汚染土壌浄化方法
【課題】汚染土壌を浄化すると同時に地盤強化を行い、かつ、地盤強化後においても汚染土壌及び汚染された地下水の浄化を可能とする汚染土壌浄化方法を提供する。
【解決手段】汚染土壌５０に地中杭５４ａを立設して土壌を浄化する方法であって、汚染土５２が存在する深さまで竪孔５１を掘削する工程と、掘削により排出された排出土又はあらかじめ用意された地中造成用土Ｂと過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムのうちいずれかから選択される浄化剤Ａとしてのアルカリ活性化過硫酸塩とが混合された地中杭造成用混合材Ｃを竪孔５１内に投入して竪孔５１を埋め戻し、地中杭造成用混合材Ｃを竪孔５１内に投入した後に、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを竪孔５１内に投入して浄化するようにした。
【解決手段】汚染土壌５０に地中杭５４ａを立設して土壌を浄化する方法であって、汚染土５２が存在する深さまで竪孔５１を掘削する工程と、掘削により排出された排出土又はあらかじめ用意された地中造成用土Ｂと過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムのうちいずれかから選択される浄化剤Ａとしてのアルカリ活性化過硫酸塩とが混合された地中杭造成用混合材Ｃを竪孔５１内に投入して竪孔５１を埋め戻し、地中杭造成用混合材Ｃを竪孔５１内に投入した後に、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを竪孔５１内に投入して浄化するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤中の汚染土壌の浄化と地盤強化を同時に行うことが可能な汚染土壌浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、汚染土壌の浄化方法としては、特許文献１に示すように、水溶液状の過酸化物、例えば、フェントン試薬、過マンガン酸カリウムを汚染土壌に混入して酸化反応させ、汚染物質として有機塩素化合物からなる油（石油系炭化水素，多環芳香族炭化水素等），ベンゼン，トルエン，キシレン，塩素化エチレン（トリクロロエチレン，テトラクロロエチレン，ジクロロエチレン等）を無機化することが知られている。
具体的には、フェントン試薬によるフェントン反応を利用する浄化方法は、過酸化水素水に触媒としての二価の鉄イオンを反応させてヒドロキシラジカルを生成し、上記有機塩素化合物と反応させることで、二酸化炭素、水、塩素イオン及び水素イオンに分解し、無機化して汚染土壌を浄化している。
【０００３】
上記反応を用いた浄化方法は、特許文献２や特許文献３に示すように、例えば、アースドリルやオーガマシンにより汚染土の存在する地層まで竪孔を掘削し、この竪孔に直接、浄化剤としての水溶液状の過酸化物を投入することで、汚染物質と反応させて無機化して竪孔周囲の地層を浄化した後に、掘削の際に排出された浄化済の土で埋め戻すことにより行われる。
また、汚染土壌は、地層中に含まれる水分が移動することで汚染物質が広範囲に拡散し、特に、近傍に地下水が流れるような水分を多く含んだ軟弱な地盤に多く見られることが知られ、このような土壌を利用，再利用する場合には、土壌汚染の浄化と合わせて土壌改良を行う必要があり、一般には、汚染土壌の浄化を行った後の地層中に地中杭が造成される。
【０００４】
しかしながら、竪孔内に直接、浄化剤である水溶液状の過酸化物質を投入又は注入する場合、汚染物質と過酸化物質が投入直後から局所的に急激に反応が進むため、反応した物質が噴出する危険性がある。また、浄化処理を行う地層は多くの水分を含み、近傍に地下水が流れていることが多いため、浄化剤が局所的な反応をするか、十分に汚染物質と反応することなく地下水に流されてしまうため、汚染土壌の浄化を効率的に行うことができないという問題がある。
また、汚染土を汚染土が存在する地層から取り除き、処理施設に搬送して浄化した後に再び埋め戻す方法や浄化処理済の土により埋め戻す方法もあるが、汚染土を掘削して搬送し、浄化処理済の土を再び搬送して埋め戻す必要があるため、汚染土壌の浄化にかかる手間と費用が膨大になるとともに長い工期が必要となってしまい経済的に非効率的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１８３３１０号公報
【特許文献２】特開２００２−１８８１３７号公報
【特許文献３】特開２００９−５６３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するため、汚染土壌を浄化すると同時に地盤強化を行い、かつ、地盤強化後においても汚染土壌及び汚染された地下水の浄化を可能とする汚染土壌浄化方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る第１の形態として、汚染土壌に地中杭を立設して土壌を浄化する方法であって、汚染土が存在する深さまで竪孔を掘削する工程と、掘削により排出された排出土又はあらかじめ用意された地中杭造成用土と過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムのうちいずれかから選択されるアルカリ活性化過硫酸塩とが混合された地中杭造成用混合材を竪孔内に投入して竪孔を埋め戻す工程とを含み、地中杭造成用混合材を竪孔内に投入した後に、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを竪孔内に投入する形態とした。
本発明によれば、排出土または地中杭造成用土に汚染土の浄化剤としてのアルカリ活性化過硫酸塩を混合して、掘削した竪孔に埋め戻して地中杭を立設することにより、造成した地中杭から土壌を浄化する浄化物質が染み出して、地中杭の周囲に存在する汚染土を浄化することが可能となる。さらに、この地中杭を通過する地下水に含まれる汚染物質が浄化されるので、地中杭設置後においても長期間に渡って汚染物質を浄化することができる。
また、浄化剤を過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムのうちいずれかから選択されるアルカリ活性化過硫酸塩とすれば、アルカリ活性化過硫酸塩が常態において、固体であることから排出土や地中造成用土と混合することで急激に反応することがなく、混合作業が安全になり、汚染土壌を浄化する施設だけでなく、地中杭を造成する現場で混合作業をすることができる。
また、地中杭造成用混合材に含まれるアルカリ活性化過硫酸塩と汚染物質とを反応させる触媒としての水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを投入することで、汚染物質との反応を連鎖的に行わせることが可能となり、効率的に浄化することができる。
本発明に係る第２の形態として、竪孔を埋め戻す工程は、竪孔内に貫入されたケーシング内に地中杭造成用混合材を投入し、地中杭造成用混合材をケーシング内部のスラストスクリューの回転力で地中杭造成用混合材を竪孔内で締め固める形態とした。
本発明によれば、地中杭造成用混合材がスラストスクリューの回転力により竪孔内で締め固められることで、地中杭を形成する地中杭造成用混合材が圧縮され、強固な地中杭を造成することが可能となる。
本発明に係る第３の形態として、アルカリ活性化過硫酸塩は、水溶性高分子により被覆されるようにした。
本発明によれば、アルカリ活性化過硫酸塩が水溶性高分子により被覆されることにより、直ちにアルカリ活性化過硫酸塩が地中の水分と反応することがないので、水溶性高分子の被覆からアルカリ活性化過硫酸塩を徐々に滲出させて、アルカリ活性化過硫酸塩を汚染土壌の広範囲に浸透させることができる。
