技報 第 4 号（2006 年）

エコチューブにおける SPAD システム技術研究所

環境研グループ

佐伯博之

技術本部

土木技術第二部

杉本昌由

概要：当社は，袋詰脱水処理（エコチューブ）工法用の量産施工設備である SPADシステム（Slurry Pack and Decrease System）を開発した．同システムは，従来では小型袋（1.0m3）を製作するにあたりバックホウ充填方式を採用していたのをポンプ充填方式に変更し新規開発したものである．このシステムの変更により生産能力が従来の２倍強に改善した．また，土砂充填時に周辺環境を汚さない飛散防止システ
ムを備えることにより汚染土壌に対応できる環境対応型のクローズド施工が可能となった．今回の SPAD システム（スパッドシステム）は，「ため池」などの狭隘な場所でも採用できるようにコンパクトにシステム化したものである．
本稿は，それらの設備実験と公開実験をもとに実施した報告書である．

Key Words：袋詰脱水処理工法，量産化，クローズド施工，環境対応

１．はじめに
袋詰脱水処理（エコチューブ）工法は，ジオテキスタイル製の袋に浚渫土等の高含水比状態の土砂や粘土を詰めて脱水を促進すると共に，袋の張力を利用して盛土や埋土に利用する工法である．同工法はすでにNETIS にも登録され，当社でも「１５年度に国土交通省の四国地方整備局河川国道工事事務所において河川浚渫土の堤体盛土へ有効利用された実績がある．今回の施工システムは，ここでの施工上の問題点を踏まえて新規開発したものである．当社オリジナルの技術（共同出願：芦森工業(株)，大容基功工業(株)，(株)シンテック）として特許を２件出願中である．当社独自の施工設備を持つことにより他社と差別化をはかり競争力を高めることで，受注戦略に役立つものと期待する．

２．開発目的2.1 課題と開発目標
2.1.1 従来技術の課題
従来技術では，同工法における小型袋（1.0m3）の製作はバックホウ充填方式を採用していた．しかし，この製作方法では，１日の生産能力が 40 袋～60（袋/セット）程度であり，生産能力は必ずしも高くない．河川や湖沼のように一工事で大量に発生する浚渫土量に対応するには従来のバックホウ充填方式には限界があった．また，土砂を計量ホッパーから袋体に充填する際，周辺に飛散するため汚染土壌等を取り扱うには環境汚染の問題があった．これらの課題を解決するために問題点を抽出し開発目標を設定した．

佐伯博之

杉本昌由

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2.1.2 開発目標
従来技術の課題を踏まえて，次のような開発目標を設定した．
① 小型袋（1.0m3 対応）において，ポンプ充填方式を採用し，バックホウ充填方式の２倍の生産能力を持つ（１日で 120 袋製作可能な施工設備の開発）② 充填土砂の前処理設備の開発(ア) 粗雑物を除去できる装置(イ) 含水比を調整できる装置(ウ) 土砂を解泥する装置③ 設備をコンパクト化し 15t 車に搭載できる．（設備がコンパクトであり、狭隘な場所でも設置が可能）④ 土砂充填飛散防止装置の開発

３．SPAD システム（Slurry Pack and Decrease System）の開発
3.1 開発設備の概要
開発目標を受けて，SPAD システム（スパッドシステム；小型袋大量生産施工システム）を開発した．シ
ステムの全体図を図－１に示す．

図－１

SPAD システム概念図

3.1.1 振動フルイ・解泥・含水比調整装置
１）開発目的
充填土砂の前処理を目的とし，泥土をポンプで圧送可能にするために，粗雑物を除去，解泥後，含水比を調整することができる設備．（写真－１参照）
２）開発内容①40mm 以上の粗雑物を撤去できる振動フルイ装置を装着する（１時間当たり 40m3 以上処理することができる設備）②ポンプ圧送可能な含水比（フロー値）まで解泥する装置（含水比管理目標：液性限界～＋50%）③泥土を解泥し，泥土内のエアーを抜く装置（飽和度管理目標値 95%：１m3 当たり２分で解泥）④泥土の含水比を一定に調整する装置（加水タンクから送水：目標含水比から±5.0%以内）⑤15ｔ車に積載可能な大きさと重量の設備
写真－１ 振動フルイ・解泥・含水比調整装置 (DMP-15)

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3.1.2 マッドソイルポンプ
１）開発目的調泥した高含水比土砂を高速圧送できることを目的とし，外部タンクと吸引口を配管やホースで接続することにより，泥土を外部より直接自給しポンプ圧送できる構造．（写真－２参照）
２）開発内容① 時間当たり Max 55m3 圧送可能② ホッパーレス構造である③ 外部タンクから自給できる構造である

