JPH01121396A - シールド掘削工事用泥漿組成物 - Google Patents
シールド掘削工事用泥漿組成物Info
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- JPH01121396A JPH01121396A JP62277368A JP27736887A JPH01121396A JP H01121396 A JPH01121396 A JP H01121396A JP 62277368 A JP62277368 A JP 62277368A JP 27736887 A JP27736887 A JP 27736887A JP H01121396 A JPH01121396 A JP H01121396A
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
- E21D9/0642—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining the shield having means for additional processing at the front end
- E21D9/0678—Adding additives, e.g. chemical compositions, to the slurry or the cuttings
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はシールド掘削工事用泥漿組成物に関する。
（従来の技術）
地下鉄、地下道路、下水道等の構築に必要なシールド掘
削工事は、地盤の状況（地質や地下水の状況）に応じて
種々なる工法が開発されているが、それぞれ短所・長所
があり、工事対象地盤の状況により適宜最適な工法が採
用されている。この工法の一つである泥漿シールド工法
は、設備投資が比較的少なく、コスト的に有利であるが
、滞水砂礫層地盤の掘削の場合地下水圧による土砂の坑
内噴発発生の問題がある。又、通常必ずモンモリロナイ
ト系粘土鉱物を使用するので、掘削土砂の廃棄の問題が
ある。
削工事は、地盤の状況（地質や地下水の状況）に応じて
種々なる工法が開発されているが、それぞれ短所・長所
があり、工事対象地盤の状況により適宜最適な工法が採
用されている。この工法の一つである泥漿シールド工法
は、設備投資が比較的少なく、コスト的に有利であるが
、滞水砂礫層地盤の掘削の場合地下水圧による土砂の坑
内噴発発生の問題がある。又、通常必ずモンモリロナイ
ト系粘土鉱物を使用するので、掘削土砂の廃棄の問題が
ある。
前者の問題は、従来から対策を迫られており、掘削施工
上又はシールド機の機構上から対処してきているが、必
ずしも完全には解決されていない。後者の問題は、泥漿
材としてモンモリロナイト系粘土鉱物を使うため掘削土
砂がアルカリ性を呈し、かつ地下水が多い場合は含水率
が高くなりヘドロ状になるため産業廃棄物の扱い・を受
け、廃棄処理コストが高くつくのみならず、近年土槽て
場に余裕がなくなシ、廃棄問題の深刻さが急速に高まっ
てきている。
上又はシールド機の機構上から対処してきているが、必
ずしも完全には解決されていない。後者の問題は、泥漿
材としてモンモリロナイト系粘土鉱物を使うため掘削土
砂がアルカリ性を呈し、かつ地下水が多い場合は含水率
が高くなりヘドロ状になるため産業廃棄物の扱い・を受
け、廃棄処理コストが高くつくのみならず、近年土槽て
場に余裕がなくなシ、廃棄問題の深刻さが急速に高まっ
てきている。
（発明が解決しようとしている問題点）泥漿シールド掘
削工事に従来から使用されている泥漿材は、モンモリロ
ナイト系粘土鉱物と微粉末の無機質増量材の適当量を水
にて混練し、適度な粘性を持たせたものである。この泥
漿の注入目的はシールド機カッタチャンバー内に導入さ
れた掘削土砂の流動性を高め、かつ土砂の間隙に充満し
、適度な止水性を付与することにより、掘削工砂のスム
ースな排出を行わしめることにある。然るに地下水の多
い滞水砂礫層地盤においては、時として坑内噴発の事故
が発生するが、この噴発現象の原因を種々考察した結果
、切羽およびカッタチャンバーにおける地下水との接触
により泥漿が希釈され、その結果粘性が著しく低下し、
必要なスクリュウコンベヤ内の止水性が喪失し、地下水
圧に抗しきれず、噴発するものと推察し、水希釈により
粘性低下の起り難い泥漿材組成の開発が必要と１判断し
た。
削工事に従来から使用されている泥漿材は、モンモリロ
ナイト系粘土鉱物と微粉末の無機質増量材の適当量を水
