JP2004002889A - Additive for shield tunneling method - Google Patents

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Kiyotaka Hashimoto
橋本 清隆
Akira Kamimura
上村 明良
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an additive for a shield tunneling method having both flowability and water cut-off ability and to provide a shield tunneling method using the same. <P>SOLUTION: The additive for the shield tunneling method includes carboxymethylcellulose or its salt and bentonite, and the bentonite has at least one of the following properties when its solution is prepared: ΔV/▵C≥5, ΔK/ΔC≥7, ΔS/ΔC≥1, wherein, ▵C is the variation in bentonite concentration (wt.%), ΔV is the variation in funnel viscosity (sec), ΔK is the variation in yield value (lb/100ft<SP>2</SP>), and ΔS is the variation in gel strength (lb/100ft<SP>2</SP>). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

 本発明は、カルボキシメチルセルロース又はその塩と高粘度ベントナイトとで構成されているシールド工法用添加剤(特に土圧系シールド工法用添加剤)およびそれを用いたシールド工法に関する。 (4) The present invention relates to a shielding method additive (particularly, an earth pressure-based shielding method additive) composed of carboxymethyl cellulose or a salt thereof and high-viscosity bentonite, and a shielding method using the same.

 土圧系シールド工法では、シールド機前面に取り付けられたカッターにより掘削を行い、掘削土砂をシールド機内の土圧室に充満させ、この土圧によって切羽土圧及び地下水圧などに対抗させて切羽を安定化させている。そして、土圧室に充満された掘削土砂は、コンベアやポンプなどを用いて土圧室外に排土される。 In the earth pressure shield construction method, excavation is performed by a cutter attached to the front of the shield machine, the excavated earth and sand is filled in the earth pressure chamber in the shield machine, and the earth pressure opposes the face pressure and groundwater pressure, etc. Has stabilized. The excavated earth and sand filled in the earth pressure chamber is discharged out of the earth pressure chamber using a conveyor, a pump, or the like.

 このような土圧系シールド工法において、粘土、シルト等の微細粒子で構成された粘性地盤では、掘削、排土が容易である。一方、砂や砂礫などの粒子が互いに拘束し合っている砂礫地盤においては、その止水性が低いため、掘削の際にカッターチャンバー上部に空洞が生じ、この空洞部に湧水とともに土砂が崩落し、その結果切羽の安定が保てなくなる。また、砂礫地盤においては、掘削土砂の流動性が悪いため、ポンプ圧送ができず、容易に排土できない。そのため、砂礫地盤の掘削および排土においては、手掘りシールドや機械式シールドが用いられ、ベルトコンベアやトロッコにより排土運搬を行っている。しかし、経済的観点や作業効率の点からも好ましくない。 に お い て In such an earth pressure shield method, excavation and earth removal are easy on a viscous ground made of fine particles such as clay and silt. On the other hand, in sandy and gravel ground where particles such as sand and gravel are constrained to each other, the water blocking property is low, so a cavity is created at the top of the cutter chamber during excavation, and sediment collapses along with spring water in this cavity. As a result, the stability of the face cannot be maintained. In addition, in the gravel ground, since the fluidity of the excavated earth and sand is poor, pumping cannot be performed and the earth cannot be easily discharged. Therefore, in excavation and earth removal of the gravel ground, hand-digging shields and mechanical shields are used, and earth removal and transportation are performed by belt conveyors and minecarts. However, it is not preferable from the viewpoint of economy and work efficiency.

 そこで、流動性および止水性に乏しい砂礫地盤を掘削、排土する場合、掘削土砂に加泥剤を加えることにより、その粘性を増加させ、移送性又は搬送性を改善することが行われている。 Therefore, when excavating and discharging soil with poor fluidity and water-blocking properties, adding a mudifier to excavated earth and sand increases its viscosity and improves transportability or transportability. .

 従来、加泥剤としては、止水性を付与するために、無機繊維やパルプ繊維などの繊維状物質が使用され、流動性を付与するためには、水溶性高分子化合物が主に使用されている。水溶性高分子化合物としては、例えば、ヒドロキシエチルセルロースやカルボキシメチルセルロースなどの水溶性セルロース、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、澱粉などの有機高分子化合物が使用されている。また、ベントナイト、クレー、カオリン、木節粘土などの粘土を用いて、砂礫などに流動性を付与する場合もある。 Conventionally, as a humidifier, a fibrous substance such as an inorganic fiber or a pulp fiber has been used to impart water stoppage, and a water-soluble polymer compound has been mainly used to impart fluidity. I have. As the water-soluble polymer compound, for example, water-soluble cellulose such as hydroxyethyl cellulose and carboxymethyl cellulose, and organic polymer compounds such as polyacrylic acid, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, and starch are used. Also, in some cases, clay such as bentonite, clay, kaolin, and kibushi clay is used to impart fluidity to sand and gravel.

 しかし、従来の加泥剤では、十分な流動性と止水性とを同時に付与することができない。例えば、繊維状物質を加泥剤として使用した場合、止水性を得るためには多量の繊維を必要とし、設備が大規模となるばかりか、容易に水と分離し、充分な止水性を得ることができない。また、ベントナイト水溶液を加泥剤として使用した場合には、十分な止水性が得られず、掘削時に切羽の先端からベントナイト水溶液を注入すると切羽が不安定になる。 However, conventional fluidizing agents cannot simultaneously provide sufficient fluidity and water stopping properties. For example, when a fibrous substance is used as a muddy agent, a large amount of fibers are required to obtain water-stopping properties, and the equipment becomes large-scale, and easily separates from water to obtain sufficient water-stopping properties. I can't. In addition, when an aqueous bentonite solution is used as a mudifier, sufficient waterproofness cannot be obtained, and when the bentonite aqueous solution is injected from the tip of the face during excavation, the face becomes unstable.

