JP6456659B2 - 地盤浄化壁の造成方法と投入缶 - Google Patents

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Description

本発明は、地盤浄化壁の造成方法と、この造成方法で適用され、地盤浄化材を収容してケーシング内に投入する投入缶に関するものである。
各種化学工場跡地や薬品工場跡地、部品工場、金属精錬工場、めっき工場等の跡地などにおいては、汚染された地下水を浄化するための地盤浄化壁が施工されている。
この地盤浄化壁の施工方法に関する公開技術として特許文献1,2に開示の施工方法を挙げることができる。特許文献1に開示の地下浄化壁の施工法は、切削孔を穿孔し、その切削孔にモニターを挿入して地盤を切削攪拌し、さらに浄化材を混ぜた水溶液を噴射して浄化壁部分を造成し、これらの工程を順次繰り返して造成した浄化壁部分を連続させて透水性の浄化壁を造成するものである。
この施工法によれば、地盤中に造成されて汚染地下水を自然浄化する地下浄化壁の施工に当たり、切削や除去といった処理工数を少なくすることができるとしている。しかしながら、このように地盤を切削攪拌しながら浄化壁を造成することから、造成された浄化壁の形状寸法の信頼性は極めて低くならざるを得ない。また、浄化壁の造成に使用される浄化材には液状のものが必須となり、使用可能な浄化材に制約があるといった課題も有している。
そこで、浄化壁の形状寸法の信頼性を高めることのできる浄化壁の造成方法として、特許文献2に開示の技術が挙げられる。ここで開示される浄化壁の造成方法は、地盤にケーシングを挿入してその内部に地中孔を形成し、先端が漏斗状に広がる筒状部材の内部において錐体をなす複数のブレードで構成された刀錐体が取り付けられてなる開袋装置をケーシングの開口部に取り付け、鉄粉のような粉粒体が収容された袋体をフックなどから吊り下げて開口部上方から開袋装置内へ降下させ、袋体を開袋装置内側でブレードと接触させてその底面を放射状に切り開き、開袋して粉粒体を地中孔の下方へ落とし込む造成方法(ここでは、開袋装置を用いた粉粒体の地中への投入方法)が開示されている。
特許文献2で開示される造成方法によれば、ケーシングを使用して地中孔を形成し、この地中孔に鉄粉のような粉粒体を充填して浄化壁を造成することから、造成される浄化壁の形状寸法の信頼性を高めることはできる。
しかしながら、ケーシングの上端の開袋装置で袋体を開袋して鉄粉等の粉粒体を地中孔の下方へ落下させることから、浄化材が比重の異なる複数の材料の混合材から構成される場合においては、落下の過程で材料が分離してしまい、複数の材料が十分に混ざり合った状態の浄化材で浄化壁を造成することができず、この点で浄化壁の品質低下は避けられない。
特開2003−74047号公報 特開2008−190152号公報
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、形状寸法の精度の高い地盤浄化壁を造成することができ、地盤浄化壁造成用の地盤浄化材が比重の異なる複数の材料の混合材から構成される場合であっても、材料分離の問題が生じ得ない地盤浄化壁の造成方法と、この造成方法で適用され、地盤浄化材を収容してケーシング内に投入する投入缶を提供することを目的とする。
