(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過性反応壁（５）を地中に設置した透過性反応壁による地下水浄化構造において、
地盤に不透水層まで掘削された空所（３）内に、該空所（３）内を地下水脈の上流側と下流側とに区画するように透過性反応壁（５）が設置されており、
該透過性反応壁（５）の上流側及び下流側の該空所（３）内はそれぞれ上流側スペース（３ａ）及び下流側スペース（３ｂ）となっており、
該空所（３）内に作業員が入って作業可能となっており、
該透過性反応壁（５）は、土壌浄化材を収容した盤状のカートリッジ（４）を上下多段に、且つ地下水脈を横断する左右方向に多列に、且つ地下水脈方向に多層に重ね合わせて配列することにより構成されており、
地下水脈方向に重なり合ったカートリッジ（４）のうちの少なくとも１層の該カートリッジ（４）内に他の層のカートリッジ（４）と異なる土壌浄化材が収容されており、
該空所（３）の底面にコンクリート（８）が打設されており、
該空所（３）の地下水脈方向に沿う左右の側壁面は、それぞれ、鋼矢板（７）と、該鋼矢板（７）の空所（３）内側に固定された平板（１１）とで構成されており、
前記空所（３）内に該カートリッジ（４）を保持するためのフレーム構造体が設置され、該フレーム構造体に対しカートリッジ（４）が着脱可能に装着されている透過性反応壁による地下水浄化構造であって、
各カートリッジ（４）の側面と底面にそれぞれパッキン（４ｃ，４ｄ）が設けられており、
各カートリッジ（４）の上面にクレーン吊り用フック（４ｆ）が設けられていることを特徴とする透過性反応壁による地下水浄化構造。
【請求項２】
請求項１において、地下水脈上流側のカートリッジ（４）の縁部が地下水脈下流側のカートリッジ（４）の縁部とずれるようにカートリッジ（４）が配置されていることを特徴とする透過性反応壁による地下水浄化構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過性反応壁（Permeable  Reactive  Barriers；ＰＲＢ）による地下水の原位置浄化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過性反応壁による地下水の原位置浄化技術は、よく知られているように、汚染地下水の下流域（敷地境界等）に汚染物質の浄化能力を有する鉄粉、活性炭等を含んだ透過壁を設置して汚染地下水を浄化する技術である。一般的には、透過性反応壁の長期使用により反応活性が失われたときには再度、透過性反応壁を構築するようにしているが、この再構築に手間がかかる。この再構築の手間を軽減するために、着脱可能な透過性反応壁が提案されている（特開平０２−１６４９３６、特開２００４−３５１２９３）。また、透過性反応壁を予め地上で鉄筋籠内に収納してユニット化したものを、掘削して作った土留め内に挿入する透過性反応壁の施工方法が提案されている（特開２００１−１２９５７３）。土留めの内壁に強度部材と横矢板を設置して強度を上げる工法も提案されている（特開２００９−１０２８１９）。
【０００３】
このように、従来の透過性反応壁では、地下水汚染の濃度や広がりに合わせて透過性反応壁の形状（厚さ・高さ・幅）を設計し、その形状を包含できる寸法に掘削した地中の土留め内に、浄化材を必要に応じて透水材と混合して充填し、土留めを埋め戻していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０２−１６４９３６
【特許文献２】特開２００４−３５１２９３
【特許文献３】特開２００１−１２９５７３
【特許文献４】特開２００９−１０２８１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の透過性反応壁では以下のような問題があった。
【０００６】
(1)施工が困難
大きな空洞の中に、崩落しやすい粉粒体の浄化材による透過性反応壁を目的の形状になるように立体的に形成するためには、時間がかかる型枠の組み立てや砂の充填が必要であった。また、所定の寸法を確保するために一回り大きめの浄化材を必要としていた。
