(57)【要約】【課題】  地盤を掘削等する工事において、汚染された帯水層に存在する地下水による二次汚染の発生を防止する汚染拡散対策工法を提供すること。【解決手段】  汚染帯水層６１を貫通して清浄帯水層６３に至るような掘削あるいは削孔を行う工事、例えば場所打ち杭の施工やボーリング調査に際し、場所打ち杭の施工あるいはボーリングの箇所の汚染帯水層６１に予め薬液注入を施し、汚染された地下水をその施工箇所から外方へ押しやり、場所打ち杭のケーシングチューブと地山との空隙、あるいはボーリングマシンにより削孔された孔から下部層への地下水の流出を阻止した状態で掘削等を行う。【選択図】  図２
2005213804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下水による汚染帯水層を貫通して汚染されていない帯水層に達する掘削を行うに際して、掘削箇所の地下水による汚染帯水層に予め薬液注入を施して汚染地下水をその掘削箇所から外方へ押しやり、掘削箇所から下部層への地下水の流出を阻止した状態で掘削を行うようにしたことを特徴とする汚染拡散対策工法。
【請求項２】
場所打ち杭の施工に際して場所打ち杭施工箇所の地下水による汚染帯水層に予め薬液注入を施して汚染地下水をその場所打ち杭の施工箇所から外方へ押しやり、場所打ち杭施工時にケーシングと地山との空隙より下層部への地下水の流出を阻止した状態で掘削を行うようにしたことを特徴とする汚染拡散対策工法。
【請求項３】
地盤をボーリングするに際してそのボーリング箇所の地下水による汚染帯水層に予め薬液注入を施し汚染地下水をそのボーリング箇所から外方へ押しやり、ボーリング時にロットと地山との空隙より下層部への地下水の流出を阻止した状態で掘削を行うようにしたことを特徴とする汚染拡散対策工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚染拡散対策工法に関し、さらに詳しくは、場所打ち杭の施工あるいは土質調査のボーリング等に際して、地下水の汚染が確認された汚染帯水層からその汚染地下水が下部層へ流出するのを阻止した状態で掘削するようにした汚染拡散対策工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透水層と不透水層とが交互に積層する地盤においては、例えば、地表に近い上部の透水層は、産業活動等により汚染された地下水を有する帯水層となっているが、下部にある透水層は、清浄な地下水を有する帯水層となっている場合がある。そして下部の帯水層（透水層）が有する清浄な地下水は、生活用水その他の用途に用いられていることがある。
【０００３】
このような地盤において、場所打ち杭の施工工事やボーリング調査など、上部の帯水層を貫通して下部の帯水層に達するような掘削や削孔を行うと、上部の帯水層の汚染された地下水が下部の帯水層に流入するおそれがある。そして汚染された地下水が下部の帯水層に流入すると、地下水の汚染が下部の帯水層にまで拡大することになる。
【０００４】
場所打ち杭の施工による具体的な地下水の汚染の拡大のメカニズムは、次のとおりである。例えばオールケーシング工法による場所打ち杭の施工では、円管状のケーシングチューブを地中に揺動圧入する工程を有する。このケーシングチューブの先端には、地盤を掘削するためのカッティングエッジが装着される。このカッティングエッジは、ケーシングチューブの外周面から半径方向外側に張り出した形態で装着され、ケーシングチューブの外径より大きな径の孔を掘削する。これは、圧入の際にケーシングチューブの外周面と地山との間に隙間を形成して摩擦力を小さくし、ケーシングチューブをスムーズに圧入するためである。ここで、ケーシングチューブの先端が上部の汚染された地下水を有する帯水層と不透水層を貫通して下部の帯水層に達すると、前記ケーシングチューブの外表面と地山との隙間を通じて、汚染された地下水が下部の帯水層に流入する。これにより下部の帯水層にまで地下水の汚染が拡大する。
【０００５】
