JPH0258439B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、シールド工事において掘削した土砂
に土質改良剤、主としてセメント系固化剤を混合
して、盛土材料、埋戻し、路盤材料などに使用可
能な土質に改良するシールド掘削土改良装置に係
るものである。

従来掘削土砂に石灰類の土質改良剤を混合して
その改良を行う、所謂ソイルプラントがある。

このソイルプラントは土砂ホツパーより掘削土
砂をミキサーに連続して定量供給して行うもので
あるが、これは土砂の粒度および含水比の変化を
何等考慮に入れず、また粒度および含水比の変化
に応じて土質改良剤の供給率を変化させるという
考慮も何等なされていないものである。

したがつてこのソイルプラントでは、掘削土砂
を常に一定の性質（例えば一軸圧縮強度）をもつ
た土質に改良することは不可能である。

そこで本発明は、掘削土砂を、一定時間（例え
ば１時間）一定強度（例えば0.3Kg／cm²）の土質
に改良を行う場合、掘削土砂の粒度、気温に大巾
な変化がなければ、土の液性指数と固化剤の土質
改良剤の添加率は、略ぼ正比例するという事実を
確認し、また回転数を一定にした時の撹拌装置の
トルクは、固化剤添加率に略ぼ反比例するという
事実のもとに、土砂ホツパー内の掘削土砂の撹拌
トルクを連続して測定することによつて、土質改
良剤の供給率を変化させて連続してミキサー内に
供給してその土質を改良せんとするものである。

これを第１図ないし第６図について説明する。

１は一定高さであつて一定容量のホツパーであ
つて、その内部に駆動軸１６，１６を並設し、こ
の駆動軸１６には、第５図で詳記されるように、
撹拌翼１５，１５…を取付ける。同図で５は定回
転駆動装置である定回転油圧モーターで一方の駆
動軸１６に取付ける。６，６，６′，６′は同径の
スプロケツトであつて、スプロケツト６，６′，
６，６′間にはチエーン７，７を掛け渡す。１９
は軸受である。

２はホツパー１の底部に設けたスクリユーフイ
ーダーであつて、これは、定量供給装置を形成す
る。その開口端は連続ミキサー３の上に臨ましめ
る。

８は定流量油圧ポンプで、送油管９を介してそ
の圧油を前記定回転油圧モーター５に供給する。

１３は土質改良剤ビンであつて同改良剤は供給
装置１４で連続ミキサー３内に供給する。土質改
良剤はセメント系、石灰系、石炭系、石こうなど
の固化剤を使用する。

１０は送油管９の途中に取付けたトルク検出装
置を形成する油圧測定装置である。１１は撹拌ト
ルクと土質改良剤添加率との関係を、予め、イン
プツトさせた演算装置で、これをもつて、油圧ポ
ンプ１８の配管上に設けた流量調整装置１２を制
御することにより、土質改良剤の供給用モーター
１７を制御し、供給装置１４による土質改良剤の
供給率を適正ならしめる。

第７図ないし第１０図は他の実施例であつて、
前記の油圧制御に代えて電気制御としたものであ
り、５′は定回転駆動装置として使用した定回転
モーター、１０′は駆動軸１６に取付けたトルク
検出装置、９′は配線、１２′は周波数変換装置よ
りなる流量調整装置である。

その作用効果を述べる。

例えば土圧系シールド掘削機の場合について説
明すると、掘削機の圧力室内で掘削土砂を撹拌
し、さらにその排土装置のスクリユーコンベアー
で再撹拌され排出された掘削土砂を、ホツパー１
に投入し、ここで撹拌翼１５で撹拌する。

土圧系シールド掘削機で掘削された掘削土は、
粘性土地盤の場合は、土の鋭敏比により軟弱化
し、また砂質土地盤の場合は、圧力室内に泥水、
高濃度泥水、気泡など注入してこれも軟弱化して
いる。

軟弱土の撹拌トルクを正確に測定するために
は、土の鋭敏比の影響を受けないよう事前に充分
に練り返しを行うことになるが、本発明において
は、事前に土圧系シールド掘削機で、前記のよう
に撹拌された掘削土砂をそのまま一定高一定容量
のホツパー１に投入撹拌するので、この土の鋭敏
比の問題は起こらない。

ホツパー１内における撹拌翼１５の回転数を一
定にした上で送油管９内の油圧の変化、すなわち
撹拌トルクの変化を油圧測定装置１０で測定す
る。（第７図ないし第１０図のものでは駆動軸１
６に取付けたトルク検出装置１０′で検出する。） これは、頭初に記載したように、掘削土砂の粒
度、気温に大巾な変化がなければ、その液性指数
とセメント系固化剤などの土質改良剤の添加率と
は略ぼ正比例するという事実を実験により確認し
た。

