JP4642671B2

JP4642671B2 - 水中地盤改良工法

Info

Publication number: JP4642671B2
Application number: JP2006033639A
Authority: JP
Inventors: 英雄廣瀬; 輝夫原
Original assignee: Kabuki Construction Co Ltd
Current assignee: Kabuki Construction Co Ltd
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2026-02-10
Also published as: JP2007209918A

Description

この発明は、水中地盤が、汚染物質を含んだ層と、この汚染物質を含んだ層の上に堆積した汚染物質を含まないか、あるいは、その含有率の低い層とによって構成されている場合において、二つの層を峻別した浚渫をなすと共に、この浚渫を施すエリアに汚染物質を含まないかその含有率の低い層からの浚渫物のみを水質の汚濁を生じさせない態様で合理的に埋め戻すようにした水中地盤の改良工法に関する。

かつての我が国においては、水質汚濁防止に関する規制が現在よりは緩やかであり、この汚濁防止に対する意識も低かったため、カドミウム、水銀、鉛、ダイオキシン、ＰＣＢなどの汚染物質を含む工場排水などが、浄化処理されないまま、あるいは、浄化処理が不十分なまま、海域や河川に流されて水底に堆積するケースが少なからずあった。最近では、法規制と環境に対する意識の高まりにより汚染物質を含む水を流すことは少なくなったが、かつての堆積物の上に良質の堆積物や砂などがさらに堆積し、上に良質の堆積物、下に悪質な堆積物がある状態となっているところが少なからずある。こうした海や河川湖沼の水中地盤の改良のためにはこの汚染物質を多く含む層を除去対象層として浚渫することとなるが、単純にかかる浚渫を行うこととするとこの除去対象層の上に堆積している、本来は浚渫除去が不要な除去不要層も現在の既存工法では一緒に浚渫してしまうこととなる。こうした浚渫物は処分場において脱水などの減量化処理などをした後、産業廃棄物としての処理を必要とするものであるため、その量は必要最低限であるべきであり、除去対象層と除去不要層との区別のない浚渫は非合理的でかつ経済的でもない。また、そもそも除去不要層は現状の水中地盤の表層として生物や植物を育むなどしており、水中地盤改良という観点からは、除去対象層さえ取り除ければ本来除去不要層はそれが存在していた場所に戻されるべきである。

ここで、上記のような問題意識はないが、浚渫区域を汚濁防止幕で囲み底質を掘削除去した後、その下層の粘土や砂礫を採取し、この後底質をそこに埋め戻す浚渫方法として特許文献１に示されるものがある。しかし、かかる浚渫方法では汚濁防止幕の設置を要すると共に、最初に採った底質をそれを採った場所に埋め戻すものであるため、効率的な浚渫が困難である。
特開２００２−２７５９３２号公報

この発明が解決しようとする主たる問題点は、除去対象層の上に除去不要層を堆積させてなる水中地盤を、水質汚濁などを招かない態様で、経済的かつ合理的に改良できるようにする点にある。

前記課題を達成するために、この発明にあっては、水中地盤改良工法を、以下の（１）〜（５）の構成を備えたものとした。
（１）汚染物質を含んだ除去対象層の上に、汚染物質を含まないか又はその含有率の低い除去不要層が堆積してなる水中地盤の改良工法であって、
（２）改良エリアを任意の複数区画に区分した状態から、準備工程を実施し、この準備工程の実施後は第一工程とこれに続く第二工程とを１サイクルとした本工程を繰り返して改良エリア全体の水中地盤の改良をなすものであり、
（３）準備工程は、前記複数区画の一つにおける水中地盤から除去不要層及び除去対象層を浚渫するものであり、
（４）本工程を構成する第一工程は、準備工程が実施された区画及び先行して本工程が実施されているときはその本工程の実施された区画を除いた前記複数区画の一つにおける水中地盤から除去不要層を浚渫すると共にこれに凝集剤を添加し、それを準備工程の実施された区画又は先行して本工程が実施された区画に埋め戻すものであり、
（５）本工程を構成する第二工程は、第一工程の実施により露呈された除去対象層を浚渫するものである。

