JP3539928B2 - 埋設施設およびその施工方法、それに使用される成形体 - Google Patents
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- Y02W30/30—Landfill technologies aiming to mitigate methane emissions
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- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物を収容したピット等の周囲全体をベントナイト系材料で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設およびその施工方法、それに使用される成形体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、高レベルな放射能を含む放射性廃棄物のように環境や人体に長期間に亘って悪影響を及ぼす廃棄物は、大深度等に設けられた埋設施設に搬入して処分される。また、放射能をあまり多く含まない放射性廃棄物は、表層を掘削して設けられた埋設施設に搬入して処分される。さらに中間的な放射能を含むものは、中間程度の深度に設けられた埋設施設に搬入して処分される。この際、廃棄物の処分後に、埋設施設内に地下水が浸入すると、地下水に接触した廃棄物中から放射性物質等の有害成分がイオン化して溶け出し、地下水と共に施設の外部に漏洩することになる。従って、埋設施設は、地下水の浸入およびイオン化した処分対象物の溶出を長期間に亘って防止する必要があるため、所望の止水性を発揮するように規定された所期充填乾燥密度のベントナイト系材料で廃棄物の周囲を覆った構造にされている。
【０００３】
具体的には、ナトリウム型（Ｎａ型）やカルシウム型（Ｃａ型）のベントナイト等の粘土鉱物を主成分とする充填材や、粘土鉱物とケイ砂等の砂を混合した充填材であるベントナイト系材料の粉体または粒体からなるベントナイト系流動体を準備する。そして、例えば図２６に示すように、岩盤等からなる強固な地盤内に横穴５１を形成し、横穴５１の内面全体をコンクリート層５６で補強する。この後、横穴５１の底面にベントナイト系流動体を所期充填乾燥密度となるように敷きつめて底壁部５２を形成した後、底壁部５２上にピット５３（またはサイロ）をコンクリートの打設により形成し、ピット５３内に廃棄物５４を搬入する。そして、ピット５３と横穴５１の側壁との間にベントナイト系流動体を所期充填乾燥密度となるように充填して側壁部５５を形成した後、同様にベントナイト系流動体により上壁部５７を形成する。この後、ピット５３の上方となる横穴５１の上側をベントナイト系流動体を含む混合土で埋めることによって、埋設施設として完成する。
【０００４】
また、近年においては、乾燥状態のベントナイト系流動体を押し固めて作成されたブロック状の成形体を敷き詰めることにより上述の各壁部５２・５５・５７を形成する方法も考えられている。即ち、ベントナイト系流動体を押し固めて成形体を作成する際に、乾燥状態にあるベントナイト系材料に換算した成形体自体の密度である成形体乾燥密度を所期充填乾燥密度に設定する。そして、この成形体を隙間無く配置して各壁部５２・５５・５７を形成することによって、各壁部５２・５５・５７の全体としての密度である充填乾燥密度を所期充填乾燥密度とする方法が考えられている。さらに、成形体を大型化して各壁部５２・５５・５７を一体的に形成する方法も考えられている。
【０００５】
これにより、従来の埋設施設は、ピット５３の全体が止水性に優れたベントナイト系流動体やこの成形体で覆われた構成にされているため、例えば地震等によりコンクリート層５６が破損して横穴５１内に地下水が浸入するような事態になっても、地下水の廃棄物５４への浸入を上記の流動体や成形体のベントナイト系材料により抑制することが可能になっている。また、長期的には浸入した地下水に廃棄物５４の有害成分が溶け出すことになるが、上述のように各壁部５２・５５・５７の充填乾燥密度が所期充填乾燥密度に設定されているため、外部の地下水流へのイオン化した有害成分の漏出も抑制することが可能になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のようにベントナイト系流動体で各壁部５２・５５・５７を形成した場合において、各壁部５２・５５・５７の充填乾燥密度を例えば１．８ｇ／ｃｍ3 等の所期充填乾燥密度にまで高めようとすると、各壁部５２・５５・５７を突き固めて充填率を予め高くしておく必要がある。従って、各壁部５２・５５・５７の充填密度を十分に管理しながら施工することが必要である。さらに、施工時においては、側壁部５５の周囲に作業エリアを設け、この作業エリアに作業員が入って突き固め作業等を行うことが必要になる。この結果、作業に手間取った作業員が必要以上に被爆するおそれがあると共に、作業用エリアを設けたり埋め戻したりするための時間およびベントナイト系材料を余分に要することによって、埋設施設を完成するまでに多くの時間や費用がかかるという問題がある。
【０００７】
また、ベントナイト系流動体で底壁部５２を形成した場合には、ピット５３や廃棄物５４の重量に対して強度が不十分になり易いため、底壁部５２が不均質に沈下する等の変形によりピット５３が傾倒する場合がある。これにより、ピット５３に廃棄物５４を搬入する際に、廃棄物５４を正確に位置決めすることができなかったり、底壁部５２や側壁部５５の一部が規格外にまで薄くなることによりイオン化した処分対象物（有害成分）が透過して漏出することがあるという問題がある。
【０００８】
一方、成形体を隙間無く配置して各壁部５２・５５・５７を形成する構成では、隣接する成形体同士を十分に当接させるように極めて慎重に施工作業を行う必要がある。従って、施工時においては、上述の突き固め作業の場合と同様に、側壁部５５の周囲に設けられた作業エリアに作業員が入って成形体の正確な積み上げ作業等を行うことが必要になる。これにより、必要以上に被爆したり、埋設施設を完成するまでに多くの時間や費用がかかるという問題がある。
【０００９】
また、各壁部５２・５５・５７を成形体で一体的に形成した構成では、多くの廃棄物５４を収容しようとすると、成形体のサイズや重量が過大になって運搬することが困難になるため、少ない廃棄物５４を収容する場合にのみ使用可能であるという使用上の制約がある。
【００１０】
従って、本発明は、ベントナイト系材料の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度に容易にすることができると共に、各壁部５２・５５・５７を十分に高い強度にでき、さらに、多くの廃棄物５４を収容する場合にも好適な埋設施設およびその施工方法、それに使用される成形体を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設であって、前記外周充填壁は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成され、前記収容部材を支持する複数の柱状成形体で形成された底壁部を備えており、前記柱状成形体は、底壁部の厚みと同一の長さに設定されており、軸心方向が鉛直方向に一致するように立設されていることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、底壁部に地下水が接触すると、接触当初においては、柱状成形体の周面に沿って地下水が浸入することになるが、暫くすると、柱状成形体が地下水を吸収して膨潤することによって、周囲の空隙を塞いで底壁部の全体を膨潤状態のベントナイト系材料で満たすことになる。この結果、ベントナイト系材料としての止水性の機能を発揮し、地下水の透水を阻止するため、廃棄物や廃棄物中の例えばイオン化した放射性物質が地下水と共に外部に漏出することを防止することができる。
【００１３】
また、圧密成形により大きな圧縮強度を備えた柱状成形体が収容部材を支持しているため、収容部材や廃棄物の重量が底壁部に作用した場合でも、柱状成形体により底壁部の形状を保持して変形を防止することができる。これにより、底壁部が部分的に変形することによる収容部材の傾倒を防止することができるため、収容部材との間で一定の位置関係を要するハンドリング装置等の遠隔操作により廃棄物を収容部材に収容する場合でも、高い位置決め精度でもって廃棄物を容易に収容させることができる。また、柱状成形体は、成形体自体が高強度であるため、輸送や地下への搬送時に落下や衝突、振動により衝撃が付与された場合でも破損することがない。
【００１４】
また、柱状成形体が所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように形成されているため、柱状成形体の周囲に隙間がある場合でも、底壁部の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度またはこの密度以上にすることができる。従って、従来のように成形体を隙間無く配置する場合よりも、柱状成形体を設置するときの位置決め精度を緩やかにすることができるため、底壁部を容易に形成することができる。さらに、柱状成形体の設置数を増減することによって、底壁部を任意のサイズに変更することができるため、多くの廃棄物を収容する収容部材の埋設施設に対しても容易に適用することができる。
【００１５】
本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設であって、前記外周充填壁は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して略球状に形成された多数の塊状成形体で形成された側壁部を備えていることを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によれば、側壁部に地下水が接触すると、接触当初においては、塊状成形体の周面に沿って地下水が浸入することになるが、暫くすると、塊状成形体が地下水を吸収して膨潤することによって、周囲の空隙を塞いで側壁部の全体を膨潤状態のベントナイト系材料で満たすことになる。この結果、ベントナイト系材料としての止水性の機能を発揮し、地下水の透水を阻止するため、廃棄物や廃棄物中の例えばイオン化した放射性物質が地下水と共に外部に漏出することを防止することができる。
【００１７】
また、圧密成形により大きな圧縮強度を備えた塊状成形体により側壁部に対して所定以上の強度を付与することができると共に、所期充填乾燥密度またはこの密度以上の充填乾燥密度を出現させることができるため、従来のベントナイト系流動体のみで側壁部を形成する場合のように、側壁部を外部から突き固めるための作業エリアを設ける必要がない。この結果、作業エリアの形成や埋め戻しの作業が不要になると共に、突き固め時における作業員の被爆等を防止することができる。
【００１８】
また、塊状成形体は、成形体自体が高強度であるため、輸送や地下への搬送時に落下や衝突、振動により衝撃が付与されたり、ピット等の上方位置から底壁部上面付近への施工時に衝撃が付与された場合でも破損することがない。これにより、例えば上方位置から塊状成形体を投入して自然落下により積み重ねながら側壁部とすることができるため、側壁部を極めて容易に形成することができる。さらに、塊状成形体の数量を増減することによって、側壁部を任意のサイズに変更することができるため、多くの廃棄物を収容する収容部材の埋設施設に対しても容易に適用することができる。
【００１９】
本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設であって、前記外周充填壁は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成され、底壁部の厚みと同一の長さに設定され、軸心方向が鉛直方向に一致するように立設されることにより前記収容部材を支持する複数の柱状成形体で形成された底壁部と、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された多数の塊状成形体で形成された側壁部とを備えていることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成によれば、側壁部や底壁部に地下水が接触すると、接触当初においては、塊状成形体や柱状成形体の周面に沿って地下水が浸入することになるが、暫くすると、これらの成形体が地下水を吸収して膨潤することによって、周囲の空隙を塞いで側壁部および底壁部の全体を膨潤状態のベントナイト系材料で満たされることになる。この結果、ベントナイト系材料としての止水性の機能を発揮し、地下水の透水を阻止するため、廃棄物や廃棄物中の例えばイオン化した放射性物質が地下水と共に外部に漏出することを防止することができる。
【００２１】
また、圧密成形により大きな圧縮強度を備えた柱状成形体が収容部材を支持しているため、収容部材や廃棄物の重量が底壁部に作用した場合でも、柱状成形体により底壁部の形状を保持して変形を防止することができる。これにより、底壁部が部分的に変形することによる収容部材の傾倒を防止することができるため、収容部材との間で一定の位置関係を要するハンドリング装置等の遠隔操作により廃棄物を収容部材に収容する場合でも、高い位置決め精度でもって廃棄物を容易に収容させることができる。また、柱状成形体は、成形体自体が高強度であるため、輸送や地下への搬送時に落下や衝突、振動により衝撃が付与された場合でも破損することがない。
【００２２】
また、柱状成形体が所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように形成されているため、柱状成形体の周囲に隙間がある場合でも、底壁部の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度またはこの密度以上にすることができる。従って、従来のように成形体を隙間無く配置する場合よりも、柱状成形体を設置するときの位置決め精度を緩やかにすることができるため、底壁部を容易に形成することができる。さらに、柱状成形体を設置数を増減することによって、底壁部を任意のサイズに変更することができるため、多くの廃棄物を収容する収容部材の埋設施設に対しても容易に適用することができる。
【００２３】
さらに、上記の構成によれば、圧密成形により大きな圧縮強度を備えた塊状成形体により側壁部に対して所定以上の強度を付与することができると共に、所期充填乾燥密度またはこの密度以上の充填乾燥密度を出現させることができるため、従来のベントナイト系流動体のみで側壁部を形成する場合のように、側壁部を外部から突き固めるための作業エリアを設ける必要がない。この結果、作業エリアの形成や埋め戻しの作業が不要になると共に、突き固め時における作業員の被爆等を防止することができる。
【００２４】
また、塊状成形体は、成形体自体が高強度であるため、輸送や地下への搬送時に落下や衝突、振動により衝撃が付与されたり、ピット等の上方位置から底壁部上面付近への施工時に衝撃が付与された場合でも破損することがない。これにより、例えば上方位置から塊状成形体を投入して自然落下により積み重ねながら側壁部とすることができるため、側壁部を極めて容易に形成することができる。さらに、塊状成形体の数量を増減することによって、側壁部を任意のサイズに変更することができるため、多くの廃棄物を収容する収容部材の埋設施設に対しても容易に適用することができる。
【００２５】
本発明は、前記底壁部は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体を有することを特徴としている。これにより、より高い充填乾燥密度を有することで優れた止水性を有し、有害成分の漏出を十分に抑制できる底壁部を容易に得ることができる。
【００２６】
本発明は、前記側壁部は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成され、底壁部の厚みと同一の長さに設定され、軸心方向が鉛直方向に一致するように立設された柱状成形体を有することを特徴としている。これにより、より高い充填乾燥密度を有することで優れた止水性を有し、有害成分の漏出を十分に抑制できる側壁部を容易に得ることができる。
【００２７】
本発明は、前記外周充填壁は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された柱状成形体および塊状成形体の少なくとも一方で形成された上壁部を備えていることを特徴としている。これにより、上述のように、容易な作業でもって各種サイズに応じた優れた止水性を有し、有害成分の漏出を十分に抑制できる。
【００２８】
本発明は、前記外周充填壁は、前記ベントナイト系材料の粒体からなるベントナイト系流動体が加えられていることを特徴としている。
上記の構成によれば、底壁部や側壁部等を有した外周充填壁に地下水が接触すると、接触当初においては、塊状成形体や柱状成形体等の成形体の側面に沿って地下水が浸入することになるが、柱状成形体がベントナイト系流動体と同一の材質からなっているため、柱状成形体が地下水を吸収して周囲のベントナイト系流動体と同様の膨潤状態になる。この結果、柱状成形体とベントナイト系流動体とが短時間で同一化することによって、ベントナイト系材料としての止水性の機能を早期に発揮し、地下水の透水を阻止するため、廃棄物や廃棄物中の例えばイオン化した放射性物質が地下水と共に外部に漏出することを十分に防止することができる。
【００２９】
本発明は、前記収容部材に到達可能に形成された坑道部を備えており、該坑道部が、等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体を土砂に添加したベントナイト系混合土により埋め戻されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、塊状成形体が大きな強度を有し、運搬が容易であるため、坑道部をベントナイト系混合土で埋め戻す際に、土砂と塊状成形体とを別個に埋め戻しの作業現場に運搬し、この現場でベントナイト系混合土を作成しながら作業を行うことができる。この結果、ベントナイト系混合土の運搬作業の無駄および運搬等に伴う喪失を最小限に抑制することができる。
【００３０】
本発明は、埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、１種の粒径からなることを特徴としている。これにより、各壁部における充填乾燥密度の調整を容易に行うことができる。本発明は、埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、複数の粒径の組み合わせからなることを特徴としている。これにより、各壁部における充填乾燥密度の調整を細かく行うことができる。
【００３１】
本発明は、等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、前記複数の粒径の組み合わせの中で最小粒径が設定されていることを特徴としている。これにより、所期充填乾燥密度にするために必要な塊状成形体の最小粒径およびその数量を調整することで充填乾燥密度を適切に設定することが可能になる。
【００３２】
本発明は、前記等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体は、多面体形状または楕円体形状であることを特徴としている。これにより、上方からの自然落下により設置した際の充填形状および構造を特定できると共に、充填乾燥密度を十分に高いものに制御することができる。
【００３３】
本発明は、前記等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体は、球形状、多面体形状および楕円体形状のうちの少なくとも２種類以上の形状の組み合わせからなることを特徴としている。これにより、充填乾燥密度をより高いものに規定することができる。
【００３４】
