(57)【要約】【課題】放射性廃棄物処分場の建設に伴って発生する坑道や掘削影響領域中等の作業域に形成される水みちを、容易、かつ確実に遮水する放射性廃棄物処分場の遮水構造とその施工法を提供する。【解決手段】本発明は、放射性廃棄物処分場の建設で地下水の水みちが形成される坑道内部や掘削影響領域中等の作業域に設置して、地下水の流れを抑制するプラグ２０を、坑道１の内部に形成される埋戻し材１１と掘削影響領域中に形成されるベントナイト系グラウト１３及び埋戻し材１１とベントナイト系グラウト１３の間に配置されるベントナイトセグメントから成る支保工１２で構成し、プラグを構成している埋戻し材の少なくとも片側に剛性隔壁１６、１６’を設けたり、プラグを設置する作業域の坑道２１を他の坑道１よりも小さい断面に構成することを特徴としている。【選択図】  図４
2005048404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性廃棄物処分場の建設で地下水の水みちが形成される坑道内部や掘削影響領域中等の作業域にプラグを設置して地下水の流れを抑制する放射性廃棄物処分場の遮水構造であって、プラグが坑道内部に形成される埋戻し材と掘削影響領域中に形成されるベントナイト系グラウト及び該埋戻し材とベントナイト系グラウト間に配置されるベントナイトセグメントから成る支保工で構成されることを特徴とする廃棄物処分場の遮水構造。
【請求項２】
プラグが、プラグを構成している埋戻し材の少なくとも片側に剛性隔壁を設けて成ることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処分場の遮水構造。
【請求項３】
プラグを設置する作業域の坑道が、他の坑道よりも小さい断面に構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄物処分場の遮水構造。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載される遮水構造の施工法であって、プラグを構成しているベントナイトセグメントから成る支保工を作業域外の他の支保工に連続させて配置し、次いで、埋戻し材をベントナイトセグメントから成る支保工が配置される坑道内部に形成し、しかる後に、作業域外の他の坑道から作業域の掘削影響領域中に削孔されるボーリング孔を通じてベントナイト系グラウトを形成する遮水構造の施工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射性廃棄物処分場の遮水構造とその施工法に関し、特に、建設に伴って坑道や掘削影響領域中等の作業域に形成される水みちを遮水する放射性廃棄物処分場の遮水構造とその施工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射性廃棄物を永久処分する放射性廃棄物処分場では、地下深部に坑道を掘削して、その坑道内に廃棄体を定置した後に坑道を閉鎖することで処分しているが、この際に懸念される問題は、放射性廃棄物処分場を閉鎖した後に、放射性廃棄体から放射性物質が地下水に溶け出して、放射性物質の線量が安全なレベルにまで減衰する以前に生物圏に到達してしまうことである。
【０００３】
放射性廃棄物処分場から生物圏に至る経路としては、第１に割れ目、破砕帯等の岩盤中に元々存在する地下水の水みちであり、第２に処分場の建設に伴っての坑道や、坑道周囲の岩盤掘削の影響で透水性が増大変化する掘削影響領域中に形成される地下水の水みちである。
【０００４】
第１の元々存在する地下水の水みちに対しては、坑道に透水性の高い割れ目が交差した場合の対処方法として、図６に示すように坑道１に存在する割れ目２を注入グラウト３で封鎖すると共に、坑道１の両側にプラグ４−１、４−２を設置することによって割れ目２を挟み込んで、埋戻し材５で充填された坑道１と直結しないようにする方法が提案されている（例えば、技術文献１を参照）。
【０００５】
