(57)【要約】【課題】  浚渫土などの軟弱地盤上におけるサンドマット層造成の作業性を向上させ、且つ透水性の面でも優れた排水材及び排水処理方法並びにそれを用いた排水工法を提供する。【解決手段】  砂質土と石炭灰とを重量比で４０：６０〜６０：４０の範囲で混合した排水材を用いる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂質土と石炭灰とを重量比で４０：６０〜６０：４０の範囲で混合したことを特徴とする排水材。
【請求項２】
請求項１に記載の排水材において、前記排水材の透水係数が前記砂質土の透水係数に対して１０倍以上であることを特徴とする排水材。
【請求項３】
請求項２に記載の排水材において、前記排水材の透水係数が０．１ｃｍ／ｓｅｃより大きいものであることを特徴とする排水材。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の排水材を使用することを特徴とする排水処理方法。
【請求項５】
砂質土と石炭灰とを重量比で４０：６０〜６０：４０の範囲で混合して排水材とし、この排水材を軟弱地盤上へ空気搬送することにより当該軟弱地盤上にサンドマット層を形成する工程を含むことを特徴とする排水工法。
【請求項６】
請求項５に記載の排水工法において、前記排水材の透水係数が０．１ｃｍ／ｓｅｃより大きいか又は前記砂質土の透水係数に対して１０倍以上の何れかを満たすものであることを特徴とする排水工法。
【請求項７】
請求項６に記載の排水工法において、前記排水材の透水係数が０．１ｃｍ／ｓｅｃより大きいものであることを特徴とする排水工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、海域、河川、湖沼等の浚渫土などの軟弱地盤からの排水を促進するための排水工法に用いられて好適な排水材及び排水処理方法並びにこれを用いた排水工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟弱地盤の改良のため、軟弱地盤上へ砂を積層してサンドマット層を形成し、その後、バーチカルドレーン材を用いて、例えば、サンドドレーンなどのバーチカルドレーンを形成する排水工法などが知られている（特許文献１など参照）。
【０００３】
このようなサンドマット層を造成する工法は、その透水性とサンドドレーン施工機を支持する強度が必要であり、また、サンドマット層を造成する作業性も大きな問題となる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来の問題に鑑み、浚渫土などの軟弱地盤上におけるサンドマット層造成の作業性を向上させ、且つ透水性の面でも優れた排水材及び排水処理方法並びにそれを用いた排水工法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、砂質土と石炭灰とを重量比で４０：６０〜６０：４０の範囲で混合したことを特徴とする排水材にある。
【０００７】
かかる第１の態様では、砂質土と石炭灰とを所定割合で混合することにより、空気搬送性に優れると共に透水性の向上した排水材とすることができる。
【０００８】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の排水材において、前記排水材の透水係数が前記砂質土の透水係数に対して１０倍以上であることを特徴とする排水材にある。
【０００９】
かかる第２の態様では、砂質土と石炭灰とを所定割合で混合することにより、透水性が向上し、サンドマット層とした場合に排水性に優れたものとなる。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載の排水材において、前記排水材の透水係数が０．１ｃｍ／ｓｅｃより大きいものであることを特徴とする排水材にある。
【００１１】
かかる第３の態様では、透水性がさらに確実に向上し、サンドマット層とした場合に排水性に優れたものとなる。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様に記載の排水材を使用することを特徴とする排水処理方法にある。
【００１３】
かかる第４の態様では、砂質土と石炭灰とを所定割合で混合して空気搬送性に優れると共に、透水性の向上した排水材を用いることにより、サンドマット層形成の作業性を向上させることができる。
【００１４】
