JP2014156546A - Swellable high-water-absorption polymer stabilizing liquid composition for shielding method and execution method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は泥水シールド工法で使用する膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物及びこれを用いた施工方法に関するものである。 The present invention relates to a swollen superabsorbent polymer stable liquid composition used in a muddy water shield method and a construction method using the same.
従来より、泥水シールド工法の掘進作業において、安定液（泥水）は重要な役割を果たしている。具体的には、切羽に送り込まれた安定液は切羽面からの逸水を防止するために難透水層を形成し、安定液圧を切羽面に加え溝壁の崩壊を防ぐ役割を果たす。 Conventionally, the stabilizing liquid (muddy water) has played an important role in the excavation work of the muddy water shield method. Specifically, the stabilizing liquid sent to the face forms a poorly permeable layer in order to prevent water leakage from the face, and plays a role of preventing the collapse of the groove wall by applying a stable hydraulic pressure to the face.
また、安定液と掘削した土の混合体をポンプ圧送により地上部に輸送し、掘削土と安定液に分離し、分離した安定液はその物性を調節して、再度、安定液として切羽面に送り込む。そして、工事終了後はこの安定液の廃棄処理を行う。 In addition, the mixture of the stable liquid and excavated soil is pumped to the ground by pumping and separated into excavated soil and stable liquid, and the separated stable liquid is adjusted to its physical properties, and again as a stable liquid on the face. Send it in. Then, after the construction is completed, the stabilizing solution is discarded.
従来使用している安定液の清水１ｍ３当たりの標準的な配合を表1に示す。この配合は標準配合であり、掘削土の物性によりその配合量を増減させて対応している。 Standard formulation Shimizu 1 m 3 per stabilizing solution using conventional shown in Table 1. This blending is a standard blending, and the blending amount is increased or decreased depending on the physical properties of the excavated soil.
表1に示すように、従来の安定液では、主要な構成材料としてベントナイトが用いられている。構成材料各々の主要な役割としては、ベントナイトは切羽面に難透水性膜を造成することにより安定液の逸泥を防ぎ、副次的には安定液の比重を増加させるために用いられる。 As shown in Table 1, bentonite is used as a main constituent material in the conventional stabilizer. As the main role of each constituent material, bentonite is used to prevent the sludge of the stabilizing liquid by forming a poorly water-permeable film on the face, and secondarily to increase the specific gravity of the stabilizing liquid.
粉末粘土は安定液の比重調整に用いられ、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）は安定液の粘性の調整及び、ろ水量を低下させるために用いられる。また、分散剤は安定液にアルカリ物質等の混入により安定液の機能の低下を防ぐ目的で用いられる。 Powdered clay is used for adjusting the specific gravity of the stabilizing liquid, and carboxymethyl cellulose (CMC) is used for adjusting the viscosity of the stabilizing liquid and reducing the amount of drainage. Further, the dispersant is used for the purpose of preventing deterioration of the function of the stabilizing liquid due to the mixing of an alkaline substance or the like into the stabilizing liquid.
一方、透水係数の大きい粗い砂礫層を掘削する場合には、溝壁面に難透水膜の形成が困難で逸水が止まらず、切羽面の崩壊につながる場合がある。 On the other hand, when excavating a rough gravel layer with a large hydraulic conductivity, it may be difficult to form a poorly permeable film on the groove wall surface, and the water flow will not stop, leading to the collapse of the face.
そのために、これまでに逸泥防止材としてパルプ繊維や高吸水繊維などを添加し、土粒子間の間隙を目詰し、難透水層膜を形成する等の提案がなされている（例えば、特許文献１、２を参照）。 For this reason, proposals have been made so far, such as adding pulp fibers or superabsorbent fibers as a mud prevention material, clogging the gaps between soil particles, and forming a hardly water-permeable layer film (for example, patents). References 1 and 2).
この泥水シールド用安定液の必須の材料として使用しているベントナイトは、難透水膜の造成のためには必須の材料であるが、透水係数の大きい砂礫層の掘削時には難透水層の形成が困難であること、難透水層の形成に時間がかかること、安定液と掘削土の混合体の分離処理においては掘削土から分離することが困難なために掘削土の再利用が困難であること、さらに、安定液の廃棄処分においては処分費用が高価である等の問題点があった。また、各種の材料を配合し、安定液としての一定の物性を維持するためには高度な技術が必要であった。 Bentonite used as an indispensable material for this muddy water shielding stabilizer is an essential material for the construction of a poorly permeable membrane, but it is difficult to form a hardly permeable layer when excavating a gravel layer with a high permeability coefficient. The formation of a poorly permeable layer takes time, and it is difficult to reuse the excavated soil because it is difficult to separate from the excavated soil in the separation process of the mixture of the stabilizing liquid and the excavated soil, Further, the disposal of the stable liquid has a problem that the disposal cost is expensive. In addition, a high level of technology is required for blending various materials and maintaining certain physical properties as a stabilizer.
本発明は、上記のような背景から従来の問題点を解消し、透水係数の大きい砂礫地盤に対して難透水層を短時間で効率よく形成でき、回収した安定液の物性を調整して再使用することができ、安定液の処分量を減量化できる経済的にも安価なシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物及びこれを用いた施工法を提供することを課題としている。 The present invention eliminates the conventional problems from the background as described above, can form a hardly permeable layer in a gravel ground with a large permeability coefficient in a short time, and adjusts the physical properties of the recovered stable liquid again. It is an object of the present invention to provide an economically inexpensive swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for a shield method and a construction method using the same that can be used and can reduce the disposal amount of the stable liquid.
本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。 The present invention is characterized by the following in order to solve the above problems.
第１に、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物であって、水と、吸水して膨潤した高吸水性ポリマー粒子を含むシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物であって、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物の比重が１．５０以下の範囲であることを特徴とする。 1stly, it is the swelling superabsorbent polymer stable liquid composition for shield methods, Comprising: The swollen superabsorbent polymer stable solution composition for shield methods containing water and the superabsorbent polymer particle swollen by water absorption, The specific gravity of the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for the shield method is in the range of 1.50 or less.
第２に、上記第１の発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物において、最大粒径が２．０ｍｍ以下の無機材の加重材を含むことが好ましい。 Secondly, the stable liquid composition for swelling superabsorbent polymer for shield method according to the first invention preferably includes an inorganic weighting material having a maximum particle size of 2.0 mm or less.
第３に、上記第２の発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物において、前記加重材が、掘削時に掘削地盤から混入した地盤の細粒分であることが好ましい。 3rdly, it is preferable in the swelling superabsorbent polymer stable liquid composition for shield construction method of said 2nd invention that the said weight material is a fine grain part of the ground mixed from the excavation ground at the time of excavation.
第４に、上記第２又は第３の発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物において、前記加重材が、微砂、粘土鉱物、硫酸塩鉱物から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。 Fourthly, in the swelling superabsorbent polymer stable liquid composition for shield method of the second or third invention, the weighting material is at least one selected from fine sand, clay mineral, and sulfate mineral. Is preferred.
第５に、上記第２から第４の発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物において、コンクリートや塩分等の電解質や、酸性、アルカリ性物質が混入した際に、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物の性状及び品質の劣化の抑制や回復を可能とする安定剤を添加することが好ましい。 Fifth, in the stable high-swelling polymer composition for shielding method according to the second to fourth aspects of the invention, when an electrolyte such as concrete or salt, or an acidic or alkaline substance is mixed, the swelling amount for shielding method is high. It is preferable to add a stabilizer that enables the deterioration and deterioration of the properties and quality of the water-absorbing polymer stable liquid composition.
第６に、上記第５の発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物において、前記安定剤が、電解質濃度を低下させる安定剤であることが好ましい。 Sixthly, in the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for shield method of the fifth invention, the stabilizer is preferably a stabilizer that lowers the electrolyte concentration.
