(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中に壁体をなすように構築されて地中遮水壁であって、その少なくとも一部が、粒状ベントナイトと水と前記地盤を構成する地盤土とを混合した粒状ベントナイト混合土によって形成されてなり、
前記粒状ベントナイトとしては粒径２ｍｍ以上１０ｍｍ以下のものが用いられることを特徴とする地中遮水壁。
【請求項２】
請求項１記載の地中遮水壁であって、前記粒状ベントナイト混合土によって形成された第一の遮水壁と、深層混合処理工法によって形成された第二の遮水壁とを備えてなる地中遮水壁。
【請求項３】
請求項２記載の地中遮水壁であって、前記第一および第二の遮水壁は前記壁体の壁厚方向に積層状態に配置されるとともに、遮水対象の地下水の流下方向に対して、前記第二の遮水壁が上手側に位置する構成とされていることを特徴とする地中遮水壁。
【請求項４】
地盤中に壁体をなすように構築される地中遮水壁の構築方法であって、
該地中遮水壁の構築対象の地盤に対して、粒状ベントナイトを水により輸送し、これら粒状ベントナイトおよび水を、前記地盤を構成する地盤土に混合攪拌することによって、粒状ベントナイト混合土を形成し、該粒状ベントナイト混合土により前記地中遮水壁の少なくとも一部を形成してなり、
前記粒状ベントナイトとしては、粒径２ｍｍ以上１０ｍｍ以下のものを用いることを特徴とする地中遮水壁の構築方法。
【請求項５】
請求項４記載の地中遮水壁の構築方法であって、前記輸送に際しては、前記水に増粘性材料を添加することを特徴とする地中遮水壁の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤中に壁体をなすように構築される地中遮水壁およびその構築方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、構造物を建設する際には、遮水を目的として遮水壁が地盤中に構築されることがある。また、廃棄物の埋め立て処分や有害物質汚染土壌の封じ込め処分を行うに際しては、汚水等が外部に流失するのを防止するための遮水工として、同様の遮水壁が地盤中に設けられることがある。
【０００３】
これらの遮水壁の一種として、地盤中の不透水層にまで垂直に遮水壁を施工して遮水壁の内外の水の移動を締め切る、鉛直遮水工と呼ばれる形式のものが知られている。
このような鉛直遮水工に用いられる工法としては、以下のようなものが提案されている。
▲１▼  鋼矢板等を連続して打設し遮水壁とする鋼製矢板締切工法。
▲２▼  地盤に連続した溝や孔を掘り、コンクリートを打設充填する地中連続壁工法。
▲３▼  原地盤にセメントミルク等を添加し、原位置混合処理工法によりソイルセメント硬化体からなる柱状体を原地盤に形成するとともに、この柱状体を地盤中に連設するソイル柱列壁工法。
▲４▼  水ガラスなどを地盤中に注入する薬液注入工法。
▲５▼  トレンチ（掘削溝）の中にベントナイトスラリーを充填するベントナイトスラリー壁工法。
【０００４】
しかしながら、上記の各工法は、それぞれ以下のような問題点を有している。
▲１▼に挙げた鋼管矢板締切工法においては、継手部において漏水が懸念され、完全な止水を行うのは困難である。さらに、この工法によって施工した遮水壁を廃棄物処分場に設置する場合には、廃棄物の浸出水や廃棄物の保有水等によって遮水壁に腐食が生じる心配がある。
【０００５】
▲２▼に挙げた地中連続壁工法によって遮水壁を形成した場合には、遮水壁が高い強度を発揮できる反面、地盤の大きな水平変位や沈下等に対する追従性が小さく、いったん遮水壁にクラック（ひび割れ）が発生すると修復が困難となる。さらに、この工法による遮水壁の施工は、高額の費用を要するものとなってしまう。
【０００６】
▲３▼に挙げたソイル柱列工法によって遮水壁を形成した場合には、地盤の大きな水平変位や沈下等に対する追従性が小さく、またいったんクラック（ひび割れ）が発生すると修復が困難なものとなる。さらに、この工法によれば、鋼管やＨ型鋼を芯材とすることによって、遮水壁の剛性を高めることができるものの、施工の方法によっては、遮水壁の連続性に問題が生じる可能性もある。
