JP2000328050A - 増粘剤組成物、掘削方法および切羽安定管理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より少ない添加量で、所望の増粘作用が得ら
れ、脱水やブリージングの少ない増粘剤組成物並びにこ
の増粘剤組成物を用いた掘削方法および切羽安定管理シ
ステムを提供すること。 【解決手段】 送泥管４４を介し地上設備３０から切羽
４６へ送泥水を供給する際に、粘度計６０の測定結果や
切羽データ等に基づき、増粘剤タンク５０に貯留され、
泥水の粘性を高めるための増粘剤組成物を、制御装置６
２を用いて添加量を調整して泥水に添加する。ここで用
いる増粘剤組成物を、水溶性高分子凝集剤、セルロース
誘導体系またはデンプン誘導体系の増粘剤、分散剤を含
み、粘度１００〜１００００ｍＰａ・ｓの液状の増粘剤
組成物として形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、泥水を用いる掘削
に用いられ、特に、切羽安定のために用いられる増粘剤
組成物、掘削方法および切羽安定管理システムに関す
る。

【０００２】

【背景技術および発明が解決しようとする課題】一般
に、泥水式シールド工法等の泥水を用いる掘削において
用いられる泥水、特に、砂層や礫層を主体とする地盤に
おける切羽の安定のために用いられる泥水は、適度な粘
性を有し、切羽に脱水量の少ない泥膜を形成し、ブリー
ジングの少ないことが必要とされる。

【０００３】従来、切羽安定のために用いられる泥水に
増粘剤組成物（増粘剤）を添加して泥水の粘性を高めて
いたが、セルロース誘導体系をベースにした液体増粘剤
は、所望の増粘作用を得るためには、泥水に対して大量
（数百ｍＬ／ｍ³〜数Ｌ／ｍ³）の添加量を必要としてい
た。

【０００４】また、より少ない添加量（数十ｍＬ／ｍ³
〜数百ｍＬ／ｍ³）で増粘作用を得るため、アニオン系
高分子凝集剤をベースにした液体増粘剤も適用されてい
るが、増粘作用の点ではよいが、脱水量やブリージング
の点では不十分であった。

【０００５】特に、休日が連続する長期掘進停止時にお
いては、増粘作用、難脱水作用等を長期間持続する必要
がある。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、より少ない添加量で、所望の増粘作
用が得られ、脱水やブリージングの少ない増粘剤組成物
並びにこの増粘剤組成物を用いた掘削方法および切羽安
定管理システムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る増粘剤組成物は、泥水を用いた掘削に
用いられる増粘剤組成物であって、水溶性の高分子凝集
剤と、分散剤と、を含むことを特徴とする。

【０００８】本発明によれば、高分子凝集剤により増粘
作用を与え、分散剤によりブリージングと脱水量を抑え
ることができ、泥水を用いた掘削が好適に行える増粘剤
組成物を提供できる。

【０００９】なお、一般に、凝集剤とは、懸濁粒子を凝
結させ、架橋させることによって粗大粒子化するための
薬剤をいい、分散剤とは、粒子の表面に吸着することに
より、粒子同士の反発力を強め、凝集させにくくし、泥
水の粘性を低下させるための薬剤をいう。

【００１０】また、前記増粘剤組成物は、セルロース誘
導体系またはデンプン誘導体系の増粘剤を含むことが好
ましい。

【００１１】これによれば、高分子凝集剤、分散剤に上
記増粘剤を加えることにより、所望の粘性を得るととも
に脱水、ブリージングを抑制するという効果をより高め
ることができる。

【００１２】なお、一般に、増粘剤とは、粘性を高める
ための薬剤をいい、アニオン性基を有する高分子化合物
であることを特徴とする。

【００１３】また、前記高分子凝集剤に対して前記増粘
剤の混合比は少ない方が好ましい。

【００１４】増粘剤は粘性を高めるという効果を有する
が、高分子凝集剤に比べて粘性を高めるための必要量が
多く、増粘剤の割合が少ない方が少量で増粘させるとい
う本発明の目的に沿うからである。

【００１５】また、前記増粘剤組成物は、分散媒を含む
ことが好ましい。

【００１６】これによれば、分散媒を含むことにより、
増粘剤組成物を液状で形成できる。液状で形成すること
により、泥水への添加が容易となる。

【００１７】液状にする手法としては、例えば、溶媒と
して水、塩水、炭化水素系溶剤、高価アルコール類およ
び界面活性剤を併用する手法等を適用でき、特に、炭化
水素系溶剤のエマルジョン型として液状にする手法が好
ましい。

【００１８】また、前記増粘剤組成物は、粘度が１００
〜１００００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。

【００１９】これにより、泥水に添加する場合に少量で
泥水を適切な粘性に調整できる。

【００２０】粘度が１００ｍＰａ・ｓ（ｃＰ）未満で
は、粘性が低すぎて必要量が多くなり、１００００ｍＰ
ａ・ｓ以上では、粘性が高すぎてポンプによる輸送が行
えず実用的でないからである。

