JP2553610B2

JP2553610B2 - 軟弱性土砂の改良工法及びその改良剤

Info

Publication number: JP2553610B2
Application number: JP63032508A
Authority: JP
Inventors: 重義三浦; 浩田中; 順次川西; 徳重小倉; 紀雄日紫喜; 繁幸高木
Original assignee: Konoike Construction Co Ltd
Current assignee: Konoike Construction Co Ltd
Priority date: 1988-02-15
Filing date: 1988-02-15
Publication date: 1996-11-13
Anticipated expiration: 2011-11-13
Also published as: JPH01207384A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、建設工事において発生する掘削残土のうち
軟弱性を示す土砂に対して、その軟弱性を改良するため
の改良工法とその改良剤に関する。

従来の技術及び発明が解決しようとする課題建設工事では、ビル建物に地下部分を構築するために
地下を掘削したり、上水道や下水道管或いは共同溝など
を敷設するために、シールド工法などによって地下に横
孔を掘削したりして、大量の土砂を搬送することが多
い。その際、水分含量の少ない硬い良質な地山を掘削し
て、その掘削した土砂を運搬するようなときには、長時
間の走行運搬の振動や急発進急制動等で積荷の土砂に力
が加わっても土砂は流動化したり荷台からこぼれ落ちた
りしない。

しかし、地下水位より下の軟弱粘性土の水中掘削工法
やベントナイト・粘土のスラリーを添加して掘削する工
法などにおいては掘削した土砂は水分含量が高く、最初
から流動性があるか、或いはダンプトラックの走行運搬
による振動で流動性を示すようになりダンプトラックで
運搬中急発進・急制動や曲線走行時に積荷に力が働き、
流動化した土砂が荷台からこぼれ落ち易くなる。これを
防ぐために良質な土砂の積載量の半分以下の積載量で運
搬せざるを得ず、極めて不経済となる。

このように、土砂の含水量が高いものでは、振動など
によって、次第に流動しやすくなる軟弱な性質があるた
めに、大量に山積しにくいという難点があり、従来から
運搬取り扱い上、種々の問題点があった。

そこでこのような軟弱で流動化しやすい性質を改良す
る方法として、土砂中に含まれている水分を除去する目
的で、従来は大きな敷地面積の場所に広げて仮置して天
日乾燥するか、又は機械的に脱水機を用いて脱水して含
水量を減少させるか、或いはセメント系固化材若しくは
生石灰を添加混合して、含水量を減らすと共に、混合し
た土砂の強度を強くするなどの方法が行われてきた。

このうち、セメント系固化材を添加混合して、軟弱性
土砂中に含まれている水分を利用し、固化材の硬化反応
を進めさせることによって土砂の強度を強くする軟弱改
良工法では、添加された土砂全体が強いアルカリ性にな
るために、軟弱性を改良した後の土砂の取り扱いの際に
問題を残す場合も多い。

又、生石灰を添加し、水分と消化反応を行わせて、水
分を減少させることによる改良工法も、混合した土砂全
体がアルカリ性のまま残留するという欠点がある。

更に、機械的な脱水では、大量の軟弱な土砂を取り扱
うときには、大型の機械設備となることが避けられず、
経済的に高価となる難点がある。

以上のような含水量が多くて流動化しやすい軟弱な土
砂は、地下水位が高く、土中に含水量が多い地盤を掘削
する場合に発生してくるだけではなく、シールド工法
や、場所打ち杭工法或いは地中連続壁工法などで工事を
行う場合に、これらの工法においては掘削時に地盤の崩
壊を防止する目的で泥水を用いて施工するため、たとえ
含水量の少ない地盤を掘削しても、掘削した地山の土砂
と泥水とが、混じり合ってしまう結果、含水量の多い軟
弱な土砂が多量に発生してくることは避けられないとい
う問題がある。

課題を解決するための手段本発明者らは、以上のような種々の問題を改良するた
めに鋭意検討した結果、改良しようとする土砂に対し薬
剤を添加した後もその土質の酸性、アルカリ性が何ら変
化するようなこともなく、更に薬剤の混合後はセメント
系固化材を添加した場合のように、硬化反応を進めるた
めの静置時間を必要とすることなく、直ちに軟弱な土砂
の土質性状が改良されて、大量の土砂の取り扱い運搬な
どが容易となるような経済的な改良工法及びその薬剤を
見い出し、本発明を完成するに至った。

かくして、本発明はそのような薬剤を軟弱な土砂の土
質性状改良に用いる改良工法、および該薬剤を主成分と
する改良剤を提供するものである。

本発明の改良剤は、軟弱で流動しやすい土砂に添加混
合して軟弱な性質を改良する工法に於いて使用する、土
砂の土質性状改良用の水溶性物質を主成分とするもの
で、これには水溶性の多糖類、変性多糖類が包含され
る。

