JPH06146788A - 裏込め材及びそれを使用するシールド工法 - Google Patents

裏込め材及びそれを使用するシールド工法

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JPH06146788A
JPH06146788A JP4322724A JP32272492A JPH06146788A JP H06146788 A JPH06146788 A JP H06146788A JP 4322724 A JP4322724 A JP 4322724A JP 32272492 A JP32272492 A JP 32272492A JP H06146788 A JPH06146788 A JP H06146788A
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JP
Japan
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liquid
stabilizer
sand
backfill material
water
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Pending
Application number
JP4322724A
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English (en)
Inventor
Masaki Ueda
正樹 上田
Yohei Suzuki
洋平 鈴木
Hiroshi Niiya
博 新舎
Motomu Miwa
求 三輪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Adeka Corp
Penta Ocean Construction Co Ltd
Original Assignee
Penta Ocean Construction Co Ltd
Asahi Denka Kogyo KK
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/24Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
    • C04B28/26Silicates of the alkali metals

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パイプラインによる圧送が可能であり、初期
強度発現が大きく、より高い強度が得られ、地下水位の
変動する状況下でも体積変化を起こさず、しかも長期的
に劣化の虞れがない二液性の裏込め材を提供する。 【構成】 有機酸と水溶性炭酸塩からなる安定剤を添加
した高濃度スラリー状の砂モルタルからなるA液と、珪
酸ソーダを含有するB液との可塑状型の混合物からな
り、A液1m3 当り、セメント 200〜300kg 、粘土及び
/又はベントナイト50〜80kg、砂 900〜1100kg、水 500
〜600kg 、及び安定剤 1.0〜12.5kgからなり、A液とB
液とを容量比で 100:5〜15の割合で混合した裏込め材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シールド工法において
使用する裏込め材、並びにセグメントの組み立てにより
成形した覆工と地山間に、該裏込め材を充填するシール
ド工法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、裏込め材としては、セメントを主
体とした一液性のものと、セメントと珪酸ソーダを使用
した二液性のものがあるが、いずれも強度は弱く、前者
の場合は可塑状にならないため水に希釈され、限定注入
ができず、強度発現も遅いのに対して、後者の場合は施
工性に関しては特に問題はないが、配合中の水が多く、
珪酸ソーダを使用しているために耐久性に劣るという問
題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述したセメントから
なる一液性の裏込め材は、通常パイプラインで圧送でき
るように固形分(セメント、砂等)の含有量を少なくし
流動性を向上させたものであり、シールド機のテールシ
ールからの逸水、切羽への回り込み、地下水による希
釈、更には固結化までに時間がかかることによる材料分
離、強度のばらつき、地盤沈下等の問題があり、自立性
の土質にしか適さないものであった。
【0004】また、従来の二液性の裏込め材は、配合中
の8〜9割が水であるため、強度は小さく(例えば28日
圧縮強度が大きい場合でも20〜30kgf/cm2 程度)、珪酸
ソーダが溶脱して強度低下が起こる。また、乾燥収縮に
よりひび割れを生じ、粉々になるため、常に湿潤状態が
保てる環境(地下水位以下)でなければ強度及び止水性
等の性能を発揮できない材料である。
【0005】また、二液性の裏込め材で主流となってい
るものは、施工性を重視して初期強度発現を抑えている
ため、注入後2〜3時間すると、自重圧密により脱水が
起こり、トンネルの肩のところ(斜め上部)に亀裂が発
生し、強度、止水性が問題となっていた。この現象はテ
