JP2005048404A - Cutoff structure for radioactive waste disposal site, and method of constructing the same - Google Patents

Cutoff structure for radioactive waste disposal site, and method of constructing the same Download PDF

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JP2005048404A
JP2005048404A JP2003204873A JP2003204873A JP2005048404A JP 2005048404 A JP2005048404 A JP 2005048404A JP 2003204873 A JP2003204873 A JP 2003204873A JP 2003204873 A JP2003204873 A JP 2003204873A JP 2005048404 A JP2005048404 A JP 2005048404A
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bentonite
water
plug
excavation
waste disposal
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JP2003204873A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuo Satoie
光男 郷家
Taku Ishii
卓 石井
Original Assignee
Shimizu Corp
清水建設株式会社
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cutoff structure for a radioactive waste disposal site, which easily and positively cuts off a water channel formed in a work area such as a gallery and an excavation influencing area, formed due to construction of the radioactive waste disposal site, and to provide a method of constructing the cutoff structure. <P>SOLUTION: The cutoff structure for the radioactive waste disposal site is set in the work area such as the gallery and the excavation influencing area where the groundwater channel is formed, and a plug 20 for inhibiting flow of groundwater is constructed of timbering 12 consisting of backfill materials 11 generated in the gallery 1, bentonite grout 13 generated in the excavation influencing area, and bentonite segments arranged between the backfill materials 11 and the bentonite grout 13. Then rigid bulkheads 16, 16' are arranged at least on one side of the backfill materials forming the plug, and the gallery 21 of the work area in which the plug is formed so as to have a cross section smaller than the cross section of the other gallery 1. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射性廃棄物処分場の遮水構造とその施工法に関し、特に、建設に伴って坑道や掘削影響領域中等の作業域に形成される水みちを遮水する放射性廃棄物処分場の遮水構造とその施工法に関する。
【0002】
【従来の技術】
放射性廃棄物を永久処分する放射性廃棄物処分場では、地下深部に坑道を掘削して、その坑道内に廃棄体を定置した後に坑道を閉鎖することで処分しているが、この際に懸念される問題は、放射性廃棄物処分場を閉鎖した後に、放射性廃棄体から放射性物質が地下水に溶け出して、放射性物質の線量が安全なレベルにまで減衰する以前に生物圏に到達してしまうことである。
【0003】
放射性廃棄物処分場から生物圏に至る経路としては、第1に割れ目、破砕帯等の岩盤中に元々存在する地下水の水みちであり、第2に処分場の建設に伴っての坑道や、坑道周囲の岩盤掘削の影響で透水性が増大変化する掘削影響領域中に形成される地下水の水みちである。
【0004】
第1の元々存在する地下水の水みちに対しては、坑道に透水性の高い割れ目が交差した場合の対処方法として、図6に示すように坑道1に存在する割れ目2を注入グラウト3で封鎖すると共に、坑道1の両側にプラグ4−1、4−2を設置することによって割れ目2を挟み込んで、埋戻し材5で充填された坑道1と直結しないようにする方法が提案されている(例えば、技術文献1を参照)。
【0005】
一方、第2の掘削影響領域6における対策としては、図7に示されるように、坑道1に対してベントナイト系の材料を圧縮して形成した高圧縮ベントナイトから成る遮水プラグ8を設置しているが、このためには、放射性廃棄物の定置を完了して埋戻し材5で封鎖した坑道1に対して、坑道1に構築されたセメント系材料の支保工7を撤去したうえで、遮水プラグ8を設置するための拡幅部9を掘削する必要がある。
【0006】
しかるに、この際の掘削時には、支保工7と掘削影轡領域6を掘削して拡幅することために、以下の問題点を呈していた。
▲1▼ 既存掘削影響領域の除去は、拡幅掘削によってその外側に新たな掘削影響領域を形成して、新旧の掘削影響領域によって連続した水みちを形成することになり、プラグの地下水流に対する遮水性能を損なうことになる。
