JP3770526B2

JP3770526B2 - 廃棄物埋設構造および埋設工法

Info

Publication number: JP3770526B2
Application number: JP19007399A
Authority: JP
Inventors: 武樹川人; 有一瀬尾; 淳今井
Original assignee: JDC Corp
Current assignee: JDC Corp
Priority date: 1999-07-05
Filing date: 1999-07-05
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2019-07-05
Also published as: JP2001017933A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃棄物埋設構造および埋設工法に係り、特に廃棄物の最終処分場で問題となる廃棄物からの浸出液による地下水汚染を防止するための廃棄物埋設構造および埋設工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物処分場においては、従来から廃棄物を埋め立てる凹陥地において、廃棄物から漏出した有害物質を含む汚水が凹陥地底面から地中に浸透することを防ぐために、凹陥地底面部の基盤上に、合成ゴム製や合成樹脂製、またはアスファルトを不織布に全層含浸あるいは積層したものでできた遮水シート片を多数接合して、凹陥地底面の全面を覆う遮水シートを敷設していた。さらに、廃棄物と遮水シートとが直接接触することにより、遮水シートが破損することを防ぐために、敷設した遮水シートの上に保護用土を敷設して、遮水シートを保護していた。
【０００３】
しかし、上述のような保護土を敷設していても、何らかの理由により、遮水シートが破損してしまった場合、これを修復することは実際上不可能であり、有害物質を含む汚水が遮水シートの破損部分を通過して遮水シート下に浸出し、これにより地下水の汚染をもたらす危険性があった。
【０００４】
そこで、遮水シートの破損に備えて、遮水シートを２重に敷設したり、凹陥地底面部の基盤上に土と粘土など不透水性土質材料とを混合した遮水土層や遮水壁を設け、この上に遮水シートを敷設するなどの有害物質の浸透防止対策が講じられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、廃棄物に水が着くような高い地下水位の箇所に廃棄物を埋めると、上述のような処理をしても、地下水の流れに対して遮水シートや遮水土層、遮水壁が受圧面を形成する形態となるので、この受圧面に長期間にわたって水圧が作用し、微小な破断部やクラックを通じて廃棄物中に侵入し、有害物質の含有水が地下水などに拡散する可能性がある。
【０００６】
また、土粒子の間にある水分や土粒子間を流れる小さな水の流れでも、化学物質が動き、このような有害物質含有水は下方向に流れるだけでなく、地表面からの水分の蒸発によって、水平方向や上方向にも移動させるため、表層部分に汚染濃度の高い層領域が形成されるなどの環境汚染の問題をもたらしてしまう。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、埋設廃棄物と地下水、および降雨など埋設領域の地表面からの浸透水との接触を防止することにより、地下水汚染などの環境汚染を防止することができるようにした廃棄物埋設構造および埋設工法を提供することを目的としている。
【０００８】
特に、地下水位の高い箇所で廃棄物埋設処理を行なった場合に、埋設領域での地下水位を制御して地下水と埋設廃棄物との接触を防止できるようにして、厳密な遮水層でなく簡易型廃棄物遮水層を設けるだけで充分な構成とした廃棄物埋設構造および埋設工法を提供することを目的とする。