JP4176254B2 - 土質改良機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砕石現場、シールド式トンネル掘削現場などで生じた泥水を濃縮した後に脱水した粘土状の土を土質改良して埋め戻し材や路盤材等として再利用可能とする土質改良機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土質改良機としては、機体に、土質を改良する原料土と土質改良材を混合して改良土とする混合機と、この混合機から排出される改良土を機体外部に排出する排出コンベア装置を設置したものが種々提案されている。
【０００３】
例えば、特願平９−３４１３４７号（特開平１１−１６９７３９号公報）に示す土質改良機が提案されている。
この土質改良機は図２６に示すように、図示しない機体に混合機１と、改良土搬送装置２と、原料土搬送装置３と、改良材供給装置４と、原料土ホッパ５を設けてある。原料土ホッパ５内の原料土６を原料土搬送装置３で混合機１に向けて搬送し、その搬送途中の原料土６の上に改良材供給装置４で土質改良材を供給し、その後に原料土６と土質改良材を混合機１に投入して解砕混合し、改良土７を改良土搬送装置２で機体外部に排出する。
【０００４】
前述の混合機１は、ケース１０内に第１次混合機としてのソイルカッタ１１と第２次混合機としての複数のインパクトハンマ（回転子付ロータ）１２を設けた形状で、原料土搬送装置３で搬送された原料土６をソイルカッタ１１で切り落としてインパクトハンマ１２に向けて落下し、インパクトハンマ１２で原料土６と土質改良材を解砕混合して土質改良する。
改良土７は排出口８から改良土搬送装置２に落下される。
【０００５】
一方、砕石作業現場においては、山から原石を採取し、その原石を破砕機で破砕し、その破砕した砕石に付着している泥分などを洗浄除去し骨材としている。
前述の除去された泥分は泥水状態で集められ、濃縮した後脱水プレスにより脱水して脱水ケーキと呼ばれている粘土状の土として処分している。
【０００６】
前述の脱水ケーキは乾燥すると表面から細粒分が飛散する。雨水等によって柔らかい泥水状に戻る。
このために、脱水ケーキは強度が低く埋め戻し材や路盤材として再利用すると、好天が続くと細粒分が飛散し、降雨が続くと流れ出す等の不都合が発生する。
したがって、脱水ケーキを埋め戻し材や路盤材として再利用することはできず、原石を採取した山等に放置しているのが実情である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、前述の脱水ケーキを埋め戻し材や路盤材として再利用するために従来の土質改良機で土質改良したが強度が低く、細粒粉が多い土質のため脱水ケーキを十分細かく解砕し固化材と混合しないと埋め戻し材や路盤材として再利用できる程度の改良土が得られなかった。
本発明者等は前述の原因について鋭意研究・実験した結果、次のことが判明した。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
従来の混合機１のインパクトハンマ１２は回転軸１７に４つのハンマ１８を放射状に取付けた形状で、そのハンマ１８は表面が滑らかに湾曲した略こぶし形状の鍛造品である。
このために、ハンマ１８の被混合物（原料土と土質改良材）とぶつかるたたき面が狭く、かつ湾曲しているために、衝撃による解砕性が悪く、原料土（脱水ケーキ）を細粒化できず、粒径の大きな塊の混入割合が多い。
したがって、原料土と土質改良材を十分に混合できず、埋め戻し材や路盤材として再利用できる程度の改良土が得られない。
【００１１】
そこで、本発明は前述の課題を解決し、脱水ケーキなどの粘土状の土と土質改良材を混合して埋め戻し材や路盤材として再利用できる改良土が得られるようにした土質改良機を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
本発明者等は前述のことに鑑み、鋭意研究・実験した結果、混合機のインパクトハンマの形状を改良することで土がより細かく細粒化でき埋め戻し材や路盤材として再利用できる改良土が得られることを見出した。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
第１の発明は、機体２０に、原料土ホッパ２８と、この原料土ホッパ２８内の原料土を搬送する原料土搬送装置２７と、改良材供給装置２９と、搬送された原料土と供給された土質改良材を解砕混合攪拌して土質改良土とする混合機２２を取付けた土質改良機において、
前記混合機２２は、前記原料土搬送装置２７で搬送された原料土を切り落してケース３１内に落下するソイルカッタ３２と、
前記ケース３１内におけるソイルカッタ３２よりも下方に設けられ、前記切り落し落下した原料土と土質改良材を解砕混合撹拌する複数のインパクトハンマ３３を備え、
前記各インパクトハンマ３３は、回転駆動される回転軸３３ａに、複数のハンマ３３ｂを揺動自在で、かつ放射状に取付けたもので、
その各ハンマ３３ｂは、幅狭い基部と幅広い先部を有してたたき面３３ｃが平坦面である板状で、その基部が前記回転軸３３ａに揺動自在に取付けてあることを特徴とする土質改良機である。
【００２２】
第１の発明によれば、インパクトハンマ３３のハンマ３３ｂは回転軸３３ａに取付ける基部よりも先部が幅広い板状で、たたき面３３ｃは平坦面であるから、ソイルカッタ３２で切り落とし落下で供給された原料土との衝突効率が良く、原料土の粒径を小さくできる。
このようであるから、原料土中に粒径の大きな塊が混入している場合でも、原料土の粒径が小さくなって原料土に土質改良材が十分浸透して改良効果が大である。
したがって、粘土状の土を埋め戻しや路盤材として再利用できる改良土とすることができる。
【００２３】
第２の発明は、第１の発明において各インパクトハンマ３３の各ハンマ３３ｂにおける幅広い先部の先端面は略波形状である土質改良機である。
【００２４】
第２の発明によれば、各ハンマ３３ｂの先端面が略波形状であるので、このハンマ３３ｂの先端部分に大きな粒径の原料土が当たった時に、頂部が原料に当たり底部は当たらないから、当たる面積が少なく、そこにぶつかる面圧が高い。
したがって、原料土がせん断破壊し易く、原料土が解砕されずに周囲に跳ね飛ばされることがなく、効率良く解砕できる。
【００２５】
また、隣接したインパクトハンマ３３のハンマ３３ｂ相互は、波形状の空間部を形成して対向するので、そのハンマ相互の間隔を小さくすることができる。
したがって、ハンマ相互間を素通りする原料土の量が減少し解砕性及び混合性が向上する。
【００２６】
以上のことが相俟って原料土の粒径が確実に小さくなるので、土質改良効果がより大となる。
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【発明の実施の形態】
（土質改良機の全体構成）
図１に示すように、機体２０に左右の走行体２１，２１が取付けられて自走式車両としてある。機体２０の前後中間部に混合機２２が取付けてある。機体２０の前部寄りにエンジン、油圧ポンプ等の駆動装置２３が取付けてあり、この駆動装置２３はカバー２４で覆われている。前記走行体２１は履帯式としてあるが、車輪式としても良い。また機体２０に搭乗床２５が設けてある。
【００３６】
前記機体２０の後部寄りに取付用フレーム２６が機体２０よりも後方に突出して取付けてあり、この取付用フレーム２６に原料土搬送装置２７が前後方向に向けて取付けてある。前記取付用フレーム２６に原料土ホッパ２８が前記原料土搬送装置２７の後部寄り部分上方に位置して取付けてある。前記原料土ホッパ２８と前記混合機２２との間に土質改良材供給装置２９が取付けてあり、この土質改良材供給装置２９で原料土搬送装置２７の前部寄り部分の上方を覆っている。
【００３７】
前記機体２０の下部には改良土搬送装置３０が前後方向に向けて取付けてある。この改良土搬送装置３０の搬送方向一側部（後部寄り）は前記混合機２２の下方に位置し、改良土搬送装置３０の搬送方向他側部（前部寄り）は機体２０よりも前方に突出している。
【００３８】
前述のように、機体２０に走行体２１を取付けて自走式の土質改良機としてあるが、機体２０に走行体２１を取付けずに定置式の土質改良機としても良い。
【００３９】
前記混合機２２は図２に示すように、ケース３１内に第１次混合機としてのソイルカッタ３２と第２次混合機としての複数のインパクトハンマ３３が設けてある。
前記原料土搬送装置２７は駆動輪３４と従動輪３５に無端帯状体３６を巻掛けたコンベヤとしてある。この原料土搬送装置２７の排出端部は混合機２２のケース３１の側壁３１ａに形成して投入口３７からケース３１内に突出している。前記無端帯状体３６は鉄製履板を多数無端状に連結した履帯で、剛性で大である。
