| 【発明の名称】 |
余剰液のリサイクル工法およびリサイクルプラント |
| 【発明者】 |
【氏名】今 井 良 治
【氏名】寺 尾 主
【氏名】志 村 肇
【氏名】浜 野 衛
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| 【要約】 |
【課題】従来の不具合を生ずることがない余剰液のリサイクル工法の提供を課題とする。
【解決手段】余剰液よりリサイクル液を取出しこれをソイルセメントミキシング施工時に再度注入するリサイクル工法において、複雑な計測装置を使用することなくリサイクル液中のセメント分・ベントナイト分を推定し、安定的なリサイクル液を供給するようにして追加するセメント・ベントナイト量を減少させることを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】余剰液よりリサイクル液を取出しこれをソイルセメントミキシング施工時に再度注入するリサイクル工法において、複雑な計測装置を使用することなくリサイクル液中のセメント分・ベントナイト分を推定し、安定的なリサイクル液を供給するようにして追加するセメント・ベントナイト量を減少させることを特徴とする余剰液のリサイクル工法。
【請求項２】余剰液よりリサイクル液を取出しこれをソイルセメントミキシング施工時に再度注入するリサイクル工法において、リサイクル液の比重と水分を測定し、リサイクル液中のセメント分・ベントナイト分を推定することを特徴とする余剰液のリサイクル工法。
【請求項３】余剰液からリサイクル可能な液を取出してこれをリサイクルセメントミキシング施工事に再度注入するに使用するためのリサイクルプラントにおいて、リサイクル液中のセメント分・ベントナイト分の含有量を推定する推定手段と、その推定結果に基づいてリサイクル液中にセメント・ベントナイトの補給量を制御する制御手段とを具有することを特徴とする余剰液のリイサクルプラント。
【請求項４】前記推定手段は、リサイクル液の比重と水分とを測定し、その測定値に基づいてセメント・ベントナイト分の含有量を推定するようにされている請求項３記載の余剰液のリサイクルプラント。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ソイルセメントミキシング施工時に発生する余剰液のリサイクル工法およびリサイクルプラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】大規模開削工事において、止水性山止め壁として近年ソイルセメントミキシング工法による連続壁の造成が数多く行われている。
【０００３】上記ソイルセメントミキシング工法は、原位置上とセメント系懸濁液とを混合攪拌して地中壁を造成するものであり、造成される地中壁の均一性の確保、および応力材の挿入性の向上、ならびにオーガへの負荷の軽減のため、造成対象土単位体積当り５０〜９０％程度のセメント系懸濁液の注入を必要とするのが一般的である。
【０００４】そのため上記セメント系懸濁液の注入量に比例する形で泥水状の余剰液が発生し、多くの場合、これを自然乾燥したのち産業廃棄物として処分するようになされている。
【０００５】すなわち例えば、図１は出願人が開発した余剰液を吸込み機により吸込み、その回収した余剰液を再利用するためのプラントを組み合わせた場合の構造であり、図２はそのフローである。
【０００６】図１において１は自走式余剰液吸込み機、２はマッドスクリーン、３は水槽、４は自動プラント、５はセメントサイロの各外観図である。
【０００７】図２に示すように自走式余剰液吸込み機１の配管６を通して吸上げられた余剰液は配管７を経てマッドスクリーン２内の振動スクリーン等を内蔵した分離装置８に送られ、ここで液と礫、土砂等の固形分とが分離される。
【０００８】このとき水槽３からは洗浄のためのシャワー給水が配管９を通して分離装置８に送られることにより液と礫、土砂等の固形分とを分離し易くしている。
【０００９】そして分離された液はマッドスクリーン２内に溜められ、礫、土砂等の固形分はベッセル１０に排出され、ベッセル１０内に溜まった固形分はトラック１１等により廃棄物として運搬処理される。
