JP2018193689A - Bubbles-containing anti-friction materials, bubbles-containing fluidizing materials, producing method thereof and construction method of shield by using them - Google Patents

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吉隆 紀伊
Yoshitaka Kii
吉隆 紀伊
誠 松坂
Makoto Matsuzaka
誠 松坂
和生 吉迫
Kazuo Yoshizako
和生 吉迫
智哉 吉田
Tomoya Yoshida
智哉 吉田
修康 吉田
Osayasu Yoshida
修康 吉田
理大 藤本
Masahiro Fujimoto
理大 藤本
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Abstract

To provide bubbles-containing anti-friction materials, bubbles-containing fluidizing materials, a method for producing them and a shielding method, which can maintain volume variability of bubbles for a long time, have resistance to dilution with water and can reduce the used amount of plastic clay to be substantial anti-friction materials (fluidizing materials).SOLUTION: Bubbles-containing anti-friction materials (bubbles-containing fluidizing materials) contain clay sand, water, bubbles and a plasticity strength conditioner. The bubbles-containing anti-friction materials (bubbles-containing fluidizing materials) are produced by mixing the liquid A fed from a liquid A tank 14 and the bubbles discharged from a foaming gun 6 in a line mixer part 10, then adding the liquid B fed from a liquid B tank 16. The bubbles-containing anti-friction materials (bubbles-containing fluidizing materials) are discharged from an anti-friction materials injection nozzle 23 (fluidizing materials injection nozzle) after being fed from an anti-friction materials discharge port 24 (fluidizing material discharge port 26) through an anti-friction materials line 25 (fluidizing materials line 27) and also fill between the natural ground drilled by a shield machine 1 and an outer peripheral surface of a machine body 2, or between a working face and a cutter head 3, or between the cutter head 3 and the natural ground.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、シールド掘進機と掘削対象の地山との間に充填されて両者間の摩擦を軽減する気泡入り減摩材、シールド掘進機の掘進時に掘削した土砂に添加することで流動性を付与する気泡入り流動化材およびそれらの製造方法並びにシールド工法に関するものである。   The present invention is a foamed anti-friction material that is filled between the shield machine and the ground to be excavated to reduce friction between the two, and added to the earth and sand excavated when the shield machine is excavated. The present invention relates to a bubbled fluidizing material to be applied, a manufacturing method thereof, and a shield method.

従来、シールド掘進機を用いたシールド工法においては、シールド掘進機と周辺地山との間に生じる摩擦抵抗力を低減するために、切削断面である切羽に臨ませるカッタヘッドの外周に外周ビットを装着して、シールド掘進機の胴体外周面と周辺地山との間に若干の空隙を形成するようにしている。しかし、この空隙中に、切削土砂の残存土砂や周辺地山の崩壊より生じた土砂等が入り込むと、その減摩効果が低下することがあり、この空隙に減摩材を注入・充填することが試みられている(例えば、特許文献1〜3参照)。   Conventionally, in the shield method using a shield machine, an outer peripheral bit is attached to the outer circumference of the cutter head facing the face that is the cutting section in order to reduce the frictional resistance generated between the shield machine and the surrounding ground. It is installed so that a slight gap is formed between the outer peripheral surface of the body of the shield machine and the surrounding ground. However, if residual soil from the cut soil or earth and sand generated by the collapse of surrounding ground enters the gap, its anti-friction effect may be reduced. Has been attempted (for example, see Patent Documents 1 to 3).

また、シールド掘進機を用いたシールド工法において、掘削土をシールド掘進機のチャンバに充満させ、この土圧によって切羽土圧および地下水圧等に対抗させて切羽の崩落を防止しながら掘進を行う際に、掘削土に適度な流動性を付与するために、掘進機の前方またはチャンバに流動化材を添加することが行われている(例えば、特許文献4参照)。   Also, in the shield method using a shield machine, the excavated soil is filled in the chamber of the shield machine, and this earth pressure counters the face pressure and groundwater pressure to prevent the face from collapsing. In addition, in order to impart appropriate fluidity to the excavated soil, a fluidizing material is added to the front of the excavator or to the chamber (see, for example, Patent Document 4).

特開平5−202693号公報JP-A-5-202893 特公平7−74589号公報Japanese Patent Publication No.7-74589 特許第5533267号公報Japanese Patent No. 5533267 特開2006−182962号公報JP 2006-182962 A

上記の減摩材として、例えば、高分子、ベントナイト、気泡、可塑状粘土などが用いられていた。   As the antifriction material, for example, polymers, bentonite, bubbles, plastic clay, and the like have been used.

また、上記の流動化材として、例えば、高分子、ベントナイト、気泡、可塑状粘土などが用いられていた。   In addition, as the fluidizing material, for example, polymers, bentonite, bubbles, plastic clay, and the like have been used.

高分子、ベントナイトなどの1液材料は地下水等に希釈されやすく減摩効果は限定的であった。   One-component materials such as polymer and bentonite are easily diluted with groundwater and the like and have a limited anti-friction effect.

気泡は圧力による圧縮・膨張の体積可変性の特長を持ち、摩擦低減効果や流動性向上効果は高いものの、気泡の保持力は低く経時的に消滅しやすく、減摩効果や流動化効果は限定的であった。   Bubbles have the feature of variable volume of compression / expansion by pressure, and although the effect of reducing friction and improving fluidity is high, the retention of bubbles is low and they tend to disappear over time, and the antifriction and fluidization effects are limited. It was the target.

一方、可塑状粘土は、その主材に粘土やベントナイト等の鉱物系材料を多く含む懸濁液から構成され、副材には高分子材料や水ガラスを用い、注入直前に2液を比例混合することで可塑状粘土性状に変化させることによって、水希釈への抵抗性を上げていた。   On the other hand, plastic clay is composed of a suspension containing a large amount of mineral materials such as clay and bentonite as the main material, and a polymer material and water glass are used as the secondary material, and the two liquids are proportionally mixed immediately before injection. By doing so, the resistance to water dilution was increased by changing the plastic clay properties.

可塑状粘土は減摩効果や流動化効果を有するが、より安定性が高く、減摩効果や流動化効果を長時間維持できる材料が求められている。また、可塑状粘土は、他の材料に比べて非常に高価であるため、コスト削減も大きな課題である。   Plastic clay has an anti-friction effect and a fluidizing effect, but there is a need for a material that is more stable and can maintain the anti-friction and fluidizing effects for a long time. Moreover, since plastic clay is very expensive compared with other materials, cost reduction is also a big subject.

本発明は、前述のような問題点等に鑑みてなされたもので、気泡の持つ体積可変性を長く保持することができるとともに水希釈に強く、実質的な減摩材となる可塑状粘土の使用量を削減することができる気泡入り減摩材およびその製造方法並びにシールド工法を提供することを第1の目的とするものである。また、気泡の持つ体積可変性を長く保持することができるとともに水希釈に強く、実質的な流動化材となる可塑状粘土の使用量を削減することができる気泡入り流動化材およびその製造方法並びにシールド工法を提供することを第2の目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above-described problems and the like, and can maintain the volume variability of bubbles for a long time and is resistant to water dilution, and is a plastic clay that is a substantial antifriction material. A first object is to provide a foamed antifriction material capable of reducing the amount of use, a method for producing the same, and a shield method. Further, a foamed fluidizing material that can retain the volume variability of bubbles for a long time, is resistant to water dilution, and can reduce the amount of plastic clay used as a substantial fluidizing material, and a method for producing the same A second object is to provide a shield method.