▲2▼ セメント系材料から成る支保工は、セメント水和物からのカルシウムイオンの溶脱でコンクリート劣化が進行して透水性の増長領域になって水みちを形成する。
▲3▼ 超長期の健全性を維持するために必要なプラグ設置区間のセメント系材料から成る支保工の撤去は、地山崩壊等の危険が伴うと共にコストを上昇させる。
【0007】
【技術文献1】
「わが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性」、平成11年11月26日、核燃料サイクル開発機構発行(第V−67〜V−68頁、図5.2−26)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の現状に鑑みて提案するものであり、放射性廃棄物処分場の建設に伴って発生する坑道や掘削影響領域中等の作業域に形成される水みちを、容易、かつ確実に遮水する放射性廃棄物処分場の遮水構造とその施工法を提供している。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明による廃棄物処分場の遮水構造は、放射性廃棄物処分場の建設で地下水の水みちが形成される坑道内部や掘削影響領域中等の作業域にプラグを設置して地下水の流れを抑制する放射性廃棄物処分場の遮水構造において、プラグを坑道内部に形成される埋戻し材と掘削影響領域中に形成されるベントナイト系グラウト及び埋戻し材とベントナイト系グラウト間に配置されるベントナイトセグメントから成る支保工で構成することを基本にし、プラグを構成している埋戻し材の少なくとも片側に剛性隔壁を設けたり、プラグを設置する作業域の坑道を、他の坑道よりも小さい断面に構成することを特徴としている。
【0010】
これによって、放射性廃棄物処分場の建設に伴って発生する坑道や掘削影響領域中等の作業域に形成される水みちは、新旧の掘削影響領域に連続して形成される水みちとコンクリート劣化による透水性の増長で形成される水みちとを回避することで、容易、かつ確実な構成で低コストに遮水している。
【0011】
又、本発明による遮水構造の施工法は、上記各遮水構造の施工法であって、プラグを構成しているベントナイトセグメントから成る支保工を作業域外の他の支保工に連続させて配置し、次いで、埋戻し材をベントナイトセグメントから成る支保工が配置される坑道内部に形成し、しかる後に、作業域外の他の坑道から作業域の掘削影響領域中に削孔されるボーリング孔を通じてベントナイト系グラウトを形成しており、支保工の撤去を回避して危険が伴わないようにして安全を確保しながらコストを低減し、ベントナイト系グラウトの施工を高圧注入にして確実な施工を確立している。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明による廃棄物処分場の遮水構造は、放射性廃棄物処分場の建設で地下水の水みちが形成される坑道内部や掘削影響領域中等の作業域にプラグを設置して地下水の流れを抑制する放射性廃棄物処分場の遮水構造において、プラグを坑道内部に形成される埋戻し材と掘削影響領域中に形成されるベントナイト系グラウト及び埋戻し材とベントナイト系グラウト間に配置されるベントナイトセグメントから成る支保工で構成することを基本にしている。
以下に、本発明による廃棄物処分場の遮水構造に関する実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、発明の理解を容易にするために、従来と同様の部位については同様の符号で表示することにしている。
【0013】
図1は、本発明の遮水構造を実施の形態で示す概要断面図である。図において、1は坑道、7は、鋼材、吹き付けコンクリートあるいはコンクリート覆工から成る支保工であり、10はプラグであって、ベントナイト混合土、ベントナイト等の遮水性材料から成る埋め戻し材11、ベントナイトセグメントから成る支保工12及びベントナイト系グラウト13から構成されている。
【0014】
プラグ10は、坑道1の内部に対して埋戻し材11を配置しているものであり、埋戻し材11は、ベントナイト混合土やベントナイト等から成る遮水性材料で構成されている。
【0015】
即ち、埋戻し材11が、その透水性を岩盤の透水性と同等の特性を発揮するならば、坑道1の内部は、坑道1を掘削する前の状態に回復したことになるものであり、プラグ10は所期の目的を達成しているからである。
【0016】
又、坑道掘削時に形成された掘削影響領域6−1に対しては、プラグ10を構成しているベントナイト系グラウト13で対処している。
ベントナイト系グラウト13は、本件発明者等が、既に出願している特開2003−96450号に記載されている地盤改良材の発明内容と同様に構成されている。
【0017】
即ち、ベントナイト系グラウト13は、本実施の形態においてエタノール水とベントナイトとを混合したスラリーであるエタノール・ベントナイト改良体であって、スメクタイト系粘土よりなる固相と、親水性有機溶媒と水よりなる液相とから構成されており、固相を形成するスメクタイト系粘土は、スメクタイトと呼ばれる膨潤性粘土鉱物を主成分とする粘土の一種である。
【0018】
スメクタイトは、薄板状の結晶で、直径が10万分の1cm、厚さが1千万分の1cmからなる超微粒子であって、膨潤性が高く、スプーン1杯程の量(約1g)で100〜800mの活性表面積を持っていて、その表面は高い陽イオン交換性であることから、自重の何倍もの水を吸水して保持する力がある。
【0019】
本実施の形態では、スメクタイト系粘土としてベントナイトを用いており、膨潤性に起因する止水性と、高い陽イオン交換性に起因する水分の吸着性を発揮している。
【0020】
一方の親水性有機溶媒は、水や有機化合物に可溶な性質を持ち、常温常圧で蒸発しやすい液体であって、本実施の形態では、エタノールを採用している。
【0021】
エタノールは、液相に配合されることで固相を形成するベントナイトを高密度に保ったままスラリー材を低粘性流体にしている。これによって、スラリー材は、固相の体積に対する液相の体積の比を小さくしても、液相中の水に対するエタノールの割合を大きくすることで、粘性を一定にしながら固相は高密度なスラリー材を形成している。
【0022】
一般的なスラリー材の液体としての扱いは、粘度の上限を1500〜2000mPa・s程度としているが、本実施の形態におけるベントナイト系グラウト13は、エタノールが60%以上の組成である液相を用いる場合に、ポンプによる地盤への加圧注入が可能である。
【0023】
