JPH083191B2 - 含水泥土連続固化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土木工事現場、特に軟
弱泥土を堀削するシールド工事現場から排出される流動
性の高い含水泥土を効率的に固化処理する連続固化装置
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】建造物の基礎工事や、地下鉄用随道開削
工事などでは、多量の土砂が地上に排出されるが、地下
水の豊富な軟弱粘土質あるいは礫混りシルト土質の地域
から排出される土砂は、多量の水を含み泥質土となり、
流動性が高いので、工事現場での一時保管や排土捨場へ
の輸送に際して、流出・飛散が生じ、取扱いが困難とな
り、また工事現場が市街地にある場合には、輸送による
道路の汚れその他生活環境の悪化を招き、さらに排土の
捨て地自体が少なくなって、排土受入れ困難となるな
ど、問題とされている。

【０００３】このような多量の水を含む泥土を取扱い易
い形に改質する方法に、セメント系、石灰系の固化剤や
液状高分子系の固化剤を配合攪拌して、固形状にするも
のがあり、塊状に固形化すれば、保管・輸送が極めて容
易となる。このような固形化のための混練混合には、従
来は、パドルミキサー、ドラムロータリーミキサー、ス
クリューミキサーなどが利用されていた。

【０００４】本出願人は、既に、スクリューミキサーに
高含水泥土を、固化剤とともに供給して混合攪拌する連
続固化システムを提案している（特願昭６３−３２２７
０５号）が、このスクリューミキサーは、ミキサー胴部
の底部を可撓性硬質のゴム板により樋状に形成し、樋内
部を挿通された回転軸に移送用スクリューと混錬用パド
ルとを併設取着してミキサー底部とスクリュー外縁とを
近接させて当該スクリュー回転軸を回転させる構造のも
のであった。ミキサーの取入口で、液状の固化剤が噴射
添加されるが、パドルの共動回転により泥土と固化剤と
が混合攪拌されて、固形化しながら、スクリューの回転
によって取入れ口から排出口に泥土が移送される。この
際、取入れ口へ供給される泥土の供給速度と含水率を連
続的に測定して、固化に要する最適の固化剤添加速度を
自動的に制御するシテスムが採用されて、排出口からは
適度の硬さとなった固形物が連続的に排出される。固形
化した泥土は取扱いが容易で、堆積して野積みしても流
失汚染することなく、またトラック輸送に際しても、流
出や飛散の恐れがなく、工事現場における排土処理の省
力化と費用削減に有効であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の含水泥土の連続
固化システムにおいては、混合攪拌と移送とを同時にか
つ連続的にスクリューミキサーで行うため、大きなスク
リュー回転トルクを要し、駆動用モーターに能力の大き
いものを必要とし、装置全体が大型化する難点があっ
た。近年、シールド工事の大型化に伴い、排土処理能力
として毎時１５０ｍ³ 以上の能力の固化装置が要求され
ているが、この場合にはモータの容量は３００ｋＷにも
達する。また、スクリューミキサー内での混練と移送と
を単一軸のスクリューとパドルで行うため、混練効率を
上げるためには、スクリューを高速で回転するか、泥土
の滞留時間を長くするかの方策が必要であるけれども、
泥土の移送と固化剤との混合とを別個独立に制御するこ
とは不可能であるので、多量処理の際には混合不良とな
って、未硬化のまま軟質の泥土が排出されることもあ
り、移送中に完全に混練を終了させるために、スクリュ
ー軸の外周に突設するスクリューとパドルの形状・配置
の設計するのが困難であった。

【０００６】本発明は、従来の泥土固化用のスクリュー
ミキサー等の固化装置の上記諸問題を解決して、駆動動
力が少なく、構造が簡素化され、かつ、混練と移送とを
別個独立に制御できる泥土処理効率の高い連続固化装置
を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の含水泥土連続固
化装置は、ベルトコンベアの上側ベルトを、その両縁が
ベルト支持ローラにより上方に曲げられて、樋状のトラ
フ部となし、当該上側ベルトのトラフ部内側で且つベル
ト長手方向に架設した回転軸に、トラフ部底部内面に近
接可能なパドルを回転軸方向に離間して多数突設し、当
該上側ベルトの始端側に、含水泥土を投入し且つ固化剤
を配合するための投入口を設けて構成されており、当該
投入口より上側ベルト上に投入した当該含水泥土と当該
固化剤とを、当該ベルトの回走によりトラフ部を移動さ
せながらパドルの回転により混合して塊状に固形化する
ことを特徴とするものである。

