JP3715061B2

JP3715061B2 - 廃棄物処分場における遮断層構造およびその造成方法

Info

Publication number: JP3715061B2
Application number: JP4197397A
Authority: JP
Inventors: 清夫星; 度有賀; 秀則小寺; 孝昭新居田
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1997-02-26
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2017-02-26
Also published as: JPH10235306A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物処分場、特に最終処分場における遮断層構造およびその造成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市化の進展と伴って、産業廃棄物および一般廃棄物の処分が重要な社会問題となっている。不燃性の廃棄物は、最終的に廃棄物処分場に埋め立て処理される。
【０００３】
この最終処分場においては、廃棄物中に鉛、ニッケル、カドミウムなどの重金属類や、トリクロロエチレン等の有機塩素系溶剤などの有害物質が含まれるために、これらが雨水と共に地下地盤に浸透し、地下水の汚染などの２次公害を招く虞れがある。
【０００４】
このために、最終処分場においては、従来から遮水シートを設けて、有害物質の地下水への流入を防止することが行われている。しかし、その遮断性の信頼性を確保するために、平成７年１２月、厚生省では、最終処分場に関する技術基準の強化「衛環２８４号」を決定し、この中で「十分な厚さの粘性土の上に遮水シートを敷設した構造」が要求されるとうたっている。
【０００５】
この観点に見合うものとして、特開平６−２６２１５８号公報においては、ベントナイト、ゼオライト、木炭、活性炭などの汚染吸着物質を吸着層として対象原地盤に造成し、その上に遮水シートを敷設することを提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この技術は平坦面においては有効であるかもしれないが、傾斜面においては、特に急峻な傾斜面においては、前記吸着層あるいは一般的に適宜の基盤層を造成するために重機等で十分に転圧することもできず、その後、遮水シートを敷設するまで長い時間がかかる。
【０００７】
このために、その間に、降雨があると、吸着層が流亡したり、崩落する可能性がある。
【０００８】
この流亡または崩落防止のためには、原地盤に金網、あるいはアンカーピンで固定した金網などにより基盤層の定着を高めることが考えられる。
【０００９】
しかし、基盤層上を遮水シートで覆った後、遮水シートに不意の力が作用し、あるいはなんらかの要因で基盤層が部分的に崩落した場合、遮水シートが金網またはアンカーピンと接触し、遮水シートが破断する可能性がある。
【００１０】
したがって、本発明の主たる課題は、傾斜面においても迅速な基盤層の造成が可能となるようにすること、原地盤に対する付着性を高めること、基盤層自体が高い耐流亡性および耐崩落性を示すようにすること、遮水シートが破断したとしても、基盤層で汚染物質の透過を防止することにある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記課題を解決した本発明の請求項１記載の発明は、廃棄物が投棄される廃棄物処分場において、少なくとも傾斜面を含む遮断対象領域に、ベントナイトを含む膨潤性粘土鉱物を有し、かつ連続長繊維が層中に分散状態で含有された基盤層と、基盤層を覆う遮水シートと、さらにこの遮水シートを覆う保護層とを有し、
前記基盤層は、セメントを含まず、かつ透水係数が１０ ^-7 cm ／秒以上である、
ことを特徴とする廃棄物処分場における遮断層構造である。
【００１２】
請求項２記載の発明は、廃棄物が投棄される廃棄物処分場における少なくとも傾斜面を含む遮断対象領域に、ベントナイトを含む膨潤性粘土鉱物および連続長繊維を吹き付け、層中に連続長繊維が分散された基盤層を造成し、前記基盤層は、セメントを含まず、かつ透水係数が１０ ^-7 cm ／秒以上であり、
