(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設汚泥や河川浚渫土等の高含水比粘性土に固化材を主体とした添加材を添加混合して固化させた砂又は礫状を呈するように造粒した高品位改良処理盛土材料をもって周囲を囲む外周盛土を造成し、該外周盛土によって囲まれた部分に、前記と同様の高含水比粘性土に固化材を主体とした添加材を添加混合して所望の時期に所定の強度が確保できるように改良処理した低品位改良処理盛土材料を充填し、該低品位改良処理盛土材料を所望の養生期間を置いて硬化させて内部盛土を造成し、該内部盛土と前記外周盛土とからなる盛土層を、複数層状に積み上げることを特徴としてなる高含水比粘性土を用いた盛土工法。
【請求項２】
前記高品位改良処理盛土材料及び低品位改良処理盛土材料は、高含水比粘性土に添加混合する添加材として、セメント系固化材の他、石膏、古紙破砕物、及び／又はその他の固化助剤を混合したものを使用する請求項１に記載の高含水比粘性土を用いた盛土工法。
【請求項３】
前記低品位改良処理盛土材料を、その流動性が無くなる前に外周盛土内に流し込むことにより充填する請求項１又は２に記載の高含水比粘性土を用いた盛土工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設汚泥や河川浚渫土等の高含水比粘性土を改良し、堤防の築造や土地の造成のための盛土を造成する高含水比粘性土を用いた盛土工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、高規格堤防等の堤防築造に際しては、隣接する河川を浚渫して出た浚渫土の利用が好ましく、浚渫直後は高含水比浚渫土であっても、脱水処理或いは添加材を加えて固化処理する等の改良処理によって堤防盛土として利用できる。
【０００３】
従来の高含水比浚渫土の改良処理は、河川敷を脱水処理ヤードとし、周囲を囲む築堤等によって浚渫土収容池を構築し、ここに隣接河川の浚渫土を投入し、天日乾燥によって脱水し、ダンプトラックで搬出するようにしている。
【０００４】
また、従来、建設汚泥と呼ばれているシールドトンネル掘削等、泥水を使用した地盤の掘削によって生じる高含水比粘性土の処分が問題となっており、その有効利用のための各種の改良方法が検討されている。
【０００５】
上述の如き浚渫土や建設汚泥等の高含水比粘性土の改良方法は、天日乾燥の他、脱水処理、固化安定処理、焼成処理及び溶融処理等、利用目的に応じ、取りあえず所定の強度を確保ための低品質な改良方法から、短期間で砂状、礫状を呈する高品質な改良工法までさまざまな方法が提案されている。
【０００６】
中でも河川浚渫土にあっては、その土量が多いことから、天日乾燥やセメント系固化材を使用した固化処理等、比較的安価な改良工法が望まれており、広大な河川敷を脱水処理ヤードとし、長期間かけて天日乾燥し、その後搬出しているのが現状である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の天日乾燥による改良方法では、広大な敷地が必要となるとともに、乾燥に長期間を要し、この間河川敷が浚渫土によって埋められた状態となり、河川の安全上に問題がある。また、天日乾燥後の改良土は依然として含水比が高く、ダンプトラックによって搬出するのがやっとといった固化状態しか得られず、これを堤防の盛土として使用するには、再度固化材を使用した固化処理が必要となる等の問題があった。
【０００８】
また、セメント系固化材による固化処理は、固化材の添加量を変化させることで、あらゆる含水比の建設汚泥に対しても第１表に示す「処理土の土質材料としての品質区分と品質基準値」（財団法人建設技術センター発行「建設汚泥リサイクル指針」より引用）第２種〜第４種処理土の改良処土を作成することができるため、これまでに数多く採用されてきているが、所定の強度を発揮するまでに養生期間及び養生ヤードが必要となることと、処理土が塊状となるため、有効利用時にこれを砕く等の処理が必要になる等取り扱いに困難さが生じる。尚、従来の第１表に示す各種処理土の適用用途基準は、第２表、第３表（財団法人建設技術センター発行「建設汚泥リサイクル指針」より引用）に示すとおりである。
【０００９】
【表１】
0004491812.tif 000002
【００１０】
【表２】
0004491812.tif 000003
【００１１】
【表３】
0004491812.tif 000004