【００１０】水槽３からの水はポンプ１２で配管１３を通して自走式余剰液吸込み装置１の吸込み器１ａに送られ吸込み器１ａの余剰液の希釈に使用される。
【００１１】自動プラント４はミキサ１８、アジテータ１９の外、グラウトポンプ２２、ベントサイロ２３等を備え、ミキサ１８にはベントサイロ２３からベントナイトを給送するようになっていてマッドスクリーン２内に溜まった液はポンプ１４で配管１５を通して比重計１６を介して配管１７により自動プラント４のミキサ１８へ圧送され、一方水槽３からの水も給水ポンプ２０で配管２１を通して自動プラント４のミキサ１８へ同じ配管１７により液と一体となって圧送される。そしてミキサ１８とアジテータ１９とは連通するようになされている。
【００１２】またミキサ１８へはセメントサイロ５から配管２４を通じてセメントが供給されるようになされている。
【００１３】前記ミキサ１８で余剰液とセメントとが撹拌混練されたセメントミルクは、アジテータ１９を経由してグラウトポンプ２２により配管２５を通じオーガー２６の掘削軸２７へ送られ、その下端から掘削地盤中に吐出して地盤の改良やソイルセメントパイルの造成に供されるとになる。
【００１４】図２中、２８は電磁流量計である。
【００１５】このようなプロセスにおいてオーガー２６による掘削により発生した余剰液を使用してリサイクル工法を行う場合、■発生した余剰液を回収タンクに納め、土砂が自然に沈下してからその上澄みをリサイクル液として使用する。
【００１６】■発生した余剰液を遠心分離機および振動篩機に掛け、土砂分と水分とに分け、水分のみをリサイクル液として使用する。
【００１７】等の方法があるが、具体的に数値を示して説明すると、１］ソイルセメントミキシング施工における注入液の標準配合は、シルト土質を１ｍ３ 掘削する場合、セメント２８０kg・ベントナイト１０kgと規定される。ポンプの圧送能力よりＷ／Ｃ＝２００％で注入液（セメントミルクＣＭ）を作ったとすると以下のようになる。
【００１８】
【表１】
２］上記ＣＭを注入した場合、地盤と撹拌されつぎの条件で余剰液が発生する。
【００１９】
余剰液発生率：掘削体積の９０％（注１ 余剰液の成分比： ＣＭ ： 土砂 ： 余剰水（注２ ４４ ３３ ２３（重量比）（注３ ４５．０％ ２４．４％ ３０．６％（体積比）（注４ 注１：実施工による経験値 注２：余剰水とはスクリュー洗浄水および地下水 注３：実測値 注４：重量比より計算にて導き出す（土砂比重は１．８として）
よって各成分を割り出すと余剰液＝１ｍ３ ×９０％＝０．９ｍ３ ＝９００Ｌ内ＣＭ量 ＝９００Ｌ×４５．０％＝４０５．０Ｌ内 Ｃ量＝４０５．０Ｌ×１４．０％＝５６．７Ｌ内土砂量＝４０５．０Ｌ×０．６％＝ ２．４Ｌ内 Ｗ量＝４０５．０Ｌ×８５．４％＝３４５．９Ｌ内土砂量 ＝９００Ｌ×２４．４％＝２１９．６Ｌ内余剰水量＝９００Ｌ×３０．６％＝２７５．４Ｌこれまでこの余剰液は泥土として産業廃棄物処理されていたが、各成分のうち、土砂を除くＣＭ・余剰水は再利用可能なものである。そこで近年産業廃棄物処理費の低減を図るべく余剰液の再利用の試みがなされている。
【００２０】３］再利用の考え方として■余剰液より分離したリサイクル液（Ｒ液）を水と見なし、そこに規定量のセメント・ベントナイトを追加・撹拌し再注入する方法。
【００２１】■余剰液より分離したリサイクル液内のセメント成分・土砂成分をリアルタイムに検出し、新たに追加するセメント・ベントナイト量を減らして注入液を作成する方法。
【００２２】等がある。しかし■の場合、リサイクル液中のセメント・ベントナイト成分を無視して規定量を追加するため、再利用を繰り返す度にＷ／Ｃの低下、セメント濃度が増加し、最悪の場合注入液の圧送不能を招く。
【００２３】その成分変化を以下の工程でシミュレーションすると、ａ）余剰液を水で１．３倍に希釈する（マッドスクリーンでの分離を促進するため）。
【００２４】ｂ）マッドスクリーン・サイクロンで分離土とリサイクル液を分離する（分離は土：Ｒ液＝２０％：８０％となり、成分比は不変とする。）。
【００２５】ｃ）リサイクル液のうち５６０Ｌ（標準配合の水相当分）にセメント２８０kg・ベントナイト１０kg（規定量）を追加撹拌し再度注入する。
