JP2016142058A - 廃棄物減容処理工法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】埋立地の廃棄物処分場のような地下水位が高い処分場での圧密孔（無排出削孔）を形成して廃棄物減容処理に際して、圧密孔の形成（削孔工）を効率的に実施できるようにする。【解決手段】廃棄物処分場で、ケーシング体の先端に掘削刃２３１及び圧密コテ（圧密部２４）を有する圧密掘削部を備えた掘削装置で無排出削孔を形成する削孔工の後に、前記無排出削孔に廃棄物の投入埋戻しを行う埋め戻し工を行うことを順次繰り返して廃棄物処分場の減容を実現するゴミ減容処理工法において、ケーシング体１の下方端を封じ、地下水位に対応してケーシング体１内に液状物（水や泥水）を導入又は注入して削孔工を実施する。【選択図】図２

Description

本発明は、埋立地の廃棄物処分場のような地下水位が高い処分場において、廃棄物の減容を実現する廃棄物減容処理工法に関するものである。

一般廃棄物や産業廃棄物等のうち再利用されない廃棄物は、廃棄物処分場に投棄しているもので、投棄は単に従前の廃棄物の上になされ、廃棄物が順次積層されていくものである。放置しておくと自重による自然の圧縮以外に減容がなされない。このため処分場が満杯になると別の処分場を探さなければならない。

そこで廃棄物処分場において、外周にコテ部を備えた掘削土砂圧密形のオーガ（掘削体）を使用して、無排出で掘削穿孔して圧密孔（無排出掘削孔）を形成し、前記圧密孔によって新たに廃棄物廃棄空間を形成し、当該空間に廃棄物を廃棄充填する廃棄物減容処理工法が知られている。

例えば特許文献１（特開平１０−２７２４３２号公報）には、圧密孔を形成した後に掘削体を孔内に差し入れた状態で逆回転をさせて引き抜きながら、孔口から廃棄物を投入し、孔底へと落下させながらコテ部（圧密板）で孔壁に圧密させ、更に残りを孔底に順次堆積させる手段が開示されている。

特許文献２（特開２００１−２８６８４３号公報）には、圧密コテ（圧密板）を周面に設けたケーシング体と、このケーシング体内を通し且つ先端から突出する掘削ヘッドを有する掘削ロッドとからなる掘削体を使用し、ケーシング体の圧密コテで無排出掘削を行い、ケーシング体を残した状態でケーシング体内に表層廃棄物を投入し、後にケーシング体を引き抜く廃棄物処理工法が開示されている。

特許文献３（特開２００６−１５２６２号公報）には、無排出掘削孔を形成してオーガを引き抜いた後に、前記掘削孔に外周面が平滑なケーシング体を立て込み、ケーシング体内に廃棄物を投入充填しながら若しくは充填後にケーシング体の引き抜きを行う処理工法が開示されている。

特許文献４（特開２０１４−２０５０９５号公報）には、ケーシング体の先部に、開閉刺突部を備えた掘削部を連結した掘削体を使用し、ケーシング体を抱持して回転掘削する掘進機構を備えた掘削装置によって圧密孔を形成し、掘削体を埋設したままケーシング体上部開口箇所からゴミを投入し、開閉刺突部を開口して掘削体（掘削部及びケーシング体）を引き抜いて、掘削孔にゴミを満たす埋め戻しを行う工法が開示されている。

特開平１０−２７２４３２号公報。 特開２００１−２８６８４３号公報。 特開２００６−１５２６２号公報。 特開２０１４−２０５０９５号公報。

従前より圧密孔（無排出掘削孔）の掘削で、新たに廃棄物廃棄空間を形成して廃棄物の減容を実現する手法が提案されているが、圧密孔に内置されたケーシング体内に廃棄物を投入する場合や、ケーシング体を引き抜いた状態の圧密孔内に廃棄物を投入する場合のように廃棄物の堆積状態に応じて選択できるように、特許文献４に示すような特殊なケーシング体を使用することなく、掘削ロッドとケーシング体を組み合わせて構成する掘削装置を採用することが望ましい。

