JP7233978B2 - 石炭灰埋立地盤改良工法 - Google Patents

Description

本発明は、石炭灰で埋め立てられた石炭灰埋立地盤の改良工法に関する。

例えば、軟弱砂質地盤中に中空管を貫入して石炭灰を埋設するコンパクションパイル工法として、特許文献１に開示されたものが知られている。この軟弱砂質地盤改良工法では、コンパクションパイルの中詰め材料として新成石炭灰を用いている。

特開平９－５３２２７号公報 特許第２８２７１０４号公報 特許第２８８７５７８号公報

しかしながら、前記従来の軟弱砂質地盤改良工法では、地盤改良の対象が軟弱砂質地盤であり、また、石炭火力発電所等から産出される石炭灰であって未だ水と反応していないフライアッシュ（新成石炭灰）のみを用いているため、石炭灰埋立地盤にあるフライアッシュとクリンカアッシュの混合灰からなる石炭灰を仮置き場に仮置きしたものを再利用することは不可能であった。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、石炭灰埋立地盤に仮置きされた石炭灰を再利用することができる石炭灰埋立地盤改良工法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、石炭灰埋立地盤に仮置きされた石炭灰をコンパクションパイルの中詰め材料として用いる石炭灰埋立地盤改良工法であって、前記仮置きされた石炭灰から塊状石炭灰を取り除き、次に、前記塊状石炭灰を取り除いた選別材にその含水比に応じた量の改質材を添加して混合材を形成した後で、前記混合材を前記仮置きされた石炭灰の仮置き場とは別の仮置き場に仮置きして該混合材の含水比を調整し、前記打設に適した含水比の混合材を前記石炭灰埋立地盤中に中空管を介して打設することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の石炭灰埋立地盤改良工法であって、前記選別材に前記改質材を３０ｋｇ／ｍ^３～８０ｋｇ／ｍ^３添加した混合材を用いることを特徴とする。

以上説明したように、請求項１の発明によれば、仮置きされた石炭灰から塊状石炭灰を取り除き、次に、塊状石炭灰を取り除いた選別材にその含水比に応じた量の改質材を添加して混合材を形成した後で、混合材を石炭灰埋立地盤中に中空管を介して打設することにより、石炭灰埋立地盤に仮置きされた石炭灰を、コンパクションパイルの中詰め材料として再利用することができる。特に、混合材を仮置きされた石炭灰の仮置き場とは別の仮置き場に仮置きして該混合材の含水比を調整し、打設に適した含水比の混合材を石炭灰埋立地盤中に中空管を介して打設することにより、石炭灰の仮置き場を確保することができる。

請求項２の発明によれば、選別材に改質材を３０ｋｇ／ｍ^３～８０ｋｇ／ｍ^３添加した混合材を用いることにより、コンパクションパイルの打設に必要な品質の中詰め材料を低コストで確保することができる。

本発明の一実施形態の石炭灰埋立地盤改良工法を示す模式図である。 上記石炭灰埋立地盤改良工法において、仮置きされた石炭灰を一次処理をせずに二次処理を行った場合と一次処理をした後に二次処理を行った場合の含水比の経時的な変化を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態の石炭灰埋立地盤改良工法を示す模式図である。

図１に示すように、この実施形態の石炭灰埋立地盤改良工法は、石炭火力発電所等から産出される石炭灰で埋め立てられた石炭灰埋立地盤１の仮置き場２にあるフライアッシュ（ＦＡ）とクリンカアッシュ（ＣＡ）の混合灰からなる仮置きされた石炭灰（以下「盛上り石炭灰」という）３をコンパクションパイル（ＣＰ）の中詰め材料として用いて、石炭灰埋立地盤１中に中空管７を貫入して打設する工法である。

即ち、仮置き場２にある盛上り石炭灰３から図示しない自走式土質改良機やバックホウを使用して塊状石炭灰を取り除いた選別材４にその含水比に応じた量の生石灰等の改質材を添加して混合材６を形成した後で、選別材４と改質材とからなる混合材６を石炭灰埋立地盤１中に中空管７を介して打設する。

