説明

土質改良システム

【課題】粘質土をホッパに投入してもホッパ内の投入土砂を効率良く搬送手段に送る。
【解決手段】土砂ホッパ1は、投入された土砂を攪拌するための攪拌ロータ11,12と、攪拌された土砂を送り出すための送出しロータ13とを備える。攪拌ロータ11,12は、第1攪拌ロータ11と第2攪拌ロータ12とからなる。送出しロータ13は、攪拌ロータ11,12の下方で土砂ホッパ1から土砂を送り出すゲート部の付近に設けられる。送出しロータ13とゲート部との間に土砂が落下して詰まらないように、土砂を送出しロータ13の上部へ導くための土砂カバー14を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発生した土砂を改質する土質改良システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
土の再利用の計画や土壌改良等において、軟弱な地盤から発生した土砂は、セメント系固化材等を混合して改質する。この発生した土砂の品質を改良するための装置として、例えば特許文献1のようなものがある。そして、発生した土砂を現場で改良することが可能な方法も提供されている(例えば特許文献2参照)。
しかし、前記した土砂改良方法は、発生した土砂が粘質土の場合、ホッパに発生土砂を投入した際にホッパ内にこの土砂が粘着し、効率良く確実に搬送手段に送ることができない問題がある。
【特許文献1】特開2000−345580号公報
【特許文献2】特開平10−121517号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、前記した問題点に鑑み、粘質土をホッパに投入しても、ホッパ内の投入土砂を効率良く確実に搬送手段に送ることが可能な土質改良システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0004】
上記課題を解決するために本発明に係る土質改良システムは、
発生した土砂を投入する土砂ホッパと、土砂ホッパから送られた土砂を所定位置へ搬送する手段と、搬送手段から搬送された土砂に土質改良材を混合する混合手段とを備えた土質改良システムにおいて、
土砂ホッパは、投入された土砂を攪拌するための攪拌ロータと、攪拌された土砂を送り出すための送出しロータとを備え、
攪拌ロータは、攪拌回転軸と攪拌回転軸に突設する複数の攪拌刃とを備え、上側に設置された第1攪拌ロータと、下側に設置された第2攪拌ロータとからなり、
第1攪拌ロータは、土砂ホッパから落下する土砂を送る土砂搬送方向に直交して攪拌回転軸を有し、第2攪拌ロータは、土砂搬送方向に平行に一対の攪拌回転軸を有しており、
送出しロータは、攪拌ロータの下方で土砂ホッパから土砂を送り出すゲート部の付近に設けられ、送り回転軸と送り回転軸に突設する複数の送り羽とを備え、土砂搬送方向に直交して送り回転軸を有しており、
さらに、送出しロータとゲート部との間に土砂が落下して詰まらないように、土砂を送出しロータの上部へ導くための土砂カバーを備えた。
【0005】
好ましくは、
土砂ホッパから落下する土砂を搬送する搬送手段は、一対のプーリーに架け渡された無端ベルトと、無端ベルトの内側を支持する複数のキャリアローラーとを備えるベルトフィーダーからなり、
キャリアローラーは、土砂ホッパから落下する土砂の重量によって無端ベルトが大きく撓まないように、土砂ホッパの下方では近接した状態で設置されている。
【0006】
好ましくは、
攪拌ロータは、攪拌刃が攪拌回転軸の軸方向に螺旋状に設置され、送出しロータは、送り刃が送り回転軸の周方向に等間隔に設置されている。
【0007】
好ましくは、
