JP4228336B2

JP4228336B2 - Mud production system and method for excavating mud using excavator

Info

Publication number: JP4228336B2
Application number: JP2001311068A
Authority: JP
Inventors: 光輝炭田; 正明吉崎
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2001-10-09
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2021-10-09
Also published as: JP2002201466A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、泥水シールド工法、地中連続壁工法といった泥水工法で使用される掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
泥水シールド工法、地中連続壁工法といった泥水工法では、いわゆる掘削用泥水が使用されるが、かかる掘削用泥水には、切羽や溝壁を安定させるべく、良好な造壁性を有していることが基本的に要求されるとともに、スラリー輸送等の関係上、逸液が防止される範囲内で低粘性が保持されることが望ましい。また、地中連続壁工法では、耐セメント性を有していることも要求される。
【０００３】
かかる機能を満たすべく、従来、ベントナイト、ＣＭＣ、分散剤、ポリマー剤等を作泥材料とした掘削用泥水が広く使用されてきた。このような掘削用泥水は、ベントナイト等が泥水中で良好に分散するため、低粘性が維持されるとともに、分散されたベントナイト等が切羽や溝壁に良好なマッドケーキを形成し、かかるマッドケーキによって止水性ひいては切羽や溝壁の安定を確保することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ベントナイト、ＣＭＣ、ポリマー剤といった作泥材料はいずれも粉体であるため、これらを貯蔵しておくためのストックヤードや、これらを溶解させるための混練ミキサー等からなる作泥プラントが必要不可欠になるとともに、プラント敷地に十分なスペースを確保できなかった場合には、プラント構成が複雑となり、敷地内の車両通行に支障をきたすという問題を生じていた。
【０００５】
また、このような問題に加えて、上述した作泥材料が本来的に水に溶解しにくいため、混練ミキサーを用いたとしても溶解作業に手間と時間を要し、その結果、掘削用泥水の作製にもおのずと時間がかかるという問題も生じていた。
【０００６】
このような問題に鑑み、本出願人は、作泥プラントが不要な掘削用泥水の作泥システムを別途開発したが、かかるシステムをもってしても、工事開始初期においては、掘削用泥水を他の現場から移送したり新規に購入したりするのを余儀なくされるという問題を生じていた。
【０００７】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、工事開始初期においても掘削用泥水を各現場で確保することが可能な掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システム及び方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システムは請求項１に記載したように、地盤を掘削して作泥ピットを形成する掘削機と、該作泥ピット内に満たされた水に解膠された掘削土砂の粗粒分を分離除去する土砂分離手段と、前記作泥ピット内に満たされた泥水に添加される掘削泥水用泥膜形成剤を貯留した貯留タンクとからなるとともに、該掘削泥水用泥膜形成剤を液状とするとともに掘削土砂の細粒分と結びつくことによって所定の分散性及び造壁性を有するように構成した掘削用泥水の作泥システムであって、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）と、不飽和カルボン酸（ｂ１）及び下記一般式（１）
Ｒ（ＯＡ）_nＯＨ（１）
Ｒ；水素又は炭素数１〜１２の炭化水素基
Ａ；炭素数２〜４のアルキレン基
ｎ；１〜１００の整数
で表されるヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）のモノエステル（ｂ）とを構成単位とする共重合体（ｘ）で構成し、前記共重合体（ｘ）を構成する前記モノエステル（ｂ）の質量％を１〜４０％とするとともに前記共重合体（ｘ）の数平均分子量を５０００〜１０００００とすることで、ベントナイト及びＣＭＣを作泥材料として不要に構成したものである。
【０００９】
また、本発明に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システムは請求項２に記載したように、地盤を掘削して作泥ピットを形成する掘削機と、該作泥ピット内に満たされた水に解膠された掘削土砂の粗粒分を分離除去する土砂分離手段と、前記作泥ピット内に満たされた泥水に添加される掘削泥水用泥膜形成剤を貯留した貯留タンクとからなるとともに、該掘削泥水用泥膜形成剤を液状とするとともに掘削土砂の細粒分と結びつくことによって所定の分散性及び造壁性を有するように構成した掘削用泥水の作泥システムであって、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）のみを構成単位とする重量平均分子量Ｍｗが２０万〜３００万の（共）重合体（ｘ′）のみで構成することで、ベントナイト及びＣＭＣを作泥材料として不要に構成したものである。
【００１０】
また、本発明に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システムは、前記貯留タンクに掘削泥水用分散剤を貯留して前記作泥ピット内に満たされた泥水に添加するように構成し、該掘削泥水用分散剤を、重量平均分子量Ｍｗが１００００乃至１４０００のポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体又は炭酸ナトリウムの少なくともいずれかで構成したものである。
【００１１】
また、本発明に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥方法は請求項４に記載したように、所定の作泥ピットを該作泥ピット内に満たされた水に解膠された掘削土砂の粗粒分を除去しつつ所定の掘削機で掘削形成するとともに、前記作泥ピット内に満たされた泥水に所定の掘削泥水用泥膜形成剤を添加して掘削用泥水を作製する掘削機を用いた掘削用泥水の作泥方法であって、前記掘削泥水用泥膜形成剤を液状とするとともに掘削土砂の細粒分と結びつくことによって所定の分散性及び造壁性を有するように構成した掘削用泥水の作泥方法であって、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）と、不飽和カルボン酸（ｂ１）及び下記一般式（１）
Ｒ（ＯＡ）_nＯＨ（１）
Ｒ；水素又は炭素数１〜１２の炭化水素基
Ａ；炭素数２〜４のアルキレン基
ｎ；１〜１００の整数
で表されるヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）のモノエステル（ｂ）とを構成単位とする共重合体（ｘ）で構成し、前記共重合体（ｘ）を構成する前記モノエステル（ｂ）の質量％を１〜４０％とするとともに前記共重合体（ｘ）の数平均分子量を５０００〜１０００００とすることで、ベントナイト及びＣＭＣを作泥材料として不要に構成したものである。
【００１２】
また、本発明に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥方法は請求項５に記載したように、所定の作泥ピットを該作泥ピット内に満たされた水に解膠された掘削土砂の粗粒分を除去しつつ所定の掘削機で掘削形成するとともに、前記作泥ピット内に満たされた泥水に所定の掘削泥水用泥膜形成剤を添加して掘削用泥水を作製する掘削機を用いた掘削用泥水の作泥方法であって、前記掘削泥水用泥膜形成剤を液状とするとともに掘削土砂の細粒分と結びつくことによって所定の分散性及び造壁性を有するように構成した掘削用泥水の作泥方法であって、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）のみを構成単位とする重量平均分子量Ｍｗが２０万〜３００万の（共）重合体（ｘ′）のみで構成することで、ベントナイト及びＣＭＣを作泥材料として不要に構成したものである。
【００１３】
また、本発明に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥方法は、前記貯留タンクに掘削泥水用分散剤を貯留して前記作泥ピット内に満たされた泥水に添加するように構成し、該掘削泥水用分散剤を、重量平均分子量Ｍｗが１００００乃至１４０００のポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体又は炭酸ナトリウムの少なくともいずれかで構成したものである。
【００１４】
また、本発明に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥方法は、前記作泥ピットを拡張掘削して地中連続壁構築用溝の一部とするものである。
【００１５】
地中連続壁工法や泥水シールド工法といった泥水掘削工法においては、溝壁や切羽の安定を図るべく、溝壁等に濾水量の少ない良質な泥膜（マッドケーキ）を形成し、泥水圧を溝壁等に有効に作用させる必要があり、そのためには、ベントナイト、ＣＭＣ、ポリマー剤といった造壁性を有する作泥材料が従来、必要不可欠であった。
【００１６】
しかしながら、これらの作泥材料は、作泥プラントの設置が前提となるため、本出願人は、作泥プラントを設置せずに掘削土と水だけで掘削用泥水を作製することができないかという点に着眼し、さまざまな実験を重ねた結果、掘削土と水だけで溝壁や切羽での造壁性を確保し、その安定性を確保することができる掘削泥水用分散剤や新規な掘削泥水用泥膜形成剤を開発することに成功した。
【００１７】
さらに、本出願人は、工事開始初期においても、外部から調達することなく、各現場で掘削用泥水を個別に確保する技術を開発したものである。
【００１８】
すなわち、請求項１乃至請求項７に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システム及び方法においては、まず、掘削機を用いて地盤を掘削し、作泥ピットを形成する。
【００１９】
作泥ピットを掘削形成するにあたっては、該作泥ピットの深度に応じて水を随時補給していくが、掘削の進行に伴い、掘削機によって解膠された掘削土砂が作泥ピット内に満たされた水に混入するので、かかる掘削土砂が混入した水から掘削土砂の粗粒分を除去するようにする。なお、地下水位が高い場合には、該地下水を作泥ピット内に随時補充するようにすればよく、必ずしも人工的な水補給を行う必要はない。
【００２０】
粗粒分を除去するには、作泥ピット内の泥水を例えばいったん揚水し、次いで、揚水された泥水を、土砂分離装置、サイクロン、デカンタなどの土砂分離手段に順次投入し、次いで粗粒分が除去された泥水をいったん循環槽に貯留した後、該循環槽内に貯留された泥水を再び作泥ピット内に戻す、すなわち、粗粒分を除去しつつ作泥ピット内の泥水を循環させる方法が考えられる。
【００２１】
このように掘削土砂の粗粒分を除去しながら、掘削機で作泥ピットを形成していくと、やがて、作泥ピット内には、主として掘削土砂の細粒分が混入した泥水が貯留されることとなる。
【００２２】
一方、貯留タンク内に貯留された掘削泥水用泥膜形成剤を単独で又は掘削泥水用分散剤とともに作泥ピット内に満たされた泥水に添加し、掘削用泥水を作製する。
【００２３】
なお、作泥ピット内に満たされた泥水に添加するとは、結果的に作泥ピット内に満たされた泥水に添加されればよいという意味であって、例えば、上述したように、粗粒分を除去しつつ作泥ピット内の泥水を循環させる方法を採用する場合においては、作泥ピットの上流側又は下流側にて掘削泥水用泥膜形成剤を単独で又は掘削泥水用分散剤とともに添加するようにしてもかまわない。
【００２４】
また、掘削泥水用泥膜形成剤や掘削泥水用分散剤を作泥ピット内に満たされた泥水に添加する時期としては、必ずしも該作泥ピット内の泥水が細粒分を主体とした泥水になった後でなければならないものではなく、場合によっては、粗粒分が未だ除去されていない時期から予め添加することもあり得る。
【００２５】
このように、作泥ピットを掘削形成しつつ、該作泥ピット内に細粒分を主体とした泥水を貯留するとともに、該作泥ピット内に本発明で用いる掘削泥水用泥膜形成剤や掘削泥水用分散剤を添加すれば、従来のような作泥プラントを設置する必要がないことはもちろん、工事開始時においても、新規に掘削用泥水を購入したり他の現場から調達することなく、各現場にて掘削用泥水を迅速かつ容易に作製することが可能となる。
【００２６】
なお、本発明で使用する掘削泥水用泥膜形成剤や掘削泥水用分散剤は、掘削土と水だけで溝壁や切羽での造壁性を確保し、その安定性を確保することができる機能を有しているため、工事開始当初はもちろん、いったん掘削工事が開始された後も、従来不可欠であったベントナイト、ＣＭＣ、ポリマー剤といった作泥材料を何ら必要とすることなく、上述した掘削泥水用泥膜形成剤を単独で又は掘削泥水用分散剤とともに必要に応じて補充添加するだけで、掘削用泥水を迅速かつ容易に作製することができることは言うまでもない。
【００２７】
また、掘削工事がいったん開始した後は、本来掘削すべき箇所から多量の掘削土砂が発生するので、かかる掘削土砂に含まれる細粒分を利用すれば、上述したと同様に掘削用泥水を作製することができる。したがって、工事開始当初に必要な掘削用泥水を調達するために必要であった作泥ピットは、工事開始後はもはや不要であり、これを埋め戻すようにしてもかまわないが、かかる作泥ピットを拡張掘削して地中連続壁構築用溝の一部とするようにすれば、作泥ピットの掘削作業を無駄にすることなく、有効利用することが可能となるとともに、工事初期の段階でのみ必要な作泥ピットのために、わざわざ専用のスペースを確保する必要もなくなる。
【００２８】
また、作泥ピットを土砂ピットとして利用するようにすれば、やはり作泥ピットの掘削作業を無駄にすることなく、有効利用することが可能となるとともに、工事初期の段階でのみ必要な作泥ピットのために、わざわざ専用のスペースを確保する必要もなくなる。
【００２９】
本発明に用いる掘削泥水用泥膜形成剤は、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）と、不飽和カルボン酸（ｂ１）及び下記一般式（１）
Ｒ（ＯＡ）_nＯＨ（１）
Ｒ；水素又は炭素数１〜１２の炭化水素基
Ａ；炭素数２〜４のアルキレン基
ｎ；１〜１００の整数
で表されるヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）のモノエステル（ｂ）とを構成単位とする共重合体（ｘ）で構成し、前記共重合体（ｘ）を構成する前記モノエステル（ｂ）の質量％を１〜４０％とするとともに前記共重合体（ｘ）の数平均分子量を５０００〜１０００００とするか、又は不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）のみを構成単位とする重量平均分子量Ｍｗが２０万〜３００万の（共）重合体（ｘ′）のみで構成する。
また、これらの掘削泥水用泥膜形成剤と併用する掘削泥水用分散剤は、重量平均分子量Ｍｗが１００００乃至１４０００のポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体又は炭酸ナトリウムの少なくともいずれかで構成する。
【００３０】
かかる掘削泥水用泥膜形成剤と掘削泥水用分散剤については、いずれも一定の分散性と造壁性を兼ね備えるので、掘削泥水用泥膜形成剤だけを単独使用するようにしてもかまわないが、これらを併用した場合においては、掘削泥水用泥膜形成剤の優れた造壁性に掘削泥水用分散剤の優れた耐セメント性とが相まって、地中連続壁工法で使用する場合に特に顕著な作用効果を奏する。
【００３１】
すなわち、地中連続壁工法においては、掘削用泥水の循環使用に伴ってコンクリートからカルシウムイオンが溶出し、泥水中のカルシウムイオン濃度が上昇するが、上述した掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用するようにすれば、カルシウムイオンによる分散性低下が掘削泥水用分散剤によって抑制されるため、工事開始時に作製した掘削用泥水であれば、これを地中連続壁工法で循環使用しても、造壁性や低粘性は良好に維持される。
【００３２】
なお、掘削泥水用泥膜形成剤を単独使用する場合にしろ、掘削泥水用分散剤を併用する場合にしろ、炭酸ナトリウムでカルシウムイオンによる分散性の低下を抑制することも考えられるが、炭酸ナトリウムの添加量が多くなると、逆に塩類凝集を引き起こして分散性が低下するため、炭酸ナトリウムはあくまで補助的に使用するのが望ましい。
【００３３】
上述した掘削泥水用泥膜形成剤を製造するにあたっては、公知の製法、例えば、溶液重合法で行えばよい。すなわち、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）と、モノエステル（ｂ）とを二種類の単量体として所定の溶剤に添加し、次いで、これを５０〜１５０゜Ｃで常圧又は加圧下で重合するようにすればよい。
【００３４】
溶剤としては、例えば水、イソプロピルアルコール、トルエン、エチレンジクロライド、メチルエチルケトン又はこれらの混合物を用いることができる。
【００３５】
重合させるにあたっては、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）及びモノエステル（ｂ）の合計質量に対し、０．１〜１５質量％のラジカル重合開始剤を使用するとともに、連鎖移動剤を必要に応じて使用するのがよい。
【００３６】
ここで、ラジカル重合開始剤としては、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイドなどの過酸化物を用いることが可能であり、連鎖移動剤としては、ラウリルメルカプタン、チオグリコール酸、メルカプトエタノールなどの含硫黄化合物を用いることが可能である。
【００３７】
なお、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）の一部又は全部が不飽和カルボン酸塩である場合には、その前駆体である不飽和カルボン酸又はその無水物や炭素数１〜４の低級アルキルエステルを重合前に予め中和してもよいし、重合後に共重合体を中和してもよい。中和剤としては、例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の水酸化物をはじめ、水酸化アンモニウム、アンモニア等を用いることができる。
【００３８】
また、共重合体（ｘ）は、必ずしも、不飽和カルボン酸（ｂ１）とヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）とのモノエステル（ｂ）を単量体として不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）との共重合に用いることに限定されるのではなく、モノエステル（ｂ）の前駆体、すなわち、不飽和カルボン酸（ｂ１）又はその無水物や炭素数１〜４の低級アルキルエステルを単量体として不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）と共重合させ、しかる後、ヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）と反応させて共重合体（ｘ）を生成するようにしてもよい。
【００３９】
不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）をどのような物質で構成するかは任意であるが、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸並びにこれらのアルカリ金属塩及びアンモニウム塩からなる群から適宜選択することができる。また、不飽和カルボン酸（ｂ１）についても任意であるが、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸からなる群から適宜選択することが可能である。
【００４０】
モノエステル（ｂ）は、一般式（１）においてＲは水素もしくはアルキレン基であるが良好な造壁性を確保するためには通常、水素もしくは炭素数１〜１２、さらには炭素数１〜６のアルキレン基であることが好ましい。上記Ｒは、アルキル基（メチル基、オクチル基など）、シクロアルキル基（シクロヘキシル基など）、アリール基（フェニル基など）、アルキルアリール基（エチルフェニル基など）、アラルキル基（ベンジル基など）のいずれであってもよい。
【００４１】
また、一般式（１）においてｎについても、良好な造壁性を確保するために通常平均が１〜１００、さらには平均が２〜９０となる整数が好ましい。
【００４２】
（ｂ２）としては、炭素数２〜４の脂肪族２価アルコール、またはＲＯＨで表される炭素数１〜１２の脂肪族アルコール、フェノール類または芳香脂肪族アルコールに、炭素数２〜４のアルキレンオキシドを付加して得られるものが好ましい。
【００４３】
炭素数２〜４の脂肪族２価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール等が挙げられる。
【００４４】
炭素数１〜１２脂肪族アルコールとしては、天然アルコールでも合成アルコール（チーグラーアルコール、オキソアルコールなど）でもよい。具体例としては、メチルアルコール、ブチルアルコール、ペンチルアルコール、ヘキシルアルコール、ラウリルアルコール、イソブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、２−エチルヘキシルアルコールなどの直鎖もしくは分岐の飽和脂肪族アルコール、シクロヘキシルアルコール、エチルシクロヘキシルアルコールなどの環状脂肪族アルコールが挙げられる。
【００４５】
フェノール類としては、フェノール、エチルフェノールなどが挙げられる。芳香脂肪族アルコールとしては、ベンジルアルコールなどが挙げられる。
【００４６】
