JP3660070B2 - 建設残土有効利用工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設残土を有効に利用する工法に関し、特に建設工事により発生する土砂を有効に利用する工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル掘削工事、地下鉄工事、管路敷設工事、地下街の構築工事、道路および鉄道等の構築工事、法面の構築工事、基礎の構築工事、河川の改修工事、浚渫工事、ビルの構築工事等の建設工事、特に土木工事により発生する土砂は、一般に、ダンプトラックのような運搬手段により、残土として仮置き場、捨て場等に運搬され、最終的に廃棄される。しかし、このような処理方法では、土砂を廃棄する大きい土砂捨て場が必要である。
【０００３】
上記課題を解決する従来技術の１つとして、発生した土砂を水とセメントとに混合してスラリー状の混合物を作成し、その混合物を工事現場に埋め戻す再利用技術がある（たとえば、実開平７−５６３６８号公報）。この再利用技術によれば、スラリー状の混合物がセメントを含むから、埋め戻し後に締め固めをする必要がないし、自然を破壊して得た天然資材を使用する必要がなく、しかも混合物が固化後にある程度の止水性および機械的強度を有するから、固化後の混合物が埋設物の保護材として寄与する。
【０００４】
この再利用技術は、土砂をダンプトラックにより仮置き場に運搬し、運搬した土砂を仮置き場に設置された泥水製造装置にバックホーにより転載し、土砂と水とを泥水製造装置により混合して泥水を作成し、その泥水をミキサー車に転載して打設現場に運搬し、運搬した泥水を打設現場に設置されたミキサーに転載し、そのミキサーにより泥水とセメントとを混合して流動性混合物を作成し、その混合物を埋め戻しのために打設する。
【０００５】
しかし、上記の再利用技術では、土砂の運搬と転載、泥水の作成と運搬と転載、ならびに、流動性混合物の作成等、多くの作業をしなければならないから、処理作業が煩雑であり、また多種類の機械設備が必要であり、さらにミキサーを埋め戻し現場すなわち打設現場に設置しなければならない。それらの結果、従来の再利用技術では、土砂の処理コストが高くなる。
【０００６】
【解決しようとする課題】
本発明は、ミキサーを打設現場に設置することなくおよび処理作業を繁雑にすることなく、少ない機械設備で土砂を処理することにある。
【０００７】
【解決手段、作用、効果】
本発明の建設残土有効利用工法は、建設工事における土砂をミキサー車に積み込み、そのミキサー車で土砂と固化材とを混合した後または混合しながら、土砂と固化材とのスラリー状混合物をミキサー車により打設現場に運搬し、その混合物を打設することを含む。
【０００８】
各種の建設工事により発生した土砂は、土砂の発生現場のような適宜な場所においてミキサー車に積み込まれ、次いでミキサー車により固化材と混合されかつ打設現場に運搬される。このため、ミキサー車は、土砂と固化材とを混合させてスラリー状の混合物を作成する手段として作用するのみならず、土砂と固化材とを運搬する手段として作用する。ミキサー車内の混合物は、適宜な打設装置により、埋め戻し箇所、盛り土箇所、構造物の構築箇所等の適宜な箇所に打設される。
【０００９】
本発明によれば、土砂をミキサー車に積み込み、そのミキサー車により土砂と固化材とを混合するとともに打設現場に搬送するから、従来技術で必要としていた、仮置き場に設置する泥水製造装置、土砂を泥水製造装置に転載する転載装置、泥水製造装置により作成された泥水をミキサー車に転載する転載装置、打設現場に設置するミキサー等、多くの機械設備が不要になり、したがって、ミキサーを打設現場に設置する必要がないにもかかわらず、少ない機械設備で土砂を使用のために容易にかつ廉価に処理することができる。
【００１０】
混合物の打設に先だって、混合物の比重を調整することが好ましい、これにより、目的とする性状を有する混合物を得ることができる。
【００１１】
