JP2914608B2 - Shield method - Google Patents

Shield method

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はシールド工事の掘進時に
シールドマシンに送り込む加泥材料の粘性を確保すると
同時に,掘削されたあとの排泥を容易に固形化ができる
ようにしたシールド工法の改善に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is an improvement in a shield construction method which ensures the viscosity of a muddy material fed into a shield machine at the time of excavation in a shield construction and at the same time makes it easy to solidify wastewater after excavation. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば泥土圧式シールド工法の掘進時に
切羽(具体的にはカッターヘッドと隔壁の空間)に注入
される泥水状の材料(泥漿とも呼ばれる・・本明細書で
は加泥材料と呼ぶ)は,粉末粘土またはベントナイトに
水および調整剤を適切に配合して,比重,濃度,粘性等
を調整している。
2. Description of the Related Art For example, a muddy material (also called mud) which is injected into a face (specifically, a space between a cutter head and a partition wall) at the time of excavation in a mud pressure shield method, is referred to as a mud material in this specification. In this method, specific gravity, concentration, viscosity, etc. are adjusted by appropriately mixing water and a modifier with powdered clay or bentonite.

【0003】調整剤には各種のものが知られており,掘
削地盤や使用する粘土鉱物に応じて適切なものが選択さ
れるが,要するところ材料の流動性を損なわずに適度な
粘性を付与できるものが使用されている。代表的なもの
はカルボシキメチルセルロース(CMC)がある。
[0003] Various types of adjusting agents are known, and an appropriate one is selected according to the excavated ground and the clay mineral to be used. However, when necessary, a suitable viscosity is imparted without impairing the fluidity of the material. What can be used is used. A typical example is carboxymethylcellulose (CMC).

【0004】他方,掘削によって発生した掘削土(づり
と湧水)は前記の隔壁内空間でシールドマシンのカッタ
ーや排土用のアジテータ等により該加泥材料と攪拌混合
されることにより流動性の高くなった排泥として坑外に
輸送される。大口径のシールド工法では排泥をズリトロ
ッコに載せて搬出するのが通常であるが,油圧駆動のピ
ストンポンプで圧送する方法も採用されている。中小口
径のシールド工法では小型の油圧式ピストンポンプやバ
キユームポンプで搬出している。
On the other hand, excavated soil (water and spring water) generated by the excavation is stirred and mixed with the mud material by a cutter of a shield machine or an agitator for earth removal in the space in the above-mentioned partition wall, so that the excavated soil becomes fluid. It is transported as raised sludge outside the mine. In the large-diameter shield method, it is normal to carry the sludge on a slip-cart, and then to carry it out, but a method of feeding it with a hydraulically driven piston pump is also adopted. In the small- and medium-diameter shield construction method, a small hydraulic piston pump or bakyum pump is used to carry out.

【0005】この排泥を運搬可能な状態にして埋立て等
に捨土するには,泥状分を濃縮する固化処理が必要であ
り,この固化処理にはセメント系または石灰系の固化剤
を単独または複合配合する方法,凝集剤を添加して固液
分離する方法,凝集剤と固化剤を併用する方法等が行わ
れている。
[0005] In order to dispose of this sludge in a state in which it can be transported and to dispose of it in landfills or the like, a solidification treatment for concentrating the mud is required. In this solidification treatment, a cement-based or lime-based solidifying agent is used. A method of single or compound blending, a method of adding a flocculant to perform solid-liquid separation, a method of using a flocculant and a solidifying agent in combination, and the like have been performed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】加泥材料が具備しなけ
ればないらない性質は,排泥にとっては好ましくないこ
ともある。例えば高比重でも材料分離を起こさず且つ適
度な流動性を維持すべく加泥材料に粘性を付与すると,
排泥を固液分離しようとする場合には,好ましい方向に
は作用しない。従来の加泥調整剤は,切羽に注入する加
泥材料に有利な性質を付与することを原則とするもので
あり,排泥処理にとっても有利な性質例えば固液分離性
を付与できるようなものではなかった。一方では固液分
離を起こさず,他方では固液分離を起こし易くするよう
な調整剤なるものは,その反作用からして本来存在しな
いものと考えられていた。
The properties that must be provided by a mud material may not be desirable for mud drainage. For example, if viscosity is given to the muddy material so as not to cause material separation even at high specific gravity and to maintain appropriate fluidity,
When the sludge is to be separated into solid and liquid, it does not act in a preferable direction. Conventional mud conditioning agents are based on the principle of imparting advantageous properties to the mud material injected into the face, and those that can impart advantageous properties to the sludge treatment such as solid-liquid separation. Was not. On the one hand, a regulator which does not cause solid-liquid separation and on the other hand makes it easy to cause solid-liquid separation was considered to be essentially non-existent due to its reaction.

