JP5176753B2

JP5176753B2 - 原位置封じ込め工法

Info

Publication number: JP5176753B2
Application number: JP2008193627A
Authority: JP
Inventors: 正憲橋本; 幸彦藤本
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2008-07-28
Filing date: 2008-07-28
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2028-07-28
Also published as: JP2010029769A

Description

本発明は、汚染土壌を周囲から離隔して封じ込める原位置封じ込め工法に係り、特に汚染地区を囲むように遮水壁を設ける原位置封じ込め工法に関する。さらに詳しくは、この遮水壁内側から周囲へ流出する地下水を浄化処理するようにした原位置封じ込め工法に関する。

汚染土を原位置において封じ込めることにより、当該汚染土壌から有害物質が溶出して区域外の地下水を汚染することを防止することが土壌汚染対策法に基づく技術的手法の解説（下記非特許文献１）に記載されている。同解説の第１１１ページには、「具体的には、汚染土壌の範囲及び当該範囲内における土壌汚染の深さをボーリング調査により確認し、土壌汚染の範囲を囲むようにして、汚染土壌の下の最初の不透水層まで鋼製矢板等の遮水壁を打ち込み、土壌汚染が当該範囲外に拡がるのを防ぐ。さらに当該範囲内に降雨等の浸透による封じ込め内部の地下水位への影響が生じないように、遮水機能を保有する材料で封じ込め上面を覆う。上面は舗装措置と同様に厚さが１０ｃｍ以上のコンクリートの層、又は厚さが３ｃｍ以上のアスファルトの層により覆うものとし、さらに必要に応じて土による覆いの措置を行うこととなる。」「封じ込め内部に異常な水位の上昇を確認した場合は、揚水による水位の低下や、遮水構造の補強等、適切な対策を講じる必要がある。」と記載されている。

特開２００３−１８１４３６では汚染地区を囲むように遮水壁を設け、この汚染地区の中央部で地下水を汲み上げて遮水壁内壁面近傍に戻すと共に、この遮水壁と該中央部との間に設けた浄化手段で地下水を浄化する原位置封じ込め工法が記載されている。

この特開２００３−１８１４３６では、遮水壁で囲んだ汚染地区内で水位が異常に上昇すると、遮水壁を溢流して汚染地下水が周囲に拡散するおそれがある。

特開２００６−３０５５４３には、遮水壁の上縁に、遮水壁内側領域から地下水を溢出させる溢出用流出部を設けると共に、この溢出用流出部に地下水浄化手段を設けることが記載されている。
特開２００３−１８１４３６特開２００６−３０５５４３土壌汚染対策法に基づく調査及び措置の技術的手法の解説平成１５年９月初版発行監修：環境省編・発行：社団法人土壌環境センター

一般に、降雨の有無、海水潮位の変動、季節的な要因、その他人為的な揚水や注水により地下水位が変動する。

上記特開２００３−１８１４３６では、遮水壁の内側領域の地下水位が外側領域よりも上昇した場合、内側領域の汚染地下水が外側領域へ流出するおそれがある。また、遮水壁内外の地下水位差によって内側領域の汚染地下水の一部が不透水層又は難透水層を透過して周囲に拡散するおそれがある。

上記特開２００６−３０５５４３では、遮水壁外側領域からの地下水の内側領域への逆流を防止するために、遮水壁外側領域の地下水位の変動を考慮して、溢出用流出部を予想される最高地下水位よりも高位に設ける必要がある。そのため、遮水壁内側領域の地下水位が該流出部近くまで上昇してきた場合において外側領域の地下水位が低いときには、遮水壁内外の地下水位差によって内側領域の汚染地下水の一部が不透水層又は難透水層を透過して周囲に拡散するおそれがある。

なお、この溢出用流出部のレベルを低くしたときには、遮水壁外側領域の地下水位が該流出部以上になると、遮水壁外側領域の地下水が内側領域に流入してくることになる。この流入してきた地下水は浄化処理材の阻害性物質（例えば塩分）を含んでいることがある。例えば、浄化材として吸着材を用いる場合、一般に塩類濃度が大きくなるほど吸着量が低下する。実験によれば、塩類の種類にもよるが、電気伝導率がおよそ１００ｍＳ／ｍを超えると、吸着材の吸着容量が顕著に低下する。なお、電気伝導率の高い地下水は、臨海部の地域に多く存在する。