その上を遮水シートで覆い、さらに前記遮水シート上に保護層を設けることを特徴とする廃棄物処分場における遮断層造成方法である。
【００１３】
請求項３記載の発明は、廃棄物が投棄される廃棄物処分場における少なくとも傾斜面を含む遮断対象領域に、ベントナイトを含む膨潤性粘土鉱物および連続長繊維を吹き付け、層中に連続長繊維が分散された基盤層を造成し、前記基盤層は、セメントを含まず、かつ透水係数が１０ ^-7 cm ／秒以上であり、
前記基盤層造成後、ベントナイトを含有し硬化性を示す中間層を形成し、
その後に、その上を遮水シートで覆い、さらに前記遮水シート上に保護層を設けることを特徴とする廃棄物処分場における遮断層造成方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をより明確にするためにその実施の形態を図面により具体的に説明する。
（第１実施例：遮断層構造）
図１は第１の実施例を示したもので、廃棄物が投棄される廃棄物処分場において、少なくとも傾斜面を含む遮断対象領域の原地盤１に、ベントナイトを含む膨潤性粘土鉱物を有し、かつ連続長繊維２が層中に分散状態で含有された基盤層３と、その上を覆う遮水シート（遮液シート）４と、さらにこの遮水シート４を覆う保護層５とを有する。
【００１５】
前記基盤層３としては、ベントナイトを含む膨潤性粘土鉱物のみで構成してもよいが、連続長繊維２との滑り抵抗を高めるために、現場または外部から持ち込む一般土あるいは特に砂を含ませるのが望ましい。ベントナイトは、基盤材料１m³当たり、５０〜４００kg含むのが、膨潤性を確保するために好ましい。ベントナイトの添加量の目安としては、基盤層の透水係数が１０^-7cm／秒以上とすることが好ましい。基盤層３は、複数層に分けて施工することも可能である。基盤層３の厚みとしては、３〜５０cmが望ましい。
【００１６】
連続長繊維としては、ポリプロピレン、ポリエステル、アクリル、ポリエチレン、ナイロン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、アセテートなどの繊維を用いることができる。繊維としては嵩高加工糸を用いることができる。その捲縮数としては２５ｍ当たり５０〜９０００、特に１００〜３０００が望ましい。コンジュゲート糸、特に貼り合わせ糸も用いることができる。嵩高加工糸や紡績糸として、トータルデニールの太い１本の繊維を用いるより、５０〜１０００デニールの繊維を２〜１００本程度束ねて吹き付けたまたは混入させた方が、基盤の安定性に優れる。連続長繊維の混入量としては、１m³当たり、０．２kg〜５kgが望ましい。
【００１７】
必要であれば、基盤層３中に、ゼオライト、活性炭、木炭などの吸着物質、イオン捕捉物質としてカオリン、モンモリロナイト、アタパルジャイト、トライト、バーミュキュライトなどを混在させることができる。また、連続長繊維とともに適宜の短繊維を混入させてもよい。
【００１８】
遮水シート４としては、各種のゴムやプラスチックシートなどを用いることができる。補強のために、その材料中に補強繊維が混入されていてもよい。遮水シート４は複数積層することも可能であり、それらの層間に適宜のシート（たとえば繊維シート）を介在させることもできる。
【００１９】
遮水シート４が露出していると、廃棄物の投棄時において、破断する可能性があるので、その上にたとえば土砂などからなる保護層５を、好適には３０cm以上の厚みをもって造成するのが望ましい。
【００２０】
（第２実施例：遮断層構造）
図２は第２実施例を示したもので、基盤層３を造成した後、遮水シート４で覆うまでの期間、長期間要する場合もあるので、遮水シート４で覆うまでの期間において工事用防護シートを被せて保護しておくことが考えられるが、後に説明するように基盤層３は態様として吹き付けで造成するのが望ましいのであるから、その既存吹付設備の若干の変更により、中間層６を基盤層３上に吹き付けにより形成することができる。この中間層６としては、好ましくはベントナイトを含有し硬化性を示すものが用いられる。このために、砂を配合した上で、ポルトランドセメント、より好適には高炉セメントを配合するのが望ましい。セメントは、硬化性を示す限り適宜の配合でよいが、一般には１m³当たり１０〜６０kg程度である。
【００２１】
（施工例）
