JP2005083030A

JP2005083030A - 埋立工法

Info

Publication number: JP2005083030A
Application number: JP2003315031A
Authority: JP
Inventors: Toshio Hosooka; 敏夫細岡
Original assignee: HOSOOKA BIO HIGHTECH KENKYUSHO; HOSOOKA BIO HIGHTECH KENKYUSHO KK
Current assignee: HOSOOKA BIO HIGHTECH KENKYUSHO; HOSOOKA BIO HIGHTECH KENKYUSHO KK
Priority date: 2003-09-08
Filing date: 2003-09-08
Publication date: 2005-03-31

Abstract

【課題】本発明は、埋立跡地の地耐力を従来より向上させ、該埋立跡地の用途拡大を可能にする埋立工法を提供することを目的としている。
【解決手段】現存する埋立工法の改良を行った。その概要は、埋立対象物質を埋立予定場所へ投入して埋め立てるに際し、前記埋立対象物質に、外掛けで固結材を０．５〜２０．０質量％及び水分を５〜４０質量％加えて混練し、その混練物質を前記埋立予定場所へ投入するものである。この場合、前記埋立対象物質が、ビルの解体工事、道路及びトンネルの建設工事並びに地面の掘削で発生した解体屑、アスファルトの解砕物及び掘削残土であり、前記埋立予定場所が河川、湖、沼、海岸等の水面及び海面、陸上の山間、窪地並びに建造物の裏充填箇所から選ばれた場所であるのが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、埋立工法に係わり、詳しくは、ビル工事、道路工事、トンネル工事等で発生し、現在、その処理に困っている掘削残土等で河川、湖、沼、海岸等の水面及び海面、陸地の山間、窪地等を埋め立て、その埋立跡地を従来より有効利用できるようにする技術に関する。

現在、ビルの解体工事、道路やトンネルの建設工事等で発生した解体屑、アスファルトの解砕物、掘削残土等は、河川、湖、沼、海岸等の水面及び海面、陸上の山間、窪地等を埋め立てることで処置されている。また、近年、増大の一途をたどっている産業廃棄物の焼却で生じる焼却灰も、山間埋立地が環境汚染等の問題から確保が困難な状況にあり、今後は、最終処分として、有害物質の溶出防止対策を施した上で、水面及び海面埋め立てすることに期待が寄せられている。

ところで、現在行われている埋め立ては、埋め立てようとする土砂、コンクリート、アスファルト等の塊等（以下、埋立対象物質ともいう）を、加工（成形、破砕、粉砕、裁断等）することなしに、そのままの状態で埋め立て予定場所に、投棄するのが一般的である。その際、水分含有量が多過ぎるものは、簡単に脱水処理されて、ダンプ・カー、土運搬船で埋め立て予定場所に搬入し、ベルトコンベア、シュート、ショベル・カー、ブルトーザー等を用いて散布される。特に、埋立対象物質が微粒子の多い砂等の場合には、水を加えてスラリーとして、パイプ輸送で投棄することもある。

これら埋め立ての比較的新しい技術としては、土運搬船にＧＰＳ（人工衛星を利用した地球上での方位測定器）を取り付け、埋め立て位置を正確に判断して土砂等を海面に投棄する技術（特許文献１参照）、焼却灰を水でスラリーとし、スラリー輸送の途中で洗浄撹拌、分級して、大径粒子及び小径粒子に分け、それぞれに専用の埋め立て場所に投棄する技術（特許文献２参照）、あるいは護岸又は岸壁を形成するケーソンの内部及び上部に、廃棄物埋立地の浸出水を浄化する手段を備えたケーソンで囲んだ埋立地を形成し、廃棄物投棄を行う技術（特許文献３参照）等が挙げられる。

しかしながら、これらの技術はいずれも、埋め立ての基本的な問題、つまり埋立跡地を有効に利用することについてはあまり配慮がなされていないと言える。水面及び海面の埋め立てでは、投入した土砂等の埋立対象物を予め定めた厚さごとに圧下して締め固め、地耐力を向上させることができない。そのため、埋立跡地の地盤が長期間にわたって徐々に沈下したり、地震等があると、ひび割れや液状化現象が起きるので、その上に建築物を建造するには使用できない。つまり、埋立跡地の用途に制限が生じている。また、陸上の山間、窪地では、埋立作業中にローラ等により圧下し、埋立跡地の地耐力を向上させることは一応可能であるが、場所的に危険作業になることが多いし、莫大に費用も嵩むので、そのような地耐力向上作業を普及させることは難しい。
特開２００１−２６２５３８号公報特開２００２−７９２０７号公報特開２００２−３５７９０号公報日本国特許第３０８０２８８号公報

