(57)【要約】【課題】浄化用鉄粉の吐出のための搬送空気を合理的に土壌中から大気へ放出し、掘削ビット周囲の空気圧を低下させることによって、掘削土壌の「浮き上がり」又は「膨張」を低減させようとするものである。【解決手段】本発明は、オーガ掘削機を用いて鉄粉と原位置土とを撹拌混合し、汚染土壌を浄化するためのオーガ掘削機であって、そのオーガ軸の先端部に設けた掘削ビットから空気と共に鉄粉を吐出可能であり、該オーガ軸にはエアードレーン翼が設けられており、該エアードレーン翼によって掘削ビットから吐出された鉄粉搬送のための空気が掘削地盤表面に放出され、掘削混合域の地耐力の低下を軽減できることを特徴とするオーガ掘削機である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーガ掘削機を用いて金属粉と原位置土とを撹拌混合し、汚染土壌を浄化するためのオーガ掘削機であって、そのオーガ軸の先端部に設けた掘削ビットから空気と共に金属粉を吐出可能であり、該オーガ軸にはエアードレーン翼が設けられており、該エアードレーン翼によって掘削ビットから吐出された金属粉搬送のための空気が掘削地盤表面に放出されることを特徴とするオーガ掘削機。
【請求項２】
上記エアードレーン翼は、オーガ軸外側に軸方向に沿って設けられた複数枚のリブであることを特徴とする請求項１記載のオーガ掘削機。
【請求項３】
上記のリブは、その高さが３０〜６０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のオーガ掘削機。
【請求項４】
上記請求項１〜３のいずれかに記載のオーガ掘削機を用いた金属粉による汚染土壌の浄化方法であって、エアードレーン翼が設けられたオーガ軸を有する掘削機により低圧下で金属粉を吐出し、オーガ掘削機による各回の掘削混合域を互いに隣接させ、浄化施工域全体に渡って略均等に金属粉を混合するものである汚染土壌の浄化方法。
【請求項５】
上記請求項４に記載の汚染土壌の浄化方法であって、オーガ軸先端の掘削ビットからの金属粉吐出圧力が略７ｋｇｆ／ｃｍ２以下であることを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、有機塩素系化合物により汚染された土壌を金属粉である鉄粉を用いて浄化する技術に関し、特に、汚染土壌を原位置において経済的に効率良く浄化する方法及び装置を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の発明者は先に、有機塩素系化合物により汚染された土壌をオーガにより掘削しながら、その掘削ドリルから空気と共に金属粉である鉄粉を吐出し、該汚染土壌と鉄粉とを混合することによって浄化する工法を提案している。
特開２００２−２７３４０３号公報に記載された上記の工法によれば、図６に示すような多軸オーガを用いて、例えば図１０〜図１２に示すような平面施工状態によって、汚染土壌の掘削及び鉄粉と原位置掘削土との混合が行われる。
【０００３】
すなわち、図１０は上記図６に示す多軸オーガによってＨ１，Ｈ２，Ｈ３・・・の順に第１列Ｌ１の部分を順次掘削し、同時に掘削ドリル先端から空気と共に浄化用鉄粉を吐出し、掘削土と該鉄粉とを撹拌混合することにより、汚染土壌を浄化するものである。この場合、第１列Ｌ１の掘削は、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３・・・の順に行うと共に、該第１列からαだけ離れた位置において第２列Ｌ２を、上記と同様にＨｎ，Ｈｎ＋１，Ｈｎ＋２・・・の順に施工する。そして、この実施例の場合にはＨ１，Ｈ２，Ｈ３・・・の各掘削・撹拌混合段階において、各々の掘削域が互いに一部重複するように行われる。
【０００４】
