JPH09165995A - 泥水掘削工法 - Google Patents

泥水掘削工法

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JPH09165995A
JPH09165995A JP32690395A JP32690395A JPH09165995A JP H09165995 A JPH09165995 A JP H09165995A JP 32690395 A JP32690395 A JP 32690395A JP 32690395 A JP32690395 A JP 32690395A JP H09165995 A JPH09165995 A JP H09165995A
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JP
Japan
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water
rubber
slurry
mud
ground
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Withdrawn
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JP32690395A
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English (en)
Inventor
Kiyonobu Maruhashi
清信 丸橋
Eishi Kawasaki
栄資 川崎
Hiroaki Oba
宏昭 大場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
C R K Kk
Denka Co Ltd
Original Assignee
C R K Kk
Denki Kagaku Kogyo KK
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Publication date
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、粉砕又は粒状化された水膨
張ゴムを使用することで、泥水の地盤の間隙への逸泥を
防止し、かつ長時間にわたって泥水圧を保持して岩盤の
崩落を防止する泥水掘削工法を提供することである。 【解決手段】 平均粒径が50μm〜20mmである、
粉砕又は粒状化された水膨張ゴムを添加した掘削泥水の
存在下で地盤を掘削することにより、水膨張ゴムが岩
盤の間隙に3次元の泥膜を形成し、岩盤の間隙から泥水
が流出するいわゆる逸泥現象が阻止でき、長時間にわ
たって水膨張ゴムが周囲の水を吸収膨張する事によっ
て、推進管と岩盤との間の泥水圧を一定に保ち、岩盤の
崩落を防止し、従来法では泥水に添加されていた高吸
水樹脂により地下水が汚染される恐れあったが、地下水
の汚染の可能性が著しく低下した泥水掘削工法を提供す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は増粘材及びベントナ
イト等の粘土を含む泥水中に、粉砕又は粒状化された水
膨張ゴムを添加したものを使用することを特徴とする泥
水掘削工法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近の下水道、地下鉄工事は大深度、大
口径トンネル化の傾向にあり、併せて省力化、省スペー
ス、低公害化に対応するために地盤掘削工法(シールド
工法)が採用されつつある。泥水を用いる地盤掘削工法
とは、推進施工時に於いてトンネル中に主にコンクリー
ト製の推進管を設置し、その推進管の外周と岩盤の間の
空隙に泥水を注入加圧して泥水を充満させ、この泥水上
に推進管を浮かせて抵抗を小さくして、管の後ろから管
を押して推進させながら岩盤を堀進む工法である。
【0003】この泥水は輸送の便等を考慮にいれて粘度
を20〜60センチポイズ、比重は1.05〜1.10
程度にコントロールしてあり、比較的流動性が良好であ
るため、砂礫層又は亀裂の入った地盤等ではこれらの間
隙から泥水が周囲の地盤に浸透する、いわゆる逸泥現象
が発生する。この逸泥によって切羽の泥水圧が低下し掘
削壁面の崩壊が起こったり、地下水の汚濁が生じる。ま
た、この泥水を機械的に加圧し泥水圧を一定にコントロ
ールしようとする方法がとられるが、推進距離が長くな
ると圧力損失が大きくなり、泥水圧が低下し、地山面が
不安定となり地山が崩壊して管と地山との空隙が閉塞し
て管の推進が困難となる。逸泥防止材としては、特開昭
58−80374号公報に無機物と高吸水性樹脂とから
なる粉末状複合体が提案されているがこれは実用的でな
い。また特開平4−106296号公報では逸泥防止材
として繊維性目詰材が提案されているが、これは泥水と
の比重差が大きいため泥水中に安定に分散しにくい。ま
た同時に泥水圧送ポンプと調圧タンクにより泥水を加圧
し泥水圧をコントロールしようとしているが、上に述べ
た如く推進距離が長くなると圧力損失が大きくなるため
コントロールは困難となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、粉砕
