JP2010095877A - 遮断壁構築方法及びそれを用いた地盤浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】稼働中の構造物の直下の地盤内への、遮断壁の構築方法を提供すること。
【解決手段】立坑を構築する、立坑構築工程と、前記立坑から水平方向の地盤中に改良体を構築する、改良体構築工程と、からなり、前記改良体構築工程を繰り返して、鉛直方向に前記改良体が複数連続した遮断壁を地盤中に構築する、遮断壁構築方法。
【選択図】図１

Description

本発明は稼働中の構造物直下の地盤内への、遮断壁の構築方法及び地盤土壌の浄化方法に関する。

従来、フッ素や砒素、重金属等の汚染物質によって汚染された地盤を隔離・遮断する遮断壁を構築する方法として、地表に設置した３軸式の大型重機によって、地盤改良材及び地盤土壌を機械的に撹拌混合して構築する方法が知られている。
また、地盤改良材をスラリー化し、地表に設置した重機によって地盤中に噴射し、地盤土壌と混合する方法もある。
特開２００４−２９８１９３号公報 特開２００６−１５９０２３号公報 特開２００６−３１４９７９号公報

循環水を使用した地盤の浄化方法としては、揚水井戸と注入井戸とを設け、揚水井戸を揚水して減圧し、注入井戸に供給した薬剤を拡散させて揚水井戸に流れ込むようにして、土壌を浄化する方法が知られている。
また、汚染領域の上下に井戸管を配置して、水を循環することによって地盤を浄化する方法もある。
特開２００５−２７９５４８号公報 特開２００６−２３３７１２号公報

このような、従来の方法には、以下のような問題があった。
＜１＞地盤中に遮断壁を構築する方法のうち、重機によって地中を撹拌混練・噴射混合する方法は、重機によって直下の地盤を掘削するものである。このため、当該地盤の上部に重機を設置するスペースが必要であり、地上に稼働中の構造物がある場合には、その構造物下部の地盤に遮断壁を構築することは困難であった。
＜２＞揚水井戸と注入井戸とを設けて土壌を浄化する方法は、汚染位置に揚水井戸を設けるものである。このため、汚染位置の地上に既存の構造物がある場合には、揚水井戸を設けることが困難であった。
＜３＞薬剤を拡散させる浄化方法や、井戸管を配置して水を循環する浄化方法は、拡散経路や循環経路が考慮されず、地盤中の汚染物質の浸透拡散作用に対しての効果は限定的であった。

本発明の目的は、稼働中の構造物の直下の地盤内への、遮断壁の構築方法及び地盤土壌の浄化方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本願の第１発明は、立坑を構築する、立坑構築工程と、前記立坑から水平方向の地盤中に改良体を構築する、改良体構築工程と、からなり、前記改良体構築工程を繰り返して、鉛直方向に前記改良体が複数連続した遮断壁を地盤中に構築する、遮断壁構築方法を提供する。
本願の第２発明は、第１発明の遮断壁構築方法において、前記改良体構築工程は、前記立坑から水平方向の地盤へ、先端に噴射改良装置を備えた推進管を推進させて所定の距離地盤を掘削する、掘削工程と、前記立坑にて前記推進管を地盤から引き抜くとともに、最後尾に位置する前記噴射改良装置から地盤改良材を噴射攪拌して、地盤中に改良体を構築する、改良体構築工程と、からなることを特徴とする、遮断壁構築方法を提供する。
本願の第３発明は、第１発明又は第２発明の遮断壁構築方法において、前記立坑を一本又は複数本構築し、前記立坑から水平方向の地盤へ、複数の遮断壁を構築すると共に、先行して構築した先行遮断壁の端部と、先行遮断壁より後行して構築した後行遮断壁の端部とを接続し、前記立坑と、前記先行遮断壁と、前記後行遮断壁とによって、地盤中に囲繞エリアを形成することを特徴とする、遮断壁構築方法を提供する。
本願の第４発明は、第３発明の遮断壁構築方法において、前記囲繞エリアの下部の地盤に、前記改良体構築工程を繰り返して、水平方向に前記改良体が複数連続した、底版遮断壁を構築することを特徴とする、遮断壁構築方法を提供する。
本願の第５発明は、汚染地盤の浄化方法であって、第３発明又は第４発明の方法によって汚染地盤を囲繞エリアとして囲み、前記囲繞エリアの上部に、前記立坑から延出する注水管を配置し、前記囲繞エリアの下部に、前記立坑から延出する排水管を配置し、前記注水管から水を地盤中に注水し、注水した水が前記囲繞エリアを通過し、前記排水管から排水として排出し、前記排水を浄化することを特徴とする、地盤浄化方法を提供する。

