JP2010242452A - Construction method for muck bank, and banking structure of muck bank - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸性水発生物質を含有するずり盛土の施工方法、及び盛土構造に関する。 The present invention relates to a method for constructing a shear embankment containing an acid water generating substance, and a embankment structure.
トンネル等の掘削ずりに黄鉄鉱(FeS2)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。こ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)。 In some cases, an excavation pile such as a tunnel contains an acid water generating substance such as pyrite (FeS 2 ). If this excavation is used for embankment material, it will generate acid water if it is wet by rain or the like, which may adversely affect the surrounding environment. In order to prevent this adverse effect, the top surface and slope of the embankment are covered with soil or the like to prevent infiltration of rainwater, or the collected acidic water is discharged after being neutralized. Moreover, mixing the alkaline substance as a neutralizing material with soil is also performed (for example, refer patent document 1).
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。 However, it is difficult to completely prevent rainwater permeation even when soil covering or the like is performed. In particular, it is impossible to prevent rainwater permeation during construction. For this reason, in order to neutralize the collected acidic water, a treatment facility must be provided. Furthermore, when mixing the neutralizing material with the soil, it takes a lot of labor to mix uniformly with the whole soil, and in order to expect a certain effect, it is necessary to secure the minimum addition amount. It is uneconomical.
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ずり盛土の施工方法、及びずり盛土の盛土構造を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a method for constructing a shear bank that is easy to construct and has a high neutralization effect, and a bank structure for the shear bank. It is.
本発明は、含水によって酸性水を発生する物質を含む掘削ずりを盛土材料とするずり盛土の施工方法において、
前記掘削ずりを層状に締め固めて締固め層を形成する工程と、
前記酸性水を中和する中和層を前記締固め層の上面に形成する工程と、
を行うことを特徴とする。
The present invention, in the construction method of the shear embankment using the excavation shear including a substance that generates acid water by water content as a embankment material,
Forming the compacted layer by compacting the excavated ladle in layers;
Forming a neutralization layer for neutralizing the acidic water on the upper surface of the compaction layer;
It is characterized by performing.
また本発明は、含水によって酸性水を発生する物質を含む掘削ずりを盛土材料とするずり盛土の盛土構造において、
積層してなる締固め層同士の間に、前記酸性水を中和する中和層を設けたことを特徴とする。
Further, the present invention is a banking structure of a shear embankment in which an excavation shear including a substance that generates acidic water by water content is used as a banking material,
A neutralization layer for neutralizing the acidic water is provided between the laminated compaction layers.
本発明によれば、盛土内に雨水が浸透して酸性水が発生しても、この酸性水を中和層によって中和できる。この中和層は締固め層の上面に形成するので、施工が容易である。 According to the present invention, even if rainwater permeates into the embankment and acid water is generated, the acid water can be neutralized by the neutralization layer. Since this neutralization layer is formed on the upper surface of the compaction layer, construction is easy.
本発明において、前記中和層を砂状の石灰石またはドロマイトを撒き均すことで形成すれば、中和層を容易に形成できる。 In the present invention, if the neutralization layer is formed by grinding sandy limestone or dolomite, the neutralization layer can be easily formed.
また、本発明において、前記中和層を前記ずり盛土内の水を排出するための縦樋に向けて下り傾斜させれば、通水後の中和層によって盛土内の水を縦樋側に導くことができる。 Further, in the present invention, if the neutralization layer is inclined downward toward the vertical gutter for discharging the water in the shear embankment, the water in the embankment is brought to the vertical gutter side by the neutralization layer after passing water. Can lead.
さらに、本発明において、前記酸性水を中和する中和材を前記縦樋の周囲に設ければ、酸性水を中和材によって中和した後に縦樋に導くことができる。このため、機械設備が不要でありメンテナンスの手間がほとんどない。 Furthermore, in this invention, if the neutralizing material which neutralizes the said acidic water is provided in the circumference | surroundings of the said vertical gutter, after neutralizing acidic water with a neutralizing material, it can be guide | induced to a vertical gutter. For this reason, mechanical equipment is unnecessary, and there is almost no trouble of maintenance.
