(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入配管及び流出配管とに接続するカラー部を両端に有する筒状の骨組み枠体の胴体部に所定の篩目を有する金網を覆設してなる筒型ストレーナであって、該筒型ストレーナはその篩目を有する金網部分が大気に開放され、横置き又は下流側に下り傾斜に置かれて使用され、該筒型ストレーナの管内の泥水位が３０〜７０％の水位となるように、しかも流入配管及び流出配管を満管となるように被処理泥水を通水し、落下する濾液を濾過泥水として採取することを特徴とする筒型ストレーナの使用方法。
【請求項２】
前記被処理泥水は、細砂、シルト及び粘土を含有し、最大粒径（ＤＭＡＸ）が０．５〜２．０ｍｍであり、且つ前記篩目が、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ未満角であることを特徴とする請求項１記載の筒型ストレーナの使用方法。
【請求項３】
流入配管及び流出配管とに接続するカラー部を両端に有する筒状の骨組み枠体の胴体部に所定の篩目を有する金網を覆設してなる筒型ストレーナであって、該筒型ストレーナはその篩目を有する金網部分が大気に開放され、横置き又は下流側に下り傾斜に置かれて使用され、該筒型ストレーナの管内の泥水位が３０〜７０％の水位となるように、しかも流入配管及び流出配管を満管となるように被処理泥水を通水し、落下する濾液を濾過泥水として採取する筒型ストレーナの使用方法の使用方法であって、筒型ストレーナの篩目の異なる２台を使用し、篩目の大きな方の筒型ストレーナを前段に設け、該前段の筒型ストレーナの濾過泥水を、更に他の１台の後段の筒型ストレーナで濾過する２段階濾過方法を行うことを特徴とする筒型ストレーナの使用方法。
【請求項４】
前記前段の筒型ストレーナの篩目が、０．５〜２．０ｍｍ角であり、前記後段の筒型ストレーナの篩目が、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ未満角であることを特徴とする請求項３記載の筒型ストレーナの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、最大粒径が０．１〜０．５ｍｍの泥水を製造するに好適な筒型ストレーナの使用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネル掘削などシールドで使用される泥水は、掘削物を搬出するため高粘度で高比重のものが要求され、ベントナイトなどの粘土粉末を水に解いて製造したり、回収した泥水に高価な増粘材を添加して製造されていた。しかし、ベントナイトや増粘材を使用して高粘度、高比重の泥水を製造するにはコストの上昇は避けられず、シールドの施工コストを高めていた。このため、現場発生土から、例えば、ＤMAX が０．１〜０．５mmの良質な泥水を大量に製造することも検討されてきた。
【０００３】
自然界で採取される土、例えば、現場発生土は、礫、砂、シルト、粘土を含有している。その粒径は、最大粒径７５mm以上のものから、最小０．００５mm以下のものまでが混在している。従って、現場発生土から高粘度、高比重の良質な泥水を得るためには、大きな篩目を有する篩機から小さな篩目を有する種々の篩機を何台も用意して、順に濾過作業を行っていく必要がある。従来、これらの篩機は簡便且つ大量に濾過する必要から、平面型振動篩機が使用され、濾材は金網のものが主流であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の平面型振動篩機では、最小の篩目は０．６mm角が限度であった。すなわち、平面型振動篩機における篩目の大きさと濾材の線径とは密接な関係があり、これらは濾過効率の点で篩目の数をできるだけ多く採ると共に、濾材の上に供給される被処理泥水の重量に耐えうる強度を与えるという点から決定されていた。このため、篩目が０．６mm角より小さい平面型振動篩機は線径が０．５mm以下とならざるを得ず、強度を確保できず、実用的には使用できないものであった。従って、現場発生土からＤMAX が０．１〜０．５mmの良質な泥水を簡便で安価に、且つ大量に製造することは不可能であるとまで言われていた。
【０００５】
