トンネルの施工方法
【課題】ＶＯＣを含有する地盤におけるトンネルの施工において、効率よく掘削土を浄化することができる施工方法を提供する。
【解決手段】本発明のトンネルの施工方法は、密閉型シールドトンネル工法を用いたトンネルの施工方法であって、密閉型シールド機２でＶＯＣを含む地盤を掘進するトンネル掘進工程と、ＶＯＣを浄化するための過酸化水素溶液を密閉型シールド機２の切羽３の前方に供給する過酸化水素溶液供給工程と、過酸化水素溶液の浄化反応の触媒として機能する助剤を密閉型シールド機２の切羽３の前方に供給する助剤供給工程と、を備えたことを特徴とする。
【解決手段】本発明のトンネルの施工方法は、密閉型シールドトンネル工法を用いたトンネルの施工方法であって、密閉型シールド機２でＶＯＣを含む地盤を掘進するトンネル掘進工程と、ＶＯＣを浄化するための過酸化水素溶液を密閉型シールド機２の切羽３の前方に供給する過酸化水素溶液供給工程と、過酸化水素溶液の浄化反応の触媒として機能する助剤を密閉型シールド機２の切羽３の前方に供給する助剤供給工程と、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型シールドトンネル工法を用いたトンネルの施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、土壌の浄化方法に関する技術として、下記特許文献１のものが知られている。この浄化方法では、所定の構造式で示されるジカルボキシメチルアミン系生分解性キレート剤を、浄化対象中に存在する鉄イオンの０．５〜４．０倍のモル比で該浄化対象に添加して生分解性キレート剤と鉄イオンとの錯体を生成させる生分解性キレート剤添加工程と、錯体生成後に浄化対象をｐＨ５〜ｐＨ１０に保ち酸化剤を添加する酸化剤添加工程と、によって、土壌に含まれる難分解性の有機物を浄化することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００６／１２３５７４号
【特許文献２】特開２００６−３１６５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年では、都市部等においてＶＯＣ（volatile organic compounds；揮発性有機化合物）を含有する地盤にトンネルを施工する場合もある。この場合、ＶＯＣで汚染された掘削土が発生するので、通常の掘削土に比較して残土処理のコストが高くなってしまう。また、特許文献１の方法を用いて施工現場で掘削土の浄化を行うとしても、そのための施設、スペース、及び管理等が余分に必要になってしまう。また、施工現場でのＶＯＣの揮発により作業大気環境への悪影響や、現場内での漏洩等の懸念もある。
【０００５】
そこで、本発明は、ＶＯＣを含有する地盤におけるトンネルの施工において、効率よく掘削土を浄化することができる施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のトンネルの施工方法は、密閉型シールドトンネル工法を用いたトンネルの施工方法であって、密閉型シールド機でＶＯＣを含む地盤を掘進するトンネル掘進工程と、ＶＯＣを浄化するための過酸化水素溶液を密閉型シールド機の切羽の前方に供給する過酸化水素溶液供給工程と、過酸化水素溶液の浄化反応の触媒として機能する助剤を密閉型シールド機の切羽の前方に供給する助剤供給工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この施工方法では、切羽の前方に過酸化水素溶液と助剤とが供給されるので、地盤の掘進に伴い切羽の前方で掘削土と過酸化水素溶液と助剤とが混合される。そうすると、過酸化水素溶液が酸化剤として機能して掘削土中のＶＯＣが分解され、掘削土の浄化が効率良く進行する。
【０００８】
また、本発明のトンネルの施工方法は、密閉型シールドトンネル工法を用いたトンネルの施工方法であって、密閉型シールド機でＶＯＣを含む地盤を掘進するトンネル掘進工程と、トンネル掘進工程で発生する掘削土をスクリューコンベアを用いてトンネル内で後方に搬送する残土排出工程と、ＶＯＣを浄化するための過酸化水素溶液をスクリューコンベア内に供給する過酸化水素溶液供給工程と、過酸化水素溶液の浄化反応の触媒として機能する助剤をスクリューコンベア内に供給する助剤供給工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この施工方法では、スクリューコンベア内に過酸化水素溶液と助剤とが供給されるので、スクリューコンベア内の掘削土に過酸化水素と助剤とが混合される。そうすると、過酸化水素溶液が酸化剤として機能して掘削土中のＶＯＣが分解され、掘削土の浄化が効率良く進行する。
【００１０】
また、本発明のトンネルの施工方法は、トンネル掘進工程で発生した掘削土をトンネル内で仮置きする仮置き工程を更に備えることが好ましい。
【００１１】
この施工方法によれば、過酸化水素溶液と助剤とが混合された掘削土がトンネル内で仮置きされるので、仮置き中においてＶＯＣの酸化反応時間を十分に確保することができ、掘削土の十分な浄化をトンネル内で完結することができる。
【００１２】
また、本発明のトンネルの施工方法は、トンネル掘進工程の前に、密閉型シールド機の切羽の前方の地盤をボーリングして当該地盤のＶＯＣの含有濃度を得る探査ボーリング工程を更に備え、探査ボーリング工程で得られたＶＯＣの含有濃度に基づいて、過酸化水素溶液供給工程における過酸化水素溶液の供給の有無及び助剤供給工程における助剤の供給の有無を設定することが好ましい。
【００１３】
この施工方法によれば、掘削する地盤のＶＯＣの含有濃度に対応させて、過酸化水素溶液及び助剤を使用することができ、過酸化水素溶液及び助剤の無駄な使用を抑えることができる。
【００１４】
また、本発明のトンネルの施工方法は、トンネル掘進工程の前に、密閉型シールド機の切羽の前方の地盤をボーリングして当該地盤のＶＯＣの含有濃度を得る探査ボーリング工程を更に備え、探査ボーリング工程で得られたＶＯＣの含有濃度に基づいて、トンネル掘進工程における掘進速度を調整することが好ましい。
【００１５】
この施工方法によれば、掘削する地盤のＶＯＣの含有濃度に対応させて、掘進速度が調整されるので、過酸化水素とＶＯＣとの酸化反応時間を必要十分に確保することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のトンネルの施工方法によれば、ＶＯＣを含有する地盤におけるトンネルの施工において、効率よく掘削土を浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のトンネルの施工方法に用いられる施工設備の一例を示す断面図である。
【図２】本発明のトンネルの施工方法の第１実施形態を示すフロー図である。
【図３】本発明のトンネルの施工方法の第２実施形態を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るトンネルの施工方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
