JPH115971A

JPH115971A - 地中、地下掘削等に用いる泥漿材と泥水材

Info

Publication number: JPH115971A
Application number: JP15857297A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Yamazaki; 茂山崎; Yohei Hisada; 陽平久田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1997-04-24
Filing date: 1997-06-16
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】短時間作泥でも粘土のダマができないように
でき、また、粘性が向上され、増粘剤の量が少なくでき
る。【解決手段】採石場及び砂・砂利・玉石等の採取場の
汚泥（泥状物）脱水ケーキを湿潤状態のままにした湿潤
材料と、これを乾燥状態にした乾燥材料と、採石場で砕
砂を作るために砕石を粉砕して得られる細粒、砕石生産
に伴って自然発生する細粒、砂・砂利・玉石等の採取場
で砂・砂利・玉石の生産に伴って自然発生する細粒をそ
れぞれ乾式分級で砕石、砕砂または砂、砂利、玉石を除
去した後に残留する各微粉材料のいずれか１つを粘土と
して用い、この粘土を増粘剤と共に水に分散した構成と
なっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地下水や、海水が
湧出する現場で施工される、主としてシールド工法及び
推進工法にて掘削する地中、地下掘削等に用いる泥漿材
と泥水材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地中、地下掘削のうち、泥土圧式のシー
ルド工法や推進工法では、比較的粘性が高い泥漿材を切
羽から噴出して用い、泥土圧をかけて掘進し、泥水加圧
式のシールド工法や推進工法では、比較的粘性が低い泥
水材を掘削部に泥水加圧して用いている。そして従来の
地下水や海水が湧出する現場で用いるこの泥漿材と泥水
材には、粘土に乾燥されたベントナイト、または市販品
（トチクレー）の微粉末粘土を用い、これを水に分散、
及び水に膨潤させると共に、増粘剤を配合したものが用
いられている。また、高吸水性樹脂を用いる場合は水に
分散・膨張させて用いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】シールド工法、小口径
管推進工法及びセミシールド推進工法に使用される泥漿
材、泥水材は、粘土と増粘剤を水に分散させて作泥して
いるが、従来の泥漿材と泥水材は、上記したように粘土
に乾燥されたベントナイト、または市販品の微粉末粘土
を使用しているため、これが完全に溶解させるのに時間
がかかっていた。

【０００４】特に、小口径管推進工法及びセミシールド
推進工法では、１５〜２０分位の短時間に作泥しなけれ
ばならないため現状では乾燥されたベントナイト、また
は微粉末粘土のダマができてしまうので、粘性不足によ
る性能低下や送泥管中の閉塞等が起こり問題となってい
る。

【０００５】また、海水が湧出する現場では、ベントナ
イトはＮａイオンを吸着して凝集反応を起し、劣化する
ため使用できない。これは、ベントナイト系泥漿材及び
泥水材では、吸着されている陽イオンより置換能が大き
いイオンが混入すると、容易にイオンの置換が起こり、
ベントナイト懸濁液の性質が変化し、また、このベント
ナイトを多量に混入すると、電気的に中和されて凝集
し、懸濁分散状態を維持できなくなりベントナイト粒子
は沈降してしまうからである。

【０００６】また、ベントナイトは、産業廃棄物に指定
されている物質であり、ベントナイトを含む泥漿材、泥
水材を使用した場合には、掘削排土の処分等についても
特別な処理が必要になる。さらに、地下水が湧出する現
場では、高吸水性樹脂、及び増粘剤の分散液等を含有す
る泥漿材、泥水材は比重が低いので、地下水圧によって
逸泥されてしまうので使用できない。

【０００７】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、短時間作泥でも粘土のダマができることなく、し
かも砕石場及び砂、砂利、玉石等の採取場の汚泥（泥状
物）脱水ケーキを粘土として用いる場合は増粘剤も少な
くしてすみ、また、凝集を防ぐことができ、さらに塩水
の影響を受けにくい泥漿材と泥水材を提供することを目
的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用効果】上記目的を
達成するために、請求項１の発明に係る地中、地下掘削
等に用いる泥漿材と泥水材は、採石場及び砂・砂利・玉
石等の採取場の汚泥（泥状物）脱水ケーキを湿潤状態の
ままにした湿潤材料と、これを乾燥状態にした乾燥材料
と、採石場で砕砂を作るために砕石を粉砕して得られる
細粒、砕石生産に伴って自然発生する細粒、砂・砂利・
玉石等の採取場で砂・砂利・玉石の生産に伴って自然発
生する細粒をそれぞれ乾式分級で砕石、砕砂または砂、
砂利、玉石を除去した後に残留する各微粉材料のいずれ
か１つを粘土として用い、この粘土を増粘剤と共に水に
分散した構成となっている。

