(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象地盤の掘削により形成された当該地盤中の土砂に、スメクタイトを含む粘土鉱物の懸濁液を供給して先行撹拌をし、この先行撹拌をした土砂に、スメクタイトを含む粘土鉱物の粉体を供給して後行撹拌をし、この後行撹拌をした土砂を遮水壁とする、遮水壁の構築方法であって、
前記先行撹拌及び前記後行撹拌のうち、少なくとも先行撹拌において、前記土砂にイオン遮蔽剤を供給し、
前記先行撹拌におけるイオン遮蔽剤として、
炭酸ソーダ及び苛性ソーダを用い、
これらの供給を、前記粘土鉱物の供給後に、前記炭酸ソーダ、前記苛性ソーダの順に行う、
ことを特徴とする遮水壁の構築方法。
【請求項２】
前記イオン遮蔽剤の供給を、
前記先行撹拌において懸濁液の状態で行い、かつ、前記後行撹拌において粉体の状態で行う、
請求項１記載の遮水壁の構築方法。
【請求項３】
前記先行撹拌におけるイオン遮蔽剤の供給は、前記粘土鉱物の供給後に行う、
請求項１又は請求項２記載の遮水壁の構築方法。
【請求項４】
前記粘土鉱物の懸濁液として、水１０００Ｌに前記粘土鉱物を５０〜２００ｋｇ含むものを用い、前記先行撹拌においては、前記土砂１ｍ3あたり、当該粘土鉱物の懸濁液を５０〜２００Ｌ供給し、かつ前記イオン遮蔽剤を０．５〜２０ｋｇ供給し、
他方、前記後行撹拌においては、前記土砂１ｍ3あたり、前記粘土鉱物の粉体を５０〜２００ｋｇ供給し、かつ前記イオン遮蔽剤を０．５〜２０ｋｇ供給する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の遮水壁の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベントナイト等のスメクタイトを含む粘土鉱物を用いた遮水壁の構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
日本各地の海岸域は、太平洋ベルト地帯に代表されるように、工場などが密集している。近年、かかる工場やその跡地などから、敷地外へ汚染物質が漏洩する環境汚染が重要な問題となっている。また、内陸部に造成された産業廃棄物処分場やその跡地などにおいても、海岸域の工場やその跡地におけるのと同様に、汚染物質が漏洩して周辺環境を悪化させることがある。そして、これらの汚染対策としては、対象地盤の敷地境界となる位置に遮水壁を構築して汚染物質の漏洩を遮断する（拡散を防止する）方法が存在する。
【０００３】
この遮水壁を構築する方法としては、例えば、アースオーガー機などによって対象地盤（遮水壁を構築する部分の地盤）を掘削し、この掘削によって形成された当該地盤中の土砂に、セメント系固化材及びベントナイトの懸濁液を供給して撹拌をする方法が、一般に、知られている。この方法においては、かかる撹拌をした土砂が硬化して、遮水壁となる。しかしながら、遮水壁の構築にあたって、セメント系固化材を供給すると、構築された遮水壁は、地盤の変形などに追従できないものとなるため、遮水性を長期にわたって維持することができない。
【０００４】
そこで、セメント系固化材を供給せず、対象地盤を掘削して形成した掘削孔や掘削溝内に、粘土鉱物の懸濁液を充填する方法の採用も考えられる。この方法においては、遮水壁となる充填した粘土鉱物が、自己修復性に起因する地盤変形に対する追従性を有するため、遮水性を長期にわたって維持することができる。しかしながら、この方法においては、セメント系固化材を供給していないため、遮水壁の強度が相対的に弱くなり、周辺地盤の崩壊等を惹き起こすおそれがある。
【０００５】
そこで、掘削によって形成された地盤中の土砂に、セメント系固化材は供給せずに、粘土鉱物の懸濁液のみを供給して撹拌をし、この撹拌をした土砂を遮水壁とする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この方法によって構築する遮水壁を、地盤と同程度の強度とするためには、粘土鉱物の懸濁液を濃度を高くして供給する必要がある。しかるに、粘土鉱物の懸濁液は粘性が高いため、粘土鉱物の懸濁液を濃度を高くして供給すると、ポンプ圧送による送液の負荷が大きくなり過ぎ、また、アースオーガー機などを使用した機械撹拌による撹拌効率が悪くなるとの問題がある。
【０００６】
そこで、この問題を解決するために、本出願人は、粘土鉱物の懸濁液を供給して先行撹拌をし、この先行撹拌をした土砂に粘土鉱物の粉体を供給して後行撹拌をし、この後行撹拌をした土砂を遮水壁とする方法を提案した（特許文献２参照）。
【０００７】
しかしながら、対象地盤が、例えば、海岸域や、海上、産業廃棄物処分用地又はこれらの跡地などであり、海水や汚染水などの電解質が溶けた水分を含むと、この電解質が粘土鉱物に作用して、粘度の増加や脱水量の増加（膨潤作用の阻害）を招く。粘度の増加は、撹拌効率の低下、これを原因とした遮水壁の強度・遮水性低下につながり、また、脱水量の増加は、遮水壁の強度・遮水性低下に直接つながる。
【０００８】
そこで、既に提案されている「海水に、炭酸ソーダ、苛性ソーダを添加し、モンモリロナイト系粘土鉱物やカオリナイト系粘土鉱物を懸濁せしめる方法（特許文献３参照）」を参考にすることができないかが検討される。しかしながら、この特許文献３に記載の方法は、現実の施工が意識されておらず、特許文献２に記載の方法に対して、いかに適用すべきか、いかに適用すると好適であるかが明らかでなく、対象地盤が電解質の溶けた水分を含む場合においても、遮水壁の強度・遮水性が低下することなく、しかも現実に施工可能な方法の提案が望まれている。
【特許文献１】特開平１１−４３９３４号公報
【特許文献２】特開平２００５−１６２９５号公報
【特許文献３】特開平１−１０３６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする主たる課題は、対象地盤が電解質の溶けた水分を含む場合においても、遮水壁の強度・遮水性が低下することなく、しかも現実に施工可能な遮水壁の構築方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題を解決した本発明は、次のとおりである。
〔請求項１記載の発明〕
対象地盤の掘削により形成された当該地盤中の土砂に、スメクタイトを含む粘土鉱物の懸濁液を供給して先行撹拌をし、この先行撹拌をした土砂に、スメクタイトを含む粘土鉱物の粉体を供給して後行撹拌をし、この後行撹拌をした土砂を遮水壁とする、遮水壁の構築方法であって、
前記先行撹拌及び前記後行撹拌のうち、少なくとも先行撹拌において、前記土砂にイオン遮蔽剤を供給し、
前記先行撹拌におけるイオン遮蔽剤として、
炭酸ソーダ及び苛性ソーダを用い、
これらの供給を、前記粘土鉱物の供給後に、前記炭酸ソーダ、前記苛性ソーダの順に行う、
ことを特徴とする遮水壁の構築方法。
【００１１】
〔請求項２記載の発明〕
前記イオン遮蔽剤の供給を、
前記先行撹拌において懸濁液の状態で行い、かつ、前記後行撹拌において粉体の状態で行う、
