(57)【要約】【課題】砂質土から細粒土まで様々な成分を含む現地発生土など各種の土を、吹付材料の原料として用いることが可能な遮水層の吹付方法及び装置を提供する。【解決手段】現地発生土１０などの土を強制的に乾燥させ、この乾燥された現地発生土１０に粘性土材料であるベントナイト１７を混合して混合土１８を生成し、この混合土１８に加水することにより吹付材料２３を生成する。そして、この吹付材料２３を遮水層３６を形成すべき所定の場所、例えば法面３５に吹き付けて遮水層３６を形成する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土を強制的に乾燥させ、前記乾燥された土に粘性土材料を混合して混合土を生成し、前記混合土に加水することにより吹付材料を生成し、この吹付材料を遮水層を形成すべき所定の場所に吹き付けて、前記遮水層を形成することを特徴とする土を用いた遮水層の吹付工法。
【請求項２】
前記土に含まれる各粒子の表面を乾燥させることを特徴とする請求項１に記載の土を用いた遮水層の吹付工法。
【請求項３】
前記土を乾燥させた後、前記土を強制的に解すことを特徴とする請求項１又は２に記載の土を用いた遮水層の吹付工法。
【請求項４】
前記粘性土材料はベントナイトであることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の土を用いた遮水層の吹付工法。
【請求項５】
土を強制的に乾燥させる乾燥手段と、この乾燥手段で乾燥された土に粘性土材料を混合する混合手段と、この混合手段で生成された混合土に加水する加水手段と、前記加水手段で加水された前記混合土を遮水層を形成すべき所定の場所に吹き付ける吹付手段とを備えたことを特徴とする土を用いた遮水層の吹付装置。
【請求項６】
前記乾燥手段は乾燥キルンであることを特徴とする請求項５に記載の土を用いた遮水層形成用材料の吹付装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物処分場、貯水池、溜池などにおける法面に遮水層を形成する場合に好適な土を用いた遮水層の吹付工法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、管理型廃棄物処分場における遮水層の構造としては、▲１▼「透水係数ｋ＝１０−５ｃｍ／ｓｅｃ以下の不透水性地層５ｍ」、▲２▼「透水係数ｋ＝１０−６ｃｍ／ｓｅｃ以下の粘性土層５０ｃｍ＋遮水シート」、▲３▼「二重の遮水シート」など、いくつかの構造が採用されていた。
【０００３】
欧米では粘性土遮水層が一般的に用いられているが、我が国では処分場建設地の地形が急峻であること、適切な粘性土材料の入手が困難であることなどの理由から、粘性土遮水層はあまり普及しなかった。
【０００４】
しかし、最近は、土質材料とベントナイトとを混合して遮水性能を向上させたベントナイト混合土が考案され、「粘性土遮水層＋遮水シート」型の粘性土遮水構造として利用されている。
【０００５】
この「粘性土遮水層＋遮水シート」の遮水構造は、その施工時や運用時に損傷を受けやすい「遮水シートのみ」の遮水構造に比べ、処分場からの漏水のリスクを低減できる優れた構造であると評価されている。
【０００６】
この「粘性土遮水層＋遮水シート」の遮水構造に用いられるベントナイト混合土は、平坦部や緩勾配斜面（施工可能な勾配は最大１対３まで）において使用され、この場合には通常の転圧機械によって遮水層の構築工事が行われていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば廃棄物処分場の有効容量を最大限に大きくするためには、法面を急傾斜とする方が有利であるが、従来のベントナイト混合土を用いて転圧機械によって遮水層を構築する方法では、急傾斜の法面には遮水層を構築できないという問題があった。
【０００８】
そこで、ベントナイト混合土を法面に吹き付けて遮水層を形成することが考えられるが、この場合には現地発生土などに多量に含まれる細粒土をそのまま吹付材料として用いると、ミキサで細粒土とベントナイトとを混合する時に、これらの原料が塊粒化するため均一な混合が困難となり、また、吹付機やホース内に詰まって閉塞するおそれがある。
【０００９】
