JP3793502B2

JP3793502B2 - 低含水泥土の処理方法

Info

Publication number: JP3793502B2
Application number: JP2002361817A
Authority: JP
Inventors: 伸平末松; 知則角; 大策条辺
Original assignee: Nittetsu Plant Designing Corp; Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Plant Designing Corp
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2022-12-13
Also published as: JP2004188363A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木工事で発生する低含水泥土の処理方法に関する。
具体的には、例えば、泥土圧シールド、泥漿シールド、連続地中壁等の掘削工事で発生する低含水泥土や、泥水シールド工事で脱水処理された低含水泥土等を有効活用するための低含水泥土の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
泥土圧シールド、泥漿シールド、連続地中壁等の掘削工事や、泥水シールド工事において脱水処理されて発生する低含水泥土は、含水率が５０質量％未満であって流動性が極めて悪いため、その搬送が難しく、一般にはトラック等による搬送の後、埋め立て処分されているのが大半である。
しかしながら、近年・埋立地の枯渇、環境上の問題等から、従来の埋め立て処分による方法では、限界が生じ始めている。
【０００３】
そこで、この低含水泥土を埋め立てしないで有効活用する方法が提案されているが、未だにその活用において、種々の課題を有している。
例えば、特開平6-264468号公報には、高分子系の改良材、石灰系の改良材、セメント系の改良材等を使用する方法が開示されており、この技術は前記各種の掘削工事等によって排出された低含水泥土に速硬性セメント系を固化材として混練することによって、高含水泥土が直ちに流動性を失い、早期に硬化し、更に前記混練物を解砕機により解砕・粒径を小さくするものであり、これにより従来のセメント系または石灰系の改良材を使用した固化方法に比し、該混練物の乾燥が早く、それにより敷地が狭い、都市部の工事においてもストツクヤードが不要な処理が可能とあり、また、粒径が小さいため活用時の締付けが容易となり、非常に軟弱であった掘削土が、すぐにでも敷設可能な土砂として盛土への利用が可能等、低含水泥土を有効に活用する方法である。
【０００４】
また、泥水シールド工事での脱水処理された低含水泥土の有効活用については、例えば、特開平6-106194号公報に、泥水シールド工事等で発生する泥土に、砂及びポリ塩化アルミニウム等の添加剤を混入後、高圧脱水処理し、その後解砕、分級処理して、改良固化土及び砕石等、有効活用を図る方法が開示されている。
しかしながら、前記従来の特開平6-264468号公報および特開平6-106194号公報に開示されている技術には下記のような問題点があった。
【０００５】
まず、前記特開平6-264468号公報に開示されている処理物は、低含水泥土と速硬性セメント系の固化材とを単に、混合・固化・解砕しただけのものである。従って、該解砕物中の水分は多く、且つ減容化ができてなく、後工程でのトラック等での搬送において、その分取り扱いが難行すると共に、乾燥後の解砕物には、前記乾燥前の泥土に含有していた水分による空隙部があり、その強度が弱く有効活用する場合、例えば上層路盤材としては活用が不適であり、下層路盤材や路床材や盛土などその有効活用先が限定されていた。
また、前記特開平6-106194号公報に開示されている技術においては、泥土に、砂及びポリ塩化アルミニウム等の添加剤を混入後、高圧脱水処理し、その後解砕、分級処理して、改良固化土及び砕石等、有効活用を図るものであるが、高圧脱水後の含水率にも限界がある。従って、解砕、分級処理して得られる砕石等においては、その強度が低く、例えば上層路盤材としては活用が不適であり、下層路盤材や路床材や盛土などその有効活用先が限定され、実用的な技術ではなかった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平6-264468号公報