請求項１記載の遮水壁の構築方法。
【００１２】
〔請求項３記載の発明〕
前記先行撹拌におけるイオン遮蔽剤の供給は、前記粘土鉱物の供給後に行う、
請求項１又は請求項２記載の遮水壁の構築方法。
【００１３】
【００１４】
〔請求項４記載の発明〕
前記粘土鉱物の懸濁液として、水１０００Ｌに前記粘土鉱物を５０〜２００ｋｇ含むものを用い、前記先行撹拌においては、前記土砂１ｍ3あたり、当該粘土鉱物の懸濁液を５０〜２００Ｌ供給し、かつ前記イオン遮蔽剤を０．５〜２０ｋｇ供給し、
他方、前記後行撹拌においては、前記土砂１ｍ3あたり、前記粘土鉱物の粉体を５０〜２００ｋｇ供給し、かつ前記イオン遮蔽剤を０．５〜２０ｋｇ供給する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の遮水壁の構築方法。
【００１５】
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、対象地盤が電解質の溶けた水分を含む場合においても、遮水壁の強度・遮水性が低下することなく、しかも現実に施工可能な遮水壁の構築方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
本形態の遮水壁の構築方法においては、例えば、後述する掘削装置などを用いて対象地盤を掘削し、この掘削により形成された当該地盤中の土砂に、スメクタイトを含む粘土鉱物の懸濁液を供給して先行撹拌をし、この先行撹拌をした土砂に、スメクタイトを含む粘土鉱物の粉体を供給して後行撹拌をし、この後行撹拌をした土砂を遮水壁とする。地盤中の土砂に、スメクタイトを含む粘土鉱物の懸濁液を供給して先行撹拌をすることにより、当該掘削によって形成された掘削孔や掘削溝などの安定性が増し、地盤の崩壊が防止される。また、この先行撹拌をした土砂に、スメクタイトを含む粘土鉱物を供給して後行撹拌をするにおいては、当該粘土鉱物を懸濁液の状態ではなく粉体の状態で供給する。粉体の状態で供給すると、土砂の粘度上昇が遅延し、撹拌効率が向上する。結果、構築される遮水壁の性状が均一化し、強度・遮水性の低下が抑制される。また、粉体の状態で供給すると、土砂に供給される水の量も減るため、排泥量が減少するとの利点もある。
【００１８】
ここで、「粉体」とは、固体が粒子になって多数集合している状態である。したがって、１つ１つの固体の大きさは特に限定されないが、通常４０メッシュ〜３５０メッシュ、好ましくは経済性も考慮して２００メッシュ〜３２０メッシュである。さらに、膨潤度が１６ｍＬ／２ｇ以上であると好ましく、２０ｍＬ／２ｇであるとより好ましい。
【００１９】
本形態において、処理の対象となる地盤は、特に限定されない。ただし、対象地盤が、例えば、海岸域や、海上、産業廃棄物処分用地、又はこれらの跡地などの海水や汚染水などの電解質が溶けた水分を含む地盤であると、本発明による効果がいかんなく発揮される。また、スメクタイトとは、モンモリロナイトとよく似た結晶構造及び特性を示す鉱物のグループであり、例えば、モンモリロナイトのほか、バイデライトやノントロナイト、サボナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチーブンサイトなどを例示することができる。モンモリロナイトを含む粘土鉱物としては、例えば、ベントナイトなどが存在する。
【００２０】
本形態においては、以上の先行撹拌及び前記後行撹拌のうち、少なくとも先行撹拌において、好ましくは先行撹拌及び後行撹拌の両方において、土砂にイオン遮蔽剤を供給する。前述したように、対象地盤が電解質の溶けた水分を含むと、この電解質が粘土鉱物に作用して、粘度の増加や脱水量の増加（膨潤作用の阻害）を招く。粘度の増加は、撹拌効率の低下、これを原因とした遮水壁の強度・遮水性低下につながり、また、脱水量の増加は、遮水壁の強度・遮水性低下に直接つながる。しかしながら、土砂にイオン遮蔽剤を供給すると、電解質が粘土鉱物に接触し難くなり、粘度増加や脱水量増加を抑制することができる。
【００２１】
ここで、スメクタイトを含む粘土鉱物に作用する電解質としては、例えば、カルシウムイオンやマグネシウムイオン等のアルカリ土類金属イオンが存在する。したがって、電解質が粘土鉱物に作用しないようにするためには、かかるイオンが粘土鉱物と接触し難くなるようにすればよく、粘土鉱物に対するイオンの接触を遮蔽するのが好適である。そこで、本発明では、このイオン遮蔽効果を有する薬液、つまりイオン遮蔽剤を供給するものである。このイオン遮蔽剤の好適な例については、後述する。
【００２２】
ところで、本形態の方法、すなわち、対象地盤の掘削により形成された当該地盤中の土砂に、スメクタイトを含む粘土鉱物の懸濁液を供給して先行撹拌をし、この先行撹拌をした土砂に、スメクタイトを含む粘土鉱物の粉体を供給して後行撹拌をし、この後行撹拌をした土砂を遮水壁とする方法において、イオン遮蔽剤を供給する時期、方法などについては、何ら知見が存在せず、本発明者らは、さまざまな試験・検討を繰り返した。結果、イオン遮蔽剤の供給は、少なくとも先行撹拌において行うと大きな効果が得られることを知見し、本発明に至った。イオン遮蔽剤の供給を先行撹拌において行うと好適なのは、例えば、土砂の粘度が相対的に低いため、撹拌効率がよく、イオン遮蔽剤の拡散性に優れること、イオンが粘土鉱物に作用してしまうのを早い段階で阻止できること、などが原因であると考えられる。
【００２３】
本形態において、イオン遮蔽剤の供給は、先行撹拌において、好ましくは先行撹拌及び後行撹拌の両方において行うことができるが、先行撹拌及び後行撹拌の両方において行う場合は、先行撹拌においては懸濁液の状態で行い、かつ、後行撹拌においては粉体の状態で行うのが好ましい。先行撹拌においては、粘土鉱物を懸濁液の状態で供給するため、イオン遮蔽剤も懸濁液の状態で供給するのが好ましい。この点、イオン遮蔽剤を当該粘土鉱物とは異なる時期に（時間差を付けて）供給する場合も、当該粘土鉱物の膨潤作用を阻害しないよう、懸濁液の状態で供給するのが好ましい。
【００２４】
他方、後行撹拌においては、粘土鉱物を粉体の状態で供給するため、イオン遮蔽剤も粉体の状態で供給するのが好ましい。この点、イオン遮蔽剤を当該粘土鉱物とは異なる時期に（時間差を付けて）供給する場合も、粉体の状態で供給するのが好ましい。これは、後行撹拌において、粘土鉱物を懸濁液の状態ではなく粉体の状態で供給する趣旨、すなわち、土砂の粘度上昇を遅延させた趣旨や排泥量の減少を図った趣旨を、減殺しないためである。
【００２５】
本形態においては、先行撹拌におけるイオン遮蔽剤の供給を、粘土鉱物の供給後に行うと、より好ましいものとなる。以下、この点を、図１を参照しながら、詳しく説明する。なお、以下で説明する先行撹拌におけるイオン遮蔽剤の供給方法は、後行撹拌におけるイオン遮蔽剤の供給においても、当該供給の趣旨に反しない限り、適用することができる。
【００２６】
