JP4859458B2

JP4859458B2 - 改良残土の敷地内処理システム

Info

Publication number: JP4859458B2
Application number: JP2005379960A
Authority: JP
Inventors: 一藤野; 孝幸櫻井
Original assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2025-12-28
Also published as: JP2007175674A

Description

本発明は、セメント又はセメント系固化材を使用した地盤改良工によって発生する改良残土を建築物の敷地内において処理する改良残土の敷地内処理システムに関する。

重金属として例えば六価クロムは、自然界に存在するものであり、土壌環境基準を超えない範囲で土壌に含まれる場合には、環境に影響を及ぼさないものと考えられる。

また、柱状改良工法や表層改良工法等の地盤改良工に用いられるセメント又はセメント系固化材には、六価クロム等の重金属が含まれているが、これらから溶出する六価クロム等の多くは、土と固化材を混合する過程でセンメント水和物に固定される。しかしながら、固化材と混合される土の種類によっては、水和物の生成に必要なＣaイオンを、土に含有される粘土鉱物や有機物が吸着することなどにより、水和反応が阻害される。このため、センメント水和物に固定されない一部の六価クロム等がセンメント改良土から溶出すると考えられている。一方、六価クロムそのものは、還元性物質によって化学的に安定した三価クロムに還元されることが知られており、センメント改良土についても高炉スラグのような還元性物質を含む固化材と土を混合した場合には、六価クロム等の重金属を溶出しにくいとされている（例えば、非特許文献１参照）。

これに対して、セメント及びセメント系固化材の地盤改良工への使用及び改良土の再利用については、官庁営繕工事を含む国土交通省所管の大規模な建設工事を対象として、平成１２年３月２４日に当時の建設省から通達が出されている。その主な内容として、セメント又はセメント系固化材を使用した改良土から、条件によっては六価クロムが土壌環境基準を超える濃度で溶出するおそれがあるため、現地土壌と使用予定の固化材による六価クロムの溶出試験を実施し、土壌環境基準を勘案して、固化材の配合設計の変更や工法の変更等の適切な措置を必要に応じて講じることや、セメント又はセメント系固化材を使用した改良土を再利用する場合、六価クロムの溶出試験を実施し、六価クロムの溶出量が土壌環境基準以下であることが要望されている。
「土と基礎」2003.11 Vol.51 No.11 Ser.NO.550 「セメント改良土に起因する六価クロム溶出の特徴」

上述の建設省からの通達は、国土交通省所管の大規模な土木工事等の建設工事を対象としており、例えば住宅建築物等の民間の小規模な建築工事については、地盤改良工による六価クロムの溶出の影響はほとんどないものと考えられることから、対象となっていなかったが、一般の民間工事においても、上述の通達の内容を理解した上で、適切な対策を講じるとが期待されていた。

一方、例えば住宅建築物のための小規模な地盤改良工にあたって、上述の六価クロムの溶出試験をその都度実施することは、費用や時間の点で著しく不経済であるため、例えば固化材として、高炉スラグ等の六価クロムを溶出しにくいものを使用すると共に、柱状改良工法における杭頭部分のレイタンスを含む改良残土や、表層改良工法における表面部分の削りカス等の改良残土は、六価クロムがセンメント水和物に固定されにくく、六価クロムが溶出し易い残土と考えて集積し、産業廃棄物として処理する方法等が採用されていた。

しかしながら、近年の廃棄物処分場の不足から、処理費用に相当のコストがかかると共に、廃棄物処分場の確保が容易ではないことから、地盤改良工によって発生する改良残土を建築物の敷地内において適切に処理することが望まれている。建築物の敷地内において改良残土を処理する方法としては、公知の重金属の吸着不溶化剤を、粉砕あるいはスラリー状にした改良残土と馴染みよく混合攪拌したり、建築物の基礎を構成する強度の大きなコンクリート版の間に改良残土をサンドイッチ状に挟み込むといった方法が考えられるが、これらの方法は、いずれも、大掛りな設備や手間の係る作業が必要となり、住宅建築物等の建築工事の規模と比較して、バランスのとれるものではなかった。また、六価クロム等の重金属は、自然界に存在するものであり、土壌環境基準を超えない適度な濃度で地中に戻することが望ましいということも考えられる。

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたものであり、建築物の敷地内において、地盤改良工によって発生する改良残土を、簡易な構成によって安価且つ容易に処理することのできる改良残土の敷地内処理システムを提供することを目的とする。

