(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土木建設工事の施工現場で発生した残土を、流動化処理後施工用土砂として用いる流動化処理工法において、混合解砕機として、上面を投入口、下面を排出口に形成した筒型ケーシングと、その対向壁面の、逆三角形の各頂点に相当する位置に設けた軸受孔で軸支された３個の回転ロータと、それらの回転ロータのそれぞれに固定された複数の円形ブレードの周辺部に等間隔で配置された４本の羽根軸を介して揺動自在に取り付けられた複数の羽根片から構成される構造のものを用い、上部の２個の回転ロータをたがいに内側の方向に逆回転させながら、投入口から残土に１０〜３００ｋｇ／ｍ3の割合で生石灰を配合した混合物を供給し、上記の２個の回転ロータの羽根片の間を通過させたのち、さらに下部の回転ロータの羽根片と接触させることにより混合解砕して改良土として排出させ、得られた改良土を整粒後、水及び水硬性固化材と混合し流動化させることを特徴とする流動化処理工法。
【請求項２】
上面を投入口、下面を排出口に形成した筒型ケーシングと、その対向壁面の、逆三角形の各頂点に相当する位置に設けた軸受孔で軸支された３個の回転ロータと、それらの回転ロータのそれぞれに固定された複数の円形ブレードの周辺部に等間隔で配置された４本の羽根軸を介して揺動自在に取り付けられた複数の羽根片から構成される本体と、上部の２個の回転ロータをたがいに内側の方向に逆回転させるための駆動モータ及び下部の１個の回転ロータを右方向又は左方向に回転させるための駆動モータを有することを特徴とする混合解砕装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木建設工事の埋戻し、裏込めあるいは充填施工における流動化処理工法、及びそれに用いる混合解砕装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、土木建設工事における土砂の埋戻し、裏込め又は充填の施工法には、施工用土砂として、施工現場の発生残土例えば掘削残土を用いる施工法や、発生残土が不良の場合、それに代えて良質の土砂を用いるか、あるいはこの残土に固化材等の土質改良材を配合した改良土を用いる施工法が知られている。
この施工法は締め固めや突き固めを要するが、例えば上下水道管やガス管や通信ケーブルなどの管路式地中線路等の埋設管の敷設および補修に伴なう埋戻しにおいては、転圧機等の圧を埋設管の破損のおそれのない程度に制御する必要があるなどして、埋設管回りは十分な締固めや突き固めが困難となったり、充填性が不十分で空洞が残存しがちとなり、これが地盤沈下や陥没等のトラブルの原因となるなどの問題がある。また、その場合、埋設管等に過大な応力が発生し易く、破損に連なることにもなる。同様のことは、擁壁や橋台等の裏込め工法においても生じる。
【０００３】
一方、このような問題を解決するために、流動化処理工法が種々提案されている。この工法は、処理土に流動性を付与し、充填性を高めたものを用いるものであって、このような流動化処理土としては、例えば往復回転式撹拌により土砂に水と固化材を混合撹拌して得たもの（特開昭６３−２３３１１５号公報）、掘削土に水硬性固化材と水とを配合し流動化したもの（特開平１−３１２１１８号公報）、土砂と水とを混合して得た泥水と、固化材との混合物からなる速硬性流動化処理土（特開平６−３４４３２８号公報）、被処理土に粘土、シルト、ベントナイト程度の細粒土を含む泥水を混合したもの（特開平７−８２９８４号公報）などがある。
このような工法においては、流動化処理土が、前記発生残土やそれに固化材を配合したものや土砂（以下残土等という）よりも、少なくとも水や泥水の分、増量されているため、残土等の利用率が低下するし、また処理土の調製においてより大型の装置を要し、特に施工現場が狭いと、作業が困難となったり、装置の設置用スペースがとれず、別のより広いスペースの適当な箇所に設けた装置で処理土を調製し、それを施工現場に搬送するなど作業が繁雑となり、コストアップになるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情の下、充填性が良好で空洞の残存のない、流動性や、耐材料分離性、強度等の総合的な物性バランスのとれ、安定した施工が可能な流動化処理工法、及び水及びセメントなどの水硬性固化材と混合するだけで、該工法に用いられる流動化処理土を容易に調製しうるとともに、残土等の利用率を高くすることができ、かつ小型化でき、作業性に優れた改良土を与え得る混合解砕装置を提供することを目的としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記した良好な特徴を有する流動化処理工法及びそれに用いる混合解砕装置について鋭意検討を重ねた結果、泥水などの調整材を用いることなく、土塊に特定の土質改良材を特定割合で配合して混合し、特定の手段で土塊を解砕し細かくすると、良好な改良土が得られ、それを用いた流動化処理工法によりその目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は、土木建設工事の施工現場で発生した残土を、流動化処理後施工用土砂として用いる流動化処理工法において、混合解砕機として、上面を投入口、下面を排出口に形成した筒型ケーシングと、その対向壁面の、逆三角形の各頂点に相当する位置に設けた軸受孔で軸支された３個の回転ロータと、それらの回転ロータのそれぞれに固定された複数の円形ブレードの周辺部に等間隔で配置された４本の羽根軸を介して揺動自在に取り付けられた複数の羽根片から構成される構造のものを用い、上部の２個の回転ロータをたがいに内側の方向に逆回転させながら、投入口から残土に１０〜３００ｋｇ／ｍ3の割合で生石灰を配合した混合物を供給し、上記の２個の回転ロータの羽根片の間を通過させたのち、さらに下部の回転ロータの羽根片と接触させることにより混合解砕して改良土として排出させ、得られた改良土を整粒後、水及び水硬性固化材と混合し流動化させることを特徴とする流動化処理工法、及び上面を投入口２、下面を排出口３に形成した筒型ケーシング１と、その対向壁面の、逆三角形の各頂点に相当する位置に設けた軸受孔で軸支された３個の回転ロータ２１，２２，２３と、それらの回転ロータのそれぞれに固定された複数の円形ブレード１２，…の周辺部に等間隔で配置された４本の羽根軸１３，…を介して揺動自在に取り付けられた複数の羽根片１４，…から構成される本体と、上部の２個の回転ロータ２１，２２をたがいに内側の方向に逆回転させるための駆動モータ及び下部の１個の回転ロータ２３を右方向又は左方向に回転させるための駆動モータを有することを特徴とする混合解砕装置を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において改良土の調製に当り用いる残土の種類については特に制限はなく、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、砂礫などを含む発生残土が用いられる。
【０００８】
また、残土に添加される生石灰については特に制限はないが、通常石灰石を焼成して得たものが用いられる。
【０００９】
生石灰に代えて、生石灰に対し副資材を混合した土質改良材も用いられる。この土質改良材の副資材としては、セメント、石膏、スラグなどが挙げられ、副資材は土質改良材全量当り５０重量％未満、好ましくは４０重量％以下の割合で配合される。
【００１０】
生石灰の残土塊に対する配合割合は、使用目的や残土の種類等により様々であるが、１０〜３００ｋｇ／ｍ3、好ましくは２０〜２００ｋｇ／ｍ3の範囲で選ばれる。この割合が少なすぎると本発明の効果が十分に発揮されないし、また多すぎてもその量の割には効果の向上がみられずむしろ経済的に不利となるので好ましくない。
【００１１】
生石灰は残土に配合されると、残土中の水分を吸収し、消化反応を起こし、その生成物がイオン交換等の作用を生じるために残土がスムーズに解砕されると推測される。
【００１２】
残土はそれに配合された生石灰とともに混合処理に付すことにより解砕が促進される。混合処理には、所定の混合解砕機を用いることが必要である。
この混合解砕機としては上部に生石灰系混入残土の投入口２、下部に解砕土の排出口３を有し、かつ上端から下端に向けてテーパ状の末広がりを呈する台形状箱型ケーシング１内に、遠心力によって振り出される揺動自在の羽根を軸外周部と軸方向とに分割して配列した第１及び第２の駆動ロータ２１，２２を、それぞれ左右に並列に配置し、さらにこれらと同じ形状の第３の駆動ロータ２３を、前記２個の駆動ロータ２１，２２の中間位置の下側に配置したものが用いられる。
この混合解砕機におけるケーシング１は、上記の形状を有することにより、揺動自在の羽根による打撃効果によって分散する残土の側壁への付着堆積を防止することができる。
本発明工法において用いられる残土としては、例えば一般にコンクリートガラ、アスコンガラ、礫などの種々の夾雑物を含む建設残土、砕石洗浄ケーキ、シールド泥土、ダムなどの堆積土などの不良残土がある。
【００１３】
次に、添付図面により、この混合解砕機についてさらに詳細に説明する。
