JP4361496B2

JP4361496B2 - 土砂改質装置

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Publication number: JP4361496B2
Application number: JP2005014106A
Authority: JP
Inventors: 忠史古市; 哲敏永井; 健之川西; 智明清水
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2025-01-21
Also published as: JP2006200840A

Description

本発明は、土砂改質装置に関し、特に温風を送風して掘削土砂の含水比を低減させる改質を行う土砂改質装置に関する。

例えばシールド工法において、シールド掘進機によって掘削される土砂は、シールド掘進機のカッタフェイスに形成されたスリットから、これの背面の密閉チャンバ内に導入されて泥土として塑性流動化され、スクリュコンベア等を介して密閉チャンバから排出されるものであることから、高含水比の土砂となっている。このような泥土化した高含水比の土砂は、残土搬送車両による運搬や残土処理が困難なものであるため、例えば改質剤を用いて含水比を低減させたり固化させたりした後に、運搬処理等する方法が種々開発されている（例えば、特許文献１参照）。

また、道路工事、宅地造成工事、埋立て浚渫工事、ダム工事等の土砂を大量に取り扱う他の工事においても、例えば掘削土砂を残土として処理する際や土木材料として使用する際に、高含水比の土砂を乾燥させて含水比を低減する改質処理を行なう場合がある（例えば、特許文献２参照）。
特開平９−３１７８３６号公報特開２０００−２６６４６１号公報

しかしながら、上記従来の改質剤を用いて含水比を低減させる方法によれば、例えばセメント、セメント系固化剤、石灰、珪酸カリウム、珪酸ナトリウム等からなる改質剤は、高価なものであることから、大量の土砂に対して用いるには、多大なコストを要することになる。したがって、このような改質剤を用いることなく土砂の含水比を低減させたり、改質剤の使用量を少なくしつつ含水比を低減させる技術の開発が望まれている。

一方、上記従来の土砂を乾燥させることによって含水比を低減する方法によれば、土砂を内部で乾燥させる縦横数十メートル程度の大きさの建屋を設ける必要があるため、設備が大掛かりになって、特に十分な広さの作業ヤードを確保することのできない例えば都市部における工事では、採用することが困難である。また建屋に開口部を設けて通風させたり、送風機を設けて建屋内に強制的に送風を生じさせて土砂の乾燥を促進することが考えられているが、建屋内に相当の厚さで堆積された土砂の内部にまで風を送り込むことができず、これらの通風や送風によって土砂を効率良く乾燥させることが困難であると共に、特に土砂が高含水比のものである場合に、含水比を所望の値まで低減させるのに長い期間を要することになる。

本発明は、簡易且つコンパクトな構成により、長い期間を要することなく、特に高含水比の土砂の含水比を効率良く低減することのできる土砂改質装置を提供することを目的とする。

本発明は、温風を送風して土砂の含水比を低減させる改質を行う土砂改質装置であって、吹込み口及び排気口を有する送風室と、該送風室に設置されて敷設された土砂を連続搬送する搬送ベルトと、該搬送ベルトの始端部分に前記土砂を所定の厚さで供給する供給敷設手段と、前記送風室に温風を送風する温風送風手段とを備え、前記搬送ベルトによって前記送風室の内部で前記土砂を連続搬送しつつ、前記温風を前記搬送ベルトによる前記土砂の搬送方向と反対の方向に送風するようになっており、前記送風室は、上下に複数段に区画されていて、各区画室に各々前記搬送ベルトが設けられており、上下に隣接する区画室では、前記搬送ベルトによる前記土砂の搬送方向及び前記温風の送風方向が反対方向となっており、且つ上段の区画室に設けられた搬送ベルトの終端部分の直下部分に下段の区画室に設けられた搬送ベルトの始端部分が配置されていて、上下の区画室を連通する連通路を介して上段の搬送ベルトの終端部分から下段の搬送ベルトの始端部分に前記土砂を送り出しつつ、前記土砂をジグザグ状に搬送するようになっており、且つ前記送風室の各区画室には、前記搬送ベルトの終端部分側の端面に開口して前記温風の吹込み口が各々形成されており、前記搬送ベルトの始端部分側の端面に開口して前記温風の排気口が各々形成されており、上下に隣接する区画室では、前記吹込み口及び前記排気口が交互に逆向きに配置されていて、温風の送風方向が一段毎に逆方向を向くようになっている土砂改質装置を提供することにより、上記目的を達成したものである。

