(57)【要約】【課題】十分な遮水性能を満たすとともに、廃棄物投入による上載圧の増加や地震、波浪等の外力、基礎地盤の不等沈下等の変形に対しても所定の遮水性能を維持可能な廃棄物埋立地の遮水基盤構造の提供。【解決手段】埋立地底部の透水性地盤１の表面に、敷設時に流動性を有するとともに敷設後に変形追従性を有する遮水材を、所望の遮水性能が得られる厚さの層状に敷設した変形追従性遮水材層１３を備え、変形追従性遮水材層１３の表面をジオテキスタイル等の変形追従性遮水材層保護用のシート状材１４をもって覆い、シート状材１４の上にシート状材１４を押さえ、かつシート状材１４及び遮水材層１３を廃棄物等の埋立物から保護する被覆材層１５を設置する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物処分場等の埋立地底部に不透水層を形成する遮水基盤構造であって、前記埋立地底部の透水性地盤の表面に、敷設時に流動性を有するとともに敷設後に変形追従性を有する遮水材を、所望の遮水性能が得られる厚さの層状に敷設した変形追従性遮水材層を備え、該変形追従性遮水材層の表面をジオテキスタイル等の変形追従性遮水材層保護用のシート状材をもって覆い、該シート状材の上に該シート状材を押さえ、かつ該シート状材及び前記遮水材層を廃棄物等の埋立物から保護する被覆材層を設置してなる廃棄物埋立地の遮水基盤構造。
【請求項２】
前記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る請求項１に記載の廃棄物埋立地の遮水基盤構造。
【請求項３】
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２に記載の廃棄物埋立地の遮水基盤構造。
【請求項４】
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２又は３に記載の廃棄物埋立地の遮水基盤構造。
【請求項５】
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４に記載の廃棄物埋立地の遮水基盤構造。
【請求項６】
前記被覆材層は、砂、砂礫及び／又はスラグ等の粒状材料を層状に敷設して構成された請求項１〜４又は５に記載の廃棄物埋立地の遮水基盤構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として管理型廃棄物最終処分場の埋立地底部の遮水を行う廃棄物埋立地の遮水基盤構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に廃棄物最終処分場には、有害物質が漏れ出る事がない安定型廃棄物を埋立処分する安定型廃棄物最終処分場、有害物質を含む有害型破棄物を完全に遮断した状態で埋立処分する遮断型廃棄物最終処分場、及び、前記安定型又は有害型以外の廃棄物である管理型廃棄物を埋立処分する管理型廃棄物最終処分場がある。
【０００３】
従来、上述した管理型廃棄物最終処分場では、底面に所定の不等水性を満足する遮水基盤がない場合、廃棄物処分場の底面遮水方法として、透水性地盤の上に遮水基盤を構築し、埋立地底部における水の流れを遮断し、その遮水基盤の周りを護岸構造物で囲んで廃棄物投入空間を形成し、その空間内に廃棄物を投入して埋め立てるようになっている。
【０００４】
この廃棄物処分場の底面の遮水を行う遮水基盤構造は、図４に示すように、透水性地盤（基礎地盤）１の上に砕石層２等を敷設し、その上に不織布３と遮水シート４とを交互に重ねた遮水層５を設け、遮水層５上に重石となる砕石等を敷設して形成されたものや、透水性地盤上に固化処理土やコンクリートを打設して遮水層を構築するものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の遮水シートを用いる工法では、海上の作業船にて遮水シートを他の遮水シート或いは不織布等と重ねて溶着する作業等を伴うため施工が困難であり、また、遮水シートは損傷や腐蝕することがあり、長期の遮水効果を確実に保証することができていないという問題があった。更には、遮水シートの破損個所等を発見できてもその修復作業を水中で行うことは大変困難であった。
【０００６】
一方、固化処理土やコンクリートを打設する工法では、遮水層が剛構造であるため、地震や波浪等の外力及び透水性地盤（基礎地盤）の不同沈下等による変形や、廃棄物投入後の上載荷重の増加等によって、透水層がひび割れを起こす可能性があり、遮水効果を維持することが困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術の状況を鑑み、十分な遮水性能を満たすとともに、廃棄物投入による上載圧の増加や地震、波浪等の外力、基礎地盤の不等沈下等の変形に対しても所定の遮水性能を維持可能な廃棄物埋立地の遮水基盤構造の提供を目的とする。
【０００８】
【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の発明は、廃棄物処分場等の埋立地底部に不透水層を形成する遮水基盤構造であって、前記埋立地底部の透水性地盤の表面に、敷設時に流動性を有するとともに敷設後に変形追従性を有する遮水材を、所望の遮水性能が得られる厚さの層状に敷設した変形追従性遮水材層を備え、該変形追従性遮水材層の表面をジオテキスタイル等の変形追従性遮水材層保護用のシート状材をもって覆い、該シート状材の上に該シート状材を押さえ、かつ該シート状材及び前記遮水材層を廃棄物等の埋立物から保護する被覆材層を設置したことを特徴とする。
【０００９】
このように構成することによって、地盤の不等沈下や不等分布荷重による変形に対してもひび割れずに遮水性を維持し、更には、ジオテキスタイル等のシート状材及び被覆材層によって変形追従性遮水材層を好適に保護し、強度を増すことができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加え、前記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ることを特徴とする。
【００１１】
このように構成することによって、十分な遮水性能を得るとともに、廃棄物投入による上載圧の増加や地震、波浪等の外力、基礎地盤の不等沈下等の変形に対しても好適に適応できる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２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。
【００１３】
このように構成することによって、安価に施工することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２又は３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す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、施工時には流動性を保ち、施行後は、十分なゲル強度を発揮するようになる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項４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。
【００１７】
このように構成することによって、施工時には好適な流動性を有する。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１〜４又は５の構成に加え、前記被覆材層が、砂、砂礫及び／又はスラグ等の粒状材料を層状に敷設して構成されたことを特徴とする。
