請求項２または請求項３に記載の打設装置において、下部排出口には、水平排出管が接続されていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００１６】
この請求項１〜４は、減勢サイクロンに関する発明であり、「水中トレミー打設方式」に適用されるが、「法肩流下方式」に適用することも可能である。前者の場合には、減勢サイクロンを打設船に搭載し、減勢サイクロン内の混合固化処理土がトレミー管を介して水中打設される。後者の場合には、減勢サイクロンを陸上に設置し、減勢サイクロン内の混合固化処理土が直接気中打設される。減勢サイクロンの減勢効果を増加させるために、▲１▼ 減勢サイクロンの底部に仕切り板を設け（請求項１）、▲２▼ 必要に応じて減勢サイクロンの内側面に凸部による衝撃分散翼を設け（請求項２）、▲３▼ 必要に応じて減勢サイクロンの下部排出口に水平排出管を設ける（請求項４）。また、減勢分離装置の底板は下部排出口に向かって下り勾配の傾斜板とし（請求項３）、混合固化処理土が仕切り板を越えて下部排出口から排出されるようにする。
【００１７】
圧送管により減勢サイクロン内に投入された混合固化処理土が壁面に沿って旋回しながら、減勢されると同時に搬送空気がその比重差により外側と内側に遠心分離され、内側の搬送空気は減勢サイクロンの上部中央の排気管から外部に排出されるが、この請求項１〜４によれば、混合固化処理土は、減勢サイクロンの内側面に複数設けられた凸部による衝撃分散翼で初期の減勢が図られ、次いで減勢サイクロンの底部の仕切り板により最終減勢が図られると同時に反下部排出口側の貯留空間が泥溜まりとなり緩衝エリアを形成する。この貯留空間の混合固化処理土は仕切り板をオーバーフローし、下部排出口から排出される。これらの凸部による衝撃分散翼と底部の仕切り板とにより、減勢効果が従来の減勢サイクロンよりも増大する。トレミー管方式の場合、従来のように混合固化処理土の吹き出し圧が残ってトレミー管内を回転しながら流下し、混合固化処理土と水が攪拌されて材料分離を起こすことがなく、気中打設と同等の品質を確保することができる。さらに、減勢サイクロン底部における混合固化処理土の引き出し部に水平排出管による水平部分を設けることにより、減勢効果が得られると共に、安定した混合固化処理土の流下が図られる。
【００１８】
本発明の請求項５は、浚渫土を圧送管により空気圧搬送しつつ浚渫土と固化材（セメントミルク等）を圧送管内で管中混合し、圧送管の先端に設けられ、台船上に設置された減勢分離装置（いわゆる減勢サイクロン）で浚渫土と固化材からなる混合固化処理土から搬送空気を分離し、減勢分離装置の下部排出口に接続されるトレミー管から混合固化処理土を処分地に打設する打設装置であり、減勢分離装置の下部排出口が減勢分離装置の下部側面に設けられ、この下部排出口に水平排出管が接続され、この水平排出管に回転自在管継手（スイベルジョイント）を介して接続曲管（エルボ）が接続され、この接続曲管にトレミー管が接続され、前記接続曲管の曲部を水平回転軸と軸受により回転自在に支持し、トレミー管を水平排出管の中心軸を回転中心軸として上下方向に回転できるように構成されていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００１９】
本発明の請求項６は、請求項５に記載の打設装置において、トレミー管は、所定長さの分割管から構成されていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００２０】
この請求項５、６は、「水中トレミー打設方式」に適用される減勢サイクロンとトレミー管に関する発明である。水深の変化に追従できるように、▲１▼ 減勢サイクロン底部側面の水平排出管にスイベルジョイントにより接続曲管の一端を回転自在に支持し、接続曲管の曲部を水平回転軸と軸受により回転自在に支持し、トレミー管を水平排出管の中心軸を回転中心軸として上下方向に回転できるようにし、トレミー管の先端部をウインチとワイヤロープ方式等で昇降させることにより、トレミー管を垂直の打設状態と、台船上に水平に格納する水平格納状態となるように構成している（請求項５）。なお、トレミー管を垂直の打設状態から若干引き上げて傾斜した状態で打設を行うこともできる。▲２▼ トレミー管を複数に分割し、この分割管をフランジ継手等で着脱自在に接続し、水深によりトレミー管長さ（打設長さ）を変化させる（請求項６）。
