(57)【要約】【課題】掘削土の性状の違いによっても泥土モルタルの強度を一定に保った高品質なものを生産でき、かつ省スペース化が図れるようにする。【解決手段】掘削土を解砕・解膠し、細粒分と粗粒分に選別し、細粒分をスラリー状とし、粗粒分を土粒子状とする掘削土処理方法において、スラリー状のものを計量槽１０Ａに入れて重量と容積とから比重を測定し、加水することにより比重１．２以上のほぼ一定比重のスラリー状物にする工程と、この定比重スラリー状物の一定量に合わせた一定量のセメントを投入する工程と、スラリー状物とセメントとをコンクリートミキサー１０Ｂで混練して泥土モルタルを生産する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削土を解砕・解膠し、細粒分と粗粒分に選別し、細粒分をスラリー状とし、粗粒分を土粒子状とする掘削土処理方法において、
スラリー状のものを計量槽に入れて重量と容積とから比重を測定し、加水することにより比重１．２以上のほぼ一定比重のスラリー状物にする工程と、
この定比重スラリー状物の一定量に合わせた一定量のセメントを投入する工程と、
スラリー状物とセメントとをコンクリートミキサーで混練して泥土モルタルを生産する工程とを備えたことを特徴とする掘削土処理方法。
【請求項２】
前記計量槽とコンクリートミキサーとを一体化すると共に、ここに投入されるスラリー状のものの比重測定を超音波レベル計で計測することを特徴とする請求項１に記載の掘削土処理方法。
【請求項３】
細粒分と粗粒分に掘削土を分類しかつ解砕・解膠する解砕・解膠機、細粒分をスラリー状態で貯留するスラリー用アジテータ槽、粗粒分を貯留する貯留槽、スラリー用アジテータ槽の比重を測定し加水することによりほぼ一定比重のスラリー状物にする計量槽、及び泥土モルタルを製造するコンクリートミキサーからなる掘削土処理装置において、
前記計量槽とコンクリートミキサーとを一体化し、スラリー状のものの比重測定を超音波レベル計で計測して比重１．２以上のほぼ一定比重のスラリー状物とし、
この一定比重のスラリー状物の一定量に対し所定のセメントをコンクリートミキサーで混練して泥土モルタルを生産することを特徴とする掘削土処理装置。
【請求項４】
複数本のロッドを所定間隔をあけて円筒状に配置してドラムを形成し、各ロッドの両端をロッド取付具の穴で支持し、各ロッドがロッド取付具の穴内で移動し、回転するように構成した篩機を最初の選別工程で備えたことを特徴とする請求項３に記載の掘削土処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設現場において発生した掘削土を有効利用するための処理方法であり、処理した掘削土を、埋め戻し、裏込め、空洞部への充填物として有効利用できるようにするものであると共に、所定の強度の泥土モルタルを安定的に生産できるようにするものである。
【０００２】
【従来の技術】
建設工事で発生する掘削土を有効利用する方法として図１２に示すように、作業性、及び流動性を得るために掘削土に水を加え、さらにセメント等の固化剤を加えて強度を調整して泥土モルタルを製造して埋め戻し等に利用することが行なわれている（特開昭６３−２３３１１５号公報）。また、図１３の流れ図に示すようにベントナイト泥水を掘削土に混合して粗粒分の間に介在させ、流動状の泥土モルタルとする方法が開示されている（特許第２７２８８４６号公報）。さらに、特許第２８３４４１２号の公報には、掘削土砂に水を加えて混練して粘性を低下させ、土塊、玉石等を分離して均質化した土砂スラリーとセメントを混合して泥土モルタルを製造することが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
掘削土は、その発生場所によって土質が様々であり、性質が一定せず安定しないので、セメントを添加して製造した泥土モルタルの強度にバラツキが生じ、十分な強度が得られなかったり、必要以上に強度が発現して撤去等に手間取り、後工程に支障を与えることがあった。そのため、特許第２７２８８４６号に係る発明では、細粒分を多く含む比重を調整した泥水を掘削土に加えて品質を安定させることが提案されている。
