JPH02167996A - 高含水泥土の連続固化システム - Google Patents

高含水泥土の連続固化システム

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JPH02167996A
JPH02167996A JP63322705A JP32270588A JPH02167996A JP H02167996 A JPH02167996 A JP H02167996A JP 63322705 A JP63322705 A JP 63322705A JP 32270588 A JP32270588 A JP 32270588A JP H02167996 A JPH02167996 A JP H02167996A
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閣重 守屋
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    • E21D9/13Devices for removing or hauling away excavated material or spoil; Working or loading platforms using hydraulic or pneumatic conveying means

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  • Geology (AREA)
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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、例えば土木工事現場に於ける軟弱粘土、礫混
すシルト土質地帯で施工されるシールド工事の掘削土砂
の固化及び軟弱粘度シルト礫混り土質地帯の土壌改良並
びに湖沼、ダム、河川等の沈澱堆積の軟弱の礫混り粘土
シルトの固化等、の連続自動固化aする。
(従来の技術) 土木工事現場からは大量の残土や泥状礫混り土砂が排出
される。なかでも含水比の高い軟弱粘土質、礫混すシル
ト土質地帯におけるシールド工事、開削工事の発生残土
は、流動性が高く、運搬時の流出やコボレによる周辺の
汚染など問題が多い。
これを考慮して、残土の発生量と処理量及び場外上捨場
までの運送機能などを勘案し、これに相応したストック
ヤードを工事現場近くに確保し、そこまで小運搬をして
、このストックヤードで脱水及び天日養生、若しくはセ
メント系、石灰系の固化材を残土上に撒き、そして掘削
機等で攪拌し、土砂中の水分を吸収、固形化させてから
現場より離れた土捨場まで搬出しているのが通例となっ
ている。
(発明が解決しようとする課題) 上記の如き、脱水、天日養生、セメント・石灰系固化の
ストックヤード方式では、排出溝、囲いなどを必要に応
じて施した軟弱泥土を一次仮置する相応の広さをもった
ストックヤードが必須要件となる。このストックヤード
用地を確保することは、最近では都市中心部は勿論のこ
と郊外と云えども容易ではなく、用地確保が出来ても借
地料が嵩む、また工事現場からストックヤードまで軟弱
泥土を仮運搬するについて、交通渋滞や路面への泥土の
コボレの危惧が免れず、ひいては付近住民よりの苦情を
覚悟する所以となろう、 また、降雨時には泥土をシー
トで覆うなどの流出防止策が必要であった。
更に、セメント系1石次系の固化材を使用しての泥土固
化処理にあっては、泥土土質がアルカリ性に変化するた
め産業廃棄物扱いとなり、従って土捨場に制約され、土
捨料にも割増料が付加されるなど、二重三重の手間とこ
れに伴う出費を余儀なくされていた。
次にシールド掘削工事に於て、シールド機チャンバ一部
の掘削土砂は、スクリューコンベア、ロータリーデスチ
ャージャーを経てベルトコンベアなどにより後方へ移送
され排出するようになっている。ところが、軟弱粘土、
シルト土質、泥漿。
礫泥漿シールド工事で、然も含水比が高い場合のシール
ド掘進にあっては、掘削土砂が流動性に富むためシール
ド機のスクリューコンベアによる土砂(泥土)の取込量
が減少して所期の計画量を搬出することが出来なくなり
、掘進速度を低減する。
また、シールド機の後方台車に搭載されているベルトコ
ンベアについても、コンベア上から泥土が溢れ出たり漏
れ落ちたりして、作業スペースを絶えず清掃する事態に
なったり、該コンベアに続く搬出車(ズリ鋼車)に対し
ても泥土積載量や搬出時のコボレなどに細心の注意を要
する。更に搬送機械類の摺動部に礫や、砂のかみ込みに
