JP2000256661A

JP2000256661A - 掘削安定液および掘削工法

Info

Publication number: JP2000256661A
Application number: JP11061326A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hirata; 健枚田; Tsutomu Yuasa; 務湯浅; Hirokatsu Kawakami; 浩克川上
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2000-09-19
Anticipated expiration: 2019-03-09
Also published as: JP3737305B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低粘度でも良好な濾水性が得られる掘削安定液
が要求されている。【解決手段】下記の一般式（１）【化１】（但し、式中Ｒ¹はそれぞれ独立に水素またはメチル基
を表わしＲ²Ｏは炭素数２〜18のオキシアルキレン基の
１種または２種以上の混合物を表わし、２種以上の場合
はブロック状に付加していてもランダム状に付加してい
ても良く、Ｒ³は炭素数１〜３０の炭化水素基を表わ
し、ｎはオキシアルキレン基の平均付加モル数であり１
〜３００の数を表わす。）で示されるポリアルキレング
リコールエステル単位（Ｉ）と、下記の一般式（２）【化２】（Ｒ⁴はそれぞれ独立に水素またはメチル基を表わし、
Ｍはそれぞれ独立に水素、一価金属、二価金属、アンモ
ニウムまたは有機アミンを表わす。）で示されるカルボ
ン酸単位（ＩＩ）とをくり返し単位として含む共重合体
（Ａ）及び水を含有する掘削安定液を用いることにより
課題は解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低粘度でも良好な
濾水性が得られる掘削安定液およびこの掘削安定液を用
いる掘削工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地下鉄建設工事等では、地中連続壁工法
や地中杭工法等の掘削工法が広く知られている。地中連
続壁工法は、地下にコンクリート構造物を築造する時の
一般的な工法である。この工法は、まず、地中の掘削か
ら始められ、このとき、掘削穴壁面の崩れを防止するた
めに、ベントナイト等の粘土鉱物を含む掘削安定液を掘
削穴に満たしながら、掘削が行われる。ここで用いる掘
削安定液は、壁面の軟弱化を防止し、その水圧によっ
て、壁面の崩壊を防止するが、これは、掘削安定液が掘
削壁面に浸透する際に、添加されたの粘土鉱物が、土の
粒子の間に詰まり堆積することにより、マッドケーキと
言われる止水層ができるためであると考えられている。
地中連続壁工法では、このように、壁面の安定化を行い
ながら掘削した後、構内に鉄筋籠等を挿入し、コンクリ
ートを打ち込むことによって、連続したコンクリート構
造物を形成することができる。この工法では、コンクリ
ートを打ち込む時に、掘削安定液がコンクリートと置換
されて回収される。近年、使用済みの掘削安定液を廃棄
する際の廃棄処理の簡便さから、ベントナイトの含有量
が低減される傾向にあるが、その場合、掘削安定液の粘
度が低下して壁面を安定化させる能力（濾水性）が低下
してしまうという欠点がある。これを解消する為に、通
常、掘削安定液には、カルボキシメチルセルロース（Ｃ
ＭＣ）等の増粘剤が配合されているが、ＣＭＣは腐敗し
易いという問題や、分散しにくく、安定した物性の掘削
安定液が得られ難いといった問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、腐敗しにくく、低粘度であっても
濾水性に優れた掘削安定液およびこの掘削安定液を用い
た掘削工法を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために種々の面から検討を行ない、特定の共重
合体を必須成分として含有する掘削安定液によって上記
課題が一挙に解決されることを見出し、本発明に到達し
た。すなわち、本発明は、[１]下記の一般式（１）

【０００５】

【化５】

【０００６】（但し、式中Ｒ¹はそれぞれ独立に水素ま
たはメチル基を表わしＲ²Ｏは炭素数２〜18のオキシア
ルキレン基の１種または２種以上の混合物を表わし、２
種以上の場合はブロック状に付加していてもランダム状
に付加していても良く、Ｒ³は炭素数１〜３０の炭化水
素基を表わし、ｎはオキシアルキレン基の平均付加モル
数であり１〜３００の数を表わす。）で示されるポリア
ルキレングリコールエステル単位（Ｉ）と、下記の一般
式（２）

【０００７】

【化６】

【０００８】（Ｒ⁴はそれぞれ独立に水素またはメチル
基を表わし、Ｍはそれぞれ独立に水素、一価金属、二
価金属、アンモニウムまたは有機アミンを表わす。）で
示されるカルボン酸単位（ＩＩ）とをくり返し単位とし
て含む共重合体（Ａ）及び水を含有する掘削安定液、ま
たは、[２]下記の一般式（３）

