JP4853200B2 - 遮水壁の継手部における遮水構造及び遮水方法、変形追随性遮水材 - Google Patents
遮水壁の継手部における遮水構造及び遮水方法、変形追随性遮水材 Download PDFInfo
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また、固化することなく変形自在な性状を維持する変形追随性遮水材を使用するために、波浪、潮位差、地震等による外力が遮水壁に作用してひずみが生じ、継手等が変形しても、変形追随性遮水材が変形して継手等の変形に追随できるので、継手部を確実に遮水することが可能となる。
また、変形追随性遮水材は、砂と、海水と、高膨潤性ベントナイトとの混合体からなり、固化性の材料を使用していないために、長期間にわたって変形自在なゲル状の状態を維持する。
さらに、変形追随性遮水材は固化しないために、充填した直後に遮水部材を建て込む必要がなく、自由な作業工程を計画することができ、効率的な施工が可能となる。さらに、変形追随性遮水材は固化しないために、数日間の貯蔵ができ、充填後に余った遮水材を廃棄していた従来と比べて、遮水材を製造する手間及び遮水材の材料費を省くことが可能となる。
本発明による遮水壁の継手部における遮水構造によれば、変形追随性遮水材は、継手同士が接続された継手部を完全に囲うような大きさの径で削孔された孔内に充填されるために、遮水部材を建て込むと変形追随性遮水材が継手部を完全に囲った状態となり、遮水性が向上する。
また、第5の本発明による変形追随性遮水材は、固化することなく変形自在な性状を維持するとともに、遮水性を有する変形追随性遮水材であって、最大粒径が5mm以下であり均等係数が5〜10である砂と、海水と、高膨潤性ベントナイトとの混合体からなることを特徴とする。
図1に示すように、管理型廃棄物処分場1と海2との間に設置される遮水壁3としてU形鋼矢板5の列が不透水性基盤7に設置されている。U形鋼矢板5の海2側の不透水性基盤7上には砂岩ずり等からなる中詰材9が敷設されている。
図2に示すように、U形鋼矢板5には、その両側縁部にそれぞれ折り返してなる継手11が形成されている。このU形鋼矢板5の継手11同士が接続された継手部13を囲うように変形自在なゲル状の変形追随性遮水材15が充填されている。
図3は、変形追随性遮水材(砂質系:図3(a)参照)15、及び従来の変形追随性遮水材(粘土系:図3(b)参照)30を示す拡大模式図である。
(2)変形追随性遮水材15は、砂16及び高膨潤性ベントナイト18を海水練りしたものであり、塩濃度の高い海水環境下においても遮水性及び変形追随性が保持されるので、海水環境に適している。すなわち、変形追随性遮水材15は、粒径の小さい高膨潤性ベントナイト18が粒径の大きい砂16の粒子間に入り込んで密実な状態にあるので、遮水性を有する。また、変形追随性遮水材15は、粒径の大きい砂16を含んでいるので、圧密されても体積が小さくなりにくく、しかも膨潤した高膨潤性ベントナイト18の粒子を介して砂16の粒子同士が擦れ合うので、変形追随性を有する。
(3)変形追随性遮水材15は、高膨潤性ベントナイト18を含んでいるので、例えば、孔に変形追随性遮水材15を充填したときにはこの高膨潤性ベントナイト18が孔壁の崩壊を防止することとなる。
(4)変形追随性遮水材15においては、砂16が高膨潤性ベントナイト18を囲んだ状態にあるので、高膨潤性ベントナイト18が外部に流出しにくい。
(5)変形追随性遮水材15は、その材料(砂16、海水17、高膨潤性ベントナイト18)が腐食を受けにくい無機物質で構成されているので、耐久性に優れている。
