(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレミー管と、このトレミー管の下端部開口を開閉する開閉部材と、このトレミー管の下端部に配置される受け部とを備え、前記受け部が前記トレミー管の下端に対向する受け板と、この受け板の上に立設されて前記トレミー管の下端部の周壁の外周側に、この周壁と間隔をあけて配置される筒状板とで構成されて、前記下端部開口は、前記トレミー管の内部空間に固化処理土が供給される前に前記開閉部材により閉口され、前記内部空間に所定量の前記固化処理土が充填された後に前記開閉部材による閉口が解除されて開口される設定になっていることを特徴とするトレミー管装置。
【請求項２】
前記トレミー管の下端部開口にケーシングが連設されて、前記開閉部材がこのケーシングにより覆われてこのケーシングの内部に配置され、このケーシングの周壁に吐出口が形成されていて、前記開閉部材が前記トレミー管の下端部開口を開口することにより、前記トレミー管の内部空間と、前記ケーシングの周壁と前記筒状板との間の空間とが前記吐出口を通じて連通する構成である請求項１に記載のトレミー管装置。
【請求項３】
前記開閉部材が内部に流体を出し入れすることにより膨張収縮し、膨張した際に前記トレミー管の下端部開口を閉口し、収縮した際に前記トレミー管の下端開口を開口する構成である請求項１または２に記載のトレミー管装置。
【請求項４】
前記トレミー管の上端部に下方に向かって屈曲した曲管が連設されるとともに、この曲管の連通および遮断を行なう開閉弁が設けられている請求項１〜３のいずれかに記載のトレミー管装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のトレミー管装置を構成する前記トレミー管の前記下端部開口を前記開閉部材により閉口した状態で前記内部空間に所定量の前記固化処理土を充填した後、下端部を水中に配置した前記トレミー管装置の前記開閉部材による前記下端部開口の閉口を解除することにより、この下端部開口を通じて前記固化処理土を前記受け部の内部に流出させ、このトレミー管装置を上方移動させつつ、前記受け部の内部に流出させた固化処理土を連続的に前記受け部の上端部からオーバーフローさせて水中に打設することを特徴とする固化処理土の水中打設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレミー管装置および固化処理土の水中打設方法に関し、さらに詳しくは固化処理土の水中分離を防止して高品質で水中に打設できるトレミー管装置および固化処理土の水中打設方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、港湾や空港などにおける建設発生土や浚渫土砂を原料として、固化材を添加、混合して製造された固化処理土や、さらに軽量化材を添加、混合して製造された固化処理土である軽量混合処理土（ＳｕｐｅｒＧｅｏＭａｔｅｒｉａｌ）が使用されるようになった。この軽量混合処理土は、例えば、浚渫土、海水、セメントおよび気泡を混合して製造されるので、一般的な地盤材料に比して軽量である。また、材料の混合比率等を異ならせることにより、密度や強度の制御が可能であるという利点がある。さらには、高含水比で軟弱な建設発生土や浚渫土砂を再利用することができ、また、流動性が高いので打設する際にはポンプ圧送するだけで締固めが不要になるという利点もある。
【０００３】
このような固化処理土を海等の水中に打設する際にトレミー管を用いることがある。固化処理土は打設する際に、投入する際の流速が速い程、海水を巻き込み易く水中分離し易くなる。この水中分離が生じると、水中に打設された固化処理土は密度が変化したり、強度が低下する等、品質が低下するという問題がある。
【０００４】
