(57)【要約】【課題】ソイルセメントミキシング工法において、廃棄される固化剤余剰液又はこれらの混合土の量を極めて少なくし、固化剤余剰液の回収、分離作業を円滑に行うことができ、壁体構築時の応力材の建込み作業を容易にし、均質で止水性の良好な地中壁を得る。【解決手段】現位置土と固化剤液との余剰混合土から余剰固化剤液を分離し、該余剰固化剤液を新たな固化剤液と共に掘削土に注入する形式の固化剤余剰液リサイクル工法において、現位置土が粘性土である場合に、該現位置土の掘削土量１０００リットル（１ｍ３）当り、余剰固化剤液と新たな固化剤液とからなる固化剤液の注入量を１０００〜１５００リットルの割合で注入する固化剤余剰液リサイクル工法であり、更に、現位置土が砂質土である場合には注入量を１０００〜１２００リットルの割合で、現位置土が砂礫土の場合には同じく注入量を８００〜１０００リットルとする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
施工現位置土とセメント系固化剤液とを掘削と同時に混合撹拌して地中壁を造成する場合に、現位置土と固化剤液との余剰混合土から余剰固化剤液を分離し、該余剰固化剤液を新たな固化剤液と共に掘削土に注入する形式の固化剤余剰液リサイクル工法において、現位置土が粘性土である場合に、該現位置土の掘削土量１０００リットル（１ｍ３）当り、上記余剰固化剤液と新たな固化剤液とからなる固化剤液の注入量を１０００〜１５００リットルの割合で注入することを特徴とする固化剤余剰液リサイクル工法。
【請求項２】
施工現位置土とセメント系固化剤液とを掘削と同時に混合撹拌して地中壁を造成する場合に、現位置土と固化剤液との余剰混合土から余剰固化剤液を分離し、該余剰固化剤液を新たな固化剤液と共に掘削土に注入する形式の固化剤余剰液リサイクル工法において、現位置土が砂質土である場合に、該現位置土の掘削土量１０００リットル（１ｍ３）当り、上記余剰固化剤液と新たな固化剤液とからなる固化剤液の注入量を１０００〜１２００リットルの割合で注入することを特徴とする固化剤余剰液リサイクル工法。
【請求項３】
施工現位置土とセメント系固化剤液とを掘削と同時に混合撹拌して地中壁を造成する場合に、現位置土と固化剤液との余剰混合土から余剰固化剤液を分離し、該余剰固化剤液を新たな固化剤液と共に掘削土に注入する形式の固化剤余剰液リサイクル工法において、現位置土が砂礫土の場合に、該現位置土の掘削土量１０００リットル（１ｍ３）当り、上記余剰固化剤液と新たな固化剤液とからなる固化剤液の注入量を８００〜１０００リットルの割合で注入することを特徴とする固化剤余剰液リサイクル工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば止水性山留め壁の構築等におけるソイルセメントミキシング工法の改良に係り、固化剤余剰液をリサイクルすると共に、該リサイクル余剰液を含む固化剤液の注入量を通常の注入量よりも相当多量に注入することにより、施工効率の向上及び造成壁体の品質の向上、応力材の挿入性の向上等を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】
大規模開削工事において、止水性山留め壁として近年ソイルセメントミキシング工法による連続壁の造成が一般的に行われている。
このような従来公知のソイルセメントミキシング工法は、壁体造成の原位置土とセメント系の固化剤液とを掘削と同時に混合撹拌して地中壁を造成するものであり、造成される地中壁の均一性の確保および応力材の挿入性の向上ならびにオーガへの負荷の軽減のため、平均的に造成対象土単位体積当り５０〜９０％程度、正確には施工現位置土が粘性土の場合７０〜９０％、砂質土の場合６５〜８０％、砂礫土の場合には５０〜７０％程度のセメント系懸濁液の注入を必要とするのが一般的である。
そのため、上記セメント系固化剤の注入量に比例する形で泥水状の余剰液又は固化剤混合土が発生し、多くの場合これを自然乾燥したのち、産業廃棄物として処分するようになされている。
【０００３】