本発明によれば、施工が容易なずり盛土の施工方法、及び盛土構造を実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the construction method and the embankment structure of the shear embankment which construction is easy are realizable.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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。
As shown in FIGS. 1 and 2, the shear fill 1 (hereinafter referred to as the fill 1) is provided in a truncated pyramid shape having a substantially square bottom surface. The ground G in a range where the
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。
A
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。
In the center of the ground G, a through-
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。各締固め層9の表面には中和層10が形成される。この中和層10は、積層してなる締固め層9同士の間に設けられ、盛土1内で発生した酸性水を中和する。なお、中和層10についても後で説明する。盛土1における高さ方向の途中には、中間遮水層11が設けられる。中間遮水層11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11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11に達した雨水は、中間遮水層11に沿って縦樋5側へ移動する。このような中間遮水層11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。
A
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12が形成される。被覆土砂層12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12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13を構成する。この先行仮堰堤13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14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。
On the outer surface of each
次に、締固め層9上面に設ける中和層10、及び縦樋5周囲の中和材8について説明する。
Next, the
中和層10は、砂程度の大きさの(粒径が1mm以下)石灰石を用いる。この実施形態では、層厚が1mm程度となるように、石灰石を締固め層9の上面に一様に撒き均す。
The
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15という)と混ぜた混合物を、縦樋5周囲の凹部16に充填する。この凹部16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9(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15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15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15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。
As the neutralizing
中和層10や中和材8としては、石灰石のほか、ドロマイト(CaCO3とMgCO3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、石灰石等を中和層10や中和材8に用いることで、環境汚染を防止できる。
As the
次に、盛土1内における水の流れを説明する。
Next, the flow of water in the
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。この酸性水が中和層10を通過するとき、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。
CaCO3+H2SO4 → CaSO4+H2CO3
Water penetrates into the
CaCO 3 + H 2 SO 4 → CaSO 4 + H 2 CO 3
中間遮水層11や遮水層2に達した水(酸性水、中和水)は、中間遮水層11や遮水層2の傾斜に沿って流れる。また、中和層10における化学反応によって石膏が生成されるので、一部の水は中和層10の傾斜に沿っても流れる。上述したように、中間遮水層11や遮水層2の傾斜下端には中和材8が配置されている。このため、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。そして、中和水が縦樋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。
The water (acidic water, neutralized water) that has reached the intermediate
また、この実施形態では、中和層10に用いる石灰石の粒径を、中和材8に用いる石灰石の粒径よりも小さくしている。このため、中和層10側では接触面積を高めて酸性水を効率よく中和でき、中和材8側では通水性を確保しつつ酸性水を中和できる。
Moreover, in this embodiment, the particle size of the limestone used for the
次に、石灰石の中和力について説明する。 Next, the neutralizing power of limestone will be described.
まず、石灰石を添加した際における希硫酸溶液のpH変化を確認した。pH3の酸性水が発生した場合、含まれる硫酸の量は0.5×10−3mol/Lになり、中和に必要な石灰石の量は0.05g/Lになる。そこで、次の3パターンについて、石灰石の中和効果を確認する試験を行った。
(1)石灰石0.05g/希硫酸溶液1L:(中和当量=理論上の必要量)
(2)石灰石0.3g /希硫酸溶液1L:(中和当量の6倍)
(3)石灰石0.6g /希硫酸溶液1L:(中和当量の12倍)
First, the pH change of the dilute sulfuric acid solution when limestone was added was confirmed. When acidic
(1) Limestone 0.05 g / dilute sulfuric acid solution 1 L: (neutralization equivalent = theoretical required amount)
(2) Limestone 0.3 g / dilute sulfuric acid solution 1 L: (6 times the neutralization equivalent)
(3) Limestone 0.6 g / dilute sulfuric acid solution 1 L: (12 times the neutralization equivalent)
この試験では、pH3の希硫酸溶液に粉末状の石灰石を上記の量添加し、スターラーで攪拌しながらpHの変化を測定した。結果を図5に示す。 In this test, the above amount of powdered limestone was added to a dilute sulfuric acid solution having a pH of 3, and the change in pH was measured while stirring with a stirrer. The results are shown in FIG.
