JP4228338B2

JP4228338B2 - Good liquid production system and method used for mud construction method

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Publication number: JP4228338B2
Application number: JP2001311910A
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: JP2002235073A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中連続壁工法、現場打ちコンクリート打設工法といった泥水工法に用いる良液作製システム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地中連続壁工法においては、まず、安定液と呼ばれる掘削用泥水で溝壁の崩壊を防止しながら地盤をトレンチ状に掘削し、しかる後に掘削溝内に鉄筋籠を建て込む。そして、トレミー管を介して該掘削溝内にコンクリートを打設し、掘削用泥水をコンクリートに置換するといった手順が一般的である。
【０００３】
このような地中連続壁工法で用いる掘削用泥水には、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、後工程でコンクリート置換される関係上、耐セメント性を有していることも要求される。
【０００４】
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。
【０００５】
一方、地中連続壁工法では、掘削土の細粒分が掘削用泥水中の成分と懸濁して溝底に沈殿し、いわゆるスライムを形成するが、かかるスライムは、水中コンクリートの品質を低下させるのみならず、打設されたコンクリートの荷重によって容易に圧縮されるため、地中連続壁の支持力低下や沈下の原因ともなる。
【０００６】
したがって、上部構造物に要求される耐震性やスライムの生成状況等によっては、コンクリート打設前に予めスライムを除去する処理を行う必要が生じるが、掘削深度が深い場合には、スライムが沈降するのに長時間を要するため、掘削溝内の掘削用泥水を、あらたに作泥した泥水に置換する方法を採用することが多い。
【０００７】
かかる方法によれば、スライム成分が全く含まれていない泥水を安定液として水中コンクリート打設を行うこととなるため、品質の高い地中連続壁を構築することが可能となり、その意味で、このような安定液を良液と呼んでいる。
【０００８】
ここで、掘削完了後の泥水を置換するための良液は、当然のことながら、水中コンクリートの打設中、安定液として溝壁の崩壊を防止しなければならないため、ベントナイト、ＣＭＣ、ポリマー剤といった作泥材料を用いて掘削用泥水と同様に作製される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ベントナイト等の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。
【００１０】
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、良液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。
【００１１】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、良液作製に不可欠であったストックヤードや混練ミキサーを不要にすることで作泥プラントをなくすとともに、良液を簡単かつ容易に作製することが可能な泥水工法に用いる良液作製システム及び方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る泥水工法に用いる良液作製システムは請求項１に記載したように、掘削孔から揚泥された揚泥水から掘削土砂の粗粒分を分離除去する土砂分離手段と、該土砂分離手段で粗粒分が除去された泥水を貯留する良液槽と、該良液槽に補給される清水を貯留する清水槽と、前記良液槽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り、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、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。
【００１３】
また、本発明に係る泥水工法に用いる良液作製システムは、掘削孔から揚泥された揚泥水から掘削土砂の粗粒分を分離除去する土砂分離手段と、該土砂分離手段で粗粒分が除去された泥水を貯留する良液槽と、該良液槽に補給される清水を貯留する清水槽と、前記良液槽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り、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、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、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。
【００１４】
また、本発明に係る泥水工法に用いる良液作製システムは、前記貯留タンクに液状の掘削泥水用分散剤を貯留するとともに、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。
【００１５】
また、本発明に係る泥水工法に用いる良液作製方法は請求項４に記載したように、掘削孔から揚泥された揚泥水から掘削土砂の粗粒分を分離除去した後、粗粒分が除去された泥水を貯留し、該泥水に清水を加えて希釈するとともに該希釈泥水に掘削泥水用泥膜形成剤を添加して前記掘削孔内の泥水を置換する良液を作製する泥水工法に用いる良液作製方法であって、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、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ことを特徴とする泥水工法に用いる良液作製方法。
【００１６】
また、本発明に係る泥水工法に用いる良液作製方法は、掘削孔から揚泥された揚泥水から掘削土砂の粗粒分を分離除去した後、粗粒分が除去された泥水を貯留し、該泥水に清水を加えて希釈するとともに該希釈泥水に掘削泥水用泥膜形成剤を添加して前記掘削孔内の泥水を置換する良液を作製する泥水工法に用いる良液作製方法であって、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、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、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。
【００１７】
また、本発明に係る泥水工法に用いる良液作製方法は、前記希釈水に液状の掘削泥水用分散剤を添加するとともに、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。
【００１８】
地中連続壁工法や現場打ちコンクリート杭打設工法といった泥水工法においては、孔壁の安定を図るべく、孔壁に濾水量の少ない良質な泥膜（マッドケーキ）を形成し、泥水圧を孔壁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。
【００１９】
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、掘削土と水だけで孔壁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。
【００２０】
そして、本出願人はさらに、良液置換という方法によってスライム処理を行う場合においても、作泥プラントを設置する必要がない技術を開発したものである。
【００２１】
すなわち、請求項１乃至請求項６に係る泥水工法に用いる良液作製システム及び方法においては、従来と同様、例えば地中連続壁工法では、水平多軸式掘削機等を用いて地中連続壁を構築するための掘削孔を掘削しつつ、その掘削孔内に満たされた泥水を掘削孔内から揚泥し、その揚泥水から掘削土砂の粗粒分を土砂分離手段で分離除去した後、掘削孔内に再び戻すという泥水循環方式で掘削が進行するが、本発明では、泥水循環方式による掘削作業と並行して、土砂分離手段で粗粒分が除去された泥水、言い換えれば主として細粒分だけを含んだ泥水の一部を良液槽に貯留する。
【００２２】
次に、貯留中又は貯留後、良液槽内の泥水に清水を加えて希釈するとともに、所定の掘削泥水用泥膜形成剤を良液槽内に添加して良液を作製する。良液が作製された後については、掘削完了を待って掘削孔内の泥水を例えば底部近傍から揚泥しつつ、掘削孔内に良液を供給することによって、掘削孔内の泥水を良液で置換する。
【００２３】
このようにすれば、掘削孔内には、掘削用泥水と同等の機能、すなわち分散性及び造壁性を有しなおかつスライムを全く含まない良液が満たされることなる。
【００２４】
ここで、良液を作製するにあたって良液槽に貯留された泥水に添加すべきものは、上述したように、泥水を希釈するための清水と、薬剤である掘削泥水用泥膜形成剤だけであって、これらはいずれも液状であり、濃縮された状態でのタンク貯留が可能となる。
【００２５】
そのため、従来のような作泥プラントが不要となるばかりでなく、液状であるがゆえに混練の必要がなくなり、掘削完了後に掘削孔内の泥水をすべて置換できるだけの良液を迅速かつ容易に作製することが可能となる。
【００２６】
ちなみに、従来であれば、良液を作製するのにベントナイト等の作泥材料を混練ミキサーで時間をかけて水に懸濁ないしは溶解させる必要があるため、掘削完了後に掘削孔内の泥水をすべて置換できるだけの大量の良液を掘削作業と同時進行で作製することは実際には不可能であり、掘削作業とは全く別の工程、例えば、掘削作業を行う前に作泥プラントで良液を予め作製するのを余儀なくされていた。
【００２７】
掘削土砂の粗粒分を分離除去する土砂分離手段をどのように構成するかは任意であり、例えば、粗粒分を分離除去する土砂分離装置、それに附属された形でのサイクロン、該サイクロンのオーバー泥水に含まれた７５μｍ程度以下の細粒分をさらに分離除去するためのデカンタ等の遠心分離機等で構成することが考えられる。
【００２８】
また、良液槽に貯留されるべき泥水、すなわち土砂分離手段で粗粒分が除去された泥水に関しては、その粗粒分の分級点をどのように設定するかは任意であり、例えば、上述した土砂分離手段の構成例で言えば、サイクロンからのオーバー泥水、すなわち７５μｍ程度以上の土粒子が分離除去された泥水を良液槽に貯留するようにしてもよいし、デカンタ等の遠心分離機からのオーバー泥水、すなわち１０μｍ程度以上の土粒子が分離除去された泥水を良液槽に貯留するようにしてもよい。なお、良液槽に貯留される泥水に含まれる細粒分はできるだけ土粒子径が小さい方が望ましく、その意味では、サイクロンからのオーバー泥水を引き抜くよりも、デカンタ等の遠心分離機からのオーバー泥水を引き抜いて良液槽に貯留する方のが望ましい。
【００２９】
なお、循環使用される掘削用泥水は、従来と同様、ベントナイト、ＣＭＣ、分散剤、ポリマー剤等を作泥材料として作製するようにしてもかまわないが、本発明に係る良液と同様に作製したものを掘削用泥水としてもかまわない。
【００３０】
かかる場合には、本発明で用いる掘削泥水用泥膜形成剤が液状であって、これらを掘削土と水に混合するだけで分散性及び造壁性を有する掘削用泥水を作製することができるため、良液に関して説明したと同様、ベントナイト等の粉体の作泥材料には不可欠であったストックヤードや混練ミキサーが不要となるとともに、粉体である従来の作泥材料を水に懸濁ないしは溶解させる場合とは異なり、迅速かつ容易に掘削用泥水を作製することができる。
【００３１】
本発明に用いる掘削泥水用泥膜形成剤は、液状であってかつ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するとともに、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する。
【００３２】
かかる掘削泥水用泥膜形成剤については、一定の分散性と造壁性を兼ね備えるので、単独使用するようにしてもかまわないが、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てなる液状の掘削泥水用分散剤を貯留タンクに貯留し、該掘削泥水用分散剤を掘削泥水用泥膜形成剤と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、地中連続壁工法や現場打ちコンクリート杭工法で使用する場合に特に顕著な作用効果を奏する。
【００３３】
すなわち、地中連続壁工法等においては、掘削孔内の掘削用泥水を本発明に係る良液で置換した後、コンクリートを水中打設しつつ該コンクリートで良液を置換することとなるため、打設されたコンクリートからカルシウムイオンが溶出し、良液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、水中コンクリート打設中においても造壁性や低粘性は良好に維持される。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
（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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
共重合体（ｘ）を構成するモノエステル（ｂ）の質量割合や共重合体（ｘ）の数平均分子量については任意であるが、かかる共重合体（ｘ）を構成する前記モノエステル（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。
