(57)【要約】【課題】  任意の切り取り形状に設定して、未処理の部分やラップ部分をなくして、水とエアーを高圧噴射して任意の形状に切り取って汚染土壌を排出し、この空間部にスラリー状置換埋設物質を噴射して置換し、汚染土壌の浄化を効率よく行なうことができる汚染土壌改良方法を提供するものである。【解決手段】スラリー状置換埋設物質を埋設する汚染土壌改良方法において、ノズル１０、１１の回転制御装置２５が、地中を水平断面正方形に切り取る形状に沿って設定する切取形状設定手段２７と、水３３とエアー３４のノズル１０、１１から切り取り位置までの距離を順次演算する距離演算手段２８と、演算した距離から水３３とエアー３４の噴射時間を演算する噴射時間演算手段２９と、演算した噴射時間に反比例して水３３とエアー３４のノズル１０、１１の回転速度を制御する回転速度制御手段３０とからなることを特徴とするものである。【選択図】 図１
2005103441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水とエアーおよびスラリー状置換埋設物質をそれぞれ別個に供給する三重管の先端に噴射部を設け、この噴射部の側面に、水を高圧噴射する高圧水ノズルと、エアーを高圧噴射するエアーノズルとを近接して設け、この下方の先端側に、スラリー状置換埋設物質を噴射する置換埋設物質噴射ノズルを設け、噴射管を、汚染土壌に達するまで地中に挿入した後、噴射管を回転制御装置で制御して回転させながら引上げて、噴射ノズルから水とエアーを噴射して汚染土壌を攪拌し、スラリー状になった汚染土壌を孔と噴射管との間から地上に排出すると共に、前記置換埋設物質噴射ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、排出した汚染土壌の空間部にスラリー状置換埋設物質を埋設する汚染土壌改良方法において、前記回転制御装置が、地中を切り取る形状に沿って設定する切取形状設定手段と、水とエアーの噴射ノズルから切り取り位置までの距離を順次演算する距離演算手段と、演算した距離から水とエアーの噴射時間を演算する噴射時間演算手段と、演算した噴射時間に反比例して水とエアーの噴射ノズルの回転速度を制御する回転速度制御手段とからなることを特徴とする汚染土壌改良方法。
【請求項２】
回転速度を制御する手段が、水とエアーの噴射ノズルが１回転する間に、回転速度が４サイクルのサインカーブで変化するように制御することを特徴とする請求項１記載の汚染土壌改良方法。
【請求項３】
スラリー状置換埋設物質として、竹炭または木炭もしくは活性炭などの炭化吸着剤の微粉を水に混和したスラリー状炭化吸着剤を用いることを特徴とする請求項１記載の汚染土壌改良方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚染土壌の改良方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、工場地帯やガソリンスタンド、クリーニング工場等の跡地にビルやマンションなどを建設する場合、跡地に精密部品の洗浄などに用いられたトリクロロエチレンやテトラクロロエチレン、ベンゼン等の発ガン性物質が、適正に廃棄されずに地下へ浸透して土壌や地下水が汚染されていることが表面化してきた。
【０００３】
このようにトリクロロエチレン等の化学物質により土壌が汚染されている場所は全国で４４万ケ所以上もあるといわれ、これらの跡地を再利用する場合に、汚染された土壌を浄化する必要がある。この土壌浄化方法としては、汚染土壌を掘り出してこれを焼却し、含有している汚染物質を除去してから埋戻す方法（例えば特許文献１参照）や、セメントスラリーを高圧噴射攪拌置換工法によって、汚染土壌を固化させて汚染部質を不溶化させる方法（例えば特許文献２参照）が採られている。
【０００４】
しかしながら、汚染土壌を掘り出して焼却してから埋戻す方法は、建物に近接している場所では採用できず、また作業も大掛かりとなるので処理コストが高くなる問題がある。またセメントスラリーの高圧噴射攪拌置換工法では、地中に固化した大量のセメント層が埋設された状態となるので、地下水がセメント成分により汚染され、地下水脈を遮断したり地盤沈下などの問題がある。
【０００５】
またセメントスラリーの高圧噴射攪拌置換工法では、噴射管（ロッド）を回転制御装置で回転させながら、噴射ノズルから水とエアーを噴射して、図１３に示すように円形に切り取り、ここにセメントスラリーを注入している。このため隣接する円形の置換部分の間に未処理の部分が生じる問題がある。これを解消するために、図１４に示すように円形の置換部分をラップさせながら行なうと極めて施工性が低下する問題がある。
