(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
残土及び土質改良剤を、前記残土に対する前記土質改良剤の添加比率が一定になるように秤量機で計量し、こうして計量された前記残土及び前記土質改良剤を同一コンベア上で混合機能を有する装置又は混合・解砕機能を有する装置に供給し、こうして得られた改良土に分級処理を施して、前記改良土の粒径を２０ｍｍ未満とし、前記残土の前記秤量機による計量は、当該残土が貯留される残土ホッパーから切り出された残土について行ない、しかも、前記土質改良剤の前記秤量機による計量及び添加は、前記残土ホッパーから切り出された残土の計量値に基づき、前記残土１に対して前記土質改良剤の添加比率を３〜７ｗｔ％になるように、前記土質改良剤のその貯留タンクからの抜き出し量を計量しつつ調整し、かくして、前記残土に対する前記土質改良剤の添加比率を一定に保持すると共に、前記改良土の強度を向上させたことを特徴とする、均質な改良土の製造方法。
【請求項２】
前記残土と前記土質改良剤とを混合するための前記混合機能を有する装置又は混合・解砕機能を有する装置として、ケーシングの上部に土質改良剤が添加された残土の供給口、底部に混合・改質済み残土の排出口が設けられ、前記ケーシングの内部に、遠心力により回転軸から円周方向に揺動自在に振り出される複数枚の羽根が、前記回転軸の外周部にあってこれを円周方向と前記回転軸の軸心に平行な方向とに分割した位置に設けられた駆動ローターが複数個設けられ、前記駆動ローターは上段に複数個水平方向に間隔を空けて設けられており、下段に前記下段の駆動ローターの内少なくとも１個が前記上段に配設された隣接する駆動ローター同士間に設けられている、残土の混合機能を有する装置又は混合・解砕機能を有する装置を用いることを特徴とする、請求項１に記載の均質な改良土の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする均質な改良土。
【請求項４】
請求項３に記載の均質な改良土を用いてソイルセメントを調製し、前記ソイルセメントを用いて施工工事を行うことを特徴とする土木建設工事方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、残土に一定比率の土質改良剤を添加し、且つ均質な改良土を製造する技術及びこれを用いた土木建設工事方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建設工事等において発生する掘削発生土は莫大な量になっており、処分のコスト増、処分地の減少、また不法投棄による環境破壊等の社会問題にもなりつつある。このような現状に対して、発生残土の有効利用が強く要請されている。
【０００３】
従来、残土から得られる改良土は、土木工事の埋戻し材、基礎材、裏込め材あるいは築堤材等に使用される。このような改良土を製造する際に用いられる発生土の多くは、その含水率が高いこと及び粘性が大きいことに起因して、改良土製造装置に対する付着性が大きい。そのために、発生土の切出しホッパーからの切出し性が不安定であり、一定量の切出しを確保することが困難であることが多い。
【０００４】
従来、改良土の製造装置をその使用形態で分類すると、移動式プラントと固定式プラントとに分けられる。上記発生土の切出し性不良に注目し、従来の改良土の製造方法につきその得失を概観すると、現在使用されている移動式プラントを用いる場合には、残土及び土質改良剤共に計量されることはなく、残土に対する土質改良剤の添加量の決定は、目測で行なわれている。この理由は、移動式プラントは一つの現場での作業終了後、容易に次の現場へ運べるように、その設計が軽量化、簡略化してあるためである。従って、土質改良剤の添加率を一定に管理することは困難である。一方、固定式プラントを用いる場合には、残土についてはベルトコンベア上でベルトウェアにより計量されている。しかしながら、土質改良剤については、計量されていない場合があり、例え計量されている場合でも、その計量情報に基づき土質改良剤の添加率を管理するアクションをとることなく、そのまま残土と混合するだけである。即ち、残土量に対する土質改良剤の添加比率の管理はなされていないのが現状である。その理由は、設備が複雑となり、建設コストがかかるためである。従って、改良土の品質は不均一となる。
【０００５】