前記目的を達成すべく、本発明による地盤浄化壁の造成方法は、地盤内にケーシングを挿入し、ケーシング内を中空にして地盤浄化材投入用の投入孔を形成する第1のステップ、中空の缶本体と、缶本体に対して開閉自在に装着された下蓋と、から構成され、缶本体に第1の吊ワイヤが取り付けられ、下蓋に第2の吊ワイヤが取り付けられている投入缶に地盤浄化材を詰め、第1の吊ワイヤと第2の吊ワイヤを重機の有する別途の吊フックにそれぞれ掛け、第2の吊ワイヤのみで投入缶を吊った状態で該投入缶を投入孔に吊り下し、第1の吊ワイヤにも投入缶を吊らせた状態とした後に第2の吊ワイヤによる投入缶の吊り状態を解除して下蓋を開き、地盤浄化材を投入孔に落とし込み、第1の吊ワイヤにて投入缶を投入孔の上方に吊り上げ、第1の吊ワイヤによる吊り状態を解除して第2の吊ワイヤのみで投入缶を吊った状態として投入缶に地盤浄化材を詰める第2のステップ、第2のステップを繰り返して投入孔に地盤浄化材を充填し、ケーシングを引き抜いて地盤浄化壁を造成する第3のステップからなるものである。
本発明の地盤浄化壁の造成方法は、ケーシングを使用して地盤浄化材投入用の投入孔を形成し、ここに地盤浄化材を投入して地盤浄化壁を造成することにより、形状寸法精度の高い地盤浄化壁の造成を可能としている。さらに、地盤浄化材を投入孔の上方から落下させる特許文献2に開示の方法とは異なり、投入孔の下方位置まで地盤浄化材を運んで地盤浄化材を投入することにより、地盤浄化材がたとえば比重の異なる複数の材料の混合材からなる場合でも、材料分離を起こすことなく、したがって複数の材料が十分に混合された地盤浄化材にて品質に優れた地盤浄化壁を造成することを可能としている。
投入孔の下方位置まで地盤浄化材を運んで地盤浄化材を投入することを実現する手段として、任意素材の投入缶を使用し、投入缶に地盤浄化材を詰めて吊ワイヤを介して重機にて吊持させ、投入孔の下方の所定位置まで吊ワイヤで降下させるものである。
ここで、投入缶の素材や形状、内空寸法は任意であり、使用するケーシングの内径に収まる寸法のものが適用できる。たとえば、形状の一例として、筒状の缶本体の下方に円盤状の下蓋が開閉自在に装着された形態、角柱状で中空の缶本体に当該缶本体の断面に相補的形状の角形の下蓋が開閉自在に装着された形態などを挙げることができる。また、投入缶の内空寸法は、一度に運ぶべき地盤浄化材の量や、投入缶の形成素材(鋼製、アルミ製といった金属製、FRP等を含む樹脂製、セラミックス製など)、使用重機の規模、投入孔の深さ等との関係から、一度に運ぶことのできる地盤浄化材の重量に応じて設定できる。さらに、缶本体の下方に開閉自在に装着される下蓋は、一枚の下蓋が一か所の蝶番構造を介して缶本体に装着されている形態や、下蓋を構成する二枚の分割蓋のそれぞれが蝶番構造を介して缶本体に装着され、双方の分割蓋が観音開きされる形態などを挙げることができる。
本発明の造成方法では、投入缶の缶本体と下蓋の双方に個別の吊ワイヤを取り付けておき、双方の吊ワイヤをたとえば一台の重機の親フック(親ワイヤフック)と子フック(子ワイヤフック)にそれぞれ吊らせたり、二台の重機のそれぞれの吊フックに双方の吊ワイヤを吊らせ、投入缶の位置に応じて投入缶を吊る吊ワイヤを好適に調整することにより(すなわち投入缶の荷重を負担する吊ワイヤを選定する)、投入孔への投入缶の吊り下しと、投入缶を吊った状態での下蓋の開閉、さらには投入缶を吊った状態での地盤浄化材の投入缶への提供を実現することができる。
具体的には、缶本体に第1の吊ワイヤを取り付け、下蓋に第2の吊ワイヤを取り付けておき、第1の吊ワイヤと第2の吊ワイヤを重機の有する別途の吊フック(ワイヤフック)にそれぞれ掛けておく。
投入缶の吊り下しの際には、第2の吊ワイヤのみで投入缶を吊った状態で投入缶を投入孔の下方に吊り下す。
次に、投入孔の下方の所定位置で投入缶を停止させ、投入缶の荷重負担を第2の吊ワイヤから第1の吊ワイヤへ移行させるべく、第1の吊ワイヤでも投入缶を吊った状態とする。この状態で第2の吊ワイヤによる投入缶の吊り状態を解除することにより、下蓋が自動的に開いて地盤浄化材が投入孔に落とし込まれる。この地盤浄化材の落とし込みの位置は、投入孔のたとえば下端から1〜数m(たとえば投入缶の長さ程度)の位置に調整される。