本発明に係る第４の形態として、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムの投入と地中杭造成用混合剤の締め固めとを交互に行い、当該締め固められた地中杭造成用混合材を竪孔内における汚染土が存在する高さまで到達させるようにした。
本発明によれば、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムの投入と地中杭造成用混合材の締め固めとを交互に行うことにより、締め固められる地中杭造成用混合材に対して均一に水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを行き渡らせることが可能となる。
本発明に係る第５の形態として、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムは、締め固められた地中杭造成用混合材を竪孔内における汚染土が存在する高さまで到達させた後に投入するようにした。
本発明によれば、水溶性高分子の被覆からアルカリ活性化過硫酸塩を徐々に滲出させて、アルカリ活性化過硫酸塩を汚染土壌の広範囲に浸透させた後に、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが投入されるので、広範囲の汚染土壌を浄化することができる。
本発明に係る第６の形態として、締め固めにより、竪孔における汚染土が存在する高さの範囲を拡径するようにした。
本発明によれば、竪孔における汚染土が存在する高さの範囲を拡径することにより、汚染土が存在する地層における単位面積あたりの地中杭が存在する割合を高めることができるので、より広範囲な浄化が可能となる。
本発明に係る第７の形態として、汚染土壌に複数の地中杭を立設する場合において、竪孔の孔径は汚染土壌を平面視したときに拡径後の竪孔同士がラップする孔径とするようにした。
本発明によれば、汚染土壌に立設された複数の地中杭が汚染土が存在する範囲において重なり合うため、汚染土が存在する地層における単位面積あたりの地中杭が存在する割合をより高めることができるので、より広範囲な浄化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る汚染土壌浄化方法に用いられる汚染土壌改良装置を示す概略図。
【図２】本発明に係る汚染土壌浄化方法の工程図。
【図３】本発明に係る汚染土壌浄化方法の工程図。
【図４】本発明に係る地中杭造成位置を示す平面図。
【図５】本発明に係る他の形態の汚染土壌浄化方法の工程図。
【図６】本発明に係る他の形態の地中杭造成位置を示す平面図。
【０００９】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態１
以下、本発明の汚染土壌の浄化方法について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、汚染土壌５０を浄化する汚染土壌改良装置を示し、同図において、汚染土壌改良装置は地盤改良等に用いられるクレーン１を備える。クレーン１は、任意の作業位置に移動可能なクローラ２と、このクローラ２の上に搭載される水平方向に旋回自在な台車３と、台車３前部に垂直上方に立設されるポスト４と、台車３後部から延長され、ポスト上部４ａと接続してポスト４を支持するバックステー５と、ワイヤ７を巻取り、巻出しするウインチ６とを備える。ワイヤ７は、ウインチ６及びポスト上端部４ｂに設けられたシーブ部８のプーリに掛け渡されて、ワイヤ先端７ａに汚染土壌５０を掘削するためのケーシング用オーガマシン１１やスラストスクリュー用オーガマシン１２が吊設される。
【００１１】
ケーシング用オーガマシン１１は、図１に示すように、中空状のケーシング１４と、ケーシング１４を回転させる図外のモータと、後述の地中杭造成用混合材Ｃを投入するホッパ１５とを備え、ケーシング１４はワイヤ７で吊設されることにより汚染土壌５０の地表面に対して略垂直に設置される。
スラストスクリュー用オーガマシン１２は、ケーシング用オーガマシン１１の上部に設けられ、ケーシング１４の延長方向内部に貫通するシャフト１６と、シャフト１６を回転駆動する図外のモータとを備える。シャフト１６は内部にシャフト１６の延長方向に渡って貫通する貫通孔１８を有し、当該貫通孔１８の上端部は流体供給手段２０と接続される。流体供給手段２０は、後述の触媒Ｄとしての水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを貫通孔１８の先端部１８ａから吐出させる装置である。また、シャフト１６は、汚染土壌５０側の外周面にスラストスクリュー１７を備え、スラストスクリュー１７の先端１７ａとケーシング１４の先端とがほぼ面一となるようにケーシング１４の中心に配置される。
汚染土壌５０に対して竪孔５１を掘削する際には、各オーガマシン１１，１２の自重で汚染土壌５０の地表面に荷重をかけつつ、図外モータの駆動によりケーシング１４を回転させながら貫入し、ケーシング１４の外側表面から地上に土を排出しつつ、汚染土壌５０における汚染土５２を含む地層まで竪孔５１を形成する。以下、具体的に説明する。
【００１２】
まず、図２（ａ），（ｂ）に示すように、汚染土壌５０における汚染土５２が存在する地層に到達するまでケーシング１４を回転させつつ貫入することで竪孔５１を形成する。具体的には、竪孔５１の底部５１ａが汚染土５２が存在する地層の最深部にまで到達するまでケーシング１４を貫入する。また、竪孔５１を形成するに際して排出される汚染土５２を含む土は、例えばダンプトラック等により、図外の土壌の浄化処理施設に搬送され後述の地中杭造成用混合材Ｃを構成する地中杭として用いられる。
【００１３】
次に、図２（ｃ）に示すように所定の深さまで竪孔５１を形成した後に、竪孔５１内にホッパ１５を介してケーシング１４の下方に地中杭造成用混合材Ｃを投入する。地中杭造成用混合材Ｃは、浄化剤Ａと地中造成用土Ｂとが混合されることにより構成されるものであって、浄化剤Ａとしては過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等のアルカリ活性化過硫酸塩が好ましく、地中造成用土Ｂとしては、竪孔５１を形成する際に排出された排出土又は当該排出土とは別にあらかじめ用意された浄化済の砂や砕石が混ぜられた地中杭造成用の土が採用される。
浄化剤Ａをアルカリ活性化過硫酸塩としたのは、アルカリ活性化過硫酸塩が通常の状態として固体、例えば粉体であるため、地中造成用土Ｂとの混合作業がし易く、かつ、竪孔５１内に埋め戻されたときに汚染土壌５０に存在する水分と反応することで液化し、液化したアルカリ活性化過硫酸塩と汚染物質とが穏やかに反応することから安全に埋め戻し作業を行うことができるからである。
【００１４】
以下、浄化剤Ａとして過硫酸ナトリウムを用いて地中杭造成用混合材Ｃを作成し、当該地中杭造成用混合材Ｃを竪孔５１における汚染土５２が存在する範囲に投入した場合の化学反応について説明する。
（１）水和反応：Ｎａ２Ｓ２Ｏ８（過硫酸ナトリウム）＋Ｈ２Ｏ →Ｓ２Ｏ８２―＋Ｎａ２＋
この反応により、粉体であった過硫酸ナトリウムは竪孔５１の周囲の地層に含まれる水分と反応して、水溶液となり、水溶液中で硫酸イオンとナトリウムイオンとなる。
（２）この水溶液にアルカリ活性化剤としての水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを汚染物質との反応触媒Ｄとして注入することで、反応が促進されて次のような反応を示す。
Ｓ２Ｏ８２―＋Ｎａ２＋ ＋ＯＨ−↓
ＳＯ４−・（硫酸ラジカル）＋Ｈ２Ｏ → ＨＳＯ４２−＋ＯＨ・（ヒドロキシラジカル）
この反応では、ヒドロキシラジカルと汚染物質とが、連鎖的に反応することで汚染物質がＲＨ → Ｒ・となる。