 特開平4−64625号公報(特許文献1)には、水溶性セルロースエーテルからなる掘削土砂のポンプ圧送用添加剤が提案され、特開平7−82559号公報(特許文献2)には、水に上記水溶性高分子化合物と粘土とを混入した加泥剤が提案されている。また、特開平5−311985号公報(特許文献3)には、ベントナイトなどの加泥剤を加えることなく、簡易な設備で掘削土砂を圧送・処理するための土圧シールド工法が提案されている。 JP-A-4-64625 (Patent Document 1) proposes an additive for pumping excavated earth and sand composed of water-soluble cellulose ether, and JP-A-7-82559 (Patent Document 2) discloses an additive for water pumping. A mudifier mixed with the above water-soluble polymer compound and clay has been proposed. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-311985 (Patent Document 3) proposes an earth pressure shield method for pumping and treating excavated earth and sand with simple equipment without adding a mudifying agent such as bentonite. .

 しかし、水溶性セルロースエーテルなどの水溶性高分子を単独で使用した場合、掘削時の加圧により粘度が低下したり、保水性が低下して掘削土砂と混合した後に土砂が分離する場合がある。さらに、水溶性高分子に粘土を加えた加泥剤においても、ある程度の止水性と流動性を付与できるものの、パイプによって流体輸送を行うには、スランプ値が小さく、その流動性が十分でない。さらに、砂礫が分離し易く、安定かつ効率よくポンプにより排出できない。特に、砂礫地盤では、掘削土砂をポンプ圧送しつつ、円滑に掘削することが困難である。 However, when a water-soluble polymer such as a water-soluble cellulose ether is used alone, the viscosity may decrease due to pressurization during excavation, or sediment may separate after mixing with excavated earth due to reduced water retention. . Further, a muddy agent obtained by adding a clay to a water-soluble polymer can impart a certain degree of water-stopping property and fluidity, but has a small slump value and insufficient fluidity for fluid transport through a pipe. Further, the gravel is easily separated and cannot be discharged stably and efficiently by the pump. In particular, it is difficult to excavate smoothly on the gravel ground while pumping the excavated soil.

 このように、従来の加泥剤では、流動性と止水性、保水性、土砂の分離安定性とを両立させることが困難である。
特開平4−64625号公報 特開平7−82559号公報 特開平5−311985号公報
As described above, it is difficult to achieve both the fluidity, the water stopping property, the water holding property, and the separation stability of the earth and sand with the conventional mudifier.
JP-A-4-64625 JP-A-7-82559 JP-A-5-311985

 従って、本発明の目的は、止水性と流動性とを両立できるシールド工法用添加剤およびそれを用いたシールド工法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an additive for a shielding method capable of achieving both water stoppage and fluidity, and a shielding method using the same.

 本発明の他の目的は、砂礫地盤であっても、掘削土砂をポンプ圧送しつつ、円滑に掘削できるシールド工法用添加剤およびそれを用いたシールド工法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a shield method additive and a shield method using the same, which can excavate excavated soil smoothly by pumping even in a gravel ground.

 本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討の結果、シールド工法用添加剤(特に、土圧系シールド工法用添加剤)として、カルボキシメチルセルロース又はその塩(以下、CMCと総称する)と特定のベントナイトとを組み合わせると、土砂に対する分離安定性と止水性、および流動性を両立でき、砂礫地盤であっても、円滑に掘削できることを見いだし、本発明を完成した。 The inventors of the present invention have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, carboxymethylcellulose or a salt thereof (hereinafter, collectively referred to as CMC) as an additive for shield method (particularly, an additive for earth pressure-based shield method). When combined with a specific bentonite, it has been found that the separation stability with respect to earth and sand, the water blocking property, and the fluidity can be achieved, and that even in the case of gravel ground, it can be smoothly excavated, and the present invention has been completed.

 すなわち、本発明のシールド工法用添加剤は、カルボキシメチルセルロース又はその塩とベントナイトとで構成されており、ベントナイトは、その水溶液を調製したとき、下記式(1)〜(3)で表される特性を有する。 That is, the additive for the shield method of the present invention is composed of carboxymethylcellulose or a salt thereof and bentonite. When an aqueous solution thereof is prepared, the bentonite has properties represented by the following formulas (1) to (3). Having.

    ΔV/ΔC≧5   (1)
    ΔK/ΔC≧7   (2)
    ΔS/ΔC≧1   (3)
(式中、ΔCはベントナイト濃度(重量%)の変化量、ΔVはファンネル粘度(sec)の変化量、ΔKは降伏値(lb/100ft2)の変化量、ΔSはゲルストレングス(lb/100ft2)の変化量を示す)
ΔV / ΔC ≧ 5 (1)
ΔK / ΔC ≧ 7 (2)
ΔS / ΔC ≧ 1 (3)
(Where, ΔC is the amount of change in the bentonite concentration (% by weight), ΔV is the amount of change in the funnel viscosity (sec), ΔK is the amount of change in the yield value (lb / 100 ft 2 ), and ΔS is the gel strength (lb / 100 ft 2). ))

 本発明で用いるベントナイトは、上記特性(1)〜(3)のうち、少なくとも一つの特性を備えていればよい。 ベ ン ト The bentonite used in the present invention may have at least one of the above properties (1) to (3).

