JP2008253884A - 汚染土壌の封じ込め方法および杭基礎の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 排泥を大幅に低減することができ、安価で、かつ短い工期で良好な改良体を造成して汚染土壌を封じ込める方法を提供する。
【解決手段】 本発明の方法では、先導管と軸体と螺旋状羽根とを有し、螺旋状羽根の上面および下面に土壌を撹拌するための複数の爪が設けられた掘削工具を用いる。この掘削工具により、汚染物質により汚染された領域３０の側部の境界部分の土壌を掘削し、所定深さに達した後に掘削工具の注入管からセメントミルクを噴射させつつ境界部分の土壌と混合して、領域３０の側部に改良体３１を造成する工程と、領域３０内の土壌を掘削し、所定深さに達した後に注入管からセメントミルクを噴射させつつ領域３０の下方にある土壌と混合して、領域３０の下部に改良体３２を造成する工程とを含む。
【選択図】 図３

Description

本発明は、汚染物質により汚染された領域を有する土壌において、汚染物質が流出しないように汚染領域を改良体で囲い込み、汚染土壌を封じ込める方法、および、汚染土壌を封じ込めるとともに杭基礎を構築する方法に関する。

重金属等の汚染物質で汚染された土壌を除去することなく、その存在する位置（原位置）にて封じ込めることが、土壌汚染対策法施行規則によって認められている。このため、従来から汚染土壌を原位置にて封じ込めて無害化する工法が多く提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

この工法では、地中の汚染土壌を囲繞するように遮断壁を構築し、重金属等の汚染物質が外部へと流出しないように封じ込めている。遮断壁は、例えば、深層混合処理工法（ＤＣＭ工法）によって構築されている。深層混合処理工法は、地表面付近の表層部分よりも深い領域内において、セメントミルクのようなスラリー状の固化材を高圧で噴射し、スラリー状の固化材と土壌との混合物からなる固結体を形成させて地盤の改良を行う工法である。

深層混合処理工法には、高圧噴射撹拌工法や、高圧噴射機械撹拌併用工法等がある。高圧噴射機械撹拌併用工法は、管状体（ロッド）を地中に回転させつつ進入させながら、ロッドの先端付近に設けられた噴射口から高圧（例えば、２０〜４０ＭＰａ）でスラリー状の固化材を噴射させ、ロッドの通過箇所を含む周辺領域に固化材を含む略円柱状の固結体を形成させる工法である。

ロッドには、掘削方向に対して垂直な水平方向に延びる機械撹拌翼を設けることができ、その機械撹拌翼の端部に噴射口を設けることができる。このロッドを用いた高圧噴射機械撹拌併用工法では、略円柱状のものをオーバーラップさせて造成し、固結させることにより、汚染土壌を囲繞する遮断壁を構築する。構築された遮断壁は、汚染土壌を完全に取り囲み、外部との間に汚染物質が移動可能な連絡路が存在しないため、完全に封じ込めを行うことができる。
特開２００４−２９８８３１号公報 特開２００１−３２１７３７号公報 特開平１１−５０７４号公報

上述したように、従来の工法では、ロッドの周囲に設けられた機械撹拌翼の端部の噴射口からセメント系固化材を水平方向に噴射し、機械撹拌翼の回転により土壌と固化材とを撹拌混合して、略円柱状の固結体を形成している。

このロッドおよび機械撹拌翼を備える従来の装置では、掘削時に排泥が生じ、その排泥を処理しなければならず、また、固化材を注入すれば、その注入した分だけ排泥が生じるといった問題があった。この排泥の中には、注入した固化材も含まれおり、十分な強度の改良体を構築するためには、排泥とともに排出される固化材の量を加味して固化材を注入する必要があり、余分なコストがかかるといった問題があった。なお、排泥の中には、固化材のほか、汚染物質も含まれており、この汚染物質を別途処理しなければならないといった問題もあった。

従来の装置で遮断壁を構築する場合、汚染物質により汚染された領域から離間させて遮断壁を構築している。これは、掘削時や、土壌と固化材との撹拌混合時に、汚染土壌が領域外へ移動したり、流出したりするのを防止するためである。

