JP2004195387A

JP2004195387A - 土壌浄化工法及びそれに用いられる硬化材

Info

Publication number: JP2004195387A
Application number: JP2002368193A
Authority: JP
Inventors: Takao Sakuma; 孝夫佐久間; Kiyoshi Yabumoto; 潔藪本
Original assignee: Toko Construction Co Ltd
Current assignee: Toko Construction Co Ltd
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】小型の土壌浄化装置を用いてあらゆる施工箇所及び地盤に適用することができ、かつ、対象とする汚染土壌を原位置にて低コストで的確に浄化するための工法及びその硬化材を提供する。
【解決手段】ジェットグラウト工法を用いた土壌浄化工法において、セメント成分と人工ゼオライトとを含むセメント系硬化材のスラリーを、汚染物質を含む対象地盤に対して超高圧噴射することにより、該対象地盤を切削しかつ該セメント系硬化材スラリーと攪拌することにより該人工ゼオライトに該汚染物質を吸着させた上でセメント系固結体を形成する。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重金属類（例えば、鉛、砒素、水銀、カドミウム、クロミウム等）、ダイオキシン等の汚染物質を含む汚染土壌の浄化工法に関連する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、重金属類、ダイオキシン、揮発性有機物等の汚染物質による土壌汚染が深刻な環境問題となっている。斯かる汚染土壌の浄化若しくは汚染物資の拡散防止のための有効な対策が求められており、種々の工法が提示されている。汚染土壌の浄化等のための方法としては、例えば、(1)汚染土壌を回収して清浄な土壌と置換する方法（特許文献１、特許文献２等）、(2)汚染土壌に対して浄化剤（吸着材、過酸化水素、鉄塩、鉄粉等）を注入浸透させる方法（特許文献３、特許文献４等）、(3)硬化材を用いて汚染土壌を固結不溶化し若しくは遮蔽して汚染物質の周囲への拡散を防止する方法（特許文献５等）、あるいはこれらを組み合わせた方法等がある。
【０００３】
また、上記の各方法の実施にあたり、汚染土壌の回収や浄化剤、置換材、硬化材等の注入浸透のために、種々の地盤掘削・削孔工法並びに硬化材等の注入工法若しくは噴射攪拌工法が用いられている。図１は、地中に汚染土壌が存在する場合に、対象領域２０に浄化剤または硬化材を適用する工法例を示している。例えば、図１（Ａ）は、土壌浄化装置１０において、先端に掘削ビットを具備するロッド（モニター）１１により削孔し、汚染土壌を含む対象領域２０に到達した後、ロッド先端のノズル１２から硬化材１３を吐出して対象領域２０に注入浸透させ固結させる工法である。図１（Ｂ）は、土壌浄化装置１０のロッド１１のノズル１２から水平方向に硬化材１３を高圧ジェット噴射しつつ引き上げるジェットグラウト工法を用いて、硬化材１３と汚染土壌とを攪拌混合して固結させる工法である。図１（Ｃ）は、攪拌翼１４を具備するロッド１１により削孔した後、攪拌翼１４を回転しつつ硬化材１３を噴射する機械式攪拌工法を用いて、硬化材１３と汚染土壌とを攪拌混合して固結させる工法である。機械式攪拌工法は、注入浸透工法やジェットグラウト工法に比べて装置が大型である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２７３１４５号公報
【特許文献２】
特開２００１−１６２２６２号公報
【特許文献３】
特開平８−１９２１３７号公報
【特許文献４】
特開２００２−２７３４０２号公報
【特許文献５】
特開平１１−２６２７５１号公報
【特許文献６】
特開平１０−２５２０６７号公報
【特許文献７】
特開平６−３３４５２号公報
【特許文献８】
特開平１−３１５５１８号公報
【特許文献９】
特開平３−１９７７１３号公報
【特許文献１０】
特開平１０−３２４５１８号公報
【特許文献１１】
特開２０００−１３１１号公報
【特許文献１２】
特開２００１−３１６１５８号公報
【特許文献１３】
特開２００２−３２１４号公報
【特許文献１４】