【００２１】なお、水溶性の高分子凝集剤としては、ア
ニオン系またはノニオン系高分子凝集剤であることが好
ましく、より具体的には、例えば、ポリアクリルアミ
ド、ポリアクリル酸塩、アクリルアミド−アクリル酸塩
共重合体、アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホ
ン酸塩共重合体等であることが好ましい。

【００２２】また、前記高分子凝集剤は、分子量が１０
００万以上の高分子凝集剤を含むことが好ましく、特
に、分子量１０００万以上のアクリルアミド−アクリル
酸ナトリウム共重合体を主成分とすることが好ましい。

【００２３】分子量が高いほど、所望の凝集作用を得る
ための増粘剤組成物の最適添加量が少なくなる。すなわ
ち、分子量が１０００万以上の高分子凝集剤を適用する
ことにより、少量で所望の増粘作用を得ることができ
る。

【００２４】また、ここで、セルロース誘導体系増粘剤
またはデンプン誘導体系増粘剤としては、例えば、カル
ボキシメチルセルロースナトリウム、メチルセルロー
ス、ヒドロキシエチルセルロース、デンプングリコール
酸ナトリウム等が好ましい。

【００２５】また、前記セルロース誘導体系の増粘剤
は、エーテル化度が０．６〜１．５の増粘剤を含むこと
が好ましく、特に、エーテル化度０．６〜１．５のカル
ボキシメチルセルロースナトリウムを主成分とすること
が好ましい。

【００２６】また、前記分散剤は、例えば、ポリカルボ
ン酸、縮合リン酸ナトリウム、リグニンスルホン酸ナト
リウム、ポリアクリル酸等であることが好ましい。

【００２７】また、前記分散剤は、分子量が５０００〜
１００００の分散剤を含むことが好ましく、特に、分子
量５０００〜１００００のポリアクリル酸を主成分とす
ることが好ましい。

【００２８】また、前記高分子凝集剤、前記分散剤、前
記増粘剤の混合比が重量比で１．０：（０．１〜２．
０）：（０．１〜２．０）であることが好ましい。

【００２９】高分子凝集剤の１．０重量部に対して分散
剤や増粘剤が０．１重量部未満では、脱水やブリージン
グを抑止するための所望の作用を得られず、高分子凝集
剤の１．０重量部に対して分散剤や増粘剤が２．０重量
部以上では、所望の増粘作用を得られないからである。

【００３０】また、このような増粘剤組成物を適用する
ことにより、少ない添加量で上述した増粘作用等を得る
ことができる。

【００３１】具体的には、一般に使用されている増粘剤
組成物を泥水に添加するときの添加量は、重量比で０．
０５〜０．１５％であるが、これと同一の条件で前記増
粘剤組成物を泥水に添加するときの添加量は、重量比で
０．０１〜０．０５％で済む。

【００３２】また、本発明に係る掘削方法は、セルロー
ス誘導体系またはデンプン誘導体系の増粘剤と、分散剤
と、を分散媒に分散させた増粘剤組成物を地山の掘削面
に供給し、前記地山を掘削することを特徴とする。

【００３３】本発明によれば、所望の増粘作用等を有す
る増粘剤組成物を地山の掘削面に供給することにより、
地山の掘削面を長期間安定させることができる。

【００３４】また、本発明に係る他の掘削方法は、泥水
を切羽に供給して切羽の安定を図りつつ行う掘削方法で
あって、水溶性の高分子凝集剤と、セルロース誘導体系
またはデンプン誘導体系の増粘剤と、分散剤と、を分散
媒に分散させた増粘剤組成物を、前記切羽に供給される
泥水に添加することを特徴とする。

【００３５】本発明によれば、所望の増粘作用等を有す
る増粘剤組成物を泥水に添加して切羽に供給することに
より、切羽を長期間安定させることができる。

【００３６】また、本発明に係る切羽安定管理システム
は、泥水を切羽に供給して切羽の安定を図りつつ掘削を
行う切羽安定管理システムであって、水溶性の高分子凝
集剤と、セルロース誘導体系またはデンプン誘導体系の
増粘剤と、分散剤と、を分散媒に分散させた増粘剤組成
物を、前記切羽付近の泥水供給路に添加する手段を含む
ことを特徴とする。

【００３７】本発明によれば、所望の増粘作用等を有す
る増粘剤組成物を泥水に添加して切羽に供給することに
より、切羽を長期間安定させることができる。

【００３８】特に、切羽付近の泥水供給路の泥水に増粘
剤組成物を添加してリアルタイムに切羽の安定を図るた
めには、１液かつ少量の増粘剤組成物が必要とされる。
上記増粘剤組成物の構成成分を分離して順番に泥水に添
加した場合でも、所望の増粘作用等を得ることはでき
る。しかし、分離した場合には２液以上となるため、増
粘剤組成物を添加するためのタンクや、制御系統が複数
必要となり、リアルタイムに切羽を安定させる目的に適
さない。

