JP2010242451A

JP2010242451A - 排水構造、及び排水方法

Info

Publication number: JP2010242451A
Application number: JP2009095141A
Authority: JP
Inventors: Shuji Miyaoka; 修二宮岡; Masao Kuroiwa; 正夫黒岩; Toshihiko Miura; 俊彦三浦; Hiroshi Kubo; 博久保
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2010-10-28

Abstract

【課題】施工が容易で中和効果の高い排水構造を提供する。
【解決手段】
含水によって酸性水を発生する黄鉄鉱を含んだ掘削ずりを盛土材料とするずり盛土１に関し、浸透した雨水を排出すべく盛土１を鉛直方向に貫通し、側面に通水孔７が設けられた縦樋５を設ける。また、縦樋５の周囲には中和材８を石等１４とともに設ける。そして、雨水と黄鉄鉱の接触で生じた酸性水を中和材８で中和した後に縦樋５内に導く。
【選択図】図２

Description

本発明は、酸性水発生物質を含む土砂中の水を排出する排水構造、及び排水方法に関する。

トンネル等の掘削ずりに黄鉄鉱（ＦｅＳ_２）等の酸性水発生物質が含まれていることがある。この掘削ずりを盛土材料に使用した場合、降雨等によって含水すると酸性水を発生し、周辺環境に悪影響を与える恐れがある。また、酸性水発生物質を含む土壌に集水暗渠を設けた場合も同様である。

上記の悪影響を防止するため、盛土の上面や法面に覆土等を行い雨水浸透を防止することや、集水した酸性水を中和処理した後に排出することが行われている。また、中和材としてのアルカリ性物質を土壌に混合することも行われている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０００−２８２０３４号公報

しかしながら、覆土等を行っても雨水浸透を完全に防止することは困難であり、とりわけ施工中は、雨水の浸透を防止することも不可能である。このため、集水した酸性水を中和処理するためには処理施設を設けなければならない。さらに、中和材を土壌に混合する場合、土壌全体に均一に混合するために多大な労力を必要とする上、一定の効果を期待するためには、最低添加量を確保する必要もあるため、不経済である。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、施工が容易で中和効果の高い排水構造、及び排水方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、含水によって酸性水を発生する酸性水発生物質を含む土砂中の水を排出する排水構造において、
排水用の有孔管と、
前記有孔管の周囲に設けられ、前記酸性水を中和する中和材と
を有することを特徴とする。

本発明によれば、土砂に雨水等が浸透して酸性水が発生しても、この酸性水を中和材によって中和した後に有孔管に導くことができる。そして、自然流下を利用するので機械設備が不要となりメンテナンスの手間がほとんどない。

本発明において、前記酸性水発生物質を含む掘削ずりを盛土材料とするずり盛土に対し、このずり盛土を鉛直方向に貫通するように縦樋を設ければ、盛土で発生した酸性水が盛土場外へ排出される不具合を防止できる。

また、本発明において、前記ずり盛土の高さ方向の途中に、前記有孔管に向けて下り傾斜した遮水層、及び排水層の少なくとも一方を設ければ、盛土内に浸透した雨水を中和材へ確実に導くことができる。

また、本発明において、前記有孔管及び前記中和材を地中に埋設されている集水暗渠とすれば、地中に浸透した水と酸性水発生物質とにより酸性水が発生しても、この酸性水を中和した状態で排出できる。

また、本発明において、前記中和材として石灰石またはドロマイトを用いれば、処理後の水が過度なアルカリ性を示さないのでｐＨの調整が不要になる。また、石灰石等を石や岩とともに有孔管の周囲に設ければ、石灰石等が酸性水と中和反応することで小さくなっても石等によって沈下を防止できる。