【特許文献１】特開２００２−２１９４４４
【特許文献２】特開平７−３１９５５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記問題を改善し、任意の切り取り形状に設定して、未処理の部分やラップ部分をなくして、水とエアーを高圧噴射して任意の形状に切り取って汚染土壌を排出すると共に、この排出した空間部にスラリー状置換埋設物質を噴射して置換し、汚染土壌の浄化を効率よく行なうことができる汚染土壌改良方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１記載の汚染土壌改良方法は、水とエアーおよびスラリー状置換埋設物質をそれぞれ別個に供給する三重管の先端に噴射部を設け、この噴射部の側面に、水を高圧噴射する高圧水ノズルと、エアーを高圧噴射するエアーノズルとを近接して設け、この下方の先端側に、スラリー状置換埋設物質を噴射する置換埋設物質噴射ノズルを設け、噴射管を、汚染土壌に達するまで地中に挿入した後、噴射管を回転制御装置で制御して回転させながら引上げて、噴射ノズルから水とエアーを噴射して汚染土壌を攪拌し、スラリー状になった汚染土壌を孔と噴射管との間から地上に排出すると共に、前記置換埋設物質噴射ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、排出した汚染土壌の空間部にスラリー状置換埋設物質を埋設する汚染土壌改良方法において、前記回転制御装置が、地中を切り取る形状に沿って設定する切取形状設定手段と、水とエアーの噴射ノズルから切り取り位置までの距離を順次演算する距離演算手段と、演算した距離から水とエアーの噴射時間を演算する噴射時間演算手段と、演算した噴射時間に反比例して水とエアーの噴射ノズルの回転速度を制御する回転速度制御手段とからなることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２記載の汚染土壌改良方法は、回転速度を制御する手段が、水とエアーの噴射ノズルが１回転する間に、回転速度が４サイクルのサインカーブで変化するように制御することを特徴とするものである。更に請求項３記載の汚染土壌改良方法は、スラリー状置換埋設物質として、竹炭または木炭もしくは活性炭などの炭化吸着剤の微粉を水に混和したスラリー状炭化吸着剤を用いることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る請求項１記載の汚染土壌改良方法によれば、噴射管を回転させながら引き上げて、噴射ノズルから水とエアーを一定の圧力で噴射する過程で、噴射ノズルの回転速度を制御することにより、水平断面四角形状など任意の形状に切り取って、スラリー状になった土壌を孔と噴射管との間から地上に排出すると共に、下方に設けた置換埋設物質噴射ノズルからスラリー状置換埋設物質を切り取った土壌の空間部に、スラリー状置換埋設物質を埋設することができるので、任意の形状で効率よく置換することができる。
【００１０】
また請求項２記載の汚染土壌改良方法によれば、回転速度を制御する手段が、水とエアーの噴射ノズルが１回転する間に、回転速度が４サイクルのサインカーブで変化するように制御することにより、水平断面正方形や長方形など水平断面四角形状に切り取って、この空間部にスラリー状置換埋設物質を埋設することができるので、隙間なく効率よく置換することができる。
【００１１】
また請求項３記載の汚染土壌改良方法によれば、スラリー状置換埋設物質として、竹炭または木炭もしくは活性炭などの炭化吸着剤の微粉を水に混和したスラリー状炭化吸着剤を用いて、汚染土壌を炭化層に置き換えることにより、有害物質を吸着させて土壌と水質の浄化を図ると共に、透水性を保持して地下水脈の遮断も防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
噴射ノズルの回転速度を制御することにより、水平断面四角形状など任意の形状に汚染土壌を切り取って排出し、切り取った土壌の空間部に、スラリー状置換埋設物質を埋設して、汚染土壌の浄化を効率よく行なうことができる汚染土壌改良方法を実現した。
【実施例１】
【００１３】
以下本発明の実施例を図１ないし図８を参照して詳細に説明する。先ず予め地質調査を行なって汚染されている土壌の範囲を調査する。この調査結果に基づいて、対象地点に図１に示すようにプラント１を設置し、ラフタークレーンで噴射管２を吊り下げて、噴射管２の上部を回転マシーン３に保持する。