【００２６】ｄ）ａ）〜ｃ）を５回繰り返して成分の変化を検証する。
【００２７】
【表２】
１回目より２回目へ移行する。
【００２８】ＣＭ体積は余剰液の成分比率のＣＭ分４５．０％で、１回目注入液の体積比が８４．０％であるため。
【００２９】
ＣＭ体積＝９００Ｌ×４５．０％×８４．０％＝３４０．２Ｌ …式１土砂体積は余剰液の成分比率の土砂分２４．４％と、１回目注入液に混入している土砂（体積比１６．０％）がＣＭの成分比４５．０％で発生するため。
【００３０】
土砂体積＝９００Ｌ×２４．４％＋９００Ｌ×４５．０％×１６．０％＝２８４．４Ｌ …式２余剰水体積は余剰液の成分比率の余剰水分３０．６％であるため。
【００３１】
余剰水体積＝９００Ｌ×３０．６％＝２７５．４Ｌ …式３となる。
【００３２】また、式１によるＣＭの成分比率は、１回目の注入液のＣＭ体積配分より【数１】
【数２】
【数３】
となる。
【００３３】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
以上のようにＷ／Ｃ：２００％（初回注入液）→１００％（１回目）→９３％（５回目）
セメント量：２８０ｋｇ（初回注入液）→３８７％（１回目）→３９７％（５回目）となり、圧送系統に悪影響を及ぼす傾向となる。
【００３４】■の場合、セメント成分検出のためサンプリング→洗浄→測定（ＰＨ）→廃棄の工程を繰り返し行う。また１サイクルに５〜１０分の時間を要し、装置構成も実験室レベルのものである。等の理由でリアルタイムな測定をするとの目標には未だ達していない。
【００３５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した方法にはつぎのような欠点がある。すなわち１）リサイクル液にはＷ（水）・Ｃ（セメント）・Ｂ（ベントナイト）・Ｓ（土砂）が一定の割合で混り合っているため、このようなリサイクル液を利用して基準強度以上の連続壁を造成するには、リサイクル液にＣを基準規定量追加すれば可能であるが、Ｗ／Ｃは濃くなる。しかし元々Ｃがある濃度で存在しているため、基準濃度以上となってしまい、配管やポンプ系統の詰まりの原因となる。またＣを規定量追加するため結局Ｃの総使用量の低減も図れない。
【００３６】２）新たに追加するＣの使用量を減らすためリサイクル液のＣ成分・Ｓ成分をリアルタイムに検出することを試みたが、分析装置が複雑となり、未だ実用化に至っていない。
【００３７】
【課題を解決するための手段】請求項１および２記載の発明は、上記のような不具合を生ずることがない余剰液のリサイクル工法を提供することを課題としてなされたものである。
【００３８】すなわち請求項１記載の発明は、余剰液よりリサイクル液を取出しこれをソイルセメントミキシング施工時に再度注入するリサイクル工法において、複雑な計測装置を使用することなくリサイクル液中のセメント分・ベントナイト分を推定し、安定的なリサイクル液を供給するようにして追加するセメント・ベントナイト量を減少させることを特徴とし、そして請求項２記載の発明は、余剰液よりリサイクル液を取出しこれをソイルセメントミキシング施工時に再度注入するリサイクル工法において、リサイクル液の比重と水分を測定し、リサイクル液中のセメント分・ベントナイト分を推定することを特徴とするものである。
【００３９】請求項３、４に記載の発明は、リサイクル液中のセメント分・ベントナイト分の含有量を推定する手段を設け、この推定手段による推定結果によりリサイクル液中にセメント・ベントナイトの補給量を制御して供給するようにした余剰液のリサイクルプラントを特徴とする。
【００４０】上記推定手段は、セメント分・ベントナイト分をリサイクル液の比重と水分との測定結果に基づく推定値を予めプログラミングし、これをコンピュータに組込むことにより容易に実施することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】以下、請求項１記載の発明について説明する。
【００４２】請求項１記載の発明は複雑な計測装置を使用しないで安定的なリサイクル液を自動プラントへ供給するようにするものである。
