JPH1072846A

JPH1072846A - 土砂の処理方法

Info

Publication number: JPH1072846A
Application number: JP24684096A
Authority: JP
Inventors: Masaki Arioka; 正樹有岡; Noriyoshi Goto; 徳善後藤
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1998-03-17

Abstract

(57)【要約】【課題】打設後短期間で混合物の上を利用可能にする
ことにある。【解決手段】土砂の処理方法は、建設工事における土
砂をミキサー車に積み込み、そのミキサー車で土砂と固
化材とを混合した後または混合しながら、土砂と固化材
とスラリー状の混合物をミキサー車により打設現場に運
搬し、その混合物を打設することを複数回実行すること
を含む。早強セメントを用いた混合物を少なくとも最後
に打設し、それにより打設された混合物の上層部を短期
間で固化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建設工事により発
生する土砂を処理する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネル掘削工事、地下鉄工事、管路敷
設工事、地下街の構築工事、道路および鉄道等の構築工
事、法面の構築工事、基礎の構築工事、河川の改修工
事、浚渫工事、ビルの構築工事等の建設工事、特に土木
工事により発生する土砂は、一般に、ダンプトラックの
ような運搬手段により、残土として仮置き場、捨て場等
に運搬され、最終的に廃棄される。しかし、このような
処理方法では、土砂を廃棄する大きい土砂捨て場が必要
である。

【０００３】上記課題を解決する従来技術の１つとし
て、発生した土砂を水とセメントとに混合してスラリー
状の混合物を作成し、その混合物を掘削溝に埋め戻す再
利用技術がある（たとえば、実開平７−５６３６８号公
報）。この再利用技術によれば、スラリー状の混合物が
セメントを含むから、埋め戻し後に締め固めをする必要
がないし、自然を破壊して得た天然資材を使用する必要
がなく、しかも混合物が固化後にある程度の止水性およ
び機械的強度を有するから、固化後の混合物が埋設物の
保護材として寄与する。

【０００４】この再利用技術は、土砂をダンプトラック
により仮置き場に運搬し、運搬した土砂を仮置き場に設
置された泥水製造装置にバックホーにより転載し、土砂
と水とを泥水製造装置により混合して泥水を作成し、そ
の泥水をミキサー車に転載して打設現場に運搬し、運搬
した泥水を打設現場に設置されたミキサーに転載し、そ
のミキサーにより泥水とセメントとを混合して流動性混
合物を作成し、その混合物を埋め戻しのために掘削溝に
打設する。

【０００５】しかし、上記の再利用技術では、打設した
混合物が固化するまでに長期間を要するから、その間掘
削溝を踏み板、覆工板等により閉鎖して、打設した混合
物を保護しなければならず、掘削物の保護期間が長すぎ
る。

【０００６】

【解決しようとする課題】本発明は、打設後短期間で混
合物の上を利用可能にすることにある。

【０００７】

【解決手段、作用、効果】本発明の土砂の処理方法は、
建設工事における土砂をミキサー車に積み込み、そのミ
キサー車で土砂と固化材とを混合した後または混合しな
がら、土砂と固化材とスラリー状の混合物をミキサー車
により打設現場に運搬し、その混合物を打設することを
複数回実行することを含む。少なくとも最後の打設に用
いる混合物の固化材は、早強セメントを含む。

【０００８】各種の建設工事により発生した土砂は、ミ
キサーまたはミキサー車のような適宜な混合装置によ
り、固化材と混合される。混合により得られたスラリー
状混合物は、適宜な打設装置により、埋め戻し箇所、盛
り土箇所等の適宜な箇所、好ましくは掘削溝に打設され
る。打設完了後の混合物の上層部は、早強セメントを含
む混合物により覆われ、他の部位に比べ短期間で固化す
る。

【０００９】本発明によれば、早強セメントを用いた混
合物を少なくとも最後に打設するから、打設完了後の混
合物の上層部が短期間で固化し、打設後短期間で混合物
の上を利用可能になる。

【００１０】土砂をミキサー車に積み込み、該土砂をミ
キサー車内で固化材と混合した後または混合しながら、
その混合物をミキサー車により打設現場に運搬すること
を含むことが好ましい。これにより、ミキサー車は、土
砂と固化材とを混合させてスラリー状の混合物を作成す
る手段として作用するのみならず、土砂と固化材とを運
搬する手段として作用する空、従来の再利用技術で必要
としていた、仮置き場に設置する泥水製造装置、土砂を
泥水製造装置に転載する転載装置、泥水製造装置により
作成された泥水をミキサー車に転載する転載装置、打設
現場に設置するミキサー等、多くの機械設備が不要にな
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】先ず、本発明で用いる機械設備の
実施例について図面を参照して説明する。