下蓋の自動開放によって地盤浄化材が落とし込まれたら、第1の吊ワイヤにて投入缶を吊った状態のまま投入孔の上方に空の投入缶を吊り上げる。次に、第1の吊ワイヤによる吊り状態を解除して第2の吊ワイヤのみで投入缶を吊った状態とすることで下蓋を再度閉じ、投入缶に地盤浄化材を詰める(以上、第2のステップ)。
一つの投入孔に対して第2のステップを複数回繰り返すことにより、投入孔が地盤浄化材で満たされて地盤浄化壁が造成される(第3のステップ)。
なお、ここで造成される地盤浄化壁は、ケーシングの長さおよび径によって形状および寸法が規定される地盤浄化杭である。
そこで、地盤内に平面状の地盤浄化壁を造成する場合は、第2のステップを繰り返して地盤浄化壁用の地盤浄化杭を造成し、地盤浄化杭を順次併設して地盤内に面的に広がる地盤浄化壁を造成する方法が適用できる。
また、第1のステップにおいては、投入缶の開口にホッパーを載置し、ホッパーを介して投入缶に地盤浄化材を詰めてもよい。さらに、第2のステップにおける再度の地盤浄化材の投入缶への提供作業においても、吊られた状態の投入缶にホッパーを載置し、ホッパーを介して投入缶に地盤浄化材を詰めることもできる。
なお、本発明の造成方法で使用される地盤浄化材が、既述するように比重の異なる複数の材料の混合材からなる場合は、材料分離することなく投入孔に落とし込めることから、本発明の造成方法にとって好適な材料と言える。ここで、混合材の構成素材としては、活性炭や鉄粉、地下水の流動を確保するための砕石などを挙げることができる。活性炭や鉄粉のみの単一素材の地盤浄化材を使用して地盤浄化壁を造成してもよいことは勿論のことである。
また、本発明は前記地盤浄化壁の造成方法で適用される投入缶にも及ぶものであり、この投入缶は、比重の異なる複数の材料の混合材からなる地盤浄化材をケーシング内に設置する投入缶であって、前記投入缶は、上方が開放された中空の缶本体と、該缶本体に対して開閉自在に装着された下蓋を備え、前記缶本体には吊ワイヤの取付部が設けられ、前記下蓋には該下蓋を開閉するための別途の吊ワイヤの取付部が設けられているものである。
本発明の投入缶を適用して前記造成方法を実施することにより、投入孔の下方位置まで比重の異なる複数の材料の混合材からなる地盤浄化材を運んで地盤浄化材を投入することが可能となり、材料分離を起こすことなく、したがって複数の材料が十分に混合された地盤浄化材にて品質に優れた地盤浄化壁を造成することが可能になる。
以上の説明から理解できるように、本発明の地盤浄化壁の造成方法によれば、ケーシングを使用して地盤浄化材投入用の投入孔を形成し、ここに地盤浄化材を投入して地盤浄化壁を造成することにより、形状寸法精度の高い地盤浄化壁を造成することができる。さらに、投入孔の下方位置まで地盤浄化材を運んで地盤浄化材を投入することにより、地盤浄化材がたとえば比重の異なる複数の材料の混合材からなる場合であっても、材料分離を起こすことなく、したがって複数の材料が十分に混合された地盤浄化材にて品質に優れた地盤浄化壁を造成することができる。
本発明の地盤浄化壁の造成方法で適用する本発明の投入缶を斜め下方から見た斜視図である。 投入缶に地盤浄化材を詰めている状況を説明した図である。 本発明の地盤浄化壁の造成方法の第1のステップと第2のステップを説明した模式図である。 図3に続いて第2のステップを説明した模式図である。 図4に続いて第2のステップを説明した模式図である。 造成方法の第3のステップを説明した模式図である。 図6に続いて第3のステップを説明した模式図であって、造成される地盤浄化壁(地盤浄化杭)を説明した模式図である。 地盤浄化杭が併設されてなる地盤浄化壁を説明した模式図である。
以下、図面を参照して本発明の地盤浄化壁の造成方法の実施の形態とこの造成方法で適用する本発明の投入缶の実施の形態を説明する。なお、投入缶の形状および構造は図示例のものに限定されるものではなく、角柱状の缶本体に対し、たとえば一枚の下蓋が開閉自在に装着された構成の投入缶等であってもよい。
