(57)【要約】【課題】粒度分布が種々雑多である原土壌から、盛土の種類ないしは形態に応じた適切な粒度分布をもつ盛土材料を製造することを可能にする手段を提供する。【解決手段】盛土材料の製造装置Ａは、篩分装置１と、分級土貯留装置２と、計量移送装置３と、計量移送制御装置としてのコントローラ３５と、分級土混合装置４と、２次混合装置５２とを備えている。コントローラ３５は、盛土材料の目標粒度分布と近似する粒度分布をもつような各分級土の混合比を算出する混合比算出手段と、各分級土の混合比が混合比算出手段によって算出された混合比となるように、計量移送装置３による各分級土の移送量を制御する移送量制御手段とを有する。混合比算出手段は、粒径加積曲線から、粒径範囲が隣接する分級土同士の境界粒径に対応する各通過質量比率を読み取り、これらの通過質量比率に基づいて各分級土の混合比を算出する。【選択図】図１
2020186630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌を分級して、粒径範囲が隣接して順次に大きくなる複数種の分級土を生成する土壌分級工程と、
盛土を構築する盛土材料の目標粒度分布を設定する目標粒度分布設定工程と、
前記目標粒度分布設定工程で設定された目標粒度分布と同一又は近似する粒度分布をもつような各種分級土の混合比を算出する混合比算出工程と、
前記混合比算出工程で算出された混合比で各種分級土を混合して盛土材料を製造する分級土混合工程とを有することを特徴とする盛土材料の製造方法。
【請求項２】
前記目標粒度分布設定工程では、縦軸が土壌の通過質量比率を示し横軸が土壌の粒径を示す粒径加積曲線により目標粒度分布を設定し、
前記混合比算出工程では、前記粒径加積曲線から、粒径範囲が隣接する分級土同士の境界粒径に対応する各通過質量比率を読み取り、各通過質量比率に基づいて各種分級土の混合比を算出することを特徴とする、請求項１に記載の盛土材料の製造方法。
【請求項３】
前記土壌分級工程では、目開きが順次に小さくなる第１〜第ｎの篩が直列に配置された篩分装置を用いて土壌を篩分して、粒径範囲が隣接して順次に大きくなる第１種〜第（ｎ＋１）種の分級土を生成し、
前記混合比算出工程では、前記粒径加積曲線から、第１種〜第ｎ種の分級土の粒径範囲の最大粒径に対応する通過質量比率α１〜αｎを読み取り、第１種〜第（ｎ＋１）種の分級土の各混合比Ｒ１〜Ｒｎ＋１を、一連の式
Ｒ１＝α１、Ｒ２＝α２−α１、・・・・、Ｒｎ＝αｎ−αｎ−１、Ｒｎ＋１＝１−αｎ
により算出することを特徴とする、請求項２に記載の盛土材料の製造方法。
【請求項４】
土壌を分級して、粒径範囲が隣接して順次に大きくなる複数種の分級土を生成する土壌分級装置と、
前記土壌分級装置で生成された複数種の分級土を種別に貯留する分級土貯留装置と、
前記分級土貯留装置に貯留されている複数種の分級土を、種別に計量しつつ分級土混合部に移送する計量移送装置と、
前記計量移送装置の各種分級土の計量移送動作を制御する計量移送制御装置と、
前記分級土混合部に移送された各種分級土を混合して盛土材料を生成する分級土混合装置とを備えている盛土材料の製造装置であって、
前記計量移送制御装置は、
盛土を構築するための盛土材料の目標粒度分布と同一又は近似する粒度分布をもつような各種分級土の混合比を算出する混合比算出手段と、
各種分級土の混合比が前記混合比算出手段によって算出された混合比となるように、前記計量移送装置による各種分級土の移送量を制御する移送量制御手段とを有することを特徴とする盛土材料の製造装置。
【請求項５】
前記目標粒度分布は、縦軸が土壌の通過質量比率を示し横軸が土壌の粒径を示す粒径加積曲線により表されたものであり、
前記混合比算出手段は、前記粒径加積曲線から、粒径範囲が隣接する分級土同士の境界粒径に対応する各通過質量比率を読み取り、各通過質量比率に基づいて各種分級土の混合比を算出することを特徴とする、請求項４に記載の盛土材料の製造装置。
【請求項６】
前記土壌分級装置は、直列に配置され目開きが順次に小さくなる第１〜第ｎの篩で土壌を篩分し、粒径範囲が隣接して順次に大きくなる第１種〜第（ｎ＋１）種の分級土を生成する篩分装置であり、
前記混合比算出手段は、前記粒径加積曲線において、第１種〜第ｎ種の分級土の粒径範囲の最大粒径に対応する通過質量比率α１〜αｎを読み取り、第１種〜第（ｎ＋１）種の分級土の各混合比Ｒ１〜Ｒｎ＋１を、一連の式
Ｒ１＝α１、Ｒ２＝α２−α１、・・・・、Ｒｎ＝αｎ−αｎ−１、Ｒｎ＋１＝１−αｎ
により算出することを特徴とする、請求項５に記載の盛土材料の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、所望の粒度分布をもつ盛土材料の製造方法及び製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  土構造物としての盛土は、盛土材料の入手や施工が容易かつ安価であることから、高速道路や高速鉄道、斜面や窪地に造成される住宅地、河川や海岸などの堤防等に幅広く利用されている（例えば、特許文献１、２参照。）。そして、盛土材料としては、山地・丘陵の切土や河床の掘削・浚渫などによって発生する土、あるいはトンネル工事や地下鉄工事などの土木工事によって発生する土が用いられることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１３７４７６号公報
