(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中、半地中または地上に設置される一部が開口した土槽（１）内に、複数本の陽極（９，９Ａ）と、この陽極（９，９Ａ）から離間して配設され、かつ外周部に多数の通水孔（１０ａ）が形成された排水機能を有する筒状の複数本の陰極兼集水管（１０）とからなる電気浸透用の電極を設け、掘削された含水土砂（６）を土槽（１）内に投入し、前記電極に通電して含水土砂（６）を脱水し、脱水後脱水土砂を土槽（１）から排出処理する含水土砂の脱水処理方法において、
陰極兼集水管（１０）の外部に真空ポンプ（１８）を接続し、かつ陰極兼集水管（１０）に目詰まり防止用の濾材（１０ｃ）を設け、含水土砂（６）を大気から遮断しかつ真空ポンプ（１８）の作動による土槽（１）内の負圧によって含水土砂（６）を圧密に保つ遮蔽シート（３）を含水土砂上方に設け、前記複数の陽極（９，９Ａ）と陰極兼集水管（１０）の全部または任意のいずれかに選択的に通電し、電気浸透と真空脱水を行なうことを特徴とする含水土砂の脱水処理方法。
【請求項２】
前記陽極は平面状の陽極（２４，２４Ａ）からなり、前記陽極（２４，２４Ａ）は前記土槽（１）の開口部に設けられ、前記陰極兼集水管（１０）は土槽（１）の下部に設けられ、前記真空ポンプ（１８）と接続されたことを特徴とする請求項１記載の含水土砂の脱水処理方法。
【請求項３】
前記土槽（１）には中性子密度・水分計（４）が設けられ、含水土砂（６）の含水比を測定可能としたことを特徴とする請求項１記載の含水土砂の脱水処理方法。
【請求項４】
前記陽極（９，９Ａ）および陰極兼集水管（１０）を、格子状または網目状に形成されて土槽（１）に着脱自在に取り付けられた取り付け架台（２）に取り付け、遮蔽シート(３)を取り付け架台(２)の下面に取り付け、かつ前記陰極兼集水管（１０）には外部に設けられた真空ポンプ（１８）と接続された排水用のバキューム管（１０ｂ）を設け、このバキューム管（１０ｂ）と陰極兼集水管外周部との間に目詰まり防止用の濾材（１０ｃ）を設けたことを特徴とする請求項１記載の含水土砂の脱水処理方法。
【請求項５】
前記陽極（９，９Ａ）と陰極（１０）は、最外周部に陽極（９，９Ａ）を配置し、その内側に陰極（１０）を配置し、その内側に陽極（９，９Ａ）を配置し、その内側に陰極（１０）を、と交互または千鳥状に配置し、全部または任意のいずれかに選択的に通電可能に設置することを特徴とする請求項１記載の含水土砂の脱水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、含水土砂の脱水改質方法に係り、詳しくはシールド工事・推進工事やケーソン工事において発生する高含水状態の軟弱な土砂や、泥土圧シールドで発生するベントナイトや高分子吸水剤などが含まれた泥土状等の排土に含まれている内部水を強制的に排出して改質するために好適な含水土砂の脱水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建設汚泥の泥状土砂を改質するには、一般的には主にセメントや生石灰などによる固化処理法が用いられている。
【０００３】
泥状土砂をセメントや生石灰などにより固化処理する従来の固化処理方法は、セメントや生石灰を大量に使用し、固化処理する必要があるという問題があった。
【０００４】
また、含水土砂から水分を脱水する従来の脱水方法では、処理対象の土質が限定されるという問題があった。また、一般的に、シールド工事では道路上の一部を占有したり、借用したりして発進基地を設けるので、土砂貯留ホッパや土砂貯留土槽の数と大きさが制限されるため、所望の脱水処理を行えない。
【０００５】
また、シールド工事では、砂礫、砂、シルト、粘土があるが、全く均一な土質を対象として掘削することは稀である。すなわち、シールド工事では各々の互層を掘進するため、様々な土質が混合した土砂が貯蔵されるので、これに対応できる土砂改質方法が要求される。
【０００６】
このため、泥土圧シールド工事・推進工事やニューマチックケーソン工事において排出される含水量の多い泥土状を呈する残土、シルトや粘土を多く含有していることによる含水比の高い軟弱な不透水性土、砂や砂礫にベントナイトや高分子吸水剤が混合している汚泥のいずれをも脱水して改質し、その後の再処理費用の削減を図り、さらには汚泥の場合、強度を発現させ、資源として再利用または有効利用を図り得る脱水改質技術が望まれていた。
