(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管相互を鋼管継手により嵌合する鋼管矢板を用いた海面廃棄物処分場の遮水浄化システムであって、
海面と廃棄物処分場の境界に廃棄物埋立護岸として構築され、Ｈ形鋼とＨ形鋼を用いた鋼管継手を相互に嵌合させて連結し、嵌合される互いの鋼管継手の重なり部分に形成される隙間のみに膨潤性止水材を接着させた鋼管矢板壁と、
相互に嵌合された前記鋼管矢板の鋼管継手の内壁により形成された空洞空間に注入される液体と、を有し、
前記鋼管矢板の鋼管継手の内壁および前記膨潤性止水材により四方密閉された前記空洞空間に注入される液体の水位は、前記鋼管矢板壁と接する廃棄物処分場の廃棄物の高さより低い海面廃棄物処分場の遮水浄化システム。
【請求項２】
廃棄物処分場側の前記鋼管矢板の鋼管継手の透水係数は、１．０×１０−１1ｍ/ｓ以上にしたことを特徴とする請求項１記載の海面廃棄物処分場の遮水浄化システム。
【請求項３】
廃棄物処分場側の前記鋼管矢板の鋼管継手の透水係数は、廃棄物処分場の廃棄物の透水係数と略同一以下にしたことを特徴とする請求項１記載の海面廃棄物処分場の遮水浄化システム。
【請求項４】
廃棄物処分場の廃棄物底部の粘土層の透水係数は、１．０×１０−１０ｍ/ｓ以下にしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の海面廃棄物処分場の遮水浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管相互を鋼管継手により嵌合してなる鋼管矢板を用いた海面廃棄物処分場の遮水浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、各鋼管をＨ形鋼で嵌合する鋼管矢板壁が知られている。
【０００３】
この種の鋼管矢板壁は、鋼管の相互を各鋼管の周面にフランジ端縁が結合するＨ形鋼で一体的に連結するもので、かかる相互連結と反対側には雄継手、雌継手を設けられている。雄継手と雌継手の嵌合は、雌継手のフランジの間に雄継手のフランジが入り込み、さらにフランジの先端は雌継手に近接し、囲繞された密閉空間が形成されるようになっている。そして、この密閉空間にトレミー管を用いてコンクリートやモルタル等の充填材を充填して、雌雄の継手と充填材により雌雄の継手同士の結合力、および継手部分における耐力を向上させるというものであった（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】２００８−１９６０８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、特許文献１の鋼管矢板壁では、継手部分の施工不良などにより水みちが生じた場合に、継手の深度方向に対してモルタル等が充填されているために、水みちの発生箇所を発見するのが困難であった。また、仮に水みちの発生箇所をセンサー等により特定できたとしても、水みちに対する補修作業が困難であるという問題もあった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、水みちの発見および補修作業の困難さをなくし、遮水性能の長期的な管理およびそれに伴う補修を容易に行うことができる海面廃棄物処分場の遮水浄化システム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】
上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明のうち第１の態様に係るものは、