図１には、密閉型シールドトンネル工法を用いた本発明のトンネルの施工方法に用いられるトンネル施工設備１の一例を示す。トンネル施工設備１は密閉型シールド機２を備えており、密閉型シールド機２は、ＶＯＣ（volatile organic compounds；揮発性有機化合物）を含有する地盤Ａを掘進して断面円形のトンネル１００を形成する。
【００２０】
シールド機２の前部には、当該シールド機２の内外を仕切る隔壁４が設けられている。当該隔壁４の前方がシールド機外であり、隔壁４の前方には円形の切羽３が設けられている。隔壁４前方の切羽３が設けられたシールド機外の空間（チャンバー５という）には、切羽３による地盤Ａの掘削で発生する掘削土が一時滞留する。更に、当該チャンバー５内の掘削土を密閉状態で後方に搬送するスクリューコンベア７が、チャンバー５から斜め上後方に延びている。以上のトンネル施工設備１の構成は、密閉型シールドトンネル工法に用いられる公知の設備と同様のものであるので、更なる詳細な説明は省略する。
【００２１】
スクリューコンベア７の後方には、スクリューコンベア７から送られた掘削土を更に後方に搬送する圧送ポンプ９が設けられている。また、トンネル１００内において圧送ポンプ９の後方には、掘削土を搭載し運搬可能なズリ鋼車１１が複数台配置されている。例えば、ここでは、容量７ｍ３のズリ鋼車１１が１３台設置されている。１３台のズリ鋼車１１は、圧送ポンプ９から排出される掘削土を順々に搭載し、それぞれ所定の仮置き時間だけ静置した後、トンネル１００後方に運搬していく。更に、ズリ鋼車１１の後方においてトンネル１００内には、シルトミキサー１３、圧送ポンプ１５、振動篩１７、及び曝気タンク１９が設けられている。各ズリ鋼車１１で運搬された掘削土は、シルトミキサー１３に投入され、圧送ポンプ１５で振動篩１７に送られて、振動篩１７によって分級・脱水される。曝気タンク１９は、振動篩１７の脱水により分離された地下水を導入し、曝気処理する。
【００２２】
更に、トンネル施工設備１は、酸化剤供給装置２３と助剤供給装置２７とを備えている。酸化剤供給装置２３は、切羽３の前方に酸化剤としての過酸化水素溶液を供給する。酸化剤供給装置２３からの過酸化水素溶液は、切羽３の前面に設けられた供給口２５から前方の地盤Ａに向けて注入される。また、酸化剤供給装置２３は、スクリューコンベア７内にも過酸化水素溶液を供給することができる。助剤供給装置２７は、切羽３の前方に助剤を供給する。すなわち、助剤供給装置２７からの助剤は、切羽３の前面に設けられた供給口２６から前方の地盤Ａに向けて注入される。また、助剤供給装置２７は、スクリューコンベア７内にも助剤を供給することができる。詳細は後述するが、助剤としては、所定の構造式で示されるジカルボキシメチルアミン系生分解性キレート剤を含む液体が用いられる。
【００２３】
続いて、上記トンネル施工設備１を用いて実行される本発明のトンネルの施工方法について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００２４】
まず、前回の掘進が終了した（Ｓ１０１）後、探査ボーリングを行って（Ｓ１０３：探査ボーリング工程）、切羽３の前方の地盤の土を採取する。探査ボーリングでは、切羽３の回転が停止した状態で、切羽３に設けられた開口部からプローブ２９を挿入し前方の地盤を水平方向前方に向けて約１０ｍ程度ボーリングする。そして、プローブ２９をシールド機２内に引き出して、前方約１０ｍ分の土のサンプルを採取する。次に、採取した土の事前の簡易分析を行い（Ｓ１０５）、土壌溶出試験（Ｓ１０７）により、土に含まれるＶＯＣが環境基準値を超えるか否かを測定する。ここで、土のＶＯＣ濃度が環境基準値以下であれば、地下水試験を行う（Ｓ１０９）。そして、地下水のＶＯＣ濃度が環境基準値以下であれば、フロー図中のＳ１１１のシールド掘進を行う。
【００２５】
シールド掘進Ｓ１１１では、切羽３の前方及びスクリューコンベア７内に対する過酸化水素溶液及び助剤の供給は行わない。すなわち、掘削土には浄化処理を施さずに、掘削土を連続ベルコン３１で地上に搬出する（Ｓ１６１）。このように、事前の探査ボーリングによって切羽３の前方地盤のＶＯＣ濃度を知ることができるので、ＶＯＣ濃度が低い場合には、過酸化水素溶液及び助剤の無駄な使用を避けることができる。また、地盤中のＶＯＣ濃度は、比較的簡易に現場で分析することができるので、上記のような運用が可能である。
【００２６】
その一方、土壌溶出試験Ｓ１０７において土中のＶＯＣ濃度が環境基準値を超えるか、又は、地下水試験Ｓ１０９において地下水のＶＯＣ濃度が環境基準値を超えることが確認された場合には、フロー図中のＳ１１３のシールド掘進を行う。切羽３によって地盤Ａが掘削され掘削土が発生する。ここでは、シールド掘進を行いながら（Ｓ１１３：トンネル掘進工程）、切羽３の前方に過酸化水素溶液を供給する（Ｓ１１５：過酸化水素溶液供給工程）ことで、過酸化水素溶液をチャンバー５内の掘削土に添加する。更に、切羽３の前方に助剤を供給する（Ｓ１１７：助剤供給工程）ことで、助剤をチャンバー５内の掘削土に添加する。切羽３の前方においては、掘削土と過酸化水素溶液と助剤とが混合される。
【００２７】
次に、チャンバー５内の掘削土を６０分放置する（Ｓ１１９）。ここでは、シールド機２を前進させずに切羽３を回転させた状態とし、スクリューコンベア７とチャンバー５とを絶縁した状態とする。これにより、過酸化水素溶液と助剤とが混合された掘削土が、チャンバー５内で６０分間滞留する。また、切羽３を回転させることにより、チャンバー５内で掘削土と過酸化水素溶液と助剤とが良く攪拌され、掘削土中のＶＯＣの過酸化水素による酸化反応（浄化反応）が良好に進行する。このとき、助剤は上記酸化反応の触媒として機能する。
【００２８】
本実施形態では、マイルドフェントン法を採用することにより、中性下でＶＯＣの酸化反応を進行させることとする。マイルドフェントン法は、前述の特許文献１にも記載のように公知であるが、ＶＯＣを浄化する酸化剤として過酸化水素溶液を用い、助剤として所定の構造式で示されるジカルボキシメチルアミン系生分解性キレート剤を用い、地盤中に存在する鉄イオンの０．５〜４．０倍のモル比で上記生分解性キレート剤を添加する方法である。ここでは、上記のジカルボキシメチルアミン系生分解性キレート剤の例として、メチルグリシン２酢酸、グルタミン酸２酢酸、アスパラギン酸２酢酸、２−アミノエタンスルホン酸２酢酸、及びこれらのナトリウム塩等が挙げられる。
【００２９】
マイルドフェントン法以外の一般的なＶＯＣの酸化反応は、酸性下で行うものが多く、最終的に掘削土を中和する処理が必要になるところ、マイルドフェントン法を採用すれば最終的に得られる掘削土が中性であるので、上記のような中和処理が不要である点で好ましい。
【００３０】