さらに、本発明の土砂改質装置によれば、前記供給敷設手段は、前記搬送ベルトの始端部分において幅方向に沿って延設するスリット開口を備えており、該スリット開口を介して前記搬送ベルトに前記土砂を供給敷設するようになっており、該スリット開口は開口厚さを調整可能に構成されていて、前記土砂の敷設厚さを所定の厚さに設定できるようになっていることが好ましい。

さらにまた、本発明の土砂改質装置によれば、前記供給敷設手段は、前記土砂を加圧状態で収容する圧密ホッパーを備えており、該圧密ホッパーから押し出される前記土砂を強制圧密排水させながら前記搬送ベルトに供給敷設するようになっていることが好ましい。

本発明の土砂改質装置によれば、簡易且つコンパクトな構成により、長い期間を要することなく、特に高含水比の土砂の含水比を効率良く低減することができる。

本発明の好ましい一実施形態に係る土砂改質装置１０は、例えば泥土圧シールド工法によるトンネル工事として、硬質粘性土の地盤に対して掘削外径が例えば４ｍ程度の泥土圧式シールド掘進機を用いてシールドトンネルを掘削施工する際に、シールド掘進機から図１，図２に示す地上の作業ヤード５０にポンプ圧送される掘削土砂である高含水比の泥土１２の含水比を、ダンプトラック等の残土運搬車両５１によって運搬可能な状態となるように低減させ、好ましくは普通残土として再利用可能なように改質処理して搬出できるようにする際に採用されたものである。

すなわち、本実施形態では、泥土圧シールド工法において、シールド掘進機（図示せず）からポンプ圧送される高含水比の泥土１２を、残土搬送車両５１によって搬送可能な状態に改質して搬出させるための泥土処理方法は、ポンプ圧送されてきた泥土１２に温風１４を送風して含水比を低減させる工程（図３参照）と、この含水比を低減させた泥土１２に改質剤を添加混合して残土搬送車両５１に積み込む工程とからなり、温風１４を送風して含水比を低減させる工程において、本実施形態の土砂改質装置１０が用いられる。

そして、本実施形態の土砂改質装置１０は、温風１４を送風して土砂（泥土）１２の含水比を低減させる改質を行う装置であって、図３に示すように、吹込み口３０及び排気口３１を有する送風室１６と、送風室１６に設置されて敷設された泥土１２を連続搬送する搬送ベルト１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと、最上段の搬送ベルト１５ａの始端部分１８に泥土１２を所定の厚さで供給する供給敷設手段１１と、送風室１６に温風１４を送風する温風送風手段１３とを備え、搬送ベルト１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄによって送風室１６の内部で泥土１２を連続搬送しつつ、温風１４を搬送ベルト１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄによる泥土１２の搬送方向Ｘと反対の方向Ｙに送風するようになっている。

また、本実施形態では、送風室１６は、仕切り板１７によって上下に複数段（４段）に区画されていて、各区画室１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに各々搬送ベルト１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが設けられており、上下に隣接する区画室１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄでは、搬送ベルト１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄによる泥土１２の搬送方向Ｘ及び温風１４の送風方向Ｙが反対方向となっており、且つ上段の区画室１６ａ，１６ｂ，１６ｃに設けられた搬送ベルト１５ａ，１５ｂ，１５ｃの終端部分１９の直下部分に下段の区画室１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに設けられた搬送ベルト１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの始端部分１８が配置されている。また、上下の区画室１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを連通する、仕切り板１７に設けられた連通路２０を介して上段の搬送ベルト１５ａ，１５ｂ，１５ｃの終端部分１９から下段の搬送ベルト１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの始端部分１８に泥土１２を送り出しつつ、泥土１２をジグザグ状に搬送しながら温風１４を反対方向Ｙに送風して、泥土１２の含水比を低減させるようになっている。

