(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内水域と外水域との間で水移動が可能な開口が形成された中空構造体を水底に設置するとともに、該中空構造体の中空内部に中詰め材を充填し、該中詰め材を、所定期間湿潤風乾処理されたコンクリート廃材で構成する水質浄化堤の構築方法であって、前記湿潤風乾処理工程は、風乾処理を行いつつ所定期間ごとに湿潤状態を形成することを特徴とする水質浄化堤の構築方法。
【請求項２】
前記コンクリート廃材を所定の籠体に収容した状態で前記中空構造体の中空内部に充填する請求項１記載の水質浄化堤の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所望の浄化水域を取り囲むようにして設置される水質浄化堤の構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウオーターフロントにおいてアメニティに富んだ親水空間を確保するためには、水質を浄化して良好な水環境を形成することが不可欠である。
【０００３】
このような水質浄化手段として、いわゆる水質浄化堤が注目されている。
【０００４】
水質浄化堤１は、図５に示すように礫や砕石からなる中詰め材２を海底３から台形状に積み上げ、これを所定の被覆石４で被覆したものであり、かかる水質浄化堤１を所定の水域を取り囲むようにして構築しておくと、外水域５の海水は、水質浄化堤１で浄化されて内水域６に流入する。
【０００５】
すなわち、潮の干満や波の作用によって外水域５の海水が内水域６に移動する際、該海水は、水質浄化堤１の中詰め材２の間隙を通過するが、そのときに海水中に含まれるプランクトン等の汚濁成分は、中詰め材２の表面に付着形成された微生物群からなる生物膜によって付着あるいは捕捉され、さらに礫間に棲息する貝類や甲殻類によって摂取され除去される。
【０００６】
このように、水質浄化堤１で囲まれた内水域６は、該浄化堤１を構成する中詰め材２の接触ろ材としての作用によって清浄な水質へと浄化されることがわかってきた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる水質浄化堤１を構築するには大量の中詰め材２が必要となり、採石場からの運搬コストとも併せて、全体の調達コストが高くなるという問題や、中詰め材２を台形状に積み上げてその上から被覆石４を載せるという作業が煩雑で長期間を要するという問題も生じていた。
【０００８】
さらには、安定性の面からは水質浄化堤１の断面を台形状とせざるを得ず、その結果として下層側に多くの中詰め材２が使用されることとなるが、かかる状況では、ただでさえ溶存酸素濃度の低い底層水が、下層の中詰め材２に付着する生物群や礫間棲息生物によってさらに大量に酸素消費されて貧酸素化し、内水域の生息環境を悪化させるとともに、礫間棲息生物の環境も酸素濃度の低下によって悪化するという事態を招き、中詰め材を台形状に配置することが水質浄化機能の面からは必ずしも望ましいことではないという問題も生じていた。
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、中詰め材の調達コストの軽減、工期の短縮および底層での貧酸素化の防止が可能な水質浄化堤の構築方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る水質浄化堤の構築方法は請求項１に記載したように、内水域と外水域との間で水移動が可能な開口が形成された中空構造体を水底に設置するとともに、該中空構造体の中空内部に中詰め材を充填し、該中詰め材を、所定期間湿潤風乾処理されたコンクリート廃材で構成する水質浄化堤の構築方法であって、前記湿潤風乾処理工程は、風乾処理を行いつつ所定期間ごとに湿潤状態を形成するものである。
【００１１】
また、本発明に係る水質浄化堤の構築方法は、前記コンクリート廃材を所定の籠体に収容した状態で前記中空構造体の中空内部に充填するものである。
【００１３】
本発明に係る水質浄化堤の構築方法においては、潮の干満や波の作用を受けたとき、外水域の水は、中空構造体に形成された開口から該構造体の中空内部に入り、該中空内部に充填された中詰め材によって水質浄化作用を受けた後、反対側の開口を通って内水域に流入するが、かかる水質浄化堤を構築するにあたっては、中空構造体を陸上等で予め製作しておくことができるので、現場水域における工期は大幅に短縮される。また、中詰め材は、中空構造体によって安定的に保持されるため、従来のように台形状に積み上げる必要がなくなり、下層部分での過剰な酸素消費が回避される。
