特開 2023-57747 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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023057747

(43)【公開日】2023-04-24

(54)【発明の名称】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

(51)【国際特許分類】

   B09B 1/00 20060101AFI20230417BHJP

【ＦＩ】

B09B1/00 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021167408

(22)【出願日】2021-10-12

(71)【出願人】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森 拓雄

(72)【発明者】

【氏名】森野 弘之

(72)【発明者】

【氏名】深谷 正明

(72)【発明者】

【氏名】丹生屋 純夫

【テーマコード（参考）】

4D004

【Ｆターム（参考）】

4D004AA50

4D004AB09

4D004AC07

4D004BB04

4D004CB45

4D004CC20

(57)【要約】

【課題】乾燥状態の大径粒状物と小径粒状物とが均一に混合し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。
【解決手段】搬送領域と混合攪拌領域を設けたスクリューフィーダに大径粒状物及び小径粒状物を供給し、前記大径粒状物及び前記小径粒状物を搬送しながら混合撹拌して埋戻し材を製造することを特徴とする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

搬送領域と混合攪拌領域を設けたスクリューフィーダに大径粒状物及び小径粒状物を供給し、前記大径粒状物及び前記小径粒状物を搬送しながら混合撹拌し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。

【請求項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混合土であり、
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。

【請求項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つつ混合撹拌して前記埋戻し材を製造し、前記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。

【請求項4】

請求項３に記載の空洞部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空洞部の埋戻し方法。

【請求項5】

請求項３または４に記載の空洞部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空洞部の埋戻し方法。

【請求項6】

請求項３から５のいずれか１項に記載の空洞部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空洞部の埋戻し方法。

【請求項7】

大径粒状物と小径粒状物を搬送しつつ混合攪拌し、埋戻し材を製造する埋戻し材製造装置であって、
前記大径粒状物と前記小径粒状物を搬送する搬送領域と、
前記大径粒状物と前記小径粒状物を混合攪拌しつつ搬送する混合攪拌領域と、を有するスクリューフィーダを備えることを特徴とする埋戻し材製造装置。

【請求項8】

請求項７に記載の埋戻し材製造装置において、
前記混合攪拌領域が、前記スクリューフィーダの排出口側に配置されていることを特徴とする埋戻し材製造装置。

【請求項9】

請求項７に記載の埋戻し材製造装置において、
前記混合攪拌領域が、前記スクリューフィーダの供給口側に配置されていることを特徴とする埋戻し材製造装置。

【請求項10】

請求項７から９のいずれか１項に記載の埋戻し材製造装置において、
前記スクリューフィーダの供給口に、前記大径粒状物を収容する収容部と前記小径粒状物を収容する収容部とを備えるホッパーが、開閉ゲートを介して設置されていることを特徴とする埋戻し材製造装置。

【請求項11】

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から１０のいずれか１項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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６－８７５７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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。

【0007】

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。

【0008】

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、設計時に想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。

【0009】

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合し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。

【課題を解決するための手段】

【0010】

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、搬送領域と混合攪拌領域を設けたスクリューフィーダに大径粒状物及び小径粒状物を供給し、前記大径粒状物及び前記小径粒状物を搬送しながら混合撹拌して埋戻し材を製造することを特徴とする。

【0011】

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、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。

【0012】

本発明の埋戻し材の製造方法によれば、大径粒状物及び小径粒状物を、搬送領域と混合攪拌領域を設けたスクリューフィーダで搬送しながら混合撹拌する。これにより、スクリューフィーダから排出された際に、大径粒状物と小径粒状物とが均一に混合した状態を維持し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、埋戻し材に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。

【0013】

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つつ混合撹拌して前記埋戻し材を製造し、前記空洞部を充填することを特徴とする

【0014】

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。

【0015】

本発明の空洞部の埋戻し方法によれば、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つつ混合撹拌して前記埋戻し材を製造するため、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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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対応できる。してみれば、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。

【0020】

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、大径粒状物と小径粒状物を搬送しつつ混合攪拌し、埋戻し材を製造する埋戻し材製造装置であって、前記大径粒状物と前記小径粒状物を搬送する搬送領域と、前記大径粒状物と前記小径粒状物を混合攪拌しつつ搬送する混合攪拌領域と、を有するスクリューフィーダを備えることを特徴とする。

【0021】

本発明の埋戻し材製造装置は、前記混合攪拌領域が、前記スクリューフィーダの排出口側に配置されていることを特徴とする。

【0022】

本発明の埋戻し材製造装置は、前記混合攪拌領域が、前記スクリューフィーダの供給口側に配置されていることを特徴とする。

【0023】

本発明の埋戻し材製造装置は、前記スクリューフィーダの供給口に、前記大径粒状物を収容する大径収容部と前記小径粒状物を収容する小径収容部とを備えるホッパーが、開閉ゲートを介して設置されていることを特徴とする。