特開２００２−１８７７１３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記(1)の汚染土壌を置換する置換法では、回収した汚染土壌や汚染物質を含む排泥水の後処理が必要である。汚染土壌の浄化設備は、一般に大規模でありその処理コストは大きい。また、汚染土壌の替わりに充填される置換材が、周辺地盤強度と同等の強度を有するように配慮しなければならない。上記(2)及び(3)の浄化剤及び／または硬化材による注入浸透法及び固結不溶化法では、汚染土壌の原位置での処理が可能であることが利点であるが、浄化剤や硬化材を対象領域の地盤の性質に関わらず均一に攪拌浸透させる必要がある。
【０００６】
汚染土壌の原位置において浄化剤や硬化材を適用する工法のうち、図１（Ａ）の注入浸透工法では、浄化剤や硬化材が主として土壌の間隙に充填されるのみであり、汚染土壌と浄化剤や硬化材とを十分に攪拌することによる効果が得られない。また、図１（Ｃ）の機械式攪拌工法は、浄化剤や硬化材による土壌浄化工法としてもっとも一般的に用いられているが、大型機械の搬入が困難な箇所では施工が困難であることや、汚染物質が深度的に一部分に存在する場合は、工法特性上、汚染されていない地盤も共に混合攪拌されることから、かえって汚染物質を拡散してしまうこと等の問題点があった。
【０００７】
以上の現状に鑑み、本発明は、小型の土壌浄化装置を用いてあらゆる施工箇所及び地盤に適用することができ、かつ、対象とする汚染土壌を原位置にて低コストで的確に浄化するための工法及びその硬化材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、以下の構成を提供する。
（１）請求項１に係る発明は、土壌浄化工法であって、セメント成分と人工ゼオライトとを含む硬化材のスラリーを調製し、ジェットグラウト工法を用いて汚染物質を含む対象地盤に対して該硬化材のスラリーを超高圧噴射することにより、該対象地盤を切削すると共に該硬化材と攪拌し、該人工ゼオライトに該汚染物質を吸着させた上でセメント系固結体を形成することを特徴とする。
（２）請求項２に係る発明は、請求項１に記載の土壌浄化工法に用いられる硬化材であって、セメント成分と人工ゼオライトからなる粉体の硬化材全体に対する割合が４０〜６０重量％の範囲であり、かつ該粉体全体に対する人工ゼオライトの割合が４０〜６０重量％の範囲であることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明による土壌浄化工法は、図１（Ｂ）に示したジェットグラウト工法を用いる。ジェットグラウト工法は、超高圧（約２０ＭＰａ以上）で硬化材を対象地盤に対してジェット噴射することにより対象地盤を切削して硬化材と攪拌し、硬化材の固結体を対象地盤中に形成する工法である（特許文献６〜９参照）。本発明は、汚染物質を含む対象地盤に対してジェットグラウト工法を適用し、汚染土壌を硬化材により固結不溶化する土壌浄化工法である。尚、ジェットグラウト工法には種々のバリエーションが提示されており、超高圧水及び／または圧縮空気と併用する工法が知られている。いずれのジェットグラウト工法も本発明の土壌浄化工法に用いることができる。
【００１０】
ジェットグラウト工法の好適例においては、削孔ロッド（モニター）１１として、独立した流路を３本具備する三重管を用いる。三重管の各流路には、超高圧水（例えば、吐出圧力２０ＭＰａ、吐出量５０リットル／分）、超高圧硬化材（例えば、吐出圧力４０ＭＰａ、吐出量１００リットル／分）、及び圧縮空気（例えば、吐出圧力０．７ＭＰａ、吐出量３〜７立方メートル／分）が、それぞれ超高圧ポンプ及びコンプレッサにより圧送される。
【００１１】
三重管の削孔ロッド１１の先端には、例えば、圧縮空気で超高圧水で包合してジェット噴射する２重ノズルと、圧縮空気で超高圧硬化材で包合してジェット噴射する２重ノズルとが、適宜の数だけ適宜の箇所に設けられる。例えば、超高圧水のノズルが上段(ロッド１１軸上で基部側）に、そして超高圧硬化材のノズルが下段（ロッド１１軸上で先端側）に設けられる。斯かるロッド１１を用いて所定深度まで削孔した後、ロッド１１を引き上げつつ回転させ、圧縮空気を包合させた超高圧水及び超高圧硬化材をそれぞれ水平方向にジェット噴射する。これにより、上段に位置する超高圧水ジェットが対象地盤を先行切削した後に、下段に位置する超高圧硬化材ジェットが対象地盤をさらに切削すると共に対象地盤の土壌と硬化材とを十分に攪拌することができる。このような圧縮空気を包合した超高圧水若しくは超高圧硬化材のジェット噴射は、極めて大きな地盤切削力を発揮する。尚、ジェット噴射を水平ではなく斜めに行う工法もあり、２本のジェット噴射を交差させる工法もある。これらの工法は、切削攪拌力強化の効果がある。
【００１２】