▲４▼に挙げた薬液注入工法においては、長期耐久性の確保が難しく、また、連続止水壁としての連続性が低いという問題点がある。
▲５▼に挙げたトレンチ（掘削溝）の中にベントナイトスラリーを充填するベントナイトスラリー壁工法を用いて遮水壁を形成した場合には、壁自体はスラリーそのものであり、強度が極めて弱いものとなる。また、周辺地盤の沈下・変形・崩壊を発生させる恐れがあり、また、これにともなって遮水壁が変形・機能低下する心配がある。
【０００７】
以上のような問題点に鑑み、本出願人は、先に、特開平４−１８２５１２号公報に開示された地中構造体を提案した。この地中構造体は、粉体のベントナイトと地中構造体を構築する現地の地盤土とを現地地盤中において混合攪拌することにより構築されるものである。この地中構造体によれば、水の浸透によってベントナイトが膨潤し高い止水性を発揮することが可能であり、また、地盤と同程度の変形特性を持つために、地盤の変形に追随することが可能である。さらに、いったんクラックが発生したとしても、ベントナイト粒子が再配列・構造化して止水性を維持することが可能であり、長期間に渡る止水性を維持することができる。
また、水の浸透によってベントナイトを膨潤させる構成としたために、含水比の増加を最小限にすることができ、これにより自立が可能であるとともに、周辺地盤に悪影響を及ぼす心配がない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように特開平４−１８２５１２号公報に開示された地中構造体は、以上のような数々の利点を有するものであるが、しかしながら、この地中構造体は、以下のような問題点を有していた。
【０００９】
まず、この地中構造体を廃棄物処分場において遮水壁として利用する際に、廃棄物処分場から滲出した水溶性有機溶媒が浸透することによって、遮水性能が低下する場合がある。
【００１０】
さらに、この地中構造体を形成する場合には、比較的少量（１００ｋｇ／ｍ3）のベントナイトを地中構造体の設置対象の地盤中の地盤土と均質に混合する必要があるが、このように粉体ベントナイトを地盤土に均質に混合することは、技術的に難しく、場合によっては、地中構造体の壁体としての品質・連続性等に問題が生じることが懸念される。
【００１１】
一方、粉体ベントナイトの地盤土への混合を容易化するために、粉体ベントナイトをスラリー化して地盤土に混合しようとする場合には、極めて大量の水（５００ｋｇ／ｍ3）を添加する必要があり、その結果、ベントナイト混合土の密度が低下し、地中構造体の止水性能が保てなくなってしまう。また、このように、大量の水の添加した場合には、ベントナイト混合土の強度が低下し、これにより地中構造体の自立が困難になるとともに、地中構造体の長期耐久性の確保も難しくなる。
【００１２】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、上述したような粉体ベントナイト混合土による地中構造体と同様の利点を有しながら、さらに、有機溶媒の浸透を抑えることができ、なおかつ、施工性がより高く、また、施工品質の確保がより容易であるような地中遮水壁を提供することをその目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明においては以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１記載の地中遮水壁は、地盤中に壁体をなすように構築された地中遮水壁であって、
その少なくとも一部が、粒状ベントナイトと水と前記地盤を構成する地盤土とを混合した粒状ベントナイト混合土によって形成されてなり、
前記粒状ベントナイトとしては粒径２ｍｍ以上１０ｍｍ以下のものが用いられることを特徴とする。
【００１４】
