JPH0788679B2 - 掘削土再生装置の土質安定剤添加制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は掘削土再生装置に使用する土質安定剤の添加量
を低減させるようにした掘削土再生装置の土質安定剤添
加制御方法に関する。

［従来の技術］ ガス導管工事、上下水道工事、電気工事等における掘削
により発生する掘削土は、掘削によるこね返しを受ける
ため、必要な路床支持力を失い、最早、埋戻し材料とし
ては使用できなくなるので廃棄処分されていた。このた
め新たに良質の土砂を埋戻し用として使用するようにさ
れていた。

そこで、掘削土を改良し再生処理して埋戻し用等に使用
できるようにした掘削土再生処理方法は、例えば、特開
昭57−121086号公報により開示されている。

即ち、掘削土と回収助剤および土質安定剤とを配合し
て、同時に破砕予備混合し、次いで衝撃作用を与えて解
砕混合を行い、次いで篩分を行い、篩下を再生土として
埋戻し用に再生利用され、篩上は回収助剤として用いら
れている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の掘削土処理装置では、次のよ
うな技術上の問題があった。即ち、 掘削土を再生処理して得られる再生土は適切な水分値、
CBR値（路床支持力比）などの性質を備えていることが
要求され、掘削土の水分値をはじめ装置の運転パラメー
タに対応して、土質安定剤の配合を調整することによ
り、上記の所要性質となるように運転されているが、運
転ラインへの異物などの混入による操業の停止，再始動
を繰り返した場合や掘削土自体の水分値などの性質が不
規則であって高水分、高粘性を呈し、取扱いが困難であ
ることにも起因して、掘削土の性状を観察し、過去の操
業データと照合して水分値の測定や土質安定剤の配合を
行っていたが、上記の配合が適切になされないので、再
生土の品質が変動してしまい不安定であった。

また、土質安定剤の配合が不適切である場合には、例え
ば、土質安定剤の添加量が過剰なときは、再生土のCBR
値が過度に増大してしまい、再生土の品質過剰をもたら
すことになり、また、過少なときは、再生土のCBR値が
不足するとともに、前記の工程にしたがい、掘削土が配
合、破砕予備混合、解砕混合、篩分と移動しながら処理
されるさいに、解砕混合された材料は、漸次、塊状に成
長するようになり、上記材料が中間破砕されて回収助剤
となる過程における破砕性能をはじめとして、掘削土と
回収助剤および土質安定剤との破砕および予備混合過程
における破砕および予備混合性能、上記材料の衝撃によ
る解砕混合過程における解砕性能が低下し、さらに材料
の篩分過程における篩分効率が低下して、再生土の生産
能力の低下を招いてしまう。前述の事態を回避するため
に、土質安定剤を自動供給させる試みがなされるが、制
御対象が前述のごとく複雑な特性を呈し、外乱（金属検
出器や異物手選による不規則な操作停止など）も不規則
に加わること、応答の遅れが著しいこともあって、掘削
土の流量を検出し、土質安定剤の供給量を操作するよう
に制御しても所望する再生土の品質を得るように安定し
た制御を行うことが困難であった。

このようにして、土質安定剤の最適添加が実現に不可能
であるので、前述の能力低下を招かない過剰添加で操業
される傾向が大であり、過剰添加に伴って掘削土再生処
理の経済性の低下をもたらすことになる。

本発明はこのような従来の問題を解決するものであり掘
削土が高水分、高粘性系土質の場合にも、土質安定剤の
添加量を低減させて最適となし、埋戻しに適する路床支
持力と締め固め性能とを有する良質な再生土が得られ、
かつ経済性を向上し得る優れた掘削土再生装置の土質安
定剤添加制御方法を提供することを目的とするものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、 掘削土と土質安定剤と回収助剤とを予備破砕混合する予
備破砕混合機と、前記予備破砕混合された材料を解砕混
合する解砕混合機と、前記解砕混合された材料を再生土
と回収助剤とに篩分けする篩分け機、を備える掘削土再
生装置の予備破砕混合機に供給される土質安定剤添加量
の制御方法であって、掘削土の水分値および再生土の水
分値に関する信号と、再生土の流量に関する信号にもと
づき、予備破砕混合機に供給される土質安定剤添加量を
制御するようにしたものであり、また、 前記掘削土の水分値および再生土の水分値の信号と、掘
削土と再生土の水分値比に応じて掘削土の水分値に対し
て発信する補正信号と、前記補正信号にもとづき発信す
る土質安定剤添加率に関する関数信号と、前記再生土の
流量信号と、を発信する過程と、前記関数信号と前記再
生土流量信号の乗算により発信する土質安定剤添加量制
御信号にもとづき、予備破砕混合機に供給される土質安
定剤添加量を制御するようにしたものである。