本発明は、かかる事情に鑑み、埋立跡地の地耐力を従来より向上させ、該埋立跡地の用途拡大を可能にする埋立工法を提供することを目的としている。

発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。

すなわち、本発明は、埋立対象物質を埋立予定場所へ投入して埋め立てるに際し、前記埋立対象物質に、外掛けで固結材を０．５〜２０．０質量％及び水分を５〜４０質量％加えて混練し、その混練物質を前記埋立予定場所へ投入することを特徴とする埋立工法である。

この場合、前記埋立対象物質が、ビルの解体工事、道路及びトンネルの建設工事並びに地面の掘削で発生した解体屑、アスファルトの解砕物及び掘削残土であり、前記埋立予定場所が河川、湖、沼、海岸等の水面及び海面、陸上の山間、窪地並びに建造物の裏充填箇所から選ばれた場所であることが好ましい。また、前記混練物の投入後、その表面に、該混練物と異なる物質で表層を別途形成し、その混練物と異なる物質が、コンクリート、アスファルト、又はセメント０．５〜２０．０質量％と、０．１ｍｍ以下の微粉末を１０質量％以上含有する骨材８０．０〜９９．５質量％との混合物に、外掛けで水を５〜４０質量％含有してなる土木用材料であるのが良い。さらに、前記河川、湖、沼、海岸等の水面及び海面には、前記混練物を水スラリーとしてパイプ輸送で直接且つ連続的に水底へ流し込むのが好ましい。そして、前記固結材は、セメント及び又はその代替物であるのが良い。

本発明によれば、水面及び海面の埋立跡地であっても、機械的な地盤強化対策を施さずに、その地耐力を従来より向上させ、長期間にわたる地盤沈下及び地震等によるひび割れや液状化現象を防止できるようになる。その結果、埋立跡地での建造物の設置、あるいはその大型化が図れるようになり、該埋立跡地の用途拡大が達成できる。

以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

まず、発明者は、埋立跡地の用途を拡大するには、長期間にわたる地盤沈下及び地震等によるひび割れや液状化現象の生じる恐れがなくなり、そこに建物を含む大型の建造物（例えば、高速自動車道、鉄道、遊園地の種々の機械等）が建設できるようになる必要があると考えた。そして、埋立跡地を今までよりも強固な地盤とする手段について鋭意検討し、機械的な圧下を行なわずに、埋め立て作業中に地盤の固化を進展させれば良いと結論した。具体的には、埋め立てに用いる物質に充填コンクリートよりはるかに少ない量の固化材（例えば、セメント等）及び水を混合して、埋立作業中に自然養生で固化させるのである。

そこで、非鉄金属の鉱石を選鉱した残土（鉱滓）を埋め立て対象物質に見立て、これを骨材にすると共に、該骨材１００質量％に対してポルトランド・セメントを４質量％及び水を２５質量％添加した混練物の水中養生を試みた。つまり、かかる混練物をアイリッヒ・ミキサーで製造した後、その混練物の６．０ｋｇを、図３に示すような深さ０．６ｍで容量が１．２ｍ³の水１を張ったピット２の底に設けた型枠３のそれぞれに鋼管を通して連続的に流し込み堆積させ、水中で養生した。そして、養生の途中で水中から引き上げ、混練物４に発現した強度を調査した。その結果、強度の評価は、ＪＩＳに規定された１軸圧縮強度測定方法で測定した値で行ったが、養生の３日後（３日強度という）が４５．０８Ｎ／ｃｍ²、７日強度が６９．５８Ｎ／ｃｍ²、２８日強度が１９０．１２Ｎ／ｃｍ²となり、それ以降はほぼ１９６Ｎ／ｃｍ²で安定していた。この値は、現行の建築基準法で埋立跡地に要求している９．８Ｎ／ｃｍ²に比べて、はるかに大きい数値（２０倍）であり、機械的な圧下を施さなくても十分に強化した地盤になり、建物を含む大型の建造物の建築が可能と判断される。強度の発現理由は、前記鉱滓が含むＳｉＯ₂及びＣａＯがセメントの添加でポゾラン反応を起こしたためと推察される。また、水中養生に成功した理由は、現在のところ定かではないが、混練物をエマルジョン状態ではなく、連続的に塊状で投入したため、固結材の水中分離が起きなかったと推定される。

