JP4558360B2

JP4558360B2 - 泥水分級工法

Info

Publication number: JP4558360B2
Application number: JP2004083218A
Authority: JP
Inventors: 利久谷口; 久深田
Original assignee: Fudo Tetra Corp
Current assignee: Fudo Tetra Corp
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2024-03-22
Also published as: JP2005264679A

Description

本発明は、所謂、高圧噴射撹拌系の地盤改良工法における排泥処理技術に関する。

セメントミルクを使用した、ジェット系、撹拌系地盤改良工法として、例えば、先端部に放射方向の撹拌翼を備えた打設軸を回転させながら施工地盤に貫入し、所定深度に達したことを確認した後、翼先端部に設けたノズルからエアーと超高圧の固化液とを対にし交差させて噴射し、定位置噴射を行った後、その侭、噴射を行いながら引き抜き開始し、所定深度に達したことを確認して、噴射を停止する交差噴流式複合撹拌工法、

先端に水平対向ジェットノズルを備えた回転軸を施工地盤に穿設したガイドホールに沿って所定深度迄貫入させ、エアーと超高圧スラリーのジェット噴射を伴いながら回転させると共に、回転軸の引上げを開始し、所定深度に達したことを確認して噴射を停止するスーパージェット工法、

又はチェンソー型のカッターを施工地盤に建て込んで横方向に移動させ、溝の掘削と固化液の注入、原位置土との混合・撹拌を行い、地中に連続した壁を造成するソイルセメント地中連続壁工法等が採用されているが、何れの場合にも、施工中、地盤に圧入された固化剤などの投入量と同等以上の量の排泥（泥水を含む、以下「泥土水」と言う）が貫入軸周辺から地表面に揚上、排出する。
上記泥土水は掘削時及び地盤改良時に排出され、その性状は土と水とセメントの混合物で、含水率が高く流動性が大きい状態にあり、産業廃棄物に該当する。

従来、前記排出泥土水は、施工機付近に設置した泥水溜めに一時溜置し、この溜めからサンドポンプ又はバックホー等を利用してダンプ車に移送し、脱水又は再利用システムに取り込むか、予め設定した処分場又は所定の産業廃棄物処分場迄運搬して処分している。その排泥量は地盤改良の施工領域が広くて深い程、多量になって処分に手数が掛かる。処分をするにしても産業廃棄物処分場が手狭になったり、又、処分費も高額になって施工費用に影響を及ぼす不都合がある。
再処理をするにしても、セメントが混入した泥土が対象であるから、時間的にも場所的にも利用範囲は限られてしまう。

上記排泥土水の処理は、一般には非自硬性の排泥処理システムの一部装置を転用する事が試みられているが、使用中、処理能力が低下するので継続使用の例が見当らない。
自硬性（セメントを含む）の排泥処理には、当該泥土水の性質として、
（ａ）粘性が高く流動性が低下して配管に付着し、時間の経過に伴って配管を閉塞する。（ｂ）流速の遅い配管部では、排泥が堆積・固化する。
（ｃ）スクリューデカンタでは、脱水と共に泥土の粘性が高まり、ケース内に付着して、固化する。
（ｄ）フイルタでは、脱水と共に瀘布の目詰りと付着が始まり、それらが固化する。
と言った問題点があり、それらを解決しなければ、継続使用に耐えないからである。

別途、排出汚泥水中の活性セメンとを回収、再利用に供する事により公害問題を解消し、コストダウンや資源の有効利用を図る処理工法も提案されてはいるが、それには大規模な付帯設備を必要とする。
特開平７−２８６３２０号公報特開２００１−１９３１００号公報

施工に伴って揚上、排出する泥土水の容量を変える事ができない（経験によれば、固化液等の投入容量に見合う排出泥土水量が発生する。）とすれば、排出泥土水を、いち早く泥土と水とを分離し、泥土水の実質的容量を減量する事ができれば、それだけ産業廃棄物の実質的処分容量が減少し、泥土水処理に要する工数、費用の節減を図ることが可能である。なお、その際分別した水は再利用に廻すこともできる。
従って、解決しようとする課題は、排出する泥土水を、その場で簡単に水と土（セメントが混入）とに分級できる手段を提供する事である。

