緩衝体の製造方法および緩衝体の製造装置
【課題】乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体を製造できる緩衝体の製造方法を提供すること。
【解決手段】あらかじめ設定した配合率と含水比で混練した土質材料を所定量投入する投入工程と、投入工程において投入した土質材料を敷き均し、締め固める転圧工程と、を繰り返すことにより、締め固めた土質材料を積層した緩衝体の製造方法において、転圧工程を終了するごとに土質材料の積層高さを測定する測定工程と、測定工程において測定した土質材料の積層高さと直前の測定工程において測定した土質材料の積層高さとから新たに締め固めた土質材料の層厚を求めるとともに、求めた土質材料の層厚と投入工程において投入した土質材料の投入量および含水比とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度を求める管理工程とを備えたので、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体を製造できる。
【解決手段】あらかじめ設定した配合率と含水比で混練した土質材料を所定量投入する投入工程と、投入工程において投入した土質材料を敷き均し、締め固める転圧工程と、を繰り返すことにより、締め固めた土質材料を積層した緩衝体の製造方法において、転圧工程を終了するごとに土質材料の積層高さを測定する測定工程と、測定工程において測定した土質材料の積層高さと直前の測定工程において測定した土質材料の積層高さとから新たに締め固めた土質材料の層厚を求めるとともに、求めた土質材料の層厚と投入工程において投入した土質材料の投入量および含水比とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度を求める管理工程とを備えたので、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体を製造できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性廃棄物を封入した廃棄体を囲繞する緩衝体を製造する緩衝体の製造方法および緩衝体の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所における原子力の利用に伴い発生する放射性廃棄物は、人間環境に有意な影響を及ぼすことがないよう安全に管理するために適切な方法で処理が行われた後、最終処分される。たとえば、再処理で使用済燃料からウラン、プルトニウム等の有用物を分離した後に残存する放射能レベルの高い廃棄物（高レベル放射性廃棄物）は、ガラスで固化した後、３０年から５０年冷却のために貯蔵され、その後、地下深く埋設処分される。
【０００３】
ガラスで固化した放射性廃棄物（ガラス固化体）を埋設する埋設処分施設（地下施設）は、地上施設から廃棄体（ガラス固化体をオーバーパック（金属製の容器）に封入したもの）や建設資材などを搬送するためのアクセス坑道や連絡坑道、廃棄体を定置するための処分坑道や処分孔などから構成される。
【０００４】
廃棄体の定置方法には、処分坑道から処分孔を一定間隔で掘削し、そこに廃棄体を定置する廃棄体縦置方式がある。廃棄体縦置方式は、処分孔内を廃棄体と緩衝材によって充填するように定置する方法であって、廃棄体と処分孔壁面との間に緩衝材が配置される。
【０００５】
緩衝材は、たとえば、ベントナイトと砂とを混合したベントナイト系土質材料が使用され、この土質材料を締め固めることにより、所定の弾性および遮水性を発揮する。そして、緩衝材は、地震等の外力が加わって処分孔が変形した場合に廃棄体に加わる外力を低減するとともに、地下水の侵入を阻止する。
【０００６】
ところで、緩衝材を締め固めた緩衝体の性能は、ベントナイトと砂の混合比や乾燥密度によって評価され、締固め特性、熱的性質、水理的特性、力学的特性、膨潤特性、化学的性質、緩衝材の乾燥収縮、透気性、コロイドフィルトレーション機能、高温環境下における特性、ブロック間継ぎ目の特性、変質と流出特性に関するデータや知見を基に、Ｎａ型ベントナイト７０ｗｔ％とケイ砂３０ｗｔパーセントを混合した乾燥密度１．６Ｍｇ／ｍ３のケイ砂混合体が要求性能として設定されている（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００７】
また、本願出願人は、上述した要求性能に加えて、緩衝体の乾燥密度を均一とすべく、締め固めによる単位面積あたりのエネルギーが均一となるように、転圧板の面積を設定している（たとえば、特許文献１参照）。
【０００８】
なお、本願出願人は、内部に廃棄体を収容する廃棄体パッケージを構成する一対の円盤状の緩衝体と複数の円環状の緩衝体とを製造する緩衝体の製造方法を提案している。この緩衝体の製造方法は、型枠を固定する一方、緩衝材を締め固めるランマを回転移動させることにより、型枠の内部に撒き出した緩衝材を締め固める。そして、製造した一対の円盤状の緩衝体と複数の円環状の緩衝体とを組み合わせることにより、内部に廃棄体を収容した廃棄体パッケージを製造することとしている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００９】
また、本願出願人は、廃棄体と一体に製造する緩衝体の製造方法を提案している。この緩衝体の製造方法は、型枠を固定する一方、緩衝材を締め固めるランマを回転移動させることにより、型枠の内部に撒き出した緩衝材を締め固める。そして、締め固めた緩衝材の上に廃棄体を載置するとともに、さらに上述した型枠の上に新たな型枠を設置し、廃棄体と新たに設置した型枠との間に撒き出した緩衝材を締め固めることにより、廃棄体を囲繞する緩衝体を製造する（たとえば、特許文献３参照）。
【００１０】
また、本願出願人は、廃棄体を埋設する処分孔の底から上に向けて緩衝材を順次締め固め、廃棄体を囲繞する緩衝体を製造する緩衝体の製造装置を提案している。この緩衝体の製造装置は、緩衝材を締め固めるランマを処分孔の中心軸まわりに回転移動させることにより、処分孔の内部に撒き出した緩衝材を締め固める。そして、ランマの位置を調整することにより、定置する廃棄体の下方部と、定置した廃棄体の側方部と、定置した廃棄体の上方部とに緩衝体を構築する（たとえば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−３０３３号公報
【特許文献２】特開２００７−６９１１２号公報
【特許文献３】特開２００７−２３２４８２号公報
【特許文献４】特開２００７−２４０１５３号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】原子力発電環境整備機構、”高レベル放射性廃棄物処分の技術と安全性”、［平成２２年７月１日検索］、インターネット＜http://www.numo.or.jp/library/technical_report/tr0401.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述した要求性能はベントナイトと砂の混合比と乾燥密度とを特定するものであるため、緩衝体の混合比を管理保証すること、緩衝体の乾燥密度を管理保証することはできても、緩衝体の乾燥密度が均一であるとは限らない。また、締め固めによる単位面積当たりのエネルギーが均一となるように、転圧板の面積を設定しても、緩衝体の乾燥密度が均一であるとは限らない。
【００１４】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体を製造できる緩衝体の製造方法および緩衝体の製造装置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】
【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、あらかじめ設定した配合率と含水比で混練した土質材料を所定量投入する投入工程と、投入工程において投入した土質材料を敷き均し、締め固める転圧工程と、を繰り返すことにより、締め固めた土質材料を積層した緩衝体の製造方法において、転圧工程を終了するごとに土質材料の積層高さを測定する測定工程と、測定工程において測定した土質材料の積層高さと直前の測定工程において測定した土質材料の積層高さとから新たに締め固めた土質材料の層厚を求めるとともに、求めた土質材料の層厚と投入工程において投入した土質材料の投入量および含水比とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度を求める管理工程とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上記緩衝体の製造方法において、前記管理工程は、事前に製造した緩衝体において求めた土質材料の層厚と実際に計測した厚み方向の密度分布との関係を求め、求めた関係と新たに締め固めた土質材料の層厚とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度を求めることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、上記緩衝体の製造方法において、前記管理工程は、製造した緩衝体の体積および重量とから求めた緩衝体全体の乾燥密度を用いて、層ごとに求めた乾燥密度を補正することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、上記緩衝体の製造方法において、前記管理工程は、新たに締め固めた土質材料の乾燥密度があらかじめ設定した乾燥密度に満たない場合に、さらに土質材料を締め固めることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、土質材料を撒き出す撒出領域の上方域に設置され、前記撒出領域に対して相対的に回転移動可能であって、前記撒出領域に撒き出した土質材料を締め固める転圧装置を備え、締め固めた土質材料を積層した緩衝体を製造する緩衝体の製造装置において、前記撒出領域の上方域に設けられ、前記撒出領域に対して相対的に回転移動することにより、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置を備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、型枠を搭載した状態で回転可能なテーブル装置と、前記テーブル装置に搭載された型枠の内部に撒き出した土質材料を締め固める転圧装置とを備えた緩衝体の製造装置において、前記テーブル装置の上方域に設置され、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置を備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、上記緩衝体の製造装置において、前記測定装置は、テーブル装置の回転軸から半径方向に複数箇所を測定することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、処分坑道から掘削した処分孔の上方域に設置され、前記処分孔の中心軸のまわりに回転移動することにより、前記処分孔の内部に撒き出した土質材料を締め固める転圧装置を備え、締め固めた土質材料を積層した緩衝体を前記処分孔に定置した廃棄体を囲繞する態様で構築する緩衝体の製造装置において、前記処分孔の上方域に設けられ、前記処分孔の中心軸のまわりに回転し、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置を備えたことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、上記緩衝体の製造装置において、前記測定装置は、処分孔の中心軸から半径方向に複数箇所を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明にかかる緩衝体の製造方法は、転圧工程を終了するごとに土質材料の積層高さを測定し、測定した土質材料の積層高さと直前の測定において測定した土質材料の積層高さとから新たに締め固めた土質材料の層厚を求めるとともに、求めた土質材料の層厚と投入工程において投入した土質材料の投入量および含水比とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度を求めるので、締め固めた土質材料の層ごとに乾燥密度が管理され、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体が製造できる。