 カルボキシメチルセルロース又はその塩は、1重量%水溶液粘度が4000〜12000mPa・sであってもよく、平均置換度は0.5〜1.5程度の範囲から選択できる。 {Carboxymethylcellulose or a salt thereof may have a 1% by weight aqueous solution viscosity of 4000 to 12000 mPa · s, and an average degree of substitution can be selected from a range of about 0.5 to 1.5.

 カルボキシメチルセルロース又はその塩(A)とベントナイト(B)との割合は、(A)/(B)=40/60〜90/10(重量比)であってもよい。 割 合 The ratio of carboxymethylcellulose or its salt (A) to bentonite (B) may be (A) / (B) = 40/60 to 90/10 (weight ratio).

 本発明の添加剤は、さらにセピオライトを含んでいてもよい。 添加 The additive of the present invention may further contain sepiolite.

 本発明のシールド工法では、上記の添加剤を使用することにより掘削する。 で は In the shield method of the present invention, excavation is performed by using the above-mentioned additives.

 本発明では、CMCと高粘度ベントナイトとを組み合わせるので、少量であっても止水性と流動性とを両立できる。さらに、従来の添加剤に比べて流動性、保水性に優れており、砂礫地盤であってもポンプ輸送が可能であり、円滑かつ効率よく掘削できる。 る の で In the present invention, since CMC and high-viscosity bentonite are combined, it is possible to achieve both water stoppage and fluidity even in a small amount. Furthermore, it is excellent in fluidity and water retention as compared with conventional additives, and can be pumped even on a gravel ground, and can be excavated smoothly and efficiently.

 本発明のシールド工法用添加剤は、カルボキシメチルセルロース又はその塩と高粘度ベントナイトとで構成されており、土圧系シールド工法に有利に使用される。 シ ー ル ド The shield method additive of the present invention is composed of carboxymethylcellulose or a salt thereof and high-viscosity bentonite, and is advantageously used in an earth pressure shield method.

 [カルボキシメチルセルロース又はその塩]
 本発明のCMCの塩型としては、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属塩、アンモニウム塩などが例示でき、これらの塩の混合物であってもよい。CMCとしては、通常、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩が使用される。
[Carboxymethylcellulose or a salt thereof]
Examples of the salt form of the CMC of the present invention include alkali metal salts such as sodium and potassium, ammonium salts, and the like, and may be a mixture of these salts. As CMC, carboxymethyl cellulose sodium salt is usually used.

 CMCの平均エーテル化度(無水グルコース単位C6に対する平均置換度)は、例えば、0.5〜3.0(モル/C6)程度の範囲から選択でき、特に0.5〜2.2(モル/C6)(例えば、0.5〜2.0(モル/C6))、好ましくは0.6〜1.3(モル/C6)、さらに好ましくは0.7〜1.2(モル/C6)程度である。 The average degree of etherification of CMC (average degree of substitution with respect to the anhydrous glucose unit C6) can be selected, for example, from a range of about 0.5 to 3.0 (mol / C6), and in particular, 0.5 to 2.2 (mol / C6). C6) (for example, 0.5 to 2.0 (mol / C6)), preferably about 0.6 to 1.3 (mol / C6), and more preferably about 0.7 to 1.2 (mol / C6). It is.

 CMCの粘度は、例えば、1重量%水溶液の粘度(25℃、B型粘度計、No.4ローター、60rpm )が、4000〜12000mPa・s、好ましくは6000〜12000mPa・s、さらに好ましくは8000〜12000mPa・s(例えば、8000〜10000mPa・s)程度である。CMCの1重量%水溶液の粘度が、4000mPa・s未満であると、掘削土砂をパイプ輸送する際にブリージングが起こり易くなる。また、粘度が12000mPa・sより高くなると、添加剤の粘度が増加し、流動性が低下するばかりか、高粘度のCMCを製造するためには、多くの時間と費用がかかり、経済的観点からも有利でない。 For example, the viscosity of a 1% by weight aqueous solution of CMC (25 ° C., B-type viscometer, No. 4 rotor, 60 rpm) is 4000 to 12000 mPa · s, preferably 6000 to 12000 mPa · s, more preferably 8000 to 12,000 mPa · s. It is about 12000 mPa · s (for example, 8000 to 10000 mPa · s). If the viscosity of the 1% by weight aqueous solution of CMC is less than 4000 mPa · s, bleeding is likely to occur when excavated soil is transported by pipe. Further, when the viscosity is higher than 12000 mPa · s, the viscosity of the additive increases and not only the flowability decreases, but also in order to produce high viscosity CMC, it takes a lot of time and cost, and from an economic viewpoint, Is also not advantageous.

 なお、CMCの平均重合度は、特に制限されないが、例えば、10〜1000、好ましくは50〜900、さらに好ましくは200〜800程度である。 The average degree of polymerization of CMC is not particularly limited, but is, for example, about 10 to 1000, preferably about 50 to 900, and more preferably about 200 to 800.

 このようなCMCは、慣用のスラリー法やニーダー法などの種々の方法、例えば、セルロースとアルカリとを反応させてアルカリセルロースを生成させる工程(アルセル化工程)と、アルカリセルロースとモノクロロ酢酸との反応によりカルボキシメチルセルロースを生成させる工程(カルボキシメチル化工程)とで構成された方法により製造できる。 Such a CMC can be obtained by various methods such as a conventional slurry method and a kneader method, for example, a step of reacting cellulose with alkali to produce alkali cellulose (arcelization step), and a reaction between alkali cellulose and monochloroacetic acid. And a step (carboxymethylation step) of producing carboxymethylcellulose by the above method.