このような点に鑑み、本発明者は先の特願２０００−８６８３６号（特開２００１−２７１３３８）において「余剰液のリサイクル工法及びリサイクルプラント」を提案している。この工法においては、ソイルセメントミキシング工法の施工時に発生する固化剤の余剰液を回収分離してリサイクル液とし、そのセメント分・ベントナイト分の量を推定し、該推定値に基づいてリサイクル液へ追加すべきセメント・ベントナイトの量を減少させる工法を採用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来一般の工法においては、ソイルセメントミキシング工法施工に伴う余剰の固化剤液又は混合土を産業廃棄物として処理する必要があり、その産業廃棄物の処理対策が極めて大きな負担となっていた。従って、産業廃棄物対策の観点からすると、セメント系固化剤の注入量はできるだけ少ない方が良いのが当然である。
一方、上記提案の固化剤余剰液をリサイクルする工法においても、リサイクル液を含むセメント系固化剤の注入量は上記従来工法と略同様であって、余剰液の回収、余剰液からのリサイクル液と混合土砂との分離時における施工性が良好でない等の問題があった。
本願発明はこの様な余剰液の取り扱いにおける種々の問題点を解決する、ソイルセメントミキシング工法における新規な固化剤余剰液リサイクル工法であって、廃棄される固化剤余剰液又はこれらの混合土の量を極めて少なくし、固化剤余剰液の回収、分離作業を円滑に行うことができ、更に、壁体構築時の応力材の建込み作業を容易にすると共に、均質で止水性の良好な地中壁を得ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、施工現位置土とセメント系固化剤液とを掘削と同時に混合撹拌して地中壁を造成する場合に、現位置土と固化剤液との余剰混合土から余剰固化剤液を分離し、該余剰固化剤液を新たな固化剤液と共に掘削土に注入する形式の固化剤余剰液リサイクル工法において、現位置土が粘性土である場合に、該現位置土の掘削土量１０００リットル（１ｍ３）当り、上記余剰固化剤液と新たな固化剤液とからなる固化剤液の注入量を１０００〜１５００リットルの割合で注入することを特徴とする固化剤余剰液リサイクル工法であり、更に、現位置土が砂質土である場合には注入量を１０００〜１２００リットルの割合で、現位置土が砂礫土の場合には同じく注入量を８００〜１０００リットルとするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
先ず、図１〜図５によって、本願発明に係る工法のための装置の概略を説明する。図１は、本願発明の固化剤余剰液リサイクル工法に係るフロー図であって、概略、自走式余剰液吸込み装置１０、土砂分離装置２０及び自動プラント３０により構成され、この様な装置によって再利用される固化剤の余剰液をオーガ４０に供給してソイルセメントミキシング工法を施工するものである。
なお、本願発明に係るソイルミキシング工法にあっては、地中壁の構築、ソイルセメントパイルの造成、地盤改良等の種々の工事に利用することができる。
また、オーガ４０は通常の形式のものであって、単軸又は多軸の形式を問わないものである。
【０００７】
次に、図１に示すフロー図によって、固化剤余剰液リサイクル工法における固化剤余剰液の流れを説明する。
自走式余剰液吸込み装置１０の余剰液撹拌吸込み機１１における、回転羽根１２（図２参照）によって吸上げられた固化剤余剰液は配管Ｐ１、スクイズポンプ１５、配管Ｐ２を経て、分離装置２０におけるマッドスクリーン２１内の振動スクリーン等を内蔵した分離手段に送られ、ここで固化剤液と礫、土砂等の固形分とが分離される。
このとき水槽Ｔ１からは、洗浄のためのシャワー給水が配管Ｐ３を通してマッドスクリーン２１に送られることにより、液と礫、土砂等の固定分とを分離し易くすることができる。
【０００８】
そして、分離された固化剤余剰液は分離装置２０のタンクＴ２内に溜められる一方、礫、土砂等の固形分はベッセル２４に排出され、該ベッセル２４内に溜まった固形分はトラックＶ等により通常廃土として運搬処理される。
なお、水槽Ｔ１からの水はポンプで配管Ｐ４を通して、自走式余剰液吸込み装置１０の余剰液撹拌吸込み機１１に送られ、該撹拌吸込み機１１の余剰液の希釈に使用することもできる。
【０００９】
自動プラント３０は、ソイルセメントミキシング工法の施工装置において公知の固化剤液調整部であって、ミキサ３１、アジテータ３２の外、ベントサイロ３３、セメントサイロ３４等を備え、ミキサ３１にはベントサイロ３３からベントナイトを給送するようになっている。土砂分離装置２０のタンクＴ２内に溜まった固化剤余剰液は、ポンプで配管Ｐ５を通して自動プラント３０のミキサ３１へ圧送され、一方、水槽Ｔ１からの水も必要に応じて、給水ポンプにより配管Ｐ６を通して自動プラント３０のミキサ３１へ、固化剤余剰液と同様に圧送される。そして、ミキサ３１とアジテータ３２とは配管により連通している。また、ミキサ３１へはセメントサイロ３４から配管Ｐ７を通じてセメントが必要時に供給される。
