(57)【要約】      （修正有）【課題】含水土砂から分離水を確実に行うことができると共に、土砂の移し替えを確実に実行することができる脱水機能を備えた含土砂収納容器及び脱水方法を得る。【解決手段】含水土砂を内部に収納できる土砂収納空間Ｒを備える土砂収納容器であって、前記土砂収納容器の底部に二重底を画する平板状の仕切り部材４及び１６と、前記仕切り部材に多数の脱水孔５及び１７を備え、前記土砂収納空間Ｒに収納した含水土砂の分離水を脱水させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱水機能を備えた剛性の土砂収納容器であって、前記土砂収納容器の内部に土砂収納空間を備え、前記土砂収納空間と区分されて、前記土砂収納容器の底部に二重底で区画した空間を備え、前記二重底を画するための仕切り部材に、多数の脱水孔を備えて脱水板とさせて、前記二重底で区画された空間と内通して配設されている排水管を介して、前記土砂収納容器の土砂収納空間に収納された含水土砂の分離水を、前記土砂収納容器の外へ脱水させることができる機能を備えた土砂収納容器。
【請求項２】
請求項１に記載の土砂収納容器であって、前記二重底を画する仕切り部材が剛性の平板状で、前記平板状の面の表から裏へ貫通された脱水孔が、２ｍｍ〜５ｍｍの範囲の孔径で、孔と孔との中心間の間隔が３ｍｍ〜８ｍｍの範囲で設けられた、前記二重底を画する仕切り部材を、脱水板として備えた土砂収納容器。
【請求項３】
請求項１及び請求項２に記載の土砂収納容器であって、前記二重底で区画された空間に内通して配設された排水管を介して、前記二重底で区画された空間に負圧を与えて、前記土砂収納容器の土砂収納空間に収納された含水土砂の分離水を脱水させることができる脱水方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する産業分野】
本発明は、土木、建築等の工事現場の掘削工事で発生する含水土砂の分離水を脱水除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にビル等の構造物の基礎工事や地下部の構築工事、地中埋設管やトンネル等を構築する工事等において地盤を掘削すると、伴って含水した掘削土砂が発生することがある。前記掘削で発生した含水土砂を工事現場からダンプカー等で運搬処理をしようとする場合、前記含水土砂に含まれている水を除去するか、含水土砂をそのまま固化改良する必要がある。
含水土砂の分離水を除去する方法としては、土砂函に収納された土砂の中に脱水管を挿入して、真空で脱水する方法（例えば、特許文献１及び２）があり、また、一方で、槽体容器の側面の内側に離水函を備えて、汚泥や泥水からの離水を目的とした容器（例えば、特許文献３）がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２３０２４６号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平８−２６０８９２号公報
【０００５】
【特許文献３】
特開平１１−２８０１０９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来の脱水方法や、単に槽体容器に離水函を備えた含水土砂からの離水方法等は、主に泥水や汚泥を対象としたものが多く、処理される対象の含水土砂の性状範囲が限定されていたり、設備が限定されたり、又、設備が過大であったり等の課題を多く包含しており、粘土質やシルト質土から砂礫質土等にわたる広範な性状の含水土砂の脱水には、前記脱水方法や離水方法は、いずれもが有効であるとは言えず、どのような工事現場においても汎用的に使用できる技術が得られていないのが実情である。
【０００７】
一方、含水土砂を固化改良する場合に、例えば、セメント系や石灰系の固化改良剤の場合、改良後の土砂のｐＨがアルカリ性になる等の環境問題があり、高分子系の場合は中性で問題はないが、改良した土砂を盛土に利用した場合、土砂の締め固めが期待できず、盛土の上を作業用車両や重機が走行するのに支障を来たす等の問題がある。
【０００８】
