(57)【要約】【課題】曲線推進工法や地下水の多い土質条件での推進施工においても、確実に推進力を低減することができる滑材の調製方法を提供する。【解決手段】本発明にかかる推進工法用滑材の調製方法は、アクリル系樹脂３５〜５５重量％、界面活性剤５〜２０重量％、パラフィン系油剤３５〜５５重量％を含んでなる粘度調整剤と、ベントナイトと、水とを混合して、推進工法用滑材を調製する方法であって、１重量部の前記ベントナイトに対して５．５〜４０．０重量部の水を混合して得られたＡ剤と、１重量部の前記粘度調整剤に対して０．２５〜３３２．００重量部の水を混合して得られたＢ剤とを予め準備しておき、その後、Ａ剤とＢ剤とを、容積比でＡ剤：Ｂ剤＝０．１：１〜３３０：１となるように混合することを特徴とする。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクリル系樹脂３５〜５５重量％、界面活性剤５〜２０重量％、パラフィン系油剤３５〜５５重量％を含んでなる粘度調整剤と、ベントナイトと、水とを混合して、推進工法用滑材を調製する方法であって、
１重量部の前記ベントナイトに対して５．５〜４０．０重量部の水を混合して得られたＡ剤と、１重量部の前記粘度調整剤に対して０．２５〜３３２．００重量部の水を混合して得られたＢ剤とを予め準備しておき、その後、Ａ剤とＢ剤とを、容積比でＡ剤：Ｂ剤＝０．１：１〜３３０：１となるように混合することを特徴とする、推進工法用滑材の調製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、推進工法において用いられる滑材の調製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
推進工法とは、先端に掘削機構を備えた先導体で地盤を掘削し、先導体で構築したトンネル孔に、後続する埋設管列を立坑内の元押しジャッキにより押し込んでいく方法であり、地上の構築物が障害にならず、交通を遮断することなく施工できるという利点を有していることから、下水道、電力配管、通信配管、ガス配管等の施工に広く適用されている。
推進工法において、先導体および埋設管列を地盤内に押し込んでいく際に要する推進力は、埋設管列外周と地盤との間に生じる摩擦抵抗により決まり、該摩擦抵抗は推進延長に比例して増大していく。従って、推進延長が長くなると、埋設管列の後端にかかる推進力は非常に大きくなり、埋設管の軸方向の許容耐荷力を越えることとなり、管の破損を招いて推進施工が不可能となることがある。
【０００３】
このため、従来から、埋設管と地盤との隙間に、埋設管の内側から液状の滑材を注入、充填することによって、管と地盤との摩擦抵抗を管と滑材との摩擦抵抗に代えて、推進力を低減する方法が採用されている。
しかしながら、従来の推進工法用滑材には以下に述べるような問題があった。
例えば、水分や塩分濃度等の土質条件によっては、時間の経過とともに液状の滑材が地盤の間隙から逸失してなくなったり、地下水によって液状の滑材が希釈されたりして、滑材の効果を発揮しなくなるという問題があった。
また、上記問題を回避する方法として、先導体の後方から２液混合によって硬化する固形滑材を注入して充填固結させ、地盤と管周との間に不透水層を形成しておいた後、硬化した固形滑材からなる不透水層と埋設管との間に、後方の埋設管内から液状の滑材を注入することにより、液状滑材の逸失や希釈を防止する滑材注入方法が提案されている。しかし、この滑材注入方法では、固形滑材が埋設管外周に均等に充填固結されていることが必須条件であるが、土質条件によっては、硬化する前に２液混合液が地下水により希釈されてしまい、硬化が起こらなくなったり、硬化しても硬化強度が弱くなったりすることがある。また、曲線推進施工の場合には特に、推進施工時の推進管列の蛇行による折れ曲がりにより、固形滑材からなる不透水層に部分的に集中した力が作用して亀裂が生じやすいという問題があった。このように、不透水層が完全に形成されていない場合、埋設管内から液状滑材を注入しても、液状滑材は不透水層の亀裂から地盤へ逸失してしまい、推進力低減の効果が期待できないこととなる。