土砂ホッパは、ゲート部に高さ調整可能なゲートプレートを備え、ゲートプレートは、搬送手段における土砂搬送方向に対して角度調整できるように取替え可能なアタッチメント式となっている。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係る土質改良システムは、上記のように構成されており、土砂ホッパに攪拌ロータと送出しロータとを備える。攪拌ロータは、上側に第1攪拌ロータが、下側に第2攪拌ロータが設置されている。第1攪拌ロータは、土砂ホッパから落下する土砂を送る土砂搬送方向に直交して攪拌回転軸を有し、第2攪拌ロータは、土砂搬送方向に平行に一対の攪拌回転軸を有する。これにより、土砂ホッパに投入された土砂は、先ず第1攪拌ロータで攪拌され、その後に第2攪拌ロータで攪拌されるので、粘性度の高い土砂でも2段階で直交する別の方向から攪拌されるから細かく粉砕できる。また、投入土砂は、第2攪拌ロータで土砂搬送方向に均されるので、スムーズに土砂を搬送できる。
【0009】
そして、土砂ホッパのゲート部の付近に送出しロータを備え、さらに、送出しロータとゲート部との間に土砂カバーを備える。送出しロータとゲート部との間に土砂が落下すると、粘性度の高い土砂はゲート部で詰まってしまい搬送できないので、土砂カバーを備えることによって、送出しロータとゲート部との間に土砂が落下しないように塞いで、土砂を送出しロータの上部へ導く。これにより、粘性度の高い土砂であっても詰まることなく、土砂を土砂ホッパのゲート部で一定量に制限しつつ送ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】土質改良システムを示す平面図である。
【図2】土質改良システムを示す側面図である。
【図3】第一ホッパ及び第一ベルトフィーダーを示す側面図である。
【図4】第一ホッパの内部構造を説明する正面図である。
【図5】第一ホッパの内部構造を説明する平面図である。
【図6】第一土砂ホッパのゲート部付近を説明する側面図である。
【図7】(a)が荷重検出手段を示す側面図、(b)が速度検出手段を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、添付図面に基づき、本発明に係る土質改良システムの実施形態について詳細に説明する。
【0012】
先ず、土質改良システムの全体構成について説明する。
図1及び図2の如く、本実施形態の土質改良システムは、漏斗状の第一、第二及び第三の土砂ホッパ1,2,3と、各土砂ホッパ1,2,3の下方に設けられた第一、第二及び第三のベルトフィーダー4,5,6とを備えている。各土砂ホッパ1,2,3に、発生した土砂101,102,103が投入され、投入土砂101,102,103は、ホッパ1,2,3下部の開口部から下方へ排出、投下され、ベルトフィーダー4,5,6に送られる。そして、各ベルトフィーダー4,5,6は、この土砂を、図1に示す矢印方向へ搬送する。
【0013】
各ベルトフィーダー4,5,6の下流側に、第一ベルトコンベア7が備えられ、この第一ベルトコンベア7に、各ベルトフィーダー4,5,6から送られた投入土砂101,102,103が合流する。第一ベルトコンベア7の延長上に、第二ベルトコンベア8が備えられており、図2に示すように、第一ベルトコンベア7の下流側に、第二ベルトコンベア8の上流側が配置されている。各ベルトコンベア7,8は、土砂を安定して搬送するよう、下流側から上流側に向けて上方へ傾斜して設けられている。この傾斜角は、角ベルトコンベア7,8を支持する脚部70,80の高さを調整して、搬送する土砂の土質に応じて調整可能である。
【0014】
各ベルトコンベア7,8は、図1及び図2に示す矢印方向へ土砂を搬送する。第二ベルトコンベア8の下流側に、土質改良機10が備えられている。この土質改良機10は、直接、工事現場で発生した土砂を改良して改良土を生成することができるよう、走行手段を備えた自走式の土質改良機となっている。土質改良機10は、原料土ホッパ10aが設けられており、この原料土ホッパ10aに第二ベルトコンベア8から搬送された土砂が投入されるよう配置される。
【0015】
そして、原料土ホッパ10aへ投入された土砂は、土質改良機10の混合部10bによって、セメント系固化材等の土質改良材が供給され、攪拌、混合処理される。これによって、発生土砂が、埋め戻し等に適した改良土100となり、搬送され、土質改良機10の排出部10cから機外へ投下、排出される。
