(57)【要約】  経路内で添加剤を容易に混合できる混合装置とする。  軟弱土を圧送する搬送管１６に仕切板５３を設け、軟弱土が仕切板５３をオーバーフローする時に生じる乱流により搬送管１６内（経路内）でクリンカアッシュを混合する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟弱土に軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料を添加して圧送する経路にこれらが十分に混合されていない状態に乱流を生じさせる乱流形成手段を経路内に備えたことを特徴とする混合装置。
【請求項２】
軟弱土に軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料を添加して圧送する経路にこれらが十分に混合されていない状態に乱流を生じさせる噴流形成手段を経路内に備えたことを特徴とする混合装置。
【請求項３】
軟弱土と軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料双方を圧送する経路に粉末或いは液体の固化材を添加する添加手段を備え、固化材が添加されて圧送される軟弱土と無機良質材料の双方に乱流を生じさせる乱流形成手段を添加手段の後流側の経路内に備えたことを特徴とする混合装置。
【請求項４】
軟弱土と軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料双方を圧送する経路に粉末或いは液体の固化材を添加する添加手段を備え、固化材が添加されて圧送される軟弱土と無機良質材料の双方に噴流を生じさせる噴流形成手段を添加手段の後流側の経路内に備えたことを特徴とする混合装置。
【請求項５】
軟弱土と、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料双方を圧送する経路に粉末或いは液体の固化材を添加する添加手段を備え、固化材が添加されて圧送される軟弱土と、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料双方に乱流を生じさせる乱流形成手段を添加手段の後流側の経路内に備え、固化材が添加されて乱流が生じた軟弱土と軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料に噴流を生じさせる噴流形成手段を乱流形成手段の後流側の経路内に備えたことを特徴とする混合装置。
【請求項６】
請求項１、３または５のいずれかにおいて、
乱流形成手段は流路の下側の一部を仕切る仕切板であり、軟弱土と、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料或いは固化材が添加されて仕切板をオーバーフローする時に生じる乱流により、軟弱土と、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料または／および固化材が混合されることを特徴とする混合装置。
【請求項７】
請求項２、４または５のいずれかにおいて、
噴流形成手段は流路に配されるラダー状の複数の板材であり、軟弱土と、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料或いは固化材が添加されて板材の隙間を流通する時に生じる噴流により、軟弱土と、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料或いは固化材が混合されることを特徴とする混合装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、砂質材料等の無機良質材料は、クリンカアッシュ及び水砕スラグから選択される少なくとも一種の無機良質材料であり、所望のフロー値を維持する割合となる添加量で添加混合されるものであり、無機良質材料が添加混合された後に固化材が添加混合される経路に備えられることを特徴とする混合装置。
【請求項９】
請求項３〜７のいずれかにおいて、固化材は、セメントおよびセメントとフライアッシュから選択される少なくとも一種の固化材であり、所望の強度を維持する割合となる添加量で添加混合されることを特徴とする混合装置。
【請求項１０】
軟弱土を軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料と混合するに際し、所望のフロー値を維持する割合となる添加量でクリンカアッシュ及び水砕スラグから選択される少なくとも一種の無機良質材料を軟弱土に添加し、圧送経路内で添加混合することを特徴とする軟弱土の固化処理方法。
【請求項１１】
軟弱土を固化材で固化処理するに際し、所望の強度を維持する割合となる添加量でセメントおよびセメントとフライアッシュから選択される少なくとも一種の固化材を軟弱土に添加し、圧送経路内で添加混合することを特徴とする軟弱土の固化処理方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１において、
請求項１〜７のいずれかに記載の混合装置により軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料を軟弱土の圧送経路内で添加混合することを特徴とする軟弱土の固化処理方法。
【請求項１３】