しかしながら、汚染領域から離間させて遮断壁を構築する場合、遮断壁を大きく構築する必要があり、多くの固化材が必要となり、施工に時間を要するといった問題がある。

そこで、排泥を大幅に低減することができ、安価で、かつ短い工期で良好な改良体を造成して汚染土壌を完全に封じ込めることができる工法の提供が望まれている。

本発明者らは、排泥を大幅に低減させることができる掘削工具として、先導管と軸体とその軸体の周囲に取り付けられた螺旋状羽根とを有し、その軸体において螺旋状羽根が取り付けられる部分が軸方向に沿って中央部が太く、両端部が細くなるように構成され、螺旋状羽根のループが下端部から中央部に向けて径が大きくなり、中央部から上端部に向けて径が小さくなる形状で、螺旋状羽根の上面および下面に土壌を撹拌するための複数の爪が設けられた掘削工具を開発し、土壌浄化や地盤改良等に使用している。この掘削工具は、セメントミルクの注入および撹拌時においても、排泥がほとんど生じないものである。

本発明では、この掘削工具が、排泥が生じないばかりでなく、セメントミルクと土壌とをよく混ぜ合わせることができ、撹拌混合しても、注入したセメントミルクや土壌中の重金属等の汚染物質が上下方向および軸体から離間する方向である水平方向へはほとんど移動せず、ほぼ定位置に留まり続けることを見出した。これにより、汚染領域から離間させて遮断壁を構築する必要がなくなり、汚染領域の境界部分に遮断壁を構築しても、領域内の汚染土壌は改良体からなる遮断壁で包囲することによって、また、境界部分の汚染土壌については改良体内に、それぞれの汚染土壌を封じ込めることができることを見出した。上記課題は、本発明の汚染土壌の封じ込め方法を提供することにより解決される。

すなわち、本発明によれば、汚染物質により汚染された領域の汚染土壌を封じ込める方法であって、
先導管と軸体と該軸体の周囲に取り付けられた螺旋状羽根とを有し、軸体の軸方向に沿って中央部の径が大きく、両端部の径が小さくなるように形成され、螺旋状羽根の径が軸体の中央部から両端部に向けて小さくなる形状で、螺旋状羽根の上面および下面に土壌を撹拌するための複数の爪が設けられた掘削工具を回転させ、先導管より圧縮空気を噴射しつつ領域側部の境界部分の土壌を掘削し、領域底部より下方の所定深さに達した後に掘削工具を逆回転させ、螺旋状羽根に沿って軸体に対して垂直方向に延びる注入管からセメントミルクを噴射させつつ境界部分の土壌とセメントミルクとを混合して、領域側部に、地表面から所定深さにまで延びる複数の第１改良体をオーバーラップさせて造成する第１造成工程と、
掘削工具を回転させ、かつ先導管より圧縮空気を噴射しつつ領域内の土壌を掘削し、領域底部より下方の所定深さに達した後に掘削工具を逆回転させ、注入管からセメントミルクを噴射させつつ少なくとも領域底部より下方にある土壌とセメントミルクとを混合して、少なくとも領域の下部に、所定深さにまで延びる複数の第２改良体をオーバーラップさせて造成する第２造成工程とを含む、方法が提供される。

上記の第２造成工程では、注入管からセメントミルクを噴射させることに加えて、汚染物質に含まれる重金属を吸着し、不溶化させる吸着剤も噴射させることができる。これらは１本の注入管から同時に噴射させることができる。

また、汚染土壌の下部のみに改良体を造成する場合、汚染土壌上にコンクリートを打設する工程をさらに含むことができる。これにより、汚染土壌を完全に封じ込めることができる。

上記の第２造成工程では、汚染土壌の地表面から所定深さにまで延びる第２改良体をオーバーラップさせて造成することもできる。この場合、改良体内に汚染物質を封じ込めることができる。また、上記の吸着材を同時に噴射させて、吸着材に重金属を吸着させ、かつ改良体内に封じ込めることができる。

