消泡方法及び消泡装置

【課題】微細気泡を供給しながら地盤を掘削する工法において生じる排泥土、又は気泡混合軽量土工法で生じる残土に含まれる微細気泡を簡易な装置で短時間に消泡する消泡方法及び消泡装置を提供する。
【解決手段】霧化した消泡剤を含む空気を、泥土１１中に吹き出す。泥土１１は傾斜を有する排泥溝２５を上流から下流に向かってゆっくり流下させ、排泥溝の上流部における底面付近に消泡剤を含む空気を吹き出す。泥土中に吹き出された上記空気は、泥土の中で次から次へと吹き出し空気泡１４となり、徐々に上昇しながら下流に移動する。この移動過程で空気泡に封入されている消泡剤の微小液滴が微細気泡と接触し、多くの微細気泡を破壊する。なお、泥土の粘性又は比重の大小により、空気圧又はノズル９ａの径の大きさを調整して、吹き出し空気泡の容積を変更する。これにより、吹き出し空気泡の上昇速度を調整することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、特殊起泡剤によって形成された微細気泡を使用して地盤を掘削したときの排泥土、又は土と固化剤と気泡とが混合された材料を用いる気泡混合軽量土工法の残土について、残留する微細気泡を破泡させる消泡方法及び消泡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールドトンネルの掘削又はソイルセメントからなる地中連続壁の構築のように地盤の掘削作業を含む工事において、掘削土の粘性を下げ掘削を容易にするために掘削面に大量の水が注入される。近年は、この水の替わりに又は水とともに、起泡剤を用いて形成された多量の微細な気泡を掘削面に供給する工法が普及している。微細気泡を供給することによって掘削土の流動性を向上させるものである。
このような気泡を用いた掘削工法では、掘削に使用する水を少量に抑えることができるが、気泡を含むことによって排出土の量が増加してしまう。これにより、産業廃棄物として処理するために貯留及び輸送すべき排出土の量が増大することとなる。
【０００３】
このような排出土を産業廃棄物として処理する前に気泡を消去し、排出土の量を低減する方法が、例えば特許文献１及び特許文献２に提案されている。
特許文献１には、シールドトンネルの掘削において、切羽またはチャンバ内に気泡を注入することにより、掘削土の流動性と止水性を向上させるとともに、チャンバ内での掘削土の付着を防止する方法が開示されている。この気泡シールド工法では、気泡を含んだ排出土に消泡剤を添加し、気泡を消滅させて排出土の量を低減している。
特許文献２には、掘削用安定液と気泡を注入しながら掘削機によって地盤を下方に掘削し、掘削終了後に造成用安定液を注入してソイルセメント壁を地中に構築する方法が記載されている。造成用安定液は例えば水とセメントとの混合物であるセメントミルクが用いられ、この造成用安定液に消泡剤が配合される。そして、掘削機を上下に繰り返し移動させながら掘削孔から引き揚げて造成安定液中の消泡剤を気泡と混合する。これにより、消泡作用を促進させ、排出土の量を低減している。
【０００４】
一方、軟弱地盤上の盛土や斜面上の盛土を軽量とするために、土とセメント等の固化剤と水と気泡とを混合した軽量土を用いる気泡混合軽量土工法が知られている。気泡混合軽量土は、この他、ボックスカルバートや地下鉄等の地中構造物の周辺埋め戻し土として、又は擁壁や橋台の背面埋め戻し土として用いられる。これにより、構造物に作用する土圧を軽減することができる。このような気泡混合軽量土工法において、施工現場で生じた残土は産業廃棄物として搬出及び処理が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３４８７２７号公報
【特許文献２】特開２００９−２２１７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような微細気泡を用いた掘削工法では、排出した泥土の処理について次のような解決が望まれる課題がある。
特許文献１に記載のように気泡を含む排出土に消泡剤を添加する方法では、効率よく消泡するために、消泡剤の添加後十分に撹拌して、できるだけ多くの微細気泡と消泡剤とを接触させることが必要である。しかし、現場で発生する排出土は大量であるうえに粘性が高いことが多く、大規模の撹拌機と動力が必要となり消泡の費用が多大となる。
