JPH0952980A

JPH0952980A - 非イオン性及びイオン性ハイドロコロイドからなる処方物とそのトンネル掘削に対する補助物質としての使用

Info

Publication number: JPH0952980A
Application number: JP8226130A
Authority: JP
Inventors: Klaus Szablikowski; クラウス・スツアブリコウスキ; Werner Dr Lange; ベルナー・ランゲ; Joern-Bernd Pannek; イエルン−ベルント・パネク; Rene Dr Kiesewetter; レネ・キーゼベツター
Original assignee: Wolff Walsrode AG
Current assignee: Dow Produktions und Vertriebs GmbH and Co OHG
Priority date: 1995-08-16
Filing date: 1996-08-09
Publication date: 1997-02-25
Also published as: DE59608245D1; ATE209230T1; EP0761747B1; DE19530077A1; EP0761747A1

Abstract

(57)【要約】【課題】非イオン性及びイオン性ハイドロコロイドか
らなる処方物とそのトンネル掘削に対する補助物質とし
ての使用。【解決手段】少なくとも１つの非イオン性ハイドロコ
ロイド、特に多糖類エーテル、好ましくはセルロースエ
ーテルと少なくとも１つのイオン性ハイドロコロイド、
特に多糖類エーテル、好ましくはセルロースエーテル及
び少なくとも１つの表面活性物質からなる処方物であっ
て、これをトンネル掘削に対する補助物質として使用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、非イオン性及びイオン性ハイド
ロコロイド、特に多糖類エーテル、好ましくはセルロー
スエーテル、及び少なくとも１つの表面活性物質（表面
活性剤）及び随時未精製の多糖類からなる処方物、並び
にその、トンネル掘削、特にシールド・ドライビング系
（ｓｈｉｅｌｄｄｒｉｖｉｎｇｓｙｓｔｅｍ）を用
いるトンネル掘削における補助物質としての使用に関す
る。その、土圧によって駆動されるシールド系での使用
は、通常のセルロースエーテル又はセルロースエーテル
及び表面活性剤の混合物と比較して、高いフォーム収
率、改良された掘削土壌の耐負荷能力及び好ましい環境
低毒性値をもたらす。

【０００２】６０年代の初めに、都市内下部構造（地下
鉄道トンネル、水道及びガス網、並びに電信、通信網及
び他のシステムのケーブル）を改善することに関して、
多くの緩い岩石の機械的に駆動されるトンネル掘削法、
いわゆるドライビング法が開発され、これによって掘削
される岩石が迅速、安全、かつ経済的に除去されてき
た。長年に亘って増大し続けるこの種のシールド系に対
する技術的要求及びそれぞれの場合に変化する地理学的
状態（中でも土質の状態）への対応が、この分野におけ
る全く新しい方法の開発を促した［Ｔ．クラウセ（Ｋｒ
ａｕｓｅ）、デイプロマルバイト（Ｄｉｐｌｏｍａｒｂ
ｅｉｔ）ＴＵブラウンシュバイグ（Ｂｒａｕｎｓｃｈｗ
ｅｉｇ），１９８７，独国特許広報第２４５７１８７
号、及び特公平１−２３９２９３号、特公平５−５９８
８６号及び特公平１−１２１３９６号］。現在世界的に
使用されている種々のシールド系のうちで、液体の支持
されたフェース・シールド（ｆａｃｅｓｈｉｅｌｄ）
（いわゆる懸濁液シールド）又は土壌の支持されたフェ
ース・シールド（いわゆる土圧シールド）を用いて行う
系は採用が暫増している。

【０００３】この種の系においてフェース・シールドを
支持するために、例えば水及びベントナイト又は粘土の
懸濁液が使用され、これに一般にセルロース・エーテル
並びに砂又は雲母が添加される。これらの懸濁液は、局
所的に存在する支持圧力下に土壌中に浸透し、フェース
・シールドをフィルター・ケークで密封する。ついでこ
の土壌を、採取装置によりフェース・シールドで機械的
に又は水圧的に取り剥がし、採取室で粘土懸濁液と混合
し、続いて導管を通して土地表面に運搬する。掘削され
た土壌は、特別な分離工場で粘土懸濁液から分離され、
或いは廃棄場に直接貯蔵される。滑剤及び密封剤の他
に、ベントナイト又は粘土の、採取された土壌への添加
は、中でも土壌の堅さを増加させる目的を持つ。この場
合、採取された土壌の透過性はベントナイト及び粘土の
添加によって減少し、このためその除去によって必要と
される脱水が費用の掛かるものとなるという欠点が付随
する。更に、ベントナイト及び粘土と混合した土壌の耐
負荷強度は低く、従っていくつかの場合、沈着した土壌
の貧弱な機械的強度のために最終沈着物の参考基準に適
合せず、これが順次費用の掛かる後処理或いはベントナ
イト又は粘土に富む土壌の、特にその目的のための廃棄
場への費用の掛かる最終廃棄に至る。

【０００４】種々のシールド系例えばハイドロシール
ド、シクスシールド（ｔｈｉｘｓｈｉｅｌｄ），ハイド
ロジェットシールド，及びミックスシールドのうち、ミ
ックスシールドの場合だけ、いわゆる液体支持体から土
圧支持体まで変化することが可能である。この場合、脱
離される土壌自体は、粘り強いペースト様土壌の場合に
特に有用である支持体媒体として用いられる。この原理
に従って作用するいわゆる土圧シールド（土圧バランス
−ＥＰＢシールド）はもともと日本で開発されたが、そ
の技術的及び経済的利点のために、他の国においても暫
時重要になってきた。この方法によれば、土壌は回転切
断ぐるまにより採取され、切断ぐるま内のオリフィスを
通って採取室に入る。この採取された土壌は、例えばコ
ンベア・ベルト又はウオーム・コンベアにより或いは水
圧的に導管を通って地表へ運搬される。適用技術の必要
条件に依存して、異なる変形、例えばフォームを添加す
る土圧駆動シールド又は懸濁液向圧で用いる土圧シール
ドが使用される。