第７に、上記第５又は第６の発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物において、前記安定剤が、ＰＨ（水素イオン指数濃度）を中性化させる中和剤であることが好ましい。 Seventhly, in the swelled superabsorbent polymer stabilizing liquid composition for shield method of the fifth or sixth invention, the stabilizer is a neutralizing agent that neutralizes PH (hydrogen ion exponential concentration). Is preferred.
第８に、上記第５から第７の発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物において、前記安定剤が、ポリアクリルアミド、希硫酸、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリエチレンオキシド、炭酸水素塩、炭酸塩から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。 Eighth, in the swollen superabsorbent polymer stabilizing liquid composition for shield method of the fifth to seventh inventions, the stabilizer is polyacrylamide, dilute sulfuric acid, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, polyvinyl It is preferably at least one selected from alcohol, sodium polyacrylate, polyethylene oxide, hydrogen carbonate and carbonate.
第９に、上記第１から第８の発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物において、切羽の安定性を向上させる助材が含まれていることが好ましい。 Ninthly, in the swelled superabsorbent polymer stable liquid composition for shield method of the first to eighth inventions, it is preferable that an auxiliary material for improving the stability of the face is included.
第１０に、上記第９の発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物において、助材がパルプ繊維、おが屑、ロックウール、繊維等の逸泥防止材又は、水溶性高分子から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。 Tenth, in the stable high-absorbent polymer composition for the shield method according to the ninth aspect of the invention, the auxiliary material is selected from an anti-sludge material such as pulp fiber, sawdust, rock wool, fiber, or a water-soluble polymer. It is preferable that it is at least one kind.
第１１に、上記第１から第１０の発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物において、高吸水性ポリマー粒子がデンプン系、セルロース系及び合成ポリマー系から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。 11thly, in the swollen highly water-absorbing polymer stable liquid composition for shield method of the first to 10th inventions described above, the highly water-absorbing polymer particles are at least one selected from starch, cellulose and synthetic polymer. It is preferable.
第１２に、上記第１から第１１の発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物において、吸水して膨潤した高吸水性ポリマー粒子が、加圧により水を放出しない架橋構造の高吸水性ポリマー粒子であることが好ましい。 Twelfth, in the swollen highly water-absorbing polymer stable liquid composition for shield method according to any of the first to eleventh inventions, the highly water-absorbing polymer particles swollen by water absorption have a highly crosslinked structure that does not release water by pressurization. Water-absorbing polymer particles are preferred.
第１３に、上記第１から第１２の発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物において、吸水して膨潤した高吸水性ポリマー粒子の膨潤後の粒径が３ｍｍ以下であることが好ましい。 13thly, in the swollen highly water-absorbing polymer stable liquid composition for shield method of the first to twelfth inventions described above, the swollen particle diameter of the highly water-absorbing polymer particles swollen by water absorption is 3 mm or less. preferable.
第１４に、上記第１から第１３の発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物において、ファンネル粘性（５００ｍｌ／５００ｍｌ）が１９〜１２０秒の範囲であることが好ましい。 14thly, in the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for shield method of the first to thirteenth inventions, the funnel viscosity (500 ml / 500 ml) is preferably in the range of 19 to 120 seconds.
第１５に、上記第１から第１４の発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物において、電気伝導率が１０ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましい。 Fifteenth, in the swelled superabsorbent polymer stable liquid composition for shield method according to the first to fourteenth aspects of the invention, the electrical conductivity is preferably 10 mS / cm or less.
第１６に、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物を用いた施工法であって、上記第１から第１５の発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物を使用して掘削施工を行い、掘削後の地盤掘削用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物を回収し、回収した地盤掘削用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物に、水、高吸水性ポリマー粒子、加重材、安定剤、助材を添加し、性状、品質を調整し、次掘削の安定液に再利用することを特徴とする。 Sixteenth, a construction method using the swollen superabsorbent polymer stabilizing liquid composition for shield construction method, which uses the swollen superabsorbent polymer stabilizing liquid composition for shield construction of the first to fifteenth inventions. After excavation and excavation, the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for ground excavation after excavation is recovered, and the recovered swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for ground excavation is combined with water, superabsorbent polymer particles, and weighting material. It is characterized by adding stabilizers and auxiliary materials, adjusting properties and quality, and reusing them as a stabilizing liquid for the next drilling.
第１７に、上記第１６の発明の施工法において、回収した地盤掘削用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物に電解質を加えることにより、電解質を含んだ水と、水を放出した高吸水性ポリマー粒子に掘削土と加重材を付着させた排泥土に分離させ、排泥土量を減少させることが好ましい。 Seventeenth, in the construction method of the sixteenth invention, by adding an electrolyte to the recovered swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for ground excavation, water containing the electrolyte and superabsorbent polymer that has released the water It is preferable to reduce the amount of mud soil by separating it into mud soil with excavated soil and weighting material attached to the particles.
第１８に、上記第１６又は第１７の発明の施工法において、回収した地盤掘削用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物に電解質を加えることにより、電解質を含んだ水と、水を放出した高吸水性ポリマー粒子に掘削土と加重材を付着させた排泥土に分離させ、その排泥土を二次処理装置によりさらに排泥土量を減量化することが好ましい。 Eighteenth, in the construction method of the sixteenth or seventeenth invention, by adding an electrolyte to the recovered swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for ground excavation, water containing the electrolyte and high It is preferable that the water-absorbing polymer particles are separated into waste mud soil in which excavated soil and weighting material are attached, and the waste mud soil is further reduced by a secondary treatment device.
第１９に、上記第１８の発明の施工法において、二次処理装置が脱水装置であることが好ましい。 Nineteenth, in the construction method according to the eighteenth aspect of the invention, the secondary treatment device is preferably a dehydration device.
第２０に、上記第１７から第１９の発明の施工法において、電解質が塩化カルシウム、クエン酸、水酸化ナトリウム及び塩化ナトリウムから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。 20thly, in the construction methods of the 17th to 19th inventions, the electrolyte is preferably at least one selected from calcium chloride, citric acid, sodium hydroxide and sodium chloride.
第２１に、上記第１６から第２２の発明の施工法において、施工法が、泥水シールド工法であることが好ましい。 Twenty-first, in the construction methods of the sixteenth to twenty-second inventions, the construction method is preferably a muddy water shield method.
本発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物及びこれを用いた施工法によれば、透水係数の大きい砂礫地盤においても難透水層を短時間で形成できるので切羽の安定性が良く、安定した施工ができる。 According to the swellable superabsorbent polymer stable liquid composition for shield method of the present invention and the construction method using the same, it is possible to form a hardly permeable layer in a short time even on gravel ground with a large permeability coefficient, so the stability of the face is good. Stable construction is possible.
また、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物のファンネル粘性は高吸水性ポリマーの吸水量で容易に調節でき、かつ比重の増加もないので、掘削土の粒径に応じてポンプ圧送に適したファンネル粘性に容易に調整でき、排泥量を増加させることができるので、効率的な施工が可能となる。 In addition, the funnel viscosity of the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for the shield method can be easily adjusted by the amount of water absorbed by the superabsorbent polymer and there is no increase in specific gravity. Efficient construction is possible because it can be easily adjusted to a suitable funnel viscosity and the amount of mud can be increased.
また、回収した膨潤高吸水性ポリマーはその物性を調整し、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液として再使用するとともに、その処理システムを効率化できる。 Further, the recovered swollen superabsorbent polymer can be adjusted in physical properties and reused as a swollen superabsorbent polymer stabilizer for the shield method, and the treatment system can be made more efficient.