鋼管相互を鋼管継手により嵌合してなる鋼管矢板を用いた海面廃棄物処分場の遮水浄化システムであって、海面と廃棄物処分場の境界に廃棄物埋立護岸として構築され、Ｈ形鋼とＨ形鋼を用いた鋼管継手を相互に嵌合させて連結し、嵌合される互いの鋼管継手の重なり部分に形成される隙間のみに膨潤性止水材を充填させた鋼管矢板壁と、相互に嵌合された鋼管矢板の鋼管継手の内壁により形成された空洞空間に注入される液体と、を有し、鋼管矢板の鋼管継手の内壁および膨潤性止水材により四方密閉された空洞空間に注入される液体の水位は、鋼管矢板壁と接する廃棄物処分場の廃棄物の高さより低いものである。
【０００８】
本発明によれば、鋼管継手を相互に嵌合させ、該嵌合される互いの鋼管継手の重なり部分に形成される隙間に膨潤性止水材を充填させた鋼管矢板壁を備えているので、従来のように水みちの発見および補修作業の困難さを生ずるものでなく、また仮に鋼管継手の重なり部分に形成される隙間に充填されている膨潤性止水材が劣化し遮水性能が低下しても、その遮水性能の長期的な管理およびそれに伴う補修も容易に行うことができる。すなわち、遮水性能の長期的な管理については、空洞空間の水位をモニタリングし、空洞空間の水位が著しく上昇することにより、鋼管矢板壁の海域側および処分場側の鋼管継手部両方あるいは片方の遮水性能の劣化を発見することができる。さらに、空洞空間に注入される液体の水位を鋼管矢板壁と接する廃棄物処分場の廃棄物の高さより低くしているので、空洞空間に流入する廃棄物層からの浸出水量が増加し、その流入した浸出水をポンプなどで集排水することにより遮水することが可能となるとともに、水溶性有害物質を含有し得る廃棄物層からの浸出水を揚水装置に排水することにより、廃棄物層の有害物質の浄化を図ることができる。
【０００９】
本発明のうち第２の態様に係るものは、第１の態様に係る海面廃棄物処分場の遮水浄化システムであって、廃棄物処分場側の鋼管矢板の鋼管継手の透水係数は、１．０×１０−１1ｍ/ｓ以上にしたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、廃棄物処分場側の鋼管矢板の鋼管継手の透水係数を１．０×１０−１1ｍ/ｓ以上といった高い透水係数にしているので、空洞空間に流入する廃棄物層からの浸出水ともに移流する有害物質量が増加し、廃棄物層からの有害物質の浄化を広い範囲で行うことができるとともに、浄化促進性能も向上させることができる。
【００１１】
本発明のうち第３の態様に係るものは、第１の態様に係る海面廃棄物処分場の遮水浄化システムであって、廃棄物処分場側の鋼管矢板の鋼管継手の透水係数は、廃棄物処分場の廃棄物の透水係数と略同一以下にしたことを特徴とするものである。
【００１２】
廃棄物層からの空洞空間に流入する浸出水量は、鋼管継手の透水係数と廃棄物層の透水係数の高い方の影響を受ける。本発明によれば、廃棄物処分場側の鋼管矢板の鋼管継手の透水係数を廃棄物処分場の廃棄物の透水係数と略同一以下にしているので、廃棄物層からの有害物質の浄化促進性能を向上させることができる。
【００１３】
本発明のうち第４の態様に係るものは、第１〜第３のいずれかの態様に係る海面廃棄物処分場の遮水浄化システムであって、廃棄物処分場の廃棄物底部の粘土層の透水係数は、１．０×１０−10ｍ/ｓ以下にしたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明によれば、廃棄物処分場の廃棄物底部の粘土層の透水係数を１．０×１０−10ｍ/ｓ以下といった低い透水係数にしているので、廃棄物底部の粘土層から移流する有害物質が低減するため、有害物質を廃棄物処分場に封じ込めることができる。