【０００５】日本において、ポリマーフォームの添加
は、最も効果的な方法であることが証明された。そのよ
うな方法の、通常のシールド系と比べての本質及び利点
は、例えば特公平２−１８８８６号及び特公昭６２−６
１３５４号に言及されている［更に参照、小松製作所支
社（「化学的プラグ・シールド・トンネル掘削法の開
発」、日本、１９９０年；大林組支社「化学的フォーム
注入・シールド・トンネル掘削法の開発」、日本、１９
９２年；Ｙ．ハニュウダ、Ｔ．フジワラ、大林組研究
所、２１ページ、１９９８年）］。この方法は本発明に
よって提供されるものでないから、このシールド法の特
別な技術的特徴についてはこれ以上詳しく説明はしな
い。

【０００６】フォーム発生系の組成物は例えば独国特許
第４２０６８３１Ａ１号に特定されている。この特許
によれば、これらの系は表面活性物質例えばある種の天
然蛋白質、アルキルエーテルサルフェート例えばラウリ
ルエーテル硫酸ナトリウム、水溶性セルロースエーテル
例えばメチル、カルボキシメチル、又はエチルセルロー
スエーテル、及び吸水性樹脂及び相間移動触媒例えばド
デシルトリメチルアンモニウムクロリドアルキルベンジ
ルジメチルアンモニウムクロリド及びベンザルコニウム
クロリドからなる。

【０００７】掘削される岩石の高い耐負荷能力を提供す
るフォームは、採取室において特別なフォーム発生器で
製造される。土壌及びフォームの混合物は、常法により
地表に輸送され、コンプレックス形成塩又はある種の酵
素（例えばプロテアーゼ、リパーゼ（特公平２−１８８
８６号を参照））で処理される。これによって、特に、
用いるフォーム形成成分の分解が促進され、環境的に許
容できる土壌−フォーム混合物の最終廃棄物が保証され
る。

【０００８】土壌−フォーム混合物の後処理の特質とは
関係なく、一般に少なくとも２つの成分、即ち発泡剤
（表面活性剤）及び増粘剤又はフォーム安定剤（セルロ
ースエーテル）が使用される。しかしながら多くの場合
（上記参照）、２つよりも多い試剤の使用が、すべての
技術的必要条件を満たすために必要であると考えられ
る。

【０００９】いくつかの発泡剤又はフォーム安定剤は、
主に経済性及び技術的工程に基づいて不利である。更
に、酵素の使用又は天然の、酵素的に容易に分解する生
成物の取扱は、例えば酵素活性の阻害又は貯蔵タンクの
汚染を避けるために極度の安全対策（例えばｐＨ値及び
温度の制御）を必要とする。更に、分解生成物（例え
ば、ｐ−アルキルフェノロキセチレート）が出発化合物
自体よりも高い環境毒性を有するから、良好な生分解性
と良好な環境許容性とを同一視することはできない。容
易に生分解できる化合物の水溶性の分解生成物は、地下
水に溶解した、有機結合した炭素の割合（ＤＯＣ又はＴ
ＯＣ値）を増大させ、従って環境の汚染につながる。こ
の場合掘削された土壌の安全で経済的な廃棄は保証され
ず、かくして費用の掛かる後処理（例えば土壌の、許容
限界値までの洗浄）又は中間的貯蔵（いわゆる一時的貯
蔵）又は特にこの目的に則して設計された廃棄場への最
終廃棄が必要である。

【００１０】それゆえに、この開発研究の目的は、通常
の系の有利な性質を有していると同時に、経済的に入手
かつ使用でき、適用したときに高い技術的出費を必要と
しないフォーム系を提供する事であるにちがいない。更
に、土壌−フォーム混合物は、ベントナイト懸濁液と比
べて、適当な機械的強度を持ち、従って廃棄場所への最
終廃棄に対する参照基準に適合する。有害廃棄物に対す
る廃棄場所が将来暫時少なくなってくるという事実は、
採取された土壌−フォーム混合物が環境的に安全である
という事を必要とし、即ち例えば家庭の廃棄物と同様
に、その混合物が問題なく廃棄できることが必要であ
る。

【００１１】今回驚くことに、非イオン性及びイオン性
ハイドロコロイド、特にセルロースエーテル、及び表面
活性物質（表面活性剤）からなる処方物を、トンネル掘
削における、好ましくは土圧シールドのためのシールド
駆動法における補助物質として使用することにより、従
来法と比べて高いフォーム収率、改良された、掘削土壌
の耐負荷能力値、及び好ましい環境毒性値が達成される
ということを発見した。

【００１２】本発明の範囲内において、ハイドロコロイ
ドとは水溶性である或いは存在するかもしれない架橋を
除いた後に水溶性となる化学的に改変された、未精製の
バイオポリマー、特に多糖類エーテル、好ましくはセル
ロースエーテルを意味する。

【００１３】好ましいイオン性ハイドロコロイドは、工
業的（食塩水）な又は生成された多糖類エーテル、例え
ばカルボキシアルキルセルロースエーテル、特にカルボ
キシメチルセルロース；スルフォアルキルセルロースエ
ーテル、特にスルフォエチルセルロース及びスルフォメ
チルセルロース；カルボキシアルキルヒドロキシアルキ
ルセルロースエーテル、特にカルボキシメチルヒドロキ
シエチルセルロース及びカルボキシメチルヒドロキシプ
ロピルセルロース；スルフォアルキルヒドロキシアルキ
ルセルロースエーテル、特にスルフォエチルヒドロキシ
エチルセルロース及びスルフォエチルヒドロキシプロピ
ルセルロース；スルフォアルキルアルキルセルロースエ
ーテル、特にスルフォエチルメチルセルロース及びスル
フォプロピルメチルセルロース；カルボキシアルキルス
ルフォアルキルセルロースエーテル、特にカルボキシメ
チルスルフォエチルセルロースエーテル及びカルボキシ
スルフォプロピルセルロースエーテル；ジアルキルアミ
ノアルキルセルロースエーテル、例えばジエチルアミノ
エチルセルロースエーテル；ジアルキルアミノアルキル
ヒドロキシアルキルセルロースエーテル、例えばジメチ
ルアミノエチルヒドロキシエチルセルロースエーテル；
改変された澱粉、例えばカルボキシアルキル化澱粉（例
えばカルボキシメチル化澱粉）及び改変されたグアール
生成物（例えばカルボキシメチルグアール）である。