本発明では、汚染物質により汚染された領域の汚染土壌を封じ込めるとともに杭基礎を構築する方法も提供することができる。
この方法は、上記の掘削工具を回転させ、かつ先導管より圧縮空気を噴射しつつ領域内および該領域側部の境界部分の土壌を掘削し、岩盤まで達した後に掘削工具を逆回転させ、注入管からセメントミルクを噴射させつつ領域の下方および領域内および領域側部の境界部分の土壌とセメントミルクとを混合して、領域内および該領域側部に、地表面から岩盤にまで延びる複数の第１改良体を所定間隔で造成する第１造成工程と、
掘削工具を回転させ、かつ先導管より圧縮空気を噴射しつつ領域内および該領域側部の境界部分の土壌を掘削し、領域底部より下方の所定深さに達した後に掘削工具を逆回転させ、注入管からセメントミルクを噴射させつつ領域内および該領域側部の境界部分の土壌とセメントミルクとを混合して、領域内および該領域側部の第１改良体間に、地表面から所定深さにまで延びる複数の第２改良体をオーバーラップさせて造成する第２造成工程と、
第１改良体内に鋼管を挿入する工程とを含む。

この方法では、第１造成工程および前記２造成工程において、注入管からセメントミルクと上記の吸着剤とを噴射させることができる。

本発明の汚染土壌の封じ込め方法を提供することで、注入されたセメントミルクや汚染物質が地上へ排出されないため、作業員や周辺住宅への影響をなくすことができる。

また、セメントミルクや汚染物質がほぼ定位置に留まり続けるため、セメントミルクが無駄になることはなく、また、余分なセメントミルクが不要で、施工期間を短縮することができ、効率的に汚染土壌の封じ込めを行うことができる。

流出しないように吸着材に吸着させ、さらにセメントミルクによって改良体内へ二重に封じ込めることができるため、汚染物質の外部土壌への流出をより効果的に防止することができる。

また、汚染領域内および汚染領域側部の境界部分に、改良体を造成する際、岩盤まで掘削し、セメントミルクを噴射させて岩着した改良体を造成することで、その後に鋼管を入れて杭基礎を構築することができる。このようにして杭基礎を構築することで、砂質土で約３ＭＰａ、粘性土で約１ＭＰａの十分な強度をもった杭基礎を構築することができる。

本発明の汚染土壌の封じ込め方法および杭基礎の構築方法を説明する前に、それらの方法に使用する掘削工具について図面を参照して説明する。図１は、掘削工具の一例を示した図である。図１（ａ）は、掘削工具の斜視図を、図１（ｂ）は、掘削工具の正面および断面図を示した図である。

掘削工具１は、上端部がロッドに接続され、下端部に、土壌を掘削するための先鋭な切削チップ２が設けられた先導管３を備えている。このため、掘削工具１を回転させると、切削チップ２により地盤を掘削し、先導管３が地中に挿入される。掘削工具１は、先導管３に連続する軸体４を備え、軸体４の周囲には螺旋状羽根５が設けられている。

軸体４は、軸方向に沿って中央部の径が大きく、上端部および下端部の径が小さくなるように形成されている。螺旋状羽根５は、径が軸体４の下端部から中央部に向けて大きくなり、中央部から上端部に向けて小さくなる形状とされていて、螺旋状羽根５の上面および下面には、土壌を撹拌するための複数の爪６が設けられている。

螺旋状羽根５の最大径は、排泥を生じさせないようにするために、０．４ｍ以上であることが好ましく、設備規模を考慮して、３ｍ以下が好ましい。軸体４の長さは、例えば、約０．８ｍとすることができ、この場合、中央部の一定径部分の長さは、約０．１６ｍとし、上端部および下端部の約０．３２ｍの範囲において軸径が約０．１４ｍから約０．４ｍへと一定の割合で変化するものとすることができる。ちなみに、この場合のテーパ角は、約２２°である。

螺旋状羽根５の径は、軸体４の下端部から中央部に向けて一定の割合で大きくなり、中央部から上端部に向けて一定の割合で小さくなっている。なお、中央部の軸体４の径が一定である部分においては、螺旋状羽根５の径も一定とされている。

軸体４は、内部が中空とされ、その内部には注入管７が設けられている。この注入管７は、軸体４の中央部において、軸体４を貫通して螺旋状羽根５に沿って軸体４に対して垂直方向に延びていて、セメントミルク等を噴射することができる。図１では、注入管７が２本設けられているが、これらは必要に応じて１本あるいは３本設けることができる。軸体４と注入管７との間は、圧縮空気の通路となり、先導管３の先端より圧縮空気を噴射することができるようになっている。この圧縮空気は、掘削中の地盤への衝撃を低減させ、掘削工具１に揺動撹拌効果を与えて掘削を容易にし、切削チップ２の掘削時の発熱を抑制するために噴射される。