【００１０】
前記自動プラント３０で、予め調整され又は固化剤余剰液として回収されたセメントミルクは、ミキサ３１、アジテータ３２を経由してグラウトポンプにより配管Ｐ８を通じオーガー４０の掘削軸４１へ送られ、その下端の掘削ヘッドから掘削地盤中に吐出することによって、通常の地盤改良やソイルセメントパイルの造成に供されるものである。
なお、自動プラント３０において、ソイルセメントミキシング工法のための初期の固化剤液が従来通常の方法によって調整されることは当然である。
【００１１】
図２は、図１に示す自走式余剰液吸込み装置１０に設けられた、余剰液撹拌吸込み機１１の一例を示している。
モータＭにより駆動される回転軸に設けられた回転羽根１２と、ケーシングに固設された固定羽根１３との相互作用によって、図１に示すオーガ４０の掘削撹拌により発生する余剰の固化剤と掘削土砂との混合物が吸上げられる。この場合、余剰液撹拌吸込み機の施工性を確保するために、固化剤液と掘削土砂との混合割合は施工性を確保できる程度か、これにより固化剤液の割合が大きいことが望ましい。
この様にして吸上げられた混合土砂は送結配管Ｐ１を通して、同じく自走式余剰液吸込み装置１０に設けられたスクイズポンプ１５によって、図１に示す土砂分離装置２０に送給される。
なお、上記余剰液撹拌吸込み機１１は図１に示すように、自走式余剰液吸込み装置１０の台車のブーム１４に吊り下げられて移動可能であり、スクイズポンプ１５も同じ台車上に設置されている。
【００１２】
図３は、上記台車に設置されたスクイズポンプ１５の原理図である。
スクイズポンプ１５自体の構造は公知のものであって、ケーシング１６内に配置されたホース１７の吸込み口には、前記余剰液撹拌吸込み機１１の送結配管Ｐ１が連結され、該ホース１７の吐出口には、図１に示す土砂分離装置２０への送給配管Ｐ２が連結されている。そして、モーターによって回転駆動される回転子１８に設けられた一対のスライディングシュー１９，１９の回転に伴って、固化剤余剰液を含む土砂は確実に、土砂分離装置２０におけるマッドスクリーン２１まで送給される。
【００１３】
図４は、図１における土砂分離装置２０の原理説明図であって、該土砂分離装置２０は夫々それ自体公知の、マッドスクリーン２１及びサイクロン２５によって構成されている。そして、上記自走式余剰液吸込み装置１０からの余剰液を含む混合土砂は、該マッドスクリーン２１に供給される。
マッドスクリーン２１自体の構成は種々公知であるが、例えば２枚の、上段篩２２及び下段篩２３を有し、これらを振動モータ２４により振動させることにより土砂粒子と流体とを迅速に分離する形成のものである。
この様にして分離された固化剤余剰液は、微細な粒子を含んだ泥水状態としてタンクＴ２に貯えられる。
【００１４】
続いて、上記タンクＴ２に貯えられた泥水状の固化剤余剰液は、ポンプによって配管Ｐ１０を通してサイクロン２５に送られ、更に純度の高い固化剤余剰液である微粒スラリーと粗粒スラリーとに分離され、再利用に適するものとなった余剰液は図１に示すごとく、土砂分離装置２０に設けられたタンクＴ３部分に貯蔵される。
一方、該サイクロン２５によって分離された粗粒スラリーは、再度マッドスクリーン２１に供給され、上記と同様の操作によってその泥土部分を分離されてベッセル２４に送られる。
【００１５】
図５は、上記サイクロン２５の通常タイプの原理図であって、例えば図４における配管Ｐ１０から供給された泥水状の固化剤余剰液は、供給口２６に圧送されて漏斗状の円錐部本体上部に供給され、該本体内で発生する渦流によって、２次回転流に相当する微粒スラリーであるオーバーフローと、１次回転流に相当する粗粒スラリーであるアンダーフローに分離される。このようにして分離されたオーバーフロー分である純度の高い固化剤余剰液は、上述のように上部排出口２７から配管Ｐ９を通してタンクＴ３に送られる。そして、この様な工程によって分離された固化剤余剰液は、上記施工工程の初期に予め調整された固化剤液と実質的に変るところがないので、そのままオーガ４０の掘削ヘッドに供給使用することができるものである。
【００１６】
続いて、図１に従って本願発明に係る固化剤余剰液リサイクル工法について説明する。
