JPH09264037A - 土砂輸送・改良システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気圧送効率を犠牲にすることなく土砂中に
土質改良剤を有効に混入する。 【解決手段】 土砂２を空気圧送する第１の輸送管１１
の末端をサイクロン２０内に導入し、サイクロン２０内
で土砂２と空気とを分離した後、土砂２をサイクロン下
の混練装置２４内に落し込み、混練装置２４内の２軸ス
クリュ３０の回転で土砂２を攪拌しながら前方へ移送
し、この移送途中で固化剤タンク３１から定量供給され
た固化剤と混合し、改良土砂を土砂排出口２７から合流
部へ送り、該合流部にサイクロン２０で分離された空気
を排気管２５を通じて戻し、この空気の推進力で第２の
輸送管３５により目的地へ改良土砂を空気輸送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浚渫工事、シール
ド工事等で発生した土砂の土質を改良して目的地まで輸
送する土砂輸送・改良システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、バックホウやグラブバケットで
浚渫した土砂を、輸送管により排泥地または埋立地まで
空気圧送することが従来より行われている（例えば、特
開平２−１５７３３１号公報等参照）。この空気圧送に
よる土砂輸送によれば、スラリー輸送に比較して高濃度
輸送ができるばかりか、ベルトコンベアや土運船輸送に
比較して大量輸送ができ、その利用価値は大きなものが
ある。

【０００３】ところで、上記した浚渫土砂を排泥地また
は埋立地に直接投棄したのでは、その乾燥固化までに長
期間を要し、その間、用地の活用ができないこととな
る。このため、そのような用地を確保することは益々困
難な状況となっており、確保したとしても周辺環境への
影響を十分に配慮する必要がある。そこで最近、浚渫土
砂にセメント系固化剤（土質改良剤）を混合して埋立地
まで空気圧送するシステム（土砂輸送・改良システム）
が開発され、その利用が図られている。

【０００４】図５は、そのような土砂輸送システムの一
例を示したもので、バックホウ１により浚渫した土砂２
を、異物除去用の一次スクリーン３および二次スクリー
ン４を通して攪拌装置５に落し込み、攪拌装置５内で攪
拌した土砂をスクリュフィーダ６により一定量ずつ混練
装置７へ送り、そこで、固化剤タンク８から一定量ずつ
送られた固化剤と混練し、この混練により得た改良土砂
９を加圧ポンプ１０により輸送管１１へ押し込み、圧縮
空気源（図示略）から送気管１２を経て輸送管１１内へ
供給した圧縮空気の推進力で埋立地１３へ輸送するよう
にしている。なお、スクリーン３，４、攪拌装置５、混
練装置７、加圧ポンプ１０等は、通常作業船に一括搭載
される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た土砂輸送・改良システムによれば、浚渫土砂２に固化
剤を混練してから空気圧送するため、改良土砂９の粘性
が高まって圧送効率が著しく低下し、輸送管１１による
輸送距離はせいぜい２００〜２５０ｍとなって、長距離
輸送が困難であるという問題があった。また、輸送途中
で改良土砂が固化して輸送管１１が詰まってしまう危険
があり、その場合は、加圧ポンプ１０を含めた輸送管１
１全体のメンテナンスをしなければならず、長期間の工
事中断を余儀なくされるという問題もあった。

【０００６】なお、上記した問題の対策として、例えば
図６に示すように輸送管１１の途中に固化剤の注入管１
４を接続し、この注入管１４から輸送管１１内に固化剤
を注入ことも考えられる。しかし、空気圧送の場合は、
同図に示すように輸送管１１の中央部において土砂がせ
ん断作用を受けて輸送方向Ａに分離し、輸送管１１内に
は土砂層１５と空気層１６とが交互に続くいわゆるプラ
グ流が形成され、結果として輸送管１１内の土砂中への
固化剤の混入は困難となる。