本発明は、前記塊状成形体の粒径は、１〜５０ｍｍであることを特徴としている。また、本発明は、埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、粒径比が０．６以下の２種の粒径の組み合わせであることを特徴としている。本発明は、埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、前記塊状成形体は、２種の粒径の組み合わせであって、小粒径の混合割合が２０〜７０％であることを特徴としている。
【００３５】
本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設の施工方法において、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された複数の柱状成形体を立設することにより前記外周充填壁の底壁部を形成する第１壁部形成工程と、前記底壁部上に前記収容部材を形成する収容部材形成工程と、前記収容部材に廃棄物を搬入して蓋体により封止する搬入工程と、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された多数の塊状成形体を前記収容部材の周囲に投入して前記外周充填壁の側壁部および上壁部を形成する第２壁部形成工程とを有することを特徴としている。
上記の構成によれば、柱状成形体および塊状成形体により各壁部の強度を所定以上の強度にすることができると共に、各壁部の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度にすることができるため、作業員が各壁部を形成する際に、突き固める等の作業を行う必要がない。
【００３６】
本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設の施工方法において、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された複数の柱状成形体を立設した後、これら柱状成形体の上下端面が上下面となるように、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体を充填することより前記外周充填壁の底壁部を形成する底壁部形成工程と、前記底壁部上に前記収容部材を形成する収容部材形成工程と、前記収容部材に廃棄物を搬入して蓋体により封止する搬入工程と、前記柱状成形体を前記収容部材の側面を囲むように設けた後、該柱状成形体の周囲に多数の前記塊状成形体を投入して前記外周充填壁の側壁部を形成する側壁部形成工程と、前記収容部材の上面を前記塊状成形体で覆うことにより前記外周充填壁の上壁部を形成する上壁部形成工程とを有することを特徴としている。
上記の構成によれば、柱状成形体および塊状成形体により各壁部の強度を所定以上の強度にすることができると共に、各壁部の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度にすることができるため、作業員が各壁部を形成する際に、突き固める等の作業を行う必要がない。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図２５に基づいて以下に説明する。
本実施の形態に係る埋設施設は、図１に示すように、岩盤等からなる強固な地盤内に形成された横穴１を備えている。尚、横穴１の代わりに縦穴であっても良い。横穴１は、縦断面が半円形状の坑道部２と、縦断面が長方形状の収容部３とを上側および下側にそれぞれ備えた構成にされている。横穴１の内壁面全体には、各部２・３の形状を保持するように、コンクリート層４が形成されていると共に、必要に応じて図示しないロックボルトが岩盤内に打ち込まれている。また、コンクリート層４の壁面には、止水壁１７が設けられており、止水壁１７は、地下水や雨水、雰囲気中の結露水分、コンクリートの自由水等が収容部３および後述の外周充填壁２６（底壁部５、側壁部１１、上壁部１２）内に入り込まないようにしている。
【００３８】
横穴１における収容部３の底面には、外周充填壁２６の一部を構成する所定の厚みを有した底壁部５が形成されている。底壁部５は、ベントナイト系材料の粉体や粒体からなるベントナイト系流動体６と、円柱形状の柱状成形体７とを有している。そして、底壁部５の充填乾燥密度は、例えば１．８ｇ／ｃｍ3 等の所期充填乾燥密度またはこの密度以上に設定されている。
【００３９】
尚、充填乾燥密度とは、底壁部５等の所定の充填空間内に乾燥状態のベントナイト系材料（柱状成形体７やベントナイト系流動体６、塊状成形体１３等）を充填した場合におけるベントナイト系材料の重量を充填空間の体積で除算した値である。また、所期充填乾燥密度とは、所望の止水性および有害成分の漏出抑制効果を発揮するように予め規定されたものであり、例えば１．４ｇ／ｃｍ3 以上の所期充填乾燥密度であれば、ある程度の効果が認められ、１．９ｇ／ｃｍ3 以上の所期充填乾燥密度であれば十分な効果を得ることができる。
【００４０】
上記の柱状成形体７は、ベントナイト系流動体６を例えば数百ＭＰａの成形応力でもって圧密成形（等方圧加圧処理）することにより形成されており、例えば２００ＭＰａの成形応力のときに約２５０ｋｇｆ／ｃｍ2 のコンクリートと略同程度の一軸圧縮強度を発揮する。また、柱状成形体７は、底壁部５の厚みと同一の長さに設定されており、軸心方向が鉛直方向に一致するように立設されていると共に、後述のピット８を面状に支持するピット支持領域において均等に配置されている。また、柱状成形体７は、成形体乾燥密度が例えば１．８ｇ／ｃｍ3 等の所期充填乾燥密度を越えるように設定されている。
【００４１】
尚、成形体乾燥密度（ｇ／ｃｍ3 ）とは、ベントナイト系材料を圧密成形して形成された乾燥状態の柱状成形体７の重量（ｇ）をその体積（ｃｍ3 ）で除算した値である。また、ベントナイト系材料の理論的な圧密限界である真密度は、２．６〜２．７ｇ／ｃｍ3 である。
【００４２】
また、圧密成形（等方圧加圧処理）は、水等の液体を圧力媒体とし、例えば９８ＭＰa(1000kgf/ｃｍ2)以上の高い等方圧力を三次元的に粉体（ベントナイト系材料）に加えて様々な形状に成形する冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ法：Cold Isostatic Pressing 法）により行われる。具体的には、例えば図７に示すように、高圧円筒容器６０の上面および下面を上蓋６１および下蓋６２でそれぞれ密封して内部に成形室６３を形成し、この成形室６３に対して水等の圧力媒体を供給して所望の圧力に加圧する構成にされた加圧装置を用いて圧密成形が行われる。これにより、等方圧加圧法による圧密成形は、図１３（ａ）・（ｂ）・（ｃ）に示すように、ベントナイト系材料からなる成形体を三次元的に等方圧で全方向から加圧するため、非常に高密度で均一性のある成形体を大きな自由度の寸法および形状、即ち、充填時の摩擦を小さくできる球形をはじめ金型成形では作りにくい形状、サイズのものを作ることが可能になっている。さらに、等方圧加圧法による圧密成形によれば、三次元的に等方圧で全方向から高密度に加圧することができるため、高充填が可能であると共に充填率制御も容易になっている。
【００４３】
そして、上記のようにして形成された柱状成形体７を備えた底壁部５は、大きな一軸圧縮強度を有した柱状成形体７で支持することにより後述のピット８の傾倒を防止する。また、地下水がコンクリート層４を介して浸入したときに、同材質からなるベントナイト系流動体６と柱状成形体７とは、地下水を吸収する際に膨潤すると共に弾塑性的に変形して空隙を塞ぐことから、同一化したベントナイト系材料として地下水の透水を防止する。さらに、底壁部５は、長期間に亘って所期充填乾燥密度以上に維持されることによって、イオン化した放射性物質等の有害物質の漏出を防止する。
【００４４】
上記の底壁部５におけるピット支持領域の上面には、止水板１４を介してピット８が設けられている。ピット８は、コンクリートを打設することによって、上面を開口した容器形状に形成されている。ピット８内には、放射性物質等の有害成分を含有した廃棄物９が積層されていると共に、この廃棄物９の積層構造を固定するようにモルタルが充填されている。そして、ピット８は、上面の開口部が蓋体１０により封止されており、蓋体１０およびピット８からなるコンクリート構造物は、廃棄物９を完全に覆うことによって、例えば放射線の外部への線量率を十分に低減している。
【００４５】
上記のピット８の周囲には、外周充填壁２６の一部を構成する側壁部１１および上壁部１２が設けられている。これらの壁部１１・１２は、上述の底壁部５の一部を構成するベントナイト系流動体６と、球形状の塊状成形体１３とからなっている。尚、各壁部１１・１２は、塊状成形体１３のみからなっていても良いし、ベントナイト系流動体６と塊状成形体１３と柱状成形体７とを備えていても良い。
【００４６】
上記の塊状成形体１３は、各種の粒径を有しており、充填乾燥密度が所期充填乾燥密度またはこの密度以上に設定されている。即ち、塊状成形体１３は、ベントナイト系流動体６を例えば数百ＭＰａの成形応力でもって圧密成形（等方圧加圧処理）することにより形成されており、例えば２．０ｇ／ｃｍ3 〜２．４ｇ／ｃｍ3 の成形体乾燥密度を有している。そして、塊状成形体１３は、粒径の組み合わせを変更することによって、各壁部１１・１２の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度またはこの密度以上に設定している。
【００４７】
これにより、側壁部１１および上壁部１２は、地下水を吸収する際に膨潤すると共に弾塑性的に変形して空隙を塞ぐことから、ベントナイト系流動体６のみの場合と同様に、地下水の透水を防止する。さらに、側壁部１１および上壁部１２は、長期間に亘って所期充填乾燥密度以上に維持することによって、イオン化した放射性物質等の有害物質の漏出を防止する。
【００４８】
上記の上壁部１２の上方には、坑道部２が形成されている。尚、坑道部２は、外部から収容部３のピット８に到達可能に形成されていれば、収容部３の側方や下方等の収容部３の周囲の任意の位置に形成されていれば良い。坑道部２は、廃棄物９のピット８への搬入時等においては空洞にされている一方、廃棄物９の搬入完了後においてはベントナイト系混合土１５により埋め戻されている。ベントナイト系混合土１５は、多量の土砂１６（土壌や掘削ズリ等）に塊状成形体１３を添加することにより形成されており、通常の土砂よりも良好な止水性を有している。尚、ベントナイト系混合土１５は、坑道部２の他、図２に示すように、地上から地下を結ぶアクセス坑道２１や、アクセス坑道２１から地下の各廃棄物９の定置位置となるピット８等を備えた横穴１を結ぶ水平坑道２２等の埋め戻しに使用することもできる。
【００４９】
上記の構成において、埋設施設の施工方法について説明する。
先ず、圧密成形装置等を備えた工場内において、ベントナイト系流動体６を数百ＭＰａの圧力で等方加圧処理することによって、所期充填乾燥密度として設定された１．８ｇ／ｃｍ3 を越える成形体乾燥密度を有した円柱形状の柱状成形体７と各種の径を有した球形状の塊状成形体１３とを作成および準備する。具体的には、ベントナイト系流動体６としてクニミネ工業製のクニゲルＶ１（Ｎａ型）やクニボンド（Ｃａ型）、日商ベントナイト製のＭＸ−８０（Ｎａ型）等を用意すると共に、ケイ砂として三河珪石製の５号三河（平均粒径約０．４ｍｍ）や瓢屋製のＮ−３０（平均粒径約１ｍｍ）を用意する。そして、ベントナイト系流動体とケイ砂と水とを例えば７５ｗｔ％と２０ｗｔ％と５ｗｔ％との割合で混合した後、４００ＭＰａ等の成形圧力で図７の加圧装置により等方圧加圧処理することによって、柱状成形体７および塊状成形体１３を作成する。尚、これらの成形体７・１３の一軸圧縮強度や成形体乾燥密度の詳細については後述の試験に基づいて説明する。
【００５０】
また、成形体７・１３の作成と並行し、図１に示すように、岩盤を掘ることにより坑道部２と収容部３とからなる横穴１を形成する。そして、横穴１の内壁面全体にコンクリートを吹き付けてコンクリート層４を形成する。また、横穴１における坑道部２の上方に図示しないロックボルト（モルタル充填）を岩盤内に打ち込むことによって、坑道部２の強度を高める（図３（ａ））。
【００５１】
次に、コンクリート層４の壁面に止水壁１７を設けることによって、地下水や雨水、雰囲気中の結露水分、コンクリートの自由水等が収容部３内に入り込まないようにする。この後、収容部３の底面に複数の柱状成形体７を軸心が鉛直方向となるように立設する（図３（ｂ））。そして、これらの柱状成形体７の上端面の高さ位置までベントナイト系流動体６を流し込むことによって、柱状成形体７とベントナイト系流動体６とで所期充填乾燥密度を越える充填乾燥密度を有した底壁部５を形成する（図３（ｃ）：第１壁部形成工程）。尚、塊状成形体１３をベントナイト系流動体６に代えて充填しても良い。
【００５２】
この後、柱状成形体７で支持されるように、底壁部５の上面に止水板１４を載置すると共に、従来のピット８へのモルタル充填後に取り外し可能な仮止水板１４' を止水板１４の周囲全体に載置する（図３（ｄ））。これらの止水板１４および仮止水板１４' で底壁部５の柱状成形体７およびベントナイト系流動体６を完全に覆うと、止水板１４上にコンクリートを打設することによりピット８を形成する（図３（ｅ）：ピット形成工程）。この際、ピット８の形成時に、コンクリート等の水が底壁部５方向に流れ落ちる場合があるが、これらの水が止水板１４および仮止水板１４' で受け止められるため、底壁部５内の成形体７や流動体６がピット８の形成時に膨潤することはない。
【００５３】
また、ピット８の形成に前後して、横穴１における坑道部２の上面壁にレール２３を取り付けると共に、このレール２３にクレーン等のハンドリング装置２４を走行可能に取り付ける。そして、ハンドリング装置により廃棄物９を外部から運搬し、ピット８内の所定位置に位置決めしながら搬入して載置する（図３（ｆ））。この際、ピット８が大きな一軸圧縮強度を有した複数の柱状成形体７により支持された状態であるため、この柱状成形体７を有する底壁部５がピット８や廃棄物９の重量で局部的に変形することはない。これにより、ピット８が底壁部５の変形により傾倒することがないため、ピット８とハンドリング装置２４との位置関係を一定の状態に維持することが可能になり、結果としてハンドリング装置２４を用いた廃棄物９の積み重ね作業の自動運転や遠隔操作を容易に行うことが可能になる。
【００５４】
ピット８内への廃棄物９の積み重ね作業が完了すると、ピット８内にモルタル２５を充填することによって、廃棄物９の積層構造を固定する（図４（ａ））。この後、ピット８の開口部に蓋体１０を載置して封止することによって、廃棄物９をピット８および蓋体１０からなるコンクリート構造物で完全に覆った状態にする（図４（ｂ）：搬入工程）。そして、横穴１の外部や内部に確保された作業場において、ベントナイト系流動体６と塊状成形体１３とを混合することにより混合体を作成する。尚、混合体の作成時においては、予め規定された１．８ｇ／ｃｍ3 等の所期充填乾燥密度を越えるように塊状成形体１３とベントナイト系流動体６との混合率を決定すると共に、各種粒径の塊状成形体１３の中から粒径の種類を決定する。
【００５５】
この後、仮止水板を取り除いた後（図４（ｃ））、上記の混合体をハンドリング装置でピット８の上方位置に運搬し、ピット８と収容部３との隙間に投入することによって、塊状成形体１３・１３間にベントナイト系流動体６を充填する。そして、所期充填乾燥密度を越える充填乾燥密度を有した側壁部１１を形成する（図４（ｄ）：第２壁部形成工程）。この際、投入時に大きな衝撃が塊状成形体１３に付与されることになっても、十分に圧縮固化された塊状成形体１３が破損することはない。また、ベントナイト系流動体６のみで側壁部１１を形成する場合には、側壁部１１を所定の充填密度以上となるように突き固める必要があるため、図１の破線で示すような作業エリア２０を設ける必要があるが、本実施形態においては、塊状成形体１３の投入により十分に大きな充填密度を得ることができるため、従来のような作業エリア２０を設けて突き固める作業を行う必要がない。
【００５６】
尚、側壁部１１の形成方法は、塊状成形体１３とベントナイト系流動体６とを所定量づつ交互に投入することによって、最終的には全体として混合状態となるようにしても良い。また、側壁部１１の形成タイミングは、図３（ｅ）のピット８の形成後であっても良く、この場合には、ピット８の側面が塊状成形体１３等で囲まれた後に、図３（ｆ）における廃棄物９の充填が行われることになる。
【００５７】
上記のようにして側壁部１１を形成すると、続いて同様の動作によって、塊状成形体１３およびベントナイト系流動体６からなる上壁部１２を形成する（図４（ｅ））。この後、坑道部２からレール２３等を取り外し、横穴１の外部や内部に確保された作業場において、土砂（土壌や掘削ズリ等）１６と塊状成形体１３とを混合することによって、土砂１６内に塊状成形体１３を添加したベントナイト系混合土１５を作成する。尚、混合土１５の作成時においては、予め規定された所期充填乾燥密度を越えるように塊状成形体１３と土砂１６との混合率が決定されていると共に、各種粒径の塊状成形体１３の中から粒径の種類が決定されている。
【００５８】
そして、このようにして作成されたベントナイト系混合土１５により坑道部２を埋め戻すことによって（図４（ｆ））、廃棄物９を処分する埋設施設として完成する。この際、塊状成形体１３が大きな強度を有し、運搬が容易であるため、坑道部２を混合土１５で埋め戻す際に、土砂１６と塊状成形体１３とを別個に埋め戻しの作業現場に運搬し、この現場で混合土１５を作成しながら作業を行うことができる。この結果、混合土１５の運搬作業の無駄および運搬等に伴う喪失を最小限に抑制することができる。
【００５９】
次に、図１に示すように、上記の埋設施設が長期間に亘って放置された結果、例えば地震等によりコンクリート層４および止水壁１７が破損した場合には、破損した部分から地下水等が浸入し、各壁部５・１１・１２の周囲を覆うようにして横穴１を冠水させることになる。この後、冠水当初においては、各壁部５・１１・１２において地下水が成形体７・１３の表面に沿って内部に浸入することになる。ところが、地下水と成形体７・１３とが接触すると、成形体７・１３が地下水を吸収して膨潤する結果、形状を変化および消失して空隙を塞いだ充填状態にする。また、地下水がコンクリート層４を介して浸入したときに、同材質からなるベントナイト系流動体６と成形体７・１３とは、地下水を吸収する際に膨潤すると共に弾塑性的に変形して空隙を塞ぐことから、同一化したベントナイト系材料として地下水の透水を防止する。
【００６０】
そして、図５のベントナイト系材料の充填密度と膨潤圧との関係および図６の密度と透水係数との関係に示すように、成形体７・１３または混合体が例えば１．８ｇ／ｃｍ3 の所期充填乾燥密度を越える充填乾燥密度で充填されているため、大きな膨潤圧により止水性の極めて優れた各壁部５・１１・１２でピット８が覆われた状態になる。この結果、ピット８に収容された廃棄物９中の例えばイオン化した放射性物質が地下水と共に各壁部５・１１・１２を浸透して外部に漏出することがない。
【００６１】
次に、本実施形態の柱状成形体７および塊状成形体１３が有する一軸圧縮強度や充填乾燥密度について調査するため、以下の試験を行った。
【００６２】
先ず、ベントナイト系流動体としてクニミネ工業製のクニゲルＶ１（Ｎａ型）、クニボンド（Ｃａ型）、および日商ベントナイト製のＭＸ−８０（Ｎａ型）の３種類を用意した。また、ケイ砂として三河珪石製の５号三河（平均粒径約０．４ｍｍ）と瓢屋製のＮ−３０（平均粒径約１ｍｍ）との２種類を用意した。そして、これらの材料を表１のパラメータで均質混合し、図７に示すように、混合物を成形ゴム型６４に投入した。この後、成形室６３に成形ゴム型６４をセットし、２００ＭＰａ、４００ＭＰａおよび６００ＭＰａの３種類の圧力で等方圧加圧処理を行うことによって、各種パラメータに基づいた柱状成形体および塊状成形体を作成した。
【００６３】
【表１】
【００６４】
