JP5367642B2 - 土質材料の解泥方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、各種の建設工事や土木工事から大量に発生する建設発生土や建設汚泥の再利用と減容化を図るために、これらの土質材料を解泥してソイルセメントの原材料として使用するための土質材料の解泥方法及びその装置に関するものである。

各種の建設工事や土木工事から大量に発生する建設副産物としての建設発生土や建設汚泥を再利用するための有効な活用策として、ソイルセメント工法が注目されている。このソイルセメント工法とは、建設現場等で発生した土に流動性を高めるための水、或いは濁・泥水と固化材を適切な配合で混合し、用途に適した流動性、材料分離抵抗性をもった状態で埋め戻し、裏込め等の必要な箇所に流し込んで打設し、適切な養生状態で固化を待って処理を終了する工法である。

建設発生土とは、各種の建設工事や土木工事から発生する礫質土，砂質土，粘性土などからなる土砂の総称であり、「廃棄物処理及び清掃に関する法律」（以下、廃棄物処理法という）に規定する産業廃棄物には該当しない。一方、建設汚泥とは、各種の建設工事や土木工事にかかる掘削工事から生じる泥状の掘削物及び泥水のうち、廃棄物処理法に規定する産業廃棄物として取り扱われるものをいう。泥状の状態は標準仕様ダンプトラックに山積みできず、その上を人が歩けないような流動性を呈する状態をいう。

建設発生土や建設汚泥その他の土質材料をソイルセメント工法におけるソイルセメントの原料として再利用するためには、これらの土質材料に水、或いは濁・泥水を加えて解泥して所定の含水率に調整するとともに、一定サイズ以上の礫を除去する必要がある。ソイルセメントの品質基準では一般埋め戻し材としては礫４０ｍｍ以下、埋設管周りの埋め戻し材としては礫１３ｍｍ以下と定められている。

従来、建設発生土や建設汚泥その他の土質材料を解泥する手段としては、図１１に示すように解泥槽３１内に土質材料３２と水３３を投入し、バックホウ３４の標準のバケット３５を使用して、バケット３５の動作によって解泥槽３１内で撹拌を行って解泥している（特許文献１，非特許文献１、第１８１頁，第２２２頁参照）。また、図１２に示すように、標準のバケット３５に換えて、バケット底部に枡目状の間隙が形成されたスケルトンバケット３６を使用して解泥槽３１内で撹拌したり、或いは、図１３に示すように標準のバケット３５に換えて内部に撹拌機構を具備したミキシングバケット３７を使用して解泥槽３１内で撹拌している。これらのバックホウ３４に装備した標準のバケット３５，スケルトンバケット３６，ミキシングバケット３７は建設発生土や建設汚泥の土質材料の解泥槽３１への移送手段としても使用することができる。

或いは標準のバケット３５に換えて、撹拌装置を装着した建設機械（特許文献１）を使用する解泥手段も提供されている。このようにして、撹拌終了後に振動スクリーンを使用して所定サイズ以上の礫を分離し除去することによって、ソイルセメントの原料としての解泥水を製造している。

更に、上部に材料投入口を備えるとともに、下部に開閉自在のゲートを備えた材料排出口を有する横型円筒形状のドラムの断面中心位置に水平方向に沿って回転シャフトが配設されるとともに、前記横型円筒状ドラムの側部に前記回転シャフトを回転駆動させる駆動源を配置した混合機からなる解泥装置も提供されている（特許文献２）。

特開平１０−１４７９５０号公報 特開２００２−２８５５７１号公報

「土の流動化処理工法」（第１８１頁，第２２２頁外） 技報堂出版２００７年９月２５日発行

しかしながら、図１１に示すバックホウ３４の標準のバケット３５を使用する解泥手段では、バケット３５の撹拌力が弱く十分な撹拌を行うことができず、又解泥槽３１内から礫を除去する際にバケット３５を使用して水切りを行うことができない。一方、図１２に示すスケルトンバケット３６を使用する解泥手段によれば、バケット底部に枡目状の間隙が形成されているため、礫を除去する際にこのスケルトンバケット３６を使用して水切りを行うことができるが、撹拌力が弱く、十分な撹拌を行うことができない。これに対し、図１３に示すミキシングバケット３７を使用する解泥手段によれば、ミキシングバケット内の撹拌装置によって効率よく十分な撹拌を行うことができるが、礫が存在すると、撹拌羽根に噛み込んでしまい稼働が停止したり、故障の原因ともなる。