そして、液性指数と撹拌翼１５の撹拌トルクと
は略ぼ反比例するものであるので、固化剤添加率
は撹拌トルクと略ぼ反比例することになる。

油圧測定装置１０で測定された撹拌トルクの変
化は、予め、撹拌トルクと土質改良剤の添加率と
の関係をインプツトした演算装置１１に入力し、
その計算結果をもつて流量調整装置１２を制御
し、これで土質改良剤の供給用モーター１７の回
転数を制御することにより、適正量の土質改良剤
は土質改良剤ビン１３より供給装置１４で、連続
ミキサー３に投入される。

ここでホツパー１底部のスクリユーフイーダー
２より供給された掘削土とこの連続ミキサー３で
よく混合されその土質の改良が行われる。しかも
これは連続的に行われる。

第７図ないし第１０図のものでは周波数変換装
置１２で適正な周波数に変換し供給用モーター１
７の回転数を制御する。なおこの場合周波数変換
装置１２にフイードバツク機構を設け土質改良剤
供給用モーター１７の回転数をより正確に制御す
ることも可能である。

シールドの掘削土は一般に軟弱なものが多く廃
棄物処理法の無機汚泥に相当するものが多い。

本装置で鋭敏比の高い粘性土の撹拌トルクを測
定する時は事前に掘削土を練り返すことにより正
確な測定が可能である。砂質土を含んだ軟弱土の
撹拌トルクを測定する場合土の摩擦角の影響を少
くするため一定高さ一定容量の容器内にて撹拌ト
ルクを測定することにより正確な測定が可能にな
る。

土圧系シールド以外のシールド掘削機により掘
削された軟弱な掘削土において特に鋭敏比の高い
土質でなければ事前に練り返しを行わなくても充
分使用可能である。

本発明は、粒度含水比共に一定していない掘削
土に対して、その液性指数と固化剤の土質改良剤
添加率とは略ぼ正比例し、また撹拌翼の撹拌トル
クとは略ぼ反比例するという事実に基いて、撹拌
トルクを連続検出して固化剤を調整変化させなが
らこれを掘削土と混合させるので、常に、所望の
一軸圧縮強度を有する改良土を得ることができ
る。

またホツパーは一定高の一定容量のものである
ので撹拌個所の上部の荷重を小さくすることがで
きて、土の内部摩擦角の影響を小さくすくことが
できるのでその影響も全くなく正確にその撹拌ト
ルクを測定することができ、そして液性指数と撹
拌トルクの関係で注入率が決定されるので連続し
て常に最良の土質改良を行うことができる。

そして油圧制御による場合はトルク測定に当つ
てトルク変動が平均化され、また湿度の影響は全
くないという特徴を有し、電気制御による場合
は、トルク変動がそのまま変換されて敏感であり
また油圧制御と比較して安価に製作することがで
きるという特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本装置の側面図、第２図は一部を切欠
いて示したその側面図、第３図はその平面図、第
４図は第３図のＢ−Ｂ線横断面図、第５図は撹拌
翼の部分の拡大平面図、第６図は同撹拌翼の側面
図、第７図はその側面図、第８図は一部を切欠い
た側面図、第９図はその平面図、第１０図は第９
図のＢ−Ｂ線横断面図である。 １……ホツパー、２……スクリユーフイーダ
ー、３……連続ミキサー、５……定回転油圧モー
ター、５′……定回転モーター、８……定流量油
圧ポンプ、９……送油管、１０……油圧測定装
置、１０′……トルク検出装置、１１……演算装
置、１２……流量調整装置、１２′……周波数変
換装置、１３……土質改良剤ビン、１４……供給
装置、１５……撹拌翼。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シールド掘削機により排出された掘削土を投
   入する一定容量で一定高さのホツパー内に定回転
   駆動装置で駆動される撹拌翼を設け、同駆動装置
   にはトルク検出装置を設け、このトルク検出装置
   と、掘削土の撹拌トルクと固化剤の土質改良剤添
   加率との関係を予めインプツトした演算装置とを
   結び、この演算装置で流量調整装置を制御せし
   め、流量調整装置をもつて土質改良剤ビンの同剤
   供給装置を制御せしめ、同装置の下方には連続ミ
   キサーを設けるとともに、同ミキサーには前記ホ
   ツパーの底部に設けた定量供給装置の開口端を臨
   ませたシールド掘削土改良装置。 ２ 定回転駆動装置は定回転油圧モーターをもつ
   て形成し、同モーターに圧油を送る定流量油圧ポ
   ンプの送油管に撹拌翼の撹拌トルク検出装置を形
   成する油圧測定装置を取付けた特許請求の範囲第
   １項記載のシールド掘削土改良装置。 ３ 定回転駆動装置は定回転モーターをもつて形
   成し、流量調整装置は周波数変換装置をもつて形
   成した特許請求の範囲第１項記載のシールド掘削
   土改良装置。