これにより、廃棄物底部から移流する有害物質が少ない場合は、廃棄物層に存在する有害物質は唯一の流出経路となる鋼管継手に集中するので、結果として、浄化促進性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、空洞空間に注入される液体の水位を鋼管矢板壁と接する廃棄物処分場の廃棄物の高さより低くしているので、空洞空間に流入する廃棄物層からの浸出水量が増加し、その流入した浸出水をポンプなどで集排水することにより遮水することが可能となるとともに、水溶性有害物質を含有し得る廃棄物からの浸出水を揚水装置に排水することにより、廃棄物層の有害物質の浄化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態における海面廃棄物処分場の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態における鋼管矢板壁の鋼管と鋼管の連結部分の上面図である。
【図３】同連結部分の鋼管継手の重なり部分に形成される隙間に充填された膨潤性止水材の説明図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図５】鋼管矢板の鋼管継手の内部に形成された空洞空間に保持される水位と有害物質の質量フラックスの関係を示す図である。
【図６】廃棄物処分場側の鋼管矢板の鋼管継手の透水係数を変化させた場合の廃棄物の有害物質の濃度分布時刻暦を示す図である。
【図７】廃棄物処分場側の鋼管矢板の鋼管継手の透水係数と有害物質の質量フラックスの関係を示す図である。
【図８】廃棄物層の透水係数と浄化断面における有害物質の質量フラックスの関係を示すである。
【図９】廃棄物処分場の廃棄物底部の粘土層の透水係数と有害物質の質量フラックスの関係を示すである。
【図１０】廃棄物処分場の廃棄物底部の粘土層の透水係数と濃度測定断面における有害物質の濃度の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の海面廃棄物処分場の遮水浄化システムの一実施形態について図面を参照にしながら説明する。図１は本発明の一実施形態における海面廃棄物処分場の斜視図である。
【００１８】
廃棄物処分場１は、海面と隣接する位置に建設され、廃棄物２の周囲を鋼管矢板壁３で包囲している（図１参照）。廃棄物処分場１の底部には粘土層４が堆積され、この廃棄物処分場１の廃棄物底部の粘土層４により底面が遮水されている。鋼管矢板壁３は、円柱形状した鋼管５相互を鋼管継手６により連結させている。ここで
鋼管５と鋼管継手６とは溶接により結合されている。なお、本実施形態では、Ｈ形鋼とＨ形鋼を用いた鋼管継手について説明するが、これに限らず、Ｐ形鋼とＴ形鋼と用いた鋼管継手、Ｌ形鋼とＴ形鋼と用いた鋼管継手などであってもよい。
【００１９】
次に、鋼管矢板壁３について、図２および図３を用いて詳述する。図２は本発明の一実施形態における鋼管矢板壁の鋼管と鋼管の連結部分の上面図であり、図３は同連結部分の鋼管継手の重なり部分に形成される隙間に充填された膨潤性止水材の説明図である。
【００２０】
鋼管矢板壁３は、海面と廃棄物処分場１の境界に構築され、鋼管継手６を相互に嵌合させて鋼管５が連結されたものである（図２参照）。具体的には、一方の鋼管５の周辺には鋼管継手６の雌継手８（幅３００ｍｍ、高さ３００ｍｍ（図３参照））が溶接により結合され、また他方の鋼管５の周辺には鋼管継手６の雌継手８より小形の雄継手９（幅２５０ｍｍ、高さ２５０ｍｍ（図３参照））が溶接により結合され、その雄継手９の端縁が雌継手８の端縁に嵌入することにより、鋼管５が相互に結合される。そして、この連結された互いの鋼管継手６の重なり部分の隙間には、膨潤性止水材１２が充填させている（図３参照）。この膨潤性止水材１２は、鋼管継手６の重なり部分に塗布した後膨潤する。これにより、重なり部分の隙間が膨潤性止水材１２により充填される。このように、雌継手８と雄継手９との重なり部分の隙間のそれぞれの接触面に膨潤性止水材１２を塗布することにより遮水機能が担保されている。