特許文献１に示す解泥手段では、バックホウのアタッチメントとして撹拌装置を使用するものであり、保護枠体で囲繞したとしても、礫による撹拌装置への噛み込みを有効に防止することは困難であり、礫が撹拌装置に噛み込んでしまい稼働が停止したり、故障の原因ともなることに変わりない。更に、いずれの手段においても、解泥後に振動スクリーンを使用して礫を除去する必要があり、解泥作業が煩瑣な２段階となる。

特許文献２に示す解泥手段では、専用の混合機を必要とし、各現場で迅速に対応することが困難であるし、又ショベル羽根で撹拌するため、ミキシングバケット３７と同様に礫が存在すると、撹拌羽根に噛み込んでしまい稼働が停止したり、故障の原因ともなる。そのため、礫を含まない粘性土主体の泥土にしか対応することができない。更に、特許文献１，２に示す解泥手段では、建設発生土や建設汚泥の土質材料の運搬手段を有するものではないため、別途解泥槽や解泥装置への土質材料の運搬手段を必要とする。

即ち、従来の解泥手段によれば、それぞれ一長一短があり、いずれの手段においても解泥の効率が悪く、しかも解泥と同時に礫の分級をすることができず、結果として解泥処理に長時間を要することとなっている。

そこで、本発明は建設発生土や建設汚泥その他の土質材料をソイルセメントの原材料として使用可能とすることによって、その再利用と減容化を図るために、これらの土質材料を効率よく、短時間で解泥できるとともに、解泥と同時に礫を分級して除去することのできる土質材料の解泥方法及びその装置を提供することを目的としている。

本発明はその目的を達成するために、土質材料をトロンメルバケット内に掬い上げた後、該トロンメルバケットを解泥槽の上方に移動させて、トロンメルを回転駆動させるとともに、トロンメル内に清水又は解泥水を供給することにより、トロンメルの回転とトロンメル内に供給された清水又は解泥水によってトロンメル内の土質材料を解泥し、トロンメルのスクリーンを介して解泥水として解泥槽に供給するとともに、トロンメルによって土質材料の礫を分級し、トロンメル内に分離させる土質材料の解泥方法を基本として提供する。

そして、トロンメル内に供給する清水として、予め解泥槽内に貯留した清水を、解泥水ポンプを使用して供給し、或いはトロンメル内に供給する解泥水として、解泥槽内に貯留した解泥水を、解泥水ポンプを使用して供給する。トロンメルのスクリーンとして、４０ｍｍ以上又は１３ｍｍ以上の礫を分級できるスクリーンを使用する。また、トロンメルによって分級した礫をトロンメル内から礫置場に排出し、解泥槽に撹拌機を設置して、解泥槽の解泥水を撹拌し、土質材料から解泥して、解泥槽に貯留した解泥水を移送ポンプを使用して貯泥槽に移送するようにする。

即ち、トロンメルバケットをバックホウに装備することにより、トロンメルバケットを土質材料の貯留場所まで移動して土質材料の掬い上げ、及び解泥槽の上方へ移動させて設置してトロンメルを回転駆動し、更に、トロンメル内の土質材料の解泥・分級が終了した後に礫置場まで移動させて、トロンメル内に分離した礫を、礫置場に排出するようにする。土質材料として、建設発生土及び／又は建設汚泥を解泥する。