高圧噴射撹拌系地盤改良工法において、撹拌によって発生する泥土中又は地盤中の泥土水が地表に向かって揚上、流出する行程で、当該泥土水に対して、水と土とに分別し易くする凝集剤を散布し、排出する迄の間に略均一に混合して、排出泥土水からの水の分級を簡単に行う事を特徴とする。
上記凝集剤の散布は少なくとも、施工によって発生する泥土水が地表に排出される工程の中途に施すようにすれば、地表に流出する迄の間に泥土水中に生じる乱流、泥土水移動（送）による撹拌・混合によって、地表に排出した泥土水を貯留槽に収容する迄の間に、泥土水と凝集剤との均質混合が自然に実現する。
上記均質混合に基づいて、泥土水からの水の分別が自然に、かつ片寄りなく効果的に行われる。

泥土水が地表に揚上、移動する迄の間に、泥土水中に発生する乱流、泥土水を搬送（移動）する際に生じる撹拌・混合により、泥土水と凝集剤とが自ずと均質に混合するから、両者を一様に撹拌・混合させるための手段を格別、施す事を要しない。
簡単な装置を利用して泥土水から効果的に水を分別し、泥土水の実質的処分量を減少させて、処分費を少なくする事、引いては工費の節減も可能である。
資材の一部リサイクルも可能となる。
簡単に実施可能であって、設備費が過大になる恐れが無い。

泥土水から水を分別し易くする凝集剤の散布（付与）・混合を、少なくとも泥土水が地表に迄、移動、排出する間の流れ（乱流）を利用して行うこと。

図１ａは、本発明工法を実施する装置の一例の模式図であって、改良（軟弱）地盤の表面ＧＬに対し、直角方向に打設軸を建て込む工法を例示している。
地盤中に貫入している打設軸１（直径、約２０ｃｍ）には、さきに述べたような、先端部にそれぞれ対向して直径方向に伸びる機械的撹拌翼を備え、又、交差噴流ノズルを設けるとか、あるいは水平対向ジェットノズルを備えており、

所望深さまで建て込んだ打設軸１を、回転かつ引き上げながら、所要（改良）深度の地盤に対し前記ノズルを介して超高圧、大容量のスラリー（液状固化剤、地盤改良剤）を噴射し、周囲の土砂を削り取りながら、前記スラリーを充填し、混合・撹拌する事で、高品質の大型パイルを高速、高能率で地盤中に造成している。

削り取られ土砂の一部は、噴射スラリーを含んだ泥土水となって、打設軸１の周面を軸方向に沿い地表に向かって流動、排出するが、その際、泥土水と水とを分別し易くする凝
集剤の散布を、排出泥土水の流れの中途の、打設軸１の周面に穿設したノズルを利用して供与するようにすれば、凝集剤の散布が泥土水の流路に交差する形で行われ、又、泥土水の流れも一部、打設軸１の回転摩擦に引きづられて偏向するから、泥土水が地表ＬＧに迄、排出される間に、前記泥土と凝集剤との混合・撹拌が均質に行われる。

上記打設軸１の周面に配置するノズル位置は、改良工事施工中は、打設軸１が地盤から引き上げられた時にも空気中に露出しない事が望ましい。従って、上側スラリー噴射ノズル位置よりも若干上部で、常時、泥土水中に凝集剤を供与できる位置に設けられる。
但し、切り替えバルブを連結して、ノズルが空気中に曝露するときには、締め切るようにすれば、必ずしも、上記位置にこだわらない。
要するに、泥土水中に混入できる時期を測って、凝集剤を供与できる位置に設置する。
凝集剤の散布（タイミング）時期は、泥土水の発生時が望ましいが、一般に、泥土水が地表ＬＧに排出し始めてから、開始する。
又、地盤改良剤の噴射停止と共に凝集剤の散布を停止する。

なお、凝集剤の散布量は、圧入される地盤改良剤（液状固化剤など）と同量の泥土水が一般的に（若干それよりも大量と理解されるが、目安として）排出される処から、地盤改良剤の投入量に見合う添加量を設定して連続的に散布する。
地表ＬＧ迄、排出された泥土水は、一旦、吸引又は圧送ポンプ或いはバックホーを利用して、処理施設に移送されるが、この時、凝集剤入り泥土水は更に撹拌されて、より均質に混合し、後の分級を効率的にする。

