JPH071000A

JPH071000A - 軟弱土の処理方法

Info

Publication number: JPH071000A
Application number: JP5169859A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ezaki; 厚江崎; Yoshio Hosoya; 好夫細谷
Original assignee: MITSUI SAITETSUKU KK
Current assignee: MITSUI SAITETSUKU KK
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1993-06-17
Publication date: 1995-01-06

Abstract

(57)【要約】【目的】軟弱土を廃棄、搬送可能な強度・形態を有
し、リサイクル可能な残土に改良する方法を提供する。【構成】軟弱土にアニオン性の親水性ポリマーを添加
混合した後、水溶性多価金属塩を添加・混合し、その後
脱水する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は軟弱土を処理し、廃
棄、搬送可能な強度、形態を有する土壌に改良する軟弱
土の処理方法に関する。

【０００２】更には軟弱土の強度を改良し、産業廃棄物
をリサイクル可能な残土に改良する方法に関する。

【０００３】

【従来の技術】地下のトンネル工事現場、石油井、ガス
井、地熱井、その他の土木工事で発生する堀削土砂は高
含水率の軟弱土の場合が多い。

【０００４】軟弱土とは含水率が２０〜８５重量％、特
に５０〜８５重量％のものが対象となる。

【０００５】これら軟弱土の場合、そのまま輸送するに
も水がたれたり、流動化してこぼれたりする問題があ
る。又埋立て時も軟弱地盤となり危険である。

【０００６】更に最近再生資源利用促進法に於て、「含
水比が高い廃棄物である建設汚泥とは区別される建設発
生土とは、建設資材として利用できる為の最低条件の施
工性が確保された土砂であり、この状態を土質工学的指
標で表せばコーン指数２ｋｇ／ｃｍ²以上である」と解
説されている。

【０００７】現在通常のトンネル工事で発生する堀削土
はほとんど上の条件を満たさず、そのままでは再利用出
来ないものであり、何らかの改質処理を必要とされる。

【０００８】従来の改質方法としては、（１）生石灰、セメント等の無機系の素材を３０〜１０
０ｋｇ／ｍ³排土に加え、これらの水硬性を利用して運
搬性を改良する方法（例えば特開昭６１―２１６９９４
号）や、有機高分子を加えた後水硬性のセメントを加え
る方法（特開昭６４―５１１９８号）。

【０００９】（２）アニオン性の吸水性樹脂を１〜１０
ｋｇ／ｍ³添加する方法（特開昭５８―２７７８０
号）。

【００１０】（３）水溶性のカチオン性高分子化合物又
は水溶性のカチオン性高分子化合物と水溶性アニオン化
合物の粉末を添加する方法（特開平１―１５８１０
９）、及びアクリル系高分子凝集剤分散液とカチオン性
有機高分子凝結材を逐次添加するもの（特開平２―１０
７４００）。

【００１１】（４）アニオン性アクリル系凝集剤分散液
を添加混練した後、生石灰、消石灰及び又はセメントを
添加する方法（特開平２―１９４８９１号）、などがあ
る。

【００１２】しかし、上記の生石灰、消石灰やセメント
などを使用する固結方法には次のような問題点がある。

【００１３】改質土のｐＨが強アルカリ性になり産業
廃棄物扱いになる。反応時間が数日にも及ぶため、処理に広大な場所を必
要とし、排土処理がとくに問題となる都市部の工事にお
いて排出現場での改良が望めない。薬剤の使用量が多い。

【００１４】また、アニオン性の吸水性樹脂を用いる方
法には次のような問題点がある。

【００１５】改質効果が不十分であり、とくに海岸の
近くの場合、あるいは予め水ガラスなどで地質改良を行
った場合など、塩類濃度が高い地盤では著しく効果が落
ちる。

【００１６】アニオン性の吸水性樹脂を用いた場合、
吸水して軟弱土を固くする効果はあるが、実用上の強度
を得る為には、添加量が多く、経済性の面から実用的で
ない。

【００１７】改質土を野積みにした場合、保水力があ
るためにいつまでも乾燥しない。また、乾燥したとして
も一度降雨に会えば再度吸収し、この繰返しのため、い
つまでもジメジメしている。

【００１８】コーン指数２ｋｇ／ｃｍ²以上の強度を
得る事はむずかしい。

【００１９】又水溶液のカチオン性高分子又は水溶性の
カチオン高分子化学物と水溶性アニオン化合物の粉末を
添加する方法は、

【００２０】水溶性ポリマーの為、吸水能力が十分で
なく、多くの添加量が必要であり、経済的でない。吸水性樹脂と同様コーン指数２ｋｇ／ｃｍ²以上の強
度を得る事がむずかしい。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決する為、従来のように堀削土を脱水する事なしに
全体を固化するものではなく、薬剤により高含水率の軟
弱土の水を脱水させやすくすることが出来る。