本実施形態によれば、地上の作業ヤード５０には、図１及び図２に示すように、圧送されてきた泥土を改質処理して搬出する設備として、土砂ホッパ２１、可変式スクリューコンベア２２、改質処理設備架台２３、土砂ピット２４、積込み重機５２、残土搬送車両５１等が配置されており、また改質処理設備架台２３には、本実施形態の土砂改質装置１０の他、改質剤用サイロ２７、二軸パドル式改質剤混合装置２８等が設けられている。

本実施形態の土砂改質装置１０を構成する送風室１６は、例えば金属製の中空６面体形状の箱体であって、例えば長さ１０００ｃｍ、幅１５０ｃｍ、高さ３５０ｃｍ程度の大きさを備えている。送風室１６は、３枚の仕切り板１７によって上下方向に４段の区画室１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに区画されていて、各区画室１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄには各々搬送ベルト１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが設置されている。

送風室１６の各区画室１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄには、搬送ベルト１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの終端部分１９側の端面に開口して、温風ダクト２９と連通する吹込み口３０が各々形成されており、搬送ベルト１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの始端部分１８側の端面に開口して、排気口３１が各々形成されている。これによって、温風ファン３２から温風ダクト２９及び吹込み口３０を介して各区画室１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに給送される、好ましくは３０〜５０℃の温風１４は、始端部分１８から終端部分１９に向かう搬送ベルト１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄによる泥土１２の搬送方向Ｘとは反対の、吹込み口３０から排気口３１に向かう方向Ｙに送風される。各区画室１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄにおける温風１４の送風方向Ｙを、泥土１２の搬送方向Ｘとは反対の方向とすることにより、泥土１２に含まれる水分の泥土１２の表面を経た蒸発や乾燥を効率良く促進させて、泥土１２の含水比を効果的に低減させることが可能になる。ここで、温風ダクト２９、吹込み口３０、排気口３１、及び温風ファン３２は、本実施形態の土砂改質装置１０における温風送風手段１３を構成する。

また、本実施形態では、送風室１６の最上段の区画室１６ａに設けられた搬送ベルト１５ａに泥土１２を所定の厚さで供給敷設する供給敷設手段１１は、土砂ホッパ２１から供給される泥土１２を収容する泥土敷設ホッパー２６と、泥土敷設ホッパー２６の下端部に開口形成され、搬送ベルト１５ａの始端部分において当該搬送ベルト１５ａの幅方向に沿って延設するスリット開口２５と、泥土敷設ホッパー２６の下端部に設けられ、スリット開口２５の開口厚さを調整するスリット幅調整機構３４とによって構成される。スリット幅調整機構３４は、例えば図４（ａ），（ｂ）に拡大して示すように、弧状断面の固定調整板３４ａと、弧状断面部分を備える略Ｌ字断面形状の可動調整板３４ｂと、可動調整板３４ｂを泥土敷設ホッパー２６の外周面に沿って上下にスライド移動させるジャッキ３４ｃとからなる。そして、ジャッキ３４ｃを伸縮させて固定調整板３４ａと可動調整板３４ｂとの間の間隔を調整することにより、スリット開口２５の開口厚さを調整し、スリット開口２５を介して供給敷設される泥土１２の敷設厚さを所定の厚さｔに容易に設定することができるようになっている。

なお、本実施形態では、搬送ベルト１５ａに敷設される泥土１２の所定の厚さｔは、３０〜５０ｍｍとすることが好ましい。泥土１２の厚さｔが３０ｍｍよりも小さいと、土砂改質装置１０による処理能力が不足することになり、泥土１２の厚さｔが５０ｍｍよりも大きいと、敷設層の深い部分における泥土１２の含水比の低減効果が十分に得られないことになる。

さらに、本実施形態では、図５に示すように、泥土敷設ホッパー２６は泥土１２を加圧状態で収容する圧密ホッパーとなっており、可変式スクリューコンベア２２を介した土砂ホッパ２１からの送り出しによって、泥土敷設ホッパー２６には泥土１２が圧密状態で供給される。また供給された圧密状態の泥土１２が、可変式スクリューコンベア２２の作動によってスリット開口２５から搬送ベルト１５ａにさらに押し出されることにより搬送ベルト１５ａに敷設される際に、泥土１２は強制圧密排水されることによって、内部に含まれる水分が敷設層の表面に表面水として浮き出てくることになる。したがって、浮き出た表面水を温風１４の送風によって乾燥除去することにより、泥土１２の含水比をさらに効率良く低減させることが可能になる。

