JP5173771B2 - 土壌の置換方法 - Google Patents

Description

本発明は、汚染された土壌などを除去して良質土などに置き換える土壌の置換方法に関するものである。

従来、地上から有害物質で汚染された土壌を掘削して排土し、汚染されていない材料によって掘削された孔を埋め戻すことで汚染された地盤を修復する方法が知られている（特許文献１など参照）。

他方、特許文献２，３には、地盤を開削することなく地下構造物を構築するために、箱型の函体を地盤に押し込み、函体で保護された状態で地盤の掘削をおこなう方法が開示されている。
特開２００３−１２６８３７号公報 特開２００５−３４４４０４号公報 特開２００８−９５３８６号公報

しかしながら、前記特許文献１の方法では、地上に道路、鉄道又は家屋などがあれば、一旦撤去しなければならず、工期及び工費が嵩むうえに、都市部などでは実施の調整だけで何年も費やす場合がある。

また、汚染された土壌がある深度区間にのみ分布する地盤では、地上から掘削する方法を適用すると汚染されていない上層の土壌も掘削することになり掘削量が増加する。さらに、掘削量が増えれば、周辺地盤を緩めて地盤沈下を引き起こすおそれがあるため、その対策工が別途、必要になる。

そこで、本発明は、地上部の利用に影響を与えないうえに、地盤の緩みを最小限に抑えることが可能な土壌の置換方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の土壌の置換方法は、地盤の土壌を埋戻し材に置き換える土壌の置換方法であって、地盤に外殻函体を押し込みつつ前記土壌を掘削して排出する工程と、所定の位置まで押し込まれた前記外殻函体を引き抜く工程と、前記外殻函体が引き抜かれた空洞に前記埋戻し材を充填する工程とを備えたことを特徴とする。

また、地盤の土壌を埋戻し材に置き換える土壌の置換方法であって、地盤に前面の少なくとも一部が開放された外殻函体を押し込みつつ前記土壌を掘削して排出する工程と、所定の位置まで押し込まれた前記外殻函体の前面を塞ぐとともに、前記埋戻し材をその前面から注入する注入管を設置する工程と、前記外殻函体を引き抜く工程と、前記外殻函体が引き抜かれた空洞に前記注入管から前記埋戻し材を充填する工程とを備えたことを特徴とする。

ここで、前記外殻函体を引き抜く工程と、前記埋戻し材を充填する工程とを繰り返す構成とすることができる。

また、広範囲の地盤に対して、間隔をおいて実施する方法であってもよい。

このように構成された本発明の土壌の置換方法は、まず、外殻函体を地盤に押し込んで土壌を掘削して排出し、外殻函体が引き抜かれた空洞に埋戻し材を充填する。

このため、地上部に道路や家屋が存在していても、利用を継続したままで土壌を置換することができる。また、外殻函体を押し込んだ部分を掘削し、引き抜いた後には埋戻し材を充填するので、地盤の緩みを最小限に抑えることができる。

また、前面の少なくとも一部が開放された外殻函体であれば、簡素な構成で土壌の掘削をおこなうことができる。さらに、外殻函体の開放された前面を塞いで注入管を設置することで、安全性の高い場所から容易に埋戻し材を充填することができる。

特に、外殻函体を引き抜く工程と埋戻し材を充填する工程とを繰り返すようにすれば、一度に外殻函体を引き抜く長さを地盤の強度に合わせて調整することができ、地盤の緩みを最小限に抑えて埋戻しをおこなうことができる。

また、広範囲の地盤に対して間隔をおいて土壌の置換をおこなうようにすれば、複数箇所で並行して作業をおこなうことができるので、工期の短縮化が図れる。

以下、本発明の最良の実施の形態の土壌の置換方法について図面を参照して説明する。

本実施の形態によって置換される土壌１１は、図２に示すように、地盤１の地表から離れたある深度区間に位置する土壌１１である。この土壌１１は、例えば揮発性有機化合物やガソリン等の油脂類によって汚染されており、地上部は道路や鉄道などによって継続して利用されている。