本発明の第５の態様は、砂質土と石炭灰とを重量比で４０：６０〜６０：４０の範囲で混合して排水材とし、この排水材を軟弱地盤上へ空気搬送することにより当該軟弱地盤上にサンドマット層を形成する工程を含むことを特徴とする排水工法にある。
【００１５】
かかる第５の態様では、砂質土と石炭灰とを所定割合で混合し、空気搬送性に優れた排水材を空気圧送することにより、作業性よくサンドマット層を造成することができる。
【００１６】
本発明の第６の態様は、第５の態様に記載の排水工法において、前記排水材の透水係数が０．１ｃｍ／ｓｅｃより大きいか又は前記砂質土の透水係数に対して１０倍以上の何れかを満たすものであることを特徴とする排水工法にある。
【００１７】
かかる第６の態様では、砂質土と石炭灰とを所定割合で混合することにより、透水性が向上したサンドマット層となり、排水性に優れたものとなる。
【００１８】
本発明の第７の態様は、第６の態様に記載の排水工法において、前記排水材の透水係数が０．１ｃｍ／ｓｅｃより大きいものであることを特徴とする排水工法にある。
【００１９】
かかる第７の態様では、砂質土と石炭灰とを所定割合で混合することにより、透水性がさらに確実に向上したサンドマット層となり、排水性に優れたものとなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、浚渫土などの軟弱地盤上にサンドマット層を形成する際に、砂質土と石炭灰とを用いて所定割合で混合して用いることにより、石炭灰、特に埋立処分された石炭灰を有効利用でき、且つ空気圧送性及び透水性の優れた排水材とすることができるので、軟弱地盤上に作用性よく効率的にサンドマット層を形成することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、本発明を実施するための装置の一例の概略を示している。図面に示すように、砂質土を輸送してくる土運船１０には、揚土用のサンドポンプ１１が設けられており、サンドポンプ１１には揚土管１２が連結されており、揚土管１２は混合装置３０に導入されている。混合装置３０は図２及び図３を参照しながら後述するが、この例では回転式破砕混合装置である。混合装置３０には砂質土と共に石炭灰等を投入するためのホッパ１４が設けられており、また、混合装置３０で破砕混合された排水材は、その下部に連結された一時貯留槽１５に一時的に貯留されるようになっている。また、一時貯留槽１５の下部には、搬送管１６の始端が連結され、搬送管１６には、空気圧送管１７が連通され、排水材を空気圧送するようになっている。
【００２３】
ここで、回転式破砕混合装置である混合装置３０は、縦断面の概略を表す図２及び主要部の横断面の概略を表す図３に示すように、ケーシング３１の内側には、支持台３２が設けられ、支持台３２の起立壁３３を水平方向に貫通する水平軸に回転自在に設けられた支持ローラ３４が周方向に複数個設けられており、支持ローラ３４上には、上下両面が開放された円筒形状の縦型処理容器３５がその中心軸を中心として回転自在に載置されている。すなわち、縦型処理容器３５の外周面にはフランジ状のレール３６及び歯車３７が固着されており、縦型処理容器３５はレール３６を介して支持ローラ３４により回転自在に支持されている。また、ケーシング３１の内側に支持台３２の上方には、複数個の電動機３８が設けられ、その回転軸には縦型処理容器３５の歯車３７と噛み合うピニオン３９が取り付けられている。
【００２４】
ケーシング３１の上部は上蓋４０により覆われており、上蓋４０の略中央部に設けられた軸受４１で回転自在に支持された回転軸４２が縦型処理容器３５を貫通するように設けられている。回転軸４２の外周面には周方向に複数箇所、実施例では４個、軸方向に複数箇所、実施例では４箇所に取付部４３が設けられ、各取付部４３には複数のリングを鎖状に連結した回転部材４４が取り付けられている。なお、回転軸４２の上端にはプーリ４５が設けられており、プーリ４５は電動機４６の回転軸に設けられたプーリ４７と駆動ベルト４８で連結されている。
【００２５】
また、上蓋４０上には、スクレーパ５０が設けられている。スクレーパ５０は、縦型処理容器３５の内周面に近接して配置される掻取部材５１を有し、掻取部材５１は、その上部に連結されたクランク軸５２と電動機５３に設けられたクランク盤５４とからなるクランク機構により上下方向に往復移動されるようになっている。
【００２６】