引き続き、発明者は、埋立対象物質を種々変更して同様の実験を行い、埋立対象物資が
ビルの解体工事、道路及びトンネルの建設工事並びに地面の掘削で発生した解体屑、アスファルトの解砕物及び掘削残土及び沖縄県に多い赤土であっても、ＳｉＯ₂及びＣａＯを含むので、添加する固化材の量及び水分を変更すれば、前記鉱滓の場合と同様になることを見出し、本発明を完成させたのである。

すなわち、本発明は、埋立対象物質を埋立予定場所へ投入、堆積させて埋め立てるに際し、前記埋立対象物質に、外掛けで固結材を０．５〜２０．０質量％及び水分を５〜４０質量％加えて混練し、その混練物質を前記埋立予定場所へ投入するものである。なお、埋立予定場所としては、河川、湖、沼、海岸等の水面及び海面が選択できる。

ここで、固化材を埋立対象物質に対して外掛けで０．５〜２０．０質量％としたのは、０．５質量％未満では水中養生で十分な強度が発現できず、２０．０質量％超えでは効果が飽和し、それ以上の添加は無駄になるからである。また、水分を５〜４０質量％としたのは、５質量％未満では混練が十分に行えず、４０．０質量％超えでは、混練後に水が表面に浮き出て不都合だからである。なお、本発明では、埋立対象物質の粒径については特に限定しない。通常、ビルの解体工事、道路及びトンネルの建設工事並びに地面の掘削で発生した解体屑、アスファルトの解砕物及び掘削残土の粒度分布であれば、水中養生により問題なく固化したからである。

さらに、上記混練物は、水中でなく大気中の養生でも、自然に固化したので、陸地での埋め立てにも利用できるので、その場合も本発明に含めることにした。陸地での埋立予定場所としては、山間、窪地、建造物の裏充填箇所、平地等が挙げられる。

前記固結材としては、通常市販されているセメントが利用できる。しかしながら、本発明では、それに限定しなくても、固化効果を発揮できるものであれば良いので、石膏、石灰、フライアッシュ、鉄や非鉄金属の精錬で発生したスラグ等で代替させても良い。

さらに加えて、埋立予定予定場所への前記混練物の投入方法としては、ダンプカー、ショベルカー、ブルトーザー、ベルト・コンベア、各種シュート等の土木建設機械を利用したり、土運搬船を利用すれば良い。特に、河川、湖、沼、海岸等の水面及び海面への投入に際しては、直接水底へ堆積できるように、該混練物を水スラリーとしてパイプ輸送で直接且つ連続的に流し込むのが良い。流し込みには、ポンプを利用しても良いし、また重力で落下させても良い。

また、前記埋立予定場所の如何を問わず、前記混練物の投入後、その表面に、該混練物と異なる物質で表層を別途形成しても良い。この場合、前記混練物と異なる物質が、コンクリート、アスファルト、又はセメント０．５〜２０．０質量％と、０．１ｍｍ以下の微粉末を１０質量％以上含有する骨材８０．０〜９９．５質量％との混合物に、外掛けで水を５〜４０質量％含有してなる土木用材料であると一層良い。この材料は、本出願人が先に提案している物資（特許文献４参照）であるが、その上に植物の育成が可能となるばかりでなく、透水性や保水性に優れているので、所謂「ヒートアイランド現象」の抑制に有効だからである。なお、陸地の埋立予定場所に建造物の裏充填箇所を指定したのは、トンネル工事等の例でも明らかなように、トンネル壁（建造物）をコンクリートで形成させた場合、その裏側に土砂等を充填して壁を強化する必要があるからである。

（実施例１）
地下トンネルを建設するために所謂「シ−ルド工法」を利用し、トンネルとなる部分の土壌に高圧水を吹き付けて崩し、その崩した水分に富む（通常８０〜９０質量％）土壌をスラリーとして排出した。この土壌は、多量の水分を含んでいたので、脱水して埋め立て処理する以外に処理方法が見出せなかった。さらに、環境規制の厳しい昨今では、埋立地を捜すこと自体が難しくなっている。

そこで、岩石を粒径２ｍｍ以下に粉砕して、シールド工法での掘削時に発生するような微粒子の残土に見立て、それを利用して池の一部を試験的に埋め立てた。なお、その粉砕物は、礫分：１質量％、砂分：２６質量％、シルト分：５７質量％及び粘度分１６質量％である。

