JPH1072847A

JPH1072847A - ホッパー

Info

Publication number: JPH1072847A
Application number: JP24686696A
Authority: JP
Inventors: Masaki Arioka; 正樹有岡; Noriyoshi Goto; 徳善後藤
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1998-03-17

Abstract

(57)【要約】【課題】収容している混合物の固化の進行と、土砂中
の大きな塊に起因する混合物用流出口の閉鎖とを防止す
ることにある。【解決手段】ホッパーは、ラッパ状の底部および該底
部に続く排出口を有する、上方に開口するホッパー本体
と、該ホッパー本体に本質的に水平に配置されかつホッ
パー本体に組み付けられた網と、ホッパー本体を支持す
る支持手段と、ホッパー本体に振動を与えるべくホッパ
ー本体または支持手段に組み付けられた振動発生器とを
含む。このため、ホッパー本体を振動させることによ
り、固化材と土砂との混合物の固化を防止するととも
に、土の塊を網により破壊する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固化材と土砂との
混合物を受けかつその混合物を流出させるためのホッパ
ーに関し、特に建設工事で発生した土砂とセメントのよ
うな固化材との処理に好適なホッパーに関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネル掘削工事、地下鉄工事、管路敷
設工事、地下街の構築工事、道路および鉄道等の構築工
事、法面の構築工事、基礎の構築工事、河川の改修工
事、浚渫工事、ビルの構築工事等の建設工事、特に土木
工事により発生する土砂は、一般に、ダンプトラックの
ような運搬手段により、残土として仮置き場、捨て場等
に運搬され、最終的に廃棄される。しかし、このような
処理方法では、土砂を廃棄する大きい土砂捨て場が必要
である。

【０００３】上記課題を解決する従来技術の１つとし
て、発生した土砂を水とセメントとに混合してスラリー
状の混合物を作成し、その混合物を工事現場に埋め戻す
再利用技術がある（たとえば、実開平７−５６３６８号
公報）。この再利用技術によれば、スラリー状の混合物
がセメントを含むから、埋め戻し後に締め固めをする必
要がないし、自然を破壊して得た天然資材を使用する必
要がなく、しかも混合物が固化後にある程度の止水性お
よび機械的強度を有するから、固化後の混合物が埋設物
の保護材として寄与する。

【０００４】この再利用技術は、土砂をダンプトラック
により仮置き場に運搬し、運搬した土砂を仮置き場に設
置された泥水製造装置にバックホーにより転載し、土砂
と水とを泥水製造装置により混合して泥水を作成し、そ
の泥水をミキサー車に転載して打設現場に運搬し、運搬
した泥水を打設現場に設置されたミキサーに転載し、そ
のミキサーにより泥水とセメントとを混合して流動性混
合物を作成し、その混合物を埋め戻しのために打設す
る。

【０００５】ところで、一般に、ミキサー内の混合物を
スクイーズポンプのようなモルタル用またはコンクリー
ト用のポンプにより直接打設することが難しいから、上
記の再利用技術では、ミキサーで作成したスラリー状の
混合物を一度ホッパーに移し、上記の再利用技術では、
ホッパー内の混合物をポンプにより打設する手法を採用
せざるを得ない。しかし、公知のホッパーでは、収容し
ている混合物の固化が進行することを避けることができ
ないし、土砂中の大きな塊がポンプへの混合物の流出口
を閉鎖することを避けることができない。

【０００６】

【解決しようとする課題】本発明は、収容している混合
物の固化の進行と、土砂中の大きな塊に起因する混合物
用流出口の閉鎖とを防止することにある。

【０００７】

【解決手段、作用、効果】本発明のホッパーは、固化材
と土砂との混合物を受けかつその混合物を流出させるた
めのホッパーとして用いられる。そのようなホッパー
は、ラッパ状の底部および該底部に続く排出口を有す
る、上方に開口するホッパー本体と、該ホッパー本体に
本質的に水平に配置されかつホッパー本体に組み付けら
れた網と、ホッパー本体を支持する支持手段と、ホッパ
ー本体に振動を与えるべくホッパー本体または支持手段
に組み付けられた振動発生器とを含む。

