JP7643288B2 - 埋戻し材の製造方法、空洞部の埋戻し方法、埋戻し材製造装置、及び埋戻し装置 - Google Patents

Description

本発明は、大径粒状物と小径粒状物とを含む埋戻し材の製造方法、埋戻し材の製造方法により製造した埋戻し材で充填する空洞部の埋戻し方法、埋戻し材製造装置、及び埋戻し装置に関する。

例えば、地下深部に計画されている高レベル放射性廃棄物の処分場は、建設や操業を目的に地上から掘削されたアクセス坑道や連絡坑道及び主要坑道などすべての空間を、処分場の閉鎖に伴って元の状態に埋め戻すことにより、浸出水の漏洩や処分場の力学的な安全性を確保することとしている。これら坑道の埋戻しに用いる材料としては、ベントナイト混合土の採用が検討されている。

ベントナイト混合土は、一般廃棄物や汚染土等の封じ込め工事もしくは構造物の基礎地盤工事など、高い遮水性能が要求される現場で広く一般に使用されている。例えば特許文献１では、廃棄物が処分される施設底部及び施設斜面部に形成する不透水層の材料として、ベントナイト混合土が採用されている。

具体的には、施設斜面部には、掘削残土等の母材とベントナイトと水とを混合攪拌してベントナイト混合土を製造し、これを吹付け材料として吹き付けることにより、不透水層を形成している。一方、施設底部には、母材とベントナイトと水とを混合攪拌したのち造粒して製造した造粒物を撒き出したのち、これらを締め固めることにより不透水層を形成している。

特開２０１６－８７５７９号公報

特許文献１で開示されているような、ベントナイト混合土の吹付け施工やベントナイトを主材とする造粒物の撒き出し・締固め施工は、不透水層で施設斜面部や施設底部を被覆する場合に好適である。ところが、上述した坑道のような長大かつ大容量の埋戻し空間にベントナイト混合土を充填し埋戻す方法としては、いずれの施工方法も適しているとは言えない。

このような中、例えば土圧シールドの排土装置として利用されているスクリューフィーダ（スクリューコンベヤ）を採用して、ベントナイト混合土を坑道に搬送し埋め戻す方法が考えられる。スクリューフィーダを採用すれば、大量のベントナイト混合土を連続的に搬送できるだけでなく、ベントナイト混合土を加水しない状態で取り扱うことができる。

しかし、ベントナイト混合土は母材とベントナイトで粒径が大きく異なることから、乾燥状態での運搬や、スクリューフィーダによる搬送時の機械振動、さらには、スクリューフィーダから吐出後の落下時など、様々な事象により母材とベントナイトが分離し、品質が劣化しやすい。このような品質の劣化したベントナイト混合土を埋戻し空間に充填すると、設計時に予定した透水性能を十分発揮できない事態になりかねない。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、乾燥状態の大径粒状物と小径粒状物とが均一に混じりあった埋戻し材を製造するとともに、製造した埋戻し材を利用して、空洞部を均質かつ効率よく埋め戻すことである。

かかる目的を達成するため本発明の埋戻し材の製造方法は、大径粒状物と小径粒状物とを、スクリューフィーダにより個別に搬送し、搬送先で、前記スクリューフィーダから投下した前記大径粒状物の間隙に前記小径粒状物を充填させて埋戻し材を製造することを特徴とする。

また、本発明の埋戻し材の製造方法は、前記埋戻し材がベントナイト混合土であり、前記大径粒状物が礫分を含み、また、前記小径粒状物がベントナイトを含むことを特徴とする。

本発明の埋戻し材の製造方法によれば、大径粒状物と小径粒状物とをスクリューフィーダにより個別に搬送し、搬送先で投下させることにより大径粒状物の間隙に小径粒状物を充填させる。このため、スクリューフィーダによる機械振動の影響を受けることなく、乾燥状態の大径粒状物と小径粒状物とが均一に混じりあった高品質な埋戻し材を連続的に製造することが可能となる。また、埋戻し材としてベントナイト混合土を採用する際、乾燥状態で製造できるため、加水調整等の煩雑な作業を省略できるとともに、加水調整したベントナイト混合土と比較して施工時の取り扱いが容易となる。

本発明の空洞部の埋戻し方法は、本発明の埋戻し材の製造方法で製造した前記埋戻し材で地盤中の空洞部を充填する空洞部の埋戻し方法であって、前記大径粒状物と前記小径粒状物とを前記空洞部に向けて搬送し、前記空洞部で前記埋戻し材を製造しつつ、該空洞部を充填することを特徴とする。

本発明の空洞部の埋戻し方法は、前記スクリューフィーダの排出口を、先行して製造した前記埋戻し材に埋没させつつ前記埋戻し材を連続して製造することを特徴とする。

本発明の空洞部の埋戻し方法によれば、埋戻し材の製造工程を省略し、空洞部で埋戻し材を製造しつつこの空洞部を埋め戻すことができるため、埋戻し施工の作業効率を大幅に向上することが可能となる。また、スクリューフィーダの排出口を先行して空洞部を充填する埋戻し材に埋没させることで、これらを後行して製造される埋戻し材で押圧できる。これにより、空洞部を充填する埋戻し材が締め固められるため、一般には別途実施する転圧・締め固め等の作業を省略することが可能となる。