さらに、この滑材注入方法では、固形滑材と液状滑材とを２度にわたって注入しなければならず、注入作業が煩雑になると同時に、注入設備も複雑になり、滑材注入のための費用も増大するという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の課題は、曲線推進工法や地下水の多い土質条件での推進施工においても、確実に推進力を低減することができる滑材の調製方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するべく鋭意検討を行った。その結果、特定配合の粘度調整剤、ベントナイト、および水とを特定割合で混合して得られる滑材が、推進工法用の滑材として非常に優れた性能を発揮し、上記課題を解決できることにまず着目した。ところが、本発明者が着目した上記滑剤はきわめて高粘性のゲル化物であるため、施工の際にこれらをポンプ圧送することが極めて困難であるという問題に直面した。そこで本発明者は、再度鋭意検討を行った。その結果、ベントナイトに対して特定範囲の割合の水を混合して得られた成分と、粘度調整剤に対して特定範囲の割合の水を混合して得られた成分とが、極めてスムーズなポンプ圧送を実現できるとともに、これら両成分を特定範囲の割合で混合して得られる滑剤が、埋設管との摩擦抵抗を低減でき、かつ、地下水等に影響されることなく高粘度を維持して埋設管と地盤との空隙を埋めることができるとともに、地盤からかかる圧力に対しても高い強度を示しうる滑材となることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明にかかる推進工法用滑材の調製方法は、アクリル系樹脂３５〜５５重量％、界面活性剤５〜２０重量％、パラフィン系油剤３５〜５５重量％を含んでなる粘度調整剤と、ベントナイトと、水とを混合して、推進工法用滑材を調製する方法であって、１重量部の前記ベントナイトに対して５．５〜４０．０重量部の水を混合して得られたＡ剤と、１重量部の前記粘度調整剤に対して０．２５〜３３２．００重量部の水を混合して得られたＢ剤とを予め準備しておき、その後、Ａ剤とＢ剤とを、容積比でＡ剤：Ｂ剤＝０．１：１〜３３０：１となるように混合することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる推進工法用滑材の調製方法においては、特定配合の粘度調整剤、ベントナイト、および水を使用する。
本発明において用いるベントナイトは、無機珪酸塩類を主成分とするものであれば、特に限定されるものではない。無機珪酸塩類としては、具体的には、ナトリウム型ベントナイト等が挙げられる。これらは、１種のみが用いられていても、２種以上が併用されていてもよい。
本発明において用いる粘度調整剤は、増粘や凝集、潤滑の効果を発揮しうるアクリル系樹脂と、製品の安定性向上の効果を発揮しうる界面活性剤と、製品の分散媒として機能しうるパラフィン系油剤とを含む。
【０００８】
前記アクリル系樹脂としては、具体的には、例えば、アクリル酸ナトリウムとアクリルアミドとの共重合体等が挙げられる。また、前記界面活性剤としては、具体的には、例えば、ソルビタンモノオレエート等が挙げられる。また、前記パラフィン系油剤としては、具体的には、例えば、流動パラフィン等が挙げられる。これら各成分は、それぞれ１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
本発明において用いる粘度調整剤は、アクリル系樹脂３５〜５５重量％、界面活性剤５〜２０重量％、パラフィン系油剤３５〜５５重量％を含んでなる。好ましくは、アクリル系樹脂３７〜５０重量％、界面活性剤７〜１８重量％、パラフィン系油剤３７〜５０重量％を含んでなり、より好ましくは、アクリル系樹脂４０〜４８重量％、界面活性剤１０〜１６重量％、パラフィン系油剤４０〜４８重量％を含んでなる。アクリル系樹脂が３５重量％未満であると、増粘や凝集、潤滑の効果を発揮しにくくなり、一方、５５重量％を越えると、製品の製造が困難となる傾向がある。界面活性剤が５重量％未満であると、製品の安定性が低下しやすくなり、一方、２０重量％を越えると、経済的に不利となる。パラフィン系油剤が３５重量％未満であると、製品の粘度が著しく高くなり、一方、５５重量％を越えると、分散しているアクリル系樹脂と水が沈降しやすくなる傾向がある。