ところで海岸や湖沼の埋立地は、埋立に際して浚渫土砂、建築廃材や焼却灰等の廃棄物の処分場として利用されている場合がある。このような廃棄場処分場では地下水位が高く、海水・湖水等の地下水が堆積廃棄物中に浸透しており水と廃棄物が飽和状態となっている。

このため廃棄物減容のために無排出掘削孔を形成する際に、ケーシング体内に掘削ロッドを配置した前記掘削装置を使用して削孔工を実施すると、地下水がケーシング体内に侵入するとともに、地下水と一緒に比重の軽い堆積廃棄物も浮遊状態で侵入してしまい、ゴミの減容処理が効果的になされない問題が生ずる。

また前記の対応手段としてケーシング体の下方開口端を水密に形成して、ケーシング体内への地下水の侵入を防止すると、地下水から受けるケーシング体の浮力によって掘削抵抗が大きくなり作業効率を低下させる。

そこで本発明は、前記の地下水対策を施した新規な工法及びその工法に使用する新規な掘削装置を提案したものである。

本発明の請求項１記載に係る廃棄物減容処理工法は、廃棄物処分場で、ケーシング体の先端に掘削刃及び圧密コテを有する圧密掘削部を備えた掘削装置で無排出削孔を形成する削孔工の後に、前記無排出削孔に廃棄物の投入埋戻しを行う埋め戻し工を行うことを順次繰り返して廃棄物処分場の減容を実現する廃棄物減容処理工法において、ケーシング体の下方開口端を塞ぎ、地下水位に対応してケーシング体内に水や泥水等の液状物を導入又は注入して削孔工を実施することを特徴とするものである。

而して前記工法は、廃棄物処分場において無排出削孔（圧密孔）を掘削形成する際に、当該廃棄物処分場の地下水位以下に達しても、ケーシング体の下方開口端が塞がれているので、圧密掘削部で粉砕された廃棄物片がケーシング体内へ侵入することを阻止し、且つケーシング体内に水や泥水等の液状物を導入してケーシング体内に液状物を存在させ、孔内地下水から受ける浮力に基づく掘削装置の浮き上がりが防止されるものである。

また本発明の請求項２記載の廃棄物減容処理工法は、前記請求項１記載の工法において、特にケーシング体の下方開口端に、上下動自在で且つ上昇時にケーシング体の下方開口端を塞ぐと共に、地下水導入間隙が形成され、下降時にケーシング体の下方開口端を開放するフロート体を設けて、地下水位に対応してケーシング体内に掘削孔内の液状物（地下水・泥水、その他の微細物が混入した水等）を導入するものであり、請求項４記載に係る廃棄物減容処理用掘削装置は、請求項２記載の工法を実現する掘削装置で、ケーシング体の先端から突出する掘削刃及び圧密コテを有する圧密掘削部を備え、ケーシング体先端から突出させた圧密掘削部の軸部に、上下動自在で且つ上昇時にケーシング体の下方開口端を塞ぐと共に、地下水導入間隙が形成され、下降時にケーシング体の下方開口端を開放するフロート体を設けてなることを特徴とするものである。

而して前記の工法及び掘削装置は、削孔工の圧密孔（無排出掘削孔）の形成過程で、圧密掘削部が地下水位に達すると、地下水（泥水）を含んだ廃棄物片の掘削圧密が行われ、当該地下水及び粉砕廃棄物片の押し上げによってフロート体が上昇して、ケーシング体の下端開放箇所を塞ぐ。同時にフロート体とケーシング体との間隙（地下水導入間隙）から地下水・泥水等の液状物がケーシング体に侵入（導入）され、廃棄物片の侵入は阻止されて、削孔工が継続する。

次に削孔工が終了して掘削装置（ケーシング体等）を引き抜くと、当該引き抜き過程で、フロート体を押し上げていた力が解除され、フロート体が自重或いはケーシング体内に残っている液状物（地下水・泥水等）の水圧で下降してケーシング体の下方開口端が開放され、ケーシング体内の前記液状物は、ケーシング体の引き抜きに伴ってケーシング体の下方開口端から放出される。従って掘削装置の引き抜きを終えると、ケーシング体内に液状物（泥水等）が残留しておらず、そのまま次の削孔工を実施することができる。