【００１２】図１〜図３を参照するに、土砂を処理する
機械設備は、土砂と固化材とを混合しかつ運搬するミキ
サー車１０と、適宜な場所に設置された固化材投入装置
１２（図１参照）と、処理すべき土砂の発生現場または
その近傍に設置された土砂積込み装置１４（図２参照）
と、打設現場に設置された打設装置１６（図３参照）と
を含む。

【００１３】ミキサー車１０は、運転台を備える台車２
０と、台車２０に逆転可能に組み付けられた土砂処理用
ミキサードラム２２と、ミキサードラム２２に積み込む
土砂および固化材を受けるホッパー２４と、ミキサード
ラム２２からの混合物の放出の際に用いるシュート２６
と、ミキサードラム２２を正転および逆転させる駆動機
構２８とを備えるトラックミキサー車である。

【００１４】図４に示すように、ミキサードラム２２
は、直径寸法が大きい径大部および直径寸法が径大部の
側から漸次減少する径小部とを有するドラムシェル２４
を備え、また径大部の側が径小部の側より下方となるよ
うに回転軸線３０を傾斜させた状態に台車２０に回転可
能に支持されている。

【００１５】ドラムシェル２４は、投入口兼吐出口３２
を回転軸線３０の方向における一端（径小部の側の端）
に、台車２０に回転可能に受けられる複数の受け部３４
を径小部の側の端部外周に、および、台車２０に回転可
能に受けられる穴３６を回転軸線３０の方向における他
端面（径大部の側の端面すなわち底面）にそれぞれ有す
る。

【００１６】ドラムシェル２４内には、複数（図示の例
では２つ）のブレードすなわち帯状体３８と、帯状体３
８に所定の間隔をおいて取り付けられた複数の突起物４
０と、ピアノ線のような金属線からなる複数の線状部材
４２と、複数（図示の例では２つ）の攪拌羽根４４と、
複数（図示の例では、２つ）の補助羽根４６とが配置さ
れている。

【００１７】各帯状体３８は、回転軸線３０の周りを螺
旋状に伸びており、また複数のねじ部材を用いた止め
具、溶接等によりドラムシェル２４の内面に移動不能に
組み付けられている。各帯状体３８は、図４に多数の湾
曲した線４８で示すようにドラムシェル２４の径小部に
対応する部分において縦に長いＣ字状に変形されてお
り、また図示してはいないが厚さ方向に貫通する複数の
穴を有する。帯状体３８は、回転軸線３０に関して互い
に対称となるように配置されている。

【００１８】図５〜図７に示すように、各突起物４０
は、先鋭な先端から弧状に伸びて幅方向両縁部に達する
刃５０を有しており、また厚さ方向に貫通しかつ後端側
に開口する凹所５２を後端部に有する。突起物４０は、
その幅方向が帯状体３８への当該突起物の取付部におけ
る帯状体３８の伸長方向とほぼ直角方向となりかつ刃５
０を有する部分が帯状体３８から回転軸線３０の側に突
出するように、凹所５２においてドラムシェル２４と反
対の側の帯状体３８の縁部に嵌合され、その状態に複数
のねじ部材を用いた止め具、溶接等により帯状体３８に
組み付けられている。

【００１９】線状部材４２は、一端部をドラムシェル２
４の内面に適宜な止め具、溶接等により移動不能に取り
付けられ、他端部を帯状体３８の側面に適宜な止め具、
溶接等により移動不能に取り付けられている。図示の例
では、長い金属線をドラムシェル２４の内面と帯状体３
８の側面とに順次取り付けて、ジグザグ状に配置するこ
とにより、複数の線状部材４２を形成している。

【００２０】しかし、線状部材４２の他端部を適宜な突
起物４０に取り付けてもよいし、図８に示すように長い
金属線を複数の突起物４０の先端に取り付けることによ
り、複数の線状部材４２を形成してもよい。また、金属
線の代わりに、ワイヤーにより線状部材を形成してもよ
い。

【００２１】図４および図８に示す例では、突起物４０
および線状部材４２は、ドラムシェル２４の径大部に対
応する部分にのみ配置されているが、ドラムシェル２４
の径小部に対応する部分にも配置してもよい。

【００２２】各攪拌羽根４４は、異なる帯状体３８の側
面に移動不能に取り付けられた棒状部材５４に、溶接、
止め具等により移動不能に取り付けられている。各補助
羽根４６は、投入口兼吐出口３２の近傍にあってドラム
シェル２４に、溶接、止め具等により移動不能に取り付
けられている。

