(57)【要約】【課題】イオン交換樹脂の新たな用途を提供すると共に、流動化剤等の材料のコストを抑制しつつ地盤を掘削する際に発生する不要な掘削泥土の量を減らすこと。【解決手段】地盤２を形成する原位置３の土に、イオン交換樹脂由来の分散剤と、遅延剤と、を加えて該土に流動性を付与する流動性付与工程を有する。例えば、前記流動性付与工程は、ＳＭＷ工法等の地盤改良工法における、前記原位置３の土に、前記分散剤と遅延剤と、更にセメントスラリーを加えて前記土とセメントスラリーを混合する工程である。【選択図】図１
2014066086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を成す原位置の土に、イオン交換樹脂由来の分散剤と、遅延剤と、を加えて該土に流動性を付与する流動性付与工程を有することを特徴とする掘削方法。
【請求項２】
請求項１に記載された掘削方法において、
前記流動性付与工程は、ＳＭＷ工法等の地盤改良工法における、前記原位置の土に、前記分散剤と遅延剤と、更にセメントスラリーを加えて前記土とセメントスラリーを混合する工程であることを特徴とする掘削方法。
【請求項３】
請求項１に記載された掘削方法において、
前記流動性付与工程は、トンネル掘削に際してシールドマシンにより地盤を掘削する工程で行われることを特徴とする掘削方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載された掘削方法において、
前記分散剤は廃イオン交換樹脂由来の分散剤であることを特徴とする掘削方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載された掘削方法において、
前記分散剤はスルホン酸基を有する分散剤であり、前記遅延剤はカルボキシル基を有する遅延剤であることを特徴とする掘削方法。
【請求項６】
請求項５に記載された掘削方法において、
前記分散剤は、ポリスチレンスルホン酸、その誘導体及びそれらの塩の少なくともいずれか１つを有することを特徴とする掘削方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載された掘削方法において、
前記遅延剤は、グルコン酸、クエン酸、酒石酸、フミン酸及びそれらの塩、炭酸ナトリウムの少なくともいずれか１つを有することを特徴とする掘削方法。
【請求項８】
請求項２に記載された掘削方法において、
前記流動性付与工程は、前記土１ｍ３当り、前記セメントを１００ｋｇ以上２００ｋｇ以下、前記分散剤を５ｋｇ以上、前記遅延剤を該セメント質量の０．１質量％以上加えて該土に流動性を付与することを特徴とする掘削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土とセメントスラリーを原位置で混合・攪拌し地中に壁体を造成する或いは地盤を改良するＳＭＷ工法、他の地盤改良工法及びシールドマシンにより地盤を掘削するシールド工法等において地盤を掘削する掘削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、地盤を掘削する際、地盤を形成する原位置の土に流動化剤を加えて該土に流動性を付与することが行われている。例えば、地中に壁体を造成する或いは地盤を改良するＳＭＷ（Ｓｏｉｌ  Ｍｉｘｉｎｇ  Ｗａｌｌ）工法において土とセメントスラリーを原位置で混合・攪拌する際、流動化剤を加えて該土に流動性を付与することが行われている。このように、流動化剤を加えて土に流動性を付与することにより、地盤を掘削する際に発生する不要な泥土の量を減らすことができる。
【０００３】
例えば、特許文献１〜特許文献４には、ポリカルボン酸塩とアルカリ性金属塩とを含有させるソイルセメントの流動化方法が開示されている。  
また、特許文献５には、カルボン酸系又はスルホン酸系の減水剤と遅延剤としてのデキストリンとを含有するソイルセメントが開示されている。  
また、特許文献６には、カルボキシル基とスルホン酸基とを有するソイルセメント流動化剤が開示されている。