本発明は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞立坑から地盤中を水平方向に断壁を構築するため、立坑用地さえあれば、上部に稼働中の構造物がある地盤であっても、非開削で、吸着・不溶化性を有する遮断壁を構築することができる。
＜２＞立坑から水平方向に複数の遮断壁を構築し、立坑と遮断壁によって汚染地盤を囲繞するため、立坑用地さえあれば、上部に稼動中の構造物がある地盤であっても、汚染物質の拡散を防止することができる。
＜３＞囲繞エリアの下部に底版遮断壁を構築するため、汚染地盤が透水層であっても確実に囲繞し、汚染物質の拡散を防止することができる。
＜４＞囲繞エリアの上下に配置する注水管及び排水管は、立坑から水平方向に配置するため、上部に稼動中の構造物がある地盤であっても、汚染物質を回収、浄化することができる。
＜５＞遮断壁によって囲繞して、水を循環して浄化を行うため、遮断壁によって汚染物質の拡散を防止しながら水の循環経路を確保でき、汚染物質を効率よく回収、浄化することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

［１］遮断壁の構成
本発明の遮断壁１は、立坑２から地盤中に水平に形成した改良体１１を鉛直方向に連続して形成し、壁状にするものである。（図１）
改良体１１は、掘削した地盤中に地盤改良材を噴射攪拌して固化したものである。

［２］改良体の構築方法
改良体１１は、地盤を掘削する推進機３と、推進機３を地盤中に推進する推進管４によって構築する。
以下、改良体１１の構築方法について説明する。
＜１＞推進機
推進機３は、地盤を掘削するとともに、地盤改良材を噴射攪拌して、地盤を噴射改良するものである。
推進機３は、先端に複数個のビットを有し、噴射改良装置３１を備えている。（図２）
噴射改良装置３１は、地盤改良材を高圧にて噴射し、かつ攪拌する装置である。

＜２＞推進管
推進管４は、鋼管からなり、立坑２から地盤に圧入して推進機３を推進するものである。
推進管４は、推進機３の後続に配置して連結し、必要本数継ぎ足すようにする。
推進機３と推進管４との連結、或いは推進管４同士の連結は、ボルト・ナットによる連結や、溶接による連結等の手段が採用できる。
推進管４の内部には、泥土や水を排出するための排泥管４１が配してあり、地盤改良の際に、地盤内の泥土や水を立坑２へ排出することができる。

＜３＞推進
立坑２に開口した孔から地盤中へ、推進機３を水平に掘削推進する。（図２）
推進機３の後方に推進管４を連結し、ジャッキ５によって推進する。
推進管４の長さ分推進したら、最後尾の推進管４の後方に更に推進管４を連結して推進する。

＜４＞引抜き
所望距離推進した後、推進管４をジャッキ５によって地盤から引抜く。（図３）
同時に、推進機３に設けた噴射改良装置３１から、高圧水を掘削部周囲に噴射して掘削を行いながら排泥管４１から泥土を排出すると共に、地盤改良材を噴射し、かつ攪拌して、掘削推進してきた経路の周辺地盤を改良し、改良体１１を形成する。
立坑２から水平方向に推進機３を掘削推進させることによって改良体１１を構築するため、地上部に稼働中の構造物がある地盤であっても、非開削で、改良体を構築することができる。
噴射改良装置３１から噴射する地盤改良材に、吸着・不溶化物質を含ませることによって、構築する改良体１１に、吸着・不溶化性能を持たせることができる。

＜５＞排泥の効果
不要な泥土や水は排泥管４１を通して、立坑２へ排出する。
泥土や水を排出することにより、掘削部が地盤改良材によって満たされ、強度のある改良体１１を構築することができる。
また、排泥管４１を通して、掘削を行った泥土や水を確実に回収することができるため、地盤が汚染されている場合であっても、二次汚染を防止することができる。

