JPH08259947A

JPH08259947A - 発生土の再利用方法

Info

Publication number: JPH08259947A
Application number: JP7093017A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Saito; 斉藤　　潔; Kenjiro Fujita; 謙二郎藤田
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1995-03-27
Publication date: 1996-10-08

Abstract

(57)【要約】【目的】シールド工事等で発生した発生土を有効利用す
る。【構成】本発明に係る発生土の再利用方法は、添加剤サ
イロ４に収容されたアクリル酸塩若しくはポリアクリル
酸塩又はそれらの誘導体を主成分とする添加剤をミキサ
ー７でタンク３の水と混合し、これを土砂ホッパー１に
収容されたシールド工事等の発生土とともにミキサー６
に入れて混合し、土粒子を十分に拡散させた後、ミキサ
ー９に移す。次に、セメントサイロ２に収容されたセメ
ント、石灰等の硬化材をミキサー９に入れて先の発生土
に添加混合し、さらにアジテータ１０で十分に攪拌して
処理土とし、該処理土を圧送ポンプ１１で圧送してイン
バート材として再利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主としてシールド工事
で発生した発生土を再利用する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド工法によってトンネル断面を掘
削する場合、掘削によって多くの土砂が発生し地上に搬
出されるが、このような発生土は、資源の有効利用、廃
棄処分コストや処分場の問題、環境保護等の観点から考
えれば、できるだけ再利用していくことが望ましい。

【０００３】そのため、かかる発生土にセメント、石灰
等の硬化材を添加して処理土とし、これを充填材や裏込
材として再利用していこうとする動きがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発生土
にセメント等の硬化材を添加しても１０ｋｇｆ／ｃｍ²
程度の強度しか得られず、用途についてはかなり制限さ
れるとともに、作製された処理土は、固練りの状態であ
ってその施工性はきわめて悪く、ポンプ圧送は実質的に
不可能であるのが現状である。

【０００５】このような施工性の悪さを水の添加によっ
て改善する方法もあるが、それには多量の水を加える必
要があり、特に、発生土が粘土質である場合には、必要
な水量はきわめて多くなる。そして、水量が増えた分だ
けセメント量を増やさねばならず不経済であるととも
に、発生土の利用率も低下する。

【０００６】一方、元の土が砂質土である場合には、比
較的少ない水量で流動化させることができるが、添加し
た水が分離しやすく安定した流動性が得られないため、
該砂質土に粘土を加えるのが一般的である。したがっ
て、かかる場合においても、上述した問題が同様に生じ
てくる。

【０００７】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、シールド工事等で発生した発生土を有効利用
可能な発生土の再利用方法を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の発生土の再利用方法は請求項１に記載した
ように、シールド工事等で発生した発生土にセメント、
石灰等の硬化材および水を混合するとともに、アクリル
酸塩若しくはポリアクリル酸塩又はそれらの誘導体を主
成分とする添加剤をさらに添加混合して処理土とし、該
処理土を充填材、裏込材、埋戻し材若しくはインバート
材として再利用するものである。

【０００９】また、本発明の発生土の再利用方法は、請
求項１の処理土をポンプ圧送によって所定箇所に搬送す
るものである。

【００１０】また、本発明の発生土の再利用方法は、請
求項１の発生土に前記添加剤および前記水を混合し、し
かる後に前記硬化材を添加混合するものである。

【００１１】

【作用】本発明においては、シールド工事等で発生した
発生土にセメント、石灰等の硬化材および水を混合する
とともに、アクリル酸塩若しくはポリアクリル酸塩又は
それらの誘導体を主成分とする添加剤を添加混合して処
理土とする。

【００１２】かかる添加剤を発生土に添加して処理土を
作製すると、その流動性は、添加剤を加えない場合に比
べて大幅に改善され、通常のコンクリート流動化剤に比
べてもかなり改善される。さらに、何も添加しない場合
あるいは通常のコンクリート流動化剤を添加した場合に
比べて、圧縮強度も増加する。

【００１３】次に、処理土を充填材、裏込材、埋戻し材
若しくはインバート材として再利用する。ここで、上述
したように処理土の流動性並びに強度性能が大幅に改善
されているため、従来であれば施工性の点であるいは強
度不足の点で再利用できなかった箇所においても再利用
が可能となる。

【００１４】特に、流動性の改善は著しく、ポンプ圧送
によって所定箇所に搬送し、該箇所でインバート材等と
して再利用することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の発生土の再利用方法の実施例
について、添付図面を参照して説明する。