【０００７】
しかるに、最近、電気浸透法を用いた土質の改良が提案されている。
【０００８】
この先行技術としては、特開平９−２８７１２７が存在する。
【０００９】
この先行技術は、地盤中に陽極、陰極用の一対の孔をあけ、その孔にそれぞれ陽極、陰極を配設し、各電極間に直流電流を通電させ、電気浸透作用により、陰極側に地下水を移動させ、その地下水を真空ポンプによって外部に排水し、地盤を改良する、というものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この先行例における電気浸透法による脱水は、いちいちボーリングにより地盤に電極を取り付けるための孔をあけなければならず、作業が煩雑である、という課題がある。
【００１１】
また、電気浸透作用により電極周辺の土の含水比を低下させてもその周辺に自由水が存在することがあり、その自由水が新たに脱水部分に侵入したり、あるいはすぐ近くに地下水が存在する場合もあり、脱水作業をいくら行っても際限がない場合がある、という課題がある。
【００１２】
また、降雨や雨期等には脱水作業を円滑に行えない、という場合がある。
【００１３】
また、上記先行例では土の含水比を容易に知る手段が講じられておらず、脱水中の土質状態を正確に把握できない、という課題がある。
【００１４】
また、電極を地下水流入用の穴であるスリットが形成された筒状体で構成し、内部に導入された地下水を汲み上げるようにしているが、スリットを介し内部に土粒子が入り込み、目詰まりを起こし排水を円滑に行えなくなるおそれがある。
【００１５】
本発明はこの先行例のように地盤そのものの改良の技術ではないが、電気浸透脱水法を用いる点については共通するところがある。すなわち、本発明は掘削された含水土砂を、遮蔽シートを用い、かつ電気浸透法と真空脱水法とを併用して脱水、処理する技術に関するものである。
【００１６】
本発明の目的とするところは、シールド工事やニューマチックケーソン工事において発生する高含水状態の軟弱な土砂や、泥土圧シールドの掘削機において発生する高含水で軟弱粘性土あるいはベントナイトや高分子吸水剤などが混合された泥土状の土砂等、その性状を問わず、土砂の内部水を速やかに排出し、土砂の性状を改質し、その後の処理を容易とする含水土砂の脱水処理方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、地中、半地中または地上に設置される一部が開口した土槽１内に、複数本の陽極９，９Ａと、この陽極９，９Ａから離間して配設され、かつ外周部に多数の通水孔１０ａが形成された排水機能を有する筒状の複数本の陰極兼集水管１０とからなる電気浸透用の電極を設け、掘削された含水土砂６を土槽１内に投入し、前記電極に通電して含水土砂６を脱水し、脱水後脱水土砂を土槽１から排出処理する含水土砂の脱水処理方法において、陰極兼集水管１０の外部に真空ポンプ１８を接続し、かつ陰極兼集水管１０に目詰まり防止用の濾材１０ｃを設け、含水土砂６を大気から遮断しかつ真空ポンプ１８の作動による土槽１内の負圧によって含水土砂６を圧密に保つ遮蔽シート３を含水土砂上方に設け、前記複数の陽極９，９Ａと陰極兼集水管１０の全部または任意のいずれかに選択的に通電し、電気浸透と真空脱水を行なう構成とすることにより上記目的を達成している。
【００１８】
また、この場合、陽極は平面状の陽極２４，２４Ａからなり、前記陽極２４，２４Ａは前記土槽１の開口部に設けられ、前記陰極兼集水管１０は土槽１の下部に設けられ、前記真空ポンプ１８と接続されている。
【００１９】
また、土槽１には中性子密度・水分計４が設けられ、含水土砂６の含水比を測定可能としている。
【００２０】
陽極９，９Ａおよび陰極兼集水管１０を、格子状または網目状に形成されて土槽１に着脱自在に取り付けられた取り付け架台２に取り付け、遮蔽シート３を取り付け架台２の下面に取り付け、かつ前記陰極兼集水管１０には外部に設けられた真空ポンプ１８と接続された排水用のバキューム管１０ｂを設け、このバキューム管１０ｂと陰極兼集水管外周部との間に目詰まり防止用の濾材１０ｃを設けた構成としている。
