(57)【要約】【課題】施工が容易で中和効果の高いずり盛土の施工方法を提供する。【解決手段】  含水によって酸性水を発生する黄鉄鉱を含んだ掘削ずりを盛土材料とするずり盛土１を施工するに際し、掘削ずりを層状に締め固めて締固め層９を形成することと、酸性水を中和する中和層１０を締固め層９の上面に形成することを行う。中和層１０は砂状の石灰石を撒き均すことで形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水によって酸性水を発生する物質を含む掘削ずりを盛土材料とするずり盛土の施工方法において、
前記掘削ずりを層状に締め固めて締固め層を形成する工程と、
前記酸性水を中和する中和層を前記締固め層の上面に形成する工程と、
を行うことを特徴とするずり盛土の施工方法。
【請求項２】
前記中和層は、砂状の石灰石またはドロマイトを撒き均すことで形成されることを特徴とする請求項１に記載のずり盛土の施工方法。
【請求項３】
前記中和層は、前記ずり盛土内の水を排出するための縦樋に向けて下り傾斜している請求項２に記載のずり盛土の施工方法。
【請求項４】
前記酸性水を中和する中和材を前記縦樋の周囲に設けることを特徴とする請求項３に記載のずり盛土の施工方法。
【請求項５】
含水によって酸性水を発生する物質を含む掘削ずりを盛土材料とするずり盛土の盛土構造において、
積層してなる締固め層同士の間に、前記酸性水を中和する中和層を設けたことを特徴とするずり盛土の盛土構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸性水発生物質を含有するずり盛土の施工方法、及び盛土構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル等の掘削ずりに黄鉄鉱（ＦｅＳ２）等の酸性水発生物質が含まれていることがある。この掘削ずりを盛土材料に使用した場合、降雨等によって含水すると酸性水を発生し、周辺環境に悪影響を与える恐れがある。この悪影響を防止するため、盛土の上面や法面に覆土等を行い雨水浸透を防止することや、集水した酸性水を中和処理した後に排出することが行われている。また、中和材としてのアルカリ性物質を土壌に混合することも行われている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８２０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、覆土等を行っても雨水浸透を完全に防止することは困難であり、とりわけ施工中は、雨水の浸透を防止することも不可能である。このため、集水した酸性水を中和処理するためには処理施設を設けなければならない。さらに、中和材を土壌に混合する場合、土壌全体に均一に混合するために多大な労力を必要とする上、一定の効果を期待するためには、最低添加量を確保する必要もあるため、不経済である。
【０００５】
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、施工が容易で中和効果の高いずり盛土の施工方法、及びずり盛土の盛土構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、含水によって酸性水を発生する物質を含む掘削ずりを盛土材料とするずり盛土の施工方法において、
前記掘削ずりを層状に締め固めて締固め層を形成する工程と、
前記酸性水を中和する中和層を前記締固め層の上面に形成する工程と、
を行うことを特徴とする。
【０００７】
また本発明は、含水によって酸性水を発生する物質を含む掘削ずりを盛土材料とするずり盛土の盛土構造において、
積層してなる締固め層同士の間に、前記酸性水を中和する中和層を設けたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、盛土内に雨水が浸透して酸性水が発生しても、この酸性水を中和層によって中和できる。この中和層は締固め層の上面に形成するので、施工が容易である。
【０００９】
本発明において、前記中和層を砂状の石灰石またはドロマイトを撒き均すことで形成すれば、中和層を容易に形成できる。
【００１０】
また、本発明において、前記中和層を前記ずり盛土内の水を排出するための縦樋に向けて下り傾斜させれば、通水後の中和層によって盛土内の水を縦樋側に導くことができる。
【００１１】
さらに、本発明において、前記酸性水を中和する中和材を前記縦樋の周囲に設ければ、酸性水を中和材によって中和した後に縦樋に導くことができる。このため、機械設備が不要でありメンテナンスの手間がほとんどない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、施工が容易なずり盛土の施工方法、及び盛土構造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ずり盛土の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】縦樋周囲に充填される中和材を説明する図であり、（ａ）は縦樋周囲の部分拡大図、（ｂ）は凹部付近の部分拡大図、（ｃ）はＢ−Ｂ矢視図である。
