(57)【要約】【課題】地盤の改善作業に要する時間および労力を軽減すること。【解決手段】地盤（１０）中にその改善に役立つ物質（１４）と放電電極（１６）とを配置し、放電電極への電圧の印加により放電電極の周囲にプラズマを発生させる。地盤改善設備として、地盤に設けられた孔（１８）と、孔内に配置された、地盤の改善に役立つ物質（１４）と放電電極（１６）とを含む。【選択図】  図１
2004174330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中に該地盤の改善に役立つ物質と放電電極とを配置すること、前記放電電極への電圧の印加により前記放電電極の周囲にプラズマを発生させることを含む、地盤の改善方法。
【請求項２】
前記地盤は、有機塩素系化合物からなる汚染物質を含む土壌からなり、また、前記地盤の改善に役立つ物質は前記汚染物質に還元作用を及ぼす還元剤からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記還元剤は、高粘性流体中に分散された鉄粉からなる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記地盤は軟弱地盤からなり、また、前記地盤の改善に役立つ物質はセメント又はモルタルからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記地盤は酸性土壌からなり、また、前記地盤の改善に役立つ物質はアルカリ性を有する物質からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記地盤は施肥を必要とする土壌からなり、また、前記地盤の改善に役立つ物質は肥料からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
地盤を改善するための設備であって、前記地盤に設けられた孔と、該孔内に配置された、前記地盤の改善に役立つ物質と、前記孔内に配置された放電電極とを含む、地盤の改善設備。
【請求項８】
前記地盤は、有機塩素系化合物からなる汚染物質を含む土壌からなり、また、前記地盤の改善に役立つ物質は前記汚染物質に還元作用を及ぼす還元剤からなる、請求項７に記載の設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤の改善方法及びその設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地盤の改善が行われている。例えばメッキ工場の跡地のような地盤中に残った汚染物質であるトリクロロエチレン、六価クロム、シアン等の有機塩素系化合物を地盤から除去し、これにより汚染地盤を改善すべく、該汚染地盤中にその改善に役立つ物質の１つである鉄粉からなる還元剤を混入することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２０５２４８号公報（第３〜４頁）
【０００４】
これによれば、汚染地盤中の有機塩素系化合物が、汚染地盤に混入された鉄粉の還元作用を受けて無毒化又は低毒化され、地盤の改善が図られる。
【０００５】
しかし、汚染地盤中への鉄粉の混入のため、前記汚染地盤を掘り起こし、掘り起こされた汚染地盤に鉄粉を混ぜ合わせる必要があり、これには多大の時間と労力とを要する。
【０００６】
また、地盤の他の改善例として、軟弱地盤の改良のために行う該地盤中へのセメントやモルタルの注入、酸性土のアルカリ性への転換、土壌中への施肥等があり、いずれにおいても、地盤の改善作業には多大の労力と時間とを要する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、地盤の改善作業に要する時間および労力を軽減することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る地盤の改善方法は、地盤中に該地盤の改善に役立つ物質と放電電極とを配置すること、前記放電電極への電圧の印加により前記放電電極の周囲にプラズマを発生させることを含む。
【０００９】
改善対象である地盤として、有機塩素系化合物からなる汚染物質を含む土壌があり、また、このときの前記地盤の改善に役立つ物質は前記汚染物質に還元作用を及ぼす還元剤、例えば高粘性流体中に分散された鉄粉からなる。
【００１０】
改善対象地盤として、他に、軟弱地盤や酸性土、施肥の必要な土壌があり、その改善に役立つ物質は、セメント又はモルタルやアルカリ性物質、肥料からなる。
【００１１】
本発明に係る地盤改善設備は、改善されるべき地盤に設けられた孔と、該孔内に配置された、前記地盤の改善に役立つ物質と、前記孔内に配置された放電電極とを含む。
【００１２】
【発明の作用および効果】