【００１４】好適な非イオン性ハイドロコロイドは、工
業的（食塩水）な又は精製された多糖類エーテル、例え
ばアルキルセルロースエーテル、特にメチルセルロー
ス、エチルセルロース；アルキルヒドロキシアルキルセ
ルロースエーテル、特にメチルヒドロキシエチルセルロ
ース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルヒ
ドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシプロピル
セルロース；ヒドロキシアルキルセルロースエーテル、
特にヒドロキシエチルセルロース及びヒドロキシプロピ
ルセルロース；アルケニルセルロースエーテル、特にア
リルセルロース；アルケニルアルキルセルロースエーテ
ル、特にアリルメチルセルロースエーテル及びアリルエ
チルセルロースエーテル；改変された澱粉、例えばアル
キル化及びヒドロキシル化澱粉（例えばメチル澱粉、エ
チル澱粉、ヒドロキシエチル澱粉、及びヒドロキシプロ
ピル澱粉）及び改変されたグアール生成物（例えばヒド
ロキシプロピルグアール）である。

【００１５】本発明の範囲内において、非イオン性多糖
類エーテル、特にセルロースエーテル、好ましくはアル
キル及びアルキルヒドロキシアルキルセルロースエーテ
ルは、アルキル置換基、特にメチル又はエチル置換基に
よる平均置換度ＤＳが０．５−２．８、特に０．８−
２．５に等しい。アルキルヒドロキシアルキルセルロー
ス混合エーテル（メチルヒドロキシエチルセルロース、
メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルヒドロキ
シエチルセルロース、エチルヒドロキシプロピルセルロ
ース）を用いる場合、ヒドロキシアルキル基、特にヒド
ロキシエチル及びヒドロキシプロピル基による平均置換
度（ＭＳ）は、０．００１−２．８、特に０．０１−
１．８に等しい。ヒドロキシアルキルセルロースエーテ
ル又はヒドロキシアルキルセルロース混合エーテル（ヒ
ドロキシエチルセルロースエーテル、ヒドロキシプロピ
ルセルロースエーテル、ヒドロキシエチルヒドロキシプ
ロピルエーテルセルロース）を用いる場合、ヒドロキシ
アルキル基、特にヒドロキシエチル又はヒドロキシプロ
ピル基による平均置換度ＭＳは、０．０１−４．４、特
に０．１−４．０に等しい。

【００１６】イオン性多糖類エーテル、特にセルロース
エーテルの置換基、好適なカルボキシアルキル置換基、
好ましくはカルボキシメチル置換基の好適な平均置換度
ＤＳは、０．１−２．０，特に０．４−１．５である。

【００１７】非イオン性及びイオン性ハイドロコロイド
の合計に対する各非イオン性及びイオン性ハイドロコロ
イド、特に水溶性セルロースエーテルの割合は、適用技
術の必要性及び必要条件に応じて変えることができる。
ここに、非イオン性セルロースエーテルの量は０．１−
９９、特に１−９９、好ましくは１０−９０重量％であ
る。イオン性セルロースエーテルの量は９９．９−０．
１、特に９９−１、好ましくは９０−１０重量％であ
る。

【００１８】本発明の範囲内において、表面活性の発泡
剤成分（表面活性剤）とは、非イオン性表面活性剤（例
えばアルキルベンゼンスルフォネート、アルカンスルフ
ォネート、脂肪族アルコールスフォネート又は脂肪族ア
ルコールエーテルサルフェート）、カチオン性表面活性
剤（例えばアルキルアンモニウム化合物、イミダゾリニ
ウム化合物）、非イオン性表面活性剤（例えば脂肪族ア
ルコールエトキシレート、アルキレノールエトキシレー
ト、脂肪族アミンエトキシレート、糖表面活性剤、脂肪
酸エトキシレート、脂肪族エステルエトキシレート、ア
ルキルポリグルコシド）並びに両親媒性表面活性剤を意
味する。

【００１９】ハイドロコロイド及び表面活性剤の全割合
に対するイオン性及び非イオン性ハイドロコロイドの合
計は、９９．９％まで、特に９８％まで、好ましくは６
０％までに相当する。

【００２０】本発明によって特許請求されるハイドロコ
ロイド、特に多糖類エーテル、好ましくはセルロースエ
ーテル、及び表面活性剤からなる処方物は、随時未精製
の多糖類を含有する。この後者の使用は処方物を可逆的
に架橋せしめ、かくして本発明で特許請求される混合物
の分散液が塊りなく製造できる。更に、天然産の、粗未
精製の多糖類を用いることにより、それらが毒性的に安
全に使用でき、かつそれらが水に不溶であるならば、廃
棄すべき土壌−フォーム混合物から洗い出されず、した
がって地下水の汚染に至らないという利点を有する安価
な混合物を製造することが可能である。

【００２１】本発明の範囲内において、多糖類とは、天
然由来のバイオポリマー、例えばキサンタン、澱粉、グ
アール、天然ゴム、カロブ（ｃａｒｏｂ）種子粉、トラ
ガカント、タマリンド、アルギン酸塩、蛋白質、グアー
ル、天然ゴム、特にセルロース性化学パルプ、例えばリ
ンターパルプ、ソフトウッド・サルファイトパルプ、ソ
フトウッド・サルフェートパルプ、ハードウッド・パル
プ等を意味する。