図２は、本実施例工法における凝集剤入り泥土水の中間処理施設の断面図を示し、この中間処理槽は、周囲を丈夫な不透水壁２で囲い、底面３を多孔性材を用いて構成した躯体を備えた槽の内側面を、１〜２ｍｍの網目よりなる網を用いて隙間無く、張着して成るものである。
網４の材質は、ステンレススチール、合成樹脂等、透水性に優れ、銹ないこと、丈夫で繰り返し、洗滌・使用に耐えること、固化剤など付着し難い材質である事が望ましい。
網４を張設した中間処理槽の内側には、打設軸１付近に設けた泥土水溜めから吸引又は圧送ポンプ或いはバックホーを利用して移送した排出泥土水５が収容されている。

処理槽の底面３には、全面的に透水孔が設けてあり、収容された凝集剤入り泥土水５は、堆積自重により自然に水が絞りだされて網４を通して分別し、時間と共に処理槽内の泥土水５の実質的容量が減少する。
例えば、容積比で３０〜５０％程度の減量化が可能になる。
ここで底面３は、全面的に収容排泥土水の重量を支えるから、丈夫な構造にしておく事、必要に応じ支持部材を施すことが望ましい。底面３に設けた透水孔の大きさは、網４が、収容排泥土水の重量で撓まない程度であれば良い。
或いは、桟のような形状であっても可である。
分別された水は、底面３の下に溜り、必要に応じ、再利用に供される。

図２では、中間処理槽の底面３が地表から離れているように現わされているが、分別された水を支障無く外部に取り出せる構造であれば、図示の制約は受けない。
又、中間処理槽の底面３を水平に設けているが、傾斜面であっても可である。
収容排泥土水は、それ迄の移送途中で揉まれて供与した凝集剤が均一に混合し、水が自然に分級し易くなっているが、更に分別を促進するよう、底面３材に設けたノズルを介して、収容泥土水底に圧縮エアーを断続的に吹き込む手段を採用しても良い。
分別された水は、エアーの通り路を伝わって効果的に絞り出される。

斯くして、自然脱水が完了し減量化した後の排泥土は、中間処理槽から最終処分場に搬
送される。さきに述べたように、容積比で３〜５割近く減量化するので、その分だけ、処理費が節減される。
排泥土水から分別した水は回収して、再度、改良工事に流用する。
本実施例工法は、設備、手続が簡単で、安価に何処でも実施する事ができ、又、メンテナンスも容易である。
以上の通り、簡単な装置を用いて排出泥土水の減量化を達成し、処理費を少なくする事が可能となる。

図１ｂは、本発明工法を実施する装置の他の一例の模式図であって、地盤中に貫入した打設軸１には、先端部にそれぞれ対向して直径方向に伸びる機械的撹拌翼を備え、又、交差噴流ノズルを設けるとか、水平対向ジェットノズルを備えており、所望深さまで建て込んだ打設軸１を、回転かつ引き上げながら、所要（改良）深度の地盤に対し前記ノズルを介して超高圧、大容量のスラリーを噴射し、周囲の土砂を削り取って、前記スラリーを充填、混合・撹拌する事で、地盤中に高品質の大型パイルを高速、高能率で造成するもので、その工法に限れば、本発明の実施例１のそれと変わりが無い。

図１ｂ中では、ガイドホールに貫入した打設軸１を中心にし、その周辺地盤適所を択んで鋼管６を打設軸１を囲み、同軸１に略、並行して貫入させ、前記鋼管６に設けたノズルを介して、打設軸１側（泥土水流）に向かって、凝集剤を散布するようにしている。
打設軸１と鋼管６との間、即ち軸間距離は、鋼管６のノズルから散布される凝集剤が、打設軸１周面に沿って揚上、排出する泥土水流に対して効率良く混合する程度に短い。

