(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物質を含む陸上又は水底の地盤に、上端側が閉鎖され下端側が解放された筒状のケーシングを、上端側を気密に閉鎖した状態で、該ケーシングの外部から静的な荷重を付加するとともに該ケーシング内部の空気又は水をポンプにより引き抜きながら圧入し、該ケーシング内の地盤内に撹拌翼を挿入し、該攪拌翼を回転させながら上及び／又は下方向に移動させる間に該ケーシング内の地盤に固化材を添加混合し、然る後前記ケーシングを引き抜くことを特徴としてなる汚染地盤の固化処理工法。
【請求項２】
水底の地盤へのケーシング圧入の際に引き抜いた水の全部または一部を、ケーシング底部より該ケーシング内の地盤に還流させ、汚染物質の混入した水を地盤内に封じ込めて固化させる請求項１に記載の汚染地盤の固化処理工法。
【請求項３】
引き抜いた水の一部を固化材の混練水として使用する請求項１又は２に記載の汚染地盤の固化処理工法。
【請求項４】
ケーシング引抜きの際に、該ケーシング内に空気又は水を圧入することによりケーシングに引き抜き方向の力を作用させる請求項１，２又は３に記載の汚染地盤の固化処理工法。
【請求項５】
ケーシングの筒型断面形状を、多数を隙間無く並べることが可能な正三角形、方形、正六角形等の多角形状とする請求項１〜３又は４に記載の汚染地盤の固化処理工法。
【請求項６】
隣り合わせに複数のケーシングを並べて地盤に圧入し、施工する請求項１〜４又は５に記載の汚染地盤の固化処理工法。
【請求項７】
固化材として、セメント系固化材、石灰からなる固化材、石膏などの中性固化材、水ガラスを主成分とする固化材及び有機高分子系固化材の内の１種類の固化材又は任意に組み合わせた複数の固化材を用いる請求項１〜５又は６に記載の汚染地盤の固化処理工法。
【請求項８】
汚染物質を含む地盤と固化材を撹拌する翼を、回転軸を中心にして開閉自在な拡翼構造とし、ケーシングのみを地盤に圧入した後、前記撹拌翼を挿入して固化材の注入攪拌混合処理を行う請求項１〜６又は７に記載の汚染地盤の固化処理工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ダイオキシン、重金属等の有機若しくは無機の汚染物質を含む陸上又は水底の地盤の撤去に先立ち、固化材の注入混合によりその場で固化処理することによって汚染物質の拡散を防止する汚染地盤の固化処理工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ダイオキシン、重金属等の有機若しくは無機の汚染物質を含む陸上又は水底の地盤を浄化処理する際には、水底又は陸上の汚染地盤を浚渫又は掘削し、その掘削土砂を浄化処理するする方法が採られている。
【０００３】
また、水底汚染土壌の拡散を防止する方法として、水底地盤表面に覆砂を敷設し、汚染土壌を封じ込める工法がある。
【０００４】
この種の環境浄化工事にあって、水底土砂の浚渫を行う場合には、水底地盤表層の土砂を拡散させることなく浚渫を行う必要があり、このため従来は、図１４に示すように堅固な汚濁防止膜１からなる仕切構造を水中に設置し、大能力のポンプを用いた浚渫船２を使用して大量の周辺水とともに浚渫し、脱水機３で脱水処理している。
【０００５】
また、水底の汚染物質を封じ込めるための覆砂・覆土工事や固化処理工事においても、水底の土砂の巻き上げによる汚染の拡散を防止するためには、堅固な汚濁防止膜（仕切構造）を使用する必要があった。
【０００６】
更に、陸上の汚染物質を含む地盤の掘削に際しては、表面が乾燥していると、汚染物質を含む土粒子が粉塵となって周辺に飛散するため、これを防ぐために地表面に散水したり、例えばテント構造等で工事該当区域全域を閉鎖環境にした上で、パワーショベル等の掘削機により掘削している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来の工法にあって、水底地盤を大量の水とともに浚渫する工法では、水底土砂の表層が非常に撹乱されやすい超軟弱な浮泥状態であるため、次のような問題があり、施工が非常に困難であった。
(１)  汚泥を拡散させないように、大量の周辺水とともに一気に浚渫する必要があるため、浚渫土量が多くなり、その後の処理の手間、コストが増大する。
(２)  浚渫後に脱水処理などを行った場合には、その際に発生した余水にも有害物質が含まれているため、その処理にも甚大なコストがかかる。