なお、ＲＨは汚染物質を示し、例えば、油（石油系炭化水素、多環芳香族炭化水素）、ベンゼン、トルエン、キシレン、塩素化エチレン（トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ジクロロエチレン他）と反応して無機化され、例えば、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２、ハロゲン物質等になり無害の物質に変換されて土壌が浄化される。
【００１５】
図２（ｄ）に戻り、地中杭造成用混合材Ｃの埋め戻し工程について説明する。ケーシング１４に投入された地中杭造成用混合材Ｃは、スラストスクリュー１７の上端面上に蓄積する。そしてこの状態において、スラストスクリュー１７を竪孔５１に排出する方向に回転させて、複数のスクリューフィン間に地中杭造成用混合材Ｃを充填し、さらにスラストスクリュー１７を回転させることにより竪孔５１の底部５１ａに向けて地中杭造成用混合材Ｃを排出する。また、スラストスクリュー１７の回転開始と同時にケーシング１４をスラストスクリュー１７の回転方向とは逆方向に回転させて、スラストスクリュー１７とケーシング１４の先端を徐々に地表側に移動させることにより、竪孔５１の底部５１ａとケーシング１４の先端までの空間に地中杭造成用混合材Ｃを充填する。地中杭造成用混合材Ｃの埋め戻し後、シャフト１６の先端部１８ａから貫通孔１８を介して供給される触媒Ｄを埋め戻された地中杭造成用混合材Ｃに対して注入する。なお、地中杭造成用混合材Ｃの排出と、触媒Ｄの注入とを同時に行ってもよい。即ち、地中杭造成用混合材Ｃの排出開始と同時に触媒Ｄの注入を開始し、排出される地中杭造成用混合材Ｃに触媒Ｄを含ませるようにすれば、地中杭造成用混合材Ｃに対して触媒Ｄを一層均一に浸透させることができる。
【００１６】
図２（ｅ）に示すように、上記地中杭造成用混合材Ｃの埋め戻し工程終了後には、地中杭造成用混合材Ｃの締め固め工程が実行される。具体的には、ケーシング１４の回転を停止した後に、スラストスクリュー１７のみに回転力を与え、地中杭造成用混合材Ｃを竪孔５１の底部５１ａに向けて排出し、竪孔５１の底部５１ａに充填された地中杭造成用混合材Ｃの締め固めを行う。そして、さらに地中杭造成用混合材Ｃを投入し、スラストスクリュー１７を回転させることにより、竪孔５１の当初の孔径Ｄ１を孔径Ｄ２に拡径させることができる。当該締め固め工程により、地中杭造成用混合材Ｃに注入された触媒Ｄが下方に向かって浸透するので地中杭造成用混合材Ｃに対して触媒Ｄを均一に拡散することができる。
なお、上記埋め戻し及び締め固めによる拡径の作業において、スラストスクリュー１７に作用する抵抗を図外のモータの駆動トルクの変化として検出すれば、トルクの変化を測定することで締め固めにより拡径した孔径がわかるので、孔径Ｄ１から孔径Ｄ２に拡径されるまでのトルクの変化を例えば、図外のスラストスクリュー用オーガマシン１２のモータの制御装置に記憶しておくことで容易に拡径作業を行うことができる。
【００１７】
以上の埋め戻し工程、及び、締め固め工程により、竪孔５１における汚染土５２が存在する高さの範囲の一部に形成される地中杭の一回の作成工程が終了し、当該工程を繰り返すことにより、地中杭造成用混合材Ｃからなる地中杭を汚染土５２が存在する高さＴ１まで到達するように造成する。即ち、図３（ｆ）乃至（ｊ）に示すように、一回の作成工程により造成された地中杭５４ａの上方の竪孔５１を再度埋め戻し、締め固めることにより二段目の地中杭５４ｂを作成し、さらに二段目の地中杭５４ｂの上方の竪孔５１を埋め戻し、締め固めることにより三段目の地中杭５４ｃを作成することより、少なくとも汚染土５２が存在する高さの範囲に渡って拡径された地中杭５４を造成することができる。
即ち、地中杭５４は、汚染土５２が存在する地中側の境界５２ａまでを掘削して形成された竪孔５１に地中杭造成用混合材Ｃを投入して埋め戻し、この埋め戻された地中杭造成用混合材Ｃに対して触媒Ｄを注入して締め固めるとともに拡径して一段目の地中杭５４ａを造成し、地中杭５４ａの上に地中杭造成用混合材Ｃを投入して埋め戻し、埋め戻された地中杭造成用混合材Ｃに対して触媒Ｄを注入して締め固めるとともに竪孔５１を拡径して二段目の地中杭５４ｂを造成し、地中杭５４ｂの上に地中杭造成用混合材Ｃを投入して埋め戻し、埋め戻された地中杭造成用混合材Ｃに対して触媒Ｄを注入して締め固めるとともに竪孔５１を拡径して三段目の地中杭５４ｃを造成し、このように、触媒Ｄの注入と地中杭造成用混合材Ｃの締め固めを交互に汚染土５２が存在する地表側の境界５２ｂに到達する高さの範囲まで行うことで造成される。
なお、竪孔５１における残余部分、即ち、汚染土５２が存在しない地層５３に相当する部分については、拡径せずに締め固めてもよい。
【００１８】
図４は、汚染土壌５０に対して複数の地中杭５４を造成する場合において、当該汚染土壌５０を平面視した場合の各地中杭５４の位置関係を示す図である。
図４に示すように、竪孔５１の孔径Ｄ１は汚染土壌５０を平面視したときに、拡径後の竪孔同士がラップする孔径、すなわち、孔径Ｄ１の竪孔５１を締め固めにより孔径Ｄ２に拡径して造成される地中杭５４の拡径部分同士が重なるように汚染土壌５０に対して各竪孔５１を掘削する。具体的には、隣接する地中杭５４の拡径部分同士が重なりを持って連続するように、汚染土５２に対して千鳥状又は、方形状に地中杭５４を複数造成して地中杭５４が最も少なくなるように造成することで、汚染土壌５０に立設された複数の地中杭５４が汚染土５２の存在する範囲において重なり合うため、汚染土５２が存在する地層における平面視したときの単位面積あたりの地中杭が存在する割合が高まり、広範囲な浄化を効率的に行うことが可能となる。
また、汚染土壌５０内に立設される複数の地中杭５４が地中におけるフィルターのように作用するため、地中杭５４が設けられた領域を地下水とともに汚染物質が通過することで、この汚染物質を浄化することができる。
【００１９】
なお、上記実施形態において、地中造成用土Ｂとして、竪孔５１を形成する際に排出された排出土又は当該排出土とは別にあらかじめ用意された浄化済の砂や砕石が混ぜられた地中杭造成用の土としたが、排出土及びあらかじめ用意された浄化済の地中杭造成用の土を混合して地中造成用土Ｂとしても良い。
また、浄化反応を連鎖的に行わせる触媒Ｄとしての水酸化ナトリウムや水酸化カリウムは、埋め戻し後、締め固め前に注入することに限らず、スラストスクリュー１７による締め固め中、又は、締め固め後に注入しても良い。
【００２０】
実施形態２
上記実施形態１では、地中造成用土Ｂと浄化剤Ａとしての粉体のアルカリ活性化過硫酸塩とが混合された地中杭造成用混合材Ｃを竪孔５１内に投入して竪孔５１を埋め戻し、触媒Ｄとしての水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを注入して締め固める工程を交互に行い、地中杭５４を造成するとして説明したが、実施形態２では、浄化剤Ａの粉体のアルカリ活性化過硫酸塩をキトサンやアルギン酸ナトリウム等の水溶性高分子によって被覆した浄化剤Ａ′と地中造成用土Ｂとが予め混合された地中杭造成用混合材Ｃ′を竪孔５１に投入して地中杭５４を造成する。
本発明に係る浄化剤Ａ′は、例えば、粉体の浄化剤Ａを水溶性高分子からなる薄膜により所定量ずつ被包したものである。なお、浄化剤Ａの被覆方法は、上記に限らず、水溶性高分子からなるカプセル内に密封しても良く、また、粉体の浄化剤Ａを生成する過程で水溶性高分子によりコーティングしても良い。
【００２１】
以下、本発明に係る実施形態２の地中杭５４の造成方法について説明する。なお、竪孔５１の形成までの工程については、実施形態１と同一のため、説明を省略する。本実施形態２では、実施形態１の埋め戻し工程において触媒Ｄの投入を行わない。
