(57)【要約】【課題】地盤改良なしで土壌汚染の拡散を大幅に低減又は防止することができる現場打ち杭工法を提供する。【解決手段】安定液を杭孔に満たして掘削する現場打ち杭工法において、重金属汚染物質を吸着する吸着剤を安定液に添加して添加安定液を調製する安定液調製工程と、添加安定液を杭孔に満たして杭孔を掘削する杭孔掘削工程と、を有する。重金属汚染物質は、ヒ素、フッ素、又は鉛である。安定液は、ポリマー系安定液又はベントナイト系安定液である。吸着剤は、酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウムである。ヒ素、フッ素、及び鉛に対して、ポリマー系安定液及びベントナイト系安定液に、酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウムを添加することにより、掘削孔内に混入したヒ素、フッ素および鉛の溶出量を基準値未満に低減し得る。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
安定液を杭孔に満たして掘削する現場打ち杭工法において、
重金属汚染物質を吸着する吸着剤を前記安定液に添加して添加安定液を調製する安定液調製工程と、
前記添加安定液を前記杭孔に満たして前記杭孔を掘削する杭孔掘削工程と、を有する、現場打ち杭工法。
【請求項２】
前記安定液調製工程は、
前記重金属汚染物質を含む地盤から汚染土壌を採取するサンプリング工程と、
前記汚染土壌と、吸着剤添加率が異なる複数の前記添加安定液とを混合して、液中の前記重金属汚染物質の溶出量を検出する溶出試験工程と、
前記吸着剤添加率と前記溶出量の関係を求める関係検出工程と、
前記関係から前記添加安定液の前記吸着剤添加率を決定する添加率決定工程と、を有する請求項１に記載の現場打ち杭工法。
【請求項３】
前記杭孔掘削工程は、
前記重金属汚染物質を含む地盤を掘削したのち、非汚染地盤の手前で一旦掘削を中断し、前記添加安定液の液相濃度が基準値未満であることを確認する中間確認工程を有する、請求項１に記載の現場打ち杭工法。
【請求項４】
前記重金属汚染物質は、ヒ素、フッ素、又は鉛であり、
前記安定液は、ポリマー系安定液又はベントナイト系安定液であり、
前記吸着剤は、酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウムである、請求項１に記載の現場打ち杭工法。
【請求項５】
前記重金属汚染物質は、ヒ素、フッ素、又は鉛であり、
前記安定液は、ポリマー系安定液であり、
前記吸着剤は、０．５〜５％の酸化マグネシウム、又は０．５〜５％の水酸化アルミニウムである、請求項１に記載の現場打ち杭工法。
【請求項６】
前記重金属汚染物質は、ヒ素、フッ素、又は鉛であり、
前記安定液は、ベントナイト系安定液であり、
前記吸着剤は、０．５〜２％の酸化マグネシウム、又は０．５〜５％の水酸化アルミニウムである、請求項１に記載の現場打ち杭工法。
【請求項７】
前記杭孔掘削工程は、使用中の前記添加安定液が含有する前記重金属汚染物質の溶出量を検査する品質管理工程を有する、請求項１に記載の現場打ち杭工法。
【請求項８】
前記現場打ち杭工法は、アースドリル工法であり、
表層ケーシングの建込み予定深度まで掘削して前記表層ケーシングを立て込み、
前記添加安定液を注入し、
前記添加安定液の液面を一定に保ちながらドリリングバケットで掘削し地上への排土作業を繰り返す、請求項１に記載の現場打ち杭工法。
【請求項９】
前記杭孔掘削工程において、前記添加安定液の孔内水位を地下水位以上に保ちながら掘削を行う、請求項１に記載の現場打ち杭工法。
【請求項１０】
前記杭孔内にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、
前記コンクリートで置換された前記添加安定液を回収槽に回収する安定液回収工程と、を有する、請求項１に記載の現場打ち杭工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌汚染の拡散を防止するための現場打ち杭工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
我が国の大都市のほとんどが比較的軟弱な沖積層上に発達しているため、都市部の中高層集合住宅の建設では杭が必要となる。杭は軟弱な沖積層を貫通して下部支持層に到達し、上部の建物を支える役割を持つが、この沖積層に地盤汚染が存在する場合に、杭工事による地盤汚染の拡散が問題になる。つまり、杭の施工によって、沖積層の汚染土壌や汚染地下水が下部支持層である下部帯水層に侵入し汚染を広げてしまうことがないよう、何らかの対策が必要である。
【０００３】
大阪平野をはじめとして我が国の都市部の沖積層には、自然由来の重金属等を含む土壌が存在することが知られている。自然由来の重金属等を含む土壌はこれまで土壌汚染対策法の対象外であったが、２００９年の法改正で人為由来の汚染土壌と同様に法の対象として取り扱うことが定められた。したがって、今後、自然由来の重金属等を含む土壌が存在する地盤において、重金属等を拡散させることなく杭を設ける杭工法の確立は、集合住宅の杭工事における急務の課題である。
【０００４】
そこで、土壌汚染の拡散を防止して杭施工を行う手段として、特許文献１〜３が提案されている。
【０００５】
特許文献１の「杭施工方法」は、杭施工領域中心部への汚染物質の浸入を防止するための置換材料を用いて、杭施工領域内部の上部透水層地盤を置換する上部透水層地盤置換工程と、杭施工領域を貫通して所定深さに至るまで杭を打設する杭打設工程とを含むものである。
【０００６】
特許文献２の「杭施工方法」では、掘削工程により、地盤表層にある汚染層から、汚染層と不透水層の境界面より深い不透水層の位置まで縦穴を掘削する。次に、注入工程により縦穴に、不透水層の位置から汚染層の位置まで充填材を注入する。次に、挿入工程により充填材が硬化する前に、ケーシングチューブを不透水層の位置まで挿入し、ケーシングチューブの外周面と、縦穴の内周壁との間に充填材を充填させる。次に、杭施工工程により、充填材が硬化した後ケーシングチューブを通じて、不透水層の下層にある透水層を貫通して下部支持層まで杭を施工する。
【０００７】