【００２５】
また、本発明にかかる緩衝体の製造装置は、撒出領域の上方域に設置され、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置を備えたので、締め固めた土質材料の積層高さを管理することにより、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体が製造できる。
【００２６】
また、本発明にかかる緩衝体の製造装置は、テーブル装置の上方域に設置され、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置を備えたので、締め固めた土質材料の積層高さを管理することにより、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体が製造できる。
【００２７】
また、本発明にかかる緩衝体の製造装置は、処分孔の上方域に設けられ、処分孔の中心軸のまわりに回転し、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置を備えたので、締め固めた土質材料の積層高さを管理することにより、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１である緩衝体の製造装置を示す図であって、円盤状の緩衝体の製造段階を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１である緩衝体の製造装置を示す図であって、円環状の緩衝体の製造段階を示す図である。
【図３】図３は、図１および図２に示した緩衝体の製造装置の転圧体を示す概念図である。
【図４】図４は、図１および図２に示した緩衝体の製造装置の構造を示す縦断面図（模式図）であって、円盤状の緩衝体の製造段階を示す図である。
【図５】図５は、図１および図２に示した緩衝体の製造装置の構造を示す縦断面図（模式図）であって、円盤状の緩衝体の計測段階を示す図である。
【図６】図６は、円盤状の緩衝体を構成する締め固めた土質材料を示す概念図であって、測定する土質材料の積層高さと測定位置との関係を示す図である。
【図７】図７は、新たに締め固めた土質材料の層の積層高さに基づいて、層の厚み、層の乾燥密度を算出した例を示す図である。
【図８】図８は、図７に示した層の積層高さ、層の厚み、層の乾燥密度を層ごとに整理した図である。
【図９】図９は、図８で求めた乾燥密度を実際の乾燥密度に近づける換算係数を説明するための図である。
【図１０】図１０は、みかけの厚みと実際の厚みとの関係を示す模式図である。
【図１１】図１１は、図８で求めた乾燥密度に換算係数を適用した結果を示す図である。
【図１２】図１２は、実際に製造した緩衝体のコアサンプルの乾燥密度と、計測した積層高さから求めた乾燥密度との関係を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態２である緩衝体の製造装置を示す図であって、緩衝体の製造段階を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態２である緩衝体の製造装置を示す図であって、緩衝体の計測段階を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明にかかる緩衝体の製造装置および緩衝体の製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３０】
（実施の形態１）
まず、図1から図５に基づいて、本発明の実施の形態１である緩衝材製造装置を説明する。なお、図１および図２は、本発明の実施の形態１である緩衝体の製造装置を示す図であって、図１は、円盤状の緩衝体の製造段階を示す図であり、図２は、円環状の緩衝体の製造段階を示す図である。また、図３は、図１および図２に示した緩衝体の製造装置の転圧体を示す概念図である。また、図４および図５は、図１および図２に示した緩衝体の製造装置の構造を示す縦断面図（模式図）であって、図４は、円盤状の緩衝体の製造段階を示す図であり、図５は、円盤状の緩衝体の計測段階を示す図である。
【００３１】
図１および図２に示す緩衝体の製造装置１は、円盤状の緩衝体と円環状の緩衝体とを製造するためのもので、この緩衝体の製造装置１により製造された一対の円盤状の緩衝体と複数の円環状の緩衝体とを組み合わせることにより、内部に廃棄体を収容する廃棄体パッケージが構成される。
【００３２】
図１および図２に示すように、緩衝体の製造装置１は、搭載された型枠を回転させるテーブル装置２と、型枠の内部に撒き出され、敷き均された土質材料を転圧する転圧装置３とを備えている。
【００３３】
図４および図５に示すように、テーブル装置２は、駆動軸２１と、駆動軸２１に取り付けられ、駆動軸２１を中心に回転するターンテーブル２２と、ターンテーブル２２の下方に設けられ、ターンテーブル２２を支持するガイドローラ２３とを備えている。テーブル装置２は、ターンテーブル２２が６０秒で一回転するように、ターンテーブル２２を等速度で回転させる。
【００３４】
図１および図２に示すように、ターンテーブル２２には、型枠が搭載可能であって、搭載した型枠の内部に撒き出され、敷き均された土質材料は、ターンテーブル２２の上で締め固められる。型枠は、円盤状の緩衝体と、円環状の緩衝体とで異なり、円盤状の緩衝体を製造する場合には、図１に示すように、円筒かつ有底の外型枠１１０を用い、円環状の緩衝体を製造する場合には、図２に示すように、円筒の外型枠２１０と円筒の内型枠２２０とを用いる。
【００３５】
円盤状の緩衝体を製造する場合に用いる外型枠１１０は、金属製、より具体的には鋼製であり、そのまま円盤状の緩衝体の外殻（鋼殻）となる。これにより、外型枠１１０の外周径が円盤状の緩衝体の外周径となるので、外型枠１１０の外周径は廃棄体を定置する処分孔の内周径よりも小さく設定される。そして、円盤状の緩衝体を製造する場合には、外型枠１１０の中心がターンテーブル２２の回転軸と一致するように外型枠１１０を設置する。
【００３６】
円環状の緩衝体を製造する場合に用いる外型枠２１０は、金属製、より具体的には鋼製であり、そのまま円環状の緩衝体の外殻（鋼殻）となる。これにより、外型枠２１０の外周径が円環状の緩衝体の外周径となるので、外型枠２１０の外周径は上述した円盤状の緩衝体を製造する場合に用いる外型枠１１０の外周径と同一に設定される。また、円環状の緩衝体を製造する場合に用いる内型枠２２０は、金属製、より具体的には鋼製であり、そのまま円環状の緩衝体の内殻（鋼殻）としてもよい。この場合に、内型枠２２０の内周径が円環状の緩衝体の内周径となるので、内型枠２２０の内周径は廃棄体の外周径よりも大きく設定される。なお、内型枠２２０は、土質材料を締め固めた後に取り外すものとしてもよい。この場合に、内型枠２２０の外周径が円環状の緩衝体の内周径となるので、内型枠２２０の外周径は廃棄体の外周径よりも大きく設定される。そして、円環状の緩衝体を製造する場合には、外型枠２１０の中心と内型枠２２０の中心とがターンテーブル２２の回転軸と一致し、外型枠２１０と内型枠２２０とが同心円を成すように外型枠２１０と内型枠２２０とを設置する。
【００３７】
図１および図２に示すように、転圧装置３は、型枠の内部に撒き出され、敷き均された土質材料を転圧するもので、フレーム３１と、フレーム３１に昇降可能に取り付けられた支持部材３２と、支持部材３２に取り付けられ、複数の転圧体３３をそれぞれ任意のタイミングで繰り出す複数のランマ３４とを備えている。
【００３８】
図１および図２に示すように、フレーム３１は、門型に構成してあり、上述したテーブル装置２を挟むように設置してある。フレーム３１は、テーブル装置２の両脇に設置する左右一対となる基台部３１Ａと、各基台部３１Ａの上面に立設され、前後一対となる支柱３１Ｂと、一方の基台部３１Ａに立設された一対の支柱３１Ｂと他方の基台部３１Ａに立設された一対に支柱３１Ｂとを相互に接続する梁部材３１Ｃとを備えている。
【００３９】
支持部材３２は、ランマ３４が繰り出した転圧体３３が土質材料を締め固めるのに適した位置となるように取り付けられ、積層された土質材料の高さ位置に応じて取付位置を決定する。
【００４０】
複数の転圧体３３は、型枠の内部に撒き出され、敷き均された土質材料を均一に締め固めるように、転圧体３３ごとに土質材料に作用する転圧面の形状（転圧体の底面形状）が設定してある。すなわち、上述したテーブル装置２のように、型枠に撒き出された土質材料をターンテーブル２２の回転軸を中心に回転させる場合には、ターンテーブル２２の回転軸からの距離（半径ｒ）に比例して土質材料の移動量（２πｒωｔ（ω：角速度、ｔ：時間））が大きくなる。このため、ターンテーブル２２の回転軸からの距離（半径ｒ）を考慮することなく、複数台の転圧体３３の半径方向の幅ｒ１，ｒ２−ｒ１，ｒ３−ｒ２，ｒ４−ｒ３を同一に設定すると、土質材料に加えられる単位面積あたりの転圧エネルギーは、ターンテーブル２２の回転軸からの距離（半径ｒ）に比例して減少することになる（反比例）。したがって、本発明の実施の形態１にかかる複数の転圧体３３は、全体で扇形を構成し、ターンテーブル２２の回転軸からの距離（半径ｒ）に反比例して転圧体３３の半径方向の幅ｒ１，ｒ２−ｒ１，ｒ３―ｒ２，ｒ４−ｒ３が減少するように、転圧面の形状が設定してある。
【００４１】
図３に示す例では、一つの扇形の領域を七台の転圧体３３で転圧しており、同時に二つの扇形の領域を転圧している。一つの扇形の領域は、中心角が２０度で、ターンテーブル２２の回転軸からの距離により、内周領域、中央内側領域、中央外側領域、外周領域の四つの領域から構成され、内周領域は、一台の転圧体３３Ａで転圧し、中央内側領域、中央外側領域、外周領域は、それぞれ二台の転圧体３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄで転圧する。
【００４２】
また、扇形の領域は、ターンテーブル２２の回転軸から半径方向に漸次幅広となるので、ターンテーブル２２の回転軸からの距離（半径ｒ）に反比例して転圧体３３の半径方向の幅ｒ１，ｒ２―ｒ１，ｒ３−ｒ２，ｒ４−ｒ３が減少する。
【００４３】
そして、図１に示すように、円盤状の緩衝体を製造する場合には、二つの扇形の内周領域、中央内側領域、中央外側領域、外周領域に配設した計十四台の転圧体３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄが外型枠１１０の内部に撒き出され、敷き均された土質材料を締め固める。
【００４４】
一方、図２に示すように、円環状の緩衝体を製造する場合には、二つの扇形の中央内側領域、中央外側領域、外周領域に配設した計十二台の転圧体３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄが外型枠２１０と内型枠２２０との間に撒き出され、敷き均された土質材料を締め固める。なお、円環状の緩衝体を製造する場合には、内周領域に配設した計二台の転圧体３３Ａは内型枠２２０の上方位置に移動させ、使うことはない。
【００４５】
図４に示すように、転圧装置３は、転圧体３３ごとに、ランマ３４を備えている。ランマ３４は、型枠内に撒き出され、敷き均された土質材料を締め固めるためのもので、シリンダ３４１と、シリンダ３４１に収容され、供給された圧縮空気により繰り出されるロッド３４２とを備えており、供給された圧縮空気によりロッド３４２が繰り出されると、ロッド３４２に取り付けられた転圧体３３が土質材料に作用して、土質材料を締め固める。
【００４６】
また、図４に示すように、転圧装置３は、ランマ３４ごとに、圧力調整器３５を備えている。圧力調整器３５は、ランマ３４に供給する圧縮空気の圧力を調整するもので、この圧力調整器３５を操作すると、ランマ３４に供給する圧縮空気の圧力が調整され、圧縮空気によって繰り出されるロッド３４２の繰り出し力（転圧力）が調整される。