さらに、工事終了後に残ったシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液を分離し、安定液の処分量を減量化できる。以上の工法的な優位性と共に、経済的にも安価な施工が可能となる。 Furthermore, the swollen superabsorbent polymer stabilizer for the shield method remaining after the completion of construction can be separated, and the disposal amount of the stabilizer can be reduced. In addition to the above-mentioned superiority in construction method, economically inexpensive construction is possible.
本発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物は、水と、吸水して膨潤した高吸水性ポリマー粒子からなるものである。 The swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for shield method of the present invention comprises water and superabsorbent polymer particles swollen by absorbing water.
本発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物に用いられる高吸水性ポリマー粒子は、架橋構造を持つ親水性のポリマーであって、自重の１０倍以上の吸水性を有し、圧力をかけても離水しにくいものであり、吸水量はＪＩＳ Ｋ ７２２３で定義づけられるものである。 Superabsorbent polymer particles used in the stable liquid composition of the swollen superabsorbent polymer for shield method of the present invention are hydrophilic polymers having a cross-linked structure, have a water absorbency of 10 times or more of their own weight, and have a pressure The water absorption is defined by JIS K 7223.
本発明で用いられる高吸水性ポリマー粒子の種類は、上記の条件を満足するものであれば特に制限なく用いることができ、例えば、デンプン系、セルロース系、合成ポリマー系の高吸収性ポリマーを挙げることができる。これらの中でもポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマー粒子は性能とコストの両面で特に好適に用いることができる。 The type of superabsorbent polymer particles used in the present invention can be used without particular limitation as long as the above conditions are satisfied, and examples thereof include starch-based, cellulose-based, and synthetic polymer-based superabsorbent polymers. be able to. Among these, sodium polyacrylate highly water-absorbing polymer particles can be particularly preferably used in terms of both performance and cost.
ポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマー粒子は、アクリル酸ナトリウム（CH2=CH-COONa）に架橋剤を加えて軽度に架橋させた３次元網目構造を持ったアクリル酸重合体部分ナトリウム塩架橋物のゲルである。架橋剤の種類は種々なものがある。 Polyacrylic acid sodium superabsorbent polymer particles are a cross-linked product of sodium salt of acrylic acid polymer with a three-dimensional network structure that is lightly crosslinked by adding a crosslinking agent to sodium acrylate (CH 2 = CH-COONa). It is a gel. There are various types of crosslinking agents.
このポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマー粒子は、水を吸収するとカルボキシル基がゲル中にナトリウムイオンを解離し、純水ならば自重の１００〜１０００倍にも達する膨潤度を生み出すことが知られている。 This sodium polyacrylate superabsorbent polymer particle is known to absorb sodium and dissociate sodium ions in the gel, and if pure water produces a degree of swelling that is 100 to 1000 times its own weight. Yes.
また、ポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマー粒子の吸水量は、アクリル酸ナトリウムに対して架橋剤を多く配合するとゲルは硬くなり吸水量は少なくなる。また、架橋剤の配合を少なくするとゲルは柔らかくなり吸水量は多くなる。 Moreover, the water absorption of the sodium polyacrylate highly water-absorbing polymer particles is such that if a large amount of a crosslinking agent is added to sodium acrylate, the gel becomes hard and the water absorption decreases. Further, when the amount of the crosslinking agent is decreased, the gel becomes soft and the water absorption amount increases.
さらに、特殊なポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマー粒子として、架橋剤により重合させた高吸水性ポリマー粒子の表面をさらに架橋させた、シェルとコアの二重構造のポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマー粒子がある。 Furthermore, as a special sodium polyacrylate superabsorbent polymer particle, the surface of the superabsorbent polymer particle polymerized with a crosslinking agent is further cross-linked, and the sodium polyacrylate superabsorbent polymer of shell and core double structure There are particles.
この、シェルとコアの二重構造のポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマー粒子の場合には、シェルが厚いほど硬いゲルとなり吸水量は少なくなり、シェルを薄くすると柔らかいゲルとなり吸水量は多くなる。 In the case of the sodium polyacrylate highly water-absorbing polymer particles having a dual structure of shell and core, the thicker the shell, the harder the gel and the smaller the water absorption. The thinner the shell, the softer the gel and the greater the water absorption.
また、上記のシェルとコアは、通常、エステル結合により架橋したものであるが、コアの結合が耐アルカリ性、耐電解質性に優れたエーテル結合であるポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマー粒子もあり、本発明においてはこのエーテル結合の方がより好ましい。 In addition, the above shell and core are usually crosslinked by an ester bond, but there are also sodium polyacrylate super absorbent polymer particles in which the core bond is an ether bond excellent in alkali resistance and electrolyte resistance, In the present invention, this ether bond is more preferable.
上記の特性のほか、ポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマー粒子におけるナトリウムイオンの解離は、ゲルがおかれるＰＨや塩濃度等の条件にも依存するため、使用条件に応じてその他の高吸水性ポリマー粒子を適宜選択して併用することができる。 In addition to the above characteristics, dissociation of sodium ions in the polyacrylic acid sodium superabsorbent polymer particles also depends on conditions such as pH and salt concentration where the gel is placed, so other superabsorbent polymers depending on the use conditions Particles can be appropriately selected and used in combination.
通常、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物は大深度で使用することもあるので、加圧力に応じて水の保持力の低下が少なく変形しにくい架橋構造を持った高吸水性ポリマー粒子の選定が必要であり、かつ、逸泥の生じやすい土層の土粒子間の間隙を目詰するために、膨潤後の粒径は３ｍｍ以下で粒度分布が良いことが望ましい。 In general, the stable liquid composition of swollen superabsorbent polymer for shield method may be used at a large depth, so the superabsorbent polymer has a cross-linked structure that is less likely to be deformed with little decrease in water retention depending on the applied pressure. In order to clog the gaps between the soil particles of the soil layer where it is necessary to select particles and where mud is easily generated, it is desirable that the particle size after swelling is 3 mm or less and the particle size distribution is good.
本発明でポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマー粒子を用いる場合は、上記の条件を満足するものであれば特に制限なく用いることができるが、特にシェルとコアの二重構造のポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマー粒子を上記の条件に調整したものを好適に用いることができる。 In the present invention, when sodium polyacrylate highly water-absorbing polymer particles are used, any polymer can be used without particular limitation as long as the above conditions are satisfied. What adjusted the water absorbing polymer particle to said conditions can be used suitably.
本発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物は、上記の膨潤高吸水性ポリマー粒子に水を加えた状態で、比重を１．５０以下、好ましくは1．００〜１.２０の範囲に調整したものである。 The stable liquid composition of the swollen superabsorbent polymer for shield method of the present invention has a specific gravity of 1.50 or less, preferably 1.00 to 1.20, with water added to the above swollen superabsorbent polymer particles. It is adjusted to the range.
また、本発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物には、加重材として無機材を添加することができる。 Moreover, an inorganic material can be added as a weighting material to the swelling superabsorbent polymer stable liquid composition for shield method of the present invention.
本発明で用いられる加重材としての無機材としては、微砂、微粒な重晶石や陶磁器の破砕物を用いることができる。 As the inorganic material as the weighting material used in the present invention, fine sand, fine barite or ceramic crushed material can be used.
また、加重材の添加は、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物に予め前記無機材を添加しておくほか、前記無機材と共に、又は前記無機材なしに、掘削時に掘削地盤から混入した地盤の細粒分を加重材として用いることもできる。 In addition to the addition of the weight material, the inorganic material is added to the stable composition of the swollen superabsorbent polymer for the shield method in advance, and mixed from the excavated ground during excavation with or without the inorganic material. It is also possible to use the fine ground portion of the ground as a weighting material.
加重材の粒径としては、最大粒径２．０ｍｍ以下、好ましくは１.０ｍｍ以下のものを好適に用いることができる。 As the particle size of the weighting material, those having a maximum particle size of 2.0 mm or less, preferably 1.0 mm or less can be suitably used.
