JP2008136956A - 酸性土壌の中和工法 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな掘削工事を不要とし、中和剤を土壌に直接添加することにより地下水面下の酸性土壌を中和でき、地下水の入れ替えが少なく、工期が短い酸性土壌の中和工法の提供。
【解決手段】酸性の地下水面下の酸性を土壌中に弱アルカリ性の中和剤を添加する酸性土壌の中和工法において、ｐＨがｐＨ８以上ｐＨ１１以下の弱アルカリ性の中和剤を準備し、その中和剤を地盤１ｍ^３に対して３ｋｇ以上１４０ｋｇ以下の割合で地中の酸性土壌中に添加し、その酸性土壌のｐＨを測定したて中和剤を添加した土壌のｐＨがpＨ５以上ｐＨ９以下とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、酸性の地下水面下の酸性土壌中に弱アルカリ性の中和剤を添加する酸性土壌の中和工法に関する。

汚染土壌を掘削除去し、新たな非汚染土壌に入れ替えることは良く行われている。その場合、掘削除去作業は多大な費用負担を強いられることが問題となる。

酸性の地下水の中和工法も、酸の供給源となる酸性土壌を中和する手法ではないため、半永久的に中和し続けなければならない。また、土壌に有害な重金属が含有されている場合は、それら重金属が中和後の地下水に溶出し易くなるため、人体への影響が懸念され、そのために土地利用も制限される。

ここで、汚染土壌中の重金属などを効果的に不溶化して、その溶出を防止する技術が開示されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

然るに、特許文献１、特許文献２は、重金属などで汚染された土壌に、セメント等のＣａ／Ｍｇ系塩基性物質を添加混合した後、鉄及び／又はアルミニウムの硫酸塩を添加混合して重金属等を不溶化するものであり、地盤改良材として塩基性物質（アルカリ性物質）と酸性化合物の双方を用いるため、施工費が嵩むと言う問題がある。

上記技術とは別に、アルカリ性土壌を中和して浄化処理する技術が開示されている（例えば特許文献３、特許文献４参照）。

然るに、特許文献３、特許文献４は何れも、アルカリ性土壌を中和して浄化処理するものであって、酸性土壌・地下水を中和するものではない。

又、本出願人は共同出願の一人として、間隙水（地下水）の入れ替え、又は、水中に入れると弱アルカリ性を示す固体或いは弱アルカリ性水を、酸性地下水液面下に注入することにより、重金属を含む酸性土壌を中和する技術を出願している（特許文献５参照）。

然るに、特許文献５は、たしかにｐＨ制御によって鉛等の重金属で汚染された酸性土壌・地下水からの重金属の溶出を簡単な処理方法によって押さえ込むことが可能となったが、地下水の入れ替え、又は弱アルカリ水での入れ替え回数が膨大となり、工期の遅延及び水処理費用が嵩んでしまうという問題を抱えている。
特開２００４−８８５４号公報 特開２００６−２０５１６９号公報 特開２００６−２６５７０号公報 特開２００６−２６４７２号公報 特願２００６−１２４７５９号

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、大きな掘削工事を不要とし、中和剤を土壌に直接添加することにより地下水面下の酸性土壌を中和でき、地下水の入れ替えが少なく、工期が短い地下水面下の酸性土壌の中和工法を提供することを目的としている。

本発明によれば、酸性の地下水面下の酸性土壌中に弱アルカリ性の中和剤を添加する酸性土壌の中和工法において、ｐＨがｐＨ８以上ｐＨ１１以下の弱アルカリ性の中和剤を準備し、その中和剤を地盤１ｍ^３に対して３ｋｇ以上１４０ｋｇ以下の割合で地中の酸性土壌中に添加し、その酸性土壌のｐＨを測定して中和剤を添加した土壌のｐＨがｐＨ５以上ｐＨ９以下とするものである。

さらに本発明によれば、地下水が酸性の酸性土壌中に弱アルカリ性の中和剤を添加する酸性土壌の中和工法において、その酸性土壌中にｐＨ濃度がｐＨ８以上ｐＨ１１以下の弱アルカリ中和剤と透水性のある材料との混合体を形成し、その混合体に地下水を通過させ、その通過した地下水の下流側の酸性土壌のｐＨを測定してそのｐＨがｐＨ５以上ｐＨ９以下とするものである。

本発明で使用される弱アルカリ性の中和剤は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムの何れかの単体、または２種類以上の複合体が好ましい。
そして中和剤のｐＨが８以下では中和剤の投入量が多くなり均一とならないことがあり、またｐＨが１１以上では中和剤では周囲の環境破壊のおそれがある。したがって中和剤のｐＨ濃度はこの範囲となる。