【００１９】
このように構成することによって、遮水材層に廃棄物がめり込むのを防止すると共に、潮位や波圧に対する遮水材層の押さえ荷重として、更には、遮水材層の圧密による強度増強の圧密促進荷重として機能する。
【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。尚、上述の従来例と同一の部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００２１】
図１は本発明に係る遮水基盤構造を用いた管理型廃棄物最終処分場の概略を示し、符号１は透水性地盤（基礎地盤）である。
【００２２】
管理型廃棄物最終処分場は、透水性地盤１の上に遮水基盤構造１０を構築し、埋立地底部における水の流れを遮断し、その遮水基盤１０の周りを護岸構造物１１で囲んで廃棄物投入空間１２を形成し、その空間１２内に廃棄物を投入して埋め立てるようになっている。
【００２３】
この遮水基盤構造１０は、図２に示すように、透水性地盤１の表面に層状に敷設した変形追従性遮水材層１３を備え、変形追従性遮水材層１３の表面をジオテキスタイル等の変形追従性遮水材層保護用のシート状材１４をもって覆い、シート状材１４の上に被覆材層１５を設置することにより構築され、埋立地底部における水の流れを遮断するようになっている。
【００２４】
変形追従性遮水材層１３は、敷設時に流動性を有するとともに敷設後に変形追従性を有する遮水材を、所望の遮水性能を得るのに必要な厚さに打設することによって形成される。
【００２５】
この遮水材は、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、この遮水材を必要な厚さ（１．６ｍ以上）に打設することによって、不透水性地層（厚さ５ｍ以上、透水係数ｋ＝１．０×１０―５ｃｍ／ｓ）と同等の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、施工上間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類、アルカリ土類金属塩類、メタ珪酸ナトリウム等の珪酸塩類（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、施工上間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海水に、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、フライアジ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、予め海水あるいは清水を添加し、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ことで、変形追従性を有するようになる。
【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】
シート状材１４には、主に盛土の補強土工法に使われるジオテキスタイルを用いている。このジオテキスタイルは、変形追従性遮水材層１３の上に敷設したことで、変形追従性遮水材層１３を保護すること及び廃棄物投入に対する補強効果が得られるようになっている。
【００４２】
また、被覆材層１５は、砂、砂礫又はスラグ等の被覆材を、変形追従性遮水材層１３及びシート状材１４の保護、及びシート状材１４の押さえとして機能するのに必要な厚さ（５０ｃｍ以上）となるように層状に敷設することによって形成されている。
【００４３】
次に遮水基盤構造の施工方法について説明する。
【００４４】
図３に示すように、解泥工程において、解泥槽２０に収容した原料土である海成粘土等の粘土２１に水又は海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。
【００４５】
次に、バックホー２２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２３に移送させる。この調泥槽２３ではスラリー状の粘土に、所定量の水又は海水を加え、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２４に調整泥２５を貯める。
【００４６】
そして、この得られた調整泥２５を混練工程におけるプラント２６内のミキサー２７に送り込み、これに助材添加装置２８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、練り混ぜ、遮水材を製造する。
【００４７】
この遮水材を、圧送ポンプ２９を用いて、圧送管３０により打設場所まで搬送し（圧送工程）、作業台船３１からトレーミー管３２を使用して、所定の位置に遮水材を打設する（打設工程）。
【００４８】
このようにして、透水性地盤（基礎地盤）上に層状に変形追従性遮水材層１３を形成する。
【００４９】
次に、この変形追従性遮水材層１３の上にジオテキスタイル等のシート状材１４をクレーン付き台船等（図示せず）により敷設する。
【００５０】
そして、シート状材の上に、砂、砂礫又はスラグ等の被覆材を敷砂工等で使用する装置を用いて敷き均し被覆材層１５を形成し、遮水基盤構造を構築する。
【００５１】
尚、上述の実施例では、特に触れていないが、透水性地盤には、深層混合等によって、地盤強度増強処理を施してもよい。
【００５２】
また、変形追従性遮水材層を圧密し、遮水材層の強度を増すようにしてもよく、その圧密作業においては、被覆材層が圧密作業促進の為の荷重として作用するようになっている。
【００５３】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る廃棄物埋立地の遮水基盤構造は、地盤の不動沈下や不等分布荷重による変形に対してもひび割れずに遮水性能を維持し、ジオテキスタイル等のシート状材及び被覆材層によって変形追従性遮水材層の保護及び強度を増すことができ、管理型破棄物最終処分場等の構築物に対して安定した遮水基盤構造を得ることができる。
【００５４】
更には、変形追従性遮水材層が圧密することによって、経時的に遮水性及び強度が向上する。
【００５５】
また、海成粘土、現地掘削土等を有効に利用することができ、既往の設備、工法で施工することができ、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃棄物埋立地の遮水基盤構造を用いた管理型廃棄物最終処分場の概略を示す断面図である。
【図２】同上の遮水基盤構造を示す断面図である。
【図３】同上の変形追従性遮水材層の構築工程を示す側面図である。
【図４】従来の遮水基盤構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  遮水基盤構造
１１  護岸構造物
１２  廃棄物投入空間
１３  変形追従性遮水材層
１４  シート状材
１５  被覆材層
２０  解泥槽
２１  粘土
２２  バックホー
２３  調泥槽
２４  調整泥収容槽
２５  調整泥
２６  プラント
２７  ミキサー
２８  助材添加装置
２９  圧送ポンプ
３０  圧送管
３１  作業台船
３２  トレーミー管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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