JP3193932U - 遮水構造体およびこれを使用した遮水壁 - Google Patents

Abstract

【課題】長期に亘り安定した遮水効果が得られる遮水構造体を提供する。【解決手段】収容室１１を有し、上部が開口された立体状の遮水筐体１０Ａと、開口部を閉塞する蓋体１０Ｂとで構成され、収容室には遮水部材としてのアスベスト入りスレート３０が、収容室内を満たすように互いに密に並置された状態で収容されてなる。遮水筐体はコンクリート製であり、防水効果を期待できる。さらにアスベスト含有のスレートは、防水性を初めとして耐久性や耐腐食性に優れているから、遮水構造体を地下に埋設しても長期に亘り、安定して遮水効果を期待できる。この遮水構造体を複数個使用して遮水壁を構築すれば、凍土遮水壁に替わる安価で、遮水効果が確実な遮水壁を実現できる。【選択図】図２

Description

この考案は、地下水を遮水する遮水体、特に長期に亘って遮水効果を持続できる遮水構造体およびこれを使用した遮水壁に関する。

原子炉内の燃料棒から発する高温の熱と、水素の異常発生による爆発によって原子炉建屋が破損された。破損された原子炉建屋の地下には地下透水層が存在するため、原子炉建屋周辺の地下には、大量の地下水が陸側から海側に向かって流れていることもあり、地下水流入によって地下水の放射能汚染が危惧されている。地下水は海にも流れ込んでいるので、この地下水汚染の二次汚染つまり海水までも汚染される危険性が高まっている。

地下水および海水の汚染を取り除くべく、原子炉建屋の周囲を遮水壁で囲う構想が報道されている。遮水壁としてはコンクリート壁がまず考えられるが、コンクリートは透水という性状があるため、長期に亘って遮水効果を維持することが困難である。

これは、原子炉を廃屋にして、人体に影響を及ぼさない程度まで放射能が低下するには、３０〜４０年あるいはそれ以上の長い時間を必要とするからである。コンクリート壁を厚くしても結果は同じであって、地下水を放射能から守る手段としては十分ではない。

第２の手段として考えられるのは、現に実施されている手段であるが、原子炉建屋の周囲の地下土壌を凍らせる案である。地下水の透水層は地下２０〜３０ｍのところに存在するので上層から下層まで土壌を凍土化するには、少なくとも地下２０〜３０ｍまで満遍なく凍らせる必要がある。

凍土化の方法としては、新聞等で報道されているように、原子炉建屋を囲繞するように１ｍ間隔で約１５００本の連結管を地下２０〜３０ｍまでの深さまで埋め込み、連結管同士を繋いで、そこに冷却液（冷媒）を循環させる。これによって連結管の周囲の土壌を凍らせて凍土化して遮水壁を作り、陸側からも海側からも地下水が原子炉建屋の地下に流れ込まないようにする案である。

凍土化して遮水壁の機能を維持するには、常に冷却液を循環させなければならないので、３０〜４０年間という長期に亘り冷却するためにはその維持費は莫大となる。加えて、最も深刻な問題は当初の目的を十分に達成できるかが非常に不透明になってきた（非特許文献１）。十分な効果は期待できないのではと、専門家も指摘している。しかも当初より１００％の遮水を目標としていない点も問題がある。

産経新聞（平成２６年６月２９日（日）１３版：日刊２５６９４号）

ところで、防水性、耐腐食性、耐久性、耐荷重性などに優れた素材としてスレート特にアスベスト（石綿）入りのスレートが知られている。アスベストを２０〜４０％含有のスレートが特に優れた特性を発揮する。しかし、アスベスト入りのスレートは、アスベストによる人体への影響が懸念され、２００４年以降はアスベスト入りスレートは生産されていない。

２００４年以前に生産されたスレートについては、レベル３の成形板（非拡散形）に当たるので、その取り扱いが厳格に規定され、アスベストが少しでも飛散するような廃棄処理は許されていない。アスベストが入っていると、スレートを廃棄するにも困難を伴う。例えばスレートを運搬するためにビスを通す孔などを開けたり、運搬し易くするために切断すると、その作業によってアスベストが外部に飛散するからである。廃棄するには相当な費用を伴うことから、そのまま放置されているのが現状である。

