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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024101915
(43)【公開日】2024-07-30
(54)【発明の名称】硬化型滑材、及び推進工法
(51)【国際特許分類】
C09K 8/02 20060101AFI20240723BHJP
E21D 9/06 20060101ALI20240723BHJP
E21D 11/00 20060101ALI20240723BHJP
【ＦＩ】
C09K8/02
E21D9/06 301L
E21D11/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023006136
(22)【出願日】2023-01-18
(71)【出願人】
【識別番号】303057365
【氏名又は名称】株式会社安藤・間
(71)【出願人】
【識別番号】594203999
【氏名又は名称】株式会社タック
(74)【代理人】
【識別番号】100141586
【弁理士】
【氏名又は名称】沖中 仁
(72)【発明者】
【氏名】野口 真未
(72)【発明者】
【氏名】粥川 幸司
(72)【発明者】
【氏名】瀧川 信二
(72)【発明者】
【氏名】吉田 智哉
(72)【発明者】
【氏名】吉田 修康
(72)【発明者】
【氏名】森田 駿矢
【テーマコード（参考）】
2D054
2D155
【Ｆターム（参考）】
2D054AC18
2D054AD22
2D054FA12
2D155BA04
2D155JA00
(57)【要約】
【課題】大深度・高水圧下であっても滑材効果と裏込め効果とを得ることができる硬化型滑材を提供する。
【解決手段】推進管１１，１２と地山との間に生じるテールボイド１５に注入される硬化型滑材５０であって、セメント及び／又はセメント系固化材からなる硬化材１００～２００ｋｇと、モンモリロナイト、バイデライト及びサポナイトからなる群より選択される少なくとも一種のスメクタイト系粘土鉱物を主成分とする助材６０～１００ｋｇと、酸化亜鉛、珪フッ化塩、ホウ砂、糖類又はその誘導体、リグニンスルホン酸塩及びオキシカルボン酸塩からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とする安定剤１～２０ｋｇと、水とを混合してなるＡ液と、Ａ液を硬化させるための塑強調整剤であるＢ液と、を含有し、Ａ液１０００Ｌに対するＢ液の配合量が２０～１００Ｌに設定される。
【選択図】図１
【解決手段】推進管１１，１２と地山との間に生じるテールボイド１５に注入される硬化型滑材５０であって、セメント及び／又はセメント系固化材からなる硬化材１００～２００ｋｇと、モンモリロナイト、バイデライト及びサポナイトからなる群より選択される少なくとも一種のスメクタイト系粘土鉱物を主成分とする助材６０～１００ｋｇと、酸化亜鉛、珪フッ化塩、ホウ砂、糖類又はその誘導体、リグニンスルホン酸塩及びオキシカルボン酸塩からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とする安定剤１～２０ｋｇと、水とを混合してなるＡ液と、Ａ液を硬化させるための塑強調整剤であるＢ液と、を含有し、Ａ液１０００Ｌに対するＢ液の配合量が２０～１００Ｌに設定される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
推進管と地山との間に生じるテールボイドに注入される硬化型滑材であって、
セメント及び／又はセメント系固化材からなる硬化材１００～２００ｋｇと、モンモリロナイト、バイデライト及びサポナイトからなる群より選択される少なくとも一種のスメクタイト系粘土鉱物を主成分とする助材６０～１００ｋｇと、酸化亜鉛、珪フッ化塩、ホウ砂、糖類又はその誘導体、リグニンスルホン酸塩及びオキシカルボン酸塩からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とする安定剤１～２０ｋｇと、水とを混合してなるＡ液と、
前記Ａ液を硬化させるための塑強調整剤であるＢ液と、
を含有し、
前記Ａ液１０００Ｌに対する前記Ｂ液の配合量が２０～１００Ｌに設定される硬化型滑材。
セメント及び／又はセメント系固化材からなる硬化材１００～２００ｋｇと、モンモリロナイト、バイデライト及びサポナイトからなる群より選択される少なくとも一種のスメクタイト系粘土鉱物を主成分とする助材６０～１００ｋｇと、酸化亜鉛、珪フッ化塩、ホウ砂、糖類又はその誘導体、リグニンスルホン酸塩及びオキシカルボン酸塩からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とする安定剤１～２０ｋｇと、水とを混合してなるＡ液と、
前記Ａ液を硬化させるための塑強調整剤であるＢ液と、
を含有し、
前記Ａ液１０００Ｌに対する前記Ｂ液の配合量が２０～１００Ｌに設定される硬化型滑材。
【請求項2】
前記Ａ液１０００Ｌに対する前記Ｂ液の配合量が３３～１００Ｌである場合において、塩化カルシウム、塩化マグネシウム及びその混合物からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とするゲル化促進剤が前記Ａ液に配合され、
前記ゲル化促進剤の前記Ａ液中の配合量が１～８ｋｇに設定される請求項１に記載の硬化型滑材。
前記ゲル化促進剤の前記Ａ液中の配合量が１～８ｋｇに設定される請求項１に記載の硬化型滑材。
【請求項3】
アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤及び高分子系界面活性剤からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とする起泡剤が前記Ａ液に配合され、
前記起泡剤の前記Ａ液中の配合量が０．２～０．４ｋｇに設定される請求項１又は２に記載の硬化型滑材。
前記起泡剤の前記Ａ液中の配合量が０．２～０．４ｋｇに設定される請求項１又は２に記載の硬化型滑材。
【請求項4】
前記Ｂ液は、珪酸ナトリウム、ポリ塩化アルミニウム及びその混合物からなる群より選択される少なくとも一種を含む水溶液である請求項１又は２に記載の硬化型滑材。
【請求項5】
前記Ａ液と前記Ｂ液との混合によって液体から可塑状になるまでのゲルタイムが１５秒以内、前記Ａ液と前記Ｂ液との混合直後の粘性が１００ｄＰａ・ｓ以上、２８日後の一軸圧縮強度が２００～１０００ｋＮ／ｍ２である請求項１又は２に記載の硬化型滑材。
【請求項6】
請求項１又は２に記載の硬化型滑材を用いた推進工法であって、
前記Ａ液を調製する工程と、
前記Ａ液と前記Ｂ液とを混合する工程と、
前記Ａ液と前記Ｂ液との混合液を、推進管と地山との間に生じるテールボイドに注入する工程と、
を包含する推進工法。
前記Ａ液を調製する工程と、
前記Ａ液と前記Ｂ液とを混合する工程と、
前記Ａ液と前記Ｂ液との混合液を、推進管と地山との間に生じるテールボイドに注入する工程と、
を包含する推進工法。
【請求項7】