【００２３】図１を参照するに、固化材投入装置１２
は、セメントを収容しかつ収容しているセメントを排出
するセメントサイロ６０と、水を収容している水タンク
６２と、タンク６２内の水を送出する水中ポンプ６４と
を備える。固化材投入装置１２は、処理すべき土砂を発
生する工事現場、その近傍、混合物を打設する工事現場
またはその近傍のいずれの場所に設置してもよいし、そ
れらの場所と異なる場所に設置してもよい。

【００２４】図２を参照するに、土砂積込み装置１４
は、建設工事において発生した土砂を受けかつ一時貯留
する土砂タンクにより形成されており、また土砂を流出
させる流出口６６を有する。処理すべき土砂は、バック
ホーのような掘削手段により直接土砂積込み装置１４に
投入してもよいし、ショベルカーのような積み換え手段
により土砂積込み装置１４に投入してもよい。

【００２５】図３を参照するに、打設装置１６は、ミキ
サー車１０から排出される混合物を受けるホッパー７０
と、ホッパー７０に受けた混合物を打設するためのポン
プ７２とを備える。ホッパー７０は、受けた混合物中の
大きい塊を篩いかつ混合物の固化を阻止するように、振
動する機能を有する。ポンプ７２は、スクイーズポンプ
のような公知のコンクリート用またはモルタル用のポン
プである。

【００２６】図示の例では、打設現場は地盤を開削工法
により掘削された溝７４に被敷設物７６を埋設する建設
工事現場であり、混合物は被敷設物７６の周りに埋め戻
される。被敷設物７６は、図示の例では、ボックスカル
バートである。掘削溝７４は、複数の覆工板７８により
開放可能に閉鎖されている。打設装置１６は、覆工板７
８に受けられている。

【００２７】図９〜図１２に示すように、ホッパー７０
は、固化材と土砂とのスラリー状混合物を受けるホッパ
ー本体８０と、ホッパー本体８０に本質的に水平に配置
された網８２と、ホッパー本体を支持する支持手段すな
わちフレーム８４と、ホッパー本体８０に振動を与える
振動発生器８６と、網８２の撓みを防止するＴ型または
Ｌ型のアングル材８８と、ホッパー本体８０の上方に設
けられた飛散防止用のカバー９０とを含む。

【００２８】ホッパー本体８０は、上方に開口する直方
体状の箱の形をしている。ホッパー本体８０の底部は上
方に開口するラッパの形をしており、その底部は混合物
のための排出路すなわち排出口９２に連通している。排
出口９２は、ポンプ７２の流体流入路９６に連通されて
いる。

【００２９】網８２は、金属線により製作されており、
またホッパー本体８０の上部開口を閉鎖するようにホッ
パー本体８０の上端部に溶接、止め具等により移動不能
に取り付けられているとともに、図１２に示すようにア
ングル材８８に溶接されている。

【００３０】フレーム８４は、複数の長尺部材により形
成されている。振動発生器８６は、電力または圧縮空気
を用いる公知の外部振動機であり、ホッパー本体８０の
外面に複数のねじ部材により取り付けられている。カバ
ー９０は、織布のようなシート材または鉄板で形成され
ており、また振動発生器８６に対して反対の側の面に対
応する部位を開放するように、ホッパー本体８０または
フレーム８４から上方へ伸びる複数の支柱９４に取り付
けられている。

【００３１】アングル材８８は、網８２の長手方向中央
部を幅方向へ伸びるように、ホッパー本体８０またはフ
レーム８４に取り付けられている。このため、アングル
材８８は、網８２が混合物の重量により撓むことを網８
２の長手方向中央部において防止している。

【００３２】次に、上記の機械設備を用いる本発明の土
砂処理方法の実施例を図１３を参照して説明する。

【００３３】処理すべき土砂は、トンネル掘削工事現
場、地下鉄工事現場、管路敷設工事現場、地下街の構築
工事現場、道路および鉄道等の構築工事現場、法面の構
築工事現場、基礎の構築工事、河川の改修工事現場、浚
渫工事現場、ビルの構築工事現場等の建設工事現場、特
に土木工事現場で発生する。

【００３４】先ず、土砂の比重が建設工事現場すなわち
土砂発生現場において土砂データとして測定される（ス
テップ１１０）。土砂データは、土砂圧送式泥奨シール
ド機のように土砂をスラリー状に排出する機械を用いる
建設工事の場合、その機械に備えられた密度計に得られ
るデータを基に算出することができ、またバックホーの
ような他の機械を用いる建設工事の場合、市販されてい
る、密度計、重量計等に得られるデータを基に算出する
ことができる。