【００２１】
この請求項５、６によれば、減勢サイクロン底部側面に水平排出管、スイベルジョイント、接続曲管を介してトレミー管を上下に回転可能に設けたことにより、垂直打設が可能となり、更にトレミー管の引き上げや分割管の継ぎ足し取り外しにより水深に応じて打設長さを変化させることができ、これにより、良好な打設作業を行うことができ、作業性も良く、細かな管理も可能となり、品質の向上を図ることができる。また、従来のテレスコープ式トレミー管と油圧ジャッキによる伸縮式可変型と比べて、簡易で低コストの装置で水深の変化に追従させることができる。
【００２２】
本発明の請求項７は、請求項５または請求項６に記載の打設装置において、トレミー管の先端に、通常は所定の閉塞圧力により先端吐出口を閉塞し、かつ、減勢分離装置およびトレミー管内の混合固化処理土の重量が前記閉塞圧力を超えると先端吐出口を自動的に開くことのできるフラップ弁が設けられていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００２３】
本発明の請求項８は、請求項７に記載の打設装置において、フラップ弁の一端部がトレミー管の先端吐出口の一端部に軸支され、フラップ弁の他端部に牽引索状体（ワイヤロープ等）の一端部が接続され、この牽引索状体の他端部に台船上に設置したカウンターウェイトが接続され、このカウンターウェイトによりフラップ弁に閉塞圧力を与えるように構成されていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００２４】
本発明の請求項９は、請求項８に記載の打設装置において、台船上にはカウンターウェイトを持ち上げて閉塞圧力を解除する巻上げ機（電動ウインチなど）が設けられていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００２５】
本発明の請求項１０は、請求項７または請求項８に記載の打設装置において、トレミー管には、トレミー管内に圧縮空気を噴出する空気噴出ノズルが設けられていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００２６】
この請求項７〜１０も、「水中トレミー打設方式」に適用される減勢サイクロンとトレミー管に関する発明である。トレミー管内を混合固化処理土で満管状態とし、また、外水が逆流しないようにするため、▲１▼ トレミー管先端にフラップ弁を設け、台船上のカウンターウェイト等でフラップ弁を閉じて、外水の逆流を防止すると共に、トレミー管内は常に混合固化処理土のみとし、減勢サイクロンおよびトレミー管内の混合固化処理土の重量がカウンターウェイト等によるフラップ弁の閉塞圧力を超えるとフラップ弁が自動的に開き混合固化処理土が吐出されるようにする（請求項７）。▲２▼ フラップ弁に閉塞圧力を与える機構は、台船上のカウンターウェイトと、このカウンターウェイトでフラップ弁を牽引して閉じるワイヤロープ等によるカウンターウェイト装置とする（請求項８）。カウンターウェイトは、複数個の分割ウェイトから構成し、フラップ弁の閉塞圧力を変えることが可能な構造とし、混合固化処理土の管摩擦抵抗等によりその荷重を変化させる。▲３▼ カウンターウェイトによる閉塞圧力を即座に０にしたい場合には、電動ウインチ等をカウンターウェイトで引き上げる（請求項９）。▲４▼ トレミー管が閉塞気味の場合には、トレミー管に取付けた空気噴出ノズルから管内に圧縮空気を噴射し、閉塞状態を解除する（請求項１０）。
【００２７】