写真－２ マッドソイルポンプ
3.1.3 充填装置(ロジオストップシステム)１）開発目的
ポンプ充填方式に適用した注入口の充填装置．また，袋体との装着が容易であり袋体との脱着時に土砂が飛散しない充填装置．（写真－３，４参照）
２）開発内容①独自のピンチバルブを有した充填口（口径は 100A）②袋体への差し込みが容易であり，土砂充填時に袋体注入口を固定する機能を有する．注入口固定にエアーシリンダー方式を採用している．
（装着，脱着時間；目標２分以内）③特殊エアーバックを利用して袋体充填土砂の逆流を防止し注入口を閉塞させる④バックホウ等の補助機械に取り付け可能な充填装置写真－３ エアーシリンダー式充填装置

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写真－４ 逆流防止エアーバック

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３）ロジオストップシステムの概要
汚染物質を含む土砂をポンプ充填する際に，土砂が飛散しないようにするために開発したシステム（特許出願中）である．袋体の注入口を確実に固定するための O リング，ポンプ配管内の土砂流出を防止するピンチバルブ，ロジパック内の土砂逆流防止エアーバックで構成されている．

①②

土砂充填

注入口接続
作動：O リングで注入口を固定する③④

作動：ピンチバルブを閉じて配管内の流作動：エアーバックを拡圧して注入口を出を防ぐ閉塞する⑥⑤

注入口にエアーバックを付けたままイン作動：O リングを解除して注入金具を引シュロックで結束します．翌日エアーバ

き抜くックを取り外す

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3.1.4 充填量管理用リミッタースイッチ
１）開発目的
袋体に目標の充填量（充填高さ）になると自動的にリミッタースイッチが作動しマッドソイルポンプを停止させる充填を止める装置．（写真－５参照）
２）開発内容①操作が容易で袋体の量産化に適した管理用スイッチである②軽量であり 1 人で持ち運びが可能

写真－５ リミッタースイッチ
3.1.5 袋体（ロジパック）
ポリエステル製のポンプ充填用袋体である．今回の小型袋体は規格が 1.0m3 対応であるが，最大容量 1.3m3まで充填することが可能である．この袋体の諸性能を表－１に，袋体姿図を図－２に示す．
表－１ ロジパックの諸性能
サイズ

基本性能

規格

1.0m3 用材

質

ポリエステル繊維
1.3m3

最大容量寸法項

折 幅

1,500mm 以上

長 さ

2.3ｍ

注入口

φ100mm 配管接続可能

目

長さ方向

周方向

引張強さ[N/5cm]

3,000

3,000

伸び

[％]

1010

引裂強さ

[N]

800800

図－２ 袋体姿図

４．SPAD システムの検証１）公開実験場所：岐阜県自然共生展示場内（岐阜県各務原市川島地内新境川橋梁上流）

表－２ 充填土砂の土質験結果
土質分類名２）充填土砂の土質試験結果

充填土砂の含水比

今回の公開実証実験にあたり，岐阜県の木曽川流域の河川展示場内を提供して頂いた．この場所は公園用地内であるため河川浚渫土の掘削ができないため，礫まじり砂質粘土を購入して充填土砂を確保した．充填土砂の含水比は液性限界の 1.5 倍以内（1.46倍）を目標とし，ポンプ圧送可能なフロー値を選定した．その土質試験結果を表－２に示す．

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充填土砂のフロー値

礫まじり砂質粘土53.9%

180×180 mm

液性限界

36.9%

塑性限界

19.1%

強熱減量

6.2%

土粒子の密度
最大粒径

2.730
19.0mm技報 第 4 号（2006 年）

３）施工能力充填時間のサイクルタイムを計測した結果を表－３に示

表－３ １袋当たりのサイクルタイム

す．この結果から１袋（1.3m3）当たり 3 分程度で製作が可充填時間

平均

1 分 20 秒

能となった．１時間で 19～20 袋製作できることから，１日脱着時間

平均

1 分 50 秒の稼働を 6.5 時間とすると日施工量は 120 袋となり開発目

TOTAL

平均3 分 10 秒

標を達成できた．SPAD システム全景（写真－６）と充填状況（写真－７，８）は下記のようであった．

写真－６ SPAD システム全景

写真－７ 充填前状況

写真－８ 充填状況

４）従来システムとの比較（優位性）
従来工法であるバックホウ充填方式と SPAD システムとの比較表を表－４に示す．この比較表のように従来システムより，日施工量は２倍強になり，土砂投入の前処理設備がコンパクトになったことによって仮設備が大幅に省力化可能となった．また，ロジオストップシステムを開発したことで充填口の脱着時に土砂が飛散することを防止することが可能となり，作業環境が大きく改善された．
表－４ 工法比較表
種別SPAD システム

