(57)【要約】【課題】地盤の汚染範囲に通水することにより該汚染範囲の地下水を浄化する地下水浄化工法において、透水性が悪い汚染範囲の地下水を効果的に浄化する。【解決手段】地盤の汚染範囲Ａ、Ｂに通水することにより該汚染範囲Ａ、Ｂの地下水を浄化するにあたり、汚染範囲Ａ、Ｂに注水する注水ドレーン３０を構築する工程と、内部が負圧（真空）にされ、汚染範囲Ａ、Ｂの以深から揚水する揚水井戸３０を構築する工程と、揚水井戸３０の負圧により生じる吸引力によって汚染範囲Ａ、Ｂの地下水を吸引して汚染範囲Ａ、Ｂの以深へ降下させる吸引ドレーン４０を構築する工程と、注水ドレーン３０を通して汚染範囲Ａ、Ｂに注水すると共に、揚水井戸２０により吸引ドレーン４０を通して汚染範囲Ａ、Ｂの地下水を排水する工程とを実施する。ここで、吸引ドレーン４０の天端を気密状態で封止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤の汚染範囲に通水することにより該汚染範囲の地下水を浄化する地下水浄化工法であって、
前記汚染範囲に注水する注水ドレーンを構築する工程と、
内部が負圧にされ、前記汚染範囲以深から揚水する揚水井戸を構築する工程と、
前記揚水井戸の前記負圧により生じる吸引力によって前記汚染範囲の地下水を吸引して前記汚染範囲以深へ降下させる吸引ドレーンを構築する工程と、
前記注水ドレーンを通して前記汚染範囲に注水すると共に、前記揚水井戸により前記吸引ドレーンを通して前記汚染範囲の地下水を排水する工程とを備え、
前記吸引ドレーンの天端を気密状態で封止する地下水浄化工法。
【請求項２】
前記汚染範囲は地盤の粘性土層に存在し、該地盤の該粘性土層の下には透水層が存在し、
前記揚水井戸を、前記透水層から揚水するように構築し、
前記吸引ドレーンを、前記汚染範囲以浅から前記透水層まで延びるように構築する請求項１に記載の地下水浄化工法。
【請求項３】
地盤の汚染範囲に通水することにより該汚染範囲の地下水を浄化する地下水浄化システムであって、
前記汚染範囲に注水する注水ドレーンと、
内部が負圧にされ、前記汚染範囲以深から揚水する揚水井戸と、
前記揚水井戸の前記負圧により生じる吸引力によって前記汚染範囲の地下水を吸引して前記汚染範囲以深へ降下させる吸引ドレーンとを備え、
前記吸引ドレーンの天端は、気密状態で封止されている地下水浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の汚染範囲に通水することにより該汚染範囲の地下水を浄化する地下水浄化工法、及び地下水浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
汚染された土壌に通水することにより該土壌を浄化する土壌浄化工法（汚染範囲の地下水を浄化する地下水浄化工法）として、ウェルポイント等の注水井戸とディープウェル等の揚水井戸との間にサンドパイルを構築し、注水井戸からサンドパイルを経由して揚水井戸に至る地下水の流れを形成することにより、透水性が悪い土壌の浄化を効果的に実施しようとしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、揚水井戸をバキュームディープウェル（真空ディープウェル）とすることにより、地盤の深層に存する透水性が悪い土壌の浄化を効果的に実施しようとしたものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１４３８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のバキュームウェルを揚水井戸とした土壌浄化工法では、サンドパイルの天端が地表面に位置し、サンドパイルが大気に開放されていることにより、サンドパイルが地下水のみならず外気を吸引することになる。従って、サンドパイルの吸引力が弱くなるため、透水性が悪い土壌及び該土壌の地下水を効果的に浄化できない。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、地盤の汚染範囲に通水することにより該汚染範囲の地下水を浄化する地下水浄化工法において、透水性が悪い汚染範囲の地下水を効果的に浄化することを課題にするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る地下水浄化工法は、地盤の汚染範囲に通水することにより該汚染範囲の地下水を浄化する地下水浄化工法であって、前記汚染範囲に注水する注水ドレーンを構築する工程と、内部が負圧にされ、前記汚染範囲以深から揚水する揚水井戸を構築する工程と、前記揚水井戸の前記負圧により生じる吸引力によって前記汚染範囲の地下水を吸引して前記汚染範囲以深へ降下させる吸引ドレーンを構築する工程と、前記注水ドレーンを通して前記汚染範囲に注水すると共に、前記揚水井戸により前記吸引ドレーンを通して前記汚染範囲の地下水を排水する工程とを備え、前記吸引ドレーンの天端を気密状態で封止するものである。