即ち、図３（ｆ）乃至（ｊ）に示すように、地中杭５４は、汚染土５２が存在する地中側の境界５２ａまでを掘削して形成した竪孔５１に地中杭造成用混合材Ｃ′を投入して埋め戻し、この埋め戻された地中杭造成用混合材Ｃ′を締め固めるとともに拡径して一段目の地中杭５４ａを造成し、地中杭５４ａの上に地中杭造成用混合材Ｃ′を投入して埋め戻し、埋め戻された地中杭造成用混合材Ｃ′を締め固めるとともに竪孔５１を拡径して二段目の地中杭５４ｂを造成し、地中杭５４ｂの上に地中杭造成用混合材Ｃ′を投入して埋め戻し、埋め戻された地中杭造成用混合材Ｃ′を締め固めるとともに竪孔５１を拡径して三段目の地中杭５４ｃを造成し、このように、地中杭造成用混合材Ｃ′の締め固めを交互に汚染土５２が存在する地表側の境界５２ｂに到達する高さの範囲まで行うことで地中杭５４が造成される。
なお、竪孔５１における残余部分の汚染土５２が存在しない地層５３に相当する部分については、拡径せずに締め固める。
【００２２】
次に、図３（ｊ）に示す工程の後に、図５（ｋ）に示すように造成した地中杭５４の中心を境界５２ａの深さまでボーリングし、細管２５の一部が地層５３の表面から突出するように、境界５２ａから地層５３の表面まで地中杭５４内に細管２５を建て込み、図５（ｍ）に示すように地表に突出する細管２５の一部に液体供給手段２０から延長されるチューブを接続し、流体供給手段２０から供給される触媒Ｄを地中杭５４内に注入する。
具体的には、境界５２ａから境界５２ｂまでに地中杭５４に建て込む細管２５には、細管２５の外周面を径方向に貫通する複数の孔２５ａが形成され、細管２５内に供給される触媒Ｄを複数の孔２５ａから流出させて地中杭造成用混合材Ｃ′に浸透させる。つまり、触媒Ｄとしての水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが締め固められた地中杭造成用混合材Ｃ′を竪孔５１内における汚染土が存在する高さまで到達させた後に投入される。
よって、触媒Ｄの供給よりも先に、浄化剤Ａ′の薄膜が地中杭造成用混合材Ｃ′の水分と反応して溶解することにより、地中杭造成用混合材Ｃ′から造成されていない汚染土壌５０に徐々に浄化剤Ａが浸透する。そして、広範囲に渡り浸透した浄化剤Ａに対して、細管２５から供給され、地中杭造成用混合材Ｃ′内を浸透する触媒Ｄとが反応することにより、広範囲に渡り汚染土壌５０が浄化される。
上記工程を汚染土壌５０の浄化する範囲に行うことにより広範囲の汚染土壌５０を確実に浄化することができるとともに地盤強化もすることができる。
【００２３】
図６は、広範囲に渡り上記工程により地中杭５４を造成する場合の一例を示した図である。同図は、２０ｍ×２０ｍの４００ｍ２の範囲に対して、地中杭５４の中心間距離が２ｍとなるように設定して造成する場合について示している。
この場合、図６に示すように、施工する地中杭５４の総数は１００本となり、１日当たりの施工工数を１０本とすれば、全施工日数は１０日を要することになる。
本発明に係る浄化剤Ａ′と地中造成用土Ｂとが混合された地中杭造成用混合材Ｃ′を用いて地中杭５４を造成することにより、まず、地盤強化をすることができる。次に、全ての地中杭５４に対して同時に触媒Ｄを浸透させることにより、汚染土壌５０の浄化を広範囲に渡り一度に施工することができる。
即ち、上記範囲の汚染土壌５０の浄化及び地盤強化の施工１日目に造成された地中杭造成用混合材Ｃ′の浄化剤Ａ′は、水溶性高分子により被覆されているので、直ちに全ての浄化剤Ａが地中の水分と反応することなく、徐々に反応し、浄化剤Ａが地中杭５４内から造成されていない汚染土壌５０にまで浸透する。これにより、施工完了の１０日目までゆっくりと広範囲に浄化剤Ａを浸透させることができる。
そして、全ての地中杭５４の造成が完了した後に、地中杭５４の全てに対して一度に触媒Ｄを注入することにより、地中杭造成用混合材Ｃ′から汚染土壌５０まで触媒Ｄを浸透させて浄化剤Ａと汚染物質とを反応させて一度に広範囲を浄化させることができる。
なお、触媒Ｄを注入する細管２５を地中杭５４に建て込むとして説明したが、互いに対角に位置する地中杭５４の中心（図６の黒丸で示す点Ｐの位置）に細管２５を建て込み、触媒Ｄを注入して、汚染土壌５０の地中において触媒Ｄを浸透させて、浄化剤Ａ′の溶解した薄膜部分から滲出する浄化剤Ａを反応させるようにしても良い。このように細管２５を建て込み、触媒Ｄを浸透させることにより、細管２５を設ける工数を少なくすることができるので、工期を短縮することができる。
また、全範囲において地中杭５４を境界５２ｂまで造成した後に、地層５３に開口する穴に触媒Ｄを投入し、重力方向に触媒Ｄを浸透させて、浄化剤Ａ′と反応させても良い。この場合、触媒Ｄを供給するための細管を建て込む必要がないので工数をさらに抑制することができる。
即ち、本実施形態２によれば、浄化剤Ａ′が水溶性高分子によりコーティングされたことにより、直ちに浄化剤Ａ′が地中の水分と反応することがないので、浄化剤Ａ′から浄化剤Ａを徐々に滲出させて、浄化剤Ａが汚染土壌５０内を浸透する時間を設定することができる。よって、汚染土壌５０の浄化の範囲が広範囲であっても、部分的に浄化したときのように浄化した領域が再び汚染されることを防止し、汚染土壌５０に浄化されない領域の発生を防止できる。
【００２４】
また、上記実施形態２において、浄化剤Ａを薄膜で被包するとしたが、工期日程に応じて被包する薄膜の枚数を変えた浄化剤Ａ′と地中造成用土Ｂとを混合し、地中杭造成用混合材Ｃ′を構成するようにしても良い。このように構成することにより、地中杭５４の造成が全て完了して地盤強化した後に、触媒Ｄを浸透させ、汚染土壌５０の全ての領域を一度に浄化することができる。
なお、汚染土壌に複数の地中杭を立設する場合においても、図４に示すように、竪孔の孔径は汚染土壌を平面視したときに拡径後の竪孔同士がラップする孔径で立設するようにしても良い。
【００２５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１ クレーン、１１ ケーシング用オーガマシン、
１２ インナースクリュー用オーガマシン、１４ ケーシング、１５ ホッパ、
１６ シャフト、１７ スラストスクリュー、１８ 貫通孔、２０ 流体供給手段、
５０ 汚染土壌、５１ 竪孔、５２ 汚染土、５４ 地中杭、
Ａ；Ａ′ 浄化剤、Ｂ 地中造成用土、Ｃ；Ｃ′ 地中杭造成用混合材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤中の汚染土壌の浄化と地盤強化を同時に行うことが可能な汚染土壌浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、汚染土壌の浄化方法としては、特許文献１に示すように、水溶液状の過酸化物、例えば、フェントン試薬、過マンガン酸カリウムを汚染土壌に混入して酸化反応させ、汚染物質として有機塩素化合物からなる油（石油系炭化水素，多環芳香族炭化水素等），ベンゼン，トルエン，キシレン，塩素化エチレン（トリクロロエチレン，テトラクロロエチレン，ジクロロエチレン等）を無機化することが知られている。
具体的には、フェントン試薬によるフェントン反応を利用する浄化方法は、過酸化水素水に触媒としての二価の鉄イオンを反応させてヒドロキシラジカルを生成し、上記有機塩素化合物と反応させることで、二酸化炭素、水、塩素イオン及び水素イオンに分解し、無機化して汚染土壌を浄化している。
【０００３】
上記反応を用いた浄化方法は、特許文献２や特許文献３に示すように、例えば、アースドリルやオーガマシンにより汚染土の存在する地層まで竪孔を掘削し、この竪孔に直接、浄化剤としての水溶液状の過酸化物を投入することで、汚染物質と反応させて無機化して竪孔周囲の地層を浄化した後に、掘削の際に排出された浄化済の土で埋め戻すことにより行われる。
また、汚染土壌は、地層中に含まれる水分が移動することで汚染物質が広範囲に拡散し、特に、近傍に地下水が流れるような水分を多く含んだ軟弱な地盤に多く見られることが知られ、このような土壌を利用，再利用する場合には、土壌汚染の浄化と合わせて土壌改良を行う必要があり、一般には、汚染土壌の浄化を行った後の地層中に地中杭が造成される。
【０００４】