【００４０】
前記原料土ホッパ２８の排出口寄りには掻出しロータ３８が設けてあり、原料土ａの切り出し高さｂを一定とする。前記切り出し高さｂとは原料土搬送装置２７で混合機２２に向けて搬送する原料土ａの高さである。
前記原料土搬送装置２７の上方には土の高さを検出する原料土センサ３９が設けてあり、原料土の高さが設定以上（切り出し高さｂの約７０％）になるとＯＮになって原料土が流れていることを検出する。
前記土質改良材供給装置２９はホッパ４０の出口に定量供給機構４１を設けた形状である。
前記改良土搬送装置３０の搬送方向一側部は混合機２２のケース３１の排出口４２の下方に位置している。
【００４１】
（土質改良動作の説明）
図２に示すように、原料土ホッパ２８に投入された脱水ケーキ等の粘土状の原料土ａは原料土搬送装置２７と掻出ロータ３８で一定の切り出し高さとして混合機２２に向けて搬送される。原料土が搬送されると原料土センサ３９がＯＮになり、定量供給機構４１が作動し、その原料土ａの上に定量供給機構４１でホッパ４０内の土質改良材が落下供給される。
【００４２】
混合機２２のケース３１内まで搬送された原料土ａと土質改良材はソイルカッタ３２で切り落としされ、インパクトハンマ３３で解砕混合攪拌されて原料土ａの土質を改良し、その改良土ｃはケース３１の排出口４２から改良土搬送装置３０上に落下供給され、その改良土搬送装置３０で機体前方に搬送される。
【００４３】
次にソイルカッタ３２の具体形状を説明する。
図３と図４に示すように、円筒体４３の軸方向両端部に端板４４をそれぞれ固着したドラム４５と、この円筒体４３の外周面４３ａ（ドラム４５の外周面）に固着した複数のカッタ４６でドラム式のソイルカッタ３２としてある。
前記各端板４４間に亘って軸４７が横架固着してある。この軸４７の両端部分４７ａは混合機２２のケース３１の左右の側壁３１ｂ，３１ｂに軸受４８で回転自在にそれぞれ支承してある。
軸４７の一端部分４７ａは一方の側壁３１ｂに取付けたモータ４９の回転部分に連結してあり、モータ４９を駆動することでソイルカッタ３２は矢印ｄ方向に回転する。
【００４４】
前記カッタ４６は矩形板状で、そのカッタ４６の円筒体４３の外周面４３ａからの突出寸法（突出高さ）は改良土の目標とする粒径と略同一か、又は小さい。例えば１５ｍｍである。そのカッタ４６は原料土搬送装置２７の無端帯状体３６表面３６ａと若干の隙間Ｓを置いて相対向している。この隙間Ｓは例えば５ｍｍとしてある。
これにより、円筒体４３の外周面４３ａと原料土搬送装置２７の無端帯状体３６表面３６ａ（つまり、原料土搬送面）との最小間隙ｔは前述の改良土の目標とする粒径と略同一か、又は小さい。例えば２０ｍｍである。
【００４５】
前述のようであるから、図３に示すように原料土搬送装置２７で搬送される原料土ａは、ソイルカッタ３２の回転によりカッタ４６で所定厚さに切り落としされる。
この切り落としされる厚さは、前述のカッタ４６の突出高さと略同一か、又は小さい値である。例えば１５ｍｍ以下である。
【００４６】
また、図３に示すように原料土ａ中にカッタ４６で切削できない粘土の塊ｅがある場合には、その粘土の塊ｅはカッタ４６で順次移動され、円筒体４３の外周面４３ａと無端帯状体３６の表面３６ａとの最小間隙部分を通過して落下する。
前記落下する粘土の塊ｅの大きさ（粒径）は円筒体４３の外周面４３ａと無端帯状体３６の表面３６ａとの略最小間隙か、それ以下で、大きな粘土の塊ｅは落下しない。
この実施の形態では略２０ｍｍの大きさの粘土の塊ｅが落下する。
前述のカッタ４６の突出高さ、隙間Ｓは小さい方が解砕混合性は良くなるが、作業量が少なくなる。したがって、目標の粒径よりも若干大きい突出高さ、例えば目標粒径２０ｍｍに対し、突出高さを３０ｍｍに設定することもある。
【００４７】
前記無端帯状体３６は鉄製履板を多数無端状に連結した履帯で、剛性が大であるから、粘土の塊ｅが最小間隔部分を通過する際に無端帯状体３６が粘土の塊ｅで押されて湾曲変形しない。
したがって、最小隙間よりも大きな粘土の塊ｅが通過して落下することがない。
【００４８】
前述のソイルカッタ３２で切り落としされた原料土と土質改良材は複数のインパクトハンマ３３で解砕混合され、改良土ｃとして改良土搬送装置３０上に落下する。
そして、改良土ｃは改良土搬送装置３０で機体２０の外部に搬送される。
【００４９】
前述のドラム式のソイルカッタ３２と、従来と同様なインパクトハンマ３３を備えた混合機２２を用いて脱水ケーキに土質改良材としてセメントを混合した改良土は、埋め戻し材や路盤材として再利用できる土質である。
例えば、粒径２０ｍｍ以上の大きな塊の混合割合が５〜１０％の改良土で、埋め戻し材や路盤改良材として再利用できる。
【００５０】
前記カッタ４６は図５に示すように、円筒体４３の軸方向一側部分４３ｂに周方向に間隔を置いて複数固着した一側カッタ列５０と、円筒体４３の軸方向他側部分４３ｃに周方向に間隔を置いて複数固着した他側カッタ列５１を形成するように固着してある。
前記相対向した一側カッタ列５０と他側カッタ列５１は回転方向に向けて略Ｖ字状となるように斜めである。
【００５１】
このようであるから、原料土をカッタ４６で切り落としする時に、その切り落としされた原料土は円筒体４３の軸方向中央部に向けて移動し、切り落としされた原料土は円筒体４３の軸方向中央部分から落下するので、切り落としされた原料土が円筒体４３の軸方向両端部から落下することがない。
したがって、切り落としされた原料土はインパクトハンマ３３の軸方向中央部分に集中的に落下するので、インパクトハンマ３３で効率良く解砕混合できる。
【００５２】
前記一側カッタ列５０を形成する各カッタ４６は円筒体４３の周方向（回転方向）には間隔を置いて隣接し、かつ円筒体４３の軸方向にはオーバーラップして隣接する。
前記一側カッタ列５０を形成する各カッタ４６は軸方向に平行に対して所定の角度αだけ斜めで、軸方向一端部４６ａが軸方向他端部４６ｂよりも回転方向前方寄りとなっている。前記角度αは１５度〜４０度の範囲で、図５では３０度である。
【００５３】
前記他側カッタ列５１を形成する各カッタ４６は円筒体４３の周方向（回転方向）には間隔を置いて隣接し、かつ円筒体４３の軸方向にはオーバーラップして隣接する。
前記他側カッタ列５０を形成する各カッタ４６は軸方向に平行に対して所定の角度αだけ斜めで、軸方向他端部４６ｂが軸方向一端部４６ａよりも回転方向前方寄りとなっている。
前記角度αは１５度〜４０度の範囲で、図５では３０度である。
【００５４】
このようであるから、カッタ４６で原料土を切り落とす時に、その切り落とされた原料土はカッタ４６に沿って移動するので、切り落とされた原料土がカッタ４６に付着して詰まることがない。
このことは、原料土が脱水ケーキなどの粘土状の土の場合でも同様である。
【００５５】
前記カッタ４６の数は図５に示す数よりも多くても少なくても良い。
また、カッタ４６に原料土が付着することを考慮せずに、原料土の細粒化の目的を達成するだけであれば、カッタ４６の配列は図６に示すように、カッタ４６の角度αを９０度としても良いし、図７に示すようにカッタ４６の角度αを０度としても良い。
また、図８に示すように一側カッタ列５０、他側カッタ列５１を連続した１本の長尺なカッタ４６で形成しても良い。
また、図９に示すように長尺なカッタ４６を円筒体４０の軸方向に連続して周方向に間隔を置いて相互に平行に固着しても良い。
また、カッタ４６はボルトで固着しても良い。
【００５６】
図２に示すように、混合機２２のインパクトハンマ３３は回転軸３３ａに４つの板状のハンマ３３ｂを放射状に取付けたプレート式の形状である。
【００５７】
次にインパクトハンマ３３の具体形状を説明する。
図１０に示すように、原料土搬送装置２７と略同一高さに設けた第１のインパクトハンマ３３−１と、原料土搬送装置２７の下方に設けた第２のインパクトハンマ３３−２と、第１のインパクトハンマ３３−１と第２のインパクトハンマ３３−２と対向し、かつそれらよりも下方に設けた第３のインパクトハンマ３３−３を備えている。
【００５８】
第１のインパクトハンマ３３−１は矢印ｆ方向に回転し、第２のインパクトハンマ３３−２は矢印ｇ方向に回転し、第３のインパクトハンマ３３−３は矢印ｈ方向に回転する。
第１のインパクトハンマ３３−１のハンマ３３ｂと第２のインパクトハンマ３３−２のハンマ３３ｂの最小間隔Ｈ−１は大きい。例えば５０ｍｍである。
第１のインパクトハンマ３３−１のハンマ３３ｂと第３のインパクトハンマ３３−３のハンマ３３ｂの最小間隔Ｈ−２は小さい。例えば−５ｍｍである。つまり、５ｍｍだけ重なっている。
第２のインパクトハンマ３３−２のハンマ３３ｂと第３のインパクトハンマ３３−３のハンマ３３ｂの最小間隔Ｈ−３は中位である。例えば１５ｍｍである。