(３)  微量でも問題となる物質を含む底質の場合、汚濁防止構造をきわめて強固なものにする必要があり、かつ広範囲に囲まなければならず、そのために甚大なコストがかかる。
【０００８】
また、陸上の汚染物質を含む地盤の掘削に際しては、汚染物質飛散防止のための散水により、水とともに土中の深部へと汚染物質が浸透・拡散してしまうという問題があった。
【０００９】
上述の如き従来の問題に鑑み本発明者らは、汚染物質を含有する地盤を固化材の添加混合により固化処理すれば、汚染物質を不溶化させて原位置に封じ込めることができ、また、完全に無害化が要求される場合でも浚渫や掘削に際して拡散が防止できることに着目し、浚渫や掘削に際して汚染物質の拡散が防止できることに着目し、その固化処理の際に、従来のように多大のコストを要することなく、より安全に汚染物質の拡散を防止できる汚染地盤の固化処理工法の提供することを目的として本発明をなしたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための本発明に係る汚染地盤の固化処理工法の特徴とするところは、汚染物質を含む陸上又は水底の地盤に、上端側が閉鎖され下端側が解放された筒状のケーシングを、上端側を気密に閉鎖した状態で、該ケーシングの外部から静的な荷重を付加するとともに該ケーシング内部の空気又は水をポンプにより引き抜きながら圧入し、該ケーシング内の地盤内に撹拌翼を挿入し、該攪拌翼を回転させながら上及び／又は下方向に移動させる間に該ケーシング内の地盤に固化材を添加混合し、然る後前記ケーシングを引き抜くことにある。
【００１１】
尚、水底の地盤へのケーシング圧入の際に引き抜いた水の全部または一部を、ケーシング底部より該ケーシング内の地盤に還流させ、汚染物質の混入した水を地盤内に封じ込めて固化させることが好ましく、この際、引き抜いた水の一部を用いて水を固化材の混練水として使用することが好ましい。
【００１２】
また、ケーシング引抜きの際に、該ケーシング内に空気又は水を圧入することによりケーシングに引き抜き方向の力を作用させることが好ましい。
【００１３】
尚、ケーシングの筒型断面形状を、多数を隙間無く並べることが可能な正三角形、方形、正六角形等の多角形状としてもよく、隣り合わせに複数のケーシングを並べて地盤に圧入し、施工するようにしてもよい。
【００１４】
また、固化材として、セメント系固化材、石灰からなる固化材、石膏などの中性固化材、水ガラスを主成分とする固化材及び有機高分子系固化材の内の１種類の固化材又は任意に組み合わせた複数の固化材を用いることができる。
【００１５】
汚染物質を含む地盤と固化材を撹拌する翼を、回転軸を中心にして開閉自在な拡翼構造とし、ケーシングのみを地盤に圧入した後、前記撹拌翼を挿入して固化材の注入攪拌混合処理を行うようにしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図１〜図１１について説明する。
【００１７】
図１は本発明に使用する装置の概略を示しており、符号１０は処理しようとする地盤に圧入する筒状をしたケーシングである。このケーシング１０は、下端が開放され、上端が天板１１によって気密に閉鎖されている。天板１１には固化材添加混合用の攪拌翼支軸１２が回転及び上下方向に移動可能に貫通されている。この、攪拌翼支軸１２は、ケーシング１０上に設置した駆動装置１５によって回転駆動及び軸方向の駆動がなされるようになっている。
【００１８】
攪拌翼支軸１２には複数の攪拌翼１３が放射状に突設されている。この各攪拌翼１３には固化材吐出孔１４が一定間隔毎に開口され、攪拌翼１３及び攪拌翼支軸１２内を通してスラリー状の固化材が吐出できるようになっている。
【００１９】
ケーシング１０の天板１１には加減圧用管路１６が貫通開口され、ポンプ１７で注排水することによりケーシング１０内を加減圧できるようになっている。
【００２０】
次に上述した装置を使用した水底地盤の固化処理工程について説明する。
【００２１】
まず、図２に示すように、ダイオキシン・重金属など、有機もしくは無機の汚染物質を含む水底地盤２０上に、前述したケーシング１０を設置し、該ケーシング１０上より、地盤を撹乱させないように静的な鉛直荷重を掛けながら地盤２０中に圧入させる。この時、水上の作業支援船２１上のポンプ１７により加減圧用管路１６を通じてケーシング１０内部の水を引き抜く。これによってケーシング１０内を減圧させて圧入を容易にすると同時に、汚染物質を含む土砂の飛散・拡散を防止する。