【００４７】
また、図５に示すように、緩衝体の製造装置１は、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置３６を備えている。測定装置３６は、ターンテーブル２２の回転軸から半径方向に延びる梁部材３７と、梁部材３７に取り付けた複数のレーザー距離計３８とにより構成してあり、レーザー距離計３８から締め固めた土質材料の仕上がり面までの距離を計ることにより、締め固めた土質材料の積層高さを測定する。複数のレーザー距離計３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄは、ターンテーブル２２の回転軸から半径方向に配設してあり、それぞれ、転圧体３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄの重心位置で締め固めた土質材料の積層高さを測定する。たとえば、図５に示す例では、ターンテーブルの回転軸から半径方向に、１００ｍｍ離れた位置、３００ｍｍ離れた位置、６００ｍｍ離れた位置、９００ｍｍ離れた位置に配設してあり、上述した内周領域、中央内側領域、中央外側領域、外周領域における土質材料の積層高さを測定する。また、レーザー距離計３８は、０．５秒間隔で土質材料の積層高さを測定するものとし、上述したターンテーブルが６０秒で一回転するものとすると、測定装置３６は、内周領域、中央内側領域、中央外側領域、外周領域のそれぞれの領域において、３度間隔で１２０カ所の測定データを得ることになる。
【００４８】
上述した緩衝体の製造装置１を用いて円盤状の緩衝体を製造する場合には、まず、図１に示すように、外型枠１１０の中心がターンテーブル２２の回転軸と一致するように、外型枠１１０を設置する。つぎに、あらかじめ設定した配合率と含水比で混練した土質材料を所定量だけ外型枠１１０の内部に撒き出す。そして、メジャーを用いて撒き出した土質材料の撒き出し高さを計測する。なお、ターンテーブル２２を回転させながら、測定装置３６が撒き出した土質材料までの距離（土質材料の撒き出し高さ）を測定してもよい（投入工程）。
【００４９】
つぎに、投入工程において撒き出した土質材料を敷き均し、ターンテーブル２２を回転させながら、ランマ３４に圧縮空気を供給することにより、転圧体３３を繰り出して、土質材料を締め固める。このとき、土質材料に加えられる単位面積当たりの転圧エネルギーは、略同一となるので、土質材料は、密度が略均一となるように締め固められることになる（転圧工程）。
【００５０】
転圧工程を終了すると、すべての転圧体３３を上昇させ、ターンテーブル２２を回転させながら、測定装置３６が締め固めた土質材料（仕上がり面）までの距離（土質材料の積層高さ）を測定する（測定工程）。上述したように、測定装置３６は、ターンテーブル２２の回転軸から半径方向に１００ｍｍ離れた位置、３００ｍｍ離れた位置、６００ｍｍ離れた位置、９００ｍｍ離れた位置に配設したレーザー距離計３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄにより、内周領域、中央内側領域、中央外側領域、外周領域において土質材料の積層高さを測定する。また、ターンテーブル２２が６０秒で一回転するものとし、０．５秒ごとに測定するものとすると、一つのレーザー距離計３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄが各領域において３度間隔で１２０カ所を測定することになる。
【００５１】
そして、測定工程を終了すると、測定工程において測定した土質材料の積層高さ（平均値）と、直前の測定工程において測定した土質材料の積層高さ（平均値）とから新たに締め固めた土質材料の層厚（平均値）を求めるとともに、求めた土質材料の層厚と投入工程において撒き出した土質材料の投入量および含水比とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度（みかけの乾燥密度）を求める（管理工程）。そして、内周領域、中央内側領域、中央外側領域、外周領域において、締め固めた土質材料の積層高さに所定の管理値を超えた差が生じた場合には、締め固めた土質材料の積層高さが同一となるように、ランマ３４の繰り出し力（転圧力）を調整する。具体的には、上述したように、圧力調整器３５を調整することにより、ランマ３４の繰り出し力を調整する。また、この管理工程において求めた土質材料の乾燥密度が異常を示した場合には、乾燥密度が適正となるまで土質材料を締め固める。
【００５２】
そして、上述した投入工程、転圧工程、測定工程、管理工程を繰り返すことにより、締め固めた土質材料を積層した円盤状の緩衝体を製造する。
【００５３】
図６は、円盤状の緩衝体を示す概念図であって、土質材料を締め固めた層と測定位置との関係を示す図である。円盤状の緩衝体は、投入工程、転圧工程、測定工程、管理工程を１４回繰り返すことにより、図６に示すように、土質材料を締め固めた層を１４層積層したものであり、測定工程ごとに新たに締め固めた土質材料の層の積層高さを測定し、管理工程ごとに新たに締め固めた土質材料の層の厚みと乾燥密度とを求める。より具体的には、層ごとにターンテーブル２２の回転軸から半径方向に、１００ｍｍ離れた位置、３００ｍｍ離れた位置、６００ｍｍ離れた位置、９００ｍｍ離れた位置の積層高さを計測し、各位置における土質材料の層の厚みと乾燥密度とを求める。
【００５４】
図７は、新たに締め固めた土質材料の層の積層高さに基づいて、層の厚み、層の乾燥密度を算出した例を示す図である。図７に示すように、第１４層の層の厚みは、第１４層の積層高さと第１３層の積層高さの差であり、回転軸からの距離、回転角度ごとに求められる。そして、求められた層の厚みから密度を求め、この密度を乾燥密度に換算する。乾燥密度は、絶乾状態における密度であり、土質材料の含水比を用いて換算することにより、求められる。図７に示す例において、第１４層は、平均高さが２４７．０ｍｍ、平均厚みが５０．１、平均乾燥密度が１．６１１と算出される。
【００５５】
図８は、図７に示した層の積層高さ、層の厚み、層の乾燥密度を層ごとに整理した図である。図８に示すように、本発明の実施の形態１である緩衝体の製造方法は、土質材料を締め固めた層（第１層〜第１４層）および部位（内周領域（半径ｒ＝１００ｍｍ）、中央内側領域（半径ｒ＝３００ｍｍ）、中央外側領域（半径ｒ＝６００ｍｍ）、外周領域（半径ｒ＝９００ｍｍ））ごとに、層の積層高さ、層の厚み、層の乾燥密度を管理する。したがって、緩衝体の乾燥密度の均一度を詳細に示すことができる。このようにして求めた緩衝体全体の平均乾燥密度は、１．６０９となる。
【００５６】
図９は、図８で求めた乾燥密度を実際の乾燥密度に近づける換算係数を説明するための図であり、図１０は、みかけの厚みと実際の厚みとの関係を示す模式図である。図９に示すように、実際に製造した円盤状の緩衝体が含む土質材料の重量、体積、含水比から乾燥密度を求めると、１．６０３となる。したがって、図８において示した緩衝体全体の平均乾燥密度との間には、差が生じることになる。この差は、図１０に示すように、締め固め対象となる層（第ｎ層）の下層域（第ｎ−１層、第ｎ−２層）に影響が及ぶことによるものであると考えられる。この影響を考慮して、換算係数αを求めると、０．９９６３となる。
【００５７】
図１１は、図８で求めた乾燥密度に換算係数を適用した結果を示す図である。このように、換算係数を用いて換算すると、緩衝体全体の平均密度が一致することとなり、土質材料を締め固めた層および部位ごとの乾燥密度が実際の乾燥密度に近づくことになる。
【００５８】
図１２は、実際に製造した緩衝体のコアサンプルの乾燥密度と、計測した積層高さから求めた乾燥密度との関係を示す図である。各層ごとに積層高さを計測し、層の厚み、層の乾燥密度を求めた緩衝体を実際にコア抜きし、高さ計測値から求めた乾燥密度（推定値）と、コア抜きしたコアサンプルの乾燥密度を比較すると、図１２に示す相関が得られる。したがって、同じ配合比率で同じ含水比の土質材料を同一の条件で締め固めて緩衝体を製造する場合には、上述した換算係数に代えて、この相関関係（換算式）を適用して乾燥密度を示すことができる。なお、図１２に示す緩衝体は、締め固め対象となる層（第ｎ層）の下層域（第ｎ−１層、第ｎ−２層）に影響が及ぶことを考慮して上２層を削り取った１２層で構成したものであり、この緩衝体の重量と体積とから計算した平均密度は、１．８０４Ｍｇ／ｍ３であり、コアサンプルの平均密度は、１．７８９Ｍｇ／ｍ３である。また、図１２に示す緩衝体の相関関係は、ｙ＝２．５００１ｘ−２．６６７６，Ｒ２＝０．７３４２で示される。
【００５９】
上述した緩衝体の製造装置１を用いて円環状の緩衝体を製造する場合には、まず、図２に示すように、外型枠２１０の中心と内型枠２２０の中心とがターンテーブル２２の回転軸と一致し、外型枠２１０と内型枠２２０とが同心円を成すように外型枠２１０と内型枠２２０とを設置する。つぎに、あらかじめ設定した配合率と含水比で混練した土質材料を所定量だけ外型枠２１０と内型枠２２０との間に撒き出す。そして、メジャーを用いて撒き出した土質材料の撒き出し高さを計測する。なお、ターンテーブル２２を回転させながら、測定装置３６が撒き出した土質材料までの距離（土質材料の撒き出し高さ）を測定してもよい（投入工程）。
【００６０】
つぎに、投入工程において撒き出した土質材料を敷き均し、ターンテーブル２２を回転させながら、ランマ３４に圧縮空気を供給することにより、転圧体３３を繰り出して、土質材料を締め固める。このとき、土質材料に加えられる単位面積当たりの転圧エネルギーは、略同一となるので、土質材料は、密度が略均一となるように締め固められることになる（転圧工程）。
【００６１】
転圧工程を終了すると、すべての転圧体３３を上昇させ、図５に示すように、ターンテーブル２２を回転させるとともに、測定装置３６が締め固めた土質材料（仕上がり面）までの距離（土質材料の積層高さ）を測定する（測定工程）。上述したように、測定装置は、駆動軸２１の回転軸から半径方向に、３００ｍｍ離れた位置、６００ｍｍ離れた位置、９００ｍｍ離れた位置に配設したレーザー距離計３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄにより、中央内側領域、中央外側領域、外周領域において土質材料の積層高さを測定する。また、ターンテーブル２２が６０秒で一回転するものとし、０．５秒ごとに測定するものとすると、一つのレーザー距離計３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄが各領域において３度間隔で１２０カ所を測定することになる。
【００６２】
そして、測定工程を終了すると、測定工程において測定した土質材料の積層高さ（平均値）と、直前の測定工程において測定した土質材料の積層高さ（平均値）とから新たに締め固めた土質材料の層厚（平均値）を求めるとともに、求めた土質材料の層厚と投入工程において撒き出した土質材料の投入量および含水比とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度（みかけの乾燥密度）を求める（管理工程）。そして、中央内側領域、中央外側領域、外周領域において、締め固めた土質材料の積層高さに差が生じた場合には、締め固めた土質材料の積層高さが同一となるように、ランマ３４の繰り出し力（転圧力）を調整する。具体的には、上述したように、圧力調整器３５を調整することにより、ランマ３４の繰り出し力を調整する。また、この管理工程において求めた土質材料の乾燥密度が異常を示した場合には、乾燥密度が適正となるまで土質材料を締め固める。
【００６３】
そして、上述した投入工程、転圧工程、測定工程、管理工程を繰り返すことにより、締め固めた土質材料を積層した円環状の緩衝体を製造する。
【００６４】
