JP5030999B2

JP5030999B2 - 汚染土壌浄化工法

Info

Publication number: JP5030999B2
Application number: JP2009149474A
Authority: JP
Inventors: 木茂鈴; 本和生杉; 田善法沼
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2029-06-24
Also published as: JP2011005386A

Description

本発明は、例えば揮発性有機化合物（ＶＯＣ）によって汚染された土壌を浄化する技術に関する。より詳細には、本発明は、地下水位の深度が比較的浅く、且つ、地下水位よりも深度が深い領域の土壌まで汚染されている場合に、好適に実施することができる汚染土壌の浄化技術に関する。

汚染物質は重力が作用する方向に拡散するため、汚染物質により汚染される領域は、鉛直方向下方の深度が深い領域まで到達してしまう。そして、地下水脈の存在する領域では、汚染領域が地下水位よりも下方の領域に達してしまうことも多い。

汚染された土壌を浄化するために、汚染土壌を掘削、除去する工法は、従来から広く実施されている。
しかし、従来の掘削、除去する工法では、地下水位よりも下方の領域が汚染されてしまった場合には、地下水位よりも下方の汚染領域の土壌を掘削する際に、湧水によって掘削が困難となってしまうという問題点が存在する。

また、従来の技術では、汚染領域から掘削された汚染土壌を浄化するために、車両等により処理施設等に搬送する際に、汚染土壌から汚染物質を含有する水が滴り落ちてしまい、道路周辺の環境に汚染物質が拡散する恐れがあった。
そして、その様な汚染物質を道路に拡散されてしまう行為は、道路交通法の規制に違反する恐れがある。

その他の従来技術として、例えば、掘削対象領域の周囲に凍結管を埋設し、掘削対象領域の周囲を凍結して掘削孔を削孔する技術が存在する（特許文献１参照）。
しかし、掘削対象領域の周囲を凍結するには多大なコストが必要となり、施工全体のコストが高騰化してしまう、という問題を有している。
また、上述した様に、汚染土壌の浄化に際して要求される止水の程度に比較して、掘削対象領域の周囲を凍結することは、過度の止水性をもたらしてしまうので、非経済的である。
さらに、特許文献１の従来技術は地盤中に埋蔵された自然由来の不要埋蔵物や、過去に廃棄された兵器等の人為的に埋蔵物の除去に関する技術であり、汚染土壌の浄化を目的とするものではない。

特開２００６−２６３５５７号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、湧水を防止しつつ地下水位よりも深度が深い領域を掘削して、汚染土壌を容易に除去することが出来る汚染土壌浄化工法の提供を目的としている。

本発明によれば、地下水位（Ｌｗ）よりも深い領域（Ｇｗ）に汚染領域（Ｇｐ）が広がっている場合の汚染土壌浄化工法において、地表（３０ｆ）から汚染領域（Ｇｐ）の下方に至る範囲で汚染領域（Ｇｐ）を包囲して止水性の壁状部材（例えばシートパイル或いは壁状地中固結体１５）を打設し、壁状部材（１５）の先端を閉鎖するように汚染領域（Ｇｐ）の下方に止水性の地盤改良体（１６）を形成し、地表（３０ｆ）から地盤改良体（１６）の上面に到達するように揚水用井戸（１７）を掘削し、その揚水用井戸（１７）の底部に地上の水処理設備（１０）と揚水管（１２）で接続された揚水ポンプ（１１）を設置し、揚水ポンプ（１１）で揚水井戸（１７）から水を汲み上げて汚染領域（Ｇｆ）の含水率を低下させて脱水し、次いで脱水された汚染土壌を掘削機で掘削して汚染土壌処理施設まで搬送するようになっている。

上述する構成を具備する本発明によれば、汚染土壌の周囲が壁状部材（１５）で包囲されているので、水平方向から地下水が浸入或いは透過することは少ない。また、汚染土壌の下方は地盤改良（１６）がされており、止水性が確保されているので、やはり地下水が浸入することは少ない。
地下水が外部から浸入或いは流入しない状態で揚水井（１７）から揚水することにより、壁状部材（１５）及び下方の地盤改良（１６）により包囲されている汚染土壌の含水率は低下する。その際に、壁状部材（１５）及び地盤改良（１６）された部分の止水性により、周囲から汚染土壌（Ｇｐ）へ地下水が浸入することは少なくなる。