この請求項７〜１０によれば、トレミー管の先端に自動的に開閉するフラップ弁を設けたことにより、トレミー管内を混合固化処理土で満管状態に保持し満管状態で混合固化処理土を流下・吐出させることができ、かつ、外水の逆流も防止されるため、高品位の改良土の置き換え工法を実施することができる。また、カウンターウェイト方式とすることにより、従来の開閉蓋と開閉シリンダによる方式と比べて、簡易で低コストの装置でフラップ弁の自動開閉を行うことができ、また、閉塞圧力を容易に変えることができる。
【００２８】
本発明の請求項１１は、浚渫土を圧送管により空気圧搬送しつつ浚渫土と固化材（セメントミルク等）を圧送管内で管中混合し、圧送管の先端に設けられ、台船上に設置された減勢分離装置（いわゆる減勢サイクロン）で浚渫土と固化材からなる混合固化処理土から搬送空気を分離し、減勢分離装置の下部排出口に接続されたトレミー管から混合固化処理土を処分地に打設する打設装置であり、減勢分離装置の下部に設置された圧力計により減勢分離装置内の混合固化処理土の高さを検出し、この検出値に基づいて減勢分離装置内の混合固化処理土の高さが上限値と下限値との間に入るように混合固化処理土の高さを調整するように構成されていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００２９】
本発明の請求項１２は、請求項１１に記載の打設装置において、圧力計には、圧力計の感知部を高圧洗浄する高圧洗浄装置が設けられていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置である。
【００３０】
この請求項１１、１２は、「水中トレミー打設方式」に適用される減勢サイクロンの監視に関する発明である。減勢サイクロン内の混合固化処理土の高さを監視するため、▲１▼ 減勢サイクロンの底部側面に連通管を介して例えばダイヤフラム式の感知部とブルドン管式の圧力計を設け、検出圧力により減勢サイクロン内の混合固化処理土の高さを把握し、その上限値と下限値でブザーやランプで警報を出力すると共に、空気圧送船にフィードバックして混合固化処理土の空気圧搬送量を制御し、減勢サイクロン内の混合固化処理土の高さが上限値と下限値の間の範囲に入るようにする（請求項１１）。▲２▼ 圧力感知部の精度を増すために、例えば感知部のダイアフラム受圧面や連通管に高圧洗浄装置から高圧洗浄水を供給し高圧洗浄する（請求項１２）。
【００３１】
この請求項１１、１２によれば、減勢サイクロン内の混合固化処理土の高さの上限値と下限値を圧力計で把握することができ、これを混合固化処理土の空気圧送にフィードバックして管理を行うことにより、安定した混合固化処理土の供給を受けることができ、これにより、トレミー管内を混合固化処理土で満管状態に保持し満管状態で混合固化処理土を流下・吐出させることができ、かつ、外水の逆流も防止され、高品位で安定した水中置き換え改良土を形成することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明する。図１は本発明に係る管中混合固化処理工法による施工方法の１例を示したものである。図２〜図１０は本発明の管中混合固化処理土の打設装置の１例を示したものである。
【００３３】
図１の施工例において、浚渫船１により浚渫された浚渫土Ａが土運船２により空気圧送船３まで運ばれ、空気圧送船３では、浚渫土Ａがホッパに投入され、空気圧輸送の圧送管４により埋立地まで輸送される。輸送にあたっては、空気圧送船３のホッパ部付近または圧送管の途中の固化材供給船５において固化材（セメントミルク等）Ｂが添加される。浚渫土Ａと固化材Ｂは、圧送管４の中ではプラグ流として運ばれており、圧送管内の乱流効果によって浚渫土Ａと固化材Ｂが混練される。打設船６における圧送管４の吐出口では、浚渫土Ａと固化材Ｂは十分に混練された固化処理土Ｍとして排出され、護岸７の内側の埋立地８が埋め立てられる。
【００３４】