【００５０】
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。
【００５１】
（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
【００５２】
（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
【００５３】
（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〕
【００５４】
（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
【００５５】
（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
【００５６】
これらの（ｃ１）〜（ｃ５）のうち好ましいものは、（ｃ２）〜（ｃ４）である。
【００５７】
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。
【００６２】
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る。
【００６３】
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。
【００６４】
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】
なお、（共）重合体（ｘ′）は、上述したように（ａ）だけを単量体とした単一重合体でもよいし、（ａ）を主構成単位（７０質量％以上）とし、（ａ）以外の他の単量体、例えば請求項１乃至請求項３の単量体であるモノエステル（ｂ）をはじめ、他の単量体（ｃ）を構成単位とした共重合体とすることもできる。（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、例えば前記の（ｃ１）〜（ｃ５）が挙げられる。
【００６６】
（ｃ１）〜（ｃ５）のうち好ましいものは、（ｃ２）〜（ｃ４）である。
【００６７】
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。
【００６８】
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４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。
【００６９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る泥水工法に用いる良液作製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。
【００７０】
（第１実施形態）
【００７１】
図１は、本実施形態に係る泥水工法に用いる良液作製システムを示した全体図である。同図でわかるように、本実施形態に係る泥水工法に用いる良液作製システム１は、地中連続壁を構築すべく、水平多軸式掘削機３で掘削されている掘削孔としての掘削溝２から揚泥された揚泥水から掘削土砂の粗粒分を分離除去する土砂分離手段としての土砂分離装置４及び遠心分離機であるデカンタ５を備えている。
【００７２】
土砂分離装置４は、水平多軸式掘削機３に内蔵された揚泥ポンプ１０を駆動することによって揚泥管１１を介して掘削溝２内から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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。また、デカンタ５のオーバー泥水側吐出口には配管２６を接続するとともに該配管から配管２８を分岐接続し、該配管の吐出側を上述した循環槽１３に接続してあり、１０μｍ程度以下の細粒分だけを含む泥水を掘削溝２に戻して循環使用するようになっている。
【００７５】
ここで、本実施形態では、デカンタ５のオーバー泥水側吐出口に接続された配管２６をバルブ２７を介して良液槽２３に接続してあり、従来であれば、すべて掘削溝２内に戻して循環使用していた１０μｍ程度以下の細粒分を含む泥水を良液槽２３内にも貯留できるようになっている。
【００７６】
一方、本実施形態に係る良液作製システムは、良液槽２３内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、炭酸ナトリウム（炭酸ソーダ）水溶液が貯留された貯留タンク７と、薬剤希釈用清水槽８と、混合槽９とを別途備えており、貯留タンク６に接続されたポンプ１５、貯留タンク７に接続されたポンプ１７、薬剤希釈用清水槽８に接続されたポンプ１９をそれぞれ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、炭酸ナトリウム水溶液、薬剤希釈用清水を配管１６、配管１８、配管２０を介して混合槽９にそれぞれ圧送するとともに、これらを混合槽９内で混合して混合液を作製す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。
【００７７】
ここで、混合槽９にはポンプ２１及び配管２２を接続するとともに該配管の先端を二方向に分岐させ、その一方にバルブ２９を介して配管３１を、他方にバルブ３０を介して配管３２をそれぞれ接続してあり、バルブ２９を開くことによって混合液を掘削溝２に圧送するとともに、バルブ３０を開くことによって混合液を良液槽２３に添加できるようになっている。
【００７８】
また、良液槽２３には清水槽２４を接続してあり、良液槽２３に貯留されたデカンタオーバー泥水に混合槽９からの混合液を添加する際、これに清水を加えることで希釈し、良液を作製することができるようになっているとともに、作製した良液を良液槽２３に接続されたポンプ３３を駆動することによって配管３４を介して掘削が完了した掘削溝２内に供給するようになっている。
【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４２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４３で構成してなる掘削泥水用泥膜形成剤４１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】
本実施形態に係る泥水工法に用いる良液作製システム１においては、従来と同様、水平多軸式掘削機３を用いて地中連続壁を構築するための掘削溝２を掘削しつつ、その掘削溝２内に満たされた泥水を掘削溝２内から揚泥し、その揚泥水から掘削土砂の粗粒分を土砂分離手段である土砂分離装置４及びデカンタ５で分離除去した後、掘削溝２内に再び戻すという泥水循環方式で掘削が進行するが、本実施形態では、泥水循環方式による掘削作業と並行して、バルブ２７を随時開くことによって、デカンタ５からのオーバー泥水、すなわち、１０μｍ程度以下の細粒分だけを含む泥水を良液槽２３に貯留する。
【００８６】
一方、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混合槽９内で炭酸ナトリウム水溶液及び清水と混合して混合液を作製する。そして、掘削中においては、バルブ２９を開くことによって混合液を配管３１を介して掘削溝２内の掘削用泥水に添加する。
【００８７】
このようにすると、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。
【００８８】
また、バルブ３０を開くことによって混合槽９内の混合液を配管３２を介して良液槽２３に添加するとともに、清水槽２４内の清水を加えて希釈し、良液を作製する。
【００８９】
混合液を良液槽２３に添加するについては、デカンタ５からのオーバー泥水を貯留中でもよいし貯留した後でもよい。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。
【００９０】
良液が作製された後については、掘削完了を待って掘削溝２内の泥水を例えば底部近傍から揚泥しつつ、良液槽２３内で作製された良液を配管３４を介して掘削溝２内に供給することによって、掘削溝２内の泥水を良液で置換する。
【００９１】
このようにすれば、掘削溝２内には、掘削用泥水と同等の機能、すなわち分散性及び造壁性を有しなおかつスライムを全く含まない良液が満たされることなる。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態に係る良液作製システム及び方法によれば、細粒分を含むデカンタオーバー泥水を良液槽２３に貯留し、これに液状である掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤とそれらを希釈するための清水を加えて良液を作製するようにしたので、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、混合槽９で単に混合して良液槽２３に添加するだけで良液を容易に作製することができる。
【００９３】
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、掘削完了後に掘削溝２内の泥水をすべて置換できるだけの良液を迅速かつ容易に作製することが可能となる。
【００９４】
ちなみに、従来であれば、良液を作製するのにベントナイト等の作泥材料を混練ミキサーで時間をかけて水に懸濁ないしは溶解させる必要があるため、掘削溝２内の泥水をすべて置換できるだけの大量の良液を掘削作業と同時進行で作製することは実際には不可能であり、掘削作業とは全く別の工程、例えば、掘削作業を行う前に作泥プラントで良液を予め作製するのを余儀なくされていた。
【００９５】
それに対し、本実施形態によれば、掘削作業と同時進行の形で良液を作製することができるので、コンクリート打設作業の遅滞を招くおそれもなくなり、地中連続壁の工期の短縮にも大いに寄与する。
【００９６】
また、本実施形態に係る泥水工法に用いる良液作製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、地中連続壁工法や現場打ちコンクリート杭造成工法で使用する場合に特に顕著な作用効果を奏する。
【００９７】
すなわち、地中連続壁工法等においては、掘削孔内の掘削用泥水を本発明に係る良液で置換した後、コンクリートを水中打設しつつ該コンクリートで良液を置換することとなるため、打設されたコンクリートからカルシウムイオンが溶出し、良液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、水中コンクリート打設中においても造壁性や低粘性は良好に維持される。
【００９８】
本実施形態では、良液槽２３に貯留する泥水をデカンタ５から引き抜くようにしたが、７５μｍ程度以下の細粒分でもよいのであれば、サイクロンのオーバー泥水から引き抜くようにしてもよい。
【００９９】
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、掘削泥水用泥膜形成剤だけで耐セメント性を確保できるのであれば、掘削泥水用分散剤を省略してもかまわない。
【０１００】
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。
【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希釈することを前提として、薬剤希釈用清水槽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、薬剤希釈用清水槽８や混合槽９を省略してもよい。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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掘削溝２や良液槽２３に圧送するようにしてもよい。
【０１０４】
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。
【０１０５】
また、本実施形態では、循環使用される掘削用泥水として、本実施形態の良液と同様、細粒分を含む泥水に掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を添加して作製したものを使用するようにしたが、これに代えて、従来と同様、ベントナイト、ＣＭＣ、分散剤、ポリマー剤等を作泥材料として掘削用泥水を作製するようにしてもかまわない。
【０１０６】
図３は、掘削用泥水を従来の作泥材料で作製する場合について示した全体図であり、本実施形態で用いた掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤は、掘削用泥水としては使用されないため、掘削溝２への配管３１を省略してあるとともに、上述したように、貯留タンク７、薬剤希釈用清水槽８及び混合槽９についても省略してある。
【０１０７】
なお、かかる場合においても、細粒分を含むデカンタオーバー泥水を良液槽２３に貯留し、これに貯留タンク６内に貯留された液状の掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を加えて良液を作製するものであって、作用効果についても上述の実施形態と同様であるので、詳細な説明についてはここでは省略する。
【０１０８】
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。
【０１０９】
また、本実施形態では、循環槽１３内の泥水を掘削溝２内に直接戻すようにしたが、土砂分離装置４やデカンタ５が運転不能に陥った時の安全策として、循環槽１３の下流側に泥水槽を所望の数だけ設置して貯留し、該泥水槽内の泥水を掘削溝２内に戻す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】