【００５９】
図１０と図１１と図１２と図１３に示すように、回転軸３３ａはケース３１の左右の側壁３１ｂ，３１ｂ間に亘って回転自在に支承される。各回転軸３３ａはモータＭでそれぞれ回転駆動される。
前記回転軸３３ａには第１・第２・第３ブラケット対５２，５３，５４が軸方向に間隔を置いて固着され、その第１ブラケット対５２に４つの第１ハンマ５５の基部がピン５６で揺動自在に取付けてある。
第２ブラケット対５３に４つの第２ハンマ５７の基部がピン５８で揺動自在に取付けてある。
第３ブラケット５４に４つの第３ハンマ５９の基部がピン６０で揺動自在に取付けてある。
【００６０】
前記第１ハンマ５５と第３ハンマ５９は幅狭い基部５５ａ，５９ａと幅広い先部５５ｂ，５９ｂを有する板状で、その先端面５５ｃ，５９ｃは波形状である。
前記第２ハンマ５７は第１・第３ハンマ５５，５９よりも幅狭い板状である。
第１インパクトハンマ３３−１の第２ハンマ５７は基部５７ａと先部５７ｂが同一幅で、先端面５７ｃはほぼＶ字形状で、第１ハンマ５５、第２ハンマ５７、第３ハンマ５９の先端面５５ｃ，５７ｃ，５９ｃがほぼ波形状に連続する。
前記第２インパクトハンマ３３−２の第２ハンマ５７と第３インパクトハンマ３３−３の第２ハンマ５７は、基部５７ａよりも先部５７ｂが若干狭く、先端面５７ｃはほぼ山形状で、第１ハンマ５５、第２ハンマ５７、第３ハンマ５９の先端面５５ａ，５７ａ，５９ａがほぼ波形状に連続する。
【００６１】
前記第１ハンマ５５、第２ハンマ５７、第３ハンマ５９の回転方向前方側の面（つまり、ハンマ３３ｂのたたき面３３ｃ）は平坦面で、回転中心から先端面までの距離が従来のハンマよりも長いと共に、幅が従来のハンマよりも大きく面積が従来のハンマよりも大きい。
【００６２】
前記第１インパクトハンマ３３−１の第１・第２・第３ハンマ５５，５７，５９と第２インパクトハンマ３３−２の第１・第２・第３ハンマ５５，５７，５９は、図１１に示すように波形状の頂部と底部が相対向している。つまり、波形状が１／２ピッチずれて相対向している。
また、波形状の頂部間の距離が前述の最小間隔Ｈ−１に相当する。
【００６３】
前記第２インパクトハンマ３３−２の第１・第２・第３ハンマ５５，５７，５９と第３インパクトハンマ３３−３の第１・第２・第３ハンマ５５，５７，５９は、図１２に示すように波形状の頂部が相対向している。
この波形状の頂部間の距離が前述の最小間隔Ｈ−３に相当する。
【００６４】
前記第１インパクトハンマ３３−１の第１・第２・第３ハンマ５５，５７，５９と第３インパクトハンマ３３−３の第１・第２・第３ハンマ５５，５７，５９は、図１３に示すように、波形状の頂部と底部が相対向し、かつ頂部が底部に若干入り込み、この波形状の頂部間の距離はマイナス、つまり重なり合っている。
これによって、前述の最小間隔Ｈ−２はマイナスで、第１インパクトハンマ３３−１の各ハンマと第３インパクトハンマ３３−３の各ハンマ相互間の空間部の面積が小さく、素通りする原料土の量が少ない。
【００６５】
前記ソイルカッタ３２で切り落としされた原料土は、インパクトハンマ３３の各ハンマで打撃されて原料土を土質改良材を混合して改良土とする。
前記ハンマのたたき面が平坦面であるあること、及びそのたたき面の面積が大であることで、原料土と衝突した際の衝突効率が向上し衝撃による解砕性が良く、原料土が細粒化される。
したがって、原料土への土質改良材浸透性が向上する。
【００６６】
このようであるから、原料土中にソイルカッタ３２で切断できない粘土の塊がある場合に、その粘土の塊がインパクトハンマ３３で小さな塊に解砕される。
したがって、前述のインパクトハンマ３３と、従来と同様なソイルカッタ３２を備えた混合機２２を用いて、脱水ケーキに土質改良材としてセメントを混合した改良土は、埋め戻し材や路盤材として再利用できる土質である。
例えば、粒径２０ｍｍ以上の大きな粒子の混入割合が５〜１０％の改良土で、埋め戻し材や路盤改良材として再利用できる。
【００６７】
また、各ハンマは板状であるので、板材を切断することでハンマを製作できるので、安価に容易に製作できる。なお、ハンマは鍛造品でも良い。
【００６８】
また、各ハンマの先端面が波形状であるので、このハンマの先端部分に大きな粒径の原料土が当たった時に、頂部が原料土に当たり底部は当たらないので当たる面積が少なく、そこにぶつかる面圧が高い。
このために、原料土がせん断破壊し易く、原料土が解砕されずに周囲に跳ね飛ばされることがないので、効率良く解砕できる。
つまり、原料土が解砕されずに周囲に跳ね飛ばされると、その跳ね飛ばされた原料土がハンマに向けて移動してくる原料土とぶつかり、その原料土がハンマまで移動しなくなってしまう。
【００６９】
また、隣接した２つのインパクトハンマのハンマ相互は、波形状の空間部を形成して対向するので、そのハンマ相互の間隔を小さくすることができる。
したがって、ハンマ相互間を素通りする原料土の量が減少し解砕性及び混合性が向上する。
【００７０】
図１４に示すように、第１インパクトハンマ３３−１の各ハンマ３３ｂと第２インパクトハンマ３３−２の各ハンマ３３ｂ及び、第１インパクトハンマ３３−１の各ハンマ３３ｂと第３インパクトハンマ３３−３の各ハンマ３３ｂ並びに、第２インパクトハンマ３３−２の各ハンマ３３ｂと第３インパクトハンマ３３−３の各ハンマ３３ｂが、その先端部分が相互に重なり合うようにしても良い。
【００７１】
このようにすれば、回転中心からハンマ３３ｂ先端面までの距離が長くなり、その分だけハンマ３３ｂのたたき面３３ｃの面積が大きくなるので、解砕性がより一層良くなる。
したがって、原料土がより一層小粒度となるので、土質改良材の浸透性がより一層向上する。
【００７２】
また、各ハンマ３３ｂの先端面を直線形状としても良いし、各ハンマ３３ｂを回転軸３３ａに揺動しないように取付けても良い。
【００７３】
図２に示すように、前記改良土搬送装置３０の搬出部分に後混合機６０を取付ける。混合機２２で土質改良されて改良土搬送装置３０で搬送され排出される改良土を前述の後混合機６０で再度解砕混合する。この後混合機６０は図１では図示が省略してある。
【００７４】
このようにすることで、混合機２２で十分に土質改良されずに粒径の大きな塊の混入割合が多い、例えば混入割合が２０％以上の改良土が、後混合機６０で再度解砕混合されて粒径の大きな塊の混入割合が少ない、例えば５〜１０％の改良土となる。
したがって、土質改良材の原料土への浸透性が向上し十分に土質改良され、埋め戻し材や路盤材として再利用できる改良土が得られる。
【００７５】
次に後混合機６０の具体形状を説明する。
前記改良土搬送装置３０は図２に示すように、駆動プーリ６１と従動プーリ６２にベルト６３を巻掛けたベルトコンベアである。
【００７６】
図１５と図１６に示すように、前記駆動プーリ６１は一対のコンベアフレーム６４の長手方向一端部分間に回転自在に取付けてあり、この駆動プーリ６１は一方のコンベアフレーム６４に取付けたコンベア用モータ６５で回転される。
一対のコンベアフレーム６４間に跨って断面略下向コ字形状のコンベア用カバー体６６が取付けてある。
【００７７】
前記一対のコンベアフレーム６４の長手方向一端部分に後混合機取付用ブラケット６７がそれぞれボルト６８で取付けてある。
この後混合機取付用ブラケット６７は縦板状で、駆動プーリ６１よりも下方に突出した部分を取付部６９としてある。
この取付部６９に後混合機６０のフレーム本体７０が取付けてある。
このフレーム本体７０は一対の長尺な横部材７１と、この横部材７１の長手方向一端部間に固着した連結部材７２で平面形状略コ字形で、その一対の横部材７１が前記一対の後混合機取付用ブラケット６７の取付部６９にそれぞれ固着してある。
【００７８】
前記フレーム本体７０の一対の横部材７１の長手方向他端部間に図１９に示すように回転軸７３が回転自在に横架支承してある。この回転軸７３は一方の横部材７１に取付けたモータ７４で回転される。
前記回転軸７３には図１７と図１８に示すように複数のブラケット７５が軸方向に間隔を置いて固着してある。この各ブラケット７５は取付け部７５ａを放射状に複数備えている。
前記各ブラケット７５の各取付部７５ａには複数のカッタ７６がカラー７７を介して軸方向に間隔を置いて取付けてある。
【００７９】
このカッタ７６と回転軸７３で、複数のカッタ７６を軸方向に間隔を置いて、かつ放射状に備えた回転カッタ７８を形成している。
前記カッタ７６は厚さ４．５ｍｍのプレートで、軸方向に隣接したカッタ７６の間隔は２２ｍｍである。
【００８０】
前記フレーム本体７０に回転カッタ７８を囲むカバー体８０が取付けてある。
このカバー体８０は前面板８１と後面板８２と一対の側面板８３で上部と下部が開口した箱形状で、その一対の側板８３がフレーム本体７０の一対の横部材７１における回転軸支承部分の周囲に、略リング形状のスペーサ８４を介して取付けてある。