前記推進管における前記地山との接触面の少なくとも一部に、前記地山との間の摩擦力を低減するための摩擦力低減剤を塗布する工程をさらに包含する請求項６に記載の推進工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、推進管と地山との間に生じるテールボイドに注入される硬化型滑材、及び当該硬化型滑材を用いた推進工法に関する。
【背景技術】
【0002】
上下水道、電力通信ケーブル、その他地下構造物等を地中に埋設する工法として、推進工法が知られている。推進工法は、発進立坑を出発点として管を埋設する位置の地中に掘進機を設置し、掘進機の先端に取り付けられた回転カッタで地中を掘削しながら前進し、掘進機の後側に推進管を継ぎ足して、発進立坑に設置された推進用ジャッキで推進管を圧入・埋設し、地中に継ぎ足された推進管によって目的とする地中管路を築造する工法である。
【0003】
上記のような推進工法では、推進管の外径を超える外径の回転カッタを備えた掘進機によって掘削が行われる。このため、推進管の外周と地山との間には余掘部（テールボイド）が形成される。テールボイドには、推進管の推進中における推進管と地山との間の摩擦抵抗を減少させるために、高吸水性ポリマー、無機系可塑剤、粘土、オイル等からなる滑材を注入したり、推進管の推進工程期間中では滑材として機能し、推進管の推進完了後では固結材として機能する硬化型滑材をテールボイドに注入したりしている。
【0004】
硬化型滑材に関し、特許文献１には、セメント、多糖類、珪酸ナトリウム及び必要に応じて親水性潤滑剤からなる懸濁液にカルボン酸系遅延剤を添加した硬化型滑材が提案されている。また、特許文献２には、ベントナイト、セメント、アルキルアリールスルホン酸系界面活性剤からなる硬化型滑材が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平７－３３１２３４号公報
【特許文献2】特開平１０－２３７４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記の高吸水性ポリマー等からなる滑材を用いた推進工法では、以下のような問題点が存在する。
（１）高吸水性ポリマー等は強度発現するような材料でないため、施工後裏込め材のような強度発現する材料で置換する必要がある。
（２）滑材は材料を水に溶解して調製するものが多く、湧水等で水希釈されてしまう。
（３）土砂の間隙から滑材が流出したり、載荷土圧によって滑材が圧密されたりするなどして、滑材本来の機能を発揮しないことがある。
（１）高吸水性ポリマー等は強度発現するような材料でないため、施工後裏込め材のような強度発現する材料で置換する必要がある。
（２）滑材は材料を水に溶解して調製するものが多く、湧水等で水希釈されてしまう。
（３）土砂の間隙から滑材が流出したり、載荷土圧によって滑材が圧密されたりするなどして、滑材本来の機能を発揮しないことがある。
【0007】
一方、特許文献１及び２で提案されているような硬化型滑材では、硬化開始までの時間が十分に長いものではなかったり、それとは逆に、硬化速度が遅すぎて、硬化までの時間が過度に長くかかり、硬化しても耐久性が不十分であったり、強度が劣ったりして、施工期間の使用に十分に応え得るものではなかった。
【0008】
今後、益々大深度・高水圧下といった条件下での施工が増えることが想定されており、このような条件下では、圧密脱水等による滑材効果の欠如や、テールボイド欠如による裏込め材の置換不能が懸念される。
【0009】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、大深度・高水圧下であっても滑材効果と裏込め効果とを得ることができる硬化型滑材、及び当該硬化型滑材を用いた推進工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するための本発明に係る硬化型滑材の特徴構成は、
推進管と地山との間に生じるテールボイドに注入される硬化型滑材であって、
セメント及び／又はセメント系固化材からなる硬化材１００～２００ｋｇと、モンモリロナイト、バイデライト及びサポナイトからなる群より選択される少なくとも一種のスメクタイト系粘土鉱物を主成分とする助材６０～１００ｋｇと、酸化亜鉛、珪フッ化塩、ホウ砂、糖類又はその誘導体、リグニンスルホン酸塩及びオキシカルボン酸塩からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とする安定剤１～２０ｋｇと、水とを混合してなるＡ液と、
前記Ａ液を硬化させるための塑強調整剤であるＢ液と、
を含有し、
前記Ａ液１０００Ｌに対する前記Ｂ液の配合量が２０～１００Ｌに設定されることにある。
推進管と地山との間に生じるテールボイドに注入される硬化型滑材であって、
セメント及び／又はセメント系固化材からなる硬化材１００～２００ｋｇと、モンモリロナイト、バイデライト及びサポナイトからなる群より選択される少なくとも一種のスメクタイト系粘土鉱物を主成分とする助材６０～１００ｋｇと、酸化亜鉛、珪フッ化塩、ホウ砂、糖類又はその誘導体、リグニンスルホン酸塩及びオキシカルボン酸塩からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とする安定剤１～２０ｋｇと、水とを混合してなるＡ液と、
前記Ａ液を硬化させるための塑強調整剤であるＢ液と、
を含有し、
前記Ａ液１０００Ｌに対する前記Ｂ液の配合量が２０～１００Ｌに設定されることにある。
【0011】
本構成の硬化型滑材によれば、強度発現させる硬化材と、硬化前のブリーディングを抑制する助材と、流動性を確保し、且つ凝結・硬化の進行を遅延させる安定剤と、急速にゲル化・硬化させる性質を有するＢ液（塑強調整剤）とが一体不可分で且つ相互に機能的又は作用的に関連することにより、推進管の敷設進行中では滑材としての効果を発現させて推進管の押し込みを円滑に行うことができるとともに、推進到達後にはテールボイド内で固結して管路の安定化を図ることができる。こうして、施工を容易にすることができるとともに、テールボイドを安定に維持して管路地盤の崩落を防ぐことができ、大深度・高水圧下であっても滑材効果と裏込め効果とを得ることができる。
【0012】
本発明に係る硬化型滑材において、
前記Ａ液１０００Ｌに対する前記Ｂ液の配合量が３３～１００Ｌである場合において、塩化カルシウム、塩化マグネシウム及びその混合物からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とするゲル化促進剤が前記Ａ液に配合され、
前記ゲル化促進剤の前記Ａ液中の配合量が１～８ｋｇに設定されることが好ましい。
前記Ａ液１０００Ｌに対する前記Ｂ液の配合量が３３～１００Ｌである場合において、塩化カルシウム、塩化マグネシウム及びその混合物からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とするゲル化促進剤が前記Ａ液に配合され、
前記ゲル化促進剤の前記Ａ液中の配合量が１～８ｋｇに設定されることが好ましい。
【0013】