ここに、多糖類とはグルコース、マンノース、フラク
トースの如き糖類を構成単位とした高分子化合物をい
い、変性多糖類とは多糖類の化学構造を修飾することに
よって得られる高分子化合物をいう。

本発明の改良剤に使用することのできる多糖類として
は、澱粉、アルギン酸塩、ペクチン、グアーガム、タラ
ガム、ローカストビーンガム、タマリンド、サイリュー
ムガム、アラビヤガム、トラガントガム、カラヤガム、
ガッティーガム、カラギーナン、キサンタンガム、デキ
ストラン又はプルランが挙げられる。

又、変性多糖類としては、これらの澱粉、アルギン酸
塩、ペクチン、グアーガム、ローカストビーンガム、ア
ラビアガム、トラガントガム、カラヤガム、ガッティー
ガム、カラギーナン、キサンタンガム、デキストラン又
はプルラン等の多糖類にカチオン化、カルボキシメチル
化、ヒドロキシエチル化、ヒドロキシプロピル化、シア
ノエチル化、リン酸エステル化、酢酸エステル化、架橋
化、カチオン性ポリマーのグラフト化又はアルファー化
等の処理を単独若しくは２種以上組合せて処理したもの
並びにカルボキシメチセルロースナトリウム、メチルセ
ルロース、ヒドロキシエチルセルロース又はヒドロキシ
プロピルセルロース等のセルロース誘導体が挙げられ
る。

前記多糖類の変性に用いられる薬剤としては、２−ジ
エチルアミノエチルクロライド、３−ジエチルアミノ−
1,2−エポキシプロパン、３−ジブチルアミノ−1,2−エ
ポキシプロパン、２−クロロエチルトリメチルアンモニ
ウムクロライド、グリシジルトリメチルアンモニウムク
ロライド等のカチオン化剤、モノクロル酢酸、酸化エチ
レン、酸化プロピレン、アクリロニトリル、酢酸ビニ
ル、無水酢酸、メタリン酸、リン酸ナトリウム、リン酸
カルシウム等のエーテル化又はエステル化剤、ホルムア
ルデヒド、エピクロルヒドリン、オキシ塩化リン、トリ
メタリン酸ナトリウム、ポリリン酸、ジイソシアネート
等の架橋剤が挙げられる。これらのエーテル化剤、エス
テル化剤又は架橋剤は、前記多糖類にそれぞれ単独又は
併用して作用させることができる。

アルファー化とは、多糖類の懸濁液をドラムドライヤ
ーで処理するか、又はアルカリ薬剤で処理し糊済剤化さ
せることをいう。

好ましい変性多糖類の１つは、置換度0.01〜3.0で、
かつ30℃、１％のブルックフィールド粘度1000センチポ
イズ以上であるヒドロキシプロピルエーテル及び／又は
カチオンエーテルのグアーガム（変性多糖類（Ａ）と称
する）である。また、置換度0.01〜0.5の４級アンモニ
ウム変性カチオンエーテル化した澱粉又はグアーガムを
幹ポリマーとし、４級アンモニウム変性したカチオン性
置換基をグラフト側鎖に有し、該グラフト側鎖の窒素含
有量が幹ポリマー100部（重量部、以下同じ）に対して
0.01〜3.0部よりなり、30℃、１％（重量％、以下同
じ）の水溶液のブルックフィールド粘度1000センチポイ
ズ以上である変性された澱粉又はグアーガム（変性多糖
類（Ｂ）と称する）も好ましく、変性多糖類（Ｂ）は、
以下のようにして製造される。

すなわち、置換度0.001〜0.5の４級アンモニウム変性
カチオンエーテル化した澱粉又はグアーガムに４級アン
モニウム塩基含有の単量体を必須としてグラフト共重合
するか、もしくは澱粉又はグアーガムに水酸基、アルキ
ルエステルカルボキシレート基、グリシジル基、ハロゲ
ン含有アルキル基等を含有する単量体より選ばれる一種
又は二種以上を必須単量体としてグラフト共重合したの
ち、ハロゲン化アルキル４級アンモニウム塩、３級アミ
ン、４級化アミノアルコールより選ばれる一種又は二種
以上のカチオン化剤により幹ポリマーの澱粉又はグアー
ガム部分およびグラフト側鎖に４級アンモニウム変性し
たカチオン性置換基を導入することにより製造される。

