JP4627235B2 - セル式護岸による遮水構造および遮水のモニタリング方法 - Google Patents

Description

本発明は、セル式護岸による遮水構造および遮水のモニタリング方法に関するものであり、主として管理型廃棄物埋立護岸等の埋立地から汚染された浸透水が外域に流れ出るのを防止するために利用される。

管理型廃棄物埋立護岸等の埋立地から汚染された浸透水が外域に流れ出るのを防止するための遮水構造としては、例えば特許文献１〜５に記載されるものがある。

特許文献１には、護岸を構築して外海と遮断された予定埋立処分場内に廃棄物を投棄して埋立を行う海面埋立地における遮水設備において、護岸に近接した処分場側に鋼矢板等で二重壁状の締切部を形成するとともに、締切部内への給水手段を設け、常に締切部内の水位を埋立処分場内の水位より高く維持するようにした遮水設備が記載されている。

また、締切部への給水手段として、埋立処分場の水位および締切部内の水位を計測する少なくとも２個のレベル計からの測定値を比較し、締切部への給水部に自動的に給水指令を発することが記載されている。

特許文献２には、予定埋立処分場を囲繞するように設けた鋼矢板あるいは鋼管矢板にからなる止水壁の継手部または接合部の鉛直方向に保水部と給水手段を設け、常に保水部内の水位を埋立地内の汚水の水位より高く維持することによって、護岸本体の遮水性を高めること、水位を高めるために設けた貯水槽に満潮時に海水を自然流入あるいは強制流入させること、給水手段として給水連通管を用いること等が記載されている。

特許文献３には、鋼管矢板、鋼製箱型矢板等の不等水性材料の鋼部材を用いてできた遮水壁において、遮水壁の下端を回り込み流出する保有水等の浸出を管理するモニタリング用井戸を鋼材部の内部に設置し、保有水の浸出を検知可能とした護岸構造が記載されている。その他、遮水壁が破損した場合に、モニタリング用井戸から揚水して保有水の浸出を防止する方法が記載されている。

特許文献４は、本出願人によるものであり、複数の組合せ鋼材を互いに結合し、かつ隣接する組合せ鋼材間に形成された閉領域内に柔軟な遮水材を充填することにより遮水壁を形成することや、充填材の水頭を背後の廃棄物処理地盤の地下水面より高くして処理地盤からの地下水の流出を防ぐことが記載されている。

特許文献５には、仕切り壁で囲まれる領域に投入された廃棄物等から浸出する汚染水の漏出を防止するための管理方法として、二重壁によって構成された仕切り壁内の水質を管理することにより汚染水の漏出を把握・管理することや、仕切り壁内の水位を仕切り壁に囲まれた領域より高くすることにより、汚染水の漏出を防止することが記載されている。
特開平０７−０４２１３０号公報 特開平１０−１６５９１６号公報 特開２００１−２８８７３９号公報 特開２００３−２１３６７０号公報 特開平０８−２４６４８５号公報

遮水壁を構成する護岸を二重壁あるいはそれに近い構造とし、堤体内の水頭を廃棄物が処分される埋立地側の水頭より高くすることで、汚染水が堤体の下方を浸透して外部へ漏出する技術は、上述した特許文献１、４、５等にも記載されているが、堤体自体、特に継手部などからの漏水に対してはあまり有効とは言えない。

また、特許文献１の場合、堤体の水頭は護岸延長方向に連動して変動するため、護岸の一箇所に漏水が生じた場合にも堤体内の水頭が全体的に低下して漏水箇所を特定することができない。

また、特許文献２の場合、水位を高くする保水部の範囲が狭いため、護岸の下を通過する浸透流の流れにまでは遮断することができず、護岸等の構造物からの水の流出入を防止することを目的としており、地盤の遮水性が高く海底面下からの流出をそれ程考えなくともよい場合等を対象としている。

本発明は、従来技術における上述のような課題の解決を図ったものであり、護岸全体の遮水性、信頼性に優れ、工費・工期の縮減が可能で、漏水箇所の特定、維持管理が容易なセル式護岸による遮水構造および遮水のモニタリング方法を提供することを目的としている。