前記第1の目的を達成するために、第1発明による気泡入り減摩材は、
シールド掘進機と掘削対象の地山との間に充填されて両者間の摩擦を軽減する気泡入り減摩材において、
(a)粘土鉱物の土状集合体であるクレーサンド、
(b)水、
(c)起泡剤を含有する起泡溶液に気体を吹き込んで生成される気泡および
(d)塑性強度を高める塑強調整剤
を含有してなることを特徴とするものである。
In order to achieve the first object, the antifriction material containing bubbles according to the first invention is:
In the antifriction material with air bubbles that is filled between the shield machine and the ground to be excavated to reduce friction between the two,
(A) clay sand which is a clay-like aggregate of clay minerals,
(B) water,
(C) It is characterized by containing bubbles generated by blowing a gas into a foaming solution containing a foaming agent, and (d) a plastic strength modifier that increases the plastic strength.

前記第2の目的を達成するために、第2発明による気泡入り流動化材は、
シールド掘進機の前方またはチャンバにおいて掘削土に添加される流動化材において
(a)粘土鉱物の土状集合体であるクレーサンド、
(b)水、
(c)起泡剤を含有する起泡溶液に気体を吹き込んで生成される気泡および
(d)塑性強度を高める塑強調整剤
を含有してなることを特徴とするものである。
In order to achieve the second object, the fluidized material with bubbles according to the second invention is:
(A) clay sand, which is a soil-like aggregate of clay minerals, in the fluidizing material added to the excavated soil in front of the shield machine or in the chamber;
(B) water,
(C) It is characterized by containing bubbles generated by blowing a gas into a foaming solution containing a foaming agent, and (d) a plastic strength modifier that increases the plastic strength.

次に、第3発明による気泡入り減摩材の製造方法は、
シールド掘進機と掘削対象の地山との間に充填されて両者間の摩擦を軽減する気泡入り減摩材の製造方法であって、
粘土鉱物の土状集合体であるクレーサンドを含有するクレーサンド水溶液と、起泡剤を含有する起泡溶液に気体を吹き込んで生成される気泡とを混合した後に、塑性強度を高める塑強調整剤を添加することを特徴とするものである。
Next, the manufacturing method of the foamed antifriction material according to the third invention is:
A method for producing a foamed antifriction material that is filled between a shield machine and a natural ground to be excavated to reduce friction between the two,
Plastic strength adjustment to increase the plastic strength after mixing the clay sand aqueous solution containing clay sand, which is a clay mineral earth-like aggregate, and the bubbles generated by blowing gas into the foaming solution containing foaming agent It is characterized by adding an agent.

また、第4発明による気泡入り流動化材の製造方法は、
シールド掘進機の前方またはチャンバにおいて掘削土に添加される気泡入り流動化材の製造方法であって、
粘土鉱物の土状集合体であるクレーサンドを含有するクレーサンド水溶液と、起泡剤を含有する起泡溶液に気体を吹き込んで生成される気泡とを混合した後に、塑性強度を高める塑強調整剤を添加することを特徴とするものである。
Moreover, the manufacturing method of the bubbled fluidizing material according to the fourth invention is:
A method for producing a bubbled fluidizing material added to excavated soil in front of or in a chamber of a shield machine
Plastic strength adjustment to increase the plastic strength after mixing the clay sand aqueous solution containing clay sand, which is a clay mineral earth-like aggregate, and the bubbles generated by blowing gas into the foaming solution containing foaming agent It is characterized by adding an agent.

次に、第5発明によるシールド工法は、 シールド掘進機を用いたシールド工法において、
粘土鉱物の土状集合体であるクレーサンドを含有するクレーサンド水溶液と、起泡剤を含有する起泡溶液に気体を吹き込んで生成される気泡とを混合した後に、塑性強度を高める塑強調整剤を添加して得られる気泡入り減摩材を、シールド掘進機と掘削対象の地山との間に充填することを特徴とするものである。
Next, the shield method according to the fifth invention is a shield method using a shield machine,
Plastic strength adjustment to increase the plastic strength after mixing the clay sand aqueous solution containing clay sand, which is a clay mineral earth-like aggregate, and the bubbles generated by blowing gas into the foaming solution containing foaming agent The anti-friction material containing bubbles obtained by adding the agent is filled between the shield machine and the natural ground to be excavated.

第5発明のシールド工法において、大気圧下で前記起泡溶液に吹き込む気体の吹込み量を基準に、シールド掘進機の周面に作用する圧力に応じて、前記起泡溶液に吹き込む気体の吹込み量を調整するのが好ましい(第6発明)。   In the shield method according to the fifth aspect of the present invention, the blowing of the gas blown into the foaming solution according to the pressure acting on the peripheral surface of the shield machine based on the amount of gas blown into the foaming solution under atmospheric pressure. It is preferable to adjust the amount of intrusion (sixth invention).

さらに、第7発明によるシールド工法は、
シールド掘進機を用いたシールド工法において、
粘土鉱物の土状集合体であるクレーサンドを含有するクレーサンド水溶液と、起泡剤を含有する起泡溶液に気体を吹き込んで生成される気泡とを混合した後に、塑性強度を高める塑強調整剤を添加して得られる気泡入り流動化材を、シールド掘進機の前方またはチャンバにおいて掘削土に添加することを特徴とするものである。
Furthermore, the shield method according to the seventh invention is:
In the shield method using a shield machine,
Plastic strength adjustment to increase the plastic strength after mixing the clay sand aqueous solution containing clay sand, which is a clay mineral earth-like aggregate, and the bubbles generated by blowing gas into the foaming solution containing foaming agent The aerated fluidizing material obtained by adding the agent is added to the excavated soil in front of the shield machine or in the chamber.

第7発明のシールド工法において、大気圧下で前記起泡溶液に吹き込む気体の吹込み量を基準に、シールド掘進機の前面に作用する圧力に応じて、前記起泡溶液に吹き込む気体の吹込み量を調整するのが好ましい(第8発明)。   In the shielding method of the seventh invention, the blowing of the gas blown into the foaming solution according to the pressure acting on the front surface of the shield machine based on the blowing amount of the gas blown into the foaming solution under atmospheric pressure The amount is preferably adjusted (eighth invention).

第1発明の気泡入り減摩材および第2発明の気泡入り流動化材によれば、体積が可変である気泡が水希釈に強い可塑状粘土状物に包含され、かつ塑強調整剤によって塑性強度が高められるので、気泡の持つ体積可変性を長く保持することができるとともに水希釈に強くなり、しかも気泡が含まれることによって当該減摩材および当該流動化材の嵩に対する質量が気泡を含まない場合と比べて相対的に減じられるので、実質的な減摩材および流動化材となる可塑状粘土の使用量を削減することができる。   According to the foamed antifriction material of the first invention and the foamed fluidizing material of the second invention, bubbles having a variable volume are included in the plastic clay-like material that is resistant to water dilution, and are plasticized by the plastic strength adjusting agent. Since the strength is increased, the volume variability of the bubbles can be maintained for a long time and it is resistant to water dilution. Moreover, the inclusion of bubbles causes the mass of the antifriction material and the fluidizing material to include the bubbles. Since the amount is relatively reduced as compared with the case where there is no material, the amount of plastic clay used as a substantial antifriction material and fluidizing material can be reduced.

第3発明の気泡入り減摩材の製造方法および第4発明の気泡入り流動化材の製造方法によれば、クレーサンド水溶液と気泡とが先に混合されてクレーサンド水溶液中に気泡が分散された後に、この気泡入りクレーサンド水溶液の塑性強度が塑強調整剤の添加によって高められるので、気泡がムラなく均一に配合された気泡入り減摩材および気泡入り流動化材を得ることができる。   According to the method for producing a foamed antifriction material of the third invention and the method for producing a foamed fluidizing material of the fourth invention, the clay sand aqueous solution and the bubbles are first mixed to disperse the bubbles in the clay sand aqueous solution. After that, since the plastic strength of the aerated clay sand aqueous solution is increased by the addition of the plastic strength modifier, it is possible to obtain a bubbling antifriction material and a bubbling fluidized material in which the bubbling is uniformly mixed.