【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４及び図５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４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５(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実施形態に係る泥水工法に用いる良液作製システムを説明する。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実施形態に係る良液作製システムも第１実施形態で説明した良液作製システムと同様、地中連続壁を構築すべく、水平多軸式掘削機３で掘削されている掘削孔としての掘削溝２から揚泥された揚泥水から掘削土砂の粗粒分を分離除去する土砂分離手段としての土砂分離装置４及び遠心分離機であるデカンタ５を備え、デカンタ５のオーバー泥水側吐出口に接続された配管２６をバルブ２７を介して良液槽２３に接続することで、１０μｍ程度以下の細粒分を含む泥水を良液槽２３内にも貯留できるようになっているとともに、良液槽２３内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、炭酸ナトリウム（炭酸ソーダ）水溶液が貯留された貯留タンク７と、薬剤希釈用清水槽８と、混合槽９とを別途備え、貯留タンク６に接続されたポンプ１５、貯留タンク７に接続されたポンプ１７、薬剤希釈用清水槽８に接続されたポンプ１９をそれぞれ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、炭酸ナトリウム水溶液、薬剤希釈用清水を配管１６、配管１８、配管２０を介して混合槽９にそれぞれ圧送し、これらを混合槽９内で混合して混合液を作製することができるようになっており、さらには、混合槽９内の混合液を掘削溝２に圧送するとともに、良液槽２３にも添加できるようになっており、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実施形態に係る良液作製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６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５２で構成してなる掘削泥水用泥膜形成剤５１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５１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５１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５１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】
本実施形態に係る泥水工法に用いる良液作製システム１においては、従来と同様、水平多軸式掘削機３を用いて地中連続壁を構築するための掘削溝２を掘削しつつ、その掘削溝２内に満たされた泥水を掘削溝２内から揚泥し、その揚泥水から掘削土砂の粗粒分を土砂分離手段である土砂分離装置４及びデカンタ５で分離除去した後、掘削溝２内に再び戻すという泥水循環方式で掘削が進行するが、本実施形態では、泥水循環方式による掘削作業と並行して、バルブ２７を随時開くことによって、デカンタ５からのオーバー泥水、すなわち、１０μｍ程度以下の細粒分だけを含む泥水を良液槽２３に貯留する。
【０１４２】
一方、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混合槽９内で炭酸ナトリウム水溶液及び清水と混合して混合液を作製する。そして、掘削中においては、バルブ２９を開くことによって混合液を配管３１を介して掘削溝２内の掘削用泥水に添加する。
【０１４３】
このようにすると、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。
【０１４４】
また、バルブ３０を開くことによって混合槽９内の混合液を配管３２を介して良液槽２３に添加するとともに、清水槽２４内の清水を加えて希釈し、良液を作製する。
【０１４５】
混合液を良液槽２３に添加するについては、デカンタ５からのオーバー泥水を貯留中でもよいし貯留した後でもよい。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。
【０１４６】
良液が作製された後については、掘削完了を待って掘削溝２内の泥水を例えば底部近傍から揚泥しつつ、良液槽２３内で作製された良液を配管３４を介して掘削溝２内に供給することによって、掘削溝２内の泥水を良液で置換する。
【０１４７】
このようにすれば、掘削溝２内には、掘削用泥水と同等の機能、すなわち分散性及び造壁性を有しなおかつスライムを全く含まない良液が満たされることなる。
【０１４８】
以上説明したように、本実施形態に係る良液作製システム及び方法によれば、細粒分を含むデカンタオーバー泥水を良液槽２３に貯留し、これに液状である掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤とそれらを希釈するための清水を加えて良液を作製するようにしたので、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、混合槽９で単に混合して良液槽２３に添加するだけで良液を容易に作製することができる。
【０１４９】
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、掘削完了後に掘削溝２内の泥水をすべて置換できるだけの良液を迅速かつ容易に作製することが可能となる。
【０１５０】
ちなみに、従来であれば、良液を作製するのにベントナイト等の作泥材料を混練ミキサーで時間をかけて水に懸濁ないしは溶解させる必要があるため、掘削溝２内の泥水をすべて置換できるだけの大量の良液を掘削作業と同時進行で作製することは実際には不可能であり、掘削作業とは全く別の工程、例えば、掘削作業を行う前に作泥プラントで良液を予め作製するのを余儀なくされていた。
【０１５１】
それに対し、本実施形態によれば、掘削作業と同時進行の形で良液を作製することができるので、コンクリート打設作業の遅滞を招くおそれもなくなり、地中連続壁の工期の短縮にも大いに寄与する。
【０１５２】
また、本実施形態に係る泥水工法に用いる良液作製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、地中連続壁工法や現場打ちコンクリート杭造成工法で使用する場合に特に顕著な作用効果を奏する。
【０１５３】
すなわち、地中連続壁工法等においては、掘削孔内の掘削用泥水を本発明に係る良液で置換した後、コンクリートを水中打設しつつ該コンクリートで良液を置換することとなるため、打設されたコンクリートからカルシウムイオンが溶出し、良液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、水中コンクリート打設中においても造壁性や低粘性は良好に維持される。
【０１５４】
本実施形態では、良液槽２３に貯留する泥水をデカンタ５から引き抜くようにしたが、７５μｍ程度以下の細粒分でもよいのであれば、サイクロンのオーバー泥水から引き抜くようにしてもよい。
【０１５５】
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、掘削泥水用泥膜形成剤だけで耐セメント性を確保できるのであれば、掘削泥水用分散剤を省略してもかまわない。
【０１５６】
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、貯留タンク６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。
【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希釈することを前提として、薬剤希釈用清水槽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、薬剤希釈用清水槽８や混合槽９を省略してもよい。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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掘削溝２や良液槽２３に圧送するようにしてもよい。
【０１６０】
また、本実施形態では、循環使用される掘削用泥水として、本実施形態の良液と同様、細粒分を含む泥水に掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を添加して作製したものを使用するようにしたが、これに代えて、従来と同様、ベントナイト、ＣＭＣ、分散剤、ポリマー剤等を作泥材料として掘削用泥水を作製するようにしてもかまわない。なお、その場合の手順については、図３を参照して説明した第１実施形態と全く同じであるので、ここではその説明を省略する。
【０１６１】
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。
【０１６２】
また、本実施形態では、循環槽１３内の泥水を掘削溝２内に直接戻すようにしたが、土砂分離装置４やデカンタ５が運転不能に陥った時の安全策として、循環槽１３の下流側に泥水槽を所望の数だけ設置して貯留し、該泥水槽内の泥水を掘削溝２内に戻すようにしてもかまわない。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
【実施例】
次に、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤５１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。
【０１６６】
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５１を製造した。
【０１６７】
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５１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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
但し、カラムは下記のものを用いる。
カラム；TSKgel α-3000 + TSKgel α-6000
【０１７０】
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。
【０１７１】
また、単一重合体５１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。
【０１７２】
【表４】

