(57)【要約】【課題】耐久性に優れ、地震時などにおける強い外力に対しても損傷されず、地盤変動によっても亀裂を生じることがなくて遮水性が損なわれず、しかも、現位置固化壁や連続地中壁に比べて低コストで造成できる陸地における地中連続遮水壁構造の提供。【解決手段】地下の不透水層２２に達する深さに形成した連続地中溝３０内に含水比調整した粘土懸濁液に粘土鉱物及びゲル化剤を加えてゲル状に改質した変形追従性を有する遮水材と砂若しくは砕石等の骨材とを混合した充填材３３を充填する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下の不透水層に達する深さに形成した連続地中溝内に含水比調整した粘土懸濁液に粘土鉱物及びゲル化剤を加えてゲル状に改質した変形追従性を有する遮水材と砂若しくは砕石等の骨材とを混合した充填材を充填してなる陸地における地中連続遮水壁構造。
【請求項２】
粘土懸濁液の含水比が５０〜３００％であり、前記粘土鉱物が、スメクタイト、カオリン鉱物、雲母粘土鉱物、セピオライト、混合層鉱物から選ばれた少なくとも１種であるとともに、ゲル化剤が、珪酸塩類、アルカリ金属塩類、アルカリ土類金属塩類から選ばれた少なくとも１種である請求項１に記載の陸地における地中連続遮水壁構造。
【請求項３】
遮水材に、無機質材料又は有機質材料からなる繊維状物質、石灰系又はセメント系の固化剤、及び／又はゲル化遅延剤を添加してなる請求項１又は２に記載の陸地における地中連続遮水壁構造。
【請求項４】
ゲル化遅延剤が、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属のホウ酸塩類、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属のリグニンスルホン酸塩類、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属のポリカルボン酸塩類、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属のポリアクリル酸塩類などの水溶性高分子、デキストリン、脂肪酸、ショ糖、マルトース、アルコール類から選ばれた少くとも１種である請求項３に記載の陸地における地中連続遮水壁構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤が有害物質により汚染されている場合に、その汚染された地盤の周囲に汚染が拡大するのを防止するために設置する陸地における地中連続遮水壁構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工場やごみ焼却施設、あるいは既設廃棄物処分場（不適正処分場）等において地盤が有害物質により汚染されている場合、その汚染された地盤の周囲に汚染が拡大するのを防止する方法として、汚染地盤の周囲を矢板による止水壁や連続地中壁等によって囲み、遮水する方法が採られている。
【０００３】
この遮水方法として、従来、鋼矢板、現位置固化壁、連続地中壁等による遮水工がある。
【０００４】
この内鋼矢板による方法は、図４に示すように、Ｕ型等の鋼矢板１，１……を互いに連結して地中の不透水層２まで打ち込み、各鋼矢板１，１間の連結継手１ａ内に水膨張性の止水材３を予め充填しておき、水の流通を遮断できる構造とした鋼矢板による連続止水壁を形成するものである。
【０００５】
また、現位置固化壁による方法は、図５に示すように地中の不透水層２に到る深さまで土砂攪拌翼５を旋回させつつ挿入し、その土壌中に固化材を注入しつつ攪拌することによって、地中の不透水層２に達する現位置固化壁６を連続して造成するものである。
【０００６】
更に、連続地中壁による方法は、図６に示すように、地中の不透水層２に到る深さの連続地中溝７を溝堀用のグラブバケット等によって掘削し、その連続地中溝７内に鉄筋８及びコンクリート９を打設してコンクリート製の地中壁１０を連続させて構築するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
有害物質により汚染された地盤周囲の遮水は、汚染された地盤から周囲の地盤に汚染物質が流出しするのを防止するものであるが、何らかの原因で、これらの遮水工の一部が破損すると、汚染物質が再び周囲に流出し、汚染の拡大を招くことになる。従って、このような遮水工においては、所要の遮水性が長期的に確保され、かつ地震時や不動沈下といった地盤の変形に対しても十分に安全性が保たれる構造であることが求められる。
