JP3811441B2

JP3811441B2 - 遮水壁で管理された区域からの内部保有水の漏出検知装置と方法及び漏出補修方法

Info

Publication number: JP3811441B2
Application number: JP2002317094A
Authority: JP
Inventors: 俊彦吉住; 政弘萩原; 尚大平; 成彦山名
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: JP2004150968A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遮水壁により外部の地下水と遮断される廃棄物処分場等の管理区域における有害物質を含む内部保有水の漏出を検知する装置と方法および、漏出を検知した場合の漏出補修方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
産業廃棄物あるいは一般廃棄物を埋め立てる陸上処分場や海面処分場、また河川、湖沼等の公共用水域や地下水汚染を引起すの恐れのある汚染土壌箇所では、汚染された内部保有水の外部への漏出を防止することが、環境上極めて重要である。
【０００３】
例えば、臨海地域に廃棄物処分場として海面埋め立て処分場を造成する場合は、予定された海面埋め立て地に境界線に沿って護岸（遮水壁）を構築して外海と遮断した埋め立て処分場を造り、この処分場内に廃棄物を投棄してきた。この護岸形式としては、鋼管矢板護岸、鋼製箱形矢板護岸、鋼矢板セル式護岸、二重鋼矢板護岸等が知られている。
【０００４】
これらを用いた海面埋め立て護岸では、護岸（遮水壁）が内部保有水の漏出の可能性のある継手を有する複数の壁部材から構成されるため、有害物質を含む内部保有水の漏出の有無をいかに検知するか、また漏出を検知した場合にはその部位をいかに特定し、補修の措置を講ずるかが重要となる。
【０００５】
従来から廃棄物処分場の護岸（遮水壁）からの漏出を検知する方法および漏水の対処方法については多数提案されている。例えば、特開平７−４２１３０号公報（特許文献１）に開示されているものは、二重壁からなる遮水壁内に水位計を設けて水位を監視しておき、常に遮水壁内の水位を処分場内の水位より高くして漏水を防止するものである。
【０００６】
また、特開２００１−２８８７３９号公報（特許文献２）では、海面処分場において鋼管矢板、鋼製箱形矢板等から構成される遮水壁の鉛直方向に設けられているモルタル、アスファルト混合物等の止水材を充填した継手部分を透過する内部保有水等を管理するモニタリング用井戸を鋼管矢板、鋼製箱形矢板等の継手部に設置し、その内部の水位、水質、濃度を管理することで、内部保有水の浸出を検知・管理し、所定の管理値を超えた場合、止水材を強制充填し浸透路を遮断するものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−４２１３０号公報
【特許文献２】
特開２００１−２８８７３９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１０−１６５９１６号公報に開示されている漏出を検知する管理方法では、二重壁内部が護岸全長に渡って連続しており、底部、内壁、外壁のどこが欠損または欠陥箇所かを特定するのが難しい。また、同時に二重壁両方に数箇所の欠損または欠陥箇所が発生した場合は、特定するのがより難しく、補修も遅くなり、外海へ内部保有水が浸出する欠点がある。
【０００９】
また、この二重壁内部の水位を処分場より高くして、内部保有水の流出を防止することが提案されているが、二重壁内全体の水位を処分場内より高くするには、二重壁内の平面積が非常に広く、水（無害な海水や水）を注入するには大変大がかりな設備と時間を要し、常に一定の高水位を維持するための費用も高くなる。
【００１０】
さらに、前記の方法は、二重壁に欠損または欠陥箇所が発生した場所の特定に時間を要すると共に、二重壁内部を高水位に保持するためには大量の水を注入する必要があり、その注入された水は、二重壁内部に滞留する処分場からの内部保有水と混合し、新たな内部保有水となると共に、処分場内に流入させた水も新たな内部保有水となり、これらをポンプで汲み上げ、汚水処理施設で処理する量が膨大な量となるため、それに要する費用も高くなる欠点がある。