例えば、特開平５−２４７４６４号公報には、廃泥水の土質改良における脱水工程及び固化工程において、泥土ケーキに高分子吸水剤を次いで固化剤を添加し混合する工程において、泥土ケーキを汚泥ホッパーから切り出す際に、汚泥ホッパーに装備された計量機構により所定量を計量して切り出し、また、固化剤も汚泥ケーキと同様、固化剤ホッパーに装備された計量機構により所定量を計量して切り出し、混合機に供給する方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開平５−２４７４６４号公報に開示された方法では、汚泥ホッパーあるいは固化剤ホッパーから各内容物を切り出す前に、各内容物の重量を計量することになる。即ち、現実に切り出されたものの重量を測定するという観点からみると、泥土ケーキについては、泥土ケーキホッパーの切り出し口や内壁等に対するその付着発生を考慮した場合、混合機に供給された汚泥ケーキ量の計量値については、依然として十分な信頼性を確保することができない。
【０００７】
これは、上述したように、発生残土の物性の内、特に水分含有率が高く、その含有率の変動が大きいので、高付着性及び付着性の不均一性に起因して、改良土製造過程における装置内壁等に対する付着が大きく、あるいはその付着量の変動が大きいために、残土と土質改良剤との混合工程において、土質改良剤が残土に添加された時点においては、残土に対する土質改良剤の添加比率が目標値通りとなっていず、土質改良剤添加比率の管理範囲外れが発生しているからである。
【０００８】
均質な改良効果が得られる改良土を製造するためには、このような、主として発生土の付着性に起因する、残土に対する土質改良剤添加比率のバラツキを低減することが重要であり、更に、より均質な改良土を製造するためには、上記残土に対する土質改良剤の添加比率の精度向上に加えて、残土に混入している大塊表面への土質改良剤の選択的付着性に起因する、土質改良剤添加比率のよりミクロ的な不均一性を解消して、大塊の内部まで土質改良剤を均一に添加することが重要である。
【０００９】
本発明者等は、上記課題を解決することにより、建設工事等において発生する掘削発生土等残土に土質改良剤を均一に添加し、均質で高品質改良土を製造するための方法及びそうして得られる改良土、並びにそのような改良土を用いた土木工事方法を提供することを本発明の目的とした。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記知見を得た。即ち、残土及び土質改良剤を、混合機能を有する装置又は混合・解砕機能を有する装置内に装入された時点において当該残土に対する当該土質改良剤の添加比率が一定になるようにするためには、残土をホッパーに投入し、そのホッパーから残土をベルトコンベア上に切出し、そのベルトコンベアライン上のベルトウェアにより切出された残土量を計量する。
一方、土質改良剤は、専用の貯留容器の風袋ごとロードセル等により計量しつつ、ベルトウェアによる残土の計量実測値に応じてその貯留容器の排出口から、例えばスクリューコンベアにより正確に抜き出す。更に、残土に大塊が混入している場合には、混合機能を有する装置又は混合・解砕機能を有する装置として、混入している大塊を解砕すると共に、解砕された粒子表面に土質改良剤を均一に付着させることが可能な混合・解砕装置を使用する。こうすることにより、上記従来の問題点を解決し得ることに着眼した。本発明者等は、上記課題を下記手段により解決することができた。この発明の要旨は次の通りである。
【００１１】
請求項１記載の発明に係る均質な改良土の製造方法は、残土及び土質改良剤を、前記残土に対する前記土質改良剤の添加比率が一定になるように秤量機で計量し、こうして計量された前記残土及び前記土質改良剤を同一コンベア上で混合機能を有する装置又は混合・解砕機能を有する装置に供給し、こうして得られた改良土に分級処理を施して、前記改良土の粒径を２０ｍｍ未満とし、前記残土の前記秤量機による計量は、当該残土が貯留される残土ホッパーから切り出された残土について行ない、しかも、前記土質改良剤の前記秤量機による計量及び添加は、前記残土ホッパーから切り出された残土の計量値に基づき、前記残土１に対して前記土質改良剤の添加比率を３〜７ｗｔ％になるように、前記土質改良剤のその貯留タンクからの抜き出し量を計量しつつ調整し、かくして、前記残土に対する前記土質改良剤の添加比率を一定に保持すると共に、前記改良土の強度を向上させたことに特徴を有するものである。
【００１２】