【０００８】
しかし、上述した従来の方法の内の鋼矢板による方法は、比較的低コストで施工が可能であるが、各鋼矢板間の継手部における遮水を完全に行わせることが困難であり、また、汚染物質の種類によっては鋼矢板の腐食が懸念されるという問題がある。
【０００９】
また、上述した従来の現位置固化壁による方法では、比較的高い遮水性能が期待できるが、コストが高く、また、地震等による地盤の変動によってひび割れが生じる可能性が高いという問題がある。
【００１０】
更に、上述した連続地中壁による方法では、現位置固化壁よりも高い止水性能が期待でき、現位置固化壁に比べて高強度ではあるが、コストが高く、地震等による地盤の変動によってひび割れが生じる可能性が否定できないという問題がある。
【００１１】
本発明はこのような従来の問題に鑑み、耐久性に優れ、地震時などにおける強い外力に対しても損傷されず、地盤変動によっても亀裂を生じることがなくて遮水性が損なわれず、しかも、現位置固化壁や連続地中壁に比べて低コストで造成できる陸地における地中連続遮水壁構造の提供を目的としてなされたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１に記載の発明の特徴は、地下の不透水層に達する深さに形成した連続地中溝内に含水比調整した粘土懸濁液に粘土鉱物及びゲル化剤を加えてゲル状に改質した変形追従性を有する遮水材と砂若しくは砕石等の骨材とを混合した充填材を充填することにある。
【００１３】
このように構成することによって、地中の汚染された部分と非汚染部分とを十分な遮水性を有する遮水壁によって遮断することができ、しかも、地震や不動沈下等の変化に対して遮水壁が追従し、遮水性の著しい低下を防止する。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加え、粘土懸濁液の含水比が５０〜３００％であり、前記粘土鉱物が、スメクタイト、カオリン鉱物、雲母粘土鉱物、セピオライト、混合層鉱物から選ばれた少なくとも１種であるとともに、ゲル化剤が、珪酸塩類、アルカリ金属塩類、アルカリ土類金属塩類から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする。
【００１５】
このように構成することによって、遮水壁は十分な遮水性能を得るとともに、地震等の外力、不動沈下等による地盤の変形に対しても好適に適応できる。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１又は２の構成に加え、遮水材に、無機質材料又は有機質材料からなる繊維状物質、石灰系又はセメント系の固化剤、及び／又はゲル化遅延剤を添加したことを特徴とする。
【００１７】
このように構成することによって、遮水壁の施工時には充填材は流動性を保ち、施行後は、十分なゲル強度を発揮するようになる。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項３の構成に加え、ゲル化遅延剤が、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属のホウ酸塩類、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属のリグニンスルホン酸塩類、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属のポリカルボン酸塩類、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属のポリアクリル酸塩類などの水溶性高分子、デキストリン、脂肪酸、ショ糖、マルトース、アルコール類から選ばれた少くとも１種であることを特徴とする。
【００１９】
このように構成することによって、施工中に流動性が失われるのを防ぎ、好適な施工性を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図１〜図３について説明する。
【００２１】
図において、符号２０は本発明を実施した地中連続遮水壁であり、この遮水壁２０は有害化学物質等によって汚染された地盤２１の周囲を囲む配置に、地表面から地下の不透水層２２に達する深さに連続して形成されている。
【００２２】
この遮水壁２０の構築は、溝堀用のグラブバケットを使用して地表より連続した地中溝３０を掘削形成する。この溝の掘削に際しては、従来の連続地中壁の構築における地中溝の掘削形成と同様に、掘削途中の溝３０内にベントナイト液を充填し、溝内壁面の崩落を防止しつつ行う。