円環状の緩衝体は、投入工程、転圧工程、測定工程、管理工程を所定回数繰り返すことにより、土質材料を締め固めた層を所定層積層したものであり、測定工程ごとに新たに締め固めた土質材料の層の積層高さを測定し、管理工程ごとに新たに締め固めた土質材料の層の厚みと乾燥密度とを求める。なお、乾燥密度は、上述したように、事前に製造した緩衝体において求めた土質材料の層厚と実際に計測した厚み方向の密度分布との関係を求め、求めた関係と新たに締め固めた土質材料の層厚とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度を求めても良い。また、製造した緩衝体の体積および重量とから求めた緩衝体全体の乾燥密度を用いて、層ごとに求めた乾燥密度を補正してもよい。
【００６５】
上述したように、本発明の実施の形態１である緩衝体の製造方法は、転圧工程を終了するごとに土質材料の積層高さを測定し、測定した土質材料の積層高さと直前の測定において測定した土質材料の積層高さとから新たに締め固めた土質材料の層厚を求めるとともに、求めた土質材料の層厚と投入工程において投入した土質材料の投入量および含水比とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度を求めるので、締め固めた土質材料の層ごとに乾燥密度が管理され、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体が製造できる。
【００６６】
また、本発明の実施の形態１である緩衝体の製造装置１は、テーブル装置２の上方域に設置され、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置３６を備えたので、締め固めた土質材料の積層高さを管理することにより、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体が製造できる。
【００６７】
（実施の形態２）
図１３および図１４は、本発明の実施の形態２である緩衝体の製造装置を示す図であって、図１３は、緩衝体の製造段階を示す図であり、図１４は、緩衝体の計測段階を示す図である。
【００６８】
図１３および図１４に示すように、本発明の実施の形態２である緩衝体の製造装置１０１は、処分坑道から掘削した処分孔Ｈに廃棄体Ｗと一体に緩衝体を構築するためのものであって、処分孔Ｈの上方域に設置され、処分孔Ｈの中心軸Ｏのまわりに回転移動することにより、処分孔Ｈの内部に撒き出した土質材料Ｓを締め固める転圧装置１０３を備えている。
【００６９】
図１３に示すように、転圧装置１０３は、処分孔Ｈの内部に撒き出され、敷き均された土質材料Ｓを転圧するもので、フレーム１３１と、フレーム１３１に昇降可能かつ回転可能に取り付けられた支持部材１３２と、支持部材１３２に取り付けられ、複数の転圧体１３３をそれぞれ任意のタイミングで繰り出す複数のランマ１３４とを備えている。
【００７０】
複数の転圧体１３３は、処分孔Ｈの内部に撒き出され、敷き均された土質材料Ｓを均一に締め固めるように、転圧体１３３ごとに土質材料Ｓに作用する転圧面の形状（転圧体の底面形状）が設定してある。
【００７１】
図１３に示す例では、一つの扇形の領域を七台の転圧体１３３で転圧しており、同時に二つの扇形の領域を転圧している。一つの扇形の領域は、中心角が２０度で処分孔Ｈの中心軸Ｏからの距離により、内周領域、中央内側領域、中央外側領域、外周領域の四つの領域から構成され、内周領域は、一台の転圧体１３３Ａで転圧し、中央内側領域、中央外側領域、外周領域は、それぞれ二台の転圧体１３３Ｂ、１３３Ｃ、１３３Ｄで転圧する。
【００７２】
そして、処分孔Ｈの底に緩衝体を構築する場合には、二つの扇形の内周領域、中央内側領域、中央外側領域、外周領域に配設した計十四台の転圧体１３３Ａ，１３３Ｂ，１３３Ｃ，１３３Ｄが処分孔Ｈの内部に撒き出され、敷き均された土質材料Ｓを締め固める。
【００７３】
一方、廃棄体を囲繞する緩衝体を構築する場合には、二つの扇形の中央内側領域、中央外側領域、外周領域に配設した計十二台の転圧体１３３Ｂ，１３３Ｃ，１３３Ｄが処分孔Ｈと廃棄体との間に撒き出され、敷き均された土質材料Ｓを締め固める。なお、このとき、内周領域に配設した計二台の転圧体１３３Ａは、廃棄体の上方位置に移動させ、使うことはない。
【００７４】
また、図１４に示すように、緩衝体の製造装置１０１は、締め固めた土質材料Ｓの積層高さを測定する測定装置１３６を備えている。測定装置１３６は、処分孔Ｈの中心軸Ｏから半径方向に延びる梁部材１３７と、梁部材１３７に取り付けた複数のレーザー距離計１３８とにより構成してあり、梁部材１３７を６０秒で一回転するように、梁部材１３７を等速度で回転させる。そして、梁部材１３７に取り付けた複数のレーザー距離計１３８が締め固めた土質材料Ｓの仕上がり面までの距離を計ることにより、締め固めた土質材料Ｓの積層高さを測定する。複数のレーザー距離計１３８Ａ，１３８Ｂ，１３８Ｃ，１３８Ｄは、処分孔Ｈの中心軸Ｏから半径方向に配設してあり、それぞれ、転圧体１３３Ａ，１３３Ｂ，１３３Ｃ，１３３Ｄの重心位置で締め固めた土質材料Ｓの積層高さを測定する。また、レーザー距離計１３８は、０．５秒間隔で土質材料Ｓの積層高さを測定するものとし、上述した梁部材１３７が６０秒で一回転するものとすると、測定装置１３６は、内周領域、中央内側領域、中央外側領域、外周領域のそれぞれの領域において、３度間隔で１２０カ所の測定データを得ることになる。
【００７５】
上述した緩衝体の製造装置１０１を用いて廃棄体を定置する緩衝体（底部緩衝体）を製造する場合には、あらかじめ設定した配合率と含水比で混練した土質材料Ｓを所定量だけ処分孔Ｈの内部に撒き出す。そして、メジャーを用いて撒き出した土質材料Ｓの撒き出し高さを計測する。なお、梁部材１３７を回転させながら、測定装置１３６が撒き出した土質材料Ｓまでの距離（土質材料の撒き出し高さ）を測定してもよい（投入工程）。
【００７６】
つぎに、投入工程において撒き出した土質材料Ｓを敷き均し、転圧装置１０３を回転移動させながら、ランマ１３４に圧縮空気を供給することにより、転圧体１３３を繰り出して、土質材料Ｓを締め固める。このとき、土質材料Ｓに加えられる単位面積当たりの転圧エネルギーは、略同一となるので、土質材料Ｓは、密度が略均一となるように締め固められることになる（転圧工程）。
【００７７】
図１４に示すように、転圧工程を終了すると、全ての転圧体１３３を上昇させ、梁部材１３７を回転させながら、測定装置１３６が締め固めた土質材料（仕上がり面）までの距離（土質材料の積層高さ）を測定する(測定工程)。
【００７８】
そして、測定工程を終了すると、測定工程において測定した土質材料Ｓの積層高さ（平均値）と、直前の測定工程において測定した土質材料Ｓの積層高さ（平均値）とから新たに締め固めた土質材料Ｓの層厚（平均値）を求めるとともに、求めた土質材料Ｓの層厚と投入工程において撒き出した土質材料Ｓの投入量および含水比とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度（みかけの乾燥密度）を求める（管理工程）。また、この管理工程において求めた土質材料の乾燥密度が異常を示した場合には、乾燥密度が適正となるまで土質材料を締め固める。
【００７９】
そして、上述した投入工程、転圧工程、測定工程、管理工程を繰り返すことにより、締め固めた土質材料を積層した廃棄体一体型の緩衝体を製造する。
【００８０】
上述したように、本発明の実施の形態２である緩衝体の製造方法は、転圧工程を終了するごとに土質材料Ｓの積層高さを測定し、測定した土質材料Ｓの積層高さと直前の測定において測定した土質材料Ｓの積層高さとから新たに締め固めた土質材料Ｓの層厚を求めるとともに、求めた土質材料の層厚と投入工程において投入した土質材料の投入量および含水比とから新たに締め固めた土質材料Ｓの乾燥密度を求めるので、締め固めた土質材料Ｓの層ごとに乾燥密度が管理され、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体が製造できる。
【００８１】
また、本発明の実施の形態２である緩衝体の製造装置１０１は、処分孔Ｈの上方域に設けられ、処分孔Ｈの中心軸Ｏのまわりに回転し、締め固めた土質材料Ｓの積層高さを測定する測定装置１３６を備えたので、締め固めた土質材料Ｓの積層高さを管理することにより、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体が製造できる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 緩衝体の製造装置
２ テーブル装置
２１ 駆動軸
２２ ターンテーブル
２３ ガイドローラ
３ 転圧装置
３１ フレーム
３１Ａ 基台部
３１Ｂ 支柱
３１Ｃ 梁部材
３２ 支持部材
３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ 転圧体
３４ ランマ
３４１ シリンダ
３４２ ロッド
３５ 圧力調整器
３６ 測定装置
３７ 梁部材
３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ レーザー距離計
１１０ 外型枠
２１０ 外型枠
２２０ 内型枠
１０１ 製造装置
１０３ 転圧装置
１３１ フレーム
１３２ 支持部材
１３３Ａ，１３３Ｂ，１３３Ｃ，１３３Ｄ 転圧体
１３４ ランマ
１３６ 測定装置
１３７ 梁部材
１３８Ａ，１３８Ｂ，１３８Ｃ，１３８Ｄ レーザー距離計
Ｈ 処分孔
Ｏ 中心軸
Ｗ 廃棄体
Ｓ 土質材料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性廃棄物を封入した廃棄体を囲繞する緩衝体を製造する緩衝体の製造方法および緩衝体の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所における原子力の利用に伴い発生する放射性廃棄物は、人間環境に有意な影響を及ぼすことがないよう安全に管理するために適切な方法で処理が行われた後、最終処分される。たとえば、再処理で使用済燃料からウラン、プルトニウム等の有用物を分離した後に残存する放射能レベルの高い廃棄物（高レベル放射性廃棄物）は、ガラスで固化した後、３０年から５０年冷却のために貯蔵され、その後、地下深く埋設処分される。
【０００３】
ガラスで固化した放射性廃棄物（ガラス固化体）を埋設する埋設処分施設（地下施設）は、地上施設から廃棄体（ガラス固化体をオーバーパック（金属製の容器）に封入したもの）や建設資材などを搬送するためのアクセス坑道や連絡坑道、廃棄体を定置するための処分坑道や処分孔などから構成される。
【０００４】
廃棄体の定置方法には、処分坑道から処分孔を一定間隔で掘削し、そこに廃棄体を定置する廃棄体縦置方式がある。廃棄体縦置方式は、処分孔内を廃棄体と緩衝材によって充填するように定置する方法であって、廃棄体と処分孔壁面との間に緩衝材が配置される。
【０００５】
緩衝材は、たとえば、ベントナイトと砂とを混合したベントナイト系土質材料が使用され、この土質材料を締め固めることにより、所定の弾性および遮水性を発揮する。そして、緩衝材は、地震等の外力が加わって処分孔が変形した場合に廃棄体に加わる外力を低減するとともに、地下水の侵入を阻止する。
【０００６】
ところで、緩衝材を締め固めた緩衝体の性能は、ベントナイトと砂の混合比や乾燥密度によって評価され、締固め特性、熱的性質、水理的特性、力学的特性、膨潤特性、化学的性質、緩衝材の乾燥収縮、透気性、コロイドフィルトレーション機能、高温環境下における特性、ブロック間継ぎ目の特性、変質と流出特性に関するデータや知見を基に、Ｎａ型ベントナイト７０ｗｔ％とケイ砂３０ｗｔパーセントを混合した乾燥密度１．６Ｍｇ／ｍ３のケイ砂混合体が要求性能として設定されている（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００７】
また、本願出願人は、上述した要求性能に加えて、緩衝体の乾燥密度を均一とすべく、締め固めによる単位面積あたりのエネルギーが均一となるように、転圧板の面積を設定している（たとえば、特許文献１参照）。
【０００８】
なお、本願出願人は、内部に廃棄体を収容する廃棄体パッケージを構成する一対の円盤状の緩衝体と複数の円環状の緩衝体とを製造する緩衝体の製造方法を提案している。この緩衝体の製造方法は、型枠を固定する一方、緩衝材を締め固めるランマを回転移動させることにより、型枠の内部に撒き出した緩衝材を締め固める。そして、製造した一対の円盤状の緩衝体と複数の円環状の緩衝体とを組み合わせることにより、内部に廃棄体を収容した廃棄体パッケージを製造することとしている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００９】
