JP4014057B2 - Mud and mud used for underground excavation - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海水が湧出する現場や、地下水が湧出する現場で施工される推進工法やシールド掘進工法等の地中、地下掘削に用いる泥漿材または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、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、使い捨て状態で用いて掘進し、シールド掘進工法では、比較的粘性が低い泥水材を掘削部に加圧循環して用いて掘進するようにしている。そして従来の海水、地下水が湧出する現場で用いるこの泥漿材及び泥水材には、粘土にベントナイトを用い、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】
しかしながら、ベントナイトを用いた泥漿材及び泥水材を海水が湧出する現場で用いた場合、これに海水が混入すると、これにＮａイオンを吸着して凝集反応を起こして劣化してしまうという問題があった。これは置換イオンであるＮ+ が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が沈降してしまうからである。このようにベントナイトを主材料とするものでは海水が湧出する現場での使用には限界があった。
【０００４】
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、シールド掘進工法でベントナイトを含む粘土を使用した場合には掘削排土の処分等について特別な処理が必要となる問題がある。
【０００５】
一方粘土として高吸収性樹脂を用いた泥漿材、泥水剤の場合も、これに海水が混入すると劣化が著しく品質が不安定になり、所期の性能を発揮できなかった。
【０００６】
また、上記従来の泥漿材及び泥水材にあっては、ベントナイト及び高吸水性樹脂の双方とも比重が小さいので、増粘剤にて粘性を高くしたとしても、地下水圧が高い現場では、逸泥されてしまうため使用できなかった。
【０００７】
本発明は上記のことにかんがみなされたもので、海水が湧出する現場や地下水が湧出する現場においても良好な性能を保持して使用できる泥漿材または泥水材を提供しようとするものである。
【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本発明に係る泥漿材は、比重が２．６０〜２．８０の添加粘土と、比表面積が２００〜３５０ｍ２／ｇの添加粘土と、増粘剤を水に分散してなり、かつ上記比重が２．６０〜２．８０の粘土に、無機汚泥を脱水して湿潤状態を維持した無機汚泥脱水ケーキを、湿潤状態のまま破砕、または湿潤状態のまま破砕処理後、乾燥・粉砕、またはケーキ状のものを直接乾燥・粉砕のいずれかの処理をすることにより得られた粘土を用いた構成となっており、これは比表面積の大きい粘土が含まれていて、イオン交換による泥漿材の劣化がおこりにくいため、海水が湧出する現場で用いられる。また、比重が大きい粘土を含んでいるため、地下水圧が高くて逸泥のおそれのある現場でも用いることができる。
【０００９】
また、本発明に係る泥漿材は、１ｍ３当たりの配合比率が、比重が２．６０〜２．８０の粘土：４００〜７００ｋｇ、比表面積が２００〜３５０ｍ２／ｇの添加粘土：１〜３０ｋｇ、増粘剤：１〜２５ｋｇ、水：６００〜８５０ｋｇで配合処方されてなり、かつ、上記比重が２．６０〜２．８０の粘土に、無機汚泥を脱水して湿潤状態を維持した無機汚泥脱水ケーキを、湿潤状態のまま破砕、または湿潤状態のまま破砕処理後、乾燥・粉砕、またはケーキ状のものを直接乾燥・粉砕のいずれかの処理をすることにより得られた粘土を用いた構成となっており、これは比表面積の大きい粘土が含まれていて、イオン交換による泥漿材の劣化がおこりにくいため、海水が湧出する現場で用いられる。また、比重が大きい粘土を含んでいるため、地下水圧が高くて逸泥のおそれのある現場でも用いることができる。
【００１０】
また、本発明に係る泥漿材は、１ｍ３当たりの配合比率が、比重が２．６０〜２．８０の粘土：４００〜７００ｋｇ、増粘剤：１〜２５ｋｇ、水：６００〜８５０ｋｇで処方されてなり、かつ、上記比重が２．６０〜２．８０の粘土に、無機汚泥を脱水して湿潤状態を維持した無機汚泥脱水ケーキを、湿潤状態のまま破砕、または湿潤状態のまま破砕処理 後、乾燥・粉砕、またはケーキ状のものを直接乾燥・粉砕のいずれかの処理をすることにより得られた粘土を用いた構成となっており、これは地下水が湧出する現場で用いられる。
【００１１】