本発明の空洞部の埋戻し方法は、前記空洞部に対する前記埋戻し材の密度を評価し、あらかじめ設定した密度に到達した時点で、前記埋戻し材の製造を停止することを特徴とする。

また、本発明の空洞部の埋戻し方法は、前記空洞部が、廃棄物処分場の坑道であることを特徴とする。

本発明の空洞部の埋戻し方法によれば、空洞部内の埋戻し材をあらかじめ設定した密度で締め固めることができるとともに、スクリューフィーダが過負荷状態となって故障する事態を抑制することが可能となる。また、空洞部が坑道である場合には、埋戻し材の製造を停止したのち、スクリューフィーダを後退させて埋戻し材の製造を再開する工程を繰り返せば、坑道の長手方向に一様な密度で締め固めた埋戻し材を連続させることができる。

これにより、坑道で予定する埋戻し範囲が長大な場合にも、全長に渡って均質に坑道を埋戻し材で埋め戻すことが可能となる。その一方で、坑道で予定する埋戻し範囲において、途中で周辺岩盤の性状が変化することに伴って、配合を変更して埋戻し材を製造したい場合には、スクリューフィーダへの大径粒状物と小径粒状物開閉の供給量を適宜調整することで、埋戻し施工を中断することなく、配合変更した埋戻し材を容易に製造することができる。このように、周辺岩盤の変化に対応して埋戻し材の配合を適宜調整しつつ、連続的に坑道を埋め戻すことも可能となる。

本発明の埋戻し材製造装置は、本発明の埋戻し材の製造方法に用いる埋戻し材製造装置であって、前記スクリューフィーダとホッパーとを備え、前記大径粒状物と前記小径粒状物の各々を収容する収容部が、前記ホッパーの内部に設けられた仕切り部材を挟んで対をなして配置され、対をなす該収容部の底部に、交互に開状態となる開閉ゲートが設置されることを特徴とする。

本発明の埋戻し材製造装置は、本発明の埋戻し材の製造方法に用いる埋戻し材製造装置であって、前記スクリューフィーダとホッパーと、を備え、前記スクリューフィーダは、２台が高さ方向に間隔を設けて並列配置されるとともに、各々の排出口が軸線方向に位置をずらして配置され、前記小径粒状物を収容する小径収容部が、上方に位置する前記スクリューフィーダに備えた前記ホッパーに設けられ、前記大径粒状物を収容する大径収容部が、下方に位置する前記スクリューフィーダに備えた前記ホッパーに設けられることを特徴とする。

本発明の埋戻し材製造装置によれば、ホッパーに大径粒状物と小径粒状物を収容するのみで、搬送先で埋戻し材を製造できるため、現場内に埋戻し材を製造するためのプラント等の設備を別途設ける必要がない。また、スクリューフィーダへの大径粒状物及び小径粒状物の供給量を適宜変更すれば、配合の異なる埋戻し材を容易に製造することが可能となる。

本発明の埋戻し装置は、地盤中の空洞部を埋戻し材で充填する空洞部の埋戻し装置であって、本発明の埋戻し材製造装置と、前記空洞部内に充填した前記埋戻し材の密度を評価する評価手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の埋戻し装置によれば、埋戻し材の製造、空洞部への搬入及び充填、空洞部に充填した埋戻し材の締固め及び出来形管理に至る、埋戻し施工に係る一連の作業を、この埋戻し装置で賄うことができる。したがって、埋戻し施工の効率化を図ることができ、工費削減及び工期短縮に寄与することが可能となる。また、大径粒状物と小径粒状物を供給する設備をさらに搭載すれば、埋戻し施工の自動化を図ることも可能となる。

本発明によれば、乾燥状態の大径粒状物と小径粒状物とが均一に混じりあった埋戻し材を製造するとともに、製造した埋戻し材を利用して、空洞部を均質かつ効率よく埋め戻すことが可能となる。

本発明の実施形態における高レベル放射性廃棄物処分場の概略を示す図である。 本発明の実施形態における埋戻し材製造装置を示す図である（その１）。 本発明の実施形態における埋戻し材製造装置を示す図である（その２）。 本発明の実施形態における埋戻し装置を示す図である。 本発明の実施形態におけるアクセス坑道を埋め戻す手順を示す図である（その１）。 本発明の実施形態におけるアクセス坑道を埋め戻す手順を示す図である（その２）。 本発明の実施形態における散乱型のＲＩ密度計を示す図である。 本発明の実施形態における埋戻し材の密度を評価する様子を示す図である。

本発明は、スクリューコンベヤを利用して乾燥状態の大径粒状物と小径粒状物を別途搬送したのち搬送先である空洞部で投下することにより、これらが均一に混じりあった高品質な埋戻し材を連続的に製造し、空洞部を均質かつ効率よく埋め戻すものである。