第5発明のシールド工法によれば、気泡の持つ体積可変性が長く保持される水希釈に強い気泡入り減摩材が、シールド掘進機と掘削対象の地山との間に充填されるので、内圧を保持した気泡によって地山の緩みをシールド掘進機が通過するまで抑えることができるとともに、気泡のクッション性によって地山掘削時の振動等を低減して地表面への影響を緩和することができ、シールド掘進機による地山の掘削を安定的に行うことができる。
また、第7発明のシールド工法によれば、気泡の持つ体積可変性が長く保持される水希釈に強い気泡入り流動化材が、シールド掘進機の前方またはチャンバにおいて掘削土に添加されるので、内圧を保持した気泡によって切羽土圧および地下水圧等に対抗させて切羽の崩落を防止しながらシールド掘進機の掘進を行うことができ、また掘削土に適度な流動性を付与することができる。
According to the shield construction method of the fifth invention, since the antifriction material containing bubbles strong against water dilution that keeps the volume variability of the bubbles long is filled between the shield machine and the natural ground to be excavated, Air bubbles holding internal pressure can suppress the loosening of the natural ground until the shield machine passes, and the cushioning property of the air bubbles can reduce vibrations during natural ground excavation and alleviate the impact on the ground surface. It is possible to stably excavate natural ground with a shield machine.
Further, according to the shield construction method of the seventh invention, since the fluidizing material with bubbles, which is strong against water dilution and has long volume variability with bubbles, is added to the excavated soil in front of the shield machine or in the chamber, The shield excavator can be digged while preventing the fall of the face by preventing the face from collapsing with the face pressure and groundwater pressure, etc., by the bubbles holding the internal pressure, and appropriate fluidity can be imparted to the excavated soil.

第6発明および第8発明の構成を採用することにより、地山の緩みを抑えるのに必要な気泡の内圧を確実に確保することができる。   By adopting the configurations of the sixth invention and the eighth invention, it is possible to reliably ensure the internal pressure of the bubbles necessary to suppress the looseness of the natural ground.

本発明の気泡入り減摩材および気泡入り流動化材を用いたシールド工法の実施に供するシールド掘進機の縦断面である。It is a longitudinal cross-section of the shield machine used for implementation of the shield construction method using the foamed antifriction material and the foamed fluidizing material of the present invention.

次に、本発明による気泡入り減摩材、気泡入り流動化材およびそれらの製造方法並びにシールド工法の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。   Next, specific embodiments of the foamed antifriction material, the foamed fluidizing material, the production method thereof, and the shield method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1には、本発明の気泡入り減摩材および気泡入り流動化材を用いたシールド工法の実施に供するシールド掘進機の縦断面が示されている。   FIG. 1 shows a longitudinal section of a shield machine used for carrying out a shield method using the bubble-containing antifriction material and the bubble-containing fluidizing material of the present invention.

<シールド掘進機の説明>
図1に示されるシールド掘進機1は、円筒状の胴体2と、この胴体2の前部に回転可能に支承されるカッタヘッド3とを備え、胴体2に内蔵される図示されない回転駆動装置によってカッタヘッド3が回転駆動され、カッタヘッド3によって切羽掘削を行うことができるようになっている。このシールド掘進機1には、気泡入り減摩材・流動化材注入装置4が装備されている。この気泡入り減摩材・流動化材注入装置4は、気泡入り減摩材を生成し生成した気泡入り減摩材を胴体2の外周面と周辺地山との間の空隙に注入するとともに、気泡入り流動化材を生成し生成した気泡入り流動化材をカッタヘッド3の前方またはチャンバ7において掘削土に添加する。
<Description of shield machine>
A shield machine 1 shown in FIG. 1 includes a cylindrical body 2 and a cutter head 3 that is rotatably supported on the front portion of the body 2, and is provided by a rotary drive device (not shown) built in the body 2. The cutter head 3 is driven to rotate, and the cutter head 3 can perform face excavation. This shield machine 1 is equipped with a bubble-containing antifriction material / fluidizing material injection device 4. The foamed antifriction material / fluidizing material injection device 4 injects the foamed antifriction material generated by generating the foamed antifriction material into the gap between the outer peripheral surface of the body 2 and the surrounding natural ground, The bubbled fluidizing material is generated and added to the excavated soil in front of the cutter head 3 or in the chamber 7.

<気泡入り減摩材・流動化材注入装置の説明>
気泡入り減摩材・流動化材注入装置4は、胴体2の内部に配設される混合装置5と、この混合装置5の後方に配設される発泡ガン(発泡器)6とを備えている。
<Description of foaming antifriction material / fluidizing material injection device>
The foamed antifriction material / fluidizing material injection device 4 includes a mixing device 5 disposed inside the body 2 and a foaming gun (foaming device) 6 disposed behind the mixing device 5. Yes.

混合装置5は、静止型混合器であるラインミキサ部10と、ラインミキサ部10の上流側に設けられる第1合流部11と、ラインミキサ部10の下流側に設けられる第2合流部12とを有してなり、第1合流部11にはA液ライン13を介してA液タンク14が接続され、第2合流部12にはB液ライン15を介してB液タンク16が接続されている。なお、A液ライン13およびB液ライン15のそれぞれのライン途中には、図示されない送液ポンプや圧力スイッチ、圧力センサ、流量計等が適宜に設けられている。   The mixing device 5 includes a line mixer unit 10 that is a static mixer, a first merging unit 11 provided on the upstream side of the line mixer unit 10, and a second merging unit 12 provided on the downstream side of the line mixer unit 10. A liquid tank 14 is connected to the first merging portion 11 via the A liquid line 13, and a B liquid tank 16 is connected to the second merging portion 12 via the B liquid line 15. Yes. A liquid feed pump, a pressure switch, a pressure sensor, a flow meter and the like (not shown) are appropriately provided in the middle of each of the A liquid line 13 and the B liquid line 15.

発泡ガン6の上流側端部には、起泡溶液ライン17を介して起泡溶液タンク18が接続されるとともに、エアライン19を介してエアコンプレッサ20が接続されている。また、発泡ガン6の下流側端部と混合装置5における第1合流部11とは、気泡ライン21によって接続されている。なお、起泡溶液ライン17の途中には、図示されない送液ポンプや圧力スイッチ、圧力センサ、流量計等が適宜に設けられ、エアライン19の途中には、図示されないフィルタレギュレータや圧力センサ、エア流量計、エアコントロールバルブ等が適宜に設けられている。   A foaming solution tank 18 is connected to the upstream end portion of the foaming gun 6 through a foaming solution line 17, and an air compressor 20 is connected through an air line 19. Further, the downstream end portion of the foaming gun 6 and the first joining portion 11 in the mixing device 5 are connected by a bubble line 21. A liquid feed pump, a pressure switch, a pressure sensor, a flow meter and the like (not shown) are appropriately provided in the middle of the foaming solution line 17, and a filter regulator, pressure sensor, and air (not shown) are provided in the middle of the air line 19. A flow meter, an air control valve, and the like are provided as appropriate.

胴体2の外周壁には、掘削した地山に臨ませるように開口した注入口22が形成され、注入口22には減摩材注入ノズル23が装着されている。混合装置5における第2合流部12の下流側には、減摩材吐出口部24が設けられている。減摩材注入ノズル23と減摩材吐出口部24とは減摩材ライン25によって接続されている。   An injection port 22 is formed in the outer peripheral wall of the body 2 so as to face the excavated ground, and an anti-friction material injection nozzle 23 is attached to the injection port 22. An antifriction material discharge port 24 is provided on the downstream side of the second junction 12 in the mixing device 5. The antifriction material injection nozzle 23 and the antifriction material discharge port portion 24 are connected by an antifriction material line 25.

