JPH0873254A - 裏込め注入工法 - Google Patents

裏込め注入工法

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JPH0873254A
JPH0873254A JP6238372A JP23837294A JPH0873254A JP H0873254 A JPH0873254 A JP H0873254A JP 6238372 A JP6238372 A JP 6238372A JP 23837294 A JP23837294 A JP 23837294A JP H0873254 A JPH0873254 A JP H0873254A
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JP
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air
liquid
clay mineral
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pressure
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JP6238372A
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Kazuo Shimoda
一雄 下田
Eiji Maruyama
英二 丸山
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ASOU FORM KURIITO KK
L G KK
SHIMODA GIJUTSU KENKYUSHO KK
Shimoda Gijutsu Kenkyusho KK
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ASOU FORM KURIITO KK
L G KK
SHIMODA GIJUTSU KENKYUSHO KK
Shimoda Gijutsu Kenkyusho KK
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    • 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
    • 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
    • C04B40/00Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • 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
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00724Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 in mining operations, e.g. for backfilling; in making tunnels or galleries

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長距離圧送を可能とし、裏込め材圧送システ
ム全体を簡素化する。 【構成】 予め硬化発現材、モンモリロナイト粘土鉱物
を含まない微粒子骨材及びエア発生剤粉末とを混和した
主材に水を加えてなるエアーを含有した懸濁液をA液と
し、かつ水ガラスをB液とし、前記AB両液を別々に注
入口付近まで長距離圧送し、注入口付近で合流して注入
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、主としてシールドト
ンネルなどの裏込め注入工法(トンネル裏込め以外の各
種の空洞充填を含む)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、シールド工法により構築する
シールドトンネルは、大型化に伴ない施工延長も長くな
って2,000mを越えるものも稀ではなくなり、しかも裏込
め材は施工上プラント(発進口)から切羽まで直接圧送
する方法がとられているため、長距離圧送できるもので
あることが要求される。
【0003】このため、裏込め材の硬化発現材に加える
微粒子骨材としてモンモリロナイト粘土鉱物(ベントナ
イト)を用いている。
【0004】これは、ベントナイトが水に接した場合に
は膨潤性が著しく、高粘性の懸濁液が得られるため、材
料分離(ブリージングが小さく)を防止でき、長距離圧
送を可能としているからである。
【0005】また従来、裏込め材に液状の起泡剤を加え
たエアーグラウトが知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の裏込め注入
においては、シールドトンネルが大型化され、裏込めの
プラントは自動化されているため、実際の現場では硬化
発現材と微粒子骨材の2本のサイロを必要とし、また調
合プラントも2系統とからなり、そのための自動注入制