そして、雌継手８と雄継手９により、相互に嵌合された鋼管継手６の内部に空洞空間１１が形成される。このように、鋼管継手６を相互に嵌合させて連結され、該連結される互いの鋼管継手６の重なり部分に形成される隙間に膨潤性止水材１２を充填させた鋼管矢板壁３を備えているので、従来のように水みちの発見および補修作業の困難さを生ずるものでなく、また仮に鋼管継手６の重なり部分に形成される隙間に充填されている膨潤性止水材１２が劣化し遮水性能が低下しても、その遮水性能の長期的な管理およびそれに伴う補修も容易に行うことができる。すなわち、遮水性能の長期的な管理については、空洞空間１１の水位をモニタリングし、空洞空間１１の水位が著しく上昇することにより、鋼管矢板壁３の海域側および処分場側の鋼管継手６の両方あるいは片方の遮水性能の劣化を発見することができる。
【００２１】
次に、空洞空間１１を活用した遮水・浄化技術について、図４および図５を用いて説明する。図４は図２のＡ−Ａ断面を示す図であり、図５は鋼管矢板の鋼管継手の内部に形成された空洞空間に保持される水位と有害物質の質量フラックスの関係を示す図である。なお、図５は廃棄物層の影響が粘土層に及ばないモデルを用いて行ったものである。ここで、鋼管矢板とは２本の鋼管を鋼管継手で連結した建材のことである．
【００２２】
水溶性有害物質を含んだ廃棄物浸出水が廃棄物処分場１から鋼管矢板壁３を通過して廃棄物処分場外（海など）へ流出する場合、鋼管継手内（鋼管継手）の空洞空間１１を必ず通過することになる。空洞空間１１の内部には、液体１３（たとえば、水）が注入されている。そして、この空洞空間１１の内部に注入された液体１３の水位は、鋼管矢板壁３と接する廃棄物処分場１の廃棄物２の高さより低く設定されている。これは、空洞空間１１の内部に注入された液体１３の水位を鋼管矢板壁３と接する廃棄物処分場１の廃棄物２の高さより低く設定するほうが、鋼管矢板の鋼管継手６の継手の浄化促進性能が高くなるからである（図５参照）。これについて図５を用いて説明する。図５に示すように、鋼管継手６の内部に形成された空洞空間１１に保持する水位が−１０ｍの場合、経過時間に関わらず浄化断面を通過する有害物質の質量フラックスは約０．１５  ｌ／ｍ２・ｙｅａｒである。一方、鋼管継手６の内部に形成された空洞空間１１に保持する水位を−５ｍあるいは−１ｍに保持した場合、浄化断面を通過する有害物質の質量フラックスは各々約０．０９５  ｌ／ｍ２・ｙｅａｒ、約０．００５５  ｌ／ｍ２・ｙｅａｒであり、空洞空間１１内に保持する水位の上昇に伴って浄化性能は低下している。これは、空洞空間１１の水位が高くなることによって空洞空間１１へ流入する廃棄物層からの浸出水量が低減し、結果として、浸出水とともに移流する有害物質量も減少するためである。このように、空洞空間１１に注入された液体１３の水位を鋼管矢板壁３と接する廃棄物処分場１の廃棄物２の高さより低くしているので、空洞空間１１に流入する廃棄物層からの浸出水量が増加し、その流入した浸出水をポンプ（図示略）などで集排水することにより遮水することできる。また、水溶性有害物質を含有し得る廃棄物層からの浸出水を揚水装置（図示略）に排水することにより、廃棄物層の有害物質の浄化を図ることができる。
【００２３】
次に、鋼管矢板壁３の有害物質の封じ込め性能および浄化促進性能について、図６および図７を用いて説明する。図６は廃棄物処分場側の鋼管矢板の鋼管継手の透水係数を変化させた場合の廃棄物の有害物質の濃度分布時刻暦を示す図であり、図７は廃棄物処分場側の鋼管矢板の鋼管継手の透水係数と有害物質の質量フラックスの関係を示す図である。なお、図６および図７は、廃棄物層の影響が粘土層に及ばないモデルを用いて行ったものである。
【００２４】