【特許文献２】特開２０１８−１８４８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  ところで、盛土材料は、これを用いて構築すべき盛土の態様ないしは形態に応じて、締固めを容易にしたり所望の排水性ないしは保水性を確保したりするために適切な粒度分布をもつことが必要である。しかし、切土や掘削・浚渫や土木工事によって発生する土（残土ないしは建設発生土）は、盛土材料として適切な粒度分布をもっているとは限らない。【０００５】  そこで、特許文献１に開示された盛土材料の作製方法では、盛土の構築に提供された土から、中央粒径に近い所定の粒径範囲内の成分を篩分で除去することにより粒度を調整して、締固めが容易な盛土材料を作製するようにしている。【０００６】  しかしながら、一般に、盛土の構築に供給される土の出所は種々雑多であり、その粒度分布も土の出所によって大きく異なる。このため、供給された土から所定の粒径範囲内の成分を除去するだけでは、盛土材料の粒度分布を、構築しようとする盛土の態様に応じた適切なものとするのは困難であるといった問題がある。【０００７】  本発明は、前記従来の問題を解決するためになされたものであって、出所が異なり、粒度分布が種々雑多である土から、構築すべき盛土の種類ないしは形態に応じた適切な、ないしは所望の粒度分布をもつ盛土材料を製造することを可能にする手段を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  前記課題を解決するためになされた本発明に係る盛土材料の製造方法は、土壌分級工程と、目標粒度分布設定工程と、混合比算出工程と、分級土混合工程とを有する。土壌分級工程では、原土壌を分級して、粒径範囲が隣接して順次に大きくなる複数種の分級土を生成する。目標粒度分布設定工程では、盛土を構築する盛土材料の目標粒度分布を設定する。混合比算出工程では、目標粒度分布設定工程で設定された目標粒度分布と同一又は近似する粒度分布をもつような各種分級土の混合比を算出する。分級土混合工程では、混合比算出工程で算出された混合比で各種分級土を混合して盛土材料を製造する。【０００９】  本発明に係る盛土材料の製造方法において、目標粒度分布設定工程では、縦軸が土壌の通過質量比率を示し横軸が土壌の粒径を示す粒径加積曲線により目標粒度分布を設定するのが好ましい。この場合、混合比算出工程では、粒径加積曲線から、粒径範囲が隣接する分級土同士の境界粒径に対応する各通過質量比率を読み取り、各通過質量比率に基づいて各種分級土の混合比を算出するのが好ましい。【００１０】  本発明に係る盛土材料の製造方法において、土壌分級工程では、目開きが順次に小さくなる第１〜第ｎの篩が直列に配置された篩分装置を用いて土壌を篩分（分級）して、粒径範囲が隣接して順次に大きくなる第１種〜第（ｎ＋１）種の分級土を生成するのが好ましい。この場合、混合比算出工程では、粒径加積曲線から、第１種〜第ｎ種の分級土の粒径範囲の最大粒径に対応する通過質量比率α１〜αｎ（０≦α≦１）を読み取り、第１種〜第（ｎ＋１）種の分級土の各混合比Ｒ１〜Ｒｎ＋１（０≦Ｒ≦１）を、下記の一連の式で算出すればよい。
Ｒ１＝α１
Ｒ２＝α２−α１
・・・・
Ｒｎ＝αｎ−αｎ−１
Ｒｎ＋１＝１−αｎ【００１１】  なお、粒径加積曲線は、縦軸が土壌の通過質量百分率を示し横軸が土壌の粒径を示すものを用いてもよい。この場合、通過質量百分率α１〜αｎ（０≦α≦１００％）及び混合比Ｒ１〜Ｒｎ＋１（０≦Ｒ≦１００％）の単位は質量パーセントとなる。混合比Ｒ１〜Ｒｎ＋１は、下記の一連の式で算出すればよい。
Ｒ１＝α１
Ｒ２＝α２−α１
・・・・
Ｒｎ＝αｎ−αｎ−１
Ｒｎ＋１＝１００−αｎ【００１２】  本発明に係る盛土材料の製造装置は、土壌分級装置と、分級土貯留装置と、計量移送装置と、計量移送制御装置と、分級土混合装置とを備えている。土壌分級装置は、土壌を分級して、粒径範囲が隣接して順次に大きくなる複数種の分級土を生成する。分級土貯留装置は、土壌分級装置で生成された複数種の分級土を種別に貯留する。計量移送装置は、分級土貯留装置に貯留されている複数種の分級土を、種別に計量しつつ分級土混合部に移送する。計量移送制御装置は、計量移送装置の各種分級土の計量移送動作を制御する。分級土混合装置は、分級土混合部に移送された各種分級土を混合して盛土材料を生成する。そして、計量移送制御装置は、混合比算出手段と、移送量制御手段とを有する。ここで、混合比算出手段は、盛土を構築するための盛土材料の目標粒度分布と同一又は近似する粒度分布をもつような各種分級土の混合比を算出する。移送量制御手段は、各種分級土の混合比が混合比算出手段によって算出された混合比となるように、計量移送装置による各種分級土の移送量を制御する。