【００１１】
一方、特開２００１−２８８７３９号公報に開示される管理方法では、鋼管矢板、鋼製箱型矢板等の鋼部材の継手を含む中空部又は、継手の内部にモニタリング用井戸を配置し、このモニタリング用井戸の水位、水質、濃度を監視することが提案されているが、遮水性を確実に確保すべき、継手の中に透水性を有するモニタリング用井戸を配置することから、継手部の遮水性能を低下させる課題があった。
【００１２】
また、前記いずれの管理方法においても、漏出が検知された場合、内部保有水の漏出部位の深度方向の特定ができず、補修範囲を壁体近傍の深さ方向全体としなければならないため補修に費用が嵩む欠点を有する。
【００１３】
本発明は、前記の問題点を解決し、経済的に、かつ確実に遮水壁で管理された区域からの内部保有水の漏出を検知し、漏出があった場合に該漏出を速やかに補修する方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る内部保有水の漏出検知装置と方法および遮水壁の補修方法は次のように構成する。
【００１５】
第１の発明の漏出検知装置は、継手を有する複数の不透水性材料の壁部材から構成される遮水壁で管理された区域（管理区域）の内部保有水の漏出検知装置であって、前記遮水壁部材の管理区域の外側表面に、鉛直方向の所定間隔で開孔を有する、管内の水質を監視するためのモニタリング管を設けて、該モニタリング管を水平方向に任意の間隔で配置し、前記モニタリング管の内部の水質を監視することにより前記内部保有水の漏出の検知を可能に構成したことを特徴とする。
【００１６】
第２の発明の漏水検知装置は、第１の発明において、前記モニタリング管を、全ての或いは複数本おきの前記壁部材の管理区域外側部の継手部近傍に取り付けることを特徴とする。
【００１７】
第３の発明の漏水検知方法は、第１または第２の漏出検知装置を用いて内部保有水の漏出箇所を平面的に特定した後、モニタリング管内部の水の水質の深度方向分布を調査して深度方向に特定することを特徴とする。
【００１８】
第４の発明の漏出検知方法は、第３の発明における前記モニタリング管の内部の水質監視を、当該モニタリング管内に挿入した水質センサーまたは、モニタリング管内で採取した水の水質測定等により行うことを特徴とする。
【００１９】
第５の発明の漏出補修方法は、継手を有する複数の不透水性材料の壁部材から構成される遮水壁で管理された管理区域の内部保有水の漏出補修方法であって、前記遮水壁部材の管理区域外側表面に、鉛直方向の所定間隔で開孔を有するモニタリング管を設け、該モニタリング管を水平方向に所定の間隔で配置し、前記モニタリング管内の水質を監視することにより、前記管理区域からの前記内部保有水の漏出の検知を行い、漏出箇所を平面的に特定した後、前記モニタリング管内部の水質の深度方向分布を調査して深度方向に特定し、その漏出箇所の近傍の位置に補修対策を施すことを特徴とする。
【００２０】
第６の発明の漏出補修方法は、第５発明の補修対策を、注入管を用いた薬液注入、高圧噴射撹拌等による漏出箇所周辺の不透水化、または掘削による止水材充填にて行うことを特徴とする。
【００２１】
【作用】
本発明は、継手を有する複数の不透水性材料の壁部材から構成される遮水壁で管理された管理区域の内部保有水の漏出を、前記遮水壁部材の管理区域の外側表面に設けた、鉛直方向の所定間隔で開孔を有するモニタリング管で、かつ、水平方向に所定の間隔で配置した前記モニタリング管内の水質を監視することにより行なう。したがって、モニタリング管は、管理区域からみて遮水壁の外側で、かつ周囲が透水性を有する土の部分に配置される。このことから、遮水壁の継手部の遮水性能を損なうことはなく、内部保有水の検知が可能である。
【００２２】
また、管理区域からの内部保有水の漏出がある場合に、モニタリング管の内部の水の水質を深度方向に調査することにより、水質の深度方向の分布から、漏出箇所を深度方向にも特定でき、漏出箇所の補修を経済的、かつ確実に実施することが可能となる。