掘削施工の初期においては、オーガ４０を介して掘削軸４１から注入される固化剤液は、自動プラント３０において予め調整されたセメント系等の固化剤液を使用する。そして、その固化剤液の供給量は平均して、従来工法における造成対象土単位体積当り５０〜９０％に比べ相当に高い比率である、８０〜１５０％の固化剤液を注入する。
【００１７】
上記固化剤液の注入量は、正確には施工現位置土の性状により変更され、夫々造成対象土単位体積当りで、粘性土の場合には１００〜１５０％、砂質土の場合には１００〜１２０％、砂礫土の場合には８０〜１００％の割合で注入されるものである。
【００１８】
このような種々の土質に応じた注入比率で、予め調整された固化剤液を注入しつつ掘削撹拌が進行すると、オーガ４０の掘削軸４１の上部には、掘削土と固化剤液との余剰混合土が排出される。そこで、図１に示すフロー図に従って該余剰混合土から余剰の固化剤液を回収し、配管Ｐ５を介してミキサ３１に送られる。そして、該回収された固化剤余剰液は、配管Ｐ６から供給される水と同様に利用されるけれども、実際には該固化剤余剰液が多くのセメント分と微細な土質分を多量に含んでいる。
そして特に、該余剰液中に含まれる微細粒子の土質分量は、その施工域現位置土の土質により左右されることとなる。
【００１９】
一方、上記回収された固化剤余剰液中のセメント分も、実際の施工現位置における土質の、特に水分量によって左右されることとなるので、この様な固化剤余剰液をリサイクル液として使用する場合には当然に、追加調整すべきセメント量を調整することによって固化剤液の再調整が行われるけれども、その具体的方法は本願発明の要旨と直接関連しないので省略する。
【００２０】
この様にして、地中壁造成工事が進行するに伴って増加する回収固化剤余剰液は、逐次又はある量だけ貯蔵された時点で自動プラント３０を介してオーガ４０に送給されるが、この様な固化剤余剰液を含む固化剤液は、上述の通り、従来公知の工法に比べて相当に多量の供給比率でオーガ掘削軸より注入されることとなる。
【００２１】
上記のごとき工程に従って行われる固化剤余剰液リサイクル工法においては、従来工法に比べて相当に多量の固化剤液が注入されるため、固化剤液と掘削土との混合土は比較的泥水土状態であって、その回収作業が容易に行われる。そして、該混合土には上記多量の固化剤と共に微粒土成分を含んでいるが、これらは全て砂礫と分離され、リサイクル液として使用される。
従って、最終的に壁体を構成するために掘削現位置に残る混合土中には上記微粒土成分を含むリサイクル液が多量に利用されていることから、従来工法に比較してより多くの砂礫分が該微粒土成分を含むリサイクル液と置換されることとなる。
【００２２】
【実施例】
表１には、上記の装置を用いて本願発明の工法を実験的に施工した全ての現場のデータを、その実験現場の略号と共に示している。
ここで、Ａの記号で示す現場は、その施工現位置土の性状が比較的「砂質土」状態であり、Ｂの記号で示す現場は、その現位置土の性状が比較的「粘性土」状態である。又、表１における「施工面積」は、本願発明のいずれかの請求項に記載された発明によって実験的に施工された現場の平面面積を示しており、同じく「対象土量」は、実際に掘削及び固化剤液を混合撹拌された現位置土の量を示している。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
更に、「発生残土量」は、上記いずれからの請求項に記載された発明を適用して地中壁の造成を行った場合の、実際に廃棄された残土全量を示し、「発生率」は、上記「対象土量」に対する該「発生残土量」の比率を示している。
【００２５】
本願発明において重要な構成要素を表わす「注入量」及び「注入率」は、夫々上記「対象土量」に対して現実に注入された固化剤液の「全注入量」及び該「対象土量」に対して注入された「固化剤液全量」の比率を表わしている。
そして、「注入比率」の項においては、該「注入量」のうちの標準配合として予め調整された固化剤液量と、施工中に発生する固化剤液を含む混合土からリサイクル用に分離され、リサイクル液（Ｒ液）として使用された液量との比率を表わしている。
また、「Ｒ回数」とは、該「注入比率」によって表示されているリサイクル液（Ｒ液）と上記「注入量」とから計算により求めた数値であって、実際にリサイクル液が何回利用されたかを表わす数値である。
【００２６】