水中に打設する材料の水中分離を防止する装置および方法は種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、ポンプ車に連結された圧送管の最先端吐出口に開閉弁部を設けることが提案されている。この提案では、水中コンクリートを打設する時にだけ開閉弁部を開くようにして、圧送管内に不要な水や空気が進入しない構成にすることで水中コンクリートの水中分離を防止する。特許文献２では、トレミー管の吐出口の周辺に吐出口を囲むようにガイド板を設けることが提案されている。この提案では、打設するスラリーの水底からの跳ね返りをガイド板によって抑制しながらガイド板に沿ってスラリーを水底に打設する。しかしながら、これら従来の装置や方法は、固化処理土を打設することを想定したものではないため、このような処理土の水中分離を防止させるほど十分に打設速度を低減させることはできない。そのため、固化処理土を高品質で水中に打設することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平７−１２５３２号公報
【特許文献２】特開昭６３−３０４８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、固化処理土の水中分離を防止して高品質で水中に打設できるトレミー管装置およびその水中打設方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明のトレミー管装置は、トレミー管と、このトレミー管の下端部開口を開閉する開閉部材と、このトレミー管の下端部に配置される受け部とを備え、前記受け部が前記トレミー管の下端に対向する受け板と、この受け板の上に立設されて前記トレミー管の下端部の周壁の外周側に、この周壁と間隔をあけて配置される筒状板とで構成されて、前記下端部開口は、前記トレミー管の内部空間に固化処理土が供給される前に前記開閉部材により閉口され、前記内部空間に所定量の前記固化処理土が充填された後に前記開閉部材による閉口が解除されて開口される設定になっていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の固化処理土の水中打設方法は、上記のトレミー管装置を構成する前記トレミー管の前記下端部開口を前記開閉部材により閉口した状態で前記内部空間に所定量の前記固化処理土を充填した後、下端部を水中に配置した前記トレミー管装置の前記開閉部材による前記下端部開口の閉口を解除することにより、この下端部開口を通じて前記固化処理土を前記受け部の内部に流出させ、このトレミー管装置を上方移動させつつ、前記受け部の内部に流出させた固化処理土を連続的に前記受け部の上端部からオーバーフローさせて水中に打設することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、トレミー管の内部空間に圧送して充填した所定量の固化処理土を、開閉部材によるトレミー管の下端部開口の閉口を解除することにより、この下端部開口を通じて固化処理土を受け部の内部に流出させることで、トレミー管の内部空間を送圧力と自重によって落下する固化処理土を一時的に受け部で受け止める。そして、トレミー管装置を上方移動させつつ、受け部で一時的に受け止めた固化処理土を連続的に受け部の上端部からオーバーフローさせて水中に打設するので打設速度を大幅に遅くすることができる。これにより、水を巻き込んだり水中分離し易い固化処理土であっても、水中分離を生じさせずに水中に打設することが可能になる。これに伴い、水中に打設された固化処理土では、密度が大きく変化したり、強度が低下する等の不具合が回避され、高品質を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のトレミー管装置の実施形態を例示する縦断面図である。
【図２】図１の受け部の内部を例示する説明図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１のトレミー管の内部空間に軽量混合処理土を充填した状態を例示する縦断面図である。
【図５】図４の受け部の内部を例示する説明図である。
【図６】図５の開閉部材を収縮させた状態を例示する説明図である。
【図７】図６の受け部から軽量混合処理土をオーバーフローさせている状態を例示する説明図である。
【図８】トレミー管装置を上方移動させながら軽量混合処理土を水中に打設している工程を例示する説明図である。
【図９】軽量混合処理土の密度変化とフロー値との関係を示すグラフ図である。