また、シールド掘進Ｓ１１３においては、前述の探査ボーリング工程で得られたＶＯＣ濃度に基づいて、掘進速度の調整を行う。すなわち、前方地盤のＶＯＣ濃度が高いほど、掘進速度を低くし、ＶＯＣの酸化反応の時間を長く確保するようにする。ここでは、前方地盤のＶＯＣ濃度に応じて過酸化水素溶液及び助剤の供給量を増減することも考えられるが、次の理由により適切ではない。すなわち、過酸化水素溶液の供給量を増減させれば、掘削土中において過酸化水素溶液由来の水が増減する。そうすると、最終的な掘削土に含まれる水分が増減することになり、掘削土の処理が煩雑になるという問題がある。これに対し、掘進速度の管理は比較的容易に行うことができる。
【００３１】
続いて、切羽３で発生する掘削土は、スクリューコンベア７でチャンバー５から後方に排土される（Ｓ１２１：残土排出工程）。このとき、過酸化水素供給装置２３からスクリューコンベア７内に過酸化水素溶液を供給する（Ｓ１２３：過酸化水素溶液供給工程）と共に、助剤供給装置２７からスクリューコンベア７内に助剤を供給する（Ｓ１２５：助剤供給工程）。これにより、スクリューコンベア７で搬送される掘削土には、過酸化水素溶液及び助剤が更に添加される。なお、チャンバー５内での掘削土の放置（Ｓ１１９）によって、掘削土中のＶＯＣの酸化反応がほぼ完了すると考えられる場合には、スクリューコンベア７に対する過酸化水素溶液の供給（Ｓ１２３）と助剤の供給（Ｓ１２５）とを、省略することもできる。
【００３２】
その後、掘削土は、圧送ポンプ９でズリ鋼車１１に排出される（Ｓ１３１）。圧送ポンプ９からの掘削土は、複数のズリ鋼車１１に順次搭載され仮置きされる（Ｓ１３３）。ズリ鋼車１１への仮置き中においては、混合された過酸化水素溶液の一部が分解されて掘削土中から酸素の気泡が発生するので、掘削土中のＶＯＣを揮発させる効果もある。なお、掘削土中のＶＯＣの過酸化水素による酸化反応を確実に進行させるために、ズリ鋼車１１における掘削土の仮置き（Ｓ１３３）の時間をある程度長く（例えば、６０分程度に）設定してもよい。特に、前述のスクリューコンベア７に対する過酸化水素溶液の供給（Ｓ１２３）と助剤の供給（Ｓ１２５）とを行った場合には、上記の仮置き時間を６０分程度に設定する方が好ましい。
【００３３】
次に、ズリ鋼車１１の掘削土の簡易分析を行う（Ｓ１３５）。ここでは、掘削土のＶＯＣ濃度を土壌溶出試験（Ｓ１３７）により測定し、当該掘削土のＶＯＣ濃度が環境基準値を超える場合には、ズリ鋼車１１に更に酸化剤（過酸化水素溶液）を添加し（Ｓ１３９）、仮置き処理（Ｓ１３３）に戻る。
【００３４】
各ズリ鋼車１１の掘削土は、土壌溶出試験（Ｓ１３７）によるＶＯＣ濃度が環境基準値以下になった場合には、シルトミキサー１３に投入され（Ｓ１４１）、圧送ポンプ１５で振動篩１７に投入され（Ｓ１４３）、振動篩１７で分級・脱水される（Ｓ１４７）。そして、振動篩１７で分離された土砂は、連続ベルコン３１で地上へ搬出される（Ｓ１６１）。
【００３５】
次に、振動篩１７で分離した地下水のＶＯＣ濃度を地下水試験（Ｓ１５１）により測定し、当該地下水のＶＯＣ濃度が環境基準値以下である場合には、地下水を濁水処理設備（Ｓ１５７）に送る。上記地下水試験（Ｓ１５１）において地下水のＶＯＣ濃度が環境基準値を超える場合には、曝気タンク１９に送水し（Ｓ１５３）、曝気処理（Ｓ１５５）を施した後に、濁水処理設備（Ｓ１５７）に送る。
【００３６】
以上のようなトンネルの施工方法によれば、ＶＯＣで汚染された地盤Ａを掘進するにあたり、掘削土に含まれるＶＯＣを効率良く浄化することができる。
【００３７】
また、ＶＯＣの過酸化水素水による酸化反応は、進行が比較的速い反応であるので、チャンバー５内での掘削土の放置（Ｓ１１９）の時間（本実施形態では６０分）や、トンネル１００内における仮置き時間（本実施形態では６０分）や、使用されるズリ鋼車１１の台数（本実施形態では１３台）を実用的な範囲内に抑えることができる。よって、掘削土及び地下水の浄化をトンネル１００内でほぼ完結させた上で地上に搬出することが現実的に可能になる。従って、掘削土を地上に搬出した直後から非汚染土としての取り扱いが可能になり、掘削土の処理コストの低減を図ることができる。
【００３８】
また、特に、チャンバー５内での掘削土の放置（Ｓ１１９）によって、掘削土中のＶＯＣの酸化反応がほぼ完了する場合には、シールド機２の外側で掘削土の浄化が完結するので、トンネル１００内の作業環境へのＶＯＣの揮発もほとんど無く、トンネル１００内においても掘削土を非汚染土として取り扱うことができる。
【００３９】
その一方、地盤Ａ中のＶＯＣ濃度が高い場合や、掘進速度を速くしたい場合等に、チャンバー５内での掘削土の放置（Ｓ１１９）の時間が取れない場合もある。このような場合には、前述のスクリューコンベア７に対する過酸化水素溶液の供給（Ｓ１２３）と助剤の供給（Ｓ１２５）とを行い、ズリ鋼車１１における掘削土の仮置き（Ｓ１３３）の時間を６０分程度に設定することにより、掘削土の浄化を確実にトンネル１００で完結させることができる。よって、汚染土をトンネル１００外まで運搬して浄化処理を行うといった運用が不要になる。
【００４０】
（第２実施形態）
続いて、本発明のトンネルの施工方法の第２実施形態について図１及び図３を参照しながら説明する。本実施形態の施工方法は、上記トンネル施工設備１を用いて実行される。なお、本実施形態の場合には、切羽３前面の過酸化水素溶液の供給口２５と助剤の供給口２６とを省略してもよい。
【００４１】
まず、前回の掘進が終了した（Ｓ２０１）後、探査ボーリングを行って（Ｓ２０３：探査ボーリング工程）、切羽３の前方の地盤の土を採取する。探査ボーリングは、トンネル１００の掘進方向前方に向けて水平方向に１０ｍ程度行われる。次に、採取した土の事前の簡易分析を行い（Ｓ２０５）、土壌溶出試験（Ｓ２０７）により、土に含まれるＶＯＣが環境基準値を超えるか否かを測定する。ここで、土のＶＯＣ濃度が環境基準値以下であれば、地下水試験を行う（Ｓ２０９）。そして、地下水のＶＯＣ濃度が環境基準値以下であれば、フロー図中のＳ２１１のシールド掘進を行う。
【００４２】
シールド掘進Ｓ２１１では、切羽３の前方及びスクリューコンベア７内に対する過酸化水素溶液及び助剤の供給は行わない。すなわち、掘削土には浄化処理を施さずに、掘削土を連続ベルコン３１で地上に搬出する（Ｓ２６１）。このように、事前の探査ボーリングによって切羽３の前方地盤のＶＯＣ濃度を知ることができるので、ＶＯＣ濃度が低い場合には、過酸化水素溶液及び助剤の無駄な使用を避けることができる。また、地盤中のＶＯＣ濃度は、比較的簡易に現場で分析することができるので、上記のような運用が可能である。
【００４３】
その一方、土壌溶出試験Ｓ２０７において土中のＶＯＣ濃度が環境基準値を超えるか、又は、地下水試験Ｓ２０９において地下水のＶＯＣ濃度が環境基準値を超えることが確認された場合には、フロー図中のＳ２１３のシールド掘進を行う。切羽３によって地盤Ａが掘削され掘削土が発生する。
【００４４】
本実施形態では、マイルドフェントン法を採用することにより、中性下でＶＯＣの酸化反応を進行させることとする。マイルドフェントン法は、前述の特許文献１にも記載のように公知であるが、ＶＯＣを浄化する酸化剤として過酸化水素溶液を用い、助剤として所定の構造式で示されるジカルボキシメチルアミン系生分解性キレート剤を用い、地盤中に存在する鉄イオンの０．５〜４．０倍のモル比で上記生分解性キレート剤を添加する方法である。ここでは、上記のジカルボキシメチルアミン系生分解性キレート剤の例として、メチルグリシン２酢酸、グルタミン酸２酢酸、アスパラギン酸２酢酸、２−アミノエタンスルホン酸２酢酸、及びこれらのナトリウム塩等が挙げられる。