【００１４】
噴射管２は、三重管４の先端に噴射部５が設けられている。噴射管２は図２および図３に示すように、通水管６の外側にエアー供給管７が設けられ、外側に置換埋設物質供給管８が設けられた三重管４の先端に噴射部５が接続されている。この噴射部５の側面の１カ所には、前記通水管６に連通する高圧水ノズル１０が設けられ、更にこれを囲むように、前記エアー供給管７に連通するエアーノズル１１が設けられている。
【００１５】
また噴射部５の先端には先端部１２が設けられ、この先端部１２の円錐状先端の側面に、前記埋設物質供給管８に連通する置換埋設物質ノズル１３が斜め下方に傾斜して設けられている。更に先端部１２の先端と側面の外周には図３に示すように、所定の間隔で複数本の穿孔ビット１４が突設されている。
【００１６】
また前記プラント１は、図１に示すように竹炭粉１６を保管するサイロ１７と、スラリープラント１８と、これに隣接する水槽１９と、この内部に設置された水中ポンプ２０と、高圧ポンプ２１、エアーコンプレッサー２２、およびこれらを駆動させる発電機２３とから構成されている。また三重管構造の噴射管２は、上部にスイベル２４を介してプラント１の高圧ポンプ２１とエアーコンプレッサー２２に接続されている。
【００１７】
前記回転マシーン３には回転制御装置２５が設けられている。この回転制御装置２５は、図４に示すようにモニター画面２６が設けられここに水とエアーの噴射ノズル１０、１１を取付けた噴射部４の中心位置Ｃが表示されている。このモニター画面２６にキー入力により、地中を切り取る形状に設定することができる。
【００１８】
更に回転制御装置２５は図５に示すように、このキー入力により、コンピュータにより、地中を切り取る形状に設定する切取形状設定手段２７と、水とエアーの噴射ノズルから切り取り位置までの距離を順次演算する距離演算手段２８と、演算した距離から水とエアーの噴射時間を演算する噴射時間演算手段２９と、演算した噴射時間に反比例して水とエアーの噴射ノズルの回転速度を制御する噴射ノズル回転速度制御手段３０とから構成されている。
【００１９】
上記装置により水平断面正方形に切り取った孔を形成しながら土壌を改良する方法について説明する。地中に水平断面正方形の孔を切り取る場合、先ず水とエアーの噴射ノズル１０、１１を取付けた噴射管２の中心位置Ｃが表示されている図４のモニター画面２６にキー入力により、正方形の角と、４辺の中間部分を設定して表示させる。この入力データはコンピュータの切取形状設定手段２７に入力される。次に、切り取り形状の位置が設定されると、水とエアーの噴射ノズル１０、１１から、これを囲む正方形状の各辺の切り取り位置までの距離を距離演算手段２８で順次演算する。この演算は噴射ノズル１０、１１の角度ステップで演算していく。
【００２０】
次に演算した距離から水とエアーを噴射する時間を噴射時間演算手段２９で演算する。つまり噴射時間が短いと僅かな距離しか土を切り取ることができず、また噴射時間が長いと遠い距離まで土を切り取ることができる。次に噴射ノズル回転速度制御手段３０で、噴射時間に反比例して水とエアーの噴射ノズル１０、１１を取付けた噴射部４の回転速度を演算して、この回転速度を制御する。
【００２１】
このように予め、回転制御装置２５で、図４に示す切り取る正方形の孔形状に合わせて、噴射ノズル１０、１１を取付けた噴射管２の噴射時間を演算すると、図７に示すように、噴射ノズル１０、１１が１回転する間に、噴射時間が４サイクルのサインカーブで変化する。従って、噴射部４の回転速度は、演算した噴射時間に反比例するので、図７とは逆向きのサインカーブで変化する。
【００２２】
つまり、図６に示すように辺の中間のＡ０を噴射開始点とすると、角Ａ１までは、図７に示すように次第に噴射時間を長くしていき、噴射ノズルから最も遠い角Ａ１では、最も長い時間噴射する。また角Ａ１を過ぎると、次第に噴射時間が短くなり辺の中間Ａ２で最も短い時間だけ噴射する。ここまでの噴射時間の変化は１サイクルのサインカーブとなる。以下Ａ３〜Ａ７、Ａ０までは同様に３サイクルのサインカーブで噴射時間を順次変化させて行くと正方形状に地中を切り取ることができる。なおこの場合、土質による補正を行なう。
【００２３】
一方、図１に示すプラント１のサイロ１７に竹炭粉１６を投入し、水槽１９に水３３を供給する。次に水３３を水中ポンプ２０でスラリープラント１８に送ると共に、サイロ１７から竹炭粉１６を送って、ここで竹炭粉１６と水３３を攪拌混合してスラリー状竹炭粉１６Ａを製造する。