にて混練し、適度な粘性を持たせたものである。この泥
漿の注入目的はシールド機カッタチャンバー内に導入さ
れた掘削土砂の流動性を高め、かつ土砂の間隙に充満し
、適度な止水性を付与することにより、掘削工砂のスム
ースな排出を行わしめることにある。然るに地下水の多
い滞水砂礫層地盤においては、時として坑内噴発の事故
が発生するが、この噴発現象の原因を種々考察した結果
、切羽およびカッタチャンバーにおける地下水との接触
により泥漿が希釈され、その結果粘性が著しく低下し、
必要なスクリュウコンベヤ内の止水性が喪失し、地下水
圧に抗しきれず、噴発するものと推察し、水希釈により
粘性低下の起り難い泥漿材組成の開発が必要と１判断し
た。
第二の問題は、モンモリロナイト系粘土鉱物使用による
排出土砂がアルカリ性であること並びに含水率が大きく
ヘドロ状を呈することが産業廃棄物扱いの理由であるの
で、この二点を解決しなければならない。
排出土砂がアルカリ性であること並びに含水率が大きく
ヘドロ状を呈することが産業廃棄物扱いの理由であるの
で、この二点を解決しなければならない。
（問題を解決するための手段）
本発明者は、泥漿の水希釈による粘性低下挙動を種々検
討した結果次のような事実を発見した。
討した結果次のような事実を発見した。
従来から使用されてきたモンモリロナイト系粘土鉱物と
無機質増量材の組み合わせでは、水希釈による粘性低下
が起こり易い。例えば、見掛は粘度６０００ ｃｐｓ
（以下見掛は粘度はＢ型粘度計によりローター回転数６
Ｑ ｒｐｍで測定した数値で表すものとする）の泥漿
をつくシ、容積比で２０％の水を加え希釈（これを２０
％割り水と呼称する）すると、使用するベントナイトの
種類や増量材の材質により低下率は若干具なるが、およ
そ８０００ｃｐｓ以下に低下することが多い。このこと
は地下水の多い砂礫層地盤の掘削過程で注入した泥漿の
役割が全うされず、スクリュウ内での止水性が低下し、
状況によっては噴発を誘発するに至る。
無機質増量材の組み合わせでは、水希釈による粘性低下
が起こり易い。例えば、見掛は粘度６０００ ｃｐｓ
（以下見掛は粘度はＢ型粘度計によりローター回転数６
Ｑ ｒｐｍで測定した数値で表すものとする）の泥漿
をつくシ、容積比で２０％の水を加え希釈（これを２０
％割り水と呼称する）すると、使用するベントナイトの
種類や増量材の材質により低下率は若干具なるが、およ
そ８０００ｃｐｓ以下に低下することが多い。このこと
は地下水の多い砂礫層地盤の掘削過程で注入した泥漿の
役割が全うされず、スクリュウ内での止水性が低下し、
状況によっては噴発を誘発するに至る。
このような粘性低下を防ぐ方法を種々検討した結果、エ
ーテル化度が０．７以下であり１％水溶液粘度が８００
０ｃｐｓ以上であるカルボキシメチルセルロース・ナト
リウム塩（以下高粘度ＣＭＣと略称する）またはザンタ
ンガム（炭水イビ物に）（ａｎｔｈａｍｏｎａｓ菌類を
作用させて製造される水溶性バイオポリマーの一種）の
低せん断速度における粘性の大きいことに着目し、かつ
少量のモンモリロナイト系粘土鉱物との併用によシ著し
く増粘することを発見した。土木工事用に一般的に°用
いられるＣＭＣでは必要な高粘性が発現せずスクリュウ
内止水性が確保できない。モンモリロナイト系粘土鉱物
と高粘度ＣＭＣまたはザンタンガムとの併存にのみ発現
する高粘性の特徴は、地下水噴発防止に極めて有利であ
る。即ち、本発明により得られた泥漿の２０％割シ水に
よる粘性低下は、無機質増量材の種類によシ若干異なる
が、初期粘性の２０〜５０％程度に留まり、高粘度ＣＭ
Ｃまたはザンタンガムを含まない通常の泥漿系に比べて
著しく高粘性を保持し易い。
ーテル化度が０．７以下であり１％水溶液粘度が８００
０ｃｐｓ以上であるカルボキシメチルセルロース・ナト
リウム塩（以下高粘度ＣＭＣと略称する）またはザンタ
ンガム（炭水イビ物に）（ａｎｔｈａｍｏｎａｓ菌類を
作用させて製造される水溶性バイオポリマーの一種）の
低せん断速度における粘性の大きいことに着目し、かつ
少量のモンモリロナイト系粘土鉱物との併用によシ著し
く増粘することを発見した。土木工事用に一般的に°用
いられるＣＭＣでは必要な高粘性が発現せずスクリュウ
内止水性が確保できない。モンモリロナイト系粘土鉱物
と高粘度ＣＭＣまたはザンタンガムとの併存にのみ発現
する高粘性の特徴は、地下水噴発防止に極めて有利であ
る。即ち、本発明により得られた泥漿の２０％割シ水に
よる粘性低下は、無機質増量材の種類によシ若干異なる
が、初期粘性の２０〜５０％程度に留まり、高粘度ＣＭ
Ｃまたはザンタンガムを含まない通常の泥漿系に比べて
