(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中に掘削される掘削部に充填される泥水を汲み上げ、前記泥水より土質分と水分とを分離処理する泥水の処理システムにおいて、
前記掘削部からの泥水をメッシュを通して通過処理する粗いメッシュを有する１次スクリーン（１）と、
前記１次スクリーン（１）の通過分を更に通過処理する細かいメッシュを有する２次スクリーン（２）と、
前記２次スクリーン（２）の通過分を遠心分離処理し、前記遠心分離処理による残留処理分を前記２次スクリーン（２）に戻すサイクロン（５）とを備え、
前記サイクロン（５）の前記遠心分離処理による分離処理分を少なくとも前記掘削部に還流させて、
前記１次スクリーン（１）及び前記２次スクリーン（２）の残留分を貯留処理してなる
ことを特徴とする地盤掘削における泥水の処理システム。
【請求項２】
地盤中に掘削される掘削部に充填される泥水を汲み上げ、前記泥水より土質分と水分とを分離処理する泥水の処理方法において、
前記掘削部からの泥水をメッシュの粗い１次スクリーン（１）を通過処理し、
前記１次スクリーン（１）の通過分をメッシュの細かい２次スクリーン（２）を通過処理し、
前記２次スクリーン（２）の通過分をサイクロン（５）をもって遠心分離処理し、
前記サイクロン（２）の残留処理分を前記２次スクリーン（２）に再び通過処理して循環させ、
前記サイクロン（２）の分離処理分を少なくとも前記掘削部に還流させて、
前記１次スクリーン（１）及び前記２次スクリーン（２）の残留分を貯留処理してなる
ことを特徴とする地盤掘削における泥水の処理方法。
【請求項３】
上段のメッシュの粗い１次スクリーン（１）と、
前記１次スクリーン（１）の下方に配され、前記１次スクリーン（１）の通過分の全てを受けるメッシュの細かい下段の２次スクリーン（２）と、
前記２次スクリーン（２）からの通過泥水を貯留する１次泥水貯留タンク（３）と、
後記サイクロン（５）により分離処理された泥水を貯留する２次泥水貯留タンク（４）と、
前記１次泥水貯留タンク（３）からの泥水をその比重差に基づいて分離し、分離分を前記２次泥水貯留タンク（４）に送り、残留分を前記１次泥水貯留タンク（３）に戻すサイクロン（５）と
からなることを特徴とする地盤掘削における泥水の処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の地盤掘削における泥水の処理装置において、
前記１次スクリーン（１）のメッシュは３２〜８０が使用され、前記２次スクリーンのメッシュは６０〜２００が使用されている
ことを特徴とする地盤掘削における泥水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤掘削における泥水の処理システム及び処理方法並びにその装置に関し、更に詳しくは、基礎杭等の地盤掘削において排出されかつ循環使用される泥水の処理システム・処理方法及びその装置に関する。但し、本発明は、地熱掘削部、水井戸ボーリング孔をその対象から除外するものではない。
【０００２】
【従来の技術】
地盤に深い孔、溝を掘削する際、その孔・溝の壁面の崩落の保護と掘削土の搬出のために、ベントナイト等を加え清水よりも比重の大きい泥水が利用されるが、その泥水の循環使用を図るべく、次のような泥水処理システムが一般的に採用されている。
すなわち、地盤からの泥水は先ず礫・砂を濾すメッシュの粗いスクリーン（フルイともいう）にかけ、その通過分を一旦貯留タンク内に貯め、次いで前記貯留タンクに貯留される泥水をサイクロンをもって再利用分と残留分とに分ける。残留分は更にメッシュの細かいスクリーンに導かれ、分離処理される。これにより、泥水中のベントナイト等の微粒子分を極力回収しようとしている（特開平１１−２６９８７８号公報等）。
しかしながら、この従来の泥水処理システムによれば、貯留タンク内での吸引ポンプの良好な作動状況が長期にわたって継続できず、目詰りの発生がしばしば起こるものである。このため、吸引ポンプを停止し、貯留タンクでの泥水の沈殿を待つという作業が余儀なくされ、この処理作業の隘路となっている。
