(57)【要約】【課題】汚染された地盤を撹拌装置で撹拌する際の撹拌トルクを低減可能な地盤の撹拌方法及びその地盤を撹拌しながら浄化する地盤の浄化方法を提供する。【解決手段】撹拌装置１は、ロッド２と、ロッド２先端部に取り付けられた撹拌翼３と、ロッド２及び撹拌翼３を回転させるためのベースマシン４と、を備えている。撹拌翼３には、流動体で潤滑性を有する栄養剤を送給するための送給路８が設けられており、撹拌翼３から地盤内に栄養剤を供給することができる。栄養剤を地盤内に供給することにより、撹拌翼３の周囲には、栄養剤が存在しているので、撹拌翼３と地盤との摩擦抵抗を低減できる。したがって、撹拌翼３を回転させるための撹拌トルクは低減する。【選択図】図１
2011161372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染された地盤を撹拌装置で撹拌する地盤の撹拌方法において、
前記撹拌装置で前記地盤を撹拌しながら、潤滑性を有する微生物用の栄養剤を前記撹拌装置から前記地盤内へ供給して、前記地盤と前記栄養剤とを混合することを特徴とする地盤の撹拌方法。
【請求項２】
前記栄養剤を発泡させて供給することを特徴とする請求項１に記載の地盤の撹拌方法。
【請求項３】
前記栄養剤は、グルコン酸及びグルコン酸塩、グルコン酸アミド、グルコン酸エステル、グルコン酸無水物等のグルコン酸誘導体のうち少なくとも１種類以上含有したもの、乳化動植物油、易分解性の乳化剤の何れかを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤の撹拌方法。
【請求項４】
前記栄養剤とともに、浄化剤又は起泡剤の少なくとも何れか一方を前記撹拌装置から前記地盤内へ供給することを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載の地盤の撹拌方法。
【請求項５】
前記撹拌装置で前記地盤を撹拌しながら、石膏系固化剤を前記撹拌装置から前記地盤内へ供給することを特徴とする請求項１に記載の地盤の撹拌方法。
【請求項６】
汚染された地盤を原位置で浄化する地盤浄化方法において、
撹拌装置で前記地盤を撹拌しながら、潤滑性を有する微生物用の栄養剤を前記撹拌装置から前記地盤内に供給して、前記地盤と前記栄養剤とを混合することを特徴とする地盤の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染された地盤の撹拌方法及びその地盤を浄化する浄化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
汚染された地盤を浄化する際に、その地盤を撹拌するための撹拌装置２１として、図１３に示すように、ロッド２と、ロッド２の下端に取り付けられた撹拌部３’と、ロッド２を回転させるためのベースマシン４と、を備えたものが用いられている。この撹拌装置２１で地盤を撹拌する際は、まず、撹拌部３’に設けられて開閉可能な撹拌翼３を閉じた状態でロッド２を回転させて地盤を掘削し、ロッド２の先端が汚染された地盤の下端よりもやや深い深度に到達したら掘削を停止する。次に、撹拌翼３を開き、撹拌翼３から地盤内に浄化剤を注入しつつ、撹拌翼３を回転させながら引き上げて、所定の深度に到達したら浄化剤の注入を停止するとともに、回転も停止する。その後、撹拌翼３を再び閉じて、地盤表層部Ｓを撹拌すること無く、撹拌翼３を地上へ引き上げる。
【０００３】
また、特許文献１には、ロッドと、ロッドの外周に取り付けられた螺旋状羽根と、螺旋状羽根の表面に取り付けられて浄化剤を注入するための注入管と、ロッドを回転させるためのベースマシンと、を備えた撹拌装置が開示されている。この撹拌装置で地盤を撹拌する際は、まず、ロッド及び螺旋状羽根を回転させて地盤を掘削するとともに撹拌し、ロッドの先端が汚染された地盤の下端よりもやや深い深度に到達したら回転を停止する。次に、注入管から地盤内に浄化剤をスラリー状にして注入しつつ、ロッド及び螺旋状羽根を掘削時と反対方向に回転させながら地上へ引き上げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６１８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した両方法では、広い範囲を効率良く撹拌できるように撹拌翼や螺旋状羽根の回転径を大きくすると、撹拌トルクが大きくなるので、撹拌翼や螺旋状羽根を回転させるためのベースマシンを大型化しなければならないが、その重量により、撹拌された後の軟弱状態の地盤を変形させてしまうおそれがあるため、撹拌翼や螺旋状羽根の回転径を大きくすることができないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、汚染された地盤を撹拌装置で撹拌する際の撹拌トルクを低減可能な地盤の撹拌方法及びその地盤を撹拌しながら浄化する地盤の浄化方法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】