また、バックホウに装備したトロンメルバケットと、解泥槽と、トロンメルバケット内に清水又は解泥水を供給する解泥水ポンプと、解泥槽内に設置された撹拌機とからなり、トロンメルバケットに掬い上げた土質材料に解泥水ポンプから清水又は解泥水を供給するとともに、トロンメルを回転駆動することにより、トロンメル内の土質材料を解泥してトロンメルのスクリーンを介して解泥水として解泥槽に供給し、解泥槽に設置した撹拌機で解泥槽に供給された解泥水を撹拌するとともに、トロンメルによって土質材料の礫を分級し、トロンメル内に分離させる土質材料の解泥装置を提供する。更に、解泥槽内に清水を供給するための清水槽を有する構成を提供する。

そして、トロンメルバケットにおけるトロンメルのスクリーンとして、４０ｍｍ以上又は１３ｍｍ以上の礫を分級できるスクリーンを使用し、トロンメルによって分級した礫をトロンメル内から排出する礫置場を設置し、土質材料から解泥して、解泥槽に貯留した解泥水を移送するための移送ポンプと、移送した解泥水を貯留する貯泥槽を設置し、土質材料として、建設発生土及び／又は建設汚泥を解泥する。

上記構成の本発明によれば、ソイルセメントを製造するための建設発生土や建設汚泥等の各種土質材料の解泥作業をトロンメルバケットを使用して行うことによって、トロンメルの回転とトロンメル内に供給する清水又は解泥水によって解泥効率が上がり、効率化を図ることができる。しかも、トロンメルのスクリーンのメッシュサイズ以上の礫は、トロンメル内に分級されるため、解泥と分級を同時に行うことができる。そのため、従来必須の工程であった礫を除去するための解泥後における振動スクリーンを使用した分級作業を必要としない。

しかも、トロンメルバケットは解泥槽の中に浸漬する必要がなく、解泥槽内に設置した撹拌機を併用してトロンメルのスクリーンから抜け出た粘性土も解泥槽内において解泥することができ、より正確で確実な解泥作業を実施することができる。よって、各種土質材料をソイルセメントの原料として各現場において再利用することができるとともに、その減容化を効率よく、短時間で行うことができる。

本発明にかかる土質材料の解泥方法及びその装置を概略的に示すシステム図。 本発明にかかる土質材料の解泥装置の全体配置図。 本発明の工程説明図。 本発明の工程説明図。 本発明の工程説明図。 本発明の工程説明図。 本発明の工程説明図。 本発明の工程説明図。 本発明の工程説明図。 本発明の工程説明図。 従来の土質材料の解泥方法の要部説明図。 従来の土質材料の解泥方法の要部説明図。 従来の土質材料の解泥方法の要部説明図。

以下図面に基づいて本発明にかかる土質材料の解泥方法及びその装置の実施形態を説明する。本発明が対象とする土質材料は、ソイルセメントの原材料として利用できる礫質土，砂質土，粘性土などの土全般を対象としており、その種類や発生原因に限定はない。特には、各種の建設工事や土木工事、例えば場所打ち杭や地中連続壁の掘削工事等において大量に発生する建設発生土や建設汚泥を主たる対象としている。本発明は、これらの土質材料をソイルセメントの原材料として使用するために所定の含水率に調整するとともに、所定サイズ以上の礫を除去した解泥水に解泥するものである。

図１は、本発明にかかる土質材料の解泥方法及びその装置を概略的に示すシステム図、図２は建設現場における土質材料の解泥装置の全体配置図、図３〜図１０は工程説明図である。図において、１は建設発生土や建設汚泥からなる解泥対象物としての土質材料であり、建設現場等において所定のエリアに設置された土質材料槽１ａに集積されている。先ず、図１のステップＡ及び図３に示すように、アーム３の先端にアタッチメントとしてトロンメルバケット４を装着したバックホウ２を土質材料槽１ａまで移動させて、トロンメルバケット４に土質材料１を掬い取ることができる位置に設置する。なお、図１においてアルファベットで示すステップＡ〜ステップＮは解泥方法の各解泥工程を示し、枠ＴＲで囲って示した各工程はトロンメルバケット４を使用した解泥工程を示している。