上記のような構成とされるため、この地中遮水壁を形成するにあたっては、ベントナイトに水を加えて増量化したものを地盤土に混合することとなり、このようにすることによって、ベントナイトの地盤土に対する混合を容易に行うことができる。また、このように最初から水が添加されるため、地盤土への混合と同時に、遮水壁が止水機能を発揮することができる。また、このとき、ベントナイトとして粒径２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の粒状のものが用いられるため、粉体ベントナイトと水を一緒に輸送する場合とは異なり、輸送途中でベントナイトが膨潤・ゲル化して固結する心配がなく、また、地盤土に均一にベントナイトを混合することを良好に行うことができる。粒径２ｍｍ以下のものが主体となった場合は、粉体ベントナイトと水を一緒に輸送することと同様に、輸送途中におけるベントナイトの膨潤・ゲル化が問題となる。また、粒径１０ｍｍ以上の粒状物が使用される場合には、均質な混合物の形成が難しくなる。
なお、粒径については、２〜４ｍｍ程度であればより望ましく、この場合、施工は通常の深層混合処理機を使用して問題なく行うことができる。
【００１５】
請求項２記載の地中遮水壁は、請求項１記載の地中遮水壁であって、前記粒状ベントナイト混合土によって形成された第一の遮水壁と、深層混合処理工法によって形成された第二の遮水壁とを備えた構成とされていることを特徴とする。
【００１６】
上記のような構成とされるため、この地中遮水壁においては、粒状ベントナイト混合土からなる地中遮水壁が単独で配置される場合に比較して、壁体の強度を向上させることが可能である。
【００１７】
請求項３記載の地中遮水壁は、前記第一および第二の遮水壁は前記壁体の壁厚方向に積層状態に配置されるとともに、遮水対象の地下水の流下方向に対して、前記第二の遮水壁が上手側に位置する構成とされていることを特徴とする。
【００１８】
上記のような構成が採用されるため、遮水対象の地下水に有機溶媒等が含まれている場合においても、これを第二の遮水壁において遮断することができ、第一の遮水壁に悪影響が及ぼされることがない。
【００１９】
請求項４記載の地中遮水壁の構築方法は、地盤中に壁体をなすように構築される地中遮水壁の構築方法であって、
該地中遮水壁の構築対象の地盤に対して、粒状ベントナイトを水により輸送し、これら粒状ベントナイトおよび水を、前記地盤を構成する地盤土に混合攪拌することによって、粒状ベントナイト混合土を形成し、該粒状ベントナイト混合土により前記地中遮水壁の少なくとも一部を形成してなり、
前記粒状ベントナイトとしては、粒径２ｍｍ以上１０ｍｍ以下のものを用いることを特徴とする。
【００２０】
上記のような構成とされるため、この地中遮水壁の構築方法においては、地盤土に粒状ベントナイトを定量供給するとともに、これを均一に地盤土に混合することが可能である。また、ベントナイトには、最初から水が添加されるため、地盤土へのベントナイトを混合すると同時に、遮水壁がその止水機能を発揮することが可能である。さらに、このとき、ベントナイトとしては、粒径２ｍｍ以上１０ｍｍ以下のものが用いられるため、輸送中にベントナイトが膨潤・ゲル化して固結する心配がなく、また、地盤土に混合するに際して、適当な程度に膨潤させることができる。
【００２１】
請求項５記載の地中遮水壁の構築方法は、請求項４記載の地中遮水壁の構築方法であって、前記輸送に際しては、粒状ベントナイトの沈降分離を防止させる目的で、前記水に、ＣＭＣや粉状ベントナイト膨潤させたスラリー液を増粘性材料として添加することを特徴とする。
【００２２】