螺旋状羽根５の上面および下面には、略長方形の板状の爪６が複数設けられている。爪６は、略長方形の一方の面が軸体４の中心に向き、略長方形の長手方向が円周方向に沿って取り付けられている。また、略長方形の一つの角が面取りされていて、掘削時に反時計回りに掘削工具を回転させる場合には、上面に設けられる爪６は、回転方向に向いた側に面取りされた部分が位置するように取り付けられ、下面に設けられる爪６は、逆回転させたときの回転方向に向いた側に面取りされた部分が位置するように取り付けられる。

螺旋状羽根５は、その径が大きいほうが、土砂を押える力は強く有利であるが、地中で抵抗がかかり、特に中央部の径が最も大きくなる部分での抵抗が大きくなる。軸体４を一定の径にすると、螺旋状羽根５が軸体４から突き出す長さが長くなり、大きな力がかかるとともに、螺旋状羽根５が破損しやすくなる。また、軸体４にかかる力も大きくなり、破損しやすくなる。しかしながら、図１に示すような掘削工具の場合、軸体４の中央部の径が両端部に比較して大きいため、軸体４が破損しにくくなり、また、螺旋状羽根５が軸体４から突き出す長さが短くなるため、螺旋状羽根５も破損しにくくなる。また、軸体４は、両端部から中央部に向けて一定の割合で径が大きくなる構造とされているため、螺旋状羽根５が地中を進行する場合にスムーズに土砂を後方に送ることができる。さらに、螺旋状羽根５の上面および下面に設けられた複数の爪６は、鋭く土壌にくい込みながら土壌を効果的に撹拌しつつ、切削・撹拌された土壌をスムーズに後方へ送り、こぶし程度の大きさの石が土砂に混在していても噛み込みにくくさせている。

次に、図１に示した掘削工具の使用方法について説明する。掘削工具１は、ロッドを備える土木機械に接続されて使用される。図２は、その土木機械の一例を示した図である。土木機械２０は、自走可能な車両２１と、上下動可能なアーム２２と、ロッド２３と、ロッド２３を回転可能に挟持するチャック２４と、チャック２４を上下に移動可能に取り付けるスライド式の取り付け装置であるリーダ２５とを備える。

ロッド２３の最上部には、ロッド２３の内部の注入管とセメントミルク等を搬送するための搬送用ホース２６とを接続し、ロッド２３と注入管との間の隙間へ圧縮空気を供給するための空気ホース２７を接続するためのスィベル２８が接続されている。このスィベル２８は、ロッド２３を回転可能に搬送用ホース２６および空気ホース２７と接続するものである。

この土木機械２０を使用して土壌を掘削し、セメントミルクを噴射して改良体を造成する工程について説明する。掘削工具１を、チャック２４に挟持されたロッド２３の下端に接続する。コンプレッサを起動し、空気ホース２７を通して圧縮空気をロッド２３内に供給し、掘削工具１の先端から噴射するとともに、掘削工具１を回転させる。リーダ２５によってロッド２３を降下させ、土壌の掘削を開始する。追加のロッドを継ぎ足して、さらに深く掘り進める。所定の深さまで掘削した後、ロッド２３の回転方向を逆にし、リーダ２５によってロッド２３を上昇させる。この際、搬送用ホース２６を通してセメントミルクを供給し、注入管から噴射させる。掘削された土砂とセメントミルクとを効率的に撹拌混合しつつ、ロッド２３を地表面まで上昇させる。このようにして、１つの改良体の造成が終了したら、その改良体にオーバーラップする位置にロッド２３を配置し、上記と同様の工程を繰り返す。この掘削工具１は、土砂をスムーズに後方へ送り、掘削された土砂とセメントミルクとを効率的に撹拌混合するため、排泥がほとんど生じない。

本発明では、掘削工具１により撹拌混合すると、掘削された土砂とセメントミルクとがよく混ざり合うとともに、噴射したセメントミルク、土砂中の汚染物質が、上下方向および軸体から離間する方向である水平方向へはほとんど移動せず、ほぼ定位置に留まることを見出した。このため、汚染物質により汚染された領域から離間して遮断壁を構築する必要はなく、その領域の境界部分に遮断壁を構築し、少ないセメント量で完全に汚染土壌を封じ込めることができる。