そして、本実施形態では、排泥管５３を介してシールド掘進機からポンプ圧送されてきた泥土１２は、土砂ホッパ２１に一旦蓄積された後に、土砂ホッパ２１と泥土敷設ホッパー２６とを接続する可変式スクリューコンベア２２を経て泥土敷設ホッパー２６に供給される。泥土敷設ホッパー２６に供給された泥土１２は、図３に示すように、供給敷設手段１１のスリット開口２５を介して、送風室１６の最上段の区画室１６ａに設けられた、例えばベルトコンベアによる好ましくは１２０ｃｍ以上の幅の搬送ベルト１５ａの始端部分１８に、好ましくは３０〜５０ｍｍの厚さｔで敷設される。敷設された泥土１２は、搬送ベルト１５ａの駆動によってＸ方向に連続搬送されると共に、温風１４が送風されて、含水比を低減させる工程が行われる。

本実施形態では、最上段の区画室１６ａで搬送ベルト１５ａにより搬送されて終端部分１９に至った泥土１２は、仕切り板１７に設けられた連通路２０を介して２段目の区画室１６ｂの搬送ベルト１５ｂの始端部分１８に送り出され、搬送ベルト１５ｂによって、最上段の区画室１６ａにおける搬送方向Ｘとは反対の搬送方向Ｘに搬送される。また、２段目の区画室１６ｂで搬送ベルト１５ｂにより搬送されて終端部分１９に至った泥土１２は、仕切り板１７に設けられた連通路２０を介して３段目の区画室１６ｃの搬送ベルト１５ｃの始端部分１８に送り出され、搬送ベルト１５ｃによって、２段目の区画室１６ｂにおける搬送方向Ｘとは反対の搬送方向Ｘに搬送される。さらに、３段目の区画室１６ｃで搬送ベルト１５ｃにより搬送されて終端部分１９に至った泥土１２は、仕切り板１７に設けられた連通路２０を介して４段目の区画室１６ｄの搬送ベルト１５ｄの始端部分１８に送り出され、搬送ベルト１５ｄによって、３段目の区画室１６ｃにおける搬送方向Ｘとは反対の搬送方向Ｘに搬送される。

ここで、本実施形態では、上下の区画室１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを連通する各連通路２０には、上段の区画室１６ａ，１６ｂ，１６ｃの搬送ベルト１５ａ，１５ｂ，１５ｃによって搬送される泥土１２の層厚と同様の層厚で、下段の区画室１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの搬送ベルト１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに泥土１２を送り出すための、層厚保持反転ホッパー３３が各々設けられている。層厚保持反転ホッパー３３は、例えば上段の搬送ベルト１５ａ，１５ｂ，１５ｃの終端部分から落下する泥土１２を上端の投入開口を介して受領して下部に堆積させると共に、下部側面に開口する、スリット幅を調整可能な送出しスリット開口から、堆積した泥土１２を順次下段の搬送ベルト１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに、好ましくは３０〜５０ｍｍの所定の層厚で送り出すことができるようになっている。

本実施形態によれば、上下に隣接する区画室１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄでは、吹込み口３０及び排気口３１が交互に逆向きに配置されていて、温風１４の送風方向Ｙが一段毎に逆方向を向くようになっている。これらによって、上下に隣接する区画室１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄでは、搬送ベルト１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄによる泥土１２の搬送方向Ｘ及び温風１４の送風方向Ｙが反対方向となり、送風室１６の内部で泥土１２をジグザグ状に搬送しながら、泥土１２の表面を経た水分の蒸発や乾燥を促進させることが可能になり、送風室１６の形状をコンパクトに保持したまま、反対方向に温風１４を送風しつつ泥土１２を搬送ベルト１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄによって搬送移動させる距離を増大させて、泥土１２の含水比をさらに効果的に低減させることが可能になる。