石灰石は短時間で硫酸と反応する。石灰石0.6gを添加した場合、1秒後にpH6、3秒後にpH7になった。また、石灰石0.05gを添加した場合でも、約180秒後にはpH6以上になった。盛土1の透水係数を10−2cm/secと仮定すると、1mmの厚みを通過するために10秒を要する。中和層10の厚さが1mmであるため、中和当量の6倍程度の石灰石を効率よく接触させることで、pH3の酸性水をpH6以上に中和できることが判る。
Limestone reacts with sulfuric acid in a short time. When 0.6 g of limestone was added,
次に、石灰石を充填したカラムに通液した際の希硫酸溶液のpH変化を測定した。この試験では、直径5cmの円筒カラムに厚みが1mmとなるように粉末状の石灰石を充填した。また、石灰石が水流とともに移動しないように、下流側に珪砂を充填するとともに上流側に目の細かい金網を配置した。そして、カラムの下部からpH3の酸性水を通水し、1分経過する毎に浸出水を採取してpHを測定した。なお、通水速度は、盛土1の透水係数やカラムの直径等を考慮して11.8ml/secとした。結果を図6に示す。浸出水のpHは、通水直後から7以上あり、600mlの量を通水しても6.3程度あった。この結果から、中和層10の厚さは1mm程度あれば酸性水を十分に中和できることが判る。
Next, the pH change of the dilute sulfuric acid solution when passing through a column filled with limestone was measured. In this test, powdered limestone was packed into a cylindrical column having a diameter of 5 cm so as to have a thickness of 1 mm. Further, in order to prevent the limestone from moving with the water flow, silica sand was filled on the downstream side and a fine wire mesh was arranged on the upstream side. Then, acidic water having a pH of 3 was passed from the bottom of the column, and the leachate was collected every 1 minute to measure the pH. The water flow rate was 11.8 ml / sec in consideration of the permeability coefficient of the
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。
Next, the construction method of the
まず、図7(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8(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9(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16が形成される。最下層の締固め層9を形成したならば、締固め層9の上面に中和層10を形成する(中和層形成工程)。中和層10の形成は、例えば、湿らせた石灰石を目砂散布機によって撒き均すことで行う。湿らせた石灰石を用いることで石灰石の空気中への飛散を防止できる。そして、目砂散布機を用いることで一定層厚の中和層10を容易に形成できる。また、図10(a),(b)に示すように、凹部16には、中和材8としての石灰石と石等15の混合物を充填する(中和材充填工程)。
First, as shown to Fig.7 (a), (b), the gradient which goes down to a center part is provided with respect to the ground G of the range in which the
以後は、締固め層9の形成、中和層10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12を形成する。所定数の締固め層9が形成されたならば、図11(a),(b)に示すように中間遮水層11を形成し、この中間遮水層11に重ねて締固め層9を形成する。そして、図12(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。
Thereafter, the steps of forming the
この施工方法によれば、締固め層9を形成する毎に中和層10を形成しているので、盛土1の施工途中に降雨があっても、締固め層9で発生した酸性水を中和層10で中和できる。このため、発生した酸性水の盛土場外への流出を効果的に抑制できる。
According to this construction method, the
また、石灰石を撒き均すことで中和層10を形成しているので、中和材を盛土材料と均一に混合する方法に比べ、労力を格段に少なくできるし、中和材の使用量を少なくできる。一般的に、攪拌混合により中和効果を期待する場合、中和材と対象土壌の接触を確保することを考慮して、酸性物質当量の必要量とは関係なく最低25kg/m3程度の添加量を確保するが、本願発明の方法によれば1kg/m3程度の使用量で十分な効果が期待できる。
Moreover, since the
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、図13に示すように、中和層10の上下に透水性シート17を配置してもよい。このようにすると、中和層10が透水性シート17で挟まれた状態になるので、中和層10を構成する石灰石粒の流出を防止できる。
By the way, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, as shown in FIG. 13, water
上述の実施形態では、中和層10、及び中和材8を設けた盛土1について説明したが、中和層10だけでも十分な中和効果が得られる。そして、中和材8との併用によって中和をより確実に行える。
Although the
上述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。 Although the embankment material in the above-mentioned embodiment was excavation shear containing pyrite, it is not restricted to this. The drilling can be performed in the same manner as long as it is an excavation drill containing an acid water generating substance that generates acid water by water content.
また、地面Gの遮水層2を土質遮水とした場合、遮水層2の表面に中和層を形成してもよい。
Further, when the
さらに、盛土材料の透水性があまりよくない場合には、遮水層2,11の代わりにあるいは遮水層2,11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る場合も考えられる。
Furthermore, when the water permeability of the embankment material is not so good, the drainage water is more permeable than the embankment material and actively flows water instead of or together with the
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 中和層
11 中間遮水層
12 被覆土砂層
13 先行仮堰堤
14 防水シート
15 石等
16 凹部
17 透水性シート
BK 盛土ブロック
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記掘削ずりを層状に締め固めて締固め層を形成する工程と、
前記酸性水を中和する中和層を前記締固め層の上面に形成する工程と、
を行うことを特徴とするずり盛土の施工方法。 In the construction method of shear embankment using excavation shear including a material that generates acid water by water content as the embankment material,
Forming the compacted layer by compacting the excavated ladle in layers;
Forming a neutralization layer for neutralizing the acidic water on the upper surface of the compaction layer;
A construction method of shear embankment characterized by
積層してなる締固め層同士の間に、前記酸性水を中和する中和層を設けたことを特徴とするずり盛土の盛土構造。 In the embankment structure of shear embankment using excavation shear including a substance that generates acid water by water content as embankment material,
An embankment structure for shear embankment, wherein a neutralization layer for neutralizing the acidic water is provided between the compacted layers.
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