また本発明者は種々実験を行なった結果、中和剤の添加量は乾燥土壌に対して０．２重量％以上必要であることが解った（後述の実験例参照）。乾燥土壌１ｍ^３の重量は１４００ｋｇであるので、その０．２％は約３ｋｇとなる。また１０％すなわち１４０ｋｇを越えると周囲の環境汚染を生ずるおそれがある。

重金属も種類によって異なるものの、一般的に重金属で汚染されている土壌のｐＨが酸性であると、重金属が溶出し易くなるが、実験結果が示す通り土壌のｐＨが５ないし９、好ましくは６ないし８であれば重金属の濃度が基準の範囲内であることも解った。したがってｐＨを測定し、この範囲内であれば実質的に汚染重金属は中和されて不溶化されたものと判断できる。

本発明の実施に際して、弱アルカリ性の中和剤を透水性のある材料との混合体中に地下水を通過させる場合、地下水の自然な流れを用いてもよく、或は強制的にポンプ等で地下水を通過させたり、或は雨水や水道水等を用いて地下水と共に通過させてもよい。

弱アルカリ性の中和剤を酸性土壌に混合するに際して、スラリー状の弱アルカリ性の中和剤を高圧噴射によって酸性土壌中に混合するのが好ましい。

また弱アルカリ性の中和剤を酸性土壌に混合するに際して、スラリー状の弱アルカリ性の中和剤を低圧によって酸性土壌中に注入してもよい。

なお、弱アルカリ性の中和剤を酸性土壌に注入した後、撹拌翼によって地盤を撹拌して、酸性土壌と中和剤とを十分に混ぜ合わせることが好ましい。

本発明の実施に際して弱アルカリ性の中和剤を酸性土壌に混合する場合に、予め透水性の高い土質材料と固体状の弱アルカリ性の中和剤とを混合した混合材を地下水面下に水平方向に敷き詰めてもよい。

本発明の実施に際して弱アルカリ性の中和剤を酸性土壌に混合する場合に、予め透水性の高い土質材料と固体状の弱アルカリ性の中和剤とを混合した混合材を酸性土壌中の鉛直方向にパイル状に造成してもよい。

本発明の実施に際して弱アルカリ性の中和剤を地盤に混合した施工領域に注水及び揚水を行うことで弱アルカリ性の中和剤を地盤中に流動せしめてもよい。

上述したような本発明の酸性土壌の中和工法によれば、特定した弱アルカリ性の中和剤を直接酸性土壌に添加・混合することで、酸の供給源である酸性土壌を中和し、また、添加・混合した中和剤の存在によって、地下水との酸性土壌との接触による新たな酸性地下水の発生も防止でき、しかも、半永久的に使用できる。

大きく地盤を掘削しないので施工コストを削減できる。また工期の短縮も出来る。

予め施工領域（酸性土壌）のｐＨを測定する工程によって施工領域の土壌のｐＨを把握しているため、土壌に添加するアルカリ性の中和剤の補充回数を削減できる。

透水性の高い土質材料と固体状の弱アルカリ性中和剤とを混合して出来た混合材を酸性土壌に埋設することにより、地下水が混合材を通過する際に中和剤はその地下水に溶け込む。地下水に溶け込んだ中和剤は酸性土壌と接触して酸性土壌を中和する。また、酸性の地下水が流れ込んでも、流れ込んだ酸性の地下水は、混合材に接触することによって中和される。

地下水に有害な重金属が溶け込んでいても、透水性の高い土質材料と固体状の弱アルカリ性中和剤とを混合して出来た混合材を通過することで、重金属は混合材内で析出して地盤に保持され、地下水の重金属濃度は低下する。

地盤（酸性土壌）とアルカリ性中和剤を混合することで、透水性の高い混合体ができ、酸性地下水が流入し易くなり、単位時間当たりの酸性地下水の中和量が増加する。また、施工領域に注水する場合は、間隙水の入れ替え回数が少なくなり、従って水処理費用が抑制できる。

また、間隙水の入れ替え回数が少ないため、工期を大幅に短縮でき、土地の再利用を早めて、地域経済の発展に貢献できる。

まず本発明を良く理解するために、図１０、図１１及び図９を参照して本発明に至る過程を説明する。
図１０は、従来から行われてきた工法を簡略な実験装置に置き換えて示した模式図であり、水道水Ｗ０を、円筒状ガラス容器に充填した砂礫（酸性土壌より採取）Ｃ２に通水し、砂礫Ｃ２を通過させた後、再度砂礫Ｃ２に水道水Ｗ０を通水させて、砂礫Ｃ２の間隙水を入れ替える様態を示している。
実験では、通水後の水道水Ｗ０が中性になるのに要した入れ替わり回数を求め、通水前及び水道水Ｗ０が中性になった時の、砂礫Ｃ２及び水道水Ｗ０のｐＨ濃度及び鉛濃度の変化を求めている。
通水前の砂礫Ｃ２は、炭酸カルシウムを含まず、ｐＨ３．２で、鉛の溶出濃度が０．０７７ｍｇ／Ｌである。又、通水する前の水道水はｐＨ７．６である。