【００４５】
マイルドフェントン法以外の一般的なＶＯＣの酸化反応は、酸性下で行うものが多く、最終的に掘削土を中和する処理が必要になるところ、マイルドフェントン法を採用すれば最終的に得られる掘削土が中性であるので、上記のような中和処理が不要である点で好ましい。
【００４６】
また、シールド掘進Ｓ２１３においては、前述の探査ボーリング工程で得られたＶＯＣ濃度に基づいて、掘進速度の調整を行う。すなわち、前方地盤のＶＯＣ濃度が高いほど、掘進速度を低くし、ＶＯＣの酸化反応の時間を長く確保するようにする。ここでは、前方地盤のＶＯＣ濃度に応じて過酸化水素溶液及び助剤の供給量を増減することも考えられるが、次の理由により適切ではない。すなわち、過酸化水素溶液の供給量を増減させれば、掘削土中において過酸化水素溶液由来の水が増減する。そうすると、最終的な掘削土に含まれる水分が増減することになり、掘削土の処理が煩雑になるという問題がある。これに対し、掘進速度の管理は比較的容易に行うことができる。
【００４７】
続いて、切羽３で発生する掘削土は、スクリューコンベア７でチャンバー５から後方に排土される（Ｓ２２１：残土排出工程）。このとき、過酸化水素供給装置２３からスクリューコンベア７内に過酸化水素溶液を供給する（Ｓ２２３：過酸化水素溶液供給工程）と共に、助剤供給装置２７からスクリューコンベア７内に助剤を供給する（Ｓ２２５：助剤供給工程）。これにより、スクリューコンベア７で搬送される掘削土には、過酸化水素溶液及び助剤が添加される。
【００４８】
その後、掘削土は、圧送ポンプ９でズリ鋼車１１に排出される（Ｓ２３１）。圧送ポンプ９からの掘削土は、複数のズリ鋼車１１に順次搭載され６０分間仮置きされる（Ｓ２３３）。ズリ鋼車１１への仮置き中においては、混合された過酸化水素溶液の一部が分解されて掘削土中から酸素の気泡が発生するので、掘削土中のＶＯＣを揮発させる効果もある。
【００４９】
続いて、各ズリ鋼車１１の掘削土は、シルトミキサー１３に投入され（Ｓ２４１）、圧送ポンプ１５で振動篩１７に投入され（Ｓ２４３）、振動篩１７で分級・脱水される（Ｓ２４７）。次に、振動篩１７で分離された地下水及び掘削土の簡易分析を行う（Ｓ２４９）。ここでは、掘削土のＶＯＣ濃度を土壌溶出試験（Ｓ２３７）により測定し、当該掘削土のＶＯＣ濃度が環境基準値を超える場合には、掘削土に更に酸化剤（過酸化水素溶液）を添加し（Ｓ２３９）、仮置き処理（Ｓ２３３）に戻る。一方、掘削土のＶＯＣ濃度が環境基準値以下である場合には、連続ベルコン３１で地上に搬出する。
【００５０】
次に、振動篩１７で分離した地下水のＶＯＣ濃度を地下水試験（Ｓ２５１）により測定し、当該地下水のＶＯＣ濃度が環境基準値以下である場合には、地下水を濁水処理設備（Ｓ２５７）に送る。上記地下水試験（Ｓ２５１）において地下水のＶＯＣ濃度が環境基準値を超える場合には、曝気タンク１９に送水し（Ｓ２５３）、曝気処理（Ｓ２５５）を施した後に、濁水処理設備（Ｓ２５７）に送る。
【００５１】
以上のようなトンネルの施工方法によれば、ＶＯＣで汚染された地盤Ａを掘進するにあたり、掘削土に含まれるＶＯＣを効率良く浄化することができる。
【００５２】
また、ＶＯＣの過酸化水素水による酸化反応は、進行が比較的速い反応であるので、トンネル１００内における仮置き時間（本実施形態では６０分）や、使用されるズリ鋼車１１の台数（本実施形態では１３台）を実用的な範囲内に抑えることができる。よって、掘削土及び地下水の浄化をトンネル１００内でほぼ完結させた上で地上に搬出することが現実的に可能になる。従って、掘削土を地上に搬出した直後から非汚染土としての取り扱いが可能になり、掘削土の処理コストの低減を図ることができる。また、汚染土をトンネル１００外まで運搬して浄化処理を行うといった運用が不要になる。
【００５３】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、切羽３の前面において、過酸化水素溶液の供給口２５と助剤の供給口２６とを共通化してもよい。但し、過酸化水素溶液と助剤とが混合された時点から開始される反応を防止するため、供給口２５，２６の２系統を用いる方が好ましい。また、過酸化水素溶液の供給部と助剤の供給部とを、二重管構造で構成してもよい。また、実施形態では掘削土をズリ鋼車１１に搭載して仮置きしているが、トンネル１００内の他の貯留場所・貯留手段に掘削土を仮置きすることとしてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１…施工設備、２…密閉型シールド機、３…切羽、７…スクリューコンベア、２３…酸化剤注入装置、２７…助剤注入装置、１００…トンネル。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型シールドトンネル工法を用いたトンネルの施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、土壌の浄化方法に関する技術として、下記特許文献１のものが知られている。この浄化方法では、所定の構造式で示されるジカルボキシメチルアミン系生分解性キレート剤を、浄化対象中に存在する鉄イオンの０．５〜４．０倍のモル比で該浄化対象に添加して生分解性キレート剤と鉄イオンとの錯体を生成させる生分解性キレート剤添加工程と、錯体生成後に浄化対象をｐＨ５〜ｐＨ１０に保ち酸化剤を添加する酸化剤添加工程と、によって、土壌に含まれる難分解性の有機物を浄化することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００６／１２３５７４号
【特許文献２】特開２００６−３１６５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年では、都市部等においてＶＯＣ（volatile organic compounds；揮発性有機化合物）を含有する地盤にトンネルを施工する場合もある。この場合、ＶＯＣで汚染された掘削土が発生するので、通常の掘削土に比較して残土処理のコストが高くなってしまう。また、特許文献１の方法を用いて施工現場で掘削土の浄化を行うとしても、そのための施設、スペース、及び管理等が余分に必要になってしまう。また、施工現場でのＶＯＣの揮発により作業大気環境への悪影響や、現場内での漏洩等の懸念もある。
【０００５】
そこで、本発明は、ＶＯＣを含有する地盤におけるトンネルの施工において、効率よく掘削土を浄化することができる施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のトンネルの施工方法は、密閉型シールドトンネル工法を用いたトンネルの施工方法であって、密閉型シールド機でＶＯＣを含む地盤を掘進するトンネル掘進工程と、ＶＯＣを浄化するための過酸化水素溶液を密閉型シールド機の切羽の前方に供給する過酸化水素溶液供給工程と、過酸化水素溶液の浄化反応の触媒として機能する助剤を密閉型シールド機の切羽の前方に供給する助剤供給工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この施工方法では、切羽の前方に過酸化水素溶液と助剤とが供給されるので、地盤の掘進に伴い切羽の前方で掘削土と過酸化水素溶液と助剤とが混合される。そうすると、過酸化水素溶液が酸化剤として機能して掘削土中のＶＯＣが分解され、掘削土の浄化が効率良く進行する。