【００２１】
そして、前記陽極９，９Ａと陰極１０は、最外周部に陽極９，９Ａを配置し、その内側に陰極１０を配置し、その内側に陽極９，９Ａを配置し、その内側に陰極１０を、と交互または千鳥状に配置し、全部または任意のいずれかを選択的に通電可能に設置している。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明は地盤そのものの土質の改良技術ではない。本発明はシールド工事・推進工事やニューマチックケーソン工事等の掘削時において生ずる含水土砂を、電気浸透法、真空脱水法等を用いて脱水しようとするものである。この場合、電気浸透法や真空脱水を行うにあたり、遮蔽シートを用い、かつ電極の構造、配置等に工夫を凝らすなどし、速やかに含水土砂中の水分を抽出し、その内部水を排出するようにしている。
【００２３】
【実施例１】
図１および図２は本発明の含水土砂の脱水処理方法の第１実施例に用いる脱水用土槽を示すもので、図１は平面図、図２は内部構造を示す縦断正面図である。そして、図３は電極の他の配置例を示す平面図である。
【００２４】
この第１実施例に用いる脱水用土槽は、上部が開口した例えばほぼ箱型の土槽１と、その内部に収納される諸部材の取り付け架台２と、遮蔽シート３と、電気浸透法による脱水手段と、真空脱水法による脱水兼集水排出手段と、中性子密度・水分計４とを備え、土槽開口部に処理すべき含水土砂６を投入するパイプ状の土砂投入管５の先端が臨設されている。
【００２５】
前記土槽１は、鋼製、鉄筋コンクリート製等、設置される環境、空間適性条件に合わせて適宜の材料で形成されている。この土槽１の内部には、含水土砂６の脱水処理室７が形成されている。鋼製の場合、適宜電気に対する絶縁処理が施される。この絶縁処理としては、例えばエポキシ樹脂のような絶縁性の樹脂をコーティングするなどすれば良い。
【００２６】
前記諸部材の取り付け架台２は、絶縁性で、かつ剛性の大きい材料により格子状または網目状に形成されている。この取り付け架台２は、土槽１の上部に着脱自在に取り付けられる。すなわち、前記取り付け架台２は、これに取り付けられた諸部材と一緒に、クレーン等の荷役機械（図示せず）により周知の適宜の取り付け手段を用い土槽１内に吊り下げて設置したり、または吊り上げられ取り外される。
【００２７】
前記遮蔽シート３は、ビニール、ポリエチレン、プラスチックまたは薄い金属板等、空気を通さない材料により、前記土槽１の開口部を覆う形状に形成され、かつ前記取り付け架台２の上部に取り付けられる。この遮蔽シート３は絶縁部材、防水部材、土槽１の内部の含有土砂６と大気との遮断等として機能するもので、それに耐える強度、広さを有している。
【００２８】
前記土砂投入管５の入口側端部は、含水土砂６の供給設備（図示せず）に接続されており、出口側である先端部は前記取り付け架台２に取り付けられた遮蔽シート３に取り付け部材８により取り付けられ、脱水処理室７に臨ませている。
【００２９】
電気浸透法による脱水手段は、複数の陽極９と、複数の陰極兼集水管１０と、土槽１の外部に設置された電位可変型の直流電源装置１１とを備えて構成されている。
【００３０】
前記陽極９は土槽１の上部から底部に向って伸びる丸棒状の長尺部材からなり、材質としては鉄、銅、アルミニウム、白金等の導電性でかつ機械的強度を持った材料など適宜形成されている。また、各陽極９は、離間して対向配置された陰極兼集水管１０との間に所要の間隔をおいて配置され、かつ絶縁性材料製の固定具１２を介して前記取り付け架台２に固定されている。
【００３１】
前記陰極兼集水管１０は、円筒状の長尺部材からなり、材料として鉄、銅、アルミニウム、白金等の導電性でかつ機械的強度を持った材料で適宜形成されている。また、各陰極兼集水管１０には周壁に多数の集水孔１０ａが設けられている。そして、各陰極兼集水管１０は前記陽極９と所要の間隔をおいて配置され、かつ絶縁性の固定具１３を介して前記取り付け架台２に固定されている。
【００３２】
前記各陽極９は、絶縁被覆された電線１４を介して土槽１外に設けられた直流電源装置１１の陽極端子に接続されている。この電線１４には、電圧計１５と、電流計１６とが設けられている。前記各陰極兼集水管１０は、電線１４を介して直流電源装置１１の陰極端子に接続されている。