その様な状態（周囲から地下水が浸入し難い状態で、揚水井１７から揚水され続ける状態）が所定期間（例えば２ヶ月程度）経過することにより、壁状部材（１５）及び地盤改良（１６）された部分で包囲されている汚染土壌は、掘削作業の作業可能性が確保できる程度に脱水される。
換言すれば、壁状部材（１５）及び地盤改良（１６）された部分で包囲されている汚染土壌が地下水位（Ｌｗ）よりも下方にあっても、掘削に際して湧水が生じることが無くなる。

また本発明によれば、十分に脱水された汚染土壌が掘削されるので、車両（５０）等により処理施設まで搬送する場合において、搬送中に、汚染土壌から汚染物質を含有する水が滴り落ちる量は極めて少なくなる。そのため、汚染領域から掘削された汚染土壌を搬送中に、当該汚染土壌から汚染物質を含有する水が滴り落ちて、道路周辺の環境に汚染物質が拡散してしまうことが防止される。
そして、道路周辺の環境に汚染物質が拡散することが防止されるので、道路交通法の規制に違反する恐れも無くなる。

ここで、本発明では、地下水位（Ｌｗ）の深度が比較的浅く、汚染領域Ｇｐの深度も比較的浅いような施工現場を対象としている。そのため、いわゆる「重機」を使用せずに、比較的小規模な掘削機械（４０：パワーシャベル等）により、壁状部材（１５）及び地盤改良（１６）された部分で包囲されている領域の土壌（汚染土壌Ｇｐを包含する土壌）を掘削することが出来る。そして重機を使用する必要が無いため、重機の倒壊の様な危険も存在せず、住宅地においても、安全に掘削を行うことが出来る。

これに加えて本発明によれば、汚染土壌の除去に際して、壁状部材（１５）で包囲し、汚染領域（Ｇｐ）よりも下方の土壌を地盤改良（１６）し、壁状部材（１５）及び地盤改良された土壌（１６）で包囲された領域（４）に揚水井（１７）を設置して揚水するのみで、汚染物質を掘削して、除去することが出来るので、コストが高い凍結工法等を施工する必要がない。
そのため、コストを抑制しつつ、汚染土壌の浄化を行うことが出来る。

本発明の実施形態の施工前における施工領域を示す断面図である。実施形態において、汚染領域周囲へシートパイルを打設する工程を示す図である。実施形態において、汚染領域の下方に地盤改良体を造成する工程を示す図である。実施形態において、揚水ポンプを設置した状態を示す図である。実施形態において、汚染土壌の掘削工程を示す図である。第１実施形態において、リフト・アップ力が作用する状態を示す図である。図６で示すリフト・アップ力により地盤改良体が破損されない様にする例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
ここで、添付図面においては、同様な部材や機器に対しては同様の符号を付してある。
図１〜図５は、本発明の実施形態を示している。
図１〜図５の実施形態は、地下水位Ｌｗよりも上方の土壌Ｇを掘削する以前の段階における処理に特徴を有している。

図１は、実施形態に係る浄化工法の施工前における状態を示している。
図１において、地下水位Ｌｗよりも深い領域Ｇｗに、汚染領域Ｇｐが広がっている。
図２で示す工程では、汚染領域Ｇｐの右左に、汚染領域Ｇｐを挟み込むように、１対のシートパイル１５を打設する。このシートパイル１５は、地表３０ｆから汚染領域Ｇｐの下方に至る範囲で打設される。
図２では明示されていないが、図２における紙面に垂直な方向の両側（紙面の表側及び裏側）にも１対のシートパイル１５が打設され、図２のＸ−Ｘ断面では汚染領域Ｇｐは４枚のパイル１５によって井桁状に包囲されている。

図示されていないが、シートパイル１５を打設することに代えて、壁状地中固結体を造成しても良い。
壁状地中固結体の造成は、地盤改良技術と同様に、公知の各種工法を適用すれば良い。

汚染領域Ｇｐを包囲する様に４面を遮水壁（例えばシートパイル）１５を打設した後、汚染領域Ｇｐの下方で地盤改良体１６を形成して、シートパイル１５の地中側先端近傍を閉鎖する（図３）。当該地盤改良体１６も、公知技術を適用して造成される。
改良体１６を造成するに際しては、公知技術に係る工法を適用することができる。例えば、いわゆる注入工法や、いわゆるグラウト工法、その他の工法を適用することが可能である。なお「グラウト工法」とは、固化材を供給して土壌を切削しつつ、固化材と土壌とを撹拌、混合して地中固結体を造成する工法である。