御装置も複雑となり、また高価となる欠点がある。
【0007】さらに2本のサイロを必要とするため、場
所的制約も受けることになる。
【0008】一方、ベントナイトの性質として、塩類等
のイオンを含まない清水には、非常に良く膨潤して少量
で高粘度が得られるが、イオンを含有した水には膨潤性
が阻害されてベントナイト本来の粘性は得られないとい
う欠点がある。
【0009】このことは、裏込めに使用する硬化発現材
は水酸化カルシウム等のイオンが水に溶けて高アルカリ
性を示すことから、ベントナイトと硬化発現材を予め混
和すると、ベントナイトの膨潤を阻害する結果となるこ
とを意味する。
【0010】このため、ベントナイトと硬化発現材を予
め混和することは不可能であり、実際には調合槽で水に
ベントナイトを投入し、良く攪拌してベントナイトを充
分膨潤させた後、硬化発現材を加えてA液を調合してい
る。
【0011】一方、カオリン系粘土鉱物である陶土等は
ベントナイトに比べて膨潤性が小さく粘性の増加は期待
できず、硬化発現材との混合では材料分離を起こし、長
距離圧送はできない。
【0012】また、粘土鉱物を含まない微粒子骨材(石
灰石、石粉末、砂岩等)はさらに材料分離が大きく長距
離圧送はできない。
【0013】以上のように従来の技術では、予め硬化発
現材と微粒子骨材を混和した材料を長距離圧送すること
ができず、施工性の向上、自動注入制御装置の単純化並
びにプラント規模の縮小化を達成できないという問題が
あった。
【0014】次に、従来のエアーグラウトは、最終的に
グラウト中にエアーを包含させたエアーグラウトを目的
とするため、エアー量が30〜60%と非常に多く、しかも
使用する起泡剤は気泡が強く安定したものでなければな
らないという制約がある。
【0015】従って、エアーグラウトに用いる従来の起
泡剤はエアーグラウト用にのみ開発されたもので、一般
的には動物性蛋白質や特殊な界面活性剤などが用いられ
ている。
【0016】
【課題を解決するための手段】この発明は、予め硬化発
現材、モンモリロナイト粘土鉱物を含まない微粒子骨材
及びエアー発生剤粉末とを混和した主材に水を加えてな
るエアーを含有した懸濁液をA液とし、かつ水ガラスを
B液とし、前記AB両液を別々に注入口付近まで長距離
圧送し、注入口付近で合流して注入するようにした裏込
め注入工法を提案するものである。
【0017】またこの発明は、予め硬化発現材と、モン
モリロナイト粘土鉱物を含まない微粒子材とを混和した
主材に水を加えた懸濁液に、エアー発生剤を加えてエア
ーを含有せた液をA液とし、かつ水ガラスをB液とし、
前記AB両液を別々に注入口付まで長距離圧送し、注入
口で合流して注入するようにした裏込め注入工法を提案
するものである。
【0018】
【作用】モンモリロナイト粘土鉱物(ベントナイト)を
含まない微粒子と硬化発現材に水を加えた懸濁液は、粘
性が無いので材料分離を起こし、このままでは長距離圧
送はできない。
【0019】発明者らはこの材料分離や圧送性の欠点を
改善する手段として、懸濁液にエアーを含有させること
が有効であることをつきとめた。
【0020】ところで、従来の起泡剤はグラウトそのも
のに安定したエアーを含有させることを目的としている
のに対して、本発明は主材の長距離圧送を目的としてい
るため、懸濁液に含有させるエアー量10〜16%程度と少
なくてよく、最終的にはグラウト中に安定したエアーを
包含することは目的としていない。
【0021】このため本発明では気泡が強く安定した起
泡剤は必要ではなく、ただ単にエアーが発生するもので
あれば良いことから、従来の起泡剤と区別してエアー発
生剤とした。
【0022】また本発明では、予め硬化発現材と微粒子
骨材を混和して一つの材料とした主材を注入口付近まで
圧送するため、従来のように現場においてそれらの貯蔵
のための2本のサイロやその設置場所を必要とせず、し
かも調合プラントも単一で済み、そのための自動注入制
御装置なども単純で安価なものでよく、その結果工費の
大巾な節減が可能となる。
【0023】またこの発明は、モンモリロナイト粘土鉱
物を含まない微粒子骨材として、廃棄物あるいは工場副
産物として多量に発生する火力発電所からでる石炭灰、
さらには上下水道の汚泥や製紙工場の排パルプの焼却炉
からでる焼却灰等を再利用することで、産業廃棄物の有
効利用が達成される。
【0024】
【実施例】本発明らは、鋭意研究の結果、従来のモンモ
リロナイト粘土鉱物(ベントナイト)微粒末の代わりに
エアー発生剤を加えることにより長距離圧送を可能と
し、しかも予め硬化発現材と微粒子骨材を混和して、一
つの材料として圧送することにより裏込め材圧送システ
ム全体を簡素化した裏込め注入工法を完成させたもので
ある。
【0025】以下に本発明の二液性水ガラス系裏込め注
入の実施例について詳しく述べる。
【0026】〔第一発明〕 この第一発明は、予め硬化
発現材と、モンモリロナイト粘土鉱物を含まない微粒子
と、エアー発生剤粉末を混和した主材に、水を加えたエ
アーを含有した懸濁液をA液とし、かつ水ガラスをB液
とし、これらA,B両液を別々に注入口付近まで長距離
圧送し、注入口付近においてA,B両液が合流してでき
たグラウトを注入する方法である。