【０００７】また例えば、輸送管により空気圧送された
土砂を一旦混合池に放出し、バックホウ等によりこの土
砂に固化剤を混入することも考えられるが、この場合
は、土砂と固化剤との混練に時間を要するばかりか、そ
の混練が不充分になり易く、その上、バッチ式の処理と
なるため、浚渫土砂の連続輸送ができず、実用性に乏し
いものとなる。

【０００８】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、空気圧送効率を
犠牲にすることなく輸送土砂中に土質改良剤を有効に混
入できる、利用価値の高い土砂輸送・改良システムを提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、土砂を空気圧送する輸送
管の末端に空気と土砂とを分離する分離手段を設け、前
記分離手段には、該分離手段から排出された土砂に土質
改良剤を連続的に加えて機械的に混練し、改良土砂を連
続に排出する混練手段を連設したことを特徴とする。こ
のように構成することで、土砂の輸送元では、土砂に土
質改良剤を混合しないで高能率に空気圧送し、その長距
離輸送を可能にする。そして、輸送管の末端では、空気
を分離して土砂のみを混練手段に送り、混練手段により
土砂と土質改良剤とを機械的に混練して、改良土砂を連
続に排出する。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、上記請求
項１に記載の発明に加え、その混練手段に、分離手段で
分離された空気を取込んで改良土砂を空気圧送する第２
の輸送管を接続したことを特徴とする。このように構成
することで、混練手段で処理した改良土砂を、一旦分離
した空気を再利用して第２の輸送管により目的地まで高
能率に輸送することができる。

【００１１】本発明は、上記分離手段と混練手段との間
に、分離手段で分離された土砂を混練手段に一定量ずつ
送る定量切出し手段を介装するのが望ましく、この場合
は、土砂と土質改良剤との混合割合を一定とし、あるい
は任意の比率とすることができる。本発明はまた、上記
分離手段をサイクロンから構成することができ、この場
合は、土砂と空気とを簡単に分離できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基いて説明する。

【００１３】図１〜３は、本発明の実施の形態を示した
ものである。なお、本実施の形態は、バックホウ１によ
り浚渫した土砂２を埋立地１５（図５）まで輸送するた
めのもので、図示を略す作業船上に設置される設備の大
部分は、前出図５に示したものと共通しているので、こ
こでは同一部分に同一符号を付すこととする。本実施の
形態において、浚渫土砂２を空気圧送する輸送管（第１
の輸送管）１１は、土砂輸送元としての作業船上から陸
上まで延ばされ、その末端は、前記埋立地１３の近傍に
設置した、分離手段としての縦形サイクロン２０の上部
側に導入されている。

【００１４】作業船上には、図３に示すように、前記一
次および二次スクリーン３，４を始め、攪拌装置５およ
びスクリュフィーダ６が、図５に示したと同じ態様で設
置されており、前記第１の輸送管１１の基端は、スクリ
ュフィーダ６の排出口６ａに連接管２１を介して接続さ
れている。この連接管２１には加圧ポンプ１０が設けら
れており、攪拌装置５からスクリュフィーダ６を経て連
接管２１に送り出された浚渫土砂２は、この加圧ポンプ
１０により第１の輸送管１１内へ押し出され、さらに送
気管１２を経て第１の輸送管１１内へ供給した圧縮空気
の推進力で、前記サイクロン２０へと輸送される。な
お、一次および二次スクリーン３，４は振動式のもの
で、この上に捕捉された異物２２はコンベア２３上に落
下して、系外へ搬出されるようになっている。