本発明はトロンメルバケット４を使用して、解泥と分級を同時に行うことよって、解泥時間の短縮と効率化を図ることに特徴を有する。本発明で使用するトロンメルバケット４そのものはバックホウ２のアーム３の先端に装着されて使用される公知の構成であって、バケット内に円筒形の回転篩であるトロンメル５を回転自在に装備している。このトロンメル５はバックホウ２の油圧ユニットからの油圧によって所定速度で回転し、バケット内の収納物を天地反転させて、トロンメル５のスクリーン５ａによって収納物を篩い分けて分級することができる。

そして、ステップＡの状態から、アーム３を駆動させてトロンメルバケット４内に土質材料１を掬い取って、ステップＢに示す土質材料１の取込を行う。次に、ステップＣ及び図４に示すようにバックホウ２を解泥槽６まで移動させて、トロンメルバケット４を解泥槽６の上方に設置する。図２におけるバックホウ２はこのステップＣの状態を示している。図２に示す状態から右方向に移動することによって、ステップＡに示す土質材料１を掬い取ることができる位置に移動することができる。なお、図２において、２７は標準のバケットを装着した第２のバックホウであり、土質材料１が特に解泥し難い強度のあるシルト粘土である場合等に、解泥作業をよりスムーズに行うために事前に水を加えて準備撹拌をするためのものである。そのため、この第２のバックホウ２７の使用の有無は任意に選択することができる。

解泥槽６は所定容積サイズの槽であり、底部に１又は複数の撹拌機７が配置されるとともに、解泥水ポンプ８が設置されている。解泥水ポンプ８からは供給管９が上方に延設され、供給管９の先端にノズル９ａが装備されている。ステップＣにおけるトロンメルバケット４は、このノズル９ａに対面するように解泥槽６の上方に設置される。

次に、ステップＤ（ステップＤ１）及び図５に示すように、清水槽１０からポンプ１１を使用して清水１２を解泥槽６に供給する。この清水１２は土質材料１の解泥に使用できる水であればどのようなものであってもよく泥水も使用できる。解泥槽６に一定量の清水が貯留されると、ステップＥ及び図５に示すように、解泥水ポンプ８を使用して、供給管９及びノズル９ａを介して清水１２をトロンメルバケット４に供給する。この清水１２を所定の圧力で噴射するようにしてもよい。併せて、ステップＦ及び図５の矢印１３に示すようにトロンメル５を回転駆動させる。この清水１２の供給とトロンメル５の回転を連続的に行うことによって、トロンメルバケット４内に収納された土質材料１はステップＧ及び図５に示すように解泥される。即ち、トロンメル５の回転と清水１２によって、トロンメル５内に収納された土質材料１が解泥できる状態となればよい。一方、土質材料１に含まれている礫１４はトロンメル５によって分級されて、スクリーン５ａのサイズ以上の礫１４はトロンメル５内に残留する。なお、トロンメル５のスクリーン５ａは４０ｍｍを超える礫を分級できるメッシュサイズとしたが、解泥水の用途に応じて適宜そのサイズを設定するものである。

解泥された土質材料１は、ステップＨに示すように解泥水１５となり、トロンメル５のスクリーン５ａを通過して解泥槽６に落下する。そして、解泥水１５が供給された後は、清水槽１０から供給された清水１２と一体となり、解泥水１５として解泥水ポンプ８によって吸引されてノズル９ａからトロンメルバケット４に循環して供給される。この解泥水１５を所定の圧力で噴射するようにしてもよい。即ち、トロンメル５の回転と解泥水１５によって、トロンメル５内に収納された土質材料１が解泥できる状態となればよい。なお、清水槽１０から供給する清水１２は解泥槽６の容量と、解泥する土質材料１の性状及び製造するソイルセメントの性状に応じて供給量が設定されており、ステップＤ（ステップＤ２）及び図６に示すように、予め設定した供給量に達すると清水１２の供給を停止させる。