【０００８】
また、本発明のトンネルの施工方法は、密閉型シールドトンネル工法を用いたトンネルの施工方法であって、密閉型シールド機でＶＯＣを含む地盤を掘進するトンネル掘進工程と、トンネル掘進工程で発生する掘削土をスクリューコンベアを用いてトンネル内で後方に搬送する残土排出工程と、ＶＯＣを浄化するための過酸化水素溶液をスクリューコンベア内に供給する過酸化水素溶液供給工程と、過酸化水素溶液の浄化反応の触媒として機能する助剤をスクリューコンベア内に供給する助剤供給工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この施工方法では、スクリューコンベア内に過酸化水素溶液と助剤とが供給されるので、スクリューコンベア内の掘削土に過酸化水素と助剤とが混合される。そうすると、過酸化水素溶液が酸化剤として機能して掘削土中のＶＯＣが分解され、掘削土の浄化が効率良く進行する。
【００１０】
また、本発明のトンネルの施工方法は、トンネル掘進工程で発生した掘削土をトンネル内で仮置きする仮置き工程を更に備えることが好ましい。
【００１１】
この施工方法によれば、過酸化水素溶液と助剤とが混合された掘削土がトンネル内で仮置きされるので、仮置き中においてＶＯＣの酸化反応時間を十分に確保することができ、掘削土の十分な浄化をトンネル内で完結することができる。
【００１２】
また、本発明のトンネルの施工方法は、トンネル掘進工程の前に、密閉型シールド機の切羽の前方の地盤をボーリングして当該地盤のＶＯＣの含有濃度を得る探査ボーリング工程を更に備え、探査ボーリング工程で得られたＶＯＣの含有濃度に基づいて、過酸化水素溶液供給工程における過酸化水素溶液の供給の有無及び助剤供給工程における助剤の供給の有無を設定することが好ましい。
【００１３】
この施工方法によれば、掘削する地盤のＶＯＣの含有濃度に対応させて、過酸化水素溶液及び助剤を使用することができ、過酸化水素溶液及び助剤の無駄な使用を抑えることができる。
【００１４】
また、本発明のトンネルの施工方法は、トンネル掘進工程の前に、密閉型シールド機の切羽の前方の地盤をボーリングして当該地盤のＶＯＣの含有濃度を得る探査ボーリング工程を更に備え、探査ボーリング工程で得られたＶＯＣの含有濃度に基づいて、トンネル掘進工程における掘進速度を調整することが好ましい。
【００１５】
この施工方法によれば、掘削する地盤のＶＯＣの含有濃度に対応させて、掘進速度が調整されるので、過酸化水素とＶＯＣとの酸化反応時間を必要十分に確保することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のトンネルの施工方法によれば、ＶＯＣを含有する地盤におけるトンネルの施工において、効率よく掘削土を浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のトンネルの施工方法に用いられる施工設備の一例を示す断面図である。
【図２】本発明のトンネルの施工方法の第１実施形態を示すフロー図である。
【図３】本発明のトンネルの施工方法の第２実施形態を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るトンネルの施工方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
図１には、密閉型シールドトンネル工法を用いた本発明のトンネルの施工方法に用いられるトンネル施工設備１の一例を示す。トンネル施工設備１は密閉型シールド機２を備えており、密閉型シールド機２は、ＶＯＣ（volatile organic compounds；揮発性有機化合物）を含有する地盤Ａを掘進して断面円形のトンネル１００を形成する。
【００２０】
シールド機２の前部には、当該シールド機２の内外を仕切る隔壁４が設けられている。当該隔壁４の前方がシールド機外であり、隔壁４の前方には円形の切羽３が設けられている。隔壁４前方の切羽３が設けられたシールド機外の空間（チャンバー５という）には、切羽３による地盤Ａの掘削で発生する掘削土が一時滞留する。更に、当該チャンバー５内の掘削土を密閉状態で後方に搬送するスクリューコンベア７が、チャンバー５から斜め上後方に延びている。以上のトンネル施工設備１の構成は、密閉型シールドトンネル工法に用いられる公知の設備と同様のものであるので、更なる詳細な説明は省略する。
【００２１】
スクリューコンベア７の後方には、スクリューコンベア７から送られた掘削土を更に後方に搬送する圧送ポンプ９が設けられている。また、トンネル１００内において圧送ポンプ９の後方には、掘削土を搭載し運搬可能なズリ鋼車１１が複数台配置されている。例えば、ここでは、容量７ｍ３のズリ鋼車１１が１３台設置されている。１３台のズリ鋼車１１は、圧送ポンプ９から排出される掘削土を順々に搭載し、それぞれ所定の仮置き時間だけ静置した後、トンネル１００後方に運搬していく。更に、ズリ鋼車１１の後方においてトンネル１００内には、シルトミキサー１３、圧送ポンプ１５、振動篩１７、及び曝気タンク１９が設けられている。各ズリ鋼車１１で運搬された掘削土は、シルトミキサー１３に投入され、圧送ポンプ１５で振動篩１７に送られて、振動篩１７によって分級・脱水される。曝気タンク１９は、振動篩１７の脱水により分離された地下水を導入し、曝気処理する。
【００２２】
更に、トンネル施工設備１は、酸化剤供給装置２３と助剤供給装置２７とを備えている。酸化剤供給装置２３は、切羽３の前方に酸化剤としての過酸化水素溶液を供給する。酸化剤供給装置２３からの過酸化水素溶液は、切羽３の前面に設けられた供給口２５から前方の地盤Ａに向けて注入される。また、酸化剤供給装置２３は、スクリューコンベア７内にも過酸化水素溶液を供給することができる。助剤供給装置２７は、切羽３の前方に助剤を供給する。すなわち、助剤供給装置２７からの助剤は、切羽３の前面に設けられた供給口２６から前方の地盤Ａに向けて注入される。また、助剤供給装置２７は、スクリューコンベア７内にも助剤を供給することができる。詳細は後述するが、助剤としては、所定の構造式で示されるジカルボキシメチルアミン系生分解性キレート剤を含む液体が用いられる。
【００２３】
続いて、上記トンネル施工設備１を用いて実行される本発明のトンネルの施工方法について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００２４】