【００２２】その為、簡単な脱水工程をもうける事によ
り、含水率を下げ、堀削土の強度を上げ、建設資材とし
て利用出来るコーン指数２ｋｇ／ｃｍ²以上の強度の土
に改質する方法を提供する事である。

【００２３】又同時にそれを出来るだけ低コストで経済
的に可能な方法で行う事である。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この発明は軟弱土にアニ
オン性の親水性ポリマーを添加混合した後、水溶性多価
金属塩を添加混合する事により、非常に軟弱土の含有水
が遊離されやすくなり、簡単な脱水工程を設ける事によ
り、容易に低含水率で強度のある処理土を得られる事を
見い出し本発明を完成するに到った。以下本発明を詳し
く説明する。

【００２５】本発明で使用されるアニオン性の親水性ポ
リマーとしてはアニオン性の水溶性アクリルポリマー、
天然性水溶性高分子又はその半合成高分子、水膨潤性吸
水性ポリマーが代表的である。

【００２６】（ａ）アニオン性の水溶性アクリルポリマ
ーは、水溶性アクリルモノマーの（共）重合物及び／又
はその誘導体より成る。

【００２７】平均分子量１００万以上の水硬性高分子が
好ましく、通常水処理に凝集剤として用いられているも
のである。かかる目的に使用するアクリルモノマーとし
ては、

【００２８】（イ）アニオン性ビニルモノマー（メタ）アクリル酸、２―アクリルアミド―２―メチル
プロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスル
ホン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、アリー
ルスルホン酸およびその塩など、

【００２９】（ロ）非イオン性ビニルモノマー（メタ）アクリルアミド、ビニルメチルエーテル、ビニ
ルエチルエーテルなど、１種又は２種以上のアニオン性
ビニルモノマーの単独重合体又は非イオン性ビニルモノ
マーとの共重合体がある。

【００３０】これらのアクリルモノマーは、単独又は複
数種を混合して重合原料に供せられ、ラジカル発生剤、
紫外線、放射線等によりラジカルを発生させて重合を行
う。

【００３１】このアクリルポリマーの重合形態は、代表
的には水溶液重合、懸濁重合、逆相乳化重合である。

【００３２】また、アクリルポリマーの製品形態は、粉
末、溶液、分散液等として提供できる。

【００３３】ここにいう分散液とは、油の中に微細ポリ
マー粒子を分散させた油中水型アニオン性水溶性高分子
エマルジョンの形のものであり、低粘性液であるところ
からポンプ輸送、定量供給、高溶解性等の各種作業性に
優れ、最も望ましい製品形態である。

【００３４】アニオン性ビニルモノマーは５ｍｏｌ％以
上が含有することが望ましい。５ｍｏｌ％未満ではアニ
オン性が不足し効果が不足する。

【００３５】分子量は１００万以上が好ましく、１００
万未満であるとアニオン性親水性ポリマーの耐水、耐塩
性効果が小さくなり、充分な効果を発揮する事が出来な
い。

【００３６】又、水溶液重合や懸濁重合の場合、微粒体
及び粉末として製品が供給される事が多い。

【００３７】アニオン性親水ポリマーの粒径は大きくて
も、混合反応時間を充分とれば問題ないが、粒径は小さ
い方が、混合反応時間は短くてすむ。その為、微粒体と
して供給されるときは粒径は０．５ｍｍ以下が望まし
い。

【００３８】油中水型のアニオン性、水溶性高分子エマ
ルションは通常粒径が１０μ以下であり、反応性は早く
問題ない。

【００３９】（ｂ）アニオン性天然水溶性高分子又はそ
のアニオン性半合成高分子物質としては、キサンタンガ
ム、アルギン酸塩類、カルボキシメチルセルロース、カ
ルボキシメチルハイドロオキシエチルセルロース等が挙
げられる。

【００４０】（ｃ）次に、本発明に使用するアニオン性
水膨潤性吸水性ポリマーは水と接触せしめた場合、水を
吸収して数倍から千倍近くに膨潤するが、水には溶解し
ないものを言う。

【００４１】例えば、澱粉―ポリアクリロニトリルまた
は澱粉―メタクリレートグラフト共重合体部分加水分解
物、ポリアクリロニトリルやビニルエステル―エチレン
系不飽和カルボン酸共重合体の部分加水分解物、スルフ
ォン化スチレン等親水基を導入したオレフィン系ポリマ
ー、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ソーダー、
ポリアクリル酸ソーダーポリアクリルアミド共重合体
等、水溶性高分子化合物の放射線照射物やメチレンビス
アクリルアミド、ジクロール酢酸、エピクロールヒドリ
ン、アルデヒド類等架橋剤による架橋物、親水基の一部
を親油基で置換したもの、イソブチレンと無水マレイン
酸との共重合体などを使用することが出来る。