鋼管６に設けたノズルの地盤中の深さ位置は、改良地盤層の上側層深さに見合う程度で、施工で発生する泥土水が打設軸１側に沿って地表に揚上、排出する迄の間に、散布した凝集剤が泥土水と撹拌・混合するだけの距離的、時間的余裕があるものとする。
そこでの凝集剤の散布方向は、発生した泥土水の排出流れに向かう若しくは沿うようにする事が効果的である。

改良地盤層の位置、深さが決まった段階で、予め所要数の鋼管６を打設軸１を囲んで貫入させ、施工によって泥土水が揚上、排出するのに伴って凝集剤を散布する。
兎に角、打設軸１に沿って泥土水が揚上、排出する迄の間に、凝集剤散布の準備が終了していなければならない。
この実施例では、凝集剤散布のためのノズルが、地盤中に固定しているので、排出泥土水流に対し、凝集剤を効果的に散布することができる。又、鋼管５（ノズル）の位置を、目的に合わせて修正する事もできる。

本実施例の場合も、泥土水中に散布する凝集剤の量は、圧入される地盤改良剤の投入量に見合う程度に設定して、連続的に散布する。
凝集剤の散布・停止時期は、本発明の実施例１で述べたものと同様である。
斯くして、排出泥土水は、地表面ＧＬまで揚上、流出する迄に、格別、手を加える事なく、凝集剤が均質に混合した泥土水を形成している。
打設軸１の周り堆積した排出泥土水の、その後の搬出、処理の工程及びそれに基づく効果は、実施例１において説明したものと変わりは無い。

この実施例工法においては、地盤改良打設軸１と凝集剤散布のための鋼管６とが同一ではないため、打設軸１の地表上の位置を移動（変更）させる毎に、鋼管６の貫入位置も修正しなければならない。

以上述べた実施例の中では、地中連続壁工法における排出泥土水の処理方法についての
例示を欠如したが、同工法においても、施工中に泥土水の排出、処理が行われるので、排出中の泥土水に凝集剤を散布・撹拌し、水抜きをして泥土水の減量処理を容易にする点においては、実施例１，２と本質的な相違はない。

狭隘な施工条件においても高速、高品質な施工が可能な高圧噴射撹拌系の地盤改良工法にあって、施工に伴って発生する大量の排出泥土水の処理方法のうち、施工する地盤改良工法そのものに若干手を加えるだけ、格別、複雑な設備、工程を経ることなく、排出泥土水の実質的な減量化を達成することができる。
又、分別した水の再利用も可能である。
如何なる施工現場でも簡単に実施可能で、装置（工数）対経済的効果が良好であり、確実に所定の効果を発揮する。

本発明工法を実施する装置の模式図である。（実施例１，２）本発明工法における凝集剤入り泥土水の中間処理施設の断面図である。

符号の説明

１打設軸１
２不透水壁
３底面
４網
５泥土水
６鋼管

Claims

所望深さまで建て込んだ打設軸を、回転かつ引き上げながら、所要深度の地盤に対し打設軸の先端に設けられたスラリー噴射ノズルを介して超高圧の液状固化剤又は地盤改良剤からなるスラリーを噴射する高圧噴射撹拌系の地盤改良工法において、超高圧・大容量のスラリーを噴射して周囲の土砂を削り取りながら両者を混合・撹拌させて発生する泥土水の一部が、打設軸に沿って揚上、排出する経路に、打設軸に略並行して貫入させた鋼管に設けた打設軸に向かうノズルを介して液状凝集剤を供与して撹拌させ、泥土水が地表に排出する迄の間に自ずと混合させることを特徴とする泥水分級工法。
所望深さまで建て込んだ打設軸を、回転かつ引き上げながら、所要深度の地盤に対し打設軸の先端に設けられたスラリー噴射ノズルを介して超高圧の液状固化剤又は地盤改良剤からなるスラリーを噴射する高圧噴射撹拌系の地盤改良工法において、超高圧・大容量のスラリーを噴射して周囲の土砂を削り取りながら両者を混合・撹拌して発生する泥土水中に、前記打設軸に穿設したノズルを介して、泥土水発生中に液状凝集剤を散布して、撹拌・混合させ、前記泥土水中の一部が打設軸に沿って揚上し、地表に排出する迄の間に略均等に混合させることを特徴とする泥水分級工法。