しかしながら、竪孔内に直接、浄化剤である水溶液状の過酸化物質を投入又は注入する場合、汚染物質と過酸化物質が投入直後から局所的に急激に反応が進むため、反応した物質が噴出する危険性がある。また、浄化処理を行う地層は多くの水分を含み、近傍に地下水が流れていることが多いため、浄化剤が局所的な反応をするか、十分に汚染物質と反応することなく地下水に流されてしまうため、汚染土壌の浄化を効率的に行うことができないという問題がある。
また、汚染土を汚染土が存在する地層から取り除き、処理施設に搬送して浄化した後に再び埋め戻す方法や浄化処理済の土により埋め戻す方法もあるが、汚染土を掘削して搬送し、浄化処理済の土を再び搬送して埋め戻す必要があるため、汚染土壌の浄化にかかる手間と費用が膨大になるとともに長い工期が必要となってしまい経済的に非効率的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１８３３１０号公報
【特許文献２】特開２００２−１８８１３７号公報
【特許文献３】特開２００９−５６３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するため、汚染土壌を浄化すると同時に地盤強化を行い、かつ、地盤強化後においても汚染土壌及び汚染された地下水の浄化を可能とする汚染土壌浄化方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る第１の形態として、汚染土壌に地中杭を立設して土壌を浄化する方法であって、汚染土が存在する深さまで竪孔を掘削する工程と、掘削により排出された排出土又はあらかじめ用意された地中杭造成用土と過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムのうちいずれかから選択されるアルカリ活性化過硫酸塩とが混合された地中杭造成用混合材を竪孔内に投入して竪孔を埋め戻す工程とを含み、地中杭造成用混合材を竪孔内に投入した後に、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを竪孔内に投入する形態とした。
本発明によれば、排出土または地中杭造成用土に汚染土の浄化剤としてのアルカリ活性化過硫酸塩を混合して、掘削した竪孔に埋め戻して地中杭を立設することにより、造成した地中杭から土壌を浄化する浄化物質が染み出して、地中杭の周囲に存在する汚染土を浄化することが可能となる。さらに、この地中杭を通過する地下水に含まれる汚染物質が浄化されるので、地中杭設置後においても長期間に渡って汚染物質を浄化することができる。
また、浄化剤を過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムのうちいずれかから選択されるアルカリ活性化過硫酸塩とすれば、アルカリ活性化過硫酸塩が常態において、固体であることから排出土や地中造成用土と混合することで急激に反応することがなく、混合作業が安全になり、汚染土壌を浄化する施設だけでなく、地中杭を造成する現場で混合作業をすることができる。
また、地中杭造成用混合材に含まれるアルカリ活性化過硫酸塩と汚染物質とを反応させる触媒としての水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを投入することで、汚染物質との反応を連鎖的に行わせることが可能となり、効率的に浄化することができる。
本発明に係る第２の形態として、竪孔を埋め戻す工程は、竪孔内に貫入されたケーシング内に地中杭造成用混合材を投入し、地中杭造成用混合材をケーシング内部のスラストスクリューの回転力で地中杭造成用混合材を竪孔内で締め固める形態とした。
本発明によれば、地中杭造成用混合材がスラストスクリューの回転力により竪孔内で締め固められることで、地中杭を形成する地中杭造成用混合材が圧縮され、強固な地中杭を造成することが可能となる。
本発明に係る第３の形態として、アルカリ活性化過硫酸塩は、水溶性高分子により被覆されるようにした。
本発明によれば、アルカリ活性化過硫酸塩が水溶性高分子により被覆されることにより、直ちにアルカリ活性化過硫酸塩が地中の水分と反応することがないので、水溶性高分子の被覆からアルカリ活性化過硫酸塩を徐々に滲出させて、アルカリ活性化過硫酸塩を汚染土壌の広範囲に浸透させることができる。
本発明に係る第４の形態として、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムの投入と地中杭造成用混合剤の締め固めとを交互に行い、当該締め固められた地中杭造成用混合材を竪孔内における汚染土が存在する高さまで到達させるようにした。
本発明によれば、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムの投入と地中杭造成用混合材の締め固めとを交互に行うことにより、締め固められる地中杭造成用混合材に対して均一に水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを行き渡らせることが可能となる。
本発明に係る第５の形態として、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムは、締め固められた地中杭造成用混合材を竪孔内における汚染土が存在する高さまで到達させた後に投入するようにした。
本発明によれば、水溶性高分子の被覆からアルカリ活性化過硫酸塩を徐々に滲出させて、アルカリ活性化過硫酸塩を汚染土壌の広範囲に浸透させた後に、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが投入されるので、広範囲の汚染土壌を浄化することができる。
本発明に係る第６の形態として、締め固めにより、竪孔における汚染土が存在する高さの範囲を拡径するようにした。
本発明によれば、竪孔における汚染土が存在する高さの範囲を拡径することにより、汚染土が存在する地層における単位面積あたりの地中杭が存在する割合を高めることができるので、より広範囲な浄化が可能となる。
本発明に係る第７の形態として、汚染土壌に複数の地中杭を立設する場合において、竪孔の孔径は汚染土壌を平面視したときに拡径後の竪孔同士がラップする孔径とするようにした。
本発明によれば、汚染土壌に立設された複数の地中杭が汚染土が存在する範囲において重なり合うため、汚染土が存在する地層における単位面積あたりの地中杭が存在する割合をより高めることができるので、より広範囲な浄化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る汚染土壌浄化方法に用いられる汚染土壌改良装置を示す概略図。
【図２】本発明に係る汚染土壌浄化方法の工程図。
【図３】本発明に係る汚染土壌浄化方法の工程図。
【図４】本発明に係る地中杭造成位置を示す平面図。
【図５】本発明に係る他の形態の汚染土壌浄化方法の工程図。
【図６】本発明に係る他の形態の地中杭造成位置を示す平面図。
【０００９】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態１
以下、本発明の汚染土壌の浄化方法について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、汚染土壌５０を浄化する汚染土壌改良装置を示し、同図において、汚染土壌改良装置は地盤改良等に用いられるクレーン１を備える。クレーン１は、任意の作業位置に移動可能なクローラ２と、このクローラ２の上に搭載される水平方向に旋回自在な台車３と、台車３前部に垂直上方に立設されるポスト４と、台車３後部から延長され、ポスト上部４ａと接続してポスト４を支持するバックステー５と、ワイヤ７を巻取り、巻出しするウインチ６とを備える。ワイヤ７は、ウインチ６及びポスト上端部４ｂに設けられたシーブ部８のプーリに掛け渡されて、ワイヤ先端７ａに汚染土壌５０を掘削するためのケーシング用オーガマシン１１やスラストスクリュー用オーガマシン１２が吊設される。