ールボイドが大きいほどより顕著に発生する。
【0006】本発明は、このような従来の問題にかんが
み、パイプラインによる圧送が可能であり、初期強度発
現が大きく、より高い強度が得られ、地下水位の変動す
る状況下でも体積変化を起こさず、しかも長期的に劣化
の虞れがない二液性裏込め材、及びそれを用いたシール
ド工法の提供を目的としたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の裏込め材は、安
定材を添加した高濃度スラリー状の砂モルタルからなる
A液と、珪酸ソーダを含有するB液との可塑状型の混合
物からなることを特徴とする。
【0008】A液に使用される材料の割合は、A液1m
3 当り、セメント 200〜300kg 、粘土及び/又はベント
ナイト50〜80kg、砂 900〜1100kg、水 500〜600kg 、及
び安定剤 1.0〜12.5kg、好ましくは 1.5〜2.5kg である
のがよい。
【0009】本発明に使用される安定剤は、セメントの
遅延性及び流動性向上作用を有するもので、そのような
安定剤として、有機酸+水溶性無機炭酸塩系の安定剤、
例えば旭電化工業株式会社製「アデカロンゲン」等が特
に好ましい。
【0010】その他に遅延性を有するリグニンスルフォ
ン酸塩系安定剤、有機酸塩系安定剤(ロッシェル塩)、
酒石酸(Na,K) 塩、くえん酸(Na,K) 塩等も使用でき
る。
【0011】この安定剤は、A液に当初から配合してあ
ってもよいが、A液とB液を混合後にスラリー状態をみ
て適宜追加的に添加することもできる。
【0012】その他にナフタリンスルフォン酸ホルマリ
ン縮合物、リグニンスルフォン酸系等の流動化剤を併用
することができる。流動化剤の併用は、材料粘性が大き
くなる夏場に効果的である。
【0013】また本発明においては、A液が高濃度スラ
リーであるために、流動性を少しでも改良し、パイプラ
インで輸送できように、使用する砂を必要に応じて分級
するのが好ましい。特に粘土・シルト分は4%以下、細
砂分70%のものが好ましく、通常最大粒径5mm以下で2
mmフルイ通過質量百分率99%以上の砂を使用するのがよ
い。
【0014】本発明の裏込め材のB液に使用される珪酸
ソーダは、珪酸ソーダ3号(JIS規格、以下同じ)が好ま
しいが、シリカ濃度で同程度の濃度となるように希釈す
れば、珪酸ソーダ2〜4号の範囲の珪酸ソーダが使用で
きる。通常B液に対し70%以内の水により希釈して使用
するのがよい。
【0015】A液とB液の混合比は、珪酸ソーダ中のシ
リカ濃度及びA,B液の混合の均一性から、必要とする
可塑性が得られる範囲であって、A:B= 100:5〜15
(容積比)が好ましい。
【0016】混合に当っては、従来の二液性裏込め材の
混合に使用されている二重管噴射式管路ミキサユニット
を用いて、A,B両液を均一混合することが可能であ
る。
【0017】本発明の裏込め材は、A,B両液を均一に
混合後、可塑状固結状態で覆工と地山の間に注入充填す
る。本発明により築造される壁の厚さは、耐久性及び止
水性から 100〜400mm として、スキープレート内からの
同時打設が好ましい。
【0018】
【作用】本発明においては、硬化物が高強度となり、長
期耐久性を有するように、A液については固形分濃度を
大きく(高濃度スラリー)し、全体としては珪酸ソーダ
の溶脱に伴う強度低下への影響を小さくしたものであ
る。
【0019】従来A液を高濃度スラリーにした場合、流
動性が悪くなり、セメントの水和反応によりA液のみで
硬化してしまうため、A液の可使時間(流動性を保持し
ている時間)は、例えば1時間以下と極めて短かった。
【0020】これに対し本発明のA液は、安定剤を添加
することにより、可使時間5時間以上と実用上問題とな
らない程度長い。本発明の安定剤は、添加することによ
り添加前と比較して流動性が向上し、セメントに対する
遅延作用により長時間流動性が変らない。
【0021】本発明の裏込め材は、高濃度スラリーであ
るにもかかわらず、長時間流動性を保持することかで
き、従ってパイプライン輸送が容易にでき、その間材料
分離もない。更に、A液が高濃度スラリーであるにもか
かわらず流動性が良いため、従来の二液性裏込め材の混
合に使用されている二重管噴射式管路ミキサユニットで
A,B両液を均一混合することが可能である。
【0022】また、強度発現が早いため、シールドの早
期安定に寄与し、自重圧密による体積減少も生じない。
その結果、亀裂のない止水性の良好な連続壁を製造でき
る。
【0023】更に、A,B液混合物も固形分濃度が高い
ため、硬化後、乾燥収縮がなく、地下水位の変動にも対
応できる耐久性に優れたものとなる。
【0024】
【実施例】次に本発明を実施例に基づいて説明する。
【0025】実施例1 A液(1m3 中) セメント 250kg ベントナイト 60kg 砂 940kg 水 550kg 安定剤 2kg B液 3号珪酸ソーダ 0.1m3 上述配合にけおる各使用材料は、次の通りである。
【0026】セメント :普通ポルトランドセメ
ント、比重3.16。
【0027】主硬化材であり、最終強度(地山程度以
上)と可使時間の関係から配合量を求めた。セメントペ
ーストの粘性により砂の沈降を防止する効果もある。
【0028】ベントナイト :群馬産、250M、比重2.