このような地下水の汚染の拡大を防止する方法としては、場所打ち杭を施工する箇所を取り囲むように鋼矢板を圧入して遮水し、囲まれた箇所に滞留する地下水をポンプで汲み上げ、浄化して排出するという方法が広く用いられている。この方法によれば、汚染された地下水が存在しない状態で場所打ち杭の施工ができるから、地下水の汚染が拡大することがない。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３３６０６０号公報
【特許文献２】特開平１１−３３６０７３号公報
【特許文献３】特開２００２−１５９９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、汚染された地下水をポンプで汲み上げて浄化して排出する方法では、汚染物質の種類によっては浄化処理等が困難のものがある。また、汲み上げる地下水の量が膨大であると、これを浄化処理等するために多大な費用を要する場合がある。
【０００８】
上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、場所打ち杭の施工やボーリングなど、汚染された地下水を有する帯水層と、清浄な地下水を含む帯水層とを貫通するような掘削あるいは削孔を含む工事を行うに際して、汚染された地下水が汚染されていない帯水層に流入することによる地下水の汚染の拡大を防止する汚染拡散対策工法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するため、地下水による汚染帯水層を貫通して汚染されていない帯水層に達する掘削を行うに際して、掘削箇所の地下水による汚染帯水層に予め薬液注入を施して汚染地下水をその掘削箇所から外方へ押しやり、掘削箇所から下部層への地下水の流出を阻止した状態で掘削を行うようにしたことを要旨とするものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、場所打ち杭の施工に際して場所打ち杭施工箇所の地下水による汚染帯水層に予め薬液注入を施し汚染地下水をその場所打ち杭の施工箇所から外方へ押しやり、場所打ち杭施工時にケーシングと地山との空隙より下層部への地下水の流出を阻止した状態で掘削を行うようにしたことを要旨とするものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、地盤をボーリングするに際してそのボーリング箇所の地下水による汚染帯水層に予め薬液注入を施し汚染地下水をそのボーリング箇所から外方へ押しやり、ボーリング時にロットと地山との空隙より下層部への地下水の流出を阻止した状態で掘削を行うようにしたことを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、汚染された地下水を有する帯水層を貫通して掘削する際に、薬液を注入することにより、掘削箇所に存在する汚染された地下水が当該箇所から押し出され、掘削時には汚染された地下水は存在しなくなる。したがって、汚染された地下水を有する帯水層を貫通して下部の清浄な地下水を有する帯水層に達するような掘削を行ったとしても、汚染された地下水が流出することはないから、地下水の汚染の拡大を防止できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、汚染された地下水を有する帯水層を貫通するような場所打ち杭を施工するに際し、場所打ち杭の施工に先立って行われるものであり、請求項３に記載の発明は、汚染された地下水を有する帯水層を貫通してボーリング調査を行う際に、ボーリング調査に先立って行われるものであり、それぞれ請求項１に記載の発明と同様に、地下水の汚染の拡大を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る汚染拡散対策工法は、汚染された地下水を有する帯水層（以下、「汚染帯水層」と記す。）を貫通して、汚染されていない地下水を有する帯水層（以下、「清浄帯水層」と記す。）に達するような、掘削や削孔などの工程が含まれる工事などに先だって行うものである。このような工事としては、例えば場所打ち杭の施工や、ボーリング調査などがある。そして、工事に先立って行うことにより、工事において、汚染帯水層の汚染された地下水が清浄帯水層に流入し、清浄帯水層を汚染して地下水の汚染が拡大しないようにするものである。
【００１５】