【０００７】
また、浄化材と同等以上の透水性と清浄性を有する充填砂等の透水材で埋め戻す必要があるが、透水材を現地で調達することは一般的に困難である。また、充填砂等は天然材料なので、その採取行為が自然破壊の原因となる。さらに、運搬時にも、エネルギーの観点から環境負荷を与えていた。
【０００８】
(2)性能変更や形状変更が困難
自然地下水の周期的な流向・流速の変動に伴い、汚染の広がり・濃度も変動するので、従来のように外周に砂が充填されて固定された透過性反応壁では、汚染領域が既設の透過性反応壁の設置範囲よりも広がったり、汚染濃度が既設の透過性反応壁の浄化能力を上回ったりした場合には、汚染を捕捉できなくなる場合があった。従来の方法では、改めて掘削して土留めを作って浄化材を充填して埋め戻すことにより透過反応壁を再構築する必要があったため、速やかに汚染の広がり・濃度の変動に透過性反応壁の設置範囲や浄化能力（透過性反応壁の厚さや、浄化材と透水材との混合比等）を追随させることが困難であり、新設と同様の費用と期間が必要となるという問題があった。
【０００９】
なお、特開２００４−３５１２９３で提案されているように浄化材充填用の容器を埋設しておくことにより、浄化材入れ替えの施工時間は大幅に短縮されるが、汚染濃度の変動に応じて浄化性能をコントロールするには、浄化材と透水材の混合比を適宜変えるなどして対応する必要があり、現場で行うのは手間がかかるという問題が依然として残る。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、浄化材を収容したカートリッジが着脱可能であると共に、汚染範囲や汚染濃度に応じた性能変更が容易である透過性反応壁による地下水浄化構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明（請求項１）の透過性反応壁による地下水浄化構造は、透過性反応壁（５）を地中に設置した透過性反応壁による地下水浄化構造において、地盤に不透水層まで掘削された空所（３）内に、該空所（３）内を地下水脈の上流側と下流側とに区画するように透過性反応壁（５）が設置されており、該透過性反応壁（５）の上流側及び下流側の該空所（３）内はそれぞれ上流側スペース（３ａ）及び下流側スペース（３ｂ）となっており、該空所（３）内に作業員が入って作業可能となっており、該透過性反応壁（５）は、土壌浄化材を収容した盤状のカートリッジ（４）を上下多段に、且つ地下水脈を横断する左右方向に多列に、且つ地下水脈方向に多層に重ね合わせて配列することにより構成されており、地下水脈方向に重なり合ったカートリッジ（４）のうちの少なくとも１層の該カートリッジ（４）内に他の層のカートリッジ（４）と異なる土壌浄化材が収容されており、該空所（３）の底面にコンクリート（８）が打設されており、該空所（３）の地下水脈方向に沿う左右の側壁面は、それぞれ、鋼矢板（７）と、該鋼矢板（７）の空所（３）内側に固定された平板（１１）とで構成されており、前記空所（３）内に該カートリッジ（４）を保持するためのフレーム構造体が設置され、該フレーム構造体に対しカートリッジ（４）が着脱可能に装着されている透過性反応壁による地下水浄化構造であって、各カートリッジ（４）の側面と底面にそれぞれパッキン（４ｃ，４ｄ）が設けられており、各カートリッジ（４）の上面にクレーン吊り用フック（４ｆ）が設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項２の透過性反応壁による地下水浄化構造は、請求項１において、地下水脈上流側のカートリッジ（４）の縁部が地下水脈下流側のカートリッジ（４）の縁部とずれるようにカートリッジ（４）が配置されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の透過性反応壁による地下水浄化構造では、カートリッジを容易に交換することが可能であるので、メンテナンスの時間や労力が削減される。
【００１７】
