JP4043181B2 - 軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、採取した軟弱土もしくは土砂に硬化剤を加えて改良土を製造するとともに、この改良土を圧送するためのシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
港湾や河川に堆積した微粒粘土質の軟弱土は、浚渫され埋立土として使用されている。この軟弱土は、乾燥・固化時間の短縮や海水汚濁防止の面から、グラブやバケットによる高濃度浚渫が行われ、硬化剤を添加した改良土として形成された後に、埋立地にパイプ輸送（圧送）されるようになっている。
【０００３】
この際に用いられる軟弱土改良・圧送システムの概要を図１７に示す。図１７中に示す軟弱土改良・圧送システム１においては、例えば港湾の沖合において浚渫船２により軟弱土Ｓをグラブ浚渫し、さらに、浚渫した軟弱土Ｓを土砂運搬船３により、圧送船４にまで搬送する。圧送船４では、セメントミルクが製造されるとともに、このセメントミルクと軟弱土Ｓとを混練することにより、改良土が製造され、この改良土が、管路５を通じて埋立地６に向けて圧送される。これにより、埋立地６に対して改良土を供給することが可能となっている。
【０００４】
図１８は、圧送船４内部において改良土を形成する際に用いられる設備の概略構成を示す図である。圧送船４には、セメントミルクを製造するためのセメントミルクプラント７と、軟弱土およびセメントミルクを混練するための混練装置８と、混練装置８から排出された改良土を圧送するための圧送装置９とが備えられている。
【０００５】
セメントミルクプラント７は、セメントを貯蔵するためのセメントタンク１０と、セメントタンク１０に接続されたミキサー１１とミキサー１１において製造されたセメントミルクを一時的に貯蔵するためのチャージタンク１２とを備えており、ミキサー１１には、セメントミルク１０を製造する際に必要な水を供給する給水ライン１３が接続されている。
【０００６】
一方、混練装置８は、軟弱土を投入することが可能な軟弱土ホッパ１５と、一端側が軟弱土ホッパ１５に対して接続され、他端側が圧送装置９に対して接続されたスクリュウコンベア１６とを備えた構成とされている。スクリュウコンベア１６は、チャージタンク１２に対してセメントミルク供給管１７を介して接続されている。また、圧送装置９は、スクリュウコンベア１６に対して接続されたポンプ１９とポンプ１９に接続された圧送管２０とを備えた構成となっている。
【０００７】
圧送船４内部においては、セメントタンク１０からセメントが、給水ライン１３から水が、ミキサー１１に対して定量供給され、ミキサー１１においてセメントおよび水が混練されることにより、セメントミルクが製造される。製造されたセメントミルクは、チャージタンク１２に一時的に貯蔵された後、セメントミルク供給管１７を介してスクリュウコンベア１６に対して供給される。
【０００８】
また、土砂運搬船３（図１７参照）によって運搬された軟弱土Ｓは、軟弱土ホッパ１５内に投入され、スクリュウコンベア１６によって圧送装置９に供給される過程で、セメントミルクが添加され混練されることにより、改良土として形成される。そして、このように形成された改良土が、圧送装置９によって埋立地に対して供給される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の軟弱土改良・圧送システム１は、以下のような問題点を有するものであった。
すなわち、上述の軟弱土改良・圧送システム１においては、セメントミルクが添加されて高強度化された改良土が、圧送管２０および管路５を通じて埋立地６に対して供給されることとなっているが、このように高強度化された改良土は、粘度が増大したものとなるため、圧送管２０および管路５の距離が長いと、その圧送に困難をきたすこととなる。
また、改良土の圧送を容易にするために、改良土に対して水を添加すると、こんどは、改良土が所定の強度を発現できないこととなってしまう。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、改良土を、その強度を大きく低下させることなく、圧送に適した状態とすることができるような軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムを提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明においては以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１記載の発明は、採取した軟弱土もしくは土砂に硬化剤を加えて改良土を製造するとともに、該改良土を圧送するためのシステムであって、
前記軟弱土もしくは土砂に対して硬化剤および希釈水を添加して混練することにより前記改良土を製造するための軟弱土・土砂−硬化剤混練装置と、
製造された改良土を、該改良土の使用対象位置に圧送するためのポンプおよび圧送管を有する圧送装置と、
前記軟弱土・土砂−硬化剤混練装置における前記軟弱土もしくは土砂の投入口から前記軟弱土もしくは土砂を採取し、採取した前記軟弱土もしくは土砂の濃度を分析する濃度分析装置と、
前記軟弱土・土砂−硬化剤混練装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置には、前記軟弱土・土砂−硬化剤混練装置に対して投入される軟弱土もしくは土砂の濃度と、前記硬化剤の投入量と、製造されるべき改良土の強度との関係、および、前記改良土における濃度および粘度の関係があらかじめ入力され、
前記制御装置は、前記濃度、硬化剤投入量、および改良土強度の関係に基づき、前記濃度分析装置からの出力結果と、前記改良土が発揮すべき所定強度とから、前記硬化剤の投入量を決定するとともに、決定された投入量をもって前記硬化剤を前記軟弱土もしくは土砂に混練した際に製造される改良土が前記圧送管を圧送される場合の前記ポンプにおける圧力を検出し、
さらに、前記制御装置は、該圧力が、あらかじめ設定された圧力以上である場合に、前記圧力が所定値以下となるように、前記圧送管における圧力損失が前記所定値以下となるような前記改良土の粘度を求め、前記濃度および粘度の関係に基づいて、該改良土の粘度に対応する濃度を求め、該濃度を実現するような前記希釈水の添加量を決定するとともに、該濃度から、前記濃度、硬化剤投入量、および、改良土強度の関係に基づき、前記所定強度を発揮しうる硬化剤投入量を求め、この硬化剤投入量に基づいて前記硬化剤の添加量を調整する構成とされていることを特徴としている。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムであって、
前記改良土が通過する管の管内圧力損失を計測可能な圧力損失計測装置が備えられ、
前記制御装置は、前記圧力損失計測装置の検出結果に基づいて、前記改良土が通過する管の管内圧力損失と粘度との関係を修正し、この修正した関係に基づいて、前記希釈水の添加量を決定する際に必要な改良土の粘度を推定することを特徴としている。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムであって、
前記硬化剤を製造するとともに前記軟弱土・土砂−硬化剤混練装置に対して供給する硬化剤製造装置を備え、
前記制御装置は、前記圧力を所定値以下とするために添加すべき前記硬化剤の量と同量の硬化剤が前記硬化剤製造装置において製造されるように、該硬化剤製造装置の動作を制御することを特徴としている。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムであって、
前記軟弱土・土砂−硬化剤混練装置は、一軸型スクリュウコンベアの一端側に前記軟弱土もしくは土砂の投入口を設けるとともに、他端側に前記改良土の排出口を設けた構成とされ、
該一軸型スクリュウコンベアのトラフ内壁面には、複数の固定ピンが突出状態に設けられ、
該固定ピンは、前記一軸型スクリュウコンベア内部の前記軟弱土もしくは土砂または改良土の搬送経路内において前記軟弱土もしくは土砂または改良土の搬送方向と交差するように配置されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムであって、
前記軟弱土・土砂−硬化剤混練装置は、一対の前記一軸型スクリュウコンベアを備えて構成され、
これら一軸型スクリュウコンベアは、互いに上下に位置するように設けられるとともに、上側の一軸スクリュウコンベアの前記排出口を下側の一軸スクリュウコンベアの前記投入口に対向させて配置され、
上側の一軸スクリュウコンベアの前記投入口と下側の一軸スクリュウコンベアの前記排出口との間には、前記軟弱土もしくは土砂が通過可能な迂回路が設けられていることを特徴としている。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項３から５のいずれかに記載の軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムであって、