【０００３】
そこで、この原因を探究するに、サイクロンで処理される前過程の泥水の粒子が大きく、目詰りの大きな要因となっていることが推察された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記知見のもとに、従来の泥水処理システムの持つ欠点を克服すべくなされたものであり、サイクロンの処理対象としての貯留タンクの泥水を吸引する吸引ポンプの長期にわたる作動が維持でき、サイクロンを持続的に稼働でき、もって泥水の処理作業の効率化を達成することができる新規な泥水処理システムを提供しようとするものである。
本発明はこのため、スクリーンを２段に配し、最初に通過する１次スクリーンのメッシュを粗く、この通過分を更にメッシュの細かい２次スクリーンで通過処理し、この通過泥水をサイクロンに導くという技術的思想を採る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は具体的には以下の構成を採る。
第１番目の発明は地盤掘削における泥水の処理システムに係り、請求項１に記載のとおり、地盤中に掘削される掘削部内に充填される泥水を汲み上げ、前記泥水より土質分と水分とを分離処理する泥水の処理システムにおいて、前記掘削部からの泥水をメッシュを通して通過処理する粗いメッシュを有する１次スクリーンと、前記１次スクリーンの通過分を更に通過処理する細かいメッシュを有する２次スクリーンと、前記２次スクリーンの通過分を遠心分離処理し、前記遠心分離処理による残留処理分を前記２次スクリーンに戻すサイクロンとを備え、前記サイクロンの前記遠心分離処理による分離処理分を排出し、前記１次スクリーン及び前記２次スクリーンの残留分を貯留処理してなることを特徴とする。
前記サイクロンの前記遠心分離処理による離処理分は、循環系でないシステムのときは環境に影響しないので単なる廃棄であっても良い。循環水として使用するときは、前記サイクロンからの分離分を泥水貯留タンクに送って、これをポンプで加圧して掘削部に還流させる方法であっても良い。
上記処理システムにおいて、掘削部は孔のみならず溝も含む概念であり、また、１次スクリーンと２次スクリーンとは配置態様に限定されない。更に上記構成において、２次スクリーンを通過した泥水を貯留するタンク、及びサイクロンを通過した泥水を貯留するタンクを別途配すること、掘削部への還流水は高圧が付与されること、は適宜なされる選択的事項でありこごでは他の実施の形態は詳記しない。
（作用）
掘削部の泥水は先ず１次スクリーンに送られ、前記１次スクリーンの篩い作用により分離され、その残留分は廃棄処分され、前記１次スクリーンの通過分はメッシュの細かい２次スクリーンで分離され、その残留分は廃棄処理される。しかる後、前記２次スクリーンの通過分は一旦貯留タンクに貯留され、前記貯留タンクよりサイクロンに送られ、前記サイクロンにより遠心分離処理され、その残留処理分は再び２次スクリーンを介し、あるいは介さずして貯留タンクに帰される。その後、前記サイクロンの分離処理分は、前述した通りである。
【０００６】
第２番目の発明は地盤掘削における泥水の処理方法に係り、請求項２に記載のとおり、地盤中に掘削される掘削部内に充填される泥水を汲み上げ、前記泥水より土質分と水分とを分離処理する泥水の処理方法において、前記掘削部からの泥水を泥水ピットを介して又は介さずしてメッシュの粗い１次スクリーンを通過処理し、前記１次スクリーンの通過分をメッシュの細かい２次スクリーンを通過処理し、しかる後、前記２次スクリーンの通過分をサイクロンをもって遠心分離処理し、このサイクロンの残留処理分を前記２次スクリーンに再び通過処理し、前記サイクロンの分離処理分を排出し、前記１次及び２次スクリーンの残留分を貯留処理してなることを特徴とする。前記サイクロンの分離処理分は、前述した通りである。
上記処理方法において、掘削部は孔のみならず溝も含む概念であり、また、１次スクリーンと２次スクリーンとは配置態様に限定されない。更に上記構成において、２次スクリーンを通過した泥水を貯留するタンク、及びサイクロンを通過した泥水を貯留するタンクを別途配すること、掘削部への還流水は高圧が付与されること、は適宜なされる選択的事項である。