【特許文献２】
特開平6-106194号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、各種の土木工事で発生した低含水泥土を埋め立てすることなく有効に活用する方法であって、含水率が低く且つ減容化されて搬送が容易であり、且つ強度も強く、そのままの状態で有効活用先の多い安価なブロックにする低含水泥土の処理方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決するために鋭意検討の結果なされたものであり、その要旨とするところは、特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）土木工事で発生する低含水泥土の処理方法であって、
前記低含水泥土に改良材を添加・混合する第1の工程と、
前記改良材を添加した混合物を型枠に入れた後、該混合物に振動加圧により脱水して、ブロックと泥水とに分離する第２の工程と、
前記分離した泥水を脱水して、ケーキと濾過水とに分離する第３の工程と、
前記分離したケーキを、前記第１の工程における改良材の添加・混合前の低含水泥土に混合させる第４の工程とを有することを特徴とする低含水泥土の処理方法。
【０００９】
（２）前記第２の工程におけるの振動加圧の面圧を0.8〜2.5Ｍｐａ、該振動加圧の振動周波数を３〜２０Ｈｚとすることを特徴とする請求項１に記載の低含水泥土の処理方法。
（３）前記改良材を、セメント、石灰系改良材、マグネシウム系改良材の中から選ばれる１以上の改良材とすることを特徴とする（１）または（２）に記載の低含水泥土の処理方法。
（４）前記改良材の添加量を、乾燥固形分（ＤＳ）に対して１０〜５０質量％とすることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の低含水泥土の処理方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１乃至図５を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明における低含水泥土の処理方法の基本的なフローを示す図である。
図１において、まず、泥土圧シールド、泥漿シールド、連続地中壁等の掘削工事や泥水シールド工事などの土木工事で発生する含水率が５０質量％未満の低含水泥土に改良材を添加・混合する（第１の工程）。
ここに、改良材とは、泥土を固化して強度を向上させるための材料であって、コスト面からはセメント、環境面（中和作用）からはマグネシウム系石灰系改良材、更には前記両者の中間的な作用を有している石灰系改良材の中から選ばれる１以上の改良材を用いることが好ましい。
【００１１】
また、その添加量については、乾燥固形分（ＤＳ：Dry Solid）に対する質量％で、１０〜５０％が好ましい範囲である。
１０質量％未満では、添加による強度上昇が十分でなく、また、５０質量％を超えると添加コストが高くなり過ぎるうえ、混練設備等の保全が困難になるからである。
次に、前記改良材を添加した混合物を型枠に入れた後、該混合物を振動加圧により脱水し、ブロックと泥水とに分離する（第２の工程）。
振動加圧装置により脱水することによって、含水率が５０％未満の低含水泥土であっても脱水することができる。
ここに、ブロックとは、泥土を脱水して突き固めた固体であって、路床材、盛土、下層路盤材料はもとより、最も強度が必要とされる上層路盤材料として使用できる建設資材である。
【００１２】
次に、前記分離した泥水を脱水して、ケーキと濾過水とに分離する（第３の工程）。ここにケーキとは、泥土を脱水した固形分であり、本発明においては脱水方法は問わないが、スラリー状の泥土を濾布の間に挟み込んで４Mpa程度の圧力でプレスして濾過するフィルタープレスを用いることが好ましい。
さらに、分離したケーキを、前記第１の工程における改良材の添加・混合前の低含水泥土に混合させる（第４の工程）によって、泥水中に含まれていた固形分をケーキとして取り出して、これを有効利用することができる。
【００１３】
図２は、本発明における低含水泥土の処理方法の詳細フローを示す図である。