従って、本実施の形態では、スメクタイト系粘土よりなる固相と、親水性有機溶媒と水よりなる液相とから構成されているスラリー材を、掘削影響領域6−1に注入することで、ベントナイト系グラウト13を造成することを可能にしており、掘削影響領域6−1を坑道掘削前と同等の難透水性に回復させることで、掘削影響領域に対して拡幅掘削をする必要を無くして、岩盤の遮水性能が損なわれることを回避している。
【0024】
又、ベントナイトセグメントから成る支保工12は、ベントナイト系グラウト13と地山を支持して、埋戻し材11との間に既存支保工7と連続的に配置されている。
【0025】
支保工12は、本件発明者等が、既に出願している特願2002−173249号に記載されている鋼製箱型セグメントを用いることで構成している。
【0026】
即ち、支保工12を構成する鋼製箱型セグメント12−1は、図2に示しているように、鋼板の加工によって外側12−2を開放させた状態で、覆工の円筒形あるいはシェル構造に合わせた所定形状の鋼製箱12−3に形成しており、鋼製箱12−3には、高密度粘土系土質材料であるベントナイト12−4が鋼製箱12−3の外側面一まで充填されることで、単体の鋼製箱形セグメント12−1として構成している。
【0027】
しかして、複数の鋼製箱形セグメント12−1は、その前後の接合位置において、特定されるものでないが、例えば図示のように半セグメントずらしながら配置することで、円筒形あるいはシェル構造に構築することで水密性を確保する状態に構成している。
【0028】
従って、本実施の形態では、支保工12を上記単体の鋼製箱形セグメント12−1を採用することで、坑道における遮水性を確立しており、水密性や遮水プラグの覆工を完全にしている。
【0029】
以上のように、本実施の形態の支保工12は、坑道における岩盤の安定性を保持すると同時に、セグメントの鋼鉄が腐食作用等によって無くなっても、充填されているベントナイトが吸水膨張することで、その隙間を埋めるように機能して支保工の劣化を補修していることから、支保工に水みちが形成されるのを防いでいる。
【0030】
又、この支保工12は、プラグ10を構成している埋戻し材11の設置時においては、これを撤去する必要がないことから、設置時の安全性を向上させてコスト低減をもたらすと同時に、支保工と岩盤の間隙に対してベントナイト又はベントナイト混合土でシールすることで、ベントナイト系グラウト13を形成するために岩盤中にエタノール・ベントナイトを注入する際に、坑道内に漏れ出すのを最小限にすることができるものである。
【0031】
尚、本実施の形態では、埋戻し材11の区間長とベントナイト系グラウト13の区間長を同じくしているが、これらの関係は特に限定されるものでなく、例え両区間長が異なっていたとしても何ら問題のないものである。
【0032】
図3は、本発明の遮水構造に関する他の実施の形態を示す概要断面図である。
本実施の形態では、坑道1、既存支保工7及びプラグ10が上記実施の形態と基本部分において同様な構成状態を成している。
【0033】
但し、本実施の形態におけるプラグ15では、プラグ10を構成している埋戻し材11の端部に、コンクリート等の剛性の高い材料による隔壁16、16’を設けている。
【0034】
本実施の形態では、これらの構成によって、プラグ15を設置した後に坑道1や反対側の坑道1’が解放された状態の場合において、埋戻し材11に対して地下水が供給された時に、埋戻し材11が坑道側に孕み出すのを防ぐと共に、埋戻し材11の遮水性能が低下するのを防いでいる。
【0035】
しかるに、坑道1が既に埋め戻された状態においてプラグ15を設置する場合には、片側の隔壁16を必要としていないものである。又、隔壁を設置する部分の支保工は、必ずしも撤去する必要がないことから、セメント系の材料から成る支保工でもよい。
【0036】
もっとも、図示のようにプラグ15を設けるに際して、坑道1、1’に設けられる隔壁16、16’の設置を安定化するために、隔壁16、16’の外周に凸部17を形成し、凸部17に対応して坑道1、1’部に位置する支保工7−1を凹部18状に形成する場合には、支保工7の凹部18に該当する部分を撤去する必要も想定されるが、凹部18は、遮水性能に寄与するものではないことから、上記のようにセメント系の材料から成る支保工でもよいものである。
【0037】
尚、本実施の形態においても、埋戻し材11の区間長とベントナイト系グラウト13の両区間長が異なっていても何ら問題のないことは、上記実施の形態と同様である。
【0038】
図4は、本発明の遮水構造に関するさらに他の実施の形態を示す概要断面図であり、基本部分は上記各実施の形態と同様であるが、プラグを設置する坑道の形態はこれを異にしている。
【0039】
図4(a)に示す本実施の形態では、プラグ20を設置するための区間21における断面を、図1で説明した通常の坑道1における断面よりも小さくしている。
【0040】
従って、本実施の形態では、区間21に形成されるかもしれない掘削影響領域の範囲を小さくできると共に、此処に設置するプラグ20にあっても、全体の形状を縮小することを可能にしているので、埋戻し材で構成される埋戻し材11、支保工12及び掘削影響領域に造成されるベントナイト系グラウト13の範囲を低減することができて、総工費を削減することができる。
【0041】
同様に、図4(b)に示す実施の形態は、図3で説明した埋戻し材11の端部に隔壁16、16’を設けているプラグ15を設置するための区間21における断面を、図3で説明した通常の坑道1、1’における断面よりも小さくしている。
【0042】
従って、本実施の形態では、区間21に形成されるかもしれない掘削影響領域の範囲を小さくできると共に、此処に設置するプラグ15にあっても、全体の形状を縮小することを可能にしているので、図4(a)に示す本実施の形態と同様に、埋戻し材11、隔壁16、16’、支保工12及び掘削影響領域に造成されるベントナイト系グラウト13の範囲を低減することができて、総工費を削減することができる。
【0043】
以上のように、本発明による廃棄物処分場の遮水構造は、各実施の形態で詳細に説明したように構成されているので、放射性廃棄物処分場の建設に伴って発生する坑道や掘削影響領域中等の作業域に形成される水みちは、新旧の掘削影響領域が連続して形成される水みちとコンクリート劣化による透水性の増長で形成される水みちを回避することで、容易、かつ確実な構成で低コストに遮水している。
【0044】
次に、本発明による遮水構造の施工法について詳細に説明する。
本発明による遮水構造の施工法は、プラグを構成しているベントナイトセグメントから成る支保工を作業域外の他の支保工に連続させて配置し、次いで、埋戻し材をベントナイトセグメントから成る支保工が配置される坑道内部に形成し、しかる後に、作業域外の他の坑道から作業域の掘削影響領域中に削孔されるボーリング孔を通じてベントナイト系グラウトを形成している。