尚、ここで、置換度とはグルコース残基１個当たりに
付加しているエーテル基の数の平均をいう。又、グラフ
ト側鎖の窒素含有量とは幹ポリマーである澱粉又はグア
ーガム100部に対するグラフト側鎖の窒素含有量（％）
をいう。

また、前記４級アンモニウムを導入する方法と同様に
３級アミンを導入した後、４級化することも本発明に含
まれる。

４級アンモニウム変性カチオンエーテル化剤としては
３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモ
ニウムクロライド、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピ
ルトリエチルアンモニウムクロライド、２−クロロエチ
ルトリメチルアンモニウムクロライド等のハロゲン化ア
ルキル４級アンモニウム塩等のカチオン化エーテル化剤
が挙げられる。４級アンモニウム塩基含有単量体として
は、N,N,N−トリメチル−Ｎ−アクリロイロキシエチル
アンモニウムクロライド、N,N,N−トリエチル−Ｎ−ア
クリロイロキシエチルアンモニウムクロライド、２−ヒ
ドロキシ−３−アクリロイロキシプロピルトリメチルア
ンモニウムクロライド等のN,N,N−トリアルキル−Ｎ−
アクリロイロキシアルキルアンモニウム塩、N,N,N−ト
リメチル−Ｎ−メタクリロイロキシアルキルアンモニウ
ムクロライド、N,N,N−トリエチル−Ｎ−メタクリロイ
ロキシアルキルアンモニウムクロライド、２−ヒドロキ
シ−３−メタクリロイロキシプロピルトリメチルアンモ
ニウムクロライド等のN,N,N−トリアルキル−Ｎ−メタ
クリロイロキシアルキルアンモニウム塩が挙げられる。

モノエチレン性不飽和アルコールたとえば（メタ）ア
リルアルコール、ポリオール（アルキレングリコール、
グリセリン、ポリオキシアルキレングリコール等）のモ
ノエチレン性不飽和エステルまたはエーテルたとえばヒ
ドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロ
ピル（メタ）アクリレート、トリエチレングリコール
（メタ）アクリレート、ポリ−オキシエチレン−オキシ
プロピレン（ランダムまたはブロック）グリコールモノ
（メタ）アクリエーテル等の水酸基含有単量体を澱粉又
はグアーガムにグラフト共重合するか、酢酸ビニル等を
グラフト共重合した後加水分解し水酸基含有のグラフト
側鎖を幹ポリマーである澱粉又はグアーガムの水酸基の
エーテル化剤と同様の前記ハロゲン化アルキル４級アン
モニウム塩をグラフト変性後の水酸基に作用させて４級
アンモニウム塩をグラフト側鎖あるいはグラフト側鎖と
幹ポリマーである澱粉又はグアーガムに導入する。

アルキルエステルカルボキシレート含有単量体として
はアクリル酸メチル、アクリル酸エチル等アクリル酸ア
ルキルエステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エ
チル等のメタクリル酸アルキルエステルが挙げられ、こ
れらのエステルに対する４級カチオン化剤としては、ト
リメチルアミノエチルクロライドアルコール等、トリア
ルキルアミノアルキル塩アルコールが挙げられ、前記カ
ルボキシアルキルエステルとのエステル交換によりグラ
フト変性後、４級アンモニウム塩基が導入される。

グリシジル基含有単量体としては、グリシジルアクリ
レート、グリシジルメタクリレート、グリシジルアリル
エーテル、グリシジルビニルエーテル等が挙げられ、こ
れらの単量体を澱粉又はグアーガムにグラフトした後、
トリメチルアミン、トリエチルアミン等の３級アルキル
アミンをグリシジル基に作用することによりグラフト側
鎖に４級アンモニウム塩基が導入される。

ハロゲン含有のアルキル基を有する単量体としては、
３−クロロ、２−ヒドロキシプロピルアクリレート等の
ハロゲン化アルキルアクリレートおよびメタクリレー
ト、塩化ビニル、塩化アリル等の不飽和ハロゲン化アル
キル性エチレン単量体が挙げられ、これらの単量体を澱
粉又はグアーガムにグラフト重合した後、トリメチルア
ミン、トリエチルアミン等のトリアルキルアミンを作用
させることによりグラフト側鎖に４級アンモニウム塩基
が導入される。

本発明において原料物質として用いる澱粉は、馬鈴薯
澱粉、甘薯澱粉、トウモロコシ澱粉、モチトウモロコシ
澱粉、高アミローストウモロコシ澱粉、小麦澱粉、米澱
粉、タピオカ澱粉、サゴ澱粉などの天然澱粉やこれらの
分解物、アミロースやアミロペクチン分画物、架橋澱
粉、エーテル化澱粉、酸化澱粉、エステル化澱粉、酸処
理澱粉、グラフト変性澱粉、酵素処理澱粉、デキストリ
ンなどの化工澱粉、小麦粉、トウモロコシ粉、切干甘
薯、切干タピオカなどの澱粉含有物が挙げられる。

