JPH0658092A - 裏込め注入材および二液性裏込め注入工法 - Google Patents

裏込め注入材および二液性裏込め注入工法

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JPH0658092A
JPH0658092A JP4214980A JP21498092A JPH0658092A JP H0658092 A JPH0658092 A JP H0658092A JP 4214980 A JP4214980 A JP 4214980A JP 21498092 A JP21498092 A JP 21498092A JP H0658092 A JPH0658092 A JP H0658092A
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巌 佐藤
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  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 裏込め注入材として要求される性質を満足
し、かつ長距離圧送が可能で、作液水として海水の使用
が可能な裏込め注入材,かかる裏込め注入材を使用した
二液性裏込め注入工法、および裏込め注入材用組成物を
提供する。 【構成】 石炭灰粉体もしくは石炭灰スラリーにアルカ
リ金属化合物を添加して得られる粉体または石炭灰粉体
に、難溶性アルカリ土類金属化合物を混合し、これに硬
化剤を混合して得られるA液と、硬化剤を含むB液との
二液で裏込め注入材を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シールド工法に使用す
る裏込め注入材,二液性裏込め注入工法および裏込め注
入材用注入液に関するものである。
【0002】
【従来の技術】シールド工法によってトンネルを掘削す
るに際して、セグメントの外側周辺に支保されない空洞
部分が発生する。セグメント周辺の地山の自立性が期待
されない場合、土砂はこの空洞部分へ押し出される。そ
の影響が地表に及んで地盤沈下現象が生じる場合があ
る。これを防止するため、空洞部分へ裏込め材を注入す
ることが行われている。この裏込め材としては、安価で
充填性に優れ、かつ充填されたのち必要な硬化時間を持
ち、早期に均一に地山相当の強度となり、硬化後の体積
収縮が少ないことなどが要求される。ここで、シールド
工法に多く採用されている二液性裏込めグラウト注入方
式は、セメント等の硬化発現材を含む懸濁性の流動状グ
ラウト液をA液とし、特定の化学物質溶液をB液として
両液を合流させて空洞部分へ充填し、早期に固結させる
注入方式である。B液中に含まれる化学物質としては、
ケイ酸ナトリウムやアルミニウム塩溶液などが用いられ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】裏込め注入方式は、地
山に最も適した注入方式を用いて、シールドの推進と同
時あるいは直後に行ない、空洞部分を完全に充填しなけ
ればならない。注入時期には、数リング後方のセグメン
トから注入を行なう後方注入や、シールドの推進に同調
させて行なう同時注入などがある。最近は、同時注入が
多く採用されている。同時注入などで用いられる裏込め
注入材の性質としては、上記したように、必要な硬化時
間を持ち、早期に地山相当の強度となることなどが要求
される。適切な硬化時間が必要な理由は、ゲル化時間が
早すぎたり、固結するまでの可塑状態を呈する保持時間
が短かったりすると、注入管内の抵抗が上り、注入圧力
の上昇や管内の目詰まり等が発生するためである。
【0004】また、最近のシールド工法においては、ト
ンネル推進距離が長距離になってきている。さらに、工
事の施工上の都合から、裏込め注入材料や作液機材類
は、陸上設置に限定される。そのため、注入液は、輸送
管を通して圧送されることになり、推進距離が長くなる
につれ、輸送管も必然的に長くなる。そこで、注入材と
して長時間流動性を保持する性質を持つものが要求され
る。
【0005】一方、海岸での工事の活発化に伴い、工費