図１０の実験では、水道水Ｗ０を３８回通水することによって、砂礫Ｃ２がｐＨ７以下となった。即ち、酸性土壌を中和するためには多大な水の入れ替えが必要となることが判明した。
実験結果のその他の詳細については、従来技術１（第１比較例）として後述する。

図１１は、前記特願２００６−１２４７５９号に記載の発明を簡単な実験装置に置き換えて示した模式図であり、炭酸ナトリウム水溶液Ｗ２を、円筒状ガラス容器に充填した砂礫（酸性土壌より採取）Ｃ３に通水し、砂礫Ｃ３を通過させた後回収し、回収した水溶液を再度砂礫Ｃ３に通水させる様態を示している。
そして、このサイクルを、所定回数以上繰り返し、通水液Ｗ２が中性になるのに要した入れ替わり回数を求め、通水前及び通水液Ｗ２が中性になった時の、砂礫Ｃ３及び通水液（炭酸ナトリウム水溶液）Ｗ２の、ｐＨ濃度及び鉛濃度の変化を求めている。
通水前の砂礫Ｃ３は、炭酸カルシウムを含まず、ｐＨ３．２で、鉛濃度が０．０７７ｍｇ／Ｌである。また、砂礫Ｃ３に添加する前の炭酸ナトリウム水溶液Ｗ２は、一旦地下から回収した排水処理水に炭酸ナトリウムを溶解させて作成し、ｐＨ１０に調整している。

図１１の実験では、通水液が中性になるのに要した通水回数が３０回と、未だ看過できない多さであった。
この理由として、水のｐＨを上げるために必要な炭酸ナトリウム量と、緩衝作用の強い酸性土壌のｐＨを上げるために必要な炭酸ナトリウムの量は、酸性土壌の方が約１００倍も多く必要である結果が得られている。即ち、水に炭酸ナトリウムを添加してｐＨを上げたもので中和しようとしても、酸性土壌への影響は極めて小さく、このためほとんど酸性土壌と接触した後の水のｐＨは低い状態が維持されるものと考えられる。
実験結果のその他の詳細については、従来技術２（第２比較例）として後述する。

そこで、本発明者は種々研究の結果、酸性土壌に予め弱アルカリ性の中和剤を添加すると、その酸性土壌は中和されるので、流入する酸性地下水も中和されて流出することに着目した。

図９は、そのような着目が正しいことを、実験によって確認するための実験装置を模式的に示している。
図９の装置における実験では、土壌に炭酸カルシウムを添加した砂礫Ｃ１をガラス容器Ｖ内に充填し、そのガラス容器Ｖの一方の開口部側から現場の地下水Ｗ１を通水し、ガラス容器Ｖの他方の開口部から充填した地下水を回収している。同様の通水行為を地下水が中性になるまで繰り返し、中性になるまでの通水回数をカウントしている。

砂礫Ｃ１における、炭酸カルシウムと土壌とを混合する前の状態は、土壌のｐＨ値が３．２、鉛濃度が０．０７７ｍｇ／Ｌである。添加する炭酸カルシウムの土壌１ｍ^３当たりの重量は２０ｋｇである。また、現場地下水Ｗ１は、ｐＨ値が３．６、鉛濃度が２．２ｍｇ／Ｌである。
なお、図９では、砂礫Ｃ1に加え、更に炭酸カルシウムを混合してない土壌（土壌のｐＨ値が３．２、鉛濃度が０．０７７ｍｇ／Ｌ）だけの砂礫Ｃを接続して実験している。後述の図１６の実験結果「通水液が中性になるのに要した入れ替わり回数（２６）」は、砂礫Ｃの入れ替わり回数である。

図９〜図１１の実験から得られた結果によれば、本発明の中和工法（図９と概略同内容）は、従来技術工法（図１０、図１１と概略同じ内容）に対して、地下水の入れ替わり回数は、大幅に減少させることが確認された。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図1〜図３を参照して第１実施形態を説明する。