【０００４】
また、掘削土に小土塊が混入していると、小土塊は簡単に潰れるので骨材として機能せず、泥土モルタルは小土塊部分から破壊する場合があった。また、泥水工法による掘削土はベントナイト被膜が土粒子表面に形成されて集塊となり、振動篩を通過せずに廃棄されており、廃棄物量が増大するという問題があった。
【０００５】
また、従来方法による流動化された掘削土は、一定粒度以下の土粒子を利用するため、放置すると粗粒分と細粒分が分離して場所によって比重が大幅に変動するため均一な泥土モルタルが得られず、流動化した掘削土を長い時間貯留することができず、流動化後は短時間のうちに使用するか、強制的に攪拌混合をしなければならなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、掘削土の性状の違いによっても解膠機で掘削土をもみすりすることにより粘性が発し、ブリージング発生も無いため泥土モルタルの強度を一定に保った高品質なものを生産でき、かつ省スペース化が図れる掘削土処理方法及び掘削土処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明は、掘削土を解砕・解膠し、細粒分と粗粒分に選別し、細粒分をスラリー状とし、粗粒分を土粒子状とする掘削土処理方法において、スラリー状のものを計量槽に入れて重量と容積とから比重を測定し、加水することにより比重１．２以上のほぼ一定比重のスラリー状物にする工程と、この定比重スラリー状物の一定量に合わせた一定量のセメントを投入する工程と、スラリー状物とセメントとをコンクリートミキサーで混練して泥土モルタルを生産する工程とを備えたものである。また、この装置は、解砕・解膠機、細粒分と粗粒分に掘削土を分類する篩機、細粒分をスラリー状態で貯留するスラリー用アジテータ槽、粗粒分を貯留する貯留槽、スラリー用アジテータ槽の比重を測定し加水することによりほぼ一定比重のスラリー状物にする計量槽、及び泥土モルタルを製造するコンクリートミキサーからなる掘削土処理装置において、前記計量槽とコンクリートミキサーとを一体化し、スラリー状のものの比重測定を超音波レベル計で計測して比重１．２以上のほぼ一定比重のスラリー状物とし、この一定比重のスラリー状物の一定量に対し所定のセメントをコンクリートミキサーで混練して泥土モルタルを生産するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な実施例を図面を参照にして説明する。
【０００９】
図１に示す実施例では、掘削機１（図３参照）で掘削した掘削土を解砕・解膠し、細粒分（スラリー）と粗粒分（土粒子）に選別し、次いでスラリー状のものを計量槽１０Ａとコンクリートミキサー１０Ｂとが一体化した計量ミキサー装置１０へ投入するようになっている。スラリー状のものは、計量槽１０Ａにおいて重量と容積とから比重を測定し、加水することにより比重１．２以上のほぼ一定比重のスラリー状物にし、この一定比重のスラリー状物を一定量コンクリートミキサー１０Ｂに投入し、このコンクリートミキサー１０Ｂに一定量のセメントを入れてスラリー状物と混練して泥土モルタルを生産する。
【００１０】
前記スラリー状のものの比重測定には、超音波レベル計が用いられる。従前は、静電容量式レベル計が用いられ、１点での検知であるために、バッチ毎にスラリー状のものの比重が異なり、それ故に加水量もその都度異なっていた。そのために、バッチ毎に定比重スラリーの出来上り量が異なってしまい、セメント投入量は一定であるために、生産される泥土モルタルの比重はバッチ毎に異なっていた。これに対して、本発明のように、超音波式レベル計を採用することにより、計量槽１０Ａに投入されるスラリー状のものの重量と容積がリアルタイムで把握できるようになり、バッチ毎に一定量の定比重スラリー状物が計量可能となる。この一定量の定比重スラリー状物に対し一定量のセメントを混ぜるならば、生産される泥土モルタルの品質および出来上り量は一定する。
【００１１】