まず、前回の掘進が終了した（Ｓ１０１）後、探査ボーリングを行って（Ｓ１０３：探査ボーリング工程）、切羽３の前方の地盤の土を採取する。探査ボーリングでは、切羽３の回転が停止した状態で、切羽３に設けられた開口部からプローブ２９を挿入し前方の地盤を水平方向前方に向けて約１０ｍ程度ボーリングする。そして、プローブ２９をシールド機２内に引き出して、前方約１０ｍ分の土のサンプルを採取する。次に、採取した土の事前の簡易分析を行い（Ｓ１０５）、土壌溶出試験（Ｓ１０７）により、土に含まれるＶＯＣが環境基準値を超えるか否かを測定する。ここで、土のＶＯＣ濃度が環境基準値以下であれば、地下水試験を行う（Ｓ１０９）。そして、地下水のＶＯＣ濃度が環境基準値以下であれば、フロー図中のＳ１１１のシールド掘進を行う。
【００２５】
シールド掘進Ｓ１１１では、切羽３の前方及びスクリューコンベア７内に対する過酸化水素溶液及び助剤の供給は行わない。すなわち、掘削土には浄化処理を施さずに、掘削土を連続ベルコン３１で地上に搬出する（Ｓ１６１）。このように、事前の探査ボーリングによって切羽３の前方地盤のＶＯＣ濃度を知ることができるので、ＶＯＣ濃度が低い場合には、過酸化水素溶液及び助剤の無駄な使用を避けることができる。また、地盤中のＶＯＣ濃度は、比較的簡易に現場で分析することができるので、上記のような運用が可能である。
【００２６】
その一方、土壌溶出試験Ｓ１０７において土中のＶＯＣ濃度が環境基準値を超えるか、又は、地下水試験Ｓ１０９において地下水のＶＯＣ濃度が環境基準値を超えることが確認された場合には、フロー図中のＳ１１３のシールド掘進を行う。切羽３によって地盤Ａが掘削され掘削土が発生する。ここでは、シールド掘進を行いながら（Ｓ１１３：トンネル掘進工程）、切羽３の前方に過酸化水素溶液を供給する（Ｓ１１５：過酸化水素溶液供給工程）ことで、過酸化水素溶液をチャンバー５内の掘削土に添加する。更に、切羽３の前方に助剤を供給する（Ｓ１１７：助剤供給工程）ことで、助剤をチャンバー５内の掘削土に添加する。切羽３の前方においては、掘削土と過酸化水素溶液と助剤とが混合される。
【００２７】
次に、チャンバー５内の掘削土を６０分放置する（Ｓ１１９）。ここでは、シールド機２を前進させずに切羽３を回転させた状態とし、スクリューコンベア７とチャンバー５とを絶縁した状態とする。これにより、過酸化水素溶液と助剤とが混合された掘削土が、チャンバー５内で６０分間滞留する。また、切羽３を回転させることにより、チャンバー５内で掘削土と過酸化水素溶液と助剤とが良く攪拌され、掘削土中のＶＯＣの過酸化水素による酸化反応（浄化反応）が良好に進行する。このとき、助剤は上記酸化反応の触媒として機能する。
【００２８】
本実施形態では、マイルドフェントン法を採用することにより、中性下でＶＯＣの酸化反応を進行させることとする。マイルドフェントン法は、前述の特許文献１にも記載のように公知であるが、ＶＯＣを浄化する酸化剤として過酸化水素溶液を用い、助剤として所定の構造式で示されるジカルボキシメチルアミン系生分解性キレート剤を用い、地盤中に存在する鉄イオンの０．５〜４．０倍のモル比で上記生分解性キレート剤を添加する方法である。ここでは、上記のジカルボキシメチルアミン系生分解性キレート剤の例として、メチルグリシン２酢酸、グルタミン酸２酢酸、アスパラギン酸２酢酸、２−アミノエタンスルホン酸２酢酸、及びこれらのナトリウム塩等が挙げられる。
【００２９】
マイルドフェントン法以外の一般的なＶＯＣの酸化反応は、酸性下で行うものが多く、最終的に掘削土を中和する処理が必要になるところ、マイルドフェントン法を採用すれば最終的に得られる掘削土が中性であるので、上記のような中和処理が不要である点で好ましい。
【００３０】
また、シールド掘進Ｓ１１３においては、前述の探査ボーリング工程で得られたＶＯＣ濃度に基づいて、掘進速度の調整を行う。すなわち、前方地盤のＶＯＣ濃度が高いほど、掘進速度を低くし、ＶＯＣの酸化反応の時間を長く確保するようにする。ここでは、前方地盤のＶＯＣ濃度に応じて過酸化水素溶液及び助剤の供給量を増減することも考えられるが、次の理由により適切ではない。すなわち、過酸化水素溶液の供給量を増減させれば、掘削土中において過酸化水素溶液由来の水が増減する。そうすると、最終的な掘削土に含まれる水分が増減することになり、掘削土の処理が煩雑になるという問題がある。これに対し、掘進速度の管理は比較的容易に行うことができる。
【００３１】
続いて、切羽３で発生する掘削土は、スクリューコンベア７でチャンバー５から後方に排土される（Ｓ１２１：残土排出工程）。このとき、過酸化水素供給装置２３からスクリューコンベア７内に過酸化水素溶液を供給する（Ｓ１２３：過酸化水素溶液供給工程）と共に、助剤供給装置２７からスクリューコンベア７内に助剤を供給する（Ｓ１２５：助剤供給工程）。これにより、スクリューコンベア７で搬送される掘削土には、過酸化水素溶液及び助剤が更に添加される。なお、チャンバー５内での掘削土の放置（Ｓ１１９）によって、掘削土中のＶＯＣの酸化反応がほぼ完了すると考えられる場合には、スクリューコンベア７に対する過酸化水素溶液の供給（Ｓ１２３）と助剤の供給（Ｓ１２５）とを、省略することもできる。
【００３２】
その後、掘削土は、圧送ポンプ９でズリ鋼車１１に排出される（Ｓ１３１）。圧送ポンプ９からの掘削土は、複数のズリ鋼車１１に順次搭載され仮置きされる（Ｓ１３３）。ズリ鋼車１１への仮置き中においては、混合された過酸化水素溶液の一部が分解されて掘削土中から酸素の気泡が発生するので、掘削土中のＶＯＣを揮発させる効果もある。なお、掘削土中のＶＯＣの過酸化水素による酸化反応を確実に進行させるために、ズリ鋼車１１における掘削土の仮置き（Ｓ１３３）の時間をある程度長く（例えば、６０分程度に）設定してもよい。特に、前述のスクリューコンベア７に対する過酸化水素溶液の供給（Ｓ１２３）と助剤の供給（Ｓ１２５）とを行った場合には、上記の仮置き時間を６０分程度に設定する方が好ましい。
【００３３】
次に、ズリ鋼車１１の掘削土の簡易分析を行う（Ｓ１３５）。ここでは、掘削土のＶＯＣ濃度を土壌溶出試験（Ｓ１３７）により測定し、当該掘削土のＶＯＣ濃度が環境基準値を超える場合には、ズリ鋼車１１に更に酸化剤（過酸化水素溶液）を添加し（Ｓ１３９）、仮置き処理（Ｓ１３３）に戻る。
【００３４】
各ズリ鋼車１１の掘削土は、土壌溶出試験（Ｓ１３７）によるＶＯＣ濃度が環境基準値以下になった場合には、シルトミキサー１３に投入され（Ｓ１４１）、圧送ポンプ１５で振動篩１７に投入され（Ｓ１４３）、振動篩１７で分級・脱水される（Ｓ１４７）。そして、振動篩１７で分離された土砂は、連続ベルコン３１で地上へ搬出される（Ｓ１６１）。
【００３５】
次に、振動篩１７で分離した地下水のＶＯＣ濃度を地下水試験（Ｓ１５１）により測定し、当該地下水のＶＯＣ濃度が環境基準値以下である場合には、地下水を濁水処理設備（Ｓ１５７）に送る。上記地下水試験（Ｓ１５１）において地下水のＶＯＣ濃度が環境基準値を超える場合には、曝気タンク１９に送水し（Ｓ１５３）、曝気処理（Ｓ１５５）を施した後に、濁水処理設備（Ｓ１５７）に送る。
【００３６】
以上のようなトンネルの施工方法によれば、ＶＯＣで汚染された地盤Ａを掘進するにあたり、掘削土に含まれるＶＯＣを効率良く浄化することができる。
【００３７】
