JP4486358B2

JP4486358B2 - 浄化杭の構築方法

Info

Publication number: JP4486358B2
Application number: JP2003431809A
Authority: JP
Inventors: 二朗谷山; 周長尾; 秀人松尾
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: JP2005185979A

Description

本発明は、有害物質により汚染された汚染地下水を原位置にて浄化を行うための浄化杭を構築する方法に関する。

本出願人は、有害物質により汚染された汚染地下水の流域に、浄化杭を列状に配置して浄化壁を構築し、原位置にて汚染地下水の浄化を行う汚染地下水の浄化方法を開発し、大きな効果を上げている。これらの浄化杭の施工には、管状ケーシングを地中に設置した後、ケーシング内の土壌を浄化材と置き換える中掘り工法がある。中掘り工法は、ケーシングを利用して地表面から徐々に縦孔を掘削するため、土質を確認しながら掘削することが可能であり、目的の地層までの掘削を確実に行うことができるため、信頼性の高い施工方法である（特許文献１参照）。
特開平１１−１５６３５１号公報（［００２０］−［００２４］、図２）

しかしながら、中掘り工法は、その施工において、縦孔掘削時の側面はケーシングにより安定が確保されているが、縦孔底面は掘削面が露出されるため、安定が確保されていないという問題点を有していた。つまり、地下水の水頭差などにより生じるボイリングが発生する恐れがあり、当該縦孔でボイリングが発生すると、縦孔底面から噴出した地下水と土砂により配置した浄化材がかき乱されるとともに土砂と浄化材とが混合されることにより、浄化杭の浄化機能が不均一となり浄化機能が損なわれる可能性があった。

本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、浄化杭の底部の安定を確保するための、浄化杭の構築方法を提案することを課題とする。

前記の課題を解決するために請求項１に記載の発明は、汚染地下水の流域における地盤に列状に打設され、当該汚染地下水の浄化を行うための浄化杭を構築する方法において、前記地盤の表面から所定の深度まで縦孔を掘削する縦孔掘削工程と、前記縦孔の底部を閉塞するように、金属還元剤、活性炭およびキレート樹脂のうちの少なくとも一種と砕石とを混合してなる浄化材が中詰めされた袋状網材である浄化材袋を配置する浄化材袋配置工程と、前記浄化材袋が底部に配置された前記縦孔に浄化材を直接充填する浄化材充填工程と、を含むことを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、汚染地下水の流域における地盤に列状に打設され、当該汚染地下水の浄化を行うための浄化杭を構築する方法において、前記地盤の表面から底部が不透水層に挿入されるように縦孔を掘削する縦孔掘削工程と、前記縦孔の底部に、浄化材が中詰めされた袋状網材である浄化材袋を配置する浄化材袋配置工程と、前記浄化材袋が底部に配置された前記縦孔に浄化材を直接充填する浄化材充填工程と、を含むことを特徴としている。

かかる浄化杭の構築方法によれば、浄化杭の下端に、浄化材袋が配置されることで、地下水の水頭差などが原因によるボイリング現象が発生しても、所定量の浄化材が袋状網材により一体となった前記浄化材袋の重量により受け止めるため、噴出した地下水の水圧や土砂により浄化材がかき乱されることはなく、浄化杭は、浄化材により充填された状態を維持することが可能となる。また、底面から噴射する地下水は、袋状網材に中詰めされた浄化材の間隙を通過することにより有害物質の浄化が可能となる。

また、前記浄化杭の浄化材として、鉄粉等の金属還元剤やキレート樹脂等が混合された砕石を使用すれば、揮発性有機化合物や重金属等の汚染物質の浄化が効果的に行われるとともに、砕石を使用しているため間隙が広く、汚染物質の浄化とともに発生するスラッジなどによる目詰まりをおこすことなく、透水性を維持し、長期間にわたって浄化機能が低下することのない浄化杭を構築することが可能となるため、効果的である。

本発明の浄化杭の構築方法によれば、浄化杭底面においてボイリングが発生した場合でも、その浄化機能を低下させることのない浄化杭を、従来の中掘り工法で使用する機材を利用して、簡易に構築することが可能となる。

本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。

＜浄化杭の全体構成＞
図１は、本発明により構築された浄化杭の全体構成を示す側面図であり、符号１０は重金属等からなる汚染源３０が流域に浸透したことにより汚染された地下水（以下「汚染地下水」という場合がある）３１の流域の下流側に、汚染地下水３１の流れの横断方向に列状に配置された浄化杭である。ここで、浄化杭１０の列状配置は、隣り合う浄化杭１０同士が連結していてもよく、また所定間隔を有して間欠的に配置されていてもよい。
浄化杭１０は、その先端が、汚染地下水３１の水深よりも深い、不透水層Ｃに所望の深さだけ挿入されるように削孔された縦孔１１に、鉄粉を混合した砕石からなる浄化材１３が中詰めされた袋状網材である浄化材袋１２が底部に配置され、浄化材袋１２より上部は前記浄化材１３により充填された構成となっている。なお、図において符号３２は、汚染地下水３１が浄化杭１０を透過することにより有害物質が除去された浄化地下水を示しており、また、符号Ｓは透水層を示している。