【００１５】上記サイクロン２０は、第１の輸送管１１
により空気輸送されてきた土砂２から空気（圧縮空気）
を分離する役割をなすもので、その下部には分離された
土砂２を受入れる混練装置２４が配置され、一方、その
上端には分離された空気を排出するための排気管２５が
接続されている（図１、２）。混練装置２４は、一端に
サイクロン２０からの土砂２を受入れる土砂受入口２６
を、他端に土砂を排出する土砂排出口２７をそれぞれ有
するケーシング２８を備えると共に、このケーシング２
７内に、モータ２９により回転駆動される２軸のスクリ
ュ３０を内蔵している。また、ケーシング２８の長手方
向の中間部には、土質改良剤としての固化剤を収納する
固化剤タンク３１と接続する固化剤受入口３２が設けら
れており、ケーシング２８内には、その固化剤受入口３
２を通じて固化剤タンク３１から固化剤が供給されるよ
うになっている。なお、固化剤タンク３１の下部には、
固化剤を一定量ずつ送り出すための定量切出し装置３３
が設けられている。

【００１６】上記混練装置２４は、サイクロン２０で分
離された土砂２に固化剤タンク３１から供給された固化
剤を混練して改良土砂を得るもので、その改良土砂は土
砂排出口２７から一定量ずつ排出される。このケーシン
グ２８の土砂排出口２７には土砂排出管３４の一端が接
続され、一方、この土砂排出管３４の他端は、前記サイ
クロン２０から延ばされた排気管２５と前記埋立地１３
まで先端を延ばした第２の輸送管３５とが合流する合流
部３６に接続されている。排気管２５と第２の輸送管３
５とは、前記合流部３６の前後で一直線上に配列するよ
うに位置決めされており、土砂排出管３４は、これら排
気管２５と第２の輸送管３５との配列方向に対して直交
するように合流部３６に接続されている。これにより、
排気管２５から噴射された空気は（圧縮空気）は第２の
輸送管３５内に直進し、土砂排出管３４内の改良土砂
は、エゼクタ効果で第２の輸送管３５内へ送り込まれる
ようになる。

【００１７】上記のように構成した土砂輸送・改良シス
テムにおいては、第１の輸送管１１により作業船から空
気圧送されてきた浚渫土砂２は、先ずサイクロン２０内
で空気と分離され、サイクロン２０の下方に配置した混
練装置２４のケーシング２８内に供給される。そして、
このケーシング２８内で２軸スクリュ３０により攪拌さ
れながら土砂受入口２６から土砂排出口２７側へ移送さ
れ、その移送途中で、固化剤タンク３１からケーシング
２８内に供給された固化剤と混練される。固化剤として
は、ここではセメント系のものが選択されており、浚渫
土砂２はこの固化剤との混練により、粘性の高い速硬性
の改良土砂に変質し、この改良土砂は、ケーシング２８
の一端の土砂排出口２７から排出管３４を経て合流部３
６へ排出される。合流部３６には、サイクロン２０で分
離された空気（圧縮空気）が排気管２５を介して圧送さ
れており、前記合流部３６に排出された改良土砂は、こ
の圧縮空気の推進力で第２の輸送管３５内を埋立地１３
へ向けて圧送（空気圧送）される。

【００１８】本実施の形態においては、作業船から陸上
のサイクロン２０までの間は、固化剤を含まない浚渫土
砂２が第１の輸送管１１により空気圧送されるので、圧
送効率が高まってその長距離輸送が可能になる。したが
って、海上の遠方の浚渫区域から埋立地１３の近傍まで
浚渫土砂を高能率に輸送することができ、浚渫工事を高
能率に実施できるようになる。また、固化剤を含まない
ので、輸送途中で土砂２が固まって第１の輸送管１１が
詰まる心配もなく、土砂輸送の安定性が確立される。一
方、陸上では、埋立地１３の近傍で連続処理を行って土
砂を改良し、この改良土砂を第２の輸送管３５により埋
立地１３まで空気圧送するが、その輸送距離は短かいた
め、この第２の輸送管３５内で改良土砂が固化すること
はなく、したがって、埋立地１３まで高能率に安定して
改良土砂を空気圧送できる。しかも、第１の輸送管１１
による空気圧送に用いた圧縮空気を、第２の輸送管３５
による空気圧送にそのまま用いるので、エネルギーの有
効利用が可能になる。