図２、図３は、本発明に係る管中混合固化処理土打設船（水中トレミー打設方式）の１例を示す平面図、側面図であり、この打設船６はフロート１０を多数組み合わせてなる台船であり、この台船上に、圧送管４の最終端部と、減勢分離装置の減勢サイクロン１１と、トレミー管装置のトレミー管１２が搭載される。トレミー管１２は、後述するように、垂下した打設状態から台船上に水平状態で格納できるように上下方向に回転可能に減勢サイクロン１１に設けられるため、打設船６の中央には回転するトレミー管１２が通過可能な縦長の開口部１３（図２）が設けられている。なお、打設船６はウインチとワイヤロープによる牽引方式やその他の駆動装置により移動する。
【００３５】
図４は減勢分離装置の１例を示す平面図、側面図等であり、円筒形の減勢サイクロン１１は、台船上に設置された台座２０の上に載置され、その上部における側部に上部投入口２１が形成され、ここに圧送管４の吐出端部が接続され、圧送管４内を輸送されてきた固化処理土Ｍが接線方向に投入され、壁面に沿って旋回しながら、減勢されると同時に固化処理土Ｍと搬送空気がその比重差により外側と内側に遠心分離される。内側の搬送空気は、減勢サイクロン１１の上部中央に連通させた排気管２２から外部に排出される。固化処理土Ｍは、減勢サイクロン１１の下部側面に設けられた下部排出口２３から排出される。
【００３６】
このような減勢サイクロン１１において、図４(a) に示すように、その内側面に上下方向に延在する凸部（凸条）による衝撃分散翼２４を円周方向に等間隔をおいて配設し（図示例では６個）、初期の減勢を図る。この衝撃分散翼２４は、図４(d) に示すように、所定の長さのアングル材で形成することができる。
【００３７】
減勢サイクロン１１の底板２５は、図４(b) に示すように、下部排出口２３に向かって下り勾配の傾斜板とされており、この底板２５の上に、側面視で直角三角形状の底部空間２６を下部排出口側の排出空間２６ａと反下部排出口側の貯留空間２６ｂに区画する仕切り板２７を設け、サイクロン底部での最終減勢とすると共に、泥溜まりを作り緩衝エリアとする。落下してきた固化処理土Ｍは、貯留空間２６ｂに溜まり、仕切り板２７をオーバーフローして排出空間２６ａ内に流入し、下部排出口２３から排出される。
【００３８】
なお、図４(c) に示すように、仕切り板２７の下部排出口側には補強リブ２８を複数設けて補強し、また仕切り板２７の下部には切欠き穴２９を複数設け、水洗い時の水通し穴や石などを通す穴として用いる。
【００３９】
図５は減勢サイクロンとトレミー管の接続部分の１例を示した平面図であり、減勢サイクロン１１の下部排出口２３に水平排出管３０が接続され、この水平排出管３０に回転自在管継手であるスイベルジョイント３１を介して９０°エルボによる接続曲管３２が接続され、この接続曲管３２にトレミー管１２が接続されている。水平排出管３０には、緊急用の止水弁３３が設けられている。トレミー管１２および接続曲管３２は、回転中心軸Ｌを中心として上下方向に回転させるため、接続曲管３２から補強リブで補強された回転軸３４を水平に一体的に突出させ、この回転軸３４の先端を架台３５に設けた軸受３６により支持させる。
【００４０】
このような構成のトレミー管装置においては、減勢サイクロン１１の下部からの固化処理土Ｍの引き出し部に、水平排出管３０やスイベルジョイント３１等による水平部分が形成されるため、減勢と固化処理土Ｍの安定した流下を図ることができる。
【００４１】
トレミー管１２の回転による昇降は、例えばウインチ・ワイヤロープ方式で行う。即ち、図２、図３に示すように、打設船６の開口部１３を跨いで門形架台４０を設置し、その前方にウインチ４１を配置し、このウインチ４１のワイヤロープ４２を門形架台４０の固定滑車（図示省略）に巻き掛けた後、トレミー管１２の先端部分に接続する。ワイヤロープ４２の繰り出しと巻き戻しによりトレミー管１２を垂直の打設状態と台船上の水平格納状態とすることができる（図３参照）。
【００４２】
また、トレミー管１２は、図２、図３に示すように、所定長さの分割管１２ａから構成され、この分割管１２ａを着脱自在のフランジ継手等で継ぎ足しあるいは取り去ることで水深に応じた打設長さとする。なお、水深の変化が小さい場合には、トレミー管１２を若干引き上げ傾斜させて打設することもできる。この場合、トレミー管１２の上部に傾斜目盛りを取付け、傾斜角の管理を行えるようにする。
