WO2007018033A1 - 混合装置及び軟弱土の固化処理方法 - Google Patents

混合装置及び軟弱土の固化処理方法 Download PDF

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WO2007018033A1
WO2007018033A1 PCT/JP2006/314688 JP2006314688W WO2007018033A1 WO 2007018033 A1 WO2007018033 A1 WO 2007018033A1 JP 2006314688 W JP2006314688 W JP 2006314688W WO 2007018033 A1 WO2007018033 A1 WO 2007018033A1
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PCT/JP2006/314688
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Inventor
Tadashi Saitoh
Original Assignee
The Chugoku Electric Power Co., Inc.
Energia Eco Materia Co., Inc.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4316—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being flat pieces of material, e.g. intermeshing, fixed to the wall or fixed on a central rod
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/50—Mixing liquids with solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/02—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing inorganic compounds only
    • C09K17/10—Cements, e.g. Portland cement
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/002—Construction details of the apparatus
    • C02F2201/003—Coaxial constructions, e.g. a cartridge located coaxially within another

Definitions

  • the present invention mainly relates to an additive mixing apparatus for mixing an additive in the case of solidifying soft soil such as dredged soil such as sea areas, rivers, and lakes.
  • the present invention mainly relates to a method for solidifying soft soil such as dredged soil such as sea areas, rivers, and lakes.
  • the soft soil is one having a water content ratio near the liquid limit and exceeding the liquid limit, for example, having a water content ratio of 80% to 400%.
  • the slurry-like or slurry-like landfill sand is pneumatically fed through the transfer pipe to the landfill input position, and the additive material is put along the way. Infusion methods have been developed.
  • This conventional method for mixing in an additive material pipe is a method in which slurry-like supported earth and sand are placed in an air section in a transport pipe. Each plug is divided and moved into a large number of plugs, and the volume and moving speed are measured for each plug that is moved using two pressure gauges installed in the transfer pipe. The injection amount of the additive is controlled corresponding to the passage through the injector position (see Patent Document 1).
  • the additive mixture amount (additive mixture ratio) per unit volume with respect to the sediment slurry is determined in advance according to the properties of the sediment slurry to be used, and the additive mixture is mixed. It is controlled by a computer so that it is injected into each plug in a state close to the ratio.
  • the target strength of qu28 50kN / m 2 can be secured as the minimum strength, but in some cases, a portion with very high strength is created, and there is a drain material. There will be a situation where it becomes difficult to drive in.
  • the above-described conventional mixing method in the additive pipe determines the additive mixture ratio by investigating the properties of the sand slurry fed into the carrying pipe, for example, for each carrying ship. Therefore, it is assumed that the plug moving in the transport pipe always has a constant moisture content.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11 229428
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-3460
  • the present invention mainly uses an additive that is a high-quality inorganic material such as a sandy material, even when the moisture content fluctuates when soft soil such as clay is solidified. It is an object of the present invention to provide a mixing device that can be easily mixed.
  • the present invention mainly reduces the amount of solidifying material to be added and mixed even when the moisture content varies when soft soil such as clay is solidified. It is an object of the present invention to provide a method for solidifying soft soil that can achieve a desired strength within a desired range.
  • the first aspect of the present invention that solves the above-mentioned problems is that a lightweight sandy soil and an inorganic high-quality material such as a sandy material are added to soft soil and these are not sufficiently mixed in a route for pumping.
  • a turbulent flow forming means for generating turbulent flow in a state is provided in the path. Is in place.
  • the second aspect of the present invention that solves the above-mentioned problem is that a lightweight sandy soil and an inorganic high-quality material such as a sandy material are added to soft soil and these are not sufficiently mixed in a path for pumping.
  • the mixing apparatus is characterized in that a jet forming means for generating turbulent flow in a path is provided in the path.
  • a powder or liquid solidifying material is added to a route for pumping both soft soil and light inorganic sand material and a high quality inorganic material such as sand material. It is characterized in that it is provided with an adding means, and turbulent flow forming means for generating turbulent flow in both soft soil and high quality inorganic material fed by adding a solidifying material is provided in the path on the downstream side of the adding means. In the mixing device.
  • a fourth aspect of the present invention that solves the above-described problem is that a powder or liquid solidifying material is added to a path for feeding both high-quality inorganic material such as soft soil, lightweight sandy soil, and sandy material.
  • a mixing apparatus comprising an adding means, and jet forming means for generating jets in both soft soil to which a solidifying material is added and being pumped and a high quality inorganic material are provided in a path on the downstream side of the adding means. It is in.
  • a fifth aspect of the present invention for solving the above-mentioned problem is that a powder or liquid solidifying material is added to a path for pumping both soft soil and high-quality inorganic material such as lightweight sandy soil and sandy material.
  • a turbulent flow forming means that generates turbulent flow in both soft soil that is pumped with the addition of a solidifying material and lightweight sandy soil and sandy material.
  • the turbulent flow and the jet flow are generated in both the soft soil to which the solidifying material to be pumped is added and the high quality inorganic material, and the high quality inorganic material such as sandy material is mixed in the path. it can.
  • the turbulent flow forming means is a partition plate that partitions a part of the lower side of the flow path, and includes soft soil.
  • the turbulent flow forming means is a partition plate that partitions a part of the lower side of the flow path, and includes soft soil.
  • light, sandy soil, sandy material and other inorganic high-quality materials or solidifying materials are added, and turbulent flow generated when overflowing the partition plate causes soft soil, lightweight sandy soil and sandy material, etc. It is in a mixing device characterized by mixing high quality inorganic materials and / or solidifying materials.
  • the lightweight sandy soil and the soft soil added with the inorganic high-quality material such as sandy material or the solidified material are mixed in the path by the turbulent flow generated when the partition plate overflows.
  • the jet forming means is a plurality of ladder-like plate members arranged in the flow path, and includes soft soil and Light, sandy soil and inorganic high-quality materials such as sandy materials or solid materials are added to the soft sand and light sandy soil and sandy materials.
  • the mixing device is characterized in that a high-quality material or a solidifying material is mixed.
  • light weight sandy soil and soft inorganic soil to which solid high-quality material such as sandy material is added are mixed in the path by a jet generated when flowing through the gaps in the plate material.
  • the organic high-quality material such as a sandy material is at least one inorganic material selected from a clean ash and a granulated slag. It is a high-quality material that is added and mixed at an addition amount that maintains the desired flow value, and is equipped with a route in which the solidification material is added and mixed after the inorganic high-quality material is added and mixed. In the mixing device.
  • Additives can be mixed.
  • the solidifying material is at least one solidifying material selected from cement, cement, and fly ash, and has a desired strength.
  • the mixing apparatus is characterized by being added and mixed in an addition amount that maintains the ratio.
  • a desired solidification strength can be obtained by at least one solidification material selected from cement and fly ash.
  • a tenth aspect of the present invention that solves the above-mentioned problems is an addition that is a ratio that maintains a desired flow value when soft soil is mixed with lightweight sandy soil and inorganic high-quality materials such as sandy materials.
  • the soft soil solidification treatment method is characterized by adding at least one kind of inorganic high-quality material selected from cleansing ash and granulated slag to the soft soil and adding and mixing them in the pumping route.
  • the clean ash or granulated slag becomes soft soil. It is possible to stabilize the soil properties without holding the moisture in the water and reducing the pumping and transportability, and to reduce the amount of added force of the solidifying material. There is no need to change the amount of added force even if the moisture content of the soft soil changes.