 セルロースとしては、種々の原料、例えば、木材パルプ,リンターパルプなどが使用できる。アルカリとしては、アルカリ(リチウム,カリウム,ナトリウムなど)、アンモニアなどが利用できる。アルカリとしては、通常、ナトリウムが使用される。アルカリは、通常、水酸化物又は水溶液として使用される。 As cellulose, various raw materials such as wood pulp and linter pulp can be used. As the alkali, alkali (lithium, potassium, sodium, etc.), ammonia and the like can be used. Sodium is usually used as the alkali. The alkali is usually used as a hydroxide or an aqueous solution.

 アルセル化工程において、アルカリ(水酸化ナトリウムなど)の使用量は、通常、セルロース100重量部に対して40〜80重量部、好ましくは45〜75重量部程度の範囲から選択できる。なお、スラリー法において、アルカリ(水酸化ナトリウムなど)の使用量は、通常、セルロース100重量部に対して40〜70重量部、好ましくは45〜65重量部程度である。スラリー法では、セルロース濃度1〜7重量%程度、ニーダー法では、セルロース濃度10〜20重量%程度でアルセル化を行う場合が多い。また、アルセル化工程でのアルカリ濃度は、スラリー法,ニーダー法などにより異なるが、スラリー法では、通常、1〜20重量%程度の水性媒体中で行うことができ、ニーダー法では、通常、濃度1〜5重量%程度の水性媒体中で行うことができる。 In the cellulization step, the amount of alkali (such as sodium hydroxide) can be generally selected from the range of about 40 to 80 parts by weight, preferably about 45 to 75 parts by weight, based on 100 parts by weight of cellulose. In the slurry method, the amount of the alkali (such as sodium hydroxide) used is usually 40 to 70 parts by weight, preferably about 45 to 65 parts by weight, based on 100 parts by weight of the cellulose. Alcerization is often performed at a cellulose concentration of about 1 to 7% by weight in the slurry method and at a cellulose concentration of about 10 to 20% by weight in the kneader method. Further, the alkali concentration in the alcerization step varies depending on the slurry method, the kneader method, and the like. In the slurry method, the alkali concentration can be usually performed in an aqueous medium of about 1 to 20% by weight. It can be carried out in an aqueous medium of about 1 to 5% by weight.

 アルセル化工程は、適当な溶媒の存在下で行ってもよい。溶媒としては、例えば、水,アルコール類(エタノール,イソプロパノールなど),ケトン類(アセトン),セロソルブ類(メチルセロソルブ,エチルセロソルブなど)などが例示できる。 The step of forming a cell may be performed in the presence of a suitable solvent. Examples of the solvent include water, alcohols (such as ethanol and isopropanol), ketones (acetone), and cellosolves (such as methyl cellosolve and ethyl cellosolve).

 このようにして生成したCMCは、脱液、洗浄して乾燥することにより精製できる。なお、必要であれば、反応終了後、粘度調整のため、過酸化水素,過酢酸などの過酸化物で処理してもよい。 C The CMC thus produced can be purified by dewatering, washing and drying. If necessary, after the completion of the reaction, it may be treated with a peroxide such as hydrogen peroxide or peracetic acid to adjust the viscosity.

 [ベントナイト]
 ベントナイトは、SiO2とAl23の化学組成を有し、モンモリロン石を主成分とする粘土である。モンモリロン石以外に、タンパク石、石英、長石などの鉱物を含むこともある。また、同じベントナイトであっても産地や銘柄によって、その性質・機能は大きく異なる。
[Bentonite]
Bentonite is a clay having a chemical composition of SiO 2 and Al 2 O 3 and containing montmorillonite as a main component. In addition to montmorillonite, it may contain minerals such as proteinite, quartz, and feldspar. The properties and functions of the same bentonite vary greatly depending on the place of production and brand.

 本発明のベントナイトは、高粘度であり、CMCとの組み合わせにより、少量の添加で高い流動性、止水性、保水性、湿潤性を付与できるという特色がある。 ベ ン ト The bentonite of the present invention has a high viscosity, and is characterized by being able to impart high fluidity, water stoppage, water retention and wettability with a small amount of addition in combination with CMC.

 本発明のベントナイトは、その水溶液を調製したとき、ベントナイト濃度(重量%)の変化量をΔC、ファンネル粘度(sec)の変化量をΔVとすると、ΔV/ΔCが5以上(例えば、7〜50)であり、好ましくは10以上(例えば、10〜45)、さらに好ましくは12以上(12〜40)、特に20〜40程度である。なお、従来のベントナイトのΔV/ΔCは、0.5〜3.5程度である。ΔV/ΔCが5未満では、添加剤として充分な粘度が得られず、ポンプ圧送に適さない。 In the bentonite of the present invention, when an aqueous solution thereof is prepared, ΔV / ΔC is 5 or more (for example, 7 to 50), where ΔC is a change in the bentonite concentration (% by weight) and ΔV is a change in the funnel viscosity (sec). ), Preferably 10 or more (for example, 10 to 45), more preferably 12 or more (12 to 40), and particularly about 20 to 40. In addition, (DELTA) V / (DELTA) C of the conventional bentonite is about 0.5-3.5. If ΔV / ΔC is less than 5, sufficient viscosity as an additive cannot be obtained, and the composition is not suitable for pumping.