また、本発明に係る泥水材は、１ｍ３当たりの配合比率が、比重が２．６０〜２．８０の粘土：４２０〜５６０ｋｇ、増粘剤：０．５〜３．０ｋｇ、水：６５０〜９５０ｋｇで配合処方されてなり、かつ、上記比重が２．６０〜２．８０の粘土に、無機汚泥を脱水して湿潤状態を維持した無機汚泥脱水ケーキを、湿潤状態のまま破砕、または湿潤状態のまま破砕処理後、乾燥・粉砕、またはケーキ状のものを直接乾燥・粉砕のいずれかの処理をすることにより得られた粘土を用いた構成となっており、これは地下水が湧出する現場で用いられることはもちろんであるが、粘性が低いことから海水による劣化が大きな影響を及ぼさないため、海水が湧出する現場でも使うことができる。
【００１２】
そして上記各構成において上記比重が２．６０〜２．８０の粘土に、無機汚泥を脱水して湿潤状態を維持した無機汚泥脱水ケーキを、湿潤状態のまま破砕、または湿潤状態のまま破砕処理後、乾燥・粉砕、またはケーキ状のものを直接乾燥・粉砕のいずれかの処理をすることにより得られた粘土を用いたことにより、この粘土は海水に反応しないことにより、上記本発明による泥漿材または泥水材を海水が湧出する現場で用いて効果を発揮することができる。また、上記無機汚泥はベントナイトに比べてイオン交換容量が小さいので、海水のＮａ ＋ イオンの影響を受けにくく、かつ比重が大きいことにより、河口などのように海水が混入し、さらに地下水等の水圧が大きい現場で使用できる。
【００１３】
また、本発明に係る泥漿材または泥水材に用いる無機汚泥脱水ケーキが，砕石場で発生する砕石粉汚泥を脱水してなるものである。
【００１４】
そして上記増粘剤が、ポリアクリル酸ソーダ及びポリアクリルアミド、カルボキシメチルセルローズナトリウム、カルボキシメチルセルローズカルシウム、メチルセルローズ、デンプングリコール酸ナトリウム、デンプンリン酸エステルナトリウム、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステルからなる群より選ばれた少なくとも１つの成分を用いた。
【００１５】
上記した本発明に係る泥漿材は、比重が２．６０〜２．８０の粘土に、比表面積が２００〜３５０ｍ２／ｇと大きい粘土を加えることにより、この比表面積が大きい粘土が電解質である海水中においてもこれの単繊維形状相互による絡まり合い原因と考えられるウエットボルュームと増粘効果が得られることができ、これにより、海水が湧出する現場でも止水性を高めることができ、また、排土の流動性と揺変性を向上できる。さらに、ベントナイトを用いたもののように特別な処理を行う必要がなくなり、取り扱いも容易になる。
【００１６】
また、比重が２．６０〜２．８０の粘土と増粘剤と水とからなる泥漿材または泥水材は、比重が高いため、泥水材の細粒分の逸泥防止効果が得られ、これにより、地下水が湧出する現場でも止水性を高め、また排土の流動性と揺変性を向上できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る泥漿材及び泥水材に用いる粘土には、一例として無機汚泥脱水ケーキが用いられる。この無機汚泥脱水ケーキとしては、主として砕石場で発生する砕石粉汚泥を、含水率８５％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のものが用いられる。そしてこれの使用に際しては、この無機汚泥脱水ケーキを、（１）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、また、（２）湿潤状態のまま１０〜２０ｍｍ程度の小塊に破砕後、乾燥し、粉砕し、さらに（３）湿潤状態から直接乾燥し、次いで（２）と同程度に粉砕した粘土とし、この種類の粘土のうちいずれか１つの粘土を用いる。
【００１８】
なお、上記（１）の処理、すなわち湿潤状態のままカッタ等にて破砕処理したものを用いる場合、乾燥するためのエネルギを節約できると共に、乾燥粉砕する際に発生する塵埃の心配がない。また湿潤したまま用いることにより、この湿潤状態の粘性を利用することができると共に、加水量を少なくできる。このとき、添加する水の量は粘土内の水の量に応じて調節する必要がある。さらに、ケーキ状のまま搬送できるので、袋づめ等の梱包が不要となる。そして、上記（２），（３）の工程のものでは、乾燥工程がある分コスト的マイナスだが、泥漿材及び泥水材を生成する段階で混合する増粘剤等の他剤を事前に混合する、いわゆるプレミックスすることができ、現場では加水するだけの状態にしておけるので便利であり、実際の工事作業者のニーズに対応できる。なお（２）の工程は、乾燥機が小さめの少量生産の現場で行われている工程であり、（３）の工程は、大量生産するところの間口の大きな乾燥機を使用している現場で行われる工程である。