【０００４】
一方、物質の精製等を行うために様々なイオン交換樹脂が使用されている。イオン交換樹脂には、様々な樹脂を使用したものがあり、産業界の様々な分野で使用されている。ただし、イオン交換樹脂は使用し続けるとイオン交換能力が低下するため、定期的に取り換える必要がある。このため、取り換えられて不要となった廃イオン交換樹脂のリサイクル方法が色々と考えられている。  
また、前記廃イオン交換樹脂のリサイクルの観点とは別に、イオン交換樹脂自体にこれまでにない新たな用途がないかについても色々検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５５４４９６号公報
【特許文献２】特許第４２１９３２２号公報
【特許文献３】特開２００９−２６４０４８号公報
【特許文献４】特開２０１１−１２１７９３号公報
【特許文献５】特開２００２−１１４５５０号公報
【特許文献６】特開２００６−３４７７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記ＳＭＷ工法、他の地盤改良工法、更にシールド工法等では、上記のように、地盤を掘削する際に不要な泥土が発生するため、環境面及びコスト面から該不要な泥土の量を減らすことが望まれている。特許文献１〜６に開示されている技術を用いれば、該不要な泥土の量を減らすことができる。  
しかしながら、特許文献１〜６に開示されている技術を導入すると、流動化剤等の材料のコストが高くなるため、これらで開示されている流動化剤を使用することが困難な場合があった。  
また、イオン交換樹脂自体のこれまでにない新たな用途もなかなか見つからない状態が続いた。
【０００７】
本発明者らは、イオン交換樹脂の新たな用途として、該イオン交換樹脂を分解し、この分解物を前記流動化剤としての分散剤に使用できるかを鋭意検討した。その結果、イオン交換樹脂の分解物を、遅延剤と共に用いることで、該分解物を分散剤として低コストで使用できることを見出した。  
更に不要となった廃イオン交換樹脂についても、同様に前記分散剤に使用できるかを鋭意検討した。その結果、廃イオン交換樹脂の分解物も、一層低コストで前記分散剤としてリサイクル利用できることを見出した。
【０００８】
本発明の目的は、係る知見に基づき、イオン交換樹脂の新たな用途を提供すると共に、流動化剤等の材料のコストを抑制しつつ地盤を掘削する際に発生する不要な掘削泥土の量を減らすことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の第１の態様に係る掘削方法は、地盤を成す原位置の土に、イオン交換樹脂由来の分散剤と、遅延剤と、を加えて該土に流動性を付与する流動性付与工程を有することを特徴とする。
【００１０】
本態様によれば、前記分散剤はイオン交換樹脂由来であるので、材料のコストを抑制しつつ地盤を掘削する際に発生する不要な泥土の量を減らすことが可能である。また、イオン交換樹脂に前記分散剤としての利用という新たな用途を提供することができる。  
なお、「分散剤」とは、土などの固体の微粒子を液体中へ分散させるために用いる添加剤の一種であって、地盤に流動性を付与する流動化剤の一種である。
【００１１】
本発明の第２の態様に係る掘削方法は、前記第１の態様において、前記流動性付与工程は、ＳＭＷ工法等の地盤改良工法における、前記原位置の土に、前記分散剤と遅延剤と、更にセメントスラリーを加えて前記土とセメントスラリーを混合する工程であることを特徴とする。  
ここで、「地盤改良工法」とは、機械攪拌工法と高圧噴射攪拌工法とを含む意味で使われている。前者の機械攪拌工法にはスラリー方式と粉体方式がある。後者の高圧噴射攪拌工法にはスラリー噴射方式、スラリー・エア噴射方式及びスラリー・エア水噴射方式がある。ＳＭＷ工法は機械攪拌工法のスラリー方式に属する。
【００１２】
本態様によれば、前記ＳＭＷ工法等の地盤改良工法において、材料のコストを抑制しつつ地盤を掘削する際に発生する不要な泥土の量を減らすことが可能である。
【００１３】