トロンメルバケット４に取り込んだ土質材料１の解泥が全て終了した後、ステップＩに示すようにトロンメル５の回転を停止するとともに、ステップＪに示すように清水１２又は解泥水１５の供給を停止する。そして、ステップＫ及び図６に示すように、バックホウ２を礫置場１６まで移動させて、ステップＬに示すようにトロンメル５のスクリーン５ａによって分級されてトロンメル５内に残存している礫１４を礫置場１６に排出する。

そして、図７に示すように、再びステップＡに戻り、バックホウ２を土質材料槽１ａまで移動させ、土質材料１をトロンメルバケット４内に掬い取るステップＢの工程を行い、バックホウ２を解泥槽６まで移動させて、トロンメルバケット４を解泥槽６の上方に設置するステップＣの工程を行い、以後同様にしてステップＤ〜ステップＬまでの工程を必要回数繰り返して行う。

なお、トロンメルバケット４内に分級された礫１４が微量である場合は、ステップＫ，Ｌに示す礫１４の排出工程を行うことなく、そのままステップＡに示す工程に移動してもよい。

ステップＨに示す解泥水１５が解泥槽６内に供給され始めると、解泥槽６内ではステップＭ及び図５〜図９に示すように、必要に応じて撹拌機７を使用して解泥槽６内の解泥水１５の撹拌を連続して、或いは随時行う。これはトロンメル５のスクリーン５ａを通過した粘性土等の土質材料１をより確実に解泥するためである。

解泥槽６内に所定量の解泥水１５の製造が終了すると、ステップＮ及び図９に示すように、解泥槽６内に設置した移送ポンプ１７を駆動させて、製造した解泥水１５を図１０に示すように全て貯泥槽１８に移送する。そして、図１０に示す空となった解泥槽６に前記同様の工程で解泥水１５を製造する。以後この工程を繰り返す。

図２に示す貯泥槽１８に移送された解泥水１５は、貯泥槽１８の底部に設置された１又は複数の撹拌機１９によって、連続的に又は間欠的に撹拌されながら、貯泥される。この解泥水１５を原材料として、ソイルセメントを製造するには、図２に示す、貯泥槽１８から移送ポンプ２０を使用して必要量の解泥水１５を混練ユニット２１に供給するとともに、セメントサイト２２から必要量のセメントを混練ユニット２１に供給して混練することによって、用途に適した流動性、材料分離抵抗性を有するソイルセメントを製造する。そして、製造したソイルセメントをコンクリートポンプ２３から現場まで搬送して打設をする。図２において、２４は発電機、２５は解泥作業をするための管理室、２６は各種装置を洗浄するための高圧洗浄機を示している。

本発明にかかる土質材料の解泥方法及びその装置によれば、ソイルセメントを製造するための建設発生土や建設汚泥等の各種土質材料の解泥作業をトロンメルバケットを使用して行うことによって、トロンメルの回転とトロンメル内に供給する清水又は解泥水によって解泥効率が上がり、効率化を図ることができる。しかも、トロンメルのスクリーンのメッシュサイズ以上の礫は、トロンメル内に分級されるため、解泥と分級を同時に行うことができる。そのため、従来必須の工程であった礫を除去するための解泥後における振動スクリーンを使用した分級作業を必要としない。

しかも、トロンメルバケットは解泥槽の中に浸漬する必要がなく、解泥槽内に設置した撹拌機を併用してトロンメルのスクリーンから抜け出た粘性土も解泥槽内において解泥することができ、より正確で確実な解泥作業を実施することができる。よって、各種土質材料をソイルセメントの原料として各現場において再利用することができるとともに、その減容化を効率よく、短時間で行うことができる。

１…土質材料
２，２７…バックホウ
３…アーム
４…トロンメルバケット
５…トロンメル
５ａ…スクリーン
６…解泥槽
７，１９…撹拌機
８…解泥水ポンプ
９…供給管
９ａ…ノズル
１０…清水槽
１１…ポンプ
１２…清水
１４…礫
１５…解泥水
１６…礫置場
１７…移送ポンプ
１８…貯泥槽