この粒径範囲とすることにより、安定した難透水層を形成することができ、さらに、後述する掘削後に回収したシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物の再利用、廃棄処理に好適なシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物とすることができる。 By setting this particle size range, it is possible to form a stable hardly water-permeable layer, and it is suitable for reuse and disposal of the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for shield method recovered after excavation described later. It can be set as the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for shield methods.
本発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物は、上記の膨潤高吸水性ポリマー粒子に水と加重材を加えた状態で、比重を１．５０以下、好ましくは１．００〜１.２０の範囲に調整したものである。また、予め加重材としての無機材を添加せず、掘削時に掘削地盤から混入した地盤の細粒分を加重材とする場合のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物においては、比重を１．００〜１．５０の範囲に調整したものを用いることができる。この比重の調整は、下記式（１）により行うことができる。 The stable liquid composition of the swollen superabsorbent polymer for shield method of the present invention has a specific gravity of 1.50 or less, preferably 1.00 to 1, with water and a weighting material added to the above swollen superabsorbent polymer particles. Adjusted to the range of .20. In addition, in the swelling superabsorbent polymer stable liquid composition for shield method when the fine material of the ground mixed from the excavation ground during excavation is used as the weighting material without adding the inorganic material as the weighting material in advance, the specific gravity is What was adjusted to the range of 1.00-1.50 can be used. This specific gravity can be adjusted by the following formula (1).
吸水前の高吸水性ポリマー粒子に水を加えて膨張させた高吸水性ポリマー粒子の質量をＷＰ４、体積をＶＰ４、比重をρＰ４とし、膨潤高吸水性ポリマー安定液の加重材の添加質量をＷＳ、体積をＶＳ、比重をρＳとすると、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物の比重ρＣは下記式（１）の通りとなる。 The weight of the superabsorbent polymer particles expanded by adding water to the superabsorbent polymer particles before water absorption is W P4 , the volume is V P4 , the specific gravity is ρ P4, and the addition of a weighting material for the swollen superabsorbent polymer stabilizer is added. When the mass is W S , the volume is V S , and the specific gravity is ρ S , the specific gravity ρ C of the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for shield method is as shown in the following formula (1).
また、本発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物の粘性は、ファンネル粘性（５００ｍｌ／５００ｍｌ）が１９〜１２０秒の範囲に範囲内に調整したものである。 Moreover, the viscosity of the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for the shield method of the present invention is such that the funnel viscosity (500 ml / 500 ml) is adjusted within the range of 19 to 120 seconds.
ここで、ファンネル粘性とは、５００ｍｌの漏斗形の容器に入れた試料液が５００ｍｌ吐出するに要した流出時間(秒)によって粘性を測定するマーシュファンネル粘度計を用いて測定された粘性である。 Here, the funnel viscosity is a viscosity measured using a Marsh Funnel viscometer that measures the viscosity according to the outflow time (seconds) required to discharge 500 ml of the sample liquid placed in a 500 ml funnel-shaped container.
また、本発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物には、切羽の安定性の向上を目的として、助剤を添加することができる。 In addition, an auxiliary agent can be added to the stable liquid composition for swelling superabsorbent polymer for shield method of the present invention for the purpose of improving the stability of the face.
本発明で用いられる助剤としては、パルプ繊維、おが屑、ロックウール、繊維等の逸泥防止材又は、水溶性高分子から選ばれる少なくとも１種を用いることができる。 さらに、本発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物には、コンクリートや塩分等の電解質や、酸性、アルカリ性物質が混入した際に、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物の性状及び品質の劣化の抑制や回復を可能とするための安定剤を添加することができる。 As the auxiliary used in the present invention, at least one selected from anti-sludge materials such as pulp fibers, sawdust, rock wool, fibers, or water-soluble polymers can be used. Furthermore, the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for the shield method of the present invention contains a swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for the shield method when an electrolyte such as concrete or salt, or an acidic or alkaline substance is mixed. It is possible to add a stabilizer for enabling the suppression and recovery of the deterioration of quality and quality of the product.
本発明で用いられる安定剤としては、希硫酸、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリエチレンオキシド、また、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カルシウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素アンモニウム等の炭酸水素塩、また、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム等の炭酸塩から選ばれる少なくとも一種を用いることができる。 Examples of the stabilizer used in the present invention include dilute sulfuric acid, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, sodium polyacrylate, polyethylene oxide, and sodium hydrogen carbonate, calcium hydrogen carbonate, hydrogen carbonate. It is possible to use at least one selected from hydrogen carbonates such as potassium and ammonium hydrogen carbonate, and carbonates such as sodium carbonate, calcium carbonate, potassium carbonate and ammonium carbonate.
施工過程において、コンクリートや塩分等の電解質がシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物に混入し、電解質濃度が高くなると、シールド工法用膨高吸水性ポリマー安定液組成物中の高吸水性ポリマー粒子の吸水倍率が低下し、吸水していた水分を放出することでシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物のファンネル粘性やろ水量等の性状、品質が劣化することになる。 In the construction process, electrolytes such as concrete and salt are mixed in the swollen highly water-absorbing polymer stable liquid composition for the shield method, and when the electrolyte concentration increases, the high water absorbency in the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for the shield method is increased. The water absorption ratio of the polymer particles is reduced, and the water that has been absorbed is released, so that the properties and quality of the swollen highly water-absorbent polymer stable liquid composition for shield method such as funnel viscosity and drainage amount are deteriorated.
このような状況に対し、安定剤を予め添加しておくことで、電解質濃度の上昇を抑制し、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物の性状、品質の劣化を防止することができる。 In such a situation, by adding a stabilizer in advance, it is possible to suppress an increase in the electrolyte concentration and to prevent deterioration of properties and quality of the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for the shield method. .
また、電解質の混入により劣化したシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物に安定剤を添加することにより、電解質濃度を低下させ、放出していた水分を再吸収し、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物の性状、品質を回復させることができる。 In addition, by adding a stabilizer to the stable high-absorbent polymer composition for the shield method that has deteriorated due to contamination of the electrolyte, the electrolyte concentration is reduced, the water that has been released is reabsorbed, and the high swelling amount for the shield method is obtained. The properties and quality of the water-absorbing polymer stable liquid composition can be recovered.
さらに、コンクリートが混入し、アルカリ性になると、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物の性状、品質が劣化するため、安定剤を中和剤として添加して、ＰＨ（水素イオン指数濃度）を中性化させることで、性状、品質を回復させることができる。 Furthermore, when concrete is mixed and becomes alkaline, the property and quality of the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for the shield method will deteriorate, so a stabilizer is added as a neutralizing agent, and PH (hydrogen ion index concentration) By neutralizing, properties and quality can be recovered.
本発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物を用いた施工法では、工事終了後に、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物を簡便に廃棄することができる。以下に、本発明の廃棄の原理について詳述する。 In the construction method using the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for shield method of the present invention, the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for shield method can be easily discarded after the construction is completed. The principle of disposal according to the present invention will be described in detail below.
本発明の膨潤高吸収性ポリマー安定液組成物を用いる施工法では、膨潤高吸収性ポリマー安定液組成物に、電解質を加えることにより容易に廃棄することが可能となる。 In the construction method using the swollen superabsorbent polymer stabilizing solution composition of the present invention, it becomes possible to easily dispose of the swollen superabsorbent polymer stabilizing solution composition by adding an electrolyte.
膨潤高吸収性ポリマー安定液に電解質を加えると、図６に示すように、電解質の種類及びそれぞれの電解質の電解質濃度に応じて、膨潤高吸収性ポリマーは取り込んでいる水を放出して体積を減少させる。 When an electrolyte is added to the swollen superabsorbent polymer stabilizing solution, as shown in FIG. 6, depending on the type of electrolyte and the electrolyte concentration of each electrolyte, the swollen superabsorbent polymer releases the water that has been taken in to increase the volume. Decrease.