【０００７】
前記地下水浄化工法において、前記汚染範囲は地盤の粘性土層に存在し、該地盤の該粘性土層の下には透水層が存在してもよく、前記揚水井戸を、前記透水層から揚水するように構築し、前記吸引ドレーンを、前記汚染範囲以浅から前記透水層まで延びるように構築してもよい。
【０００８】
また、本発明に係る地下水浄化システムは、地盤の汚染範囲に通水することにより該汚染範囲の地下水を浄化する地下水浄化システムであって、前記汚染範囲に注水する注水ドレーンと、内部が負圧にされ、前記汚染範囲以深から揚水する揚水井戸と、前記揚水井戸の前記負圧により生じる吸引力によって前記汚染範囲の地下水を吸引して前記汚染範囲以深へ降下させる吸引ドレーンとを備え、前記吸引ドレーンの天端は、気密状態で封止されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、地盤の汚染範囲に通水することにより該汚染範囲の地下水を浄化する地下水浄化工法において、透水性が悪い汚染範囲の地下水を効果的に浄化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る地下水浄化システムを示す立断面図である。
【図２】一実施形態に係る地下水浄化システムの揚水井戸、注水ドレーン及び吸引ドレーンの配置を示す平面図である。
【図３】一実施形態に係る地下水浄化システムを構築する手順を説明する立断面図である。
【図４】一実施形態に係る地下水浄化システムを構築する手順を説明する立断面図である。
【図５】一実施形態に係る地下水浄化システムを構築する手順を説明する立断面図である。
【図６】他の実施形態に係る地下水浄化システムを示す立断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る地下水浄化システム１０を示す立断面図であり、図２は、該地下水浄化システム１０の揚水井戸２０、注水ドレーン３０及び吸引ドレーン４０の配置を示す平面図である。これらの図に示すように、地下水浄化システム１０は、止水壁１２の内側の地盤に存在する粘性土層１の汚染範囲Ａ、Ｂの地下水及び土壌を、通水洗浄により浄化する地下水浄化工法並びに土壌浄化工法を実施するためのものである。
【００１２】
地下水浄化システム１０により地下水及び土壌の浄化を実施する地盤には、地表面（ＧＬ±０ｍ）から順に、粘性土層１、透水層２、不透水層３が存在する。粘性土層１は、砂層や礫層に比して透水性が低いシルト層や沖積粘土層等である。また、透水層２は、砂層や礫層等であり、粘性土層１に比して透水性が高い層である。さらに、不透水層３は、透水層２に比して不透水性の粘土層である。
【００１３】
地下水浄化システム１０は、浄化対象の範囲を囲うように構築された止水壁１２と、止水壁１２の内側の地盤に設けられた揚水井戸２０、複数の注水ドレーン３０及び複数の吸引ドレーン４０と、地上に設置された水処理設備５０及び真空ポンプ６０とを備えている。止水壁１２は、遮水性を有する鋼矢板壁等であり、地表面から粘性土層１、透水層２を貫通して不透水層３まで達するように構築されている。また、水処理設備５０は、揚水井戸２０により揚水された汚染水を浄化して注水系統へ給水する。
【００１４】
揚水井戸２０は、井戸内を真空に保ちながら水中ポンプ２２で揚水するバキュームディープウェル（真空ディープウェル）、スーパーウェルポイント（登録商標）、ハイパーディープウェル（登録商標）等の重力排水と強制排水とを組合わせたものであり、地表面から粘性土層１を貫通して透水層２の深部に達するように構築されている。この揚水井戸２０は、孔２６内に配されたケーシング２３と、ケーシング２３内に配された水中ポンプ２２、揚水管２５及び吸引管２８と、ケーシング２３と孔２６の壁面との間に充填されたグラウト材２７−１及びフィルター材２７−２と、ケーシング２３の天端を密閉する蓋２９とを備える。グラウト材２７−１は、粘性土層１に設けられ、フィルター材２７−２は、透水層２に設けられている。
【００１５】
