JP3062773B2

JP3062773B2 - 推進工法用滑材

Info

Publication number: JP3062773B2
Application number: JP32006791A
Authority: JP
Inventors: 浩史内田; 健二郎有森; 淳（マエダスナオ）前田; 幸弘秋岡
Original assignee: Kuraray Chemical Co Ltd
Current assignee: Kuraray Chemical Co Ltd
Priority date: 1991-10-28
Filing date: 1991-10-28
Publication date: 2000-07-12
Anticipated expiration: 2015-07-12
Also published as: JPH05118190A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、推進工法用滑材に関す
るもので、更に詳しく述べるならば、切羽を推進しなが
ら推進管を順次前方に押し込んでゆく推進工法におい
て、推進管と地山との摩擦抵抗を減少させるために、推
進管と地山との間に圧入する滑材である。

【０００２】

【従来の技術】従来から推進工法用の滑材として、水と
ベントナイトを主要成分とする粘稠性懸濁液が使用され
ている。しかしこの滑材は、軟かいゲル状であるため、
地山と推進管の間に注入されても推進作業の際、地山と
推進管とが相対的に移動したとき、地山の土砂が滑材中
に混入し易く、このため滑材の機能が急速に低下する場
合が多い。または地山が砂層、砂礫層等からなり、含水
率が低い場合には、滑材が地山に吸収され滑材効果が薄
れたり、或いは滑材を含水率が高い土砂層や地下水が流
れている土砂層に注入した場合には、滑材がすぐ希釈さ
れたり、または流失してその効果が失われる欠点があっ
た。

【０００３】また、特開昭54-79908号公報及び特開昭55
-75488号公報には、推進工法用の滑剤として高吸水性ヒ
ドロゲルの水分散液と鉱物質、有機質糊料、界面活性剤
および油類の混合物が開示されている。しかし、ここに
開示されている高吸水性ヒドロゲルは不定形で水を加え
て膨潤させると、圧力に対する抵抗性が低く、前述の水
とベントナイトを主要構成材とする滑材と同様な欠点が
あって、滑材として満足出来るものではない。

【０００４】更に、特開昭58-27774号公報にはこれらの
欠点を解消するため、球状高吸水性樹脂を滑材の一成分
として用いる方法が提案されている。しかし、水を加え
て懸濁液を調製する際、しばしばママコ状になって、使
用不能になる事故が発生することが指摘されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】推進工法の滑材として
どの様な地層に適用しても、その機能低下が少なく、且
つ従来から使用されている、ベントナイトを主要構成成
分とする滑材の様に比重差により分級を起すことがな
く、また滑材調製時にママコが生成して使用不能になる
様な事故が発生せず、更に保管中にベントナイトの微粉
末が飛散することがない様な滑材が求められていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は高吸水性樹
脂の製造過程において、粘土及び、ポリアクリル酸ソー
ダ、ポリアクリルアミド、カルボキシメチルセルロース
等の水溶性高分子化合物の、１種または２種以上を高吸
水性樹脂の分子内に、包絡して含有させた樹脂を調製す
ることにより、高吸水性樹脂としての効果と含有させた
物質の効果を同時に発揮することが出来、従来の滑材の
欠点が解消出来ることを見出して本発明に到達した。

【０００７】すなわち、粘土及び水溶性高分子化合物を
その内部に含有せしめて調製された、高吸水性樹脂から
なる推進工法用滑材である。また粘土としてはベントナ
イトまたはセピオライトが好ましい。

【０００８】ここで高吸水性樹脂とは、水と接触させた
場合水分を吸収してゲル状になり、極めて多量の水を保
持する性質を有する樹脂で、通常乾燥状態の100 〜1,00
0 倍もの水を保持出来る樹脂を言う。従来から典型的な
吸水性物質として知られているスポンジ、パルプ等はそ
の乾燥重量の数倍〜10数倍程度迄しか吸水せず、且つ絞
ると簡単に水を分離する。吸水性樹脂はこれ等と比較し
て著しく多量の水を吸収するのみならず、吸収した水分
は絞っても極一部を分離するのみである。これはスポン
ジ等が毛細管現象によって吸水するのに対し、吸水性樹
脂は水が浸透圧によりゲル内部に浸透して膨潤するが、
水分子はゲルを構成する分子と水和してゲル内部に保持
されているためと考えられる。