この後、柱状成形体を機械加工することにより試験片を作成し、この試験片の寸法および重量を測定すると共に、島津製作所製の１００tonf万能試験機により一軸圧縮強度を測定した。この結果、図８に示すように、ケイ砂混合なしの場合の一軸圧縮強度は、クニゲルＶ１とクニボンドが同程度であり、２００ＭＰａの成形応力で約２５０ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。そして、この強度であれば、コンクリートと同程度の圧縮強度であるため、強度部材として適用可能であることが判明した。尚、ＭＸ−８０は、試験対象となった全成形体の中で最も低い一軸圧縮強度（同条件で１５０ｋｇｆ／ｃｍ2 以下）であった。
【００６５】
また、図８で成形体嵩密度として示した各成形体の成形体乾燥密度（含水率５〜９ｗｔ％）は、クニゲルＶ１およびＭＸ−８０が約２．２ｇ／ｃｍ3 、クニボンドが約１．９ｇ／ｃｍ3 であった。尚、成形体中に組成の偏在はなく、ｎ＝２で作製した成形体間で圧縮強度の偏差は少ないものであった。
【００６６】
また、ケイ砂を２０ｗｔ％混合した成形体は、圧縮強度が３０％程低下していた。ケイ砂の種類（５号三河、Ｎ−３０）間では有為な差はないが、砂混合無しの場合と比べると、混合有りの方がやや高い密度であった。そして、ケイ砂の有無に拘わらず水を数ｗｔ％添加することによって、高強度にできることが確認された。
【００６７】
次に、一軸圧縮処理で圧密成形することにより円柱形状の柱状成形体を作成した。尚、球形状の塊状成形体については、後述の一軸圧縮を行う金型装置の構造上、圧縮方向に対して直交する水平方向の圧縮が困難であったため、作成することができなかった。
【００６８】
具体的には、例えば図９に示すように、キャビティの形状が円柱形状となるように形成された上蓋部７１、円筒部７２、および昇圧部７３からなる金型７４を準備すると共に、この金型７４が着脱可能にセットされ、上蓋部７１を固定状態に保持しながら昇圧部７３を油圧シリンダ７５で昇降可能な金型装置７６を準備した。
【００６９】
この後、図１０に示すように、文献や予備試験における成形圧力と成形体の密度との関係に基づいて圧密成形された形成体が図１１の円柱形状の成形体（高さ：１５ｍｍ、直径：４０ｍｍ）となるようにベントナイト系材料の充填量を決定した。尚、ベントナイト系材料には、脱水処理を施していない自然状態のＭＸ−８０およびクニゲルを使用した（Ｓ１）。
【００７０】
これらのベントナイト系材料を電子天秤（秤量範囲０〜２００ｇ、最小表示０．０００１ｇ）により計量し( Ｓ２) 、金型７４のキャビティに投入した( Ｓ３) 。そして、金型７４を金型装置７６にセットし、一軸圧縮よる圧密成形を行った。このときの圧縮条件は、昇圧時間を約１分、所定圧力保持時間を１分、降圧時間を約１分とした( Ｓ４) 。
【００７１】
圧密成形が完了すると、成形体を金型７４から取り出し( Ｓ５) 、自然状態の成形体の寸法を測定すると共に重量を測定した。尚、寸法の測定は、直径方向および厚み方向の各２箇所（対角位置）について行った (Ｓ６) 。そして、成形体を乾燥する前の密度を算出した( Ｓ７) 。
【００７２】
次に、成形体を乾燥器にセットし、１５０℃の環境下で約７０時間放置することにより成形体に対する乾燥を行った( Ｓ８) 。この後、成形体を乾燥器から取り出し( Ｓ９) 、取り出してから１分以内に乾燥処理後の重量を計量した( Ｓ１０) 。そして、この重量の変動幅が０．１％以内になるまで乾燥および計量( Ｓ８〜Ｓ１０) を繰り返し、０．１％以内になったときに、圧縮成形時の体積で乾燥処理後の重量を除算することによって、乾燥密度を求めた( Ｓ１１) 。
【００７３】
上記の試験を行うことによって、自然状態および乾燥処理後のベントナイト系材料（クニゲルＶ１、ＭＸ−８０）の圧力と密度とについて表２の結果を得た。これにより、表２の結果をグラフ化した図１２に示すように、一軸圧縮による成形体においては、乾燥処理後の成形体密度（乾燥密度）の最大値が１００ＭＰａで１．９４（ｇ/ ｃｍ3）であり、且つグラフの曲線の状態から、１００ＭＰａ以上で一軸圧縮を行っても、最大値が２．００（ｇ/ ｃｍ3）以下になると予測された。
【００７４】
【表２】
【００７５】
この結果、一軸圧縮による成形は、図８における乾燥密度が約２．２ｇ／ｃｍ3 に到達する等方圧加圧処理による成形と比較した場合、等方圧加圧処理に対して成形体の乾燥密度が低くなることが判明した。尚、一軸圧縮の乾燥密度が等方圧加圧処理の乾燥密度よりも低くなる理由は、以下のメカニズムによると考えられる。
【００７６】
即ち、図１３に示すように、同図( ａ) のベントナイト系材料が圧縮される前においては、同図（ｂ）のようにベントナイト系材料８０の各構成要素（分子や粒等）７０ａが分散した状態で存在していると推測される。そして、同図（ｃ）に示すように等方圧加圧処理（ＣＩＰ）により全方向から三次元的に圧縮されると、上下方向および左右方向に隣接する構成要素８０ａ同士が圧接されることによって、同図（ｄ）に示すように、内部に空間が存在しないベントナイト系材料８０の成形体となる。これに対し、一軸圧縮の場合には、同図（e ）に示すように一方向からの圧縮であるため、この方向に一致した例えば上下方向に隣接する構成要素８０ａ同士は圧接されるが、左右方向に隣接する構成要素８０ａ同士は圧接されることがない。この結果、同図（ｆ）に示すように内部に空間が存在するベントナイト系材料８０の成形体となることから、一軸圧縮の乾燥密度が等方圧加圧処理の乾燥密度よりも低くなると考えられる。
【００７７】
また、上述の試験において、図１２に示すように、水分を含んだ自然状態の成形体密度が乾燥処理後の成形体密度よりも高い数値を示す結果が得られた。これにより、自然状態であったり、乾燥が不十分となっていて成形体に水分が含まれている場合には、密度が高い数値を示すことが確認された。尚、成形体の密度を高める要因としては、粉砕前の岩石状のベントナイト系材料を用いて成形体としたり、ケイ砂等の比重の大きな鉱物がベントナイト系材料中に含有していることが考えられるが、本試験においては水分量の相違を除いて同一の材料を用いて試験を行ったので、水分が成形体の密度に大きな影響を与える要因になることが明らかになった。
【００７８】
次に、成形体と充填率との関係を調査した。
具体的には、各種の粒径を有した球形状の塊状成形体を成形体乾燥密度ρ０が２．０〜２．４ｇ／ｃｍ3 となるように作成した。そして、これら各種の粒径を有した塊状成形体の中から特定（１種類）の粒径の塊状成形体を選択し、１９４Ｄ×１９４Ｗの試験容器に投入して充填率を調べた。この結果、表３および図１４に示すように、１種の粒径を有した塊状成形体を用いた場合には、１〜５０ｍｍの粒径範囲において充填率を６３％〜５０％の範囲で調整できることが判明した。
【００７９】
【表３】
【００８０】
また、上記のようにして作成した塊状成形体の中から、２種の粒径を有した塊状成形体を選択し、これらの塊状成形体を混合しながら１９４Ｄ×１９４Ｗの試験容器に投入して充填率を調べた。この結果、図１５に示すように、２種の粒径を有した塊状成形体を組み合わせた場合には、粒径比を調整することによって、充填率を８２％〜５０％の範囲で調整できることが判明した。
【００８１】
また、上記のようにして作成した塊状成形体の中から、最小粒径を規定しながら２種以上の粒径を有した塊状成形体を選択し、これらの塊状成形体を混合しながら１９４Ｄ×１９４Ｗの試験容器に投入して充填率を調べた。この結果、図１６に示すように、最小粒径を例えば６ｍｍと規定しながら２種の粒径を有した塊状成形体を組み合わせた場合には、１〜５０ｍｍの粒径範囲において充填率を５０％〜７９％の範囲で調整できることが判明した。
【００８２】
さらに、各種の粒径および形状を有した塊状成形体（球体、楕円球体、正８面体、１４面体）を作成し、試験容器に投入して充填率を調べた。この結果、『代表長/ 容器一辺長』と『充填率』との関係が表４のように得られた。そして、この関係を図１７に示すようにグラフ化したところ、塊状成形体の粒径や形状が変更されても、充填率の最大値が６４％になることが判明した。
【００８３】
【表４】
【００８４】
また、上記の塊状成形体（球体、楕円球体、正８面体、１４面体）のそれぞれについて、２種の粒径を有した塊状成形体を選択し、これらの塊状成形体を混合しながら試験容器に投入して充填率を調べた。尚、混合割合は、小粒径の塊状成形体が大粒径の塊状成形体に対して３０〜５０％の混合割合の範囲となるように調整した。この結果、『粒径比』と『充填率』との関係が表５のように得られた。そして、この関係を図１８に示すようにグラフ化したところ、０．１以下の粒径比において最高の充填率が形状の違いに拘わらずに得られることが判明した。
【００８５】
【表５】
【００８６】
さらに、上記の塊状成形体（球体、楕円球体、正８面体、１４面体）のそれぞれについて、粒径比を０．４と０．１２と０．０６とに変更しながら充填率を調べた。この結果、小粒径の塊状成形体の『混合割合』と『充填率』との関係が表６のように得られた。そして、この関係を図１９に示すようにグラフ化したところ、混合割合が３０〜６０％において最高充填域となることが判明した。
【００８７】
【表６】
【００８８】
次に、ベントナイト系流動体としてクニゲルＶ１、クニボンド、およびＭＸ−８０を用意し、図２０の示す膨潤圧測定試験用の拘束容器内充填密度を１．８ｇ／ｃｍ3 となるように、第１〜第３成形体（No. １〜No. ３）を作成した。尚、その他の密度を求めたところ、表７に示すようであった。そして、これらの第１〜第３成形体（No. １〜No. ３）を図２０の試験装置において水中に浸漬し、浸漬時間の経過に伴う膨潤圧の変化を測定した。この結果、図２１に示すように、浸漬時間の経過に伴って膨潤圧が上昇することによって、最終的には成形前のベントナイト系流動体が膨潤された場合と変わらない状態になることが確認された。
【００８９】
【表７】
【００９０】
これにより、以上の試験結果から、本実施形態の成形体７・１３は、(1) 高強度、(2) 密度管理容易、(3) 搬送容易、(3) 施工用隙間掘削および隙間充填材不要、(4) ブロック組立て・位置決め不要、(5) 遠隔施工可能等の特性を有することが確認された。そして、これらの特性を有した成形体７・１３であれば、地下処分場の廃棄体層内部や外周充填材、坑道ベントナイトプラグ、坑道埋め戻し材添加物等への用途に好適に使用可能であることが判明した。
【００９１】
以上のように、本実施形態の埋設施設は、図１に示すように、廃棄物９を収容したピット８やサイロ等（収容部材）の周囲全体をベントナイト系材料の外周充填壁２６（底壁部５、側壁部１１、上壁部１２）で覆って地下水の浸入を防止するように構成されたものである。そして、外周充填壁２６の底壁部５は、上記の所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるようにベントナイト系材料を圧密成形して形成され、ピット８を支持する柱状成形体７を有した構成にされている。即ち、底壁部５は、ベントナイト系流動体６を圧密成形して形成され、上下端面がこの底壁部５の上下面となるように立設された柱状成形体７を有した構成にされている。また、外周充填壁２６の側壁部１１や上壁部１２は、ベントナイト系材料を圧密成形して形成された多数の塊状成形体１３を有した構成にされている。
【００９２】
上記の構成によれば、圧密成形により大きな圧縮強度および高強度を備えた柱状成形体７がピット８を支持しているため、ピット８や廃棄物９の重量が底壁部５に作用した場合でも、柱状成形体７により底壁部５の形状を保持して変形を防止することができる。これにより、底壁部５が部分的に変形することによるピット８の傾倒を防止することができるため、ピット８との間で一定の位置関係を要するハンドリング装置等の遠隔操作により廃棄物９をピット８に収容する場合でも、高い位置決め精度でもって廃棄物９を容易に収容させることができる。一方、側壁部１１においては、圧密成形により高密度に形成された塊状成形体１３により側壁部１１に対して所定以上の充填乾燥密度を付与することができるため、従来のベントナイト系流動体６のみで側壁部１１を形成する場合のように、側壁部１１を外部から突き固めるための作業エリアを設ける必要がない。この結果、作業エリアの形成や埋め戻しの作業が不要になると共に、突き固め時における作業員の被爆等を防止することができる。
【００９３】
また、柱状成形体７が所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように形成されているため、柱状成形体７の周囲に隙間がある場合でも、底壁部５の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度またはこの密度以上にすることができる。従って、従来のように成形体を隙間無く配置する場合よりも、柱状成形体７を設置するときの位置決め精度を緩やかにすることができるため、底壁部５を容易に形成することができる。さらに、柱状成形体７の設置数を増減することによって、底壁部５を任意のサイズに変更することができるため、多くの廃棄物９を収容するピット８を備えた埋設施設に対しても容易に適用することができる。
【００９４】
尚、本実施形態においては、外周充填壁２６が底壁部５と側壁部１１と上壁部１２とで立方体形状に構成された場合について説明しているが、外周充填壁２６は、側壁部１１や上壁部１２の有無が明確でない球体形状や砲弾形状、三角錐形状に構成されていても良いし、底壁部５が存在しない構成であっても良い。そして、これら各種の形状の外周充填壁２６において、底壁部５とはピット８の下面よりも下方部分のことを意味し、側壁部１１とはピット８の側方部分のことを意味し、上壁部１２とはピット８の上方部分のことを意味する。
【００９５】
また、本実施形態において、底壁部５が複数の柱状成形体７を備えた場合について説明しているが、充填乾燥密度を得ることができれば、大きな直径を有した単数の柱状成形体７を備えていても良い。また、柱状成形体７は、横断面が円形状とされているが、これに限定されるものではなく、横断面を楕円形状や三角形状、四角形状、五角形状以上の多角形状にされていても良い。また、本実施形態においては、柱状成形体７の周囲にベントナイト系流動体６を流し込んで底壁部５を形成しているが、これに限定されるものでもなく、柱状成形体７の周囲にベントナイト系流動体６と塊状成形体１３との混合体を流し込むことにより底壁部５を形成しても良い。
【００９６】
さらに、本実施形態においては、球形状の塊状成形体１３を用いた場合について説明しているが、塊状成形体１３は、略球状であれば良く、上述の球形状の他、６面体や８面体、１４面体等の多面体形状であっても良いし、楕円体形状であっても良い。尚、略球状とは、球形状や、６面体や８面体、１４面体等の多面体形状、楕円体形状等の全ての形状を含む立体的外形の状態を意味したものである。そして、多面体形状や楕円体形状の塊状成形体１３を用いた場合には、球形状の塊状成形体１３を用いた場合よりも、充填乾燥密度を高めることが可能になる。さらに、これら各種形状の塊状成形体１３を組み合わせて用いても良く、この場合には、充填乾燥密度を一層高めることができる。
【００９７】
また、本実施形態においては、底壁部５がベントナイト系流動体６と柱状成形体７とで形成され、側壁部１１および上壁部１２が塊状成形体１３とベントナイト系流動体６との混合体で形成された場合について説明しているが、これに限定されるものでもない。
【００９８】
即ち、底壁部５は、柱状成形体７のみで形成されていても良いし、柱状成形体７と塊状成形体１３とで形成されていても良いし、さらに、柱状成形体７と塊状成形体１３とベントナイト系流動体６とで形成されていても良い。また、側壁部１１は、塊状成形体１３のみで形成されていても良いし、柱状成形体７と塊状成形体１３とで形成されていても良いし、さらに、柱状成形体７と塊状成形体１３とベントナイト系流動体６とで形成されていても良い。また、上壁部１２は、塊状成形体１３のみで形成されていても良いし、柱状成形体７と塊状成形体１３とで形成されていても良いし、柱状成形体７と塊状成形体１３とベントナイト系流動体６とで形成されていても良い。
【００９９】
具体的には、例えば図２２に示すように、各壁部５・１１・１２が塊状成形体１３とベントナイト系流動体６と柱状成形体７との混合体で形成されていても良い。
【０１００】
即ち、上述の図３（ａ）〜（ｆ）および図４（ａ）〜（ｃ）と同様の施工方法によって、ベントナイト系材料を圧密成形して形成された柱状成形体７を立設した後、これら柱状成形体７の上下端面が上下面となるようにベントナイト系流動体６と塊状成形体１３とを充填することより底壁部５を形成する（底壁部形成工程）。この後、底壁部５上にピット８（収容部材）を形成し（収容部材形成工程）、ピット８に廃棄物９を搬入して蓋体１０により封止する（搬入工程）。
【０１０１】
この後、図２４に示すように、ピット８の側面を囲むように柱状成形体７を積み重ねることにより設けた後（図２３（ａ））、柱状成形体７の周囲に多数の塊状成形体１３とベントナイト系流動体６とを投入して側壁部１１を形成する（図２３（ｂ）：側壁部形成工程）。そして、ピット８の上面を柱状成形体７で覆った後（図２３（ｃ））、柱状成形体７を多数の塊状成形体１３とベントナイト系流動体６とで覆うことにより上壁部１２を形成する（図２３（ｄ））：上壁部形成工程）。この後、ベントナイト系混合土１５を坑道部２で埋め戻すことにより埋設施設として完成する（図２３（ｅ））。このように構成された側壁部１１および上壁部１２であれば、ベントナイト系材料の充填密度を一層高めることができる。
【０１０２】
さらに、埋設施設は、例えば図２５に示すように、底壁部５がベントナイト系流動体６と柱状成形体７とで形成され、側壁部１１が塊状成形体１３のみで形成され、上壁部１２が柱状成形体７と塊状成形体１３とで形成された構成にされていても良い。そして、この構成であれば、埋設施設の施工時の作業性を極めて良好なものにすることができる。
【０１０３】
また、本実施形態においては、主に地下深部の埋設施設を前提として説明しているが、柱状成形体や塊状成形体、これら成形体を組み合わせたものは、表層より掘削した埋設施設や中間的な深度の埋設施設に適用することもできる。また、本実施形態においては、放射性物質を含有した廃棄物９を処分する埋設施設として説明しているが、例えば重金属類等の他の有害物質を含む廃棄物９を処分したり、長期間に亘って保管する埋設施設に適用することもできる。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設であって、前記外周充填壁は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成され、前記収容部材を支持する複数の柱状成形体で形成された底壁部を備えており、前記柱状成形体は、底壁部の厚みと同一の長さに設定されており、軸心方向が鉛直方向に一致するように立設されている構成である。
【０１０５】
上記の構成によれば、底壁部に地下水が接触すると、接触当初においては、柱状成形体の周面に沿って地下水が浸入することになるが、暫くすると、柱状成形体が地下水を吸収して膨潤することによって、周囲の空隙を塞いで底壁部の全体を膨潤状態のベントナイト系材料で満たすことになる。この結果、ベントナイト系材料としての止水性の機能を発揮し、地下水の透水を阻止するため、廃棄物や廃棄物中の例えばイオン化した放射性物質が地下水と共に外部に漏出することを防止することができる。
【０１０６】
また、圧密成形により大きな圧縮強度を備えた柱状成形体が収容部材を支持しているため、収容部材や廃棄物の重量が底壁部に作用した場合でも、柱状成形体により底壁部の形状を保持して変形を防止することができる。これにより、底壁部が部分的に変形することによる収容部材の傾倒を防止することができるため、収容部材との間で一定の位置関係を要するハンドリング装置等の遠隔操作により廃棄物を収容部材に収容する場合でも、高い位置決め精度でもって廃棄物を容易に収容させることができる。また、柱状成形体は、成形体自体が高強度であるため、輸送や地下への搬送時に落下や衝突、振動により衝撃が付与された場合でも破損することがない。