【００３９】また、大量の増粘剤組成物が必要とされる
場合、増粘剤組成物を保持するタンクの容量が大きくな
り、掘削坑内でリアルタイムに泥水に増粘剤組成物を添
加する目的に適さない。また、増粘剤組成物は高価なも
のであるため、少量であることが望まれる。

【００４０】本発明によれば、１液かつ少量の増粘剤組
成物を実現でき、リアルタイムに切羽を安定させる目的
に適合した切羽安定管理システムを実現できる。

【００４１】特に、前記切羽安定管理システムを、砂層
および礫層の少なくとも一方から構成される切羽の掘削
に適用した場合、切羽に供給される増粘剤組成物を添加
した後の泥水は、適度な粘性を有し、脱水量の少ない泥
膜を形成することができるため、切羽の安定に極めて効
果的である。

【００４２】また、前記泥水供給路に泥水の粘性を測定
する粘性測定手段を含むことが好ましい。

【００４３】これによれば、所望の増粘作用が発現して
いるか確認することができる。

【００４４】また、前記粘性測定手段の測定値に基づ
き、前記増粘剤組成物の添加量を制御する添加量制御手
段を含むことが好ましい。

【００４５】これによれば、実際の粘性を見ながら増粘
剤組成物の添加量を調整することにより、より少ない添
加量で所望の粘性作用等を得ることができる。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を泥水式シールド工
法における切羽安定管理システムに適用した好適な実施
の形態について、増粘剤組成物の構成、増粘剤組成物の
実験結果、増粘剤組成物を用いた切羽安定の順に図面を
参照しつつ詳細に説明する。

【００４７】（増粘剤組成物の構成）まず、本実施の形
態に係る増粘剤組成物の構成について説明する。

【００４８】本実施の形態に係る増粘剤組成物は、水溶
性高分子凝集剤の１．０重量部に対してセルロース誘導
体系またはデンプン誘導体系の増粘剤を０．１〜２．０
重量部、分散剤を０．１〜２．０重量部の割合で含み、
分散媒に分散させて、粘度１００〜１００００ｍＰａ・
ｓ（ｃＰ）の液状で形成されている。

【００４９】このような構成を採用することにより、水
溶性高分子凝集剤により所望の増粘作用が得られ、セル
ロース誘導体系増粘剤またはデンプン誘導体系増粘剤、
並びに、分散剤により脱水、ブリージングにおいて所望
の作用を得られる。

【００５０】これらの作用により、長期間切羽を安定さ
せることができる。

【００５１】なお、ここで、水溶性の高分子凝集剤とし
ては、アニオン系またはノニオン系高分子凝集剤である
ことが好ましく、より具体的には、例えば、ポリアクリ
ルアミド、ポリアクリル酸塩、アクリルアミド−アクリ
ル酸塩共重合体、アクリルアミド−２−メチルプロパン
スルホン酸塩共重合体等である。これらは１種単独で使
用でき、また、２種以上を併用して使用することも可能
である。

【００５２】また、高分子凝集剤としては、分子量１０
００万以上の高分子凝集剤を含むことが好ましく、特
に、分子量１０００万以上のアクリルアミド−アクリル
酸塩共重合体を主成分とすることが好ましい。

【００５３】分子量が高いほど、所望の凝集作用を得る
ための最適添加量が少なくなる。すなわち、分子量が１
０００万以上の高分子凝集剤を適用することにより、少
量で所望の増粘作用を得ることができる。

【００５４】また、ここで、セルロース誘導体系増粘剤
またはデンプン誘導体系増粘剤としては、例えば、カル
ボキシメチルセルロースナトリウム、メチルセルロー
ス、ヒドロキシエチルセルロース、デンプングリコール
酸ナトリウム等が好ましい。これらは１種単独で使用で
き、また、２種以上を併用して使用することも可能であ
る。

【００５５】また、前記セルロース誘導体系の増粘剤
は、エーテル化度が０．６〜１．５の増粘剤を含むこと
が好ましく、特に、エーテル化度０．６〜１．５のカル
ボキシメチルセルロースナトリウムを主成分とすること
が好ましい。

【００５６】また、ここで、分散剤は、例えば、ポリカ
ルボン酸、縮合リン酸ナトリウム、リグニンスルホン酸
ナトリウム、ポリアクリル酸等であることが好ましい。
これらは１種単独で使用でき、また、２種以上を併用し
て使用することも可能である。

【００５７】また、前記分散剤は、分子量が５０００〜
１００００の分散剤を含むことが好ましく、特に、分子
量５０００〜１００００のポリアクリル酸を主成分とす
ることが好ましい。