  • An eleventh aspect of the present invention that solves the above problem is that cement, cement, and fly ashes are added in an amount that maintains a desired strength when soft soil is solidified with a solidifying material. At least one kind of solidifying material to be selected is added to soft soil, and the mixture is added and mixed in the pumping route.
  • a desired solidification strength can be obtained with at least one solidification material selected from cement and cement and fly ash.
  • an inorganic high-quality material such as a sandy soil and a sandy material that are lightweight by the mixing device according to any one of the first to seventh aspects of the tenth or eleventh aspect.
  • inorganic high-quality materials such as lightweight sandy soil and sandy material in the pumping path
  • the ingredients can be easily mixed.
  • the amount of the inorganic high-quality material such as lightweight sandy soil and sandy material is After determining the ratio to maintain the desired flow value, the soft soil solidification method is characterized in that it remains constant regardless of the moisture content of the soft soil.
  • the amount of the inorganic high-quality material such as lightweight sandy soil and sandy material may be set to a desired value after the ratio for maintaining the desired flow value is determined in advance.
  • the compounding strength can be obtained.
  • the amount of inorganic high-quality material such as lightweight sandy soil and sandy material is 10% to 70% by weight. It is in the soft soil solidification method characterized in that the amount is%.
  • the addition amount of the solidified material can be reduced by adding lightweight high-quality materials such as sandy soil and sandy material at a predetermined weight ratio.
  • the amount of added calories of the solidifying material may be that of an inorganic high-quality material such as soft soil, light sandy soil, and sandy material. Total amount 1000m
  • a desired solidification strength can be obtained by adding the solidification material in a ratio of 30 to 100 kg with respect to the total amount of soft soil and additive material of 1000 m 3 .
  • the amount of the solidifying material added is determined by the compounding strength.
  • desired solidification strength can be obtained by adding and mixing high-quality inorganic materials such as lightweight sandy soil and sandy material and a solidifying material.
  • the solidification aid in any of the ninth to sixteenth aspects, the solidification aid
  • fly ash is added in an amount of 30 to 90 kg with respect to a total amount of 1000 m 3 of soft soil and the additive.
  • the desired solidification strength can be maintained more easily and long-term strength increase can be prevented. wear.
  • the additive mixing apparatus of the present invention facilitates easy use of lightweight, high-quality inorganic materials such as sandy soils and sandy materials, even when the moisture content fluctuates, mainly when soft soil such as dredged soil is solidified.
  • the mixing apparatus can be mixed.
  • the soft soil such as dredged soil is passed through the clean ash and water slag that is porous and can retain moisture in the soft soil such as dredged soil in the particles.
  • the fluidity of dredged soil can be controlled freely by controlling the mixing amount of clean ash and granulated slag.
  • fly ash as a supplement in addition to cement or other solidifying material
  • the optimum level of addition to suppress the increase in strength over the long term is selected.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of an example of an apparatus for carrying out the solidification processing method of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a part of FIG. 1 in an enlarged manner.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the additive amount and the flow value in the solidification processing method of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the amount of solidification material added and the strength after solidification in the solidification processing method of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing the amount of solidifying material added to obtain the target strength in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing an appropriate mixing ratio of the solidified material corresponding to a change in the water content ratio.
  • FIG. 7 is a diagram showing a temporal change in pressure detected by a pressure gauge.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the cement addition amount and uniaxial compressive strength in Test Example 1.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the number of days elapsed in Test Example 1 and uniaxial compressive strength.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the amount of fly ash added in Test Example 2 and the uniaxial compressive strength.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the amount of fly ash added in Test Example 2 and the strength of the 28th day of the material age and the strength of the 7th day of the Z material age.
  • FIG. 12 is a schematic view of a mixing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic configuration diagram of turbulent flow forming means.
  • FIG. 14 is a schematic configuration diagram of jet forming means.
  • FIG. 1 is an outline of an example of an apparatus for carrying out the present invention
  • FIG. 2 is an internal structure of a transport pipe. The outline is shown.
  • the earth ship 10 that transports soft soil such as dredged soil with high concentration 1 is provided with a sand pump 11 for unloading, and the sand pump 11 has an unloading pipe 12.
  • an additive injector 13 is added to add clean ash and granulated slag, which are inorganic high-quality materials such as lightweight sandy soil and sandy material. 12 extends to temporary storage tank 14.
  • the temporary storage tank 14 temporarily stores the sand slurry that has been unloaded by the sand pump 11 and added with clean ash and granulated slag.
  • the temporary storage tank 14 is provided with a ⁇ -ray density meter 15 for measuring the density of the sediment slurry, and the beginning of the transfer pipe 16 is communicated with the lower part of the gamma ray density meter 15.
  • a pneumatic feeding pipe 17 communicates with the transport pipe 16, and a pair of pressure gauges 18a and 18b are installed at a small interval in the flow direction on the downstream side, and a solidifying material injector 19 is provided on the downstream side. .
  • the pneumatic feeding pipe 17 intermittently feeds high-pressure air into the transport pipe 16, so that the air is fed from the temporary storage tank 14 into the transport pipe 16.
  • the earth and sand slurry is moved as many massive plugs S with air part A in between.
  • Both pressure gauges 18a, 18b measure in real time the fluctuation and magnitude of the pressure in the pipe due to the movement of the air portion A and the plug S in the transport pipe 16.
  • the solidifying material injector 19 is an injection nozzle that mixes cement as a solidifying material and, in some cases, fly ash as a solidifying aid, and injects an additive material in a slurry form by collecting water. Is inserted into the transfer pipe 16, and the injection timing and the injection amount from the injection nozzle 19a are controlled by the injection control means 20 using a computer 20a.
  • the addition amount of the cleansing ash and the granulated slag to be added from the additive injector 13 is determined in advance.
  • the addition amount of the granulated slag may be determined so that the flow value after ignition becomes a desired value.
  • the amount of added water and flow value of clean ash and water slag The relationship between and is determined in advance.
  • the desired flow value is 1:40, it will be 10-30% by weight of the total weight after mixing, and if the desired flow value is 1:15, the total weight About 50% by weight.
  • the amount of the solidifying material to be added is subsequently adjusted as shown below by adding the cleansing ash and granulated slag in advance and adjusting the flow value to a predetermined range as described above. It can be greatly reduced.
  • the amount of water added to the clean ash and granulated slag must be adjusted even if the water content of soft soil 1 fluctuates significantly, i.e., once the amount of water added has been determined, There is an advantage that it is not necessary to adjust the addition amount while measuring the ratio. As a result, it is possible to reduce the amount of solidification material added and to stably obtain a ground having a desired strength.
  • the flow value can be freely controlled by adding cleansing ash or granulated slag to soft soil, so that the subsequent solidification processing operation can be facilitated. it can.
  • the solidifying material injected by the solidifying material injector 19 is based on a predetermined composition, and a powder mixer is used to uniformly mix the fly ash in some cases. A mixture of water and kneaded into a slurry is used.
  • the injection control means 20 controls the additive injection timing and injection amount for each plug S on the basis of the measured values by the ⁇ -ray density meter 15 and the two pressure gauges 18a and 18b.
  • the injection control means 20 calculates the water content ratio of the sand slurry from the measured value by the shoreline densitometer 15 according to the following soil formula (1) (2).
  • G s soil particle density (specific gravity)
  • the saturation Sr is 100%, and the soil particle density Gs is obtained in advance by an indoor soil test.
  • the soil particle density is a characteristic soil constant for the soil in the area, and will not change significantly if dredged soil in the same area.
  • the water content ratio w is calculated for each density value (wet unit volume weight ⁇ t ) obtained by the ⁇ -ray density meter 15.