また、ＶＯＣの過酸化水素水による酸化反応は、進行が比較的速い反応であるので、チャンバー５内での掘削土の放置（Ｓ１１９）の時間（本実施形態では６０分）や、トンネル１００内における仮置き時間（本実施形態では６０分）や、使用されるズリ鋼車１１の台数（本実施形態では１３台）を実用的な範囲内に抑えることができる。よって、掘削土及び地下水の浄化をトンネル１００内でほぼ完結させた上で地上に搬出することが現実的に可能になる。従って、掘削土を地上に搬出した直後から非汚染土としての取り扱いが可能になり、掘削土の処理コストの低減を図ることができる。
【００３８】
また、特に、チャンバー５内での掘削土の放置（Ｓ１１９）によって、掘削土中のＶＯＣの酸化反応がほぼ完了する場合には、シールド機２の外側で掘削土の浄化が完結するので、トンネル１００内の作業環境へのＶＯＣの揮発もほとんど無く、トンネル１００内においても掘削土を非汚染土として取り扱うことができる。
【００３９】
その一方、地盤Ａ中のＶＯＣ濃度が高い場合や、掘進速度を速くしたい場合等に、チャンバー５内での掘削土の放置（Ｓ１１９）の時間が取れない場合もある。このような場合には、前述のスクリューコンベア７に対する過酸化水素溶液の供給（Ｓ１２３）と助剤の供給（Ｓ１２５）とを行い、ズリ鋼車１１における掘削土の仮置き（Ｓ１３３）の時間を６０分程度に設定することにより、掘削土の浄化を確実にトンネル１００で完結させることができる。よって、汚染土をトンネル１００外まで運搬して浄化処理を行うといった運用が不要になる。
【００４０】
（第２実施形態）
続いて、本発明のトンネルの施工方法の第２実施形態について図１及び図３を参照しながら説明する。本実施形態の施工方法は、上記トンネル施工設備１を用いて実行される。なお、本実施形態の場合には、切羽３前面の過酸化水素溶液の供給口２５と助剤の供給口２６とを省略してもよい。
【００４１】
まず、前回の掘進が終了した（Ｓ２０１）後、探査ボーリングを行って（Ｓ２０３：探査ボーリング工程）、切羽３の前方の地盤の土を採取する。探査ボーリングは、トンネル１００の掘進方向前方に向けて水平方向に１０ｍ程度行われる。次に、採取した土の事前の簡易分析を行い（Ｓ２０５）、土壌溶出試験（Ｓ２０７）により、土に含まれるＶＯＣが環境基準値を超えるか否かを測定する。ここで、土のＶＯＣ濃度が環境基準値以下であれば、地下水試験を行う（Ｓ２０９）。そして、地下水のＶＯＣ濃度が環境基準値以下であれば、フロー図中のＳ２１１のシールド掘進を行う。
【００４２】
シールド掘進Ｓ２１１では、切羽３の前方及びスクリューコンベア７内に対する過酸化水素溶液及び助剤の供給は行わない。すなわち、掘削土には浄化処理を施さずに、掘削土を連続ベルコン３１で地上に搬出する（Ｓ２６１）。このように、事前の探査ボーリングによって切羽３の前方地盤のＶＯＣ濃度を知ることができるので、ＶＯＣ濃度が低い場合には、過酸化水素溶液及び助剤の無駄な使用を避けることができる。また、地盤中のＶＯＣ濃度は、比較的簡易に現場で分析することができるので、上記のような運用が可能である。
【００４３】
その一方、土壌溶出試験Ｓ２０７において土中のＶＯＣ濃度が環境基準値を超えるか、又は、地下水試験Ｓ２０９において地下水のＶＯＣ濃度が環境基準値を超えることが確認された場合には、フロー図中のＳ２１３のシールド掘進を行う。切羽３によって地盤Ａが掘削され掘削土が発生する。
【００４４】
本実施形態では、マイルドフェントン法を採用することにより、中性下でＶＯＣの酸化反応を進行させることとする。マイルドフェントン法は、前述の特許文献１にも記載のように公知であるが、ＶＯＣを浄化する酸化剤として過酸化水素溶液を用い、助剤として所定の構造式で示されるジカルボキシメチルアミン系生分解性キレート剤を用い、地盤中に存在する鉄イオンの０．５〜４．０倍のモル比で上記生分解性キレート剤を添加する方法である。ここでは、上記のジカルボキシメチルアミン系生分解性キレート剤の例として、メチルグリシン２酢酸、グルタミン酸２酢酸、アスパラギン酸２酢酸、２−アミノエタンスルホン酸２酢酸、及びこれらのナトリウム塩等が挙げられる。
【００４５】
マイルドフェントン法以外の一般的なＶＯＣの酸化反応は、酸性下で行うものが多く、最終的に掘削土を中和する処理が必要になるところ、マイルドフェントン法を採用すれば最終的に得られる掘削土が中性であるので、上記のような中和処理が不要である点で好ましい。
【００４６】
また、シールド掘進Ｓ２１３においては、前述の探査ボーリング工程で得られたＶＯＣ濃度に基づいて、掘進速度の調整を行う。すなわち、前方地盤のＶＯＣ濃度が高いほど、掘進速度を低くし、ＶＯＣの酸化反応の時間を長く確保するようにする。ここでは、前方地盤のＶＯＣ濃度に応じて過酸化水素溶液及び助剤の供給量を増減することも考えられるが、次の理由により適切ではない。すなわち、過酸化水素溶液の供給量を増減させれば、掘削土中において過酸化水素溶液由来の水が増減する。そうすると、最終的な掘削土に含まれる水分が増減することになり、掘削土の処理が煩雑になるという問題がある。これに対し、掘進速度の管理は比較的容易に行うことができる。
【００４７】
続いて、切羽３で発生する掘削土は、スクリューコンベア７でチャンバー５から後方に排土される（Ｓ２２１：残土排出工程）。このとき、過酸化水素供給装置２３からスクリューコンベア７内に過酸化水素溶液を供給する（Ｓ２２３：過酸化水素溶液供給工程）と共に、助剤供給装置２７からスクリューコンベア７内に助剤を供給する（Ｓ２２５：助剤供給工程）。これにより、スクリューコンベア７で搬送される掘削土には、過酸化水素溶液及び助剤が添加される。
【００４８】
その後、掘削土は、圧送ポンプ９でズリ鋼車１１に排出される（Ｓ２３１）。圧送ポンプ９からの掘削土は、複数のズリ鋼車１１に順次搭載され６０分間仮置きされる（Ｓ２３３）。ズリ鋼車１１への仮置き中においては、混合された過酸化水素溶液の一部が分解されて掘削土中から酸素の気泡が発生するので、掘削土中のＶＯＣを揮発させる効果もある。
【００４９】
続いて、各ズリ鋼車１１の掘削土は、シルトミキサー１３に投入され（Ｓ２４１）、圧送ポンプ１５で振動篩１７に投入され（Ｓ２４３）、振動篩１７で分級・脱水される（Ｓ２４７）。次に、振動篩１７で分離された地下水及び掘削土の簡易分析を行う（Ｓ２４９）。ここでは、掘削土のＶＯＣ濃度を土壌溶出試験（Ｓ２３７）により測定し、当該掘削土のＶＯＣ濃度が環境基準値を超える場合には、掘削土に更に酸化剤（過酸化水素溶液）を添加し（Ｓ２３９）、仮置き処理（Ｓ２３３）に戻る。一方、掘削土のＶＯＣ濃度が環境基準値以下である場合には、連続ベルコン３１で地上に搬出する。
【００５０】
次に、振動篩１７で分離した地下水のＶＯＣ濃度を地下水試験（Ｓ２５１）により測定し、当該地下水のＶＯＣ濃度が環境基準値以下である場合には、地下水を濁水処理設備（Ｓ２５７）に送る。上記地下水試験（Ｓ２５１）において地下水のＶＯＣ濃度が環境基準値を超える場合には、曝気タンク１９に送水し（Ｓ２５３）、曝気処理（Ｓ２５５）を施した後に、濁水処理設備（Ｓ２５７）に送る。
【００５１】
以上のようなトンネルの施工方法によれば、ＶＯＣで汚染された地盤Ａを掘進するにあたり、掘削土に含まれるＶＯＣを効率良く浄化することができる。