【００５８】また、本実施の形態に係る増粘剤組成物
は、水溶性の高分子凝集剤、増粘剤、分散剤を分散媒に
分散させている。

【００５９】これによれば、分散媒を含むことにより、
増粘剤組成物を液状で形成できる。液状で形成すること
により、泥水への添加が容易となる。

【００６０】また、増粘剤組成物の好ましい粘度が１０
０〜１００００ｍＰａ・ｓ（ｃＰ）であるのは、粘度が
１００ｍＰａ・ｓ未満では、粘性が低すぎて必要量が多
くなり、１００００ｍＰａ・ｓ以上では、粘性が高すぎ
てポンプによる輸送が行えず実用的でないからである。

【００６１】また、増粘剤組成物を液状で形成すること
により、上記粘度の増粘剤組成物を容易に得られ、泥水
への添加が容易となる。

【００６２】液状にする手法としては、例えば、分散媒
として水、塩水、炭化水素系溶剤、高価アルコール類お
よび界面活性剤を併用する手法等を適用でき、特に、炭
化水素系溶剤のエマルジョン型として液状にする手法が
好ましい。

【００６３】次に、このような構成を有する増粘剤組成
物を用いた実験結果について説明する。

【００６４】（実験結果についての説明）本実施の形態
に係る増粘剤組成物を添加する基準泥水として、地山が
悪い状態、例えば、透水係数が１０^-2ｃｍ／秒程度であ
る場合を想定して泥水の比重が１．１５程度、ファンネ
ル粘性が２２秒程度となるような基準泥水を適用した。

【００６５】この基準泥水の配合としては、基準泥水１
ｍ³あたり水８９０Ｌ（リットル）、トチクレイ２２０
ｋｇ、ベントナイト４０ｋｇのものを適用した。

【００６６】この基準泥水２Ｌを、卓上高速攪拌機で攪
拌しながら注射器で増粘剤組成物を添加し、９０秒攪拌
した後、ファンネル粘性、ＡＰＩ濾過試験器による脱水
量、１Ｌメスシリンダーによるブリージング状態の目視
による確認の３つの試験を行った。

【００６７】なお、本実験で用いた増粘剤組成物は、ポ
リアクリル酸系凝集剤１０Ｌ、セルロース誘導体系増粘
剤２ｋｇ、ポリアクリル酸系分散剤４Ｌ、流動パラフィ
ン１Ｌを混合したものである。

【００６８】より具体的には、ポリアクリル酸系凝集
剤、セルロース誘導体系増粘剤、ポリアクリル酸系分散
剤の混合比は、重量比で１：０．６３５：０．６５９
で、分散媒を含む液状の増粘剤組成物の粘度が６４００
ｍＰａ・ｓの増粘剤組成物を適用した。

【００６９】図１は、ファンネル粘性とＡＰＩ濾過試験
の実験結果を示す図である。

【００７０】従来のものと比較するため、地上の作泥槽
での調泥に用いられるセルロース誘導体系増粘剤「ビス
カＬ」（ラサ工業株式会社製）、本出願人によるリアル
タイム切羽安定管理システムで従来使用していた薬剤で
あって、ポリアクリル酸系凝集剤「ビスカＳＬ」（ラサ
工業株式会社製）の実験結果も比較例として示す。

【００７１】図１に示すように、一般的に作泥槽での作
泥で用いられるセルロース誘導体系増粘剤を単独で用い
た場合、脱水量の改善は見られるが、ファンネル粘性に
ついては３秒程度しか改善されない。

【００７２】また、従来のリアルタイム切羽安定管理シ
ステムで用いられていたポリアクリル酸系凝集剤を単独
で用いた場合、ファンネル粘性は８秒程度の改善が見ら
れるが、脱水量についてはほとんど改善されていない。

【００７３】なお、作泥槽やリアルタイム切羽安定管理
システムについては後述する。

【００７４】一方、本実施の形態（本発明）の一例に係
る増粘剤組成物は、ファンネル粘性については、基準泥
水への添加率が０．０２％で７秒程度改善され、基準泥
水への添加率が０．０４％で１０秒程度改善される。ま
た、ＡＰＩ濾過試験結果については、基準泥水が６０ｃ
ｃに対して、添加率が０．０２％で３４．５ｃｃとな
り、添加率が０．０４％で２４．６ｃｃとなり、さらに
改善される。

【００７５】このように、本実施の形態に係る増粘剤組
成物によれば、ファンネル粘性、脱水状態ともに良好な
結果が得られた。

【００７６】次に、ブリージングの実験結果について説
明する。

【００７７】図２は、ブリージングの実験結果を示す模
式図である。

【００７８】図２は、基準泥水および本実施の形態に係
る増粘剤組成物を添加した基準泥水を２４時間静置した
状態を示す。

【００７９】図２に示すように、基準泥水の状態では、
上澄みは濁度が低く、沈降粘土との境目がはっきりして
いる。

【００８０】一方、基準泥水に本実施の形態（本発明）
の一例に係る増粘剤組成物を０．０２％添加した場合
は、上澄みは２層に別れ濁度が高く、沈降粘土はやや凝
集気味ではあるが、再攪拌するとすぐに元の性状に戻る
ような状態となった。

