JP2002161268A

JP2002161268A - 逸泥防止剤、及びこれを用いた逸泥防止方法

Info

Publication number: JP2002161268A
Application number: JP2000362103A
Authority: JP
Inventors: Koichi Mori; 紘一森; Shigeru Iijima; 茂飯島; Takayuki Hayashi; 孝幸林; Noriko Kagimasa; 典子鍵政
Original assignee: Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd; Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp; DKS Co Ltd
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2002-06-04

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】沈降性に優れ、かつ比較的短時間で吸水膨潤
することにより効果的に逸泥箇所を閉塞し得る逸泥防止
剤を提供する。【解決手段】泥水掘削工法の施工時に掘削孔に投入さ
れる逸泥防止剤であって、（Ａ）無機微粉末（例えば、
ベントナイト、粘土）、（Ｂ）吸水性樹脂、（Ｃ）繊維
状物質（例えば、解砕故紙）、及び（Ｄ）ガス発生成分
（例えば、重曹）の混合物を所望の形状に成型してなる
逸泥防止剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、逸泥防止剤、及び
これを用いた逸泥防止方法に関し、詳しくは泥水掘削工
法の施工時に用いられ、掘削孔や掘削溝に投入される逸
泥防止剤、及びこれを用いた逸泥防止方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地下連続壁工法、リバース杭工法やアー
スドリル杭工法に代表される泥水掘削工法を施工する際
に、砂礫層等の透水係数の高い地盤を掘削すると、地盤
の間隙から掘削孔又は掘削溝（以下、「掘削孔（溝）」
という）の内部の泥水（安定液）が地中に抜けるといっ
た、いわゆる“逸泥現象”がよく発生することが知られ
ている。

【０００３】逸泥の防止には前記間隙を閉塞する作用の
ある高吸水性樹脂、ロックウール、マイカ、綿実やクル
ミの殻解砕物、パルプ粉等を逸泥防止剤として泥水に添
加する方法が採られている。なお、逸泥防止剤は、逸泥
が予想されるような地盤掘削では、事前に泥水中に添加
分散されるが、逸泥防止剤を事前に泥水中に添加分散す
る場合、掘削工法施工時に前記逸泥防止剤が泥水中に沈
降したり、あるいは泥水循環工法にあっては土砂分離用
スクリーンによって泥水中の逸泥防止剤が取り除かれ、
実際に逸泥が生じて逸泥防止剤が必要になった時には、
当該泥水中における逸泥防止剤の含有量が減少して防止
効率が極端に低下することがあるので、多くの場合、逸
泥防止剤は、逸泥発生時、もしくは逸泥発生後の対策と
して用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、大量の逸泥が
生じた場合には、多量の逸泥防止剤を逸泥箇所に送らな
ければならないわけであるが、その逸泥が、例えば地表
面下、数１０ｍの掘削深度で発生した場合、次のような
問題が生じた。

【０００５】すなわち、泥水表面に、従来から使用され
ている高吸水性樹脂や、ロックウール、マイカ、綿実や
クルミの殻解砕物、パルプ粉等の逸泥防止剤を投入して
からバケット等の掘削機で液表面を撹拌して分散させる
わけであるが、従来の逸泥防止剤にあっては、比重が小
さかったり、綿状を呈していることから、逸泥防止剤自
身の沈降がほとんど無く、分散された逸泥防止剤が逸泥
箇所に沈降して到達するまでの間に多量の泥水が失われ
ることになる。これは経済的損失だけではなく、補給用
泥水の作成（調製）が間に合わない場合は、掘削孔
（溝）が崩壊することが多かった。

【０００６】なお、大量逸泥時には掘削土砂等で逸泥層
を埋め戻すことも行われるが、この作業には多量の土砂
を必要とし、再掘削で元の深度に戻すのに長時間を要す
ることや、常に埋戻用土砂を大量に確保しておく必要が
あった。