又、前記の多糖類及び変性多糖類を混合したもの又は
前記の多糖類及び／又は変性多糖類に無機物又は界面活
性剤の１種以上が混合されたものも使用することができ
る。

ここに、無機物としては沈降微細シリカ、水和シリカ
ゲル、脱水シリカゲル、天然又は合成のアルミナ水和
物、天然又は合成のゼオライト、フライアッシュ、ケイ
酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウ
ム、焼キセッコウ又は２水セッコウが挙げられる。

界面活性剤としてはオレイン酸ソーダ石鹸、脂肪酸カ
リ石鹸等の脂肪酸塩あるいはラウリル硫酸ナトリウム、
高級アルコール硫酸エステル塩、ラウリルアルコール硫
酸エステル・トリエタノールアミン塩、ラウリルアルコ
ール硫酸エステルアンモニウム塩等の高級アルコール硫
酸エステル塩あるいはドデシルベンゼンスルホン酸塩、
アルキルナフタレンスルホン酸塩等のアルキルベンゼン
スルホン酸塩及びアルキルナフタレンスルホン酸塩ある
いはナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ジアルキ
ルスルホコハク酸塩あるいはジアルキルリン酸エステル
塩あるいはポリオキシエチレンアルキル硫酸塩、ポリオ
キシエチレンアルキルフェニル硫酸エステル塩等のポリ
オキシエチレン硫酸塩等のアニオン性界面活性剤、ポリ
オキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレン
ステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェ
ノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノール
エーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル及び
ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテルあるい
はソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノステアレ
ート、ソルビタンジステアレート、ソルビタンモノオレ
エート、ソルビタンセスキオレエート、ソルビタントリ
オレエート等のソルビタン脂肪酸エステルあるいはポリ
オキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシ
エチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチ
レンソルビタンモノオレエート等のポリオキシエチレン
ソルビタン脂肪酸エステルあるいはポリエチレングリコ
ールモノラウレート、ポリエチレングリコールモノステ
アレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ポ
リエチレングリコールモノオレエート等のポリオキシエ
チレンアシルエステルあるいはオキシエチレンオキシプ
ロピレンブロックポリマーあるいはオレイン酸モノグリ
セライド等の脂肪酸モノグリセライド等のノニオン性界
面活性剤、ラウリルアミンアセテート、硬化牛脂アミン
アセテート、硬化牛脂プロピレンジアミンジオレエー
ト、硬化牛脂プロピレンジアミンジアセテート等のアル
キルアミン塩或いはラウリルトリメチルアンモニウムク
ロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライ
ド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ア
ルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライド、アル
キルアミドメチルピリジニウムクロライド、ラウリルピ
コリニウムクロライド等の第４級アンモニウム塩等のカ
チオン界面活性剤が挙げられる。

以上列挙したものの中で特に以下に挙げるものが好適
に用いることができる。

つまり、置換度0.01〜3.0にヒドロキシプロピルエー
テル化されたグアーガム（変性多糖類（Ａ））は、グア
ーガム本来の溶解度が増加し、急激に水和する為に、吸
水・保水能が大幅に改善される。且つ、Ca²⁺塩等の多価
イオンを含む各種塩類の高濃度下、又は広いpH領域に於
いても、その特性は維持される為、土壌中の種々の条件
下に於いてもその特性は安定である。加えて、その１％
水溶液のブルックフィールド粘度が1000センチポイズ以
上という高粘度を示す高分子量薬剤である為、高分子力
による吸着橋架け効果が発現され、軟弱性土砂の改良効
果が著しく高められる。

又、置換度0.01〜3.0にカチオンエーテル化されたグ
アーガム（変性多糖類（Ａ））は、グアーガム本来の特
性はもちろん、カチオン特性の挙動を示す為、軟弱性土
砂の負に帯電したコロイド粒子に対して、界面電位を中
和する作用を示し、凝集状態を形成させる。更に前記の
ヒドロキシプロピルエーテル化されたグアーガムと同様
の高分子力による吸着橋架け効果が発現される。

又、変性多糖類（Ｂ）は、前記のカチオン化の効果が
更に高く、グラフト側鎖にもカチオン性の高分子が結合
され高分子力による吸着橋架け効果も更に高められてい
るため、軟弱性土砂の改良効果が著しく高められる。