【０００８】混合物は、網を介してホッパー本体内に収
容される。土砂中の大きな塊は、ホッパー本体内に入る
ことを網により阻止される。振動発生器が駆動される
と、ホッパー本体が振動され、それによりホッパー本体
内に収容されている混合物が攪拌されて、固化を阻止さ
れる。また、網がホッパー本体とともに振動発生器によ
り振動されるから、ホッパー本体内に入ることを網によ
り阻止された大きな塊のうち、柔らかい塊は、網の振動
にともなって破壊され、ホッパー本体内に落下する。

【０００９】本発明によれば、網をホッパー本体に配置
し、振動発生器をホッパー本体または支持手段に組み付
けたから、収容している混合物が攪拌されて固化の進行
を防止され、また混合物用流出口が土砂中の大きな塊に
より閉鎖されることが防止されるとともに、阻止された
大きな塊のうち柔らかい塊が網の振動にともなって破壊
され、ホッパー本体内に落下する。

【００１０】さらに、ホッパー本体に取り付けられた長
尺部材であって網がその長手方向中央部において組み付
けられた長尺部材を含むことが好ましい。これにより、
網の中央部が撓むことを防止される。

【００１１】振動発生器は、ホッパー本体に直接取り付
けてもよいし、ホッパー本体を支持する支持手段に取り
付けてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】先ず、本発明のホッパーを用いて
建設残土のような土砂を処理する機械設備の実施例につ
いて図面を参照して説明する。

【００１３】図１〜図３を参照するに、土砂を処理する
機械設備は、土砂と固化材とを混合しかつ運搬するミキ
サー車１０と、適宜な場所に設置された固化材投入装置
１２（図１参照）と、処理すべき土砂の発生現場または
その近傍に設置された土砂積込み装置１４（図２参照）
と、打設現場に設置された打設装置１６（図３参照）と
を含む。

【００１４】ミキサー車１０は、運転台を備える台車２
０と、台車２０に逆転可能に組み付けられた土砂処理用
ミキサードラム２２と、ミキサードラム２２に積み込む
土砂および固化材を受けるホッパー２４と、ミキサード
ラム２２からの混合物の放出の際に用いるシュート２６
と、ミキサードラム２２を正転および逆転させる駆動機
構２８とを備えるトラックミキサー車である。

【００１５】図４に示すように、ミキサードラム２２
は、直径寸法が大きい径大部および直径寸法が径大部の
側から漸次減少する径小部とを有するドラムシェル２４
を備え、また径大部の側が径小部の側より下方となるよ
うに回転軸線３０を傾斜させた状態に台車２０に回転可
能に支持されている。

【００１６】ドラムシェル２４は、投入口兼吐出口３２
を回転軸線３０の方向における一端（径小部の側の端）
に、台車２０に回転可能に受けられる複数の受け部３４
を径小部の側の端部外周に、および、台車２０に回転可
能に受けられる穴３６を回転軸線３０の方向における他
端面（径大部の側の端面すなわち底面）にそれぞれ有す
る。

【００１７】ドラムシェル２４内には、複数（図示の例
では２つ）のブレードすなわち帯状体３８と、帯状体３
８に所定の間隔をおいて取り付けられた複数の突起物４
０と、ピアノ線のような金属線からなる複数の線状部材
４２と、複数（図示の例では２つ）の攪拌羽根４４と、
複数（図示の例では、２つ）の補助羽根４６とが配置さ
れている。

【００１８】各帯状体３８は、回転軸線３０の周りを螺
旋状に伸びており、また複数のねじ部材を用いた止め
具、溶接等によりドラムシェル２４の内面に移動不能に
組み付けられている。各帯状体３８は、図４に多数の湾
曲した線４８で示すようにドラムシェル２４の径小部に
対応する部分において縦に長いＣ字状に変形されてお
り、また図示してはいないが厚さ方向に貫通する複数の
穴を有する。帯状体３８は、回転軸線３０に関して互い
に対称となるように配置されている。