以下に、高レベル放射性廃棄物処分場のアクセス坑道を埋戻し材で埋め戻す場合を事例に挙げ、図１～図８を参照しつつ、埋戻し材の製造方法、空洞部の埋戻し方法、埋戻し材製造装置、及び埋戻し装置を説明する。

本実施の形態において、大径粒状物と小径粒状物は粒径２ｍｍを閾値とし、閾値を超える粒状物を大径粒状物、閾値以下を小径粒状物に分類して取り扱うが、閾値は、粒径２ｍｍに限定するものではなく適宜変更可能である。また、大径粒状物と小径粒状物が土質材料を含む場合に、乾燥状態とは絶乾状態だけでなく、気乾状態及び表乾状態を含むものとする。

≪≪≪高レベル放射性廃棄物処分場≫≫≫
図１（ａ）で示すように、地下深部に計画されている高レベル放射性廃棄物の処分場１０は、処分坑道１１と、処分坑道１１に連絡する連絡坑道１２と、連絡坑道１２から地上に延びるアクセス坑道１３とを備える。操業中は、アクセス坑道１３及び連絡坑道１２を利用して廃棄物を処分坑道１１に搬送し、廃棄物に適切な処理を行ってこの処分坑道１１で処分する。

また、処分場１０を閉鎖する場合には、処分坑道１１及び連絡坑道１２を充填物で充填しプラグ等で閉鎖することにより、充填物の移動や流出を抑制する。また、アクセス坑道１３は、埋戻し材Ｍで均一に閉鎖し、掘削する前の元の状態に戻す。埋戻し材Ｍは、周辺岩盤と同程度の低透水性と、アクセス坑道１３を均一に閉鎖し周辺岩盤となじんで間隙を生じさせない自己シール性が求められる。このため、埋戻し材Ｍには、ベントナイト混合土を採用している。

ベントナイト混合土は現場で製造されるもので、現地発生土を母材とし、この母材に室内試験等の結果に基づいて設計した配合量のベントナイトを混合して、所望の遮水性能を確保する。上記の高レベル放射性廃棄物の処分場１０は、地下深部の安定した岩盤に設けられることから、この岩盤の掘削ずりを母材として選択する計画がある。アクセス坑道１３の埋戻し材Ｍは、図１（ｂ）で示すように、例えば上記のような掘削ずりを破砕して粒度調整を行うことにより取得した礫分Ｍ１と、ベントナイトを含む細粒分Ｍ２とを混じりあわせて製造する。

礫分Ｍ１は、粒径が２～７５ｍｍ程度に粒度調整されて、大径粒状物に分類される。細粒分Ｍ２は、ベントナイトを含み、粒径が２ｍｍ以下に粒度調整されて、小径粒状物に分類される。なお、細粒分Ｍ２は、ベントナイトのみでもよいし、２ｍｍ程度以下であれば砂分など他の土質材料が含まれてもよい。また、ベントナイト混合土は、礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２だけでなく、粒径２ｍｍを超えるベントナイトの造粒物を含んでもよい。この場合、礫分Ｍ１とベントナイトの造粒物が大径粒状物に分類され、細粒分Ｍ２が小径粒状物に分類される。

上記のベントナイト混合土を製造するにあたっては、図２で示すような、大径粒状物に分類される礫分Ｍ１と小径粒状物に分類される細粒分Ｍ２とを個別にアクセス坑道１３の所定位置まで搬送し、搬送先で投下することにより礫分Ｍ１の間隙に細粒分Ｍ２を充填させることの可能な埋戻し材製造装置ＭＤを採用する。

こうすると、スクリューフィーダによる機械振動の影響を受けることなく、礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２とが均一に混じりあった高品質なベントナイトを、アクセス坑道１３で連続的に製造することが可能となる。また、ベントナイト混合土を乾燥状態で製造できるため、加水調整などの煩雑な作業を省略できるとともに、加水調整を行う場合と比較して、ベントナイト混合土の施工時の取り扱いが容易となる。

以下に、埋戻し材Ｍを製造する埋戻し材製造装置ＭＤについて、２台のスクリューフィーダ２０を用いる場合及び１台のスクリューフィーダ２０を用いる場合を事例に挙げ、その詳細を説明する。本実施の形態では、図１（ｂ）で示すような、礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２よりなるベントナイト混合土を埋戻し材Ｍの事例に挙げて説明するが、埋戻し材製造装置ＭＤにより製造可能な埋戻し材Ｍは、上記のベントナイト混合土に限定されるものではない。大径粒状物と小径粒状物を混合攪拌することで製造できれば、いずれの埋戻し材Ｍにも採用可能である。

≪≪≪埋戻し材製造装置ＭＤ≫≫≫
≪≪２台のスクリューフィーダ２０を用いる場合≫≫
埋戻し材製造装置ＭＤは、図２（ａ）（ｂ）で示すように、２台のスクリューフィーダ２０（上段スクリューフィーダ２０ａ及び下段スクリューフィーダ２０ｂ）とスクリューフィーダ２０各々に設置されたホッパー３０とを備えている。