また請求項５記載に係る掘削装置は、特にケーシング体と、先端に圧密掘削部を備えてケーシング体に挿入着脱可能な掘削ロッドで構成して、前記掘削ロッドの軸部に、ドラム状フロート体を外挿すると共に、前記軸部の所定位置にフロート体のストッパー部を設けてなるもので、ケーシング体と掘削ロッドの組み合わせ構成であるので、ケーシング体を圧密孔内に残置して廃棄物の投入を行う他の工法にも当該装置を使用することができる。

本発明の請求項３記載の廃棄物減容処理工法は、特に、ケーシング体の下方開口端を塞いで、ケーシング体内に所定の液状物の注入及び排出を行ってなるもので、掘進時に注入（注水）を行い、孔内地下水から受ける浮力による掘削装置の浮き上がりを防止し、引き抜き時或いは引き抜き後に必要に応じて排出（排水）を行うものである。

本発明の構成は上記のとおりで、埋立地の廃棄物処分場のような地下水位が高い処分場での圧密孔の掘削形成手段による廃棄物減容処理に際して、ケーシング体内への廃棄物片の侵入を防止し、且つ地下水から受ける浮力による抵抗を無くして、削孔工を効率的に実施することで、地下水位が高い処分場での廃棄物の減容処理を効果的に実現することができたものである。

本発明の第一実施形態装置の全体図。 同要部拡大一部断面図。 同フロート体の組み込み構造説明図。 同掘削工の説明図。 同掘削工の工程説明図。 同第二実施形態装置の遮断体の組み込み構造の説明図。 同要部拡大一部断面図。

次に本発明工法の実施形態について説明する。第一実施形態に示したゴミ減容処理工法に使用する掘削装置は、図１乃至３に示したとおりケーシング体１と掘削ロッド２とフロート体３で構成される。

ケーシング体１は汎用性を備えた一般的なもので、外周面に小突条からなる螺旋条１１を設け、頂部に掘削ロッド２を連結するためのＬ状又はＨ状の連結溝部（図示せず）を形成し、また頂部側方に、吊下げ移動のための突出部１２を設けたものである。

掘削ロッド２は、連結継ぎ構造の軸部２１の所定位置に所定の構造部を設けたものである。具体的には、頂部を後述する掘削機体４の掘削駆動部４３に装着される形状に形成し、上方にケーシング体１の連結溝部に装着できる横棒部２２を側方に突出させ、下端から圧密掘削部（掘削部２３及び圧密部２４で構成される）及び鍔状に周設した上下ストッパー部２５ａ，２５ｂを備えたものである。

掘削部２３は、下方先端に掘削刃２３１を設けると共に、掘削した粉砕物を上方に送り出す押上羽根２３２を設けたものである。前記掘削部２３の上方に設けた圧密部２４は、粉砕物を孔壁に押し付ける複数の圧密コテを備えたもので、圧密コテは従前の無排出削孔の削穿に使用されているものと同様に弧状面を備え、粉砕物をその回転によって孔壁に押し込むもので、同一高さの複数コテを多段に、或いは突出位置の高さずらして多段に設けたものである。

前記の掘削ロッド２の各部は、ケーシング体１に装着した際に、掘削部２３及び圧密部２４がケーシング体１の下方から突出するようにし、上方ストッパー部２５ａは、後述するフロート体３の上昇市に対応し、下方ストッパー部２５ｂは、圧密部２４の上方位置で、且つケーシング体１の下端より下方に突出した位置で、軸部２１の連結継ぎ部箇所より下方に設けたものである。

フロート体３は、上下円錐台形状ドラムの中空体で、軸部２１に外挿入して軸部２１に沿って上下移動可能に組み込んだもので、最大外周面がケーシング体１内に位置した際に、ケーシング体１の内周面との間に、適宜な間隙Ａ（掘削部２３によって粉砕された廃棄物片が通過できない間隙）が生ずる大きさとしたものである。上方ストッパー部２５ａとの関係では、フロート体３が上昇して上方ストッパー部２５ａとの衝突位置において、前記最大外周面がケーシング体１内に位置し、且つ下方ストッパー部２５ｂとの関係では、フロート体３が下降して下方ストッパー部２５ｂとの衝突位置において、前記最大外周面がケーシング体１内から外れる下方位置となるようにしたものである。