上記の炭素数２〜４のアルキレンオキシドとしてはエチレンオキサイド（以下、ＥＯと略記）単独；ＥＯと他のアルキレンオキサイド［プロピレンオキサイド（以下、ＰＯと略記）、１，２−ブチレンキサイド、テトラヒドロフラン、アルキレンオキサイド置換体（エピクロロヒドリン）等］の併用；およびこれらの２種以上の混合物が挙げられる。例示したもののうち特に好ましいものは、ＥＯおよびＥＯ／ＰＯの併用である。ＥＯとともに他のアルキレンオキサイドを用いる場合の付加様式は、ランダム付加でもブロック付加でもよく、特に限定はされるものではない。
【００４７】
共重合体（ｘ）を構成するモノエステル（ｂ）の質量％が１〜４０％であり、かつ前記共重合体（ｘ）の数平均分子量が５０００〜１０００００である場合には、高い造壁性と低粘性を得ることが可能となる。
【００４８】
なお、共重合体（ｘ）は、（ａ）、（ｂ）以外にも他の単量体（ｃ）を構成単位とすることができる。（ｃ）としては、共重合できるものであれば特に限定されないが、例えば次の（ｃ１）〜（ｃ５）が挙げられる。
【００４９】
（ｃ１）アミド基含有エチレン性不飽和単量体：（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミドなど
【００５０】
（ｃ２）（メタ）アクリル酸アルキルエステル類（アルキル基の炭素数が１〜１２）：メチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレートなど
【００５１】
（ｃ３）ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体：ヒドロキシアルキル（炭素数１〜４）（メタ）アクリレート〔例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）アクリレートなど〕
【００５２】
（ｃ４）（ｂ）以外のポリアルキレングリコール鎖を有するエチレン性不飽和単量体：ポリエチレングリコール（数平均分子量１２０〜６００）モノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコール（数平均分子量１５０〜４５０）モノ（メタ）アクリレート、メチルアルコールエチレンオキサイド１〜４モル付加物（メタ）アクリレートなど
【００５３】
（ｃ５）４級アンモニウム基含有エチレン性不飽和単量体：（メタ）アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、（メタ）アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライドなど
【００５４】
これらの（ｃ１）〜（ｃ５）のうち好ましいものは、（ｃ２）〜（ｃ４）である。
【００５５】
また、共重合体（Ｘ）を構成する他の単量体（ｃ）単位の質量％は通常３０％以下、好ましくは２０％以下である。
【００６０】
上述した掘削泥水用泥膜形成剤の（共）重合体（ｘ′）を製造するにあたっても重合体（ｘ）と同様、公知の製法、例えば、溶液重合法で行えばよい。すなわち、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）を単量体として所定の溶剤に添加し、次いで、これを５０〜１５０゜Ｃで常圧又は加圧下で重合すればよい。
【００６１】
溶剤の種類、単一重合の方法、ラジカル重合開始剤及び中和プロセスに関しては、上述した掘削泥水用泥膜形成剤と同様であるのでここではその説明を省略する。
【００６２】
不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）をどのような物質で構成するかは任意であるが、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸並びにこれらのアルカリ金属塩及びアンモニウム塩からなる群から適宜選択することができる。ここで、アルカリ金属塩としては、ナトリウム塩やカリウム塩等が含まれる。
【００６５】
また、（共）重合体（ｘ′）を構成する他の単量体（ｂ）単位の質量％は通常１％未満、好ましくは０．９％以下であり、（ｃ）単位の質量％は通常３０％以下、好ましくは２０％以下である。
【００６６】
なお、請求項２に係る掘削泥水用泥膜形成剤は、請求項１に係る掘削泥水用泥膜形成剤と任意の割合（例えば質量比が９９：１〜１：９９）で併用することが可能である。同様に、請求項５に係る掘削泥水用泥膜形成剤は、請求項２に係る掘削泥水用泥膜形成剤と任意の割合（例えば質量比が９９：１〜１：９９）で併用することが可能である。
【００６７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システム及び方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
（第１実施形態）
【００６９】
図１は、本実施形態に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システムを示した全体図である。同図でわかるように、本実施形態に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システム１は、地盤を掘削して作泥ピット２を形成する掘削機３と、土砂分離装置４と、作泥ピット２内に満たされた泥水に添加される掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤が貯留された貯留タンク６と、別の薬剤が貯留された貯留タンク７と、清水槽８と、混合槽９とから概ね構成してある。
【００７０】
掘削機３は、例えば同図に示すように水平多軸式掘削機で構成することができいる。ここで、掘削機３は、内蔵された揚泥ポンプ１０を駆動することによって作泥ピット２内に満たされた水を掘削土砂とともに揚泥管１１を介して土砂分離装置４に圧送することができるようになっている。
【００７１】
土砂分離装置４は、圧送されてきた揚泥水から掘削土砂の粗粒分を分離除去し、これを土砂ピット１２に廃棄するようになっているとともに、付設されたサイクロンのオーバー泥水、すなわち、７５μｍ程度以上の土粒子が概ね除去された泥水を循環槽１３に貯留するようになっている。
【００７２】
一方、土砂分離装置４に付設されたサイクロンのアンダー泥水には、該サイクロンで分離除去された７５μｍ程度以上の土粒子が含まれているが、かかる土粒子は土砂分離装置４の最上段のスクリーンで除去され土砂ピット１２に排土されるので、該スクリーンを通過した後の泥水（７５μｍ程度以下の細粒分を主体として含む泥水）は、いったん濃縮槽１４に貯留されるようになっている。
【００７３】
デカンタ５は、濃縮槽１４に貯留された泥水に対して１０μｍ程度を分級点とした土砂分離を行うことができるようになっており、１０μｍよりも大きな土粒子についてはデカンタアンダーとして土砂ピット１２に廃棄されるようになっている。すなわち、土砂分離装置４及びデカンタ５は、作泥ピット２内に満たされた水に解膠された掘削土砂の粗粒分を分離除去する土砂分離手段として機能する。
【００７４】
一方、１０μｍ程度以下の細粒分だけを含むオーバー泥水については、循環槽１３を介して作泥ピット２に戻して循環使用するようになっており、作泥ピット２内には、粘土やシルトを主成分とする７５μｍ以下の細粒分、特に粘土を主成分とする１０μｍ以下の細粒分を含む掘削用泥水が作製されることとなる。
【００７５】
貯留タンク６内には、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を貯留してあり、該タンクに接続されたポンプ１５を駆動することによって、掘削泥水用分散剤及び掘削泥水用泥膜形成剤を配管１６を介して混合槽９に圧送できるようになっている。
【００７６】
また、貯留タンク７内には、炭酸ナトリウム（炭酸ソーダ）水溶液を貯留してあり、該タンクに接続されたポンプ１７を駆動することによって、炭酸ナトリウム水溶液を配管１８を介して混合槽９に圧送できるようになっている。
【００７７】
清水槽８には清水を貯留してあり、該タンクに接続されたポンプ１９を駆動することによって、清水を配管２０を介して混合槽９に圧送できるようになっている。
【００７８】
混合槽９は、上述した掘削泥水用泥膜形成剤、掘削泥水用分散剤及び清水を混合して泥水に添加される混合液を作製するとともに、該混合槽に接続されたポンプ２１を駆動することによって、かかる混合液を配管２２を介して作泥ピット２内に圧送できるようになっている。混合槽９には、必要に応じて図示しない攪拌機構を設けておけばよい。
【００７９】
本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤は、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）と、不飽和カルボン酸（ｂ１）及び下記一般式（１）
Ｒ（ＯＡ）_nＯＨ（１）
Ｒ；水素又は炭素数１〜１２の炭化水素基
Ａ；炭素数２〜４のアルキレン基
ｎ；１〜１００の整数
で表されるヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）のモノエステル（ｂ）とから共重合体（ｘ）で構成してある。
【００８０】
共重合体（ｘ）に対するモノエステル（ｂ）の質量割合は、１％〜４０％とするのがよい。これは、共重合体（ｘ）に対するモノエステル（ｂ）の質量％が１％を下回ると、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量に関係なく造壁性が低下し、４０％を超えると、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量が低い場合に凝集が発生して造壁性が低下する可能性があるからである。
【００８１】
また、共重合体（ｘ）の数平均分子量は、５０００〜１０００００とするのがよい。これは、数平均分子量が５０００を下回ると、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量に関係なく造壁性が低下し、１０００００を超えると、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量が低い場合に凝集が発生して造壁性が低下する可能性があるからである。
【００８２】
なお、数平均分子量については、ゲルパーミエーションクロマトグラフにより測定するものとする。
【００８３】
図２は、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）をメタクリル酸ナトリウム塩３２で、モノエステル（ｂ）をメトキシポリエチレングリコールメタクリレート３３で構成してなる掘削泥水用泥膜形成剤３１を一例として示した化学構造式（化学式）である。
【００８４】
一方、本実施形態で用いる掘削泥水用分散剤は、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Ｍｗを１００００乃至１４０００としたものであれば、その組成等は任意であり、例えば、重量平均分子量Ｍｗが１００００乃至１４０００であるポリアクリル酸のナトリウム塩から構成することが可能である。具体的には、ＳＵＰＥＲＳＬＲＲＹＢ（三洋化成工業株式会社製）の商品名で市販されているポリカルボン酸系安定液用分散剤（以下、単にＳＳ―Ｂと呼ぶ）を使用することができる。
【００８５】
本実施形態に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システム１を用いて掘削用泥水を作製するには、まず、掘削機３を用いて地盤を掘削し、作泥ピット２を形成する。
【００８６】
作泥ピット２を掘削形成するにあたっては、該作泥ピットの深度に応じて水を随時補給していくが、掘削の進行に伴い、掘削機３によって解膠された掘削土砂が作泥ピット２内に満たされた水に混入するので、かかる掘削土砂の粗粒分を、上述したように土砂分離装置４及びデカンタ５を用いて分離除去する。なお、地下水位が高い場合には、該地下水を作泥ピット２内に随時補充するようにすればよく、必ずしも人工的な水補給を行う必要はない。
【００８７】
このように掘削土砂の粗粒分を除去しながら、掘削機３で作泥ピット２を形成していくと、やがて、作泥ピット２内には、掘削土砂の細粒分だけが混入した泥水が貯留されることとなる。
【００８８】
一方、清水槽８に貯留された清水を混合槽９に入れるとともに、貯留タンク６に貯留された掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を所定量混合槽９に添加して適宜希釈混合し、混合液を作製する。また、必要に応じて貯留タンク７内に貯留された炭酸ナトリウム水溶液を添加して混合液を作製する。なお、炭酸ナトリウム水溶液については、添加量が多くなると、逆に塩類凝集を引き起こして分散性が低下するため、あくまで補助的に添加するのが望ましい。
【００８９】
次に、このように作製された混合液を作泥ピット２内に添加する。
【００９０】
ここで、掘削泥水用泥膜形成剤や掘削泥水用分散剤を作泥ピット２内に添加する時期としては、必ずしも該ピット内の泥水が細粒分を主体とした泥水になった後でなければならないものではなく、場合によっては、粗粒分が未だ除去されていない時期から予め添加することもあり得る。
【００９１】
このようにして作製された掘削用泥水を地中連続壁工法の安定液として使用すると、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤は、従来のベントナイト等に代わって、例えば粘土を主成分とする１０μｍ以下の細粒分とともに泥水中に分散して低粘性を維持するとともに、掘削泥水用泥膜形成剤による優れた造壁作用により、ろ水量（透水係数）の小さな良質のマッドケーキを切羽や溝壁に形成し、溝壁等を安定させる。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システム及び方法によれば、作泥ピット２を掘削形成しつつ、該作泥ピット内に細粒分を主体とした泥水を貯留するとともに、該作泥ピット内に本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤や掘削泥水用分散剤を添加するだけで掘削用泥水を作製することが可能となる。
【００９３】
すなわち、作泥ピット２を形成することによって細粒分を含んだ泥水を確保することが可能となるとともに、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤、掘削泥水用分散剤及び清水がいずれも液状であるため、従来のように混練ミキサーやストックヤードを設置するとともに該混練ミキサーを使った手間のかかる溶解作業を行わずとも、これらを混合槽９で単に混合して作泥ピット２に添加するだけで掘削用泥水を容易に作製することができる。
【００９４】
したがって、従来のような作泥プラントを設置する必要がないことはもちろん、工事開始時においても、新規に掘削用泥水を購入したり他の現場から調達することなく、各現場にて掘削用泥水を迅速かつ容易に作製することが可能となる。
【００９５】
また、本実施形態に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システム及び方法によれば、上述した掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用するようにしたので、掘削泥水用泥膜形成剤の優れた造壁性に掘削泥水用分散剤の優れた耐セメント性とが相まって、地中連続壁工法で使用する場合に特に顕著な作用効果を奏する。
【００９６】
すなわち、地中連続壁工法においては、掘削用泥水の循環使用に伴ってコンクリートからカルシウムイオンが溶出し、泥水中のカルシウムイオン濃度が上昇して分散性及び造壁性が低下するが、工事初期の段階で添加された掘削泥水用分散剤が工事進行に伴って増大するカルシウムイオンによる分散性低下を抑制する。したがって、本発明で得られた掘削用泥水であれば、これを地中連続壁工法で循環使用しても、造壁性や低粘性は良好に維持される。
【００９７】
本実施形態では特に言及しなかったが、掘削工事がいったん開始した後は、本来掘削すべき箇所から多量の掘削土砂が発生するので、かかる掘削土砂に含まれる細粒分を利用すれば、上述したと同様に掘削用泥水を作製することができる。したがって、工事開始当初に必要な掘削用泥水を作製するために必要であった作泥ピットは、工事開始後はもはや不要となり、したがって、場合によってはこれを埋め戻してもよい。
【００９８】
一方、それに代えて、かかる作泥ピットを拡張掘削して地中連続壁構築用溝の一部とするようにすれば、作泥ピットの掘削作業を無駄にすることなく、有効利用することが可能となるとともに、工事初期の段階でのみ必要な作泥ピットのために、わざわざ専用のスペースを確保する必要もなくなる。
【００９９】
また、本実施形態では、貯留タンク７を設けて該タンク内に炭酸ナトリウム水溶液を貯留するようにしたが、本実施形態で用いる掘削泥水用分散剤によってセメント混入時の分散性の低下を十分抑制することができるのであれば、かかる貯留タンク７を省略してもよい。
【０１００】
また、本実施形態では、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を貯留タンク６内に貯留するようにしたが、工事開始初期であるために、耐セメント性を重視する必要がないのであれば、掘削泥水用分散剤を省略してもかまわない。
【０１０１】
また、本実施形態では、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用することを前提とし、これらを貯留タンク６内に貯留するようにしたが、これらの薬剤はいずれも一定の分散性と造壁性を有しているため、場合によっては、いずれかを単独で使用するようにしてもかまわない。一方、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用する場合、これらを混合した状態で貯留タンク６内に貯留してもかまわないが、それぞれ専用のタンク内に貯留するようにしてもかまわない。この場合、貯留タンク６は、計２つ備えることとなる。
【０１０２】
また、本実施形態では、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を希釈することを前提として、清水槽８や混合槽９を備えるようにしたが、これらを泥水に直接添加しても添加量に関する品質の確保を行うことができるのであれば、清水槽８や混合槽９を省略してもよい。
【０１０３】
また、本実施形態では、循環槽１３に貯留された泥水を作泥ピット２に直接戻して循環使用するものとしたが、循環槽１３と作泥ピット２との間に泥水貯留槽を設置し、該泥水貯留槽に循環槽１３からの泥水を貯留しながら作泥ピット２に戻して循環使用するようにしてもかまわない。
【０１０４】
また、本実施形態では、本発明に用いる掘削泥水用泥膜形成剤、掘削泥水用分散剤及び清水を混合してなる混合液を作泥ピット２に添加するようにしたが、かかる混合液は、必ずしも、作泥ピット内に貯留された状態の泥水に添加する必要はなく、泥水循環経路で言えば作泥ピット２の上流側に相当する循環槽１３に添加するようにしてもかまわないし、逆に下流側に相当する濃縮槽１４に添加するようにしてもかまわない。また、直前に述べた泥水貯留槽に添加するようにしてもかまわない。
【０１０５】
かかる構成においても、泥水が作泥ピット２を含む経路で循環している以上、作泥ピット内に満たされた泥水に添加されることに何ら変わりはない。
【０１０６】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、混合槽９の下流側に中間貯留槽を設置して該中間貯留槽に混合液をいったん貯留し、しかる後に中間貯留槽内の混合液を作泥ピット２に圧送するようにしてもよい。
【０１０７】
また、本実施形態では、地中連続壁工法に適用することを前提としたが、本発明に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システム及び方法は、かかる工法への適用に限定されるものではなく、泥水シールド工法をはじめ、さまざまな泥水工法に適用することが可能である。
【０１０８】
また、本実施形態では、顕著な作用効果を実験によって確認できたため、共重合体（ｘ）を構成するモノエステル（ｂ）の質量％を１〜４０％、共重合体（ｘ）の数平均分子量を５０００〜１０００００としたが、本発明で用いる掘削泥水用泥膜形成剤は、かかる範囲に限定されるものではなく、実施形態で述べた範囲外についても、一定の作用効果を得ることは可能である。
【０１０９】
また、本実施形態では、濃縮槽１４を備えるようにしたが、場合によってはこれを省略し、循環槽１３内の泥水をデカンタ５に直接打ち込むとともに、サイクロンアンダー泥水から７５μｍ程度以上の土粒子が除去された残りの泥水を循環槽１３に入れるようにしてもかまわない。
【０１１０】
また、本実施形態では、土砂分離装置４を上から２番目に盲板を配置した４床式としたが、土砂分離装置をどのように構成するかは任意であり、かかる盲板を省略した２床式、３床式のものでもよいことは言うまでもない。ちなみに、これらの場合には、サイクロンアンダー泥水は土砂分離装置の原水槽に落ちて該装置内を循環するため、サイクロンオーバー泥水だけが土砂分離装置から排出されて循環槽１３に入れられることとなる。
【０１１１】
なお、盲板を用いた場合であっても、該盲板で受けた泥水、すなわち、サイクロンアンダー泥水から最上段のスクリーンによって７５μｍ程度以上の土粒子が除去された残りの泥水を循環槽１３に入れるようにしてもかまわない。
【０１１２】
また、本実施形態では、掘削泥水用分散剤としてＳＳ−Ｂを例に挙げたが、これに代えて炭酸ナトリウムを使用してもよい。
【０１１３】
【実施例】
次に、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤を具体的に説明する。なお、特記なき限り、部及び％はそれぞれ質量部及び質量％を示すものとする。
【０１１４】
まず、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）としては、メタクリル酸ナトリウム（以下、a-1）とアクリル酸ナトリウム（以下、a-2）の二種類を実験に用いた。また、不飽和カルボン酸エステル（ｂ）としては、１０種類の不飽和カルボン酸エステルを使用し、これら１０種類の不飽和カルボン酸エステル（以下、b-1〜b-10）を構成する不飽和カルボン酸（ｂ１）とヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）との組成を表１に示す。表中、ＥＯ、ＰＯはそれぞれエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドであることを示す。
【０１１５】
【表１】

