JPH01270911A

JPH01270911A - 掘削ズリの消泡・解ゲル剤

Info

Publication number: JPH01270911A
Application number: JP63098253A
Authority: JP
Inventors: Norio Fujiwara; 藤原　紀夫; Kichiya Haniyuda; 羽生田　吉也
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 1988-04-22
Filing date: 1988-04-22
Publication date: 1989-10-30
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: JPH0747088B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は消泡・解ゲル剤に関するものである。

（従来の技術）周知のように、地下鉄トンネルなどの坑道の構築方法と
してシールド工法があり、各種の工法が提供されている
が、近時密閉型のシールド掘進機を使用するシールド工
法が比較的多用されている。

密閉型シールド工法では、通常、シールド掘進機の前部
側にチャンバ室を隔成し、このチャンバ室内に掘削土砂
を充満して、チャンバ内の圧力を高めて切羽に対向する
。

しかし、このような工法では、掘削する土質によって若
干異なるが一般的には、チャンバ室内に取込んだ土砂に
止水性と流動性がないと、切羽の安定や掘削土砂の排出
が困難になる。

そこで、掘削土砂にこのような性質を温存させるために
、例えば、特公昭５８−４７５６０号公報に開示されて
いるように、起泡剤を含む液体を圧縮空気で発泡させて
生じる気泡をチャンバ室ないしは切羽に供給する工法が
提案されている。

この公報に開示されている工法によると、気泡がチャン
バ室内の掘削土砂と混合されることで、止水性を高める
一方、気泡のベアリング効果により掘削土砂の排出が容
易になる。

しかし、この工法で例えば礫地盤を掘削しようとすると
、礫地盤は、礫同士の間に間隙がかなりあり、この間隙
部分に滞水しているので、供給された気泡が水によって
分散、消泡され、切羽の安定を確保することが難しくな
る。

そこで前記チャンバ室内に取込まれる掘削土砂に、起泡
剤と高吸水性樹脂の溶液とを発泡させて生じる気泡を供
給する工法が提案されている。この工法では、気泡が水
分を吸収してゲル化した高吸水性樹脂に包囲されるので
、気泡の消泡が防止される。

（発明が解決しようとする課題）しかし、前記工法では坑道から搬出される掘削ズリに環
境保全対策のため消泡処理に加え解ゲル処理をも施す必
要があるが、有効な消泡・解ゲル剤が未だ開発されてい
ないのが現状である。

本発明の目的は前述した発泡ゲルの混入した掘削ズリの
処理に特に有効な消泡・解ゲル剤を提供することにある
。

（課題を解決するための手段）前述した目的を達成するため本発明は、シールド工法で
掘削された土砂に、起泡剤と高吸水性樹脂とを溶解した
溶液を発泡させて生じる気泡を混合した掘削ズリの消泡
・解ゲル剤において、ノニオン系合成界面活性剤、　Ｃ
ａ　ＣＪ　２および水を配合したものである。

消泡および解ゲル作用が最も優れている配合割合は、ノ
ニオン系合成界面活性剤を主成分とする消泡剤が１００
　ｋｇ　、　Ｃａ　ＣＪ　２が１５０ｋｇ、水が１００
０Ｊである。

（作　用）前述の消泡・解ゲル剤によればノニオン系合成界面活性
剤が消泡作用を発揮し、Ｃａ　Ｃ１２２が解ゲル作用を
発揮する。

（実　施　例）以下に本発明の一実施例を説明する。本発明ではノニオ
ン系合成界面活性剤を主成分とする消泡剤として０Ｋ−
０１（商品名）を用いている。この消泡剤は流動パラフ
ィン７０％、ノニオン系合成界面活性剤２９％、シリコ
ンオイル１％で構成される。組成物としては脂肪酸アミ
ドネ高級脂肪酸エステル、スピンドル油およびシリコン
オイルである。

０Ｋ−０１，ＣａＣβ２および水を配合してなる消泡・
解ゲル剤を発泡ゲルに散布すると、最も早い場合で数分
以内に消泡、解ゲルがなされ、また残留液の粘性も非常
に小さくなる。

従って本発明に係る消泡・解ゲル剤は密閉型加圧シール
ド工法で排出される掘削ズリの発泡ゲル処理にきわめて
好適である。

＊実験結果次に本発明に係る消泡・解ゲル剤の性能試験の結果を示
す。

表１はＣ’ａ　Ｃｊ２２の配合量が異なる４タイプの消
泡・解ゲル剤（処理材１−１〜４）の物性を示し、表２
はこれら処理材の消泡、解ゲル効果を示している。

なお、表１から明らかなように、ＣａＣｌ２２の量が多
過ぎると０Ｋ−０１が処理材中から分離しやすくなり、
比較的短時間で表面に浮くので好ましくない。

これは比重の差と安全性の面で乳化剤を充分用いていな
い０Ｋ−０１の性状に主として由来するものである。

すなわち０Ｋ−０１の比重は０．９１　（２０℃）であ
るが、Ｃａ　ＣＪ　２分の濃度の増大につれて第１図に
示す如く処理材の比重が０Ｋ−０１よりも大きくなるの
で０Ｋ−０１が処理材の表面に浮いてくる。