【００２２】本発明で特許請求される処方物は、技術文
献に記述されている公知の方法によって製造される。こ
の関連において、処方物中に存在するハイドロコロイド
及び多糖類の蜜なる混合又は架橋を保証するために、膨
潤剤を用いることが必要のある場合がある。毒性的に安
全な系、例えば水又は水−アルコール混合物は、膨潤剤
として好適に使用される。本発明で特許請求される処方
物の製造法は、技術文献で公知の常法によって行うこと
ができる（参照、例えばヨーロッパ特許第４０７８３８
号、ヨーロッパ特許第６８６６６６号、米国特許第４３
７３９５９号、独国特許第３１０３３３８号、及びこれ
らに引用されている文献）。

【００２３】上述の混合物の使用は、すべての成分の均
一で完全な混合を必要とする。使用される物理的混合法
及び混合機の種類は、従来法にのもので、かつ本発明の
本質とは関係ない。したがって本発明ではこれらを詳述
しない。適当な混合機の例は、密閉混合機又は回転混合
具を備えた混合機である。凝集又は混合妨害をさけるた
めに、混合工程を粉砕工程と組み合わせること、予混合
物を調製すること、又は水和性を高める添加剤を用いて
均一化を改善することも、更に可能である。このための
適当な装置は、混練機、湿った生成物の混合物、回転ド
ラム造粒機、ペレット化デイスク又はドラムである。

【００２４】上述したかつ本発明で特許請求される処方
物は、更に従来法で通常の補助物質、特に充填剤、保存
剤、空気随伴添加剤、相間移動触媒、乳化剤、分散又は
吸収重合体（例えば樹脂）など或いはこれらの混合物を
含んでいても良い。この種の補助物質は好ましくは高々
３５％、特に２５％までの量で用いられるが、これによ
って本発明の特許請求される処方物の本質が変わること
はない。

【００２５】以下、従来法の技術（セルロースエーテル
単独又はセルロースエーテルとフォーム形成系（表面活
性剤））と比較して、本発明を、好適な実施例により詳
細に説明する。

【００２６】セルロースエーテルとセルロースエーテル
の物理的混合物は、それぞれ表１に示す技術データによ
り特徴づけられる。

【００２７】

【表１】

【００２８】１）メチル（Ｍｅ）基による平均置換度２）カルボキシメチル基（ＣＭ）又はスルフォエチル基
（ＳＥ）による平均置換度３）ヒドロキシエチル基（ＨＥ）又はヒドロキシプロピ
ル基（ＨＰ）による平均置換度４）Ｄ＝２．５ｓ^-1、Ｔ＝２０℃において、回転粘度計
（ハーケ（Ｈａａｋｅ））により０．５重量％水溶液で
測定した粘度５）カルボキシメチルセルロース；ＣＲＴ１００００Ｐ
Ａ。（ウオルフ・ワルスローデ（ＷｏｌｆｆＷａｌｓ
ｒｏｄｅ）社）６）メチルヒドロキシエチルセルロースエーテル；ワロ
セル（Ｗａｌｏｃｅｌ）ＭＫＸ３００００ＰＰ０１。
（ウオルフ・ワルスローデ社）７）メチルヒドロキシプロピルセルロースエーテル（ワ
ロセルＭＫＳ２００００ＰＰ１１。（ウオルフ・ワルス
ローデ社））１５重量％及びカルボキシメチルセルロー
スエーテル（ワロセルＣＲＴ１００００ＰＡ。（ウオル
フ・ワルスローデ社））８５重量％の物理的混合物８）メチルヒドロキシエチルセルロースエーテル（ワロ
セルＭＫＸ３００００ＰＰ０１。（ウオルフ・ワルスロ
ーデ社））５０重量％及びカルボキシメチルセルロース
エーテル（ワロセルＣＲＴ３００００ＰＡ。（ウオルフ
・ワルスローデ社））５０重量％の物理的混合物９）メチルヒドロキシプロピルセルロースエーテル（ワ
ロセルＭＫＳ３００００ＰＰ１１。（ウオルフ・ワルス
ローデ社））８５重量％及びカルボキシメチルセルロー
スエーテル（ワロセルＣＲＴ１００００ＰＡ。（ウオル
フ・ワルスローデ社））１５重量％の物理的混合物本発明で特許請求される処方物を用いる利点は、更に実
施例として後述される測定法により例示される。本発明
で特許請求される混合物中に存在する各セルロースエー
テルの製造は、従来法のものであり、本発明によるもの
ではない。非イオン性及びイオン性ハイドロコロイド、
特にセルロースエーテルを補助物質としての表面活性成
分（表面活性剤）と一緒にトンネル掘削に、特に土圧で
駆動されるシールド系に使用すれば、従来法（メチルセ
ルロースエーテル、カルボキシメチルセルロースエーテ
ル、エチルセルロースエーテル）と比べて、良好な収率
が、掘削された物質の耐負荷能力に対する改良された値
と共に示される。本発明で特許請求される生成物と混合
した土壌は環境的に安全に廃棄できる。

【００２９】本発明により特許請求される処方物の使用
法は、実施例として後述される実験室法により、従来法
と比べて例示される。処方物の必要とされる性質及び効
果は、それぞれの場合、変化する地質学的条件（土壌の
種類、粒子の寸法など）に依存し、土壌添加混合物に課
せられた非常に異なる必要条件（例えば圧力下での水の
シーリング、切削及び混合ぐるまに対する耐剪断力の低
下、良好な濃度の均一混合物の製造、ベルト輸送の適合
性、廃棄性を含む）によって決定され、かくして実施例
で言及される定量的データは、実際に使用される実際の
定量値と異なる。