【図１０】軽量混合処理土の強度比とフロー値との関係を示すグラフ図である。
【図１１】軽量混合処理土の含水比変化量とフロー値との関係を示すグラフ図である。
【図１２】軽量混合処理土のＳＳ（濁度）とフロー値との関係を示すグラフ図である。
【図１３】軽量混合処理土のｐＨとフロー値との関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のトレミー管装置および固化処理土の水中打設方法を、軽量混合処理土を打設する場合を例にして図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図３に例示するように本発明のトレミー管装置１の実施形態は、トレミー管２と、トレミー管２の下端部開口２ａを開閉する開閉部材５と、トレミー管２の下端部に配置される受け部４とを備えている。トレミー管２は複数の分割管３を連結して構成されている。軽量混合処理土Ｓを打設する水深などに応じて適切な長さになるように適宜の数の分割管３が連結される。
【００１３】
この実施形態では、トレミー管２にストレートな円筒鋼管が用いられている。トレミー管２の大きさは例えば、内径が０．１ｍ〜０．４ｍ程度、周壁の厚さが２ｍｍ〜１０ｍｍ、全長が２．５ｍ〜２５ｍ程度である。トレミー管２の上端部には吊りワイヤ９が取り付けられていて、この吊りワイヤ９を介してトレミー管装置１はクレーン等により吊られて上下移動できるようになっている。
【００１４】
トレミー管２の上端部には下方に向かって屈曲したＵ字状の曲管７が連設されている。曲管７には、この曲管７の連通および遮断を行なう開閉弁７ｂが設けられている。トレミー管２の長手方向中途の位置には、供給源から圧送された軽量混合処理土Ｓを供給する供給管８が接続されている。
【００１５】
この実施形態の開閉部材５はゴム製の中空体であり、空気などの流体供給源につながったパイプが接続されている。この流体供給源から供給された流体を開閉部材５の内部に出し入れすることにより開閉部材５は膨張収縮する。開閉部材５が膨張してトレミー管２の下端部開口２ａを閉鎖することにより下端部開口２ａが閉口し、収縮してこの閉鎖を解除されることにより下端部開口２ａが開口する構成になっている。開閉部材５は下端開口２ａを開閉できれば、他の構成を採用することができる。
【００１６】
受け部４は、トレミー管２の下端(下端部開口２ａ)に対向する受け板４ａと、受け板４ａの上に立設された筒状板４ｂとで構成されている。筒状板４ｂは、トレミー管２の下端部の周壁の外周側に、この周壁と間隔をあけて配置されている。即ち、有底筒状体の受け部４がトレミー管２の下端部を覆うように設置されている。
【００１７】
この実施形態では、有底円筒形状の受け部４がトレミー管２の下端部を覆うように設置され、受け板４ａの上に設置されたケーシング６が、トレミー管２の下端部開口２ａに連設されている。ケーシング６は例えば円柱形状であり、開閉部材５はケーシング６により覆われてケーシング６の内部に配置されている。
【００１８】
このケーシング６の上面には下端部開口２ａと同径の貫通穴が形成されていて、この貫通穴を通じてトレミー管２の内部空間とケーシング６の内部とが連通する構成になっている。このケーシング６の周壁には周方向に間隔をあけて複数の吐出口６ａが形成されている。開閉部材５がトレミー管２の下端部開口２ａを開口することにより、ケーシング６の内部を介してトレミー管２の内部空間と、ケーシング６の周壁と筒状板４ｂとの間の空間とが吐出口６ａを通じて連通する構成になっている。吐出口６ａの総開口面積は例えば、ケーシング６の外周壁の面積の２０％〜５０％程度に設定される。
【００１９】
次に、このトレミー管装置１を用いて水中に軽量混合処理土Ｓを打設する方法を説明する。
【００２０】
水中に打設する軽量混合処理土Ｓは、例えば、打設現場近くに構築されたプラントで製造されて、ポンプ等により供給管８を通じてトレミー管装置１に圧送される。軽量混合処理土Ｓの製造工程の一例を説明すると、まず、土運船から揚土した原料土を振動篩によりふるい分けをして調泥槽に送る。調泥槽では、原料土が所定密度になるように加水調整する。次いで、加水調整した調整土、セメント、気泡を所定割合で混合槽にて混合、攪拌することにより軽量混合処理土Ｓが製造される。気泡は、例えば、気泡剤を海水で希釈して発泡させることにより製造される。尚、気泡を混合しない固化処理土の製造方法は、気泡の製造工程および混入工程がないこと以外は、軽量混合処理土Ｓの製造工程と同様である。