本発明の廃棄方法で用いられる電解質としては、膨潤高吸収性ポリマー安定液組成物に加えることにより水を放出させる電解質であれば特に制限なく用いることができ、例えば、酸性物質として塩酸、硫酸、硝酸、クエン酸等、塩基性物質として水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等、塩類として塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム等を挙げることができる。この中でも、廃棄した時の環境の負荷や経済性の面を考慮して、塩化カルシウムを好適に用いることができる。 As the electrolyte used in the disposal method of the present invention, any electrolyte can be used without particular limitation as long as it is an electrolyte that releases water by adding to the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition. For example, hydrochloric acid, sulfuric acid, Examples of basic substances such as nitric acid and citric acid include sodium hydroxide, potassium hydroxide and calcium hydroxide, and examples of salts include calcium chloride, sodium chloride and potassium chloride. Among these, calcium chloride can be suitably used in consideration of environmental load and economic aspects when discarded.
廃棄の具体例としては、例えば、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物の構成材として、高吸水性ポリマー粒子０．２％、加重材４．８％、水９５．０％の場合、塩化カルシウムを加えることにより、安定液は９５％の塩化カルシウム水溶液と５％の加重材と高吸水性ポリマー粒子の固形物に分離することができる。 Specific examples of disposal include, for example, 0.2% superabsorbent polymer particles, 4.8% weighting material, and 95.0% water as a constituent material of a swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for a shield method. By adding calcium chloride, the stabilizing solution can be separated into solids of 95% calcium chloride aqueous solution, 5% weighting material and superabsorbent polymer particles.
このように、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物を固形物と液体に分離して廃棄することができる本発明の施工法によれば、廃棄が容易になることは勿論、処理コストを非常に安価に抑えることができる。 As described above, according to the construction method of the present invention, which can separate and swell the stable liquid composition of the swollen superabsorbent polymer for the shield method into a solid and a liquid, it is easy to dispose of the processing cost. Can be kept very inexpensive.
また、このように掘削土が混入している、掘削施工に使用したシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物を回収し、次の施工の安定液として再利用することができるともに、掘削残土を効率的に処理することができる。 In addition, the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for shield method used in excavation work can be collected and reused as a stable liquid for the next construction, and excavation soil can be reused. The remaining soil can be processed efficiently.
図４に、従来のベントナイト安定液（泥水）を使用した場合の安定液（泥水）処理システムの一例のフロー図を示す。 FIG. 4 shows a flow chart of an example of a stabilizing liquid (muddy water) treatment system when a conventional bentonite stabilizing liquid (muddy water) is used.
調整槽で作液されたベントナイト安定液は、送泥管により切羽に送られ、切羽で掘削土を混入し排泥管にて一次処理装置に送られる。一次処理装置では、掘削土のうち比較的粒径の大きい砂分を分離し、一次処理土として通常は一般残土として処理される。一次処理装置により分離できなかった粘土分は、調整槽もしくは泥水槽に送られる。 The bentonite stabilizing liquid produced in the adjustment tank is sent to the face by a mud pipe, and excavated soil is mixed by the face and sent to the primary treatment device by the mud pipe. In the primary treatment device, sand having a relatively large particle size is separated from the excavated soil and is usually treated as general residual soil as the primary treated soil. The clay that could not be separated by the primary treatment device is sent to the adjustment tank or the muddy water tank.
調整槽では、清水と作液水を加え、安定液を調整して再使用する。泥水槽に送られた余剰安定液は、二次処理装置により脱水処理され水と二次処理土（粘土分を多く含んだケーキ）により分離され、通常二次処理土は産廃として処分される。 In the adjustment tank, add fresh water and working water, adjust the stabilizer, and reuse it. The surplus stabilizing liquid sent to the muddy tank is dehydrated by a secondary treatment device and separated by water and secondary treated soil (cake containing a large amount of clay), and the secondary treated soil is usually disposed of as industrial waste.
この二次処理装置は、比較的設置スペースも大きく、かつ高価であり損料も高いので、この二次処理装置の規模を軽量化もしくは二次処理装置を不要とすることができれば、立坑スペースの省面積化や工事費の点から有効となる。 Since this secondary processing device has a relatively large installation space, is expensive, and has a high loss, if the size of the secondary processing device can be reduced or the secondary processing device can be made unnecessary, the space for the shaft can be saved. Effective in terms of area and construction costs.
ポリマー安定液を使用する場合、この二次処理装置の規模を軽量化もしく二次処理装置を不要とすることができる。 When the polymer stabilizing solution is used, the size of the secondary processing apparatus can be reduced and the secondary processing apparatus can be dispensed with.
図５に、本発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物処理システムの一例のフロー図を示す。 FIG. 5 shows a flow chart of an example of the treatment system for the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for the shield method of the present invention.
調整槽で作液されたシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物は、送泥管により切羽に送られ、切羽で掘削土を混入し排泥管にて一次処理装置に送られる。一次処理装置では、掘削土のうち比較的粒径の大きい砂分を分離し、一次処理土として通常は一般残土として処理される。一次処理装置により分離できなかった粘土分は、調整槽もしくは泥水槽に送られる。 The stable high-absorbent polymer composition for the shield method produced in the adjustment tank is sent to the face by a mud pipe, and excavated soil is mixed by the face and sent to the primary treatment device by the mud pipe. In the primary treatment device, sand having a relatively large particle size is separated from the excavated soil and is usually treated as general residual soil as the primary treated soil. The clay that could not be separated by the primary treatment device is sent to the adjustment tank or the muddy water tank.
調整槽では、清水と作液水を加え、安定液を調整して再使用する。泥水槽に送られた余剰安定液は、二次処理装置に送る前に、分離層において水を放出させる塩化カルシウム等の電解質を添加し、余剰安定液を上澄水と沈降土砂に分離させる。この沈降土砂のみを二次処理装置に送り脱水処理する。 In the adjustment tank, add fresh water and working water, adjust the stabilizer, and reuse it. Before the surplus stable solution sent to the muddy water tank is sent to the secondary treatment device, an electrolyte such as calcium chloride that releases water in the separation layer is added to separate the surplus stabilizer from the supernatant water and the sedimented sediment. Only this settled earth and sand is sent to the secondary treatment device for dehydration.
二次処理装置に送る沈降土砂は、ベントナイト安定液の場合に比べ、電解質により分離した上澄水の分だけ減量化されているので、二次処理装置規模の軽量化、もしくは沈降土砂の量によっては、二次処理装置を不要とすることができる。シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物を使用することによって、処理システムの省面積化、工事費の縮減を図ることができる。 Compared to bentonite stabilization liquid, the amount of sediment sediment sent to the secondary treatment equipment is reduced by the amount of supernatant water separated by the electrolyte, so the weight of the secondary treatment equipment scale or the amount of sediment sediment The secondary processing apparatus can be dispensed with. By using the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for the shield method, it is possible to reduce the area of the processing system and reduce the construction cost.
本発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物は、難透水層の形成性が良好であり、かつ難透水層の形成時間が少ないので切羽の安定性が大きい。さらに膨潤高吸水性ポリマーの吸水量を調整することにより、比重を増大させることなくファンネル粘性を容易に調整できるのでポンプ圧送に適した安定液といえる。 The stable liquid composition for swelling highly water-absorbing polymer for the shield method of the present invention has good formability of the hardly water-permeable layer and has little time for forming the hardly water-permeable layer, so that the stability of the face is large. Furthermore, the funnel viscosity can be easily adjusted without increasing the specific gravity by adjusting the water absorption amount of the swollen superabsorbent polymer, so that it can be said to be a stable liquid suitable for pumping.