【０１１６】
次に、上述したメタクリル酸ナトリウム(a-1)及びアクリル酸ナトリウム（a-2）と、１０種類の不飽和カルボン酸エステル（b-1〜b-10）とを組み合わせて共重合体（ｘ）（以下、実施例１〜１６）を作製したときの組成比率、モノエステルの含有割合（％）及び数平均分子量を表２に示す。なお、数平均分子量の測定条件を以下に示す。
【０１１７】
測定機器；Ｗａｔｅｒｓ社製ＧＰＣシステム
（ポンプ；model510，検出器；waters410）
溶離液；種類水／メタノール（７０／３０）+ＣＨ₃ＣＯＯＮａ（０．５％）
流速１．０（ｍｌ／ｍｉｎ）
カラム；TSKgel G3000PWXL + TSKgel G5000PWXL 7.8ml I.D×30 cm
【０１１８】
【表２】

【０１１９】
上述した実施例１〜１６の掘削泥水用泥膜形成剤を製造するにあたっては、まず、反応容器に、水３６３部、イソプロピルアルコール１９６部を仕込み、窒素置換した後、８０゜Ｃまで昇温し、攪拌下、メタクリル酸１５１部（１．７５７モル）、メトキシポリエチレングリコール（エチレンオキサイド付加モル数２８）メタクリレート４８部（０．０３６モル）を混合したものと、過硫酸ナトリウム５％水溶液３９．８部（過硫酸ナトリウム０．００８モル）を同時に３時間かけて滴下し反応させた。さらに、同温度で２時間熟成した後、イソプロピルアルコールを蒸留により除き、水酸化ナトリウム４８％水溶液１４６部（水酸化ナトリウム１．７５７モル）で中和した後、固形分３０％になる量の水を加えて数平均分子量４２８００の共重合体（実施例１）を得た。さらに、表２に示した構成単位となるように単量体組成を代え、実施例１と同様にして実施例２〜１６を得た。
【０１２０】
このようにして製造した実施例１〜１６の掘削泥水用泥膜形成剤を泥水に添加し、その造壁性及び泥水粘度を調べた（表３）。
【０１２１】
ここで、掘削泥水用泥膜形成剤を添加する前の泥水については、細粒分７５μｍ以下、比重が１．０５となるように濃度調整して作製した。ちなみに、そのときの粘度は１１．１ mPa・sであった。泥水粘度はＢ型粘度計にて測定した。
【０１２２】
また、同表における造壁性は、ＡＰＩ規格でいうところの指標とは若干異なり、濾水プロセスを促進させて実験時間を短縮させるべく、濾紙の下側を減圧状態とした場合の濾水量として計測したものであり、５ｍｌ以下が良好な造壁性の目安とされる。なお、従来技術と比較すべく、ＣＭＣを用いた場合を比較例１として併せて示した。
【０１２３】
【表３】