【０００９】
本発明において用いる粘度調整剤は、本発明の効果を損なわない範囲でその他の成分を含んでいても良い。ただし、その他成分には水は含まれない。
本発明にかかる推進工法用滑材の調製方法においては、１重量部の前記ベントナイトに対して５．５〜４０．０重量部の水を混合して得られたＡ剤と、１重量部の前記粘度調整剤に対して０．２５〜３３２．００重量部の水を混合して得られたＢ剤とを予め準備しておく。
前記Ａ剤は、１重量部の前記ベントナイトに対して５．５〜４０．０重量部の水を混合することが重要であり、好ましくは６．５〜３５．０重量部、より好ましくは７．５〜３０．０重量部、さらに好ましくは８．５〜２５．０重量部、特に好ましくは９．５〜２０．０重量部の水を混合する。１重量部の前記ベントナイトに対して混合する水の量が５．５重量部よりも少ないと、高粘性となりポンプ圧送が困難になるという問題が起こり得るので好ましくない。また、１重量部の前記ベントナイトに対して混合する水の量が４０．０重量部よりも多いと、Ｂ剤を混合して完成する滑材の粘度が非常に低くなるという問題が起こり得るので好ましくない。
【００１０】
前記Ｂ剤は、１重量部の前記粘度調整剤に対して０．２５〜３３２．００重量部の水を混合することが重要であり、好ましくは０．２８〜２７２．００重量部、より好ましくは０．３２〜２１２．００重量部、さらに好ましくは０．３６〜１５２．００重量部、特に好ましくは０．４０〜９３．５０重量部の水を混合する。１重量部の前記粘度調整剤に対して混合する水の量が０．２５重量部よりも少ないと、高粘性となりポンプ圧送が困難になるという問題が起こり得るので好ましくない。また、１重量部の前記粘度調整剤に対して混合する水の量が３３２．００重量部よりも多いと、Ａ剤を混合して完成する滑材の粘度が非常に低くなるという問題が起こり得るので好ましくない。
【００１１】
このように調製されたＡ剤、Ｂ剤は、上述のような特定配合とすることによって、ポンプ圧送に適した粘性を長期間維持することができる。すなわち、Ａ剤、Ｂ剤の調製直後、３日後、５日後の粘度は、好ましくは４０００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは３５００ｍＰａ・ｓ以下、さらに好ましくは３０００ｍＰａ・ｓ以下、特に好ましくは２６００ｍＰａ・ｓ以下、最も好ましくは２３００ｍＰａ・ｓ以下である。
本発明にかかる推進工法用滑材の調製方法においては、上述のようにして予め準備したＡ剤とＢ剤とを、容積比でＡ剤：Ｂ剤＝０．１：１〜３３０：１となるように混合する。
【００１２】
Ａ剤とＢ剤の混合比は、上記のように容積比でＡ剤：Ｂ剤＝０．１：１〜３３０：１であるが、好ましくは容積比でＡ剤：Ｂ剤＝０．３：１〜２７５：１、より好ましくは容積比でＡ剤：Ｂ剤＝０．５：１〜２２０：１、さらに好ましくは容積比でＡ剤：Ｂ剤＝０．７：１〜１６５：１、特に好ましくは容積比でＡ剤：Ｂ剤＝０．８：１〜１２０：１である。Ｂ剤１に対して混合するＡ剤の容積比が０．１より少ないと、混合時に完成する滑材の粘度が非常に低くなり、容易に地下水等で希釈されやすくなるために好ましくない。また、Ｂ剤１に対して混合するＡ剤の容積比が３３０より多い場合も、混合時に完成する滑材の粘度が非常に低くなり、容易に地下水等で希釈されやすくなるために好ましくない。
【００１３】
Ａ剤とＢ剤との混合のタイミングは特に限定されないが、本発明の方法で調製されたＡ剤、Ｂ剤がポンプ圧送に適した粘性を維持することができるという本発明の１つの効果を考えた場合、実際の推進施工においては、例えば、Ａ剤とＢ剤とを各々別経路によって注入管頭部に送り、そこから両成分を合わせて注入管内で混合し、先導体の先端より注入する方式に適用することが好ましい形態である。しかしながら、注入方式は、これに限定されるものではない。
本発明にかかる推進工法用滑材の調整方法により、埋設管との摩擦抵抗を低減でき、かつ、地下水等に影響されることなく高粘度を維持して埋設管と地盤との空隙を埋めることができるとともに、地盤からかかる圧力に対しても高い強度を示しうる滑材を得ることができる。