以下、本発明の汚染土壌の封じ込め方法について説明する。図３は、本発明の方法により造成された改良体からなる遮断壁の一例を示した図である。図３（ａ）は、平面図を、図３（ｂ）は、切断線Ａ−Ａで切断した断面図である。遮断壁は、重金属等の汚染物質により汚染された実線で示された領域３０の側部の境界部分の土壌に改良体３１をオーバーラップさせて造成し、かつ領域３０の下部にも改良体３２をオーバーラップさせて造成することにより構築される。

すなわち、図２に示すように、掘削工具１をロッド２３に接続した土木機械２０を使用し、掘削工具１を所定方向に回転させつつ、ロッド２３を降下させ、掘削工具１の先導管より圧縮空気を噴射しつつ、領域３０の側部の境界部分の土壌を掘削する。なお、領域３０は、予めサンプリングを行うことにより、汚染物質で汚染された領域を特定することができる。掘削時には、螺旋状羽根の上面に設けられた爪が土壌を切削し、下面に設けられた爪が土壌を後方へスムーズに送り出す。螺旋状羽根は回転しながら下方へと推進するが、掘削された土砂は上下の羽根間をスムーズに抜け出し、ほぼ定位置に留まる。

領域３０の底部より下方の所定深さに達した後に、掘削工具１を逆回転させつつ、ロッド２３を上昇させ、螺旋状羽根に沿って軸体に対して垂直方向に延びる注入管からセメントミルクを噴射させる。境界部分の土壌と、噴射されたセメントミルクとを混合して、領域３０の側部に、地表面から所定深さにまで延びる改良体３１を造成する。セメントミルクの噴射および混合時には、螺旋状羽根５の上面に設けられた爪６が土壌を後方へスムーズに送り出し、下面に設けられた爪６が土壌とセメントミルクとを撹拌混合する。螺旋状羽根は回転しながら上方へと推進するが、掘削された土砂、セメントミルク、汚染物質は上下の羽根間をスムーズに抜け出し、ほぼ定位置に留まる。なお、この撹拌混合した段階では、改良体３１は、まだ固化していない状態である。次に、隣り合う改良体を造成するが、先に造成した改良体に一部がオーバーラップする位置にロッド２３の中心を配置し、その位置の土壌を上記と同様に掘削し、セメントミルクを噴射し、土壌と撹拌混合することにより、隣り合う改良体を造成する。これを繰り返し、領域３０の側部に改良体３１をオーバーラップさせて造成し、領域３０の側部を包囲する。

次に、掘削工具１を回転させ、かつ先導管より圧縮空気を噴射しつつ、領域３０内の土壌を掘削し、領域３０の底部より下方の所定深さに達した後に掘削工具を逆回転させ、注入管からセメントミルクを噴射させつつ、領域３０の底部より下方にある土壌とセメントミルクとを混合して、領域３０の下部に、所定深さにまで延びる改良体３２を造成する。これは、領域３０の下部に掘削工具１が位置するときのみ、セメントミルクを噴射し、領域３０内に掘削工具１が位置する場合にはセメントミルクの噴射を停止することにより造成することができる。これも上記と同様、一部がオーバーラップする位置にロッド２３の中心を配置し、その位置の土壌を掘削およびセメントミルクを噴射し、土壌と撹拌混合することにより、隣り合う改良体を造成し、これを繰り返して、領域３０の下部に改良体３２をオーバーラップさせて造成し、領域３０の下部を完全に封鎖する。各改良体が固結することにより、図３に示すような遮断壁が構築され、この遮断壁により汚染土壌を封じ込めることができる。

上記では、はじめに、領域３０の側部の改良体３１を造成し、その後、領域３０の下部の改良体３２を造成するように説明したが、これに限られるものではなく、領域３０の一方の側から他方の側へと順に、その一方の側の改良体３１、領域３０の下部の改良体３２、他方の側の改良体３１を造成することができる。

改良体を造成するには、セメントミルク、石灰、石膏等の固化材を注入するが、高い強度を付与するためにはセメントミルクが好ましい。なお、セメントミルクは、十分な強度を付与するために、セメント比率を高くすることが好ましいが、ポンプ等を使用して掘削工具へ供給する際、ポンプの吸引が悪くなり、所定量を供給することができなくなるおそれがあるため、芳香族スルホン、特殊変性リグニンを主成分とした減水剤を配合することが好ましい。