ケーシング２３のスクリーン２４は、透水層２の上端以深に設けられており、水中ポンプ２２は、透水層２の深部に設置されている。また、揚水管２５の一端は水中ポンプ２２に接続され、揚水管２５の他端は、水処理設備５０に接続されている。また、吸引管２８の一端は、蓋２９を通してケーシング２３内に挿入され、吸引管２８の他端は、地上に設置された真空ポンプ６０に接続されている。このため、真空ポンプ６０が作動されてケーシング２３内が真空にされると共に水中ポンプ２２が作動されることにより、透水層２の地下水がスクリーン２４からケーシング２３内に真空圧により吸引され水中ポンプ２２により揚水管２５を通して地上へ排水される。
【００１６】
揚水井戸２０は、浄化対象の地盤の中心に配されており、複数の注水ドレーン３０は、揚水井戸２０の周囲に格子状に配されている。ここで、注水ドレーン３０が所定ピッチＰで並んだ列と、注水ドレーン３０が所定ピッチ２Ｐ（所定ピッチＰの２倍）で並んだ列とが交互に配されており、後者の列では、注水ドレーン３０と吸引ドレーン４０とが交互に配されている。
【００１７】
注水ドレーン３０は、ペーパードレーンであり、地表面から粘性土層１の深部あるいは中間部まで延びている。地表面には、水処理設備５０に接続された給水管５２が格子状に配されており、注水ドレーン３０の天端は給水管５２に接続されている。ここで、注水ドレーン３０の天端は、改良対象範囲Ａの天端よりも上側に位置し、注水ドレーン３０の下端は、改良対象範囲Ａの下端よりも下側に位置する。また、注水ドレーン３０の粘性土層１に位置する部位は、水路が形成された板状の樹脂製の芯材を不織布等の面状の透水性材で挟んだ帯状体で構成されている。このため、浄水が水処理設備５０から給水管５２を通して注水ドレーン３０に供給されると、浄水が、注水ドレーン３０の芯材の水路を通って降下すると共にフィルターを透過して粘性土層１の改良対象範囲Ａ、Ｂに浸透する。
【００１８】
ここで、図１中の左側に示すように、汚染範囲Ａが、粘性土層１の浅部から深部まで広がる場合には、注水ドレーン３０により注水する範囲を粘性土層１の浅部から深部までの広範囲とする。一方、図１中の右側に示すように、汚染範囲Ｂが、粘性土層１の浅部にのみ存在する場合には、注水ドレーン３０により注水する範囲を粘性土層１の浅部にのみ制限する。
【００１９】
吸引ドレーン４０は、ペーパードレーンであり、粘性土層１の浅部から透水層２の深部まで延びている。この吸引ドレーン４０の天端には、樹脂製の帯状体４２が接続されており、該帯状体４２が吸引ドレーン４０の天端から地表面まで延びている。
【００２０】
吸引ドレーン４０の天端は、汚染範囲Ａ、Ｂの天端よりも上側に位置し、吸引ドレーン４０の下端は、透水層２に位置する。ここで、吸引ドレーン４０の天端から下端までの全体が、水路が形成された帯状の樹脂製の芯材を不織布等の面状の透水材で挟んだ帯状体で構成されている。このため、注水ドレーン３０から粘性土層１の汚染範囲Ａ、Ｂに注入された浄水及び汚染範囲Ａ、Ｂの汚染水が、フィルターを透過して芯材の水路に流入し、該水路を通って透水層２まで降下する。
【００２１】
ここで、吸引ドレーン４０の天端は、粘性土層１の粘土又はシルトにより気密状態で封止されている。これにより、揚水井戸２０のケーシング２３内が真空ポンプ６０により真空にされて吸引ドレーン４０内に吸引力が生じた状態で、該吸引力で外気が吸引されることがない。従って、吸引ドレーン４０の吸引力の全てが粘性土層１内に作用する。
【００２２】
図３〜図５は、本実施形態に係る地下水浄化システム１０を構築する手順を説明する立断面図である。まず、図３に示すように、止水壁１２を地表面から不透水層３に達するように構築する。次に、図４及び図５に示すように、注水ドレーン３０及び吸引ドレーン４０を止水壁１２の内側の地盤中に構築すると共に、揚水井戸２０を止水壁１２の内側の地盤中に構築する。
【００２３】
図４に示すように、注水ドレーン３０及び吸引ドレーン４０を構築する工程では、ドレーン材５を供給リール６から送り出してケーシング７を用いて地盤中に打設する。この工程では、ドレーン材５をケーシング７に挿通してドレーン材５の先端にプレート８を取り付けた状態で、これらを地盤中に圧入し、その後、ケーシング７を地盤中から引き抜く。そして、給水管５２を設置して、注水ドレーン３０の天端を給水管５２に接続する。
【００２４】
ここで、汚染範囲Ａの注水ドレーン３０は、地表面から粘性土層１の深部の汚染範囲Ａの下端以深まで延びるように構築し、汚染範囲Ｂの注水ドレーン３０は、地表面から粘性土層１の中間部の汚染範囲Ｂの下端以深まで延びるように構築する。一方、吸引ドレーン４０は、粘性土層１の浅部の汚染範囲Ａ、Ｂの天端以浅から透水層２に達するように構築する。