【００１６】図１は、本実施例に係る発生土の再利用方
法の一例を示した略図である。同図でわかるように、本
実施例の発生土の再利用方法においては、まず、土砂ホ
ッパー１に収容されたシールド工事の発生土をスクリュ
ーフィーダ５を介してパドルミキサー６に供給する。

【００１７】一方、添加剤サイロ４から供給されるアク
リル酸塩若しくはそれらが重合したポリアクリル酸塩又
はそれらの誘導体を主成分とする添加剤を水タンク３か
ら供給される水とともに添加剤用ミキサー７に入れ、こ
れらを混合する。

【００１８】ここで使用するアクリル酸塩あるいはポリ
アクリル酸塩としては、ナトリウム塩、カルシウム塩、
マグネシウム塩、アルミニウム塩などがあるが、２価以
上の塩のポリマーは水に不溶性になるため、水に溶けや
すい１価の代表的な塩であるナトリウム塩を用いるのが
よい。

【００１９】次に、添加剤用ミキサー７内の添加剤溶液
をパドルミキサー６に入れて発生土に添加し、これらを
十分に混合して土粒子を十分に分散させた後、ミキサー
９に移す。

【００２０】次に、セメントサイロ２から供給されるセ
メントを計量器８で計量した後、ミキサー９に入れて先
の発生土に添加混合し、さらにこれをアジテータ１０に
移して十分に攪拌し、処理土とする。

【００２１】次に、処理土を圧送ポンプ１１で圧送し、
シールド立坑１２を介してシールドトンネル内のインバ
ート１３に搬送する。そして、インバート材として再利
用する。

【００２２】次に、本実施例に係る添加剤の実験概要お
よびその結果について説明する。まず、実験に使用した
土の性状を表１に示す。かかる土は、某工事現場の地下
掘削工事で発生した発生土であり、同表に示すように、
細粒分（７４μｍ以下）を８９％含んだ粘性土である。

【００２３】

【表１】次に、表１に示す土の含水比を所定の値に調整するとと
もに、該土に本実施例の添加剤を入れてホバート形ソイ
ルミキサーで混合した後、セメント（高炉セメントＢ
種）を混合してソイルセメントを作製した。なお、本実
験には、ポリアクリル酸ナトリウムを主成分としアクリ
ル酸ナトリウムを所定量含んだ添加剤を使用した。

【００２４】次に、作製したソイルセメントの小型スラ
ンプフローを測定した。ここで、小型スランプフローと
は、試料の流動性を評価する指標となるものであり、上
径５ｃｍ、下径１０ｃｍ、高さ１５ｃｍの小型スランプ
コーン（ＪＩＳの１／２のスケール）に試料を詰め、こ
れを鉄板上で静かに引き上げた際の試料の拡がり直径
（ｃｍ）を測定したものである。

【００２５】次に、ソイルセメントを直径５ｃｍ、高さ
１０ｃｍの円筒容器に詰めて密閉し、２０゜Ｃの恒温室
で７日間養生した後、一軸圧縮強度を測定した。

【００２６】図２は、セメントを１ｍ³ あたり２００ｋ
ｇ混合した場合のソイルセメントの小型スランプフロー
を各含水比ごとに示したグラフであり、本実施例の添加
剤を添加しなかった場合も併せて示してある。

【００２７】同図に示すように、本実施例の添加剤を添
加した場合と添加しなかった場合とでは、小型スランプ
フローに大きな差が見られる。一般的に、ポンプ圧送性
やセルフレベリング性を確保する場合には１８ｃｍ以
上、水中打設する場合には２２ｃｍ以上の流動性が必要
であると言われているが、本実施例の添加剤を１ｍ³ あ
たり５ｋｇ添加した場合には、土の含水比を８０％程度
に抑えた状態で１８ｃｍ程度の流動性を確保することが
でき、１０ｋｇの添加量であれば７０％に抑えた状態で
２０ｃｍ程度の流動性を確保することができる。一方、
該添加剤を添加しない場合、土の含水比が７０乃至８０
％程度では、粘土細工ができるほどの固練り状態とな
る。そして、添加剤を添加した場合と同程度の流動性を
確保するには約１６０乃至１７０％程度の含水比が必要
となる。

