JP4277197B2

JP4277197B2 - 円筒型遮水層の施工法

Info

Publication number: JP4277197B2
Application number: JP2003383171A
Authority: JP
Inventors: 卓石井; 均中島
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2003-11-12
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2023-11-12
Also published as: JP2005144278A

Description

本発明は、円筒型遮水層の施工法に関し、特に、産業廃棄物や放射性廃棄物の円筒型遮水層を構築するに際して、高密度な粘土系遮水材から成るブロックを損傷させることなく設置できる円筒型遮水層の施工法に関する。

産業廃棄物や放射性廃棄物を地中に埋設処分する場合において、地下水に毒性物質を漏出させない遮水工に、ベントナイトあるいはベントナイトと骨材を混練した高密度な粘土系材料から成る遮水材が使われている。

遮水材を用いての遮水工では、原位置で締固めるためにローラー転圧装置や振動転圧装置を採用する場合もあるが、原位置での締固めでは、１００％配合のベントナイト材料の場合でも乾燥密度１．３Ｍｇ／ｍ³以上に構築することが困難なように、高い密度の粘土系遮水材を構築することは困難である。

即ち、ベントナイトに求められる透水係数を１Ｅ-１３／ｓ程度に達成させるためには、１６００ｋｇ／ｍ3程度以上の高密度な材料に成形する必要がある。しかるに、このような高密度のベントナイトを現場転圧法によって構築することは容易ではないので、事前にブロック状にプレス成形してから現場に搬送して設置する施工方法が適している。

そこで、事前に高い密度に成形した粘土系遮水材をブロック形状に形成して、原位置に積み上げることで遮水層を構築する方法も提案されており、粘土系土質材料をプレスすることで高密度な成型体に形成したり、分割した寸法形状のブロックに予め成型したりすることで、円筒型廃棄物の周囲に組み合わせて設置する例も報告されている。（例えば、非特許文献1を参照）

本件出願人も、粘土系遮水材の原位置施工法やブロック定置施工法に関して、特願２００１−３８５４６３号、特願２００２−９５１３号、特願２００２−９５５２号、特願２００２−１７３８３８号、特願２００２−５７１６０号、及び特願２００２−１６７９２７号として、既に多くの関連出願を行っているが、ベントナイトは、低強度の材料であるためにブロックの寸法が大きくなると隅部が移動や設置時に損傷することも懸念されている。

そこで、本発明者等は、成型ブロックを何らの損傷も与えることなく所定の位置まで容易に移動させ、簡易に設置させるために、さらに新規の提案（特願２００３−３４２４４８号）を行っている。

本提案は、図９に示すように一側に把持部３１を備えたシート状パレット３０を配置して、このパレット上に高密度な粘土系遮水材から成るブロック３２を載置し、次いで、シート状パレット３０の把持部３１を掴むことでパレット３０を運搬車３３に載置させており、ブロック３２の設置位置まで移動させた後に、把持部３１を押さえたパレット３０上からブロック３２のみを所定の位置に設置することで、ブロックとパレットを持ち上げることなくブロックを所定の位置に設置させブロックに損傷を与える可能性を低くして総合的な設置コストを安価にしている。

しかしながら、ブロックの形状を５００ｍｍＷ×５００ｍｍＬ×５００ｍｍＨにした場合の重量は、乾燥密度の１６００ｋｇ／ｍ3に水分の重量が加わるため、約２５０ｋｇになり、１０００ｍｍＷ×１０００ｍｍＬ×１０００ｍｍＨのブロックでは約２トンにもなるので、大型のベントナイトブロックを設置する方法として、損傷を起こさせ難い丁寧な設置方法が求められている。

以上のように、成型したブロックを設置させて遮水工を行う場合には、例え、２５０ｍｍの立方体であるブロックであってもその重量が３０ｋｇ程度になるので人力による設置作業が困難になり、それより大きい上記のような例の場合には、大きな重量を支えるために機械による設置が必須になるという具合に、施工におけるコストや効率に大きな影響を与えていた。

即ち、ブロックを設置させる施工コストを低く抑えるためには、比較的大きいブロックを作製して機械施工によって設置することが有用であるが、一方では、大きいブロックを製作するにはそれに対応させたプレス圧力を必要とし、取扱いにおいても損傷を起こさせ難い丁寧な設置のために大きい重機が必要になる等の不便さが発生する問題もあった。