【0024】

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が供給されると、これらを搬送しつつ混合攪拌して埋戻し材を製造し、搬送先で埋戻し材を排出することができる。このため、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、ホッパーが、開閉ゲートを介してスクリューフィーダに設置されていることから、大径粒状物及び小径粒状物の供給量を開閉ゲートを介して適宜変更すれば、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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【発明の効果】

【0027】

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合し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。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】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。

【図2】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）。

【図3】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）。

【図4】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３）。

【図5】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４）。

【図6】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５）。

【図7】本発明の実施形態における埋戻し装置を示す図である。

【図8】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。

【図9】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。

【図10】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。

【発明を実施するための形態】

【0029】

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搬送しつつ混合攪拌することで、これらが均一に混合した高品質な埋戻し材を連続的にスクリューコンベヤから排出させ、空洞部を均質かつ効率よく埋め戻すものである。

【0030】

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め戻す場合を事例に挙げ、図１～図１０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。

【0031】

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。

【0032】

≪≪≪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、地下深部に設けられる処分坑道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。

【0033】

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。

【0034】

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採用する。つまり、アクセス坑道１３の埋戻し材Ｍは、図１（ｂ）で示すように、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とを混合して製造する。

【0035】

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。

【0036】

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、混合攪拌領域２０Ａと搬送領域２０Ｂとを有するスクリューフィーダ２０を備えた埋戻し材製造装置ＭＤを採用する。こうすると、大径粒状物である礫分Ｍ１と小径粒状物である細粒分Ｍ２とを搬送しながら混合攪拌できる。

【0037】

このため、スクリューフィーダ２０から排出した際、礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２とが均一に混合した状態を維持した、高品質なベントナイト混合土を埋戻し材Ｍとして製造することができる。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。

【0038】

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、詳細を説明する。また、埋戻し材製造装置ＭＤを搭載した埋戻し装置ＢＤについても、併せて説明する。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。

【0039】

≪≪≪埋戻し材製造装置ＭＤ≫≫≫
埋戻し材製造装置ＭＤは、図２（ａ）の断面図及び図２（ｂ）の平面図で示すように、スクリューフィーダ２０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。

【0040】

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。そして、ホッパー本体３１とスクリューフィーダ２０との接続部に、開閉ゲート３２ａ、３２ｂが装備されている。

【0041】

開閉ゲート３２ａ、３２ｂは、いずれもスクリューフィーダ２０との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いる。これにより、ホッパー本体３１から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。図２では、開閉ゲート３２ａ、３２ｂの形状をスライド式にしたが、開度を調整できれば、その形状はいずれでもよい。

【0042】

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を備えている。また、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側の一端側にホッパー３０が接続された供給口２４２を備え、他端に埋戻し材Ｍを排出する排出口２４１が設けられている。

【0043】

≪≪混合攪拌領域２０Ａが排出口２４１側にある場合≫≫
このような構成のスクリューフィーダ２０は、図２（ａ）で示すように、排出口２４１側に混合攪拌領域２０Ａが設定され、供給口２４２側に搬送領域２０Ｂが設けられている。搬送領域２０Ｂは、ホッパー３０から供給された礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２とを混合攪拌することなく、混合攪拌領域２０Ａに向けて搬送する領域である。このため、スクリュー羽根２２は、一般に粒状物を搬送する際に採用される羽根ピッチで軸部２１に装着されている。

【0044】

一方、混合攪拌領域２０Ａは、搬送領域２０Ｂから搬送された礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２とを混合攪拌し、埋戻し材Ｍを製造するとともに排出口２４１に向けて搬送する領域である。このため、スクリュー羽根２２は、搬送領域２０Ｂより羽根ピッチが広く形成された状態で軸部２１に装着されている。このように、羽根ピッチを広く形成すると、礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２が回転するスクリュー羽根２２の間に滞留する時間を稼ぐことができる。この期間中に礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２とは、スクリュー羽根２２とともに回転することで搬送されつつ混合攪拌される。これにより埋戻し材Ｍが製造されるとともに、排出口２４１に向かって排出される。

【0045】

混合攪拌領域２０Ａにおいて、礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２とを混合攪拌し埋戻し材Ｍを製造するための構成は、スクリュー羽根２２に対する羽根ピッチの調整に限定されるものではない。

【0046】

図３（ａ）では、混合攪拌領域２０Ａの範囲に位置するスクリュー羽根２２に対して、軸部２１と平行に延在する攪拌棒２５を複数設ける構成を例示している。また、図３（ｂ）では、混合攪拌領域２０Ａの範囲に位置する軸部２１に対して攪拌棒２５を、軸部２１と直交する方向に延在するようにして複数装着する構成を例示している。これにより、搬送領域２０Ｂから搬送された礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２とは、混合攪拌領域２０Ａ内でスクリュー羽根２２により搬送されつつ、攪拌棒２５により混合攪拌される。これにより、埋戻し材Ｍが製造され、排出口２４１に向かって排出される。