また、図３に示すような遮断壁を構築した後、領域３０上に、コンクリートを打設し、改良体３１、改良体３２と、蓋の役割を果たす打設されたコンクリートとにより、汚染土壌を完全に封じ込めることができる。

ここまで、セメントミルクのみを噴射することについて説明したが、セメントミルクに加え、重金属を吸着し、不溶化する吸着剤を噴射し、土壌とセメントミルクおよび吸着剤とを撹拌混合して、改良体を造成することもできる。図４に示すように、吸着剤４１は、重金属４２を吸着し、改良体４０内に封じ込めることができる。吸着剤４１は、セメントミルクに混合して、または、別途設けられる注入管からセメントミルクとは別に噴射させることができる。

吸着剤４１としては、鉛、六価クロム、ヒ素、リン、セレン、亜鉛、カドミウム、水銀、アンチモン等の重金属を吸着することができる物質であればいかなるものであってもよい。例えば、低結晶性鉄鉱物であるシュベルトマナイトを主成分とする吸着剤を挙げることができる。シュベルトマナイトは、次式で示される構造の鉄鉱物である。

この鉄鉱物は、トンネル構造を有しており、このトンネル内にヒ酸イオン（ＨＡｓＯ_４ ^２−）、リン酸イオン（ＨＰＯ_４ ^２−）、亜セレン酸イオン（ＳｅＯ_３ ^２−）、アンチモン（Ｓｂ）、六価クロム（Ｃｒ）等を吸着し、安定化させることができる。また、マグネシウム（Ｍｇ）と珪素（Ｓｉ）を主成分とする、厚さ約１０Åの薄膜状の結晶が幾重にも重なり、その結晶の一枚一枚がマイナスの電荷をもった粘土鉱物からなる吸着剤を用いることもできる。この吸着剤は、カドミウム、鉛、亜鉛といったプラスの電荷を有する重金属を吸着することができる。その他、重金属、フッ素、ホウ素等を吸着し、不溶化することができる物質であれば、金属イオンを中心に挟むような形で金属イオンと配位結合するキレート剤や、ゼオライトなどの多孔質物質等を吸着剤として用いることができる。多孔質物質は、汚染物質のほか、土壌中の水分等も吸着することができる。なお、吸着剤は、上記のいずれか１種類に限られるものではなく、２以上の種類の吸着剤を用いることもできる。

図３に示す実施形態では、遮断壁を構築するために、汚染領域の下部のみに改良体３２をオーバーラップさせて造成した。汚染土壌は、遮断壁によって封じ込めるほか、改良体内に封じ込めることもできる。そこで、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、領域５０の側部に改良体５１をオーバーラップさせて造成し、領域５０内にもオーバーラップさせて改良体５２を造成し、その改良体５２内に汚染土壌を封じ込めることができる。なお、図５（ａ）は、平面図を、図５（ｂ）は、切断線Ｂ−Ｂで切断した断面図である。

図３に示す実施形態では、領域３０の下部に掘削工具が位置するときにのみ、セメントミルクを噴射したが、領域５０内に掘削工具が位置する場合にもセメントミルクを噴射することで、図５（ａ）、（ｂ）に示すような、領域５０の表面から所定深さにまで延びる改良体５２を造成することができる。

この場合も、セメントミルクに加え、上記の吸着剤を噴射させることができる。これにより、重金属を吸着させ、不溶化させるとともに改良体内に封じ込め、重金属を二重に封じ込めることができる。なお、セメントミルク内の液体成分、土壌中の液体成分である水を吸着することができる吸着剤を用いることで、液体成分も二重に封じ込めることができる。

本発明では、汚染土壌の封じ込めとともに杭基礎を構築することができる。図６は、本発明の方法により構築された杭基礎の一例を示した図である。図６（ａ）は、平面図を、図６（ｂ）は、その断面を示した図である。杭基礎は、重金属等の汚染物質により汚染された実線で示された領域６０の側部の境界部分の土壌および領域６０内の土壌に改良体６１を所定間隔で造成する。すなわち、掘削工具を回転させ、かつ先導管より圧縮空気を噴射しつつ、領域６０内および領域６０の側部の境界部分の土壌を掘削する。岩盤６２まで達した後、掘削工具を逆回転させ、注入管からセメントミルクを噴射させつつ掘削工具を上昇させる。掘削工具が領域６０の下方にある場合には、領域６０の下方の土壌と噴射したセメントミルクとを混合して、掘削工具が領域６０内にある場合には、領域６０内の土壌と噴射したセメントミルクとを混合して、掘削工具が領域６０の側部境界にある場合には、領域６０の側部の境界部分の土壌とセメントミルクとを混合して、領域６０内および領域６０の側部に、地表面から岩盤６２にまで延びる改良体６１を所定間隔で造成する。