【００１９】図５〜図７に示すように、各突起物４０
は、先鋭な先端から弧状に伸びて幅方向両縁部に達する
刃５０を有しており、また厚さ方向に貫通しかつ後端側
に開口する凹所５２を後端部に有する。突起物４０は、
その幅方向が帯状体３８への当該突起物の取付部におけ
る帯状体３８の伸長方向とほぼ直角方向となりかつ刃５
０を有する部分が帯状体３８から回転軸線３０の側に突
出するように、凹所５２においてドラムシェル２４と反
対の側の帯状体３８の縁部に嵌合され、その状態に複数
のねじ部材を用いた止め具、溶接等により帯状体３８に
組み付けられている。

【００２０】線状部材４２は、一端部をドラムシェル２
４の内面に適宜な止め具、溶接等により移動不能に取り
付けられ、他端部を帯状体３８の側面に適宜な止め具、
溶接等により移動不能に取り付けられている。図示の例
では、長い金属線をドラムシェル２４の内面と帯状体３
８の側面とに順次取り付けて、ジグザグ状に配置するこ
とにより、複数の線状部材４２を形成している。

【００２１】しかし、線状部材４２の他端部を適宜な突
起物４０に取り付けてもよいし、図８に示すように長い
金属線を複数の突起物４０の先端に取り付けることによ
り、複数の線状部材４２を形成してもよい。また、金属
線の代わりに、ワイヤーにより線状部材を形成してもよ
い。

【００２２】図４および図８に示す例では、突起物４０
および線状部材４２は、ドラムシェル２４の径大部に対
応する部分にのみ配置されているが、ドラムシェル２４
の径小部に対応する部分にも配置してもよい。

【００２３】各攪拌羽根４４は、異なる帯状体３８の側
面に移動不能に取り付けられた棒状部材５４に、溶接、
止め具等により移動不能に取り付けられている。各補助
羽根４６は、投入口兼吐出口３２の近傍にあってドラム
シェル２４に、溶接、止め具等により移動不能に取り付
けられている。

【００２４】図１を参照するに、固化材投入装置１２
は、セメントを収容しかつ収容しているセメントを排出
するセメントサイロ６０と、水を収容している水タンク
６２と、タンク６２内の水を送出する水中ポンプ６４と
を備える。固化材投入装置１２は、処理すべき土砂を発
生する工事現場、その近傍、混合物を打設する工事現場
またはその近傍のいずれの場所に設置してもよいし、そ
れらの場所と異なる場所に設置してもよい。

【００２５】図２を参照するに、土砂積込み装置１４
は、工事現場において発生した土砂を受けかつ一時貯留
する土砂タンクにより形成されており、また土砂を流出
させる流出口６６を有する。処理すべき土砂は、バック
ホーのような掘削手段により直接土砂積込み装置１４に
投入してもよいし、ショベルカーのような積み換え手段
により土砂積込み装置１４に投入してもよい。

【００２６】図３を参照するに、打設装置１６は、ミキ
サー車１０から排出される混合物を受けるホッパー７０
と、ホッパー７０に受けた混合物を打設するためのポン
プ７２とを備える。ホッパー７０は、受けた混合物中の
大きい塊を篩いかつ混合物の固化を阻止するように、振
動する機能を有する。ポンプ７２は、スクイーズポンプ
のような公知のコンクリート用またはモルタル用のポン
プである。

【００２７】図示の例では、打設現場は地盤を開削工法
により掘削された溝７４に被敷設物７６を埋設する土木
工事現場であり、混合物は被敷設物７６の周りに埋め戻
される。被敷設物７６は、図示の例では、ボックスカル
バートである。掘削溝７４は、複数の覆工板７８により
開放可能に閉鎖されている。打設装置１６は、覆工板７
８に受けられている。

【００２８】図９〜図１２に示すように、ホッパー７０
は、固化材と土砂とのスラリー状混合物を受けるホッパ
ー本体８０と、ホッパー本体８０に本質的に水平に配置
された網８２と、ホッパー本体を支持する支持手段すな
わちフレーム８４と、ホッパー本体８０に振動を与える
振動発生器８６と、網８２の撓みを防止するＴ型または
Ｌ型のアングル材８８と、ホッパー本体８０の上方に設
けられた飛散防止用のカバー９０とを含む。

