JP2006043659A - 汚染土壌の浄化方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 中性系固化材と、酸化鉄と、遅延剤と、水とを混合して注入材を作製する注入材作製工程S1と、前記注入材作成工程S1において作製された注入材を撹拌軸の先端に撹拌翼を有した撹拌混合機により揮発性有機化合物を含有する地盤内に注入しつつ撹拌混合する撹拌混合工程S2とを含む汚染土壌の浄化方法。
【選択図】 図1
Description
また、特許文献2には、鉄粉を主成分とした浄化材を、撹拌翼を有した撹拌混合機により汚染された土壌に撹拌混合することにより、VOCの浄化処理を行った後、セメント系の固化材を当該土壌に撹拌混合して地盤改良を行う汚染土壌の浄化方法が開示されている。
また、遅延材は、施工上のトラブルを回避することを目的として添加されるものであり、早期に硬化する石こうの水和反応を一定時間遅延することで、例えば、何らかの原因により施工が中断した場合でも、注入材が硬化して注入材輸送用配管が目詰まりすることがなく、煩雑な配管取り替え作業を省略することを可能としている。
なお、注入材の水固化材比が、注入材が硬化する前に酸化鉄が沈降分離しない水固化材比であれば、地盤に注入する前に材料分離が生じることがなく、均等に土壌に酸化鉄が分散されて、VOCの分解に効果的である。ここで、水固化材比とは、固化材に対する水の比率であって、水の重量を固化材の重量で除した数値である。
τ=C+σC’tanφ・・・(式1)
また、土被り圧σC’は、上載される土の重量による圧力であって、土の単位重量γtに深度hを乗じたものである(式2参照)。
σC’=γt×h・・・(式2)
ここで、図1は本発明の汚染土壌の浄化方法の作業手順を示したフローチャートである。また、図2は注入材の作製手順を示したフローチャート、図3は本発明による土壌の強度回復の考え方を示した説明図である。
中性系固化材と、酸化鉄と、遅延材と、水とを混合して注入材を作製する。
図2に示すように、(S11)遅延材と水を混合して希釈遅延溶液を作製し、(S12)この希釈遅延溶液と中性系固化材とを混合して一次注入材を作製し、(S13)さらにこの一次注入材に酸化鉄を混入することにより注入材を作製する。
次に、注入材作製工程S1において作製された注入材を撹拌混合機によりVOCを含有する地盤内に注入しつつ撹拌混合する。
なお、注入材の地盤への注入及び撹拌混合は、公知の深層混合処理工法により行えばよく、撹拌混合機は、撹拌軸の先端に撹拌翼を有しており、油圧ポンプにより撹拌軸の先端に輸送されたスラリー状の注入材を噴出させながら撹拌翼により土壌と撹拌混合を行う構成のものを使用する。
撹拌混合工程S2において、VOCを含有する地盤内に注入材が混合されたことにより、注入材が含有する酸化鉄が地盤内のVOCと反応して、無害化処理を行うとともに、石こう系固化材の水和反応により地盤に強度(粘着力C)が付与される。また、深層部においては、粘着力Cに加えて、土被り圧により土壌の間隙が圧縮されて、内部摩擦角φが復元し、地盤の強度(せん断抵抗τ)が復元される(式1参照)。
つまり、本実施の形態は、図3に示すように、石こう系固化材により、深度hが浅い位置に関して液状化抵抗を付与できる程度のセメンテーション(qu=100kN/m2)で改良して、深度が深い位置に関しては、土被り圧σC’により内部摩擦角φを回復させて粘着力Cと内部摩擦角φによりせん断抵抗τを大きくするものとした。これは、深度hが浅い場合は、液状化の危険性があり、また、土被り圧σC’も小さいから、圧縮されることはなく内部摩擦角φの回復が見込めないこと、また、大深度であれば、液状化の危険性がないため、セメンテーションが不要となることから決定している。また、土被り圧σC’が大きいので、σC’>quとなり、圧縮する。原地盤が注入攪拌によって土粒子の間隙が大きくなっても、このように圧縮を許容すれば、再び間隙を小さくさせ、強度回復(φ)を図ることが可能となった。なお、図3においてGLは地表面、RLは不透水層上端面を示している。
また、注入量を50L〜200Lの範囲内とすることで、排泥量を削減することが可能となった。
例えば、前記実施の形態では、遅延材と水と中性系固化材とを混合した一次注入材に酸化鉄を混合することにより注入材を作製するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、図4に示すように、予め中性系固化材と酸化鉄とが混合された市販の特殊固化材を使用することにより、遅延材と水とを混合して作製された希釈遅延溶液(S11’)に、特殊固化材を混合して注入材を作製(S12’)するものとしてもよい。
セメント系固化材を使用する場合、水セメント比W/C=1で施工を行えば、材料分離がないとされている。図5(a)に示すように、水セメント比W/C=1の場合、Pロート値が8.7(sec)となる。このPロート値を石こう系固化材に採用すると、図5(b)に示すように、水固化材比W/P=1.4となる。このため、水固化材比W/Pを1.4以下とすれば、材料分離の防止が可能であることがいえる。
次に、注入材の注入量による地盤強度の増加(注入量依存性)の有無について実験を行った結果を示す。ここで、図7(a)は従来のセメント系固化材を用いた場合の注入量依存性を示す参考図であり、図7(b)は本発明の石こう系固化材を用いた場合の注入量依存性を示す実証実験結果である。なお、本実証実験では、注入材として、石こう系固化材と水と遅延剤の混合体を使用するものとし、水固化材比W/P=1.2,1.0,0.8について行った。
表1は、注入材の注入による地盤の湿潤密度について実験を行った結果である。