本形態において、イオン遮蔽剤Ａの供給方法としては、図１の（１）及び（２）に示すように、粘土鉱物Ｂの供給と同時に行う方法（以下、単に「同時に行う方法」ともいう。）と、図１の（３）に示すように、粘土鉱物Ｂの供給とは異なる時期に（時間差を付けて）行う方法（以下、単に「時間差を付けて行う方法」ともいう。）と、がある。なお、図１中の記載は、横方向を時間軸とするものであり、紙面右側に向かうに従って、時間が進行することを意味する。
【００２７】
また、前者の「同時に行う方法」としては、図１の（１）に示すように、イオン遮蔽剤Ａと粘土鉱物Ｂとをあらかじめ混合し、この混合状態で搬送し供給する方法のほか、図１の（２）に示すように、イオン遮蔽剤Ａと粘土鉱物Ｂとをあらかじめ混合せず、別系統で搬送しつつ、供給のタイミングは同時とする方法もある。しかしながら、イオン遮蔽剤Ａと粘土鉱物Ｂとを同時に供給すると、イオン遮蔽剤Ａの種類等によっては、粘土鉱物Ｂの粘度が増加してしまい、撹拌効率が低下するおそれがある。したがって、このような観点からは、あらかじめ混合して搬送し供給する方法（図１の（１）の方法）よりも、別系統で搬送し同時に供給する方法（図１の（２）の方法）の方が好ましく、時間差を付けて供給する方法（図１の（３）の方法）の方がより好ましい。この点、あらかじめ混合して搬送し供給する方法（図１の（１）の方法）においても、イオン遮蔽剤Ａ及び粘土鉱物Ｂの混合物に、分散剤等を添加して粘度の増加を抑えることができるが、薬液コストが増加するとの問題を有する。
【００２８】
本発明者らが試験したところによると、以下のような結果が得られた。
まず、１０％濃度のベントナイトの粘度を、５００／５００ｍＬファンネル粘度計で測定すると、４８．１秒となる。そこに、イオン遮蔽剤となるソーダ灰（炭酸ナトリウム）を３ｋｇ／ｍ3投入すると粘度が６５．３秒となり、ソーダ灰の投入によって粘度が増加したことが分かる。また、更に分散剤（Ｓｕｐｅｒ  Ｓｌｕｒｒｙ  Ｂ、三洋化成（株）社製、ポリカルボン酸系の高性能分散剤）を１０ｋｇ／ｍ3投入すると粘度が４４．３秒となり、分散剤の投入によって粘度が低下したことが分かる。
【００２９】
分散剤としては、本試験で使用したポリカルボン酸系の高性能分散剤を使用すると好ましいが、現場の土質性状によっては、例えば、アロンＡＫフロー（ＡＫテクノ（株）社製、ポリカルボン酸塩系）、サンコーポールＤＥ（三興コロイド化学（株）社製）、ニトロフミン酸ソーダ、トリポリ燐酸ソーダなどを使用することもできる。
【００３０】
一方、後者の「時間差を付けて行う方法」としては、図１の（３）に示すように、イオン遮蔽剤Ａの供給を、粘土鉱物Ｂの供給後に行う方法と、図示はしないが、イオン遮蔽剤Ａの供給を、粘土鉱物Ｂの供給前に行う方法と、がある。これらいずれの方法によっても粘度の増加を抑えることができるが、イオン遮蔽剤Ａの供給を粘土鉱物Ｂの供給前に行うと、イオン遮蔽剤Ａが必要以上に拡散してしまうおそれがある。これに対し、イオン遮蔽剤Ａの供給を粘土鉱物Ｂの供給後に行うと、粘土鉱物Ｂの供給によってほどよく粘度が増加した土砂に対してイオン遮蔽剤Ａを供給することになり、イオン遮蔽剤Ａが必要以上に拡散してしまうおそれがなくなるため、イオン遮蔽剤Ａの供給は、粘土鉱物Ｂの供給後に行う方が好ましい。
【００３１】
ところで、以上では、イオン遮蔽剤が１種類である場合において、１回で供給する形態を例に説明したが、イオン遮蔽剤は、２種類、３種類、４種類又はそれ以上の複数種類とすることもでき、また、２回、３回、４回又はそれ以上の複数回に分けて供給することもできる。イオン遮蔽剤を複数種類とする場合や、複数回に分けて供給する場合も、以上で説明した１種類を１回で供給する場合と同様に供給することができる。以下では、２種類のイオン遮蔽剤を供給する場合を例に説明する。
【００３２】
２種類のイオン遮蔽剤を供給する場合、イオン遮蔽剤と粘土鉱物とを同時に供給する方法としては、例えば、図１の（４）に示すように、２種類のイオン遮蔽剤Ａ１，Ａ２と粘土鉱物Ｂとをあらかじめ混合し、この混合状態で搬送し供給する方法のほか、図１の（５）に示すように、２種類のイオン遮蔽剤Ａ１，Ａ２と粘土鉱物Ｂとをあらかじめ混合せず、別系統で搬送しつつ、供給のタイミングは同時とする方法もある。
【００３３】
また、イオン遮蔽剤と粘土鉱物とを時間差を付けて供給する方法としては、例えば、図１の（６）に示すように、２種類のイオン遮蔽剤Ａ１，Ａ２をあらかじめ混合し、この混合物の供給を粘土鉱物Ｂの供給後に行う方法、図１の（７）に示すように、２種類のイオン遮蔽剤Ａ１，Ａ２をあらかじめ混合せず別系統で搬送し、それぞれの供給を粘土鉱物Ｂの供給後に順に行う方法、などがある。
【００３４】
また、２種類のイオン遮蔽剤を供給する場合においては、図１の（８）に示すように、２種類のイオン遮蔽剤Ａ１，Ａ２のうち一方のイオン遮蔽剤Ａ１はあらかじめ粘土鉱物Ｂと混合し、この混合状態で搬送して供給し、その後、他方のイオン遮蔽剤Ａ２を供給する方法がある。この方法は、イオン遮蔽剤と粘土鉱物とを同時に供給する方法と、イオン遮蔽剤と粘土鉱物とを時間差を付けて供給する方法とを組み合わせた方法であり、両者を同時に供給する方法にも、時間差を付けて供給する方法にも該当する。この方法は、イオン遮蔽剤や粘土鉱物などの薬液の供給系統が複雑になるというデメリットを有するが、反面、例えば、粘土鉱物の粘度をそれほど増加させないイオン遮蔽剤を粘土鉱物と同時に供給し、イオン遮蔽効果の大きいイオン遮蔽剤を粘土鉱物の供給後に供給するなど、イオン遮蔽剤の性質を考慮した好適な供給方法とすることもできる。
【００３５】
本形態において、イオン遮蔽剤の種類は、先行撹拌及び後行撹拌のいずれにおいても、特に限定されず、また、先行撹拌及び後行撹拌の両者において同じイオン遮蔽剤を供給することも、異なるイオン遮蔽剤を供給することもできる。
【００３６】
ただし、先行撹拌におけるイオン遮蔽剤としては、炭酸ソーダ及び苛性ソーダを用い、これらの供給を、図１の（７）に示すように、粘土鉱物Ｂの供給後に、炭酸ソーダ（Ａ１）、苛性ソーダ（Ａ２）の順に行うと、より好ましいものとなる。イオン遮蔽剤として、炭酸ソーダ及び苛性ソーダを用いると、炭酸ソーダによって電解質たるカルシウムイオンが不溶化（不活性化）され、苛性ソーダによって電解質たるマグネシウムイオンが不溶化される（この不溶化については、後で、更に詳細に説明する。）。したがって、粘土鉱物に対する電解質の接触が効果的に遮蔽される。また、炭酸ソーダ及び苛性ソーダの供給を、粘土鉱物の供給後に行うことにより、粘土鉱物の粘度増加が抑えられる。さらに、苛性ソーダを供給すると、その供給量によっては、土砂やその周辺地盤のｐＨ変動や熱変動が生じるおそれがあるが、苛性ソーダよりも安定的な炭酸ソーダを先に供給すると、かかるおそれが少なくなり、施工上、安定的である。
【００３７】
本形態においては、粘土鉱物の懸濁液として、水１０００Ｌに粘土鉱物を５０〜２００ｋｇ、好ましくは８０〜１５０ｋｇ含むものを用い、先行撹拌においては、土砂１ｍ3あたり、当該粘土鉱物の懸濁液を５０〜２００Ｌ、好ましくは８０〜１５０Ｌ供給し、かつ、イオン遮蔽剤を０．５〜２０ｋｇ、好ましくは３〜１５ｋｇ供給し、他方、後行撹拌においては、土砂１ｍ3あたり、粘土鉱物の粉体を５０〜２００ｋｇ、好ましくは８０〜１５０ｋｇ供給し、かつイオン遮蔽剤を０．５〜２０ｋｇ、好ましくは３〜１５ｋｇ供給すると好適である。