【０００７】更には、再掘削時に投入した土砂中の細粒
分（シルト、粘土）が泥水中に分散して比重、粘性増加
等の劣化が生じ易くなるという問題があった。

【０００８】なお、ベントナイトのタブレット状成型物
を逸泥箇所に投入して逸泥部を閉塞する技術は従来から
石油井掘削で使用されているが、ベントナイトタブレッ
トが吸水膨潤して逸泥箇所を閉塞するには長時間を必要
とするので、掘削面積が大きくて多量の逸泥を生じる泥
水掘削工法では適用が難しかった。

【０００９】吸水性樹脂を添加して逸泥を防止する方法
も提案されているが、吸水性樹脂は吸水すると比重が
１．０近くになるので、１以上の比重を持つ泥水中に添
加しても浮上してしまい、逸泥箇所にて有効な作用効果
を奏する可能性は期待できなかった。

【００１０】［発明の目的］本発明は上記の実情に鑑み
てなされたものであり、その目的は、沈降性に優れ、か
つ比較的短時間で吸水膨潤することにより効果的に逸泥
箇所を閉塞し得る逸泥防止剤、及びこれを用いた逸泥防
止方法を提供するところにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の逸泥防
止剤は、泥水掘削工法の施工時に掘削孔や掘削溝に投入
される逸泥防止剤であって、（Ａ）無機微粉末、及び（Ｂ）吸水性樹脂の混合物を所
望の形状に成型してなるものである。

【００１２】請求項２に記載の逸泥防止剤は、請求項１
に記載の逸泥防止剤であって、さらに、（Ｃ）繊維状物
質を含有してなるものである。

【００１３】請求項３に記載の逸泥防止剤は、請求項１
又は２に記載の逸泥防止剤であって、さらに、（Ｄ）ガ
ス発生成分を含有してなるものである。

【００１４】請求項４に記載の逸泥防止方法は、請求項
１〜３のいずれか１項に記載の逸泥防止剤を、逸泥して
いるか、または逸泥が予想される掘削孔や掘削溝に投入
することを特徴とする方法である。

【００１５】

【発明の実施の形態と作用】無機微粉末（Ａ）本発明で使用する無機微粉末にはベントナイト、粘土、
シリカ粉末、珪素土粉末、マイカなどが挙げられる。

【００１６】吸水性樹脂（Ｂ）本発明で使用しうる吸水性樹脂（Ｂ）は、市販されてい
る商品のすべてが使用可能であり、でん粉系、セルロー
ス系、合成ポリマー系（ポリアクリル酸系、ポバール
系、ポリオキシエチレン系など）の吸水性樹脂が挙げら
れる。

【００１７】吸水性樹脂の吸水率は高い方が好ましい。
通常１００倍以上である。吸水倍率が高ければ樹脂の組
成は特にこだわらない。地下水に海水を含む地盤掘削で
は耐塩性吸水性樹脂の使用が好ましい。

【００１８】樹脂の粒度は逸泥部の透水係数によって変
動するが、一般的に市販されている１０〜１０００μｍ
の粒度を有する樹脂が使用できる。

【００１９】吸水性樹脂の配合率は１〜５０％が好まし
い。吸水性樹脂は吸水倍率が高いので１％という比較的
少量でも大きな効果を示す。５０％を超える場合では成
型し難くなる可能性が生じる。

【００２０】吸水性樹脂は吸水膨潤率が高いので逸泥防
止剤としては最適である。ベントナイトや粘土などと併
用造粒すると、吸水膨潤して、その膨潤圧で成型物に切
れ目が入り、また膨潤力で粒子の表面皮膜が破壊され、
成型物がより早く吸水膨潤するような作用と、吸水性樹
脂の粒径を選ぶことで吸水性樹脂の吸水膨潤した粒子が
逸泥している幅広い間隙を閉塞できるといった作用効果
を奏する。

【００２１】繊維状物質（Ｃ）本発明で使用し得る繊維状物質（Ｃ）としては、ロック
ウール、雲母片、綿実やクルミ殻粗砕物、パルプ、新聞
・雑誌解砕物等が挙げられる。

【００２２】繊維状物質（Ｃ）を配合することにより、
間隙の大きな部分を閉塞して逸泥効果を高めることがで
きる。

【００２３】ベントナイトや粘土等の単独の成型粒子で
は、粒子表面が膨張して粒子表面に皮膜を形成して内部
への水浸透が抑制される。しかし、繊維状物質（Ｃ）を
ベントナイトなどの繊維状物質と共に成型することで、
ベントナイト膨潤皮膜を通して（介して）、これら繊維
内部を通して水が浸透するので、粒子の吸水膨潤の時間
を短縮でき、またこれら繊維状物は逸泥間隙の閉塞でき
る作用もある。