本発明は、セメント又はセメント系固化材を使用した地盤改良工によって発生する改良残土を建築物の敷地内において処理する改良残土の敷地内処理システムであって、前記建築物の敷地内の地中に前記改良残土を埋設して処理する埋設処理施設を備えており、該埋設処理施設は、前記地中に掘削形成した凹部の底面に透水性シート材料を敷設すると共に、該透水性シート材料によって下方地盤への流失を阻止した状態で、重金属の吸着不溶化剤からなる重金属吸着層を設け、該重金属吸着層の上方に、強アルカリ性の通過水に対するアルカリ低減機能を有する中間覆土層を設け、該中間覆土層の上方に前記改良残土を敷き均すことによって構成される改良残土の敷地内処理システムを提供することにより、上記目的を達成したものである。

本発明の敷地内処理システムによれば、前記埋設処理施設は、建築物の基礎の下方部分に設けられることが好ましい。

また、本発明の敷地内処理システムによれば、前記重金属吸着層によって吸着される重金属が六価クロムである場合に、その機能を特に有効に発揮することが可能になる。

さらに、本発明の敷地内処理システムによれば、前記中間覆土層の厚さが５〜５０ｃｍであることが好ましい。

さらにまた、本発明の敷地内処理システムによれば、前記中間覆土層のｐＨが５．８〜８．６であることが好ましい。

本発明の改良残土の敷地内処理システムによれば、建築物の敷地内において、地盤改良工によって発生する改良残土を簡易な構成によって安価且つ容易に処理することができる。

図１〜図３に示す本発明の好ましい一実施形態に係る敷地内処理システム１０は、例えば埋立造成地等の軟弱地盤に住宅建築部１１を建築する際に、住宅建築部１１を強固に支持して不同沈下等が生じないように、軟弱地盤に例えば柱状改良工法による地盤改良工を予め施工すると共に、地盤改良工によって発生する改良残土を、住宅建築部１１の敷地内において、六価クロム等の重金属が土壌環境基準を超えない適度な濃度（六価クロムの場合、例えば０．０５mg／Ｌ）で地中に戻される状態とすることにより、安価且つ容易に処理できるようにするために採用されたものである。

ここで、柱状改良工法は、例えば攪拌羽根が取り付けられた攪拌ロッドを所定の深さで地中に挿入し、セメント又はセメント系固化材を噴射しつつ攪拌ロッドを回転して地中の土砂と混合攪拌することにより、柱状固結体１２を地中に形成する公知の工法である。柱状改良工法によれば、杭頭部分を除く柱状固結体１２の本体部分においては、セメント又はセメント系固化材から溶出する六価クロム等の重金属は、地中の土砂と混合される過程でセンメント水和物に固定されものと考えられるが、削り取られて改良残土として除去される杭頭部分は、レイタンスを多量に含んでおり、六価クロム等は固定されることなく溶出し易い状態となっている。本実施形態の処理システムは、このような六価クロム等の重金属を溶出し易い産業廃棄物としての改良残土を、土壌環境基準を超えない適度な濃度で六価クロム等を地中に戻すことにより、住宅建築部１１の敷地内において適切に処理できるようにするものである。

なお、図１〜図３では、本実施形態の敷地内処理システム１０の要部として、住宅建築物１１については躯体部分を省略して基礎１１ａのみが示されている。また、セメント又はセメント系固化材とは、セメントを含有成分とする固化材であって、普通ポルトランドセメント、高炉セメント、セメント系固化材、石灰系固化材等を含むが、本実施形態では、上述の六価クロムの溶出試験が義務付けられていない、住宅建築物のための小規模な地盤改良工に用いる固化材として、好ましくは六価クロムが溶出しにくいとされている高炉セメントを使用する。

そして、本実施形態の敷地内処理システムは、セメント又はセメント系固化材を使用した地盤改良工として、例えば柱状改良工法によって発生する改良残土を住宅建築物１１の敷地内において処理する改良残土の処理システムであって、住宅建築物１１の敷地内の地中に改良残土１３を埋設して処理する埋設処理施設１４を備えており、この埋設処理施設１４は、図３に示すように、地中に掘削形成した凹部１５の底面に透水性シート材料１６を敷設すると共に、この透水性シート材料１６によって下方地盤への流失を阻止した状態で、重金属の吸着不溶化剤からなる重金属吸着層１７を設け、この重金属吸着層１７の上方に、強アルカリ性の通過水に対するアルカリ低減機能を有する中間覆土層１８を設け、この中間覆土層１８の上方に改良残土１３を敷き均すことによって構成されている。