更に、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム又は
焼キセッコウ又は２水セッコウである無機物（Ｃ）、ラ
ウリルアミンアセテート、ステアリルトリメチルアンモ
ニウムクロライド又はジステアリルジメチルアンモニウ
ムクロライドである界面活性剤（Ｄ）が挙げられ、これ
らは混合することによって、軟弱性土砂のコロイド粒子
に対し凝集作用の相乗効果を与え、軟弱性土砂の改良効
果が顕著となる。

その組合せ、混合割合（重量比）は、任意に定められ
るが、変性多糖類（Ａ）：（Ｂ）＝99.9〜5:0.1〜95、
多糖類：変性多糖類（Ｂ）＝0.1〜95:99.9〜５、変性多
糖類（Ａ）及び／又は（Ｂ）：無機物（Ｃ）＝99.9〜5:
0.1〜95又は変性多糖類（Ａ）及び／又は（Ｂ）：界面
活性剤（Ｄ）＝99.9〜80:0.1〜20のものが好適に使用す
ることができる。

又、本発明の改良剤は天然の水溶性の多糖類又は変性
多糖類を主成分としているので、生分解し、環境に悪影
響を及ぼさないが、生分解すると臭気を放つので、香料
を適量添加することによって、固形化された泥土が生分
解されるときの悪臭を防ぐことができる。

その他、ポリアクリル酸ナトリウム、アニオン性、ノ
ニオン性又はカチオン性のポリアクリルアミド、ジメチ
ルアミノエチルメタクリレート、ポリビニルピロリド
ン、ポリエチレンイミン又はポリエチレンオキシド等の
アニオン性、ノニオン性又はカチオン性の合成ポリマー
も本発明の改良剤と共に添加して効果を上げることがで
きる。

本発明の改良剤は水溶性の多糖類または変性多糖類を
主成分とするものであるが、取り扱う形態としては粉末
状のものが好ましい。それは含水量の多い軟弱性土砂に
添加すれば、その土砂中に含まれている水分は、改良剤
の溶解のために吸収されるため、土砂中の含有水分量が
減少する結果となり、改良剤添加後の土砂は、含水量が
減って軟弱流動性が改良されるからである。

しかし、粉末状態で添加することが難しい場合には、
あらかじめ比較的濃厚な改良剤を水に懸濁させた泥状物
として添加したり、あるいは、エチレングリコールとか
プロピレングリコールのような改良剤には溶解膨潤作用
を示さないが、土砂中の水分とは容易に混じり合うよう
な水溶性の物質を用いて、あらかじめ改良剤を懸濁させ
た泥状物として軟弱性土砂に添加混合すれば、粉末状態
のまま混合するよりも混合操作が容易になる場合もあ
る。さらに水に懸濁させた泥状物とする場合に、水溶性
の改良剤がいくらかでも水に溶解もしくは膨潤するのを
軽減させる目的で水にあらかじめ塩化ナトリウムや硫酸
ナトリウムのような水溶性塩類を溶解させた水溶液を用
いて改良剤の懸濁泥状物を調製した後、軟弱性土砂に混
合することも容易に行うことができる。

このような改良剤を軟弱性土砂に混合するには、大量
の土砂に少量の改良剤を均一に、しかもできるだけ短時
間に混合する必要があるが、これには、例えば地中に穴
を掘ってその中に軟弱性土砂をいれ、これに上から改良
剤をふりまき、つぎにバックホーとかクラムシェルで混
合する方法が簡便であり、またバックホーとかクラムシ
ェルは多くの建設現場で普遍的に使用されている建設機
械であり、容易に使用することができるので、しばしば
改良剤の混合に好んで用いられる。

しかしながら、含水量が多く軟弱で流動性のある土砂
に対して、少量の粉末状の改良剤を短時間に均一に混合
することは、なかなか容易ではない。このため、この混
合方法について種々検討した結果、水平の回転軸をもつ
２軸混合機を用いれば、大量の軟弱性土砂に対して少量
の粉末状改良剤を比較的短い時間で、均一性よく混合で
きることがわかった。このような混合装置では、装置底
部の土砂が攪拌されながら上部にまき上げられ、混合装
置の表面に添加された少量の粉末状改良剤と接し、その
まま混じりあいつつ、しだいに装置の底部へ移動し、再
び上部へ攪拌されながら上昇してゆく混合動作が行われ
るので、少量の粉末状改良剤を極めて効率よく、改良し
ようとする軟弱性土砂の全体にわたって均一に混合する
ことができる。

