JPH0224478A - 泥水掘削工法等における安定液の回収方法および回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、泥水掘削工法等における安定液の回収方法お
よびそれに用いて好適な回収装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、地中連続壁工法あるいは場所打ち杭工法等にお
いては、地盤を掘削する際に掘削溝の内壁面の安定を図
る目的で、掘削溝内に、ペントナイト等各種泥水有効材
料を混入した安定液を満たしながら行う泥水掘削工法が
採られている。

そして、このような泥水掘削工法において、掘削溝から
排出される土砂混合泥水から前記安定液を分離させて回
収するには、従来、振動ふるい、サイクロン、沈砂槽等
の組合せからなる回収装置を用いてなされていた。

しかしながら、この装置では、分離能が低いために、安
定液中に混入した微細土粒子を十分に除去することが難
しく、特に、掘削地盤がシルトや粘土層の場合は泥水比
重の上昇が著しく、余剰泥水として多量に廃棄すること
になってしまう。これらの廃棄泥水は、産業廃棄物にお
ける汚泥として扱われ、定められた場所に処分しなけれ
ばならないが、処分場所の確保も年々難しくなってきて
おり、廃棄コストも極めて高い。また、土砂分離能が低
いことから、分離により回収した泥水の循環使用効率（
転用率）も低いものであった。

そこで、最近では、土砂分離能を高めるため、泥水中に
混入している微細土粒子の除去をも可能とする高速遠心
分離機（デカンタ）を付加し、安定液の転用効率向上を
図ることがなされている。

第３図は、その従来のデカンタを有して構成される泥水
処理工程の７０−の一例を示している。

すなわち、Ｓｌ（ステップ１）の掘削工程において排出
されｔ；土砂混合泥水はＳ２において搬送され、安定液
回収装置１にかけられる。土砂混合泥水は、回収装置ｌ
において５３〜Ｓ６の処理がなされることにより、泥水
と砂礫、土砂等の固形物とに分離され、泥水は、Ｓ７に
てさらに余剰泥水が処理される。そして、回収された泥
水すなわち安定液は、Ｓ８にて泥水材料を補給された後
、再び掘削溝の安定液として転用される。

また、第４図は、上記回収装置１を概略的に示している
。

この装置１によれば、掘削機りにより掘削された掘削溝
Ｈより排出される土砂混合泥水は、振動ふるい２ａにか
けられることにより砂礫が除去され、この振動ふるい２
ａを通過して貯留槽３に一旦溜められた土砂混合泥水が
、複数のサイクロン４に供給される。次いで、これら各
サイクロン４・・・を通過させられることにより、土砂
混合泥水は、各サイクロン４・・・のオーバーフロー分
（土砂混合泥水中から大部分の砂分等が除去された泥水
）とアンダー７０−分（土砂混合泥水中の大部分の砂分
を含む泥水）とに分別され、前記オーバーフロー分は、
第１の沈砂槽５ａに一旦貯留されて、混入するスライム
Ｓが沈降除去させられる。

一方、前記アンダー７０−分は、前記振動ふるい２ａの
上に配され、この振動ふるい２ａより目の細かい振動ふ
るい２ｂを通過することにより砂分等が除去された後、
前記振動ふるい２ａを通って前記貯留槽３に溜められ、
再び各サイクロン４・ｅ・にて処理される。

そして、前記第１の沈砂槽５ａに貯留させられタオーバ
ー７０−分のスライム除去泥水が、微細土粒子を分離す
るデカンタ６にかけられた後、第２、第３の沈砂槽５ｂ
、５ｃに順次貯留され、さらにスライムＳが沈降除去さ
れる。

次いで、第３の沈砂槽５Ｃによって得られたスフイム除
去泥水に、泥水材料が補給槽７より所定分量補給され、
最終的な安定液として前記掘削溝Ｈ内に転用される。

なお、図中８は、各沈砂槽５ａ〜５Ｃにて沈降した固形
物を除去するためのグラブである。

ここで、上記サイクロン４およびデカンタ６の構造を説
明すると、サイクロン４は、第５図に示すように、下部
が円錐状に窄められた円筒体９の内部に、円周接線方向
から土砂混合泥水を勢いよく封入することにより旋回流
を起こし、その遠心力作用により、土砂混合泥水中に含
まれる固形物を内周壁面に衝突させ運動エネルギーを減
じて下方の排出口９ａから落とし、その他は上部の管ｌ
Ｏからオーバーフロー分として排出する。