【0007】このため,排泥を固化処理する場合,別途
にセメント系または石灰系等の固化剤や凝集剤を用いて
いたが,セメント系や石灰系の固化剤を用いると固めら
れた土塊はアルカリ性を呈するので,これを埋立てた場
合には浸出水がアルカリ性となり,地下水等の周辺環境
に及ぼす影響が大きいという問題がある。
For this reason, when solidifying sludge, a cement-type or lime-type solidifying agent or a coagulant is separately used. However, when a cement-type or lime-type solidifying agent is used, the solidified earth mass is Since it exhibits alkalinity, leachate becomes alkaline when landfilled, and there is a problem that it greatly affects the surrounding environment such as groundwater.

【0008】また,アルカリ性の土塊を酸性物質で中和
させる場合にも,酸性物質の添加量の管理が難しく,過
剰に加えれば酸性汚染を引き起こすことになる。
[0008] Even when an alkaline soil block is neutralized with an acidic substance, it is difficult to control the amount of the acidic substance to be added.

【0009】凝集剤を用いて凝集を促進させる方法にお
いても,従来の凝集剤では凝集効果が小さく経済的有利
に凝集させることはできないのが実状であり,いずれに
しても短時間に排泥を効率よく固形化することは困難で
あった。
Even in the method of promoting coagulation using a coagulant, the conventional coagulant has a small coagulation effect and cannot be coagulated economically and advantageously. It was difficult to solidify efficiently.

【0010】本発明は,このようなシールド工法の課題
の解決を目的としたものである。
[0010] The present invention aims to solve the problem of such a shield method.

【0011】[0011]

【課題を解決する手段】本発明は,掘進時にシールドマ
シンに送り込む加泥材料にアルギン酸ナトリウムと反応
遅延剤を配合し,該加泥材料と掘削土が混合された排泥
に,材料中のアルギン酸ナトリウムが架橋ゲル化するに
十分な多価金属塩を添加することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, sodium alginate and a reaction retarder are blended into a mud material fed into a shield machine at the time of excavation, and the alginate contained in the material is added to the sludge mixed with the mud material and excavated soil. It is characterized in that a sufficient amount of a polyvalent metal salt is added so that sodium can be crosslinked and gelled.

【0012】[0012]

【作用】アルギン酸ナトリウムを粉末粘土またはベント
ナイトを混和した加泥材料に溶解させると適度な粘性を
付与し且つ微粒の泥状物を懸濁分散させる作用がある。
このため加泥材料の流動性も向上する。
When sodium alginate is dissolved in a clay material mixed with powdered clay or bentonite, it has an effect of imparting an appropriate viscosity and suspending and dispersing fine mud.
For this reason, the fluidity of the mud material is also improved.

【0013】したがって,シールド工法の加泥材料とし
て有利に使用することができる。この場合,従来の他の
調整剤と併用して使用してもアルギン酸ナトリウム自体
の効果はそれほど変わらない。
Therefore, it can be advantageously used as a mud material for the shield method. In this case, the effect of sodium alginate itself does not change so much even when used in combination with other conventional modifiers.

【0014】アルギン酸ナトリウムを加泥材料に添加す
る場合,加泥材料中に金属イオンが存在すると,この金
属イオンを介してアルギン酸ナトリウムが架橋反応を起
こしてゲル化を促進する。この反応を抑制するために,
本発明では反応遅延剤をアルギン酸ナトリウムに予め混
合したうえで,加泥材料に添加する。
When sodium alginate is added to a mud material, if metal ions are present in the mud material, sodium alginate causes a crosslinking reaction via the metal ions to promote gelation. To suppress this reaction,
In the present invention, the reaction retardant is preliminarily mixed with sodium alginate and then added to the pulverized material.

【0015】そのさい,反応遅延剤をアルギン酸ナトリ
ウムと予め混合しておくと,アルギン酸ナトリウムが固
まってママコになるのが防止できるという作用もあり,
アルギン酸ナトリウムの濁水中への分散性を改善するこ
とができる。
At this time, if the reaction retardant is previously mixed with sodium alginate, it has the effect of preventing the sodium alginate from hardening into mamaco,
The dispersibility of sodium alginate in turbid water can be improved.