図１は、このような土壌１１を、埋戻し材としての流動化処理土３に置き換える方法を説明する工程図である。

まず、広範囲の地盤１に対して土壌１１の置換をおこなうには、図１（ａ）に示すように、地盤１を複数のブロックＡ−Ｊに区画し、ブロックＡ−Ｊ毎に置換作業をおこなう。

図３（ａ）は、地盤１に押し込まれる外殻函体２の側面図であり、図３（ｂ）は外殻函体２を後方から見た図である。

この外殻函体２は、前面側に四角筒状の刃口管２１を備えた鋼製の函体である。この刃口管２１は、上部が前方に張り出しており、地盤１を推進させやすい形状であるとともに、上方の地盤１の崩落が阻止可能な形状となっている。

また、この刃口管２１の後方には、四角筒状の基準管２２，・・・が複数、連結されている。この基準管２２は、外殻函体２の本体部を構成する鋼製部材であり、この図３に示した外殻函体２は、上下左右に２本ずつ基準管２２，・・・を並べることによって構成されている。

この基準管２２の側面には、軸方向に沿って延設されるリブ２２ｃ，２２ｃが上下方向に間隔をおいて平行に設けられている。このリブ２２ｃ，２２ｃは、図３（ｂ）に示すように、左右に並べられた基準管２２，２２のリブ２２ｃ，・・・同士が嵌合する間隔で設けられており、左右に隣接する基準管２２，２２がそれぞれ別方向に回転して折れ曲がるのを防ぐことができる。

また、基準管２２の端面２２ａの四隅には、ボルト孔２２ｂ，・・・が設けられており、刃口管２１及び後続する基準管２２との連結に使用される。

このように構成される外殻函体２の刃口管２１は、前面が開放されており、そこから土壌１１を掘削して排出することができる。すなわち、図１（ａ）に示すように、外殻函体２を地盤１に押し込み、刃口管２１の前面に露出する土壌１１を掘削し、排土しながら、外殻函体２を地盤１に推進させていく。この外殻函体２の押し込みと土壌１１の掘削は、例えば３０ｃｍ単位でおこなうことができる。

また、図２は、外殻函体２の発進基地としての立坑１２の構成を示している。この立坑１２は、鋼矢板１２ａ，１２ａによって坑壁が保護されており、底部にはコンクリートが打設されて底版１２ｂが形成されている。

さらに、この底版１２ｂ上には、鋼矢板１２ａに沿って反力材５１が設置されており、この反力材５１に推進ジャッキ５，５の後端を固定し、推進ジャッキ５，５の前端を外殻函体２の後端に当接させ、推進ジャッキ５，５を伸長させることによって外殻函体２を地盤１に押し込む。

なお、図２は、上段の外殻函体２を押し込む工程を示す図であるため、外殻函体２は、底版１２ｂに設置された推進架台５２上に載置されている。

そして、地盤１に押し込まれた外殻函体２の前方の刃口管２１で掘削された土壌１１は、ベルトコンベアなどによって基準管２２の内部を搬送され、立坑１２の内部に排出される。

また、立坑１２に排出され掘削された土砂は、クレーンなどによって地上に吊り上げられ、トラックによって処分場に向けて搬出される。

一方、外殻函体２は、立坑１２の内部では、刃口管２１に基準管２２，２２が一列だけ連結された長さになっているが（図２の推進架台５２上に設置された外殻函体２参照）、所定の位置まで押し込むために、後方に順次、基準管２２，２２が連結されていく（図２の地盤１中を推進する外殻函体２参照）。

すなわち、地盤１に刃口管２１と一列目の基準管２２，２２が押し込まれた後に、推進ジャッキ５，５を縮めて、一列目の基準管２２の後方の端面２２ａに二列目の基準管２２を連結する。

そして、再び、推進ジャッキ５，５を伸長させて、地盤１に外殻函体２を押し込んでいく。この推進ジャッキ５の伸縮と、基準管２２の連結は、地盤１の所定の位置に刃口管２１が到達するまで繰り返される。

他方、図１（ａ）に示すように、所定の位置まで押し込まれた外殻函体２は、図１（ｂ）に示すように引き抜かれ、外殻函体２が引き抜かれた空洞には、埋戻し材としての流動化処理土３が充填される。

この流動化処理土３は、セメントと砂と水と起泡剤とを混合して製造される流動性の高い充填性に優れた材料で、充填後は硬化して地盤と同程度の強度を発現する。また、流動化処理土３は、締固めが不要な埋戻し材であるため、締固め作業がおこなえない閉じた空間、変形空間、局所空間などの埋戻しに適している。