本発明の第３の態様に係る掘削方法は、前記第１の態様において、前記流動性付与工程は、トンネル掘削に際してシールドマシンにより地盤を掘削する工程であることを特徴とする。
【００１４】
本態様によれば、トンネルを作るために原位置の地盤をシールドマシンにより掘削するシールド工法において、材料のコストを抑制しつつ地盤を掘削する際に発生する不要な泥土の量を減らすことが可能である。
【００１５】
本発明の第４の態様に係る掘削方法は、前記第１の態様から第３の態様のいずれか１つの態様において、前記分散剤は廃イオン交換樹脂由来の分散剤であることを特徴とする。
【００１６】
本態様によれば、前記分散剤は廃イオン交換樹脂等由来であるので、該廃イオン交換樹脂を有効にリサイクル利用することが可能となる。また、材料のコストを一層抑制しつつ地盤を掘削する際に発生する不要な泥土の量を減らすことができる。  
なお「廃イオン交換樹脂」とは、物質の精製等を行うために使用されて劣化し廃棄処分となったイオン交換樹脂である。このため、廃イオン交換樹脂を原料として製造された分散剤は低コストで製造することができる。
【００１７】
本発明の第５の態様に係る掘削方法は、前記第１の態様から第４の態様のいずれか１つの態様において、前記分散剤はスルホン酸基を有する分散剤であり、前記遅延剤はカルボキシル基を有する遅延剤であることを特徴とする。
【００１８】
本態様によれば、流動性付与効果の高い分散剤とその維持効果の高い遅延剤を使用できるため、地盤を掘削する際に発生する不要な泥土の量を効果的に減らすことが可能である。
【００１９】
本発明の第６の態様に係る掘削方法は、前記第５の態様において、前記分散剤は、ポリスチレンスルホン酸、その誘導体及びそれらの塩の少なくともいずれか１つを有することを特徴とする。
【００２０】
本態様によれば、前記分散剤による前記土への流動性付与効果は特に高いので、地盤を掘削する際に発生する不要な泥土の量を特に効果的に減らすことが可能である。
【００２１】
本発明の第７の態様に係る掘削方法は、前記第１の態様から第６の態様のいずれか１つの態様において、前記遅延剤は、グルコン酸、クエン酸、酒石酸、フミン酸及びそれらの塩、炭酸ナトリウムの少なくともいずれか１つを有することを特徴とする。
【００２２】
本態様によれば、前記遅延剤による前記土への凝結遅延効果は特に高いので、地盤を掘削した後に行う地盤処理の際の効率を特に高くすることができる。
【００２３】
本発明の第８の態様に係る掘削方法は、前記第２の態様において、前記流動性付与工程は、前記土１ｍ３当り、前記セメントを１００ｋｇ以上２００ｋｇ以下、前記分散剤を５ｋｇ以上、前記遅延剤を該セメント質量の０．１質量％以上加えて該土に流動性を付与することを特徴とする。
【００２４】
本態様によれば、前記土に効果的に流動性を付与することが可能となり、その効果的な流動性を長く維持することが可能となるためである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の掘削方法の概要について一実施形態を基に説明するための図。
【図２】本発明の掘削方法の一実施形態であるＳＭＷ工法を説明するための図。
【図３】本発明の掘削方法の一実施形態であるシールド工法を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［実施処理方法の概要］
最初に、本発明の掘削方法の概要について一実施形態を基に説明する。  
図１は、本発明の掘削方法の概要について一実施形態を基に単純化して説明するための図であり、図１（Ａ）は地盤の掘削の施工開始時を表し、図１（Ｂ）は地盤の掘削の施工完了時を表している。
【００２７】
本発明の実施例に係る掘削方法は、最初に、図１（Ａ）に示したように、掘削施工開始前の地盤２の流動化対象位置である原位置３に、イオン交換樹脂由来の分散剤と、遅延剤等と、水を含む添加剤スラリー１を注入し、削孔機（図示せず）によって当該原位置３の地盤２を掘削し、削った土と添加剤スラリー１とを混合攪拌する。これにより地盤２の原位置３に流動性が付与される。ここで、該掘削方法がＳＭＷ工法等の地盤改良工法である場合は、添加剤スラリー１はさらにセメントを含有する。低コストの前記分散剤と、前記遅延剤とを含有することで、コストを抑制しつつ、添加剤スラリー（分散剤と遅延剤が混入されたセメントスラリー）の注入量を抑制することができる。これは、原位置３における地盤２の流動性を、少ない添加剤スラリー１の注入量で確保できるためである。