請求項９、１０、１１または１２において、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料の添加量は、所望のフロー値を維持する割合を決定した後は、軟弱土の含水比に関係なく一定とすることを特徴とする軟弱土の固化処理方法。
【請求項１４】
請求項９〜１３のいずれかにおいて、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料の添加量は、重量比で１０％〜７０％となる量であることを特徴とする軟弱土の固化処理方法。
【請求項１５】
請求項９〜１４のいずれかにおいて、固化材を添加し、固化材の添加量は、軟弱土及び軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料の総量１０００ｍ３に対して３０〜１００ｋｇであることを特徴とする軟弱土の固化処理方法。
【請求項１６】
請求項１５において、固化材の添加量は、配合強度が２５０〜１００ｋＮ／ｍ２となるように設定することを特徴とする軟弱土の固化処理方法。
【請求項１７】
請求項９〜１６のいずれかにおいて、固化助剤として、フライアッシュを、軟弱土及び前記添加材の総量１０００ｍ３に対して３０〜９０ｋｇ添加することを特徴とする軟弱土の固化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、海域、河川、湖沼等の浚渫土などの軟弱土の固化処理の際に添加剤を混合するための添加剤の混合装置に関する。【０００２】
また、本発明は、主として、海域、河川、湖沼等の浚渫土などの軟弱土の固化処理方法に関する。【０００３】
なお、本発明において軟弱土とは、含水比が液性限界付近のものから液性限界を超えたものであり、例えば、含水比が８０％〜４００％のものをいう。
【背景技術】
【０００４】
従来、軟弱地盤の改良工法として、帯状をしたドレーン材を軟弱地盤表面から地盤内に挿入し、そのドレーン材を通して軟弱地盤内の土壌間隙水を排出させる地盤改良工法が開発されている。この種の工法を浚渫土による超軟弱な地盤に対して施工する場合には、一般に、フローター式の固化処理船を浮かべ、これによってドレーン材の打込み等の地盤改良処理を行っているが、近年においては、浚渫土等の軟弱な埋立土砂に、セメントミルクなどの固化材を添加混合しておき、この固化材添加埋立土砂を使用して埋立地盤表層を形成し、これによって陸上走行式の地盤改良重機が走行できる表面固化層を形成する工法が研究されている。【０００５】
この表面固化層を造成する工法は、重機のトラフィカビリティ確保を目的に行われるため、材令２０日の一軸圧縮強度ｑｕ２８＝５０〜２００ｋＮ／ｍ２といった固化処理としては比較的低強度で行われることが多い。これは、後の地盤改良作業におけるドレーン材の打設に際し、これ以上の強度になるとマンドレルの貫入が困難になるためである。【０００６】
また、埋立土砂に固化材などの添加材を混合する方法として、スラリー状の、又はスラリー状にした埋立土砂を、埋立投入位置まで搬送管内を空気圧送し、その途中で添加材を注入する方法が開発されている。【０００７】
この従来の添加材管中混合方法は、スラリー状の埋立土砂を搬送管内で、空気部分に挟み、多数の塊状をしたプラグに分断して移動させ、搬送管内に設置した２つの圧力計を用いて移動するプラグ毎に、その体積、移動速度を計測し、各プラグの添加材注入器位置の通過に対応させて、添加材の注入量を制御するようにしている（特許文献１参照）。【０００８】
この従来工法では、使用する土砂スラリーの性状に対応させて、事前に土砂スラリーに対する単位体積当りの添加材混合量（添加材混合比）を決定しておき、その添加材混合比に近づけた状態で各プラグに対して注入されるようにコンピュータで制御している。【０００９】
上述した表面固化層の形成を、固化材を混合した埋立土砂層を軟弱地盤表層に造成する工法において、マンドレルの貫入が容易に行え、且つトラフィカビリティが確保できるｑｕ２８＝５０ｋＮ／ｍ２程度の低強度の地盤改良層を造成しようとする場合、室内配合試験では、殆どの軟弱地盤において固化材の添加量が３０〜４０ｋｇ／ｍ３と少なく、現場での施工工程においては、混合精度の低下を考慮し、室内配合試験の結果に安全率を乗じてこれより１．５〜２倍の量の固化材を添加することとなるが、これを前述した従来の添加材管中混合方法によって行うと、従来の実績によれば、３０〜４０ｋｇ／ｍ３程度の固化材貧配合時の現場／室内強度比は０．１〜０．３であり、所望の品質確保には過大な安全率が必要になる。【００１０】
しかし、過大な安全率を採用すると、最低強度として目標強度のｑｕ２８＝５０ｋＮ／ｍ２を確保できるが、部分的には非常に強度の大きい個所ができてしまい、そこではドレーン材の打込みが困難になってしまう事態が生じる。【００１１】
一方、室内配合試験結果をそのまま現場に適用した場合には、全体の平均強度が目標強度を達成することができるが、部分的には目標強度に達しない個所ができることとなり、地盤改良重機走行の安全性が保てなくなるという問題が生じる。【００１２】
そこで、添加剤として、セメント等の固化材に無機質粉状材からなる固化助剤を混合することにより、全域においてばらつきの少ない一定強度内の表層固化地盤を容易に造成できるという技術が開発された（特許文献２参照）。【００１３】
しかしながら、所定の安全率を考慮すると、セメント量を大幅に低減することはできない点では従来技術と同様であった。【００１４】