より損耗が甚だしくなり、故障の原因となったりしてい
た。
本発明は従来のこのような問題点に鑑みてなされたもの
であって、最も問題であるストックヤードを必要とせず
、付近住民の苦情の少ない経済的な排土処理であり、シ
ールド工事坑内にあっては作業スペースを汚染しない、
能率的な土砂の排出をなし得る泥土の連続固化システム
を提供しようとするものである。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するための本発明の泥土の連続固化シス
テムを実施例図に基づき説明する。
第1図は本発明の代表実施例である高含水泥土の連続固
化システムのフロー図、第2図は地上基地としての実施
例の側面図、第3図は第2図の■−■線視線面平面図4
図はシールド掘削工事における本発明システムの実施説
明図、第5図はボトムゴムケーシング構造−軸ミキサー
の分解説明図である。
即ち、本発明の高含水泥土の連続固化システムは、高水
分の軟弱粘度、シルト土質、礫泥漿等の高含水泥土10
と適量の固化剤20とを混練するスクリューミキサー3
と、高含水泥土固化剤20を該ミキサー3の泥土の取入
口31に供給する固化剤供給装置21と、上記取入口3
1に流入する泥土流速Mを検出する流量検出器5と、上
記ミキサー出口32から排出する泥土11の水分Wを検
知する水分計6と、上記泥土取入口31に流入する高含
水泥土10の含水分と流量に見合った固化剤添加量Hを
制御する自動制御手段Cとを含み、該自動制御手段Cは
流量演算器C0、比率設定器C2、流量修正器C4、流
量調節器C4、変換器Csより成り、上記流量検出器5
によって検出した高含水泥土流速信号mを流量演算器C
2に入力し、この演算器C□により泥土10の流速によ
る流量の演算をなし、これに比率設定器C2の固形剤比
率を乗じて固形剤添加量h′を算出し、この添加量h′
を流量調節器C4に基準入力すると共に、上記ミキサー
出口32より排出する固形泥土11の水分Wを変換器6
1により入力信号Wに変換し流量修正器C1を経て、流
量調節器C4に補正入力h〃しながら、該流量調節器C
4によって固化剤流量りを演算決定し、変換器C3、2
4等により操作部210に適合する出力に変換して、固
化剤の添加量Hを自動制御することを要旨とするもので
ある。
そして、地上基地として本高含水泥土の連続固化システ
ムを実施する場合には、高含水泥土10の発生現場に泥
土圧送ポンプ4を設置して該圧送ポンプ4によってスク
リューミキサー3の取入口31に高含水泥土10を供給
するようにすればよい。
また、軟弱高含水地帯で施工されるシールド掘削工事又
は作泥材を切羽へ圧入する泥漿シールド工事に於いては
、上記スクリューミキサー3による混練及び固化装置が
、シールド機SのスクリューコンベアS3によって威さ
れるものとするとよい。
そしてまた、本システムのスクリューミキサー3をボト
ムゴムケーシング構造の一軸ミキサーR3とし、該ミキ
サーの泥土出口32側が吊持され上下に移動可能となし
て、ミキサーの傾斜角度(α)を変更可能としたミキサ
ーR3を使用すると効果的である。
ここでこのボトムゴムケーシング構造の一軸ミキサーR
3について、第5図面の簡単な説明する。
不図示の油圧モータ又は電動機により可変速に駆動され
るミキサー軸R31には、スクリュー羽根R311が螺
旋状に断続して周設固着され、該スクリュー羽根の不在
部分にはパドル羽根312が適当間隔をおいて突設固着
されている。夫々の羽根R315、R312には回転半
径を略同じとなるようなブレードR3110,R312
0が取替可能に螺設されている。
また上記ミキサー軸R31の支承部を備えた機枠R30
には、半円樋状の可撓性ボトムゴムケーシングR32が
取替可能に密着螺設されている。
機枠R30の上部は不図示の容易に取外し可能な蓋板に
より被覆できるようになっている。スクリュー軸の先端
上部の機枠位置には泥土10の取入口31を具備し、ス
クリュー軸の他端下部の機枠位置には固化泥土11を排
出するミキサー出口32を備え、泥土がスクリュー軸R
31の回転により固化剤20と混練され乍らミキサー出
口32に移送されるように構成されている。
更に泥土流速Mの検出には電磁流量計を、固化泥土11
の水分の検出には赤外線水分計を用いると好ましい。
更にまた、スクリューミキサー3の取入口31に供給す
る固化剤を中性液体固化剤とすると固化泥土11を廃棄
するときに都合がよい。
なお、前記のシールド掘削工事において、極めて高含水
の泥土が発生した場合は、シールド機(S)のチャンバ
一部(S31)から直ちに高含水泥土10を圧送ポンプ