図1は本発明の地盤浄化壁の造成方法で適用する本発明の投入缶を斜め下方から見た斜視図であり、図2は投入缶に地盤浄化材を詰めている状況を説明した図である。また、図3は本発明の地盤浄化壁の造成方法の第1のステップと第2のステップを説明した模式図であり、図4,5も図3に続いて第2のステップを説明した模式図であり、図6,7はこの順に第3のステップを説明した模式図である。
(投入缶について)
図1で示すように、本発明の地盤浄化壁の造成方法で適用する本発明の投入缶10は、鋼製で筒状の缶本体1と、缶本体1の下端に開閉自在に装着された二つの分割蓋2a,2bからなる下蓋2と、から大略構成されている。なお、このような投入缶10は、「バタフライ缶」と称することもできる。
分割蓋2a、2bは缶本体1の下端に対して蝶番部2dを介して装着されており、図1で示す閉じた状態から、下方へ観音開き姿勢で開いた状態(Y方向)へ、さらに閉じた状態へと状態変化が可能となっている。
缶本体1の内部は中空1aとなっており、中空1aに臨む内面には第2の吊ワイヤ3を案内する案内ピン1bが取り付けられ、缶本体1の外面には第1の吊ワイヤ4を引掛ける吊ピン1cが取り付けられている。
下蓋2を構成する分割蓋2a,2bにはそれぞれ、第2の吊ワイヤ3を引掛ける吊ピン2cが取り付けられている。
分割蓋2a,2bそれぞれの吊ピン2cに第2の吊ワイヤ3を引掛け、それぞれの第2の吊ワイヤ3を案内ピン1bに通した後、投入缶10の上方でそれらを1箇所に纏め、これを不図示の重機の具備する親吊ワイヤフック5に引掛ける。一方、缶本体1の外面の2つの吊ピン1cにそれぞれ第1の吊ワイヤ4を引掛け、同様に投入缶10の上方でそれらを1箇所に纏め、これを不図示の重機の具備する子吊ワイヤフック6に引掛ける。
親吊ワイヤフック5にて第2の吊ワイヤ3を吊る操作と、子吊ワイヤフック6にて第1の吊ワイヤ4を吊る操作を適宜調整することにより、下蓋2を閉じた状態で投入缶10を投入孔20aの下方へ吊り下げたり、投入孔20aの下方で分割蓋2a、2bを開いたり、下蓋2を閉じた状態で投入缶10に対して投入孔20aの上方で地盤浄化材を投入するといった施工を実施できる。なお、一台の重機の具備する親吊ワイヤフック5と子吊ワイヤフック6を使用する形態のほかにも、二台の重機を使用して各重機の吊ワイヤフックに第1、第2の吊ワイヤ3,4を吊らせる形態であってもよい。
投入缶10の実施例としては、缶本体1の高さが2m程度、下蓋2の直径が0.7m程度で下蓋2が観音開きする形態を挙げることができる。
次に、図1で示す投入缶10に地盤浄化材を詰め、地盤内に地盤浄化杭や複数の地盤浄化杭から構成される地盤浄化壁を造成する方法を説明する。
(地盤浄化壁の造成方法)
図2で示すように、地上に投入缶10を置き、投入缶10の上にホッパー7を載せる。
使用する地盤浄化材Mは、活性炭や鉄粉、地下水の流動を確保するための砕石が混ざり合った混合材から構成されており、この地盤浄化材Mが袋詰めされた状態で現場に搬送されてくる。このように、使用する地盤浄化材を構成する複数の材料は比重が相互に異なる材料である。
この地盤浄化材Mがトンパック詰めされた袋Bを不図示の重機で吊り、ホッパー7内へ落とし込むことにより、中央にある先鋭な錐体で袋Bが破られ、中の地盤浄化材Mを投入缶10に詰めることができる。
次に、図3で示すように、不図示の全旋回掘削機等を使用して、地盤Gに対して所定の深度まで掘削しながらケーシング20を設置することにより、ケーシング20の設置と同時にケーシング20内に投入孔20aが形成される(以上、造成方法の第1のステップ)。