  • the computer 20a inputs a solidified material mixing ratio for obtaining a desired target strength corresponding to the change in the water content ratio w in a mathematical formula, and based on the additive material mixing ratio data.
  • the required additive mixing ratio is selected in accordance with the water content ratio obtained by the above formula, and the amount of solidified material injected by the solidified material injector 19 is controlled.
  • the solidification material mixing ratio data was created by mixing the samples Sl, S2, and S3 with different mixing ratios of the water content of the sediment slurry in several stages. For each mixing amount, measure the strength after solidification and create a graph. As shown in Fig. 5, create a graph of the solidification material mixing amount to obtain the target strength with respect to the change in water content.
  • the apparatus may be reduced due to an excessive amount of additive material injected per unit time.
  • a graph with a fixed minimum injection ratio and maximum injection ratio set as shown in Fig. 6 is created for the portion outside the expected water content ratio, and this is expressed as a formula and input to the computer.
  • the weight and length (or length) of the plug S when it passes through the additive injection pipe position is calculated by the computer 20a.
  • the amount of solidification material injected and the timing of solidification material injection for each plug S are controlled according to the change in the amount of sediment slurry for each plug S.
  • the computer 20a detects the pressure detected by the pressure gauges 18a and 18b as shown in FIG.
  • the weight (or length) of each plug S in the transfer pipe 16 is calculated based on the peak value p of the curve, and each plug S (earth and sand) is calculated based on the detection time difference t between the peak values p of the two pressure gauges 18a and 18b.
  • the flow rate of the slurry is calculated, and the solidification material injection amount (or injection time) and injection timing by the solidification material injector 19 are controlled according to the weight and flow rate of each plug S.
  • the upstream side pressure gauge 18a is connected to the same plug S. Since the pressure is detected by the downstream pressure gauge 18b immediately after the detection, the detection results of the two pressure gauges 18a and 18b can be easily matched. In addition, since the peak value p or waveform detected by the pressure gauges 18a and 18b has a characteristic for each plug S, S..., Two pressure gauges 18a, 18a, The detection result of 18b may be associated.
  • the measurement value force of the ⁇ -ray densitometer 15 described above is preliminarily adjusted so as to have a solidification material mixing ratio corresponding to the calculated water content ratio.
  • the solidification material injection amount is calculated by a calculation formula programmed in the controller 20a, and the solidification material injection amount for each plug S from the solidification material injector 19 is controlled.
  • the rear end of the plug S is provided with the injection nozzle 19a by controlling the injection rate of the solidified material by the injection nozzle 19a to be constant and making the injection time proportional to the peak value p of the pressure gauge 18b.
  • the solidification material injection speed can be adjusted so that the injection time of the additive material just ends when passing through the position, so that even if the plug S is long, the plug S has a front end to a rear end.
  • the additive can be added evenly without bias.
  • the strength can be secured more stably by adding a predetermined amount of fly ash together with the cement, and Long-term strength increase can also be suppressed, so it is possible to reduce the amount of cement while ensuring further safety and to prevent the increase in strength that makes it difficult to drive the drain material.
  • FIG. 12 shows an outline of a mixing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 13 (a) shows a longitudinal section of the turbulent flow forming means
  • FIG. 13 (b) shows a transverse section of the turbulent flow forming means
  • FIG. 14 (a) shows a longitudinal section of the jet forming means
  • FIG. 14 (b) shows a transverse section of the jet forming means.
  • the mixing device shown in FIG. 1 is used for soft soil such as dredged soil in the route of the device shown in FIG. 1 (in the transport pipe 16), as well as for clean inorganic ash such as lightweight sandy soil and sandy material. Material), cement, and fly ash.
  • the turbulent flow forming means 51 is provided in the transport pipe 16 on the downstream side of the additive injector 13 and the solidifying material injector 19 (addition means) shown in FIG.
  • the turbulent flow forming means 51 is provided with jet forming means 52 in the transport pipe 16 on the downstream side.
  • the turbulent flow forming means 51 is composed of a cutting plate 53 fixed to the flange 56 of the transfer pipe 16, and the partition plate 53 is a part of the lower side of the flow path (for example, It is designed to divide the third part).
  • the soft soil that is pumped with the addition of clean ash, cement, and fly ash is mixed by the turbulent flow that occurs when the partition 53 overflows. It has become so.
  • lightweight high quality inorganic materials such as sandy soil and sandy material can be mixed in the transport pipe 16 (in the path) by the turbulent flow generated when the soft soil overflows the partition plate 53.
  • the jet forming means 52 is composed of four ladder-like plate members 54 arranged in the transport pipe 16, and the jet flow is generated in the soft soil passing through the gap 55 of the plate member 54. It has become.
  • the soft soil to which the compressive ash, cement and fly ash are added and pumped is mixed by the jet generated when passing through the gap 55 of the plate material 54.
  • lightweight high quality inorganic materials such as sandy soil and sandy material can be mixed in the transport pipe 16 (in the path) by the jet generated when soft soil flows through the gap 55 of the plate material 54.
  • the mixing apparatus may be provided with either the turbulent flow forming means 51 or the jet forming means 52.
  • the force described with an example of providing turbulent flow forming means 51 and jet forming means 52 for mixing soft ash and soft soil mixed with cement and fly ash Lightweight sandy soil and sandy material
  • add turbulence forming means 51 or add clinching ash It is also possible to provide jet forming means 52 for jetting the soft soil so that these are not sufficiently mixed.
  • turbulent flow is formed in the uplift pipe 12 between the additive injector 13 and the temporary storage tank 14 for adding light-weight sandy soil and high-quality inorganic ash materials such as crushed ash and granulated slag.
  • Means 51 and / or jet forming means 52 can also be provided.
  • the present invention mainly relates to a mixing device and a solidification treatment method for additives of soft soil such as dredged soil such as sea areas, rivers, lakes and marshes, and the water content ratio exceeds the liquid limit from near the liquid limit. It is widely applicable to soft soils such as those with a water content of 80% to 400%.