同様に、図１１及び図１２は他の実施例に係る各掘削域の関係を示しており、図１１においては図１０の場合と各列の掘削施工順序は同様であるが、図１１は単軸オーガを用いた場合の施工例を示している。この場合の各オーガ軸による掘削施工順序は、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４・・・及びＨｎ，Ｈｎ＋１，Ｈｎ＋２・・・のように行われ、図１０の場合と同様に各図の掘削域は互いに一部重複して施工されるものである。
また、図１２は上記図１０の実施例における各掘削段階Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３・・・、Ｈｎ，Ｈｎ＋１，Ｈｎ＋２・・・の掘削域が夫々独立して施工される例を示している。
【０００５】
ところで、上記図１０〜図１２に示す従来公知の掘削施工例によると、そのいずれの形態においても、例えば第１列Ｌ１の施工域と第２列Ｌ２の施工域との間には、少なくともαの間隔を設けることを必須とするものである。そして、その理由は、このような多軸オーガによる（単軸オーガによる場合も同様である）鉄粉と原位置土との混合のための掘削によって生ずる、掘削地盤の地耐力の低下を防ぐことが目的であって、このように各掘削列Ｌ１，Ｌ２・・・間に必要なα部の非掘削域を設けることによって、施工後の必要な地耐力を維持しているのである。
【０００６】
しかしながら、上記のように例えば第１列の施工域Ｌ１と第２列の施工域Ｌ２との間隔αを設けることによって、浄化のための掘削施工後の必要な地耐力を得ることができるとしても、このような非施工域である巾αの鉄粉を混合しない部分が存在するために、この部分の汚染土壌が隣接する掘削施工域において掘削土と混合された鉄粉によって浄化されるためには、可成の時間を要して合理的でない。なお、上記の公知例における非施工域巾αは約３ｍであるが、一般的に２〜５ｍの非施工域巾を設ける必要がある。
【０００７】
一方、このような非施工域をなくし、汚染土壌の全域に掘削及び鉄粉の撹拌混合を施工しようとすると、後述のごとく、従来の工法及び装置によっては掘削施工後の地耐力の低下が生ずる。そこでこの原因を色々研究した結果、従来のオーガにおける鉄粉の吐出部構造に問題があることが判明した。
【０００８】
ここで従来利用されている例えば多軸オーガ装置と、そのオーガ軸部分の構造について説明する。
前述の図６は、それ自体公知の多軸オーガ１の外観を示しており、例えば３本のオーガ軸２〜２を有し、夫々のオーガ軸２の先端には掘削ビット３〜３が設けられると共に、該各軸の必要部分に撹拌翼又は螺旋翼４が設けられている。
また、図７〜図９は、上記オーガ軸２部分の詳細を示しており、通常の円筒軸２（図７、図８参照）及び撹拌翼４，４を設けた軸２（図９参照）部分である。
【０００９】
このような従来公知の、撹拌翼を設けたオーガ軸２を有する多軸オーガ１によって、その先端の掘削ビット３から鉄粉を吐出しながら掘削を行う場合、掘削された汚染土が該掘削軸２の周囲を埋め尽くしているために、鉄粉を搬送し吐出するための空気の圧力が非常に高くなる。これは、比重の極めて大きな鉄粉を必要深度まで必要量搬送するために可成り高圧で大容量の空気を必要とすると言うことであるが、特に、搬送のための空気の圧力を高くすることの必要性は、上記従来の掘削撹拌工法及び装置が、掘削ビットから吐出される空気を土壌外に放出する手段を持たないためである。すなわち、鉄粉搬送のために高圧とされた多量の空気は、掘削撹拌時に掘削土中に放出されるが、この空気は該掘削土を膨張させて徐々に土粒の隙間から大気中に放出されることとなる。
従って、掘削施工域の土壌は空気のために「膨張」し又は「浮き上がり」、その地耐力が大きく低下することとなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明はこのような浄化用金属粉である鉄粉の吐出のための搬送空気を合理的に土壌中から大気へ放出し、掘削ビット周囲の空気圧を低下させることによって、掘削土壌の「浮き上がり」又は「膨張」を低減させようとするものである。