一方、第２の掘削影響領域６における対策としては、図７に示されるように、坑道１に対してベントナイト系の材料を圧縮して形成した高圧縮ベントナイトから成る遮水プラグ８を設置しているが、このためには、放射性廃棄物の定置を完了して埋戻し材５で封鎖した坑道１に対して、坑道１に構築されたセメント系材料の支保工７を撤去したうえで、遮水プラグ８を設置するための拡幅部９を掘削する必要がある。
【０００６】
しかるに、この際の掘削時には、支保工７と掘削影轡領域６を掘削して拡幅することために、以下の問題点を呈していた。
▲１▼  既存掘削影響領域の除去は、拡幅掘削によってその外側に新たな掘削影響領域を形成して、新旧の掘削影響領域によって連続した水みちを形成することになり、プラグの地下水流に対する遮水性能を損なうことになる。
▲２▼  セメント系材料から成る支保工は、セメント水和物からのカルシウムイオンの溶脱でコンクリート劣化が進行して透水性の増長領域になって水みちを形成する。
▲３▼  超長期の健全性を維持するために必要なプラグ設置区間のセメント系材料から成る支保工の撤去は、地山崩壊等の危険が伴うと共にコストを上昇させる。
【０００７】
【技術文献１】
「わが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性」、平成１１年１１月２６日、核燃料サイクル開発機構発行（第Ｖ−６７〜Ｖ−６８頁、図５．２−２６）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の現状に鑑みて提案するものであり、放射性廃棄物処分場の建設に伴って発生する坑道や掘削影響領域中等の作業域に形成される水みちを、容易、かつ確実に遮水する放射性廃棄物処分場の遮水構造とその施工法を提供している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による廃棄物処分場の遮水構造は、放射性廃棄物処分場の建設で地下水の水みちが形成される坑道内部や掘削影響領域中等の作業域にプラグを設置して地下水の流れを抑制する放射性廃棄物処分場の遮水構造において、プラグを坑道内部に形成される埋戻し材と掘削影響領域中に形成されるベントナイト系グラウト及び埋戻し材とベントナイト系グラウト間に配置されるベントナイトセグメントから成る支保工で構成することを基本にし、プラグを構成している埋戻し材の少なくとも片側に剛性隔壁を設けたり、プラグを設置する作業域の坑道を、他の坑道よりも小さい断面に構成することを特徴としている。
【００１０】
これによって、放射性廃棄物処分場の建設に伴って発生する坑道や掘削影響領域中等の作業域に形成される水みちは、新旧の掘削影響領域に連続して形成される水みちとコンクリート劣化による透水性の増長で形成される水みちとを回避することで、容易、かつ確実な構成で低コストに遮水している。
【００１１】
又、本発明による遮水構造の施工法は、上記各遮水構造の施工法であって、プラグを構成しているベントナイトセグメントから成る支保工を作業域外の他の支保工に連続させて配置し、次いで、埋戻し材をベントナイトセグメントから成る支保工が配置される坑道内部に形成し、しかる後に、作業域外の他の坑道から作業域の掘削影響領域中に削孔されるボーリング孔を通じてベントナイト系グラウトを形成しており、支保工の撤去を回避して危険が伴わないようにして安全を確保しながらコストを低減し、ベントナイト系グラウトの施工を高圧注入にして確実な施工を確立している。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明による廃棄物処分場の遮水構造は、放射性廃棄物処分場の建設で地下水の水みちが形成される坑道内部や掘削影響領域中等の作業域にプラグを設置して地下水の流れを抑制する放射性廃棄物処分場の遮水構造において、プラグを坑道内部に形成される埋戻し材と掘削影響領域中に形成されるベントナイト系グラウト及び埋戻し材とベントナイト系グラウト間に配置されるベントナイトセグメントから成る支保工で構成することを基本にしている。