一方、上述した従来の添加材管中混合方法は、搬送管内に送り込まれる土砂スラリーの性状を、例えば搬送されてくる土運船毎に調査して添加材混合比を決定しているものであり、従って搬送管内を移動するプラグは常に一定の含水比であることが前提となっている。【００１５】
このため、搬送管に送り込む土砂スラリーの含水比がプラグ毎に一定となるよう、常に土運船内の土砂を荷降ろし用のバックホー等を用いて攪拌しており、その作業に多くの労力と経費を要するという問題がある。【００１６】
また、バックホー等によって常に攪拌したとしても、荷降ろし開始時から完了まで含水比を一定に保つことができず、投入される埋立土砂の硬化後の強度にばらつきが生じ、全域に渡って必要な強度の埋立地が得難いという問題があった。【００１７】
以上のように、軟弱埋立土砂に対する固化材配合量が少ない場合には、低強度で均一な固化処理地盤を形成することは困難であり、特に従来の添加材管中混合方法を採用した場合には、部分的な強度差が大きくなるという問題があった。【００１８】
【特許文献１】特開平１１−２２９４２８号公報
【特許文献２】特開２０００−３４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、このような従来の問題に鑑み、主として浚渫土などの軟弱土を固化するに際し、含水比の変動があっても、砂質材料等の無機良質材料である添加剤を容易に混合することができる混合装置を提供することを課題とする。【００２０】
また、本発明は、このような従来の問題に鑑み、主として浚渫土などの軟弱土を固化するに際し、含水比の変動があっても、添加混合する固化材の添加量を少なくすることができ、所望範囲の目的強度を容易に得ることができる軟弱土の固化処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、軟弱土に軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料を添加して圧送する経路にこれらが十分に混合されていない状態に乱流を生じさせる乱流形成手段を経路内に備えたことを特徴とする混合装置にある。【００２２】
第１の態様では、圧送する軟弱土に乱流を生じさせて経路内で砂質材料等の無機良質材料を混合することができる。【００２３】
前記課題を解決する本発明の第２の態様は、軟弱土に軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料を添加して圧送する経路にこれらが十分に混合されていない状態に乱流を生じさせる噴流形成手段を経路内に備えたことを特徴とする混合装置にある。【００２４】
第２の態様では、圧送する軟弱土に噴流を生じさせて経路内で砂質材料等の無機良質材料を混合することができる。【００２５】
前記課題を解決する本発明の第３の態様は、軟弱土と軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料双方を圧送する経路に粉末或いは液体の固化材を添加する添加手段を備え、固化材が添加されて圧送される軟弱土と無機良質材料の双方に乱流を生じさせる乱流形成手段を添加手段の後流側の経路内に備えたことを特徴とする混合装置にある。【００２６】
第３の態様では、圧送する固化材が添加された軟弱土と無機良質材料の双方に乱流を生じさせて経路内で砂質材料等の無機良質材料を混合することができる。【００２７】
前記課題を解決する本発明の第４の態様は、軟弱土と軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料双方を圧送する経路に粉末或いは液体の固化材を添加する添加手段を備え、固化材が添加されて圧送される軟弱土と無機良質材料の双方に噴流を生じさせる噴流形成手段を添加手段の後流側の経路内に備えたことを特徴とする混合装置にある。【００２８】
第４の態様では、圧送する固化材が添加された軟弱土と無機良質材料の双方に噴流を生じさせて経路内で砂質材料等の無機良質材料を混合することができる。【００２９】
前記課題を解決する本発明の第５の態様は、軟弱土と、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料双方を圧送する経路に粉末或いは液体の固化材を添加する添加手段を備え、固化材が添加されて圧送される軟弱土と、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料双方に乱流を生じさせる乱流形成手段を添加手段の後流側の経路内に備え、固化材が添加されて乱流が生じた軟弱土と軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料に噴流を生じさせる噴流形成手段を乱流形成手段の後流側の経路内に備えたことを特徴とする混合装置にある。【００３０】
第５の態様では、圧送する固化材が添加された軟弱土と無機良質材料の双方に乱流及び噴流を生じさせて経路内で砂質材料等の無機良質材料を混合することができる。【００３１】
本発明の第６の態様は、第１、第３または第５のいずれかの態様において、乱流形成手段は流路の下側の一部を仕切る仕切板であり、軟弱土と、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料或いは固化材が添加されて仕切板をオーバーフローする時に生じる乱流により、軟弱土と、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料または／および固化材が混合されることを特徴とする混合装置にある。【００３２】