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Abstract

　経路内で添加剤を容易に混合できる混合装置とする。 　軟弱土を圧送する搬送管１６に仕切板５３を設け、軟弱土が仕切板５３をオーバーフローする時に生じる乱流により搬送管１６内（経路内）でクリンカアッシュを混合する。

Description

明 細 書
混合装置及び軟弱土の固化処理方法
技術分野
[0001] 本発明は、主として、海域、河川、湖沼等の浚渫土などの軟弱土の固化処理の際 に添加剤を混合するための添加剤の混合装置に関する。
[0002] また、本発明は、主として、海域、河川、湖沼等の浚渫土などの軟弱土の固化処理 方法に関する。
[0003] なお、本発明において軟弱土とは、含水比が液性限界付近のもの力ら液性限界を 超えたものであり、例えば、含水比が 80%〜400%のものをいう。
背景技術
[0004] 従来、軟弱地盤の改良工法として、帯状をしたドレーン材を軟弱地盤表面から地盤 内に挿入し、そのドレーン材を通して軟弱地盤内の土壌間隙水を排出させる地盤改 良工法が開発されている。この種の工法を浚渫土による超軟弱な地盤に対して施工 する場合には、一般に、フローター式の固化処理船を浮かべ、これによつてドレーン 材の打込み等の地盤改良処理を行っている力 近年においては、浚渫土等の軟弱 な埋立土砂に、セメントミルクなどの固化材を添カ卩混合しておき、この固化材添加坦 立土砂を使用して坦立地盤表層を形成し、これによつて陸上走行式の地盤改良重 機が走行できる表面固化層を形成する工法が研究されている。
[0005] この表面固化層を造成する工法は、重機のトラフイカビリティ確保を目的に行われる ため、材令 20日の一軸圧縮強度 qu28 = 50〜200kN/m2といった固化処理として は比較的低強度で行われることが多い。これは、後の地盤改良作業におけるドレー ン材の打設に際し、これ以上の強度になるとマンドレルの貫入が困難になるためであ る。
[0006] また、埋立土砂に固化材などの添加材を混合する方法として、スラリー状の、又は スラリー状にした埋立土砂を、埋立投入位置まで搬送管内を空気圧送し、その途中 で添加材を注入する方法が開発されている。
[0007] この従来の添加材管中混合方法は、スラリー状の坦立土砂を搬送管内で、空気部 分に挟み、多数の塊状をしたプラグに分断して移動させ、搬送管内に設置した 2つの 圧力計を用いて移動するプラグ毎に、その体積、移動速度を計測し、各プラグの添 加材注入器位置の通過に対応させて、添加材の注入量を制御するようにしている（ 特許文献 1参照)。
[0008] この従来工法では、使用する土砂スラリーの性状に対応させて、事前に土砂スラリ 一に対する単位体積当りの添加材混合量 (添加材混合比）を決定しておき、その添 加材混合比に近づけた状態で各プラグに対して注入されるようにコンピュータで制御 している。
[0009] 上述した表面固化層の形成を、固化材を混合した坦立土砂層を軟弱地盤表層に 造成する工法において、マンドレルの貫入が容易に行え、且つトラフイカピリティが確 保できる qu28 = 50kN/m2程度の低強度の地盤改良層を造成しょうとする場合、室 内配合試験では、殆どの軟弱地盤において固化材の添カ卩量が 30〜40kg/m3と少 なぐ現場での施工工程においては、混合精度の低下を考慮し、室内配合試験の結 果に安全率を乗じてこれより 1 · 5〜2倍の量の固化材を添加することとなる力 これを 前述した従来の添加材管中混合方法によって行うと、従来の実績によれば、 30〜40 kg/m3程度の固化材貧配合時の現場/室内強度比は 0.：!〜 0. 3であり、所望の 品質確保には過大な安全率が必要になる。
[0010] しかし、過大な安全率を採用すると、最低強度として目標強度の qu28 = 50kN/ m2を確保できるが、部分的には非常に強度の大きい個所ができてしまい、そこではド レーン材の打込みが困難になってしまう事態が生じる。
[0011] 一方、室内配合試験結果をそのまま現場に適用した場合には、全体の平均強度が 目標強度を達成することができるが、部分的には目標強度に達しない個所ができるこ ととなり、地盤改良重機走行の安全性が保てなくなるという問題が生じる。
[0012] そこで、添加剤として、セメント等の固化材に無機質粉状材からなる固化助剤を混 合することにより、全域においてばらつきの少ない一定強度内の表層固化地盤を容 易に造成できるという技術が開発された（特許文献 2参照）。
[0013] し力 ながら、所定の安全率を考慮すると、セメント量を大幅に低減することはでき なレ、点では従来技術と同様であった。 [0014] 一方、上述した従来の添加材管中混合方法は、搬送管内に送り込まれる土砂スラ リーの性状を、例えば搬送されてくる土運船毎に調査して添加材混合比を決定して レ、るものであり、従って搬送管内を移動するプラグは常に一定の含水比であることが 前提となっている。
[0015] このため、搬送管に送り込む土砂スラリーの含水比がプラグ毎に一定となるよう、常 に土運船内の土砂を荷降ろし用のバックホー等を用いて攪拌しており、その作業に 多くの労力と経費を要するという問題がある。
[0016] また、ノ^クホー等によって常に攪拌したとしても、荷降ろし開始時から完了まで含 水比を一定に保つことができず、投入される坦立土砂の硬化後の強度にばらつきが 生じ、全域に渡って必要な強度の埋立地が得難いという問題があった。
[0017] 以上のように、軟弱坦立土砂に対する固化材配合量が少ない場合には、低強度で 均一な固化処理地盤を形成することは困難であり、特に従来の添加材管中混合方 法を採用した場合には、部分的な強度差が大きくなるという問題があった。
[0018] 特許文献 1 :特開平 11 229428号公報
特許文献 2：特開 2000— 3460号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0019] 本発明は、このような従来の問題に鑑み、主として浚渫土などの軟弱土を固化する に際し、含水比の変動があっても、砂質材料等の無機良質材料である添加剤を容易 に混合することができる混合装置を提供することを課題とする。
[0020] また、本発明は、このような従来の問題に鑑み、主として浚渫土などの軟弱土を固 化するに際し、含水比の変動があっても、添加混合する固化材の添加量を少なくす ること力 Sでき、所望範囲の目的強度を容易に得ることができる軟弱土の固化処理方 法を提供することを課題とする。
課題を解決するための手段
[0021] 前記課題を解決する本発明の第 1の態様は、軟弱土に軽量の砂質土および砂質 材料等の無機良質材料を添加して圧送する経路にこれらが十分に混合されていな い状態に乱流を生じさせる乱流形成手段を経路内に備えたことを特徴とする混合装 置にある。
[0022] 第 1の態様では、圧送する軟弱土に乱流を生じさせて経路内で砂質材料等の無機 良質材料を混合することができる。
[0023] 前記課題を解決する本発明の第 2の態様は、軟弱土に軽量の砂質土および砂質 材料等の無機良質材料を添加して圧送する経路にこれらが十分に混合されていな い状態に乱流を生じさせる噴流形成手段を経路内に備えたことを特徴とする混合装 置にある。
[0024] 第 2の態様では、圧送する軟弱土に噴流を生じさせて経路内で砂質材料等の無機 良質材料を混合することができる。
[0025] 前記課題を解決する本発明の第 3の態様は、軟弱土と軽量の砂質土および砂質材 料等の無機良質材料双方を圧送する経路に粉末或いは液体の固化材を添加する 添加手段を備え、固化材が添加されて圧送される軟弱土と無機良質材料の双方に 乱流を生じさせる乱流形成手段を添加手段の後流側の経路内に備えたことを特徴と する混合装置にある。
[0026] 第 3の態様では、圧送する固化材が添加された軟弱土と無機良質材料の双方に乱 流を生じさせて経路内で砂質材料等の無機良質材料を混合することができる。
[0027] 前記課題を解決する本発明の第 4の態様は、軟弱土と軽量の砂質土および砂質材 料等の無機良質材料双方を圧送する経路に粉末或いは液体の固化材を添加する 添加手段を備え、固化材が添加されて圧送される軟弱土と無機良質材料の双方に 噴流を生じさせる噴流形成手段を添加手段の後流側の経路内に備えたことを特徴と する混合装置にある。
[0028] 第 4の態様では、圧送する固化材が添加された軟弱土と無機良質材料の双方に噴 流を生じさせて経路内で砂質材料等の無機良質材料を混合することができる。