かかる構成によれば、改良エリアから除去対象層のみを効率的に浚渫し、除去不要層は偏頗なく改良エリアに埋め戻すことができる。これにより廃棄物として処理すべき浚渫泥の量が意味無く過大とならないようにすることができる。また、改良エリアの水底の環境を浚渫前の状態にできるだけ近い状態に戻すことができる。除去不要層は凝集剤を添加されて埋め戻されるので、この埋め戻しにあたり改良エリアの水中を濁らせることはなく、したがってまた、改良エリア近隣のエリアを汚染させることもない。

準備工程において浚渫された除去不要層に凝集剤を添加してこれを水底の仮置きエリア、作業船、水上構造物又は地上の仮置きエリアに仮置きするようにしておくこともある。

このようにした場合、除去不要層を水と分離させて減量化させることができ、作業船、水上構造物、地上の仮置きエリアでの管理が容易なものとなり、また、水底に埋め戻しても拡散して水質を汚濁することなく速やかに沈降するようにすることができる。

この発明にかかる水中地盤改良工法によれば、除去不要層を本工程の第一工程において凝集剤を添加して準備工程又は先行して本工程が実施された区画に埋め戻した後、第二工程において除去対象層の浚渫をなすことから、除去対象層の上に除去不要層を堆積させてなる水中地盤を、水質汚濁などを招かない態様で効率的に改良することができ、これに加え、浚渫物が除去対象層に限定され、かつ、水質汚濁防止にそれ以上の手当を要しない点で、経済的に改良することができる。

以下、図１〜図７に基づいて、この発明を実施するための最良の形態について説明する。

なお、ここで図１〜図５は、実施の形態にかかる改良工法の実施手順の一部を模式的に表したものであり、図１は工法実施前の状態、図２は準備工程実施後の状態、図３は本工程の第一工程実施中の状態、図４は本工程の第二工程実施中の状態、図５は、図４の状態からＣ区画、Ｄ区画、Ｅ区画、Ｆ区画の順で本工程が実施され、改良エリアｘの全体に亘り改良工法が実施された最後の状態を示している。また、図６は、除去対象層ｍ’の浚渫および処理を行うときの機材などの組み合わせ例を示しており、図７は、除去不要層ｍの浚渫および処理を行うときの機材などの組み合わせ例を示している。図中符号ｗは水面を意味している。

この実施の形態にかかる水中地盤改良工法は、海、湖沼、河川の水底にある地盤（水中地盤Ｍ）が、汚染物質を含んだ層（除去対象層ｍ’）と、この除去対象層ｍ’の上に堆積した汚染物質を含まないか、あるいは、その含有率の低い層（除去不要層ｍ）とによって構成されている場合において、除去不要層ｍと除去対象層ｍ’とを峻別した浚渫をなすと共に、この浚渫を施すエリア（改良エリアｘ）に浚渫された除去不要層ｍのみを水質の汚濁を生じさせない態様で合理的に埋め戻すようにして、処分の必要となる浚渫物（浚渫によって水中地盤Ｍから取り除かれた泥ないし泥状の底質であって処分場において脱水などの減量化処理などを必要とするもの）の量を無意味に過大としないようにするものである。

汚染物質としては含まれている可能性のあるものとしては、典型的には、カドミウム、水銀、鉛、ダイオキシン、ＰＣＢなどがある。除去対象層ｍ’は、水中地盤Ｍを構成する層のうち、これらの汚染物質を浚渫除去が必要なレベルで含んだ層を意味する。

そして、この実施の形態にかかる改良工法は、除去対象層ｍ’の上に除去不要層ｍが堆積している状況において有効となるものである。このような状況は、水質汚濁防止に関する規制が緩やかであり、この汚濁防止に対する意識も低かった高度経済成長時代を経た後、その反省からこうした規制が強化され、また、その意識も高まった、我が国各地の、海や湖沼によく見られるところである。