すなわち、まず、汚染帯水層の掘削等を行う箇所に薬液を注入して浸透させ、その掘削箇所にある汚染された地下水を外方に押し出して排除する。そして、その薬液を固化させることにより、掘削等する箇所を遮水する。このようにすれば、その後に汚染帯水層を貫通して掘削を行っても、掘削箇所から汚染された地下水が流出することはないから、さらに掘削して清浄帯水層に達しても、清浄帯水層が汚染されることがない。
【００１６】
以下に本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお以下の説明においては、本実施の形態に係る汚染拡散対策工法を「本工法」と略して記すことがある。
【００１７】
地盤中に注入し浸透させる薬液の種類は、注入対象地盤の特性、工事目的あるいは注入工法との適合性などを総合的に判断して決定する。本工法は、一般的な薬液注入のように地盤の強化は必要ないこと、及び、地下水などの環境汚染等を考慮すると、中性グラウト注入剤である無機系のシリカゾル系の薬液を適用することが好ましい。
【００１８】
そして、薬液を注入するロットの周りをシールする目的、あるいは地盤中の大きな隙間に充填する荒詰めする目的のためには、短いゲルタイムの薬液を用い、地盤中に浸透させる目的の薬液として、長いゲルタイムの薬液を用いることが好ましい。これら薬液はＡ液（主剤）とＢ液（硬化剤）とからなり、Ａ液にＢ液を混合して固化（ゲル化）させるものである。ここで、ゲルタイムが短いとは、混合後、数秒〜数分後に固化することをいい、ゲルタイムが長いとは、混合後、数十分で固化することをいう。
【００１９】
具体的な薬液として、短いゲルタイムの薬液は、シリカライザー（登録商標）ＲＭＧ−Ｌ３（商品名）が、長いゲルタイムの薬液は、ＲＭＧ−Ｓ２（商品名）が挙げられる。
【００２０】
本工法により、シリカゾル系の薬液を用いて処理できる汚染物質としては、トリクロロエチレンが挙げられる。なお、土壌汚染対策法で有害物質として定められている他の汚染物質についても、注入する薬液と反応するものでなければ、処理可能である。
【００２１】
本工法は、Ａ液とＢ液を混合して注入することから、二重管ストレーナ工法を適用することが好ましく、異なるゲルタイムの２種類の薬液を注入することから、二重管ストレーナ工法のうち、マルチライザー（登録商標）工法を適用することが好ましい。したがって、本工法においては、マルチライザー（登録商標）工法により薬液を注入する一般的な薬液注入設備を用いて施工する。なお、二重管ストレーナ工法は、Ａ液とＢ液とを二重管ロットで地盤中に送り込み、地盤中で混合して注入浸透させる工法である。マルチライザー（登録商標）工法は、同一工程でゲルタイムの短い薬液とゲルタイムの長い薬液を注入できる工法である。
【００２２】
図１は、本工法において用いる薬液注入設備の構成を模式的に示したものであり、マルチライザー（登録商標）工法による場合の設備を示す。図に示すように、本工法において用いる薬液注入設備は、注入する薬液の供給源４（例えば注入材製造ミキサーなど）、この供給源４から薬液を圧送する注入ポンプ３と、注入する薬液の量を監視、調整する流量計及び流量調整弁２（図は一体的に示す）と薬液を注入する注入孔を削孔して薬液を注入するボーリングマシン１とを備える。図中の矢印ＡはＡ液の流れを、矢印ＢはＢ液の流れを示す。このボーリングマシン１は二重管ロット１１を有するものであり、この二重管ロット１１は注入孔５を削孔できると共に、基端部からＡ液及びＢ液を注入孔５に送り込み、先端で混合して地盤中に注入できる。なお、これら設備は従来のマルチライザー（登録商標）工法で用いる薬液注入設備と同一であることから、詳細な説明は省略する。
【００２３】
次いで、本工法の施工手順について説明する。以下の説明では、本工法を、オールケーシング工法による場所打ち杭の施工工事に適用する態様を例に示して用いる。図２は、本工法の工程、及びその後の場所打ち杭の施工工事の工程を、模式的に示した地中の断面図である。また、本工法を適用する対象地盤としては、図に示すように、地中に略水平方向の不透水層６２を有し、この不透水層６２を挟んで上側に汚染帯水層６１が存在し、下側に清浄帯水層６３が存在する構造を例に用いる。
【００２４】