【０００７】
第３番目の発明は地盤掘削における泥水の処理装置に係り、請求項３に記載のとおり、上段のメッシュの粗い１次スクリーンと、前記１次スクリーンの下方に配され、前記１次スクリーンの通過分の全てを受けるメッシュの細かい下段の２次スクリーンと、前記２次スクリーンからの通過泥水を貯留する１次泥水貯留タンクと、分離処理され、廃棄もしくは地盤掘削用の帰還流となる泥水を貯留する２次泥水貯留タンクと、前記１次泥水貯留タンクからの泥水をその比重差に基づいて分離し、分離分を前記２次泥水貯留タンクに送り、残留分を前記１次泥水貯留タンクに戻すサイクロンとからなることを特徴とする。
上記構成において、１次スクリーンのメッシュは、望ましくは３２〜８０メッシュ（５６０〜１２４ミクロン）が使用され、２次スクリーンのメッシュは、望ましくは６０〜２００メッシュ（３２２〜７７ミクロン）が使用される。この範囲内から現場の状況に合わせて適宜なメッシュを選択すると良い。
（作用）
泥水は上段の１次スクリーンから２次スクリーンへ、そして１次泥水貯留タンクへと自然落下し、容易に処理泥水が得られる。そして、１次泥水貯留タンク内の泥水は容易に沈澱することなく、円滑にサイクロンへ導かれる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の地盤掘削における泥水の処理システム・処理方法及びその泥水処理装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１及び図２はその一実施形態（第１実施形態）を示し、ジェット水併用杭打ち工法における泥水処理システムへの適用を示す。すなわち、図１はその泥水処理システムの全体構成を示し、図２はその要部の細部構成を示す。
【０００９】
先ず、本ジェット水併用杭打ち工法に付き説明する。図３はその杭打ち過程を示す。図において、Ｐは打設杭であって、中空状をなし、その先端部１００にジェット噴射孔１０２が穿設されている。そして、中空部に挿入された高圧配管１０４からの高圧水を前記ジェット噴射孔１０２から噴射し、その噴射力をもって地盤Ｅを掘削孔Ｈし、打設杭Ｐを地盤Ｅ中に沈設してゆく。
【００１０】
図１は本ジェット水併用杭打ち工法における泥水処理システムの全体構成を示し、図２はその泥水処理システムの主要部をなす泥水処理装置の詳細構成を示す。図示されるように泥水処理装置Ｓは、次のようなシステムである。重力方向の上段にメッシュの荒い１次スクリーン１が配置され、この１次スクリーン１の下方にメッシュの細かい下段の２次スクリーン２が配置されている。
これらの１次スクリーン１及び２次スクリーン２からの通過泥水は、１次泥水貯留タンク３及び２次泥水貯留タンク４で貯留される。この１次泥水貯留タンク３からの泥水をその比重差に基づいて分離し、分離された泥水を２次泥水貯留タンク４に送り、残留分を１次泥水貯留タンク３から高圧送水ポンプ６によりサイクロン５に戻す。
この泥水処理システムは、泥水処理装置Ｓを含み、打設される杭Ｐから噴射される水流により形成される泥水を一旦貯留する泥水ピットＤ、この泥水ピットＤよりポンプアップされた泥水を分離処理する泥水処理装置Ｓ、前記泥水処理装置Ｓにより分離された泥水を再び杭Ｐへ送る高圧送水ポンプ６等からなる循環系をなし、また、本泥水処理装置Ｓより不要砂礫を取り出す。
【００１１】
以下、各部の細部構成を説明する。
泥水処理装置Ｓ
泥水処理装置Ｓは、１次スクリーン１、２次スクリーン２、１次泥水貯留タンク３、２次泥水貯留タンク４、及びサイクロン５等とからなる。
【００１２】
１次スクリーン１
１次スクリーン１は、泥水処理装置Ｓの上段に配され、粗いメッシュよりなる。１次スクリーン１は、電動若しくは油圧をもって駆動され振動が付与される。本実施形態では、４２メッシュ、３５０ミクロンのフルイ目が用いられる。１次スクリーン１では、泥水中の３５０ミクロン以上の砂礫をこし分け、残留分はシュート１０を介して泥水処理装置Ｓ外へ放出し、それ以下のものを（砂、微小粒子（シルト、粘土））を通過させる。