上記各実施例の遮断層構造における基盤層の造成に当たっては、吹き付けによるのが施工性を高めるために有効である。
【００２２】
たとえば、図３に示す設備により吹き付けを行うことができる。基盤材料混合圧送機１０に、前記の連続長繊維を除く基盤材料を投入し、コンプレッサー１１によりホース１２を通してエア圧送し、先端の吹付ノズル１３から原地盤１に吹き付ける。吹付ノズル１３の手前においては、水槽１７からの水をホース１８を通して混入させる。
【００２３】
他方で、連続長繊維の送り出し機１４から給糸装置１５により、コンプレッサー１１のエア搬送力を利用してホース１６を通して、その先端から吐出させる。吐出された連続長繊維２は、基盤材料本体と吹付ノズル１３の出側で合流しながら、原地盤１に吹き付けられる。
【００２４】
（基盤層の機能）
本発明においては、ベントナイトを含む膨潤性粘土鉱物を有し、かつ連続長繊維が層中に分散状態で含有された基盤層を造成する。この基盤層は特有の機能を発揮する。
【００２５】
すなわち、第１に基盤層中のベントナイトは、有害物質の捕捉機能を有するので、仮に何からの要因で遮水シートが破断し、雨水とともに基盤層中に浸透したとしても、ベントナイトが有害物質を捕捉し、さらに原地盤１に対して浸透させることがなくなる。また、ベントナイトは膨潤性を示すので、遮水シートの破断個所の孔を塞ぐ、いわゆる自己修復機能を発揮する。
【００２６】
他方、連続長繊維も独特の機能を発揮する。すなわち、図４に示すように、基盤層中に連続長繊維がない場合には、廃棄物Ｍの荷重（他の上に盛り上げられる廃棄物の荷重も加わる）が遮水シート４に作用した場合、その個所において遮水シート４を引張りながら基盤層中にめり込み（陥没）現象が生じ、場合によっては遮水シート４の破断に到る。
【００２７】
これに対して、連続長繊維２が混入されている場合には、図５に示されているように、廃棄物Ｍの荷重を連続長繊維２が他の個所に分散させる（逃がす）機能を有するので、局部的な陥没はなく、したがって遮水シート４の破断が防止される。したがって、結果として、若干陥没したとしても、なお原地盤１に対して十分な厚みを保持できるから、その間において、ベントナイトが有害物質の捕捉をなし、有害物質の原地盤１への浸透を防止する。
【００２８】
他方、図６に示すように、地震などの影響により原地盤１が変位した場合、基盤層も変位し、これに伴って基盤層に大きなひび割れＸが生じる。このひび割れ状態においては、遮水シート４がなんらかの原因で破断し、汚染浸透水が基盤層内に入り込むと、ひび割れＸに到り、そこを水みちとして原地盤１に浸透する可能性が高い。
【００２９】
これに対して、図７に示すように、連続長繊維２が混入されていると、原地盤１の変位に応じてのひび割れｘは、連続長繊維２が基盤材料粒子を付着して変形を阻止するので、ひび割れｘがあるとしてもきわめて小さいものとなる。したがって、汚染浸透水の原地盤１への浸透が防止される。
【００３０】
なお、連続長繊維でなく、短繊維を混入することも考えられるものの、上記の効果はきわめて小さいことは本発明者らは確認済である。
【００３１】
【実施例】
遮水シートが敷設されるまで、基盤層が流亡や崩落を起こしてはならない。このために、連続長繊維の混入の効果を確認するための実験を行った。
【００３２】
（耐洗掘実験）
降雨に対する基盤層の「ガリ的」侵食について検討した。試料土の配合は表１に示すとおりであり、長繊維の混入の有無によって、降雨抵抗性を調べた。
【００３３】
「突き固めによる締め固め試験方法」（ＪＧＳＴ７１１）で規定する１０cmφのモールド中に、前記試料土を２．５kgランマーで、各層１０回、３層に締め固め作製した。
【００３４】
侵食実験装置は、図８に示すもので、供試体５０を４５度の傾斜の下に置き、コンプレッサー５１により圧送される水タンク５２からの１．０kgｆ／cm²の圧力水を３mmφのノズル５３から供試体５０の表面中心に向かって４００mmの離間距離から１分間投射するものである。結果を同表１に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
この結果から、連続長繊維を混入すると明確に試料土の洗掘が低減することが判る。
【００３７】
（シャワー実験）