【００４２】通常上記吸水ポリマーは粉状のものが多い
が、粒径が５０μ以上のビーズ上の高吸水性樹脂も使わ
れる。

【００４３】これらの製造方法は特開昭６２−２１１４
９１等に於て紹介されていて既知である。

【００４４】又近年、微細粒径の上記吸水性ポリマーを
粒径１０μ以下の油中水型水膨潤性重合体エマルション
の形で提供するものもある。

【００４５】例えば、水溶性ビニル単量体と架橋剤とを
含む水溶液を、疎水性界面活性剤を含む有機分散媒中に
注入して乳化させた後、ラジカル重合触媒により重合さ
せ、得られたエマルジョンにさらに親水性界面活性剤を
添加することにより製造される。

【００４６】これら製造方法は特開昭６３―９０５３７
号公報、特開昭６３―９０５１０号公報等において紹介
されていて既知である。

【００４７】アニオン性の親水性ポリマーの添加量は軟
弱土の土質（粒度分布他）、含水率等によっても異なる
が、添加后のスランプ値が２０ｃｍ以下、好ましくは１
５ｃｍ以下になるような添加量が望ましい。

【００４８】含水率等により著しく異なるが軟弱土１ｍ
³に対して０．０５〜１０ｋｇ、好ましくは０．１〜５
ｋｇである。

【００４９】堀削土等の場合、堀削地層の含水率が低
く、配出土が既にスランプ値が２０ｃｍ以下になってい
る場合もあるが、その場合もアニオン性の親水性ポリマ
ーを添加混合した後、水溶性多価金属塩を添加混合する
事により、脱水が容易になる。

【００５０】又近年地下トンネル堀削に於てシールド工
法が多用されているが、該工法に於てアニオン性ビーズ
状吸水性樹脂（特開昭６２―２１１４９１）を注入する
方法や、逆相乳化重合物で粒径が１０μ以下のアニオン
性高吸水樹脂（特開平４―１８５６９１）の水溶液を加
泥剤として添加する方法、分子量１００万以上のアクリ
ル系水溶性高分子、シルト粘土及び水からなる泥奨剤を
添加する方法（特開平３―１３１４００）等が使われて
いる。

【００５１】通常これらの工法を用いて配出された堀削
土は、本発明に係わるアニオン性の親水性ポリマーを含
有している。

【００５２】シールド堀削の為のアニオン性の親水ポリ
マーの添加量は地層及び含水率により変わる為、堀削土
を固化する為のアニオン性親水性ポリマーとしては十分
な場合もあれば、不足する場合もある。十分な場合は配
出された堀削土に直接水溶性多価金属塩を添加混合す
る。

【００５３】本発明に用いられる水溶性多価金属塩は陽
イオンが原子価２価以上の無機塩で、通常炭酸カルシウ
ム、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシ
ウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化
アルミニウム、硫酸第２鉄、塩酸第２鉄、ポリ鉄等が挙
げられる。

【００５４】通常はこれらの金属塩は粉体乃至濃度１０
％程度の水溶液で供給される。粉体添加が強度改良上望
ましいが、添加量が少ない点からみて、取扱い上水溶液
で使用してもよい。

【００５５】水溶性多価金属塩の添加量は通常軟弱土１
ｍ³に対して０．０１〜１０ｋｇ、好ましくは０．１〜
５ｋｇである。

【００５６】水溶性多価金属塩の添加量はアニオン性親
水性ポリマーの添加量によっても最適添加量が変わり、
過剰添加になると逆に脱水性が悪くなる。

【００５７】本発明における添加方法は重要である。ア
ニオン性の親水性ポリマーは必ず先に添加され、均一に
軟弱土と混合されなければならない。

【００５８】水溶性多価金属塩を先に添加したり、アニ
オン性の親水性ポリマーと水溶性多価金属塩を同時に、
又は混合してから添加したりすると、脱水されやすい土
壌は得られない。

