JP2001032254A - 建設に伴う掘削残土の有効利用処理方法 - Google Patents
建設に伴う掘削残土の有効利用処理方法Info
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Abstract
残土をリサイクル的に盛土や客土等の有効再利用に供す
ることが出来、しかも、公害問題や環境汚染問題がない
ようにする。 【解決手段】建設現場より発生する掘削残土に対し固結
剤を追加し、掘削残土のPh、固結強度、ゲルタイムを
同時に調整する。固結剤のA剤として珪酸ソーダ(Na
2O・nSiO2・mH2O)と珪酸カリウム(K2O
・SiO2・mH2O)のいずれかを単独、又は、双方
混合したものにし、一方、KC剤として過リン酸石灰3
(CaH4 (PO4 )2 ・H2 O+2CaSO4 )をもちい
るものであり、使用方法として、掘削残土に対しA剤又
は、KC剤を添加混練後、A剤又はKC剤をさらに添加
混練することにより利用土壌の中性化と経時的な固化強
度を保持するようにする。
Description
鉄工事や下水道工事や電気工事等の共同溝工事や地方部
におけるトンネル等の施工工事現場から発生する掘削残
土を直接的に廃棄処分するのではなく、埋戻しや盛土や
客土,土地造成や堤防等建設土として有効利用するに際
し、A剤及びKC剤を用いて、所定の固結強度やpHの
調整を図ると共に固結ゲルタイム等を所定に調整する処
理技術の分野に属する。
多く、しかも、複雑に入り組んだ長い海岸線に近接して
いる特殊の地勢条件の我が国にあっては農耕牧畜は勿論
のこと、ビルや各種生産施設等に利用し得る平野部は限
られており、したがって、土地の有効利用による各種建
築構造物の構築や全国津々浦々にネットワーク的に網羅
される鉄道や道路網等の構築は極めて重要な問題であ
り、市民生活の向上や生産性の向上に伴い、これらの建
造物の構築はますますその重要性を増し、特に、都市部
や該都市部の近郊に於けるビル等の高層建築に伴う大深
度における土地の掘削や地下鉄等のトンネルの工事や上
下水道工事,電気工事,共同溝工事等が盛んに行われる
ようになり、当該建設現場から発生する所謂建設残土は
年々増加の一途をたどり、当該掘削残土の処分は大きな
社会的問題となり、公害問題や環境汚染問題も一都市部
に限らず、全国的、乃至、地球規模でクローズアップさ
れるようになり、一種の産業廃棄物としても掘削残土は
焼却による減容化もままならず、廃棄処分場の確保も限
りがあり、海上投棄による埋め立ても種々の問題があ
り、したがって、勢い所謂不法投棄が横行し、当該不法
投棄による堆積投棄物の経時的な自然破壊にもつなが
り、又、当該地盤掘削等による地下工事による建設残土
は含水率が高い状態で排出されるために泥水状の態様で
掘削され、そのままダンプトラック等による投棄処分地
までの運搬もスラッジ状やスラリー状の泥水の積載状態
での搬送は種々の問題があり、これらの点から当該掘削
残土は近時のリサイクル処理法規化の勢いもあり、処分
場の問題等もあって、当該建設残土を有効資源として再
生利用する気運が高まりつつあるが、現実問題としては
産業廃棄物して取り扱われ、有効利用とするのは極めて
難しいものである。
該地下鉄工事等の地下地盤の掘削工事が多くなる状態に
あるが、他方において埋戻しや盛土,客土,土地造成や
堤防等に利用される需要が生じ、当該リサイクルの勢い
を含めて有効利用の気運がますます高まりつつある。
による有効利用方法としては、単に掘削後の埋戻し材と
しての山砂を水締めにより埋戻しを行うのみであった
が、当該埋戻し土の固化強度その他さまざまな問題があ
るために、これに対処するに、掘削残土にセメント系の
所定の材料を大量の水添加を行って流動化モルタルとし
て利用したり、又、トンネルにおいて該トンネル内の底
部スラブの一部にセメント等を関連状態に粘性を高めて
使用する方法等がある。
掘削残土の有効利用は残土pHが酸性、或いは、アルカ
リ性に偏って中性化が難しい難点があり、又、残土の固
結強度の保持や固結ゲルタイムの保有が適性に行われ
ず、目的とする埋戻しや客土や土地造成用や堤防用等の