従って、本願の目的は、例えば、公道をダンプカーで運搬するのに問題があるような含水土砂の分離水を脱水させることで、それにより環境に悪影響を与えることなく、工事現場から含水の少ない良好な土砂を運搬処理することができ、汎用性に富み、多くの作業工数や処理費用を費やすことなく、掘削工事で発生した含水土砂の分離水を脱水させることができる技術を確立することにある。
この場合、含水土砂の分離水を脱水除去させることができる含水土砂収納容器と脱水方法の工夫により、地下工事等で掘削された含水土砂を減量化して工事現場から運搬処理することができることが望ましい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための、脱水機能を備えた土砂収納容器及び脱水方法のの特徴構成は、請求項１に記載されているように、
土砂収納容器の底部に二重底で区画された空間を備えて、前記二重底を画する仕切り部材に多数の脱水孔を備えて、前記二重底で区画された空間に内通させて配設された排水管を介して、前記土砂収納容器の土砂収納空間に収納された含水土砂から分離水を、前記土砂収納容器の外へ脱水させることができる土砂収納容器であることにある。
【００１０】
この、土砂収納容器は剛性の容器で、前記土砂収納容器の底部に二重底を画する剛性の仕切り部材は、請求項２に記載されているように、
前記仕切り部材が平板状の脱水板であって、前記平板状の面の表から裏に貫通した多数の脱水孔が、２ｍｍ〜５ｍｍの孔径であって、孔と孔の中心間の間隔が３ｍｍ〜８ｍｍの範囲で脱水孔を設けられている、前記脱水板を備えていることが特徴であって、
この、前記脱水板は、前記土砂収納容器の底部を画する仕切り部材の内部側と、側面を画する仕切り部材底部の内部側の部分にかけて配設された、剛性の固定台に、容易に着脱できる方法で装着されるが、その前記固定台は、前記二重底で区画された空間内を水の流動が妨げられない位置で設けられている。
【００１１】
そして、この前記土砂収納容器は、例えば、トンネルを構築するシールド掘削工事現場においては、掘削された含水土砂を収納して、トンネル坑内から地上に搬送し、地上に別に用意されている土砂函や土砂ピットに排出する目的の剛性の土砂収納容器として、又、傾倒式排出装置を装着して、一時的に含水土砂を貯留して後に、別の土砂ピットやダンプカーに傾倒排出する目的の土砂収納容器として使用することができるもので、
その場合において、前記土砂収納容器の土砂収納空間に含水土砂を収納した状態の、前記土砂収納容器を移動中や貯留中に、前記土砂収納容器の底部の二重底で区画された空間に内通して配設され、前記土砂収納容器の外へ導通されている排水管の排出口を閉じておくことで、前記土砂収納容器の収納空間に収納された含水土砂から分離水が脱水されて、前記二重底で区画された空間に貯留されることになる。その後は、前記排水管の排出口を開いて、前記土砂収納容器の外へ任意に排水すればよい。
【００１２】
請求項３に記載の特徴は、請求項１及び請求項２に記載の、土砂収納容器の底部に二重底で区画された空間に内通して配設されている排水管に負圧源を接続して、前記土砂収納容器の土砂収納空間に収納された含水土砂に負圧を与えて脱水させる方法であって、
この脱水方法は、請求項２に記載の、多数の脱水孔を備えた脱水板が有効に作用するもので、前記土砂収納容器の土砂収納空間に収納された含水土砂は、前記二重底を画する前記仕切り部材であるところの、前記脱水板に当接しており、前記二重底で区画された空間側から、前記脱水板の全平面の全脱水孔を介して、前記含水土砂に負圧が与えられ、結果、数十分の短い時間で、均一に、前記含水土砂から分離水が脱水され、充分に含水量が減じられた土砂にさせることができる。
【００１３】
更には、請求項３に記載の、負圧による脱水方法は、請求項１及び請求項２記載の、土砂収納容器を使用することによって、シールド工事で掘削される含水土砂の、粘土質系土砂や砂礫質系土砂までにわたる含水土砂や、又、高分子系の掘削加泥剤を添加された含水土砂等、様々な性状をした含水土砂の分離水の脱水に有効であって、シールド工事現場の作業工程を損なわないで、短い時間で効果的に脱水させることができるものである。
【００１４】
この、シールド工事等で掘削される様々な性状の含水土砂の分離水を、負圧で短時間のうちに効果的に脱水させる方法であるが、
基本的に、請求項１及び請求項２に記載の土砂収納容器を使用して、負圧で含水土砂の分離水を脱水させるものであるが、