又、粘土系遮水材から成るブロックは、強度の小さい材料から構成されるために圧縮強度が小さく、両側からの挟持に耐えられずに壊れる恐れがあり、パレットを使用するにしても、パレットが厚いとブロックをパレットに載置する際もしくはパレットから押し出す際に、パレットによって生じる段差でブロックが崩壊する危険性が多い。このために、ブロックを上面から真空吸引で持ち上げる方法であっても、ブロックの自重と吸引圧によりブロックが引張り破壊する可能性が高いことから、このような問題点を改善するために、ブロックを下方から支える方式も提案されている。（例えば、特許文献1を参照）

しかして、本提案では、非常に高度な制御を伴う定置装置が採用されているので、装置は複雑でコスト高であり、特に、ブロックの壊れ易さ故に作業の困難さが問題になるところのブロックの定置装置への載置や所定の設置位置に搬送しての定置手段については、未解決であった。

特に、産業廃棄物や放射性廃棄物を埋設処分する施設が、円形型トンネルの場合においては、トンネルの内側空間に廃棄体を設置して隙間をモルタル等で充填しながら埋設するために、遮水材として厚いベントナイト層を円筒状に構築する必要がある。しかるに、成型ブロックは低強度であると同時に形状寸法を幅１０００ｍｍ×平均高さ５００ｍｍ×奥行き５００ｍｍ程度にすると重量が約０．５トンになるために、それのみでは円筒形状を維持できない。そのために、トンネルの内側面に空間を維持する円筒状の形態で遮水材を構築することは極めて困難であった。

核燃料サイクル開発機構、「わが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性総論レポート」平成１１年１１月２６日発行、ｐ．ＩＶ−５２、特開２００２-３６２８９３号公報（段落番号「００１４」〜「００１５」、「００２０」、図１、２）

本発明は、上記の問題点に鑑みて、高密度な粘土系遮水材から成るブロックを損傷させずに施工する解決策を提案するものであり、産業廃棄物や放射性廃棄物の円筒型遮水層を構築するに際して、遮水工に用いる成型ブロックを何らの損傷も与えることなく所定の位置まで移動させて円筒型遮水層を簡易に構築する円筒型遮水層の施工法を提供している。

請求項１に記載の発明である円筒型遮水層の施工法は、高密度な粘土系遮水材から成るブロックを設置することで構築する円筒型遮水層の施工法であって、円形型トンネルを構成している支保工の下半分に高密度な粘土系遮水材から成るブロックを設置することで円筒型遮水層の下半部分を構築する工程と、次いで、構築された該円筒型遮水層の下半部分の上に内空支持円筒体を配置する工程と、しかる後に、該内空支持円筒体の上に高密度な粘土系遮水材から成るブロックを設置することで円筒型遮水層の上半部分を構築する工程とを含むものであり、高密度な粘土系遮水材から成るブロックは、作業架台において垂直、水平に移動し、かつ適宜の角度に設定できる定置装置のシートパレットに載置された状態で前方に押し出されることで移動され、その後、押し板を押しつけた状態でシートパレットを後方に引き出すことによって所定の位置に設置されることを特徴とする。

本発明の円筒型遮水層の施工法は、高密度な粘土系遮水材から成るブロックを定置することで構築する円筒型遮水層の施工法において、円形型トンネルを構成している支保工の下半分に高密度な粘土系遮水材から成るブロックを設置することで円筒型遮水層の下半部分を構築し、次いで、構築された円筒型遮水層の下半部分の上に内空支持円筒体を配置し、しかる後に、内空支持円筒体の上に高密度な粘土系遮水材から成るブロックを設置することで円筒型遮水層の上半部分を構築することを特徴としているので、成型ブロックを何らの損傷も与えることなく所定の位置まで移動させて円筒型遮水層を簡易に構築出来る効果を奏している。

また本発明の円筒型遮水層の施工法は、内空支持円筒体を高密度な粘土系遮水材から成るブロックの巾に合致させた巾に構成することを特徴としているので、上記効果に加えて、成型ブロックの施工効率を向上出来る効果を奏している。

また本発明の円筒型遮水層の施工法は、高密度な粘土系遮水材から成るブロックを、作業架台において垂直、水平に移動する支持体に装備され適宜の傾斜角に位置決めできる定置装置によって所定の位置に定置することを特徴としているので、上記効果に加えて、定置装置のコストを低減しながら作業の困難性を解消出来る効果を奏している。