Ｂ液の配合量を増やすとゲルタイムは延びるが強度を向上させることができる一方、Ｂ液の配合量を減らすとゲルタイムは短縮するが強度を低下させてしまうことになる。ゲル化が遅延すると、テールボイドへの注入後の湧水等によって希釈されてしまうことになる。強度が不足すると、管路地盤の崩落を招く虞がある。本構成の硬化型滑材によれば、Ａ液１０００Ｌに対するＢ液の配合量が３３～１００Ｌである場合において、ゲル化促進剤のＡ液中の配合量を１～８ｋｇに設定し、Ｂ液の配合量とゲル化促進剤の配合量とのバランスを図ることにより、強度を向上させつつ、ゲルタイムを短縮することができ、テールボイドへの注入後の湧水等による希釈を抑制することができる。
【0014】
本発明に係る硬化型滑材において、
アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤及び高分子系界面活性剤からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とする起泡剤が前記Ａ液に配合され、
前記起泡剤の前記Ａ液中の配合量が０．２～０．４ｋｇに設定されることが好ましい。
アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤及び高分子系界面活性剤からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とする起泡剤が前記Ａ液に配合され、
前記起泡剤の前記Ａ液中の配合量が０．２～０．４ｋｇに設定されることが好ましい。
【0015】
本構成の硬化型滑材によれば、単位体積あたりの重量を低下させて軽量化を図ることで、上載荷重に伴う摩擦力を低減することができるとともに、流動性を向上させることができ、これによって施工をより容易にすることができる。また、助材によるブリーディング抑制機能とも相俟ってブリーディングをより効果的に抑制することができる。
【0016】
本発明に係る硬化型滑材において、
前記Ｂ液は、珪酸ナトリウム、ポリ塩化アルミニウム及びその混合物からなる群より選択される少なくとも一種を含む水溶液であることが好ましい。
前記Ｂ液は、珪酸ナトリウム、ポリ塩化アルミニウム及びその混合物からなる群より選択される少なくとも一種を含む水溶液であることが好ましい。
【0017】
本構成の硬化型滑材によれば、珪酸ナトリウム、ポリ塩化アルミニウム及びその混合物からなる群より選択される少なくとも一種を含む水溶液がＢ液として用いられるので、硬化材、助材、安定剤及び水を混合してなるＡ液を速やかにゲル化及び硬化させることができ、塑性強度を速やかに高めることができる。
【0018】
本発明に係る硬化型滑材において、
前記Ａ液と前記Ｂ液との混合によって液体から可塑状になるまでのゲルタイムが１５秒以内、前記Ａ液と前記Ｂ液との混合直後の粘性が１００ｄＰａ・ｓ以上、２８日後の一軸圧縮強度が２００～１０００ｋＮ／ｍ２であることが好ましい。
前記Ａ液と前記Ｂ液との混合によって液体から可塑状になるまでのゲルタイムが１５秒以内、前記Ａ液と前記Ｂ液との混合直後の粘性が１００ｄＰａ・ｓ以上、２８日後の一軸圧縮強度が２００～１０００ｋＮ／ｍ２であることが好ましい。
【0019】
本構成の硬化型滑材によれば、Ａ液とＢ液との混合によって液体から可塑状になるまでのゲルタイムが１５秒以内で、Ａ液とＢ液との混合直後の粘性が１００ｄＰａ・ｓ以上であり、しかも２８日後の一軸圧縮強度が２００～１０００ｋＮ／ｍ２であるので、テールボイドに充填後の当該硬化型滑材の流出、及び載荷土圧による圧密を抑止することができるとともに、管路地盤を安定的に保つことができ、施工後に裏込め材のような強度発現する材料での置換を行う工程が不要となる。
【0020】
次に、上記課題を解決するための本発明に係る推進工法の特徴構成は、
上記の硬化型滑材を用いた推進工法であって、
前記Ａ液を調製する工程と、
前記Ａ液と前記Ｂ液とを混合する工程と、
前記Ａ液と前記Ｂ液との混合液を、推進管と地山との間に生じるテールボイドに注入する工程と、
を包含することにある。
上記の硬化型滑材を用いた推進工法であって、
前記Ａ液を調製する工程と、
前記Ａ液と前記Ｂ液とを混合する工程と、
前記Ａ液と前記Ｂ液との混合液を、推進管と地山との間に生じるテールボイドに注入する工程と、
を包含することにある。
【0021】
本構成の推進工法によれば、硬化材、助材、安定剤及び水を混合して調製したＡ液と、塑強調整剤であるＢ液とを混合することで速やかにゲル化及び硬化を促進させることができ、塑性強度を速やかに高めることができる。これにより、テールボイドへの注入後に湧水による希釈を抑制することができる他、Ａ液とＢ液との混合比率によって一軸圧縮強度を制御することができる。従って、推進管の敷設進行中では滑材としての効果を発現させて推進管の押し込みを円滑に行うことができるとともに、推進到達後にはテールボイド内で固結して管路の安定化を図ることができる。こうして、施工を容易にすることができるとともに、テールボイドを安定的に維持して管路地盤の崩落を防ぐことができ、大深度・高水圧下であっても滑材効果と裏込め効果とを得ることができる。
【0022】
本発明に係る推進工法において、
前記推進管における前記地山との接触面の少なくとも一部に、前記地山との間の摩擦力を低減するための摩擦力低減剤を塗布する工程をさらに包含することが好ましい。
前記推進管における前記地山との接触面の少なくとも一部に、前記地山との間の摩擦力を低減するための摩擦力低減剤を塗布する工程をさらに包含することが好ましい。
【0023】
本構成の推進工法によれば、推進管における地山との接触面の少なくとも一部に、地山との間の摩擦力を低減するための摩擦力低減剤が塗布されるので、推進管と地山との間に生じる摩擦力をより低減することができ、推進管を地中に押し込む動作をより容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態では、大深度・高水圧下であっても滑材効果と裏込め効果とを発揮する硬化型滑材を用いた推進工法を例に挙げて説明する。ここで、「大深度」とは、地下室の建設のための利用が通常行われない深さ（地下４０ｍ以深）、又は建築物の基礎の設置のための利用が通常行われない深さ（支持地盤上面から１０ｍ以深）のうちの何れか深い方の深さの地下のことである。また、「高水圧」として想定される水圧の範囲は、３００～７００ｋＮ／ｍ２程度である。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることは意図しない。以下の説明において、特に断りのない限り、後述する硬化材、助材、起泡剤、安定剤及びゲル化促進剤の配合量は、後述するＡ液１０００Ｌに含まれる質量（ｋｇ）で表すこととする。
【0026】
＜推進工法の施工設備の概略構成＞
図１は、硬化型滑材注入式推進工法の施工設備の一例を示す模式図である。なお、図１において、施工設備を構成する各種機器については、理解容易化のために適宜誇張又は簡略化しており、実際の施工設備を構成する各種機器の大小関係や配置等を厳密に反映したものではない。
図１は、硬化型滑材注入式推進工法の施工設備の一例を示す模式図である。なお、図１において、施工設備を構成する各種機器については、理解容易化のために適宜誇張又は簡略化しており、実際の施工設備を構成する各種機器の大小関係や配置等を厳密に反映したものではない。