著しく高粘性を保持し易い。
このことは前述のスクリュウコンベヤ内における掘削土
砂に適度な流動抵抗を付与する点で極めて有利であり、
坑内噴発事故の発生を抑制する上で効果的であることは
明らかである。
砂に適度な流動抵抗を付与する点で極めて有利であり、
坑内噴発事故の発生を抑制する上で効果的であることは
明らかである。
第二の問題を解決するため、泥漿のｐＨを排水規制の上
限値８．６以下にしなければならない。
限値８．６以下にしなければならない。
モンモリロナイト系粘土鉱物は、本発明を実施するに当
り必須の材料であるが、水の存在下でＰＨ９，５〜１０
のアルカリ性を呈する。このアルカリ性を除去するため
、使用するモンモリロナイト系粘土鉱物から溶出するア
ルカリ成分を中和するに必要な無機酸（硫酸、塩酸、燐
酸など）を水に予め添加し、所要の粘土鉱物および増量
材を混練りし、得られた泥漿のＰＨが８６６以下である
ようにする。
り必須の材料であるが、水の存在下でＰＨ９，５〜１０
のアルカリ性を呈する。このアルカリ性を除去するため
、使用するモンモリロナイト系粘土鉱物から溶出するア
ルカリ成分を中和するに必要な無機酸（硫酸、塩酸、燐
酸など）を水に予め添加し、所要の粘土鉱物および増量
材を混練りし、得られた泥漿のＰＨが８６６以下である
ようにする。
また本発明を実施するに際し、無機質増量材は微粉末か
つ安価であれば特に限定されるものではないが、増量材
としてカオリン系粘土鉱物のごとき酸性微粉末を用いる
ことにより、練り水に予め酸を加えなくともＰＨを８．
６以下にすることができる。
つ安価であれば特に限定されるものではないが、増量材
としてカオリン系粘土鉱物のごとき酸性微粉末を用いる
ことにより、練り水に予め酸を加えなくともＰＨを８．
６以下にすることができる。
モンモリロナイト系粘土鉱物、無機質増量材、高粘度Ｃ
ＭＣまたはザンタンガムおよび水の混合組成物は、掘削
地盤の状態により必要な流動性と止水性を付与する粘性
を得るよう適宜配合組成を選択せねばならない。
ＭＣまたはザンタンガムおよび水の混合組成物は、掘削
地盤の状態により必要な流動性と止水性を付与する粘性
を得るよう適宜配合組成を選択せねばならない。
（発明の効果）
本発明による泥漿組成物は、低せん断速度における粘性
が極めて大きい高粘度ＣＭＣまたはザンタンガムを使用
しているため地下水と混ざり難く、かつ地下水希釈によ
る粘性低下は比較的少ない。従って、従来の泥漿組成で
は往々にして坑内噴発の事故が発生していた滞水砂礫層
地盤のシールド掘削に本発明による泥漿を適用した場合
、噴発事故もなく、スムースな掘削ができ、かつ地下水
と混ざシ難いため掘削土砂の含水率も多くならずに済み
、排出土砂のＰＨは８．６以下にできるので非産業廃棄
物としての扱いが可能であり、建設工事上のメリットは
非常に大きい。
が極めて大きい高粘度ＣＭＣまたはザンタンガムを使用
しているため地下水と混ざり難く、かつ地下水希釈によ
る粘性低下は比較的少ない。従って、従来の泥漿組成で
は往々にして坑内噴発の事故が発生していた滞水砂礫層
地盤のシールド掘削に本発明による泥漿を適用した場合
、噴発事故もなく、スムースな掘削ができ、かつ地下水
と混ざシ難いため掘削土砂の含水率も多くならずに済み
、排出土砂のＰＨは８．６以下にできるので非産業廃棄
物としての扱いが可能であり、建設工事上のメリットは
非常に大きい。
以下に具体例を示し本発明の実施態様を説明する。
（実施例１）
モンモリロナイト系粘土鉱物微粉末（豊順洋行製“榛名
“ ）２５ｇとミクロサンド（奥多摩工業製硅砂微粉末
） １０５ｇの混合物にダイセルＣＭＣ２１８０（１％
水溶粘度が８４００ｃｐｓでエーテル化度が０．６５で
あるａｖｉｃ ）、ダイセルｃＭＣ２１０（１％水溶液
粘度が３１００ｃｐｓでエーテル化度が０．６５である
ＣＭＣ）及び５ＴＳ−Ｈ′ｖ（チルナイト社のザンタン
ガム製品）のそれぞれ１ｇを添加した３種の混合物に、
濃硫酸ｏ、ｓｇを添加した酸性の水ａ ｏ ｏ ｍ７を
加え高速攪拌機にてよく混練りする。得られた泥漿の見
掛は粘度１．ＰＨ及び２０％割り水した場合の粘度を表
１に示す。
“ ）２５ｇとミクロサンド（奥多摩工業製硅砂微粉末
） １０５ｇの混合物にダイセルＣＭＣ２１８０（１％
水溶粘度が８４００ｃｐｓでエーテル化度が０．６５で
あるａｖｉｃ ）、ダイセルｃＭＣ２１０（１％水溶液
粘度が３１００ｃｐｓでエーテル化度が０．６５である
ＣＭＣ）及び５ＴＳ−Ｈ′ｖ（チルナイト社のザンタン
ガム製品）のそれぞれ１ｇを添加した３種の混合物に、