【００３３】
なお、前記土槽１の構成部材である鋼材、鉄筋や直流電源装置１１のシャーシは、アース１7により電気的に接地されている。
【００３４】
前記真空脱水法による脱水兼集水排出手段は、前記陰極兼集水管１０と、真空ポンプ１８と、貯水槽１９とを備えて構成されている。
【００３５】
前記各陰極兼集水管１０は、真空引き管２０と、これにカップリング２１を介して連結された真空引き元管２２を介して真空ポンプ１８に接続されている。
【００３６】
前記真空ポンプ１８の出口側は、排水管２３が接続され、この排水管２３の出口は貯水槽１９に臨設されている。
【００３７】
前記中性子密度・水分計４は、単数または複数配置され、かつ前記取り付け架台２に固定されている。この中性子密度・水分計４は土の含水比を測定するためのものである。
【００３８】
次に、この実施例１の脱水用土槽による含水土砂の脱水処理方法の動作について説明する。
【００３９】
まず、土槽１を地上、地中、半地中または地上等の必要とされる場所に設置する。
【００４０】
前記土槽１内に、諸部材を取り付けた取り付け架台２をクレーン等の荷役機械により吊り込み、設置する。
【００４１】
前述のごとく、土槽１内に取り付け架台２を設置し、遮蔽シート３により土槽１内を密閉し、また、土砂投入管５が脱水処理室７に含水土砂６を投入可能にセットされ、陽極９、陰極兼集水管１０および中性子密度・水分計４がそれぞれ使用位置にセットされる。また、カップリング２１により真空引き元管２２に真空引き管２０を連結し、真空ポンプ１８に各陰極兼集水管１０を真空引き可能に接続する。
【００４２】
この状態から、土砂投入管５により脱水処理室７内に所定量の含水土砂６を投入する。
【００４３】
ついで、直流電源装置１１の電源を投入する。また、これとほぼ同時、もしくは適当な時期に真空ポンプ１８を駆動させる。
【００４４】
前記直流電源装置１１を介し、各陽極９と各陰極兼集水管１０に通電すると、土砂６中の水分が電気浸透作用により抽出され、土中水が矢印で示すように流れ、陰極兼集水管１０に向って移動する。なお、通電状態を電圧計１５、電流計１６により監視し、適正に制御する。
【００４５】
すなわち、通電初期は、大電流が流れないように、電圧計１５、電流計１６を介し制御する。
【００４６】
また、電気浸透作用により土中に流れる水量Ｑは次式で求められる。
Ｑ＝Ｋｅ×ｉｅ×Ａ
ここで、Ｋｅ：電気浸透透水係数５×１０−５
ｉｅ：電位勾配Ｖｏｌｔ／ｃｍ
Ａ：陽極と陰極間の浸透面積
【００４７】
上式から、電気浸透作用を高めるには支障のない範囲で電圧を上げたり、電極間の距離を小さくすることが有効である。
【００４８】
この過程において適切な時期に真空ポンプ１８を駆動させることにより真空引き元管２２、真空引き管２０、陰極兼集水管１０、これに設けられた多数の集水孔１０ａを通じて脱水処理室７内が真空引きされ、負圧となり、土砂６中の内部水が真空脱水法により脱水されると同時に、その土中水は集水孔１０ａを介して陰極兼集水管１０内に取り込まれる。この場合、脱水処理室７を真空状態に維持することにより大気圧を遮蔽シート３を介して作用させ、含水土砂６を圧密にして脱水が促進される。
【００４９】
すなわち、電気浸透作用により、土中の含水量が低下すると、土砂が収縮して、亀裂が生ずる。この現象は、含水量の大きい軟弱な粘性土ほどこの傾向が生ずる。土中に亀裂が生ずると陽極９から陰極へ電流が流れにくくなるため、それ以降の電気浸透効果が著しく損なわれる。
【００５０】
このために電気浸透とともに上記真空脱水作用を併用することにより、常に土砂に上方からの圧密作用を与えることにより、先述の亀裂の発生を防止することができる。これにより、電気浸透効果を土砂に持続的に付与することができる。このように相乗的な作用を与え効果的な脱水作用を与えることが可能となる。
また、真空ポンプ１８による減圧下では水（液体）の沸点降下による蒸発乾燥作用が加わり、脱水される土中水は気化した状態で真空ポンプ１８により吸引されるので、この効果により相乗効果が期待できる。
【００５１】