本発明による円筒型遮水層の施工法は、円形型トンネルを構成している支保工の下半分に高密度な粘土系遮水材から成るブロックを設置することで円筒型遮水層の下半部分を構築し、次いで、構築された円筒型遮水層の下半部分の上に内空支持円筒体を配置し、しかる後に、内空支持円筒体の上に高密度な粘土系遮水材から成るブロックを設置することで円筒型遮水層の上半部分を構築している。
以下に、本発明による円筒型遮水層の施工法に関する実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明による円筒型遮水層の施工法によって構築された産業廃棄物や放射性廃棄物の埋設処分施設を部分断面にして示している。
本実施の形態では、処分施設１は、円形型トンネル２から構成されており、円形型トンネル２の内側空間３には、１ｍ級の箱形廃棄体４を設置している。

円形型トンネル２は、トンネルの支保工２−１の内側に高密度な粘土系遮水材から成る成型ブロック１０で円筒型遮水層２−２を構成し、内空支持円筒体の実施の形態である鋼管２−３で円筒型遮水層２−２を支持することで構成されている。そして、内側空間３と箱形廃棄体４との隙間は、モルタル５等で充填することによって、箱形廃棄体４を安全に埋設している。

上記の処分施設１は、図２〜４の施工工程に従って構築されるものであり、成型ブロック１０を何らの損傷も与えずに所定の位置まで移動させて、円筒型の遮水層２−２を簡易に構築している。

図２は、円形型トンネルを構成している支保工の下半分に高密度な粘土系遮水材から成る成型ブロックを設置する工程を示す実施の形態であり、円筒型遮水層の下半部分を構築している。

成型ブロック１０の設置は、作業架台６に設けられた定置装置７を所定の位置に移動させることで行われるが、本実施の形態における作業架台６は、以下のように構成されている。
作業架台６は、水平部分６−１とこれを支持している脚部６−２から構成されており、脚部６−２には、車輪６−３を備えて円形型トンネル２の内側空間３を軸方向に移動できるように構成されている。

定置装置７は、水平移動部８に支持されている複数の垂直移動部９の上下端に適宜に取り付けられるように構成されており、水平移動部８を左右方向に水平移動させると共に垂直移動部９を上下方向に垂直移動させることで、内側空間３の両側に対して成型ブロックを所定の位置に順次に設置させることが行えるように構成されている。

尚、垂直移動部９の上下端に取り付けられる定置装置７は、図示のように複数の垂直移動部９で対処する場合にはその方向を互いに反対側にしているが、垂直移動部９が単独の場合や円筒型遮水層２−２の施工位置に対応させることで、垂直移動部９に対する定置装置７の向きを適宜に変更できるように対処している。

本実施の形態にあっては、円筒型遮水層２−２を構成している下半部分２−２−１を構築するために、成型ブロック10をシートパレット１５上に設置したままの状態で垂直移動部９の下端に取り付けられている定置装置７に載置しており、しかる後に、作業架台６を前進させて水平移動部８と垂直移動部９とを操作しながら定置装置７を所定の位置に移動させる。

次いで、成型ブロック10を設置させる所定の角度に定置装置７を回動させて、成型ブロック10を設置させる状態に設定し、詳細を後述する定置装置７の軸方向移動体を作動させることで、成型ブロック10とシートパレット１５を軸方向移動体の支持板１１で前方に押し出して、成型ブロック10を所定の位置にシートパレット１５と一体に配置する。

さらに、軸方向移動体とシートパレット引き出しチャックの駆動装置とを連動させながら、軸方向移動体の押し板を前方の成型ブロック10に押し付けつつ支持板を後方に引き出すと共にシートパレットも手前後方に引き出して、成型ブロック10のみを所定の位置に設置させている。

本工程では、以上の手順を繰り返すことによって成型ブロック10をトンネルの支保工２−１に支持させながら円筒型遮水層２−２の下半部分２−２−１を構築するものであり、成型ブロックを何らの損傷も与えることなく所定の位置まで移動させて円筒型遮水層を簡易に構築することが出来る。

図３は、構築された円筒型遮水層の下半部分の上にトンネルの鋼管２−３を形成する内空支持円筒体を配置する工程を示す実施の形態であり、円筒型遮水層の上半部分を構築するための支持体を形成している。

本実施の形態での内空支持円筒体１２は、成型ブロック10の奥行き５００ｍｍ程度に対応させて奥行き巾５００ｍｍの鋼板で円筒状に形成しており、内空支持円筒体１２を円筒型遮水層２−２の下半部分２−２−１の上に設置している。