本発明に係る改善方法によれば、地盤中で、電圧が印加された放電電極の周囲にプラズマを発生させると、前記プラズマの発生に伴って生じる爆発力のために地盤の改善に役立つ物質が周囲の土壌に向けて飛び散り、その土粒子間を経て前記地盤中に分散する。しかも、分散は広範囲かつ遠方域に及ぶ。これにより、前記地盤中への前記物質の混入を短時間でしかも容易に行うことができる。
【００１３】
改善対象地盤が有機塩素系化合物からなる汚染物質を含む土壌の場合には、前記地盤中に分散された還元剤が前記地盤中の汚染物質に還元作用を及ぼし、あるいは前記汚染物質を無害化又は低害化する。
【００１４】
また、軟弱地盤の場合には、前記セメント又はモルタルが前記地盤中の水分及び土粒子と結合し、該地盤の強度が高められる。さらに、前記物質がアルカリ性物質の場合には、前記地盤中の酸性の土粒子が中和され、前記酸性土が中性土又はアルカリ性土にされる。さらに、前記物質が肥料の場合には、前記地盤が施肥状態にされる。
【００１５】
また、本発明に係る改善設備によれば、前記地盤中への前記還元剤等からなる前記物質の混入のために必要な作業は、実質的に、前記土壌中への孔の形成と、該孔への前記還元剤等及び放電電極の設置とであり、従来における地盤中への前記物質の注入、散布等に要する作業、例えば汚染土壌の掘り返し、汚染土壌と還元剤との混合等に比べ、これに要する時間及び労力を著しく低減することができる。
【００１６】
前記還元剤が高粘性流体中に分散された鉄粉であるときは、比較的高い還元能力を有する鉄粉を前記孔の底部に集積しないで前記放電電極の周囲に比較的均一な状態で存在するように配置することができる。これにより、前記土壌に向けてより多くの鉄粉をより均一に放射することができる。
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明に係る地盤１０の改善方法に供される設備１２の一例が示されている。
【００１７】
改善対象である地盤１０は、例えば、人体に有害なトリクロロエチレン、六価クロム、シアン等の有機塩素系化合物からなる汚染物質（図示せず）を含む土壌からなる。
【００１８】
土壌１０の改善は、該土壌中にその改善に資する又は役立つ物質である還元剤１４と放電電極１６とを配置し、放電電極１６への電圧の印加により該放電電極の周囲にプラズマを発生させることにより行う。
【００１９】
前記プラズマが発生すると、このときに生じる大きい爆発力により、還元剤１４がその周囲の土壌１０に向けて飛び、さらに土壌１０中をその土粒子間の間隙を縫って移動する。その結果、還元剤１４が土壌１０中の広範囲かつ遠方まで分散、すなわち混入される。還元剤１４の分布範囲を符号１７で示す（図２）。
【００２０】
また、放電効果である前記スパークの発生によりプラズマが生じるときの急激な温度上昇のために、還元剤１４の一部もまたプラズマ状態となることがある。すなわち、還元剤１４の構成物質である例えば後述の各鉄粉が正イオン及び電子に分離された状態（電離）となる場合がある。したがって、この場合には、前記汚染物質に対するより大きい還元能力を有する前記正イオンを土壌１０中に分散、混入させることができる。
【００２１】
土壌１０中に分散された前記還元剤、あるいはさらに前記正イオンはその周囲に存在する前記汚染物質に還元作用を及ぼし、その毒性を無くし、あるいは低減する。
【００２２】
地盤改善設備１２は、汚染土壌１０に設けられた孔１８と、該孔内に配置された還元剤１４と、孔１８内に配置された放電電極１６とを含む。
【００２３】
孔１８は全体に円筒状を呈し、汚染土壌１０を鉛直に伸び、その上端が大気に開放している。孔１８は、例えば１〜２ｍの深さと、約１００ｍｍの口径とを有する。孔１８は、前記プラズマの規模の大きさに応じて選定された放電電極１６を受入可能の大きさに設定される。
【００２４】
図示の放電電極１６は１つの正電極部２０と、４つの負電極部２２とを有する。正負の各電極部２０，２２は、銀、鉄等で形成された円筒体からなり、小径の正電極部２０の周囲を大径の４つの負電極部２２が取り巻いている。
【００２５】
４つの負電極部２２は、正電極部２０の下端部とその上端部とを残して、正電極部２０の上下両端部間に互いに間隔をおいて配置されている。正負の電極部２０，２２相互間及び４つの負電極部２２相互間は、細長い管状の電気絶縁体２４によって隔てられている。なお、図示の例では、４つの負電極部２２のうち最上方の負電極部が比較的大きい長さ寸法を有し、他の３つの負電極部２２が比較的小さい、同一の長さ寸法を有する。前記他の３つの負電極部は、特に、浮遊電極部と称される。
【００２６】
図示の放電電極１６によれば、正電極部２０と、最下端の浮遊電極部２２とに電圧（例えば１０〜２０ｋＶ）を印加すると、正電極部２０の下端と最下端の浮遊電極部２２との間、該浮遊電極部とその直上の２つ目の浮遊電極部２２との間、該浮遊電極部とその直上の３つ目の浮遊電極部２２との間、及び該浮遊電極とその直上の４つ目の負電極部２２との間に順次放電現象であるスパークが生じる。したがって、複数段階（４段階）にわたって連続的にスパークが生じる。
【００２７】