＜６＞曲線推進
推進管４は、鋼管により構成するが、地盤の水平方向に緩曲線やＳ字曲線等、所定の曲線を描く鋼管によって構成することによって、曲線状の改良体１１を構築することもできる。
これによって、地盤中の障害物を迂回しながら改良体１１を構築することができる。

［３］遮断壁の構築
次に、上記した改良体を利用した、遮断壁の構築方法について説明する。
＜１＞立坑の構築
立坑２は、圧入ケーソン工法などの公知の方法によって構築する。
立坑２の外壁となるケーソンはコンクリート製であるため、立坑２そのものも汚染地盤の遮断機能を有する。

＜２＞遮断壁の構築
構築しようとする遮断壁１の最上部となる改良体１１ａを、立坑２から推進機３を水平に推進させて、前記した改良体の構築方法により構築する。
改良体１１ａを構築した後、改良体１１ａの下方であって改良体１１ａと連続する位置に改良体１１ｂを構築する。（図４）
このように、改良体１１を下方に連続して構築し、遮断壁１を構築する。
上方から改良体１１を構築していくため、改良体１１ａを除き、下方の改良体１１を構築する際には、常に上方が改良されている状態となる。よって、改良体１１構築時の地盤の崩壊を最小限とすることができ、効率よく遮断壁１を構築することができる。
改良体１１は、地盤改良材を噴射攪拌して構築するため、改良体１１からなる遮断壁１は、汚染物質を遮断する機能を有する。

＜３＞汚染土壌の側面囲繞
フッ素や砒素、重金属等の汚染物質が地盤土壌中に流出し、汚染エリアＡとなっている場合、平面視で汚染エリアＡを挟んで略対象となるように、立坑２ａ、２ｂを構築する。
そして、立坑２ａ、２ｂから汚染エリアＡの外側の地盤に、遮断壁１ａ、１ｂを、汚染エリアＡの側面を囲繞するように囲繞エリアＢを構築する。
立坑２ａから構築する遮断壁１ａを先行して構築したら、立坑２ｂから後行して構築する遮断壁１ｂの端部は、地盤中で接続・交差するように構築する。（図５）
端部を接続することによって、立坑２ａ、２ｂ及び遮断壁１ａ、１ｂが連続することとなり、囲繞エリアＢによって汚染物質を封じ込めることができ、汚染物質の拡散を防止することができる。
汚染エリアＡの下部の地盤が不透水層の場合、汚染物質が不透水層まで拡散することがないので、側面を遮断壁１で囲繞することによって、汚染物質を確実に封じ込めることができる。

＜４＞曲線推進による側面囲繞
地上部の構造物の形状等により、複数の立坑２を構築する用地が確保できない場合には、曲線状の遮断壁１ａ、１ｂを、立坑２から構築し、先端を地盤中で接続・交差するように構築することによって、囲繞エリアＢを構築し、汚染物質を封じ込めることができる。（図６）

＜５＞底版遮断壁の構築
汚染エリアＡは側面を遮断壁１ａ、１ｂによって囲繞するように、囲繞エリアＢを構築して汚染物質を封じ込めたが、囲繞エリアＢの底面部にさらに改良体１１を水平方向に連続して形成し、底版遮断壁６を構築してもよい。（図７）
底版遮断壁６は、立坑２ａ、２ｂから放射状に、囲繞エリアＢの底面に水平に改良体１１を形成して構築する。
囲繞エリアＢの底面に底版遮断壁６を形成することによって、汚染エリアＡの下部の地盤が透水層であっても、底版遮断壁６によって汚染物質が囲繞エリアＢの下方に拡散することを防止することができる。

［４］地盤浄化方法
次に、遮断壁１を用いた、地盤の浄化方法について説明する。
＜１＞囲繞エリアの構築
まず、立坑２や遮断壁１、底版遮断壁６を構築して、囲繞エリアＢによって汚染エリアＡを囲繞する。