また、本願出願人は、廃棄体と一体に製造する緩衝体の製造方法を提案している。この緩衝体の製造方法は、型枠を固定する一方、緩衝材を締め固めるランマを回転移動させることにより、型枠の内部に撒き出した緩衝材を締め固める。そして、締め固めた緩衝材の上に廃棄体を載置するとともに、さらに上述した型枠の上に新たな型枠を設置し、廃棄体と新たに設置した型枠との間に撒き出した緩衝材を締め固めることにより、廃棄体を囲繞する緩衝体を製造する（たとえば、特許文献３参照）。
【００１０】
また、本願出願人は、廃棄体を埋設する処分孔の底から上に向けて緩衝材を順次締め固め、廃棄体を囲繞する緩衝体を製造する緩衝体の製造装置を提案している。この緩衝体の製造装置は、緩衝材を締め固めるランマを処分孔の中心軸まわりに回転移動させることにより、処分孔の内部に撒き出した緩衝材を締め固める。そして、ランマの位置を調整することにより、定置する廃棄体の下方部と、定置した廃棄体の側方部と、定置した廃棄体の上方部とに緩衝体を構築する（たとえば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−３０３３号公報
【特許文献２】特開２００７−６９１１２号公報
【特許文献３】特開２００７−２３２４８２号公報
【特許文献４】特開２００７−２４０１５３号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】原子力発電環境整備機構、”高レベル放射性廃棄物処分の技術と安全性”、［平成２２年７月１日検索］、インターネット＜http://www.numo.or.jp/library/technical_report/tr0401.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述した要求性能はベントナイトと砂の混合比と乾燥密度とを特定するものであるため、緩衝体の混合比を管理保証すること、緩衝体の乾燥密度を管理保証することはできても、緩衝体の乾燥密度が均一であるとは限らない。また、締め固めによる単位面積当たりのエネルギーが均一となるように、転圧板の面積を設定しても、緩衝体の乾燥密度が均一であるとは限らない。
【００１４】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体を製造できる緩衝体の製造方法および緩衝体の製造装置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】
【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、あらかじめ設定した配合率と含水比で混練した土質材料を所定量投入する投入工程と、投入工程において投入した土質材料を敷き均し、締め固める転圧工程と、を繰り返すことにより、締め固めた土質材料を積層した緩衝体の製造方法において、転圧工程を終了するごとに土質材料の積層高さを測定する測定工程と、測定工程において測定した土質材料の積層高さと直前の測定工程において測定した土質材料の積層高さとから新たに締め固めた土質材料の層厚を求めるとともに、求めた土質材料の層厚と投入工程において投入した土質材料の投入量および含水比とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度を求める管理工程とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上記緩衝体の製造方法において、前記管理工程は、事前に製造した緩衝体において求めた土質材料の層厚と実際に計測した厚み方向の密度分布との関係を求め、求めた関係と新たに締め固めた土質材料の層厚とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度を求めることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、上記緩衝体の製造方法において、前記管理工程は、製造した緩衝体の体積および重量とから求めた緩衝体全体の乾燥密度を用いて、層ごとに求めた乾燥密度を補正することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、上記緩衝体の製造方法において、前記管理工程は、新たに締め固めた土質材料の乾燥密度があらかじめ設定した乾燥密度に満たない場合に、さらに土質材料を締め固めることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、土質材料を撒き出す撒出領域の上方域に設置され、前記撒出領域に対して相対的に回転移動可能であって、前記撒出領域に撒き出した土質材料を締め固める転圧装置を備え、締め固めた土質材料を積層した緩衝体を製造する緩衝体の製造装置において、前記撒出領域の上方域に設けられ、前記撒出領域に対して相対的に回転移動することにより、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置を備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、型枠を搭載した状態で回転可能なテーブル装置と、前記テーブル装置に搭載された型枠の内部に撒き出した土質材料を締め固める転圧装置とを備えた緩衝体の製造装置において、前記テーブル装置の上方域に設置され、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置を備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、上記緩衝体の製造装置において、前記測定装置は、テーブル装置の回転軸から半径方向に複数箇所を測定することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、処分坑道から掘削した処分孔の上方域に設置され、前記処分孔の中心軸のまわりに回転移動することにより、前記処分孔の内部に撒き出した土質材料を締め固める転圧装置を備え、締め固めた土質材料を積層した緩衝体を前記処分孔に定置した廃棄体を囲繞する態様で構築する緩衝体の製造装置において、前記処分孔の上方域に設けられ、前記処分孔の中心軸のまわりに回転し、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置を備えたことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、上記緩衝体の製造装置において、前記測定装置は、処分孔の中心軸から半径方向に複数箇所を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明にかかる緩衝体の製造方法は、転圧工程を終了するごとに土質材料の積層高さを測定し、測定した土質材料の積層高さと直前の測定において測定した土質材料の積層高さとから新たに締め固めた土質材料の層厚を求めるとともに、求めた土質材料の層厚と投入工程において投入した土質材料の投入量および含水比とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度を求めるので、締め固めた土質材料の層ごとに乾燥密度が管理され、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体が製造できる。
【００２５】
また、本発明にかかる緩衝体の製造装置は、撒出領域の上方域に設置され、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置を備えたので、締め固めた土質材料の積層高さを管理することにより、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体が製造できる。
【００２６】
また、本発明にかかる緩衝体の製造装置は、テーブル装置の上方域に設置され、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置を備えたので、締め固めた土質材料の積層高さを管理することにより、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体が製造できる。
【００２７】
また、本発明にかかる緩衝体の製造装置は、処分孔の上方域に設けられ、処分孔の中心軸のまわりに回転し、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置を備えたので、締め固めた土質材料の積層高さを管理することにより、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１である緩衝体の製造装置を示す図であって、円盤状の緩衝体の製造段階を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１である緩衝体の製造装置を示す図であって、円環状の緩衝体の製造段階を示す図である。
【図３】図３は、図１および図２に示した緩衝体の製造装置の転圧体を示す概念図である。
【図４】図４は、図１および図２に示した緩衝体の製造装置の構造を示す縦断面図（模式図）であって、円盤状の緩衝体の製造段階を示す図である。
【図５】図５は、図１および図２に示した緩衝体の製造装置の構造を示す縦断面図（模式図）であって、円盤状の緩衝体の計測段階を示す図である。
【図６】図６は、円盤状の緩衝体を構成する締め固めた土質材料を示す概念図であって、測定する土質材料の積層高さと測定位置との関係を示す図である。
【図７】図７は、新たに締め固めた土質材料の層の積層高さに基づいて、層の厚み、層の乾燥密度を算出した例を示す図である。
【図８】図８は、図７に示した層の積層高さ、層の厚み、層の乾燥密度を層ごとに整理した図である。
【図９】図９は、図８で求めた乾燥密度を実際の乾燥密度に近づける換算係数を説明するための図である。
【図１０】図１０は、みかけの厚みと実際の厚みとの関係を示す模式図である。
【図１１】図１１は、図８で求めた乾燥密度に換算係数を適用した結果を示す図である。
【図１２】図１２は、実際に製造した緩衝体のコアサンプルの乾燥密度と、計測した積層高さから求めた乾燥密度との関係を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態２である緩衝体の製造装置を示す図であって、緩衝体の製造段階を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態２である緩衝体の製造装置を示す図であって、緩衝体の計測段階を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明にかかる緩衝体の製造装置および緩衝体の製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３０】
（実施の形態１）
まず、図1から図５に基づいて、本発明の実施の形態１である緩衝材製造装置を説明する。なお、図１および図２は、本発明の実施の形態１である緩衝体の製造装置を示す図であって、図１は、円盤状の緩衝体の製造段階を示す図であり、図２は、円環状の緩衝体の製造段階を示す図である。また、図３は、図１および図２に示した緩衝体の製造装置の転圧体を示す概念図である。また、図４および図５は、図１および図２に示した緩衝体の製造装置の構造を示す縦断面図（模式図）であって、図４は、円盤状の緩衝体の製造段階を示す図であり、図５は、円盤状の緩衝体の計測段階を示す図である。
【００３１】
図１および図２に示す緩衝体の製造装置１は、円盤状の緩衝体と円環状の緩衝体とを製造するためのもので、この緩衝体の製造装置１により製造された一対の円盤状の緩衝体と複数の円環状の緩衝体とを組み合わせることにより、内部に廃棄体を収容する廃棄体パッケージが構成される。
【００３２】