カッタヘッド3またはチャンバ7には、シールド掘進機1で掘削した掘削土に流動化材を添加できるように、流動化材注入ノズル(図示省略)が装備されている。混合装置5における第2合流部12の下流側には、流動化材吐出口部26が設けられている。カッタヘッド3またはチャンバ7に装備される図示されない流動化材注入ノズルと、流動化材吐出口部26とは流動化材ライン27によって接続されている。   The cutter head 3 or the chamber 7 is equipped with a fluidizing material injection nozzle (not shown) so that the fluidizing material can be added to the excavated soil excavated by the shield machine 1. A fluidizing material discharge port portion 26 is provided on the downstream side of the second joining portion 12 in the mixing device 5. A fluidizing material injection nozzle (not shown) provided in the cutter head 3 or the chamber 7 and the fluidizing material discharge port 26 are connected by a fluidizing material line 27.

<気泡入り減摩材、気泡入り流動化材の製造方法の説明>
次に、本発明の気泡入り減摩材、気泡入り流動化材の製造方法について説明するが、両製造方法は基本的に同じであるので、代表として、本発明の気泡入り減摩材の製造方法を主体に以下に説明することとする。
<Description of manufacturing method of foamed antifriction material and foamed fluidized material>
Next, the production method of the foamed antifriction material and the fluidized foamed material of the present invention will be described. Since both production methods are basically the same, the production of the foamed antifriction material of the present invention is representative. The method will be mainly described below.

本発明の気泡入り減摩材は、粘土鉱物の土状集合体である鉱物系のクレーサンドを含有するクレーサンド水溶液(以下、「A液」と称する。例えば粘性1〜10dPa・s)に適度な量の独立気泡を混入させ、その後、塑性強度を高める塑強調整剤としての特殊水ガラス(以下、「B液」と称する。例えば粘性1〜2dPa・s)を比例混合させることによって製造される。B液添加によって気泡入り減摩材は即座に高粘性(例えば300〜1200dPa・s)な粘土状物になる。ここで、クレーサンドとしては、例えば株式会社タック製TAC−βが好適であり、セリサイト(絹雲母系粘土)とモンモリナイトを主成分とする無機系無公害の材料で鉱物結晶が微細で粘稠性に富んでいるため、粘土・ベントナイトのプレミックス品として鉱物系添加材注入材料、泥水材料はもとより各種注入用材料として幅広い用途に利用される。また、特殊水ガラスとしては、例えば株式会社タック製TAC−3Gが好適である。   The foamed antifriction material of the present invention is suitable for an aqueous clay sand solution (hereinafter referred to as “liquid A”, for example, having a viscosity of 1 to 10 dPa · s) containing a mineral clay sand which is an earth-like aggregate of clay minerals. A special water glass (hereinafter referred to as “liquid B”, for example, a viscosity of 1 to 2 dPa · s) as a plastic strength adjusting agent for increasing the plastic strength is mixed and mixed in a proportional amount. The By adding the B liquid, the foamed antifriction material immediately becomes a highly viscous clay (for example, 300 to 1200 dPa · s). Here, as the clay sand, for example, TAC-β manufactured by Tac Co., Ltd. is suitable, and the inorganic crystal is a pollution-free material mainly composed of sericite (sericite clay) and montmorillonite, and the mineral crystals are fine and viscous. Because of its richness, it is used as a premix for clay and bentonite in a wide range of applications as a material for injecting mineral additives and muddy water. Moreover, as the special water glass, for example, TAC-3G manufactured by Tac Co., Ltd. is suitable.

上記製造方法では、A液と気泡とが先に混合されてA液中に気泡が分散された後に、この気泡入りA液の塑性強度がB液の添加によって高められるので、気泡がムラなく均一に配合された気泡入り減摩材(気泡入り流動化材)を得ることができる。   In the above manufacturing method, after the liquid A and the bubbles are first mixed and the bubbles are dispersed in the liquid A, the plastic strength of the liquid A containing the bubbles is increased by the addition of the liquid B. A foamed antifriction material (a foamed fluidizing material) can be obtained.

このようにして得られた気泡入り高粘性可塑状減摩材(気泡入り高粘性可塑状流動化材)によれば、体積が可変である気泡が水希釈に強い可塑状粘土状物に包含され、かつ塑強調整剤によって塑性強度が高められているので、気泡の持つ体積可変性を長く保持することができるとともに水希釈に強くなり、しかも気泡が含まれることによって当該減摩材(流動化材)の嵩に対する質量が気泡を含まない場合と比べて相対的に減じられるので、実質的な減摩材(流動化材)使用量を削減することができる。   According to the foamed high-viscosity plastic antifriction material (the foamed high-viscosity plastic fluidizing material) thus obtained, bubbles having a variable volume are included in the plastic clay-like material that is resistant to water dilution. In addition, since the plastic strength is enhanced by the plastic strength modifier, the volume variability of the bubbles can be maintained for a long time and it is resistant to water dilution. Since the mass relative to the bulk of the material is relatively reduced as compared with the case where no bubbles are included, a substantial amount of the antifriction material (fluidizing material) used can be reduced.

気泡は、起泡溶液タンク18から供給される起泡溶液(起泡剤原液+希釈水)とエアコンプレッサ20から供給される空気とを発泡ガン6で攪拌することによって作製する。起泡溶液濃度と発泡倍率によって、気泡の性状が異なる。   The bubbles are produced by stirring the foaming solution (foaming agent stock solution + diluted water) supplied from the foaming solution tank 18 and the air supplied from the air compressor 20 with the foaming gun 6. Depending on the concentration of the foaming solution and the expansion ratio, the properties of the bubbles are different.

起泡剤としては、シールド坑内で使用することを前提にしているので、特有の臭いを発するタンパク系の起泡剤よりも、界面活性剤が良い。界面活性剤としては、例えば、α−オレフィンスルホン酸塩(AOS)やアルキルエーテル硫酸エステル塩(AES)などが挙げられる。より長寿命の安定な気泡を形成させる観点から、ドデカノールやテトラデカノールを含有することが望ましい。さらに、より起泡性を高める観点から、2−エチルヘキシルグリセリルエーテルを含有することが望ましい。   As the foaming agent, since it is assumed to be used in a shield mine, a surfactant is better than a protein-based foaming agent that emits a specific odor. Examples of the surfactant include α-olefin sulfonate (AOS) and alkyl ether sulfate (AES). From the viewpoint of forming long-lived stable bubbles, it is desirable to contain dodecanol or tetradecanol. Furthermore, it is desirable to contain 2-ethylhexyl glyceryl ether from a viewpoint of improving foamability more.

起泡溶液の濃度は、起泡剤原液と起泡溶液の比率だが、一般に1〜3%が好ましい。1%濃度とは、水溶液1容積中に原液が0.01容積、希釈水が0.99容積であることを意味する。   The concentration of the foaming solution is a ratio of the foaming agent stock solution to the foaming solution, but generally 1 to 3% is preferable. The 1% concentration means that the stock solution is 0.01 volume and the diluted water is 0.99 volume in 1 volume of the aqueous solution.