【００３０】次の検討を行った。

【００３１】１、フォーム因子の検討。

【００３２】２、スランプ（ｓｌｕｍｐ）（ＤＩＮＩ
ＳＯ４１０９によるスランプ試験）を決定することによ
る土壌−フォーム混合物の堅さの確立。

【００３３】３、スフェア・ハープ（ｓｐｈｅｒｅｈ
ａｒｐｓ）（ＤＩＮＩＳＯ４１２６）を用いるフォー
ム安定性と降伏点の決定。

【００３４】４、土壌−フォーム混合物の、スランプ試
験による密度及び乾燥物含量の決定。

【００３５】フォームの量を記述するために、肉眼での
評価の他に、次のようにしてフォーム因子を決定した。
このフォーム因子は、フォームの容量と液体容量との比
である。フォーム因子を決定するために、乾燥物含量に
関して１．５重量％のセルロースエーテル溶液を調製し
た。いくつかの場合には、ＯＭＣ１８１０^(R)型（ヘン
ケル（Ｈｅｎｋｅｌ）ＫＧａＡ，デユッセルドルフ）の
市販の表面活性剤（セルロースエーテル又はセルロース
エーテル混合物の１．５重量％水溶液３５０ｇに対して
表面活性剤７．１４ｇ）を添加して実験を行った。一般
に行った方法は、それぞれ表面活性剤を含む又は含まな
いセルロースエーテルの１．５％溶液３５７ｇ及び３５
０ｇを、容量３．５リットル（直径２０ｃｍ、深さ１３
ｃｍ）の容器中において、混合機（ＭＵＭ４４，ボッシ
ュ（Ｂｏｓｃｈ）社）により特定の条件下で用いて３分
間泡立てるというようなものであった。フォーム因子の
決定は、フォーム容量を測定し、フォーム容量と液体容
量の割合を計算することによって行った。高い値は高い
収率を示す。

【００３６】フォームの安定性及び掘削された土壌物質
の、フォームによって付与される耐負荷能力を決定する
ために、その場でのコンクリート・ダイアフラム・ウオ
ール（ｃｏｎｃｒｅｔｅｄｉａｐｈｒａｇｍｗａｌ
ｌ）に対する試験法（ＤＩＮ４１２６）を使用した。

【００３７】上述した方法によって調製したフォームの
降伏点を決定するために、スフェア・ハープ装置を使用
した。降伏点は、動いている土壌−フォーム混合物を固
定するために克服しなければならない初期剪断応力を特
徴づける。測定の原理は、異なる直径及び重さのガラス
及びスチール球を支持液体又はフォームの中に同時に浸
すことに基づく。与えられた液体又はフォームの密度に
おいて、球が液体又はフォーム中に懸濁したままである
異なる限界降伏点が各球に対して指定される（参照、表
２）。液体又はフォームの降伏点以下の限界降伏点を有
する球は、支持液体又はフォームの上に浮かんでおり、
それより高い降伏点を持つものは沈む。球は増大する限
界降伏点の順序に基づいて一連の数（番号１−１０）で
示される。それゆえに、支持液体／フォームの降伏点
は、依然浮いている高い数を有する球の限界降伏点と支
持液体中に依然浸る最低の数を有する球の限界降伏点と
の間である。

【００３８】測定を行うために、球をパーロン糸で吊り
下げた円板を装置につるし、これによってそれを上下に
ゆっくりと動かした。これは、球をフォームの表面上に
注意深く置き、又はその下方へ沈めることを保証した。
フォームの調製時間とスフェア・ハープを置いた時間と
の間の間隔は、個々で行う実験の場合一定に７０秒であ
った。円板から吊した球は、フォーム中に沈み、又はそ
の上に浮いたままであった。フォーム中に沈んだ球に取
り付けられた糸はピンと張っており、沈んでいないそれ
は弛んでいた。円板上の個々の球は、連続番号によって
示される。沈んだ球（緊張した糸）の最大数を記録す
る。これはスフェア・ハープをフォーム表面に置いた後
２０秒後に数えた。フォーム及び掘削した土壌の混合物
の検討に対しては、特別な粒径及び特定の細かい、中程
度、及び粗い粒子の割合を有する試料土壌を用いた。粒
径分布曲線を図１に示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】土壌−添加剤混合物の、操作領域中及びウ
オーム・コンベヤーの端での堅さを決定するために、ス
ランプ（slumps）値を、新しいコンクリートに対するＤ
ＩＮＩＳＯ４１０９に従って決定した。この検討に対し
ては試料土壌を一定量のフォームと混合し、スランプを
スランプ試験で測定した。水飽和の土壌（容量：６,６
７６ｍｌ、密度：２.１ｋｇ／ｌ）を、種々の量のフォ
ームと２分間混合し、ついで秤量した。続いて土壌とフ
ォームの混合物を、特定の寸法の、先端を切った円錐中
に押し込んだ。この先端を切った円錐を取り除いた後、
スランプを通常のセルロースエーテルと比較して測定し
た。詳しくは、土壌−フォーム混合物を特定の寸法の、
先端を切った中空円錐中に２分以内に入れるという方法
に従った。この型を、しっかりした、平らな、湿った、
かつ撥水性の表面上に置いた。先端を切った円錐を持ち
上げ、型の高さと試験試料の最高点との差を５ｍｍまで
測定することにより、スランプをＤＩＮＩＳＯ４１０
９に従って直接決定した。スランプ（ドロップ（drop）
の測定）が１００ｍｍ以下である場合、土壌−フォーム
混合物は取り扱うのに堅すぎる。一方３００ｍｍ以上の
値は、土壌が強い液化作用のためにその安定化及びシー
リング機能を失う（いわゆる「デイブレイク（daybrea
k）」の危機）から、同様に好ましくない。更にこの土
壌は最早コンベア・ベルトで容易に運搬できず、適当な
乾燥工程により後処理しなければならない。それ故に、
ここに記述した適用分野の場合、難なく使用できかつ追
加的な後処理（乾燥、分離又は酵素処理）なしに運搬、
輸送及び廃棄できる処理可能な混合物を得るためには、
１９０±３０ｍｍのスランプ値が要求される。