（以下余白）表１（註）　零作成直後の分離は無いが、２４Ｈｒ後には、
反応により不可逆な状態になり、分糺沈澱が起きやすく
なる。

林作成直後の分離は無いが、１２Ｈｒ後には、反応によ
り不可逆な状態になり、分離、沈澱が極めて起きやすく
なる。

なお、Ｃａ　ＣＡｌ１が３００ｇの場合は作成時から分
離が起きる。

林木水にＣａＣｌ２　　を溶解したことにより、発生す
る熱で、Ｃａ　ＣＪ１２の１ｋｇ当たり４６．７Ｋｃａ
ｌが算出される。

表２条件：発泡ゲル５Ｌ（気泡）に処理材２５ＣＣを散布表
２中の０Ｋ−０１（商品名）は、ノニオン系合成界面活
性剤９允泡助剤、不凍剤、溶解水の組成を有する起泡剤
である。Ｓ−１００は、アルクル酸カリウム塩、アクリ
ロニトリル加水分解物。

ポリビニルアルコール・マレイン酸共重合物などの高吸
水性樹脂である。

ゲル発泡体の混合割合は０Ｋ−１：　２Ｊ１．Ｓ−１０
０：３ｋｇ、水：　１０００ぶである。

表２の結果より、処理材１−１．１−２では比較的短時
間（５〜７ｍ１ｎ）で完全に消泡するが、Ｉ−１ではゲ
ル分解がやや不足することが分る。

また処理材１−３．　　Ｉ　−４では解ゲル状態は良い
が消泡性能がやや不足することが分る。

しかし、総合的に見ればこれら処理材は実用可能であり
、特に処理材Ｉ−２は消泡と解ゲルの性能がバランスよ
く両立し、かつ０Ｋ−０１が分離しにくいので最も効果
的かつ経済的であるといえる。

＊応用例以下に本発明に係る消泡・解ゲル剤を密閉型加圧シール
ド工法に応用した一実施例を第２図に基づいて説明する
。

第２図は密閉型加圧シールド工法の一実施例を示してい
る。このシールド工法は、土圧式シールド掘進機を用い
たものを例示しており、１０はシールド掘進機本体であ
る。

シールド掘進機本体１０は、両端が開口した筒状のスキ
ンプレート１−２と、このスキンプレート１２の前端に
回転可能に配置されたカッターヘッド１４とを備え、ス
キンプレート１２の前部側には隔！４！１６が固設され
、カッターヘッド１４の背面に掘削ズリが充満されるチ
ャンバ室１８を隔成している。

上記隔壁１６には、これを貫通して一端がチャンバ室１
８内に開口したスクリューコンベア２０が配置され、ス
クリューコンベア２０の後部に設けられた開閉口２２に
は掘削ズリの排出管２４の一端が接続されており、排出
管２４の他端側には、排出管２４からズリトロ２５に放
出される掘削ズリに本発明に係る消泡・解ゲル剤を散布
する散布装置２６が設けられている。

また、上記スキンプレート１２には、その後端側に順次
設置されるセグメント２７に反力を、とって、掘進機本
体１０を推進させるシールドジヤツキ２８が設置されて
いる。

そして、上記スキンプレート１２内には、起泡剤と高吸
水性樹脂とを溶解した糊状の水溶液Ａを発泡させるプラ
ントが設置されている。

このプラントは、ポンプ３０を介して水溶液Ａが供給さ
れる輸送管３２と、圧縮空気Ｂを供給するコンプレッサ
３４と、輸送管３２とコンプレッサ３４とが接続され、
水溶液Ａと圧縮空気Ｂとの供給量を調整する制御装置３
６と、制御装置３６に接続され、圧縮空気Ｂで水溶液Ａ
を発泡させる発泡器３８と、この発泡器３８で発生させ
た気泡Ｃの供給管４０とから構成されている。

気泡Ｃの供給管４０は、途中で分岐され、上記カッター
ヘッド１４と隔壁１６とにそれぞれ設置された注入管４
２．４２に接続されている。

なお、第２図に示す符号４３は切羽圧力計、同４４はチ
ャンバ圧力計である。

以上のように構成されたシールド掘進機では、従来と同
様にカッターヘッド１４を回転駆動しつつ、シールドジ
ヤツキ２８を伸長させて掘削ズリをチャンバ室１８内に
取り込み、切羽の安定を確保しながら掘削ズリをチャン
バ室１８内からスクリューコンベア２０を介してズリト
ロ２５に徐々に排出することで坑道の構築が行われる。