また、特許文献２に記載のソイルセメント壁の構築方法においては、掘削終了後に供給される造成用安定液に消泡剤が配合されており、掘削機の引き揚げ時に消泡が行われる。しかし、掘削用安定液及び微細気泡を注入しながら掘削を行う時の排出土中には多くの微細気泡が混入しており、掘削時の排出土は掘削孔から排出された後に消泡処理する必要がある。
その他、気泡軽量混合土工法における残土等についても、残土等が発生した現場で簡易に消泡し、体積を低減する方法が求められている。
【０００７】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、泥土中に含まれる微細気泡を簡易な装置で消泡して、排出土の量を低減することを可能とする消泡方法及び消泡装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために請求項１に係る発明は、少なくとも水と、土と、起泡剤の使用により形成された微細気泡と、が混合された泥土中に加圧空気を吹き出す吹き出し口を設け、該吹き出し口から消泡剤を含む微小液滴が浮遊する空気を吹き出し、前記泥土中に次々に形成される吹き出し空気泡を浮力によって上昇させることを特徴とする消泡方法を提供する。
【０００９】
この消泡方法では、消泡剤を含む微小液滴が浮遊している空気を微細気泡が混合された泥土中に吹き出し、泥土中に次から次に吹き出し空気泡として供給することができる。そして、吹き出し空気泡は浮力により泥土中をゆっくり上昇し、上昇する過程で泥土中の微細気泡に消泡剤を含む微小液滴が次々と接触し破泡する。つまり、消泡剤を含んだ吹き出し空気泡が泥土中に吹き出された位置から上面まで移動することにより、効率よく消泡剤と微細気泡とを接触させて消泡することが可能となる。したがって、簡易な装置で短時間に消泡して泥土量を低減することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の消泡方法において、前記泥土は、勾配を有する溝内を流下させ、前記吹き出し口は、前記泥土が流下する溝内の底部付近に設けるものとする。
【００１１】
この消泡方法では、消泡剤の微小液滴を含んだ空気泡が底部で泥土中に吹き出され、この泥土が溝の下流に向かって移動する。したがって、次々に上流側から流下してくる泥土中に空気泡が吹き出される。そして、溝の底部から吹き出された空気泡が泥土中を徐々に上昇する。したがって、溝を流下する泥土に対して、消泡剤を含む吹き出し空気泡が広い範囲で接触し、効率的に消泡することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の消泡方法において、前記泥土の粘性が大きいときには、形成される吹き出し空気泡のそれぞれの容積が大きくなるように、前記泥土の粘性が小さいときには、形成される吹き出し空気泡のそれぞれの容積が小さくなるように、前記吹き出し口の大きさ又は吹き出し圧力を調整して、前記吹き出し空気泡の上昇速度を調整するものとする。
【００１３】
泥土の粘性が大きい場合は泥土中における吹き出し空気泡の上昇が妨げられることがある。逆に、粘性が小さい場合は、吹き出し空気泡は急速に泥土中を上昇し、微細気泡に接触する機会が少なくなる。本発明の消泡方法では、上記のように泥土の粘性に応じて吹き出し空気泡の容積を変更するように吹き出し口の大きさ又は吹き出し圧力が調整される。したがって、吹き出し空気泡に作用する浮力が調整され、吹き出し空気泡が泥土中で上昇する速度が調整される。これにより、吹き出し空気泡内に浮遊している消泡剤を含む微小液滴と微細気泡とを効率よく接触させることが可能となる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の消泡方法において、前記泥土の比重が大きいときには、形成される吹き出し空気泡のそれぞれの容積が小さくなるように、前記泥土の比重が小さいときには、形成される吹き出し空気泡のそれぞれの容積が大きくなるように、前記吹き出し口の大きさ又は吹き出し圧力を調整して、前記吹き出し空気泡の上昇速度を調整するものとする。
【００１５】