【0027】
図１において、推進工法が施工される推進工事区間の始点位置には、発進立坑１が造築され、終点位置には、到達立坑２が造築されている。発進立坑１には、推進用ジャッキ３と反力支圧板４とが設置されている。発進立坑１を出発点として管を埋設する位置の地中には、掘進機５が配されている。掘進機５の後方には、例えばヒューム管である通常の推進管１１と、所要の滑材注入孔を有する推進管１２（以下、「接続管１２」と称する。）とからなる推進管群１０が配されている。そして、掘進機５の先端に取り付けられた回転カッタ５ａで地中を掘削しながら前進し、掘進機５の後側に通常の推進管１１及び適当な間隔で介在される接続管１２を継ぎ足して、推進用ジャッキ３で推進管群１０を圧入・埋設し、これを繰り返すことによって目的とする地中管路が構築される。
【0028】
図１に示す推進工法においては、推進管群１０の外径を超える外径の回転カッタ５ａを備えた掘進機５によって掘削が行われる。このため、推進管群１０の外周と地山との間にはテールボイド１５が形成される。テールボイド１５には、推進管群１０の推進中における推進管群１０と地山との間の摩擦抵抗を減少させるために、滑材注入装置２０により、接続管１２に設けてある所要の滑材注入孔を通して硬化型滑材５０が注入される。
【0029】
＜滑材注入装置＞
滑材注入装置２０は、発進立坑１の周辺の地上に設置される装置本体２１と、推進管群１０の内部における滑材注入位置付近に配される混合器２２と、滑材注入孔を通して硬化型滑材を注入可能に接続管１２に装着される滑材注入ノズル２３とを備えている。
滑材注入装置２０は、発進立坑１の周辺の地上に設置される装置本体２１と、推進管群１０の内部における滑材注入位置付近に配される混合器２２と、滑材注入孔を通して硬化型滑材を注入可能に接続管１２に装着される滑材注入ノズル２３とを備えている。
【0030】
装置本体２１は、Ａ液を貯留するためのＡ液タンク２４と、Ｂ液を貯留するためのＢ液タンク２５と、Ａ液を混合器２２へと圧送するためのＡ液圧送ポンプ２６と、Ｂ液を混合器２２へと圧送するためのＢ液圧送ポンプ２７とを備えている。なお、装置本体２１は、図示される機器以外に、図示されない所要の圧力スイッチ、圧力センサ、流量計、バルブ等を備えている。
【0031】
図１におけるＡ部拡大図に示すように、混合器２２は、二液（Ａ液、Ｂ液）を混合するために設けられる。なお、図１のＡ部拡大図において、図の理解容易化のため、当該拡大図において図示される混合器２２に接続される配管のみ図示することとし、当該拡大図において図示されていない混合器２２に接続される配管については図示省略することとする。混合器２２は、流体流れの上流側から下流側に向かって順に配設される第一ポート部３１、第二ポート部３２及び所要の滑材吐出部３３を有している。第一ポート部３１とＡ液タンク２４とは、Ａ液圧送ポンプ２６を途中に介在した状態でＡ液供給配管３５によって接続されている。第二ポート部３２とＢ液タンク２５とは、Ｂ液圧送ポンプ２７を途中に介在した状態でＢ液供給配管３６によって接続されている。滑材吐出部３３と滑材注入ノズル２３とは、滑材供給配管３７よって接続されている。
【0032】
＜硬化型滑材＞
Ａ液タンク２４には、硬化材、助材及び安定剤、並びに必要に応じて起泡剤及びゲル化促進剤を含有する水溶液であるＡ液が貯留されている。一方、Ｂ液タンク２５には、塑性強度を高める塑強調整剤としてのＢ液が貯留されている。硬化型滑材５０は、Ａ液タンク２４からＡ液供給配管３５を介して供給されるＡ液と、Ｂ液タンク２５からＢ液供給配管３６を介して供給されるＢ液とを混合器２２で混合することによって調製される。硬化型滑材５０は、Ａ液とＢ液との混合により、ゲルタイム（液体から可塑状になるまでの時間）１５秒以内にゲル化し、１００ｄＰａ・ｓ以上の粘性を確保し、硬化工程を経て硬化した２８日後の一軸圧縮強度が２００～１０００ｋＮ／ｍ２となる。硬化型滑材５０は、硬化により十分な強度が出現されて周辺地盤を支えることができる。硬化型滑材５０の目標性状を表１に示す。
Ａ液タンク２４には、硬化材、助材及び安定剤、並びに必要に応じて起泡剤及びゲル化促進剤を含有する水溶液であるＡ液が貯留されている。一方、Ｂ液タンク２５には、塑性強度を高める塑強調整剤としてのＢ液が貯留されている。硬化型滑材５０は、Ａ液タンク２４からＡ液供給配管３５を介して供給されるＡ液と、Ｂ液タンク２５からＢ液供給配管３６を介して供給されるＢ液とを混合器２２で混合することによって調製される。硬化型滑材５０は、Ａ液とＢ液との混合により、ゲルタイム（液体から可塑状になるまでの時間）１５秒以内にゲル化し、１００ｄＰａ・ｓ以上の粘性を確保し、硬化工程を経て硬化した２８日後の一軸圧縮強度が２００～１０００ｋＮ／ｍ２となる。硬化型滑材５０は、硬化により十分な強度が出現されて周辺地盤を支えることができる。硬化型滑材５０の目標性状を表１に示す。
【0033】
【表1】
【0034】
＜硬化材＞
硬化型滑材５０において、硬化材は、滑材の硬化を促進し、強度発現させる目的で使用される。硬化材としては、例えば、普通セメント、高炉セメント、早強セメント等のセメント、及び／又は、セメントに高炉スラグや石膏、消石灰等を混合して作られたセメント系固化材を主成分とするものが挙げられる。ここで、セメント及び／又はセメント系固化材を主成分とするとは、硬化材の質量を１００質量％としたとき、セメント及び／又はセメント系固化材の質量が８０質量％以上であり、より好ましくは９０質量％以上であり、最も好ましく９５質量％以上である、とすることである。上限としては、特に制限はなく、１００質量％であってもよい。なお、硬化材として、セメント及びセメント系固化材と同様に水に懸濁した際に、硬化反応を示す性質を持つものであってもよい。硬化材の配合量は、１００～２００ｋｇであり、好ましくは１２５～１７５ｋｇである。１００～２００ｋｇの範囲であれば、Ｂ液添加比率に応じて自由な強度設定が可能である。
硬化型滑材５０において、硬化材は、滑材の硬化を促進し、強度発現させる目的で使用される。硬化材としては、例えば、普通セメント、高炉セメント、早強セメント等のセメント、及び／又は、セメントに高炉スラグや石膏、消石灰等を混合して作られたセメント系固化材を主成分とするものが挙げられる。ここで、セメント及び／又はセメント系固化材を主成分とするとは、硬化材の質量を１００質量％としたとき、セメント及び／又はセメント系固化材の質量が８０質量％以上であり、より好ましくは９０質量％以上であり、最も好ましく９５質量％以上である、とすることである。上限としては、特に制限はなく、１００質量％であってもよい。なお、硬化材として、セメント及びセメント系固化材と同様に水に懸濁した際に、硬化反応を示す性質を持つものであってもよい。硬化材の配合量は、１００～２００ｋｇであり、好ましくは１２５～１７５ｋｇである。１００～２００ｋｇの範囲であれば、Ｂ液添加比率に応じて自由な強度設定が可能である。
【0035】
＜助材＞
