JP2982980B2 - トンネル用裏込め注入材 - Google Patents
トンネル用裏込め注入材Info
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- JP2982980B2 JP2982980B2 JP3109712A JP10971291A JP2982980B2 JP 2982980 B2 JP2982980 B2 JP 2982980B2 JP 3109712 A JP3109712 A JP 3109712A JP 10971291 A JP10971291 A JP 10971291A JP 2982980 B2 JP2982980 B2 JP 2982980B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネル施工のシール
ド工法等において発生するテールボイドに充填する裏込
め注入材に関するものである。
ド工法等において発生するテールボイドに充填する裏込
め注入材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に裏込め注入とは、シールド工法等
でリング状に組み立てられるシールドセグメントと地山
との間に生じるテールボイドを裏込め注入材料の充填に
よって補うもので、迅速かつ確実に充填されることによ
って地山の緩みや崩壊による地盤沈下を防止することが
でき、また遮水性を保つことによって地山からトンネル
坑内への漏水を抑制することが可能となる。
でリング状に組み立てられるシールドセグメントと地山
との間に生じるテールボイドを裏込め注入材料の充填に
よって補うもので、迅速かつ確実に充填されることによ
って地山の緩みや崩壊による地盤沈下を防止することが
でき、また遮水性を保つことによって地山からトンネル
坑内への漏水を抑制することが可能となる。
【０００３】この裏込め注入材料は、一般にコストが低
廉で、作業性及び注入特性に優れたものが好ましい。す
なわち、裏込め注入材には次のような性質が要求され
る。 流動性に富み、ブリージングが少なく長距離圧送が可
能なこと。 充填時に地下水による希釈が少ないこと。 充填後、早期に地山相当の強度が得られること。 硬化後、体積減少が少なく透水性が小さいこと。 無公害で安価なこと。
廉で、作業性及び注入特性に優れたものが好ましい。す
なわち、裏込め注入材には次のような性質が要求され
る。 流動性に富み、ブリージングが少なく長距離圧送が可
能なこと。 充填時に地下水による希釈が少ないこと。 充填後、早期に地山相当の強度が得られること。 硬化後、体積減少が少なく透水性が小さいこと。 無公害で安価なこと。
【０００４】通常裏込め注入は、図５に示すように地上
プラントからセグメント注入孔までポンプによりパイプ
圧送されテールボイドに充填される。図５において、１
は立坑、２は地山、３は切羽、４はシールド機械、５は
推進ジャッキ、６はテールボイド、７はセグメント、８
は裏込め材、９はホース、１０はモルタルミキサー、１
１はＡ液圧送用ポンプ、１２はＢ液タンク、１３はＢ液
圧送用ポンプを示す。
プラントからセグメント注入孔までポンプによりパイプ
圧送されテールボイドに充填される。図５において、１
は立坑、２は地山、３は切羽、４はシールド機械、５は
推進ジャッキ、６はテールボイド、７はセグメント、８
は裏込め材、９はホース、１０はモルタルミキサー、１
１はＡ液圧送用ポンプ、１２はＢ液タンク、１３はＢ液
圧送用ポンプを示す。
【０００５】この時、パイプ圧送されるスラリー（以下
溶液Ａという）は、早期に地山相当の強度を得るため及
び地下水による希釈を避けるため等の理由でセグメント
注入孔付近で水ガラス溶液（以下溶液Ｂという）と混合
撹拌されることが多い。
溶液Ａという）は、早期に地山相当の強度を得るため及
び地下水による希釈を避けるため等の理由でセグメント
注入孔付近で水ガラス溶液（以下溶液Ｂという）と混合
撹拌されることが多い。
【０００６】従来の裏込め注入材においては、図５に示
す地上プラントからセグメント注入孔までの溶液Ａの圧
送距離が長くなった場合、経時後の材料粘度の増加及び
経時後の材料分離等に伴うパイプ詰まりが問題となっ
た。また、パイプ内の清掃が、これらの原因により苦渋
する場合があった。
す地上プラントからセグメント注入孔までの溶液Ａの圧
送距離が長くなった場合、経時後の材料粘度の増加及び
経時後の材料分離等に伴うパイプ詰まりが問題となっ
た。また、パイプ内の清掃が、これらの原因により苦渋
する場合があった。
【０００７】テールボイドへの充填中においても、溶液
Ａと溶液Ｂとの混合撹拌後、その硬化反応時間が遅いた