4によって移送するようにするとよい。
(作用) 上記のように構成される本発明高含水泥土の連続固化シ
ステムの作用を述べる。
高含水軟弱粘土、高含水シルト土質地帯の掘削土砂又は
湖沼、ダム、河川等の沈澱堆積泥土は。
砂礫混じりの謂ゆるドロドロでジャブジャブの泥土であ
る。このような高含水泥土10はこのままでは取扱いが
困難なので、泥土の質と量に対応する固化剤を適量添加
することによって所望の硬さに固化させる必要がある。
そこで高含水泥土10を連続して自動的に固化処理を行
うようにしたのが本発明システムであって、固化剤20
と共にスクリューミキサーの取入口31に供給された高
含水泥土10は、ミキサー3の駆動により該ミキサー内
部で混練固化されながら該ミキサー出口32から排出さ
れ、次の排出コンベア7により適宜移送される。
上記スクリューミキサー3に供給される取入口31前の
高含水泥土10の水分Wと流速Mを水分計6と流量検出
器5により検出し、流速信号mを流量演算器C8に入力
し、これに固化剤添加比率を比率設定器C□により乗す
ることにより固化剤の基準添加量信号h′が出力される
。また、水分計6の水分パーセントWは変換器61と流
量修正器C1とによって固化剤添加量補正出力h〃とし
て出力される。これら基準添加量信号h′と添加量補正
信号h〃とが流量調節器C4に共に入力されて該調節器
C4にて固化剤添加量信号りが演算決定される。この出
力信号りが変換器C1及び変換器24によって操作部2
10の操作源出力に変換され、操作部210を含む固化
剤供給袋!21によって自動制御されて、固化剤20の
添加量Hがミキサー取入口31に供給される。
而してミキサー3に供給された高含水泥土10と適量の
固化剤20とは、該スクリューミキサー3内で混練され
乍らその粘性を増し、所期の硬さの固化泥土11となっ
てミキサー出口32より排出され途中水分計6により水
分を検知され乍ら、排出コンベア7上を移送されて後処
理される。
そして、地上基地として本発明システムが実施される場
合では、高含水泥土10の発生湯所近くの泥土圧送ポン
プ4により高含水泥土10がスクリューミキサー3、取
入口31に供給され該ミキサー3内で混線固化されて排
出コンベア7などに依って適宜排出され、後処理される
また、シールド掘削工事の場合には、シールド機Sのス
クリューコンベアS3が上記スクリューミキサー3に代
替され、スクリューコンベアS3の前頭部がミキサー3
の泥土取入口31として機能し、ロータリーデスチャー
ジャ30出口部32がミキサー3の出口32に相当して
、高含水泥土10がスクリューコンベアS3内で混線固
化されて後方設備のコンベア7、ズリ鋼車S4、クラブ
パケット85などに依って坑外に搬出され、後処理され
る。
そしてまた、スクリューミキサー3をボトムゴムケーシ
ング構造の一軸ミキサーR3とすることにより、スクリ
ューとケーシング間の砂礫などの噛込みに対し、ゴムケ
ーシングの可撓性によって駆動力の過負荷やミキシング
の容量低下が防止され、特に大型の礫の混入時に好都合
となる。またミキサーR3の水平面に対する傾斜角度α
を調整可能とすることにより、泥土のミキサー内に於け
るゲル化(固化)時間を調整することが可能となる。
更に、本発明で取扱う泥土の如き特性物の流量計測には
、ファラデーの電磁誘導の法則を利用した電磁式流量計
5が適し、また流動する泥土の水分を検知するには、水
分量に応じて光エネルギーが吸収されることを利用した
特に、赤外線3波長式水分計発信器が好適に機能する。
更にまた、高含水泥土をスクリューミキサー3の入口部
3工に供給し、ミキサー3内で混練され固化させる為の
添加固化剤20を中性液体固化剤とすることに依って、
添加場所、添加量及び添加圧の調整が容易になされると
共に固化後の泥土から反応水(離漿水)が発生せず固化
泥土11の中性を維持することが出来る。
(実施例1) 地上基地Gとしての本発明システムの実施例を第2図及
び第3図に従い説明する。
前述したような高含水礫混り泥土は、発生地の近くに設
置された本基地Gに向けて、発生地に設けられた泥土圧
送ポンプ4により、泥土輸送管を経由して基地台板G1
上の泥土供給管12まで移送される。
台板G1上には、機枠G2により支承された固化剤サイ
ロ23をはじめ、スクリューミキサーR3、駆動源とな
る油圧ユニット35、自動制御兼動力制御盤C、サイロ
23と連結管211により連通し、固化剤20を一次貯
留して給送する固化剤供給装置25、電磁流量計5を途
中に備えた泥土供給管12、水分計6を備えた排出コン
ベア7、ミキサ−3出口部33の吊持用ウィンチ34.