一方、デカンタ６は、第６図に示すように、端側か若干
室められた回転円筒ケーシング１１内に、中空軸１２、
および低速で回転するスクリューコンベア１３を設け、
中空軸１２内に土砂混合泥水を送り、それをフィードチ
ューブ１４から前記ケーシング１１内に回転力により噴
出させることにより土砂混合泥水に遠心力を与え、ケー
シング１１内周壁に衝突して堆積した固形物をスクリュ
ーコンベア１３で排出するものである。

上記回収装置ｌｌによる各過程における処理粒子径の範
囲は第７図に示す如くである。すなわち、Ｓ３の振動ふ
るいにおける処理では、径が約１■以上の砂礫がほぼ分
離され、その後Ｓ４のサイクロンでは、径が７４＃１以
上の細粒等がほぼ分離され、さらに、サイクロンを通過
した径約１．０ｍｍ以上の固形物が５５の沈砂槽４にて
沈降分離され、そして、Ｓ６の上記デカンタ５では、数
メ膳までの固形物がほぼ分離される。

このように、高速デカンタを備えたものでは、微細土粒
子までの除去が可能であるため、前記デカンタを通過し
た泥水については、泥水材料の補給により再び安定液と
して転用している。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記従来の安定液回収方法および装置におい
ては、サイクロン５によって得られたオーバーフロー分
は、デカンタ６を通されることにより微細土粒子が分離
されるものの、この従来のデカンタ６は、前工程に対し
て、その処理能力がほとんどの場合１７１０以下と著し
く低く、転用するに足る性質の安定液は得られが、その
量は全泥水量の一部であり極めて少ないので、循環使用
効率を大幅に向上するには至っていない。しかも、その
遠心力が１０００〜！０ＯＯＧ　（Ｇ　：重力加速度）
以上と極めて高いため、安定液中の有効成分まで除去し
てしまい、泥水材料の補給の点でも不経済なものとなっ
ていた。

そこで、上記問題点を解決するために上記第４図のよう
に、沈砂槽を多段階（この場合５ａ〜５Ｃ）に設置する
などして、その容量を増大させることにより分離能を大
幅に向上させることが考えられるが、設備が大型化する
といった新たな問題が起こる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、泥水
掘削工法等における安定液の回収を効果的に、かつ高レ
ベルで行え、しかも大きな設備スペースを必要としない
安定液の回収方法および回収装置を提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決するためになされたものであっ
て、その方法としては、掘削溝から揚上される土砂混合
泥水をふるいにかけることにより礫分が除去された土砂
混合泥水を得、次いで、この土砂混合泥水に対し、有効
泥水材料とその他の固形分とに分散させる分散剤を添加
して撹拌混合した後に、３０ないし４００Ｇの低遠心力
を付加し、これによって安定液を回収することを特徴と
し、また、その装置としては、掘削溝から揚上された土
砂混合泥水から礫分を除去するふるいと、このふるいに
より礫分が除去された土砂混合泥水と前記分散剤とを撹
拌混合するミキサと、このミキサによって分散剤が添加
された後の土砂混合泥水が供給され、この土砂混合泥水
に対し３０ないし４００Ｇの低遠心力を付加して安定液
を得る低速遠心分離機とを備えることを特徴としている
。

［作用］ 本発明の泥水掘削工法等における安定液の回収方法およ
び回収装置によれば、掘削溝から揚上された土砂混合泥
水をふるいにかけることにより礫分が除去された土砂混
合泥水を得、次いで、この土砂混合泥水に対し、有効泥
水材料とその他の固形分とに分散させる分散剤を添加し
た後ミキサにより撹拌混合し、次いで、低速遠心分離機
にて３０ないし４００Ｇの低遠心力を付加し、これによ
って安定液を回収する。

これによれば、土砂混合泥水から安定液を回収するにあ
たって、この土砂混合泥水に含まれる泥水材料と砂分と
は、ミキサによって分散剤とともに混合撹拌されて分散
状態となり、その後低速遠心分離機で処理されることに
より、分離能が極めて高く、処理時間が大幅に短縮され
、また、砂分を沈降させる沈砂槽を設ける必要がないか
ら装置全体の縮小化が図られる。