スクリューフィーダ２０は有軸型を採用しており、軸部２１と軸部２１周りに装着されたスクリュー羽根２２とを備えている。また、図２（ｂ）の平面図で示すように、軸部２１の一端側にはこれを回転するモーター２３が備えられ、軸部２１及びスクリュー羽根２２は、トラフ２４に内包されている。トラフ２４は、モーター２３が隣接する一端側側面にホッパー３０が設置され、他端側端部には、軸部２１及びスクリュー羽根２２の回転により搬送された搬送物を排出する排出口２４１が設けられている。

ホッパー３０は、図２（ａ）で示すように、ホッパー本体３１と、スクリューフィーダ２０との接続部に装備された開閉ゲート３２とを備えている。開閉ゲート３２により接続部の開度を調整することによって、ホッパー本体３１からスクリューフィーダ２０に供給する搬送物の供給量を調整自在となっている。開閉ゲート３２は、開度を調整できれば、必ずしもスライド式でなくてもよい。

このような構成のホッパー３０を備えるスクリューフィーダ２０は、間隔を設けて高さ方向に２台が並列配置されているとともに、各々の排出口２４１が軸線方向に位置をずらして配置されている。また、上段スクリューフィーダ２０ａに設置したホッパー３０のホッパー本体３１に小径収容部３１２が形成され、下段スクリューフィーダ２０ｂに設置したホッパー３０のホッパー本体３１に大径収容部３１１が形成されている。

これにより、２台のスクリューフィーダ２０各々に備えたモーター２３を稼働して埋戻し材製造装置ＭＤを作動させると、下段スクリューフィーダ２０ｂに搬送されて排出口２４１から排出された礫分Ｍ１に向けて、上段スクリューフィーダ２０ａに搬送されて排出口２４１から投下された細粒分Ｍ２を投下させることができる。すると、礫分Ｍ１の間隙に細粒分Ｍ２が入り込んで充填し、混合攪拌することなく、礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２とが均一に混じりあった埋戻し材Ｍを製造することができる。

≪≪１台のスクリューフィーダ２０を用いる場合≫≫
埋戻し材製造装置ＭＤは、図３で示すように、ホッパー３０を設置したスクリューフィーダ２０を１台のみ備えるものであってもよい。この場合、ホッパー３０の構成が、上記の２台のスクリューフィーダ２０を用いる場合とは異なる。

ホッパー３０は、ホッパー本体３１と開閉ゲート３２ａ、３２ｂとを備え、ホッパー本体３１内には仕切り部材３１３が立設されている。これによりホッパー本体３１の内空部が２分割され、一方側に大径収容部３１１が形成され、他方側に小径収容部３１２が形成されている。また、ホッパー本体３１とスクリューフィーダ２０との接続部に装備されている開閉ゲート３２ａ、３２ｂは、一方を開状態とした場合に他方が閉状態となるよう連携されている。

したがって、埋戻し材製造装置ＭＤを作動させた状態で、大径収容部３１１側の開閉ゲート３２ａと小径収容部３１２側の開閉ゲート３２ｂを交互に開閉すると、礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２とがスクリューフィーダ２０に交互に搬送されて、排出口２４１から投下される。これにより、スクリューフィーダ２０に搬送されて排出口２４１から投下された礫分Ｍ１に向けて、同じくスクリューフィーダ２０に搬送されて排出口２４１から投下された細粒分Ｍ２を投下させる作業を、連続的に実施することができる。

すると、礫分Ｍ１の間隙に細粒分Ｍ２が入り込んで充填し、混合攪拌することなく、礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２とが均一に混じりあった埋戻し材Ｍを製造することができる。また、開閉ゲート３２ａ、３２ｂはいずれも接続部を開状態とした際に、その開度を調整可能に構成されており、スクリューフィーダ２０に供給する礫分Ｍ１及び細粒分Ｍ２各々の供給量を調整自在となっている。

上記のとおり、埋戻し材製造装置ＭＤはいずれもホッパー３０に礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２を供給するのみで、搬送先のアクセス坑道１３内で埋戻し材Ｍを製造できる。したがって、埋戻し施工で一般に実施されるような、現場内に別途設けたプラント等で埋戻し材Ｍを製造する工程を省略することが可能となる。

また、開閉ゲート３２、３２ａ、３２ｂの開度を適宜調整することにより、スクリューフィーダ２０への礫分Ｍ１及び細粒分Ｍ２の供給量を適宜変更することができる。これにより、配合の異なる埋戻し材Ｍを容易に、かつ埋戻し材製造装置ＭＤを停止させることなく連続的に製造することが可能となる。

≪≪埋戻し装置ＢＤ≫≫
埋戻し装置ＢＤは、図４で示すように、上記の埋戻し材製造装置ＭＤを搭載した走行体４０と、材料供給車５０、密度評価手段６０、及び防護板７０を備えている。図４では、２台のスクリューフィーダ２０を備える埋戻し材製造装置ＭＤを走行体４０に搭載した場合を事例に挙げている。