以下に、本発明による遮水構造の施工法に関する実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、発明の理解を容易にするために、従来及び上記実施の形態と同様の部位については、同様の符号で表示することにしている。
【0045】
図5は、本発明による遮水構造の施工法を実施の形態で示す概要断面図であり、上記図1と図3で説明した実施の形態について、その施工状態を図5(a)、(b)で説明している。
【0046】
図5(a)に示す実施の形態では、プラグ10を構成しているベントナイトセグメントから成る支保工12を、掘削影響領域6−1に対する作業域外の坑道に設置された支保工7に連続させて配置しており、次いで、上記支保工12が配置されている坑道1の内部に埋戻し材11を形成している。
【0047】
そして、掘削影響領域6−1中に造成されるベントナイト系グラウト13は、上記施工の後に、掘削影響領域6−1に対する作業域外の他の坑道1’から削孔される複数のボーリング孔22を通じて、エタノール・ベントナイトのスラリー材を注入することによって施工されている。
【0048】
しかして、エタノール・ベントナイトスラリー材の上記注入は、掘削影響領域6−1の作業域に在る坑道側の壁面から注入する場合よりも、高い圧力で注入することが可能であると同時に、上記支保工12が配置されていることでグラウト材が坑道の内空に漏出することがなく、施工効率の向上と確実な施工が望めるものである。
【0049】
図5(b)に示す実施の形態では、プラグ15を構成しているベントナイトセグメントから成る支保工12を、掘削影響領域6−1に対する作業域外の坑道に設置された支保工7に連続させて配置して、上記支保工12が配置されている坑道1の内部に埋戻し材11を形成すると共に、埋戻し材11の端部には隔壁16、16’を設けているものである。
【0050】
しかして、ベントナイト系グラウト13を造成するためのエタノール・ベントナイトから成るスラリー材の注入は、上記実施の形態と同様に高い圧力で注入することを可能にすると同時に、グラウト材が坑道の内空に漏出することがないので、施工効率の向上と確実な施工が望めるものである。
【0051】
以上のように、本発明による遮水構造の施工法は、各実施の形態で詳細に説明したように構成されているので、掘削影響領域をエタノール・ベントナイト改良体等から成るベントナイト系グラウトで改良する際に、支保工の撤去を回避して危険が伴わないようにすることで安全を確保しながらコストを削減し、ベントナイト系グラウトの施工を高圧にして安全確実な施工を確立している。
【0052】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明による放射性廃棄物処分場の遮水構造とその施工法は、上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、出願時において既に公知のものを適用することによる種々の変更が可能であることは、当然のことである。
【0053】
【発明の効果】
本発明による廃棄物処分場の遮水構造は、プラグを坑道内部に形成される埋戻し材と掘削影響領域中に形成されるベントナイト系グラウト及び埋戻し材とベントナイト系グラウト間に配置されるベントナイトセグメントから成る支保工で構成し、プラグを構成している埋戻し材の少なくとも片側に剛性隔壁を設けたり、プラグを設置する作業域の坑道を、他の坑道よりも小さい断面に構成することを特徴としているので、以下の具体的な効果を発揮すると同時に、容易、かつ確実な構成と低コストで遮水できる効果を発揮している。
【0054】
▲1▼ 新たな掘削影響領域を形成させずに新旧の掘削影響領域に連続する水みちを形成させないでプラグの地下水流に対する遮水性能を確保する。
▲2▼ ベントナイトセグメントから成る支保工は、劣化を補修して水みちを形成させない。
▲3▼ プラグ設置区間の支保工を撤去せずに地圧崩壊等の危険を回避すると共にコストを低減している。
【0055】
又、本発明による遮水構造の施工法は、上記各遮水構造の施工法であって、プラグを構成しているベントナイトセグメントから成る支保工を作業域外の他の支保工に連続させて配置し、次いで、埋戻し材をベントナイトセグメントから成る支保工が配置される坑道内部に形成し、しかる後に、作業域外の他の坑道から作業域の掘削影響領域中に削孔されるボーリング孔を通じてベントナイト系グラウトを形成しているので、支保工の撤去を回避して危険が伴わないようにして安全を確保しながらコストを低減し、ベントナイト系グラウトの施工を高圧注入にして確実な施工を確立できる効果を発揮している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による遮水構造を示す実施の形態の概要断面図
【図2】ベントナイトセグメントから成る支保工を構成する鋼製箱型セグメント図
【図3】本発明の遮水構造に関する他の実施の形態を示す概要断面図
【図4】本発明の遮水構造に関する他の実施の形態を示す概要断面図
【図5】本発明による遮水構造の施工法を実施の形態で示す概要断面図
【図6】従来の坑道に交差する透水性の高い割れ目への対策
【図7】従来の掘削影響領域に対する遮水対策
【符号の説明】
1 坑道、 2 割れ目、 3 注入グラウト、 4 プラグ、
5 埋戻し材、 6、6−1 掘削影響領域、 7 支保工、
8 遮水プラグ、 9 拡幅部、 10、15、20 プラグ、
11 埋戻し材、 12 支保工、 12−1 鋼製箱型セグメント、
12−2 外側、 12−3 鋼製箱、 12−4 ベントナイト、
13 ベントナイト系グラウト、 16、16’ 隔壁、
17 凸部、 18 凹部、 21 区間、 22 ボーリング孔、
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a water-impervious structure for a radioactive waste disposal site and a construction method thereof, and more particularly, to a radioactive waste disposal site for shielding a water channel formed in a work area such as a tunnel or an excavation-affected area in connection with construction. It relates to a water-impervious structure and its construction method.