【００２８】図３は、土の含水比を１３８％に調整し、
セメントを１ｍ³ あたり２００ｋｇ混合した場合のソイ
ルセメントの小型スランプフローを示したグラフであ
り、本実施例の添加剤に代えて市販のコンクリート流動
化剤を添加した場合も併せて示してある。市販のコンク
リート流動化剤としては、ポリカルボン酸塩（(1) は添
加剤を加えた後でセメントを加えた場合、(2) はセメン
トを加えた後で添加剤を加えた場合）、オキシカルボン
酸塩をそれぞれ主成分とするものを用いた。

【００２９】同図に示すように、本実施例の添加剤を用
いた場合には、５ｋｇの添加量で小型スランプフローは
約５０ｃｍとなるのに対し、市販のコンクリート流動化
剤では、２０ｃｍ程度である。このことから、本実施例
の添加剤は、市販のコンクリート流動化剤に比べてきわ
めて高い流動化能力を持っていることがわかる。

【００３０】図４は、土の含水比を８２％に調整し、セ
メントを１ｍ³ あたり２００ｋｇ混合した場合のソイル
セメントの小型スランプフローを示したグラフである。

【００３１】同図に示すように、本実施例の添加剤の添
加量を増やすにつれて小型スランプフローも大きくなっ
ているが、５ｋｇ程度が妥当な添加量であることがわか
る。

【００３２】図５は、セメントを１ｍ³ あたり２００ｋ
ｇ混合した場合のソイルセメントの一軸圧縮強度を各含
水比ごとに示したグラフであり、本実施例の添加剤を添
加しなかった場合も併せて示してある。

【００３３】同図でわかるように、いずれの場合でも含
水比が増えるにつれて圧縮強度が低下しているが、本実
施例の添加剤を添加した場合の圧縮強度は、添加しない
場合に比べて約二倍になっており、言い換えれば、同一
強度を得るために必要なセメント量は半分で済むことが
わかる。

【００３４】図６は、土の含水比を１３８％に調整し、
セメントを１ｍ³ あたり２００ｋｇ混合した場合のソイ
ルセメントの一軸圧縮強度を示したグラフであり、本実
施例の添加剤に代えて市販のコンクリート流動化剤を添
加した場合も併せて示してある。市販のコンクリート流
動化剤としては、ポリカルボン酸塩、オキシカルボン酸
塩をそれぞれ主成分とするものを用いた。

【００３５】同図でわかるように、本実施例の添加剤を
用いた場合には、市販のコンクリート流動化剤を用いた
場合に比べて大きな固化強度を発現する。

【００３６】図７は、土の含水比を８２％に調整し、セ
メントを１ｍ³ あたり２００ｋｇ混合した場合のソイル
セメントの一軸圧縮強度を示したグラフである。

【００３７】同図に示すように、本実施例の添加剤の添
加量を増やすにつれて一軸圧縮強度も大きく若しくは漸
増しており、本実施例の添加剤の添加によって強度が低
下することはないことがわかった。

【００３８】図８は、ソイルセメントの小型スランプフ
ローＳＦが１８乃至２２ｃｍ、２８日後の固化強度ｑが
６０ｋｇｆ／ｃｍ² になるように作製する際の配合を、
本実験結果に基づいて試算したものであり、左側は、本
実施例に係る添加剤を添加しない場合、右側は添加した
場合である。同図でわかるように、前者においては、水
が約６００リットル、セメントが３００ｋｇ必要である
のに対し、後者においては、水は約２４０リットル、セ
メントは２００ｋｇで済むことがわかった。また、使用
できる土の量も、添加剤を用いない場合には３３０リッ
トルにすぎないのに対し、これを添加した場合には約７
００リットルまで増やすことができる。

【００３９】このように、本実験によれば、本実施例の
添加剤を発生土に添加して処理土を作製することによっ
て、該処理土の流動性を少量の水で十分に高めることが
できるとともに、強度特性も改善することができること
が実証された。

【００４０】従来、コンクリートを対象とした減水剤あ
るいは流動化剤として、ナフタリンスルホン酸ホルムア
ルデヒド高縮合物塩系、メラミンスルホン酸ホルムアル
デヒド高縮合塩系、改良リグニンスルホン酸塩系、オキ
シカルボン酸塩、ポリオール複合体などが知られている
が、これらの減水剤は、処理土の流動性を高めるのにほ
とんど効果がなく、比較的効果があるものでも、処理土
１ｍ3あたり２０乃至３０ｋｇも添加しなければならな
い。しかしながら、本実施例に係る添加剤を数ｋｇ添加
してやれば、固練り状態（含水比８０％程度）のソイル
セメントをポンプ圧送等に適した流動状態に容易に変え
ることができる。これは、本実施例に係る添加剤が土粒
子に対して強力な分散作用を発揮し、凝集状態にある土
粒子を効率よく分散させるためであると考えられる。特
に、セメントや石灰等のアルカリ雰囲気では、より強力
な分散力を発揮し、その結果、コンクリート減水剤に比
べて非常に大きな処理土流動化力を発揮したものと思わ
れる。

