JP2004263069A - Plastic grout material, and method and system for injecting the same - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
トンネル工事などで、空隙充填剤として利用される裏込め注入材および裏込め注入工法、裏込め注入システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
可塑状グラウト材とは、可塑状固結状態を長時間保持し、空洞部へ限定注入を行なう物をいう。このグラウトの初期では可塑状態であるため、圧力を加えなければ流動性を生じないが、圧力を加えると容易に流動性を生じる。そのため空洞部外の隙間や砂地盤等の透水のある地盤への逸脱が無く、部分限定注入が可能となる。注入後、次第に固結し、所定の強度となる。
【０００３】
これら可塑状グラウト材は、たとえばシールド工法の裏込材として使用される。シールド工法ではシールドマシンで掘削し、その内側でセグメントを組み立てて掘進する。そのため、セグメントと地山との間に隙間が生じる。この隙間を充填するために、上記可塑状グラウト材が注入される。この現在主流となっているこの可塑状グラウト材は、セメントスラリーおよび水ガラスを使用した２液性の注入材が用いられる。これらを別々に注入箇所まで圧送し、直前で混合、注入する１．５ショットという方法がとられている。（例えば、特許文献１、２参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５８−３７０８０号公報
【特許文献２】
特開昭５９−４９２８１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
２液性のグラウト注入材は、例えばシールドトンネルの、スラリーミキサーによりセメント、増粘剤、安定剤および水を混合しセメントスラリー（以下「Ａ液」という場合もある）を作製する。このセメントスラリーと水ガラス（以下「Ｂ液」という場合もある）をそれぞれ圧送ポンプで注入箇所まで圧送し、注入箇所直前で混合、可塑状グラウト注入を行なう。
【０００６】
前記材料を用いるグラウト注入工法では、現場地上施設で前記セメントスラリーの作製および圧送を行なう。この場合、現場地上施設として、固化材サイロ、ベントナイトサイロ、安定剤サイロ、水ガラスサイロおよびミキサー、ポンプ等の設備が必要となる。現在の過密化した都市部の工事では、用地の確保が難しく、より省面積化した工法が必要となってきた。
【０００７】
そこで本発明は、長期間に亘って良好な流動性と品質を維持でき、従って長期保存可能、長距離運搬可能なグラウト材を提供すると共に、該グラウト材を使用する施工現場の省面積化が図れるグラウト注入工法及びグラウト注入システムの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的を達成するため、本発明者らは種々研究の結果、長期間保存可能なセメントスラリーを開発し、該セメントスラリーを施工現場まで運搬し、これに適量の水を加え流動性を付与し、水ガラスとともに充填を行なうことで固化材サイロ、ベントナイトサイロ、安定剤サイロがいらず、また施工現場で発生した建設汚泥の再利用が可能となり、かつ施工性が容易となることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち本発明の可塑状グラウト材は、セメントスラリーおよび水ガラスを使用する２液性のグラウト材において、前記セメントスラリーとしてセメント、増粘剤、安定剤及び水を主成分とする密度１．２〜１．５ｇ／ｃｍ３に調整したスラリーと、適量の水と、水ガラスを主成分とする急結材を混合する。（請求項１）
【００１０】
また、前記安定剤がフルクトースを主成分とし、セメントに対して０．５〜５重量％混合する。（請求項２）
【００１１】
また、本発明の可塑状グラウト注入工法は、セメントスラリー及び水ガラスを使用する２液性のグラウト注入工法において、セメント、増粘剤、安定剤及び水を主成分とする密度１．２〜１．５ｇ／ｃｍ３のセメントスラリーを調整する工程と、前記セメントスラリーに水及び水ガラスを主成分とする急結材を混合し、施工箇所に注入する工程を有するグラウト注入工法である。（請求項３）
【００１２】
また、本発明の可塑状グラウト注入システムは、セメント、増粘剤、安定剤及び水を主成分とする密度１．２〜１．５ｇ／ｃｍ３のセメントスラリーに調整する手段と；
前記セメントスラリーを保存する手段と；
前記セメントスラリーを運搬する手段と；
前記セメントスラリーと水ガラスを主成分とする急結材を混合する手段を有する。（請求項４）
【００１３】
また、本発明の可塑状グラウト注入システムは、セメント、増粘剤、安定剤及び建設汚泥を主成分とする密度１．２〜１．５ｇ／ｃｍ３のセメントスラリーを調整する手段と；
前記セメントスラリーを保存する手段と；
前記セメントスラリーを運搬する手段と；
前記セメントスラリーと水ガラスを主成分とする急結材を混合する手段を有することを特徴とする可塑状グラウト注入システムである。（請求項５）
【００１４】
さらに、前記セメントスラリーを運搬する手段が車両であって、セメントスラリー搬出後、又はセメントスラリー搬入前に同一車両で建設汚泥を運搬する可塑状グラウト材注入システム。（請求項６）
