JPH0639875B2 - 泥土圧シールド用添加材 - Google Patents

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添加材組成物に関する。

（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。近年気泡シールド工法（特公昭58-47560
参照）が開発され、気泡のベアリング効果による掘削土
砂への流動性付与並びに気泡保持による止水性付与の性
能が評価され、特にその掘削残土の処理・処分の容易性
が高く評価され普及の度を高めている。この工法は、土
砂内における安定的な気泡保持による前記効果を巧みに
利用した漸新な工法であるが、問題点も内在している。
すなわち、関隙の多い地盤例えば透水係数が10〜10 cm/
sec オーダーの地盤あるいは掘削土層が関隙の多い層を
含む互層地盤になっている場合、注入された気泡が逸失
または地下水希釈により気泡量が減少し、掘削土砂に必
要な気泡量が混合されず、従って期待する流動性及び止
水性が付与されずにスムースな掘進ができないことがあ
る。

（発明が解決しょうとしている問題点） 本発明者は、前述の気泡シールド工法の問題点は気泡材
の逸失し易さに起因していると判断し、その原因は、気
泡材の粘性が低く、かつ目詰め材を含んでいないため地
盤間隙へ浸透し易いことにあると推察し、或る程度の高
粘性の流体中に必要な大きさの気泡を安定的にかつ大量
に保持し、かつ目詰め材を有するような添加材が、間隙
の多い地盤でも逸失せず、土砂流動性付与並びに止水性
付与が可能であることを見出した。

更に土砂流動性付与に必要な大きさの気泡を長時間（５
〜12時間）保持させるには粘性が大きい方がよいが、気
泡の大きさを小さくするには流体の粘性と界面張力を適
度にバランスさせなければならないことが見出された。
このように相反する性能をバランスさせ、かつ安価な構
成材料を選ばねばならない。本発明は上記の目的に相応
する泥土圧シールド用添加材を提供することを課題とし
ている。

（問題を解決するための手段） 上記の課題は本発明によりモンモリロナイト系粘土鉱
物、無機質増量材、１％水溶液粘度が3000cps 以上であ
るカルボキシメチルセルローズ・ナトリウム塩、アニオ
ン界面活性材及び水からなる泥水に気泡を含有せしめた
ことによって解決される。

本発明の構成により、１％水溶液粘度(B型粘度計を用
い、ローター回転60rpm の時の粘性）が3000cps 以上で
あるカルボキシメチルセルローズ・ナトリウム塩（以下
高粘度CMC と略称する）の少量を溶解した水溶液にモン
モリロナイト系粘土鉱物微粉末を添加すると著しく増粘
し、これに目詰め材として無機質微粉末を添加し、発泡
性付与のためアニオン界面活性剤を添加して得られる泥
水が高速撹拌機により強制撹拌される。この時空気が巻
き込まれ、微細な気泡として大量に分散された粘性流体
が得られる。本発明ではこれを気泡含有泥水と呼称する
が、この気泡含有泥水の性状は、配合組成により異なる
が、初期泥水（気泡を含まない時の泥水）容積の2.5 倍
以上の容積の流体になる。本発明で得られる気泡含有泥
水は、気泡シールド工法による気泡材に比べて粘性が大
きく、かつ目詰め材を含有しているので、間隙の多い地
盤への浸透も必要以上に多くなく、ある一定の浸透深さ
で留まることが確認され、逸失の起き難いことが期待さ
れる。

本発明で重要な点は、粘性の大きい高粘度CMC の少量と
比較的少量のモンモリロナイト系粘土鉱物を組み合わせ
ることによる相乗効果的高粘性発現の作用である。この
相乗効果が、気泡シールド工法の気泡材に比べて本発明
実施の経済的有利性をもたらしているのである。

気泡保持性は粘性が大きいほど良好であり、粘性が低い
と短時間の静置により離水現象（気泡と泥水が分離する
現象をいう）が起こり流体の一体性が失われ、掘削土砂
の止水性が不十分となる。

本発明実施の場合気泡含有泥水の粘性(B型粘度計を用い
ローター回転数60rpm の時の粘性）として1500〜2600cp
s が好適である。この粘性は、高粘度CMC の種類及び添
加量、モンモリロナイト系粘土鉱物の種類及び添加量、
無機質増量材の種類及び添加量等により変化するが、各
構成成分の添加量は特に限定せず、所期の目的を達する
に必要な最低限の配合量を実験的に求めればよい。