前記硬化剤製造装置は、硬化剤製造用スクリュウコンベアの一端部側にセメントの供給口が設けられ、他端部側に前記硬化剤の吐出口が設けられるとともに、該一端部および他端部の中間部が前記セメントに対して水を供給する水供給部として形成された構成となっており、
前記硬化剤製造用スクリュウコンベアは、前記供給口と前記水供給部との間に位置する部分のスクリュウのピッチが、前記水供給部のスクリュウのピッチに比較して小とされていることを特徴としている。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムであって、
前記水供給部は、その前記一端部側の端部に、前記セメントを予備混合するために必要な水を供給するための第一の水注入口が設けられ、前記他端部側の端部に、前記硬化剤を所望の濃度とするための追加水を供給可能な第二の水注入口が設けられた構成とされていることを特徴としている。
【００１９】
請求項８記載の発明は、請求項６または７記載の軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムであって、
前記水供給部においては、前記硬化剤製造用スクリュウコンベアのトラフの内壁面に、複数の突出ピンが、前記セメントの搬送方向と交差する方向に位置させて設けられていることを特徴としている。
【００２０】
請求項９記載の発明は、請求項６から８のいずれかに記載の軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムであって、
前記硬化剤製造装置は、前記供給口に対してセメントを連続供給する連続供給機を備え、
該連続供給機は、セメントを一定量貯蔵するためのクッションタンクと、該クッションタンクの下方に水平に設けられた平面状の受入ホッパと、該受入ホッパ上に堆積した前記セメントを前記供給口に対して供給するためのセメント搬送用スクリュウコンベアとを備え、
前記受入ホッパは、前記クッションタンクの下面に設けられて前記セメントを排出するセメント排出口の直下に配置され、
該セメント排出口と前記受入ホッパとの間には、円盤状の載荷部を有する荷重測定装置が設けられ、
荷重測定装置は、前記載荷部上に堆積した前記セメントを下方に連続的に落下させる落下手段を有するとともに、
前記セメントが、前記受入ホッパから前記セメント排出口に至る位置に、その円錐面と水平面とのなす角が所定の安息角となるような円錐形状をもって連続的に堆積した場合に、前記載荷部の外周輪郭部が前記円錐面上に位置する構成とされ、
前記荷重測定装置および前記セメント搬送用スクリュウコンベアを駆動する駆動装置が、制御部に接続され、
前記制御部は、前記セメントが前記受入ホッパから前記セメント排出口に至る位置に前記円錐形状をもって連続的に堆積した場合に、前記荷重測定装置により測定される前記セメントの荷重が一定になるように、前記セメント搬送用スクリュウコンベアの回転数を制御することを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
なお、この実施の形態において説明する軟弱土改良・圧送システムの概略構成は、上記従来の技術の軟弱土改良・圧送システムと同様であるため、ここでは、上記従来の技術と異なる点のみを説明するとともに、上記従来の技術と共通する構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２２】
本実施の形態において、上記従来の技術と異なる点は、軟弱土改良・圧送システムのうち、図１にその概要を示すような、圧送船４上に搭載された設備に関する点である。
【００２３】
図１に示すように、この軟弱土改良・圧送システム（軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システム）３０は、セメントミルクを製造するためのセメントミルクプラント３１と、製造されたセメントミルクプラント３１を軟弱土Ｓに対して混練するための混練装置（軟弱土・土砂−硬化剤混練装置）３２と、海水を採取してセメントミルクプラント３１および混練装置３２に対して供給するための海水採取プラント３３と、混練装置３２において形成された改良土を埋立地６に対して圧送するための圧送装置３４とを備えた概略構成とされている。
【００２４】
セメントミルクプラント３１は、図２に拡大して示すように、セメントを貯蔵するためのチャージホッパ３５と、チャージホッパ３５から排出されたセメントを計量しつつ搬送する計量フィーダ３６と、計量フィーダ３６に接続されてセメントミルクを連続的に製造するセメントミルク連続製造機（硬化剤製造装置）３７とを備えている。また、このセメントミルク連続製造機３７は、セメントを連続供給するための連続供給機３８と、連続供給機３８に接続された硬化剤製造用スクリュウコンベア３９とを備えた構成とされている。
【００２５】
また、混練装置３２は、図１に示すように、軟弱土Ｓが投入される軟弱土ホッパ４１と、軟弱土ホッパ４１に接続された一軸型スクリュウコンベア４２と、この一軸型スクリュウコンベア４２と対をなすように設けられるとともに、一端が一軸型スクリュウコンベア４２に接続され、他端が圧送装置３４に対して接続された一軸型スクリュウコンベア４３とを備えた構成となっている。また、軟弱土ホッパ４１には、投入された軟弱土Ｓを採取して、その濃度を分析するための濃度分析装置１２１が備えられている。
【００２６】
また、海水採取プラント３３は、図１に示すように、海水を一時的に貯蔵する海水用クッションタンク４７を、セメントミルク連続製造機３７および混練装置３２に対し、バルブ１２２，１２３および流量計１２４，１２５を介して接続してなるものであり、より詳細には、図２に示すように、海水を揚水するための海水ポンプ４５と、揚水した海水を計量する計量計４６と、海水用クッションタンク４７とを直列に接続し、海水用クッションタンク４７を、海水供給ライン４８を介して、セメントミルク連続製造機３７および混練装置３２に対して接続した構成となっている。
【００２７】
また、圧送装置３４は、混練装置３２から排出された改良土を一時的に貯蔵するための改良土受けホッパ１２６と、改良土受けホッパ１２６に接続された移送ポンプ（ポンプ）１２７と、移送ポンプ１２７に接続された圧送管１２８とを備えた構成となっている。圧送管１２８には、その管内圧力を測定するための圧力計１２９が備えられている。また、この圧送装置３４においては、圧送管１２８から改良土受けホッパ１２６にまで至るようにループ管１３０が配管されており、このループ管１３０には、ループ管１３０内を改良土が搬送される際に、このループ管１３０内の異なる二点の圧力を比較することによってループ管１３０内における管内圧力損失を測定することのできる圧力損失検出装置１３１（１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ）が設けられている。
【００２８】
また、および流量計１２４，１２５、濃度分析装置１２１、圧送管１２８に接続された圧力計１２９、および圧力損失検出装置１３１は、その測定結果をＣＰＵを備えた制御装置１３３に対して出力することができるようになっている。さらに、これらの出力に基づき、制御装置１３３は、計量フィーダ３６、セメントミルク連続製造機３７、バルブ１２２，１２３の開閉を行うためのバルブ開閉装置１３４，１３５、スクリュウコンベア４２，４３の回転駆動を行うためのモータ１０２，１０３、および、圧送装置３４の移送ポンプ１２７を駆動するためのモータ１３６の動作を制御することができるようになっている。
【００２９】
次に、圧送船４上の内部において軟弱土Ｓから改良土を形成する際の手順について説明する。
この場合の手順の概要は以下の通りである。すなわち、まず、セメントミルクプラント３１においてセメントミルクを製造するとともに、製造されたセメントミルクをセメントミルク供給管５０を介して、混練装置３２に対して供給する。混練装置３２においては、土砂運搬船３によって搬送された軟弱土Ｓがバックフォなどにより、軟弱土ホッパ４１に投入され、破砕機４０によって塊状の部分が破砕された状態で、一軸型スクリュウコンベア４２，４３に対して供給される。そして、これら一軸型スクリュウコンベア４２，４３において、セメントミルクと軟弱土Ｓとが混練されることにより改良土が形成される。
【００３０】
ここでは、まず、図２から７を参照して、セメントミルクプラント３１においてセメントミルクを製造する際の手順を、セメントミルクプラント３１の構成の詳細と併せて説明する。