【００４１】土壌−フォーム混合物の密度は、混合物の
調製から約５分後に、先端を切った円錐を満たしてから
暫く放って置いた物質の容量と重さを決定することによ
り決められる。試料の有効性を評価するために、第一段
階で添加されるフォームの量は１０容量％で、これは肉
眼で殆ど見ることができない。更なる段階において、異
なる試料に添加する量を、他の堅さ値（スランプ試験）
に匹敵する堅さの有用な混合物が得られるまで増加す
る。添加すべきフォームの実際の量は、各土壌の種類、
土地の水圧、シールドの構築及び更なる因子に依存し、
ここで使用する添加量とは著しく異なることがある。

【００４２】実際の適用への検討結果を、下表（表３）
に示す。これらの試験においては、表面活性剤を単独で
及び市販のセルロースエーテルとの混合物として含む未
処理の土壌を、非イオン性（メチルヒドロキシエチル又
はメチルヒドロキシプロピルセルロースエーテル）及び
イオン性（カルボキシメチルセルロースエーテル）のセ
ルロースエーテルを含有する本発明の処方物と対比し
た。

【００４３】

【表３】

【００４４】表３の脚注１）生成物の技術データに対しては、表１を参照。

【００４５】２）表面活性剤ＯＭＣ１８１^R（ヘンケル
ＫＧａＡ）；表面活性剤２重量％添加（１．５重量％水
性セルロースエーテル溶液３５０ｇに対して表面活性剤
７.１４ｇ）。

【００４６】３）セルロースエーテルは泡立たない；
３３３.８ｇの添加量は５容量％に相当する。

【００４７】４）１.５重量％水溶液；技術データに対
しては、表１を参照。

【００４８】５）セルロースエーテルの乾燥物含量。

【００４９】６）スフェア・ハープを用いるフォーム
の検討；高い数は高重量に相当（フォームによって付与
された高耐負荷性に同等）；その場でのコンクリート・
ダイアフラム・ウオールに対するＤＩＮＩＳＯ４１２
６。

【００５０】７）土壌−フォーム混合物の密度。

【００５１】８）新しいコンクリートに対するＤＩＮ
４１０９に従うスランプ；必要とされる範囲：１９０±
３０ｍｍ。

【００５２】実際の適用に関する検討の目的は、高い収
率（フォーム因子）、十分に高い、１９０±３０ｍｍと
いうスランプ、同時に＞６のスランプ値（「スフェア・
ハープ」、従来法を参照（表３を見よ））並びに処理し
た掘削した土壌に対する低ＴＯＣ値で特徴づけられる掘
削した土壌の耐負荷能力に対する最適値が特徴の、経済
的なかつ容易に得られる生成物を提供することである。

【００５３】検討結果は、従来法のようにメチルヒドロ
キシエチルセルロースエーテルを、表面活性剤を添加し
ないで使用する場合、掘削した土壌物質の良好な増粘能
力、結果として満足できる耐負荷能力値を有するフォー
ムを得ることができるということを示す（表３、一連の
番号５、生成物番号２）。しかしながらここで、その欠
点は、約１５ｍｍという低いスランプ値である。それゆ
えに土壌の堅さの認め得る変化が、ＭＨＥＣの単独の添
加では達成できない。この形態では、その土壌−フォー
ム混合物がシールド駆動技術で取り扱うには堅すぎるの
で、この物質を土圧シ−ルドに用いるのは不適当であ
る。この種の物質を使用する場合には、シールドが水圧
にもはや耐えられなくなるので、地下水の流入が実際に
起こり得る。ただ表面活性剤の添加の結果として、土壌
−フォーム混合物は改良された安定性を示し、またこの
時だけ土圧シールドにおいてフォーム発生系で使用する
ことができる（表３、一連の番号６）。しかしながら、
この場合、特に高い土圧及び水圧の存在下では、圧力下
での水に対するシーリング作用がより高いフォームの添
加によってだけ得られるから、より少ない量のフォーム
を添加するときでさえ起こる堅さの大きな変化と液化が
欠点となる。またこのときウオームコンベヤーで圧力を
維持するのはもはや不可能である。

【００５４】市販のカルボキシメチルセルロースは同様
に挙動する。このイオン性セルロースエーテルの泡立て
作用は実質的に無視でき、かくして増粘剤と表面活性剤
との組み合わせ使用が、掘削した岩石の対応する良好な
耐負荷能力を提供する十分安定なフォームを保証する
（表３、一連の番号３及び４、生成物番号１を見よ）。
一方増粘剤（セルロースエーテル）の添加を完全に省き
かつ表面活性剤だけを使用する場合、高いフォーム収率
と良好なスランプ値が得られる。しかしながらこの種の
フォームは掘削した物質に対する耐負荷能力を提供せ
ず、従っていずれかを単独で使用することはできない
（表３、一連の番号２）。

【００５５】非イオン性のハイドロコロイド、特に多糖
類エーテル、好ましくはメチルヒドロキシエチルセルロ
ースエーテル又はメチルヒドロキシプロピルセルロース
エーテルと、イオン性ハイドロコロイド、特に多糖類エ
ーテル、好ましくはカルボキシメチルセルロースエーテ
ルとの処方物は、従来法に対してかなりの改良を提供す
る。メチルヒドロキシエチルセルロース及びカルボキシ
メチルセルロース或いはメチルヒドロキシプロピルセル
ロース及びカルボキシメチルセルロースの混合物の使用
により、表面活性剤を添加しなくても、実際の適用試験
において、従来法に等しいか又はそれが凌駕される（表
３、一連の番号７−１０、生成物番号３−５）。

