JP5672802B2

JP5672802B2 - 遮水構造

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Publication number: JP5672802B2
Application number: JP2010155067A
Authority: JP
Inventors: 柴田　健司; 健司柴田
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2030-07-07
Also published as: JP2012017594A

Description

本発明は、遮水構造に関し、特に、上部遮水層の損傷箇所からの漏水を下部遮水層との境界に留めておくことができる機能を備えた遮水構造に関する。

遮水対象物（例えば、廃棄物最終処分場）の内面を遮水する遮水工は、廃棄物の処理及び清掃に関する法律（一般廃棄物の最終処分場及び産業廃棄物の最終処分場に係る技術上の基準を定める省令）に構造基準が定められているため、「土質遮水層＋遮水シート」、「アスファルトコンクリート層＋遮水シート」、「二重の遮水シート」の何れかの遮水工を採用する必要がある。

しかし、廃棄物最終処分場を新設するに際して、上記の法律による構造基準を満たしていても、建設予定地の地域住民の環境汚染に対する不安を完全に解消することはできない。

このため、近年、上記の構造基準よりも厳しい基準の多層遮水工や漏水検知システムが遮水工として採用され、例えば、「アスファルトコンクリート層＋二重遮水シート」、「鉄筋コンクリート層＋土質遮水層＋二重遮水シート」、「土質遮水層＋二重遮水シート」等の組み合わせが遮水工として採用されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１０−２０２２１７号公報

しかし、遮水層を多層に重ね合わせた遮水工であっても、遮水層に漏水が発生するような損傷が生じた場合、損傷した部分を通じて廃棄物から浸出した汚水が下層の遮水層との境界に達し、境界を通じて廃棄物処分場の周辺に拡散するおそれがあり、地域住民の環境汚染に対する不安を完全に解消することができない。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、上部遮水層に漏水が発生するような損傷が生じ、損傷した部分からの漏水が下部遮水層との境界に漏出しても、その漏水が境界を通じて周辺に拡散するおれがない遮水構造を提供することを目的とする。

上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、遮水対象物の内面に敷設される耐熱性、及び遮水性を有するベントナイト又はベントナイト混合土からなる下部遮水層と、該下部遮水層の上部に敷設され、表裏面を貫通する複数の通孔を有する熱可塑性材料からなる接合層と、該接合層の上部に敷設されるととともに、敷設の際に可塑化された前記接合層と一体化されるアスファルトコンクリートからなる上部遮水層とを備えてなり、前記上部遮水層の敷設の際に可塑化された前記接合層には、前記通孔の周囲にその外部から遮断する遮断部が形成されることを特徴とする。

本発明の遮水構造によれば、下部遮水層の上部に敷設された熱可塑性材料からなる接合層は、接合層の上部にアスファルトコンクリートを敷設して上部遮水層を構築する際に、アスファルトコンクリートの熱によって可塑化されるとともに、アスファルトコンクリートの冷却によって固化されることにより、接合層の通孔以外の部分がアスファルトコンクリートと一体化されることになる。
従って、アスファルトコンクリートからなる上部遮水層と下部遮水層との間を、接合層の通孔を介して互いに連通することができるとともに、通孔の周囲に形成された可塑化、固化された部分によってその外側から遮断することができる。
この結果、上部遮水層に損傷が生じ、損傷した部分を通じて漏水が下部遮水層との境界に達しても、その漏水を接合層の通孔内に留まらせることができるので、その漏水が境界を通じて周辺に拡散するのを防止できる。
また、接合層の通孔の下端を、接合層の下方のベントナイト又はベントナイト混合土からなる下部遮水層によって遮水できるので、上部遮水層からの漏水を通孔内に留めておくことができる。

また、本発明は、遮水対象物の内面に敷設される耐熱性、及び遮水性を有するベントナイト又はベントナイト混合土からなる下部遮水層と、該下部遮水層の上部に敷設され、表裏面を貫通する複数の通孔を有する熱可塑性材料の織布からなる接合層と、該接合層の上部に敷設され、敷設の際に可塑化された前記接合層と一体化されるアスファルトコンクリートからなる上部遮水層とを備えていることとしてもよい。