掘削土を利用した泥土モルタルの強度は、セメント量を一定とした場合、泥土モルタルに混合するスラリー状物の比重に比例する。しかし、掘削土の性状は現場によって大きく変動するものであるから、掘削土を単にスラリー化すると、粗粒分が時間の経過と共に沈降し、タンクから吸泥ポンプでミキサーに投入すると、吸い込み口の位置によってスラリーの濃度が大きく変動し、予定する比重のものが得られない。そこで、掘削土を細粒分と粗粒分とに分け、細粒分はスラリーとして貯留して材料分離が起きないようにし、これに水を加えて一定比重に調整するのである。
【００１２】
図２は、計量ミキサー装置１０の個所のみを示す図であり、水槽１１からポンプ１２により計量槽１０Ａ（図２では計量ミキサー装置１０に組込まれている）へ投入されたスラリー状のものに加水して比重１．２以上のほぼ一定比重のスラリー状物にすることを示している。また、このスラリー状物の一定量に対してセメントサイロ１３からセメントを計量機１４で一定量計量し、排出ゲート１５から一定量のセメントを計量ミキサー装置１０へ投入する。このセメントとスラリー状物とをコンクリートミキサー１０Ｂで混練してエアシリンダー式のゲート１６から生産された泥土モルタルを取出せる。
【００１３】
図３は、全体の説明図を示し、まず最初に掘削機１で掘削した掘削土を篩機２に投入して径が４０ｍｍ以上のものと４０ｍｍ未満のものに選別する。径が４０ｍｍ未満のものをベルトフィーダ３からベルトコンベア４を経て解砕・解膠機５（細粒分と粗粒分とに分級する分級機でもある）に投入する。ここで径が５ｍｍ以上のものと５ｍｍ未満のものとに選別され、５ｍｍ未満のものがスラリー状のものとしてスラリー用アジテータ槽６に投入される。このアジテータ槽６内のスラリー状のものは、ポンプ７により計量ミキサー装置１０の計量槽１０Ａに送られる。この計量ミキサー装置１０内で一定比重のスラリー状物の一定量にセメントを一定量加え、混練して泥土モルタルを生産し、ゲート１６から排出された泥土モルタルはモルタルバンカー８に収容され、モルタルバンカー８内の泥土モルタルは圧送ポンプ９でモルタル打設場所へ送られる。また、比重調節装置２０は、計量槽１０Ａの超音波レベル計２１とセメント計量計２２とロードセル２３とに連動している。
【００１４】
図４は、計量ミキサー装置１０の個所を、計量槽１０Ａとコンクリートミキサー１０Ｂとに説明の便宜上分けて図示したものを示す。スラリー状のものが計量槽１０Ａに収容されると超音波レベル計２１とロードセル２３で比重を測定し、所定の比重になるまで加水してほぼ一定比重のスラリー状物とし、このスラリー状物をコンクリートミキサー１０Ｂに入れるとともに、一定量のセメントも混入して泥土モルタルを生産する。一定比重のスラリー状物をコンクリートミキサー１０Ｂに入れる際、このスラリー状物を計量して一定量入れる。
【００１５】
前記篩機２としては、粘性及び付着性のある掘削土のような原料を水分の媒介を伴わずに効率良く選別できるものが好ましい。例えば、図５ないし図７に示すように、両端が固定されていない複数本のロッド３１で円筒型のドラム３０を構成し、隣り合うロッド３１間の間隔をほぼ４０ｍｍとし、掘削土をその径が４０ｍｍ未満のものと、４０ｍｍ以上のものとに選別する。このロッド３１の両端は、ロッド３１の径よりも大きな径の穴を有するロッド取付具３２に取付けられ（支持され）、ドラム３０を一方向に回転させることによりロッド３１はロッド取付具３２の穴内で移動し、回転する。ドラム３０内へホッパー３３から原料Ａを投入し、ドラム３０を回転させると、塊の径が４０ｍｍ未満のものはロッド３１の間隙から排出され（図７参照）、４０ｍｍ以上のものは後部開口から排出され（図６参照）、オーバーサイズ受けベッセル２４に収容される。また、ドラム３０内の掘削土は、ロッド３１に付着するが、ロッド３１自体がロッド取付具３２内において移動し、回転するので、図７に示すようにロッド３１に付着したものも除去される。ロッド３１間の間隙から落下したものは、ベルトフィーダ３によりベルトコンベア４へ運ばれる。このベルトコンベア４は、原料Ａに散水機から散水して原料Ａの泥土を落とす（図３参照）。落泥後の原料Ａは、水とともに解砕・解膠機５へ投入され、解砕・解膠機５で処理されて出口から排出される原料Ａは、径が５ｍｍのドラム状のスクリーン１８の個所で大きさを選別され、径５ｍｍ以下のものはアジテータ槽６へ落下させられ、径５ｍｍ以上のものはオーバーサイズ受けベッセルへ送られる（図３参照）。