その結果、全体として広範囲かつ大規模なスパークと、比較的大きい爆発力とを得ることができ、スパークの高温によって孔１８内の水及び空気、あるいはさらに還元剤１６の一部がプラズマ状態にされる。
【００２８】
前記プラズマを発生させるための放電電極として、図示の例に代えて、例えば互いに平行な棒状体からなる正負一対の両電極部と、両電極部間に配置されかつ該両電極部の先端に接続された細線からなるもの（図示せず）を用いることができる。これによれば、両電極部への電圧の印加により前記細線を溶融、蒸発させることにより、電極部の周囲にプラズマを発生させることができる。
【００２９】
還元剤１４は、鉄粉、水、空気等からなる。
【００３０】
鉄粉を用いるときは、高粘性流体中に分散された鉄粉２６を還元剤とすることが望ましい。これによれば、鉄粉２６が高粘性流体中、したがって孔１８の空間内にほぼ均一に分散し、孔１８の特定の一箇所である底部に堆積することを回避することができる。
【００３１】
前記高粘性流体として、ベントナイト水溶液、でんぷん水溶液、高分子材料を含む溶液等を用いることができる。孔１８の空間に鉄粉２６をほぼ均一に分散させることにより、土壌１０に対し、より多量の鉄粉２６をより均一に放射することができる。
【００３２】
なお、還元剤１４として水、空気等を用いるときは、該水、空気の電離によって生じる水素イオン、酸素イオン等が土壌１０中に分散され、前記汚染物質に還元作用を及ぼす。このため、前記鉄粉を含む高粘性流体を用いるときは、前記鉄粉及び鉄イオンのほか、前記高粘性流体中の水の電離によって生じる水素イオンもまた土壌１０中に分散される。
【００３３】
また、放電電極１６は、その負電極部２２相互間部分である３つのくびれた部分が前記高粘性流体中にあるように配置すれば足りる。
【００３４】
また、前記鉄粉は、該鉄粉自体とし又は前記高粘性流体中に分散させる例に代えて、これを比較的結合力の弱い糊で筒状に固めた筒状体（図示せず）とし、該筒状体を孔１８内に配置することができる。この場合には、孔１８内の前記筒状体内に放電電極１６を挿入することにより放電電極１６を孔１８内に配置する。あるいは、放電電極１６の周囲に予め前記筒状体を配置しかつ固定しておき、放電電極１６と共に、孔１８内に挿入、配置することができる。あるいは、また、孔１８内に放電電極１６を挿入した後、該放電電極１６の周囲の空間に前記糊に練り込んだ鉄粉を充填することができる。
【００３５】
前記鉄粉は、また、これを前記糊で固めたリング状体とし、該リング状体を負電極部２２間の前記各くびれた部分の周囲にのみ配置し、これらのリング状体を放電電極１６と共に孔１８内に配置してもよい。
【００３６】
本発明は、前記汚染土壌の改善のほか、軟弱地盤の改善又は改良、酸性土壌のの改善、施肥による土壌の改善等に適用することができる。
【００３７】
前記軟弱地盤の改善に当たっては、前記還元剤に代えて、地盤中の孔１８内にセメント又はモルタルを配置する。前記セメント又はモルタルは、スラリー状又は固形状のいずれであってもよい。前記セメント又はモルタルは、前記プラズマの発生時の爆発力を受けて微細な粒子となり、孔１８の周囲の地盤中に拡散する。地盤中に拡散した前記セメント又はモルタルの微細粒子は、前記地盤中の水分及び土粒子と結合し、地盤の硬度を高める。その結果、前記軟弱地盤がより強度の高い地盤に改善される。
【００３８】
また、酸性土壌の改善に当たっては、前記還元剤に代えて、前記酸性土壌に設けられた孔１８内に炭酸カルシウムのようなアルカリ性の物質セメント又はモルタルを配置する。前記アルカリ性の物質は、粒状、液状又は固形状のいずれであってもよい。前記アルカリ性の物質は、前記プラズマの発生時の爆発力を受けて微細な粒子となり、孔１８の周囲の土壌中に拡散する。該土壌中に拡散した前記アルカリ性の物質の微細粒子は、前記地盤中の酸性物質を中和し、これにより、前記酸性土壌が中性又はアルカリ性のものに改善される。
【００３９】
また、施肥による改善を必要とする土壌については、前記還元剤に代えて、土壌中に設けられた孔１８内に肥料を配置する。前記肥料は、粒状、液状又は固形状のいずれであってもよい。前記肥料は、前記プラズマの発生時の爆発力を受けて微細な粒子となり、孔１８の周囲の土壌中に拡散する。該土壌中に拡散した前記肥料の微細粒子は前記土壌の地味を高め、これにより、前記土壌が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】汚染土壌中に設けられた孔内に配置された、高粘性流体中の鉄粉及び放電電極を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す放電電極における放電によりプラズマが発生した状態を示す、図１と同様の縦断面図である。
【符号の説明】
１０  地盤
１２  地盤改善設備
１４  還元剤（高粘性流体中に分散された鉄粉）
１６  放電電極
１８  孔
【図１】
2004174330.tif 000003
【図２】
2004174330.tif 000004