含水土砂６から脱水され、かつ通水孔１０ａを介し陰極兼集水管１０に取り込まれた土中水は、真空引き管２０および真空引き元管２２を経て真空ポンプ１８により吸い込まれ、この真空ポンプ１８から排水管２３を経て貯水槽１９に貯留される。貯水槽１９に溜められた貯留水は、適宜後方の濁水処理設備（図示せず）により処理される。
【００５２】
含水土砂６が、砂や砂礫土が優勢な場合であっても陰極兼集水管１０を介してのバキューム作用により、含水土砂６中の水分の脱水が効果的に行われる。また、陰極兼集水管１０の周りに細粒土が付着し、目詰まりを起こし、不透水性の土砂を形成するが、不透水性の土砂には電気浸透作用が効果的である。本発明ではこのように、いかなる性状の土砂であっても効果的に脱水することができる。
【００５３】
なお、脱水が進行すると含水土砂６の水分が低減するので、電流値が減少する。そこで、予めサンプルによる通電試験を行い、電気浸透作用における脱水進行と電流値を確認しておく。そして、含水土砂６の脱水処理中に電流計１６により電流値を計測し、改質状況を把握しながら脱水処理する。
【００５４】
また、含水土砂６中に埋め込まれている中性子密度・水分計４により含水比の状態をリアルタイムで検出・監視し、強制脱水を停止する時期を決定すると好適である。
【００５５】
含水土砂６の含水状態が設定値に達したとき、陽極９と陰極兼集水管１０への通電を停止させる。また、真空ポンプ１８を停止させ、ついで真空引き元管２２から真空引き管２０を外す。
【００５６】
続いて、取り付け架台２とこれに取り付けられている部材を、クレーン等の荷役機械により吊り下げ、脱水処理室７から取り外す。
【００５７】
その後、脱水処理された土砂をバックホーやクラムシェル等により掘削し、脱水処理室７から排出し、ダンプトラックに積み込んで搬出し、土砂の脱水改質の１サイクルを終了する。
【００５８】
以上説明した本発明の脱水用土槽を用いれば、電気浸透作用と真空脱水作用の相乗作用により、いかなる性状の土砂をも脱水改質処理することができる。
【００５９】
また、いろいろな性状の土砂に応じた複数の脱水改質装置を用意する必要がないので、小型の装置で各種性状の土砂を処理することができる。
【００６０】
さらに、脱水処理室７内の含水土砂６中に中性子密度・水分計４を設置し、この中性子密度・水分計４により脱水処理中の含水比をリアルタイムで検出し、処理することができるので、色々な性状の土砂の土質管理を的確に把握して対応することができる。
【００６１】
なお、前記陽極９と陰極兼集水管１０とを、先端部に向って直径を漸減するテーパに形成し、処理された土砂から引き抜きやすく構成しても良い。
【００６２】
また、陽極９は図示の棒状のものに限らず、プレート状のものとしてもよい。
【００６３】
さらに、各陰極兼集水管１０の内部に、繊維、粗砂や細粒砂利等の濾材を詰め、真空ポンプ１８側へ微細な土粒子が浸入しないようにすると好適である。この内部構成例については後述の他の実施例で説明する。
【００６４】
図３は電気浸透法による脱水手段の陽極と陰極兼集水管の他の配置例を示す底面図である。
【００６５】
この図３に示す電極の配置例では、大きい円で示す複数の陰極兼集水管１０が互いに所要の間隔をおいて配置され、かつ取り付け架台２の下部に固定されている。
【００６６】
前記各陰極集水管１０の周りには、互いに等間隔をおいて、破線で示すように、亀甲状に例えば６本の陽極９が配置されている。そして、各陽極９は前記取り付け架台２の下部に固定されている。
【００６７】
前述のごとき電極の配置例によれば、直流電圧印加により、各陽極９側から中央部に配置された陰極兼集水管１０に土中水を効率良く集めることができ、脱水処理室７内の含水土砂６を、よりいっそう均等、かつ速やかに脱水し、改質することができる。
【００６８】
なお、前述の例では陰極兼集水管１０の周りに陽極９を６本配置したが、これに限らず、例えば菱形状に４本配置してもよく、複数であればその個数を問わない。
【００６９】
【実施例２】
図４〜図６は本発明方法の第２実施例に用いる土槽を示す。図４は第２実施例の電極の配置例を示す平面図、図５は土槽の内部構造を示す縦断面図、図６はこの実施例の陰極兼集水管の内部構造の概略構成である。
【００７０】
この第２実施例では、陽極９Ａ、陰極兼集水管１０の配置態様および陰極兼集水管１０の構造に特徴を有している。
【００７１】