請求項２記載の発明に係る均質な改良土の製造方法は、請求項１に記載の発明において、前記残土と前記土質改良剤とを混合するための前記混合機能を有する装置又は混合・解砕機能を有する装置として、ケーシングの上部に土質改良剤が添加された残土の供給口、底部に混合・改質済み残土の排出口が設けられ、前記ケーシングの内部に、遠心力により回転軸から円周方向に揺動自在に振り出される複数枚の羽根が、前記回転軸の外周部にあってこれを円周方向と前記回転軸の軸心に平行な方向とに分割した位置に設けられた駆動ローターが複数個設けられ、前記駆動ローターは上段に複数個水平方向に間隔を空けて設けられており、下段に前記下段の駆動ローターの内少なくとも１個が前記上段に配設された隣接する駆動ローター同士間に設けられている、残土の混合機能を有する装置又は混合・解砕機能を有する装置を用いることに特徴を有するものである。
【００１３】
請求項３記載の発明に係る均質な改良土は、請求項１または２に記載の製造方法により製造されたことに特徴を有するものである。
【００１４】
請求項４記載の発明に係る土木建設工事方法は、請求項３に記載の均質な改良土を用いてソイルセメントを調製し、前記ソイルセメントを用いて施工工事を行うことに特徴を有するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
この発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１にこの発明の実施に使用する改良土の製造工程の概略フロー図を示す。同図（ａ）はその平面図、（ｂ）は側面図である。建設現場等で発生した残土１（ケーキ）をホッパー２に受け入れ、切出しコンベア３を動作させて残土１をホッパー２からＮｏ．１ベルトコンベア４上に切り出す。切り出された残土１をＮｏ．１ベルトコンベア４で搬送する。この搬送過程で残土１をＮｏ．１ベルトコンベア４のラインに設けられたベルトウェア５（図２参照）により連続的に計量する。一方、貯留タンク７に収容された土質改良剤６をロードセル８で計量し、貯留タンク７の底部に設けられたスクリューコンベア９により抜き出し、前回の計量値との差を算出する。残土１と土質改良剤６とを所定比率でＮｏ．１ベルトコンベア４上に載せて搬送し、混合機能を有する装置又は混合・解砕機能を有する装置１０に供給する。混合機能を有する装置又は混合・解砕機能を有する装置で混練し解砕された改良土１１を調製する。なお、混合機能を有する装置又は混合・解砕機能を有する装置１０の運転中は発塵が著しいので集塵機１２で周辺雰囲気の環境保持をする。上記調製された改良土１１をＮｏ．２ベルトコンベア１３上に排出し、改良土１１の粒子を分散させつつ搬送し、分級機１４で処理する。分級処理により所定の粒度以下に整粒された改良土１１’をＮｏ．３ベルトコンベア１５に載り継がせる。こうして、改良土１１’をストックヤード１６に貯留する。
【００２０】
図２により、土質改良剤６の残土１に対する添加比率を、一定比率で精度よく添加する操作方法を説明する。同図は、残土１の切出しとその計量、土質改良剤６の抜出しとその計量、及び各計量情報の処理・出力をする制御盤１７を含む、土質改良剤６の添加量制御機構を説明する模式図である。ホッパー２から切出しコンベア３でＮｏ．１ベルトコンベア４上に切り出された残土１を、ベルトウェア５で連続的に計量し、その計量情報を制御盤１７に電送する。一方、貯留タンク７から土質改良剤６をスクリューコンベア９で連続的に抜き出し、貯留タンク７内の土質改良剤６の残量をロードセル８で計量し、その計量情報を制御盤１７へ電送する。但し、土質改良剤６の貯留タンク７からの抜出し速度は、スクリューコンベア９の回転速度に依存している。制御盤１７は上記残土１の計量情報と土質改良剤６の計量情報を、予め作成された残土１に対する土質改良剤６添加比率一定化のプログラムで処理することにより、土質改良剤６の抜出し速度を求め、これに基づきスクリューコンベア９の回転速度を制御する。
【００２１】
このように、残土１の切出し量については特に調節せず、土質改良剤６の抜出し量を調節して土質改良剤６の添加比率を制御するという方法をとる。従って、残土１の水分含有率が高く、あるいはその変動が大きく、そのために残土１の付着性が高く、あるいはその付着性が不均一であるために、ホッパー２内壁や排出口からの切出し性の不安定性や、あるいは搬送ベルトであるＮｏ．１ベルトコンベアへの付着残留等の発生いかんに関わらず、土質改良剤６の添加比率を目標値に精度よく保持することが可能となる。制御盤１７は、土質改良剤６の添加制御上、あるいは残土１の切出しや土質改良剤６の抜出し、その他本製造設備運転上の緊急停止等の指令を、残土１の切出しコンベア３やＮｏ．１ベルトコンベア等に発することができる。