【0027】〔第二発明〕 予め硬化発現材と、モンモ
リロナイト粘土鉱物を含まない微粒子骨材とを混和した
主材に水を加えた懸濁液に、エアー発生剤を加えてエア
ーを含有させた液をA液とし、かつ水ガラスをB液と
し、これらA,B両液を別々に注入口付近まで長距離圧
送し、注入口付近においてA,B両液が合流してできた
グラウトを注入する方法である。
【0028】本発明は、上記の二つの発明からなるが、
要はモンモリロナイト粘土鉱物の代わりにこれを含まな
い微粒子骨材を用い、これにエアー発生剤を加えてエア
ーを発生させ、長距離圧送を可能としたことである。
【0029】また、プラント場所での場所的制約を受け
ないところで、従来の自動プラント装置を使う場合は、
硬化発現材とモンモリロナイト粘土鉱物を含まない微粒
子骨材を別々に用意し、これにエアー発生剤を加えてエ
アーを含有した懸濁液を用いて長距離圧送することも本
発明とみなすことができる。
【0030】本発明に用いるエアー発生剤は、A液の懸
濁液の長距離圧送のみを目的とするため特定するもので
はないが、第一発明のエアー発生剤粉末として、粉石
鹸、合成洗剤、界面活性剤を成分とした粉末等を用いる
ことができ、また第二発明のエアー発生剤溶液として
は、合成洗剤や界面活性剤を成分とした溶液及び従来の
起泡剤溶液等を用いることができる。
【0031】本発明で用いる硬化発現材としては、セメ
ント、スラグ(水滓)とセメント、スラグと消石灰及び
セメント、スラグ、消石灰の両成分系等を用いることが
できる。
【0032】また、モンモリロナイト粘土鉱物を含まな
い微粒子としては産業廃棄物としては多量発生する火力
発電所から排出される石炭灰、製紙工場の排パルプ焼却
炉からの焼却灰、及び上下水道の汚泥焼却炉から排出さ
れる焼却灰等の再利用としても有効な方法である。
【0033】また、従来から裏込め用として使用してい
るカオリン粘土鉱物(陶土等)、石炭岩、石英石、及び
現場発生土(泥水シールド等含み)等も、本発明のモン
モリロナイト粘土鉱物を含まない微粒子骨材として用い
ることができる。
【0034】また、その他分散剤遅延剤等を添加するこ
とができる。
【0035】以下、本発明の実施例を挙げて更に詳しく
説明する。
【0036】実験に用いた材料は
【0037】1)硬化発現材として、普通ポルトランド
セメント(以下、セメントという)
【0038】2)モンモリロナイト粘土鉱物を含まない
骨材として石炭灰
【0039】3)エアー発生剤として、
【0040】(i) 合成界面活性系粉末(以下エアー発
生剤M)
【0041】(ii)動物性蛋白質(以下エアー発生剤
N)
【0042】4)水ガラス(JIS3号80%水溶液)
【0043】「実験−1(実験に用いる材料の配合)」
【0044】=イ配合= 石炭灰600g、セメント300gに
水645gを加えて1000ccの非エアーの懸濁液を調合した。
【0045】=ロ配合= 予め石炭灰600g、セメント30
0g、エアー発生剤M 0.53gを混和した微粒子を水485gに
投入しミキサーで良く攪拌してエアー量15%の懸濁液を
調合した。
【0046】=ハ配合= 石炭灰600g、セメント300gに
水485gを加えて、懸濁液にエアー発生剤Nをエアー発生
器で作った気泡 160ccを加えてエアー量15%の懸濁液を
調合した。
【0047】「実験−2」
【0048】A液の長距離圧送中の材料分離をみるた
め、沈降(ブリージング)測定を行った。
【0049】実験は、メスシリンダー(1000cc)に各試
料(イ、ロ、ハ配合)を入れ、10分後、30分後、60分後
及び 120分後の沈降量を測定し、その結果を表1に示し
た。
【0050】
【表1】
【0051】表1より、エアー発生剤を添加しない非エ
アー系(イ配合)は、非常に沈降量が大きいことが判っ
た。これに対して、エアー発生剤を加えたエアー系
(ロ、ハ配合)は沈降量がごく僅かであることが判っ
た。
【0052】「実験−3」
【0053】実験−1のイ、ロ、ハの配合、 300ccをモ
ールド(直径 5cm×15cm)に入れ、ハンドミキサーで攪
拌しながら水ガラス30ccを加え、ゲル化直前で中止し
た。その後一軸圧縮強度を測定し、その結果を表2に示
した。
【0054】
【表2】
【0055】「実験−4」
【0056】長距離の圧送性をみるため、次のような実
験を行った。
【0057】圧送条件
【0058】i)圧送延長 960m
【0059】ii)吐出量 毎分80リットル
【0060】iii)圧送管径 2インチ
【0061】以上の条件下で注入圧、エアー減少率、沈
降率の測定を行ったところ表3の結果が得られた。
【0062】
【表3】
【0063】注) *印:960m圧送した時の先端口の測
定。
【0064】**印:A液を30分間960m圧送し、20分間
圧送を停止した後、再びA液を30分間圧送した時の先端
口の測定。
【0065】また表3において、()外の数値は初回の
測定結果を、また()内の数値は二回目の測定結果を示
す。
【0066】なお、沈降率は、配合中(エアー量は除
く)における微粒子と、先端吐出口中(エアー量は除
く)における微粒子分の比率をもって表わした。
【0067】表3より、イ配合(非エアー系)は長距離