従って、本発明の目的は、最大粒径が０．１〜０．５ｍｍの泥水を製造するに際し、簡易な構造で安価に製造でき、使い易く大量の製造に好適な筒状ストレーナの使用方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、筒状の骨組み枠体の胴体部に所定の篩目を有する金網を覆設してなる筒状ストレーナを、横置き又は下流側に下り傾斜に設置し、その篩目を有する金網部分を大気に開放するようにし、被処理泥水を筒状ストレーナ管内の泥水位が約５０％近傍になるように通水すれば、目詰まりを起こすことなく、連続的、定常的に大量の泥水が濾過できることなどを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明（１）は、流入配管及び流出配管とに接続するカラー部を両端に有する筒状の骨組み枠体の胴体部に所定の篩目を有する金網を覆設してなる筒型ストレーナであって、該筒型ストレーナはその篩目を有する金網部分が大気に開放され、横置き又は下流側に下り傾斜に置かれて使用され、該筒型ストレーナの管内の泥水位が３０〜７０％の水位となるように、しかも流入配管及び流出配管を満管となるように被処理泥水を通水し、落下する濾液を濾過泥水として採取する筒型ストレーナの使用方法を提供するものである。また、本発明（２）は、前記被処理泥水は、細砂、シルト及び粘土を含有し、最大粒径（ＤＭＡＸ）が０．５〜２．０ｍｍであり、且つ前記篩目が、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ未満である前記（１）記載の筒型ストレーナの使用方法を提供するものである。また、本発明（３）は、流入配管及び流出配管とに接続するカラー部を両端に有する筒状の骨組み枠体の胴体部に所定の篩目を有する金網を覆設してなる筒型ストレーナであって、該筒型ストレーナはその篩目を有する金網部分が大気に開放され、横置き又は下流側に下り傾斜に置かれて使用され、該筒型ストレーナの管内の泥水位が３０〜７０％の水位となるように、しかも流入配管及び流出配管を満管となるように被処理泥水を通水し、落下する濾液を濾過泥水として採取する筒型ストレーナの使用方法の使用方法であって、筒型ストレーナの篩目の異なる２台を使用し、篩目の大きな方の筒型ストレーナを前段に設け、該前段の筒型ストレーナの濾過泥水を、更に他の１台の後段の筒型ストレーナで濾過する２段階濾過方法を行う筒型ストレーナの使用方法を提供するものである。また、本発明（４）は、前記前段の筒型ストレーナの篩目が、０．５〜２．０ｍｍ角であり、前記後段の筒型ストレーナの篩目が、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ未満角である前記（３）記載の筒型ストレーナの使用方法を提供するものである。
【０００８】
本発明の筒型ストレーナの使用方法によれば、特に、調整泥水から礫分あるいは粗砂や中砂の一部を除去する濾過工程、並びに、更に濾過を行い、中砂や細砂の一部を除去する濾過工程における目詰まりの問題を完全に解消し、連続的、定常的な濾過を実現できる。このため、良質な泥水を簡便な方法で大量に製造することができる。特に、ＤＭＡＸ０．５〜２．０ｍｍの泥水を被処理泥水として篩目が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ未満角の筒型ストレーナに通水すれば、ＤＭＡＸ０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ未満の高粘度、高比重の良質な泥水を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態における筒型ストレーナを図１〜図４を参照して説明する。図１は筒型ストレーナの分解図、図２は筒型ストレーナの使用状態を説明する図、図３（ａ）〜（ｄ）は筒型ストレーナにおける濾過原理を説明する図で図２の円内Ｂを拡大した模式図、図４は図２のＡ−Ａ線に沿って見た図をそれぞれ示す。なお、図４では、篩目の記載を省略した。図１において、筒型ストレーナ１は、カラー部１１ａ、１１ｂを両端に有する筒状の骨組み枠体１１の胴体部１６に所定の篩目を有する金網１２を覆設してなるものである。筒状の骨組み枠体１１は一端側のカラー部１１ａと、他端側のカラー部１１ｂとの間に、筒状体の内径を定める断面視で上下左右４本の鉄筋、本例では直径１６mm、長さ１m の鉄筋１５を差し渡しで固定し、長手方向に等間隔で補強リング１４を４本の鉄筋１５に固定してなる。鉄筋１５と補強リング１４の固定は溶接による溶着で行えばよい。カラー部１１ａは、流入配管２に接続される流入開口（不図示）を有し、カラー部１１ｂは、流出配管３に接続される流出開口（不図示）を有している。胴体部１６への金網１２の覆設は、本例ではシート状金網を胴体部１６へ巻き付け、７個の緊結バンド１３で固定する方法である。
【００１０】
本発明に係る筒型ストレーナ１の篩目の大きさは、特に制限されないが、被処理泥水中に存在する土粒子のＤMAX 値の１／５〜１／１５とすることが好適である。具体的には、被処理泥水のＤMAX が１０〜２０mmである場合、０．５〜２mm角の篩目のものを使用し、被処理泥水のＤMAX が０．５〜２mmである場合、０．１mm以上０．５mm未満角の篩目のものを使用すると、後述するように目詰まりを生じることなく、連続的、定常的に円滑な濾過を行うことができる。
【００１１】
