JP2012067520A - Grout material filling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、透水性を有するグラウト材をトンネル導坑背面部の空隙部に充填するグラウト材充填方法に関する。 The present invention relates to a grouting material filling method for filling a grouting material having water permeability in a gap portion of a tunnel guide shaft back portion.
トンネルを施工した後に、トンネル導坑背面側と地盤との間に空洞部が発生することがある。
このような空洞部が存在したままだと、車両の通行による振動や風圧などによりトンネルの肌面が剥落する危険がある。そこで、安全性の確保のため、空洞部にグラウト材を充填してトンネルを補強することが行われている（特許文献１）。
このような補強を行う地盤に地下水脈が存在する場合、補強用のグラウト材によって、その地下水脈を遮断しないことが要求される。
地下水脈を遮断してしまうと、周囲の地下水が減少して環境に多大な影響を及ぼす場合があるためである。
After construction of the tunnel, a cavity may be generated between the tunnel guide back side and the ground.
If such a hollow portion remains, there is a risk that the skin surface of the tunnel may be peeled off due to vibration or wind pressure due to vehicle traffic. Therefore, in order to ensure safety, it has been practiced to reinforce the tunnel by filling the cavity with a grout material (Patent Document 1).
When a groundwater vein exists in the ground for performing such reinforcement, it is required that the groundwater vein is not blocked by the reinforcing grout material.
This is because if the groundwater veins are blocked, the surrounding groundwater may be reduced and the environment may be greatly affected.
地盤中の水脈を遮断しないようにするためには、例えば、特許文献２および特許文献３に記載されているような、水を透過させる通水管を有するセグメントをあらかじめトンネル施工時に設置し、トンネル導坑背面に通水路を設けて水脈を遮断しないようにする方法が採用されている。 In order not to block the water veins in the ground, for example, as described in Patent Document 2 and Patent Document 3, a segment having a water-permeable pipe that allows water to pass therethrough is installed in advance during tunnel construction. A method is adopted in which a water passage is provided on the back of the mine so as not to block the water vein.
しかし、前記のようなセグメントを設置する場合、水脈のある位置を正確に特定して、通水管に通水できるような位置にセグメントを設置しなければならず、セグメントの設置に手間がかかる。また、トンネル施工後に発生した空隙部を補修する場合には、このようなセグメントは設置できない。 However, when installing the segment as described above, it is necessary to accurately identify the position where the water vein exists and install the segment at a position where the water can be passed through the water pipe. In addition, such a segment cannot be installed when repairing a gap generated after tunnel construction.
一方、空隙内に充填されるグラウト材として、特許文献１や特許文献４に記載されている気泡を有するものを用いることで、グラウト材に透水性をもたせることも行われている。
しかしながら、特許文献１や特許文献４に記載されているグラウト材は、硬化後に気泡による細かく均一な孔が多数存在するため、水脈の水を透過させるほどの十分な透水性を得ることは困難である。
On the other hand, as a grout material filled in the gap, a material having air bubbles described in Patent Document 1 and Patent Document 4 is used to impart water permeability to the grout material.
However, since the grout materials described in Patent Document 1 and Patent Document 4 have many fine and uniform holes due to air bubbles after curing, it is difficult to obtain sufficient water permeability to allow the water in the water vein to permeate. is there.
そこで、本発明は、トンネル導坑背面部の空隙部へグラウト材を充填する方法であって、空隙部に十分な透水性を持たせることが可能なグラウト材充填方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention is a method for filling the gap portion in the back portion of the tunnel shaft with a grout material, and provides a grout material filling method capable of giving the gap portion sufficient water permeability. To do.
本発明の前記課題を解決するための手段としては、トンネル導坑背面部と地盤との間の空隙部へグラウト材を充填するグラウト材充填方法であって、粒状の氷が混合されたグラウト材を、前記氷が融解する前に、前記空隙部に充填して、硬化させることを特徴とする。 As a means for solving the above-mentioned problems of the present invention, there is provided a grout material filling method for filling a gap portion between a tunnel guide rear surface portion and the ground with a grout material, in which granular ice is mixed. Before the ice melts, the gap is filled and cured.