【００１３】  本発明に係る盛土材料の製造装置において、目標粒度分布は、縦軸が土壌の通過質量比率を示し横軸が土壌の粒径を示す粒径加積曲線により表されたものであるのが好ましい。この場合、混合比算出手段は、粒径加積曲線から、粒径範囲が隣接する分級土同士の境界粒径に対応する各通過質量比率を読み取り、各通過質量比率に基づいて各種分級土の混合比を算出するのが好ましい。【００１４】  本発明に係る盛土材料の製造装置において、土壌分級装置は、直列に配置され目開きが順次に小さくなる第１〜第ｎの篩で土壌を篩分（分級）して、粒径範囲が隣接して順次に大きくなる第１種〜第（ｎ＋１）種の分級土を生成する篩分装置であってもよい。この場合、混合比算出手段は、粒径加積曲線において、第１種〜第ｎ種の分級土の粒径範囲の最大粒径に対応する通過質量比率α１〜αｎを読み取り、第１種〜第（ｎ＋１）種の分級土の各混合比Ｒ１〜Ｒｎ＋１を、本発明に係る盛土材料の製造方法における前記一連の式により算出するものであってもよい。【００１５】  なお、本発明に係る盛土材料の製造方法と同様に、粒径加積曲線は、縦軸が土壌の通過質量百分率を示し、横軸が土壌の粒径を示すものを用いてもよい。この場合、通過質量百分率α１〜αｎ（０≦α≦１００％）及び混合比Ｒ１〜Ｒｎ＋１（０≦Ｒ≦１００％）の単位は質量パーセントである。混合比Ｒ１〜Ｒｎ＋１は、盛土材料の製造方法における前記一連の式で算出すればよい。
【発明の効果】
【００１６】  本発明に係る盛土材料の製造方法又は製造装置によれば、出所が異なり粒度分布が種々雑多である土から、構築すべき盛土の種類ないしは形態に応じた適切な、ないしは所望の粒度分布をもつ盛土材料を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る盛土材料の製造装置の模式的な立面図である。
【図２】（ａ）は盛土材料の製造装置を構成する第５ホッパー及び第４ベルトコンベアの模式的な立面図であり、（ｂ）は第４ベルトコンベアの変形例を示す模式的な立面図である。
【図３】本発明に係る盛土材料の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】盛土材料の製造に提供される５種の原土壌の粒度分布を示す粒径加積曲線である。
【図５】第１の原土壌から生成される第１分級土の粒度分布を示す粒径加積曲線である。
【図６】第２の原土壌から生成される第１、第２分級土の粒度分布を示す粒径加積曲線である。
【図７】第３の原土壌から生成される第２、第３分級土の粒度分布を示す粒径加積曲線である。
【図８】第４の原土壌から生成される第２〜第４分級土の粒度分布を示す粒径加積曲線である。
【図９】第５の原土壌から生成される第３〜第５分級土の粒度分布を示す粒径加積曲線である。
【図１０】第１〜第５分級土の粒度分布の具体例を示す粒径加積曲線である。
【図１１】盛土材料の目標粒度分布の一例を示す粒径加積曲線（グラフＪ１）と、この目標粒度分布に基づいて製造される盛土材料の粒度分布を示す粒径加積曲線（折れ線グラフＪ２）とを示す図である。
【図１２】図１１中の目標粒度分布に基づいて製造される盛土材料の粒度分布の粒径加積曲線の構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】  以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態を具体的に説明する。
図１に示すように、盛土材料の製造装置Ａは、盛土の構築に提供される原土壌を分級して粒径範囲が互いに異なる複数種の分級土を生成する篩分装置１（土壌分級装置）と、篩分装置１によって生成された複数種の分級土を種別に貯留する分級土貯留装置２と、分級土貯留装置２に貯留されている複数種の分級土を種別に計量しつつ所定の分級土混合場Ｐに移送ないしは導入する計量移送装置３と、分級土混合場Ｐに移送された各種分級土を混合して盛土材料を生成する分級土混合装置４（１次混合装置）とを備えている。
【００１９】  分級土ないしは盛土材料の生成に提供される原土壌としては、例えば残土又は建設発生土、具体的には山地・丘陵の切土や河床の掘削・浚渫などによって発生する土、あるいはトンネル工事や地下鉄工事などの土木工事によって発生する土などがあげられる。この実施形態では、原土壌は、破砕、篩分等により、最大粒径が７５ｍｍとなるように調整されたものである。なお、原土壌はこのような残土や建設発生土に限定されるわけではなく、その他の種々の土を原土壌として用いることができるのはもちろんである。
【００２０】  篩分装置１は、それぞれ篩分部材（網、格子等）を備えた第１〜第４篩５〜８と、第１〜第４ベルトコンベア９〜１２とを備えている。第１〜第４篩５〜８の目開きは、この順に小さくなっている。分級土貯留装置２は、それぞれ粒径範囲が互いに異なる分級土を貯留する第１〜第５ホッパー１３〜１７を備えている。第１〜第５ホッパー１３〜１７に貯留される分級土の粒径範囲は、この順に大きくなっている。第１〜第５ホッパー１３〜１７は、それぞれ、ホッパー下端部の開口部（分級土排出口）を開閉する第１〜第５開閉ゲート２０〜２４を有し、ホッパー内の分級土を適宜に重力で下方に排出することができるようになっている。