そのため、このような使用済みのアスベスト入りスレートは、商品価値は最早なく、無用の長物と成り果てている。

スレート特にその含有量が２０〜４０％程度のアスベスト入りスレートは、上述したように防水性、耐腐食性、耐久性、耐荷重性などに対して優れた特性を有した素材であり、特に長期に亘る遮水に優れた効果を発揮する。

そこで、この考案は長期に亘る防水性や耐腐食性に優れたこのアスベスト入りスレートの特性に鑑み、これを遮水壁用の素材としてできるようにしたものである。スレートは加工することなく、そのままの状態で使用できるように工夫することで、環境や人体への影響は全く心配ない。安全に遮水壁を構築できる。

上述の課題を解決するため、請求項１記載のこの考案にかかる遮水構造体は、
収容室を有し、上部が開口された立体状の遮水筐体と、開口部を閉塞する蓋体とで構成され、収容室には遮水部材としてのアスベスト入りスレートが、収容室内を満たすように互いに密に並置された状態で収容されてなることを特徴とする。

請求項２記載のこの考案にかかる遮水構造体における上記遮水筐体はコンクリート成型品であって、上記遮水筐体の外側面には補強と共に筐体吊り下げ用のリブが複数本垂設されてなることを特徴とする。

請求項３記載のこの考案にかかる遮水構造体における上記スレートとして波形スレートが使用されると共に、上記遮水筐体の上記波形部分に対向する内周面はストレート若しくは上記波形と同じ大きさを有する形状に成形されてなることを特徴とする。

請求項４に記載のこの考案に係る遮水壁は、スレートを収容した遮水構造体を縦横に多数個積層して構成されることを特徴とする。

この考案では長期的に防水性、耐腐触性に優れたスレートを密に収容した遮水筐体を使用し、この筐体と共にスレートの相乗効果によって、極めて遮水効果の高い遮水構造体を実現できる。この遮水効果は、３０〜４０年という長い時間に亘って失われることがなく、腐蝕もしにくいので、地下に埋設して使用しても所期の効果を充分維持できる。

そのため、原子力建屋の地下を流れる透水層を遮蔽する場所に適用した場合には、遮水効果を如何なく発揮できる。遮水構造体自体はそれ程大きくはないが、これは施工を考慮したためであり、小ブロックの遮水構造体相互間による防水、止水対策を講じた上で使用する場合には、現行の凍土化による遮水壁よりも安価で、維持費を殆ど要することなく、きわめて高い防染効果が得られることは明らかである。

加えて、産業廃棄物としてその処理の術を模索しているアスベスト入りスレートを、人体への影響を与えることなく有効利用できることにも大きな意義がある。原子力建屋の地下を流れる地下水を汚染することなく海側に流すためには、例えば福島第１原子力発電所の場合、周囲１，５ｋｍに亘り遮水壁を深さ３０ｍ以上に亘り構築する必要があるが、これに使用されるスレートの枚数は実施例によると、数百万枚以上である。

したがって、放射能から地下水の汚染を防ぐために次善策としてこの遮水構造を全ての原子力発電施設に講ずる場合には、国内に存在するアスベスト入りの未使用スレートの多くを環境への影響を全く心配することなく処理できるという極めて大きな経済効果を発揮する。

この考案にかかる遮水構造体の一例を示す斜視図である。 図１の縦断面図である。 図１の一部拡大断面図である。 遮水構造体内にスレートを収納した状態の一部断面図である。 スレート、特に波形スレートの一例を示す斜視図である。 この考案にかかる遮水構造体を建屋の地下水対策に適用するときの設置例を示す平面図である。 波形スレートを遮水部材として使用したときの遮水構造体ブロックの寸法例を示す斜視図である。 遮水構造体を１ブロックとしてこれを複数使用して建屋近くに設置したときの施工例を示す縦断面図である。 その平面図である。 隣接する遮水構造体に形成されたリブ同士の関係を示す断面図である。 図１の遮水構造体をそれぞれ１ブロックとして複数使用したときの相互施工関係を示す平面図である。 そのときの縦方向における施工例を示す図である。 この考案に係る遮水構造体、特に遮水筐体の他の例を示す平面図である。