【００４３】
図６はトレミー管先端のフラップ弁の１例を示す側面図である。図７はフラップ弁に所定の閉塞圧力を与えるカウンターウェイト装置の１例を示す側面図である。即ち、トレミー管１２内を固化処理土Ｍで満管状態とするために、図６に示すように、トレミー管１２の先端にフラップ弁５０を設け、外水の逆流を防止すると共に、トレミー管１２内は常に固化処理土Ｍのみとする。
【００４４】
トレミー管１２の先端には、４５°エルボによる先端吐出管１４が取付けられており、トレミー管１２の垂直状態で先端吐出口１４ａが斜め下向きとなるようにされている。フラップ弁５０は、通常はカウンターウェイト装置による所定の閉塞圧力により先端吐出口１４ａを閉塞し、かつ、減勢サイクロン１１およびトレミー管１２内の固化処理土Ｍの重量が前記閉塞圧力を超えると先端吐出口１４ａを自動的に開くことができるようにされている。
【００４５】
フラップ弁５０は、先端吐出口１４ａを完全に閉塞可能な大きさの蓋体であり、その上端部が回転軸５１によりエルボ１４の上部外面に回転自在に取付けられ、開閉可能とされている。フラップ弁５０の下部には、カウンターウェイト装置のワイヤロープ６２が接続され、カウンターウェイトの重量によりワイヤロープ６２が上方に引っ張られ、フラップ弁５０に閉塞圧力が付与される。エルボ１４の外側面には、ワイヤロープ６２を案内する滑車５２が設けられている。
【００４６】
カウンターウェイト装置は、図７に示すように、門形のウェイト支持架台６０と、カウンターウェイト６１と、ワイヤロープ６２と、滑車６３と、電動ウインチ６４などからなる。ウェイト支持架台６０は、カウンターウェイト６１を上下動自在に収納する架台であり、打設船６の上にトレミー管１２の接続曲管３２に近接して設置される。このウェイト支持架台６０の上に滑車６３が設置され、一端がフラップ弁５０に接続されたワイヤロープ６２の他端が滑車６３を介してカウンターウェイト６１に接続される。
【００４７】
カウンターウェイト６１は複数個の分割ウェイト６１ａからなり、個数を増減することでフラップ弁５０の閉塞圧力を変えることができ、固化処理土Ｍの管摩擦抵抗に応じて前記閉塞圧力を変えることができる。電動ウインチ６４は、ウェイト支持架台６０の上の支柱６５に取付けられ、カウンターウェイト６１を引き上げることにより即時にフラップ弁５０の閉塞圧力を０にすることができる。なお、ワイヤロープ６２の案内滑車６６が接続曲管３２や打設船６の上に適宜設けられている。
【００４８】
図８はトレミー管の閉塞を解消する空気圧装置の１例を示す平面図であり、トレミー管１２の接続曲管３２の近くに空気噴出ノズル７０を設け、トレミー管１２内が閉塞気味の場合、空気噴出ノズル７０からトレミー管１２内に圧縮空気を噴射し、閉塞状態を解除する。空気噴出ノズル７０は、トレミー管１２の円周方向に間隔をおいて複数設け、また、トレミー管１２の長手方向に間隔をおいて複数配設してもよい。空気噴出ノズル７０には、エア配管７１を介してコンプレッサー７２が接続されている。
【００４９】
図９は減勢サイクロン内部の固化処理土の高さを監視するための圧力検出装置の１例を示す側面図であり、減勢サイクロン１１の側板に内部に連通する連通管（ソケット，ニップル、ティー）８０を取付け、この連通管８０にダイヤフラム式の感圧部８１とブルドン管式の圧力計８２を取付け、固化処理土Ｍの圧力で感圧部８１のダイヤフラム８１ａを変形させ、その圧力変化を圧力計８２で検出する。圧力計８２の検出圧力により固化処理土Ｍの高さを知ることができる。また、圧力計８２には上下限値で作動するマイクロスイッチ８３を接続し、警報用回転灯８４等で警報を出力する。
【００５０】
また、圧力検知部の検出精度を高めるため、圧力検出装置には高圧洗浄装置を設ける。即ち、連通管８０と感知部８１にそれぞれ洗浄用バルブ（ボールバルブ等）９０，９１を接続し、連通管８０内に開口する感知部８１の導入口および感圧部８１のダイヤフラム８１ａの受圧面側を高圧洗浄可能とする。洗浄用バルブ９０，９１には、高圧ゴムホース９２を介して高圧洗浄ポンプ９３を接続し、洗浄用バルブ９０，９１をレンチ等で開け、高圧洗浄水Ｗを供給する。高圧洗浄水Ｗは点線で示すように流れ、減勢サイクロン１１内に流入することになる。