【００１４】
ここで、所定期間風乾処理若しくは湿潤風乾処理されたコンクリート廃材を前記中詰め材とした場合、該処理中にコンクリート中のアルカリ成分が中和される。そのため、中詰め材として海水に浸漬した後で該コンクリートのアルカリ成分が堤内のｐＨを上昇させることはない。したがって、コンクリート廃材を従来の中詰め材に代わる代替材として利用することが可能となる。
【００１５】
また、前記中詰め材を篭体に収容した状態で前記中空構造体の中空内部に充填した場合、該篭体を引き上げることによって中詰め材の洗浄、交換等のメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る水質浄化堤の構築方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る水質浄化堤を示した断面図である。同図でわかるように、本実施形態の水質浄化堤１１は、海底３の上に敷設された捨石１２の上にコンクリート等で構成した中空構造体としてのケーソン１３を据え付けるとともに、該ケーソン１３の外壁１４ａ、１４ｂおよび内部を仕切る隔壁１５ａ、１５ｂ、１５ｃにそれぞれ海水移動が可能な開口としてのスリット１６を形成し、さらにこれらの外壁及び隔壁で囲まれた各中空内部にはそれぞれ中詰め材としてのコンクリート廃材１７を篭体としての蛇篭１８に収容した状態で充填してある。
【００１８】
コンクリート廃材１７は、コンクリート構造物の解体工事や震災で生じたコンクリートがらをクラッシャ等の破砕機を用いて２０ｃｍ乃至４０ｃｍ程度、好ましくは２０ｃｍ乃至３０ｃｍ程度の大きさに粒度調整し、これを例えば岸壁に野積みして風乾したものを用いる。
【００１９】
風乾の期間としては、風乾が終わってケーソン１３内に投入充填したとき、海水と接触する時間（３〜６時間）内に海水のｐＨ上昇が９程度に抑制されることを基準とし、具体的には、２週間、好ましくは５週間程度を目安とする。
【００２０】
本実施形態に係る水質浄化堤１１を構築するにあたっては、海底３に捨石１２を敷設し、次いで、予めドックヤード等で製作されたケーソン１３を現場水域まで曳航し、これを該捨石１２の上に据え付ける。
【００２１】
次に、風乾済みのコンクリート廃材１７を蛇篭１８に投入し、かかる蛇篭１８をケーソン１３の中空内部に吊り降ろす。
【００２２】
このようにして構築された水質浄化堤１１においては、潮の干満や波の作用を受けたとき、外水域５の海水は、ケーソン１３の外壁１４ａに形成されたスリット１６から該ケーソンの中空内部に入り、隔壁１５ａ、１５ｂ、１５ｃを順次通過しながら中空内部に充填されたコンクリート廃材１７によって従来の堤体材と同様の水質浄化作用を受け、しかる後に、反対側の外壁１４ｂに形成されたスリット１６を通って内水域６に流入する。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態に係る水質浄化堤１１によれば、コンクリート廃材１７は、ケーソン１３によって安定的に保持される。そのため、積上げ状態での安定性を確保するために中詰め材を台形状に積み上げていた従来とは違って、下層部分の堤体幅がずっと短くなり、海水と中詰め材であるコンクリート廃材１７との接触距離が長くなることによる過剰な酸素消費を回避することができる。
【００２４】
また、本実施形態に係る水質浄化堤１１によれば、ケーソン１３を陸上等で予め製作しておくことができるので、現場水域における工期を大幅に短縮することができる。
【００２５】
また、風乾処理されたコンクリート廃材１７を中詰め材としたので、コンクリート中のアルカリ成分（Ca(OH)2など）は、風乾中に空気中の二酸化炭素によって中和され、外水域５の海水がコンクリート廃材１７の隙間を通って内水域６に流入する際、該コンクリート廃材のアルカリ成分によってｐＨが上昇することはない。
【００２６】
そのため、堤内の海水を生物の棲息に適したｐＨ環境に維持することが可能となり、かくして、コンクリート廃材を通常の砕石や礫に代わる接触ろ材として、水質浄化堤の中詰め材に利用することが可能となる。
【００２７】
また、従来、中詰め材を採石場にて選別していたため、採石場が遠方にしかない場合には、運搬コストが高くつくことが少なくなかった。しかしながら、本実施形態の水質浄化堤によれば、該浄化堤の構築場所に近いコンクリート構造物を利用することができるので、中詰め材の運搬コストを軽減することが可能となる。特に、大規模なリゾート開発の一環として水質浄化堤を沖合に構築するようなケースでは、コンクリート廃材を現地にて調達することができるので、運搬コストはさらに軽減される。