[0002]
[Prior art]
At a radioactive waste disposal site that permanently disposes radioactive waste, it is disposed of by excavating a tunnel in the deep underground, placing the waste in the tunnel and then closing the tunnel. The problem is that after the radioactive waste repository is closed, the radioactive material from the radioactive waste dissolves into the groundwater and reaches the biosphere before the radioactive material dose decays to a safe level. is there.
[0003]
As the route from the radioactive waste disposal site to the biosphere, the first is the groundwater channel that originally exists in the rocks such as fractures and crushing zones, and the second is the mineway along with the construction of the disposal site, It is a groundwater channel formed in the excavation-affected area where the permeability changes due to the rock excavation around the tunnel.
[0004]
For the first original groundwater channel, the crack 2 existing in the tunnel 1 is blocked with an injection grout 3 as shown in FIG. In addition, a method has been proposed in which the plugs 4-1 and 4-2 are installed on both sides of the mine shaft 1 so as to sandwich the crack 2 so as not to be directly connected to the mine shaft 1 filled with the backfill material 5. For example, see Technical Document 1).
[0005]
On the other hand, as a countermeasure in the second excavation-affected area 6, as shown in FIG. 7, a water shielding plug 8 made of highly compressed bentonite formed by compressing bentonite-based material is installed in the mine shaft 1. However, for this purpose, the cement-based material support 7 constructed in the mine 1 is removed from the mine 1 that has been placed in the radioactive waste and sealed with the backfill material 5 and then shielded. It is necessary to excavate the widened portion 9 for installing the water plug 8.
[0006]
However, at the time of excavation at this time, in order to excavate the support work 7 and the excavation shade region 6 and widen them, the following problems were presented.
(1) Removal of the existing excavation-affected area will form a new excavation-affected area on the outside by widening excavation and form a continuous water path by the old and new excavation-affected areas, and the plug will block the groundwater flow. Water performance will be impaired.
{Circle around (2)} A support made of a cement-based material is deteriorated by the leaching of calcium ions from the cement hydrate, and becomes a water-permeability-enhanced region to form a water channel.
(3) Removal of support works made of cement-based material in the plug installation section necessary to maintain the ultra-long term soundness is accompanied by dangers such as collapse of natural grounds and increases costs.
[0007]
[Technical Reference 1]
"Technological reliability of geological disposal of high-level radioactive waste in Japan", November 26, 1999, issued by the Nuclear Fuel Cycle Development Organization (Pages V-67 to V-68, Fig. 5.2-26)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is proposed in view of the above situation, and easily and reliably the water channel formed in a work area such as a mine shaft or an excavation-affected area generated with the construction of a radioactive waste disposal site. We provide water shielding structures and construction methods for radioactive waste disposal sites that provide water shielding.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The water-impervious structure of the waste disposal site according to the present invention suppresses the flow of groundwater by installing plugs inside the tunnel where the groundwater channel is formed in the construction of the radioactive waste disposal site and in the work area such as the excavation-affected area. In the water-impervious structure of the radioactive waste disposal site, the backfill material formed in the tunnel, the bentonite grout formed in the excavation affected area, and the bentonite segment disposed between the backfill material and the bentonite grout Based on the construction of the support structure consisting of the above, a rigid bulkhead is provided on at least one side of the backfill material constituting the plug, or the tunnel in the work area where the plug is installed is configured with a smaller cross-section than other tunnels It is characterized by doing.
[0010]
As a result, the water channel that is formed in the tunnel and the work area affected by the excavation affected area due to the construction of the radioactive waste disposal site is caused by the deterioration of the water channel and the concrete that are continuously formed in the old and new excavation affected areas. By avoiding the water channel formed by the increase in water permeability, the water is shielded at low cost with an easy and reliable configuration.
[0011]
Moreover, the construction method of the water-impervious structure according to the present invention is the construction method of each of the above-described water-impervious structures, and the support work composed of bentonite segments constituting the plug is continuously arranged with other support works outside the work area. Then, the backfill material is formed inside the tunnel where the support construction composed of bentonite segments is arranged, and then bentonite is passed through the borehole drilled into the excavation affected area of the work area from other tunnels outside the work area. To reduce the cost while ensuring safety by avoiding the removal of support work and avoiding the risk of the removal of support works, and establishing a reliable construction with high-pressure injection of bentonite grout Yes.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The water-impervious structure of the waste disposal site according to the present invention suppresses the flow of groundwater by installing plugs inside the tunnel where the groundwater channel is formed in the construction of the radioactive waste disposal site and in the work area such as the excavation-affected area. In the water-impervious structure of the radioactive waste disposal site, the backfill material formed in the tunnel, the bentonite grout formed in the excavation affected area, and the bentonite segment disposed between the backfill material and the bentonite grout It is basically composed of support works consisting of
In the following, embodiments of the water-impervious structure for a waste disposal site according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, in order to facilitate understanding of the invention, the same reference numerals are used for the same parts as in the prior art. I decided to display it.
[0013]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a water shielding structure of the present invention in an embodiment. In the figure, 1 is a tunnel, 7 is a support made of steel, sprayed concrete or concrete lining, and 10 is a plug, a backfill material 11 made of a water-impervious material such as bentonite mixed soil, bentonite, etc., bentonite It consists of a support 12 consisting of segments and a bentonite grout 13.