め地下水により希釈されること、あるいは相反して硬化
反応時間が早いためテールボイド内の注入孔付近で固結
体を形成し、テールボイド全体に充填できないこと等に
よって確実で完全なテールボイドへの充填ができなかっ
たことも問題となった。
Ａと溶液Ｂとの混合撹拌後、その硬化反応時間が遅いた
め地下水により希釈されること、あるいは相反して硬化
反応時間が早いためテールボイド内の注入孔付近で固結
体を形成し、テールボイド全体に充填できないこと等に
よって確実で完全なテールボイドへの充填ができなかっ
たことも問題となった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の欠点を
改善するために提案されたもので、その目的は、製紙工
場および再生紙製造工場等から排出される製紙スラッジ
から生成した微細繊維物質（以下ＰＭＦと呼ぶ）を硬化
材のセメント及び水と混練りすることにより長距離圧送
可能なスラリーとし、また、このスラリーと水ガラス溶
液とを混合撹拌することにより充填後の地下水による希
釈をなくし、チキソトロピー性に優れた裏込め注入材を
提供することにある。
改善するために提案されたもので、その目的は、製紙工
場および再生紙製造工場等から排出される製紙スラッジ
から生成した微細繊維物質（以下ＰＭＦと呼ぶ）を硬化
材のセメント及び水と混練りすることにより長距離圧送
可能なスラリーとし、また、このスラリーと水ガラス溶
液とを混合撹拌することにより充填後の地下水による希
釈をなくし、チキソトロピー性に優れた裏込め注入材を
提供することにある。
【０００９】換言すれば本発明が解決しようとする課題
は、溶液Ａのパイプ圧送性の改善と溶液Ｂとの混合撹拌
後のテールボイド内への完全充填を達成するところにあ
り、前者については、経時後の材料粘度の増加及び材料
分離を抑制することが、また後者については、早期にゲ
ル化し地下水による希釈がなく、しかもテールボイドの
隅々までゆきわたるようにすることにある。
は、溶液Ａのパイプ圧送性の改善と溶液Ｂとの混合撹拌
後のテールボイド内への完全充填を達成するところにあ
り、前者については、経時後の材料粘度の増加及び材料
分離を抑制することが、また後者については、早期にゲ
ル化し地下水による希釈がなく、しかもテールボイドの
隅々までゆきわたるようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、１ｍ３あたりの配合がセメント３００〜
４００kgf 、製紙スラッジから生成した微細繊維物質２
００〜４００kgf 及び水６００〜７５０kgf とを混練り
したスラリーと、これに水ガラス溶液１００〜１５０kg
f とを混合してトンネル用裏込め注入材としたものであ
る。
め、本発明は、１ｍ３あたりの配合がセメント３００〜
４００kgf 、製紙スラッジから生成した微細繊維物質２
００〜４００kgf 及び水６００〜７５０kgf とを混練り
したスラリーと、これに水ガラス溶液１００〜１５０kg
f とを混合してトンネル用裏込め注入材としたものであ
る。
【００１１】
【作用】本発明によれば、上述のＰＭＦを用いることに
より、長距離圧送可能なチキソトロピカルな性質を保持
した安価で地下水に希釈されない、充填性の良い裏込め
注入材を得ることができ、溶液Ａのパイプ圧送時及び溶
液Ｂとの混合撹拌後テールボイドへの充填時の悪影響を
回避することが可能となる。
より、長距離圧送可能なチキソトロピカルな性質を保持
した安価で地下水に希釈されない、充填性の良い裏込め
注入材を得ることができ、溶液Ａのパイプ圧送時及び溶
液Ｂとの混合撹拌後テールボイドへの充填時の悪影響を
回避することが可能となる。
【００１２】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。な
お、実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱
しない範囲で、種々の変更あるいは改良を行い得ること
は言うまでもない。
お、実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱
しない範囲で、種々の変更あるいは改良を行い得ること
は言うまでもない。
【００１３】本発明の裏込め注入材はセメントを硬化発
現材とし、これにＰＭＦ及び水を混練りし、長距離圧送
可能なスラリーとして、これに水ガラス溶液を添加混合
し、チキソトロピカル（可塑状ゲル）な性質を保持させ
たものである。
現材とし、これにＰＭＦ及び水を混練りし、長距離圧送
可能なスラリーとして、これに水ガラス溶液を添加混合
し、チキソトロピカル（可塑状ゲル）な性質を保持させ
たものである。