更に、金属粉である鉄粉と土壌との掘削、撹拌混合により生ずる地耐力の低下を防止し、その結果、汚染土壌全域への鉄粉混合を可能とすると同時に、鉄粉による汚染物質の浄化速度を早めようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、オーガ掘削機を用いて金属粉と原位置土とを撹拌混合し、汚染土壌を浄化するためのオーガ掘削機であって、そのオーガ軸の先端部に設けた掘削ビットから空気と共に金属粉を吐出可能であり、該オーガ軸にはエアードレーン翼が設けられており、該エアードレーン翼によって掘削ビットから吐出された金属粉搬送のための空気が掘削地盤表面に放出され、掘削混合域の地耐力の低下を軽減できることを特徴とするオーガ掘削機である。
そして、エアードレーン翼は、オーガ軸外側に軸方向に沿って設けられた複数枚のリブであり、該リブの高さが３０〜６０ｍｍであることを特徴とする。
また、本発明はオーガ掘削機を用いた金属粉による汚染土壌の浄化方法であって、エアードレーン翼が設けられたオーガ軸を有する掘削機により低圧下で金属粉を吐出し、オーガ掘削機による各回の掘削混合域が互いに隣接させ、浄化施工域全体に渡って略均等に金属粉を混合するものである汚染土壌の浄化方法であり、該金属粉吐出圧力が略７ｋｇｆ／ｃｍ２以下であることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
本発明に係るオーガ掘削機は上述のごとく、各オーガ軸２０〜２０の軸方向に沿ってエアードレーン翼であるリブ２３〜２３が設けられている。従って、例えば図２に示す平面形状のオーガ軸を回転させて、原位置土の掘削及び金属粉と空気との混合撹拌を行う場合に、該オーガ軸に設けられたエアードレーン翼であるリブ２３の回転方向背面において、掘削土が「疎」の部分が生ずることとなる。このため、高圧空気により搬送された金属粉はオーガ軸端に設けられた掘削ビットにより空気と共に吐出されるが、該高圧の空気は上記リブ２３と軸２２との結合部分、すなわちリブの背面と軸表面との間に生ずる「疎」の部分を通って、軸２２に沿って上方に容易に上昇し、掘削撹拌部分全体の施工域土の「膨張」を低減させ、その結果吐出空気圧自体を低減させることができるものである。
また、この様なオーガ掘削機を用いた浄化方法によれば、金属粉及び搬送空気の吐出圧力を低下でき、掘削撹拌土壌の「膨張」又は「浮き上がり」を防止できるために、施工域の地耐力の低下を軽減させることができ、その結果、浄化施工域全面に渡って金属粉の吐出撹拌を行うことが可能となり、更に、迅速な汚染土壌の浄化を実現できるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１〜図５により説明する。
本発明のためのオーガ掘削機の構成は、従来公知の図６に示した多軸オーガと同様のものでよい。（また、該オーガ掘削機は単軸のものでも良いが、ここでは多軸オーガについて説明する。）
図３は、上記図６におけるオーガ軸２〜２に対応するものであって、各オーガ軸２０〜２０を示している。そして、これらの各オーガ軸２０〜２０の先端部には掘削ビット３〜３が設けられており、該軸の先端部の図示しない鉄粉吐出口より空気と共に浄化用鉄粉が吐出される。そして、各オーガ軸２０〜２０は夫々に、図１、図２に示すごとき軸２１によって構成されている。
【００１４】
図１は上記図３に示す軸２１の斜視図であって、その平面形状は図２に示されている。各軸２１は、その本来の軸部である円筒体部２２の外周部にエアードレーン翼である例えば４本のリブ２３〜２３が突設されていて、該軸２１の上下端部は通常のオーガ軸と同様に、連結凸部２４及び連結凹部２５として構成されている。
【００１５】
図２において、本発明に係る軸２１の円筒体部２２は、例えばφ＝１８０のものを使用し、上記エアードレーン翼を構成する各リブ２３〜２３は、その突出高さＨを各３０ｍｍとして、その厚さＤを２０ｍｍとしている。
また、図中の符号２４は上記軸２１の連結凸部を示し、符号２６は該軸２１中を貫通する中空部であって、該中空部２６より鉄粉及び空気が圧送されるものである。なお、この実施例にあっては上記エアードレーン翼を構成する各リブの高さＨを３０ｍｍとしているが、一般的にこの高さＨは３０〜６０ｍｍ程度の範囲で任意に決定できる。また、φの大きな軸にあっては、各リブの高さを一層大きな値とすることができる。