【０００９】

【化７】

【００１０】（但し、式中Ｒ¹は水素またはメチル基を
表わしＲ²Ｏは炭素数２〜１８のオキシアルキレン基の
１種または２種以上の混合物を表わし、２種以上の場合
はブロック状に付加していてもランダム状に付加してい
ても良く、Ｒ³は炭素数１〜３０の炭化水素基を表わ
し、ｎはオキシアルキレン基の平均付加モル数であり１
〜３００の数を表わす。）で示されるポリアルキレング
リコールエステル単量体（ＩＩＩ）と、下記の一般式
（４）

【００１１】

【化８】

【００１２】（Ｒ⁴は水素またはメチル基を表わし、Ｍ
は水素、一価金属、二価金属、アンモニウムまたは有機
アミンを表わす。）で示されるカルボン酸単量体（Ｉ
Ｖ）を含む単量体混合物を重合して得られた共重合体
（Ｂ）及び水を含有する掘削安定液、或いは、[３]粘土
鉱物をさらに含有してなる、上記[１]または[２]に記載
の掘削安定液、そして、[４]上記[１]、[２]、[３]のい
ずれかに記載の掘削安定液を用いて掘削穴内壁面の崩壊
を防止しながら地中を掘削する工法によって達成され
る。

【００１３】

【発明の実施形態】〔共重合体〕本発明の掘削安定液
は、ポリアルキレングリコールエステル単位（Ｉ）とカ
ルボン酸単位（ＩＩ）を繰り返し単位として含む共重合
体（Ａ）及び水を含有してなる。共重合体（Ａ）を得る
方法には、種々の公知の方法が採用できて格別の制限は
無いが、例えば、上記のポリアルキレングリコールエス
テル単量体（ＩＩＩ）とカルボン酸単量体（ＩＶ）を含
む単量体混合物を重合して得られる共重合体（Ｂ）を用
いることができ、或いは、ポリ（メタ）アクリル酸のホ
モポリマー及び／又はコポリマーに、アルコキシポリア
ルキレングリコールをエステル化する方法を採ることも
できる。

【００１４】該共重合体は、主鎖がポリカルボン酸で、
側鎖にアルコキシポリアルキレングリコールを有するグ
ラフトポリマーであることが重要である。主鎖のポリカ
ルボン酸には種々のポリマーを用いることができるが、
例えば、アクリル酸を含むポリマー、メタクリル酸を含
むポリマー、アクリル酸とメタクリル酸とを含むポリマ
ー等のポリ（メタ）アクリル酸類；スチレンと（無水）
マレイン酸とを含むポリマー、オレフィンと（無水）マ
レイン酸とを含むポリマー、ビニルアルコールやアリル
アルコール或いはイソプレンアルコール等の不飽和アル
コールと（無水）マレイン酸とを含むポリマー、メチル
ビニルエーテルやエチルビニルエーテル等のビニルエー
テルと（無水）マレイン酸とを含むポリマー等のポリマ
レイン酸類；或いはこれらの酸類の一価金属塩、二価金
属塩、アンモニウム塩または有機アミン塩等が挙げら
れ、これらの１種または２種以上を用いることができる
が、任意の分子量や共重合組成のポリマーを得易いとい
う面からは（メタ）アクリル酸類が好ましい。主鎖のポ
リカルボン酸は、カルボン酸相互の電気反発によって主
鎖が大きく伸びることによって、必要に応じて、本発明
の掘削安定液に適度な粘性を与えることができる。側鎖
のアルコキシポリアルキレングリコールについては、炭
素数の多いアルコキシル基を有することが重要である。
ポリアルキレングリコール中のアルコキシル基の炭素数
は、１〜３０、好ましくは４〜２２、より好ましくは４
〜１８、更には４〜１２、更に好ましくは４〜８、或い
は８〜２２、更には１２〜２２、更に好ましくは１２〜
１８である。該共重合体が、側鎖に炭素数の大きいアル
コキシル基を有する場合、該共重合体は、分子量が低く
ても水溶液中で高い粘性を示す。そのような現象が、低
粘度でも濾水性に優れる掘削安定液をもたらす要因であ
ろうとも考えられる。その作用機構は明確ではないが、
例えば、以下のようにも考えられる。

【００１５】１．アルコキシル基相互が疎水的に会合
し、それを介して該共重合体間で橋かけが起こり、掘削
安定液が適度な粘性を呈する。

【００１６】２．該共重合体が、ベントナイト等の粘土
鉱物を微細に分散する（例えばアルコキシル基が粘土鉱
物に疎水吸着し、ポリカルボン酸の電気反発やポリエチ
レングリコールの立体反発で分散する等）。３．上記１．で述べた該共重合体間の橋かけによって、
分散したベントナイト微粒子は軽く浮遊し沈降が防止さ
れる。４．そして、微細なベントナイト粒子の目詰まり効果に
よって良好な止水層ができる。