一般に、泥土の比重が大きい場合、泥土中の吹き出し空気泡に作用する浮力は大きくなり、吹き出し空気泡は急速に上昇しようとする。また、泥土の比重が小さい場合は、吹き出し空気泡に作用する浮力が小さく、吹き出し空気泡の上昇速度は小さくなる。本発明の消泡方法では、泥土の比重に応じて吹き出し空気泡の容積が調整され、空気泡の泥土中の上昇速度が調整される。つまり、泥土の比重が大きい場合は吹き出し空気泡の容積を小さくすることにより浮力を小さくし、上昇速度を遅くして多くの微細気泡と接触するようにする。一方、泥土の比重が小さい場合は、吹き出し空気泡に浮力は作用し難くなるが、吹き出し空気泡の容積を大きくして上昇する速度を大きくする。このように泥土の比重に応じて空気泡の吹き出し口の大きさ又は吹き出し圧力を調整することにより、吹き出し空気泡を適切な速度で上昇させ多くの微細気泡と接触させることが可能となる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の消泡方法において、起泡剤によって形成された微細気泡と水又は前記微細気泡とセメントミルクを供給しながら土と攪拌混合して地表面から下方へたて穴を掘削し、前記溝は、前記たて穴と連続するように地表面近くに掘削し、前記たて穴の掘削によって発生する泥土を該たて穴から流入させるものとする。
【００１７】
この消泡方法では、掘削されるたて穴と連続した溝が地表面に掘削されるので、掘削時にたて穴からあふれ出す微細気泡と水又は微細気泡とセメントミルクが混在した掘削土を溝に流入させることができる。したがって、たて穴の掘削時に溝内を重力によって流下する排泥土中に消泡剤の微小液滴が浮遊する空気泡を吹き出し、排泥土中に混在する微細気泡を溝内で速やかに消泡することができる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、少なくとも水と土と微細気泡とが混合された泥土中に、吹き出し口から空気を吹き出す空気吹き出し手段と、起泡剤を使用して形成された微細気泡を破壊して消泡する消泡剤を含んだ液体を霧状の微小液滴とし、前記吹き出し口から吹き出される前の空気中に前記微小液滴を浮遊させる消泡剤霧化手段と、を有することを特徴とする消泡装置を提供する。
【００１９】
この消泡装置では、霧化した消泡剤を含む空気を空気吹き出し手段により泥土中に吹き出すので、泥土中に消泡剤を封入した状態の吹き出し空気泡が次から次へと生じる。この吹き出し空気泡は浮力により泥土中を徐々に上昇し、この上昇過程で泥土中の多くの微細気泡に接触し破壊する。したがって、大型の撹拌機等を用いて撹拌を行わなくても、効率的に消泡することができ、泥土の処理に費やされるコストを低減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
上記のように、本願発明に係る消泡方法及び消泡装置では、泥土中に混入している微細気泡を簡易な装置で短時間に消泡することができ、大規模な撹拌機等を使用することなく効率の良い消泡が可能となる。これにより、産業廃棄物となる泥土量の低減及び消泡に費やすコストの低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本願に係る発明の一実施形態である消泡装置及び消泡方法が用いられる気泡シールド工法を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す消泡装置が設置された状態を示す概略図である。
【図３】図２に示す消泡装置の一部を示す拡大断面図である。
【図４】図２及び図３に示す消泡装置により微細気泡が破壊される状態を示す概略図である。
【図５】本願に係る発明の第２の実施形態である消泡方法であって、ソイルセメント壁構築工法で生じる排泥土の消泡方法を示す概略図である。
【図６】図５に示す消泡方法で用いられる消泡装置が配置された状態を示す概略図である。
【図７】本願に係る発明の消泡装置及び消泡方法を気泡混合軽量土工法の残土処理に適用した例を示す概略断面図及び概略平面図である。
【図８】本願に係る発明の消泡装置の他の例を示す概略構成図である。
【図９】本願に係る発明の消泡装置の他の例を示す概略構成図である。
【図１０】図９に示す消泡装置の要部を示す拡大断面図である。
【図１１】本願に係る発明の消泡装置の他の例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願に係る発明の一実施形態である消泡装置及び消泡方法が適用される気泡シールド工法を示す概略構成図、図２はこの消泡装置が設置された状態を示す概略図、図３はこの消泡装置の一部を示す拡大断面図である。
この消泡装置１は、気泡シールド工法によるシールドトンネルの掘削にともなって排出される泥土中の微細気泡を消滅させ、泥土の量を低減するものである。
【００２３】
