(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧送機(１)から圧送管(１３)中に押し出された高濃度の浚渫泥土に圧送空気(４)を圧入することによって圧送されるプラグ流中のプラグに固化処理土として排出できるように固化材スラリーを注入するに際し、圧送機(１)出口付近に設けた泥土流量計(２)で浚渫泥土流出量を計測し、圧送空気注入口の下流に設けたプラグ検出器(５)でプラグの通過時刻を検出し、定常運転されている固化材スラリー注入ポンプ(８)により固化剤スラリーがスラリープラント(７)から固化材スラリー注入ポンプ(８)への第１循環路、該固化材スラリー注入ポンプ(８)から注入／循環切替装置(９)への第２循環路、該注入／循環切替装置(９)から該スラリープラント(７)への第３循環路内で循環されている固化材スラリー添加装置(６)の該注入／循環切替装置(９)をプラグ検出器(５)で検出された信号をもとに作動させて、該第２循環路からの流路を該スラリープラント(７)への該第３循環路から圧送管(１３)への注入流路に切り替えることによって、プラグ検出器(５)から所定間隔だけ離れた位置に設置された固化材スラリー注入口(１１)からプラグが通過するタイミングに合わせて瞬時に固化材スラリーを注入添加すると共にその固化材スラリーの注入量を該注入／循環切替装置(９)と圧送管(１３)との間に設置した固化材スラリー流量計(１０)で計測して前記浚渫泥土流出量と該固化材スラリー注入量とから固化材スラリーの添加率を調整することを特徴とする管中混合での固化材の注入方法。
【請求項２】
圧送機(１)出口付近に泥土密度計(３)を設けて浚渫泥土の密度を計測し、固化材スラリーの添加率を調整する請求項１に記載の管中混合での固化材の注入方法。
【請求項３】
固化材スラリーの添加率の調整を、固化材スラリー注入ポンプ(８)の回転数の増減によるスラリー流量の制御により行う請求項１又は２に記載の管中混合での固化材の注入方法。
【請求項４】
注入／循環切替装置(９)として、固化材スラリー注入ポンプ(８)からの第２循環路からの流路を圧送管(１３)への注入流路又はスラリープラント(７)への第３循環路に切り替える三方弁を用いる請求項１から３までのいずれか１項に記載の管中混合での固化材の注入方法。
【請求項５】
注入／循環切替装置(９)として、固化材スラリー注入ポンプ(８)からの第２循環路から圧送管(１３)への注入流路への弁と、固化材スラリー注入ポンプ(８)からの第２循環路からスラリープラント(７)への第３循環路への弁との弁２個を用いる請求項１から３までのいずれか１項に記載の管中混合での固化材の注入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、埋立地の埋め立て材などに利用するために浚渫泥土を空気圧送する圧送管内にセメントなどの固化材のスラリーを注入して浚渫泥土と固化材スラリーとを撹拌混合した固化処理土として排出できるようにするに際し、圧送管内を空気圧送されるプラグを検出しそれに見合う量の固化材スラリーの圧送管中への注入を可能とする管中混合での固化材の注入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の港湾浚渫工事においては、浚渫泥土の処分容量をできるだけ小さくするためと、浚渫泥土中に含まれている水の処理を行わなくて済むように、可及的に含水率の低い高濃度の状態で泥土を浚渫する技術が開発されてきている。このような浚渫泥土を埋立地に排送する手段としては、浚渫泥土が高濃度で流動性が低いので、大量の空気を供給し空気の膨張エネルギーを利用して送泥する空気圧送方式が採用されるようになってきている。この空気圧送方式により、含水率が低い状態で浚渫泥土の送泥が可能となったが、浚渫泥土そのものの性状は排泥後も変化することがないため、そのままの状態で埋め立てた場合にはそのまま放置してもその含水率が急激に低下することがないので埋立地内のトラフィカビリティーは長期に亘って改善しないため人や車が立ち入ることができず、従ってそのままでは利用できる土地になるまでに長い時間が必要になる。
【０００３】
そこで、浚渫泥土を空気圧送する圧送管内にセメントなどの固化材スラリーを注入して固化処理土として埋立て前に浚渫泥土をトラフィカビリティーの良い状態にする方法が提案され実施されているが、近年、浚渫泥土を空気圧送する圧送管内に固化材を注入し、プラグ流の乱流効果で浚渫泥土と固化材スラリーとを撹拌混練する工法から、混練度を高めるために圧送管の途中に撹拌混練を促進するための様々の工夫を施された装置を取り付けて撹拌混練度を向上させる工法が普及しつつあるが、機械式ミキサーを用いて浚渫泥土と固化材スラリーとを撹拌混練して固化処理土とする方法に比べて、これらの方法は安価ではあるが未だ品質の点で不充分であり、更なる品質向上が望まれている。