更に、降雨などによる表層からの浸透水が廃棄物に浸透しないように抑制し、同時に表層側の乾燥に際して水分蒸発に伴って廃棄物からの有害物質の上方移動を遮断制御することにより、廃棄物全体を地下水並びに雨水などと有効に遮断させ、かつ遮水構造の簡易化を図りつつ有害物質の外部浸出を防止できるようにした廃棄物埋設構造および埋設工法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る廃棄物埋設構造は、埋設廃棄物の下部領域に対して、埋設廃棄物の下部領域を遮水層で覆い、その外周面に水が流動できる充分な空隙を形成できる粒度の大きい材料を敷き詰めてなる透水層を設けるとともに、当該透水層の上流端上面（図１）、両端上面（図２）の高さを周辺地下水位の高さ以上となるように構築し、前記透水層の内部もしくは外部に連接して導水勾配を付した導水路を形成することにより、地下水は透水層を通じて導水路に導かれ、これにより埋設領域において地下水位は低く制御され、底部遮水層への地下水の接触を絶ち直接的に当該底部遮水層に水圧が加わることが防止され、廃棄物が地下水から隔離される。したがって、地下水位が高い箇所でも地下水が埋設廃棄物と接触することが有効に防止される。
【００１０】
更に、埋設廃棄物の上部領域に対して、前記埋設廃棄物の上表面に前記導水路に至る導水勾配を付して遮水層で覆い、前記遮水層の上層に保水性（ｐＦ値）の小さい粗粒層を設け、当該粗粒層の上層に保水性（ｐＦ値）の大きい細粒層を設け、その上表面を現地発生土で覆った構成とすることにより、地下水と降雨による浸透水と埋設廃棄物との接触を防止すると同時に、降雨による浸透水は前記粗粒層の上層にある細粒層に保水され、導水勾配により上部の浸透水を下部粗粒層を通じて外部に排水することができる。地表面が乾燥状態であっても細粒層の下位にある粗粒層の毛管力が小さいため、粗粒層下部からの地下水の吸上げが防止され、廃棄物側からの有害物質が、地表面外部に拡散することを防止するようにしている。
なお、本発明は、埋設廃棄物の上表面に山側から谷側に向かう勾配と、横断面方向に湾曲させて鞍部構成としつつ側縁部に導水路を設けた導水勾配を付し、この導水勾配が付せられた埋設廃棄物表面を遮水層で覆い、前記遮水層の上層に保水性（ｐＦ値）の小さい粗粒層を設け、当該粗粒層の上層に保水性（ｐＦ値）の大きい細粒層を設け、その上表面には前記細粒層より透水性の小さな現地発生土で覆った廃棄物埋設構造とすることができる。
【００１１】
本発明に係る廃棄物埋設工法は、自然の凹陥地あるいは造成された凹陥地に導水勾配を持つ導水路を形成しつつ前記凹陥地の底部および法面に水が流動できる充分な空隙を形成できる粒度の大きい材料を敷き詰めてなる透水層を形成するとともに、当該透水層の上流端上面（図１）、両端上面（図２）の高さを周辺地下水位の高さ以上となるように構築し、この透水層上に遮水層を敷設した後に廃棄物を投入し、投入された廃棄物の表面部に導水勾配を付して遮水層で覆った後、保水性（ｐＦ値）の小さい粗粒層とこれに引き続いて保水性（ｐＦ値）の大きい細粒層を敷設し、前記細粒層を前記導水路もしくは排水路に連絡させた後、全体を現地発生土で覆うことを特徴としている。
【００１２】
ここで、ｐＦ値とは次のように定義されている。土中水は土粒子表面からの吸着力、土粒子間隙に発生する表面張力（毛管作用）、浸透圧などを受けて吸引され束縛されている。土粒子からの影響の程度によって、氷に近い結晶構造をもつものから通常の液状態のものまで様々な形で存在している。これらの土中水のエネルギー状態を表す化学ポテンシャルμは、同一温度で大気圧下にある純水の化学ポテンシャルμ0よりもΔμだけ低下している。この土粒子と水のと結びつきの程度は含水量とともに土の種類によっても大きく変化するから、水の質的状態を定量的に表すことが必要となる。Δμを圧力水頭（ｃｍＨ₂Ｏ）に換算した値としたとき、その値は数オーダにわたって変化するため、常用対数をとって表した単位として次式のように定義されている。
【数１】

したがって、この式により、土層の保水性を判断することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る廃棄物埋設構造および埋設工法の具体的実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１〜図２は実施形態に係る廃棄物埋設構造の縦横断面図である。廃棄物１０の埋設処理に先立って、例えば緩傾斜地を利用して凹陥地を造成してこれを埋設領域とする。もちろん、平坦地に造成してもよい。凹陥地の底部には、山側の法面下端部から谷側に向かって導水勾配を付しておき、ここに管壁に多数の孔を明けて形成された複数の有孔管１２を適宜の間隔をおいて平行に敷設する。この有孔管１２は谷側に形成した集水池１４に連絡され、有孔管１２を通して流れる水を一旦貯溜し、水質検査などにより管理ができるようにしている。