バックホウ充填システム

日施工量

120 袋/日・set

53 袋/日・set

仮設備期間

設置後すぐに仕事ができる充填設備の組立に２日間の作業が必要

プラント設備に下記機能を内蔵
対象土砂の前処理a)粗雑物除去装置

別途設備が必要b)含水比調整機能
c)土砂の解泥機能

作業環境

充填土砂飛散防止対策用の充填装置付（ロジオストップシステム）

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土砂の飛散防止対策が別途必要

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５）積み上げ設置
充填作業後，脱水養生を 1 日実施し，積み上げ設置（写真－９，１０）を行った．設置場所は，岐阜県自然共生展示場内新境川橋梁上流部であり，盛土法面勾配 1：1.5，設置巾 10.0m，盛土高 2.7mである．今後，この場所で，盛土体の有効性調査および植生の観察調査を 3 年間実施していく．

写真－９ 設置状況

写真－１０ 積み上げ完了全景

５．まとめ
この SPAD システムは，当社がこの「エコチューブ用専用設備」を持つことで，全国に約２５万箇所あると言われている「ため池」の底泥処理や環境汚染物質を含有する都市部の河川底泥などを対象とした工事に営業展開していくことを狙って開発したものである．
特に「ため池」の多くは，経年から土砂の堆積による貯水機能の低下や生活排水の流入などによる水質悪化等の切実な問題を抱えている．この堆積物である浚渫土の処理するにあたり，従来では廃棄物処理法では建設汚泥でないものの，土質工学的にはほぼ同様なことから，多くは廃棄物として処理されてきた．しかし，大量の浚渫土を受け入れる処分地が不足しているや運搬費を伴うことで処理コストを押し上げているのが現状である．袋詰脱水処理工法（エコチューブ）は，この建設発生土をセメントや石灰などの科学的添加剤を加えることなく脱水・減量化して土質性状を改質することで，堤体等の多自然護岸やビオトープ創出の盛土材に有効利用できる技術である．このことから，防災（洪水調整や貯水など），環境（生態系保全や景観、アメニティの創出，建設発生土のリサイクルなど）の今後の環境保全・環境負荷低減技術として大変有望な技術である．今回のこの研究開発は，袋詰脱水処理工法（エコチューブ）の小型袋の量産化による施工性の向上と環境汚染対策に着目しコンパクト化した設備を作ることを目標として新規開発した．
この SPAD システムの特長は，①量産化が可能になり工程が短縮できる．②設備設置後，すぐに施工ができる．
（施工の省力化が可能）③「ため池」などの底泥浚渫工事に最適である．
（底泥浚渫土に混入しているガラ，空き缶等の粗雑物を除去可能．浚渫土の含水比を調整し，解泥できるシステムを備えている．
）④環境対応型の施工システムである．（土砂充填時に周辺環境を汚さないクローズド充填システムを備えている．
）である．この特長を最大限に生かし受注展開していくには，今後，営業（顧客の要望）や施工現場，研究開発とのコラボレーションが重要である．
また，今後の技術開発の方向性として，この SPAD システムを利用して小型袋体の施工から，中型袋（10m3程度）から大型袋（80m3 程度）へと技術展開していく予定でいる．そのためには，この SPAD システムを基本システムとして，小型袋体で実績をつけながら付加価値技術を追随していきたいと考えている．
我々は，さらなる改良改善を進めることで顧客への価値提供力を高め，当社の確固たる独自技術として確立するように研究開発をしていく所存である．
謝辞本システム開発にあたっては，共同開発者である芦森工業（株），大容基功工業（株），（株）シンテックの多大なる協力のもとに開発されたものである．また，実証実験場所を提供して頂いた岐阜県建設管理局河川課並びに岐阜県自然共生工法研究会，川づくり協議会のこれら関係各位に，心よりお礼申し上げます．
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参考文献
1) 建設省土木研究所：材料施工部土質研究室、混合補強土の技術開発に関する共同研究報告書，袋詰脱水処
理工法利用技術マニュアル，1997.3
2) 社団法人土地改良建設協会：土地改良，エコチューブ（袋詰脱水処理工法）による“ため池底泥“の有効活用法の提案，2004.7

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