【００３５】次いで、測定値を基に、固化材としてのセ
メントペースト成分（セメントおよび水）の配合割合
と、固化材および土砂の配合割合とが算出される（工程
１１１）。セメントペーストの配合割合の算出は、積み
込むべきセメントおよび水の量を算出することにより行
われる。したがって、積み込むべきセメントおよび水の
量は、たとえば、混合物中のセメントと水の量の目的値
（設計量）を予め設定しておき、設定されたセメントの
目的値を積み込むべきセメントの量として得るととも
に、水の目的値から土砂の含水量を減じることにより得
た値を積み込むべきの量として得ることができる。

【００３６】固化材および土砂の配合割合の算出は、積
み込む土砂の量を算出することである。したがって、土
砂の比重をＸ、積み込むセメントの量をＣｋｇ／ｍ³ 、
積み込む水の量をＷｋｇ／ｍ³ としたとき、積み込む土
砂の量Ｙは次の（１）式から得ることができ、混合物の
設計比重γＰは次の（２）から得ることができる。

【００３７】Ｙ＝１０００−（Ｃ／３．１５）−（Ｗ／１．０）・・・（１）

【００３８】 γＰ＝（Ｃ＋Ｗ＋ＸＹ）／１０００・・・（２）

【００３９】次いで、工程１１１で算出し量のセメント
および水をそれぞれセメントサイロ６０およびポンプ６
４によりミキサー車１０のミキサードラム２２に積み込
み、積み込んだセメントおよび水の混練すなわち混合を
開始する（工程１１２）。セメントおよび水をを別の場
所で積み込んでもよい。

【００４０】次いで、工程１１１で算出した量の土砂を
土砂積込み装置１４によりミキサー車１０のミキサード
ラム２２に積み込み、積み込んだ固化材と土砂との混合
を開始する（工程１１３）。ミキサードラム２２は、ミ
キサー車１０が固化材投入装置１２の設置場所から土砂
積込み装置１４の設置場所に移動するまでの間も継続し
て回転されており、したがってその間もセメントと水と
の混練が継続される。

【００４１】次いで、固化材を土砂とがミキサー車１０
により打設現場に搬送される（工程１１４）。ミキサー
ドラム２２は、ミキサー車１０が土砂の積込み場所から
打設現場に到達するまでの間も、回転される。このた
め、固化材と土砂との混練が継続され、スラリー状の混
合物が形成される。

【００４２】土砂中の土の大きな塊は、突起物４０およ
び線状部材４２がミキサードラム２２の回転にともなっ
て回転されることにより、突起物４０または線状部材４
２により小さく破砕され、その結果土砂とセメントミル
クとが好適に混練される。

【００４３】ホッパー７０への混合物の積換え時、ミキ
サードラム２２は逆転される。これにより、ミキサード
ラム２２内の混合物は、帯状体３８によりシュート２６
に排出され、シュート２６からホッパー７０に流出す
る。ホッパー７０に流出した混合物中の大きな塊は、網
８２によりホッパー本体８０内に落下することを防止さ
れる。

【００４４】振動発生器８６は、混合物の積換えの間お
よびホッパー本体８０内に混合物が存在する間、駆動さ
れる。このため、ホッパー本体８０が振動されるから、
ホッパー本体８０内における混合物の固化が防止される
のみならず、網８２上の土の大きな塊が破砕されて、ホ
ッパー本体８０内に落下する。カバー９０は、混合物が
シュート２６から網８２の上に流出するときの混合物の
飛散と、ホッパー本体８０の振動に起因する網８２上の
混合物の飛散とを防止する。

【００４５】次いで、混合物の比重が測定される（工程
１１５）。混合物の比重は、工程１１０における土砂の
比重の測定と同様の手段および手法により測定すること
ができる。

【００４６】混合物の比重の測定値が目標値（設計比
重）に対して所定範囲（たとえば、±５％）内であるか
否かが判定される（工程１１６）。混合物の比重が所定
範囲を超えていると、工程１１１に戻って次回からの混
合物の配合割合を訂正した後、打設を開始する。混合物
の比重が±５％の範囲を超えていないと、打設を開始す
る（工程１１７）。混合物の打設は、ホッパー７０内の
混合物をポンプ７２により掘削溝７４に排出することに
より、行われる。

【００４７】次いで、打設量が予定量に達したか否かが
判定される（工程１１８）。打設量が予定量に達してい
ないと、打設量が予定量に達するまで工程１１２〜１１
８が繰り返される。打設量が予定量に達すると、機械設
備、特にミキサー車１０を洗浄した（工程１１９）後、
その打設箇所への打設を終了する。その後は、次の打設
箇所への打設のための土砂処理が上記と同様に行われ
る。

