JPH08232258A - 繊維状添加剤を用いる土壌強化方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 繊維状添加剤の含有量を少なくしても良好な
効率を維持することができる、繊維状添加剤の含有量の
安定性を保証する方法を提供する。 【解決手段】 繊維状添加剤を用いて地盤を強化する方
法、特に軟弱な土壌に所定量の不連続繊維を散布し次い
でそれらを均一に混合することができる方法及び装置
は、繊維状添加剤を散布して平らな層を形成し、地盤か
ら掘り起こした土壌と混合し、粉砕し更に再投入する。
繊維状添加剤６は、主に強化繊維の束か保温用繊維の小
塊である。繊維状添加剤を散布するためには、道路に粉
末材料を散布するための散布装置１、特に凍結道路を処
理するための機器を用いるのが好ましい。地盤から掘り
起こした土壌を混合するためには、粉砕ミキサーや鋤等
を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維状添加剤を用
いて地盤を強化する方法、特に地盤を強化するために軟
弱な土壌に一定量の不連続繊維を投入しそれらを一様に
混合することを可能にする方法及び装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】地盤を安定化し、乾燥し、重量車両の通
行を可能にするため、或は地盤が道路用地の表面層を受
け入れられるようにするため、ある程度の深さまで処理
する場合、一定品質の材料のみを使って施工できること
が望ましい。他方、土地の力学的性質を改良する繊維等
の材料やバインダーを少量使用して土壌を処理すること
は認められている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、繊維
状添加剤を散布し更にそれらを土壌に添加する簡単な方
法及び装置を提供することである。

【０００４】欧州特許ＥＰ−Ｂ−２,２８５,６２２号明
細書には、細断繊維を地盤にばらまき、種々の方法で混
合を進める方法が提案されている。添加される繊維の量
は重量で０．１〜５％の範囲である。上記欧州特許で
は、せん断抵抗、全内部摩擦角、平均全凝集力及び最終
的には平均初期接線係数等の特性について地盤を改良し
ようとしている。この欧州特許は、細断繊維を地盤に一
様に散布する方法については提案していないが、最終混
合操作に関しては、単にそのための技術に言及してい
る。

【０００５】本発明の目的は、繊維状添加剤含有量を少
なくしても良好な効率を維持することができる、繊維状
添加剤の含有量の安定性を保証する実施に関わる全ての
要素により完了する方法を提供することである。

【０００６】１９９４年６月１日に特許出願されたＰＣ
Ｔ／ＦＲ９４／００６４３号において、束状のガラス繊
維を既存の土壌に散布する直前に、糸のロービングから
カットされた束状のガラス繊維を地盤に散布する技術が
開示されている。この技術で使用される装置は、移動プ
ラントに設置された連続糸の細断機械や、フライス型の
現場機器や、移動プラントの移動に関して横断方向に細
断した糸を散布する装置を含み、散布装置の移動と細断
機械の移動は連結されている場合とされていない場合が
ある。

【０００７】散布の直前に織物用ガラス繊維の糸のロー
ビングを細断する利点は、細粒混合物中の繊維束の比率
を正確にできることである。欧州特許ＥＰ−Ｂ−０,０
４０,１４５号明細書におけるものと同様のロービング
細断機は、一定の速度（ローラーの接線速度）で運転
し、そして所定時間内に投入される繊維束の量が常に同
じであるから、繊維束の比率を安定させるために必要な
ことは、地盤に関する機械の移動速度又は細粒処理量を
一定にすることである。細断機械のローラーの回転速度
を移動速度、或は固定されている場合はコンベアの処理
量に連動させて束の比率を安定化させることもできる。

【０００８】本発明は、細断され貯蔵された糸を貯槽か
ら取り出し一様に散布して使用できるようにすることを
企図している。

【０００９】フランス特許ＦＲ−Ａ−２,６９９,９４５
号明細書には、ローリーのダンプ本体には砂利を積み込
み、ローリーの背後に細断済みの繊維を収容した箱を設
置したローリーを用いて繊維状添加剤を道路に散布する
技術が開示されている。繊維を収容している箱は、繊維
を搬送するシュートに連結されており、箱を出た繊維は
砂利と混合される。尚、シュートの入口には細断繊維を
流出させるための回転ローラーが設置されている。

【００１０】前述の設備が、当然のこととして、必ずし
も好ましくない繊維及び砂利を混合するという事実は別
にして、この型の機械は、繊維状添加剤を道路用地の全
幅にわたり散布するもので、禁止的な長さのローラーを
設置する必要とする。