【図４】盛土内における水の流れを説明する図である。
【図５】石灰石による酸性水の中和試験（バッチ試験）の結果である。
【図６】石灰石による酸性水の中和試験（カラム試験）の結果である。
【図７】地面に遮水層等を設けた状態を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ矢視図である。
【図８】最下層の締固め層を設けた状態を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＤ−Ｄ矢視図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、施工単位の盛土ブロックを継ぎ足し、締固め層を施工していく様子を説明する図である。
【図１０】縦樋周辺の凹部に石灰石等を充填した状態を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＥ−Ｅ矢視図である。
【図１１】中間遮水層を形成した状態を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＦ−Ｆ矢視図である。
【図１２】完成した盛土を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＧ−Ｇ矢視図である。
【図１３】変形例を説明する図であり、中和層の上下を透水性シートで挟んだ状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１や図２に示すように、ずり盛土１（以下盛土１という）は、底面が略正方形の角錐台状に設けられる。盛土１が設けられる範囲の地面Ｇは、中心部に向けて下り傾斜しており、例えば３％程度の下り勾配が設けられる。この地面Ｇには遮水層２が設けられる。遮水層２は、樹脂性の遮水シートによって構成される。なお、遮水層２を、ベントナイト等を用いた土質遮水で形成してもよい。
【００１６】
遮水層２の外周部には、盛土場外への土砂流出を防止する下部堰堤３が設けられる。下部堰堤３は、盛土１が設けられる範囲を囲繞するように健全土を盛ることで形成される。この下部堰堤３は略三角形状である。従って、下部堰堤３によって、盛土場内と盛土場外のそれぞれへ下り傾斜する法面が形成される。
【００１７】
地面Ｇの中心部には、埋設された地下排水管４に縦樋５を接続するための貫通路６が設けられている。縦樋５は、盛土１内に浸透した雨水を地下排水管４に導くものであり、貫通路６に下端部が挿入された状態で立設される。この縦樋５は、側面に多数の通水孔７が設けられた管状部材（有孔管）であり、直径が１〜２ｍ程度の円筒部材によって構成されている。縦樋５は、盛土１を鉛直方向に貫通した状態で設けられるので、その長さは盛土１の高さにあわせて定められる。すなわち、縦樋５の上端開口が盛土上面の中心部に配置される長さ、例えば５〜１０ｍ程度に定められる。なお、縦樋５は、円筒状部材に限られない。蛇腹の管であってもよいし、矩形状の管であってもよい。
【００１８】
縦樋５の周囲には、この縦樋５を囲むように中和材８が設けられる。この中和材８は、盛土１内で発生した酸性水を中和する。なお、中和材８については後で説明する。中和材８の周囲には、締固め層９が高さ方向に複数重ねられた状態で設けられる。締固め層９は、掘削ずりを所定厚さ（例えば１〜２ｍ）に盛り、締め固めることで形成される。上述のように、地面Ｇが中心部に向けて下り傾斜していることから、締固め層９の表面も中心部に向けて下り傾斜している。各締固め層９の表面には中和層１０が形成される。この中和層１０は、積層してなる締固め層９同士の間に設けられ、盛土１内で発生した酸性水を中和する。なお、中和層１０についても後で説明する。盛土１における高さ方向の途中には、中間遮水層１１が設けられる。中間遮水層１１は、遮水シートや土質遮水によって構成され、所定数の締固め層９が形成される毎に形成される。遮水シートはロール状の材料が使用されるが、小さな遮水シートを重ねた簡易的なものであってもよい。中間遮水層１１もまた中心部（縦樋５）に向けて下り傾斜した状態で設けられる。このため、盛土１内を流下して中間遮水層１１に達した雨水は、中間遮水層１１に沿って縦樋５側へ移動する。このような中間遮水層１１は、盛土１内の水を縦樋５へ向けて集水する集水層として機能する。
【００１９】
各締固め層９の外側面、すなわち盛土１の法面には、被覆土砂層１２が形成される。被覆土砂層１２は、盛土場外への土砂流出を防止するものであり、健全土を所定厚さに盛ることで形成される。そして、被覆土砂層１２の上端は、最上層の締固め層９よりも多少高く設けられており、先行仮堰堤１３を構成する。この先行仮堰堤１３をも覆う状態で、盛土１の上面が完成した部分から防水シート１４を敷き詰めていき、降雨による浸透水をなるべく排水するように施工する。
【００２０】