ここで、この実施例では、カッターヘッド１４を回転駆
動するときに注入管４２から、起泡剤と高吸水性樹脂と
を溶解した水溶液Ａに、コンプレッサ３４からの圧縮空
気Ｂを加え、水溶液Ａを発泡器３８で発泡させた気泡Ｃ
が切羽に注入されるとともに、チャンバ室１８内に取込
まれた掘削ズリにも同じ気泡Ｃが供給され、掘削ズリと
気泡Ｃとがチャンバ室１８内で攪拌混合される。

上記水溶液Ａは、起泡剤に高吸水性樹脂が添加されてい
て１５００〜３０００ｃｐ程度の粘度を有する糊状で、
これを低発泡倍率で作成した気泡Ｃの気泡膜は、従来の
起泡剤だけを発泡させたちのより強化されており、これ
により滞水による気泡Ｃの消泡が防止され、掘削ズリに
止水性と流動性とが付与される。

この場合−１水溶液Ａの高吸水性樹脂と起泡剤との混合
割り合いは、制御装置３６で調整され、その−例を例示
すると、まず、気泡Ｃの掘削ズリへの混合割合いは、２
０〜６０体積比％の範囲に設定される。

また、水溶液Ａ周の起泡剤の濃度は０．１〜０゜４重量
％の範囲に設定され、高吸水性樹脂の濃度は０．３〜０
．６重量％の範囲に設定することが望ましい。

このような濃度に設定すると、気泡と高吸水性樹脂とが
混在する気泡Ｃの体積は１．５〜５．０倍に増加する。

気泡Ｃの添加量が掘削ズリの２０％以下になると十分な
止水性と流動性が得られない。また、掘削ズリの６０％
を越える量を添加しても効果が飽和して経済的でない。

水溶液Ａ中の起泡剤の濃度が０．１重量％以下では、こ
れを発泡させたときの体積増加量が十分得られない。ま
た、０．４重量％を越える濃度にすると、発泡により体
積は増加するものの、気泡の強度が低下し、掘削ズリの
圧力保持性が低下する。

そして、チャンバ室１８内からスクリューコンベア２０
によって取出された掘削ズリは、排出管２４からズリト
ロ２５に移し変えるときに、散布装置２６から消泡・解
ゲル剤が散布され、これにより発泡ゲルが消泡、解ゲル
される。

このとき１、気泡内部の空気が抜ける際に水道ができる
ので、脱水も簡単に行われる。

以上で説明した密閉型加圧シールド工法によれば、滞水
礫地盤に対しても、その高水圧に耐え得る気泡が作製さ
れるので、礫地盤の掘削が可能になる。

また、坑外に排出する掘削ズリには気泡が混合されてい
るので、長距離のポンプ圧送ができる。

さらに、起泡剤と高吸水性樹脂との溶液が発泡させられ
たことにより、気泡の膜が起泡剤だけを発泡させたもの
より強くなるとともに、材料全体の体積が増大されるの
で、その使用量が少なくなり、解ゲルおよび消泡が簡単
になり、極めて経済的に坑道を構築できる。

以上本発明の一実施例につき説明したが、本発明は上記
実施例に限らずその技術的思想に基づき配合割合等を適
宜変更することが可能である。

（発明の効果）本発明は上述の如くノニオン系合成界面活性剤。

Ｃａ　ＣＪ　２および水を配合してなる消泡・解ゲル剤
であって、発泡ゲルの効果的な消泡、解ゲルをなし得る
ものであり、特に密閉型加圧シールド工法で排出される
掘削ズリの発泡ゲル処理にきわめて有効である。またノ
ニオン系合成界面活性剤を主成分とする消泡剤を１００
　ｋｇ　、Ｃａ　Ｃ１２２を１５０ｋｇ、水を１０００
，１２の割合で配合した場合は消泡、解ゲル作用が最も
良好でしかも界面活性剤が分離しにくいので取扱いが容
易で使用量も少なくてすむので経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣａ　Ｃ１２２の濃度変化に対する消泡・解ゲ
ル剤の各種物理量の変化を示すグラフ、第２図は密閉型
加圧シールド工法を採用したシールド掘進機の概略断面
図である。１０・・・シールド掘進機本体１８・・・チャンバ室３２・・・注入管Ａ・・・・・・高吸水性樹脂と起泡剤とを溶解した水溶
液Ｂ・・・・・・圧縮空気Ｃ・・・・・・気　泡

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シールド工法で掘削された土砂に、起泡剤と高吸
水性樹脂とを溶解した溶液を発泡させて生じる気泡を混
合した掘削ズリの消泡・解ゲル剤において、ノニオン系
合成界面活性剤、ＣａＣｌ＿２および水を配合したこと
を特徴とする掘削ズリの消泡・解ゲル剤。
（２）ノニオン系合成界面活性剤を主成分とする消泡剤
を１００ｋｇ、ＣａＣｌ＿２を１５０ｋｇ、水を１００
０ｌの割合で配合したことを特徴とする掘削ズリの消泡
・解ゲル剤。