【００８１】
前記カバー体８０の上部開口８０ａはコンベア用カバー体６６と連続し、下部開口８０ｂは下方に向けて開口している。
前記回転カッタ７８の回転軸７３（回転中心）は駆動プーリ６１（つまり改良土搬送装置３０の排出部）よりも搬送方向側に位置がずれ、コンベア６３で搬送された改良土は回転カッタ７８の回転軸７３よりも駆動プーリ６１寄り部分に落下する。
【００８２】
混合機２２で解砕混合された改良土は改良土搬送装置３０のベルト６３で搬送され、その改良土は後混合機６０の回転カッタ７８における回転軸７３よりも駆動プーリ６１寄りに落下し、矢印方向に回転しているカッタ７６に衝突する。
改良土がカッタ７６に衝突することで解砕混合される。
この時、隣接したカッタ７６の間隔よりも小さい粒径の塊は、隣接したカッタ７６間を通過して落下する。
前述のようにしてカッタ７６に衝突した改良土は、カッタ７６の回転によって跳ね飛ばされカバー体８０の後面板８２に衝突し、再度解砕混合される。
前述のようにカバー体８０の後面板８２に衝突した改良土は再びカッタ７６上に衝突し、さらに解砕混合され、カバー体８０の下部開口８０ｂから落下排出される。
なお、カバー体８０の後面板８２とカッタ７６との最小間隔は粒径の大きな塊が通過しない値、例えば２０ｍｍ以下で、粒径の大きな塊がカッタ７６に衝突せずに落下しないようにしてある。
【００８３】
このように、改良土は後混合機６０で再び解砕混合されるので、その改良土中の粒径が大きい塊が解砕されて粒径の大きな塊の混入割合が少なくなる。これによって原料土と土質改良材が十分に混合して埋め戻し材や路盤材として利用できる改良土が得られる。
【００８４】
したがって、脱水ケーキと土質改良材を混合機２２で解砕混合して土質改良した改良土が、粒径の大きい塊の混入割合が多く、埋め戻し材や路盤材として再利用できない改良土であっても、その改良土を後混合機６０で再度解砕混合することによって粒径の大きな塊の混入割合が少ない、例えば２０ｍｍ以上の塊の混入割合が５％以下の改良土となる。
この改良土は埋め戻し材や路盤材として再利用できる。
【００８５】
前述の実施の形態では後混合機６０の回転カッタ７８をモータ７４で回転したが、改良土搬送装置３０のコンベア用モータ６５で回転するようにしても良い。
例えば図１９と図２０に示すように、駆動プーリ６１の軸６１ａにプーリ８５を固着し、回転カッタ６８の回転軸７３にプーリ８６を固着し、両プーリ８５，８６にベルト８７を巻掛け、コンベア用モータ６５で回転カッタ７８を回転する。
【００８６】
前記後混合機６０は、その回転カッタ７８の代わりに混合機２２に設けられているインパクトハンマ３３を用いても良い。
【００８７】
前記後混合機６０は改良土が落下衝突するだけの形状でも良い。
例えば、図２１に示すようにコンベアフレーム６４に取付けブラケット８８を固着し、この取付けブラケット８８にプレート８９を水平に対して斜めの姿勢で固着する。
ベルト６３から落下する改良土ｃがプレート８９に落下衝突し、その衝突で改良土Ｃが解砕混合されてプレート８９に沿って落下する。
【００８８】
この場合には、前述のカバー体８０内に回転カッタ７８を設けた後混合機６０の場合よりも解砕混合性が低下するが、粒径の大きな塊、例えば２０ｍｍ以上の塊の混入割合が１０％程度の改良土を得ることが可能である。
【００８９】
前記プレート８９は、図２２に示すように台形状の底板８９ａの両側縁に立上がり片８９ｂを設けた形状としても良い。
このようにすれば、落下衝突した改良土が周囲に飛散せずに底板８９ａに沿って落下する。
【００９０】
以上の説明では後混合機６０を改良土搬送装置３０に取付けたが、改良土搬送装置３０とは別体として設置しても良い。
例えば、図２３に示すように２次ベルトコンベア９０のコンベアフレーム９１にハウジング９２をブラケット９３で取付け、そのハウジング９２内に前述の回転カッタ７８を取付けて後混合機６０とする。
【００９１】
原料土搬送装置３０で搬送された改良土Ｃはハウジング９２内に落下し、回転軸７３よりも原料土搬送装置３０寄りのカッタ７６と衝突する。
カッタ７６で跳ね飛ばされた改良土はハウジング９２の後壁９２ａに衝突し、再びカッタ７６に衝突して排出される。
【００９２】
図２４に示すように、架台９４にハウジング９２をブラケット９５で取付け、その架台２４に車輪９６を取付けて可搬式とする。
このようにすれば、架台９４を移動して改良土搬送装置３０の排出部の下方に後混合機６０を設置し、排出される改良土を再び解砕混合することができる。
【００９３】
なお、図２３、図２４においてハウジング９２内に、回転カッタ７８の代わりに混合機２２に用いるインパクトハンマ３３を回転自在に取付けて後混合機６０としても良い。
【００９４】
【００９５】
【００９６】
【００９７】
【００９８】
【００９９】
本発明の第２の実施の形態を説明する。
図２５に示すように、原料土搬送装置２７をプレートとして原料土が自重で滑り落ちるようにする。
この原料土搬送装置２７は前述の第１の実施の形態に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 自走式の土質改良機の全体側面図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態を示す土質改良機の概略説明図である。
【図３】 混合機のソイルカッタ部分の縦断面図である。
【図４】 混合機のソイルカッタ部分の横断面図である。
【図５】 カッタの配列の第１の実施の形態を示すドラムの展開図である。
【図６】 カッタの配列の第２の実施の形態を示すドラムの展開図である。
【図７】 カッタの配列の第３の実施の形態を示すドラムの展開図である。
【図８】 カッタの配列の第４の実施の形態を示すドラムの展開図である。
【図９】 カッタの配列の第５の実施の形態を示すドラムの展開図である。
【図１０】 混合機のインパクトハンマ部分の縦断面図である。
【図１１】 図１０のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】 図１０のＢ−Ｂ断面図である。
【図１３】 図１０のＣ−Ｃ断面図である。
【図１４】 ソイルカッタの第２の実施の形態を示す縦断面図である。
【図１５】 後混合機部分の側面図である。
【図１６】 図１５の平面図である。
【図１７】 図１５のＤ−Ｄ断面図である。
【図１８】 回転カッタの側面図である。
【図１９】 後混合機の第２の実施の形態を示す側面図である。
【図２０】 図１９の平面図である。
【図２１】 後混合機の第３の実施の形態を示す側面図である。
【図２２】 プレートの斜視図である。
【図２３】 後混合機の第４の実施の形態を示す側面図である。
【図２４】 後混合機の第５の実施の形態を示す側面図である。
【図２５】 原料土搬送装置の第２の実施の形態を示す混合機部分の断面図である。
【図２６】 従来の土質改良機の概略説明図である。
【符号の説明】
１…混合機
２…改良土搬送装置
３…原料土搬送装置
４…土質改良材供給装置
５…原料土ホッパ
６…原料土
１１…ソイルカッタ
１２…インパクトハンマ
１４…カッタ
１６…粘土の塊
１７…回転軸
１８…ハンマ
２０…機体
２２…混合機
２７…原料土搬送装置
２８…原料土ホッパ
２９…土質改良材供給装置
３０…改良土搬送装置
３１…ハウジング
３２…ソイルカッタ
３３…インパクトハンマ
３３ａ…回転軸
３３ｂ…ハンマ
３３ｃ…たたき面
３４…駆動プーリ
３６…無端帯状体
４３…円筒体
４４…端板
４５…ドラム
４６…カッタ
４７…回転軸
４９…モータ
５０…一側カッタ列
５１…他側カッタ列
５５…第１ハンマ
５７…第２ハンマ
５９…第３ハンマ
６０…後混合機
６１…駆動プーリ
６４…コンベアフレーム
６５…コンベア用モータ
６７…後混合機取付用ブラケット
７０…フレーム本体
７３…回転軸
７６…カッタ
７８…回転カッタ
８０…カバー体
８２…後壁
８５…プーリ
８６…プーリ
８７…ベルト
８９…プレート
８９ａ…底板
８９ｂ…立上がり板
９０…２次ベルトコンベア
９２…ハウジング
９４…架台
１００…ノズル
【発明の属する技術分野】
本発明は、砕石現場、シールド式トンネル掘削現場などで生じた泥水を濃縮した後に脱水した粘土状の土を土質改良して埋め戻し材や路盤材等として再利用可能とする土質改良機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土質改良機としては、機体に、土質を改良する原料土と土質改良材を混合して改良土とする混合機と、この混合機から排出される改良土を機体外部に排出する排出コンベア装置を設置したものが種々提案されている。
【０００３】