上記のような構成とされるため、この地中遮水壁の構築方法においては、粒状ベントナイトを水とともにポンプ圧送したとしても、輸送管等の内部においてベントナイトが沈降することが防がれる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である地中遮水壁１を、廃棄物処分場２において滲出水を遮断するための鉛直遮水工として適用した場合の状況を示す図である。図中に示すように、地中遮水壁１は、廃棄物処分場２の周囲の地盤４中に対して、廃棄物処分場２を囲むように設けられたものであり、その下端１ａが地盤４中の不透水層５にまで到達する構成とされている。また、この地中遮水壁１は、粒径２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とされたベントナイトと水とを、地盤４を構成する地盤土Ｓに混合することによって形成された粒状ベントナイト混合土７によって構成されたものである。
【００２４】
以上が本実施の形態の地中遮水壁１の主要な構成であるが、次に、地中遮水壁１の構築方法について説明する。
地中遮水壁１を構築するにあたっては、まず、地中遮水壁１の設置対象の地盤４に対し、深層混合処理機（図示せず）の攪拌翼を貫入し、攪拌翼の貫入が完了したら、攪拌翼に設けられた噴射口より粒状ベントナイトおよび水を投入しつつ、攪拌翼を回転させながら、地盤４より引き抜く。これにより、地盤４中に粒状ベントナイト混合土７が、柱状に形成されることとなる。
【００２５】
なお、この際、噴出口に粒状ベントナイトおよび水を供給するにあたっては、外部より、パイプやホース等によって構成された輸送管を用いて、これら粒状ベントナイトおよび水をポンプ圧送することとする。また、このとき、ポンプ圧送に用いられる水には、例えば、泥水用ＣＭＣ液、膨潤ベントナイトスラリーなどの増粘性材料を添加しておく。
【００２６】
さらに、このような深層混合処理機による作業を、廃棄物処分場２の周囲を囲むように連続的に行うことによって、地盤４中に地中遮水壁１が形成されることとなる。
【００２７】
上述の地中遮水壁１においては、ベントナイトに水を加えて増量化したものを地盤土Ｓに混合することにより、ベントナイトを地盤土Ｓに対して均質に混合することを容易に行うことができる。これにより、地中遮水壁１の壁体としての品質および連続性を確保することができる。また、このように、ベントナイトに対して最初から水が添加される構成とされるため、深層混合処理機による作業を行うと同時に、地中遮水壁１がその止水機能を発揮することができる。したがって、何らかの原因により、廃棄物処分場２から有機溶媒等が流出してきたとしても、地中遮水壁１の遮水性が損なわれることがない。
さらに、ベントナイトとして粒径２ｍｍ以上１０ｍｍ以下のものが用いられるため、粉末ベントナイトを水と混合した場合のように、ベントナイトが輸送中に膨潤・ゲル化して固結する心配がなく、また、地盤土Ｓへのベントナイトの混合を良好に行うことができる。
【００２８】
また、上述の地中遮水壁１の構築方法においては、ベントナイトを地盤土Ｓ中に混合攪拌するに際して、粒状ベントナイトを水により輸送するという構成が採用されているため、地盤土Ｓに対して粒状ベントナイトを定量供給することが可能であり、地盤土Ｓに対するベントナイトの均一な添加を容易に行うことができる。さらに、ベントナイトに水を添加して増量することで、地盤土Ｓに対するベントナイトの混合の容易化が図られる。
【００２９】
また、この構築方法においては、ベントナイトは、その輸送中に初期の膨潤がなされることとなり、さらに、ベントナイトの輸送に用いた水を、そのまま地盤土に対して添加することによって、ベントナイトと地盤土Ｓとを混合した後にも、ベントナイトの膨潤が継続されることとなる。したがって、ベントナイトと地盤土Ｓとの混合作業を行うと同時に、地中遮水壁１において止水機能を発揮させるようにすることが可能であり、これにより、地中遮水壁１の構築後に、廃棄物処分場２から有機溶媒等が浸透してきたとしても、地中遮水壁１に対しては有機溶媒等が浸透する懸念がない。したがって、地中遮水壁１が良好に遮水工としての機能を発揮することができる。
【００３０】
さらに、このとき、ベントナイトとしては、粒径２ｍｍ以上１０ｍｍ以下のものが用いられるため、輸送管中において、ベントナイトがゲル化する心配がなく、これによりベントナイトを良好に定量供給することができる。また、このような粒径のベントナイトが用いられるため、ベントナイトをスラリー化して輸送する必要がなく、輸送に用いた水をそのまま地盤土中に添加したとしても、地中遮水壁１の強度が低下することがない。したがって、自立可能な地中遮水壁１を容易に形成することができる。
