（１１１） プロパゲーション工法を用いた汚染土壌の原位置浄化方法○ 中間哲志1・山内 仁1・安原雅子1・今村幸則2
1 ㈱アイ・エス・ソリューション・2㈱リグランド１．はじめに
本報告では、プロパゲーション®工法を用いた汚染土壌の原位置浄化工法を紹介する。プロパゲーション®工法は、汚染された原位置地盤に透水性の高い円盤状の薄い砂層（プロパゲーション®）を形成し、これに化学酸化剤やバイオレメデーション促進剤を注入することにより、原位置で浄化を行う工法である。この工法のサイトへの適用にあたり、プロパゲーション®の形成確認のためのフィールド実験を事前に実施し、化学酸化剤（フェントン氏試薬）を用いた室内実験を行ったので、これらの結果についても報告し、この工法のサイトへの適用事例も併せて報告する。なお、この方法は米国 EBSI 社が開発し、EPA でも紹介されている工法 1)で、当社は同社との提携により、この工法の日本国内での独占使用権を獲得している。
２．プロパゲーション®工法の概要

浄化促進剤

浄化促進剤

浄化促進剤

2.1 プロパゲーション®工法とはプロパゲーション®工法は、プロパゲーション®と呼ばれる砂層を原位置地盤に形成することにより浄化剤の汚染土壌への浸透をスムーズに行ない、効率良く原位置浄化を行うことができる。この工法の主要技術である砂層を形成する方法は、ハイドロフラクチャー法を応用し汚染域たものである。一般的にハイドロフラクチャー法は、岩盤を対象として坑井内に地層・岩層が保有する応力に打ち勝つような高圧の流体（フラクチャリング流体）を圧難透水層

図−１ ﾌﾟﾛﾊﾟｹﾞｰｼｮﾝ®工法の浄化イメージ入し、地下に亀裂（フラクチャー）を生じさせ、その亀裂を拡張・伸展させると同時に開口した割れ目が閉じないように粒状の間詰め用の物質プロパント（支持材）を充填してプロパント層を形成し、透水性を増加させることで油井や熱水の生産量、還元量を増加させることを目的として用いられる。プロパゲーション®工法は、ハイドロフラクチャー法の支持材を圧入する手法を土質地盤に応用し、形成される砂層（プロパゲーション®）を浄化剤注入のための透水層として活用する（図−１）。
2.2 工法の手順と用いる材料
本工法は、①削孔、②高圧ジェット先行切削、③フラクチャースラリー圧入（フラクチャリング）、④浄化促進剤注入、といった一連の手順で行われる（図−２）。削孔にはジオプローブを用いる。ジオプローブは、汚染土壌のサンプリングや地下水の観測井戸、注入井戸の設置などに用いられ、注目されている。削孔用のケーシングの先端に置き捨てコーンと呼ばれる円錐形の削孔ヘッドを取り付け、ケーシングを打撃圧入して削孔を行う。削孔後、所定長さケーシングを引き抜いた後に②、③の作業は行われるが、置き捨てられたコーンはプロパゲーションを形成する深さの目安として利用でき、また圧力の下方抜けを抑止する効果があると筆者らは考察した。
③のフラクチャリングの際に用いられるフラクチャースラリーの材料には、呼び径 1.5mm の濾過用の砂（均等係数1.7）、CMC（土木材料として一般的に用いられている材料）、酵素（食品添加剤）および水を混合したものを用いる。
CMC 溶液は砂を分散して圧送するためのキャリアー媒体となる。酵素は、フラクチャー形成直後に CMC を分解し、CMC 溶液の粘性を低下させ、プロパゲーション®を形成することを目的に添加される。そのため、CMC 溶液の濃度、酵素の添加率〜フラクチャリング圧力〜圧入時間の関係がプロパゲーション®のスペックを決定する要素となる。
In situ remediation using propagation method for contaminated with VOCs
Tetsushi Nakama1, Hitoshi Yamauchi1, Masako Yasuhara1, Yukinori Imamura2 （1 In Situ Solutions, 2Reground）

連絡先： 〒135-8073 東京都江東区青海 2-45 ﾀｲﾑ 24 ﾋﾞﾙ 4 階 株式会社アイ・エス・ソリューション 中間哲志
TEL 03-5531-0080 FAX 03-5531-0081 E-mail: nakama@enbiotec.co.jp

