JP4780550B2 - 埋立て廃棄物の覆土施工方法及び埋立て廃棄物の浸透水キャピラリーバリア層 - Google Patents

Description

本発明は埋立て廃棄物の覆土施工方法及び埋立て廃棄物の浸透水キャピラリーバリア層に係り、特に埋立て廃棄物の覆土構造を構成する浸透水キャピラリーバリア層の形成に好適な埋立て廃棄物の覆土施工方法及び埋立て廃棄物の浸透水キャピラリーバリア層に関する。

家電をはじめとする各種リサイクル法の下、一般・産業廃棄物の積極的な減量化が行われ廃棄物の排出量は僅かながら減少傾向にある。しかしながら未だ最終的に埋立て処分を要する廃棄物があり、一方では既存の埋立て廃棄物処分場や不法投棄場における周辺への環境汚染及び環境修復が問題になっている。これは、雨水等の浸透水が埋立て廃棄物を浸透する際に汚染されて、周辺の地下水に流れ込み汚染してしまうものである。よって、環境汚染を防止するためには浸透水を抑制し、汚染物質と地下水の接触を避けることが重要である。

前述した防止策のひとつに、多層覆土を利用した廃棄物埋立て構造がある。図３にその横断面図を示す。図３において廃棄物表面を覆う多層覆土は、凹陥地１の表面部に導水勾配を付して現地発生土２で覆った後、粗粒層３とこれに引き続いて細粒層４を敷設して構成されるキャピラリーバリア層を形成し、最後に全体を透水性の小さい現地発生土および表土５で覆う構成としている。ここで細粒層４と粗粒層３との層境界には勾配をつけている。これは、多層覆土を構成する粒の大きい粗粒層３の上層に、小さい粒で構成した保水性の大きい細粒層４を設けることにより、雨水等による浸透水を細粒層４で止まらせるとともに、覆土に導水勾配を付して粗粒層３と細粒層４の境界面に沿って側方へ流下させる、キャピラリーバリア効果を利用している。

これにより多層覆土表面を通過して細粒土に浸透し下方に移動した浸透水は、粗粒土との境界面付近で流れの方向を勾配に沿って横向きに変え、細粒土中に保水されながら流下して集水除去される。埋立て廃棄物の雨水浸透水量を低減することにより、埋立て廃棄物に設置する浸透水処理施設を小型化して維持管理を低減することが可能となる。
特開２００１−１７９３３号公報

しかしながら、前述の多層覆土を構成するキャピラリーバリア層は、細粒層及び粗粒層に粒度を調整した砂、礫、岩やコンクリートの粉砕物、その他粒状のリサイクル品等を用いている。このような材料を用いた場合、キャピラリーバリア層にある程度の保水力と透水性を同時に持たせるためには層の厚さを大きく形成する必要がある。このためそれだけ外部から搬入する材料が多くなり材料コストが増えて逆に埋立て量が減少するという好ましくない状況になる。また、埋立てる廃棄物へ載荷する量が多くなれば、不等沈下を引き起こす可能性があった。さらに、全体として施工に要する日数および費用が増大するという問題があった。

また、効果的なキャピラリーバリア効果を確保するためには、上層の保水力を下層の保水力よりも大きくする必要がある。このためには上層の空隙径を小さくし、下層の空隙を相対的に大きくする必要がある。一方、上層に載せた材料が下層の空隙に落ち込まない制約（パイピング則）がある。すなわち空隙の大きさや形状のバランスによって成立する構造となっている。さらに空隙に一様性を持たせることが必要である。

空隙の大きさは側方への流れやすさ、すなわち透水係数に影響し、空隙が大きいほど透水性は大きくなる。効果的な機能を得るために上層は必要な保水性を維持しつつ透水性を大きくする必要がある。しかし、従来のキャピラリーバリア層は下層表面の平滑性や空隙の一様性を達成するため下層の空隙の大きさは限定された。このため、上層の空隙を大きく形成して透水性を大きくすることは困難であった。

そこで、本発明は上記多層覆土における課題を解決するためになされたもので、埋立て廃棄物の多層覆土を構成する浸透水キャピラリーバリア層の形成に効果的な埋立て廃棄物の覆土施工方法及び埋立て廃棄物の浸透水キャピラリーバリア層を提供することを目的とした。