本願の請求項１に係る発明は、埋立地と水域との間の浸透水の流れを遮断するためのセル式護岸による遮水構造であって、前記セル式護岸は底部が開口し所定深さに根入れされた多数のセル殻と、該セル殻間をつなぐ水域側および埋立地側のアーク部と、前記セル殻およびアーク部の内側に充填された中詰材とからなり、護岸延長方向の所定区間に含まれるセル殻およびアーク部を１つのブロックとし、ブロック内のセル殻で囲まれる部分およびセル殻とアーク部で囲まれる部分を、水頭が均等になるように連通させ、水頭の管理をブロック単位で行なえるようにし、護岸延長方向の少なくとも一部の区間について、前記セル殻およびアーク部の内側の水頭が埋立地側の水頭より高く維持されていることを特徴とするものである。

セル式護岸の場合、直径が数ｍ〜数十ｍ程度のセル殻（鋼板セル）の下部が水底地盤の所定深さまで根入れされ、セル殻単位ではその高さの範囲については完全な遮水構造となる。

したがって、埋立地側からの汚染された浸透水の流れが問題となるのは、セル式護岸の下方の地盤を浸透して行く流れと、セル殻とアーク部との継手部の止水が不十分である場合、あるいは継手部の止水構造が切れた場合、セル殻あるいはアーク部に何らかの原因で損傷が生じた場合に限られる。

護岸内部の水頭（水位）を水域側の水頭より高く維持することで、護岸の下方の地盤における浸透流の方向を制御する考え方は前述した特許文献１等の場合と同じであるが、その意味で、継手部が多数存在する従来の鋼板や鋼管矢板等からなる二重壁構造によるものに比べ、継手部からの漏水の可能性は少なく、その対処も容易である。

特に、水平方向については、セル殻単位およびセル殻とアーク部で挟まれる部分単位で閉空間が形成されるため、護岸の１箇所に漏水が生じた場合に護岸を構成する堤体内の水頭が全体的に低下するということはなく、水頭の低下した部分を見つけることで漏水箇所の特定も容易である。

すなわち、本発明は護岸延長方向に中詰がセル殻で仕切られたセル式護岸を対象とするため、セル一函ごと、アーク部一箇所ごとに区画を分けて堤体内の水頭を管理することが可能である。そのため、漏水が生じた場合、漏水の生じた区画の水頭の低下速度が他の区画より速くなることから、漏水箇所を容易に特定でき、迅速に補修を行うことができ、護岸の遮水性を高めるばかりでなくモニタリングとしての機能を同時に果たすことができる。

また、同様に本発明は護岸延長方向に中詰がセル殻で仕切られていることから、護岸の一部から漏水があった場合にも堤体内の水頭が全体的に低下することはなく、他の区画の水頭は埋立地側より高位に保たれることで、護岸の遮水性の向上という発明の効果が維持され、護岸損傷の影響を最小限に留めることができる。

セル殻およびアーク部の内側の水頭を埋立地側の水頭より高く維持するのは、護岸延長方向の全区間の場合に限らず、特定の一部の区間のみの場合もある。すなわち、特に遮水性を高めたい部位のみに本発明を選択的に適用し、護岸全体としての遮水性を高めることもできる。

例えば、護岸本体から漏水が生じる危険性のある個所としては、セル護岸の場合にはアーク部の継手部があるが、アーク部だけに本発明を適用して水頭を高めることにより、この危険性を減じ遮水護岸としての信頼性を向上させることができる。

請求項２は、請求項１に係るセル式護岸による遮水構造において、前記セル式護岸の水域側の、前面水域側の高水位より低くかつ後面埋立地側の管理水位より高い位置に、連通部を設けてあることを特徴とするものである。

本発明において、護岸堤体内の水頭を高める手段としては、ポンプ等の動力による方法があるが、護岸が海域等の水位変動のある水域に築造される場合には、水位差を利用することもできる。