筒型ストレーナ１は、図２に示すように、流入配管２をカラー部１１ａの流入開口に接続し、流出配管３をカラー部１１ｂの流出開口に接続して設置される。
筒型ストレーナ１の設置形態は、水平置きよりも、下流側に向けて若干下り傾斜とすることが、濾過速度を高めることができる点で好適である。筒型ストレーナ１の下方には筒型ストレーナ１の篩目から落下する濾過泥水５を受ける受槽４が設置されている。また、流入配管２の他端は被処理泥水７が溜められている貯槽６内に設置されたポンプ８に接続され、流出配管３の他端は貯槽６内に挿入されている。この設置状態で、筒型ストレーナ１はその篩目を有する金網部分１２が大気に開放されている。また、本例では筒型ストレーナ１に振動を与える振動機９、９がカラー部１１ａ、１１ｂ近傍にそれぞれ付設されている。
【００１２】
次に、筒型ストレーナ１の使用方法について説明する。図２において、ポンプ８を作動させると、貯槽６内の被処理泥水７は吸入口８１から流入配管２を通って、筒型ストレーナ１に供給される。筒型ストレーナ１は篩目を有する金網部分１２が大気に開放されているため圧力は開放になり、筒型ストレーナ１に供給された被処理泥水７は傾斜による自然落下で筒内を流れる。筒内の通過と共に、篩目より小さな粒子は水と共に、篩目から落下し濾過泥水５となって受槽４に集められる。一方、篩目より大きな粒子は水と共に筒内を通過し、篩上として流出配管３を通って貯槽６に集められる。
【００１３】
被処理泥水７は、流入配管２では満管状態、筒型ストレーナ１の筒内では泥水位が３０％〜７０％、特に５０％近傍、流出配管３では満管状態、となるように通水が行われると目詰まりを起こすことなく連続的、定常的な濾過が可能となる。管内での泥水位が３０％未満であったり、７０％を越えると、後述するような負圧が発生し難くなり円滑な濾過に支障をきたすようになり易い。
【００１４】
横置き筒型ストレーナ１における濾過原理を図３を参照して説明する。図３は、管内の状態を模式的に示したもので、流体の流れ方向は左から右である。符号２２ａ、２２ｂは濾材２１ａ、２１ｂの網目構造による篩目である。図３中、管内泥水位は５０％（直径の半分の水位）（図４参照）である。下半分は被処理泥水７が流れ、上半分は気相部２３であり、気相部２３は上半分側にある篩目２２ａを通して大気と流通している（図３（ａ））。被処理泥水７が横置き筒型ストレーナ１の管内を流れると、小粒径の粒子２６は重力又は振動機９、９による振動により、下半分側の篩目２２ｂを通過して落下する。一方、篩目２２ｂより粒径の大きい粒子２５は濾過されることなく、流される（図３（ｂ））。この濾過過程において、管内の気相部２３側（上半分側）の網目部分は流れる泥水からの飛沫を受ける。このため、下半分側の篩目２２ｂに目詰まりが生じ、更に、上半分側の篩目２２ａに大粒径の粒子２５が付着し、振動機９、９の作動にも係わらず、目詰まりが生じると、管内の泥水の流れに伴う篩目２２ａからの空気の吸入が停止し、気相部２３は負圧となる（図３（ｃ））。この負圧の発生で、下半分側の篩目２２ｂに詰まった大粒径の粒子２５は上方へ押し上げられ、上半分側の篩目２２ａに付着した大粒径の粒子２５は下方へ押し下げられ、共に篩目２２ａ、２２ｂを開放する側に移動する。篩目２２ａ、２２ｂが開くと気相部２３は常圧に戻るため、再び小粒径の粒子２６は、下半分側の篩目２２ｂを通過して落下する（図３（ｄ））。気相部２３が常圧→負圧→常圧→負圧となる上記の現象は、上半分の網目を目視観察することによっても確認できる。すなわち、負圧から常圧に変化する瞬間、上半分側の網目表面に付着した泥水は内側に入り込むため網目表面の土色は消え、同部分の金属色が観察される。また、篩目２２ａの詰まりが開くことも確認できる。このような濾過→目詰まり→目詰まり解消→濾過、の各作用が繰り返されることにより、連続して大量の濾過作業が可能になる。
【００１５】
本発明に係る筒型ストレーナ１の被処理液としては、中礫、細礫、粗砂、中砂、細砂、シルト及び粘土を含有し、ＤMAX が１０〜２０mm、フロー値が３５０〜４５０mmの調整泥水が使用できる。この調整泥水は建設発生土に水を加えて解泥して原泥水を得、次いで、この原泥水の全量を平面型振動篩機に流し込み、篩下として得られるもの、あるいは、この篩下を更に、最大粒径ＤMAX の調整、加水調整、及び原泥水同士の混合調整などの適宜の調整を行ったものが使用できる。
【００１６】
また、篩目の異なる２台の筒型ストレーナを使用し、篩目の大きな方の筒型ストレーナを前段に設け、該前段の筒型ストレーナの濾過泥水を、更に後段の筒型ストレーナで濾過する２段階濾過方法の場合、後段の筒型ストレーナの被処理泥水としては、前段の筒型ストレーナ１で濾過された濾過泥水、すなわち、細砂、シルト及び粘土を含有しＤMAX が０．５〜２．０mmの泥水を被処理液とすることができる。この細砂、シルト及び粘土を含有しＤMAX が０．５〜２．０mmの泥水を被処理液とし、篩目０．１mm以上０．５mm未満角の筒型ストレーナ１で濾過すれば、ＤMAX が０．１mm以上０．５mm未満、ファンネル指数５０秒以上の高粘度、高比重の良質な仕上がり泥水を得ることができる。この仕上がり泥水は、例えば、シールド工法で好適に使用できる。