この流動化処理土３を充填する工程について、図４，５を参照しながら説明する。

まず、掘進が完了した外殻函体２の刃口管２１の開放された前面は、図４（ａ）に示すように、上方を斜めに傾けた褄型枠２３によって塞ぐ。また、この褄型枠２３の下部には、外殻函体２の内部と掘削された地盤１側とを連通させる注入管４を挿し込む。さらに、褄型枠２３の上部には、外殻函体２の内部と掘削された地盤１側とを連通させるエア抜き管４１を挿し込む。

また、注入管４の後端には、図４（ｂ）に示すように、流動化処理土３を圧送するための注入ホース４２を接続する。そして、このようにして流動化処理土３を充填する準備をした後に、外殻函体２を３０〜３５０ｃｍ程度、引き抜く。

続いて、図４（ｃ）に示すように、褄型枠２３の前方に発生した空洞１３に、注入ホース４２を通って注入管４に搬送された流動化処理土３を注入する。

この流動化処理土３は、空洞１３内で下方から上方に向けて打ち上げられ、それによって押し退けられた空気は、エア抜き管４１から外殻函体２の内部に排出される。

さらに、流動化処理土３の充填を続け、図５（ａ）に示すように空洞１３が流動化処理土３によって満たされると、エア抜き管４１から流動化処理土３が流れ出すことになる。これによって、空洞１３が流動化処理土３によって充満されたことが確認できる。

このようにエア抜き管４１からの流動化処理土３の漏出が確認された時点で、一旦、充填作業を中断し、再び外殻函体２を引き抜いた後に、流動化処理土３の充填作業を再開する。

この外殻函体２を引き抜く工程と、流動化処理土３を充填する工程とは、作業効率が低下しない程度に少しずつ繰り返すのが好ましい。例えば、３０ｃｍ程度の引き抜きと、空洞１３への流動化処理土３の充満を繰り返せば、地盤１の掘削面が露出する範囲を最小限に抑えることができる。

すなわち、一旦、流動化処理土３が空洞１３に充満されれば、掘削面は天端に至るまで流動化処理土３によって被膜されることになるので、図５（ｂ）に示すように上部に空洞１３が発生しても、地盤１の安定を確保することができる。

さらに、流動化処理土３の充満を繰り返すことで、エアの排出が効果的に促され、流動化処理土３の内部にエア溜まりが生じるなどの充填不良を防ぐことができる。

一方、図１（ｂ）に示すように、ブロックＡから外殻函体２を引き抜く作業に並行して、ブロックＢに別の外殻函体２を押し込む作業をおこなう。ここで、土壌１１の置換作業は、図１（ａ）に記されたアルファベット順におこなわれる。すなわち、ブッロクＡに続いて土壌１１の置換がおこなわれるブロックＢは、ブロックＤを間に挟むことによって間隔がおかれている。

そして、図１（ｃ）に示すように地盤１から完全に引き抜かれた外殻函体２は、ブロックＣの置換作業に使用される。

このようにブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの順で下段のブロックの置換作業をおこなった後に、図２に示すように推進架台５２を底版１２ｂ上に組み立て、上段のブロックＦ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊの置換作業をおこなう。

そして、すべてのブロックＡ−Ｊの置換作業が終了した後に、再利用可能な資機材を撤去して立坑１２を埋め戻す。

次に、本実施の形態の土壌１１の置換方法の作用について説明する。

このように構成された本実施の形態の土壌１１の置換方法は、まず、地盤１に外殻函体２を押し込んで土壌１１を掘削して排出し、外殻函体２が引き抜かれた空洞１３に流動化処理土３を充填する。

このため、地盤１の地上部に道路や家屋が存在していても、利用を継続したままである深度区間の土壌１１を置換することができる。すなわち、本実施の形態によれば、立坑１２を設けるスペースが確保できれば、その立坑１２の内部から横方向に置換が必要な土壌１１に対して外殻函体２を推進させればよいので、地盤１を地上から開削する必要がなく、地上部の利用に影響を与えることがない。

特に、外殻函体２という支持材を地盤１に押し込んで、それによって支持された地盤内の土壌１１を掘削するので、掘削時に地盤１を緩めることがほとんどない。

また、外殻函体２を引き抜いた後の空洞１３には、流動化処理土３を直ぐに充填するので、地盤１の緩みを最小限に抑え、周辺の地盤沈下の発生を防ぐことができる。

さらに、地盤１が弱い箇所などでは、一度に外殻函体２を引き抜く長さを短くし、外殻函体２の引き抜き工程と流動化処理土３の充填工程とを繰り返すようにすれば、不安定な掘削面の露出が抑えられ、地盤１の緩みを最小限に抑えた埋戻しをおこなうことができる。