【００２８】
地盤２の原位置３の土は、前記添加剤スラリー１が注入された分だけ全体量が増加することになるので、その増加分は原位置３からオーバーフローする。  
図１（Ｂ）は、掘削の施工完了時を示すが、符号４は前記オーバーフローした掘削泥土を示す。該掘削泥土４は前記添加剤スラリー１の全注入量とほぼ同じ容量である。該掘削泥土４は産業廃棄物等として処理されるが、本発明の掘削方法は添加剤スラリー１の注入量を抑制することができることにより掘削泥土４の発生量を抑制することができる。
【００２９】
［ＳＭＷ工法］
次に、本発明の掘削方法の一実施形態としてのＳＭＷ工法について詳しく説明する。  
図２は、本発明の掘削方法の一実施形態であるＳＭＷ工法を説明するための図である。
【００３０】
本実施形態のＳＭＷ工法は、クローラクレーン５及びＳＭＷ機６を用いて行われる。  
最初に、ＳＭＷ機６により、地盤２の原位置３に図１で説明した掘削が行われる。ＳＭＷ機６はドリル９を備えており、ドリル９の先端部Ｔは、イオン交換樹脂由来の分散剤と、カルボキシル基を有する遅延剤と水とを含むセメントスラリー（添加剤スラリー１）を原位置３に注入可能な構成となっている。このような構成のＳＭＷ機６で添加剤スラリー１を注入しながら掘削することにより原位置３の土が流動化される。この掘削及び流動化を隣接する原位置３に対して順次行うことにより、長い一連のソイルセメント壁体８が造られる。  
このソイルセメント壁体８は、この時点では前記流動化された状態が続いており、硬化していない。別の表現をすると、流動性付与工程は、原位置３の地盤２にソイルセメント壁体８を造成する工程において行われる。
【００３１】
次に、前記流動性を有する状態のソイルセメント壁体８に、クローラクレーン５により芯材７が順次差し込まれる。芯材７が全て差し込まれた後、静置され、前記遅延剤はその役割を終えて流動性維持能力が衰え、ソイルセメント壁体８は硬化する。これにより強固な壁体が出来上がる。  
当該ＳＭＷ工法では、前記芯材７が全て差し込まれるまでの一定時間以上ソイルセメント壁体８は流動性を有している必要がある。そのために前記遅延剤が加えられている。  
当該ＳＭＷ工法により発生した前記セメントスラリーを含む不要物としての掘削泥土４は、産業廃棄物等として処理されるが、本発明により、この掘削泥土４の発生量を低減できる。  
尚、地盤改良を目的とするＳＭＷ工法の場合は、前記芯材７の前記差し込み工程は行われない。そのため、遅延剤による土の流動性維持時間は、前記芯材７の前記差し込み工程がない分、短時間で足り、当該遅延剤の添加量を適宜低減することが可能となる。
【００３２】
［シールド工法］
次に、本発明の掘削方法の一実施形態としてのシールド工法について説明する。  
図３は、本発明の掘削方法の一実施形態であるシールド工法を説明するための図である。
【００３３】
本実施形態のシールド工法では、地盤２の原位置３に、イオン交換樹脂由来の分散剤と、カルボキシル基を有する遅延剤とを含む添加剤スラリー１を注入して、シールドマシン１０により掘削を行う。すなわち、シールドマシン１０による掘削は、前記添加剤スラリー１の注入により原位置３の土に流動性を付与しながら行われる。これにより、安定した掘削が可能になる。  
シールドマシン１０は、カッタービット１２を複数備えたカッターヘッド１１を備えており、カッターヘッド１１を回転させ原位置３の地盤２を掘削する。この掘削により生じた不要物としての掘削泥土４は、スクリューコンベア１３により、例えば運搬管１４まで送られ、該運搬管１４を通って運搬車１５まで送られる。そして、運搬車１５まで送られた掘削泥土４は、運搬車１５により昇降機（図示せず）まで運ばれ、該昇降機によって地上に運ばれ、処理される。  