その場合、どのような性状の含水土砂に対しても、その負圧を有効に与えることができるもので、又、前記土砂収納容器に収納されている含水土砂が数ｍ３単位の量であっても、その含水土砂の分離水を短時間で脱水を可能とならしめるのが、請求項２に記載の特徴であり、
前記土砂収納容器底部の、二重底で区画された空間に内通されて配設されている排水管から、前記空間に負圧を与えると、前記二重底を画する仕切り部材であるところの、前記脱水板に備えられている多数の脱水孔を介して、前記土砂収納容器の土砂収納空間に収納された含水土砂に、前記負圧が均一に与えられることになり、前記二重底で区画された空間には、前記含水土砂の分離水が負圧によって脱水されて流入し、前記排水管を経て土砂収納容器の外へ排水される。
【００１５】
このとき、脱水孔の孔径が２ｍｍ〜５ｍｍの範囲で、孔と孔との中心間の間隔が３ｍｍ〜８ｍｍの範囲が有効に作用され、前記含水土砂収納容器の土砂収納空間に収納された数ｍ３単位の量の含水土砂であっても、数十分の内に前記含水土砂の分離水が脱水される。
前記排水孔の孔径範囲と、孔と孔の間隔範囲であれば、前記土砂収納容器の上部開口部を開口したままの状態で、前記含水土砂に充分負圧を与えることができ、前記二重底で区画された空間には、流動性の良い分離水が優先して、若干の空気と共に連続的に流入してくる。結果、含水土砂から分離水が脱水される順に、前記含水土砂を構成している土砂同士は密に接することになり、前記含水土砂からは微細な土粒子であっても前記空間に土が入ってくることはない。
そして、前記含水土砂の分離水が脱水した水は、前記二重底で画された空間に内通して配設されている排水管を経て、前記土砂収納容器の外へ排水される。
又、前記二重底を画する仕切り部材であるところの、前記脱水板に備えられる脱水孔の、孔径や孔と孔の間隔は、含水土砂の性状と、前記土砂収納容器に収納する土砂収納容量によって、選択されることになる。
【００１６】
本願の含水土砂収納容器を使用する場合にあっては、その機能が含水土砂から分離水の脱水を実行させる方向であるため、従来技術において、問題が残る固化改良材を使用する必要はなく、むしろ、含水土砂から離水を促進させて脱水除去させることが好ましい。結果、固化改良材を使用する技術の包含する問題が根源的に発生することはない。
一方、容器や装置を限定された真空脱水や、限定された汚泥や土砂の脱水方法のように、使用範囲が限定されることや、設備や、容器等を限定される従来技術が包含する問題も、本願の脱水機能を備えた土砂収納容器及び脱水方法を汎用的に使用することにより容易に解決されるものである。
【００１７】
また、本願の脱水機能を備えた土砂収納容器及び脱水方法は、その使用形態を狭い範囲で限定するものではなく、前記土砂収納容器は、含水土砂を受け入れ収納するための上部の開口部が解放で、丸型や、角形、長方形等いずれの形状の選択も可能である。
更には、本願の土砂収納容器を、台車に搭載して移動させ、吊り上げ、そして傾倒式で土砂を転排出するための土砂収納容器として使用することが可能で、又、土砂を一時的に貯留し、土砂ピットやダンプカーに傾倒排出させる機能を備えた、定置式の土砂収納容器としても使用することが可能で、一般的に狭小なシールド工事現場等においても、汎用的な技術を提供することができるものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本願の土砂収納容器を、シールド工事の現場で使用する場合の実施形態を例にして、以下図面に基づいて説明するが、本願の土砂収納容器が、シールド工事現場で使用される場合においては、シールド掘削切羽部から掘削土砂を地上に運搬するための鋼製の土砂函や、地上に定置式で掘削土砂を一時的に貯留する目的の土砂貯留函として採用される。
【００１９】
シールド工事の掘削で発生する含水土砂は、土圧系シールド掘削の場合に主に発生する。
土圧系シールド掘削では、掘削対象部位の地山土砂を塑性流動化させる目的で、一般に、高分子系の加泥剤が添加される。
従って、掘削された土砂は、前記加泥剤を含んだ含水土砂状態でシールドマシンのスクリューコンベアを経て、図１に示す搬送台車２上の土砂函１に排出され、土砂を受け入れた土砂函１は、走行レール上を搬送台車２でトンネルの坑口まで搬送される。
【００２０】