【００１１】本発明は、土壌に繊維状添加剤を添加し一
緒に混合する、従来設備の欠点を持たない方法及び装置
を提供することを狙っている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記のステッ
プからなる、特に繊維状添加剤を添加することによりす
でに地盤に存在する土壌を強化する方法を提案してい
る。 −未だ強化されていなければ、強化対象の土壌に接触さ
せるために地盤を掘り起こし、 −必要ならば、前記土壌を粉砕し、 −予め細断した繊維状添加剤を散布して平らな層を形成
し、 −強化対象の土壌と繊維状添加剤を重量比が０．０１〜
５％の範囲になるように混合する。

【００１３】本法で用いる繊維状添加剤としては、長さ
３〜５００ｍｍの細断束の形の強化ガラス繊維が好まし
い。繊維束は、ガラス繊維工場で成形直後かつ巻き取り
操作の前に、その場で細断してしまうことが好ましい。

【００１４】この種の材料では、繊維状添加剤は、一緒
に保持されロービングとなって巻かれている糸から細断
を行う場合とは異なり、困難を伴うことなく分散させる
ことができる。

【００１５】本発明の変形方法では、繊維状添加剤とし
て遠心法により作られ、穴明き板を通して小塊状にパッ
ケージされたガラス繊維やロックウールが使われる。こ
のような方法で作られた断熱繊維は、本発明の方法で使
用しやすい材料である。

【００１６】また、本発明は、繊維状添加剤の平らな層
を地盤に造る技術に関するものである。この技術では、
道路に粉末材料を散布するための機器、特に凍結防止用
の塩や滑り止め材料等の種々の粉末を用いて凍結道路を
処理するように設計された機器を使用する。

【００１７】繊維を分散させる方法の一つに、繊維束を
固めてマットを形成し、このマットをばらばらに細断し
て破砕片を地盤上に敷き詰めるか或は土壌中に添加する
方法がある。

【００１８】この方法を用いると望みの量の繊維状添加
剤を目的の場所に自動的に散布できる。

【００１９】本発明は、上述の方法を実施するための装
置にも関わり、該装置は、繊維状添加剤を散布するする
ための遠心力エゼクタを利用した塩散布装置含む。

【００２０】この塩散布装置は、各面内で回転するほぼ
垂直の軸心を有する一つ以上の円板を含むことが好まし
く、該円板上に繊維状添加剤が載せられる。

【００２１】更に、強化対象の土壌と繊維状添加剤を混
合する装置は、ディスクプラウ、はつ土板プラウ、水平
軸を有するミキサーのような粉末ミキサー、或はロータ
リー型耕耘機を含むグループから選択した機械を含みう
る。

【００２２】本発明の装置は、簡単で堅牢であり、その
結果信頼性が高い装置を使用していることが分かる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に行う図の説明により本発明
を理解し本発明の利点を把握することができるであろ
う。

【００２４】本発明の方法は通常２段階で行われる。第
１段階では繊維状添加剤を地盤に散布して平らな層を形
成し、第２段階では簡単な鋤と同じ機能を果たす適当な
機械を用いて繊維状添加剤を土壌中に均等に分散させ
る。

【００２５】この第２の作業の場合、地盤から土壌を掘
り起こし、その土壌を粉砕し混合後再投入する粉砕ミキ
サーとして既知の機械を使用することが可能である。混
合は、前述の第１段階（図１）で地盤に散布した添加剤
と行うか或は地盤から土壌を掘り起こした時に散布され
た添加剤と行う。図３は、後者の場合を説明しており、
一方、図２は一部で前者の場合の第１段階、即ち繊維状
添加剤の地盤への散布を示しており、図４及び図５はこ
の第１段階の準備状態に関わるものである。

【００２６】図１において、３つの基本的な要素、即ち
繊維状添加剤の散布装置１、掘り起こし／粉砕ローラー
２、及び圧縮ローラー３を含む自走式プラントが示され
ている。