図１において、符号１は地中Ｇの表面層を、符号２は地下水層を示す。地下水層２には、重金属を含む酸性土壌４が含まれている。
先ず、図示しないボーリングロッドによって、予め酸性土壌４を含む領域に削孔されたボーリング孔へ噴射管５を挿入する。噴射管５の先端は、地下水層２における施工領域の下端、即ち、酸性土壌４の底部まで下ろされる。
図１では明示していないが、噴射管５の先端近傍には、１個以上のスラリー噴射ノズルがスラリージェットＪｓの向きが水平となるように形成されている。

地上側には、弱アルカリ性固体と水とを混合したスラリーＳを貯留するスラリータンク６が設置されている。
スラリータンク６は高圧ポンプ７を介装したスラリー供給管８によって噴射管５の図示しないスイベルジョイントと接続されている。

噴射管５からスラリージェットＪｓを噴射するに際しては、噴射管５を回転させながら、地上側に向かって引き上げる。そして、地下水層２の上面にスラリー噴射ノズルが引き上げられると、所定の直径の弱アルカリ性固体と原地盤との撹拌混合体（以下、「弱アルカリ固体と原地盤との撹拌混合体」を「撹拌混合体」と言う）９が形成される。

図２は、図１のＸ−Ｘ断面を示している。図２で示す例では、施工領域（酸性土壌）４全域に複数の撹拌混合体９が互いに外周が接するように形成されている。
地下水層２の地下水の流れは矢印Ｗで示すように、図示の例では左から右方向へと流れている。図１においても地下水の流れを矢印Ｗで示している。

尚、図示はしないが、複数の撹拌混合体９同士を所定距離離して造成することも可能である。その場合で、且つ地下水量が少ない場合、或いは、撹拌混合体９同志は接しているが残りの部分が大きく、且つ地下水量が少ない場合は、施工領域の上流側に注水孔１０を、下流側に揚水孔１１を設け、注水孔１０から注水し、揚水孔１１から地下水を汲み上げるのが好ましい。

そのように、注水孔１０に注水し、地下水を揚水孔１１から汲み上げるようにすれば、注水によって増加した地下水の作用によって、撹拌混合体９に含まれる弱アルカリ性固体が、撹拌混合体９以外の汚染領域（酸性土壌）４に溶け出し、撹拌混合体９以外の酸性土壌４を好適に中和させることができる。

図２における符号１２は、ｐＨ検査用に設けた複数のｐＨ検査孔である。即ち、第１実施形態では、汲み上げた地下水と、ｐＨ検査孔１２位置での土壌のｐＨが測定されるように構成されている。

ここで、土壌に添加する弱アルカリ性固体のｐＨ濃度は、ｐＨ８〜ｐＨ１１の範囲であり、弱アルカリ性固体としては炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムの何れかの単体、または２種類以上の複合体である。
そして弱アルカリ性固体の対土壌混合量は、地盤１ｍ^３に対して、３〜１４０ｋｇ、即ち、土壌の乾燥密度に対して０．２〜１０％とすることが好ましい。

上記混合量を設定するに当たり、発明者は予め土壌中和実験、及び地下水中和実験を行っている。
図１２は、土壌中和実験の実験結果を示すもので、縦軸に土壌のｐＨを、横軸に土壌に対する弱アルカリ固体の添加量（重量％）をとっている。詳細にはｐＨ３．８の酸性土壌に対して、乾燥土壌当たりの所定重量％となるように弱アルカリ固体（炭酸カルシウム）を添加し、所定時間経過後の土壌のｐＨを求めている。
図１２の結果によれば、地盤環境に影響が小さいとされる水質汚濁防止法の排水基準であるｐＨ５．８以上となるのは０．２％以上の添加が必要である結果を得た。

また、図１３は、地下水中和実験の実験結果を示すもので、縦軸に地下水のｐＨを、横軸に地下水に対する弱アルカリ固体の添加量（重量％）をとっている。
詳細にはｐＨ３．８の酸性地下水に対して、地下水当たりの所定重量％となるように弱アルカリ固体（炭酸カルシウム）を添加し、所定時間経過後の地下水のｐＨを求めている。
図１３の結果によれば、０．０２％以上添加すれば中性となることを確認した。しかし、更に過剰に添加してもｐＨは強アルカリとはならず、ｐＨ８程度以下に留まるとの結果を得た。

ここで、弱アルカリ性固体の対土壌混合量が地盤１ｍ^３に対して、３〜１４０ｋｇとしたのは以下の理由による。
土壌の乾燥密度は１．４〜２．０ｔ／ｍ^３である。図１２の結果から土壌１ｍ^３に対して弱アルカリ性固体の最低添加量は０．２％であるから、１．４×１０００×０．００２＝２．８ｋｇ、これを概数でみれば３ｋｇとなる。
また、過剰な添加は地盤の透水性を低下させるので、添加量は１割以下、つまり、１４００×０．１＝１４０ｋｇ以下とすればよい。