実施例としての、図１に示す土砂函１の土砂収納量は、１．５ｍ３で、前記土砂函１の内部は、図２及び図４に示すように土砂収納空間Ｒと前記土砂函１の底部で二重底で区画された空間６に区分されており、前記二重底空間６に内通して、排水管８と排水口開閉バルブ８ａが設けられており、図２及び図３に示す二重底を画する鋼製で平板状の仕切り部材４ａ、４ｂは二分割で、前記平板状の仕切り部材４ａ、４ｂの全平面に、前記二重底空間６に導通する脱水孔５ａ、５ｂが、孔径３ｍｍで、孔と孔の中心間の間隔が４ｍｍで備えられている。
【００２１】
さて、前記土圧バランス系の掘削で、高分子系加泥剤を添加されて掘削された含水土砂中の水は、前記高分子系加泥剤の作用で前記含水土砂中に拘束された状態となっているため容易に分離されない方向にあり、前記含水土砂から水の分離を促進するために、掘削された前記含水土砂が前記スクリューコンベアー内を通過中に離水促進剤を添加されている。
この、前記離水促進剤を添加された前記含水土砂は、図１及び図２に示す土砂函１の底部に設けられている排水管８の開閉バルブ８ａを閉じた状態で、前記土砂函１の土砂収納空間Ｒに受け入れられて、搬送台車２でシールド切羽掘削部から坑口に搬送される途中で、前記離水促進剤で分離を促進された、前記含水土砂中の分離水は、図２及び図３に示す二重底を画する平板状の仕切り部材４ａ、４ｂに備えられている脱水孔５ａ、５ｂから、図４に示す脱水の流れＷにより、二重底で区画された空間６内に貯留される。
【００２２】
本願の実施例では、前記土砂函１の土砂収納空間Ｒに、高分子系加泥剤を含んで、離水促進剤を添加された前記含水土砂が収納されて、前記含水土砂から脱水を実行されながら、搬送台車２でトンネル坑口に到達後、前記土砂函１の底部に設けられている排水管８の開閉バルブ８ａを開いて、前記二重底空間６に貯留された水を土砂函１の外へ排水した後、吊り環３の吊りフック３ａ、３ｂを、前記土砂函１の把手１ａ、１ｂに装着して、地上に吊り上げ、予め、地上に定置されている上砂貯留函に、前記土砂函１を傾倒して排出される。
【００２３】
この前記土砂貯留函は、図５に示す土砂貯留函１０であって、土砂収納容量は６ｍ３で、その前記土砂貯留函１０には、土砂排出ゲート１１と、排出ゲート１１を開閉させるアーム１２、前記土砂貯留函を傾倒させるためのエアバック式昇降シリンダー１３を備えており、土砂を受け入れるときは、前記昇降シリンダー１３は下降されており、前記排出ゲート開閉アーム１２が作用して前記土砂排出ゲート１１は閉じられている。
【００２４】
この、図５及び図６に示す前記土砂貯留函１０の内部は、土砂収納空間Ｒと区分されて、図６及び図８で示す二重底で区画された空間１５を備えており、図６及び図７で示す二重底を画する鋼製で平板状の仕切り部材１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、の４分割で備えられ、前記４分割の仕切り部材各々の平面に、前記二重底で画された空間１５に導通して、脱水孔１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄが備えられている。
この前記脱水孔１７ａ、１７ｂ，１７ｃ、１７ｄは共に、前記土砂貯留函１０の土砂収納量が多いため、土砂の圧密度が大きくなるため、前記含水土砂の分離水の脱水性を向上させるため、５ｍｍ孔径で、孔と孔との中心間の間隔は８ｍｍで設けられている。
【００２５】
この、前記土砂貯留函に収納された含水土砂の分離水の脱水は、負圧による脱水をおこなうもので、前記土砂貯留函１０の底部の、前記二重底で区画された空間１５に内通して設けられている排水管１４の排出口開閉バルブ１４ａを開いて、その前記排水管１４に、負圧装置Ｅから負圧を導入するフレキシブルな管を接続して、前記含水土砂の分離水を脱水させる。
前記含水土砂に負圧をあたえると、前記二重底で区画された空間１５から前記脱水孔１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを経て、土砂収納空間Ｒに収納されている前記含水土砂に均等に負圧が与えられ、図８に示す分離水Ｗは、負圧装置Ｅ内に脱水されることになる。
【００２６】