図１および図２に示すように、緩衝体の製造装置１は、搭載された型枠を回転させるテーブル装置２と、型枠の内部に撒き出され、敷き均された土質材料を転圧する転圧装置３とを備えている。
【００３３】
図４および図５に示すように、テーブル装置２は、駆動軸２１と、駆動軸２１に取り付けられ、駆動軸２１を中心に回転するターンテーブル２２と、ターンテーブル２２の下方に設けられ、ターンテーブル２２を支持するガイドローラ２３とを備えている。テーブル装置２は、ターンテーブル２２が６０秒で一回転するように、ターンテーブル２２を等速度で回転させる。
【００３４】
図１および図２に示すように、ターンテーブル２２には、型枠が搭載可能であって、搭載した型枠の内部に撒き出され、敷き均された土質材料は、ターンテーブル２２の上で締め固められる。型枠は、円盤状の緩衝体と、円環状の緩衝体とで異なり、円盤状の緩衝体を製造する場合には、図１に示すように、円筒かつ有底の外型枠１１０を用い、円環状の緩衝体を製造する場合には、図２に示すように、円筒の外型枠２１０と円筒の内型枠２２０とを用いる。
【００３５】
円盤状の緩衝体を製造する場合に用いる外型枠１１０は、金属製、より具体的には鋼製であり、そのまま円盤状の緩衝体の外殻（鋼殻）となる。これにより、外型枠１１０の外周径が円盤状の緩衝体の外周径となるので、外型枠１１０の外周径は廃棄体を定置する処分孔の内周径よりも小さく設定される。そして、円盤状の緩衝体を製造する場合には、外型枠１１０の中心がターンテーブル２２の回転軸と一致するように外型枠１１０を設置する。
【００３６】
円環状の緩衝体を製造する場合に用いる外型枠２１０は、金属製、より具体的には鋼製であり、そのまま円環状の緩衝体の外殻（鋼殻）となる。これにより、外型枠２１０の外周径が円環状の緩衝体の外周径となるので、外型枠２１０の外周径は上述した円盤状の緩衝体を製造する場合に用いる外型枠１１０の外周径と同一に設定される。また、円環状の緩衝体を製造する場合に用いる内型枠２２０は、金属製、より具体的には鋼製であり、そのまま円環状の緩衝体の内殻（鋼殻）としてもよい。この場合に、内型枠２２０の内周径が円環状の緩衝体の内周径となるので、内型枠２２０の内周径は廃棄体の外周径よりも大きく設定される。なお、内型枠２２０は、土質材料を締め固めた後に取り外すものとしてもよい。この場合に、内型枠２２０の外周径が円環状の緩衝体の内周径となるので、内型枠２２０の外周径は廃棄体の外周径よりも大きく設定される。そして、円環状の緩衝体を製造する場合には、外型枠２１０の中心と内型枠２２０の中心とがターンテーブル２２の回転軸と一致し、外型枠２１０と内型枠２２０とが同心円を成すように外型枠２１０と内型枠２２０とを設置する。
【００３７】
図１および図２に示すように、転圧装置３は、型枠の内部に撒き出され、敷き均された土質材料を転圧するもので、フレーム３１と、フレーム３１に昇降可能に取り付けられた支持部材３２と、支持部材３２に取り付けられ、複数の転圧体３３をそれぞれ任意のタイミングで繰り出す複数のランマ３４とを備えている。
【００３８】
図１および図２に示すように、フレーム３１は、門型に構成してあり、上述したテーブル装置２を挟むように設置してある。フレーム３１は、テーブル装置２の両脇に設置する左右一対となる基台部３１Ａと、各基台部３１Ａの上面に立設され、前後一対となる支柱３１Ｂと、一方の基台部３１Ａに立設された一対の支柱３１Ｂと他方の基台部３１Ａに立設された一対に支柱３１Ｂとを相互に接続する梁部材３１Ｃとを備えている。
【００３９】
支持部材３２は、ランマ３４が繰り出した転圧体３３が土質材料を締め固めるのに適した位置となるように取り付けられ、積層された土質材料の高さ位置に応じて取付位置を決定する。
【００４０】
複数の転圧体３３は、型枠の内部に撒き出され、敷き均された土質材料を均一に締め固めるように、転圧体３３ごとに土質材料に作用する転圧面の形状（転圧体の底面形状）が設定してある。すなわち、上述したテーブル装置２のように、型枠に撒き出された土質材料をターンテーブル２２の回転軸を中心に回転させる場合には、ターンテーブル２２の回転軸からの距離（半径ｒ）に比例して土質材料の移動量（２πｒωｔ（ω：角速度、ｔ：時間））が大きくなる。このため、ターンテーブル２２の回転軸からの距離（半径ｒ）を考慮することなく、複数台の転圧体３３の半径方向の幅ｒ１，ｒ２−ｒ１，ｒ３−ｒ２，ｒ４−ｒ３を同一に設定すると、土質材料に加えられる単位面積あたりの転圧エネルギーは、ターンテーブル２２の回転軸からの距離（半径ｒ）に比例して減少することになる（反比例）。したがって、本発明の実施の形態１にかかる複数の転圧体３３は、全体で扇形を構成し、ターンテーブル２２の回転軸からの距離（半径ｒ）に反比例して転圧体３３の半径方向の幅ｒ１，ｒ２−ｒ１，ｒ３―ｒ２，ｒ４−ｒ３が減少するように、転圧面の形状が設定してある。
【００４１】
図３に示す例では、一つの扇形の領域を七台の転圧体３３で転圧しており、同時に二つの扇形の領域を転圧している。一つの扇形の領域は、中心角が２０度で、ターンテーブル２２の回転軸からの距離により、内周領域、中央内側領域、中央外側領域、外周領域の四つの領域から構成され、内周領域は、一台の転圧体３３Ａで転圧し、中央内側領域、中央外側領域、外周領域は、それぞれ二台の転圧体３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄで転圧する。
【００４２】
また、扇形の領域は、ターンテーブル２２の回転軸から半径方向に漸次幅広となるので、ターンテーブル２２の回転軸からの距離（半径ｒ）に反比例して転圧体３３の半径方向の幅ｒ１，ｒ２―ｒ１，ｒ３−ｒ２，ｒ４−ｒ３が減少する。
【００４３】
そして、図１に示すように、円盤状の緩衝体を製造する場合には、二つの扇形の内周領域、中央内側領域、中央外側領域、外周領域に配設した計十四台の転圧体３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄが外型枠１１０の内部に撒き出され、敷き均された土質材料を締め固める。
【００４４】
一方、図２に示すように、円環状の緩衝体を製造する場合には、二つの扇形の中央内側領域、中央外側領域、外周領域に配設した計十二台の転圧体３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄが外型枠２１０と内型枠２２０との間に撒き出され、敷き均された土質材料を締め固める。なお、円環状の緩衝体を製造する場合には、内周領域に配設した計二台の転圧体３３Ａは内型枠２２０の上方位置に移動させ、使うことはない。
【００４５】
図４に示すように、転圧装置３は、転圧体３３ごとに、ランマ３４を備えている。ランマ３４は、型枠内に撒き出され、敷き均された土質材料を締め固めるためのもので、シリンダ３４１と、シリンダ３４１に収容され、供給された圧縮空気により繰り出されるロッド３４２とを備えており、供給された圧縮空気によりロッド３４２が繰り出されると、ロッド３４２に取り付けられた転圧体３３が土質材料に作用して、土質材料を締め固める。
【００４６】
また、図４に示すように、転圧装置３は、ランマ３４ごとに、圧力調整器３５を備えている。圧力調整器３５は、ランマ３４に供給する圧縮空気の圧力を調整するもので、この圧力調整器３５を操作すると、ランマ３４に供給する圧縮空気の圧力が調整され、圧縮空気によって繰り出されるロッド３４２の繰り出し力（転圧力）が調整される。
【００４７】
また、図５に示すように、緩衝体の製造装置１は、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置３６を備えている。測定装置３６は、ターンテーブル２２の回転軸から半径方向に延びる梁部材３７と、梁部材３７に取り付けた複数のレーザー距離計３８とにより構成してあり、レーザー距離計３８から締め固めた土質材料の仕上がり面までの距離を計ることにより、締め固めた土質材料の積層高さを測定する。複数のレーザー距離計３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄは、ターンテーブル２２の回転軸から半径方向に配設してあり、それぞれ、転圧体３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄの重心位置で締め固めた土質材料の積層高さを測定する。たとえば、図５に示す例では、ターンテーブルの回転軸から半径方向に、１００ｍｍ離れた位置、３００ｍｍ離れた位置、６００ｍｍ離れた位置、９００ｍｍ離れた位置に配設してあり、上述した内周領域、中央内側領域、中央外側領域、外周領域における土質材料の積層高さを測定する。また、レーザー距離計３８は、０．５秒間隔で土質材料の積層高さを測定するものとし、上述したターンテーブルが６０秒で一回転するものとすると、測定装置３６は、内周領域、中央内側領域、中央外側領域、外周領域のそれぞれの領域において、３度間隔で１２０カ所の測定データを得ることになる。
【００４８】
上述した緩衝体の製造装置１を用いて円盤状の緩衝体を製造する場合には、まず、図１に示すように、外型枠１１０の中心がターンテーブル２２の回転軸と一致するように、外型枠１１０を設置する。つぎに、あらかじめ設定した配合率と含水比で混練した土質材料を所定量だけ外型枠１１０の内部に撒き出す。そして、メジャーを用いて撒き出した土質材料の撒き出し高さを計測する。なお、ターンテーブル２２を回転させながら、測定装置３６が撒き出した土質材料までの距離（土質材料の撒き出し高さ）を測定してもよい（投入工程）。
【００４９】
つぎに、投入工程において撒き出した土質材料を敷き均し、ターンテーブル２２を回転させながら、ランマ３４に圧縮空気を供給することにより、転圧体３３を繰り出して、土質材料を締め固める。このとき、土質材料に加えられる単位面積当たりの転圧エネルギーは、略同一となるので、土質材料は、密度が略均一となるように締め固められることになる（転圧工程）。
【００５０】
転圧工程を終了すると、すべての転圧体３３を上昇させ、ターンテーブル２２を回転させながら、測定装置３６が締め固めた土質材料（仕上がり面）までの距離（土質材料の積層高さ）を測定する（測定工程）。上述したように、測定装置３６は、ターンテーブル２２の回転軸から半径方向に１００ｍｍ離れた位置、３００ｍｍ離れた位置、６００ｍｍ離れた位置、９００ｍｍ離れた位置に配設したレーザー距離計３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄにより、内周領域、中央内側領域、中央外側領域、外周領域において土質材料の積層高さを測定する。また、ターンテーブル２２が６０秒で一回転するものとし、０．５秒ごとに測定するものとすると、一つのレーザー距離計３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄが各領域において３度間隔で１２０カ所を測定することになる。
【００５１】
そして、測定工程を終了すると、測定工程において測定した土質材料の積層高さ（平均値）と、直前の測定工程において測定した土質材料の積層高さ（平均値）とから新たに締め固めた土質材料の層厚（平均値）を求めるとともに、求めた土質材料の層厚と投入工程において撒き出した土質材料の投入量および含水比とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度（みかけの乾燥密度）を求める（管理工程）。そして、内周領域、中央内側領域、中央外側領域、外周領域において、締め固めた土質材料の積層高さに所定の管理値を超えた差が生じた場合には、締め固めた土質材料の積層高さが同一となるように、ランマ３４の繰り出し力（転圧力）を調整する。具体的には、上述したように、圧力調整器３５を調整することにより、ランマ３４の繰り出し力を調整する。また、この管理工程において求めた土質材料の乾燥密度が異常を示した場合には、乾燥密度が適正となるまで土質材料を締め固める。
【００５２】
そして、上述した投入工程、転圧工程、測定工程、管理工程を繰り返すことにより、締め固めた土質材料を積層した円盤状の緩衝体を製造する。
【００５３】