【０００８】また、本発明は、上記の含水泥土連続固化
装置と、固化剤を貯蔵する貯槽から当該投入口へ固化剤
を供給する固化剤供給装置と、当該ベルトコンベアの重
量計測する重量計と、固化剤添加量を制御する自動制御
装置とから成り、当該自動制御装置が、当該重量計によ
る含水泥土供給速度信号から、固化剤添加速度を算出
し、その固化剤添加速度信号をもって固化剤供給装置の
固化剤供給速度を制御するようにした含水泥土連続固化
システムを包含する。

【０００９】

【作用】本発明の含水泥土連続固化装置は、ベルトコン
ベアの上側を通過するベルトが樋状に形成されたトラフ
部を混錬部として利用し、ベルト始端側に設けた投入口
から流入した含水泥土は、このトラフ部を移動しなが
ら、回転軸に突設されて回転する多数のパドルにより攪
拌され、同時に配合された固化剤と泥土とが混合され
て、固化剤が水分と反応して泥土が固化する。パドルは
回転軸方向に離間して多数設けているので、固形化の進
行している泥土であっても、パドルは、ベルトの移動に
伴って移動する泥土をさらに剪断破砕して適度の大きさ
の塊状にし、固形化した泥土はベルト終端側から排出さ
れる。 特に、パドルは板面がパドル回転面に概ね平行な
又は若干傾斜した板状とすることもでき、これにより、
板状パドルが切刃となって、泥土中に未反応の固化剤を
すき込み、混合しながら固化中の泥土を剪断ないし切断
するので、泥土は容易に塊状にばらけた状態に固形化さ
れる。

【００１０】本発明において、泥土の移送は、コンベア
ーベルトの移動によって行い、混合混錬は専らパドルの
回転によって行うから、移送に必要なモーターの所要動
力は、スクリューミキサーに比較してはるかに少なくて
すみ、かつスクリューやパドルによって泥土を押出する
ものでないから、スクリューをパドル軸に併設する必要
なく、従って、パドルの構造は上記の板状パドルの如く
極めて簡単になり、泥土中を切り込む際の抵抗が小さく
なって、混合に必要な回転駆動の動力も少なくてすむ。

【００１１】泥土の移送速度とパドル回転による混合の
強さは、別個独立に調整することが容易であるから、含
水泥土の性状と流入量及び固化剤の種類とその添加量に
見合った最適の混合滞留時間を容易に確保でき、含水泥
土の性状及び流入量の変化に対しても、即時に対応し
て、一定の固化泥土に変換することは極めて容易であ
る。

【００１２】本装置のベルトコンベアの基体には、ベル
トコンベアの重量を逐次計測する重量計が取付けられて
いるから、ベルト上に流入する含水泥土量と供給速度を
計測して、その含水泥土供給速度に比例して設定された
固化剤供給速度により、固化剤を供給するので、泥土の
固化に必要な最適量の固化剤を常に自動的に供給するこ
とができ、得られる固化泥土も一定性状の塊状とするこ
とができ、未固化のまま泥土が流出するようなことはな
い。

【００１３】

【実施例】本発明の泥土連続固化装置を、図面に基づ
き、以下に説明する。図１は、本装置の主要構造の斜視
図であるが、装置基体１１に一対のプーリ４、４１が軸
支され、そのプーリ４、４１間に可撓性ゴムのベルト３
０が張架されて、ベルトコンベア３を成しており、駆動
モーター（可変減速機付き）４３により、排出側のプー
リ４を回転駆動してベルト３０を回走する。