【０００４】
従来より、管中混合における固化材スラリーの注入方法には以下に列挙するような幾つかの方法があるが、それぞれ以下のような問題点がある。
(1) 泥土の空気圧送装置において圧送空気を注入する前に浚渫泥土に固化材スラリーを添加する方法では、浚渫泥土に固化材を添加すると粘性が上がり、圧送抵抗が増加するため、圧送管の圧力が固化材を添加しない場合より高くなる。このため、長距離圧送の場合は、圧送用空気源等の設備が大規模となる。また、既設の設備を使用する場合は圧送泥土量を減らさなければならなくなる。
(2) 圧送途中でプラグ流に固化材スラリーを等量ずつ連続的に添加する方法では、空気圧送時のプラグ流は不規則で個々のプラグ量に大きなバラツキがあるため、各々のプラグ量に見合った量の固化材が添加されなくなる。その結果、単位泥土量当りの固化材添加量にバラツキが生じ、固化強度が不均一になるばかりでなく、プラグが空気圧送されてこないときにも固化材が添加され続けるという欠点がある。
(3) プラグを何らかの方法で検出してこのプラグの移動にタイミングを合わせて固化材スラリー注入ポンプの駆動速度を増減させて添加量を制御する方法では、プラグ流の変化に対応するため固化材スラリーの注入量を僅かの時間で大幅に増減させる必要がある。しかし、固化材スラリー注入ポンプは流量変化の立ち上がり時間特性（いわゆる時定数）が大きく、追従性能が充分でない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述したような従来技術の欠点を解消し、浚渫泥土を空気圧送する圧送管内に固化材スラリーを注入して浚渫泥土と固化材スラリーとを撹拌混合した固化処理土として排出できるようにするに際し、圧送管内を空気圧送されるプラグを検出し、大きなバラツキのあるプラグ量に見合う量の固化材スラリーをプラグの通過時に瞬時にタイミングよく圧送管内に注入できるようにする管中混合での固化材の注入方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、圧送機から圧送管中に押し出された高濃度の浚渫泥土に圧送空気を圧入することによって圧送されるプラグ流中のプラグに固化処理土として排出できるように固化材スラリーを注入するに際し、圧送機出口付近に設けた泥土流量計で浚渫泥土流出量を計測し、圧送空気注入口の下流に設けたプラグ検出器でプラグの通過時刻を検出し、定常運転されている固化材スラリー注入ポンプにより固化剤スラリーがスラリープラントから固化材スラリー注入ポンプへの第１循環路、該固化材スラリー注入ポンプから注入／循環切替装置への第２循環路、該注入／循環切替装置から該スラリープラントへの第３循環路内で循環されている固化材スラリー添加装置の該注入／循環切替装置をプラグ検出器で検出された信号をもとに作動させて該注入／循環切替装置からの流路を該スラリープラントへの第３循環路から圧送管への注入流路に切り替えることによって、プラグ検出器から所定間隔だけ離れた位置に設置されている固化材スラリー注入口をプラグが通過するタイミングに合わせて瞬時に固化材スラリーを注入添加すると共にその固化材スラリーの注入量を該注入／循環切替装置と圧送管との間に設置した固化材スラリー流量計で計測して前記浚渫泥土流出量と該固化材スラリー注入量とから固化材スラリーの添加率を調整すればよいことを究明して本発明に到達した。
【０００７】
また、圧送機出口付近に泥土密度計を設けて浚渫泥土の密度を計測し、固化材スラリーの添加率を調整すればより好ましいことや、固化材スラリーの添加率の調整は固化材スラリー注入ポンプの回転数の増減によるスラリー流量の制御による方法が好ましいことや、注入／循環切替装置としては、固化材スラリー注入ポンプからの第２循環路からの流路を圧送管への注入流路又はスラリープラントへの第３循環路へと流路を切り替える三方弁を用いる方法の他に、固化材スラリー注入ポンプからの第２循環路から圧送管への注入流路への弁と、固化材スラリー注入ポンプからの第２循環路からスラリープラントへの第３循環路への弁との弁２個を用いる方法でもよいことを究明したのである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る管中混合での固化材の注入方法について図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明に係る管中混合での固化材の注入方法を実施する設備を説明する説明図、図２は本発明に係る管中混合での固化材の注入方法に使用するプラグ検出器としての所定長さ間の圧送管の重量を測定する荷重計を示す説明図、図３は本発明に係る管中混合での固化材の注入方法に使用するプラグ検出器としての圧送管内のプラグと当接する位置に突設されている棒状体に歪ゲージが固着されているものを示す説明図である。