硬化型滑材５０において、助材は、水に懸濁した際に膨潤し粘稠性を示すものであり、ブリーディングや材料分離を抑制する目的で使用される。助材は、モンモリロナイト、バイデライト及びサポナイトからなる群より選択される少なくとも一種のスメクタイト系粘土鉱物を主成分とするものである。ここで、スメクタイト系粘土鉱物を主成分とするとは、上記硬化材における主成分の定義と同様で、助材の質量を１００質量％としたとき、スメクタイト系粘土鉱物の質量が８０質量％以上であり、より好ましくは９０質量％以上であり、最も好ましく９５質量％以上である、とすることである。上限としては、特に制限はなく、１００質量％であってもよい。助材の配合量は、６０～１００ｋｇであり、好ましくは７０～９０ｋｇである。
硬化型滑材５０において、助材は、水に懸濁した際に膨潤し粘稠性を示すものであり、ブリーディングや材料分離を抑制する目的で使用される。助材は、モンモリロナイト、バイデライト及びサポナイトからなる群より選択される少なくとも一種のスメクタイト系粘土鉱物を主成分とするものである。ここで、スメクタイト系粘土鉱物を主成分とするとは、上記硬化材における主成分の定義と同様で、助材の質量を１００質量％としたとき、スメクタイト系粘土鉱物の質量が８０質量％以上であり、より好ましくは９０質量％以上であり、最も好ましく９５質量％以上である、とすることである。上限としては、特に制限はなく、１００質量％であってもよい。助材の配合量は、６０～１００ｋｇであり、好ましくは７０～９０ｋｇである。
【0036】
＜安定剤＞
硬化型滑材５０において、安定剤は、Ａ液の流動性を確保し、凝結・硬化を遅延させる目的で使用される。安定剤は、酸化亜鉛、珪フッ化塩、ホウ砂、糖類又はその誘導体、リグニンスルホン酸塩及びオキシカルボン酸塩からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とするものである。ここで、当該群より選択される少なくとも一種を主成分とするとは、上記硬化材における主成分の定義と同様で、安定剤の質量を１００質量％としたとき、当該群より選択される少なくとも一種の質量が８０質量％以上であり、より好ましくは９０質量％以上であり、最も好ましく９５質量％以上である、とすることである。上限としては、特に制限はなく、１００質量％であってもよい。また、安定剤としては、塑強調整剤（Ｂ液）の添加・混合による凝結・硬化を阻害しないものが使用される。安定剤の配合量は、１．０～２０．０ｋｇであり、好ましくは１．５～３．０ｋｇであり、より好ましくは２．０～２．５ｋｇである。
硬化型滑材５０において、安定剤は、Ａ液の流動性を確保し、凝結・硬化を遅延させる目的で使用される。安定剤は、酸化亜鉛、珪フッ化塩、ホウ砂、糖類又はその誘導体、リグニンスルホン酸塩及びオキシカルボン酸塩からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とするものである。ここで、当該群より選択される少なくとも一種を主成分とするとは、上記硬化材における主成分の定義と同様で、安定剤の質量を１００質量％としたとき、当該群より選択される少なくとも一種の質量が８０質量％以上であり、より好ましくは９０質量％以上であり、最も好ましく９５質量％以上である、とすることである。上限としては、特に制限はなく、１００質量％であってもよい。また、安定剤としては、塑強調整剤（Ｂ液）の添加・混合による凝結・硬化を阻害しないものが使用される。安定剤の配合量は、１．０～２０．０ｋｇであり、好ましくは１．５～３．０ｋｇであり、より好ましくは２．０～２．５ｋｇである。
【0037】
＜塑強調整剤＞
硬化型滑材５０において、塑強調整剤（Ｂ液）は、Ａ液と混合することで任意にゲル化・硬化を制御することを目的で使用される。塑強調整剤は、珪酸ナトリウム、ポリ塩化アルミニウム及びその混合物からなる群より選択される少なくとも一種を含む水溶液である。より具体的には、塑強調整剤として、ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏで表されるモル比で３～４の範囲にある珪酸ナトリウムの濃度が３０～４０％である珪酸ナトリウムの水溶液（水ガラス）や、ポリ塩化アルミニウムの濃度が１０～１６％であるポリ塩化アルミニウムの水溶液が挙げられる。Ａ液１０００Ｌに対する塑強調整剤の配合量は、２０～１００Ｌであり、好ましくは３３～７５Ｌである。
硬化型滑材５０において、塑強調整剤（Ｂ液）は、Ａ液と混合することで任意にゲル化・硬化を制御することを目的で使用される。塑強調整剤は、珪酸ナトリウム、ポリ塩化アルミニウム及びその混合物からなる群より選択される少なくとも一種を含む水溶液である。より具体的には、塑強調整剤として、ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏで表されるモル比で３～４の範囲にある珪酸ナトリウムの濃度が３０～４０％である珪酸ナトリウムの水溶液（水ガラス）や、ポリ塩化アルミニウムの濃度が１０～１６％であるポリ塩化アルミニウムの水溶液が挙げられる。Ａ液１０００Ｌに対する塑強調整剤の配合量は、２０～１００Ｌであり、好ましくは３３～７５Ｌである。
【0038】
＜ゲル化促進剤＞
硬化型滑材５０において、ゲル化促進剤は、塑強調整剤と混合した際のゲルタイムを短縮する目的で使用される。ゲル化促進剤は、塩化カルシウム、塩化マグネシウム及びその混合物からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とする。ここで、当該群より選択される少なくとも一種を主成分とするとは、上記硬化材における主成分の定義と同様で、ゲル化促進剤の質量を１００質量％としたとき、当該群より選択される少なくとも一種の質量が８０質量％以上であり、より好ましくは９０質量％以上であり、最も好ましく９５質量％以上である、とすることである。上限としては、特に制限はなく、１００質量％であってもよい。ゲル化促進剤の配合量は、Ａ液１０００Ｌに対するＢ液の配合量が３３～１００Ｌである場合において、好ましくは１～８ｋｇであり、施工中のテールボイド内の地下水の状況や、地盤の間隙への流出の有無を判断しながら、添加量を適宜増減する。
硬化型滑材５０において、ゲル化促進剤は、塑強調整剤と混合した際のゲルタイムを短縮する目的で使用される。ゲル化促進剤は、塩化カルシウム、塩化マグネシウム及びその混合物からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とする。ここで、当該群より選択される少なくとも一種を主成分とするとは、上記硬化材における主成分の定義と同様で、ゲル化促進剤の質量を１００質量％としたとき、当該群より選択される少なくとも一種の質量が８０質量％以上であり、より好ましくは９０質量％以上であり、最も好ましく９５質量％以上である、とすることである。上限としては、特に制限はなく、１００質量％であってもよい。ゲル化促進剤の配合量は、Ａ液１０００Ｌに対するＢ液の配合量が３３～１００Ｌである場合において、好ましくは１～８ｋｇであり、施工中のテールボイド内の地下水の状況や、地盤の間隙への流出の有無を判断しながら、添加量を適宜増減する。
【0039】
＜起泡剤＞