以下に、本発明による廃棄物処分場の遮水構造に関する実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、発明の理解を容易にするために、従来と同様の部位については同様の符号で表示することにしている。
【００１３】
図１は、本発明の遮水構造を実施の形態で示す概要断面図である。図において、１は坑道、７は、鋼材、吹き付けコンクリートあるいはコンクリート覆工から成る支保工であり、１０はプラグであって、ベントナイト混合土、ベントナイト等の遮水性材料から成る埋め戻し材１１、ベントナイトセグメントから成る支保工１２及びベントナイト系グラウト１３から構成されている。
【００１４】
プラグ１０は、坑道１の内部に対して埋戻し材１１を配置しているものであり、埋戻し材１１は、ベントナイト混合土やベントナイト等から成る遮水性材料で構成されている。
【００１５】
即ち、埋戻し材１１が、その透水性を岩盤の透水性と同等の特性を発揮するならば、坑道１の内部は、坑道１を掘削する前の状態に回復したことになるものであり、プラグ１０は所期の目的を達成しているからである。
【００１６】
又、坑道掘削時に形成された掘削影響領域６−１に対しては、プラグ１０を構成しているベントナイト系グラウト１３で対処している。
ベントナイト系グラウト１３は、本件発明者等が、既に出願している特開２００３−９６４５０号に記載されている地盤改良材の発明内容と同様に構成されている。
【００１７】
即ち、ベントナイト系グラウト１３は、本実施の形態においてエタノール水とベントナイトとを混合したスラリーであるエタノール・ベントナイト改良体であって、スメクタイト系粘土よりなる固相と、親水性有機溶媒と水よりなる液相とから構成されており、固相を形成するスメクタイト系粘土は、スメクタイトと呼ばれる膨潤性粘土鉱物を主成分とする粘土の一種である。
【００１８】
スメクタイトは、薄板状の結晶で、直径が１０万分の１ｃｍ、厚さが１千万分の１ｃｍからなる超微粒子であって、膨潤性が高く、スプーン１杯程の量（約１ｇ）で１００〜８００ｍ２の活性表面積を持っていて、その表面は高い陽イオン交換性であることから、自重の何倍もの水を吸水して保持する力がある。
【００１９】
本実施の形態では、スメクタイト系粘土としてベントナイトを用いており、膨潤性に起因する止水性と、高い陽イオン交換性に起因する水分の吸着性を発揮している。
【００２０】
一方の親水性有機溶媒は、水や有機化合物に可溶な性質を持ち、常温常圧で蒸発しやすい液体であって、本実施の形態では、エタノールを採用している。
【００２１】
エタノールは、液相に配合されることで固相を形成するベントナイトを高密度に保ったままスラリー材を低粘性流体にしている。これによって、スラリー材は、固相の体積に対する液相の体積の比を小さくしても、液相中の水に対するエタノールの割合を大きくすることで、粘性を一定にしながら固相は高密度なスラリー材を形成している。
【００２２】
一般的なスラリー材の液体としての扱いは、粘度の上限を１５００〜２０００ｍＰａ・ｓ程度としているが、本実施の形態におけるベントナイト系グラウト１３は、エタノールが６０％以上の組成である液相を用いる場合に、ポンプによる地盤への加圧注入が可能である。
【００２３】
従って、本実施の形態では、スメクタイト系粘土よりなる固相と、親水性有機溶媒と水よりなる液相とから構成されているスラリー材を、掘削影響領域６−１に注入することで、ベントナイト系グラウト１３を造成することを可能にしており、掘削影響領域６−１を坑道掘削前と同等の難透水性に回復させることで、掘削影響領域に対して拡幅掘削をする必要を無くして、岩盤の遮水性能が損なわれることを回避している。
【００２４】
又、ベントナイトセグメントから成る支保工１２は、ベントナイト系グラウト１３と地山を支持して、埋戻し材１１との間に既存支保工７と連続的に配置されている。
【００２５】
支保工１２は、本件発明者等が、既に出願している特願２００２−１７３２４９号に記載されている鋼製箱型セグメントを用いることで構成している。
【００２６】
