(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土砂からなる被搬送物が空気部分を挾んで多数の塊状のプラグに分断されて流動する搬送管の途中の所定位置に、前記土砂を固化させるための添加材を前記搬送管内に注入する添加材注入器を設置し、前記添加材注入器より上流側に、前記搬送管内の圧力を計測する圧力計を設置し、前記搬送管中の前記圧力計位置を通過する際に該圧力計により検出される圧力のピーク値に基づいて、前記添加材注入器による各プラグに対する添加材の注入量を制御させることを特徴としてなる添加材注入方法。
【請求項２】
前記圧力計は、搬送管の上流側と下流側とに所定間隔を隔てて複数設置し、各プラグが前記両圧力計位置を通過する際に各圧力計により検出される圧力のピーク値の時間差に基いて前記添加材注入器による前記添加材の注入時期を制御する請求項１に記載の添加材注入方法。
【請求項３】
添加材注入器による各プラグに対する添加材注入量を圧力計により検出される該プラグ通過時の圧力のピーク値に比例させることによって各プラグに対する添加材注入量を制御する請求項１又は２に記載の添加材注入方法。
【請求項４】
前記添加材注入器による固化材注入速度を一定にし、該添加材注入器の添加材注入時間を前記圧力計により検出される圧力のピーク値に比例させることによって各プラグに対する添加材注入量を制御する請求項１，２又は３に記載の添加材注入方法。
【請求項５】
土砂からなる被搬送物が空気部分を挾んで多数の塊状のプラグに分断されて流動する搬送管の途中の所定位置に、前記土砂を固化させるための添加材を前記搬送管内に注入する添加材注入器が設置され、前記添加材注入器に対して上流に、前記搬送管内の圧力を計測する複数の圧力計が上流側と下流側とに所定間隔で設置され、前記圧力計により検出される圧力のピーク値に基づいて前記添加材注入器による各プラグに対する添加材の注入量を制御するとともに、各プラグが前記両圧力計位置を通過する際に各圧力計により検出される圧力のピーク値の時間差に基いて前記添加材注入器による前記添加材の注入時期を制御する注入制御部を備えたことを特徴としてなる添加材注入設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送管内で、空気部分を挾んで多数の塊状のプラグに分断されて流動する土砂等の被搬送物に、固化材等の添加材を好適に添加する添加材注入方法および添加材注入設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浚渫土砂等を埋立材料、盛土材料等として使用する場合には、高強度の土砂に改良するために、セメントミルク等の固化材（安定処理材）を添加して混合する固化処理が行われる。従来、このような固化処理は、搬送されてきた土砂を所定箇所に貯留し、バックホーを使用して土砂と固化材とを攪拌するなど、一般にバッチ処理により行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
埋立工事等においては、大量の土砂を固化処理する必要があるが、上述のようなバッチ処理では非効率的であるという問題があった。そこで、土砂の搬送管に固化材の注入器を設置して、土砂の搬送中に、搬送管内に固化材を注入し、土砂と固化材とを攪拌、混合させることが考えられる。
【０００４】
この場合、土砂が圧縮空気を介して流動する搬送管内は、図５に示すように、土砂が空気部分Ａ、Ａ…を挾んで多数の塊状（栓状）のプラグＳ、Ｓ…に分断されて流動するプラグ流となり、プラグＳ、Ｓ…（土砂）の夫々の重量（体積）、間隔は一定ではないため、単に連続的に固化材を搬送管１内に注入するだけでは、固化材が空気部分Ａ、Ａ…に供給されるなど、土砂（プラグＳ、Ｓ…）に適切に添加することができず、土砂に対する固化材の添加量の制御が困難であるという問題が生じてくる。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑み、搬送管内で圧縮空気を介して流動する土砂からなる被搬送物に、固化材等の添加物を好適に添加することができる添加材注入方法および添加材注入設備の提供を目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１に記載の発明の特徴は、土砂からなる被搬送物が空気部分を挾んで多数の塊状のプラグに分断されて流動する搬送管の途中の所定位置に、前記土砂を固化させるための添加材を前記搬送管内に注入する添加材注入器を設置し、前記添加材注入器より上流側に、前記搬送管内の圧力を計測する圧力計を設置し、前記搬送管中の前記圧力計位置を通過する際に該圧力計により検出される圧力のピーク値に基づいて、前記添加材注入器による各プラグに対する添加材の注入量を制御させることを特徴としてなる添加材注入方法にある。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明の特徴は、前記請求項１の構成に加え、前記圧力計は、搬送管の上流側と下流側とに所定間隔を隔てて複数設置し、各プラグが前記両圧力計位置を通過する際に各圧力計により検出される圧力のピーク値の時間差に基いて前記添加材注入器による前記添加材の注入時期を制御することにある。