【００１６】
図４及び図５には、上記本発明に係るオーガ軸を有する多軸オーガ又は単軸オーガを用いた、汚染土壌浄化のための掘削施工工程を示している。図４は、上記従来例の説明における図１０に対応するものであって、同様に多軸オーガを用いてＨ１，Ｈ２，Ｈ３・・・、Ｈｎ，Ｈｎ＋１，Ｈｎ＋２・・・の順に汚染土壌の掘削及び鉄粉の吐出混合が行われる。
そして、これらのＨ１，Ｈ２，Ｈ３等の各掘削施工工程における施工域は、互いに隣接して施工され、更に、第１列の施工域Ｌ１と第２列及び第３列の施工域Ｌ２，Ｌ３とも、夫々隣接して施工される。すなわち、多軸オーガを用いて汚染土壌の全域に渡って浄化のための掘削、鉄粉混合が行われる。
【００１７】
図５は同様に、本発明にかかる単軸オーガを用いた場合の、汚染土壌浄化のための掘削施工工程を示している。そして、図１１と同様にＨ１，Ｈ２，Ｈ３・・・の順に、各施工域が隣接して順次行われる第１の施工域Ｌ１と第２の施工域Ｌ２共に隣接して施工される。なお、図５の場合には、第１の施工域Ｌ１と第２の施工域Ｌ２との間でそれぞれＨ１，Ｈ２，Ｈ３等とＨｎ，Ｈｎ＋１，Ｈｎ＋２等を互いに半ピッチずらして施工することにより、これらの各施工域をより接近させて実施できるようにしている。
【００１８】
図１３〜図１８は、上記本発明に係るオーガ軸を有するオーガ掘削機を用いて掘削施工された、掘削部分の地盤及び従来例による掘削地盤の地耐力と、掘削施工前の地耐力との対比データを示しており、図１９は、このような地耐力の測定装置を示している。
先ず図１９に明らかなように、地耐力を測定する地盤ＧＬ上には平板載荷試験機３０が載置されている。
【００１９】
平板載荷試験機３０は、円盤３１を有するジャッキにより構成され、天盤３２に対して例えばバックホー等を用いて下向きの力Ｆを負荷することができる。また、符号３３で示すゲージによって負荷された力ＦをＫＮ（キロニュートン）の単位で測定すると共に、載荷地盤ＧＬからの円盤３１の沈下量Ｓ（ｍｍ）を２個のダイヤルゲージ３４，３５により測定するものである。
ここで、円盤３１の直径Ｄは３０ｃｍに形成されていて、その結果接地面積は０．０７０６５ｍ２とされている。
【００２０】
図１３、図１４は、汚染土壌浄化のための鉄粉の掘削混合前の地盤の地耐力の測定結果を、その測定値表及びグラフにより示したものである。
図１３において、掘削前の地盤上に載置された上記図１９に示す平板載荷試験機に対し、ゲージ３３における読みとして２．５（ＫＮ）〜４０．０（ＫＮ）の１６回の試験を行っている。そして、夫々のゲージ３３における読みＦ（ＫＮ）に対応する単位面積当りの各荷重Ｐ（ＫＮ／ｍ２）に対し、一対のダイヤルゲージ３４，３５の読み、すなわち沈下量Ｓ（ｍｍ）及びその平均値（ｍｍ）が記載されている。
【００２１】
図１４は、上記図１３に示す平均の沈下量Ｓ（ｍｍ）と対応する荷重Ｐ（ＫＮ／ｍ２）との関係を示すグラフであり、実際の測定値は上記図１３のごとく１６回分（５６６．２ＫＮ／ｍ２まで）しか示されていないが、これらの傾向から一般的な道路面における載荷試験基準に従ってＳ＝２．５ｍｍの沈下量における載荷荷重の推計値を求めると、この場合の地耐力は約７４０ＫＮ／ｍ２と測定される。
【００２２】
図１５、図１６は、例えば図６〜図９に示すような従来公知の掘削機を用いて、従来公知の鉄粉による浄化工法を施工した場合の、当該施工域における改良地盤平板載荷試験の測定値及び地盤沈下量の関係を示している。図１５は、図７〜図９に示すオーガ軸を用いた掘削機によって鉄粉を吐出しながら掘削混合を行い、該掘削部分において図１９に示す平板載荷試験機によって、全１１回の測定を行った実測値を示す。この場合、図１３と同様に各回のゲージ３３の読み（ＫＮ）とダイヤルゲージ３４，３５の各読み（ｍｍ）とその平均値（ｍｍ）が示されている。
【００２３】