【０１２４】
同表でわかるように、実施例１〜６、１１〜１６は、添加量にかかわらず、造壁性が５ｍｌ以下といずれも良好であるとともに、泥水粘度についても低粘性を維持している、言い換えれば良好な分散性が維持されているのに対し、実施例７〜１０では、添加量が少ないときに造壁性が低下していることがわかる。
【０１２５】
ちなみに、ＣＭＣを使った比較例１では、造壁性は確保できるものの、粘度が高くなってしまうという問題点を裏付ける結果となった。
【０１２６】
次に、上述した実施例１１に係る掘削泥水用泥膜形成剤を掘削泥水用分散剤とともに泥水に加えて本実施形態に係る掘削用泥水を作製し、その耐セメント性について実験した。なお、掘削泥水用分散剤としては、上述したＳＳ―Ｂ及び炭酸ナトリウムの二種類を使用し、それぞれを単独に掘削泥水用泥膜形成剤と併用した場合と、両方を掘削泥水用泥膜形成剤と併用した場合について調べた。
【０１２７】
実験結果を図３及び図４に示す。
【０１２８】
まず、上述した掘削用泥水にセメントを添加しない場合の実験結果を図３に示す。同図に示すように、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量が０．２５％程度以上になると、掘削泥水用泥膜形成剤を単独で使用した場合（黒丸で示したケース）と掘削泥水用泥膜形成剤に掘削泥水用分散剤を併用した場合（黒丸以外の３ケース）との間で造壁性にほとんど差がないことがわかる。
【０１２９】
次に、上述した掘削用泥水にセメントを１％添加した場合と５％添加した場合の実験結果を図４(a)、(b)に示す。これらの図に示すように、掘削泥水用泥膜形成剤に掘削泥水用分散剤を併用した場合（黒丸以外の３ケース）では、掘削泥水用泥膜形成剤を０．１〜０．２％添加すれば所要の造壁性が得られるのに対し、掘削泥水用泥膜形成剤を単独で使用した場合（黒丸で示したケース）では、掘削泥水用泥膜形成剤をセメント１％の場合には０．３％弱、セメント５％の場合には０．５％添加しなければ所要の造壁性が得られないことがわかる。
【０１３０】
（第２実施形態）
【０１３１】
次に、第２実施形態に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システム及び方法を説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１３２】
すなわち、第２実施形態に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システムも第１実施形態で説明した掘削用泥水の作泥システム１と同様、地盤を掘削して作泥ピット２を形成する掘削機３と、土砂分離装置４と、デカンタ５と、作泥ピット２内に満たされた泥水に添加される掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤が貯留された貯留タンク６と、別の薬剤が貯留された貯留タンク７と、清水槽８と、混合槽９とから概ね構成してあり、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤の化学組成が異なる点以外は、第１実施形態に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システムと構成が全く同一であり、したがって、これ以上の詳細な説明は、ここでは省略する。
【０１３３】
本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤は、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）を主構成単位とする（共）重合体（ｘ′）としての単一重合体からなり、該単一重合体の重量平均分子量Ｍｗを２０万〜３００万としてある。
【０１３４】
ここで、単一重合体の重量平均分子量Ｍｗを２０万〜３００万としたのは、重量平均分子量Ｍｗが２０万を下回ると、造壁性の指標である濾水量が５ｍｌをやや上回り、３００万を超えると、濾水量が５ｍｌを大幅に上回るからである。
【０１３５】
なお、濾水量は、ＡＰＩ規格でいうところの指標とは若干異なり、濾水プロセスを促進させて実験時間を短縮させるべく、濾紙の下側を減圧状態にして計測したものであり、５ｍｌ以下が良好な造壁性の目安とされる。
【０１３６】
図５は、本実施形態に係る掘削泥水用泥膜形成剤の一例を示した化学構造式（化学式）であり、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）をアクリル酸ナトリウム４２で構成してなる掘削泥水用泥膜形成剤４１を示してある。
【０１３７】
重量平均分子量Ｍｗの下限値及び上限値は、後述する実験で得られた結果をプロットし、次いでこれらの結果を近似する曲線を作成し、該曲線と濾水量が５ｍｌであるラインとの交点としてそれぞれ２０万、３００万と定めたが、実験誤差等を勘案した経験的な安全率を見込んだ上での重量平均分子量Ｍｗの範囲は、５０万乃至２５０万とするのが望ましい。
【０１３８】
一方、掘削泥水用泥膜形成剤４１は、濃度が２０乃至３０質量％のものを泥水に添加して使用するのが好ましいが、かかる濃度範囲では、重量平均分子量Ｍｗが１００万を超えると、水飴程度の高粘度（１００万mPa・s）となり、泥水に添加するにあたって必ずしも作業性に優れるとは言い難い。
【０１３９】
したがって、かかる添加作業性の観点で掘削泥水用泥膜形成剤４１の重量平均分子量Ｍｗを５０万乃至１００万とするのが望ましい。さらには、濾水量上限を余裕をもってクリアするとともに泥水への添加作業を確実に高めるべく、掘削泥水用泥膜形成剤４１の重量平均分子量Ｍｗを６０万乃至８０万とするのが最適である。
【０１４０】
次に、本実施形態で用いる掘削泥水用分散剤は、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Ｍｗを１００００乃至１４０００としたものであれば、その組成等は任意であり、例えば、重量平均分子量Ｍｗが１００００乃至１４０００であるポリアクリル酸のナトリウム塩から構成することが可能である。具体的には、ＳＵＰＥＲＳＬＲＲＹＢ（三洋化成工業株式会社製）の商品名で市販されているポリカルボン酸系安定液用分散剤（以下、単にＳＳ―Ｂと呼ぶ）を使用することができる。また、かかるＳＳ−Ｂに代えて、又はそれに加えて炭酸ナトリウムを用いることもできる。
【０１４１】
本実施形態に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システムを用いて掘削用泥水を作製する手順については第１実施形態と同様であり（図１参照）、まず、掘削機３を用いて地盤を掘削し、作泥ピット２を形成する。
【０１４２】
作泥ピット２を掘削形成するにあたっては、該作泥ピットの深度に応じて水を随時補給していくが、掘削の進行に伴い、掘削機３によって解膠された掘削土砂が作泥ピット２内に満たされた水に混入するので、かかる掘削土砂の粗粒分を、上述したように土砂分離装置４及びデカンタ５を用いて分離除去する。なお、地下水位が高い場合には、該地下水を作泥ピット２内に随時補充するようにすればよく、必ずしも人工的な水補給を行う必要はない。
【０１４３】
このように掘削土砂の粗粒分を除去しながら、掘削機３で作泥ピット２を形成していくと、やがて、作泥ピット２内には、掘削土砂の細粒分だけが混入した泥水が貯留されることとなる。
【０１４４】
一方、清水槽８に貯留された清水を混合槽９に入れるとともに、貯留タンク６に貯留された掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を所定量混合槽９に添加して適宜希釈混合し、混合液を作製する。また、必要に応じて貯留タンク７内に貯留された炭酸ナトリウム水溶液を添加して混合液を作製する。なお、炭酸ナトリウム水溶液については、添加量が多くなると、逆に塩類凝集を引き起こして分散性が低下するため、あくまで補助的に添加するのが望ましい。
【０１４５】
次に、このように作製された混合液を作泥ピット２内に添加する。
【０１４６】
ここで、掘削泥水用泥膜形成剤や掘削泥水用分散剤を作泥ピット２内に添加する時期としては、必ずしも該ピット内の泥水が細粒分を主体とした泥水になった後でなければならないものではなく、場合によっては、粗粒分が未だ除去されていない時期から予め添加することもあり得る。
【０１４７】
このようにして作製された掘削用泥水を地中連続壁工法の安定液として使用すると、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤は、従来のベントナイト等に代わって、例えば粘土を主成分とする１０μｍ以下の細粒分とともに泥水中に分散して低粘性を維持するとともに、掘削泥水用泥膜形成剤による優れた造壁作用により、ろ水量（透水係数）の小さな良質のマッドケーキを切羽や溝壁に形成し、溝壁等を安定させる。
【０１４８】
以上説明したように、本実施形態に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システム及び方法によれば、作泥ピット２を掘削形成しつつ、該作泥ピット内に細粒分を主体とした泥水を貯留するとともに、該作泥ピット内に本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤や掘削泥水用分散剤を添加するだけで掘削用泥水を作製することが可能となる。
【０１４９】
すなわち、作泥ピット２を形成することによって細粒分を含んだ泥水を確保することが可能となるとともに、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤、掘削泥水用分散剤及び清水がいずれも液状であるため、従来のように混練ミキサーやストックヤードを設置するとともに該混練ミキサーを使った手間のかかる溶解作業を行わずとも、これらを混合槽９で単に混合して作泥ピット２に添加するだけで掘削用泥水を容易に作製することができる。
【０１５０】
したがって、従来のような作泥プラントを設置する必要がないことはもちろん、工事開始時においても、新規に掘削用泥水を購入したり他の現場から調達することなく、各現場にて掘削用泥水を迅速かつ容易に作製することが可能となる。
【０１５１】
また、本実施形態に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システム及び方法によれば、上述した掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用するようにしたので、掘削泥水用泥膜形成剤の優れた造壁性に掘削泥水用分散剤の優れた耐セメント性とが相まって、地中連続壁工法で使用する場合に特に顕著な作用効果を奏する。
【０１５２】
すなわち、地中連続壁工法においては、掘削用泥水の循環使用に伴ってコンクリートからカルシウムイオンが溶出し、泥水中のカルシウムイオン濃度が上昇して分散性及び造壁性が低下するが、工事初期の段階で添加された掘削泥水用分散剤が工事進行に伴って増大するカルシウムイオンによる分散性低下を抑制する。したがって、本発明で得られた掘削用泥水であれば、これを地中連続壁工法で循環使用しても、造壁性や低粘性は良好に維持される。
【０１５３】
本実施形態では特に言及しなかったが、掘削工事がいったん開始した後は、本来掘削すべき箇所から多量の掘削土砂が発生するので、かかる掘削土砂に含まれる細粒分を利用すれば、上述したと同様に掘削用泥水を作製することができる。したがって、工事開始当初に必要な掘削用泥水を作製するために必要であった作泥ピットは、工事開始後はもはや不要となり、したがって、場合によってはこれを埋め戻してもよい。
【０１５４】
一方、それに代えて、かかる作泥ピットを拡張掘削して地中連続壁構築用溝の一部とするようにすれば、作泥ピットの掘削作業を無駄にすることなく、有効利用することが可能となるとともに、工事初期の段階でのみ必要な作泥ピットのために、わざわざ専用のスペースを確保する必要もなくなる。
【０１５５】
また、本実施形態では、貯留タンク７を設けて該タンク内に炭酸ナトリウム水溶液を貯留するようにしたが、本実施形態で用いる掘削泥水用分散剤によってセメント混入時の分散性の低下を十分抑制することができるのであれば、かかる貯留タンク７を省略してもよい。
【０１５６】
また、本実施形態では、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を貯留タンク６内に貯留するようにしたが、工事開始初期であるために、耐セメント性を重視する必要がないのであれば、掘削泥水用分散剤を省略してもかまわない。
【０１５７】
また、本実施形態では、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用することを前提とし、これらを貯留タンク６内に貯留するようにしたが、これらの薬剤はいずれも一定の分散性と造壁性を有しているため、場合によっては、いずれかを単独で使用するようにしてもかまわない。一方、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用する場合、これらを混合した状態で貯留タンク６内に貯留してもかまわないが、それぞれ専用のタンク内に貯留するようにしてもかまわない。この場合、第１の薬剤タンク２は、計２種類備えることとなる。また、掘削泥水用分散剤としてＳＳ−Ｂ及び炭酸ナトリウムの二種類を使用する場合には、これらを混合した状態で使用してもよいが、それぞれ専用のタンク内に個別に貯留してもかまわない。かかる場合、第１の薬剤タンク２は、掘削泥水用分散剤専用、掘削泥水用分散剤（ＳＳ−Ｂ）専用及び掘削泥水用分散剤（炭酸ナトリウム専用）の計３種類となる。
【０１５８】
また、本実施形態では、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を希釈することを前提として、清水槽８や混合槽９を備えるようにしたが、これらを泥水に直接添加しても添加量に関する品質の確保を行うことができるのであれば、清水槽８や混合槽９を省略してもよい。
【０１５９】
また、本実施形態では、循環槽１３に貯留された泥水を作泥ピット２に直接戻して循環使用するものとしたが、循環槽１３と作泥ピット２との間に泥水貯留槽を設置し、該泥水貯留槽に循環槽１３からの泥水を貯留しながら作泥ピット２に戻して循環使用するようにしてもかまわない。
【０１６０】
また、本実施形態では、本発明に用いる掘削泥水用泥膜形成剤、掘削泥水用分散剤及び清水を混合してなる混合液を作泥ピット２に添加するようにしたが、かかる混合液は、必ずしも、作泥ピット内に貯留された状態の泥水に添加する必要はなく、泥水循環経路で言えば作泥ピット２の上流側に相当する循環槽１３に添加するようにしてもかまわないし、逆に下流側に相当する濃縮槽１４に添加するようにしてもかまわない。また、直前に述べた泥水貯留槽に添加するようにしてもかまわない。
【０１６１】
かかる構成においても、泥水が作泥ピット２を含む経路で循環している以上、作泥ピット内に満たされた泥水に添加されることに何ら変わりはない。
【０１６２】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、混合槽９の下流側に中間貯留槽を設置して該中間貯留槽に混合液をいったん貯留し、しかる後に中間貯留槽内の混合液を作泥ピット２に圧送するようにしてもよい。
【０１６３】
また、本実施形態では、地中連続壁工法に適用することを前提としたが、本発明に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システム及び方法は、かかる工法への適用に限定されるものではなく、泥水シールド工法をはじめ、さまざまな泥水工法に適用することが可能である。
【０１６４】
また、本実施形態では、濃縮槽１４を備えるようにしたが、場合によってはこれを省略し、循環槽１３内の泥水をデカンタ５に直接打ち込むとともに、サイクロンアンダー泥水から７５μｍ程度以上の土粒子が除去された残りの泥水を循環槽１３に入れるようにしてもかまわない。
【０１６５】
また、本実施形態では、土砂分離装置４を上から２番目に盲板を配置した４床式としたが、土砂分離装置をどのように構成するかは任意であり、かかる盲板を省略した２床式、３床式のものでもよいことは言うまでもない。ちなみに、これらの場合には、サイクロンアンダー泥水は土砂分離装置の原水槽に落ちて該装置内を循環するため、サイクロンオーバー泥水だけが土砂分離装置から排出されて循環槽１３に入れられることとなる。
【０１６６】
なお、盲板を用いた場合であっても、該盲板で受けた泥水、すなわち、サイクロンアンダー泥水から最上段のスクリーンによって７５μｍ程度以上の土粒子が除去された残りの泥水を循環槽１３に入れるようにしてもかまわない。
【０１６７】
【実施例】
次に、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤４１を具体的に説明する。なお、特記なき限り、部及び％はそれぞれ質量部及び質量％を示すものとする。
【０１６８】
まず、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）としては、上述した実施形態でも述べたようにアクリル酸ナトリウムとし、これを重合させて単一重合体４１を製造した。
【０１６９】
表４は、重量平均分子量Ｍｗを変化させたときの単一重合体４１の造壁性（ｍｌ）、粘度（濃度；２５質量％）及び泥水と混合したときの泥水粘度（mPa・s）を示したものである。
【０１７０】
ここで、重量平均分子量Ｍｗは、第１実施形態における数平均分子量と同様の測定条件でゲルパーミエーションクロマトグラフにより測定したものである。
【０１７１】
但し、カラムは下記のものを用いる。
カラム；TSKgel α-3000 + TSKgel α-6000
【０１７２】
なお、標準物質は、ポリオキシエチレングリコール（東ソー株式会社製；TSK STANDARD POLYETHYLENE OXIDE）とし、第１実施形態でも同じものを標準物質とした。
【０１７３】
また、単一重合体４１を添加する前の泥水については、細粒分７５μｍ以下、比重が１．０５となるように濃度調整して作製した。ちなみに、そのときの粘度は１．７ mPa・sであった。泥水粘度はＢ型粘度計にて測定した。また、泥水への添加量はすべて５ｋｇ／ｍ³とした。
【０１７４】
【表４】

【０１７５】
同表中、ブランクと記したものは、泥水のみのケース、実施例１′乃至実施例９′と記したものは、単一重合体４１のうち、造壁性の指標である濾水量が５ｍｌ以下になったケース、比較例１′乃至比較例３′と記したものは、単一重合体４１のうち、濾水量が５ｍｌを上回ったケースである。なお、従来技術と比較すべく、ＣＭＣを用いた場合を比較例４′として併せて示した。
【０１７６】
また、図６は、これらの結果を横軸（対数軸）に重量平均分子量Ｍｗを、縦軸に造壁性（ｍｌ）をとってプロットしたグラフであり、黒丸で表示したものは、比較例１′，２′に相当し、白丸で表示したものは、実施例１′乃至９′に相当する。比較例３′は、造壁性が著しく悪いため、同グラフにはプロットしていない。
【０１７７】
これらの図表でわかるように、造壁性の指標である濾水量が５ｍｌ以下になった実施例１′乃至実施例９′の重量平均分子量Ｍｗは、２０万乃至３００万の範囲に入っており、比較例１′乃至比較例３′は、該濾水量を上回っていることがわかる。また、比較例４′は、濾水量はクリアしていても、泥水粘度が実施例１′乃至実施例９′よりもはるかに高く、掘削用泥水としては粘性が高すぎることがわかる。
【０１７８】
単一重合体４１の製造プロセスを上述した実施例１′の場合について具体的に説明すると、まず、反応容器に水４４０．７部を仕込み、窒素置換した後、８０℃迄昇温し、撹拌下、アクリル酸２３８．５部と、過硫酸ナトリウム２．０％水溶液１００部を同時に３時間かけて滴下し反応した。さらに同温度で２時間熟成した後、イソプロピルアルコールを蒸留により除き、水酸化ナトリウム４８％水溶液２２０．８部で中和した。
【０１７９】
次に、上述した実施例５′に係る単一重合体４１を掘削泥水用分散剤とともに泥水に加えて本実施形態に係る掘削用泥水を作製するとともに、該掘削用泥水にセメントを５％添加し、その耐アルカリ性について実験した。なお、掘削泥水用分散剤としては、上述したＳＳ―Ｂ及び炭酸ナトリウムの二種類をその合計添加量が１kg/m³となるように使用し、それぞれを単独に単一重合体４１と併用した場合と、両方を単一重合体４１と併用した場合について調べた。
【０１８０】
実験結果を表５及び図７に示す。
【０１８１】
【表５】