【００１６】
従来の回転篩機のドラム外周は、網状のものや縦横に棒材を組んだものがほとんどであり、このロッド３１のように移動し、回転するようなものではなかったので、粘性及び付着性のある原料を水を使わずに選別するのは困難であった。このドラム３０を用いれば、水を使わずに効率良く選別することができる。
【００１７】
図８及び図９は、解砕・解膠機５の一例を示し、回転ドラム５０の内周面に複数の掻き上げ羽根５１を取付け、ロータ５２の外周面に複数の保持羽根５３を取付け、回転ドラム５０とロータ５２とを互いに反対方向に回転させ、図８の符号Ｚで示す領域で解砕・解膠する。図９は、領域Ｚにおける径が４０ｍｍ未満の掘削土（原料Ａ）の処理状態を示す図であり、掻き上げ羽根５１は回転ドラム５０の回転方向に沿って移動するので、原料Ａを上方に掻き上げ、保持羽根５３はロータ５２の回転方向に沿って移動するので原料Ａを引き降すように作用する。保持羽根５３で保持された原料Ａは、掻き上げ羽根５１で掻き上げられていく原料Ａとぶつかり合いこの個所に剪断力が作用する。また、円周方向における両羽根５１，５３間の間隔は領域Ｚで最も狭くなるので、剪断力とともに圧縮力も作用し、原料Ａ同士が破砕・研磨される。図８で示す領域Ｚのスペースは掻き上げ羽根５１と保持羽根５３とが最も近づく個所であり、この個所における原料Ａには強い圧縮力が作用している。剪断力については両羽根５１，５３が鋏の刃の機能を果たして原料Ａの角や付着物を除去するとともに、それぞれの羽根と羽根との間に保持された原料Ａ同士がすり合わせられて角や付着物を除去することができ、解砕・解膠の効果を最大限活用することとなる。また、ロータ５２は回転ドラム５０の偏心位置に設けてあるので、原料Ａは場所により変化する圧縮力が繰り返し加えられることとなる。すなわち、狭いスペース内で原料Ａに作用する圧縮力を変化させることができるので、原料Ａをスラリー状にすることができる。
【００１８】
図１０は、解砕・解膠機５の他の例を示すものであり、回転ドラム５０に取付けられる掻き上げ羽根５１の形状が山部５１Ａと谷部５１Ｂとが交互に形成され、山部５１Ａの頂面に小谷部５１Ｃが形成されたものとした。また、谷部５１Ｂの回転方向側の山部５１Ａの壁を急傾斜に形成してある。さらに、山部５１Ａの反対側の壁を緩やかな傾斜に形成してある。さらにまた、この掻き上げ羽根の軸線方向に所定間隔をおいて山部５１Ａとほぼ同一高さの仕切壁５１Ｄを内周面方向に沿って設けてある。
【００１９】
図１０及び図１１に示す保持羽根５３は、低い山部５３Ａを備え、その頂面５３Ｄを平滑面に形成し、回転方向に対して前位の山部５３Ａの頂面から谷部５３Ｂに向けて緩やかな傾斜壁５３Ｅを形成し、谷部５３Ｂから後位の山部５３Ａの頂面５３Ｄに向けて谷部５３Ｂの面とほぼ直角に交わる線に沿って直壁５３Ｆを形成してある。また、谷部５３Ｂはその軸線方向において谷間５３Ｃまでの高さに形成されたリブ５３Ｇにより仕切られている。
【００２０】
上述の掻き上げ羽根５１を用いることにより、谷部５１Ｂで原料Ａを最適上方個所まで掻き上げることができるとともに、回転方向と反対側の壁の緩やかな傾斜により谷部５１Ｂ内の原料Ａのスムースな新陳代謝が図れる。また、山部５１Ａで原料Ａを破砕・研磨するのではなく、谷部５１Ｂと小谷部５１Ｃで保持した原料Ａの表面でロータ５２側との間にある原料Ａを破砕・研磨するので、山部５１Ａの頂面の摩耗が著しく減少し、長期間の使用にも耐え得るものとなる。また、小谷部５１Ｃと谷部５１Ｂとを形成することにより、原料Ａに及ぼす圧力が小谷部５１Ｃで大きく、谷部５１Ｂで小さくなり、これらの繰り返し並びにロータ５２の偏心位置の配設により原料Ａへの圧縮力が変化して原料Ａを十分に破砕・研磨して良好なスラリー状物とすることができる。