【００３８】
水１０００Ｌあたりの粘土鉱物が５０ｋｇを下回ると、遮水壁の強度を確保するために、粘土鉱物懸濁液の供給量を増やさなければならず、粘土鉱物懸濁液の供給量を増やすと、排泥量が増えるとの問題が生じる。他方、水１０００Ｌあたりの粘土鉱物が２００ｋｇを上回ると、粘土鉱物懸濁液の粘度が高くなるため、撹拌効率が低下する。
【００３９】
また、先行撹拌における粘土鉱物懸濁液の供給量は、当該懸濁液の濃度や土砂の水分率等にもよるが、粘土鉱物懸濁液が水１０００Ｌに粘土鉱物を５０〜２００ｋｇ含むものである場合において、土砂１ｍ3あたり５０Ｌを下回ると、粘土鉱物が十分に拡散せず、遮水壁の性状が不均一になるおそれがある。他方、土砂１ｍ3あたり２００Ｌを上回ると、粘土鉱物懸濁液の濃度が相対的に低い場合は排泥量が増えるとの問題があり、他方、懸濁液の濃度が相対的に高い場合はコスト的に好ましくないとの問題や、土砂が固くなり過ぎることを原因として後行撹拌の負荷が上がるとの問題がある。
【００４０】
また、先行撹拌において、イオン遮蔽剤の供給量が、土砂１ｍ3あたり０．５ｋｇを下回ると、十分なイオン遮蔽効果が得られず、他方、２０ｋｇを上回っても効果は頭打ちであり、経済性に劣る。
【００４１】
一方、後行撹拌において、粘土鉱物粉体の供給量が、土砂１ｍ3あたり５０ｋｇを下回ると遮水壁の強度・遮水性が十分に上がらず、他方、２００ｋｇを上回っても効果は頭打ちであり、経済性に劣る。
【００４２】
また、後行撹拌において、イオン遮蔽剤の供給量が、土砂１ｍ3あたり０．５ｋｇを下回ると、十分なイオン遮蔽効果が得られず、他方、２０ｋｇを上回っても効果は頭打ちであり、経済性に劣る。
【００４３】
本形態においては、イオン遮蔽剤として、炭酸ソーダ、苛性ソーダ、水ガラス、コロイダルシリカ、Ｎａ型ゼオライト、シリカフューム、及び、吸水ポリマーからなる群より選ばれた一種又は二種以上が用いられると、より好ましいものとなる。以下、詳細に説明する。
【００４４】
なお、前提として、例えば、海水１リットルには、金属化合物である「塩（えん）」が約３４ｇ溶けている（海水の塩分濃度は約３．４％）。そのうち食塩とも呼ばれている塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）は７７．９％（２５ｇ）であり、順に塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）９．６％、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ4）６．１％、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ4）４．０％、塩化カリウム（ＫＣｌ）２．１％、その他０．３％であり、塩素イオン（Ｃｌ-）１８．９８ｇ／Ｌ、硫酸イオン（ＳＯ42-）２．６５ｇ／Ｌ、ナトリウムイオン（Ｎａ+）１０．５６ｇ／Ｌ、カリウムイオン（Ｋ+）０．３８ｇ／Ｌ、マグネシウムイオン（Ｍｇ2+）１．２７ｇ／Ｌ、カルシウムイオン（Ｃａ2+）０．４ｇ／Ｌとなる。これらのイオン（電解質）のうち、スメクタイトを含む粘土鉱物を使用して構築した遮水壁を、最も劣化させてしまうのは、マグネシウムイオンである。
【００４５】
［炭酸ソーダ］
電解質たるカルシウムイオン、マグネシウムイオンが溶けた海水に炭酸ソーダを供給すると、次の反応を示す。
Ｎａ2ＣＯ3  ＋  Ｃａ2+，Ｍｇ2+  →  ＣａＣＯ3，ＭｇＣＯ3  ＋  ２Ｎａ+
そして、ＣａＣＯ3は、溶解度が０．００１５ｇ／水１００ｇ（２５℃）と極めて小さいため、炭酸ソーダの供給によって、カルシウムイオンの大部分が不活性化される。
【００４６】
［苛性ソーダ］
電解質たるカルシウムイオン、マグネシウムイオンが溶けた海水に苛性ソーダを供給すると、次の反応を示す。
ＮａＯＨ  ＋  Ｃａ2+，Ｍｇ2+  →  Ｃａ（ＯＨ）2，Ｍｇ（ＯＨ）2  ＋  ２Ｎａ+
そして、Ｍｇ（ＯＨ）2は、溶解度が０．０００９ｇ／水１００ｇ（１７℃）と極めて小さいため、苛性ソーダの供給によって、マグネシウムイオンの大部分が不活性化される。
【００４７】
［炭酸ソーダ及び苛性ソーダ］
ＭｇＣＯ3は、溶解度が０．１５１８ｇ／水１００ｇ（１９℃）であり、また、Ｃａ（ＯＨ）2は、溶解度が０．１８５（０℃）であり、いずれも溶解度が相対的に大きい。したがって、炭酸ソーダ及び苛性ソーダの両方を使用した方が、より好ましいものとなる。表１に、海水に対して炭酸ソーダ及び苛性ソーダを供給した場合のマグネシウムイオン及びカルシウムイオンの濃度を示す。
【００４８】
【表１】
0005166984.tif 000002
【００４９】
［水ガラス］
（物理的効果）
電解質たるアルカリ土類金属イオン（カルシウムイオン、マグネシウムイオン）が溶けた海水に、水ガラス（珪酸ナトリウム）を供給すると、海水中の塩分による塩析効果によって、珪酸ゲルのフロック（ＳｉＯ2）が生成される。このフロックは、遮蔽膜となり、粘土鉱物に対する電解質の接触を物理的に阻止し、遮水壁の劣化を防止する。また、当該フロックは、遮水壁中の間隙に充填されるため、遮水性が向上する（目止め効果）。
【００５０】
（化学的効果）
電解質たるアルカリ土類金属イオン（カルシウムイオン、マグネシウムイオン）が溶けた海水に、水ガラス（珪酸ナトリウム）を供給すると、次の反応を示す。
Ｎａ2Ｏ・ｎＳｉＯ2  ＋  Ｃａ2+，Ｍｇ2+  →  ＣａＯ・ｎＳｉＯ2↓，ＭｇＯ・ｎＳｉＯ2↓  ＋  ２Ｎａ+
そして、ＭｇＯ・ｎＳｉＯ2は不溶であり、また、ＣａＯ・ｎＳｉＯ2は溶解度が０．００９５ｇ／水１００ｇ（１７℃）と極めて小さいため、マグネシウムイオン及びカルシウムイオンの大部分が不活性化されることになる。しかも、水ガラス由来のナトリウムイオン（アルカリイオン）によって、カルシウムイオンやマグネシウムイオン等のアルカリ土類金属イオンを水酸化物として不溶化させ、前述した炭酸ソーダ及び苛性ソーダの両方の作用を奏するため、遮水壁の劣化を抑制するに極めて優れる。
【００５１】
ここで、供給する水ガラスのモル比（ＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏ）を小さくすると、上記化学的効果が大きくなり、逆に、供給する水ガラスのモル比を大きくすると、上記物理的効果が大きくなる。このような観点から、水ガラスのモル比は、０．８〜４．５であるのが好ましく、２．０〜４．０であるのがより好ましい。
【００５２】
［コロイダルシリカ］