【０００７】
本発明は、汚染された地盤を撹拌装置で撹拌する地盤撹拌方法において、
前記撹拌装置で前記地盤を撹拌しながら、潤滑性を有する微生物用の栄養剤を前記撹拌装置から前記地盤内へ供給して、前記地盤と前記栄養剤とを混合することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、栄養剤は潤滑性を有するので、地盤内に供給されることにより、撹拌装置と地盤との間に生じる摩擦抵抗を低減して、撹拌装置を回転させるために必要な撹拌トルクを小さくすることができる。したがって、小型の撹拌装置で広い範囲の地盤を撹拌することが可能となる。
また、微生物用の栄養剤を地盤内に供給するので、地盤中の微生物を活発化させて汚染された地盤を浄化することができる。さらに、栄養剤と地盤とを混合することにより、浄化を長期間持続させることができる。
【０００９】
本発明は、前記栄養剤を発泡させて供給することとしてもよい。
【００１０】
本発明によれば、栄養剤を発泡させることにより、撹拌装置と地盤との間に生じる摩擦抵抗を低減することができるので、撹拌装置を回転させるために必要な撹拌トルクをより小さくすることができる。
また、スラリー状にして地盤内に供給する場合と比べて、水分量を大幅に低減することができるので、攪拌時の排泥量を削減することができる。
【００１１】
また、本発明において、前記栄養剤は、グルコン酸及びグルコン酸塩、グルコン酸アミド、グルコン酸エステル、グルコン酸無水物等のグルコン酸誘導体のうち少なくとも１種類以上含有したもの、乳化動植物油、易分解性の乳化剤の何れかを含むこととしてもよい。
【００１２】
本発明によれば、栄養剤に含まれるグルコン酸及びグルコン酸塩、グルコン酸アミド、グルコン酸エステル、グルコン酸無水物等のグルコン酸誘導体のうち少なくとも１種類以上含有したもの、乳化動植物油、易分解性の乳化剤は、入手性に優れている。
【００１３】
また、本発明において、前記栄養剤とともに、浄化剤又は起泡剤の少なくとも何れか一方を前記撹拌装置から前記地盤内へ供給することとしてもよい。
【００１４】
本発明によれば、浄化剤を供給することにより、浄化を促進することができる。また、起泡剤を供給することにより、撹拌装置と地盤との間に生じる摩擦抵抗を大幅に低減することができるので、撹拌装置を回転させるために必要な撹拌トルクをより小さくすることができる。
【００１５】
また、本発明において、前記撹拌装置で前記地盤を撹拌しながら、石膏系固化剤を前記撹拌装置から前記地盤内へ供給することとしてもよい。
【００１６】
本発明によれば、石膏系固化剤を供給することにより、地盤内の気泡を破泡することができる。これによって、地盤が締まり、地盤の軟弱化を防止できる。また、撹拌された地盤の排泥量を低減できる。さらに、石膏系固化剤を併用することで地盤の強度を増大させることができる。
【００１７】
本発明は、汚染された地盤を原位置で浄化する地盤浄化方法において、
撹拌装置で前記地盤を撹拌しながら、潤滑性を有する微生物用の栄養剤を前記撹拌装置から前記地盤内に供給して、前記地盤と前記栄養剤とを混合することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、微生物用の栄養剤を地盤内に供給するので、地盤中の微生物を活発化させて汚染された地盤を浄化することができる。さらに、栄養剤と地盤とを混合することにより、浄化を長期間持続させることができる。
また、栄養剤は潤滑性を有するので、撹拌装置と地盤との間に生じる摩擦抵抗を低減して撹拌トルクを小さくすることができる。したがって、小型の撹拌装置で地盤内の広い範囲を撹拌することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、汚染された地盤を撹拌装置で撹拌する際の撹拌トルクを低減可能な地盤の撹拌方法及びその地盤を撹拌しながら浄化する地盤の浄化方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る撹拌方法を説明するための地盤の断面模式図である。
【図２】各試験体に含まれる材料及びそれらの配合割合を示す一覧図である。
【図３】水と山砂とを混合した試験体Ｎｏ．２を示す図である。