[0029] 前記課題を解決する本発明の第 5の態様は、軟弱土と、軽量の砂質土および砂質 材料等の無機良質材料双方を圧送する経路に粉末或いは液体の固化材を添加す る添加手段を備え、固化材が添加されて圧送される軟弱土と、軽量の砂質土および 砂質材料等の無機良質材料双方に乱流を生じさせる乱流形成手段を添加手段の後 流側の経路内に備え、固化材が添加されて乱流が生じた軟弱土と軽量の砂質土お よび砂質材料等の無機良質材料に噴流を生じさせる噴流形成手段を乱流形成手段 の後流側の経路内に備えたことを特徴とする混合装置にある。
[0030] 第 5の態様では、圧送する固化材が添加された軟弱土と無機良質材料の双方に乱 流及び噴流を生じさせて経路内で砂質材料等の無機良質材料を混合することがで きる。
[0031] 本発明の第 6の態様は、第 1、第 3または第 5のいずれかの態様において、乱流形 成手段は流路の下側の一部を仕切る仕切板であり、軟弱土と、軽量の砂質土および 砂質材料等の無機良質材料或いは固化材が添加されて仕切板をオーバーフローす る時に生じる乱流により、軟弱土と、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材 料または/および固化材が混合されることを特徴とする混合装置にある。
[0032] 第 6の態様では、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料或いは固化材 が添加された軟弱土が仕切板をオーバーフローする時に生じる乱流により経路内で 混合される。
[0033] 本発明の第 7の態様は、第 2、第 4または第 5のいずれかの態様において、噴流形 成手段は流路に配されるラダー状の複数の板材であり、軟弱土と、軽量の砂質土お よび砂質材料等の無機良質材料或いは固化材が添加されて板材の隙間を流通する 時に生じる噴流により、軟弱土と、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料 或いは固化材が混合されることを特徴とする混合装置にある。
[0034] 第 7の態様では、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料或いは固化材 が添加された軟弱土が板材の隙間を流通する時に生じる噴流により経路内で混合さ れる。
[0035] 本発明の第 8の態様は、第 1〜第 7のいずれかの態様において、砂質材料等の無 機良質材料は、クリン力アッシュ及び水砕スラグから選択される少なくとも一種の無機 良質材料であり、所望のフロー値を維持する割合となる添加量で添加混合されるもの であり、無機良質材料が添加混合された後に固化材が添加混合される経路に備えら れることを特徴とする混合装置にある。
[0036] 第 8の態様では、砂質材料等の無機良質材料が添加混合された後に固化材が添 加混合される経路で、クリン力アッシュ及び水砕スラグから選択される少なくとも一種 の添加剤を混合することができる。
[0037] 本発明の第 9の態様は、第 3〜第 7のいずれかの態様において、固化材は、セメン トおよびセメントとフライアッシュから選択される少なくとも一種の固化材であり、所望 の強度を維持する割合となる添加量で添加混合されることを特徴とする混合装置に ある。
[0038] 第 9の態様では、セメントとフライアッシュから選択される少なくとも一種の固化材に より所望の固化強度を得ることができる。
[0039] 前記課題を解決する本発明の第 10の態様は、軟弱土を軽量の砂質土および砂質 材料等の無機良質材料と混合するに際し、所望のフロー値を維持する割合となる添 加量でクリン力アッシュ及び水砕スラグから選択される少なくとも一種の無機良質材 料を軟弱土に添加し、圧送経路内で添加混合することを特徴とする軟弱土の固化処 理方法にある。
[0040] 第 10の態様では、クリン力アッシュや水碎スラグなどの無機良質材料を所望のフロ 一値が得られる程度に圧送経路内で添加混合すると、クリン力アッシュや水砕スラグ が軟弱土中の水分を保持し且つ圧送'搬送性を低減することなぐ土質性状を安定さ せることができると共に固化材の添力卩量を低減することができ、また、クリン力アッシュ や水碎スラグの添力卩量は軟弱土の含水比が変化しても変化する必要はない。
[0041] 前記課題を解決する本発明の第 11の態様は、軟弱土を固化材で固化処理するに 際し、所望の強度を維持する割合となる添加量でセメントおよびセメントとフライアツシ ュから選択される少なくとも一種の固化材を軟弱土に添加し、圧送経路内で添加混 合することを特徴とする軟弱土の固化処理方法にある。
[0042] 第 11の態様では、セメントおよびセメントとフライアッシュから選択される少なくとも 一種の固化材により所望の固化強度を得ることができる。
[0043] 本発明の第 12の態様は、第 10または第 11の態様において第 1〜第 7のいずれか の態様に記載の混合装置により軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料を 軟弱土の圧送経路内で添加混合することを特徴とする軟弱土の固化処理方法にあ る。
[0044] 第 12の態様では、圧送経路内で軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材 料を容易に混合することができる。
[0045] 本発明の第 13の態様は、第 9、第 10、第 11または第 12のいずれかの態様におい て、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料の添加量は、所望のフロー値 を維持する割合を決定した後は、軟弱土の含水比に関係なく一定とすることを特徴と する軟弱土の固化処理方法にある。
[0046] 第 13の態様では、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料の添加量は、 予め、所望のフロー値を維持する割合を決定した後は、一定としても、所望の配合強 度を得ることができる。
[0047] 本発明の第 14の態様は、第 9〜第 13のいずれかの態様において、軽量の砂質土 および砂質材料等の無機良質材料の添加量は、重量比で 10%〜70%となる量であ ることを特徴とする軟弱土の固化処理方法にある。
[0048] 第 14の態様では、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料を所定の重量 比で添加することにより、固化材を添加する場合に添加量を低減することができる。
[0049] 本発明の第 15の態様は、第 9〜第 14のいずれかの態様において、固化材の添カロ 量は、軟弱土及び軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料の総量 1000m
3に対して 30〜： 100kgであることを特徴とする軟弱土の固化処理方法にある。
[0050] 第 15の態様では、軟弱土及び添加材の総量 1000m3に対して 30〜： 100kgの割合 で固化材を添加することにより、所望の固化強度を得ることができる。
[0051] 本発明の第 16の態様は、第 15の態様において、固化材の添加量は、配合強度が
250〜： 100kN/m2となるように設定することを特徴とする軟弱土の固化処理方法に ある。
[0052] 第 16の態様では、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料及び固化材 の添加混合により、所望の固化強度を得ることができる。
[0053] 本発明の第 17の態様は、第 9〜第 16のいずれかの態様において、固化助剤として
、フライアッシュを、軟弱土及び前記添加材の総量 1000m3に対して 30〜90kg添加 することを特徴とする軟弱土の固化処理方法にある。
[0054] 第 17の態様では、フライアッシュを所定の添加量でさらに添加することにより、所望 の固化強度をさらに容易に維持できると共に長期的な強度増進を防止することがで きる。
発明の効果
[0055] 本発明の添加剤の混合装置は、主として浚渫土などの軟弱土を固化するに際し、 含水比の変動があっても、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料を容易 に混合することができる混合装置となる。