さらに、本発明は、遮水対象物の内面に敷設される耐熱性、及び遮水性を有する材料からなる下部遮水層と、該下部遮水層の上部に敷設され、表裏面を貫通する複数の通孔を有する熱可塑性材料からなる接合層と、該接合層の上部に敷設されるととともに、敷設の際に可塑化された前記接合層と一体化されるアスファルトコンクリートからなる上部遮水層とを備え、接合層が、所定の厚さの袋状の部材からなり、その内部に下部遮水層が充填されることとしてもよい。

本発明の遮水構造によれば、処分場の内面に下部遮水層と接合層とを同時に敷設することができるので、下部遮水層と接合層とを別個に施工する場合に比べて、処分場への遮水工の施工効率を高めることができる。

さらに、本発明において、前記下部遮水層は、導電性を有する材料からなるとともに、前記遮水対象物と前記下部遮水層とに、前記上部遮水層の漏水箇所を電気的に検知する漏水検知システムが設けられていることとしてもよい。

本発明の遮水構造によれば、上部遮水層に漏水が生じるような損傷が生じた場合、その損傷から漏水が下部遮水層との境界に達しても、接合層の通孔の周囲には、可塑化、固化されて上部遮水層と一体化された部分が設けられ、この部分によって通孔内に漏水を留まらせることができる。そして、上部遮水層の損傷した部分を漏水検知システムによって電気的に検知し、損傷した部分を修理することにより、遮水構造の遮水性能を維持することができる。

以上、説明したように、本発明の遮水構造によれば、下部遮水層の上部に敷設された熱可塑性材料からなる接合層は、接合層の上部に上部遮水層を敷設する際に、アスファルトコンクリートの熱によって可塑化されるとともに、アスファルトコンクリートの冷却によって固化されることにより、接合層の通孔以外の部分が上部遮水層と一体化される。従って、接合層の通孔の周囲に、上部遮水層と一体化された部分を設けることができ、この部分によって通孔をその外側から遮断することができるので、上部遮水層の損傷部分を通じて漏出した漏水を接合層の通孔内に留まらせることができ、漏水が下部遮水層との境界を通じて周辺に拡散するのを防止できる。

本発明による遮水構造一実施の形態の全体を示した概略断面図である。図１の部分拡大図である。本発明による遮水構造の評価試験に用いる供試体を示した概略図である。供試体の解体状況を示した説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２には、本発明による遮水構造の一実施の形態が示されている。本実施の形態の遮水構造１は、一般廃棄物や産業廃棄物を埋め立て処分する廃棄物最終処分場の表面遮水工に適用したものである。

すなわち、本実施の形態の遮水構造１は、山間部の谷間等を利用して造成し、或いは地盤を掘削することによって造成した凹状の廃棄物処分場（以下、処分場１０という。）の内面１１に積層される下部遮水層２と、下部遮水層２の上部に積層される接合層３と、接合層３の上部に積層される上部遮水層７とを備えている。

なお、必要に応じて、処分場１０の内面１１に砕石等を敷設することにより、処分場１０の内面に所定の厚さの砕石層（図示せず）を積層し、この砕石層の上部に下部遮水層２を積層するように構成してもよい。

下部遮水層２は、導電性、耐熱性、及び遮水性（止水性）を有する材料からなるものであって、本実施の形態においては、下部遮水層２の材料にベントナイト又はベントナイト混合土を用いている。

なお、下部遮水層２を構成する材料は、ベントナイト又はベントナイト混合土に限らず、導電性、耐熱性、及び遮水性（止水性）を有するものであればよく、例えば、高分子系の材料等によって下部遮水層２を構成してもよい。

接合層３は、複数の通孔４を有する熱可塑性材料からなる所定の厚さの袋状の部材からなるものであって、この袋状の部材の内部に下部遮水層２を構成する材料（ベントナイト又はベントナイト混合土）を充填することにより、下部遮水層２及び接合層３を処分場１０の内面に敷設している。

接合層３を構成する袋状の部材は、接合層３の上部に敷設される後述する上部遮水層７の水密アスファルトコンクリート８ａの撒出しの際の熱（１４０〜１６０℃）によって可塑化可能な材料であって、例えば、各種の熱可塑性樹脂材（ポリエチレン、ＥＶＡ樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、メタクリル樹脂等）、ゴム等の高分子材等から構成されている。なお、本実施の形態においては、ポリプロピレン製の織布又は不織布によって接合層３を構成している。