【００１７】このような疎水基を含有する水溶性ポリマ
ーは、疎水基同士の会合によって水中で分子量のジャン
ピングが起こるようである。このようなポリマーの用途
としては、本発明の如く、掘削安定液中の粘土鉱物を分
散させる分散剤以外にも、化粧品、洗剤、紙おむつ、汚
泥用凝集剤、紙用凝集剤、等があり、作用としては、増
粘、ゲル化、乳化、保護コロイド、粘結、気泡安定化、
再汚染防止、表面張力低下、接着、保湿、キレート、吸
水、など多岐に渡る。カチオン性の水溶性ポリマーに疎
水基を組み込めば、希釈水系で大きな凝集作用を発現
し、製紙用パルプの凝集剤やサイズ定着剤への応用が期
待される。

【００１８】ポリアルキレングリコールエステル単量体
（ＩＩＩ）は、炭素数１〜３０のアルコールに、炭素数
２〜１８のアルキレンオキシドを１〜３００モル付加し
たアルコキシポリアルキレングリコールと（メタ）アク
リル酸とのエステル化物である。かかる炭素数１〜３０
のアルコールとしては、メタノール、エタノール、２−
プロパノール、１−ブタノール、オクタノール、２−エ
チル−１−ヘキサノール、ノニルアルコール、ラウリル
アルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール
等の炭素原子数１〜３０の脂肪族アルコール類；シクロ
ヘキサノール等の炭素原子数３〜３０の脂環族アルコー
ル類；フェノール、フェニルメタノール（ベンジルアル
コール）、メチルフェノール（クレゾール）、ｐ−エチ
ルフェノール、ジメチルフェノール（キシレノール）、
ｐ−ｔ−ブチルフェノール、ノニルフェノール、ドデシ
ルフェノール、フェニルフェノール、ナフトール等のベ
ンゼン環を有するアルコール類；アリルアルコール、メ
タリルアルコール、クロチルアルコール等の炭素原子数
３〜４のアルケニル基を有するアルコール類：等が挙げ
られる。これらのアルコールの内で、本願の課題を解決
する為には、炭素数の多いアルコール（以下、「高級ア
ルコール」という。）を用いるのが有利である。そのよ
うな炭素数としては、１〜３０、好ましくは４〜２２、
より好ましくは４〜１８、更には４〜１２、更に好まし
くは４〜８、或いは８〜２２、更には１２〜２２、更に
好ましくは１２〜１８である。

【００１９】単量体（ＩＩＩ）の具体例としては、メト
キシ（ポリ）エチレングリコールモノ（メタ）アクリレ
ート、メトキシ（ポリ）プロピレングリコールモノ（メ
タ）アクリレート、メトキシ（ポリ）エチレングリコー
ル（ポリ）プロピレングリコールモノ（メタ）アクリレ
ート、ブトキシ（ポリ）エチレングリコールモノ（メ
タ）アクリレート、ブトキシ（ポリ）プロピレングリコ
ールモノ（メタ）アクリレート、ブトキシ（ポリ）エチ
レングリコール（ポリ）プロピレングリコールモノ（メ
タ）アクリレート、オクタキシ（ポリ）エチレングリコ
ールモノ（メタ）アクリレート、オクタキシ（ポリ）プ
ロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、オクタ
キシ（ポリ）エチレングリコール（ポリ）プロピレング
リコールモノ（メタ）アクリレート、ドデカノキシ（ポ
リ）エチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ド
デカノキシ（ポリ）プロピレングリコールモノ（メタ）
アクリレート、ドデカノキシ（ポリ）エチレングリコー
ル（ポリ）プロピレングリコールモノ（メタ）アクリレ
ート、オクタデカノキシ（ポリ）エチレングリコールモ
ノ（メタ）アクリレート、オクタデカノキシ（ポリ）プ
ロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、オクタ
デカノキシ（ポリ）エチレングリコール（ポリ）プロピ
レングリコールモノ（メタ）アクリレート、フェノキシ
（ポリ）エチレングリコールモノ（メタ）アクリレー
ト、フェノキシ（ポリ）プロピレングリコールモノ（メ
タ）アクリレート、フェノキシ（ポリ）エチレングリコ
ール（ポリ）プロピレングリコールモノ（メタ）アクリ
レート、等を挙げることができ、これらの1種または2種
以上を用いることができる。