このような問題を避けるため、従来は主に砂質土とベントナイトとを混合して吹付材料としていたが、この場合には砂質土から細粒土まで様々な成分が含まれている現地発生土などを利用することはできず、適用範囲が限られるという問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、このような問題点を解決するためになされたものであり、砂質土から細粒土まで様々な成分が含まれる現地発生土など各種の土を、吹付材料の原料として用いることが可能な遮水層の吹付方法及び装置を提供することを技術的課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は土を用いた遮水層の吹付方法及び装置であり、上記技術的課題を解決するため以下のように構成されている。
【００１２】
すなわち、本発明の土を用いた遮水層の吹付工法は、土を強制的に乾燥させ、前記乾燥された土に粘性土材料を混合して混合土を生成し、前記混合土に加水することにより吹付材料を生成し、この吹付材料を遮水層を形成すべき所定の場所に吹き付けて、前記遮水層を形成することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、土を強制的に乾燥させるので、土が解れやすくなって粘性土材料と十分に混合でき、これを吹付材料として使用した場合でも、吹付機やホースなどが詰まるのを防止できる。従って、砂質土から細粒土まで様々な成分が含まれている現地発生土など各種の土を吹付材料として使用できる。
【００１４】
また、混合土に適量の加水をすることにより、その透水係数を最小値とすることができるので、この吹付材料を廃棄物処分場などの遮水層として用いることができる。
【００１５】
また、前記土に含まれる各粒子の表面を乾燥させることができ、この場合には乾燥時間を短くできると共に、粘性土と混合した後に行う加水の量を少なくできる。
【００１６】
また、前記土を乾燥させた後、前記土を強制的に解すことができ、この場合には土と粘性土との混合を更に十分に行うことができる。
【００１７】
また、前記粘性土材料はベントナイトとすることができ、この場合にはベントナイトに含まれている不純物が少ないので、吹付材料の品質向上が可能になる。
【００１８】
また、本発明の土を用いた遮水層の吹付装置は、土を強制的に乾燥させる乾燥手段と、この乾燥手段で乾燥された土に粘性土材料を混合する混合手段と、この混合手段で生成された混合土に加水する加水手段と、前記加水手段で加水された前記混合土を遮水層を形成すべき所定の場所に吹き付ける吹付手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、一般的に使用されている機器を用いて吹付装置を構成できる。
【００２０】
また、前記乾燥手段は乾燥キルンを用いることができ、この場合には乾燥キルンの回転ボイラによって土が回転されながら乾燥されるので、乾燥と解し作業を同時に行うことができる。
【００２１】
以上の各構成要素は、可能な限り互いに組み合わせることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る土を用いた遮水層の吹付工法及び装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１に示すように、本発明に係る土を用いた遮水層の吹付装置１は、例えば現場ヤードなどに堆積された現地発生土１０と、この現地発生土１０を搬送するバックホー１１と、現地発生土１０を分級する分級機１２と、現地発生土１０を強制的に乾燥させる乾燥手段としての乾燥キルン１３とを有している。乾燥キルン１３は回転ボイラ式であり、この回転ボイラの中で現地発生土１０が回転しながら乾燥される。
【００２４】
また、この吹付装置１は、乾燥キルン１３によって乾燥された乾燥土１４から、一定以上の大きさの成分を除去する振動ふるい１５と、ここでふるい分けられた乾燥土１４を供給するホッパ１６と、このホッパ１６から供給された乾燥土１４と外部から供給されたベントナイト１７とを混合する混合手段としての計量器付きパドルミキサ１９とを有している。
【００２５】
更に、この吹付装置１は、パドルミキサ１９から供給された混合土１８を供給する混合土ホッパ２０と、この混合土１８を圧力空気によって噴出する吹付手段としての乾式吹付機２１と、この乾式吹付機２１によって噴出された混合土１８に、その含水比に応じて所定量の水を加える加水装置２２と、加水された混合土１８を吹付材料２３として所定の場所に吹き付ける吹付ノズル２４とを有している。
【００２６】
なお、図１中の符号２５はベルトコンベア、２６はエアホース、２７はコンプレッサ、２８は水タンク、２９はポンプ、３０は流量計、３１は水ホース、３２は流量調整弁、３３は吹付ホースである。
【００２７】