【００８１】また、基準泥水に本実施の形態（本発明）
の一例に係る増粘剤組成物を０．０４％添加した場合
は、上澄み部と沈降粘土部の境目が分からない程度に非
常によい分散状態となり、ブリージングは生じなくなっ
た。

【００８２】次に、このような増粘剤組成物を泥水式シ
ールド工法における切羽安定管理システムに適用した例
について説明する。

【００８３】（切羽安定管理システムの説明）図３は、
本実施の形態の一例に係る泥水式シールド掘進システム
を示す概略図である。この泥水式シールド掘進システム
は、切羽４６を掘削する掘削機３４と、増粘剤組成物等
を泥水に添加して切羽の安定を図る切羽安定管理システ
ム４９と、泥水供給路を有する送泥システム４３と、掘
削後土砂と混合された泥水を地上へ向け輸送する排泥シ
ステム４７と、排泥システム４７から送られる泥水の固
液分離等を行う地上設備３０とを含んで構成される。

【００８４】掘削機３４は、切羽４６を切り崩すカッタ
ーディスク４０と、泥水や掘削土砂の浸入を防ぐ隔壁４
１と、カッターディスク４０と隔壁４１の間にあり、内
部に泥水を満たして切羽を安定させるチャンバー４２と
を含んで構成される。

【００８５】切羽安定管理システム４９については後述
する。

【００８６】送泥システム４３は、地上設備３０から掘
削機３４までの泥水供給路である送泥管４４と、泥水を
加圧して送る送泥ポンプ９６とを含んで構成される。

【００８７】排泥システム４７は、掘削機３４から地上
設備３０までの泥水の輸送路である排泥管４８と、切羽
４６の掘削土砂と混合された泥水を加圧して送る排泥ポ
ンプ９８と、排泥ポンプ９８から送られる泥水を加圧し
て地上へ向け送る中継ポンプ９７とを含んで構成され
る。

【００８８】地上設備３０は、一次処理設備として、排
泥システム４７から送られる泥水から礫等を除去する振
動篩４と、振動篩４により礫等が除去された泥水を一時
的に貯留する循環槽１６と、循環槽１６から送られる泥
水から砂等を除去し、アンダー泥水を再び振動篩４に送
るとともにオーバー泥水を調整槽３へ向け送るサイクロ
ン１７と、除去された砂礫等をホッパー１３へ向け送る
ベルトコンベア８とを含んで構成される。

【００８９】また、地上設備３０は、清水槽２と、清水
槽２から清水が供給され、サイクロン１７で砂等が除去
された泥水を一時的に貯留する調整槽３と、調整槽３か
ら送られる一次処理後の泥水を処理する二次処理設備２
４とを含んで構成される。

【００９０】地上設備３０から送泥システム４３を介し
て切羽安定用の泥水が切羽４６に供給され、切羽の安定
を図りながら掘削機４３で切羽４６を掘削し、掘削土砂
を含む泥水を排泥システム４７を介して地上設備３０に
送り、地上設備３０で固液分離を行って再び泥水を切羽
４６へ向け送るというサイクルを繰り返しながらトンネ
ル３６が構築される。

【００９１】なお、固液分離された砂礫等の固体分は、
ホッパー１３で一時貯留された後、ダンプトラック１１
により処理場まで運ばれる。

【００９２】切羽付近の泥水供給路で用いられ、切羽の
安定を図るための泥水を生成する機能を果たすのが切羽
安定管理システム４９である。

【００９３】図４は、本実施の形態の一例に係る切羽安
定管理システム４９の概略図である。

【００９４】切羽安定管理システム４９は、掘削機３４
の後方に位置し、切羽４６の状態に応じて送泥水に増粘
剤組成物、目詰め剤等を添加し、リアルタイムに切羽４
６の安定を図るためのリアルタイム切羽安定管理システ
ムであり、切羽付近の送泥管４４で泥水に増粘剤組成物
等の添加剤を添加するための添加剤供給装置と、添加剤
の添加された泥水を攪拌混合する撹拌混合装置と、撹拌
混合後の泥水の粘性測定手段である測定装置と、これら
の装置を制御する制御装置６２とを含んで構成される。

【００９５】従来は、地上の作泥設備で泥水に増粘剤組
成物等を添加した後の泥水を切羽に供給していたが、地
上設備の省面積化と、地山の性状に応じてリアルタイム
に作泥ができるように本出願人によりこのようなリアル
タイム切羽安定管理システムが提供されている。

【００９６】切羽安定管理システム４９の添加剤供給装
置は、増粘剤タンク５０と、目詰め剤タンク５２と、増
粘剤組成物、目詰め剤それぞれを添加するためのポンプ
５６、５８と、ポンプ５６、５８を制御するポンプ制御
装置７２、７４とを含んで構成される。

【００９７】具体的には、増粘剤を貯留する増粘剤タン
ク５０、目詰め剤を貯留する目詰め剤タンク５２は、ト
ンネル３６内における掘削機３４後方に連結された後方
台車（図示せず）上に設置されている。