走行体４０には埋戻し装置ＢＤが搭載されており、クローラー４１を備えた車体４２と、車体４２の上面にスライド自在に積載されたスライド架台４３と、スライド架台４３上に設置された支持架台４４と、を備える。支持架台４４は、２台のスクリューフィーダ２０を支持している。また、スライド架台４３の後側面と車体４２の立ち上がり部との間には、反力受け部材４５が介装されている。反力受け部材４５は、スクリューフィーダ２０がスライド架台４３を介して車体４２上を後退する挙動を示した際に、これを抑制する。

これらスライド架台４３と反力受け部材４５は、アクセス坑道１３内で埋戻し材Ｍを締め固める際に、効果的に機能する。つまり、スクリューフィーダ２０の排出口２４１を、先行して製造した埋戻し材Ｍに埋没させた状態で、連続的に埋戻し材Ｍを製造し排出すると、アクセス坑道１３内で埋戻し材Ｍの密度が高まる。さらにスクリューフィーダ２０が埋戻し材Ｍを排出し続けることにより、スクリューフィーダ２０がスライド架台４３を介して後退する挙動を示すが、反力受け部材４５を介してクローラー４１を備えた車体４２でこれに抵抗する。これにより、新たに製造される埋戻し材Ｍで、アクセス坑道１３内の埋戻し材Ｍを押圧する態様となるため、これら埋戻し材Ｍを締め固めることが可能となる。

材料供給車５０は、スクリューフィーダ２０及び走行体４０の後方に配置され、土槽５１と、バケット５２と、細粒分槽５３とを備え、これらはいずれも走行体４０とともに、アクセス坑道１３内を移動自在に構成されている。

土槽５１には礫分Ｍ１が収容され、バケット５２の上方に移動すると、その底部から礫分Ｍ１をバケット５２に向けて投下する。バケット５２には、スクリューコンベヤ等の搬送装置５２１が設けられ、搬送装置５２１を介して礫分Ｍ１が下段スクリューフィーダ２０ｂのホッパー３０に投下される。また、細粒分槽５３には細粒分Ｍ２が収容されとともに、スクリューコンベヤ等の搬送装置５３１が設けられている。これにより、細粒分Ｍ２はこの搬送装置５３１を介して上段スクリューフィーダ２０ａのホッパー３０に投下される。

そして、密度評価手段６０は、アクセス坑道１３内を充填する埋戻し材Ｍの密度を評価するため、また、スクリューフィーダ２０が過負荷状態となって故障する事態を抑制するために設ける装備である。図４では、ＲＩ密度計６２を下段スクリューフィーダ２０ｂの排出口２４１近傍に設置した事例を示している。また、図３では、密度評価手段６０として、走行体４０の反力受け部材４５に圧縮型ロードセル６１を設置する事例を示している。密度評価手段６０の詳細については後述する。

このような埋戻し装置ＢＤには、図４で示すように、走行体４０にアクセス坑道１３の断面を塞ぐ防護板７０が設けられており、アクセス坑道１３を充填する埋戻し材Ｍの崩落や、上段スクリューフィーダ２０ａから投下される細粒分Ｍ２の飛散を防止している。なお、防護板７０は必ずしも設置しなくてもよい。

上記の埋戻し材製造装置ＭＤを搭載した埋戻し装置ＢＤを用いて埋戻し施工を実施すると、埋戻し材の製造、アクセス坑道１３への搬入及び充填、締固め、さらには出来形管理に至る、埋埋し材埋戻し施工に係る一連の作業を賄うことができる。以下に、上記の埋戻し装置ＢＤを利用して、アクセス坑道１３を埋め戻す手順を説明する。

≪≪≪空洞部の埋戻し方法≫≫≫
≪≪１台のスクリューフィーダ２０を用いる場合≫≫
まず、図５（ａ）で示すように、アクセス坑道１３内の所定位置に埋戻し装置ＢＤを据え付けたのち、材料供給車５０からホッパー３０の大径収容部３１１及び小径収容部３１２に、礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２を供給する、また、スクリューフィーダ２０を稼働させるとともに、開閉ゲート３２ａ、３２ｂを交互に開閉する。開閉ゲート３２ａ、３２ｂはあらかじめ、礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２が設計した配合量でかつ交互にスクリューフィーダ２０へ供給されるよう、交互に開状態とする時間間隔や開度などを設定しておく。

すると、ホッパー３０の大径収容部３１１及び小径収容部３１２に投下された礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２が、スクリューフィーダ２０へ交互に供給され、排出口２４１に向けて連続的に搬送される。そして、排出口２４１からアクセス坑道１３に交互に礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２が投下されると、埋戻し材Ｍが連続的に製造される。

アクセス坑道１３で連続して埋戻し材Ｍが製造されると、図５（ｂ）で示すように、スクリューフィーダ２０の排出口２４１が埋戻し材Ｍに埋没する。この状態で、礫分Ｍ１及び細粒分Ｍ２の搬送を継続し、アクセス坑道１３を埋戻し材Ｍで充填しつつ、充填した埋戻し材Ｍの密度を高めていく。前述したように、密度が高まると、新たに製造される埋戻し材Ｍで、アクセス坑道１３を充填している埋戻し材Ｍを押圧する態様となり、徐々に締め固められていく。