また、本実施形態では、埋設処理施設１４は、住宅建築物１１の基礎１１ａの下方部分に設けられており、埋設処理施設１４の上方には改良残土１３を覆って砕石層１９が、敷均し転圧を施すことによって例えば１０〜２０ｃｍ程度の厚さＴ1で設けられている。さらに、砕石層１９の上方には、型枠や鉄筋を組み立てた後にコンクリートを打設することにより、住宅建築物１１の基礎１１ａが構築されることになる。

本実施形態によれば、地中に埋設処理施設１４を設けるための凹部１５は、好ましくは５０〜１００ｃｍ程度の深さＤを有しており、複数形成された柱状固結体１２と重ならないように、これらの間隔部分に配設されると共に、住宅建築物１１の基礎１１ａの領域内において平面矩形状に掘削されて複数設けられている。なお、凹部１５の大きさや数は、柱状固結体１２の本数に応じて予め計算された改良残土１２の発生量に応じて、適宜設定することができ、また凹部１５は、柱状固結体１２と重ならない任意の位置に配設することができる。

凹部１５の底面に敷設される透水性シート材料１６は、上方の改良残土１３や中間覆土層１８を通過する水は透過させて下方地盤に流下させる一方で、土粒子は通過させることなく上方に保持することが可能な機能を備えるシート材料であって、例えば不織布、織布、樹脂製等の不透過性の布にスリット又はメッシュによる透過部を設けたもの等を用いることができる。また、透水性シート材料１６によって、重金属吸着層１７を形成する吸着不溶化剤が下方地盤へ流失するのを阻止する構成は、透水性シート材料１５の上方に例えば粒状又はスラリー状の吸着不溶化剤が敷設された構成の他、透水性シート材料１５に吸着不溶化剤を含浸させたり浸透させることによって、透水性シート材料１５に吸着不溶化剤が保持されて重金属吸着層１７を形成している構成も含まれる。

透水性シート材料１５によって下方地盤への流失が阻止されて重金属吸着層１７を形成する吸着不溶化剤としては、重金属の吸着不溶化剤として公知の種々のを吸着不溶化剤を用いることができる。このような吸着不溶化剤として、より具体的には、例えば無機系金属吸着剤である商品名「アセドラ」（登録商標）（日本板硝子（株）製）を好ましく用いることができる。このような無機系金属吸着剤は、クロム、ヒ素、セレン、鉛、フッ素、カドミウムなどの多種の重金属及び陰イオンを効果的に吸着し、取り扱いが容易であり、オール無機材料でできており、優れた吸着性能を発現すると共に、高い重金属固定能力を有している。なお、吸着不溶化剤の使用量は、処理すべき改良残土１３の発生量等に応じて適宜設定することができる。

一方、このような無機系金属吸着剤は、ｐＨが例えば８．５以上の強アルカリ域では、重金属の吸着性能や固定能力が十分に発揮されないことが知られており、また改良残土１３は、セメント又はセメント系固化材を含んでいることから、改良残土１３に雨水等の水が侵入して当該改良残土１３から浸出する、六価クロム等の溶出成分を含む浸出水は、強アルカリ性の浸出水となる場合がある。このため、本実施形態では、重金属吸着層１７の上方に、強アルカリ性の通過水に対してアルカリ低減機能を発揮する中間覆土層１８を設け、この中間覆土層１８によって六価クロム等の溶出成分を含む浸出水のｐＨを、例えば５．８〜８．６程度の中性域まで低減させた後に、重金属吸着層１７によって六価クロム等の重金属を吸着固定させるようになっている。また、中間覆土層１８は、これを通過する浸出水に含まれる六価クロムを、一般的な土の還元機能によって、毒性のない三価クロムに還元させることも可能である。

ここで、中間覆土層１８を形成する土砂としては、改良残土１３からの浸出水を下方に通過させる透水性を有すると共に、強アルカリ性を緩和できるｐＨとして、例えば８．６以下のｐＨのもの適宜選択して使用することができるが、中間覆土層１８のｐＨは、中性域である５．８〜８．６となるようにすることが好ましい。中間覆土層１８のｐＨを５．８〜８．６とすることにより、強アルカリ性の浸出液のｐＨをより効果的に低減することができるという利点が得られる。また、中間覆土層１８の厚さＴ2は、５〜５０ｃｍ程度とすることが好ましい。中間覆土層１８の厚さＴ2を５〜５０ｃｍ程度とすることにより、六価クロムを三価クロムに還元して無害化する機能がより効果的に発揮されるという利点が得られる。なお、亜鉛素酸ナトリウム（Na(ClO₂)）やさらし粉（Ca(ClO)₂・nCa(OH)₂）等を中間覆土層１８の表面又は中間に敷いたり、透水性シート材料１５に浸み込ませたりすることにより、浸出液を中性化する機能を一層効果的に発揮させることが可能になる。