【００１９】
（Ａ）上記無機汚泥脱水ケーキを用いた推進工法用の泥漿材の実施例を下記に示す。なお、一般的な砂質土掘削を前提とした場合の泥漿材は、これの物性が比重１．３５〜１．４０、粘性４０００〜５０００ｃｐｓであれば、粘土圧式シールド掘進工法に用いる泥漿材としての目標品質となるといわれている。
【００２０】
（１）耐海水性処方
泥漿材１ｍ３当たりの配合比率
海水 ：７５０ｋｇ
粘土 ：５５０ｋｇ
増粘剤 ：１２ｋｇ
添加粘土：１２ｋｇ
ただし、上記粘土は上記無機汚泥脱水ケーキを（２）の工程で作った乾燥粉末状で、かつ比重が２．７８の粘土を用い、また添加粘土は、主成分が含水ケイ酸マグネシウムで、比表面積が２６０ｍ２／ｇの粘土（市販品）を用いた。これは単繊維の断面は、タルクを互い違いに積み重ねた結晶構造をしており、繊維中に約５．６×１１．０オングストロームの口径の長いトンネルがいくつもあいていて、このトンネルが特異な吸着効果に寄与している。
【００２１】
その結果の性能は、混合作成してから１時間後で粘性が４７００ｃｐｓ、比重が１．３４となり、一日後で粘性が５０００ｃｐｓ、比重が１．３４となり、泥漿材としての目標品質を達成することができた。
【００２２】
この場合の泥漿材は、主粘土が無機汚泥であり、このように比重の大きな粘土を用いるのは逸泥を防ぐためであるが、無機汚泥はさらにベントナイトに比べてイオン交換容量が小さいので、海水のＮａ＋イオンの影響を受けにくい。また、添加粘土が比表面積が２６０ｍ２／ｇと極めて大きい粘土が混入されていることにより電解質である海水中においても安定したウエットボリュームと増粘効果を保持することができ、海水が湧水する現場での泥土圧式シールド掘進工法の泥漿材として用いて良好な性能を得ることができた。このように、粘土比重が大きく、プラスイオンに影響されにくいという両方の性質をもちあわせることにより、河口などのように海水が混入し、さらに、地下水等の水圧が大きい現場で使用できる。また、長距離間掘削する場合、地盤内の水等の変化によって、その度に泥漿材及び泥水材の混合比を変える手間がいらない。
【００２３】
なお、上記のように、１時間後と、一日後の品質特性が変わらないので、短時間に泥漿材として安定することがわかる。このことは後述する泥水材の場合も同様である。
【００２４】
（２）抱き込み防止性処方（逸泥防止性処方）
清水 ：７８５ｋｇ
粘土 ：５５０ｋｇ
増粘剤：１３ｋｇ
なお、上記粘土には（１）と同様に、乾燥粉末状の粘土を用いた。
【００２５】
その結果の性能は、混合作成してから１時間後で粘性が４７００ｃｐｓ、比重が１．３４となり、一日後で粘性が５０００ｃｐｓ、比重が１．３４となり、泥水材としての目標品質を達成することができた。この抱き込み防止性処方の場合は、比表面積が大きな添加粘土が混合してないので、海水が湧水する現場では不適であるが、比重が１．３４と高いことにより、地下水が湧出する現場において良好な性能を得ることができた。
【００２６】
また、この泥漿材として主粘土に無機汚泥に置き代えてトチクレー（商品名、以下同じ）を用いても下記配合にすることにより、上記した性能と略同等の性能を得ることができた。
（１′）耐海水性処方
泥漿材１ｍ３当たりの配合比率
海水 ：７５０ｋｇ
粘土 ：５５０ｋｇ
増粘剤 ：１３ｋｇ
添加粘土：１２ｋｇ
ただし、上記粘土はトチクレー（比重２．００〜２．７０）であり、添加粘土は、主成分が含水ケイ酸マグネシウムで、比表面積が２６０ｍ２／ｇの粘土（市販品）を用いた。
【００２７】
その結果の性能は、混合作成してから１時間後で粘性が４９５０ｃｐｓ、比重が１．３８となり、一日後で粘性が４９５０ｃｐｓ、比重が１．３８と変化がなかった。
【００２８】
（２′）抱き込み防止性処方（逸泥防止性処方）
清水 ：７８５ｋｇ
粘土 ：５５０ｋｇ
増粘剤 ：１２ｋｇ
添加粘土：１２ｋｇ
ただし、粘土、添加粘土は上記（１′）のものと同じ。
【００２９】
その結果の性能は、混合作成してから１時間後で粘性が４２５０ｃｐｓ、比重が１．３４５となり、一日後で粘性、比重とも変化がなかった。このトチクレーを用いた抱き込み防止性処方の場合、トチクレーは無機汚泥に比較してウエットボリュームが若干劣るので、上記（２）の性能と同等にするために、添加粘土を配合した。
【００３０】
（Ｂ）次に上記無機汚泥脱水ケーキを用いた泥水加圧式シールド掘進工法用の泥水材の実施例を下記に示す。なお、地下水（清水）の湧出が多い砂礫地盤を泥水加圧式シールド掘進工法にて掘削する場合に用いる泥水材の基準性能は、ファレネル粘性Ｓが３２〜３７、比重が１．２５〜１．３５、濾水量が２０ｍｌ以下である。
【００３１】
泥水剤１ｍ３当たりの配合比率
