土壌浄化杭及び土壌浄化工法

【課題】ベンゼンやシアン等による地下汚染の浄化を、地盤強度を弱めることなく行うことができる土壌浄化杭を提供する。
【解決手段】汚染物質が存在する地中に地上から鉛直方向に延びる締固め砂杭１８を造成し、この締固め砂杭１８の材料中に、汚染物質を無害化するための浄化剤を含ませた。この締固め砂杭１８は水平方向に間隔をおいて地中に複数本造成され、この各締固め砂杭１８の地上端が、地表面１に造成され、栄養剤や酸素除放剤等を含ませた砕石マット層２に接続されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原位置で汚染土壌を浄化する土壌浄化杭及び土壌浄化工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下に浸透したベンゼンやＶＯＣｓ（揮発性有機化合物）の汚染対策として、スパージング井戸や吸引井戸を用いて実施するエアースパージング工法やバイオスパージング工法などがある。また、ベンゼンやＶＯＣｓの汚染対策として深層混合処理機を用いてフェントン薬剤を吐出させ、混合攪拌する攪拌式フェントン法などが知られている。さらに、地中に鉛直に揚水井戸や注入井戸を設置して、注入井戸から浄化剤（浄化用の薬剤）を注入し、揚水井戸から揚水することで、地下の帯水層に地下水の流れを作り、この流れを利用して、土中汚染領域を浄化する方法なども知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７９５４８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、上述したエアースパージング工法やバイオスパージング工法の適用が可能な地盤であっても、もともと液状化しやすい地盤においては、建築計画がある場合、それらの工法により浄化後にあらためて液状化対策などの地盤改良が必要であった。また、上述した従来の攪拌式フェントン法などの地盤を直接混合し浄化する方法は、汚染土の浄化に関しては効果が得られるものの、同時に地盤強度が低下してしまい、もともと液状化が問題とならない地盤であっても、浄化により地盤が緩められて液状化しやすい地盤となってしまうことがあった。この場合は、浄化完了後に改めて地盤改良が必要であった。
【０００５】
本発明は、上記事情を考慮し、ベンゼンやシアン等による地下汚染の浄化を、地盤強度を弱めることなく行うことができ、あるいは、浄化と液状化対策等の地盤強化が同時に可能な土壌浄化杭及び土壌浄化工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】
上記課題を解決するために、請求項１の発明の土壌浄化杭は、汚染物質が存在する地中に地上から鉛直方向に延びる締固め砂杭を造成し、その締固め砂杭の材料中に、前記汚染物質を無害化するための浄化剤を含ませたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明の土壌浄化杭は、請求項１に記載の土壌浄化杭であって、前記締固め砂杭が水平方向に間隔をおいて地中に複数本造成され、この各締固め砂杭の地上端が、地表面に前記浄化剤を含ませて造成された透水性マット層に接続されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明の土壌浄化工法は、汚染物質が存在する地中に地上から鉛直方向に延びる中空ケーシングを挿入して該ケーシングの先端からエアを吐出する第１工程と、前記ケーシングの内部に砂と浄化剤の混合物を投入し、ケーシングを徐々に引き上げながら、前記砂と浄化剤の混合物をケーシングの先端からケーシングを抜いた空間に吐出すると共に、吐出した前記砂と浄化剤の混合物をケーシングの振動等の動作により締固め、最終的に前記ケーシングを完全に地上に引き抜くことで、前記砂と浄化剤の混合物による締固め砂杭を地中に造成する第２工程と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明の土壌浄化工法は、請求項３に記載の土壌浄化工法であって、前記第１工程の前後に、地表面に前記浄化剤を含ませた透水性マット層を造成し、前記第２工程において前記締固め砂杭を水平方向に間隔をおいて地中に複数本造成し、この各締固め砂杭の地上端を前記透水性マット層に接続させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、地中に鉛直に造成された締固め砂杭が所定の地盤支持強度を発揮する上、締固め砂杭自体が地下水圧の抜け道になるので、液状化を有効に防ぐことができ、液状化対策を別に講じる必要を無くすことができる。