水ガラスと比べて、コロイダルシリカはアルカリ度が低い。コロイダルシリカを供給した場合は、水ガラスを供給した場合と比べて、アルカリによるアルカリ土類金属イオン（マグネシウムイオン、カルシウムイオン等）の不溶化効果が小さい。また、珪酸のコロイド粒子は水ガラス中の珪酸よりも反応が緩慢なため、アルカリ土類金属イオンとの反応性も低いと考えられる。しかしながら、塩析によってコロイド粒子が凝集するため、上記物理的効果は期待することができる。また、アルカリ度が低いと粘土鉱物懸濁液の粘度を増加させ難くなり、施工的に有利な面がある。
【００５３】
［Ｎａ型ゼオライト］
ゼオライトは、陽イオン交換能（ＣＥＣ）が高い。例えば、前田建設工業の人工ゼオライトのＣＥＣは、２００ｃｍｏｌ／ｋｇ以上である。したがって、ゼオライトを供給すると、アルカリ土類金属イオンを吸着、除去できると考えられ、遮水壁の劣化が抑制される。
【００５４】
なお、海水１Ｌ中のカルシウムイオン（０．４ｇ）及びマグネシウムイオン（１．２７ｇ）を吸着、除去させるために必要なゼオライト添加量は、当該ゼオライトの陽イオン交換能が２００ｃｍｏｌ／ｋｇであるとすると、マグネシウムイオン当量は、
１．２７÷２４．３×２  ＝  ０．１０４ｍｏｌ  ＝  １０．４ｃｍｏｌ
であり、カルシウムイオン当量は、
０．４÷４０×２  ＝  ０．０２ｍｏｌ  ＝  ２ｃｍｏｌ
である。したがって、カルシウムイオン及びマグネシウムイオン全量を吸着させるのに必要なゼオライト量は、
１×（１０．４＋２）÷２００  ＝  ０．０６２ｋｇ  ＝  ６２ｇ
となる。
【００５５】
［シリカフューム］
シリカフュームは、フェロシリコン、電融ジルコニア、金属シリコンの製造時に発生する平均粒径０．１５μｍと非常に細かい球状のシリカ微粒子である。シリカフュームを供給すると、当該シリカフュームが遮水壁中の間隙に充填された状態になるため、遮水性が向上する。また、遮水性の向上は、粘土鉱物に対する電解質の接触量減少につながるため、遮水壁の劣化が抑制される。このように、シリカフュームの供給により、水ガラスを供給した場合の物理的効果（目止め効果）と同様の効果が得られる。
【００５６】
なお、水ガラスやシリカフュームと同様に目止め効果を有する材料としては、例えば、カオリン、微粉炭酸カルシウム、ホワイトカーボン、シリカフラワー、珪カル等や、水に溶けて目詰め効果を発揮するセルロース系のパルプ、繊維系等を挙げることができる。ただし、水ガラスやシリカフュームによると、無機物質であり、微生物等による分解を受けず、耐久性がある材料であるため、水ガラスやシリカフュームによる方が好ましい。
【００５７】
［吸水ポリマー］
吸水ポリマーは、例えば、おむつ等の吸水材料として使用されているポリアクリル酸系の高吸水型樹脂などからなる。吸水ポリマーを供給すると、ポリマーが水を吸収して体積が膨張することによる圧密効果と吸水後のゼリー状の軟体物質により粘土鉱物粒子間の空隙を埋める目詰め効果を発揮するため、遮水壁の劣化が抑制される。
【００５８】
〔施工例（単軸掘削装置）〕
次に、単軸掘削装置を使用した施工例について、説明する。
本形態の単軸掘削装置１は、図２及び図３に示す全体構造を有するものである。すなわち、ベースマシン２の前方において支持され設置されたリーダ３はベースマシン２のリーダ受台４とバックステイ５により支えられる構造となっている。リーダ３には、複数本の単位掘削軸を長手方向に連結して構成された長尺の掘削軸６が鉛直方向に移動可能なように設けられ、その掘削軸６の頭部にはリーダ３に沿ってスライドする動力源７が搭載されている。この動力源７の動力は、減速機８を介して掘削軸６に伝達される。
【００５９】
動力源７としては、油圧モータが用いられることもあるが、一般的には電動モータが多く用いられる。この種の電動モータは１台に限られず、複数台用いることも可能である。これら電動モータからの動力は図示しない歯車列により一つにまとめられ、減速機８により回転数が減速されて掘削軸６に伝達される。
【００６０】
図４に示すように掘削軸６は、単位掘削ロッドが長手方向に複数本連結されて構成されたもので、その下方には撹拌ヘッド６ａを有し、下端に掘削ヘッド６ｂが取り付けられている。撹拌ヘッド６ａは翼片や螺旋翼などで構成される。また、掘削軸６の上端には粘土鉱物やイオン遮蔽剤の懸濁液を供給するための、流体供給源（図示せず）が設けられ、掘削軸６内にはこれらの液体流路（図示せず）が形成され掘削軸６の下端部の第１の供給口（図示せず）から当該懸濁液を吐出可能になっている。
【００６１】
また、掘削軸６内には、搬送管路（図示せず）が形成されており、搬送管路（図示せず）の一端には、粘土鉱物やイオン遮蔽剤の粉体を空気圧送するコンプレッサー等の圧送装置（図示せず）が外部で連設され、掘削軸６の下端部に搬送された当該粉体を吐出する第２の吐出口（図示せず）が形成されている。
【００６２】
なお、この種の単軸掘削装置は公知であり、本発明に係る遮水壁の構築方法を施工するにあたって使用することができる装置は、この単軸掘削装置１に限定されるものではない。
【００６３】
（パターン１）
以上の単軸掘削装置１を用いた遮水壁の構築方法について、図５に基づいて説明する。
まず、図５（１）に示すように、第１の工程として、単軸掘削装置１により粘土鉱物及びイオン遮蔽剤の懸濁液を安定液として掘削軸６の下端部の第１の吐出口（図示せず）から吐出して、土砂と懸濁液とを撹拌ヘッド６ａにより先行撹拌して、掘削孔の崩壊等を防止しつつ、掘削ヘッド６ｂで対象地盤を掘削する。この際、本装置１によると掘削ヘッド６ｂによる掘削と撹拌ヘッド６ａによる先行撹拌とが同時に行われるが、装置１を改良するなどして掘削と撹拌とを別々に（時間差を付けて）行うことができるのは前述したとおりである。また、粘度鉱物の懸濁液とイオン遮蔽剤の懸濁液とを同時に供給せず、別々に（時間差を付けて）供給することができるのも、前述したとおりである。
【００６４】
次に、図５（２）に示すように、所定の深度まで掘削した後は、図５（３）に示すように、第２の工程として、粘土鉱物及びイオン遮蔽剤の粉体を、掘削軸６内に形成された搬送管路（図示せず）にコンプレッサー等の圧送装置（図示せず）により空気圧送し、掘削軸６に形成された第２の吐出口（図示せず）より吐出させつつ、撹拌ヘッド６ａを回転させて土砂と粘土鉱物及びイオン遮蔽剤とを後行撹拌しながら、掘削軸６を引き抜く。
【００６５】
その結果、図５（４）に示すような遮水壁Ｓが対象地盤Ｇ中に形成される。図示はしないが、通常、この遮水壁Ｓを連続して構築し、柱列壁形式の遮水壁とする。
【００６６】
なお、懸濁液を搬送する液体流路と粉体を搬送する搬送管路とを兼用することも可能であるが、管路内での水分との接触による粉体の粘度増加を防ぐため、別経路とすることが好ましい。
【００６７】
ここで、第２の工程において、粘土鉱物及びイオン遮蔽剤の粉体を掘削軸６の引き抜き時に吐出させるのは、粘土鉱物の粘度増加を遅延させるためである。
すなわち、粘土鉱物が水分を吸収して粘度を増してくるのは、水と接触してから３０分程度後であるため、その間に水と土砂と粉体とを後行撹拌し、粘度が増してくるまでに掘削軸６を引き抜いてしまえば、低粘度状態のままで容易に均質な撹拌ができ、かつ撹拌効率もよく、撹拌した後は、地盤と同程度の強度を有する遮水壁が構築される。したがって、後行撹拌は、掘削軸６の引抜き時に行うことに限定されず、再度の挿入時に行うこともできるが、引抜き時に行う方が好ましい。