特許文献３の「鉛直孔掘削方法及び鉛直孔掘削装置」では、不透水層の上部に位置する上部透水層と、不透水層の下部に位置する下部透水層とを有する地盤を掘削して鉛直孔が形成される。この鉛直孔掘削方法は、鉛直孔を不透水層の途中部分まで掘削する第１の掘削工程と、第１の掘削工程で掘削した土をベントナイト泥水で置換する置換工程と、ベントナイト泥水中で上部透水層と不透水層の境目部分を含む領域に層形成材料を吹き付けてシーリング層を形成する層形成工程と、鉛直孔を不透水層の途中部分から下部透水層まで掘削する第２の掘削工程とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３３６７０４２号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４１４７１号公報
【特許文献３】特開２０１４−１５６７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した土壌汚染の拡散を防止して杭施工を行う従来の手段は、上部透水層地盤置換工程（特許文献１）、充填材注入とケーシングチューブの挿入（特許文献２）、シーリング層を形成する層形成工程（特許文献３）など、従来の現場打ち杭工法と異なる地盤改良を必要とする。
そのため、従来の手段は、地盤改良のために長期間を要し、かつ工程が複雑であり多大な費用（コスト）がかかる。
【００１０】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、地盤改良なしで土壌汚染の拡散を大幅に低減又は防止することができる現場打ち杭工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、安定液を杭孔に満たして掘削する現場打ち杭工法において、
重金属汚染物質を吸着する吸着剤を前記安定液に添加して添加安定液を調製する安定液調製工程と、
前記添加安定液を前記杭孔に満たして前記杭孔を掘削する杭孔掘削工程と、を有する、現場打ち杭工法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の発明者は、多くの実験と研究を繰り返した結果、以下の新規の知見を得た。
（１）安定液を杭孔に満たして掘削する現場打ち杭工法で使用されている安定液は、鉛に対する吸着機能が高い。
（２）安定液に吸着剤を添加することにより、重金属汚染物質に対する吸着機能を持たせることができる。
（３）自然由来程度の重金属汚染物質を含む地盤であれば、安定液に適量の吸着剤を添加することで、安定液本来の性能を保持しながら、重金属汚染物質の溶出濃度を基準値未満に抑え、重金属汚染物質の拡散を防止できる。
【００１３】
本発明はかかる新規の知見に基づくものである。すなわち、本発明によれば、安定液調製工程において重金属汚染物質を吸着する吸着剤を安定液に添加して添加安定液を調製する。次いで、杭孔掘削工程において、調製した添加安定液を杭孔に満たして杭孔を掘削する。
上述した本発明の現場打ち杭工法は、安定液を杭孔に満たして掘削する従来の現場打ち杭工法と施工手順が同じであり、地盤改良は不要である。
また、従来の施工手順に追加される工程は、上述した安定液調製工程などのみであり、短時間で実施できる。
したがって、本発明の現場打ち杭工法は、地盤改良なしで土壌汚染の拡散を大幅に低減又は防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】汚染を存置し集合住宅を建設する場合の概念図である。
【図２】本発明による現場打ち杭工法を示すフロー図である。
【図３】アースドリル工法による杭工事施工要領図である。
【図４】安定液の機能と必要な性質を示す図である。
【図５】実験フロー図である。
【図６】安定液Ａの吸着試験結果を示す図である。
【図７】安定液Ｂの吸着試験結果を示す図である。
【図８】安定液Ｃの吸着試験結果を示す図である。
【図９】安定液Ａ、Ｂ、Ｃに含まれるベントナイトに対するヒ素の吸着等温線を示す図である。
【図１０】安定液Ａ、Ｂ、ＣのｐＨとＰｂ濃度の関係図である。
【図１１】安定液Ａ、Ｂ、ＣのＡｓ吸着等温線を示す図である。
【図１２】各重金属等に対する吸着試験結果を示す図である。
【図１３】アースドリル工法による掘削手順を示す図である。
【図１４】重金属等を含む土壌と安定液の構成を示す図である。
【図１５】安定液の品質管理試験（ファンネル粘性、ろ過水量、ｐＨ）の結果を示す図である。
【図１６】吸着剤であるＭｇＯおよびＡｌ（ＯＨ）３の添加量と安定液Ａの各重金属濃度との関係を示す図である。
【図１７】吸着剤であるＭｇＯおよびＡｌ（ＯＨ）３の添加量と安定液Ｂの各重金属濃度との関係を示す図である。
【図１８】ヒ素の吸着等温線を示す図である。
【図１９】フッ素の吸着等温線を示す図である。
【図２０】配合設計のフローチャートの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１６】
図１は、汚染を存置し集合住宅を建設する場合の概念図である。
この図に示すように自然由来の重金属等を含む汚染土壌１と地下水が存在する地盤（下部支持層３）に杭を計画する場合、杭は汚染土壌１とその下の難透水層２を貫通して下部支持層３に達する。このような杭の施工によって重金属等が難透水層下部の下部帯水層３（下部支持層３）に拡散するおそれがある。
【００１７】
図２は、本発明による現場打ち杭工法を示すフロー図である。
この図において、本発明の現場打ち杭工法は、安定液を杭孔に満たして掘削する現場打ち杭工法であり、安定液調製工程Ｓ１と杭孔掘削工程Ｓ２を有する。
安定液を杭孔に満たして掘削する現場打ち杭工法は、例えば、アースドリル工法、リバース工法、ＢＨ工法である。
【００１８】
安定液調製工程Ｓ１において、重金属汚染物質を吸着する吸着剤を安定液に添加して添加安定液を調製する。
杭孔掘削工程Ｓ２において、調製した添加安定液を杭孔に満たして杭孔を掘削する。
【００１９】
本発明において、対象とする重金属汚染物質は、ヒ素（Ａｓ）、フッ素（Ｆ）、又は鉛（Ｐｂ）であるが、その他の汚染物質を含んでもよい。
安定液は、好ましくは、ポリマー系安定液又はベントナイト系安定液であるが、その他の安定液であってもよい。
吸着剤は、好ましくは、酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウムであるが、その他の吸着剤を含んでもよい。
【００２０】
後述する実施例により、ヒ素、フッ素、及び鉛に対して、ポリマー系安定液又はベントナイト系安定液に、酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウムを添加することにより、掘削孔内に混入したヒ素、フッ素および鉛の溶出量を基準値未満に低減し得ることが確認された。「基準値」は、好ましくは「地下水環境基準値」である。
