(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削液を用いて既製杭を掘削埋設するか或いは既製杭の先端に球根を造成する基礎工事の際に掘削穴より排出される泥水を処理する方法に於いて、回収した泥水を振動篩で大きな砂を取り除いた後でメインタンクに送って攪拌し、攪拌された泥水を水中ポンプと圧力ポンプとを用いてフィルタープレスに圧送し、該フィルタープレス内に設けられたフィルターによって泥水内の固形分を除去し、該フィルターを通過した泥水を洗浄水または掘削液材として再使用すると共に、前記フィルター内で除去された固形分を脱水固化させた後でフィルタープレス外に排出して処理することを特徴とした泥水処理方法。
【請求項２】
前記請求項１の泥水処理方法に於いて、フィルタープレス内のフィルター収納ケースにフィルター本体と並列して板状スペーサーを着脱自在に装着して、フィルター内で形成される固形分の形成厚みを自在に制約することを特徴とした請求項１の泥水処理方法。
【請求項３】
掘削液を用いて既製杭を掘削埋設するか或いは既製杭の先端に球根を造成する基礎工事の際に掘削穴より排出される泥水を処理する装置に於いて、泥水の砂を除去し得る振動篩と、攪拌装置及び水中ポンプを内部に有するメインタンクと、泥水の固形分を分離して固形化し得るフィルターを内部に有するフィルタープレスと、前記メインタンクの泥水を前記水中ポンプと共動してフィルタープレスに圧送し得る圧力ポンプとを組合わせて構成したことを特徴とした泥水処理装置。
【請求項４】
前記請求項３の泥水処理装置のフィルタープレス内に、フィルター本体を収納し得る開閉自在なフィルター収納ケースが設けられ、かつ該フィルター収納ケース内に該フィルター本体と並列して板状スペーサーを着脱自在に装着し得るように構成したことを特徴とした請求項３の泥水処理装置。
【請求項５】
前記請求項３の泥水処理装置に於いて、メインタンク内に設けられた攪拌装置は攪拌ブレードを有しており、かつ該攪拌ブレードの正転方向のブレード部は垂直面より形成されており、その反対方向のブレード部は上面側が巾狭で下面側が巾広となった傾斜面より形成されていることを特徴とした請求項３及び請求項４のいずれかの泥水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウォータジェットにより掘削する基礎工事等の掘削液を使用して掘削する基礎工事に於いて、工事中に掘削穴から排出される泥水を処理する方法及び処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、掘削液を用いて既製杭の掘削しながら埋設する際に掘削穴より排出される泥水の処理方法としては、次の２つの方法が一般的に実施されていた。即ち、第１の処理方法は、敷地が広い現場で実施される方法であり、現場内に大きな泥水処理穴を掘削し、この処理穴の中に泥水と固化材とを混入して充填し、泥水を固形物として処理することが出来る方法である。
【０００３】
埋設された既製杭の先端に球根を造成する際に排出されるセメント混入の泥水も、敷地が広い現場では第１の処理方法で処理することが出来た。処が敷地が狭い現場や、水が豊富に無い現場では、第２の処理方法が実施されていた。即ち、第２の処理方法は、掘削穴より排出される泥水をバキュームポンプ等で吸い上げ、デサンダーに送り、デサンダー内の振動篩とサイクロンとで泥水の中に含まれている砂等を除去し、処理した後の泥水を掘削液として再使用する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、前述の従来の第１処理方法に於いては、現場の敷地内に穴を掘り、この穴の中に泥水と固化材とを混入して充填し、かつこれ等を固めて固形物として処理する方法であるために、広い面積と固化材とが必要であり、地下に埋設される固形物の量が多くなり、しかも現場内が泥れる等の多くの問題があった。
【０００５】