【００６８】
（パターン２）
パターン２は、図１０（１）に示すように、第１の工程として、単軸掘削装置１により粘土鉱物及びイオン遮蔽剤の懸濁液を安定液として掘削軸６の下端部の第１の吐出口（図示せず）から吐出して、土砂と懸濁液とを撹拌ヘッド６ａにより先行撹拌して、掘削孔の崩壊等を防止しつつ、掘削ヘッド６ｂで対象地盤を掘削する。この際、装置１を改良するなどして掘削ヘッド６ｂによる掘削と撹拌ヘッド６ａによる先行撹拌とを同時に行わず、別々に（時間差を付けて）行うことができることや、粘度鉱物の懸濁液とイオン遮蔽剤の懸濁液とを同時に供給せず、別々に（時間差を付けて）供給することができるのは、前述したとおりである。
【００６９】
次に、図１０（２）に示すように、所定の深度まで掘削した後は、図１０（３）に示すように、第２の工程として、粘土鉱物やイオン遮蔽剤を吐出せずに、撹拌ヘッド６ａを回転させ土砂と先に供給した粘土鉱物及びイオン遮蔽剤の懸濁液とを撹拌しながら掘削軸６を引き抜く。なお、前述した掘削ヘッド６ｂによる掘削と撹拌ヘッド６ａによる先行撹拌とを同時に行わず、別々に（時間差を付けて）行う形態としては、改良した単軸掘削装置１を所定深度まで掘削するに際しては、粘土鉱物やイオン遮蔽剤の懸濁液を供給した先行撹拌を行わず、この単軸掘削装置１の引き抜きの際に粘土鉱物やイオン遮蔽剤の懸濁液を供給した先行撹拌を行う形態が考えられる。
【００７０】
次に、図示はしないが第３の工程として、掘削軸６を第１の工程によって形成された掘削孔内に再び挿入しつつ、粘土鉱物及びイオン遮蔽剤の粉体を吐出し、この粉体と土砂とを、図１０（４）に示すように、最下部まで万遍なく後行撹拌する。
【００７１】
次に、第４の工程として、図１０（５）に示すように、粘土鉱物及びイオン遮蔽剤を吐出せずに、撹拌ヘッド６ａを回転させ土砂と粘土鉱物及びイオン遮蔽剤とを撹拌しながら掘削軸６を引き抜けばよい。その結果、図１０（６）に示すような遮水壁Ｓが対象地盤Ｇ中に形成される。図示はしないが、通常、この遮水壁Ｓを連続して構築し、柱列壁形式の遮水壁とする。
【００７２】
（その他）
単軸掘削装置１を用いた遮水壁の構築方法は、以上のほかにもさまざまな形態を考えることができる。具体的には、例えば、単軸掘削装置１により粘土鉱物の懸濁液を安定液として掘削軸６の下端部の第１の吐出口（図示せず）から吐出して、土砂と懸濁液とを撹拌ヘッド６ａにより先行撹拌して、掘削孔の崩壊等を防止しつつ、掘削ヘッド６ｂで対象地盤を掘削する。所定の深度まで掘削した後は、イオン遮蔽剤を掘削軸６の下端部の第１の吐出口（図示せず）から吐出して、土砂とイオン遮蔽剤と先に供給した粘土鉱物とを撹拌ヘッド６ａにより先行撹拌しながら掘削軸６を引き抜く。次いで、掘削軸６を以上の工程によって形成された掘削孔内に再び挿入しつつ、撹拌ヘッド６ａにより後行撹拌のみを行い、又は、粘土鉱物及びイオン遮蔽剤の粉体を吐出し、この粉体と土砂とを、最下部まで万遍なく後行撹拌する。そして、粘土鉱物及びイオン遮蔽剤を吐出し、撹拌ヘッド６ａを回転させ土砂と粘土鉱物及びイオン遮蔽剤とを撹拌しながら掘削軸６を引き抜く。以上の結果、遮水壁Ｓが対象地盤Ｇ中に形成される。
【００７３】
〔施工例（多軸掘削装置）〕
次に、多軸掘削装置を使用した施工例について、特に、三軸掘削装置を使用した場合を主に説明する。
三軸掘削装置１１は、例えば、図６に示す全体構造を有するものである。単軸掘削装置１との相違は、図７に示すように、掘削軸１２が、３本の掘削軸から構成され、中央掘削軸１３と、この中央掘削軸１３の両側を挟むように列設された側端掘削軸１４ａ，１４ｂとからなることである。したがって、それ以外の構成については、単軸掘削装置１の構成と同様なので、掘削軸１２の構成の説明だけに留め、それ以外の構成の説明は省略する。
【００７４】
中央掘削軸１３、側端掘削軸１４ａ，１４ｂは、それぞれ単位掘削ロッドが長手方向に複数本連結されて構成されたもので、その下方には撹拌ヘッド１５を有し、下端に掘削ヘッド１６が取り付けられている。撹拌ヘッド１５は、翼片又は螺旋翼などで構成される。また、中央掘削軸１３、側端掘削軸１４ａ，１４ｂの上端には、粘土鉱物やイオン遮蔽剤の懸濁液を供給するための、流体供給源（図示せず）が設けられ、中央掘削軸１３、側端掘削軸１４ａ，１４ｂ内にはこれらの液体流路（図示せず）が形成され、中央掘削軸１３、側端掘削軸１４ａ，１４ｂの下端の側面部に形成された第１の吐出口１７から、粘土鉱物やイオン遮蔽剤の懸濁液を吐出可能になっている。したがって、この場合、第１の吐出口１７は中央掘削軸１３、側端掘削軸１４ａ，１４ｂの回転に伴って回転し、流体供給源からの粘土鉱物やイオン遮蔽剤の懸濁液は回転噴射されることになる。また、第１の吐出口１７の高さ位置は下端部が最適であることはいうまでもないが、それよりも上側に設けることもできる。さらに第１の吐出口１７までの液体流路（図示せず）は、上記例のように中央掘削軸１３、側端掘削軸１４ａ，１４ｂ内を通さずに、軸外側を通すこともできる。
【００７５】
さらに、中央掘削軸１３、側端掘削軸１４ａ，１４ｂ内には、搬送管路（図示せず）が形成されており、搬送管路（図示せず）の一端には、粘土鉱物やイオン遮蔽剤の粉体を空気圧送するコンプレッサー等の圧送装置（図示せず）が外部で連設され、中央掘削軸１３、側端掘削軸１４ａ，１４ｂの下端には搬送された粘土鉱物やイオン遮蔽剤の粉体を吐出する第２の吐出口１８が形成されている。
【００７６】
なお、この種の三軸掘削装置は公知であり、本発明に係る遮水壁の構築方法は、この三軸掘削機１１の使用に限定されるものではない。
【００７７】
以上の三軸掘削装置１１を使用した施工例としては、前述、単軸掘削装置１を使用した場合のパターン１に対応する方法を例示することができる。
この方法は、図示はしないが、まず、第１の工程として、三軸掘削装置１１により粘土鉱物及びイオン遮蔽剤の懸濁液を安定液として側端掘削軸１４ａ，１４ｂの第１の吐出口１７から吐出して、土砂と当該懸濁液とを撹拌ヘッド１５により先行撹拌して、補助掘削孔の崩壊等を防止しつつ、掘削ヘッド１６で対象地盤を、中央掘削軸１３による主掘削に先行して、側端掘削軸１４ａ，１４ｂにより補助掘削する。そして、これにつづく中央掘削軸１３が対象地盤に貫入することにより、中央掘削軸１３の第１の吐出口１７からも粘土鉱物及びイオン遮蔽剤の懸濁液が吐出され、側端掘削軸１４ａ，１４ｂによる補助掘削と共に主掘削も行われることになる。この際、三軸掘削装置１１を改良するなどして掘削ヘッド１６による掘削と撹拌ヘッド１５による先行撹拌とを同時に行わず、別々に（時間差を付けて）行うことや、粘度鉱物の懸濁液とイオン遮蔽剤の懸濁液とを同時に供給せず、別々に（時間差を付けて）供給できるのは、前述したとおりである。また、粘度鉱物の懸濁液は、側端掘削軸１４ａ，１４ｂの第１の吐出口１７から吐出し、イオン遮蔽剤の懸濁液は、中央掘削軸１３の第１の吐出口１７から吐出するなどもできるが、構築する遮水壁の性状を均一化するという観点からは、このように掘削軸によって切り分けない方が好ましい。