土砂をミキサー車に積み込む前に、土砂に関するデータを測定し、測定したデータを基に固化材中の成分の配合割合を算出し、算出した配合割合の固化材を得ることを含むことが好ましい、これにより、目的とする性状を有する固化材を得ることができる。
【００１２】
固化材は、少なくとも水とセメントとを含むセメントペーストとすることができる。固化材は、土砂の性状に依存するが、さらに砂、小石、コンクリートの破砕物等の骨材を含むセメントペーストとしてもよい。
【００１３】
セメントペーストは、土砂をミキサー車に積み込む前にミキサー車により作成してもよいし、土砂をミキサー車に積み込む機械の設置箇所の近傍にまたはその設置箇所から離れた箇所に設置されたミキサーにより作成してもよい。しかし、固化材としてセメントペーストを用いる代わりに、土砂と、水と、セメントとを、ミキサー車に積み込んで、ミキサー車において混合してもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の建設残土有効利用工法で用いる機械設備の実施例について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１〜図３を参照するに、建設残土すなわち土砂を有効に利用すべく処理する機械設備は、土砂と固化材とを混合しかつ運搬するミキサー車１０と、適宜な場所に設置された固化材投入装置１２（図１参照）と、処理すべき土砂の発生現場またはその近傍に設置された土砂積込み装置１４（図２参照）と、打設現場に設置された打設装置１６（図３参照）とを含む。
【００１６】
ミキサー車１０は、運転台を備える台車２０と、台車２０に逆転可能に組み付けられた土砂処理用ミキサードラム２２と、ミキサードラム２２に積み込む土砂および固化材を受けるホッパー２４と、ミキサードラム２２からの混合物の放出の際に用いるシュート２６と、ミキサードラム２２を正転および逆転させる駆動機構２８とを備えるトラックミキサー車である。
【００１７】
ミキサードラム２２は、直径寸法が大きい径大部および直径寸法が径大部の側から漸次減少する径小部とを有しており、また径大部の側が径小部の側より下方となるように回転軸線を傾斜させた状態に台車２０に回転可能に支持されている。
【００１８】
固化材投入装置１２は、セメントを収容しかつ収容しているセメントを排出するセメントサイロ３０と、水を収容している水タンク３２と、タンク３２内の水を送出する水中ポンプ３４とを備える。固化材投入装置１２は、処理すべき土砂を発生する建設工事現場、特に土木工事現場、その近傍、混合物を打設する建設現場すなわち工事現場またはその近傍のいずれの場所に設置してもよいし、それらの場所と異なる場所に設置してもよい。
【００１９】
土砂積込み装置１４は、建設工事現場において発生した土砂を受けかつ一時貯留する土砂タンクにより形成されており、また土砂を流出させる流出口３６を有する。処理すべき土砂は、バックホーのような掘削手段により直接土砂積込み装置１４に投入してもよいし、ショベルカーのような積み換え手段により土砂積込み装置１４に投入してもよい。
【００２０】
打設装置１６は、ミキサー車１０から排出される混合物を受けるホッパー４０と、ホッパー４０に受けた混合物を打設するためのポンプ４２とを備える。ホッパー４０は、受けた混合物中の大きい塊を篩いかつ混合物の固化を阻止するように、振動する機能を有する。ポンプ４２は、スクイーズポンプのような公知のコンクリート用またはモルタル用のポンプである。
【００２１】
図示の例では、打設現場は地盤を開削工法により掘削された溝４４に被敷設物４６を埋設する建設工事現場であり、混合物は被敷設物４６の周りに埋め戻される。被敷設物４６は、図示の例では、ボックスカルバートである。掘削溝４４は、複数の覆工板４８により開放可能に閉鎖されている。打設装置１６は、覆工板４８に受けられている。
【００２２】
次に、上記の機械設備を用いる本発明の土砂処理方法の実施例を図４を参照して説明する。
【００２３】
処理すべき土砂は、トンネル掘削工事現場、地下鉄工事現場、管路敷設工事現場、地下街の構築工事現場、道路および鉄道等の構築工事現場、法面の構築工事現場、基礎の構築工事現場、河川の改修工事現場、浚渫工事現場、ビルの構築工事現場等の建設工事現場、特に土木工事現場で発生する。