本発明によれば、トンネル導坑背面部の空隙部にグラウト材を充填した後に、グラウト材に混合された粒状の氷が融解するため、硬化後には氷の形状の空間が多数生じて、該空間によってグラウト材充填部分が透水性を有することになる。
よって、トンネル導坑背面部の地盤に水脈が存在していても、充填部分によって遮断されることがない。
According to the present invention, since the granular ice mixed with the grout material is melted after filling the gap portion in the back portion of the tunnel guide shaft, a large number of ice-shaped spaces are formed after curing, The grout material filling portion has water permeability depending on the space.
Therefore, even if there is a water vein on the ground at the back of the tunnel guide shaft, it is not blocked by the filling portion.
また、前記グラウト材が、速硬性セメントと可塑剤と水とを含むことが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said grout material contains a quick-hardening cement, a plasticizer, and water.
速硬性セメントを用いることで、グラウト材の硬化時間を早めることができ、氷が融解する前に硬化させることが容易にできる。
さらに、可塑剤を含むことでグラウト材の混練時に適度な粘性が生じ、粒状の氷がグラウト材に浮いて、氷の融解後にできる空間が充填部分の一部に偏って形成されることが抑制できる。
By using a fast-curing cement, the setting time of the grout material can be shortened, and it can be easily hardened before the ice melts.
Furthermore, by containing a plasticizer, moderate viscosity is generated when kneading the grout material, and granular ice floats on the grout material, preventing the space formed after melting of the ice from being concentrated on a part of the filling part. it can.
尚、前記グラウト材に対する前記可塑剤の含有量が２．７ｋｇ／ｍ3以上６．３ｋｇ／ｍ3以下になるように混合することが好ましい。
前記可塑剤を上記含有量にすることで、前記のような、適度な粘性に調整することが容易にできる。
It is preferable that the content of the plasticizer relative to the grout mix to be less than 2.7 kg / m 3 or more 6.3 kg / m 3.
By setting the content of the plasticizer to the above-mentioned value, it is possible to easily adjust to an appropriate viscosity as described above.
前記グラウト材に対する前記氷の含有量が３００ｋｇ／ｍ3以上７００ｋｇ／ｍ3以下になるように混合することが好ましい。
前記量の氷を混合することで、十分な透水性を有し、且つグラウト材充填部分の強度も維持できる程度の空間に調整することが容易に行える。
尚、前記グラウト材に対する可塑剤、および氷の含有量は混練直後のグラウト材の全量に対する量を指す。
It is preferable to mix so that the content of the ice with respect to the grout material is 300 kg / m 3 or more and 700 kg / m 3 or less.
By mixing the above-mentioned amount of ice, it is possible to easily adjust the space so as to have sufficient water permeability and maintain the strength of the grout material filling portion.
The plasticizer and ice content in the grout material refer to the amount of the grout material immediately after kneading.
本発明によれば、トンネル導坑背面部の空隙部へ、透水性と強度に優れたグラウト材を充填する充填方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the filling method of filling the grout material excellent in water permeability and intensity | strength into the space | gap part of a tunnel guide tunnel back part can be provided.
以下、本発明に係る実施形態について説明する。
まず、本発明のグラウト材の充填方法に用いるグラウト材について説明する。
Embodiments according to the present invention will be described below.
First, the grout material used for the grout material filling method of the present invention will be described.
本発明のグラウト材は、速硬性セメントと、可塑剤とを水で混練した後、さらに粒状の氷を混合することで形成される。
速硬性セメントとしては、ポルトランドセメントと急硬材とを含有するセメント、アルミナセメント、超速硬セメントからなる群から選ばれる少なくとも１種のセメントであることが好ましい。
これらの速硬性セメントは硬化時間が短いため、後述する氷の融解前にグラウト材が硬化することができ、好ましい。
特に、超速硬セメントを含む場合には、より確実で短時間で硬化するため、好ましい。
The grout material of the present invention is formed by kneading a fast-hardening cement and a plasticizer with water and further mixing granular ice.
The fast-curing cement is preferably at least one cement selected from the group consisting of cement containing Portland cement and rapid-hardening material, alumina cement, and ultra-fast-hardening cement.
Since these fast-curing cements have a short setting time, the grout material can be hardened before the ice melting described later is preferable.
In particular, it is preferable to include an ultrafast cement because it is more reliable and hardens in a short time.