【０１８２】
これらの図表でわかるように、単一重合体４１に掘削泥水用分散剤を併用した場合（黒丸以外の３ケース）では、掘削泥水用泥膜形成剤を３kg/m³添加すれば所要の造壁性が得られるのに対し、単一重合体４１を単独で使用した場合（黒丸で示したケース）では、掘削泥水用泥膜形成剤を５kg/m³以上添加しなければ所要の造壁性が得られないことがわかる。
【０１８３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システム及び方法によれば、作泥ピットを掘削形成しつつ、該作泥ピット内に細粒分を主体とした泥水を貯留するとともに、該作泥ピット内に本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤や掘削泥水用分散剤を添加するだけで掘削用泥水を作製することが可能となる。
【０１８４】
したがって、従来のような作泥プラントを設置する必要がないことはもちろん、工事開始時においても、新規に掘削用泥水を購入したり他の現場から調達することなく、各現場にて掘削用泥水を迅速かつ容易に作製することが可能となる。
【０１８５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システムを示した全体図。
【図２】本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤を示した化学構造式。
【図３】本実施形態に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システム及び方法に関する実験結果を示したグラフ。
【図４】同じく本実施形態に係る掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システム及び方法に関する実験結果を示したグラフ。
【図５】第２実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤を示した化学構造式。
【図６】第２実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤における造壁性と重量平均分子量との関係を示したグラフ。
【図７】第２実施形態で用いる掘削泥水用分散剤の耐アルカリ性を示したグラフ。
【符号の説明】
１掘削機を用いた掘削用泥水の作泥システム
２作泥ピット
３掘削機
４土砂分離機（土砂分離手段）
５デカンタ（土砂分離手段）
６貯留タンク
３１掘削泥水用泥膜形成剤
３２メタクリル酸ナトリウム塩（不飽和カルボン酸塩（ａ））
３３メトキシポリエチレングリコールメタクリレート
（モノエステル（ｂ））
４１単一重合体（（共）重合体（ｘ′））
４２アクリル酸ナトリウム（不飽和カルボン酸塩（ａ））[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mud production system and method for excavation using an excavator used in a mud construction method such as a mud shield method and an underground continuous wall method.
[0002]
[Prior art]
In the muddy water methods such as the muddy water shield method and the underground continuous wall method, so-called drilling muddy water is used, and this muddy water for drilling has a good wall-forming property in order to stabilize the face and groove wall. Therefore, it is desirable that the low viscosity be maintained within a range in which liquid leakage is prevented in terms of slurry transportation and the like. The underground continuous wall construction method is also required to have cement resistance.
[0003]
In order to satisfy such a function, conventionally drilling mud using bentonite, CMC, a dispersant, a polymer agent and the like as a mud-making material has been widely used. Such a mud for excavation has a low viscosity maintained because bentonite and the like are well dispersed in the muddy water, and the dispersed bentonite and the like form a good mud cake on the face and the groove wall. Therefore, it becomes possible to secure the water-stopping property and the stability of the face and the groove wall.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since all the mud-making materials such as bentonite, CMC and polymer agent are powders, a mud-making plant consisting of a stockyard for storing them and a kneading mixer for dissolving them is indispensable. At the same time, when a sufficient space could not be secured on the plant site, the plant configuration became complicated, causing a problem of hindering vehicle traffic on the site.
[0005]
Further, in addition to such problems, the above-mentioned mud-making material is inherently difficult to dissolve in water, so even if a kneading mixer is used, it takes time and labor for the dissolution work. There was also a problem that the production naturally took time.
[0006]
In view of such a problem, the applicant has developed a mud drilling system that does not require a mud plant. There was a problem of being forced to transfer from the site or purchase a new one.
[0007]
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and provides a mud drilling mud production system and method using an excavator capable of securing excavation mud at each site even at the beginning of construction. The purpose is to do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a mud mud drilling system using an excavator according to the present invention includes, as described in claim 1, an excavator that excavates the ground to form a mud pit, A sediment separating means for separating and removing coarse particles of excavated soil that has been peptized in the water filled in the mud pit, and a mud film forming agent for drilling mud added to the mud filled in the mud pit. A drilling mud that is configured to have a predetermined dispersibility and wall-forming property by making the mud film forming agent for drilling mud into a liquid and combining with the fine particles of the drilling earth and sand. It is a mud production system, Comprising: The said mud film formation agent for drilling mud is unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a), unsaturated carboxylic acid (b1), and following General formula (1).
R (OA) _n OH (1)
R; hydrogen or hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms
A; an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms
n; an integer from 1 to 100
And a copolymer (x) having a monoester (b) of the hydroxyl group-containing compound (b2) represented by By setting the mass% of the monoester (b) constituting the copolymer (x) to 1 to 40% and the number average molecular weight of the copolymer (x) to 5000 to 100,000, bentonite and CMC Was made unnecessary as mud material Is.
[0009]
In addition, the mud drilling system using the excavator according to the present invention includes a drilling machine for excavating the ground to form a mud pit, and a mud pit filled in the mud pit. A sediment separating means for separating and removing coarse particles of the drilled sediment that has been peptized in the water, and a storage tank storing a mud film forming agent for drilling mud added to the mud filled in the mud pit; A drilling mud mud producing system configured to have a predetermined dispersibility and wall-forming property by making the mud film forming agent for drilling mud into a liquid state and being combined with fine particles of the drilling earth and sand. The mud film forming agent for drilling mud is used as an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a). Only as a structural unit (Co) polymer (x ′) having a weight average molecular weight Mw of 200,000 to 3,000,000 only By configuring with Bentonite and CMC were made unnecessary as mud materials. Is.
[0010]
Further, a mud drilling mud system using an excavator according to the present invention is configured to store a drilling mud dispersant in the storage tank and add it to the mud filled in the mud pit. The dispersant for drilling mud is composed of at least one of polyacrylate, polymethacrylate, copolymers thereof or sodium carbonate having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000.
[0011]
Moreover, the mud drilling method using the excavator according to the present invention is a drilling method in which a predetermined mud pit is peptized into water filled in the mud pit as described in claim 4. Drilling and forming with a predetermined excavator while removing coarse particles of earth and sand, and adding a predetermined mud film forming agent for drilling mud to the mud filled in the mud pit to create a drilling mud A method of producing mud for excavation using a machine, wherein the mud film forming agent for excavation mud is made liquid and has a predetermined dispersibility and wall-forming property by being combined with fine particles of excavated soil. A method for producing mud for excavation, wherein the mud film forming agent for excavation mud is an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a), an unsaturated carboxylic acid (b1) and the following general formula (1) )
R (OA) _n OH (1)
R; hydrogen or hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms
A; an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms
n; an integer from 1 to 100
And a copolymer (x) having a monoester (b) of the hydroxyl group-containing compound (b2) represented by By setting the mass% of the monoester (b) constituting the copolymer (x) to 1 to 40% and the number average molecular weight of the copolymer (x) to 5000 to 100,000, bentonite and CMC Was made unnecessary as mud material Is.
[0012]
Moreover, the mud drilling method using the excavator according to the present invention includes a drilling method in which a predetermined mud pit is peptized into water filled in the mud pit as described in claim 5. Drilling and forming with a predetermined excavator while removing coarse particles of earth and sand, and adding a predetermined mud film forming agent for drilling mud to the mud filled in the mud pit to create a drilling mud A method of producing mud for excavation using a machine, wherein the mud film forming agent for excavation mud is made liquid and has a predetermined dispersibility and wall-forming property by being combined with fine particles of excavated soil. A method for producing mud for drilling mud, wherein the mud film forming agent for drilling mud is used as an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a). only (Co) polymer (x ′) having a weight average molecular weight Mw of 200,000 to 3 million only By configuring with Bentonite and CMC were made unnecessary as mud materials. Is.
[0013]
Further, the mud drilling method using the excavator according to the present invention is configured to store a drilling mud dispersant in the storage tank and add it to the mud filled in the mud pit. The dispersant for drilling mud is composed of at least one of polyacrylate, polymethacrylate, copolymers thereof or sodium carbonate having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000.
[0014]
Moreover, the mud drilling method using the excavator according to the present invention is a method in which the mud pit is expanded and excavated to become a part of the underground continuous wall construction groove.
[0015]
In the muddy water excavation method such as the underground continuous wall method and the muddy water shield method, in order to stabilize the groove wall and face, a good quality mud film (mud cake) with low drainage is formed on the groove wall and the muddy water pressure is reduced. It is necessary to effectively act on a wall or the like, and for that purpose, a mud-making material having wall-forming properties such as bentonite, CMC, and a polymer agent has been indispensable conventionally.
[0016]
However, since these mud-making materials are premised on the installation of a mud plant, it is possible for the applicant to create mud for drilling using only excavated soil and water without installing a mud plant. As a result of repeating various experiments, it is possible to ensure the stability of the wall construction at the groove wall and face by using only the excavated soil and water, and the drilling mud dispersant and new excavation. Succeeded in developing a muddy film forming agent.
[0017]
Furthermore, the present applicant has developed a technique for individually securing the drilling mud at each site without procuring from outside even at the beginning of the construction.
[0018]
That is, in the mud drilling system and method using the excavator according to claims 1 to 7, first, the ground is excavated using the excavator to form a mud pit.
[0019]
When excavating a mud pit, water is replenished as needed depending on the depth of the mud pit. As the excavation progresses, the excavated soil that has been peptized by the excavator fills the mud pit. Therefore, the coarse particles of the excavated sediment are removed from the water mixed with the excavated sediment. When the groundwater level is high, the groundwater may be replenished into the mud pit as needed, and it is not always necessary to perform artificial water replenishment.
[0020]
In order to remove coarse particles, the muddy water in the mud pit is pumped up, for example, and then the pumped muddy water is sequentially introduced into a sediment separator such as a sediment separator, cyclone, decanter, etc. After the mud removed from the mud is stored in the circulation tank, the mud stored in the circulation tank is returned to the mud pit again, that is, the mud water in the mud pit is circulated while removing coarse particles. A method is conceivable.
[0021]
When a mud pit is formed with an excavator while removing the coarse particles from the excavated soil in this way, the mud pit containing the fine particles of the excavated soil is mainly stored in the mud pit. The Rukoto.
[0022]
On the other hand, the mud film forming agent for drilling mud stored in the storage tank Alone or with drilling mud dispersant Add to the mud filled in the mud pit and make mud for excavation.
[0023]
Note that the addition to the mud filled in the mud pit means that it should be added to the mud filled in the mud pit as a result. When the method of circulating mud in the mud pit is adopted while removing the mud, the mud film forming agent for drilling mud is used upstream or downstream of the mud pit. Alone or with drilling mud dispersant It does not matter if it is added.
[0024]
In addition, the time when the mud film forming agent for drilling mud and the dispersing agent for drilling mud are added to the mud filled in the mud pit is not necessarily changed to mud mainly composed of fine particles. However, it may be added in advance from the time when the coarse particles have not been removed.
[0025]
Thus, while excavating and forming the mud pit, mud mainly composed of fine particles is stored in the mud pit, and the mud film forming agent for drilling mud used in the present invention is used in the mud pit. By adding a drilling mud dispersant, it is not necessary to install a conventional mud plant, and at the start of construction, there is no need to purchase new drilling mud or procure from other sites. It becomes possible to quickly and easily produce mud for excavation at each site.
[0026]
In addition, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud used in the present invention can secure the wall-forming property at the groove wall and face by using only the excavated soil and water, and can ensure the stability. Because it has a function, the excavation mentioned above is possible without the need for mud-making materials such as bentonite, CMC, and polymer agent, which were indispensable in the past, not only at the beginning of the construction but also once the construction was started Mud film forming agent for muddy water Alone or with drilling mud dispersant It goes without saying that the drilling mud can be quickly and easily produced simply by replenishing and adding as necessary.
[0027]
In addition, once the excavation work has started, a large amount of excavated soil will be generated from the location that should be excavated, so if the fine particles contained in the excavated sediment are used, excavation mud is produced as described above. can do. Therefore, the mud pit that was necessary to procure the mud for excavation necessary at the beginning of the construction is no longer necessary after the construction starts, and it may be refilled. If it is made to be part of the underground continuous wall construction groove, it will be possible to use it effectively without wasting mud pit excavation work, and at the initial stage of construction It is no longer necessary to secure a dedicated space for the only necessary mud pit.
[0028]
In addition, if the mud pit is used as an earth and sand pit, it will be possible to use the mud pit effectively without wasting the mud pit excavation work. It is no longer necessary to secure a dedicated space for the pit.
[0029]
The mud film forming agent for drilling mud used in the present invention comprises an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a), an unsaturated carboxylic acid (b1) and the following general formula (1)
R (OA) _n OH (1)
R; hydrogen or hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms
A; an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms
n; an integer from 1 to 100
And a copolymer (x) having a monoester (b) of a hydroxyl group-containing compound (b2) represented by The mass% of the monoester (b) constituting the copolymer (x) is 1 to 40% and the number average molecular weight of the copolymer (x) is 5000 to 100,000. Or an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a) Only as a structural unit (Co) polymer (x ′) having a weight average molecular weight Mw of 200,000 to 3,000,000 only Consists of.
Further, the drilling mud dispersant used in combination with these drilling mud mud film forming agents is a polyacrylate, polymethacrylate or copolymer thereof or sodium carbonate having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000. Consists of either.
[0030]
As for the drilling mud mud film forming agent and the drilling mud water dispersing agent, both have a certain dispersibility and wall-forming property. When these are used in combination, the outstanding wall-forming property of the drilling mud film forming agent is combined with the excellent cement resistance of the drilling mud dispersant, which is particularly noticeable when used in the underground continuous wall method. There are various effects.
[0031]
That is, in the underground continuous wall construction method, calcium ions are eluted from the concrete with the circulation use of the drilling mud, and the calcium ion concentration in the mud rises. If the dispersant for digging is used in combination, the dispersibility degradation due to calcium ions is suppressed by the dispersant for digging mud. Even when used, the wall-forming property and low viscosity are maintained well.
[0032]
Whether or not a mud film forming agent for drilling mud is used alone or in combination with a dispersant for drilling mud, it is conceivable that sodium carbonate suppresses a decrease in dispersibility due to calcium ions. On the other hand, when the amount of added is increased, salt aggregation is conversely caused and the dispersibility is lowered. Therefore, it is desirable to use sodium carbonate as an auxiliary.
[0033]
In producing the mud film forming agent for drilling mud described above, a known production method, for example, a solution polymerization method may be used. That is, an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a) and a monoester (b) are added as two types of monomers to a predetermined solvent, and then added at 50 to 150 ° C. under normal pressure or The polymerization may be performed under pressure.
[0034]
As the solvent, for example, water, isopropyl alcohol, toluene, ethylene dichloride, methyl ethyl ketone, or a mixture thereof can be used.
[0035]
In the polymerization, 0.1 to 15% by mass of a radical polymerization initiator is used with respect to the total mass of the unsaturated carboxylic acid and / or salt (a) and monoester (b), and a chain transfer agent is used. It is good to use as needed.
[0036]
Here, as the radical polymerization initiator, persulfates such as potassium persulfate, azo compounds such as azobisisobutyronitrile, peroxides such as benzoyl peroxide and dicumyl peroxide can be used. As the chain transfer agent, sulfur-containing compounds such as lauryl mercaptan, thioglycolic acid, and mercaptoethanol can be used.
[0037]
In addition, when a part or all of unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a) is unsaturated carboxylate, the unsaturated carboxylic acid which is the precursor, its anhydride, or C1-C4 The lower alkyl ester may be neutralized in advance before the polymerization, or the copolymer may be neutralized after the polymerization. Examples of the neutralizing agent include alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide and sodium hydroxide, ammonium hydroxide, ammonia and the like.
[0038]
In addition, the copolymer (x) is not necessarily an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a) using a monoester (b) of an unsaturated carboxylic acid (b1) and a hydroxyl group-containing compound (b2) as a monomer. The precursor of monoester (b), that is, unsaturated carboxylic acid (b1) or its anhydride or lower alkyl ester having 1 to 4 carbon atoms is used. The copolymer may be copolymerized with an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a), and then reacted with a hydroxyl group-containing compound (b2) to form a copolymer (x).
[0039]
The substance constituting the unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a) is arbitrary, and examples thereof include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid and fumaric acid, and alkali metal salts thereof and It can be suitably selected from the group consisting of ammonium salts. The unsaturated carboxylic acid (b1) is also arbitrary, but can be appropriately selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid and fumaric acid.
[0040]
In the general ester (b), R is hydrogen or an alkylene group in the general formula (1). However, in order to ensure good wall-forming properties, it is usually hydrogen or 1 to 12 carbons, more preferably 1 to 6 carbons. It is preferable that it is an alkylene group. R is an alkyl group (such as a methyl group or octyl group), a cycloalkyl group (such as a cyclohexyl group), an aryl group (such as a phenyl group), an alkylaryl group (such as an ethylphenyl group), or an aralkyl group (such as a benzyl group). Either may be sufficient.
[0041]
Further, in the general formula (1), n is preferably an integer having an average of usually 1 to 100 and further an average of 2 to 90 in order to ensure good wall-forming properties.
[0042]
(B2) includes an aliphatic dihydric alcohol having 2 to 4 carbon atoms, an aliphatic alcohol having 1 to 12 carbon atoms represented by ROH, a phenol or an araliphatic alcohol, and an alkylene having 2 to 4 carbon atoms. Those obtained by adding an oxide are preferred.
[0043]
Examples of the aliphatic dihydric alcohol having 2 to 4 carbon atoms include ethylene glycol, propylene glycol, and 1,4-butanediol.
[0044]
As a C1-C12 aliphatic alcohol, natural alcohol or synthetic alcohol (Ziegler alcohol, oxo alcohol, etc.) may be sufficient. Specific examples include linear or branched saturated aliphatic alcohols such as methyl alcohol, butyl alcohol, pentyl alcohol, hexyl alcohol, lauryl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, and 2-ethylhexyl alcohol, cyclohexyl alcohol, and ethylcyclohexyl alcohol. And cycloaliphatic alcohols such as
[0045]
Examples of phenols include phenol and ethylphenol. Examples of the araliphatic alcohol include benzyl alcohol.
[0046]