砂は、一般的に粒子として非常に強固であり、不透水性を有し、化学的及び物理的に安定している。本発明の砂16は、そのうち最大粒径が5mm以下であり均等係数が5〜10のものである。かかる砂16を用いて変形追随性遮水材15を構成した場合には、材料密度(湿潤密度)が向上し、充填後の自重圧密沈下が低減する(ブリーディング率3%以下)。その際、遮水材1m3当たり、砂16を1000〜1500kg用いるので、変形追随性遮水材15は高密度1.8〜2.0g/cm3となり、粘土を主材にした変形追随性遮水材30(密度;約1.3g/cm3)と比べると、比重が大きくなる。また、変形追随性遮水材15は安価な砂16を主材にしており、しかも高価な高膨潤性ベントナイト18の量が少なくて済むので、粘土を主材にした変形追随性遮水材30と比べると、材料コストが低減することとなる。
海水17は、特に限定されるものではないが、海面処分場での遮水工においては、現地の海水と同じものが好ましい。海水17を用いて砂16及び高膨潤性ベントナイト18の海水練りを行うことにより、変形追随性遮水材15は、海水17で構成されることとなる。これにより、変形追随性遮水材15を海面処分場の側面遮水工などに用いた場合であっても、海水の影響を受けにくくなり、耐久性が向上する。
高膨潤性ベントナイト18は、海水中で膨潤性が失われないものであれば限定されるものではないが、特に、清水中での膨潤度が23〜30mL/2gであり、且つスメクタイト含有量が60〜70質量%のものが好ましく(例えば、SW−101(商品名)やスーパークレイ(商品名)など)、より好ましくは、水溶性ポリマーを含有し耐塩性を有するものである(例えば、SW−101など)。
次に、変形追随性遮水材15を構成する各材料の最適な配合量を設定するために、高膨潤性ベントナイト18の量を変えて配合試験を実施した。この配合試験では、遮水材のブリーディング率及び透水係数を測定した。その際、ベントナイトとして、高膨潤性ベントナイト(SW−101、スーパークレイ)及び一般のベントナイト(クニゲルV1、クニゲルG2)を用い、さらに他のベントナイトとして、浅間(国産;(株)ホージュン社製)、赤城(国産;(株)ホージュン社製)、榛名(国産;(株)ホージュン社製)を用いた。それぞれの成分を表4に示す。
ところで、変形追随性遮水材15は、充填する際の圧密沈下量が少ないことが望ましく、さらに充填した後には変形追随性(例えば、変形自在なゲル状の状態)が長期間にわたって良好に保持されることが望ましい。そこで、変形追随性遮水材15の長期品質保持を確認すべく、(1)自重圧密沈下量、(2)透水性、及び(3)変形追随性の確認試験を実施した。以下、各別に説明する。なお、(1)〜(3)の確認試験では、変形追随性遮水材15としてすべて同じものを用いた(表5のNo3に示す配合を参照)。この変形追随性遮水材15の物理特性を表7に示す。
まず、変形追随性遮水材15の自重圧密沈下量について長期確認試験を実施した。本確認試験では、試験体として、変形追随性遮水材15を充填した初期高さ60cmの円筒形状のものを用意した。また、比較検討のために、粘土系遮水材を充填した試験体を用意した。そして、これらの試験体に遠心模型実験装置を用いて重力加速度の20倍の遠心加速度20Gを作用させて、1/20(換算層厚さ12m)の模型について実験を行い、経過時間と自重圧沈下量との関係を測定した。その測定結果を図19に示す。
次に、変形追随性遮水材15の透水性について長期透水試験を実施した。本試験では、変形追随性遮水材15を供試体とし、遮水材A、Bを比較対照とした。その試験結果を図20に示す。なお、同図に示す変形追随性遮水材15は耐塩高膨潤性ベントナイト(SW−101)を用いたものであり、遮水材A、Bは、それぞれ一般のベントナイト(クニゲルV1)、一般のベントナイト(クニゲルG2)用いたものである。