【００２９】ホッパー本体８０は、上方に開口する直方
体状の箱の形をしている。ホッパー本体８０の底部は上
方に開口するラッパの形をしており、その底部は混合物
のための流出路すなわち流出口９２に連通している。排
出口９２は、ポンプ７２の流体流入路９６に連通されて
いる。

【００３０】網８２は、金属線により長方形に製作され
ており、またホッパー本体８０の上部開口を閉鎖するよ
うにホッパー本体８０の上端部に溶接、止め具等により
移動不能に取り付けられているとともに、図１２に示す
ようにアングル材８８に溶接されている。

【００３１】フレーム８４は、複数の長尺部材により形
成されている。振動発生器８６は、電力または圧縮空気
を用いる公知の外部振動機であり、ホッパー本体８０の
外面に複数のねじ部材により取り付けられている。振動
発生器８６をフレーム８４に取り付けてもよい。

【００３２】カバー９０は、織布のようなシート材また
は鉄板で形成されており、また振動発生器８６に対して
反対の側の面に対応する部位を開放するように、ホッパ
ー本体８０またはフレーム８４から上方へ伸びる複数の
支柱９４に取り付けられている。振動発生器８６をフレ
ーム８４に取り付けてもよい。

【００３３】アングル材８８は、網８２の長手方向中央
部を幅方向へ伸びるように、ホッパー本体８０またはフ
レーム８４に取り付けられている。このため、アングル
材８８は、網８２が混合物の重量により撓むことを網８
２の長手方向中央部において防止している。

【００３４】次に、上記の機械設備を用いる本発明の土
砂処理方法の実施例を図１３を参照して説明する。

【００３５】処理すべき土砂は、トンネル掘削工事現
場、地下鉄工事現場、管路敷設工事現場、地下街の構築
工事現場、道路および鉄道等の構築工事現場、法面の構
築工事現場、基礎の構築工事現場、河川の改修工事現
場、浚渫工事現場、ビルの構築工事現場等の建設現場、
特に土木工事現場で発生する。

【００３６】先ず、土砂の比重が工事現場すなわち土砂
発生現場において土砂データとして測定される（ステッ
プ１１０）。土砂データは、土砂圧送式泥奨シールド機
のように土砂をスラリー状に排出する機械を用いる工事
の場合、その機械に備えられた密度計に得られるデータ
を基に算出することができ、またバックホーのような他
の機械を用いる工事の場合、市販されている、密度計、
重量計等に得られるデータを基に算出することができ
る。

【００３７】次いで、測定値を基に、固化材としてのセ
メントペースト成分（セメントおよび水）の配合割合
と、固化材および土砂の配合割合とが算出される（工程
１１１）。セメントペーストの配合割合の算出は、積み
込むべきセメントおよび水の量を算出することにより行
われる。したがって、積み込むべきセメントおよび水の
量は、たとえば、混合物中のセメントと水の量の目的値
（設計量）を予め設定しておき、設定されたセメントの
目的値を積み込むべきセメントの量として得るととも
に、水の目的値から土砂の含水量を減じることにより得
た値を積み込むべきの量として得ることができる。

【００３８】固化材および土砂の配合割合の算出は、積
み込む土砂の量を算出することである。したがって、土
砂の比重をＸ、積み込むセメントの量をＣｋｇ／ｍ³ 、
積み込む水の量をＷｋｇ／ｍ³ としたとき、積み込む土
砂の量Ｙは次の（１）式から得ることができ、混合物の
設計比重γＰは次の（２）から得ることができる。

【００３９】Ｙ＝１０００−（Ｃ／３．１５）−（Ｗ／１．０）・・・（１）

【００４０】 γＰ＝（Ｃ＋Ｗ＋ＸＹ）／１０００・・・（２）

【００４１】次いで、工程１１１で算出し量のセメント
および水をそれぞれセメントサイロ６０およびポンプ６
４によりミキサー車１０のミキサードラム２２に積み込
み、積み込んだセメントおよび水の混練すなわち混合を
開始する（工程１１２）。セメントおよび水をを別の場
所で積み込んでもよい。

