(57)【要約】【課題】長距離、すなわち長期間の敷設管を配する施工において、確実に推進圧を低減することのできる推進工法用滑材を提供すること。【解決手段】敷設管と地盤との間に注入して推進工法を低減させる推進工法用滑材であって、スメクタイト粘土鉱物と、アクリルアミド―アクリル酸塩共重合体などの合成高分子とを水に懸濁させて用いることを特徴とするものである。これによって合成高分子の増粘性と、合成高分子とスメクタイト粘土鉱物で形成する三次元架橋構造、さらにその二つの相乗効果によるさらなる増粘作用によって外部からの水の浸入を防止し、コーティング作用を示すものである。【選択図】        図１
2004189936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
敷設管と地盤との間に注入して推進抵抗を低減させる推進工法用滑材であって、
スメクタイト粘土鉱物と、
合成高分子化合物の粉末とを混合してなる、
推進工法用滑材。
【請求項２】
敷設管と地盤との間に注入して推進抵抗を低減させる推進工法用滑材であって、
ベントナイトと、
アクリルアミド―アクリル酸塩の共重合高分子化合物、あるいはポリアクリルアミド部分加水分解物の粉末とを混合してなる、
推進工法用滑材。
【請求項３】
スメクタイト粘土鉱物が、モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、カオリナイト、イライトのうちの一種類または二種類以上の組み合わせからなることを特徴とする、
請求項１に記載の推進工法用滑材。
【請求項４】
合成高分子化合物が、ポリアクリルアミド、ポリビニールアルコール、アクリルアミド―アクリル酸塩の共重合物、ポリアクリルアミド部分加水分解物、ポリアクリル酸ナトリウムのうちの一種類または二種類以上の組み合わせからなることを特徴とする、
請求項１に記載の推進工法用滑材。
【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に関するもので、特に長距離用の推進工法用滑材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地表を開削することなしに地下に電力用ケーブル、通信用ケーブル、ガス管、上下水道管を敷設する工法として推進工法が知られている。
この工法では、敷設管を油圧ジャッキで押し込みながら地盤中に配設させるが、このとき敷設管と地盤との隙間に敷設管の内側から液状の滑材を注入、充填することにより、敷設管と地盤との境界摩擦抵抗を管と滑材との流動摩擦抵抗に代えて、推進力を低減する方法が広く採用されている。
しかしながら、この方法で使用される滑材においては、例えば低コスト化や扱い易さなどに傾注するものが少なくなく（例えば、特許文献１参照）、特に長距離用として使用する場合に生じる様々な問題点を残すものであった。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１４３４８７（第２−５頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の推進工法用滑材にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞長距離に亘って埋設される敷設管の推進工法においては、多種の土質に配設されるため、推進の過程において土質に応じた種類の滑材が適宜注入されているが、この方法は材料の選択が面倒であると共に、推進作業と並行して行われることにより注入作業の確実性が危惧される。
＜ロ＞また、砂礫土など土砂の間隙比が大きい場所を推進する場合、間隙から滑材が流失してしまい、摩擦低減効果が低下する。
＜ハ＞また、地下水によって滑材が希釈されてしまい、滑材本来の性質が損なわれる。
＜ニ＞さらに、滑材が地中の土壌微生物によって分解され、滑材の機能が低下し、敷設管の推進圧を増大させることになる。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、多種の土質が出現し、長期間に及ぶ長距離の敷設管の推進工法に適用しても、劣化や流失が起きにくく、円滑に推進が実施できる推進用滑材を提供することを目的とする。
また、多種の土質にも同一の作用を示すことができる、推進用滑材を提供することを目的とする。
また、土砂間隙比が大きい場合にも、流失し難い推進工法用滑材を提供することを目的とする。
さらに、地下水によって希釈され難い推進工法用滑材を提供することを目的とする。