【００２１】
図２において、安定液調製工程Ｓ１は、サンプリング工程Ｓ１１、溶出試験工程Ｓ１２、関係検出工程Ｓ１３、及び添加率決定工程Ｓ１４を有する。
【００２２】
サンプリング工程Ｓ１１において、重金属汚染物質を含む地盤から汚染土壌１を採取する。
溶出試験工程Ｓ１２において、汚染土壌１と、吸着剤添加率が異なる複数の添加安定液とを混合して、液中の重金属汚染物質の溶出量を検出する。
関係検出工程Ｓ１３において、吸着剤添加率と溶出量の関係を求める。
添加率決定工程Ｓ１４において、吸着剤添加率と溶出量の関係から添加安定液の吸着剤添加率を決定する。
後述するように、この安定液調製工程Ｓ１により、吸着剤添加率と、添加安定液の転用回数ｎを求めることができる。
【００２３】
杭孔掘削工程Ｓ２は、中間確認工程Ｓ２１を有する。中間確認工程Ｓ２１において、重金属汚染物質を含む地盤（汚染土壌１）を掘削したのち、非汚染地盤の手前（難透水層２）で一旦掘削を中断し、添加安定液の液相濃度が基準値未満であることを確認する。
この中間確認工程Ｓ２１により、基準値以上の濃度の重金属等が下部帯水層３に拡散するのを、未然に防止することができる。
【００２４】
図２において、杭孔掘削工程Ｓ２は、さらに品質管理工程Ｓ２２を有する。品質管理工程Ｓ２２において、使用中の添加安定液が含有する重金属汚染物質の溶出量を検査する。
この品質管理工程Ｓ２２により、分析の結果、重金属等の溶出量が基準値を超える場合には掘削を停止して、安定液の入替えや吸着剤の追加等の処置を実施し、添加安定液の液相濃度を基準値未満に維持することができる。
【００２５】
杭孔掘削工程Ｓ２において、添加安定液の孔内水位を地下水位以上に保ちながら掘削を行う。
孔内水位を地下水位以上に保つことにより、重金属汚染物質を含む土層（汚染土壌１）の掘削過程において外部からの重金属汚染物質の侵入を防止することができる。
【００２６】
現場打ち杭工法は、アースドリル工法であり、表層ケーシングの建込み予定深度まで掘削して表層ケーシングを立て込み、添加安定液を注入し、添加安定液の液面を一定に保ちながらドリリングバケットで掘削し地上への排土作業を繰り返すことが好ましい。
【００２７】
図２において、本発明の現場打ち杭工法は、さらに、コンクリート打設工程Ｓ３と安定液回収工程Ｓ４を有する。
コンクリート打設工程Ｓ３において、杭孔にコンクリートを打設する。
安定液回収工程Ｓ４において、コンクリートで置換された添加安定液を回収槽に回収する。
この工程により回収した添加安定液を、配合設計で設定した転用回数ｎで廃棄処分することで、吸着剤の追加によるゲル化を回避することができる。
【００２８】
安定液が、ポリマー系安定液である場合、吸着剤は、０．５〜５％の酸化マグネシウム、又は０．５〜５％の水酸化アルミニウムである、ことが好ましい。
この範囲であれば、安定液の品質を確保しつつ、削孔内に混入したヒ素、フッ素および鉛の溶出量を基準値未満に低減し得ることが後述する実施例により確認された。
【００２９】
安定液が、ベントナイト系安定液である場合、吸着剤は、０．５〜２％の酸化マグネシウム、又は０．５〜５％の水酸化アルミニウムであることが好ましい。
この範囲であれば、安定液の品質を確保しつつ、削孔内に混入したヒ素、フッ素および鉛の溶出量を基準値未満に低減し得ることが後述する実施例により確認された。
【００３０】
上述したように、本発明によれば、安定液調製工程Ｓ１において重金属汚染物質を吸着する吸着剤を安定液に添加して添加安定液を調製する。次いで、杭孔掘削工程Ｓ２において、調製した添加安定液を杭孔に満たして杭孔を掘削する。これにより、重金属汚染物質を添加安定液に吸着させることで、地盤改良なしで土壌汚染の拡散を大幅に低減又は防止することができる。
【００３１】
以下、本発明の実施例を説明する。なお、以下の説明において、「重金属汚染物質」を単に、「重金属等」又は「汚染物質」と呼ぶ。また、「安定液」と「添加安定液」を区別が必要な場合を除き、単に「安定液」と呼ぶ。また、「吸着剤添加率」を単に「添加率」と呼ぶ。
【実施例１】
【００３２】
（安定液の重金属等吸着機能の検証）
１．安定液の重金属等吸着について
図３は、アースドリル工法による杭工事施工要領図である。
アースドリル工法は、安定液を杭孔に満たして掘削する現場打ち杭工法の一つであり、ドリリングバケットを回転させて地盤を掘削し、バケット内部に格納した土砂を地上に排出する工法である。孔壁は、表層部では表層ケーシングを用い、それ以深は安定液で保護する。掘削完了後、所定の形状に製作された鉄筋かごを建込み、トレミー管でコンクリートを打設し杭を築造する。安定液には対象とする地盤の性状に合わせてベントナイト系またはポリマー系が用いられる。
【００３３】
図４は、安定液の機能と必要な性質を示す図である。
アースドリル工法で地盤を掘削する際、孔壁の崩壊を防ぐために常に地下水位プラス１〜２ｍ以上の水頭差を維持する。そのため重金属等を含む土層の掘削過程では外部からの重金属等の侵入は考えにくいが、安定液には掘削土（汚染土壌１）に含まれる有害物質が混入する。この安定液を用いて掘削を継続し粘土層（難透水層２）を貫通したとき、粘土層下部の帯水層（下部帯水層３）へ重金属等を漏出するおそれがある。
【００３４】
２．実験方法
図５は、実験フロー図である。この図に示すように、ヒ素（Ａｓ）、フッ素（Ｆ）、鉛（Ｐｂ）に対する安定液の吸着機能を検証するため、バッチ吸着試験およびＡＰＩ規格（アメリカ石油協会）の加圧ろ過試験器を用いてろ過試験を行った。ろ過試験は、泥膜によるろ過効果を模擬している。また、重金属等の混入による安定液の性状変化を確認するため、同時に安定液の品質管理試験を行った。実験手順を以下に示す。
【００３５】
（１）安定液は一般に使用されているポリマー系安定液（以下、「安定液Ａ」）、ベントナイト系安定液（以下、「安定液Ｂ」）および大阪市内の施工中現場でサンプリングした現場採取安定液（以下、「安定液Ｃ」）の３種類を使用した。安定液Ａ、Ｂは作液後２４時間の養生を行った。安定液Ａ、Ｂ、Ｃの配合を表１に示す。単位は重量％である。
【００３６】
【表１】
2018025055.tif 000003
【００３７】