【００２０】ポリアルキレングリコールの平均付加モル
数ｎは、１〜３００、好ましくは２〜２５０、より好ま
しくは２〜２００、更に好ましくは２〜１５０、更によ
り好ましくは、５〜９０である。３００を越えると重合
性が低下する。ポリアルキレングリコールを構成する原
料である炭素数２〜１８のアルキレンオキシドとして
は、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレン
オキシド、イソブチレンオキシド、１−ブテンオキシ
ド、２−ブテンオキシド等を挙げることができ、これら
の1種又は2種以上を用いることができる。良好な濾水性
を発現させるには該共重合体は水溶性であるのが好まし
く、その点ではエチレンオキシドが多く導入されるのが
好ましく、ポリアルキレングリコールの５０〜１００重
量％がポリエチレングリコールであるのが好ましい。ま
た、このようにエチレンオキシドを多く導入して該共重
合体の水溶性を向上させると、例えばカルシウムイオン
等の多価金属の含有量が多い水溶液によって該共重合体
主鎖のポリカルボン酸が不溶化しても、該共重合体自身
は水溶性を保つことができる。そして、該共重合体の増
粘機構は該共重合体中の前記アルコキシル基の疎水会合
にもよるものであるので、ポリアクリル酸ソーダの如く
カルボン酸塩の電気反発によってポリマー主鎖が伸びて
増粘するのとは異なり、塩濃度によって増粘作用が大き
く変動、低下することもない。

【００２１】カルボン酸単量体（ＩＶ）としては、アク
リル酸、メタクリル酸およびこれらの一価金属塩、二価
金属塩、アンモニウム塩または有機アミン塩等が挙げら
れ、これらの１種または２種以上を用いることができ
る。