また、低速遠心分離機は、土砂混合泥水に対し３０ない
し４００Ｇ程度の低遠心力を与えることにより、土砂混
合泥水が、微細土粒子と安定液とに有効に分離されるよ
う設定されており、上記の分散剤の作用と併せて使用す
ることによって、はとんどの泥水材料を回収でき、この
ため、循環使用効率が極めて高く、単位時間当たりの処
理量も飛躍的に増大し、さらに、遠心分離機自身の小型
化が図られる。

上記低速遠心分離機は、従来の高速遠心分離機と比較す
ると、騒音が少なく、シかも低出力駆動装置により運転
が可能であるから、消費電力少なくて済むゆえ極めて経
済的であり、建設産業の発展に大きく寄与する。

［実施例〕 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図中１９は、本発明に係る安定液の回収装置を示し
ており、Ｈは地中連続壁を構築するため地盤りに掘削機
械りによって掘削された掘削溝である。

この掘削溝Ｈは、溝内に、安定液Ｆを注入することによ
り、溝内壁の安定が図られながら掘削され、所望深さに
掘削された後は、その底部からコンクリートが打設され
て地中壁が構築される。コンクリートが打設されると、
前記安定液Ｆがコンクリートに押し上げられて外部に排
出される。

掘削溝Ｈの側方における地盤り上には、上下の振動ふる
い２０　ａ、　２０　ｂが配され、これら振動ふるい２
０ａ、２０ｂの下部には、これらを通過した土砂混合泥
水を溜める第１の貯留槽２１が設置されている。さらに
、前記各振動ふるい２０ａ１２０ｂの上方には、サイク
ロン２２が複数台（この場合５台）設置されている。

前記各振動ふるい２０ａ、２０ｂのうち、下側の振動ふ
るい２０ｂは、掘削溝Ｈから排出される土砂混合泥水の
うち、比較的粒径の大きい砂礫分を除去する機能を備え
るものであり、上側の振動ふるい２０ａは、各サイクロ
ン２２・・・のアンダーフロー分（土砂混合泥水中の大
部分の砂分を含む泥水）に含まれる粒径の小さい砂礫分
を除去する機能を備えるものである。

前記サイクロン２２は、第５図で示したものと同様の構
成を有するものであり、各サイクロン２２・・・に、前
記貯留槽２１内の土砂混合泥水がポンプ２３で揚水され
て供給され、そのオーバー７０−分（土砂混合泥水中か
ら大部分の砂分等が除去された泥水）が、スタティック
ミキサ２４内を通過させられてから一旦第２の貯留槽２
５に溜められた後、ポンプ２６によりデカンタ（低速遠
心分離機）２７に供給され、また、前記アンダー７０−
分が、前記各振動ふるい２０　ａ、　２０　ｂを通過し
て再び第１の貯留槽２１に戻されるようになっている。

前記スタティックミキサ２４は、管路内に設けられた螺
旋羽根等の撹拌子を流体が通過することにより、流体自
身に乱流が生じて撹拌されるものである。そして、ここ
に分散剤が適宜分量添加され、かつ各サイクロン２２・
・・のオーバー７０−分とともに撹拌されることにより
、分散剤の作用によってオーバーフロー分に含まれるベ
ントナイト等安定液としての有効泥水材料と砂分とが有
効に分散されるようになっている。

前記分散剤としては、トリポリリン酸ナトリウム、ヘキ
サメタリン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、
ポリカルボン酸、アミン酸等の水溶液あるいはサラリー
状のものが挙げられ、これらは、泥水材料の劣化防止の
機能も果たす。

前記デカンタ２７は、第６図に示したものと同様の構成
であるが、ケーシング内の中空軸の遠心力は、前記アン
ダー７０−分をケーシング内壁に対して噴出させる際の
Ｇ（遠心力）が、３０ないし４００Ｇ程度となるよう設
定されている。そして、このデカンタ２７にかけられた
アンダー７０−分は、砂分Ｓと、この砂分Ｓが除去され
た安定液に分離され、安定液は一旦循環槽２８に貯留さ
れた後、ポンプ２９により回収ライン３０に送り込まれ
るようになっている。