【０１０７】
また、柱状成形体が所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように形成されているため、柱状成形体の周囲に隙間がある場合でも、底壁部の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度またはこの密度以上にすることができる。従って、従来のように成形体を隙間無く配置する場合よりも、柱状成形体を設置するときの位置決め精度を緩やかにすることができるため、底壁部を容易に形成することができる。さらに、柱状成形体の設置数を増減することによって、底壁部を任意のサイズに変更することができるため、多くの廃棄物を収容する収容部材の埋設施設に対しても容易に適用することができる。
【０１０８】
本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設であって、前記外周充填壁は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して略球状に形成された多数の塊状成形体で形成された側壁部を備えている構成である。
【０１０９】
上記の構成によれば、側壁部に地下水が接触すると、接触当初においては、塊状成形体の周面に沿って地下水が浸入することになるが、暫くすると、塊状成形体が地下水を吸収して膨潤することによって、周囲の空隙を塞いで側壁部の全体を膨潤状態のベントナイト系材料で満たすことになる。この結果、ベントナイト系材料としての止水性の機能を発揮し、地下水の透水を阻止するため、廃棄物や廃棄物中の例えばイオン化した放射性物質が地下水と共に外部に漏出することを防止することができる。
【０１１０】
また、圧密成形により大きな圧縮強度を備えた塊状成形体により側壁部に対して所定以上の強度を付与することができると共に、所期充填乾燥密度またはこの密度以上の充填乾燥密度を出現させることができるため、従来のベントナイト系流動体のみで側壁部を形成する場合のように、側壁部を外部から突き固めるための作業エリアを設ける必要がない。この結果、作業エリアの形成や埋め戻しの作業が不要になると共に、突き固め時における作業員の被爆等を防止することができる。
【０１１１】
また、塊状成形体は、成形体自体が高強度であるため、輸送や地下への搬送時に落下や衝突、振動により衝撃が付与されたり、ピット等の上方位置から底壁部上面付近への施工時に衝撃が付与された場合でも破損することがない。これにより、例えば上方位置から塊状成形体を投入して自然落下により積み重ねながら側壁部とすることができるため、側壁部を極めて容易に形成することができる。さらに、塊状成形体の数量を増減することによって、側壁部を任意のサイズに変更することができるため、多くの廃棄物を収容する収容部材の埋設施設に対しても容易に適用することができる。
【０１１２】
本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設であって、前記外周充填壁は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成され、底壁部の厚みと同一の長さに設定され、軸心方向が鉛直方向に一致するように立設されることにより前記収容部材を支持する複数の柱状成形体で形成された底壁部と、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された多数の塊状成形体を有した側壁部とを備えている構成である。
【０１１３】
上記の構成によれば、側壁部や底壁部に地下水が接触すると、接触当初においては、塊状成形体や柱状成形体の周面に沿って地下水が浸入することになるが、暫くすると、これらの成形体が地下水を吸収して膨潤することによって、周囲の空隙を塞いで側壁部および底壁部の全体を膨潤状態のベントナイト系材料で満たされることになる。この結果、ベントナイト系材料としての止水性の機能を発揮し、地下水の透水を阻止するため、廃棄物や廃棄物中の例えばイオン化した放射性物質が地下水と共に外部に漏出することを防止することができる。
【０１１４】
また、圧密成形により大きな圧縮強度を備えた柱状成形体が収容部材を支持しているため、収容部材や廃棄物の重量が底壁部に作用した場合でも、柱状成形体により底壁部の形状を保持して変形を防止することができる。これにより、底壁部が部分的に変形することによる収容部材の傾倒を防止することができるため、収容部材との間で一定の位置関係を要するハンドリング装置等の遠隔操作により廃棄物を収容部材に収容する場合でも、高い位置決め精度でもって廃棄物を容易に収容させることができる。また、柱状成形体は、成形体自体が高強度であるため、輸送や地下への搬送時に落下や衝突、振動により衝撃が付与された場合でも破損することがない。
【０１１５】
また、柱状成形体が所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように形成されているため、柱状成形体の周囲に隙間がある場合でも、底壁部の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度またはこの密度以上にすることができる。従って、従来のように成形体を隙間無く配置する場合よりも、柱状成形体を設置するときの位置決め精度を緩やかにすることができるため、底壁部を容易に形成することができる。さらに、柱状成形体を設置数を増減することによって、底壁部を任意のサイズに変更することができるため、多くの廃棄物を収容する収容部材の埋設施設に対しても容易に適用することができる。
【０１１６】
さらに、上記の構成によれば、圧密成形により大きな圧縮強度を備えた塊状成形体により側壁部に対して所定以上の強度を付与することができると共に、所期充填乾燥密度またはこの密度以上の充填乾燥密度を出現させることができるため、従来のベントナイト系流動体のみで側壁部を形成する場合のように、側壁部を外部から突き固めるための作業エリアを設ける必要がない。この結果、作業エリアの形成や埋め戻しの作業が不要になると共に、突き固め時における作業員の被爆等を防止することができる。
【０１１７】
また、塊状成形体は、成形体自体が高強度であるため、輸送や地下への搬送時に落下や衝突、振動により衝撃が付与されたり、ピット等の上方位置から底壁部上面付近への施工時に衝撃が付与された場合でも破損することがない。これにより、例えば上方位置から塊状成形体を投入して自然落下により積み重ねながら側壁部とすることができるため、側壁部を極めて容易に形成することができる。さらに、塊状成形体の数量を増減することによって、側壁部を任意のサイズに変更することができるため、多くの廃棄物を収容する収容部材の埋設施設に対しても容易に適用することができる。
【０１１８】
本発明は、前記底壁部は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体を有する構成である。これにより、より高い充填乾燥密度を有することで優れた止水性を有し、有害成分の漏出を十分に抑制できる底壁部を容易に得ることができる。
【０１１９】
本発明は、前記側壁部は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成され、底壁部の厚みと同一の長さに設定され、軸心方向が鉛直方向に一致するように立設された柱状成形体を有する構成である。これにより、より高い充填乾燥密度を有することで優れた止水性を有し、有害成分の漏出を十分に抑制できる側壁部を容易に得ることができる。
【０１２０】
本発明は、前記外周充填壁は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された柱状成形体および塊状成形体の少なくとも一方で形成された上壁部を備えている構成である。これにより、上述のように、容易な作業でもって各種サイズに応じた優れた止水性を有し、有害成分の漏出を十分に抑制できる。
【０１２１】
本発明は、前記外周充填壁は、前記ベントナイト系材料の粒体からなるベントナイト系流動体が加えられている構成である。
上記の構成によれば、底壁部や側壁部等を有した外周充填壁に地下水が接触すると、接触当初においては、塊状成形体や柱状成形体等の成形体の側面に沿って地下水が浸入することになるが、柱状成形体がベントナイト系流動体と同一の材質からなっているため、柱状成形体が地下水を吸収して周囲のベントナイト系流動体と同様の膨潤状態になる。この結果、柱状成形体とベントナイト系流動体とが短時間で同一化することによって、ベントナイト系材料としての止水性の機能を早期に発揮し、地下水の透水を阻止するため、廃棄物や廃棄物中の例えばイオン化した放射性物質が地下水と共に外部に漏出することを十分に防止することができる。
【０１２２】
本発明は、前記収容部材に到達可能に形成された坑道部を備えており、該坑道部が、等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体を土砂に添加したベントナイト系混合土により埋め戻されている構成である。
上記の構成によれば、塊状成形体が大きな強度を有し、運搬が容易であるため、坑道部をベントナイト系混合土で埋め戻す際に、土砂と塊状成形体とを別個に埋め戻しの作業現場に運搬し、この現場でベントナイト系混合土を作成しながら作業を行うことができる。この結果、ベントナイト系混合土の運搬作業の無駄および運搬等に伴う喪失を最小限に抑制することができる。
【０１２３】
本発明は、埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、１種の粒径からなる構成である。これにより、各壁部における充填乾燥密度の調整を容易に行うことができる。
【０１２４】
本発明は、埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、複数の粒径の組み合わせからなる構成である。これにより、各壁部における充填乾燥密度の調整を細かく行うことができる。
【０１２５】
本発明は、等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、前記複数の粒径の組み合わせの中で最小粒径が設定されている構成である。これにより、所期充填乾燥密度にするために必要な塊状成形体の最小粒径およびその数量を調整することで充填乾燥密度を適切に設定することが可能になる。
【０１２６】
本発明は、前記等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体は、多面体形状または楕円体形状である構成である。これにより、上方からの自然落下により設置した際の充填形状および構造を特定できると共に、充填乾燥密度を十分に高いものに制御することができる。
【０１２７】
本発明は、前記等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体は、球形状、多面体形状および楕円体形状のうちの少なくとも２種類以上の形状の組み合わせからなる構成である。これにより、充填乾燥密度をより高いものに規定することができる。
【０１２８】
本発明は、前記塊状成形体の粒径は、１〜５０ｍｍである構成である。また、本発明は、埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、前記塊状成形体は、粒径比が０．６以下の２種の粒径の組み合わせである構成である。本発明は、埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、前記塊状成形体は、２種の粒径の組み合わせであって、小粒径の混合割合が２０〜７０％である構成である。
【０１２９】
本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設の施工方法において、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された複数の柱状成形体を立設することにより前記外周充填壁の底壁部を形成する第１壁部形成工程と、前記底壁部上に前記収容部材を形成する収容部材形成工程と、前記収容部材に廃棄物を搬入して蓋体により封止する搬入工程と、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された多数の塊状成形体を前記収容部材の周囲に投入して前記外周充填壁の側壁部および上壁部を形成する第２壁部形成工程とを有する構成である。
上記の構成によれば、柱状成形体および塊状成形体により各壁部の強度を所定以上の強度にすることができると共に、各壁部の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度にすることができるため、作業員が各壁部を形成する際に、突き固める等の作業を行う必要がない。
【０１３０】
本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設の施工方法において、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された複数の柱状成形体を立設した後、これら柱状成形体の上下端面が上下面となるように、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系流動体と等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体とを充填することより前記外周充填壁の底壁部を形成する底壁部形成工程と、前記底壁部上に前記収容部材を形成する収容部材形成工程と、前記収容部材に廃棄物を搬入して蓋体により封止する搬入工程と、前記柱状成形体を前記収容部材の側面を囲むように設けた後、該柱状成形体の周囲に多数の前記塊状成形体を投入して前記外周充填壁の側壁部を形成する側壁部形成工程と、前記収容部材の上面を前記塊状成形体で覆うことにより前記外周充填壁の上壁部を形成する上壁部形成工程とを有する構成である。上記の構成によれば、柱状成形体および塊状成形体により各壁部の強度を所定以上の強度にすることができると共に、各壁部の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度にすることができるため、作業員が各壁部を形成する際に、突き固める等の作業を行う必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】埋設施設の縦断面図である。
【図２】埋設施設の全体構造を示す説明図である。
【図３】埋設施設の施工過程を示す説明図である。
【図４】埋設施設の施工過程を示す説明図である。
【図５】充填密度と膨潤圧との関係を示すグラフである。
【図６】充填密度と透水係数との関係を示すグラフである。
【図７】等方圧加圧処理を行う加圧装置の概略構成図である。
【図８】圧縮強度および嵩密度と成形応力との関係を示すグラフである。
【図９】一軸圧縮処理を行う金型装置の概略構成図である。
【図１０】一軸圧縮処理により形成された成形体に対する試験手順を示すフローチャートである。
【図１１】円柱形状の成形体の斜視図である。
【図１２】一軸圧縮による成形圧力と成形体密度との関係を示すグラフである。
【図１３】等方圧加圧および一軸圧縮によるあ圧縮状態を示す説明図である。
【図１４】充填率と粒径との関係を示すグラフである。
【図１５】充填率と粒径との関係を示すグラフである。
【図１６】充填率と粒径との関係を示すグラフである。
【図１７】充填率と粒径/ 容器１辺長さとの関係を示すグラフである。
【図１８】充填率と粒径比との関係を示すグラフである。
【図１９】充填率と混合割合との関係を示すグラフである。
【図２０】膨潤圧測定試験機の概略図である。
【図２１】成形体の膨潤圧の経時変化を示すグラフである。
【図２２】埋設施設の縦断面図である。
【図２３】埋設施設の施工過程を示す説明図である。
【図２４】埋設施設の施工過程の一部を示す説明図である。
【図２５】埋設施設の縦断面図である。
【図２６】従来の埋設施設の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 横穴
２ 坑道部
３ 収容部
４ コンクリート層
５ 底壁部
６ ベントナイト系流動体
７ 柱状成形体
８ ピット
９ 廃棄物
１０ 蓋体
１１ 側壁部
１２ 上壁部
１３ 塊状成形体
１４ 止水板
１４' 仮止水板
１５ ベントナイト系混合土
１６ 土砂
１７ 止水壁
２０ 作業エリア
２１ アクセス坑道
２２ 水平坑道
２３ レール
２４ ハンドリング装置
２５ モルタル
２６ 外周充填壁
６０ 高圧円筒容器
６１ 上蓋
６２ 下蓋
６３ 成形室
６４ 成形ゴム型
７１ 上蓋部
７２ 円筒部
７３ 昇圧部
７４ 金型
７５ 油圧シリンダ
７６ 金型装置
８０ ベントナイト系材料
８０ａ 構成要素
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物を収容したピット等の周囲全体をベントナイト系材料で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設およびその施工方法、それに使用される成形体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、高レベルな放射能を含む放射性廃棄物のように環境や人体に長期間に亘って悪影響を及ぼす廃棄物は、大深度等に設けられた埋設施設に搬入して処分される。また、放射能をあまり多く含まない放射性廃棄物は、表層を掘削して設けられた埋設施設に搬入して処分される。さらに中間的な放射能を含むものは、中間程度の深度に設けられた埋設施設に搬入して処分される。この際、廃棄物の処分後に、埋設施設内に地下水が浸入すると、地下水に接触した廃棄物中から放射性物質等の有害成分がイオン化して溶け出し、地下水と共に施設の外部に漏洩することになる。従って、埋設施設は、地下水の浸入およびイオン化した処分対象物の溶出を長期間に亘って防止する必要があるため、所望の止水性を発揮するように規定された所期充填乾燥密度のベントナイト系材料で廃棄物の周囲を覆った構造にされている。
【０００３】
具体的には、ナトリウム型（Ｎａ型）やカルシウム型（Ｃａ型）のベントナイト等の粘土鉱物を主成分とする充填材や、粘土鉱物とケイ砂等の砂を混合した充填材であるベントナイト系材料の粉体または粒体からなるベントナイト系流動体を準備する。そして、例えば図２６に示すように、岩盤等からなる強固な地盤内に横穴５１を形成し、横穴５１の内面全体をコンクリート層５６で補強する。この後、横穴５１の底面にベントナイト系流動体を所期充填乾燥密度となるように敷きつめて底壁部５２を形成した後、底壁部５２上にピット５３（またはサイロ）をコンクリートの打設により形成し、ピット５３内に廃棄物５４を搬入する。そして、ピット５３と横穴５１の側壁との間にベントナイト系流動体を所期充填乾燥密度となるように充填して側壁部５５を形成した後、同様にベントナイト系流動体により上壁部５７を形成する。この後、ピット５３の上方となる横穴５１の上側をベントナイト系流動体を含む混合土で埋めることによって、埋設施設として完成する。
【０００４】
また、近年においては、乾燥状態のベントナイト系流動体を押し固めて作成されたブロック状の成形体を敷き詰めることにより上述の各壁部５２・５５・５７を形成する方法も考えられている。即ち、ベントナイト系流動体を押し固めて成形体を作成する際に、乾燥状態にあるベントナイト系材料に換算した成形体自体の密度である成形体乾燥密度を所期充填乾燥密度に設定する。そして、この成形体を隙間無く配置して各壁部５２・５５・５７を形成することによって、各壁部５２・５５・５７の全体としての密度である充填乾燥密度を所期充填乾燥密度とする方法が考えられている。さらに、成形体を大型化して各壁部５２・５５・５７を一体的に形成する方法も考えられている。
【０００５】