発泡倍率とは、空気体積と起泡溶液体積との比率だが、10〜20倍が好ましい。なお、気泡シールド工法の掘削添加材として使用する場合は、地盤によって変化させる。砂質土系地盤では、硬めの気泡(空気が多く、発泡倍率が20倍(起泡溶液:空気=1:19)程度)を使用することが多く、粘性土系地盤では、柔らかめの気泡(起泡溶液が多く、発泡倍率が10倍(起泡溶液:空気=1:9)程度)を使用することが多い。   The expansion ratio is a ratio of the air volume to the foaming solution volume, but preferably 10 to 20 times. In addition, when using it as a drilling additive for the bubble shield method, it is changed depending on the ground. In sandy soil, hard air bubbles (a lot of air and foaming ratio of about 20 times (foaming solution: air = 1: 19)) are often used. In clay soil, soft air bubbles are used. (Many foaming solutions and foaming ratio of about 10 times (foaming solution: air = 1: 9)) are often used.

<シールド工法の説明>
次に、本発明のシールド掘進機1を用いたシールド工法について、図1を用いて以下に説明する。
<Description of shield method>
Next, the shield construction method using the shield machine 1 of the present invention will be described below with reference to FIG.

図1において、起泡溶液タンク18に貯留されている起泡溶液(起泡剤原液+希釈水)が起泡溶液ライン17を介して発泡ガン6へと送給されるとともに、エアコンプレッサ20からの高圧の空気がエアライン19を介して発泡ガン6へと送給され、起泡溶液と空気とが発泡ガン6によって混合・攪拌されてシェービングクリーム状の気泡が生成される。   In FIG. 1, the foaming solution (foaming agent stock solution + diluted water) stored in the foaming solution tank 18 is fed to the foaming gun 6 through the foaming solution line 17 and from the air compressor 20. Is supplied to the foaming gun 6 through the air line 19, and the foaming solution and air are mixed and stirred by the foaming gun 6 to generate a shaving cream-like bubble.

混合装置5における第1合流部11には、A液タンク14に貯留されているA液(クレーサンド水溶液)がA液ライン13を介して送り込まれるとともに、発泡ガン6において生成された気泡が気泡ライン21を介して送り込まれ、第1合流部11においてA液と気泡とが合流される。合流されたA液と気泡は、ラインミキサ部10へと送り込まれ、このラインミキサ部10でA液と気泡とが攪拌・混合される。   A liquid A (clay sand aqueous solution) stored in the liquid A tank 14 is fed into the first junction 11 in the mixing device 5 through the liquid A line 13, and bubbles generated in the foaming gun 6 are bubbled. It is fed through the line 21, and the liquid A and the bubbles are merged at the first merge unit 11. The merged liquid A and bubbles are sent to the line mixer unit 10 where the liquid A and the bubbles are stirred and mixed.

混合装置5における第2合流部12には、ラインミキサ部10で混合された後のA液と気泡との混合溶液が送り込まれるとともに、B液タンク16に貯留されているB液(特殊水ガラス)がB液ライン15を介して送給され、この第2合流部12において、A液と気泡との混合溶液にB液が添加される。これにより、気泡入り減摩材が生成され、生成された気泡入り減摩材は、減摩材吐出口部24から減摩材ライン25を介して減摩材注入ノズル23へと送給される。減摩材注入ノズル23に送給された気泡入り減摩材は、シールド掘進機1の胴体2外周面と周辺地山との間の空隙に向けて減摩材注入ノズル23から吐出され、該空隙に気泡入り減摩材が注入・充填される。   The second merging section 12 in the mixing device 5 is fed with the mixed solution of the liquid A and the air bubbles mixed in the line mixer section 10, and the liquid B (special water glass) stored in the liquid B tank 16. ) Is fed through the B liquid line 15, and the B liquid is added to the mixed solution of the A liquid and the bubbles in the second junction 12. As a result, a foamed antifriction material is generated, and the generated antifriction material is supplied from the antifriction material discharge port 24 to the antifriction material injection nozzle 23 via the antifriction material line 25. . The bubble-containing antifriction material fed to the antifriction material injection nozzle 23 is discharged from the antifriction material injection nozzle 23 toward the gap between the outer peripheral surface of the body 2 of the shield machine 1 and the surrounding natural ground. The air-filled antifriction material is injected and filled into the gap.

シールド掘進機1を用いたシールド工法においては、シールド掘進機1で掘削した地山と胴体2の外周面との間にシールド掘進機1の掘進に合わせて気泡入り減摩材が充填される。これにより、シールド掘進機1とその周辺の地山との摩擦に伴う乱れを減じることができるとともに、掘進時に必要とされる推力(以下、「掘進時推力」と称する。)の低減を実現することができる。掘進時推力の低減はシールド負荷の余裕となり、高速施工を実現して生産性を向上させることができる。   In the shield construction method using the shield machine 1, the antifriction material containing bubbles is filled between the natural ground excavated by the shield machine 1 and the outer peripheral surface of the trunk 2 in accordance with the excavation of the shield machine 1. As a result, disturbance due to friction between the shield machine 1 and the surrounding natural ground can be reduced, and reduction of thrust required for excavation (hereinafter referred to as “drilling thrust”) is realized. be able to. The reduction of thrust during excavation provides a margin for the shield load, enabling high-speed construction to improve productivity.

減摩材ライン25中の気泡は、エアコンプレッサ20と注入ポンプによって、シールド外周の土水圧以上に加圧されて体積収縮している。減摩材が注入口22を通過すると直ちに減圧されて気泡が膨張し、減摩材自体の体積収縮を防ぐ。同時に、圧力保持効果によってシールド掘進機1の外周の応力解放を低減させて、掘削に伴う地山の緩みをシールド掘進機1が通過するまで抑えることができる。   Bubbles in the antifriction material line 25 are pressurized by the air compressor 20 and the injection pump to a pressure equal to or higher than the soil water pressure on the outer periphery of the shield, and volume contracts. As soon as the antifriction material passes through the inlet 22, the pressure is reduced and the bubbles expand to prevent the antifriction material itself from shrinking in volume. At the same time, it is possible to reduce the stress release on the outer periphery of the shield machine 1 by the pressure holding effect, and to suppress the loosening of the ground caused by excavation until the shield machine 1 passes.

シールド掘進機1による掘進に伴う振動等の地表面への影響も、気泡入り減摩材が含有する独立気泡のクッション性によって緩衝して低減することができる。なお、含有させる独立気泡の体積百分率は、気泡入り減摩材の20〜50%が適当である。   The influence on the ground surface such as vibration accompanying the excavation by the shield machine 1 can also be reduced by cushioning by the cushioning property of the independent bubbles contained in the antifriction material containing bubbles. In addition, 20-50% of a foamed antifriction material is suitable for the volume percentage of the closed cell to contain.

気泡を保持する必要がある時間は、気泡入り減摩材の注入からシールド掘進機1の胴体2が通過するまでである。シールド掘進機1の胴体2の長さは通常5m(小断面)程度から最大15m(大断面)程度である。シールド掘進機1は通常昼夜間で掘削するので、一般に1日、長くて2日で通過する。気泡入り減摩材に内包された独立気泡は、可塑状の粘性被膜によって保護されているため、その消泡時間は飛躍的に長くなっており、シールド掘進機1が通過する間、気泡を保持することができ、推力低減材として有効に機能させることができる。   The time required to hold the bubbles is from injection of the antifriction material containing bubbles until the body 2 of the shield machine 1 passes. The length of the body 2 of the shield machine 1 is usually about 5 m (small cross section) to a maximum of about 15 m (large cross section). Since the shield machine 1 is normally excavated day and night, it generally passes for one day, two days at most. Since the closed cells contained in the antifriction material containing bubbles are protected by a plastic viscous film, the defoaming time is dramatically increased, and the bubbles are held while the shield machine 1 passes. And can function effectively as a thrust reducing material.