Examples of the alkylene oxide having 2 to 4 carbon atoms include ethylene oxide (hereinafter abbreviated as EO) alone; EO and other alkylene oxides (propylene oxide (hereinafter abbreviated as PO), 1,2-butylene oxide, tetrahydrofuran, An alkylene oxide substituted product (epichlorohydrin) and the like], and a mixture of two or more thereof. Particularly preferred among those exemplified is the combined use of EO and EO / PO. The addition mode in the case of using other alkylene oxides with EO may be random addition or block addition, and is not particularly limited.
[0047]
When the mass% of the monoester (b) constituting the copolymer (x) is 1 to 40% and the number average molecular weight of the copolymer (x) is 5,000 to 100,000, high wall formation And low viscosity can be obtained.
[0048]
The copolymer (x) can contain other monomer (c) as a constituent unit in addition to (a) and (b). (C) is not particularly limited as long as it can be copolymerized, and examples thereof include the following (c1) to (c5).
[0049]
(C1) Amide group-containing ethylenically unsaturated monomer: (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, etc.
[0050]
(C2) (Meth) acrylic acid alkyl esters (alkyl group having 1 to 12 carbon atoms): methyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, etc.
[0051]
(C3) Ethylenically unsaturated monomer having a hydroxyl group: hydroxyalkyl (1 to 4 carbon atoms) (meth) acrylate [eg, hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, etc.]
[0052]
(C4) An ethylenically unsaturated monomer having a polyalkylene glycol chain other than (b): polyethylene glycol (number average molecular weight 120 to 600) mono (meth) acrylate, polypropylene glycol (number average molecular weight 150 to 450) mono ( (Meth) acrylate, methyl alcohol ethylene oxide 1-4 mol adduct (meth) acrylate, etc.
[0053]
(C5) Quaternary ammonium group-containing ethylenically unsaturated monomer: (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride, etc.
[0054]
Among these (c1) to (c5), preferred are (c2) to (c4).
[0055]
Moreover, the mass% of the other monomer (c) unit which comprises copolymer (X) is 30% or less normally, Preferably it is 20% or less.
[0060]
Similarly to the polymer (x), the production of the (co) polymer (x ′) of the mud film forming agent for drilling mud may be performed by a known production method, for example, a solution polymerization method. That is, an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a) may be added as a monomer to a predetermined solvent, and then polymerized at 50 to 150 ° C. under normal pressure or pressure.
[0061]
The type of solvent, single polymerization method, radical polymerization initiator, and neutralization process are the same as those for the mud film forming agent for drilling mud described above, and the description thereof is omitted here.
[0062]
The substance constituting the unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a) is arbitrary, and examples thereof include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid and fumaric acid, and alkali metal salts thereof and It can be suitably selected from the group consisting of ammonium salts. Here, examples of the alkali metal salt include sodium salt and potassium salt.
[0065]
Further, the mass% of other monomer (b) units constituting the (co) polymer (x ′) is usually less than 1%, preferably 0.9% or less, and the mass% of (c) units is Usually, it is 30% or less, preferably 20% or less.
[0066]
In addition, the mud film forming agent for drilling mud according to claim 2 may be used in combination with the mud film forming agent for drilling mud according to claim 1 at an arbitrary ratio (for example, a mass ratio of 99: 1 to 1:99). Is possible. Similarly, the mud film forming agent for drilling mud according to claim 5 is used in combination with the mud film forming agent for drilling mud according to claim 2 in an arbitrary ratio (for example, the mass ratio is 99: 1 to 1:99). Is possible.
[0067]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a mud drilling mud system and method using an excavator according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that components that are substantially the same as those of the prior art are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0068]
(First embodiment)
[0069]
FIG. 1 is an overall view showing a mud production system for excavation using an excavator according to the present embodiment. As can be seen in the figure, a mud drilling mud system 1 using the excavator according to the present embodiment includes an excavator 3 for excavating the ground to form a mud pit 2, a sediment separator 4, A storage tank 6 storing a mud film forming agent for drilling mud and a dispersant for drilling mud added to the mud filled in the mud pit 2, a storage tank 7 storing another chemical, and a fresh water tank 8 and a mixing tank 9.
[0070]
The excavator 3 can be constituted by a horizontal multi-axis excavator as shown in FIG. Here, the excavator 3 can pump the water filled in the mud pit 2 by driving the built-in mud pump 10 together with the excavated earth and sand to the earth and sand separator 4 via the mud pipe 11. It can be done.
[0071]
The earth and sand separator 4 separates and removes coarse particles of excavated earth and sand from the pumped muddy water that has been pumped, and discards it in the earth and sand pit 12 and also has a cyclone over mud water, that is, 75 μm. The muddy water from which the soil particles of about the extent or more are generally removed is stored in the circulation tank 13.
[0072]
On the other hand, the cyclone under mud attached to the earth and sand separator 4 contains earth particles of about 75 μm or more separated and removed by the cyclone. The earth particles are the uppermost screen of the earth and sand separator 4. The mud water (muddy water mainly composed of fine particles of about 75 μm or less) after passing through the screen is temporarily stored in the concentration tank 14. .
[0073]
The decanter 5 can perform soil separation with a classification point of about 10 μm with respect to the muddy water stored in the concentration tank 14, and soil particles larger than 10 μm are placed in the sand pit 12 as a decanter under. It is going to be discarded. That is, the earth and sand separator 4 and the decanter 5 function as earth and sand separating means for separating and removing coarse particles of excavated earth and sand peptized in the water filled in the mud pit 2.
[0074]
On the other hand, over mud containing only fine particles of about 10 μm or less is returned to the mud pit 2 through the circulation tank 13 for circulation, and clay mud or silt is contained in the mud pit 2. The drilling mud containing the fine particles of 75 μm or less mainly composed of, particularly the fine particles of 10 μm or less mainly composed of clay is produced.
[0075]
In the storage tank 6, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud used in the present embodiment are stored, and the dispersant for drilling mud is driven by driving the pump 15 connected to the tank. And the mud film forming agent for drilling mud can be pumped to the mixing tank 9 through the pipe 16.
[0076]
Further, a sodium carbonate (sodium carbonate) aqueous solution is stored in the storage tank 7, and the sodium carbonate aqueous solution is pumped to the mixing tank 9 through the pipe 18 by driving a pump 17 connected to the tank. It can be done.
[0077]
Fresh water is stored in the fresh water tank 8, and the fresh water can be pumped to the mixing tank 9 through the pipe 20 by driving a pump 19 connected to the tank.
[0078]
The mixing tank 9 mixes the mud film forming agent for drilling mud, the dispersant for drilling mud, and fresh water to prepare a mixed liquid to be added to the mud, and drives a pump 21 connected to the mixing tank. Thus, the liquid mixture can be pumped into the mud pit 2 via the pipe 22. The mixing tank 9 may be provided with a stirring mechanism (not shown) as necessary.
[0079]
The mud film forming agent for drilling mud used in the present embodiment includes an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a), an unsaturated carboxylic acid (b1), and the following general formula (1).
R (OA) _n OH (1)
R; hydrogen or hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms
A; an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms
n; an integer from 1 to 100
And a copolymer (x) from a monoester (b) of the hydroxyl group-containing compound (b2).
[0080]
The mass ratio of the monoester (b) to the copolymer (x) is preferably 1% to 40%. This is because when the mass% of the monoester (b) with respect to the copolymer (x) is less than 1%, the wall-forming property is lowered regardless of the amount of the mud film forming agent for drilling mud, and it exceeds 40%. This is because, when the amount of the mud film forming agent for drilling mud is low, agglomeration may occur and the wall-forming property may deteriorate.
[0081]
Further, the number average molecular weight of the copolymer (x) is preferably 5,000 to 100,000. If the number average molecular weight is less than 5000, the wall-forming property is lowered regardless of the amount of the mud film forming agent for drilling mud, and if it exceeds 100,000, the amount of the mud film forming agent for drilling mud is low. This is because agglomeration may occur and the wall-forming property may deteriorate.
[0082]
In addition, about a number average molecular weight, it shall measure with a gel permeation chromatograph.
[0083]
FIG. 2 shows an example of a mud film forming agent 31 for drilling mud, in which unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a) is composed of sodium methacrylate 32 and monoester (b) is composed of methoxypolyethylene glycol methacrylate 33. Is a chemical structural formula (chemical formula) shown as
[0084]
On the other hand, the drilling mud dispersant used in the present embodiment is a polyacrylate, polymethacrylate or a copolymer thereof having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000. Etc. are arbitrary, for example, it can be comprised from the sodium salt of polyacrylic acid whose weight average molecular weight Mw is 10,000-14000. Specifically, a dispersant for a polycarboxylic acid-based stabilizer (hereinafter simply referred to as SS-B) commercially available under the trade name SUPER SLRRY B (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) can be used.
[0085]
In order to produce the mud for excavation using the mud mud production system 1 using the excavator according to the present embodiment, first, the ground is excavated using the excavator 3 to form the mud pit 2. .
[0086]
When the mud pit 2 is excavated and formed, water is replenished as needed depending on the depth of the mud pit. As the excavation progresses, the excavated soil that has been peptized by the excavator 3 is used. Since it is mixed in the water filled inside, the coarse particles of the excavated earth and sand are separated and removed using the earth and sand separator 4 and the decanter 5 as described above. When the groundwater level is high, the groundwater may be replenished into the mud pit 2 as needed, and it is not always necessary to replenish artificial water.
[0087]
When the mud pit 2 is formed by the excavator 3 while removing the coarse particles of the excavated soil in this way, the mud water in which only the fine particles of the excavated earth and sand are mixed in the mud pit 2 eventually. Will be stored.
[0088]
On the other hand, the fresh water stored in the fresh water tank 8 is put into the mixing tank 9, and the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud stored in the storage tank 6 are added to the mixing tank 9 and diluted appropriately. Mix to make a mixture. Moreover, the sodium carbonate aqueous solution stored in the storage tank 7 is added as needed, and a liquid mixture is produced. In addition, about sodium carbonate aqueous solution, when the addition amount increases, on the contrary, salt aggregation will be caused and a dispersibility will fall, Therefore It is desirable to add auxiliaryly to the last.
[0089]
Next, the mixed solution thus prepared is added into the mud pit 2.
[0090]
Here, the time when the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are added to the mud pit 2 is not necessarily after the mud in the pit has become mainly mud. In some cases, it may be added in advance from the time when the coarse particles have not yet been removed.
[0091]
When the drilling mud thus prepared is used as a stable liquid in the underground continuous wall method, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are mainly made of clay, for example, instead of conventional bentonite. A good quality mud cake with a small drainage (permeability coefficient) due to the excellent wall-forming action of the mud film forming agent for drilling mud, while maintaining a low viscosity by dispersing in the mud with a fine particle of 10 μm or less as a component. Is formed on the face and groove wall to stabilize the groove wall and the like.
[0092]
As explained above, according to the mud drilling mud system and method using the excavator according to this embodiment, the mud pit 2 is excavated and formed while the fine mud pit is mainly used in the mud pit. It is possible to produce the drilling mud by simply adding the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud used in the present embodiment into the mud pit.
[0093]
That is, by forming the mud pit 2, it becomes possible to secure mud containing fine particles, and any of the mud film forming agent for drilling mud, the dispersant for drilling mud, and the fresh water used in this embodiment Since the liquid is also liquid, a kneading mixer and a stock yard are installed as in the prior art, and these are simply mixed in the mixing tank 9 in the mud pit 2 without performing a complicated melting operation using the kneading mixer. Drilling mud can be easily produced simply by adding.
[0094]
Therefore, it is not necessary to install a conventional mud production plant, and even at the start of construction, there is no need to purchase new drilling mud or procure from other sites. Can be produced quickly and easily.
[0095]
Further, according to the mud drilling mud production system and method using the excavator according to the present embodiment, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are used together. Combined with the excellent wall-forming property of the mud-film forming agent and the excellent cement resistance of the dispersant for drilling mud, it has a particularly remarkable effect when used in the underground continuous wall method.
[0096]
In other words, in the underground continuous wall method, calcium ions are eluted from the concrete with the use of mud for excavation, and the calcium ion concentration in the mud increases and the dispersibility and wall-forming properties decrease. The dispersant for drilling mud added at this stage suppresses the decrease in dispersibility due to calcium ions, which increases with the progress of construction. Therefore, if it is the mud for excavation obtained by this invention, even if this is circulated and used by the underground continuous wall construction method, wall-forming property and low viscosity are maintained favorable.
[0097]
Although not particularly mentioned in the present embodiment, after the excavation work is started once, a large amount of excavated earth and sand is generated from the place where the excavation should be originally performed. The drilling mud can be produced in the same manner as described above. Therefore, the mud pit that was necessary for producing the excavation mud required at the beginning of the construction is no longer necessary after the construction starts, and may be backfilled in some cases.
[0098]
On the other hand, if such a mud pit is expanded and excavated to be a part of the underground continuous wall construction groove, it can be used effectively without wasting the mud pit excavation work. It becomes possible, and it becomes unnecessary to secure a dedicated space for the mud pit necessary only in the initial stage of construction.
[0099]
Further, in this embodiment, the storage tank 7 is provided to store the sodium carbonate aqueous solution in the tank, but the dispersion of the cement mud is sufficiently suppressed by the drilling mud dispersant used in this embodiment. If it is possible, the storage tank 7 may be omitted.
[0100]
Further, in this embodiment, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud used in the present embodiment are stored in the storage tank 6. If it is not necessary to place importance, the drilling mud dispersant may be omitted.
[0101]
In the present embodiment, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are used in combination, and these are stored in the storage tank 6. Since it has dispersibility and wall-forming property, depending on the case, either one may be used alone. On the other hand, when the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are used in combination, they may be stored in the storage tank 6 in a mixed state. It doesn't matter. In this case, a total of two storage tanks 6 are provided.
[0102]
Moreover, in this embodiment, it was provided with the fresh water tank 8 and the mixing tank 9 on the assumption that the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud were diluted, but these were directly added to the mud. If the quality regarding addition amount can also be ensured, you may abbreviate | omit the fresh water tank 8 and the mixing tank 9. FIG.
[0103]
In the present embodiment, the mud water stored in the circulation tank 13 is directly returned to the mud pit 2 for circulation. However, a mud water storage tank is installed between the circulation tank 13 and the mud pit 2. The mud water storage tank may store the muddy water from the circulation tank 13 and return it to the mud pit 2 for circulation.
[0104]
Further, in this embodiment, the mixed liquid formed by mixing the mud film forming agent for drilling mud, the dispersant for drilling mud, and the fresh water used in the present invention is added to the mud pit 2. However, it is not always necessary to add to the muddy water stored in the mud pit, and it may be added to the circulation tank 13 corresponding to the upstream side of the mud pit 2 in the muddy water circulation path. Conversely, it may be added to the concentration tank 14 corresponding to the downstream side. Moreover, you may make it add to the muddy water storage tank described immediately before.
[0105]
Even in such a configuration, as long as the mud circulates in a route including the mud pit 2, there is no change in being added to the mud filled in the mud pit.
[0106]
Although not specifically mentioned in the present embodiment, an intermediate storage tank is installed on the downstream side of the mixing tank 9 to temporarily store the mixed liquid in the intermediate storage tank, and then the mixed liquid in the intermediate storage tank is prepared. You may make it pressure-feed to the mud pit 2. FIG.
[0107]
Further, in this embodiment, it is assumed that the method is applied to the underground continuous wall method, but the mud mud production system and method using the excavator according to the present invention is limited to application to the method. It can be applied to various muddy water methods including the muddy water shield method.
[0108]
Moreover, in this embodiment, since the remarkable effect was confirmed by experiment, the mass% of monoester (b) which comprises copolymer (x) is 1 to 40%, and the number average of copolymer (x) Although the molecular weight is set to 5000 to 100,000, the mud film forming agent for drilling mud used in the present invention is not limited to such a range, and a certain effect can be obtained even outside the range described in the embodiment. Is possible.
[0109]
Further, in this embodiment, the concentration tank 14 is provided. However, in some cases, this is omitted, and the muddy water in the circulation tank 13 is directly driven into the decanter 5 and soil particles of about 75 μm or more are generated from the cyclone under muddy water. The remaining muddy water removed may be put into the circulation tank 13.
[0110]
Moreover, in this embodiment, although the earth-and-sand separator 4 was made into the four-bed type which arrange | positioned the blind board second from the top, it is arbitrary how the earth-and-sand separator is comprised, and this blind board was abbreviate | omitted. Needless to say, a two-bed type or a three-bed type may be used. Incidentally, in these cases, the cyclone under mud falls into the raw water tank of the earth and sand separator and circulates in the apparatus, so that only the cyclone over mud is discharged from the earth and sand separator and put into the circulation tank 13. .
[0111]
Even when the blind plate is used, the mud received by the blind plate, that is, the remaining muddy water from which soil particles of about 75 μm or more are removed from the cyclone under mud by the uppermost screen is supplied to the circulation tank 13. It does not matter if you put it in.
[0112]
Moreover, in this embodiment, although SS-B was mentioned as an example as a dispersing agent for drilling mud, it may replace with this and may use sodium carbonate.
[0113]
【Example】
Next, the mud film forming agent for drilling mud used in the present embodiment will be specifically described. Unless otherwise specified, parts and% indicate parts by mass and% by mass, respectively.
[0114]
First, as the unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a), two kinds of sodium methacrylate (hereinafter referred to as a-1) and sodium acrylate (hereinafter referred to as a-2) were used in the experiment. Moreover, as unsaturated carboxylic acid ester (b), 10 types of unsaturated carboxylic acid ester are used, and unsaturated which comprises these 10 types of unsaturated carboxylic acid ester (henceforth, b-1-b-10). Table 1 shows the composition of the carboxylic acid (b1) and the hydroxyl group-containing compound (b2). In the table, EO and PO indicate ethylene oxide and propylene oxide, respectively.
[0115]
[Table 1]