[0014]
The plug 10 has a backfill material 11 disposed inside the tunnel 1, and the backfill material 11 is made of a water-impervious material made of bentonite mixed soil, bentonite, or the like.
[0015]
That is, if the backfill material 11 exhibits the same permeability as that of the rock mass, the inside of the tunnel 1 has been restored to the state before the tunnel 1 was excavated, This is because the plug 10 achieves the intended purpose.
[0016]
Moreover, the bentonite grout 13 which comprises the plug 10 is dealt with with respect to the excavation influence area 6-1 formed at the time of mine excavation.
The bentonite grout 13 is configured in the same manner as the invention content of the ground improvement material described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-96450, which the present inventors have already filed.
[0017]
That is, the bentonite grout 13 is an ethanol / bentonite improved body which is a slurry obtained by mixing ethanol water and bentonite in the present embodiment, and is composed of a solid phase made of smectite clay, a hydrophilic organic solvent and water. The smectite clay, which is composed of a liquid phase and forms a solid phase, is a kind of clay whose main component is a swellable clay mineral called smectite.
[0018]
Smectite is a thin plate-like crystal that is ultrafine particles with a diameter of 1 / 100,000 cm and a thickness of 1 / 10,000,000 cm. It has high swellability and is about 100 grams per spoonful (about 1 g). Since it has an active surface area of ˜800 m 2 and its surface is highly cation-exchangeable, it has the ability to absorb and hold many times its own weight of water.
[0019]
In the present embodiment, bentonite is used as the smectite clay and exhibits water-stopping property due to swelling and moisture adsorbing property due to high cation exchange properties.
[0020]
One hydrophilic organic solvent is a liquid that is soluble in water and organic compounds and easily evaporates at normal temperature and pressure. In this embodiment, ethanol is used.
[0021]
Ethanol is blended in the liquid phase to make the slurry material a low viscosity fluid while keeping the bentonite forming the solid phase at a high density. As a result, even if the ratio of the volume of the liquid phase to the volume of the solid phase is reduced, the slurry material increases the ratio of ethanol to water in the liquid phase, so that the solid phase has a high density while keeping the viscosity constant. A slurry material is formed.
[0022]
In general, the slurry material is treated as a liquid, and the upper limit of the viscosity is about 1500 to 2000 mPa · s. However, the bentonite grout 13 in the present embodiment uses a liquid phase having a composition of ethanol of 60% or more. In some cases, pressurized injection to the ground by a pump is possible.
[0023]
Accordingly, in the present embodiment, bentonite is injected by injecting a slurry material composed of a solid phase composed of smectite clay and a liquid phase composed of a hydrophilic organic solvent and water into the excavation affected area 6-1. It is possible to create the system grout 13, and by eliminating the digging influence area 6-1 to the same water permeability as before the mine excavation, it is not necessary to widen the excavation influence area, It is avoiding that the water-blocking performance of the bedrock is impaired.
[0024]
Further, the support work 12 composed of bentonite segments is disposed continuously with the existing support work 7 between the bentonite grout 13 and the ground and backfill material 11.
[0025]
The support structure 12 is configured by using a steel box-type segment described in Japanese Patent Application No. 2002-173249 already filed by the present inventors.
[0026]
That is, as shown in FIG. 2, the steel box-type segment 12-1 constituting the support 12 has a cylindrical or shell structure for lining, with the outer side 12-2 being opened by processing the steel plate. The bentonite 12-4, which is a high-density clay-based soil material, is flush with the outer surface of the steel box 12-3. Is formed as a single steel box segment 12-1.
[0027]
Thus, although the plurality of steel box-shaped segments 12-1 are not specified at the front and rear joining positions, they are constructed in a cylindrical shape or a shell structure, for example, by being shifted by a half segment as illustrated. By doing so, it is configured to ensure water tightness.
[0028]
Therefore, in this embodiment, the support 12 is constructed by using the above-mentioned single steel box segment 12-1 to establish the water shielding property in the mine shaft, and the water tightness and the covering of the water shielding plug are completely completed. I have to.
[0029]
As described above, the support work 12 of the present embodiment maintains the stability of the rock in the tunnel, and at the same time, even if the segment steel disappears due to a corrosive action or the like, the filled bentonite absorbs and expands, Since it functions to fill the gap and repairs the deterioration of the support work, it prevents water from forming on the support work.
[0030]
Further, the support 12 does not need to be removed when the backfilling material 11 constituting the plug 10 is installed, so that the safety at the time of installation is improved and the cost is reduced. By sealing with bentonite or bentonite mixed soil against the gap between the support and the rock mass, when ethanol / bentonite is injected into the rock mass to form the bentonite-type grout 13, it is minimized to leak into the tunnel It can be limited.
[0031]
In the present embodiment, the section length of the backfill material 11 and the section length of the bentonite grout 13 are the same, but these relationships are not particularly limited, for example, both section lengths are different. Even so, there is no problem.
[0032]
FIG. 3 is a schematic sectional view showing another embodiment relating to the water-impervious structure of the present invention.
In the present embodiment, the mine shaft 1, the existing support 7 and the plug 10 have the same configuration state in the basic portion as in the above embodiment.
[0033]
However, in the plug 15 in the present embodiment, partition walls 16 and 16 ′ made of a material having high rigidity such as concrete are provided at the end of the backfilling material 11 constituting the plug 10.