さらに、地中に存在する土壌微生物によって分解され難い推進工法用滑材を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の推進工法用滑材は、敷設管と地盤との間に注入して推進抵抗を低減させる推進工法用滑材であって、スメクタイト粘土鉱物と、合成高分子化合物の粉末との混合品を水に懸濁、溶解させて用いることを特徴とするものである。
推進工法用滑材は、高品位のスメクタイト粘土鉱物と、生分解を受けにくい合成高分子化合物からなる組成物で、各材料が其々有する粘性と、合成高分子化合物とスメクタイト・コロイド粒子との架橋作用により、高い増粘効果を呈する。また、この性質は、外部からの水分子の混入を防止するコーティング作用も示し、地下水による希釈を防止することができる。
さらに、滑材中のスメクタイトは造壁性を有しており、土砂の間隙を塞いで地山の透水係数を低下させ、逸泥を防止することができる。
さらに、合成高分子化合物は地中の微生物分解を受けにくく、長期間に渡る工事にも安定したスラリーを保持することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【０００８】
＜イ＞推進工法用滑材
本発明の推進工法用滑材は地山と推進管の間に充填して、両者の間に生じる摩擦抵抗を流動摩擦に変え、敷設管推進時の摩擦抵抗を減少させるものである。
推進工法用滑材は、スメクタイト粘土鉱物と、合成高分子粉末との混合品を水に懸濁、溶解させて一定の粘弾性を有するスラリーであって、高粘性の流体でゼリー状物体の性質を示す。
以下、各部材について詳述する。
【０００９】
＜ロ＞スメクタイト粘土鉱物
本発明で用いるスメクタイト粘土鉱物は、粘土ハンドブック（日本粘土学会編：１９９４年１０月３０日発行）に記載されている粘土鉱物と同一のものである。スメクタイト族に分類された粘土鉱物の同族には、モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライトなどがある。
ベントナイトとは、主としてモンモリロナイトから成る粘土を総称している。
このベントナイトは、土木・建築および石油・小口径ボーリング分野で広く用いられ、市場に出回っているので、これを使用することが、最も経済的である。ベントナイト製品には、たとえば、浅間ベントナイト（豊順鉱業社製）、クニゲルＶ１（クニミネ工業社製）、スーパークレイ（豊順鉱業社製）、テルゲル（テルナイト社製）と、ベントナイトの産出別にそれぞれ特徴があるが、なかでも、ワイオミング産ベントナイトのテルゲルを用いることが好ましい。
【００１０】
また、スメクタイトは土砂の間隙を塞ぐ造壁性を有しており、これによって、土砂の透水係数を低下させ、推進工法用滑材の逸泥を防止することができる。
【００１１】
＜ハ＞合成高分子化合物
本発明に用いる合成高分子化合物は、ポリアクリルアミド、ポリビニールアルコール、アクリルアミド―アクリル酸塩の共重合物、ポリアクリルアミド部分加水分解物、ポリアクリル酸ナトリウム等があるが、これら高分子化合物の一種類または二種類以上を組み合わせて使用しても良い。
なかでも、分子量８００万以上のアクリルアミドーアクリル酸塩の共重合物を用いるのが、最も好ましい。
【００１２】
アクリルアミド―アクリル酸塩の共重合物は、分子構造内のアミド基とカルボキシル基を有し、これら官能基のイオン特性により、水溶液中ではその高分子鎖を大きく広げた状態になり、液層の粘性を著しく増加させる。
また、これら官能基は、電気的に負イオンに帯電しているスメクタイト粘土鉱物のコロイド粒子と電気的に結合し、高分子・スメクタイト粘土鉱物の三次元架橋構造を形成する。さらに、その二つの相乗効果によるさらなる増粘作用によって外部からの水の浸入を防止するコーティング効果を与える。
【００１３】
＜ニ＞作用
長期間に及ぶ長距離の敷設管の推進工法において障害となる問題点があるが、本発明の推進工法用滑材は、幾つかの障害の原因を改善し、下記のような優れた特長を有している。
（１）砂礫地盤等では滑材の流出による推進圧の増大が懸念されるが、本発明の推進工法用滑材は高い閉塞性によって土砂間隙を閉塞し、透水係数を低下するものである。つまり、砂礫土砂の間隙比が大きい地盤であっても、その造壁性および推進工法用滑材が有する高い粘性とが相関しあい、推進工法用滑材の流出を防止でき、推進圧の増大を防ぐ。
（２）地下水等によって滑材が希釈されるため推進圧が増大する恐れがあるが、本発明の推進工法用滑材は合成高分子の増粘性と、合成高分子とスメクタイト粘土鉱物で形成する三次元架橋構造、さらにその２つの相乗効果によるさらなる増粘作用によって外部からの水の浸入を防止するコーティング効果を与える。