このセメントミルクプラント３１においては、チャージホッパ３５に貯蔵されたセメントが計量フィーダ３６を通じて、セメントミルク連続製造機３７の連続供給機３８に対して供給される。連続供給機３８は、図３に拡大して示すように、セメントを一定量貯蔵するためのクッションタンク５４と、クッションタンク５４の下方に水平に設けられた平面状の受入ホッパ５５と、受入ホッパ５５上に堆積したセメントＣを硬化剤製造用スクリュウコンベア３９（図１，２参照）に対して供給するためのセメント搬送用スクリュウコンベア５６とを備えた構成とされている。
【００３１】
受入ホッパ５５は、クッションタンク５４の下面に設けられてセメントＣを排出するためのセメント排出口５７の直下に配置されており、このセメント排出口５７と受入ホッパ５５との間には、水平配置された円盤状の載荷部５８を有する荷重測定装置５９が設けられている。
【００３２】
荷重測定装置５９は、載荷部５８上に堆積したセメントＣの重量を測定可能とされたものであり、載荷部５８上に、回転レーキ（落下手段）６０が設けられた構成となっている。載荷部５８および回転レーキ６０を拡大して示したのが図４および５である。回転レーキ６０は、円盤状の載荷部５８の半径と略同一の長さ寸法に形成されたレーキ部６１と、載荷部５８の中心を回転中心としてレーキ部６１を回転駆動するモータ（駆動装置）６２とを備えた構成とされている。モータ６２は、載荷部５８の下方に設けられている。これにより、モータ６２を駆動することで、レーキ部６１を回転させ、載荷部５８上にセメントＣが堆積している場合には、セメントＣを載荷部５８の下方に連続的に落下させることが可能となっている。
【００３３】
また、クッションタンク５４のセメント排出口５７からセメントＣを受入ホッパ５５上に自然落下させた場合、セメントＣは、図３中に示すように、受入ホッパ５５からセメント排出口５７に至る位置に、その円錐面Ｓ１と水平面Ｈ１とのなす角が所定の安息角（図３中θ１）となるような円錐形状Ｆ１をもって連続的に堆積することとなるが、載荷部５８は、このような場合に、その外周輪郭部５８ａが円錐形状Ｆ１の円錐面Ｓ１上に位置するように形成されている。
【００３４】
また、セメント搬送用スクリュウコンベア５６は、モータ（駆動装置）６４によって回転駆動され、受入ホッパ５５上に堆積したセメントＣを次工程に搬送することが可能となっている。ここに、荷重測定装置５９とモータ６４とは制御部６５に接続されている。制御部６５は、荷重測定装置５９の出力に基づいてモータ６４の回転数を制御できるようになっている。
【００３５】
セメント搬送用スクリュウコンベア５６によって搬送されたセメントＣは、硬化剤製造用スクリュウコンベア３９の供給口に対して供給される。硬化剤製造用スクリュウコンベア３９は、図６に示すように、その一端部６６側に、セメントＣの供給口６７が設けられ、他端部６８側にセメントミルクの吐出口６９が設けられた構成となっている。また、一端部６６および他端部６８の中間部７０の一定領域が、セメントＣに対して海水を供給する水供給部７１として形成されている。
【００３６】
また、硬化剤製造用スクリュウコンベア３９は、供給口６７と水供給部７１との間に位置する部分のスクリュウ翼７２のピッチ（図６中ｐ１）が、供給口６７付近のスクリュウ翼７２のピッチ（図６中ｐ２）、および、水供給部７１のスクリュウ翼７２のピッチ（図６中ｐ３）に比較して小となるように形成されている。
【００３７】
また、水供給部７１は、一端部６６側の端部に第一の水注入口７４が設けられ、他端部６８側の端部に第二の水注入口７５が設けられた構成となっている。これら第一および第二の水注入口７４，７５は、ともに、海水供給ライン４８（図２参照）に対して接続されており、第一の水注入口７４は、セメントＣを予備混合するために必要な海水を供給し、また第二のの水注入口７５は、セメントＣを海水と混合することにより形成されたセメントミルクを所望の濃度とするための追加（海）水を供給するためのものとなっている。
【００３８】
さらに、この水供給部７１においては、硬化剤製造用スクリュウコンベア３９のトラフ７６の内壁面７７に、複数の突出ピン７８，７８，…が、セメントＣが搬送される方向（図中ｘ方向）と直交する方向に位置させて設けられている。
【００３９】
また、水供給部７１のさらに他端部６８側には、スクリュウ７９の軸８０に対して図７に拡大して示すようなダブルヘリカル８１が取り付けられている。
【００４０】
このようなセメントミルクプラント３１においてセメントミルクを製造するには、まず、チャージホッパ３５に貯蔵したセメントＣを、計量フィーダ３６を通じて、連続供給機３８のクッションタンク５４に対して供給する。このセメントＣは、クッションタンク５４からセメント排出口５７を通じて受入ホッパ５５上に排出され、受入ホッパ５５上に図３に示したような円錐形状Ｆ１をもって堆積する。
【００４１】
この場合、荷重測定装置５９の載荷部５８上にもセメントＣが堆積することとなり、この際に回転レーキ６０のモータ６２を駆動することにより、載荷部５８上に堆積したセメントＣを連続的に落下させるようにする。また、この場合、荷重測定装置５９は、載荷部５８上に堆積したセメントＣの重量を検出して、制御部６５にその結果を出力する。このとき、制御部６５は、荷重測定装置５９から得られる出力が一定となるように、モータ６４を制御してセメント搬送用スクリュウコンベア５６の回転数を調整する。
【００４２】
制御部６５にこのような制御を行わせるのは、以下のような理由による。すなわち、セメントＣがクッションタンク５４のセメント排出口５７から載荷部５８に対して自然落下させられることから、荷重測定装置５９によって測定されたセメントＣの荷重が一定である場合には、セメントＣが、載荷部５８上において円錐面が水平面に対して安息角θ１をなすような円錐形状を保ったまま堆積していると判断することができる。また、この場合、載荷部５８からもセメントＣが回転レーキ６０によって常に連続的に落下させられていることから、載荷部５８の下方においても、堆積したセメントＣの円錐形状Ｆ１の安息角θ１が崩れることなく維持されていると考えられ、載荷部５８の下方に堆積したセメントＣが所定の円錐（台）形状で堆積していると判断できる。（なお、載荷部５８の下方の安息角θ１が崩れた場合、図３のような構成においては、その影響は、当然載荷部５８上に堆積したセメントＣにも及ぶため、この場合には、荷重測定装置５９の出力が一定に保たれなくなると考えられる。）
【００４３】
したがって、載荷部５８の荷重が一定となるように、セメント搬送用スクリュウコンベア５６の回転数を調整することによって、常に図３に示したような一定形状に堆積したセメントＣの山からセメントＣを採取できることとなり、これにより、セメントＣを連続的かつ定量的に搬送することが可能となる。つまり、ここでは、セメントＣの硬化剤製造用スクリュウコンベア３９に対する連続・定量供給を目的として、制御を行っている。
【００４４】
このようにして、連続供給機３８から連続・定量供給されるセメントＣは、セメント搬送用スクリュウコンベア５６によって、硬化剤製造用スクリュウコンベア３９の供給口６７に搬送され、硬化剤製造用スクリュウコンベア３９の内部に投入される。
【００４５】
硬化剤製造用スクリュウコンベア３９においては、モータ８２（図６参照）を駆動することにより、スクリュウ８１が回転され、これによりセメントＣがトラフ７６内を搬送される。
【００４６】
このとき、供給口６７付近のスクリュウ翼７２のピッチｐ２が、供給口６７と水供給部７１との間に位置する部分のスクリュウ翼７２のピッチｐ１に比較して大とされるために、セメントＣは、水供給部７１にまで搬送される間にスクリュウ翼７２によって加圧されることとなる。
【００４７】
また、水供給部７１におけるスクリュウ翼７２のピッチｐ３が、供給口６７と水供給部７１との間のスクリュウ翼７２のピッチｐ１に比較して大となっているために、水供給部７１においては、加圧された圧力が開放されることとなる。
【００４８】
このように、セメントＣが、水供給部７１に至る以前において加圧されるために、水供給部７１における第一の水注入口７４から、海水供給ライン４８（図２参照）を介して海水を供給した場合に、海水がトラフ７６内を逆流しないようになっている。
【００４９】
水供給部７１に搬送されたセメントＣは、第一の水注入口７４から注入された海水と予備混合されスクリュウ翼７２によって撹拌されつつ、さらにｘ方向に搬送される。この場合、トラフ７６の内面に突出状態に設けられた突出ピン７８により、セメントＣおよびセメントＣと海水とを混合することにより形成されたセメントミルクに対してせん断応力が付与され、これにより、海水およびセメントＣを良好に撹拌することができる。
【００５０】
さらに、このような混合撹拌によって形成されたセメントミルクに対して、第二の水注入口７５から再び海水（追加水）が注入されることにより、セメントミルクを所望の濃度とすることができる。さらに、このようにして形成されたセメントミルクをダブルヘリカル８１によって撹拌することにより、セメントミルクのセメントとミルクを良好に分散することができる。
【００５１】
以上のような手順により、セメントミルクプラント３１においてセメントミルクを連続製造することができる。