即ち、支保工１２を構成する鋼製箱型セグメント１２−１は、図２に示しているように、鋼板の加工によって外側１２−２を開放させた状態で、覆工の円筒形あるいはシェル構造に合わせた所定形状の鋼製箱１２−３に形成しており、鋼製箱１２−３には、高密度粘土系土質材料であるベントナイト１２−４が鋼製箱１２−３の外側面一まで充填されることで、単体の鋼製箱形セグメント１２−１として構成している。
【００２７】
しかして、複数の鋼製箱形セグメント１２−１は、その前後の接合位置において、特定されるものでないが、例えば図示のように半セグメントずらしながら配置することで、円筒形あるいはシェル構造に構築することで水密性を確保する状態に構成している。
【００２８】
従って、本実施の形態では、支保工１２を上記単体の鋼製箱形セグメント１２−１を採用することで、坑道における遮水性を確立しており、水密性や遮水プラグの覆工を完全にしている。
【００２９】
以上のように、本実施の形態の支保工１２は、坑道における岩盤の安定性を保持すると同時に、セグメントの鋼鉄が腐食作用等によって無くなっても、充填されているベントナイトが吸水膨張することで、その隙間を埋めるように機能して支保工の劣化を補修していることから、支保工に水みちが形成されるのを防いでいる。
【００３０】
又、この支保工１２は、プラグ１０を構成している埋戻し材１１の設置時においては、これを撤去する必要がないことから、設置時の安全性を向上させてコスト低減をもたらすと同時に、支保工と岩盤の間隙に対してベントナイト又はベントナイト混合土でシールすることで、ベントナイト系グラウト１３を形成するために岩盤中にエタノール・ベントナイトを注入する際に、坑道内に漏れ出すのを最小限にすることができるものである。
【００３１】
尚、本実施の形態では、埋戻し材１１の区間長とベントナイト系グラウト１３の区間長を同じくしているが、これらの関係は特に限定されるものでなく、例え両区間長が異なっていたとしても何ら問題のないものである。
【００３２】
図３は、本発明の遮水構造に関する他の実施の形態を示す概要断面図である。
本実施の形態では、坑道１、既存支保工７及びプラグ１０が上記実施の形態と基本部分において同様な構成状態を成している。
【００３３】
但し、本実施の形態におけるプラグ１５では、プラグ１０を構成している埋戻し材１１の端部に、コンクリート等の剛性の高い材料による隔壁１６、１６’を設けている。
【００３４】
本実施の形態では、これらの構成によって、プラグ１５を設置した後に坑道１や反対側の坑道１’が解放された状態の場合において、埋戻し材１１に対して地下水が供給された時に、埋戻し材１１が坑道側に孕み出すのを防ぐと共に、埋戻し材１１の遮水性能が低下するのを防いでいる。
【００３５】
しかるに、坑道１が既に埋め戻された状態においてプラグ１５を設置する場合には、片側の隔壁１６を必要としていないものである。又、隔壁を設置する部分の支保工は、必ずしも撤去する必要がないことから、セメント系の材料から成る支保工でもよい。
【００３６】
もっとも、図示のようにプラグ１５を設けるに際して、坑道１、１’に設けられる隔壁１６、１６’の設置を安定化するために、隔壁１６、１６’の外周に凸部１７を形成し、凸部１７に対応して坑道１、１’部に位置する支保工７−１を凹部１８状に形成する場合には、支保工７の凹部１８に該当する部分を撤去する必要も想定されるが、凹部１８は、遮水性能に寄与するものではないことから、上記のようにセメント系の材料から成る支保工でもよいものである。
【００３７】
尚、本実施の形態においても、埋戻し材１１の区間長とベントナイト系グラウト１３の両区間長が異なっていても何ら問題のないことは、上記実施の形態と同様である。
【００３８】
図４は、本発明の遮水構造に関するさらに他の実施の形態を示す概要断面図であり、基本部分は上記各実施の形態と同様であるが、プラグを設置する坑道の形態はこれを異にしている。
【００３９】
図４（ａ）に示す本実施の形態では、プラグ２０を設置するための区間２１における断面を、図１で説明した通常の坑道１における断面よりも小さくしている。
【００４０】