【0016】使用できる反応遅延剤としては,各種のリ
ン酸塩例えばトリポリリン酸ナトリウム,第二リン酸ナ
トリウム,第三リン酸ナトリウム,ピロリン酸ナトリウ
ム,ヘキサメタリン酸ナトリウム等,または各種の炭酸
塩例えば炭酸ナトリウム,炭酸水素ナトリウム,炭酸水
素カリウム等,または各種のクエン酸塩例えばクエン酸
ナトリウム,クエン酸水素ナトリウム,クエン酸カリウ
ム,クエン酸アンモニウム等がある。これらは単独で使
用してもよいし複合して使用してもよい。
Examples of the reaction retardant that can be used include various phosphates such as sodium tripolyphosphate, sodium dibasic phosphate, sodium tertiary phosphate, sodium pyrophosphate, sodium hexametaphosphate and the like, or various carbonates such as sodium carbonate , Sodium bicarbonate, potassium bicarbonate and the like, or various citrates such as sodium citrate, sodium hydrogen citrate, potassium citrate and ammonium citrate. These may be used alone or in combination.

【0017】アルギン酸ナトリウムと反応遅延剤は予め
これらを少量の水に混合溶解した液状混合物としておく
と,加泥材料に添加された場合にアルギン酸ナトリウム
の周囲が反応遅延剤によって保護されるので,より効果
的にアルギン酸ナトリウムの水中イオンによる架橋が防
止され,また前述のようにアルギン酸ナトリウムの水中
分散性が改善される。
When the sodium alginate and the reaction retarder are previously mixed and dissolved in a small amount of water to form a liquid mixture, the surroundings of the sodium alginate are protected by the reaction retarder when added to the muddy material. Crosslinking of sodium alginate by ions in water is effectively prevented, and dispersibility of sodium alginate in water is improved as described above.

【0018】他方,このアルギン酸ナトリウムを配合し
た加泥材料を用いてシールド工事を行った場合,その排
泥中にもアルギン酸ナトリウムが残存してくるが,この
排泥を後方の坑内または地表に送泥したうえ,排泥の処
理帯域で多価金属塩を排泥に添加すると,アルギン酸ナ
トリウムが架橋(繊維)ゲル化して排泥中の懸濁粒子を
取り込み,急速に造粒化およびフロック化させることが
できる。
On the other hand, when a shield construction is performed using a mud material containing this sodium alginate, sodium alginate remains in the sludge, but this sludge is sent to a pit or ground surface in the rear. When mud is added and polyvalent metal salt is added to the sludge in the sludge treatment zone, sodium alginate crosslinks (fiber) gels and takes in suspended particles in the sludge, rapidly granulating and flocculating. be able to.

【0019】この多価金属塩としては,水に溶解して,
アルギン酸ナトリウムの架橋反応にあずかる二価以上の
金属イオンを供給できるものであればよいが,安価で無
害な点から塩化カルシウムが好適である。そのさい,塩
化カルシウム水溶液として排泥に添加すれば一層効率よ
く反応が進行する。塩化カルシウム水溶液の濃度として
は5〜20%程度が適切である。
The polyvalent metal salt is dissolved in water,
Any material capable of supplying a metal ion having a valence of two or more which participates in the crosslinking reaction of sodium alginate may be used, but calcium chloride is preferred because it is inexpensive and harmless. At that time, if the calcium chloride aqueous solution is added to the wastewater, the reaction proceeds more efficiently. An appropriate concentration of the aqueous calcium chloride solution is about 5 to 20%.

【0020】このようにして金属塩の添加によって排泥
中の泥分が急速に造粒化およびフロック化するので,こ
れを粗フイルタを用いたスクリーン式分離機等に送り込
めば固形分と分離水に簡単にろ別できる。分離された固
形分はダンプ搬送が可能な程度に水分が除去されてお
り,また,そのまま埋立てに供することができる。
As described above, the addition of the metal salt rapidly granulates and flocs the sludge in the sludge. When the sludge is sent to a screen-type separator using a coarse filter, the sludge is separated from the solids. It can be easily filtered off into water. The separated solids have been removed from water to such an extent that they can be transported by dumping, and can be directly used for landfill.

【0021】加えて,アルギン酸ナトリウムは食品添加
物として或いは薬剤の乳化剤等として使用されているよ
うに生体に無害である。したがって,アルギン酸ナトリ
ウムが固形分中に残留しても生体環境に影響を与えるこ
とはない。
In addition, sodium alginate is harmless to living organisms as used as a food additive or as an emulsifier for medicines. Therefore, even if sodium alginate remains in the solid content, it does not affect the biological environment.

【0022】[0022]

〔配合A〕[Formulation A]

重粘土:400Kg 該混合物:45Kg 水 :864Kg 得られた加泥材料(泥漿)の比重,フロー値および粘性
を測定した。その結果を表1に示した。
Heavy clay: 400 kg The mixture: 45 kg Water: 864 kg The specific gravity, flow value and viscosity of the obtained mud material (mud) were measured. The results are shown in Table 1.