次に、下蓋2に繋がっている第1の吊ワイヤ3を吊っている親吊ワイヤフック5のみで地盤浄化材Mが詰められた投入缶10を吊り(親吊ワイヤフック5には投入缶10と地盤浄化材Mの総荷重Pによる張力が作用している)、投入缶10を投入孔20aの下方の所定深度まで吊り下げる(X1方向)。ここで、この「所定深度」とは、相互に比重の異なる複数の材料の混合材からなる地盤浄化材を落とし込んだ際に材料分離が生じない深度のことを意味しており、たとえば投入孔20aの下端から投入缶10の高さ程度上方の位置を所定深度とすることができる。
このように下蓋2を構成する2つの分割蓋2a、2bを吊っている第2の吊ワイヤ3をさらに吊っている親吊ワイヤフック5のみで投入缶10の荷重を支持していることから、投入缶10を投入孔20aの所定深度まで吊り下げる過程で2つの分割蓋2a、2bの閉じ姿勢が保持される。
次に、図4で示すように、投入缶10を親吊ワイヤフック5のみならず子吊ワイヤフック6でも吊った状態とし(たとえば双方のワイヤフック5,6で投入缶10の荷重を二分する)、親吊ワイヤフック5の吊り状態を解除することにより、投入缶10は子吊ワイヤフック6にて吊り状態が保持されながら(投入缶10のみの荷重P’による張力が作用している)、2つの分割蓋2a、2bは下方へ開き(Y方向)、投入缶10内の地盤浄化材Mを投入孔20aの下方へ落とし込むことができる(X2方向)。
投入缶10から地盤浄化材Mを落とし込んだら、次に、図5で示すように、空の投入缶10をケーシング20の上方付近まで吊り上げて位置決めし、第1の吊ワイヤ4による吊り状態を解除して第2の吊ワイヤ3のみで投入缶10を吊った状態とし、2つの分割蓋2a、2bを再度閉じた状態として地盤浄化材Mを投入缶10に詰める(親吊ワイヤフック5には投入缶10と地盤浄化材Mの総荷重Pによる張力が作用している)。なお、空の投入缶10に地盤浄化材Mを投入する際には、図2で示すホッパー7を吊られた状態の投入缶10に載置し、ホッパー7を介して地盤浄化材Mを投入後、ホッパー7を投入缶10から取り外して投入缶10の吊り下しをおこなってもよい。
以上、図3〜図5までの施工を繰り返すことにより、図6で示すように投入孔20aの上方まで地盤浄化材Mが充填される。
投入孔20aが地盤浄化材Mで完全に閉塞された後、ケーシング20を引き抜くことにより、図7で示すような地盤浄化杭100が地盤G内に造成される。
図7で示す一つの地盤浄化杭100のみから構成される地盤浄化壁であってもよいが、図8で示すように、地盤浄化杭100を地盤G内で併設施工することにより、地盤G内に面的に広がる地盤浄化壁200を造成することもできる。
図示する地盤浄化壁100(200)の造成方法によれば、ケーシング20を使用して地盤浄化材M投入用の投入孔20aを形成し、ここに地盤浄化材Mを投入して地盤浄化壁100(200)を造成することにより、形状寸法精度の高い地盤浄化壁100(200)の造成が可能になる。
さらに、地盤浄化材Mを投入孔20aの上方から落下させる方法ではなく、投入孔20aの下方位置まで地盤浄化材Mを運んだ後に投入することから、地盤浄化材Mが比重の異なる複数の材料の混合材からなる場合であっても、材料分離を起こすことなく、したがって複数の材料が十分に混合された地盤浄化材Mにて品質に優れた地盤浄化壁100(200)を造成することが可能になる。
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
1…缶本体、1a…中空、1b…案内ピン、1c…吊ピン、2…下蓋、2a、2b…分割蓋、2c…吊ピン、3…第2の吊ワイヤ、4…第1の吊ワイヤ、5…親吊ワイヤフック、6…子吊ワイヤフック、7…ホッパー,7a…開袋部、10…投入缶、20…ケーシング、20a…投入孔、100…地盤浄化杭(地盤浄化壁)、200…地盤浄化壁、M…地盤浄化材

Claims (4)

  1. 地盤内にケーシングを挿入し、ケーシング内を中空にして地盤浄化材投入用の投入孔を形成する第1のステップ、