【０００９】
図１において、実線の矢印は固化材スラリーの流れを示し、破線の矢印は情報の流れと制御信号とを示す。
図面中、１は浚渫泥土を圧送管１３内に送る圧送機であり、図示した実施例のようにホッパーを備えていてバッチ式に供給された浚渫泥土を送り出すものであっても、また他の連続移送装置に接続されていて連続的に供給された浚渫泥土を送り出すものであってもよい。２は圧送機１出口付近で浚渫泥土流出量を計測するために設置されている泥土流量計である。３は同じく圧送機１出口付近に設置されていることが好ましい泥土密度計であり、この泥土密度計３が設置されていると、圧送される浚渫泥土の密度即ち含水率に応じて固化材スラリーの添加率を調整することができる。４は浚渫泥土を空気圧送するために圧送管１３内に供給される圧送空気である。
【００１０】
５は圧送空気注入口の下流に設けられており圧送空気４の注入により形成されるプラグ流（空気相と泥土相が交互に存在する流動体）中のプラグ（泥土の塊部）の通過時刻を検出するプラグ検出器であり、このプラグ検出器５としては図２に示す如く所定長さ間の圧送管１３の重量を測定する荷重計や、図３に示す如く圧送管１３内のプラグと当接する位置に突設されている棒状体に歪ゲージが固着されているものを示すことができる。そして、このようなプラグ検出器５を圧送管１３の長手方向に所定の間隔を隔てて設置しておけばプラグ（泥土の塊部）の流速も検出することができる。
【００１１】
即ち、プラグ検出器５が荷重計である場合には、図２に示すように可撓管を介して接続されている圧送管１３の下部に荷重計を設置すれば、空気圧送させるプラグ先端部分がその圧送管１３の位置に到達すればその部分の圧送管１３の重量が急増し後端部が通過すると急減するので、プラグの通過時刻が検出できるのであり、このような荷重計から成るプラグ検出器５を圧送管１３の長手方向に所定の間隔を隔てて設置しておけば、それらのプラグ検出器５が設置されている圧送管１３間の距離を最初の荷重計での重量変化の立ち上がり時刻と次の荷重計での重量変化の立ち上がり時刻との時間差で除すればプラグの流速が測定できるのである。また、プラグ検出器５が圧送管１３内のプラグと当接する位置に突設されている棒状体に歪ゲージが固着されているものである場合には、図３に示すように空気圧送させるプラグが棒状体に衝突すると棒状体に曲げ応力が発生するのでその歪を歪ゲージにより検知して棒状体に曲げ応力が発生している時間によりプラグの通過時刻が検出できるのであり、このような棒状体から成るプラグ検出器５を圧送管１３の長手方向に所定の間隔を隔てて設置しておけば、それらのプラグ検出器５が設置されている圧送管１３間の距離を最初の棒状体での歪発生時刻と次の棒状体での歪発生時刻との時間差で除すればプラグの流速が測定できるのである。
【００１２】
６は固化材のスラリープラント７から固化材スラリー注入ポンプ８を経て注入／循環切替装置９へと供給される固化材スラリーをスラリープラント７へと循環する流路と圧送管１３へ送り出す流路とに切り替える固化材スラリー添加装置であり、注入／循環切替装置９と圧送管１３との間に固化材スラリー流量計１０が設けられている。即ち、この固化材スラリー添加装置６においては、定常運転されている固化材スラリー注入ポンプ８により固化剤スラリーがスラリープラント７から固化材スラリー注入ポンプ８への第１循環路、固化材スラリー注入ポンプ８から注入／循環切替装置９への第２循環路、注入／循環切替装置９からスラリープラント７への第３循環路内で循環されており、プラグ検出器５で検出された信号をもとに注入／循環切替装置９が作動されると、固化材スラリー注入ポンプ８からの第２循環路からスラリープラント７への第３循環路への流路が圧送管１３への注入流路に切り替えられて、プラグ検出器５から所定間隔だけ離れた位置に設置されている固化材スラリー注入口１１からプラグが通過するタイミングに合わせて瞬時に固化材スラリーが注入／循環切替装置９と圧送管１３との間に設置されている固化材スラリー流量計１０で計測されながら圧送管１３内に注入される。