例えば、特願平９−３４１３４７号（特開平１１−１６９７３９号公報）に示す土質改良機が提案されている。
この土質改良機は図２６に示すように、図示しない機体に混合機１と、改良土搬送装置２と、原料土搬送装置３と、改良材供給装置４と、原料土ホッパ５を設けてある。原料土ホッパ５内の原料土６を原料土搬送装置３で混合機１に向けて搬送し、その搬送途中の原料土６の上に改良材供給装置４で土質改良材を供給し、その後に原料土６と土質改良材を混合機１に投入して解砕混合し、改良土７を改良土搬送装置２で機体外部に排出する。
【０００４】
前述の混合機１は、ケース１０内に第１次混合機としてのソイルカッタ１１と第２次混合機としての複数のインパクトハンマ（回転子付ロータ）１２を設けた形状で、原料土搬送装置３で搬送された原料土６をソイルカッタ１１で切り落としてインパクトハンマ１２に向けて落下し、インパクトハンマ１２で原料土６と土質改良材を解砕混合して土質改良する。
改良土７は排出口８から改良土搬送装置２に落下される。
【０００５】
一方、砕石作業現場においては、山から原石を採取し、その原石を破砕機で破砕し、その破砕した砕石に付着している泥分などを洗浄除去し骨材としている。
前述の除去された泥分は泥水状態で集められ、濃縮した後脱水プレスにより脱水して脱水ケーキと呼ばれている粘土状の土として処分している。
【０００６】
前述の脱水ケーキは乾燥すると表面から細粒分が飛散する。雨水等によって柔らかい泥水状に戻る。
このために、脱水ケーキは強度が低く埋め戻し材や路盤材として再利用すると、好天が続くと細粒分が飛散し、降雨が続くと流れ出す等の不都合が発生する。
したがって、脱水ケーキを埋め戻し材や路盤材として再利用することはできず、原石を採取した山等に放置しているのが実情である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、前述の脱水ケーキを埋め戻し材や路盤材として再利用するために従来の土質改良機で土質改良したが強度が低く、細粒粉が多い土質のため脱水ケーキを十分細かく解砕し固化材と混合しないと埋め戻し材や路盤材として再利用できる程度の改良土が得られなかった。
本発明者等は前述の原因について鋭意研究・実験した結果、次のことが判明した。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
従来の混合機１のインパクトハンマ１２は回転軸１７に４つのハンマ１８を放射状に取付けた形状で、そのハンマ１８は表面が滑らかに湾曲した略こぶし形状の鍛造品である。
このために、ハンマ１８の被混合物（原料土と土質改良材）とぶつかるたたき面が狭く、かつ湾曲しているために、衝撃による解砕性が悪く、原料土（脱水ケーキ）を細粒化できず、粒径の大きな塊の混入割合が多い。
したがって、原料土と土質改良材を十分に混合できず、埋め戻し材や路盤材として再利用できる程度の改良土が得られない。
【００１１】
そこで、本発明は前述の課題を解決し、脱水ケーキなどの粘土状の土と土質改良材を混合して埋め戻し材や路盤材として再利用できる改良土が得られるようにした土質改良機を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
本発明者等は前述のことに鑑み、鋭意研究・実験した結果、混合機のインパクトハンマの形状を改良することで土がより細かく細粒化でき埋め戻し材や路盤材として再利用できる改良土が得られることを見出した。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
第１の発明は、機体２０に、原料土ホッパ２８と、この原料土ホッパ２８内の原料土を搬送する原料土搬送装置２７と、改良材供給装置２９と、搬送された原料土と供給された土質改良材を解砕混合攪拌して土質改良土とする混合機２２を取付けた土質改良機において、
前記混合機２２は、前記原料土搬送装置２７で搬送された原料土を切り落してケース３１内に落下するソイルカッタ３２と、
前記ケース３１内におけるソイルカッタ３２よりも下方に設けられ、前記切り落し落下した原料土と土質改良材を解砕混合撹拌する複数のインパクトハンマ３３を備え、
前記各インパクトハンマ３３は、回転駆動される回転軸３３ａに、複数のハンマ３３ｂを揺動自在で、かつ放射状に取付けたもので、
その各ハンマ３３ｂは、幅狭い基部と幅広い先部を有してたたき面３３ｃが平坦面である板状で、その基部が前記回転軸３３ａに揺動自在に取付けてあることを特徴とする土質改良機である。
【００２２】
第１の発明によれば、インパクトハンマ３３のハンマ３３ｂは回転軸３３ａに取付ける基部よりも先部が幅広い板状で、たたき面３３ｃは平坦面であるから、ソイルカッタ３２で切り落とし落下で供給された原料土との衝突効率が良く、原料土の粒径を小さくできる。
このようであるから、原料土中に粒径の大きな塊が混入している場合でも、原料土の粒径が小さくなって原料土に土質改良材が十分浸透して改良効果が大である。
したがって、粘土状の土を埋め戻しや路盤材として再利用できる改良土とすることができる。
【００２３】
第２の発明は、第１の発明において各インパクトハンマ３３の各ハンマ３３ｂにおける幅広い先部の先端面は略波形状である土質改良機である。
【００２４】
第２の発明によれば、各ハンマ３３ｂの先端面が略波形状であるので、このハンマ３３ｂの先端部分に大きな粒径の原料土が当たった時に、頂部が原料に当たり底部は当たらないから、当たる面積が少なく、そこにぶつかる面圧が高い。
したがって、原料土がせん断破壊し易く、原料土が解砕されずに周囲に跳ね飛ばされることがなく、効率良く解砕できる。
【００２５】
また、隣接したインパクトハンマ３３のハンマ３３ｂ相互は、波形状の空間部を形成して対向するので、そのハンマ相互の間隔を小さくすることができる。
したがって、ハンマ相互間を素通りする原料土の量が減少し解砕性及び混合性が向上する。
【００２６】
以上のことが相俟って原料土の粒径が確実に小さくなるので、土質改良効果がより大となる。
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【発明の実施の形態】
（土質改良機の全体構成）
図１に示すように、機体２０に左右の走行体２１，２１が取付けられて自走式車両としてある。機体２０の前後中間部に混合機２２が取付けてある。機体２０の前部寄りにエンジン、油圧ポンプ等の駆動装置２３が取付けてあり、この駆動装置２３はカバー２４で覆われている。前記走行体２１は履帯式としてあるが、車輪式としても良い。また機体２０に搭乗床２５が設けてある。
【００３６】
前記機体２０の後部寄りに取付用フレーム２６が機体２０よりも後方に突出して取付けてあり、この取付用フレーム２６に原料土搬送装置２７が前後方向に向けて取付けてある。前記取付用フレーム２６に原料土ホッパ２８が前記原料土搬送装置２７の後部寄り部分上方に位置して取付けてある。前記原料土ホッパ２８と前記混合機２２との間に土質改良材供給装置２９が取付けてあり、この土質改良材供給装置２９で原料土搬送装置２７の前部寄り部分の上方を覆っている。
【００３７】
前記機体２０の下部には改良土搬送装置３０が前後方向に向けて取付けてある。この改良土搬送装置３０の搬送方向一側部（後部寄り）は前記混合機２２の下方に位置し、改良土搬送装置３０の搬送方向他側部（前部寄り）は機体２０よりも前方に突出している。
【００３８】
前述のように、機体２０に走行体２１を取付けて自走式の土質改良機としてあるが、機体２０に走行体２１を取付けずに定置式の土質改良機としても良い。
【００３９】
前記混合機２２は図２に示すように、ケース３１内に第１次混合機としてのソイルカッタ３２と第２次混合機としての複数のインパクトハンマ３３が設けてある。
前記原料土搬送装置２７は駆動輪３４と従動輪３５に無端帯状体３６を巻掛けたコンベヤとしてある。この原料土搬送装置２７の排出端部は混合機２２のケース３１の側壁３１ａに形成して投入口３７からケース３１内に突出している。前記無端帯状体３６は鉄製履板を多数無端状に連結した履帯で、剛性で大である。
【００４０】
前記原料土ホッパ２８の排出口寄りには掻出しロータ３８が設けてあり、原料土ａの切り出し高さｂを一定とする。前記切り出し高さｂとは原料土搬送装置２７で混合機２２に向けて搬送する原料土ａの高さである。
前記原料土搬送装置２７の上方には土の高さを検出する原料土センサ３９が設けてあり、原料土の高さが設定以上（切り出し高さｂの約７０％）になるとＯＮになって原料土が流れていることを検出する。
前記土質改良材供給装置２９はホッパ４０の出口に定量供給機構４１を設けた形状である。
前記改良土搬送装置３０の搬送方向一側部は混合機２２のケース３１の排出口４２の下方に位置している。
【００４１】