また、安定液の排泥処理が容易であるとともに、処理システムを効率化することができるという特徴から、泥水シールド工法用の安定液として好適に用いることができる。 Moreover, it can be suitably used as a stable liquid for the muddy water shield method because the waste liquid can be easily discharged and the processing system can be made more efficient.
本発明の安定液はシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物として好適に使用するための物性としては、
１）透水係数の大きい砂礫層にも難透水層が形成できる。
２）難透水層の形成時間が短い。
３）比重を増加させることなくファンネル粘性を容易に調整できる。
４）安定液と掘削土の混合体のポンプ圧送性が良い。
５）安定液を再利用するとともに、処理システムを効率化することができる。
６）掘削終了時の安定液の処理が容易である。
を挙げることができる。
The stable liquid of the present invention has physical properties for suitably using as a swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for the shield method.
1) A hardly permeable layer can be formed even in a gravel layer having a large permeability coefficient.
2) The formation time of the hardly water-permeable layer is short.
3) The funnel viscosity can be easily adjusted without increasing the specific gravity.
4) The pumpability of the mixture of stable liquid and excavated soil is good.
5) The stabilizing solution can be reused and the processing system can be made more efficient.
6) The treatment of the stable liquid at the end of excavation is easy.
Can be mentioned.
以下に、実施例として上記１）〜６）の各条件の適合性ついて、本発明のシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。 In the following, the suitability of each of the above conditions 1) to 6) will be specifically described with reference to the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for shield method of the present invention. It is not limited at all.
高吸水性ポリマー粒子として、表２に示す物性値のポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマー粒子（三洋化成工業社製、商品名：Ｇｅｏｓａｐ、サンフレッシュＳＴ−５００Ｄ及びＳＴ−５００ＭＰＳＡ）を用いた。 As the superabsorbent polymer particles, sodium polyacrylate superabsorbent polymer particles having physical properties shown in Table 2 (manufactured by Sanyo Chemical Industries, trade names: Geosap, Sunfresh ST-500D and ST-500MPSA) were used.
この高吸水性ポリマー粒子を表３に示すように、Ｇｅｏｓａｐ、ＳＴ-５００ＭＰＳＡ及びＳＴ−５００ＭＰＳＡとＳＴ-５００Ｄを質量比で７５：２５で混合し、３５０〜１０００倍の水で膨潤させ、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物（組成Ｎｏ．１〜４）を作成した。なお、加重材、助剤、安定剤を添加したものについては、加重材として重晶石を、安定剤としてポリアクリルアミドを用いた。 As shown in Table 3, Geosap, ST-500MPSA, ST-500MPSA, and ST-500D were mixed at a mass ratio of 75:25, and swollen with 350 to 1000 times water. Swelling superabsorbent polymer stable liquid compositions (composition Nos. 1 to 4) were prepared. In addition, about the thing which added the weighting material, the adjuvant, and the stabilizer, barite was used as a weighting material and polyacrylamide was used as a stabilizer.
＜１．難透水層の形成＞
難透水層の形成に関して、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物により掘削溝壁面に難透水層ができることを以下の実験で確認した。
<1. Formation of poorly permeable layer>
Regarding the formation of the poorly water permeable layer, it was confirmed by the following experiment that the stable water permeable polymer composition for the shield method could form a hardly water permeable layer on the wall surface of the excavation groove.
図１に難透水層の形成を計測する装置の概略図を示す。図１において、模擬地盤４は厚さ２００ｍｍとし、砂層から砂礫地盤を想定し、試料土は硅砂７号、硅砂５号、硅砂３号及び硅砂１号を用いた。安定液３としてのシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物は表３の組成Ｎｏ．１とした。その性状を表４に示す。 The schematic of the apparatus which measures formation of a hardly water-permeable layer in FIG. 1 is shown. In FIG. 1, the simulated ground 4 is assumed to have a thickness of 200 mm, a gravel ground is assumed from the sand layer, and the sample soils are cinnabar No.7, cinnabar No.5, cinnabar No.3 and cinnabar No.1. The stable liquid composition of the swelling superabsorbent polymer for the shield method as the stabilizing liquid 3 is the composition No. in Table 3. It was set to 1. The properties are shown in Table 4.
比較として、図１の安定液３として、表５に示す配合のベントナイト系安定液組成物（組成Ｎｏ．５）を用いた。その性状を表６に示す。 For comparison, a bentonite-based stabilizer composition (Composition No. 5) having the composition shown in Table 5 was used as the stabilizer 3 in FIG. The properties are shown in Table 6.
この実験では、大深度における難透水層の形成性を確認するために、図１に示す装置のシリンダー１、シリンダー２にコンプレッサー６により３００ｋＮ／ｍ２の拘束圧を加え、さらにシリンダー１には圧力水頭として２０ｋＮ／ｍ２を加算し、合計３２０ｋＮ／ｍ２をコンプレッサー６により加えた。この圧力条件下で、経過時間と透水量を計測し、透水量が一定となった状態における透水係数を求めた。 In this experiment, in order to confirm the formation of a hardly water-permeable layer at a large depth, a restraining pressure of 300 kN / m 2 was applied to the cylinder 1 and the cylinder 2 of the apparatus shown in FIG. adding 20 kN / m 2 as hydrocephalus, the total 320kN / m 2 was added by a compressor 6. Under this pressure condition, the elapsed time and the water permeability were measured, and the water permeability coefficient in a state where the water permeability was constant was determined.
上記実験から得られた、安定液３としての水、表５のＮｏ.５（ベントナイト安定液）及び表３のＮｏ.１（シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物）の透水係数を図２に示す。 The water permeability coefficients of water as the stabilizing liquid 3, No. 5 (bentonite stabilizing liquid) in Table 5, and No. 1 (swelling superabsorbent polymer stabilizing liquid composition for shield method) obtained from the above experiment are shown. As shown in FIG.
３００ｋＮ／ｍ２の拘束圧下での実験によると、水による透水係数は珪砂の種類に関わらず３〜５×１０−３ｃｍ／ｓ程度であるが、ベントナイト系安定液組成物では硅砂７号では２．２×１０−６ｃｍ／ｓであり、難透水性膜の形成がみられるが、硅砂５号、硅砂３号と粒度が粗くなるにつれ透水係数は大きくなり、難透水膜の形成は困難になり、硅砂１号ではほぼ水の透水係数と同じになり、難透水性膜の形成は見られない。これに対し、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物では珪砂の種類に関わらず約１×１０−５ｃｍ／ｓの難透水層を形成している。 According to an experiment under a restraint pressure of 300 kN / m 2 , the water permeability coefficient is about 3 to 5 × 10 −3 cm / s regardless of the type of silica sand. Although it is 2.2 × 10 −6 cm / s, formation of a hardly water permeable film is observed, but as the particle size becomes coarser with the cinnabar sand No. 5 and cinnabar sand No. 3, the water permeability coefficient becomes large and it is difficult to form the hardly water permeable film. In the case of cinnabar No. 1, the water permeability coefficient is almost the same, and the formation of a hardly water permeable film is not observed. On the other hand, the swelling highly water-absorbing polymer stable liquid composition for the shield method forms a hardly water-permeable layer of about 1 × 10 −5 cm / s regardless of the type of silica sand.
以上のことより、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物はベントナイト安定液よりも難透水層の形成が良いことが確認できた。
＜２．安定液による難透水層の形成時間＞
難透水層の形成時間は難透水性層の形成試験により得られたデータを使用し求める。即ち、透水量（ｃｃ）と経過時間（ｓ）の関係によると難透水層ができると透水量は急激に減少し、透水量はほぼ一定値を示すことより、この変曲点を形成時間とした。この結果を表７に示す。
From the above, it was confirmed that the stable liquid composition for swelling superabsorbent polymer for shield method has better formation of a poorly permeable layer than the bentonite stable liquid.