【００２２】
このようにしてケーシング１０を地盤２０中に圧入した後、図３に示すように、水上の作業支援船２１上の固化材プラント２２と攪拌翼支軸１２とを固化材注入ホース２３を介して連通させ、ケーシング１０内に備えられている攪拌翼１３を駆動装置１５によって回転させつつ所定の処理深さまで降下させる。次いで攪拌翼支軸１２を回転させつつ引き上げ、引き上げ途中の任意の高さ位置から固化材プラント２２より懸濁スラリーもしくは溶液に調整した固化材を供給して攪拌翼１３の固化材吐出孔１４から吐出させる。これによってケーシング１０内の汚染地盤に固化材を均等に注入しつつ攪拌混合させる。
【００２３】
尚、固化材プラント２２により固化材スラリーを調整するに際しては、ケーシング１０内より抜き取った汚濁余剰水を使用する。尚、この汚濁余剰水とは、ケーシング内部より引き抜いた汚染物質を含んでいる可能性のある水をいい、固化材を懸濁スラリー状もしくは溶液状に調整する際に、混練あるいは希釈用の水として再利用することで、さらなる固化体内部に汚染物質の封じ込めが可能となる。
【００２４】
このようにして水底地盤２０中に圧入したケーシング１０内で、汚染地盤に固化材を注入し、混合攪拌した後、図４に示すようにケーシング１０を引き抜く。この引き抜きに際しては、加減圧用管路１６を通してケーシング１０内に注水することにより内部を加圧し、引き抜きを容易にする。水底地盤２０中に残された固化材混合地盤は、固化材によって原位置に残された状態で固化する。
【００２５】
引き抜かれたケーシング１０は次の処理位置に移動させて前述と同様の工程を繰り返し、所望の広さの汚染水底地盤を原位置で固化させる。固化された地盤は、これを掘削して除去し、無害化させる処理を行っても良く、また、現位置にそのまま残し、覆砂等によって水底に埋設処理しても良い。
【００２６】
尚、上述の処理工程において、ケーシング１０を水底地盤２０中に圧入する工程において、図５に示すように、ケーシング１０の肉厚内に還流用水路２４を設置しておき、ケーシング１０内から抜き取った水をケーシング１０の下端開口部からケーシング１０内の水底地盤中に還流させることによって汚濁水を水底地盤中に注入し、汚染地盤の固化と同時に汚濁水をその中に封じ込めることが好ましい。
【００２７】
また、図６に示すように、内部に攪拌翼を予め設置しないで、頂部中央に攪拌翼出入孔２５を開けたケーシング１０内を使用し、攪拌翼出入孔２５をキャップによって閉鎖させた状態で前述と同様にして水底地盤２０中へ圧入し、圧入終了後、攪拌翼出入孔２５より、攪拌翼支軸１２に沿わせて攪拌翼１３を折り畳んだ状態で挿入し、ケーシング１０内で拡開させて固化材を注入し、混合攪拌させるようにしてもよい。
【００２８】
次に陸上地盤の固化処理工程について説明する。
【００２９】
図７に示すように、ダイオキシン・重金属など、有機もしくは無機の汚染物質を含む陸上地盤３０上に、前述したケーシング１０を設置し、該ケーシング１０上より、地盤を撹乱させないように静的な鉛直荷重を掛けながら圧入させる。この時、陸上に隣接して設置した真空ポンプ３１により加減圧用管路１６を通じてケーシング１０内部の空気を引き抜く。これによってケーシング１０内を減圧させて圧入を容易にすると同時に、汚染物質を含む土砂の飛散・拡散を防止する。
【００３０】
このようにしてケーシング１０を地盤３０中に圧入した後、図８に示すように、陸上に隣接して設置した固化材プラント２２と攪拌翼支軸１２とを固化材注入ホース２３を介して連通させ、ケーシング１０内に備えられている攪拌翼１３を駆動装置１５によって回転させつつ所定の処理深さまで降下させる。
【００３１】
次いで攪拌翼支軸１２を回転させつつ引き上げ、引き上げ途中の任意の高さ位置から固化材プラント２２よりスラリー状に調整した固化材を供給して攪拌翼１３の固化材吐出孔１４から吐出させる。これによってケーシング１０内の汚染地盤に固化材を均等に注入しつつ攪拌混合させる。
【００３２】
このようにして陸上地盤３０中に圧入したケーシング１０内で、汚染地盤に固化材を注入し、混合攪拌した後、図９に示すようにケーシング１０を引き抜く。この引き抜きに際しては、加減圧用管路１６を通してケーシング１０内に空気を加圧注入して内部を加圧し、引き抜きを容易にする。残された固化材混合地盤は、固化材によって原位置に残された状態で固化する。
【００３３】