節減のため、裏込め材の作液水に、大量に使用できる海
水を使うことの要請も高まっている。ところが、従来の
裏込め注入材には、ベントナイト等の粘土鉱物を加え、
注入材の強度調整・材料分離防止機能を持たせている。
このようなベントナイト等の粘土鉱物は、海水などの塩
類を含む水と接触すると、海水中のCaあるいはMgイ
オンの影響により、水和膨潤が妨げられ、粘性発現が極
端に小さくなる。そこで、前述した機能を保持させるた
め、海水を使用する場合には、多量のベントナイト等が
必要となり、極めて高価格なものとなる。
【0006】したがって、本発明の目的は、上記した裏
込め注入材として要求される性質を満足し、かつ長距離
圧送が可能で、作液水として海水の使用が可能な裏込め
注入材,かかる裏込め注入材を使用した二液性裏込め注
入工法、および裏込め注入材用組成物を提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項1の本発明は、裏込め注入材において、石炭灰粉体
もしくは石炭灰スラリーにアルカリ金属化合物を添加し
て得られる粉体に、または、石炭灰粉体に、難溶性アル
カリ土類金属化合物を混合し、これに硬化剤を混合して
得られるA液と、硬化剤を含むB液との二液から成るこ
とを特徴とする。
【0008】上記目的達成のため、請求項2の発明は、
請求項1の裏込め注入材において、上記B液成分をケイ
酸ナトリウムとしたことを特徴とする。
【0009】上記目的達成のため、請求項3の発明は、
請求項1または2の裏込め注入材において、上記A,B
二液のいずれか一方または両方を作液する水として、軟
水または海水等の塩類を多量に含む水を使用することを
特徴とする。
【0010】上記目的達成のため、請求項4の発明は、
二液性裏込め注入工法において、請求項1ないし3のい
ずれか一の裏込め注入材を構成する上記A,B二液を合
流して空洞部分に充填し、充填した混合液を固結させる
ことより成ることを特徴とする。
【0011】上記目的達成のため、請求項5の発明の要
旨は、石炭灰粉体もしくは石炭灰スラリーにアルカリ金
属化合物を添加して得られる粉体に、または石炭灰粉体
に、難溶性アルカリ土類金属化合物を混合し、さらに特
定成分の硬化剤を混合して得られる裏込め注入材用注入
材組成物にある。
【0012】本発明で使用されるA液の主材をなす石炭
灰粉体または石炭灰スラリーは、主に、石炭火力発電所
等から産業廃棄物として排出される石炭灰または流動床
灰等を原料とするものである。これら石炭灰など、「ポ
ゾラン」と呼ばれるものの特徴は、主成分がSiO2
あり、またAl2 3 を相当量含むものであるが、これ
らはいずれも可溶性部分を多量に含有する。これら可溶
性SiO2 あるいはAl2 3 は、水酸化カルシウムや
硫酸カルシウムと容易に反応(ポゾラン反応)をして、
不溶性カルシウム塩を生成する。しかし、その強度発現
は、長期間を要することで知られている。そこで、本発
明では、石炭灰粉体もしくは石炭灰スラリーにアルカリ
金属化合物を添加して得られる粉体に、難溶性アルカリ
土類金属化合物を混合し、さらに特定成分の硬化剤を混
合して得られる粉体を、水で混練りすることにより必要
とする期間(混練り後1〜2日以内)で強度が発現する
ことを可能とした。この性質を以下、短期自硬性とい
う。
【0013】このように、本発明では、A液の組成とし
て、石炭灰粉体(石炭灰や流動床灰)または石炭灰スラ
リーから成る主材に、上記のようにして短期自硬性を持
たせる処理を施したものを使用する。
【0014】具体的には、上記主材にアルカリ金属化合
物を反応させ、湿潤状態にある主材を90〜100℃程
度の温度で乾燥後、粉砕した粉体に、難溶性アルカリ土
類金属化合物および硬化剤を混合した粉体を使用するこ
とができる。
【0015】上記アルカリ金属化合物としては、水酸化
ナトリウムが好適であるが、この他にも水に溶けて強ア
ルカリを示すものを使用することができる。例えば、炭
酸ナトリウムを使用することができる。
【0016】上記主材として石炭灰粉体を使用する場合
は、上記アルカリ金属化合物を水溶液にして石炭灰粉体
に添加する。また、上記主材として石炭灰スラリーを使
用する場合は、上記アルカリ金属化合物あるいはその水