表1に示すように、石こう系固化材は、注入量を多くすると、地盤の湿潤密度が小さくなる。セメント改良土において、ダイレーションが期待できる湿潤密度は1.6以上であるため、これを採用すると、注入量が1m3当り300Lを超えるとダイレーションが期待できない。つまり、注入材の注入量を増やすと、土壌の間隙が大きくなるため、内部摩擦角による抵抗力が弱まるためダイレーションが期待できない。この結果、注入材の注入量は、土1m3に対して200L以下が好ましい。
図8(a)では、横軸に土被り圧と改良土の一軸圧縮強度の比σC’/qu、縦軸に体積ひずみ△V/V0として、セメント系固化材及び石こう系固化材による改良土の圧縮性
を示している。また、図8(b)は、横軸に土被り圧と改良土の一軸圧縮強度の比σC’/qu、縦軸にせん断抵抗と一軸圧縮強度の比τ/quとして、その関係を示している。図8(a)及び(b)において、実線はセメント系固化材により改良された改良土(以下「セメント改良土」という場合がある)、点線は石こう系固化材により改良された改良土(以下「石こう改良土」という場合がある)の傾向を示している。
一方、石こう改良土は、土被り圧がσC’付与された初期の段階から、改良土が圧縮してせん断抵抗τが大きくなる傾向を示している。これは、石こう改良土は、付与する粘着力Cがセメント改良土に比べて小さい反面、土粒子の間隙の圧縮を許容しているため、初期の段階から内部摩擦角φを回復させて、粘着力Cと内部摩擦角φにより強度(せん断抵抗τ)を回復させる傾向を示している。
本実証実験では、注入材の注入直後に湿潤密度γtが1.8Mg/m3であった供試体に対して、5%圧縮して湿潤密度γtを1.89Mg/m3とした場合の、内部摩擦角φを算出した。その結果、表2に示すように、圧縮前の内部摩擦角φが36°であったのに対し、圧縮後は42°まで増加した。つまり、注入材が注入された土壌に土被り圧が付与されることにより、土壌の間隙が圧縮されて、その内部摩擦角φが復元されることが示されている。これにより、tanφが大きくなるため、強度(せん断抵抗τ)が回復されて、周辺地盤と同等な強度を有する地盤が形成されることが実証された。
表3に、本発明の注入材を土壌に混合した場合の透水係数について、調べた結果を示す。
この結果、粒径の小さな酸化鉄を使用した場合、透水係数の低下は小さい。これにより、ポーラス状で硬化している石こうの結晶間を、僅かにVOCが溶解した地下水が通過し、酸化鉄と接触し浄化されることを、阻害されないため、浄化時間の短縮を図ることが可能となる。これに対して、従来使用されている粒径の大きな鉄粉(5μm以上)では、土粒子や石こう結晶の間隙を塞ぎ、透水性が低下してしまうため、VOCと鉄粉の接触機会が少なく、浄化されるまでの時間が長くなる。
また、着色された浄化材を用いることで、排泥の着色具合から混合状況を判断でき、適切な攪拌時間に調節することで、少量の注入量でも混合効果を高め確実に均等分散できる。
S2 撹拌混合工程
S3 分解・強度回復工程
Claims (7)
- 中性系固化材と、酸化鉄と、遅延剤と、水とを混合して注入材を作製する注入材作製工程と、
前記注入材作製工程において作製された注入材を撹拌軸の先端に撹拌翼を有した撹拌混合機により揮発性有機化合物を含有する地盤内に注入しつつ撹拌混合する撹拌混合工程と、
を含むことを特徴とする汚染土壌の浄化方法。 - 前記中性系固化材は、半水石こうを重量比で60%以上含有し、pH値が6より大、11より小であることを特徴とする、請求項1に記載の汚染土壌の浄化方法。
- 前記酸化鉄が、粒径1μm以下であることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の汚染土壌の浄化方法。
- 前記酸化鉄が、原地盤の土壌の色と異なる色であり、前記撹拌混合工程において、排泥の色むらを確認しながら注入材の汚染土壌への撹拌混合を行うことを特徴とする、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の汚染土壌の浄化方法。
- 前記撹拌混合工程において、地盤内に注入される前記注入材の量が、土1m3当り50L〜200Lであることを特徴とする、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の汚染土壌の浄化方法。
- 前記注入材が、注入後の地盤の一軸圧縮強度が深度20m以深において土被り圧よりも小さくなるように調整された水固化材比と注入量により注入されていることを特徴とする、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の汚染土壌の浄化方法。
- 前記撹拌混合機の撹拌軸の地表周囲が、噴出防止カバーにより覆われていることを特徴とする、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の汚染土壌の浄化方法。
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JP2010077264A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Michizo Ichihara | 石こう系土質安定処理材及び土質安定処理土の製造方法 |
JP2012254432A (ja) * | 2011-06-10 | 2012-12-27 | Kajima Corp | 汚染物質吸着資材、汚染物質吸着シートおよび掘り起こし残土の処理方法 |
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2004
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