【図４】栄養剤を発泡させた状態を示す図である。
【図５】起泡剤を発泡させた状態を示す図である。
【図６】撹拌トルクを測定するための測定装置を示す概略図である。
【図７】各試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４を撹拌している状態の一例を示す図である。
【図８】各試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４を撹拌した際の電流値の測定結果を示す一覧図である。
【図９】撹拌装置を用いた撹拌方法の施工手順を示す図である。
【図１０】撹拌装置を用いた撹拌方法の施工手順を示す図である。
【図１１】撹拌装置を用いた撹拌方法の施工手順を示す図である。
【図１２】撹拌装置を用いた撹拌方法の施工手順を示す図である。
【図１３】撹拌装置を用いた撹拌方法の従来例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る地盤の撹拌方法及び浄化方法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。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る撹拌方法を説明するための地盤の断面模式図である。
図１に示すように、汚染された地盤（図中の左下がり斜線のハッチング部分）を撹拌するための撹拌装置１は、ロッド２と、ロッド２の下端に接続された撹拌部３’と、撹拌部３’に設けられて開閉可能な撹拌翼３と、ロッド２及び撹拌部３’を回転させるためのベースマシン４と、を備えている。なお、以下の図において、左下がり斜線のハッチング部分は、汚染された地盤の範囲を示す。
【００２３】
地上には、微生物を活性化させるための栄養剤を貯留するタンク５と、タンク５内の栄養剤を撹拌装置１へ供給するためのポンプ６と、ポンプ６を駆動するための発電機７が設けられている。
ポンプ６から送給された栄養剤は、ロッド２及び撹拌翼３を通って地盤内へ供給される。
【００２４】
撹拌装置１の撹拌翼３は、ロッド２の径方向に突出した状態（すなわち、開いた状態）と、ロッド２の長手方向に沿った状態（すなわち、閉じた状態）との間で回動可能である。
【００２５】
撹拌翼３には、栄養剤を送給するための送給路８が設けられており、撹拌翼３から地盤内に栄養剤を供給することができる。栄養剤としては、例えば、乳化動植物油のホイップクリームのように、泡状で潤滑性を有するものを用いる。
【００２６】
次に、栄養剤を地盤内に供給した場合において、撹拌翼３を回転させるために必要な撹拌トルクの大きさについて検討するための実験を行ったので、以下にその詳細について述べる。
【００２７】
実験は、栄養剤と地盤とを混合した試験体と、栄養剤を含まない地盤のみからなる試験体と、を作成し、それぞれの撹拌トルクの大きさを測定して比較した。また、栄養剤の代わりに水と地盤とを混合した試験体、及び起泡剤と地盤とを混合した試験体をそれぞれ作成して、撹拌トルクの大きさを測定した。
【００２８】
まず、各試験体に含まれる材料について説明し、次に、各試験体の試験結果について説明する。
【００２９】
図２は、各試験体に含まれる材料及びその配合割合を示す一覧図である。
図２に示すように、試験体Ｎｏ．１は、山砂のみからなる試験体である。
また、試験体Ｎｏ．２は、水と山砂とを混合した試験体である（図３参照）。
そして、試験体Ｎｏ．３は、栄養剤である乳化動植物油のホイップクリームを２〜４倍程度に発泡させて（図４参照）山砂と混合した試験体である。
さらに、試験体Ｎｏ．４は、起泡剤であるアルファオレフィンスルホン酸塩を８倍程度に発泡させて（図５参照）山砂と混合した試験体である。
【００３０】
図６は、撹拌トルクを測定するための測定装置１０を示す概略図である。
図６に示すように、測定装置１０は、撹拌翼３と、モータ９と、モータ９の電流値を計測する計測器１１とから構成されている。
【００３１】
作成した各試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４をそれぞれ容器１２に入れて所定の高さまで敷き詰めた後、締め固める。
【００３２】
次に、この締め固めた各試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４の上にそれぞれ撹拌翼３を載置する。
そして、撹拌翼３を埋設するように、作成した各試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４をそれぞれ容器１２内に入れる。
【００３３】