同様に、混合装置5における第2合流部12には、ラインミキサ部10で混合された後のA液と気泡との混合溶液が送り込まれるとともに、B液タンク16に貯留されているB液(特殊水ガラス)がB液ライン15を介して送給され、この第2合流部12において、A液と気泡との混合溶液にB液が添加される。これにより、気泡入り流動化材が生成され、生成された気泡入り流動化材は、流動化材吐出口部26から流動化材ライン27を介して図示されない流動化材注入ノズルへと送給される。当該注入ノズルに送給された気泡入り流動化材は、カッタヘッド3の前方またはチャンバ7において流動化材注入ノズルから吐出され、シールド掘進機1の掘削土に添加される。   Similarly, a mixed solution of A liquid and bubbles after being mixed by the line mixer unit 10 is sent to the second merging unit 12 in the mixing device 5, and the B liquid stored in the B liquid tank 16 ( Special water glass) is fed through the B liquid line 15, and the B liquid is added to the mixed solution of the A liquid and the bubbles in the second junction 12. Thereby, the bubbled fluidizing material is generated, and the generated bubbled fluidizing material is fed from the fluidizing material discharge port portion 26 to the fluidizing material injection nozzle (not shown) via the fluidizing material line 27. The The bubbled fluidizing material fed to the injection nozzle is discharged from the fluidizing material injection nozzle in front of the cutter head 3 or in the chamber 7 and added to the excavated soil of the shield machine 1.

流動化材を用いたシールド工法においては、シールド掘進機1のカッタヘッド3の前方またはチャンバ7において、シールド掘進機1の掘削土に気泡入り流動化材が添加される。これにより、掘削土に適度な流動性を付与することができるとともに、カッタヘッド3の回転時のトルクを低減することができる。   In the shield method using the fluidizing material, the fluidizing material containing bubbles is added to the excavated soil of the shield machine 1 in front of the cutter head 3 of the shield machine 1 or in the chamber 7. Thereby, while being able to provide moderate fluidity to excavated soil, the torque at the time of rotation of the cutter head 3 can be reduced.

以上、本発明の気泡入り減摩材、気泡入り流動化材およびそれらの製造方法並びにシールド工法について、一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。   As described above, the foamed antifriction material, the foamed fluidizing material, the production method thereof, and the shielding method of the present invention have been described based on one embodiment. However, the present invention is limited to the configuration described in the above embodiment. However, the configuration can be changed as appropriate without departing from the scope of the invention.

例えば、推進工法においても、推進管設置後に掘削された地山と推進管との間に注入される気泡入り減摩材、推進機の前方およびチャンバにおいて注入される気泡入り流動化材として適用する態様例もある。また、トンネルだけでなく、他の工事における減摩材や流動化材に適用しても良い。   For example, also in the propulsion method, it is applied as a bubble-containing antifriction material injected between the ground excavated after the propulsion pipe and the propulsion pipe, and a bubbled fluidizing material injected in front of the propulsion unit and in the chamber. There are also example embodiments. Moreover, you may apply not only to a tunnel but to the antifriction material and fluidization material in other construction.

次に、本発明の気泡入り減摩材、気泡入り流動化材およびそれらの製造方法並びにシールド工法の具体的な実施例について説明する。   Next, specific examples of the foamed antifriction material, the foamed fluidizing material, the production method thereof, and the shield method of the present invention will be described.

気泡単独の持続性を確認するために、気泡シールド工法用の起泡剤4種を入手し、気泡を作製した(起泡溶液濃度1%、発泡倍率10〜20倍)。起泡剤No.1およびNo.2は、市販AOS系であり、起泡剤No.3およびNo.4は、市販AES系である。また、起泡剤No.4には、アルキルテトラデカノールと、2−エチルヘキシルグリセリルエーテルを特定の重量比で含有している。   In order to confirm the sustainability of the bubbles alone, four types of foaming agents for the bubble shield method were obtained to produce bubbles (foaming solution concentration 1%, foaming ratio 10 to 20 times). Foaming agent No. 1 and no. 2 is a commercially available AOS system, and the foaming agent No. 3 and no. 4 is a commercially available AES system. Also, foaming agent No. 4 contains alkyltetradecanol and 2-ethylhexyl glyceryl ether in a specific weight ratio.

1Lのメスシリンダーに気泡を投入し、経過時間毎に底部に貯まる水溶液の析出量を測定し、消泡率を計算する。発泡倍率10倍の場合、最大析出量は100mg(=100mL)である。経過時間後の析出量が40mlなら、消泡率は40mL/100mL×100=40%となる。持続率は100−40=60%となる。試験結果を以下の表1および表2に示す。   Bubbles are introduced into a 1 L graduated cylinder, the amount of precipitation of the aqueous solution stored at the bottom is measured at each elapsed time, and the defoaming rate is calculated. When the expansion ratio is 10 times, the maximum amount of precipitation is 100 mg (= 100 mL). If the amount of precipitation after the elapsed time is 40 ml, the defoaming rate is 40 mL / 100 mL × 100 = 40%. The sustain rate is 100-40 = 60%. The test results are shown in Table 1 and Table 2 below.

Figure 2018193689
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気泡単独では、注入後1時間でほぼ消泡するか、若干持続している程度である。発泡倍率による持続性の差は、20倍発泡の持続率が高い結果となった。起泡剤の種類に対しては、No.1〜No.3に比べて、No.4の持続率が最も優れていた。   In the case of bubbles alone, the bubbles are almost eliminated or maintained slightly in one hour after injection. The difference in sustainability depending on the expansion ratio resulted in a high 20-fold expansion rate. For the type of foaming agent, no. 1-No. No. 3 The sustain rate of 4 was the best.

次に、気泡と混合する減摩材の気泡保持力を確認した。選定した減摩材は以下の3種類とした。一つは、鉱物系粘土ベントナイト溶液(例えば株式会社タック製TAC−α溶液)と高分子凝集剤(例えば株式会社タック製TACスルー溶液)を2液混合した高粘性添加材(以下、「スルーショック」と称する。)である。二つ目は、長距離推進工事の減摩材として実績が多い可塑性高分子充填材(以下、単に「高分子充填材」と称する。)である。三つ目は、本発明の気泡入り減摩材(以下、「クレーショック」と称する。)である。混合する気泡は、前述の最も持続率が高かったNo.4を使用した。   Next, the bubble retention of the antifriction material mixed with the bubbles was confirmed. The selected antifriction materials were the following three types. One is a high viscosity additive (hereinafter referred to as “through shock”) obtained by mixing two liquids of a mineral clay bentonite solution (for example, TAC-α solution manufactured by Tac Co., Ltd.) and a polymer flocculant (for example, TAC through solution manufactured by Tac Co., Ltd.). "). The second is a plastic polymer filler (hereinafter simply referred to as “polymer filler”), which has a proven track record as a lubricant for long-distance propulsion work. The third is a foamed antifriction material (hereinafter referred to as “clay shock”) of the present invention. The bubbles to be mixed were the No. 1 that had the highest persistence. 4 was used.

上記の3種類の減摩材に気泡を50%混合(減摩材:気泡=1:1)した。経時の密度を測定することで空気体積を換算し、持続率を評価した。その結果を以下の表3に示す。   50% of bubbles were mixed with the above three kinds of antifriction materials (antifriction material: bubbles = 1: 1). The air volume was converted by measuring the density over time, and the sustainability was evaluated. The results are shown in Table 3 below.

Figure 2018193689
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(1)スルーショックは、混合直後は気泡と一体化したものの、3時間後には消泡分離した。(2)高分子充填材は、気泡を抱き込むことができなかった。(3)クレーショックは、気泡と一体化して、経時による分離は見られず良好であった。   (1) The through shock was integrated with air bubbles immediately after mixing, but was defoamed and separated after 3 hours. (2) The polymer filler could not embrace bubbles. (3) The clay shock was good because it was integrated with bubbles and no separation over time was observed.