第６の態様では、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料或いは固化材が添加された軟弱土が仕切板をオーバーフローする時に生じる乱流により経路内で混合される。【００３３】
本発明の第７の態様は、第２、第４または第５のいずれかの態様において、噴流形成手段は流路に配されるラダー状の複数の板材であり、軟弱土と、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料或いは固化材が添加されて板材の隙間を流通する時に生じる噴流により、軟弱土と、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料或いは固化材が混合されることを特徴とする混合装置にある。【００３４】
第７の態様では、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料或いは固化材が添加された軟弱土が板材の隙間を流通する時に生じる噴流により経路内で混合される。【００３５】
本発明の第８の態様は、第１〜第７のいずれかの態様において、砂質材料等の無機良質材料は、クリンカアッシュ及び水砕スラグから選択される少なくとも一種の無機良質材料であり、所望のフロー値を維持する割合となる添加量で添加混合されるものであり、無機良質材料が添加混合された後に固化材が添加混合される経路に備えられることを特徴とする混合装置にある。【００３６】
第８の態様では、砂質材料等の無機良質材料が添加混合された後に固化材が添加混合される経路で、クリンカアッシュ及び水砕スラグから選択される少なくとも一種の添加剤を混合することができる。【００３７】
本発明の第９の態様は、第３〜第７のいずれかの態様において、固化材は、セメントおよびセメントとフライアッシュから選択される少なくとも一種の固化材であり、所望の強度を維持する割合となる添加量で添加混合されることを特徴とする混合装置にある。【００３８】
第９の態様では、セメントとフライアッシュから選択される少なくとも一種の固化材により所望の固化強度を得ることができる。【００３９】
前記課題を解決する本発明の第１０の態様は、軟弱土を軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料と混合するに際し、所望のフロー値を維持する割合となる添加量でクリンカアッシュ及び水砕スラグから選択される少なくとも一種の無機良質材料を軟弱土に添加し、圧送経路内で添加混合することを特徴とする軟弱土の固化処理方法にある。【００４０】
第１０の態様では、クリンカアッシュや水砕スラグなどの無機良質材料を所望のフロー値が得られる程度に圧送経路内で添加混合すると、クリンカアッシュや水砕スラグが軟弱土中の水分を保持し且つ圧送・搬送性を低減することなく、土質性状を安定させることができると共に固化材の添加量を低減することができ、また、クリンカアッシュや水砕スラグの添加量は軟弱土の含水比が変化しても変化する必要はない。【００４１】
前記課題を解決する本発明の第１１の態様は、軟弱土を固化材で固化処理するに際し、所望の強度を維持する割合となる添加量でセメントおよびセメントとフライアッシュから選択される少なくとも一種の固化材を軟弱土に添加し、圧送経路内で添加混合することを特徴とする軟弱土の固化処理方法にある。【００４２】
第１１の態様では、セメントおよびセメントとフライアッシュから選択される少なくとも一種の固化材により所望の固化強度を得ることができる。【００４３】
本発明の第１２の態様は、第１０または第１１の態様において第１〜第７のいずれかの態様に記載の混合装置により軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料を軟弱土の圧送経路内で添加混合することを特徴とする軟弱土の固化処理方法にある。【００４４】
第１２の態様では、圧送経路内で軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料を容易に混合することができる。【００４５】
本発明の第１３の態様は、第９、第１０、第１１または第１２のいずれかの態様において、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料の添加量は、所望のフロー値を維持する割合を決定した後は、軟弱土の含水比に関係なく一定とすることを特徴とする軟弱土の固化処理方法にある。【００４６】
第１３の態様では、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料の添加量は、予め、所望のフロー値を維持する割合を決定した後は、一定としても、所望の配合強度を得ることができる。【００４７】
本発明の第１４の態様は、第９〜第１３のいずれかの態様において、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料の添加量は、重量比で１０％〜７０％となる量であることを特徴とする軟弱土の固化処理方法にある。【００４８】
第１４の態様では、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料を所定の重量比で添加することにより、固化材を添加する場合に添加量を低減することができる。【００４９】