【００２５】
また、図５に示すように、揚水井戸２０を構築する工程では、孔２６を地表面から透水層２の深部に達するように掘削し、ケーシング２３を孔２６に挿入する。この際、スクリーン２４を透水層２の上端以深に設ける。そして、水中ポンプ２２と揚水管２５とをケーシング２３内に設置し、ケーシング２３と孔２６の孔壁との間は、粘性土層１の深度ではグラウト材２７−１を充填して止水処理を行い、透水層２の深度ではフィルター材２７−２を充填する。この際、水中ポンプ２２を透水層２の深部に設置する。また、ケーシング２３の天端を、吸引管２８を取り付けた蓋２９で封止する。
【００２６】
以上のようにして地下水浄化システム１０を構築した後、止水壁１２の内側の地盤の地下水の浄化を実施する。この地下水浄化工程では、図１に示すように、真空ポンプ６０を作動させて揚水井戸２０内を真空状態にし、水中ポンプ２２を作動させて透水層２の地下水を揚水すると共に、水処理設備５０を作動させて、揚水した地下水を浄水にして給水管５２及び注水ドレーン３０を通して粘性土層１の汚染範囲Ａ、Ｂに注水する。
【００２７】
揚水井戸２０内の真空圧により、透水層２の地下水が揚水井戸２０内に吸い込まれると共に、吸引ドレーン４０に吸引力が生じる。これにより、汚染範囲Ａ、Ｂに存する汚染水が、吸引ドレーン４０内に吸引されて吸引ドレーン４０を通して透水層２に降下する。
【００２８】
ここで、吸引ドレーン４０の天端が粘性土層１の粘土又はシルトにより気密状態で封止されていることにより、吸引ドレーン４０の吸引力で外気が吸引されることがなく、吸引ドレーン４０の吸引力の全てが粘性土層１内に作用する。これにより、該吸引ドレーン４０を粘性土層１に設けることで、汚染範囲Ａ、Ｂの汚染水の横方向への移動距離を短くできるのみならず、該汚染水の横方向への移動速度を増加させることができ、粘性土層１内の集水機能を向上させることができる。よって、透水性の低い粘性土層１においても、効果的に汚染水を吸引ドレーン４０に集め、吸引ドレーン４０を通して透水層２に降下させて揚水井戸２０により排水することができる。従って、透水性の低い粘性土層１の汚染範囲Ａ、Ｂに存在する汚染水を効果的に浄化できる。
【００２９】
また、止水壁１２が不透水層３に達していることにより、止水壁１２の内側の粘性土層１及び透水層２には、止水壁１２の外側及び透水層２の下側から地下水が流入しない。これにより、地下水の排水量を低減できると共に、周辺地盤に及ぶ影響を抑えることができる。
【００３０】
ここで、本実施形態に係る地下水浄化システム１０の一実施例について説明する。本実施例では、注水ドレーン３０同士の間隔ａあるいは注水ドレーン３０と吸引ドレーン４０との間隔ａを１ｍとする。これにより、注水ドレーン３０から吸引ドレーン４０までの通水距離は、１ｍあるいは下記（１）で示すように、１．５７ｍとなる。
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【００３１】
粘性土層１の透水係数をｋ＝１×１０-4ｃｍ／ｓｅｃ、粘性土層１の真空度を５０％程度とすると、動水勾配は、下記（２）式で示すように、３．１８となる。また、通水距離ｌ（＝１．５７ｍ）間での地下水の移動時間ｔは、下記（３）式で示すように、２．３日となる。
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【００３２】
粘性土層１の有効間隙率を０．１５とすると、１本の吸引ドレーン４０が負担する面積は、４ｍ2（＝２ａ×２ａ）であるため、１回通水する毎の水量（吸引ドレーン４０の単位長さあたり）Ｑは、下記（４）式で示すように、０．６ｍ3となる。そして、単位当たりの吸引量ｑ1は、下記（５）式で示すように、０．１８ｌ／ｍｉｎ・ｍとなる。
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【００３３】
また、本実施例では、浄化対象の範囲の面積を１０ｍ×１０ｍの１００ｍ2、深度を７ｍとする。これにより、１日あたりの全通水量ΣＱは、下記（６）式で示すように、４５．３６ｍ3／日となる。
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【００３４】