而して本発明工法は、適宜な掘削機体４に前記掘削装置を装着して削孔工を実施するものである。掘削機体４として一般に使用されるのは、三点支持パイルドライバと称され、ベースマシン４１とリーダーマスト４２とリーダーマスト４２に添って上下動する掘削駆動部４３を備えてなるものである。

この掘削工は、ケーシング体１内に掘削ロッド２の一部（下端の圧密掘削部２３・２４を除いた部分）を挿入し、横棒部２２でケーシング体１と連結し、同時にケーシング体１の下方に露出した軸部２１にフロート体３を外挿し、掘削部２３、圧密部２４及び下方ストッパー部２５ｂを設けている最下方軸部２１ａを継ぎ連結するものである（図３）。

このようにケーシング体１と掘削ロッド２を一体化し、フロート体３を組み込んだ状態で、掘削駆動部４３に掘削ロッド２装着し、廃棄物処分場において所定箇所の削孔を行う（図４）。

この削孔作業（削孔工）は、ケーシング体１と掘削ロッド２を一体に回転させると、掘削ロッド２の先端の掘削刃２３１で堆積廃棄物Ｂを掘り起こして粉砕物（廃棄物片）とし、粉砕と同時に押上羽根５２２で前記粉砕物を上方に押し上げる。押し上げられた粉砕物は圧密部２４の圧密コテで孔壁に押し付けられ圧密壁を形成する。

前記の削孔工において、フロート体３はケーシング体１の外周即ち孔径と略一致しているので、圧密部２４を逃れて上昇した粉砕物は、ケーシング体１を押し上げるように作用し、また孔内に地下水（泥水等の液状物）Ｃが存在すると地下水（泥水）Ｃから受ける浮力によってフロート体３が押し上げられ、上方ストッパー部２５ａの位置に達した状態で削孔工が継続される（図２イ）。

しかも削孔工が地下水位以下に進行すると、掘削孔内の地下水（泥水）Ｃは、ケーシング体１とフロート体３の最大径外周面との間隙Ａからケーシング体１内に侵入するので、掘削装置全体の相対的自重が増加し、地下水（泥水）Ｃによる浮力（＝掘削抵抗）を受けることが無くなる。

更に掘削工が終了して掘削装置（ケーシング体１等）を引き抜く際には、押上羽根２３２の回転で作用していた粉砕物及び地下水によるフロート体１への押し上げていた力が解除され、掘削装置が上方に引き抜かれると、フロート体１が自重或いはケーシング体１内に侵入した地下水（泥水）からの水圧で下降し（図２ロ）、ケーシング体１内の水位が地下水位より上方になると、ケーシング体１内に侵入した地下水（泥水）はケーシング体１の下方開口端から放出される。

掘削装置の引き抜きで、当該削孔工が終了し、形成された圧密孔（無排出削孔）Ｄに廃棄物を投入廃棄する埋め戻し工を実施する。

尚前記の第一実施形態は、ケーシング体１と掘削ロッドの組み合わせ構造を採用しており、必要に応じてケーシング体１を圧密孔内に残置し、孔壁を保護した状態で廃棄物投入行い、その後にケーシング体１の引き抜きを行う別の廃棄物減容処理工法にも使用できる汎用性を備えているが、ケーシング体１に掘削ロッド２の下方構造部分を一体に組み込んだ掘削装置を使用して、ケーシング体１を抱持回転して掘削する削孔工を採用することもできる。

図６，７は本発明の第二実施形態を示すもので、第一実施形態のフロート体３に替えて遮蔽体５を設けたものである。

遮蔽体５は、軸部２１に密外挿される連結筒部５１と、ケーシング体１の内径と一致する外周径に形成したフランジ状の遮蔽部５２を備え、連結筒部５１の所定位置にピン孔５３を設けたものである。