【００１４】ベルトコンベア３の上側を回走するベルト
３０には、その下面側にベルトコンベア３の長手方向に
わたって多数のローラー７が横設されて、ベルト３０が
支持されており、そのベルト３０の側縁３１は、側縁３
１を支持するローラ７１により上方に押し曲げられて、
樋状のトラフ部を形成している。

【００１５】図２は、上側ベルトのトラフ部の断面図で
あるが、トラフ部の当該ベルト３０は、底部をローラ７
と一対の側方のローラ７１、７１によって支持されて、
円弧状に形成され、さらに上方の側縁部は一対のローラ
７２、７２により、ベルト３０の外縁が外側へ拡張しよ
うとするのを阻止している。

【００１６】図１においては、上側ベルト３０の当該ト
ラフ部の内側には、数組のパドル５を、一定間隔で離間
して取着した回転軸５１が、両端部に一対の吊設部材５
５、５６の下端部に懸垂されて、回転自在に軸支され、
その一端部は駆動モータ（可変減速機付き）５４により
回転駆動されている。当該パドル５の形状は、図３に示
すように４枚の板状のパドル５を１組として回転軸５１
に取着され、そのパドルの板面は概ね回転面に平行もし
くは若干傾斜して固定されており、パドル５の回転によ
り、泥土中を切り込む際の抵抗を小さくしており、これ
により、パドルの回転駆動の動力を小さくしている。本
例では、このパドル５を軸方向に等間隔で離間して６組
設けている。トラフ形状に湾曲された上側のベルト３０
とパドル５との関係を図２に示すが、パドル５は、ロー
ラ７、７１によりほぼ円弧状に成形されたベルトの底部
内面にパドル５の先端が接触しないで近接するように配
置されて、回転軸５１に突設固定されている。各パドル
５は、泥土の上方の空所と泥土深部との間を旋回し、こ
の際に泥土上の固化剤を泥土中に鋤込んで混合する。

【００１７】この泥土連続固化装置の寸法と能力の一例
を挙げれば、ベルトコンベアーのプーリー間隔９．０
ｍ、混練部であるトラフ部の長さ５．６ｍ、ベルト幅
１．３ｍであり、ベルト移送速度３６ｍ／min 、またト
ラフ部の直径を０．５ｍとして、含水泥土は最大約１５
０ｍ³ ／Ｈの処理が可能である。この場合、トラフ部中
の泥土層はベルト底面からパドル回転軸までの高さの約
７０％を占めており、トラフ部内での滞留時間は９．３
sec となる。パドルは、４枚羽を８組設けて、その回転
直径を０．５ｍとし、その回転数を１８０ｒｐｍとする
と、移送中の泥土をパドルが剪断する剪断ピッチ即ち混
合ピッチは１２．５ｍｍとなる。即ち、ベルトコンベア
ーの排出側からは、１０〜１５ｍｍ程度の大きさの塊状
ないし数ｍｍの粒状のの固化泥土が得られる。そして、
このような条件下で、ベルト上の最大荷重を２０００ｋ
ｇとして、ベルトコンベアー用の駆動モータは７．５ｋ
Ｗの容量のもの、またパドル回転用の駆動モータは、パ
ドル粘着係数を２５ｋｇ／sec として、１１ｋＷの容量
のもので充分である。従って従来のスクリューミキサー
による連続固化装置に比して、駆動モータ容量と消費電
力は概ね１／１０位以下とすることができる。

【００１８】ベルトコンベアの投入側には、無底の容器
状の投入口２が上側のベルト３０上に吊設されており、
本装置の使用に際しては、この容器中に液状の含水泥土
が流入投入される。

【００１９】図４は、上述の泥土連続固化装置に、粉体
の固化剤貯槽８と、供給装置８３とを上部に併設した実
施例の摸式的な断面図であるが、貯槽８中の粉状の固化
剤は、本例ではエレベータ８２により、ロータリーフィ
ーダー８３のホッパーに供給され、当該ロータリーフィ
ーダー８３から適当量の粉剤が上記投入口２に供給され
る。