前記可塑剤は、前記速硬性セメントと水との混合物に添加することで、混合された混練材料に適度な粘性を与えるために添加する。
可塑剤としてはベントナイト、アタパルジャイト、カオリン、メタカオリン などが使用でき、特に好ましい可塑剤としてベントナイト、アタパルジャイトが使用できる。
前記可塑剤の混合量は、グラウト材全体に対して、２．７ｋｇ／ｍ3以上６．３ｋｇ／ｍ3以下、好ましくは、３ｋｇ／ｍ3以上６ｋｇ／ｍ3以下の範囲で混合されることが好ましい。
このような範囲で可塑剤が混合されると、混練後のグラウト材の粘性をフロー値１２０ｍｍ以下に調節することができる。
尚 本発明においてフロー値とは、日本道路公団規格「エアモルタル及びエアミルクの試験方法（ＪＨＳ Ａ３１３−１９９２）」に規定されたコンシステンシー試験方法のシリンダー法によって測定したものをいう。
The said plasticizer is added in order to give moderate viscosity to the kneaded material mixed by adding to the mixture of the said quick-hardening cement and water.
Bentonite, attapulgite, kaolin, metakaolin and the like can be used as the plasticizer, and bentonite and attapulgite can be used as particularly preferred plasticizers.
The mixing amount of the plasticizer is 2.7 kg / m 3 or more and 6.3 kg / m 3 or less, preferably 3 kg / m 3 or more and 6 kg / m 3 or less with respect to the entire grout material. Is preferred.
When the plasticizer is mixed in such a range, the viscosity of the grout material after kneading can be adjusted to a flow value of 120 mm or less.
In addition, in this invention, a flow value means what was measured by the cylinder method of the consistency test method prescribed | regulated to Japan Highway Public Corporation standard "Test method of air mortar and air milk (JHS A313-1992)."
本発明で用いるグラウト材には、本発明の効果を損なわない範囲で、結合材、凝結調整剤、減水剤等の公知の混和剤を混合することができる。
減水剤としては、例えば、ポリカルボン酸系の減水剤としてレオフリーＱ（住友大阪セメント株式会社製）などが使用できる。
The grout material used in the present invention can be mixed with known admixtures such as a binder, a setting modifier, and a water reducing agent within a range not impairing the effects of the present invention.
As a water reducing agent, for example, Leo Free Q (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.) can be used as a polycarboxylic acid-based water reducing agent.
前記のような速硬性セメント、可塑剤、その他の混和剤などの粉体材料に所定量の水等(液体の混和剤を含む)を添加し混練して混練材料を形成する。
混練は、ハンドミキサーや、グラウトミキサーなど公知の混練手段で行うことができる。
また、本発明の混練材料の水／粉体材料の比は、粉体材料に対して水が２５〜４５質量％の範囲であることが好ましい。
A kneaded material is formed by adding a predetermined amount of water (including a liquid admixture) to a powder material such as a fast-hardening cement, a plasticizer, and other admixtures as described above.
The kneading can be performed by a known kneading means such as a hand mixer or a grout mixer.
The water / powder material ratio of the kneaded material of the present invention is preferably in the range of 25 to 45% by mass of water with respect to the powder material.
次に、前記のような混練材料に粒状の氷を混合する。
氷は、粒の最も大きい差し渡し長さが、約５ｍｍ以上約５０ｍｍ以下の大きさであることが好ましく、約１０ｍｍ以上約３０ｍｍ以下がさらに好ましい。
氷の大きさは、この範囲であれば、透水性を十分に確保できると同時に、グラウト材の硬化後に十分な強度も保つことができる。
前記氷の大きさは、製氷時にこの範囲であることが好ましい。
氷の大きさが上記範囲であれば、グラウト材の硬化時間を考慮しても、好ましいサイズの空間を形成することができる。
Next, granular ice is mixed with the kneaded material as described above.
It is preferable that ice has a maximum grain length of about 5 mm to about 50 mm, and more preferably about 10 mm to about 30 mm.
If the size of the ice is within this range, water permeability can be sufficiently secured, and at the same time, sufficient strength can be maintained after the grout material is cured.
The size of the ice is preferably within this range during ice making.
If the size of the ice is in the above range, a space having a preferable size can be formed even in consideration of the curing time of the grout material.