【００２８】
なお、コンクリート廃材を処分するという視点から考えれば、コンクリート構造物の解体や震災で生じたコンクリート廃材は、海底に積み上げるという形で最終処分されるため、陸上にて処分用地を確保する必要がなくなり、コンクリート廃材の処分コストを低減することが可能となるとともに、廃棄物処分場の規模を縮小して環境への影響を最小限にとどめることも可能となる。さらに、従来、産業廃棄物として処分されていたコンクリート廃材が水質浄化堤の中詰め材として再利用されることとなり、資源の有効利用に寄与する。
【００２９】
また、コンクリート廃材１７を蛇篭１８に投入した状態でケーソン１３の中空内部に充填するようにしたので、コンクリート廃材１７が万一目詰まりした場合であっても、これを蛇篭１８ごと引き上げるようにすれば、コンクリート廃材１７の洗浄、交換等のメンテナンス作業を容易に行うことが可能となる。
【００３０】
本実施形態では、中詰め材であるコンクリート廃材を蛇篭に投入するようにしたが、メンテナンス作業が必要ないのであれば、該コンクリート廃材をケーソンの中空内部に直接投入するようにしてもよい。
【００３１】
また、本実施形態では、破砕機で粒度調整されたコンクリート廃材をすぐに風乾するようにしたが、コンクリート廃材を粒度調整した後に水道水、海水等で洗浄し、しかる後に風乾するようにしてもよい。かかる構成により、粒度調整工程においてコンクリート廃材表面に付着したアルカリ成分が除去されるので、風乾の期間を短縮することが可能となる。
【００３２】
また、本実施形態では、コンクリート廃材を風乾処理するようにしたが、これに代えて湿潤風乾するようにしてもよい。なお、湿潤風乾の期間は、２週間程度を目安とすればよい。
【００３３】
かかる構成においても、コンクリート中のアルカリ成分が中和されるので、風乾処理の場合と同様、海水が内水域に移動する際の海水のｐＨ上昇を抑えることができるとともに、中詰め材の調達コストやコンクリート廃材の処分コストに関して上述したと同様の効果を奏するが、本変形例ではさらに、アルカリ成分の中和反応が風乾処理よりも促進されるという効果を奏し、したがって、風乾処理のときよりも養生期間を短縮することが可能となる。
【００３４】
なお、かかる湿潤風乾の後にさらに通常の風乾処理を行うようにしてもよい。かかる構成により、コンクリート廃材のアルカリ分をより完全に中和させることが可能となる。
【００３５】
次に、コンクリート廃材の海水投入によるｐＨの変動に関して以下の室内実験を行ったのでその概略を説明する。
【００３６】
実験には、モルタルテストピースを破砕機で５〜２０ｍｍ程度に粉砕してから所定の前処理を施して供試材とし、該供試材0.2リットルを２リットルの海水に密閉状態にて浸漬し、海水のｐＨ変動およびアルカリ度の変動を観察した。
【００３７】
ここで、供試材としては、粉砕しただけのもの（供試材１）、粉砕後表面を海水洗浄しただけのもの（供試材２）、粉砕後表面を水道水で洗浄して２週間風乾したもの（供試材３）、粉砕後表面を水道水で洗浄して５週間風乾したもの（供試材４）、粉砕後表面を水道水で洗浄し、その後２週間にわたって３日に１回霧吹きで湿潤風乾養生したもの（供試材５）、粉砕後表面を水道水で洗浄し、その後２週間にわたって３日に１回霧吹きで湿潤風乾養生し、その後さらに３週間風乾したもの（供試材６）の計６種類を作成した。
【００３８】
実験結果を図２に示す。まず、図２(a)は、海水のアルカリ度の経時変化を示したグラフである。かかるグラフからわかるように、風乾を行わなかった供試材１および供試材２は、1.5ヶ月経過するとアルカリ度が25(meq /リットル)以上に上昇するのに対し、５週風乾した供試材４、２週湿潤風乾した供試材５および２週湿潤風乾後に３週風乾した供試材６はほとんど上昇しなかった。
【００３９】
図２(b)は、供試材１ｍ3 あたりのアルカリ溶出量を示したグラフである。かかるグラフからわかるように、風乾を行わなかった供試材１および供試材２に比べ、風乾若しくは湿潤風乾を行った供試材３、供試材４、供試材５および供試材６のアルカリ溶出量は少なく、特に供試材４〜６についてはその量はきわめて少なかった。
【００４０】