【０１７３】
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５１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５１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。
【０１７４】
また、図７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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
単一重合体５１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。
【０１７７】
次に、上述した実施例５′に係る単一重合体５１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５１と併用した場合と、両方を単一重合体５１と併用した場合について調べた。
【０１７８】
実験結果を表５及び図８に示す。
【０１７９】
【表５】

【０１８０】
これらの図表でわかるように、単一重合体５１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５１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。
【０１８１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る泥水工法に用いる良液作製システム及び方法によれば、細粒分を含むデカンタオーバー泥水を良液槽に貯留し、これに液状である掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤とそれらを希釈するための清水を加えて良液を作製するようにしたので、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、混合槽で単に混合して良液槽に添加するだけで良液を容易に作製することができる。
【０１８２】
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、掘削完了後に掘削孔内の泥水をすべて置換できるだけの良液を迅速かつ容易に作製することが可能となる。
【０１８３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る泥水工法に用いる良液作製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】変形例に係る泥水工法に用いる良液作製システムを示した全体図。
【図４】本実施形態に係る泥水工法に用いる良液作製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】同じく本実施形態に係る泥水工法に用いる良液作製システム及び方法に関する実験結果を示したグラフ。
【図６】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７】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８】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泥水工法に用いる良液作製システム
２掘削溝（掘削孔）
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
２３良液槽
２４清水槽
４１掘削泥水用泥膜形成剤
４２メタクリル酸ナトリウム塩（不飽和カルボン酸塩（ａ））
４３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））
５１単一重合体（（共）重合体（ｘ′））
５２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 good liquid preparation system and method used for a muddy water method such as an underground continuous wall method and an in-situ concrete pouring method.
[0002]
[Prior art]
In the underground continuous wall method, first, the ground is excavated in a trench shape while preventing the collapse of the groove wall with a mud for excavation called a stabilizing liquid, and then a reinforcing bar is built in the excavation groove. Then, a general procedure is to place concrete in the excavation groove through a tremy tube and replace the excavated mud with concrete.
[0003]
In order to stabilize the groove wall, the mud for excavation used in such an underground continuous wall method is basically required to have good wall-forming properties, and in terms of slurry transportation, It is desirable to maintain a low viscosity within a range where liquid escape is prevented. In addition, it is required to have cement resistance because of the concrete replacement in the subsequent process.
[0004]
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.
[0005]
On the other hand, in the underground continuous wall method, fine particles of excavated soil suspend with the components in the excavating mud and settle to the bottom of the groove to form so-called slime, which reduces the quality of underwater concrete. Not only that, it is easily compressed by the load of the placed concrete, which causes a decrease in the bearing capacity and settlement of the underground continuous wall.
[0006]
Therefore, depending on the earthquake resistance required for the superstructure and the generation status of the slime, it may be necessary to remove the slime in advance before placing the concrete. However, when the excavation depth is deep, the slime sinks. Since it takes a long time, it is often the case that the mud for excavation in the excavation groove is replaced with newly mud mud.
[0007]
According to such a method, since the underwater concrete is cast using a muddy water containing no slime component as a stable liquid, it is possible to construct a high quality underground continuous wall. Such a stabilizing solution is called a good solution.
[0008]
Here, the good liquid for replacing the muddy water after completion of excavation is, of course, bentonite, CMC, polymer agent because it is necessary to prevent the groove wall from collapsing as a stabilizing liquid during the placement of underwater concrete. It is made in the same way as the mud for drilling using the mud making material.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, since all the mud-making materials such as bentonite are powder, a mud-planting plant consisting of a stockyard for storing them and a kneading mixer for dissolving them becomes indispensable. When sufficient space could not be secured on the plant site, the plant configuration was complicated, causing problems that hindered vehicle traffic on the site.
[0010]
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 effort to dissolve, and as a result, a good liquid is produced. There was also a problem that it took time naturally.
[0011]
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and eliminates the mud plant by eliminating the need for a stock yard and a kneading mixer, which are indispensable for producing good liquid, and makes good liquid easily and easily. It is an object of the present invention to provide a good liquid production system and method for use in a muddy water construction method.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the good liquid production system used in the mud construction method according to the present invention is the earth and sand that separates and removes coarse particles of the excavated sediment from the pumped mud pumped from the borehole as described in claim 1. A separation means, a good liquid tank for storing muddy water from which coarse particles have been removed by the earth and sand separation means, a fresh water tank for storing fresh water replenished to the good liquid tank, and the good liquid tank are added. Mud film forming agent for drilling mud The drilling mud is formed such that the mud film forming agent for drilling mud is in a liquid state and has a predetermined dispersibility and wall-forming property by being combined with fine particles of the drilling earth and sand. Mud film forming agent, unsaturated carboxylic acid and / or salt thereof (a), 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.
[0013]
Further, the good liquid production system used in the mud construction method according to the present invention includes a soil separation means for separating and removing coarse particles of excavated soil from the pumped mud pumped from the excavation hole, and the coarse particle content by the soil separation means. Added to the good liquid tank for storing the removed muddy water, the fresh water tank for storing the fresh water supplied to the good liquid tank, and the good liquid tank Mud film forming agent for drilling mud The drilling mud is formed such that the mud film forming agent for drilling mud is in a liquid state and has a predetermined dispersibility and wall-forming property by being combined with fine particles of the drilling earth and sand. A mud film forming agent for drilling mud, 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.
[0014]
In addition, the good liquid production system used in the mud construction method according to the present invention stores the liquid drilling mud dispersant in the storage tank, and the drilling mud dispersant is a polysiloxane having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000. It is composed of at least one of acrylate, polymethacrylate or copolymers thereof, or sodium carbonate.
[0015]
Moreover, the good liquid preparation method used for the mud construction method according to the present invention is, as described in claim 4, after separating and removing coarse particles of excavated sediment from the pumped muddy water pumped from the drilling hole, The removed muddy water is stored, diluted with fresh water to the muddy water, and diluted with the diluted muddy water. Mud film forming agent for drilling mud Is a good liquid preparation method used in a muddy water method for preparing a good liquid for replacing the muddy water in the excavation hole, wherein the mud film forming agent for excavation mud is liquid and It is constituted so as to have a predetermined dispersibility and wall-forming property by linking, and the mud film forming agent for drilling mud is composed of 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 A good liquid preparation method used for the muddy water method characterized by this.
[0016]
Moreover, the good liquid preparation method used for the mud construction method according to the present invention separates and removes the coarse particles of the excavated soil from the pumped mud pumped from the drilling hole, and then stores the mud from which the coarse particles have been removed, The fresh water is diluted with fresh water and diluted. Mud film forming agent for drilling mud Is a good liquid preparation method used in a muddy water method for preparing a good liquid for replacing the muddy water in the excavation hole, wherein the mud film forming agent for excavation mud is liquid and It is configured to have a predetermined dispersibility and wall-forming property by tying together, the mud film forming agent for drilling mud, the mud film forming agent for drilling mud, and the mud film forming agent for drilling mud are unsaturated. Carboxylic acid and / or 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.
[0017]
Further, the good liquid preparation method used in the mud construction method according to the present invention includes adding a liquid drilling mud dispersant to the dilution water, and adding the drilling mud dispersant to a polysiloxane having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000. It is composed of at least one of acrylate, polymethacrylate or copolymers thereof, or sodium carbonate.
[0018]
In the muddy water methods such as the underground continuous wall method and the cast-in-place concrete pile method, the mud pressure is reduced by forming a high quality mud film (mud cake) with little drainage on the hole wall in order to stabilize the hole wall. It is necessary to effectively act on the wall, and for that purpose, a mud-making material having wall-forming properties such as bentonite, CMC, and a polymer agent has been indispensable conventionally.
[0019]
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, the drilling mud dispersant and the new drilling mud water that can secure the wall-forming property at the hole wall only with the excavated soil and water and ensure its stability Succeeded in developing a mud film forming agent.
[0020]
Further, the present applicant has further developed a technique that eliminates the need for installing a mud plant even when slime treatment is performed by a method called good liquid replacement.
[0021]
That is, in the good liquid production system and method used for the muddy water method according to claims 1 to 6, for example, in the underground continuous wall method, the underground continuous wall is used by using a horizontal multi-axis excavator or the like. After excavating the excavation hole for constructing, the mud filled in the excavation hole is pumped up from the excavation hole, and after removing coarse particles of excavated sediment from the pumped mud water by means of sediment separation means, In the present invention, in parallel with the excavation work by the mud circulation method, the mud water from which coarse particles have been removed by the earth and sand separating means, in other words, mainly fine particles, is returned. A portion of the mud containing only the amount is stored in a good liquid tank.