【００１４】
本発明にかかる調製方法で得られた推進工法用滑材は、本発明にかかる特徴的な方法で調製されたものであるため、その粘度が推進工法用として非常にすぐれたものであり、好ましくは５０００ｍＰａ・ｓ以上、より好ましくは７０００ｍＰａ・ｓ以上、さらに好ましくは９０００ｍＰａ・ｓ以上、一層好ましくは１００００ｍＰａ・ｓ以上、特に好ましくは１１０００ｍＰａ・ｓ以上、最も好ましくは１２０００ｍＰａ・ｓ以上である。本発明にかかる調製方法で得られた推進工法用滑材は、地下水等の周辺地盤の状態に影響されることがないので、地盤内においても上記のような優れた粘度を維持できる。粘度が５０００ｍＰａ・ｓ未満であると、容易に地下水等で希釈されやすくなるので、好ましくない。なお、ここでいう粘度とは、後述する方法で測定される回転粘度である。
【００１５】
本発明にかかる調製方法で得られた推進工法用滑材は、本発明にかかる特徴的な方法で調製されたものであるため、その摩擦係数が推進工法用として非常にすぐれたものであり、好ましくは０．２０以下、より好ましくは０．１８以下、さらに好ましくは０．１５以下、一層好ましくは０．１３以下、特に好ましくは０．１２以下、最も好ましくは０．１１以下である。摩擦係数が０．２を超えると、推進力を十分に低減させることができないため、好ましくない。なお、ここでいう摩擦係数とは、後述する方法で測定されるものである。
【００１６】
【実施例】
以下に、実施例および比較例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［実施例１］
ベントナイト（クニミネ社製、商品名「クニゲル」）と水とを、ベントナイト１重量部に対して水を１０．７１重量部の割合で混合し、Ａ剤（１）を得た。
また、アクリル系樹脂としてアクリル酸ナトリウム（東亜合成社製）とアクリルアミド（三菱化学社製）との共重合体（共重合量比３０／７０）を３０重量部と、界面活性剤としてソルビタンモノオレエート（日本乳化剤社製、商品名「ニューゴール」）を１０重量部と、パラフィン系油剤（松村石油研究所社製、商品名「スモイル」）を３０重量部とを混合して得られた粘度調整剤と水とを、粘度調整剤１重量部に対して水を９３．３６重量部の割合で混合し、Ｂ剤（１）を得た。
【００１７】
Ａ剤（１）の調製直後の粘度は５０ｍＰａ・ｓ、３日後の粘度は７００ｍＰａ・ｓ、５日後の粘度は８００ｍＰａ・ｓであり、粘度の経時上昇は非常に小さいものであった。また、Ｂ剤（１）の調製直後の粘度は７００ｍＰａ・ｓ、３日後の粘度は９００ｍＰａ・ｓ、５日後の粘度は９００ｍＰａ・ｓであり、粘度の経時上昇は非常に小さいものであった。
得られたＡ剤（１）とＢ剤（１）とを、容積比でＡ剤：Ｂ剤＝１：１となる割合でステンレス容器に入れ、プロペラ式２段ミキサーを用いて、回転速度８００ｒｐｍで１０秒間攪拌し、推進工法用滑材を得た。
【００１８】
得られた推進工法用滑材の性能について評価した。結果を表１に示す。
なお、評価や測定は以下の条件で行った。
〔粘度（ｍＰａ・ｓ）〕　ビスコテスター（リオン（株）製、形式ＶＴ−０２）により、回転粘度を測定した。
〔浸透性（ｍｌ）〕　濾水試験器（西日本試験機社製）に６０メッシュの金網を敷き、さらにφ２ｍｍの鉛玉を高さ５ｃｍに敷き詰め、その上に試料３００ｍｌを加えて、０．２９ＭＰａで加圧し、漏れだした試料量を測定した。
〔濾水性（ｍｌ）〕　濾水試験器（西日本試験機社製）を用いて、試料４００ｍｌを０．２９ＭＰａで３０分間加圧し、濾水量を測定した。
【００１９】
〔塩分の影響〕　試料４００ｍｌに海水を２００ｍｌ加え、試料の分散状態を目視にて観察した。
〔摩擦抵抗〕　回転式摩擦係数測定器（（株）機動技研製）により、土質として砂（ブランクの摩擦係数０．６３）を用いて、摩擦係数を測定した。この摩擦係数が低いほど、摩擦抵抗が少ないことを示す。
［実施例２］
ベントナイト（クニミネ社製、商品名「クニゲル」）と水とを、ベントナイト１重量部に対して水を１２．１０重量部の割合で混合し、Ａ剤（２）を得た。
【００２０】