また、第２の処理方法は、バキュークポンプ等で泥水を吸い上げ、振動篩とサイクロンとで泥水の中に含まれる砂等を除去し、処理した泥水を掘削液材として再使用することは出来るが、泥水の中にセメント等が混入されている場合には、これ等のセメント等を泥水から分離することが出来ない問題があった。セメント等が混入された泥水は、配管及びポンプ等の中でセメントが固まって動かなくなるために、セメント等が混入された泥水は第２の処理方法で処理することが出来ない問題があった。従って従来では、セメント等が混入された泥水は現場から特別の処理場に搬送して処理していたので、処理コストが極めて高価になる問題があった。
【０００６】
本発明に係る泥水処理方法及び処理装置は、前述の従来の多くの問題点を鑑み開発された全く新しい技術であって、特に既製杭の基礎工事をする際に掘削穴より排出される泥水を処理するに当たって、先ず泥水の大きな砂を振動篩で除去し、メインタンクに送られた泥水を攪拌機で攪拌した後フィルタープレス内に圧送し、フィルタープレス内のフィルターで泥水内の固形分を除去した後で泥水を洗浄水または掘削液材として再使用すると共に、フィルターで除去された固形分を脱水固化させた後でフィルター外に排出処理するようにした全く新しい技術を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る泥水処理方法は、前述の従来の問題点を根本的に改善した技術であって、その第１発明の要旨は、掘削液を用いて既製杭を掘削埋設するか或いは既製杭の先端に球根を造成する基礎工事の際に掘削穴より排出される泥水を処理する方法に於いて、回収した泥水を振動篩で大きな砂を取り除いた後でメインタンクに送って攪拌し、攪拌された泥水を水中ポンプと圧力ポンプとを用いてフィルタープレスに圧送し、該フィルタープレス内に設けられたフィルターによって泥水内の固形分を除去し、該フィルターを通過した泥水を洗浄水または掘削液材として再使用すると共に、前記フィルター内で除去された固形分を脱水固化させた後でフィルタープレス外に排出して処理することを特徴とした泥水処理方法である。
【０００８】
また、本発明に係る泥水処理方法の第２発明の要旨は、前記第１発明の泥水処理方法に於いて、フィルタープレス内のフィルター収納ケースにフィルター本体と並列して板状スペーサーを着脱自在に装着して、フィルター内で形成される固形分の形成厚みを自在に制約することを特徴とした第１発明の泥水処理方法である。
【０００９】
本発明に係る泥水処理装置は、前述の従来の問題点を根本的に改善した技術であって、その第１発明の要旨は、掘削液を用いて既製杭を掘削埋設するか或いは既製杭の先端に球根を造成する基礎工事の際に掘削穴より排出される泥水を処理する装置に於いて、泥水の砂を除去し得る振動篩と、攪拌装置及び水中ポンプを内部に有するメインタンクと、泥水の固形分を分離して固形化し得るフィルターを内部に有するフィルタープレスと、前記メインタンクの泥水を前記水中ポンプと共動してフィルタープレスに圧送し得る圧力ポンプとを組合わせて構成したことを特徴とした泥水処理装置である。
【００１０】
また、本発明に係る泥水処理装置の第２発明の要旨は、前記前項の泥水処理装置のフィルタープレス内に、フィルター本体を収納し得る開閉自在なフィルター収納ケースが設けられ、かつ該フィルター収納ケース内に該フィルター本体と並列して板状スペーサーを着脱自在に装着し得るように構成したことを特徴とした第１発明の泥水処理装置である。
【００１１】
更に、本発明に係る泥水処理装置の第３発明の要旨は、前記前々項の泥水処理装置に於いて、メインタンク内に設けられた攪拌装置は攪拌ブレードを有しており、かつ該攪拌ブレードの正転方向のブレード部は垂直面より形成されており、その反対方向のブレード部は上面側が巾狭で下面側が巾広となった傾斜面より形成されていることを特徴とした第１発明及び第２発明のいずれかの泥水処理装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る泥水処理方法及びその処理装置を図により説明すると、図１は本発明に係る処理装置の全体の構成を示す簡略説明図、図２は図１の処理装置の要部の詳細説明図、図３はフィルター収納ケースとそのケース内に収納されたフィルター及び板状スペーサーを示す説明図、図４はフィルター内で固形分が固化され排出される経過を示す説明図、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は攪拌ブレードを示す説明図である。