発明者は、更に図１４に示す実験装置によって、前記弱アルカリ性固体の対土壌混合量３〜１４０ｋｇ、の妥当性を確認している。
図１４の実験装置では、ｐＨ３．６、鉛濃度２．２ｍｇ／Ｌの現場地下水Ｗ１を、混合前ｐＨ３．２の土壌に２０ｋｇ／ｍ^３の炭酸カルシウムを添加した砂礫Ｃ４に通水して、砂礫Ｃ４及び通水後の水のｐＨ濃度及び鉛の漏出濃度を確認している。

図１５は図１４の実験データである。
図１５によれば、通水直後からｐＨ６〜ｐＨ８の範囲であり、「３〜１４０ｋｇ」の妥当性を確認した。また、砂礫Ｃ３への通水を５０回入れ替えても、継続的に炭酸カルシウムによる中和作用によって、地下水は中和され続けることが分かった。
更に、通水前は通水に用いる現場地下水Ｗ１の鉛濃度が２．２ｍｇ／Ｌであったが、中和によって鉛は析出して土壌に保持されるため、通水後の地下水中の鉛濃度は検出限界未満（０．００５ｍｇ／Ｌ未満）以下となる結果を得ている。

図３のフローチャート及び図１を参照して第１実施例の施工工程を説明する。
図３において、施工領域の上方の汚染源を有する上層部を掘削除去する（ステップＳ１）。なお、施工領域の上方に汚染源が存在しない場合には、ステップＳ１は省略される。
次のステップＳ２では所定の数のボーリング孔を削孔する。ボーリング孔は例えば、縦・横の孔と孔との間隔が等ピッチに削孔されており、その複数のボーリング孔の数箇所において施工領域のｐＨを測定する（ステップＳ３）。

酸性土壌を１回で中性に中和させることが困難である場合がある。そのような場合は、中和剤を補充する必要がある。そこで、予めｐＨを測定しておけば、酸性土壌に注入する中和剤の適正注入量が推定でき、補充回数も減らすことができる。補充回数の減少は施工コストの削減及び工期の短縮に繋がる。
そのように、施工コストの削減及び工期短縮のためにも係るｐＨの事前測定（ステップＳ３）を行うのが望ましい。

ステップＳ４では、ステップＳ３で測定したｐＨ値から酸性土壌に添加する弱アルカリ性固体（中和剤）の量を推定し、推定したアルカリ性固体をボーリング孔に注入する。

ステップＳ５では、施工領域の（地下水の）上流側に注水孔１０を、施工領域の下流側に揚水孔１１を削孔する。そして、注水孔１０から水を注入し、揚水孔１１から地下水を汲み上げる。そして、所定時間が経過するのを待ち（ステップＳ６のループ）、所定時間が経過した後（ステップＳ６のＹＥＳ）、ｐＨ検査孔１２（図２参照）にて土壌のｐＨ値を、また、揚水孔から汲み上げた地下水を分析し、地下水のｐＨ及び地下水に含まれる重金属濃度を測定する（ステップＳ７）。

酸性土壌４を中和することによって、酸性土壌４に含まれる重金属、特にセレン、クロム及び砒素等が不溶化でき、汲み上げた揚水中には溶出しない。従って揚水中の重金属の濃度を測定（確認）すれば、酸性土壌４における重金属の不溶化の程度を知ることが出来る。すなわち、土壌の浄化度が知れる。

ステップＳ８では、土壌と地下水のｐＨ値、及び地下水に含まれる重金属の濃度が基準の範囲内であるか否かを判断する。
本実施形態では、地下水のｐＨ値の範囲は、例えば、ｐＨ５（弱酸性）以下を不合格（ＮＧ）としている。
また、重金属が鉛であれば、例えば鉛濃度が環境基準値である０．０１ｍｇ／Ｌ以上を不合格（ＮＧ）としている。

ｐＨ値及び地下水に含まれる重金属の濃度が基準の範囲内にあれば（ステップＳ８のＹＥＳ）、ステップＳ９に進む。土壌と地下水のｐＨ値及び地下水に含まれる重金属の濃度が基準の範囲外であれば（ステップＳ８のＮＯ）、ステップＳ４まで戻り、ステップＳ４以降を繰り返す。