上記目的を達成するために、本発明に係る埋立て廃棄物の覆土施工方法は、埋立て廃棄物を覆土する保護層に勾配を付して、前記保護層の勾配に沿って空隙が大きなマットを敷設して、前記マットよりも空隙が小さく大きな毛管力を備えた排水層を前記マット上に敷設して浸透水キャピラリーバリア層を形成することを特徴としている。

また、本発明に係る埋立て廃棄物の浸透水キャピラリーバリア層は、埋立て廃棄物保護層の上表面に空隙の異なる層を二層積層して導水勾配を付した浸透水キャピラリーバリア層であって、前記空隙の異なる層は、前記保護層の勾配に沿って空隙が大きなマットと、前記マットよりも空隙が小さく大きな毛管力を備えた排水層を前記マット上に形成したことを特徴としている。

上記構成による本発明の埋立て廃棄物の覆土施工方法及び埋立て廃棄物の浸透水キャピラリーバリア層によれば、空隙の大きい下層の積層幅を薄く形成することができるので、キャピラリーバリア層全体の積層幅も薄く形成することができる。これにより投入する廃棄物等の埋設量を増大することができる。また、キャピラリーバリア層に用いる資材量や材料コストを低減するとともに施工期間も大幅に短縮することができる。

多層覆土を形成させる上ではコストの面や材料の入手環境から良質な材料を使用できない場合がある。この場合砂などの排水材の種類によっては排水距離を稼ぐことができない。排水距離はこの材料が要因となってキャピラリーバリア層の性能に影響を及ぼす。空隙が大きな、例えば格子状のマットを用いれば既製品であるため均質で入手が容易であり、空隙を大きく設定することができる。またマット上層の排水層は前記マットの大きな空隙に合わせて粒径の大きい材料を用いることができ、材料の種類が増えるとともに材料選定が容易となる。したがって常に安定した排水距離を確保しやすい。
また、下層は廃棄物の保護層を整地した後マットを敷くだけで前記下層を形成することができ、キャピラリーバリア層を簡便に施工することができる。

以下に、本発明に係る埋立て廃棄物の覆土施工方法及び埋立て廃棄物の浸透水キャピラリーバリア層の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
まず、実施形態に係る埋立て廃棄物の浸透水キャピラリーバリア層の施工対象となる埋立て廃棄物の覆土構造について説明する。図２に埋立て廃棄物の覆土構造の概略断面図を示す。廃棄物１０を埋め立てる場所は、例えば、緩傾斜地を利用して凹陥地を造成することにより埋立て領域とする。もちろん平坦地に造成しても良い。この凹陥地の山側法面、底部、および左右の法面に遮水層１２を敷設する。この遮水層１２は水の透過を防止できるものであって現行法令に準ずれば、二重シート構造もしくは難透水層をシートで覆った構造となる。例えば、凹陥地の掘削によって生じた土と、水と接すると膨潤して水が非常に浸透しにくくなる性質を持つ粘土鉱物のベントナイトを混合して生成した有害物質の拡散遅延性能を持つ遮水土を層状に敷設し、遮水シートで覆えばよい。この遮水層１２は凹陥地の底部に敷設されるとともに、その周縁部から山側及び左右の法面に沿って上方に立ち上げるように敷設する。これにより、凹陥地周辺の地下水が凹陥地内部に侵入するのを防止できる。

遮水層１２表面には山側の法面下端部から谷側に向かって導水勾配を付しておく。この勾配面に沿って複数の流末集水暗渠１４を適宜の間隔において平行に敷設する。当該流末集水暗渠１４は管壁に多数の孔を開けて形成されたもので、周辺土層から湧出する水を集水して勾配下流側に流すようにしている。この流末集水暗渠１４は谷側に形成した水処理施設１５に連絡している。これにより、流末集水暗渠１４を通じて流れる浸出水を貯蔵し、浄化処理するものである。