【００１２】
一方、早期利用を目的に、第１表中の第１種処理土のような砂、礫状を呈する高品質な改良を実施するためには、焼成処理、溶融処理等、熱源を要するような特殊な改良プラントが必要であった。これら改良プラントによる改良は、作成される改良土の性能が非常に優れており、土木材料としての適用範囲は広いものの、一般に改良コストが高価であり、盛土材等、比較的低品質の改良土を作成するための方法としてはコスト的に見合わない。更にそれらの改良プラントは可搬式にすることが困難であることから、汚泥処理に困っている現場のニーズに簡単には対応できない等の問題がある。
【００１３】
本発明は、上述の如き従来の問題に鑑み、比較的低コストで、固化材混合による改良方法によって建設汚泥や河川浚渫土等の高含水比粘性土を改良した改良土を使用し、高規格堤防等の盛土を造成することができる高含水比粘性土を用いた盛土工法の提供を目的としてなされたものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための本発明の特徴は、建設汚泥や河川浚渫土等の高含水比粘性土に固化材を主体とした添加材を添加混合して固化させた砂又は礫状を呈するように造粒した高品位改良処理盛土材料をもって周囲を囲む外周盛土を造成し、該外周盛土によって囲まれた部分に、前記と同様の高含水比粘性土に固化材を主体とした添加材を添加混合して所望の時期に所定の強度が確保できるように改良処理した低品位改良処理盛土材料を充填し、該低品位改良処理盛土材料を所望の養生期間を置いて硬化させて内部盛土を造成し、該内部盛土と前記外周盛土とからなる盛土層を、複数層状に積み上げることを特徴としてなる高含水比粘性土を用いた盛土工法にある。
【００１５】
尚、本発明は、上記特徴の工法において、高品位改良処理盛土材料及び低品位改良処理盛土材料は、高含水比粘性土に添加混合する添加材として、セメント系固化材の他、石膏、古紙破砕物、及び／又はその他の固化助剤を混合したものを使用すること、高品位改良処理盛土材料を、造粒機能を併せ持つミキサー、該ミキサーに固化材を計量添加する固化材添加装置及び前記ミキサーに固化助剤を計量添加する固化助剤添加装置を有する高含水比粘性土改良プラントを使用して製造し、盛土造成現場に搬入して盛土を造成すること、及び、未改良の高含水比粘性土又は低品位改良処理盛土材料を、その流動性が無くなる前に外周盛土内に流し込むことにより充填することが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面について説明する。
【００１７】
図１は本発明の盛土工法を使用して築造された堤防を示しており、図中符号1ａは第１層目盛土であり、１ｂ〜１ｄは第２層目〜第４層目盛土である。各層の盛土1a〜１ｄは、それぞれ図１、図２に示すように最外周部分に周囲を囲む配置に高品位改良土によって築造された外周盛土２を有し、その外周盛土２によって囲まれた部分に低品位改良処理盛土材料を充填して内部盛土３を構成している。
【００１８】
また、これら各層の盛土造成は、第1層目盛土１ａを築造した後その上に重ねて第２層目盛土１ｂを、その上に順次第３層目盛土１ｃ、第４層目盛土１ｄを順次重ねて構築している。
【００１９】
各層の盛土は、例えば図３に示す如き高含水比粘性土改良プラントを使用して高含水比粘性土を改良処理した改良処理盛土材料を使用する。このプラントは、河川浚渫土又は建設汚泥からなる高含水比粘性土とセメント系固化材及び各種固化助剤とを混合攪拌するミキサー１０、セメント系固化材貯蔵サイロ１１及び固化助剤貯蔵サイロ１２を有し、両サイロ１１，１２から、それぞれ添加装置１１ａ，１２ａを介して必要量の固化材及び固化助剤がミキサー１０内に投入できるようになっている。
【００２０】
このミキサー１０内に、土運船１３によって運ばれて来た河川浚渫土砂等の高含水比粘性土１４をバックホー１５等の揚土装置を使用して投入し、添加する固化材及び固化助剤の種類及び添加量を調節して添加させ、混練することにより各種の品位の改良処理盛土材料が得られるようになっている。ミキサー１０によって処理された改良処理盛土材料は、ミキサー底部の排出口１６から排出され、コンベア１７によってダンプトラック１８に積み込まれるようになっている。
【００２１】
ミキサー１０内には、図４に示すように、中心部と外周部に別々の回転攪拌翼１９，２０が備えられ、その両攪拌翼は別々に回転数を調節することができるようになっており、それらの回転数を適宜選択することによって造粒をも可能なように構成されている。