<2. Formation time of poorly permeable layer with stabilizing liquid>
The formation time of the hardly water permeable layer is determined using data obtained by the formation test of the hardly water permeable layer. That is, according to the relationship between the water permeability (cc) and the elapsed time (s), when the hardly permeable layer is formed, the water permeability decreases rapidly, and the water permeability shows a substantially constant value. did. The results are shown in Table 7.
表７によると、ベントナイト安定液は、７号珪砂では５０秒であり、７号珪砂より粒径の大きい５、３、１号珪砂では形成時間は３００秒以上であった。シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液では、７、５、３、１号珪砂で各々１２、８、２０、３６秒であり、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液の方が難透水層の形成時間が短いことがわかる。 According to Table 7, the bentonite stabilization liquid was 50 seconds for No. 7 silica sand, and the formation time of No. 5, 3, 1 silica sand having a particle size larger than No. 7 silica sand was 300 seconds or more. In the swollen superabsorbent polymer stabilizer for the shield method, the 7, 5, 3, and 1 silica sands are 12, 8, 20, and 36 seconds, respectively, and the swollen superabsorbent polymer stabilizer for the shield method is the less water-permeable layer. It can be seen that the formation time of is short.
掘削時には、切羽面はカッタービットにより切削されるので、切羽を安定させるためには、難透水層の形成の時間が短いほうが切羽面はより安定している。このことより、シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物はベントナイト安定液より優れていると考えられる。
＜３．ファンネル粘性の調整＞
シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液のファンネル粘性は、高吸水性ポリマーの吸水量（ｇ/ｇ）により容易に調整できる。ＧＥＯＳＡＰとＳＴ-５００ＭＰＳＡの吸水量を変化させ、その各々のファンネル粘性を計測した結果を図３に示す。
At the time of excavation, the face surface is cut by a cutter bit. Therefore, in order to stabilize the face, the face is more stable when the time for forming the hardly permeable layer is shorter. From this, it is considered that the swollen superabsorbent polymer stable liquid composition for the shield method is superior to the bentonite stable liquid.
<3. Adjustment of funnel viscosity>
The funnel viscosity of the swollen highly water-absorbing polymer stabilizing solution for the shield method can be easily adjusted by the water absorption amount (g / g) of the highly water-absorbing polymer. FIG. 3 shows the results of measuring the funnel viscosity of each of GEOSAP and ST-500MPSA by changing the water absorption.
図３によるとＧＥＯＳＡＰの場合、吸水量が１３５０ｇ/ｇではファンネル粘性は２１．５ｓであるが、吸水量が７００ではファンネル粘性は４５ｓと急激に大きくなる。ＳＴ-５００ＭＰＳＡでも吸水量によりファンネル粘性を変えられることがわかる。
泥水シールド工法においては安定液のファンネル粘性は２５〜４５秒程度で使用しており、その比重は含泥率を上げるためにできるだけ低いほうが望ましいが、高吸水性ポリマーは吸水量のみで容易に泥水シールド工法に必要なファンネル粘性を得ることができ、さらに比重も変わらないので、泥水シールド工法の安定液として好適に使用できることがわかる。
＜４．安定液と掘削土の混合体のポンプ圧送性＞
泥水シールド工法においては掘削土質に応じファンネル粘性を２５〜４５秒程度、比重を１.０５〜１．３０程度に調整した安定液を使用し、掘削・ポンプ圧送を行っている。ポンプ圧送をするためにはファンネル粘性は低いほうが望ましく、さらに比重は小さいほうが含泥率が多くなるので効率的である。
高吸水性ポリマーＧｅｏｓａｐやＳＴ-５００ＭＰＳＡは図３に示すように、各々、吸水量（ｇ/ｇ）を１０００〜７００、７００〜４００に調節することによりファンネル粘性を２５〜４５秒に調整でき、比重は１.０であるので、高吸水性ポリマーを組成物としたシールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液組成物はポンプの圧送に好適に使用できる。
＜５．ポリマー安定液の再利用と処理システムの効率化＞
図４は、従来のベントナイト安定液（泥水）を使用した場合の安定液（泥水）処理システムの一例である。調整槽で作液されたベントナイト安定液は、送泥管により切羽に送られ、切羽で掘削土を混入し排泥管にて一次処理装置に送られる。一次処理装置では、掘削土のうち比較的粒径の大きい砂分を分離し、一次処理土として通常は一般残土として処理される。一次処理装置により分離できなかった粘土分は、調整槽もしくは泥水槽に送られる。調整槽では、清水と作液水を加え、安定液を調整して再使用する。泥水槽に送られた余剰安定液は、二次処理装置により脱水処理され水と二次処理土（粘土分を多く含んだケーキ）により分離され、通常二次処理土は産廃として処分される。この二次処理装置は、比較的設置スペースも大きく、かつ高価であり損料も高いので、この二次処理装置の規模を軽量化もしく二次処理装置を不要とすることができれば、立坑スペースの省面積化や工事費の点から有効なこととなる。
According to FIG. 3, in the case of GEOSAP, the funnel viscosity is 21.5 s when the water absorption amount is 1350 g / g, but the funnel viscosity increases rapidly to 45 s when the water absorption amount is 700. It can be seen that even with ST-500MPSA, the funnel viscosity can be changed by the amount of water absorption.
In the muddy water shield method, the funnel viscosity of the stabilizer is used for about 25 to 45 seconds, and its specific gravity is preferably as low as possible in order to increase the mud content. It can be seen that the funnel viscosity required for the shield construction method can be obtained and the specific gravity does not change, so that it can be suitably used as a stable liquid for the muddy water shield construction method.
<4. Pumpability of a mixture of stable liquid and excavated soil>
In the muddy water shield method, excavation and pumping are carried out using a stable liquid whose funnel viscosity is adjusted to about 25 to 45 seconds and specific gravity is adjusted to about 1.05 to 1.30 according to the soil quality. A lower funnel viscosity is desirable for pumping, and a lower specific gravity is more efficient because the mud content increases.
As shown in FIG. 3, the superabsorbent polymers Geosap and ST-500MPSA can adjust the water absorption (g / g) to 1000 to 700 and 700 to 400, respectively, to adjust the funnel viscosity to 25 to 45 seconds. Since the specific gravity is 1.0, the swollen highly water-absorbing polymer stable liquid composition for the shield method using a highly water-absorbing polymer as a composition can be suitably used for pumping.
<5. Reuse of polymer stabilizer and efficiency of processing system>
FIG. 4 is an example of a stabilizing liquid (muddy water) treatment system when a conventional bentonite stabilizing liquid (muddy water) is used. The bentonite stabilizing liquid produced in the adjustment tank is sent to the face by a mud pipe, and excavated soil is mixed by the face and sent to the primary treatment device by the mud pipe. In the primary treatment device, sand having a relatively large particle size is separated from the excavated soil and is usually treated as general residual soil as the primary treated soil. The clay that could not be separated by the primary treatment device is sent to the adjustment tank or the muddy water tank. In the adjustment tank, add fresh water and working water, adjust the stabilizer, and reuse it. The surplus stabilizing liquid sent to the muddy tank is dehydrated by a secondary treatment device and separated by water and secondary treated soil (cake containing a large amount of clay), and the secondary treated soil is usually disposed of as industrial waste. Since this secondary processing device has a relatively large installation space, is expensive, and has a high loss, if the size of the secondary processing device can be reduced and the secondary processing device can be eliminated, This is effective in terms of space saving and construction costs.