ここで、本実施の形態は、浄化杭１０の先端が不透水層Ｃにまで挿入される構成としたが、後述する縦孔掘削工程Ｓ１のケーシング２０の回転圧入の際に、当該ケーシング２０がその先端に図示しないアウタービットを有しているため掘削孔とケーシング２０との間には図示しない隙間が形成され、その隙間から地下水が廻り込むことでボイリングが発生した場合に、噴射した土砂を抑止するものである。
また、袋状網材には、通常の袋詰め被覆工法において用いるナイロン等の合成樹脂でできた袋状の網材を使用するものとし、中詰めする浄化材１３は、該袋状網材が変形する程度の余裕をもって詰めることとする。これにより、浄化材袋１２は、柔軟性を有し、縦孔１１の底部の掘削面が凹凸を有している場合においても、空隙を形成することなく浄化材袋１２を配置することが可能となる。なお、浄化材袋１２の袋状網材の形状寸法等は限定されるものではなく、浄化材袋１２がボイリング発生時の噴出土砂の圧力に対して移動しない程度の重量を有する形状を構成することができ、且つ縦孔１１の底部の掘削面を閉塞することができ、さらに、浄化材１３が漏れ出すことのなく汚染地下水３１の透過が可能なものであればよい。

＜浄化杭の構築方法＞
次に、本発明による浄化杭１０の構築方法について説明する。
ここで、図２は本実施の形態による浄化杭の構築方法の手順を示すフローチャート図である。また、図３〜図４は、浄化杭の構築状況を示す側面図であり、図３（ａ）は浄化杭の構築方法におけるケーシングの回転圧入状況、図３（ｂ）は同ケーシング内の土砂掘削状況、図３（ｃ）は同浄化材袋配置状況、図４（ａ）は同改良材充填状況、図４（ｂ）はケーシング引抜き状況、図４（ｃ）は浄化杭の構築完了後の状況を示した図である。

図２に示すように、本実施の形態による浄化杭の構築方法は、主に縦孔掘削工程Ｓ１と、浄化材袋配置工程Ｓ２と、浄化材充填工程Ｓ３と、ケーシング引抜き工程Ｓ４とを備えている。

［縦孔掘削工程］
縦孔掘削工程Ｓ１は、図３（ａ）に示すように、鋼製の円筒管からなるケーシング２０を所定の位置に配置した後、ケーシング回転掘削機２１により、鉛直度を確認しながら、ケーシング２０を回転圧入する。そして、所望の深さまでケーシング２０の圧入が完了したら、図３（ｂ）に示すように、クレーン２２に取り付けたハンマーグラブ２３等を使用して、ケーシング２０の上端の開口部よりケーシング２０内の土砂３３を掘削し、掘削された土砂３３をトラック２４等により所定の仮置き場まで搬送して縦孔１１を構築する。ここで、本実施の形態では、ケーシング２０の圧入にケーシング回転掘削機２１、土砂３３の掘削にクレーン２２を使用するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、リーダ式のケーシング回転掘削機を使用することにより、１台の建設機械でケーシング２０の回転圧入、土砂３３の掘削を行う構成としてもよく、現地の状況や他の建設機械との関係等から縦孔１１の掘削に必要な建設機械を適宜決定する。

［浄化材袋配置工程］
縦孔１１の掘削が完了したら、図３（ｃ）に示すように、クレーン２２により浄化材袋１２を縦孔１１の上端の開口部より吊り降ろして、縦孔１１の底部を閉塞するように、縦孔１１の底部に１袋配置する。ここで、浄化材袋１２は、袋状の網材からなり、その内部には、浄化材１３により中詰めされている。また、浄化材袋１２の直径は、浄化材１３が中詰めされた状態で、ケーシング２０の内径と略同寸法に形成されている。したがって、縦孔１１の底部に１袋配置することにより、底部の掘削面が閉塞される。

［浄化材充填工程］
浄化材充填工程Ｓ３は、浄化材袋配置工程Ｓ２において、浄化材袋１２が配置された縦孔１１内に、図４（ａ）に示すように、クレーン２２を利用して、浄化材１３を投入して充填する工程である。本実施の形態では、浄化材１３の搬入の際、予め所定量の浄化材１３を複数のベッセル２５により区分して、トラック２４に積み込んで搬入する。そして、浄化材１３の縦孔１１への投入は、クレーン２２によりベッセル２５を吊上げ、縦孔１１の上方で傾けることにより、縦孔１１の上端の開口部より投入して充填する。ここで、浄化材１３の浄化杭１０への充填方法として、クレーン２２を利用して投入するものとしたが、これに限定されるものではなく、投入管の配管を行い、浄化材をこの投入管を利用して流し込む方法やバックホウを利用して投入する方法により充填するなど、適宜、浄化材１３の充填方法を決定する。