【００２４】配合率は比較的嵩が大きい（見掛け比重が
小さい）ので１〜３０重量％が好ましい。

【００２５】また、ベントナイトなど無機微粉末（Ａ）
と繊維状物（Ｃ）（ロックウール、綿実やクルミ殻粗砕
物、パルプ、新聞・雑誌解砕物等）を成型した、吸水性
樹脂を含有しない逸泥防止剤も効果が高い。この場合、
後述するガス発生成分（Ｄ）を配合すれば、より一層効
果的である。

【００２６】ガス発生成分（Ｄ）本発明で使用し得るガス発生成分（Ｄ）としては、単独
で、例えば炭酸ガスを発生するガス発生成分であった
り、あるいは互いに反応することによりガスを発生する
アルカリ成分と酸成分よりなるガス発生成分である。な
お、重曹は、酸と併用しなくても炭酸ガスを発生するの
で単独使用することができる。

【００２７】アルカリ成分としては、重曹や炭酸ソーダ
などが挙げられ、また酸成分としては、スルファミン
酸、クエン酸、リンゴ酸等の有機酸、無機酸が挙げられ
る。

【００２８】ガス発生成分（Ｄ）を含有させることによ
り、粒子の膨潤速度が高まる。すなわち、発生したガス
圧力によって粒子に裂け目が入り、粒子表面で吸水膨潤
した、たとえばベントナイト皮膜を、前記ガス圧で破断
させ、これにより吸水膨潤を促進できる。

【００２９】また、成型物に重曹や炭酸ソーダを配合す
るとガス発生による効果以外にセメントで汚染された安
定液で吸水性樹脂やベントナイトの吸水膨潤が抑制され
るのを防止するといった作用も期待できる。

【００３０】その他（造粒方法、作用など）本発明の逸泥防止剤の造粒方法には、各材料を混合後、
乾式打錠造粒してペレット化する方法、板状に加圧成型
してから破砕、製粒する方法、転動造粒法、あるいは湿
式押出し法などの押出成型方法がある。押出成型には、
各材料を混合した後、０〜３０％のアルキレングリコー
ル、グリセリン等の湿潤可塑剤、水等を添加してから押
出後、整粒乾燥する方法がある。なお、形状による効果
は左右されない。

【００３１】成型物の粒子径は１〜１０ｍｍ程度が適し
ている。１ｍｍ未満であれば、孔（溝）内部に添加し、
混合後、底部の逸泥箇所へ到達するのに泥水の粘性に影
響されて時間を要することや、逸泥箇所が深い場合には
到達までに吸水膨潤して、泥水中に分散（拡散）する可
能性が生じる。１０ｍｍを超える場合、沈降は早くなる
が、吸水膨潤に時間を要するので、効果を発揮して逸泥
箇所を閉塞するに至るまでの時間が比較的長くなる可能
性が生じる。

【００３２】粒径は逸泥速度、泥水粘度、逸泥量などに
合わせて適宜選定する必要あるが、およそのところ３ｍ
ｍ前後（１〜５ｍｍ）が好ましい。また、孔（溝）内に
添加する粒子（逸泥防止剤）の粒度分布を広くして逸泥
の各種条件で対応させることもできる。

【００３３】上記した（Ａ）成分〜（Ｄ）成分の配合割
合としては、特に限定するものではないが、Ａ：Ｂ：
Ｃ：Ｄ＝３０〜９９重量％：１〜５０重量％：０〜２０
重量％：０〜２０重量％である。