この場合、混合材６を盛上り石炭灰３の仮置き場２とは別の仮置き場５に仮置きして盛上りの混合材６の含水比を調整し、打設に適した含水比の混合材６を石炭灰埋立地盤１中に中空管７を介して打設する。また、選別材４に生石灰等の改質材を５０ｋｇ／ｍ³添加した混合材６を用いる。

この実施形態の石炭灰埋立地盤改良工法によれば、石炭灰埋立地盤１の仮置き場２に仮置きされた盛上り石炭灰３を改質処理することで、コンパクションパイルの中詰め材料として再利用することができる。これにより、石炭灰の仮置き場を確保することができる。即ち、火力発電所における既存灰捨地の延命化対策として、石炭灰埋立地盤１に仮置きされた石炭灰３をコンパクションパイルの中詰め材料に有効利用することができる。

図１に示す石炭灰埋立地盤１の盛上り石炭灰３を改良して混合材６にするために、自走式土質改良機とバックホウ（ミキシングバケット仕様）を使用して生石灰の改質材を混合した試験施工を行った。

＜試験施工方法＞
（１）改質材の混合
対象とする盛上り石炭灰３を低含水比と高含水比のものとし、それぞれ改質材添加量を３％、５％、７％に変えて自走式土質改良機にて混合する。また、低含水比の盛上り石炭灰３に改質材添加量を３％、５％、７％に変えてバックホウにて混合する。この結果を表１に示す。

（２）ＣＰ施工機による打設
混合の翌日ＣＰ施工機で試験打設を各２本実施し、移動バケツやホッパーの通過性やＣＰ１本当りのサイクルタイムから施工性を確認する。ここで、サイクルタイムとは、ＣＰ１本当りの打設時間をいう。

自走式土質改良機の施工結果を表２に示す。

また、バックホウの施工結果を表３に示す。

（３）降雨後の性状
盛上り石炭灰３の改良後に降雨があった場合の品質を確認する。この品質の確認結果を表４に示す。

＜試験施工の結果＞
低含水比で改質材添加量を３％、５％の性状が良好であったこと、高含水比で改質材添加量５％が土塊を多く混在させていることから、これ以上添加量を増加する必要がないと判断して中止した。

自走式土質改良機を使用した場合は、中・高含水比の盛上り石炭灰３では改質材添加量５０ｋｇ／ｍ³を採用する。また、降雨後、自走式土質改良機にて中・高含水比の盛上り石炭灰３を改質材添加量５０ｋｇ／ｍ³で混合したものの性状を確認したところ品質は良好であった。

さらに、低含水比の盛上り石炭灰３を改質材添加量３０ｋｇ／ｍ³で混合したものでは、降雨後にＣＰ打設に必要な品質が確保できないため仮置きに適さない。尚、高含水比の盛上り石炭灰３を改質材添加量８０ｋｇ／ｍ³で混合した場合は、中詰め材料として使用することができるが、混合後に土塊が多く混在していることが確認される場合には、ＣＰ打設中に移動バケツやホッパーが閉塞する可能性がある。

バックホウを使用した場合は、低含水比の土塊のない盛上り石炭灰３に改質材添加量５０ｋｇ／ｍ³を採用する。改質材添加量３０ｋｇ／ｍ³の混合では、混合後に土塊が多く混在していることが確認されていることに加えて、降雨後にＣＰ打設に必要な品質が確保できないことから不採用とした。

以上のことから、塊状石炭灰を取り除いた選別材に生石灰等の改質材を３０ｋｇ／ｍ³～８０ｋｇ／ｍ³、より好ましくは３０ｋｇ／ｍ³～５０ｋｇ／ｍ³の範囲で添加した混合材を用いることで、コンパクションパイルの打設に必要な品質の中詰め材料を低コストで確保することができることが判った。即ち、火力発電所における現地発生土である仮置きされた石炭灰をコンパクションパイルの中詰め材料として使用することができるため、発生土の現地再利用（ゼロエミッション）につながり、周辺環境やコストの面で大きく寄与することができる。