次に、締固め層９上面に設ける中和層１０、及び縦樋５周囲の中和材８について説明する。
【００２１】
中和層１０は、砂程度の大きさの（粒径が１ｍｍ以下）石灰石を用いる。この実施形態では、層厚が１ｍｍ程度となるように、石灰石を締固め層９の上面に一様に撒き均す。
【００２２】
中和材８としては玉砂利程度の大きさの（粒径が５〜２０ｍｍ程度）石灰石を用いる。この実施形態では、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、中和材８を石や岩（以下石等１５という）と混ぜた混合物を、縦樋５周囲の凹部１６に充填する。この凹部１６は、各締固め層９を構成する施工単位での盛土ブロックＢＫ（図９（ａ）〜（ｃ）を参照）の内側法面によって構成される。このように、中和材８を石等１５と混ぜて用いると、中和材８（石灰石）が酸性水と中和反応をして小さくなっても、石等１５によって縦樋５の周辺部が沈下してしまう不具合を防止できる。また、石等１５は、縦樋５の通水孔７よりも大きなものを用いることが好ましい。中和材８や土砂が通水孔７を通じて縦樋５内に入り込むことを抑制できるからである。
【００２３】
中和層１０や中和材８としては、石灰石のほか、ドロマイト（ＣａＣＯ３とＭｇＣＯ３の混合物）、セメント、及び石灰も用いることができる。ここで、石灰石やドロマイトを用いた場合、石灰石等に接した水は中性を示す。従って、アルカリ性を示す水（アルカリ水）の発生を防止できる。また、掘削ずりに有害重金属が含まれていても、この重金属は石灰石等で吸着固定される。すなわち、石灰石等を中和層１０や中和材８に用いることで、環境汚染を防止できる。
【００２４】
次に、盛土１内における水の流れを説明する。
【００２５】
施工中や施工後の降雨等によって盛土１内に水が浸透する。この水は、例えば図４に矢印で示すような経路で盛土１内を自然流下する。ここで、盛土材料として黄鉄鉱を含有する掘削ずりを用いた場合、黄鉄鉱と水が反応することで硫酸酸性となった水（酸性水）が発生する。この酸性水が中和層１０を通過するとき、酸性水が石灰石と反応して中和される。この場合における反応式を以下に示す。
ＣａＣＯ３＋Ｈ２ＳＯ４  →  ＣａＳＯ４＋Ｈ２ＣＯ３
【００２６】
中間遮水層１１や遮水層２に達した水（酸性水、中和水）は、中間遮水層１１や遮水層２の傾斜に沿って流れる。また、中和層１０における化学反応によって石膏が生成されるので、一部の水は中和層１０の傾斜に沿っても流れる。上述したように、中間遮水層１１や遮水層２の傾斜下端には中和材８が配置されている。このため、流下した水が酸性を呈していても中和材８との接触によって中和される。そして、中和水が縦樋５内に流入し、地下排水管４を通って盛土場外へ排出される。その結果、酸性水が盛土１外へ排出されてしまう不具合を確実に防止できる。特に、中和水を縦樋５内に流入させているので、地下排水管４に漏れが生じていても中和水が浸透するに過ぎず、環境汚染を有効に防止できる。加えて、浸透水は盛土１内を自然流下するので、水を流すための機械設備が不要となり、設備の簡素化が図れる。
【００２７】
また、この実施形態では、中和層１０に用いる石灰石の粒径を、中和材８に用いる石灰石の粒径よりも小さくしている。このため、中和層１０側では接触面積を高めて酸性水を効率よく中和でき、中和材８側では通水性を確保しつつ酸性水を中和できる。
【００２８】
次に、石灰石の中和力について説明する。
【００２９】
まず、石灰石を添加した際における希硫酸溶液のｐＨ変化を確認した。ｐＨ３の酸性水が発生した場合、含まれる硫酸の量は０．５×１０−３ｍｏｌ／Ｌになり、中和に必要な石灰石の量は０．０５ｇ／Ｌになる。そこで、次の３パターンについて、石灰石の中和効果を確認する試験を行った。
（１）石灰石０．０５ｇ／希硫酸溶液１Ｌ：（中和当量＝理論上の必要量）
（２）石灰石０．３ｇ  ／希硫酸溶液１Ｌ：（中和当量の６倍）
（３）石灰石０．６ｇ  ／希硫酸溶液１Ｌ：（中和当量の１２倍）
【００３０】
この試験では、ｐＨ３の希硫酸溶液に粉末状の石灰石を上記の量添加し、スターラーで攪拌しながらｐＨの変化を測定した。結果を図５に示す。
【００３１】
石灰石は短時間で硫酸と反応する。石灰石０．６ｇを添加した場合、１秒後にｐＨ６、３秒後にｐＨ７になった。また、石灰石０．０５ｇを添加した場合でも、約１８０秒後にはｐＨ６以上になった。盛土１の透水係数を１０−２ｃｍ／ｓｅｃと仮定すると、１ｍｍの厚みを通過するために１０秒を要する。中和層１０の厚さが１ｍｍであるため、中和当量の６倍程度の石灰石を効率よく接触させることで、ｐＨ３の酸性水をｐＨ６以上に中和できることが判る。
【００３２】
次に、石灰石を充填したカラムに通液した際の希硫酸溶液のｐＨ変化を測定した。この試験では、直径５ｃｍの円筒カラムに厚みが１ｍｍとなるように粉末状の石灰石を充填した。また、石灰石が水流とともに移動しないように、下流側に珪砂を充填するとともに上流側に目の細かい金網を配置した。そして、カラムの下部からｐＨ３の酸性水を通水し、１分経過する毎に浸出水を採取してｐＨを測定した。なお、通水速度は、盛土１の透水係数やカラムの直径等を考慮して１１．８ｍｌ／ｓｅｃとした。結果を図６に示す。浸出水のｐＨは、通水直後から７以上あり、６００ｍｌの量を通水しても６．３程度あった。この結果から、中和層１０の厚さは１ｍｍ程度あれば酸性水を十分に中和できることが判る。