＜２＞循環路の構築
次に、立坑２から、囲繞エリアＢの上部の地盤に注水管７を設置すると共に、囲繞エリアＢの下方の地盤に排水管８を設置する。（図８）
排水管８は、底版遮断壁６がある場合には、囲繞エリアＢの下端付近であって、底版遮断壁６よりも上部に設置する。
注水管７及び排水管８は、立坑２から水平方向ボーリングもしくは鋼管を推進して設置する。
立坑２ａ、２ｂによって囲繞エリアＢが構築されている場合には、一方の立坑２ａから放射状に注水管７を形成し、もう一方の立坑２ｂから放射状に排水管８を形成する。
注水管７及び排水管８は、立坑２ａ、２ｂを経由して浄化プラント９に接続する。
このようにして、囲繞エリアＢ、排水管８、浄化プラント９、注水管７からなる循環路を構築する。

＜３＞循環
浄化プラントから供給された水は注水管７から、囲繞エリアＢ上部に供給される。
囲繞エリアBに供給された水は、重力及び排水管８からの排水による圧力差によって囲繞エリアＢ上方から下方に移動する。
上方から下方に移動する際に水が汚染物質を吸収し、排水管８からは汚染物質を含んだ水が排水される。
排水管８から排水された汚染物質を含む水は、浄化プラント９によって浄化された後、再び注水管７から囲繞エリアＢに供給される。
このように、循環路内で水を循環することにより、汚染エリアＡが次第に浄化されていく。

［その他実施例］
上記実施例において、遮断壁１や底版遮断壁６を構成する改良体１１は推進機３及び推進管４によって構築したが、従来知られている水平ボーリング等によって構築することもできる。

本発明に係る遮断壁の説明図 改良体の構築方法の説明図 改良体の構築方法の説明図 遮断壁の構築方法の説明図 遮断壁の説明図 遮断壁の説明図 底版遮断壁の説明図 地盤浄化方法の説明図

符号の説明

１ 遮断壁
１１ 改良体
２ 立抗
３ 推進機
３１ 噴射改良装置
４ 推進管
４１ 排泥管
５ ジャッキ
６ 底版遮断壁
７ 注水管
８ 排水管
９ 浄化プラント

Claims (5)

1. 立坑を構築する、立坑構築工程と、
   前記立坑から水平方向の地盤中に改良体を構築する、改良体構築工程と、からなり、
   前記改良体構築工程を繰り返して、鉛直方向に前記改良体が複数連続した遮断壁を地盤中に構築する、
   遮断壁構築方法。
2. 請求項１の遮断壁構築方法において、
   前記改良体構築工程は、
   前記立坑から水平方向の地盤へ、先端に噴射改良装置を備えた推進管を推進させて所定の距離地盤を掘削する、掘削工程と、
   前記立坑にて前記推進管を地盤から引き抜くとともに、最後尾に位置する前記噴射改良装置から地盤改良材を噴射攪拌して、地盤中に改良体を構築する、改良体構築工程と、からなることを特徴とする、
   遮断壁構築方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の遮断壁構築方法において、
   前記立坑を一本又は複数本構築し、
   前記立坑から水平方向の地盤へ、複数の遮断壁を構築すると共に、
   先行して構築した先行遮断壁の端部と、先行遮断壁より後行して構築した後行遮断壁の端部とを接続し、
   前記立坑と、前記先行遮断壁と、前記後行遮断壁とによって、地盤中に囲繞エリアを形成することを特徴とする、
   遮断壁構築方法。
4. 請求項３の遮断壁構築方法において、
   前記囲繞エリアの下部の地盤に、前記改良体構築工程を繰り返して、水平方向に前記改良体が複数連続した、底版遮断壁を構築することを特徴とする、
   遮断壁構築方法。
5. 汚染地盤の浄化方法であって、
   請求項３又は請求項４の方法によって汚染地盤を囲繞エリアとして囲み、
   前記囲繞エリアの上部に、前記立坑から延出する注水管を配置し、
   前記囲繞エリアの下部に、前記立坑から延出する排水管を配置し、
   前記注水管から水を地盤中に注水し、
   注水した水が前記囲繞エリアを通過し、前記排水管から排水として排出し、
   前記排水を浄化することを特徴とする、
   地盤浄化方法。

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