本発明のように、カートリッジの縁部同士の間やカートリッジとフレームとの間にパッキンを介在させることにより、カートリッジ間やカートリッジとフレームとの間のショートパスを防止することができる。
【００１８】
本発明のように、カートリッジを重ねる枚数を変えることにより、浄化性能を局所的に調整することができる。また、異なる浄化材を充填したカートリッジを重ねることにより、複層式の透過性反応壁を容易に構築することができる。
【００１９】
請求項２のように、上流側のカートリッジの縁部と下流側のカートリッジの縁部とをずらして配置することにより、水がカートリッジ同士の間の継目を短絡的に通過することが防止される。
【００２０】
本発明のようにフレーム体を用いると、カートリッジを上下左右に多段、多列に容易に配列することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態に係る地下水浄化構造を示す縦断面図（図２のＩ−Ｉ線断面図）である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１及び図２のIII−III線断面図である。
【図４】（ａ）図はカートリッジの斜視図、（ｂ）図はカートリッジの底面図、（ｃ）図は（ｂ）図のＣ−Ｃ線に沿う拡大断面図、（ｄ）図は（ｃ）図のＤ−Ｄ線に沿うカートリッジ底部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、第１図〜第４図を参照して実施の形態について説明する。なお、第２図では、透過性反応壁のフレーム構造を明示するために、カートリッジの図示を省略している。
【００２３】
第１図〜第３図の通り、地盤１に透水層（帯水層）１ｂを貫いて不透水層１ａまで空所３が掘削されている。空所３には蓋２が被せられている。
【００２４】
この空所３内を地下水脈（矢印Ｆ）の流水方向の上流側スペース３ａと下流側スペース３ｂとに区画するように、複数枚のカートリッジ４を有する透過性反応壁５が設けられている。カートリッジ４は、鉄粉等の浄化材を収容した長方形又は正方形の盤状である。このカートリッジ４は、第４図のように、直方体形状の透水性ケーシング４ａ内に浄化材４ｂを収容したものである。このカートリッジ４には、吸水膨潤性のパッキン４ｃ，４ｄが設けられている。パッキン４ｃは、カートリッジ４の側面の前縁側及び後縁側の縁部に沿って上下方向に延在している。パッキン４ｄは、カートリッジ４の底面の前縁と後縁との間を左端から右端にまで延在している。カートリッジ４の上面にはワイヤ、ロープ等よりなるフック４ｆが設けられている。カートリッジ４の好適な構成については後述する。
【００２５】
この実施の形態では、空所３は直方体形状であり、地下水脈の上流側及び下流側の壁面（掘削面）にはメッシュ板６などの透水性の板材が設けられている。地下水脈方向に沿う壁面には鋼矢板７が設けられている。底面にはコンクリート８が打設されている。空所３を掘削するには、まず掘削予定域を取り囲むように所定間隔をおいてＨ型鋼１０を地盤１に打ち込み、さらに鋼矢板７を打ち込む。その後、各Ｈ型鋼１０及び鋼矢板７で囲まれる箇所を重機等によって掘削し、コンクリート８を打設する。その後、メッシュ板６を上流側及び下流側の壁面に配置し、当該壁面に臨むＨ型鋼１０に対し、ボルトやビス、溶接などにより固定する。鋼矢板７についても、その背後側に位置するＨ型鋼に対し同様にして固定するのが好ましい。
【００２６】
透過性反応壁５を構築すべき位置を割り出し、この位置の側方において金属製平板１１を鋼矢板７に溶接等により固定する。この平板１１の空所３側の板面に沿ってコ字形断面形状の溝型鋼１２を上下方向に延在するように配列し、溶接等により取り付ける。この実施の形態では、第２図の左側及び右側の各平板にそれぞれ３本ずつ溝型鋼１２を並列させて取り付けているが、２本又は４本以上でもよい。ただし、カートリッジ４を多重に設けるために、溝型鋼１２を２本以上、特に２〜４本程度並設するのが好ましい。隣接する溝型鋼１２同士は溶接させるのが好ましい。
【００２７】
左右の側壁面の溝型鋼１２のうち最上流側のものの上部同士の間に及び最下流側のものの上部同士の間にそれぞれ平型鋼１３を架設する。
【００２８】