有効利用土としては完全には使用不能であるという欠点
があった。
トンネル掘削残土の有効利用技術の研究開発を手がける
ようになり、特許第1007959号泥水裏込公報発明
や特開昭6−4229号公報発明や特開平7−2778
07号公報発明そして、特開平11−61794号公報
発明等を開発し、掘削残土の適性固化剤添加による裏込
め剤として再生リサイクルすると同時に掘削時に利用す
るために、当該掘削残土の抑制にもつながり、社会的に
大きく貢献されているようには開発されてはいるが、各
種トンネルの掘削による発生残土の有効利用は当該建設
現場における一部の空間利用に過ぎず、掘削残土の全量
を使用することは不可能であり、未だ当該特許発明等の
開発の時点では大々的に問題視されるには至っていなか
ったものではある。
残土の絶対量はほとんどそのまま廃棄される状態が続い
ている。
分場間での運搬の問題が又、残土処理コストアップの問
題等がクローズアップされるようになってきている。
掘削残土の固化剤のほとんどはセメント系か石灰系であ
り、したがって、アルカリ水溶液が多く、当該アルカリ
溶液がダンプトラックによる投棄処分場までの運搬途中
において溶出したり、又、投棄処分場において溶出や滲
出量が多く、大量に使用される場合には当該アルカリ溶
液が地盤を介し深く侵透し、地下水や河川の汚染状態を
招来し、公害問題や環境破壊問題が免れない結果となっ
てき、又、ダンプトラックによる運搬中途における土質
改良の必要性を迫られ、高アルカリ化の対象問題が無視
出来ない状態になってきている。
の改良剤として高吸水性樹脂や増粘剤(メトロース系や
セルロース系等)を利用するケースもあるが、又、当該
改良領域での残土改質によるダンプトラック運搬が可能
な性状の残土を形成する方法もさまざまに採られてはい
るが、該種改良剤はほとんどが有機物であるために、添
加された水分と樹脂剤成分とが経年的に腐蝕され、腐蝕
による泥状化による地下汚染も生じかねない難点があ
る。
土のリサイクルによる盛土や客土や土地造成用や堤防用
等に再利用されるにしても土壌汚染が生ぜず、しかも、
固結強度が充分に確保され、当該利用地までのダンプト
ラック等による運搬の関係により、速硬化性の短ゲルタ
イムの性状も求められねばならない状態にある。
61794号公報発明等に示されている様なAl2O3
・CaO・SiO2・SO3・K2Oを主成分とした中
性土質改良をして、トンネル等の地盤中における建設工
事現場から発生する掘削残土を固化剤として実用化して
いたものではある。
現場から発生する掘削残土の一部を用いるに過ぎず、そ
の全量をリサイクル的に有効再利用することは出来ない
ネックがあった。
使用量は従来のに比し少量にて強度発現がなされるた
め、残土ボリウムが軽減される。
建設工事現場より発生する掘削残土の全量の有効利用に
供することが出来るに足りる固化剤を介し、当該掘削残
土の有効利用に供することが出来る処分方法が望まれて
いたものである。
等の粉体を用いるとPH濃度が上がり、産業廃棄物とし
ての処分後、動植物に対する二次公害のおそれが多分に
考えられる。
報発明のB液に代えてA剤に対し、過リン酸石灰3(C
aH4 (PO4 )2 ・H2 O)+7CaSO4 を添加して
使用することにより、B液水分の抑制を図り、石膏,炭
酸カルシウム,フライアッシュ等単体の粉体添加の必要
性がなくなり、施行のための機械設備も減少する。
基づく都市部におけるトンネル工事等の建設工事現場よ
り発生する掘削残土のリサイクル的な全量の有効再利用
が不可能である諸問題点を解決すべき技術的課題とし、
過リン酸石灰3(CaH4 (PO4 )2 ・H2 O)+2Ca
SO4 又はリン酸化合物を用い、埋戻しや盛土や客土や
土地造成用や堤防用等に有効利用される目的に応じその
pHや固結強度、比重、及び、固結ゲルタイムや水量の
調整を最適に同時に図るようにして建設産業における土
木技術利用分野に益する優れた建設工事より発生する掘
削残土の有効利用処理方法を提供せんとするものであ
る。
請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成は、前述