前記氷の配合量は、グラウト材全体の体積に対して、３００ｋｇ／ｍ3以上７００ｋｇ／ｍ3以下であることが好ましく、４００ｋｇ／ｍ3以上６００ｋｇ／ｍ3以下であればさらに好ましい。
この範囲であれば、透過性を十分に確保できると同時に、グラウト材の硬化後に十分な強度も保つことができる。
すなわち、本発明で用いられるグラウト材は、前記氷の大きさと混合量を適宜調整することで、透水性と強度を好ましい範囲に容易に調整可能である。
The blending amount of the ice is preferably 300 kg / m 3 or more and 700 kg / m 3 or less, more preferably 400 kg / m 3 or more and 600 kg / m 3 or less with respect to the total volume of the grout material.
If it is this range, permeability | transmittance can fully be ensured and sufficient intensity | strength can also be maintained after hardening of a grout material.
That is, the grout material used in the present invention can easily adjust the water permeability and strength within a preferable range by appropriately adjusting the size and mixing amount of the ice.
前記混練材料は、可塑剤によって粘性を調整しているため、前記氷を混合しても、氷が浮いてしまうことがなく、すなわち氷が部分的に多く存在することなく、適度に分散した状態で混合される。 Since the kneaded material is adjusted in viscosity by a plasticizer, even when the ice is mixed, the ice does not float, that is, the ice is not partially present, and is in a moderately dispersed state. Mixed in.
前記のようなグラウト材を、トンネル導坑背面部の空隙部に公知の充填手段を用いて充填する。
この時、前記氷が融解する前にグラウト材を充填することが必要である。
The grout material as described above is filled in the void portion of the tunnel guide rear surface portion using a known filling means.
At this time, it is necessary to fill the grout material before the ice melts.
グラウト材が硬化すると、氷の大きさに近い空間が多数存在する充填部がトンネル導坑背面部の空隙部に形成される。
このような氷によって形成された空間は、気泡と違い細かすぎず、また均一性も気泡ほどではないため、適度な体積の連続した空間がところどころに生じ、透水性が良好である。
また、氷の量や大きさを調整することで空間体積も自在に調整できるため、空間が多すぎてグラウト材の充填部の強度が低下することを抑制できる。
When the grout material is hardened, a filled portion in which many spaces close to the size of ice exist is formed in the void portion of the tunnel tunnel back surface portion.
The space formed by such ice is not too fine unlike bubbles, and the uniformity is not as high as bubbles. Therefore, a continuous space with an appropriate volume is generated in some places, and the water permeability is good.
Moreover, since the space volume can be freely adjusted by adjusting the amount and size of ice, it is possible to suppress the strength of the filling portion of the grout material from being reduced due to too much space.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
(実施例)
表１に記載の各配合で、セメント組成物、可塑剤、混和剤を準備した。
セメント組成物としては、速硬性セメントを含むセメント組成物（商品名：フィルコンＳＢ-Ｑ、住友大阪セメント株式会社製）を使用した。
可塑剤としては、「ＪＥＴＭＳ Ｂ材」（住友大阪セメント株式会社製）を、混和剤として、「レオフリー Ｑ」（住友大阪セメント株式会社製）を使用した。
調整方法は、まず、混練水に、混和剤と、セメント組成物を投入して、２分間混練し、次に可塑剤を添加して１〜２分間混練して、混練材料を形成した。
この時の各混練材料のフロー値は約１１０ｍｍであった。
得られた混練材料に、表１に記載の量の氷（大きさは約１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度）をそれぞれ投入し、２０〜３０秒混練した。
このグラウト材を温度２０℃、２８日間、硬化させて、直径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの円柱状の硬化体として作製し、実施例１〜実施例５とした。
尚、上記各実施例のグラウト材の硬化時間は、実施例１が９０分、実施例２が１１０分、実施例３が１２０分、実施例４が１５０分、実施例５が１８０分であった。
(Example)
A cement composition, a plasticizer, and an admixture were prepared for each formulation shown in Table 1.
As the cement composition, a cement composition containing a fast-curing cement (trade name: Filcon SB-Q, manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.) was used.
As the plasticizer, “JETMS B material” (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.) was used, and as the admixture, “Leofree Q” (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.) was used.
The adjusting method was as follows. First, an admixture and a cement composition were added to kneaded water, kneaded for 2 minutes, and then a plasticizer was added and kneaded for 1 to 2 minutes to form a kneaded material.
At this time, the flow value of each kneaded material was about 110 mm.