図２において、１は受入れホッパー、２は混合槽、３は型枠、４は振動脱水機、５は脱枠機、６は濁水受槽、７は角型シックナー、８はスラリー槽、９はフィルタープレスを示す。
トラックなどにより受入れた低含水泥土は、受入れホッパーに貯蔵された後、混合槽２で改良材が添加・混合される。
次に、改良材が添加された混合物は、型枠３に入れられた後、振動脱水機４によって振動加圧により脱水され、脱枠機５によって型枠から外されてブロックとなる。
【００１４】
一方、振動脱水機４によって分離された泥水は、濁水受槽６を介して角型シックナーにより固形分を沈殿・抽出した後、スラリー槽８を介してフィルタープレス９に供給されて脱水され、ケーキと濾過水に分離される。
分離されたケーキは、受入れホッパー１に戻されて、低含水泥土といっしょに再度処理することにより、有効利用できる。
また、フィルタープレス９で分離された濾過水は濁水受槽６に戻されて、振動加圧機４にて分離された泥水と一緒に再度処理される。
【００１５】
図３は、本発明における第２の工程の詳細フローを示す図である。
図３において、低含水泥土に改良材を添加した混合物は、型枠３に入れられて、振動脱水機４によって振動加圧されて、ブロックと泥水とに分離される。
振動加圧は、図３に示す振動加圧油圧シリンダーによって行われ、低含水泥土をブロックと泥水との分離するためには、振動加圧の面圧は0.8〜2.5Ｍｐａ、振動加圧の振動周波数は３〜２０Ｈｚが好ましい範囲である。その理由は、図４および図５を用いて後述する。
【００１６】
また、型枠の上部に溜まった液体は真空ポンプによって吸引・排出される。
なお、振動脱水機に付着した泥土はシャワーによって洗い落とされ、濁水受けを介して泥水と共に濁水受槽６に集められる。
次に、脱枠機５によって、ブロックが型枠から外される。
この脱枠機５は、脱枠用油圧シリンダによって駆動されている。
図４は、振動加圧の周波数と振動加圧時間との関係を示す図である。
図４は、実際の浚渫汚泥を使用したラボテスト結果を示すものであり、面圧を一定にして振動加圧した被加圧材に付与する振動加圧時の総運動エネルギーの合計が一定である１９２５（ｋJ／ｍ³）時の周波数と振動加圧時間との相関を示すものである。
【００１７】
図４から明らかなように周波数は、振動加圧時間に影響し、周波数が大きくなると振動加圧時間は短くなる。
本発明における好ましい周波数の上限は、現状の油圧サーボ系の振動加圧機の限界である２０Ｈｚとし、３Ｈｚ未満では振動加圧時間が著しく長くなり脱水効率が低下するので下限は３Ｈｚとし、３〜２０Hzが好ましい範囲である。
なお、脱水時間に余裕のあるケースにおいては、３ＨＺ以下の周波数を使用してもよい。
【００１８】
図５は、振動加圧の面圧と湿潤密度との関係を示す図である。
図５は、図４と同じラボテスト機を使用して、実際の浚渫汚泥を使用したラボテスト結果を示すものであり、周波数を一定の約８ＨＺにして振動加圧した被加圧材の面圧と湿潤密度との相関を示すものである。
ここに、湿潤密度とは水分が含まれたブロックの密度（g/cm³）をいう。
振動加圧により分離されるブロックは、一軸圧縮強度（修正ＣＢＲ値）が高いと適用先が広くなり重要な性状である。
【００１９】
一般に、その適用先が土木分野で適用されている道路工事において、具備すべき強度が一番低い下層路盤用工事材料として必要なＣＢＲ値は、２９４０ｋＮ／ｃｍ２といわれている。この値は一軸圧縮強度に換算すると約７０００（ｋＮ／ｍ₂）である。一方、該約７０００（ｋＮ／ｍ₂）の値を確保すべき前記湿潤密度は約1.8g／ｃｍ³に相当する。
図５において、面圧が高くなると湿潤密度が大きくなる傾向が明らかである。
ここで、図５において、上記の如く、その適用先を広くするためにはこの湿潤密度は、約1.8以上にすれば良い。従って、図５より、この場合、面圧を0.8Mpa以上にして振動加圧を実施すればよいことが明確となった。
また、面圧の上限は、振動加圧機の設備費、ランニングコスト等と面圧の上昇割合等から2.5Mpaとし、面圧は0.8〜2.5Mpaが好ましい範囲である。
【００２０】
【実施例】
以上のラボテストの結果をふまえ、実際の掘削工事で発生した泥土を使用し、実機でのテスト結果を実施した、その結果を表１に示す。