以上説明したように、本実施形態に係る地下水浄化工法では、地盤の汚染範囲Ａ、Ｂに通水することにより該汚染範囲Ａ、Ｂの地下水を浄化するにあたり、汚染範囲Ａ、Ｂに注水する注水ドレーン３０を構築する工程と、内部が負圧（真空）にされ、汚染範囲Ａ、Ｂの以深から揚水する揚水井戸２０を構築する工程と、揚水井戸２０の負圧により生じる吸引力によって汚染範囲Ａ、Ｂの地下水を吸引して汚染範囲Ａ、Ｂの以深へ降下させる吸引ドレーン４０を構築する工程と、注水ドレーン３０を通して汚染範囲Ａ、Ｂに注水すると共に、揚水井戸２０により吸引ドレーン４０を通して汚染範囲Ａ、Ｂの地下水を排水する工程とを実施する。
【００３５】
ここで、吸引ドレーン４０の天端を気密状態で封止することにより、吸引ドレーン４０の吸引力で外気が吸引されることを防止し、吸引ドレーン４０の吸引力の全てを粘性土層１内に作用させる。これにより、上述したように、透水性の低い粘性土層１においても、効果的に汚染水を吸引ドレーン４０に集め、吸引ドレーン４０を通して透水層２に降下させて揚水井戸２０により排水することができる。従って、透水性の低い粘性土層１の汚染範囲Ａ、Ｂに存在する汚染水を効果的に浄化できる。
【００３６】
図６は、他の実施形態に係る地下水浄化システム１００を示す立断面図である。この図に示すように、地下水浄化システム１００を適用する浄化対象の地盤では、粘性土層１の浅部には汚染範囲が存在しておらず、粘性土層１の深部にのみ汚染範囲Ｃが存在している。
【００３７】
かかる地盤に適用する地下水浄化システム１００では、注水ドレーン１３０の地表面から汚染範囲Ｃの天端近傍（以浅）までの範囲１３０−１を、水路が形成された帯状の樹脂製の芯材を樹脂等の面状の不透水材料で挟んだ帯状体で構成し、その下の汚染範囲Ｃの天端以浅から透水層２（汚染範囲Ｃの下端以深）までの範囲１３０−２を、水路が形成された帯状の樹脂製の芯材を不織布等の面状の透水材料で挟んだ帯状体で構成する。また、吸引ドレーン４０を、汚染範囲Ｃの天端近傍（以浅）から透水層２（汚染範囲Ｃの下端以深）まで構築し、帯状体４２を、地表面から吸引ドレーン４０の天端まで構築する。
【００３８】
即ち、地下水浄化システム１００では、粘性土層１の汚染範囲Ｃが存在する深部にのみ通水することにより、通水範囲の厚みを抑え、循環１回毎の通水量を抑える。これにより、循環１回毎の通水時間を短縮でき、地下水浄化の工期を短縮でいる。
【００３９】
なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、粘性土層１に汚染範囲Ａ〜Ｃが存在する場合を例に挙げたが、透水層に汚染範囲が存在する地盤を対象としてもよい。また、上述の実施形態では、粘性土層の粘土やシルト等により吸引ドレーン４０の天端を気密状態で封止したが、吸引ドレーン４０の天端と地表面との間にグラウト材を充填する等して吸引ドレーン４０の天端を気密状態で封止してもよい。
【００４０】
また、上述の実施形態では、止水壁１２を不透水層３まで構築する例を挙げたが、止水壁１２を、透水層２あるいは粘性土層１まで構築する等してもよい。ここで、止水壁１２を構築しなくても同様の作用効果を生じるが、止水壁１２を構築することは、周囲から浄化対象範囲への水の流入を防止できることにより、排水量を低減でき、周囲の地盤に及ぶ影響を抑制できるという点で効果的である。さらに、上述の実施形態では、注水ドレーン３０及び吸引ドレーン４０をペーパードレーンとしたが、サンドドレーン等の他のドレーンを採用してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１  粘性土層、２  透水層、３  不透水層、５  ドレーン材、６  リール、７  ケーシング、８  プレート、１０  地下水浄化システム、１２  止水壁、２０  揚水井戸、２２  水中ポンプ、２３  ケーシング、２４  スクリーン、２５  揚水管、２６  孔、２７−１  グラウト材、２７−２  フィルター材、２８  吸引管、２９  蓋、３０  注水ドレーン、４０  吸引ドレーン、４２  帯状体、５０  水処理設備、５２  給水管、６０  真空ポンプ、１００  地下水浄化システム、１３０  注水ドレーン、１３０−１、１３０−２  範囲
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１】
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【図５】
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【図６】
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