（２）対象とする重金属等（Ａｓ、Ｆ、Ｐｂ）は原子吸光分析用の１０００ｍｇ／Ｌ標準液（Ａｓ２Ｏ３、Ｆ−、Ｐｂ（ＮＯ３）２、すべて和光純薬工業製）を１、５、２０ｍｇ／Ｌの３水準の濃度になるように添加し、１分間の振とうを行った。各物質の相互作用を確認するために、２種混合溶液（Ａｓ＋Ｆ、Ａｓ＋Ｐｂ、Ｆ＋Ｐｂ）および３種混合溶液（Ａｓ＋Ｆ＋Ｐｂ）も作製した。
【００３８】
（３）安定液の振とうの２日後に、遠心分離（３０００ｒｐｍ、２０ｍｉｎ）および０．４５μｍメンブレンフィルターでろ過し、得られたろ液ａのＡｓ、Ｆ、Ｐｂ濃度を測定した。検液の作製方法と濃度測定法を図５に示す。
【００３９】
（４）安定液の振とう後、直ちに加圧ろ過試験器を用いてろ過試験（ろ過圧０．５ＭＰａ、ろ紙の保留粒子径１μｍ）を行い、得られたろ液ｂのＡｓ、Ｆ、Ｐｂ濃度を測定した。
【００４０】
（５）安定液の品質管理試験は粘性、造壁性およびｐＨの確認を行った。粘性はＡＰＩ規格のファンネル粘度計を用いて、５００ｍｌの安定液が流出完了するのに要する時間（ｓ）を計測した。造壁性は加圧ろ過試験器でろ過試験（ろ過圧０．３ＭＰａ、３０分間、ろ紙の保留粒子径１μｍ）を行い、得られたろ過水量（ｍｌ）を測定した。
【００４１】
３．実験結果と考察
表２、表３、表４に実験結果を、図６、図７、図８には重金属等ごとの吸着試験結果を示す。
Ａ、Ｂ、Ｃの各安定液ともにＰｂ濃度の大幅な低減が確認された。線形軸ではろ液濃度を表示できないため、Ｐｂ濃度のグラフのみ対数軸を用いた。
ヒ素の濃度については概ね１０〜５０％程度まで低減した。
フッ素についてはほとんど濃度の低減は見られなかった。また、安定液の性状（ファンネル粘性、ｐＨ、ろ過水量）については重金属等の混入による有意な変化は見られなかった。
【００４２】
【表２】
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【００４３】
【表３】
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【００４４】
【表４】
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【００４５】
（１）ヒ素
図９に安定液Ａ、Ｂ、Ｃに含まれるベントナイトに対するヒ素（ＣＡＳＥ  Ａ１〜３、Ｂ１〜３、Ｃ１〜３）の吸着等温線を示す。吸着量は初期濃度とろ液ａとの差をベントナイト量で除して求めた。吸着特性をＨｅｎｒｙ型として近似直線を描くと、直線の傾き（分配係数）は安定液Ａ、Ｂ、Ｃで比較的近い値を示すことから、ベントナイトによるヒ素吸着があったと考えられる。
【００４６】
ベントナイトによるヒ素吸着については次のように考えられる。安定液のｐＨはおおよそ９〜１２の値をとるが、このときヒ素は亜ヒ酸イオン（Ｈ２ＡｓＯ３−）やヒ酸イオン（ＨＡｓＯ４２−、ＡｓＯ４３−）などの陰イオンの形態で安定液中に存在する。したがって、ベントナイトの主成分である層状ケイ酸塩鉱物とのイオン交換や、その結晶端面におけるイオン吸着反応は起きにくい。しかし、実験に用いたベントナイトには随伴鉱物として磁鉄鉱が含まれており、これが亜ヒ酸イオンを吸着した可能性が考えられる。
【００４７】
ろ液ａのＡｓ濃度は、ろ液ｂのＡｓ濃度よりも、安定液Ａで平均約２０％、安定液Ｂ、Ｃで平均１０％程度低くなった。この理由は次のように考えられる。前述したような亜ヒ酸イオンと鉄の酸化物、水酸化物との反応は陽イオン交換反応のように瞬時には完了しない。振とう直後に行った加圧ろ過試験器によるろ過によって亜ヒ酸イオンとベントナイトは分離されるが、ろ液ａの遠心分離とろ過は約２日後に実施したため、その間に亜ヒ酸イオンとベントナイトとの吸着反応が進み、溶出濃度が低下したと考えられる。また環告４６号方式によるろ過で用いたメンブレンフィルター（孔径０．４５ｍｍ）と、ＡＰＩ規格による加圧ろ過試験で用いた定性ろ紙（保留粒子径１μｍ）の違いも影響したと考えられる。
【００４８】
（２）フッ素
安定液Ａ、Ｂ、ＣともにＦ濃度の低減はわずかであった。これは、フッ素がアルカリ域において層状ケイ酸塩鉱物や水酸化鉄とは余り共沈しないことが原因であると考えられる。ろ液ｂのＦ濃度は、ろ液ａのＦ濃度よりも約２０％程度高くなったが、この理由はヒ素と同様、フィルターの種類の違いが原因と考えられる。
【００４９】
（３）鉛
ろ液ａのＰｂ濃度は、安定液Ａで＜０．０１〜０．７８ｍｇ／Ｌ、安定液Ｂで＜０．０１〜０．１８ｍｇ／Ｌ、安定液Ｃで＜０．０１〜０．１０ｍｇ／Ｌとなった。安定液Ｃにおいては、ろ液ｂのＰｂ濃度は全て地下水環境基準値（０．０１ｍｇ／Ｌ）以下と、顕著な濃度の低下が見られた。安定液のｐＨがおおよそ８〜１２とアルカリ性を示していることから、鉛はＰｂ（ＯＨ）３−の陰イオンの形態で安定液中に存在するため、ベントナイトの主成分である層状ケイ酸塩鉱物とのイオン交換や、その結晶端面におけるイオン吸着反応は起きない。よって、鉛は難溶性の水酸化物の沈殿物を生成したと考えられる。図１０に安定液Ａ、Ｂ、ＣのｐＨとＰｂ濃度の関係を示すが、いずれのケースでも、ｐＨと鉛濃度とは負の相関が見られたた。
【００５０】
安定液Ｂ、ＣではＣＡＳＥ  Ｂ１５を除いて、ろ液ｂのＰｂ濃度は、ろ液ａのＰｂ濃度よりも低かった。鉛のイオン交換反応や、水酸化物の生成反応の反応時間はｍｓ〜ｍｉｎのオーダーであり、ろ過試験前にこれらの反応は終わり、その後、溶出試験までに新たな吸着反応はおこり得ない。さらに、前述したフィルター径の違いにもかかわらず、ろ液ａのＰｂ濃度＞ろ液ｂのＰｂ濃度となったのは、泥膜によるろ過機能が発揮されたと考えられる。
【００５１】
（４）重金属等の共存による影響について
他の重金属等との共存による相互作用は、安定液Ａ、Ｂ、Ｃともに、フッ素、鉛が存在した場合にヒ素の吸着量が抑えられる傾向が見られた（図１１）。一方で、Ｐｂ、Ｆについては共存する重金属等による吸着量への影響は見られなかった。
【実施例２】
【００５２】
（吸着剤の適用性の検討）
１．吸着剤の性能評価
実施例１では、アースドリル工法で一般に使用されている安定液が、ヒ素および鉛に対して吸着機能をもつことを明らかにした。特に鉛に対しては（水酸化物の沈殿も吸着に含めると）高い吸着機能を有しており、初期濃度が１ｍｇ／Ｌ程度であれば土壌溶出量基準値の数倍近くまで濃度低減が可能であることが明らかとなった。さらに、泥膜のろ過機能により一定の濃度低下も期待できることがわかった。
【００５３】