また、本発明は、上記の排水構造を用いて、前記盛土内の水を排出することを特徴とする排水方法である。

本発明によれば、施工が容易で中和効果の高い排水構造、及び排水方法を実現できる。

ずり盛土の平面図である。図１のＡ−Ａ矢視図である。縦樋周囲に充填される中和材を説明する図であり、（ａ）は縦樋周囲の部分拡大図、（ｂ）は凹部付近の部分拡大図、（ｃ）はＢ−Ｂ矢視図である。盛土内における水の流れを説明する図である。地面に遮水層等を設けた状態を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ矢視図である。最下層の締固め層を設けた状態を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＤ−Ｄ矢視図である。（ａ）〜（ｃ）は、施工単位の盛土ブロックを継ぎ足し、締固め層を施工していく様子を説明する図である。縦樋周辺の凹部に石灰石等を充填した状態を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＥ−Ｅ矢視図である。中間遮水層を形成した状態を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＦ−Ｆ矢視図である。完成した盛土を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＧ−Ｇ矢視図である。透水層を設けた盛土を説明する図である。変形例を説明する図であり、透水層と中間遮水層とを設けた状態を説明する図である。集水暗渠の実施形態を説明する図であり、（ａ）は有孔管等の埋設状態を説明する断面図、（ｂ）はＨ−Ｈ矢視図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１や図２に示すように、ずり盛土１（以下盛土１という）は、底面が略正方形の角錐台状に設けられる。盛土１が設けられる範囲の地面Ｇは、中心部に向けて下り傾斜しており、例えば３％程度の下り勾配が設けられる。この地面Ｇには遮水層２が設けられる。遮水層２は、樹脂性の遮水シートによって構成される。なお、遮水層２を、ベントナイト等を用いた土質遮水で形成してもよい。

遮水層２の外周部には、盛土場外への土砂流出を防止する下部堰堤３が設けられる。下部堰堤３は、盛土１が設けられる範囲を囲繞するように健全土を盛ることで形成される。この下部堰堤３は略三角形状である。従って、下部堰堤３によって、盛土場内と盛土場外のそれぞれへ下り傾斜する法面が形成される。

地面Ｇの中心部には、埋設された地下排水管４に縦樋５を接続するための貫通路６が設けられている。縦樋５は、盛土１内に浸透した雨水を地下排水管４に導くものであり、貫通路６に下端部が挿入された状態で立設される。この縦樋５は、側面に多数の通水孔７が設けられた管状部材（有孔管）であり、直径が１〜２ｍ程度の円筒部材によって構成されている。縦樋５は、盛土１を鉛直方向に貫通した状態で設けられるので、その長さは盛土１の高さにあわせて定められる。すなわち、縦樋５の上端開口が盛土上面の中心部に配置される長さ、例えば５〜１０ｍ程度に定められる。なお、縦樋５は、円筒状部材に限られない。蛇腹の管であってもよいし、矩形状の管であってもよい。

縦樋５の周囲には、この縦樋５を囲むように中和材８が設けられる。この中和材８は、盛土１内で発生した酸性水を中和する。なお、中和材８については後で説明する。中和材８の周囲には、締固め層９が高さ方向に複数重ねられた状態で設けられる。締固め層９は、掘削ずりを所定厚さ（例えば１〜２ｍ）に盛り、締め固めることで形成される。上述のように、地面Ｇが中心部に向けて下り傾斜していることから、締固め層９の表面も中心部に向けて下り傾斜している。盛土１における高さ方向の途中には、中間遮水層１０が設けられる。中間遮水層１０は、遮水シートや土質遮水によって構成され、所定数の締固め層９が形成される毎に形成される。遮水シートはロール状の材料が使用されるが、小さな遮水シートを重ねた簡易的なものであってもよい。中間遮水層１０もまた中心部（縦樋５）に向けて下り傾斜した状態で設けられる。このため、盛土１内を流下して中間遮水層１０に達した雨水は、中間遮水層１０に沿って縦樋５側へ移動する。このような中間遮水層１０は、盛土１内の水を縦樋５へ向けて集水する集水層として機能する。