このようにして混合されると、極めて短時間に改良剤
の改良作用が働き、軟弱で流動性を示していた土砂は、
急速にその性質が改良されて、流動性が失われた好まし
い土砂の性状をもつものとなる。したがって、はじめに
この水平回転軸２軸混合機に改良しようとする土砂をい
れるときには、土砂が軟弱で流動性があるために容易に
いれることができても、改良後は流動性が失われてしま
ったものとなるので、混合機から取り出すことは極めて
難しいものとなる。

そこで、この取り出し方法についても種々検討した結
果、混合機の底部に開口部分を設けておき、改良しよう
とする土砂と改良剤とを混合中は、開口部分を閉じてお
き、改良後は、開口部を開いて、重力作用によって、混
合機の下へ落し出す方式を採ることによって、極めて容
易に改良後の土砂を採り出し得ることがわかった。

またシールド推進工法において、軟弱で流動性の掘削
土砂が発生する場合には、掘削された土砂はシールド機
に内蔵されているスクリューコンベヤーで搬送されるの
で、このスクリューコンベヤーの適切な個所から、改良
剤を添加すれば、スクリューの回転に伴って、土砂と改
良剤は容易に攪拌され混合されながら、搬送されるの
で、スクリューコンベヤーの出口付近では、軟弱流動性
が改良された土砂となって取り出され、以後の取り扱い
が極めて容易なものとなり、このようなスクリューコン
ベヤーを利用した改良剤の混合工法はシールド工法にお
いては、極めて好ましい改良工法である。

つぎに改良剤の軟弱性土砂に対する添加量は、土砂1m
³当たりに0.1ないし100kgであり、好ましくは１ないし1
0kgであるが、この添加量は一義的に決めることはでき
ず、土砂中の水分含量により変動する。すなわち、土砂
中に含まれる水分が多ければ多いほど、その土砂は、よ
り一層軟弱で流動性をもったものとなるが、この含水量
の多寡の程度以外に土砂の粒度分布によっても、軟弱で
流動性を示す程度は大きく異なってくる。それは、土砂
の粘度が粗大になればなる程、同じ含水量であっても、
しだいに流動性が強く現われてくるからである。

したがって、このような土砂に対して、流動性を失う
ようになるまでに加えなければならない改良剤の量は多
くする必要があるが、その範囲は多くの現場使用の結果
からみて、改良しようとする土砂1m³当たりに、0.1ない
し100kgであり、大部分の現場発生軟弱土砂について
は、1m³当たり、１ないし10kgで良好な結果が得られ
る。ここにおいて100kg以上に多くを加えるときは、改
良剤はその主成分が有機物であるから、改良後の土砂は
有機物が相当多量に加えられた結果としての有機質上の
性質を帯びてくることとなって、好ましい土質性状を示
さなくなってくるので、添加する改良剤は100kgを限度
とすべきである。

作用本発明によれば軟弱性土砂の改良において、改良処理
作業の簡略化とその改良処理物の運搬費等の経費が低減
でき、軟弱性土砂の改良処理費用を下げる事ができる。

実施例以下に実施例を示し本発明を具体的に説明するが、こ
れら実施例に限定されるものではない。

実施例１笠岡粘土15kg、ベントナイト（クニゲルＶ−１）2.3k
g、水23kgをミキサーで攪拌混合して一夜間放置し、加
泥材を作泥した。この加泥材4.2kgを二軸ミキサー（容
量20）に取り、更に砂利6kg、砂7.5kg、シルト1.5k
g、水1.5kgを添加し、10分間混合して、加泥シールド残
土を調製した。この加泥シールド残土１に対して、改
良剤を１〜5gの範囲で添加し、１分間攪拌混合して改良
処理を終わった土砂のスランプ評価を行った。その結果
を表−１に示す。

ヒドロキシプロピル化グアーガムとラウリルアミンア
セテート、カチオン化澱粉−ポリ−３−メタアクリルオ
キシ−２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム
クロライド、あるいは強カチオン性ポリアクリルアミド
との混合物は改良効果が優れた結果であった。その中で
も特にヒドロキシプロピル化グアーガムとカチオン化澱
粉−ポリ−３−メタアクリルオキシ−２−ヒドロキシプ
ロピルトリメチルアンモニウムクロライドとを混合した
改良剤が群を抜いて優れた結果であった。かつ、改良処
理の終わった土砂は粘着性が全くなく、処理機械設備に
付着せず、取り出し時の剥離性が良好であった。