【００１３】
図１に於いて、１はバキュームポンプであって、このバキュームポンプ１で吸い上げた泥水はメインタンク２に送ることが出来る。このメインタンク２にはフィルタープレス３が並列して連結されており、これ等のメインタンク２とフィルタープレス３とで処理した泥水は次のバッチャープラント４に送って、洗浄液或いは掘削液の材料（以下掘削液材という）として再使用することが出来るように構成されている。図中Ｇは既製杭が埋設される地中を示し、この地中Ｇには既製杭を掘削して埋設するための掘削穴Ｈが穿設されている。
【００１４】
次に図１及び図２に基づいて泥水の処理工程を詳細に説明すると次の通りである。即ち、ウォータジェット等の掘削液を使用しての掘削で行われる基礎工事の掘削穴Ｈから排出される泥水には、粘土分やシルト分、砂礫分、掘削穴の孔壁を保護するベントナイト等の材料、セメントミルク等の固化材及び不純物等が含まれている。
【００１５】
従って、バキュームポンプ１等で吸い上げた泥水は、図２に細部を示すように大きな砂礫や不純物を振動篩２１で取り除いた後、メインタンク２に送り、次にフィルタープレス３に送り、粘土やシルト、砂、掘削穴の孔壁を保護する材料、セメントミルク等の固化材及び不純物の固形分をフィルタープレス３のフィルター２２で取り除き、これを脱水固化された後で系外に出す。フィルター２２を通った水は、バッチャープラント４に送られて洗浄水や掘削液材として再使用される。
【００１６】
メインタンク２及びフィルタープレス３の構成は、図２に示す通り、メインタンク２の上にフィルタープレス３が配置され、前記バキュームポンプ１等より送られた泥水は、振動篩２１を通りメインタンク２に落とされる。この振動篩２１では、大きな砂礫や不純物が取り除かれる。
【００１７】
メインタンク２内の泥水は、攪拌装置２３により均一な泥水に混合され、サンドポンプより構成される水中ポンプ２４及び圧力ポンプ２５の少なくとも２個のポンプにより、メインタンク２の上方に配置されたフィルタープレス３に送られる。
【００１８】
水中ポンプ２４は配管及びフィルタープレス３の中を素早く泥水で満たすことが出来、かつ圧力ポンプ２５はフィルター２２内に形成される固形分の脱水を促進させることが出来る。フィルタープレス３のフィルター２２を通過した水は、バッチャープラント４に送られ、洗浄水や掘削液材として再使用される。また、フィルター２２内に形成され、かつ脱水固化された固形分は、ベルトコンベア２６上に排出されてフィルタープレス３の外方に除去される。
【００１９】
前記フィルタープレス３内のフィルター２２の構成について詳述すると次の通りである。即ち、図３及び図４に示すように、フィルター２２は開閉自在なフィルター収納ケース３１内に収納されたフィルター本体３２より形成されている。フィルター本体３２は布によって袋状に形成されており、圧力ポンプ２５より供給される泥水はそのままフィルター本体３２に取り入れることが出来、バッチャープラント４の方に流れる水はこのフィルター本体３２によって全て濾過されるように構成されている。
【００２０】
前述のフィルター本体３２は、フィルター収納ケース３１と同様に左右に開閉することが出来、フィルター本体３２に溜まって脱水固化された固形物３３を下方に落下することが出来るように構成されている。また、フィルター収納ケース３１は圧力ポンプ２５により発生する圧力を封じ込めフィルター本体３２に形成される固形分３３をプレスによって脱水させることが出来る作用もしている。また、このフィルター収納ケース３１内には、特に図３に示す如く、フィルター本体３２と一緒に板状スペーサー３４を並列して収納し、これによって、フィルター本体３２内に形成される固形分３３の肉厚を調整することが出来るように構成されている。
【００２１】