従って、本実施の形態では、区間２１に形成されるかもしれない掘削影響領域の範囲を小さくできると共に、此処に設置するプラグ２０にあっても、全体の形状を縮小することを可能にしているので、埋戻し材で構成される埋戻し材１１、支保工１２及び掘削影響領域に造成されるベントナイト系グラウト１３の範囲を低減することができて、総工費を削減することができる。
【００４１】
同様に、図４（ｂ）に示す実施の形態は、図３で説明した埋戻し材１１の端部に隔壁１６、１６’を設けているプラグ１５を設置するための区間２１における断面を、図３で説明した通常の坑道１、１’における断面よりも小さくしている。
【００４２】
従って、本実施の形態では、区間２１に形成されるかもしれない掘削影響領域の範囲を小さくできると共に、此処に設置するプラグ１５にあっても、全体の形状を縮小することを可能にしているので、図４（ａ）に示す本実施の形態と同様に、埋戻し材１１、隔壁１６、１６’、支保工１２及び掘削影響領域に造成されるベントナイト系グラウト１３の範囲を低減することができて、総工費を削減することができる。
【００４３】
以上のように、本発明による廃棄物処分場の遮水構造は、各実施の形態で詳細に説明したように構成されているので、放射性廃棄物処分場の建設に伴って発生する坑道や掘削影響領域中等の作業域に形成される水みちは、新旧の掘削影響領域が連続して形成される水みちとコンクリート劣化による透水性の増長で形成される水みちを回避することで、容易、かつ確実な構成で低コストに遮水している。
【００４４】
次に、本発明による遮水構造の施工法について詳細に説明する。
本発明による遮水構造の施工法は、プラグを構成しているベントナイトセグメントから成る支保工を作業域外の他の支保工に連続させて配置し、次いで、埋戻し材をベントナイトセグメントから成る支保工が配置される坑道内部に形成し、しかる後に、作業域外の他の坑道から作業域の掘削影響領域中に削孔されるボーリング孔を通じてベントナイト系グラウトを形成している。
以下に、本発明による遮水構造の施工法に関する実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、発明の理解を容易にするために、従来及び上記実施の形態と同様の部位については、同様の符号で表示することにしている。
【００４５】
図５は、本発明による遮水構造の施工法を実施の形態で示す概要断面図であり、上記図１と図３で説明した実施の形態について、その施工状態を図５（ａ）、（ｂ）で説明している。
【００４６】
図５（ａ）に示す実施の形態では、プラグ１０を構成しているベントナイトセグメントから成る支保工１２を、掘削影響領域６−１に対する作業域外の坑道に設置された支保工７に連続させて配置しており、次いで、上記支保工１２が配置されている坑道１の内部に埋戻し材１１を形成している。
【００４７】
そして、掘削影響領域６−１中に造成されるベントナイト系グラウト１３は、上記施工の後に、掘削影響領域６−１に対する作業域外の他の坑道１’から削孔される複数のボーリング孔２２を通じて、エタノール・ベントナイトのスラリー材を注入することによって施工されている。
【００４８】
しかして、エタノール・ベントナイトスラリー材の上記注入は、掘削影響領域６−１の作業域に在る坑道側の壁面から注入する場合よりも、高い圧力で注入することが可能であると同時に、上記支保工１２が配置されていることでグラウト材が坑道の内空に漏出することがなく、施工効率の向上と確実な施工が望めるものである。
【００４９】
図５（ｂ）に示す実施の形態では、プラグ１５を構成しているベントナイトセグメントから成る支保工１２を、掘削影響領域６−１に対する作業域外の坑道に設置された支保工７に連続させて配置して、上記支保工１２が配置されている坑道１の内部に埋戻し材１１を形成すると共に、埋戻し材１１の端部には隔壁１６、１６’を設けているものである。
【００５０】
しかして、ベントナイト系グラウト１３を造成するためのエタノール・ベントナイトから成るスラリー材の注入は、上記実施の形態と同様に高い圧力で注入することを可能にすると同時に、グラウト材が坑道の内空に漏出することがないので、施工効率の向上と確実な施工が望めるものである。