このように、アクセス坑道１３で埋戻し材Ｍを製造しつつ充填する作業は、密度評価手段６０で取得した出力値とあらかじめ設定した評価基準とを照らし合わせて、埋戻し材Ｍの密度を評価しながら実施する。評価基準は採用する密度評価手段６０ごとに、所望の密度に対応させて設定し、評価基準に到達した時点で埋戻し装置ＢＤを停止する、つまり埋戻し材Ｍの製造を停止する。これにより、アクセス坑道１３内の埋戻し材Ｍを所望の密度で締め固めることができるとともに、スクリューフィーダ２０が過負荷状態となって故障する事態を抑制することが可能となる。

こののち、図５（ｃ）で示すように、走行体４０を利用して埋戻し装置ＢＤを所定量後退させ、埋戻し材Ｍからスクリューフィーダ２０を引き抜く。アクセス坑道１３で予定する埋戻し範囲を埋め戻すまで、上記の作業を繰り返し実施する。これにより、アクセス坑道１３の長手方向に、一様な密度で締め固めた埋戻し材Ｍを連続させることができ、アクセス坑道１３で予定する埋戻し範囲全長に渡って均質な出来形を実現できる。

その一方で、アクセス坑道１３に予定する埋戻し範囲の途中で、周辺岩盤の性状が変化することに伴って、礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２の配合を変更して埋戻し材Ｍを製造したい場合は、開閉ゲート３２ａ、３２ｂの交互に開状態とする時間間隔や開度などを適宜変更する。これにより、埋戻し施工を中断することなく、配合変更した埋戻し材Ｍを容易に製造し、充填することが可能となる。

≪≪２台のスクリューフィーダ２０を用いる場合≫≫
まず、図６（ａ）で示すように、アクセス坑道１３内の所定位置に埋戻し装置ＢＤを据え付けたのち、スクリューフィーダ２０を稼働させる。また、材料供給車５０から上段スクリューフィーダ２０ａのホッパー３０に細粒分Ｍ２を供給し、下段スクリューフィーダ２０ｂのホッパー３０に礫分Ｍ１を供給し、開閉ゲート３２ａ、３２ｂを開状態とする。開閉ゲート３２ａ、３２ｂは、礫分Ｍ１及び細粒分Ｍ２があらかじめ設計した配合量で供給されるよう、開度を適宜調整しておく。

すると、図２（ａ）を参照して説明したように、上段スクリューフィーダ２０ａに搬送されて排出口２４１から投下された細粒分Ｍ２が、下段スクリューフィーダ２０ｂに搬送されて排出口２４１から排出された礫分Ｍ１の間隙に入り込み、埋戻し材Ｍが連続的に製造される。以降は、２台のスクリューフィーダ２０を用いる場合と同様の手順で、アクセス坑道１３を埋戻す。

つまり、アクセス坑道１３で連続して埋戻し材Ｍを製造すると、図６（ｂ）で示すように、２台のスクリューフィーダ２０の排出口２４１が埋戻し材Ｍに埋没する。この状態で、埋戻し材Ｍの密度を評価しながら、アクセス坑道１３で埋戻し材Ｍを製造しつつ充填する作業を継続する。所望の密度に到達した時点で、埋戻し装置ＢＤを停止し、図６（ｃ）で示すように、埋戻し装置ＢＤを所定量後退させて埋戻し材Ｍからスクリューフィーダ２０を引き抜く。アクセス坑道１３で予定する埋戻し範囲を埋め戻すまで、上記の作業を繰り返し実施する。また、アクセス坑道１３に予定する埋戻し範囲の途中で、礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２の配合を変更して埋戻し材Ｍを製造したい場合は、大径収容部３１１もしくは小径収容部３１２を有するホッパー３０における、開閉ゲート３２の開度を適宜変更する。

≪≪埋戻し材Ｍの密度を評価する評価手段≫≫
上記の空洞部の埋戻し方法において、埋戻し材Ｍの密度を評価するための密度評価手段６０として、図５では、走行体４０の反力受け部材４５に設けた圧縮型ロードセル６１を採用している。また、図６では、スクリューフィーダ２０の排出口２４１近傍に設けた挿入式散乱型のＲＩ密度計６２を採用している。以下に、圧縮型ロードセル６１及びＲＩ密度計６２について、説明する。

≪圧縮型ロードセル（圧縮荷重）を利用する場合≫
圧縮型ロードセル６１は、反力受け部材４５に作用する圧縮方向の荷重を測定するものである。図５（ｂ）で示すように、埋戻し装置ＢＤでは、アクセス坑道１３内で埋戻し材Ｍの密度が高まるなか、さらにスクリューフィーダ２０が埋戻し材Ｍを排出し続けると、スクリューフィーダ２０がスライド架台４３を介して車体４２上を後退する挙動を示す。これを、反力受け部材４５を介してクローラー４１を備えた車体４２で抵抗する構成としている。