【0047】

さらに、図４では、混合攪拌領域２０Ａの範囲に攪拌翼２６を設ける構成を例示している。具体的には、スクリューフィーダ２０の軸部２１が、外軸２１ａとこの外軸２１ａを貫通する内軸２１ｂとにより構成され、外軸２１ａはトラフ２４より短く形成されている。また、内軸２１ｂは排出口２４１に達する長さを有しているため、内軸２１ｂが排出口２４１の近傍で外軸２１ａから露出した状態となっている。

【0048】

これを利用して、スクリューフィーダ２０の供給口２４２から外軸２１ａの先端まで領域が搬送領域２０Ｂとし、外軸２１ａにスクリュー羽根２２を装着している。一方、外軸２１ａの先端からスクリューフィーダ２０の排出口２４１までの領域を混合攪拌領域２０Ａとし、露出した内軸２１ｂに攪拌翼２６を設置している。

【0049】

また、外軸２１ａと内軸２１ｂは各々軸回りに回転自在となっており、供給口２４２側に各々のモーター２３ａ、２３ｂが設けられている。これにより、外軸２１ａと内軸２１ｂが回転すると、搬送領域２０Ｂから搬送された礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２とは、混合攪拌領域２０Ａで回転する攪拌翼２６により混合攪拌されて埋戻し材Ｍが製造され、排出口２４１に向かって排出される。なお、攪拌翼２６が装着された内軸２１ｂは、外軸２１ａと比較して高速で回転するよう設定されている。

【0050】

≪≪混合攪拌領域２０Ａが供給口２４２側にある場合≫≫≫
一方、スクリューフィーダ２０は、供給口２４２側に混合攪拌領域２０Ａを設定し、排出口２４１側に搬送領域２０Ｂを設定してもよい。この場合、混合攪拌領域２０Ａでは、ホッパー３０から供給された礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２とを混合攪拌し、埋戻し材Ｍを製造するとともに、搬送領域２０Ｂに搬送する。搬送領域２０Ｂでは、混合攪拌領域２０Ａで製造された埋戻し材Ｍを排出口２４１に向けて搬送し、排出する。

【0051】

例えば、図５（ａ）では、排出口２４１側に位置する搬送領域２０Ｂにおいて、軸部２１にスクリュー羽根２２が設置され、供給口２４２側に位置する混合攪拌領域２０Ａにおいて、軸部２１とトラフ２４の内周面に複数のパドル羽根２７が設置されている。パドル羽根２７は、粉粒体を混合する際に広く一般に使用されるパドルミキサに備えられており、軸部２１の回転に伴って粉粒体を救い上げるようにして混合攪拌する。したがって、混合攪拌領域２０Ａでは、ホッパー３０から供給された礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２とを、回転する軸部２１に装着されたパドル羽根２７とトラフ２４のパドル羽根２７とにより混合攪拌し、埋戻し材Ｍを製造するとともに、搬送領域２０Ｂに搬送できる。

【0052】

混合攪拌領域２０Ａにパドル羽根２７を採用する構成は、上記に限定されるものではない。図５（ｂ）で示すように、軸部２１との間に間隔を設けて追加軸部２１’を並列配置してスクリューフィーダ２０を２軸型とし、両者にパドル羽根２７を設置する構成としてもよい。追加軸部２１’も軸回りに回転可能となっており、供給口２４２側にモーター２３ｃが設けられている。したがって、混合攪拌領域２０Ａでは、ホッパー３０から供給された礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２とを、回転する軸部２１及び追加軸部２１’の両者に装着されたパドル羽根２７により混合攪拌し、埋戻し材Ｍを製造するとともに、搬送領域２０Ｂに搬送できる。

【0053】

また、混合攪拌領域２０Ａに備えたスクリューフィーダ２０を、軸部２１とこれに平行な追加軸部２１’との２軸型とする場合には、図６（ａ）（ｂ）で示すように、パドル羽根２７に代えてスクリュー羽根２２と攪拌棒２５を備える構成としてもよい。

【0054】

例えば、図６（ａ）では複数の攪拌棒２５を、スクリュー羽根２２とともに、軸部２１と追加軸部２１’に設置している。このとき、複数の攪拌棒２５は軸部２１及び追加軸部２１’と直交して設ける。また、図６（ｂ）では、軸部２１と追加軸部２１’にスクリュー羽根２２を設け、このスクリュー羽根２２に攪拌棒２５を設置している。スクリュー羽根２２に設ける攪拌棒２５は、軸部２１及び追加軸部２１’と平行に設ける。これにより、混合攪拌領域２０Ａでは、ホッパー３０から供給された礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２とを軸部２１もしくはスクリュー羽根２２に装着された攪拌棒２５により混合攪拌し、埋戻し材Ｍを製造するとともに、製造した埋戻し材Ｍをスクリュー羽根２２で搬送領域２０Ｂに搬送できる。