【００２１】  第１〜第４篩５〜８の目開きは、例えば、下記の表１に示すように設定される。この例では、篩分により第１〜第４篩５〜８の篩分部材上に、それぞれ、おおむね粒径（最小径ないしは代表径）が２０ｍｍ以上、２ｍｍ以上、０．４ｍｍ以上又は０．０７５ｍｍ以上の土壌粒子が残留する。なお、これらは単なる例示であり、目開きがこれらに限定されるものでないのはもちろんである。
【００２２】
【表１】
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【００２３】  第１〜第４篩５〜８は、これらの篩分部材の目（以下「篩目」という。）を通過する土壌粒子の移動経路に関して直列に配置されている。すなわち、第１〜第４篩５〜８は、第１篩５の篩目を通過した土壌粒子が第２篩６に導入され、第２篩６の篩目を通過した土壌粒子が第３篩７に導入され、第３篩７の篩目を通過した土壌粒子が第４篩８に導入されるように配置されている。第１〜第４篩５〜８の篩分部材は、その上の土壌粒子の篩分部材上面と平行な方向の移動を容易にするために傾斜して配置されている。なお、篩分部材上での土壌粒子の移動を促進するために、篩分部材を上下方向又は水平方向に振動させるようにしてもよい。すなわち、第１〜第４篩５〜８として振動篩を用いてもよい。
【００２４】  第１篩５では、篩分部材上に残留する土壌粒子は篩分部材上を移動して第１ベルトコンベア９のベルト上に落下し、第１ベルトコンベア９によって第５ホッパー１７に導入される一方、篩目を通過した土壌粒子はその直下に配置された第２篩６の篩分部材上に落下する。第２篩６では、篩分部材上に残留する土壌粒子は篩分部材上を移動して第４ホッパー１６内に導入される一方、篩目を通過した土壌粒子は第２ベルトコンベア１０のベルト上に落下し、第２ベルトコンベア１０によって第３篩７の篩分部材上に導入される。
【００２５】  第３篩７では、篩分部材上に残留する土壌粒子は篩分部材上を移動して第３ベルトコンベア１１のベルト上に落下し、第３ベルトコンベア１１によって第３ホッパー１５に導入される一方、篩目を通過した土壌粒子はその直下に配置された第４篩８の篩分部材上に落下する。第４篩８では、篩分部材上に残留する土壌粒子は篩分部材上を移動して第２ホッパー１４内に導入される一方、篩目を通過した土壌粒子は第４ベルトコンベア１２のベルト上に落下し、第４ベルトコンベア１２によって第１ホッパー１３に導入される。
【００２６】  計量移送装置３は、それぞれ第１〜第５ホッパー１３〜１７に対して設けられ各ホッパー自体の質量（重量）と該ホッパーに貯留されている分級土の質量（重量）の合計値（以下「総質量」という。）を時々刻々に検出する第１〜第５計量器２５〜２９を備えている。また、計量移送装置３は、第１、第２、第４、第５ホッパー１３、１４、１６、１７から排出された分級土を分級土混合場Ｐに搬送する第１〜第４搬送コンベア３１〜３４を備えている。なお、この実施形態では、第３ホッパー１５は分級土混合場Ｐの直上に配置されているので、第３ホッパー１５に対して搬送コンベアは設けられていない。
【００２７】  さらに、計量移送装置３は、第１〜第５ホッパー１３〜１７から分級土混合場Ｐへの各分級土の投入ないしは搬送を制御するコントローラ３５を備えている。コントローラ３５には、第１〜第５計量器２５〜２９によって検出される時々刻々の第１〜第５ホッパー１３〜１７の総質量が入力される。そして、コントローラ３５は、第１〜第５ホッパー１３〜１７の総質量の経時的な変化量に基づいて、各ホッパーからの分級土の排出量、すなわち分級土混合場Ｐへの各分級土の投入量ないしは搬送量を算出する。また、コントローラ３５は、第１〜第５ホッパー１３〜１７から分級土混合場Ｐへ予め設定された質量の分級土が投入ないしは搬送されるように、第１〜第５開閉ゲート２０〜２４を開閉する。
【００２８】  以下、図２を参照しつつ第５ホッパー１７から分級土混合場Ｐに投入される第５分級土の具体的な計量手法ないしは搬送手法を説明する。なお、第１〜第４ホッパー１３〜１６から分級土混合場Ｐに投入される第１〜第４分級土の具体的な計量手法ないしは搬送手法は、基本的には第５ホッパー１７の場合と同様であるので、説明の重複を避けるためその説明を省略する。ただし、この実施形態では、第３ホッパー１５から分級土混合場Ｐへの分級土の投入には搬送コンベアは用いられない。
【００２９】  図２（ａ）に示すように、第５ホッパー１７は、地面、建物の床面、架台等に固定されたホッパー支持部４０（架台、ステージ等）の上に３台のロードセル４１を介して載置されている。各ロードセル４１は、接続箱４２が介設された出力ケーブル４３により、ロードセル変換器４４に電気的に接続されている。詳しくは図示していないが、各出力ケーブル４３は、２本の電源ケーブルと２本の信号ケーブルと１本のシールドケーブルとを芯線とする多芯状のものである。ロードセル変換器４４は、ロードセル４１から出力された電気信号から第５ホッパー１７の時々刻々の総質量を検出してコントローラ３５に送信する。