【００７８】
所定の深度まで掘削した後は、第２の工程として、粘土鉱物及びイオン遮蔽剤の粉体を、中央掘削軸１３、側端掘削軸１４ａ，１４ｂ内に形成された搬送管路（図示せず）にコンプレッサー等の圧送装置（図示せず）により空気圧送し、中央掘削軸１３、側端掘削軸１４ａ，１４ｂに形成された第２の吐出口１８より吐出させつつ、撹拌ヘッド１５を回転させ土砂と粘土鉱物やイオン遮蔽剤とを後行撹拌しながら、中央掘削軸１３、側端掘削軸１４ａ，１４ｂを引き抜く。
【００７９】
その結果、柱列状の遮水壁が対象地盤中に形成される。図示はしないが、通常、この遮水壁を連続して構築し、柱列壁形式の遮水壁とする。
【００８０】
なお、粘土鉱物やイオン遮蔽剤の懸濁液を搬送する液体流路と粘土鉱物やイオン遮蔽剤の粉体を搬送する搬送管路とを兼用することも可能であるが、管路内での水分との接触による粉体の粘度増加を防ぐため、別経路とすることが好ましい。
【００８１】
ここで、第２の工程において、粘土鉱物やイオン遮蔽剤の粉体を中央掘削軸１３、側端掘削軸１４ａ，１４ｂの引抜き時に吐出させるのは、粘土鉱物の粘度増加を遅延させるためである。
すなわち、粘土鉱物が水分を吸収して粘度を増してくるのは、水と接触してから３０分程度後であるため、その間に水と土砂と粘土鉱物及びイオン遮蔽剤とを撹拌し、粘度が増してくるまでに中央掘削軸１３、側端掘削軸１４ａ，１４ｂを引き抜いてしまえば、低粘度状態のままで容易に均質な撹拌ができ、かつ撹拌効率もよく、撹拌した後は、地盤と同程度の強度を有する遮水壁が構築される。したがって、後行撹拌は、中央掘削軸１３、側端掘削軸１４ａ，１４ｂの引抜き時に行うことに限定されず、再度の挿入時に行うこともできるが、引抜き時に行う方が好ましい。
【００８２】
また、三軸掘削装置１１による粘土鉱物やイオン遮蔽剤の吐出方法については、様々な変形例が考えられる。例えば、先行撹拌段階では、側端掘削軸１４ａ，１４ｂの第１の吐出口１７のみから懸濁液を吐出させ、引抜き段階では中央掘削軸１３の第２の吐出口１８のみから粉体を吐出させることも可能である。
【００８３】
なお、以上では、三軸掘削装置について説明したが、例えば、四軸、五軸、六軸又はそれ以上の複数軸を有する掘削装置についても適用可能である。また、前述した単軸掘削のパターン２に対応する方法の説明については、単軸掘削のパターン２とほぼ同様のため、説明を省略する。
【００８４】
〔施工例（チェーンカッター方式掘削装置）〕
チェーンカッター方式掘削装置２１は、図８（１），（２）に示す全体構造を有するものである。なお、図８（１）はチェーンカッター方式掘削装置２１の側面図であり、図８（２）はその正面図である。ベースマシン２２の前方において支持され設置されたリーダ２３は、ベースマシン２２のリーダ受台２４とバックステイ２５により支えられる構造となっている。リーダ２３には、カッター２６の一部を構成する無端チェーン２７をガイドするための複数の単位ガイドポストを長手方向に連結して構成されたガイドポスト２８が鉛直方向に移動可能なように設けられ、そのガイドポスト２８の頭部にはリーダ３に沿ってスライドする電動モータ等による動力源２９が搭載されている。この動力源２９の動力は、チェーン駆動用ドライブホイール（図示せず）を介して後述する無端チェーン２７に伝達される。
【００８５】
カッター２６は、ガイドポスト２８、チェーン駆動用ドライブホイール（図示せず）、後述するチェーンスプロケット３０、無端チェーン２７、複数のカッタービット（図示せず）及び撹拌バー（図示せず）から構成されている。ガイドポスト２８には、上部にチェーン駆動用ドライブホイール（図示せず）及び最下端のガイドポスト２８ａ下部にチェーンスプロケット３０が枢支又は軸支されるように設けられ、これらガイドポスト２８、チェーン駆動用ドライブホイール及びチェーンスプロケット３０には、無端チェーン２７が掛け渡されており、この無端チェーン２７には、複数のカッタービット（図示せず）と撹拌バー（図示せず）とが交互に配設されている。そして、この無端チェーン２７は動力源２９からの動力によりチェーン駆動用ドライブホイールを介して、回動するようになっている。
【００８６】
また、ガイドポスト２８内には、外部に設けられた流体供給源（図示せず）から供給される粘土鉱物やイオン遮蔽剤の懸濁液を搬送する液体流路（図示せず）が形成され、最下端のガイドポスト２８ａの下部の第１の吐出口（図示せず）から粘土鉱物やイオン遮蔽剤の懸濁液を吐出可能になっている。
【００８７】
さらに、ガイドポスト２８内には、搬送管路（図示せず）が形成されており、搬送管路（図示せず）の一端には、粘土鉱物やイオン遮蔽剤の粉体を空気圧送するコンプレッサー等の圧送装置（図示せず）が連設され、最下端のガイドポスト２８ａの下部には搬送された粘土鉱物やイオン遮蔽剤の粉体を吐出する第２の吐出口（図示せず）が形成されている。
【００８８】
なお、この種のチェーンカッター方式掘削装置２１は公知であり、本発明に係る遮水壁の構築方法は、チェーンカッター方式掘削装置２１以外の装置を使用して実施することもできる。また、第１及び第２の吐出口は、最下端のガイドポスト２８ａに形成されることが好ましいが、任意の位置のガイドポスト２８，２８…に形成してもよい。
【００８９】
（パターン１）
チェーンカッター方式掘削装置２１を使用した遮水壁Ｓの構築方法について、図９に基づいて説明する。
まず、事前に所定深度まで掘削された掘削孔にカッター２６を貫入するか、単位ガイドポストを順次連結させながら所定深度まで自力建込みを行うことによって、図９（１）に示すように、対象地盤中にカッター２６を建込む。そして、図９（２）に示すように、第１の工程として、ベースマシン２２をカッター建込み位置から矢印（往路）の方向（紙面右方向）に移動させながら、粘土鉱物及びイオン遮蔽剤の懸濁液を安定液として最下端のガイドポスト２８ａの下部の第１の吐出口（図示せず）から吐出して、土砂と粘土鉱物やイオン遮蔽剤の懸濁液とを撹拌バーにより先行撹拌して、掘削溝の崩壊等を防止しつつ、カッタービットで対象地盤Ｇを溝掘削する。
【００９０】
所定の長さまで溝掘削した後は、図９（３）に示すように、第２の工程として、粘土鉱物及びイオン遮蔽剤の粉体を、第２の吐出口（図示せず）より吐出させつつ、撹拌バーを回転させ土砂と粘土鉱物やイオン遮蔽剤とを後行撹拌しながら、始点となるカッター建込み位置に向けて矢印（復路）方向（紙面左方向）にベースマシン２２を移動させ、カッター建込み位置に戻った後、カッター２６を引き抜く。その結果、図９（４）に示すように、溝掘削した部分に、連続壁である遮水壁Ｓが構築される。
【００９１】
なお、粘土鉱物やイオン遮蔽剤の懸濁液を搬送する液体流路と粘土鉱物やイオン遮蔽剤の粉体を搬送する搬送管路とを兼用することも可能であるが、管路内での水分との接触による粉体の粘度増加を防ぐため、別経路とすることが好ましい。
【００９２】