【０００８】
更に、請求項３に記載の発明の特徴は、前記請求項１又は２の構成に加え、添加材注入器による各プラグに対する添加材注入量を圧力計により検出される該プラグ通過時の圧力のピーク値に比例させることにある。
【０００９】
更に、請求項４に記載の発明の特徴は、前記請求項１，２又は３の構成に加え、前記添加材注入器による固化材注入速度を一定にし、該添加材注入器の添加材注入時間を前記圧力計により検出される圧力のピーク値に比例させることによって各プラグに対する添加材注入量を制御することにある。
【００１０】
更に、請求項５に記載の発明の特徴は、土砂からなる被搬送物が空気部分を挾んで多数の塊状のプラグに分断されて流動する搬送管の途中の所定位置に、前記土砂を固化させるための添加材を前記搬送管内に注入する添加材注入器が設置され、前記添加材注入器に対して上流に、前記搬送管内の圧力を計測する複数の圧力計が上流側と下流側とに所定間隔で設置され、前記圧力計により検出される圧力のピーク値に基づいて前記添加材注入器による各プラグに対する添加材の注入量を制御するとともに、各プラグが前記両圧力計位置を通過する際に各圧力計により検出される圧力のピーク値の時間差に基いて前記添加材注入器による前記添加材の注入時期を制御する注入制御部を備えた添加材注入設備にある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面について説明する。
【００１２】
図において、１は搬送管であり、搬送管１内には、圧送ポンプで切出された土砂にコンプレッサーから圧縮空気が供給され、土砂が圧縮空気の圧力により搬送管１内を流動して搬送されるようになっており、搬送管１内の土砂は、図５に示すように、空気部分Ａ、Ａ…を挾んで多数の不定量の塊状（栓状）のプラグＳ、Ｓ…に不定間隔で分断されて流動するプラグ流となる。
【００１３】
なお、搬送管１内は、圧送ポンプの近くでは、圧力が高く、空気部分Ａ、Ａ…が短く、出口に近くなると、圧力は大気圧に近づき、空気部分Ａ、Ａ…が長くなり、圧力エネルギーが速度エネルギーに変換されて、プラグＳ、Ｓ…の流速が増加する。
【００１４】
搬送管１の途中の所定位置には、図１に示すように、添加材注入器を構成する注入管１０が備えられており、注入管１０は、注入制御部を構成する制御用コンピューター２０により制御され、供給装置１１（タンク、ポンプ等）から供給されたセメントミルク等の固化材を、所定時期に、所定量だけ、搬送管１内に注入するようになっている。
【００１５】
そして、搬送管１には、注入管１０よりも上流の距離ｄの位置に、２つの圧力計２１、２２が上流側と下流側とに所定（数十ｃｍ程度）の間隔ｅで設置されており、圧力計２１、２２は、それぞれ搬送管１内の圧力を連続的に計測するようになっている。そして、圧力計２１、２２の計測値は、制御用コンピューター２０に、信号線２３を介して即座に伝達され、記録される。
【００１６】
なお、圧力計２１、２２を搬送管１の比較的出口に近い箇所に設置するなど、圧力計２１、２２の設置間隔ｅを空気部分Ａ、Ａの長さ（プラグＳ、Ｓ…の間隔）と比較して短くし、圧力計２１、２２の間には１つのプラグＳしか存在しないようにすることが好ましいが、圧力計２１、２２の間には複数のプラグＳが存在してもよい。
【００１７】
そして、制御用コンピューター２０は、圧力計２１、２２により検出されるピーク値ｐに基づいて搬送管１内の各プラグＳの重量（又は長さ）を算出し、２つの圧力計２１、２２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）の流速を算出し、各プラグＳの重量及び流速に対応して添加材注入器１０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。
【００１８】
即ち、搬送管１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２に実線で示すように、プラグＳの先端が圧力計２１の設置箇所を通過する時刻ｔ０に、圧力計２１の計測値が上昇しはじめて、時刻ｔ０から稍遅れた時刻ｔ１に、圧力計２１でピーク値ｐが検出される。そして、図中破線で示すように、同一のプラグＳが下流側の圧力計２２の設置箇所を通過する際に、上流側の検出時刻ｔ１より遅い時刻ｔ２に、圧力計２２でピーク値ｐが検出される。
【００１９】
そして、圧力計２１、２２の設置間隔ｅと圧力計２１、２２のピーク値ｐの検出時間差ｔ（ｔ＝ｔ２−ｔ１）とから、プラグＳの流速ｖ（ｖ＝ｅ／ｔ）を算出することができ、プラグＳの流速ｖと圧力計２２と注入管１０との距離ｄとから、このプラグＳの先端が注入管１０の設置箇所を通過する時刻ｔ３（ｔ３＝ｄ／ｖ＋ｔ０）を算出することができる。
【００２０】
従って、多数のプラグＳ、Ｓ…の夫々の先端が注入管１０を通過する際に、注入管１０による搬送管１内への固化材の注入を開始することができ、これによって、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…に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。
【００２１】