硬化型滑材５０において、起泡剤は、Ａ液の単位体積重量の低減、及び流動性の制御を目的として使用される。起泡剤は、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤及び高分子系界面活性剤からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とするものである。ここで、当該群より選択される少なくとも一種を主成分とするとは、上記硬化材における主成分の定義と同様で、起泡剤の質量を１００質量％としたとき、当該群より選択される少なくとも一種の質量が８０質量％以上であり、より好ましくは９０質量％以上であり、最も好ましく９５質量％以上である、とすることである。上限としては、特に制限はなく、１００質量％であってもよい。起泡剤の配合量は、好ましくは０．２～０．４ｋｇであり、より好ましくは０．２５～０．３５ｋｇである。
硬化型滑材５０において、起泡剤は、Ａ液の単位体積重量の低減、及び流動性の制御を目的として使用される。起泡剤は、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤及び高分子系界面活性剤からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とするものである。ここで、当該群より選択される少なくとも一種を主成分とするとは、上記硬化材における主成分の定義と同様で、起泡剤の質量を１００質量％としたとき、当該群より選択される少なくとも一種の質量が８０質量％以上であり、より好ましくは９０質量％以上であり、最も好ましく９５質量％以上である、とすることである。上限としては、特に制限はなく、１００質量％であってもよい。起泡剤の配合量は、好ましくは０．２～０．４ｋｇであり、より好ましくは０．２５～０．３５ｋｇである。
【0040】
＜硬化型滑材を用いた推進工法＞
図１に示すように、上記硬化型滑材５０を用いた推進工法においては、掘進機５の先端に取り付けられた回転カッタ５ａで地中を掘削しながら前進し、掘進機５の後側に適宜に接続管１２を介在させつつ推進管１１を継ぎ足し、推進管１１及び接続管１２からなる推進管群１０を推進用ジャッキ３で圧入・埋設し、地中に継ぎ足された推進管１１及び接続管１２よりなる推進管群１０によって目的とする地中管路を築造するようにされている。
図１に示すように、上記硬化型滑材５０を用いた推進工法においては、掘進機５の先端に取り付けられた回転カッタ５ａで地中を掘削しながら前進し、掘進機５の後側に適宜に接続管１２を介在させつつ推進管１１を継ぎ足し、推進管１１及び接続管１２からなる推進管群１０を推進用ジャッキ３で圧入・埋設し、地中に継ぎ足された推進管１１及び接続管１２よりなる推進管群１０によって目的とする地中管路を築造するようにされている。
【0041】
上記のような推進工法では、推進管群１０の外径を超える外径の回転カッタ５ａを備えた掘進機５によって掘削が行われる。このため、推進管群１０の外周と地山との間にはテールボイド１５が形成される。テールボイド１５には、推進管群１０の推進工程期間中では滑材として機能し、推進管群１０の推進完了後では固結材として機能する硬化型滑材５０が注入される。
【0042】
テールボイド１５への硬化型滑材５０の注入は、硬化材、助材、安定剤、並びに必要に応じてゲル化促進剤及び起泡剤を混合してＡ液を調製するＡ液調製工程と、Ａ液と塑強調整剤であるＢ液とを混合する二液混合工程と、Ａ液とＢ液との混合液（硬化型滑材５０）をテールボイド１５に注入する滑材注入工程とを経て行われる。
【0043】
推進工法においては、必要に応じて、推進管群１０における地山との接触面の少なくとも一部に、地山との間の摩擦力を低減するための摩擦力低減剤を塗布する減摩剤塗布工程を行うことが好ましい。これにより、推進管群１０を推進用ジャッキ３で地中に押し込む際に、推進管群１０と地山との間の摩擦力を硬化型滑材５０との相乗効果によってより低減することができるため、推進管群１０の押込動作をより円滑に行うことができる。
【0044】
＜摩擦力低減剤＞
減摩剤塗布工程において用いられる摩擦力低減剤としては、例えば、エポキシ樹脂や、シリコーン樹脂等を用いることができる。
減摩剤塗布工程において用いられる摩擦力低減剤としては、例えば、エポキシ樹脂や、シリコーン樹脂等を用いることができる。
【0045】
以上、本発明の硬化型滑材、及び推進工法について、一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【実施例0046】
以下、本発明の硬化型滑材、及び推進工法の実施例について説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。
【0047】
以下の実施例１～１３及び比較例２～２３を調製するにあたって用いた硬化材、助材、起泡剤、安定剤、ゲル化促進剤及び塑強調整剤の製造会社及び製品名は以下の通りである。
硬化材：（株）タック、「タックメント」
助材 ：（株）タック、「ＴＡＣ－βＩＩ」
起泡剤：（株）タック、「ＴＡＣ－２ｃ」
安定剤：（株）タック、「ＴＡＣ－Ｒｅ」
ゲル化促進剤：（株）タック、「ＴＡＣゲル」
塑強調整剤 ：（株）タック、「ＴＡＣ－３Ｇ」
硬化材：（株）タック、「タックメント」
助材 ：（株）タック、「ＴＡＣ－βＩＩ」
起泡剤：（株）タック、「ＴＡＣ－２ｃ」
安定剤：（株）タック、「ＴＡＣ－Ｒｅ」
ゲル化促進剤：（株）タック、「ＴＡＣゲル」
塑強調整剤 ：（株）タック、「ＴＡＣ－３Ｇ」
【0048】
＜実施例＞
下記の表２に示す配合量にて実施例１～１３の硬化型滑材を調製した。
下記の表２に示す配合量にて実施例１～１３の硬化型滑材を調製した。
【0049】
【表2】
【0050】
＜比較例１＞
本発明の硬化型滑材に対する比較例１として、下記の表３に示す配合量にて従来型の二液固結型滑材を調製した。
本発明の硬化型滑材に対する比較例１として、下記の表３に示す配合量にて従来型の二液固結型滑材を調製した。
【0051】
【表3】
【0052】
＜比較例２～２３＞
下記の表４に示す配合量にて比較例２～２３の硬化型滑材を調製した。
下記の表４に示す配合量にて比較例２～２３の硬化型滑材を調製した。
【0053】
【表4】
【0054】
＜ゲルタイムの測定＞
実施例１～１３及び比較例１～２３についてゲルタイムを測定した。ゲルタイムは、Ｂ液をＡ液に投入し、直ちにハンドミキサを用いて混合し計時する方法で測定した。測定結果を以下の表５及び６に示す。
実施例１～１３及び比較例１～２３についてゲルタイムを測定した。ゲルタイムは、Ｂ液をＡ液に投入し、直ちにハンドミキサを用いて混合し計時する方法で測定した。測定結果を以下の表５及び６に示す。
【0055】
【表5】
【0056】
【表6】
【0057】