【００１４】チキソトロピカルな性質とは、液体と固体
の中間のゲル状をいい、指で押せば簡単に変形し、力を
除去したとき元の形状に復元しないような性質を意味
し、この性質は、上述のセメント、ＰＭＦ及び水との混
合スラリーに水ガラス溶液を混合してゲル化させること
により生起するものである。
の中間のゲル状をいい、指で押せば簡単に変形し、力を
除去したとき元の形状に復元しないような性質を意味
し、この性質は、上述のセメント、ＰＭＦ及び水との混
合スラリーに水ガラス溶液を混合してゲル化させること
により生起するものである。
【００１５】次に、セメント、ＰＭＦ及び水と混練りし
たスラリー（溶液Ａ）に、水ガラス溶液（溶液Ｂ）を混
合して種々の実験を行ったところ図１〜図４に示すごと
き結果を得た。
たスラリー（溶液Ａ）に、水ガラス溶液（溶液Ｂ）を混
合して種々の実験を行ったところ図１〜図４に示すごと
き結果を得た。
【００１６】図１は、溶液Ａにおける水とセメントの重
量比（水セメント比Ｗ／Ｃ）とＰＭＦの添加量に対する
ブリージング率及び見かけ粘度の関係を表したもので、
横軸にＰＭＦ添加量、縦軸にブリージング率と初期粘度
をとってある。水（Ｗ）セメント（Ｃ）比Ｗ／Ｃに関わ
らずＰＭＦの添加量を増すほどブリージング率が小さく
なっており、材料分離が生じ難くなることが分かった。
しかも、水セメント比Ｗ／Ｃが小さくなると見かけ粘度
の増大が懸念されるが、本発明の溶液Ａは水セメント比
Ｗ／Ｃが小さくなっても長距離圧送可能な粘性を示し流
動性に富んでいることが分かった。
量比（水セメント比Ｗ／Ｃ）とＰＭＦの添加量に対する
ブリージング率及び見かけ粘度の関係を表したもので、
横軸にＰＭＦ添加量、縦軸にブリージング率と初期粘度
をとってある。水（Ｗ）セメント（Ｃ）比Ｗ／Ｃに関わ
らずＰＭＦの添加量を増すほどブリージング率が小さく
なっており、材料分離が生じ難くなることが分かった。
しかも、水セメント比Ｗ／Ｃが小さくなると見かけ粘度
の増大が懸念されるが、本発明の溶液Ａは水セメント比
Ｗ／Ｃが小さくなっても長距離圧送可能な粘性を示し流
動性に富んでいることが分かった。
【００１７】また、図２は溶液Ａの見かけ粘度の経時変
化を示したもので、横軸に経時粘度、縦軸に見かけ粘度
をとってある。約８時間を経過すると、勾配が非常に緩
やかになり、長時間にわたって固結せず圧送可能な流動
性を有していることが分かった。したがって、このよう
な結果から溶液Ａは長距離圧送性に極めて優れているこ
とが分かった。
化を示したもので、横軸に経時粘度、縦軸に見かけ粘度
をとってある。約８時間を経過すると、勾配が非常に緩
やかになり、長時間にわたって固結せず圧送可能な流動
性を有していることが分かった。したがって、このよう
な結果から溶液Ａは長距離圧送性に極めて優れているこ
とが分かった。
【００１８】図３は、溶液Ａと溶液Ｂとを混合すること
により生成するゲル状物質の可塑状態の経時変化を示し
たもので、横軸に時間、縦軸に一軸圧縮強度をとってあ
る。これによると、約３０分を経ても可塑状態を保って
おり、チキソトロピー性に富んでいることが分かった。
したがって、充填時のテールボイド内では地下水による
希釈や固結による詰まりがないことが分かった。
により生成するゲル状物質の可塑状態の経時変化を示し
たもので、横軸に時間、縦軸に一軸圧縮強度をとってあ
る。これによると、約３０分を経ても可塑状態を保って
おり、チキソトロピー性に富んでいることが分かった。
したがって、充填時のテールボイド内では地下水による
希釈や固結による詰まりがないことが分かった。
【００１９】図４はゲル化後の裏込め注入材の材令に対
する一軸圧縮強度を示したもので、横軸に材令、縦軸に
一軸圧縮強度をとってある。材令初期に強度の増加率が
大きいことから、裏込め注入の目的の一つである地山の
緩みや崩壊の早期対応が可能であることが分かった。
する一軸圧縮強度を示したもので、横軸に材令、縦軸に
一軸圧縮強度をとってある。材令初期に強度の増加率が
大きいことから、裏込め注入の目的の一つである地山の
緩みや崩壊の早期対応が可能であることが分かった。
【００２０】また、その後の強度の増加率は緩やかでは
あるが、一般に裏込め注入材は強度として３〜５kgf ／
ｃｍ2 程度の地山相当の強度でよく、本発明の裏込め注
入材はこれを十分満足していることが分かった。しか
も、強度がでているということは止水性についても期待
でき、地山からトンネル坑内への漏水の抑制が可能とな
る。一般に裏込め注入材の透水性は、セメントの水和反
応並びに水ガラス溶液とセメントの水和によって生じる
Ｃａ（ＯＨ）2 との化学反応等によって生成する化合物
によって決まり、本発明の裏込め注入材には、この化合