なお、圧力計２１、２２の設置間隔ｅが比較的狭く、圧力計２１、２２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２１により検出された直後に下流側の圧力計２２により検出されるので、２つの圧力計２１、２２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２１、２２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２１、２２の検出結果を対応させてもよい。
【００２２】
そして、圧力計２２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、各プラグＳの長さ（体積）は、その重量ｗに比例し、従って圧力計２２のピーク値ｐに比例する。
【００２３】
従って、多数のプラグＳ、Ｓ…の夫々が注入管１０を通過する際、搬送管１内へ注入管１０により固化材を注入するときに、固化材の注入量を、各プラグＳが圧力計２２の設置箇所を通過した際の圧力計２２のピーク値ｐに比例させることによって、プラグＳ、Ｓ…の重量（又は長さ）が異なっていても、プラグＳ、Ｓ…の夫々に固化材を一定比率（濃度）で添加することができる。
【００２４】
なお、注入管１０による固化材の注入速度が一定である場合には、注入時間を圧力計２２のピーク値ｐに比例させる形で制御することによって、固化材の注入量をピーク値ｐに比例させることができる。この場合、プラグＳの後端が注入管１０の設置位置を通過する際に固化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、これによって、プラグＳが長い場合でも、プラグＳの前端から後端まで固化材を偏らずに均等に添加することができる。
【００２５】
また、注入管１０は、比較的（搬送管１と比較して）小径の直線形に形成されており、図４に示すように、搬送管１の内側空間を直径方向に横切るように固定されている。そして、注入管１０の外周部分には、多数の吐出孔１０ａ，１０ａ…が、長手方向に並列して両側面（後面でもよい）に穿設されており、各吐出孔１０ａから固化材Ｃが吐出するようになっている。
【００２６】
従って、搬送管１内のプラグＳ（土砂）が注入管１０により分割され、分割されたプラグＳの間に吐出孔１０ａ、１０ａ…から固化材が広範囲に添加されるので、土砂が高粘性の場合や搬送管１が大口径の場合でも、偏らずに好適に固化材を土砂（プラグＳ）に添加することができ、下流での比較的簡易な装置での攪拌により土砂と固化剤とを十分に混合することができる。
【００２７】
なお、上述の実施の形態では、圧力計により検出されるピーク値及びピーク値の検出時間差から各プラグの重量及び流速を算出して、注入管からの固化材の注入量（又は注入時間）及び注入時期を判定する場合について述べたが、圧力計のピーク値及び検出時間差と固化材の注入量（又は注入時間）及び注入時期との対応関係を予め定めておけば、各プラグの重量及び流速は必ずしも算出しなくもよい。
【００２８】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る添加物注入方法および添加物注入設備は、土砂等の被搬送物が空気部分を挾んで多数の塊状のプラグに分断されて流動する搬送管の途中の所定位置に、固化材等の添加材を搬送管内に注入する添加材注入器を設置し、添加材注入器に対して上流に、搬送管内の圧力を計測する複数の圧力計を上流側と下流側とに所定間隔で設置し、圧力計により検出されるピーク値及びピーク値の検出時間差に基づいて、各プラグが添加材注入器の設置位置を通過する際に各プラグに対応した量の添加材が搬送管内に注入されるように、添加材注入器による添加材の注入量又は注入時間及び注入時期を制御することによって、添加材を、空気部分ではなく各プラグ（被搬送物）に確実に添加することができ、各プラグに対して一定比率で添加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る添加物注入方法および添加材注入設備の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】  図１中の圧力計により計測される搬送管内の圧力の時間変化を示すグラフである。
【図３】  図２中のピーク値に対応する搬送管内のプラグの状態を示す縦断面図である。
【図４】  図１中の注入管付近の横断面図である。
【図５】  搬送管内を流動する土砂と圧縮空気の状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
Ａ  空気部分（圧縮空気）
Ｓ  プラグ（土砂（被搬送物））
ｄ  注入管から圧力計までの距離
ｅ  圧力計の相互の設置間隔
ｐ  搬送管内の圧力のピーク値
ｔ  ピーク値の検出時間差（ｔ＝ｔ１−ｔ２）
１  搬送管
１０  注入管（添加材注入器）
１０ａ  吐出孔
１１  供給装置
２０  制御用コンピューター（注入制御部）
２１、２２  圧力計
２３  信号線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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