課題を解決するために、建設施工により発生する掘削残
土を土木用土として有効利用術句、所定に処理する方法
において、利用目的にしたがって、当該掘削残土に固結
剤を添加して該掘削残土のPh、固結、ゲルタイムを同
時に調整するようにすることを基幹とし、上記固結剤の
A剤として珪酸ソーダ(Na2・nSiO2・mH
2O)と珪酸カリウム(K2O・SiO2・mH2O)
のいずれか単体もしくは少なくともいずれか一方を混合
したものとし、KC剤として可容性の過リン酸石灰3
(CaH4 (PO4 )2 ・H2 O)+7CaSO4 又はリン
酸化合物を上記掘削残土に対して、改良すべき残土にA
剤、又はKC剤を相前後して添加した後、更に、A剤、
もしくは、KC剤を添加して該掘削残土を固結するよう
に上記固結剤のA剤が掘削残土1m3に対し、1l〜1
50lまで添加され、KC剤がlkg〜150kgまで
添加されているようにもし、上記固結された掘削残土が
Ph5〜9の範囲であるようにするようにし、上記固結
された掘削残土が一般の残土搬送用ダンプトラックの運
搬に支障を生じない程度、即ち、コーン支持力(指数)
(kgf/cm2 )が2以上であるようにした技術的手段
を講じたものである。
m3に対し、A剤をll〜150lの範囲まで添加する
ようにされている理由は1l以下では、ほとんど固化剤
使用による強度発現が期待されず、且つ、土質的にぎり
ぎりの範囲で良質土であることが一般的であり、又、1
50lの使用範囲であれば土質的に残土というよりはむ
しろ泥水より水分の多いものであり固化剤添加による有
効利用のコストよりはるかに産業廃棄物としてのランニ
ングコストの方が有利になるからである。
kg〜150kgの範囲にした理由は1kg以下程度の
添加量であれば残土1m3に対し0.1%程度の割合で
あり、多少の強度発現は望めるものの無添加に近い状態
であり、又、150kg以上の使用範囲であれば、出願
人の考える主な有効利用目的である盛土,客土,土地造
成,堤防等に供するための強度発現が大きくなりすぎる
傾向があり、且つ、コスト的にも難点があるからであ
る。
関係に於いての配合は自ら選定ずけられるものである。
土に、KC剤として過リン酸石灰又はリン酸化合物の粉
体としての固結剤の必要最小限の添加量でありながら、
重金属等の土壌汚染の虞がないようにされ、しかも、コ
ーン支持力(指数)(kgf/cm2)が2以上であ
り、ベーンせん断(kg/cm2)も充分であり、固結
強度が充分に得られpHも中性領域内にあるようにさ
れ、地球環境に優しい残土の有効利用が可能であるよう
にしたものである。
iO2 +K2 O・nSiO2 ・mH2 O+CaH4 (P
O4 )2 +nH2 O+CaSO4 がNaHPO4 ・12
H2 O+K2 HPO4 ・12H2 O+CaHPO4 +S
io2 ・mH2 O+CaSO4 ・nH2 O以上の反応と
思われ、改良土中の水分及び、A剤中の水分と反応し、
不溶性のゲル或いは一部結晶水を持つ粉体となる。又、
シリカゲルが生じシリカゲルがバインダーとなり土粒子
及び土中の水分を抱き込むように固化する。したがっ
て、前記特開平11−61794号公報発明の反応であ
るAl2 O3 ・nSiO2 ・mH2 O(アルミナシリカ
ゲル)とはならずSiO2 ・mH2 O(シリカゲル)と
なる。
うとする形態を実施例の態様として表を参照して説明す
れば以下の通りである。
都市部における地下鉄工事現場等より掘削された残土の
一次処理した土壌(篩分けにより砂分以上の篩上分)で
あり湿潤単位体積重量は1.881tf/m3,含水比
32.81%,pH9.5(アルカリ側が強い残土であ
る)、そして、当該掘削残土の一次処理土の粒度試験結
果は次の表1の通りである。
酸ソーダ(Na2O・nSiO2・mH2O)と珪酸カ
リウム(K2OSiO2・mH2O)を5:3の割合に
混合したものを掘削残土と混合し、そののちに、KC剤
として過リン酸石灰3(CaH4 (PO4 )2 ・H2 O+
7CaSO4 )を添加し、無機中性固化剤とし、固結し
た結果は次の表8の発明材料記載欄の通りである。
データについては前記表2における無機中性固化剤のA
剤10l,KC剤8.5kgを使用したものであり性質