図６は、円盤状の緩衝体を示す概念図であって、土質材料を締め固めた層と測定位置との関係を示す図である。円盤状の緩衝体は、投入工程、転圧工程、測定工程、管理工程を１４回繰り返すことにより、図６に示すように、土質材料を締め固めた層を１４層積層したものであり、測定工程ごとに新たに締め固めた土質材料の層の積層高さを測定し、管理工程ごとに新たに締め固めた土質材料の層の厚みと乾燥密度とを求める。より具体的には、層ごとにターンテーブル２２の回転軸から半径方向に、１００ｍｍ離れた位置、３００ｍｍ離れた位置、６００ｍｍ離れた位置、９００ｍｍ離れた位置の積層高さを計測し、各位置における土質材料の層の厚みと乾燥密度とを求める。
【００５４】
図７は、新たに締め固めた土質材料の層の積層高さに基づいて、層の厚み、層の乾燥密度を算出した例を示す図である。図７に示すように、第１４層の層の厚みは、第１４層の積層高さと第１３層の積層高さの差であり、回転軸からの距離、回転角度ごとに求められる。そして、求められた層の厚みから密度を求め、この密度を乾燥密度に換算する。乾燥密度は、絶乾状態における密度であり、土質材料の含水比を用いて換算することにより、求められる。図７に示す例において、第１４層は、平均高さが２４７．０ｍｍ、平均厚みが５０．１、平均乾燥密度が１．６１１と算出される。
【００５５】
図８は、図７に示した層の積層高さ、層の厚み、層の乾燥密度を層ごとに整理した図である。図８に示すように、本発明の実施の形態１である緩衝体の製造方法は、土質材料を締め固めた層（第１層〜第１４層）および部位（内周領域（半径ｒ＝１００ｍｍ）、中央内側領域（半径ｒ＝３００ｍｍ）、中央外側領域（半径ｒ＝６００ｍｍ）、外周領域（半径ｒ＝９００ｍｍ））ごとに、層の積層高さ、層の厚み、層の乾燥密度を管理する。したがって、緩衝体の乾燥密度の均一度を詳細に示すことができる。このようにして求めた緩衝体全体の平均乾燥密度は、１．６０９となる。
【００５６】
図９は、図８で求めた乾燥密度を実際の乾燥密度に近づける換算係数を説明するための図であり、図１０は、みかけの厚みと実際の厚みとの関係を示す模式図である。図９に示すように、実際に製造した円盤状の緩衝体が含む土質材料の重量、体積、含水比から乾燥密度を求めると、１．６０３となる。したがって、図８において示した緩衝体全体の平均乾燥密度との間には、差が生じることになる。この差は、図１０に示すように、締め固め対象となる層（第ｎ層）の下層域（第ｎ−１層、第ｎ−２層）に影響が及ぶことによるものであると考えられる。この影響を考慮して、換算係数αを求めると、０．９９６３となる。
【００５７】
図１１は、図８で求めた乾燥密度に換算係数を適用した結果を示す図である。このように、換算係数を用いて換算すると、緩衝体全体の平均密度が一致することとなり、土質材料を締め固めた層および部位ごとの乾燥密度が実際の乾燥密度に近づくことになる。
【００５８】
図１２は、実際に製造した緩衝体のコアサンプルの乾燥密度と、計測した積層高さから求めた乾燥密度との関係を示す図である。各層ごとに積層高さを計測し、層の厚み、層の乾燥密度を求めた緩衝体を実際にコア抜きし、高さ計測値から求めた乾燥密度（推定値）と、コア抜きしたコアサンプルの乾燥密度を比較すると、図１２に示す相関が得られる。したがって、同じ配合比率で同じ含水比の土質材料を同一の条件で締め固めて緩衝体を製造する場合には、上述した換算係数に代えて、この相関関係（換算式）を適用して乾燥密度を示すことができる。なお、図１２に示す緩衝体は、締め固め対象となる層（第ｎ層）の下層域（第ｎ−１層、第ｎ−２層）に影響が及ぶことを考慮して上２層を削り取った１２層で構成したものであり、この緩衝体の重量と体積とから計算した平均密度は、１．８０４Ｍｇ／ｍ３であり、コアサンプルの平均密度は、１．７８９Ｍｇ／ｍ３である。また、図１２に示す緩衝体の相関関係は、ｙ＝２．５００１ｘ−２．６６７６，Ｒ２＝０．７３４２で示される。
【００５９】
上述した緩衝体の製造装置１を用いて円環状の緩衝体を製造する場合には、まず、図２に示すように、外型枠２１０の中心と内型枠２２０の中心とがターンテーブル２２の回転軸と一致し、外型枠２１０と内型枠２２０とが同心円を成すように外型枠２１０と内型枠２２０とを設置する。つぎに、あらかじめ設定した配合率と含水比で混練した土質材料を所定量だけ外型枠２１０と内型枠２２０との間に撒き出す。そして、メジャーを用いて撒き出した土質材料の撒き出し高さを計測する。なお、ターンテーブル２２を回転させながら、測定装置３６が撒き出した土質材料までの距離（土質材料の撒き出し高さ）を測定してもよい（投入工程）。
【００６０】
つぎに、投入工程において撒き出した土質材料を敷き均し、ターンテーブル２２を回転させながら、ランマ３４に圧縮空気を供給することにより、転圧体３３を繰り出して、土質材料を締め固める。このとき、土質材料に加えられる単位面積当たりの転圧エネルギーは、略同一となるので、土質材料は、密度が略均一となるように締め固められることになる（転圧工程）。
【００６１】
転圧工程を終了すると、すべての転圧体３３を上昇させ、図５に示すように、ターンテーブル２２を回転させるとともに、測定装置３６が締め固めた土質材料（仕上がり面）までの距離（土質材料の積層高さ）を測定する（測定工程）。上述したように、測定装置は、駆動軸２１の回転軸から半径方向に、３００ｍｍ離れた位置、６００ｍｍ離れた位置、９００ｍｍ離れた位置に配設したレーザー距離計３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄにより、中央内側領域、中央外側領域、外周領域において土質材料の積層高さを測定する。また、ターンテーブル２２が６０秒で一回転するものとし、０．５秒ごとに測定するものとすると、一つのレーザー距離計３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄが各領域において３度間隔で１２０カ所を測定することになる。
【００６２】
そして、測定工程を終了すると、測定工程において測定した土質材料の積層高さ（平均値）と、直前の測定工程において測定した土質材料の積層高さ（平均値）とから新たに締め固めた土質材料の層厚（平均値）を求めるとともに、求めた土質材料の層厚と投入工程において撒き出した土質材料の投入量および含水比とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度（みかけの乾燥密度）を求める（管理工程）。そして、中央内側領域、中央外側領域、外周領域において、締め固めた土質材料の積層高さに差が生じた場合には、締め固めた土質材料の積層高さが同一となるように、ランマ３４の繰り出し力（転圧力）を調整する。具体的には、上述したように、圧力調整器３５を調整することにより、ランマ３４の繰り出し力を調整する。また、この管理工程において求めた土質材料の乾燥密度が異常を示した場合には、乾燥密度が適正となるまで土質材料を締め固める。
【００６３】
そして、上述した投入工程、転圧工程、測定工程、管理工程を繰り返すことにより、締め固めた土質材料を積層した円環状の緩衝体を製造する。
【００６４】
円環状の緩衝体は、投入工程、転圧工程、測定工程、管理工程を所定回数繰り返すことにより、土質材料を締め固めた層を所定層積層したものであり、測定工程ごとに新たに締め固めた土質材料の層の積層高さを測定し、管理工程ごとに新たに締め固めた土質材料の層の厚みと乾燥密度とを求める。なお、乾燥密度は、上述したように、事前に製造した緩衝体において求めた土質材料の層厚と実際に計測した厚み方向の密度分布との関係を求め、求めた関係と新たに締め固めた土質材料の層厚とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度を求めても良い。また、製造した緩衝体の体積および重量とから求めた緩衝体全体の乾燥密度を用いて、層ごとに求めた乾燥密度を補正してもよい。
【００６５】
上述したように、本発明の実施の形態１である緩衝体の製造方法は、転圧工程を終了するごとに土質材料の積層高さを測定し、測定した土質材料の積層高さと直前の測定において測定した土質材料の積層高さとから新たに締め固めた土質材料の層厚を求めるとともに、求めた土質材料の層厚と投入工程において投入した土質材料の投入量および含水比とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度を求めるので、締め固めた土質材料の層ごとに乾燥密度が管理され、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体が製造できる。
【００６６】
また、本発明の実施の形態１である緩衝体の製造装置１は、テーブル装置２の上方域に設置され、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置３６を備えたので、締め固めた土質材料の積層高さを管理することにより、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体が製造できる。
【００６７】
（実施の形態２）
図１３および図１４は、本発明の実施の形態２である緩衝体の製造装置を示す図であって、図１３は、緩衝体の製造段階を示す図であり、図１４は、緩衝体の計測段階を示す図である。
【００６８】
図１３および図１４に示すように、本発明の実施の形態２である緩衝体の製造装置１０１は、処分坑道から掘削した処分孔Ｈに廃棄体Ｗと一体に緩衝体を構築するためのものであって、処分孔Ｈの上方域に設置され、処分孔Ｈの中心軸Ｏのまわりに回転移動することにより、処分孔Ｈの内部に撒き出した土質材料Ｓを締め固める転圧装置１０３を備えている。
【００６９】
図１３に示すように、転圧装置１０３は、処分孔Ｈの内部に撒き出され、敷き均された土質材料Ｓを転圧するもので、フレーム１３１と、フレーム１３１に昇降可能かつ回転可能に取り付けられた支持部材１３２と、支持部材１３２に取り付けられ、複数の転圧体１３３をそれぞれ任意のタイミングで繰り出す複数のランマ１３４とを備えている。
【００７０】
複数の転圧体１３３は、処分孔Ｈの内部に撒き出され、敷き均された土質材料Ｓを均一に締め固めるように、転圧体１３３ごとに土質材料Ｓに作用する転圧面の形状（転圧体の底面形状）が設定してある。
【００７１】
図１３に示す例では、一つの扇形の領域を七台の転圧体１３３で転圧しており、同時に二つの扇形の領域を転圧している。一つの扇形の領域は、中心角が２０度で処分孔Ｈの中心軸Ｏからの距離により、内周領域、中央内側領域、中央外側領域、外周領域の四つの領域から構成され、内周領域は、一台の転圧体１３３Ａで転圧し、中央内側領域、中央外側領域、外周領域は、それぞれ二台の転圧体１３３Ｂ、１３３Ｃ、１３３Ｄで転圧する。
【００７２】
そして、処分孔Ｈの底に緩衝体を構築する場合には、二つの扇形の内周領域、中央内側領域、中央外側領域、外周領域に配設した計十四台の転圧体１３３Ａ，１３３Ｂ，１３３Ｃ，１３３Ｄが処分孔Ｈの内部に撒き出され、敷き均された土質材料Ｓを締め固める。
【００７３】
一方、廃棄体を囲繞する緩衝体を構築する場合には、二つの扇形の中央内側領域、中央外側領域、外周領域に配設した計十二台の転圧体１３３Ｂ，１３３Ｃ，１３３Ｄが処分孔Ｈと廃棄体との間に撒き出され、敷き均された土質材料Ｓを締め固める。なお、このとき、内周領域に配設した計二台の転圧体１３３Ａは、廃棄体の上方位置に移動させ、使うことはない。
【００７４】
また、図１４に示すように、緩衝体の製造装置１０１は、締め固めた土質材料Ｓの積層高さを測定する測定装置１３６を備えている。測定装置１３６は、処分孔Ｈの中心軸Ｏから半径方向に延びる梁部材１３７と、梁部材１３７に取り付けた複数のレーザー距離計１３８とにより構成してあり、梁部材１３７を６０秒で一回転するように、梁部材１３７を等速度で回転させる。そして、梁部材１３７に取り付けた複数のレーザー距離計１３８が締め固めた土質材料Ｓの仕上がり面までの距離を計ることにより、締め固めた土質材料Ｓの積層高さを測定する。複数のレーザー距離計１３８Ａ，１３８Ｂ，１３８Ｃ，１３８Ｄは、処分孔Ｈの中心軸Ｏから半径方向に配設してあり、それぞれ、転圧体１３３Ａ，１３３Ｂ，１３３Ｃ，１３３Ｄの重心位置で締め固めた土質材料Ｓの積層高さを測定する。また、レーザー距離計１３８は、０．５秒間隔で土質材料Ｓの積層高さを測定するものとし、上述した梁部材１３７が６０秒で一回転するものとすると、測定装置１３６は、内周領域、中央内側領域、中央外側領域、外周領域のそれぞれの領域において、３度間隔で１２０カ所の測定データを得ることになる。