【００９８】増粘剤組成物は、泥水に添加され、泥水の
粘性を高めるために使用される。増粘剤組成物として、
上述した増粘剤組成物を適用する。

【００９９】また、目詰め剤は、必要に応じて泥水に添
加され、切羽において、地山の間隙を埋めるために使用
される。

【０１００】撹拌混合装置は、スタティックミキサー５
４を含んで構成される。スタティックミキサー５４は、
上記後方台車のある位置における送泥管４４に設けられ
ている。また、スタティックミキサー５４には、ポンプ
５６、５８を介し、増粘剤タンク５０、目詰め剤タンク
５２が接続されている。

【０１０１】増粘剤タンク５０の増粘剤組成物は、制御
装置６２からの制御信号を受けたポンプ制御装置７２に
よってポンプ５６が制御され、添加量を調整されてスタ
ティックミキサー５４の入り口付近の泥水に添加され
る。

【０１０２】同様に、目詰め剤タンク５２の目詰め剤
は、制御装置６２からの制御信号を受けたポンプ制御装
置７４によってポンプ５８が制御され、添加量を調整さ
れてスタティックミキサー５４の入り口付近の泥水に添
加される。

【０１０３】このように、制御装置６２は、添加量制御
手段としても機能する。

【０１０４】また、測定装置としては、切羽供給用の泥
水の粘性を測定する粘度計６０が用いられる。粘度計６
０は、増粘剤組成物、目詰め剤と混合されて攪拌された
直後の泥水の粘性を測定し、その粘性データを制御装置
６２に送るものである。

【０１０５】図５は、本実施の形態に係る切羽安定管理
システム４９で用いられる粘度計６０の断面図である。

【０１０６】粘度計６０は、振動式粘度計であって、セ
ンサーユニット７７内に電磁コイル７９、８０と、振動
棒９４とを含んで構成される。この振動棒９４は、後端
に磁石７８が設けられ、磁石７８が電磁コイル７９、８
０間に配置され、磁石７８と軸部９４ｂを介して接続さ
れた先端のセンサー部９４ａが、測定する泥水に差し込
まれることにより泥水粘性が測定される。

【０１０７】振動棒９４は、電磁コイル７９に電流が流
されることにより、電磁コイル７９、８０間で振動す
る。泥水の粘性により、この振動の振幅は減衰される。
他方の電磁コイル８０により、電流の変化が検知されて
振幅減衰量が測定される。この測定結果が制御装置６２
に送られ、制御装置６２により測定結果と基準の振幅減
衰量とが照合されて泥水の粘性が決定される。

【０１０８】粘度計６０は、振動棒９４の振幅が大きい
ので他の機械の振動等による影響を受けにくいため、リ
アルタイムかつ正確に泥水の粘性を測定できる。

【０１０９】また、図４に示す制御装置６２は、切羽４
６の状況を検出した切羽データに基づいて演算を行い、
ポンプ制御装置７２および７４を制御する。切羽データ
は、水圧計による切羽水圧と、トルク検出計によるカッ
タートルクと、カッタースリット開度と、地中レーダ等
による土層判別データとを含んで構成される。

【０１１０】制御装置６２は、切羽データ、粘度計６０
からの粘性データを演算し、掘削乾砂量、掘削偏差流
量、増粘剤組成物添加量および目詰め剤添加量を算出
し、ポンプ制御装置７２、７４を制御して増粘剤タンク
５０および目詰め剤タンク５２からの増粘剤組成物およ
び目詰め剤を添加する。

【０１１１】本実施の形態によれば、以下の作用効果を
奏する。

【０１１２】上記増粘剤組成物を適用することによっ
て、実験結果の項で記述したように、所望の増粘作用と
ともに脱水およびブリージングにおいても所望の作用を
得られる。これにより、泥水式シールド工法等の泥水工
法の切羽の安定において、長期間にわたって切羽を安定
させることのできる切羽安定管理システムを実現でき
る。

【０１１３】特に、切羽付近の泥水供給路の泥水に増粘
剤組成物を添加してリアルタイムに切羽の安定を図るた
めには、１液かつ少量の増粘剤が必要とされる。上記増
粘剤組成物の構成成分を分離して順番に泥水に添加した
場合でも、所望の増粘作用等を得ることはできる。しか
し、分離した場合には２液以上となるため、増粘剤タン
ク５０等の増粘剤組成物を添加するためのタンクや、ポ
ンプ５６、５８や、ポンプ制御装置７２、７４等の制御
系統が各液体ごとに複数必要となり、リアルタイムに切
羽を安定させる目的に適さない。

【０１１４】また、大量の増粘剤組成物が必要とされる
場合、増粘剤組成物を保持するタンクの容量が大きくな
り、掘削坑内でリアルタイムに泥水に増粘剤組成物を添
加する目的に適さない。すなわち、上述したように増粘
剤タンク５０等は後方台車にまとめて搭載することが好
ましいが、タンク容量が大きくなると後方台車に搭載で
きなくなる。