［作 用］ 本発明は上記のような構成により次のような作用を有す
る。即ち、掘削土の水分値および再生土の水分値に関す
る信号がオンライン計測により得られ、再生土の流量信
号とともにデジタル信号に変換して演算処理を行い、土
質安定剤添加量を演算して制御するようにしているの
で、土質安定剤添加量の基準となる上記の水分量に関す
る情報を適確に把握することができて、最適添加による
安定した制御のもとで、所望する再生品の品質が得ら
れ、品質過剰をもたらすことを未然に防止することがで
き、さらに、土質安定剤の添加量を低減できて掘削土再
生処理の経済性の低下を回避することができる。

［実施例］ 以下、本発明を、その実施例を示す図面にもとづいて詳
細に説明する。

第１図は本発明方法の工程の一例を示す系統図である。

予備破砕混合機１には掘削土13と土質安定剤14と回収助
剤18とが一緒に供給されて予備破砕混合される。

掘削土の土質としては、高含水比、高粘性系からなるも
のが多く、土質安定剤としては、例えば、セメント、生
石灰などが、また、回収助剤18は後述のごとく篩分け機
５の篩上を用いて中間破砕機７によって破砕したものが
用いられる。掘削土13の水分値は水分計11により計測さ
れ、水分計11としては赤外線水分計などが用いられて、
上記の水分値のアナログ信号22をオンラインにて発信し
ている。予備破砕混合されるにさいして、掘削土13と土
質安定剤14と回収助剤18とは掘削土の土質に応じた土質
安定性が得られるように配合される。土質安定剤14は計
量供給機８によって供給され、その添加量は主制御器24
の添加量制御信号25にもとづき制御盤10からの駆動装置
９への操作信号によって調整される。予備破砕混合機１
としては、例えば、ダブルロールクラッシャなどが好適
であり、供給された掘削土13と土質安定剤14と回収助剤
18とが相互に回転する一組のロール間に供給されて、ロ
ール間隙から排出されるまでの過程において、上記の材
料は圧潰され、相互に分散混合されるようになる。

上記の予備破砕混合された材料16は解砕混合機２によっ
て、機械的衝撃作用が加えられて解砕混合される。衝撃
による解砕混合機２としては、例えば、特公昭42−1186
1号公報、特開昭60−48151号公報に示されている。粘性
物質の解砕混合に特に適した衝撃式混合機などを使用す
ることが好適であり、回転打撃子による衝撃作用により
屈曲式解砕板の表面および屈曲式解砕板と回転打撃との
間の空間において、上記材料16は短時間で充分に解砕混
合される。次いで、解砕混合された材料17は、篩分け機
５によって篩下と篩上とに分離される。篩下は再生土19
として計量機４により計量されて流量信号20を発信して
搬送され埋戻し材料に用いられ、篩上は前記のごとく回
収助剤18として用いられる。

再生土19の水分値は水分計12により計測され、上記の水
分値のアナログ信号23をオンラインにて発信している。

また、多くの場合、掘削土13中には各種の金属片などが
混入されている。かかる場合には、掘削土13の再生処理
にさいし、再生装置などを損傷する恐れがあるので、金
属検出器を例えば、掘削土13の輸送手段と予備破砕混合
機１との間に配設し、金属検出器が掘削土13中の金属片
を検出した場合に、前記掘削土13の輸送手段の運転を停
止するようにしている。さらに、掘削土13中に塊状の非
金属物が混入されていることがあり、前述と同様に、再
生装置などを損傷させ円滑な運転を阻害する恐れがある
ので手選により選別するため、前記掘削土13の輸送手段
の運転を停止するようにしている。かくして、輸送手段
から予備破砕混合機１に至る掘削土13の移動は頻繁に中
断することを繰返して行われるので、流量の変動が著し
く、安定した土質安定剤添加量制御のために、掘削土13
側の流量の検出を行うことなく、再生土19の流量を検出
するようにしている。また、掘削土13の水分値および再
生土19の水分値に関する信号を用いて、両者の比較を行
い、粒度・形状・異物の影響・測定距離変動等による掘
削土13の水分値の測定誤差を補正しながら、前記制御を
行うようにしている。