すなわち、セル式護岸の前壁に前面水域と連通する孔あるいはスリット等の連通部を設け、連通部のレベルを前面水域の高水位より低く、かつ埋立地側の管理水位より高い位置に設けることにより、ポンプ等の動力によらずに堤体内の水頭を埋立地側より高くすることができる。

なお、本方法は、前面側水域が埋め立てられた場合には前面域の水位変動が利用できなくなるが、この場合には埋立後の前面側の残留水位より後面埋立地側の管理水位を低くすることにより、後面埋立地側から前面側に流れる浸透水を遮断できる。

その際には、前面域と連通する連通孔のレベルを前面域の残留水位より低く後面埋立地側の管理水位より高い位置に設けることにより、護岸を遮水護岸として有効に活用できる。

この請求項２では、セル殻あるいはアーク部からなる外壁と中詰によって堤体が構成されるセル式護岸の構造的特長を活かし、外壁に孔等を設けることのみによって護岸の前面水域の水が堤内の中詰に流れ込み、堤体内の水頭を高めることを可能としたものであり、構造が極めて簡単であることから、そのための工費が軽減されるとともに、故障等のトラブルの発生要因の少ない信頼性の高い給水機構を形成することができる。

セル式護岸による遮水構造では、前述のようにセル殻単位およびセル殻とアーク部で挟まれる部分単位で閉空間が形成されるという利点があるが、護岸延長方向のある区間についてまとめて水頭の管理を行うようにして管理の負担を軽減したい場合には、その区間で閉空間を形成するセル殻およびアーク部で囲まれる部分を互いに連通させることで、ブロック単位の水頭の管理やモニタリングが可能となる。

請求項３に係る遮水のモニタリング方法は、請求項１または２に係るセル式護岸による遮水構造における前記セル殻および／またはアーク部の内側の水頭を観測して、水頭の管理および／またはセル式護岸における漏水の検知を行うことを特徴とするものである。

漏水の検知は、観測していた水頭の下がり方等から把握することができる。一方、管理すべき区間について、セル式護岸の下方地盤を経由する前面水域側への汚染された浸透水の流れを遮断するための水頭管理は、堤体内の水頭が埋立地側の水頭より高く維持されていることを確認することであり、堤体内の水頭が相対的に下がってきた場合には、必要に応じ給水を行う。この場合の給水方法はポンプ等の動力を用いるものも含め、特に限定されない。

本発明では、セル殻あるいはアーク単位ではその高さの範囲については完全な遮水性が得られるセル式護岸で遮水壁を構成しているため、その下部が水底地盤の所定深さまで根入れされた状態で、漏水の可能性の考えられる部分が限られることで、管理が容易であり、高い信頼性が得られる。

また、セル殻単位およびセル殻とアークで挟まれる部分単位で閉空間が形成されるため、護岸の１箇所に漏水が生じた場合に護岸を構成する堤体内の水頭が全体的に低下するということはなく、水頭の低下した部分を見つけることで漏水箇所の特定も容易である。万一、継手部あるいはセル殻本体、アーク本体が損傷するなどして漏水が生じた場合にも、その位置の特定が容易であることから迅速な対処が可能である。

セル式護岸は、大径のセル殻やアークを根入れするため、現場作業としての工期が短く、経済的である。

請求項２の場合、人為的な動力によらず堤体内の水頭を高めることができるため、維持管理が簡素化できるとともに、そのためのコストが削減できる。また、潮位変動等の自然現象を利用することから、ポンプ等の機械的・人為的な操作を用いる場合に比べ、故障・操作ミス等のトラブルが少なく、維持管理における信頼性を高めることができる。

さらに、護岸背後に埋め立てられる廃棄物が安定し無害化するまでには一般に長期の年月が必要となるため、ポンプなどを用いて人為的・機械的な管理を行った場合には、長期間の運行管理が必要となり管理者に大きな負担を課すこととなるが、本発明では連通部を含めた護岸構造が健全である限り、半永久的に水頭を維持でき、管理者の負担を軽減することができる。