（土質改良動作の説明）
図２に示すように、原料土ホッパ２８に投入された脱水ケーキ等の粘土状の原料土ａは原料土搬送装置２７と掻出ロータ３８で一定の切り出し高さとして混合機２２に向けて搬送される。原料土が搬送されると原料土センサ３９がＯＮになり、定量供給機構４１が作動し、その原料土ａの上に定量供給機構４１でホッパ４０内の土質改良材が落下供給される。
【００４２】
混合機２２のケース３１内まで搬送された原料土ａと土質改良材はソイルカッタ３２で切り落としされ、インパクトハンマ３３で解砕混合攪拌されて原料土ａの土質を改良し、その改良土ｃはケース３１の排出口４２から改良土搬送装置３０上に落下供給され、その改良土搬送装置３０で機体前方に搬送される。
【００４３】
次にソイルカッタ３２の具体形状を説明する。
図３と図４に示すように、円筒体４３の軸方向両端部に端板４４をそれぞれ固着したドラム４５と、この円筒体４３の外周面４３ａ（ドラム４５の外周面）に固着した複数のカッタ４６でドラム式のソイルカッタ３２としてある。
前記各端板４４間に亘って軸４７が横架固着してある。この軸４７の両端部分４７ａは混合機２２のケース３１の左右の側壁３１ｂ，３１ｂに軸受４８で回転自在にそれぞれ支承してある。
軸４７の一端部分４７ａは一方の側壁３１ｂに取付けたモータ４９の回転部分に連結してあり、モータ４９を駆動することでソイルカッタ３２は矢印ｄ方向に回転する。
【００４４】
前記カッタ４６は矩形板状で、そのカッタ４６の円筒体４３の外周面４３ａからの突出寸法（突出高さ）は改良土の目標とする粒径と略同一か、又は小さい。例えば１５ｍｍである。そのカッタ４６は原料土搬送装置２７の無端帯状体３６表面３６ａと若干の隙間Ｓを置いて相対向している。この隙間Ｓは例えば５ｍｍとしてある。
これにより、円筒体４３の外周面４３ａと原料土搬送装置２７の無端帯状体３６表面３６ａ（つまり、原料土搬送面）との最小間隙ｔは前述の改良土の目標とする粒径と略同一か、又は小さい。例えば２０ｍｍである。
【００４５】
前述のようであるから、図３に示すように原料土搬送装置２７で搬送される原料土ａは、ソイルカッタ３２の回転によりカッタ４６で所定厚さに切り落としされる。
この切り落としされる厚さは、前述のカッタ４６の突出高さと略同一か、又は小さい値である。例えば１５ｍｍ以下である。
【００４６】
また、図３に示すように原料土ａ中にカッタ４６で切削できない粘土の塊ｅがある場合には、その粘土の塊ｅはカッタ４６で順次移動され、円筒体４３の外周面４３ａと無端帯状体３６の表面３６ａとの最小間隙部分を通過して落下する。
前記落下する粘土の塊ｅの大きさ（粒径）は円筒体４３の外周面４３ａと無端帯状体３６の表面３６ａとの略最小間隙か、それ以下で、大きな粘土の塊ｅは落下しない。
この実施の形態では略２０ｍｍの大きさの粘土の塊ｅが落下する。
前述のカッタ４６の突出高さ、隙間Ｓは小さい方が解砕混合性は良くなるが、作業量が少なくなる。したがって、目標の粒径よりも若干大きい突出高さ、例えば目標粒径２０ｍｍに対し、突出高さを３０ｍｍに設定することもある。
【００４７】
前記無端帯状体３６は鉄製履板を多数無端状に連結した履帯で、剛性が大であるから、粘土の塊ｅが最小間隔部分を通過する際に無端帯状体３６が粘土の塊ｅで押されて湾曲変形しない。
したがって、最小隙間よりも大きな粘土の塊ｅが通過して落下することがない。
【００４８】
前述のソイルカッタ３２で切り落としされた原料土と土質改良材は複数のインパクトハンマ３３で解砕混合され、改良土ｃとして改良土搬送装置３０上に落下する。
そして、改良土ｃは改良土搬送装置３０で機体２０の外部に搬送される。
【００４９】
前述のドラム式のソイルカッタ３２と、従来と同様なインパクトハンマ３３を備えた混合機２２を用いて脱水ケーキに土質改良材としてセメントを混合した改良土は、埋め戻し材や路盤材として再利用できる土質である。
例えば、粒径２０ｍｍ以上の大きな塊の混合割合が５〜１０％の改良土で、埋め戻し材や路盤改良材として再利用できる。
【００５０】
前記カッタ４６は図５に示すように、円筒体４３の軸方向一側部分４３ｂに周方向に間隔を置いて複数固着した一側カッタ列５０と、円筒体４３の軸方向他側部分４３ｃに周方向に間隔を置いて複数固着した他側カッタ列５１を形成するように固着してある。
前記相対向した一側カッタ列５０と他側カッタ列５１は回転方向に向けて略Ｖ字状となるように斜めである。
【００５１】
このようであるから、原料土をカッタ４６で切り落としする時に、その切り落としされた原料土は円筒体４３の軸方向中央部に向けて移動し、切り落としされた原料土は円筒体４３の軸方向中央部分から落下するので、切り落としされた原料土が円筒体４３の軸方向両端部から落下することがない。
したがって、切り落としされた原料土はインパクトハンマ３３の軸方向中央部分に集中的に落下するので、インパクトハンマ３３で効率良く解砕混合できる。
【００５２】
前記一側カッタ列５０を形成する各カッタ４６は円筒体４３の周方向（回転方向）には間隔を置いて隣接し、かつ円筒体４３の軸方向にはオーバーラップして隣接する。
前記一側カッタ列５０を形成する各カッタ４６は軸方向に平行に対して所定の角度αだけ斜めで、軸方向一端部４６ａが軸方向他端部４６ｂよりも回転方向前方寄りとなっている。前記角度αは１５度〜４０度の範囲で、図５では３０度である。
【００５３】
前記他側カッタ列５１を形成する各カッタ４６は円筒体４３の周方向（回転方向）には間隔を置いて隣接し、かつ円筒体４３の軸方向にはオーバーラップして隣接する。
前記他側カッタ列５０を形成する各カッタ４６は軸方向に平行に対して所定の角度αだけ斜めで、軸方向他端部４６ｂが軸方向一端部４６ａよりも回転方向前方寄りとなっている。
前記角度αは１５度〜４０度の範囲で、図５では３０度である。
【００５４】
このようであるから、カッタ４６で原料土を切り落とす時に、その切り落とされた原料土はカッタ４６に沿って移動するので、切り落とされた原料土がカッタ４６に付着して詰まることがない。
このことは、原料土が脱水ケーキなどの粘土状の土の場合でも同様である。
【００５５】
前記カッタ４６の数は図５に示す数よりも多くても少なくても良い。
また、カッタ４６に原料土が付着することを考慮せずに、原料土の細粒化の目的を達成するだけであれば、カッタ４６の配列は図６に示すように、カッタ４６の角度αを９０度としても良いし、図７に示すようにカッタ４６の角度αを０度としても良い。
また、図８に示すように一側カッタ列５０、他側カッタ列５１を連続した１本の長尺なカッタ４６で形成しても良い。
また、図９に示すように長尺なカッタ４６を円筒体４０の軸方向に連続して周方向に間隔を置いて相互に平行に固着しても良い。
また、カッタ４６はボルトで固着しても良い。
【００５６】
図２に示すように、混合機２２のインパクトハンマ３３は回転軸３３ａに４つの板状のハンマ３３ｂを放射状に取付けたプレート式の形状である。
【００５７】
次にインパクトハンマ３３の具体形状を説明する。
図１０に示すように、原料土搬送装置２７と略同一高さに設けた第１のインパクトハンマ３３−１と、原料土搬送装置２７の下方に設けた第２のインパクトハンマ３３−２と、第１のインパクトハンマ３３−１と第２のインパクトハンマ３３−２と対向し、かつそれらよりも下方に設けた第３のインパクトハンマ３３−３を備えている。
【００５８】
第１のインパクトハンマ３３−１は矢印ｆ方向に回転し、第２のインパクトハンマ３３−２は矢印ｇ方向に回転し、第３のインパクトハンマ３３−３は矢印ｈ方向に回転する。
第１のインパクトハンマ３３−１のハンマ３３ｂと第２のインパクトハンマ３３−２のハンマ３３ｂの最小間隔Ｈ−１は大きい。例えば５０ｍｍである。
第１のインパクトハンマ３３−１のハンマ３３ｂと第３のインパクトハンマ３３−３のハンマ３３ｂの最小間隔Ｈ−２は小さい。例えば−５ｍｍである。つまり、５ｍｍだけ重なっている。
第２のインパクトハンマ３３−２のハンマ３３ｂと第３のインパクトハンマ３３−３のハンマ３３ｂの最小間隔Ｈ−３は中位である。例えば１５ｍｍである。
【００５９】
図１０と図１１と図１２と図１３に示すように、回転軸３３ａはケース３１の左右の側壁３１ｂ，３１ｂ間に亘って回転自在に支承される。各回転軸３３ａはモータＭでそれぞれ回転駆動される。
前記回転軸３３ａには第１・第２・第３ブラケット対５２，５３，５４が軸方向に間隔を置いて固着され、その第１ブラケット対５２に４つの第１ハンマ５５の基部がピン５６で揺動自在に取付けてある。
第２ブラケット対５３に４つの第２ハンマ５７の基部がピン５８で揺動自在に取付けてある。
第３ブラケット５４に４つの第３ハンマ５９の基部がピン６０で揺動自在に取付けてある。
【００６０】