ここで、第２の工程において、ベースマシン２２の復路移動時に、粘土鉱物やイオン遮蔽剤の粉体を吐出させるのは、粘土鉱物の粘度増加を遅延させるためである。
すなわち、粘土鉱物が水分を吸収して粘度を増してくるのは、水と接触してから３０分程度後であるため、その間に水と土砂と粘土鉱物及びイオン遮蔽剤とを撹拌し、粘度が増してくるまでに、カッター建込み位置への戻る復路移動を終えてカッター２６を引き抜いてしまえば、低粘度状態のままで容易に均質な撹拌ができ、かつ撹拌効率もよく、撹拌した後は、地盤と同程度の強度を有する地中遮水壁Ｓが構築される。
【００９３】
（パターン２）
パターン２は、図１１（１）に示すように、第１の工程としては、カッターの建込み位置を１次工区開始点とし、図１１（２）に示すように、この１次工区開始点からベースマシン２２を矢印（往路）の方向（紙面右方向）に移動させつつ、所定長の１次工区終了点まで溝掘削させながら、粘土鉱物及びイオン遮蔽剤の懸濁液を最下端のガイドポスト２８ａの下部の第１の吐出口（図示せず）から吐出し、土砂と粘土鉱物やイオン遮蔽剤の懸濁液とを先行撹拌して、掘削溝の崩壊等を防止しつつ、カッタービットで対象地盤を溝掘削する。
【００９４】
第２の工程として、図１１（３）に示すように、ベースマシン２２が１次工区終了点から１次工区開始点へ戻りながら、粘土鉱物及びイオン遮蔽剤を吐出せずに、第１の工程により撹拌された撹拌土砂の更なる撹拌のみを行う。
【００９５】
第３の工程として、１次工区開始点に戻った後、図１１（４）に示すように、再び１次工区終了点方向へ移動しつつ、１次工区開始点から１次工区終了点までは、粘土鉱物及びイオン遮蔽剤の粉体を吐出し、粘土鉱物及びイオン遮蔽剤と土砂とを後行撹拌し、１次工区終了点を２次工区開始点として、図１１（５）に示すように、この２次工区開始点から所定長の２次工区終了点までは、溝掘削しながら、粘土鉱物及びイオン遮蔽剤の懸濁液を最下端のガイドポスト２８ａの下部の第１の吐出口（図示せず）から吐出し、土砂と粘土鉱物やイオン遮蔽剤の懸濁液とを先行撹拌して、掘削溝の崩壊等を防止しつつ、カッタービットで対象地盤を溝掘削する。
【００９６】
そして、図示はしないが、先行工区終了点を後行工区開始点として、上記第２の工程と第３の工程を順次繰り返すことにより、全工区の地中遮水壁の構築を行っていく。その他については、パターン１と略同様なので、説明を省略する。
【００９７】
（その他）
チェーンカッター方式掘削装置２１を用いた遮水壁の構築方法は、以上のほかにもさまざまな形態を考えることができる。具体的には、例えば、ベースマシン２２を往路移動させるにおいて粘土鉱物懸濁液を供給し、復路移動させるにおいてイオン遮蔽剤を供給し、再度先行した往路移動と同様の往路移動させるにおいて粘土鉱物の粉体及びイオン遮蔽剤の粉体を供給する形態などが考えられる。
【実施例】
【００９８】
次に、本発明の実施例を説明する。
表２に示すように、粘土鉱物やイオン遮蔽剤を変化させて、透水係数を測定する試験を行った。なお、供給方法、測定方法等の詳細は、次に示すとおりである。
【００９９】
（供給方法）
２：図１の（２）の方法、３：図１の（３）の方法、７：図１の（７）の方法に対応。
【０１００】
（粘土鉱物）
［クニゲル］
乾燥砂：１７４０ｋｇ、海水(希釈倍率)：３４８Ｌ（２倍）、供給量：１００Ｌ（１０％）、銘柄：クニゲルＶ−１。
【０１０１】
［Ｈｙｄｒｏｇｅｌ］
乾燥砂：１７４０ｋｇ、海水(希釈倍率)：３４８Ｌ（２倍）、供給量：１００Ｌ（７％）、銘柄：Ｈｙｄｒｏｇｅｌ。
【０１０２】
［群馬産１］
乾燥砂：１７４０ｋｇ、海水(希釈倍率)：３４８Ｌ（２倍）、供給量：１００Ｌ（１０％）、銘柄：群馬産ベントナイト。
【０１０３】
［群馬産２］
乾燥砂：１７４０ｋｇ、海水(希釈倍率)：３４８Ｌ（４倍）、供給量：１００Ｌ（１０％）、銘柄：群馬産ベントナイト。
【０１０４】
［後行撹拌における粘土鉱物］
後行撹拌における粘土鉱物は、先行撹拌における粘土鉱物と同様のものを使用。
【０１０５】
（測定方法）
試験番号１〜２２：ＪＩＳ  Ａ  １２１８：１９９８（ＪＧＳ  ０３１１−２０００）に規定の変水位透水試験に準拠して測定した。
【０１０６】
試験番号２３〜５５：アメリカ材料試験協会  ＡＳＴＭＤ５０８４−０３に規定のフレキシブルメンブレンを使用する透水試験装置を用いた飽和状態にある多孔質材料の透水性の標準測定方法（メソッドＢ）に準拠して測定した。
【０１０７】
【表２】
0005166984.tif 000003
【０１０８】
表２において、得られた透水係数は、試験方法や試験日数の違いによる影響が多少はあるが、相対的にイオン遮蔽剤Ａのみを供給するよりもイオン遮蔽剤Ａ及びイオン遮蔽剤Ｂを供給した方が好ましいこと、イオン遮蔽剤の供給は、後行撹拌におけるよりも先行撹拌における方が、効果が大きいものの、後行撹拌においても供給すればより大きな効果が得られること、粘土鉱物の種類によっても粒度や膨潤度の違いがあり、この違いによって値が異なることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、ベントナイト等のスメクタイトを含む粘土鉱物を用いた遮水壁の構築方法として、適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】イオン遮蔽剤の供給方法を説明するための図である。
【図２】単軸掘削装置の側面図である。
【図３】単軸掘削装置の正面図である。
【図４】単軸掘削軸の先端部分の正面図である。
【図５】掘削及び撹拌工程を説明するための図である。
【図６】三軸掘削装置の正面図である。
【図７】三軸掘削装置の掘削軸の先端部分の正面図である。
【図８】チェーンカッター方式掘削装置の側面図及び正面図である。
【図９】チェーンカッター方式掘削装置を用いての掘削及び撹拌工程を説明するための図である。
【図１０】単軸掘削装置を用いての掘削及び撹拌工程を説明するための図である。
【図１１】チェーンカッター方式掘削装置を用いての掘削及び撹拌工程を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１…単軸掘削装置、２…ベースマシン、３…リーダ、４…リーダ受台、５…バックステイ、６…掘削軸、６ａ…撹拌ヘッド、６ｂ…掘削ヘッド、７…動力源、１１…三軸掘削装置、１２…掘削軸、１３…中央掘削軸、１４ａ，１４ｂ…側端掘削軸、１５…撹拌ヘッド、１６…掘削ヘッド、１７…第１の吐出口、１８…第２の吐出口、２１…チェーンカッター方式掘削装置、２２…ベースマシン、２３…リーダ、２４…リーダ受台、２５…バックステイ、２６…カッター、２７…無端チェーン、２８…ガイドポスト、２８…最下端のガイドポスト、２９…動力源、３０…チェーンスプロケット、Ｇ…対象地盤、Ｓ…遮水壁。
【図１】
0005166984.tif 000004
【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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