１ ．削 孔２．削 孔 完 了
〜ｹｰｼﾝｸﾞ挿入

３．ﾌﾟﾛﾊﾟｹﾞｰｼｮﾝ形成

４．浄化促進剤注入

所定深度まで削孔後、ケーシングを挿入します。

ﾌﾗｸﾁｬｽﾗﾘｰを圧入し、ﾌﾟﾛﾊﾟｹﾞｰｼｮﾝ®（砂層）を形成します。

ﾌﾗｸﾁｬｽﾗﾘｰ

浄化促進剤

汚染域
難透水層調査により特定された汚染域まで削孔します。

形成されたﾌﾟﾛﾊﾟｹﾞｰｼｮﾝ®に浄化促進剤を注入します。

図−２ プロパゲーション®の施工手順
2.3 プロパゲーション工法の特徴
プロパゲーション工法の特徴は、1) 建物直下の汚染浄化、2) 店舗の営業、工場の操業を続けながらの浄化、3)少ない井戸本数で広い範囲の浄化、4)ホットスポット（汚染源）の浄化、5)透水性の低い地層の浄化、など他の工法では浄化が困難な場所にも適用でき、効率良い浄化効果が得られることである。また、施工〜浄化までのプロセスがボーリング調査で行う一連の作業にプロパゲーション®形成と薬剤の注入作業を加えただけの簡易な工程であり、用いる機械も従来の削孔
写真−１ プロパゲーションリグ

機にプロパゲーションリグ（写真−１）のみのシステム化されたものを用いるため、従来工法より低コスト・短期間の原位置浄化が可能である。図−３に施工のイメージを示す。

浄化促進剤

既存技術（化学酸化、バイオ法、鉄粉還元、土壌ガス吸引）との組合せが可能な点も本工法の特徴として上げられる。この技術の導入先である米国

フラクチャスラリー

EBSI社では、本工法を用いた化学酸化法により、VOCs、油類（TPH、BTEX、PAHなど）、PCB等の土壌汚染物質を浄化した実績がある。筆者らは、現在の日本における土壌浄化市場と薬剤の安全性を考慮して、VOCsと油類の浄化のみを対象とし、①汚染域化学酸化剤としてフェントン反応剤（H2O2＋Fe2+）を、②バイオレメデーション促進剤として普難透水層及しているORCあるいはHRCを用いることにして図−３ 施工のイメージいる。フェントン反応剤については、米国でも土壌表−１ 原位置土の物理的、力学的性質

浄化の分野で広く使われており、その実績について数多くの論文発表や報告2)がなされている。
３．フィールド実験
フィールド実験は、プロパゲーション工法の施工手順の確立

項目
自然含水比と原位置に形成されるプロパゲーション層の出来形確認、およの物理的、力学的性質を表−１に示す。フィールド実験を実施
したサイトは、埋土、火山灰質粘性土、砂混じり粘土層、粘土混じり砂層で構成されており、粘土混じり砂層は GL-3.2m 付

液性限界

(%)

塑性限界(%)

塑性指数

びフラクチャリング圧力〜圧入時間の関係を把握することを目的として実施した。フィールド実験を行った場所の原位置地盤(%)

土粒子密度（ g/cm3）

粒度(%)

礫（ 2mm〜75mm）
砂(75μm〜2mm)
シ ルト (5〜74μm)
粘土(5μm未満)

せん断強さ 注）τv（ MPa）

上部層
粘土質砂
GL-1. 8〜2. 7m

下部層
粘土混砂
GL-2.7〜5.0m

34.1
2.672
102.0
24.7
77.3
0.0
68.0
15.0
17.0
0.1

18.2
2.736
45.8
23.4
22.4
3.0
85.0
6.0
6.00.1

近に風化を受けた整合面（厚さの薄い茶色の層）を挟んでいた。このようなサイトにおいて CMC 溶液の濃度、砂添加率、フラクチャースラリーの注入流量をパラメータとして、5 地点で GL-2.5m〜GL-3.3m にプロパゲーションの形成を試みた。プロパゲーション形成後はバックホウにて開削を行い、出来形の確認を行った。
実験の結果を図−４に示す。実験結果、以下のことが明らかになった。
①プロパゲーション®が形成されることが確認できた。フラクチャースラリーの注入量、注入圧力を調整することで、概ね半径 R=4.0m 以上、厚さｔ＝0.5cm〜2.0cm 程度を確保できる。
②プロパゲーション®は、土質の変化する境界部分に形成されやすい。
③GL-2.5m 以浅の浅いところでは、プロパゲーションは形成できなかった。3m 以浅ではプロパゲーションは形成できないという EBSI 社のデータを裏付ける結果が得られた。
No.2GL-0.0m