また、前記循環槽２８の隣には、補給泥水材料が貯留さ
れた補給槽３１が設置され、この補給槽３１内の泥水材
料は、ポンプ３２により補給ライン３３を橋上されて前
記回収ライン３０に送られるようになっている。

次いで、上記構成の安定液回収装置１９を用いて、掘削
溝Ｈ内から排出される土砂混合泥水から安定液を回収す
る方法およびそれにともなう作用等を説明する。

掘削溝Ｈから排出された土砂混合泥水は、下側の振動ふ
るい２Ｏｂ上に搬送され、まず、この振動ふるい２０ｂ
にかけられることにより比較的大きい砂礫が除去される
。そして、この振動ふるい２０ｂを通過して第１の貯留
槽２１に一旦溜められた土砂混合泥水が、ポンプ２３に
より揚水されて各サイクロン２２・・・に分岐供給され
る。

次いで、これら各サイクロン２２・・・を通過させられ
ることにより、土砂混合泥水は、各サイクロン２２・・
・のオーバーフロー分（土砂混合泥水中から大部分の砂
分等が除去された泥水）とアンダーフロー分（土砂混合
泥水中の大部分の砂分を含む泥水）とに分別される。

そして、アンダー７０−分は、上側の振動ふるい２０ａ
を通過することにより小さい砂礫等が除去され、さらに
下側の振動ふるい２０ｂを通って第１の貯留槽２１に溜
められ、その後再び各サイクロン２２・・・にて処理さ
れる。

一方、オーバーフロー分は、スタティックミキサ２４内
に供給される。ここで、スタティックミキサ２４内に、
前述した分散剤を適宜分量添加し、この分散剤とオーバ
ーフロー分とが撹拌混合される。これにより、オーバー
フロー分に含まれるベントナイト等安定液としての有効
泥水材料と、砂分とが有効に分散される。

次に、このスタティックミキサ２４にて泥水材料と砂分
とが分散された状態のオーバーフロー分は、−旦第２の
貯留槽２５に溜められた後、ポンプ２６によりデカンタ
２７に供給される。

デカンタ２７に供給された前記オーバーフロー分は、３
０ないし４００Ｇ程度の低加速度で遠心力を与えられる
ことにより、微細土粒子と安定液とに分離される。ここ
で、オーバーフロー分に含まれる泥水材料と砂分とは、
あらかじめスタティックミキサ２４内において分散剤と
ともに混合撹拌されて分散状態となっていることにより
、分離能が極めて高く、有効に分離される。そして、こ
の安定液は、ポンプ２９により揚水されて回収ライン３
０に送られ、また、分離された微細土粒子は砂Ｓとして
適宜目的に再利用される。

次いで、上記回収ライン３０に、補給槽３１内の泥水材
料がポンプ３２により補給ライン３３を介して回収ライ
ン３０に合流させられ、かつ回収ライン３０を通る安定
液と混合されることにより最終的な安定液とされ、回収
ライン３０を通って再び掘削溝Ｈに注入される。

なお、第２図は上記処理工程の７０−を示している。

上記のように、安定液回収装置１９を用いた安定液の回
収方法によれば、各サイクロン２２・・・の処理水であ
るオーバー７０−分から安定液を回収するにあたっては
、オーバーフロー分に含まれる泥水材料と砂分とは、あ
らかじめスタティックミキサ２４内において分散剤とと
もに混合撹拌されて分散状態となっていることにより、
分離能が極めて高く、従来と比較すると処理時間が大幅
に短縮され、非常に効率的である。

また、そのデカンタ２７は、オーバーフロー分に対し３
０ないし４００Ｇ程度の低加速度の遠心力が与えられる
ことにより、オーバーフロー分が、微細土粒子と安定液
とに有効に分離されるよう設定されており、上記の分散
剤の作用と併せて使用することによって、はとんどの泥
水材料を回収でき、このため、循環使用効率が極めて高
く、単位時間当たりの処理量も飛躍的に増大し、さらに
、デカンタ２７そのものの小型化が図られる。