[0116]
Next, a copolymer (x) by combining the above-mentioned sodium methacrylate (a-1) and sodium acrylate (a-2) with 10 types of unsaturated carboxylic acid esters (b-1 to b-10). Table 2 shows the composition ratio, the monoester content ratio (%), and the number average molecular weight (hereinafter referred to as Examples 1 to 16). In addition, the measurement conditions of a number average molecular weight are shown below.
[0117]
Measuring instrument: Waters GPC system
(Pump; model510, detector; waters410)
Eluent: Type Water / methanol (70/30) + CH _Three COONa (0.5%)
Flow rate 1.0 (ml / min)
Column ； TSKgel G3000PWXL + TSKgel G5000PWXL 7.8ml ID × 30 cm
[0118]
[Table 2]

[0119]
In producing the mud film forming agent for drilling mud of Examples 1 to 16 described above, first, 363 parts of water and 196 parts of isopropyl alcohol were charged into a reaction vessel, and after nitrogen substitution, the temperature was raised to 80 ° C. Under stirring, 151 parts (1.757 moles) of methacrylic acid, 48 parts (0.036 moles) of methoxypolyethylene glycol (28 moles of added ethylene oxide) and 39.8% aqueous solution of sodium persulfate 39.8 are mixed. Parts (0.008 mol of sodium persulfate) were simultaneously added dropwise over 3 hours to react. Further, after aging at the same temperature for 2 hours, isopropyl alcohol was removed by distillation, neutralized with 146 parts of a 48% aqueous solution of sodium hydroxide (1.757 mol of sodium hydroxide), and then an amount of water to give a solid content of 30%. Was added to obtain a copolymer having a number average molecular weight of 42800 (Example 1). In addition, Examples 2 to 16 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the monomer composition was changed so that the structural units shown in Table 2 were obtained.
[0120]
The mud film forming agent for drilling mud of Examples 1 to 16 produced in this manner was added to the mud, and the wall-forming property and mud viscosity were examined (Table 3).
[0121]
Here, the mud before adding the mud film forming agent for drilling mud was prepared by adjusting the concentration so that the fine particle content was 75 μm or less and the specific gravity was 1.05. Incidentally, the viscosity at that time was 11.1 mPa · s. The muddy water viscosity was measured with a B-type viscometer.
[0122]
Moreover, the wall-forming property in the table is slightly different from the index in the API standard, and the amount of drainage when the lower side of the filter paper is in a reduced pressure state in order to accelerate the drainage process and shorten the experiment time. It is measured, and 5 ml or less is regarded as a good wall-forming property. For comparison with the prior art, the case of using CMC is also shown as Comparative Example 1.
[0123]
[Table 3]

[0124]
As can be seen from the table, Examples 1-6, 11-16, regardless of the addition amount, the wall-forming properties are all 5 ml or less, and the muddy water viscosity is also kept low, In other words, while good dispersibility is maintained, in Examples 7 to 10, it can be seen that the wall-forming property is lowered when the addition amount is small.
[0125]
Incidentally, in Comparative Example 1 using CMC, although the wall-forming property can be ensured, the results confirm the problem that the viscosity is increased.
[0126]
Next, the mud film forming agent for drilling mud according to Example 11 described above was added to the mud together with the dispersant for drilling mud to produce the mud for drilling according to this embodiment, and the cement resistance was tested. In addition, as the dispersant for drilling mud, the two types of SS-B and sodium carbonate described above are used, each of which is used in combination with the mud film forming agent for drilling mud, and both are formed as a mud film for drilling mud. It investigated about the case where it used together with an agent.
[0127]
The experimental results are shown in FIGS.
[0128]
First, FIG. 3 shows the experimental results when no cement is added to the excavation mud described above. As shown in the figure, when the amount of mud film forming agent for drilling mud is about 0.25% or more, the case where the mud film forming agent for drilling mud is used alone (indicated by the black circle) and the drilling mud It can be seen that there is almost no difference in the wall-forming property between the case (3 cases other than the black circle) in which the mud film forming agent is combined with the drilling mud dispersant.
[0129]
Next, the experimental results when 1% and 5% of cement are added to the excavation mud are shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). As shown in these figures, when the drilling mud mud film forming agent is used in combination with the drilling mud water dispersing agent (three cases other than the black circle), the drilling mud mud film forming agent is 0.1 to 0.2%. If it is added, the required wall-forming property can be obtained, but when the mud film forming agent for drilling mud is used alone (indicated by the black circle), the mud film forming agent for drilling mud is 1% cement. It can be seen that the required wall-forming property cannot be obtained unless 0.5% is added in the case of less than 0.3% and cement is 5%.
[0130]
(Second Embodiment)
[0131]
Next, a mud production system and method for excavating mud using the excavator according to the second embodiment will be described. Note that components that are substantially the same as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0132]
That is, the mud drilling mud making system using the excavator according to the second embodiment forms the mud pit 2 by excavating the ground in the same manner as the mud mud drilling system 1 explained in the first embodiment. Excavator 3, earth and sand separator 4, decanter 5, and storage tank 6 in which a mud film forming agent for drilling mud and a dispersant for drilling mud are added to the mud filled in the mud pit 2. Except that the chemical composition of the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud differ from each other. Is exactly the same as the mud drilling mud production system using the excavator according to the first embodiment, and therefore, detailed description thereof is omitted here.
[0133]
The mud film forming agent for drilling mud used in the present embodiment comprises a single polymer as a (co) polymer (x ′) having an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a) as a main structural unit, The weight average molecular weight Mw of the single polymer is 200,000 to 3,000,000.
[0134]
Here, the weight average molecular weight Mw of the single polymer was set to 200,000 to 3,000,000. When the weight average molecular weight Mw was less than 200,000, the amount of filtered water, which is an index of wall-forming property, slightly exceeded 5 ml. This is because the amount of filtered water greatly exceeds 5 ml.
[0135]
The amount of filtered water is slightly different from the index in the API standard, and is measured with the lower side of the filter paper under reduced pressure in order to accelerate the filtering process and shorten the experiment time. It is considered to be a good wall-forming property.
[0136]
FIG. 5 is a chemical structural formula (chemical formula) showing an example of a mud film forming agent for drilling mud according to the present embodiment. The unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a) is composed of sodium acrylate 42. A mud film forming agent 41 for drilling mud is shown.
[0137]
The lower limit value and upper limit value of the weight average molecular weight Mw are plotted as the results obtained in the experiments described later, and then a curve that approximates these results is created, and the intersection of the curve and the line with a drainage amount of 5 ml The ranges are 200,000 and 3 million, respectively, but the range of the weight average molecular weight Mw is preferably 500,000 to 2,500,000, taking into account the empirical safety factor taking into account experimental errors and the like.
[0138]
On the other hand, the mud film forming agent 41 for drilling mud is preferably used with a concentration of 20 to 30% by mass added to the mud, but in such a concentration range, when the weight average molecular weight Mw exceeds 1,000,000, When it is added to muddy water, it is not necessarily excellent in workability.
[0139]
Therefore, it is desirable that the weight average molecular weight Mw of the mud film forming agent 41 for drilling mud is set to 500,000 to 1,000,000 from the viewpoint of the addition workability. Further, it is optimal to set the weight average molecular weight Mw of the mud film forming agent 41 for drilling mud to be 600,000 to 800,000 in order to clear the upper limit of the drainage amount with a margin and to reliably increase the work of adding to the mud.
[0140]
Next, the drilling mud dispersant used in the present embodiment is a polyacrylate, polymethacrylate, or a copolymer thereof, and its weight average molecular weight Mw is 10,000 to 14,000. The composition is arbitrary, and for example, it can be composed of a sodium salt of polyacrylic acid having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000. Specifically, a dispersant for a polycarboxylic acid-based stabilizer (hereinafter simply referred to as SS-B) commercially available under the trade name SUPER SLRRY B (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) can be used. Further, sodium carbonate may be used instead of or in addition to SS-B.
[0141]
The procedure for producing the mud for excavation using the mud mud production system using the excavator according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1). First, the excavator 3 is used. Then excavate the ground and form mud pit 2.
[0142]
When the mud pit 2 is excavated and formed, water is replenished as needed depending on the depth of the mud pit. As the excavation progresses, the excavated soil that has been peptized by the excavator 3 is used. Since it is mixed in the water filled inside, the coarse particles of the excavated earth and sand are separated and removed using the earth and sand separator 4 and the decanter 5 as described above. When the groundwater level is high, the groundwater may be replenished into the mud pit 2 as needed, and it is not always necessary to replenish artificial water.
[0143]
When the mud pit 2 is formed by the excavator 3 while removing the coarse particles of the excavated soil in this way, the mud water in which only the fine particles of the excavated earth and sand are mixed in the mud pit 2 eventually. Will be stored.
[0144]
On the other hand, the fresh water stored in the fresh water tank 8 is put into the mixing tank 9, and the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud stored in the storage tank 6 are added to the mixing tank 9 and diluted appropriately. Mix to make a mixture. Moreover, the sodium carbonate aqueous solution stored in the storage tank 7 is added as needed, and a liquid mixture is produced. In addition, about sodium carbonate aqueous solution, when the addition amount increases, on the contrary, salt aggregation will be caused and a dispersibility will fall, Therefore It is desirable to add to the last to the last.
[0145]
Next, the mixed solution thus prepared is added into the mud pit 2.
[0146]
Here, the time when the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are added to the mud pit 2 is not necessarily after the mud in the pit has become mainly mud. In some cases, it may be added in advance from the time when the coarse particles have not yet been removed.
[0147]
When the drilling mud thus prepared is used as a stable liquid in the underground continuous wall method, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are mainly made of clay, for example, instead of conventional bentonite. A good quality mud cake with a small drainage (permeability coefficient) due to the excellent wall-forming action of the mud film forming agent for drilling mud, while maintaining a low viscosity by dispersing in the mud with a fine particle of 10 μm or less as a component. Is formed on the face and groove wall to stabilize the groove wall and the like.
[0148]
As explained above, according to the mud drilling mud system and method using the excavator according to this embodiment, the mud pit 2 is excavated and formed while the fine mud pit is mainly used in the mud pit. It is possible to produce the drilling mud by simply adding the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud used in the present embodiment into the mud pit.
[0149]
That is, by forming the mud pit 2, it becomes possible to secure mud containing fine particles, and any of the mud film forming agent for drilling mud, the dispersant for drilling mud, and the fresh water used in this embodiment Since the liquid is also liquid, a kneading mixer and a stock yard are installed as in the prior art, and these are simply mixed in the mixing tank 9 in the mud pit 2 without performing a complicated melting operation using the kneading mixer. Drilling mud can be easily produced simply by adding.
[0150]
Therefore, it is not necessary to install a conventional mud production plant, and even at the start of construction, there is no need to purchase new drilling mud or procure from other sites. Can be produced quickly and easily.
[0151]
Further, according to the mud drilling mud production system and method using the excavator according to the present embodiment, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are used together. Combined with the excellent wall-forming property of the mud-film forming agent and the excellent cement resistance of the dispersant for drilling mud, it has a particularly remarkable effect when used in the underground continuous wall method.
[0152]
In other words, in the underground continuous wall method, calcium ions are eluted from the concrete with the use of mud for excavation, and the calcium ion concentration in the mud increases and the dispersibility and wall-forming properties decrease. The dispersant for drilling mud added at this stage suppresses the decrease in dispersibility due to calcium ions, which increases with the progress of construction. Therefore, if it is the mud for excavation obtained by this invention, even if this is circulated and used by the underground continuous wall construction method, wall-forming property and low viscosity are maintained favorable.
[0153]
Although not particularly mentioned in the present embodiment, after the excavation work is started once, a large amount of excavated earth and sand is generated from the place where the excavation should be originally performed. The drilling mud can be produced in the same manner as described above. Therefore, the mud pit that was necessary for producing the excavation mud required at the beginning of the construction is no longer necessary after the construction starts, and may be backfilled in some cases.
[0154]
On the other hand, if such a mud pit is expanded and excavated to be a part of the underground continuous wall construction groove, it can be used effectively without wasting the mud pit excavation work. It becomes possible, and it becomes unnecessary to secure a dedicated space for the mud pit necessary only in the initial stage of construction.
[0155]
Further, in this embodiment, the storage tank 7 is provided to store the sodium carbonate aqueous solution in the tank, but the dispersion of the cement mud is sufficiently suppressed by the drilling mud dispersant used in this embodiment. If it is possible, the storage tank 7 may be omitted.
[0156]
Further, in this embodiment, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud used in the present embodiment are stored in the storage tank 6. If it is not necessary to place importance, the drilling mud dispersant may be omitted.
[0157]
In the present embodiment, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are used in combination, and these are stored in the storage tank 6. Since it has dispersibility and wall-forming property, depending on the case, either one may be used alone. On the other hand, when the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are used in combination, they may be stored in the storage tank 6 in a mixed state. It doesn't matter. In this case, the first medicine tank 2 is provided with a total of two types. Moreover, when using two kinds of SS-B and sodium carbonate as a dispersant for drilling mud, they may be used in a mixed state, but they may be stored separately in dedicated tanks. Absent. In such a case, the first chemical tank 2 has a total of three types: a drilling mud dispersant, a drilling mud dispersant (SS-B), and a drilling mud dispersant (sodium carbonate only).
[0158]
Moreover, in this embodiment, it was provided with the fresh water tank 8 and the mixing tank 9 on the assumption that the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud were diluted, but these were directly added to the mud. If the quality regarding addition amount can also be ensured, you may abbreviate | omit the fresh water tank 8 and the mixing tank 9. FIG.
[0159]
In the present embodiment, the mud water stored in the circulation tank 13 is directly returned to the mud pit 2 for circulation. However, a mud water storage tank is installed between the circulation tank 13 and the mud pit 2. The mud water storage tank may store the muddy water from the circulation tank 13 and return it to the mud pit 2 for circulation.
[0160]
Moreover, in this embodiment, the mixed liquid formed by mixing the mud film forming agent for drilling mud, the dispersant for drilling mud, and the fresh water used in the present invention is added to the mud pit 2. However, it is not always necessary to add to the muddy water stored in the mud pit, and it may be added to the circulation tank 13 corresponding to the upstream side of the mud pit 2 in the muddy water circulation path. Conversely, it may be added to the concentration tank 14 corresponding to the downstream side. Moreover, you may make it add to the muddy water storage tank described immediately before.
[0161]
Even in such a configuration, as long as the mud circulates in a route including the mud pit 2, there is no change in being added to the mud filled in the mud pit.
[0162]
Although not particularly mentioned in the present embodiment, an intermediate storage tank is installed on the downstream side of the mixing tank 9 to temporarily store the mixed liquid in the intermediate storage tank, and then the mixed liquid in the intermediate storage tank is prepared. You may make it pressure-feed to the mud pit 2. FIG.
[0163]
Further, in this embodiment, it is assumed that the method is applied to the underground continuous wall method, but the mud mud production system and method using the excavator according to the present invention is limited to application to the method. It can be applied to various muddy water methods including the muddy water shield method.
[0164]
Further, in this embodiment, the concentration tank 14 is provided. However, in some cases, this is omitted, and the muddy water in the circulation tank 13 is directly driven into the decanter 5 and soil particles of about 75 μm or more are generated from the cyclone under muddy water. The remaining muddy water removed may be put into the circulation tank 13.
[0165]
Moreover, in this embodiment, although the earth-and-sand separator 4 was made into the four-bed type which arrange | positioned the blind board second from the top, it is arbitrary how the earth-and-sand separator is comprised, and this blind board was abbreviate | omitted. Needless to say, a two-bed type or a three-bed type may be used. Incidentally, in these cases, the cyclone under mud falls into the raw water tank of the earth and sand separator and circulates in the apparatus, so that only the cyclone over mud is discharged from the earth and sand separator and put into the circulation tank 13. .
[0166]
Even when the blind plate is used, the mud received by the blind plate, that is, the remaining muddy water from which soil particles of about 75 μm or more are removed from the cyclone under mud by the uppermost screen is supplied to the circulation tank 13. It does not matter if you put it in.
[0167]
【Example】
Next, the mud film forming agent 41 for drilling mud used in the present embodiment will be specifically described. Unless otherwise specified, parts and% indicate parts by mass and% by mass, respectively.
[0168]
First, as the unsaturated carboxylic acid and / or salt (a) thereof, sodium acrylate was used as described in the above-described embodiment, and this was polymerized to produce a single polymer 41.
[0169]
Table 4 shows the wall-forming property (ml), viscosity (concentration; 25% by mass) of the single polymer 41 when the weight average molecular weight Mw is changed, and the viscosity of the muddy water (mPa · s) when mixed with muddy water. It is a thing.
[0170]
Here, the weight average molecular weight Mw is measured by gel permeation chromatograph under the same measurement conditions as the number average molecular weight in the first embodiment.
[0171]
However, the following columns are used.
Column: TSKgel α-3000 + TSKgel α-6000
[0172]
The standard material was polyoxyethylene glycol (manufactured by Tosoh Corporation; TSK STANDARD POLYETHYLENE OXIDE), and the same material was used as the standard material in the first embodiment.
[0173]
Further, the muddy water before the addition of the single polymer 41 was prepared by adjusting the concentration so that the fine particle content was 75 μm or less and the specific gravity was 1.05. Incidentally, the viscosity at that time was 1.7 mPa · s. The muddy water viscosity was measured with a B-type viscometer. The amount added to the muddy water is 5 kg / m. ^Three It was.
[0174]
[Table 4]