前記第１ハンマ５５と第３ハンマ５９は幅狭い基部５５ａ，５９ａと幅広い先部５５ｂ，５９ｂを有する板状で、その先端面５５ｃ，５９ｃは波形状である。
前記第２ハンマ５７は第１・第３ハンマ５５，５９よりも幅狭い板状である。
第１インパクトハンマ３３−１の第２ハンマ５７は基部５７ａと先部５７ｂが同一幅で、先端面５７ｃはほぼＶ字形状で、第１ハンマ５５、第２ハンマ５７、第３ハンマ５９の先端面５５ｃ，５７ｃ，５９ｃがほぼ波形状に連続する。
前記第２インパクトハンマ３３−２の第２ハンマ５７と第３インパクトハンマ３３−３の第２ハンマ５７は、基部５７ａよりも先部５７ｂが若干狭く、先端面５７ｃはほぼ山形状で、第１ハンマ５５、第２ハンマ５７、第３ハンマ５９の先端面５５ａ，５７ａ，５９ａがほぼ波形状に連続する。
【００６１】
前記第１ハンマ５５、第２ハンマ５７、第３ハンマ５９の回転方向前方側の面（つまり、ハンマ３３ｂのたたき面３３ｃ）は平坦面で、回転中心から先端面までの距離が従来のハンマよりも長いと共に、幅が従来のハンマよりも大きく面積が従来のハンマよりも大きい。
【００６２】
前記第１インパクトハンマ３３−１の第１・第２・第３ハンマ５５，５７，５９と第２インパクトハンマ３３−２の第１・第２・第３ハンマ５５，５７，５９は、図１１に示すように波形状の頂部と底部が相対向している。つまり、波形状が１／２ピッチずれて相対向している。
また、波形状の頂部間の距離が前述の最小間隔Ｈ−１に相当する。
【００６３】
前記第２インパクトハンマ３３−２の第１・第２・第３ハンマ５５，５７，５９と第３インパクトハンマ３３−３の第１・第２・第３ハンマ５５，５７，５９は、図１２に示すように波形状の頂部が相対向している。
この波形状の頂部間の距離が前述の最小間隔Ｈ−３に相当する。
【００６４】
前記第１インパクトハンマ３３−１の第１・第２・第３ハンマ５５，５７，５９と第３インパクトハンマ３３−３の第１・第２・第３ハンマ５５，５７，５９は、図１３に示すように、波形状の頂部と底部が相対向し、かつ頂部が底部に若干入り込み、この波形状の頂部間の距離はマイナス、つまり重なり合っている。
これによって、前述の最小間隔Ｈ−２はマイナスで、第１インパクトハンマ３３−１の各ハンマと第３インパクトハンマ３３−３の各ハンマ相互間の空間部の面積が小さく、素通りする原料土の量が少ない。
【００６５】
前記ソイルカッタ３２で切り落としされた原料土は、インパクトハンマ３３の各ハンマで打撃されて原料土を土質改良材を混合して改良土とする。
前記ハンマのたたき面が平坦面であるあること、及びそのたたき面の面積が大であることで、原料土と衝突した際の衝突効率が向上し衝撃による解砕性が良く、原料土が細粒化される。
したがって、原料土への土質改良材浸透性が向上する。
【００６６】
このようであるから、原料土中にソイルカッタ３２で切断できない粘土の塊がある場合に、その粘土の塊がインパクトハンマ３３で小さな塊に解砕される。
したがって、前述のインパクトハンマ３３と、従来と同様なソイルカッタ３２を備えた混合機２２を用いて、脱水ケーキに土質改良材としてセメントを混合した改良土は、埋め戻し材や路盤材として再利用できる土質である。
例えば、粒径２０ｍｍ以上の大きな粒子の混入割合が５〜１０％の改良土で、埋め戻し材や路盤改良材として再利用できる。
【００６７】
また、各ハンマは板状であるので、板材を切断することでハンマを製作できるので、安価に容易に製作できる。なお、ハンマは鍛造品でも良い。
【００６８】
また、各ハンマの先端面が波形状であるので、このハンマの先端部分に大きな粒径の原料土が当たった時に、頂部が原料土に当たり底部は当たらないので当たる面積が少なく、そこにぶつかる面圧が高い。
このために、原料土がせん断破壊し易く、原料土が解砕されずに周囲に跳ね飛ばされることがないので、効率良く解砕できる。
つまり、原料土が解砕されずに周囲に跳ね飛ばされると、その跳ね飛ばされた原料土がハンマに向けて移動してくる原料土とぶつかり、その原料土がハンマまで移動しなくなってしまう。
【００６９】
また、隣接した２つのインパクトハンマのハンマ相互は、波形状の空間部を形成して対向するので、そのハンマ相互の間隔を小さくすることができる。
したがって、ハンマ相互間を素通りする原料土の量が減少し解砕性及び混合性が向上する。
【００７０】
図１４に示すように、第１インパクトハンマ３３−１の各ハンマ３３ｂと第２インパクトハンマ３３−２の各ハンマ３３ｂ及び、第１インパクトハンマ３３−１の各ハンマ３３ｂと第３インパクトハンマ３３−３の各ハンマ３３ｂ並びに、第２インパクトハンマ３３−２の各ハンマ３３ｂと第３インパクトハンマ３３−３の各ハンマ３３ｂが、その先端部分が相互に重なり合うようにしても良い。
【００７１】
このようにすれば、回転中心からハンマ３３ｂ先端面までの距離が長くなり、その分だけハンマ３３ｂのたたき面３３ｃの面積が大きくなるので、解砕性がより一層良くなる。
したがって、原料土がより一層小粒度となるので、土質改良材の浸透性がより一層向上する。
【００７２】
また、各ハンマ３３ｂの先端面を直線形状としても良いし、各ハンマ３３ｂを回転軸３３ａに揺動しないように取付けても良い。
【００７３】
図２に示すように、前記改良土搬送装置３０の搬出部分に後混合機６０を取付ける。混合機２２で土質改良されて改良土搬送装置３０で搬送され排出される改良土を前述の後混合機６０で再度解砕混合する。この後混合機６０は図１では図示が省略してある。
【００７４】
このようにすることで、混合機２２で十分に土質改良されずに粒径の大きな塊の混入割合が多い、例えば混入割合が２０％以上の改良土が、後混合機６０で再度解砕混合されて粒径の大きな塊の混入割合が少ない、例えば５〜１０％の改良土となる。
したがって、土質改良材の原料土への浸透性が向上し十分に土質改良され、埋め戻し材や路盤材として再利用できる改良土が得られる。
【００７５】
次に後混合機６０の具体形状を説明する。
前記改良土搬送装置３０は図２に示すように、駆動プーリ６１と従動プーリ６２にベルト６３を巻掛けたベルトコンベアである。
【００７６】
図１５と図１６に示すように、前記駆動プーリ６１は一対のコンベアフレーム６４の長手方向一端部分間に回転自在に取付けてあり、この駆動プーリ６１は一方のコンベアフレーム６４に取付けたコンベア用モータ６５で回転される。
一対のコンベアフレーム６４間に跨って断面略下向コ字形状のコンベア用カバー体６６が取付けてある。
【００７７】
前記一対のコンベアフレーム６４の長手方向一端部分に後混合機取付用ブラケット６７がそれぞれボルト６８で取付けてある。
この後混合機取付用ブラケット６７は縦板状で、駆動プーリ６１よりも下方に突出した部分を取付部６９としてある。
この取付部６９に後混合機６０のフレーム本体７０が取付けてある。
このフレーム本体７０は一対の長尺な横部材７１と、この横部材７１の長手方向一端部間に固着した連結部材７２で平面形状略コ字形で、その一対の横部材７１が前記一対の後混合機取付用ブラケット６７の取付部６９にそれぞれ固着してある。
【００７８】
前記フレーム本体７０の一対の横部材７１の長手方向他端部間に図１９に示すように回転軸７３が回転自在に横架支承してある。この回転軸７３は一方の横部材７１に取付けたモータ７４で回転される。
前記回転軸７３には図１７と図１８に示すように複数のブラケット７５が軸方向に間隔を置いて固着してある。この各ブラケット７５は取付け部７５ａを放射状に複数備えている。
前記各ブラケット７５の各取付部７５ａには複数のカッタ７６がカラー７７を介して軸方向に間隔を置いて取付けてある。
【００７９】
このカッタ７６と回転軸７３で、複数のカッタ７６を軸方向に間隔を置いて、かつ放射状に備えた回転カッタ７８を形成している。
前記カッタ７６は厚さ４．５ｍｍのプレートで、軸方向に隣接したカッタ７６の間隔は２２ｍｍである。
【００８０】
前記フレーム本体７０に回転カッタ７８を囲むカバー体８０が取付けてある。
このカバー体８０は前面板８１と後面板８２と一対の側面板８３で上部と下部が開口した箱形状で、その一対の側板８３がフレーム本体７０の一対の横部材７１における回転軸支承部分の周囲に、略リング形状のスペーサ８４を介して取付けてある。
【００８１】
前記カバー体８０の上部開口８０ａはコンベア用カバー体６６と連続し、下部開口８０ｂは下方に向けて開口している。
前記回転カッタ７８の回転軸７３（回転中心）は駆動プーリ６１（つまり改良土搬送装置３０の排出部）よりも搬送方向側に位置がずれ、コンベア６３で搬送された改良土は回転カッタ７８の回転軸７３よりも駆動プーリ６１寄り部分に落下する。
【００８２】
混合機２２で解砕混合された改良土は改良土搬送装置３０のベルト６３で搬送され、その改良土は後混合機６０の回転カッタ７８における回転軸７３よりも駆動プーリ６１寄りに落下し、矢印方向に回転しているカッタ７６に衝突する。