次に、変形追随性遮水材15の変形追随性について確認試験を実施した。本確認試験では、三軸試験機を用いて連続繰返し載荷試験を行い、変形追随性遮水材15について繰り返し回数、軸差応力及び軸ひずみを測定した。比較検討のために、一般的な砂(最大粒径2mm、均等係数4.54)についても同様の測定を行った。その測定結果を図21、22に示す。
次に、所定の模型装置を用いて、変形追随性遮水材15を水中打設し、各深度における諸物性(密度、含水比、透水係数)を測定した。その測定結果を図23に示す。
次に、砂16、海水17、及び高膨潤性ベントナイト18を混練りして変形追随性遮水材15を製造し、製造後の変形追随性遮水材15について性状変化(フロー値、透水係数)を調べた。その結果を図24、25に示す。図24は経過日数とフロー値との関係を示すグラフ、図25は経過日数と透水係数との関係を示すグラフである。
以下に、本発明の遮水構造の施工方法について施工手順にしたがって説明する。
図26は、遮水構造の施工手順のうち、不透水性基盤7に孔21を削孔する状態を示す図である。図26に示すように、U形鋼矢板5の継手11同士が接続される継手部13を設置するための孔21をオーガー等の削孔機23を用いて不透水性基盤7に削孔する。孔21は継手部13を完全に囲う程度の径にて削孔される。
まず、U形鋼矢板5を不透水性基盤7に建て込む。
2 海 3 遮水壁
5 U形鋼矢板 7 不透水性基盤
9 中詰材 11 継手
13 継手部 15 変形追随性遮水材(砂質系)
16 砂 17 海水
18 高膨潤性ベントナイト 21 孔
23 削孔機 25 トレミー管
30 従来の変形追随性遮水材(粘土系) 31 粘土
32 清水 33 一般のベントナイト
Claims (5)
- 複数の遮水部材を継手を介して水平方向に連結することにより形成される遮水壁の該継手同士が接続された継手部における遮水構造であって、
固化することなく変形自在な性状を維持するとともに、遮水性を有する変形追随性遮水材が、前記継手部に充填されてなり、
前記変形追随性遮水材は、最大粒径が5mm以下であり均等係数が5〜10である砂と、海水と、高膨潤性ベントナイトとの混合体からなることを特徴とする遮水壁の継手部における継手構造。 - 前記変形追随性遮水材は、前記継手部を囲う程度の大きさに削孔された孔内に充填されること特徴とする請求項1に記載の遮水壁の継手部における継手構造。
- 複数の遮水部材を継手を介して水平方向に連結することにより形成される遮水壁の該継手同士が接続された継手部における遮水方法において、
前記継手部を設置するための孔を所定の場所に削孔し、
該孔内に、固化することなく変形自在な性状を維持するとともに、遮水性を有する変形追随性遮水材であって、最大粒径が5mm以下であり均等係数が5〜10である砂と、海水と、高膨潤性ベントナイトとの混合体からなる変形追随性遮水材を充填し、
前記継手が前記孔内に挿入されるように前記遮水部材を建て込むことを特徴とする遮水壁の継手部における遮水方法。 - 複数の遮水部材を継手を介して水平方向に連結することにより形成される遮水壁の該継手同士が接続された継手部における遮水方法において、
前記継手同士を接続するように前記遮水部材を建て込み、
前記継手部に、固化することなく変形自在な性状を維持するとともに、遮水性を有する変形追随性遮水材であって、最大粒径が5mm以下であり均等係数が5〜10である砂と、海水と、高膨潤性ベントナイトとの混合体からなる変形追随性遮水材を充填することを特徴とする遮水壁の継手部における遮水方法。 - 固化することなく変形自在な性状を維持するとともに、遮水性を有する変形追随性遮水材であって、
最大粒径が5mm以下であり均等係数が5〜10である砂と、海水と、高膨潤性ベントナイトとの混合体からなることを特徴とする変形追随性遮水材。
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