【００２４】
先ず、土砂の比重が建設工事現場すなわち土砂発生現場において土砂データとして測定される（ステップ１１０）。土砂データは、土砂圧送式泥奨シールド機のように土砂をスラリー状に排出する機械を用いる建設工事の場合、その機械に備えられた密度計に得られるデータを基に算出することができ、またバックホーのような他の機械を用いる建設工事の場合、市販されている、密度計、重量計等に得られるデータを基に算出することができる。
【００２５】
次いで、測定値を基に、固化材としてのセメントペースト成分（セメントおよび水）の配合割合と、固化材および土砂の配合割合とが算出される（工程１１１）。セメントペーストの配合割合の算出は、積み込むべきセメントおよび水の量を算出することにより行われる。したがって、積み込むべきセメントおよび水の量は、たとえば、混合物中のセメントと水の量の目的値（設計量）を予め設定しておき、設定されたセメントの目的値を積み込むべきセメントの量として得るとともに、水の目的値から土砂の含水量を減じることにより得た値を積み込むべきの量として得ることができる。
【００２６】
固化材および土砂の配合割合の算出は、積み込む土砂の量を算出することである。したがって、土砂の比重をＸ、積み込むセメントの量をＣｋｇ／ｍ³ 、積み込む水の量をＷｋｇ／ｍ³ としたとき、積み込む土砂の量Ｙは次の（１）式から得ることができ、混合物の設計比重γＰは次の（２）から得ることができる。
【００２７】
Ｙ＝１０００−（Ｃ／３．１５）−（Ｗ／１．０） ・・・（１）
【００２８】
γＰ＝（Ｃ＋Ｗ＋ＸＹ）／１０００ ・・・（２）
【００２９】
次いで、工程１１１で算出した量のセメントおよび水をそれぞれセメントサイロ３０およびポンプ３４によりミキサー車１０のミキサードラム２２に積み込み、積み込んだセメントおよび水の混練すなわち混合を開始する（工程１１２）。セメントおよび水を別の場所で積み込んでもよい。
【００３０】
次いで、工程１１１で算出した量の土砂を土砂積込み装置１４によりミキサー車１０のミキサードラム２２に積み込み、積み込んだ固化材と土砂との混合を開始する（工程１１３）。ミキサードラム２２は、ミキサー車１０が固化材投入装置１２の設置場所から土砂積込み装置１４の設置場所に移動するまでの間も継続して回転されており、したがってその間もセメントと水との混練が継続される。
【００３１】
次いで、固化材と土砂とがミキサー車１０により打設現場に搬送される（工程１１４）。ミキサードラム２２は、ミキサー車１０が土砂の積込み場所から打設現場に到達するまでの間も、回転される。このため、固化材と土砂との混練が継続され、スラリー状の混合物が形成される。
【００３２】
ホッパー４０への混合物の積換え時、ミキサードラム２２は逆転される。これにより、ミキサードラム２２内の混合物は、シュート２６に排出され、シュート２６からホッパー４０に流出する。
【００３３】
次いで、混合物の比重が測定される（工程１１５）。混合物の比重は、工程１１０における土砂の比重の測定と同様の手段および手法により測定することができる。
【００３４】
混合物の比重の測定値が目標値（設計比重）に対して所定範囲（たとえば、±５％）内であるか否かが判定される（工程１１６）。混合物の比重が所定範囲を超えていると、工程１１１に戻って次回からの混合物の配合割合を訂正した後、打設を開始する。混合物の比重が±５％の範囲を超えていないと、打設を開始する（工程１１７）。混合物の打設は、ホッパー４０内の混合物をポンプ４２により掘削溝４４に排出することにより、行われる。
【００３５】
次いで、打設量が予定量に達したか否かが判定される（工程１１８）。打設量が予定量に達していないと、打設量が予定量に達するまで工程１１２〜１１８が繰り返される。打設量が予定量に達すると、機械設備、特にミキサー車１０を洗浄した（工程１１９）後、その打設箇所への打設を終了する。その後は、次の打設箇所への打設のための土砂処理が上記と同様に行われる。
【００３６】