また、デカンタ２７によって安定液を得られるから、そ
の後工程に砂分を沈降させる沈砂槽を設ける必要がない
から、装置全体の設置スペースが小となる。

さらに、デカンタ２７によってアンダーフロー分が処理
された際には、微細土粒子である砂Ｓを回収することが
でき、資源の再利用化が図られる。

なお、上記実施例では、振動ふるい２０ｂとスタティッ
クミキサ２４との間にサイクロン２２・・・による処理
を介しているが、処理する土砂混合泥水の状態によって
は、第１図および第２図の鎖線で示すように、振動ふる
い２０ｂを通過した土砂ＯＧの低遠心力を付加して安定
液を得る低速遠心混合泥水を、サイクロン２２・・・を
介さずスタティックミキサ２４に送って安定液を得るよ
うにしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の泥水掘削工法等における
安定液の回収方法および回収装置によれば、その方法と
しては、掘削溝より排出される土砂混合泥水をふるいに
かけることにより礫分が除去された土砂混合泥水を得、
次いで、この土砂混合泥水に対し、前記有効泥水材料と
その他の固形分とに分散させる分散剤を添加して撹拌混
合した後、３０ないし４００Ｇの低遠心力を付加し、こ
れによって安定液を回収することを特徴とし、また、そ
の装置としては、掘削溝から揚水される土砂混合泥水よ
り礫分を除去するふるいと、このふるいにより礫分が除
去された土砂混合泥水と前記分散剤とを撹拌混合するミ
キサと、このミキサによって分散剤が混入された後の土
砂混合泥水が供給され、この土砂混合泥水に対し３０な
いし４０分離機とを備えることを特徴としているから、
以下のような効果を有する。

■土砂混合泥水から安定液を回収するにあたって、この
土砂混合泥水に含まれる泥水材料と砂分とは、ミキサに
よって分散剤とともに混合撹拌されて分散状態となり、
その後低速遠心分離機で処理されることにより、分離能
が極めて高く、処理時間が大幅に短縮され、非常に効率
的である。

■低速遠心分離機は、土砂混合泥水に対し３０ないし４
００Ｇ程度の低遠心力を与えることにより、土砂混合泥
水が、微細土粒子と安定液とに有効に分離されるよう設
定されており、上記の分散剤の作用と併せて使用するこ
とによって、はとんどの泥水材料を回収でき、このため
、循環使用効率が極めて高く、単位時間当たりの処理量
も飛躍的に増大し、さらに、遠心分離機自身の小型化が
図られ、もって消費電力量の低減が図られる。

■低速遠心分離機によって安定液を得られるから、その
後工程に砂分を沈降させる沈砂槽を設ける必要がなく、
装置全体の縮小化が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の安定液回収装置の全体構成を示す図、
第２図は第１図の装置を用いて安定液を回収する方法の
フロー図、第３図は従来の安定液回収方法を示す７０−
図、第４図は従来の安定液回収装置、第５図はサイクロ
ンの側断面図、第６図はデカンタの側断面図、第７図は
土砂分離方式別の処理粒子径範囲を示す図である。 １９・・・・・・安定液回収装置、 ２４・・・・・・ミキサ（スタティックミキサ）、２７
・・・・・・デカンタ（低速遠心分離機）、Ｆ・・・・
・・安定液、 Ｈ・・・・・・掘削溝。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）泥水掘削工法等において掘削溝より揚上される土
   砂混合泥水からベントナイト等安定液としての有効泥水
   材料のみを含んだ安定液を回収する方法であって、 前記土砂混合泥水をふるいにかけることにより礫分が除
   去された土砂混合泥水を得、 次いで、この土砂混合泥水に対し、前記有効泥水材料と
   その他の固形分とに分散させる分散剤を添加して撹拌混
   合した後、３０ないし４００Ｇの低遠心力を付加し、こ
   れによって安定液を回収することを特徴とする泥水掘削
   工法等における安定液の回収方法。
2. （２）泥水掘削工法等において掘削溝より揚上される土
   砂混合泥水からベントナイト等安定液としての有効泥水
   材料のみを含んだ安定液を回収する装置であって、 前記土砂混合泥水より礫分を除去するふるいと、このふ
   るいにより礫分が除去された土砂混合泥水と前記分散剤
   とを撹拌混合するミキサと、 このミキサによって分散剤が混入された後の土砂混合泥
   水が供給され、この土砂混合泥水に対し３０ないし４０
   ０Ｇの低遠心力を付加して安定液を得る低速遠心分離機
   と を備えることを特徴とする泥水掘削工法等における安定
   液の回収装置。