ポリプロピレン製の織布又は不織布によって接合層３を構成し、この接合層３の内部に下部遮水層２のベントナイト又はベントナイト混合土を収納することにより、下部遮水層２の上部に積層される接合層３の上面側の部分（上側の接合層３ａ）の、織布又は不織布の繊維によって囲まれる網目状の部分に、織布の表裏面を貫通する通孔４を形成することができ、この通孔４を介して下部遮水層２と上部遮水層７とを互いに連通させることができる。
なお、ここで、通孔４とは、上部遮水層７からの漏水を通水させることが可能な大きさ、形状の孔、隙間、又は開口を意味する。

ポリプロピレン製の織布又は不織布は、通孔４の周囲を囲む繊維が接合層３（上側の接合層３ａ）の上部に敷設される上部遮水層７の水密アスファルトコンクリート８ａの熱によって可塑化されることにより、水密アスファルトコンクリート８ａと接合されるとともに、水密アスファルトコンクリート８ａが冷却されることによって固化され、水密アスファルトコンクリート８ａと一体化される。

なお、本実施の形態においては、下部遮水層２及び接合層３として、ポリプロピレン製の袋状の部材の内部にベントナイトを収納したベントナイトマット（商品名；ボルクレイ・マット、セトコ社（アメリカ合衆国））を使用し、このベントナイトマットを処分場１０の内面１１の全体に隙間なく敷設することにより、処分場１０の内面１１に下部遮水層２を敷設し、その上部及び下部に接合層３（上側の接合層３ａ、下側の接合層３ｂ）を敷設している。

下部遮水層２及び接合層３にベントナイトマットを使用することにより、処分場１０の内面１１に下部遮水層２と接合層３とを同時に敷設することができるので、下部遮水層２と接合層３とを別個に施工する場合に比べて、処分場１０への遮水工の施工効率を高めることができる。また、ベントナイトマットは、６ｍｍ程度の厚さの袋状の部材なので、処分場１０の内面１１に敷設しても処分場１０の容積を圧迫するようなことはない。

なお、ベントナイトマットを使用せずに、処分場１０の内面１１に、ベントナイト又はベントナイト混合土を敷設することにより下部遮水層２を積層し、下部遮水層２の上部に、ポリプロピレン製のシート状の部材を敷設することにより、下部遮水層２の上部に接合層３を積層するように構成してもよい。

上部遮水層７は、水密アスファルトコンクリート８ａからなるものであって、上側の接合層３ａ（以下、接合層３ａという。）の上部に水密アスファルトコンクリート８ａを１４０〜１６０℃の温度で撒き出し、敷き均し、転圧することによって所定の厚さに形成される。

上部遮水層７の水密アスファルトコンクリート８ａの撒き出しの際の熱（１４０〜１６０℃）により接合層３ａの繊維が可塑化され、上部遮水層７の水密アスファルトコンクリート８ａと接合されるとともに、水密アスファルトコンクリート８ａの冷却によって可塑化された繊維が固化され、接合層３ａの繊維と上部遮水層７の水密アスファルトコンクリート８ａとが一体化される。

上部遮水層７と接合層３ａの繊維とが一体化されることにより、接合層３ａの通孔４の周囲が可塑化、固化され、その部分に通孔４をその外側から遮断する遮断部５が形成される。この遮断部５により、上部遮水層７から漏出した汚水が上部遮水層７と接合層３ａとの境界６、及び接合層３ａと下部遮水層２との境界１３に達した場合に、その汚水を通孔４の内部に留めておくことができ、汚水が通孔４の外側に拡散するのを防止できる。

上部遮水層７は、水密アスファルトコンクリート層８のみによって構成してもよいし、水密アスファルトコンクリート層８の上部に遮水性を有する材料（各種の合成樹脂材、ゴム等）からなる遮水シート９ａを敷設し、水密アスファルトコンクリート層８と遮水シート層９の二重遮水構造としてもよい。

本実施の形態の遮水構造１は、上部遮水層７の漏水箇所を電気的に検知する漏水検知システム（図示ぜず）を備えており、また、下部遮水層２は、導電性を有する材料から構成されているので、上部遮水層７に漏水が生じるような損傷が生じた場合、上部遮水層７と下部遮水層２との間での通電の有無を検知することにより、上部遮水層７の損傷箇所を検知することができる。漏水検知システムとしては、特開２０００−３５２５４１号に記載されている漏水検知システム等、公知の各種の漏水検知システムを使用することができる。