 また、上記ベントナイト水溶液において、降伏値(lb/100ft2)の変化量ΔKとすると、ΔK/ΔCが7以上(例えば、8〜30)、好ましくは10以上(例えば、10〜25)、特に12〜20程度である。なお、従来のベントナイトのΔK/ΔCは0.2〜5程度である。 Further, in the bentonite aqueous solution, assuming that the variation of the yield value (lb / 100 ft 2 ) is ΔK, ΔK / ΔC is 7 or more (for example, 8 to 30), preferably 10 or more (for example, 10 to 25), particularly 12 About 20. Note that ΔK / ΔC of conventional bentonite is about 0.2 to 5.

 さらに、ゲルストレングス(lb/100ft2)の変化量をΔSとすると、ΔS/ΔCが1以上(例えば、2〜20)、好ましくは3以上(例えば、3〜15)、さらに好ましくは4以上(例えば、4〜15)程度である。なお、従来のベントナイトは、ΔS/ΔCは0〜0.4程度である。 Further, when the amount of change in gel strength (lb / 100 ft 2 ) is ΔS, ΔS / ΔC is 1 or more (for example, 2 to 20), preferably 3 or more (for example, 3 to 15), more preferably 4 or more ( For example, about 4 to 15). Note that ΔS / ΔC of the conventional bentonite is about 0 to 0.4.

 本発明で用いるベントナイトは、上記特性のうち、少なくとも一つの特性を備えていればよい。 ベ ン ト The bentonite used in the present invention only needs to have at least one of the above characteristics.

 なお、これらの関係式の値は、濃度2.0〜4.0重量%のベントナイト水溶液について、ファンネル粘度、降伏値、ゲルストレングスを測定することにより、容易に算出できる。 The values of these relational expressions can be easily calculated by measuring the funnel viscosity, the yield value, and the gel strength of a bentonite aqueous solution having a concentration of 2.0 to 4.0% by weight.

 さらに、本発明で使用するベントナイトは、見掛け粘度、塑性粘度も高く、しかも脱水量が少なく保水性が高い。 ベ ン ト Furthermore, the bentonite used in the present invention has a high apparent viscosity and a high plastic viscosity, and has a small amount of dehydration and a high water retention.

 このような高粘度ベントナイトは、例えば、クニミネ工業(株)から商品名「クニゲルGS」として容易に入手できる。 ベ ン ト Such high-viscosity bentonite can be easily obtained, for example, from Kunimine Industries Co., Ltd. under the trade name “Kunigel GS”.

 [CMCとベントナイトとの割合]
 本発明に使用されるCMC(A)とベントナイト(B)との割合は、地盤の種類などに応じて、固形分換算で、90/10〜5/95(重量比)程度の広い範囲から選択できる。通常、(A)/(B)=40/60〜90/10(重量比)、好ましくは40/60〜80/20(重量比)、さらに好ましくは50/50〜80/20(重量比)程度である。CMC(A)の割合が40重量%未満であると、土砂と添加剤とを混合して得られた混合土砂が、分離し易くなる。一方、CMC(A)の割合が90重量%より高くなると、添加剤粘度が高くなり、流動性が低下する。
[Ratio between CMC and bentonite]
The ratio of CMC (A) to bentonite (B) used in the present invention is selected from a wide range of about 90/10 to 5/95 (weight ratio) in terms of solid content, depending on the type of ground. it can. Usually, (A) / (B) = 40 / 60-90 / 10 (weight ratio), preferably 40 / 60-80 / 20 (weight ratio), more preferably 50 / 50-80 / 20 (weight ratio). It is about. When the ratio of CMC (A) is less than 40% by weight, the mixed earth and sand obtained by mixing the earth and the additive with the additive is easily separated. On the other hand, when the proportion of CMC (A) is higher than 90% by weight, the viscosity of the additive increases and the fluidity decreases.

 本発明のシールド工法用添加剤は、CMCとベントナイトとを混合することによって得られる。添加剤濃度は、対象となる土砂によって適宜選択され、水道水などの水により適当な範囲(例えば、1重量%〜3重量%程度)に希釈して使用できる。CMCおよびベントナイトは、ともに水溶液または固体の形態で混合しても、どちらか一方が水溶液であってもよい。本発明のシールド工法用添加剤においては、その使用量が少量であっても、高い止水性および流動性を付与できる。 シ ー ル ド The additive for the shield method of the present invention is obtained by mixing CMC and bentonite. The additive concentration is appropriately selected depending on the target earth and sand, and can be used after being diluted with water such as tap water to an appropriate range (for example, about 1% to 3% by weight). CMC and bentonite may be mixed together in the form of an aqueous solution or solid, or one of them may be an aqueous solution. In the shield method additive of the present invention, even if the amount used is small, high water stopping property and fluidity can be imparted.

 本発明のシールド工法用添加剤の粘度は、1.0重量%水溶液において、800〜7000mPa・s、好ましくは1000〜6500mPa・s程度である。粘度が800mPa・s未満では、粘性が低いためにブリージングが起こり易くなる。また、粘度が7000mPa・sより高い場合、流動性が低下し、ポンプ圧送ができなくなる。 粘度 The viscosity of the shielding method additive of the present invention in a 1.0% by weight aqueous solution is about 800 to 7000 mPa · s, preferably about 1000 to 6500 mPa · s. If the viscosity is less than 800 mPa · s, bleeding is likely to occur due to low viscosity. On the other hand, when the viscosity is higher than 7000 mPa · s, the fluidity is reduced and the pump cannot be pumped.