【００２２】必要に応じて、繰り返し単位（Ｉ）、（Ｉ
Ｉ）以外の繰り返し単位（V）を導入することができ
る。そのような繰り返し単位（V）を与える単量体（V
Ｉ）は、ポリアルキレングリコールエステル単量体（Ｉ
ＩＩ）及び／又はカルボン酸単量体（ＩＶ）と共重合可
能な単量体であって、例えば、マレイン酸、フマル酸、
イタコン酸、シトラコン酸、並びにそれらの一価金属
塩、二価金属塩、アンモニウム塩及び有機アミン塩など
の不飽和ジカルボン酸類、又はそれらの無水物；前記不
飽和ジカルボン酸類と炭素数１〜２２個のアルコールと
のハーフエステル、ジエステル；前記不飽和ジカルボン
酸類と炭素数１〜２２のアミンとのハーフアミド、ジア
ミド；これらのアルコールやアミンに炭素数２〜４のオ
キシアルキレンを１〜３００モル付加させたアルキルポ
リアルキレングリコールと前記不飽和ジカルボン酸類と
のハーフエステル、ジエステル；前記不飽和ジカルボン
酸類と炭素数２〜４のグリコールもしくはこれらのグリ
コールの付加モル数２〜３００のポリアルキレングリコ
ールとのハーフエステル、ジエステル；マレアミン酸と
炭素数２〜４のグリコールもしくはこれらのグリコール
の付加モル数２〜３００のポリアルキレングリコールと
のハーフアミド；トリエチレングリコールジ（メタ）ア
クリレート、（ポリ）エチレングリコールジ（メタ）ア
クリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アク
リレート、（ポリ）エチレングリコール（ポリ）プロピ
レングリコールジ（メタ）アクリレートなどの（ポリ）
アルキレングリコールジ（メタ）アクリレート類；ヘキ
サンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロール
プロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプ
ロパンジ（メタ）アクリレートなどの二官能（メタ）ア
クリレート類；トリエチレングリコールジマレート、ポ
リエチレングリコールジマレートなどの（ポリ）アルキ
レングリコールジマレート類；ビニルスルホネート、
（メタ）アリルスルホネート、２−（メタ）アクリロキ
シエチルスルホネート、３−（メタ）アクリロキシプロ
ピルスルホネート、３−（メタ）アクリロキシ−２−ヒ
ドロキシプロピルスルホネート、３−（メタ）アクリロ
キシ−２−ヒドロキシプロピルスルホフェニルエーテ
ル、３−（メタ）アクリロキシ−２−ヒドロキシプロピ
ルオキシスルホベンゾエート、４−（メタ）アクリロキ
シブチルスルホネート、（メタ）アクリルアミドメチル
スルホン酸、（メタ）アクリルアミドエチルスルホン
酸、２−メチルプロパンスルホン酸（メタ）アクリルア
ミド、スチレンスルホン酸などの不飽和スルホン酸類、
並びにそれらの一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム
塩及び有機アミン塩；（メタ）アクリル酸メチル、（メ
タ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、
（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−エ
チルへキシル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチ
ル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシプロピル、（メタ）
アクリル酸ヒドロキシブチル、クロトン酸メチル、（メ
タ）アクリル酸グリシジルなどの（メタ）アクリル酸と
炭素数１〜２２個のアルコールとのエステル；メチル
（メタ）アクリルアミドのように不飽和モノカルボン酸
類と炭素数１〜２２個のアミンとのアミド類；スチレ
ン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ｐ−メチル
スチレンなどのビニル芳香族類；１，４−ブタンジオー
ルモノ（メタ）アクリレート、１，５−ペンタンジオー
ルモノ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオー
ルモノ（メタ）アクリレートなどのアルカンジオールモ
ノ（メタ）アクリレート類；ブタジエン、イソプレン、
２−メチル−１，３−ブタジエン、２−クロル−１，３
−ブタジエンなどのジエン類；（メタ）アクリルアミ
ド、（メタ）アクリルアルキルアミド、Ｎ−メチロール
（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）ア
クリルアミドなどの不飽和アミド類；（メタ）アクリロ
ニトリル、α−クロロアクリロニトリルなどの不飽和シ
アン類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどの不飽和
エステル類；（メタ）アクリル酸アミノエチル、（メ
タ）アクリル酸メチルアミノエチル、（メタ）アクリル
酸ジメチルアミノエチル、（メタ）アクリル酸ジメチル
アミノプロピル、（メタ）アクリル酸ジブチルアミノエ
チル、ビニルピリジンなどの不飽和アミン類；ジビニル
ベンゼンなどのジビニル芳香族類；トリアリルシアヌレ
ートなどのシアヌレート類；（メタ）アリルアルコー
ル、グリシジル（メタ）アリルエーテルなどのアリル
類；ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート等の不
飽和アミノ化合物類；メトキシポリエチレングリコール
モノビニルエーテル、ポリエチレングリコールモノビニ
ルエーテル、メトキシポリエチレングリコールモノ（メ
タ）アリルエーテル、ポリエチレングリコールモノ（メ
タ）アリルエーテル、などのビニルエーテル或いはアリ
ルエーテル類；ポリジメチルシロキサンプロピルアミノ
マレインアミド酸、ポリジメチルシロキサンアミノプロ
ピレンアミノマレインアミド酸、ポリジメチルシロキサ
ン−ビス−（プロピルアミノマレインアミド酸）、ポリ
ジメチルシロキサン−ビス−（ジプロピレンアミノマレ
インアミド酸）、ポリジメチルシロキサン−（１−プロ
ピル−３−アクリレート）、ポリジメチルシロキサン−
（１−プロピル−３−メタクリレート）、ポリジメチル
シロキサン−ビス−（１−プロピル−３−アクリレー
ト）、ポリジメチルシロキサン−ビス−（１−プロピル
−３−メタクリレート）などのシロキサン誘導体；メト
キシポリエチレングリコール、エトキシポリエチレング
リコール、プロポキシポリエチレングリコール、メトキ
シポリエチレングリコールポリプロピレングリコール、
エトキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコ
ール、プロポキシポリエチレングリコールポリプロピレ
ングリコールなどのアルコキシポリアルキレングリコー
ルとメタクリル酸とのエステル化物などを挙げることが
でき、これらの１種又は２種以上を用いることができ
る。

【００２３】本発明の共重合体（Ａ）の繰り返し単位の
重量比率（Ｉ）／（ＩＩ）／（Ｖ）は、本発明の共重合
体（Ｂ）に用いられる単量体の重量比率（ＩＩＩ）／
（ＩＶ）／（ＶＩ）と相等しく、（ＩＩＩ）／（ＩＶ）
／（ＶＩ）＝１〜９９／９９〜１／０〜５０、好ましく
は５〜９５／９５〜５／０〜５０、より好ましくは１０
〜９０／９０〜１０／０〜５０の範囲である。共重合体
（Ａ）及び／又は共重合体（Ｂ）の重量平均分子量は
１，０００〜１，０００，０００、好ましくは１，００
０〜７５０，０００、より好ましくは１，０００〜５０
０，０００、更に好ましくは５，０００〜５００，００
０、更により好ましくは、１０，０００〜５００，００
０である。これらの重量比率と重量平均分子量の範囲を
外れると課題を解決できない。

【００２４】共重合体（Ａ）及び／又は共重合体（Ｂ）
を得る方法は、特に限定されず、例えば重合開始剤を用
いての溶液重合や塊状重合などの公知の重合方法を採用
できる。