[0022]
Next, during or after storage, the fresh water is added to the muddy water in the good liquid tank for dilution, and a predetermined mud film forming agent for drilling mud is added to the good liquid tank to produce a good liquid. After the good liquid is prepared, the muddy water in the drilling hole is supplied with the good liquid while the muddy water in the drilling hole is pumped up from, for example, the vicinity of the bottom while waiting for completion of the excavation. Replace with.
[0023]
In this way, the excavation hole is filled with a good liquid that has the same function as the excavation mud, that is, dispersibility and wall-forming property, and does not contain any slime.
[0024]
Here, as described above, only the fresh water for diluting the mud and the mud film forming agent for drilling mud, which are chemicals, should be added to the mud stored in the good liquid tank when producing the good liquid. These are all liquid and can be stored in a concentrated tank.
[0025]
This eliminates the need for a conventional mud plant and eliminates the need for kneading because it is liquid, and quickly and easily produces a good liquid that can replace all mud in the borehole after excavation is complete. It becomes possible.
[0026]
By the way, conventionally, it is necessary to suspend or dissolve the mud-making material such as bentonite in water with a kneading mixer in order to produce a good liquid. It is actually impossible to produce a large amount of good liquid that can be replaced at the same time as the excavation work, and it is completely different from the excavation work, for example, before the excavation work, It had to be made in advance.
[0027]
It is arbitrary how the earth and sand separating means for separating and removing the coarse particles of the excavated earth and sand is configured. For example, the earth and sand separating device for separating and removing the coarse particles, the cyclone in the form attached thereto, It is conceivable to use a centrifugal separator such as a decanter for further separating and removing fine particles of about 75 μm or less contained in the over mud.
[0028]
In addition, regarding the muddy water to be stored in the good liquid tank, that is, the muddy water from which the coarse particles have been removed by the sediment separator, how to set the classification point of the coarse particles is arbitrary, for example, as described above In the configuration example of the earth and sand separating means, over mud water from the cyclone, that is, mud water from which earth particles of about 75 μm or more are separated and removed may be stored in a good liquid tank, or a centrifuge such as a decanter. The muddy water from which soil particles of about 10 μm or more are separated and removed may be stored in the good liquid tank. In addition, it is desirable that the fine particle content contained in the muddy water stored in the good liquid tank is as small as possible in the soil particle diameter. In that sense, it is preferable to remove the excess muddy water from the cyclone from a centrifuge such as a decanter. It is desirable to draw out the muddy water and store it in a good liquid tank.
[0029]
It should be noted that the drilling mud used for circulation may be produced using bentonite, CMC, dispersant, polymer agent, etc. as a mud producing material as in the conventional case, but produced in the same manner as the good liquid according to the present invention. This can be used as drilling mud.
[0030]
In such a case, the mud film forming agent for drilling mud used in the present invention is in a liquid state, and it is possible to produce a drilling mud having dispersibility and wall-forming properties simply by mixing them with the drilling soil and water. Therefore, as explained with respect to the good liquid, the stockyard and the kneading mixer, which are indispensable for powdered mud materials such as bentonite, are no longer necessary, and the conventional mud-making material in powder form is suspended in water. Unlike the case where it is dissolved, the drilling mud can be produced quickly and easily.
[0031]
The mud film forming agent for drilling mud used in the present invention is liquid and has a predetermined dispersibility and wall-forming property by being combined with fine particles of the drilling earth and sand, and unsaturated carboxylic acid and / or 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 To make it unnecessary as a mud material 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 By configuring with Bentonite and CMC are made unnecessary as mud materials. .
[0032]
About such a mud film forming agent for drilling mud, since it has a certain dispersibility and wall-forming property, it may be used alone, A liquid dispersing agent for drilling mud composed of at least one of polyacrylate, polymethacrylate, copolymers thereof or sodium carbonate having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14000 is stored in a storage tank, When the drilling mud dispersant is used in combination with a drilling mud film forming agent In particular, the excellent wall-forming properties of the drilling mud film forming agent combined with the excellent cement resistance of the drilling mud dispersant is particularly prominent when used in the underground continuous wall construction method or on-site concrete pile construction method. There are various effects.
[0033]
That is, in the underground continuous wall method and the like, after replacing the muddy water for excavation in the excavation hole with the good liquid according to the present invention, the good liquid is replaced with the concrete while placing the concrete underwater, Calcium ions are eluted from the cast concrete and the calcium ion concentration in the good liquid rises, but if the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are used in combination, the calcium ion concentration Since the decrease in dispersibility is suppressed by the dispersant for drilling mud, the wall-forming property and low viscosity are maintained well even during the placement of underwater concrete.
[0034]
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.
[0035]
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.
[0036]
As the solvent, for example, water, isopropyl alcohol, toluene, ethylene dichloride, methyl ethyl ketone, or a mixture thereof can be used.
[0037]
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.
[0038]
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.
[0039]
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 polymerization, or the copolymer may be neutralized after polymerization. Examples of the neutralizing agent include alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide and sodium hydroxide, ammonium hydroxide, ammonia and the like.
[0040]
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).
[0041]
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.
[0042]
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.
[0043]
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.
[0044]
(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.
[0045]
Examples of the aliphatic dihydric alcohol having 2 to 4 carbon atoms include ethylene glycol, propylene glycol, and 1,4-butanediol.
[0046]
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
[0047]
Examples of phenols include phenol and ethylphenol. Examples of the araliphatic alcohol include benzyl alcohol.
[0048]
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.
[0049]
The mass ratio of the monoester (b) constituting the copolymer (x) and the number average molecular weight of the copolymer (x) are arbitrary, but the monoester (b) constituting the copolymer (x) ) Is 1 to 40% and the copolymer (x) has a number average molecular weight of 5,000 to 100,000, it is possible to obtain high wall-forming properties and low viscosity.
[0050]
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).
[0051]
(C1) Amide group-containing ethylenically unsaturated monomer: (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, etc.
[0052]
(C2) (Meth) acrylic acid alkyl esters (alkyl group having 1 to 12 carbon atoms): methyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, etc.
[0053]
(C3) Ethylenically unsaturated monomer having a hydroxyl group: hydroxyalkyl (1 to 4 carbon atoms) (meth) acrylate [eg, hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, etc.]
[0054]
(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.
[0055]
(C5) Quaternary ammonium group-containing ethylenically unsaturated monomer: (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride, etc.
[0056]
Among these (c1) to (c5), preferred are (c2) to (c4).
[0057]
Moreover, the mass% of the other monomer (c) unit which comprises copolymer (X) is 30% or less normally, Preferably it is 20% or less.
[0062]
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) is added as a monomer to a predetermined solvent, and then polymerized at 50 to 150 ° C. under normal pressure or pressure.
[0063]
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.
[0064]
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]
The (co) polymer (x ′) may be a single polymer having only (a) as a monomer as described above, or (a) as a main structural unit (70% by mass or more), Other monomers other than a), for example, monoester (b) which is the monomer of claims 1 to 3, and other monomers (c) as a copolymer are used as a copolymer. You can also. Although it will not specifically limit as (c) if it can be copolymerized, For example, said (c1)-(c5) is mentioned.
[0066]
Preferred among (c1) to (c5) are (c2) to (c4).
[0067]
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.
[0068]
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 4 at an arbitrary ratio (for example, the mass ratio is 99: 1 to 1:99). Is possible.
[0069]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a good liquid production system and method used in the mud construction method according to the present invention will be described below 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.
[0070]
(First embodiment)
[0071]
FIG. 1 is an overall view showing a good liquid production system used in the mud construction method according to the present embodiment. As can be seen from the figure, the good liquid production system 1 used in the mud construction method according to the present embodiment is an excavation groove as an excavation hole excavated by a horizontal multi-axis excavator 3 in order to construct an underground continuous wall. 2 is provided with a sediment separator 4 as a sediment separating means for separating and removing coarse particles of excavated sediment from the pumped muddy water 2 and a decanter 5 as a centrifuge.
[0072]
The earth and sand separating device 4 drives coarse pumping mud pump 10 built in the horizontal multi-axis excavator 3 and coarse particles of excavated earth and sand from the pumped mud water pumped from the inside of the excavation groove 2 through the mud pipe 11. A portion is separated and removed, and this is discarded in the earth and sand pit 12, and the attached cyclone over mud water, that is, mud water from which soil particles of about 75 μm or more are substantially removed is stored in the circulation tank 13. It is like that.
[0073]
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. .
[0074]