【００５２】
また、ＶＯＣの過酸化水素水による酸化反応は、進行が比較的速い反応であるので、トンネル１００内における仮置き時間（本実施形態では６０分）や、使用されるズリ鋼車１１の台数（本実施形態では１３台）を実用的な範囲内に抑えることができる。よって、掘削土及び地下水の浄化をトンネル１００内でほぼ完結させた上で地上に搬出することが現実的に可能になる。従って、掘削土を地上に搬出した直後から非汚染土としての取り扱いが可能になり、掘削土の処理コストの低減を図ることができる。また、汚染土をトンネル１００外まで運搬して浄化処理を行うといった運用が不要になる。
【００５３】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、切羽３の前面において、過酸化水素溶液の供給口２５と助剤の供給口２６とを共通化してもよい。但し、過酸化水素溶液と助剤とが混合された時点から開始される反応を防止するため、供給口２５，２６の２系統を用いる方が好ましい。また、過酸化水素溶液の供給部と助剤の供給部とを、二重管構造で構成してもよい。また、実施形態では掘削土をズリ鋼車１１に搭載して仮置きしているが、トンネル１００内の他の貯留場所・貯留手段に掘削土を仮置きすることとしてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１…施工設備、２…密閉型シールド機、３…切羽、７…スクリューコンベア、２３…酸化剤注入装置、２７…助剤注入装置、１００…トンネル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉型シールドトンネル工法を用いたトンネルの施工方法であって、
密閉型シールド機でＶＯＣを含む地盤を掘進するトンネル掘進工程と、
前記ＶＯＣを浄化するための過酸化水素溶液を前記密閉型シールド機の切羽の前方に供給する過酸化水素溶液供給工程と、
前記過酸化水素溶液の浄化反応の触媒として機能する助剤を前記密閉型シールド機の切羽の前方に供給する助剤供給工程と、
を備えたことを特徴とするトンネルの施工方法。
【請求項２】
密閉型シールドトンネル工法を用いたトンネルの施工方法であって、
密閉型シールド機でＶＯＣを含む地盤を掘進するトンネル掘進工程と、
前記トンネル掘進工程で発生する掘削土をスクリューコンベアを用いてトンネル内で後方に搬送する残土排出工程と、
前記ＶＯＣを浄化するための過酸化水素溶液を前記スクリューコンベア内に供給する過酸化水素溶液供給工程と、
前記過酸化水素溶液の浄化反応の触媒として機能する助剤を前記スクリューコンベア内に供給する助剤供給工程と、
を備えたことを特徴とするトンネルの施工方法。
【請求項３】
前記トンネル掘進工程で発生した掘削土を前記トンネル内で仮置きする仮置き工程を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネルの施工方法。
【請求項４】
前記トンネル掘進工程の前に、前記密閉型シールド機の前記切羽の前方の地盤をボーリングして当該地盤の前記ＶＯＣの含有濃度を得る探査ボーリング工程を更に備え、
前記探査ボーリング工程で得られた前記ＶＯＣの含有濃度に基づいて、前記過酸化水素溶液供給工程における前記過酸化水素溶液の供給の有無及び前記助剤供給工程における前記助剤の供給の有無を設定することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のトンネルの施工方法。
【請求項５】
前記トンネル掘進工程の前に、前記密閉型シールド機の前記切羽の前方の地盤をボーリングして当該地盤の前記ＶＯＣの含有濃度を得る探査ボーリング工程を更に備え、
前記探査ボーリング工程で得られた前記ＶＯＣの含有濃度に基づいて、前記トンネル掘進工程における掘進速度を調整することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のトンネルの施工方法。
【請求項１】
密閉型シールドトンネル工法を用いたトンネルの施工方法であって、
密閉型シールド機でＶＯＣを含む地盤を掘進するトンネル掘進工程と、
前記ＶＯＣを浄化するための過酸化水素溶液を前記密閉型シールド機の切羽の前方に供給する過酸化水素溶液供給工程と、
前記過酸化水素溶液の浄化反応の触媒として機能する助剤を前記密閉型シールド機の切羽の前方に供給する助剤供給工程と、
を備えたことを特徴とするトンネルの施工方法。
【請求項２】
密閉型シールドトンネル工法を用いたトンネルの施工方法であって、
密閉型シールド機でＶＯＣを含む地盤を掘進するトンネル掘進工程と、
前記トンネル掘進工程で発生する掘削土をスクリューコンベアを用いてトンネル内で後方に搬送する残土排出工程と、
前記ＶＯＣを浄化するための過酸化水素溶液を前記スクリューコンベア内に供給する過酸化水素溶液供給工程と、
前記過酸化水素溶液の浄化反応の触媒として機能する助剤を前記スクリューコンベア内に供給する助剤供給工程と、
を備えたことを特徴とするトンネルの施工方法。
【請求項３】
前記トンネル掘進工程で発生した掘削土を前記トンネル内で仮置きする仮置き工程を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネルの施工方法。
【請求項４】
前記トンネル掘進工程の前に、前記密閉型シールド機の前記切羽の前方の地盤をボーリングして当該地盤の前記ＶＯＣの含有濃度を得る探査ボーリング工程を更に備え、
前記探査ボーリング工程で得られた前記ＶＯＣの含有濃度に基づいて、前記過酸化水素溶液供給工程における前記過酸化水素溶液の供給の有無及び前記助剤供給工程における前記助剤の供給の有無を設定することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のトンネルの施工方法。
【請求項５】
前記トンネル掘進工程の前に、前記密閉型シールド機の前記切羽の前方の地盤をボーリングして当該地盤の前記ＶＯＣの含有濃度を得る探査ボーリング工程を更に備え、
前記探査ボーリング工程で得られた前記ＶＯＣの含有濃度に基づいて、前記トンネル掘進工程における掘進速度を調整することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のトンネルの施工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−８２６１８（Ｐ２０１２−８２６１８Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２９９２２（Ｐ２０１０−２２９９２２）
【出願日】平成２２年１０月１２日（２０１０．１０．１２）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１２日（２０１０．１０．１２）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
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