そこで、反力受け部材４５に圧縮型ロードセル６１を設け、圧縮方向の荷重（後退力）を測定することで、アクセス坑道１３を充填する埋戻し材Ｍの密度を評価する。その評価方法は、あらかじめ埋戻し材Ｍが所望の密度に到達した際の荷重を求めておき、これを評価基準として設定しておく。そのうえで、埋戻し施工中に圧縮型ロードセル６１の測定値が評価基準に到達したところで、埋戻し施工を停止する。

≪ＲＩ密度計（散乱γ線数）を利用する場合≫
挿入式散乱型のＲＩ密度計６２は、土の密度を測定する手段として利用されており、図６（ａ）で示すように、スクリューフィーダ２０の排出口２４１近傍など、アクセス坑道１３に充填された埋戻し材Ｍに埋設可能な位置に装着している。

ＲＩ密度計６２は、図７で示すように、γ線を放出するセシウム１３７（Ｃｓ１３７）が装着されているγ線源部６２１と、検出器６２２とを備え、γ線源部６２１から放射され埋戻し材Ｍの中で散乱したのち、検出器６２２に入射した散乱γ線数を検出する装置である。γ線は通過経路の密度が大きいと吸収されることが知られている。そこで、評価方法としては、あらかじめ試験を行って埋戻し材Ｍが所望の充填度に到達した際の密度に対応するＲＩ密度計６２の出力値を評価基準として設定しておく。そのうえで、埋戻し施工中にＲＩ密度計６２の測定値が評価基準に到達したところで、埋戻し施工を停止する。

上記の圧縮型ロードセル６１及びＲＩ密度計６２を用いた評価方法はそれぞれ、埋戻し材Ｍの密度を直接評価する方法である。しかし、これらに限定するものではなく、間接的に評価する方法を採用してもよい。

≪≪荷重センサによる推定≫≫
例えば、図８（ａ）には、スクリューフィーダ２０の排出口２４１近傍に、ロードセルなどの荷重センサ６３を設ける場合を事例に挙げている。荷重センサ６３はトラフ２４の上面であって、埋戻し施工で埋戻し材Ｍに埋没する範囲内に設ける。その数量は何ら限定されるものではないが、スクリューフィーダ２０の軸線方向に複数設置しておき、各々から出力される出力値の平均値や中間値などを採用すると、信頼性の高い出力値を取得することができる。

密度の評価方法としては、あらかじめ試験を行って埋戻し材Ｍの密度と荷重センサ６３の出力値との関係を確認し、埋戻し材Ｍが所望の密度に到達した際の荷重センサ６３の出力値を評価基準として設定しておく。そのうえで、埋戻し施工中に荷重センサ６３の出力値が評価基準に到達したところで、埋戻し施工を停止する。

≪≪レーザー変位計による推定≫≫
また、図８（ｂ）には、スクリューフィーダ２０に、レーザー変位計６４を設ける場合を事例に挙げている。レーザー変位計６４はトラフ２４の上面であって、埋戻し施工で埋戻し材Ｍに埋没される範囲から離間した位置に設ける。レーザー変位計６４は、埋戻し材Ｍの表面に向けてレーザー光線を照射しするとともに、その反射光を受光することで、レーザー変位計６４から埋戻し材Ｍの表面までの距離を非接触で測定できる。

したがって、密度の評価方法としては、あらかじめ試験を行って埋戻し材Ｍが所望の密度に到達した際の、レーザー変位計６４から埋戻し材Ｍの表面までの距離を求めておき、これを評価基準として設定しておく。そのうえで、埋戻し施工中にレーザー変位計６４の出力値が評価基準に到達したところで、埋戻し施工を停止する。

なお、荷重センサ６３及びレーザー変位計６４の出力値はいずれも、埋戻し材Ｍの密度を直接的に評価できるものではない。したがって、上記の圧縮型ロードセル６１やＲＩ密度計６２を併用し、これらの出力値とともに密度を評価すると、より高い精度で出来形管理を行うことが可能となる。

上記のとおり、空洞部の埋戻し方法によれば、乾燥状態の礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２とが均一に混じりあったベントナイト混合土よりなる埋戻し材Ｍを容易に製造することができるとともに、製造した埋戻し材Ｍを利用して、アクセス坑道１３を均質かつ効率よく埋め戻すことが可能となる。

本発明の埋戻し材の製造方法、空洞部の埋戻し方法、埋戻し材製造装置、及び埋戻し装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、本実施の形態では、図２で示すような、２台のスクリューフィーダ２０で礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２を個別に搬送する埋戻し材製造装置ＭＤについて、上段スクリューフィーダ２０ａと下段スクリューフィーダ２０ｂの組合わせを１組のみ設けた。しかし、これに限定するものではなく、これらの組合わせを複数備えた構成としてもよい。

同様に、図３で示すような、１台のスクリューフィーダ２０で礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２を個別に搬送する埋戻し材製造装置ＭＤについても、スクリューフィーダ２０を１台のみでなく複数を準備し、これらの間隔を設けて並列配置する構成としてもよい。