改良土がカッタ７６に衝突することで解砕混合される。
この時、隣接したカッタ７６の間隔よりも小さい粒径の塊は、隣接したカッタ７６間を通過して落下する。
前述のようにしてカッタ７６に衝突した改良土は、カッタ７６の回転によって跳ね飛ばされカバー体８０の後面板８２に衝突し、再度解砕混合される。
前述のようにカバー体８０の後面板８２に衝突した改良土は再びカッタ７６上に衝突し、さらに解砕混合され、カバー体８０の下部開口８０ｂから落下排出される。
なお、カバー体８０の後面板８２とカッタ７６との最小間隔は粒径の大きな塊が通過しない値、例えば２０ｍｍ以下で、粒径の大きな塊がカッタ７６に衝突せずに落下しないようにしてある。
【００８３】
このように、改良土は後混合機６０で再び解砕混合されるので、その改良土中の粒径が大きい塊が解砕されて粒径の大きな塊の混入割合が少なくなる。これによって原料土と土質改良材が十分に混合して埋め戻し材や路盤材として利用できる改良土が得られる。
【００８４】
したがって、脱水ケーキと土質改良材を混合機２２で解砕混合して土質改良した改良土が、粒径の大きい塊の混入割合が多く、埋め戻し材や路盤材として再利用できない改良土であっても、その改良土を後混合機６０で再度解砕混合することによって粒径の大きな塊の混入割合が少ない、例えば２０ｍｍ以上の塊の混入割合が５％以下の改良土となる。
この改良土は埋め戻し材や路盤材として再利用できる。
【００８５】
前述の実施の形態では後混合機６０の回転カッタ７８をモータ７４で回転したが、改良土搬送装置３０のコンベア用モータ６５で回転するようにしても良い。
例えば図１９と図２０に示すように、駆動プーリ６１の軸６１ａにプーリ８５を固着し、回転カッタ６８の回転軸７３にプーリ８６を固着し、両プーリ８５，８６にベルト８７を巻掛け、コンベア用モータ６５で回転カッタ７８を回転する。
【００８６】
前記後混合機６０は、その回転カッタ７８の代わりに混合機２２に設けられているインパクトハンマ３３を用いても良い。
【００８７】
前記後混合機６０は改良土が落下衝突するだけの形状でも良い。
例えば、図２１に示すようにコンベアフレーム６４に取付けブラケット８８を固着し、この取付けブラケット８８にプレート８９を水平に対して斜めの姿勢で固着する。
ベルト６３から落下する改良土ｃがプレート８９に落下衝突し、その衝突で改良土Ｃが解砕混合されてプレート８９に沿って落下する。
【００８８】
この場合には、前述のカバー体８０内に回転カッタ７８を設けた後混合機６０の場合よりも解砕混合性が低下するが、粒径の大きな塊、例えば２０ｍｍ以上の塊の混入割合が１０％程度の改良土を得ることが可能である。
【００８９】
前記プレート８９は、図２２に示すように台形状の底板８９ａの両側縁に立上がり片８９ｂを設けた形状としても良い。
このようにすれば、落下衝突した改良土が周囲に飛散せずに底板８９ａに沿って落下する。
【００９０】
以上の説明では後混合機６０を改良土搬送装置３０に取付けたが、改良土搬送装置３０とは別体として設置しても良い。
例えば、図２３に示すように２次ベルトコンベア９０のコンベアフレーム９１にハウジング９２をブラケット９３で取付け、そのハウジング９２内に前述の回転カッタ７８を取付けて後混合機６０とする。
【００９１】
原料土搬送装置３０で搬送された改良土Ｃはハウジング９２内に落下し、回転軸７３よりも原料土搬送装置３０寄りのカッタ７６と衝突する。
カッタ７６で跳ね飛ばされた改良土はハウジング９２の後壁９２ａに衝突し、再びカッタ７６に衝突して排出される。
【００９２】
図２４に示すように、架台９４にハウジング９２をブラケット９５で取付け、その架台２４に車輪９６を取付けて可搬式とする。
このようにすれば、架台９４を移動して改良土搬送装置３０の排出部の下方に後混合機６０を設置し、排出される改良土を再び解砕混合することができる。
【００９３】
なお、図２３、図２４においてハウジング９２内に、回転カッタ７８の代わりに混合機２２に用いるインパクトハンマ３３を回転自在に取付けて後混合機６０としても良い。
【００９４】
【００９５】
【００９６】
【００９７】
【００９８】
【００９９】
本発明の第２の実施の形態を説明する。
図２５に示すように、原料土搬送装置２７をプレートとして原料土が自重で滑り落ちるようにする。
この原料土搬送装置２７は前述の第１の実施の形態に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 自走式の土質改良機の全体側面図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態を示す土質改良機の概略説明図である。
【図３】 混合機のソイルカッタ部分の縦断面図である。
【図４】 混合機のソイルカッタ部分の横断面図である。
【図５】 カッタの配列の第１の実施の形態を示すドラムの展開図である。
【図６】 カッタの配列の第２の実施の形態を示すドラムの展開図である。
【図７】 カッタの配列の第３の実施の形態を示すドラムの展開図である。
【図８】 カッタの配列の第４の実施の形態を示すドラムの展開図である。
【図９】 カッタの配列の第５の実施の形態を示すドラムの展開図である。
【図１０】 混合機のインパクトハンマ部分の縦断面図である。
【図１１】 図１０のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】 図１０のＢ−Ｂ断面図である。
【図１３】 図１０のＣ−Ｃ断面図である。
【図１４】 ソイルカッタの第２の実施の形態を示す縦断面図である。
【図１５】 後混合機部分の側面図である。
【図１６】 図１５の平面図である。
【図１７】 図１５のＤ−Ｄ断面図である。
【図１８】 回転カッタの側面図である。
【図１９】 後混合機の第２の実施の形態を示す側面図である。
【図２０】 図１９の平面図である。
【図２１】 後混合機の第３の実施の形態を示す側面図である。
【図２２】 プレートの斜視図である。
【図２３】 後混合機の第４の実施の形態を示す側面図である。
【図２４】 後混合機の第５の実施の形態を示す側面図である。
【図２５】 原料土搬送装置の第２の実施の形態を示す混合機部分の断面図である。
【図２６】 従来の土質改良機の概略説明図である。
【符号の説明】
１…混合機
２…改良土搬送装置
３…原料土搬送装置
４…土質改良材供給装置
５…原料土ホッパ
６…原料土
１１…ソイルカッタ
１２…インパクトハンマ
１４…カッタ
１６…粘土の塊
１７…回転軸
１８…ハンマ
２０…機体
２２…混合機
２７…原料土搬送装置
２８…原料土ホッパ
２９…土質改良材供給装置
３０…改良土搬送装置
３１…ハウジング
３２…ソイルカッタ
３３…インパクトハンマ
３３ａ…回転軸
３３ｂ…ハンマ
３３ｃ…たたき面
３４…駆動プーリ
３６…無端帯状体
４３…円筒体
４４…端板
４５…ドラム
４６…カッタ
４７…回転軸
４９…モータ
５０…一側カッタ列
５１…他側カッタ列
５５…第１ハンマ
５７…第２ハンマ
５９…第３ハンマ
６０…後混合機
６１…駆動プーリ
６４…コンベアフレーム
６５…コンベア用モータ
６７…後混合機取付用ブラケット
７０…フレーム本体
７３…回転軸
７６…カッタ
７８…回転カッタ
８０…カバー体
８２…後壁
８５…プーリ
８６…プーリ
８７…ベルト
８９…プレート
８９ａ…底板
８９ｂ…立上がり板
９０…２次ベルトコンベア
９２…ハウジング
９４…架台
１００…ノズル
Claims (2)
- 機体（２０）に、原料土ホッパ（２８）と、この原料土ホッパ（２８）内の原料土を搬送する原料土搬送装置（２７）と、改良材供給装置（２９）と、搬送された原料土と供給された土質改良材を解砕混合攪拌して土質改良土とする混合機（２２）を取付けた土質改良機において、
前記混合機（２２）は、前記原料土搬送装置（２７）で搬送された原料土を切り落してケース（３１）内に落下するソイルカッタ（３２）と、
前記ケース（３１）内におけるソイルカッタ（３２）よりも下方に設けられ、前記切り落し落下した原料土と土質改良材を解砕混合撹拌する複数のインパクトハンマ（３３）を備え、
前記各インパクトハンマ（３３）は、回転駆動される回転軸（３３ａ）に、複数のハンマ（３３ｂ）を揺動自在で、かつ放射状に取付けたもので、
その各ハンマ（３３ｂ）は、幅狭い基部と幅広い先部を有してたたき面（３３ｃ）が平坦面である板状で、その基部が前記回転軸（３３ａ）に揺動自在に取付けてあることを特徴とする土質改良機。 - 各インパクトハンマ（３３）の各ハンマ（３３ｂ）における幅広い先部の先端面は、略波形状である請求項１記載の土質改良機。
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