本発明は、上記の問題点を解決し、遮水壁内側領域からの汚染地下水の外側領域への流出や拡散を防止することができる原位置封じ込め工法を提供することを第１の目的とする。

また、本発明は、遮水壁外側領域からの内側領域への地下水流入を防止することができる原位置封じ込め工法を提供することを第２の目的とする。

本発明（請求項１）の原位置封じ込め工法は、汚水地区を取り囲むように不透水層又は難透水層に達する遮水壁を構築して汚染土壌を汚染地区内に封じ込める原位置封じ込め工法において、該遮水壁の内側領域の地下水が通水される地下水浄化手段を設けると共に、該遮水壁の内側領域に揚水井を設け、該揚水井内の地下水を揚水して該浄化手段に通水し、該遮水壁の内側領域の地下水位が遮水壁の外側領域の地下水位以下となるように該浄化手段からの浄水を遮水壁の外側領域に流出させる原位置封じ込め工法であって、該浄化手段を容器内に収容し、該容器の下端が該外側領域の最低地下水位よりも下位に位置すると共に、該容器の上端が該外側領域の最高地下水位よりも上位に位置するように、該容器を該内側領域の地中に埋設し、該揚水井内から揚水した地下水を該容器の下部に送水する送水手段を設け、該容器の上部に浄水流出用配管の基端を接続し、該浄水流出用配管を、該外側領域まで下り勾配を有するように引き回し、該浄水流出用配管の該外側領域側の末端のレベルを該外側領域の最高地下水位よりも上位に位置させ、前記揚水井内から地下水を揚水し、この揚水した地下水を該送水手段により該容器の下部に送水して前記浄化手段に通水し、該浄化手段からの浄水を、該浄水流出用配管を介して該外側領域に流出させることを特徴とするものである。

請求項２の原位置封じ込め工法は、請求項１において、前記内側領域の地下水位が外側領域の最低地下水位以下となるように前記浄化手段からの浄水を前記外側領域に流出させることを特徴とするものである。

請求項１，２の原位置封じ込め工法にあっては、遮水壁内側領域の地下水を浄化手段で浄化し、遮水壁内側領域の地下水位が遮水壁外側領域の地下水位以下となるように、浄化手段からの浄水を遮水壁外側領域へ流出させるので、遮水壁内側領域の汚染地下水が、不透水層又は難透水層を透過して遮水壁外側領域へ拡散することが防止される。

特に、請求項２のように、遮水壁内側領域の地下水位を外側領域の最低地下水位以下とすることにより、汚染地下水の拡散が十分に防止される。

本発明によれば、遮水壁内側領域に揚水井を設けるので、この揚水井から該内側領域の地下水サンプルを容易に採取して水質を監視することができる。

本発明によれば、遮水壁外側領域の地下水位が上昇しても、外側領域の地下水が浄水流出流路を介して内側領域に逆流することが防止される。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第１図は、本発明の実施の形態に係る原位置封じ込め工法が適用された地域を示す断面図である。

〔第１図の実施の形態〕
図示の通り、地表１から所定深さに不透水層又は難透水層３が存在し、その上側に帯水層２が存在する。

この地域の一部に、土壌汚染対策法で規定される第一種特定有害物質、第二種特定有害物質、第三種特定有害物質や、ダイオキシン類、残留性有機汚染物質（環境ホルモン）などで汚染された汚染土壌４が存在している。遮水壁６によって該汚染土壌４を含む内側領域を周囲の外側領域５から隔離して封じ込める。

この遮水壁６は、下端が不透水層又は難透水層３内に達し、上端は地下水の最高水位より上位の地表近くに位置している。なお、遮水壁６の上端は地表１に達してもよい。

この遮水壁６は、地中に多数のボーリング穿孔を連続列状に施してコンクリートを流し込むことにより構築することができるが、遮水用鋼矢板を打ち込むことにより形成されてもよい。

外側領域５には、地下水位を観測するための観測井７が設けられている。

この遮水壁６の内側領域の中央付近に揚水井１０が設けられている。この揚水井１０内の下部に揚水用ポンプ１１が配置されており、配管１２を介して浄化手段１３の下部へ地下水を送水可能としている。

この浄化手段１３は、汚染物質の除去ないし分解等による浄化作用を奏する処理剤よりなる。必要に応じ、砂、砕石などの透水性材料が混合される。なお、処理剤としては、第一種特定有害物質の分解材として鉄粉、吸着材として活性炭が例示される。第二種特定有害物質の吸着材としては鉄粉、マグネシウム系化合物、ハイドルタルサイト、ヒドロキシアパタイト、イオン交換樹脂などが例示される。還元材としては鉄粉が例示される。第三種特定有害物質、ダイオキシン類、残留性有機汚染物質の吸着材としては活性炭が例示される。

通常、この処理剤等よりなる浄化手段は、容器内に収容されて地中に埋設される。なお、鋼矢板などよりなる板材（図示略）又は防水コンクリート壁によって該容器を構成してもよい。