【００５２】
次に、図８および図９を参照して、このようにして製造したセメントミルクを用いて、混練装置３２において改良土を形成する際の手順を、混練装置３２の構成の詳細と併せて説明する。
混練装置３２においては、土砂運搬船３によって搬送された軟弱土Ｓがバックフォにより、軟弱土ホッパ４１（図１参照）に投入される。この際に、軟弱土Ｓは、塊状の部分が破砕機によって破砕された状態とされ、さらに、軟弱土ホッパ４１から一軸型スクリュウコンベア４２に投入される。
【００５３】
図８は、一軸型スクリュウコンベア４２およびこれに接続された一軸型スクリュウコンベア４３の構成の詳細を示す図である。
一軸型スクリュウコンベア４２および４３は、ともに、その一端４２ａ，４３ａ側に軟弱土Ｓの投入口８４，８５が設けられ、他端４２ｂ，４３ｂ側に軟弱土Ｓの排出口８６，８７が設けられた構成となっている。これらのうち投入口８４は、軟弱土ホッパ４１（図１参照）に接続された構成となっている。
【００５４】
また、これら一軸型スクリュウコンベア４２および４３は、互いに上下に位置するように設けられるとともに、上側の一軸型スクリュウコンベア４２の排出口８６に対して、一軸型スクリュウコンベア４３の投入口８５を対向させて配置されている。これにより、一軸型スクリュウコンベア４２から排出された軟弱土Ｓは、一軸型スクリュウコンベア４３に対して再び投入されることとなる。また、一軸型スクリュウコンベア４２の投入口８４と一軸型スクリュウコンベア４３の排出口８７との間には軟弱土Ｓが通過可能な迂回路２０１が設けられており、迂回路２０１には開閉可能なシャッター２００が設けられている。なお、このシャッター２００は平常時には閉じられている。
【００５５】
また、これら一軸型スクリュウコンベア４２，４３は、そのトラフ８９，９０の内壁面９１，９２に固定ピン９４，９４，…が突出状態に設けられた構成となっている。これら固定ピン９４，９４，…は、トラフ８９，９０内部の軟弱土Ｓの搬送経路（スクリュウ軸９５，９６を中心軸とし、スクリュウ翼９７，９８と同一のピッチの螺旋形状の経路）にそれぞれ直交するように配置されている。
【００５６】
図９は、一軸型スクリュウコンベア４２（４３）の軸方向に直交する断面を示す図である。図中に示すように、トラフ８９（９０）は、円形の断面形状とされている。また、固定ピン９４には、セメントミルク供給管５０（図１参照）に接続されてセメントミルクを軟弱土Ｓに対して注入するための注入孔１００が設けられている。各注入孔１００は、そのトラフ８９（９０）内部に対する開口部１０１が、トラフ８９（９０）内部の軟弱土Ｓの搬送経路（スクリュウ軸９５（９６））を中心軸とし、スクリュウ翼９７（９８）と同一のピッチの螺旋形状の経路）と同一の方向にそれぞれ開口した構成となっている。
【００５７】
なお、図８に示すように、一軸型スクリュウコンベア４２および４３は、別々のモータ１０２，１０３により、そのスクリュウ１０５，１０６が回転駆動される構成となっている。
【００５８】
一軸型スクリュウコンベア４２および４３がこのような構成とされることから、軟弱土ホッパ４１に対して投入された軟弱土Ｓは、一軸型スクリュウコンベア４２の投入口８４に投入され、スクリュウ１０５によって撹拌されつつ搬送される。このとき、軟弱土Ｓは、固定ピン９４，９４，…の設置対象箇所を通過する際に、セメントミルクが添加され、これにより改良土として形成されることとなる。また、軟弱土Ｓが固定ピン９４，９４，…の設置対象箇所を通過する際には、固定ピン９４，９４，…からせん断応力が与えられること、および、この際にセメントミルクがトラフ８９，９０の中心部に注入されることとなるために、良好に軟弱土Ｓ中にセメントミルクを高速に撹拌分散することが可能となる。また、この場合、注入孔１００の開口部１０１が、軟弱土Ｓの搬送方向と同一方向に開口されているために、セメントミルクを高圧で注入する必要がない。
【００５９】
また、一軸型スクリュウコンベア４２の排出口８６から排出された軟弱土Ｓ（改良土）は、一軸型スクリュウコンベア４３の投入口８５に投入されることとなり、ここで再度、セメントミルクが添加されて混練されるとともに、排出口８７から排出される。この場合、モータ１０３の回転数等を調整することにより、スクリュウ１０６の回転数ピッチをスクリュウ１０５と異ならせ、これによりセメントミルクの分散性をさらに増大させるようにする。
【００６０】
このようにして、一軸型スクリュウコンベア４２，４３により軟弱土Ｓに対してセメントミルクを添加撹拌し、改良土を形成するとともに、一軸型スクリュウコンベア４３の排出口８７から改良土を排出し、これを圧送装置３４に対して供給する。なお、ここで、軟弱土Ｓに対してセメントミルクを混練する必要がない場合には、シャッター２００を開放することにより、一軸型スクリュウコンベア４２の投入口８４に投入された軟弱土Ｓが、迂回路２０１を通過して、そのまま一軸型スクリュウコンベア４３の排出口８７に排出されるようにする。これにより、一軸型スクリュウコンベア４２，４３を駆動する必要が無くなる。
【００６１】
以上により、圧送船内４内において改良土が形成される。なお、圧送装置３４に供給された改良土は、圧送装置３４の移送ポンプ１２７により加圧されて、圧送管１２８を通じて埋立地６に搬送される。
【００６２】
次に、このような軟弱土改良・圧送システム３０において、制御装置１３３が行う制御の内容についてを、図１０から図１５を参照して説明する。
制御装置１３３には、図１１に示すような、混練装置３２におけるセメントミルク混入量Ｃ₀〜Ｃ_n（Ｃ₀は、混入量０の場合、以下同様）ごとの流量Ｑとモータ１０２，１０３の回転数Ｎとの関係、図１２に示すような硬化剤製造用スクリュウコンベア３９におけるモータ回転数Ｎと流量Ｑとの関係、図１３に示すような軟弱土Ｓの濃度と改良土の強度とのセメントミルク混入量Ｃ₀〜Ｃ_nごとの関係、図１４に示すような改良土の強度ごとのセメントミルク混入量と軟弱土濃度との関係、図１５に示すような、軟弱土Ｓの濃度と移送管１２８の管内圧力損失Ｐとのセメント混入量Ｃ₀〜Ｃ_nごとの関係、および図１６に示すような、軟弱土Ｓの濃度と粘度とのセメント混入量Ｃ₀〜Ｃ_nごとの関係、が数式として、あらかじめ入力されている。
【００６３】
なお、図１３，１４，１６は、ともに軟弱土Ｓの濃度−製造される改良土の強度−軟弱土Ｓに混入したセメントミルクの混入量の関係を表すものであって、互いに等価なものである。
【００６４】
また、ここでは、図１０に示すように、軟弱土改良・圧送システム３０の制御を開始する以前に、制御装置１３３に対して、軟弱土改良・圧送システム３０内における各種配管データ（管径、管長等）、および製造すべき改良土の量（輸送流量）、セメントミルクの混練されていない軟弱土Ｓ（プレミックス土）の強度、セメントミルク連続製造機３７において製造されるセメントミルクのセメント／水比、および、混練装置３２に投入される軟弱土Ｓの初期濃度・初期粘度を入力しておく（ステップＳ１）。
【００６５】
さらに、軟弱土改良・圧送システム３０の制御開始以前に、製造されるべき改良土の必要強度、移送ポンプ１２７のポンプ圧の最大値Ｐｍａｘ、移送ポンプ１２７の流量、混練装置３２における流量、混練装置３２において添加される海水（希釈水）の水量、硬化剤製造用スクリュウコンベア（セメントフィーダ）３９における流量、および計量フィーダ（ベルトフィーダ）３６における流量の設定を行い、これらを制御装置１３３に対して入力しておく（ステップＳ２）。上記各流量の設定量は、製造すべき改良土の量に対応して定められる。
【００６６】
そして、軟弱土改良・圧送システム３０の運転に伴い、制御装置１３３による制御を開始する。ここでは、制御装置１３３は、濃度分析装置１２１において検出された軟弱土Ｓのサンプルの濃度を参照するとともに（ステップＳ３）、この軟弱土Ｓのサンプルの濃度と、ステップＳ１において設定されたセメントフィーダ流量およびステップＳ２において設定されたセメントミルクのセメント／水比から求められるセメントミルクの混入量Ｃ_xとから、図１３に示したような軟弱土濃度−強度のセメントミルク混入量Ｃごとの関係に基づき、混練装置３２において形成される改良土に期待される強度を予測・算出する。そして、この予測強度と、あらかじめ入力しておいた改良土における必要強度とを比較し（ステップＳ４）、これらが一致していなければ、混練装置３２において混入すべきセメントミルクの投入量を修正するようにする（ステップＳ５）。ここでは、混練装置３２に投入するセメントミルクの投入量を修正するのに対応して、計量フィーダ３６および硬化剤製造用スクリュウコンベア３９の流量を設定し直し、これらの流量が実現するように、計量フィーダ３６および硬化剤製造用スクリュウコンベア３９の動作を制御する。これにより、必要量のセメントミルクが連続的に混練装置３２に供給されるようにする。そして、この後、再びステップＳ４の処理を行うようにする。
【００６７】