本実施形態では、さらに、中間覆土層１８の上方の、透水性シート材料１６によって内周面が覆われた凹部１５の内側に、改良残土１３が投入され、例えば１０〜９０ｃｍ程度の厚さＴ3で敷き均される。また上述のように、敷き均された改良残土１３を覆って砕石層１９が設けられ、さらに基礎１１ａ及び住宅建築物１１が構築されることにより、住宅建築物１１の基礎１１ａの下方部分に埋設処理施設１４が設けられた、本実施形態の敷地内処理システムが形成されることになる。

そして、上述のような構成の本実施形態の敷地内処理システム１０によれば、住宅建築物１１の敷地内において、地盤改良工によって発生する改良残土１３を簡易な構成によって安価且つ容易に処理することができる。すなわち、本実施形態の敷地内処理システム１０は、住宅建築物１１の敷地内に埋設処理施設１４を備えており、この埋設処理施設１４は、地中に掘削形成した凹部１５の底面に透水性シート材料１６を敷設し、この透水性シート材料１６によって保持させて重金属吸着層１７を設けると共に、重金属吸着層１７の上方に中間覆土層１８を設け、これの上方に改良残土１３を敷き均しただけの簡易な構成を有しており、安価に設けることができる。また、この埋設処理施設１４によって、改良残土１３から浸出する六価クロム等の重金属を含む浸出水は、中間覆土層１８を通過してそのアルカリ性を低減させた後に、重金属吸着層１７の吸着不溶化剤と接触することにより六価クロム等を相当量吸着させてから、土壌環境基準を超えない適度な濃度で重金属を含む浸出水として確実に処理された状態で、下方の地盤に流出させることが可能になる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、埋設処理施設は、建物の基礎の下方部分に設ける必要は必ずしもなく、建物から離れた敷地内の地盤を掘り起こして埋設処理施設を設けることもできる。この場合には、凹部に投入した改良残土の上方を、相当の厚さの覆土によって覆っておくことが好ましい。また、処理される改良残土は、柱状改良工法における杭頭部分の改良残土の他、表層改良工法における表面部分の削りカス等の改良残土や、その他の地盤改良工によって発生する改良残土であっても良い。さらに、重金属吸着層の吸着不溶化剤によって吸着処理される重金属は、六価クロムに限定されることなく、ヒ素、セレン、鉛、フッ素、カドミウム等のその他の重金属であっても良い。

本実施形態の好ましい一実施形態に係る改良残土の敷地内処理システムの構成を説明する略示斜視図である。本実施形態の好ましい一実施形態に係る改良残土の敷地内処理システムの構成を説明する略示平面図である。本実施形態の好ましい一実施形態に係る改良残土の敷地内処理システムの構成を説明する要部断面図である。

符号の説明

１０改良残土の敷地内処理システム
１１住宅建築物（建築物）
１１ａ住宅建築物の基礎
１２柱状固結体
１３改良残土
１４埋設処理施設
１５凹部
１６透水性シート材料
１７重金属吸着層
１８中間覆土層
１９砕石層

Claims

セメント又はセメント系固化材を使用した地盤改良工によって発生する改良残土を建築物の敷地内において処理する改良残土の敷地内処理システムであって、
前記建築物の敷地内の地中に前記改良残土を埋設して処理する埋設処理施設を備えており、
該埋設処理施設は、前記地中に掘削形成した凹部の底面に透水性シート材料を敷設すると共に、該透水性シート材料によって下方地盤への流失を阻止した状態で、重金属の吸着不溶化剤からなる重金属吸着層を設け、該重金属吸着層の上方に、強アルカリ性の通過水に対するアルカリ低減機能を有する中間覆土層を設け、該中間覆土層の上方に前記改良残土を敷き均すことによって構成される改良残土の敷地内処理システム。
前記埋設処理施設は、建築物の基礎の下方部分に設けられる請求項１に記載の改良残土の敷地内処理システム。
前記重金属吸着層によって吸着される重金属が、六価クロムである請求項１又は２に記載の改良残土の敷地内処理システム。
前記中間覆土層の厚さが５〜５０ｃｍである請求項１〜３のいずれかに記載の改良残土の敷地内処理システム。
該中間覆土層のｐＨが５．８〜８．６である請求項１〜４のいずれかに記載の改良残土の敷地内処理システム。