使用するモンモリロナイト系粘土鉱物は、いかなる産地
のものでもよいが、モンモリロナイト含有量が多く、安
価なものが望ましい。無機質増量材は微粉末であれば種
類を問わないが、粒度が小さいものが望ましい。またカ
オリナイト系粘土鉱物は保水性がよいので粘性発現上有
利であり増量材として好ましい。アニオン界面活性剤
は、特に限定しないが、発泡性のよいものが望ましく、
ソジウム・アルキルエーテルサルフエート系のものが好
ましい。

本発明の気泡含有泥水の性能評価項目としては、気泡の
大きさ、離水時間、粘性などが適切である。

（発明の効果） 本発明は、高粘性泥水に微細な気泡を含有させたハイブ
リッド型シールド添加材の提供を目的としており、従来
の気泡材の欠点を補完し、土圧式シールド工事適用地盤
拡大の効果を有し、かつ経済的に有利であり、シールド
工事上のメリットが大きい。

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 水 200mlに１％水溶液粘度が8000cps であるCMC 0.7g及
びソジウム・ラウリルエーテルサルフエートの25％水溶
液 2ccを加え溶解し、これに（ベントナイト豊順鉱業製
浅間印）2gとFCパウダー（昌栄産業製）10ｇを投入し、
家庭用ミキサーにて1.5 分間撹拌する。得られた気泡含
有泥水は、 600mlの容積があり、直径0.3mm 前後の気泡
を大量に含んでいる。この気泡含有泥水は、作成後５時
間経過しても容積変化はなく気泡保持性は良好であっ
た。また、Ｂ型粘度計(60rpm)による粘性は、1880cps
であった。

比較例１ 水 200mlに気泡シールド工法指定の気泡剤OK-1を 2cc、
増粘剤OK-2を2g溶解せしめ、実施例１と同様に家庭用ミ
キサーにて1.5 分間撹拌した。この時の気泡含有水溶液
（泥水とはいえ内）は550 mlであった。このものは、30
分間静置すると離水現象が見られた。すなわち、気泡保
持性は、実施例１に比べてよくない。また、粘性を測定
すると500cpsで、実施例１のものに比べてかなり低くか
った。

実施例２ 実施例１のCMC に替えて、１％水溶液粘度が4000cps で
あるCMC 1.2gを用いた以外は全て実施例１と同様にして
作成した気泡含有泥水の性状は、実施例１のものとほぼ
同じであった。

比較例２ 実施例１のアニオン界面活性剤（ソルビタン・モノラウ
レート）を用いた以外は全て同じ条件にて作成したが、
発泡性が悪く気泡含有量は、極めて少なかった。このこ
とから、本発明実施に当りアニオン界面活性剤の使用は
必須条件であることが理解される。

実施例３ 浅間山山砂（千葉県富津産）を用い、スランプ値が０に
なるよう含水比（13％）を調整した試料に実施例１の気
泡含有泥水及び比較例１の気泡材を容積比で22％混ぜた
もののフロー値を求めた結果、次のようであった。

本発明による添加材は、気泡材と同様に土砂への流動性
付与効果がある。

実施例４ 第１図に示すように、内径5cm 、高さ25cmのアクリル製
円筒(1) に直径1mm の小孔(2) を有する底板(3) を設
け、円筒の中に目開き10mmの篩を通り目開き5mm の篩に
残る大きさの礫(4) を高さ20cmに充填し、上部5cm の空
間(5) に実施例１の気泡含有泥水(A) 並びに比較例１の
気泡含有水溶液(B) を同容量入れ、礫層への浸透状況を
比較した。Ｂ液は、粘性が低く、かつ目詰め材としての
固形分がないため比較的速く礫層間隙を流下し、30分後
には全容礫層に浸透したが、Ａ液は粘性が大きく、かつ
目詰め材が存在するので30分後でも初期容量の20％が浸
透したに留まった。各液の時間経過による浸透距離の変
化状況を第２図に示す。

すなわち、本発明による気泡含有泥水は従来の気泡材に
比べて礫層間隙への目詰め効果がすぐれていることを示
している。

【図面の簡単な説明】

第1 図は、浸透実験装置の概略図である。第2 図は、浸
透距離と時間との関係を示す図であるが、その際
印「。」は実施例1 に関して、「・」は比較例1 を示し
ている。図中符号は、 1……アクリル製円筒 2……小孔 3……底板 4……礫 5……気泡含有泥水

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モンモリロナイト系粘土鉱物無機質増量
   材、１％溶液粘度が3000cps 以上であるカルボキシメチ
   ルセルローズ・ナトリウム塩、アニオン界面活性剤及び
   水からなる泥水に気泡を含有せしめたことを特徴とする
   泥土圧シールド用添加材。