そして、本実施形態の土砂改質装置１０によって、上述のように含水比が予備的に低減された泥土１２は、例えば最下段の区画室１６ｄに設けられた搬送ベルト１５ｄの終端部分１９から、作業ヤード５０に設けられた二軸パドル式改質剤混合装置２８に投入され、投入された泥土１２に改質剤を添加混合して残土運搬車両５１に積み込む工程が行われる（図１参照）。すなわち、含水比を低減させた泥土１２に改質剤を添加混合して残土運搬車両５１に積み込む工程では、従来より公知の常法に従って、泥土１２が投入された二軸パドル式改質剤混合装置２８に例えば珪酸カリウム、珪酸ナトリウム、石灰等からなる所定の配合量の改質剤を添加混合することよって泥土１２を改質処理すると共に、土砂ピット２４に堆積する。また、土砂ピット２４に堆積された、ダンプトラック等の残土運搬車両５１によって運搬可能な状態となるように含水比が低減され、或いはさらに普通残土として再利用できるように改質された泥土１２は、例えばバックフォー等の積込み重機５２を介して残土搬送車両５１に積み込まれ、所定の土捨場や盛土現場等に搬出されることになる。

したがって、本実施形態によれば、簡易且つコンパクトな構成の土砂改質装置１０を用い、搬送ベルト１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄによって送風室１６の内部で敷設された状態の泥土１２を連続搬送しつつ、温風１４を搬送ベルト１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄによる泥土１２の搬送方向Ｘと反対の方向Ｙに送風することにより、長い期間を要することなく、高含水比の泥土１２の含水比を効率良く低減することが可能になる。

また、本実施形態によれば、泥土圧シールド工法においてポンプ圧送される泥土１２の含水比を、土砂改質装置１０を用いて予備的に低減することにより、泥土１２に添加混合する改質剤の使用量を少なくして、残土処理のコストダウンを容易且つ効果的に図ることが可能になる。

さらに、本実施形態によれば、土砂改質装置１０によって予備的に低減される泥土の含水比は、例えば数％〜数１０％程度であるが、このような含水比の低減によっても、発生する泥土１２が大量であることから、土砂改質装置１０を設けるための設備費の増加分と比較して、改質剤の使用量の低減によるコストの減少分の方が相当程度大きくなることから、泥土圧シールド工法において本実施形態の土砂改質装置１０を用いることの有効性が認められる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、区画室や搬送ベルトを送風室に４段設ける必要は必ずしもなく、５段以上又は３段以下に増減させて、温風を送風しながら搬送ベルトによって敷設された土砂を搬送する長さを適宜調整することができる。また、搬送ベルトはベルトコンベアによるものである必要は必ずしも無く、可変式スクリューコンベアを介して泥土敷設ホッパーに圧密状態で泥土を供給する必要は必ずしもない。さらに、本発明は土砂改質装置によって含水比が低減される土砂は、泥土圧シールド工法においてポンプ圧送される高含水比の泥土に限定されるものではなく、例えば台車を介して搬送される土砂の他、道路工事、宅地造成工事、埋立て浚渫工事、ダム工事等の土砂を大量に取り扱う他の工事において発生する各種の土砂の含水比を低減させるべく採用することもできる。

また、図６に示すように、例えば土層反転ガイド３５及び層厚制御板３６を取り付けて、上段の搬送ベルト３７ａの土砂３８の層構成を上下に反転させつつ下段の搬送ベルト３７ｂに送り出すことにより、温風による水分除去効果が顕著な土砂３８の表面部分を上下に入れ替えつつ、さらに効率良く土砂３８の含水比を低減させることが可能になる。

以下、実施例１及び泥土の温風による乾燥実験により、泥土圧シールド工法において本発明の土砂改質装置を採用した際の効果について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

〔実施例１〕
掘削外径が４ｍの泥土圧式シールド掘進機によって、掘削土質が硬質粘性土の地盤に対して、２時間でセグメント１リング分（１ｍ）の施工サイクル（掘進〜セグメント組立）で掘進作業を行った。セグメント１リング分（１ｍ）の掘削土砂は、略５０ｍ³であることから、掘削土砂によって発生する泥土の処理速度を、1時間当たり略２５ｍ³（０．４２ｍ³／min）として設定した。また、シールド掘進機からポンプ圧送される泥土の含水比は８０％だった。

上記実施形態の土砂改質装置と略同様の構成を備え、送風室が６段の区画室に区画された土砂改質装置において、幅Ｗ＝１２００ｍｍ、実質搬送長さＬ＝８ｍの６台のベルトコンベアを各区画室に各々配置すると共に、各区画室において、ベルトコンベアによる搬送方向とは反対方向に、風速４０ｍ／ｓで温度５０℃の温風を送風した。