【0016】
各ベルトフィーダー4,5,6及び各ベルトコンベア7,8の全て又はいずれかには、適宜、後述で詳細に説明する荷重検出手段50及び速度検出手段60が設けられている。各検出手段50,60によって、ベルトフィーダー4,5,6等が搬送する土砂の、速度及び重量が検出され、この検出データが制御部9へ送られる。さらに、この制御部9は、各ベルトフィーダー4,5,6及び各ベルトコンベア7,8の一部又は全部を駆動するプーリーに接続されており、このプーリーの回転速度を制御して、ベルトの速度を調整するよう構成されている。
【0017】
そして、各土砂ホッパ1,2,3へ投入される発生土砂101,102,103の土質に応じて、搬送土砂の速度及び重量のデータから、制御部9を自動又は手動で操作して、各ベルトフィーダー4,5,6等のベルト速度をコントロールすることにより、所望の改良土100を生成できるよう構成されている。
【0018】
次に、第一ホッパ1及び第一ベルトフィーダー4について詳細に説明する。
図3の如く、土砂ホッパ1は、鋼材等で形成された支持枠体16によって支持されている。土砂ホッパ1は、発生土砂101を上方から投入するために開口する投入口1aと、投入土砂を下方へ排出するために開口する排出口1bとを備えている。土砂ホッパ1の下方に、第一ベルトフィーダー4が備えられている。ベルトフィーダー4は、両側にベルトプーリー40,41が設けられており、各プーリー40,41には、無端ベルト42が架け渡されている。このベルトプーリー40,41の回転駆動によって、無端ベルト42が回転し、ベルト42上の土砂101が搬送される。
【0019】
無端ベルト42は、上部を複数のキャリアローラー43で、下部を複数のガイドローラー44で支持されている。そして、後述で詳細に説明するが、ベルト42の上部側に荷重検出手段50が、ベルト42の下部側に速度検出手段60が設けられている。このベルトフィーダー4は、図面左側が上流、図面右側が下流になっており、土砂搬送方向4aに向けて土砂101を搬送する。
【0020】
ベルトフィーダー4は、土砂ホッパ1の排出口1bから落下する土砂101の重量によって、無端ベルト42が大きく撓んで、土砂101が詰まったりこぼれたりしないように、土砂ホッパ1の排出口1bの下方で、キャリアロータ43が近接した状態で設置されており、土砂101の重量で無端ベルト42が撓みにくいようになっている(図3)。
【0021】
土砂ホッパ1は、ベルトフィーダー4の上流側の上方に排出口1bが配されている。ベルトフィーダー4は、両側の脚部45,45の高さを調節して、上流から下流に向けて上方へ傾斜している。このように傾斜させることによって、発生土砂101を安定して搬送することができる。第一ベルトフィーダー4の脚部45に高さ調整手段を設けて、ベルトフィーダー4の高さを調整することもできる。この高さ調整手段は、公知の手段を適用できボルト式又は油圧式ジャッキ等がある。そして、ベルトフィーダー4の下流には、投下、排出される土砂101を受け取るよう、第一ベルトコンベア7が配置されている。
【0022】
ベルトフィーダー4の下流側には、土砂導出プレート73が設けられている。土砂導出プレート73は、排出される土砂101を第一ベルトコンベア7の中央部に排出されるように導くもので、土砂101が安定して第一ベルトコンベア7で搬送されるようにする。そして、排出される土砂101の土質に応じて、土砂101を第一ベルトコンベア7の中央部に導くことができるように、角度調整手段(例えば、所定角度間隔に設けられた係止具)で土砂導出プレート73の角度を調整できるようになっている。
【0023】
図4に示すように、土砂ホッパ1の下部に、取付部材17bを介してゲートプレート17が設けられている。図4において、第一ベルトフィーダー4は、土砂搬送方向4a(図4の裏面から表面への方向)に向かって土砂を搬送し、ゲートプレート17と無端ベルト42との間の空間によって形成されたゲート部17a(図4のハッチング部)から、所定量の土砂が、送り出されるよう構成されている。
【0024】