【００７５】
上述した緩衝体の製造装置１０１を用いて廃棄体を定置する緩衝体（底部緩衝体）を製造する場合には、あらかじめ設定した配合率と含水比で混練した土質材料Ｓを所定量だけ処分孔Ｈの内部に撒き出す。そして、メジャーを用いて撒き出した土質材料Ｓの撒き出し高さを計測する。なお、梁部材１３７を回転させながら、測定装置１３６が撒き出した土質材料Ｓまでの距離（土質材料の撒き出し高さ）を測定してもよい（投入工程）。
【００７６】
つぎに、投入工程において撒き出した土質材料Ｓを敷き均し、転圧装置１０３を回転移動させながら、ランマ１３４に圧縮空気を供給することにより、転圧体１３３を繰り出して、土質材料Ｓを締め固める。このとき、土質材料Ｓに加えられる単位面積当たりの転圧エネルギーは、略同一となるので、土質材料Ｓは、密度が略均一となるように締め固められることになる（転圧工程）。
【００７７】
図１４に示すように、転圧工程を終了すると、全ての転圧体１３３を上昇させ、梁部材１３７を回転させながら、測定装置１３６が締め固めた土質材料（仕上がり面）までの距離（土質材料の積層高さ）を測定する(測定工程)。
【００７８】
そして、測定工程を終了すると、測定工程において測定した土質材料Ｓの積層高さ（平均値）と、直前の測定工程において測定した土質材料Ｓの積層高さ（平均値）とから新たに締め固めた土質材料Ｓの層厚（平均値）を求めるとともに、求めた土質材料Ｓの層厚と投入工程において撒き出した土質材料Ｓの投入量および含水比とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度（みかけの乾燥密度）を求める（管理工程）。また、この管理工程において求めた土質材料の乾燥密度が異常を示した場合には、乾燥密度が適正となるまで土質材料を締め固める。
【００７９】
そして、上述した投入工程、転圧工程、測定工程、管理工程を繰り返すことにより、締め固めた土質材料を積層した廃棄体一体型の緩衝体を製造する。
【００８０】
上述したように、本発明の実施の形態２である緩衝体の製造方法は、転圧工程を終了するごとに土質材料Ｓの積層高さを測定し、測定した土質材料Ｓの積層高さと直前の測定において測定した土質材料Ｓの積層高さとから新たに締め固めた土質材料Ｓの層厚を求めるとともに、求めた土質材料の層厚と投入工程において投入した土質材料の投入量および含水比とから新たに締め固めた土質材料Ｓの乾燥密度を求めるので、締め固めた土質材料Ｓの層ごとに乾燥密度が管理され、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体が製造できる。
【００８１】
また、本発明の実施の形態２である緩衝体の製造装置１０１は、処分孔Ｈの上方域に設けられ、処分孔Ｈの中心軸Ｏのまわりに回転し、締め固めた土質材料Ｓの積層高さを測定する測定装置１３６を備えたので、締め固めた土質材料Ｓの積層高さを管理することにより、乾燥密度が所定の目標値以上で均一な緩衝体が製造できる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 緩衝体の製造装置
２ テーブル装置
２１ 駆動軸
２２ ターンテーブル
２３ ガイドローラ
３ 転圧装置
３１ フレーム
３１Ａ 基台部
３１Ｂ 支柱
３１Ｃ 梁部材
３２ 支持部材
３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ 転圧体
３４ ランマ
３４１ シリンダ
３４２ ロッド
３５ 圧力調整器
３６ 測定装置
３７ 梁部材
３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ レーザー距離計
１１０ 外型枠
２１０ 外型枠
２２０ 内型枠
１０１ 製造装置
１０３ 転圧装置
１３１ フレーム
１３２ 支持部材
１３３Ａ，１３３Ｂ，１３３Ｃ，１３３Ｄ 転圧体
１３４ ランマ
１３６ 測定装置
１３７ 梁部材
１３８Ａ，１３８Ｂ，１３８Ｃ，１３８Ｄ レーザー距離計
Ｈ 処分孔
Ｏ 中心軸
Ｗ 廃棄体
Ｓ 土質材料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
あらかじめ設定した配合率と含水比で混練した土質材料を所定量投入する投入工程と、前記投入工程において投入した土質材料を敷き均し、締め固める転圧工程と、を繰り返すことにより、締め固めた土質材料を積層した緩衝体の製造方法において、
前記転圧工程を終了するごとに土質材料の積層高さを測定する測定工程と、
前記測定工程において測定した土質材料の積層高さと直前の測定工程において測定した土質材料の積層高さとから新たに締め固めた土質材料の層厚を求めるとともに、求めた土質材料の層厚と前記投入工程において投入した土質材料の投入量および含水比とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度を求める管理工程と
を備えたことを特徴とする緩衝体の製造方法。
【請求項２】
前記管理工程は、事前に製造した緩衝体において求めた土質材料の層厚と実際に計測した厚み方向の密度分布との関係を求め、求めた関係と新たに締め固めた土質材料の層厚とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度を求めることを特徴とする請求項１に記載の緩衝体の製造方法。
【請求項３】
前記管理工程は、製造した緩衝体の体積および重量とから求めた緩衝体全体の乾燥密度を用いて、層ごとに求めた乾燥密度を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝体の製造方法。
【請求項４】
前記管理工程は、新たに締め固めた土質材料の乾燥密度があらかじめ設定した乾燥密度に満たない場合に、さらに土質材料を締め固めることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の緩衝体の製造方法。
【請求項５】
土質材料を撒き出す撒出領域の上方域に設置され、前記撒出領域に対して相対的に回転移動可能であって、前記撒出領域に撒き出した土質材料を締め固める転圧装置を備え、
締め固めた土質材料を積層した緩衝体を製造する緩衝体の製造装置において、
前記撒出領域の上方域に設けられ、前記撒出領域に対して相対的に回転移動することにより、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置を備えたことを特徴とする緩衝体の製造装置。
【請求項６】
型枠を搭載した状態で回転可能なテーブル装置と、
前記テーブル装置に搭載された型枠の内部に撒き出した土質材料を締め固める転圧装置と
を備えた緩衝体の製造装置において、
前記テーブル装置の上方域に設置され、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置を備えたことを特徴とする緩衝体の製造装置。
【請求項７】
前記測定装置は、テーブル装置の回転軸から半径方向に複数箇所を測定することを特徴とする請求項６に記載の緩衝体の製造装置。
【請求項８】
処分坑道から掘削した処分孔の上方域に設置され、前記処分孔の中心軸のまわりに回転移動することにより、前記処分孔の内部に撒き出した土質材料を締め固める転圧装置を備え、
締め固めた土質材料を積層した緩衝体を前記処分孔に定置した廃棄体を囲繞する態様で構築する緩衝体の製造装置において、
前記処分孔の上方域に設けられ、前記処分孔の中心軸のまわりに回転し、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置を備えたことを特徴とする緩衝体の製造装置。
【請求項９】
前記測定装置は、処分孔の中心軸から半径方向に複数箇所を測定することを特徴とする請求項８に記載の緩衝体の製造装置。
【請求項１】
あらかじめ設定した配合率と含水比で混練した土質材料を所定量投入する投入工程と、前記投入工程において投入した土質材料を敷き均し、締め固める転圧工程と、を繰り返すことにより、締め固めた土質材料を積層した緩衝体の製造方法において、
前記転圧工程を終了するごとに土質材料の積層高さを測定する測定工程と、
前記測定工程において測定した土質材料の積層高さと直前の測定工程において測定した土質材料の積層高さとから新たに締め固めた土質材料の層厚を求めるとともに、求めた土質材料の層厚と前記投入工程において投入した土質材料の投入量および含水比とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度を求める管理工程と
を備えたことを特徴とする緩衝体の製造方法。
【請求項２】
前記管理工程は、事前に製造した緩衝体において求めた土質材料の層厚と実際に計測した厚み方向の密度分布との関係を求め、求めた関係と新たに締め固めた土質材料の層厚とから新たに締め固めた土質材料の乾燥密度を求めることを特徴とする請求項１に記載の緩衝体の製造方法。
【請求項３】
前記管理工程は、製造した緩衝体の体積および重量とから求めた緩衝体全体の乾燥密度を用いて、層ごとに求めた乾燥密度を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝体の製造方法。
【請求項４】
前記管理工程は、新たに締め固めた土質材料の乾燥密度があらかじめ設定した乾燥密度に満たない場合に、さらに土質材料を締め固めることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の緩衝体の製造方法。
【請求項５】
土質材料を撒き出す撒出領域の上方域に設置され、前記撒出領域に対して相対的に回転移動可能であって、前記撒出領域に撒き出した土質材料を締め固める転圧装置を備え、
締め固めた土質材料を積層した緩衝体を製造する緩衝体の製造装置において、
前記撒出領域の上方域に設けられ、前記撒出領域に対して相対的に回転移動することにより、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置を備えたことを特徴とする緩衝体の製造装置。
【請求項６】
型枠を搭載した状態で回転可能なテーブル装置と、
前記テーブル装置に搭載された型枠の内部に撒き出した土質材料を締め固める転圧装置と
を備えた緩衝体の製造装置において、
前記テーブル装置の上方域に設置され、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置を備えたことを特徴とする緩衝体の製造装置。
【請求項７】
前記測定装置は、テーブル装置の回転軸から半径方向に複数箇所を測定することを特徴とする請求項６に記載の緩衝体の製造装置。
【請求項８】
処分坑道から掘削した処分孔の上方域に設置され、前記処分孔の中心軸のまわりに回転移動することにより、前記処分孔の内部に撒き出した土質材料を締め固める転圧装置を備え、
締め固めた土質材料を積層した緩衝体を前記処分孔に定置した廃棄体を囲繞する態様で構築する緩衝体の製造装置において、
前記処分孔の上方域に設けられ、前記処分孔の中心軸のまわりに回転し、締め固めた土質材料の積層高さを測定する測定装置を備えたことを特徴とする緩衝体の製造装置。
【請求項９】
前記測定装置は、処分孔の中心軸から半径方向に複数箇所を測定することを特徴とする請求項８に記載の緩衝体の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２１９４４（Ｐ２０１２−２１９４４Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６１８５７（Ｐ２０１０−１６１８５７）
【出願日】平成２２年７月１６日（２０１０．７．１６）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１６日（２０１０．７．１６）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
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