[0175]
In the same table, the blank is the case of only muddy water, the ones of Examples 1 ′ to 9 ′ are the single polymer 41, and the amount of filtrate is 5 ml or less, which is an index of wall-forming property. The cases described as Comparative Example 1 ′ to Comparative Example 3 ′ are cases in which the amount of filtered water of the single polymer 41 exceeded 5 ml. For comparison with the prior art, the case of using CMC is also shown as Comparative Example 4 ′.
[0176]
Further, FIG. 6 is a graph in which these results are plotted with the weight average molecular weight Mw on the horizontal axis (logarithmic axis) and the wall-forming property (ml) on the vertical axis. 1 'and 2', and those indicated by white circles correspond to Examples 1 'to 9'. Comparative Example 3 ′ is not plotted in the graph because the wall-forming property is extremely poor.
[0177]
As can be seen from these charts, the weight average molecular weights Mw of Examples 1 ′ to 9 ′ in which the amount of filtered water, which is an index of wall-forming property, is 5 ml or less are in the range of 200,000 to 3 million. It can be seen that Comparative Examples 1 'to 3' exceed the drainage amount. Further, it can be seen that Comparative Example 4 ′ has a much higher mud viscosity than Examples 1 ′ to 9 ′ even when the drainage amount is clear, and is too viscous as a mud for excavation.
[0178]
The production process of the single polymer 41 will be specifically described in the case of Example 1 ′ described above. First, 440.7 parts of water was charged into a reaction vessel, and after the atmosphere was replaced with nitrogen, the temperature was raised to 80 ° C. and stirred. Then, 238.5 parts of acrylic acid and 100 parts of a 2.0% aqueous solution of sodium persulfate were dropped at the same time over 3 hours to react. Further, after aging at the same temperature for 2 hours, isopropyl alcohol was removed by distillation and neutralized with 220.8 parts of a 48% aqueous solution of sodium hydroxide.
[0179]
Next, the single polymer 41 according to Example 5 ′ described above is added to the muddy water together with the dispersant for the drilling mud to produce the drilling mud according to the present embodiment, and 5% of cement is added to the mud for drilling. An experiment was conducted on the alkali resistance. In addition, as a dispersant for drilling mud, the total addition amount of the above-mentioned SS-B and sodium carbonate is 1 kg / m. ^Three The case where each was used together with the single polymer 41 and the case where both were used together with the single polymer 41 were examined.
[0180]
The experimental results are shown in Table 5 and FIG.
[0181]
[Table 5]

[0182]
As can be seen from these charts, when the drilling mud dispersing agent is used in combination with the single polymer 41 (3 cases other than the black circle), the drilling mud mud film forming agent is 3 kg / m. ^Three If it is added, the required wall-forming property can be obtained. On the other hand, when the single polymer 41 is used alone (in the case indicated by a black circle), the mud film forming agent for drilling mud is 5 kg / m. ^Three It can be seen that the required wall-forming property cannot be obtained unless it is added above.
[0183]
【The invention's effect】
As described above, according to the mud drilling mud system and method using the excavator according to the present invention, the mud pit is formed while excavating and forming the mud pit. In addition to storing mud water, it is possible to produce drilling mud by simply adding the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud used in the present embodiment into the mud pit.
[0184]
Therefore, it is not necessary to install a conventional mud production plant, and even at the start of construction, there is no need to purchase new drilling mud or procure from other sites. Can be produced quickly and easily.
[0185]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view showing a mud production system for excavation using an excavator according to the present embodiment.
FIG. 2 is a chemical structural formula showing a mud film forming agent for drilling mud used in the present embodiment.
FIG. 3 is a graph showing experimental results regarding a mud drilling system and method using the excavator according to the present embodiment.
FIG. 4 is a graph showing experimental results on a mud drilling mud system and method using the excavator according to the present embodiment.
FIG. 5 is a chemical structural formula showing a mud film forming agent for drilling mud used in the second embodiment.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between wall-forming property and weight average molecular weight in a mud film forming agent for drilling mud used in the second embodiment.
FIG. 7 is a graph showing alkali resistance of a dispersant for drilling mud used in the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Drilling mud production system using excavator
2 Mud pit
3 Excavator
4 earth and sand separator (earth and sand separating means)
5 Decanter (sediment separation means)
6 Storage tank
31 Drilling mud film forming agent
32 Sodium methacrylate (unsaturated carboxylate (a))
33 Methoxypolyethylene glycol methacrylate
(Monoester (b))
41 Single polymer ((co) polymer (x ′))
42 Sodium acrylate (unsaturated carboxylate (a))

Claims

An excavator for excavating the ground to form a mud pit; and a soil separating means for separating and removing coarse particles of the excavated soil that has been peptized in water filled in the mud pit; And a storage tank that stores a mud film forming agent for drilling mud added to the mud filled with water. The mud film forming agent for drilling mud is made liquid and combined with fine particles of the drilling mud. A drilling mud mud production system configured to have a dispersibility and a wall-forming property of the drilling mud mud film forming agent, the unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a), unsaturated Carboxylic acid (b1) and the following general formula (1)
R (OA) _n OH (1)
R; hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms A; an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms n; a monoester (b) of a hydroxyl group-containing compound (b2) represented by an integer of 1 to 100 Consists of a copolymer (x) as a unit, the mass percentage of the monoester (b) constituting the copolymer (x) is 1 to 40% and the number average of the copolymer (x) A mud producing system for excavating mud using an excavator characterized in that bentonite and CMC are made unnecessary as mud producing materials by setting the molecular weight to 5,000 to 100,000 .

An excavator for excavating the ground to form a mud pit; and a soil separating means for separating and removing coarse particles of the excavated soil that has been peptized in water filled in the mud pit; And a storage tank that stores a mud film forming agent for drilling mud added to the mud filled with water. The mud film forming agent for drilling mud is made liquid and combined with fine particles of the drilling mud. A drilling mud mud-making system configured to have the dispersibility and wall-forming property of the drilling mud, and the mud film forming agent for drilling mud is composed only of unsaturated carboxylic acid and / or salt (a) thereof. An excavator characterized in that bentonite and CMC are made unnecessary as a mud-making material by using only (co) polymer (x ′) having a weight average molecular weight Mw of 200,000 to 3,000,000 is used. Mud making system for drilling mud.

A drilling mud dispersant is stored in the storage tank and added to the mud filled in the mud pit. 3. A mud drilling mud system using an excavator according to claim 1 or 2, comprising at least one of acid salts, polymethacrylates or copolymers thereof, or sodium carbonate.

The predetermined mud pit was formed by excavating with a predetermined excavator while removing coarse particles of the drilled earth and sand peptized in the water filled in the mud pit, and filled in the mud pit. A mud forming method for excavating mud using an excavator that adds a predetermined mud forming agent for drilling mud to the mud to produce excavating mud, wherein the mud forming agent for excavating mud is liquefied A mud forming method for drilling mud configured to have a predetermined dispersibility and wall-forming property by being combined with fine particles of excavated earth and sand, the mud film forming agent for drilling mud containing an unsaturated carboxylic acid and / Or a salt thereof (a), an unsaturated carboxylic acid (b1) and the following general formula (1)
R (OA) _n OH (1)
R; hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms A; an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms n; a monoester (b) of a hydroxyl group-containing compound (b2) represented by an integer of 1 to 100 Consists of a copolymer (x) as a unit, the mass percentage of the monoester (b) constituting the copolymer (x) is 1 to 40% and the number average of the copolymer (x) A mud producing method for excavating mud using an excavator characterized in that bentonite and CMC are made unnecessary as mud producing materials by setting the molecular weight to 5000 to 100,000.

The predetermined mud pit was formed by excavating with a predetermined excavator while removing coarse particles of the drilled earth and sand peptized in the water filled in the mud pit, and filled in the mud pit. A mud forming method for excavating mud using an excavator that adds a predetermined mud forming agent for drilling mud to the mud to produce excavating mud, wherein the mud forming agent for excavating mud is liquefied A mud forming method for drilling mud configured to have a predetermined dispersibility and wall-forming property by being combined with fine particles of excavated earth and sand, the mud film forming agent for drilling mud containing an unsaturated carboxylic acid and / or by a weight-average molecular weight Mw to a salt thereof (a) only a constituent unit is composed only of the 200,000 to 3,000,000 (co) polymer (x '), unnecessarily bentonite and CMC as Sakudoro material drilling with excavator, characterized in that the configuration was Sakudoro method of water.

A drilling mud dispersant is stored in the storage tank and added to the mud filled in the mud pit. A method for producing mud for excavation using an excavator according to claim 4 or 5, comprising at least one of acid salts, polymethacrylates or copolymers thereof, or sodium carbonate.

The mud drilling method using the excavator according to any one of claims 4 to 6, wherein the mud pit is expanded and excavated to be a part of a groove for constructing an underground continuous wall.