【００４８】上記の工程の大部分で用いるセメントは、
一般的なコンクリート構造物に用いられている普通ポル
トランドセメントのような通常のセメントであるが、少
なくとも最上部、好ましくは被敷設物７６の上端レベル
より上方に打設する混合物に用いるセメントは、普通ポ
ルトランドセメントより早く固化する早強ポルトランド
セメントのような早強セメントである。

【００４９】このため、打設された混合物の上層部は、
下層部に比べ短時間で固化する。これにより、打設した
混合物の上を早期に利用することができる。たとえば、
早強ポルトランドセメントを用い、その配合割合Ｃを１
００ｋｇ／ｍ³ としたとき、打設から４〜５日でその混
合物の強度が０．３ｋｇｆ／ｃｍ³ 程度になり、作業者
が混合物の上に乗ることができた。通常のセメントの代
わりに他の固化材料を用いてもよい。

【００５０】工程１１５および１１６における比重の測
定および比較は、ミキサー車１０内の混合物について行
ってもよい。この場合、工程１１６から工程１１１に戻
り、工程１１１において新たな配合割合を算出し、工程
１１２において混合物の比重の不足分または過剰分に対
応するセメントまたは水を補給した後、工程１１３以後
の工程を実行してもよい。また、ミキサー車１０を打設
現場に移動させる前に、工程１１５および１１６を実行
してもよい。さらに、固化材の積込みを土砂の積み込み
の後に固化材の積込みを行ってもよい。

【００５１】セメント、水および土砂の配合割合と、設
計比重（比重の目標値）との一例を図１４に示す。土砂
は、土砂圧送式泥奨シールド機から排出されるスラリー
状の土砂である。

【００５２】図１４に示す例では、掘削溝７４の頂部
（少なくとも最後）に埋め戻す混合物の配合割合（標準
配合Ａ）と、ボックスカルバートの側部に埋め戻す混合
物の２種類の配合割合（標準配合ＢおよびＣ）とを異な
る値に設定している。しかし、それらは同じ値であって
もよい。また、掘削溝７４の底に所定量の混合物を打設
し、その上に被敷設物７６を配置し、さらに被敷設物７
６の周りに混合物を打設してもよい。

【００５３】打設すべき箇所は、ボックスカルバートの
敷設用の掘削溝のみならず、埋め戻し箇所、盛り土箇
所、構造物の構築箇所等の適宜な箇所とすることができ
る。したがって、打設する混合物は、埋め戻し材として
用いることができるのみならず、基礎用材料、堤防また
はダムのコア材等としても利用することができる。

【００５４】本発明は、上記実施例に限定されない。た
とえば、固化したモルタルまたはコンクリートの破砕
物、砂、小石等の骨材を混合物に混入してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの工程を示す図であってミキサー
車と固化材投入装置の一実施例を示す。

【図２】本発明の他の１つの工程を示す図であってミキ
サー車と土砂積込み装置の一実施例を示す。

【図３】本発明のさらに他の１つの工程を示す図であっ
てミキサー車と打設装置と非敷設物の一実施例を示す。

【図４】ミキサー車に用いるミキサードラムの一実施例
を示す断面図である。

【図５】突起物の一実施例を示す正面図である。

【図６】図５に示す突起物の側面図である。

【図７】図５に示す突起物の平面図である。

【図８】ミキサードラムの他の実施例を示す断面図であ
る。

【図９】ホッパーの一実施例を示す正面図である。

【図１０】図９に示すホッパーの平面図である。

【図１１】図９の１１−１１線に沿って得た断面図であ
る。

【図１２】ホッパーの網とアングル材との関係の一実施
例を示す部分図である。

【図１３】本発明の方法を説明するための工程の一実施
例を示す図である。

【図１４】混合物の配合割合の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１０ミキサー車１２混合物投入装置１４土砂積込み装置１６打設装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建設工事において発生した土砂を固化材
と混合してスラリー状混合物を作成し、その混合物を打
設現場に打設することを複数回実行することを含み、少
なくとも最後の打設に用いる混合物の固化材は早強セメ
ントを含む、土砂の処理方法。
【請求項２】前記土砂をミキサー車に積み込み、該土
砂を前記ミキサー車内で固化材と混合した後または混合
しながら、その混合物を前記ミキサー車により前記打設
現場に運搬することを含む、請求項１に記載の処理方
法。
【請求項３】前記混合物を前記打設現場に配置された
埋設物の周りに打設する請求項１または２に記載の方
法。