すなわち、ゲート部17aの面積によって、送り出される土砂量が決まる。ゲートプレート17は、高さ調整手段で、ゲートプレート17の高さを調整して、ゲート部17aの面積を変更することができる。この高さ調整手段は、例えば、複数の取付ボルト孔を備えており、取付部材17bを取り外して所定のボルト孔で取付けることにより、高さを調整できるようになっている。
【0025】
図3乃至図5の如く、土砂ホッパ1の内部には、投入された土砂101を攪拌するための第1攪拌ロータ11及び第2攪拌ロータ12を備える。第1攪拌ロータ11は土砂ホッパ1の上部に、第2攪拌ロータ12は土砂ホッパ1の下部に設置されている。第1攪拌ロータ11は、攪拌回転軸110と、攪拌回転軸110に突設する複数の攪拌刃111と、を備える。攪拌刃111は、攪拌回転軸110の軸方向に向けて略等間隔に螺旋状に設けられている。攪拌回転軸110は、第一ベルトフィーダー4の土砂搬送方向4aに対して直交する方向に延設されている(図5)。第1攪拌ロータ11は、モータ等の駆動手段112を備え、駆動手段112によって攪拌回転軸110を回転する。
【0026】
第2攪拌ロータ12は、一対の攪拌回転軸120と、攪拌回転軸120に突設する複数の攪拌刃121と、を備える。攪拌刃121は、攪拌回転軸120の軸方向に向けて略等間隔に螺旋状に設けられている。一対の攪拌回転軸120は、第一ベルトフィーダー4の土砂搬送方向4aに平行に延設されている(図5)。各攪拌回転軸120,120は、端部に平歯車124,124を備える。各平歯車124,124は嵌合している。モータ等の駆動手段122の回転軸122aと、一方側の攪拌回転軸120と、が駆動チェーン123で架け渡され、駆動チェーン123の回転駆動によって、一方側の攪拌回転軸120が回転する。これにより、一方側の攪拌回転軸120の回転が、平歯車124,124を通じて、他方側の攪拌回転軸120を回転する。そして、各攪拌回転軸120,120は、互いに相反する方向に回転する(図4の回転方向矢印)。
【0027】
投入土砂101は、先ず、第1攪拌ロータ11で攪拌される(図4)。第1攪拌ロータ11は、土砂101が投入される位置である土砂ホッパ1の中央部に設けられている(図5)。その後、投入土砂101は、第2攪拌ロータ12で攪拌される(図4)。従って、投入土砂101は、2段階で非常に細かく攪拌される。図4の如く、通常時において、左側の攪拌回転軸120が右回転し、右側の攪拌回転軸120が左回転する。各攪拌回転軸120において、攪拌刃121は軸方向に互いに重なっている。これらにより、投入土砂101は、各攪拌回転軸120,120の中央に送られ、その後、下方へ送られる。
【0028】
攪拌刃111,121は、投入土砂101の土質(土砂内の固形物の大きさ等)に応じて、隣接する刃の間隔調整や刃数を増減できるよう、攪拌回転軸110,120に対し着脱、移動自在に構成されている。また、攪拌刃111,121の形状等の異なる攪拌回転軸110,120を複数本準備し、発生土砂の土質に応じて、アタッチメント式に取り替え自在とすることもできる。
【0029】
投入土砂101が粘質土の場合、その粘着力によりホッパ1の内壁に付着するが、攪拌ロータ11,12によって攪拌刃111,121を回転させることにより、粘着した土砂101を強制的に攪拌して、粘土の塊をほぐしながら下方へ送ることができる。また、投入土砂101の砕石が攪拌刃111,121に挟まり、攪拌回転軸110,120の回転が停止した場合、一時的に、駆動モータ112,122を逆回転させて、攪拌回転軸110,120の回転を上記の通常回転と反対方向にし、砕石の角度を変更できる。その後、各攪拌回転軸110,120の回転を通常回転して、挟まった砕石と共に土砂101を下方へ送ることもできる。また、第2攪拌ロータ12における駆動モータ122は制御部(図示略)に接続され、投入土砂の粒度や粘性等に応じて、攪拌回転軸120の回転速度を調整できるようになっている。
【0030】