【００４１】以上説明したように、本実施例に係る添加
剤によれば、発生土の流動性を大幅に改善することが可
能となり、空洞充填、裏込め等の各作業における作業性
が格段に向上する。特に、ポンプ圧送が可能となるの
で、例えばシールドトンネル工事で発生した発生土を用
いて処理土を作製し、これを該シールドトンネル内に圧
送してインバート材やセグメントの裏込材として再利用
することが可能となる。また、かかる流動性の改善にお
いて添加水量はわずかで足りるので、大量の水を取り扱
う設備を簡素化あるいは省略することができ、システム
全体の簡素化および省スペース化が可能となるととも
に、発生土の利用効率の改善を図ることができるため、
廃棄処分コストの低減を図ることが可能となり、処分場
確保や環境破壊の問題も軽減される。

【００４２】また、本実施例の添加剤を添加混合するこ
とにより、流動性のみならず強度特性をも改善すること
ができるので、添加セメント量を低減することが可能と
なり、経済性の高い再利用方法となる。

【００４３】本実施例では、作製した処理土をシールド
トンネル内にポンプ圧送して再利用する構成としたが、
シールドトンネルに限らずさまざまな場所で充填材、裏
込材あるいは埋戻し材として広く再利用することができ
るとともに、作製した処理土をコンクリートミキサー車
によって搬送し、別の工事現場で再利用するようにして
もよい。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る発生土
の再利用方法は、シールド工事等で発生した発生土にセ
メント、石灰等の硬化材および水を混合するとともに、
アクリル酸塩若しくはポリアクリル酸塩又はそれらの誘
導体を主成分とする添加剤をさらに添加混合して処理土
とし、該処理土を充填材、裏込材、埋戻し材若しくはイ
ンバート材として再利用するようにしたので、シールド
工事等で発生した発生土を有効利用することが可能とな
る。

【００４５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る発生土の再利用方法の手順を示
した略図。

【図２】土の含水比と小型スランプフローとの関係を本
実施例の添加剤を添加した場合と添加しなかった場合と
で比較したグラフ。

【図３】薬剤の添加量と小型スランプフローとの関係を
本実施例の添加剤と市販のコンクリート流動化剤とで比
較したグラフ。

【図４】本実施例の添加剤の添加量と小型スランプフロ
ーとの関係を示したグラフ。

【図５】土の含水比と一軸圧縮強度との関係を本実施例
の添加剤を添加した場合と添加しなかった場合とで比較
したグラフ。

【図６】一軸圧縮強度を本実施例の添加剤と市販のコン
クリート流動化剤とで比較したグラフ。

【図７】本実施例の添加剤の添加量と一軸圧縮強度との
関係を示したグラフ。

【図８】所定の流動性と固化強度とを実現することがで
きる配合の違いを本実施例の添加剤を添加した場合と添
加しかなった場合とで比較した説明図。

【符号の説明】

１土砂ホッパー２セメントサイロ３水タンク４添加剤サイロ６、７、９ミキサー１０アジテータ１１圧送ポンプ１３インバート

───────────────────────────────────────────────────── 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 24/26 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ 28/02 ３０１ＥＣ０９Ｋ 17/22 ３０４Ｋ 17/48 // Ｃ０９Ｋ 103:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールド工事等で発生した発生土にセメ
ント、石灰等の硬化材および水を混合するとともに、ア
クリル酸塩若しくはポリアクリル酸塩又はそれらの誘導
体を主成分とする添加剤をさらに添加混合して処理土と
し、該処理土を充填材、裏込材、埋戻し材若しくはイン
バート材として再利用することを特徴とする発生土の再
利用方法。
【請求項２】前記処理土をポンプ圧送によって所定箇
所に搬送する請求項１記載の発生土の再利用方法。
【請求項３】前記発生土に前記添加剤および前記水を
混合し、しかる後に前記硬化材を添加混合する請求項１
記載の発生土の再利用方法。