本発明の第１５の態様は、第９〜第１４のいずれかの態様において、固化材の添加量は、軟弱土及び軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料の総量１０００ｍ３に対して３０〜１００ｋｇであることを特徴とする軟弱土の固化処理方法にある。【００５０】
第１５の態様では、軟弱土及び添加材の総量１０００ｍ３に対して３０〜１００ｋｇの割合で固化材を添加することにより、所望の固化強度を得ることができる。【００５１】
本発明の第１６の態様は、第１５の態様において、固化材の添加量は、配合強度が２５０〜１００ｋＮ／ｍ２となるように設定することを特徴とする軟弱土の固化処理方法にある。【００５２】
第１６の態様では、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料及び固化材の添加混合により、所望の固化強度を得ることができる。【００５３】
本発明の第１７の態様は、第９〜第１６のいずれかの態様において、固化助剤として、フライアッシュを、軟弱土及び前記添加材の総量１０００ｍ３に対して３０〜９０ｋｇ添加することを特徴とする軟弱土の固化処理方法にある。【００５４】
第１７の態様では、フライアッシュを所定の添加量でさらに添加することにより、所望の固化強度をさらに容易に維持できると共に長期的な強度増進を防止することができる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明の添加剤の混合装置は、主として浚渫土などの軟弱土を固化するに際し、含水比の変動があっても、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料を容易に混合することができる混合装置となる。【００５６】
本発明の軟弱土の固化処理方法によると、浚渫土などの軟弱土に、多孔質で粒子内に浚渫土などの軟弱土中の水分を保持できるクリンカアッシュや水砕スラグを経路内で添加混合することにより、軽量で圧送・搬送性能を確保したまま、土質性状を安定させることができ、添加するセメント等の固化処理材を低減して所定の強度を安定して得ることができる。また、クリンカアッシュや水砕スラグの混合量をコントロールすることにより浚渫土の流動性を自在にコントロールすることができる。更に、セメントなどの固化材に加えて、フライアッシュを補助的に添加して活用する際には、長期的に強度増進を抑える最適な添加割合を選定することにより、埋立地の表層固化土として将来の地盤改良工事を行うことのできる低強度の均質な改良土を造成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の固化処理方法を実施するための装置の一例の概略を示す図である。
【図２】図１の一部を拡大して説明する図である。
【図３】本発明の固化処理方法における添加剤の添加量とフロー値との関係を示す図である。
【図４】本発明の固化処理方法における固化材添加量と固化後の強度との関係を示す図である。
【図５】図４における目標強度を得るための固化材添加量を示す図である。
【図６】含水比変化に対応した固化材の適正混合割合を示す図である。
【図７】圧力計の検出圧力の時間的変化を示す図である。
【図８】試験例１のセメント添加量と一軸圧縮強度との関係を示す図である。
【図９】試験例１の経過日数と一軸圧縮強度との関係を示す図である。
【図１０】試験例２のフライアッシュ添加量と一軸圧縮強度との関係を示す図である。
【図１１】試験例２のフライアッシュ添加量と材令２８日強度／材令７日強度との関係を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態例に係る混合装置の概略図である。
【図１３】乱流形成手段の概略構成図である。
【図１４】噴流形成手段の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  軟弱土
１０  土運船
１１  サンドポンプ
１２  一時貯留槽
１３  揚土管
１４  添加材注入器
１５  γ線密時計
１６  搬送管
１７  空気圧送管
１８ａ、１８ｂ  圧力計
１９  固化材注入器
２０  注入制御手段
２０ａ  コンピュータ
５１  乱流形成手段
５２  噴流形成手段
５３  仕切板
５４  板材
５５  隙間
５６  フランジ
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。【００６０】
図１は、本発明を実施するための装置の一例の概略、図２は搬送管の内部構造の概略を示している。図面に示すように、高濃度の浚渫土等の軟弱土１を輸送してくる土運船１０には、揚土用のサンドポンプ１１が設けられており、サンドポンプ１１には揚土管１２が連結されており、揚土管１２の途中には、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料であるクリンカアッシュや水砕スラグを添加する添加剤注入器１３が設けられ、揚土管１２は一時貯留槽１４まで延設されている。一時貯留槽１４は、サンドポンプ１１により揚土され、クリンカアッシュや水砕スラグが添加された土砂スラリーを一時的に貯留するものである。一時貯留槽１４には土砂スラリーの密度を計測するγ線密度計１５が設置されているとともにその内部の低部に搬送管１６の始端が連通されている。搬送管１６には空気圧送管１７が連通され、その下流側に流れ方向に小間隔を隔てて一対の圧力計１８ａ，１８ｂが設置され、その下流側に固化材注入器１９が備えられている。【００６１】