この考案に係わる遮水構造体は、透水層を遮断して地下水の流れを断つために用いられる。例えば建屋の底部を流れる地下水脈がある場合、その水脈を断ち切って建屋の地下への流れを阻止するために用いられる。

水流は毎日数１００トンに達する場合が考えられるので、コンクリートのように遮水性のある防水壁では充分な遮水効果が得られない。以下に充分な遮水機能を発揮するこの考案に係わる遮水構造体について説明する。

図１はこの考案に係わる遮水構造体１０の一例を示すもので、上部が開放された直方体状の遮水筐体１０Ａと、上部開口部を閉塞する蓋体１０Ｂとで、遮水構造体１０が構成される。

遮水筐体１０Ａはコンクリート製であって、図２にも示すように遮水部材３０を収容する収容室１１を有する。収容室１１は遮水部材としてのスレート３０を収容するための部屋であって、複数枚のスレート３０を収容できるスペースが確保されている。

図２に示すように、収容室１１の内壁１２は平面壁となるようにストレートに成形されると共に、スレート３０の大きさに合わせたサイズとなっている。因みに、大波型スレートを使用した場合、図５のように、長さａは2420mm、幅ｂは950mmであって、その厚みｃは8.0mmであるから、収容室１１の内容積としてこの例では、スレート３０を４０枚を密に並置（縦づみ）できるスペースが確保されている。

収容室１１の高さは、スレート３０の長さａよりも若干短くなされているが、これは蓋体１０Ｂによって遮水筐体１０Ａの開口部を塞いだとき、スレート３０の上端縁が蓋体１０Ｂの内面２２に収まるようにするためである。収容室１１の底部には緩衝用および吸水用として機能するマット１８が敷設されている。

収容室１１の開口部と蓋体１０Ｂの開口端面は図３にも示すように係合段部２４ａ、２４ｂとなされ、蓋体１０Ｂと遮水筐体１０Ａとの係合を確実にして、閉塞性を確保できる構成となされている。

遮水筐体１０Ａのうち長辺側の外周壁１４には複数の縦長リブ１６が複数本本体と一体に成形され、上端１６ａは蓋体１０Ｂを閉じるときの邪魔にならないように短めに形成される。

下端１６ｂを短めにしたのは、ワイヤを用いて遮水筐体１０Ａを積み上げる際、下側に載置された遮水筐体１０Ａに影響されることなくこのワイヤの取り外しを行えるように考慮したためである。加えて、筐体をワイヤで吊り上げるときにワイヤを引っかける部材（フック）として縦長リブ１６を利用できるようにするためである。そのため、下端１６ｂは図２にも示すようにワイヤを引っかけやすくするため楔状端面に成形されている。

縦長リブ１６の本数として図１では５本を例示しているが、図１０Ａに示すように６本とすることもできる。詳細は後述する。

図４はスレート３０を収容室１１内に収容した状態の一部を示す。このように波型のスレート３０は隙間なく収容室内に積み込まれる。隣り合うスレート３０ａ、３０ｂ、・・・同士の互いの山および谷は密接するように積み込まれるが、内壁１２はストレート状の壁面であるため、内壁１２とスレート３０との間に吸湿材などの固定部材１３が充填され、収容室内に隙間なく積み込まれるように工夫されている。

ここで、この収容室１１に積み込まれるスレート３０は、これに加工を施したり、切断したりして使用するものではなく、成型品そのままの状態で積み込まれる。したがってスレート積み込み時にアスベストが飛散したりする虞は全くない。積み込んだ後は蓋体１０Bによって遮水筐体１０Aが封鎖されるので、より安全に作業を遂行できる。