実施例２では、安定液に添加し、ヒ素、フッ素および鉛の濃度を低減するための吸着剤を検討した。吸着剤は重金属の不溶化処理に実績のある硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ４）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、ゼオライト、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）の５種類を選択し吸着性能の評価を行なった。また、これらの吸着剤の添加が安定液本来の機能（造壁性、粘性、ｐＨ）に与える影響についても検証した。
【００５４】
２．実験方法
重金属等３種（Ａｓ、Ｆ、Ｐｂ）に対する吸着剤の吸着機能を検証するため、バッチ吸着試験を行った。また、吸着剤の添加による安定液本来の機能の低下の有無を確認するため、安定液の品質管理試験も実施した。実験手順を以下に示す。
【００５５】
（１）安定液はベントナイト系安定液を使用した。安定液の作液時（吸着剤の添加前）の配合を表５に示す。
【００５６】
【表５】
2018025055.tif 000007
【００５７】
（２）安定液を２４時間養生したのち、吸着剤を重量比で１％添加した。吸着剤は、硫酸第一鉄（粉末、主成分ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）、酸化マグネシウム（微粉末、主成分ＭｇＯ）、炭酸カルシウム（微粉末、主成分ＣａＣＯ３）、ゼオライト（粒状、主成分ＳｉＯ２）、非晶質水酸化アルミニウム（粉末、主成分Ａｌ（ＯＨ）３）とした。
【００５８】
（３）対象とする重金属等はＡｓ、Ｆ、Ｐｂとし、原子吸光分析用の１０００ｍｇ／Ｌ標準液をそれぞれ５ｍｇ／Ｌの濃度になるよう安定液に混合し、１分間の振とうを行った。重金属と安定液の混合液を以下の試料とした。
（４）試料は安定液の品質管理試験を行ない、表６に示す「安定液の品質管理基準値」を満足しない場合には、分散剤等で性状の修正を行った。
【００５９】
【表６】
2018025055.tif 000008
【００６０】
（５）試料を環告４６号方式に準拠して遠心分離とろ過をし、ろ液のＡｓ、Ｆ、Ｐｂ濃度を測定した。濃度測定法は、ＡｓおよびＰｂはＩＣＰ質量分析法、Ｆは流れ分析法とした。
【００６１】
３．実験結果と考察
各重金属等に対する吸着試験結果を図１２に示す。
【００６２】
硫酸第一鉄は安定液に添加し撹拌したところ著しくゲル化した。これは安定液中のベントナイトが鉄イオン（Ｆｅ２＋）の混入により凝集状態になったためと考えられる。分散剤等による修正の効果もなかったため、安定液の混和材として適用不可と判断した。
【００６３】
ゼオライトは陽イオン交換能が高く、鉛の吸着を期待したが、安定液のみのケースと比較して吸着効果は見られなかった。
炭酸カルシウムについては鉛、ヒ素、フッ素の吸着を期待したが、ゼオライト同様に安定液のみのケースと比較して吸着効果は見られなかった。
【００６４】
酸化マグネシウムは、ヒ素、フッ素および鉛すべてをよく吸着し、フッ素と鉛の濃度が地下水環境基準値を満足した。重金属の混入後にファンネル粘性が、再振とうすることによって流動性を取り戻した。なお、酸化マグネシウムを添加した安定液は他のケースに比べてｐＨが２程度上昇した。
【００６５】
水酸化アルミニウムについても、フッ素と鉛の濃度が地下水環境基準値を満足した。安定液の性状については、粘性とろ過水量がわずかに増加したものの、ｐＨともに初期値に比べて変化がなく良好であった。
【００６６】
以上のことから、酸化マグネシウムまたは水酸化アルミニウムを適切な濃度で安定液に添加することにより、安定液本来の機能を損なうことなく、掘削孔内に混入したヒ素、フッ素および鉛の溶出量を基準値未満に低減し得ることが示された。
【実施例３】
【００６７】
（安定液の配合設計手法の検討）
１．自然由来の重金属等を含む地盤への適用の検討
実施例２では、安定液に吸着剤（酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム）を添加することで初期濃度５ｍｇ／Ｌの鉛およびフッ素の溶出量を地下水環境基準値未満に、ヒ素については地下水環境基準値の数倍程度に濃度低減できることが示された。そこで実施例３では、自然由来の重金属等を含む土壌、すなわち溶出量基準の１０倍程度を対象として、安定液に添加する吸着剤の効果的な配合について検討した。
【００６８】
２．安定液に溶出する重金属の濃度
アースドリル工法は安定液の孔内水位を地下水位プラス１〜２ｍ以上に保ちながら掘削を行うため、外部の重金属等を含む土壌や地下水が孔内に入ることは考えにくい。したがって、安定液には、掘削土壌から溶出した重金属等のみ混入すると考えられる。そこで、掘削土壌から安定液への重金属の混入について検討する。
【００６９】
図１３にアースドリル工法による掘削手順を示す。まず、表層ケーシングの建込み予定深度（３ｍ程度）まで掘削し（図１３（ａ））、表層ケーシングを立て込んだ後、安定液を注入する（図１３（ｂ））。その後は、安定液の液面を一定に保ちながらドリリングバケットで掘削し地上へ排土、という作業を繰り返す（図１３（ｃ））。したがって、表層ケーシング以深の土壌は、掘削および地上への排土工程において安定液と接触し、その体積比は杭長にもよるが、概ね１：１と考えられる。
【００７０】
図１４は、重金属等を含む土壌（ａ）と安定液（ｂ）の構成を示す図である。土粒子の乾燥質量ｍｓと間隙水の質量ｍｗおよび安定液中の水の質量ｍｗｓｌは以下のように示すことができる。
【００７１】
ｍｓ＝ρｓ・Ｖｓ・・・（１）  
ｍｗ＝ρｗ・Ｖｗ＝ρｗ・ｅＶｓ・・・（２）  
ｍｗｓｌ＝ρｓｌ・Ｖ（１−α）＝ρｓｌ・Ｖｓ（１＋ｅ）（１−α）・・・（３）
ここでＮを、間隙水と安定液中の水分の質量和（ｍｗ＋ｍｗｓｌ）と、土粒子の質量ｍｓとの比と定義すると、
Ｎ＝（ｍｗ＋ｍｗｓｌ）／ｍｓ＝｛ρｗ・ｅ＋ρｓｌ・（１＋ｅ）（１−α）｝／ρｓ・・・（４）
となる。
【００７２】
ここで、Ｖ：土の体積、Ｖｓ：固相の体積、Ｖｗ：液相の体積、ｍｗ：間隙水の質量、ｍｓ：土粒子の乾燥質量、ｍｗｓｌ：安定液に含まれる水の質量、ｍｂ：ベントナイト等の乾燥質量、ｍｓｌ：安定液の質量、α：ベントナイト等の配合率＝ｍｂ／ｍｓｌ、ρｓ：土粒子の密度、ρｓｌ：安定液の密度、ｅ：間隙比＝Ｖｗ／Ｖｓである。
【００７３】
重金属等を含む土壌の溶出量値（環境庁告示第４６号方式に準拠し液固比１０で測定）をｃ０（ｍｇ／Ｌ）とし、安全側の仮定として、土壌からの重金属の溶出量が一定であるとすれば、安定液の液相濃度ｃは次式を満足する。なお地下水汚染はないものとする。