その埋め立て方法の概要を図１に示す。つまり、前記残土５は、埋め立て予定の池までダンプカー６で輸送し、そこに設けられた混練機７に投入した。そして、該混練機７において、前記残土５に外掛けで固結材１１であるセメントを５質量％及び水分を３０質量％加えて混練し、得られた水スラリー状の混練物４を、水底まで届くように配設した鋼管８を通して池９の中に送り込んだ。その送り込みの駆動力には、ポンプ１０を利用し、予定の面積を埋め立てた。

この埋立跡地は、２年経過したが、地盤の沈下は起きていない。また、その期間に数回の地震があったが、地表にひび割れや液状化現象は見られなかった。そこで、今後は、工場建屋を建設することを計画している。
（実施例２）
ビル解体工事で発生した解体屑及び地面の掘削で発生した残土を埋立対象物質として、陸地の窪地を試験的に埋め立てた。埋め立て予定面積は１００ｍ²である。この場合の埋め立て方法は、まず、前記残土を埋め立て予定の窪地までダンプカーで輸送し、そこに設けられた混練機に投入した。そして、実施例１と同様に、該混練機７において、前記埋立対象物質である残土５に外掛けで固結材１１であるセメントを１０質量％及び水分を２０質量％加えて混練した。得られた混練物４は、埋立予定場所の上方に設けた位置移動及び伸縮の自在なベルト・コンベヤ１１を経由して投入スポットに散布され、図２に示すような所定厚みの残土埋立層１２を形成した。次に、大径（例えば、直径１００ｍｍ）のコンクリート塊１３を混合した解体屑を、混練機７にて外掛けで固結材のセメントを５質量％及び水分を１５質量％加えて混練し、得られた混練物４を前記と同様にして上記残土埋立層１２の上に散布し、所定のほぼ均一な厚みの解体屑層１５を形成した。さらに、該解体屑層１５の上に再び前記残土による混練物を所定厚みで散布した後、その上に、セメント４質量％と、０．１ｍｍ以下の微粉末を１０質量％以上含有する骨材９６質量％との混合物に、外掛けで水を１０質量％含有してなる土木用材料を散布し、厚みがほぼ０．２ｍの表層１６を形成させた。

この埋立跡地は、２年経過しているが、地盤沈下が見られなかったので、前記表層１６に３ｃｍ厚でアスファルト舗装し、駐車場として利用を開始した。

本発明に係る埋立工法の１実施例を示す模式図である。本発明に係る埋立工法の図１とは別の実施例を示す模式図である。本発明に係る埋立工法を開発する基礎となった水中養生実験を示す図である。

符号の説明

１水
２ピット
３型枠
４混練物
５残土
６ダンプカー
７混練機
８鋼管
９池
１０ポンプ
１１固結材（セメント）
１２残土埋立層
１３コンクリート塊
１４トンネル
１５解体屑層
１６表層

Claims

埋立対象物質を埋立予定場所へ投入して埋め立てるに際し、
前記埋立対象物質に、外掛けで固結材を０．５〜２０．０質量％及び水分を５〜４０質量％加えて混練し、その混練物質を前記埋立予定場所へ投入することを特徴とする埋立工法。
前記埋立対象物質が、ビルの解体工事、道路及びトンネルの建設工事並びに地面の掘削で発生した解体屑、アスファルトの解砕物及び掘削残土であり、前記埋立予定場所が河川、湖、沼、海岸等の水面及び海面、陸上の山間、窪地並びに建造物の裏充填箇所から選ばれた場所であることを特徴とする請求項１記載の埋立工法。
前記混練物の投入後、その表面に、該混練物と異なる物質で表層を別途形成することを特徴とする請求項１又は２記載の埋立工法。
前記混練物と異なる物質が、コンクリート、アスファルト、又はセメント０．５〜２０．０質量％と、０．１ｍｍ以下の微粉末を１０質量％以上含有する骨材８０．０〜９９．５質量％との混合物に、外掛けで水を５〜４０質量％含有してなる土木用材料であることを特徴とする請求項３記載の埋立工法。
前記河川、湖、沼、海岸等の水面及び海面には、前記混練物を水スラリーとしてパイプ輸送で直接且つ連続的に水底へ流し込むことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の埋立工法。
前記固結材が、セメント及び又はその代替物であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の埋立工法。