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地盤改良技術

吸着剤KAT Beads®による重金属含有土対策工法

汚染土からの重金属の溶出を効果的に低減

自然由来重金属汚染土等を適正に処分するため、受入れ先の基準に適合するように不溶化材を用いた「不溶化工法」を適用する事例が増えています。鹿島の「重金属汚染土の不溶化工法」は、最適な不溶化材を選定し、土質条件に合わせて最適な混合・施工方法、管理方法を適用し、重金属の溶出を効果的に低減します。既に多く現場で実績を積み重ねています。

また、現場において重金属含有土を仮置きする場合の溶出防止用下地材として、あるいは汚染水等の処理に対応できる“高透水性”で“重金属吸着性能の高い”吸着材「KAT Beads®(カットビーズ)」を開発しました。近年では重金属含有土の盛土底部に吸着層を設ける工法も注目されており、KAT Beads(カットビーズ)の適用が可能です。

特許登録済及び特許出願中
NETIS SK-130017-A
NETIS SK-150011-A

 

図版:KAT beads

KAT Beads

キーワード

土壌汚染、重金属、自然由来、不溶化材、不溶化、吸着材、吸着層工法、KAT Beads 、カットビーズ
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特徴

重金属含有土の対策工法は、重金属不溶化材を対象土に混合し、重金属溶出を低減させる「不溶化」対策と現場内で仮盛土時の拡散防止対策として実施されます。

不溶化では、対象土壌により不溶化効果が大きく変わる可能性があるため、事前の室内試験により対象土に最適な不溶化材を選抜し、土質に応じて最適な施工方法を選定することが重要です。鹿島では、事前の調査から室内試験、設計施工、浄化終了モニタリングまで一貫したサービスをご提供します。

仮盛土時拡散防止対策では、近年、対象土の底部に重金属吸着材を層状に施工し、溶出した重金属の周辺への拡散を防止する「吸着層工法」が注目されています。この工法は、対象土の底部にのみ吸着材を施工することから低コストな対策工法として注目されています。

鹿島では、仮盛土時拡散防止対策に適した独自の重金属吸着剤KAT Beads(カットビーズ)を開発しました。KAT Beads(カットビーズ)は、高い透水性を有しながら、高い重金属吸着性能を有する吸着剤であり、対象土から溶出した重金属が周辺へ拡散することを効果的に防止できます。

図版:新規吸着材 KAT beads

新規吸着材 KAT Beads

図版:吸着層工法概念図

吸着層工法概念図

特長・メリットココがポイント

高い透水性と高い吸着性能

吸着層工法など重金属拡散防止工法に用いられる吸着剤は、高い透水性が必要なため粒状の吸着剤が必要ですが、従来の粒状吸着材は微粉末の吸着材より比表面積が小さいため、吸着性能が大きく劣る課題がありました。これに対して、KAT Beads(カットビーズ)は、比表面積の大きい多孔質の母材に微粉末の吸着剤を添着させることにより、従来の粒状吸着材に比べてはるかに高い吸着性能を実現しました。

図版:KAT Beads断面イメージ

KAT Beads断面イメージ

従来品よりはるかに優れた吸着性能

KAT Beads(カットビーズ)と既存の吸着材A、Bとのヒ素(As(Ⅴ))の吸着性能を単位吸着量(吸着材重量あたりの重金属吸着量)として比較した室内試験結果を示します。KAT Beads(カットビーズ)は従来の吸着材に比べて、単位吸着量が数倍から10倍程度高い、吸着性能に優れた重金属吸着剤です。