これにより、従来の埋設施設は、ピット５３の全体が止水性に優れたベントナイト系流動体やこの成形体で覆われた構成にされているため、例えば地震等によりコンクリート層５６が破損して横穴５１内に地下水が浸入するような事態になっても、地下水の廃棄物５４への浸入を上記の流動体や成形体のベントナイト系材料により抑制することが可能になっている。また、長期的には浸入した地下水に廃棄物５４の有害成分が溶け出すことになるが、上述のように各壁部５２・５５・５７の充填乾燥密度が所期充填乾燥密度に設定されているため、外部の地下水流へのイオン化した有害成分の漏出も抑制することが可能になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のようにベントナイト系流動体で各壁部５２・５５・５７を形成した場合において、各壁部５２・５５・５７の充填乾燥密度を例えば１．８ｇ／ｃｍ3 等の所期充填乾燥密度にまで高めようとすると、各壁部５２・５５・５７を突き固めて充填率を予め高くしておく必要がある。従って、各壁部５２・５５・５７の充填密度を十分に管理しながら施工することが必要である。さらに、施工時においては、側壁部５５の周囲に作業エリアを設け、この作業エリアに作業員が入って突き固め作業等を行うことが必要になる。この結果、作業に手間取った作業員が必要以上に被爆するおそれがあると共に、作業用エリアを設けたり埋め戻したりするための時間およびベントナイト系材料を余分に要することによって、埋設施設を完成するまでに多くの時間や費用がかかるという問題がある。
【０００７】
また、ベントナイト系流動体で底壁部５２を形成した場合には、ピット５３や廃棄物５４の重量に対して強度が不十分になり易いため、底壁部５２が不均質に沈下する等の変形によりピット５３が傾倒する場合がある。これにより、ピット５３に廃棄物５４を搬入する際に、廃棄物５４を正確に位置決めすることができなかったり、底壁部５２や側壁部５５の一部が規格外にまで薄くなることによりイオン化した処分対象物（有害成分）が透過して漏出することがあるという問題がある。
【０００８】
一方、成形体を隙間無く配置して各壁部５２・５５・５７を形成する構成では、隣接する成形体同士を十分に当接させるように極めて慎重に施工作業を行う必要がある。従って、施工時においては、上述の突き固め作業の場合と同様に、側壁部５５の周囲に設けられた作業エリアに作業員が入って成形体の正確な積み上げ作業等を行うことが必要になる。これにより、必要以上に被爆したり、埋設施設を完成するまでに多くの時間や費用がかかるという問題がある。
【０００９】
また、各壁部５２・５５・５７を成形体で一体的に形成した構成では、多くの廃棄物５４を収容しようとすると、成形体のサイズや重量が過大になって運搬することが困難になるため、少ない廃棄物５４を収容する場合にのみ使用可能であるという使用上の制約がある。
【００１０】
従って、本発明は、ベントナイト系材料の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度に容易にすることができると共に、各壁部５２・５５・５７を十分に高い強度にでき、さらに、多くの廃棄物５４を収容する場合にも好適な埋設施設およびその施工方法、それに使用される成形体を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設であって、前記外周充填壁は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成され、前記収容部材を支持する複数の柱状成形体で形成された底壁部を備えており、前記柱状成形体は、底壁部の厚みと同一の長さに設定されており、軸心方向が鉛直方向に一致するように立設されていることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、底壁部に地下水が接触すると、接触当初においては、柱状成形体の周面に沿って地下水が浸入することになるが、暫くすると、柱状成形体が地下水を吸収して膨潤することによって、周囲の空隙を塞いで底壁部の全体を膨潤状態のベントナイト系材料で満たすことになる。この結果、ベントナイト系材料としての止水性の機能を発揮し、地下水の透水を阻止するため、廃棄物や廃棄物中の例えばイオン化した放射性物質が地下水と共に外部に漏出することを防止することができる。
【００１３】
また、圧密成形により大きな圧縮強度を備えた柱状成形体が収容部材を支持しているため、収容部材や廃棄物の重量が底壁部に作用した場合でも、柱状成形体により底壁部の形状を保持して変形を防止することができる。これにより、底壁部が部分的に変形することによる収容部材の傾倒を防止することができるため、収容部材との間で一定の位置関係を要するハンドリング装置等の遠隔操作により廃棄物を収容部材に収容する場合でも、高い位置決め精度でもって廃棄物を容易に収容させることができる。また、柱状成形体は、成形体自体が高強度であるため、輸送や地下への搬送時に落下や衝突、振動により衝撃が付与された場合でも破損することがない。
【００１４】
また、柱状成形体が所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように形成されているため、柱状成形体の周囲に隙間がある場合でも、底壁部の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度またはこの密度以上にすることができる。従って、従来のように成形体を隙間無く配置する場合よりも、柱状成形体を設置するときの位置決め精度を緩やかにすることができるため、底壁部を容易に形成することができる。さらに、柱状成形体の設置数を増減することによって、底壁部を任意のサイズに変更することができるため、多くの廃棄物を収容する収容部材の埋設施設に対しても容易に適用することができる。
【００１５】
本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設であって、前記外周充填壁は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して略球状に形成された多数の塊状成形体で形成された側壁部を備えていることを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によれば、側壁部に地下水が接触すると、接触当初においては、塊状成形体の周面に沿って地下水が浸入することになるが、暫くすると、塊状成形体が地下水を吸収して膨潤することによって、周囲の空隙を塞いで側壁部の全体を膨潤状態のベントナイト系材料で満たすことになる。この結果、ベントナイト系材料としての止水性の機能を発揮し、地下水の透水を阻止するため、廃棄物や廃棄物中の例えばイオン化した放射性物質が地下水と共に外部に漏出することを防止することができる。
【００１７】
また、圧密成形により大きな圧縮強度を備えた塊状成形体により側壁部に対して所定以上の強度を付与することができると共に、所期充填乾燥密度またはこの密度以上の充填乾燥密度を出現させることができるため、従来のベントナイト系流動体のみで側壁部を形成する場合のように、側壁部を外部から突き固めるための作業エリアを設ける必要がない。この結果、作業エリアの形成や埋め戻しの作業が不要になると共に、突き固め時における作業員の被爆等を防止することができる。
【００１８】
また、塊状成形体は、成形体自体が高強度であるため、輸送や地下への搬送時に落下や衝突、振動により衝撃が付与されたり、ピット等の上方位置から底壁部上面付近への施工時に衝撃が付与された場合でも破損することがない。これにより、例えば上方位置から塊状成形体を投入して自然落下により積み重ねながら側壁部とすることができるため、側壁部を極めて容易に形成することができる。さらに、塊状成形体の数量を増減することによって、側壁部を任意のサイズに変更することができるため、多くの廃棄物を収容する収容部材の埋設施設に対しても容易に適用することができる。
【００１９】
本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設であって、前記外周充填壁は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成され、底壁部の厚みと同一の長さに設定され、軸心方向が鉛直方向に一致するように立設されることにより前記収容部材を支持する複数の柱状成形体で形成された底壁部と、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された多数の塊状成形体で形成された側壁部とを備えていることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成によれば、側壁部や底壁部に地下水が接触すると、接触当初においては、塊状成形体や柱状成形体の周面に沿って地下水が浸入することになるが、暫くすると、これらの成形体が地下水を吸収して膨潤することによって、周囲の空隙を塞いで側壁部および底壁部の全体を膨潤状態のベントナイト系材料で満たされることになる。この結果、ベントナイト系材料としての止水性の機能を発揮し、地下水の透水を阻止するため、廃棄物や廃棄物中の例えばイオン化した放射性物質が地下水と共に外部に漏出することを防止することができる。
【００２１】
また、圧密成形により大きな圧縮強度を備えた柱状成形体が収容部材を支持しているため、収容部材や廃棄物の重量が底壁部に作用した場合でも、柱状成形体により底壁部の形状を保持して変形を防止することができる。これにより、底壁部が部分的に変形することによる収容部材の傾倒を防止することができるため、収容部材との間で一定の位置関係を要するハンドリング装置等の遠隔操作により廃棄物を収容部材に収容する場合でも、高い位置決め精度でもって廃棄物を容易に収容させることができる。また、柱状成形体は、成形体自体が高強度であるため、輸送や地下への搬送時に落下や衝突、振動により衝撃が付与された場合でも破損することがない。
【００２２】
また、柱状成形体が所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように形成されているため、柱状成形体の周囲に隙間がある場合でも、底壁部の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度またはこの密度以上にすることができる。従って、従来のように成形体を隙間無く配置する場合よりも、柱状成形体を設置するときの位置決め精度を緩やかにすることができるため、底壁部を容易に形成することができる。さらに、柱状成形体を設置数を増減することによって、底壁部を任意のサイズに変更することができるため、多くの廃棄物を収容する収容部材の埋設施設に対しても容易に適用することができる。
【００２３】
さらに、上記の構成によれば、圧密成形により大きな圧縮強度を備えた塊状成形体により側壁部に対して所定以上の強度を付与することができると共に、所期充填乾燥密度またはこの密度以上の充填乾燥密度を出現させることができるため、従来のベントナイト系流動体のみで側壁部を形成する場合のように、側壁部を外部から突き固めるための作業エリアを設ける必要がない。この結果、作業エリアの形成や埋め戻しの作業が不要になると共に、突き固め時における作業員の被爆等を防止することができる。
【００２４】
また、塊状成形体は、成形体自体が高強度であるため、輸送や地下への搬送時に落下や衝突、振動により衝撃が付与されたり、ピット等の上方位置から底壁部上面付近への施工時に衝撃が付与された場合でも破損することがない。これにより、例えば上方位置から塊状成形体を投入して自然落下により積み重ねながら側壁部とすることができるため、側壁部を極めて容易に形成することができる。さらに、塊状成形体の数量を増減することによって、側壁部を任意のサイズに変更することができるため、多くの廃棄物を収容する収容部材の埋設施設に対しても容易に適用することができる。
【００２５】
本発明は、前記底壁部は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体を有することを特徴としている。これにより、より高い充填乾燥密度を有することで優れた止水性を有し、有害成分の漏出を十分に抑制できる底壁部を容易に得ることができる。
【００２６】
本発明は、前記側壁部は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成され、底壁部の厚みと同一の長さに設定され、軸心方向が鉛直方向に一致するように立設された柱状成形体を有することを特徴としている。これにより、より高い充填乾燥密度を有することで優れた止水性を有し、有害成分の漏出を十分に抑制できる側壁部を容易に得ることができる。
【００２７】
本発明は、前記外周充填壁は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された柱状成形体および塊状成形体の少なくとも一方で形成された上壁部を備えていることを特徴としている。これにより、上述のように、容易な作業でもって各種サイズに応じた優れた止水性を有し、有害成分の漏出を十分に抑制できる。
【００２８】
本発明は、前記外周充填壁は、前記ベントナイト系材料の粒体からなるベントナイト系流動体が加えられていることを特徴としている。
上記の構成によれば、底壁部や側壁部等を有した外周充填壁に地下水が接触すると、接触当初においては、塊状成形体や柱状成形体等の成形体の側面に沿って地下水が浸入することになるが、柱状成形体がベントナイト系流動体と同一の材質からなっているため、柱状成形体が地下水を吸収して周囲のベントナイト系流動体と同様の膨潤状態になる。この結果、柱状成形体とベントナイト系流動体とが短時間で同一化することによって、ベントナイト系材料としての止水性の機能を早期に発揮し、地下水の透水を阻止するため、廃棄物や廃棄物中の例えばイオン化した放射性物質が地下水と共に外部に漏出することを十分に防止することができる。
【００２９】
本発明は、前記収容部材に到達可能に形成された坑道部を備えており、該坑道部が、等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体を土砂に添加したベントナイト系混合土により埋め戻されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、塊状成形体が大きな強度を有し、運搬が容易であるため、坑道部をベントナイト系混合土で埋め戻す際に、土砂と塊状成形体とを別個に埋め戻しの作業現場に運搬し、この現場でベントナイト系混合土を作成しながら作業を行うことができる。この結果、ベントナイト系混合土の運搬作業の無駄および運搬等に伴う喪失を最小限に抑制することができる。
【００３０】
本発明は、埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、１種の粒径からなることを特徴としている。これにより、各壁部における充填乾燥密度の調整を容易に行うことができる。本発明は、埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、複数の粒径の組み合わせからなることを特徴としている。これにより、各壁部における充填乾燥密度の調整を細かく行うことができる。
【００３１】
本発明は、等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、前記複数の粒径の組み合わせの中で最小粒径が設定されていることを特徴としている。これにより、所期充填乾燥密度にするために必要な塊状成形体の最小粒径およびその数量を調整することで充填乾燥密度を適切に設定することが可能になる。
【００３２】
本発明は、前記等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体は、多面体形状または楕円体形状であることを特徴としている。これにより、上方からの自然落下により設置した際の充填形状および構造を特定できると共に、充填乾燥密度を十分に高いものに制御することができる。
【００３３】
本発明は、前記等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体は、球形状、多面体形状および楕円体形状のうちの少なくとも２種類以上の形状の組み合わせからなることを特徴としている。これにより、充填乾燥密度をより高いものに規定することができる。
【００３４】
本発明は、前記塊状成形体の粒径は、１〜５０ｍｍであることを特徴としている。また、本発明は、埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、粒径比が０．６以下の２種の粒径の組み合わせであることを特徴としている。本発明は、埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、前記塊状成形体は、２種の粒径の組み合わせであって、小粒径の混合割合が２０〜７０％であることを特徴としている。
【００３５】
本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設の施工方法において、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された複数の柱状成形体を立設することにより前記外周充填壁の底壁部を形成する第１壁部形成工程と、前記底壁部上に前記収容部材を形成する収容部材形成工程と、前記収容部材に廃棄物を搬入して蓋体により封止する搬入工程と、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された多数の塊状成形体を前記収容部材の周囲に投入して前記外周充填壁の側壁部および上壁部を形成する第２壁部形成工程とを有することを特徴としている。
上記の構成によれば、柱状成形体および塊状成形体により各壁部の強度を所定以上の強度にすることができると共に、各壁部の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度にすることができるため、作業員が各壁部を形成する際に、突き固める等の作業を行う必要がない。
【００３６】
本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設の施工方法において、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された複数の柱状成形体を立設した後、これら柱状成形体の上下端面が上下面となるように、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体を充填することより前記外周充填壁の底壁部を形成する底壁部形成工程と、前記底壁部上に前記収容部材を形成する収容部材形成工程と、前記収容部材に廃棄物を搬入して蓋体により封止する搬入工程と、前記柱状成形体を前記収容部材の側面を囲むように設けた後、該柱状成形体の周囲に多数の前記塊状成形体を投入して前記外周充填壁の側壁部を形成する側壁部形成工程と、前記収容部材の上面を前記塊状成形体で覆うことにより前記外周充填壁の上壁部を形成する上壁部形成工程とを有することを特徴としている。
上記の構成によれば、柱状成形体および塊状成形体により各壁部の強度を所定以上の強度にすることができると共に、各壁部の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度にすることができるため、作業員が各壁部を形成する際に、突き固める等の作業を行う必要がない。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図２５に基づいて以下に説明する。
本実施の形態に係る埋設施設は、図１に示すように、岩盤等からなる強固な地盤内に形成された横穴１を備えている。尚、横穴１の代わりに縦穴であっても良い。横穴１は、縦断面が半円形状の坑道部２と、縦断面が長方形状の収容部３とを上側および下側にそれぞれ備えた構成にされている。横穴１の内壁面全体には、各部２・３の形状を保持するように、コンクリート層４が形成されていると共に、必要に応じて図示しないロックボルトが岩盤内に打ち込まれている。また、コンクリート層４の壁面には、止水壁１７が設けられており、止水壁１７は、地下水や雨水、雰囲気中の結露水分、コンクリートの自由水等が収容部３および後述の外周充填壁２６（底壁部５、側壁部１１、上壁部１２）内に入り込まないようにしている。