濃硫酸ｏ、ｓｇを添加した酸性の水ａ ｏ ｏ ｍ７を
加え高速攪拌機にてよく混練りする。得られた泥漿の見
掛は粘度１．ＰＨ及び２０％割り水した場合の粘度を表
１に示す。
（実施例２）
実施例１０ケースで濃硫酸を使用せず、他の条件を全て
同じにした場合の泥漿Ａ′、Ｂ′、Ｃ′の性状を表２に
示す。
同じにした場合の泥漿Ａ′、Ｂ′、Ｃ′の性状を表２に
示す。
実施例１と２の結果から練り水のＰＨ調整による粘性へ
の影響は無いことがわかる。
の影響は無いことがわかる。
（実施例３）
モンモリロナイト系粘土鉱物（豊順洋行製１榛名’）８
８ｇ、カオリナイト系粘土鉱物（昌栄産業製ＦＣパウダ
ー） ｌｓｏｇ及びダイセルＣＭＣ２１８００，５ｇの
混合物に水４２５ｍ１を加え、高速攪拌機にてよく混練
りして得られる泥漿の見掛は粘度は４８００ｃｐｓであ
り、ＰＨは８．３５であった。これに２０％割水した時
の粘度は３５００ｃｐｓであυ、粘度保持率は７２．９
％であった。
８ｇ、カオリナイト系粘土鉱物（昌栄産業製ＦＣパウダ
ー） ｌｓｏｇ及びダイセルＣＭＣ２１８００，５ｇの
混合物に水４２５ｍ１を加え、高速攪拌機にてよく混練
りして得られる泥漿の見掛は粘度は４８００ｃｐｓであ
り、ＰＨは８．３５であった。これに２０％割水した時
の粘度は３５００ｃｐｓであυ、粘度保持率は７２．９
％であった。
本実施例から明らかなようにモンモリロナイト系粘土鉱
物とカオリナイト系粘土鉱物との組み合わせでは練り水
を酸性にしなくともＰＨを排水規制の上限値である８、
６以下にすることができる。
物とカオリナイト系粘土鉱物との組み合わせでは練り水
を酸性にしなくともＰＨを排水規制の上限値である８、
６以下にすることができる。
（比較例１）
出雲ベントナイト（笠岡粘土工業製）４０ｇとクレイサ
ンド（渡辺耐火鉱業所製） ２００ｇの混合物に水ａ
ｏ ｏ ｍ７を加え、高速攪拌機にてよく混練シして得
られる泥漿の見掛は粘度は４８５０ ｃｐｓであり、こ
れを２０％割水したときの希釈泥漿の粘度は１５００ｃ
ｐｓであった。粘性保持率は３０．１％である。
ンド（渡辺耐火鉱業所製） ２００ｇの混合物に水ａ
ｏ ｏ ｍ７を加え、高速攪拌機にてよく混練シして得
られる泥漿の見掛は粘度は４８５０ ｃｐｓであり、こ
れを２０％割水したときの希釈泥漿の粘度は１５００ｃ
ｐｓであった。粘性保持率は３０．１％である。
（比較例２）
出雲ベントナイト２５ｇ１ ミクロサンド（奥多摩工業
製硅砂微粉末） ３００ｇ及びダイセルＣＭＣ１１６０
（１％水溶液粘度が４１４ ｃｐｓでありエーテル化度
が０．７２）２ｇの混合物に練り水３００ｍ１を加え、
高速攪拌機にてよく混練りし、得られた泥漿の見掛は粘
度を測定した結果２１００ ｃｐｓであった。この泥漿
２０％割り水した時の粘度はｅｏｏｃｐｓに過ぎなかっ
た。すなわち、通常の土木工事用に用いられるＩ程度の
分子量のぽでは砂礫層地盤のシールド掘進に必要な粘性
は得られないことが分かる。
製硅砂微粉末） ３００ｇ及びダイセルＣＭＣ１１６０
（１％水溶液粘度が４１４ ｃｐｓでありエーテル化度
が０．７２）２ｇの混合物に練り水３００ｍ１を加え、
高速攪拌機にてよく混練りし、得られた泥漿の見掛は粘
度を測定した結果２１００ ｃｐｓであった。この泥漿
２０％割り水した時の粘度はｅｏｏｃｐｓに過ぎなかっ
た。すなわち、通常の土木工事用に用いられるＩ程度の
分子量のぽでは砂礫層地盤のシールド掘進に必要な粘性
は得られないことが分かる。
Claims (1)
- モンモリロナイト系粘土鉱物、無機質増量材、エーテル
化度が０．７以下であり１％水溶液粘度が３０００ｃｐ
ｓ以上であるカルボキシメチルセルロース・ナトリウム
塩またはザンタンガムおよび水からなるシールド掘削工
事用泥漿組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62277368A JPH01121396A (ja) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | シールド掘削工事用泥漿組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62277368A JPH01121396A (ja) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | シールド掘削工事用泥漿組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01121396A true JPH01121396A (ja) | 1989-05-15 |