図２(c)は投入初期の海水のｐＨ変動を示したグラフである。同グラフでわかるように、風乾を行わなかった供試材１および供試材２は、浸漬時間が３時間を経過すると海水のｐＨが9.5以上に達し、５〜６時間経過するとｐＨ１０付近まで上昇したが、風乾若しくは湿潤風乾を行った供試材３、供試材４、供試材５および供試材６では、４時間経過してもｐＨ９程度に抑制され、特に供試材４〜６については、６時間経過してもｐＨ９以下であった。
【００４１】
以上の実験結果から、風乾を２週間以上行えば海水のｐＨ上昇は９程度に抑制され、特に５週風乾、あるいは２週湿潤風乾を行ったものは、９以下に抑制されることがわかった。
【００４２】
なお、このように風乾若しくは湿潤風乾されたコンクリート廃材を従来の中詰め材の代替材として利用できることが実証されたが、従来のように礫や砕石を中詰め材として利用してもよい。かかる構成においても、上述した工期の短縮および底層での貧酸素化の防止を図ることができる。
【００４３】
また、本実施形態では、スリット１６を水平スリットとしたが、これに代えて鉛直スリットとしてもよいし、開口の形状としては、スリットでなくとも例えば円形状としてもよい。
【００４４】
また、本実施形態では、ケーソン１３を天井スラブがない構造としたが、図３(a)に示すように頂部にスラブ２１を設けたケーソン２２とするとともに、該スラブの両側方に手摺２３を取り付けて、スラブ２１上を例えば遊歩道として有効利用するようにしてもよい。また、図３(b)に示すようにスラブ２１の上に土２４を盛り、その上に遊歩道やベンチあるいは植栽２５を施すようにしてもよい。
【００４５】
また、図４に示すように、外水域５側に砕石３１および被覆石３２を積んで波打ち際を造成するとともにその先の海底に砕石やコンクリート廃材で浅場３３を構築し、かかる波打ち際に降りることができる階段３４を設置してもよい。かかる構成によれば、釣り等が可能な親水空間を創出することが可能となる。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る水質浄化堤の構築方法によれば、風乾処理されたコンクリート廃材を中詰め材としたので、コンクリート中のアルカリ成分は、風乾中に空気中の二酸化炭素によって中和され、外水域の海水がコンクリート廃材の隙間を通って内水域に流入する際、該コンクリート廃材のアルカリ成分によってｐＨが上昇することはない。そのため、堤内の海水を生物の棲息に適したｐＨ環境に維持することが可能となり、かくして、コンクリート廃材を通常の砕石や礫に代わる接触ろ材として、水質浄化堤の中詰め材に利用することが可能となる。
また、コンクリート廃材を処分するという視点から考えれば、コンクリート構造物の解体や震災で生じたコンクリート廃材は、海底に積み上げるという形で最終処分されるため、陸上にて処分用地を確保する必要がなくなり、コンクリート廃材の処分コストを低減することが可能となるとともに、廃棄物処分場の規模を縮小して環境への影響を最小限にとどめることも可能となる。さらに、従来、産業廃棄物として処分されていたコンクリート廃材が水質浄化堤の中詰め材として再利用されることとなり、資源の有効利用に寄与する。
【００４７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る水質浄化堤を示した断面図であり、(a)は全体図、(b)は部分拡大図。
【図２】室内実験結果を示したグラフであり、(a)は海水のアルカリ度の変動、(b)はアルカリ溶出量、(c)は海水のｐＨ変動をそれぞれ示したグラフ。
【図３】変形例に係る水質浄化堤を示した断面図であり、(a)は天井スラブを設けたケーソンを使用した場合、(b)はそのスラブの上に植栽を施した場合の図。
【図４】別の変形例に係る水質浄化堤を示した断面図。
【図５】従来の水質浄化堤を示した断面図。
【符号の説明】
３                        海底（水底）
５                        内水域
６                        外水域
１１                      水質浄化堤
１３、２２                ケーソン
１６                      スリット（開口）
１７                      コンクリート廃材
１８                      蛇篭（篭体）
【図１】
0003925743.tif 000002
【図２】
0003925743.tif 000003
【図３】
0003925743.tif 000004
【図４】
0003925743.tif 000005
【図５】
0003925743.tif 000006