また、ステップＳ４において、軟弱土Ｓの予測強度が必要強度と一致した場合には、ステップＳ１およびＳ２の入力値（または、ステップＳ５における修正値）から求めたセメントミルク混入量Ｃ_xと、ステップＳ３において参照された軟弱土Ｓのサンプル濃度とに基づき、図１５に示した軟弱土Ｓの濃度と移送管１２８の管内圧力損失Ｐとのセメント混入量Ｃ₀〜Ｃ_nごとの関係を参照して、移送管１２８において生じると考えられる管内圧力損失ΔＰを算出する（ステップＳ６）。なお、この場合、図１６に示したような軟弱土Ｓの濃度と粘度とのセメントミルク混入量Ｃ₀〜Ｃ_nごとの関係を参照して、ステップＳ３で求められた軟弱土サンプル濃度から軟弱土Ｓの粘度を求め、これに基づき、管内圧力損失を求めるための周知の関数：ΔＰ＝ｆ（Ｄ，Ｌ，Ｑ，μ）（ここに、Ｄ：管径、Ｌ：管長、Ｑ：管内流量、μ：粘度）を利用し、管内圧力損失ΔＰを求めるようにしてもよい。
【００６８】
次に、このように算出された管内圧力損失ΔＰの計算値と、圧力損失検出装置１３１において実測された圧力損失の実測値とを比較する（ステップＳ７）。この場合、例えば、圧力損失検出装置１３１において求められた圧力損失の実測値を、上述の管内圧力損失を求めるための周知の関数：ΔＰ＝ｆ（Ｄ，Ｌ，Ｑ，μ）、ループ管１３０の管径および管長データ、および、圧送管１２８の管径および管長データを用いることにより、圧力損失検出装置１３１の実測値と管内圧力損失ΔＰの計算値とが同条件となるように補正し、補正後の値を比較するようにする。
【００６９】
そして、計算値と実測値とが一致していない場合には、ステップＳ１において設定された軟弱土Ｓの初期粘度（または、図１６の関係により軟弱土濃度から求められた軟弱土Ｓの粘度）μを修正して、μ→μ’＝ｋμ（ｋ：修正係数）とし、このμ’を用いて、再びステップＳ７において管内圧力損失ΔＰの計算値と実測値とを比較する。そして、これを繰り返すことにより、軟弱土Ｓの粘度μを適当な値に決定する。
【００７０】
ステップＳ７において、管内圧力損失ΔＰの計算値と実測値とが一致していると判断された場合には、移送ポンプ１２７の圧力を計算する（ステップＳ９）。この移送ポンプ１２７の圧力は、圧送管１２８の管内圧力損失と等価であり、ここでは、上述の周知の関数：ΔＰ＝ｆ（Ｄ，Ｌ，Ｑ，μ）に対して、圧送管１２８の管径および管長データと、ステップＳ８において求められた軟弱土粘度μ’を代入することにより、これを求めることができる。このように移送ポンプ１２７の圧力を求めたのは、ステップＳ８において、粘度μがμ’に変更されたため、これに対応して、移送ポンプ１２７の計算値を更新するためである。
【００７１】
次に、移送ポンプ１２７の圧力の計算値が、移送ポンプ１２７の実際の圧力と一致しているか否かを判断する（ステップＳ１０）。これらが一致していない場合には、移送ポンプ１２７の圧力の計算値の計算値に修正係数：ｍ（＝移送ポンプ圧実測値／計算値）を乗じることにより、移送ポンプ１２７の圧力を補正する（ステップＳ１１）。これは、管内圧力損失の計算値ΔＰ→ΔＰ’＝ｍΔＰと補正することに相当する。そして、このような処理を行った後、再び、ステップＳ１０に戻り、移送ポンプ１２７内圧力の計算値と実測値とを比較するようにする。
【００７２】
ステップＳ１０において移送ポンプ１２７内圧力の計算値と実測値とが一致したら、今度は、あらかじめ設定された移送ポンプ１２７の圧力の最大値Ｐｍａｘと移送ポンプ１２７の圧力の実測値とを比較し（ステップＳ１２）、実測値が最大値Ｐｍａｘを上回っている場合は、混練装置３２におけるセメントミルクおよび海水（希釈水）の投入量を変更する（ステップＳ１３）。
【００７３】
ここでは、投入すべき海水量を、まず、以下のようにして決定する。
すなわち、上述した周知の関数ΔＰ＝ｆ（Ｄ，Ｌ，Ｑ，μ）と、ステップＳ１０において求められた管内圧力損失の修正係数ｍとを用いて、移送ポンプ１２７内圧力ＰをＰｍａｘとするようなμの値を逆算する。そして、このμから、図１６に示したような軟弱土Ｓの粘度と濃度との関係と、ステップＳ２で設定したセメントフィーダ流量から求められる（あるいは、ステップＳ５において修正された）セメントミルク混入量Ｃ_xとに基づき、このμに対応する移送ポンプ１２７内圧力ＰをＰｍａｘとするような軟弱土濃度を求める。さらに、このような軟弱土濃度を実現するのに必要な希釈水量を求めるようにする。
次に、セメントミルクの投入量を決定する。
これには、図１４に示したような関係を用い、必要強度を発揮しうるようなセメントミルクの投入量を、上記のように算出された軟弱土濃度から求めるようにする。
【００７４】
そして、ステップＳ１３の処理が終了したら、再びステップＳ１２の処理を行う。そして、移送ポンプ１２７の圧力が依然としてＰｍａｘ以上である場合には、ステップＳ１３の処理を行い、これらを繰り返すことにより、希釈水量およびセメントミルクの投入量を適切なものとする。これにより、移送ポンプ１２７を、最大圧力Ｐｍａｘ以下の範囲内の圧力において、できるだけＰｍａｘに近い実測値で運転制御されるようにすることができる。
【００７５】
また、ステップＳ１２において、移送ポンプ１２７の圧力がＰｍａｘ以下であると判断された場合には、ステップＳ１４で、ステップＳ３からＳ１３の処理を続けるか否かを判断し、処理を継続することが必要な場合（システムの運転を継続する場合）には、ステップＳ３に戻り、また、それ以外の場合には、制御を終了する。
【００７６】
また、制御装置１３３は、このような移送ポンプ１２７の圧力および軟弱土濃度を実現することができるように、混練装置３２において添加すべき海水量、および、セメントミルク連続製造機３７において製造すべきセメント量を演算するとともに、その演算結果に基づいて、計量フィーダ３６、硬化剤製造用スクリュウコンベア３９、バルブ開閉装置１３４，１３５の動作を制御する。
【００７７】
以上により、圧送管１２８内の圧力を所定の圧力（Ｐｍａｘ）以下としつつ、軟弱土Ｓにセメントミルクを混入することにより製造した改良土に対して必要な強度を付与することができる。
【００７８】
以上述べた軟弱土改良・圧送システム３０においては、制御装置１３３に、図１３のような混練装置３２に対して投入される軟弱土Ｓの濃度、セメントミルクの投入量、および、製造される改良土の強度の関係が、あらかじめ入力されており、制御装置１３３が、この関係に基づき、濃度分析装置１２１からの出力結果と、あらかじめ入力された改良土が発揮すべき所定強度とから、セメントミルクの投入量を決定し、さらに、このように決定された投入量をもってセメントミルクを軟弱土Ｓに混練した際の移送ポンプ１２７における圧力を検出するとともに、この圧力が、あらかじめ設定された所定圧力以上である場合に、軟弱土Ｓの濃度、セメントミルクの投入量、および、製造される改良土の強度の関係に基づき、圧力が所定値以下となるように、投入すべき希釈水およびセメントミルクの添加量を調整するようになっているために、改良土を、その強度を大きく低下させることなく、圧送に適した状態とすることができる。これにより、従来と異なり、長距離圧送が可能となり、システムの設置性、汎用性を向上させることができる。
【００７９】
また、この場合、制御装置１３３に、改良土における濃度および粘度の関係をあらかじめ入力しておき、希釈水およびセメントミルクの添加量を調整する場合に、移送ポンプ１２７の圧力、すなわち、圧送管１２８における圧力損失が、所定値以下となるような改良土の粘度を求め、濃度および粘度の関係から、この粘度に対応する濃度を求め、求められた濃度を実現するような希釈水の添加量を決定するとともに、この濃度から、濃度、セメントミルク投入量、および、改良土強度の関係（図１４に示した関係）に基づき、所定強度を発揮しうるセメントミルク投入量を求め、このセメントミルク投入量に基づいてセメントミルクの添加量を調整するようにしたために、改良土の粘性体としての特性を利用して、その強度を低下させず、適切な希釈水量およびセメントミルク投入量を決定することができる。
【００８０】
さらに、上述の軟弱土改良・圧送システム３０においては、改良土が通過可能なループ管１３０の管内圧力損失を計測可能な圧力損失計測装置１３１が備えられ、制御装置１３３は、圧力損失計測装置１３１の検出結果に基づいて、ループ管１３０における管内圧力損失から一般式によって導かれる粘度に対して乗じるべき修正係数ｋを求め、このように修正された管内圧力損失と粘度との関係に基づいて、希釈水の添加量を決定する際に必要な改良土の粘度を推定するようになっているので、管内圧力損失の一般式を実際の値に整合させることにより、正確に改良土の粘度の推定を行うことができる。これにより、適切な希釈水量およびセメントミルク投入量を高精度に求めることが可能となる。
【００８１】