【００２７】繊維散布装置１は２つの部分から構成され
ている。一つは上部にある繊維収容容器４で、強化ガラ
ス繊維（ガラスＥ）の糸を切断した繊維束が収納されて
いる。各糸は２５ｔｅｘで、組成する繊維の直径は１１
μｍ、即ち各糸は４８本の繊維から構成されている。繊
維束の断片の長さは１２ｍｍであった。繊維収容容器の
底部には、図で５とマークされたレベルのところに、取
り出し装置がある。この装置は、繊維収容容器の底部で
繊維がつかえるのを防止しながら取り出すと共に、繊維
処理量を計量する、２つの機能を果たさねばならない。
これら２つの機能を果たしうる装置が幾つかあり、その
一つに、繊維収納容器の底部に設置される振動格子があ
る。振動格子は、水平軸心を有する一連の平行なアルキ
メデス・スクリュウを装備しており、該スクリュウの回
転速度が処理量を決める。アルキメデス・スクリュウを
出た繊維は、機械の幅全体にわたり、即ち図の平面に対
し垂直に一様に散布される。自走式プラントは前進しな
がら、地盤に均等な厚さの繊維カーペット６を敷き詰め
て行く。

【００２８】掘り起こし／粉砕ローラー２が地盤を掘り
返し、混合する時に、このローラーは同時に、粉砕され
た土壌と繊維とを混合する。

【００２９】地盤に投入される繊維の量は所望する改良
の度合いによって変わる。力学的性質のみが問題になる
場合は、普通は耐久力を改良すればよく、その時は少量
の繊維で十分で、含有量は０.０１〜０.１０％の範囲で
優れた結果が得られる。

【００３０】これとは対照的に、１９９４年６月１日に
出願された特許出願ＷＯ ９４/２８２４８号に記載され
ているように、水性バインダーが添加された地盤の分解
作用(cracking behavior)を増すためには、繊維含有量
を２又は５Ｋｇ／トン（０.２０又は０．５０％）に引
き上げる必要があるかも知れず、また、２５ｍｍ以上の
比較的長い繊維を用いた場合に一般によい結果が得られ
る。本発明の混合プロセスに適合する繊維状添加剤の含
有量はもっと多い。混合技術の実験は、粒の大きさが
０．５ｍｍ以下の砂で行った。約２００ｍｍの長さを有
する強化ガラス繊維の含有量が重量で５％でも均質な混
合物を得ることが可能であった。

【００３１】図１の自動プラントにより行われる最後の
作業は、圧延である。圧縮ローラー３は、軟弱な土壌を
押しつけそして地盤のレベル８を作業を始める前の地盤
の高さ９にする。

【００３２】地盤の性質と土地の最終用途によっては、
繊維状添加剤の他にバインダーや修正用の砂など他の材
料を加える必要があるかも知れない。この場合、これら
の材料は繊維と同じ方法で地盤に散布するのが好まし
い。

【００３３】図１の自走式プラントは、繊維を散布し軟
弱な地盤と混合する、本発明の方法の２つの作業を行う
ことができる装置を結合して一つの同一の機械にしてい
る。更に、直後に行われるローリングが作業の仕上げを
行う。しかし、これらの作業は適当なプラントを用いて
別々に行うことが明らかに可能である。

【００３４】従って、地盤に繊維状添加剤を散布するた
めに、凍結防止の塩や滑り止めの粉末（恐らく加熱され
た、一定粒子径の砂）を凍結道路に散布するために通常
企図された機械を有利に使用できる。

【００３５】従って、図２は遠心式塩散布機を示してい
る。ローリーの荷台１０上に繊維容器１１が設置されて
おり、その下に繊維取り出し調整器１２がある。取り出
し調整器１２は、傾斜シュート（図示せず）を経て、垂
直軸により支持されかつ迅速な回転運動が与えられてい
る水平円板１３に繊維を載せる。ローリーが前進する時
に、取り出し調整器の処理量をローリーの進行速度に合
わせることが重要である。この理由のために、車輪１５
は、取り出し装置を直接運転することを可能にするか、
或は少なくとも前進速度を記録し、取り出しが前進速度
に比例するようにする。従って、ローリーの速度に関係
なく、地盤に散布される繊維状添加剤の量が一定になる
ように工夫されている。円板の回転速度は所望の幅に散
布できるように調製されている。

【００３６】１２ｍｍに細断された商品名・ＳＴＡＢＩ
−ＦＩＬ（繊維直径：１４μｍ）を充填した５ｍ³ の容
器を有する商品名・ＢＵＣＨＥＲの高容量塩散布装置を
用いて行った試験によると、繊維を８ｍの幅に一様に散
布することができた。この場合、繊維を２０ｃｍの深さ
まで土壌中に分散させる必要があったが、ディスクプラ
ウを引きながら混合することができたので、１回通過す
るだけで満足のいく混合を行うことができた。繊維は土
地全体に一様に分散し、含有量は、作業終了時で０．０
２％であった。ＳＹＡＢＩ−ＦＩＬを用いるとこの程度
の含有量で満足な耐久性、凝集性、湿度安定性が得られ
た。