[0034]
In the present embodiment, with these configurations, when groundwater is supplied to the backfill material 11 in a state where the tunnel 1 and the opposite tunnel 1 ′ are released after the plug 15 is installed, While preventing the return material 11 from squeezing out to the mine side, it prevents the water shielding performance of the backfill material 11 from deteriorating.
[0035]
However, when the plug 15 is installed in a state where the mine shaft 1 has already been backfilled, the partition wall 16 on one side is not required. Further, since the support for the portion where the partition wall is installed does not necessarily need to be removed, it may be a support made of a cement-based material.
[0036]
However, when the plug 15 is provided as shown in the figure, in order to stabilize the installation of the partition walls 16 and 16 ′ provided in the tunnels 1 and 1 ′, a convex portion 17 is formed on the outer periphery of the partition walls 16 and 16 ′. When the support 7-1 located in the mine 1, 1 'corresponding to the portion 17 is formed in the shape of the recess 18, it is assumed that the portion corresponding to the recess 18 of the support 7 needs to be removed. Since the recess 18 does not contribute to the water shielding performance, a support made of a cement-based material as described above may be used.
[0037]
In the present embodiment as well, there is no problem even if the section length of the backfill material 11 and the both section lengths of the bentonite grout 13 are different as in the above embodiment.
[0038]
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing still another embodiment relating to the water-impervious structure of the present invention. The basic portion is the same as that of each of the above-described embodiments, but the shape of the tunnel where the plug is installed is different. I have to.
[0039]
In the present embodiment shown in FIG. 4A, the section in the section 21 for installing the plug 20 is made smaller than the section in the normal mine shaft 1 described in FIG.
[0040]
Therefore, in the present embodiment, the range of the excavation-affected area that may be formed in the section 21 can be reduced, and the overall shape of the plug 20 installed here can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the range of the backfilling material 11 composed of the backfilling material, the support work 12 and the bentonite grout 13 formed in the excavation-affected area, and the total construction cost can be reduced.
[0041]
Similarly, in the embodiment shown in FIG. 4B, the cross section in the section 21 for installing the plug 15 provided with the partition walls 16 and 16 ′ at the end of the backfilling material 11 described in FIG. It is made smaller than the cross section in the normal mine shafts 1 and 1 ′ described in FIG.
[0042]
Therefore, in the present embodiment, the range of the excavation influence area that may be formed in the section 21 can be reduced, and the overall shape can be reduced even in the plug 15 installed here. Therefore, similarly to the present embodiment shown in FIG. 4A, the range of the backfill material 11, the partition walls 16, 16 ′, the support 12 and the bentonite grout 13 formed in the excavation affected area can be reduced. And the total construction cost can be reduced.
[0043]
As described above, the water-impervious structure of the waste disposal site according to the present invention is configured as described in detail in each embodiment. Therefore, a tunnel or excavation generated in connection with the construction of the radioactive waste disposal site. The water path that is formed in the work area in the affected area is easy by avoiding the water path that is continuously formed by the old and new excavated affected areas and the water path that is formed by the increased water permeability due to concrete deterioration. In addition, the water is sealed at a low cost with a reliable configuration.
[0044]
Next, the construction method of the water shielding structure according to the present invention will be described in detail.
The construction method of the water-impervious structure according to the present invention is such that a supporting work composed of bentonite segments constituting the plug is arranged continuously with other supporting works outside the work area, and then the backfill material is composed of bentonite segments. The bentonite grout is formed through a borehole formed in the excavation-affected area in the work area from another tunnel outside the work area.
In the following, an embodiment relating to the construction method of the water-impervious structure according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but in order to facilitate understanding of the invention, the same parts as in the conventional and the above-described embodiments, The same reference numerals are used for display.
[0045]
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the construction method of the water-impervious structure according to the present invention, and the construction state of the embodiment described with reference to FIGS. 1 and 3 is shown in FIGS. This is explained in b).
[0046]
In the embodiment shown in FIG. 5 (a), the support 12 made of bentonite segments constituting the plug 10 is made continuous with the support 7 installed in the tunnel outside the work area with respect to the excavation influence area 6-1. The backfilling material 11 is formed in the inside of the mine shaft 1 in which the support work 12 is placed.
[0047]
And the bentonite grout 13 created in the excavation influence area 6-1 passes through the plurality of boring holes 22 drilled from the other tunnel 1 'outside the work area with respect to the excavation influence area 6-1 after the construction. It is constructed by injecting slurry material of ethanol / bentonite.
[0048]
Thus, the ethanol / bentonite slurry material can be injected at a higher pressure than the case of injecting from the wall surface on the mine shaft side in the work area of the excavation-affected area 6-1. Since the support work 12 is arranged, the grout material does not leak into the inside of the mine shaft, and improvement of construction efficiency and reliable construction can be expected.
[0049]
In the embodiment shown in FIG. 5 (b), the support 12 composed of bentonite segments constituting the plug 15 is made continuous with the support 7 installed in the tunnel outside the work area with respect to the excavation influence area 6-1. The backfilling material 11 is formed in the inside of the mine shaft 1 where the support 12 is placed, and partition walls 16 and 16 ′ are provided at the end of the backfilling material 11.
[0050]
Thus, the injection of the slurry material composed of ethanol / bentonite for forming the bentonite grout 13 enables the injection of the slurry material at a high pressure as in the above-described embodiment, and at the same time, the grout material enters the inner space of the tunnel. Since there is no leakage, improvement of construction efficiency and reliable construction can be expected.