また、この構築方法によれば、既存の深層混合処理機械を用いて施工を行うことができ、特別な装置および構成等を必要としない。
【００３１】
また、上述の地中遮水壁１の構築方法においては、ベントナイトの輸送に用いられる水に対して増粘性材料が添加されるため、輸送管の途中に大きな高低差や急曲部があったり、あるいは、輸送距離を長くとらざるを得ない場合などにも、輸送管の中で粒状ベントナイトが沈降して管底部に滞留するなどの心配がなく、これにより、ベントナイトの定量供給を確実に行うことが可能であり、また、滞留したベントナイトが吸水・膨潤することによって、輸送管に詰まり等が発生する懸念も減少する。
【００３２】
以上において本発明の実施の形態の一例を示したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、地中遮水壁１や廃棄物処分場２の各部の構造等の詳細について、他の構成を採用することも可能である。
【００３３】
例えば、上記実施の形態において、地盤４の強度が余り期待できず、掘削による沈下などの地盤変形の可能性がある場合には、図２や図３に示すように地中遮水壁１を形成するのが好適である。
図２に示す地中遮水壁１０は、上記実施の形態の地中遮水壁１と同一の構成とされた第一の遮水壁１１に対して、廃棄物処分場２から見て外側に、第一の遮水壁１１の補強用として第二の遮水壁１２，１２，…を併設することにより、これら第一の遮水壁１１および第二の遮水壁１２，１２，…を一体的に形成したものである。
【００３４】
第二の遮水壁１２，１２，…は、深層混合処理工法によって形成されたものであり、地盤４中に、セメントミルクを混合攪拌し地盤４を固結させることにより構築される。また、図中に示すように、第二の遮水壁１２，１２，…は、第一の遮水壁１１に直交するように、なおかつ第一の遮水壁１１の延在方向に間隔をおいて設けられる。
【００３５】
このように、第二の遮水壁１２，１２，…を第一の遮水壁１１に併設した場合、地盤４を構成する地盤土Ｓの第二の遮水壁１２，１２，…間の土砂のすり抜けが抑制され、これにより第一の遮水壁１１に対する土圧が軽減されるとともに、地盤４の変形が抑制されることとなる。これにより、地中遮水壁１０が全体としてその強度を発揮することが可能となる。
【００３６】
一方、図３に示す地中遮水壁１５は、図１に示した上記実施の形態の地中遮水壁１と同一の構成とされた第一の遮水壁１１に対して、廃棄物処分場２から見て内側に、第二の遮水壁１６を積層状態に配置し、これら第一および第二の遮水壁１１および１６を一体的に形成したものである。このような構成とすることによって、地盤４の変形に対して地中遮水壁１５を抵抗させることができる。また、廃棄物処分場２から有機溶媒等が流出してきたとしても、これを第二の遮水壁１６において遮断することができ、これにより第一の遮水壁１１に悪影響が及ぼされる懸念がなくなる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る地中遮水壁は、粒状ベントナイトと水と地盤土とを混合した粒状ベントナイトによって形成されるため、ベントナイトに水を加えて増量化し、これらベントナイトおよび地盤土を容易に均質に混合するができ、また、これにより、壁体としての施工品質および連続性を確保することが可能となる。また、このように、ベントナイトに対して最初から水が添加されるため、地中遮水壁が構築後から直ちに止水機能を発揮することができる。したがって、遮水対象の地下水に有機溶媒等が含まれていたとしても、その遮水性が損なわれることがない。
さらに、ベントナイトとして粒径２ｍｍ以上１０ｍｍ以下のものが用いられるため、粉末ベントナイトを水と混合した場合のように、ベントナイトが膨潤・ゲル化して固結する心配がなく、また、地盤土に対してベントナイトの混合を良好に行うことができる。