ここで、掘削泥土４はスクリューコンベア１３及び運搬管１４の内部において搬送されるため、掘削泥土４には流動性が求められる。また、シールドマシン１０が地盤２を掘り進むにしたがって運搬管１４は長くなるため、掘削泥土４には流動性が長く保たれることが求められる。
【００３４】
［分散剤］
次に、本発明の掘削方法で使用可能な分散剤について説明する。  
本発明の掘削方法で使用可能な分散剤は、イオン交換樹脂由来の分散剤である。イオン交換樹脂由来の分散剤であれば限定はされないが、スルホン酸基を有する分散剤が好ましく、特に、ポリスチレンスルホン酸、その誘導体及びそれらの塩の少なくともいずれか１つを有する分散剤であることが好ましい。このような分散剤は、低コストであり、地盤を構成する土への流動性付与効果が高いので、地盤を掘削する際に発生する不要な泥土の量を効果的に減らすことが可能となるためである。  
なお、スルホン酸基を有する分散剤には他の官能基をさらに有する分散剤も含まれる。また、スルホン酸基を有する分散剤と共にスルホン酸基を有さない分散剤を含有させてもよい。
【００３５】
一般的な粘土などの土の粒子は電気的にマイナスに帯電しており、アニオン性の官能基（アニオン性基）を有する分散剤を使用することで地盤を構成する土への流動性付与効果が高まる。特に、スルホン酸基は強酸性基であるため、スルホン酸基を有する分散剤を使用することで流動性付与効果が特に高まる。  
一方、セメント粒子はプラスに帯電している。このため、該土にセメントをさらに含有させる場合に、セメント粒子表面にアニオン性の官能基を有する分散剤を吸着させてセメント粒子をマイナスに帯電させることで、セメントをさらに含有した該土における流動性付与効果は高まる。共に電気的にマイナスに帯電した土の粒子とセメント粒子とが電気的に反発するためである。
【００３６】
また、本発明の掘削方法で使用可能なイオン交換樹脂由来の分散剤は、コストの抑制及びリサイクルの観点から廃イオン交換樹脂由来のものが好ましい。このうちカチオン交換樹脂は、陽イオン（カチオン）を交換するための樹脂であり、その分子中にはアニオン性基を有している。このアニオン性基は、一般的にはスルホン酸基あるいはカルボキシル基であるが、本発明の分散剤はスルホン酸基を有するものであることが好ましい。その理由としては、カルボキシル基は弱酸性基でありスルホン酸基は強酸性基であるため、スルホン酸基を有する廃イオン交換樹脂の方が地盤を構成する土への流動性付与効果が高いためである。
【００３７】
本発明の分散剤を生成可能なイオン交換樹脂のうち、廃イオン交換樹脂とは、以下のようなものである。イオン交換樹脂は繰り返し再生使用しているうちに、樹脂粒子表面には有機性の汚染物質が吸着する。これは再生時にも脱離することは難しく、イオン交換能を低下させる。あるいは、再生使用を繰り返していると、架橋点が切断され架橋度が低下し、粒子が膨潤し原水がカラムを通過しにくくなり処理量が低下し、実用上問題となる。さらに、樹脂粒子同士が衝突により破壊され、細粒化してやはり処理量が低下する。  
このような種々の要因で劣化したイオン交換樹脂は、実用に絶えず廃棄処分となり、廃イオン交換樹脂となる。分散剤として使用可能な水溶性イオン性高分子は、廃イオン交換樹脂及び新品のイオン交換樹脂のどちらを原料としても製造可能である。しかし、環境問題の意識の高まり等を考えると、廃イオン交換樹脂を原料として使用することが好ましい。
【００３８】
本発明の分散剤を生成可能な廃イオン交換樹脂についてさらに詳細に説明する。廃イオン交換樹脂は、その樹脂表面に種々の汚染物質が吸着していることもあるために、酸化反応を実施する前に前処理を行わなければならない場合もある。必要ならその前処理を行った後、含水状態の廃イオン交換樹脂の質量に対し０．１倍量以上５倍量以下の水を添加し混合する。  