【００１１】
ケーシング用オーガマシン１１は、図１に示すように、中空状のケーシング１４と、ケーシング１４を回転させる図外のモータと、後述の地中杭造成用混合材Ｃを投入するホッパ１５とを備え、ケーシング１４はワイヤ７で吊設されることにより汚染土壌５０の地表面に対して略垂直に設置される。
スラストスクリュー用オーガマシン１２は、ケーシング用オーガマシン１１の上部に設けられ、ケーシング１４の延長方向内部に貫通するシャフト１６と、シャフト１６を回転駆動する図外のモータとを備える。シャフト１６は内部にシャフト１６の延長方向に渡って貫通する貫通孔１８を有し、当該貫通孔１８の上端部は流体供給手段２０と接続される。流体供給手段２０は、後述の触媒Ｄとしての水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを貫通孔１８の先端部１８ａから吐出させる装置である。また、シャフト１６は、汚染土壌５０側の外周面にスラストスクリュー１７を備え、スラストスクリュー１７の先端１７ａとケーシング１４の先端とがほぼ面一となるようにケーシング１４の中心に配置される。
汚染土壌５０に対して竪孔５１を掘削する際には、各オーガマシン１１，１２の自重で汚染土壌５０の地表面に荷重をかけつつ、図外モータの駆動によりケーシング１４を回転させながら貫入し、ケーシング１４の外側表面から地上に土を排出しつつ、汚染土壌５０における汚染土５２を含む地層まで竪孔５１を形成する。以下、具体的に説明する。
【００１２】
まず、図２（ａ），（ｂ）に示すように、汚染土壌５０における汚染土５２が存在する地層に到達するまでケーシング１４を回転させつつ貫入することで竪孔５１を形成する。具体的には、竪孔５１の底部５１ａが汚染土５２が存在する地層の最深部にまで到達するまでケーシング１４を貫入する。また、竪孔５１を形成するに際して排出される汚染土５２を含む土は、例えばダンプトラック等により、図外の土壌の浄化処理施設に搬送され後述の地中杭造成用混合材Ｃを構成する地中杭として用いられる。
【００１３】
次に、図２（ｃ）に示すように所定の深さまで竪孔５１を形成した後に、竪孔５１内にホッパ１５を介してケーシング１４の下方に地中杭造成用混合材Ｃを投入する。地中杭造成用混合材Ｃは、浄化剤Ａと地中造成用土Ｂとが混合されることにより構成されるものであって、浄化剤Ａとしては過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等のアルカリ活性化過硫酸塩が好ましく、地中造成用土Ｂとしては、竪孔５１を形成する際に排出された排出土又は当該排出土とは別にあらかじめ用意された浄化済の砂や砕石が混ぜられた地中杭造成用の土が採用される。
浄化剤Ａをアルカリ活性化過硫酸塩としたのは、アルカリ活性化過硫酸塩が通常の状態として固体、例えば粉体であるため、地中造成用土Ｂとの混合作業がし易く、かつ、竪孔５１内に埋め戻されたときに汚染土壌５０に存在する水分と反応することで液化し、液化したアルカリ活性化過硫酸塩と汚染物質とが穏やかに反応することから安全に埋め戻し作業を行うことができるからである。
【００１４】
以下、浄化剤Ａとして過硫酸ナトリウムを用いて地中杭造成用混合材Ｃを作成し、当該地中杭造成用混合材Ｃを竪孔５１における汚染土５２が存在する範囲に投入した場合の化学反応について説明する。
（１）水和反応：Ｎａ２Ｓ２Ｏ８（過硫酸ナトリウム）＋Ｈ２Ｏ →Ｓ２Ｏ８２―＋Ｎａ２＋
この反応により、粉体であった過硫酸ナトリウムは竪孔５１の周囲の地層に含まれる水分と反応して、水溶液となり、水溶液中で硫酸イオンとナトリウムイオンとなる。
（２）この水溶液にアルカリ活性化剤としての水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを汚染物質との反応触媒Ｄとして注入することで、反応が促進されて次のような反応を示す。
Ｓ２Ｏ８２―＋Ｎａ２＋ ＋ＯＨ−↓
ＳＯ４−・（硫酸ラジカル）＋Ｈ２Ｏ → ＨＳＯ４２−＋ＯＨ・（ヒドロキシラジカル）
この反応では、ヒドロキシラジカルと汚染物質とが、連鎖的に反応することで汚染物質がＲＨ → Ｒ・となる。
なお、ＲＨは汚染物質を示し、例えば、油（石油系炭化水素、多環芳香族炭化水素）、ベンゼン、トルエン、キシレン、塩素化エチレン（トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ジクロロエチレン他）と反応して無機化され、例えば、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２、ハロゲン物質等になり無害の物質に変換されて土壌が浄化される。
【００１５】
図２（ｄ）に戻り、地中杭造成用混合材Ｃの埋め戻し工程について説明する。ケーシング１４に投入された地中杭造成用混合材Ｃは、スラストスクリュー１７の上端面上に蓄積する。そしてこの状態において、スラストスクリュー１７を竪孔５１に排出する方向に回転させて、複数のスクリューフィン間に地中杭造成用混合材Ｃを充填し、さらにスラストスクリュー１７を回転させることにより竪孔５１の底部５１ａに向けて地中杭造成用混合材Ｃを排出する。また、スラストスクリュー１７の回転開始と同時にケーシング１４をスラストスクリュー１７の回転方向とは逆方向に回転させて、スラストスクリュー１７とケーシング１４の先端を徐々に地表側に移動させることにより、竪孔５１の底部５１ａとケーシング１４の先端までの空間に地中杭造成用混合材Ｃを充填する。地中杭造成用混合材Ｃの埋め戻し後、シャフト１６の先端部１８ａから貫通孔１８を介して供給される触媒Ｄを埋め戻された地中杭造成用混合材Ｃに対して注入する。なお、地中杭造成用混合材Ｃの排出と、触媒Ｄの注入とを同時に行ってもよい。即ち、地中杭造成用混合材Ｃの排出開始と同時に触媒Ｄの注入を開始し、排出される地中杭造成用混合材Ｃに触媒Ｄを含ませるようにすれば、地中杭造成用混合材Ｃに対して触媒Ｄを一層均一に浸透させることができる。
【００１６】
図２（ｅ）に示すように、上記地中杭造成用混合材Ｃの埋め戻し工程終了後には、地中杭造成用混合材Ｃの締め固め工程が実行される。具体的には、ケーシング１４の回転を停止した後に、スラストスクリュー１７のみに回転力を与え、地中杭造成用混合材Ｃを竪孔５１の底部５１ａに向けて排出し、竪孔５１の底部５１ａに充填された地中杭造成用混合材Ｃの締め固めを行う。そして、さらに地中杭造成用混合材Ｃを投入し、スラストスクリュー１７を回転させることにより、竪孔５１の当初の孔径Ｄ１を孔径Ｄ２に拡径させることができる。当該締め固め工程により、地中杭造成用混合材Ｃに注入された触媒Ｄが下方に向かって浸透するので地中杭造成用混合材Ｃに対して触媒Ｄを均一に拡散することができる。
なお、上記埋め戻し及び締め固めによる拡径の作業において、スラストスクリュー１７に作用する抵抗を図外のモータの駆動トルクの変化として検出すれば、トルクの変化を測定することで締め固めにより拡径した孔径がわかるので、孔径Ｄ１から孔径Ｄ２に拡径されるまでのトルクの変化を例えば、図外のスラストスクリュー用オーガマシン１２のモータの制御装置に記憶しておくことで容易に拡径作業を行うことができる。
【００１７】
以上の埋め戻し工程、及び、締め固め工程により、竪孔５１における汚染土５２が存在する高さの範囲の一部に形成される地中杭の一回の作成工程が終了し、当該工程を繰り返すことにより、地中杭造成用混合材Ｃからなる地中杭を汚染土５２が存在する高さＴ１まで到達するように造成する。即ち、図３（ｆ）乃至（ｊ）に示すように、一回の作成工程により造成された地中杭５４ａの上方の竪孔５１を再度埋め戻し、締め固めることにより二段目の地中杭５４ｂを作成し、さらに二段目の地中杭５４ｂの上方の竪孔５１を埋め戻し、締め固めることにより三段目の地中杭５４ｃを作成することより、少なくとも汚染土５２が存在する高さの範囲に渡って拡径された地中杭５４を造成することができる。