図４に示すように、フィルター本体３２内では、フィルター本体３２の内表面からケーキ状に固形分３３がたまり、徐々に固形分３３の層が厚くなっていく。このようにフィルター本体３２内に溜まる固形分３３は、フィルター収納ケース３１による脱水が完了すると、フィルター本体３２を開いて、コンベア２６に落とされて系外に排出される。また、地層によって泥水中の固形分の成分が異なり、脱水時間が多く必要な地層の場合は、図３に示す通りに、フィルター収納ケース３１内のフィルター本体３２とフィルター収納ケース３１の内壁面との間にスペーサー３４を入れ、フィルター本体３２内に形成される固形分３３の厚みを薄くし、脱水時間を短縮することが出来る。
【００２２】
メインタンク２の泥水攪拌装置２３は、メインタンク２の下部に比重の大い物が沈殿しないようにし、また、メインタンク２内に数日間泥水を溜めて置いて泥水中に含まれている固形分が下に沈殿した状態の場合でも対処するためには、図５に示す通り、攪拌ブレード３５の断面形状を所謂台形にすることが好ましい。
【００２３】
即ち、図５に示すように、攪拌ブレード３５の正転方向のブレード部３５ａは垂直面に形成し、かつその反対方向のブレード部３５ｂは上向傾斜面として形成する方が好ましい。このような形状に構成すると、図に示すように正転した場合には、メインタンク２の下部に比重の大い物が殆ど沈殿しなくなり、また、メインタンク２内に数日間泥水を溜めて置いて泥水中に含まれている固形分が下に沈殿した状態の場合でも、攪拌装置２３のモーターを逆転させることにより鋭角なブレード部分でこの沈殿を切断して攪拌することができる。
【００２４】
即ち、攪拌ブレード３５が正転方向のブレード部３５ａが垂直面となっており、反対面のブレード部３５ｂが上面側が幅狭で下面側が広がって傾斜面とされている構造になっているので、この沈殿物固形分が下に沈殿した状態の場合でも攪拌装置２３のモーターを逆転させることにより、鋭角なブレード部分で沈殿物を切断し、攪拌することができるのである。このようにブレードの片側を垂直面にしてメインタンク２の下部に比重の大い物が沈殿しないようにする必要がある。また、メインタンク２内に数日間泥水を溜めて置いて泥水中に含まれている固形分が下に沈殿した状態の場合には、ブレードの他面を傾斜面として形成しておき、これによってこの部分に沈殿物の切断に必要な力を発生させて伝達することが可能な構造にすることが好ましい。
【００２５】
本発明の泥水処理方法に於いては、工事中に穴から排出される泥水をバキュームポンプ１等で回収し、振動篩２１で大きな砂礫や不純物等を取り除いた後、メインタンク２に送る。メインタンク２に送られた泥水は径１ミリ以下の小さな砂等を含んでいる。前記メインタンク２では泥水を攪拌し、砂や泥等が沈殿しないようにされる。
【００２６】
例えば、前記メインタンク２の上にフィルタープレス３を配置し、フィルタープレス３を運転しない時は、フィルタープレス３及び配管内の泥水を全て前記メインタンク２内に落ちる状態にするが、メインタンク２の中の水中ポンプ２４とフィルタープレス３の前に設けた圧力ポンプ２５の少なくとも２個のポンプ２４，２５により、フィルタープレス３に泥水を圧送する。このように２種のポンプを使用するのは、水中ポンプ２４に多くの泥水を送る役割を与え、圧力ポンプ２５には多くの量の泥水を送ることができないが、フィルター２２で泥水を濾過して固形分３３を脱水させるために圧力を上げることが出来る役割を与えている。
【００２７】
また、圧力ポンプ２５は、ポンプ内や配管内に空気が入ってしまうと圧力を上げることができないが、水中ポンプ２４により空気の入った配管等に泥水を送り、水中に存在する故に配管等を空気がない状態にし、圧力ポンプ２５が再び圧力を加えられる状態にすることが出来る。このように２種のポンプを使用することにより、圧力をかけて多量の泥水をフィルタープレスに効果的に送ると共に固形分の脱水を行うことが出来る。
【００２８】
地層によって、泥水中の固形分の成分が異なり、フィルタープレス３による脱水時間が多く必要な場合は、図３に示すように、フィルター収納ケース３１内のフィルター本体３２の外側に板状スペーサー３４を入れ、フィルター本体３２内の固形分３３の厚みを薄くし、脱水時間を短縮することができる。
【００２９】