水 ：８２０ｋｇ
粘 土：４２０ｋｇ
増粘剤：１．５ｋｇ
ただし粘土は上記無機汚泥脱水ケーキを（２）の工程で作った乾燥粉末状で、かつ比重が２．７８の粘土を用いた。その結果の性能は、ファンネル粘性が３２Ｓ、比重が１．２８濾水量が１２ｍｌであった。そしてマッド厚さは２ｍｍであった。
【００３２】
この場合の泥水材は、主粘土が無機汚泥であることにより海水には反応しないことにより、海水が湧水する現場で用いることができる。また、比重が１．２８と所定の重さがあるので地下水が湧出する現場においても良好な性能を発揮できる。
【００３３】
なお、上記粘土にトチクレーを用いた場合、上記と同等の性能を得るには、水と粘土が同量で、増粘剤が２．５ｋｇ必要であった。
【００３４】
次に、無機汚泥脱水ケーキを上記（１）の処理、すなわち、湿潤状態のまま、カッタ等にて大きさが１０〜２０ｍｍ程度の小塊に破砕処理したもので、泥水加圧式シールド工法用と、場所打ち杭用の泥水を作る場合を、上記（Ｂ）で示した乾燥した粘度を用いた場合に準じて説明する。このときの無機汚泥脱水ケーキの含水率は２４．８％であり、混練時間は約１０分である。
【００３５】
（Ｃ）泥水シールド工法用の泥水
含水率が２４．８％であるから、乾燥粘土が４２０ｋｇ含有する泥水材の重量は５２４ｋｇで、これの含水量は１０４ｋｇである。従って水は乾燥粘土の場合の８２０リットルより１０４リットル少ない７１６リットルですむ。またこのときの増粘剤の量は乾燥粘土を用いた場合の約１／２の１．５ｋｇでよかった。
【００３６】
この泥水材を用いて作泥した泥水シールド工法用の泥水材の泥水特性は、表１に示すようになり、乾燥粘土を用いた場合と略同等の泥水特性が得られた。
【００３７】
（Ｄ）場所打ち杭用
含水率が２４．８％であるから、乾燥粘土が６０ｋｇ含有する泥水材の重量は７４．９ｋｇで、これの含水量は１４．９ｋｇである。従って水は乾燥粘土の場合の１０００リットルより１４．９リットル少ない９８５．１リットルですむ。またこのときの増粘剤の量は１ｋｇである。
【００３８】
この泥水材を用いて作泥した場所打ち杭用の泥水材の泥水特性は、表１に示すようになり、乾燥粘土を用いた場合と略同等の泥水特性が得られた。
【００３９】
本発明方法に用いられる湿潤汚泥の含水率は８５％を越えるとケーキ状態を維持することができない。またこの含水率の下限は、汚泥が湿潤状態を維持できる範囲、例えば１０％とする。
【００４０】
【表１】
表２に湿潤状態を維持したケーキ状の泥水材と、強制乾燥した泥水材のそれぞれの配合比と泥水特性を示す。表中Ｎｏ．１〜３は表１の泥水加圧式シールド工法用の砕石粉汚泥と同じ材料用い、Ｎｏ．１の非乾燥のものの含水率は２４．０％であった。また表中Ｎｏ．４〜６は別の場所から排出された砕石粉汚泥を用い、Ｎｏ．４の非乾燥のものの含水率は２５．７％であった。
【００４２】
Ｎｏ．１と４は上記「（Ｃ）泥水シールド工法用の泥水」の作泥方法に従って作泥した泥水材であり、Ｎｏ．２，３，５，６のものは、脱水後、各温度にて強制乾燥した後、粉砕して得た粉末粘土に、水や増粘剤を添加して作泥した泥水材である。
【００４３】
表中Ｎｏ．１，４の非乾燥のものは、強制乾燥したものに比較して、増粘剤の量が少なくても強制乾燥したものと同等の特性を得ることができた。このことで、逆に、強制乾燥したものは非乾燥のものに比較して増粘剤を多く必要とすることがわかった。これは、強制乾燥による、特に５００℃という高温にさらされることにより粒子間隙中の凝集剤の等の有機分が飛んでしまうことが原因と考えられる。
【００４４】
【表２】
上記各実施例における増粘材としては、ポリアクリル酸ソーダ及びポリアクリルアミド、カルボキシメチルセルローズナトリウム、カルボキシメチルセルローズカルシウム、メチルセルローズ、デンプングリコール酸ナトリウム、デンプンリン酸エステルナトリウム、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステルからなる群より選ばれた少なくとも１つの成分のものが用いられる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mud material or a muddy water material used for underground excavation, such as a propulsion method and a shield excavation method, which are constructed at a site where seawater springs out, or a site where groundwater flows out.