原水槽、コンプレッサ、高圧洗浄機等が装備されている
供給管12に入った泥土10は、途中の電磁流量計5を
経てスクリューミキサーR3の泥土取入口31のホッパ
に供給される。
一方、固化剤サイロ23に貯留されていた固化剤20(
好ましくは中性液体固化剤)は、連結管211を経由し
て固化剤供給装置21の上部タンクに水位制御され乍ら
一次貯留され、可変速インバータ24により供給量Hが
制御されるステップモータによる固化剤供給ポンプ21
0によって不図示の供給管22を経由して前記泥土取入
口31のホッパ内に供給される。
そして、上記ホッパ内の泥土10と固化剤20は、スク
リューミキサーR3内に流入し、混練され乍ら、その粘
度を増して所期の含水率となり固化され該ミキサー出口
32から排出される。この固化泥土11は、途中に赤外
線水分計の発信部6を備えた排出コンベア7によって含
水分を検出され乍ら固化泥土ピット8に搬出される。
泥土ピット8に貯蔵された固化泥土11は適当な手段に
より搬出され埋立、土槽等の後処理がなされる。
以上の如き高含水泥土10の固化処理に際し、自動制御
手段Cは、前述の作用の項に説明した如く作動し、固化
剤添加量信号りが変換器C9により回転数信号に変換さ
れ、更に可変速インバータ24により加工されて、ステ
ップモータ付の固化剤供給ポンプ210にて固化剤添加
量Hが自動制御されミキサーR3に送給される。
また、本実施例の自動制御盤は操作盤兼用に構成されて
おり、各機器の運転、切替操作ならびに表示をなせる制
御盤とされている。
なお、固化剤20として中性液体固化剤を使用すれば、
固化泥土11の後処理に際し、産廃扱いとならず一般土
砂と同等の扱いとなり好都合となる。
また使用する固化剤は液状であっても粉状であってもよ
い。
(実施例2) 軟弱高含水地帯で施工されるシールド掘削工事に於ける
本システムの実施例を第4図に従い説明する。
地中を掘削しセグメントS2で覆い掘削土砂を後方に搬
出し乍ら掘進する下水道工事などのシールド掘削工事に
於ては、掘削土砂(排土)を適確に地上に搬出し処理す
る必要がある。そこでシールド機3チャンバ一部S31
に開口しているスクリューコンベアS3の泥土取込口3
1部に固化剤20を噴射添加してスクリューコンベアS
3により高含水泥土10を混練固化させて後続する搬出
コンベア7、ズリ鋼車84などにより最適な状態で地上
に搬出しようとするものである。
シールド掘削機Sには、不図示のロータリーカッターに
より掘削された土砂を保圧・−時保留するチャンバ一部
S31が具備され、チャンバ一部S31に取込口31を
接続したスクリューコンベアS3がシールド機Sの推進
方向に対して抜上りに傾斜して設けられている。取込口
31と反対側のコンベアS3の後部にはロータリーディ
スチャージャー830が具備され泥土出口32が開口さ
れている。
シールド工法は、シールド機Sにより掘進され、あと普
請としてセグメントS2が組立てられて覆工されトンネ
ルが形成されてゆく1本実施例では、シールド機Sの掘
削に付随して搬出コンベア7、固化剤供給装置25、固
化剤サイロ23、可変速インバータ24、自動制御盤(
自動制御手段C)等の後部設備を載置して移動する後部
設備台車9がシールド機Sと一体的に移動される。
本システムのスクリューコンベアS3が駆動されると、
チャンバ一部S31の高含水礫混り泥土10はスクリュ
ーの回転によりコンベアS3内に取込まれ後方に移送さ
れるのであるが、泥土10が高含水で低粘度である場合
には、スクリューが空転状態となり該泥土10の移送量
が減少されることになるので、これを防止するため、固
化剤を添加する。
スクリューコンベアS3の取入口31の高含水泥土10
は、該取入口31近傍に設置された電磁流量計5により