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. In addition, a pipe 26 is connected to the over mud water discharge port of the decanter 5 and a pipe 28 is branched from the pipe, and the discharge side of the pipe is connected to the circulation tank 13 described above. The mud containing only the granule is returned to the excavation groove 2 for circulation.
[0075]
Here, in the present embodiment, the pipe 26 connected to the over mud water discharge port of the decanter 5 is connected to the good liquid tank 23 via the valve 27, and in the conventional case, all is returned into the excavation groove 2. Thus, the muddy water containing fine particles of about 10 μm or less that has been circulated can be stored in the good liquid tank 23.
[0076]
On the other hand, the good liquid production system according to this embodiment includes a storage tank 6 in which a mud film forming agent for drilling mud and a dispersant for drilling mud added to the good liquid tank 23 are stored, and sodium carbonate (sodium carbonate). A storage tank 7 in which an aqueous solution is stored, a fresh water tank 8 for drug dilution, and a mixing tank 9 are separately provided. A pump 15 connected to the storage tank 6, a pump 17 connected to the storage tank 7, and drug dilution By driving the pumps 19 connected to the fresh water tank 8 respectively, the drilling mud dispersant, the drill mud film forming agent, the sodium carbonate aqueous solution, and the chemical dilution fresh water are passed through the pipe 16, the pipe 18, and the pipe 20. These are fed to the mixing tank 9 and mixed in the mixing tank 9 to produce a mixed solution. The mixing tank 9 may be provided with a stirring mechanism (not shown) as necessary.
[0077]
Here, the pump 21 and the pipe 22 are connected to the mixing tank 9 and the tip of the pipe is branched in two directions. The pipe 31 is connected to the one through the valve 29 and the pipe 32 is connected to the other through the valve 30. They are connected to each other, and by opening the valve 29, the mixed liquid is pumped to the excavation groove 2, and by opening the valve 30, the mixed liquid can be added to the good liquid tank 23.
[0078]
Further, a fresh water tank 24 is connected to the good liquid tank 23, and when the mixed liquid from the mixing tank 9 is added to the decanter over mud stored in the good liquid tank 23, it is diluted by adding fresh water thereto. The good liquid can be produced, and the produced good liquid is driven into the excavation groove 2 where excavation is completed through the pipe 34 by driving the pump 33 connected to the good liquid tank 23. It comes to supply.
[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 41 for drilling mud, in which unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a) is composed of sodium methacrylate salt 42 and monoester (b) is composed of methoxypolyethylene glycol methacrylate 43. 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 the good liquid production system 1 used for the mud construction method according to the present embodiment, the excavation groove 2 for excavating the underground continuous wall using the horizontal multi-axis excavator 3 is excavated as in the prior art. After the mud filled in the groove 2 is pumped up from the excavation groove 2, the coarse particles of the excavated sediment are separated and removed by the sediment separator 4 and the decanter 5, which are sediment separators, and then the excavated groove 2. Excavation proceeds in a mud circulation system that returns to the inside again. In this embodiment, in parallel with the excavation work by the mud circulation system, the valve 27 is opened at any time, so that the over mud water from the decanter 5, that is, about 10 μm. Muddy water containing only the following fine particles is stored in the good liquid tank 23.
[0086]
On the other hand, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are mixed with an aqueous sodium carbonate solution and fresh water in the mixing tank 9 to prepare a mixed solution. During excavation, the mixed liquid is added to the excavation mud in the excavation groove 2 through the pipe 31 by opening the valve 29.
[0087]
In this way, the drilling mud film forming agent and drilling mud dispersant used in the present embodiment can be used in the mud together with fine particles of 10 μm or less mainly composed of clay, for example, instead of conventional bentonite. Disperses and maintains a low viscosity, and by the excellent wall-forming action of the mud film forming agent for drilling mud, a good quality mud cake with a small amount of filtered water (permeability coefficient) is formed on the face and groove wall. Stabilize.
[0088]
Moreover, while opening the valve | bulb 30, while adding the liquid mixture in the mixing tank 9 to the good liquid tank 23 via the piping 32, the fresh water in the fresh water tank 24 is added and diluted, and a good liquid is produced.
[0089]
The mixed liquid may be added to the good liquid tank 23 during or after the over mud water from the decanter 5 may be stored. 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.
[0090]
After the good liquid is produced, after the completion of excavation, the muddy water in the excavation groove 2 is pumped from, for example, the vicinity of the bottom, and the good liquid produced in the good liquid tank 23 is excavated through the pipe 34 to the excavation groove. By supplying it into 2, the muddy water in the excavation groove 2 is replaced with a good liquid.
[0091]
In this way, the excavation groove 2 is filled with a good liquid having the same function as the excavation mud, that is, dispersibility and wall-forming property, and containing no slime.
[0092]
As described above, according to the good liquid production system and method according to the present embodiment, the decanter over mud containing fine particles is stored in the good liquid tank 23, and the mud film forming agent for drilling mud that is liquid in this is stored. In addition, since a good liquid was prepared by adding a dispersing agent for drilling mud and fresh water for diluting them, a kneading mixer and a stock yard were installed as in the past, and time-consuming dissolution using the kneading mixer was performed. Even if the operation is not performed, the good liquid can be easily produced simply by mixing in the mixing tank 9 and adding to the good liquid tank 23.
[0093]
Accordingly, it is not necessary to install a conventional mud production plant, and it is possible to quickly and easily produce a good liquid that can replace all the mud in the excavation groove 2 after excavation is completed.
[0094]
By the way, conventionally, it is necessary to suspend or dissolve the mud-making material such as bentonite in water with a kneading mixer in order to produce a good liquid, so that all mud water in the excavation groove 2 can be replaced. It is actually impossible to produce a large amount of good liquid at the same time as excavation work. For example, the good liquid is produced in advance in a mud plant before performing the excavation work. I was forced to do it.
[0095]
On the other hand, according to the present embodiment, the good liquid can be produced simultaneously with the excavation work, so there is no risk of delaying the concrete placing work, and the construction period of the underground continuous wall can be shortened. Greatly contribute.
[0096]
Further, according to the good liquid production system and method used in the mud construction method according to the present embodiment, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are used in combination. Combined with the excellent wall-forming property of the 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 construction method and on-site concrete pile construction method.
[0097]
That is, in the underground continuous wall method and the like, after replacing the muddy water for excavation in the excavation hole with the good liquid according to the present invention, the good liquid is replaced with the concrete while placing the concrete underwater, Calcium ions are eluted from the cast concrete and the calcium ion concentration in the good liquid rises, but if the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are used in combination, the calcium ion concentration Since the decrease in dispersibility is suppressed by the dispersant for drilling mud, the wall-forming property and low viscosity are maintained well even during the placement of underwater concrete.
[0098]
In the present embodiment, the muddy water stored in the good liquid tank 23 is drawn out from the decanter 5, but may be drawn out from the cyclone over mud water as long as fine particles of about 75 μm or less may be used.
[0099]
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, but cement resistance is obtained only by the mud film forming agent for drilling mud. Can be omitted, the drilling mud dispersant may be omitted.
[0100]
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.
[0101]
Moreover, in this embodiment, the diluting fresh water tank 8 and the mixing tank 9 are provided on the assumption that the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are diluted. The chemical dilution fresh water tank 8 and the mixing tank 9 may be omitted as long as the quality related to the added amount can be ensured even if added.
[0102]
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.
[0103]
Although not particularly mentioned in the present embodiment, an intermediate storage tank is installed on the downstream side of the mixing tank 9, the mixed liquid is temporarily stored in the intermediate storage tank, and then the mixed liquid in the intermediate storage tank is excavated. You may make it pressure-feed to the groove | channel 2 or the good liquid tank 23. FIG.
[0104]
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.
[0105]
Further, in the present embodiment, as the drilling mud used for circulation, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are added to the mud containing fine particles as in the case of the good liquid of the present embodiment. However, instead of this, the drilling mud may be produced using bentonite, CMC, a dispersant, a polymer agent, or the like as a mud producing material.
[0106]
FIG. 3 is an overall view showing a case where the drilling mud is produced from a conventional mud-making material. The drilling mud film forming agent and the drilling mud dispersant used in this embodiment are used as drilling mud. Is not used, the piping 31 to the excavation groove 2 is omitted, and as described above, the storage tank 7, the chemical dilution fresh water tank 8, and the mixing tank 9 are also omitted.
[0107]
Even in such a case, the decanter over mud containing fine particles is stored in the good liquid tank 23, and the liquid drilling mud film forming agent and the drilling mud dispersing agent stored in the storage tank 6 are stored therein. In addition, a good liquid is produced, and the operational effects are also the same as in the above-described embodiment, and thus detailed description thereof is omitted here.
[0108]
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.
[0109]
Further, in this embodiment, the muddy water in the circulation tank 13 is returned directly into the excavation groove 2. However, as a safety measure when the earth and sand separator 4 or the decanter 5 becomes inoperable, the downstream of the circulation tank 13. A desired number of mud tanks may be installed and stored on the side, and the mud water in the mud tank may be returned to the excavation groove 2.
[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]

