(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と、水硬性セメントと、ベントナイトなどの水膨潤性物質と、骨材と、硬化遅延剤とを含む裏込めグラウト材の製造方法において、
前記水膨潤性物質と前記水とを、トンネル抗口近傍で混合・攪拌してスラリーを作製し、
前記セメントと骨材および水とをレディーミクスコンクリート工場で混合してモルタルを作製し、
作製された前記モルタルを、運搬車の混合，攪拌が可能なドラムに収容してトンネル構築現場まで運搬し、
前記ドラム内に収納されている前記モルタルに前記スラリーと硬化遅延剤とを添加した後に、混合攪拌してグラウト材を作製することを特徴とする裏込めグラウト材の製造方法。
【請求項２】
前記スラリーは、前記水膨潤性物質と前記水とを混合・攪拌した後に、所定時間静置して、前記水膨潤性物質を十分に膨潤・分散させることを特徴とする請求項１記載の裏込めグラウト材の製造方法。
【請求項３】
前記硬化遅延剤は、前記前記モルタルに前記スラリーを添加混合してベントナイトモルタルを作製し、この後に前記ベントナイトモルタルに添加混合することを特徴とする請求項１または２記載の裏込めグラウト材の製造方法。
【請求項４】
前記硬化遅延剤は、前記スラリーを前記前記モルタルに添加混合する際に、同時に添加混合することを特徴とする請求項１または２記載の裏込めグラウト材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、裏込めグラウト材の製造方法に関し、特に、トンネル裏込めに用いるグラウト材を、モルタルとベントナイトなどの膨潤性材料とを混合して作製する方法の改良技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
山岳トンネルの裏込め注入に使用されるグラウト材には、必要な個所、例えば、空洞部にだけ充填することができる限定注入を可能にするために、加圧や振動の印加により容易に流動する可塑性を備えていることが望ましい。
【０００３】
そこで、従来は、この種のグラウト材として、モルタルに水膨潤性のベントナイトを添加して、可塑性を得るようにしていた。このような構成のグラウト材は、通常、構築するトンネルの坑口近傍に、セメント，ベントナイト，細骨材の収納サイロを設置し、注入作業を行うときに、サイロから必要な量の材料を計量器で計量し、ミキサーなどの機械を使用して、グラウト材を製造し、その後これを坑内に搬入して、空洞部に注入していた。
【０００４】
ところが、このような裏込めグラウト材の製造方法には、以下に説明する課題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、上述した従来の製造方法では、構築するトンネルの坑口近傍に、セメント，ベントナイト，細骨材の収納サイロを設置し、計量器やミキサなどもサイロの近傍に隣接設置していたので、抗口近傍に広い敷地が必要となり、また、グラウト材を製造する際には、計量器やミキサなどの操作に複数の作業員が必要になり、敷地の確保ができない場合には、施工が困難になるとともに、コストも高くなるという問題があった。
【０００６】
また、トンネルの裏込め注入は、ある時期に集中して大量に注入する場合があるが、このような場合に、計量器で複数種の材料を正確に計量するには、時間がかかり、注入作業の施工能率も低下する。
【０００７】
さらに、グラウト材の作製から注入までに時間がかかると、セメントの硬化反応の進行などにより粘性が大きくなって、グラウト材の圧送可能な距離が短くなり、長距離トンネルの中央部での注入に適用することが困難になるという問題もあった。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、抗口近傍に広い敷地を必要とせず、製造コストの低減と、注入作業能率の低下を防止し、かつ、長距離圧送が可能になる裏込めグラウト材の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、水と、水硬性セメントと、ベントナイトなどの水膨潤性物質と、骨材と、硬化遅延剤とを含む裏込めグラウト材の製造方法において、前記水膨潤性物質と前記水とを、トンネル抗口近傍で混合・攪拌してスラリーを作製し、前記セメントと骨材および水とをレディーミクスコンクリート工場で混合してモルタルを作製し、作製された前記モルタルを、運搬車の混合，攪拌が可能なドラムに収容してトンネル構築現場まで運搬し、前記ドラム内に収納されている前記モルタルに前記スラリーと硬化遅延剤とを添加した後に、混合攪拌してグラウト材を作製するようにした。
【００１０】
このように構成した裏込めグラウト材の製造方法によれば、トンネル抗口近傍では、水膨潤性物質と水とを混合・攪拌してスラリーを作製するだけなので、それほど広い敷地面積を必要としない。
【００１１】