【００２０】本装置の使用に際しては、例えばシールド
工法の堀削機からポンプにより加圧排出された液状の含
水泥土を、配管２１を流通して投入口２に投入し、ロー
タリーフィーダー８３からの固化剤とともに、ベルト３
０の回走により、樋状のトラフ部に順次移送される。ト
ラフ部では、パドルの回転により、液状の含水泥土と固
化剤とが混合され、固化反応の進行とともに固形化し、
さらにパドルによる切込み剪断作用により、塊状又は粒
状に成形されて、固化泥土としてベルトコンベアの終端
から落下する。

【００２１】本装置において、投入含水泥土の供給量と
その含水率とから、泥土中水分の供給速度を概算してそ
の水分供給速度に比例する固化剤供給速度が、上記ロー
タリフィーダ８３の回転刃８４の回転速度の制御によっ
て調整され、またプーリ４の駆動モーターの回転速度を
調整してベルトコンベアのベルト３０の回走速度によ
り、トラフ部内の泥土滞留時間が定められ、次にパドル
５の回転軸５１の駆動モータ５４の回転速度を調整し
て、パドルの回転速度を可変にすることができ、泥土の
混合強さを調整する。従って、本装置においては、投入
側の含水泥土の供給量とその性状に対応して固形化に最
も適した混合攪拌状態を実現することができる。

【００２２】図５は、当該ベルトコンベアー３を組み込
んだ基体１１の構造を示すが、この基体１１の下部はロ
ードセル１３、１３を貼設した支持部材を介して装置本
体に固定されている。

【００２３】図６は、泥土連続固化システムの制御系を
示すが、ベルトコンベア３は図５に示したようにロード
セル１３、１３によって固化処理中常時ベルトコンベア
上の泥土の重量を計測している。ロードセル１３、１３
からの電気信号により含水泥土の供給速度を算出して、
その供給速度信号を、比率設定器６１により、上側のベ
ルト３０に供給される含水泥土の重量に比例した固化剤
供給速度信号に変換してフィーダー電力調整器６２によ
り、ロータリーフィーダーの駆動モーターＭ₂ の回転速
度制御を行う。したがって、投入口２への投入泥土の変
動に追随して、固化剤を泥土の重量に対して常に一定の
割合で投入口２に固化剤を投入することができ、排出側
からの固化泥土を概ね一定の固形状態に制御することが
できる。また、含水泥土の供給速度を積算することによ
り、固化処理がされた含水泥土の総重量が算出でき、こ
れにより、シールド工事の掘削土量が判り、工事管理に
使用することができる。

【００２４】液状の含水泥土の配管２１には、水分計２
２が取付けられていることが好ましいが、水分計２２に
より含水泥土中の含水率を電気的に計測して、その電気
信号を水分補正器６６により、上記調節器６２を補正
し、含水率が高い場合には固化剤の供給速度を上昇させ
るようにモーターＭ₂ の回転数を上げることができ、含
水泥土の性状の変化があっても、固化泥土の形状や硬さ
は概ね一定に保持される。

【００２５】また本システムでは、ベルトコンベア３を
支持する支持部材のロードセル１３、１３による電気信
号により、移送調節器６４でプーリ４の回転数を制御し
て、一定以上の泥土供給速度に比例してベルトの移送速
度を調節し、同時に混合調節器６４でパドル５の回転数
を制御して、上側のベルト３０のトラフ部内での泥土の
層厚をできるだけ一定に保持して、泥土の供給速度が大
きい場合には、パドル５の回転数を大きくして、攪拌を
強化することができる。

【００２６】以上の実施例では、固化剤として粉材を投
入する例を示したが、液状の固化剤を利用してもよく、
この場合は固化剤の液槽と、供給用ポンプが取付けられ
て、制御シテスムにおいては、ロータリーフィーダーの
モーターＭ₂の代わり、ポンプの駆動モーター又はその
ポンプ出口側の流量調整バルブが制御される。また粉剤
と液剤の両方を使用するシステムも勿論、利用可能であ
る。以上のようにして、含水泥土を改質して固形化にし
た固化泥土は、必要により野積みして仮置きすることも
可能で最終的には、通常のトラック輸送等により埋立地
において他の廃棄物と同様に埋立てられる。