【００２３】
溝３０の掘削形成後、図２に示すようにベントナイト液３１が満されている溝３０内に、トレーミー管３２を使用して遮水壁２０を構成させる充填材３３を溝底部より上方に順次注入する。
【００２４】
充填材３３は、変形追従性を有する遮水材と砂若しくは砕石等の骨材とを混合したものであり、ミキサーを使用した充填材調整プラントによって混練されるようになっている。
【００２５】
この変形追従性を有する遮水材は、含水比調整した粘土懸濁液に粘土鉱物及びゲル化剤を加えてゲル状に改質したものであり、変形追従性を備えるとともに、透水係数がｋ＝１．０×１０−６（ｃｍ／ｓ）以下となっている。従って、この遮水材に骨材を混合し、これを必要な厚さ（５０ｃｍ以上）に打設することによって、十分な遮水性能が得られるようになっている。
【００２６】
遮水材の透水性を低減させるために用いる粘土鉱物としては、スメクタイト、カオリン鉱物、セピオライト、雲母粘土鉱物、混合層鉱物があり、これらのいずれを用いてもよいが、スメクタイト、カオリン鉱物、雲母粘土鉱物より選ばれた一種以上を用いることが好ましい。
【００２７】
粘土鉱物の添加量は、含水比５０〜３００％の粘土懸濁液１００容量部当たり、５重量部〜５０重量部の範囲が適正である。粘土鉱物の添加量が５重量部以下の範囲では、透水係数の低減および水溶性無機塩の添加によるゲル強度が低く、遮水材として適合しない場合がある。また、５０重量部以上の範囲では、水溶性無機塩の添加によるゲル強度が高すぎて、施工上問題を生じる場合がある。
【００２８】
ゲル化剤としては、水溶性アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、珪酸塩類（以下、水溶性無機塩ともいう）の内、少なくとも一種類以上を用いる。
【００２９】
ゲル化剤の添加量は、上記１００容量部の粘土懸濁液当たり、０．０５重量部〜１０重量部の範囲が適正であり、０．０５重量部以下では、ゲル強度が低く、遮水材として適合しない場合がある。また、１０重量部以上は、水溶性無機塩の添加によるゲル強度が高すぎて、施工上問題を生じる場合がある。
【００３０】
尚、本発明に用いる粘土鉱物および水溶性無機塩は、粉体混合物または粉体を別々に添加しても良く、あるいは粘土の含水比を調整するために用いる水に、予め懸濁または溶解させて添加してもよい。また、水溶性無機塩は液体品を使用してもよい。
【００３１】
さらに、この遮水材では、繊維状物質および／または固化剤を、粘土鉱物および水溶性無機塩と併用することによってゲル強度の向上を図っている。
【００３２】
この繊維状物質としては、アスベストなどの天然繊維としての鉱物繊維、ロックウールなどの化学繊維としての無機繊維、ポリプロピレン系などの化学繊維としての合成繊維がある。
【００３３】
併用される繊維状物質の添加量は、上記１００容量部の粘土懸濁液当たり、０〜５重量部の範囲が適正である。固化剤の添加量は、０〜５重量部未満の範囲が適正で、それ以上の範囲では、ゲル強度が強すぎたり、固化反応が生じるため適当でない場合がある。
【００３４】
固化剤としては、消石灰、生石灰、石灰系固化剤、無水石膏、半水石膏、セメント系固化剤、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント等のポルトランドセメント類、高炉セメント、フライアヅシュセメントなどがある。
【００３５】
なお、この遮水材には、施工中に流動性が失われ施工性が落ちることがないように、ゲル化遅延剤を併用するようにしてもよい。
【００３６】
ゲル化遅延剤物質としては、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属のホウ酸塩類、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属のリグニンスルホン酸塩類、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属のポリカルボン酸塩類、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属のポリアクリル酸塩類などの水溶性高分子、デキストリン、脂肪酸、ショ糖、マルトース、アルコール類がある。
【００３７】
併用されるゲル化遅延物質の添加量は、上記１００容量部の粘土懸濁液当たり、０〜３重量部の範囲が適正であるが、それ以上の範囲では、ゲル化を抑制して適正なゲル強度を発現しない場合がある。
【００３８】