コンパフ83通過泥土流速を検出され乍らコンベア後方
に移送される。
一方、固化剤20は、サイロ23より固化剤供給装置2
1により加圧されて供給管22によって上記取入口31
部の高含水泥土10に噴射される。
そして高含水泥土10と固化剤20とはスクリューコン
ベアS3内で混線固化され乍らロータリーディスチャー
ジャー830の泥土出口32から固化泥土11となって
排出コンベア7に供給される。
排出コンベア7には赤外線水分計(6)が具備されてお
り、排出固化泥土11の水分値がチエツクされるように
威されている。
固化剤添加量Hの自動制御については、実施例1と同様
である。
なお、図中84は排土(固化泥土)を立て坑の排土ピッ
ト8まで搬出するズリ鋼車で、S5はピット8より地上
まで運ぶクラブパケットであり、排土の坑外搬出手段の
一例を示している。
(発明の効果) 本発明の高含水泥土の連続固化システムは、叙上のよう
に構成されているので次に記載する効果を奏する。
請求項1のシステムにおいては、謂ゆるドロドロでシャ
ブシャブの高含水泥土に固化剤を自動制御下に適量添加
して運搬し易い所望の硬さの固化泥土として連続的に且
つ自動的に取出すことが出来、軟弱泥土の一次仮置用の
ストックヤードが必要なく従って膨大な借地代が不必要
となり、設置、撤去及び付帯工事が少なく設備費用を軽
減することが出来る。また、排土の仮運搬がなくなり従
って付近住民よりの苦情を受ける危惧も無くなる。
そして自動的に固化泥土の水分が管理されるので、省力
的であり且つ衛生的に排土処理をすることが可能となる
請求項2においては、軟弱粘土シルト土質地帯の土壌改
良並びに湖沼、ダム、河川等の沈澱堆積の礫混りヘドロ
の固化処理などに利用してその効果を発揮するところ大
である。
請求項3のシステムにおいては、掘削土砂量と排土量の
バランスが維持され、杭内作業場の汚泥による環境悪化
を防止すると共に搬送機械類の摺動部礫のかみ込みとか
、砂による摩耗等による損傷を低減し、総じて省力的な
掘削工事とすることに寄与するところ大となる。
また、ボトムゴムケーシングの泥土/固化剤ミキサーを
使用することと、ミキサーの設置傾斜角度を可変とした
ことにより砂礫の噛み込み防止やゲル化時間の調整が容
易となる。
そして、電磁流量計や赤外線水分計を用いることにより
、自動化の信頼性を向上し、円滑な連続運用が可能とな
る。
更に固化剤を中性液体とすることにより、添加場所を選
ばず、添加圧力、添加量の調整が容易となり、液体のた
め拡散性が良好であり少量の添加においても好適に利用
出来る。そして中性であるため本システムプラントの廃
水処理が不要となり、固化泥土の後処理が経済的となる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の代表実施例である高含水泥土の連続固
化システムのフロー図、第2図は地上基地としての実施
例の側面図、第3図は第2図の■−m線視線面平面図4
図はシールド掘削工事における本発明システムの実施説
明図、第5図はボトムゴムケーシング構造−軸ミキサー
の分解説明図である。 (符号の説明) 3・・・スクリューミキサー 31・・・泥土取入口、
32・・・ミキサー出口、10・・・高含水泥土、11
・・・固化泥土、5・・・流量検出器、6・・・水分計
、20・・・固化剤、21・・・固化剤供給装置、24
・・・変換器。 210・・・操作部、W・・・泥土水分、M・・・泥土
流速、m・・・泥土流速信号、h′・・・固化剤添加量
、hn・・・流量補正入力、h・・・固化剤流量5、H
・・・固化剤添加量、C・・・自動制御手段、Cユ・・
・流量演算器、C2・・・比率設定器、C3・・・流量
修正器、C4・・・流量調節器、C1・・変換器、R3