気泡混合時の各ケースの粘性を測定した。粘性の測定には、リオン株式会社製VT−04Fの1番ローターを使用した。測定結果を以下の表4に示す。なお、粘性の目安は、清水が0.01dPa・s、気泡が5dPa・s、ジャムが60dPa・s、チューブグリスが300dPa・s程度である。気泡自体の粘性も併記した。以下の表4に示されるように、クレーショックのみ2日経過しても気泡を抱き込んでいるのがよく分かる。   The viscosity of each case during bubble mixing was measured. For the measurement of viscosity, No. 1 rotor of VT-04F manufactured by Rion Co., Ltd. was used. The measurement results are shown in Table 4 below. In addition, the standard of viscosity is about 0.01 dPa · s for fresh water, 5 dPa · s for bubbles, 60 dPa · s for jam, and about 300 dPa · s for tube grease. The viscosity of the bubble itself is also shown. As shown in Table 4 below, it can be clearly seen that bubbles are embraced even after only two days of clay shock.

Figure 2018193689
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次に、減摩材をクレーショックに絞り、気泡の発泡倍率を変化させて持続率を評価した。評価結果を以下の表5に示す。なお、クレーショックと気泡の体積比率は1:1である。   Next, the antifriction material was squeezed into a clay shock, and the sustainability was evaluated by changing the foaming ratio of the bubbles. The evaluation results are shown in Table 5 below. The volume ratio of clay shock to bubbles is 1: 1.

Figure 2018193689
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気泡単独の結果と異なり、発泡倍率10倍の持続率が高く、安定性に優れていた。発泡倍率が小さい(柔らかい)方が減摩材と一体化し易いと考えられる。   Unlike the result of the bubbles alone, the sustainability at a foaming ratio of 10 times was high and the stability was excellent. It is considered that the one with a smaller expansion ratio (softer) is easier to be integrated with the antifriction material.

併せて粘性も測定した。測定結果を以下の表6に示す。表6に示されるように、10倍発泡の方が粘性の上昇が少なく、気泡とより一体化していることが分かる。   In addition, the viscosity was also measured. The measurement results are shown in Table 6 below. As shown in Table 6, it can be seen that 10-fold foaming has less increase in viscosity and is more integrated with bubbles.

Figure 2018193689
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気泡混合率の違いによる持続率の違いを以下の表7に示す。ここで、減摩材への気泡混合率は、50%(体積比率1:1)に加え、33%(体積比率2:1)、25%(体積比率3:1)とした。起泡剤種類の差も併せて確認するために、前記No.4に加え、前記No.3を使用した。   Table 7 below shows the difference in sustainability due to the difference in bubble mixing ratio. Here, in addition to 50% (volume ratio 1: 1), the mixing ratio of bubbles to the antifriction material was 33% (volume ratio 2: 1) and 25% (volume ratio 3: 1). In order to confirm the difference in the types of foaming agents, 4 and the above No. 4. 3 was used.

Figure 2018193689
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上記の表7から明らかなように、気泡混合率が少ないほど持続率は高い。また、消泡しにくい起泡剤No.4の方が起泡剤No.3に比べて持続率が高い。   As apparent from Table 7 above, the smaller the bubble mixing rate, the higher the sustaining rate. In addition, foaming agent No. No. 4 is foaming agent No. 4. Compared to 3, the sustain rate is high.

次に、実際のシールド工事(シールド掘進機外径φ12.47m)で、試験施工を実施した。使用起泡剤は、気泡単独で最も持続性が高いNo.4を選定し、起泡溶液濃度1%、発泡倍率10倍とした。   Next, test construction was carried out in actual shield construction (shield digging machine outer diameter φ12.47 m). The foaming agent used is No. 1 which has the highest sustainability of bubbles alone. No. 4 was selected, and the foaming solution concentration was 1% and the foaming ratio was 10 times.

気泡混合率は、0%(クレーショックのみ)、50%、33%、25%のケースをシールド掘進機1機長(15m)継続した。注入量はシールド掘進機外周余堀り量の100%を目安とした。試験施工時に掘削土を採取しておき、持ち帰って後日粒度試験を実施した。粒度構成は、礫分21%、砂分51%、粘土シルト分28%で、砂質土優勢の地盤であった。   The bubble mixing ratio was 0% (clay shock only), 50%, 33%, and 25% of cases, and the shield shield machine continued for 1 captain (15m). The injection amount was 100% of the amount of extra excavation around the shield machine. The excavated soil was collected at the time of the test construction and brought back to carry out the particle size test at a later date. The grain composition was 21% gravel, 51% sand, 28% clay silt, and a sandy ground.

実際の工事では、シールド掘進機外周部に土水圧がかかっているので、圧力に見合うだけのエア量を供給して所定の配合を確保する。エア量は、ボイルの法則(PV=P´V´)に則り、例えば、外周の土水圧が0.1MPaの場合は大気圧下の2倍、0.3MPaの場合は大気圧下の4倍、0.4MPaの場合は大気圧下の5倍のエア量を供給する。注入箇所の土水圧は、シールド掘進機1側部に設置した土圧計の計測値を用いるが、チャンバ内圧力計、減摩材の注入圧力の計測値を用いてもよい。   In actual construction, the earth and water pressure is applied to the outer periphery of the shield machine, so an amount of air corresponding to the pressure is supplied to ensure a predetermined composition. The amount of air is in accordance with Boyle's law (PV = P'V '). For example, when the outer soil pressure is 0.1 MPa, it is twice under atmospheric pressure, and when 0.3 MPa, it is four times under atmospheric pressure. In the case of 0.4 MPa, an air amount that is five times the atmospheric pressure is supplied. As the soil water pressure at the injection site, the measured value of the earth pressure gauge installed on the side of the shield machine 1 is used, but the measured value of the in-chamber pressure gauge and the injection pressure of the antifriction material may be used.

気泡混合率とシールド掘進機1の掘進時推力の測定値平均を以下の表8に示す。全てのケースでシールド掘進機1の掘削速度は、35〜40mm/minに固定した。なお、試験施工時の地盤では、シールド掘進機1の胴体2外周側に減摩材を注入しなければ、掘進時推力が装備推力の90%以上に達することが分かっている。   Table 8 below shows the average measured values of the bubble mixing ratio and the thrust at the time of excavation by the shield machine 1. In all cases, the excavation speed of the shield machine 1 was fixed at 35 to 40 mm / min. In addition, in the ground at the time of test construction, it is known that the thrust during excavation reaches 90% or more of the equipment thrust unless an antifriction material is injected into the outer periphery side of the body 2 of the shield machine 1.

Figure 2018193689
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表8に示される結果から明らかなように、気泡混合率0%に対し、気泡混合率50%および33%では、掘進時推力を低い水準で維持することができた。気泡を混合することによってコストダウンが可能であることが確認できた。また、気泡混合率25%にすると、掘進時推力が著しく下がった。そのまま注入を継続すると、シールド掘進機1の胴体自体が、掘削時のカッタヘッド3の正回転方向と逆方向にローリングし始めた。このため、掘削を一時停止してカッタヘッド3を逆回転させてローリング修正した。このような結果により、注入量自体も大幅に減じることができた。   As is clear from the results shown in Table 8, the thrust at the time of excavation could be maintained at a low level at the bubble mixing ratio of 50% and 33% with respect to the bubble mixing ratio of 0%. It was confirmed that the cost could be reduced by mixing bubbles. In addition, when the bubble mixing ratio was 25%, the thrust during excavation was significantly reduced. When the injection was continued as it was, the fuselage itself of the shield machine 1 began to roll in the direction opposite to the forward rotation direction of the cutter head 3 during excavation. For this reason, the excavation was temporarily stopped and the cutter head 3 was reversely rotated to correct the rolling. As a result, the injection amount itself could be greatly reduced.