なお、上部遮水層７の漏水箇所を検知する必要がない場合には、漏水検知システムを設置する必要はなく、また、下部遮水層２を導電性を有する材料で構成する必要もない。

上記のように構成した本実施の形態の遮水構造１は、上部遮水層７に漏水が生じるような損傷が生じた場合、廃棄物１２から浸出した汚水が損傷した部分を通じて下方に漏出し、上部遮水層７と接合層３ａとの境界６に達するとともに、接合層３ａの通孔４を通じて接合層３ａと下部遮水層２との境界１３に達する。

そして、境界６、及び境界１３に達した汚水は、遮水性を有する下部遮水層２によって下方への漏出が阻止されるため、境界６、及び境界１３を通じて処分場１０の周辺に拡散しようとするが、接合層３ａの通孔４の周囲には、上部遮水層７の水密アスファルトコンクリート８ａによって可塑化、固化され、上部遮水層７と一体化された遮断部５が形成されているので、この遮断部５によって汚水を通孔４内に留めることができる。また、汚水が通孔４を通じて境界１３まで達しても、その汚水を下部遮水層２のベントナイトが膨潤することによって吸水できるので、汚水が境界１３を通じて処分場１０の周辺に拡散するのを防止できる。

そして、通孔４内に汚水を留まらせた状態で、漏水検知システムを作動させ、上部遮水層７の損傷箇所（漏水箇所）を電気的に検知し、損傷箇所を修理することにより、上部遮水層７の遮水性能を回復することができ、境界６及び境界１３を通じて汚水を処分場１０の周辺に拡散させることなく、処分場１０を遮水する遮水工としての機能を維持することができる。

以下に、本発明による遮水構造の評価試験の結果を示す。なお、この評価試験においては、下部遮水層２及び接合層３にベントナイトマットを使用している。
（１）供試体作製及び試験方法
水密アスファルトコンクリート（以下、水密アスコンという。）下にベントナイトマットが敷設されている場合、水密アスコンの遮水性へ及ぼす影響を評価するために、ベントナイトマットの敷設の有無による転圧後のひび割れ状態、及び密度、たわみ性を比較した。
試験に用いる供試体は、図３に示すように、鋼製型枠１５内に砕石層１６を９５％の締固度で転圧した上にベントナイトマット１７を敷設した状態、敷設しない状態で、遮水性を確保するために必要な密度に相当する量の水密アスコン８ａを敷き均して、ローラコンパクタ試験機で転圧して作製した。

アスファルトには改質ＩＩ型を使用した。ベントナイトマットを敷設した場合において、ベントナイトマットの重ね合わせ部の有無の双方に対して供試体を作製した。たわみ性評価のために、ベントナイトマット敷設無しの供試体、ベントナイトマットを敷設した供試体（重ね合わせ部無し）と、比較のために別途作製した密粒度アスコンに対して曲げ試験を実施した。曲げ試験は、舗装調査・試験法便覧「Ｂ００５曲げ試験方法」に従い実施した。

（２）供試体作製後の目視観察結果
ベントナイトマットが敷設された場合の水密アスコンの表面は、ベントナイトが敷設されていない場合と同様に、ひび割れ等の不具合は認められず良好な表面性状であった。また、ベントナイトマットの重なりにより、水密アスコン下面に段差が生じている部分においても、水密アスコンはベントナイトマットの形状に充填されており、ベントナイトマットと水密アスコン層の間は完全に密着した状態になっていた。また、ベントナイトマットと水密アスコンの接着状態も良好であり、ベントナイトマット自体の変状もみられなかった。

（３）供試体の密度測定結果
ベントナイトマットが敷設された場合とされない場合の水密アスコンの密度の違いを把握するため、コアボーリングによりコアを採取して密度の測定を行った。密度測定結果を表１に示す。また、ベントナイトマットを敷設した場合の供試体の密度は、敷設しない場合の供試体の密度と比べてわずかに低い締め固め度となっており、１％程度の締め固め度の差が生じていたが、透水性には全く問題がなかった。なお、ベントナイトマットの重ね合わせ部と一般部に水密アスコンの密度の差異は認められない。