この遮水材では、一般の港湾浚渫で得られた含水比が５０〜１５０％程度の粘土に、予め清水を添加し、含水比を５０〜３００％程度まで増加させた懸濁液とし、これに粘土鉱物を加えると粘土鉱物粒子が粘土粒子の間隙をうめると同時にゲル化を引きおこし、均一で流動性をもち、雑物を分離しやすい性状となる。
【００３９】
しかし、この状態の粘土懸濁液は、ゲル強度が小さいため、水中打設時に材料分離が大きくなる可能性がある。そこで、この粘土懸濁液に水溶性アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、珪酸塩類を加えることによって、金属陽イオンが、粘土鉱物および粘土鉱物中の粘土分と反応し、粘土粒子が電気的に引き合って塊を形成し、ゲル化現象を呈するようにすることによって、遮水材は変形追従性を得る。
【００４０】
尚、べ一ンせん断値を測定し、一定の範囲に管理することにより、変形追従性の大きさを知ることができ、本発明の遮水材のべ一ンせん断値の適正範囲は、０．３（ｋＮ／ｍｍ２）〜６．０（ｋＮ／ｍｍ２）である。
【００４１】
骨材としては、粒径が０．０７５ｍｍ〜５０ｍｍ程度の砂、砂礫、砕石或いはスラグ等を用い、これを遮水材１００容量部に対して、５〜５０容量部の割合で混合する。
【００４２】
次に充填材の製造方法について説明する。
【００４３】
図３に示すように、解泥工程において、解泥槽４０に収容した原料土である粘土４１に水を加えスラリー状に解きほぐすとともに、粘土中に含まれる大きなレキ、ゴミを取り除く。
【００４４】
次に、バックホー４２等の移送手段によってスラリー状の粘土を調泥工程の調泥槽４３に移送させる。この調泥槽４３ではスラリー状の粘土に、所定量の水を加え、雑物を除去し、目的とする含水比（５０〜３００％）及び密度に調整し、調整泥収容槽４４に調整泥４５を貯める。
【００４５】
そして、この得られた調整泥４５を混練工程におけるプラント４６内のミキサー４７に送り込み、これに助材添加装置４８から粘土鉱物、ゲル化剤、繊維状物質等からなる助材を加えて遮水材を調製し、これに更に砂若しくは砕石等の骨材を練り混ぜ、充填材を製造する。
【００４６】
この充填材を、圧送ポンプ４９を用いて、圧送管５０により打設場所まで搬送し（圧送工程）、図２に示すトレーミー管３２を使用して、所定の位置に打設する（打設工程）。
【００４７】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る陸地における地中連続遮水壁構造は、遮水材料に天然の材料である石材や粘土系遮水材を用いるため、長期的に材料劣化が生じにくく、長く遮水性能を維持することができる。
【００４８】
また、変形追従性を有する粘土系遮水材を用いるため、地震時や不動沈下といった地盤変形に対して遮水壁が追従し、遮水性の著しい低下を防止することができる。
【００４９】
更には、地震時や遮水壁近隣における構造物の設置等により遮水壁に比較的大きな外カが作用した場合においても、骨材による骨格の摩擦により抵抗し、遮水性が損なわれるような著しい遮水壁の変形に対して十分な耐久性を有する。
【００５０】
骨材は石材を、遮水材は粘土を主材料とするため、材料のコストが比較的安価であり、また、粘土はポンプ圧送が可能であり施工性が良く安価に施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る陸地における地中連続遮水壁構造を示す断面図である。
【図２】充填材の打設工程を示す断面図である。
【図３】充填材の製造工程を示す側面図である。
【図４】（ａ）は従来の遮水壁構造の一例を示す断面図、（ｂ）は同遮水壁構造に使用する鋼矢板の継手部分を示す断面図である。
【図５】従来の遮水壁構造の他の一例を示す縦断面図である。
【図６】従来の遮水壁構造の更に他の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
２０  地中連続遮水壁
２１  汚染地盤
２２  不透水層
３０  地中溝
３１  ベントナイト液
３２  トレーミー管
３３  充填材
４０  解泥槽
４１  粘土
４２  バックホー
４３  調泥槽
４４  調整泥収容槽
４５  調整泥
４６  プラント
４７  ミキサー
４８  助材添加装置
４９  圧送ポンプ
５０  圧送管
【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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