【００５１】
図１０は前述の圧力検出装置を用いた打設管理の１例を示す断面図である。圧力計８２等は、減勢サイクロン１１の下部に設け、減勢サイクロン１１に上限値と下限値を設定し、その範囲を固化処理土Ｍの空気圧送による処理土移動範囲として固化処理土Ｍの空気圧送量を管理する。
【００５２】
この原理は、吐き出し抵抗圧力と固化処理土（改良土）の押し込み圧力のバランスからなり、吐き出し抵抗圧力は、トレミー管内抵抗、管先端の外水圧力、スイベルジョイント水平部の管摩擦抵抗であり、改良土押し込み圧力は、減勢サイクロン内に堆積した改良土の高さ即ち土砂押し付け圧力である（下限値）。改良土圧送により減勢サイクロン内に改良土が堆積すると、改良土の重量バランス（押し付け圧力）が崩れ、改良土をトレミー管内に押しやり、改良土が水中に放出される。改良土砂の粘性が上がると、管内抵抗が増し、バランスラインが上昇する。この限界が上限値である。
【００５３】
この下限値と上限値を圧力計で検知すると共に、ブザーやランプで警報を出力する。これらの情報を分析し、空気圧送船にフィードバックして改良土の管理を行うことにより、安定した改良土の供給を受けることができる。このことにより、トレミー管内を常に満管状態に保持することができ、空気および管先端からの外水の逆流が無く、高品質で安定した水中置き換え改良土が形成できる。
【００５４】
なお、以上は、減勢サイクロンを打設船に搭載し、減勢サイクロン内の混合固化処理土をトレミー管を介して水中打設する「水中トレミー打設方式」に適用した場合を示したが、本発明の減勢サイクロンは「法肩流下方式」に適用することも可能である。また、各装置は図示例に限らず、その他の実施形態を採用できることは言うまでもない。
【００５５】
【発明の効果】
本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果を奏する。
【００５６】
(1) 減勢サイクロンの内側面に複数設けられた凸部による衝撃分散翼で初期の減勢を図り、減勢サイクロンの底部の仕切り板により最終減勢を図ると同時に反下部排出口側の貯留空間を泥溜まりの緩衝エリアとすることにより、減勢効果を従来の減勢サイクロンよりも増大させることができる。トレミー管方式の場合、従来のように混合固化処理土の吹き出し圧が残ってトレミー管内を回転しながら流下し、混合固化処理土と水が攪拌されて材料分離を起こすことがなく、気中打設と同等の品質を確保することができる。さらに、減勢サイクロン底部における混合固化処理土の引き出し部に水平排出管による水平部分を設けることにより、減勢効果が得られると共に、安定した混合固化処理土の流下が図られる。
【００５７】
(2) 減勢サイクロン底部側面に水平排出管、スイベルジョイント、接続曲管を介してトレミー管を上下に回転可能に設けることにより、垂直打設が可能となり、更にトレミー管の引き上げや分割管の継ぎ足し取り外しにより水深に応じて打設長さを変化させることができ、これにより、良好な打設作業を行うことができ、作業性も良く、細かな管理も可能となり、品質の向上を図ることができる。また、従来のテレスコープ式トレミー管と油圧ジャッキによる伸縮式可変型と比べて、簡易で低コストの装置で水深の変化に追従させることができる。
【００５８】
(3) トレミー管の先端に自動的に開閉するフラップ弁を設けることにより、トレミー管内を混合固化処理土で満管状態に保持し満管状態で混合固化処理土を流下・吐出させることができ、かつ、外水の逆流も防止されるため、高品位の改良土の置き換え工法を実施することができる。また、カウンターウェイト方式とすることにより、従来の開閉蓋と開閉シリンダによる方式と比べて、簡易で低コストの装置でフラップ弁の自動開閉を行うことができ、また、閉塞圧力を容易に変えることができる。
【００５９】