【００４３】ここでリサイクル配合でリサイクル工法を行った場合の成分変化をシミュレーションすると、１）余剰液を水で１．３倍に希釈する（マッドスクリーンでの分離を促進するため）。
【００４４】２）マッドスクリーン・サイクロンで分離土とリサイクル液に分離する（分離は土：Ｒ液＝２：８となり、成分比は不変）
３）分離されたリサイクル液とその成分は前項３］再利用の考え方「シミュレーション」１回目より【表７】
リサイクル液９３６Ｌ中セメント分４５．４Ｌ・ベントナイト分１．９Ｌが残っている。よってリサイクル液中のセメント＋ベントナイト濃度は（４５．４＋１．９）／９３６×１００＝５．０５％である。
【００４５】４）このセメント＋ベントナイト濃度のリサイクル液を利用して作成される６５６Ｌの注入液の配合は水（Ｗ）は必要量５６０Ｌであるが５．０５％のＣ・Ｂ分を考慮して【数４】
リサイクル液内のＣ量＝５９０Ｌ×４．８５％＝２８．６Ｌ …式８ Ｃ重量＝２８．６Ｌ×３．０５（Ｃ：比重）＝８７．２ｋｇ …式９ リサイクル液内のＢ量＝５９０Ｌ×０．２０％＝１．２Ｌ …式１０ Ｂ重量＝１．２Ｌ×２．５（Ｂ：比重）＝３．０ｋｇ …式１１ よって追加されるべきＣ・Ｂの量は規定量よりそれぞれ差し引かれ 追加セメント量＝２８０ｋｇ−８７．２ｋｇ＝１９２．８ｋｇ …式１２ 追加ベントナイト量＝１０ｋｇ−３．０ｋｇ＝７．０ｋｇ …式１３これによりリサイクル液を利用したサイクル配合が規定される。
【００４６】
【表８】
この注入液をオーガー側へ圧送し注入する。
【００４７】５）１）〜４）を５回繰り返し成分の変化を検証する。
【００４８】セメント・ベントナイトの追加量は初回の４）項で決めた量とする。
【００４９】
【表９】
１回目より２回目へ移行する。
【００５０】ＣＭ体積は余剰液の成分比率のＣＭ分４５．０％で、１回目注入液の体積比が８３．１％であるため。
【００５１】
ＣＭ体積＝９００Ｌ×４５．０％×８３．１％＝３３６．６Ｌ …式１４土砂体積は余剰液の成分比率の土砂成分２４．４％と、１回目注入液に混入している土砂（体積比１６．９％）がＣＭの成分比４５．０％で発生するため。
【００５２】
土砂体積＝９００Ｌ×２４．４％＋９００Ｌ×４５．０％×１６．９％＝２８８．０Ｌ …式１５余剰水体積は余剰液の成分比率の余剰水分３０．６％であるため、式３である。
【００５３】また、式１４によるＣＭの成分比率は、１回目の注入液のＣＭ体積配分より【数５】
【数６】
【数７】
となる。
【００５４】
【表１０】
【表１１】
【表１２】
【表１３】
６）このように、リサイクル配合によって余剰液を利用することにより、複雑な計測装置を使用することなく安定的なリサイクル工法を行うことができる。
【００５５】つぎに請求項２記載の発明について説明する。
【００５６】請求項２記載の発明は比重と水分値を測定して安定的なリサイクル液を供給する工法である。
【００５７】前項３］再利用の考え方「シミュレーション」１回目ではリサイクル液９３６Ｌが発生・分離されるが成分は不明であるとした場合、１）余剰液を水で１．３倍に希釈する（マッドスクリーンでの分離を促進するため）。（分離は土：Ｒ液＝２０％：８０％となり、成分比は不変とする）。
２）分離されたリサイクル液とその成分は前項３］「シミュレーション」１回目より【表１４】
３）リサイクル液のセメント・ベントナイト分推定ここで、マッドスクリーン・ミキサー間に設置された比重計・水分計により比重１．２５３、水分値７６．１７％（体積比重）が測定される。
【００５８】比重の測定には、ミキサ１８にロードセルを備えしめ、これにより検出した重量を電磁流量計で測定した体積値で割って算出しても可能である。
【００５９】その他に判明しているデータよりセメント・ベントナイト合成比重：ωｃｂを算出する。
【００６０】セメント重量：Ｆｃセメント体積：Ｖｃセメント比重：ωｃ＝３．０５ベントナイト重量：Ｆｂベントナイト体積：Ｖｂベントナイト比重：ωｂ＝２．５標準配合よりＦｃ：Ｆｂ＝２８：１【数８】
注）セメント２８０：ベントナイト１０の重量比率は注入液→余剰液→リサイクル液と変換しても不変とする。