該容器の底面には、流入口付きの底蓋部が設けられ、この流入口に配管１２が接続されるのが好ましい。

該容器の下端は、外側領域５の最低地下水位Ｗ_Ｌよりも好ましくは３０ｃｍ以上例えば３０〜５００ｃｍ特に１００〜５００ｃｍ程度下位に位置している。

該容器の上端は、外側領域５の最高地下水位Ｗ_Ｈよりも上位に位置している。容器の上面は土壌に対し開放していてもよいが、天蓋で覆われているのが好ましい。この容器の上部に浄水流出用の配管１４の基端が接続されている。この配管１４は、遮水壁６を貫通して外側領域５にまで延在している。この配管１４は好ましくは若干の下り勾配（流水勾配）を有するように引き回されている。配管１４の末端のレベルは、外側領域の最高地下水位Ｗ_Ｈよりも好ましくは０〜２００ｃｍ特に１０〜１００ｃｍ高位置に位置している。

このように構成された封じ込め構造において、観測井７によって遮水壁６の外側領域５の地下水位を観測し、内側領域の地下水位Ｗ_１が外側領域５の地下水位よりも０〜１００ｃｍ特に１〜５０ｃｍ低くなるようにポンプ１１によって揚水を行う。ポンプ１１からの地下水は、浄化手段１３で浄化された後、配管１４から外側領域５へ流出する。なお、長期にわたって外側領域５の地下水位を観測井７で観測し、外側領域５の地下水位の最高位Ｗ_Ｈと最低位Ｗ_Ｌとを求めておき、内側領域の地下水位Ｗ_１がＷ_Ｌよりも常に０〜１００ｃｍ特に１〜５０ｃｍ低くなるようにポンプ１１を作動させてもよい。

このように、この実施の形態では、内側領域の地下水位Ｗ_１を常に外側領域５の地下水位以下としているので、内側領域の地下水の一部が不透水層又は難透水層３を透過して周囲に拡散することが防止される。また、配管１４の末端を外側領域５の最高地下水位Ｗ_Ｈと同位かそれよりも高位としているので、配管１４を介して外側領域５から内側領域へ地下水が逆流しない。

この実施の形態では、揚水井１０を設けているので、内側領域の地下水サンプルを容易に採取することができる。

〔第２図の参考例〕
第２図では、浄化手段１３に揚水井１６を設け、この揚水井１６の下部に揚水用ポンプ１７を設け、このポンプ１７の吐出口に配管１４の基端を接続している。この場合、浄化手段１３を収容した容器の底面は全体又は一部が開放している。天面は開放していても閉じていてもよい。

この参考例では、揚水井１０、揚水ポンプ１１及び配管１２は設けられていない。

第２図のその他の構成は第１図と同様であり、同一符号は同一部分を示している。

この第２図においては、遮水壁６の内側領域の地下水位Ｗ_１が外側領域５の地下水位よりも０〜１００ｃｍ特に１〜５０ｃｍ程度低くなるように（又は外側領域５の最低地下水位Ｗ_Ｌよりも０〜１００ｃｍ特に１〜５０ｃｍ程度低くなるように）揚水ポンプ１７を作動させる。これにより、遮水壁内側領域の地下水の一部が不透水層又は難透水層３を透過して周囲に拡散することが防止される。また、配管１４が外側領域最高地下水位Ｗ_Ｈと同位又はそれよりも高位であるので、外側領域５から該配管１４を介して内側領域へ地下水が逆流しない。

この参考例では、浄化手段１３に揚水井１６を設けているので、この揚水井１６を介して浄化処理水のサンプルを容易に採取することができる。

〔第３図の参考例〕
第３図では、浄化手段１３を収容した容器の上部に配管１４が接続されると共に、この配管１４に弁１９が設けられている。この第３図の場合、該容器の底面は開放している。天面は開放していても閉じていてもよい。

この参考例では、揚水井１０、揚水ポンプ１１及び配管１２は設けられていない。また、浄化手段１３にも揚水井１６及びポンプ１７は設けられていない。

この第３図では、図示は省略するが、観測井７の水位を検出する水位計と、この水位計の検出水位が配管１４の末端のレベル以上となったときに弁１９を閉弁させる弁駆動装置が設けられている。弁１９としては電磁弁、電動弁などが好適である。

配管１４の末端は、外側領域５の最低地下水位Ｗ_Ｌと最高地下水位Ｗ_Ｈとの間に位置しており、配管１４の末端と最低地下水位Ｗ_Ｌとの差は（Ｗ_Ｈ−Ｗ_Ｌ）の１０〜８０％特に２０〜６０％とりわけ３０〜５０％程度が好ましい。