図１は、それぞれ混合解砕機の１例の内部構造を示す断面図、図２は駆動ロータの側面図、図３はその正面図であって、図１において、１は箱型の本体（ケーシング）で上端部に原料の生石灰系改良材が混入された土塊の投入口２を有し、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３が設けられている。
【００１４】
ケーシング１の形状は上端部から下端部の排出口に向けて台形状の広がりを呈しており、本体ケーシング内面への土の付着を防止できる形状としている。さらに、ケーシング上端内面には投入口２の下端付近から外方に断面Ｖ字形状の遮蔽板４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２１，２２，２３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機外へ出さない形状としている。
【００１５】
次に図２及び図３において、１１は回転駆動される駆動ロータ軸で、これらは、ケーシングの対向壁面に逆三角形の頂点に配置された軸受孔で支持されている。この軸１１の外周部にはブレード１２によって固定された４本の羽根軸１３にそれぞれ軸方向に分割された羽根片１４が揺動自在に複数個取り付けられている。羽根片１４についてはロータ回転状態の場合は実線で、またロータ停止状態の場合は破線で示している。
【００１６】
図１に示すように、駆動ロータは全体で３個から成り、上段の第１ロータ２１と第２ロータ２２は投入口中心より左右対象に取り付けられ、それぞれ内側（第１ロータは右回転、第２ロータは左回転）に回転する。下段の第３ロータ２３は上段の第１ロータと第２ロータの中間位置の下に設けられている。この第３ロータは右回転、左回転のいずれであってもよい。
【００１７】
土塊と生石灰系改良材は、予め所定の割合で混合しておき、この混合物を混合解砕機に投入する。その投入位置については、第１駆動ロータ２１の羽根片の中間に落下させ、並列に配置された第１及び第２駆動ロータ２１，２２の羽根間を通過することのないようにするのが肝要である。これは、供給コンベアのベルトスピードに合わせて、ベルトコンベアヘッドの位置を調整可能な構造にすることにより、容易に行うことができる。
【００１８】
このような位置に残土と生石灰との混合物を投入することにより、第１、第２及び第３の駆動ロータ２１，２２，２３の羽根片１４，…による混合解砕効果が３回繰り返されることになる。該生石灰は、駆動ロータの羽根により、土塊表面に十分均質に付着されるとともに、残土が解砕されることにより、土塊の新表面にさらに付着される。残土表面に付着した生石灰は、うち粉の効果をもたらし、解砕された残土は大きな土塊に戻ることはない。
【００１９】
また、所望に応じ第１ロータ２１、第２ロータ２２、第３ロータ２３を、例えば第１ロータ２１を７９０ｒｐｍ、第２ロータ２２を６００ｒｐｍ、第３ロータ２３を９００ｒｐｍのように異なった回転数に設定することができる。このようにすれば、箱型ケーシング内に乱気流が発生し、供給される生石灰が霧状に拡散された状態の中へ、細かく分散された残土が導入され、両者が接触するので、より一層均質な混合が行われる。
【００２０】
このようにして、上記の混合解砕機を用いれば細かく解砕され、粒度が揃った均質な混合状態の改良土が得られる。
このようにして得られた改良土は次いでふるい等を用いて分級するのが好ましく、これにより改良土の粒度をより一層揃えることができる。
【００２１】
本発明の流動化処理工法においては、この改良土に水及び水硬性固化材を配合し混合して流動化させたものを流動化処理土として用いる。
水硬性固化材としては、例えばポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメントなどのセメント、セメント系固化材、高炉スラグ微粉末などが挙げられる。
この流動化処理土においては、水及び水硬性固化材が要求される強度や施工条件下での流動性等に応じて適量用いられ、好ましくは１００〜５００ｋｇ／ｍ3及び３０〜２００ｋｇ／ｍ3の範囲の割合でそれぞれ配合される。
この流動化処理土には、本発明の目的をそこなわない範囲で、必要に応じ、通常流動化処理土に用いられる添加剤、例えば起泡剤、分散剤、流動化剤などを配合してもよい。
【００２２】
本発明の流動化処理工法においては、この流動化処理土を、土木建設工事の埋戻し、裏込めあるいは充填施工箇所に流し込み、硬化、固化させる。
【００２３】
【実施例】
次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