| JPH0371474B2 JPH0371474B2 (ja) | 1991-11-13 |
Family
ID=17582552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62277368A Granted JPH01121396A (ja) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | シールド掘削工事用泥漿組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01121396A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0761747A1 (de) * | 1995-08-16 | 1997-03-12 | Wolff Walsrode Ag | Zubereitungen aus nicht-ionischen und ionischen Hydrokolloiden und deren Verwendung als Hilfsmittel für den Tunnelbau |
| CN109184708A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-11 | 上海隧道工程有限公司 | 用于处理盾构刀盘结泥饼的酸分解方法 |
| CN109294591A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-02-01 | 西北师范大学 | 一种天然土基生物胶土壤防水蚀材料的制备方法 |
| JP2020514522A (ja) * | 2017-01-13 | 2020-05-21 | ラビオサ チミカ ミネラリア エスピーエー | 土木または工業用途用の井戸および穴を扱う掘削プラント用の掘削流体を得るための混合物、およびそのようにして得られた掘削流体 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS64192A (en) * | 1987-02-09 | 1989-01-05 | Kunimine Kogyo Kk | Mud conditioner |
-
1987
- 1987-11-04 JP JP62277368A patent/JPH01121396A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS64192A (en) * | 1987-02-09 | 1989-01-05 | Kunimine Kogyo Kk | Mud conditioner |
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| EP0761747A1 (de) * | 1995-08-16 | 1997-03-12 | Wolff Walsrode Ag | Zubereitungen aus nicht-ionischen und ionischen Hydrokolloiden und deren Verwendung als Hilfsmittel für den Tunnelbau |
| JP2020514522A (ja) * | 2017-01-13 | 2020-05-21 | ラビオサ チミカ ミネラリア エスピーエー | 土木または工業用途用の井戸および穴を扱う掘削プラント用の掘削流体を得るための混合物、およびそのようにして得られた掘削流体 |
| CN109184708A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-11 | 上海隧道工程有限公司 | 用于处理盾构刀盘结泥饼的酸分解方法 |
| CN109294591A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-02-01 | 西北师范大学 | 一种天然土基生物胶土壤防水蚀材料的制备方法 |
| CN109184708B (zh) * | 2018-10-18 | 2022-08-26 | 上海隧道工程有限公司 | 用于处理盾构刀盘结泥饼的酸分解方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0371474B2 (ja) | 1991-11-13 |
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