また、護岸延長方向の特定の区間についてまとめて水頭の管理を行うことができ、ブロック単位でのモニタリングにより、管理の負担を軽減することができる。

図１(a)は本発明におけるセル式護岸Ｃ下の浸透水ｄの流れを、図１(b)は同じく継手部３の浸透水ｅの流れを概念的に示したものである。また、図２(a)は従来の一般のセル式護岸Ｃ´下の浸透水ｄ´の流れを、図２(b)は同じく継手部３の浸透水ｅ´の流れを概念的に示したものである。

図２(a)では、堤体内の水頭ｃおよび埋立地Ｂ側の水頭ｂがほぼ等しく、前面水域Ａ側の水頭ａ（水位）より高くなっているため、セル式護岸Ｃ´下に、埋立地Ｂ側から前面水域Ａ側に向かう浸透水ｄ´の流れが生じ、廃棄物が処分された埋立地Ｂ側から外域に汚染が広がる恐れがある。

これに対し、本発明に対応する図１(a)の場合、堤体内の水頭ｃが、埋立地Ｂ側の水頭ｂおよび前面水域Ａ側の水頭ａより高くなっているため、セル式護岸Ｃ下では、セル式護岸Ｃ下から埋立地Ｂ側に向かう浸透水ｄの流れと、セル式護岸Ｃ下から前面水域Ａ側に向かう浸透水ｄの流れが互いに逆方向に生じるため、水頭が正常に維持されている限り、埋立地Ｂ側から外域に汚染が広がる心配がない。

次に、継手部３の止水が完全でない場合、図２(b)では、図２(a)のように堤体内の水頭ｃおよび埋立地Ｂ側の水頭ｂがほぼ等しく、前面水域Ａ側の水頭ａ（水位）より高くなっているため、セル式護岸Ｃ´の埋立地Ｂ側から背面継手部３を通過し、堤体内に侵入し、さらに前面継手部３から前面水域Ａ側に浸透する浸透水ｅ´の流れが生じ、廃棄物が処分された埋立地Ｂ側から外域に汚染が広がる恐れがある。

これに対し、本発明に対応する図１(b)の場合、図１(a)のように堤体内の水頭ｃが、埋立地Ｂ側の水頭ｂおよび前面水域Ａ側の水頭ａより高くなっているため、背面および前面の継手部３を通過する浸透水ｅの流れは、堤体から埋立地Ｂ側に向かう浸透水ｅの流れと、堤体から前面水域Ａ側に向かう逆向きの浸透水ｅの流れとなり、埋立地Ｂ側から外域に汚染が広がる心配がない。

図３および図４は、本発明において、セル式護岸の特徴を活かした実施形態例を示したものである。

一般に、セル式護岸では、
(1) 遮水性の高い地層Ｄを貫きセル殻１を根入れする（図３のタイプ）、
(2) 難透水性の改良地盤Ｅにセル殻１を根入れする（図４のタイプ）
等により、遮水護岸を形成することができる。

このようなセル構造による遮水護岸と組み合わせて本発明を用いることにより、護岸の遮水性の向上、遮水護岸としての信頼性の向上、適用範囲の拡大、工費・工期の縮減が図れる。

すなわち、遮水護岸は十分な遮水性を有するものの許容量以下の漏水を許しているが、本発明を併用すれば確実に漏水を遮断できる。

また、護岸の遮水構造が万一損傷した場合にも、本発明の効果により、損傷箇所を補修するまでの間の損傷箇所からの漏水を防ぐことができ、遮水構造損傷時のバックアップ機能を果たすことができ、遮水護岸としての信頼性を高めることができる。

さらに、護岸本体の遮水性がある程度低い場合にも、本発明を併せて用いることにより漏水量を許容量以下に抑えることができる。すなわち、遮水性の高い地層が薄い場合等でも、本発明を併用することにより、漏水量を許容値以下に抑えることができるため、これまで適用できなかった地盤条件等にも遮水護岸を構築することができ、セル式遮水護岸の適用条件を拡大できる。

また、改良地盤の遮水性を高めるためには一般に地盤改良率を高める等の措置が必要であり、工費・工期の増大を招くが、本発明を併用することにより改良地盤の遮水性をある程度低く済ませることができるため、工費・工期の縮減が可能である。