のpH9.33は掘削残土自体のpHが9.50であっ
たがためのものであり好ましくはpHが5〜9の範囲に
なるようにするためにはアルカリが多い場合には、KC
剤を所定増量添加し、又、酸性が多い場合にはA剤を所
定増量添加し、pHが5〜9の範囲に止まるように調整
し、中性領域を保持し環境基準の土壌汚染が生じないよ
うにすることが出来る。
当該無機中性固結剤の掘削残土に対する固結反応の形態
において土中の水分量により固結強度が変化し土中水分
量が少ないほど固結強度は大きくなる。又、今回発明の
固結剤は前回出願である特開平11−61794号公報
発明に比較して2割程度の固結強度が大きくなることが
確認された。
3(CaH4 (PO4 )2 ・H2 O+7CaSO4 )の固
化剤の開発に先立ち、表2で示した無機中性固化剤と在
来態様として用いられている土質改良剤とを選定するに
当たり水のみを利用して固化反応等の比較をしたものが
次の表2〜表7に示す通りであり、表2はこの出願発明
の無機中性固化剤を用いたものであり、表3は石膏系の
固化剤を用いたものであり、表4は土質改良早期発現セ
メントを用いたものであり、表5は高分子吸収剤を用い
たものであり、表6は生石灰を用いたものであり、表7
は増粘剤をそれぞれ固化剤及び、吸水剤としたものであ
り、当該表2〜表7に示す固化剤の対比データから見て
次のことが分かる。
てに出された計量証明書である。上述表2〜表7、及
び、表8,表9のデータと、表10であるこの出願の発
明の過リン酸石灰3(CaH4 (PO4 )2 ・H2 O+7
CaSO4 )の粉体の固化剤を用いた態様では掘削残土
が掘削と同時にダンプトラック運搬が可能であるように
速硬化性があり、pHについては可及的に中性であり、
且つ、環境庁基準の土壌汚染が生じないものであり、残
土として経時的に安定固化が保持され、又、所定のコー
ン支持力(指数)(kgf/cm2 )が2以上に保持され
ることが分るものであり、これらの条件に徴して表3の
石膏系の粉体固化剤によるデータからでは掘削残土の含
水が多い時は転圧によりヘドロ化することが分かり、
又、コスト的に高価格となることが分かる。
固化剤ではpHが高く、多量に添加しなければ速硬化性
が現れず、ダンプトラックによる当該利用地間での運搬
が不可能であり、表5の高分子吸収剤の固化剤では1分
以内で水分が吸収され、その後の吸収性はなく、良好で
はあるものの24時間後には樹脂の回りに水分が付着
し、先述した如く、長時間に亘る経時的に樹脂成分が腐
蝕され、腐蝕泥化による地下汚染ともなりかねないこと
が分かる。
おいても水分付着性が保持され、7時間、又、24時間
後にも変化がなく、速硬化性が維持出来るものの強度発
現の期待が出来ないことが分かる。又、表面感触におい
て水分がない様にみえるが化学的固結ではないために、
固結強度がないものであることが分かる。
同様に強度発現性がほとんど期待出来ず、強アルカリで
あることが分かる。
おいて用いる無機中性固化剤にあってはA剤とKC剤と
を合せて添加させたものであるが、寒天状である状態が
7時間経過後、又、24時間経過後もほとんど変化がな
く速硬化性が期待出来、掘削と同時にダンプトラックに
よる目的利用地までの運搬が可能であり、pHも中性領
域を保持し、環境庁基準を充分にクリアー出来、土壌汚
染がないことが分る。
所定強度が保持されることも分る。
記表8に示す通りのものである。
前記表11の通り重金属やその他土壌汚染の虞がないこ
とが分り、このことは掘削残土の有効利用には極めで重
要なことであることが分る。
ン支持力(指数)(kgf/cm2)が2以上であり、
改良残土のpHが中性領域であること、速硬化性が保持
出来、ダンプによる運搬が可能であることが重要である
が、出願人の実験によれば泥水シールドで発生する一次
処理土(篩分け上分)の湿潤単位体積重量が1.91
2、含水比30.2%で泥水シールドで発生する二次処
理土(篩下のシルト分)は湿潤単位体積重量が1.72
6で含水比が47.7%の掘削を盛土等の有効利用に供
する固結残土に改良するために一次処理土対二次処理土
を3:7の割合で混合し、その土の重量配合は1m3当