蓋体１０Ｂの上端面には矩形状の係合凸部１９ｂが、遮水筐体１０Ａの底部には係合凹部１９ａがそれぞれ形成され、係合凹部１９ａにはゴムなどのパッキン材２０が貼着されている。遮水筐体１０Ａ同士は互いに積層して使用されるので、係合凹部１９ａに係合凸部１９ｂを係合させることで、上下の積載が安定する。さらに積載したときの上下の隙間をなくし、密に積層できるようにするためにパッキン材２０が貼着されている。

さて、このような構成を採る遮水構造体では、以下のような特徴を有する。
第１に、遮水筐体１０Ａはコンクリート製であるので、遮水効果がある。しかし、長年に亘り遮水効果を維持することは困難である。これに対し、遮水筐体１０Ａ内に収容したスレート、特にアスベスト入りスレートであって、その含有量が２０〜４０％程度のスレートの場合、防水性、耐腐食性などが優れていることは既に知られているし、耐久性も高い。３０〜４０年程度の間、耐久性を保持できる特徴を有する。

スレート３０は互いに密に積層されて収納されているから、コンクリート製の遮水筐体１０Ａの内部にしみ込んだ地下水の一部はこのスレートによって完全に遮断される。しかも１枚ではなく、４０枚程度が積層された状態で遮水筐体１０Ａ内に収容されているため、地下水をほぼ完全に遮断でき、地下水が上流側のコンクリート壁内に浸み込んだとしても、この地下水が反対側のコンクリート壁より外部に流れ出るおそれは殆どないと考えられる。

もしも、地下水が遮水筐体１０Ａ内に浸入しても、図２のように筐体底部側に設けられた孔（ドレイン）４３を介して排水される。しかしこのときの排水量は年間を通しても僅かであると考えられるし、後述するようにこの遮水構造体１０を用いて遮水壁を構築する場合には、途中の遮水構造体１０によって堰き止められるから、浸み出したこの地下水が、人体に与えるほど放射能によって汚染されるとは考えにくい。

なお、上述したようなアスベスト含有のスレートの特徴（アスベストの特性）は、例えば「アスベスト含有成型板等の解体時の対策」（ＮＰＯ法人 東京労働安全衛生センター（労働衛生コンサルタント 外山尚紀））などで、公表されており、公知の事実である。

スレート３０としては波形ではなく、平形でも構わないし、その他のサイズのスレートを使用することもできる。遮水筐体１０Ａのサイズをさらに大きくして、より多くのスレートを収容できるように構成することもできる。

続いて、この考案に係る遮水構造体を使用して遮水壁を構築する場合の一例を図６以下に示す。

図６は遮水壁１００の構築例である。保護すべき建屋４０に対し、これを囲繞するように遮水壁１００が設けられる。この例では地下水が建屋４０に入り込みにくくするため、上流側の遮水壁１００（長さＬａ）の内側に、建屋４０の側面に位置する左右の遮水壁１００（長さＨａ）が設けられ、そして下流側の遮水壁１００は側面遮水壁１００よりもさらに内側に入り込むように長さＬｂに亘って設けてある。遮水壁１００を完全な矩形状に構築することも勿論可能である。

遮水壁１００を構築するに当たっては、建屋４０の周辺を掘削しなければならないので、掘削エリアの土留めが必要になる。そのため波板やＨ型綱のような土留め用の鋼板４４ａ、４４ｂが使用される。実際には、複数本の鋼板を溶接によって繋ぎ合わせて所望の深さまでの土留めを行っている。この土留め用鋼板４４ａ、４４ｂは施工後もそのまま土留め用として使用される。

全長１５００ｍに亘り遮水壁１００を構築する場合には、上流側と下流側に対し、その側面側の長さを約１／２とすると、上流側と下流側の遮水壁１００の長さは大凡５００ｍとなり、側面側の長さは大凡２５０ｍとなる。

ここで、図７のように遮水筐体１０Ａの高さは、（２．４ｍ＋α）となる。αは遮水筐体１０Ａのコンクリート壁の厚みである。厚みαを５ｃｍとすると、実際の高さは、（２４２０＋５０）ｍｍであるので、２．５ｍとして計算する。同じく、幅は（９５＋５）ｃｍであるので、１．０ｍとし、厚みは（８ｍｍ×４０枚）であるので、（３２＋５）ｃｍとなるから、４０ｃｍとして計算する。