上記の工程で用いるセメントは、一般的なコンクリート構造物に用いられている普通ポルトランドセメントのような通常のセメントであるが、他のセメントまたは他の固化材料を用いてもよい。
【００３７】
工程１１５および１１６における比重の測定および比較は、ミキサー車１０内の混合物について行ってもよい。この場合、工程１１６から工程１１１に戻り、工程１１１において新たな配合割合を算出し、工程１１２において混合物の比重の不足分または過剰分に対応するセメントまたは水を補給した後、工程１１３以後の工程を実行してもよい。また、ミキサー車１０を打設現場に移動させる前に、工程１１５および１１６を実行してもよい。さらに、固化材の積込みを土砂の積込みの後に固化材の積み込みを行ってもよい。
【００３８】
セメント、水および土砂の配合割合と、設計比重（比重の目標値）との一例を図５に示す。土砂は、土砂圧送式泥奨シールド機から排出されるスラリー状の土砂である。
【００３９】
図５に示す例では、掘削溝４４の頂部（少なくとも最後）に埋め戻す混合物の配合割合（標準配合Ａ）と、ボックスカルバートの側部に埋め戻す混合物の２種類の配合割合（標準配合ＢおよびＣ）とを異なる値に設定している。しかし、それらは同じ値であってもよい。また、掘削溝４４の底に所定量の混合物を打設し、その上に被敷設物４６を配置し、さらに被敷設物４６の周りに混合物を打設してもよい。
【００４０】
打設すべき箇所は、ボックスカルバートの敷設用の掘削溝のみならず、埋め戻し箇所、盛り土箇所、構造物の構築箇所等の適宜な箇所とすることができる。したがって、打設する混合物は、埋め戻し材として用いることができるのみならず、トンネル構築工事、管路敷設工事および地下鉄工事における裏込め材、構造物構築用の材料、法面覆工用の材料、基礎用材料、堤防またはダムのコア材等としても利用することができる。
【００４１】
本発明は、上記実施例に限定されない。たとえば、固化したモルタルまたはコンクリートの破砕物、砂、小石等の骨材を混合物に混入してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの工程を示す図であってミキサー車と固化材投入装置の一実施例を示す。
【図２】本発明の他の１つの工程を示す図であってミキサー車と土砂積込み装置の一実施例を示す。
【図３】本発明のさらに他の１つの工程を示す図であってミキサー車と打設装置と非敷設物の一実施例を示す。
【図４】本発明の方法を説明するための工程の一実施例を示す図である。
【図５】混合物の配合割合の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１０ ミキサー車
１２ 混合物投入装置
１４ 土砂積込み装置
１６ 打設装置

Claims (6)

1. 建設工事において発生した土砂を、回転軸線を傾斜させた状態に台車に回転可能に支持されたミキサードラムを備えるミキサー車に積み込み、該ミキサー車内で前記土砂と固化材とを混合した後または混合しながら、前記土砂と前記固化材とのスラリー状混合物を前記ミキサー車により打設現場に運搬し、前記混合物を打設することを含む、建設残土有効利用工法。
2. 前記混合物の打設に先だって、前記混合物の比重を調整することを含む、請求項１に記載の建設残土有効利用工法。
3. 前記土砂をミキサー車に積み込む前に、前記土砂に関するデータを測定し、測定したデータを基に前記固化材中の成分の配合割合を算出し、算出した配合割合の前記固化材を得ることを含む、請求項１または２に記載の建設残土有効利用工法。
4. 前記固化材は、少なくとも水とセメントとを含むセメントペーストである、請求項１，２または３に記載の建設残土有効利用工法。
5. 前記セメントペーストは、前記土砂を前記ミキサー車に積み込む前に、前記ミキサー車内で少なくとも水とセメントとを混合することにより作成される、請求項４に記載の建設残土有効利用工法。
6. 前記セメントペーストは、前記ミキサー車以外のミキサーで少なくとも水とセメントとを混合することにより作成される、請求項４に記載の建設残土有効利用工法。

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