ステップＳ９では工事が完了し、最終的な地下水の水質をモニタリングする（ステップＳ１０）。モニタリングで得た最終の地下水の水質データは、次回以降の同様の酸性土壌・地下水の中和工法及びその他に活かされる。即ち、例えば、過去の数多くのモニタリングのデータに今回のデータを加えることにより、ステップＳ３のｐＨ測定から、どれくらいの中和剤を酸性土壌に添加すればよいのか、或いは、どれほどの通水時間があればよいか（何回注水を入れ替えしたらよいか）が正確に分かるようになる。
ステップＳ４〜ステップＳ８を１サイクル（中和剤の注入サイクル或いは補充サイクル）とすれば、ステップＳ３でｐＨを測定しており、そのｐＨに即した中和剤を添加することで、中和剤の補充サイクルの回数を減らすことが出来、その結果、施工コストを削減させ、工期の短縮が可能となる。

次に、図４を参照して、第２実施形態を説明する。
図１〜図３の第１実施形態は、スラリー状の弱アルカリ性固体（中和剤）を高圧ジェットによって酸性土壌に噴射する実施形態であった。
これに対して図４の第２実施形態は、撹拌翼によって酸性土壌を撹拌しながら、スラリー状又は粉体の弱アルカリ性中和剤を酸性土壌に添加・混合する実施形態である。

図４において、施工装置としては、撹拌翼を有するスラリー注入装置５０と第１実施形態と同様のスラリータンク６を有している。スラリー注入装置５０は、油圧モータ５１と、注入管５２と注入管５２と平行で且つ注入管に対して対称位置に配置された１対の撹拌ロッド５３とを備えている。各々の撹拌ロッド５３の先端には複数の撹拌翼５４が設けられている。油圧モータ５１は１対の撹拌ロッド５３を回転させる。

スラリー注入装置５０とスラリータンク６とはスラリー供給管８によって接続されている。スラリー供給管８にはスラリーポンプ７０が介装されている。スラリーポンプ７０は、第１実施形態の高圧ポンプ７よりも吐出圧力は低い。

図２の例では、注入管５２の先端は撹拌ロッド５３先端の撹拌翼５４と干渉しない程度に撹拌翼５４に接近するように構成されている。

第２実施形態の施工工程は、第１実施形態の図３のフローチャートで示したと概略同様であるが、図３のステップＳ４の内容（弱アルカリ性個体の土壌への添加の様態）が異なる。
すなわち、第１実施形態におけるステップＳ４の内容が、スラリーの高圧ジェットによる撹拌混合体９の造成であるのに対して、第２実施形態におけるステップＳ４の内容は、注入管５２で施工領域に注入したスラリーＦｓを撹拌翼５４によって原地盤と撹拌して撹拌混合体９０を形成している。
上記以外に関しては、概略第１実施形態と同様である。

次に、図５を参照して、第３実施形態を説明する。図５の第３実施形態の施工装置の構成は、第１実施形態の施工装置（図１参照）と類似している。

図５において、第３実施形態の施工装置は、注入管５５と、スラリータンク６と、スラリータンク６と注入管５５とを接続するスラリー供給管８と、スラリー供給管８に介装された吐出圧の高くないスラリーポンプ７０とで構成されている。

注入管５５は第１実施形態の注入管５と異なり、管の軸中心で回転はしない。スラリーＳの施工領域（酸性土壌）４への注入は、先ず、施工領域（酸性土壌）４の下端まで注入管５５を挿入してから、一定量のスラリーＳを注入する。一定量のスラリーの注入が終わった後、所定のピッチで注入管５５を地上側に引き上げてその位置で再び所定量のスラリーを酸性土壌４に注入する。酸性土壌４の上面に達するまで、所定のピッチ毎に同様の注入を行う。

或いは、注入管５５を連続して地上側に引き上げつつ、単位時間当たり一定量のスラリーＳを酸性土壌４に注入することもできる。
図５における符号９０は、弱アルカリ性固体を含むスラリーが地盤中に浸透した領域を示す。

注入管を挿入するためのボーリング孔位置は、上記スラリーが地盤に浸透した領域９０が隣の同様領域９０と接するだけ隔たった位置とすることが好ましい。

次に、図６を参照して第４実施形態を説明する。
図６の第４実施形態は、弱アルカリ性固体（中和剤）を地盤に混合するに際して、予め透水性の高い土質材料と弱アルカリ性固体とを混合した混合材を地下水面下に水平方向に敷き詰める実施形態である。

図６において、先ず、第１工程（６−１）では、施工領域の表面層１から地下水層２の酸性土壌４を含む土壌の一部を、例えば図示しない掘削用バケット等によって掘り返して、穴１５を掘削する。