次に、掘削工具を回転させ、かつ先導管より圧縮空気を噴射しつつ領域６０内および領域６０の側部の境界部分の土壌を掘削する。領域６０の底部より下方の所定深さに達した後、掘削工具を逆回転させ、注入管からセメントミルクを噴射させつつ領域６０内および領域６０の側部の境界部分の土壌とセメントミルクとを混合して、領域６０内および領域６０の側部の改良体６１間に、地表面から所定深さにまで延びる改良体６３をオーバーラップさせて造成する。これにより、改良体６１および改良体６３内に汚染土壌を封じ込めることができる。なお、この造成した段階では、まだセメントは固化していない状態である。このため、改良体６１内に岩盤６２まで達する長さの鋼管６４を挿入することができる。その後、改良体が固結することで、杭基礎を構築することができる。

改良体６１は、例えば、図６（ａ）に示すように改良体６１と改良体６３とが交互になるような位置に造成することができる。上記では、改良体６１をまず造成し、その後に、改良体６３を造成することについて説明したが、改良体６１と改良体６３とを交互に造成し、その後に鋼管６４を挿入して、杭基礎を構築することもできる。

このようにして構築された杭基礎は、土壌が砂質土であれば、約３ＭＰａ以上の強度を持った杭を構築することができる。土壌が粘性土であれば、約１ＭＰａ以上の強度を持った杭を構築することができる。なお、掘削工具の螺旋状羽根の径にもよるが、約２．５ｍ径のものを採用し、セメントミルクを約２０〜３０ＭＰａという高圧噴射させることで、約４ｍ径の改良体を造成することができる。この改良体に挿入する鋼管の径は、約２ｍのものとすることができる。

十分な強度を持った杭を構築するには、掘削工具で、土壌および岩盤６２の一部を掘削し、セメントミルクを掘削した岩盤６２の一部にも流し込み、改良体６１を造成することが好ましい。このようにすることで、硬い岩盤６２に岩着させることができ、杭基礎に十分な強度を付与することができる。なお、本発明に使用する掘削工具は、上記で説明したように、軸体の中央部の径が大きく、螺旋状羽根の突き出し長さが短いため、地中で破損しにくく、強固であり、また、スムーズに土砂を後方へ送るため、岩盤６２のように硬い地盤や粘土質の地盤においても施工することができるものである。この杭基礎を構築する際においても、セメントミルクに加え、吸着剤を噴射し、土壌にセメントミルクと吸着剤とを撹拌混合し、重金属を吸着剤に吸着させ、かつ改良体６１、６３内に封じ込めることができる。

本発明を上述した実施の形態をもって詳細に説明してきたが、本発明の方法は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、同様の効果を得ることができるものであれば、掘削工具の螺旋状羽根の巻き数、爪の数、注入管の数、切削チップの数はいかなる数、爪はいかなる大きさおよび形状であっても良く、改良体を造成する順番、オーバーラップさせる度合いは、いかなる順番、度合いであってもよい。また、その他の薬剤等を同時に噴射し、土壌浄化等も同時に行うこともできる。土壌浄化を行う場合には、酸化鉄粉や鉄粉を用いることができ、酸化鉄粉を用いる場合には、鉄粉に還元するための炭を含めることができる。

掘削工具を例示した図。 掘削工具を接続する土木機械を例示した図。 本発明の方法により造成された遮断壁を例示した図。 改良体の１つを拡大して示した図。 本発明の方法により造成された改良体を例示した図。 本発明の方法により構築された杭基礎を例示した図。