【００３８】
横穴１における収容部３の底面には、外周充填壁２６の一部を構成する所定の厚みを有した底壁部５が形成されている。底壁部５は、ベントナイト系材料の粉体や粒体からなるベントナイト系流動体６と、円柱形状の柱状成形体７とを有している。そして、底壁部５の充填乾燥密度は、例えば１．８ｇ／ｃｍ3 等の所期充填乾燥密度またはこの密度以上に設定されている。
【００３９】
尚、充填乾燥密度とは、底壁部５等の所定の充填空間内に乾燥状態のベントナイト系材料（柱状成形体７やベントナイト系流動体６、塊状成形体１３等）を充填した場合におけるベントナイト系材料の重量を充填空間の体積で除算した値である。また、所期充填乾燥密度とは、所望の止水性および有害成分の漏出抑制効果を発揮するように予め規定されたものであり、例えば１．４ｇ／ｃｍ3 以上の所期充填乾燥密度であれば、ある程度の効果が認められ、１．９ｇ／ｃｍ3 以上の所期充填乾燥密度であれば十分な効果を得ることができる。
【００４０】
上記の柱状成形体７は、ベントナイト系流動体６を例えば数百ＭＰａの成形応力でもって圧密成形（等方圧加圧処理）することにより形成されており、例えば２００ＭＰａの成形応力のときに約２５０ｋｇｆ／ｃｍ2 のコンクリートと略同程度の一軸圧縮強度を発揮する。また、柱状成形体７は、底壁部５の厚みと同一の長さに設定されており、軸心方向が鉛直方向に一致するように立設されていると共に、後述のピット８を面状に支持するピット支持領域において均等に配置されている。また、柱状成形体７は、成形体乾燥密度が例えば１．８ｇ／ｃｍ3 等の所期充填乾燥密度を越えるように設定されている。
【００４１】
尚、成形体乾燥密度（ｇ／ｃｍ3 ）とは、ベントナイト系材料を圧密成形して形成された乾燥状態の柱状成形体７の重量（ｇ）をその体積（ｃｍ3 ）で除算した値である。また、ベントナイト系材料の理論的な圧密限界である真密度は、２．６〜２．７ｇ／ｃｍ3 である。
【００４２】
また、圧密成形（等方圧加圧処理）は、水等の液体を圧力媒体とし、例えば９８ＭＰa(1000kgf/ｃｍ2)以上の高い等方圧力を三次元的に粉体（ベントナイト系材料）に加えて様々な形状に成形する冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ法：Cold Isostatic Pressing 法）により行われる。具体的には、例えば図７に示すように、高圧円筒容器６０の上面および下面を上蓋６１および下蓋６２でそれぞれ密封して内部に成形室６３を形成し、この成形室６３に対して水等の圧力媒体を供給して所望の圧力に加圧する構成にされた加圧装置を用いて圧密成形が行われる。これにより、等方圧加圧法による圧密成形は、図１３（ａ）・（ｂ）・（ｃ）に示すように、ベントナイト系材料からなる成形体を三次元的に等方圧で全方向から加圧するため、非常に高密度で均一性のある成形体を大きな自由度の寸法および形状、即ち、充填時の摩擦を小さくできる球形をはじめ金型成形では作りにくい形状、サイズのものを作ることが可能になっている。さらに、等方圧加圧法による圧密成形によれば、三次元的に等方圧で全方向から高密度に加圧することができるため、高充填が可能であると共に充填率制御も容易になっている。
【００４３】
そして、上記のようにして形成された柱状成形体７を備えた底壁部５は、大きな一軸圧縮強度を有した柱状成形体７で支持することにより後述のピット８の傾倒を防止する。また、地下水がコンクリート層４を介して浸入したときに、同材質からなるベントナイト系流動体６と柱状成形体７とは、地下水を吸収する際に膨潤すると共に弾塑性的に変形して空隙を塞ぐことから、同一化したベントナイト系材料として地下水の透水を防止する。さらに、底壁部５は、長期間に亘って所期充填乾燥密度以上に維持されることによって、イオン化した放射性物質等の有害物質の漏出を防止する。
【００４４】
上記の底壁部５におけるピット支持領域の上面には、止水板１４を介してピット８が設けられている。ピット８は、コンクリートを打設することによって、上面を開口した容器形状に形成されている。ピット８内には、放射性物質等の有害成分を含有した廃棄物９が積層されていると共に、この廃棄物９の積層構造を固定するようにモルタルが充填されている。そして、ピット８は、上面の開口部が蓋体１０により封止されており、蓋体１０およびピット８からなるコンクリート構造物は、廃棄物９を完全に覆うことによって、例えば放射線の外部への線量率を十分に低減している。
【００４５】
上記のピット８の周囲には、外周充填壁２６の一部を構成する側壁部１１および上壁部１２が設けられている。これらの壁部１１・１２は、上述の底壁部５の一部を構成するベントナイト系流動体６と、球形状の塊状成形体１３とからなっている。尚、各壁部１１・１２は、塊状成形体１３のみからなっていても良いし、ベントナイト系流動体６と塊状成形体１３と柱状成形体７とを備えていても良い。
【００４６】
上記の塊状成形体１３は、各種の粒径を有しており、充填乾燥密度が所期充填乾燥密度またはこの密度以上に設定されている。即ち、塊状成形体１３は、ベントナイト系流動体６を例えば数百ＭＰａの成形応力でもって圧密成形（等方圧加圧処理）することにより形成されており、例えば２．０ｇ／ｃｍ3 〜２．４ｇ／ｃｍ3 の成形体乾燥密度を有している。そして、塊状成形体１３は、粒径の組み合わせを変更することによって、各壁部１１・１２の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度またはこの密度以上に設定している。
【００４７】
これにより、側壁部１１および上壁部１２は、地下水を吸収する際に膨潤すると共に弾塑性的に変形して空隙を塞ぐことから、ベントナイト系流動体６のみの場合と同様に、地下水の透水を防止する。さらに、側壁部１１および上壁部１２は、長期間に亘って所期充填乾燥密度以上に維持することによって、イオン化した放射性物質等の有害物質の漏出を防止する。
【００４８】
上記の上壁部１２の上方には、坑道部２が形成されている。尚、坑道部２は、外部から収容部３のピット８に到達可能に形成されていれば、収容部３の側方や下方等の収容部３の周囲の任意の位置に形成されていれば良い。坑道部２は、廃棄物９のピット８への搬入時等においては空洞にされている一方、廃棄物９の搬入完了後においてはベントナイト系混合土１５により埋め戻されている。ベントナイト系混合土１５は、多量の土砂１６（土壌や掘削ズリ等）に塊状成形体１３を添加することにより形成されており、通常の土砂よりも良好な止水性を有している。尚、ベントナイト系混合土１５は、坑道部２の他、図２に示すように、地上から地下を結ぶアクセス坑道２１や、アクセス坑道２１から地下の各廃棄物９の定置位置となるピット８等を備えた横穴１を結ぶ水平坑道２２等の埋め戻しに使用することもできる。
【００４９】
上記の構成において、埋設施設の施工方法について説明する。
先ず、圧密成形装置等を備えた工場内において、ベントナイト系流動体６を数百ＭＰａの圧力で等方加圧処理することによって、所期充填乾燥密度として設定された１．８ｇ／ｃｍ3 を越える成形体乾燥密度を有した円柱形状の柱状成形体７と各種の径を有した球形状の塊状成形体１３とを作成および準備する。具体的には、ベントナイト系流動体６としてクニミネ工業製のクニゲルＶ１（Ｎａ型）やクニボンド（Ｃａ型）、日商ベントナイト製のＭＸ−８０（Ｎａ型）等を用意すると共に、ケイ砂として三河珪石製の５号三河（平均粒径約０．４ｍｍ）や瓢屋製のＮ−３０（平均粒径約１ｍｍ）を用意する。そして、ベントナイト系流動体とケイ砂と水とを例えば７５ｗｔ％と２０ｗｔ％と５ｗｔ％との割合で混合した後、４００ＭＰａ等の成形圧力で図７の加圧装置により等方圧加圧処理することによって、柱状成形体７および塊状成形体１３を作成する。尚、これらの成形体７・１３の一軸圧縮強度や成形体乾燥密度の詳細については後述の試験に基づいて説明する。
【００５０】
また、成形体７・１３の作成と並行し、図１に示すように、岩盤を掘ることにより坑道部２と収容部３とからなる横穴１を形成する。そして、横穴１の内壁面全体にコンクリートを吹き付けてコンクリート層４を形成する。また、横穴１における坑道部２の上方に図示しないロックボルト（モルタル充填）を岩盤内に打ち込むことによって、坑道部２の強度を高める（図３（ａ））。
【００５１】
次に、コンクリート層４の壁面に止水壁１７を設けることによって、地下水や雨水、雰囲気中の結露水分、コンクリートの自由水等が収容部３内に入り込まないようにする。この後、収容部３の底面に複数の柱状成形体７を軸心が鉛直方向となるように立設する（図３（ｂ））。そして、これらの柱状成形体７の上端面の高さ位置までベントナイト系流動体６を流し込むことによって、柱状成形体７とベントナイト系流動体６とで所期充填乾燥密度を越える充填乾燥密度を有した底壁部５を形成する（図３（ｃ）：第１壁部形成工程）。尚、塊状成形体１３をベントナイト系流動体６に代えて充填しても良い。
【００５２】
この後、柱状成形体７で支持されるように、底壁部５の上面に止水板１４を載置すると共に、従来のピット８へのモルタル充填後に取り外し可能な仮止水板１４' を止水板１４の周囲全体に載置する（図３（ｄ））。これらの止水板１４および仮止水板１４' で底壁部５の柱状成形体７およびベントナイト系流動体６を完全に覆うと、止水板１４上にコンクリートを打設することによりピット８を形成する（図３（ｅ）：ピット形成工程）。この際、ピット８の形成時に、コンクリート等の水が底壁部５方向に流れ落ちる場合があるが、これらの水が止水板１４および仮止水板１４' で受け止められるため、底壁部５内の成形体７や流動体６がピット８の形成時に膨潤することはない。
【００５３】
また、ピット８の形成に前後して、横穴１における坑道部２の上面壁にレール２３を取り付けると共に、このレール２３にクレーン等のハンドリング装置２４を走行可能に取り付ける。そして、ハンドリング装置により廃棄物９を外部から運搬し、ピット８内の所定位置に位置決めしながら搬入して載置する（図３（ｆ））。この際、ピット８が大きな一軸圧縮強度を有した複数の柱状成形体７により支持された状態であるため、この柱状成形体７を有する底壁部５がピット８や廃棄物９の重量で局部的に変形することはない。これにより、ピット８が底壁部５の変形により傾倒することがないため、ピット８とハンドリング装置２４との位置関係を一定の状態に維持することが可能になり、結果としてハンドリング装置２４を用いた廃棄物９の積み重ね作業の自動運転や遠隔操作を容易に行うことが可能になる。
【００５４】
ピット８内への廃棄物９の積み重ね作業が完了すると、ピット８内にモルタル２５を充填することによって、廃棄物９の積層構造を固定する（図４（ａ））。この後、ピット８の開口部に蓋体１０を載置して封止することによって、廃棄物９をピット８および蓋体１０からなるコンクリート構造物で完全に覆った状態にする（図４（ｂ）：搬入工程）。そして、横穴１の外部や内部に確保された作業場において、ベントナイト系流動体６と塊状成形体１３とを混合することにより混合体を作成する。尚、混合体の作成時においては、予め規定された１．８ｇ／ｃｍ3 等の所期充填乾燥密度を越えるように塊状成形体１３とベントナイト系流動体６との混合率を決定すると共に、各種粒径の塊状成形体１３の中から粒径の種類を決定する。
【００５５】
この後、仮止水板を取り除いた後（図４（ｃ））、上記の混合体をハンドリング装置でピット８の上方位置に運搬し、ピット８と収容部３との隙間に投入することによって、塊状成形体１３・１３間にベントナイト系流動体６を充填する。そして、所期充填乾燥密度を越える充填乾燥密度を有した側壁部１１を形成する（図４（ｄ）：第２壁部形成工程）。この際、投入時に大きな衝撃が塊状成形体１３に付与されることになっても、十分に圧縮固化された塊状成形体１３が破損することはない。また、ベントナイト系流動体６のみで側壁部１１を形成する場合には、側壁部１１を所定の充填密度以上となるように突き固める必要があるため、図１の破線で示すような作業エリア２０を設ける必要があるが、本実施形態においては、塊状成形体１３の投入により十分に大きな充填密度を得ることができるため、従来のような作業エリア２０を設けて突き固める作業を行う必要がない。
【００５６】
尚、側壁部１１の形成方法は、塊状成形体１３とベントナイト系流動体６とを所定量づつ交互に投入することによって、最終的には全体として混合状態となるようにしても良い。また、側壁部１１の形成タイミングは、図３（ｅ）のピット８の形成後であっても良く、この場合には、ピット８の側面が塊状成形体１３等で囲まれた後に、図３（ｆ）における廃棄物９の充填が行われることになる。
【００５７】
上記のようにして側壁部１１を形成すると、続いて同様の動作によって、塊状成形体１３およびベントナイト系流動体６からなる上壁部１２を形成する（図４（ｅ））。この後、坑道部２からレール２３等を取り外し、横穴１の外部や内部に確保された作業場において、土砂（土壌や掘削ズリ等）１６と塊状成形体１３とを混合することによって、土砂１６内に塊状成形体１３を添加したベントナイト系混合土１５を作成する。尚、混合土１５の作成時においては、予め規定された所期充填乾燥密度を越えるように塊状成形体１３と土砂１６との混合率が決定されていると共に、各種粒径の塊状成形体１３の中から粒径の種類が決定されている。
【００５８】
そして、このようにして作成されたベントナイト系混合土１５により坑道部２を埋め戻すことによって（図４（ｆ））、廃棄物９を処分する埋設施設として完成する。この際、塊状成形体１３が大きな強度を有し、運搬が容易であるため、坑道部２を混合土１５で埋め戻す際に、土砂１６と塊状成形体１３とを別個に埋め戻しの作業現場に運搬し、この現場で混合土１５を作成しながら作業を行うことができる。この結果、混合土１５の運搬作業の無駄および運搬等に伴う喪失を最小限に抑制することができる。
【００５９】
次に、図１に示すように、上記の埋設施設が長期間に亘って放置された結果、例えば地震等によりコンクリート層４および止水壁１７が破損した場合には、破損した部分から地下水等が浸入し、各壁部５・１１・１２の周囲を覆うようにして横穴１を冠水させることになる。この後、冠水当初においては、各壁部５・１１・１２において地下水が成形体７・１３の表面に沿って内部に浸入することになる。ところが、地下水と成形体７・１３とが接触すると、成形体７・１３が地下水を吸収して膨潤する結果、形状を変化および消失して空隙を塞いだ充填状態にする。また、地下水がコンクリート層４を介して浸入したときに、同材質からなるベントナイト系流動体６と成形体７・１３とは、地下水を吸収する際に膨潤すると共に弾塑性的に変形して空隙を塞ぐことから、同一化したベントナイト系材料として地下水の透水を防止する。
【００６０】
そして、図５のベントナイト系材料の充填密度と膨潤圧との関係および図６の密度と透水係数との関係に示すように、成形体７・１３または混合体が例えば１．８ｇ／ｃｍ3 の所期充填乾燥密度を越える充填乾燥密度で充填されているため、大きな膨潤圧により止水性の極めて優れた各壁部５・１１・１２でピット８が覆われた状態になる。この結果、ピット８に収容された廃棄物９中の例えばイオン化した放射性物質が地下水と共に各壁部５・１１・１２を浸透して外部に漏出することがない。
【００６１】
次に、本実施形態の柱状成形体７および塊状成形体１３が有する一軸圧縮強度や充填乾燥密度について調査するため、以下の試験を行った。
【００６２】
先ず、ベントナイト系流動体としてクニミネ工業製のクニゲルＶ１（Ｎａ型）、クニボンド（Ｃａ型）、および日商ベントナイト製のＭＸ−８０（Ｎａ型）の３種類を用意した。また、ケイ砂として三河珪石製の５号三河（平均粒径約０．４ｍｍ）と瓢屋製のＮ−３０（平均粒径約１ｍｍ）との２種類を用意した。そして、これらの材料を表１のパラメータで均質混合し、図７に示すように、混合物を成形ゴム型６４に投入した。この後、成形室６３に成形ゴム型６４をセットし、２００ＭＰａ、４００ＭＰａおよび６００ＭＰａの３種類の圧力で等方圧加圧処理を行うことによって、各種パラメータに基づいた柱状成形体および塊状成形体を作成した。
【００６３】
【表１】
この後、柱状成形体を機械加工することにより試験片を作成し、この試験片の寸法および重量を測定すると共に、島津製作所製の１００tonf万能試験機により一軸圧縮強度を測定した。この結果、図８に示すように、ケイ砂混合なしの場合の一軸圧縮強度は、クニゲルＶ１とクニボンドが同程度であり、２００ＭＰａの成形応力で約２５０ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。そして、この強度であれば、コンクリートと同程度の圧縮強度であるため、強度部材として適用可能であることが判明した。尚、ＭＸ−８０は、試験対象となった全成形体の中で最も低い一軸圧縮強度（同条件で１５０ｋｇｆ／ｃｍ2 以下）であった。
【００６５】
また、図８で成形体嵩密度として示した各成形体の成形体乾燥密度（含水率５〜９ｗｔ％）は、クニゲルＶ１およびＭＸ−８０が約２．２ｇ／ｃｍ3 、クニボンドが約１．９ｇ／ｃｍ3 であった。尚、成形体中に組成の偏在はなく、ｎ＝２で作製した成形体間で圧縮強度の偏差は少ないものであった。
【００６６】
また、ケイ砂を２０ｗｔ％混合した成形体は、圧縮強度が３０％程低下していた。ケイ砂の種類（５号三河、Ｎ−３０）間では有為な差はないが、砂混合無しの場合と比べると、混合有りの方がやや高い密度であった。そして、ケイ砂の有無に拘わらず水を数ｗｔ％添加することによって、高強度にできることが確認された。
【００６７】
次に、一軸圧縮処理で圧密成形することにより円柱形状の柱状成形体を作成した。尚、球形状の塊状成形体については、後述の一軸圧縮を行う金型装置の構造上、圧縮方向に対して直交する水平方向の圧縮が困難であったため、作成することができなかった。
【００６８】
具体的には、例えば図９に示すように、キャビティの形状が円柱形状となるように形成された上蓋部７１、円筒部７２、および昇圧部７３からなる金型７４を準備すると共に、この金型７４が着脱可能にセットされ、上蓋部７１を固定状態に保持しながら昇圧部７３を油圧シリンダ７５で昇降可能な金型装置７６を準備した。
【００６９】
この後、図１０に示すように、文献や予備試験における成形圧力と成形体の密度との関係に基づいて圧密成形された形成体が図１１の円柱形状の成形体（高さ：１５ｍｍ、直径：４０ｍｍ）となるようにベントナイト系材料の充填量を決定した。尚、ベントナイト系材料には、脱水処理を施していない自然状態のＭＸ−８０およびクニゲルを使用した（Ｓ１）。
【００７０】
これらのベントナイト系材料を電子天秤（秤量範囲０〜２００ｇ、最小表示０．０００１ｇ）により計量し( Ｓ２) 、金型７４のキャビティに投入した( Ｓ３) 。そして、金型７４を金型装置７６にセットし、一軸圧縮よる圧密成形を行った。このときの圧縮条件は、昇圧時間を約１分、所定圧力保持時間を１分、降圧時間を約１分とした( Ｓ４) 。
【００７１】
圧密成形が完了すると、成形体を金型７４から取り出し( Ｓ５) 、自然状態の成形体の寸法を測定すると共に重量を測定した。尚、寸法の測定は、直径方向および厚み方向の各２箇所（対角位置）について行った (Ｓ６) 。そして、成形体を乾燥する前の密度を算出した( Ｓ７) 。
【００７２】
次に、成形体を乾燥器にセットし、１５０℃の環境下で約７０時間放置することにより成形体に対する乾燥を行った( Ｓ８) 。この後、成形体を乾燥器から取り出し( Ｓ９) 、取り出してから１分以内に乾燥処理後の重量を計量した( Ｓ１０) 。そして、この重量の変動幅が０．１％以内になるまで乾燥および計量( Ｓ８〜Ｓ１０) を繰り返し、０．１％以内になったときに、圧縮成形時の体積で乾燥処理後の重量を除算することによって、乾燥密度を求めた( Ｓ１１) 。
【００７３】