[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. 4 shows an experimental result when no cement is added to the above-described excavation mud. 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) where the drilling mud dispersant is used in combination with the mud film forming agent.
[0129]
Next, the experimental results when 1% and 5% of cement are added to the excavation mud are shown in FIGS. 5 (a) and 5 (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, the good liquid production system used for the mud construction method 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, as with the good liquid production system described in the first embodiment, the good liquid production system according to the second embodiment is an excavation hole excavated by the horizontal multi-axis excavator 3 in order to construct an underground continuous wall. The decanter 5 includes a sediment separator 4 as a sediment separator and a decanter 5 as a centrifuge, and separates and removes coarse particles of the sediment from the pumped muddy water pumped up from the excavation groove 2. By connecting the pipe 26 connected to the outlet to the good liquid tank 23 via the valve 27, mud water containing fine particles of about 10 μm or less can be stored in the good liquid tank 23, and A storage tank 6 in which a mud film forming agent for drilling mud and a dispersant for drilling mud added to the good liquid tank 23 are stored, a storage tank 7 in which an aqueous sodium carbonate (sodium carbonate) solution is stored, and for drug dilution Fresh water tank 8 and mixing 9, and a pump 15 connected to the storage tank 6, a pump 17 connected to the storage tank 7, and a pump 19 connected to the chemical dilution fresh water tank 8, respectively. In addition, the mud film forming agent for drilling mud, sodium carbonate aqueous solution, and fresh water for chemical dilution are pumped to the mixing tank 9 through the pipe 16, the pipe 18, and the pipe 20, respectively, and mixed in the mixing tank 9 to obtain the mixed solution. In addition, the mixed liquid in the mixing tank 9 can be pumped to the excavation groove 2 and added to the good liquid tank 23 to form a mud film for drilling mud. Except for the difference in the chemical composition of the agent and the dispersant for drilling mud, the configuration is exactly the same as that of the good liquid production system according to the first embodiment. Therefore, further detailed description 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. 6 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 52. A drilling mud film forming agent 51 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 2.5 million, taking into account the empirical safety factor in consideration of experimental errors and the like.
[0138]
On the other hand, the mud film forming agent 51 for drilling mud is preferably used with a concentration of 20 to 30% by weight added to the mud, but in such a concentration range, when the weight average molecular weight Mw exceeds 1 million, 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 51 for drilling mud is set to 500,000 to 1,000,000 from the viewpoint of such an addition workability. Further, it is optimal to set the weight average molecular weight Mw of the mud film forming agent 51 for drilling mud to 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]
In the good liquid production system 1 used for the mud construction method according to the present embodiment, the excavation groove 2 for excavating the underground continuous wall using the horizontal multi-axis excavator 3 is excavated as in the prior art. After the mud filled in the groove 2 is pumped up from the excavation groove 2, the coarse particles of the excavated sediment are separated and removed by the sediment separator 4 and the decanter 5, which are sediment separators, and then the excavated groove 2. Excavation proceeds in a mud circulation system that returns to the inside again. In this embodiment, in parallel with the excavation work by the mud circulation system, the valve 27 is opened at any time, so that the over mud water from the decanter 5, that is, about 10 μm. Muddy water containing only the following fine particles is stored in the good liquid tank 23.
[0142]
On the other hand, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are mixed with an aqueous sodium carbonate solution and fresh water in the mixing tank 9 to prepare a mixed solution. During excavation, the mixed liquid is added to the excavation mud in the excavation groove 2 through the pipe 31 by opening the valve 29.
[0143]
In this way, the drilling mud film forming agent and drilling mud dispersant used in the present embodiment can be used in the mud together with fine particles of 10 μm or less mainly composed of clay, for example, instead of conventional bentonite. Disperses and maintains a low viscosity, and by the excellent wall-forming action of the mud film forming agent for drilling mud, a good quality mud cake with a small amount of filtered water (permeability coefficient) is formed on the face and groove wall. Stabilize.
[0144]
Moreover, while opening the valve | bulb 30, while adding the liquid mixture in the mixing tank 9 to the good liquid tank 23 via the piping 32, the fresh water in the fresh water tank 24 is added and diluted, and a good liquid is produced.
[0145]
The mixed liquid may be added to the good liquid tank 23 during or after the over mud water from the decanter 5 may be stored. 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.
[0146]
After the good liquid is produced, after the completion of excavation, the muddy water in the excavation groove 2 is pumped from, for example, the vicinity of the bottom, and the good liquid produced in the good liquid tank 23 is excavated through the pipe 34 to the excavation groove. By supplying it into 2, the muddy water in the excavation groove 2 is replaced with a good liquid.
[0147]
In this way, the excavation groove 2 is filled with a good liquid having the same function as the excavation mud, that is, dispersibility and wall-forming property, and containing no slime.
[0148]
As described above, according to the good liquid production system and method according to the present embodiment, the decanter over mud containing fine particles is stored in the good liquid tank 23, and the mud film forming agent for drilling mud that is liquid in this is stored. In addition, since a good liquid was prepared by adding a dispersing agent for drilling mud and fresh water for diluting them, a kneading mixer and a stock yard were installed as in the past, and time-consuming dissolution using the kneading mixer was performed. Even if the operation is not performed, the good liquid can be easily produced simply by mixing in the mixing tank 9 and adding to the good liquid tank 23.
[0149]
Accordingly, it is not necessary to install a conventional mud production plant, and it is possible to quickly and easily produce a good liquid that can replace all the mud in the excavation groove 2 after excavation is completed.
[0150]
By the way, conventionally, it is necessary to suspend or dissolve the mud-making material such as bentonite in water with a kneading mixer in order to produce a good liquid, so that all mud water in the excavation groove 2 can be replaced. It is actually impossible to produce a large amount of good liquid at the same time as excavation work. For example, the good liquid is produced in advance in a mud plant before performing the excavation work. I was forced to do it.
[0151]
On the other hand, according to the present embodiment, the good liquid can be produced simultaneously with the excavation work, so there is no risk of delaying the concrete placing work, and the construction period of the underground continuous wall can be shortened. Greatly contribute.
[0152]
Further, according to the good liquid production system and method used in the mud construction method according to the present embodiment, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are used in combination. Combined with the excellent wall-forming property of the 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 construction method and on-site concrete pile construction method.
[0153]
That is, in the underground continuous wall method and the like, after replacing the muddy water for excavation in the excavation hole with the good liquid according to the present invention, the good liquid is replaced with the concrete while placing the concrete underwater, Calcium ions are eluted from the cast concrete and the calcium ion concentration in the good liquid rises, but if the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are used in combination, the calcium ion concentration Since the decrease in dispersibility is suppressed by the dispersant for drilling mud, the wall-forming property and low viscosity are maintained well even during the placement of underwater concrete.
[0154]
In the present embodiment, the muddy water stored in the good liquid tank 23 is drawn out from the decanter 5, but may be drawn out from the cyclone over mud water as long as fine particles of about 75 μm or less may be used.
[0155]
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, but cement resistance is obtained only by the mud film forming agent for drilling mud. Can be omitted, the drilling mud dispersant may be omitted.
[0156]
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 storage tank 6 is provided with two types in total. When using two types of dispersant for drilling mud, SS-B and sodium carbonate, they may be used in a mixed state, but they may be stored separately in dedicated tanks. Absent. In such a case, the storage tank 6 has three types in total: a drilling mud dispersant, a drilling mud dispersant (SS-B), and a drilling mud dispersant (sodium carbonate only).
[0157]
Moreover, in this embodiment, the diluting fresh water tank 8 and the mixing tank 9 are provided on the assumption that the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are diluted. The chemical dilution fresh water tank 8 and the mixing tank 9 may be omitted as long as the quality related to the added amount can be ensured even if added.
[0158]
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.
[0159]
Although not particularly mentioned in the present embodiment, an intermediate storage tank is installed on the downstream side of the mixing tank 9, the mixed liquid is temporarily stored in the intermediate storage tank, and then the mixed liquid in the intermediate storage tank is excavated. You may make it pressure-feed to the groove | channel 2 or the good liquid tank 23. FIG.
[0160]
Further, in the present embodiment, as the drilling mud used for circulation, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are added to the mud containing fine particles as in the case of the good liquid of the present embodiment. However, instead of this, the drilling mud may be produced using bentonite, CMC, a dispersant, a polymer agent, or the like as a mud producing material. Note that the procedure in that case is exactly the same as that of the first embodiment described with reference to FIG. 3, and thus the description thereof is omitted here.
[0161]
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.
[0162]
Further, in this embodiment, the muddy water in the circulation tank 13 is returned directly into the excavation groove 2. However, as a safety measure when the earth and sand separator 4 or the decanter 5 becomes inoperable, the downstream of the circulation tank 13. A desired number of mud tanks may be installed and stored on the side, and the mud water in the mud tank may be returned to the excavation groove 2.
[0163]
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. .
[0164]
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.
[0165]
【Example】
Next, the mud film forming agent 51 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.
[0166]
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 51.
[0167]
Table 4 shows the wall-forming property (ml), viscosity (concentration: 25% by mass) of the single polymer 51 when the weight average molecular weight Mw is changed, and mud viscosity (mPa · s) when mixed with mud. It is a thing.
[0168]
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.
[0169]
However, the following columns are used.
Column: TSKgel α-3000 + TSKgel α-6000
[0170]
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.
[0171]
Further, the muddy water before the addition of the single polymer 51 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.
[0172]
[Table 4]