また、モルタルは、セメントと骨材および水とをレディーミクスコンクリート工場で混合して作製し、作製されたモルタルを、運搬車の混合，攪拌が可能なドラムに収容してトンネル構築現場まで運搬し、ドラム内に収納されているモルタルにスラリーを添加した後に、混合攪拌してグラウト材を作製するので、作業員は、スラリーの作製およびその添加要員だけで済む。
【００１２】
さらに、モルタルは、レディーミクスコンクリート工場で作製するので、高品質のものを大量に安定した状態で、必要に応じて供給することができる。
【００１３】
また、本発明では、水膨潤性物質と水と混合・攪拌してスラリーを作製し、作製されたスラリーをモルタルと混練するので、水硬性セメントの水和により発生するカルシウムイオンが、水膨潤性物質を膨潤させる際に存在しないので、カルシウムイオンが水膨潤性物質の膨潤作用に影響を及ぼすことがなくなる。
【００１４】
さらにまた、ベントナイトをモルタルに添加した裏込め注入用のグラウト材は、粘性が大きくなることから、注入可能な施工範囲が、坑口からの圧送可能な距離により制限を受けて、長距離トンネルの場合に、トンネル中心部の工事に適用できない場合があるが、本発明では、硬化遅延剤をモルタルに添加混合するので、その流動性保持機能により、グラウト材の圧送可能な距離が長くなり、長距離トンネルの中心部の工事にも適用することができる。
【００１５】
本発明の製造方法では、前記スラリーは、前記水膨潤性物質と前記水とを混合・攪拌した後に、所定時間静置して、前記水膨潤性物質を十分に膨潤・分散させることができる。
【００１６】
この構成によれば、水膨潤性物質は、水膨潤性物質と水とを混合・攪拌した後に、所定時間静置して、前記水膨潤性物質を十分に膨潤・分散させるので、グラウト材の粘性を高め、可塑性を得るのに必要な量だけ添加すればよく、水膨潤性物質の添加量の低減を図ることができる。
【００１７】
また、水膨潤性物質の添加量が増加すると、裏込めグラウト材の単位水量を多くすることができるので、グラウト材の比重が小さくなり、トンネル裏込めに用いる場合には、覆工部の荷重を軽減することができる。
【００１８】
前記硬化遅延剤は、前記前記モルタルに前記スラリーを添加混合してベントナイトモルタルを作製し、この後に前記ベントナイトモルタルに添加混合することができる。
【００１９】
また、前記硬化遅延剤は、前記スラリーを前記モルタルに添加混合する際に、同時に添加混合することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明にかかる裏込めグラウト材の製造方法の一実施例を示している。
【００２１】
同図に示した裏込めグラウト材の製造方法では、裏込めグラウト材Gが、水Ｗと、ベントナイト（水膨潤性物質）Ｂと、硬化遅延剤Ｚと、水硬性セメントＣと、細骨材sとを用いて作製される。
【００２２】
本実施例の場合には、裏込めグラウト材Gは、ベントナイトスラリーＳとモルタルＭは、別に分けられ、それぞれ別の場所で作製される。すなわち、ベントナイトスラリーＳは、構築するトンネル１０の抗口近傍に作泥装置１２を設置して、ここで作製される。
【００２３】
作泥装置１２は、水Ｗを収容するタンク１２ａと、顆粒状のベントナイトＢを収容するサイロ１２ｂと、ミキサ１２ｃと、スラリータンク１２ｄとを備えている。
【００２４】
このような作泥装置１２では、所定量の水ＷとベントナイトＢとを計量して、ミキサ１２ｃによりこれらを混合，攪拌して、所定配合比のベントナイトスラリーＳを予め作製し、これをスラリータンク１２ｄ内に収容しておく。
【００２５】
一方、モルタルＭは、レディーミクスコンクリート工場で、セメントＣと細骨材ｓと水とを用いて、バッチャープラント１４で所定配合にて作製される。作製されたモルタルＭは、運搬車１６の混合，攪拌が可能なドラム１８に収容され、トンネル１０の構築現場まで搬送される。
【００２６】
トンネル１０の抗口まで運搬車１６により搬送されたモルタルＭには、スラリータタンク１２ｄ内に収容されているベントナイトスラリーＳが所定量添加される。
【００２７】
この場合のベントナイトスラリーＳと硬化遅延剤Ｚの添加は、ドラム１８内に収容されているモルタルＭに注入することにより行われ、所定量のベントナイトスラリーＳと、所定量の硬化遅延剤Ｚが注入されると、ドラム１８を高速回転させることにより、モルタルＭとベントナイトスラリーＳおよび硬化遅延剤Ｚとを混合，攪拌させて、裏込めグラウト材Ｇが作製される。
【００２８】
このようにして作製された裏込めグラウト材Ｇは、その後、同じ運搬車１６によりトンネル１０内の注入現場まで搬送され、ホッパ２０内に投入される。
【００２９】
ホッパ２０に投入された裏込めグラウト材Ｇは、ポンプ２２に接続された注入管２４を介して、トンネル１０の覆工部の背面側に存在する空洞部２６に注入充填される。
【００３０】
以下に示した表は、本実施例で作製する裏込めグラウト材Ｇの配合比率の複数の例と、硬化遅延剤Ｚを添加しない場合のグラウト材の配合例とを示している。なお、以下の配合比では、硬化遅延剤Ｚには、液状のソイルセメント用超遅延剤（日本製紙製、ジオリター１０、商品名）を用いた。