また、アクリル系樹脂としてアクリル酸ナトリウム（東亜合成社製）とアクリルアミド（三菱化学社製）との共重合体（共重合量比３０／７０）を３０重量部と、界面活性剤としてソルビタンモノオレエート（日本乳化剤社製、商品名「ニューゴール」）を１０重量部と、パラフィン系油剤（松村石油研究所社製、商品名「スモイル」）を３０重量部とを混合して得られた粘度調整剤と水とを、粘度調整剤１重量部に対して水を５８．５２重量部の割合で混合し、Ｂ剤（２）を得た。
Ａ剤（２）の調製直後の粘度は１７００ｍＰａ・ｓ、３日後の粘度は２２００ｍＰａ・ｓ、５日後の粘度は２３００ｍＰａ・ｓであり、粘度の経時上昇は非常に小さいものであった。また、Ｂ剤（２）の調製直後の粘度は１４００ｍＰａ・ｓ、３日後の粘度は１６００ｍＰａ・ｓ、５日後の粘度は１６００ｍＰａ・ｓであり、粘度の経時上昇は非常に小さいものであった。
【００２１】
得られたＡ剤（２）とＢ剤（２）とを、容積比でＡ剤：Ｂ剤＝３：１となる割合でステンレス容器に入れ、プロペラ式２段ミキサーを用いて、回転速度８００ｒｐｍで１０秒間攪拌し、推進工法用滑材を得た。
得られた推進工法用滑材の性能について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
［実施例３］
ベントナイト（クニミネ社製、商品名「クニゲル」）と水とを、ベントナイト１重量部に対して水を１９．４０重量部の割合で混合し、Ａ剤（３）を得た。
【００２２】
また、アクリル系樹脂としてアクリル酸ナトリウム（東亜合成社製）とアクリルアミド（三菱化学社製）との共重合体（共重合量比３０／７０）を３０重量部と、界面活性剤としてソルビタンモノオレエート（日本乳化剤社製、商品名「ニューゴール」）を１０重量部と、パラフィン系油剤（松村石油研究所社製、商品名「スモイル」）を３０重量部とを混合して得られた粘度調整剤と水とを、粘度調整剤１重量部に対して水を０．４３重量部の割合で混合し、Ｂ剤（３）を得た。
Ａ剤（３）の調製直後の粘度は６００ｍＰａ・ｓ、３日後の粘度は９００ｍＰａ・ｓ、５日後の粘度は１０００ｍＰａ・ｓであり、粘度の経時上昇は非常に小さいものであった。また、Ｂ剤（３）の調製直後の粘度は６００ｍＰａ・ｓ、３日後の粘度は６００ｍＰａ・ｓ、５日後の粘度は６００ｍＰａ・ｓであり、粘度の経時上昇はなかった。
【００２３】
得られたＡ剤（３）とＢ剤（３）とを、容積比でＡ剤：Ｂ剤＝９９：１となる割合でステンレス容器に入れ、プロペラ式２段ミキサーを用いて、回転速度８００ｒｐｍで１０秒間攪拌し、推進工法用滑材を得た。
得られた推進工法用滑材の性能について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
［比較例１］
液状滑材（商品名「アルティーＫ」（株）機動技研製）の性能について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００２４】
［比較例２］
ベントナイト（クニミネ社製、商品名「クニゲル」）と水とを、ベントナイト１重量部に対して水を１９．４６重量部の割合で混合し、さらに、アクリル系樹脂としてアクリル酸ナトリウム（東亜合成社製）とアクリルアミド（三菱化学社製）との共重合体（共重合量比３０／７０）を３０重量部と、界面活性剤としてソルビタンモノオレエート（日本乳化剤社製、商品名「ニューゴール」）を１０重量部と、パラフィン系油剤（松村石油研究所社製、商品名「スモイル」）を３０重量部とを混合して得られた粘度調整剤を、先に混合したもの１４６重量部に対して１重量部の割合でステンレス容器に入れ、プロペラ式２段ミキサーを用いて、回転速度８００ｒｐｍで１０秒間攪拌し、推進工法用滑材を得た。
【００２５】
得られた推進工法用滑材の調整直後の粘度は１２０００ｍＰａ・ｓであった。得られた推進工法用滑材の性能について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
2004059648.tif 000002
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、曲線推進工法や地下水の多い土質条件での推進施工においても、確実に推進力を低減することができる滑材の調製方法を提供することができる。