即ち、地中杭５４は、汚染土５２が存在する地中側の境界５２ａまでを掘削して形成された竪孔５１に地中杭造成用混合材Ｃを投入して埋め戻し、この埋め戻された地中杭造成用混合材Ｃに対して触媒Ｄを注入して締め固めるとともに拡径して一段目の地中杭５４ａを造成し、地中杭５４ａの上に地中杭造成用混合材Ｃを投入して埋め戻し、埋め戻された地中杭造成用混合材Ｃに対して触媒Ｄを注入して締め固めるとともに竪孔５１を拡径して二段目の地中杭５４ｂを造成し、地中杭５４ｂの上に地中杭造成用混合材Ｃを投入して埋め戻し、埋め戻された地中杭造成用混合材Ｃに対して触媒Ｄを注入して締め固めるとともに竪孔５１を拡径して三段目の地中杭５４ｃを造成し、このように、触媒Ｄの注入と地中杭造成用混合材Ｃの締め固めを交互に汚染土５２が存在する地表側の境界５２ｂに到達する高さの範囲まで行うことで造成される。
なお、竪孔５１における残余部分、即ち、汚染土５２が存在しない地層５３に相当する部分については、拡径せずに締め固めてもよい。
【００１８】
図４は、汚染土壌５０に対して複数の地中杭５４を造成する場合において、当該汚染土壌５０を平面視した場合の各地中杭５４の位置関係を示す図である。
図４に示すように、竪孔５１の孔径Ｄ１は汚染土壌５０を平面視したときに、拡径後の竪孔同士がラップする孔径、すなわち、孔径Ｄ１の竪孔５１を締め固めにより孔径Ｄ２に拡径して造成される地中杭５４の拡径部分同士が重なるように汚染土壌５０に対して各竪孔５１を掘削する。具体的には、隣接する地中杭５４の拡径部分同士が重なりを持って連続するように、汚染土５２に対して千鳥状又は、方形状に地中杭５４を複数造成して地中杭５４が最も少なくなるように造成することで、汚染土壌５０に立設された複数の地中杭５４が汚染土５２の存在する範囲において重なり合うため、汚染土５２が存在する地層における平面視したときの単位面積あたりの地中杭が存在する割合が高まり、広範囲な浄化を効率的に行うことが可能となる。
また、汚染土壌５０内に立設される複数の地中杭５４が地中におけるフィルターのように作用するため、地中杭５４が設けられた領域を地下水とともに汚染物質が通過することで、この汚染物質を浄化することができる。
【００１９】
なお、上記実施形態において、地中造成用土Ｂとして、竪孔５１を形成する際に排出された排出土又は当該排出土とは別にあらかじめ用意された浄化済の砂や砕石が混ぜられた地中杭造成用の土としたが、排出土及びあらかじめ用意された浄化済の地中杭造成用の土を混合して地中造成用土Ｂとしても良い。
また、浄化反応を連鎖的に行わせる触媒Ｄとしての水酸化ナトリウムや水酸化カリウムは、埋め戻し後、締め固め前に注入することに限らず、スラストスクリュー１７による締め固め中、又は、締め固め後に注入しても良い。
【００２０】
実施形態２
上記実施形態１では、地中造成用土Ｂと浄化剤Ａとしての粉体のアルカリ活性化過硫酸塩とが混合された地中杭造成用混合材Ｃを竪孔５１内に投入して竪孔５１を埋め戻し、触媒Ｄとしての水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを注入して締め固める工程を交互に行い、地中杭５４を造成するとして説明したが、実施形態２では、浄化剤Ａの粉体のアルカリ活性化過硫酸塩をキトサンやアルギン酸ナトリウム等の水溶性高分子によって被覆した浄化剤Ａ′と地中造成用土Ｂとが予め混合された地中杭造成用混合材Ｃ′を竪孔５１に投入して地中杭５４を造成する。
本発明に係る浄化剤Ａ′は、例えば、粉体の浄化剤Ａを水溶性高分子からなる薄膜により所定量ずつ被包したものである。なお、浄化剤Ａの被覆方法は、上記に限らず、水溶性高分子からなるカプセル内に密封しても良く、また、粉体の浄化剤Ａを生成する過程で水溶性高分子によりコーティングしても良い。
【００２１】
以下、本発明に係る実施形態２の地中杭５４の造成方法について説明する。なお、竪孔５１の形成までの工程については、実施形態１と同一のため、説明を省略する。本実施形態２では、実施形態１の埋め戻し工程において触媒Ｄの投入を行わない。
即ち、図３（ｆ）乃至（ｊ）に示すように、地中杭５４は、汚染土５２が存在する地中側の境界５２ａまでを掘削して形成した竪孔５１に地中杭造成用混合材Ｃ′を投入して埋め戻し、この埋め戻された地中杭造成用混合材Ｃ′を締め固めるとともに拡径して一段目の地中杭５４ａを造成し、地中杭５４ａの上に地中杭造成用混合材Ｃ′を投入して埋め戻し、埋め戻された地中杭造成用混合材Ｃ′を締め固めるとともに竪孔５１を拡径して二段目の地中杭５４ｂを造成し、地中杭５４ｂの上に地中杭造成用混合材Ｃ′を投入して埋め戻し、埋め戻された地中杭造成用混合材Ｃ′を締め固めるとともに竪孔５１を拡径して三段目の地中杭５４ｃを造成し、このように、地中杭造成用混合材Ｃ′の締め固めを交互に汚染土５２が存在する地表側の境界５２ｂに到達する高さの範囲まで行うことで地中杭５４が造成される。
なお、竪孔５１における残余部分の汚染土５２が存在しない地層５３に相当する部分については、拡径せずに締め固める。
【００２２】
次に、図３（ｊ）に示す工程の後に、図５（ｋ）に示すように造成した地中杭５４の中心を境界５２ａの深さまでボーリングし、細管２５の一部が地層５３の表面から突出するように、境界５２ａから地層５３の表面まで地中杭５４内に細管２５を建て込み、図５（ｍ）に示すように地表に突出する細管２５の一部に液体供給手段２０から延長されるチューブを接続し、流体供給手段２０から供給される触媒Ｄを地中杭５４内に注入する。
具体的には、境界５２ａから境界５２ｂまでに地中杭５４に建て込む細管２５には、細管２５の外周面を径方向に貫通する複数の孔２５ａが形成され、細管２５内に供給される触媒Ｄを複数の孔２５ａから流出させて地中杭造成用混合材Ｃ′に浸透させる。つまり、触媒Ｄとしての水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが締め固められた地中杭造成用混合材Ｃ′を竪孔５１内における汚染土が存在する高さまで到達させた後に投入される。
よって、触媒Ｄの供給よりも先に、浄化剤Ａ′の薄膜が地中杭造成用混合材Ｃ′の水分と反応して溶解することにより、地中杭造成用混合材Ｃ′から造成されていない汚染土壌５０に徐々に浄化剤Ａが浸透する。そして、広範囲に渡り浸透した浄化剤Ａに対して、細管２５から供給され、地中杭造成用混合材Ｃ′内を浸透する触媒Ｄとが反応することにより、広範囲に渡り汚染土壌５０が浄化される。
上記工程を汚染土壌５０の浄化する範囲に行うことにより広範囲の汚染土壌５０を確実に浄化することができるとともに地盤強化もすることができる。
【００２３】
図６は、広範囲に渡り上記工程により地中杭５４を造成する場合の一例を示した図である。同図は、２０ｍ×２０ｍの４００ｍ２の範囲に対して、地中杭５４の中心間距離が２ｍとなるように設定して造成する場合について示している。
この場合、図６に示すように、施工する地中杭５４の総数は１００本となり、１日当たりの施工工数を１０本とすれば、全施工日数は１０日を要することになる。
本発明に係る浄化剤Ａ′と地中造成用土Ｂとが混合された地中杭造成用混合材Ｃ′を用いて地中杭５４を造成することにより、まず、地盤強化をすることができる。次に、全ての地中杭５４に対して同時に触媒Ｄを浸透させることにより、汚染土壌５０の浄化を広範囲に渡り一度に施工することができる。
即ち、上記範囲の汚染土壌５０の浄化及び地盤強化の施工１日目に造成された地中杭造成用混合材Ｃ′の浄化剤Ａ′は、水溶性高分子により被覆されているので、直ちに全ての浄化剤Ａが地中の水分と反応することなく、徐々に反応し、浄化剤Ａが地中杭５４内から造成されていない汚染土壌５０にまで浸透する。これにより、施工完了の１０日目までゆっくりと広範囲に浄化剤Ａを浸透させることができる。
そして、全ての地中杭５４の造成が完了した後に、地中杭５４の全てに対して一度に触媒Ｄを注入することにより、地中杭造成用混合材Ｃ′から汚染土壌５０まで触媒Ｄを浸透させて浄化剤Ａと汚染物質とを反応させて一度に広範囲を浄化させることができる。