【００１３】
２次スクリーン２
２次スクリーン２は、泥水処理装置Ｓにおいて１次スクリーン１の下方に配されており、細かいメッシュよりなる。２次スクリーン１は電動駆動手段、若しくは油圧駆動手段をもって駆動され振動が付与される。これらの駆動手段は、周知でありその構造、機能の説明は省略する。本実施の形態では、１００メッシュ、１４０ミクロンのフルイ目が用いられている。
すなわち、１次スクリーン１を通過した３５０ミクロン以下の粒子のうち、１４０ミクロン以上のものをこして分け、残留分はシュート１２を介して泥水処理装置Ｓ外へ放出し、１４０ミクロン以下のものを通過させ、１次泥水貯留タンク３へ落とす。
【００１４】
１次泥水貯留タンク３
１次泥水貯留タンク３は、１次スクリーン１、及び２次スクリーン２からの通過泥水を貯留する。貯留泥水は攪拌ポンプ１４をもって攪拌される。１次泥水貯留タンク３には、サイクロン５からの戻り泥水、及び後記する２次泥水貯留タンク４からの溢流水が流入する外、別途補充水も流入する。
【００１５】
サイクロン５
サイクロン５は、１次泥水貯留タンク３内の泥水をポンプ１５のポンプ作用を持って汲み上げ、前記泥水をその遠心作用により比重別に分離するものである。本実施の形態では、３０ミクロンをもってその分離能力としている。サイクロン５は、その遠心分離分の泥水、３０ミクロン以下の粒径の砂、粘土を含む泥水を２次泥水貯留タンク４に導き、３０ミクロン以上の粒径の砂、粘土を含む泥水を再度２次スクリーン２に導くものである。
【００１６】
２次泥水貯留タンク４
２次泥水貯留タンク４は、１次泥水貯留タンク３に隣合って、若しくは独立して配置されサイクロン５からの通過泥水と補充水を貯留する。２次泥水貯留タンク４は１次泥水貯留タンク３と連通し、２次泥水貯留タンク４で溢れたその溢流水を１次泥水貯留タンク３に戻す。或いは本泥水処理装置Ｓの外へ、例えば下水道へ排出される。２次泥水貯留タンク４の貯留泥水は、攪拌ポンプ１６により攪拌されるとともに、次の高圧送水ポンプ６に導かれる。
【００１７】
高圧送水ポンプ６
高圧送水ポンプ６は、２次泥水貯留タンク４内の処理済みの泥水を所定の圧力をもって打設杭Ｐに送水する。これにより、打設杭Ｐから生じた泥水は泥水ピットＤ、泥水処理装置Ｓ、及び高圧送水ポンプ６を巡って循環することになる。
【００１８】
その他
１次泥水貯留タンク３の泥水の水位が低下した場合、適宜に清水が補充される。この補充水は水道により直接導入されることも、あるいは一旦タンク（図示せず）に貯留し、ポンプ１８をもって導入されることもできる（図１参照）。
【００１９】
（実施形態の作用・効果）
本実施の形態のジェット水併用杭打ち工法における泥水処理システムの一例は、次のようにして実施される。
（Ａ）打設杭Ｐから噴射されるジェット水により地盤Ｂは掘削孔Ｈされ、打設杭Ｐは地盤中へ沈設されてゆく。掘削孔Ｈには泥水が満たされるが、この泥水は一旦地上部の泥水ピットＤに導かれ、泥水ピットで泥水中の大きな砂礫が沈澱され、その上澄み泥水（これを生泥水をいう）がポンプ圧送をもって本泥水処理装置Ｓに導かれる。
（Ｂ）本泥水処理装置Ｓにおいて、生泥水は１次スクリーン１により篩い作用をもって分離され、その残留分（３５０ミクロン）以上の粒径のものは廃棄処分される。
次いで、１次スクリーン１を通過した泥水はメッシュの細かい２次スクリーン２に送られ、２次スクリーン２の篩い作用をもって更に分離され、その残留分（１４０ミクロン）以上の粒径のものは廃棄処理される。
しかる後、２次スクリーン２の通過分、すなわち１４０ミクロン以下の粒径を含んだ岩石、粘土等を含んだ泥水分は１次泥水貯留タンク３に落とされ、１次泥水貯留タンク３に貯留される。すなわち、１次泥水貯留タンク３には微粒粒子から１４０ミクロンまでの粒子が混合して存在していることになり、容易には沈殿しないものである。