室内試験結果では、ベントナイトマット上に水密アスコンを敷設して転圧しても混合物層の表面にはひび割れ等の不具合は認められなかったことから、施工中のベントナイトマットのズレ等がない限り、マットの有無による水密アスコンの仕上がり面への影響ないものと考えられる。しかし、水密アスコンは、ベントナイトマットが敷設されたことにより、わずかに締め固密度が低くなる傾向が認められたが、空隙率は２％以下となっているため、締め固めの作業を確実に行えば、ベントナイトマット上の水密アスコンには大きな問題はないものと判断できる。

（４）曲げ試験の結果
砕石層上に敷設したベントナイトマット上で締め固めた水密アスコンのたわみ性を検証するために、低温時における曲げ試験を行った。比較のために、一般的な密粒度アスコンに対しても実施した。曲げ試験結果を表２に示す。曲げ破断ひずみは、３種類ともほぼ同程度となり、たわみ性に関して、ベントナイトマットの影響は受けていない結果が得られた。

（５）水密アスコン敷設後のベントナイトマットの性能
高温の水密アスコンが敷設された後のベントナイトマットの遮水性に影響がないか検証するために、試験後に供試体を解体して、ベントナイトマット内のベントナイトの膨潤性能等を確認した。ベントナイトマットの規格値と試験後の試験結果を表３に示す。

図４に示す解体状況から、水密アスコンとベントナイトマットは密着していることがわかる。水密アスコン敷設後のベントナイトマット内のベントナイトはすべて規格値内で変質は認められなかった。

さらに、解体したベントナイトマットに対して透水試験を実施した。透水試験は、試験装置にベントナイトマットを一週間放置して飽和させた後に実施した。試験開始９０分後に測定された透水係数は平均値でｋ＝１．３×１０^−９ｃｍ／ｓであり、ベントナイトマットの透水性能に変化は認められなかった。

上記の評価試験の結果から、水密アスコン下にベントナイトマットが採用された場合に、その上に施工される水密アスコンに締め固め不足等の不具合が生じるか、また、１５０〜１６０℃のアスコンがベントナイトマット上で締め固められることにより、マットの遮水性能が低下しないか室内試験より評価したが、両者の遮水性能は変化しないことが確認できた。

なお、前記の説明においては、本発明の遮水構造を廃棄物処分場に適用したが、その他の遮水対象物に本発明の遮水構造を適用してもよいものであり、その場合にも、同様の作用効果を奏する。

１遮水構造
２下部遮水層
３接合層
４通孔
５遮断部
６境界
７上部遮水層
８水密アスファルトコンクリート層
８ａ水密アスファルトコンクリート
９遮水シート層
９ａ遮水シート
１０処分場
１１内面
１２廃棄物
１５鋼製型枠
１６砕石層
１７ベントナイトマット

Claims

遮水対象物の内面に敷設される耐熱性、及び遮水性を有するベントナイト又はベントナイト混合土からなる下部遮水層と、該下部遮水層の上部に敷設され、表裏面を貫通する複数の通孔を有する熱可塑性材料からなる接合層と、該接合層の上部に敷設されるととともに、敷設の際に可塑化された前記接合層と一体化されるアスファルトコンクリートからなる上部遮水層とを備えてなり、
前記上部遮水層の敷設の際に可塑化された前記接合層には、前記通孔の周囲にその外部から遮断する遮断部が形成されることを特徴とする遮水構造。
遮水対象物の内面に敷設される耐熱性、及び遮水性を有するベントナイト又はベントナイト混合土からなる下部遮水層と、該下部遮水層の上部に敷設され、表裏面を貫通する複数の通孔を有する熱可塑性材料の織布からなる接合層と、該接合層の上部に敷設され、敷設の際に可塑化された前記接合層と一体化されるアスファルトコンクリートからなる上部遮水層とを備えていることを特徴とする遮水構造。
遮水対象物の内面に敷設される耐熱性、及び遮水性を有する材料からなる下部遮水層と、該下部遮水層の上部に敷設され、表裏面を貫通する複数の通孔を有する熱可塑性材料からなる接合層と、該接合層の上部に敷設されるととともに、敷設の際に可塑化された前記接合層と一体化されるアスファルトコンクリートからなる上部遮水層とを備え、
接合層が、所定の厚さの袋状の部材からなり、その内部に下部遮水層が充填されることを特徴とする遮水構造。
前記下部遮水層は、導電性を有する材料からなるとともに、前記遮水対象物と前記下部遮水層とに、前記上部遮水層の漏水箇所を電気的に検知する漏水検知システムが設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の遮水構造。