【００１３】
この固化材スラリーの圧送管１３への注入とスラリープラント７への循環とを切り替える注入／循環切替装置９としては、固化材スラリー注入ポンプ８により送り出されて来た固化材スラリーを三方弁を用いて圧送管１３への注入流路とスラリープラント７への第３循環路とのいずれかに切り替える方法や、固化材スラリー注入ポンプ８により送り出されて来た固化材スラリーを圧送管１３への注入流路への弁と固化材スラリー注入ポンプ８により送り出されて来た固化材スラリーをスラリープラント７への第３循環路への弁との２個の弁を用いて切り替える方法がある。
【００１４】
１２は圧送機１から圧送管１３内に送り出されて泥土流量計２により計測された浚渫泥土流出量を記憶する作業や、泥土密度計３が設置されている場合にはこの泥土密度計３により測定された圧送される浚渫泥土の密度から固化材スラリーの添加率を調整する作業や、プラグ検出器５により検出されたプラグが固化材スラリー注入口１１の直下に移動して来る時間に合わせると共にプラグ検出器５により検出されたプラグの通過時刻に対応する時間だけ固化材スラリー添加装置６の注入／循環切替装置９を作動させる作業や、固化材スラリー流量計１０により計測された固化材スラリー注入量を記憶する作業や、前記浚渫泥土流出量と固化材スラリー注入量とから固化材スラリーの添加率を調整する作業を管理する施工管理制御装置（パソコン）である。そして、この施工管理制御装置１２で、プラグ検出器５が圧送管１３の長手方向に所定の間隔を隔てて設置されていてプラグの流速も検出することができる場合には、最後のプラグ検出器５と固化材スラリー注入口１１との間の距離を検出したプラグの流速で除してプラグ検出器５により検出されたプラグが固化材スラリー注入口１１の直下に移動してくる時間を計算してその時間に対応してプラグ検出器５により検出されたプラグの通過時刻に対応する時間だけ固化材スラリー添加装置６の注入／循環切替装置９を作動させる作業や、固化材スラリーの添加率の調整を行わせるために、固化材スラリー注入ポンプ８の回転数の増減によるスラリー流量の制御や、更にはスラリープラント７による固化材スラリーの濃度の制御を行わせる作業も管理させることができる。
【００１５】
１４は空気圧送されたプラグ流を減勢して排出させるための排泥装置（減勢サイクロン）である。
【００１６】
かかる構成の装置において、浚渫装置（図示せず）によって浚渫された含水率の低い高濃度の浚渫泥土は圧送機１により圧送管１３内に押し出され、圧送機１出口付近の泥土流量計２により浚渫泥土の流出量が計測され、また泥土密度計３が設置されている場合には更に浚渫泥土の密度が計測される。そして、これらの計測結果が施工管理制御装置１２に伝達され、泥土流量計２で計測された浚渫泥土流出量は記憶される。
【００１７】
次いで浚渫泥土は注入される圧送空気４により形成されるプラグ流の状態で間欠的に圧送管１３内を圧送される。このようにプラグは間欠的にしかもその間隔がまちまちに圧送管１３内を圧送されて来るので、浚渫泥土と固化材スラリーとを撹拌混合した固化処理土の強度均質化のためには、通常のスラリー注入ポンプではポンプの回転数を高めるのに何秒かの時間を要し、送泥されて来るプラグに瞬時に対応することができない。そこで本発明では固化材スラリー添加装置６の固化材スラリー注入ポンプ８を所定流量の送泥状態で予め定常運転させておくために固化材スラリー注入ポンプ８から注入／循環切替装置９への第２循環路に続けてスラリープラント７に循環する第３循環路を設けておき、プラグが固化材スラリー注入口１１の直下に移動して来ると注入／循環切替装置９を作動させて固化材スラリーをプラグの通過時にタイミングよく瞬時に圧送管１３中に注入添加できるようにしているのである。そして、このように固化材スラリー注入ポンプ８を定常運転させておくために固化材スラリーを循環させているので、高濃度の固化材スラリーが常に流動されているため、固化材スラリーが硬化して固化材スラリーの輸送管の閉塞の恐れはない。
【００１８】