【００６１】土砂比重ωｓ＝１．８注）土砂比重は地盤により異なるため、施工前に測定しておくべき数値である。
【００６２】比重１．２５３のリサイクル液よりセメント・ベントナイトの体積比率を求める。
【００６３】全体重量：Ｆ全体体積：Ｖ水の比重：１水分値：Ｘ％＝７６．１７％水以外の重量：Ｆ′水以外の体積：Ｖ′セメント・ベントナイト体積：Ｖｃｂ比重：ωｃｂ＝３．０２７土砂体積：Ｖｓ比重：ωｓ＝１．８これで、セメント・ベントナイトの体積比率が求められた。
【００６４】Ｖｃｂ／Ｖ＝５．０８％次に、セメントとベントナイトを分離する。
【００６５】セメント体積：Ｖｃセメント重量：Ｆｅセメント比重：ωｂ＝３．０５【数９】
ベントナイト体積：Ｖｃベントナイト重量：Ｆｅベントナイト比重：ωｂ＝２．５【数１０】
４）このセメント・ベントナイトの体積比率５．０８％のリサイクル液を利用して作成される６５６Ｌの注入液の配合は水（Ｗ）は必要量５６０Ｌであるが５．０８％のＣ・Ｂ分を考慮して【数１１】
リサイクル液内のＣ量＝５９０Ｌ×４．８６８％＝２８．７Ｌ …式８ Ｃ重量＝２８．７Ｌ×３．０５（Ｃ：比重）＝８７．５ｋｇ …式９ リサイクル液内のＢ量＝５９０Ｌ×０．２１％＝１．２Ｌ …式１０ Ｂ重量＝１．２Ｌ×２．５（Ｂ：比重）＝３．０ｋｇ …式１１ よって追加されるべきＣ・Ｂの量は規定量よりそれぞれ差し引かれ …式１２ 追加セメント量＝２８０ｋｇ−８７．５ｋｇ＝１９２．５ｋｇ …式１３ 追加ベントナイト量＝１０ｋｇ−３．０ｋｇ＝７．０ｋｇこれによりリサイクル液を利用したリサイクル配合が規定される。
【００６６】
【表１５】
この注入液をオーガー側へ圧送し注入する。
【００６７】このように、比重計と水分計を使用し測定データを演算することにより、リサイクル液内のセメント・ベントナイト分が推定できる。
【００６８】それにより、追加するセメント量・ベントナイト量を適量にすることができるため、安定した注入液を作ることができる。
【００６９】また、これまで産業廃棄物として処理されていた余剰液を有効利用できる。
【００７０】必要以上のセメント・ベントナイトを使用しない。
【００７１】等々、資源保護に有効な手段である。
【００７２】
【発明の効果】本発明は以上説明したようになるのでつぎのような効果を奏することができる。
【００７３】１）請求項１によれば追加するセメント・ベントナイト量を減量するため、セメント・ベントナイトの総使用量を減量できる。またＷ／Ｃのセメント濃度を適正に保てるため配管やポンプ系統に詰まりを起こさない。
【００７４】２）請求項２によれば直接Ｃ成分・Ｓ成分を検出するのではなく、比重と水分を検出するため工法が簡単に行える。
【００７５】３）請求項３、４によれば、既存のプラントを利用して本発明を実施することができ、プラントを新設する必要がなく、安価に実施することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１７９９１５
【氏名又は名称】川商ジェコス株式会社
【識別番号】５９９１７３３６５
【氏名又は名称】ジェコス工事株式会社
【識別番号】０００１７７４１６
【氏名又は名称】三和機材株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年３月２７日（２０００．３．２７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４２８５
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 一雄 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２７１３３８（Ｐ２００１−２７１３３８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１０月５日（２００１．１０．５） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−８６８３６（Ｐ２０００−８６８３６） |
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