なお、縦型処理容器３５の上端部と上蓋４０との間には円筒形状の上部シュート５５が上蓋４０の下面に固定されて設けられており、上部シュート５５の開口部は上蓋４０に設けられて混合処理する材料を投入するための図示しない投入口に連通している。一方、縦型処理容器３５の下部には逆円錐筒状を有し、破砕混合処理されて形成された固化処理土を排出するための下部シュート５６が設けられている。
【００２７】
このような混合装置３０により砂質土と石炭灰とを混合するには、まず、電動機３８を駆動することにより、ピニオン３９及び歯車３７を介して縦型処理容器３５を自転させると共に、電動機４６を駆動することにより、上述した駆動伝達系を介して回転軸４２を高速回転させ、自重で垂れ下がっていた複数本の回転部材４４を水平に浮揚させて高速回転させる。この状態で図示しない投入口から軟弱土及び石炭灰、必要に応じてさらにセメントを所定の比率で投入すると、投入された材料は上部シュート５５から縦型処理容器３５中に落下し、さらに落下しながら高速で回転駆動される回転体である回転部材４４で打撃されながら破砕混合され、排水材が下部シュート５６から排出される。なお、このとき、破砕混合途中の又は破砕混合された材料が縦型処理容器３５の内周面に堆積成長しようとするが、電動機５３により上下方向に往復移動されるスクレーパ５０の掻取部材５１と自転する縦型処理容器３５とが協働して堆積成長を防止する。
【００２８】
このように砂質土と石炭灰とが重量比で４０：６０〜６０：４０の範囲で混合された排水材は、かさ密度が９ｋＮ／ｍ３以下であり、空気圧送性が著しく向上したものである。また、砂質土の透水係数の１０倍以上であり、例えば、透水係数が０．１ｃｍ／ｓｅｃより大きいものである。
【００２９】
ここで、砂質土は、特に限定されず、山砂でも海砂でもよく、例えば、含水比が１０％程度のものを用いるのが好ましい。また、石炭灰とは、クリンカアッシュやフライアッシュであり、好ましくはクリンカアッシュである。なお、石炭灰としては、既に埋立処理されたものを用いてもよく、このような石炭灰を用いても、空気圧送性が良好で、透水係数の大きな排水材とすることができる。
【００３０】
また、砂質土と石炭灰との好ましい混合比率は、それぞれの含水比率などによって異なるが、重量比で１：３〜３：１の範囲であれば、かさ密度が９ｋＮ／ｍ３以下のフレーク状となり、また、重量比で４０：６０〜６０：４０の範囲であればよい。石炭灰がこれより少ない場合には、透水係数が十分に大きくならず、また、砂質土がこれより多い場合には、かさ密度が大きく、空気圧送性が十分に大きくはならず、透水係数の増加も顕著ではない。
【００３１】
このようにして得られる排水材は、空気圧送性に優れるものであるので、搬送管１６内を空気圧送されると共に、搬送管１６の出口から噴出して空中を飛行し、広範囲に亘って空気圧送により堆積させることができ、軟弱埋立地盤２１の表面に、非常に作業性良好に層状に堆積させてサンドマット層２２を造成することができる。
【００３２】
かかるサンドマット層２２は、サンドドレーン施工機などを支持することができる程度に強度が十分であり、また、透水係数が十分に大きなものである。
【００３３】
本発明では、このように予め砂質土と石炭灰とを回転式の破砕混合することにより、９ｋＮ／ｍ３以下の所定のかさ密度を有する排水材とすることができるので、空気圧送性の優れた排水材を得ることができ、これを空気圧送により空中を飛行させて堆積させることにより、非常に作業性良好にサンドマット層を形成することができる。
【００３４】
また、このような排水材を製造する場合の混合装置３０としては、上述した装置に限定されず、従来から公知の各種装置を使用することができる。
【００３５】
混合装置３０の他の例を図４〜図６に示す。図４は、例えば、特開昭６３−２１７０１５号公報に開示される、ベルトコンベア式の混合装置３０Ａであり、複数のベルトコンベア３０１、３０２によりそれぞれ搬送される原料がダンパシュート３０３を介して他のベルトコンベア３０４上へ混合された状態で落下されるようになっており、混合された混合物がベルトコンベア３０４で搬送されるようにしたものである。
【００３６】
また、図５は、例えば、特開平１０−２８０４７１号公報に開示される、重力落下式の混合装置３０Ｂであり、ホッパ３１１、３１２から投入され、ベルトコンベア３１３、３１４により搬送された原料は、混合容器３１５の上部から投入されると、下方に落下する間に種々の形状の図示しない邪魔板に衝突して混合されるようになっており、混合物は下方に配置されたベルトコンベア３１６上に落下するようになっている。
【００３７】