かかる改良工法は、改良エリアｘを任意の複数区画ｘ’、ｘ’…に区分した状態から、最初に実施される前記複数区画ｘ’、ｘ’…の一つに対する準備工程と、
この準備工程の実施後に改良エリアｘ全体の水中地盤Ｍの改良が済むまで必要な回数分繰り返される本工程とを含んでなるものである。

また、かかる本工程は、第一工程とこれに続く第二工程とを１サイクルとしたものである。

先ず、準備工程は、前記複数区画ｘ’、ｘ’…の一つ（例えば、図１におけるＡ区画ｘ’）における水中地盤Ｍから除去不要層ｍ及び除去対象層ｍ’を浚渫するものである。（図２）かかる浚渫には、公知の様々な手法を用いることができる。典型的な一つの方法としては、図６に示されるように、採泥器１ａとスパッド１ｂを備えた台船（浚渫船１）によってかかる浚渫を行う手法である。着底された採泥器１ａの移動に伴ってこれに取り込まれる泥は採泥器１ａに接続された送泥ライン２中に配された負圧ポンプ１ｃによって吸い上げられる。

かかる準備工程において浚渫された除去不要層ｍは、これに凝集剤を添加してこれを水底の仮置きエリア、作業船、水上構造物又は地上の仮置きエリアに仮置きすることが好ましい。凝集剤の添加によって浚渫された除去不要層ｍは凝集フロック化する。これにより除去不要層ｍは、水と分離させて減量化させることができ作業船、水上構造物、地上の仮置きエリアでの管理が容易なものとなり、また、水底に埋め戻しても拡散して水質を汚濁することなく速やかに沈降する。

かかる凝集剤は、浚渫された除去不要層ｍに対して公知の様々な手法により、様々なタイミングで添加させることができる。典型的な一つの方法として、図示の例では、前記浚渫船１に続いて送泥ライン２中に配される台船３上のタンク３ａに蓄えられた凝集剤を送泥ライン２を圧送される浚渫された除去不要層ｍに対してこの台船３を通過するタイミングで送り込み添加し、この先の送泥ライン２内での自然撹拌によって除去不要層ｍを凝集フロック化させている。

かかる凝集剤としては、有機系凝集剤または無機系凝集剤、あるいはこれらの双方を用いることができる。有機系凝集剤としては、アニオン系ポリアクリルアミド部分加水分解物を主成分とする凝集剤などを用いることができる。例えば、株式会社テルナイト製の商品名をハードソイルとする有機系凝集剤を用いることができる。また、無機系凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウムを主成分とする凝集剤などを用いることができる。例えば、株式会社テルナイト製の商品名をハイデー２号とする無機系凝集剤を用いることができる。かかる凝集剤は自然環境に有害な影響をほとんど与えることがないものである。

かかる準備工程の施される前記複数区画ｘ’、ｘ’…の一つ（Ａ区画）において、除去不要層ｍ（ａ）の浚渫が済んだ後、この複数区画ｘ’、ｘ’…の一つ（Ａ区画）に露呈した除去対象層ｍ’（ａ’）の浚渫を行う。除去不要層ｍの厚さは予め行われる地質調査によって確定しておき、これを取り去る深さまでの浚渫がなされた段階で、かかる除去対象層ｍ’の浚渫が開始される。この除去対象層ｍ’の浚渫も公知の様々な手法によりなすことができる。浚渫された除去対象層ｍ’は除去不要層ｍと区別されて管理され最終的には処分される。典型的な一つの処理方として、図示の例では、吸い上げられた除去対象層ｍ’を、浮子２ａによって水面に支持された送泥ライン２を通じて陸上の貯泥ヤード４に搬送貯えた後、処分施設５に搬送して脱水減量化などの処理を施しそこからさらに最終処分場に送っている。（図６）この浚渫された除去対象層ｍ’に対してもその搬送の過程などにおいて凝集剤を添加することが適切な場合もある。