また、締固め砂杭の材料中に汚染物質を無害化する浄化剤を含ませているので、周囲の地盤中の汚染水が浄化剤混合の砂杭に集まり、これを通して排出する過程でも浄化を行うことができる締固め砂杭周辺地盤の汚染を浄化することができ、一群の締固め砂杭の施工により、施工した範囲全体を浄化することができる。なお、浄化剤としては、汚染物質を無害化するための分解菌の活動状態を促進させる栄養剤や酸素除放剤を使用することができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、複数本の締固め砂杭の地上端を、地表面に造成してある浄化剤を含ませた透水性マット層に接続しているので、透水性マット層を介して水平方向に水分の移動が可能となり、透水性マット層が、鉛直方向に造成してある複数本の砂杭間の連通役を担うことができると共に、浄化をより一段と促進させることができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、第１工程で、汚染物質が存在する地中に地上から中空ケーシングを挿入して該ケーシングの先端からエアを吐出するようにしているので、この施工時のエア注入により、地盤をベンゼンやシアンの分解菌の活性化に必要な好気性状態にすることができる。また、第２工程では、砂と浄化剤の混合物による締固め砂杭を地中に造成するので、地盤の透水性・透気性の改善を図ることができ、汚染物質分解菌による好気性分解を促進させる環境を作ることができる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、第１工程の前後に、地表面に浄化剤を含ませた透水性マット層を造成し、第２工程において造成する締固め砂杭の地上端を透水性マット層に接続させるので、請求項２の発明を簡単かつ確実に実施することができて、その効果を十分に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の土壌浄化杭を施工する場合の第１工程の前工程で浄化剤を含んだ透水性マット層としての砕石マット層を造成した状態を示す図である。
【図２】同第１工程において、ケーシングを地中に挿入し、エアを吐き出している状態を示す図である。
【図３】本発明の実施形態の土壌浄化杭を施工する場合の第２工程を実施している状態を示す図である。
【図４】完成した実施形態の土壌浄化杭の断面図である。
【図５】土壌浄化杭の完成後のメンテナンス例を示す図である。
【図６】土壌浄化杭の完成後のメンテナンスの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は実施形態の土壌浄化杭を施工する場合の第１工程の前工程で浄化剤を含んだ透水性マット層としての砕石マット層を造成した状態を示す図、図２は同第１の工程において、ケーシングを地中に挿入しエアを吐き出している状態を示す図、図３は同土壌浄化杭を施工する場合の第２工程を実施している状態を示す図、図４は完成した実施形態の土壌浄化杭の断面図である。
【００１７】
本実施形態の土壌浄化杭を施工する場合は、予め施工前に、適切な配置で揚水井戸やガス吸引井戸（いずれも図示略）を設置しておき、ガス吸引井戸及び揚水井戸から、ベンゼン等の汚染物質の分解・回収ができるにしておく。そして、図１に示すように、栄養剤や酸素除放剤（これらは浄化剤に相当する）を添加混合した透水性のある足場材料としての砕石マット層（透水性マット層）２を地表面１に造成する。
【００１８】
次に、第１工程として、図２に示すように、地表面１の足場を兼ねた砕石マット層２を貫通させて、エアー４を先端から吐出させながら、中空ケーシング３を鉛直に地中に挿入していく。この場合のエアー４の吐出は、エアースパージング効果を発揮できるように適正に制御して行う。このエアースパージングにより不飽和土壌中に揮散したガスは、ガス吸引井戸等で回収する。
【００１９】
次に、第２工程として、図３に示すように、砂（本明細書では、砂または砕石を含む意味で使う）に栄養剤と酸素除放剤（浄化剤）を混合した混合物１１を、地上機１０を通してケーシング３の内部にその上端から投入し、ケーシング３を徐々に引き上げながら、砂と浄化剤の混合物１１をケーシング３の先端からケーシング３を抜いた空間に吐出すると共に、吐出した砂と浄化剤の混合物１１をケーシング３の振動等の動作により締固め、最終的にケーシング３を完全に地上に引き抜くことで、砂と浄化剤の混合物１１による締固め砂杭１５を地中に造成する（完成した締固め砂杭を図中符号１８で示す）。
【００２０】
このような締固め砂杭１５は、完成すれば個々に土壌浄化杭として機能することになり、図４に示すように、複数本の締固め砂杭１８が水平方向に間隔をおいて地中に造成された上で、各締固め砂杭１８の地上端が、地表面に造成された砕石マット層２に接続されることで、土壌浄化杭が構成されている。