【００３４】逸泥は常に孔（溝）先端の掘削部に生じ
る。従来の逸泥防止剤は、前述したように泥水中に分散
が困難であり、比重が小さいことから逸泥箇所に到達さ
せるのが難しいという問題があった。この問題の解決に
は、泥水中に分散容易で沈降性の高い逸泥防止剤を使用
すれば解決できるわけであるが、本発明の逸泥防止剤
は、タブレット、円筒、塊状など所望の形状に成型され
ているので、泥水に対しては大きな比重となる。そし
て、逸泥している掘削孔（溝）に投入すると逸泥箇所に
すぐに沈降到達し、その場所で樹脂が吸水膨潤して成型
物を内部から膨張崩壊させるので、短時間で逸泥箇所を
閉塞することができる。しかも、吸水した吸水性樹脂
は、その比重が小さくなっても、ベントナイトや粘土な
どの繊維状物質が付着しているので浮上することもな
く、逸泥箇所に閉塞に有効に作用する。

【００３５】ベントナイトや粘土などの無機微粉末を用
いた本発明逸泥防止剤は、逸泥箇所に投入すると粒子表
面のベントナイトや粘土が水和して表面のみ膨潤して粒
子表面に皮膜を形成して内部への水浸透を抑制させるこ
とも考えられる。

【００３６】膨潤崩壊を更に短縮する目的でロックウー
ル、綿実やクルミの殻解砕物、パルプ粉など繊維状物質
をベントナイトや粘土等と共に成型することで、ベント
ナイト膨潤皮膜を通して、これら繊維内部を通して水が
浸透するので、逸泥防止剤全体の吸水膨潤の時間をさら
に短縮するのに有効であり、また、これら繊維状物は逸
泥間隙を閉塞できる作用もある。

【００３７】また、繊維状でないマイカ、オガクズなど
逸泥防止剤を併用して、この粒径で逸泥箇所の閉塞を目
的に添加することもできる。

【００３８】さらに膨潤崩壊を早める方法として、成型
物に重曹や炭酸ソーダまたは粉状の有機、無機酸の組み
合せによるガス発生成分を添加・配合して、そのガス発
生圧力で粒子に裂け目を入れ粒子内部の膨潤速度を高め
ることも出来る。

【００３９】また、この逸泥防止剤および逸泥防止方法
は、一般的泥水工法と称される用途以外に地質探査、温
泉掘削ボーリングや石油、ガス井掘削ボーリングなどに
も使用できる。本発明の逸泥防止剤は泥水中に混入して
も、泥水性状を損なうことが無い。

【００４０】

【実施例】成型物の製造（Ｎｏ．１〜１０）下記［表１］に記載の成分を、同表に記載の割合で以て
配合し、直径３ｍｍ、長さ１５ｍｍの円柱状の成型物よ
りなる逸泥防止剤および比較対照用逸泥防止剤を製造し
た（成型機：ディスクペレッターＦ５型、不二パウダル
製）（成型ディスク：口径３ｍｍ型）。

【００４１】

【表１】スーパークレー（ワイオミング産ベントナイト、豊順洋
行製品）笠岡粘土（カサネン工業社製）アクアパールＡＰ９００Ｓ（平均粒径２５０μｍ以下、
高吸水性樹脂、三菱化学社製品）アクアパールＡ３Ｎ（平均粒径２５０μｍ以上、高吸水
性樹脂、三菱化学社製品）サンウェットＳＴ５００Ｄ（平均粒径約５００μｍ、高
吸水性樹脂、三洋化成社製品）解砕新聞紙（自製）重曹（試薬一級品）ソーダ灰（試薬一級品）スルファミン酸（試薬一級品）ＰＧ（プロピレングリコール、試薬一級品）。

【００４２】物性評価（Ａ）（Ｂ）Ａ：成形性評価（測定方法）目視判定（造粒速度、粘着性、モーター電
力量（アンペア）などから判定）。

【００４３】Ｂ：粒子強度評価（測定方法）１０００ｍｌガラス製メスシリンダーに成
型物１００ｇを入れ、上部をポリエチレンシートで密封
し、２秒／回の間隔で５０回上下に転倒させ、１ｍｍの
篩で篩ってパスした重量を測定して百分率（％）で示し
た。