ここに必要に応じて触媒として鉄イオン源、銅イオン源である硫酸第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第二銅などを添加溶解させる。鉄イオン、銅イオンの添加量は、廃イオン交換樹脂乾燥質量に対し０．０００２倍量以上０．０２倍量以下、好ましくは０．０００５倍量以上０．０１倍量以下である。前記触媒量がこれよりも少ないと分解率が低くなる。触媒量がこれよりも多いと反応の制御が難しく水溶性イオン性高分子として得られる量が著しく少なくなる。  
ここに３５％過酸化水素水を過酸化水素として０．０３倍量以上３倍量以下、さらに好ましくは０．０６倍量以上２倍量以下添加する。過酸化水素量がこれよりも少ないと分解率が低くなる。過酸化水素量がこれよりも多いと反応の制御が難しく、水溶性イオン性高分子として得られる量が著しく低下する。
【００３９】
反応温度は室温以上９０℃以下、好ましくは４０℃以上７０℃以下である。反応時間は、イオン交換樹脂固形物の消失を目安とし、酸化剤量、触媒量にもよるが、おおよそ５〜６００分程度である。また分解時例えば塩酸等を添加し、酸性条件にすると分解が促進され、より少量の過酸化水素で水溶性イオン性高分子を得ることが可能となる。カチオン交換樹脂、触媒としての金属イオンおよび過酸化水素を混合し、均一の分散液状にした後は、攪拌を停止し無攪拌の状態で反応を進めることも可能である。この方法は、高濃度にて酸化反応を実施する際に特に有効なプロセスである。従って無攪拌にて反応を行うことも考慮すると酸化反応の濃度としては、１０質量％以上５０質量％以下であり、好ましくは１５質量％以上４０質量％以下である。
【００４０】
イオン当量値は、廃イオン交換樹脂乾燥質量１ｇを分解して生成した分解液中の水溶性イオン性高分子の１ｇに対するイオン当量値であり、コロイド滴定法により求めることができる。コロイド滴定には、流動電位検出器ＰＣＤ−５００(京都電子製)を組み込んだ電位差自動滴定装置ＡＴ−５１０（京都電子製）等を使用することができる。また、カチオン性水溶性高分子の滴定にはポリビニルスルホン酸カリウム水溶液等を、アニオン性水溶性高分子の滴定にはポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド水溶液等を用いることができる。
【００４１】
上記のような廃カチオン交換樹脂の酸化剤による分解により生成した水溶性アニオン性高分子は、通常、重量平均分子量で数千〜数十万の水溶性イオン性高分子である。一方、ビニル単量体を重合して生成した通常の分散剤は、重量平均分子量で１万〜１００万の範囲のものである。また、ナフタレンスルホン酸ホルマリン系分散剤、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物系分散剤、リグニンスルホン酸系分散剤の重量平均分子量は、重縮合反応を利用して製造しているため数千〜数万程度であると推定される。  
したがって、上記のような廃カチオン交換樹脂の酸化分解法による水溶性アニオン性高分子は、分散剤として使用した場合、十分その機能を発揮するものであり、実用に耐えるものである。重量平均分子量が数千未満のものは、分散効果が低下し、使用には好ましくない。また、重量平均分子量が数十万より高いものを製造しようとした場合、酸化剤の使用量などを減少させれば可能であるが、反応が遅くなりあまり実用的ではない。したがって、重量平均分子量の範囲は、数千〜数十万である。
【００４２】
また、水溶性イオン性高分子のイオン当量値は、２．０ｍｅｑ／ｇ以上５．０ｍｅｑ／ｇ以下であることが好ましい。２．０ｍｅｑ／ｇより低いと、例えば分散効果が低下し、５．０ｍｅｑ／ｇより高いと硫酸イオンの影響を受けやすくなり効果が低下することがあり、また他の添加剤へ影響を与えたり、あるいは影響を受けたりし好ましくない。したがって、イオン当量値として好ましくは２．０ｍｅｑ／ｇ以上５．０ｍｅｑ／ｇ以下である。
【００４３】