【０１１５】また、増粘剤組成物は高価なものであるた
め、少量であることが望まれる。

【０１１６】一般に使用されている増粘剤組成物を泥水
に添加するときの添加量は、重量比で０．０５〜０．１
５％であるが、これと同一の条件で本実施の形態に係る
増粘剤組成物を泥水に添加するときの添加量は、重量比
で０．０１〜０．０５％で済む。

【０１１７】このように、本実施の形態によれば、１液
かつ少量の増粘剤組成物を実現でき、リアルタイムに切
羽を安定させる目的に適合した切羽安定管理システムを
実現できる。

【０１１８】特に、前記切羽安定管理システムを、砂層
および礫層の少なくとも一方から構成される切羽の掘削
に適用した場合、切羽に供給される増粘剤組成物添加後
の泥水は、適度な粘性を有し、脱水量の少ない泥膜を形
成することができるため、切羽の安定に極めて効果的で
ある。

【０１１９】また、増粘剤組成物（増粘剤）は、粘度１
００〜１００００ｍＰａ・ｓの液状で形成されている。

【０１２０】これによれば、液状で形成することによ
り、ポンプ５６等を用いることができるため、粉体で形
成する場合と比べて泥水への添加が容易となる。

【０１２１】また、この増粘剤組成物は、添加時におい
て所定の粘度を有しているため、泥水に添加すれば即座
に泥水の粘性（粘度）を高めることができ、リアルタイ
ムに切羽安定管理を行う上で効果的である。

【０１２２】さらに、増粘剤組成物を１液で形成するこ
とにより、増粘剤組成物添加装置、目詰め剤添加装置お
よび攪拌装置を掘削機３４後方に移動可能に設置するこ
とが可能となる。移動可能とすることにより、掘削機３
４の掘進に伴い、最適なタイミングで添加剤を泥水に添
加することができる上、添加剤添加装置等を１箇所にま
とめることにより、添加剤装置等の制御を容易にするこ
とができる。

【０１２３】なお、本出願人は、上記の増粘剤組成物を
実際の泥水式シールド工法での切羽安定管理システムに
適用した実験も行っており、従来より少ない添加量で所
望の増粘効果を得られるという知見を得ている。

【０１２４】以上、本発明を適用した好適な実施例につ
いて説明してきたが、本発明は、上記実施例に限定され
ず、種々の変形例に対して適用可能である。例えば、本
実施の形態における増粘剤組成物を種々の泥水を用いる
掘削に適用でき、泥水式推進工法や、リバース工法、地
中連続壁工法における掘削面、すなわち、孔壁（溝壁）
や切羽の安定に用いることが可能である。

【０１２５】また、前記増粘剤組成物を泥水に添加する
のではなく、地山の掘削面に直接供給し、地山を掘削す
ることも可能である。

【０１２６】これによれば、所望の増粘作用等を有する
増粘剤組成物を地山の掘削面に供給することにより、泥
水を用いずに地山の掘削面を長期間安定させることがで
きる。

【０１２７】すなわち、泥水を用いないアースドリル工
法やボーリングに対しても、切羽や孔壁面に直接吹き付
ける等の手法によって、掘削面の安定と漏水防止効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ファンネル粘性とＡＰＩ濾過試験の実験結果を
示す図である。

【図２】ブリージングの実験結果を示す模式図である。

【図３】本発明の実施の形態の一例に係る泥水式シール
ド掘進システムの概略図である。

【図４】本実施の形態の一例に係る切羽安定管理システ
ムの概略図である。

【図５】本実施の形態の一例に係る切羽安定管理システ
ムで用いられる振動式粘度計の断面図である。

【符号の説明】

３０ 地上設備 ３４ 掘削機 ４３ 送泥システム ４６ 切羽 ４７ 排泥システム ４９ 切羽安定管理システム ５０ 増粘剤タンク ５２ 目詰め剤タンク ６０ 粘度計 ６２ 制御装置