前記掘削土13の輸送手段上における金属片や非金属物の
除去を行った後、掘削土13の輸送手段をはじめとする再
生装置の運転が再起動される。前記の場合における掘削
土13の水分値としては、一定時間（例えば５〜15分程
度）以内に再起動される場合には、再生土流量に対する
影響が無視できることから、運転停止時における水分値
のアナログ信号22が用いられ、また、一定時間（例え
ば、５〜15分程度）以降に再起動される場合には、再生
土流量に対する影響が大であるため、運転開始時と同様
に、計量供給機の定速設定器26の定速設定値信号42aが
用いられ、制御動作が継続して行われる。

第２図は本発明方法の制御回路の一例を示すブロック図
であり、第２図を参照して制御動作を具体的に説明す
る。

第２図において、70は信号処理装置をしめす。水分計11
から発信された水分値のアナログ信号22は水分計コント
ロールユニット27を経て、電流電圧変換器28から信号処
理装置70に入力される。引き続き、A/D変換処理33を行
った後、フィルタ処理38をなし、瞬時に変化する水分値
の量信号を定められた時定数で安定化させて波形を変換
して出力している。次いで、検量線変換処理43では、水
分計11の電圧値と掘削土13の水分値との関係をしめす検
量線を使用して、掘削土13の水分値を表わす信号に変換
させている。

次いで、むだ時間補償処理48が行われて、掘削土13が水
分計11の計測点から土質安定剤14との合流点までに到着
するための所要時間および土質安定剤14が計量供給機８
への操作信号が出力されてから上記の合流点までに到着
するまでの所要時間にもとづくむだ時間を利用して、0.
5秒毎の水分値データを蓄積積算し、平均値算出処理51
に導いて水分値の平均値の算出を行っている。

49はリミッタ処理をしめし、掘削土13の感知信号を得る
ために、水分値が一定値以上であるか否かの判定をな
し、一定値以上である場合には計測点にて掘削土13が存
在していることを感知する。さらに、オフディレイ処理
50に導かれ、掘削土13の感知信号50aを得るために、水
分値が一定値以下であっても一定時間を経過するまで
は、計測点にて掘削土13が存在しているものとみなして
いる。

再生土19のための水分計12から発信されたアナログ信号
23は水分計コントロールユニット27を経て、電流電圧変
換器29から信号処理装置70に入力される。次にA/D変換
処理34を行った後、フィルタ処理39をなし、引続いて、
平均値算出処理45に導いて水分値の平均値が算出され
る。52は水分比補正処理をしめし、前記の掘削土13と再
生土19の水分値比を算出し、両者の水分値比に応じて、
掘削土13の水分値に対して補正処理を加え信号52aを出
力する。53は関数発生器をしめし、入力された上記の信
号52aに対応した土質安定剤14の添加率を算出して関数
信号53aを発信する。

再生土19の計量機４から発信されたアナログ流量信号20
は電流電圧変換器30から信号処理装置70に入力される。
次に、A/D変換処理35を行った後、フィルタ処理40をな
し、瞬時に変化する流量のデジタル信号を定められた時
定数で安定させて、平均値算出処理46に導いて流量の平
均値が算出され、出力信号は掘削土再生装置への流量信
号60として出力される。

55は乗算器をしめし、前記の関数信号53aおよび再生土
流量信号60を入力して乗算処理を行い、土質安定剤14の
添加量が演算され、添加量信号55aが出力される。26は
土質安定剤14の計量供給機８の定速設定器をしめし、設
定信号は電流電圧変換器32から信号処理装置70に入力さ
れ、A/D変換処理37を行った後、フィルタ処理42をな
し、定速設定値信号42aが出力される。

67は水分計11計測点における輸送手段例えば、定量フィ
ーダの運転信号、68は上記に接続する輸送手段たとえ
ば、ベルトコンベヤの運転信号をそれぞれしめし、デジ
タル入力処理59に入力されて運転信号59aが出力され
る。56は切換処理をしめし、掘削土13の感知信号50a、
添加量信号55a、定速設定値信号42aおよび運転信号59a
を掘削土再生装置の運転条件に応じて運転モードを適
宜、切換選択し、D/A変換処理57を行った後、電流電流
変換器63から添加量制御信号25が制御盤10に入力されて
計量供給機８が操作される。