【００３３】
次に、盛土１の施工方法について説明する。便宜上、施工方法の説明における盛土１は、締固め層９の数や盛土１の大きさを図１の盛土１と異ならせている。
【００３４】
まず、図７（ａ），（ｂ）に示すように、盛土１が設けられる範囲の地面Ｇに対し、中心部へ下る勾配を設け、遮水層２を設ける。また、外周部には下部堰堤３を設け、中心部には貫通路６を設けて縦樋５を立設する。次に、図８（ａ），（ｂ）に示すように、最下層の締固め層９を設ける（締固め層形成工程）。締固め層９は、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、施工単位の盛土ブロックＢＫを外周側から内側に向かって順に積んでいく形で施工する。このため、縦樋５の周辺には盛土ブロックＢＫの内側の法面で囲われた凹部１６が形成される。最下層の締固め層９を形成したならば、締固め層９の上面に中和層１０を形成する（中和層形成工程）。中和層１０の形成は、例えば、湿らせた石灰石を目砂散布機によって撒き均すことで行う。湿らせた石灰石を用いることで石灰石の空気中への飛散を防止できる。そして、目砂散布機を用いることで一定層厚の中和層１０を容易に形成できる。また、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、凹部１６には、中和材８としての石灰石と石等１５の混合物を充填する（中和材充填工程）。
【００３５】
以後は、締固め層９の形成、中和層１０の形成、及び中和材８の充填の各工程を繰り返し行う。これにより、締固め層９が積み重ねられ、中和材８が盛り立てられる。また、盛土１の最外周部に当たる部分の法面には被覆土砂層１２を形成する。所定数の締固め層９が形成されたならば、図１１（ａ），（ｂ）に示すように中間遮水層１１を形成し、この中間遮水層１１に重ねて締固め層９を形成する。そして、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、最上層の締固め層９の形成によって盛土１が完成する。
【００３６】
この施工方法によれば、締固め層９を形成する毎に中和層１０を形成しているので、盛土１の施工途中に降雨があっても、締固め層９で発生した酸性水を中和層１０で中和できる。このため、発生した酸性水の盛土場外への流出を効果的に抑制できる。
【００３７】
また、石灰石を撒き均すことで中和層１０を形成しているので、中和材を盛土材料と均一に混合する方法に比べ、労力を格段に少なくできるし、中和材の使用量を少なくできる。一般的に、攪拌混合により中和効果を期待する場合、中和材と対象土壌の接触を確保することを考慮して、酸性物質当量の必要量とは関係なく最低２５ｋｇ／ｍ３程度の添加量を確保するが、本願発明の方法によれば１ｋｇ／ｍ３程度の使用量で十分な効果が期待できる。
【００３８】
ところで、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、図１３に示すように、中和層１０の上下に透水性シート１７を配置してもよい。このようにすると、中和層１０が透水性シート１７で挟まれた状態になるので、中和層１０を構成する石灰石粒の流出を防止できる。
【００３９】
上述の実施形態では、中和層１０、及び中和材８を設けた盛土１について説明したが、中和層１０だけでも十分な中和効果が得られる。そして、中和材８との併用によって中和をより確実に行える。
【００４０】
上述の実施形態における盛土材料は、黄鉄鉱を含有する掘削ずりであったがこれに限られない。含水によって酸性水を発生する酸性水発生物質を含んでいる掘削ずりであれば同様に実施できる。
【００４１】
また、地面Ｇの遮水層２を土質遮水とした場合、遮水層２の表面に中和層を形成してもよい。
【００４２】
さらに、盛土材料の透水性があまりよくない場合には、遮水層２，１１の代わりにあるいは遮水層２，１１と併せて、盛土材料よりも透水性が高く水を積極的に流す排水層を設ける場合も考えられる。
【符号の説明】
【００４３】
１  盛土
２  遮水層
３  下部堰堤
４  地下排水管
５  縦樋
６  貫通路
７  通水孔
８  中和材
９  締固め層
１０  中和層
１１  中間遮水層
１２  被覆土砂層
１３  先行仮堰堤
１４  防水シート
１５  石等
１６  凹部
１７  透水性シート
ＢＫ  盛土ブロック
【図１】
2010242452.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2010242452.tif 000013
【図１２】
2010242452.tif 000014
【図１３】
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