各試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４内の撹拌翼３の上端を減速機付きモータ９（後述する）に接続し、撹拌可能な状態にする。
【００３４】
図７は、各試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４を撹拌している状態の一例を示す図である。
図７に示すように、各試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４を撹拌翼３で撹拌し、その時のモータ９の電流値をそれぞれ計測した。電流値が大きい場合は、負荷が大きいこと、すなわち、撹拌トルクが大きいことを示す。本実施形態においては、モータ９を周波数１〜２Ｈｚ、回転数１２ｒｐｍで回転させたが、この値に限定されるものではなく、適宜、変更可能である。
なお、負荷をかけることなく、大気中で撹拌翼３を回転させた際のモータ９の電流値は２．２Ａであった。
【００３５】
図８は、各試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４を撹拌した際の電流値の測定結果を示す一覧図である。
図８に示すように、試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４の電流値は、それぞれ２．６Ａ、２．３Ａ、２．４Ａ、２．３Ａであった。
すなわち、電流値は、試験体Ｎｏ．２と試験体Ｎｏ．４とが同じ値で、最も小さく、試験体Ｎｏ．３がそれらよりもやや大きく、試験体Ｎｏ．１が最も大きかった。
【００３６】
以上のように、撹拌トルクは、水や起泡剤を山砂と混合した場合が最も小さく、栄養剤を山砂と混合した場合が、それよりやや大きく、添加材を全く混合しない地盤のみの場合に最も大きいことが確認された。
【００３７】
次に、撹拌装置１を用いた地盤の撹拌方法及び原位置での浄化方法について説明する。
【００３８】
図９〜図１２は、撹拌装置１を用いた撹拌方法の施工手順を示す図である。これらの図において、点状のハッチング部分は、栄養剤を供給して撹拌翼３にて撹拌した範囲を示し、また、右下がり斜線のハッチング部分は、石膏系固化剤を供給して撹拌翼３にて撹拌した範囲を示す。
【００３９】
まず、図９に示すように、撹拌翼３を閉じた状態で地盤表層部Ｓを掘削する。
【００４０】
次に、図１０に示すように、撹拌部３’が汚染された地盤の上端付近に到達したら撹拌翼３を開き、撹拌翼３を回転させて地盤を撹拌しながら、撹拌翼３から栄養剤を地盤内に供給しつつ、深部方向へ掘進する。
本実施形態においては、栄養剤として、乳化動植物油であるホイップクリームに加水し、練り混ぜて泡立てたものを用いた。
栄養剤を地盤内に供給すると、撹拌翼３の周囲には、潤滑性を有する栄養剤が泡状で存在することになり、この状態で撹拌翼３を回転させることで、撹拌翼３と地盤との摩擦抵抗が低減するため、撹拌翼３を回転させるために必要な撹拌トルクを小さくすることができる。
【００４１】
なお、本実施形態においては、乳化動植物油を泡立てて用いたが、これに限定されるものではなく、原液のまま用いてもよい。
【００４２】
また、本実施形態においては、栄養剤として乳化動植物油を用いたが、これに限定されるものではなく、易分解性の乳化剤やクロロクリンを用いてもよい。易分解性の乳化剤としては、例えば、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステルを用いることができる。また、クロロクリンとしては、例えば、グルコン酸及びグルコン酸塩、グルコン酸アミド、グルコン酸エステル、グルコン酸無水物等のグルコン酸誘導体のうち少なくとも１種類以上含有したものを用いることができる。要は、テトラクロロエチレンやトリクロロエチレン等の有機化合物を分解可能な微生物を活性化させるものであれば良い。
【００４３】
次に、図１１に示すように、汚染された地盤の下端まで撹拌したら、撹拌翼３の回転を停止し、栄養剤の供給も停止する。
栄養剤が供給されたことにより、汚染された地盤内に存在する微生物が活性化され、有機化合物を分解して無害化することができる。
【００４４】
その後、粒状の石膏系固化剤の送給を開始し、撹拌翼３より地盤内に供給する。そして、石膏系固化剤を地盤内に供給しつつ、再び、撹拌翼３を回転させて地盤を撹拌するとともに、撹拌翼３を引き上げる。その際に、栄養剤の気泡は、石膏系固化剤によって水分が奪われるため、破泡する。これによって、地盤が締まり、地盤の軟弱化を防止できる。また、撹拌された地盤の排泥量を低減できる。さらに、石膏系固化剤を併用することで地盤の強度を増大させることができる。