また、上記のような水溶性イオン性高分子は、セメントと組合せて用いることができるが、組合せるセメントとしては、特に限定はない。例えば、ポルトランドセメント（普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩及びそれぞれの低アルカリ形）、各種混合セメント（高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント）、白色ポルトランドセメント、アルミナセメント、超速硬セメント（１クリンカー速硬性セメント、２クリンカー速硬性セメント、リン酸マグネシウムセメント）、グラウト用セメント、油井セメント、低発熱セメント（低発熱型高炉セメント、フライアッシュ混合低発熱型高炉セメント、ビーライト高含有セメント）、超高強度セメント、セメント系固化材、エコセメント（都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造されたセメント）等が挙げられ、さらに、高炉スラグ、フライアッシュ、シンダーアッシュ、クリンカーアッシュ、ハスクアッシュ、シリカヒューム、シリカ粉末、石灰石粉末等の微粉体や石膏を添加してもよい。また、骨材として、砂利、砕石、水砕スラグ、再生骨材等以外に、珪石質、粘土質、ジルコン質、ハイアルミナ質、炭化珪素質、黒鉛質、クロム質、クロマグ質、マグネシア質等の耐火骨材が使用可能である。
【００４４】
上記の方法で水溶化したイオン性高分子を乾燥粉砕法、塩析法、凝集沈降法、凍結乾燥法、凝集解砕法、スプレ−ドライ、ベルトドライヤー等により、好ましくは乾燥粉末又はスラリーの形態で添加剤の一成分として用いてもよい。
【００４５】
乾燥粉末又はスラリー等の状態で用いる場合は、通常、１μｍ以上１０，０００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上１，０００μｍ以下の粒子径を形成させることが適当である。粒子径が１μｍ未満の場合、粉末の嵩が、大きくなり大気中に飛散しやすくなるため、取り扱いが困難となる。  
また、スラリー状においてもスラリー自体の粘度が高くなりすぎゲル状に近くなるため、取り扱いが困難となる。粒径が、１０，０００μｍを超える場合は、速やかに溶解しないため、充分な粘度や分離抵抗性を得るのに長持間を要する。これにより、添加量の微調整による流動性の微調整などがかなり難しくなる。
【００４６】
上記のような水溶性イオン性高分子を含む分散剤として、必要に応じて、支障のない範囲内で、空気連行剤、セメント湿潤剤、膨張剤、防水剤、急結剤、凝集剤、乾燥収縮低減剤、強度増進剤、硬化促進剤、充填剤、消泡剤、発泡剤、着色剤、難燃剤、防腐剤、耐水化剤、老化防止剤、安定剤、加硫促進剤、帯電防止剤等の添加剤をさらに含む分散剤を使用することができる。また、その添加剤の添加の時期や形態等に関しては、特に制限されるものではなく、従来と同様にして、適宜添加すればよく、その添加量に関してもかかる添加剤の性能を有効に発現し得る範囲内であればよく、従来通りでよい。
【００４７】
［遅延剤］
次に、本発明の掘削方法で使用可能な遅延剤について説明する。  
本発明の掘削方法で好ましく使用可能な遅延剤は、カルボキシル基を有する遅延剤である。特に、グルコン酸、クエン酸、酒石酸、フミン酸及びそれらの塩、炭酸ナトリウムの少なくともいずれか１つを有する遅延剤であることが好ましい。このような遅延剤は、凝結遅延効果が高く、特に分散剤としてスルホン酸基を有する分散剤を使用した場合に、遅延剤による地盤を構成する土への凝結遅延効果が高いので、地盤を掘削した後に行う地盤処理等の際の効率を特に高くすることができるためである。  
これらの遅延剤において、遅延剤としての効果の高い順にグルコン酸、クエン酸、酒石酸、フミン酸となるが、夫々の添加量によって効果の高さは変動し得る。  
なお、カルボキシル基を有する遅延剤には他の官能基をさらに有する遅延剤も含まれる。また、カルボキシル基を有する遅延剤と共にカルボキシル基を有さない遅延剤を含有させてもよい。
【００４８】
また、上記分散剤や遅延剤等の各成分の配合比に特に限定はないが、ＳＭＷ工法においては、原位置の土１ｍ３当り、セメントを１００ｋｇ以上２００ｋｇ以下、分散剤を５ｋｇ以上、遅延剤を該セメント質量の０．１質量％以上加えて該土に流動性を付与することが好ましい。このような配合比とすることによって、該土に効果的に流動性を付与することが可能となり、その効果的な流動性を長く維持することが可能となるためである。