ここで、地盤改良体１６は、永続的に保持する必要は無い。シートパイル１５と地盤改良体１６で包囲された領域内部の汚染土壌を掘削して、当該領域を確認して、検査（出来形検測）を行ない、そして、当該領域を埋め戻すのに必要な期間だけ、保持出来れば足りる。
また、地盤改良体１６は、完璧な止水性を発揮する必要はない。シートパイル１５と地盤改良体１６で包囲された領域内部の汚染土壌を掘削して、当該領域を確認して、検査（出来形検測）を行ない、そして、当該領域を埋め戻すのに必要な期間だけ、止水性を発揮すれば良いからである。

すなわち、地盤改良体１６は、シートパイル１５と地盤改良体１６で包囲された領域内部の汚染土壌を掘削して、当該領域を確認して、検査（出来形検測）を行ない、そして、当該領域を埋め戻すのに必要な期間だけ、維持するのに必要最低限な強度が得られれば良く、当該期間だけ止水性を得れば良いので、図３で示す地盤改良を行なう際には、固化材の供給量を多くする必要が無い。
そして、固化材の含有量が少なくても良いのであれば、周辺環境に及ぼす影響が少なくて済む。また、固化材の使用量が減少すれば、施工コストを低く抑えることが出来る。
以上の理由により、図示の実施形態で用いられる固化材として、貧配合のもの、すなわち固化成分（セメント等）の含有量が少ない種類が選択することが出来る。もちろん、固化材として、貧配合のものに限定する必要はない。
貧配合の固化材としては、例えば、地盤改良後の透水係数が１×１０^−４ｃｍ／ｓ〜１×１０^−６ｃｍ／ｓ、より好ましくは、１×１０^−５ｃｍ／ｓ〜１×１０^−６ｃｍ／ｓとなるものが選択される。

図３において、汚染領域Ｇｐの下方に地盤改良体１６が造成されたならば、図４で示す様に複数の揚水用井戸１７を掘削し、揚水用井戸１７の底部に揚水ポンプ１１を設置する。
揚水用井戸１７は、地表３０ｆから地盤改良体１６の上面に到達するように掘削されており、その揚水ポンプ１１と地上の水処理設備１０とは、揚水管１２で接続されている。

図４において、汚染領域Ｇｐの周囲はシートパイル１５で包囲されているので、水平方向については、周囲の土壌から地下水が汚染領域Ｇｐ内に浸入することはない。また、汚染領域Ｇｐの下方は地盤改良体１６によって地盤改良がされており、止水性が確保されているので、汚染領域Ｇｐの下方から地下水が浸入することもない。
すなわち、汚染領域Ｇｐには地下水は流入せず、揚水用井戸１７から揚水ポンプ１１によって水が汲み上げられても、周囲から汚染領域Ｇｐへ地下水が供給されてしまう事はない。その結果、揚水用井戸１７から水が汲み上げることにより、汚染領域Ｇｐの含水率は低下し（脱水され）、２ヶ月程度経過すれば十分に乾燥する。

図５で示す様に、脱水されて十分に乾燥した汚染土壌は、掘削機械４０で掘削され、車両５０に積載されて、図示しない汚染土壌処理施設まで搬送される。図５において、符号Ｍは掘削機械４０のオペレータである。
ここで、図示の実施形態では、たとえ地下水位Ｌｗよりも下方の領域であっても、シートパイル１５と地盤改良体１６により包囲されている土壌は十分に乾燥されるので、地下水位Ｌｗ下方の領域を掘削しても、湧水が生じることはない。
そのため、地下水位Ｌｗよりも下方に存在する汚染領域の土壌を、地下水位Ｌｗよりも上方の領域を掘削するのと同様な態様にて、掘削機械４０等により安全且つ容易に掘削することが出来る。

ここで、図示の実施形態では、地下水位Ｌｗは深度が比較的浅いので、その下方の汚染領域Ｇｐの深度も比較的浅い。
そのため、いわゆる重機を使用すること無く、比較的小規模な掘削機械４０により、シートパイル１５と地盤改良体１６により包囲されている領域の土壌を掘削することが出来る。そして重機を使用する必要が無いため、住宅地等においても、安全に掘削を行うことが出来るのである。
なお、図５では地下水位Ｌｗよりも上方の領域を掘削している状態が図示されているが、同様な態様で地下水位Ｌｗよりも汚染領域Ｇｐが掘削される。図示はされていないが、掘削機械４０に代えて、或いは掘削機械４０に加えて、人力により掘削することも出来る。