【００３０】  コントローラ３５は、第５ホッパー１７内の分級土を排出する際に、第５ホッパー１７の総質量の経時的な変化量から第５ホッパー１７内の分級土の減少量、すなわち第５ホッパー１７からの分級土の排出量を算出する。また、コントローラ３５は、第５開閉ゲート２４を開閉する。具体的には、オペレータが入力装置４５（キーボード、マウス等）を操作して第５ホッパー１７から分級土混合場Ｐへの分級土の目標投入量を入力したときに、コントローラ３５は、まず第５開閉ゲート２４を開く。このとき、第５ホッパー１７から排出された分級土は、第４搬送コンベヤ３４のベルト上に落下する。なお、第５ホッパー１７と第４搬送コンベヤ３４の間には、分級土の飛散を防止する円筒部材４６が配設されている。
【００３１】  そして、コントローラ３５は、第５ホッパー１７の総質量の減少量（第５分級土の排出量）が目標投入量に達したときに第５開閉ゲート２４を閉じる。これにより、目標投入量分の第５分級土が第４搬送コンベヤ３４により分級土混合場Ｐに投入される。同様に、第１〜第４ホッパー１３〜１６内の分級土も、それぞれの目標投入量分だけ分級土混合場Ｐに投入される。
【００３２】  前記のとおり、この実施形態では、第１〜第５ホッパー１３〜１７に対して第１〜第５計量器２５〜２９（ロードセル）を設け、第１〜第５ホッパー１３〜１７から分級土混合場Ｐへの各分級土の投入量を、各ホッパーの総質量の減少量から求めるようにしている。
【００３３】  しかし、例えば図２（ｂ）に示すように、第４搬送コンベア３４に対して、時々刻々の搬送ベルト上の分級土の質量を検出するロードセル計量器４８と、時々刻々の搬送ベルト走行速度を検出する速度センサ４９とを設け、コントローラ３５で、時々刻々の分級土の質量と時々刻々の搬送ベルト走行速度とを乗算した値を積算ないしは積分し、この積算値ないしは積分値から第５ホッパー１７から分級土混合場Ｐへの分級土の投入量を求めるようにしてもよい。この場合、第３ホッパー１５内の分級土を自然落下ではなく搬送コンベアによる搬送で分級土混合場Ｐに投入するようにすれば、第１〜第４ホッパー１３〜１６から分級土混合場Ｐへの分級土の投入も、第５ホッパー１７の場合と同様に行うことができる。
【００３４】  再び図１に示すように、盛土材料の製造装置Ａには、分級土混合場Ｐに投入された分級土に対して混合処理を施す、分級土混合装置４の１次混合部である油圧ショベル５１（例えば、パワーショベル、バックホウ等）が配置されている。油圧ショベル５１は、オペレータの運転操作により、分級土混合場Ｐに堆積されている複数種の分級土を、バケット又はショベルで掻き混ぜたり、掬い上げては落下させたりするといった動作を繰り返し、分級土を混合する。油圧ショベル５１によって生成された分級土の混合物（以下「１次混合分級土」という。）は、分級土混合装置４の２次混合部である２次混合装置５２に移送される。なお、１次混合分級土は、複数種の分級土が十分に混合されてほぼ均一な混合状態となっている特定の場合（例えば、分級土の流動性が良好な場合、混合操作を長時間行った場合等）には、２次混合装置５２に移送することなく、そのまま盛土材料として用いることができる。
【００３５】  ２次混合装置５２は、１次混合部である油圧ショベル５１によって生成された１次混合分級土を受け入れ、攪拌機で十分に攪拌して種々の粒径の土の粒子がほぼ均一に分布する分級土の混合物（すなわち盛土材料）を生成する。２次混合装置５２としては、自走式混合装置を用いるのが好ましい。自走式混合装置としては、例えば株式会社小松製作所製のリテラ（登録商標）があげられる。
【００３６】  以下、図３に示すフローチャートに従って、適宜に図１〜図２を参照しつつ製造装置Ａを用いた盛土材料の製造方法の一例を説明する。
（１）  篩分装置への原土壌の搬入（ステップＳ１）
盛土材料の製造においては、原土壌貯留場（図示せず）に貯留されている原土壌が、ベルトコンベア等の搬送手段（図示せず）により搬送されて篩分装置１に搬入される。原土壌貯留場に貯留されている原土壌は、第１〜第４篩５〜８（とくに、第３、第４篩７、８）における篩分部材の目詰まりを防止するために、適度に乾燥処理が施されたものである。なお、原土壌貯留場及び製造装置Ａには、降雨により原土壌が濡れるのを避けるために屋根が設けられている。
【００３７】（２）  原土壌の分級及び分級土の保管（ステップＳ２）
篩分装置１に搬入された原土壌は、まず第１篩５の篩分部材上に落下する。第１篩５では、篩分部材上に残留する土壌粒子は第１ベルトコンベア９によって第５ホッパー１７に導入され、篩目を通過した土壌粒子は第２篩６の篩分部材上に落下する。第２篩６では、篩分部材上に残留する土壌粒子は第４ホッパー１６内に落下し、篩目を通過した土壌粒子は第２ベルトコンベア１０によって第３篩７の篩分部材上に導入される。第３篩７では、篩分部材上に残留する土壌粒子は第３ベルトコンベア１１によって第３ホッパー１５に導入され、篩目を通過した土壌粒子は第４篩８の篩分部材上に落下する。第４篩８では、篩分部材上に残留する土壌粒子は第２ホッパー１４内に落下し、篩目を通過した土壌粒子は第４ベルトコンベア１２によって第１ホッパー１３に導入される。