・・・ボトムゴムケーシング構造−軸ミキサ−α・・・
傾斜角度、S・・・シールド機、S3・・・スクリュー
コンベア、S31・・・チャンバ一部、4・・・圧送ポ
ンプ。 出願人 東洋ベントナイト株式会社 代理人  弁理士(6235)松 野 英 彦第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、高水分の軟弱粘度、シルト土質、礫泥漿等の高含水
    泥土(10)と適量の固化剤(20)とを混練するスク
    リューミキサー(3)と、高含水泥土固化剤(20)を
    該ミキサー(3)の泥土取入口(31)に供給する固化
    剤供給装置(21)と、上記取入口(31)に流入する
    泥土流速(M)を検出する流量検出器(5)と、上記ミ
    キサー出口(32)から排出する泥土(11)の水分(
    W)を検知する水分計(6)と、上記泥土取入口(31
    )に流入する高含水泥土(10)の含水分と流量に見合
    った固化剤添加量(H)を制御する自動制御手段Cとを
    含み、該自動制御手段Cは流量演算器C_1、比率設定
    器C_2、流量修正器C_3、流量調節器C_4、変換
    器C_5より成り、上記流量検出器(5)によつて検出
    した高含水泥土流速信号(m)を流量演算器C_1に入
    力し、この演算器C_2により泥土(10)の流速によ
    る流量の演算をなし、これに比率設定器C_2の固形剤
    比率を乗じて固形剤添加量(h′)を算出し、この添加
    量(h′)を流量調節器C_4に基準入力すると共に、
    上記ミキサー出口(32)より排出する固形泥土(11
    )の水分(W)を変換器(61)により入力信号(w)
    に変換し流量修正器C_3を経て、流量調節器C_4に
    補正入力(h″)しながら、該流量調節器C_4によつ
    て固化剤流量(h)を演算決定し、変換器C_5、(2
    4)等により操作部(210)に適合する出力に変換し
    て、固化剤の添加量(H)を自動制御することを特徴と
    する高含水泥土の連続固化システム。 2、高含水泥土(10)を泥土圧送ポンプ(4)によっ
    て前記スクリューミキサー(3)の取入口(32)に供
    給するようにした請求項1記載の高含水泥土の連続固化
    システム。 3、前記スクリューミキサー(3)による混練及び固化
    装置が、軟弱高含水地帯で施工されるシールド掘削工事
    又は作泥材を切羽へ圧入する泥漿シールド工事に於ける
    シールド機(S)のスクリューコンベア(S3)によっ
    て成され、該スクリューコンベア(S3)の前頭部の取
    込口を前記泥土取入口(31)とし、該取入口(31)
    近傍のコンベア(S3)端部に流量検出器(5)が設け
    らる請求項1記載の高含水泥土の連続固化システム。 4、スクリューミキサー(3)をボトムゴムケーシング
    構造の一軸ミキサー(R3)とし、該ミキサーの泥土出
    口(32)側が吊持され上下に移動可能となして、ミキ
    サーの傾斜角度(α)を変更可能としたミキサー(R3
    )を使用する請求項1又は2記載の高含水泥土の連続固
    化システム。 5、泥土流速(M)の検出に電磁流量計を、固化泥土の
    水分(W)の検出に赤外線水分計を用いた請求項1、2
    、3又は4記載の高含水泥土の連続固化システム。 6、スクリューミキサーの取入口に供給する固化剤(2
    0)が中性液体固化剤である請求項1、2、3、4又は
    5記載の高含水泥土の連続固化システム。
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