り一次処理土は574kg、二次処理土は1208kg
で合計1782kgとし、これに対し、添加したA剤は
10lでB剤は8.5kgであり、結果的にコーン支持
力(指数)(kgf/cm2)は次の表9に示す通りで
充分な強度を保持すこることが分った。
cm2)については前記表8のベーンせん断(kg/c
m2)とは異なるが、試験方法と表記方法が単に異なる
ものであるに過ぎず、結果的には所望の強度が充分に保
持されていることが分るものである。
に都市部における地下鉄や下水道工事や電気工事や共同
溝工事等の地下工事現場により発生する建設残土は年々
その排出量が増加の一途をたどるものであり、その残土
処分が大きな問題となるものの、他方において潜在的に
埋戻しや盛土,客土,土地造成,堤防等に利用される潜
在的な需要が多くなることに対処し、掘削と同時に発生
する残土をダンプトラック等により利用地まで運搬する
に、速硬化性が保持される必要があり、しかも、利用地
において経年的にその固化強度が充分に保持される必要
があるが、この出願の発明によれば、pHを中性領域に
保ちながら経年的に、水分のオーバーな含水による腐蝕
泥水化が防げ、しかも、速硬化性が保持出来、経年的な
固化強度が保持出来る。
が防止出来、公害問題や環境汚染問題に充分対処出来る
という優れた効果が奏される。
しては請求項2の発明に示されている如く、A剤として
珪酸ソーダ(Na2O・nSiO2・mH2O)と珪酸
カリウム(K2O・SiO2・H2O)のいずれか単体
もしくは双方混合したものに対して、その後に掘削残土
に対しA剤もしくはKC剤を添加した後、更に、A剤も
しくはKC剤を添加して掘削残土を固結するようにする
ことにより、その混合比率を所定に調整することによ
り、pHを中性領域に保ち、しかも、コーン支持力(指
数)(kgf/cm2)を2以上に保持し、経年的に充
分な固化性を保持させ、更に、固結強度を更なる強度発
現性を保持する場合には、A剤及びKC剤を所定増量混
入させることにより、充分な強度発現性が得られ、利用
残土に充分な粘性と強度を付与することが出来るという
効果があり、建設工事現場より発生する掘削残土のリサ
イクル的な有効利用が図れ、しかも、無公害裡に、又、
環境破壊等を生ぜず、地球環境に優しい土壌を作ること
が出来るという優れた効果が奏される。
Claims (5)
- 【請求項1】建設施工により発生する掘削残土を土木、
及び、農業用土として有効利用する技術において、利用
目的に従って、当該掘削残土に固結剤を添加して該掘削
残土のPh,固結強度,ゲルタイムを同時に調整するよ
うにすることを特徴とする建設に伴う掘削残土の有効利
用処理方法。 - 【請求項2】上記固結剤のA剤として珪酸ソーダ(Na
2O・nSiO2・mH2O)と珪酸カリウム(K2O
SiO2・mH2O)のいずれかを単体もしくは少なく
ともいずれか一方を混合したものとし、KC剤として可
容性の過リン酸石灰3(CaH4 (PO4 )2 ・H2 O+
7CaSO4 )又はリン酸化合物を上記掘削残土にたい
して、A剤、もしくはKC剤を相前後して添加した後、
該掘削残土を固結するようにすることを特徴とする建設
に伴う掘削残土の有効利用処理方法。 - 【請求項3】上記固結剤のA剤が掘削残土1m3に対
し、1l〜150lまで添加され、KC剤がlkg〜1
50kgまで添加されていることを特徴とする請求項1
記載の建設に伴う掘削残土の有効利用処理方法。 - 【請求項4】上記固結された掘削残土がPh5〜9の範
囲であるようにすることを特徴とする請求項1〜3いず
れか記載の建設に伴う掘削残土の有効利用処理方法。 - 【請求項5】上記固結された掘削残土が一般の材料搬送
用ダンプトラックの運搬に支障を生じない程度、即ち、
コーン支持力(指数)(kgf/cm2 )が2以上である
ようにすることを特徴とする請求項1〜4いずれか記載
の建設に伴う掘削残土の有効利用処理方法。
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1999
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