車両５０に積載された汚染土壌は、上述した様に脱水されているので、車両５０で搬送している間に、汚染土壌から汚染物質を含有する水が滴り落ちてしまうことは無い。
そのため、図示の実施形態によれば、図示しない汚染土壌処理施設まで搬送する途中で、汚染土壌の掘削前に汚染物質を含有する水が道路上に滴り落ちることはなく、汚染物質が道路周辺の環境に拡散してしまうことも防止される。そして、道路交通法の規制に違反する恐れはない。

図６で示すように、シートパイル１５と地盤改良体１６により包囲されている領域内の土壌を掘削して地表３０ｆに搬出した状態で、いわゆる出来形検測を行い、汚染物質の有無の測定等を行うことが出来る。
図示されていないが、例えば汚染領域Ｇｐにおける出来形検測が終了した後に、シートパイル１５と地盤改良体１６により包囲されている土壌を掘削した後、当該領域を埋め戻す。
上述した様に掘削された汚染土壌は図示しない汚染土壌処理設備へ搬送され、汚染物質が原位置土壌から分離されて処理される。処理された後の土壌、すなわち汚染物質及び固化材が分離された原位置土壌を、掘削された領域（シートパイル１５と地盤改良体１６により包囲されている領域）を埋め戻すのに用いる。
施工領域の環境に悪影響を及ぼさないのであれば、現位置土以外の清浄な土壌や、充填材料により、シートパイル１５と地盤改良体１６により包囲されている領域を埋め戻しても良い。

さらに本発明によれば、コストが高い凍結工法等を施工する必要がなく、コストを抑制しつつ、汚染土壌の浄化を行うことが出来る。

図６で示すように、シートパイル１５と地盤改良体１６により包囲されている領域内の土壌を掘削して地表３０ｆに搬出した状態では、地盤改良体１６には上方向への力（いわゆる「リフト・アップ力」：複数の矢印Ｆｕで示す）が作用する。このリフト・アップ力Ｆｕは、地盤改良体１６が地下水位Ｌｗよりも下方に位置するほど大きくなり、場合によっては地盤改良体１６を破損し、或いは、亀裂を生じさせる恐れがある。そして地盤改良体１６が破損してしまうと、出来形検測に支障をきたす可能性も有る。

リフト・アップ力Ｆｕにより地盤改良体１６が破損することを防止するためには、図７で示すように、地盤改良体１６の一部（例えば中央部）に貫通孔Ｈｂを形成すれば良い。その様な貫通孔Ｈｂを形成すれば、地下水圧が貫通孔Ｈｂから抜けるので、リフト・アップ力も図７の矢印Ｆｓｍで示すように小さくなる。
発明者の経験では、貫通孔Ｈｂから、シートパイル１５と地盤改良体１６により包囲されている領域内の空間（出来形３Ａ）に流入する地下水量（湧水量）は少なく、出来形検測に悪影響は与えない。
貫通孔Ｈｂからの湧水量が多い場合には、図７で示すように、貫通孔Ｈｂ内にポンプ１１を配置して、湧水を地上側に汲み出せば良い。

なお、図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。

１・・・土壌を掘削して出来た空間領域
２・・・地盤改良体
３・・・完成した地盤改良体／出来形
１０・・・水処理設備
１１・・・揚水ポンプ
１２・・・揚水管
１３・・・ケーシング
１５・・・シートパイル
１６・・・地盤改良体
１７・・・揚水用井戸
Ｇ・・・地盤
Ｇｐ・・・汚染領域
Ｇｗ・・・地下水を含む地層
Ｌｗ・・・地下水位
Ｈｂ・・・（地盤改良体１６における）貫通孔

Claims

地下水位（Ｌｗ）よりも深い領域（Ｇｗ）に汚染領域（Ｇｐ）が広がっている場合の汚染土壌浄化工法において、地表（３０ｆ）から汚染領域（Ｇｐ）の下方に至る範囲で汚染領域（Ｇｐ）を包囲して止水性の壁状部材（１５）を打設し、壁状部材（１５）の先端を閉鎖するように汚染領域（Ｇｐ）の下方に止水性の地盤改良体（１６）を形成し、地表（３０ｆ）から地盤改良体（１６）の上面に到達するように揚水用井戸（１７）を掘削し、その揚水用井戸（１７）の底部に地上の水処理設備（１０）と揚水管（１２）で接続された揚水ポンプ（１１）を設置し、揚水ポンプ（１１）で揚水井戸（１７）から水を汲み上げて汚染領域（Ｇｆ）の含水率を低下させて脱水し、次いで脱水された汚染土壌を掘削機で掘削して汚染土壌処理施設まで搬送することを特徴とする汚染土壌浄化工法。