【００５６】非イオン性又はイオン性のセルロースエー
テル単独（表３、一連の番号７、９）或いは表面活性剤
と一緒（表３、一連の番号８、１０）からなる本発明で
特許請求される処方物の使用は、同様に掘削された岩石
の耐負荷能力に対して明らかな改善を示す（表３の「ス
フェア・ハープ値」を見よ）。従って、掘削される土壌
の産出量を増大させること、及び掘削された土壌の迅
速、安全かつ経済的な除去を保証することが実際的に可
能である。ここに、いくつかの場合には、本発明で用い
る検討法で降伏点を決定するときに測定限界以上であり
かつ結果としてその耐負荷能力でもはや一義的に特徴づ
けられない非常に高い耐負荷能力を与えるフォームが得
られる（表３、一連の番号９）。髭剃りクリームの堅さ
を有するこの種の詰まったかつ濃密なフォームは、掘削
した土壌に際立った耐負荷能力を与える。その使用は、
表面活性化合物（表面活性剤）を添加しなくても、従来
法に比べて明白な改良をもたらす。

【００５７】表面活性化合物（表面活性剤）の、本発明
による添加は、中でもフォームの生成を増加させ、結果
としてフォーム収率を増やす（表３、一連の番号８、１
０のフォーム因子を参照）。この結果、実際の適用に対
する量を確立するのに必要とされる土壌に対するフォー
ムの量を減少させることが可能になる（「スフェア・ハ
ープ」、「スランプ」）（一連の番号７及び８を対
比）。処理した土壌の溶出物の環境的分析において、非
イオン性のハイドロコロイド、特に多糖類エーテル、好
ましくはセルロースエーテル、イオン性ハイドロコロイ
ド、特に多糖類エーテル、好ましくはセルロースエーテ
ル、及び表面活性剤からなる本発明により特許請求され
る処方物の場合、実際的な又は地質学の必要条件（例え
ば適切なシーリングの定着及び切削ぐるまに対する潤滑
機能）が更に多量のフォームを土壌に添加することを必
要ならしめるとき、（表４の「フォームの容量％」で提
示）でも、土壌の濾液に溶解する有機的に結合した炭素
に対して低値が得られる（表４の「ＤＯＣ値」で提
示）。驚くことに、掘削した土壌に対して得られる液化
効果は依然としてなく（表４の「スランプ」を見よ）、
かくして物質は難なく輸送及び除去することができる。

【００５８】従って、非イオン性のハイドロコロイド、
特に多糖類エーテル、好ましくはセルロースエーテル、
イオン性ハイドロコロイド、特に多糖類エーテル、好ま
しくはセルロースエーテル、単独及び表面活性剤及び天
然の、未精製バイオポリマー、特に多糖類、好ましくは
セルロース性化学パルプと一緒からなる本発明で特許請
求される処方物を用いることにより、容易に得られるか
つ経済的な生成物を提供することができ、その、トンネ
ル掘削、特にフォームを用いるシールド駆動系でのトン
ネル掘削に使用した場合、従来法に優る改良（フォーム
の収率、スランプ、フォームの耐負荷能力）が得られ
る。更に、掘削された物質の好ましい環境毒性評価によ
り、環境的安定性及び経済的廃棄が保証される。

【００５９】

【表４】

【００６０】１）特徴的な生成物のデータを表１に示
す；生成物番号１と２（従来法）及び生成物番号３〜５
（本発明）。

【００６１】２）ＤＩＮＩＳＯ４１０９によるスラ
ンプ；必要とされる値；１９０±３０［ｍｍ］。

【００６２】３）ＤＩＮ４１２６による泡のかたさ。

【００６３】４）表面活性剤ＯＭＣ１８１^R、ヘンケ
ルＫＧａＡ、デュッセルドルフ。

【００６４】５）土壌又は土壌−フォーム混合物の溶
出物に含まれる溶解した、有機的に結合した炭素（ＤＩ
Ｎ３８４０９Ｈ３−１）。

【００６５】６）溶出物からのＤＩＮ３８４０４Ｃ
５による電導度。

【００６６】７）溶出物（遠心分離２８００回転／３
分）からの電導度、ＤＯＣ及びｐＨ。ＤＩＮ３８４１
４Ｓ４による溶出物（乾燥物質約１００ｇ／水１ｌ；
期間２４時間；１０回転／分）。

【００６７】本発明の特徴及び態様は以下の通りであ
る。

【００６８】１．少なくとも１つの非イオン性ハイドロ
コロイド、特に多糖類エーテル、好ましくはセルロース
エーテルと少なくとも１つのイオン性ハイドロコロイ
ド、特に多糖類エーテル、好ましくはセルロースエーテ
ル及び少なくとも１つの表面活性物質からなる処方物。

【００６９】２．少なくとも１つの非イオン性ハイドロ
コロイド、特に多糖類エーテル、好ましくはセルロース
エーテル及び少なくとも１つのイオン性ハイドロコロイ
ド、特に多糖類エーテル、好ましくはセルロースエーテ
ル及び少なくとも１つの表面活性物質、並びに少なくと
も１つの未精製の天然多糖類からなる処方物。

【００７０】３．イオン性及び非イオン性セルロースエ
ーテルの合計に対する非イオン性ハイドロコロイド、特
に多糖類エーテル、好ましくはセルロースエーテルの割
合が、０.１−９９.０重量％、特に１−９９重量％、好
ましくは１０−９０重量％である、上記１−２の１つの
処方物。

【００７１】４．非イオン性ハイドロコロイドが、特に
多糖類エーテル、好ましくはアルキルセルロース、アル
キルヒドロキシアルキルセルロース、ヒドロキシアルキ
ルセルロース或いはアルキル化又はヒドロキシアルキル
化澱粉エーテルである、上記１−３の少なくとも１つの
処方物。