シールド工法用膨潤高吸収性ポリマー安定液を使用する場合、この二次処理装置の規模を軽量化もしく二次処理装置を不要とすることができる。図５は、シールド工法用膨潤高吸収性ポリマー安定液処理システムの一例である。調整槽で作液されたシールド工法用膨潤高吸収性ポリマー安定液は、送泥管により切羽に送られ、切羽で掘削土を混入し排泥管にて一次処理装置に送られる。一次処理装置では、掘削土のうち比較的粒径の大きい砂分を分離し、一次処理土として通常は一般残土として処理される。一次処理装置により分離できなかった粘土分は、調整槽もしくは泥水槽に送られる。調整槽では、清水と作液水を加え、安定液を調整して再使用する。泥水槽に送られた余剰安定液は、二次処理装置に送る前に、分離層において水を放出させる電解質（塩化カルシウムが好適）を添加し余剰安定液を、上澄水と沈降土砂に分離させる。この沈降土砂のみを二次処理装置に送り脱水処理する。二次処理装置に送る沈降土砂は、ベントナイト安定液の場合に比べ、電解質により分離した上澄水の分だけ減量化されているので、二次処理装置規模の軽量化、もしくは沈降土砂の量によっては、二次処理装置を不要とすることができる。シールド工法用膨潤高吸収性ポリマー安定液を使用することによって、処理システムの効率化が図れ、処理システムの省面積化、工事費の縮減を可能とする。
＜６．掘削終了時の安定液の処理＞
シールド工法用膨潤高吸水性ポリマー安定液の主成分は高吸水性ポリマーであり、この高吸水性ポリマーは電解質を添加することにより、工事終了後に調整槽など全ての槽の安定液を分離することができ、産廃処分量を減量化できる。
When the swelling superabsorbent polymer stabilizing solution for the shield method is used, the scale of the secondary processing apparatus can be reduced and the secondary processing apparatus can be dispensed with. FIG. 5 is an example of a swelling superabsorbent polymer stabilization liquid treatment system for shield method. The swelled superabsorbent polymer stabilizing solution for shield method produced in the adjustment tank is sent to the face by a mud pipe, and excavated soil is mixed by the face and sent to the primary treatment device by the mud pipe. In the primary treatment device, sand having a relatively large particle size is separated from the excavated soil and is usually treated as general residual soil as the primary treated soil. The clay that could not be separated by the primary treatment device is sent to the adjustment tank or the muddy water tank. In the adjustment tank, add fresh water and working water, adjust the stabilizer, and reuse it. Before the surplus liquid sent to the muddy tank is sent to the secondary treatment unit, an electrolyte (calcium chloride is preferred) that releases water in the separation layer is added to separate the surplus liquid into the supernatant water and the sedimentary sediment. . Only this settled earth and sand is sent to the secondary treatment device for dehydration. Compared to bentonite stabilization liquid, the amount of sediment sediment sent to the secondary treatment equipment is reduced by the amount of supernatant water separated by the electrolyte, so the weight of the secondary treatment equipment scale or the amount of sediment sediment The secondary processing apparatus can be dispensed with. By using a swelling superabsorbent polymer stabilizer for the shield method, the processing system can be made more efficient, and the processing system can be reduced in area and construction costs can be reduced.
<6. Treatment of stable liquid at the end of excavation>
The main component of the swollen superabsorbent polymer stabilizer for the shield method is a superabsorbent polymer, and this superabsorbent polymer can be added to the electrolyte to separate the stabilizer from all tanks such as the adjustment tank after completion of construction. Can reduce the amount of industrial waste disposal.
１ シリンダーＡ
２ シリンダーＢ
３ 安定液
４ 模擬地盤
５ 電子はかり
６ コンプレッサー
1 Cylinder A
2 Cylinder B
3 Stabilizing liquid 4 Simulated ground 5 Electronic scale 6 Compressor
Claims (21)
The construction method according to any one of claims 16 to 22, wherein the construction method is a muddy water shield construction method.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018162632A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | 学校法人早稲田大学 | Ground freezing method |
| JP2019194408A (en) * | 2018-05-02 | 2019-11-07 | 学校法人早稲田大学 | Impermeable and permeation recovery method in ground |
| CN110819355A (en) * | 2019-11-29 | 2020-02-21 | 北京市首发天人生态景观有限公司 | Soil hardening agent and preparation method thereof |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50161007A (en) * | 1974-06-18 | 1975-12-26 | ||
| JPS5880374A (en) * | 1981-11-09 | 1983-05-14 | Ohbayashigumi Ltd | Technique for digging the ground with muddy water |
| JPS61225275A (en) * | 1985-03-29 | 1986-10-07 | Sanyo Chem Ind Ltd | Mud leakage inhibitor for shield method |
| JPS63150374A (en) * | 1986-12-15 | 1988-06-23 | Penta Ocean Constr Co Ltd | Method of treating waste soil containing highly water-absorptive resin |
| JPS6475794A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-22 | Ohbayashi Corp | Method of treating excavated soil and sand in method of shield construction |
| JPH0559886A (en) * | 1991-09-04 | 1993-03-09 | Kuraray Chem Corp | Mudding material for shield construction method |
| JPH05237377A (en) * | 1992-02-24 | 1993-09-17 | Toagosei Chem Ind Co Ltd | Ion sequestering agent, water absorbing resin and method for water absorption |
| JPH08199159A (en) * | 1995-01-27 | 1996-08-06 | Mitsui Cytec Kk | Excavation additive for shield-tunneling method |
| JPH10212886A (en) * | 1997-01-30 | 1998-08-11 | Gesuido Shin Gijutsu Suishin Kiko | Slurry treatment system and its system for slurry shield method |
| JPH10238281A (en) * | 1997-02-26 | 1998-09-08 | Nitto Chem Ind Co Ltd | Shielding construction method |
-
2013
- 2013-02-15 JP JP2013028351A patent/JP2014156546A/en active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50161007A (en) * | 1974-06-18 | 1975-12-26 | ||
| JPS5880374A (en) * | 1981-11-09 | 1983-05-14 | Ohbayashigumi Ltd | Technique for digging the ground with muddy water |
| JPS61225275A (en) * | 1985-03-29 | 1986-10-07 | Sanyo Chem Ind Ltd | Mud leakage inhibitor for shield method |
| JPS63150374A (en) * | 1986-12-15 | 1988-06-23 | Penta Ocean Constr Co Ltd | Method of treating waste soil containing highly water-absorptive resin |
| JPS6475794A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-22 | Ohbayashi Corp | Method of treating excavated soil and sand in method of shield construction |
| JPH0559886A (en) * | 1991-09-04 | 1993-03-09 | Kuraray Chem Corp | Mudding material for shield construction method |
| JPH05237377A (en) * | 1992-02-24 | 1993-09-17 | Toagosei Chem Ind Co Ltd | Ion sequestering agent, water absorbing resin and method for water absorption |
| JPH08199159A (en) * | 1995-01-27 | 1996-08-06 | Mitsui Cytec Kk | Excavation additive for shield-tunneling method |
| JPH10212886A (en) * | 1997-01-30 | 1998-08-11 | Gesuido Shin Gijutsu Suishin Kiko | Slurry treatment system and its system for slurry shield method |
| JPH10238281A (en) * | 1997-02-26 | 1998-09-08 | Nitto Chem Ind Co Ltd | Shielding construction method |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018162632A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | 学校法人早稲田大学 | Ground freezing method |
| JP2019194408A (en) * | 2018-05-02 | 2019-11-07 | 学校法人早稲田大学 | Impermeable and permeation recovery method in ground |
| JP7112242B2 (en) | 2018-05-02 | 2022-08-03 | 学校法人早稲田大学 | Impermeability and Permeability Restoration Method in the Ground |
| CN110819355A (en) * | 2019-11-29 | 2020-02-21 | 北京市首发天人生态景观有限公司 | Soil hardening agent and preparation method thereof |
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