【００５１】
以上のように、本発明による遮水構造の施工法は、各実施の形態で詳細に説明したように構成されているので、掘削影響領域をエタノール・ベントナイト改良体等から成るベントナイト系グラウトで改良する際に、支保工の撤去を回避して危険が伴わないようにすることで安全を確保しながらコストを削減し、ベントナイト系グラウトの施工を高圧にして安全確実な施工を確立している。
【００５２】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明による放射性廃棄物処分場の遮水構造とその施工法は、上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、出願時において既に公知のものを適用することによる種々の変更が可能であることは、当然のことである。
【００５３】
【発明の効果】
本発明による廃棄物処分場の遮水構造は、プラグを坑道内部に形成される埋戻し材と掘削影響領域中に形成されるベントナイト系グラウト及び埋戻し材とベントナイト系グラウト間に配置されるベントナイトセグメントから成る支保工で構成し、プラグを構成している埋戻し材の少なくとも片側に剛性隔壁を設けたり、プラグを設置する作業域の坑道を、他の坑道よりも小さい断面に構成することを特徴としているので、以下の具体的な効果を発揮すると同時に、容易、かつ確実な構成と低コストで遮水できる効果を発揮している。
【００５４】
▲１▼  新たな掘削影響領域を形成させずに新旧の掘削影響領域に連続する水みちを形成させないでプラグの地下水流に対する遮水性能を確保する。
▲２▼  ベントナイトセグメントから成る支保工は、劣化を補修して水みちを形成させない。
▲３▼  プラグ設置区間の支保工を撤去せずに地圧崩壊等の危険を回避すると共にコストを低減している。
【００５５】
又、本発明による遮水構造の施工法は、上記各遮水構造の施工法であって、プラグを構成しているベントナイトセグメントから成る支保工を作業域外の他の支保工に連続させて配置し、次いで、埋戻し材をベントナイトセグメントから成る支保工が配置される坑道内部に形成し、しかる後に、作業域外の他の坑道から作業域の掘削影響領域中に削孔されるボーリング孔を通じてベントナイト系グラウトを形成しているので、支保工の撤去を回避して危険が伴わないようにして安全を確保しながらコストを低減し、ベントナイト系グラウトの施工を高圧注入にして確実な施工を確立できる効果を発揮している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による遮水構造を示す実施の形態の概要断面図
【図２】ベントナイトセグメントから成る支保工を構成する鋼製箱型セグメント図
【図３】本発明の遮水構造に関する他の実施の形態を示す概要断面図
【図４】本発明の遮水構造に関する他の実施の形態を示す概要断面図
【図５】本発明による遮水構造の施工法を実施の形態で示す概要断面図
【図６】従来の坑道に交差する透水性の高い割れ目への対策
【図７】従来の掘削影響領域に対する遮水対策
【符号の説明】
１  坑道、  ２  割れ目、  ３  注入グラウト、  ４  プラグ、
５  埋戻し材、  ６、６−１  掘削影響領域、  ７  支保工、
８  遮水プラグ、  ９  拡幅部、  １０、１５、２０  プラグ、
１１  埋戻し材、  １２  支保工、  １２−１  鋼製箱型セグメント、
１２−２  外側、  １２−３  鋼製箱、  １２−４  ベントナイト、
１３  ベントナイト系グラウト、  １６、１６’  隔壁、
１７  凸部、  １８  凹部、  ２１  区間、  ２２  ボーリング孔、
【図１】
2005048404.tif 000003
【図２】
2005048404.tif 000004
【図３】
2005048404.tif 000005
【図４】
2005048404.tif 000006
【図５】
2005048404.tif 000007
【図６】
2005048404.tif 000008
【図７】
2005048404.tif 000009