【００３８】  その結果、第１〜第５ホッパー１３〜１７には、それぞれ、粒径範囲が隣接する第１〜第５分級土が貯留される。ここで、第１分級土と第２分級土の境界粒径をｄ１とし、第２分級土と第３分級土の境界粒径をｄ２とし、第３分級土と第４分級土の境界粒径をｄ３とし、第４分級土と第５分級土の境界粒径をｄ４すれば、第１〜第５ホッパー１３〜１７には、下記の粒径範囲の分級土が貯留される。
【００３９】  ＜ホッパー内の分級土の粒径範囲＞
第１ホッパー：  ｄ１未満
第２ホッパー：  ｄ１以上、ｄ２未満
第３ホッパー：  ｄ２以上、ｄ３未満
第４ホッパー：  ｄ３以上、ｄ４未満
第５ホッパー：  ｄ４以上
【００４０】  そして、第１〜第４篩５〜８の篩分部材の目開きを、前記の表１のように設定した場合、第１〜第５ホッパー１３〜１７には、下記の表２に示すような粒径範囲の分級土が貯留されることになる。なお、前記のとおり、この実施形態では、原土壌の最大粒径は７５ｍｍである。
【００４１】
【表２】
2020186630.tif 000004
【００４２】  一般に、原土壌として用いられる残土ないしは掘削土の粒度分布は、採取場所により様々であるが、図４に、具体例としていくつかの河川の流域ないしはその周辺で採取された５種の残土（以下「第１〜第５原土壌」という。）の粒度分布曲線（加積通過率曲線）を示す。なお、図４中のグラフＧ１〜Ｇ５で示す第１〜第５原土壌の採取場所は下記のとおりである。
第１原土壌（グラフＧ１）：新潟県信濃川下流域、長呂
第２原土壌（グラフＧ２）：宮城県鳴瀬川中流域、小野
第３原土壌（グラフＧ３）：愛知県矢作川中流域、大門
第４原土壌（グラフＧ４）：徳島県吉野川中流域
第５原土壌（グラフＧ５）：徳島県吉野川中流域
【００４３】  図５〜図９に、それぞれ、図４に示す粒度分布をもつ第１〜第５原土壌を篩分装置１で分級することにより生成される第１〜第５分級土の粒度分布を示す。具体的には、第１原土壌からは、図５中に実線で示す粒度分布をもつ第１分級土が生成される。第２原土壌からは、図６中に実線で示す粒度分布をもつ第１、第２分級土が生成される。第３原土壌からは、図７中に実線で示す粒度分布をもつ第２、第３分級土が生成される。第４原土壌からは、図８中に実線で示す粒度分布をもつ第２〜第４分級土が生成される。第５原土壌からは、図９中に実線で示す粒度分布をもつ第３〜第５分級土が生成される。なお、図５〜図９において、破線のグラフＧ１〜Ｇ５は、それぞれ、図４に示す第１〜第５原土壌の粒度分布を示している。
【００４４】  図１０中の一点鎖線のグラフは、図５〜図９に示す第１〜第５分級土の粒度分布（実際の粒度分布）を１つの座標系にまとめて示した図である。また、図１０中の実線のグラフＨ１〜Ｈ５は、第１〜第５分級土の粒度分布を、各分級土の粒径範囲内で０から１００％まで直線的に変化するものとして作成した仮想的な直線グラフである。なお、この実施形態では、直線グラフＨ１の最小粒径を、便宜上０．００５ｍｍとしている。
【００４５】  図１０から明らかなとおり、第１〜第５分級土に関して、実際の粒度分布のグラフ（一点鎖線）は、それぞれ、これらに対応する仮想的な粒度分布の直線グラフＨ１〜Ｈ５（実線）からは、さほど外れていない近似した形状を有している。具体的には、第１、第３、第４分級土については、直線グラフＨ１、Ｈ３、Ｈ４は、それぞれ、実際の複数の粒度分布のグラフのばらつきないしは偏倚の範囲内にある。したがって、様々な原土壌から生成される第１、第３、第４分級土は、平均的には直線グラフＨ１、Ｈ３、Ｈ４と大差のない粒度分布をもつものと推定することができる。第２分級土については、直線グラフＨ２は、実際の複数の粒度分布のグラフのばらつきないしは偏倚の範囲外にあるものの、実際の粒度分布と非常に近い位置にある。第５分級土についても、直線グラフＨ５は実際の粒度分布と非常に近い位置にある。そこで、この実施形態では、第１〜第５分級土の粒度分布は、仮想的な直線グラフＨ１〜Ｈ５（実線）で表せるものとみなしている。
【００４６】（３）  目標粒度分布の設定（ステップＳ３）
かくして、それぞれ第１〜第５ホッパー１３〜１７に貯留された第１〜第５分級土を混合して盛土材料を製造する際には、まず製造すべき盛土材料の目標粒度分布を設定する。具体的には、目標粒度分布の設定は、その粒径加積曲線図における各境界粒径ｄ１〜ｄ４での通過質量百分率α１〜α４を、入力装置４５を介してコントローラ３５に入力することにより行う。
【００４７】  例えば、目標粒度分布が図１１中のグラフＪ１（曲線）である盛土材料を製造する場合は、グラフＪ１における各境界粒径ｄ１〜ｄ４での通過質量百分率α１〜α４を読み取る。図１１に示す例では、各通過質量百分率α１〜α４は下記のとおりである。
境界粒径ｄ１における通過質量百分率α１：  １５％
境界粒径ｄ２における通過質量百分率α２：  ３０％
境界粒径ｄ３における通過質量百分率α３：  ４３％
境界粒径ｄ４における通過質量百分率α４：  ７７％