表２及び表３は、上記表１に示す実験データを整理し、比較的「砂質土」状態に属するＡ群と、比較的「粘性土」状態に属するＢ群とに区別された上記各種のデータを示している。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
【表３】
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【００２９】
また、図６〜図１３には、上記表２及び表３に示された種々のデータのうち、残土発生率、注入率、注入比率及びリサイクル回数を、それぞれ砂質土及び粘性土の別に棒グラフに示したものである。
【００３０】
これらの図より明らかなように、例えば砂質土からなる施工域（Ａ−１〜Ａ−１９）における平均注入率は約９０．９（％）であるのに対し、粘性土からなる施工域（Ｂ−１〜Ｂ−１９）における平均注入率は約１０２．３（％）である。また、両者の平均的リサイクル率（Ｒ回数）も砂質土で約２．１２回であるのに対し、粘性土の場合は約２．３３回となっている。
これらの数値から、砂質土に比較して粘性土における施工に当たっては、より多くの固化剤液の注入が必要であることが判り、更に、リサイクル率も向上させる得ることが判明した。
【００３１】
このことは、リサイクルされる余剰固化剤液の中に、水、セメントの他に多量の微粒土が混合されているので、これらのリサイクル余剰液が掘削された現位置土と混合して置き換わることにより、より多くの砂礫分が排除されることを意味している。そして、施工現位置土の土質に応じて、余剰混合土から分離されて排除される砂礫分比率が変化するので、上記の様に注入固化剤液の「平均注入率」及び「平均リサイクル率」が変化するものである。
【００３２】
【発明の効果】
上述の通り本願発明の固化剤余剰液リサイクル工法によると、従来工法に比較して相当多量の固化剤液及びリサイクル液も注入するため、掘削土砂と固化剤液との混合土の回収、分離作業が極めて容易となった。
また、リサイクル液の循環回数を増加することによって、該リサイクル液に含まれる微粒土成分と掘削現位置土中の砂礫成分のと置換を促進し、より均質で止水性の良好な地中壁を構築することができた。
更に、本願発明では施工現位置土の性状に合致した最適割合で固化剤液の多量供給を行うために、壁体の性能を向上させると同時に応力材の落し込み作業の施工性をも向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の固化剤余剰液リサイクル工法を用いたソイルミキシング工法のフロー図である。
【図２】図１において用いられる余剰液撹拌吸込み機の概略説明図である。
【図３】スクイズポンプの原理図である。
【図４】土砂分離装置の原理図である。
【図５】サイクロンの原理説明図である。
【図６】表２に示す砂質土施工域における残土発生率を示す棒グラフである。
【図７】表２に示す砂質土施工域における固化剤液注入率を示す棒グラフである。
【図８】表２に示す砂質土施工域における注入固化剤液の標準配合分とリサイクル配合分との比率を示す棒グラフである。
【図９】表２に示す砂質土施工域における固化剤液のリサイクル回数を示す棒グラフである。
【図１０】表３における粘性土施工域における残土発生率を示す棒グラフである
【図１１】表３における粘性土施工域における固化剤液注入率を示す棒グラフである
【図１２】表３における粘性土施工域における注入固化剤液の標準配合分とリサイクル配合分との比率を示す棒グラフである。
【図１３】表３における粘性土施工域における固化剤液のリサイクル回数を示す棒グラフである。
【符号の説明】
１０  自走式余剰液吸込み機
１１  余剰液撹拌吸込み機
１５  スクイズポンプ
２０  土砂分離装置
２１  マッドスクリーン
２５  サイクロン
３０  自動プラント
３１  ミキサ
３２  アジテータ
３３  ベントサイロ
３４  セメントサイロ
４０  オーガ
【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】
2004169302.tif 000013
【図９】
2004169302.tif 000014
【図１０】
2004169302.tif 000015
【図１１】
2004169302.tif 000016
【図１２】
2004169302.tif 000017
【図１３】
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