各締固め層９の外側面、すなわち盛土１の法面には、被覆土砂層１１が形成される。被覆土砂層１１は、盛土場外への土砂流出を防止するものであり、健全土を所定厚さに盛ることで形成される。そして、被覆土砂層１１の上端は、最上層の締固め層９よりも多少高く設けられており、先行仮堰堤１２を構成する。この先行仮堰堤１２をも覆う状態で、盛土１の上面が完成した部分から防水シート１３を敷き詰めていき、降雨による浸透水をなるべく排水するように施工する。

次に、縦樋５周囲の中和材８について説明する。

中和材８としては玉砂利程度の大きさの（粒径が５〜２０ｍｍ程度）石灰石を用いる。この実施形態では、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、中和材８を石や岩（以下石等１４という）と混ぜた混合物を、縦樋５周囲の凹部１５に充填する。この凹部１５は、各締固め層９を構成する施工単位での盛土ブロックＢＫ（図７（ａ）〜（ｃ）を参照）の内側法面によって構成される。このように、中和材８を石等１４と混ぜて用いると、中和材８（石灰石）が酸性水と中和反応をして小さくなっても、石等１４によって縦樋５の周辺部が沈下してしまう不具合を防止できる。また、石等１４は、縦樋５の通水孔７よりも大きなものを用いることが好ましい。中和材８や土砂が通水孔７を通じて縦樋５内に入り込むことを抑制できるからである。

中和材８としては、石灰石のほか、ドロマイト（ＣａＣＯ_３とＭｇＣＯ_３の混合物）、セメント、及び石灰も用いることができる。ここで、石灰石やドロマイトを用いた場合、石灰石等に接した水は中性を示す。従って、アルカリ性を示す水（アルカリ水）の発生を防止できる。また、掘削ずりに有害重金属が含まれていても、この重金属は石灰石等で吸着固定される。すなわち、石灰石等を中和材８に用いることで、環境汚染を防止できる。

次に、盛土１内における水の流れを説明する。

施工中や施工後の降雨等によって盛土１内に水が浸透する。この水は、例えば図４に矢印で示すような経路で盛土１内を自然流下する。ここで、盛土材料として黄鉄鉱を含有する掘削ずりを用いた場合、黄鉄鉱と水が反応することで硫酸酸性となった水（酸性水）が発生する。そして、中間遮水層１０や遮水層２に達した酸性水は、中間遮水層１０や遮水層２の傾斜に沿って流れる。上述したように、中間遮水層１０や遮水層２の傾斜下端には中和材８が配置されている。

この酸性水が中和材８と接触するとき、酸性水が石灰石と反応して中和される。この場合における反応式を以下に示す。
ＣａＣＯ_３＋Ｈ_２ＳＯ_４ → ＣａＳＯ_４＋Ｈ_２ＣＯ_３
この反応式から判るように、盛土１内を流下した水が酸性を呈していても中和材８との接触によって中和される。

中和水は縦樋５内に流入し、地下排水管４を通って盛土場外へ排出される。その結果、酸性水が盛土１の外へ排出されてしまう不具合を確実に防止できる。特に、中和水を縦樋５内に流入させているので、地下排水管４に漏れが生じていても中和水が浸透するに過ぎず、環境汚染を有効に防止できる。加えて、浸透水は盛土１内を自然流下するので、水を流すための機械設備が不要となり、設備の簡素化が図れる。また、この実施形態では、中和材８に用いる石灰石の粒径を玉砂利程度の大きさとし、石等１４と混ぜて用いているので、通水性を確保しつつ酸性水の中和ができる。

次に、盛土１の施工方法について説明する。便宜上、施工方法の説明における盛土１は、締固め層９の数や盛土１の大きさを図１の盛土１と異ならせている。

まず、図５（ａ），（ｂ）に示すように、盛土１が設けられる範囲の地面Ｇに対し、中心部へ下る勾配を設け、遮水層２を設ける。また、外周部には下部堰堤３を設け、中心部には貫通路６を設けて縦樋５を立設する。次に、図６（ａ），（ｂ）に示すように、最下層の締固め層９を設ける（締固め層形成工程）。締固め層９は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、施工単位の盛土ブロックＢＫを外周側から内側に向かって順に積んでいく形で施工する。このため、縦樋５の周辺には盛土ブロックＢＫの内側の法面で囲われた凹部１５が形成される。また、図８（ａ），（ｂ）に示すように、凹部１５には、中和材８としての石灰石と石等１４の混合物を充填する（中和材充填工程）。