(4) 減勢サイクロン内の混合固化処理土の高さの上限値と下限値を圧力計で把握し、これを混合固化処理土の空気圧送にフィードバックして管理を行うことにより、安定した混合固化処理土の供給を受けることができ、これにより、トレミー管内を混合固化処理土で満管状態に保持し満管状態で混合固化処理土を流下・吐出させることができ、かつ、外水の逆流も防止され、高品位で安定した水中置き換え改良土を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る管中混合固化処理工法による施工方法の１例を示すフロー図と概略断面図である。
【図２】本発明に係る管中混合固化処理土打設船の１例を示す平面図である。
【図３】図２の打設船の側面図である。
【図４】本発明の減勢分離装置の１例を示したものであり、(a) は平面図、(b) は側面図、(c) は底板の平面図，仕切り板の正面図，補強リブの側面図、(d) は衝撃分散翼の正面図および側面図である。
【図５】本発明の減勢サイクロンとトレミー管の接続部分の１例を示す平面図である。
【図６】本発明のトレミー管先端のフラップ弁の１例を示す側面図である。
【図７】本発明のフラップ弁に所定の閉塞圧力を与えるカウンターウェイト装置の１例を示す側面図である。
【図８】本発明のトレミー管の閉塞を解消する空気圧装置の１例を示す平面図である。
【図９】本発明の減勢サイクロン内部の固化処理土の高さを監視するための圧力検出装置の１例を示す側面図である。
【図１０】本発明の圧力検出装置を用いた打設管理の１例を示す断面図である。
【図１１】従来一般の管中混合固化処理工法を示す概略断面図であり、(a) は法肩流下方式、(b) は水中トレミー打設方式である。
【図１２】従来の打設装置の側面図であり、(a) はラダー方式、(b) は傾動シュート方式、(c) は伸縮式可変型トレミー管方式である。
【符号の説明】
Ａ……浚渫土
Ｂ……固化材
Ｍ……管中混合固化処理土（改良土）
１……浚渫船
２……土運船
３……空気圧送船
４……圧送管
５……固化材供給船
６……打設船
７……護岸
８……埋立地
１０……フロート
１１……減勢サイクロン
１２……トレミー管
１２ａ…分割管
１３……開口部
１４……先端吐出管（４５°エルボ）
１４ａ…先端吐出口
２０……台座
２１……上部投入口
２２……排気管
２３……下部排出口
２４……衝撃分散翼（凸部）
２５……底板
２６……底部空間
２６ａ…排出空間
２６ｂ…貯留空間
２７……仕切り板
２８……補強リブ
２９……切欠き穴
３０……水平排出管
３１……回転自在管継手（スイベルジョイント）
３２……接続曲管（９０°エルボ）
３３……緊急用の止水弁
３４……回転軸
３５……架台
３６……軸受
４０……門形架台
４１……ウインチ
４２……ワイヤロープ
５０……フラップ弁
５１……回転軸
５２……滑車
６０……ウェイト支持架台
６１……カウンターウェイト
６１ａ…分割ウェイト
６２……ワイヤロープ
６３……滑車
６４……電動ウインチ
７０……空気噴出ノズル
７１……エア配管
７２……コンプレッサー
８０……連通管
８１……感圧部
８１ａ…ダイヤフラム
８２……圧力計
８３……マイクロスイッチ
８４……警報用回転灯
９０……洗浄用バルブ
９１……洗浄用バルブ
９２……高圧ゴムホース
９３……高圧洗浄ポンプ
Claims (12)
- 浚渫土を圧送管により空気圧搬送しつつ浚渫土と固化材を圧送管内で管中混合し、圧送管の先端に設けられた減勢分離装置で浚渫土と固化材からなる混合固化処理土から搬送空気を分離し、減勢分離装置の下部排出口から混合固化処理土を処分地に打設する打設装置であり、
減勢分離装置の下部排出口が減勢分離装置の下部側面に設けられ、減勢分離装置の底板に底部空間を下部排出口側の排出空間と反下部排出口側の貯留空間に区画する仕切り板が設けられていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置。 - 請求項１に記載の打設装置において、減勢分離装置の内側面には、上下方向に延在する凸部が周方向に間隔をおいて配設されていることを特徴とする混合固化処理土の打設装置。