[0002]
[Prior art]
Underground, of underground drilling, the jacking method, relatively viscous high mud漿材ejected from the working face, and excavation using disposable state, the shield method, a relatively low viscosity mud material drilling unit It is designed to dig using pressure circulation. And this mud material and mud material used at the site where conventional seawater and groundwater are springed out are those using bentonite as clay, dispersed in water and swollen in water, and blended with thickener. ing. Moreover, when using a highly water-based resin, it is used by dispersing and expanding in water.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when mud material and mud material using bentonite are used at the site where seawater is springed out, there is a problem that when seawater is mixed with this, Na ions are adsorbed to this to cause an agglomeration reaction and deteriorate. It was. This is because when a large amount of N + as a substitution ion is mixed, it is electrically neutralized and aggregated, and the suspension dispersion state cannot be maintained, and bentonite particles settle. As described above, the use of bentonite as a main material has a limit in its use at the site where seawater comes out.
[0004]
Bentonite is a substance designated as industrial waste, and when clay containing bentonite is used in the shield excavation method, there is a problem that special treatment is required for disposal of excavated soil.
[0005]
On the other hand, in the case of mud materials and mud preparations using a superabsorbent resin as clay, when seawater is mixed in this, the quality deteriorates significantly and the intended performance cannot be exhibited.
[0006]
Further, the in the conventional mud漿材and mud material, since the specific gravity both of the bentonite and highly water-absorbent resin is small, even if a high viscosity at thickener, the groundwater pressure high field, lost circulation It was not possible to use it.
[0007]
The present invention has been considered in view of the above, and an object of the present invention is to provide a mud material or a mud water material that can be used while maintaining good performance even in a site where seawater gushes or groundwater gushes.
[0008]
[Means for solving the problems and effects]
Mud漿材according to the present invention in order to achieve the above object, dispersion and adding the clay having a specific gravity of 2.60 to 2.80, adding a clay having a specific surface area of 200~350m 2 / g, a thickener in water Inorganic clay sludge dehydrated cake that is dehydrated and maintained in a wet state by dehydrating inorganic sludge to clay having a specific gravity of 2.60-2.80, or after being crushed in a wet state or after being crushed in a wet state It is composed using clay obtained by drying or pulverizing, or directly drying and pulverizing cake-like ones , which contains clay with a large specific surface area, It is used at sites where seawater springs because mud material is less likely to deteriorate due to ion exchange. In addition, because it contains clay with a high specific gravity, it can be used at sites where the groundwater pressure is high and there is a risk of lost mud.
[0009]
In addition, the mud material according to the present invention has a blending ratio per 1 m 3 of clay having a specific gravity of 2.60 to 2.80: 400 to 700 kg, and added clay having a specific surface area of 200 to 350 m 2 / g: 1 to 30 kg. , Thickener: 1 to 25 kg, water: 600 to 850 kg, blended and formulated , and the above specific gravity is 2.60 to 2.80. Composition using clay obtained by crushing dehydrated cake in a wet state, or crushing in a wet state, and then drying / pulverizing or directly drying / pulverizing cake-like ones This contains clay with a large specific surface area, and it is difficult to cause deterioration of the mud material due to ion exchange. In addition, because it contains clay with a high specific gravity, it can be used at sites where the groundwater pressure is high and there is a risk of lost mud.