【００４４】結果を下記［表２］に記載する。

【００４５】

【表２】

【００４６】評価試験結果（Ｃ）Ｃ：安定液中の吸水膨潤性評価（試験用袋）お茶パック（ポリエステル製、９．５ｃｍ
×７．０ｃｍ）安定液組成および性状は下記［表３］の通り。

【００４７】

【表３】

【００４８】（測定方法）お茶パックに試作成型物を５
ｇ入れ、試験液に浸漬した。所定時間毎に引き上げて重
量増加を測定し、元の重量に対する膨潤率とした。

【００４９】結果を下記［表４］に記載する。

【００５０】

【表４】

【００５１】評価試験結果（Ｄ）Ｄ：逸泥防止効果の評価（試験方法）口径３００ｍｍ、長さ０．５ｍ、アクリル
パイプ製加圧濾過試験機の底部に目開き１ｍｍの金網を
敷き、その上に粗目川砂（京都府城陽産ＦＭ（粗粒率）
＝２．７２）を２０ｃｍの厚さに詰め、更にその上に、
上記の如く調製した安定液（泥水、表３参照）を３０ｃ
ｍで満たした。

【００５２】次に上部から本発明逸泥防止剤を１４１ｇ
（２ｋｇ／ｍ^２に相当）添加して、３０分静置したの
ち、上部から０．１ｋｇｆ／ｃｍ^２の空気圧を掛け、泥
水面の低下長さを測定した。

【００５３】また、比較対照品として吸水性樹脂（サン
フレシュＳＴ５００Ｄ）単独２１．２ｇ（対泥水容積
０．１％）およびマッドストップＲ（第一工業製薬社
製、ロックウール粒状綿平均繊維長約３５０μｍ）２１
２ｇ（対泥水１％）を泥水によく分散させ３０分静置し
てから同様に上部から０．１ｋｇｆ／ｃｍ^２の空気圧を
掛け、泥水面の低下長さ（ｃｍ）を測定した。

【００５４】結果を下記［表５］に示す。なお、表中に
は、試験Ｎｏ．２〜Ｎｏ．５のみの結果を併記している
が、試験実施に関しては、全ての試料（Ｎｏ．１〜７）
について行っており、同様の結果を得ている。

【００５５】

【表５】

【００５６】無添加では急速に泥水が逸失した。本発明
品はすぐに砂面上に沈降して膨潤し、泥水の逸失をほぼ
完全に抑制した。

【００５７】吸水性樹脂単独では、これをよく分散させ
ても、吸水すると比重が軽くなるので液表面上に浮遊
し、泥水の逸失抑制効果が全く見られなかった。

【００５８】マッドストップＲは、砂面に沈降してかな
り逸失抑制効果を示したが、本発明品よりは劣ってい
た。

【００５９】

【発明の効果】本発明により、沈降性に優れ、かつ比較
的短時間で吸水膨潤することにより効果的に逸泥箇所を
閉塞し得る逸泥防止剤、及びこれを用いた逸泥防止方法
を提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｃ０９Ｋ 17/48 Ｃ０９Ｋ 17/48 ＰＥ０２Ｄ 5/18 Ｅ０２Ｄ 5/18 5/20 5/20 // Ｃ０９Ｋ 103:00 Ｃ０９Ｋ 103:00 (72)発明者林孝幸京都府京都市右京区西京極浜の本町96−１ (72)発明者鍵政典子京都府亀岡市篠町森向坂１−153 Ｆターム(参考） 2D049 GA03 GC05 4H026 CA06 CC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】泥水掘削工法の施工時に掘削孔や掘削溝に
投入される逸泥防止剤であって、（Ａ）無機微粉末、及び（Ｂ）吸水性樹脂の混合物を所望の形状に成型してなる逸泥防止剤。
【請求項２】さらに、（Ｃ）繊維状物質を含有してなることを特徴とする請求項１に記載の逸泥
防止剤。
【請求項３】さらに、（Ｄ）ガス発生成分を含有してなることを特徴とする請求項１又は２に記載
の逸泥防止剤。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の逸泥
防止剤を、逸泥しているか、または逸泥が予想される掘
削孔や掘削溝に投入することを特徴とする逸泥防止方
法。