【００２１】
このように施工を行った場合、施工時のエア注入により、地盤をベンゼンやシアンの分解菌の活性化に必要な好気性状態にすることができるので、浄化を促進させることができる。また、締固め砂杭１５，１８を地盤中に打設することにより、地盤の透水性・透気性の改善が図れるために、好気性分解を促進する環境ができ、ベンゼンやシアンの分解菌を活性化させ浄化を促進することができる。さらに、締固め砂杭１５，１８の材料中に汚染物質を無害化する浄化剤を含ませているので、周囲の地盤中の汚染水が浄化剤混合の砂杭に集まり、これを通して排出する過程でも浄化を行うことができる締固め砂杭１５，１８の周辺地盤の汚染を浄化することができ、一群の締固め砂杭１５，１８の施工により、施工した範囲全体を浄化することができる。
【００２２】
また、振動締固めによる締固め砂杭１５，１８の造成により、確実な液状化防止効果も得られる。さらに、締固め砂杭１５，１８は、砂や砕石に栄養剤や酸素除放剤などの浄化剤を混合したもので構成されているので、砂杭１５，１８中に混合された栄養剤と酸素除放剤により、砂杭周辺の原地盤の微生物の活性化を図ることができ、ベンゼン、シアンの分解能力を高めることができ、周囲地盤の汚染を無害化することができる（図４中符号６が無害化領域である）。
【００２３】
また、地盤の圧密により生じる過剰な間隙水圧により、地盤中の地下水は透水性の良い締固め砂杭１５，１８を通して排出されるため、浄化が促進される。この際、移動した排水８は、砕石マット層２の周囲に形成された集水堰９に集水されて浄化処理されるので、確実な浄化が可能となる。さらに、揚水井戸を砂杭施工時に併用することが可能であり、その場合は、締固め時の過剰間隙水圧を速やかに消散させ、締固め効果を一層向上させることができる。
【００２４】
なお、ベンゼンやシアンによる汚染対象に限らず、好気性分解が可能な油や揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）等の汚染対象にも本発明は適用することができる。
【００２５】
また、メンテナンスの際には、必要に応じて、図５に示すように、追加栄養剤や酸素除放剤や溶存酸素水２０などを注入井戸１９から再添加するようにすれば、効果を持続させることができる。
【００２６】
さらに、図６に示すように、注入井戸２８と揚水井戸２６を適切に配置して、汚染地下水をまんべんなく循環させることにより、浄化機能付きの締固め砂杭１８と浄化機能付き砕石マット層２を通して、浄化をより一層促進させることもできる。なお、図６中符号２５は水処理プラント、符号２７は薬剤プラントである。その場合、吸引と微生物処理による汚染土壌対策、汚染地下水対策とを併用できるので、コスト削減が可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１地表面
２砕石マット層（浄化剤を含んだ透水性マット層）
３ケーシング
４エアー
１１砂と栄養剤と酸素除放剤（浄化剤）の混合物
１５，１８締固め砂杭

【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物質が存在する地中に地上から鉛直方向に延びる締固め砂杭を造成し、その締固め砂杭の材料中に、前記汚染物質を無害化するための浄化剤を含ませたことを特徴とする土壌浄化杭。
【請求項２】
請求項１に記載の土壌浄化杭であって、
前記締固め砂杭が水平方向に間隔をおいて地中に複数本造成され、この各締固め砂杭の地上端が、地表面に前記浄化剤を含ませて造成された透水性マット層に接続されていることを特徴とする土壌浄化杭。
【請求項３】
汚染物質が存在する地中に地上から鉛直方向に延びる中空ケーシングを挿入して該ケーシングの先端からエアを吐出する第１工程と、前記ケーシングの内部に砂と浄化剤の混合物を投入し、ケーシングを徐々に引き上げながら、前記砂と浄化剤の混合物をケーシングの先端からケーシングを抜いた空間に吐出すると共に、吐出した前記砂と浄化剤の混合物をケーシングの振動等の動作により締固め、最終的に前記ケーシングを完全に地上に引き抜くことで、前記砂と浄化剤の混合物による締固め砂杭を地中に造成する第１工程と、を具備することを特徴とする土壌浄化工法。
【請求項４】
請求項３に記載の土壌浄化工法であって、
前記第１工程の前後に、地表面に前記浄化剤を含ませた透水性マット層を造成し、前記第２工程において前記締固め砂杭を水平方向に間隔をおいて地中に複数本造成し、この各締固め砂杭の地上端を前記透水性マット層に接続させることを特徴とする土壌浄化工法。

【図１】