【００４２】次いで、工程１１１で算出した量の土砂を
土砂積込み装置１４によりミキサー車１０のミキサード
ラム２２に積み込み、積み込んだ固化材と土砂との混合
を開始する（工程１１３）。ミキサードラム２２は、ミ
キサー車１０が固化材投入装置１２の設置場所から土砂
積込み装置１４の設置場所に移動するまでの間も継続し
て回転されており、したがってその間もセメントと水と
の混練が継続される。

【００４３】次いで、固化材を土砂とがミキサー車１０
により打設現場に搬送される（工程１１４）。ミキサー
ドラム２２は、ミキサー車１０が土砂の積込み場所から
打設現場に到達するまでの間も、回転される。このた
め、固化材と土砂との混練が継続され、スラリー状の混
合物が形成される。

【００４４】土砂中の土の大きな塊は、突起物４０およ
び線状部材４２がミキサードラム２２の回転にともなっ
て回転されることにより、突起物４０または線状部材４
２により小さく破砕され、その結果土砂とセメントミル
クとが好適に混練される。

【００４５】ホッパー７０への混合物の積換え時、ミキ
サードラム２２は逆転される。これにより、ミキサード
ラム２２内の混合物は、帯状体３８によりシュート２６
に排出され、シュート２６からホッパー７０に流出す
る。ホッパー７０に流出した混合物中の大きな塊は、網
８２によりホッパー本体８０内に落下することを防止さ
れる。

【００４６】振動発生器８６は、混合物の積換えの間お
よびホッパー本体８０内に混合物が存在する間、駆動さ
れる。このため、ホッパー本体８０が振動され、収容さ
れている混合物が攪拌されるから、ホッパー本体８０内
における混合物の固化が防止されるのみならず、網８２
上の土の大きな塊が破砕されて、ホッパー本体８０内に
落下する。カバー９０は、混合物がシュート２６から網
８２の上に流出するときの混合物の飛散と、ホッパー本
体８０の振動に起因する網８２上の混合物の飛散とを防
止する。

【００４７】次いで、混合物の比重が測定される（工程
１１５）。混合物の比重は、工程１１０における土砂の
比重の測定と同様の手段および手法により測定すること
ができる。

【００４８】混合物の比重の測定値が目標値（設計比
重）に対して所定範囲（たとえば、±５％）内であるか
否かが判定される（工程１１６）。混合物の比重が所定
範囲を超えていると、工程１１１に戻って次回からの混
合物の配合割合を訂正した後、打設を開始する。混合物
の比重が±５％の範囲を超えていないと、打設を開始す
る（工程１１７）。混合物の打設は、ホッパー７０内の
混合物をポンプ７２により掘削溝７４に排出することに
より、行われる。

【００４９】次いで、打設量が予定量に達したか否かが
判定される（工程１１８）。打設量が予定量に達してい
ないと、打設量が予定量に達するまで工程１１２〜１１
８が繰り返される。打設量が予定量に達すると、機械設
備、特にミキサー車１０を洗浄した（工程１１９）後、
その打設箇所への打設を終了する。その後は、次の打設
箇所への打設のための土砂処理が上記と同様に行われ
る。

【００５０】上記の工程の大部分で用いるセメントは、
一般的なコンクリート構造物に用いられている普通ポル
トランドセメントのような通常のセメントであるが、少
なくとも最上部に打設する混合物に用いるセメントを、
普通ポルトランドセメントより早く固化する早強ポルト
ランドセメントのような早強セメントとすることが好ま
しい。

【００５１】このようにすれば、打設完了後の混合物の
上層部は、下部に比べ短期間で固化する。これにより、
打設した混合物の上を早期に利用することができる。た
とえば、早強ポルトランドセメントを用い、その配合割
合Ｃを１００ｋｇ／ｍ³ としたとき、打設から４〜５日
で混合物の強度が０．３ｋｇｆ／ｃｍ³ 程度になり、作
業者が混合物の上に乗ることができた。通常のセメント
の代わりに他の固化材料を用いてもよい。