すなわち、この実施例では、図４および図５に示すように、土槽１の内壁部に複数個の長方形であって板状をなす陽極９Ａを一定間隔に配置している。
【００７２】
次に、その内側に離間して円筒状の陰極兼集水管１０を、外側に配置された陽極９Ａに対し内周状に対向配置している。
【００７３】
次に、これらの陰極兼集水管１０の内側に離間して板状の陽極９Ａを内周状に配置している。
【００７４】
次に、それらの陽極９Ａの内側に陰極兼集水管１０を内周状に配置しても良い。図示の例では、土槽１の各短辺側に陰極１０を直列状に配置し、その内側にそれぞれ陰極１０と離間して陽極９Ａを配置し、その内側には、外側に土槽１の長辺側に陰極１０を、中間に陽極９Ａを離間して対向配置している。内周状に規則正しく交互に陽極９Ａ、陰極兼集水管１０を配置するか、中心部部分について図示例のように配置するか、また、電極の個数等については土槽１の規模等によって適宜決定される。
【００７５】
その他、土槽１の構成は前述の第１実施例とほぼ同様である。
【００７６】
次に、図６を参照して陰極兼集水管１０の内部構造について説明する。
【００７７】
陰極兼集水管１０は細長い円筒状に形成され、外周面には、図２、図５に示すように、土中水を内部に導入するための多数の通水孔１０ａが形成されている。
【００７８】
なお、この陰極兼集水管１０の形状としては、断面の外形が円形のみならず、三角形、四角形、五角形、その他の多角形等の種々の形状のうち最適なものが選択され用いられる。
【００７９】
陰極兼集水管１０の中央部軸方向に中空状のバキューム管１０ｂが設けられている。
【００８０】
このバキューム管１０ｂの外側と陰極兼集水管１０の通水孔１０ａが形成された外周部との間に濾材１０ｃが中詰されている。
【００８１】
濾材１０ｃとしては、繊維、租砂、小砂利等が用いられ、浸透水に混じった土微粒子の目詰まり防止し、真空ポンプ１８の保護を図っている。
【００８２】
陰極兼集水管１０の上方には陰極側の電線１４が接続された電極１０ｄが設けられ、かつ陰極兼集水管１０の上部は真空引き管２０へ通じる接続管２０ａが接続されている。
【００８３】
この実施例では、陰極兼集水管１０は多数設けられているが、例えば１本おきに通電、および真空ポンプ１８と連通しておき、残りは予備として設置、利用する。
【００８４】
すなわち、陽極９Ａおよび所定の陰極兼集水管１０を通電し、かつそれらの陰極兼集水管１０にバキューム作用をもたせ、バキューム管１０ｂの下端から陰極兼集水管１０内部を吸引して真空状態を形成し、電気浸透作用と真空脱水作用とにより土槽１内部の泥土中の水分を、図６において矢印で示すように、排水する。
【００８５】
陰極兼集水管１０の濾材１０ｃ内や外周面周辺の微細な土粒子等による目詰まりが累積して排水能率が低下したとき、予備として、使用していなかった他の陰極兼集水管１０に通電を切り替え、排水するようにすると、効率的な排水が可能となる。これにより排水時間を短縮できる。この切り替えは切り替えスイッチを用いれば容易に実現し得る。
【００８６】
なお、泥土の性状や量等に応じ全ての陰極兼集水管１０を一挙に駆動しても良いことは勿論である。
【００８７】
【実施例３】
図７は本発明方法の第３実施例の土槽の陽極９および陰極兼集水管１０の配置態様を示す。
【００８８】
前述の第２実施例では、陽極９Ａは板状のものを用いていたが、この例では第１実施例のように丸棒状のものを用いている。
【００８９】
また、土槽１の内の内壁面に沿って適間隔で陽極９を直列状に配置し、その内側であって直列状の陽極９間に陰極兼集水管１０を適間隔でもって直列状に配置し、さらにその内側位置において各陰極兼集水管１０の間に陽極９を配置し、さらにその内側に陰極兼集水管１０を同様にして配置するといった構成を採用している。このように、この実施例では、陽極９と陰極兼集水管１０を千鳥状に配置したものである。
【００９０】
実験によれば、陽極部では、陰極側と反対の部分を含む周辺も脱水が効果的に行われるので、土槽１の内壁面に沿って陽極９を配置すると、土槽１の面積の大きな部分が脱水効果の大きな部分となり、含水土砂６の全体の改良を効果的とすることができる。
【００９１】
なお、陽極９は第２実施例のように板状の陽極９Ａを用いても良いことは勿論である。
【００９２】