土砂ホッパ1は、攪拌ロータ11,12よりも下側でゲート部17aの付近に、送出しロータ13を備える。送出しロータ13は、送り回転軸130と、送り回転軸130に突設する複数の送り羽131と、を備える。送り回転軸130は、第一ベルトフィーダー4の土砂搬送方向4aに直行して延設されている(図5)。送り羽131は、送り回転軸130の周方向に等間隔に設けられ、さらに、それぞれの送り羽131は、送り回転軸130の周方向の同じ位置に配設されている(図4)。
【0031】
送出しロータ13は、モータ等の駆動手段132を備え、駆動手段132によって送り回転軸130が回転する。図6(a)の如く、送りロータ13は、ベルトフィーダー4の土砂搬送方向4aに向けて土砂101を送り出すように回転する(図6の矢印方向13a)。従って、投入土砂101は、第1及び第2攪拌ロータ11,12によって攪拌された後、ベルトフィーダー4に落下して、送りロータ13によってゲート部17aから掻き出すように送り出す。また、駆動モータ132は制御部(図示略)に接続され、土砂の土質に応じて、又は土砂が詰まったときなどに応じて、送り回転軸130の回転方向及び回転速度を調整できるようになっている。
【0032】
図6の如く、送出しロータ13と土砂ホッパ1のゲート部17aとの隙間14aに土砂101が落下すると、土砂101がゲート部17aで詰まってしまい、送出しロータ13で送り出すことができない。そこで、土砂ホッパ1は、土砂101が隙間14aに落下せずに送出しロータ13に導くための土砂カバー14を備える。土砂カバー14は、隙間14aの上方を塞ぐとともに、落下土砂101を滑らして送出しロータ13の上部へ導く傾斜部140を備える。
【0033】
また、図6(b)の如く、無端ベルト42に対する土砂搬送方向4a側の角度αが調整可能なように、ゲートプレート17は取り替え可能なアタッチメント式となっている。無端ベルト42とゲートプレート17との間を土砂搬送方向4aに向かって窄まるように構成することで、土砂101が硬質の粘土であっても、詰まることなくスムーズにゲート部17aを通過して搬送することができる。
【0034】
さらに、図3の通り、土砂ホッパ1の隣には、作業者が高所作業を行うためのはしご70が設置されている。そして、はしご70の上端部に、カメラ72が設けられており、カメラ72は、土砂ホッパ1の内部を常に撮像する。作業者は、カメラ72からの撮像画面を監視して、土砂ホッパ1の内部における土砂の攪拌や送出しの状況を確認し、これに基づいて、攪拌ロータ11,12及び送出しロータ13の回転方向や回転速度を遠隔的に調整できるようになっている。
【0035】
次に、荷重検出手段50及び速度検出手段60について詳細に説明する。
図7(a)の如く、荷重検出手段50は、揺動部51と、揺動部51を回転自在に支持する軸部52と、を備える。揺動部51は、連結部43aを介してキャリアローラ43に連結固定されている。また、揺動部51は、ロードセル53に連結されている。無端ベルト42上の土砂101重量により、キャリアローラ43が下方へ移動し、これによって、揺動部51が、軸部52を中心として図面時計方向に回転する。この回転の移動量によって、ロードセル53が、土砂の荷重を検出するよう構成されている。そして、揺動部51の一端側には、誤差等を微調整するための調整錘54を、取り付け取り外しできるようになっている。
【0036】
図7(b)に示すように、速度検出手段60は、ロータリーエンコーダ61を備えている。このロータリーエンコーダ61は、連結部62aを介して軸部62に回転自在に連結されており、自重によってベルト42に当接している。ロータリーエンコーダ61は、安定性を考慮して、ガイドローラ44の略直上に設けられている。そして、ベルト42の移動によって、ロータリーエンコーダ61が回転し、この回転速度に比例した周波数のパルス信号で、ベルト42の速度を検出するよう構成されている。
【0037】