【００２１】
トレミー管装置１では、開閉部材５を膨張させてトレミー管２の下端部開口を閉口するとともに、開閉弁７ｂを開いて曲管７の開口７ａを通じてトレミー管２の内部空間と外部空間とが連通する状態にする。次いで、供給管８を通じて軽量混合処理土Ｓをトレミー管２の内部空間に供給して充填する。供給した軽量混合処理土Ｓが曲管７の開口７ａから流出したことを確認した後、開閉弁７ｂを閉じる。この段階で図４に例示するように、トレミー管２の内部空間の全体に軽量混合処理土Ｓが充満する。
【００２２】
トレミー管装置１は、トレミー管２の下端部を水中に配置して受け板４ａを水底から１０ｃｍ程度浮かせた高さに位置決めする。図５に例示するように開閉部材５は膨張して下端部開口２ａを閉口しているので、図６に例示するように開閉部材５を収縮させることにより下端部開口２ａを開口する。これにより、トレミー管２の内部空間に充填された所定量の軽量混合処理土Ｓは下端部開口２ａからケーシング６の内部に流出する。
【００２３】
ケーシング６の内部に流出した軽量混合処理土Ｓは、図７に例示するように吐出口６ａを通じて、ケーシング６の周壁およびトレミー管２の周壁と、筒状板４ｂとの間の空間に流出する。次いで、この空間に流出した軽量混合処理土Ｓは、受け部４の上端部から連続的にオーバーフローする。受け部４の上端からオーバーフローした軽量混合処理土Ｓは、図８に例示するように水中に打設されて水底に堆積するので、トレミー管装置１を上方移動させながら軽量混合処理土Ｓを打設する。例えば、水底に堆積した軽量混合処理土Ｓの天端よりも常に０．５ｍ〜１ｍ低い位置に受け板４ａを維持して受け部４の上端が軽量混合処理土Ｓに埋もれた状態で打設を行なう。
【００２４】
本発明によれば、下端部開口２ａを通じて軽量混合処理土Ｓを受け部４の内部に流出させて、トレミー管２の内部空間を圧送される軽量混合処理土Ｓを一時的に受け部４で受け止める。そして、トレミー管装置１を上方移動させつつ、受け部４で一時的に受け止めた軽量混合処理土Ｓを連続的に受け部４の上端部からオーバーフローさせて水中に打設するので軽量混合処理土Ｓの水中への打設速度を大幅に遅くすることができる。このようなオーバーフローさせる構造を採用することで、軽量混合処理土Ｓの吐出面積を広く確保することが可能になり、流速が十分に低い状態で軽量混合処理土Ｓを水中に打設することができる。
【００２５】
これにより、一般的な地盤材料に比して海水を巻き込んで水中分離し易い軽量混合処理土Ｓであっても海水の巻き込みが抑制されて、水中分離を生じさせずに水中に打設することができる。これに伴なって、水中に打設された軽量混合処理土Ｓにおいては、想定よりも過大に密度が変化したり、強度が低下する等の不具合が回避され、高品質を確保することができる。例えば、打設した軽量混合処理土Ｓの密度が想定以上に大きくなって、軽量混合処理土Ｓによる軽量メリットを損なうことなどが回避できる。
【００２６】
この実施形態では、トレミー管２の内部空間に充填した軽量混合処理土Ｓをケーシング６の内部に一時的に溜めた後、吐出口６ａを通じて受け部４の内部空間に流出させる構成になっている。そのため、流動する軽量混合処理土Ｓに作用する抵抗がより大きくなり、軽量混合処理土Ｓの打設速度を遅くして水中分離を防止するには一段と有利になっている。
【００２７】
筒状板４ｂの内径は例えばトレミー管２の内径の1．５倍〜１０倍、筒状板４ｂの高さは例えば２００ｍｍ〜８００ｍｍにする。これにより、適量の軽量混合処理土Ｓを受け部４によって一時的に受け止めることができるので、軽量混合処理土Ｓを水中分離させない程度の打設速度にするには好ましい。また、ケーシング６の内径は例えばトレミー管２の内径の１．５〜５倍、ケーシング６の高さは例えば２００ｍｍ〜４００ｍｍにする。これにより、流動する軽量混合処理土Ｓに付加される抵抗の大きさがより適切になり、軽量混合処理土Ｓの水中分離を防止しつつ円滑な打設を行なうことが可能になる。