Claims (15)

1. 土質材料をトロンメルバケット内に掬い上げた後、該トロンメルバケットを解泥槽の上方に移動させて、トロンメルを回転駆動させるとともに、トロンメル内に清水又は解泥水を供給することにより、トロンメルの回転とトロンメル内に供給された清水又は解泥水によってトロンメル内の土質材料を解泥し、トロンメルのスクリーンを介して解泥水として解泥槽に供給するとともに、トロンメルによって土質材料の礫を分級し、トロンメル内に分離させることを特徴とする土質材料の解泥方法。
2. トロンメル内に供給する清水として、予め解泥槽内に貯留した清水を、解泥水ポンプを使用して供給する請求項１記載の土質材料の解泥方法。
3. トロンメル内に供給する解泥水として、解泥槽内に貯留した解泥水を、解泥水ポンプを使用して供給する請求項１記載の土質材料の解泥方法。
4. トロンメルのスクリーンとして、４０ｍｍ以上又は１３ｍｍ以上の礫を分級できるスクリーンを使用する請求項１，２又は３記載の土質材料の解泥方法。
5. トロンメルによって分級した礫をトロンメル内から礫置場に排出する請求項１，２，３又は４記載の土質材料の解泥方法。
6. 解泥槽に撹拌機を設置して、解泥槽の解泥水を撹拌する請求項１，２，３，４又は５記載の土質材料の解泥方法。
7. 土質材料から解泥して、解泥槽に貯留した解泥水を移送ポンプを使用して貯泥槽に移送する請求項１，２，３，４，５又は６記載の土質材料の解泥方法。
8. トロンメルバケットをバックホウに装備することにより、トロンメルバケットを土質材料の貯留場所まで移動して土質材料の掬い上げ、及び解泥槽の上方へ移動させて設置してトロンメルを回転駆動し、更に、トロンメル内の土質材料の解泥・分級が終了した後に礫置場まで移動させて、トロンメル内に分離させた礫を、礫置場に排出する請求項１，２，３，４，５，６又は７記載の土質材料の解泥方法。
9. 土質材料として、建設発生土及び／又は建設汚泥を解泥する請求項１，２，３，４，５，６，７又は８記載の土質材料の解泥方法。
10. バックホウに装備したトロンメルバケットと、解泥槽と、トロンメルバケット内に清水又は解泥水を供給する解泥水ポンプと、解泥槽内に設置された撹拌機とからなり、
    トロンメルバケットに掬い上げた土質材料に解泥水ポンプから清水又は解泥水を供給するとともに、トロンメルを回転駆動することにより、トロンメル内の土質材料を解泥してトロンメルのスクリーンを介して解泥水として解泥槽に供給し、解泥槽に設置した撹拌機で解泥槽に供給された解泥水を撹拌するとともに、トロンメルによって土質材料の礫を分級し、トロンメル内に分離させることを特徴とする土質材料の解泥装置。
11. 解泥槽内に清水を供給するための清水槽を有する請求項１０記載の土質材料の解泥装置。
12. トロンメルバケットにおけるトロンメルのスクリーンとして、４０ｍｍ以上又は１３ｍｍ以上の礫を分級できるスクリーンを使用する請求項１０又は１１記載の土質材料の解泥装置。
13. トロンメルによって分級した礫をトロンメル内から排出する礫置場を設置した請求項１０，１１又は１２記載の土質材料の解泥装置。
14. 土質材料から解泥して、解泥槽に貯留した解泥水を移送するための移送ポンプと、移送した解泥水を貯留する貯泥槽を設置した請求項１０，１１，１２又は１３記載の土質材料の解泥装置。
15. 土質材料として、建設発生土及び／又は建設汚泥を解泥する請求項１０，１１，１２，１３又は１４記載の土質材料の解泥装置。

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