【００２５】重合方法は、回分式でも連続式でも行なう
ことができ、その際必要に応じて使用される溶媒として
は、公知のものを使用でき特に限定されない。そのよう
な溶剤としては、例えば水；メチルアルコール、エチル
アルコール、イソプロピルアルコールなどのアルコール
類；ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、
ｎ−ヘプタンなどの芳香族あるいは脂肪族炭化水素類；
酢酸エチルなどのエステル類；アセトン、メチルエチル
ケトンなどのケトン類；などが挙げられるが、単量体混
合物及び得られるポリカルボン酸の溶解性からは、水お
よび炭素数１〜４の低級アルコールよりなる群から選ば
れる１種又は２種以上を用いることが好ましい。

【００２６】重合開始剤としては、公知のものを使用で
き特に限定されない。このような重合開始剤としては、
例えば過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸
カリウムなどの過硫酸塩；過酸化水素；アゾビス−２メ
チルプロピオンアミジン塩酸塩、アゾイソブチロニトリ
ルなどのアゾ化合物；ベンゾイルパーオキシド、ラウロ
イルパーオキシド、クメンハイドロパーオキシドなどの
パーオキシド；などを挙げることができ、これらの１種
又は２種以上を用いることができる。この際、促進剤と
して亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、モール
塩、ピロ重亜硫酸ナトリウム、ホルムアルデヒドナトリ
ウムスルホキシレート、アスコルビン酸などの還元剤；
エチレンジアミン、エチレンジアミン四酢酸ナトリウ
ム、グリシンなどのアミン化合物；などの１種又は２種
以上を併用することもできる。

【００２７】連鎖移動剤も必要に応じて使用できる。連
鎖移動剤としては、公知のものを使用でき特に限定され
ないが、例えばメルカプトプロピオン酸、メルカプトプ
ロピオン酸２−エチルヘキシルエステル、オクタン酸２
−メルカプトエチルエステル、１，８−ジメルカプト−
３，６−ジオキサオクタン、デカントリチオール、ドデ
シルメルカプタン、ヘキサデカンチオール、デカンチオ
ール、四塩化炭素、四臭化炭素、α−メチルスチレンダ
イマー、ターピノーレン、α−テルピネン、γ−テルピ
ネン、ジペンテン、２−アミノプロパン−１−オールな
どを挙げることができ、これらの１種又は２種以上を用
いることができる。

【００２８】重合温度は、用いられる重合方法、溶媒、
重合開始剤、連鎖移動剤により適宜定められるが、通常
０〜１５０℃の範囲内で行なわれる。

【００２９】このようにして得られた共重合体（Ａ）及
び／又は共重合体（Ｂ）は、そのままでも用いられる
が、必要に応じて、更にアルカリ性物質で中和して用い
ても良い。このようなアルカリ性物質としては、一価金
属及び二価金属の水酸化物、塩化物及び炭酸塩等の無機
塩；アンモニア；有機アミン等が好ましいものとして挙
げられる。

【００３０】〔粘土鉱物〕本発明にかかる掘削安定液に
おいて、粘土鉱物は掘削安定液に基本的な粘度特性と濾
水性とを付与するものである。粘土鉱物としては、たと
えば、セピオライト、アタパルジャイト、エントリガイ
ド、ベントナイト、カオリンクレー、モンモリロナイ
ト、エクトライト、サポナイト、バイデライト、ゼオラ
イト、パリゴルスカライト、雲母等を挙げることがで
き、１種または２種以上使用される。これらのうちで
も、セピオライト、アタパルジャイト、エントリガイ
ド、ベントナイトおよびカオリンクレーから選ばれた少
なくとも１種は、濾水性が高いため好ましい。

【００３１】〔掘削安定液〕本発明にかかる掘削安定液
は、基本的には、上記した共重合体および水を含有した
液であるが、施工直前に至る任意の時点で、上記した粘
土鉱物や、必要に応じて他の添加剤等を更に含有した液
としてもよい。

【００３２】掘削安定液を構成する上記各成分の相互割
合については、特に限定はないが、共重合体（Ａ）及び
／又は共重合体（Ｂ）の配合割合は、掘削安定液１００
重量部中、好ましくは０．０１〜２０重量部、更に好ま
しくは０．０５〜１０重量部である。共重合体（Ａ）及
び／又は共重合体（Ｂ）の配合割合が０．０１重量部未
満であると、濾水性が低下するおそれがある。他方、共
重合体（Ａ）及び／又は共重合体（Ｂ）の配合割合が２
０重量部超であると、掘削安定液の粘度が高くなりす
ぎ、取扱いにくくなるおそれがある。