次いで、１次泥水貯留タンク３よりポンプ圧送をもってサイクロン５に送られる。サイクロン５において、泥水は遠心分離処理され、その残留処理分（３０〜１４０ミクロン）は再び２次スクリーン２を介して１次泥水貯留タンク３に帰される。なお、残留処理分は２次スクリーン２を介さず、直接に１次泥水貯留タンク３に帰されてもよい。
【００２０】
（Ｃ）サイクロン５の分離処理分（３０ミクロン以下）は、２次泥水貯留タンク４に送られ、貯留される。
前記２次泥水貯留タンク４の泥水は微粒子よりなる泥水であり、これを高圧送水ポンプ６をもって打設杭Ｐに送り、泥水の還流をなす。なお、２次泥水貯留タンク４の泥水の一部は溢流して、１次泥水貯留タンク３に戻される。或いは、２次泥水貯留タンク４に貯留される泥水は無害であり、そのまま処理することなく外環境へ放出できる。
【００２１】
（Ｄ）前述した工程において、１次泥水貯留タンク３の泥水位が低下する場合、補充水が１次泥水貯留タンク３に注水される。
【００２２】
以上の一連の処理工程において、生泥水は目の粗い１次スクリーン１及び目の細かい２次スクリーン２を通過して１次泥水貯留タンク３に到り、この１次泥水貯留タンク３の泥水を吸い上げてサイクロン５により遠心分離処理されるものであるので、吸い上げに伴う目詰まりが生せず、サイクロン５の作動が継続し、処理作業が安定的に行われる。
【００２３】
（その他の実施の形態）
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術思想の範囲内で種々設計変更が可能である。すなわち、以下の態様は本発明の技術的範囲内に包含されるものである。例えば、前述した実施の形態では、ジェット水併用杭打ち工法に適用したものであったが、杭だけでなく地盤に深い孔、溝、トンネルを掘削する掘削工法、鋼矢板埋設のための掘削、止水壁のための掘削、Ｈ型鋼の埋設のための掘削、井戸堀、場所打ち杭の掘削のための泥水プラント等の何れの場合の掘削にも適用できるし、本発明でいう地盤掘削はこれらのための掘削をも意味する。
前記１次スクリーン１及び２次スクリーン２のメッシュは、土質、掘削の種類により種々異なる。例えば、粗砂の場合、１次スクリーン１を３２メッシュ及び２次スクリーン２を６０メッシュとすると良い。同様に、細砂の場合、１次スクリーン１を４２メッシュ及び２次スクリーン２を８０メッシュとすると良い。更にシルトの場合、１次スクリーン１を６０メッシュ及び２次スクリーン２を１００メッシュとすると良い。更に粘土の場合、１次スクリーン１を８０メッシュ及び２次スクリーン２を２００メッシュとすると良い。
更に、前述したスクリーンは、２段とするものであったが、前記内容から理解されるように土質によっては２段以上のスクリーンを配置しても良い。また、環境によっては必ずしも前記システムは循環システムとする必要はない。従って、前記システムは、必ずしも循環水として使用する必要はなく、処理された泥水は環境に廃棄しても問題はない。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の地盤掘削における泥水処理システムによれば、サイクロンは１次及び２次の２段のスクリーンを通過処理された粒子の細かい泥水を吸引するので、サイクロンに供給する吸引ポンプの目詰まりがなく、長期にわたり作動が維持でき、サイクロンは持続的に稼働され、処理作業の効率化を達成することができる。また、１次及び２次の２段のスクリーンも２段にわたって、泥水の中の岩石、粘土を分離するので目詰まりも少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の地盤掘削における泥水処理システムの全体構成を示す構成図である。
【図２】図２は、泥水処理装置の詳細を示す構成図である。
【図３】図３は、ジェット水併用杭打ち工法の施工状態図である。
【符号の説明】
Ｓ…泥水処理装置
１…１次スクリ−ン
２…２次スクリ−ン
３…１次泥水貯留タンク
４…２次泥水貯留タンク
５…サイクロン
６…高圧送水ポンプ
【図１】
0003662804.tif 000002
【図２】
0003662804.tif 000003
【図３】
0003662804.tif 000004