[0056] 本発明の軟弱土の固化処理方法によると、浚渫土などの軟弱土に、多孔質で粒子 内に浚渫土などの軟弱土中の水分を保持できるクリン力アッシュや水碎スラグを経路 内で添加混合することにより、軽量で圧送'搬送性能を確保したまま、土質性状を安 定させることができ、添加するセメント等の固化処理材を低減して所定の強度を安定 して得ることができる。また、クリン力アッシュや水砕スラグの混合量をコントロールする ことにより浚渫土の流動性を自在にコントロールすることができる。更に、セメントなど の固化材に加えて、フライアッシュを補助的に添加して活用する際には、長期的に強 度増進を抑える最適な添加割合を選定することにより、坦立地の表層固化土として将 来の地盤改良工事を行うことのできる低強度の均質な改良土を造成することができる 図面の簡単な説明
[0057] [図 1]本発明の固化処理方法を実施するための装置の一例の概略を示す図である。
[図 2]図 1の一部を拡大して説明する図である。
[図 3]本発明の固化処理方法における添加剤の添加量とフロー値との関係を示す図 である。
[図 4]本発明の固化処理方法における固化材添加量と固化後の強度との関係を示す 図である。
[図 5]図 4における目標強度を得るための固化材添加量を示す図である。
[図 6]含水比変化に対応した固化材の適正混合割合を示す図である。
[図 7]圧力計の検出圧力の時間的変化を示す図である。
[図 8]試験例 1のセメント添加量と一軸圧縮強度との関係を示す図である。
[図 9]試験例 1の経過日数と一軸圧縮強度との関係を示す図である。
[図 10]試験例 2のフライアッシュ添加量と一軸圧縮強度との関係を示す図である。 [図 11]試験例 2のフライアッシュ添加量と材令 28日強度 Z材令 7日強度との関係を 示す図である。
[図 12]本発明の一実施形態例に係る混合装置の概略図である。
[図 13]乱流形成手段の概略構成図である。
[図 14]噴流形成手段の概略構成図である。
符号の説明
[0058] 1 軟弱土
10 土運船
11 サンドポンプ
12 —時貯留槽
13 揚土管
14 添加材注入器
15 γ線密時計
16 搬送管
17 空気圧送管
18a、 18b 圧力計
19 固化材注入器
20 注入制御手段
20a コンピュータ
51 乱流形成手段
52 噴流形成手段
53 仕切板
54 板材
55 隙間
56 フランジ
発明を実施するための最良の形態
[0059] 以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
[0060] 図 1は、本発明を実施するための装置の一例の概略、図 2は搬送管の内部構造の 概略を示している。図面に示すように、高濃度の浚渫土等の軟弱土 1を輸送してくる 土運船 10には、揚土用のサンドポンプ 11が設けられており、サンドポンプ 11には揚 土管 12が連結されており、揚土管 12の途中には、軽量の砂質土および砂質材料等 の無機良質材料であるクリン力アッシュや水砕スラグを添加する添加剤注入器 13が 設けられ、揚土管 12は一時貯留槽 14まで延設されている。一時貯留槽 14は、サン ドポンプ 11により揚土され、クリン力アッシュや水砕スラグが添加された土砂スラリー を一時的に貯留するものである。一時貯留槽 14には土砂スラリーの密度を計測する γ線密度計 15が設置されているとともにその内部の低部に搬送管 16の始端が連通 されている。搬送管 16には空気圧送管 17が連通され、その下流側に流れ方向に小 間隔を隔てて一対の圧力計 18a， 18bが設置され、その下流側に固化材注入器 19 が備えられている。
[0061] この装置を使用し、図 1に示すように、軟弱土 1に対し、揚土途中でクリン力アッシュ や水碎スラグを添加し、また、搬送管 16内の移動中に固化材を注入し、混合させて 所望の軟弱坦立地盤 21上に投入し、該軟弱地盤 21の表面に層状に堆積させて表 層固化地盤 22を造成する。
[0062] 図 2に示すように、空気圧送管 17は、間欠的に高圧空気を搬送管 16内に送り込む ようにしており、これによつて一時貯留槽 14から搬送管 16内に送り込まれた土砂スラ リーを空気部分 Aを挟んだ多数の塊状のプラグ Sとして移動させるようにしている。
[0063] 両圧力計 18a, 18bは空気部分 A及びプラグ Sが搬送管 16内を移動することによる 管内圧力の変動及びその大きさをリアルタイムで計測するようにしている。
[0064] 固化材注入器 19は、固化材としてのセメントと、場合によっては、固化助材としての フライアッシュを混合し、水をカ卩えてスラリー状とした添加材を注入する注入ノズル 19 aが搬送管 16内に挿入されており、この注入ノズル 19aからの注入タイミング及び注 入量を、コンピュータ 20aを使用した注入制御手段 20をもってコントロールしている。
[0065] このような装置を用いた軟弱土の固化処理方法では、まず、添加剤注入器 13から 添加するクリン力アッシュや水砕スラグの添加量を予め決定する。このクリン力アツシ ュゃ水砕スラグの添加量は、点火後のフロー値が所望の値になるように決定すれば よい。すなわち、図 3に示すように、クリン力アッシュや水碎スラグの添カ卩量とフロー値 との関係を予め調査して決定する。図 3の場合には、所望のフロー値が 1 : 40の場合 には、混合後の総重量の 10〜30重量％となる程度、所望のフロー値が 1： 15の場合 には、総重量の 50重量％程度とする。
[0066] 本発明では、このように予めクリン力アッシュや水砕スラグを添加してフロー値を所 定の範囲に調整することにより、その後、以下に示すように添加する固化材の添加量 を大幅に低減することができる。また、クリン力アッシュや水砕スラグの添カ卩量は、軟 弱土 1の含水比が大幅に変動しても調整する必要がなレ、、すなわち、添加量を一度 決定した後には、含水比を測定しながら添加量を調整する必要がないという利点が ある。そして、これにより、固化材の添加量を低減し且つ所望強度の地盤を安定して 得ることができるとレ、う効果を奏する。
[0067] 試算では、含水比が 80%〜400%の軟弱土 1に対して、配合強度が 250〜： 100k N/m2となるように固化材を添加する場合、クリン力アッシュや水碎スラグを添加しな いで固化材を添加した場合の固化材の添加量が立米あたり 80〜200kgであるのに 対し、クリン力アッシュや水砕スラグを添加した場合には、固化材の添加量は 30〜： 10 Okg、好ましくは 30〜90kg、さらに好ましくは 30〜60kg程度まで低減することができ る。
[0068] また、本発明では、軟弱土にクリン力アッシュや水砕スラグを添加することにより、フ ロー値を自由にコントロールすることができるので、その後の固化処理操作を容易に すること力 Sできる。
[0069] 一方、固化材注入器 19にて注入する固化材は、予め定めた配合に基づき、粉体 混合器を使用してセメントに、場合によってはフライアッシュを均一に混合しておき、 これに水をカ卩えて混練し、スラリー状としたものを使用する。
[0070] 注入制御手段 20では、 γ線密度計 15、両圧力計 18a， 18bによる計測値を元にし て各プラグ S毎の添加材注入タイミング及び注入量をコントロールしている。
[0071] 注入制御手段 20では、 Ί線密度計 15による計測値から、次の土質公式（1) (2)に より土砂スラリーの含水比を算出する。
[0072] ほ女 1] 7 t ( G s + e S ( 1 + e )
e S r = G s · w
式中の符号は以下の通りである。
7 t ：湿潤単位体積重量 （t f /m 3 )
G s ：土粒子密度 （比重）
e ：間隙比 S r ：飽和度 （％)
7 w ：水の単位体積重量 （t f /m 3 )
w：含水比 （％)
[0073] 式（1) (2)において、飽和度 Srは 100%であり、土粒子密度 Gsは事前に室内土質 試験によって求めておく。土粒子密度はその地域の土砂について特徴ある土質定数 であり、同一地域の浚渫土であれば大きく変化することはない。そして γ線密度計 15 によって得られる密度値 (湿潤単位体積重量 Ί t)毎に含水比 wを算出する。
[0074] 一方、コンピュータ 20aには、含水比 wの変化に対応して所望の目標強度を得るた めの固化材混合割合を数式化して入力しておき、その添加材混合割合データに基 づき、前述の計算式で得られた含水比に対応して必要な添加材混合割合を選択し、 固化材注入器 19による固化材注入量をコントロールさせるようにしている。