【００４８】（４）  分級土の混合比の算出（ステップＳ４）
各通過質量百分率α１〜α４（目標粒度分布）が設定された後、コントローラ３５は、目標粒度分布に対応する第１〜第５分級土の混合比Ｒ１〜Ｒ５を、下記の一連の式により自動的に算出する。
Ｒ１＝α１
Ｒ２＝α２−α１
Ｒ３＝α３−α２
Ｒ４＝α４−α３
Ｒ５＝１００−α４
【００４９】  例えば、目標粒度分布が図１１中のグラフＪ１である場合、第１〜第５分級土の混合比Ｒ１〜Ｒ５は下記の表３のようになる。
【表３】
2020186630.tif 000005
【００５０】（５）  各分級土の計量・移送（ステップＳ５）
第１〜第５分級土の混合比Ｒ１〜Ｒ５が算出された後、コントローラ３５によって、第１〜第５開閉ゲート２０〜２４が開かれる。これにより、第１〜第５ホッパー１３〜１７内の第１〜第５分級土が、分級土混合場Ｐに連続的に導入される。その際、コントローラ３５は、第１〜第５計量器２５〜２９から入力される第１〜第５ホッパー１３〜１７の総重量の変化量から、第１〜第５ホッパー１３〜１７から排出された第１〜第５分級土の質量、ひいては分級土混合場Ｐに導入された第１〜第５分級土の質量を時々刻々に算出する。そして、第１〜第５ホッパー１３〜１７から排出された第１〜第５分級土の総質量が混合比Ｒ１〜Ｒ５に対応する値となったときに、コントローラ３５によって第１〜第５開閉ゲート２０〜２４が閉じられる。かくして、分級土混合場Ｐに、混合比Ｒ１〜Ｒ５に対応する質量の第１〜第５分級土が供給される。
【００５１】（６）  分級土の１次混合（ステップＳ６）
分級土混合場Ｐに堆積された第１〜第５分級土は、油圧ショベル５１によって混合されて１次混合分級土となる。通常、１次混合分級土は、第１〜第５分級土が十分に混合されたものではなく、したがって粒径が異なる土壌粒子がそれぞれ均一ないしは均等に分布しているものではないので、さらに２次混合処理が必要である。しかし、分級土が十分に混合されて粒径が異なる土壌粒子がほぼ均一な分布状態となっている場合は、２次混合処理を省略して、１次混合分級土をそのまま盛土材料として用いてもよい。
【００５２】（７）  分級土の２次混合、盛土材料の貯留・出荷（ステップＳ７、ステップ８）
１次混合分級土は、２次混合装置５２に導入され、攪拌機により十分に攪拌されて粒径が異なる土壌粒子がそれぞれほぼ均一ないしは均等に分布している盛土材料が生成される。盛土材料は、所定の貯留場に貯留され、適宜に出荷される。
【００５３】  第１〜第５分級土の粒度分布を、前記のように図１０中の直線グラフＨ１〜Ｈ５であるものとみなせば、前記の表３に示す混合比Ｒ１〜Ｒ５で第１〜第５分級土を混合して製造した盛土材料の粒度分布は、図１１中の折れ線グラフＪ２となる。図１１から明らかなとおり、製造された盛土材料の粒度分布（折れ線グラフＪ２）は、目標粒度分布（グラフＪ１）とほぼ同じである。したがって、製造された盛土材料は、目標粒度分布とほぼ同一の粒度分布をもつ。
【００５４】  図１２は、図１１中の折れ線グラフＪ２の作成方法を示している。図１２から明らかなとおり、折れ線グラフＪ２は、５つの直線グラフＫ１〜Ｋ５を繋ぎ合わせたものである。ここで、直線グラフＫ１は、図１０中の直線グラフＨ１を、横軸方向（粒径）には縮小することなく、縦軸方向（通過質量百分率）に１５％まで縮小したものである。直線グラフＫ２〜Ｋ５は、それぞれ、図１０中の直線グラフＨ２〜Ｈ５を横軸方向には縮小することなく、縦軸方向に１５％、１３％、２４％、２３％まで縮小した上で、直線グラフＫ１〜Ｋ５が繋がって折れ線となるように、縦軸方向に移動させたものである。
【００５５】  この実施形態では、原土壌を粒径範囲が互いに異なる５種の分級土に分級しこれらの分級土を混合することにより盛土材料を製造するようにしているが、原土壌を５種未満又は６種以上の分級土に分級し、これらの分級土を混合することにより盛土材料を製造するようにしてもよい。一般的に、原土壌をｎ種の分級土に分級しこれらの分級土を混合することにより盛土材料を製造する場合、各分級土の混合比は、下記の式で算出することになる。
Ｒ１＝α１
Ｒ２＝α２−α１
・・・・
Ｒｎ＝αｎ−αｎ−１
Ｒｎ＋１＝１００−αｎ
【００５６】  以上、本発明に係る盛土材料の製造方法又は製造装置によれば、出所が異なり粒度分布が種々雑多である土から、構築すべき盛土の種類ないしは形態に応じた適切な、ないしは所望の粒度分布をもつ盛土材料を製造することができる。
【符号の説明】
【００５７】  Ａ  盛土材料の製造装置、Ｐ  分級土混合場、１  篩分装置（土壌分級装置）、２  分級土貯留装置、３  計量移送装置、４  分級土混合装置、５  第１篩、６  第２篩、７  第３篩、８  第４篩、９  第１ベルトコンベア、１０  第２ベルトコンベア、１１  第３ベルトコンベア、１２  第４ベルトコンベア、１３  第１ホッパー、１４  第２ホッパー、１５  第３ホッパー、１６  第４ホッパー、１７  第５ホッパー、２０  第１開閉ゲート、２１  第２開閉ゲート、２２  第３開閉ゲート、２３  第４開閉ゲート、２４  第５開閉ゲート、２５  第１計量器、２６  第２計量器、２７  第３計量器、２８  第４計量器、２９  第５計量器、３１  第１搬送コンベア、３２  第２搬送コンベア、３３  第３搬送コンベア、３４  第４搬送コンベア、３５  コントローラ、４０ホッパー支持部、４１  ロードセル、４２  接続箱、４３  出力ケーブル、４４  ロードセル変換器、４５  入力装置、４６  円筒部材、４８  ロードセル計量器、４９  速度センサ、５１  油圧ショベル、５２  ２次混合装置。