【０００９】下水道工事等の小口径の配管の敷設工事に
おいては、工事に伴う公害が比較的少ない工法として推
進工法が多く採用されている。推進工法は切羽を推進し
つつ推進管を順次前方に押し込んでゆく工法である。こ
の工法では押し込んだ管の推進距離に比例して推進抵抗
力が増大する。そのため元押しジャッキに一番近い推進
管に最大の推進抵抗力が加わることになり、推進可能距
離は推進管の長さ方向の圧縮強度によって決められる。

【００１０】また推進抵抗力は、（１）地山と推進管の
摩擦力、（２）粘着力に起因して発生す推進距離に比例
する抵抗力、（３）刃口の抵抗力、（４）推進管の蛇行
に起因する抵抗力等の要因によって決まるが、主なもの
は摩擦力や粘着力による抵抗力である。そのため地山と
推進管の間に滑材を注入し、推進抵抗力を減らす方法
は、推進距離を伸ばすため有効な手段である。推進距離
が伸びれば立坑の間隔を広げることが可能になり、建設
費の低減、工事に伴う公害の減少、更に工期の短縮のた
めにも有効である。

【００１１】更に、滑材によって推進抵抗力を減少させ
るためには、（１）滑材が管体外周の空隙に充分充填出
来ること。（２）地山を保持する強度を有すること。
（３）滑材が地下水によって希釈されてその機能が低下
しないこと。（４）滑材層中へ地山の土が混合したり、
または滑材が地山に吸収されてその機能が失われないこ
と。等の性質が要求される。

【００１２】本発明の推進工法用滑材には高吸水性樹脂
を使用する必要がある。ここで使用する高吸水性樹脂の
意義については先に述べたが、その様な性質を有する樹
脂であれば、合成品、半合成品を問わす広く使用出来
る。例えば、架橋ポリアクリル酸ソーダ、酢ビ−アクリ
ル酸エステル共重合体ケン化物、酢ビ−マレイン酸メチ
ル共重合体ケン化物、イソブチレン−無水マレイン酸共
重合体、ポリアクリルニトリル加水分解物、澱粉−アク
リロニトリルグラフト重合体ケン化物、澱粉−アクリル
酸グラフト重合体、多糖類−アクリル酸グラフト重合
体、ポバール架橋物、ポリエチレンオキサイド架橋物等
である。

【００１３】また、樹脂の形状は粉末状でも鱗片状でも
球状でも使用できるが、取扱い上及び性能的にも球状が
好ましい。これば他の形状の樹脂と異なりベアリング効
果により抵抗を減少させる作用を有するためである。ま
た、吸水倍率は特に限定しないが200 〜1,000 倍が好ま
しく、粒度も広範囲で使用可能であるが、18〜100 メッ
シュが実用上好ましい。

【００１４】本発明の滑材には粘土を含有させる必要が
ある。粘土は岩石の風化作用により化学変化を受けて生
成した含水ケイ酸塩鉱物の集合体である。化学成分は主
としてケイ素、アルミニウム、鉄、マグネシウム、アル
カリ金属、アルカリ土類金属及び水分からなっている。
粘土はまた直径２μm 以下の微粒子（コロイド粒子）の
集合体からなっている。このため粘着性、可塑性、吸着
性、膨潤性、イオン交換性等の顕著なコロイド性を示
し、これが最も粘土の特徴的な性質である。本発明の滑
材も粘土のコロイド性を利用したものである。粘土は極
めて種類が多く、代表的な粘土としては、カオリン、ベ
ントナイト、セピオライト、木節粘土、ガイロメ粘土等
が挙げられる。

【００１５】ベントナイトは粘土鉱物の一種で、SiO₂と
Al₂O₃を主成分として、層状の分子構造が著しく発達
し、高いコロイド性を有するモンモリロナイトの含有率
が高い組成からなっている。また粘土鉱物の中でも特に
大きな膨潤性を有する点に特徴がある。このため本発明
の滑材の機能を向上させるために特に有効な成分であ
る。

【００１６】セピオライトは粘土鉱物の一種で、化学成
分は含水マグネシウムケイ酸塩であり、化学式は通常次
の様に表される化合物である。

【００１７】

【化1 】

【００１８】結晶構造は繊維状で、その表面には沢山の
溝があり、また内部には多数の中空孔が繊維軸に沿って
通っている。繊維長は１〜30μm 、繊維径は0.1 〜0.3
μm、充填比重は0.2(粉末状) 〜0.4(粒子状) 、表面積
は 230〜300m²/g である。セピオライト繊維の集合体
の構造を図１に示す。