この装置を使用し、図１に示すように、軟弱土１に対し、揚土途中でクリンカアッシュや水砕スラグを添加し、また、搬送管１６内の移動中に固化材を注入し、混合させて所望の軟弱埋立地盤２１上に投入し、該軟弱地盤２１の表面に層状に堆積させて表層固化地盤２２を造成する。【００６２】
図２に示すように、空気圧送管１７は、間欠的に高圧空気を搬送管１６内に送り込むようにしており、これによって一時貯留槽１４から搬送管１６内に送り込まれた土砂スラリーを空気部分Ａを挟んだ多数の塊状のプラグＳとして移動させるようにしている。【００６３】
両圧力計１８ａ，１８ｂは空気部分Ａ及びプラグＳが搬送管１６内を移動することによる管内圧力の変動及びその大きさをリアルタイムで計測するようにしている。【００６４】
固化材注入器１９は、固化材としてのセメントと、場合によっては、固化助材としてのフライアッシュを混合し、水を加えてスラリー状とした添加材を注入する注入ノズル１９ａが搬送管１６内に挿入されており、この注入ノズル１９ａからの注入タイミング及び注入量を、コンピュータ２０ａを使用した注入制御手段２０をもってコントロールしている。【００６５】
このような装置を用いた軟弱土の固化処理方法では、まず、添加剤注入器１３から添加するクリンカアッシュや水砕スラグの添加量を予め決定する。このクリンカアッシュや水砕スラグの添加量は、点火後のフロー値が所望の値になるように決定すればよい。すなわち、図３に示すように、クリンカアッシュや水砕スラグの添加量とフロー値との関係を予め調査して決定する。図３の場合には、所望のフロー値が１：４０の場合には、混合後の総重量の１０〜３０重量％となる程度、所望のフロー値が１：１５の場合には、総重量の５０重量％程度とする。【００６６】
本発明では、このように予めクリンカアッシュや水砕スラグを添加してフロー値を所定の範囲に調整することにより、その後、以下に示すように添加する固化材の添加量を大幅に低減することができる。また、クリンカアッシュや水砕スラグの添加量は、軟弱土１の含水比が大幅に変動しても調整する必要がない、すなわち、添加量を一度決定した後には、含水比を測定しながら添加量を調整する必要がないという利点がある。そして、これにより、固化材の添加量を低減し且つ所望強度の地盤を安定して得ることができるという効果を奏する。【００６７】
試算では、含水比が８０％〜４００％の軟弱土１に対して、配合強度が２５０〜１００ｋＮ／ｍ２となるように固化材を添加する場合、クリンカアッシュや水砕スラグを添加しないで固化材を添加した場合の固化材の添加量が立米あたり８０〜２００ｋｇであるのに対し、クリンカアッシュや水砕スラグを添加した場合には、固化材の添加量は３０〜１００ｋｇ、好ましくは３０〜９０ｋｇ、さらに好ましくは３０〜６０ｋｇ程度まで低減することができる。【００６８】
また、本発明では、軟弱土にクリンカアッシュや水砕スラグを添加することにより、フロー値を自由にコントロールすることができるので、その後の固化処理操作を容易にすることができる。【００６９】
一方、固化材注入器１９にて注入する固化材は、予め定めた配合に基づき、粉体混合器を使用してセメントに、場合によってはフライアッシュを均一に混合しておき、これに水を加えて混練し、スラリー状としたものを使用する。【００７０】
注入制御手段２０では、γ線密度計１５、両圧力計１８ａ，１８ｂによる計測値を元にして各プラグＳ毎の添加材注入タイミング及び注入量をコントロールしている。【００７１】
注入制御手段２０では、γ線密度計１５による計測値から、次の土質公式（１）（２）により土砂スラリーの含水比を算出する。【００７２】
【数１】
2007018033.tif 000002
【００７３】
式（１）（２）において、飽和度Ｓｒは１００％であり、土粒子密度Ｇｓは事前に室内土質試験によって求めておく。土粒子密度はその地域の土砂について特徴ある土質定数であり、同一地域の浚渫土であれば大きく変化することはない。そしてγ線密度計１５によって得られる密度値（湿潤単位体積重量γｔ）毎に含水比ｗを算出する。【００７４】
一方、コンピュータ２０ａには、含水比ｗの変化に対応して所望の目標強度を得るための固化材混合割合を数式化して入力しておき、その添加材混合割合データに基づき、前述の計算式で得られた含水比に対応して必要な添加材混合割合を選択し、固化材注入器１９による固化材注入量をコントロールさせるようにしている。【００７５】
この固化材混合割合データの作成は、図４に示すように土砂スラリーの含水比を数段階に分けて違えたサンプルＳ１，Ｓ２，Ｓ３毎に添加材混合量を違えて混合し、各混合量毎に固化後の強度を計測してグラフを作成し、このグラフから図５に示すように、含水比の変化に対する目標強度を得るための固化材混合量のグラフを作成する。【００７６】
更に、検出される含水比値が極端に少ない場合の添加材不足が生じないよう、及び含水比値が極端に大きい場合に単位時間当りの添加材注入量の過大によって装置の損傷を防止するため、予想される含水比外の部分について、図６に示すように一定の最低注入割合及び最高注入割合を設定したグラフを作成し、これを数式化してコンピュータに入力する。【００７７】