【００１７】
フロー値はJHS A 313-1992「エアモルタル及びエアミルクの試験方法」の１．２シンダー法によって求められる値であり、ファンネル指数とは、公知のａ型ファンネル粘度計（試料５００ml）で測定される粘性値である。フロー値はその数値が低いほど粘性が高く、ファンネル指数はその数値が高いほど粘性が高い。
【００１８】
【実施例】
次に、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
実施例１
現場発生土を解泥処理した後、全量を公知の平面型の振動篩機にかけ、篩下として得られたフロー値４００mmで、ＤMAX が１３mmの中礫、細礫、粗砂、中砂、細砂、シルト、粘土及び水を含む調整泥水を、毎分１０００リットルで８時間、筒型ストレーナに通水した。その結果、目詰まりは全く発生せず、濾過泥水として、ＤMAX が２mmの泥水を連続的に得ることができた。なお、筒型ストレーナは下記仕様のものを使用し、濾過方法は下記の条件とした。土粒子のＤMAX は、土の粒度試験（JIS A 1204) におけるふるい分析により求めた。
【００１９】
（筒型ストレーナ）
図１に示す構造のもので、管内径１５０mm、筒状有効濾過部分の長さ１m 、篩目が２mm角である。
（濾過方法）
図２に示す濾過装置を使用した。筒型ストレーナは下流側に１０度の下り傾斜とした。また、振動機は公知の電動式バイブレータで濾過が行われている間、連続作動とした。流入配管内は満管、筒型ストレーナの管内の泥水位は５０％、流出配管内は満管とした。
【００２０】
実施例２
調整泥水の代わりに、実施例１で得られた濾過泥水を被処理液として使用し、篩目２mm角の代わりに篩目０．２mm角の筒型ストレーナを使用した以外は、実施例１と同様の方法で行った。その結果、目詰まりは全く発生せず、濾過泥水として、表１に示す性状を有する高粘度、高比重の良質な泥水を得ることができた。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
比較例１
筒型ストレーナの代わりに、篩目０．２mm角の平板型振動篩機を使用し、濾過方法は、平板型振動篩機を水平置きとし、上方から被処理泥水を流しこむ方法で行った以外は、実施例２と同様の方法で行った。その結果、被処理泥水を流しこむ過程で、濾材が破損し、濾過作業は中止となった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の筒型ストレーナの使用方法によれば、特に、調整泥水から礫分あるいは粗砂や中砂の一部を除去する濾過工程、並びに、更に、中砂や細砂の一部を除去する濾過工程における目詰まりの問題を完全に解消し、連続的、定常的な濾過を実現できる。このため、良質な泥水を簡便な方法で大量に製造することができる。特に、ＤＭＡＸ０．５〜２．０ｍｍの泥水を被処理泥水として篩目が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ未満角の筒型ストレーナに通水すれば、ＤＭＡＸ０．１〜０．５ｍｍの高粘度、高比重の良質な泥水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】筒型ストレーナの分解図である。
【図２】筒型ストレーナの使用状態を説明する図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は筒型ストレーナにおける濾過原理を説明する図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線に沿って見た図である。
【符号の説明】
１        筒型ストレーナ
２        流入配管
３        流出配管
４        受槽
５        濾過泥水
６        貯槽
７        被処理泥水
８        ポンプ
９        振動機
１１        枠体
１１ａ、１１ｂ    カラー部
１２        金網部分
１３        緊結バンド
１４        補強リング
１５        鉄筋
１６        胴体部
２１ａ、２１ｂ        濾材
２２ａ、２２ｂ        篩目
２３        気相部
２５        大粒径の粒子
２６        小粒径の粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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