【００２２】
以上のようにして、土質改良剤６を残土１に対して精度よく目標値に安定して添加された配合原料は、混合機能を有する装置又は混合・解砕機能を有する装置１０に供給され、均質な改良土が製造される。その際、使用する混合機能を有する装置又は混合・解砕機能を有する装置１０としては、残土に混入している大塊残土を効率的に解砕し、且つその被解砕小粒子表面に対しても土質改良剤６を均一に混合し得る装置であることが望ましい。そのような混合機能を有する装置又は混合・解砕機能を有する装置１０の例の内部構造断面図を図３に示し、他の例の内部構造断面図を図４に示す。
【００２３】
図３において、１８は箱型の本体（ケーシング）であって、その上端部に配合原料の供給口１９が設けられ、下端部（底部）はケーシングの全面を開放した広い解砕土の排出口２０が設けられている。ケーシング１８の形状は、上端部から下端部の排出口に向けて末広がりの台形状をなし、本体ケーシング内面への土の付着を防止することができる形状になっている。更に、ケーシング上端内面には、供給口１９の下端付近から外方に、断面Ｖ字状の遮蔽板２１が周設され、これにより供給原料の外方への散逸を抑止するとともに、駆動ロータの回転により生じる上昇気流に随伴されて舞い上がる発塵を遮り、混合解砕機外へ出さない形状としている。２２は回転駆動されるローター軸で、この外周部にブレード２３によって固定された４本の羽根軸２４にそれぞれ軸方向に分割された羽根２５が、揺動自在に複数個取り付けられている。３個のローター２６，２７，２８が設けられており、上段の第１及び第２ローター２６，２７は供給口１９中心に対して左右対称位置に取り付けられ、互いに内側に回転させる。下段の第３ローター２８は、上段の第１と第２ローター２６、２７の中間位置に設けられている。そして、配合原料を第１ローター２６の羽根２５の中間に落下させ、第１と第２ローターの羽根２５間を通過することのないようにすることが肝要である。このような位置に配合原料を投入することにより、第１、第２及び第３ローターの羽根２５による混合解砕作用が３回繰り返されることになり、残土中の土塊の解砕、解砕粒の新表面への土質改良剤の混合が促進され、残土と土質改良剤との混練・解砕が良好に行なわれる。
【００２４】
図４に示した他の例の装置は、図３において更に第４ローター２８’が付加されて全部で４個（２６、２７、２８及び２８’）設けられたものであり、当該装置の機能が一層強化され、適宜これを使用する。
【００２５】
なお、本発明において、均質な改良土を製造するに当たり、供する残土として特に制限はなく、例えば、シルト質土、粘性土、砂質粘性土、砂礫質粘性土、ローム、火山灰質粘性土、砂質土及砂礫等、建設現場その他各種の残土を対象とするものであり、特に、水分含有率が高く、付着性の大なるものにおいて効果が発揮される。また、土質改良剤としては、生石灰（生石灰、消石灰を多く含むもの）、セメント系（セメントを多く含むもの）、及び高分子系等が適しており、特に粉状のものを用いる場合に効果が発揮される。
【００２６】
【実施例】
この発明を実施例により更に詳しく説明する。
【００２７】
［試験１］
図１及び図２に示した改良土の製造フローの設備、及び図３に示した混合機能を有する装置又は混合・解砕機能を有する装置を用いて、建設現場で発生した残土を改良した改良土を製造した。上記設備の運転方法は、上述した方法に準じて行ない、残土１に対する土質改良剤６の添加比率を３〜７ｗｔ％の一定値に保持するように操業した。表１に、残土と土質改良剤の配合割合を示す。こうして得られた改良土について、その粒度と一軸圧縮強度との関係を試験した。その結果を表２に示し、図６で表わした。
【００２８】
【表１】
0004422853.tif 000002
【００２９】
【表２】
0004422853.tif 000003
【００３０】
表２及び図６の結果より、土質改良剤の添加量を３〜７とし、改良土の粒度を２０ｍｍ未満に整粒した本発明実施例１から３は、土質改良剤の添加量を３〜７とし、改良土の粒度を２０ｍｍ以上に整粒した比較例１から３に比べて、その一軸圧縮強度は著しく向上し、安定することがわかる。
【００３１】
［試験２］