[0173]
In the same table, the blank marked is the case of only muddy water, and the marked examples 1 ′ to 9 ′ are the single polymer 51 having a filtrate amount of 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 drainage of the single polymer 51 exceeded 5 ml. For comparison with the prior art, the case of using CMC is also shown as Comparative Example 4 ′.
[0174]
FIG. 7 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.
[0175]
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.
[0176]
The production process of the single polymer 51 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 nitrogen substitution, 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 simultaneously 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.
[0177]
Next, the single polymer 51 according to Example 5 ′ described above is added to the muddy water together with the drilling muddy water dispersant to produce the muddy water for drilling according to the present embodiment, and 5% of cement is added to the muddy water 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 51 and the case where both were used together with the single polymer 51 were examined.
[0178]
The experimental results are shown in Table 5 and FIG.
[0179]
[Table 5]

[0180]
As can be seen from these charts, when the drilling mud dispersing agent is used in combination with the single polymer 51 (three 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 51 is used alone (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.
[0181]
【The invention's effect】
As described above, according to the good liquid production system and method used in the mud construction method according to the present invention, the decanter over mud containing fine particles is stored in the good liquid tank, and this is a liquid mud film for drilling mud. Since a good liquid was prepared by adding a forming agent and a drilling mud dispersion and fresh water for diluting them, a kneading mixer and a stock yard were installed as in the past, and the trouble of using the kneading mixer was Even if this melting operation is not performed, the good liquid can be easily produced simply by mixing in the mixing tank and adding to the good liquid tank.
[0182]
Therefore, it is not necessary to install a conventional mud production plant, and it is possible to quickly and easily produce a good liquid that can replace all the mud in the borehole after completion of excavation.
[0183]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view showing a good liquid production system used in a mud construction method 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 an overall view showing a good liquid production system used in a mud construction method according to a modification.
FIG. 4 is a graph showing experimental results related to a good liquid production system and method used in the muddy water method according to the present embodiment.
FIG. 5 is a graph showing experimental results regarding a good liquid production system and method used in the muddy water method according to the present embodiment.
FIG. 6 is a chemical structural formula showing a mud film forming agent for drilling mud used in the second embodiment.
FIG. 7 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. 8 is a graph showing the alkali resistance of a drilling mud dispersant used in the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Good liquid production system for mud construction
2 excavation groove (drilling hole)
4 earth and sand separator (earth and sand separating means)
5 Decanter (sediment separation means)
6 Storage tank
23 Good liquid tank
24 fresh water tank
41 Mud film former for drilling mud
42 Sodium methacrylate (unsaturated carboxylate (a))
43 Methoxypolyethylene glycol methacrylate (monoester (b))
51 Single polymer ((co) polymer (x ′))
52 Sodium acrylate (unsaturated carboxylate (a))

Claims

Sediment separation means for separating and removing coarse particles of excavated sediment from the pumped muddy water pumped up from the drilling hole, a good liquid tank for storing mud water from which coarse particles have been removed by the sediment separation means, and the good liquid tank A fresh water tank for storing fresh water to be replenished and a storage tank for storing a mud film forming agent for drilling mud added to the good liquid tank. It is configured to have a predetermined dispersibility and wall-forming property by being combined with fine particles of earth and sand, and the mud film forming agent for drilling mud is used as unsaturated carboxylic acid and / or salt thereof (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 good liquid production system used in a muddy water construction method characterized in that bentonite and CMC are made unnecessary as a mud production material by setting the molecular weight to 5000 to 100,000 .

Sediment separation means for separating and removing coarse particles of excavated sediment from the pumped muddy water pumped up from the drilling hole, a good liquid tank for storing mud water from which coarse particles have been removed by the sediment separation means, and the good liquid tank A fresh water tank for storing fresh water to be replenished and a storage tank for storing a mud film forming agent for drilling mud added to the good liquid tank. It is constituted so as to have a predetermined dispersibility and wall-forming property by being combined with fine particles of earth and sand, the mud film forming agent for drilling mud, the mud film forming agent for drilling mud, and unsaturated carboxylic acid and / or Alternatively, it is composed of bentonite and CMC as a mud-making material by comprising only a (co) polymer (x ′) having a weight average molecular weight Mw of 200,000 to 3 million only having the salt (a) as a structural unit. good solution prepared cis used to the in mud method characterized by Beam.

A liquid drilling mud dispersant is stored in the storage tank, and the drilling mud dispersant is a polyacrylate, polymethacrylate or copolymer thereof or carbonic acid having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000. The good liquid preparation system used for the muddy construction method of Claim 1 or Claim 2 comprised with at least any one of sodium.

After separating and removing the coarse particles of the excavated sediment from the pumped mud pumped from the drilling hole, the mud from which the coarse particles have been removed is stored, diluted with fresh water added to the mud and drilled mud A method for producing a good liquid for use in a muddy water method for adding a mud film forming agent to replace the muddy water in the drilling hole, wherein the mud film forming agent for drilling mud is liquefied and excavated sediment It is comprised so that it may have a predetermined dispersibility and wall-forming property by combining with the fine grain part of this, and the said mud film formation agent for drilling mud is made into unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a), and unsaturated carboxylic acid. 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 good liquid preparation method used in a muddy water construction method characterized in that bentonite and CMC are made unnecessary as mud-making materials by setting the molecular weight to 5,000 to 100,000 .

After separating and removing the coarse particles of the excavated sediment from the pumped mud pumped from the drilling hole, the mud from which the coarse particles have been removed is stored, diluted with fresh water added to the mud and drilled mud A method for producing a good liquid for use in a muddy water method for adding a mud film forming agent to replace the muddy water in the drilling hole, wherein the mud film forming agent for drilling mud is liquefied and excavated sediment It is constituted so as to have a predetermined dispersibility and wall-forming property by being combined with fine particles of the drilling mud, the mud film forming agent for drilling mud, the mud film forming agent for drilling mud, and the mud film forming for drilling mud agent, by unsaturated carboxylic acid and / or a weight-average molecular weight Mw to a salt thereof (a) only a constituent unit is composed only of the 200000-3000000 (co) polymer (x '), bentonite and It is characterized by being unnecessarily configure CMC as Sakudoro material Good solution manufacturing method used in the muddy water method.

A liquid drilling mud dispersant is added to the dilution water, and the drilling mud dispersant is added to a polyacrylate, polymethacrylate or copolymer thereof or carbonic acid having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000. The good liquid preparation system used for the mud construction method of Claim 4 or Claim 5 comprised with at least any one of sodium.