つぎに遮水層１２が敷設されている領域に廃棄物１０を通常、区画を分け投入する。区画ごとに廃棄物１０が満杯になった時点で、今度は廃棄物１０の上面部の処理を行う。投入された廃棄物１０の上表面部に導水勾配を付し、廃棄物１０の表面を雨水浸透水が自然流下しやすい条件に設定する。この勾配は、凹陥地が形成される緩傾斜地の傾斜方向に設定すると共に、凹陥地のセンターラインに沿う稜線部から左右方向への傾斜が付けられるように設定すればよい。

この導水勾配を付した廃棄物１０の上表面を保護層１６で覆う。この保護層１６は必要に応じて浸透性を制御できるものとする。さらに、埋立て廃棄物保護層１６の上表面にいわゆる浸透水キャピラリーバリア層１７を敷設するのである。

図１に埋立て廃棄物の浸透水キャピラリーバリア層の構成概略図を示す。同図（１）は多層覆土の断面図を示し、同図（２）は格子の斜視図を示す。実施形態に係る浸透水キャピラリーバリア層１７は、まず下層に空隙の大きいマット１８を敷設し、ついでマット１８の上層に空隙の小さい排水層２０を敷設する二層構造である。

前記マット１８は上層の排水層２０よりも空隙が大きく、実施形態では例えば材質を樹脂性とし立体格子状の人工マットを用いている。このほかマット１８は材料がメッシュ体であって、比較的長期の耐久性が確保され圧縮力に強く、上層の排水層２０を支持する層で上層による側方排水性が維持できればこれに限定されるものではなく、例えば材質にセメント系材料の二次製品等を用いてもよい。

また、マットの空隙はグレーチングに用いられるような、例えば、部材（フラットバー）を平行に等間隔の隙間を空けて配置した櫛歯形状、部材を任意の隙間を空けて配置した形状、網目形状等を用いてもよい。
なお、マット１８は保護層１６上に直に敷設するほか、導水勾配面の平坦性を確保するため保護層１６上にレキを敷いてその上に敷設してもよい。

一方、排水層２０は下層のマット１８よりも空隙を小さく設定している。実施形態に係る排水層２０は例えば粒径２．５ｍｍ〜５ｍｍの単粒度砕石を用いている。これにより排水層２０中を浸透した水は空隙間の毛管作用で保水状態を維持することができる。また、浸透水キャピラリーバリア層１７は導水勾配を付しているため、排水層２０は浸透水がこの勾配に沿って内側を流れ側方排水できる透水性が必要となる。このように排水層２０は保水力をマット１８よりも大きく設定するとともに透水性を備えていることが必要である。マット１８及び排水層２０は両者間で保水力の差がない、すなわち保水力が等しいと浸透水キャピラリーバリア層１７中の浸透水は下方に落水してしまう。空隙に差を設ける、すなわち保水力に差を設けることによってキャピラリー効果が生じ、浸透水の側方移動が可能となるのである。

マット１８を使用することにより、下層材の空隙率を大きく設定することができる。空隙径は毛管力の大きさに影響し、空隙が大きくなれば毛管力は小さくなる。キャピラリーバリアでは上層の毛管力が下層の毛管力よりも大きいことが条件であり、下層材の空隙率を大きくすると、上層材の空隙率も相対的に大きくできる。空隙率が大きくできれば透水性も大きくなり側方への流れを大きくできる。毛管力と透水性のバランスを保つことにより薄い層を用いて多量の水を側方排水できることになる。

このように浸透水キャピラリーバリア層１７は空隙率の大きいマット１８の上層に、マット１８よりも保水力の大きい排水層２０を設けて勾配が付されているので、雨水等による浸透水は排水層２０に保水されながら、マット１８と排水層２０の境界面に沿って勾配にしたがって流下することになる。マット１８は空隙の大きい均一な薄層であるため粗い石からなる粗粒層よりも積層の厚みを大幅に薄くすることができる。よって、覆土が減る分だけ廃棄物等の埋立量を増大させることもできる。また、浸透水キャピラリーバリア層１７はマット１８を保護層１６の上に敷くだけで下層を施工することができ、かつ上層の排水層２０に単粒度砕石を用いた場合、材料が比較的入手容易であるため簡便に形成することができる。