また、このような外殻函体２を引き抜く長さの調整は、地盤１の強度、地上部の利用状況、作業効率などの複数の要因を勘案して設定することができる。

さらに、広範囲の地盤１に対して間隔をおいて土壌１１の置換をおこなうようにすれば、隣接する残った地盤１によって掘削された箇所の支持がおこなわれる。

このため、埋戻しに使われた流動化処理土３の強度の発現を待つ必要がなく、複数のブロックＡ−Ｊで並行して作業をおこなうことができるので、工期の短縮化が図れる。

また、前面が開放された筒状の外殻函体２であれば、鋼材によって簡単に製作でき、掘削作業は、掘削機だけでなく人力でもおこなうことができるので、コストを抑えることが可能なうえに、玉石の出現などのトラブルにも容易に対処することができる。

さらに、開放された外殻函体２の前面を褄型枠２３で塞いで、注入管４を設置することで、外殻函体２に保護された安全な場所から流動化処理土３の充填作業をおこなうことができる。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、汚染された土壌１１を流動化処理土３で置換する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、埋戻し材は砂や土砂などあってもよい。また、地盤改良などを目的にして、汚染されていない土壌１１を置換する方法であっても本発明を適用することができる。

さらに、前記実施の形態では、複数の基準管２２，・・・を組み合わせて構成される外殻函体２について説明したが、これに限定されるものではなく、一つの大きな管材によって外殻函体を形成することもできる。また、その際には、断面視四角形の四角筒状に限らず、断面が六角形や八角形などの多角形、円形又は楕円形などの外殻函体であってもよい。

さらに、前記実施の形態では、注入管４を褄型枠２３の下部に設置して、流動化処理土３を打ち上げる方法によって空洞１３の充填をおこなったが、これに限定されるものではなく、使用する埋戻し材の特性や施工状況に応じて上方から打ち下ろす方法であってもよい。

本発明の最良の実施の形態の土壌の置換方法の工程を説明する図であって、（ａ）は最初のブロックに外殻函体を押し込む工程を説明する図、（ｂ）は最初のブロックから外殻函体を引き抜きつつ、２番目のブロックに外殻函体を押し込む工程を説明する図、（ｃ）は最初のブロックの土壌の置換が完了した状態を説明する図である。 立坑から外殻函体を地盤に押し込む工程を説明する断面図である。 外殻函体の構成を説明する図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は後面図である。 流動化処理土を充填する方法を説明する図であって、（ａ）は外殻函体の前面を褄型枠で塞ぐ工程を説明する図、（ｂ）は外殻函体を引き抜いた状態を説明する図、（ｃ）は流動化処理土を充填する工程を説明する図である。 流動化処理土を充填する工程と外殻函体を引き抜く工程とを説明する図であって、（ａ）は空洞が流動化処理土によって充満されたことを確認する方法を説明する図、（ｂ）は外殻函体の引き抜きと流動化処理土の充填が繰り返される工程を説明する図である。

符号の説明

１ 地盤
１１ 土壌
１３ 空洞
２ 外殻函体
２３ 褄型枠
３ 流動化処理土（埋戻し材）
４ 注入管
Ａ−Ｊ ブロック

Claims (3)

1. 地盤の土壌を埋戻し材に置き換える土壌の置換方法であって、
   地盤に前面の少なくとも一部が開放された外殻函体を押し込みつつ前記土壌を掘削して排出する工程と、
   所定の位置まで押し込まれた前記外殻函体の前面を塞ぐとともに、前記埋戻し材をその前面から注入する注入管を設置する工程と、
   前記外殻函体を引き抜く工程と、
   前記外殻函体が引き抜かれた空洞に前記注入管から前記埋戻し材を空洞が充満されるまで充填する工程とを備え、
   前記外殻函体を引き抜く工程と、前記埋戻し材を空洞が充満されるまで充填する工程とを繰り返すことを特徴とする土壌の置換方法。
2. 請求項１に記載の土壌の置換方法を、広範囲の地盤に対して、間隔をおいて実施することを特徴とする土壌の置換方法。
3. 請求項１に記載の土壌の置換方法を、広範囲の地盤に対して、間隔をおいて実施した後に、その間に残った地盤に対しても実施することを特徴とする土壌の置換方法。

Images