 また、本発明のシールド工法用添加剤は、CMCおよびベントナイトの他に、従来の水溶性高分子化合物や粘土を含んでいてもよい。 シ ー ル ド The shield method additive of the present invention may contain a conventional water-soluble polymer compound or clay in addition to CMC and bentonite.

 水溶性高分子化合物としては、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロースなどの水溶性セルロースエーテル、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、アルギン酸ソーダ、ポリビニルアルコール、澱粉などが挙げられる。 Examples of the water-soluble polymer compound include water-soluble cellulose ethers such as methylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, and hydroxyethylethylcellulose, sodium polyacrylate, polyacrylamide, sodium alginate, polyvinyl alcohol, and starch. And the like.

 粘土としては、クレー、カオリン、木節粘土、ガイメロ粘土などが挙げられる。 Examples of clay include clay, kaolin, Kibushi clay, and Gimello clay.

 さらに、本発明の添加剤は、従来のベントナイトを併用してもよい。従来のベントナイトとしては、豊洋ベントナイト(群馬産ベントナイト)、秋田産ベントナイト、山形産ベントナイト、新潟産ベントナイト、ワイオミングベントナイトなどが挙げられる。従来のベントナイト(C)と本発明に使用される高粘度ベントナイト(D)との割合は、止水性や流動性などを損なわない程度に広い範囲から選択でき、例えば、(C)/(D)=99/1〜50/50(重量比)、好ましくは(C)/(D)=95/5〜60/40(重量比)、さらに好ましくは90/10〜70/30(重量比)程度である。 Furthermore, the additive of the present invention may be used in combination with conventional bentonite. Conventional bentonite includes Hoyo bentonite (Gunma bentonite), Akita bentonite, Yamagata bentonite, Niigata bentonite, and Wyoming bentonite. The ratio between the conventional bentonite (C) and the high-viscosity bentonite (D) used in the present invention can be selected from a wide range that does not impair the water-stopping property, the fluidity, and the like. For example, (C) / (D) = 99/1 to 50/50 (weight ratio), preferably (C) / (D) = 95/5 to 60/40 (weight ratio), more preferably about 90/10 to 70/30 (weight ratio). It is.

 本発明のシールド工法用添加剤は、さらにセピオライトを含んでいてもよい。セピオライトは、Si12Mg812・nH2Oの化学組成を有する繊維状のマグネシウムケイ酸塩である。セピオライトは、電解質による影響を比較的受け難く、耐塩性を付与できるとともに、高いゲルストレングスを示すため、さらに海水などの塩分を含む地盤であっても流動性を付与することができる。セピオライトの使用量は、例えば、CMC100重量部に対して、1〜50重量部、好ましくは3〜30重量部、特に5〜25重量部程度の範囲から選択できる。 The additive for shield method of the present invention may further contain sepiolite. Sepiolite is a fibrous magnesium silicate having a chemical composition of Si 12 Mg 8 O 12 .nH 2 O. Sepiolite is relatively unaffected by the electrolyte, can impart salt resistance, and exhibits high gel strength, and can therefore impart fluidity even to ground containing salt such as seawater. The amount of sepiolite used can be selected, for example, from a range of 1 to 50 parts by weight, preferably 3 to 30 parts by weight, particularly about 5 to 25 parts by weight, based on 100 parts by weight of CMC.

 本発明のシールド工法用添加剤は、掘削時および/または排土時に土砂に添加できる。本発明の添加剤を含んだ土砂は、止水性と流動性とを両立させることができるので、シールド機の切羽の安定、さらにはポンプ輸送が可能となる。しかも、保水性、湿潤性、土砂の分離安定性が高く、土砂の分離を有効に防止できる。従って、本発明はさらに、前記添加剤を用いて掘削するシールド工法、特に土圧系シールド工法において、排土時に掘削土砂をスラリーとしてポンプ圧送できるシールド工法を包含する。 シ ー ル ド The additive for shield method of the present invention can be added to earth and sand during excavation and / or earth removal. Since the earth and sand containing the additive of the present invention can achieve both water stoppage and fluidity, it is possible to stabilize the face of the shield machine and to perform pumping. In addition, water retention, wettability, and stability of separation of earth and sand are high, and separation of earth and sand can be effectively prevented. Therefore, the present invention further includes a shield method in which excavation is performed using the additive, particularly a shield method in which excavated earth and sand can be pumped as a slurry at the time of earth removal in the earth pressure system shield method.

 添加剤の使用量は、地盤の種類、性質に応じて広い範囲から選択でき、例えば、土砂1m3に対して、注入率10〜60容量%、好ましくは15〜50容量%、さらに好ましくは20〜40容量%程度である。 The amount of additive, type of soil, can be selected from a wide range depending on the nature, for example, with respect to earth and sand 1 m 3, injection rate 10 to 60% by volume, preferably 15 to 50 volume%, more preferably 20 About 40% by volume.

 本発明は、種々の地盤、例えば、礫分、砂分、細砂、粘土、シルトなどを含む地盤に適用できる。特に砂礫地盤の掘削に有効である。 The present invention can be applied to various types of ground, for example, ground containing gravel, sand, fine sand, clay, silt, and the like. It is especially effective for excavation of gravel ground.