上述の施工条件及び設備条件から、ベルトコンベア上における泥土の敷設厚さを３ｃｍとすると、敷設された泥土の断面積Ａは、１．２ｍ×０．０３ｍ＝０．０３６ｍ²である。またベルトコンベア上における泥土の移動速度ｖは、０．４２ｍ³／min÷０．０３６ｍ²＝１１．６７ｍ／minである。さらに、６台のベルトコンベア上における温風による乾燥時間Ｔ（６台のベルトコンベア上での移動時間）は、（８ｍ×６台）÷１１．６７ｍ／min＝４．１minとなって、送風室では、温風による４．１分間の乾燥時間が確保されることになる。

上述の温度５０℃の温風による乾燥時間（４．１分）が確保されることにより、ポンプ圧送時に８０％であった泥土の含水比が、乾燥処理後に６６％まで低減していることが確認された。泥土の改質剤として、珪酸カリウム・珪酸ナトリウムからなるＡ剤（液体）、及び過燐酸石灰からなるＫＣ剤（粉体）による中性無機改質剤（商品名「ＳＴ−エコロ」小野田ケミコ社製）を用いた場合、Ａ剤：１０Ｌ、及びＫＣ剤：９kgを基本配合として、高含水比の泥土を、例えばコーン指数ｑc＝４００kN／ｍ²の改質目標に達するように改質するには、高含水比の１ｍ³の泥土について、図７に示す基本配合に対する配合倍率の改質剤を必要とすることが公知である。泥土の含水比が８０％から６６％に低減していることにより、１ｍ³について約１倍の配合率の改質剤を節約できることになり、例えば改質剤の基本配合当たりの単価を１１６５円とした場合、シールド掘進機による掘削土量が１８０００ｍ³（掘削延長略３６０ｍ）を超えると、２０００万円以上の改質剤が節約されることになる。したがって、上述の泥土圧式シールド掘進機による３６０ｍを超える施工延長のシールド工事では、土砂改質装置を設けるための設備費を十分に回収できる計算となる。

〔泥土（土砂）の温風による乾燥実験〕
図８に示すような深さ５０ｍｍの断熱容器４０に泥土４１を入れ、泥土４１による土層の表面に沿って温風４２を流し、風速や温度をパラメトリックに変化させつつ、深さ毎の含水比の変化を経時的に整理した。含水比は深さ方向の土層毎（１０ｍｍ毎）に試料を採取して実測した。試料土となる泥土４１は硬質粘性土とし、初期含水比はポンプ圧送を想定して８３．５％とした。温度３０℃の温風４２を風速４０ｍ／ｓで送風した際の深さ毎の含水比の変化を図８に、温度５０℃の温風４２を風速４０ｍ／ｓで送風した際の深さ毎の含水比の変化を図９に各々示す。

上述の泥土の温風による乾燥実験によれば、乾燥時間にほぼ比例して含水比の低下量が大きくなること判明した。また風速が大きくなるほど、温風の温度が高くなるほど、含水比の低下量は大きくなることが判明した。さらに、図９及び図１０に示す実験結果から、温風の影響は土層の浅い部分ほど大きく、深さの小さい部分では含水比の低下量が大きいことが判明する。また、土層が浅くなるほど含水比低下量は指数関数的に大きくなるが、温風による乾燥効果が顕著に見られるの深さ１０ｍｍ程度までで、２０〜５０ｍｍ程度の深さではある程度その効果がみられ、それよりも下部では乾燥効果はあまりみられないことが判明する。

本発明の好ましい一実施形態に係る土砂改質装置を用いて泥土圧シールド工法で泥土の処理を行うための諸設備が設けられた地上の作業ヤードを例示する説明図である。図１のＡ−Ａに沿った断面図である。本発明の好ましい一実施形態に係る土砂改質装置の構成を説明する略示断面図である。（ａ），（ｂ）は、スリット開口及びスリット幅調整機構の構成を説明する拡大断面図である。供給敷設手段の構成を説明する拡大断面図である。土層反転ガイドを介して上段の搬送ベルトの土砂の層構成を上下に反転させて、下段の搬送ベルトに送り出す状況の説明図である。高含水比の泥土を所定の改質目標に達するように改質するために必要とされる、改質剤の基本配合に対する配合倍率を例示するチャートである。泥土（土砂）の温風による乾燥実験の概要を示す説明図である。温度３０℃の温風を風速４０ｍ／ｓで送風した際の深さ毎の含水比の変化を示すチャートである。温度５０℃の温風を風速４０ｍ／ｓで送風した際の深さ毎の含水比の変化を示すチャートである。