【００２４】
この状態で回転マシーン３に保持した噴射管２を回転させていくと、噴射部５の先端部外周に突設した複数本の穿孔ビット１４が回転して土壌を掻き取り、地中に円形状の孔３２を穿孔しながら汚染土壌３５の下部に達するまで噴射部５を挿入する。噴射部５が汚染土壌３５の下部に達したら、噴射管２を少しずつ引上げながら、プラント１の高圧ポンプ２１からの水３３と、エアーコンプレッサー２２からのエアー３４を三重管４に供給する。
【００２５】
水３３は図２に示すように、三重管４の中央の通水管６を通って、噴射部５の高圧水ノズル１０から地中に一定の圧力で噴射される。またエアー３４は三重管４の中間のエアー供給管７を通って、噴射部５のエアーノズル１１から地中に噴射される。エアーノズル１１は高圧水ノズル１０を囲むように取付けられているので、高圧の水３３とエアー３４が回転しながら同時に噴射されて、周囲の汚染土壌３５を正方形状に切り取って攪拌し、これをスラリー状にする。スラリー状汚染土壌３５Ａは円形の孔３２と噴射管２との間の隙間を通って地上に排出される。
【００２６】
この時、高圧水ノズル１０とエアーノズル１１から例えば圧力４００Ｋｇで毎分７トンの水３３を噴射する。この高圧水ノズル１０とエアーノズル１１を、予め回転制御装置２５で設定した図７に示すような、４サイクルのサインカーブで噴射時間を順次変化させて行くと正方形状に攪拌されて地中が切り取られていく。この場合、噴射管２の回転速度は１分間に６回程度で、引き上げ速度は１分間に２．５cm程度が好ましい。
【００２７】
またプラント１で製造されたスラリー状竹炭粉１６Ａは三重管４の置換埋設物質供給管８を通って、噴射部５の先端部１２に設けた置換埋設物質ノズル１３から地中に斜め下方に向けて噴射される。置換埋設物質ノズル１３からスラリー状竹炭粉１６Ａを噴射すると、周囲のスラリー状汚染土壌３５Ａは、孔３２と噴射管２との間の隙間を通って地上に排出され、ここにスラリー状竹炭粉１６Ａが充填されていく。この場合、スラリー状竹炭粉１６Ａは例えば、圧力７０〜２００Ｋｇで毎分１８０リットル程度噴射する。
【００２８】
このように水３３とエアー３４を高圧で噴射して汚染土壌３５を攪拌し、この下方でスラリー状竹炭粉１６Ａを噴射して置換しながら噴射管２を順次引き上げていく。置換埋設物質ノズル１３は先端部１２の先端側に、斜め下方に傾斜して設けられているので、スラリー状竹炭粉１６Ａは、効率よくスラリー状汚染土壌３５Ａを上方に押出しながら置換していく。この結果、地中の汚染土壌３５は、スラリー状汚染土壌３５Ａとなって外部に排出され、排出された水平断面正方形の部分はスラリー状竹炭粉１６Ａに置換される。
【００２９】
このようにして一カ所の孔３２を水平断面正方形の角柱状に置換したら、次に正方形の１辺の距離だけ噴射管２の位置をずらせて、同様に水平断面正方形状に順次置換させていくと図８に示すように、隙間なく置換することができる。このスラリー状竹炭粉１６Ａで置換した部分は、水分が抜けると竹炭層となって土壌が改良される。
【００３０】
竹炭粉１６は、トリクロロエチレンなどの化学物質を吸着する能力に優れ、これが地中に存在すると、地中に残留する化学物質を吸着して土壌を浄化することができる。また地下水が竹炭層を通過すると、ここで各種の有害物質が吸着され、地下水を浄化する作用もあり、従来のセメントスラリーを固化させる工法のように地下水の汚染がない。更に竹炭層は透水性が優れているので地下水脈を遮断する恐れがなく、またセメントに比べて安価であり施工費用を安くすることもできる。
【００３１】
また孔３２から排出されたスラリー状汚染土壌３５Ａはバキューム車３８で処理施設に運搬し、ここで有害物質を除去して再利用する。なおスラリー状汚染土壌３５Ａは攪拌過程で、噴射したスラリー状竹炭粉１６Ａが一部混合するので、排出されたスラリー状汚染土壌３５Ａには竹炭粉１６が含まれており、この吸着作用により、後処理も容易となる。
【実施例２】
【００３２】
図９は本発明の他の実施の形態を示すもので、隣接する場所に家屋や、水道管などの埋設物があるような場所では、水平断面長方形の孔３２を切り取る必要がある。このような場所では、モニター画面２６にキー入力により、長方形の角と、４辺の中間部分を設定して表示させる。以下前述と同様に回転制御装置２５で演算させると、高圧水ノズル１０とエアーノズル１１を取付けた噴射管２の回転速度は、図１０に示すように１回転する間に、回転速度が波形の高さが異なる４サイクルのサインカーブで変化する。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