そして、圧送空気４の注入により形成されるプラグ流の状態で間欠的に圧送管１３内を圧送されてきたプラグは、圧送空気注入口の下流に設けられているプラグ検出器５でその通過時刻を検出され、この検出された信号をもとにプラグが圧送管１３の固化材スラリー注入口１１の直下を通過するタイミングに合わせて固化材スラリー添加装置６の注入／循環切替装置９がその通過時刻だけ作動されると、プラグの大きさに合わせて固化材スラリーが注入添加されるのである。従って、大きく変動しているプラグの大きさ（浚渫泥土量）に合わせて固化材スラリーの注入量を調整できるので、浚渫泥土と固化材スラリーとを撹拌混合した固化処理土の強度を均質化できるのである。また、このプラグが圧送管１３の固化材スラリー注入口１１の直下を通過するタイミングに合わせて固化材スラリー添加装置６の注入／循環切替装置９を作動させるには、予め圧送管１３中のプラグの流速を求めておいてプラグ検出器５と固化材スラリー注入口１１との間の距離をそのプラグの流速で除してプラグ検出器５により検出されたプラグが固化材スラリー注入口１１の直下に移動してくる時間を予め施工管理制御装置１２にインプットしておいてもよいが、プラグ検出器５を圧送管１３の長手方向に所定の間隔を隔てて設置しておいてプラグの流速も検出できるようにしておけば、最後のプラグ検出器５と固化材スラリー注入口１１との間の距離を検出したプラグの流速で除してプラグ検出器５により検出されたプラグが固化材スラリー注入口１１の直下に移動してくる時間を計算してその時間に対応して固化材スラリー添加装置６の注入／循環切替装置９を作動させればよい。
【００１９】
また、前述した圧送機１出口付近の泥土流量計２により計測された浚渫泥土の流出量は施工管理制御装置１２で記憶されており、更に注入／循環切替装置９と圧送管１３との間に設置した固化材スラリー流量計１０により計測された固化材スラリーの注入量も施工管理制御装置１２で記憶されているので、この浚渫泥土流出量と固化材スラリー注入量とから固化材スラリーの添加率が調整されるのである。即ち、浚渫泥土流出量から予め設定した固化材スラリー注入量の設計値と現実の固化材スラリー注入量との差から固化材スラリー注入量の過不足を計算し、定常運転の固化材注入ポンプ８の回転数を増減させてポンプの吐出量を制御したり、スラリープラント７による固化材スラリーの濃度を制御して、固化材スラリーの添加率を調整する。
【００２０】
この際、圧送機１出口付近に泥土密度計３が設置されていると、この泥土密度計３により計測された浚渫泥土の密度を施工管理制御装置１２に伝達して、固化材スラリーの添加率を変更することもできる。
【００２１】
【発明の効果】
以上に詳述した如く、本発明に係る管中混合での固化材の注入方法は、固化材スラリー添加率のバラツキが大きいために中品質の固化処理土しか得られなかった従来の管中混合固化処理工法における欠点を解消するため、定常運転されている固化材スラリー注入ポンプによりスラリー圧を高めた状態にしておいて固化材スラリーを注入／循環切替装置により圧送管内に注入添加するので固化材スラリーの注入量が最初から一定しており、プラグ検出器でプラグの通過時刻を検出してプラグの通過時にタイミングよく瞬時に固化材スラリーを注入添加するので固化材スラリーがプラグに均等に注入され、更に圧送機出口付近に設けた泥土流量計で浚渫泥土流出量を計測すると共に注入／循環切替装置と圧送管との間に設置した固化材スラリー流量計で固化材スラリーの注入量を計測して浚渫泥土流出量と固化材スラリー注入量とから固化材スラリーの添加率を調整するため均質な固化強度の固化処理土が得られるという効果を奏するのである。
【００２２】
更に、圧送機出口付近に泥土密度計を設けて浚渫泥土の密度を計測し、固化材スラリーの添加率を調整することによって、均質な固化強度の固化処理土が得られるという効果を奏することもできるのである。
このような効果を奏する本発明の工業的価値はきわめて大きなものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る管中混合での固化材の注入方法を実施する設備を説明する説明図である。
【図２】  本発明に係る管中混合での固化材の注入方法に使用するプラグ検出器としての所定長さ間の圧送管の重量を測定する荷重計を示す説明図である。
【図３】  本発明に係る管中混合での固化材の注入方法に使用するプラグ検出器としての圧送管内のプラグと当接する位置に突設されている棒状体に歪ゲージが固着されているものを示す説明図である。
【符号の説明】
１  圧送機
２  泥土流量計
３  泥土密度計
４  圧送空気
５  プラグ検出器
６  固化材スラリー添加装置
７  スラリープラント
８  固化材スラリー注入ポンプ
９  注入／循環切替装置
１０  固化材スラリー流量計
１１  固化材スラリー注入口
１２  施工管理制御装置
１３  圧送管
１４  排泥装置
【図１】
0004235715.tif 000002
【図２】
0004235715.tif 000003
【図３】
0004235715.tif 000004