気泡シールド工法は、図１に示すように、シールド機２１の前面に備えられたカッターヘッド２１ａを回転させながら切羽２７の掘削を行うものであり、切羽２７またはチャンバ内に特殊気泡剤でつくられた多数の微細気泡を注入する。これにより、掘削土の流動性と止水性を向上させるとともに切羽の安定を保持しながら掘進するものである。
掘削に使用された上記微細気泡は掘削土とともにベルトコンベア又はパイプ２２により立坑２３を経て地表面上に排出され、第１受け槽２４に投入される。この第１受け槽２４に投入された泥土１１は、底面が傾斜するように設けられた排泥溝２５を経て第２受け槽２６に流し込まれる。そして、上記消泡装置１は、図２に示すように、上記排泥溝２５の底部付近で泥土１１中に消泡剤を含む空気を吹き込み、流下する泥土１１に混在している微細気泡を破壊するものである。排泥溝２５から第２受け槽２６に流し込まれた泥土１１は、その後最終的に処分される。
【００２４】
上記消泡装置１は、消泡剤を含む微小液滴が浮遊する空気、つまり霧化された消泡剤を含んだ空気を吹き出し口から吹き出す空気吹き出し手段と、起泡剤で形成された微細気泡を消泡する消泡剤又は希釈された消泡剤を霧状の微小液滴として空気中に浮遊させる消泡剤霧化手段と、で主要部が構成されている。
【００２５】
上記空気吹き出し手段は、空気を加圧し、所定圧力の圧縮空気として供給するコンプレッサ５と、このコンプレッサ５から供給される圧縮空気を泥土中に導くための圧縮空気用パイプ６と、コンプレッサ５から供給された圧縮空気に霧化した消泡剤が供給される函体８と、上記函体８に複数が設けられ、霧化した消泡剤を含んだ空気を排泥土中に吹き出す吹き出し口９と、で主要部が構成されている。
上記コンプレッサ５は、空気を圧縮するとともに圧縮空気を所定の圧力に調整する機能を備えており、圧力が調整された圧縮空気を上記圧縮空気用パイプ６から上記函体８に送り込むようになっている。
【００２６】
上記函体８は、図３に示すように、内部に圧縮空気が送り込まれる箱状となっており、上記排泥溝２５の上流部における底部に固定される。そして、この函体８には上記圧縮空気用パイプ６から圧力が調整された圧縮空気が送り込まれるとともに、消泡剤霧化手段によって霧化された消泡剤を含む微小液滴が吹き込まれる。したがって、圧縮空気と霧化した消泡剤とがこの函体８内で混ざり合うようになっている。
【００２７】
上記吹き出し口９は、上記函体８の上面に、排泥溝２５の流れ方向及び幅方向（流れ方向とほぼ直角方向）に一定の間隔をあけて分布するように複数が設けられている。そして、霧化された消泡剤を含む圧縮空気を泥土中に吹き出すものとなっている。
各吹き出し口９は、函体８に設けられた開口にノズル９ａが着脱可能に装着されたものである。したがって、このノズル９ａを交換することによって、ノズルの径の大きさを変更することが可能となっている。このようにノズル９ａの径を変更するとともに吹き出す空気の圧力を調整することにより、排泥土の粘性や比重の大小に応じて、ノズル９ａから吹き出される空気泡１４の容積を変更することができるようになっている。
【００２８】
上記消泡剤霧化手段は、液状の消泡剤を収容する消泡剤収容槽２と、この消泡剤収容槽２に連結され消泡剤を送り出す消泡剤パイプ３と、圧縮空気を吹き出して消泡剤を霧化する霧化パイプ４と、で主要部が構成されている。また、霧化パイプ４への圧縮空気の供給は、空気吹き出し手段の圧縮空気用パイプ６に圧縮空気を供給するコンプレッサ５を共用することができる。
上記消泡剤は、液状のもの又はこれを希釈したものを用いることができる。また、溶剤に溶融して液体としたものであっても良い。これらの消泡剤は、泥土１１中に混在する微細気泡を破泡して消去するものであり、発泡させた起泡剤の種類に応じて消泡に最適な材料が選択される。
本実施の形態では、タンパク系や界面活性剤を起泡剤として微細気泡を発生させ、消泡剤としては、高級脂肪酸エステル、鉱物油、高級アルコール等を用いている。
起泡剤としては、本実施の形態で使用したもののほかに、メチルセルロース、ヒドロキシセルロース、カルボキシセルロース等を使用することができ、消泡剤としてはエチルアルコール等を使用することも可能である。
【００２９】
上記消泡剤収容槽２は上記消泡剤を貯留し、上記消泡剤パイプ３を経て上記函体８内に消泡剤を供給するものとなっている。一方、上記霧化パイプ４は、高圧空気を先端４ａから吹き出すものであり、上記消泡剤パイプ３と並列して配置されている。そして、函体８内で霧化パイプの先端４ａから吹き出す高圧空気と接触する位置に消泡パイプの開口３ａが設けられている。