【００１５】
このような有孔管１２の敷設をした後、凹陥地の山側法面、底部、および左右の法面に透水層１６を敷設する。この透水層１６は礫、砕石などの粒度の大きい材料を用い、水が内部を流動するに充分な空隙があるものを用いれば良い。この透水層１６は凹陥地の底部に敷設されるとともに、その周縁部から山側および左右の法面に沿って上方に立ち上げるように敷設するが、その高さは周辺の地下水位（図２の破線）１８と同等もしくはそれ以上の高さに設定すれば良い。これにより周辺地盤の地下水位が高い場合でも、地下水が透水層１６の空隙を導水路として流れるため、底部の有孔管１２に集水され、管路によって集水池１４に向けて流下する。これにより、凹陥地領域の地下水位を低下させることができる。前記透水層１６は有孔管１２の周囲を覆うようにすることが望ましい。
【００１６】
次いで、前記透水層１６の敷設領域の内面に遮水層２０を形成する。遮水層２０は水の透過を防止できる機能があればよいが、前記透水層１６が地下水の水路を構成するので、現地発生土を締め固めて形成した簡易型の遮水層２０として形成できる。したがって、例えば合成ゴムシートや樹脂シート、あるいはアスファルト系シート、ベントナイト系シート、あるいはローム系シートなどの遮水シートを厳格に設定する必要がない。すなわち、１００％ウォタープルーフとなるような遮水層構成とする必要がなく、ピンホールを許さないというようなものは必要なくなる。この遮水層２０は廃棄物１０に直接的に接する層となる。もちろん、遮水層２０の上に土砂などの保護層を作るようにしてもよい。この遮水層２０は少なくとも透水層１６の形成範囲に敷設されるが、図２に示しているように、側部法面においては、透水層１６の高さより高く設定することができる。透水層１６は地下水位１８と同等高さに設定することで少なくとも導水路としての機能をなすことができるが、廃棄物容量を大きくするためには遮水層２０を側部法面より高く設定しても地下水の水圧が加わらない条件で遮水層２０の高さを透水層１６より高くすることができる。
【００１７】
このような準備の終了後、遮水層２０が敷設されている領域に廃棄物１０を投入する。埋設領域に廃棄物１０が満杯状態となった時点で、今度は廃棄物１０の上面部の処理を行なう。これは、まず、投入された廃棄物１０の上表面部に導水勾配を付し、廃棄物１０の表面を降雨浸透水が谷側に流下し易い条件に設定している。この導水勾配は山側から谷側に向かう勾配と、横断面方向に湾曲させて鞍部構成とすることで左右に向かう導水勾配を付せばよい。この導水勾配を付した廃棄物１０の上表面を前記下部領域の遮水層２０と同様な簡易型遮水層２０Ａで覆うようにしている。このとき、先行する遮水層２０と密に連接し、廃棄物１０の全面が遮水層２０、２０Ａによって覆われるように設定する。
【００１８】
次に、上面遮水層２０Ａで覆われたその外表面に保水性（ｐＦ値）の小さい粗粒層２４を敷設する。この粗粒層２４は礫、砂利、砕石などにより形成すればよく、前述した透水層１６と同等の材料によって敷設することができるが、これは後述する細粒層に必要な粒度との関係でフィルタ則を充足するような粒度に設定する。次いで、粗粒層２４の上面部に保水性（ｐＦ値）の大きい細粒層２６を敷設するようにしている。この細粒層２６は砂などの細粒物を利用して敷設すれば良い。この場合、この細粒層２６と前記粗粒層２４のｐＦ値を、それぞれα₂₆、α₂₄としたとき、これらの関係は次のように設定するようにする。
【数２】