【００３８】
請求項２に係る地中遮水壁は、粒状ベントナイト混合土によって形成された第一の遮水壁と、深層混合処理工法によって形成された第二の遮水壁とを備えた構成とされるため、地盤の変形に対して抵抗することが可能であり、軟弱地盤などにおいても、良好にその機能を発揮することが可能である。
【００３９】
請求項３に係る地中遮水壁は、第一の遮水壁と第二の遮水壁とが、壁厚方向に積層される構成とされるために、粒状ベントナイト混合土によって形成された地中遮水壁が単独で地盤中に配置された場合に比較して、その強度が向上され、さらに、止水性においても優れたものが実現できる。さらに、深層混合処理工法によって形成された第二の遮水壁が、遮水対象の地下水の流下方向の上手側に配置されるために、地下水に有機溶媒が含まれていたとしても、第二の遮水壁によって有機溶媒の浸透を抑制することができるだけでなく、第一の遮水壁に悪影響が生じることを防止することができる。これにより、有機溶媒の滲出する場合にも遮水工としての安全性を確保することが可能であり、例えば、廃棄物処分場における遮水工として好適に用いることができる。
【００４０】
請求項４に係る地中遮水壁の構築方法においては、ベントナイトを地盤土中に混合攪拌するに際して、粒状ベントナイトを水により輸送するという構成が採用されているため、地盤土に対して粒状ベントナイトを定量供給することが可能であり、混合土に対するベントナイトの均一な添加を容易に行うことができる。さらに、ベントナイトに水を添加して増量することで、地盤土に対するベントナイトの混合の容易化が図られる。また、この構築方法においては、ベントナイトは、その輸送中に初期の膨潤がなされることとなり、さらに、ベントナイトの輸送に用いた水を、そのまま地盤土に対して添加することにより、ベントナイトと地盤土との混合作業を行うと同時に、地中遮水壁がその止水機能を発揮することができ、これにより、地中遮水壁の構築後に、有機溶媒等を含んだ地下水が浸透してきたとしても、地中遮水壁が良好に遮水工としての機能を発揮することができる。
さらに、このとき、ベントナイトとしては、粒径２ｍｍ以上１０ｍｍ以下のものが用いられるため、輸送管中において、ベントナイトが膨潤・ゲル化する心配がなく、これによりベントナイトを良好に定量供給することができる。また、このような粒径のベントナイトが用いられるため、ベントナイトをスラリー化して輸送する必要がなくなり、これら水およびベントナイトをそのまま地盤土中に添加したとしても、地中遮水壁の強度が低下することがなく、地中遮水壁の自立性を確保することができる。
また、この構築方法によれば、既存の深層混合処理機械を用いて施工を行うことができ、特別な装置および構成等が必要とされない。
【００４１】
請求項５に係る地中遮水壁の構築方法によれば、ベントナイトの輸送に用いられる水に対して増粘性材料が添加されるため、輸送管の中で粒状ベントナイトが沈降して管底部に滞留するなどの心配がなく、これにより、ベントナイトの定量供給を確実に行うことが可能であり、また、滞留したベントナイトが吸水・膨潤することによって、輸送管に詰まり等が発生する懸念も減少する。これにより、地中遮水壁の施工性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態である地中遮水壁が適用された廃棄物処分場を示す斜視断面図である。
【図２】  本発明の他の実施の形態である地中遮水壁が適用された廃棄物処分場を示す平面断面図である。
【図３】  同、他の実施の形態である地中遮水壁が適用された廃棄物処分場を示す立断面図である。
【符号の説明】
１  地中遮水壁
２  廃棄物処分場
４  地盤
Ｓ  地盤土
７  粒状ベントナイト混合土
１０  地中遮水壁
１１  第一の遮水壁
１２  第二の遮水壁（補強用）
１５  地中遮水壁
１６  第二の遮水壁
【図１】
0003640198.tif 000002
【図２】
0003640198.tif 000003
【図３】
0003640198.tif 000004