JP4375000B2

JP4375000B2 - 汚染土壌の原位置通水浄化工法

Info

Publication number: JP4375000B2
Application number: JP2003402043A
Authority: JP
Inventors: 久則檜垣
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2023-12-01
Also published as: JP2005161166A

Description

この発明は、汚染土壌を原位置で浄化する原位置通水浄化工法にかかわり、特に、工期の短縮化とコストの低減化とを図れるようにした技術に関する。

近年、人間生活に関わる環境問題が大きくクローズアップされている。特に、地盤環境については、油類、有機塩素化合物、重金属、硝酸性窒素などによる汚染が各地で報告されている。実際、工場跡地やクリーニング店の跡地等では、地質中の特定部位の汚染が知られている。これらの汚染物質は、地下水の流れなどによって広範囲に広がるため、早急な対策が必要となる。また、汚染が広がらなくても、跡地を利用するためには、汚染除去の必要がある。

このような場合において、地盤中の汚染物質を取り除く工法として、原位置通水浄化工法が用いられる。この工法は、汚染土壌を挟むように揚水井戸と注水井戸とを設け、注水井戸から注入した水を揚水井戸から汲み上げることにより、それらの井戸の間で汚染領域を含む地盤中に水流を発生させ、その水中に融解した有機塩素化合物や重金属などの汚染物質を地上の設備にて浄化するものである。

この原位置通水浄化工法について、より具体的に説明すると、図３の平面図、図４の縦断面図、及び図５の浄化処理システムの概略図に示すようになっている。即ち、汚染された土壌層Ａを含む地盤の浄化対象領域は、その周囲が遮蔽壁２で矩形に囲繞されてその外周部から隔離される。そして、そのいずれか一方の対向する遮蔽壁２ａに沿って、当該遮蔽壁２ａの全長に亘って延びる注水井戸４と揚水井戸６とが交互に平行に配置される。これらの注水井戸４と揚水井戸６とは、それぞれ掘削された溝８内に砕石１０や硅砂等を埋め戻して通水性壁１２として構成されている。この図示例では、砕石による通水性壁１２に形成されており、浄化対象領域の汚染土壌層Ａに対して、左右の両側部と中央部との３ヶ所に注水井戸４が配置され、これらの３つの注水井戸４の中間部に位置して２ヶ所に揚水井戸６が配置されている。

上記遮蔽壁２には土留鋼矢板等が用いられ、その下端部は、浄化対象とする汚染土壌層Ａの直下にあるシルト層などの透水性の低い粘土質層Ｃよりも更に下層に位置している同じくシルト層などでなる粘土質層まで打ち込まれて設けられる。つまり、汚染土壌層Ａを含んだ浄化対象領域内への外部からの地下水流の流入を阻止するとともに、当該浄化対象領域内の水分が外部に流出するのを阻止するようになっている。

一方、上記注水井戸４と揚水井戸６とはその各下端が、浄化対象の汚染土壌層Ａの直下の粘土質層Ｃまで掘られて形成されている。そして、これらの注水井戸４と揚水井戸６とには砕石１０が埋め戻されて充填される。また、揚水井戸６には塩化ビニール製の有孔管などからなる多孔質管１４が適宜の間隔で挿入される。

そして、図５に示すように、各注水井戸４には調整槽１８から給水管２０を通じて浄化水が供給される一方、揚水井戸６の各多孔質管１４内には揚水ポンプ付の揚水配管２２が挿入されて内部に貯まった水を原水槽２４に送るようになっている。この原水槽２４と上記調整槽１８とは処理槽２６を介して繋がれており、原水槽２４に揚水された汚染物質を含有した汚染水は、処理槽２６を通過されて汚染物質の除去が行われ、浄水とされて再び調整槽１８に送られて注水井戸４に供給されるようになっている。即ち、注水井戸４に供給された浄水は汚染土壌層Ａに流れ込み、その汚染物質を洗い流しながら揚水井戸４内に流出し、この揚水井戸４に貯まった汚染物質を含んだ汚染水は原水槽２４に回収された後、処理槽２６にて浄化されて循環再利用されるようになっている。

ところで、上記注水井戸４と揚水井戸６とを施工するにあたり、従来では、図６（ａ）の平面図と（ｂ）の縦断面図、及び図３とに示すように、以下の手順で行っていた。
（１）注・揚水井戸４，６の掘削形成幅に合わせて一対の土留鋼矢板３０を打設する。
（２）鋼矢板３０に挟まれた部分の土を掘削する。
（３）掘削の進捗に応じて、鋼矢板３０，３０間に腹起し材３１を介してジャッキ３２を取り付けた土留支保工３３を架設する。
（４）上記（２）〜（３）を繰り返して所定の深度まで溝状に掘削する。
（５）掘削の完了した掘削溝８に砕石１０を投入充填して埋め戻し、通水性壁１２を形成する。
（６）砕石１０の埋め戻しの進捗に応じて、土留支保工３３を撤去する。
（７）原地盤の高さまで埋め戻して、通水性壁１２の形成が完了した後に、鋼矢板３０を引き抜く。
特開２００３−１６４８４４号公報特開平１１−９０４１０号公報