【0023】比較のために,従来より使用されている下
記の配合BおよびCの泥漿の比重,フロー値および粘性
を表1に併記した。 〔配合B〕 粘土:400Kg ベントナイト:80Kg 水 :820Kg 〔配合C〕 粘土:470Kg CMC:6.3Kg 水: 830Kg
For comparison, the specific gravities, flow values and viscosities of conventionally used slurries of the following formulations B and C are also shown in Table 1. [Formulation B] Clay: 400 kg Bentonite: 80 kg Water: 820 kg [Formulation C] Clay: 470 kg CMC: 6.3 kg Water: 830 kg

【0024】 [0024]

【0025】表1より,本発明に従う配合Aの泥状材料
は,従来の配合BやCの泥漿に比べて何ら遜色なく,む
しろ粘性と比重が高いにも拘わらず従来品よりも良好な
流動性を有していることがわかる。
From Table 1, it can be seen that the muddy material of Formulation A according to the present invention is not inferior to the slurry of the conventional Formulations B and C, and has a better flow rate than the conventional product despite its high viscosity and specific gravity. It can be seen that it has the property.

【0026】本発明に従う配合Aの泥状材料に,砂礫層
の掘削土を容積比で1:10の混合比で混合したうえ,
塩化カルシウムの40%水溶液を容量%で4%添加して
混合した。
The excavated soil of the gravel layer is mixed with the muddy material of the composition A according to the present invention at a mixing ratio of 1:10 by volume ratio.
4% by volume of a 40% aqueous solution of calcium chloride was added and mixed.

【0027】その結果,ゲル化が生じ泥分はフロック化
した。これを50Kg採取し,振動スクリーン式分離機
に供給したところ,含水比98%の混合泥土が,含水比
65%の固形分と16.4リットルの表面分離水に分別
できた。
As a result, gelation occurred and mud flocked. When 50 kg of this was collected and supplied to a vibrating screen type separator, a mixed mud having a water content of 98% was separated into a solid content having a water content of 65% and 16.4 liters of surface separation water.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように,本発明によると,
加泥材料を用いるシールド工法において,比較的高比重
の粘土を用いた加泥材料でも沈降分離が生じないような
粘性と流動性を付与できると共に,掘削後の排泥からは
泥分を固形分として簡単に分離できるようになった。こ
のため,シールド工事が安定して実施できると共に排泥
処理も簡易化することができる。
As described above, according to the present invention,
In the shield method using a mud material, viscosity and fluidity can be provided so that sedimentation does not occur even with a mud material using a relatively high specific gravity clay. As it became easy to separate. For this reason, the shield work can be stably performed and the sludge treatment can be simplified.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // C09K 103:00 (72)発明者 湯川 恭啓 大阪府大阪市中央区瓦町三丁目4番1号 ヤマヒロ株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−339564(JP,A) 特開 平3−269087(JP,A) 特開 平5−98249(JP,A) 特開 平3−232600(JP,A) 特開 平7−82559(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 9/06 301 C09K 17/06 C09K 17/42 C09K 17/50 E21D 9/12 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI // C09K 103: 00 (72) Inventor Yasuhiro Yukawa 3-4-1 Kawaramachi, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Yamahiro Corporation (56) References JP-A-5-339564 (JP, A) JP-A-3-269087 (JP, A) JP-A-5-98249 (JP, A) JP-A-3-232600 (JP, A) Kaihei 7-82559 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) E21D 9/06 301 C09K 17/06 C09K 17/42 C09K 17/50 E21D 9/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シールド工法において,掘進時にシール
ドマシンに送り込む加泥材料にアルギン酸ナトリウムと
反応遅延剤を配合し,該加泥材料と掘削土が混合された
排泥に,材料中のアルギン酸ナトリウムが架橋ゲル化す
るに十分な多価金属塩を添加することを特徴とするシー
ルド工法。
In the shield method, sodium alginate and a reaction retarder are mixed with a mud material fed into a shield machine at the time of excavation, and sodium alginate in the material is added to a mud mixed with the mud material and excavated soil. A shielding method characterized by adding a polyvalent metal salt sufficient to form a crosslinked gel.
【請求項2】 反応遅延剤は,リン酸塩,炭酸塩または
クエン酸塩である請求項1に記載のシールド工法。
2. The shield method according to claim 1, wherein the reaction retardant is phosphate, carbonate or citrate.
【請求項3】 多価金属塩は,塩化カルシウムである請
求項1または2に記載のシールド工法。
3. The shielding method according to claim 1, wherein the polyvalent metal salt is calcium chloride.
【請求項4】 アルギン酸ナトリウムと反応遅延剤の混
合物は,予め水と混合溶解してなる液状混合物である請
求項1,2または3に記載のシールド工法。
4. The shielding method according to claim 1, wherein the mixture of sodium alginate and the reaction retarder is a liquid mixture which is previously mixed and dissolved with water.
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