上流および下流側の遮水壁１００の長さを、同じと仮定し（実際は図６のように若干相違する）、幅Ｌａを５００ｍ、厚みｗを１．６ｍとし、深さを３０ｍとする。そうすると１つの遮水構造体１０を１ブロックとしたならば、以下のようなブロック数となる。

上流側の遮水壁１００について例示する。図８のように１２ブロック積層すると、遮水壁１００の深さ３０ｍまで到達する。図９のように５００ブロックを幅方向に並べることで５００ｍまで到達し、そして図８のように４ブロックを厚み方向に並べることで１．６ｍの厚みとなるから、上流側は、（１２×５００×４）ブロック、したがってトータル２４，０００個のブロックを使用すれば遮水壁１００を構築できる。

建屋４０の側面側は２５０ｍの長さとなるから、同じ深さ、幅および厚みとするならば、上流側の１／２のブロック数で側面遮水壁１００を構築できる。１ブロックには４０枚のスレート３０が使用されているので、上例の場合には、（（２４，０００＋２４，０００）ブロック×４０枚）の枚数となる。したがってトータル１９２万枚のスレートを使用することで、目的の遮水壁１００を構築できることになる。

ここで、遮水構造体１０同士を互いに積層するに当たり、遮水構造体１０自体の外周面が接するように互いに密に積層するため、図１０のように一方の遮水構造体１０の縦長リブ１６を５本設けた場合には、隣接する遮水構造体１０’は、縦長リブ１６と互い違いになるように、ピッチを変えてトータル６本の縦長リブ１６’が設けられる。

そうすると図１１のように遮水構造体１０を縦横に積層しても互いに密着させながら積層できる。このような縦長リブ１６の個数とすることで、最外周若しくは１個内側の縦長リブ１６同士を使用して遮水構造体１０の吊り上げ、吊り下げ作業を行うことができる。

さらに遮水筐体１０Ａに係合凹部１９ａを、蓋体１０Ｂに係合凸部１９ｂを設けることによって、図１２のように遮水構造体１０を深さ方向に積層するとき深さ方向における連結力が強まり、安定した遮水壁１００を構築できる。

図１３は遮水筐体１０Ａの他の例を示すもので、この例では収容するスレート３０の波形に合わせてその内壁１５も波形となるように成型したものである。こうすることによって、スレート３０はより安定した状態で、密に重ね合わせることができるから遮水効果をさらに高めることができる。

この考案に係る遮水構造体は、これを１ブロックとして縦横に複数積層して使用することで、建屋などから漏れ出る人体有害物質などから地下水などが汚染されるのを長期に亘って防止するときなどに適用できる。

１０・・・遮水構造体
１０Ａ・・・遮水筐体
１０Ｂ・・・蓋体
１１・・・収容室
１２・・・内壁
１６・・・リブ
１９ａ・・・係合凹部
１９ｂ・・・係合凸部
３０・・・アスベスト入りスレート
４０・・・建屋
１００・・・遮水壁

請求項４に記載のこの考案に係る遮水壁は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の遮水構造体を縦横に多数個積層して構成されることを特徴とする。

Claims (4)

1. 収容室を有し、上部が開口された立体状の遮水筐体と、開口部を閉塞する蓋体とで構成され、
   上記収容室には遮水部材としてのアスベスト入りスレートが、上記収容室内を満たすように互いに密に並置された状態で収容されてなる
   ことを特徴とする遮水構造体。
2. 上記遮水筐体はコンクリート成型品であって、上記遮水筐体の外側面には補強と共に収容室の吊り上げ、吊り下げ用のリブが複数本垂設されてなる
   ことを特徴とする請求項１記載の遮水構造体。
3. 上記スレートとして波形スレートが使用されると共に、上記遮水筐体の上記波形部分に対向する内壁はストレート若しくは上記波形と同じ大きさを有する形状に成形されてなる
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の遮水構造体。
4. アスベスト入りスレートを収容した遮水構造体を立体状に多数個積層して構成される
   ことを特徴とする遮水壁。

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