次いで、本工程を構成する第一工程は、準備工程が実施された区画ｘ’（Ａ区画）及び先行して本工程が実施されているときはその本工程の実施された区画ｘ’（例えば、Ｂ区画、Ｃ区画、Ｄ区画、Ｅ区画、Ｆ区画の順で本工程が実施されるとした場合において、Ｃ区画において本工程が実施されているときはＢ区画）を除いた前記複数区画ｘ’、ｘ’…の一つにおける水中地盤Ｍから除去不要層ｍを浚渫すると共にこれに凝集剤を添加し、それを準備工程の実施された区画ｘ’又は先行して本工程が実施された区画ｘ’に埋め戻すものである。

また、本工程を構成する第二工程は、第一工程の実施により露呈された除去対象層ｍ’を浚渫するものである。

具体的には、例えば、Ｂ区画、Ｃ区画、Ｄ区画、Ｅ区画、Ｆ区画の順で本工程が実施されるとした場合において、Ａ区画において準備工程が実施されているときは、先ず、このＢ区画の水中地盤Ｍから除去不要層ｍ（ｂ）を浚渫する。（第一工程）かかる浚渫も公知の様々な手法を用いることができる。典型的な一つの方法としては、図７に示されるように、前記準備工程で用いた採泥器１ａとスパッド１ｂを備えた台船（浚渫船１）によってかかる浚渫を行う。

かかる第一工程において浚渫された除去不要層ｍ（ｂ）は、これに凝集剤を添加して、除去不要層ｍ（ａ）および除去対象層ｍ’（ａ’）の双方が取り除かれているＡ区画に埋め戻される。（図３）かかる凝集剤も、浚渫されたこの除去不要層ｍに対して公知の様々な手法により、様々なタイミングで添加させることができる。典型的な一つの方法として、図示の例では、前記準備工程で用いた前記浚渫船１に続いて送泥ライン２中に配される台船３上のタンク３ａに蓄えられた凝集剤を送泥ライン２を圧送される浚渫された除去不要層ｍに対してこの台船を通過するタイミングで送り込み添加し、この先の送泥ライン２内での自然撹拌によって除去不要層ｍを凝集フロック化させている。かかる凝集剤としても、準備工程で用いたものと同様のものを用いることができる。このように凝集剤を添加した除去不要層ｍ（ｂ）は公知の様々な手法によりＡ区画に埋め戻される。図示の例では、水中に配置させた送泥ライン２の端末２ｂを、Ａ区画の範囲内においてこの端末２ｂから順次送り出されるＢ区画の除去不要層ｍがＡ区画に略等しい厚さで埋め戻されるように移動させながら、凝集剤を添加したＢ区画の除去不要層ｍ（ｂ）をＡ区画に埋め戻すようにしている。（図７）

次いで、かかる第一工程の施されたＢ区画ｘ’において、このＢ区画ｘ’に露呈した除去対象層ｍ’（ｂ’）の浚渫を行う。（図４／第二工程）除去不要層ｍの厚さは準備工程と同様に予め行われる地質調査によって確定しておき、これを取り去る深さまでの浚渫がなされた段階で、かかる除去対象層ｍ’の浚渫が開始される。この除去対象層ｍ’の浚渫も公知の様々な手法によりなすことができる。浚渫された除去対象層ｍ’は準備工程と同様に除去不要層ｍと区別されて管理され最終的には処分される。