スランプ評価は、JIS−Ａ−1101におけるコンクリー
トのスランプ試験方法に従って、コンクリートの代わり
に改良処理の終わった土砂を用いて測定した。測定は、
改良剤を添加混合して、10分間経過した後、直ちに、ス
ランプコーンに改良処理後の土砂を、詰め始めてから詰
め終わるまでの時間を３分以内となるようにして詰め、
詰め終わって直ちに、スランプコーンを静かに鉛直に引
き上げて、改良処理土砂の中央部におけるさがりを測
り、これをスランプとし、スランプの測定結果でもって
改良効果の優劣を比較した。また、ダンプトラックなど
に積載して走行したとき、走行の途中で振動によって、
流動化するかどうか、あるいは、ベルトコンベヤーで搬
送中に流動化するかどうかの判定をスランプから一義的
に決定するのは、土砂の粒度分布が異なれば、大幅に変
動することから極めて難しいものではあるが、多くの実
際の工事における多数の土砂を取り扱ってきた経験から
すれば、一応の目安としては、スランプが7cm以上の大
きな値を示すものは、流動化しやすい軟弱な土砂である
とみなすことができる。従って、保型性の判定は、一応
の目安として、スランプが7cm以下のものを保型性良好
とみなすことができる。◎…優良、○…良好、△…可、
×…不適。

粘度は、各濃度においてBM型回転粘度計にて、30℃、
30R.P.Mにおいて測定した。

置換度とは、エーテル化度、エステル化度を表わし、
グルコース残基１個当たりの置換水素基の平均値であ
る。

実施例２笠岡粘土12.6kg、パルプ短繊維0.5kg、カルボキシメ
チルセルロースナトリウム78g、水23.2kgをミキサーで
攪拌混合して一夜間放置し、加圧推進工法に使用する掘
削添加材としての泥水を作泥した。この掘削添加材3.4k
gを二軸ミキサー（容量20）に取り、更に、砂利6kg、
砂7.5kg、シルト1.5kg、水1.5kgを添加し、10分間混合
して、加圧推進工法残土を調製した。この加圧推進工法
残土１に対して、改良剤を１〜4gの範囲で添加し、１
分間攪拌混合して改良処理残土のスランプ評価を行っ
た。その結果を表−２に示す。

カチオン性を示すものが優れた結果であった。

なお、強カチオン性ポリアクリルアミドを使用して処
理した土砂は粘着性があり、処理機械設備に付着すると
いう問題があった。

実施例３大阪市内のビル建設現場において、地下構造物に構築
にあたり地下を掘削したときに発生した、含水比（61.6
％）のシルト質残土を用い、このシルト質残土１に対
して、改良剤を1.5g、3g添加し、１分間攪拌混合して改
良処理残土のスランプ評価を行った。その結果を表−３
に示す。

ヒドロキシプロピル化グアーガムとラウリルアミンア
セテート、カチオン化澱粉−ポリ−３−メタアクリルオ
キシ−２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム
クロライドあるいは強カチオン性ポリアクリルアミドと
の混合物は改良効果が優れた結果であった。