又は粒状化された水膨張ゴムを使用することで、泥水の
地盤の間隙への逸泥を防止し、且つ平均粒径の異なった
水膨張ゴムを用いて吸水速度をコントロールすることに
より、長時間にわたって水膨張ゴムが膨張を継続するこ
とによって泥水圧を保持して地表面の沈下を防止する泥
水掘削工法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、逸泥防止材として
の機能と、推進管と地山との空隙中の泥水圧を保持する
機能の両方を併せ持つものとして水膨張ゴムが最適であ
ることを発見し、本発明に至ったものである。
【0006】[水膨張ゴムとは]本発明に用いられる水
膨張ゴムは、天然ゴムまたはクロロプレンゴムの様な汎
用ゴムにポリアクリル酸・ポリビニールアルコール共重
合体の様な高吸水性樹脂を練り込んだものであるが、親
水性ウレタン樹脂系も同様に使用できる。水膨張ゴムは
主に下記の様なタイプに分類され、いずれも使用可能で
ある。 吸水樹脂ブレンド型(特公平4−27276号公報
等) 親水性ウレタン樹脂とゴムとのIPN型(特開平1−
245081号公報等) 親水性ポリウレタンエラストマー型またはウレタン樹
脂と吸水性樹脂との複合型(特開平4−298516号
公報等) また、具体的な商品としてはCRK(株)の土木用シ−
ル材向けクロロプレンゴムコンパウンド、ベストシ−ル
EWがある。水膨張ゴムの練り込み方法は、ゴムのコン
パウンディングに通常使用されるロール、ニーダー、ミ
キサー、押出機などのいずれを使用しても良い。また、
通常ゴムの粉砕に用いられる粉砕機、カッター等を使用
して粉砕や粒状化が可能である。
【0007】ゴム中に練り込まれた高吸水性樹脂は、侵
入してきた水を吸収して300〜600倍に膨張しよう
とするが、ゴムの架橋に押さえられてゴム全体とすれば
一般に3〜20倍位迄しか膨張しない。従って、水膨張
ゴムの膨張倍率はゴム中の高吸水性樹脂の含有率または
ゴムの架橋密度によって決まる。
【0008】[本発明で水膨張ゴムが果たす役割]本発
明において、水膨張ゴムの膨張倍率は地山の状況によっ
て変化させた方がよい。地山の間隙が大きく逸泥率が大
きな場合は、比較的低膨張倍率の水膨張ゴムを多量に使
用し、逸泥率が小さな場合は高膨張倍率の水膨張ゴムを
少量使用すれば良いし、また少量の低膨張倍率のゴムと
高吸水性樹脂とを併用しても良い。地山の状況によって
も異なるので一概には限定されないが、一般に水膨張ゴ
ムの水膨張倍率は3〜30倍が好ましく、8〜10倍が
更に好ましい。水膨張倍率が低過ぎても、水膨張倍率が
高過ぎても逸泥の防止効果が劣り、また泥水の保圧効果
が十分でなくなる。
【0009】本発明において用いられる水膨張ゴムの吸
水性は、それに含まれている高吸水性樹脂の量及び界面
活性剤等によって影響を受けるが、基本的にはそれに含
まれている高吸水性樹脂そのものの性質を反映し、吸水
速度は非常に大きい。しかし水膨張ゴムの吸水速度は、
その体積と表面積の割合によって大きく変化する。すな
わち、その粒径の差により膨張速度が異なり、粒径が大
きくなるに従って吸水速度は遅くなる。粒径の大きな水
膨張ゴムは岩盤から流れ出る水を徐々に吸収して、時間
の経過と共に膨張して、推進管と地山の空隙中の泥水体
積を増加させ、推進管と岩盤との間の泥水圧を一定に保
ち、岩盤の崩落を防止する。水膨張ゴムを粉砕または粒
状化して、大きさの異なる粒径の混合物を得ることによ
って吸水速度をコントロール出来るが、平均粒径の範囲
は50μm〜20mmが好ましく、100μm〜10m
mが更に好ましい。平均粒径が小さ過ぎると泥水の保圧
効果が小さくなり、平均粒径が大き過ぎると吸水速度が
遅くなり過ぎて十分な逸泥防止、保圧効果を発現するこ
とが出来ない。
【0010】水膨張ゴムの比重は一般に1.2〜1.3
であるが、吸水することにより1.05〜1.10とな
り、泥水中に安定して分散させることが可能である。ま
た粉砕された水膨張ゴムは泥水と共に地山に侵入し、ゴ
ムによる3次元構造によって地山表面に容易に泥膜を形
成する。この泥膜によってそれ以降泥水は地山に浸透し
難くなり、いわゆる逸泥現象が防止される。この場合粉
砕されたゴムの平均粒径を適正に選択することにより地
山の間隙の変化に対応できる。
【0011】従来の技術においては、高吸水性樹脂は単
に泥水の流動化には寄与するが、吸水速度をコントロー
ル出来ないため泥水圧を保持する事は困難であったが、
本発明の方法により水膨張ゴムを使用すると、掘削現場
の状況に応じた粒径の水膨張ゴムを選択し、吸水速度を
コントロールすることによって容易に泥水圧を保持する
事が可能であり、岩盤の崩落が防止出来る。また、従来
の技術に於いては、添加された高吸水性樹脂が泥水中に
溶解し、泥水を汚染し環境破壊を引き起こす恐れがある
が、水膨張ゴムの場合はその中に含まれている高吸水性
樹脂は水によって容易に抽出される恐れが無いため、泥
水が汚染される可能性が殆ど無い。
【0012】
【実施例】以下に実施例によって本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるも
のではない。 [粉砕化水膨張ゴムの製造]水膨張倍率10倍の水膨張