引き抜かれたケーシング１０は次の処理位置に移動させて前述と同様の工程を繰り返し、所望の広さの汚染水底地盤を原位置で固化させる。固化された地盤は、これを掘削して除去し、無害化させる処理を行う等、産業廃棄物として各種の処理を行ってもよく、完全に不溶化するように固化させた場合は、その上部に覆土して原位置に封じ込めてもよい。
【００３４】
上述した各種の例においては、円筒状をしたケーシング１０を使用しているが、これによると汚染地盤を円柱状に順次固化処理することとなるため、図１０（ａ）に示すように、隣り合う各固化処理部分Ａ間に未処理部分Ｂが発生することとなる。これを防止するために、図１０（ｂ）〜（ｄ）に示すようにケーシング１０の断面形状を正三角形、正方形、正六角形等の多角形状にすることによって未処理部分を無くすことができる。
【００３５】
この場合、図１１に示すように、ケーシング１０の断面形状によって撹拌翼１３の先端に金属製ブラシ４０を取り付けたり、図１２に示すように攪拌翼１３と同構造でこれを小型にした撹拌補助翼４１を併用したりすることにより、多角形ケーシング内においても未処理部を残さないように撹拌を行うことができる。
【００３６】
また、図には示してないが、複数のケーシングを組合せ、同時に施工することにより、一度に大きな範囲を改良することも可能となる。
【００３７】
使用する固化材は、ａ普通ポルトランドセメント、高炉セメント、特殊土質用固化材等のセメント系固化材、ｂ石灰、ｃ石膏などの中性固化材、ｄ水ガラスを主成分とする固化材、ｅ有機高分子系固化材を、単体もしくは上記ａ〜ｅの固化材を任意に組み合わせて用いることができる。
【００３８】
更に、前述したケーシング１０を地盤中に圧入させる際の静的な鉛直荷重の付加は、例えば図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、陸上にあってはパワーショベル等の重機に固定された圧入支持部材５０、また、水底にあっては作業船に固定された圧入支持部材５０に対して鉛直荷重付加用の加圧軸５１を、ガイド５２，５２を介して軸方向に移動可能に支持させ、図１３（ａ）に示すように、加圧軸５１に固定した受け台５３上に重錘５４を積み上げるようにしたり、図１３（ｂ）に示すように、受け台５３をジャッキ５５によって押し下げるようにしたり、更に、図１３（ｃ）に示すように、モーター５６によって駆動されるギヤ又はローラ５７によって加圧軸５１を下向きに移動させるようにしたりすることにより行うことができる。
【００３９】
以上の如き汚染地盤の固化処理工法では、現地の地盤中の汚染物質が拡散することのないようにケーシングを汚染物質を含む地盤内に圧入し、その中で固化材と地盤を撹拌して固化体を作成することにより、１．周辺への汚染物質の拡散がない
２．ケーシング内部で固化材添加および撹拌混合を行うため、固化材が外へ漏出
せず配合のバラツキが少なく均質な固化体を作成できる
３．原位置に汚染された物質を封じ込めることが可能
４．固化した後に、撤去・移動することで、汚染物質を拡散させずに処理施設まで移動、搬出が可能
５．水底地盤の場合は、分離された汚染水の処理量を必要最小限とするため、施工コストを低減可能
を満足する。
【００４０】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る汚染地盤の固化処理工法においては、汚染物質を含む陸上又は水底の地盤に、上端側が閉鎖され、下端側が解放された筒状のケーシングを、静的な荷重を掛けながら圧入し、該ケーシング内の地盤内に撹拌翼を挿入し、該攪拌翼を回転させながら上及び／又は下方向に移動させる間に該ケーシング内の地盤に固化材を添加混合し、然る後前記ケーシングを引き抜くようにしたことにより、汚染された地盤は、閉鎖されたケーシング内で固化材の注入・混合・攪拌処理がなされるため、従来の汚染水底地盤の浚渫や覆砂による埋設処理のように強固な汚濁拡散防止幕の設置が不要になり、また陸上地盤の掘削処理時における散水による汚染物質の地下浸透や埃の飛散による拡散が完全に防止された状態で固化処理されることとなり、低コストで汚染物質を処理できる。
【００４１】
また本発明では、陸上又は水底の地盤へのケーシング圧入の際に、ケーシングの上端側を気密に閉鎖し、該ケーシングの外部から静的な荷重を付加するとともに該ケーシング内部の空気又は水をポンプにより引き抜くことによりケーシングを圧入することにより、ケーシングの圧入をスムーズに行うことができ、また、圧入によって生じるケーシング内の汚濁空気又は汚濁水を拡散させること無く処理できる。