【図１】
2020186630.tif 000006
【図２】
2020186630.tif 000007
【図３】
2020186630.tif 000008
【図４】
2020186630.tif 000009
【図５】
2020186630.tif 000010
【図６】
2020186630.tif 000011
【図７】
2020186630.tif 000012
【図８】
2020186630.tif 000013
【図９】
2020186630.tif 000014
【図１０】
2020186630.tif 000015
【図１１】
2020186630.tif 000016
【図１２】
2020186630.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月14日(2020.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌を分級して、粒径範囲が隣接して順次に大きくなる複数種の分級土を生成する土壌分級工程と、
盛土を構築する盛土材料の目標粒度分布を設定する目標粒度分布設定工程と、
前記目標粒度分布設定工程で設定された目標粒度分布と同一又は近似する粒度分布をもつような各種分級土の混合比を算出する混合比算出工程と、
前記混合比算出工程で算出された混合比で各種分級土を混合して盛土材料を製造する分級土混合工程とを有する盛土材料の製造方法であって、
前記土壌分級工程では、それぞれ目開き寸法がｄｎ、ｄｎ−１、・・・、ｄ２及びｄ１であり、該目開き寸法が順次に小さくなる第１〜第ｎのｎ種の篩が直列に配置された篩分装置を用いて土壌を篩分し、粒径範囲がｄ１未満の第１の分級土、粒径範囲がｄ１以上かつｄ２未満の第２の分級土、・・・、粒径範囲がｄｎ−１以上かつｄｎ未満の第ｎの分級土及び粒径範囲がｄｎ以上の第（ｎ＋１）の分級土からなる（ｎ＋１）種の分級土を生成し、
前記目標粒度分布設定工程では、盛土材料の目標粒度分布を、縦軸が土壌の通過質量比率を線形目盛で表し横軸が土壌の粒径を対数目盛で表す座標面に粒径加積曲線で設定し、
前記混合比算出工程では、それぞれ前記座標面で横軸の値がｄ１、ｄ２、・・・、ｄｎ−１及びｄｎであるときの前記粒径加積曲線の縦軸の値α１、α２、・・・、αｎ−１及びαｎを読み取り、第１〜第（ｎ＋１）の分級土の混合比Ｒ１、Ｒ２、・・・、Ｒｎ及びＲｎ＋１を、それぞれ一連の式
Ｒ１＝α１
Ｒ２＝α２−α１
・・・
Ｒｎ＝αｎ−αｎ−１
Ｒｎ＋１＝１−αｎ
により算出することを特徴とする盛土材料の製造方法。
【請求項２】
土壌を分級して、粒径範囲が隣接して順次に大きくなる複数種の分級土を生成する土壌分級装置と、
前記土壌分級装置で生成された複数種の分級土を種別に貯留する分級土貯留装置と、
前記分級土貯留装置に貯留されている複数種の分級土を、種別に計量しつつ分級土混合部に移送する計量移送装置と、
前記計量移送装置の各種分級土の計量移送動作を制御する計量移送制御装置と、
前記分級土混合部に移送された各種分級土を混合して盛土材料を生成する分級土混合装置とを備えている盛土材料の製造装置であって、
前記計量移送制御装置は、
盛土を構築するための盛土材料の目標粒度分布と同一又は近似する粒度分布をもつような各種分級土の混合比を算出する混合比算出手段と、
各種分級土の混合比が前記混合比算出手段によって算出された混合比となるように、前記計量移送装置による各種分級土の移送量を制御する移送量制御手段とを有し、
前記土壌分級装置は、直列に配置されそれぞれ目開き寸法がｄｎ、ｄｎ−１、・・・、ｄ２及びｄ１であり、該目開き寸法が順次に小さくなる第１〜第ｎのｎ種の篩で土壌を篩分し、粒径範囲がｄ１未満の第１の分級土、粒径範囲がｄ１以上かつｄ２未満の第２の分級土、・・・、粒径範囲がｄｎ−１以上かつｄｎ未満の第ｎの分級土及び粒径範囲がｄｎ以上の第（ｎ＋１）の分級土からなる（ｎ＋１）種の分級土を生成する篩分装置であり、
前記目標粒度分布は、縦軸が土壌の通過質量比率を線形目盛で表し横軸が土壌の粒径を対数目盛で表す座標面に粒径加積曲線により表されたものであり、
前記混合比算出手段は、それぞれ前記座標面で横軸の値がｄ１、ｄ２、・・・、ｄｎ−１及びｄｎであるときの前記粒径加積曲線の縦軸の値α１、α２、・・・、αｎ−１及びαｎを読み取り、第１〜第（ｎ＋１）の分級土の混合比Ｒ１、Ｒ２・・・、Ｒｎ及びＲｎ＋１を、それぞれ一連の式
Ｒ１＝α１
Ｒ２＝α２−α１
・・・
Ｒｎ＝αｎ−αｎ−１
Ｒｎ＋１＝１−αｎ
により算出することを特徴とする盛土材料の製造装置。