符号の説明

１０土砂改質装置
１１供給敷設手段
１２泥土（土砂）
１３温風送風手段
１４温風
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，３７ａ，３７ｂ搬送ベルト
１６送風室
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ送風室の区画室
１７仕切り板
１８搬送ベルトの始端部分
１９搬送ベルトの終端部分
２０連通路
２１土砂ホッパ
２２可変式スクリューコンベア
２３改質処理設備架台
２４土砂ピット
２５スリット開口
２６泥土敷設ホッパー（圧密ホッパー）
２７改質剤用サイロ
２８二軸パドル式改質剤混合装置
２９温風ダクト
３０吹込み口
３１排気口
３２温風ファン
３３層厚保持反転ホッパー
３４スリット幅調整機構
３５土層反転ガイド
３６層厚制御板
５０作業ヤード
５１残土運搬車両
５２積込み重機
５３排泥管
ｔ敷設される泥土（土砂）の厚さ
Ｘ搬送ベルトによる泥土（土砂）の搬送方向
Ｙ送風方向（搬送ベルトによる泥土（土砂）の搬送方向と反対の方向）

Claims

温風を送風して土砂の含水比を低減させる改質を行う土砂改質装置であって、
吹込み口及び排気口を有する送風室と、該送風室に設置されて敷設された土砂を連続搬送する搬送ベルトと、該搬送ベルトの始端部分に前記土砂を所定の厚さで供給する供給敷設手段と、前記送風室に温風を送風する温風送風手段とを備え、
前記搬送ベルトによって前記送風室の内部で前記土砂を連続搬送しつつ、前記温風を前記搬送ベルトによる前記土砂の搬送方向と反対の方向に送風するようになっており、
前記送風室は、上下に複数段に区画されていて、各区画室に各々前記搬送ベルトが設けられており、上下に隣接する区画室では、前記搬送ベルトによる前記土砂の搬送方向及び前記温風の送風方向が反対方向となっており、
且つ上段の区画室に設けられた搬送ベルトの終端部分の直下部分に下段の区画室に設けられた搬送ベルトの始端部分が配置されていて、上下の区画室を連通する連通路を介して上段の搬送ベルトの終端部分から下段の搬送ベルトの始端部分に前記土砂を送り出しつつ、前記土砂をジグザグ状に搬送するようになっており、
且つ前記送風室の各区画室には、前記搬送ベルトの終端部分側の端面に開口して前記温風の吹込み口が各々形成されており、前記搬送ベルトの始端部分側の端面に開口して前記温風の排気口が各々形成されており、上下に隣接する区画室では、前記吹込み口及び前記排気口が交互に逆向きに配置されていて、温風の送風方向が一段毎に逆方向を向くようになっている土砂改質装置。
前記供給敷設手段は、前記搬送ベルトの始端部分において幅方向に沿って延設するスリット開口を備えており、該スリット開口を介して前記搬送ベルトに前記土砂を供給敷設するようになっており、該スリット開口は開口厚さを調整可能に構成されていて、前記土砂の敷設厚さを所定の厚さに設定する請求項１に記載の土砂改質装置。
前記供給敷設手段は、前記土砂を加圧状態で収容する圧密ホッパーを備えており、該圧密ホッパーから押し出される前記土砂を強制圧密排水させながら前記搬送ベルトに供給敷設する請求項１又は２に記載の土砂改質装置。
土層反転ガイド及び層厚制御板を取り付けて、前記上段の搬送ベルトの土砂の層構成を上下に反転させつつ前記下段の搬送ベルトに送り出すことにより、温風による水分除去効果が顕著な土砂の表面部分を上下に入れ替える請求項１〜３のいずれかに記載の土砂改質装置。