霧化パイプ４に高圧空気が供給され高圧空気が吹き出されると消泡パイプ３の開口付近に負圧が生じ、この負圧により消泡剤パイプ３内の消泡剤が霧化パイプ４から吹き出す空気中に供給される。そして、高速で移動する空気と接触した消泡剤が吹き飛ばされ、霧状となる。消泡剤パイプ３には、消泡剤収容槽２内から負圧によって消泡剤が供給され、函体８内で連続して霧状化するものとなっている。
なお、霧化パイプ４に供給される空気の圧力は、函体８内に高速で吹き出して消泡剤を霧状とすることができる圧力であり、圧縮空気用パイプ６から供給される空気の圧力より高く設定する必要がある。また、消泡剤は消泡剤収容槽２で加圧して供給しても良い。
【００３０】
次に、このような構成を有する消泡装置により泥土中に混在する微細気泡を消泡する方法について説明する。
消泡装置１の函体８は排泥溝２５の底板に固定しておき、この排泥溝２５に第１受け槽２４から第２受け槽２６に向けて泥土を流下させる。そして、泥土中に設けられた函体８からノズル９ａを経て消泡剤を含む吹き出し空気泡１４を吹き出す。函体８から吹き出す空気は、消泡剤霧化手段により生成された消泡剤を含む微小液滴と函体８内で混合されており、吹き出し空気泡１４は消泡剤の微小液滴が浮遊した状態でノズル９ａから泥土中に吹き出される。
【００３１】
このようにして排泥溝２５を流れる泥土中に吹き出された空気は、浮力によって泥土中を上昇し、泥土中の多数の微細気泡と接触してこれらの微細気泡を消滅させる。これらの吹き出し空気泡１４を吹き出すノズル９ａは、排泥溝２５の幅方向に複数が配列されており、幅方向のほぼ全域で吹き出し空気泡１４が泥土と接触する。また、吹き出し空気泡１４は排泥溝２５を流下する泥土中に次から次へと吹き出され、流下する泥土は次々に消泡剤を含む吹き出し空気泡１４と接触することになる。
【００３２】
図４は、消泡剤を封入した吹き出し空気泡１４の上昇にともなって微細気泡１２が消泡される状態を示す図である。
吹き出し空気泡１４は、排泥溝２５内で土粒子１５、水、微細気泡１２を含む泥土中を上昇し、この移動の過程で、図４（ａ）に示すように吹き出し空気泡１４は微細気泡と接触する。そして、図４（ｂ）示すように吹き出し空気泡１４内で霧状となっている消泡剤を含む微小液滴１３が次々と微細気泡１２に接触する。消泡剤を含む微小液滴１３が微細気泡１２と接触すると微細気泡１２は破壊されて吹き出し空気泡１４に取り込まれる。このように次から次に接触する微細気泡１２を破壊しながら吹き出し空気泡１４が泥土１１の上面まで上昇すると、吹き出し空気泡１４は破壊されて消滅し、吹き出し空気泡中の気体は大気中に放出される。しかし、消泡剤は排泥溝２５の中に残存しており、排泥溝２５の中を流下して移動している泥土１１とさらに接触し、微細気泡１２の破壊を継続する。
【００３３】
泥土中を上昇する吹き出し空気泡１４は、多くの微細気泡１２と接触して効率よく消泡するように、吹き出し空気泡１６の上昇速度を適切に調整することができる。つまり、吹き出し空気泡１４は、一つ一つの容積が空気圧又はノズル９ａの開口径によって大きさを調整することができ、吹き出し空気泡１４の一つ一つの容積が大きくなると作用する浮力が増大して泥土中を上昇する速度が大きくなる。
【００３４】
例えば、シールドトンネルの掘削現場では、掘削にともなって排出される排泥土の粘性または比重を予め測定しておき、測定された粘性又は比重により圧縮空気用パイプ６から吹き出される空気の圧力をコンプレッサ５において調整する。また、これら粘性又は比重に応じて適切な開口径を有するノズル９ａを選択し、函体８の各吹き出し口９に装着する。
泥土１１の粘性が大きい場合、泥土中に形成される吹き出し空気泡１４の容積が小さいと泥土中を浮上することができず停滞してしまう。一方、粘性が小さい場合は、吹き出し空気泡１４の容積が大きいと上昇速度が速くなり、消泡剤を十分に微細気泡に接触させることができない。したがって、泥土の粘性の大小に応じて、圧縮空気用パイプ６に供給される空気圧又はノズル９ａの大きさを適宜調整して、吹き出し空気泡１４が浮力により徐々に上昇するように調整する。
【００３５】