【０００９】この発明によれば、粘土として用いられる
採石場及び砂・砂利・玉石等の採取場の汚泥（泥状物）
脱水ケーキは水に飽和された材料であるため、土粒子の
保水状態が乾燥されたベントナイトや市販の微粉末粘土
と比較して親水性に富んでいるので、これを水に分散し
たときの溶解速度が上記材料よりも速い。また、別の粘
土として用いられる採石場で砕砂を作るために砕石を粉
砕して得られる細粒、砕石生産に伴って自然発生する細
粒、砂・砂利・玉石等の採取場で砂・砂利・玉石の生産
に伴って自然発生する細粒をそれぞれ乾式分級で砕石、
砕砂または砂、砂利、玉石を除去した後に残留する各微
粉材料も、水との溶解速度が乾燥されたベントナイトや
市販の微粉末粘土に比べて速い。

【００１０】従ってこの構成の泥漿材と泥水材は、水に
溶解しやすく、１５〜２０分程度の短時間作泥でも粘土
のダマができることなく作泥することができ、必要とす
る粘性を保持することができる。また、粘土に汚泥（泥
状物）脱水ケーキを用いた場合、これには微量の凝集剤
が含まれているため、架橋効果として粘性が向上され、
作泥時には、市販の乾燥粉末粘土より増粘剤の量が少な
くても泥漿材、泥水材としての性能を満足することがで
きる。

【００１１】また、請求項２の発明に係る地中、地下掘
削等に用いる泥漿材と泥水材は、採石場及び砂・砂利・
玉石等の採取場の汚泥（泥状物）脱水ケーキを湿潤状態
のままにした湿潤材料と、これを乾燥状態にした乾燥材
料と、採石場で砕砂を作るために砕石を粉砕して得られ
る細粒、砕石生産に伴って自然発生する細粒、砂・砂利
・玉石等の採取場で砂・砂利・玉石の生産に伴って自然
発生する細粒をそれぞれ乾式分級で砕石、砕砂または
砂、砂利、玉石を除去した後に残留する各微粉材料のい
ずれか１つを粘土として用い、この粘土と、比表面積が
２００〜３５０ｍ²／ｇの無機材料と、増粘剤とを水に
分散した構成となっている。

【００１２】この発明によれば、上記請求項１記載のも
のと同様の作用効果のほかに、粘土に比表面積の大きい
無機材料を混入したことにより、耐塩性を有し、従来の
泥漿材と泥水材より、海水のように電解質中においても
安定したウェットボリュームと粘性を得ることができて
凝集を防ぐことができると共に、海水中にあっても十分
な粘性を保持できる。さらに、これに用いる採石場及び
砂・砂利・玉石等の採取場の汚泥（泥状物）脱水ケーキ
または、乾燥分級された各微粉材料は、トチクレー等の
市販の一般粘土より比重が高いので、逸泥防止効果が大
きい。

【００１３】また、請求項３の発明に係る地中、地下掘
削等に用いる泥漿材と泥水材は、採石場及び砂・砂利・
玉石等の採取場の汚泥（泥状物）脱水ケーキを湿潤状態
のままにした湿潤材料と、これを乾燥状態にした乾燥材
料と、採石場で砕砂を作るために砕石を粉砕して得られ
る細粒、砕石生産に伴って自然発生する細粒、砂・砂利
・玉石等の採取場で砂・砂利・玉石の生産に伴って自然
発生する細粒をそれぞれ乾式分級で砕石、砕砂または
砂、砂利、玉石を除去した後に残留する各微粉材料のい
ずれか１つを粘土として用い、この粘土と、非イオン性
セルロースエーテルを用いた増粘剤とを、水に分散した
構成となっている。