例えば、運転モードを土質安定剤14を所定速度をもって
定速供給する場合は、定速設定器26の定速設定値信号42
aのもとで、切換処理56の切換選択を行って、引続き、
前述のごとく、計量供給機８が操作される。

一方、再生土流量信号60は引出されてD/A変換処理58を
行った後、電流電圧変換器64から出力された信号64aは
再生土流量の記録用に発信される。

また制御盤10からの信号65は電流電圧変換器66を経て信
号66aが発信され、土質安定剤流量の記録用に用いられ
ている。

第３図は本発明方法の制御回路における関数発生器53に
用いられる土質安定剤の添加率と掘削土の水分値との関
数関係をしめしている。ここに掘削土の水分値は含水比
をもってしめし、かつ、前述の如く、掘削土と再生土と
の水分値比に応じて補正したものである。

第４図は本発明方法の制御回路における検量線変換処理
43に用いられる水分計の感度と掘削土の水分値との関係
をしめしている。ここに感度とは赤外線の水分による特
性吸収の強度比を基準としたものをしめしている。

第１表は本発明方法による掘削土の再生試験例をしめす
ものであり、水分値はいずれも含水比をもってしめして
いる。すなわち、少い土質安定剤の添加のもとで再生土
は水分値が少く、かつ、充分なCBRが得られている。

第２表は従来技術による掘削土の再生試験例を本発明方
法と比較のためにしめしたものである。

尚、本発明は上記実施例のみに限定されるものでなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加
え得ること、等は勿論である。

［発明の効果］ 本発明は上記実施例より明らかなように、掘削土の再生
処理にあたり、掘削土および再生土の水分値の変動に対
応し、かつ、再生土流量の変動に対応して、土質安定剤
添加量を制御して供給するにさいし、掘削土および再生
土の水分値を検出して、両者の水分値比を算出して補正
を行うことにより、掘削土に対する水分値の測定誤差を
少く抑えることができるとともに、掘削土再生装置の系
統内でとくに量変動が少い再生土流量を検出してこの平
均化を行った流量値に対応して所要添加量の演算処理を
行い、得られた添加量制御信号にもとづき計量供給機の
添加量制御と結合するようにしているので、土質安定剤
添加制御の制御特性が改善され、安定した制御が行われ
て、所望する再生土の品質を得ることができ、また、土
質安定剤添加量を低減させて最適とし、掘削土再生装置
の経済性を向上することができる優れた効果を奏し得
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の工程を示す系統図、第２図は同制
御回路のブロック図、第３図は同制御回路における関数
発生器の説明図、第４図は同制御回路における検量線変
換処理の説明図である。 １……予備破砕混合機、２……解砕混合機 ５……篩分け機、13……掘削土 14……土質安定剤、18……回収助剤 19……再生土

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長岡 茂徳 千葉県八千代市上高野1780番地 川崎重工 業株式会社八千代工場内 (72)発明者 岡本 隆 千葉県八千代市上高野1780番地 川崎重工 業株式会社八千代工場内 (72)発明者 加藤 由章 千葉県八千代市上高野1780番地 川崎重工 業株式会社八千代工場内 (56)参考文献 特開 昭63−27613（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−68416（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−32016（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削土と土質安定剤と回収助剤とを予備破
   砕混合する予備破砕混合機と、前記予備破砕混合された
   材料を解砕混合する解砕混合機と、前記解砕混合された
   材料を再生土と回収助剤とに篩分けする篩分け機、を備
   える掘削土再生装置の予備破砕混合機に供給される土質
   安定剤添加量の制御方法であって、掘削土の水分値およ
   び再生土の水分値に関する信号と、再生土の流量に関す
   る信号にもとづき、予備破砕混合機に供給される土質安
   定剤添加量を制御することを特徴とする掘削土再生装置
   の土質安定剤添加制御方法。
2. 【請求項２】前記掘削土の水分値および再生土の水分値
   の信号と、掘削土と再生土の水分値比に応じて掘削土の
   水分値に対して発信する補正信号と、前記補正信号にも
   とづき発信する土質安定剤添加率に関する関数信号と、
   前記再生土の流量信号と、前記関数信号と前記再生土流
   量信号の乗算により発信する土質安定剤添加量制御信号
   にもとづき、予備破砕混合機に供給される土質安定剤添
   加量を制御することを特徴とする請求項１記載の土質安
   定剤添加制御方法。