【００２３】
管理区域からの漏出によって変化するモニタリング管内の水質は、以下のものがあげられる。色、透明度、臭気、比重、電気伝導率(あるいは塩化物イオン濃度)、水素イオン濃度（ＰＨ）、有害成分（カドミウム、全シアン、有機燐、鉛、六価クロム、砒素、アルキル銀、ＰＣＢ、ジクロロメタン、四塩化炭素、トリクロロエチレン、ベンゼン等）含有等がある。これらの水質変化のうち、いずれのものを調査対象とするかは、管理区域内の管理物質により選択すればよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１〜５を参照して説明する。
【００２５】
図１は、海面廃棄物処分場（管理区域）１での遮水壁として、一般的に用いられているものと同様の遮水壁、つまり外壁２ａと内壁２ｂとからなり、両壁の間に中詰土砂１１を充填した鋼管矢板二重護岸（遮水壁２）において、廃棄物処分場１に位置する内壁２ｂの矢板列の鋼管矢板３の外表面（つまり、廃棄物処分場１の外側）に、鉛直方向に所定の間隔で開孔４（図２）を施されたパイプ状のモニタリング管５が設置され、このモニタリング管５内の水質を監視することにより、鋼管矢板３の継手部３ａから漏出した廃棄物処分場の内部保有水の管理を行なう図を示す。
【００２６】
モニタリング管５には、図２に示すように、周囲の地下水が浸入するように、所定の間隔で開孔４が施されている。なお、土砂がモニタリング管５内に侵入しないように、鋼管矢板３の打設に先立ち、この開孔４には樹脂フィルターや金網が取付けられている。モニタリング管５の断面形状は図示の山形に限らず、半円、コ字形、円形、矩形など任意の断面形状で構わない。
【００２７】
図３は、海面の廃棄物処分場１で一般的に用いられている鋼管矢板二重護岸（遮水壁２）の平面図を示す。図４は、廃棄物処分場１の護岸の縦断面図である。なお、遮水壁２は、二重の鋼管矢板列を設置する構造に限定されるものではなく、内壁２ｂの鋼管矢板３だけの単列の遮水壁を設置する構造であってもよい。
【００２８】
図４に示すように、左方の外海側と右方の廃棄物処分場側との間に二重の遮水壁として外壁（外海側）２ａと内壁（処分場側）２ｂの各鋼管矢板列が海底下の透水性地層（砂層）６を貫通して難透水性地層や不透水性地層（粘土層）７に至る深さまで打設されている。これにより、廃棄物処分場の内部保有水が海面８側へ漏出するのを防止する構造となっている。なお、廃棄物処分場の内部保有水の鉛直方向の漏出を防止するため、廃棄物処分場の底面、つまり、廃棄物１０と透水性地層６との境界部位に遮水シートが施される場合もある（図示せず）。また、鋼管矢板３を用いる代わりに、鋼矢板、ボックス形鋼矢板などが用いられる場合もある。
【００２９】
前記のとおり難透水性地層や不透水性地層７の上には透水性地層６が存在し、透水性地層６の上側で、かつ内壁２ｂと外壁２ａの間に中詰土砂１１が充填されている。また、各鋼管矢板３同士の継手部３ａを構成する継手部材にはスリット付きの鋼製パイプ部材や、Ｔ字形継手部材が用いられ、パイプ継手部材やＴ字形継手部材は鉛直方向に延びて各鋼管矢板３に溶接されている。継手部３ａの連結時には、パイプ継手部材同士或いは、パイプ継手部材とＴ字形継手部材が互いに組み合わせられて連結される。そして、パイプ継手部材の内部には空間が確保され、その内部空間にモルタル、アスファルト混合物等の止水材が充填され、継手部が水密的に構成されている。
【００３０】
内壁２ｂと外壁２ａを構成する各鋼管矢板列が海底下の難透水性地層や不透水性地層７に至る深さに打設されている遮水壁２では、廃棄物処分場１から内部保有水の漏出が生ずる場合、漏出経路は鋼管矢板３の継手部３ａに限定される。そのため、鋼管矢板３の継手部３ａから漏出した廃棄物処分場１の内部保有水の管理は、図１、図２に示すように、廃棄物処分場１側に位置する内壁２ｂの矢板列を構成する各鋼管矢板３の外表面（中詰土砂１１側）に、所定の間隔で鉛直方向に開孔４を施されたパイプ状のモニタリング管５を設置し、このモニタリング管５内の水質を監視することにより行なうことができる。モニタリング管５内の水質監視の手段は、あらかじめ管内に水質センサーを配置しておくか、または管内の水を採水して定期的に水質分析することとする。