廃棄物処分場側の鋼管矢板の鋼管継手６の透水係数は、１．０×１０−１1ｍ/ｓ以上にしている。これは、廃棄物処分場側の鋼管矢板の鋼管継手６の透水係数を１．０×１０−１1ｍ/ｓ以上といった高い透水係数にすることにより、空洞空間１１に流入する廃棄物層からの浸出水ともに移流する有害物質量が増加し、廃棄物層からの有害物質の浄化を広い範囲で行うことができるとともに、浄化促進性能も向上させることができるからである。以下で具体的に説明する。
【００２５】
図６に示すように、鋼管継手６の内部の空洞空間１１に低水位環境を形成した場合、鋼管継手６の透水係数に関らず、鋼管継手６の継手近傍から廃棄物層における有害物質の浄化が進行している。また鋼管継手６の透水係数が高いほうが浄化範囲は広くなる。すなわち、鋼管継手６の透水係数が高いほうが広い範囲を浄化することができる。ここで、図６の処分場側鋼管継手の初期濃度は「０」で全水頭は−１０ｍとし、廃棄物層の初期濃度は「１」で全水頭は２ｍとしている。また、図７に示すように、浄化断面を通過する有害物質の質量フラックスは経過時間に関らず、廃棄物処分場側の鋼管継手６の透水係数がｋ＝１．０×１０−７ｍ／ｓ、ｋ＝１．０×１０−9ｍ／ｓおよびｋ＝１．０×１０−11ｍ／ｓのとき、各々約３．４  ｌ／ｍ２・ｙｅａｒ、約０．１５  ｌ／ｍ２・ｙｅａｒ、約０．０２７  ｌ／ｍ２・ｙｅａｒとなる。このように、鋼管継手６の透水係数が高いほうは浄化促進性能が優れている。これは、鋼管継手６の透水係数の上昇に伴って移流の影響が卓越し、結果として鋼管継手６の継手の浄化促進性能が飛躍的に向上するからである。よって、鋼管継手６の継手は、鋼管継手６の透水係数を高めることにより優れた浄化促進性能を発揮させることができる。
【００２６】
次に、鋼管継手６の透水係数と廃棄物層の透水係数との関係について説明する。図８は廃棄物層の透水係数と浄化断面における有害物質の質量フラックスの関係を示すである。なお、図８は廃棄物層の影響が粘土層に及ばないモデルを用いて行ったものである。
【００２７】
廃棄物処分場１の鋼管矢板の鋼管継手６の透水係数は、廃棄物処分場１の廃棄物２の透水係数と略同一以下にしている。これについて以下で具体的に説明する。
【００２８】
図８に示すように、廃棄物層の透水係数がｋ＝１．０×１０−５ｍ／ｓ、およびｋ＝１．０×１０−８ｍ／ｓで、廃棄物処分場側の鋼管継手６の透水係数がｋ＝１．０×１０−9ｍ／ｓの場合、経過時間に関らず浄化断面を通過する有害物質の質量フラックスは約０．１５  ｌ／ｍ２・ｙｅａｒであり、一方、廃棄物層の透水係数がｋ＝１．０×１０−11ｍ／ｓまで低下すると、経過時間に関らず浄化断面を通過する有害物質の質量フラックスは約０．０５５  ｌ／ｍ２・ｙｅａｒとなる。このように、廃棄物層の透水係数が鋼管継手６の透水係数より低くなると、鋼管継手６の継手の浄化促進性能も低減することがわかる。これは、廃棄物処分場１から鋼管継手６の内部の空洞空間１１への流入量は、廃棄物層の透水係数と鋼管継手６の透水係数が低い方に影響を受けるためである。すなわち、廃棄物層の透水係数が鋼管継手６の透水係数より高い場合は、廃棄物層を流れる水の流速は廃棄物処分場側の鋼管継手６の透水係数によって決まる。一方、廃棄物層の透水係数が鋼管継手６の透水係数より低い場合は、廃棄物層を流れる水の流速は廃棄物処分場側の鋼管継手６を流れる水の流速より緩慢となる。その結果、鋼管継手６を通過して空洞空間１１に流入する流量が減少し、移流に伴う有害物質の浄化促進が抑制されるようになる。このように、本実施形態では、廃棄物処分場側の鋼管矢板の鋼管継手６の透水係数を廃棄物処分場１の廃棄物２の透水係数と略同一以下にしているので、廃棄物層からの有害物質の浄化促進性能を向上させることができる。
【００２９】