なお、触媒Ｄを注入する細管２５を地中杭５４に建て込むとして説明したが、互いに対角に位置する地中杭５４の中心（図６の黒丸で示す点Ｐの位置）に細管２５を建て込み、触媒Ｄを注入して、汚染土壌５０の地中において触媒Ｄを浸透させて、浄化剤Ａ′の溶解した薄膜部分から滲出する浄化剤Ａを反応させるようにしても良い。このように細管２５を建て込み、触媒Ｄを浸透させることにより、細管２５を設ける工数を少なくすることができるので、工期を短縮することができる。
また、全範囲において地中杭５４を境界５２ｂまで造成した後に、地層５３に開口する穴に触媒Ｄを投入し、重力方向に触媒Ｄを浸透させて、浄化剤Ａ′と反応させても良い。この場合、触媒Ｄを供給するための細管を建て込む必要がないので工数をさらに抑制することができる。
即ち、本実施形態２によれば、浄化剤Ａ′が水溶性高分子によりコーティングされたことにより、直ちに浄化剤Ａ′が地中の水分と反応することがないので、浄化剤Ａ′から浄化剤Ａを徐々に滲出させて、浄化剤Ａが汚染土壌５０内を浸透する時間を設定することができる。よって、汚染土壌５０の浄化の範囲が広範囲であっても、部分的に浄化したときのように浄化した領域が再び汚染されることを防止し、汚染土壌５０に浄化されない領域の発生を防止できる。
【００２４】
また、上記実施形態２において、浄化剤Ａを薄膜で被包するとしたが、工期日程に応じて被包する薄膜の枚数を変えた浄化剤Ａ′と地中造成用土Ｂとを混合し、地中杭造成用混合材Ｃ′を構成するようにしても良い。このように構成することにより、地中杭５４の造成が全て完了して地盤強化した後に、触媒Ｄを浸透させ、汚染土壌５０の全ての領域を一度に浄化することができる。
なお、汚染土壌に複数の地中杭を立設する場合においても、図４に示すように、竪孔の孔径は汚染土壌を平面視したときに拡径後の竪孔同士がラップする孔径で立設するようにしても良い。
【００２５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１ クレーン、１１ ケーシング用オーガマシン、
１２ インナースクリュー用オーガマシン、１４ ケーシング、１５ ホッパ、
１６ シャフト、１７ スラストスクリュー、１８ 貫通孔、２０ 流体供給手段、
５０ 汚染土壌、５１ 竪孔、５２ 汚染土、５４ 地中杭、
Ａ；Ａ′ 浄化剤、Ｂ 地中造成用土、Ｃ；Ｃ′ 地中杭造成用混合材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染土壌に地中杭を立設して土壌を浄化する方法であって、
汚染土が存在する深さまで竪孔を掘削する工程と、
前記掘削により排出された排出土又はあらかじめ用意された地中杭造成用土と過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムのうちいずれかから選択されるアルカリ活性化過硫酸塩とが混合された地中杭造成用混合材を前記竪孔内に投入して竪孔を埋め戻す工程とを含み、
前記地中杭造成用混合材を前記竪孔内に投入した後に、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを前記竪孔内に投入することを特徴とする汚染土壌浄化方法。
【請求項２】
前記竪孔を埋め戻す工程は、前記竪孔内に貫入されたケーシング内に地中杭造成用混合材を投入し、当該地中杭造成用混合材を前記ケーシング内部のスラストスクリューの回転力で地中杭造成用混合材を前記竪孔内で締め固めることを特徴とする請求項１に記載の汚染土壌浄化方法。
【請求項３】
前記アルカリ活性化過硫酸塩は、水溶性高分子により被覆されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の汚染土壌浄化方法。
【請求項４】
前記水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムの投入と地中杭造成用混合材の締め固めとを交互に行い、当該締め固められた地中杭造成用混合材を前記竪孔内における汚染土が存在する高さまで到達させることを特徴とする請求項２に記載の汚染土壌浄化方法。
【請求項５】
前記水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムは、締め固められた地中杭造成用混合材を前記竪孔内における汚染土が存在する高さまで到達させた後に投入することを特徴とする請求項３に記載の汚染土壌浄化方法。
【請求項６】
前記締め固めにより、前記竪孔における前記汚染土が存在する高さの範囲を拡径することを特徴とする請求項２乃至請求項５いずれかに記載の汚染土壌浄化方法。
【請求項７】
前記汚染土壌に複数の地中杭を立設する場合において、前記竪孔の孔径は汚染土壌を平面視したときに前記拡径後の竪孔同士がラップする孔径とすることを特徴とする請求項６に記載の汚染土壌浄化方法。
【請求項１】
汚染土壌に地中杭を立設して土壌を浄化する方法であって、
汚染土が存在する深さまで竪孔を掘削する工程と、
前記掘削により排出された排出土又はあらかじめ用意された地中杭造成用土と過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムのうちいずれかから選択されるアルカリ活性化過硫酸塩とが混合された地中杭造成用混合材を前記竪孔内に投入して竪孔を埋め戻す工程とを含み、
前記地中杭造成用混合材を前記竪孔内に投入した後に、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを前記竪孔内に投入することを特徴とする汚染土壌浄化方法。
【請求項２】
前記竪孔を埋め戻す工程は、前記竪孔内に貫入されたケーシング内に地中杭造成用混合材を投入し、当該地中杭造成用混合材を前記ケーシング内部のスラストスクリューの回転力で地中杭造成用混合材を前記竪孔内で締め固めることを特徴とする請求項１に記載の汚染土壌浄化方法。
【請求項３】
前記アルカリ活性化過硫酸塩は、水溶性高分子により被覆されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の汚染土壌浄化方法。
【請求項４】
前記水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムの投入と地中杭造成用混合材の締め固めとを交互に行い、当該締め固められた地中杭造成用混合材を前記竪孔内における汚染土が存在する高さまで到達させることを特徴とする請求項２に記載の汚染土壌浄化方法。
【請求項５】
前記水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムは、締め固められた地中杭造成用混合材を前記竪孔内における汚染土が存在する高さまで到達させた後に投入することを特徴とする請求項３に記載の汚染土壌浄化方法。
【請求項６】
前記締め固めにより、前記竪孔における前記汚染土が存在する高さの範囲を拡径することを特徴とする請求項２乃至請求項５いずれかに記載の汚染土壌浄化方法。
【請求項７】
前記汚染土壌に複数の地中杭を立設する場合において、前記竪孔の孔径は汚染土壌を平面視したときに前記拡径後の竪孔同士がラップする孔径とすることを特徴とする請求項６に記載の汚染土壌浄化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１６７６１９（Ｐ２０１１−１６７６１９Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３２８５１（Ｐ２０１０−３２８５１）
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【Ｆターム（参考）】
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