図５は、請求項２に対応する実施形態例を示したもので、図１の基本形に対し、セル式護岸Ｃの前面水域Ａ側に貫通孔５を設けたものである。

すなわち、貫通孔５の高さを前面水域Ａの高水位ａ_hより低く、かつ埋立地側Ｂの管理水位ｂより高い位置に設けることにより、ポンプ等の動力によらずに、前面水域Ａの水位変動Δａを利用して、堤体内の水頭ｃを埋立地側Ｂの水頭ｂより高く維持することができる。

この場合、単に貫通孔５を設けるだけの極めて簡単な構造でありながら、故障等のトラブルの発生要因の少ない信頼性の高い給水機構を形成することができる。

なお、図５は一例として埋立地側Ｂが埋立途上の状況を示しているが、本特許の全ての請求項は埋立地側の埋立が完了した後ばかりでなく、埋立途上あるいは埋立開始前の場合にも当然適用できる。

また、前面水域Ａが埋め立てられる場合には、後面埋立地側Ｂの管理水位ｂを前面域Ａの埋立後の残留水位より低くすることにより、後面埋立地側Ｂから前面域Ａに流れる浸透水を遮断できる。

図６は、水頭の管理をブロック単位で行なえるようにした場合の実施形態例を示したもので、護岸延長方向に中詰材４を仕切るセル殻１の適切な区間に連続して貫通孔６を開ける等して、適切な管理ブロック単位で堤体内の水頭を連通させて等しくすることで、水頭の管理をブロック単位で行うことができる。
なお、ブロック単位で水頭を等しくする方法として、貫通孔６の代わりに連通管等を設けてもよい。

(a)は本発明におけるセル式護岸下の浸透水の流れを示す鉛直断面図、(b)は同じく継手部の浸透水の流れを示す水平断面図である。 (a)は従来の一般のセル式護岸下の浸透水の流れを示す鉛直断面図、(b)は同じく継手部の浸透水の流れを示す水平断面図である。 本発明において、セル殻の下端を遮水性の高い地層を貫いて根入れした場合の実施形態例を示す鉛直断面図である。 本発明において、セル殻の下端を難透水性の改良地盤に根入れした場合の実施形態例を示す鉛直断面図である。 請求項２に対応する実施形態例を示す鉛直断面図である。 本発明において、水頭の管理をブロック単位で行なえるようにした場合の実施形態例を示す水平断面図である。

符号の説明

Ａ…前面水域、Ｂ…埋立地、Ｃ…セル式護岸、Ｄ…遮水性の高い地層、Ｅ…難透水性の改良地盤、
１…セル殻、２…アーク部、３…継手部、４…中詰材、５…貫通孔、６…貫通孔

Claims (3)

1. 埋立地と水域との間の浸透水の流れを遮断するためのセル式護岸による遮水構造であって、前記セル式護岸は底部が開口し所定深さに根入れされた多数のセル殻と、該セル殻間をつなぐ水域側および埋立地側のアーク部と、前記セル殻およびアーク部の内側に充填された中詰材とからなり、護岸延長方向の所定区間に含まれるセル殻およびアーク部を１つのブロックとし、ブロック内のセル殻で囲まれる部分およびセル殻とアーク部で囲まれる部分を、水頭が均等になるように連通させ、水頭の管理をブロック単位で行なえるようにし、護岸延長方向の少なくとも一部の区間について、前記セル殻およびアーク部の内側の水頭が埋立地側の水頭より高く維持されていることを特徴とするセル式護岸による遮水構造。
2. 前記セル式護岸の水域側の、前面水域側の高水位より低くかつ後面埋立地側の管理水位より高い位置に、連通部を設けてあることを特徴とする請求項１記載のセル式護岸による遮水構造。
3. 請求項１または２記載のセル式護岸による遮水構造における前記セル殻および／またはアーク部の内側の水頭を観測して、水頭の管理および／またはセル式護岸における漏水の検知を行うことを特徴するセル式護岸における遮水のモニタリング方法。
   

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