なお、この実施の形態では、これらの溝型鋼１２，１２の下部同士の間にも平型鋼１４が架設されている。平型鋼１３，１４の長手方向の両端は各溝型鋼１２に対し好ましくはボルトによって固着される。平型鋼としては、たわまないように厚さ３６ｍｍ程度のものを用いるのが好ましい。平型鋼の代りに鉄筋を用いてもよい。
【００２９】
左壁側の溝型鋼１２と右壁側の溝型鋼１２との間にカートリッジ４の横幅間隔とほぼ同じで若干だけ広い間隔でＨ型鋼１５を立設する。
【００３０】
この実施の形態では、３本のＨ型鋼１５を上流側から下流側に向う方向に並立させている。並列されたＨ型鋼１５同士は、ボルト等によって連結されるのが好ましい。最上流側のＨ型鋼１５の上下両端部を上流側の平型鋼１３，１４にボルト等によって固定すると共に、最下流側のＨ型鋼１５の上下両端部を下流側の平型鋼１３，１４にボルト等によって固定する。
【００３１】
底面のコンクリート８上に溝型鋼１６を並置し、コンクリート８に対しアンカーボルト等によって固定する。この溝型鋼１６は、前記溝型鋼１２を短く切断した構成のものであり、カートリッジ４の横幅よりも若干短い長さを有する。溝型鋼１６は、長手方向を左側壁から右側壁に向う方向にして、平型鋼１４，１４同士の間に３列に配設されている。溝型鋼１６は、左側の溝型鋼１２と、その直近のＨ型鋼１５との間、右側の溝型鋼１２とその直近のＨ型鋼１５との間、及びこれらのＨ型鋼１５，１５の間にそれぞれ配設されている。
【００３２】
なお、図から明らかな通り、溝型鋼１２は、コ字が空所３を向く姿勢とされ、溝型鋼１６はコ字が上方を向くＵ字姿勢とされている。Ｈ型鋼１５は、１対のフランジ部とこれらのフランジ部同士を連結するウェブ部とを有しているものであるが、このウェブ部が上流側から下流側に向う方向にて配設されている。
【００３３】
このように溝型鋼１２、Ｈ型鋼１５、平型鋼１３，１４によってフレーム構造体が構築される。なお、このフレーム構造体の構築手順は上記のものに限定されるものではなく、作業手順を入れ替えてもよいことは明らかである。
【００３４】
このフレーム構造体に対し、上方から落し込むようにしてカートリッジ４が装着される。最下段のカートリッジ４の下端は、溝型鋼１６に嵌合する。また、各カートリッジ４の左辺と右辺は、溝型鋼１２又はＨ型鋼１５に嵌合する。カートリッジ４は、最上段のカートリッジ４の上部が地下水位よりも上位となるまで積み重ねられる。
【００３５】
カートリッジ４の脱着作業手順は次の通りである。
（１）  蓋２を開ける。
（２）  ポンプ（図示略）で空所３内の水を汲み出す。なお、地下水流速は遅いので、水の汲み出しが可能である。
（３）  作業員が空所３の内部に入り、カートリッジ４の側面のパッキン４ｃを外す。（底面のパッキン４ｄはそのままとする。）
（４）  クレーン等にカートリッジ４のフック４ｆ部分をかけて１個ずつ引き上げる。
（５）  新品カートリッジ４を１つずつ差し込む。カートリッジ４にパッキン４ｃ，４ｄが一体化されていない場合は作業員がカートリッジ４の側面と底面にパッキン４ｃ，４ｄを挟み込みながら作業する。
（６）  作業員が空所３から出て蓋２を閉じて作業を終了する。
本実施形態では複数層のカートリッジを形成できるようにフレーム構造体が構成されているので、カートリッジ４の側面のパッキン４ｃを１本にしておくか、又は少なくとも奥側のパッキン４ｃにひもを付けておくなどして、取り外しやすいようにしておくのが好ましい。
【００３６】
なお、新品カートリッジ４を運搬するとき、カートリッジ４が大きいと運搬車を設置場所に横付けしてクレーンで運び出す必要があるが、この実施の形態のカートリッジ４は小型軽量になっており、運搬車から設置場所まで人力で運搬できる。使用済みカートリッジ４の回収をするときも同様である。
【００３７】
＜カートリッジによる地下水浄化作用＞
このように構成された透過性反応壁５による地下水浄化構造において、空所３よりも上流側の透水層１ｂの地下水は第１図の矢印Ｆの通り、上流側のメッシュ板６を通って空所３内の上流側スペース３ａに流入し、カートリッジ４を透過して下流側スペース３ｂに入り、下流側のメッシュ板６を通って地盤１の下流側の透水層１ｂに浸透する。カートリッジ４を透過する際に浄化処理される。