【００２４】
比較例１〜５
横浜市内の礫混じり粘性土からなる建設発生土を同じ箇所で５回採取し、各採取土Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５を比較用土としてそのまま用いた。
【００２５】
実施例１〜５
上記比較例で用いたのと同じ建設発生土を同じ箇所で５回採取し、各採取土に生石灰を５０ｋｇ／ｍ3の割合で配合したものを、図１のような解砕混合機により細かくしたのち、２０ｍｍのふるいで分級して改良土Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１０を調製した。
【００２６】
試験例
比較用土Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５及び本発明の改良土Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１０の各原料土に、セメント、水、起泡剤を表１の配合量で配合して、各流動化処理土を調製し、その物性について、フロー値、単位体積重量、ブリージング率、一軸圧縮強さを求めた。その結果を表２に示す。
なお、フロー値は、調製直後の流動化処理土について、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に基づくフロー試験により、ブリージング率は、調製直後の流動化処理土について、ＪＳＣＥ−１９８６に基づくブリージング試験によりそれぞれ求めた。また、一軸圧縮強さは、該流動化処理土で直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱状試料を作成し、２０℃、湿度８０％の恒温室で２８日間湿空養生したのち、ＪＩＳ  Ａ  １２１６に基づく一軸圧縮試験により求めた。
【００２７】
【表１】
0003831101.tif 000002
【００２８】
【表２】
0003831101.tif 000003
【００２９】
これより、比較用土Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５を用いて調製された流動化処理土については、該原料土が同じ箇所のものであるにも拘わらず、原料土Ｎｏ．１ないしＮｏ．５相互間においてその流動化処理土の物性に大きなバラツキがあって物性が安定せず、しかもフロー値を高めると、ブリージング率が劣化し、一軸圧縮強さが低下し、またブリージング率を良好にするとフロー値や一軸圧縮強さが低下し、また一軸圧縮強さを高めるとフロー値が低下し、ブリージング率が劣化するのに対し、本発明の改質原料土Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１０を用いて調製された流動化処理土については、原料土Ｎｏ．６ないしＮｏ．１０相互間においてその流動化処理土の物性にほとんどバラツキがなく安定した物性を示し、しかも各物性のバランスに優れていることが分る。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の流動化処理工法によれば、土木建設工事の埋戻し、裏込めあるいは充填施工において、充填性が良好で空洞の残存のない、流動性や、耐材料分離性、強度等の総合的な物性バランスのとれ、安定した施工結果が得られる。
また、本発明によれば、残土の利用率が高く、装置をより小型化でき、細かく解砕され、粒度が揃って、作業性に優れており、水及びセメントなどの水硬性固化材と混合するだけで、上記流動化処理工法に用いる流動化処理土を容易に調製することができる。
また、本発明の混合解砕装置を用いることにより、発生残土に、生石灰が効率よく均質に混合されるとともに、残土の解砕がより一層効率よく行われ、粒度もより一層揃うようになるなどの顕著な効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  混合解砕機の１例の内部構造を示す断面図。
【図２】  混合解砕機の１例の駆動ロータの側面図。
【図３】  図２の駆動ロータの正面図。
【符号の説明】
１    ケーシング
２    原料投入口
３    改質土の排出口
１１  駆動ロータ軸
１２  円形ブレード
１３  羽根軸
１４  羽根片
２１  第１ロータ
２２  第２ロータ
２３  第３ロータ
【図１】
0003831101.tif 000004
【図２】
0003831101.tif 000005
【図３】
0003831101.tif 000006