 以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

 実施例1〜5
(シールド工法用添加剤の調製)
 1重量%水溶液粘度(25℃、B型粘度計No.4ローター、60rpm)が9500mPa・s、平均置換度が0.77であるCMC(商品名:CMCダイセル<2280>、 ダイセル化学工業(株)製)と、高粘度ベントナイト(商品名:クニゲルGS、クニミネ工業(株)製)とを、固形分換算で、以下の割合で混合し、水道水を使用して添加剤1.0重量%水溶液を調製するとともに粘度を測定した。
Examples 1 to 5
(Preparation of additives for shield method)
CMC having a 1% by weight aqueous solution viscosity (25 ° C., B-type viscometer No. 4 rotor, 60 rpm) of 9500 mPa · s and an average degree of substitution of 0.77 (trade name: CMC Daicel <2280>; Daicel Chemical Industries, Ltd.) )) And high-viscosity bentonite (trade name: Kunigel GS, manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd.) in the following ratio in terms of solid content, and adding 1.0% by weight of an additive using tap water. An aqueous solution was prepared and the viscosity was measured.

  実施例1:CMC/ベントナイト=30/70(重量比)
  実施例2:CMC/ベントナイト=40/60(重量比)
  実施例3:CMC/ベントナイト=50/50(重量比)
  実施例4:CMC/ベントナイト=80/20(重量比)
  実施例5:CMC/ベントナイト=90/10(重量比)
Example 1: CMC / bentonite = 30/70 (weight ratio)
Example 2: CMC / bentonite = 40/60 (weight ratio)
Example 3: CMC / bentonite = 50/50 (weight ratio)
Example 4: CMC / bentonite = 80/20 (weight ratio)
Example 5: CMC / bentonite = 90/10 (weight ratio)

(試験土砂)
 試験土砂の組成として、礫分(最大粒径20mm)を30重量%、細砂分(最大粒径5mm)を61重量%、粘土・シルト分(最大粒径2mm)を9重量%を配合し、含水分は10重量%とした。
(Test soil)
The composition of the test soil was 30% by weight of gravel (maximum particle size 20mm), 61% by weight of fine sand (maximum particle size 5mm), and 9% by weight of clay and silt (maximum particle size 2mm). The water content was 10% by weight.

(スランプ試験)
 上記の添加剤を試験土砂に混合し、混合土砂の性状評価を、JIS A1101のコンクリートのスランプ方法に準じて行った(15cmのスランプコーンを使用)。添加剤(水溶液)と試験土砂との割合は、試験土砂1000cm3に対して、注入率0容量%、15容量%、20容量%、25容量%、30容量%である。また、30容量%の添加剤を含む試験土砂について、土砂の流動性を測定した。
(Slump test)
The above additives were mixed with the test soil and the properties of the mixed soil were evaluated according to the concrete slump method of JIS A1101 (using a 15 cm slump cone). The ratio of the additive (aqueous solution) to the test soil is 0% by volume, 15% by volume, 20% by volume, 25% by volume, and 30% by volume with respect to 1000 cm 3 of the test soil. Moreover, the fluidity of the earth and sand was measured for the test earth and sand containing 30% by volume of the additive.

 結果を表1に示す。 The results are shown in Table 1.

Figure 2004002889
Figure 2004002889

 比較例1
 1重量%水溶液粘度(25℃、B型粘度計No.4ローター、60rpm)が9500mPa・s、平均置換度が0.77であるCMC(商品名:CMCダイセル<2280>、 ダイセル化学工業(株)製)を、水道水を使用して添加剤1.0重量%水溶液を調製した。得られた添加剤を実施例と同様にして、試験土砂に混合し、次いでスランプ試験を行った。
Comparative Example 1
CMC having a 1% by weight aqueous solution viscosity (25 ° C., B-type viscometer No. 4 rotor, 60 rpm) of 9500 mPa · s and an average degree of substitution of 0.77 (trade name: CMC Daicel <2280>; Daicel Chemical Industries, Ltd.) )) Was prepared using tap water to prepare a 1.0% by weight aqueous solution of an additive. The obtained additive was mixed with the test earth and sand in the same manner as in the example, and then a slump test was performed.

 比較例2
 高粘度ベントナイト(商品名:クニゲルGS、クニミネ工業(株)製)を、水道水を使用して添加剤1.0重量%水溶液を調製した。得られた添加剤を実施例と同様にして、試験土砂に混合し、次いでスランプ試験を行った。
Comparative Example 2
A 1.0% by weight aqueous solution of an additive was prepared from high-viscosity bentonite (trade name: Kunigel GS, manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd.) using tap water. The obtained additive was mixed with the test earth and sand in the same manner as in the example, and then a slump test was performed.

 比較例3
 1重量%水溶液粘度(25℃、B型粘度計No.4ローター、60rpm)が5150mPa・s、平均置換度が0.89であるCMC(商品名:CMCダイセル<2260>、ダイセル化学工業(株)製)と、群馬産ベントナイトとを、水道水を使用して添加剤1.0重量%水溶液を調製した。得られた添加剤を実施例と同様にして、試験土砂に混合し、次いでスランプ試験を行った。
Comparative Example 3
CMC having a 1% by weight aqueous solution viscosity (25 ° C., B-type viscometer No. 4 rotor, 60 rpm) of 5150 mPa · s and an average degree of substitution of 0.89 (trade name: CMC Daicel <2260>, Daicel Chemical Industries, Ltd. )) And bentonite produced in Gunma were prepared in 1.0% by weight of an additive using tap water. The obtained additive was mixed with the test earth and sand in the same manner as in the example, and then a slump test was performed.

 結果を2に示す。 The results are shown in 2.

Figure 2004002889
Figure 2004002889

 表1および2から明らかなように、比較例に比べ、実施例の添加剤を混合した土砂は、高いスランプ値を示し、また、さらに材料分離もおこさず、いずれもポンプ圧送可能であった。 As is clear from Tables 1 and 2, the earth and sand mixed with the additive of the example showed a higher slump value than the comparative example, and did not cause further material separation, and all were pumpable.