さらに、この軟弱土改良・圧送システム３０において、制御装置１３３は、移送ポンプ１２７の圧力を所定値以下とするために添加すべきセメントミルクと同量のセメントミルクがセメントミルク連続製造機３７において製造されるように、セメントミルク連続製造機３７の動作を制御するようにしたため、一定の強度を有する改良土を製造するために必要な適切量のセメントミルクを連続製造することができる。これによって、改良土製造に必要なセメントミルクを適宜供給することが可能となり、システムの操作性、利用性を向上させることができる。
【００８２】
また、軟弱土改良・圧送システム３０においては、混練装置３２が、一軸型スクリュウコンベア４２，４３の一端４２ａ，４３ａ側に軟弱土Ｓの投入口８４，８５を設けるとともに、他端４２ｂ，４３ｂ側に改良土の排出口８６，８７を設けた構成とされ、さらに、一軸型スクリュウコンベア４２，４３のトラフ８９，９０の内壁面９１，９２に、複数の固定ピン９４，９４，…を突出状態に設けるとともに、これら固定ピン９４，９４，…をトラフ８９，９０内部の軟弱土Ｓ（または改良土）の搬送経路内において軟弱土Ｓ（または改良土）の搬送方向と直交するように配置したため、固定ピン９４，９４，…により、トラフ８９，９０内部において搬送される軟弱土Ｓまたは改良土に対して、高強度のせん断力を与えることができ、軟弱土Ｓを強力に混練してセメントミルクの分散性を増大させることができる。これにより、均質性の高い改良土を形成することが可能となる。また、スクリュウコンベアとして一軸型のものが用いられるために、異物の噛み込みなどの心配が無く、分解清掃などの作業を容易に行うことができ、メンテナンス性に優れたシステムを実現することができるとともに、従来と異なり、異物噛み込みの危険を避けるために運転速度を制限することが無く、高速運転が可能となる。
【００８３】
混練装置３２が、一対の一軸型スクリュウコンベア４２，４３を備えた構成とされ、これら一軸型スクリュウコンベア４２，４３が、一軸型スクリュウコンベア４２の排出口８６に一軸型スクリュウコンベア４３の投入口８５が対向するように配置され、なおかつ、一軸型スクリュウコンベア４２の投入口８４と一軸型スクリュウコンベア４３の排出口８７との間に迂回路２０１が設けられているために、二本の一軸型スクリュウコンベア４２，４３をスペースをとることなく連結配置することができだけでなく、軟弱土Ｓに対してセメントミルクを混入する必要がない場合には、シャッター２００を開放することにより、軟弱土Ｓを、迂回路２０１を通じて迂回搬送することができる。
【００８４】
また、上述の軟弱土改良・圧送システム３０においては、セメントミルク連続製造機３７の硬化剤製造用スクリュウコンベア３９の一端部６６側にセメントの供給口６７が設けられ、他端部６８側にセメントミルクの吐出口６９が設けられるとともに、一端部６６および他端部６８の中間部７０がセメントＣに対して水を供給する水供給部７１として形成された構成となっており、さらに、供給口６７と水供給部７１との間に位置する部分のスクリュウ翼７２のピッチが、水供給部７１のスクリュウ翼７２のピッチに比較して小とされているため、供給口６７と水供給部７１との間において、セメントＣを加圧することができ、海水を高圧で供給した場合にも、水供給部７１から海水が逆流することを防ぐことができる。これにより、セメントＣに水を添加しながら、セメントミルクを連続的に製造することが可能となり、従来と異なり、セメントミルクをバッチ式撹拌タンク等を用いて製造する必要がない。したがって、従来に比較して、設備の省スペース化を図ることが可能であるとともに、セメントミルクを加圧供給することができるため、ポンプを不要とすることができる。また、硬化剤製造用スクリュウコンベア３９において、駆動部がモータ８２のみであるため、運転制御が容易となる。さらに、セメントミルクを連続製造できるために、セメントが滞留・硬化する部分が無くメンテナンスが容易である。さらに、硬化剤製造用スクリュウコンベア３９の容量を従来に比較して小さくすることができるため、運転を急停止した場合のセメントの処理が大きな問題となることが無く、対応が容易である。
【００８５】
また、この場合、硬化剤製造用スクリュウコンベア３９が、水供給部７１の一端部６６側の端部に、セメントＣを予備混合するために必要な海水を供給するための第一の水注入口７４が設けられ、他端部６８側の端部に、セメントミルクを所望の濃度とするための追加水を供給可能な第二の水注入口７５が設けられた構成となっているために、所定濃度のセメントミルクを、セメントを分散させた状態で容易に製造することができる。
【００８６】
さらに、水供給部７１においては、硬化剤製造用スクリュウコンベア３９のトラフ７６の内壁面に、複数の突出ピン７８，７８，…が、セメントＣの搬送方向と直交する方向に位置させて設けられているために、これら突出ピン７８，７８，…によって、セメントにせん断応力を付与し、これにより、水およびセメントを良好に撹拌することができ、品質の高いセメントミルクを製造することが可能となる。
【００８７】
また、上述の軟弱土改良・圧送システム３０は、セメントミルク連続製造機３７が、硬化剤製造用スクリュウコンベア３９の供給口６７に対してセメントＣを連続供給する連続供給機３８を備えた構成とされるとともに、連続供給機３８が、セメントを連続・定量供給できるようになっているために、従来と異なり、必要量のセメントを供給するための煩雑な操作や高度な計算を行う必要が無く、従来に比較して運転制御が容易となる。また、これにより、従来と異なり、セメントミルクをバッチ式撹拌タンク等を用いて製造する必要がなく、従来に比較して、設備の省スペース化を図ることが可能である。さらに、セメントミルクの連続製造を容易化することができ、システム全体の利用性を向上させることができる。
【００８８】
以上において本発明の一実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて他の構成を採用するようにしても良い。
【００８９】
例えば、上記実施の形態の軟弱土改良・圧送システム３０は、軟弱土Ｓを改良等するものに限定されず、土砂を改良する際に用いても良い。また、上記実施の形態の混練装置３２は、軟弱土Ｓとセメントミルクとを混練するもののみに限定されず、土砂と他の硬化剤とを混練するものであってもよい。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムにおいては、制御装置に、軟弱土・土砂−硬化剤混練装置に対して投入される軟弱土もしくは土砂の濃度、硬化剤の投入量、および、製造される改良土の強度の関係、および、改良土における濃度および粘度の関係が、あらかじめ入力されており、制御装置が、この関係に基づき、濃度分析装置からの出力結果と、改良土が発揮すべき所定強度とから、硬化剤の投入量を決定するとともに、このように決定された投入量をもって硬化剤を軟弱土に混練した際のポンプにおける圧力を検出し、さらに、制御装置は、この圧力が、あらかじめ設定された所定圧力以上である場合に、圧力が所定値以下となるように、圧送管における圧力損失が、所定値以下となるような改良土の粘度を求め、濃度および粘度の関係から、この粘度に対応する濃度を求め、求められた濃度を実現するような希釈水の添加量を決定するとともに、この濃度から、濃度、硬化剤投入量、および、改良土強度の関係に基づき、所定強度を発揮しうる硬化剤投入量を求め、この硬化剤投入量に基づいて硬化剤の添加量を調整するようになっているために、改良土を、その強度を大きく低下させることなく、圧送に適した状態とすることができる。これにより、従来と異なり、長距離圧送が可能となり、システムの設置性、汎用性を向上させることができる。また、改良土の粘性体としての特性を利用して、その強度を低下させず、適切な希釈水量および硬化剤投入量を決定することができる。
【００９２】
請求項２に係る軟弱土改良・圧送システムにおいては、改良土が通過可能な管の管内圧力損失を計測可能な圧力損失計測装置が備えられており、制御装置は、圧力損失計測装置の検出結果に基づいて改良土が通過する管の管内圧力損失と粘度との関係を修正し、このように修正された管内圧力損失と粘度との関係に基づいて、希釈水の添加量を決定する際に必要な改良土の粘度を推定するようになっているので、正確に改良土の粘度の推定を行うことができる。これにより、適切な希釈水量および硬化剤投入量を高精度に求めることが可能となる。
【００９３】
請求項３に係る軟弱土改良・圧送システムにおいては、制御装置は、ポンプの圧力を所定値以下とするために添加すべき硬化剤と同量の硬化剤が硬化剤製造装置において製造されるように、硬化剤製造装置の動作を制御するようにしたため、一定の強度を有する改良土を製造するために必要な適切量の硬化剤を連続製造することができ、これによって、改良土製造に必要なセメントミルクを適宜供給することが可能となり、システムの操作性、利用性を向上させることができる。
【００９４】