メインタンク２の泥水攪拌・混合設備は、メインタンク２内に数日間泥水を溜めて、泥水中に含まれている固形分が下に沈殿した状態の場合でも、この沈殿物を攪拌し良く混合出来るようにするためには、攪拌ブレード３５の形状を台形の断面を持った形状にするこによって、攪拌と混合に必要な力を発生させて伝達することが出来る。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係る泥水処理方法及び処理装置は、前述のような構成と作用とを有するので、次のような多大な効果を有している。
【００３１】
（１）本発明に於いては、回収した泥水を振動篩で大きな砂を除去した後で、メインタンクで攪拌し、フィルタープレス内で泥水内の固形分を除去するので、フィルタープレスを通過した水は、洗浄水または掘削液材としてそのまま再使用するとが出来る。（２）フィルタープレス内では、泥水内の固形分を脱水固化することが出来、かつ固化させた固形分はフィルタープレス外に排出して処理することが出来る。
【００３２】
（３）本発明に於いては、少なくとも水中ポンプと圧力ポンプとの２種類のポンプを使用するので、水中ポンプはフィルタープレス及び配管に泥水を素早く満たし、かつ圧力ポンプで固形分の脱水を促進させる事により、各々のポンプの特徴を引出し、脱水時間を短縮し、能力を向上させることができる。
【００３３】
（４）前述の従来の振動篩とサイクロン効果で泥水の中に含まれている砂等を取り除く処理方法では、セメント等の細かい固形分を取り除く事が出来ない上に、セメントが含まれている泥水は場外で処理しなくては成らず大きなコストがかかる欠点があるのに対し、本発明では、フィルタープレスでセメントが含まれている泥水も処理出来るので、この欠点を全て解決することが出来る。また、メインタンク内に細かい砂等を残留させ、攪拌状態でこれらの砂等を沈殿させないでフィルタープレスに送るために、脱水効率を良くすることが出来る。
【００３４】
（５）更に本発明のように、泥水は予め振動篩で大きな粒子を取り除くという簡単な工程のみでメインタンクに送られるので、処理工程も従来のフィルタープレスを使用する方法よりも簡単にすることが出来る。更にメインタンクの上にフィルタープレスを設置することによって、フィルタープレス及び配管の清掃が簡単になり、清掃に使用した洗浄水がメインタンクに自動的に落ちる構造とすることが出来る。
【００３５】
（６）本発明のように、フィルタープレス内のフィルター収納ケースの中にフィルター本体と一緒に板状スペーサーを着脱自在に装置させるように構成した場合には、フィルター本体で形成される固形分の肉厚を自在に規制することが出来る。（７）メインタンク内の攪拌装置の攪拌ブレードの形状を台形にした場合には、メインタンク内に沈殿したり固形分をスムーズに攪拌して泥水に混入させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る処理装置の全体の構成を示す簡略説明図である。
【図２】図１の処理装置の要部の詳細説明図である。
【図３】フィルター収納ケースとそのケース内に収納されたフィルター及び板状スペーサーを示す説明図である。
【図４】フィルター内で固形分が固化され排出される経過を示す説明図である。
【図５】図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は攪拌ブレードを示す説明図である。
【符号の説明】
１      バキュームポンプ
２      メインタンク
３      フィルタープレス
４      バッチャープラント
21      振動篩
22      フィルター
23      攪拌装置
24      水中ポンプ
25      圧力ポンプ
26      ベルトコンベア
31      フィルター収納ケース
32      フィルター本体
33      固形分
34      板状スペーサー
35      攪拌ブレード
35a,35b   ブレード部
【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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