物の結合を助長する形でＰＭＦの微細繊維物質の作用、
すなわち微細繊維がこれら化合物の結合力を強固にする
作用が存在する。本発明の裏込め注入材の透水係数は極
めて小さく、その値は１０-7ｃｍ／sec 程度であった。
あるが、一般に裏込め注入材は強度として３〜５kgf ／
ｃｍ2 程度の地山相当の強度でよく、本発明の裏込め注
入材はこれを十分満足していることが分かった。しか
も、強度がでているということは止水性についても期待
でき、地山からトンネル坑内への漏水の抑制が可能とな
る。一般に裏込め注入材の透水性は、セメントの水和反
応並びに水ガラス溶液とセメントの水和によって生じる
Ｃａ（ＯＨ）2 との化学反応等によって生成する化合物
によって決まり、本発明の裏込め注入材には、この化合
物の結合を助長する形でＰＭＦの微細繊維物質の作用、
すなわち微細繊維がこれら化合物の結合力を強固にする
作用が存在する。本発明の裏込め注入材の透水係数は極
めて小さく、その値は１０-7ｃｍ／sec 程度であった。
【００２１】本発明の裏込め注入材の配合例を表１に示
す。この配合例は、ひとつの例示であり、材料その他に
より本発明の精神を逸脱しない範囲で変更、改良を行い
得ることは可能である。
す。この配合例は、ひとつの例示であり、材料その他に
より本発明の精神を逸脱しない範囲で変更、改良を行い
得ることは可能である。
【００２２】
【表１】
【００２３】なお、表１の〜の配合において、溶液
Ａにおける水、セメント及びＰＭＦの合計は１ｍ3 であ
り、溶液Ｂにおけるケイ酸ソーダ（水ガラス溶液）及び
水の合計は０．１ｍ3 である。
Ａにおける水、セメント及びＰＭＦの合計は１ｍ3 であ
り、溶液Ｂにおけるケイ酸ソーダ（水ガラス溶液）及び
水の合計は０．１ｍ3 である。
【００２４】上記の配合において、セメントが３００kg
f 未満になると、単位体積当りの水量が多くなりブリー
ジング率が大きくなる。その結果、材料分離を起こし均
一なＡ液としてパイプ圧送ができなく、また強度が低下
する。４００kgf を超過すると、単位体積当りの水量が
少なくなり、粘性度が高くなる。その結果、パイプ詰ま
りを起こし長距離圧送ができない。
f 未満になると、単位体積当りの水量が多くなりブリー
ジング率が大きくなる。その結果、材料分離を起こし均
一なＡ液としてパイプ圧送ができなく、また強度が低下
する。４００kgf を超過すると、単位体積当りの水量が
少なくなり、粘性度が高くなる。その結果、パイプ詰ま
りを起こし長距離圧送ができない。
【００２５】ＰＭＦ（微細繊維物質）については、２０
０kgf 未満になると、単位体積当りの水量が多くなりブ
リージング率が大きくなる。その結果、材料分離を起こ
し均一なＡ液としてパイプ圧送ができない。４００kgf
を超過すると、単位体積当りの水量が少なくなり、粘性
度が高くなり、その結果、パイプ詰まりを起こし長距離
圧送ができない。
０kgf 未満になると、単位体積当りの水量が多くなりブ
リージング率が大きくなる。その結果、材料分離を起こ
し均一なＡ液としてパイプ圧送ができない。４００kgf
を超過すると、単位体積当りの水量が少なくなり、粘性
度が高くなり、その結果、パイプ詰まりを起こし長距離
圧送ができない。
【００２６】水については、６００kgf 未満になると、
単位体積当りの水分量が少なくなり粘性度が高くなり、
その結果、パイプ詰まりを起こし長距離圧送ができな
い。７５０kgf を超過すると、単位体積当りの水分量が
多くなりブリージング率が大きくなり、材料分離を起こ
し均一なＡ液としてパイプ圧送ができない。
単位体積当りの水分量が少なくなり粘性度が高くなり、
その結果、パイプ詰まりを起こし長距離圧送ができな
い。７５０kgf を超過すると、単位体積当りの水分量が
多くなりブリージング率が大きくなり、材料分離を起こ
し均一なＡ液としてパイプ圧送ができない。
【００２７】水ガラス溶液については、１００kgf 未満
になると、Ａ液とＢ液が均一に混ざらない。１５０kgf
を超過すると、ゲルタイムが長くなり、水に希釈されや
すい。
になると、Ａ液とＢ液が均一に混ざらない。１５０kgf
を超過すると、ゲルタイムが長くなり、水に希釈されや
すい。
【００２８】
【発明の効果】本発明は叙上のように、セメントと、製
紙スラッジから生成した微細繊維物質と、水とを混練り
することによって、スラリーとして長距離圧送が可能と
なること、及び水ガラス溶液と混合することによって、
充填後の地下水による希釈をなくすことができる等の効
果を有する。
紙スラッジから生成した微細繊維物質と、水とを混練り
することによって、スラリーとして長距離圧送が可能と
なること、及び水ガラス溶液と混合することによって、