本工法は、準備作業の後、（１）削孔工程、（２）薬液注入工程の順に行われ、本工法の施工完了後に場所打ち杭の施工等を行う。準備作業では、計画に基づいて薬液を注入する１又は２以上の箇所（すなわち注入孔の削孔箇所）にマーキングを施し、マーキングした位置にボーリングマシン１を配置して削孔角度や削孔方向を確認する。なお、準備作業においては、この他に観測井戸の設置や機材の搬入、注入設備の段取りなどが行われるが、これらは一般的な薬液の注入における準備作業と同一であるため詳細は省略する。
【００２５】
（１）の削孔工程では、薬液を注入する位置に、二重管ロット１１を挿入して注入するための注入孔５を削孔する（図２（ａ））。この注入孔５は、薬液を注入する汚染帯水層６１を貫通し、この汚染帯水層６１の下側にある不透水層６２の内部に達する深さとする。具体的には、汚染帯水層６１と不透水層６２の境界から約５００ｍｍ程度まで不透水層６２の内部に達する深さとすることが好ましい。そして注入孔５の削孔後、削孔深度の確認を行う。削孔の完了時点では、注入孔５の下端が清浄帯水層６３に達していないから、汚染帯水層６１から滲出した汚染された地下水が、注入孔５を通じて清浄帯水層６３に流入することはない。
【００２６】
（２）の注入工程は、注入孔５に挿入された二重管ロット１１から地盤中に薬液を注入する工程である。注入工程は細かくは次の各工程から構成される。（ｉ）二重管ロット１１の先端が注入孔５の底部に位置するように設置する。（ｉｉ）設置した二重管ロット１１の先端からゲルタイムの短い薬液１５を注入する。これにより二重管ロット１１の周囲をシールし、薬液の逸出を防止する（図２（ｂ））。（ｉｉｉ）ゲルタイムの短い薬液をさらに注入し、地盤中の隙間を荒詰めする（図２（ｃ））。矢印Ｚはゲルタイムの短い薬液１５の流れを模式的に示したものである。（ｉｖ）ゲルタイムの長い薬液を注入し、地盤中に浸透させて汚染された地下水を押し出すと共に、固化した薬液により遮水する（図２（ｄ））。図において、網目で示した箇所７が薬液を注入浸透した範囲である。（ｖ）薬液の注入完了後、二重管ロット１１を所定の距離、例えば２５〜５０ｃｍ上昇させる。以降、前記（ｉｉｉ）〜（ｖ）の工程を繰り返す（図２（ｅ））。
【００２７】
このように、薬液の注入を注入孔５の底部から開始し、薬液の注入と二重管ロット１１の上昇を繰り返し、汚染帯水層６１の全高に亘って注入が終了すると当該注入孔５における注入工程が完了する。以降、同様にして他の注入孔５に注入してゆく。
【００２８】
薬液が注入されると、汚染された地下水は、薬液によって汚染帯水層内を略水平の方向に押しやられる。そして、薬液を注入した範囲７内は、汚染された地下水が薬液と置換する。このため挿入孔５から所定の範囲内には、汚染された地下水が存在しなくなる。その後注入した薬液が固化すると、固化した範囲内（薬液を注入した範囲内７）には地下水が滲入できなくなり遮水される。
【００２９】
本工法の施工完了後、場所打ち杭の施工を行う。薬液を注入した箇所７にケーシングチューブ８を一定の深さ圧入し、ケーシングチューブ８内の土砂をクラムバケット（図示せず）により除去し、さらにケーシングチューブ８を圧入する。以下、この操作を繰り返して、ケーシングチューブ８を所定の深さにまで圧入する。ここで、ケーシングチューブ８が汚染帯水層６２に達しても（図２（ｆ））、本工法が施工された後には、固化した薬液と土砂等が存在するのみであり、かつ固化した薬液により遮水されているから、汚染された地下水が滲出することがない。このためケーシングチューブ８をさらに圧入して、先端が清浄帯水層６３に達しても（図２（ｇ））、汚染された地下水が清浄帯水層６３に流入することがなく、汚染の拡大が防止できる。
【００３０】
ケーシングチューブ８を所定の深さにまで圧入した後、ケーシングチューブ８内に鉄筋８１を載置し、ケーシングチューブ８を引き抜きつつ、コンクリート８２を打設する（図２（ｈ））。コンクリート８２が打設されると、コンクリート８２の表面（すなわち施工された場所打ち杭８０の表面）と各帯水層６１、６３及び不透水層６２との間の隙間はなくなるから、場所打ち杭の施工後（図２（ｈ））には、地下水の汚染が拡大することはない。
【００３１】