表１において、本発明例１，２はいずれもブロックの性状である湿潤密度の値が、前記下層路盤用工事材料として必要な1.8を大幅に超える2.4を示しており、従って本発明の処理方法によって作ったブロックの用途としては、前記盛土、路床材はもとより、例えば、下層および上層路盤用工事材料として、強度的に安定して確実に適用可能であり、その分、適用先が広く建設資材としての価値が大なるものである。
【００２１】
一方、比較例１及び２に示す従来の方法で処理した湿潤密度の値は共に前記1.8より低い1.75および1.62である。従って、比較例１並びに比較例２の適用先は、盛土、路床材、低品位の下層路盤用工事材料に限られる。
なお、比較例２の含水率は15.9%と表示してあるが、実際にはフィルタープレスにて処理するために水を加えて含水率を50%以上として処理した。
一方、振動加圧する本発明例１および本発明例２においては、含水率が15.9％のまま振動加圧機にて突き固めてブロックを作ることができた。
【表１】

【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、各種の土木工事で発生した低含水泥土を埋め立てすることなく有効に活用する方法であって、含水率が低く且つ減容化されて搬送が容易であり、且つ強度も強く、そのままの状態で有効活用先の多い安価なブロックにする低含水泥土の処理方法を提供することができ、具体的には、下記のような産業上有用な著しい効果を奏する。
【００２３】
１）処理後の泥土（ブロック）は、含水率が低く且つ減容化されているため、ダンプカー等の運搬搬送が容易である。
２）処理後の泥土（ブロック）は、強度が高いため、そのままの状態で有効活用が可能であり、適用先の広い汎用的な実用技術である。例えば、緩傾斜護岸、盛り土等に用いられている土壌ブロックとして活用した場合、該ブロックの形成後、突き固めを要することなく有効に活用可能である。
３）本発明に用いる振動加圧機は、簡素且つ現場における操作も容易である。４）改良材の添加と振動加圧との相乗効果により、処理後の泥土は、速やかに硬化するので、都市部の工事においてもストックヤードが不要となり、汎用性の高い技術である。
５）振動加圧により発生した泥水を脱水し、そのケーキの全部を、再度振動加圧前の泥土に混合させて前記ブロックを形成させる如くしているため、本対象としている掘削工事で発生した低含水泥土または、泥水シールド工事での脱水処理された低含水泥土に含まれる泥土成分の全量を処理することが可能であり、廃棄処分の手間が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における低含水泥土の処理方法の基本的なフローを示す図である。
【図２】本発明における低含水泥土の処理方法の詳細フローを示す図である。
【図３】本発明における第２の工程の詳細フローを示す図である。
【図４】振動加圧の周波数と振動加圧時間との関係を示す図である。
【図５】振動加圧の面圧と湿潤密度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１：受入れホッパー、
２：混合槽、
３：型枠、
４：振動脱水機、
５：脱枠機、
６：濁水受槽、
７：角型シックナー、
８：スラリー槽、
９：フィルタープレス

Claims

土木工事で発生する低含水泥土の処理方法であって、
前記低含水泥土に改良材を添加・混合する第1の工程と、
前記改良材を添加した混合物を型枠に入れた後、該混合物を振動加圧により脱水し、ブロックと泥水とに分離する第２の工程と、
前記分離した泥水を脱水して、ケーキと濾過水とに分離する第３の工程と、
前記分離したケーキを、前記第１の工程における改良材の添加・混合前の低含水泥土に混合させる第４の工程とを有することを特徴とする低含水泥土の処理方法。
前記第２の工程におけるの振動加圧の面圧を0.8〜2.5Ｍｐａ、該振動加圧の振動周波数を３〜２０Ｈｚとすることを特徴とする請求項１に記載の低含水泥土の処理方法。
前記改良材を、セメント、石灰系改良材、マグネシウム系改良材の中から選ばれる１以上の改良材とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の低含水泥土の処理方法。
前記改良材の添加量を、乾燥固形分（ＤＳ）に対して１０〜５０質量％とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の低含水泥土の処理方法。