【００４９】
［実験による説明］
以下に、本発明について実験に基づきさらに詳細に説明する。
【００５０】
［実験例１］
質量比率で「セメント：水」が「１：２」となるセメントスラリーＡを作製した。また、スルホン酸基を含む廃イオン交換樹脂（ポリスチレンスルホン酸の誘導体）を酸化分解してスルホン酸基を有する分散剤Ａを作製した。これらと、土砂及び遅延剤を以下の配合比率で混合した。  
・土砂                ：  ６００ｇ  
・セメントスラリーＡ  ：  ２７０ｇ  
・分散剤Ａ            ：  ２４ｇ  
・グルコン酸          ：  ０．４２ｇ
【００５１】
［実験例２］
実施例１で作製したセメントスラリーＡ及び分散剤Ａと、土砂及び遅延剤を以下の配合比率で混合した。  
・土砂                ：  ６００ｇ  
・セメントスラリーＡ  ：  ２７０ｇ  
・分散剤Ａ            ：  ２４ｇ  
・クエン酸            ：  ０．４２ｇ
【００５２】
［比較例１］
実施例１で作製したセメントスラリーＡ及び分散剤Ａと、土砂を以下の配合比率で混合した。  
・土砂                ：  ６００ｇ  
・セメントスラリーＡ  ：  ２７０ｇ  
・分散剤Ａ            ：  ２４ｇ
【００５３】
［比較例２］
実施例１で作製したセメントスラリーＡと土砂とを以下の配合比率で混合した。  
・土砂                ：  ６００ｇ  
・セメントスラリーＡ  ：  ２７０ｇ
【００５４】
［流動性評価］
上記実験例１〜３及び比較例１〜２の混合物の流動性評価を、モルタルフロー試験装置（丸菱科学機械製作所製）を用い、以下の評価方法で評価した。  
１．フローテーブルの上板中央に正しくフローコーンを置く。  
２．上記混合物をフローコーンの半分の深さまで詰め、突き棒の先端がその層の約１／２の深さまで入るよう、全面にわたり１５回突く。  
３．一層目を詰めた後同じ量の上記混合物をフローコーンに詰め、突き終えた後フローコーンの上面まで満たすように上記混合物を補い表面をならす。  
４．直ちにフローコーンを鉛直に取り去り、フローテーブルのハンドルを回転させ１５秒間に１５回の落下運動をテーブルの上の上記混合物に与える。  
５．上記混合物が最も広がっている部分の長さと、この方向に直角な部分における上記混合物の広がり長さを、前記１５回の落下運動が終了してから２時間後に測定し、その平均値を求める。
【００５５】
［評価結果］
上記流動性評価方法での評価結果は以下の通りであった。  
比較例１及び２の混合物は、広がりがほとんどなかったのに対し、実験例１の混合物は約４０ｃｍ、実験例２の混合物は約３５ｃｍの広がりがあった。  
この結果より、実験例１〜３の混合物は、比較例１及び２の混合物よりも流動性が高いことが分かった。すなわち、本発明は、流動化剤等の材料のコストを抑制しつつ地盤を掘削する際に発生する不要な泥土の量を減らすことが可能であることが分かった。
【００５６】
［その他の実施例］
上記説明ではＳＭＷ工法とシールド工法を実施例としたが、ＳＭＷ工法以外の他の機械攪拌工法と高圧噴射攪拌工法による地盤改良にも同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１  添加剤スラリー、２  地盤、３  原位置、４  泥土、５  クローラクレーン、
６  ＳＭＷ機、７  芯材、８  ソイルセメント壁体、９  ドリル、
１０  シールドマシン、１１  カッターヘッド、１２  カッタービット、
１３  スクリューコンベア、１４  運搬管、１５  運搬車、
Ｔ  ドリル９の先端部
【図１】
2014066086.tif 000003
【図２】
2014066086.tif 000004
【図３】
2014066086.tif 000005