【００２７】

【効果】本発明の泥土含水固化装置を実施すれば、次の
ように効果を奏する。 １．ベルトコンベアーの上側を回走するベルトを樋状に
成形して、トラフ部として、ベルトの移動により泥土を
移送しながらトラフ部内でパドルを回転させて泥土を攪
拌するので、固化剤と容易に混合し、かつパドルの剪断
作用により塊状化した固化泥土に容易に形成することが
できる。特に、パドルは板面がパドル回転面に概ね平行
な又は若干傾斜した板状とすることもでき、これによ
り、板状パドルが切刃となって、泥土中に未反応の固化
剤をすき込み、混合しながら固化中の泥土を剪断ないし
切断するので、泥土は容易に塊状にばらけた状態に固形
化される。

【００２８】２．混合攪拌中の泥土の移送はベルトコン
ベアの回送により、混合攪拌はパドルの回転により別個
独立に行うから、移送及び混合に要する動力は少なくて
すむ。 特に、パドルは板面がパドル回転面に概ね平行な
又は若干傾斜した板状とすることもでき、混合の際のパ
ドルの泥土中の抵抗が小さくなり、従来の同一処理能力
のスクリューミキサーに比べて所要電力は１／１０以下
でよく、泥土多量処理用に装置の大型化をするのも容易
である。また、ベルト移走速度を調整してトラフ部での
泥土の固化に要する滞留時間を調整確保でき、しかも、
泥土と固化剤との混合攪拌攪拌の強さを、パドルの回転
速度により別個に調整できるので、泥土の含水率その他
の性状に適した混合処理が可能となり、概ね一定の性状
の固化泥土が容易に得られる。

【００２９】３．ベルトコンベア自体の重量を常時計測
して、泥土の供給速度に比例した固化剤を自動的に投入
することができるので、含水泥土の供給速度が時々刻々
変化しても、常に一定の硬さの塊状の固化泥土が得ら
れ、未硬化の泥土が流出するような状態は容易に回避す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】含水泥土連続固化装置の斜視図。

【図２】含水泥土連続固化装置の上側ベルトのトラフ部
の断面図。

【図３】パドルの側面図（Ａ）と断面図（Ｂ）。

【図４】泥土固化装置の断面図。

【図５】含水泥土連続固化装置のベルトコンベアの正面
図（Ａ）と側面図（Ｂ）。

【図６】自動制御のためのシステム図。

【符号の説明】

１ 装置本体 １１ 基体 ２ 投入口 ３ ベルトコンベア ３０ ベルト ４ プーリ ４１ プーリ ５ パドル ５１ パドル回転軸 ７ ローラー ８ 貯槽 ８３ 固化剤供給装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭57−18054（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−2727（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−153913（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭57−17998（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベルトコンベアの上側ベルトを、その両
   縁がベルト支持ローラにより上方に曲げられて、樋状の
   トラフ部となし、 当該上側ベルトのトラフ部内側で且つベルト長手方向に
   架設した回転軸に、トラフ部の底部内面に近接可能なパ
   ドルを回転軸方向に離間して多数突設し、 当該上側ベルトの始端側に、含水泥土を投入し且つ固化
   剤を配合するための投入口を設けて成り、 当該投入口より上側ベルト上に投入した当該含水泥土と
   当該固化剤とを、当該ベルトの回走によりトラフ部を移
   動させながらパドルの回転により混合して塊状に固形化
   することを特徴とする含水泥土連続固化装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の含水泥土連続固化装置
   と、固化剤を貯蔵する貯槽から当該投入口へ固化剤を供
   給する固化剤供給装置と、当該ベルトコンベアの重量計
   測をする重量計と、固化剤添加量を制御する自動制御装
   置とから成り、当該制御装置により、 当該自動制御装置が、当該重量計による含水泥土供給速
   度信号から、固化剤添加速度を算出し、その固化剤添加
   速度信号をもって固化剤供給装置の固化剤供給速度を制
   御するようにした含水泥土連続固化システム。