１０・ｃ０＝Ｎ・ｃ・・・（５）
ｃ＝１０ｃ０・ρｓ／｛ρｗ・ｅ＋ρｓｌ・（１＋ｅ）（１−α）｝・・・（４．６）
【００７４】
たとえば、ｃ０＝０．１０ｍｇ／Ｌ、ｅ＝１．０、ρｓ＝２．６５ｔ／ｍ３の重金属等を含む土層をρｓｌ＝１．０５ｔ／ｍ３の安定液を用いて掘削した場合、掘削完了時の安定液の液相濃度は、最大でｃ＝０．８９ｍｇ／Ｌとなる。これは元の土壌の溶出量値ｃ０の概ね１０倍程度である。
【００７５】
３．実験方法
表７にバッチ吸着試験の実験条件を示す。対象とする重金属は、ヒ素、フッ素、鉛の３種類に、３種混合溶液を含めた４種類とした。各重金属の濃度は、それぞれ土壌溶出量基準値の１００倍とした。これは、自然由来の重金属等を含む土壌の溶出量値が概ね土壌溶出量基準値の１０倍以内であり、この土壌を含む地盤をアースドリル工法で掘削すると安定液の液相濃度が、最大で土壌溶出量基準値の１００倍程度になると想定している。
【００７６】
【表７】
2018025055.tif 000009
【００７７】
吸着剤は実施例２の実験結果から、酸化マグネシウムと水酸化アルミニウムの２種類とした。添加量は対象とする重金属等がヒ素単独、または鉛単独の場合は０．５、１．０、２．０％の３水準とし、フッ素を含むケースについては１．０、２．０、５．０％の３水準とした。
安定液の種類は、表１に示したポリマー系安定液（安定液Ａ）およびベントナイト系安定液（安定液Ｂ）の２種類とした。なお、実施例３の実験では安定液Ａ、Ｂともに粘土分を加えていない。また、吸着剤や重金属等の混入による安定液の機能の低下の有無を確認するため、表６に示した「安定液の品質管理試験」も実施した。なお、濃度測定法は、ＡｓおよびＰｂはＩＣＰ質量分析法、Ｆは流れ分析法とした。
【００７８】
４．実験結果とその考察
（１）安定液の品質管理試験
表７に示すＣＡＳＥ  Ａ−１〜２４およびＣＡＳＥ  Ｂ−１〜２４に対する安定液の品質管理試験（ファンネル粘性、ろ過水量、ｐＨ）の結果を図１５に示す。
この図において、（ａ）はファンネル粘性、（ｂ）はろ過水量、（ｃ）はｐＨである。また横軸はＣＡＳＥ番号であり、図中の破線は管理基準値の一例、○印は安定液Ａ（ポリマー系安定液）、△印は安定液Ｂ（ベントナイト系安定液）である。
以下に品質管理項目ごとの実験結果と考察を述べる。
【００７９】
（ａ）粘性（ファンネル粘性）
安定液ＡにＭｇＯおよびＡｌ（ＯＨ）３を添加することによるファンネル粘性の変化は安定しており、全ケースで３０秒前後を推移した。一方で、安定液ＢはＣＡＳＥ  Ｂ−１１（添加量２％）でファンネル粘性が４８秒と管理規準値を超過したためＣＡＳＥ  Ｂ−６、Ｂ−１２（添加量５％）の試験は取りやめた。また、ＣＡＳＥ  Ｂ−２４（添加量５％）のファンネル粘性も４５秒と管理基準値を超過した。なお、ＣＡＳＥ  Ｂ−１１およびＣＡＳＥ  Ｂ−２４の安定液は試験後６時間静置したところ一旦ゲル化したが、振動を与えることによって流動性は戻った。
【００８０】
安定液Ｂで、吸着剤の添加量の増加に伴って粘性とろ過水量が増大したのは、吸着剤に含まれる金属イオン（Ｍｇ２＋やＡｌ３＋）の混入により安定液が凝集状態になったためと考えられる。ファンネル粘性が管理基準値を超過したことから安定液Ｂ、すなわちベントナイト系安定液へのＭｇＯの添加量は２％未満、Ａｌ（ＯＨ）３の添加量は５％未満とすべきであろう。一方で、ポリマー系安定液はベントナイト系安定液に比べて金属イオンに対する耐凝集性を有しており、吸着剤の添加量の増加に伴い粘性とろ過水量が増加するものの、管理基準値を超過することはなかった。
【００８１】
（ｂ）造壁性
造壁性はろ過水量を測定することで把握できる。ＭｇＯ、Ａｌ（ＯＨ）３ともに添加量が増えると、ろ過水量が増加する傾向が見られた。このことから、ＭｇＯ、Ａｌ（ＯＨ）３ともに添加量が少ないほど造壁性が良いと言える。しかしながら、ＭｇＯを０．５〜５％添加した場合、ろ過水量は６〜１０ｍｌに分布し、Ａｌ（ＯＨ）３を０．５〜５％添加した場合には、ろ過水量は７〜１１ｍｌに分布した。いずれも良好な値であり、本実験条件においては吸着剤の添加による造壁性への影響は小さいと言える。
ただし安定液ＡにＡｌ（ＯＨ）３を５％添加したＣＡＳＥ  Ａ−１８で急激なろ過水量の増加が見られたことから、安定液Ａ、すなわちポリマー系安定液に対するＡｌ（ＯＨ）３の添加量は５％程度を上限とすべきと考えられる。
【００８２】
（ｃ）ｐＨ
安定液Ａ、Ｂとも、ＭｇＯの添加によるｐＨの変化は小さく、ｐＨ１０〜１１の間に分布した。一方で、Ａｌ（ＯＨ）３の添加によるｐＨの変化は比較的大きく、特に、安定液ＡにＡｌ（ＯＨ）３を５％添加した場合、すなわちＣＡＳＥ  Ａ−１８、ＣＡＳＥ  Ａ−２４でｐＨ８と管理基準値の下限近くになった。
【００８３】
（２）吸着剤の添加量と平衡濃度
図１６に吸着剤であるＭｇＯおよびＡｌ（ＯＨ）３の添加量と安定液Ａの各重金属濃度との関係を示す。この図において、（ａ）はＭｇＯ添加量とＡｓ濃度（上）及びＦ濃度（下）との関係図であり、（ｂ）は、Ａｌ（ＯＨ）３添加量とＡｓ濃度（上）、Ｆ濃度（中）、及びＰｂ濃度（下）との関係図である。
【００８４】
ヒ素についてはフッ素、鉛との混合による影響は少なく、ＭｇＯ、Ａｌ（ＯＨ）３の添加量はそれぞれ０．５％、５％以上にすることでヒ素濃度を地下水環境基準値未満に抑えることができる。
【００８５】
フッ素についてはＭｇＯを添加した場合にヒ素、鉛との共存による影響が見られ、ＭｇＯ、Ａｌ（ＯＨ）３の添加量はそれぞれ５％以上にすることでフッ素濃度を地下水環境基準値未満に抑えることができる。
鉛については、ＭｇＯを添加した場合、全ケースで地下水環境基準値未満になった。Ａｌ（ＯＨ）３を添加した場合、ヒ素、フッ素との共存による影響は少なく、添加量を２％以上にすることで鉛濃度を地下水環境基準値未満に抑えることができる。
【００８６】
図１７に吸着剤であるＭｇＯおよびＡｌ（ＯＨ）３の添加量と安定液Ｂの各重金属濃度との関係を示す。この図において、（ａ）はＭｇＯ添加量とＡｓ濃度（上）及びＦ濃度（下）との関係図であり、（ｂ）は、Ａｌ（ＯＨ）３添加量とＡｓ濃度（上）、Ｆ濃度（中）、及びＰｂ濃度（下）との関係図である。
【００８７】
ヒ素についてはフッ素、鉛との混合による影響は少なく、ＭｇＯ、Ａｌ（ＯＨ）３の添加量はそれぞれ２％、５％以上にすることで、ヒ素濃度を地下水環境基準値未満に抑えることができる。
【００８８】