【００１９】

【図１】

【００２０】この様な構造を有するため表面積が大きく
且つ重量が軽く、またこの組成物が有するコロイド性に
より水、油、ガスの様な気体・液体を吸着または吸収す
る性質に富んでいる。吸水性は 100〜120 ％、吸油性は
55 〜65％である。更にセピオライトは水中で激しく攪
拌すると繊維状の結晶に解束されて、水中に分散し繊維
同士が複雑に包絡して、揺動性、増粘性、懸垂性の様な
特異な流動特性を示す。揺動性とは応力を加えると流動
性を示し、応力を加えない場合には高い粘性を示す性質
を言い、懸垂性とは懸濁液が分散して安定に存在し、容
易に沈降しない性質を言う。

【００２１】この様な性質を有するため本発明の滑材の
機能を向上させるために特に有効な成分である。

【００２２】本発明の滑材には更に、水溶性高分子化合
物を含有させる必要がある。水溶性高分子化合物は特に
限定せず、水溶性を有する高分子化合物であれば広範囲
に使用出来る。例えば、ポリアクリル酸ソーダ、ポリア
クリルアミド及びカルボキシメチルセルロース等で、こ
れらの高分子化合物は単独で使用出来ることは勿論、２
種以上の成分を含有させてもよい。これらの成分は本発
明の滑材において増粘剤、場合によっては増量剤として
の作用を有するものである。

【００２３】これらの成分は滑材に潤滑性を付与して推
進抵抗を低下させる作用と、増粘作用により地山の土砂
の滑材中へのに混入を防止する作用、または地山が水分
を殆ど含まない砂層、砂礫層等の場合には、滑材が地山
に吸収されることを防止する作用更には、滑材が含水率
が高い土砂層や地下水が流れている土砂層に注入された
場合には、滑材が希釈されてその機能が低下することを
防止する作用がある。

【００２４】また本発明の滑材は粘土及び、ポリアクリ
ル酸ソーダ、ポリアクリルアミド及びカルボキシメチル
セルロース等の水溶性高分子化合物の１種または２種以
上の有機化合物を、含有せしめて調製された高吸水性樹
脂である必要がある。ここで、粘土及びポリアクリル酸
ソーダ等の水溶性高分子化合物を含有せしめて調製され
たとは、これらの成分が高吸水性樹脂の分子内に包絡し
て含有されている様に高吸水性樹脂が調製されたとの意
味である。

【００２５】このためには最初に高吸水性樹脂のみを調
製し、膨潤したゲルの状態でこれに粘土及びポリアクリ
ル酸ソーダ等の水溶性高分子化合物の１種または２種以
上の成分を、混合して充分に混練した後、乾燥、粉砕す
ることによって、本発明の滑材を調製することも可能で
ある。しかし、好ましくは、粘土及び、ポリアクリル酸
ソーダ、ポリアクリルアミド及びカルボキシメチルセル
ロース等の水溶性高分子化合物の１種または２種以上の
成分が、共存する状態下でモノマーを重合または架橋等
の反応をさせることにより、高吸水性樹脂の分子の骨格
を形成させる過程において、粘土、ポリアクリル酸ソー
ダ等を、高吸水性樹脂の分子内に包み込む様に包絡した
構造の樹脂を生成させることが、滑材の物性をより向上
させるために望ましい。

【００２６】粘土及び、ポリアクリル酸ソーダ、ポリア
クリルアミド及びカルボキシメチルセルロース等の水溶
性高分子化合物の１種または２種以上の有機化合物の添
加量は特に限定しないが、ぞれぞれ高吸水性樹脂に対し
て１〜70％程度が好ましい。

【００２７】本発明による滑材は土質に応じて任意の粒
径、吸水倍率の製品を製造、供給する事が可能である。
現場調泥は、水と所定量の滑材を混合するのみでよく、
ベントナイトまたはカルボキシメチルセルロース配合の
ように膨潤時間を待つ必要もない。これによって現場に
おける滑材溶液の貯蔵量を大幅に減少させることが可能
になり、装置の小型化、作業の合理化にも貢献しうる。
更に本発明の滑材は常に安定した滑材としての性状を維
持するため、滑材の管理及び掘削作業の効率化に大きな
貢献をすることが出来る。