圧送した場合にモンモリロナイト粘土鉱物を含んでいな
いため、沈降量が非常に大きく、また初回の測定結果よ
りも二回目の測定結果の方が沈降量が少ないのは、最初
の圧送時に圧送管内にグラウト中の粒子分(セメント及
び石炭灰)が沈降し、管断面が小さくなるため、グラウ
トの流速が早くなったためである。
【0068】このことは、注入圧も**印の方が高く、
また注入後に圧送管内を調べたところ、多量の沈降粒子
が確認できた。
【0069】実際の施工では、グラウトの圧送、停止を
繰り返し行なうため段々沈降量が多くなって管断面積が
小さくなり、最終的には管断面がほとんど閉塞して高圧
となり圧送不能となる。
【0070】これに対して本発明のエアー系(ロ、ハ配
合)はグラウト中にエアーを含んでいるため、若干のエ
アーの減少はあるが沈降量は非常に少ないことが判っ
た。またその沈降量も*印(初回及び二回目)、**印
(初回及び二回目)とも大差なく、注入圧力も同様であ
る。
【0071】また、注入後に圧送管内も調べたところ、
沈降量は極めて少なくグラウトの圧送、停止を繰り返し
ても、実用上充分使用可能であることが判った。
【0072】
【発明の効果】以上の通りこの発明によれば、モンモリ
ロナイト粘土鉱物(ベントナイト)を含まない微粒子と
硬化発現材に水を加えた懸濁液は、粘性が無いので材料
分離を起こし、このままでは長距離圧送はできないが、
懸濁液にエアーを含有させることにより材料分離を起こ
すことなく長距離圧送が可能となり、しかも主材の長距
離圧送を目的としているので、気泡が強く安定している
必要はなく、そのため懸濁液に含有させるエアー量は少
なくて済む。
【0073】そして、予め硬化発現材と微粒子骨材を混
和して一つの材料とした主材を注入口付近まで圧送する
ため、従来のように現場においてそれらの貯蔵のための
複数のサイロやその設置場所を必要とせず、しかも調合
プラントも単一で済み、そのための自動注入制御装置な
ども単純で安価なものでよく、その結果工費の大巾な節
減が可能となる。
【0074】また、モンモリロナイト粘土鉱物を含まな
い微粒子骨材として、廃棄物あるいは工場副産物として
多量に発生する火力発電所からでる石炭灰、さらに上下
水道の汚泥や製紙工場の排パイプの焼却炉からでる焼却
灰等を再利用することで、産業廃棄物の有効利用を達成
できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 18/08 B E21D 11/00 A (72)発明者 丸山 英二 東京都港区南青山5丁目9番19号 麻生フ オームクリート株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 予め硬化発現材、モンモリロナイト粘土
    鉱物を含まない微粒子骨材及びエアー発生剤粉末とを混
    和した主材に水を加えてなるエアーを含有した懸濁液を
    A液とし、かつ水ガラスをB液とし、前記AB両液を別
    々に注入口付近まで長距離圧送し、注入口付近で合流し
    て注入することを特徴とする裏込め注入工法。
  2. 【請求項2】 予め硬化発現材と、モンモリロナイト粘
    土鉱物を含まない微粒子骨材とを混和した主材に水を加
    えた懸濁液に、エアー発生剤を加えてエアーを含有させ
    た液をA液とし、かつ水ガラスをB液とし、前記AB両
    液を別々に注入口付近まで長距離圧送し、注入口付近で
    合流して注入することを特徴とする裏込め注入工法。
  3. 【請求項3】 モンモリロナイト粘土鉱物を含まない微
    粒子骨材は、石炭灰であることを特徴とする「請求項
    1」又は「請求項2」記載の裏込め注入工法。
  4. 【請求項4】 モンモリロナイト粘土鉱物を含まない微
    粒子骨材は、焼却炉から排出した焼却灰であることを特
    徴とする「請求項1」又は「請求項2」記載の裏込め注
    入工法。
JP6238372A 1994-09-06 1994-09-06 裏込め注入工法 Pending JPH0873254A (ja)

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JP6238372A JPH0873254A (ja) 1994-09-06 1994-09-06 裏込め注入工法

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001302324A (ja) * 2000-04-17 2001-10-31 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 可塑性注入材
JP2005194145A (ja) * 2004-01-08 2005-07-21 Denki Kagaku Kogyo Kk セメント組成物およびその使用方法
JP2017532219A (ja) * 2014-08-13 2017-11-02 クリスピークリート, リミテッド ライアビリティ カンパニーCrispycrete, Llc 未硬化コンクリートを加工処理する方法

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