内空支持円筒体１２は、円筒型遮水層２−２の下半部分２−２−１に続けてその外面に沿わせる形で、成型ブロック10によって構築する円筒型遮水層２−２の上半分を設置できるように対応させている。

図４は、円筒型遮水層の下半部分の上に配置された内空支持円筒体に高密度な粘土系遮水材から成る成型ブロックを設置する工程を示す実施の形態であり、円筒型遮水層の上半部分を構築している。
本実施の形態では、円筒型遮水層の上半部分の構築状態に合わせて、定置装置７を垂直移動部９の下端もしくは上端に適宜に取り付けている。

円筒型遮水層２−２を構成している上半部分２−２−２を構築するためには、下半部分２−２−１の構築と同様に、成型ブロック10をシートパレット上に設置したままの状態で垂直移動部９の下端もしくは上端に取り付けられている定置装置７に載置して、水平移動部８と垂直移動部９とを操作しながら定置装置７を下半部分２−２−１の上端位置に移動させる。

次いでの操作は、下半部分２−２−１の場合と同様であり、手順を繰り返しながら成型ブロック10を内空支持円筒体１２に支持させて円筒型遮水層２−２の上半部分２−２−２を構築するので、成型ブロックを何らの損傷も与えることなく所定の位置まで移動させて円筒型遮水層２−２を確実に構築出来るものである。

次に、定置装置とその稼動状態について詳細に説明する。
図５は、本発明の施工法に用いる定置装置の実施の形態であり、背面図（ａ）と背面図（ａ）を（ｂ）−（ｂ）矢視した断面図（ｂ）で示している。

定置装置７は、背面図（ａ）が示すように外形を底部支持板７−１、底部支持板７−１に垂直な状態で結合している側部支持板７−２及び底部支持板７−１と側部支持板７−２に直交する背部支持板７−３から構成されており、垂直移動部９と回転駆動部１３によって結合されている。そして、回転駆動部１３は、定置装置７を必要に応じて適宜の位置に回動させることで所定の角度に設定できるように構成されている。

定置装置７の背部支持板７−３には、図５(b)が示すように軸方向移動体１４が装備されており、軸方向移動体１４の支持板１１と側部支持板７−２とで成型ブロック10を載置すると共に軸方向移動体１４によって前方に押し出せるように構成されている。軸方向移動体１４は、支持板１１の他にパンタグラフ状の駆動装置１４−１で押し出される押し板１４−２とシートパレット１５の引き出しチャック１６及びこれを作動させる駆動装置１４−３を備えており、支持板１１と駆動装置１４−１及び駆動装置１４−３は、相互に連動されている。

図６は、本発明の施工法において軸方向移動体の作動状態を示す実施の形態であり、側面図（ｂ）を（ａ）−（ａ）矢視した部分断面図（ａ）と側面図（ｂ）で示している。
本実施の形態では、成型ブロック10とシートパレット１５を軸方向移動体１４の支持板１１で前方に押し出すことで、成型ブロック10を所定の位置にシートパレット１５と一体に配置し、その後に軸方向移動体１４の押し板１４−２を前方の成型ブロック10に押し付けつつ、既に支持板１１を後方に引き出している。

又、図７は、本発明の施工法において成型ブロックを所定の位置に設置させた状態を示す実施の形態であり、設置した成型ブロックの正面図（ａ）と定置装置の側面図（ｂ）で示している。

本実施の形態では、図示していないが軸方向移動体１４の押し板１４−２を成型ブロック10に押し付けたままの状態で、駆動装置１４−３を作動させてシートパレット１５を後方に引き出して定置装置７に収めている。従って、成型ブロック10は、正面図（ａ）に示すように所定の位置に設置されている。
又、シートパレット１５を後方に引き出した後の定置装置７は、駆動装置１４−１の作動によって側面図（ｂ）で示すように軸方向移動体１４の押し板１４−２を後方に戻しており、次の操作に対応できる体制に復帰している。

尚、本実施の形態では、成型ブロックに対するシートパレットの配置を底部支持板との間のみにしているが、必要な場合には、シートパレットを側部支持板との間にも配置することで、成型ブロックと側部支持板との摩擦を少なくして成型ブロックの崩れを阻止することも可能である。

上記実施の形態では、作業架台６に複数の水平移動部８と垂直移動部９を設けることで、円筒型遮水層２−２の施工を円形型トンネル２の両側において同時並行的に行っていたが、本発明による円筒型遮水層の施工法は、これに限定されるものでなく、作業架台６の中心位置に設けられる単独のアーム式位置決め装置を採用することで円筒型遮水層２−２を施工することも可能である。