しかしながら、上記従来の注・揚水井戸の施工方法にあっては、次のａ〜ｃに示す様な問題点があった。
ａ．土留鋼矢板３０の打設工程から引き抜き工程までの作業手順が煩雑なため、施工に時間を要した。
ｂ．鋼矢板３０や土留支保工３３の施工費や材料費が高く、高コストであった。
ｃ．一対の土留鋼矢板３０，３０間の掘削幅が狭く狭隘な空間となるので、また土留支保工３３等もあるため、掘削機による掘削が行い難く、このため掘削作業や土留支保工の設置や撤去作業は、人力施工に頼る部分が多かった。これ故、作業効率が悪く、高コストであった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業手順が簡単で、工期の短縮化・低コスト化が図れる汚染土壌の原位置通水浄化工法を提供することにある。

本発明は上記の目的を達成するために、汚染土壌の原位置通水浄化工法を以下のように構成する。

請求項１に係る発明では、地盤中の汚染土壌を挟んで、共に砕石等で通水性の壁状に形成した揚水井戸と注水井戸とを設け、前記注水井戸から地盤に注入した水を、前記汚染土壌を通過させた後に揚水井戸から汲み上げるようにした汚染土壌の原位置通水浄化工法であって、前記壁状の注水井戸と揚水井戸とを、円筒状のケーシングを所定の深度まで圧入しながら掘削した後に、原地盤の高さまで砕石等で埋め戻してから、前記円筒状ケーシングを引き抜いて円柱状の通水性の柱を形成する通水性柱形成工程と、形成済みの通水性の柱にラップさせて前記通水性柱形成工程を行うことで連続した通水性の壁に形成していく通水性壁形成工程との、２つの形成工程を経て形成し、前記通水性柱形成工程では、前記円筒ケーシングの直径よりも大きく、かつ該直径の２倍よりも小さいピッチ間隔で通水性柱を相互に離間させて形成した後、該離間して隣接する２つの通水性柱にそれぞれ均等にラップさせて、前記通水性壁形成工程を行って連続した通水性壁を形成することを特徴とする。

請求項１に示す汚染土壌の原位置通水浄化工法の発明によれば、砕石や硅砂等によって共に通水性の壁として構成される注水井戸と揚水井戸とを施工するにあたって、円筒状のケーシングを圧入してその内部を掘削し、所定深さまで掘削した掘削孔内に砕石や硅砂等を投入して埋め戻した後、ケーシングを引き抜いて砕石や硅砂などからなる通水性の柱を形成するという通水性柱形成工程の一連の作業を基本施工作業となして、この基本施工作業となる通水性柱形成工程を繰り返し行って多数の通水性柱を形成する。このとき、通水性柱は１つ飛びに形成して、相互に離間した通水性柱を形成し、爾後、該離間して隣接する２つの通水性柱にそれぞれ均等にラップさせて、前記通水性壁形成工程を行って連続した通水性壁を形成する。つまり、通水性柱をラップさせて連続した通水性壁に構成するにあたって、先ず通水性柱を１つ飛びに形成し、その後、隣接する左右の通水性柱に両側部がラップする通水性柱を形成して連続した通水性壁に形成していくので、円筒ケーシングの圧入時の地盤からの反力を左右対称となし得、当該圧入時の円筒ケーシングの姿勢を容易に鉛直に保って簡易に圧入させることができる。
また、従来のような土留支保工を設けることを不要となして円筒状ケーシング内をクラブハンマーなどの掘削機によって簡易に掘削することができる。
このため、作業手順を簡略化させて工期の大幅な短縮化を図ることができる。また、鋼矢板や土留支保工の施工費や材料費が不要となり、コストの縮減をはかることができる。さらに、円筒ケーシング内の掘削は、クラブハンマーなどの掘削機械を用いて効率よく行い得て、掘削費の縮減も図ることができる。さらには、従来のような狭隘な掘削溝内での人力作業をなくすことができ、作業性の向上が図れるようになる。

請求項２に示す汚染土壌の原位置通水浄化工法の発明によれば、相互に離間した通水性柱を形成し、爾後、該離間して隣接する２つの通水性柱にそれぞれ均等にラップさせて、前記通水性壁形成工程を行って連続した通水性壁を形成するので、つまり、通水性柱をラップさせて連続した通水性壁に構成するにあたって、先ず通水性柱を１つ飛びに形成し、その後、隣接する左右の通水性柱に両側部がラップする通水性柱を形成して連続した通水性壁に形成していくので、円筒ケーシングの圧入時の地盤からの反力を左右対称となし得、当該圧入時の円筒ケーシングの姿勢を容易に鉛直に保って簡易に圧入させることができる。