【００１４】この発明によれば、増粘剤に非イオン性セ
ルロースエーテルを用いたことにより、耐塩性が向上さ
れる。これは、非イオン性セルロースエーテルは、極め
て安定で酸・アルカリ・熱・微生物に強い特性を有して
塩水の影響を受けにくいことによる。また、非イオン性
セルロースエーテルは表面張力低下能があるので、混合
泡立ちする傾向があり、泥漿材及び泥水材として排土の
流動性及び揺変性が向上できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に係る泥漿材及び泥水材
は、これの主原料として採石場や砂・砂利・玉石等の採
取場で発生する微粉を含む汚泥（泥状物）を凝集剤にて
水から分離してから、フィルタプレス等の脱水機にてケ
ーキ状に脱水した粘土である採石場及び砂・砂利・玉石
等の採取場の汚泥（泥状物）脱水ケーキを、湿潤状態、
あるいは乾燥状態で、増粘剤と共に水を分散して用いる
ものであり、また、採石場で砕砂を作るために砕石を粉
砕して得られる細粒、砕石生産に伴って自然発生する細
粒、砂・砂利・玉石等の採取場で砂・砂利・玉石の生産
に伴って自然発生する細粒をそれぞれ乾式分級で砕石、
砕砂または砂、砂利、玉石を除去した後に残留する各微
粉材料を増粘剤と共に水に分散して用いるものであり、
このほかに、これらの材料のほかに比表面積が大きい無
機材料を用いるものであり、さらに上記増粘剤として非
イオン性セルロースエーテルを用いたものであり、それ
ぞれの実施例を以下に説明する。

【００１６】まず、使用目的に合う泥漿材と泥水材の調
合濃度及び基準性能は表１、表２に示す通りである。表
１は地盤条件が砂礫の場合の泥漿材であり、表２は地盤
条件が砂礫であると共に、地下水（清水）の湧出量が多
い場合の泥水材である。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】次に本発明の実施例をあげて本発明を具体
的に説明する。

【００２０】（実施例１）採石場及び砂・砂利・玉石等
の採取場の汚泥脱水ケーキを湿潤状態のままにした湿潤
材料を粘土として用い泥水材を作泥粘土の種類：含水率約２０重量％の採石汚泥脱水ケーキ
Ａ，Ｂ，Ｄ含水率約２０重量％の砂、砂利採取場の汚泥脱水ケーキ
Ｃ比較粘土の種類：トチクレー（市販粘土）調合濃度：表３に示す泥水特性：表３に示す

【００２１】

【表３】

【００２２】（実施例２）採石場汚泥脱水ケーキの乾燥
材料を粘土として用い泥水材を作泥粘土の種類：含水率約２０重量％の採石場汚泥脱水ケー
キＡ，Ｂをそれぞれ含水率２重量％以下に乾燥した調合濃度：表４に示す泥水特性：表４に示す

【００２３】

【表４】

【００２４】上記実施例１及び２における粘土Ａ，Ｂ，
Ｄ及びＡ，Ｂはいずれも採石場汚泥脱水ケーキである
が、採取場所が異なるものであり、それぞれの粘土、及
び砂・砂利の採取場の汚泥脱水ケーキＣの粘土及びトチ
クレーの仕様を表５に示す。

【００２５】

【表５】

【００２６】上記実施例１及び２にあっては、表２に示
した泥水材の使用目的に合う調合濃度及び基準性能を得
ることができた。そしてこれに用いる粘土が、採石場及
び砂・砂利・玉石等の採取場の汚泥脱水ケーキの湿潤材
料または乾燥材料であることにより、この粘土は、水に
飽和された材料であるため、親水性に富み、土粒子の保
水状態が乾燥されたベントナイト、及び市販の微粉末粘
土と比較して多いので、水に対する溶解速度が速い。こ
のため１５〜２０分程度の短時間作泥でも粘土のダマが
できなかった。

【００２７】また上記粘土には、微量の凝集剤が含まれ
ているため、架橋効果として粘性が向上される。このた
め、表３に示すように、トチクレーに比べて増粘剤が少
なくてすむ。

【００２８】（実施例３）粘土は、採石場汚泥脱水ケー
キの乾燥材料（粉末粘土）と比表面積大の無機材料とを
組み合わせて推進工法用泥漿材を作泥する。・耐塩性処方によるでき上がり１ｍ³当たりの配合比率水（海水）：５８重量％粉末粘土：４０重量％増粘剤：１重量％添加粘土：１重量％