図９に示すように、長さ３００mm、幅２２０mm、深さ４５mmのバット６０に前記実験と同一の試料土を突き固めて充填したものを４５度に傾斜して設置し、５００mm離間した位置から、毎分８０００ｍｌの水をシャワーノズルから試料土表面の３５０cm²面積部分に１時間散布し、試料土の流出量を測定した。また、その後、同一試料土に対して、再度１時間水を散布し、流出量を測定した。結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】

【００３９】
この結果によれば、第１回目の流出量（流出率）については、連続長繊維が混入されている方が小さいものの、さほど有意差はない。しかし、第２回目の場合には、連続長繊維が含まれていない場合には、第１回目とほぼ同様の流出量を示すのに対して、連続長繊維が含まれている場合には、第１回目に対して、連続長繊維が含まれていない場合の第２回目に対して、極端に低い流出量を示すことが判った。
【００４０】
したがって、連続長繊維が含まれている基盤層について遮水シートで覆われるまでの期間の降雨を考えると、その初期においては、表面の一部が流出するのに対して、その後の流出量は極端に低くなり、基盤層全体としての流亡・崩落が確実に防止されることが予想された。
【００４１】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、傾斜面に対して吹き付けに施工を行うので、かつ連続長繊維が混入されているので、原地盤に対する付着性が高まり、流亡・崩落が実質的になく、もって迅速な基盤層の造成が可能となる。これに伴って、その後の遮水シートの敷設に速やかに移行できる。
【００４２】
さらに、遮水シートが破断したとしても、少なくとも膨潤性を示すベントナイトが基盤層に含有されているので、破断孔を閉塞でき、かつ仮に破断孔から汚染物質を含む浸透液が浸入したとしても、基盤層のベントナイトが汚染物質を捕捉し、原地盤への透過を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例における遮断層構造を示す説明図である。
【図２】第２実施例における遮断層構造を示す説明図である。
【図３】基盤層の施工例を示す概要図である。
【図４】基盤層中に連続長繊維が混入されていない場合における遮水シートに対して廃棄物の荷重が作用する態様を示す説明図である。
【図５】基盤層中に連続長繊維が混入されている場合における遮水シートに対して廃棄物の荷重が作用する態様を示す説明図である。
【図６】基盤層中に連続長繊維が混入されていない場合における地盤の変位によるひび割れ状態の説明図である。
【図７】基盤層中に連続長繊維が混入されている場合における地盤の変位によるひび割れ状態の説明図である。
【図８】耐洗掘実験設備の説明図である。
【図９】シャワー実験設備の説明図である。
【符号の説明】
１…原地盤、２…連続長繊維、３…基盤層、４…遮水シート、５…保護層、６…中間層、１３…吹付ノズル。

Claims

廃棄物が投棄される廃棄物処分場において、少なくとも傾斜面を含む遮断対象領域に、ベントナイトを含む膨潤性粘土鉱物を有し、かつ連続長繊維が層中に分散状態で含有された基盤層と、基盤層を覆う遮水シートと、さらにこの遮水シートを覆う保護層とを有し、
前記基盤層は、セメントを含まず、かつ透水係数が１０ ^-7 cm ／秒以上である、
ことを特徴とする廃棄物処分場における遮断層構造。
廃棄物が投棄される廃棄物処分場における少なくとも傾斜面を含む遮断対象領域に、ベントナイトを含む膨潤性粘土鉱物および連続長繊維を吹き付け、層中に連続長繊維が分散された基盤層を造成し、前記基盤層は、セメントを含まず、かつ透水係数が１０ ^-7 cm ／秒以上であり、
その上を遮水シートで覆い、さらに前記遮水シート上に保護層を設けることを特徴とする廃棄物処分場における遮断層造成方法。
廃棄物が投棄される廃棄物処分場における少なくとも傾斜面を含む遮断対象領域に、ベントナイトを含む膨潤性粘土鉱物および連続長繊維を吹き付け、層中に連続長繊維が分散された基盤層を造成し、前記基盤層は、セメントを含まず、かつ透水係数が１０ ^-7 cm ／秒以上であり、
前記基盤層造成後、ベントナイトを含有し硬化性を示す中間層を形成し、
その後に、その上を遮水シートで覆い、さらに前記遮水シート上に保護層を設けることを特徴とする廃棄物処分場における遮断層造成方法。