充填後の地下水による希釈をなくすことができる等の効
果を有する。
【図１】本発明の裏込め注入材溶液Ａのブリージング試
験結果及び粘性特性試験結果を表す。
験結果及び粘性特性試験結果を表す。
【図２】溶液Ａの経時粘性を表す。
【図３】ゲル化後の裏込め注入材の静的貫入抵抗の測定
結果を表す。
結果を表す。
【図４】同一軸圧縮強度の試験結果を表す。
【図５】シールド工法における裏込め注入施工の状態を
示す。
示す。
１ 立坑 ２ 地山 ３ 切羽 ４ シールド機械 ５ 推進ジャッキ ６ テールボイド ７ セグメント ８ 裏込め材 ９ ホース １０ モルタルミキサー １１ Ａ液圧送用ポンプ １２ Ｂ液タンク １３ Ｂ液圧送用ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥村 賢志 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 西野 龍太郎 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 豊川 一男 東京都台東区秋葉原５丁目８番 アイレ ック技建株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−210198（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) E21D 9/06 301 E21D 11/00
Claims (1)
- 【請求項１】 １ｍ３あたりの配合がセメント３００〜
４００kgf 、製紙スラッジから生成した微細繊維物質２
００〜４００kgf 及び水６００〜７５０kgfとを混練り
したスラリーと、これに水ガラス溶液１００〜１５０kg
f とを混合してなることを特徴とするトンネル用裏込め
注入材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3109712A JP2982980B2 (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | トンネル用裏込め注入材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3109712A JP2982980B2 (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | トンネル用裏込め注入材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05321578A JPH05321578A (ja) | 1993-12-07 |
| JP2982980B2 true JP2982980B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=14517311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3109712A Expired - Lifetime JP2982980B2 (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | トンネル用裏込め注入材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2982980B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7050188B1 (ja) * | 2021-01-12 | 2022-04-07 | 日本シビックコンサルタント株式会社 | トンネルの裏込め材注入方法及び装置、裏込め材 |
| CN114961789B (zh) | 2022-05-26 | 2023-03-24 | 北方矿业有限责任公司 | 一种含水层中斜坡道掘进分段注浆方法 |
| JP7289968B1 (ja) * | 2022-06-30 | 2023-06-12 | 日本シビックコンサルタント株式会社 | 裏込め材注入方法及び装置、裏込め材 |
-
1991
- 1991-04-15 JP JP3109712A patent/JP2982980B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05321578A (ja) | 1993-12-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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