フッ素についてはＭｇＯを添加した場合にヒ素、鉛との共存による影響が見られ、添加量を２．５％以上にすることで地下水環境基準値未満に抑えることができる。フッ素にＡｌ（ＯＨ）３を添加した場合、ヒ素、鉛との共存による影響は見られず、添加量５％以下でフッ素濃度は地下水環境基準値を満足しなかった。
【００８９】
鉛にＭｇＯを添加した場合、全ケースで地下水環境基準値未満になった。鉛にＡｌ（ＯＨ）３を添加した場合、ヒ素、フッ素との共存による影響が見られ、添加量を２％以上にすることで地下水環境基準値を満足した。
【００９０】
（３）  安定液と吸着剤の最適な組合せ
図１８、図１９にそれぞれヒ素、フッ素の吸着等温線を示す。ヒ素、フッ素ともにＡｌ（ＯＨ）３よりもＭｇＯの吸着機能が高い。中でも安定液ＡにＭｇＯを添加したケースが最も吸着機能が高い。なお、鉛に対しても、Ａｌ（ＯＨ）３よりもＭｇＯを添加したほうが吸着量は大きいことがわかった。
【００９１】
（４）考察
（ａ）水酸化アルミニウムによる重金属の吸着について
Ａｌ（ＯＨ）３は活性な表面水酸基を有しており陽イオンであるＰｂ２＋や陰イオンであるＦ−やＨ２ＡｓＯ３−、も吸着し表面錯体を形成する。ここで、Ａｌ（ＯＨ）３を添加した場合の安定液のｐＨは８．１〜９．６を示しており、これはＣＡＳＥ  Ｂ−１４を除きＡｌ（ＯＨ）３の電位ゼロ点である９．５〜１０．０より小さい。このため、Ａｌ（ＯＨ）３は正電荷を有し、Ｆ−やＨ２ＡｓＯ３−を吸着したと考えられる。ＣＡＳＥ  Ａ−１９〜２１およびＣＡＳＥ  Ｂ−１９〜２１におけるＰｂ濃度と、実施例の実験結果（表２のＡ−７およびＢ−７）と比較して、Ａｌ（ＯＨ）３による鉛の濃度低減効果が見られないことからも、鉛が難溶性の水酸化物を生成したことが示唆される。
【００９２】
ポリマー系安定液を夏場に使用する場合、バクテリアによる変質対策としてｐＨ９以上にする必要があることから、Ａｌ（ＯＨ）３を添加する際には添加量を制限するか、アルカリ剤の使用を検討する必要がある。しかし前述したとおり、Ａｌ（ＯＨ）３の電位ゼロ点は９．５であり、ｐＨ９以上にすることによってヒ素およびフッ素の吸着効果が低下する可能性があるため、実施工への適用の際には注意を要する。
【００９３】
（ｂ）酸化マグネシウムによる重金属の吸着について
ＭｇＯを添加した場合の安定液のｐＨは１０．５〜１１を示しており、この値はＭｇＯの電位ゼロ点である１２．４よりも低い。このためＭｇＯも正電荷を有しておりＦ−やＨ２ＡｓＯ３−を吸着し表面錯体を形成すると考えられる。またＭｇＯが水と反応してＭｇ（ＯＨ）２に変化する際にフッ素が取り込まれるとも考えられる。鉛についてはＭｇＯによる不溶化の機構が明らかになっていないが、ｐＨ上昇による水酸化鉛の生成などが考えられる。
【００９４】
ＣＡＳＥ  Ａ−１〜１２では、実験時（ＭｇＯの添加直後）から濃度分析時（２日後）までに、ｐＨが１程度上昇した。この理由は次のように考える。式（７）に示すように、ＭｇＯは水溶液中で溶解し水酸化物イオンを供給するためｐＨが上昇するが、その後式（８）に示すように過飽和状態になったマグネシウムイオンと水酸化物イオンが水酸化マグネシウムイオンとして沈殿する。
【００９５】
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ⇔Ｍｇ２＋＋２ＯＨ−・・・（７）
Ｍｇ２＋＋２ＯＨ−⇔Ｍｇ（ＯＨ）２・・・（８）
【００９６】
しかしながら、ベントナイトの主成分であるスメクタイトの存在下では式（７）、（８）の反応は酸化マグネシウムの濃度に依存し、酸化マグネシウムがスメクタイトの１０％以下では式（７）、（８）の反応は起こらないことが指摘されている。また、スメクタイトは、イオン交換等によるｐＨ緩衝能をもつことが知られており、これらのことから、ベントナイトを多く含む安定液ＣＡＳＥ  Ｂ−１〜１２では  ＣＡＳＥ  Ａ−１〜１２に比べてｐＨの上昇が抑えられたと考えられる。
【００９７】
式（７）、（８）の反応は遅く、水酸化マグネシウムの生成割合は３日で７５％、２８日で９２％と報告されている。また、式（７）、（８）の反応は約８時間と報告されている。これらのことは、安定液作液後の養生時間が、吸着効果に大きく影響する可能性があることを示しており、実施工への適用の際には注意を要する。
【００９８】
５．自然由来ヒ素含有土による検証実験
吸着剤を添加した安定液による重金属等吸着機能を、現場で採取した土壌を用いて検証した。使用した試料は表８に示す性状の自然由来のヒ素含有土である。安定液はポリマー系安定液とし、吸着剤はＭｇＯとＡｌ（ＯＨ）３、添加量は実施例３の実験結果の図１６より０．５％と２．０％の２水準とした。安定液と試料土を体積比１：１で１分間の振とうの２日後に、遠心分離（３０００ｒｐｍ、２０ｍｉｎ）および０．４５μｍメンブレンフィルターでろ過を行い、得られたろ液のＡｓ濃度を測定した。
【００９９】
【表８】
2018025055.tif 000010
【０１００】
表９に実験結果を示す。現場で採取した土壌においてもＡｌ（ＯＨ）３よりもＭｇＯの方が吸着機能は高く、ＭｇＯ添加量０．５％で安定液のＡｓ濃度は地下水環境基準値未満に低減した。
【０１０１】
【表９】
2018025055.tif 000011
【０１０２】
６．まとめ
以上をまとめると、ベントナイト系安定液は吸着剤の添加によりゲル化しやすいこと、水酸化アルミニウムはｐＨが９未満になり、夏場にバクテリアによる劣化の可能性があることなどから、実施工への適用の際の安定液と吸着剤の組み合わせは、ポリマー系安定液に添加剤としてＭｇＯを０．５〜５％を添加することが効果的であると考えられる。
【０１０３】
（安定液の設計手法・施工管理手法の考察）
１．安定液の設計手法
（１）配合設計
ここでは、重金属等の拡散防止効果を有する安定液の配合設計について検討する。上述した実施例３において、アースドリル工法による掘削では掘削土壌と安定液はおおよそ体積比１：１で接触することを示した。したがってトリータビリティー試験における固液比は１とする。
【０１０４】
上述した実施例３の結果から、安定液はポリマー系安定液、吸着剤はＭｇＯで添加率は０．５、１、２、５％の４水準とする。溶出試験結果から、添加率−溶出量のグラフを作成し添加率ｄ１を算出する。安定液の転用回数をｎ回（１≦ｎ≦４）としｄ１×ｎ≦ｄｎとなるｄｎを吸着剤の添加率とする。以上をふまえ、配合設計のフローチャートの一例を図２０に示す。
【０１０５】