[0010]
In addition, the mud material according to the present invention is formulated at a blending ratio per 1 m 3 of clay: 400-700 kg, thickener: 1-25 kg, water: 600-850 kg with a specific gravity of 2.60-2.80. And the clay having the specific gravity of 2.60 to 2.80, after the inorganic sludge is dehydrated and maintained in a wet state, the inorganic sludge dehydrated cake is crushed in a wet state or after being crushed in a wet state It is configured using clay obtained by either drying / pulverizing or directly drying / pulverizing cake-like material, and this is used at the site where groundwater is well-out.
[0011]
The mud material according to the present invention has a blending ratio per 1 m 3 of clay having a specific gravity of 2.60 to 2.80: 420 to 560 kg, thickener: 0.5 to 3.0 kg, water: 650 Inorganic sludge dehydrated cake that has been blended and formulated at 950 kg and has a specific gravity of 2.60 to 2.80 and dehydrated inorganic sludge to maintain a wet state is crushed or wet in a wet state. After the crushing treatment in the state, it is composed of clay obtained by either drying / pulverizing or directly drying / pulverizing the cake-like material , which is the site where groundwater flows out Of course, since it is low in viscosity, it is not affected greatly by deterioration due to seawater.
[0012]
In each of the above- described configurations, the inorganic sludge dehydrated cake that has been dehydrated and maintained in a wet state by dehydrating the inorganic sludge to the clay having a specific gravity of 2.60 to 2.80 is crushed in a wet state or after being crushed in a wet state. By using the clay obtained by either drying / pulverizing or directly drying / pulverizing the cake-like material, the clay does not react with seawater, so that the slurry material according to the present invention is used. Alternatively, the mud material can be used at a site where seawater springs out and the effect can be exhibited. In addition, since the inorganic sludge has a smaller ion exchange capacity than bentonite, it is not easily affected by Na + ions in seawater and has a large specific gravity. Can be used at large sites.
[0013]
Moreover, the inorganic sludge dewatering cake used for the mud material or the muddy water material according to the present invention is obtained by dewatering the crushed stone powder sludge generated in the quarry .
[0014]
And the above thickener is from the group consisting of polyacrylic acid soda and polyacrylamide, carboxymethylcellulose sodium, carboxymethylcellulose calcium, methylcellulose, sodium starch glycolate, starch phosphate sodium, sodium alginate, propylene glycol alginate At least one selected ingredient was used.
[0015]
In the mud material according to the present invention, clay having a large specific surface area is an electrolyte by adding clay having a specific surface area of 200 to 350 m 2 / g to clay having a specific gravity of 2.60 to 2.80. Even in seawater, we can obtain a wet volume and thickening effect that are thought to be the cause of entanglement due to the single fiber shape of each other, and this can increase the waterstop even at the site where seawater springs out, Moreover, the fluidity and thixotropy of the soil can be improved. Furthermore, it is not necessary to perform a special treatment as in the case of using bentonite, and the handling becomes easy.
[0016]
In addition, mud material or mud material composed of clay, thickener and water having a specific gravity of 2.60 to 2.80 has a high specific gravity, so that it is possible to prevent the mud from being lost in fine particles. As a result, the water stoppage can be improved even at the site where the groundwater springs, and the fluidity and thixotropy of the soil can be improved.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An inorganic sludge dewatering cake is used as an example of the clay used for the mud material and the mud material according to the present invention. As this inorganic sludge dewatering cake, a cake-like cake is used in which crushed stone sludge generated mainly in a quarry is dehydrated with a dewatering device such as a filter press until the water content is 85% or less and maintained in a wet state. . When using this, the inorganic sludge dewatered cake is (1) crushed with a cutter or the like so as to form a small lump of about 10 to 20 mm in a wet state, and (2) a wet state. After crushing into small blocks of about 10 to 20 mm, dry, pulverize, and (3) directly dry from a wet state and then pulverize to the same degree as (2). Or one clay.
[0018]
In addition, when using the processing of (1) above, that is, a material that has been crushed with a cutter in a wet state, energy for drying can be saved, and there is no fear of dust generated during dry pulverization. Further, by using it while it is wet, the wet viscosity can be utilized and the amount of water added can be reduced. At this time, the amount of water to be added needs to be adjusted according to the amount of water in the clay. Furthermore, since it can be transported in the form of a cake, packing such as bag packing is unnecessary. And in the processes of the above (2) and (3), although there is a drying process, the cost is negative, but other agents such as thickeners to be mixed at the stage of producing the slurry material and the slurry material are mixed in advance. It is convenient because it can be pre-mixed, and can be kept in a state where it can be simply hydrated on site, and can meet the needs of actual construction workers. In addition, the process (2) is a process that is performed on a small-scale production site where the dryer is small, and the process (3) is a site where a large-scale dryer is used for mass production. It is a process performed.