一方、泥土の比重が大きい場合は、吹き出し空気泡１４へ作用する浮力が大きくなり吹き出し空気泡１４が急速に上昇するので、急速な上昇を抑制するために吹き出し空気泡１４の容積を小さくする。つまり、圧縮空気パイプ６に供給する圧力を小さく、又はノズル９ａの大きさを小さくする。また、泥土の比重が小さい場合は、吹き出し空気泡１４が泥土中で停滞するのを防止するために、圧縮空気用パイプ６に供給する圧力を大きくし、又はノズル９ａを径が大きいものに交換して一つ一つの吹き出し空気泡１４の容積を大きくする。
【００３６】
なお、本実施の形態では、函体８内に吹き込まれる空気圧をコンプレッサ５において調整し、函体８内で空気圧は調整していないが、函体８に圧力調整弁を設ける等の手段によって圧力を調整し、適切な圧力として霧化された消泡剤を含む空気を吹き出すようにしてもよい。
また、本実施の形態では、１台のコンプレッサ５で霧化パイプ４と圧縮空気用パイプ６の双方に空気を供給したが、２台のコンプレッサにより霧化パイプ４及び圧縮空気用パイプ６に圧縮空気を供給してもよい。
【００３７】
次に、図５に基づいて本願発明の第２の実施の形態を説明する。
図５は、本願発明の第２の実施形態である消泡方法であって、ソイルセメント柱列壁の構築によって生じる泥土の消泡方法を示す概略図である。
このソイルセメント柱列壁の構築工法では、混錬オーガ３１の先端からセメントミルクと特殊起泡剤により発泡させた微細気泡とを吐出させながら下方にたて穴３３を掘削する。供給された微細気泡のいわゆるベアリング効果により混錬オーガ３１の回転抵抗を低減して効率よくたて穴３３の掘削を行うものである。
掘削後は、たて穴３３に硬化材であるセメントミルクと消泡剤を注入し、掘削土、セメントミルク及び消泡剤とを混合撹拌しながら混錬オーガ３１をたて穴３３から引き揚げる。その後、セメントミルクと掘削土が混合されたソイルセメントを養生して、ソイルセメント杭を構築する。このソイルセメント杭を柱列状に形成しソイルセメント柱壁壁とするものである。
【００３８】
この工法では、図５に示すように、たて穴３３の上部と連通した排泥溝３２が地表面から掘削され、この排泥溝３２の下流には排泥溝３２よりも深い排泥土受け槽３５が設けられている。そして、たて穴３３の掘削時には、掘削土、セメントミルク及び微細気泡を混合した泥土３４がたて穴３３の上部から溢れ出し、排泥溝３２に流入するようになっている。なお、この排泥溝３２の底面はたて穴３３に近接した位置から排泥土受け槽３５に向かって徐々に深くなるように傾斜して掘削されており、排泥溝３２に流れ込んだ泥土３４はゆっくりと流下して排泥土受け槽３５に受け入れられる。
なお、排泥溝３２に流入する泥土３４の量は、セメントミルクのみを注入しながら掘削する場合と比較すると、微細気泡の占める体積が大きいため増加している。
【００３９】
上記消泡装置１は、泥土３４が流入する上記排泥溝３２の上流部における底面付近で空気泡を吹き出すように設置する。そして、泥土３４中に混在している微細気泡を破壊して消泡し、産業廃棄物となる排泥土の量を低減するものである。
なお、この実施の形態で用いられる消泡装置１の構成は第１の実施形態で説明した消泡装置と同様であるので説明を省略するとともに同じ符号を付す。
【００４０】
この消泡方法においても、図６に示すように排泥溝３２の底面付近に設置された函体８から消泡剤を封入した圧縮空気が排泥溝３２の広い範囲に吹き出され、泥土中に次から次へ吹き出し空気泡３６が形成される。吹き出し空気泡３６は排泥溝３２の底部から吹き出され、上昇しながら下流に向かって移動するので、この移動の間で吹き出し空気泡３６に封入されている消泡剤が微細気泡と接触し消泡する。
微細気泡が消泡された泥土は排泥土受け槽３５に流入し、バックホウ３７等で取り出して最終処分場に搬送され、処分される。
本実施の形態においても、排泥溝３２の中で微細気泡を破壊して消泡してしまうので、産業廃棄物となる泥土の量を低減することが可能となる。
【００４１】
この他、本発明の消泡装置及び消泡方法は、気泡混合軽量土工法の残土処理に適用することもできる。
気泡混合軽量土工法は、土とセメントと水と気泡とを混合したものを、盛土、地下構造物の周辺埋め戻し土、擁壁又は橋台の背面埋め戻し土等として用い、重量の低減及び土圧の低減等を図る工法である。上記微細気泡を含む混合土はプラントで混練され、施工現場へ搬入されるが、埋め戻し土等として使用した後の残土は産業廃棄物として処理しなければならない。この処理を行うためには体積を減量して搬出するのが望ましく、混在している気泡を消滅させ、硬化した後に搬出する。この気泡の消滅処理に本発明の消泡装置及び消泡方法を用いることができる。
【００４２】