Each of the obtained kneaded materials was charged with ice in the amount shown in Table 1 (size is about 10 mm to 30 mm) and kneaded for 20 to 30 seconds.
This grout material was cured at a temperature of 20 ° C. for 28 days to prepare a columnar cured body having a diameter of 10 cm and a height of 20 cm.
The curing time of the grout material in each of the above examples was 90 minutes for Example 1, 110 minutes for Example 2, 120 minutes for Example 3, 150 minutes for Example 4, and 180 minutes for Example 5. It was.
（比較例)
比較例として表２に記載の配合で、気泡入りのモルタルを準備した。
セメント組成物として、高炉セメントＢ種（住友大阪セメント株式会社製）を用いた。
また乾燥粘度粉として、「スミクレー」（住友大阪セメント株式会社製）を、気泡剤として、「スミシールド ＡＳ-１」（住友大阪セメント株式会社製）を用いた。
調整方法は、まず、混練水に、乾燥粘度粉と、セメント組成物を投入して、２〜３分間混練し、次に、希釈水で２５倍に発泡させた発泡剤を投入して、さらに、１分間混練して、気泡入りのモルタルを作成した。
このモルタルを、温度２０℃、２８日間硬化させて、直径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの円柱状の硬化体として作製し比較例とした。
(Comparative example)
As a comparative example, a foamed mortar was prepared with the formulation shown in Table 2.
Blast furnace cement type B (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.) was used as the cement composition.
“Sumi clay” (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.) was used as the dry viscous powder, and “Sumishield AS-1” (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.) was used as the foaming agent.
The adjustment method is as follows. First, the dry viscous powder and the cement composition are added to the kneaded water, and the mixture is kneaded for 2 to 3 minutes. Next, the foaming agent foamed 25 times with dilution water is added, The mixture was kneaded for 1 minute to create a foamed mortar.
This mortar was cured at a temperature of 20 ° C. for 28 days to produce a cylindrical cured body having a diameter of 10 cm and a height of 20 cm, which was used as a comparative example.
（密度の測定）
密度は、内容量２Ｌの型枠に、混練直後の各実施例のグラウト材、比較例のモルタルを型枠の上端まで入れて重量を測定し、その重量を型枠の体積で除した値を密度とした。
(Density measurement)
The density is a value obtained by measuring the weight by putting the grout material of each example immediately after kneading and the mortar of the comparative example up to the upper end of the mold in a mold with an internal volume of 2 L, and dividing the weight by the volume of the mold. Density.
（空気量の測定）
実施例の空気量としては、混合した氷の体積を、硬化後のグラウト材中の空気量とした。
比較例の空気量については、旧日本道路公団規格「エアモルタル及びエアミルクの試験方法（ＪＨＳ Ａ３１３−１９９２）」に規定された空気量の測定法によって測定した。
(Measurement of air volume)
As the amount of air in the examples, the volume of the mixed ice was defined as the amount of air in the grout material after curing.
About the air quantity of the comparative example, it measured by the measuring method of the air quantity prescribed | regulated to the former Japan Highway Public Corporation standard "Test method of air mortar and air milk (JHS A313-1992)".
（透水係数の測定)
各実施例および比較例の硬化体を、ＪＩＳ規格 ＪＩＳ Ａ １２１８「土の透水試験方法」に規定された透水係数の測定法によって測定した。
(Measurement of hydraulic conductivity)
The cured body of each example and comparative example was measured by the method of measuring the water permeability coefficient defined in JIS standard JIS A 1218 “Soil permeability test method”.
（圧縮強度の測定)
各実施例および比較例の硬化体を、ＪＩＳ規格 ＪＩＳ Ａ １２１６「土の一軸圧縮試験方法」に規定された圧縮強度の測定法によって測定した。
(Measurement of compressive strength)
The cured bodies of each Example and Comparative Example were measured by a compression strength measurement method defined in JIS standard JIS A 1216 “Soil Uniaxial Compression Test Method”.
測定結果を表１および表２に示す。 The measurement results are shown in Tables 1 and 2.
表１および表２から明かなように、実施例１〜５では比較例よりも、透水性が良好で、且つ２８日経過後の圧縮強度も良好であった。 As is clear from Table 1 and Table 2, in Examples 1 to 5, the water permeability was better than that of the comparative example, and the compressive strength after 28 days was also better.
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