[0051]
As described above, since the construction method of the water-impervious structure according to the present invention is configured as described in detail in each embodiment, the excavation-affected area is improved with a bentonite grout made of ethanol / bentonite improved body or the like. In doing so, the cost is reduced while ensuring safety by avoiding the removal of support works and avoiding danger, and the construction of bentonite grout is made high pressure to establish a safe and reliable construction.
[0052]
As described above, the present invention has been described in detail based on the embodiment. However, the water-impervious structure and construction method of the radioactive waste disposal site according to the present invention are not limited to the above-described embodiment. It goes without saying that various modifications can be made by applying what is already known at the time of filing without departing from the spirit of the invention.
[0053]
【The invention's effect】
The water-impervious structure of the waste disposal site according to the present invention includes a backfill material formed in a tunnel, a bentonite grout formed in an excavation-affected area, and a bentonite disposed between the backfill material and the bentonite grout. It is composed of a support structure consisting of segments, and a rigid partition is provided on at least one side of the backfill material that constitutes the plug, or the tunnel in the work area where the plug is installed has a smaller cross section than other tunnels. Since it has the characteristics, it demonstrates the following specific effects, and at the same time, demonstrates an easy and reliable configuration and the effect of shielding water at a low cost.
[0054]
(1) Ensure the water blocking performance against the groundwater flow of the plug without forming a continuous water channel in the old and new excavation affected areas without forming a new excavation affected area.
{Circle around (2)} Supporters composed of bentonite segments repair deterioration and do not form water channels.
(3) The risk of collapse of the earth pressure is avoided and the cost is reduced without removing the support in the section where the plug is installed.
[0055]
Moreover, the construction method of the water-impervious structure according to the present invention is the construction method of each of the above-described water-impervious structures, and the support work composed of bentonite segments constituting the plug is continuously arranged with other support works outside the work area. Then, the backfill material is formed inside the tunnel where the support construction composed of bentonite segments is arranged, and then bentonite is passed through the borehole drilled into the excavation affected area of the work area from other tunnels outside the work area. As the system grout is formed, it is possible to avoid the removal of the support work and reduce the cost while ensuring safety by avoiding danger, and to establish a reliable construction by making the bentonite grout construction high-pressure injection It is effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment showing a water-impervious structure according to the present invention. FIG. 2 is a steel box-type segment diagram constituting a support made of bentonite segments. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the water-impervious structure of the present invention. FIG. 5 is an outline showing the construction method of the water-impervious structure according to the present invention. Sectional view [Fig. 6] Measures against conventional high-permeability fractures crossing a mine shaft [Fig. 7] Conventional measures for water shielding against excavation-affected areas [Explanation of symbols]
1 tunnel, 2 cracks, 3 injection grout, 4 plug,
5 Backfill, 6, 6-1 Excavation affected area, 7 Supporting work,
8 Water shielding plug, 9 Widened part, 10, 15, 20 Plug,
11 Backfill material, 12 Support, 12-1 Steel box type segment,
12-2 outside, 12-3 steel box, 12-4 bentonite,
13 Bentonite grout, 16, 16 'partition,
17 convex parts, 18 concave parts, 21 sections, 22 boring holes,

Claims (4)

  1. 放射性廃棄物処分場の建設で地下水の水みちが形成される坑道内部や掘削影響領域中等の作業域にプラグを設置して地下水の流れを抑制する放射性廃棄物処分場の遮水構造であって、プラグが坑道内部に形成される埋戻し材と掘削影響領域中に形成されるベントナイト系グラウト及び該埋戻し材とベントナイト系グラウト間に配置されるベントナイトセグメントから成る支保工で構成されることを特徴とする廃棄物処分場の遮水構造。It is a water-impervious structure for a radioactive waste disposal site that suppresses the flow of groundwater by installing plugs inside the tunnel where the groundwater channel is formed in the construction of the radioactive waste disposal site and in the work area such as in the excavation-affected area. The plug is composed of a backfill material formed inside the tunnel, a bentonite grout formed in the excavation-affected area, and a support work composed of a bentonite segment disposed between the backfill material and the bentonite grout. A water-blocking structure for a waste disposal site.
  2. プラグが、プラグを構成している埋戻し材の少なくとも片側に剛性隔壁を設けて成ることを特徴とする請求項1に記載の廃棄物処分場の遮水構造。The water-insulating structure for a waste disposal site according to claim 1, wherein the plug is provided with a rigid partition wall on at least one side of the backfilling material constituting the plug.
  3. プラグを設置する作業域の坑道が、他の坑道よりも小さい断面に構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の廃棄物処分場の遮水構造。The water-impervious structure for a waste disposal site according to claim 1 or 2, wherein the tunnel in the work area where the plug is installed is configured to have a smaller cross section than other tunnels.
  4. 請求項1乃至3のいずれかに記載される遮水構造の施工法であって、プラグを構成しているベントナイトセグメントから成る支保工を作業域外の他の支保工に連続させて配置し、次いで、埋戻し材をベントナイトセグメントから成る支保工が配置される坑道内部に形成し、しかる後に、作業域外の他の坑道から作業域の掘削影響領域中に削孔されるボーリング孔を通じてベントナイト系グラウトを形成する遮水構造の施工法。The construction method of the water-impervious structure according to any one of claims 1 to 3, wherein a support work composed of bentonite segments constituting a plug is arranged continuously with another support work outside the work area, and then The backfill material is formed inside the tunnel where the support composed of bentonite segments is placed, and then bentonite grout is formed through the borehole drilled from the other tunnel outside the work area into the excavation affected area of the work area. Construction method of the water shielding structure to be formed.
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