符号の説明

１…掘削工具、２…切削チップ、３…先導管、４…軸体、５…螺旋状羽根、６…爪、７…注入管、２０…土木機械、２１…車両、２２…アーム、２３…ロッド、２４…チャック、２５…リーダ、２６…搬送用ホース、２７…空気ホース、２８…スィベル、３０…領域、３１…改良体、３２…改良体、４０…改良体、４１…吸着剤、４２…重金属、５０…領域、５１…改良体、５２…改良体、６０…領域、６１…改良体、６２…岩盤、６３…改良体、６４…鋼管

Claims (6)

1. 汚染物質により汚染された領域の汚染土壌を封じ込める方法であって、
   先導管と軸体と該軸体の周囲に取り付けられた螺旋状羽根とを有し、前記軸体の軸方向に沿って中央部の径が大きく、両端部の径が小さくなるように形成され、前記螺旋状羽根の径が前記軸体の前記中央部から前記両端部に向けて小さくなる形状で、前記螺旋状羽根の上面および下面に土壌を撹拌するための複数の爪が設けられた掘削工具を回転させ、前記先導管より圧縮空気を噴射しつつ前記領域側部の境界部分の土壌を掘削し、前記領域底部より下方の所定深さに達した後に前記掘削工具を逆回転させ、前記螺旋状羽根に沿って前記軸体に対して垂直方向に延びる注入管からセメントミルクを噴射させつつ前記境界部分の土壌と前記セメントミルクとを混合して、前記領域側部に、地表面から前記所定深さにまで延びる複数の第１改良体をオーバーラップさせて造成する第１造成工程と、
   前記掘削工具を回転させ、かつ前記先導管より圧縮空気を噴射しつつ前記領域内の土壌を掘削し、前記領域底部より下方の所定深さに達した後に前記掘削工具を逆回転させ、前記注入管から前記セメントミルクを噴射させつつ少なくとも前記領域底部より下方にある土壌と前記セメントミルクとを混合して、少なくとも前記領域の下部に、前記所定深さにまで延びる複数の第２改良体をオーバーラップさせて造成する第２造成工程と
   を含む、方法。
2. 前記第２造成工程では、前記注入管から、前記セメントミルクと、前記汚染物質に含まれる重金属を吸着し、不溶化させる吸着剤とを噴射させる、請求項１に記載の方法。
3. 前記汚染土壌上にコンクリートを打設する工程をさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第２造成工程では、前記汚染土壌の地表面から前記所定深さにまで延びる前記第２改良体をオーバーラップさせて造成する、請求項１または２に記載の方法。
5. 汚染物質により汚染された領域の汚染土壌を封じ込めるとともに杭基礎を構築する方法であって、
   先導管と軸体と該軸体の周囲に取り付けられた螺旋状羽根とを有し、前記軸体の軸方向に沿って中央部の径が大きく、両端部の径が小さくなるように形成され、前記螺旋状羽根の径が前記軸体の前記中央部から前記両端部に向けて小さくなる形状で、前記螺旋状羽根の上面および下面に土壌を撹拌するための複数の爪が設けられた掘削工具を回転させ、かつ前記先導管より圧縮空気を噴射しつつ前記領域内および該領域側部の境界部分の土壌を掘削し、岩盤まで達した後に前記掘削工具を逆回転させ、前記螺旋状羽根に沿って前記軸体に対して垂直方向に延びる注入管からセメントミルクを噴射させつつ前記領域の下方および前記領域内および前記領域側部の境界部分の土壌と前記セメントミルクとを混合して、前記領域内および該領域側部に、地表面から前記岩盤にまで延びる複数の第１改良体を所定間隔で造成する第１造成工程と、
   前記掘削工具を回転させ、かつ前記先導管より圧縮空気を噴射しつつ前記領域内および該領域側部の境界部分の土壌を掘削し、前記領域底部より下方の所定深さに達した後に前記掘削工具を逆回転させ、前記注入管からセメントミルクを噴射させつつ前記領域内および該領域側部の境界部分の土壌と前記セメントミルクとを混合して、前記領域内および該領域側部の前記第１改良体間に、地表面から前記所定深さにまで延びる複数の第２改良体をオーバーラップさせて造成する第２造成工程と、
   前記第１改良体内に鋼管を挿入する工程と
   を含む、方法。
6. 前記第１造成工程および前記２造成工程では、前記注入管から、前記セメントミルクと、前記汚染物質に含まれる重金属を吸着し、不溶化させる吸着剤とを噴射させる、請求項５に記載の方法。

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