微細気泡が混在している混合土の処理は、図７（ｂ）に平面図を示すように、処理槽４１及びこれに連続する溝４２を掘削し、消泡装置４３は、図７（ａ）に示すように上記溝４２内の底部から消泡剤を含む気泡を吹き出すことができるように設置する。そして、溝４２の先端に残土である混合土４４を投下して溝４２内を処理槽４１まで流下させる。消泡装置４３は溝内を流下する混合土内に消泡剤を含む空気を吹き出し、次々に吹き出し空気泡４５を形成して混合土内を浮力で上昇させる。これにより混合土中の気泡が破壊され、混合土の体積が減少される。
この方法でも使用する消泡装置４３としては、図１から図６までに示す実施の形態と同じものを用いることができる。
【００４３】
一方、消泡装置は以上に説明したものに限定されるものではなく、上記気泡シールド工法、ソイルセメント柱列壁の構築工法及び気泡混合軽量土工法のいずれについても他の形態の装置を用いることができ、例えば次に説明するような装置を用いることができる。
図８（ａ）に示す消泡装置５１の構成は、函体５８に装着された吹き出し口５９の位置を除いて第１の実施の形態である消泡装置１の構成と同じであり、霧化された消泡剤を含んだ空気を吹き出し口から吹き出す空気吹き出し手段と、消泡剤を霧状の微小液滴として空気中に浮遊させるための消泡剤霧化手段と、で主要部が構成されている。
第１の実施の形態と同様にこの消泡装置１の函体５８は排泥溝５３の底面付近に配置されている。そして、吹き出し口５９は、泥土の流下方向における函体５８の上流側の鉛直面に、排泥溝５３の幅方向に所定の間隔で複数が設けられている。
したがって、霧化された消泡剤を含む空気は、排泥溝５３の上流に向かって泥土５４中に吹き出され、排泥溝５３の底面近くから下流に向けて徐々に上昇する吹き出し空気泡５２となる。
【００４４】
また、図８（ｂ）に示すように、函体６８を排泥溝６３の上方に設置し、吹き出し管６９を函体６８から排泥溝６３内の泥土６４中に突き入れるように設けて、この吹き出し管６９を介して底面近くから圧縮空気を吹き出すようにしてもよい。
このように構成することにより、函体６８を排泥溝６３の中に設置する必要がなく、吹き出し管６９を取り外して先端部に設けたノズル６９ａを容易に交換することができる。
【００４５】
図９に示す消泡装置７１は、函体を設けずに圧縮空気用パイプ７３を複数に分岐し、それぞれの分岐管７３ｃに吹き出し口７３ａを有する吹き出し管７３ｂが接続されている。複数の吹き出し管７３ｂは、排泥溝７６内の泥土７７が流れる方向に軸線を有するように支持され、排泥溝７６の幅方向及び上下方向に複数本が間隔をおいて配置されている。コンプレッサ７９から供給された圧縮空気は上記圧縮空気用パイプ７３から分岐管７３ｃ、吹き出し管７３ｂを経て吹き出し口７３ａから泥土中に吹き出される。
また、分岐管７３ｃのそれぞれの内部には、図１０に示すように消泡剤パイプ７５と霧化パイプ７４とが二重管となって引き込まれており、内管である消泡剤パイプ７５から供給される消泡剤を含む液体が外管である霧化パイプ７４で供給される圧縮空気によって吹き飛ばされ、それぞれの分岐管７３ｃ又は吹き出し管７３ｂ内に消泡剤を含む微小液滴を浮遊させるものとなっている。そして、圧縮空気用パイプ７３で供給された空気とともに吹き出し管７３ｂに設けられた吹き出し口７３ａから泥土７７中に吹き出され、泥土中を吹き出し空気泡７２となって上昇する。
なお、この消泡装置７１では、吹き出し管７３ｂを分岐管７３ｃとの接合部７８で切り離し、交換することによって吹き出し口７３ａの径を変更することができるものとなっている。
【００４６】
図１１に示す消泡装置８１は、図９に示す消泡装置７１と同様に圧縮空気用パイプ８３を複数に分岐し、それぞれの分岐管８３ｃに吹き出し口８３ａを有する吹き出し管８３ｂが接続されている。そして、それぞれの吹き出し管８３ｂ又は分岐管８３ｃの内側に消泡剤霧化手段を構成する消泡剤パイプ８５が引き込まれ、吹き出し管８３ｂ又は分岐管８３ｃ中を移動する空気に消泡剤の微小液滴を供給するものなっている。
消泡剤霧化手段は、消泡剤を含む液体を加圧して吐出するポンプを備えた消泡剤収容槽８４と、消泡剤収容槽８４から送り出された消泡剤を上記吹き出し管８３ｂ又は分岐管８３ｃの内側に導く消泡剤パイプ８５と、この消泡剤パイプ８５の先端に設けられた噴霧部８６とを備えている。噴霧部８６は、図１１（ｂ）に示すように先端が閉じた消泡剤パイプ８５の先端部における周面に複数の小孔８５ａを設け、この小孔８５ａを設けた部分を覆うようにゴムチューブ８７を被覆したものとなっている。