【００２８】

【実施例】以下実施例を挙げて本発明を更に具体的に説
明する。

【００２９】（実施例１）濃度14％のカセイソーダ水溶
液233 部にイソブチレン−無水マレイン酸共重合体
（（株）クラレ製イソバン−10）100 部を加えて加熱攪
拌し、中和度0.6 の均一な水溶液を調製した。次いでこ
の水溶液に架橋剤として分子量が300 のポリエチレンイ
ミン（日本触媒化学工業（製）エポミンＰ−003 ）１部
及びモンモリロナイト、ポリアクリル酸ソーダ、ポリア
クリルアミドを各20部を添加し十分混合した後、HLB が
1.8 の油溶性界面活性剤（花王石鹸（株）製レオドール
SP−030）６部を溶解した流動パラフィン393 部に投入
し、攪拌しながら温度95℃に５時間保ち、水を充分蒸発
させた。次いで固液分離後、ヘキサンで洗浄し風乾する
ことにより粒度が32〜100 メッシュで吸水倍率が440 の
球状高吸水性樹脂を得た。

【００３０】この樹脂の滑材表面低下量及び摩擦抵抗を
次の方法で測定した。その結果を表１及び表２に示す。

【００３１】（１）滑材表面低下量の測定法

【００３２】図２に示す様に、内径55mm、長さ230mm の
アクリル製の円筒の底に40メッシュの金網を敷き、滑材
が抜ける構造とした装置に吸水製樹脂１重量部へ水200
重量部を加えて含水ゲルにしたもの（滑材)400mlを流し
込み、時間の経過と共に滑材表面の低下量を測定する。

【００３３】（２）摩擦抵抗の測定法

【００３４】図３に示す様に、80メッシュの金網上に吸
水性樹脂１重量部へ水200 重量部を加えて含水ゲルにし
たもの（滑材）700ml を注ぎ、その上にコンクリート棒
（Φ65×500mm)を載せ、この棒をオートグラフ(50mm/mi
n.) で水平に引っ張って移動させ、その際の摩擦抵抗を
測定した。

【００３５】（比較例１）ベントナイト20部、マッドオ
イル８部、ハイゲル0.4 部、テルセローズ0.4 部からな
る市販の標準滑材を水180 部に加えて、実施例１と同様
に滑材表面低下量及び摩擦抵抗を測定した。

【００３６】その結果を表１及び表２に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】表１において、実施例１の滑材表面低下量
は比較例１より著しく少ないことを示している。これは
実施例１の滑材を地層中に注入した際、地層中での滑材
の逸散が少なく、滑材としての性能の持続性が高いこと
を示している。

【００４０】（比較例２）実施例１の摩擦抵抗の測定に
おいて、滑材を用いない他は同様にして測定した。その
結果を表２に示す。

【００４１】表２において、実施例１の摩擦抵抗は比較
例１及び比較例２より小さいことを示している。これは
実施例１の滑材を使用した場合は比較例の場合に較べ
て、推進管の摩擦抵抗が低いことを示している。

【００４２】

【発明の効果】本発明の滑材を使用することにより、従
来品に較べて、推進管の摩擦抵抗を著しく低下させるこ
とが出来る。また、滑材が比重差により分級を起こした
り、或いは滑材を調製する際、ママコ状になって、使用
不能になる事故が発生したり、更には保管中にベントナ
イトの微粉が飛散して公害の原因となったりするおそれ
がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】セピオライトの構造を示す斜視図である。

【符合の説明】

１セピオライト繊維２繊維と繊維の空隙

【図２】滑材表面低下量の測定装置の見取図を示す。

【符合の説明】

３円筒４ 40メッシュ金網（0.5mm 角) ５滑材６滑材表面

【図３】摩擦抵抗を測定する装置の見取図を示す。

【符合の説明】

７コンクリート棒８ 80メッシュ金網９滑材 10 支持枠

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＣ１０Ｍ 107:28 125:30 145:14 149:06）Ｃ１０Ｎ 30:06 40:00 50:08 (72)発明者秋岡幸弘東京都台東区浅草橋５丁目２番３号本岡通商株式会社内 (56)参考文献特開昭62−265395（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−196387（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/06 311 E21D 9/06 301 C09K 7/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】粘土及び水溶性高分子化合物をその内部
に含有せしめて調製された、高吸水性樹脂からなる推進
工法用滑材。
【請求項２】粘土がベントナイト及び／またはセピオ
ライトである請求項１記載の推進工法用滑材。