以下に、本発明に係る汚染土壌の原位置通水浄化工法の好適な実施の形態について、添付図面に基づき詳述する。
ここで、本実施形態の原位置通水浄化工法は前述した図３〜図５の従来例と同様に、地盤中の汚染土壌層Ａを挟んで、共に砕石１０や硅砂等を用いた通水性の壁状に形成した揚水井戸６と注水井戸４とを設け、前記注水井戸４から地盤に注入した水を、前記汚染土壌層Ａを通過させた後に揚水井戸６から汲み上げるようにした汚染土壌の原位置通水浄化工法である。従って、当該図３〜図５の全体的な基本構成は本実施形態にも共通するものである。よって、当該基本構成を備えていることを前提としてその詳細な説明は省略する。

即ち、本実施形態の原位置通水浄化工法が前述の従来例と相違する点は、注水井戸４と揚水井戸６との施工方法、特に両井戸４，６を砕石や硅砂などを用いた通水性壁１２に形成する施工方法にある。具体的には、多数の円柱状の通水性柱を逐次並設形成していって、隣接する通水性柱は相互にその側部をラップさせることで連続した通水性壁に形成するものであり、両井戸４，６ともその施工方法は基本的には全く同一である。よって以下には、当該通水性壁１２の形成方法について、揚水井戸６を例にして述べる。

図１は本発明の原位置通水浄化工法における揚水井戸６の施工方法を説明するための平断面概略図である。図示するように揚水井戸６は、円筒状ケーシング４０を用いて円柱状の通水性柱４２を形成する通水性柱形成工程と、その形成済みの通水性柱４２に側部をラップさせた状態で前記通水性柱形成工程を行うことで、通水性柱４２を相互に繋げて連続した通水性壁１２に形成していく通水性壁形成工程とを経て所望長に形成されていく。

ここで、上記通水性柱形成工程は逐次繰り返して行われる施工作業の基本単位となるもので、円筒状ケーシング４０を所定の深度まで圧入しながら掘削する作業と、この掘削作業の終了後にその掘削孔４６内に原地盤の高さまで砕石１０（硅砂などでも良い）を投入充填して埋め戻す作業と、この埋め戻し作業の終了後に前記円筒状ケーシング４０を引き抜くケーシング引き抜き作業とからなる。

ここで、本実施形態では、円筒状ケーシング４０の直径よりも大きく、かつ、当該直径の２倍よりも小さい中心線間のピッチ間隔で、前記施工作業の基本単位となる通水性柱形成工程が行なわれる。これにより、相互に離間した多数の通水性柱４２が先行して形成されることになる。そして、これらの離間して隣接する２つの形成済みの通水性柱４２，４２にそれぞれ均等に両側部をラップさせた状態で、両側方の２つの通水性柱４２，４２を繋ぐようにして前記施工作業の基本単位である通水性柱形成工程を行うことで、連続した通水性壁１２に形成していく通水性壁形成工程が行われるようになっている。

当該図示例では、円筒状ケーシング４０には直径Ｄが１３００ｍｍの鋼管を使用して、中心線間のピッチＰを１０００ｍｍにして相互に側部がラップする通水性柱４２を形成するようにしており、この場合には形成される通水性壁１２の最小厚み部の寸法Ｗｍｉｎは８３０ｍｍとなる。また、当該揚水井戸６の場合には、揚水ポンプを下端に有した揚水管２２を挿入するための多孔質管１４が所定の位置に複数個配置されることになるが、当該多孔質管１４は配置該当部位に通水性柱４２を形成する際に、その埋め戻し作業時に予め埋め込まれて設けられる。

図２は円筒状ケーシング４０を地盤中に圧入させる機能と、圧入した円筒状ケーシング４０内の土壌を掘削する機能とを備えた掘削機４８であり、円筒状ケーシング４０は当該掘削機の圧入機構部５０によって、周側部を把持されて揺動回転されながら地盤中に圧入され、適宜に上部に鋼管の円筒状ケーシング４０が継ぎ足されて所定の深さまで打設される。また、円筒状ケーシング４０の内部の土壌は掘削機４８のブーム５２先端から吊り下げられたクラブハンマー５４によって掘削される。

以上のようにして施工される汚染土壌の原位置通水浄化工法によれば、通水性壁１２として構成される注水井戸４と揚水井戸６とを施工するにあたって、円筒状ケーシング４０を地盤に圧入してその内部を掘削し、所定深さまで掘削した掘削孔４６内に砕石１０を投入して埋め戻した後、ケーシング４０を引き抜いて通水性柱４２を形成するという通水性柱形成工程の一連の作業を施工作業の基本単位となして、この基本単位の施工作業である通水性柱形成工程を繰り返し行って多数の通水性柱４２を形成する。