請求項４に係る軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムにおいては、軟弱土・土砂−硬化剤混練装置が、一軸型スクリュウコンベアの一端側に軟弱土もしくは土砂の投入口を設けるとともに、他端側に改良土の排出口を設けた構成とされ、さらに、一軸型スクリュウコンベアのトラフの内壁面に、複数の固定ピンを突出状態に設け、これら固定ピンを軟弱土もしくは土砂または改良土の搬送経路内において軟弱土もしくは土砂または改良土の搬送方向と交差するように配置したため、固定ピンにより、トラフ内部において搬送される軟弱土もしくは土砂または改良土に対して、高強度のせん断力を与えることができ、軟弱土もしくは土砂を強力に混練して硬化剤の分散性を増大させることができる。これにより、品質の高い改良土を形成することが可能となる。また、スクリュウコンベアとして一軸型のものが用いられるために、異物の噛み込みなどの心配が無く、分解清掃などの作業を容易に行うことができ、メンテナンス性に優れたシステムを実現することができるとともに、従来と異なり、異物噛み込みの危険を避けるために運転速度を制限することが無く、高速運転が可能となる。
【００９５】
請求項５に係る軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムにおいては、軟弱土・土砂−硬化剤混練装置が、一対の一軸型スクリュウコンベアを備えた構成とされ、これら一軸型スクリュウコンベアが、互いに上下に位置するように設けられるとともに、上側の一軸型スクリュウコンベアの排出口に、下側の一軸型スクリュウコンベアの投入口が対向するように配置され、なおかつ上側の一軸型スクリュウコンベアの投入口と下側の一軸型スクリュウコンベアとの間に迂回路が設けられるために、二本の一軸型スクリュウコンベアをスペースをとることなく連結配置することができる。また、軟弱土もしくは土砂に対して硬化剤を混入する必要がない場合には、軟弱土もしくは土砂を、この迂回路を通じて迂回搬送することができる。
【００９６】
請求項６に係る軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムにおいては、硬化剤製造装置の硬化剤製造用スクリュウコンベアの一端部側にセメントの供給口が設けられ、他端部側に硬化剤の吐出口が設けられるとともに、一端部および他端部の中間部がセメントに対して水を供給する水供給部として形成された構成となっており、さらに、供給口と水供給部との間に位置する部分のスクリュウピッチが、水供給部のスクリュウピッチに比較して小とされているため、供給口と水供給部との間において、セメントを加圧することができ、高圧水を供給した場合でも、水供給部から水が逆流することを防ぐことができる。これにより、セメントに水を添加しながら、硬化剤を連続的に製造することが可能となり、従来と異なり、硬化剤をバッチ式撹拌タンク等を用いて製造する必要がない。したがって、従来に比較して、設備の省スペース化を図ることが可能であるとともに、硬化剤を加圧供給することができるため、ポンプを不要とすることができる。また、硬化剤製造用スクリュウコンベアにおいて、駆動部がモータのみであるため、運転制御が容易である。さらに、硬化剤を連続製造できるために、セメントが滞留・硬化する部分が無くメンテナンスが容易である。また、硬化剤製造用スクリュウコンベアの容量を小さくすることができるため、運転を急停止した場合のセメントの処理が大きな問題となることが無く、対応が容易である。
【００９７】
請求項７に係る軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムにおいては、硬化剤製造用スクリュウコンベアの水供給部の一端部側の端部に、セメントを予備混合するために必要な水を供給するための第一の水注入口が設けられ、他端部側の端部に、硬化剤を所望の濃度とするための追加水を供給可能な第二の水注入口が設けられた構成となっているために、所定濃度の硬化剤を、セメントを分散させた状態で容易に製造することができる。
【００９８】
請求項８に係る軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムにおいては、硬化剤製造用スクリュウコンベアの水供給部において、トラフの内壁面に、複数の突出ピンが、セメントの搬送方向と直交する方向に位置させて設けられているために、これら突出ピンによって、セメントにせん断応力を付与し、これにより、水およびセメントを良好に撹拌することができ、品質の高い硬化剤を製造することが可能となる。
【００９９】
請求項９に係る軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムにおいては、硬化剤連続製造機が、硬化剤製造用スクリュウコンベアの供給口に対してセメントを連続供給する連続供給機を備えた構成とされるとともに、連続供給機が、セメントを連続・定量供給できるようになっているために、従来と異なり、必要量のセメントを供給するための煩雑な操作や高度な計算を行う必要が無く、従来に比較して運転制御が容易となる。また、これにより、従来と異なり、硬化剤をバッチ式撹拌タンク等を用いて製造する必要がなく、従来に比較して、設備の省スペース化を図ることが可能である。さらに、セメントミルクの連続製造を容易化することができ、システム全体の利用性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態を模式的に示す軟弱土改良・圧送システムの概略構成図である。
【図２】 図１に示した軟弱土改良・圧送システムにおけるセメントミルク連続製造機の概略構成図である。
【図３】 図１に示した軟弱土改良・圧送システムにおいて、セメントミルク連続製造機に用いられる連続供給機の概略構成を示す正面図である。
【図４】 図２に示した連続供給機において用いられる回転レーキの正面図である。
【図５】 同、平面図である。
【図６】 図１に示した軟弱土改良・圧送システムにおいて、セメントミルク連続製造機に用いられる硬化剤製造用スクリュウコンベアの構成を示す側断面図である。
【図７】 図５に示した硬化剤製造用スクリュウコンベアにおいて用いられるダブルヘリカルの構成の詳細を示す側面図である。
【図８】 図１に示した軟弱土改良・圧送システムにおいて、セメントミルク連続製造機に用いられる一軸型スクリュウコンベアの構成を示す側断面図である。
【図９】 図７に示した一軸型スクリュウコンベアの軸方向に直交する断面を示す図である。
【図１０】 図１に示した軟弱土改良・圧送システムの制御装置における制御の手順を示すフローチャートである。
【図１１】 図１に示した制御装置に入力された、混練装置におけるセメントミルク混入量ごとの流量（縦軸）とモータの回転数（横軸）との関係に関するデータの概要を模式的に示すグラフである。
【図１２】 図１に示した制御装置に入力された、硬化剤製造用スクリュウコンベアにおけるモータ回転数（横軸）と流量（縦軸）との関係に関するデータの概要を模式的に示すグラフである。
【図１３】 図１に示した制御装置に入力された、軟弱土の濃度、改良土の強度、およびセメントミルク混入量の関係に関するデータを模式的に示すグラフである。
【図１４】 図１に示した制御装置に入力されたすような改良土の強度ごとのセメントミルク混入量と軟弱土濃度との関係に関するデータを模式的に示すグラフである。
【図１５】 図１に示した制御装置に入力された、軟弱土の濃度と移送管の管内圧力損失とのセメントミルク混入量ごとの関係に関するデータを模式的に示すグラフである。
【図１６】 図１に示した制御装置に入力された、軟弱土の濃度と粘度とのセメントミルク混入量ごとの関係に関するデータの概要を模式的に示すグラフである。
【図１７】 従来の軟弱土改良・圧送システムの全体概要を示す模式図である。
【図１８】 図１７に示した圧送船内部において改良土を形成する際に用いられる設備の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
３０ 軟弱土改良・圧送システム（軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システム）
３１ セメントミルクプラント
３２ 混練装置（軟弱土・土砂−硬化剤混練装置）
３７ セメントミルク連続製造機（硬化剤製造装置）
３８ 連続供給機
３９ 硬化剤製造用スクリュウコンベア
４２，４３ 一軸型スクリュウコンベア
４２ａ，４３ａ 一端
４２ｂ，４３ｂ 他端
５４ クッションタンク
５５ 受入ホッパ
５６ セメント搬送用スクリュウコンベア
５７ セメント排出口
５８ 載荷部
５８ａ 外周輪郭部
５９ 荷重測定装置
６０ 回転レーキ（落下手段）
６４ モータ（駆動装置）
６５ 制御部
６６ 一端部
６７ 供給口
６８ 他端部
６９ 吐出口
７０ 中間部
７１ 水供給部
７４ 第一の水注入口
７５ 第二の水注入口
７６ トラフ
７７ 内壁面
７８ 突出ピン
７９ スクリュウ
８４，８５ 投入口
８６，８７ 排出口
８９，９０ トラフ
９１，９２ 内壁面
９４ 固定ピン
１００ 注入孔
１０１ 開口部
１２１ 濃度分析装置