＜具体的な構成＞
ここでは、図１に示すように、高含水比と低含水比の仮置きされた石炭灰（盛上り石炭灰３）から選別材４を形成するまでの処理を一次処理とし、選別材４から混合材６を形成するまでの処理を二次処理とする。

一次処理では、石炭灰の含水比を横軸に、細粒分含有率を縦軸にしたグラフを用い、使用可能な範囲の選別を行い、バックホウによるふるい分けで、固化した塊の分別と簡易な「ばっ気乾燥」を行う。

二次処理では、含水比～生石灰の添加量の関係に基づき、含水比に応じて生石灰の添加量を決定して改質を行う。

改質灰（混合材６）の仮置きでは、降雨等による含水比の変化を考慮し、溝や畝等を造成したり、排水管を設置したりして養生することもできる。

改質灰を実際に使用する場合には、仮置き状態と含水比の平面及び深度分布を可視化して、最適な場所から改質灰を採取する。

＜具体的な含水比の観測事例＞
前述した高含水比と低含水比の仮置きされた石炭灰（盛上り石炭灰３）と、一次処理及び二次処理した状態の含水比の経時的な変化を観測した。

測定は、高含水比の仮置きされた石炭灰と低含水比の仮置きされた石炭灰の２つの盛上り石炭灰３の集積場を設定して、それぞれの集積場での地表面・地中での含水比を１３日間測定した。その後、一次処理をせずに二次処理を行った場合（高含水比１の場合と低含水比１の場合）と、一次処理をした後に二次処理を行った場合（高含水比２の場合と低含水比２の場合）の２ケースの含水比変化を測定した。この測定結果を図２のグラフに示す。その結果、以下の（１）～（５）のことが判った。
（１）仮置きでも含水比は徐々に低下していく。
（２）高含水比の場合、含水比の低下の度合いは大きい。
（３）仮置きされた石炭灰の集積場の表面と内部とを比べると、表面の方が含水比は低い。
（４）一次処理では、ガラの撤去はできるが、含水比の低下はほとんどみられない。
（５）改質後の含水比の変化はほとんどない。即ち、降雨後に、ほんのわずか含水比が上昇した。

これらにより、効率的な改質灰（混合材６）の作成には、降雨が予想されない場合は、高含水比の集積場の表面を掘削し、内部の石炭灰をばっ気乾燥させて含水比を低下させることが有効である。

また、降雨が予想される場合には、降雨前に二次処理を実施することで、その後の含水比の上昇を防ぐことができる。

１ 石炭灰埋立地盤
２ 仮置き場
３ 盛上り石炭灰（仮置きされた石炭灰）
４ 選別材
５ 別の仮置き場
６ 混合材
７ 中空管

Claims (2)

1. 石炭灰埋立地盤に仮置きされた石炭灰をコンパクションパイルの中詰め材料として用いる石炭灰埋立地盤改良工法であって、
   前記仮置きされた石炭灰から塊状石炭灰を取り除き、
   次に、前記塊状石炭灰を取り除いた選別材にその含水比に応じた量の改質材を添加して混合材を形成した後で、前記混合材を前記仮置きされた石炭灰の仮置き場とは別の仮置き場に仮置きして該混合材の含水比を調整し、前記打設に適した含水比の混合材を前記石炭灰埋立地盤中に中空管を介して打設することを特徴とする石炭灰埋立地盤改良工法。
2. 請求項１記載の石炭灰埋立地盤改良工法であって、
   前記選別材に前記改質材を３０ｋｇ／ｍ^３～８０ｋｇ／ｍ^３添加した混合材を用いることを特徴とする石炭灰埋立地盤改良工法。

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