70。
【0029】砂の沈降防止と、セメントの遅延効果に有
効である。材料品質の安定化した250 メッシュのものを
使用する。
【0030】砂(骨材) :最大粒径5mm以下、2
mmフルイ通過質量百分率99% 以上粘土・シルト分4%以
下、細砂分70% 以上、比重2.7 程度この条件を満足すれ
ば、どんな砂でも使用可能である。
【0031】安定剤 :高性能遅延剤、アテカ
ロンゲン(旭電化工業株式会社製)。
【0032】セメントの水和反応を遅延し、A液の流動
状態を長く(5時間以上)維持することを可能にする。
有機酸と水溶性炭酸塩からなる。
【0033】3号珪酸ソーダ :3号珪酸ソーダと水の
1:1(容量比)希釈液、比重1.20。
【0034】A液:B液=10:1で混合することによ
って、従来の二液性裏込め材とほぼ同等の初期強度特性
を得ることができる。
【0035】使用方法 図1に示すように、シールド掘進機1のスキンプレート
2の後端部内にセグメントを組み立てて覆工壁3を成形
し、この覆工壁3に反力を取ってシールド掘進機1を掘
進させることによって覆工壁3と地山との間に形成され
る空隙に、A,Bを混合した裏込め材4を注入する。
【0036】A液はパイプライン5を通してトンネル外
より圧送し、掘進機1近くにて別のパイプライン6から
送られてくるB液を管路ミキサユニット7をもって混合
し、シールド掘進機1の前進に応じてA,B液を混合し
た裏込め材4を覆工壁3外の空隙に注入する。
【0037】比較試験 比較例1 比較例として従来使用されている下記混合の二液性裏込
め材を使用した。
【0038】[配合] A液(1m3 中) スラグ系硬化材 250kg ベントナイト 90kg 水 872kg 安定剤 1kg B液 特殊珪酸 0.1m3 1.配合比較 前述した本発明の実施例1は、上記比較例1よりベント
ナイト及び水が少なく、その分比較例1にない砂を混入
している。 2.材料特性の比較 材料特性を比較したところ、第1表の通りであった。単
位体積重量は実施例1の方が多少大きな値となっている
が、その他のA液特性は比較例1とほぼ同等のため、長
距離パイプ輸送が可能である。
【0039】
【表1】 3.本発明の上記実施例1と比較例1の圧縮強度を計測
した結果を図2に示す。10分経過までの強度においては
差がないが、それ以降の強度発現は実施例1の方が大き
く、28日強度も大きくなっている。
【0040】実施例2〜6 実施例1と同一の材料を用いて、配合を変化させた場合
の性能は第2表の通りである。
【0041】
【表2】
【0042】
【発明の効果】上述したように本発明においては、従来
の二液性裏込め材に較べて水分を少なくし、砂分を混入
することにより、長期的にも材料の劣化する虞れがなく
なり、かつ従来に比べて高い強度となる。また、乾燥に
よる収縮がないため、地下水位以下に限定されず幅広い
条件での活用が可能である。
【0043】更に、砂を多く含んでいるにも拘らず、粘
土と水との配合比率により高流動性があり、材料分離が
なく、長距離パイプ圧送が可能であるとともに、従来と
全く同様の裏込め材が可能である等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】裏込め注入方法を示すフロー図である。
【図2】圧縮強度を示すグラフである。
【符号の説明】
1 シールド掘進機 2 スキンプレート 3 覆工壁 4 裏込め材 5,6 パイプライン 7 ミキサユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新舎 博 東京都品川区東大井1−11−25 五洋建設 株式会社技術研究所内 (72)発明者 三輪 求 東京都荒川区東尾久7丁目2番35号 旭電 化工業株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 安定剤を添加した高濃度スラリー状の砂
    モルタルからなるA液と、珪酸ソーダを含有するB液と
    の可塑状型の混合物からなる裏込め材。
  2. 【請求項2】 A液1m3 当り、セメント 200〜300kg
    、粘土及び/又はベントナイト50〜80kg、砂 900〜110
    0kg、水 500〜600kg 、及び安定剤 1.0〜12.5kgからな
    る請求項1に記載の裏込め材。
  3. 【請求項3】 安定剤が有機酸と水溶性炭酸塩からなる
    請求項1もしくは2に記載の裏込め材。
  4. 【請求項4】 A液とB液とを容量比で 100:5〜15の割
    合で混合してなる請求項1,2もしくは3に記載の裏込
    め材。
  5. 【請求項5】 A液とB液とを噴射混合して可塑状態の
    混合物とした請求項1〜3もしくは4に記載の裏込め
    材。
  6. 【請求項6】 請求項1〜4もしくは5のいずれかに記
    載の裏込め材を、覆工と地山間に注入充填するシールド
    工法。
JP4322724A 1992-11-06 1992-11-06 裏込め材及びそれを使用するシールド工法 Pending JPH06146788A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4552060B2 (ja) * 1999-03-08 2010-09-29 株式会社立花マテリアル シールド工事用充填材
CN104876489A (zh) * 2015-05-15 2015-09-02 中铁十一局集团第四工程有限公司 一种水泥膨润土浆体制剂及其制备方法
JP2016084606A (ja) * 2014-10-24 2016-05-19 有限会社シモダ技術研究所 Cb液の圧送方法及び瞬結性グラウト注入工法

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