【００３１】
また、廃棄物処分場からの内部保有水の漏出が確認された場合、遮水壁に所定の間隔で取り付けた複数のモニタリング管５内部の水質を測定すれば、鋼管矢板３等の壁部材から構成される遮水壁２での内部保有水の漏出経路である継手部３ａからの漏出箇所の位置を平面的に特定できる。これにより、内部保有水の漏出補修等の対応策も早期に可能となる。図１に示すように、間隔Ｌをあけてモニタリング管５を配置した場合、各モニタリング管５毎に、それぞれを中心とする鋼管矢板列方向の両側が検知ゾーン▲１▼、▲２▼、▲３▼となる。また、図５に示すように、全ての鋼管矢板３の継手部３ａの近傍にモニタリング管５を配置しておけば、より的確に漏出箇所を平面的に特定でき、漏出補修の範囲もより的確に絞り込むことができ、内部保有水漏出の補修を早期かつ経済的に実施可能となる。
【００３２】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態を図６（ａ）〜図８を参照して説明する。
【００３３】
廃棄物処分場１からの内部保有水の中詰土砂１１側への漏出が確認された場合、第１実施形態の方法で漏出箇所を平面的に特定した後、さらに深度方向の漏出位置を特定すると補修箇所を特定できる。図６（ａ）は、モニタリング管５内の深度方向の水質分布を測定するために、所定間隔毎に電気伝導率測定のためのセンサー１２を配置したものである。
【００３４】
このセンサー１２を用いて深度方向の漏出箇所を特定するには、以下の手順を用いて行う。
【００３５】
廃棄物処分場１の汚染された内部保有水が漏出した箇所付近のモニタリング管５の内部水は、比重の重い成分が下方に沈降した分布状態となっており、そのままの状態で水質を測定しても、漏出箇所を深度方向に特定するのは難しい。そのため、まず、図６（ｂ）に示すように、モニタリング管５内にパイプ１３を挿入し、内部水をポンプ１４により吸引して除去した後、真水で置換して清浄な状態とする。
【００３６】
次に、モニタリング管５内に、図６（ａ）に示したように電気伝導率測定用の複数のセンサー１２を挿入設置し、モニタリング管５内の電気伝導率を測定する。
【００３７】
図７は、この深度方向に所定の間隔で配置された複数の電気伝導率測定用のセンサー１２で測定されたモニタリング管５の内部保有水の電気伝導率の深度方向分布の例を示し、米印で示す深度方向の漏水箇所（イ）のところで、電気伝導率は横向き山形の曲線を描くように変化し、それにより深度方向の漏水箇所（イ）を特定できる。
【００３８】
廃棄物処分場１の汚染された内部保有水が漏出する遮水壁付近の地下水は、電気伝導率が周囲に比べて高い値を示すが、上記の手順でモニタリング管５の内部水の電気伝導率の深度方向分布を測定することによって、漏出箇所の深度を特定することができる。
【００３９】
なお、図６（ａ）に示す電気伝導率測定センサー１２は、あらかじめ各モニタリング管５に固定設置しておくか、または、ひも状１５にしたものを測定時に吊り下げ挿入してもよい。また、深度方向の漏出箇所を特定する手段として、モリタリング管５から深度毎の水を採水して水質分析するようにしてもよい。
【００４０】
内部保有水の漏出箇所を、平面的に特定し、その後さらに深度方向に特定すれば、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、廃棄物処分場内側から漏出箇所（イ）に向かって注入管１６を挿し込み、薬液注入、高圧噴射攪拌等により、遮水壁の漏出箇所周辺の地盤を不透水化させ、漏出部の補修範囲１７を限定して補修することができる。なお、漏出箇所（イ）の深度（ｈ）が浅い場合には、もちろん漏出箇所付近を掘削し、止水材等を用いて遮水壁の漏出箇所を補修するといった方法をとることもできる。
【００４１】