発明の効果以上に述べたように、本発明は軟弱性土砂の改良処理
作業の簡略化とその改良処理物の運搬費等の経費が低減
でき、軟弱性土砂の改良処理費用を下げる事ができると
いう効果が得られるものである。加えて、本改良剤は天
然物である多糖類およびその変性物である変性多糖類を
主成分としている為、軟弱性土砂の改良処理物の環境に
及ぼす有害性もないという効果が得られるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０９Ｋ 17/52 Ｃ０９Ｋ 17/52 Ｅ２１Ｄ 9/06 ３０１Ｅ２１Ｄ 9/06 ３０１Ｓ // Ｃ０９Ｋ 103:00 (72)発明者小倉徳重兵庫県西宮市塩瀬町青葉台328 (72)発明者日紫喜紀雄大阪府吹田市山田西１―31―Ｄ―504 (72)発明者高木繁幸兵庫県宝塚市末成町13―14 (56)参考文献特開平１−176499（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シールド推進工法において、シールド機の
先頭部で掘削した土砂を取り出すために、スクリューコ
ンベヤーを用いて掘削土砂を搬送する際に、該土砂が軟
弱で流動しやすい場合に、スクリューコンベヤー内に、
水溶性の多糖類又は変性多糖類を主成分としてなる改良
剤を添加して、スクリューコンベヤー内で土砂と改良剤
の混合を行い、軟弱流動性を改良することを特徴とする
シーロード推進工法における軟弱性土砂の改良工法。
【請求項２】土砂と改良剤との混合を、水平の回転軸を
持つ２軸混合機を用いて行う請求項１記載の改良工法。
【請求項３】軟弱性改良後の改良土砂の取り出しを、２
軸混合機の底部を開くことによって行う請求項２記載の
改良工法。
【請求項４】改良剤の添加量が0.1〜100kg/m³である請
求項１〜３いずれか１項記載の改良工法。
【請求項５】シールド推進工法において、シールド機の
先頭部で掘削した土砂を取り出すために、スクリューコ
ンベヤーを用いて掘削土砂を搬送する際に、該土砂が軟
弱で流動しやすい場合に、スクリューコンベヤー内に添
加して、スクリューコンベヤー内で土砂と混合して、土
砂の軟弱流動性を改良するための改良剤であって、水溶
性の多糖類又は変性多糖類又はそれらの混合物を主成分
としてなることを特徴とするシールド推進工法における
軟弱性土砂の改良工法用改良剤。
【請求項６】多糖類が澱粉、アルギン酸塩、ペクチン、
グアーガム、タラガム、ローカストビーンガム、タマリ
ンド、サイリューガム、アラビヤガム、トラガントガ
ム、カラヤガム、ガッティーガム、カラギーナン、キサ
ンタンガム、デキストラン又はプルランである請求項５
記載の改良剤。
【請求項７】変性多糖類が請求項６記載の多糖類にカチ
オン化、カルボキシメチル化、ヒドロキシエチル化、ヒ
ドロキシプロピル化、シアノエチル化、リン酸エステル
化、酢酸エステル化、架橋化、カチオン性ポリマーのグ
ラフト化又はアルファー化処理を単独又は２種以上組合
わせて処理したものである請求項５記載の改良剤。
【請求項８】変性多糖類がセルロース誘導体である請求
項５記載の改良剤。
【請求項９】変性多糖類がカルボキシメチルセルロース
ナトリウム、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセル
ロース又はヒドロキシプロピルセルロースから選ばれる
セルロース誘導体である請求項８記載の改良剤。
【請求項１０】無機物又は界面活性剤の１種以上を混合
した請求項５記載の改良剤。
【請求項１１】無機物が沈降微細シリカ、水和シリカゲ
ル、脱水シリカゲル、天然又は合成のアルミナ水和物、
天然又は合成のゼオライト、フライアッシュ、ケイ酸ナ
トリウム、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、
焼キセッコウ又は２水セッコウである請求項10記載の改
良剤。
【請求項１２】界面活性剤が脂肪酸塩、高級アルコール
硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アル
キルナフタレンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホ
ルマリン縮合物、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキ
ルホスフェート塩、ポリオキシエチレンサルフェート
塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシ
エチレンアルキルフェノールエーテル、ソルビタン脂肪
酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エス
テル、ポリオキシエチレンアシルエステル、オキシエチ
レンオキシプロピレンブロックポリマー、脂肪酸モノグ
リセライド、アルキルアミン塩及び第４級アンモニウム
塩から選ばれる１種以上の界面活性剤である請求項10記
載の改良剤。
【請求項１３】香料を添加した請求項５又は10記載の改
良剤。
【請求項１４】変性多糖類が置換度0.01〜3.0でかつ、3
0℃、１％の水溶液のブルックフィールド粘度1000セン
チポイズ以上であるヒドロキシプロピルエーテル及び／
又はカチオンエーテル化のグアーガムである請求項５記
載の改良剤。
【請求項１５】変性多糖類が置換度0.01〜0.5の４級ア
ンモニウム変性カチオンエーテル化した澱粉又はグアー
ガムを幹ポリマーとし、４級アンモニウム変性したカチ
オン性置換基をグラフト側鎖に有し、該グラフト側鎖の
窒素含有量が幹ポリマー100重量部に対して0.03〜3.0重
量部よりなり、30℃、１％の水溶液のブルックフィール
ド粘度1000センチポイズ以上である変性された澱粉又は
グアーガムである請求項５記載の改良剤。
【請求項１６】請求項14記載の変性多糖類：請求項15記
載の変性多糖類の重量比99.9〜5:0.1〜95で両者を混合
した請求項５記載の改良剤。
【請求項１７】請求項６記載の多糖類：請求項15記載の
変性多糖類の重量比0.1〜95:99.5〜５で両者を混合した
請求項５記載の改良剤。
【請求項１８】請求項14記載の変性多糖類及び／又は請
求項15記載の変性多糖類：硫酸アルミニウム、アルミン
酸ナトリウム、焼キセッコウ又は２水セッコウである無
機物の重量比99.9〜5:0.1〜95でこれらを混合した請求
項10記載の改良剤。
【請求項１９】請求項14記載の変性多糖類及び／又は請
求項15記載の変性多糖類ラウリルアミンアセテート、ス
テアリルトリメチルアンモニウムクロライド又はジステ
アリルジメチルアンモニウムクロライドである界面活性
剤の重量比99.9〜80:0.1〜20でこれらを混合した請求項
10記載の改良剤。