第３図のその他の構成は第１，２図と同様であり、同一符号は同一部分を示している。

この第３図の構造では、遮水壁６の内側領域の地下水位Ｗ_１が配管１４の末端のレベルよりも高くなると、配管１４を介して浄水が外側領域５へ流出する。内側領域の地下水位Ｗ_１が配管１４の末端レベルよりも低くなると、浄水の流出は停止する。このように、地下水位Ｗ_１が配管１４の末端レベルよりも過度に高くならないので、遮水壁内側領域の地下水が不透水層又は難透水層３を透過して周囲に拡散することがない。

また、外側領域５の水位が配管１４の末端のレベル以上になると、弁１９が閉弁するので、配管１４を介して外側領域５から内側領域へ地下水が逆流しない。

第３図では、観測井７内の水位に応じて弁１９を開閉制御しているが、弁１９の代わりに内側領域から外側領域５に向う方向への流れを許容し、それとは逆方向の流れを阻止する逆止弁を設けてもよい。このようにすれば、弁制御装置及び水位計が不要となり、構成がシンプルとなる。

〔外側領域の地下水の水位、水質〕
本発明は、外側領域５の地下水位の最高値と最低値との差Ｗ_Ｈ−Ｗ_Ｌが大きい場合、具体的には５０ｃｍ以上例えば５０〜２００ｃｍとりわけ１００〜２００ｃｍ程度である場合に適用するのに好適である。また、外側領域５の地下水の電気伝導率が１００ｍＳ／ｍ以上例えば１００〜１０００ｍＳ／ｍ程度である場合に適用するのに好適である。

〔その他の実施の形態〕
上記の実施の形態は本発明の一例を示すものであり、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。

上記実施の形態では、配管１４の末端から浄水を遮水壁外側領域５に流出させているが、この外側領域は下水道であってもよい。下水道以外の外側領域５の土壌中に浄水を流出させる場合、配管１４の末端付近に砕石等の透水域を設けてもよい。また、配管１４に多孔管を接続してもよい。

実施の形態に係る原位置封じ込め工法が適用された地域を示す断面図である。参考例に係る原位置封じ込め工法が適用された地域を示す断面図である。参考例に係る原位置封じ込め工法が適用された地域を示す断面図である。

１地表
２帯水層
３不透水層又は難透水層
４汚染土壌
５外側領域
６遮水壁
７観測井
１０揚水井
１３浄化手段
１９弁

Claims

汚水地区を取り囲むように不透水層又は難透水層に達する遮水壁を構築して汚染土壌を汚染地区内に封じ込める原位置封じ込め工法において、
該遮水壁の内側領域の地下水が通水される地下水浄化手段を設けると共に、
該遮水壁の内側領域に揚水井を設け、該揚水井内の地下水を揚水して該浄化手段に通水し、
該遮水壁の内側領域の地下水位が遮水壁の外側領域の地下水位以下となるように該浄化手段からの浄水を遮水壁の外側領域に流出させる原位置封じ込め工法であって、
該浄化手段を容器内に収容し、
該容器の下端が該外側領域の最低地下水位よりも下位に位置すると共に、該容器の上端が該外側領域の最高地下水位よりも上位に位置するように、該容器を該内側領域の地中に埋設し、
該揚水井内から揚水した地下水を該容器の下部に送水する送水手段を設け、
該容器の上部に浄水流出用配管の基端を接続し、
該浄水流出用配管を、該外側領域まで下り勾配を有するように引き回し、
該浄水流出用配管の該外側領域側の末端のレベルを該外側領域の最高地下水位又はそれよりも上位に位置させ、
前記揚水井内から地下水を揚水し、この揚水した地下水を該送水手段により該容器の下部に送水して前記浄化手段に通水し、該浄化手段からの浄水を、該浄水流出用配管を介して該外側領域に流出させることを特徴とする原位置封じ込め工法。
請求項１において、前記内側領域の地下水位が外側領域の最低地下水位以下となるように前記浄化手段からの浄水を前記外側領域に流出させることを特徴とする原位置封じ込め工法。
請求項１又は２において、前記容器の下端を前記外側領域の最低地下水位よりも３０ｃｍ以上下位に位置させることを特徴とする原位置封じ込め工法。
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記浄水流出用配管の前記外側領域側の末端のレベルを該外側領域の最高地下水位よりも０〜２００ｃｍ上位に位置させることを特徴とする原位置封じ込め工法。
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記容器の底面に、水の流入口を有した底蓋部を設け、
前記揚水井内から揚水された地下水が前記送水手段により該流入口を介して該容器内に送水されるように構成することを特徴とする原位置封じ込め工法。
請求項１ないし５のいずれか１項において、前記容器の下端を前記揚水井の下端よりも上方に位置させるように埋設することを特徴とする原位置封じ込め工法。
請求項１ないし６のいずれか１項において、前記容器の上面を天蓋により覆うことを特徴とする原位置封じ込め工法。