    中空の缶本体と、前記缶本体に対して開閉自在に装着された下蓋と、から構成され、前記缶本体に第1の吊ワイヤが取り付けられ、前記下蓋に第2の吊ワイヤが取り付けられている投入缶に地盤浄化材を詰め、前記第1の吊ワイヤと前記第2の吊ワイヤを重機の有する別途の吊フックにそれぞれ掛け、前記第2の吊ワイヤのみで前記投入缶を吊った状態で前記投入缶を前記投入孔に吊り下し、前記第1の吊ワイヤにも前記投入缶を吊らせた状態とした後に前記第2の吊ワイヤによる前記投入缶の吊り状態を解除して前記下蓋を開き、前記地盤浄化材を前記投入孔に落とし込み、前記第1の吊ワイヤにて前記投入缶を前記投入孔の上方に吊り上げ、前記第1の吊ワイヤによる吊り状態を解除して前記第2の吊ワイヤのみで前記投入缶を吊った状態として前記投入缶に前記地盤浄化材を詰める第2のステップ、
    前記第2のステップを繰り返して前記投入孔に前記地盤浄化材を充填し、前記ケーシングを引き抜いて地盤浄化壁を造成する第3のステップからなり、
    前記下蓋は前記缶本体の下端に開閉自在に装着された二つの分割蓋を有し、
    前記分割蓋は前記缶本体の下端に対して蝶番部を介して装着され、閉じた状態から、下方へ観音開き姿勢で開いた状態へ、さらに閉じた状態へと状態変化が可能となっており、
    前記缶本体の内部の中空に臨む内面には前記第2の吊ワイヤを案内する案内ピンが取り付けられ、前記缶本体の外面には前記第1の吊ワイヤを引掛ける第1の吊ピンが取り付けられており、
    二つの前記分割蓋の備えるそれぞれの第2の吊ピンに前記第2の吊ワイヤを引掛け、それぞれの前記第2の吊ワイヤを前記案内ピンに通した後に前記投入缶の上方でそれらを1箇所に纏めて前記重機の具備する親吊ワイヤフックに引掛け、
    前記缶本体の外面の2つの前記第1の吊ピンにそれぞれ前記第1の吊ワイヤを引掛け、前記投入缶の上方でそれらを1箇所に纏めて前記重機の具備する子吊ワイヤフックに引掛けて使用する、地盤浄化壁の造成方法。
  2. 前記第2のステップを繰り返して地盤浄化壁用の地盤浄化杭を造成し、前記地盤浄化杭を順次併設して地盤内に面的に広がる前記地盤浄化壁を造成する請求項1に記載の地盤浄化壁の造成方法。
  3. 前記地盤浄化材が、比重の異なる複数の材料の混合材である請求項1または2に記載の地盤浄化壁の造成方法。
  4. 比重の異なる複数の材料の混合材からなる地盤浄化材をケーシング内に設置する投入缶であり、前記投入缶は、上方が開放された中空の缶本体と、前記缶本体に対して開閉自在に装着された下蓋を備え、前記缶本体に第1の吊ワイヤが取り付けられ、下蓋に第2の吊ワイヤが取り付けられて使用される投入缶であって、
    前記下蓋は前記缶本体の下端に開閉自在に装着された二つの分割蓋を有し、
    前記分割蓋は前記缶本体の下端に対して蝶番部を介して装着され、閉じた状態から、下方へ観音開き姿勢で開いた状態へ、さらに閉じた状態へと状態変化が可能となっており、
    前記缶本体の内部の中空に臨む内面には前記第2の吊ワイヤを案内する案内ピンが取り付けられ、前記缶本体の外面には前記第1の吊ワイヤを引掛ける第1の吊ピンが取り付けられており、
    二つの前記分割蓋の備えるそれぞれの第2の吊ピンに前記第2の吊ワイヤが引掛けられ、それぞれの前記第2の吊ワイヤが前記案内ピンに通された後に前記投入缶の上方でそれらが1箇所に纏められて重機の具備する親吊ワイヤフックに引掛けられ、
    前記缶本体の外面の2つの前記第1の吊ピンにそれぞれ前記第1の吊ワイヤが引掛けられ、前記投入缶の上方でそれらが1箇所に纏められて前記重機の具備する子吊ワイヤフックに引掛けられて使用される、投入缶。
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