図１６は、上記図１５の実測値における平均沈下量Ｓ（ｍｍ）と対応する載荷荷重Ｐ（ＫＮ／ｍ２）との関係を示すグラフであって、このグラフから道路施工基準に従って沈下量２．５（ｍｍ）の場合の荷重、すなわち地耐力は、１８０ＫＮ／ｍ２が測定された。
【００２４】
図１７、図１８は、本発明に係るオーガ軸を用いた掘削機により同様の鉄粉による浄化工法を施工した場合の、改良地盤平板載荷試験の実測値、及び地盤沈下量の関係を示している。図１７は、図１〜図３に示すオーガ軸を用いた掘削機によって鉄粉を吐出しながら掘削混合を行い、図１５、図１６の場合と同様に平板載荷試験を行った実測値である。
【００２５】
図１８は、上記図１７の実測値に基づいて、図１６と同様に平均沈下量Ｓ（ｍｍ）と対応する載荷荷重Ｐ（ＫＮ／ｍ２）との関係を示すグラフである。このグラフから同様に沈下量Ｓ＝２．５（ｍｍ）の場合の荷重を求めると、地耐力を３５０ＫＮ／ｍ２と求めることができる。
そして、この数値を図１６の地耐力と対比すると概略２倍の地耐力を有していることが判る。
【００２６】
上述の結果から、本発明に係るエアードレーン翼を有するオーガ掘削機を用いて、汚染原位置土に対して浄化用鉄粉を掘削混合する場合には、該掘削混合域の浄化施工後の地耐力が、従来の装置を用いた場合に比べて約２倍高いので、従来工法のごとく各施工列Ｌ１，Ｌ２・・・間の非施工域αを設ける必要がない。このため、各回の施工域を夫々隣接して実施できることとなり、本発明に係る浄化方法が実施可能となったのである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のオーガ掘削機によれば、エアードレーン翼を有するオーガ軸に沿って金属粉である鉄粉搬送のための空気を大気に放出することができるため、該搬送空気の圧力を低減することができ、その結果、浄化施工域の掘削混合土の「膨張」又は「浮き上がり」を低減でき、地耐力の低下を軽減することができた。
また、本発明は上記の特別なオーガ掘削機を用いて、各回の浄化施工域を隣接して実施できるので、汚染土壌に対して均等に金属粉である鉄粉の混合が可能となり、汚染土壌の浄化速度を一層高めることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るオーガ軸の斜視図である。
【図２】本発明に係るオーガ軸の平面図である。
【図３】本発明に係るオーガ軸の正面図である。
【図４】本発明の施工順序の説明図の一例である。
【図５】本発明の施工順序の説明図の他の一例である。
【図６】従来公知のオーガ掘削機の外観図である。
【図７】従来公知のオーガ軸の正面図である。
【図８】従来公知のオーガ軸の平面図である。
【図９】従来公知のオーガ軸の外観図である。
【図１０】従来工法に係る施工順序の説明図の一例である。
【図１１】従来工法に係る施工順序の説明図の他の一例である。
【図１２】従来工法に係る施工順序の説明図のその他の一例である。
【図１３】浄化施工前地盤の載荷試験のデータ表である。
【図１４】浄化施工前地盤の載荷試験の地耐力を示すグラフである。
【図１５】従来工法による浄化工法施工後の載荷試験のデータ表である。
【図１６】従来工法による浄化工法施工後の載荷試験の地耐力を示すグラフである。
【図１７】本発明の浄化工法による施工後の載荷試験のデータ表である。
【図１８】本発明の浄化工法による施工後の載荷試験の地耐力を示すグラフである。
【図１９】平板載荷試験機の説明図である。
【符号の説明】
２，２０  オーガ軸
３  掘削ビット
２１  軸
２２  円筒体部
２３  リブ
２４  連結凸部
２５  連結凹部
２６  中空部
３０  平板載荷試験機
３１  円盤
３２  天盤
３４，３５  ダイヤルゲージ
【図１】
2004313996.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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