本例では、発生土砂102が砂、発生土砂103が砕石であるので、第二及び第三土砂ホッパ2,3に攪拌ロータ11,12を備えていないが、発生土砂102,103が粘質土の場合は、第二及び第三土砂ホッパ2,3に攪拌ロータ11,12を備える。現場での掘削土砂、搬入土砂、建設残土、再利用土砂、良質土等の様々な土砂を、各土砂ホッパ1,2,3に投入する発生土砂101,102,103とすることができる。なお、第二及び第三土砂ホッパ2,3は、土砂102,103をスムーズに送り出すために送出しロータ13を備えている。荷重検出手段50及び速度検出手段60は、第二及び第三ベルトフィーダー5,6の一方又は双方に備え、制御部9の操作により好適な改良土100を生成できる。
【符号の説明】
【0038】
1.第一の土砂ホッパ
2.第二の土砂ホッパ
3.第三の土砂ホッパ
4.第一のベルトフィーダー
5.第二のベルトフィーダー
6.第三のベルトフィーダー
9.制御部
10.土質改良機
11.第1攪拌ロータ
12.第2攪拌ロータ
110.120.攪拌回転軸
111.121.攪拌刃
13.送出しロータ
130.送り回転軸
131.送り羽
14.土砂カバー
14a.隙間
17.ゲートプレート
17a.ゲート部
101,102,103.発生土砂(投入土砂)
100.改良土

【特許請求の範囲】
【請求項1】
発生した土砂を投入する土砂ホッパと、前記土砂ホッパから送られた土砂を所定位置へ搬送する手段と、前記搬送手段から搬送された土砂に土質改良材を混合する混合手段とを備えた土質改良システムにおいて、
前記土砂ホッパは、投入された前記土砂を攪拌するための攪拌ロータと、前記攪拌された土砂を送り出すための送出しロータとを備え、
前記攪拌ロータは、攪拌回転軸と前記攪拌回転軸に突設された複数の攪拌刃とを備え、上側に設置された第1攪拌ロータと、下側に設置された第2攪拌ロータとからなり、
前記第1攪拌ロータは、前記土砂ホッパから落下する前記土砂を送る土砂搬送方向に直交して前記攪拌回転軸を有し、前記第2攪拌ロータは、前記土砂搬送方向に平行に一対の前記攪拌回転軸を有しており、
前記送出しロータは、前記攪拌ロータの下方で前記土砂ホッパから前記土砂を送り出すゲート部の付近に設けられ、送り回転軸と前記送り回転軸に突設された複数の送り羽とを備え、前記土砂搬送方向に直交して前記送り回転軸を有しており、
さらに、前記送出しロータと前記ゲート部との間に前記土砂が落下して詰まらないように、前記土砂を前記送出しロータの上部へ導くための土砂カバーを備えたことを特徴とする土質改良システム。
【請求項2】
前記土砂ホッパから落下する前記土砂を搬送する搬送手段は、一対のプーリーに架け渡された無端ベルトと、前記無端ベルトの内側を支持する複数のキャリアローラーとを備えるベルトフィーダーからなり、
前記キャリアローラーは、前記土砂ホッパから落下する前記土砂の重量によって前記無端ベルトが大きく撓まないように、前記土砂ホッパの下方では近接した状態で設置されていることを特徴とする請求項1に記載の土質改良システム。
【請求項3】
前記攪拌ロータは、前記攪拌刃が前記攪拌回転軸の軸方向に螺旋状に設置され、前記送出しロータは、前記送り刃が前記送り回転軸の周方向に等間隔に設置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の土質改良システム。
【請求項4】
前記土砂ホッパは、前記ゲート部に高さ調整可能なゲートプレートを備え、前記ゲートプレートは、前記搬送手段における土砂搬送方向に対して角度調整できるように取替え可能なアタッチメント式となっていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の土質改良システム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2010−261183(P2010−261183A)
【公開日】平成22年11月18日(2010.11.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−111854(P2009−111854)
【出願日】平成21年5月1日(2009.5.1)
【出願人】(509126438)有限会社巴山土木 (1)
【Fターム(参考)】