【００２１】
前述したモルタルバンカー８と圧送ポンプ９とは一体化された構造のものとし、圧送ポンプ９の排出側を分岐配管構造とし、一方を出荷排出用ラインＬ１としてモルタル打設場所へ送り、他方を循環ラインＬ２としてモルタルバンカー８へ戻してモルタルを循環させるようにする。この循環ラインＬ２を設けることにより、モルタルバンカー８内での泥土モルタルの固まり発生及び沈殿付着等を防止することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明は、掘削土を解砕・解膠し、細粒分と粗粒分に選別し、細粒分をスラリー状とし、粗粒分を土粒子状とする掘削土処理方法において、スラリー状のものを計量槽に入れて重量と容積とから比重を測定し、加水することにより比重１．２以上のほぼ一定比重のスラリー状物にする工程と、この定比重スラリー状物の一定量に合わせた一定量のセメントを投入する工程と、スラリー状物とセメントとをコンクリートミキサーで混練して泥土モルタルを生産するので、安定した高品質な泥土モルタルを生産することができる。また、計量槽とコンクリートミキサーとを一体化すると共に、ここに投入されるスラリー状のものの比重測定を超音波レベル計で計測するようにしたものにあっては、省スペース化が図れる。これらを別々に設置するものでは、計量槽とコンクリートミキサーの搬送に大型トラックを２台必要としていたが、この一体化したものでは大型トラック１台で搬送することができ、移動式プラントの実現が容易となる。
【００２３】
また、細粒分と粗粒分に掘削土を分類しかつ解砕・解膠する解砕・解膠機、細粒分をスラリー状態で貯留するスラリー用アジテータ槽、粗粒分を貯留する貯留槽、スラリー用アジテータ槽の比重を測定し加水することによりほぼ一定比重のスラリー状物にする計量槽、及び泥土モルタルを製造するコンクリートミキサーからなる掘削土処理装置において、前記計量槽とコンクリートミキサーとを一体化し、スラリー状のものの比重測定を超音波レベル計で計測して比重１．２以上のほぼ一定比重のスラリー状物とし、この一定比重のスラリー状物の一定量に対し所定のセメントをコンクリートミキサーで混練して泥土モルタルを生産する装置では、省スペース化が図れ、強度を一定に保った高品質な泥土モルタルを生産することができる。
【００２４】
また、複数本のロッドを所定間隔をあけて円筒状に配置してドラムを形成し、各ロッドの両端をロッド取付具の穴で支持し、各ロッドがロッド取付具の穴内で移動し、回転するように構成した篩機を最初の選別工程で備えたものにあっては、粘性及び付着性のある掘削土を水を使わずに選別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る処理方法の概略を示す工程図。
【図２】計量ミキサー装置の個所を示す図。
【図３】処理方法全体の説明図。
【図４】計量ミキサー装置を処理工程順に分離して説明した図。
【図５】篩機の全体図。
【図６】篩機の概略側断面図。
【図７】篩機の概略正断面図。
【図８】解砕・解膠機の概略正断面図。
【図９】解砕・解膠機の領域Ｚの拡大詳細図。
【図１０】解砕・解膠機の他の例を示す概略正断面図。
【図１１】図１０に示す解砕・解膠機の保持羽根の断面図。
【図１２】従来の掘削土処理方法の説明図。
【図１３】従来の掘削土処理方法のフローチャート。
【符号の説明】
２　篩機
５　解砕・解膠機
６　スラリー用アジテータ槽
１０　計量ミキサー装置
１０Ａ　計量槽
１０Ｂ　コンクリートミキサー
１１　水槽
１３　セメントサイロ
２１　超音波レベル計
【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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【図１２】
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【図１３】
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