次に、粘土層４の透水係数と浄化促進性能および封じ込め性能との関係について説明する。ここで、図９は廃棄物処分場の廃棄物底部の粘土層の透水係数（鋼管継手６の透水係数はｋ＝１．０×１０−9ｍ／ｓ）と有害物質の質量フラックスの関係を示すであり、図１０は廃棄物処分場の廃棄物底部の粘土層の透水係数と濃度測定断面における有害物質の濃度の関係を示す図である。
【００３０】
廃棄物処分場１の廃棄物底部の粘土層４の透水係数を１．０×１０−10ｍ/ｓ以下にしている。これについて以下で具体的に説明する。
【００３１】
まず、粘土層４の透水係数と浄化促進性能との関係について説明する。図９に示すように、粘土層４の透水係数がｋ＝１．０×１０−８ｍ／ｓの場合およびｋ＝１．０×１０−12ｍ／ｓの場合のいずれも、廃棄物処分場側の鋼管継手６の内部の空洞空間１１の処分場側端を通過する有害物質の質量フラックスは約０．１２  ｌ／ｍ２・ｙｅａｒであり、同等の浄化促進性能を示している。このことから、粘土層４の浄水係数が変化しても、鋼管継手６の継手の浄化促進性能に影響しないといえる。これは、粘土層４の透水係数に関わらず、鋼管継手６の内部の空洞空間１１に流入する廃棄物層からの浸出水量は同じであるため、浸出水に含有される有害物質も同じとなっているからである。しかしながら、図８に示す通り、廃棄物層の影響が粘土層４に及ばない場合の浄化促進性能は約０．１５  ｌ／ｍ２・ｙｅａｒであることから、粘土層４を不透明水かつ不拡散である場合のほうが浄化促進性能は優れているといえる。これは、粘土層４へ廃棄物層の影響が及ばない場合は廃棄物層に存在する有害物質は唯一の流出経路である鋼管継手６の継手に集中することから、鋼管継手６の継手の浄化促進性能が高くなることが要因である。
【００３２】
次に、粘土層４の透水係数と封じ込め性能との関係について説明する。図１０に示すように、粘土層４の透水係数がｋ＝１．０×１０−８ｍ／ｓの場合、１００年経過後の濃度測定断面における有害物質の濃度は約１８％であり、一方、粘土層４の透水係数がｋ＝１．０×１０−12ｍ／ｓの場合、１００年経過後の濃度測定断面における有害物質の濃度は約１．８％である。これは、底部粘土層４の透水係数の上昇に従って移流に伴う有害物質の流出が促進されるからである。さらに、粘土層４の透水係数がｋ＝１．０×１０−１０ｍ／ｓの場合とｋ＝１．０×１０−１２ｍ／ｓの場合は、１００年経過後の濃度測定断面における有害物質の濃度はいずれも約１．８％である。これは、粘土層４の透水係数がｋ＝１．０×１０−１０ｍ／ｓ以下であれば、移流の影響はほとんど受けず有害物質の拡散によって流出が発生するためである。このように、粘土層４の透水係数をｋ＝１．０×１０−１０ｍ／ｓ以下にすることにより優れた水溶性有害物質の封じ込め機能を発揮することができる。  本実施形態では、廃棄物処分場１の廃棄物底部の粘土層４の透水係数を１．０×１０−10ｍ/ｓ以下といった低い透水係数にしているので、廃棄物底部の粘土層４から移流する有害物質が低減するため、有害物質を廃棄物処分場に封じ込めることができる。これにより、廃棄物底部から移流する有害物質が少ない場合は、廃棄物層に存在する有害物質は唯一の流出経路となる鋼管継手６に集中するので、結果として、浄化促進性能を向上させることができる。
【００３３】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３４】
１  廃棄物処分場
２  廃棄物
３  鋼管矢板壁
４  粘土層
５  鋼管
６  鋼管継手
８  雌継手
９  雄継手
１１  空洞空間
１２  膨潤性止水材
１３  液体
【図１】
0005825668.tif 000002
【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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