No.3No.4

No.5No.6
埋GL-1.0m

土火山灰質粘性土

GL-2.0mﾌﾟﾛﾊﾟｹﾞｰｼｮﾝ設置位置

砂混り粘土

GL-3.0m

粘土混り砂
茶色い層を挟む
粘土混り砂GL-4.0m（軽く固結）

ﾌﾟﾛﾊﾟｹﾞｰｼｮﾝの半径

1.5m 以下

ﾌﾟﾛﾊﾟｹﾞｰｼｮﾝの厚さ

地表噴出

2m
5〜20mm

2m

4m 以上

5mm

3〜10mm4m
3〜5mm

図−４ フィールド実験の結果

４．プロパゲーションの適用事例
本工法を稼動中の工場建て屋直下の汚染土壌浄化に適用した事例を報告する。
このサイトは、稼動中の生産機械ラインが設置されている工場建屋直下が VOCs で汚染されており、既設建屋に影響を与えることなく原位置汚染の浄化が可能なプロパゲーション工法の適用が望まれた。現在、プロパゲーション®の施工と浄化剤の注入が完了し、モニタリングを実施している。図−５にプロパゲーション®の配置を、図−６にプロパゲーションの設置断面を、図−７に現地盤の土質柱状図を、また表−２にプロパゲーション®の出来形を示す。プロパゲーション®は、GL-7.5m〜GL-9.5m の位置に汚染の濃度に応じて設置深さを変え、4 箇所に設置した。プロパゲーション®の施工に際して、フラクチャースラリーの圧入時に先行削孔された孔跡からのスラリーの逃げに伴うフラクチャー圧力の低下が予測されたため、深度の浅い順に設置した。

稼働中機械

8-B1

浄化対象範囲
プロパゲーション設置域

稼働中機械

プロパゲーション井戸
2.5m

稼働中機械

観測井戸
設備

図−５ 建屋直下に配置されたプロパゲーション®の平面位置図

No.1

No.2

No.3

地表

No.4

浄化剤注入

盛土

GL-1.0ｍ

シルト混じり砂-2.0ｍ
-3.0ｍ

地下水位

-4.0ｍ
-5.0ｍ

礫混じり細砂（第一帯水層）

-6.0ｍ
-7.0ｍ
-8.0ｍ
-9.0ｍ

シルト質粘土形成されたプロパゲーション®

設置されたプロパゲーション®の直径は 5.0m
により出来形の確認を行った（写真−２）。バイ
オレメデーション促進剤が、設置されたプロパゲーションにそれぞれ注入されていることを観察時の色と臭いにより確認できた。今後、本サ-10.0ｍ

礫混じり砂-11.0ｍ（第二帯水層）図−７ 施工サイトの土質柱状図

図−６ プロパゲーションの設置断面〜8.0m 程度で、施工後のチェックボーリング（難透水層）

表−２ プロパゲーション®の出来形
No.

AB
CD

ﾌﾟﾛﾊﾟｹﾞｰｼｮﾝ ﾌﾗｸﾁｬｰｽﾗﾘｰ
ﾌﾟﾛﾊﾟｹﾞｰｼｮﾝ
注入砂量
設置深度
注入量
直径 (推定)ﾊﾞｲｵﾚﾒﾃﾞｰｼｮﾝ
促進剤の注入量(GL- m)

(L)

(kg)

(m)

(kg)

7.5
9.0
9.5
8.5

1000
2800
1750
2100

140360
180
270

5.0
8.0
5.5
7.0

120
320
260
400

イトでは観測井戸で地下水の採水を実施し、汚染物質の濃度の経時データを収集してゆくことでプロパゲーション®による浄化効果の確認を行ってゆく

ﾌﾟﾛﾊﾟｹﾞｰｼｮﾝ®
GL-9.0m

予定である。
ﾌﾟﾛﾊﾟｹﾞｰｼｮﾝ®
GL-7.5m

５．おわりに汚染部位は建物直下や地下構造物あるいは埋設物の周辺であるケースが多く、筆者らはプロパゲーション®工法がこうした汚染部位の原位置浄化方法として有効な工法であると考えている。現在、油や VOCs で汚染されている複数

写真−２ ﾁｪｯｸﾎﾞｰﾘﾝｸﾞによるﾌﾟﾛﾊﾟｹﾞｰｼｮﾝ®の確認のサイトにこの工法を適用している。
井戸注入ではあるが、フェントン氏試薬による浄化も効果を上げており、プロパゲーション®工法へのフェントン氏試薬注入の可能性にも十分な手ごたえを感じている。今後は、実サイトから得られる濃度データを蓄積し、浄化実績を積んで、その効果を公表してゆきたい。
［参考文献］
1)U.S. Environmental Protection Agency：Hydraulic Fracturing Technology, SITE, No.EPA/540/SR-93/505, 1993
2)Tang W. Z., Environmental Technology, 18(1), pp13-pp23, 1997