前記の遮蔽体５は、ケーシング体１の下方に突出した軸部２１に挿着して、遮蔽部５２をケーシング体１内方に位置させ（上方ストッパー部２５ｃと当接させる）、軸部２１に設けたピン孔２６と遮蔽体５のピン孔５３を貫通するピン６を打ち込み、軸部２１に装着固定するものである。勿論前記の遮蔽体５を組み込んだ後に、掘削部２３及び圧密部２４を備えた最下端軸部２１ａを継ぎ連結するものである。

而して前記掘削装置を使用しての削孔工においては、ケーシング体１の下方開口端が遮蔽体５で塞がれているので、圧密孔の形成過程（削孔工）において、粉砕物並びに地下水（泥水等の液状物）Ｃがケーシング体１内に侵入するのを阻止するものである。

更に前記掘削工に際して、ケーシング体１内に水や泥水等の液状物の注入（注水）を行って掘削装置全体の荷重を大きくして、地下水（泥水）Ｃのから受ける浮力による掘削抵抗を無くし、また掘削工終了後には、ケーシング体１内に注入した液状物（水や泥水他）をポンプアップして排水すると、掘削装置全体の荷重が軽減し、引き抜き作業が容易になる。

尚遮蔽体５に外部操作可能な開閉弁を備え、掘削装置引き抜き時に当該開閉弁を開放して、ケーシング体１の引き抜きに合わせて排出（排水）するようにしても良い。

１ ケーシング体
１１ 螺旋条
１２ 突出部
２ 掘削ロッド
２１ 軸部
２２ 横棒部
２３ 掘削部
２３１ 掘削刃
２３２ 押上羽根
２４ 圧密部
２５ａ 上方ストッパー部
２５ｂ 下方ストッパー部
２６ ピン孔
３ フロート体
４ 掘削機体
４１ ベースマシン
４２ リーダーマスト
４３ 掘削駆動部
５ 遮蔽体
５１ 連結筒部
５２ 遮蔽部
５３ ピン孔
６ ピン

Claims (6)

1. 廃棄物処分場で、ケーシング体の先端に掘削刃及び圧密コテを有する圧密掘削部を備えた掘削装置で無排出削孔を形成する削孔工の後に、前記無排出削孔に廃棄物の投入埋戻しを行う埋め戻し工を行うことを順次繰り返し、廃棄物処分場の減容を実現する廃棄物減容処理工法において、ケーシング体の下方開口端を塞ぎ、地下水位に対応してケーシング体内に水や泥水等の液状物を導入又は注入して削孔工を実施することを特徴とする廃棄物減容処理工法。
2. ケーシング体の下方開口端に、上下動自在で且つ上昇時にケーシング体の下方開口端を塞ぐと共に、地下水導入間隙が形成され、下降時にケーシング体の下方開口端を開放するフロート体を設けて、地下水位に対応してケーシング体内に掘削孔内の地下水等の液状物を導入する請求項１記載の廃棄物減容処理工法。
3. ケーシング体の下方開口端を塞いで、ケーシング体内に所定の液状物の注入及び排出を行ってなる請求項１記載の廃棄物減容処理工法。
4. ケーシング体の先端から突出する掘削刃及び圧密コテを有する圧密掘削部を備えた掘削装置であって、ケーシング体先端から突出させた圧密掘削部の軸部に、上下動自在で且つ上昇時にケーシング体の下方開口端を塞ぐと共に、地下水導入間隙が形成され、下降時にケーシング体の下方開口端を開放するフロート体を設けてなることを特徴とする廃棄物減容処理用掘削装置。
5. ケーシング体と、先端に圧密掘削部を備えてケーシング体に挿入着脱可能な掘削ロッドで構成して、前記掘削ロッドの軸部に、ドラム状フロート体を外挿すると共に、前記軸部の所定位置にフロート体のストッパー部を設けてなる請求項４記載の廃棄物減容処理用掘削装置。
6. ケーシング体の先端から突出する掘削刃及び圧密コテを有する圧密掘削部を備えた掘削装置であって、ケーシング体先端から突出させ掘削部の軸部に外挿固定して、ケーシング体の下方開口端を塞ぐ遮蔽体を設けてなることを特徴とする廃棄物減容処理用掘削装置。

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