（３）長期間に及ぶ施工では滑材の性状変化によって推進圧の増大が生じることがあるが、本発明の推進工法用滑材は粘土鉱物と合成高分子であるため微生物による腐敗・分解をうけ難く、安定した性質を長期に亘って示すことができる。
【００１４】
以下、推進工法用滑材の物性に関し、種々行った試験について説明する。
【００１５】
＜イ＞推進工法用滑材の試験目的
本発明の推進工法用滑材が有する、粘性特性、閉塞性、摩擦性、長期安定性を検討した。
【００１６】
＜ロ＞試作品等の製造
２リットルのビーカー中に清水１０００ｇを入れ、この中にスメクタイトとアクリル酸アミド―アクリル酸ソーダ共重合体との配合比を変えた合計１００ｇの混合物を少しづつ添加し、３０分間撹拌・混合して３つの試作品１〜３を製造した（表１）。
また、このときの推進工法用滑材の性質を表２に示した。
【００１７】
【表１】
2004189936.tif 000003
【００１８】
【表２】
2004189936.tif 000004
粘性：ＢＭ型粘度計（トキメック社製）、回転数６０ｒｐｍ、ロータＮｏ．４で測定
【００１９】
そのほか試作品１〜３との比較を行うために、スメクタイト単品、アクリル酸アミド―アクリル酸ソーダ共重合体単品、そして従来品についても同様にして製造し、各種試験で適宜選択して、検討用として用いた。
なお、従来品にはベントナイトとカルボキシ・メチル・セルロース・ソーダを内部に含有せしめて調整された、吸水性樹脂からなる推進工法用滑材を使用した。
【００２０】
＜ハ＞試験方法
各種推進工法用滑材の粘性について、粘度計を用いて測定した。
測定の対象物は、従来品、スメクタイト、アクリル酸アミド―アクリル酸ソーダ共重合体、及び試作品１〜３の計６種につき行った。
なお、粘度計については、公知のものが使用できる。
【００２１】
次に、推進工法用滑材の閉塞性について測定した。
砂礫地盤に見たてた１ｍｍφのガラスビーズをアクリルカラムに１５ｃｍ充填し、該ガラスビーズの間隙に配する空気を清水で置換する。アクリルカラムの上部に試作品１〜３および従来品をそれぞれ注入し、上部から圧力を加え、ガラスビーズ層を通過し下方から押し出された液体の重量を一定時間毎に測定した。
【００２２】
次に、推進工法用滑材の摩擦性について測定した。
市販の回転摩擦計を用いて、荷重と回転速度を変化させたときの回転ドラムに加わる張力を測定することで、試作品１〜３と滑材無添加の摩擦測定を行った。実験ははじめ荷重２．０ｋｇで行った。回転速度は１００ｒｐｍから１０ｒｐｍまで測定した後、再び１０ｒｐｍから１００ｒｐｍまで測定し、回転速度による張力の変化を確認した。その後引き続き、荷重を０．５ｋｇ増やし、負荷の違いによる変化を確認した。この実験は約１５分間連続的に行った。
【００２３】
次に、推進工法用滑材の水中における長期安定性についての試験を行った。
試験方法は、蓋付きの１０００ｍｌのメスシリンダーに清水を９００ｍｌ採取し、これに１００ｍｌの推進工法用滑材を注入して、底に沈んだ推進工法用滑材の体積の経時的変化を６ヶ月に亘って測定するものである。
測定は、従来品および試作品１〜３の４種類について行った。
【００２４】
＜ニ＞試験結果
図１〜図８に各種の試験結果を示す。
【００２５】
図１に、剪断速度（１／ｓｅｃ）と粘性（ｍＰａ・ｓ）との関係を比較したものを示した。
６種の対象物の中で、試作品１が最も高い粘性値を示しており、次いで試作品２、３が順に高い値を示していた。
試作品３においては、従来品とほぼ同じ粘性値を示していた。
また、試作品１〜３は何れも、スメクタイト、アクリル酸アミド―アクリル酸ソーダ共重合体を単独で用いた場合と比べると、高い粘性値を示しており、これは二種の成分を混合して使用することで、両者が相俟って大きな粘性を示していると言える。
【００２６】
図２は、下方から押し出された液体の重量を基に、ガラスビーズ層の厚さ、加圧力および浸透水量の関係から透水係数を算出し、これを経時的変化で示した結果を示したものである。
初期の透水係数は、いずれも１×１０−１（ｃｍ／ｓｅｃ）程度であったが、実験開始後、従来品は３００秒以内に全量が逸泥してしまい、その時の透水係数は、１×１０−３（ｃｍ／ｓｅｃ）程度まで低下していた。
一方、本発明の試作品１は、231,343秒後には６×１０−７（ｃｍ／ｓｅｃ）程度まで低下しており、また、試作品３においては、250,554秒後には２×１０−６（ｃｍ／ｓｅｃ）程度まで低下することが確認された。