１２７ 移送ポンプ（ポンプ）
１２８ 圧送管
１３０ ループ管
１３１ 圧力損失検出装置
１３３ 制御装置
２００ シャッター
２０１ 迂回路
θ１ 安息角
Ｆ１ 円錐形状
Ｓ１ 円錐面

Claims (9)

1. 採取した軟弱土もしくは土砂に硬化剤を加えて改良土を製造するとともに、該改良土を圧送するためのシステムであって、
   前記軟弱土もしくは土砂に対して硬化剤および希釈水を添加して混練することにより前記改良土を製造するための軟弱土・土砂−硬化剤混練装置と、
   製造された改良土を、該改良土の使用対象位置に圧送するためのポンプおよび圧送管を有する圧送装置と、
   前記軟弱土・土砂−硬化剤混練装置における前記軟弱土もしくは土砂の投入口から前記軟弱土もしくは土砂を採取し、採取した前記軟弱土もしくは土砂の濃度を分析する濃度分析装置と、
   前記軟弱土・土砂−硬化剤混練装置の動作を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置には、前記軟弱土・土砂−硬化剤混練装置に対して投入される軟弱土もしくは土砂の濃度と、前記硬化剤の投入量と、製造されるべき改良土の強度との関係、および、前記改良土における濃度および粘度の関係があらかじめ入力され、
   前記制御装置は、前記濃度、硬化剤投入量、および改良土強度の関係に基づき、前記濃度分析装置からの出力結果と、前記改良土が発揮すべき所定強度とから、前記硬化剤の投入量を決定するとともに、決定された投入量をもって前記硬化剤を前記軟弱土もしくは土砂に混練した際に製造される改良土が前記圧送管を圧送される場合の前記ポンプにおける圧力を検出し、
   さらに、前記制御装置は、該圧力が、あらかじめ設定された圧力以上である場合に、前記圧力が所定値以下となるように、前記圧送管における圧力損失が前記所定値以下となるような前記改良土の粘度を求め、前記濃度および粘度の関係に基づいて、該改良土の粘度に対応する濃度を求め、該濃度を実現するような前記希釈水の添加量を決定するとともに、該濃度から、前記濃度、硬化剤投入量、および、改良土強度の関係に基づき、前記所定強度を発揮しうる硬化剤投入量を求め、この硬化剤投入量に基づいて前記硬化剤の添加量を調整する構成とされていることを特徴とする軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システム。
2. 請求項１記載の軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムであって、
   前記改良土が通過する管の管内圧力損失を計測可能な圧力損失計測装置が備えられ、
   前記制御装置は、前記圧力損失計測装置の検出結果に基づいて、前記改良土が通過する管の管内圧力損失と粘度との関係を修正し、この修正した関係に基づいて、前記希釈水の添加量を決定する際に必要な改良土の粘度を推定することを特徴とする軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システム。
3. 請求項１または２に記載の軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムであって、
   前記硬化剤を製造するとともに前記軟弱土・土砂−硬化剤混練装置に対して供給する硬化剤製造装置を備え、
   前記制御装置は、前記圧力を所定値以下とするために添加すべき前記硬化剤の量と同量の硬化剤が前記硬化剤製造装置において製造されるように、該硬化剤製造装置の動作を制御することを特徴とする軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システム。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムであって、
   前記軟弱土・土砂−硬化剤混練装置は、一軸型スクリュウコンベアの一端側に前記軟弱土もしくは土砂の投入口を設けるとともに、他端側に前記改良土の排出口を設けた構成とされ、
   該一軸型スクリュウコンベアのトラフ内壁面には、複数の固定ピンが突出状態に設けられ、
   該固定ピンは、前記一軸型スクリュウコンベア内部の前記軟弱土もしくは土砂または改良土の搬送経路内において前記軟弱土もしくは土砂または改良土の搬送方向と交差するように配置されていることを特徴とする軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システム。
5. 請求項４記載の軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムであって、
   前記軟弱土・土砂−硬化剤混練装置は、一対の前記一軸型スクリュウコンベアを備えて構成され、
   これら一軸型スクリュウコンベアは、互いに上下に位置するように設けられるとともに、上側の一軸スクリュウコンベアの前記排出口を下側の一軸スクリュウコンベアの前記投入口に対向させて配置され、
   上側の一軸スクリュウコンベアの前記投入口と下側の一軸スクリュウコンベアの前記排出口との間には、前記軟弱土もしくは土砂が通過可能な迂回路が設けられていることを特徴とする軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システム。
6. 請求項３から５のいずれかに記載の軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムであって、
   前記硬化剤製造装置は、硬化剤製造用スクリュウコンベアの一端部側にセメントの供給口が設けられ、他端部側に前記硬化剤の吐出口が設けられるとともに、該一端部および他端部の中間部が前記セメントに対して水を供給する水供給部として形成された構成となっており、
   前記硬化剤製造用スクリュウコンベアは、前記供給口と前記水供給部との間に位置する部分のスクリュウのピッチが、前記水供給部のスクリュウのピッチに比較して小とされていることを特徴とする軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システム。
7. 請求項６記載の軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムであって、
   前記水供給部は、その前記一端部側の端部に、前記セメントを予備混合するために必要な水を供給するための第一の水注入口が設けられ、前記他端部側の端部に、前記硬化剤を所望の濃度とするための追加水を供給可能な第二の水注入口が設けられた構成とされていることを特徴とする軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システム。
8. 請求項６または７記載の軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムであって、
   前記水供給部においては、前記硬化剤製造用スクリュウコンベアのトラフの内壁面に、複数の突出ピンが、前記セメントの搬送方向と交差する方向に位置させて設けられていることを特徴とする軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システム。
9. 請求項６から８のいずれかに記載の軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システムであって、
   前記硬化剤製造装置は、前記供給口に対してセメントを連続供給する連続供給機を備え、
   該連続供給機は、セメントを一定量貯蔵するためのクッションタンクと、該クッションタンクの下方に水平に設けられた平面状の受入ホッパと、該受入ホッパ上に堆積した前記セメントを前記供給口に対して供給するためのセメント搬送用スクリュウコンベアとを備え、
   前記受入ホッパは、前記クッションタンクの下面に設けられて前記セメントを排出するセメント排出口の直下に配置され、
   該セメント排出口と前記受入ホッパとの間には、円盤状の載荷部を有する荷重測定装置が設けられ、
   荷重測定装置は、前記載荷部上に堆積した前記セメントを下方に連続的に落下させる落下手段を有するとともに、
   前記セメントが、前記受入ホッパから前記セメント排出口に至る位置に、その円錐面と水平面とのなす角が所定の安息角となるような円錐形状をもって連続的に堆積した場合に、前記載荷部の外周輪郭部が前記円錐面上に位置する構成とされ、
   前記荷重測定装置および前記セメント搬送用スクリュウコンベアを駆動する駆動装置が、制御部に接続され、
   制御部は、前記セメントが前記受入ホッパから前記セメント排出口に至る位置に前記円錐形状をもって連続的に堆積した場合に、前記荷重測定装置により測定される前記セメントの荷重が一定になるように、前記セメント搬送用スクリュウコンベアの回転数を制御することを特徴とする軟弱土もしくは土砂の改良・圧送システム。

Images