【００４２】
更に本発明では、水底の地盤へのケーシング圧入の際に、ケーシングの上端を気密に閉鎖し、該ケーシングの外部から静的な荷重を付加するとともに該ケーシング内部の空気又は水をポンプにより引き抜くことによりケーシングを圧入するとともに引き抜いた水の全部または一部を、ケーシング底部より該ケーシング内の地盤に還流させ、汚染物質の混入した水を地盤内に封じ込めて固化させることにより、ケーシング内に発生する汚濁した水処理の一部を固化地盤中に封じ込めて処理するため、発生する汚濁水の無害化処理が軽減される。
【００４３】
更に本発明では、引き抜いた水の一部を用いて水を固化材の混練水として使用することにより、発生する汚濁水の無害化処理が軽減される。
【００４４】
更に本発明では、ケーシング引抜きの際に、該ケーシング内に空気又は水を圧入することによりケーシングに引き抜き方向の力を作用させることにより、ケーシングの引き抜きをスムーズに行わせることができる。
【００４５】
更に本発明ではケーシングの筒型断面形状を、多数を隙間無く並べることが可能な正三角形、方形、正六角形等の多角形状とすることにより、未固化処理部分をなくし効率よく固化処理できる。
【００４６】
更に、本発明では隣り合わせに複数のケーシングを並べて地盤に圧入し、施工することにより、広範囲を同時に固化処理できる。
【００４７】
更に、本発明では固化材として、セメント系固化材、石灰からなる固化材、石膏などの中性固化材、水ガラスを主成分とする固化材及び有機高分子系固化材の内の１種類の固化材又は任意に組み合わせた複数の固化材を用いることにより、汚染地盤の性状に合わせた固化処理ができる。
【００４８】
更に本発明では、汚染物質を含む地盤と固化材を撹拌する翼を、回転軸を中心にして開閉自在な拡翼構造とし、ケーシングのみを地盤に圧入した後、前記撹拌翼を挿入して固化材の注入攪拌混合処理を行うことにより、ケーシングが軽量となり、圧入や移動などの作業が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る汚染地盤の固化処理方法に使用する装置の概略を示す断面図である。
【図２】  本発明に係る水底地盤の固化処理方法におけるケーシング圧入工程の状態を示す断面図である。
【図３】  同上の固化材添加混合工程の状態を示す断面図である。
【図４】  同上のケーシング引き抜き工程の状態を示す断面図である。
【図５】  同上のケーシング圧入工程における汚泥水の環流状態の概略を示す断面図である。
【図６】  同上の拡翼式攪拌機を使用した際の攪拌機挿入の状態を示す断面図である。
【図７】  本発明に係る陸上地盤の固化処理方法におけるケーシング圧入工程の状態を示す断面図である。
【図８】  同上の固化材添加混合工程の状態を示す断面図である。
【図９】  同上のケーシング引き抜き工程の状態を示す断面図である。
【図１０】  （ａ）〜（ｄ）はケーシング形状別の地盤処理状態の概略を示す平面図である。
【図１１】  多角形ケーシングの撹拌混合方法の概略を示す断面図である。
【図１２】  同上の他の実施例を示す断面図である。
【図１３】  （ａ）〜（ｃ）本発明におけるケーシング圧入の際の静的加重付加方法の別々の例を示す側面図である。
【図１４】  従来の水中汚染地盤の浚渫方法の概略を示す側面図である。
【符号の説明】
１０  ケーシング
１１  天板
１２  撹拌翼支軸
１３  撹拌翼
１４  固化材吐出孔
１５  駆動装置
１６  加減圧用管路
１７  ポンプ
２０  水底地盤
２１  作業支援船
２２  固化材プラント
２３  固化材注入ホース
２４  環流用水路
２５  撹拌翼出入孔
３０  陸上地盤
３１  真空ポンプ
４０  金属製ブラシ
４１  撹拌補助翼
５０  圧入支持部材
５１  加圧軸
５２  ガイド
５３  受け台
５４  重錘
５５  ジャッキ
５６  モーター
５７  ギヤ（又はローラ）
【図１】
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【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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