脱水処理された前記含水土砂は、含水量が大きく減じられて、土砂容量が減量された、良好な土砂となって、図５に示す前記土砂貯留函１０に装着されているエアーバック式シリンダー１３を昇降させて前記土砂貯留函１０を傾倒させて、排出ゲート開閉アーム１２が作動し、同時に土砂排出ゲート１１が開いて、前記土砂貯留函１０に収納されている含水土砂は、排出Ｄ１されて土砂ピットＰに貯留Ｄ２されることになる。
【００２７】
前記土砂函１の、脱水孔５ａ、５ｂを備えた二重底を画する仕切り部材４ａ、４ｂは鋼製の平板状で、二重底で区画された空間６内を水の流動を妨げない固定台７ａ、７ｂ、７ｃに着脱可能な方法で固定されるが、前記土砂函１を傾倒させても外れたり、ズレない方法で固定され、損傷等で修理交換するために着脱の場合は、着脱把手９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを装着時９ｆ、取り外し時９ｅで、２分割の個別で容易に着脱することができる。
又、前記土砂貯留函１０も土砂函１０と同様な方式であるが、脱水孔１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを備えた二重底を画する鋼製で平板状の仕切り部材１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは４分割で、二重底で区画された空間１５内を水の流動を妨げない固定台１８ａ、１８ｂ、１８ｃに着脱可能な方法で、前記土砂貯留函を傾倒させても外れたり、ズレない方法で固定され、損傷等で修理交換するために着脱の場合は、着脱把手１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、１９ｅ、１９ｆ、１９ｇ、１９ｈを、装着時１９ｉ、取り外し時１９ｊで、４分割の個別で容易に着脱することができる。
【００２８】
〔別実施の形態〕
（１）  本発明において処理される含水土砂としては、土木、建築等の現場、例えば、トンネル掘削工事、建築基礎工事、浚渫工事等から発生する土砂があげられる
（２）上記の実施形態にあっては、シールド切羽掘削から掘削含水土砂を搬送用の土砂函に収納して、トンネル坑口や地上で、負圧で脱水を行って地上の土砂ピットに排出する方法を採用することも可能である。
（３）本発明の、土砂収納容器底部に、多数の脱水孔を備えた二重底を画する仕切り部材の、土砂収納容器に収納された含水土砂が当接する面に、透水性のあるロ布を布設して使用することも可能である。
（４）上記の実施形態では、含水土砂に離水促進剤を添加する例を示したが、離水促進剤を添加することなく、含水土砂から分離水を脱水させても本願の目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の土砂収納容器を、鋼製の土砂搬送用土砂函と搬送台車、吊り上げ方法を示す図
【図２】土砂搬送用土砂函の内部透視斜視図
【図３】土砂搬送用土砂函の二重底を画する仕切り部材と排水孔を示す図
【図４】土砂搬送用土砂函内部の脱水状態を示す図
【図５】本願の土砂収納容器を、定置式の土砂貯留函で土砂を傾倒排出状態を示す図
【図６】土砂貯留函の内部透視斜視図
【図７】土砂貯留函の二重底を画する仕切り部材と排水孔を示す図
【図８】土砂貯留函内部の脱水状態を示す図
【符号の説明】
１    土砂函
２    搬送台車
３    吊り環
４    二重底仕切り部材
５    脱水孔
６    二重底空間
７    二重底仕切り部材固定台
８    排水管
９    二重底仕切り部材着脱把手
１０    土砂貯留函
１１    土砂排出ゲート
１２    排出ゲート開閉アーム
１３    エアバック式昇降シリンダー
１４    排水管
１５    二重底空間
１６    二重底仕切り部材
１７    脱水孔
１８    二重底仕切り部材固定台
１９    二重底仕切り部材着脱把手
Ｒ    土砂収納空間
Ｅ    負圧装置
Ｗ    分離水
Ｄ    土砂
Ｐ    土砂ピット
【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】
2005009273.tif 000007
【図６】
2005009273.tif 000008
【図７】
2005009273.tif 000009
【図８】
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