【0055】

≪≪埋戻し装置ＢＤ≫≫
埋戻し装置ＢＤは、図７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と、密度評価手段６０と、防塵板７０と、を備えている。

【0056】

走行体４０は埋戻し装置ＢＤを支持しており、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、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。

【0057】

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を締め固める作業を補助する。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の密度が高まり、さらに埋戻し材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。

【0058】

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とを備える。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。

【0059】

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がホッパー３０の大径収容部３１１に投下する。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を介してホッパー３０の小径収容部３１２に投下される。

【0060】

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７では、ＲＩ密度計６２をスクリューフィーダ２０の排出口２４１近傍に設置した事例を示している。また、後述する図８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。

【0061】

このような埋戻し装置ＢＤには、図７で示すように、走行体４０にアクセス坑道１３の断面を塞ぐ防塵板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の崩落や細粒分Ｍ２の飛散を防止している。なお、防塵板７０は必ずしも設置しなくてもよい。

【0062】

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Ｍ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。

【0063】

≪≪≪空洞部の埋戻し方法≫≫≫
まず、図８（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を連続的もしくは断続的に供給する、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を開状態にする。

【0064】

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スクリューフィーダ２０へ供給されるよう、開度などを設定しておく。すると、スクリューフィーダ２０は、礫分Ｍ１と細粒分Ｍ２を搬送領域２０Ｂ及び混合攪拌領域２０Ａを経由させることにより搬送しつつ混合攪拌し、埋戻し材Ｍを連続的に製造し排出口２４１に向けて排出する。

【0065】

アクセス坑道１３で連続して埋戻し材Ｍが排出されると、図８（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。

【0066】

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。

【0067】

こののち、図８（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。

【0068】

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。

【0069】

≪≪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８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、図７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、また、図２では、スクリューフィーダ２０に備えられ、モーター電流もしくは回転トルクが記録されるデータロガー６５を、それぞれ採用している。以下に、圧縮型ロードセル６１、ＲＩ密度計６２、データロガー６５を利用した密度の評価方法について説明する。

【0070】

≪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８（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。

【0071】

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。

【0072】

≪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７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。

【0073】

ＲＩ密度計６２は、図９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。

【0074】

≪データロガー（モーター電流もしくは回転トルク）を利用する場合≫
図２（ａ）で示すように、スクリューフィーダ２０に備えたデータロガー６５には、モーター２３のモーター電流及び軸部２１の回転トルクなどの情報を読み取り記録されている。そこで、評価方法としては、あらかじめ埋戻し材Ｍが所望の密度に到達した際の電流値及び回転トルクを求めておき、これを評価基準として設定しておく。そのうえで、埋戻し施工中にデータロガー６５に記録された電流値もしくは回転トルクが、評価基準に到達したところで埋戻し施工を停止する。モーター２３のモーター電流及び軸部２１の回転トルクは両者を評価してもよいし、いずれか一方を評価してもよい。

【0075】

上記の圧縮型ロードセル６１、ＲＩ密度計６２、及びデータロガー６５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。

【0076】

≪≪荷重センサによる推定≫≫
例えば、図１０（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。

【0077】

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。

【0078】

≪≪レーザー変位計による推定≫≫
また、図１０（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。

【0079】

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。

【0080】

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、データロガー６５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。

【0081】

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とが均一に混合したベントナイト混合土である埋戻し材Ｍを容易に製造することができる。また、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。

【0082】

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。

【0083】

例えば、本実施の形態では、図７で示ように、埋戻し材製造装置ＭＤにスクリューフィーダ２０を１台のみ設けたが、同様のスクリューフィーダ２０を複数準備し、間隔を設けて並列配置する構成としてもよい。

【0084】

また、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。

【0085】

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。

【符号の説明】

【0086】

１０ 処分場
１１ 処分坑道
１２ 連絡坑道
１３ アクセス坑道（空洞部）
２０ スクリューフィーダ
２１ 軸部
２１ａ 外軸
２１ｂ 内軸
２２ スクリュー羽根
２３ モーター
２３ａ モーター
２３ｂ モーター
２３ｃ モーター
２４ トラフ
２４１ 排出口
２４２ 供給口
２５ 攪拌棒
２６ 攪拌翼
２７ パドル羽根
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
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
６３ 荷重センサ
６４ レーザー変位計
６５ データロガー
７０ 防塵板
Ｍ 埋戻し材
Ｍ１ 礫分（大径粒状物）
Ｍ２ 細粒分（小径粒状物）
ＭＤ 埋戻し材製造装置
ＢＤ 埋戻し装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】