【００３７】比較的深い所まで処理する場合は、ディス
クプラウは効果が不十分で、図１の型の粉砕混合プラン
ト等を使う必要がある。

【００３８】水平円板を有する先の遠心式塩散布機を用
いて、強化ガラス繊維ではなく、保温用ガラス繊維を地
盤に分散させた。これらの繊維は、欧州特許ＥＰ−Ｂ−
０，４５５，５５３号明細書の方法に従ってガラス繊維
マットを細断し小塊に再生したものである。マット細断
後“小塊形成機械”のタフトを通過させ、ここでナイフ
の力を借りて繊維を直径６〜１５ｍｍの孔が開いた板を
通過させた。この小塊は細断強化繊維と同様、図２の遠
心式塩散布機を用いて完全に分散できる。

【００３９】図３は、違った方法で軟弱な地盤に細断繊
維を投入する方法を示している。この方法は、使用する
繊維の形状と繊維を混合する方法の２点が前述の方法と
異なっている。

【００４０】繊維は、ガラスマットの形で供給される。
即ち、同ガラスマット中の連続繊維又は細断繊維は一緒
に固められ、結合されてカーペット１７を形成し、該カ
ーペットもしくはマットがロール１６の形にパッケージ
される。図３の自走式プラントは、前輪１９により支持
されたローラーホルダー１８を備えている。マット１７
は、車両の前進速度に連動されている速度でローラー２
０により駆動される。土壌に関する繊維状添加剤の濃度
を決めるのは、実際は、これら２つの速度間の比であ
る。マットを細断し構成繊維を固めて束に再生し、これ
を地盤に投入する周知の機構が符号２１、２２及び２３
で示されている。前述のものと比較した繊維投入の差
は、ここでは繊維束２４を前のように地盤に散布せず、
羽根車取り出し装置２５により軟弱土壌に直接投入する
点にある。土壌が元通りに戻されると、圧縮ローラー２
６が地盤を平らにして前のレベルに戻す。

【００４１】本発明では、直接地盤に散布される細断繊
維からなる前述のガラス繊維マット及び土壌を軟弱にし
たり繊維状添加剤を土壌に混合するためのプラントも用
意されている。

【００４２】繊維束の分離及び計量を容易にするため
に、図４及び図５に示す別の装置も使われている。これ
は、ホッパー１２０を介して繊維を供給する空気輸送と
非圧密化のための装置である。フランス特許２,５５７,
８１７号明細書に開示されている装置と同様、図４に示
すこの装置は、ゲート弁１２２に供給するカーディング
装置１２１の前に大塊分離器１２７を備えており、更に
制御された処理量の繊維を送るために必要な空気をオリ
フィス１２５に供給するタービン（図示せず）を備えて
いる。

【００４３】繊維材料は、例えば装置上に設置されたサ
イロによりルーズな形で投入される。圧縮された繊維の
重なりは重要であり、そのためには、大塊分離器１２７
の刃を２種類の要素により置換することが有用であると
分かった。即ち、その要素の一つは、その軌道面内で方
向づけられたその刃先により繊維の集塊を細断しうるナ
イフとして役立つ切断アーム１２８（図５）であり、他
の要素は、ナイフの端で繊維を大塊分離器１２７から出
口の方に押し戻し更にそれらをカーディング装置１２１
へ向けるか或は対照的に繊維束が互いに分離するのに十
分長い間大塊分離器の領域に繊維を保持するために、そ
の面内で種々の方向を取り得るアームに垂直な対称フィ
ンガー１２９である。

【００４４】図４及び図５の装置は、図２の遠心式塩散
布機等の繊維状添加剤の散布設備に一様に供給すること
を可能にする。繊維の処理量は図４のナイフ１２７、従
って容積計量を行うゲート弁の回転速度によって決ま
る。

【００４５】説明を明確にするために、図１及び図３は
単一プラントで行われた本発明の方法の様々な様相を示
しているが、これらが別々に実施できることは明らかで
ある。同様に種々の実施形態から取り出した様々な方法
を組み合わせることは本発明の範囲内にある。

【００４６】例えば、図３のマットの場合、マットの分
配装置や細断機は、マットの形の貯蔵をルーズな形の貯
蔵に単に代えて貯蔵した繊維束を散布する、同じ機能を
果たす図１の繊維状添加剤の分配装置１によって置き換
えることができる。