【００２９】このときの粉末粘土は、採石場汚泥脱水ケ
ーキを水分２重量％以下に乾燥して用いた。そしてこの
ときの汚泥の種類は砕石汚泥である。また、添加粘土
は、主成分が含水珪酸マグネシウムで、比表面積が２６
０ｍ²／ｇの無機材料である。

【００３０】上記耐塩性処方における泥漿材の性能は、
混合作泥してから１時間後で粘性が３８００ｃｐｓ、比
重が１．３７となり、１日後で粘性が４２００ｃｐｓ、
比重が１．３７となった。これにより、一般的な砂礫土
掘削を前提とした場合の泥漿材の目標品質であるところ
の、粘性が４０００〜５０００ｃｐｓ、比重が１．３５
前後の品質を短時間で達成することができた。また砂礫
の場合の表１に示す目標品質を達成することができた。

【００３１】・抱き込み防止性処方（逸泥防止性）によ
るでき上がり１ｍ³の配合比率水：５８重量％粉末粘土：４１重量％増粘剤：１重量％このときの粉末粘土は採石場汚泥脱水ケーキを水分２重
量％以下に乾燥して用いた。そしてこのときの汚泥の種
類は砕石汚泥である。なおこの場合、添加粘土は用いな
かった。

【００３２】上記抱き込み防止性処方における泥漿材の
性能は、混合作泥してから１時間後で粘性が４７００ｃ
ｐｓ、比重が１．３４となり、１日後で粘性が５０００
ｃｐｓ、比重が１．３４となり、この場合も、上記推進
工法用泥漿材として目標品質を得ることができた。

【００３３】（実施例４）粘土は、採石場汚泥脱水ケー
キの乾燥材料（粉末粘土）と非イオン性セルロースエー
テルの増粘剤とを組み合わせて推進工法用耐塩性泥漿材
を作泥する。この増粘剤に用いた非イオン性セルロース
エーテルは、極めて安定で酸・アルカリ・熱・微生物に
強い性質を有している。水（海水）：２０００Ｌ粉末粘土：３ｋｇ増粘剤：２ｋｇこのときの粉末粘土は、採石場汚泥脱水ケーキを水分２
重量％以下に乾燥して用いた。そしてこのときの汚泥の
種類は砕石汚泥である。また、増粘剤は非イオン性セル
ロースエーテルである。

【００３４】この実施例４における泥漿材の性能は、混
合作泥してから１５分後の粘性が２３００ｃｐｓ、比重
が１．０１、１時間後の粘性が２４００ｃｐｓ、比重が
１．０１となった。

【００３５】なお上記各実施例において用いた採石場及
び砂・砂利・玉石等の採取場の汚泥脱水ケーキは含水率
が、８５重量％以下になるまでフィルタプレス等の脱水
装置にて脱水して湿潤状態を維持したケーキ状にしたも
のである。そしてこれの使用に際して、これを湿潤状態
で用いる場合は、湿潤状態のままカッタ等にて大きさが
１０〜２０ｍｍ程度の小塊状になるように破砕処理して
用いる。また、これを乾燥状態で用いる場合は、湿潤状
態のままカッタ等にて大きさが１０〜２０ｍｍ程度の小
塊状になるように破砕処理した後、乾燥し、粉砕して用
い、あるいは、湿潤状態から直接乾燥し、その後粉砕処
理して用いる。

【００３６】採石場で砕砂を作るために砕石を粉砕して
得られる細粒と、砕石生産に伴って自然発生する細粒を
それぞれ乾式分級で砕石、砕砂または砂、砂利、玉石を
除去した後に残留する各微粉材料は、砂・砂利・玉石等
の採取場で砂・砂利・玉石の生産に伴って自然発生する
細粒を乾式分級して得られる微粉とは発生現場が異なる
が、上記採石場及び採取場で発生し、かつ乾式分級して
得られる両微粉材料はそれぞれ略同一の性質を有してお
り、前者は採石場微粉、後者は採取場微粉と呼ぶことに
する。以下に示す各実施例はこれらの採石場微粉または
採取場微粉のいずれかを用いる。なお、この各実施例で
の採石場微粉は、砕石を粉砕した場合に発生するもの
と、砕石生産に伴って自然に発生するもののいずれか一
方、あるいは混合されたものである。