次に、この吹付装置１を用いた吹付工法について説明する。図２は、この吹付装置１で、例えば廃棄物処分場における法面３５（図１参照）に遮水層３６を形成する場合のフローチャートである。
【００２８】
この場合は、まず現地発生土１０をスクリーンバケットで５０ｍｍアンダーに分級する（ステップ４１）。ここで、分級された現地発生土１０は、現場ヤードに堆積させる。
【００２９】
次に、堆積されている現地発生土１０を分級機１２（図１参照）に投入し、土塊を破砕して５０ｍｍアンダーに分級する（ステップ４２）。次に、分級された現地発生土１０を乾燥キルン１３に投入して、強制的に乾燥させる（ステップ４３）。
【００３０】
ステップ４３の乾燥工程では、現地発生土１０の各粒子における表面を乾燥させる。乾燥させる程度は、実験などで現地発生土１０の含水比に応じて適宜設定する。
【００３１】
すなわち、乾燥させた後の現地発生土１０とベントナイト１７との混合が十分にでき、しかも吹付材料２３として使用したときに各部への詰まりがなく、且つ後述のように、吹付によって形成された遮水層３６の透水係数ｋが規定値を満足するように、乾燥の程度を設定する。
【００３２】
次に、ステップ４３で乾燥された現地発生土１０、すなわち乾燥土１４を振動ふるい１５によってふるい分け、２０ｍｍアンダーに分級する（ステップ４４）。次に、乾燥土１４とベントナイト１７とを所定の割合で計量する（ステップ４５）。
【００３３】
次に、ステップ４５で計量された所定量の乾燥土１４及びベントナイト１７をパドルミキサ１９に投入し、所定時間混合させて混合土１８を製造する（ステップ４６）。次に、ステップ４６で製造された混合土１８を乾式吹付機２１に投入し、ここから吹付ホース３３先端の吹付ノズル２４側に圧送する（ステップ４７）。
【００３４】
次に、必要に応じて、すなわち、混合土１８の含水比に応じて、加水装置２２から吹付ホース３３の先端側に送水し、混合土１８に加水する。これによって、最小透水係数ｋとなる含水比付近に水分調整した吹付材料２３を生成でき、この吹付材料２３を法面３５に吹き付ける（ステップ４８）。これにより、法面３５に遮水層３６が形成される。
【００３５】
なお、ステップ４８で混合土１８に加水しているが、これは、混合土１８の含水比が大きすぎる場合や小さすぎる場合には、透水係数ｋが混合土１８における最小透水係数より大きくなるため、最小透水係数ｋを得るための適切な含水比とする必要があるからである。
【００３６】
本発明では、ステップ４３で現地発生土１０を強制的に乾燥させており、その含水比が小さくなるため、加水することによって適切な含水比となるように調整している。加水量は実験などで求めることができる。
（実施例）
現地発生土１０を原料とし、上述の吹付装置１の使用条件、すなわち、乾燥キルン１３の乾燥温度、及びその回転ボイラの回転数、パドルミキサ１９の混合時間を変えて、吹付材料２３の特性を観察及び測定することによって、吹付に適した吹付材料２３を得るための最適な条件を検出した。
【００３７】
その結果、乾燥キルン１３の乾燥温度が１３０℃±３０℃、乾燥キルン１３の回転ボイラの回転数が２０ｒｐｍ±１０ｒｐｍ、パドルミキサ１９の混合時間が１分±３０秒のときに、パドルミキサ１９から排出される混合土１８に塊状化は発生しなかった。
【００３８】
また、このときには、図３に示すように、上記条件の時に現地発生土１０の各粒子１０ａ，１０ａ・・・にベントナイト１７がコーディングされており、吹付に適した吹付材料２３を得ることができた。
【００３９】
また、この吹付材料２３を用いて、長さ４０ｍの吹付ホース３３で吹付施工を行った結果、パドルミキサ１９、乾式吹付機２１、吹付ホース３３、及びノズル２４などが閉塞することはなく、上記吹付装置１の実用性を確認した。
【００４０】
図４は、上記標準条件で製造した吹付材料２３と、その原料である現地発生土１０単体との粒度分布を示す。なお、現場発生土１０単体では、従来の吹付方法で吹き付け施工ができなかったものである。また、吹付材料２３のベントナイト混合比は１２％である。
【００４１】
図４から分かるように、現地発生土１０単体は細粒分が多く、従来は吹付材料として使用できなかったが、上述した方法で吹付材料２３として使用できるようになった。なお、吹付材料２３は、現地発生土１０よりも細粒分が多くなっているが、これはベントナイト１７によるものである。
【００４２】
次に、図５に示すように、現地発生土１０に混合するベントナイト１７の混合率を５％〜１５％に変えて４種類（Ｃａｓｅ１〜Ｃａｓｅ４）の吹付材料２３を製造し、図６に示すように、施工試験ヤード５０において吹付材料２３を使用して遮水層３６を形成し、その透水係数ｋを測定した。