【００４７】
このような消泡装置８１では、消泡剤収容槽８４から消泡剤パイプ８５を経て消泡剤を含む液体が加圧された状態で噴霧部８６に供給される。噴霧部８６では消泡剤を含む液体がその圧力で消泡剤パイプの小孔８５ａからゴムチューブ８７と消泡剤パイプ８５との間に滲み出し、ゴムチューブ８７の先端又は後端から噴出する。消泡剤は霧状又は薄膜状となって噴出し、コンプレッサ８８から供給された圧縮空気によって吹き飛ばされ、霧状の微小液滴となって圧縮空気中に浮遊する。そして、吹き出し管８３ｂに設けられた吹き出し口８３ａから泥土８９中に吹き出し空気泡８２として吹き出される。
【符号の説明】
【００４８】
１：消泡装置、２：消泡剤収容槽、３：消泡剤パイプ、４：霧化パイプ、５：コンプレッサ、６：圧縮空気用パイプ、８：函体、９：吹き出し口、９ａ：ノズル、
１１：泥土、１２：微細気泡、１３：消泡剤を含む微小液滴、１４：吹き出し空気泡、１５：土粒子、
２１：シールド機、２１ａ：カッターヘッド、２２：パイプ、２３：立坑、２４：第１受け槽、２５：排泥溝、２６：第２受け槽、２７：切羽、
３１：混錬オーガ、３２：排泥溝、３３：たて穴、３４：泥土、３５：排泥土受け槽、３６：吹き出し空気泡、３７：バックホウ、
４１：処理槽、４２：溝、４３：消泡装置、４４：混合土、４５：吹き出し空気泡、
５１：消泡装置、５２：吹き出し空気泡、５３：排泥溝、５４：泥土、５８：函体、５９：吹き出し口、
６１：消泡装置、６２：吹き出し空気泡、６３：排泥溝、６４：泥土、６８：函体、６９：吹き出し管、６９ａ：ノズル、
７１：消泡装置、７２：吹き出し空気泡、７３：圧縮空気用パイプ、７３ａ：吹き出し口、７３ｂ：吹き出し管、７３ｃ：分岐管、７４：霧化パイプ、７５：消泡剤パイプ、７６：排泥溝、７７：泥土、７８：接合部、７９：コンプレッサ、
８１：消泡装置、８２：吹き出し空気泡、８３：圧縮空気用パイプ、８３ａ：吹き出し口、８３ｂ：吹き出し管、８３ｃ：分岐管、８４：消泡剤収容槽、８５：消泡剤パイプ、８５ａ：小孔、８６：噴霧部、８７：ゴムチューブ、８８：コンプレッサ、８９：泥土

【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも水と、土と、起泡剤の使用により形成された微細気泡と、が混合された泥土中に加圧空気を吹き出す吹き出し口を設け、
該吹き出し口から消泡剤を含む微小液滴が浮遊する空気を吹き出し、
前記泥土中に次々に形成される吹き出し空気泡を浮力によって上昇させることを特徴とする消泡方法。
【請求項２】
前記泥土は、勾配を有する溝内を流下させ、前記吹き出し口は、前記泥土が流下する溝内の底部付近に設けることを特徴とする請求項１に記載の消泡方法。
【請求項３】
前記泥土の粘性が大きいときには、形成される吹き出し空気泡のそれぞれの容積が大きくなるように、前記泥土の粘性が小さいときには、形成される吹き出し空気泡のそれぞれの容積が小さくなるように、前記吹き出し口の大きさ又は吹き出し圧力を調整して、前記吹き出し空気泡の上昇速度を調整することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の消泡方法。
【請求項４】
前記泥土の比重が大きいときには、形成される吹き出し空気泡のそれぞれの容積が小さくなるように、前記泥土の比重が小さいときには、形成される吹き出し空気泡のそれぞれの容積が大きくなるように、前記吹き出し口の大きさ又は吹き出し圧力を調整して、前記吹き出し空気泡の上昇速度を調整することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の消泡方法。
【請求項５】
起泡剤によって形成された微細気泡と水又は前記微細気泡とセメントミルクを供給しながら土と攪拌混合して地表面から下方へたて穴を掘削し、
前記溝は、前記たて穴と連続するように地表面近くに掘削し、前記たて穴の掘削によって発生する泥土を該たて穴から流入させることを特徴とする請求項２、請求項３又は請求項４に記載の消泡方法
【請求項６】
少なくとも水と土と微細気泡とが混合された泥土中に、吹き出し口から空気を吹き出す空気吹き出し手段と、
起泡剤を使用して形成された微細気泡を破壊して消泡する消泡剤を含んだ液体を霧状の微小液滴とし、前記吹き出し口から吹き出される前の空気中に前記微小液滴を浮遊させる消泡剤霧化手段と、を有することを特徴とする消泡装置。

【図１】