溶液を石炭灰スラリーに添加する。アルカリ金属化合物
の添加量は、石炭灰に含まれる可溶性SiO2 ,Al2
3 の割合に応じて定められるが、本発明の目的とする
効果を得るためには、一般的に石炭灰の乾燥重量1Kg
あたり1.4モル以上、好適には1.8モルとする。ア
ルカリ金属化合物として水酸化ナトリウムを使用する場
合は、石炭灰の乾燥重量1Kgあたり0.056Kg以
上、好適には0.075Kg(例えば48%水溶液で
0.104リットルとする。
【0017】上記難溶性アルカリ土類金属化合物として
は、水酸化カルシウムが好適である。難溶性アルカリ土
類金属化合物は、上記主材にアルカリ金属化合物を反応
させて得られる粉体に対し、粉体の形で混合される。混
合割合は、石炭灰の乾燥重量1Kgあたり0.81モル
以上、好適には1.35モルとする。難溶性アルカリ土
類金属化合物として水酸化カルシウムを使用する場合に
は、石炭灰の乾燥重量1Kgあたり0.06Kg以上、
好適には0.1Kgとする。
【0018】上記硬化剤[B液成分(硬化剤)を硬化さ
せるもの]としては、粘土鉱物以外のもので、カルシウ
ム、マグネシウム、アルミニウムなどの多価陽イオンの
塩、硫酸塩、炭酸塩、リン酸、リン酸塩、グリオキザー
ル等を使用することができる。適用される地盤の性質に
応じて、瞬結性のものあるいは緩結性のものを使用する
ことができる。具体的には、塩化カルシウム,塩化マグ
ネシウム,炭酸カルシウム,炭酸マグネシウム,硫酸カ
ルシウム,硫酸マグネシウム等を挙げることができる。
【0019】なお、本発明のA液の成分素材として、上
記主材にアルカリ金属化合物を反応させずに、難溶性ア
ルカリ土類金属化合物の粉体およびB液成分を硬化する
硬化剤を混合した粉体を使用することもできる。
【0020】次にB液成分としては、ケイ酸ナトリウム
が最も優れている。
【0021】A液の水比としては、90ないし110が
好適である。B液の組成成分であるケイ酸ナトリウム
は、水ガラスとも呼ばれ、SiO2 とNa2 Oのモル比
(SiO2 /Na2 O)が3つまり水ガラス3号が好適
である。B液の水ガラスは、B液の全量を100とし
て、40容量部以上、好適には50容量部であることが
好ましい。A液とB液の等量混合方式の場合、水比10
0のA液1リットルあたりB液を1リットルとする。こ
のうちB液成分の水ガラスは、0.4リットル、好適に
は0.5リットル含まれることとなる。比例混合方式の
場合、A液の容量1リットルあたり、B液を0.4リッ
トルつまりA液:B液=10:4程度とすることが好ま
しい。
【0022】本発明の石炭灰を主成分とする裏込め注入
材によれば、海水等の影響によりスラリー物性に影響を
与えるベントナイト等の粘土鉱物を含んでいないため、
海水などの塩類を多量に含む水での作液が可能である。
また、可使時間が長いことから長距離圧送が容易であ
り、圧送管内の水洗い回数が少なくなるなどの利点を有
し、注入後速やかに地山相当の強度が得られる。
【0023】
【実施例】 実施例1 現在よく使用される裏込め注入材の組成を標準組成と
し、標準組成のA液を調製した。一方、本発明品の裏込
め注入材のA液を調製した。表1に、裏込め注入材1m
3 当たりの組成を示した。A液の成分素材として、石炭
灰を使用し、これに水酸化ナトリウム水溶液を反応さ
せ、湿潤状態にある主材を90〜100℃程度の温度で
乾燥後、粉砕した粉体に、難溶性アルカリ土類金属化合
物として水酸化カルシウム、硬化剤として塩化カルシウ
ムを混合した粉体を使用した。A液の水比(粉体の重量
を100とした場合の水の量)を変化させた場合の流動
特性・ブリージング発生率を表2に示す。また、図1に
本発明品の裏込め注入材A液とB液との混合割合を変え
た場合のゲルタイムを示した。B液としては、ケイ酸ナ
トリウムの水溶液を使用した。
【0024】
【表1】
【表2】
【0025】上記結果から了解されるように、表1にお
いて、標準組成のA液を作液する場合、材料の添加順序
はベントナイト―セメントの順序で混合することが原則
である。この混合順序を変えると、ベントナイトの特徴
である膨潤性が十分発揮されず、所期の性状を示さずフ
ロー値、ブリージング率に著しい差が生じるため、材料