埋立て廃棄物の覆土構造は廃棄物１０の上表面に保護層１６、マット１８、排水層２０を順に積層させた後、覆土層２２で覆う構成としている。保護層１６および覆土層２２は必要に応じて浸透性を制御することができるもので構成し、ベントナイト混合土やシートを適切に組み合わせて浸透性を制御するものである。より具体的には覆土層２２にベントナイトを混合したり、良質の粘性土を用いることにより、透水性を改善してキャピラリーバリア層への浸透水量を制御し、側方排水能力とのバランスを持たせて廃棄物層への浸透を制御することができる。

埋立て地周辺から流れ込む雨水等の流水を排水するため、埋立て地表面の覆土層２２には表面排水溝２４を設置している。ここで、埋立て地の地盤落水により落水変形が最も大きくなる部分は、埋立て深さが最も大きい凹陥地であることが予測されるため、埋立て深さの最も大きいところを中心として、排水が中央に集まるように配置している。また、中央部の排水溝は変形に追随できるようにポリエチレン管や軽量材料の排水溝などを用いればよい。なお、埋立て地の設置場所によっては、この表面排水溝２４を中心として、複数の排水溝を枝葉状に分岐させれば、効率よく表面排水ができる。

前記排水層２０及びマット１８からなる浸透水キャピラリーバリア層１７を用いれば浸透水を側方へ排水することが可能となる。この側方排水の集水には、多層覆土の遮水性能評価試験から求めた浸透水の排水距離に基づき排水溝３６を設置している。すなわち、浸透水キャピラリーバリア層１７の模擬構造を作成して排水層２０による保水限界距離（排水距離）を求めておき、この排水距離相当位置以内に集水させるようにすれば保水破壊によって埋立て廃棄物内への雨水浸透を制御できる。

廃棄物１０中から発生するガスは廃棄物１０から覆土層２２表面に突出貫通し、下層空隙層に連結するガス抜き管２６を設置し外部へ放出している。また、浸透水キャピラリーバリア層１７に雨水の一部の浸透孔４６を設けている。さらに前述流末集水暗渠１４は比較的大きな断面とし、管壁に図示しない多数の孔を開けて形成されている。これにより、覆土表面から浸透して廃棄物１０を透過した汚染水を集水するとともに廃棄物層への空気供給及び排気を行うことができる。

ところで浸透水キャピラリーバリア層１７の施工対象が急斜面の場合には砂利や砂を用いると崩れやすく敷き均すことが難しい問題がある。しかしながら実施形態に係るマット１８を用い、その上層に排水層２０を形成することにより、浸透水キャピラリーバリア層１７の層の厚みを薄く形成することができる。したがって比較的急勾配の埋立地に対しても前記砂利や砂を用いるよりも崩れにくいキャピラリーバリア層を形成し、側方排水を行うことが可能となる。

埋立て廃棄物のキャピラリーバリア層の構成概略図を示す。 埋立て廃棄物の覆土構造の概略断面図を示す。 多層覆土を利用した廃棄物埋立て構造の横断面図である。

符号の説明

１………凹陥地、２………現地発生土、３………粗粒層、４………細粒層、５………表土、１０………廃棄物、１２………遮水層、１４………流末集水暗渠、１５………水処理施設、１６………保護層、１７………浸透水キャピラリーバリア層、１８………マット、２０………排水層、２２………覆土層、２４………表面排水溝、２６………ガス抜き管、３６………排水溝。

Claims (2)

1. 埋立て廃棄物を覆土する保護層に勾配を付して、前記保護層の勾配に沿って空隙が大きなマットを敷設して、前記マットよりも空隙が小さく大きな毛管力を備えた排水層を前記マット上に敷設して浸透水キャピラリーバリア層を形成することを特徴とする埋立て廃棄物の覆土施工方法。
2. 埋立て廃棄物保護層の上表面に空隙の異なる層を二層積層して導水勾配を付した浸透水キャピラリーバリア層であって、前記空隙の異なる層は、前記保護層の勾配に沿って空隙が大きなマットと、前記マットよりも空隙が小さく大きな毛管力を備えた排水層を前記マット上に形成したことを特徴とする埋立て廃棄物の浸透水キャピラリーバリア層。

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