[0019]
(A) An example of the slurry material for the propulsion method using the inorganic sludge dewatering cake is shown below. In addition, if the physical properties of the mud material on the premise of general sandy soil excavation are specific gravity of 1.35 to 1.40 and viscosity of 4000 to 5000 cps, the mud material used for the clay pressure type shield excavation method is used. It is said that it will be the target quality.
[0020]
(1) seawater formulation mud漿材1 m 3 per mixing ratio seawater: 750 kg
Clay: 550kg
Thickener: 12kg
Added clay: 12kg
However, the clay is in the form of a dry powder made from the inorganic sludge dehydrated cake in the step (2) and having a specific gravity of 2.78. The added clay is mainly composed of hydrous magnesium silicate. Clay (commercial product) having a surface area of 260 m 2 / g was used. The cross section of a single fiber has a crystal structure in which talc is alternately stacked, and there are many tunnels with a large diameter of about 5.6 × 11.0 angstroms in the fiber. Contributes to the adsorption effect.
[0021]
The resulting performance is that the viscosity is 4700 cps and the specific gravity is 1.34 one hour after the mixture is prepared, and the viscosity is 5000 cps and the specific gravity is 1.34 one day later, achieving the target quality as a mud material. I was able to.
[0022]
In this case, the main clay is inorganic sludge, and the use of clay with such a large specific gravity is to prevent mud, but inorganic sludge has a smaller ion exchange capacity than bentonite. Insensitive to Na + ions in seawater. In addition, since the added clay contains extremely large clay with a specific surface area of 260 m 2 / g, stable wet volume and thickening effect can be maintained even in seawater as an electrolyte, and seawater springs. Good performance was obtained by using it as a mud material in the field mud pressure shield digging method. In this way, by combining both properties of high clay specific gravity and being less susceptible to positive ions, seawater can be mixed in like an estuary, and it can be used on site where the water pressure of groundwater is high. In addition, when excavating for a long distance, there is no need to change the mixing ratio of the mud material and the mud material each time due to changes in the water in the ground.
[0023]
As described above, since the quality characteristics after 1 hour and after 1 day are not changed, it can be understood that the material is stable as a slurry material in a short time. The same applies to the muddy material described later.
[0024]
(2) Preclusion prevention formulation (prevention of mud loss)
Shimizu: 785kg
Clay: 550kg
Thickener: 13kg
As the clay, dry powdery clay was used as in (1).
[0025]
As a result, the viscosity is 4700 cps and the specific gravity is 1.34 one hour after the preparation of the mixture, the viscosity is 5000 cps and the specific gravity is 1.34 one day later, and the target quality as a muddy water material is achieved. I was able to. In the case of this entrapment prevention prescription, since the added clay with a large specific surface area is not mixed, it is unsuitable for the site where seawater springs, but the site where groundwater springs out due to the high specific gravity of 1.34 Good performance could be obtained.
[0026]
In addition, even if tochi clay (trade name, the same applies hereinafter) was used instead of inorganic sludge as the main clay as this mud material, performance substantially equivalent to the above performance could be obtained by using the following formulation.
(1 ') seawater formulation mud漿材1 m 3 per mixing ratio seawater: 750 kg
Clay: 550kg
Thickener: 13kg
Added clay: 12kg
However, the clay was tochi clay (specific gravity 2.00 to 2.70), and the added clay was a clay (commercially available product) whose main component was hydrous magnesium silicate and the specific surface area was 260 m 2 / g.
[0027]
As a result, the viscosity was 4950 cps and the specific gravity was 1.38 one hour after mixing, and the viscosity was 4950 cps and the specific gravity was 1.38 after one day.
[0028]
(2 ') Entrapment prevention formula (prevention of mud loss)
Shimizu: 785kg
Clay: 550kg
Thickener: 12kg
Added clay: 12kg
However, the clay and added clay are the same as those in (1 ') above.
[0029]
As a result, the viscosity was 4250 cps and the specific gravity was 1.345 one hour after the preparation of the mixture, and the viscosity and specific gravity were not changed after one day. In the case of the entrapment prevention formulation using this tochi clay, since the tochi clay has a slightly inferior wet volume compared to the inorganic sludge, an additive clay was blended in order to make it equivalent to the performance of the above (2).