なお上記説明では、噴射部４に高圧水ノズル１０とエアーノズル１１を一か所取付けた場合について説明したが、図１１に示すように１８０度の間隔で二か所取付けたツインビーム構造でもよい。また噴射部４は円形に限らず、六角形など多角形状でも良い。また水平断面四角形状に切り取る場合に限らず、図１２に示すように水平断面六角形状に切り取って、ここにスラリー状竹炭粉１６Ａを置換させて、隙間なく汚染土壌を改良する方法でも良い。また切り取り形状は上記形状に限らず、噴射ノズルの回転速度を制御することにより任意に選定することができる。
【００３４】
また上記説明では、噴射管２の先端に穿孔ビット１４を設けた場合について示したが、これを設けていない構造でも良い。この場合、噴射管２を挿入する孔３２をボーリング機械により予め汚染土壌３５の下部まで穿孔しておき、この孔３２の底部まで噴射管２を挿入してから、噴射管２を回転させながら高圧水ノズル１０とエアーノズル１１から水３３とエアー３４を噴射すると共に、置換埋設物質噴射ノズル１３からスラリー状竹炭粉１６Ａを噴射して、排出した汚染土壌３５の空間部にスラリー状竹炭粉１６Ａを埋設するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例による汚染土壌を改良している状態を示す断面図である。
【図２】噴射管の断面図である。
【図３】噴射管の底面図である。
【図４】回転制御装置のモニター画面に水平断面正方形状に切り取る場合を設定した状態を示す正面図である。
【図５】回転制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】水平断面正方形状に切り取る場合の噴射管の中心からの距離を示す説明図である。
【図７】水平断面正方形の孔を切り取る場合の噴射管の角度による噴射時間の関係を示すグラフである。
【図８】水平断面正方形の孔を順次隙間なく切り取って土壌を置換した状態を示す説明図である。
【図９】モニター画面に水平断面長方形状に切り取る場合を設定した状態を示す正面図である。
【図１０】水平断面長方形の孔を切り取る場合の噴射管の角度による噴射時間の関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の異なる他の実施例による水とエアーの噴射ノズルを二か所に設けた場合を示す説明図である。
【図１２】本発明の異なる他の実施例による土壌を水平断面六角形状に切り取って、隙間なく置換した状態を示す説明図である。
【図１３】従来の水平断面円形に切り取って、置換した状態を示す説明図である。
【図１４】水平断面円形に重ねて切り取って、隙間なく置換した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ プラント 
２ 噴射管 
４ 三重管 
５ 噴射部 
６ 通水管 
７ エアー供給管 
８ 置換埋設物質供給管 
１０ 高圧水ノズル 
１１ エアーノズル 
１２ 先端部 
１３ 置換埋設物質ノズル 
１４ 穿孔ビット 
１６ 竹炭粉 
１６Ａスラリー状竹炭粉 
１８ スラリープラント 
２０ 水中ポンプ 
２１ 高圧ポンプ 
２５ 回転制御装置 
２６  モニター画面 
２７  切取形状設定手段 
２８ 距離演算手段 
２９ 噴射時間演算手段 
３０ 回転速度制御手段 
３２ 孔 
３３ 水 
３４ エアー 
３５ 汚染土壌 
３５Ａスラリー状汚染土壌 
３８ バキューム車 
【図１】
2005103441.tif 000003
【図２】
2005103441.tif 000004
【図３】
2005103441.tif 000005
【図４】
2005103441.tif 000006
【図５】
2005103441.tif 000007
【図６】
2005103441.tif 000008
【図７】
2005103441.tif 000009
【図８】
2005103441.tif 000010
【図９】
2005103441.tif 000011
【図１０】
2005103441.tif 000012
【図１１】
2005103441.tif 000013
【図１２】
2005103441.tif 000014
【図１３】
2005103441.tif 000015
【図１４】
2005103441.tif 000016