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【手続補正書】

【提出日】平成１２年４月７日（２０００．４．７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る増粘剤組成物は、泥水を用いた掘削に
用いられる増粘剤組成物であって、水溶性の高分子凝集
剤と、分散剤と、セルロース誘導体系またはデンプン誘
導体系の増粘剤と、を含み、前記高分子凝集剤、前記分
散剤、前記増粘剤の混合比が重量比で１．０：（０．１
〜２．０）：（０．１〜２．０）であり、かつ、前記泥
水への添加量が重量比で０．０１〜０．０５％であるこ
とを特徴とする。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】また、本発明に係る掘削方法は、水溶性の
高分子凝集剤と、セルロース誘導体系またはデンプン誘
導体系の増粘剤と、分散剤と、を分散媒に分散させた増
粘剤組成物を地山の掘削面に供給し、前記地山を掘削す
る掘削方法であって、前記高分子凝集剤、前記分散剤、
前記増粘剤の混合比が重量比で１．０：（０．１〜２．
０）：（０．１〜２．０）であり、かつ、前記泥水への
前記増粘剤組成物の添加量が重量比で０．０１〜０．０
５％であることを特徴とする。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】また、本発明に係る他の掘削方法は、水溶
性の高分子凝集剤と、セルロース誘導体系またはデンプ
ン誘導体系の増粘剤と、分散剤と、を分散媒に分散させ
た増粘剤組成物を、切羽に供給される泥水に添加して切
羽の安定を図りつつ行う掘削方法であって、前記高分子
凝集剤、前記分散剤、前記増粘剤の混合比が重量比で
１．０：（０．１〜２．０）：（０．１〜２．０）であ
り、かつ、前記泥水への前記増粘剤組成物の添加量が重
量比で０．０１〜０．０５％であることを特徴とする。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】また、本発明に係る切羽安定管理システム
は、泥水を切羽に供給して切羽の安定を図りつつ掘削を
行う切羽安定管理システムであって、水溶性の高分子凝
集剤と、セルロース誘導体系またはデンプン誘導体系の
増粘剤と、分散剤と、を分散媒に分散させた増粘剤組成
物を、前記切羽付近の泥水供給路に添加する手段を含
み、前記高分子凝集剤、前記分散剤、前記増粘剤の混合
比が重量比で１．０：（０．１〜２．０）：（０．１〜
２．０）であり、かつ、前記泥水への前記増粘剤組成物
の添加量が重量比で０．０１〜０．０５％であることを
特徴とする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 琢央 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 安本 匡剛 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 中村 幸之助 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 岩井 義雄 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 浅井 康彦 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 田畑 覚士 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 太田 勲 東京都中央区京橋１丁目１番１号 ラサ工 業株式会社内 (72)発明者 空西 正夫 東京都中央区京橋１丁目１番１号 ラサ工 業株式会社内 Ｆターム(参考） 2D054 AC05 BB08 DA35 FA02 GA06 GA10 GA13 GA17 GA67

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 泥水を用いた掘削に用いられる増粘剤組
   成物であって、 水溶性の高分子凝集剤と、 分散剤と、 を含むことを特徴とする増粘剤組成物。
2. 【請求項２】 請求項１において、 セルロース誘導体系またはデンプン誘導体系の増粘剤を
   含むことを特徴とする増粘剤組成物。
3. 【請求項３】 請求項１、２のいずれかにおいて、 分散媒を含むことを特徴とする増粘剤組成物。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 粘度が１００〜１００００ｍＰａ・ｓであることを特徴
   とする増粘剤組成物。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかにおいて、 前記高分子凝集剤は、分子量が１０００万以上の高分子
   凝集剤を含むことを特徴とする増粘剤組成物。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかにおいて、 前記分散剤は、分子量が５０００〜１００００の分散剤
   を含むことを特徴とする増粘剤組成物。
7. 【請求項７】 請求項２〜６のいずれかにおいて、 前記セルロース誘導体系の増粘剤は、エーテル化度が
   ０．６〜１．５の増粘剤を含むことを特徴とする増粘剤
   組成物。
8. 【請求項８】 請求項２〜７のいずれかにおいて、 前記高分子凝集剤、前記分散剤、前記増粘剤の混合比が
   重量比で１．０：（０．１〜２．０）：（０．１〜２．
   ０）であることを特徴とする増粘剤組成物。
9. 【請求項９】 水溶性の高分子凝集剤と、 セルロース誘導体系またはデンプン誘導体系の増粘剤
   と、 分散剤と、 を分散媒に分散させた増粘剤組成物を地山の掘削面に供
   給し、前記地山を掘削することを特徴とする掘削方法。
10. 【請求項１０】 泥水を切羽に供給して切羽の安定を図
    りつつ行う掘削方法であって、 水溶性の高分子凝集剤と、 セルロース誘導体系またはデンプン誘導体系の増粘剤
    と、 分散剤と、 を分散媒に分散させた増粘剤組成物を、前記切羽に供給
    される泥水に添加することを特徴とする掘削方法。
11. 【請求項１１】 泥水を切羽に供給して切羽の安定を図
    りつつ掘削を行う切羽安定管理システムであって、 水溶性の高分子凝集剤と、 セルロース誘導体系またはデンプン誘導体系の増粘剤
    と、 分散剤と、 を分散媒に分散させた増粘剤組成物を、前記切羽付近の
    泥水供給路に添加する手段を含むことを特徴とする切羽
    安定管理システム。
12. 【請求項１２】 請求項１１において、 前記泥水供給路に泥水の粘性を測定する粘性測定手段を
    含むことを特徴とする切羽安定管理システム。
13. 【請求項１３】 請求項１２において、 前記粘性測定手段の測定値に基づき、前記増粘剤組成物
    の添加量を制御する添加量制御手段を含むことを特徴と
    する切羽安定管理システム。