第２工程（６−２）では、掘り返して出来た穴１５の水平の底部１５ｂに、予め地上側で透水性の高い土質材料と弱アルカリ性固体（中和剤：例えば、炭酸カルシウム）とを混合した混合材Ｍを、概略均等の厚みになるように、サンドマットとして敷き詰める。

穴１５の水平の底部１５ｂに、概略均等の厚みになるように、混合材Ｍを敷き詰めた後、第３工程（６−３）では、掘り返してあった図示しない土壌を公知の手段によって穴１５に埋め戻す。完全に埋め戻し終えた後、時間の経過と共に混合材Ｍと酸性土壌４及び地下水Ｗが作用し合い、酸性土壌４及び地下水は酸性から中性へと中和される。

ここで、透水性の高い土質材料と弱アルカリ性固体（中和剤）との混合重量比は、透水性の高い土質材料１００に対して、第１実施形態の場合と同様の理由によって０．２〜１０％が望ましい。

次に、図７、図８を参照して、第４実施形態を説明する。図７、図８の第４実施形態は、弱アルカリ性固体（中和剤）を地盤に混合するに際して、予め透水性の高い土質材料とアルカリ性固体（中和剤）とを混合した混合材を地盤中の鉛直方向にパイル状に造成する実施形態である。

図７において、先ず、（７−１）の工程では、施工領域である酸性土壌４にケーシング５７を貫入する。
（７−２）の工程では、ケーシング５７の先端５７ｂが施工領域４の下端に届いた後、ケーシング５７の地上側端部５７ａから礫などの透水性材料と弱アルカリ性固体との混合材料Ｍをケーシング５７内に投入する。
（７−３）の工程では、混合材量Ｍがケーシング５７の内部全体にいきわたった後、ケーシング５７を地上側に引き抜く。ケーシング５７が引き抜かれたあとには、透水性材料と弱アルカリ性固体との混合パイルＭｐが造成される。

ここで、混合パイルＭｐを造成するに際して、例えば、弱アルカリ性固体（中和剤：例えば炭酸カルシウム）は、透水性を考慮して粒径の大きなものを用いると良い。

図８は、施工エリアを地上上方から見た平面を表している。図８の例では、混合パイルＭｐは、施工エリアにおいて縦横が共に同じピッチＰで合計２０本造成されている。図中、符号Ｗは地下水の流れを示す。施工エリアにおける地下水の上流側には、図示の例では３箇所の注水孔１０が形成されている。また、地下水の下流側には、３箇所の揚水孔１１が形成されている。
図８において、混合パイルを造成していない位置には、酸性土壌のｐＨを測定できるように、図示の例では６箇所のｐＨ検査孔１２が形成されている。

図７、図８の第４実施形態によれば、透水性の高い土質材料（礫）とアルカリ性固体（中和剤）とを混合した混合材ＭからなるパイルＭｐは、地下水（地下水の流れＷ）を通過させ易い。地下水がパイルＭｐを流れ出る際には、パイルＭｐ中のアルカリ性の中和剤が地下水に溶け出している。その地下水に溶け出した中和剤によって酸性土壌・地下水を酸性から中性に中和させる。

前述したように、本発明の実施形態を実施するに当たり、実施形態における酸性中和の効果を、実験モデル（図９）で実験確認している。
また、従来技術における酸性土壌の中和効果を同時に行った４つの比較試験（従来技術１〜従来技術４）で確認している。
以下、従来技術と比較することによって、本発明の実施形態の効果を説明する。

図１６は、実施形態（図９の実験）と、比較対象の従来技術Ａ、従来技術Ｂ、従来技術１（図１０）、従来技術（図１１）における試験条件及び実験結果の一部「間隙水の入れ替わり回数」、すなわち、通水液が中性になるのに要した入れ替わり回数を示している。
なお、図１６における従来技術Ａと従来技術Ｂは、土壌ｐＨの低くない砂を用いていたため、当初予定の結果が得られ難いと判断して、従来技術１、従来技術２で再度やり直している。したがって、従来技術Ａ、従来技術Ｂに対しては実験モデルの図示を省略した。
また、図１７は、実施形態（図９）と、比較対象の従来技術１、従来技術２における、ｐＨ７〜ｐＨ１０の通水液の入れ替わり回数とｐＨとの関係を示している。

図１６によれば、実施形態（図９の実験）は、間隙水の入れ替え回数が２６回であり、比較対象の従来技術１（図１０の実験）の３８回に対して１２回減、と大幅な減少となっている。
又、従来技術２（図１１の実験）に対しても４回の減少となっている。
このことは、施工領域に注水する場合は、実施形態（図９の実験）が、従来方式の従来技術１（図１０の実験）、従来技術２（図１１の実験）に対して、中性化（酸性の中和）に要する水の量を大幅に削減して、直接的なコストを削減すると共に、工期の大幅な短縮にも繋がることを意味している。