この本工程を、前記複数区画ｘ’、ｘ’…に対して順次に施すことにより、改良エリアｘ全体から除去対象層ｍ’のみを除去することができる。

例えば、図示の例では、Ｂ区画に続きＣ区画に第一工程を施しＣ区画の除去不要層ｍ（ｃ）をＢ区画に埋め戻し、その後にこのＣ区画に第二工程を施しこのＣ区画の除去対象層ｍ’（ｃ’）を取り去り、
次いで、Ｃ区画に続きＤ区画に第一工程を施しＤ区画の除去不要層ｍ（ｄ）をＣ区画に埋め戻し、その後にこのＤ区画に第二工程を施しこのＤ区画の除去対象層ｍ’（ｄ’）を取り去り、
次いで、Ｄ区画に続きＥ区画に第一工程を施しＥ区画の除去不要層ｍ（ｅ）をＤ区画に埋め戻し、その後にこのＥ区画に第二工程を施しこのＥ区画の除去対象層ｍ’（ｅ’）を取り去り、
最後にＥ区画に続きＦ区画に第一工程を施しＦ区画の除去不要層ｍ（ｆ）をＥ区画に埋め戻し、その後にこのＦ区画に第二工程を施しこのＦ区画の除去対象層ｍ’（ｆ’）を取り去るようにする。

この後、準備工程の施されたＡ区画から浚渫されて仮置きエリアに仮置きされていた除去不要層ｍ（ａ）を、前記複数区画ｘ’、ｘ’…のうちの最後に本工程が施された区画であるＦ区画に埋め戻すようにすれば、浚渫された除去不要層ｍの全てを偏頗なく改良エリアｘに埋め戻した状態で、この改良エリアｘの水中地盤Ｍの改良を完了させることができる。（図５）

この実施の形態にかかる水中地盤Ｍ改良工法によれば、改良エリアｘから除去対象層ｍ’のみを効率的に浚渫し、除去不要層ｍは偏頗なく改良エリアｘに埋め戻すことができる。これにより廃棄物として処理すべき浚渫泥の量が意味無く過大とならないようにすることができる。また、改良エリアｘの水底の環境を浚渫前の状態にできるだけ近い状態に戻すことができる。除去不要層ｍは凝集剤を添加されて埋め戻されるので、この埋め戻しにあたり改良エリアｘの水中を濁らせることはなく、したがってまた、改良エリアｘ近隣のエリアを汚染させることもない。

改良工法前の水中地盤Ｍの様子を示した構成図準備工程終了段階の水中地盤Ｍの様子を示した構成図Ｂ区画に対する本工程の第一工程実施中の水中地盤Ｍの様子を示した構成図Ｂ区画に対する本工程の第二工程実施中の水中地盤Ｍの様子を示した構成図改良工法実施完了後の水中地盤Ｍの様子を示した構成図浚渫機材などの配置・使用例を示した構成図浚渫機材などの配置・使用例を示した構成図

符号の説明

ｘ改良エリア
ｘ’ 区画
Ｍ水中地盤
ｍ除去不要層
ｍ’ 除去対象層

Claims

汚染物質を含んだ除去対象層の上に、汚染物質を含まないか又はその含有率の低い除去不要層が堆積してなる水中地盤の改良工法であって、
改良エリアを任意の複数区画に区分した状態から、準備工程を実施し、この準備工程の実施後は第一工程とこれに続く第二工程とを１サイクルとした本工程を繰り返して改良エリア全体の水中地盤の改良をなすものであり、
準備工程は、前記複数区画の一つにおける水中地盤から除去不要層及び除去対象層を浚渫するものであり、
本工程を構成する第一工程は、準備工程が実施された区画及び先行して本工程が実施されているときはその本工程の実施された区画を除いた前記複数区画の一つにおける水中地盤から除去不要層を浚渫すると共にこれに凝集剤を添加し、それを準備工程の実施された区画又は先行して本工程が実施された区画に埋め戻すものであり、
本工程を構成する第二工程は、第一工程の実施により露呈された除去対象層を浚渫するものであることを特徴とする水中地盤改良工法。
準備工程において浚渫された除去不要層に凝集剤を添加してこれを水底の仮置きエリア、作業船、水上構造物又は地上の仮置きエリアに仮置きするようにしたことを特徴とする請求項１記載の水中地盤改良工法。