表５に示すように、実施例１～１３は、ゲルタイムが１５秒以内となっており、表１に示す硬化型滑材の目標性状を満足している。これに対し、表６に示すように、比較例１，１２，１３，１５～１７はゲルタイムが１５秒を超えており、硬化型滑材の目標性状を満足していない。ゲルタイムは、硬化材の配合量が少ない場合、あるいは塑強調整剤の配合量が多い場合に、目標性状を満足しない傾向がある。よって、硬化材及び塑強調整剤の配合量に応じた適切なゲル化促進剤配合量を見い出す必要がある。例えば、実施例６及び比較例１２は何れも、硬化材が１５０ｋｇで、塑強調整剤が５０Ｌであり、実施例６と比較例１２とでは硬化材及び塑強調整剤の配合量が同じであるが、ゲル化促進剤が無添加の比較例１２のゲルタイムが２０秒であるのに対し、ゲル化促進剤３ｋｇを添加した実施例６のゲルタイムが１０秒となっており、実施例６は比較例１２の２分の１までゲルタイムが短縮されていることが分かる。同様に、実施例８及び比較例１５は何れも、硬化材が１５０ｋｇ、塑強調整剤が７５Ｌであり、実施例８と比較例１５とでは硬化材及び塑強調整剤の配合量が同じであるが、ゲル化促進剤無添加の比較例１５のゲルタイムが４３秒であるのに対し、ゲル化促進剤６ｋｇを添加した実施例８のゲルタイムが１１秒となっており、実施例８は比較例１５の約４分の１程度にまでゲルタイムが短縮されていることが分かる。
【0058】
＜粘性の測定＞
実施例１～１３及び比較例１～２３について、Ａ液及びＢ液の混合直後、１時間後、６時間後、１２時間後の粘性を測定した。粘性の測定には、リオン株式会社製ＶＴ－０４Ｆの１番ローターを使用した。測定結果を以下の表７及び８に示す。なお、粘性の目安は、清水が０．０１ｄＰａ・ｓ、気泡が５ｄＰａ・ｓ、ジャムが６０ｄＰａ・ｓ、チューブグリスが３００ｄＰａ・ｓ程度である。
実施例１～１３及び比較例１～２３について、Ａ液及びＢ液の混合直後、１時間後、６時間後、１２時間後の粘性を測定した。粘性の測定には、リオン株式会社製ＶＴ－０４Ｆの１番ローターを使用した。測定結果を以下の表７及び８に示す。なお、粘性の目安は、清水が０．０１ｄＰａ・ｓ、気泡が５ｄＰａ・ｓ、ジャムが６０ｄＰａ・ｓ、チューブグリスが３００ｄＰａ・ｓ程度である。
【0059】
【表7】
【0060】
【表8】
【0061】
表７に示すように、実施例１～１３はＡ液とＢ液との混合直後の粘性が１００ｄＰａ・ｓ以上となっており、表１に示す硬化型滑材の目標性状を満足している。これに対し、表８に示すように、比較例２～７、９～１１，１４，１９はＡ液とＢ液との混合直後の粘性が１００ｄＰａ・ｓ未満となっており、硬化型滑材の目標性状を満足していない。粘性は、硬化材の配合量及び塑強調整剤の配合量が少ない場合に、目標性状を満足しない傾向がある。よって、必要強度に応じた適切な配合を選定する必要がある。例えば、表２に示す実施例において、硬化材１００ｋｇの配合を基準とした場合、硬化型滑材の目標性状を満足するのは、実施例１のみの１ケースであり、硬化材２００ｋｇの配合を基準とした場合、硬化型滑材の目標性状を満足するのは、実施例１３のみの１ケースである。これに対し、硬化材１２５ｋｇの配合を基準とした場合、硬化型滑材の目標性状を満足するのは、実施例２及び３の２ケースであり、硬化材１７５ｋｇの配合を基準とした場合、硬化型滑材の目標性状を満足するのは、実施例１１及び１２の２ケースであり、硬化材１２５ｋｇ又は１７５ｋｇの配合を基準とした場合は２ケースから選定可能である。さらに、硬化材１５０ｋｇの配合を基準とした場合、硬化型滑材の目標性状を満足するのは、実施例４～１０の７ケースであり、７ケースから選定可能な自由度が高く比較的容易に調製できる配合を見出すことができる。
【0062】
＜一軸圧縮強度の測定＞
実施例１～１３及び比較例１～２３について、ＪＩＳ Ａ １２１６「土の一軸圧縮試験」に従って、一軸圧縮強度を測定した。測定結果を以下の表９及び１０に示す。
実施例１～１３及び比較例１～２３について、ＪＩＳ Ａ １２１６「土の一軸圧縮試験」に従って、一軸圧縮強度を測定した。測定結果を以下の表９及び１０に示す。
【0063】
【表9】
【0064】
【表10】
【0065】
表９に示すように、実施例１～１３は２８日後の一軸圧縮強度が２００～１０００ｋＮ／ｍ２の範囲であり、表１に示す硬化型滑材の目標性状を満足している。これに対し、表１０に示すように、比較例１～１１，１９は２８日後の一軸圧縮強度が２００ｋＮ／ｍ２未満、比較例１８，２０～２３は、１０００ｋＮ／ｍ２を超えており、硬化型滑材の目標性状を満足していない。強度は、硬化材の配合量と塑強調整剤の配合量の適度なバランスで決定されるため、必要強度に応じた適切な配合を選定する必要がある。例えば、実施例５，８～１０，１２，１３は、１日強度で目標性状２００ｋＮ／ｍ２以上を満足しており、重要構造物近接施工等における有効な配合である。また、実施例７，９，１０、比較例１０，１１，１４は、Ａ液の凝結・硬化を遅延させる安定剤を通常の５～１０倍加えたケースであるが、安定剤を増やしてもゲルタイムはそれほど変化しないので（表５及び６参照）、安定剤の増量によって適度な粘性と強度を調整でき、地盤の性状や滑材注入装置２０（図１参照）の性能に応じて種々のバリエーションを増やすことができる。なお、掘進機５等の故障により推進工法の施工を中止しなければならないなどのトラブル時において、安定剤の増量によってＡ液の凝結・硬化を遅延させることにより、Ａ液の廃棄を回避することができる。
【0066】
＜沈下量測定試験＞
塑強調整剤の配合量の調整で強度設定が容易な実施例４，６，８及び比較例１について、圧密試験を行った。本試験は、試験容器（φ５０ｍｍ×Ｈ５５ｍｍ）の下部に各種硬化型滑材試料を２５ｍｍ、上部に地山を想定した模擬砂（γ＝１９．０３ｋＮ／ｍ３、含水比１２．５％）を２５ｍｍ、合計５０ｍｍの高さに敷きならし、その上部より、載荷治具（φ４９．７ｍｍ）を用いて、鉛直土圧を想定した３５０ｋＮ／ｍ２の載荷を４８時間まで連続して実施し、硬化型滑材の沈下量を測定することにより行われる。また、載荷後の硬化型滑材の高さを硬化型滑材の初期高さ２５ｍｍで除した値より、硬化型滑材の残存率を算出した。測定結果及び残存率を以下の表１１に示す。
塑強調整剤の配合量の調整で強度設定が容易な実施例４，６，８及び比較例１について、圧密試験を行った。本試験は、試験容器（φ５０ｍｍ×Ｈ５５ｍｍ）の下部に各種硬化型滑材試料を２５ｍｍ、上部に地山を想定した模擬砂（γ＝１９．０３ｋＮ／ｍ３、含水比１２．５％）を２５ｍｍ、合計５０ｍｍの高さに敷きならし、その上部より、載荷治具（φ４９．７ｍｍ）を用いて、鉛直土圧を想定した３５０ｋＮ／ｍ２の載荷を４８時間まで連続して実施し、硬化型滑材の沈下量を測定することにより行われる。また、載荷後の硬化型滑材の高さを硬化型滑材の初期高さ２５ｍｍで除した値より、硬化型滑材の残存率を算出した。測定結果及び残存率を以下の表１１に示す。
【0067】
【表11】
【0068】
表１１に示すように、実施例４，６，８は、４８時間後においても１０％未満の沈下で留まり、表１に示す硬化型滑材の目標性状（残存率５０％以上）を十分に満足しており、圧密に対する抵抗性が高く、自立性に優れていることが分かる。これに対し、比較例１は、載荷の時間経過により沈下が進行し、４８時間後には残存率が５０％程度にまで圧密された。表１に示す硬化型滑材の目標性状（残存率５０％以上）を一応満足しているものの、１時間後において残存率が６７％程度にまで急激に圧密されており、土砂の間隙から滑材が流出したり、上方からの載荷土圧によって硬化型滑材が圧密されたりするなどして、使用初期の段階において硬化型滑材本来の機能を発揮しない虞がある。
【0069】