以上により、気泡入り減摩材をシールド掘進機1の胴体2と掘削地山との間に注入すると、摩擦低減効果により掘進時推力が低減し、高速施工を実現して生産性を向上できることが確認された。   As described above, when the antifriction material containing air bubbles is injected between the body 2 of the shield machine 1 and the excavated ground, the thrust during excavation is reduced due to the friction reducing effect, and high-speed construction can be realized to improve productivity. confirmed.

本発明の気泡入り減摩材および気泡入り流動化材は、気泡の持つ体積可変性を長く保持することができるとともに水希釈に強く、しかも実質的な減摩材(流動化材)となる可塑状粘土の使用量を削減することができるという特性を有していることから、シールド掘進機の掘進時の摩擦低減や、掘削抵抗低減の用途に好適に用いることができ、産業上の利用可能性が大である。   The foamed antifriction material and the foamed fluidizing material of the present invention can retain the volume variability of the bubbles for a long time, are resistant to water dilution, and are a plastic that is a substantial antifriction material (fluidizing material). Since it has the characteristic that the amount of clay used can be reduced, it can be used suitably for applications such as reducing friction when drilling shield shield machines and reducing excavation resistance. Sex is great.

1 シールド掘進機
2 胴体
3 カッタヘッド
4 気泡入り減摩材・流動化材注入装置
5 混合装置
6 発泡ガン
10 ラインミキサ部
11 第1合流部
12 第2合流部
13 A液ライン
14 A液タンク
15 B液ライン
16 B液タンク
17 起泡溶液ライン
18 起泡溶液タンク
19 エアライン
20 エアコンプレッサ
21 気泡ライン
22 注入口
23 減摩材注入ノズル
24 減摩材吐出口部
25 減摩材ライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shield machine 2 Body 3 Cutter head 4 Foamed antifriction material / fluidizing material injection device 5 Mixing device 6 Foaming gun 10 Line mixer section 11 First merge section 12 Second merge section 13 A liquid line 14 A liquid tank 15 B liquid line 16 B liquid tank 17 Foaming solution line 18 Foaming solution tank 19 Air line 20 Air compressor 21 Bubble line 22 Inlet 23 Antifriction material injection nozzle 24 Antifriction material discharge port 25 Antifriction material line

Claims (8)

シールド掘進機と掘削対象の地山との間に充填されて両者間の摩擦を軽減する気泡入り減摩材において、
(a)粘土鉱物の土状集合体であるクレーサンド、
(b)水、
(c)起泡剤を含有する起泡溶液に気体を吹き込んで生成される気泡および
(d)塑性強度を高める塑強調整剤
を含有してなることを特徴とする気泡入り減摩材。
In the antifriction material with air bubbles that is filled between the shield machine and the ground to be excavated to reduce friction between the two,
(A) clay sand which is a clay-like aggregate of clay minerals,
(B) water,
(C) A foamed antifriction material comprising bubbles generated by blowing a gas into a foaming solution containing a foaming agent, and (d) a plastic strength modifier that increases plastic strength.
シールド掘進機の前方またはチャンバにおいて掘削土に添加される流動化材において
(a)粘土鉱物の土状集合体であるクレーサンド、
(b)水、
(c)起泡剤を含有する起泡溶液に気体を吹き込んで生成される気泡および
(d)塑性強度を高める塑強調整剤
を含有してなることを特徴とする気泡入り流動化材。
(A) clay sand, which is a soil-like aggregate of clay minerals, in the fluidizing material added to the excavated soil in front of the shield machine or in the chamber;
(B) water,
(C) A bubble-containing fluidizing material comprising bubbles generated by blowing a gas into a foaming solution containing a foaming agent, and (d) a plastic strength modifier that increases the plastic strength.
シールド掘進機と掘削対象の地山との間に充填されて両者間の摩擦を軽減する気泡入り減摩材の製造方法であって、
粘土鉱物の土状集合体であるクレーサンドを含有するクレーサンド水溶液と、起泡剤を含有する起泡溶液に気体を吹き込んで生成される気泡とを混合した後に、塑性強度を高める塑強調整剤を添加することを特徴とする気泡入り減摩材の製造方法。
A method for producing a foamed antifriction material that is filled between a shield machine and a natural ground to be excavated to reduce friction between the two,
Plastic strength adjustment to increase the plastic strength after mixing the clay sand aqueous solution containing clay sand, which is a clay mineral earth-like aggregate, and the bubbles generated by blowing gas into the foaming solution containing foaming agent A method for producing a foamed antifriction material, comprising adding an agent.
シールド掘進機の前方またはチャンバにおいて掘削土に添加される気泡入り流動化材の製造方法であって、
粘土鉱物の土状集合体であるクレーサンドを含有するクレーサンド水溶液と、起泡剤を含有する起泡溶液に気体を吹き込んで生成される気泡とを混合した後に、塑性強度を高める塑強調整剤を添加することを特徴とする気泡入り流動化材の製造方法。
A method for producing a bubbled fluidizing material added to excavated soil in front of or in a chamber of a shield machine
Plastic strength adjustment to increase the plastic strength after mixing the clay sand aqueous solution containing clay sand, which is a clay mineral earth-like aggregate, and the bubbles generated by blowing gas into the foaming solution containing foaming agent A method for producing a fluidized material with bubbles, comprising adding an agent.
シールド掘進機を用いたシールド工法において、
粘土鉱物の土状集合体であるクレーサンドを含有するクレーサンド水溶液と、起泡剤を含有する起泡溶液に気体を吹き込んで生成される気泡とを混合した後に、塑性強度を高める塑強調整剤を添加して得られる気泡入り減摩材を、シールド掘進機と掘削対象の地山との間に充填することを特徴とするシールド工法。
In the shield method using a shield machine,
Plastic strength adjustment to increase the plastic strength after mixing the clay sand aqueous solution containing clay sand, which is a clay mineral earth-like aggregate, and the bubbles generated by blowing gas into the foaming solution containing foaming agent A shield construction method characterized by filling an antifriction material containing bubbles obtained by adding an agent between a shield machine and a natural ground to be excavated.
大気圧下で前記起泡溶液に吹き込む気体の吹込み量を基準に、シールド掘進機の周面に作用する圧力に応じて、前記起泡溶液に吹き込む気体の吹込み量を調整する請求項5に記載のシールド工法。   6. The amount of gas blown into the foaming solution is adjusted according to the pressure acting on the peripheral surface of the shield machine based on the amount of gas blown into the foaming solution under atmospheric pressure. Shield construction method described in 1. シールド掘進機を用いたシールド工法において、
粘土鉱物の土状集合体であるクレーサンドを含有するクレーサンド水溶液と、起泡剤を含有する起泡溶液に気体を吹き込んで生成される気泡とを混合した後に、塑性強度を高める塑強調整剤を添加して得られる気泡入り流動化材を、シールド掘進機の前方またはチャンバにおいて掘削土に添加することを特徴とするシールド工法。
In the shield method using a shield machine,
Plastic strength adjustment to increase the plastic strength after mixing the clay sand aqueous solution containing clay sand, which is a clay mineral earth-like aggregate, and the bubbles generated by blowing gas into the foaming solution containing foaming agent A shielding method characterized by adding a fluidized material containing bubbles obtained by adding an agent to excavated soil in front of a shield machine or in a chamber.
大気圧下で前記起泡溶液に吹き込む気体の吹込み量を基準に、シールド掘進機の前面に作用する圧力に応じて、前記起泡溶液に吹き込む気体の吹込み量を調整する請求項7に記載のシールド工法。

The amount of gas blown into the foaming solution is adjusted according to the pressure acting on the front surface of the shield machine based on the amount of gas blown into the foaming solution under atmospheric pressure. The shield method described.

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