ゴムを下記のように製造した。クロロプレンゴムを主剤
としてCRK(株)にて土木用シール材として調製した
クロロプレンゴムコンパウンド100重量部に、日本触
媒(株)製高吸水性樹脂アクアリックCA 80重量部
を加え、よく混練りしてから加硫して膨張倍率約10倍
の水膨張ゴムを得た。上記で得られた水膨張ゴムの物性
は表1の通り。なお、物性値はJIS K6301の方
法で測定した。
【0013】
【表1】
【0014】この水膨張ゴムを朋来鉄工(株)製ハンマ
ーミル粉砕機を用いて6.2mmのスクリーンを通して
粉砕し平均粒径約3.0mmの粒径の水膨張ゴムを得
た。平均粒径はJIS標準ふるいを用いて測定した。 [泥水の調整]ベントナイト2重量%を含む泥水に上記
の膨張倍率10倍の粉砕化水膨張ゴム2重量%を添加混
合した。
【0015】(実施例1)上記のように水膨張ゴムを添
加して調整した泥水を、地下約15mの砂礫層の掘削現
場に注入し、その減少量を測定した。最初は約0.8m
3/時の減少速度であったがその後徐々に逸泥量は減少
し約0.3m3/時となった。
【0016】(比較例1)水膨張ゴムが添加されていな
い、ベントナイト2重量%、実施例1で用いた高吸水性
樹脂0.3重量%を加えた泥水を実施例1と同じような
地下約20mの砂礫層の多い掘削現場に注入した。減少
量は最初約3.0m3/時で、その後やや減少したが余
り変化無く、平均約2.5m3/時の逸泥量であった。
実施例1と比較例1は、施工場所が異なるのでかならず
しも厳密な比較データとはならないが水膨張ゴムを使用
した場合の優位性が明らかである。
【0017】(実施例2)上記の水膨張ゴムを加えて調
整した泥水ゲルの1リットルに同量の水を加えて静置し
た。24時間後にこの泥水ゲルは約1.15リットルと
なった。
【0018】(比較例2)水膨張ゴムが添加されていな
い、ベントナイト2重量%、実施例1で用いた高吸水性
樹脂0.3重量%を含む泥水ゲルに実施例2と同じよう
に水を加えて24時間静置したがその容積に殆ど変化は
無かった。実施例2から明らかなように、水膨張ゴムは
侵入してくる水を吸収して長時間にわたって徐々に体積
を膨張させようとするため、本発明の泥水ゲルの場合に
は岩盤の間隙からの逸泥を防止する効果が大きくかつ長
時間にわたり継続する、また推進管と岩盤との空隙の圧
力を長時間にわたって維持することが出来るので岩盤の
崩落を防止する効果が期待出来る。一方、比較例2に示
されるように、高吸水性樹脂を含む泥水ゲルの場合は、
継続して体積が膨張することがないので、逸泥防止の効
果が小さく、また推進管と岩盤の空隙の圧を保持出来な
いので岩盤崩落の危険性がある。
【0019】
【発明の効果】 水膨張ゴムが岩盤の間隙に3次元の泥膜を形成し、岩
盤の間隙から泥水が流出するいわゆる逸泥現象が阻止で
きる。 長時間にわたって水膨張ゴムが周囲の水を吸収膨張す
る事によって、推進管と岩盤との間の泥水圧を一定に保
ち岩盤の崩落を防止する。 従来泥水に添加されていた高吸水性樹脂により地下水
が汚染される恐れがあったが地下水の汚染の可能性が著
しく低下した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大場 宏昭 新潟県西頸城郡青海町大字青海2209番地 電気化学工業株式会社青海工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粉砕又は粒状化された水膨張ゴムを添加
    した掘削泥水の存在下で地盤を掘削することを特徴とす
    る泥水掘削工法。
  2. 【請求項2】 水膨張ゴムの平均粒径が50μm〜20
    mmであることを特徴とする請求項1記載の泥水掘削工
    法。
  3. 【請求項3】 水膨張ゴムがクロロプレンゴムを含むこ
    とを特徴とする請求項1または請求項2記載の泥水掘削
    工法。
JP32690395A 1995-12-15 1995-12-15 泥水掘削工法 Withdrawn JPH09165995A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7717180B2 (en) * 2006-06-29 2010-05-18 Halliburton Energy Services, Inc. Swellable elastomers and associated methods
CN108088716A (zh) * 2017-12-06 2018-05-29 东北石油大学 一种致密岩水力压裂实验样品制备方法
JP2018096080A (ja) * 2016-12-12 2018-06-21 デンカ株式会社 トンネル用防水シート、トンネル防水工法及びトンネル構造
JP2020526653A (ja) * 2017-07-14 2020-08-31 サウジ アラビアン オイル カンパニー 逸泥防止剤としての使用済み自動車タイヤ
CN114133921A (zh) * 2020-09-04 2022-03-04 中国石油天然气集团有限公司 改性高吸水、高强度橡胶颗粒堵漏剂、其制备方法及应用

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