【００２８】
尚、本発明は軽量混合処理土Ｓに限らず、その他の固化処理土や水中分離し易い多様な材料を水中打設する際にも適用することができる。
【実施例】
【００２９】
浚渫土、海水、セメント、気泡を所定割合で混合、攪拌することにより軽量混合処理土Ｓを製造した。その際に海水の配合比率だけを異ならせてフロー値が異なる５種類の軽量混合処理土Ｓを製造し、これら軽量混合処理土Ｓに対して、「港湾・空港における軽量混合処理土工法技術マニュアル（改訂版）」（平成２０年７月、財団法人沿岸技術研究センター編）の付属資料−２に規定されている水中分離抵抗性試験方法を行って密度変化、強度比、含水比変化量、濁度（ＳＳ）、ｐＨを測定した。その結果を図９〜図１３に示す。それぞれの測定は、打込み速度を低流速（１０ｃｍ／ｓｅｃ）、中流速（４０ｃｍ／ｓｅｃ）、高流速（７０ｃｍ／ｓｅｃ）の３通りにした。
【００３０】
図９の結果からは、中流速ではフロー値が２５ｃｍ、高流速ではフロー値が２０ｃｍを超えると水中密度から気中密度を差し引いた値が大幅に増加し、軽量混合処理土Ｓの気泡が分離したことにより大幅に減少することが分かる。低流速では密度変化が極めて小さいことが分かる。図１０の結果からは、中流速ではフロー値が２５ｃｍ、高流速ではフロー値が２０ｃｍを超えると強度比が大幅に低下し、打設時に多量の水が混合軽量処理土Ｓに巻き込まれることが分かる。低流速では強度比の変化が極めて小さいことが分かる。図１１の結果からは、中流速ではフロー値が２５ｃｍ、高流速ではフロー値が２０ｃｍを超えると含水比変化量が大幅に増加し、打設時に多量の水が混合軽量処理土Ｓに巻き込まれることが分かる。低流速では含水比変化量が極めて小さいことが分かる。図１２の結果からは、中流速ではフロー値が２５ｃｍ、高流速ではフロー値が２０ｃｍを超えるとＳＳ（濁度）が大幅に増加し、打設時に濁りが過大になることが分かる。低流速ではＳＳが極めて小さいことが分かる。図１３の結果からは、中流速ではフロー値が２５ｃｍ、高流速ではフロー値が２０ｃｍを超えるとｐＨが大幅に増加し、打設時にセメントが拡散して水中分離し易くなることが分かる。低流速ではｐＨの変化が極めて小さいことが分かる。以上の結果から、混合軽量処理土Ｓは打設速度を十分に遅くすることにより、フロー値が大きい場合であっても、水中分離を生じさせず高品質で水中に打設できることが分かる。
【００３１】
次いで、上記の軽量混合処理土Ｓ（フロー値約２７ｃｍ）を、図１〜図３に例示したトレミー管装置と同様の装置を用いて水中に打設した。トレミー管装置の仕様は以下のとおりである。
トレミー管の内径２５０ｍｍ、受け部の受け板の内径１２７６ｍｍ、筒状板の高さ５００ｍｍ、ケーシングの内径８００ｍｍ、高さ２５０ｍｍ、吐出口の総面積１．２ｍ2であった。その結果、軽量混合処理土Ｓのトレミー管の内部空間での流速は１８０ｃｍ／ｓｅｃ程度であったが、吐出口からの吐出速度が１０ｃｍ／ｓｅｃ以下に低減され、軽量混合処理土Ｓをほとんど水中分離させることなく水底に打設できることが確認できた。
【符号の説明】
【００３２】
１  トレミー管装置
２  トレミー管
２ａ  下端部開口
３  分割管
４  受け部
４ａ  受け板
４ｂ  筒状板
５  開閉部材
６  ケーシング
６ａ  吐出口
７  曲管
７ａ  開口
７ｂ  開閉弁
８  供給管
９  吊りワイヤ
Ｓ  軽量混合処理土
【図１】
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【図２】
0006386844.tif 000003
【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】
0006386844.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0006386844.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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