本発明による地盤浄化工法の特徴は、上記のジェットグラウト工法を用いることに加えて、硬化材の成分として人工ゼオライトを含むことである。本発明で用いる硬化材は、基本的にはセメント系硬化材（セメントミルク）であるが、これに対して所定量の人工ゼオライトを添加する。人工ゼオライトは、石炭灰・焼却灰をアルカリ処理等して得られる多孔質構造体であり、吸着能、イオン交換能、触媒能などを有し様々な用途に利用できる有用な物質である。本発明では、汚染土壌の重金属類、ダイオキシン等を吸着させるために人工ゼオライトの吸着能を利用する。人工ゼオライトの製造方法は、特許文献１０〜１４等に記載されている。
【００１３】
本発明で用いるために調製される硬化材は、水と粉体とからなるスラリー化した流体である。粉体中には、一般的なセメント系硬化材としての成分であるセメント成分と、人工ゼオライトとが含まれる。人工ゼオライトの粉体の粒度は任意に設定してよい。実施例では、硬化材全体に対する粉体の割合が４０〜６０重量％の範囲であり、好適には５０重量％すなわち水と粉体の重量比が１：１である。また、粉体全体に対する人工ゼオライトの割合は４０〜６０重量％の範囲であり、好適には５０重量％すなわちセメント成分と人工ゼオライトの重量比が１：１である。このように、セメント成分とほぼ同量の人工ゼオライトを混合した硬化材スラリーを調製することにより、十分な汚染物質吸着効果を確保することができる。尚、混和剤等の一般的にセメント系硬化材に添加される成分を含んでいてもよい。
【００１４】
ジェットグラウト工法により、人工ゼオライトを含む硬化材スラリーを汚染土壌からなる地盤に対して超高圧ジェット噴射することにより、汚染土壌が切削され、硬化材に含まれる人工ゼオライト粉体が汚染土壌と共に攪拌される。これにより、汚染土壌中の重金属類等の汚染物質が人工ゼオライトの多孔質構造内に吸着される。その後、硬化材が硬化してセメント系固結体を形成することにより、人工ゼオライトに吸着された汚染物質がそのまま固定されることになる。
【００１５】
汚染土壌中の重金属類の汚染物質を効果的に人工ゼオライトに吸着させるためには、汚染土壌が微細な土粒子に細分化され人工ゼオライト粉体と均一に混合されるように対象地盤を切削攪拌する必要があるが、これを実現するためにはジェットグラウト工法の超高圧ジェット噴射を利用することが極めて有効である。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、ジェットグラウト工法を用いて汚染物質を含む対象地盤に対して人工ゼオライトを含むセメント系硬化材を超高圧噴射することにより、人工ゼオライトに重金属類等の汚染物質を吸着させた上で固結体により原位置にて固定する。
【００１７】
本発明では、人工ゼオライトに吸着させた上で固結体により固定するので、人工ゼオライトを用いず単に固結体により固定する工法に比べて、汚染物質封じ込めに対する信頼度が遥かに高い。すなわち、周辺土壌への汚染物質の漏洩拡散のおそれがほとんどなく、汚染物質を原位置にて確実に固定することができる。
【００１８】
ジェットグラウト工法の超高圧ジェット噴射は、汚染土壌の切削効果並びに、人工ゼオライトとの攪拌混合効果が極めて高く、有用である。
【００１９】
また、ジェットグラウト工法は、機械式攪拌工法に比べて装置規模が小さいため、大型装置の設置困難な施工箇所にも適用可能である。
【００２０】
本発明のジェットグラウト工法を用いた土壌浄化工法は、小型の装置を用いて原位置で汚染土壌を処理できるので、低コストで実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
地中に汚染土壌が存在する場合に、対象領域に浄化剤または硬化材を適用する場合の工法例を示している。（Ａ）は注入浸透工法、（Ｂ）はジェットグラウト工法、（Ｃ）は機械式攪拌工法を示している。
【符号の説明】
１０土壌浄化装置
１１削孔ロッド
１２ノズル
１３硬化材
１４攪拌翼
２０固結体

Claims

土壌浄化工法において、
セメント成分と人工ゼオライトとを含む硬化材のスラリーを調製し、ジェットグラウト工法を用いて汚染物質を含む対象地盤に対して該硬化材のスラリーを超高圧噴射することにより、該対象地盤を切削すると共に該硬化材と攪拌し、該人工ゼオライトに該汚染物質を吸着させた上でセメント系固結体を形成することを特徴とする
土壌浄化工法。
請求項１に記載の土壌浄化工法に用いられる硬化材において、セメント成分と人工ゼオライトからなる粉体の硬化材全体に対する割合が４０〜６０重量％の範囲であり、かつ該粉体全体に対する人工ゼオライトの割合が４０〜６０重量％の範囲であることを特徴とする土壌浄化工法に用いられる硬化材。