【００３１】
【表】
0004506024.tif 000002
【００３２】
さて、以上のような裏込めグラウト材Ｇの製造方法によれば、トンネル抗口近傍では、ベントナイト（水膨潤性物質）Ｂと水Ｗとを混合・攪拌してスラリーＳを作製するだけなので、それほど広い敷地面積を必要としない。
【００３３】
また、モルタルＭは、セメントＣと骨材ｓおよび水Ｗとをレディーミクスコンクリート工場で混合して作製し、作製されたモルタルＭを、運搬車１６の混合，攪拌が可能なドラム１８に収容してトンネル１０の構築現場まで運搬し、ドラム１８内に収納されているモルタルＭにスラリーＳを添加した後に、混合攪拌してグラウト材Ｇを作製するので、作業員は、スラリーＳの作製およびその添加要員だけで済み、製造コストの低減を図れる。
【００３４】
さらに、モルタルＭは、レディーミクスコンクリート工場で作製するので、高品質のものを大量に安定した状態で、必要に応じて供給することができ、裏込め作業の能率の向上を図ることができる。
【００３５】
また、本実施例の場合には、ベントナイト（水膨潤性物質）Ｂと水Ｗとを混合・攪拌してスラリーＳを作製し、作製されたスラリーＳをモルタルＭと混練するので、水硬性セメントＣの水和により発生するカルシウムイオンが、ベントナイト（水膨潤性物質）Ｂを膨潤させる際に存在しないので、カルシウムイオンがベントナイト（水膨潤性物質）Ｂの膨潤作用に影響を及ぼすことがなくなる。
【００３６】
この場合、カルシウムイオンの影響を確実に排除するには、ベントナイトスラリーＳは、ベントナイト（水膨潤性物質）Ｂと水Ｗとを混合・攪拌した後に、所定時間静置して、ベントナイト（水膨潤性物質）Ｂを十分に膨潤・分散させることである。
【００３７】
このようにすれば、ベントナイト（水膨潤性物質）Ｂと水Ｗとを混合・攪拌した後に、十分に膨潤・分散させるので、グラウト材Ｇの粘性を高め、可塑性を得るのに必要な量だけ添加すればよく、ベントナイト（水膨潤性物質）Ｂの添加量の低減を図ることができる。
【００３８】
また、特に、ベントナイト（水膨潤性物質）Ｂの添加量が増加すると、裏込めグラウト材Ｇの単位水量を多くすることができるので、グラウト材Ｇの比重が小さくなり、トンネル裏込めに用いる場合には、覆工部の荷重を軽減することができる。
【００３９】
さらにまた、ベントナイトＢをモルタルＭに添加した裏込め注入用のグラウト材Ｇは、粘性が大きくなることや、モルタルＭ中のセメントＣの硬化反応が始まることなどから、注入可能な施工範囲が、坑口からの圧送可能な距離により制限を受けて、長距離トンネルの場合に、トンネル中心部の工事に適用できない場合がある。
【００４０】
ところが、本実施例では、スラリーＳと硬化遅延剤ＺとをモルタルＭに添加混合するので、上記表に示した配合例からも明らかなように、グラウト材Gのフロー値が、かなりの時間、例えば、添加混合直後から２〜８時間程度、硬化遅延材Ｚを添加しない場合と同程度に維持されるので、グラウト材Ｇの圧送可能な距離が長くなり、長距離トンネルの中心部の工事にも適用することができる。
【００４１】
この場合のフロー値の大きさは、表に示した結果からも明らかなように、硬化遅延剤Zの添加量，スラリーＳ中のベントナイトＢの添加量，モルタルＭ中のセメント量などによって異なってくる。
【００４２】
そのため、硬化遅延剤Ｚの添加量は、必要とする遅延効果の程度，温度条件，ベントナイトＢの添加量，モルタルＭ中のセメント量などにより適宜決定すればよい。
【００４３】
なお、上記実施例では、硬化遅延剤Ｚは、スラリーＳをモルタルＭに添加混合する際に、同時に添加混合する場合を例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、例えば、モルタルＭにスラリーＳを添加混合してベントナイトモルタルを作製し、この後にベントナイトモルタルに、硬化遅延剤Ｚを添加混合してもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる裏込めグラウト材の製造方法によれば、抗口近傍に広い敷地を必要とせず、製造コストの低減と、注入作業能率の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる裏込めグラウト材の製造方法の一実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０          トンネル
１２          作泥装置
１４          バッチャープラント
１６          運搬車
１８          ドラム
Ｇ            裏込めグラウト材
Ｂ            ベントナイト
Ｃ            水硬性セメント
Ｓ            ベントナイトスラリー
ｓ            細骨材
Ｗ            水
Ｚ            硬化遅延剤
【図１】
0004506024.tif 000003