[0030]
(B) Next, an example of the muddy water material for the muddy water pressurization type shield digging method using the inorganic sludge dewatering cake is shown below. In addition, the standard performance of the mud material used when excavating the gravel ground where there is a lot of groundwater (fresh water) by the mud pressure pressurization shield excavation method, the Farenel viscosity S is 32 to 37, and the specific gravity is 1.25 to 1.35. The drainage amount is 20 ml or less.
[0031]
Mud agent 1 m 3 per mixing ratio water: 820 kg
Clay: 420kg
Thickener: 1.5kg
However, the clay was a dry powder made from the inorganic sludge dehydrated cake in the step (2) and having a specific gravity of 2.78. As a result, the funnel viscosity was 32S, the specific gravity was 1.28, and the drainage was 12 ml. The mud thickness was 2 mm.
[0032]
The mud material in this case can be used at the site where seawater springs because it does not react with seawater because the main clay is inorganic sludge. In addition, since the specific gravity is 1.28 and a predetermined weight, good performance can be exhibited even at a site where groundwater springs out.
[0033]
In addition, in the case where tochi clay was used as the clay, water and clay were the same amount and 2.5 kg of thickener was required to obtain the same performance as above.
[0034]
Next, the inorganic sludge dewatered cake was crushed into a small lump having a size of about 10 to 20 mm with a cutter or the like while being in a wet state, that is, in a wet state. The case where the muddy water for cast-in-place piles is made will be described according to the case where the dried viscosity shown in the above (B) is used. The water content of the inorganic sludge dewatering cake at this time is 24.8%, and the kneading time is about 10 minutes.
[0035]
(C) Muddy water for the muddy water shield method Since the water content is 24.8%, the weight of the muddy water material containing 420 kg of dry clay is 524 kg, and the water content thereof is 104 kg. Thus, water is 716 liters, 104 liters less than 820 liters for dry clay. Further, the amount of the thickener at this time may be about 1.5 kg, which is about a half of that when dry clay is used.
[0036]
The mud characteristics of the mud material for the mud shield method constructed using this mud material are as shown in Table 1, and muddy water characteristics substantially the same as when dry clay was used were obtained.
[0037]
(D) For cast-in-place piles Since the moisture content is 24.8%, the weight of the mud containing 60 kg of dry clay is 74.9 kg, and its moisture content is 14.9 kg. Therefore, water is 985.1 liters, which is 14.9 liters less than 1000 liters for dry clay. The amount of the thickener at this time is 1 kg.
[0038]
The muddy water characteristics of the cast-in-place pile muddy material made using this muddy water material are as shown in Table 1, and muddy water characteristics substantially the same as when dry clay was used were obtained.
[0039]
If the moisture content of the wet sludge used in the method of the present invention exceeds 85%, the cake state cannot be maintained. The lower limit of the moisture content is set to a range in which the sludge can maintain a wet state, for example, 10%.
[0040]
[Table 1]
Table 2 shows the mixing ratio and muddy water characteristics of the cake-like muddy water material maintained in a wet state and the muddy water material forcedly dried. No. in the table. 1-3 used the same material as the crushed stone sludge for the mud pressure pressurization type shield construction method of Table 1, and No.1. The water content of non-dried No. 1 was 24.0%. No. in the table. Nos. 4 to 6 use crushed stone sludge discharged from another place. The moisture content of the non-dried No. 4 was 25.7%.
[0042]
No. Nos. 1 and 4 are mud materials made according to the mud making method of “(C) Mud for mud shield method”. 2, 3, 5 and 6 are mud materials made by adding water and a thickener to powdered clay obtained by dehydration, forced drying at various temperatures, and then pulverized.
[0043]
No. in the table. The non-dried ones and fours were able to obtain the same characteristics as those obtained by forced drying even when the amount of the thickener was small, compared with those obtained by forced drying. On the contrary, it was found that the force-dried product requires a larger amount of thickener than the non-dried product. This is thought to be due to the fact that organic components such as the flocculant in the interstices fly away by exposure to a high temperature of 500 ° C. due to forced drying.
[0044]
[Table 2]
As the thickener in each of the above examples, polyacrylic acid soda and polyacrylamide, sodium carboxymethyl cellulose, carboxymethyl cellulose calcium, methyl cellulose, sodium starch glycolate, sodium starch phosphate ester, sodium alginate, propylene glycol alginate ester At least one component selected from the group consisting of:
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