は、個々に混合する必要がある。本発明のA液は、ベン
トナイト等の粘土鉱物を含んでいないため、作液におい
て予め各材料が混合された粉体を練るだけなので、作液
が比較的容易である。また、表2からわかるように、本
発明のA液の可使時間が、標準組成に比べて長いため長
距離圧送が可能である。
【0026】実施例2 図2にA液とB液(表1の組成のものを使用した)の混
合割合を変えた場合における、混合後の経時変化による
早期強度発現を示した。強度の測定は、コーンペネトロ
メータによる。
【0027】上記結果から了解されるように、比例混合
方式でB液の量が多い場合、短時間で流動性を失って固
体の性質に移行するが、等量混合方式の強度発現はごく
わずかである。
【0028】実施例3 図3にはA液とB液(表1の組成のものを使用した)の
混合割合を変えた場合の、混合後材令28日迄の一軸圧
縮強度の関係を示した。
【0029】上記結果から了解されるように、比例混合
方式のA液:B液=10:4は、短時間で比較的長い可
塑状を呈するが、硬化を始めると強度の発現が顕著であ
り、裏込めグラウトとして理想的な性質を示す。
【0030】
【発明の効果】上記したところから明かなように、本発
明によれば、上記した裏込め注入材として要求される性
質を満足し、かつ長距離圧送が可能で、作液水として海
水の使用可能な裏込め注入材,かかる裏込め注入材を使
用した二液性裏込め注入工法および裏込め注入材組成物
が提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】比例混合方式におけるゲルタイムを示すグラフ
である。
【図2】A液とB液の混合割合を変えた場合の経時変化
における早期強度発現を示すグラフである。
【図3】A液とB液の混合割合を変えた場合の経時変化
における早期強度発現を示すグラフである。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石炭灰粉体もしくは石炭灰スラリーにア
    ルカリ金属化合物を添加して得られる粉体、または石炭
    灰粉体に、難溶性アルカリ土類金属化合物を混合し、さ
    らに硬化剤を混合して得られるA液と、硬化剤を含むB
    液との二液から成ることを特徴とする裏込め注入材。
  2. 【請求項2】 上記B液成分をケイ酸ナトリウムとした
    ことを特徴とする請求項1の裏込め注入材。
  3. 【請求項3】 上記A,B二液のいずれか一方または両
    方を作液する水として、軟水または海水等の塩類を含む
    水を使用することを特徴とする請求項1または2の裏込
    め注入材。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか一の裏込め
    注入材を構成する上記A,B二液を合流して空洞部分に
    充填し、充填した混合液を固結させることを特徴とする
    二液性裏込め注入工法。
  5. 【請求項5】 石炭灰粉体もしくは石炭灰スラリーにア
    ルカリ金属化合物を添加して得られる粉体、または石炭
    灰粉体に、難溶性アルカリ土類金属化合物を混合し、さ
    らに特定の硬化剤を混合して得られる裏込め注入材用注
    入材組成物。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08310842A (ja) * 1995-05-11 1996-11-26 Denpatsu Koole Tec:Kk ガラス質セメント
JPH09202657A (ja) * 1996-01-24 1997-08-05 Chichibu Onoda Cement Corp 空洞充填材料
CN106495640A (zh) * 2016-10-29 2017-03-15 张静 一种抗渗堵漏剂的制备方法

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CN106495640A (zh) * 2016-10-29 2017-03-15 张静 一种抗渗堵漏剂的制备方法

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