図８は、単独のアーム式位置決め装置を採用する実施の形態を示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
本実施の形態では、作業架台６の中央部にアーム式位置決め装置２０を設置している。アーム式位置決め装置２０は、水平部分６−１に固定されている軸受支持部２１とこの軸受支持部２１に軸支されているアーム２２から構成されており、アーム２２の先端には定置装置７を装備している。又、アーム２２の下端側には、定置装置７と成型ブロック10の重量に対応する錘２３が配置されているので、アーム２２の回動は円滑に成っており、成型ブロックを所定の位置に順次に設置させる施工を容易にしている。

本実施の形態では、内側空間３の左側に位置している円筒型遮水層２−２の下半部分２−２−１と上半部分２−２−２の左半分に対処する場合には、定置装置７をアーム２２の先端右側に装備している。そして、内側空間３の右側に位置している円筒型遮水層２−２の下半部分２−２−１と上半部分２−２−２の右半分に対処する場合には、定置装置７をアーム２２の先端左側に装備している。

従って、本実施の形態の場合には、部材の数を減少させることで作業架台６の製造コストを安価にすることが可能であり、産業廃棄物や放射性廃棄物を地中に埋設処分する場合の総コストを低減できるものである。

本発明による円筒型遮水層の施工法は、以上の各実施形態のように構成されているので、産業廃棄物や放射性廃棄物の円筒型遮水層を構築するに際して、遮水工に用いる成型ブロックを何らの損傷も与えることなく所定の位置まで移動させて、円筒型遮水層を簡易に構築できるものである。

以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明による円筒型遮水層の施工法は、上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であるのは当然のことである。

産業廃棄物や放射性廃棄物を地中に埋設処分する場合の円筒型遮水層を構築する遮水工において、高密度な粘土系材料から成る遮水材を大型の成型ブロックで構築し、遮水工に用いる成型ブロックを何らの損傷も与えることなく所定の位置まで移動させて、円筒型遮水層を簡易に構築できる。

本発明による円筒型遮水層の施工法を適用した円筒型遮水層から成る埋設処分施設の実施の形態図本発明の施工法における支保工の下半分に成型ブロックを設置する工程を示す実施の形態図本発明の施工法における円筒型遮水層の下半部分の上に内空支持円筒体を配置する工程を示す実施の形態図本発明の施工法における内空支持円筒体の上に円筒型遮水層の上半部分を配置する工程を示す実施の形態図本発明の施工法に用いる定置装置の実施の形態図定置装置の軸方向移動体の作動状態を示す実施の形態図成型ブロックを所定の位置に設置させた定置装置の実施の形態図本発明の施工法における作業架台を示す他の実施の形態図既提案によるブロックの定置方法図

符号の説明

１処分施設、２円形型トンネル、２−１支保工、２−２円筒型遮水層、
２−２−１下半部分、２−２−２上半部分、２−３鋼管、３内側空間、
４箱形廃棄体、５モルタル、６作業架台、６−１水平部分、
６−２脚部、６−３車輪、７定置装置、７−１底部支持板、
７−２側部支持板、７−３背部支持板、８水平移動部、９垂直移動部、
１０成型ブロック、１１支持板、１２内空支持円筒体、
１３回転駆動部、１４軸方向移動体、１４−１駆動装置、
１４−２押し板、１４−３駆動装置、１５シートパレット、
１６引き出しチャック、２０アーム式位置決め装置、２１軸受支持部、２２アーム、２３錘、３０シート状パレット、３１把持部、
３２ブロック、３３運搬車、

Claims

高密度な粘土系遮水材から成るブロックを設置することで構築する円筒型遮水層の施工法であって、
円形型トンネルを構成している支保工の下半分に高密度な粘土系遮水材から成るブロックを設置することで円筒型遮水層の下半部分を構築する工程と、
次いで、構築された該円筒型遮水層の下半部分の上に内空支持円筒体を配置する工程と、
しかる後に、該内空支持円筒体の上に高密度な粘土系遮水材から成るブロックを設置することで円筒型遮水層の上半部分を構築する工程と
を含むものであり、
高密度な粘土系遮水材から成るブロックは、作業架台において垂直、水平に移動し、かつ適宜の角度に設定できる定置装置のシートパレットに載置された状態で前方に押し出されることで移動され、その後、押し板を押しつけた状態でシートパレットを後方に引き出すことによって所定の位置に設置されることを特徴とする円筒型遮水層の施工法。