【００３７】（実施例５）粘土に採石場微粉を用いて推
進工法用泥漿材を作泥する。・でき上がり１ｍ³当たりの配合比率水：７６０Ｌ粘土：８３０ｋｇ（含水率２重量％以下）増粘剤：１５ｋｇこのときの泥漿材の性能は、作泥１５分後の粘性が６０
００ｃｐｓ、比重が１．４７５となり、泥漿材としての
所定の性能を得ることができた。

【００３８】（実施例６）採石場微粉と比表面積大の無
機材料とを組み合わせて推進工法用泥漿材を作泥する。・耐塩性処方によるでき上がり１ｍ³当たりの配合比率水：７５０ｋｇ粘土：５５０ｋｇ（含水率２重量％以下）増粘剤：１４ｋｇ添加粘土：１２ｋｇこのときの添加粘土は主成分が含水珪酸マグネシウム
で、比表面積が２６０ｍ²／ｇの無機材料である。そし
てこのときの泥漿材の性能は、成泥１５分後の粘性が４
５００ｃｐｓ、比重が１．３８となり、泥漿材としての
所定の性能を得ることができた。

【００３９】（実施例７）採石場微粉と非イオン性セル
ロースエーテルの増粘剤とを組み合わせて推進工法用泥
漿材を作泥する。・耐塩性泥漿材水（海水）：２０００Ｌ粘土：３ｋｇ（含水率２重量％以下）増粘剤：２ｋｇこのときの増粘剤は非イオン性セルロースエーテルを用
いた。この泥漿材の性能は、作泥１５分後の粘性が１２
００ｃｐｓ、比重が１．００１となり、所期の性能が得
られた。

【００４０】なお、上記実施例１〜３及び５，６におけ
る増粘剤には、カルボキシメチルセルロースを用いた。
なおこの各実施例での増粘剤は、これ以外に一般的な、
例えば、ポリアクリル酸ソーダやポリアクリルアミド、
デンプングリコール酸ナトリウム等の非イオン性あるい
はイオン性の増粘剤を用いてもよい。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】採石場及び砂・砂利・玉石等の採取場の
汚泥（泥状物）脱水ケーキを湿潤状態のままにした湿潤
材料と、これを乾燥状態にした乾燥材料と、採石場で砕
砂を作るために砕石を粉砕して得られる細粒、砕石生産
に伴って自然発生する細粒、砂・砂利・玉石等の採取場
で砂・砂利・玉石の生産に伴って自然発生する細粒をそ
れぞれ乾式分級で砕石、砕砂または砂、砂利、玉石を除
去した後に残留する各微粉材料のいずれか１つを粘土と
して用い、この粘土を増粘剤と共に水に分散してなるこ
とを特徴とする地中、地下掘削等に用いる泥漿材と泥水
材。
【請求項２】採石場及び砂・砂利・玉石等の採取場の
汚泥（泥状物）脱水ケーキを湿潤状態のままにした湿潤
材料と、これを乾燥状態にした乾燥材料と、採石場で砕
砂を作るために砕石を粉砕して得られる細粒、砕石生産
に伴って自然発生する細粒、砂・砂利・玉石等の採取場
で砂・砂利・玉石の生産に伴って自然発生する細粒をそ
れぞれ乾式分級で砕石、砕砂または砂、砂利、玉石を除
去した後に残留する各微粉材料のいずれか１つを粘土と
して用い、この粘土と、比表面積が２００〜３５０ｍ²
／ｇの無機材料と、増粘剤とを水に分散してなることを
特徴とする地中、地下掘削等に用いる泥漿材と泥水材。
【請求項３】採石場及び砂・砂利・玉石等の採取場の
汚泥（泥状物）脱水ケーキを湿潤状態のままにした湿潤
材料と、これを乾燥状態にした乾燥材料と、採石場で砕
砂を作るために砕石を粉砕して得られる細粒、砕石生産
に伴って自然発生する細粒、砂・砂利・玉石等の採取場
で砂・砂利・玉石の生産に伴って自然発生する細粒をそ
れぞれ乾式分級で砕石、砕砂または砂、砂利、玉石を除
去した後に残留する各微粉材料のいずれか１つを粘土と
して用い、この粘土と、非イオン性セルロースエーテル
を用いた増粘剤とを、水に分散してなることを特徴とす
る地中、地下掘削等に用いる泥漿材と泥水材。