【００４５】
なお、本実施形態においては、石膏系固化剤を用いることにより栄養剤の気泡を破泡したが、これに限定されるものではなく、一般的な消泡剤を用いてもよいし、何も注入すること無く撹拌することにより自然に破泡させてもよい。
【００４６】
そして、図１２に示すように、撹拌部３’が汚染された地盤の上端に到達したら、撹拌翼３の引き上げを停止する。
【００４７】
次に、石膏系固化剤の注入を停止し、撹拌翼３を閉じる。その後、撹拌翼３を地上へ引き上げる。
【００４８】
上述した撹拌方法によれば、栄養剤が潤滑性を有するので、この栄養剤を注入しながら又は注入した後に、撹拌翼３を回転させることによって、撹拌翼３と地盤との間に生じる摩擦抵抗を低減して撹拌トルクを小さくすることができる。また、撹拌翼３を長くすることができる。したがって、小型の撹拌装置１で広い範囲の地盤を撹拌することが可能となる。
また、微生物用の栄養剤を地盤内に供給するので、地盤中の微生物を活発化させて汚染された地盤を浄化することができる。さらに、栄養剤と地盤とを混合することにより、浄化を長期間持続させることができる。
【００４９】
また、栄養剤を発泡させることにより、撹拌翼３と地盤との間に生じる摩擦抵抗を低減することができるので、撹拌トルクをより小さくすることができる。
さらに、スラリー状にして地盤内に供給する場合と比べて、水分量を大幅に低減することができるので、攪拌時の排泥量を削減することができる。
【００５０】
そして、栄養剤に含まれる乳化動植物油や易分解性の乳化剤やクロロクリンは、入手性に優れている。
【００５１】
なお、本実施形態においては、地盤表層部Ｓを撹拌せずに、深層部Ｄのみを撹拌した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、地盤表層部Ｓも深層部Ｄと同様に撹拌してもよい。
【００５２】
なお、本実施形態においては、汚染された地盤の上端で撹拌翼３を開き、地盤を撹拌しながら撹拌翼３を深部へ進行させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、まず、撹拌翼３を閉じた状態で汚染された地盤の下端まで掘進し、その後、撹拌翼３を開き、地盤を撹拌しながら撹拌翼３を引き上げてもよい。かかる場合には、撹拌翼３を引き上げながら、栄養剤を地盤内に供給する。
【００５３】
なお、本実施形態においては、栄養剤のみを地盤内へ供給する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、栄養剤とともに、鉄粉等の浄化剤又はアルファオレフィンスルホン酸等の起泡剤の少なくとも何れか一方を撹拌翼３から供給してもよい。浄化剤を供給することにより、浄化を促進することができる。また、起泡剤を供給することにより、撹拌装置１と地盤との間に生じる摩擦抵抗を大幅に低減することができるので、撹拌トルクをより小さくすることができる。
【００５４】
なお、本実施形態においては、開閉可能な撹拌翼３を用いたが、これに限定されるものではなく、撹拌部３’の外周に羽根が螺旋状に取り付けられたものを用いても良く、その形状は問わない。
【００５５】
なお、本実施形態においては、栄養剤と石膏系固化剤とをそれぞれ別々に地盤内に供給する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、栄養剤と石膏系固化剤とを混合して地盤内に同時に供給してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１  撹拌装置
２  ロッド
３  撹拌翼
３’撹拌部
４  ベースマシン
５  タンク
６  ポンプ
７  発電機
８  送給路
９  モータ
１０  測定装置
１１  計測器
１２  容器
２１  撹拌装置
Ｓ  地盤表層部
Ｄ  深層部
【図１】
2011161372.tif 000003
【図２】
2011161372.tif 000004
【図６】
2011161372.tif 000005
【図８】
2011161372.tif 000006
【図９】
2011161372.tif 000007
【図１０】
2011161372.tif 000008
【図１１】
2011161372.tif 000009
【図１２】
2011161372.tif 000010
【図１３】
2011161372.tif 000011
【図３】
2011161372.tif 000012
【図４】
2011161372.tif 000013
【図５】
2011161372.tif 000014
【図７】
2011161372.tif 000015