なお、陰極兼集水管１０の内部構造は図６に示すように構成されている。
【００９３】
【実施例４】
図８は本発明の第４実施例に用いる土槽の内部構造を示す断面図、図９はその底部の陰極兼集水管の配列状態を示す。
【００９４】
この実施例では、土槽１の上部に陽極２４が設けられるが、この陽極２４を平板状の例えば銅板２４にて構成し、かつ土槽１の底部に円筒状であって通水孔１０ａを有する複数の陰極兼集水管１０を間隔を介し互いに平行に横向きに寝かせてほぼ水平方向に配設し、土槽１内に広い内部空間からなる脱水処理室７を確保したことに特徴を有している。
【００９５】
すなわち、陽極２４は例えば遮蔽シート３の下部に取り付けられる。遮蔽シート３は絶縁性であって強度のある平板状部材で構成される。
【００９６】
そして、遮蔽シート３を土槽１の上部に開口部を塞ぐようにして取り付けた際、同時に陽極２４がセットできるようになっている。この陽極２４の適位置には電線１４の一端が接続されている。
【００９７】
この遮蔽シート３は土槽１の上部に適宜の手段を介し着脱自在に取り付けられる。また、取り付けた際、遮蔽シート３の端部の適位置には土砂投入管５の先端が取り付け部材８を介し脱水処理室７に臨んで配設され、含水土砂６を充填できるようになっている。
【００９８】
なお、平板上の陽極２４は遮蔽シート３ではなく、第１〜第３実施例で示した取り付け架台２の下部に取り付けるようにしても良い。この場合、同実施例での遮蔽シート３が用いられる。
【００９９】
底部に間隔を介しほぼ水平方向に寝かせて平行に配設された陰極兼集水管１０の間にはリブ上の桁材２５が立設されている。そして、その上部に例えば鋼板からなる平板状の保護板２６が設けられ、これによって陰極兼集水管１０が保護される。
【０１００】
保護板２６には多数の通水孔２６ａが形成され、かつこの保護板２６は土槽１の底面のほぼ全域にわたって設けられる。この保護板２６は着脱自在とすることが好ましい。下側の陰極兼集水管１０の点検、清掃、不良品の交換等を行えるためである。
【０１０１】
この保護板２６の下面と桁材２５と土槽１の底板１ａとで囲まれた空間部分には濾材１０ｃが設けられる。
【０１０２】
換言すると、陰極兼集水管１０の周囲には微細な土粒子の浸入を防止するための濾材１０ｃが設けられている。この場合、陰極兼集水管１０の内部には、図６に示したように、必ずしも濾材１０ｃを設ける必要はないが、濾材１０ｃを設けたタイプを用いても良い。
【０１０３】
陰極兼集水管１０はその一端が土槽１の一方の長辺側に位置し、他端が対向する他方の長辺側に向って延び、例えば一端側は一方の長辺側に沿って延びる中空状の連結管２７に接続されている。
【０１０４】
この連結管２７は土槽１の外部に引き出され、カップリング２１を介し真空引き管２０が接続され、真空ポンプ（図示せず）に連結されている。また、連結管２７は銅管など通電性の良い材質を用いると、連結管２７に電線１４の一端を接続すれば、各陰極兼集水管１０を電気的に接続することができる。
【０１０５】
なお、土槽１の表面は例えばエポキシ樹脂のような絶縁性の樹脂をコーティングするなどして、絶縁処理が施される。陽極２４、陰極兼集水管１０間の短絡を防止するためである。また、土槽１にはアース１７が設けられる。
【０１０６】
使用にあたっては、土槽１の開口部に陽極２４を遮蔽シート３または取り付け架台２を介しセットする。また、土槽１内に土砂投入管５を介し含水土砂６を充填する。この含水土砂６は平面状の陽極２４と広面積でもって接触するので、効果的に電気浸透脱水作用を働かせることができる。
【０１０７】
また、土槽１内には広い内部空間が確保されているため、含水土砂６を多量に充填することができる。
【０１０８】
含水土砂６から抽出された土中水は矢印で示すように下方の陰極兼集水管１０側に移動して吸い込まれ、外部へ排水される。
【０１０９】
陰極兼集水管１０は重量のある含水土砂６や土中水、脱水土砂に対し保護板２６によって保護される。
【０１１０】
また、脱水後、土槽１内の脱水土砂を排出する場合、クラムシェル等を用いるが、保護板２６があるため、これによる損傷を受けることもない。
【０１１１】
図１０は第４実施例で用いると好適な陽極２４の他の態様を示す側面図、図１１はその底面図を示す。
【０１１２】