次いで、上記試験１で得られた粒度２０ｍｍ未満に整粒された改良土を用いてソイルモルタルを製造し、盛土構造物を施工した。図５に、上記改良土を用いたソイルモルタルの製造、及び当該盛土構造物の概略施工フロー図を示す。
【００３２】
改良土１１’に、水２９、水硬性固化材３０としてセメント、及び起泡剤３１を、表３に示す配合量で配合し、混練機３２で混練してソイルモルタル（流動化処理土）３３を製造した。ここで得られたソイルモルタル３３についての物性試験として、フロー値、単位体積重量、ブリージング率及び一軸圧縮強さを求めた。その結果を、表４に示す。フロー値は、調製直後のソイルモルタルについて、ＪＨＳ  Ａ  ３１３に基づくフロー試験により、ブリージング率は、調製直後のソイルモルタルについて、ＪＳＣＥ−１９８６に基づくブリージング試験により測定した。また、一軸圧縮強さは、ソイルモルタルで直径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍの円柱状の供試体を作成し、２０℃、湿度８０％の恒温室で２８日間、湿空養生した後、ＪＩＳ  Ａ  １２１６に基づく一軸圧縮試験により測定した。
【００３３】
【表３】
0004422853.tif 000004
【００３４】
【表４】
0004422853.tif 000005
【００３５】
次いで、ソイルモルタル３３を建設工事現場へ輸送装置３４で輸送し、シュート打設装置３５を用いて鉛直な壁を有する盛土構造物３６を施工した。その結果、安定した施工作業が行なわれた。
【００３６】
上記物性試験及び施工試験の結果より、本発明の製造方法により得られた改良土を用い、所定の方法でソイルモルタルを製造すると、盛土構造物等の土木工事を安定して良好に行なうことができることがわかった。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、建設工事現場その他で発生する残土の改良に際して、土質改良材の当該残土に対する添加比率を精度よく、安定して配合し、添加することが可能となる。従って、目標とする品質を備えた均質な改良土を安定して製造することができる。更にこの改良土を使用して、土木工事の埋戻し材、基礎材、裏込め材あるいは築堤材等の土木建設において安定した施工性良好な工事を行なうことができる。このような残土からの改良土の製造と、これを用いた優れた土木建設工事方法を提供することができ、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に使用する改良土の製造工程の望ましい例を示すフロー図である。
【図２】本発明の実施において、残土に対する土質改良剤の添加比率を一定で精度よく添加するための装置及び操作方法を説明する図である。
【図３】本発明に係る改良土の製造の実施において使用する、混合機能を有する装置又は混合・解砕機能を有する装置の好適例の内部構造断面図である。
【図４】本発明に係る改良土の製造の実施において使用する、混合機能を有する装置又は混合・解砕機能を有する装置の他の好適例の内部構造断面図である。
【図５】本発明に係る改良土を用いてソイルモルタルを製造し、これを用いて盛土構造物を施工するフロー図の例である。
【図６】本発明に係る改良土の粒度と一軸圧縮強度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  残土
２  ホッパー
３  切出しコンベア
４  Ｎｏ．１ベルトコンベア
５  ベルトウェア
６  土質改良剤
７  貯留タンク
８  ロードセル
９  スクリューコンベア
１０  混合機能を有する装置又は混合・解砕機能を有する装置
１１、１１’  改良土
１２  集塵機
１３  Ｎｏ．２ベルトコンベア
１４  分級機
１５  Ｎｏ．３ベルトコンベア
１６  ストックヤード
１７  制御盤
１８  本体（ケーシング）
１９  供給口
２０  排出口
２１  遮蔽板
２２  ローター軸
２３  ブレード
２４  羽根軸
２５  羽根
２６  第１ローター
２７  第２ローター
２８  第３ローター
２８’  第４ローター
２９  水
３０  水硬性固化材
３１  起泡剤
３２  混練機
３３  ソイルモルタル
３４  輸送装置
３５  シュート打設装置
３６  盛土構造物
【図１】
0004422853.tif 000006
【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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