上記の試験を行うことによって、自然状態および乾燥処理後のベントナイト系材料（クニゲルＶ１、ＭＸ−８０）の圧力と密度とについて表２の結果を得た。これにより、表２の結果をグラフ化した図１２に示すように、一軸圧縮による成形体においては、乾燥処理後の成形体密度（乾燥密度）の最大値が１００ＭＰａで１．９４（ｇ/ ｃｍ3）であり、且つグラフの曲線の状態から、１００ＭＰａ以上で一軸圧縮を行っても、最大値が２．００（ｇ/ ｃｍ3）以下になると予測された。
【００７４】
【表２】
この結果、一軸圧縮による成形は、図８における乾燥密度が約２．２ｇ／ｃｍ3 に到達する等方圧加圧処理による成形と比較した場合、等方圧加圧処理に対して成形体の乾燥密度が低くなることが判明した。尚、一軸圧縮の乾燥密度が等方圧加圧処理の乾燥密度よりも低くなる理由は、以下のメカニズムによると考えられる。
【００７６】
即ち、図１３に示すように、同図( ａ) のベントナイト系材料が圧縮される前においては、同図（ｂ）のようにベントナイト系材料８０の各構成要素（分子や粒等）７０ａが分散した状態で存在していると推測される。そして、同図（ｃ）に示すように等方圧加圧処理（ＣＩＰ）により全方向から三次元的に圧縮されると、上下方向および左右方向に隣接する構成要素８０ａ同士が圧接されることによって、同図（ｄ）に示すように、内部に空間が存在しないベントナイト系材料８０の成形体となる。これに対し、一軸圧縮の場合には、同図（e ）に示すように一方向からの圧縮であるため、この方向に一致した例えば上下方向に隣接する構成要素８０ａ同士は圧接されるが、左右方向に隣接する構成要素８０ａ同士は圧接されることがない。この結果、同図（ｆ）に示すように内部に空間が存在するベントナイト系材料８０の成形体となることから、一軸圧縮の乾燥密度が等方圧加圧処理の乾燥密度よりも低くなると考えられる。
【００７７】
また、上述の試験において、図１２に示すように、水分を含んだ自然状態の成形体密度が乾燥処理後の成形体密度よりも高い数値を示す結果が得られた。これにより、自然状態であったり、乾燥が不十分となっていて成形体に水分が含まれている場合には、密度が高い数値を示すことが確認された。尚、成形体の密度を高める要因としては、粉砕前の岩石状のベントナイト系材料を用いて成形体としたり、ケイ砂等の比重の大きな鉱物がベントナイト系材料中に含有していることが考えられるが、本試験においては水分量の相違を除いて同一の材料を用いて試験を行ったので、水分が成形体の密度に大きな影響を与える要因になることが明らかになった。
【００７８】
次に、成形体と充填率との関係を調査した。
具体的には、各種の粒径を有した球形状の塊状成形体を成形体乾燥密度ρ０が２．０〜２．４ｇ／ｃｍ3 となるように作成した。そして、これら各種の粒径を有した塊状成形体の中から特定（１種類）の粒径の塊状成形体を選択し、１９４Ｄ×１９４Ｗの試験容器に投入して充填率を調べた。この結果、表３および図１４に示すように、１種の粒径を有した塊状成形体を用いた場合には、１〜５０ｍｍの粒径範囲において充填率を６３％〜５０％の範囲で調整できることが判明した。
【００７９】
【表３】
また、上記のようにして作成した塊状成形体の中から、２種の粒径を有した塊状成形体を選択し、これらの塊状成形体を混合しながら１９４Ｄ×１９４Ｗの試験容器に投入して充填率を調べた。この結果、図１５に示すように、２種の粒径を有した塊状成形体を組み合わせた場合には、粒径比を調整することによって、充填率を８２％〜５０％の範囲で調整できることが判明した。
【００８１】
また、上記のようにして作成した塊状成形体の中から、最小粒径を規定しながら２種以上の粒径を有した塊状成形体を選択し、これらの塊状成形体を混合しながら１９４Ｄ×１９４Ｗの試験容器に投入して充填率を調べた。この結果、図１６に示すように、最小粒径を例えば６ｍｍと規定しながら２種の粒径を有した塊状成形体を組み合わせた場合には、１〜５０ｍｍの粒径範囲において充填率を５０％〜７９％の範囲で調整できることが判明した。
【００８２】
さらに、各種の粒径および形状を有した塊状成形体（球体、楕円球体、正８面体、１４面体）を作成し、試験容器に投入して充填率を調べた。この結果、『代表長/ 容器一辺長』と『充填率』との関係が表４のように得られた。そして、この関係を図１７に示すようにグラフ化したところ、塊状成形体の粒径や形状が変更されても、充填率の最大値が６４％になることが判明した。
【００８３】
【表４】
また、上記の塊状成形体（球体、楕円球体、正８面体、１４面体）のそれぞれについて、２種の粒径を有した塊状成形体を選択し、これらの塊状成形体を混合しながら試験容器に投入して充填率を調べた。尚、混合割合は、小粒径の塊状成形体が大粒径の塊状成形体に対して３０〜５０％の混合割合の範囲となるように調整した。この結果、『粒径比』と『充填率』との関係が表５のように得られた。そして、この関係を図１８に示すようにグラフ化したところ、０．１以下の粒径比において最高の充填率が形状の違いに拘わらずに得られることが判明した。
【００８５】
【表５】
さらに、上記の塊状成形体（球体、楕円球体、正８面体、１４面体）のそれぞれについて、粒径比を０．４と０．１２と０．０６とに変更しながら充填率を調べた。この結果、小粒径の塊状成形体の『混合割合』と『充填率』との関係が表６のように得られた。そして、この関係を図１９に示すようにグラフ化したところ、混合割合が３０〜６０％において最高充填域となることが判明した。
【００８７】
【表６】
次に、ベントナイト系流動体としてクニゲルＶ１、クニボンド、およびＭＸ−８０を用意し、図２０の示す膨潤圧測定試験用の拘束容器内充填密度を１．８ｇ／ｃｍ3 となるように、第１〜第３成形体（No. １〜No. ３）を作成した。尚、その他の密度を求めたところ、表７に示すようであった。そして、これらの第１〜第３成形体（No. １〜No. ３）を図２０の試験装置において水中に浸漬し、浸漬時間の経過に伴う膨潤圧の変化を測定した。この結果、図２１に示すように、浸漬時間の経過に伴って膨潤圧が上昇することによって、最終的には成形前のベントナイト系流動体が膨潤された場合と変わらない状態になることが確認された。
【００８９】
【表７】
これにより、以上の試験結果から、本実施形態の成形体７・１３は、(1) 高強度、(2) 密度管理容易、(3) 搬送容易、(3) 施工用隙間掘削および隙間充填材不要、(4) ブロック組立て・位置決め不要、(5) 遠隔施工可能等の特性を有することが確認された。そして、これらの特性を有した成形体７・１３であれば、地下処分場の廃棄体層内部や外周充填材、坑道ベントナイトプラグ、坑道埋め戻し材添加物等への用途に好適に使用可能であることが判明した。
【００９１】
以上のように、本実施形態の埋設施設は、図１に示すように、廃棄物９を収容したピット８やサイロ等（収容部材）の周囲全体をベントナイト系材料の外周充填壁２６（底壁部５、側壁部１１、上壁部１２）で覆って地下水の浸入を防止するように構成されたものである。そして、外周充填壁２６の底壁部５は、上記の所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるようにベントナイト系材料を圧密成形して形成され、ピット８を支持する柱状成形体７を有した構成にされている。即ち、底壁部５は、ベントナイト系流動体６を圧密成形して形成され、上下端面がこの底壁部５の上下面となるように立設された柱状成形体７を有した構成にされている。また、外周充填壁２６の側壁部１１や上壁部１２は、ベントナイト系材料を圧密成形して形成された多数の塊状成形体１３を有した構成にされている。
【００９２】
上記の構成によれば、圧密成形により大きな圧縮強度および高強度を備えた柱状成形体７がピット８を支持しているため、ピット８や廃棄物９の重量が底壁部５に作用した場合でも、柱状成形体７により底壁部５の形状を保持して変形を防止することができる。これにより、底壁部５が部分的に変形することによるピット８の傾倒を防止することができるため、ピット８との間で一定の位置関係を要するハンドリング装置等の遠隔操作により廃棄物９をピット８に収容する場合でも、高い位置決め精度でもって廃棄物９を容易に収容させることができる。一方、側壁部１１においては、圧密成形により高密度に形成された塊状成形体１３により側壁部１１に対して所定以上の充填乾燥密度を付与することができるため、従来のベントナイト系流動体６のみで側壁部１１を形成する場合のように、側壁部１１を外部から突き固めるための作業エリアを設ける必要がない。この結果、作業エリアの形成や埋め戻しの作業が不要になると共に、突き固め時における作業員の被爆等を防止することができる。
【００９３】
また、柱状成形体７が所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように形成されているため、柱状成形体７の周囲に隙間がある場合でも、底壁部５の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度またはこの密度以上にすることができる。従って、従来のように成形体を隙間無く配置する場合よりも、柱状成形体７を設置するときの位置決め精度を緩やかにすることができるため、底壁部５を容易に形成することができる。さらに、柱状成形体７の設置数を増減することによって、底壁部５を任意のサイズに変更することができるため、多くの廃棄物９を収容するピット８を備えた埋設施設に対しても容易に適用することができる。
【００９４】
尚、本実施形態においては、外周充填壁２６が底壁部５と側壁部１１と上壁部１２とで立方体形状に構成された場合について説明しているが、外周充填壁２６は、側壁部１１や上壁部１２の有無が明確でない球体形状や砲弾形状、三角錐形状に構成されていても良いし、底壁部５が存在しない構成であっても良い。そして、これら各種の形状の外周充填壁２６において、底壁部５とはピット８の下面よりも下方部分のことを意味し、側壁部１１とはピット８の側方部分のことを意味し、上壁部１２とはピット８の上方部分のことを意味する。
【００９５】
また、本実施形態において、底壁部５が複数の柱状成形体７を備えた場合について説明しているが、充填乾燥密度を得ることができれば、大きな直径を有した単数の柱状成形体７を備えていても良い。また、柱状成形体７は、横断面が円形状とされているが、これに限定されるものではなく、横断面を楕円形状や三角形状、四角形状、五角形状以上の多角形状にされていても良い。また、本実施形態においては、柱状成形体７の周囲にベントナイト系流動体６を流し込んで底壁部５を形成しているが、これに限定されるものでもなく、柱状成形体７の周囲にベントナイト系流動体６と塊状成形体１３との混合体を流し込むことにより底壁部５を形成しても良い。
【００９６】
さらに、本実施形態においては、球形状の塊状成形体１３を用いた場合について説明しているが、塊状成形体１３は、略球状であれば良く、上述の球形状の他、６面体や８面体、１４面体等の多面体形状であっても良いし、楕円体形状であっても良い。尚、略球状とは、球形状や、６面体や８面体、１４面体等の多面体形状、楕円体形状等の全ての形状を含む立体的外形の状態を意味したものである。そして、多面体形状や楕円体形状の塊状成形体１３を用いた場合には、球形状の塊状成形体１３を用いた場合よりも、充填乾燥密度を高めることが可能になる。さらに、これら各種形状の塊状成形体１３を組み合わせて用いても良く、この場合には、充填乾燥密度を一層高めることができる。
【００９７】
また、本実施形態においては、底壁部５がベントナイト系流動体６と柱状成形体７とで形成され、側壁部１１および上壁部１２が塊状成形体１３とベントナイト系流動体６との混合体で形成された場合について説明しているが、これに限定されるものでもない。
【００９８】
即ち、底壁部５は、柱状成形体７のみで形成されていても良いし、柱状成形体７と塊状成形体１３とで形成されていても良いし、さらに、柱状成形体７と塊状成形体１３とベントナイト系流動体６とで形成されていても良い。また、側壁部１１は、塊状成形体１３のみで形成されていても良いし、柱状成形体７と塊状成形体１３とで形成されていても良いし、さらに、柱状成形体７と塊状成形体１３とベントナイト系流動体６とで形成されていても良い。また、上壁部１２は、塊状成形体１３のみで形成されていても良いし、柱状成形体７と塊状成形体１３とで形成されていても良いし、柱状成形体７と塊状成形体１３とベントナイト系流動体６とで形成されていても良い。
【００９９】
具体的には、例えば図２２に示すように、各壁部５・１１・１２が塊状成形体１３とベントナイト系流動体６と柱状成形体７との混合体で形成されていても良い。
【０１００】
即ち、上述の図３（ａ）〜（ｆ）および図４（ａ）〜（ｃ）と同様の施工方法によって、ベントナイト系材料を圧密成形して形成された柱状成形体７を立設した後、これら柱状成形体７の上下端面が上下面となるようにベントナイト系流動体６と塊状成形体１３とを充填することより底壁部５を形成する（底壁部形成工程）。この後、底壁部５上にピット８（収容部材）を形成し（収容部材形成工程）、ピット８に廃棄物９を搬入して蓋体１０により封止する（搬入工程）。
【０１０１】
この後、図２４に示すように、ピット８の側面を囲むように柱状成形体７を積み重ねることにより設けた後（図２３（ａ））、柱状成形体７の周囲に多数の塊状成形体１３とベントナイト系流動体６とを投入して側壁部１１を形成する（図２３（ｂ）：側壁部形成工程）。そして、ピット８の上面を柱状成形体７で覆った後（図２３（ｃ））、柱状成形体７を多数の塊状成形体１３とベントナイト系流動体６とで覆うことにより上壁部１２を形成する（図２３（ｄ））：上壁部形成工程）。この後、ベントナイト系混合土１５を坑道部２で埋め戻すことにより埋設施設として完成する（図２３（ｅ））。このように構成された側壁部１１および上壁部１２であれば、ベントナイト系材料の充填密度を一層高めることができる。
【０１０２】
さらに、埋設施設は、例えば図２５に示すように、底壁部５がベントナイト系流動体６と柱状成形体７とで形成され、側壁部１１が塊状成形体１３のみで形成され、上壁部１２が柱状成形体７と塊状成形体１３とで形成された構成にされていても良い。そして、この構成であれば、埋設施設の施工時の作業性を極めて良好なものにすることができる。
【０１０３】
また、本実施形態においては、主に地下深部の埋設施設を前提として説明しているが、柱状成形体や塊状成形体、これら成形体を組み合わせたものは、表層より掘削した埋設施設や中間的な深度の埋設施設に適用することもできる。また、本実施形態においては、放射性物質を含有した廃棄物９を処分する埋設施設として説明しているが、例えば重金属類等の他の有害物質を含む廃棄物９を処分したり、長期間に亘って保管する埋設施設に適用することもできる。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設であって、前記外周充填壁は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成され、前記収容部材を支持する複数の柱状成形体で形成された底壁部を備えており、前記柱状成形体は、底壁部の厚みと同一の長さに設定されており、軸心方向が鉛直方向に一致するように立設されている構成である。
【０１０５】
上記の構成によれば、底壁部に地下水が接触すると、接触当初においては、柱状成形体の周面に沿って地下水が浸入することになるが、暫くすると、柱状成形体が地下水を吸収して膨潤することによって、周囲の空隙を塞いで底壁部の全体を膨潤状態のベントナイト系材料で満たすことになる。この結果、ベントナイト系材料としての止水性の機能を発揮し、地下水の透水を阻止するため、廃棄物や廃棄物中の例えばイオン化した放射性物質が地下水と共に外部に漏出することを防止することができる。
【０１０６】
また、圧密成形により大きな圧縮強度を備えた柱状成形体が収容部材を支持しているため、収容部材や廃棄物の重量が底壁部に作用した場合でも、柱状成形体により底壁部の形状を保持して変形を防止することができる。これにより、底壁部が部分的に変形することによる収容部材の傾倒を防止することができるため、収容部材との間で一定の位置関係を要するハンドリング装置等の遠隔操作により廃棄物を収容部材に収容する場合でも、高い位置決め精度でもって廃棄物を容易に収容させることができる。また、柱状成形体は、成形体自体が高強度であるため、輸送や地下への搬送時に落下や衝突、振動により衝撃が付与された場合でも破損することがない。
【０１０７】
また、柱状成形体が所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように形成されているため、柱状成形体の周囲に隙間がある場合でも、底壁部の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度またはこの密度以上にすることができる。従って、従来のように成形体を隙間無く配置する場合よりも、柱状成形体を設置するときの位置決め精度を緩やかにすることができるため、底壁部を容易に形成することができる。さらに、柱状成形体の設置数を増減することによって、底壁部を任意のサイズに変更することができるため、多くの廃棄物を収容する収容部材の埋設施設に対しても容易に適用することができる。
【０１０８】
本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設であって、前記外周充填壁は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して略球状に形成された多数の塊状成形体で形成された側壁部を備えている構成である。
【０１０９】
上記の構成によれば、側壁部に地下水が接触すると、接触当初においては、塊状成形体の周面に沿って地下水が浸入することになるが、暫くすると、塊状成形体が地下水を吸収して膨潤することによって、周囲の空隙を塞いで側壁部の全体を膨潤状態のベントナイト系材料で満たすことになる。この結果、ベントナイト系材料としての止水性の機能を発揮し、地下水の透水を阻止するため、廃棄物や廃棄物中の例えばイオン化した放射性物質が地下水と共に外部に漏出することを防止することができる。
【０１１０】
また、圧密成形により大きな圧縮強度を備えた塊状成形体により側壁部に対して所定以上の強度を付与することができると共に、所期充填乾燥密度またはこの密度以上の充填乾燥密度を出現させることができるため、従来のベントナイト系流動体のみで側壁部を形成する場合のように、側壁部を外部から突き固めるための作業エリアを設ける必要がない。この結果、作業エリアの形成や埋め戻しの作業が不要になると共に、突き固め時における作業員の被爆等を防止することができる。
【０１１１】
また、塊状成形体は、成形体自体が高強度であるため、輸送や地下への搬送時に落下や衝突、振動により衝撃が付与されたり、ピット等の上方位置から底壁部上面付近への施工時に衝撃が付与された場合でも破損することがない。これにより、例えば上方位置から塊状成形体を投入して自然落下により積み重ねながら側壁部とすることができるため、側壁部を極めて容易に形成することができる。さらに、塊状成形体の数量を増減することによって、側壁部を任意のサイズに変更することができるため、多くの廃棄物を収容する収容部材の埋設施設に対しても容易に適用することができる。
【０１１２】
本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設であって、前記外周充填壁は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成され、底壁部の厚みと同一の長さに設定され、軸心方向が鉛直方向に一致するように立設されることにより前記収容部材を支持する複数の柱状成形体で形成された底壁部と、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された多数の塊状成形体を有した側壁部とを備えている構成である。
【０１１３】
上記の構成によれば、側壁部や底壁部に地下水が接触すると、接触当初においては、塊状成形体や柱状成形体の周面に沿って地下水が浸入することになるが、暫くすると、これらの成形体が地下水を吸収して膨潤することによって、周囲の空隙を塞いで側壁部および底壁部の全体を膨潤状態のベントナイト系材料で満たされることになる。この結果、ベントナイト系材料としての止水性の機能を発揮し、地下水の透水を阻止するため、廃棄物や廃棄物中の例えばイオン化した放射性物質が地下水と共に外部に漏出することを防止することができる。