【００４３】
施工試験ヤード５０は、岩盤５１に３０°〜６０°の範囲内の傾斜で法面５２を形成し、この法面５２に吹付材料２３を吹き付けて遮水層３６を形成した。
【００４４】
透水係数ｋの測定は、遮水層３６の上面に１個の透水試験孔５３を設け、これらの透水試験孔５３から水を注入して、定水位透水試験によって行った。透水試験孔５３は、図７に示すように、直径２０ｃｍ、深さ２０ｃｍの円筒形であり、遮水層３６の厚さ方向における中央部に設けられている。
【００４５】
図４に示すように、Ｃａｓｅ１〜Ｃａｓｅ４の透水係数ｋは、ｋ＝２×１０−７〜９×１０ー７ｃｍ／ｓであった。この透水係数ｋは、遮水層３６の遮水性能を判定するために用いられ、廃棄物処分場における粘性土遮水層の基準値である透水係数ｋ＝１×１０ー６ｃｍ／ｓより十分に小さくなっている。また、上記吹付装置１による遮水層３６の施工能力は、６〜８ｍ２／ｈｒであった。
【００４６】
このように、本発明によれば、現地発生土１０などの土を強制的に乾燥させて解れやすくしてから粘性土材料であるベントナイトを混合するので、現地発生土１０とベントナイト１７とを十分に混合でき、これを吹付材料２３として使用した場合でも、乾式吹付機２１や吹付ホース３３などが詰まるのを防止できる。
【００４７】
従って、砂質土から細粒土まで様々な成分を含む各種の土を吹付材料２３の原料として使用でき、廃棄物処分場などの法面３５における遮水層３６を吹付工法によって形成できるので、法面３５を急角度にでき、これにより廃棄物処分場などの有効容量を最大限に大きくできる。
【００４８】
また、現地発生土１０に含まれる各粒子の表面のみを乾燥させるようにしたので、現地発生土１０を完全に乾燥させる場合に比べて乾燥時間を短くできると共に、加水量を少なくできる。
【００４９】
また、現地発生土１０を乾燥キルン１３によって強制的に解すので、現地発生土１０とベントナイト１７との混合を更に十分に行うことができると共に、解し作業を行うための特別な手段が不要になり、構成を簡略化できる。
【００５０】
更に、粘性土材料として不純物の少ないベントナイト１７を使用したので、吹付材料２３の品質向上が可能になる。また、吹付装置１は、一般的に使用されている機器を使用して構成できるので、構成を簡略化してコストダウンが可能になる。
【００５１】
なお、上述の実施形態では、粘性土材料としてベントナイト１７を使用したが、これ以外の各種の粘性土材料を使用できる。また、上述の実施形態では、本発明を廃棄物処分場に適用したが、本発明は貯水池、溜池など、遮水層を形成すべき各種の場所に適用できる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、土を強制的に乾燥させて解れやすくしてから粘性土材料を混合するので、土と粘性土材料とを十分に混合でき、これを吹付材料として使用した場合でも、吹付機やホースなどが詰まるのを防止できると共に、遮水性の判定基準となる透水係数を小さくできる。
【００５３】
従って、砂質土から細粒土まで様々な成分が含まれる現地発生土など各種の土を吹付材料として遮水層を形成できるので、この遮水層を形成すべき法面を急角度で傾斜させることができ、これにより、廃棄物処分場などの有効容量を最大限まで大きくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る土を用いた遮水層の吹付装置を示す図である。
【図２】本発明に係る吹付方法を説明するフローチャートである。
【図３】本発明に係る吹付材料の粒子を示す図である。
【図４】本発明に係る現地発生土及び吹付材料の粒度分布を示す図である。
【図５】本発明に係る吹付材料によって形成した遮水層の透水係数を示す図である。
【図６】本発明に係る遮水層の透水係数を測定する施工試験ヤードを示す図である。
【図７】図６の断面図である。
【符号の説明】
１　遮水層の吹付装置
１０　現地発生土
１０ａ　現地発生土の粒子
１３　乾燥キルン（乾燥手段）
１７　ベントナイト（粘性土材料）
１８　混合土
１９　パドルミキサ（混合手段）
２１　乾式吹付機（吹付手段）
２２　ポンプ（加水手段）
２３　吹付材料
３５　法面
３６　遮水層
【図１】
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【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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