【００４７】ルーズな形で貯蔵されている強化ガラス繊
維の束が使われた試験の全てで、繊維を集めて糸を作っ
た直後にダイで細断した場合にはるかに使い易いことが
認められた。これと対照的に、ロービングから細断した
繊維束は、繊維容器の出口に設置された取り出し装置で
は分離しにくい、繊維束を形成する傾向があった。

【００４８】前述の方法及び装置は、正確に計量されか
つよく分散した繊維状材料を処理対象の土壌に配合する
ことができる。このように正確に計量されかつよく分散
しているので、繊維状添加剤特に強化ガラス繊維の束に
よって与えられる性能を最大限に活用することができ
る。例えば、０.０１〜０.１０％程度の少量の繊維状添
加剤を添加しただけで土壌の力学的性質は大いに向上す
る。一方、水性バインダーを含有する土壌では、添加量
を０．５０％或はそれ以上にした時にかなりの改善が見
られ亀裂現象さえ解消される。しかし、他方では、本発
明の方法は、特別な用途の場合には、５％までならもっ
と多い繊維状添加剤を材料に混合することも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 貯蔵繊維状添加剤を一様に散布し、これらを
土壌と混合するプラントを示している。

【図２】 地盤に繊維状添加剤を散布する独立した装置
を示している。

【図３】 繊維マットのロールを使用し、それらを細断
し地盤に散布し、更に破砕物を土壌と混合するプラント
全体を示す。

【図４】 繊維状添加剤を貯槽から取り出し一定量を供
給する装置を示す。

【図５】 繊維状添加剤を貯槽から取り出し一定量を供
給する装置を示す。

【符号の説明】

１…繊維状添加剤の散布装置、２…掘り起こし／粉砕ロ
ーラー、３…圧縮ローラー、４…繊維容器、６…繊維
（繊維状添加剤）、１１…繊維容器、１２…繊維取り出
し調整器、１３…水平円板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン−バチスト・リュニエー フランス国、60180 ノッジョン、リュ ー・ド・ラ・パペットリ ６

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特に繊維状添加剤を添加することにより
   地盤にすでに存在する土壌を強化する方法であって、 −土壌が未だ強化されていなければ、強化対象の土壌に
   接近し易くするために土壌表面を掘り起こし、 −必要ならば、前記土壌を粉砕し、 −予め細断した繊維状添加剤を敷いて平らな層を形成
   し、 −前記強化対象の土壌と前記繊維状添加剤を０．０１〜
   ５％の重量比率に達するまで混合する、 諸ステップからなる、特に繊維状添加剤を添加すること
   により地盤にすでに存在する土壌を強化する方法。
2. 【請求項２】 前記繊維状添加剤は、長さ３〜５００ｍ
   ｍに細断された束状の強化ガラス繊維であることを特徴
   とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記束状の強化ガラス繊維は、該繊維が
   形成された直後かつ巻き取り操作の前に、同繊維が形成
   される場所で、細断されることを特徴とする請求項２に
   記載の方法。
4. 【請求項４】 前記繊維状添加剤は、遠心法により得ら
   れたガラス繊維又はロックウールであり、かつ穴明き板
   を通過させることにより小塊の形でパッケージされてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 地盤に繊維状添加剤の平らな層を形成す
   るために、粉末材料を道路に散布するための機械、特に
   凍結防止塩や滑り止め粉末等の種々の粉末を用いて凍結
   道路を処理するために設計された機械を使用することを
   特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の方
   法。
6. 【請求項６】 前記束状の強化ガラス繊維を一緒にまと
   めてマットを形成し、該マットを細断して、その破砕片
   を地盤に敷くか或は土壌中に入れることを特徴とする請
   求項２に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記繊維状添加剤を散布し敷き詰めるた
   めに遠心力エゼクタを用いた塩散布機を含むことを特徴
   とする請求項１に記載の方法を実施するための装置。
8. 【請求項８】 前記塩散布機は、各面内で回転するほぼ
   垂直の軸心軸を有する一つ以上の円板を含み、該円板上
   に前記繊維状添加剤が載せられることを特徴とする請求
   項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記強化対象の土壌と前記繊維状添加剤
   を混合するためにディスクプラウ、はつ土板プラウ、水
   平軸を備えたミキサーのような粉末ミキサー、又はロー
   タリー型耕耘機を含むグループから選択された機械を含
   むことを特徴とする請求項１に記載の方法を実施するた
   めの装置。