【００７２】５．イオン性ハイドロコロイドが、特に多
糖類エーテル、好ましくはカルボキシアルキル又はカル
ボキシアルキルヒドロキシアルキルセルロースエーテル
或いはカルボキシアルキル化又はカルボキシアルキルヒ
ドロキシアルキル化澱粉エーテル或いはカルボキシアル
キル化グアルエーテルである、上記１−４の少なくとも
１つの処方物。

【００７３】６．非イオン性ハイドロコロイドが、特に
多糖類エーテル、好ましくはメチルセルロース、エチル
セルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、メチ
ルヒドロキシプロピルセルロース、エチルヒドロキシエ
チルセルロース、エチルヒドロキシプロピルセルロー
ス、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピル
セルロース或いはヒドロキシエチルヒドロキシプロピル
セルロースである、上記１−５の少なくとも１つの処方
物。

【００７４】７．イオン性ハイドロコロイドが、特に多
糖類エーテル、好ましくはカルボキシメチルセルロー
ス、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロースエー
テル或いはカルボキシメチルヒドロキシプロピルセルロ
ースである、上記１−６の少なくとも１つの処方物。

【００７５】８．用いる表面活性剤成分がアニオン性表
面活性剤、カチオン性表面活性剤、非イオン性表面活性
剤、又は両性表面活性剤である、上記１−７の少なくと
も１つの処方物。

【００７６】９．未精製の天然多糖類が、キサンタン、
澱粉、グアール、天然ゴム、カロブ（carob）種子粉、
トラガカント、タマリンド、アルギン酸塩、蛋白質、但
し特にセルロース性化学パルプ、例えばリンターパル
プ、ソフトウッド・サルファイトパルプ、ソフトウッド
・サルフェートパルプ、ハードウッド・パルプ或いはこ
れらの混合物である、上記２−９の処方物。

【００７７】１０．生成物が、ドリル流体に使用するた
めの補助物質として、特に土圧で駆動されるシールドに
対するシールド駆動法によりトンネル掘削する際のフォ
ーム発生剤又はフォーム安定剤成分として使用される、
少なくとも１つの非イオン性ハイドロコロイド、特に多
糖類エーテル、好ましくはセルロースエーテル及び少な
くとも１つのイオン性ハイドロコロイド、特に多糖類エ
ーテルからなる処方物。

【００７８】１１．非イオン性ハイドロコロイドが、特
に多糖類エーテル、好ましくはアルキルセルロース、ア
ルキルヒドロキシアルキルセルロース、ヒドロキシアル
キルセルロース或いはヒドロキシアルキル化又はアルキ
ル化澱粉エーテルである、上記１０の処方物。

【００７９】１２．非イオン性多糖類エーテルが、好ま
しくはメチルセルロース、エチルセルロース、メチルヒ
ドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシプロピル
セルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、エチ
ルヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセ
ルロース、ヒドロキシプロピルセルロース或いはヒドロ
キシエチルヒドロキシプロピルセルロースである、上記
１０又は１１の処方物。

【００８０】１３．イオン性多糖類エーテルが、カルボ
キシアルキル又はカルボキシアルキルヒドロキシアルキ
ルセルロースエーテル及びカルボキシアルキル化又はカ
ルボキシアルキルヒドロキシアルキル化澱粉エーテル或
いはカルボキシアルキル化グアルエーテルである、上記
１０の処方物。

【００８１】１４．イオン性ハイドロコロイドが、特に
多糖類エーテル、好ましくはカルボキシメチルセルロー
ス、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロースエー
テル或いはカルボキシメチルヒドロキシプロピルセルロ
ースである、上記１０又は１３の処方物。

【００８２】１５．生成物が、ドリル流体に使用するた
めの補助物質として、特に土圧で駆動されるシールドに
対するシールド駆動法によりトンネル掘削する際のフォ
ーム発生剤又はフォーム安定剤成分として使用される、
上記１−１４の少なくとも１つの処方物。

【図面の簡単な説明】

【図１】試料土壌の粒径分布曲線を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ベルナー・ランゲドイツ27374フイツセルヘーフエデ・ヒンターデアシユツツエンホルツエ12 (72)発明者イエルン−ベルント・パネクドイツ29683フアリングボステル・ブルメンラーゲ61 (72)発明者レネ・キーゼベツタードイツ29683フアリングボステル・デイートリヒ−ボンヘフアー−ベーク２

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの非イオン性ハイドロコ
ロイド、特に多糖類エーテル、好ましくはセルロースエ
ーテルと少なくとも１つのイオン性ハイドロコロイド、
特に多糖類エーテル、好ましくはセルロースエーテル及
び少なくとも１つの表面活性物質からなる処方物。
【請求項２】イオン性及び非イオン性セルロースエー
テルの合計に対する非イオン性ハイドロコロイド、特に
多糖類エーテル、好ましくはセルロースエーテエルの割
合が、０．１−９９．０重量％、特に１−９９重量％、
好ましくは１０−９０重量％である、請求項１の処方
物。
【請求項３】非イオン性ハイドロコロイドが、特に多
糖類エーテル、好ましくはアルキルセルロース、アルキ
ルヒドロキシアルキルセルロース、ヒドロキシアルキル
セルロース或いはアルキル化又はヒドロキシアルキル化
澱粉エーテルである、上記請求項の少なくとも１つの処
方物。
【請求項４】イオン性ハイドロコロイドが、特に多糖
類エーテル、好ましくはカルボキシアルキル又はカルボ
キシアルキルヒドロキシアルキルセルロースエーテル或
いはカルボキシアルキル化又はカルボキシアルキルヒド
ロキシアルキル化澱粉エーテル或いはカルボキシアルキ
ル化グアルエーテルである、上記請求項の少なくとも１
つの処方物。