この例では、陽極２４Ａを、移動用キャブタイヤケーブルの導体、銅・鈴めっき等の平編組線、銅線、アルミニウム線、ピアノ線、炭素繊維等、導電性でかつ可撓性と機械的強度とを持った材料により平面状に形成し、遮蔽シート３の下面に格子状に縫合等により取り付けている。ジグザグ状、その他の形態の縫合としても良い。なお、この陽極２４Ａの好ましい適宜の位置に通電用の電線２２が接続されている。
【０１１３】
なお、遮蔽シート３は、天然ゴム混合物、ビニール混合物、エポキシ樹脂、架橋ポリエチレン混合物等、絶縁性でかつ可撓性を持った材料で形成している。
【０１１４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、高含水軟弱地盤におけるシールド工事等の掘削現場から掘削され、排出されて土槽に投入された含水土砂に対して、複数の陽極ならびに陰極兼集水管での通電による電気浸透法と、陰極兼集水管に接続した排水用の真空ポンプならびに土槽内の含水土砂を大気から遮蔽して真空ポンプ作動に伴う負圧下で含水土砂を常に圧密に保つ遮蔽シートによる真空脱水法とを同時に施行し得る、高効率の含水土砂脱水処理方法が提供され、掘削された含水土砂の脱水が電気浸透と真空脱水の双方の作用で極めて効率よく行われると共に、脱水中ないし脱水後にも土砂が圧密に保たれることによって土砂の亀裂が防止され、電気浸透が効率よく遂行される、と言うきわめて顕著な効果が達成される。
【０１１５】
また、陽極を平面状にして土槽の上部開口に、陰極兼集水管を土槽下部にそれぞれ配置することによって脱水が高効率に保たれる。
【０１１６】
土槽に土砂の含水比を測定する中性子密度・水分計を設置することによって、脱水土砂の土質管理を適切に行うことが可能となる。
【０１１７】
電極群でなる電気浸透用の各部材と、集水側電極を真空ポンプに接続する真空脱水用の各部材とを、目詰まり防止用の濾材と共に、土槽の開口部に着脱自在に取り付ける取り付け架台に取り付け、遮蔽シートを更に取り付け架台の下面に取り付けたから、各部材の着脱とメンテナンスが容易かつ良好になると共に、遮蔽シートは着脱自在の取付架台と共に土槽内に投入された含水土砂の上面に常に接して真空脱水の効率を維持する。
【０１１８】
更に、電極群の配列と通電パターンを任意に変えることによって、含水土砂の土質や脱水状況に応じて適切な脱水を遂行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明方法の第１実施例に用いる土槽の平面図を示す。
【図２】  同上実施例の土槽の内部構造および全体構成を示す概略説明図である。
【図３】  同上の実施例における電極の他の配置例を示す。
【図４】  本発明の第２実施例における電極の配置状態の説明図を示す。
【図５】  本発明の第２実施例に用いる土槽の内部構造および全体構成を示す概略説明図である。
【図６】  本発明の各実施例で用いられる陰極兼集水管の内部構造の一例を示す。
【図７】  本発明の第３実施例における電極の配置例を示す土槽の平面図である。
【図８】  本発明の第４実施例における土槽の内部構造を示す縦断面図を示す。
【図９】  同上の実施例における陰極兼集水管の配列状態を示す平面説明図である。
【図１０】  本発明の第４実施例に用いられる陽極の他の例を示す側面図。
【図１１】  同上の底面図を示す。
【符号の説明】
１  土槽
１ａ  底板
２  取り付け架
３  遮蔽シート
４  中性子密度・水分計
５  土砂投入管
６  土砂
７  処理室
８  取り付け部材
９  陽極
１０  陰極兼集水管
１０ａ  集水孔
１０ｂ  バキューム管
１０ｃ  濾材
１０ｄ  端子板
１１  直流電源装置
１２  固定具
１３  固定具
１４  電線
１５  電圧計
１６  電流計
１７  アース
１８  真空ポンプ
１９  貯水槽
２０  真空引き管
２１  カップリング
２２  真空引き元管
２３  排水管
２４，２４Ａ  陽極
２５  桁材
２６  保護板
２６ａ  通水孔
２７  濾材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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