これらの結果から、試作品１〜３の透水係数が著しく低下していることが確認された。
【００２７】
試作品１〜３の透水係数は、 “土の透水性と排水特性”の分類表（Ａ．ＣａｓａｇｒａｎｄｅおよびＲ．Ｅ．Ｆａｄｕｍによる）によると、“実用的には不透水性”と評価される値であり、これは例えば粘土などと同じ分類に属するものであった。
一方、従来品の推進工法用滑材の透水係数は“良好”を示すもので、もともと砂礫地盤に見たてたビーズ層の性質を大きく変化させるものではなかった。
【００２８】
図３〜図７は、計測データー数を横軸に、張力を縦軸にとって示したものである。
【００２９】
図３には、滑材を用いないブランク試験の結果を示す。
結果は、負荷が大きくなると張力が増大するが、ドラムの回転速度は張力に影響していなかった。
図４は、従来品の推進工法用滑材の計測結果である。図３と比較すると荷重による影響が小さく、また張力が全体的に小さくなっていた。つまり、摩擦が減少していることが確認できた。
図５に試作品１の試験結果を示す。
試作品１は従来品より粘性が高いためか、従来品より大きな張力を示していた。
しかし、図３の無滑材と比較すると、張力は約半分に低下しており、摩擦の減少効果が確認できた。
図６は、試作品２の摩擦試験の結果を示しており、試作品２が従来品に比べて高い張力を示していることがわかる。
図７には従来品とほぼ同じ程度の粘性を示す試作品３の試験結果を示した。この摩擦は、従来品とほぼ同等、若しくは若干優れた効果を示すものであった。
【００３０】
図８に、体積（ｍｌ）と浸漬期間（月）との関係を示す。
従来品は、期間が経過するのに伴い体積が増大した。これは、吸水性樹脂の劣化により体積が増大すると考えられる。一方、試作品１〜３の体積変化はほとんど無視できるもので、ほぼ一定値を示していることから、水による影響をほとんど受けないと言える。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の推進工法用滑材は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞本発明の推進工法用滑材は、多種の土質に配設されても土質に応じて土砂間隙を閉塞できるため、随時推進工法用滑材を変える必要がなく、施工性に優れている。また、予め混合して作製した滑材を注入する一液注入工程であるため、作業性が良い。
＜ロ＞スメクタイト粘土鉱物の有する造壁性および高い粘性より、土砂間隙が大きい場合においても確実に間隙を閉塞することができ、推進抵抗の低減を保持することができる。
＜ハ＞アクリルアミド―アクリル酸塩等の共重合物は、分子構造内のアミド基とカルボキシル基を有し、これら官能基のイオン特性により、水溶液中ではその高分子鎖を大きく広げた状態になり、液層の粘性を著しく増加させる。又、これら官能基は、電気的に負イオンに帯電しているスメクタイト粘土鉱物のコロイド粒子と電気的に結合し、高分子・スメクタイト粘土鉱物の三次元架橋構造を形成する。さらに、その二つの相乗効果によるさらなる増粘作用によって外部からの水の浸入を防止するコーティング効果を与える。
＜ニ＞さらに、アクリル酸アミド―アクリル酸塩等の共重合体は合成高分子からなるため、土壌微生物による影響を受けにくく劣化し難いので、長期に亘る工事、すなわち長距離用の推進工事に適するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明と各種材料とを剪断速度および粘性との関係で示した図である。
【図２】本発明と各種材料とを加圧時間に対する透水係数で表した図である。
【図３】滑材を用いない場合の摩擦試験（ブランク試験）の試験結果を表した図である。
【図４】従来品の摩擦試験の試験結果を表した図である。
【図５】試作品１の摩擦試験の試験結果を表した図である。
【図６】試作品２の摩擦試験の試験結果を表した図である。
【図７】試作品３の摩擦試験の試験結果を表した図である。
【図８】本発明と従来品とを浸漬期間に対する体積変化で示した図である。
【図１】
2004189936.tif 000005
【図２】
2004189936.tif 000006
【図３】
2004189936.tif 000007
【図４】
2004189936.tif 000008
【図５】
2004189936.tif 000009
【図６】
2004189936.tif 000010
【図７】
2004189936.tif 000011
【図８】
2004189936.tif 000012