このようにして第２実施形態によると、第１実施形態とあわせ、遮水壁の漏出箇所を、平面的かつ深度方向に的確に限定して特定することができ、その補修を経済的かつ早期に実施することが可能となる。なお、第１、第２実施形態を設計変更して実施することは構わない。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によると、継手を有する複数の不透水性材料の壁部材から構成される遮水壁で管理された管理区域の内部保有水の漏出を、前記遮水壁部材の管理区域の外側表面に水平方向に所定の間隔で設けた、鉛直方向の所定間隔で開孔を有するモニタリング管により、その管内の水質を監視することで行うので、簡潔な構成で、かつ継手部の水密性を損なうことなく漏水を検知できて迅速な補修対策を施すことが可能となる。さらに、管理区域からの内部保有水の漏出がある場合に、モニタリング管の水質の深度方向の分布から、漏出箇所を深度方向にも容易かつ確実に特定できると共に、漏出箇所の補修を経済的、かつ確実に実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、モニタリング管を所定の間隔で配置した全体平面説明図である。
【図２】モニタリング管を鋼管矢板に取り付けた斜視図である。
【図３】鋼管矢板二重壁護岸の平面図である。
【図４】鋼管矢板二重壁護岸の縦断面図である。
【図５】鋼管矢板の全ての継手にモニタリング管を取り付けた平面図である。
【図６】（ａ）は、モニタリング管内に、モニタリング管内の深度方向の水質分布測定用の電気伝導率測定センサーを配置した図、（ｂ）は、モニタリング管の内部保有水をポンプで吸引する図である。
【図７】深度方向に所定の間隔で配置された複数の電気伝導率測定用のセンサーを所定時間放置した後に測定される、モニタリング管の内部保有水の電気伝導率の深度方向分布の例を示す図である。
【図８】（ａ）は、廃棄物処分場内側から、薬液注入、高圧噴射攪拌等により、遮水壁の漏出箇所周辺の地盤を不透水化させ、漏出箇所の補修を行なう状態を平面的に示す図、（ｂ）は、縦断側面で示す図である。
【符号の説明】
１廃棄物処分場
２遮水壁２ａ
３鋼管矢板
３ａ継手部
４開孔
５モニタリング管
６透水性地層（砂層）
７不透水性地層（粘土層）
８海面
１０廃棄物
１１中詰土砂
１２電気伝導率測定センサー
１３パイプ
１４ポンプ
１５ひも
１６注入管
１７補修範囲

Claims

継手を有する複数の不透水性材料の壁部材から構成される遮水壁で管理された管理区域の内部保有水の漏出検知装置であって、前記遮水壁部材の管理区域外側表面に、鉛直方向の所定間隔で開孔を有する、管内の水質を監視するためのモニタリング管を設けて、該モニタリング管を水平方向に任意の間隔で配置し、前記モニタリング管内部の水質を監視することにより前記内部保有水の漏出の検知を可能に構成したことを特徴とする遮水壁で管理された区域からの内部保有水の漏出検知装置。
前記モニタリング管を、全ての或いは複数本おきの前記壁部材の管理区域外側部の継手部近傍に取り付けることを特徴とする請求項１に記載の遮水壁で管理された区域からの内部保有水の漏出検知装置。
請求項１または２記載の漏出検知装置を用いて内部保有水の漏出箇所を平面的に特定した後、モニタリング管内部の水質の深度方向分布を調査して深度方向に特定することを特徴とする遮水壁で管理された区域からの内部保有水の漏出検知方法。
前記モニタリング管の内部の水質監視は、当該モニタリング管内に挿入した水質センサーまたは、モニタリング管内で採取した水の水質測定等により行うことを特徴とする請求項３記載の遮水壁で管理された区域からの内部保有水の漏出検知方法。
継手を有する複数の不透水性材料の壁部材から構成される遮水壁で管理された管理区域の内部保有水の漏出補修方法であって、前記遮水壁部材の管理区域外側表面に、鉛直方向の所定間隔で開孔を有するモニタリング管を設け、該モニタリング管を水平方向に所定の間隔で配置し、前記モニタリング管内の水質を監視することにより、前記管理区域からの前記内部保有水の漏出の検知を行い、漏出箇所を平面的に特定した後、前記モニタリング管の内部の水質の深度方向分布を調査して深度方向に特定し、その漏出箇所の近傍の位置に補修対策を施すことを特徴とする遮水壁で管理された区域からの内部保有水の漏出補修方法。
前記の補修対策は、注入管を用いた薬液注入、高圧噴射撹拌等による漏出箇所周辺の不透水化、または掘削による止水材充填にて行うことを特徴とする請求項５記載の遮水壁で管理された区域からの内部保有水の漏出補修方法。