このように設定することにより、遮水層２０Ａの上層には空隙率の大きい粗粒層２４が存在するが、それらの更に上層側には空隙率が極めて小さい細粒層２６が存在して、ここが浸透水の保水層となる。なお、上面遮水層２０ＡのｐＦ値α₂₀とその上層の粗粒層２４のｐＦ値α₂₄とは、締め固めの進行などによってｐＦ値が小さくなることがあり、両者の大小関係を規定することができない。ここで重要なのは、粗粒層２４の上層に細粒層２６を敷設し、降雨などによる浸透水が、毛細管現象により細粒層２６内に止まるようにし、下層の粗粒層２４が浸透水を遮水層２０Ａ側に浸出させないように断絶する機能をもたせることである。この機能は、いわば傾いた（導水勾配を付した）スノコ（粗粒層２４）の上に雑巾（細粒層２６）が置いてあり、湿った雑巾の中を水が移動するような機能を持たせることにたとえることができる。したがって、細粒層２６としては毛細管吸引力が大きく、保水機能が高い粒度分布を有する層構成とし、粗粒層２４としては殆ど毛管水帯を有せず、表面に水分が吸着しているのみの粒度構成とすればよい。これをｐＦ値αで示せば、数式２に示されるものとなる。
【００１９】
なお、粗粒層２４の上層に細粒層２６が敷設されるため、これらの境界部分が混層状態になることを防止する必要がある。このため両層はフィルター則を満足するように設定している。すなわち、層境界が明瞭となるように粗粒層２４と細粒層２６の粒度分布を調整するのである。
【００２０】
また、細粒層２６はその谷側部分を、導水路となっている有孔管１２の敷設領域に接続するようにし、細粒層２６の内部に浸透している水を有孔管１２を通じて排水させるようにする。また、粗粒層２４と細粒層２６は左右側方において、埋設領域をはみ出していわば庇部分を構成するように、左右に延長敷設するようにしている（図２参照）。これにより、浸透水が廃棄物１０の内部に回り込まないように設定しているのである。このとき、庇部分の側縁下部にも有孔管１２を敷設し、これに細粒層２６を接するようにすることで、細粒層２６の側部に回り込んだ浸透水も有孔管１２を通じて排水することができる。この側部有孔管１２も最終的に集水池１４に接続するようにすればよい。
【００２１】
このように廃棄物１０の上表面に遮水層２０Ａ、粗粒層２４、細粒層２６を順次積層させた後、現地発生土からなる表土２８による盛土をなし、廃棄物１０の埋設作業が完了する。
このような埋め立て作業によって構成される廃棄物埋設構造は、したがって、埋設廃棄物１０の底部に導水勾配が付され、埋設廃棄物１０の下部領域が遮水層２０で覆われ、その外周面に透水層１６を設けて、当該透水層１６の内部もしくは外部に前記導水勾配に沿う導水路としての有孔管１２が形成された構造となる。また、前記埋設廃棄物１０の上表面に前記有孔管１２に至る導水勾配が付されて遮水層２０Ａで覆われ、前記遮水層２０Ａの上層に保水力の小さい（ｐＦ値の小さい）粗粒層２４が設けられるとともに、当該粗粒層２４の上層に保水力の大きい（ｐＦ値の大きい）細粒層２６が敷設されて表土２８で覆った構成となるのである。
【００２２】
このような構成により、地下水位の高い地盤において廃棄物を埋設した場合でも、地下水は透水層１６を導水路として通水抵抗が極めて小さい領域を流れ、有孔管１２に流れ込み、最終的に集水池１４に集水される。集水池１４の底部地下水は廃棄物から浸出してきた有害物質を含む可能性があるので、モニタリングに供される。これにより地下水位は廃棄物処分場の領域では廃棄物１０の底面高さ以下まで調整制御され、地下水の接触を絶ち、水圧が底部および側部の遮水層２０に直接加わることが阻止され、廃棄物１０が地下水から分離されるのである。いわゆる地下水の側道の形成によって、遮水層２０に対する地下水の接触および加わる水圧が大幅に低下して廃棄物１０中への浸水が防止されるのである。
【００２３】
一方、降雨などにより表土２８からの浸水は、表土粒子間の空隙を通じて最初に細粒層２６に達し、ここで細粒層２６の砂粒子間の毛細管吸引力の作用により保水機能が発揮されるとともに、導水勾配が付されているので、粗粒層２４との境界面に沿いながらその勾配に沿って流下し、最終的に有孔管１２を通じて排水される。この表層から出た浸出水は廃棄物に接触しないで排水されるため、汚染の危険がほとんどないと考えられる。従って、表面排水と同様にそのまま排水することができる。また、地表面の乾燥状態において、細粒層２６の表面が乾燥すると、水の吸い上げ作用が生じ、細粒層２６内の水分は蒸発するが、この蒸発による吸い上げ作用は遮水層２０Ａとの間に粗粒層２４が設けられているので、遮水層２０Ａ内部の廃棄物１０には及ばない。したがって、例え廃棄物１０が含水状態でも、化学物質粒子の移動が粗粒層２４によって毛管力が断たれ、水分蒸発に伴って表層側に有害物質が移行することを有効に防止することができる。