【００３３】粘土鉱物の配合割合は、掘削安定液１００
重量部中、好ましくは２０重量部以下であり、さらに好
ましくは０．５〜１０重量部である。粘土鉱物の配合割
合が２０重量部を超えると、粘度が高くなりすぎるおそ
れがある。

【００３４】掘削安定液は、上記各成分以外に、たとえ
ば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウ
ム、アンモニア（水）、アミン類等のアルカリ性物質；
シリコーン系消泡剤、プロルニック型消泡剤、鉱物系消
泡剤等の消泡剤；ポリアクリル酸系分散剤等の分散剤；
ＣＭＣ、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール等
の水溶性高分子等の添加剤を配合したものでもよい。上
記添加剤は、掘削安定液の濾水性を大きく落とさない範
囲で配合することができる。

【００３５】〔掘削工法〕本発明にかかる掘削工法は、
ドリル、ＢＷ掘削機、バケット式ハイドロフレーズ、エ
レクトロミル等の掘削機を用いて地中にトンネル等の掘
削穴を形成しながら、本発明の掘削安定液（粘土鉱物を
含むことがある）をこの掘削穴に満たすと、掘削穴内壁
面に掘削安定液が浸透する際に、ベントナイト等の粘土
鉱物が、土の粒子の隙間に詰まり、堆積することによっ
て、マッドケーキと呼ばれる水を通しにくい泥壁層が形
成されるようになる。この泥壁層は止水性が高く、掘削
壁面を補強し、掘削安定液の水圧によって掘削穴内壁面
の崩壊が防止されるようになる。

【００３６】上記のように、壁面の安定化を行いながら
掘削した後、構内に鉄筋籠等を挿入して、コンクリート
を打ち込むことによって、連続したコンクリート構造物
が形成されるようになる。ここで、コンクリートを打ち
込む時に、掘削安定液がコンクリートと置換され、掘削
安定液が回収される。

【００３７】この掘削工法は、シールド工法等の安定液
をコンクリートと置換しない工法、地中連続壁工法や地
中杭工法等の掘削安定液をコンクリート等と置換する掘
削工法等、掘削安定液を使用するあらゆる工法に広く使
用できる。

【００３８】

【実施例】以下に、本発明の実施例と比較例とを示す
が、本発明は下記実施例に限定されない。以下、「％」
は「重量％」、「部」は「重量部」を表わす。

【００３９】−製造例１− 滴下ロート、攪拌機、窒素導入管、温度計および冷却器
を備えたガラス製反応容器に、メタノール９９部を仕込
み、攪拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で
沸点まで加熱した。次に、ラウロキシポリエチレングリ
コールモノメタクリレート（エチレンオキシドの平均付
加モル数２５個）１３７部、メタクリル酸１６３部、メ
タノール１５０部、水１５０部、及びメルカプトプロピ
オン酸１部を混合したモノマー溶液、ならびに１．１５
％過硫酸アンモニウムの水／メタノール混合溶液２４０
部を４時間で滴下し、更に１．１５％過硫酸アンモニウ
ムの水／メタノール混合溶液６０部を１時間滴下した。
そして、１時間引き続いて沸点に温度を維持して重合反
応を完結させた後、水を加えながらメタノールを蒸留留
去し、重量平均分子量５３，０００の共重合体水溶液
（１）を得た。

【００４０】−実施例１− ステンレスカップに、上記製造例１で得られた共重合体
水溶液（１）を固形分で１．２部測り採り、水を加えて
０．２％水溶液６００部を得た。更に、シリコーン系消
泡剤であるノプコ８０３４Ｌ（サンノプコ（株）製）
０．６部、及びベントナイト（クニゲルＶＩ：クニミネ
工業（株）製）１８部を添加し、ハミルトンビーチミキ
サーを用いて回転速度１２００ｒｐｍで１０分間攪拌し
た。２４時間放置後、再びハミルトンビーチミキサーを
用いて１５分間攪拌し本発明の掘削安定液（１）を得
た。そのファンネル粘度および濾水量を以下に示すＡｍ
ｅｒｉｃａｎＰｅｔｒｏｌｅｕｍＩｎｓｔｉｔｕｔ
ｅ（ＡＰＩ）の試験方法に準じた方法で測定した。ファ
ンネル粘度は２０秒、濾水量は１３ｍｌであった。