＜ろ水量測定試験＞
塑強調整剤の配合量の調整で強度設定が容易な実施例４，６，８及び比較例１について、ろ水量測定試験を行って地山保持性能の指標である残存率を算出した。かかる残存率は、ＡＰＩろ過試験機シリンダー内に、地山想定の模擬砂（γ＝１９．０３ｋＮ／ｍ３、含水比１２．５％）を１５０ｍＬ相当、上部に硬化型滑材試料を１５０ｍＬ相当、計３００ｍＬを敷き詰め、シリンダー上部より４３０ｋＮ／ｍ２の空気圧にて加圧して、ろ過水量を測定し、測定されたろ過水量を滑材試料初期値１５０ｍＬで除することで算出したものである。残存率の結果を表１２に示す。
塑強調整剤の配合量の調整で強度設定が容易な実施例４，６，８及び比較例１について、ろ水量測定試験を行って地山保持性能の指標である残存率を算出した。かかる残存率は、ＡＰＩろ過試験機シリンダー内に、地山想定の模擬砂（γ＝１９．０３ｋＮ／ｍ３、含水比１２．５％）を１５０ｍＬ相当、上部に硬化型滑材試料を１５０ｍＬ相当、計３００ｍＬを敷き詰め、シリンダー上部より４３０ｋＮ／ｍ２の空気圧にて加圧して、ろ過水量を測定し、測定されたろ過水量を滑材試料初期値１５０ｍＬで除することで算出したものである。残存率の結果を表１２に示す。
【0070】
【表12】
【0071】
表１２に示すように、実施例４，６，８は、加圧６０分後においても、残存率６５％以上を示しており、表１に示す硬化型滑材の目標性状（残存率５０％以上）を十分に満足しており、圧力に対する抵抗性に優れていることが分かった。これに対し、比較例１は、加圧６０分後において、残存率３３％までに減少した。先の圧密試験の結果と同様に、比較例１は圧力に対し脆弱であることが分かった。
【0072】
＜長期浸漬試験＞
塑強調整剤の配合量の調整で強度設定が容易な実施例４，６，８及び比較例１について、長期浸漬試験を行った。本試験は、φ５０ｍｍ×Ｈ１００ｍｍの硬化型滑材供試体を、清水中及び海水中に浸漬した際の外観性状の変化を２８日後まで観察し、清水中及び海水中の安定性を比較するものである。試験結果を表１３に示す。
塑強調整剤の配合量の調整で強度設定が容易な実施例４，６，８及び比較例１について、長期浸漬試験を行った。本試験は、φ５０ｍｍ×Ｈ１００ｍｍの硬化型滑材供試体を、清水中及び海水中に浸漬した際の外観性状の変化を２８日後まで観察し、清水中及び海水中の安定性を比較するものである。試験結果を表１３に示す。
【0073】
【表13】
【0074】
表１３に示すように、実施例４，６，８は、浸漬２８日後まで供試体に変状は無く、清水中及び海水中の安定性が優れていることが分かった。これに対し、比較例１は、浸漬７日後より供試体の一部の欠損が見られ、浸漬２１日後には供試体の断裂が見られた。特に海水中に浸漬したものでは、浸漬２８日後に細かい欠片にまで崩壊しており、水中、特に海水中の安定性が低いことが分かった。
【0075】
＜摩擦特性試験＞
実施例１～１３のうち、２８日後の一軸圧縮強度が最も大きい実施例８（８２６ｋＮ／ｍ２）について、摩擦特性試験を行った。本発明では、鉛直応力が大きい条件で滑材効果を確認するために、ジオシンセティックス（土木・建築用途に用いられる繊維・高分子系資材）摩擦特性評価用の大型一面せん断試験機（せん断面積Ａ＝０．３４５ｍ×０．４９０ｍ＝０．１６９ｍ２）を用いた。試験方法は、公益社団法人地盤工学会基準（土とジオシンセティックスの一面せん断試験方法（ＪＧＳ ０９４１）」に準じて行った。鉛直応力は５０ｋＰａ、１５０ｋＰａ、３５０ｋＰａの３ケース、摩擦面は、鋼板及びコンクリート板を使用し、それぞれ摩擦力低減剤塗布有無の４ケース、合計１２ケースにて実施した。本試験結果に基づく、静止摩擦係数を表１４に示す。
実施例１～１３のうち、２８日後の一軸圧縮強度が最も大きい実施例８（８２６ｋＮ／ｍ２）について、摩擦特性試験を行った。本発明では、鉛直応力が大きい条件で滑材効果を確認するために、ジオシンセティックス（土木・建築用途に用いられる繊維・高分子系資材）摩擦特性評価用の大型一面せん断試験機（せん断面積Ａ＝０．３４５ｍ×０．４９０ｍ＝０．１６９ｍ２）を用いた。試験方法は、公益社団法人地盤工学会基準（土とジオシンセティックスの一面せん断試験方法（ＪＧＳ ０９４１）」に準じて行った。鉛直応力は５０ｋＰａ、１５０ｋＰａ、３５０ｋＰａの３ケース、摩擦面は、鋼板及びコンクリート板を使用し、それぞれ摩擦力低減剤塗布有無の４ケース、合計１２ケースにて実施した。本試験結果に基づく、静止摩擦係数を表１４に示す。
【0076】
【表14】
【0077】
表１４に示すように、摩擦力低減剤の塗布の有無にかかわらず、静止摩擦係数は０．２程度以下である。また、摩擦力低減剤の塗布により、静止摩擦係数は半分程度まで低減でき、高圧下で有効なことが見い出せた。
【0078】
本発明の硬化型滑材において、初期強度及びゲルタイムは、塑強調整剤として使用される珪酸ナトリウム含有水溶液における珪酸ナトリウムの添加量、濃度、モル比、Ａ液に対する混合比率によって、表１５に示すように変化する。
【0079】
【表15】
【0080】
珪酸ナトリウムの種類としては、例えば、１号～５号珪酸ナトリウムを挙げることができ、その配合を表１６に示す。
【0081】
【表16】
【0082】
＜塑強調整剤の濃度、モル比が性能に与える影響の試験＞
実施例１～１３のうち、２８日後の一軸圧縮強度が最も大きい実施例８（８２６ｋＮ／ｍ２）において、塑強調整剤として使用される珪酸ナトリウム含有水溶液における珪酸ナトリウムの濃度、モル比を種々に変化させて、硬化型滑材の性状に与える影響について試験した（実施例８－１～８－９、比較例８－１０～８－１２）。その結果を表１７（実施例８－１～８－９）及び表１８（比較例８－１０～８－１２）に示す。なお、本試験においては、表１６に示す１号～５号珪酸ナトリウムのうち、３号珪酸ナトリウム（モル比ｎ＝３．２、比重ρ＝１．４０）、５号珪酸ナトリウム（モル比ｎ＝３．７、比重ρ＝１．３２）、４号珪酸ナトリウム（モル比ｎ＝４．０、比重ρ＝１．２８）を用いた。
実施例１～１３のうち、２８日後の一軸圧縮強度が最も大きい実施例８（８２６ｋＮ／ｍ２）において、塑強調整剤として使用される珪酸ナトリウム含有水溶液における珪酸ナトリウムの濃度、モル比を種々に変化させて、硬化型滑材の性状に与える影響について試験した（実施例８－１～８－９、比較例８－１０～８－１２）。その結果を表１７（実施例８－１～８－９）及び表１８（比較例８－１０～８－１２）に示す。なお、本試験においては、表１６に示す１号～５号珪酸ナトリウムのうち、３号珪酸ナトリウム（モル比ｎ＝３．２、比重ρ＝１．４０）、５号珪酸ナトリウム（モル比ｎ＝３．７、比重ρ＝１．３２）、４号珪酸ナトリウム（モル比ｎ＝４．０、比重ρ＝１．２８）を用いた。
【0083】
【表17】
【0084】
【表18】
【0085】
【産業上の利用可能性】
【0086】
本発明の硬化型滑材、及び推進工法は、大深度・高水圧下において推進管と地山との間の摩擦力を低減し、且つテールボイドを安定に維持して管路地盤の崩落を防ぐ用途において利用可能である。
【符号の説明】
【0087】
１１，１２ 推進管
１５ テールボイド
５０ 硬化型滑材
１５ テールボイド
５０ 硬化型滑材
【図1】
【図2】