【００５２】工程１１５および１１６における比重の測
定および比較は、ミキサー車１０内の混合物について行
ってもよい。この場合、工程１１６から工程１１１に戻
り、工程１１１において新たな配合割合を算出し、工程
１１２において混合物の比重の不足分または過剰分に対
応するセメントまたは水を補給した後、工程１１３以後
の工程を実行してもよい。また、ミキサー車１０を打設
現場に移動させる前に、工程１１５および１１６を実行
してもよい。さらに、固化材の積込みを土砂の積込みの
後に固化材の積み込みを行ってもよい。

【００５３】セメント、水および土砂の配合割合と、設
計比重（比重の目標値）との一例を図１４に示す。土砂
は、土砂圧送式泥奨シールド機から排出されるスラリー
状の土砂である。

【００５４】図１４に示す例では、掘削溝７４の頂部
（少なくとも最後）に埋め戻す混合物の配合割合（標準
配合Ａ）と、ボックスカルバートの側部に埋め戻す混合
物の２種類の配合割合（標準配合ＢおよびＣ）とを異な
る値に設定している。しかし、それらは同じ値であって
もよい。また、掘削溝７４の底に所定量の混合物を打設
し、その上に被敷設物７６を配置し、さらに被敷設物７
６の周りに混合物を打設してもよい。

【００５５】打設すべき箇所は、ボックスカルバートの
敷設用の掘削溝のみならず、埋め戻し箇所、盛り土箇
所、構造物の構築箇所等の適宜な箇所とすることができ
る。したがって、打設する混合物は、埋め戻し材として
用いることができるのみならず、トンネル構築工事、管
路敷設工事および地下鉄工事における裏込め材、構造物
構築用の材料、法面覆工用の材料、基礎用材料、堤防ま
たはダムのコア材等としても利用することができる。

【００５６】本発明は、上記実施例に限定されない。た
とえば、混合物は、固化したモルタルまたはコンクリー
トの破砕物、砂、小石等の骨材を混入したて混合物であ
ってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のホッパーを用いた機械設備による土砂
の有効利用方法の１つの工程を示す図であってミキサー
車と固化材投入装置の一実施例を示す。

【図２】本発明のホッパーを用いた機械設備による土砂
の有効利用方法の１つの工程を示す図であってミキサー
車と土砂積込み装置の一実施例を示す。

【図３】本発明のホッパーを用いた機械設備による土砂
の有効利用方法のさらに他の１つの工程を示す図であっ
てミキサー車と打設装置と非敷設物の一実施例を示す。

【図４】ミキサー車に用いるミキサードラムの一実施例
を示す断面図である。

【図５】突起物の一実施例を示す正面図である。

【図６】図５に示す突起物の側面図である。

【図７】図５に示す突起物の平面図である。

【図８】ミキサードラムの他の実施例を示す断面図であ
る。

【図９】本発明にかかるホッパーの一実施例を示す正面
図である。

【図１０】図９に示すホッパーの平面図である。

【図１１】図９の１１−１１線に沿って得た断面図であ
る。

【図１２】ホッパーの網とアングル材との関係の一実施
例を示す部分図である。

【図１３】本発明ののホッパーを用いた機械設備による
土砂の有効利用方法を説明するための工程の一実施例を
示す図である。

【図１４】混合物の配合割合の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１０ミキサー車１２混合物投入装置１４土砂積込み装置１６打設装置７０ホッパー８０ホッパー本体８２網８４フレーム８６振動発生器８８アングル材９０カバー９２混合物の流出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固化材と土砂との混合物を受けかつその
混合物を流出させるためのホッパーにおいて、ラッパ状
の底部および該底部に続く排出口を有する、上方に開口
するホッパー本体と、該ホッパー本体に本質的に水平に
配置されかつ前記ホッパー本体に組み付けられた網と、
前記ホッパー本体を支持する支持手段と、前記ホッパー
本体に振動を与えるべく前記ホッパー本体または前記支
持手段に組み付けられた振動発生器とを含む、ホッパ
ー。
【請求項２】さらに、前記ホッパー本体に取り付けられ
た長尺部材であって前記網がその長手方向中央部におい
て組み付けられた長尺部材を含む、請求項１に記載のホ
ッパー。