また、両圧力計１８ａ，１８ｂによって得られる搬送管１６内の圧力変化値から、コンピュータ２０ａによって、プラグＳの添加材注入管位置通過時及び重量（又は長さ）を算出し、プラグＳ毎の土砂スラリー量の変化に対応させて固化材注入量及び各プラグＳに対する固化材注入時のタイミングをコントロールしている。【００７８】
即ち、コンピュータ２０ａは、図７に示すように圧力計１８ａ，１８ｂにより検出される圧力曲線のピーク値ｐに基づいて搬送管１６内の各プラグＳの重量（又は長さ）を算出し、２つの圧力計１８ａ，１８ｂのピーク値ｐの検出時間差ｔに基づいて各プラグＳ（土砂スラリー）の流速を算出し、各プラグＳの重量及び流速に対応して固化材注入器１９による固化材の注入量（又は注入時間）及び注入時期を制御する。【００７９】
搬送管１６内では各プラグＳが通過する際に圧力が上昇することが実験により確認されており、図７中に実線で示すように、プラグＳの先端が圧力計１８ａの設置箇所を通過する時刻ｔ０に、圧力計１８ａの計測値が上昇しはじめて、時刻ｔ０から稍遅れた時刻ｔ１に、圧力計１８ａでピーク値ｐが検出される。そして、図７中に破線で示すように、同一のプラグＳが下流側の圧力計１８ｂの設置箇所を通過する際に、上流側の検出時刻ｔ１より遅い時刻ｔ２に、圧力計１８ｂでピーク値ｐが検出される。【００８０】
そして、圧力計１８ａ，１８ｂの設置間隔ｄと圧力計１８ａ，１８ｂのピーク値ｐの検出時間差ｔ（ｔ＝ｔ２−ｔ１）とから、プラグＳの流速ｖ（ｖ＝ｄ／ｔ）を算出することができ、プラグＳの流速ｖと圧力計１８ｂと注入ノズル１９ａとの距離ｌとから、このプラグＳの先端が注入ノズル１９ａの設置箇所を通過する時刻ｔ３（ｔ３＝ｌ／ｖ＋ｔ０）を算出する。【００８１】
従って、多数のプラグＳ、Ｓ…の夫々の先端が注入ノズル１９ａを通過する際に、注入ノズル１９ａによる搬送管１６内への固化材の注入を開始することができ、これによって、多数のプラグＳ、Ｓ…の間隔が一定でなくても、空気部分Ａ、Ａ…固化材を供給することなく、プラグＳ、Ｓ…の夫々に固化材を確実に添加することができる。【００８２】
なお、圧力計１８ａ，１８ｂの設置間隔ｅが比較的狭く、圧力計１８ａ，１８ｂの間に１つのプラグＳしか存在しない場合には、同一のプラグＳに関して上流側の圧力計１８ａにより検出された直後に下流側の圧力計１８ｂにより検出されるので、２つの圧力計１８ａ，１８ｂの検出結果を容易に対応させることができる。また、圧力計１８ａ，１８ｂにより検出されるピーク値ｐ又は波形はプラグＳ、Ｓ…毎に特徴を有するため、ピーク値ｐ又は波形に基づいて、同一のプラグＳに関する２つの圧力計１８ａ，１８ｂの検出結果を対応させてもよい。【００８３】
そして、圧力計１８ｂにより検出されるピーク値ｐは、各プラグＳの重量Ｗに略比例する（Ｗ＝ａｐ＋ｂ（ａ、ｂは定数）となる）ことが、実験により確認されている。なお、各プラグＳの長さ（体積）は、その重量Ｗに比例し、従って圧力計１８ｂのピーク値ｐに比例する。【００８４】
このようにして算出される各プラグＳ毎の重量Ｗに対し、前述したγ線密度計１５の計測値から算出した含水比に対応させた固化材混合割合となるように予めコンピュータ２０ａにプログラミングした計算式によって固化材注入量を算出し、固化材注入器１９からの各プラグＳに対する固化材注入量を制御する。【００８５】
なお、注入ノズル１９ａによる固化材の注入速度を一定にし、注入時間を圧力計１８ｂのピーク値ｐに比例させるように制御することによって、プラグＳの後端が注入ノズル１９ａの設置位置を通過する際に添加材の注入時間が丁度終了するように固化材の注入速度を調整しておくことができ、これによって、プラグＳが長い場合でも、プラグＳの前端から後端まで添加材を偏らずに均等に添加することができる。【００８６】
（試験例１）
次に、高含水比の浚渫土からなる軟弱土に対して、クリンカアッシュを添加すると共にセメントからなる固化材と、必要に応じてフライアッシュからなる固化助剤を添加混合させて固化処理した試験例を示す。【００８７】
図８には、軟弱土に対して、クリンカアッシュを５０％となるように（軟弱土：クリンカアッシュ＝１：１）で添加し、その総量に対して、セメントを３０、４０、５０、６０ｋｇ／ｍ３添加し、２０℃の恒温恒湿室にて養生した場合の、材令１４、２８日の一軸圧縮強度を示す。また、比較のため、クリンカアッシュを添加しないでセメントを５０、６０ｋｇ／ｍ３添加した場合の材令２８日の一軸圧縮強度を示す。【００８８】
また、クリンカアッシュを５０％となるように（軟弱土：クリンカアッシュ＝１：１）で添加し、その総量に対して、セメントを３０ｋｇ／ｍ３添加し、所定日数操業したときの、材令１４、２８日の一軸圧縮強度を図９に示す。【００８９】
図８に示すように、クリンカアッシュを添加することにより、所望の強度を得るためのセメント添加量が大幅に低減できることが確認された。【００９０】
また、図９に示すように、クリンカアッシュを添加することにより、セメント量を低減しても、管理幅である２５０〜１００ｋＮ／ｍ２という強度が安定して得られることが確認された。【００９１】
（試験例２）
図１０及び図１１には、軟弱土に対して、クリンカアッシュを５０％となるように（軟弱土：クリンカアッシュ＝１：１）で添加し、その総量に対して、セメントを５０ｋｇ／ｍ３と、フライアッシュ４０〜２３０ｋｇ／ｍ３とを添加した場合の材令７日の一軸圧縮強度及び材令７日と材令２８日の一軸圧縮強度の強度比（材令２８日強度／材令７日強度）をそれぞれ示す。【００９２】