そして、隣接する通水性柱４２，４２は上記基本単位の施工作業である通水性柱形成工程を行う際に、一方の形成済みの通水性柱４２に対して、他方をその側部同士をラップさせて形成することで、連続した通水性壁１２に構成していくので、従来のような土留支保工を不要となして、円筒状ケーシング４０内を掘削機のクラブハンマー５４等によって簡易に掘削することができ、作業手順を簡略化させて工期の大幅な短縮化を図ることができる。

また、鋼矢板や土留支保工の施工費や材料費が不要となり、コストの縮減を図ることができる。さらに、クラブハンマー５４などの掘削機械による円筒状ケーシング４０内の掘削は効率よく行い得て、掘削費の縮減も図ることができる。またさらに、従来のような狭隘な掘削溝内での人力作業をなくすことができ、作業性の向上が格段に図れるようになる。

さらには、基本単位の施工作業である通水性柱形成工程を繰り返し行って、多数の通水性柱４２を形成し、隣接する通水性柱４２，４２は相互に側部をラップさせて形成することで、連続した通水性壁１２に構成するので、通水性壁４２を湾曲した任意の円弧状に形成することも容易になり、例えば注水井戸４と揚水井戸６とを同心円状に配置することも簡易に行うことができるようになる。

また、通水性柱４２をラップさせて連続した通水性壁１２に構成するにあたって、先ず、中心線間のピッチＰが直径Ｄより大きく、かつ直径Ｄの２倍より小さい間隔で形成されて、相互にラップすることなく離間した状態で通水性柱４２を多数形成し、爾後、その離間して隣接する形成済みの２つの通水性柱４２，４２の間に、それぞれの通水性柱４２，４２に両側部を均等にラップさせて通水性柱形成工程を行って、それらを繋ぐ通水性柱４２を形成して連続した通水性壁１２に形成する通水性壁形成工程を行うようにすることで、つまり、先ず通水性柱４２を１つ飛びに形成し、その後、その１つ飛びにして形成済みの通水性柱４２，４２の間に、それら形成済みの通水性柱４２，４２に両側部がラップする通水性柱４２を形成して連続した通水性壁１２に形成していくようにすることで、円筒状ケーシング４０の圧入時に地盤から受ける反力を左右対称となし得て、当該圧入時の円筒状ケーシング４０の姿勢を容易に鉛直に保って簡易に圧入させることができる。

本発明の要部である注水井戸と揚水井戸との掘削方法を説明するための概略平面図である。円筒状ケーシングを圧入して内部を掘削する際に用いる掘削機の概略図である。本発明と従来例とに共通するもので、汚染土壌の原位置通水浄化工法の全体の概略構成を示す平面図である。図３中のIV−IV線矢視断面図である。本発明と従来例とに共通するもので、汚染土壌の原位置通水浄化工法の浄化システムの全体構成を示す概略図である。従来の注水井戸と揚水井戸との掘削方法を説明するもので、（ａ）は平面図で、（ｂ）は縦断面図である。

符号の説明

２遮蔽壁
４注水井戸
６揚水井戸
８掘削溝
１０砕石
１２通水性壁
１４多孔質管
１８調整槽
２０給水管
２２揚水管
２４原水槽
２６処理層
４０円筒状ケーシング
４２通水性柱
４６掘削孔
Ａ浄化対象土壌層
Ｃ粘土質層

Claims

地盤中の汚染土壌を挟んで、共に砕石等で通水性の壁状に形成した揚水井戸と注水井戸とを設け、前記注水井戸から地盤に注入した水を、前記汚染土壌を通過させた後に揚水井戸から汲み上げるようにした汚染土壌の原位置通水浄化工法であって、
前記壁状の注水井戸と揚水井戸とを、
円筒状のケーシングを所定の深度まで圧入しながら掘削した後に、原地盤の高さまで砕石等で埋め戻してから、前記円筒状ケーシングを引き抜いて円柱状の通水性の柱を形成する通水性柱形成工程と、
形成済みの通水性の柱にラップさせて前記通水性柱形成工程を行うことで連続した通水性の壁に形成していく通水性壁形成工程との、２つの形成工程を経て形成し、
前記通水性柱形成工程では、前記円筒ケーシングの直径よりも大きく、かつ該直径の２倍よりも小さいピッチ間隔で通水性柱を相互に離間させて形成した後、
該離間して隣接する２つの通水性柱にそれぞれ均等にラップさせて、前記通水性壁形成工程を行って連続した通水性壁を形成することを特徴とする汚染土壌の原位置通水浄化工法。