なお、図は模式的に１本の場所打ち杭を施工するために１箇所の注入孔からのみ薬液を注入する構成を示しているが、実際には、１本の杭に対して複数の注入孔から薬液を注入することもある。
【００３２】
次いで、複数の注入孔５に薬液を注入する場合の注入順序について説明する。図３（ａ）は、薬液を複数の注入孔５に注入する施工現場を上方から見た平面模式図である。具体的には、橋脚等の基礎となるフーチング８３を構築するために、複数の場所打ち杭８０を行列状に配列して施工する際の施工例であり、場所打ち杭８０の施工位置、薬液の注入孔５及び注入範囲７を模式的に示したものである。
【００３３】
本工法においては、施工される場所打ち杭８０の周囲の所定の範囲に薬液を注入し、かつ、各注入孔５の間に汚染された地下水が残留しないようにすることを要する。このため、注入孔５の間隔は、各注入孔５における薬液の浸透範囲が重なるようにしなければならない。薬液の浸透範囲を求める理論式、実験式はいくつか提唱されているが、これらはいずれも地盤の状態や薬液の浸透性などについて多くの仮定を設けている。このため、浸透範囲の決定に当たっては、これらの式から得られた値のほか、施工実績などを参考にして注入孔５の間隔を決定する。なお、この薬液を注入浸透する範囲は、例えば場所打ち杭の表面から１５００ｍｍの範囲であることが望ましい。また、薬液の注入範囲７の地盤に残圧を残さないようにし、地盤変状が生じないようにする必要もある。
【００３４】
図３（ｂ）は、（ａ）に示す場合の注入順序を模式的に示したものである。図に示すように、最初に汚染帯水層の地下水流の上流側に、矢印ａの向きに注入して遮水ゾーンを形成する。これにより注入範囲に汚染された地下水が流入しなくなる。その後、上流側から順に、すなわち矢印ｂ、ｃ、・・・の順に、内側から外側に向かって注入する。このような順序で注入すれば、地盤に残圧が残ることなく、かつ注入孔５の間に汚染された地下水が残ることもなく、汚染された地下水を注入範囲外に排除して遮水することができる。
【００３５】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明は前記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能であることはいうまでもない。
【００３６】
例えば、本発明に係る汚染拡散対策工法が適用される地盤の構造は、前記実施の形態に示すものに限られるものではない。すなわち、複数の不透水層と複数の透水層とが交互に現れる積層構造を有し、そのうちの１又は複数の透水層が汚染された地下水を有する汚染帯水層となっているような地盤にも適用できる。汚染帯水層が複数存在する場合には、それぞれの汚染帯水層について、本発明に係る汚染拡散対策工法を適用すればよい。
【００３７】
また、前記実施の形態においては、場所打ち杭の施工に先立って施工する構成を示したが、汚染帯水層を貫通して清浄帯水層に達するような掘削等を行う工事であれば、工事の内容を問わず適用することができる。
【００３８】
なお、注入工法としてはマルチライザー（登録商標）工法を適用する形態を示したが、工事目的、土質条件、施工条件あるいは注入効果の期待度等を総合的に判断して、これらの条件に適合する工法を選択すれば良く、マルチライザー（登録商標）工法に限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る汚染拡散対策工法に用いる薬液注入設備の構成を模式的に示した図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る汚染拡散対策工法の工程を模式的に示した地中の断面図である。
【図３】（ａ）は薬液注入孔、薬液注入範囲、場所打ち杭の位置を模式的に示した図であり、（ｂ）は複数の薬液注入孔に薬液を注入する順序を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００４０】
７  薬液が注入された範囲
１１  二重管ロット
１５  ゲルタイムの短い薬液
６１  汚染帯水層
６２  不透水層
６３  清浄帯水層
８０  場所打ち杭
【図１】
2005213804.tif 000003
【図２】
2005213804.tif 000004
【図３】
2005213804.tif 000005