【００２４】
このようなことから、埋設領域の地下水位の制御が行なわれるため、地下水が廃棄物１０内に浸水して内在する化学物質が遮水層２０、２０Ａより廃棄物１０の外部に漏出することが無くなり、地下水の汚染を有効に防止することができる。また、地下水位の制御に併せて、降雨による土中への浸透があっても、この浸透水は粗粒層２４の外表面で細粒層２６の内部を導水勾配に沿って流下し、遮水層２０Ａの表層を流れることが可及的に防止される。このため、廃棄物１０の内部に浸透水が入り込まないようにすることができるので、廃棄物１０の乾燥を維持することができる。同時に晴天などが継続することによって表土２８を含む細粒層２６の乾燥が生じても、粗粒層２４が毛管力の遮断機能を果たすため、表土２８および細粒層２６内の水分蒸発があっても、粗粒層２４で蒸発作用に伴う廃棄物中の有害物質移動を遮断し、有害物質高濃度層が廃棄物より表層側に形成されることを的確に防止できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、凹陥地に導水勾配を持つ導水路を形成しつつ前記凹陥地の底部および法面に水が流動できる充分な空隙を形成できる粒度の大きい材料を敷き詰めてなる透水層を形成するとともに、当該透水層の上流端上面（図１）、両端上面（図２）の高さを周辺地下水の高さ以上となるように構築し、この透水層上に遮水層を敷設した後に廃棄物を投入するように構成したので、地下水位の高い箇所への廃棄物の埋め立てをなしても廃棄物中に含まれる化学物質による地下水の汚染を防止できる。また、投入された廃棄物の表面部に導水勾配を付して遮水層で覆った後、保水性（ｐＦ値）の小さい粗粒層とこれに引き続いて保水性（ｐＦ値）の大きい細粒層を敷設し、前記細粒層を前記導水路もしくは排水路に連絡させた後、全体を前記細粒層よりも透水性の小さな現地発生土で覆う構成を採用することにより、表層側での水分蒸発があっても有害物質を廃棄物から細粒層側へ移動させることを粗粒層にて遮断でき、特定層に高濃度有害物質層が形成されることが防止され、結果として大気への拡散汚染を有効に防止することができるという優れた効果が得られる。
【００２６】
このようなことから、一般的に地下水位の高い地域でも地下水位を下げる（制御する）ことにより危険廃棄物を安全に廃棄できることが可能となり、地下水より上での処分が可能になり、その結果、廃棄量が多く取れるという効果がもたらせられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る廃棄物埋設構造の縦断面図である。
【図２】実施形態に係る廃棄物埋設構造の横断面図である。
【符号の説明】
１０廃棄物
１２有孔管
１４集水池
１６透水層
１８地下水位
２０、２０Ａ遮水層
２４粗粒層
２６細粒層
２８表土

Claims

埋設廃棄物の下部領域を遮水層で覆い、その外周面に水が流動できる充分な空隙を形成できる粒度の大きい材料を敷き詰めてなる透水層を設けるとともに、当該透水層の上流端上面（図１）、両端上面（図２）の高さを周辺地下水位の高さ以上になるように構築し、前記透水層の内部もしくは外部に連接して導水勾配を付した導水路を形成し、前記埋設廃棄物の上表面に前記導水路に至る導水勾配を付して遮水層で覆い、前記遮水層の上層に保水性（ｐＦ値）の小さい粗粒層を設け、当該粗粒層の上層に保水性（ｐＦ値）の大きい細粒層を設け、その上表面を現地発生土で覆ったことを特徴とする廃棄物埋設構造。
凹陥地に導水勾配を持つ導水路を形成しつつ前記凹陥地の底部および法面に水が流動できる充分な空隙を形成できる粒度の大きい材料を敷き詰めてなる透水層を形成するとともに、当該透水層の法面高さを当該法面に接する周辺地下水位線以上となるように構築し、この透水層上に遮水層を敷設した後に廃棄物を投入し、投入された廃棄物の表面部に導水勾配を付して遮水層で覆った後、保水性（ｐＦ値）の小さい粗粒層とこれに引き続いて保水性（ｐＦ値）の大きい細粒層を敷設し、前記細粒層を前記導水路もしくは排水路に連絡させた後、全体を現地発生土で覆うことを特徴とする廃棄物埋設工法。