上述したとおり、酸化マグネシウムは水和反応により水酸化マグネシウムを生成するが、この反応速度は遅く作液後の養生日数によって吸着効果が変動する可能性がある。したがって、実施工の作業工程にあったトリータビリティー試験を行う必要がある。
【０１０６】
（２）安全率について
アースドリル工法では一般的にドリリングバケットによる掘削から排土までの１サイクルは１０分程度であり、土壌はドリリングバケット内に収まったまま地上部に引きき上げられるため、掘削土壌と安定液とは十分に接触しているとは言えない。溶出試験における検液作成方法（毎分２００回の振とうを６時間）に比べて接触時間は短く、接触面積も小さいことから、土壌から安定液への重金属の溶出量は溶出試験結果よりも小さいと考えられる。
【０１０７】
また、上述したように安定液と地盤との間の泥膜は、一定のろ過機能をもつと考えられる。したがって、この２点については設計上の「安全しろ」と考えることができる。設計者はこれらを考慮したうえで、吸着剤の添加率を割り増しするなど、安全率を設定する必要がある。
【０１０８】
２．施工管理手法
（１）安定液の品質管理
本発明の工法の施工時には、安定液の品質管理試験の際に、対象となる重金属等の濃度を確認する必要がある。特に、重金属等を含む地盤を掘削したのち、非汚染地盤の手前で一旦掘削を中断し、安定液の液相濃度が地下水環境基準値未満であることを確認することが最も重要である。分析の結果、重金属等の濃度が地下水環境基準値未満であれば掘削を再開し、そうでなければ安定液の入替えや吸着剤の追加等の処置が必要となる。
【０１０９】
施工中の重金属等の濃度確認では、公定法による分析結果を待って施工を進めることは現実的ではなく、また上述したようにサンプリングからろ過までのタイムラグによって濃度が低く評価される可能性があることから、迅速判定法の採用が望まれる。
【０１１０】
（２）安定液の処分
コンクリートを打設後、コンクリートに置き換わった安定液は回収槽にいったん貯留される。一般に、この安定液は品質管理試験ののち修正処理を行ない、再度掘削に使用する。再度の使用に耐えないもの、および工事終了時には産業廃棄物として処分する。しかしながら、本発明の工法の場合、吸着機能の修正処理として吸着剤の追加はゲル化の恐れがあるためすべきではなく、今のところ、配合設計で設定した転用回数で廃棄処分すべきである。
【０１１１】
（３）コスト効果
本発明の工法のコスト効果の概算について表１０に示す。モデルケースとして、杭径２０００ｍｍ、杭長３０ｍ、重金属等を含む土層厚１０ｍ（ＧＬ±０〜１０ｍ）、難透水層厚７ｍ（ＧＬ−１０〜１７ｍ）、重金属はＡｓ、Ｆ、Ｐｂが共存し、溶出量は土壌溶出量基準値の２、５、１０倍に設定した。また、実施例３の実験結果をふまえ、ポリマー系安定液に５％のＭｇＯを添加し、この安定液を用いた１回の掘削で土壌溶出量基準値の１０倍のＡｓ、Ｐｂ、Ｆ濃度が土壌溶出量基準値まで低下すると仮定した。工事費については、地盤汚染対策なしの場合の杭一本当りの工事費を１００として、他のケースの工事費を算出した。
【０１１２】
【表１０】
2018025055.tif 000012
【０１１３】
土壌溶出量が基準値の２倍程度であれば、通常の施工と同様に安定液の４回の転用が可能と思われ、工事費の増額は３％程度である。土壌溶出量が基準値の５倍程度で、安定液の転用は２回に減り、工事費の増額は１２％となる。土壌溶出量が基準値の１０倍程度になり安定液の転用ができない場合でも、工事費の増額は３０％程度で、現行の地盤汚染対策と比較しても大幅なコスト縮減となる。
【０１１４】
汚染地盤をアースドリル工法で掘削し、現場打ち杭を構築する際、安定液に重金属等（ヒ素、フッ素、鉛）が混入する。本発明では、このときの、安定液による重金属等の吸着機能を明らかにした。次に、安定液に吸着剤を添加し、液相のヒ素、フッ素、鉛の濃度を地下水環境基準値未満に低減するための配合設計手法について実験的に検討を行った。得られた成果は以下のとおりである。
【０１１５】
（１）アースドリル工法で一般に使用されている安定液は、鉛に対する吸着機能が高いことがわかった。吸着機能は、安定液に含まれるベントナイト量と、安定液のｐＨ（８．５〜１２．０）の影響が大きいと考えられる。
【０１１６】
（２）ベントナイト系安定液に吸着剤を添加することにより、ヒ素、フッ素に対する吸着機能を持たせることが可能である。吸着剤はＭｇＯ（添加量２％以下）、Ａｌ（ＯＨ）３（添加量５％以下）であれば適用可能である。
（３）ポリマー系安定液に吸着剤を添加することにより、ヒ素、フッ素に対する吸着機能を持たせることが可能である。吸着剤はＭｇＯ（添加量５％以下）、Ａｌ（ＯＨ）３（添加量５％以下）であれば適用可能である。
【０１１７】
（４）自然由来程度（土壌溶出量基準値の１０倍以内）の重金属等を含む地盤（ヒ素、フッ素、鉛）であれば、安定液に適量の吸着剤を添加することで、安定液本来の性能を保持しながら、重金属濃度を地下水環境基準値未満に抑え、重金属等の拡散を防止し得ることが示唆された。
【０１１８】
（５）本発明の工法の工事費は、対象重金属等の種類、溶出量などから決まる吸着剤の量と安定液の転用回数により変動する。しかしながら、杭の掘削工事費全体に占める安定液の割合はわずかであり、重金属等の溶出量が基準値の１０倍程度としても、工事費の増加は３０％程度であり、従来の工法（例えば、二重管工法）と比較するとコスト縮減効果は大きい。
【０１１９】
上述した本発明の現場打ち杭工法は、安定液を杭孔に満たして掘削する従来の現場打ち杭工法（例えば、アースドリル工法、リバース工法、ＢＨ工法）と施工手順が同じであり、地盤改良は不要である。
また、従来の施工手順に追加される工程は、上述した安定液調製工程Ｓ１、中間確認工程Ｓ２１、及び品質管理工程Ｓ２２のみであり、短時間で実施できる。
したがって、本発明の現場打ち杭工法は、地盤改良なしで土壌汚染の拡散を大幅に低減又は防止することができる。
【０１２０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない限りで種々に変更できることは勿論である。
【符号の説明】
【０１２１】
ｎ  安定液の転用回数、１  汚染土壌（沖積層）、
２  難透水層、３  下部支持層（下部帯水層）
【図１】
2018025055.tif 000013
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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