さらに、図６は、重力式の混合容器として特に優れた、いわゆるロックラダー式のものの一例であり、例えば、特開２００１−１８２０９４号公報に開示されるものである。この混合容器は、例えば、円筒容器の混合容器３２１の中に、内壁に対して回転自在且つ弾性部材に支持されて設けられた邪魔板３２２が、複数段設けられているものである。
【００３８】
（実施例１）
次に、山砂に対して、クリンカアッシュを所定割合で添加し、上述したロックラダー式の混合装置を用いて破砕混合して排水材を得た実施例を示す。
【００３９】
山砂（含水比１０％）とクリンカアッシュとを１：１の湿潤重量比で混合し、排水材を製造した。なお、以下、クリンカアッシュをＣ、山砂をＳと表記する。
【００４０】
（比較例１、２）
次に、山砂とクリンカアッシュとを３：１、１：３で混合し、上述したロックラダー式の混合装置を用いて破砕混合して排水材を比較例１、２とする。
【００４１】
（試験例）
製造した排水材のかさ密度、空気による搬送距離別の重量比分布により、製造した排水材の空気圧送性を評価した。
【００４２】
製造した排水材のかさ密度、空気による搬送距離別の重量比分布により、製造した排水材の空気圧送性を評価した。これらの結果を図７、図８に示す。また、表１には空気圧送された距離別の重量比を示す。
【００４３】
さらに、透水係数を測定した結果を図９に示す。なお、透水係数の測定は、定水位透水試験（ＪＩＳ  Ａ  １２１８）によるものである。
【００４４】
【表１】
2008297708.tif 000002
【００４５】
図９に示すように、混合材料のかさ密度はクリンカアッシュの混合比が大きくなると小さくなるという傾向があるが、両者の混合比が１：１の実施例１と比較してＣ：Ｓ＝３：１の比較例２ではかさ比重の増大が顕著ではないこととも認められた。
【００４６】
一方、図８に示す空気搬送による距離別の重量比の結果から、比較例１と比較して混合比が１：１の実施例１の搬送性が顕著に大きくなっているが、Ｃ：Ｓ＝３：１の比較例２では搬送性の大きな向上は認められなかった。また、透水係数もＣ：Ｓ＝１：３の比較例１と比較して混合比が１：１の実施例１の透水係数が顕著に大きくなっているが、Ｃ：Ｓ＝３：１の比較例２では透水係数の大きな向上は認められなかった。
【００４７】
この結果、砂質土とクリンカアッシュの配合比は概ね１：１、すなわち、４０：６０〜６０：４０の間が好ましいことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明を実施するための装置の一例の概略を示す図である。
【図２】図１の混合装置の縦断面の概略を示す図である。
【図３】図１の主要部の横断面の概略を示す図である。
【図４】他の例に係る混合装置の概略を示す図である。
【図５】他の例に係る混合装置の概略を示す図である。
【図６】他の例に係る混合装置の概略を示す図である。
【図７】混合材料のかさ密度を示す図である。
【図８】空気搬送による距離別の重量比の結果を示す図である。
【図９】混合材料の透水係数を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１    サンドポンプ
１２    揚土管
１４    ホッパ
１５    一時貯留槽
１６    搬送管
１７    空気圧送管
２１    軟弱埋立地盤
２２    サンドマット層
３０，３０Ａ，３０Ｂ  混合装置
３１    ケーシング
３２    支持台
３３    起立壁
３４    支持ローラ
３５    縦型処理容器
３６    レール
３７    歯車
３８    電動機
３９    ピニオン
４０    上蓋
４１    軸受
４２    回転軸
４３    取付部
４４    回転部材
４５，４７  プーリ
４６    電動機
４８    駆動ベルト
５０    スクレーパ
５１    掻取部材
５２    クランク軸
５３    電動機
５４    クランク盤
５５    上部シュート
５６    下部シュート
【図１】
2008297708.tif 000003
【図２】
2008297708.tif 000004
【図３】
2008297708.tif 000005
【図４】
2008297708.tif 000006
【図５】
2008297708.tif 000007
【図６】
2008297708.tif 000008
【図７】
2008297708.tif 000009
【図８】
2008297708.tif 000010
【図９】
2008297708.tif 000011