【００４１】[ファンネル粘度]漏斗型のファンネル粘度
計に上記の掘削安定液を５００ｍｌ採り、その全量が流
出するまでの時間を測定する。

【００４２】[濾水量］濾水量測定装置のシリンダー内
に安定液を２９０ｍｌ入れ、直径９ｃｍの東洋濾紙Ｎ
ｏ．４を置き、ドレン付きの蓋をセットする。シリンダ
ーを所定位置に固定し、メスシリンダーをセットした後
に窒素ボンベを用いてシリンダー内に圧力（３ｋｇ／ｃ
ｍ２）をかけ、３０分間に流出する水の量（ｍｌ）を
メスシリンダーで測定した。

【００４３】−実施例２− 実施例１で、共重合体（１）を固形分で６部測り採り、
水を加えて１．０％水溶液６００部を得た以外は実施例
１と同様の操作を繰り返し、得られた本発明の掘削安定
液（２）のファンネル粘度および濾水量を測定した。フ
ァンネル粘度は３４秒、濾水量は４ｍｌであった。

【００４４】−比較例１− 水６００部とベントナイト（クニゲルＶＩ：クニミネ工
業（株）製）１８部とをステンレスカップに加え、ハミ
ルトンビーチミキサーを用いて回転速度１２００ｒｐｍ
で１５分間攪拌した。２４時間放置後、再びハミルトン
ビーチミキサーを用いて１５分間攪拌し比較掘削安定液
（１）を得た。ファンネル粘度は２０秒、濾水量は２５
ｍｌであった。

【００４５】

【発明の効果】本発明の掘削安定液（１）のファンネル
粘度は低く、共重合体が添加されていない比較掘削安定
液（１）と同等であるにも拘わらず、濾水量は、ほぼ半
減している。本発明の掘削安定液（２）では、掘削安定
液に軽い粘性を付与させたところ、濾水量は比較掘削安
定液（１）に比べて更に圧倒的に良好であった。

【００４６】このように、本発明にかかる掘削安定液
は、腐敗しにくく、低粘度にも拘わらず濾水性に優れ
る。また、本発明にかかる掘削工法は、上記掘削安定液
を用いているため、掘削穴内壁面の崩壊を確実に防止す
ることができるとともに、廃泥処理が軽減され、経済的
に有利である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｅ０２Ｄ 5/20 Ｅ０２Ｄ 5/20 // Ｃ０８Ｆ 220/06 Ｃ０８Ｆ 220/06 220/28 220/28 290/06 290/06 Ｆターム(参考） 2D049 GA03 GC05 GE11 GE20 4J002 BG011 BG071 DE026 DM007 GL00 HA04 HA06 4J027 AC02 AC06 AJ02 BA06 CC02 4J100 AJ02Q AL08P BA04P BA08P CA04 CA05 JA67

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の一般式（１）【化１】（但し、式中Ｒ¹はそれぞれ独立に水素またはメチル基
を表わしＲ²Ｏは炭素数２〜18のオキシアルキレン基の
１種または２種以上の混合物を表わし、２種以上の場合
はブロック状に付加していてもランダム状に付加してい
ても良く、Ｒ³は炭素数１〜３０の炭化水素基を表わ
し、ｎはオキシアルキレン基の平均付加モル数であり１
〜３００の数を表わす。）で示されるポリアルキレング
リコールエステル単位（Ｉ）と、下記の一般式（２）【化２】（Ｒ⁴はそれぞれ独立に水素またはメチル基を表わし、
Ｍはそれぞれ独立に水素、一価金属、二価金属、アンモ
ニウムまたは有機アミンを表わす。）で示されるカルボ
ン酸単位（ＩＩ）とをくり返し単位として含む共重合体
（Ａ）及び水を含有する掘削安定液。
【請求項２】下記の一般式（３）【化３】（但し、式中Ｒ¹は水素またはメチル基を表わしＲ²Ｏは
炭素数２〜１８のオキシアルキレン基の１種または２種
以上の混合物を表わし、２種以上の場合はブロック状に
付加していてもランダム状に付加していても良く、Ｒ³
は炭素数１〜３０の炭化水素基を表わし、ｎはオキシア
ルキレン基の平均付加モル数であり１〜３００の数を表
わす。）で示されるポリアルキレングリコールエステル
単量体（ＩＩＩ）と、下記の一般式（４）【化４】（Ｒ⁴は水素またはメチル基を表わし、Ｍは水素、一価
金属、二価金属、アンモニウムまたは有機アミンを表わ
す。）で示されるカルボン酸単量体（ＩＶ）を含む単量
体混合物を重合して得られた共重合体（Ｂ）及び水を含
有する掘削安定液。
【請求項３】粘土鉱物をさらに含有してなる、請求項１
または２に記載の掘削安定液。
【請求項４】請求項１から３までのいずれかに記載の掘
削安定液を用いて掘削穴内壁面の崩壊を防止しながら地
中を掘削する、掘削工法。