【００５９】混合して添加したりすると、アニオン性の
親水性ポリマー単独、添加時の強度も得られない。

【００６０】アニオン性の親水性ポリマーが添加され均
一に混合されるのは装置にもよるが撹拌時間が少なくと
も１０秒好ましくは２０秒以上とられる事が望ましい。

【００６１】水溶性多価金属塩も添加されてから少なく
とも１０秒、好ましくは２０秒以上撹拌されてから脱水
工程に入る事が望ましい。

【００６２】上記の処理をした土は非常に脱水されやす
くなっており、処理土に穴をほると水がしみ出るほどで
ある。その為簡単な方法で脱水が可能である。

【００６３】例えば積載された処理土に排水管をさし込
んでも脱水される。又、グレーティングの上等に積載す
ると土重により、下から脱水する。

【００６４】しかしこれらの自然重力による脱水では、
従来方法のような処理法よりは強度等の改良された処理
土が得られるが、コーン指数２ｋｇ／ｍ²以上の改良土
を得る事は難しく、機械的脱水装置が必要になる。

【００６５】機械的脱水装置としては、通常脱水装置と
して使用されるベルトプレス、フィルタープレス等が使
われる。

【００６６】土質にもよるが通常５ｋｇ／ｃｍ²程度の
圧をかけると、脱水された強度の強い改良土が得られコ
ーン指数も２ｋｇ／ｃｍ²以上のものが得られる。

【００６７】以下実施例を記す。

【００６８】

【実施例１〜６、比較例１〜３】土質粘土・シルト分２４％細砂２４％粗砂２４％小砂利２８％計１００％含水率２４．８％比重２．６

【００６９】試験方法試料３００ｍｌを、５００ｃｃのポリエチレン製のビー
カーに採り薬剤を所定量添加し、１〜５分間スパテール
で撹拌した。ここで簡易ペネトロメーターでコーン指数
（強度）を測定した。

【００７０】本発明によるものは更に水溶性多価無機塩
を添加し撹拌を行い、シリンダー型の加圧式濾過機で５
ｋｇ／ｍ²の圧を３０秒かけ濾水量と脱水后のケーキの
強度（コーン指数）を簡易ペネトロメーターで測定し
た。

【００７１】各種ポリマー、水溶性多価金属塩の添加量
及び添加方法による結果を第１表に示した。本発明によ
るものの結果は脱水性の良さと簡易ペネトロメーターで
２．０ｋｇ／ｃｍ²以上の強度（コーン指数）を示す。

【００７２】

【表１】

【００７３】

【表２】

【００７４】

【表３】

【００７５】

【表４】

【００７６】

【表５】

【００７７】

【表６】

【００７８】

【実施例８〜１０、比較例６〜７】加泥剤添加シールド
工法の堀削土として、アニオン性の吸水性樹脂とアニオ
ン性水溶性高分子を添加した下記の土質を作成した。

【００７９】土質組成粘土シルト分５％細砂２０％粗砂２５％礫４５％計１００％含水率３３．３％比重２．５のものにｗ／ｏ型架橋ポリアクリル酸塩、ポリマー純分
１ｋｇ／ｍ³、及びｗ／ｏ型ポリアクリル酸塩―アクリ
ルアミド（３０ｍｏｌ％、分子量２０００万）、ポリマ
ー純分１ｋｇ／ｍ³を配合し、上記加泥剤添加シールド
工法の堀削モデルとして、実施例１と同じ試験を行い第
２表の結果を得た。

【００８０】

【表７】

【００８１】

【表８】

【００８２】

【発明の効果】本発明を用いることにより、軟弱土を廃
棄、搬送可能な強度・形態を有し、リサイクル可能な残
土に改良することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軟弱土にアニオン性の親水性ポリマーを
添加混合した後、水溶性多価金属塩を添加、混合し、そ
の後、脱水工程を設ける事により、コーン指数２ｋｇ／
ｃｍ²以上の強度の改良された土を得る事を特徴とする
軟弱土の処理方法。
【請求項２】アニオン性の親水性ポリマーが（メタ）
アクリル酸塩を５ｍｏｌ％以上含有する（メタ）アクリ
ル酸塩―アクリルアマイド共重合物で重量平均分子量が
１００万以上である請求項１記載の軟弱土の処理方法。
【請求項３】アニオン性の親水ポリマーが粒径０．５
ｍｍ以下の微粒体である請求項２記載の軟弱土の処理方
法。
【請求項４】水溶性多価金属塩が、硫酸アルミニウ
ム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、ポリ
鉄、炭酸カルシウム、塩化カルシウムから選ばれる１種
又は２種以上の多価金属塩である請求項１記載の軟弱土
の処理方法。
【請求項５】土の堀削時にアニオン性の親水性ポリマ
ーを使用し、配出された軟弱土に水溶性多価金属塩を混
合する請求項１記載の軟弱土の処理方法。
【請求項６】脱水工程でベルトプレス型の脱水機を使
用する請求項１記載の軟弱土の処理方法。