 なお、参考までに、実施例の高粘度ベントナイトと、比較例の群馬産ベントナイトの特性を表3に示す。測定条件は、ホモディスパーで5000rpmにて10分間攪拌作泥後、24時間静置し、2分間再攪拌した後測定した。 For reference, Table 3 shows the properties of the high-viscosity bentonite of the example and the bentonite produced in Gunma of the comparative example. The measurement conditions were as follows: after preparing the mud by stirring with a homodisper at 5000 rpm for 10 minutes, leaving it to stand for 24 hours, and stirring again for 2 minutes, and then measuring.

Figure 2004002889
Figure 2004002889

Claims (14)

 カルボキシメチルセルロース又はその塩とベントナイトとで構成されているシールド工法用添加剤であって、ベントナイトが、その水溶液を調製したとき、下記式(1)〜(3)で表される特性のうち少なくとも1つの特性を有するシールド工法用添加剤。
    ΔV/ΔC≧5   (1)
    ΔK/ΔC≧7   (2)
    ΔS/ΔC≧1   (3)
(式中、ΔCはベントナイト濃度(重量%)の変化量、ΔVはファンネル粘度(sec)の変化量、ΔKは降伏値(lb/100ft2)の変化量、ΔSはゲルストレングス(lb/100ft2)の変化量を示す)
An additive for shielding method comprising carboxymethylcellulose or a salt thereof and bentonite, wherein bentonite has at least one of the properties represented by the following formulas (1) to (3) when an aqueous solution thereof is prepared. Additive for shield method with two properties.
ΔV / ΔC ≧ 5 (1)
ΔK / ΔC ≧ 7 (2)
ΔS / ΔC ≧ 1 (3)
(Where, ΔC is the amount of change in the bentonite concentration (% by weight), ΔV is the amount of change in the funnel viscosity (sec), ΔK is the amount of change in the yield value (lb / 100 ft 2 ), and ΔS is the gel strength (lb / 100 ft 2). ))
 ΔV/ΔCが10〜45である請求項1記載のシールド工法用添加剤。 The additive according to claim 1, wherein ΔV / ΔC is 10 to 45.  ΔK/ΔCが10〜25である請求項1記載のシールド工法用添加剤。 The additive according to claim 1, wherein ΔK / ΔC is 10 to 25.  ΔS/ΔCが3〜15である請求項1記載のシールド工法用添加剤。 The additive according to claim 1, wherein ΔS / ΔC is 3 to 15.  カルボキシメチルセルロース又はその塩の1重量%水溶液粘度が4000〜12000mPa・sである請求項1記載のシールド工法用添加剤。 2. The additive according to claim 1, wherein the viscosity of a 1% by weight aqueous solution of carboxymethyl cellulose or a salt thereof is 4000 to 12000 mPa · s.  カルボキシメチルセルロース又はその塩の1重量%水溶液粘度が6000〜12000mPa・sである請求項1記載のシールド工法用添加剤。 2. The additive according to claim 1, wherein the viscosity of a 1% by weight aqueous solution of carboxymethyl cellulose or a salt thereof is 6,000 to 12,000 mPa · s.  カルボキシメチルセルロース又はその塩の平均置換度が0.5〜3.0である請求項1記載のシールド工法用添加剤。 The additive according to claim 1, wherein the average degree of substitution of carboxymethylcellulose or a salt thereof is 0.5 to 3.0.  カルボキシメチルセルロースの塩がナトリウム塩である請求項1記載のシールド工法用添加剤。 2. The additive according to claim 1, wherein the salt of carboxymethyl cellulose is a sodium salt.  カルボキシメチルセルロース又はその塩(A)とベントナイト(B)との割合が、(A)/(B)=40/60〜90/10(重量比)である請求項1記載のシールド工法用添加剤。 The additive for a shield method according to claim 1, wherein the ratio of carboxymethylcellulose or a salt thereof (A) and bentonite (B) is (A) / (B) = 40/60 to 90/10 (weight ratio).  カルボキシメチルセルロース又はその塩(A)とベントナイト(B)との割合が、(A)/(B)=40/60〜80/20(重量比)である請求項1記載のシールド工法用添加剤。 The additive for a shield method according to claim 1, wherein the ratio of carboxymethylcellulose or a salt thereof (A) and bentonite (B) is (A) / (B) = 40/60 to 80/20 (weight ratio).  さらにセピオライトを含む請求項1記載のシールド工法用添加剤。 添加 The additive according to claim 1, further comprising sepiolite.  カルボキシメチルセルロース又はその塩とベントナイトとで構成されているシールド工法用添加剤であって、カルボキシメチルセルロース又はその塩の1重量%水溶液粘度が6000〜12000mPa・sであるシールド工法用添加剤。 {Circle around (2)} An additive for a shielding method comprising carboxymethylcellulose or a salt thereof and bentonite, wherein the viscosity of a 1% by weight aqueous solution of carboxymethylcellulose or a salt thereof is 6,000 to 12000 mPa · s.  請求項1又は12記載の添加剤を用いて掘削するシールド工法。 シ ー ル ド A shield method for excavating using the additive according to claim 1 or 12.  添加剤と掘削土砂をスラリーとしてポンプで排出する請求項13記載のシールド工法。 14. The shield method according to claim 13, wherein the additive and the excavated earth and sand are discharged as a slurry by a pump.
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