【００１９】ここで、上記実施の形態において、サイク
ロン２０に混練装置２４を直結するようにしたが、本発
明は、図４に示すように、サイクロン２０と混練装置２
４との間に、定量切出し装置４０を介装するようにして
も良いものである。この場合は、サイクロン２０で分離
された土砂２を混練装置２４に一定量ずつ送ることがで
き、定量切出し装置４０の作動を制御することで、混練
装置２４における土砂２と固化剤との混合比を適当に調
節できる。なお、この定量切出し装置４０の型式は任意
であり、例えば羽根付き回転ドラムや回転スクリュはも
とより、開口面積を可変とするスライドゲートを採用す
ることができる。

【００２０】なお、上記２つの実施の形態において、混
練装置２４として２軸スクリュ３０を備えたものを用い
たが、本発明はこの混練装置の型式、構造等を限定する
ものでなく、例えば１軸スクリュを備えたもの、あるい
はパドルミキサー等を用いることができる。

【００２１】また、上記２つの実施の形態では、浚渫土
砂２に固化剤を混合して埋立地１３へ輸送するものとし
て説明したが、本発明は、輸送する土砂の種類、土質改
良剤の種類、利用目的等を限定するものでなく、例えば
土砂としてシールド工法で発生する土砂を、土質改良剤
として軽量化剤、粒状化剤等をそれぞれ用いることがで
き、さらに、改良土砂は、岸壁の裏込材、盛土材、路床
材等の種々の目的に利用することができる。

【００２２】本発明はまた、第２の輸送管３５を省略し
て、改良土砂をコンベア、車両等で目的地まで搬送して
も良いもので、この場合は、サイクロン２０で分離され
た空気は大気へ放出するものとする。

【００２３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、請求項１
に記載の土砂輸送・改良システムによれば、空気圧送効
率を最大限に生かして土砂を長距離輸送できるばかり
か、必要な土質改良を連続にかつ高能率に行うことがで
き、その利用価値は大なるものがある。また、請求項２
に記載の土砂輸送・改良システムによれば、混練手段で
処理した改良土砂を、最初の空気圧送に用いた空気を再
利用して目的地まで輸送することができ、その利用価値
はより一層高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る土砂輸送・改良システムの要部構
造を示す模式図である。

【図２】図１に示した土砂輸送・改良システムを、図１
とは異なる方向で示す模式図である。

【図３】本土砂輸送・改良システムにおける土砂輸送元
の構造を示す模式図である。

【図４】本発明に係る土砂輸送・改良システムの、他の
構造を示す模式図である。

【図５】従来の土砂輸送システムの全体構造を示す模式
図である。

【図６】輸送管内の空気圧送の状態を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

２ 浚渫土砂 １０ 加圧ポンプ １１ 輸送管（第１の輸送管） ２０ サイクロン（分離手段） ２４ 混練装置 ２５ 排気管 ３０ ２軸スクリュ ３１ 固化剤タンク ３５ 第２の輸送管 ３６ 合流部 ４０ 定量切出し装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 土砂を空気圧送する輸送管の末端に空気
   と土砂とを分離する分離手段を設け、前記分離手段に
   は、該分離手段から排出された土砂に土質改良剤を連続
   的に加えて機械的に混練し、改良土砂を連続に排出する
   混練手段を連設したことを特徴とする土砂輸送・改良シ
   ステム。
2. 【請求項２】 混練手段に、分離手段で分離された空気
   を取込んで改良土砂を空気圧送する第２の輸送管を接続
   したことを特徴とする請求項１に記載の土砂輸送・改良
   システム。
3. 【請求項３】 分離手段と混練手段との間に、分離手段
   で分離された土砂を混練手段に一定量ずつ送る定量切出
   し手段を介装したことを特徴とする請求項１または２に
   記載の土砂輸送・改良システム。
4. 【請求項４】 分離手段が、サイクロンからなることを
   特徴とする請求項１、２または３に記載の土砂輸送・改
   良システム。