以後は、締固め層９の形成、及び中和材８の充填の各工程を繰り返し行う。これにより、締固め層９が積み重ねられ、中和材８が盛り立てられる。また、盛土１の最外周部に当たる部分の法面には被覆土砂層１１を形成する。所定数の締固め層９が形成されたならば、図９（ａ），（ｂ）に示すように中間遮水層１０を形成し、この中間遮水層１０に重ねて締固め層９を形成する。そして、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、最上層の締固め層９の形成によって盛土１が完成する。

なお、この実施形態における盛土材料は、黄鉄鉱を含有する掘削ずりであったがこれに限られない。含水によって酸性水を発生する酸性水発生物質を含んでいる掘削ずりであれば同様に実施できる。

ところで、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、盛土材料の透水性があまりよくない場合には、遮水層２，１０の代わりにあるいは遮水層２，１０と併せて、盛土材料よりも透水性が高く水を積極的に流す排水層を設けてもよい。図１１は、中間遮水層１０に代えて排水層１６を設けた盛土１を説明する図である。排水層１６は、締固め層９を構成する盛土材料よりも透水性の高い層であり、例えば砂利や不織布で構成される。排水層１６を設けることで、盛土１内の酸性水を確実に中和材８へ導くことができる。その結果、中和材８による中和効果をより高めることができる。なお、図１２に示すように、中間遮水層１０の上面に排水層１６を設けることで、盛土１内の酸性水をより確実に中和材８へ導くことができる。

また、本発明は集水暗渠にも適用できる。図１３に示す集水暗渠では、透水孔１７を設けた有孔管１８を砕石層で包んで埋戻し、その上に盛土を施工している。そして、砕石層の上半部分に中和材８を設けている。具体的には、中和材８を砕石１９と混ぜた状態で充填している。この集水暗渠では、地中に浸透した水が酸性水発生物質に接触して酸性水が発生しても酸性水と中和材８とが中和反応をするので、酸性水を中和した状態で排出できる。

１盛土
２遮水層
３下部堰堤
４地下排水管
５縦樋
６貫通路
７通水孔
８中和材
９締固め層
１０中間遮水層
１１被覆土砂層
１２先行仮堰堤
１３防水シート
１４石等
１５凹部
１６排水層
１７透水孔
１８有孔管
１９砕石
ＢＫ盛土ブロック

Claims

含水によって酸性水を発生する酸性水発生物質を含む土砂中の水を排出する排水構造において、
排水用の有孔管と、
前記有孔管の周囲に設けられ、前記酸性水を中和する中和材と
を有することを特徴とする排水構造。
前記有孔管は、前記酸性水発生物質を含む掘削ずりを盛土材料とするずり盛土を、鉛直方向に貫通している縦樋であることを特徴とする請求項１に記載の排水構造。
前記ずり盛土の高さ方向の途中に、前記有孔管に向けて下り傾斜した遮水層を設けることを特徴とする請求項２に記載の盛土のずり排水構造。
前記ずり盛土の高さ方向の途中に、前記有孔管に向けて下り傾斜した排水層を設けることを特徴とする請求項２又は３に記載の盛土のずり排水構造。
前記有孔管及び前記中和材は、地中に埋設されている集水暗渠であることを特徴とする請求項１に記載の排水構造。
前記中和材は、石灰石またはドロマイトからなることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の排水構造。
前記中和材は、石や岩とともに前記有孔管の周囲に設けられることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の排水構造。
請求項１から７の何れか１項に記載の排水構造を用いることを特徴とする排水方法。