さらに、本実施の形態では、埋戻し装置ＢＤを利用して埋戻し材Ｍを充填する方法を、アクセス坑道１３に対して直接実施したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、加水調整などして製造したベントナイト混合土を、アクセス坑道１３の壁面に吹き付けたり、底面に撒き出し・締固めしたのち、これらに囲まれた空隙を埋戻し材Ｍで充填し埋め戻すなど、他の工法を併用してアクセス坑道１３を埋戻してもよい。

また、埋戻し装置ＢＤを利用して埋め戻す空洞部は、高レベル放射性廃棄物の処分場１０におけるアクセス坑道１３に限定されるものではなく、いずれの空間にも適用可能である。

加えて、本実施の形態では、埋戻し材製造装置ＭＤのスクリューフィーダ２として有軸型を採用したが、これに限定するものではなく、無軸型を採用してもよい。

１０ 処分場
１１ 処分坑道
１２ 連絡坑道
１３ アクセス坑道
２０ スクリューフィーダ
２０ａ 上段スクリューフィーダ
２０ｂ 下段スクリューフィーダ
２１ 軸部
２２ スクリュー羽根
２３ モーター
２４ トラフ
２４１ 排出口
３０ ホッパー
３１ ホッパー本体
３１１ 大径収容部
３１２ 小径収容部
３１３ 仕切り部材
３２ 開閉ゲート
３２ａ 開閉ゲート
３２ｂ 開閉ゲート
４０ 走行体
４１ クローラー
４２ 車体
４３ スライド架台
４４ 支持架台
４５ 反力受け部材
５０ 材料供給車
５１ 土槽
５２ バケット
５２１ 搬送装置
５３ 細粒分槽
５３１ 搬送装置
６０ 密度評価手段
６１ 圧縮型ロードセル
６２ ＲＩ密度計
６２１ γ線源部
６２２ 検出器
６３ 荷重センサ
６４ レーザー変位計
７０ 防護板
Ｍ 埋戻し材
Ｍ１ 礫分（大径粒状物）
Ｍ２ 細粒分（小径粒状物）

Claims (9)

1. 大径粒状物と小径粒状物とを、スクリューフィーダにより個別に搬送し、
   搬送先で、前記スクリューフィーダから投下した前記大径粒状物の間隙に前記小径粒状物を充填させて埋戻し材を製造することを特徴とする埋戻し材の製造方法。
2. 請求項１に記載の埋戻し材の製造方法において、
   前記埋戻し材がベントナイト埋戻し材であり、
   前記大径粒状物が礫分を含み、前記小径粒状物がベントナイトを含むことを特徴とする埋戻し材の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の埋戻し材の製造方法で製造した前記埋戻し材で地盤中の空洞部を充填する空洞部の埋戻し方法であって、
   前記大径粒状物と前記小径粒状物とを前記空洞部に向けて搬送し、
   前記空洞部で前記埋戻し材を製造しつつ、該空洞部を充填することを特徴とする空洞部の埋戻し方法。
4. 請求項３に記載の埋戻し方法において、
   前記スクリューフィーダの排出口を、先行して製造した前記埋戻し材に埋没させつつ前記埋戻し材を連続して製造することを特徴とする埋戻し方法。
5. 請求項３または４に記載の埋戻し方法において、
   前記空洞部に対する前記埋戻し材の密度を評価し、
   あらかじめ設定した密度に到達した時点で、前記埋戻し材の製造を停止することを特徴とする埋戻し方法。
6. 請求項３から５のいずれか１項に記載の埋戻し方法において、
   前記空洞部が、廃棄物処分場の坑道であることを特徴とする埋戻し方法。
7. 請求項１または２に記載の埋戻し材の製造方法に用いる埋戻し材製造装置であって、
   前記スクリューフィーダとホッパーと、を備え、
   前記大径粒状物と前記小径粒状物の各々を収容する収容部が、前記ホッパーの内部に設けられた仕切り部材を挟んで対をなして配置され、
   対をなす該収容部の底部に、交互に開状態となる開閉ゲートが設置されることを特徴とする埋戻し材製造装置。
8. 請求項１または２に記載の埋戻し材の製造方法に用いる埋戻し材製造装置であって、
   前記スクリューフィーダとホッパーと、を備え、
   前記スクリューフィーダは、２台が高さ方向に間隔を設けて並列配置されるとともに、各々の排出口が軸線方向に位置をずらして配置され、
   前記小径粒状物を収容する小径収容部が、上方に位置する前記スクリューフィーダに備えた前記ホッパーに設けられ、
   前記大径粒状物を収容する大径収容部が、下方に位置する前記スクリューフィーダに備えた前記ホッパーに設けられることを特徴とする埋戻し材製造装置。
9. 地盤中の空洞部を埋戻し材で充填する空洞部の埋戻し装置であって、
   請求項７または８に記載の埋戻し材製造装置と、
   前記空洞部内に充填した前記埋戻し材の密度を評価する評価手段と、
   を備えることを特徴とする埋戻し装置。

Images