図１０及び図１１に示すように、セメントと共にフライアッシュを添加すると、若材令から強度を得ることができることは知られていたが、フライアッシュを３０〜８０ｋｇ／ｍ３という所定の範囲内で添加した場合には、若材令から高強度を得られると共に、長期的な強度増進を抑えることができるという知見が得られた。【００９３】
このようにクリンカアッシュを添加する本発明の固化処理方法において、セメントと共にフライアッシュを所定量添加することにより、さらに安定して強度を確保することができ、且つ長期的な強度増進も抑えることができるので、さらに安全性を確保しつセメント量を低減できると共にドレーン材の打込みが困難になってしまう高強度化を防止することができる。【００９４】
次に、図１２、図１３に基づいて混合装置を説明する。図１２には本発明の一実施形態例に係る混合装置の概略、図１３（ａ）には乱流形成手段の縦断面、図１３（ｂ）には乱流形成手段の横断面、図１４（ａ）には噴流形成手段の縦断面、図１４（ｂ）には噴流形成手段の横断面を示してある。【００９５】
図示の混合装置は、図１に示した装置の経路内（搬送管１６内）で浚渫土等の軟弱土に、クリンカアッシュ（軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料）及びセメント、フライアッシュを混合するための混合装置である。【００９６】
図１２に示すように、例えば、図１で示した添加剤注入器１３や固化材注入器１９（添加手段）の後流側の搬送管１６には乱流形成手段５１が設けられ、乱流形成手段５１の後流側の搬送管１６には噴流形成手段５２が設けられている。【００９７】
図１３に示すように、乱流形成手段５１は、搬送管１６のフランジ５６に固定された仕切板５３により構成され、仕切板５３は流路の下側の一部（例えば、３分の１の部分）を仕切るようになっている。クリンカアッシュ及びセメント、フライアッシュが添加されて圧送される軟弱土は、仕切板５３をオーバーフローする時に生じる乱流により混合されるようになっている。【００９８】
従って、軟弱土が仕切板５３をオーバーフローする時に生じる乱流により搬送管１６内（経路内）で軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料を混合することができる。【００９９】
図１４に示すように、噴流形成手段５２は、搬送管１６に配されるラダー状の４枚の板材５４であり、板材５４の隙間５５を通過する軟弱土に噴流が生じる構成となっている。クリンカアッシュ及びセメント、フライアッシュが添加されて圧送される軟弱土は、板材５４の隙間５５を通過する時に生じる噴流により混合されるようになっている。【０１００】
従って、軟弱土が板材５４の隙間５５を流通する時に生じる噴流により搬送管１６内（経路内）で軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料を混合することができる。【０１０１】
尚、混合装置は、乱流形成手段５１もしくは噴流形成手段５２の一方を設けることも可能である。また、クリンカアッシュ及びセメントやフライアッシュが混合された軟弱土を混合するために乱流形成手段５１及び噴流形成手段５２を設けた例を挙げて説明したが、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料であるクリンカアッシュを添加した軟弱土をこれらが十分に混合されていない状態に乱流させるために乱流形成手段５１を設けたり、クリンカアッシュを添加した軟弱土をこれらが十分に混合されていない状態に噴流させるために噴流形成手段５２を設ける事も可能である。即ち、軽量の砂質土および砂質材料等の無機良質材料であるクリンカアッシュや水砕スラグを添加する添加剤注入器１３と一時貯留槽１４の間における揚土管１２に、乱流形成手段５１及び（または）噴流形成手段５２を、設けることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、主として、海域、河川、湖沼等の浚渫土などの軟弱土の添加剤の混合装置及び固化処理方法に関するが、含水比が液性限界付近のものから液性限界を超えたものである軟弱土、例えば、含水比が８０％〜４００％のものに関しては広く適用可能である。
【図１】
2007018033.tif 000003
【図２】
2007018033.tif 000004
【図３】
2007018033.tif 000005
【図４】
2007018033.tif 000006
【図５】
2007018033.tif 000007
【図６】
2007018033.tif 000008
【図７】
2007018033.tif 000009
【図８】
2007018033.tif 000010
【図９】
2007018033.tif 000011
【図１０】
2007018033.tif 000012
【図１１】
2007018033.tif 000013
【図１２】
2007018033.tif 000014
【図１３】
2007018033.tif 000015
【図１４】
2007018033.tif 000016
【国際調査報告】
2007018033.tif 000017
2007018033.tif 000018
2007018033.tif 000019
2007018033.tif 000020