【００３８】
この実施の形態に係る透過性反応壁５による地下水浄化構造にあっては、カートリッジ４を容易に交換することができるので、メンテナンスの時間や労力が削減される。また、図示の実施の形態ではカートリッジ４を地下水脈方向に３層に重ねているが、このカートリッジ４を重ねる枚数を変えることにより、浄化性能を調整することを容易に行うことができる。空所３が複数あり、空所３内のカートリッジ４の重ねる枚数を空所３ごとに変えることにより浄化性能を局所的に調整することができる。
１層目、２層目、３層目の少なくとも１層において、カートリッジ４内に他の層と異なる浄化材を充填することにより、複層式の透過性反応壁５を構成することも可能である。
【００３９】
＜汚染の広がり、濃度の変動のモニタリング＞
透過性反応壁５より地下水の下流側で複数箇所の汚染濃度をモニタリングしてもよい。これにより汚染の広がり・濃度の変動を監視して、必要に応じて迅速にカートリッジ４の増減を行うことができ、汚染の拡散を防止できる。
【００４０】
＜耐震性＞
本発明では、空所３内（土留め内）を埋め戻さないようにしている。この土留め内は地下水が満ちており、この地下水中に透過性浄化壁５が設置されているので、地震発生時に透過性反応壁５に外圧の負荷がなく、形状が維持されやすい。また、大規模な地震で隣接するカートリッジ４，４同士に隙間が生じても、カートリッジ４，４間のズレ修復が容易なため補修費低減と汚染拡散の防止が可能である。
【００４１】
＜カートリッジ４の好適な構成＞
ケーシング４ａは、多孔板又は金網を直方体状に組んだものが好ましい。カートリッジ４を組み立てたときにカートリッジ４，４間に隙間ができないように、対向する各面と辺を平行に成形する必要がある。
【００４２】
ケーシング４ａの材料はワイヤーメッシュ、エキスパンドメタル、パンチングメタル、(合成)樹脂網、ジオテキスタイル等の網体、または形鋼や棒鋼を網状または柵状にしたものが好適である。必要に応じてケーシング４ａの内面に沿ってメッシュシートを設けたり、浄化材を透過性袋に袋詰めにしたものを充填すると、浄化材のカートリッジ４外への流出を確実に防止できるため好ましい。
【００４３】
カートリッジ４にパッキン４ｃ，４ｄを接着剤によって取り付けておいたり、カートリッジ４の側縁間にゴムスポンジなどのパッキンを介在させることによりショートパスを防ぐことができる。側縁部を地下水流方向に対して傾斜させたり、凹凸をつけてカートリッジ４，４同士の隙間の距離を長くすることで、より効果的にショートパスを防ぐことができる。地下水脈方向にカートリッジ４を重ねるときに、上流側のカートリッジ４と下流側のカートリッジ４の側縁部が重ならないようにずらして配置することによってさらに効果的にショートパスを防ぐことができる。
【００４４】
カートリッジ４の寸法を幅１０００〜２０００ｍｍ、高さ１０００〜２０００ｍｍ、厚み１００〜２００ｍｍとすることにより、浄化材を充填後のカートリッジ４は、大きさの面でも重さの面でも作業員が容易に持ち運んだり充填作業をすることができる。従って、カートリッジ枚数を増やす必要が生じたときに容易に対応することができる。
【００４５】
カートリッジ４内に充填する浄化材は粒状物（充填できるもの）であれば特に制限されず、鉄粉、金属塩、活性炭、火山灰土壌、酸化マグネシウム、微生物栄養物質などを使用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  地盤
１ａ  不透水層
１ｂ  透水層（帯水層）
２  蓋
３  空所
３ａ  上流側スペース
３ｂ  下流側スペース
４  カートリッジ
４ｃ，４ｄ  パッキン
５  透過性反応壁
６  メッシュ板
７  鋼矢板
１０，１５  Ｈ型鋼
１２  溝型鋼
１３，１４  平型鋼
【図１】
0005434730.tif 000002
【図２】
0005434730.tif 000003
【図３】
0005434730.tif 000004
【図４】
0005434730.tif 000005