図版:KAT Beadsと従来の吸着剤とのヒ素吸着性能比較試験結果

KAT Beadsと従来の吸着剤とのヒ素吸着性能比較試験結果

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適用実績

図版:岩古谷トンネル

岩古谷トンネル

場所:愛知県北設楽郡

発注者:愛知県

規模:KAT Beads 6m3

備考:発生土からの重金属拡散防止対策のため、マット化したKAT Beadsを吸着層として施工

学会論文発表実績

  • 「吸着層工法の合理的設計・施工方法検討のための室内試験」,第66回土木学会年次講演会,III,2011年
  • 「吸着層工法における重金属等を対象とした粒状吸着材の吸着特性」,第67回土木学会年次講演会,III,2012年

凍土を迅速に造成できる急速地盤凍結工法

従来のコストで凍土造成期間を約半分に短縮

地盤凍結工法は、均質かつ高強度で信頼性の高い地盤改良体を造成できることから、これまでに様々な工事で採用されています。しかし、従来の地盤凍結工法では、凍土造成に長時間を要することから、工程に及ぼす影響が課題となっていました。

急速地盤凍結工法は、凍結温度を従来工法の-30℃から-45℃へ低温化した凍土造成技術であり、従来と同等のコストで、凍土の造成期間を半分程度に短縮することができます。

図版:地盤凍結工法の適用例

地盤凍結工法の適用例

図版:地中に造成される凍土

地中に造成される凍土

キーワード

地盤改良工法、地盤凍結工法、非開削切拡げ、大深度地下、工期短縮
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急速地盤凍結工法の特徴

地盤凍結工法にはブライン方式、液体窒素直接方式があり、それぞれの方式に固有の特徴がありました。工期短縮の面では、液体窒素の-196℃の潜熱を利用する液体窒素直接方式が優れていますが、コスト面から大規模な凍結工事へ適用することには難がありました。

急速地盤凍結工法は、凍土量や凍土の温度の管理が容易なブライン方式をベースとして、凍土造成期間の短縮効果、ブラインや低温脆性対策にかかるコスト等を総合的判断することで凍結温度を-45℃に最適化した技術であり、大規模凍結工事においても凍土造成期間の短縮を可能としました。

図版:ブライン方式と液体窒素直接方式の比較

ブライン方式と液体窒素直接方式の比較

図版:ブライン方式概要

ブライン方式概要

図版:液体窒素直接方式

液体窒素直接方式

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特長・メリットココがポイント

工期短縮

凍結温度の低温化により、凍土造成期間の大幅な短縮が可能になります。
ex.)片側凍土厚1.0mのとき
   34日(従来工法)
   →18日(急速凍結・凍上抑制技術)
   ※約半分に工期短縮

図版:凍土造成期間の短縮

凍土造成期間の短縮

凍結膨張の抑制

凍上性を有する粘土・シルト地盤では、未凍結周辺地盤から凍土内に水を引き込みながら、凍結するため大きな凍結膨張が生じます。

急速凍結・凍上抑制技術では、凍結速度が速く水の引き込みが少なくなるため、凍結膨張を抑制することができます。

図版:凍結膨張の抑制

凍結膨張の抑制

凍土の強度増加

凍結温度を従来の-30℃から-45℃へ低温化することにより、2~4割程度凍土の一軸圧縮強度が増加するため、必要凍土厚の低減が可能です(さらなる工期短縮が可能になります)。

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適用実績

図版:中央幹線地中接合

中央幹線地中接合

場所:
東京都足立区加平
東京都葛飾区新小岩

竣工年:2007年3月

発注者:東京ガス

図版:中之島残置鋼矢板撤去

中之島残置鋼矢板撤去

場所:大阪府大阪市

竣工年:2007年10月

発注者:中之島高速鉄道

図版:伊勢湾シールド地中接合

伊勢湾シールド地中接合

場所:三重県三重郡

竣工年:2010年9月

発注者:中部電力

学会論文発表実績

  • 「凍結工法に適用する凍上・解凍沈下予測手法の検討」,土木学会第66回年次学術講演会,2011年
  • 「液体窒素を用いたシールド掘進機スクリュウコンベヤの応急止水技術」,土木学会第61回年次学術講演会,2006年

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