図１７によれば、実施形態（図９の実験）は、２６回程度の間隙水の通水すなわち入れ替わりによって、ｐＨが７を上回り、確実に酸化土壌が中和されたことが分かる。
従来技術１（図１０の実験）は、３８回程度の間隙水の通水によって、ｐＨが７を上回っている。
従来技術２（図１１の実験）は、間隙水の通水回数が３０回を超えたところでｐＨ７となった。

前述したように、従来技術２（図１１の実験）で通水する水は、排水処理水に炭酸ナトリウムを加えてｐＨ１０の水溶液を用いている。このようにｐＨを高くしてもｐＨ７を超えるのは実施形態（図９）を上回る３０回である。
従来技術２（図１１の実験）では、３０回を超えて通水流量２０〜９０ｃｍ^３／日で行ってもｐＨは殆ど変化しない。しかしながら３日間通水を止めた後に間隙水の通水回数３３回目においてはｐＨの急激な低下（リバウンド；図１７のＲ点）を生じた。
即ち、地下水の入れ替えのみによる地下水の中和は、土壌の中和を十分にすることができないためリバウンドの危険性を示唆している。

実施形態（図９の実験）及び従来技術１（図１０の実験）での出口側のｐＨを測定した結果、従来技術１ではｐＨが４．１であるに対して図９の実験ではｐＨが８．１であり、大幅な改善が見られた。

本発明の第1実施形態の施工状態を示した断面図。 図1におけるＸ-Ｘ断面図。 第1実施形態の施工工順を説明するフローチャート。 本発明の第２実施形態の施工状態を示した断面図。 本発明の第３実施形態の施工状態を示した断面図。 本発明の第４実施形態の施工工程を説明する工程図。 本発明の第５実施形態の施工工程を説明する工程図。 本発明の第５実施形態における施工領域の平面図。 本発明の実施形態の効果を評価するための実験装置の模式図。 従来技術の中和効果を評価するための実験装置の一模式図。 従来技術の中和効果を評価するための実験装置の一模式図。 土壌に対する弱アルカリ性固体の添加量とｐＨとの関係を示すグラフ。 地下水に対する弱アルカリ性固体の添加量とｐＨとの関係を示すグラフ。 土壌にある量の炭酸カルシウムを添加した砂礫にｐＨ３．６の現場地下水を通水して、砂礫の中和を確認する実験装置の模式図。 図１４の実験装置で実験した際の実験データで、地下水の入れ替わり回数とｐＨの変化を示したグラフ。実験後の各種物質の土壌からの溶出量及び土壌ｐＨ試験結果を表にまとめた図。 実施形態及び従来技術の試験条件及び実験結果を表にまとめた図。 通水液の入れ替わり回数とｐＨとの関係を示した図。

符号の説明

１・・・表面層
２・・・地下水層
４・・・酸性土壌
５・・・噴射管
６・・・スラリータンク
７・・・高圧ポンプ
８・・・スラリー供給管
９・・・撹拌混合体
１０・・・注水孔
１１・・・揚水孔
１２・・・ｐＨ検査孔
５０・・・スラリー注入装置
５２・・・注入管
５４・・・撹拌翼
Ｇ・・・地中
Ｊｓ・・・スラリージェット
Ｓ・・・スラリー
Ｗ・・・地下水の流れ

Claims (2)

1. 酸性の地下水面下の酸性土壌中に弱アルカリ性の中和剤を添加する酸性土壌の中和工法において、ｐＨがｐＨ８以上ｐＨ１１以下の弱アルカリ性の中和剤を準備し、その中和剤を地盤１ｍ^３に対して３ｋｇ以上１４０ｋｇ以下の割合で地中の酸性土壌中に添加し、その酸性土壌のｐＨを測定して中和剤を添加した土壌のｐＨがｐＨ５以上ｐＨ９以下とすることを特徴とする酸性土壌の中和工法。
2. 地下水が酸性の酸性土壌中に弱アルカリ性の中和剤を添加する酸性土壌の中和工法において、その酸性土壌中にｐＨ濃度がｐＨ８以上ｐＨ１１以下の弱アルカリ中和剤と透水性のある材料との混合体を形成し、その混合体に地下水を通過させ、その通過した地下水の下流側の酸性土壌のｐＨを測定してそのｐＨがｐＨ５以上ｐＨ９以下とすることを特徴とする酸性土壌の中和工法。

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