【００２２】
使用するセメント形固化材としては、市販のセメント系固化材を使用するものであり、普通ポルトランドセメント、高炉セメントＢ、一般軟弱土用固化材、高有機質土用固化材、石膏及び生石灰等を、浚渫土の含水比及び必要とする改良処理盛土材料の改良程度に応じて選択使用する。
【００２３】
古紙破砕物としては、例えば古新聞や使用済みの電話帳を２０ｍｍ四方以下の大きさに裁断したものが良く、その他の固化助剤としては、天然系、合成系の水溶性ポリマー、吸水性樹脂等が良い。ポリマーは天然物又は合成物の何れでもよく、両者を混合して使用しても良い。
【００２４】
外周盛土２に使用する高品位改良処理盛土材料としては、前述した第１表の第１種改良土と同程度の性状のものを使用する。この改良処理盛土材料の作成は、前述した図３に示す高含水比粘性土改良プラントを使用し、高炉セメントＢ、軟弱土用固化材、高有機質用固化材又は石膏等を固化材として使用し、これに固化助剤として古紙破砕物及びポリマーを高含水比粘性土に添加し混練し、造粒させて排出させるものであり、固化材の種類、固化材及び添加材の混合割合を調節し、改良直後に砂・礫状を呈する程度、即ち前記第１表の第１種処理土に相当する程度まで改良したものを使用する。
【００２５】
また、低品位改良処理盛土材料としては、高品位改良処理盛土材料と同様の固化材及び固化助材をその添加量を調整して使用したものや、固化材のみ又は固化助剤のみを使用し、盛土として機能することが必要な時期、例えばその上側に積み上げる次の盛土層又は覆土層の積み上げ作業の開始予定時期に、コーン指数が４００ｋＮ／ｍ２に達するように調整したものを使用する。
【００２６】
また、外周盛土２内に充填する盛土材としては、上述した低品位改良処理盛土材料の他、未改良の高含水比粘性土をそのまま充填してもよく、これは盛土構築速度が、高含水比粘性土の天日乾燥期間を含めても支障の無い場合に実施できる。
【００２７】
上述した改良又は未改良の各種盛土材の内、高品位改良処理盛土材料は改良処理直後に砂・礫状を呈しているため、施工現場が前記プラントに近い場合にはベルトコンベア等の連続搬送手段が使用でき、また比較的遠い場合はダンプトラック、土運船等の運搬手段が使用できる。
【００２８】
また、低品位改良処理盛土材料の搬送は、前記プラントによる改良処理直後のコーン指数がトラフィカビリティが確保できる程度に達している場合には、前述の高品位改良処理盛土材料と同様の搬送方法によって現場に搬入できる。
【００２９】
この他、改良処理直後に高い流動性を有する低品位改良処理盛土材料及び未改良の高含水比粘性土からなる盛土材の場合には、図５に示すように、空気式圧送又は機械式圧送の圧送装置２１を使用し、輸送管２２を通して施工現場に送り込むようにしても良い。この場合には外周盛土２に囲まれた部分が、低品位改良処理盛土材料を使用した場合には固化のための養生用ポンドとなり、未改良の盛土材を使用した場合には天日乾燥のための改良用ポンドとなる。
【００３０】
試験例
次に、河川浚渫土からなる高含水比粘性土を使用して各種の盛土材に改良処理した試験例について説明する。
【００３１】
試験に使用した河川浚渫土の性状を第４表に示す。
【００３２】
【表４】
0004491812.tif 000005
【００３３】
この河川浚渫土を使用し、図３に示すプラントを使用して固化材、固化助剤を選択使用して処理した場合と、及び未処理のままの場合との性状試験結果を第５表に示す。
【００３４】
【表５】
0004491812.tif 000006
【００３５】
試験結果の説明
Ｎｏ．０は未処理の場合を示しており、２８日経過後も強度は殆ど発揮されない。
【００３６】
Ｎｏ．１〜９は固化材のみによる改良結果を示している。改良効果は、高炉セメントＢ、普通ポルトランドセメント、軟弱粘土用固化材、高有機質用固化材の順に大きい。固化材のみでは改良直後は材料にまだ流動性があり、ダンプトラッンによる運搬や締め固め作業は困難である。運搬が可能となるコーン指数は２００〜４００ｋＮ／ｍ２であるが、１日でこの強度を発揮しようとすると、２８日での強度は第２種処理土８００ｋＮ／ｍ２に対し過大なものとなる。また改良後の処理土は塊状を呈し、盛土等の土木材料としてそのままの使用は困難である。
【００３７】
Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．１２は固化材を使用せずに古紙破砕物、ポリマーを使用した場合を示しており、Ｎｏ．１０の古紙破砕物のみを使用した場合は、処理後数分で古紙破砕物による吸水が進み、粘性土の流動性が著しく低下する。この状態では簡易なトラック輸送等は可能であるが、盛土として再利用できるほどではない。
【００３８】
Ｎｏ．１１の古紙破砕物及びポリマーを使用した場合では、粘性土は流動性を失い団粒化した状態（さらさらに粒状化はしないが完全に流動性を失った状態）となる。この状態になれば、土は疎水化されており、所定の強度は非常に高くなる。但し重機等による締め固めを行うと再泥化してしまう。締め固めが可能な状態まで乾燥するにはかなりの時間を要する。
【００３９】
Ｎｏ．１２のポリマーのみを使用した場合では、粘性土の流動性が著しく低下するが、すぐに再利用できる程ではない。
【００４０】
Ｎｏ．１３〜２２は、固化材、古紙破砕物及びポリマーを使用した場合を示しており、これらは粒状化が更に進行し、砂・礫状を呈するようになる。粒の強度は固化材の添加量により調整可能であり、これにより再利用までに要する養生期間が変化する。固化材の種類及び添加量によっては、改良後直ちに盛土材等として使用し、重機による締め固め作業も可能となる。
【００４１】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る高含水比粘性土を用いた盛土工法は、建設汚泥や河川浚渫土等の高含水比粘性土に固化材を主体とした添加材を添加混合して固化させた砂又は礫状を呈する高品位改良処理盛土材料をもって周囲を囲む外周盛土を造成し、該外周盛土によって囲まれた部分に、未改良の前記高含水比粘性土、又は該高含水比粘性土に固化材を主体とした添加材を添加混合して所望の時期に所定の強度が確保できるように改良処理した低品位改良処理盛土材料を充填して所望の養生期間を置いて硬化させることにより堤防盛土とするようにしたことにより、盛土施工現場を養生用ポンドとして使用でき、従来のように天日乾燥や固化の養生ヤードが不要となり、且つ早期に盛土を築造できる。
【００４２】
また、本発明では、高品位改良処理盛土材料による外周盛土を造成し、該外周盛土内に未改良の高含水比粘性土又は低品位改良処理盛土材料を充填して造成した盛土層を複数層状に積み上げて堤防盛土となすことにより、嵩高の高規格堤防であっても、容易に施工が可能となる。
【００４３】
更に、本発明では、高品位改良処理盛土材料及び低品位改良処理盛土材料を、造粒機能を併せ持つミキサー、該ミキサーに固化材を計量添加する固化材添加装置及び前記ミキサーに固化助剤を計量添加する固化助剤添加装置を有する高含水比粘性土改良プラントを使用して製造し、盛土造成現場に搬入して盛土を造成することにより、一つのプラントを使用して各種の品位の改良処理土が得られるため、盛土の築造過程に対応させて、必要な盛土材が逐次容易に得られる。
【００４４】
更に、本発明では、未改良の高含水比粘性土又は低品位改良処理盛土材料を、その流動性が無くなる前に外周盛土内に流し込むことにより充填することにより、搬送が容易となり、作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により築造された堤防の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す堤防の築造途中を示す平面図である。
【図３】本発明に使用する高含水比粘性土改良プラントの概略図である。
【図４】同上のプラントで使用しているミキサーの断面図である。
【図５】本発明で使用する搬送設備の一例の概略図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｄ  盛土
２  外周盛土
３  内部盛土
１０  ミキサー
１１  セメント系固化材貯蔵サイロ
１１ａ  添加装置
１２  固化助剤貯蔵サイロ
１２ａ  添加装置
１３  土運船
１４  高含水比粘性土
１５  バックホー
１６  排出口
１７  コンベア
１８  ダンプトラック
１９、２０  回転攪拌翼
２１  圧送装置
２２  輸送管
【図１】
0004491812.tif 000007
【図２】
0004491812.tif 000008
【図３】
0004491812.tif 000009
【図４】
0004491812.tif 000010
【図５】
0004491812.tif 000011