[0075] この固化材混合割合データの作成は、図 4に示すように土砂スラリーの含水比を数 段階に分けて違えたサンプル Sl， S2, S3毎に添加材混合量を違えて混合し、各混 合量毎に固化後の強度を計測してグラフを作成し、このグラフから図 5に示すように、 含水比の変化に対する目標強度を得るための固化材混合量のグラフを作成する。
[0076] 更に、検出される含水比値が極端に少ない場合の添加材不足が生じないよう、及 び含水比値が極端に大きい場合に単位時間当りの添加材注入量の過大によって装 置の損傷を防止するため、予想される含水比外の部分について、図 6に示すように 一定の最低注入割合及び最高注入割合を設定したグラフを作成し、これを数式化し てコンピュータに入力する。
[0077] また、両圧力計 18a, 18bによって得られる搬送管 16内の圧力変化値から、コンビ ユータ 20aによって、プラグ Sの添加材注入管位置通過時及び重量 (又は長さ）を算 出し、プラグ S毎の土砂スラリー量の変化に対応させて固化材注入量及び各プラグ S に対する固化材注入時のタイミングをコントロールしている。
[0078] 即ち、コンピュータ 20aは、図 7に示すように圧力計 18a， 18bにより検出される圧力 曲線のピーク値 pに基づいて搬送管 16内の各プラグ Sの重量 (又は長さ）を算出し、 2つの圧力計 18a， 18bのピーク値 pの検出時間差 tに基づいて各プラグ S (土砂スラ リー）の流速を算出し、各プラグ Sの重量及び流速に対応して固化材注入器 19によ る固化材の注入量 (又は注入時間）及び注入時期を制御する。
[0079] 搬送管 16内では各プラグ Sが通過する際に圧力が上昇することが実験により確認 されており、図 7中に実線で示すように、プラグ Sの先端が圧力計 18aの設置箇所を 通過する時刻 tOに、圧力計 18aの計測値が上昇しはじめて、時刻 tOから稍遅れた時 刻 tlに、圧力計 18aでピーク値 pが検出される。そして、図 7中に破線で示すように、 同一のプラグ Sが下流側の圧力計 18bの設置箇所を通過する際に、上流側の検出 時刻 tlより遅い時刻 t2に、圧力計 18bでピーク値 pが検出される。
[0080] そして、圧力計 18a, 18bの設置間隔 dと圧力計 18a, 18bのピーク値 pの検出時間 差 t (t=t2— tl)とから、プラグ Sの流速 v (v=d/t)を算出することができ、プラグ S の流速 Vと圧力計 18bと注入ノズル 19aとの距離 1とから、このプラグ Sの先端が注入ノ ズル 19aの設置箇所を通過する時刻 t3 (t3=l/v+t0)を算出する。
[0081] 従って、多数のプラグ S、 S…の夫々の先端が注入ノズル 19aを通過する際に、注 入ノズル 19aによる搬送管 16内への固化材の注入を開始することができ、これによつ て、多数のプラグ S、 S…の間隔が一定でなくても、空気部分 A、 A…固化材を供給 することなく、プラグ S、 S…の夫々に固化材を確実に添加することができる。
[0082] なお、圧力計 18a， 18bの設置間隔 eが比較的狭ぐ圧力計 18a， 18bの間に 1つの プラグ Sしか存在しない場合には、同一のプラグ Sに関して上流側の圧力計 18aによ り検出された直後に下流側の圧力計 18bにより検出されるので、 2つの圧力計 18a, 18bの検出結果を容易に対応させることができる。また、圧力計 18a, 18bにより検出 されるピーク値 p又は波形はプラグ S、 S…毎に特徴を有するため、ピーク値 p又は波 形に基づいて、同一のプラグ Sに関する 2つの圧力計 18a， 18bの検出結果を対応さ せてもよい。
[0083] そして、圧力計 18bにより検出されるピーク値 pは、各プラグ Sの重量 Wに略比例す る (W=ap + b (a、 bは定数）となる）ことが、実験により確認されている。なお、各ブラ グ Sの長さ（体積）は、その重量 Wに比例し、従って圧力計 18bのピーク値 pに比例す る。
[0084] このようにして算出される各プラグ S毎の重量 Wに対し、前述した γ線密度計 15の 計測値力 算出した含水比に対応させた固化材混合割合となるように予めコンビュ ータ 20aにプログラミングした計算式によって固化材注入量を算出し、固化材注入器 19からの各プラグ Sに対する固化材注入量を制御する。
[0085] なお、注入ノズル 19aによる固化材の注入速度を一定にし、注入時間を圧力計 18 bのピーク値 pに比例させるように制御することによって、プラグ Sの後端が注入ノズノレ 19aの設置位置を通過する際に添加材の注入時間が丁度終了するように固化材の 注入速度を調整しておくことができ、これによつて、プラグ Sが長い場合でも、プラグ S の前端から後端まで添加材を偏らずに均等に添加することができる。
[0086] (試験例 1)
次に、高含水比の浚渫土からなる軟弱土に対して、クリン力アッシュを添加すると共 にセメントからなる固化材と、必要に応じてフライアッシュからなる固化助剤を添加混 合させて固化処理した試験例を示す。
[0087] 図 8には、軟弱土に対して、クリン力アッシュを 50%となるように（軟弱土：クリンカァ ッシュ = 1： 1)で添カロし、その総量に対して、セメントを 30、 40、 50、 60kg/m3添カロ し、 20°Cの恒温恒湿室にて養生した場合の、材令 14、 28日の一軸圧縮強度を示す 。また、比較のため、クリン力アッシュを添加しないでセメントを 50、 60kgZm3添加し た場合の材令 28日の一軸圧縮強度を示す。
[0088] また、クリン力アッシュを 50%となるように（軟弱土：クリン力アッシュ = 1： 1)で添加し 、その総量に対して、セメントを 30kgZm3添カ卩し、所定日数操業したときの、材令 14 、 28日の一軸圧縮強度を図 9に示す。
[0089] 図 8に示すように、クリン力アッシュを添カ卩することにより、所望の強度を得るための セメント添カ卩量が大幅に低減できることが確認された。
[0090] また、図 9に示すように、クリン力アッシュを添加することにより、セメント量を低減して も、管理幅である 250〜： 100kN/m2という強度が安定して得られることが確認された
[0091] (試験例 2) 図 10及び図 11には、軟弱土に対して、クリン力アッシュを 50%となるように（軟弱土 ：クリン力アッシュ = 1： 1)で添加し、その総量に対して、セメントを 50kg/m3と、フラ ィアッシュ 40〜230kg/m3とを添カ卩した場合の材令 7日の一軸圧縮強度及び材令 7 日と材令 28日の一軸圧縮強度の強度比 (材令 28日強度 Z材令 7日強度）をそれぞ れ示す。
[0092] 図 10及び図 11に示すように、セメントと共にフライアッシュを添カ卩すると、若材令か ら強度を得ることができることは知られていた力 フライアッシュを 30〜80kg/m3とい う所定の範囲内で添加した場合には、若材令から高強度を得られると共に、長期的 な強度増進を抑えることができるという知見が得られた。
[0093] このようにクリン力アッシュを添カ卩する本発明の固化処理方法において、セメントと共 にフライアッシュを所定量添加することにより、さらに安定して強度を確保することがで き、且つ長期的な強度増進も抑えることができるので、さらに安全性を確保しつセメン ト量を低減できると共にドレーン材の打込みが困難になってしまう高強度化を防止す ること力 Sできる。
[0094] 次に、図 12、図 13に基づいて混合装置を説明する。図 12には本発明の一実施形 態例に係る混合装置の概略、図 13 (a)には乱流形成手段の縦断面、図 13 (b)には 乱流形成手段の横断面、図 14 (a)には噴流形成手段の縦断面、図 14 (b)には噴流 形成手段の横断面を示してある。
[0095] 図示の混合装置は、図 1に示した装置の経路内（搬送管 16内）で浚渫土等の軟弱 土に、クリン力アッシュ（軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料)及びセメ ント、フライアッシュを混合するための混合装置である。
[0096] 図 12に示すように、例えば、図 1で示した添加剤注入器 13や固化材注入器 19 (添 加手段）の後流側の搬送管 16には乱流形成手段 51が設けられ、乱流形成手段 51 の後流側の搬送管 16には噴流形成手段 52が設けられている。
[0097] 図 13に示すように、乱流形成手段 51は、搬送管 16のフランジ 56に固定された仕 切板 53により構成され、仕切板 53は流路の下側の一部（例えば、 3分の 1の部分）を 仕切るようになつている。クリン力アッシュ及びセメント、フライアッシュが添加されて圧 送される軟弱土は、仕切板 53をオーバーフローする時に生じる乱流により混合され るようになっている。