- 請求項１または請求項２に記載の打設装置において、減勢分離装置の底板は、下部排出口に向かって下り勾配の傾斜板であることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置。
- 請求項１、請求項２または請求項３に記載の打設装置において、下部排出口には、水平排出管が接続されていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置。
- 浚渫土を圧送管により空気圧搬送しつつ浚渫土と固化材を圧送管内で管中混合し、圧送管の先端に設けられ、台船上に設置された減勢分離装置で浚渫土と固化材からなる混合固化処理土から搬送空気を分離し、減勢分離装置の下部排出口に接続されるトレミー管から混合固化処理土を処分地に打設する打設装置であり、
減勢分離装置の下部排出口が減勢分離装置の下部側面に設けられ、この下部排出口に水平排出管が接続され、この水平排出管に回転自在管継手を介して接続曲管が接続され、この接続曲管にトレミー管が接続され、前記接続曲管の曲部を水平回転軸と軸受により回転自在に支持し、トレミー管を水平排出管の中心軸を回転中心軸として上下方向に回転できるように構成されていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置。 - 請求項５に記載の打設装置において、トレミー管は、所定長さの分割管から構成されていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置。
- 請求項５または請求項６に記載の打設装置において、トレミー管の先端に、通常は所定の閉塞圧力により先端吐出口を閉塞し、かつ、減勢分離装置およびトレミー管内の混合固化処理土の重量が前記閉塞圧力を超えると先端吐出口を自動的に開くことのできるフラップ弁が設けられていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置。
- 請求項７に記載の打設装置において、フラップ弁の一端部がトレミー管の先端吐出口の一端部に軸支され、フラップ弁の他端部に牽引索状体の一端部が接続され、この牽引索状体の他端部に台船上に設置したカウンターウェイトが接続され、このカウンターウェイトによりフラップ弁に閉塞圧力を与えるように構成されていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置。
- 請求項８に記載の打設装置において、台船上にはカウンターウェイトを持ち上げて閉塞圧力を解除する巻上げ機が設けられていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置。
- 請求項７または請求項８に記載の打設装置において、トレミー管には、トレミー管内に圧縮空気を噴出する空気噴出ノズルが設けられていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置。
- 浚渫土を圧送管により空気圧搬送しつつ浚渫土と固化材を圧送管内で管中混合し、圧送管の先端に設けられ、台船上に設置された減勢分離装置で浚渫土と固化材からなる混合固化処理土から搬送空気を分離し、減勢分離装置の下部排出口に接続されたトレミー管から混合固化処理土を処分地に打設する打設装置であり、
減勢分離装置の下部に設置された圧力計により減勢分離装置内の混合固化処理土の高さを検出し、この検出値に基づいて減勢分離装置内の混合固化処理土の高さが上限値と下限値との間に入るように混合固化処理土の高さを調整するように構成されていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置。 - 請求項１１に記載の打設装置において、圧力計には、圧力計の感知部を高圧洗浄する高圧洗浄装置が設けられていることを特徴とする管中混合固化処理土の打設装置。
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