【０１１４】
また、圧密成形により大きな圧縮強度を備えた柱状成形体が収容部材を支持しているため、収容部材や廃棄物の重量が底壁部に作用した場合でも、柱状成形体により底壁部の形状を保持して変形を防止することができる。これにより、底壁部が部分的に変形することによる収容部材の傾倒を防止することができるため、収容部材との間で一定の位置関係を要するハンドリング装置等の遠隔操作により廃棄物を収容部材に収容する場合でも、高い位置決め精度でもって廃棄物を容易に収容させることができる。また、柱状成形体は、成形体自体が高強度であるため、輸送や地下への搬送時に落下や衝突、振動により衝撃が付与された場合でも破損することがない。
【０１１５】
また、柱状成形体が所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように形成されているため、柱状成形体の周囲に隙間がある場合でも、底壁部の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度またはこの密度以上にすることができる。従って、従来のように成形体を隙間無く配置する場合よりも、柱状成形体を設置するときの位置決め精度を緩やかにすることができるため、底壁部を容易に形成することができる。さらに、柱状成形体を設置数を増減することによって、底壁部を任意のサイズに変更することができるため、多くの廃棄物を収容する収容部材の埋設施設に対しても容易に適用することができる。
【０１１６】
さらに、上記の構成によれば、圧密成形により大きな圧縮強度を備えた塊状成形体により側壁部に対して所定以上の強度を付与することができると共に、所期充填乾燥密度またはこの密度以上の充填乾燥密度を出現させることができるため、従来のベントナイト系流動体のみで側壁部を形成する場合のように、側壁部を外部から突き固めるための作業エリアを設ける必要がない。この結果、作業エリアの形成や埋め戻しの作業が不要になると共に、突き固め時における作業員の被爆等を防止することができる。
【０１１７】
また、塊状成形体は、成形体自体が高強度であるため、輸送や地下への搬送時に落下や衝突、振動により衝撃が付与されたり、ピット等の上方位置から底壁部上面付近への施工時に衝撃が付与された場合でも破損することがない。これにより、例えば上方位置から塊状成形体を投入して自然落下により積み重ねながら側壁部とすることができるため、側壁部を極めて容易に形成することができる。さらに、塊状成形体の数量を増減することによって、側壁部を任意のサイズに変更することができるため、多くの廃棄物を収容する収容部材の埋設施設に対しても容易に適用することができる。
【０１１８】
本発明は、前記底壁部は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体を有する構成である。これにより、より高い充填乾燥密度を有することで優れた止水性を有し、有害成分の漏出を十分に抑制できる底壁部を容易に得ることができる。
【０１１９】
本発明は、前記側壁部は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成され、底壁部の厚みと同一の長さに設定され、軸心方向が鉛直方向に一致するように立設された柱状成形体を有する構成である。これにより、より高い充填乾燥密度を有することで優れた止水性を有し、有害成分の漏出を十分に抑制できる側壁部を容易に得ることができる。
【０１２０】
本発明は、前記外周充填壁は、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された柱状成形体および塊状成形体の少なくとも一方で形成された上壁部を備えている構成である。これにより、上述のように、容易な作業でもって各種サイズに応じた優れた止水性を有し、有害成分の漏出を十分に抑制できる。
【０１２１】
本発明は、前記外周充填壁は、前記ベントナイト系材料の粒体からなるベントナイト系流動体が加えられている構成である。
上記の構成によれば、底壁部や側壁部等を有した外周充填壁に地下水が接触すると、接触当初においては、塊状成形体や柱状成形体等の成形体の側面に沿って地下水が浸入することになるが、柱状成形体がベントナイト系流動体と同一の材質からなっているため、柱状成形体が地下水を吸収して周囲のベントナイト系流動体と同様の膨潤状態になる。この結果、柱状成形体とベントナイト系流動体とが短時間で同一化することによって、ベントナイト系材料としての止水性の機能を早期に発揮し、地下水の透水を阻止するため、廃棄物や廃棄物中の例えばイオン化した放射性物質が地下水と共に外部に漏出することを十分に防止することができる。
【０１２２】
本発明は、前記収容部材に到達可能に形成された坑道部を備えており、該坑道部が、等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体を土砂に添加したベントナイト系混合土により埋め戻されている構成である。
上記の構成によれば、塊状成形体が大きな強度を有し、運搬が容易であるため、坑道部をベントナイト系混合土で埋め戻す際に、土砂と塊状成形体とを別個に埋め戻しの作業現場に運搬し、この現場でベントナイト系混合土を作成しながら作業を行うことができる。この結果、ベントナイト系混合土の運搬作業の無駄および運搬等に伴う喪失を最小限に抑制することができる。
【０１２３】
本発明は、埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、１種の粒径からなる構成である。これにより、各壁部における充填乾燥密度の調整を容易に行うことができる。
【０１２４】
本発明は、埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、複数の粒径の組み合わせからなる構成である。これにより、各壁部における充填乾燥密度の調整を細かく行うことができる。
【０１２５】
本発明は、等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、前記複数の粒径の組み合わせの中で最小粒径が設定されている構成である。これにより、所期充填乾燥密度にするために必要な塊状成形体の最小粒径およびその数量を調整することで充填乾燥密度を適切に設定することが可能になる。
【０１２６】
本発明は、前記等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体は、多面体形状または楕円体形状である構成である。これにより、上方からの自然落下により設置した際の充填形状および構造を特定できると共に、充填乾燥密度を十分に高いものに制御することができる。
【０１２７】
本発明は、前記等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体は、球形状、多面体形状および楕円体形状のうちの少なくとも２種類以上の形状の組み合わせからなる構成である。これにより、充填乾燥密度をより高いものに規定することができる。
【０１２８】
本発明は、前記塊状成形体の粒径は、１〜５０ｍｍである構成である。また、本発明は、埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、前記塊状成形体は、粒径比が０．６以下の２種の粒径の組み合わせである構成である。本発明は、埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、前記塊状成形体は、２種の粒径の組み合わせであって、小粒径の混合割合が２０〜７０％である構成である。
【０１２９】
本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設の施工方法において、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された複数の柱状成形体を立設することにより前記外周充填壁の底壁部を形成する第１壁部形成工程と、前記底壁部上に前記収容部材を形成する収容部材形成工程と、前記収容部材に廃棄物を搬入して蓋体により封止する搬入工程と、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された多数の塊状成形体を前記収容部材の周囲に投入して前記外周充填壁の側壁部および上壁部を形成する第２壁部形成工程とを有する構成である。
上記の構成によれば、柱状成形体および塊状成形体により各壁部の強度を所定以上の強度にすることができると共に、各壁部の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度にすることができるため、作業員が各壁部を形成する際に、突き固める等の作業を行う必要がない。
【０１３０】
本発明は、廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設の施工方法において、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された複数の柱状成形体を立設した後、これら柱状成形体の上下端面が上下面となるように、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系流動体と等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体とを充填することより前記外周充填壁の底壁部を形成する底壁部形成工程と、前記底壁部上に前記収容部材を形成する収容部材形成工程と、前記収容部材に廃棄物を搬入して蓋体により封止する搬入工程と、前記柱状成形体を前記収容部材の側面を囲むように設けた後、該柱状成形体の周囲に多数の前記塊状成形体を投入して前記外周充填壁の側壁部を形成する側壁部形成工程と、前記収容部材の上面を前記塊状成形体で覆うことにより前記外周充填壁の上壁部を形成する上壁部形成工程とを有する構成である。上記の構成によれば、柱状成形体および塊状成形体により各壁部の強度を所定以上の強度にすることができると共に、各壁部の充填乾燥密度を所期充填乾燥密度にすることができるため、作業員が各壁部を形成する際に、突き固める等の作業を行う必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】埋設施設の縦断面図である。
【図２】埋設施設の全体構造を示す説明図である。
【図３】埋設施設の施工過程を示す説明図である。
【図４】埋設施設の施工過程を示す説明図である。
【図５】充填密度と膨潤圧との関係を示すグラフである。
【図６】充填密度と透水係数との関係を示すグラフである。
【図７】等方圧加圧処理を行う加圧装置の概略構成図である。
【図８】圧縮強度および嵩密度と成形応力との関係を示すグラフである。
【図９】一軸圧縮処理を行う金型装置の概略構成図である。
【図１０】一軸圧縮処理により形成された成形体に対する試験手順を示すフローチャートである。
【図１１】円柱形状の成形体の斜視図である。
【図１２】一軸圧縮による成形圧力と成形体密度との関係を示すグラフである。
【図１３】等方圧加圧および一軸圧縮によるあ圧縮状態を示す説明図である。
【図１４】充填率と粒径との関係を示すグラフである。
【図１５】充填率と粒径との関係を示すグラフである。
【図１６】充填率と粒径との関係を示すグラフである。
【図１７】充填率と粒径/ 容器１辺長さとの関係を示すグラフである。
【図１８】充填率と粒径比との関係を示すグラフである。
【図１９】充填率と混合割合との関係を示すグラフである。
【図２０】膨潤圧測定試験機の概略図である。
【図２１】成形体の膨潤圧の経時変化を示すグラフである。
【図２２】埋設施設の縦断面図である。
【図２３】埋設施設の施工過程を示す説明図である。
【図２４】埋設施設の施工過程の一部を示す説明図である。
【図２５】埋設施設の縦断面図である。
【図２６】従来の埋設施設の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 横穴
２ 坑道部
３ 収容部
４ コンクリート層
５ 底壁部
６ ベントナイト系流動体
７ 柱状成形体
８ ピット
９ 廃棄物
１０ 蓋体
１１ 側壁部
１２ 上壁部
１３ 塊状成形体
１４ 止水板
１４' 仮止水板
１５ ベントナイト系混合土
１６ 土砂
１７ 止水壁
２０ 作業エリア
２１ アクセス坑道
２２ 水平坑道
２３ レール
２４ ハンドリング装置
２５ モルタル
２６ 外周充填壁
６０ 高圧円筒容器
６１ 上蓋
６２ 下蓋
６３ 成形室
６４ 成形ゴム型
７１ 上蓋部
７２ 円筒部
７３ 昇圧部
７４ 金型
７５ 油圧シリンダ
７６ 金型装置
８０ ベントナイト系材料
８０ａ 構成要素
Claims (18)
- 廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設であって、
前記外周充填壁は、
前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して略球状に形成された多数の塊状成形体で形成された側壁部を備えていることを特徴とする埋設施設。 - 廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設であって、
前記外周充填壁は、
前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成され、前記収容部材を支持する複数の柱状成形体で形成された底壁部を備えており、
前記柱状成形体は、底壁部の厚みと同一の長さに設定されており、軸心方向が鉛直方向に一致するように立設されていることを特徴とする埋設施設。 - 廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設であって、
前記外周充填壁は、
前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成され、底壁部の厚みと同一の長さに設定され、軸心方向が鉛直方向に一致するように立設されることにより前記収容部材を支持する複数の柱状成形体で形成された底壁部と、
前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された多数の塊状成形体で形成された側壁部と
を備えていることを特徴とする埋設施設。 - 前記底壁部は、
前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体を有することを特徴とする請求項２または３に記載の埋設施設。 - 前記側壁部は、
前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成され、底壁部の厚みと同一の長さに設定され、軸心方向が鉛直方向に一致するように立設された柱状成形体を有することを特徴とする請求項１または３に記載の埋設施設。 - 前記外周充填壁は、
前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された柱状成形体および塊状成形体の少なくとも一方で形成された上壁部を備えていることを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の埋設施設。 - 前記外周充填壁は、
前記ベントナイト系材料の粒体からなるベントナイト系流動体が加えられていることを特徴とする請求項１ないし６の何れか１項に記載の埋設施設。 - 前記収容部材に到達可能に形成された坑道部を備えており、該坑道部が、等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体を土砂に添加したベントナイト系混合土により埋め戻されていることを特徴とする請求項１ないし７の何れか１項に記載の埋設施設。
- 請求項１、３ないし６の何れか１項に記載の埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、１種の粒径からなることを特徴とする塊状成形体。
- 請求項１、３ないし６の何れか１項に記載の埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、複数の粒径の組み合わせからなることを特徴とする塊状成形体。
- 等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、前記複数の粒径の組み合わせの中で最小粒径が設定されていることを特徴とする請求項１０に記載の塊状成形体。
- 前記等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体は、多面体形状または楕円体形状であることを特徴とする請求項９ないし１１の何れか１項に記載の塊状成形体。
- 前記等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体は、球形状、多面体形状および楕円体形状のうちの少なくとも２種類以上の形状の組み合わせからなることを特徴とする請求項９ないし１１の何れか１項に記載の塊状成形体。
- 前記塊状成形体の粒径は、１〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項９ないし１３の何れか１項に記載の塊状成形体。
- 請求項１、３ないし６の何れか１項に記載の埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、
前記塊状成形体は、粒径比が０．６以下の２種の粒径の組み合わせであることを特徴とする塊状成形体。 - 請求項１、３ないし６の何れか１項に記載の埋設施設に使用される等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体であって、
前記塊状成形体は、２種の粒径の組み合わせであって、小粒径の混合割合が２０〜７０％であることを特徴とする塊状成形体。 - 廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設の施工方法において、
前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された複数の柱状成形体を立設することより前記外周充填壁の底壁部を形成する第１壁部形成工程と、
前記底壁部上に前記収容部材を形成する収容部材形成工程と、
前記収容部材に廃棄物を搬入して蓋体により封止する搬入工程と、
前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された多数の塊状成形体を前記収容部材の周囲に投入して前記外周充填壁の側壁部および上壁部を形成する第２壁部形成工程と
を有することを特徴とする埋設施設の施工方法。 - 廃棄物を収容した収容部材の周囲全体を、所期充填乾燥密度以上に充填されたベントナイト系材料の外周充填壁で覆って地下水の透水を防止するように構成された埋設施設の施工方法において、
前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された複数の柱状成形体を立設した後、これら柱状成形体の上下端面が上下面となるように、前記所期充填乾燥密度を越えた成形体乾燥密度となるように前記ベントナイト系材料を等方圧加圧処理により圧密成形して形成された塊状成形体を充填することより前記外周充填壁の底壁部を形成する底壁部形成工程と、
前記底壁部上に前記収容部材を形成する収容部材形成工程と、
前記収容部材に廃棄物を搬入して蓋体により封止する搬入工程と、
前記柱状成形体を前記収容部材の側面を囲むように設けた後、該柱状成形体の周囲に多数の前記塊状成形体を投入して前記外周充填壁の側壁部を形成する側壁部形成工程と、
前記収容部材の上面を前記塊状成形体で覆うことにより前記外周充填壁の上壁部を形成する上壁部形成工程と
を有することを特徴とする埋設施設の施工方法。
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