[0098] 従って、軟弱土が仕切板 53をオーバーフローする時に生じる乱流により搬送管 16 内（経路内）で軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料を混合することがで きる。
[0099] 図 14に示すように、噴流形成手段 52は、搬送管 16に配されるラダー状の 4枚の板 材 54であり、板材 54の隙間 55を通過する軟弱土に噴流が生じる構成となっている。 クリン力アッシュ及びセメント、フライアッシュが添加されて圧送される軟弱土は、板材 54の隙間 55を通過する時に生じる噴流により混合されるようになっている。
[0100] 従って、軟弱土が板材 54の隙間 55を流通する時に生じる噴流により搬送管 16内（ 経路内）で軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料を混合することができる
[0101] 尚、混合装置は、乱流形成手段 51もしくは噴流形成手段 52の一方を設けることも 可能である。また、クリン力アッシュ及びセメントやフライアッシュが混合された軟弱土 を混合するために乱流形成手段 51及び噴流形成手段 52を設けた例を挙げて説明 した力 軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料であるクリン力アッシュを添 カロした軟弱土をこれらが十分に混合されてレ、なレ、状態に乱流させるために乱流形成 手段 51を設けたり、クリン力アッシュを添加した軟弱土をこれらが十分に混合されて レ、ない状態に噴流させるために噴流形成手段 52を設ける事も可能である。即ち、軽 量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料であるクリン力アッシュや水砕スラグ を添加する添加剤注入器 13と一時貯留槽 14の間における揚土管 12に、乱流形成 手段 51及び (または）噴流形成手段 52を、設けることも可能である。
産業上の利用可能性
[0102] 本発明は、主として、海域、河川、湖沼等の浚渫土などの軟弱土の添加剤の混合 装置及び固化処理方法に関するが、含水比が液性限界付近のものから液性限界を 超えたものである軟弱土、例えば、含水比が 80%〜400%のものに関しては広く適 用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 軟弱土に軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料を添加して圧送する経路 にこれらが十分に混合されていない状態に乱流を生じさせる乱流形成手段を経路内 に備えたことを特徴とする混合装置。
[2] 軟弱土に軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料を添加して圧送する経路 にこれらが十分に混合されていない状態に乱流を生じさせる噴流形成手段を経路内 に備えたことを特徴とする混合装置。
[3] 軟弱土と軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料双方を圧送する経路に 粉末或いは液体の固化材を添加する添加手段を備え、固化材が添加されて圧送さ れる軟弱土と無機良質材料の双方に乱流を生じさせる乱流形成手段を添加手段の 後流側の経路内に備えたことを特徴とする混合装置。
[4] 軟弱土と軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料双方を圧送する経路に 粉末或いは液体の固化材を添加する添加手段を備え、固化材が添加されて圧送さ れる軟弱土と無機良質材料の双方に噴流を生じさせる噴流形成手段を添加手段の 後流側の経路内に備えたことを特徴とする混合装置。
[5] 軟弱土と、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料双方を圧送する経路に 粉末或いは液体の固化材を添加する添加手段を備え、固化材が添加されて圧送さ れる軟弱土と、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料双方に乱流を生じ させる乱流形成手段を添加手段の後流側の経路内に備え、固化材が添加されて乱 流が生じた軟弱土と軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料に噴流を生じ させる噴流形成手段を乱流形成手段の後流側の経路内に備えたことを特徴とする混 合装置。
[6] 請求項 1、 3または 5のいずれかにおいて、
乱流形成手段は流路の下側の一部を仕切る仕切板であり、軟弱土と、軽量の砂質 土および砂質材料等の無機良質材料或いは固化材が添加されて仕切板をオーバ 一フローする時に生じる乱流により、軟弱土と、軽量の砂質土および砂質材料等の 無機良質材料または/および固化材が混合されることを特徴とする混合装置。
[7] 請求項 2、 4または 5のいずれかにおいて、 噴流形成手段は流路に配されるラダー状の複数の板材であり、軟弱土と、軽量の 砂質土および砂質材料等の無機良質材料或いは固化材が添加されて板材の隙間 を流通する時に生じる噴流により、軟弱土と、軽量の砂質土および砂質材料等の無 機良質材料或いは固化材が混合されることを特徴とする混合装置。
[8] 請求項 1〜7のいずれかにおいて、砂質材料等の無機良質材料は、クリン力アッシュ 及び水碎スラグから選択される少なくとも一種の無機良質材料であり、所望のフロー 値を維持する割合となる添加量で添加混合されるものであり、無機良質材料が添カロ 混合された後に固化材が添加混合される経路に備えられることを特徴とする混合装 置。
[9] 請求項 3〜7のいずれかにおいて、固化材は、セメントおよびセメントとフライアッシュ 力 選択される少なくとも一種の固化材であり、所望の強度を維持する割合となる添 加量で添加混合されることを特徴とする混合装置。
[10] 軟弱土を軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料と混合するに際し、所望 のフロー値を維持する割合となる添カ卩量でクリン力アッシュ及び水砕スラグから選択さ れる少なくとも一種の無機良質材料を軟弱土に添加し、圧送経路内で添加混合する ことを特徴とする軟弱土の固化処理方法。
[11] 軟弱土を固化材で固化処理するに際し、所望の強度を維持する割合となる添加量で セメントおよびセメントとフライアッシュから選択される少なくとも一種の固化材を軟弱 土に添加し、圧送経路内で添加混合することを特徴とする軟弱土の固化処理方法。
[12] 請求項 10または 11において、
請求項:!〜 7のいずれかに記載の混合装置により軽量の砂質土および砂質材料等 の無機良質材料を軟弱土の圧送経路内で添加混合することを特徴とする軟弱土の 固化処理方法。
[13] 請求項 9、 10、 11または 12において、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質 材料の添加量は、所望のフロー値を維持する割合を決定した後は、軟弱土の含水比 に関係なく一定とすることを特徴とする軟弱土の固化処理方法。
[14] 請求項 9〜： 13のいずれかにおいて、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材 料の添加量は、重量比で 10%〜70%となる量であることを特徴とする軟弱土の固化 処理方法。
[15] 請求項 9〜： 14のいずれかにおいて、固化材を添加し、固化材の添加量は、軟弱土 及び軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料の総量 1000m3に対して 30
〜 100kgであることを特徴とする軟弱土の固化処理方法。
[16] 請求項 15において、固化材の添加量は、配合強度が 250〜： 100kN/m2となるよう に設定することを特徴とする軟弱土の固化処理方法。
[17] 請求項 9〜： 16のいずれかにおいて、固化助剤として、フライアッシュを、軟弱土及び 前記添加材の総量 1000m3に対して 30〜90kg添加することを特徴とする軟弱土の 固化処理方法。
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