［ケーシング引抜き工程］
ケーシング引抜き工程Ｓ４は、図４（ｂ）に示すように、浄化材１３が充填された縦孔１１のケーシング２０をクレーン２２により引抜く工程である。ケーシング２０の引き抜きは、所定の深さまで浄化材１３が充填された縦孔１１について、浄化材１３が充填された深さ分よりやや短い長さの部分のケーシング２０を引抜くものとし、その後、再度浄化材１３の充填、ケーシング２０の引き抜きを数回繰り返して浄化杭１０を完成させる。なお、ケーシング２０の引き抜きは、浄化杭１０の全長が短い場合には、浄化材充填工程Ｓ３とケーシング引抜き工程Ｓ４を繰り返すことなく、縦孔１１全長に対して浄化材１３を充填した後、ケーシング２０全延長分を引抜いても良い。ここで、ケーシング２０の引き抜きに伴い、浄化材１３の天端が下がった場合は、所定の高さになるように浄化材１３の充填を行い、浄化杭１０を完成させる。
なお、浄化杭１０を複数打設するときは、次の浄化杭１０の打設位置に移動した後、縦孔掘削工程Ｓ１〜ケーシング引抜き工程Ｓ４の作業を繰り返し行う。

＜作用＞
本発明によれば、浄化杭底部に浄化材袋を配置しておくことにより、縦孔内と縦孔外の水頭差によって生じるボイリングにより発生する浄化杭底部からの土砂の噴射を、袋状網材内に中詰めされた浄化材が一体となって抑止し、浄化杭内に充填された浄化材と土砂とが撹拌されることを防止することが可能となる。そのため、浄化杭は、ボイリングが発生した場合においても、浄化材が撹拌されることがなく、構築された浄化杭１０の状態を維持するため、浄化杭としての機能を十分に発現することが可能となる。また、ボイリング発生時に噴出する地下水に関しても、浄化材袋内の浄化材を透過する構成であるため、有害物質の除去が可能となる。
また、浄化材として鉄粉を混合した砕石を使用することにより、浄化材は間隙を確保した状態で浄化杭内に充填されるため、透水性に優れた浄化杭の構築が可能となる。また、これらの間隙は、比較的広く形成されるため、鉄粉等と汚染物質との還元により生じるスラッジなどが沈下により間隙が詰まることも無い。

以上、本発明について、好適な実施の形態の一例を説明したが、本発明は当該実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、本実施の形態では、重金属により汚染された汚染地下水を浄化する浄化材として、鉄粉を混合した砕石を使用するものとしたが、これに限定されるものではなく、汚染物質に応じて活性炭、キレート樹脂等を使用してもよく、浄化材は適宜選定されることはいうまでもない。
また、浄化材袋の網材として、合成樹脂製の袋状網材を使用するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば鋼製の網材を加工して使用するものとしても良い。
また、浄化杭の底部に１袋の浄化材袋を配置することにより掘削面を閉塞するものとしたが、複数の浄化材袋を配置する構成としてもよい。

本発明により構築された浄化杭の全体構成を示す図である。本発明の浄化杭の構築方法の手順を示すフローチャート図である。本発明の浄化杭の構築方法における各作業状況を示す側面図であり、（ａ）はケーシングの回転圧入状況を示す図、（ｂ）はケーシング内の土砂掘削状況を示す図、（ｃ）は浄化材袋配置状況を示す図である。本発明の浄化杭の構築方法における各作業状況を示す側面図であり、（ａ）は改良材充填状況を示す図、（ｂ）はケーシング引抜き状況を示す図、（ｃ）は浄化杭の構築完了後の状況を示す図である。

符号の説明

１０浄化杭
１１縦孔
１２浄化材袋
１３浄化材
２０ケーシング
３０汚染源
３１汚染地下水
３２浄化地下水

Claims

汚染地下水の流域における地盤に列状に打設され、当該汚染地下水の浄化を行うための浄化杭を構築する方法において、
前記地盤の表面から所定の深度まで縦孔を掘削する縦孔掘削工程と、
前記縦孔の底部に、金属還元剤、活性炭およびキレート樹脂のうちの少なくとも一種と砕石とを混合してなる浄化材が中詰めされた袋状網材である浄化材袋を配置する浄化材袋配置工程と、
前記浄化材袋が底部に配置された前記縦孔に浄化材を直接充填する浄化材充填工程と、
を含むことを特徴とする浄化杭の構築方法。
汚染地下水の流域における地盤に列状に打設され、当該汚染地下水の浄化を行うための浄化杭を構築する方法において、
前記地盤の表面から底部が不透水層に挿入されるように縦孔を掘削する縦孔掘削工程と、
前記縦孔の底部に、浄化材が中詰めされた袋状網材である浄化材袋を配置する浄化材袋配置工程と、
前記浄化材袋が底部に配置された前記縦孔に浄化材を直接充填する浄化材充填工程と、
を含むことを特徴とする浄化杭の構築方法。