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明をさらに詳細に説明する。
【００１６】
本発明の可塑状グラウト材はセメント、増粘剤、安定剤及び水からなるセメントスラリー（Ａ液）と適量の水と水ガラスを主成分とする急結材（Ｂ液）を混合してなる。前記セメントスラリーは、主としてセメント、増粘材、安定剤および水から構成される。ここで使用するセメントは、普通、早強、超早強または中庸熱ポルトランドセメントや、高炉、フライアッシュなどの混合セメントや、フライアッシュ、スラグ、珪石粉などの微粉末混和材とセメントを混合したものが用いられる。特にフライアッシュを混合すると、長期強度の増進をもたらし、スラグを混合すると耐海水性が向上する。
【００１７】
増粘材は、無機系および有機系があるが、主として無機系のベントナイトが使用される。増粘材は、材料分離を防止するために添加する。材料がスラリータンクおよび圧送管の下部へ沈降し、固結するのを防止する。ベントナイトはナトリウム型とカルシウム型があるが、膨潤性の高いナトリウム型を使用すると、使用量が少なくなる。
【００１８】
安定剤は保存、運搬および圧送中の固化防止のために使用する。オキシカルボン酸系、有機リン酸系、糖類等の有機系遅延剤を挙げることができる。本発明では保存、運搬を目的としているため、グルコース、ショ糖等の遅延剤を使用することで、長期の保存が可能となる。特にフルクトースを使用した場合１週間以上流動性を維持し、使用可能時間を延長させる作用を有し、長期間保存しても流動性の経時変化が小さく本発明のグラウト材には最も望ましい。
【００１９】
本発明の可塑状グラウト材はセメントスラリー及び水ガラスを使用する２液性のグラウト材である。セメントスラリーはセメント、増粘剤、安定剤及び水を主成分とし、施工現場から離れた場所にある製造プラント等で混合調整される。従来トンネル工事などにおいて構造物と地山との隙間にグラウトを注入する裏込め注入工法では、注入現場にセメントサイロ、増粘剤サイロ、安定剤サイロ、水ガラスタンク、計量・混合ミキサー等を設置し、現場でセメント、増粘剤、安定剤、水等を混合して製造されたセメントスラリー（Ａ液）を注入現場にポンプ圧送し、同時に水ガラスからなる急結材（Ｂ液）も別の配管でポンプ圧送し、注入管先端部で両者を混合し、充填していた。ポンプによりグラウト材を圧送する場合、各種段取り変え、掘進トラブル等により圧送管内において注入材が停滞することがあり、場合によっては掘進停止期間が長期になることもあった。このような場合は配管内のセメントスラリー（Ａ液）を一度すべて排出しないと、配管内でセメントが硬化し、配管詰まりを起こしていた。すなわち、従来のセメントスラリー（Ａ液）及び水ガラスからなる急結材（Ｂ液）を使用する２液性のグラウト材において、Ａ液は一般に流動性保持時間が短く、約１日で硬化していた。しかし、圧送距離が長距離化しつつある昨今では、圧送中のＡ液は非常に多量であり、停止の度に排出、洗浄することは合理的でなく、不経済である。したがってＡ液には長時間流動性を保持することが求められるようになってきた。長時間流動性を保持するために、グルコン酸等を添加してセメントの硬化を遅延させる方法があるがせいぜい２日程度の遅延効果しかなく、長期の少なくとも１週間以上流動性を保持させることはできなかった。本発明のセメントスラリー（Ａ液）は長期間（１週間以上）流動性を保持することが可能であり、従ってトンネル工事現場から長距離離れた場所で製造し、長距離運搬しても流動性が保持でき、また、掘進トラブル等で配管内に長時間停滞しても硬化しないので、停止の度に排出、洗浄する必要がない。
【００２０】
本発明の可塑状グラウト材において、セメントスラリーには安定剤が添加されるが、本発明ではこの安定剤として、フルクトースが使用される。フルクトースはセメント１００重量部に対して０．５〜５重量％の添加が好ましい。フルクトースの添加量が０．５重量％未満である場合は、必要な可使時間が得られず、短時間で硬化してしまう。また、フルクトースの添加量が５重量％を超えると２８日強度が低下し、必要とされる２８日強度１Ｎ／ｍｍ２に達しない。フルクトースが添加されたセメントスラリーは従来材料に比較して著しい硬化遅延作用があり、１週間以上放置しても流動性が保持される。従って掘進トラブル等で配管内にセメントスラリーが長時間停滞しても硬化せず、配管の壁にセメントが付着したり、下部にセメント材料が沈降して配管が詰まることがない。また、本発明を構成するセメントスラリーは、このように１週間以上流動性保持時間があるので、トンネル工事現場から離れた場所にあるプラントで製造調整可能であり、長距離運搬も可能である。
【００２１】
本発明を構成するセメントスラリーは製造プラントにおいて、密度１．２〜１．５ｇ／ｃｍ３に調整される。密度１．２〜１．５ｇ／ｃｍ３が好ましいのは、密度が１．２ｇ／ｃｍ３より小さい場合には、水の量が多くなり、車両等でセメントスラリーを運搬する場合、製造プラントから裏込め材充填施工現場までの運搬費が増加し、効率性、経済性が損なわれる。また、セメントスラリーの密度が１．５ｇ／ｃｍ３より大きい場合は粘性が大きくポンプ圧送が不可能となるからである。
【００２２】
密度１．２〜１．５ｇ／ｃｍ３に調整されたセメントスラリーは、トンネル工事等の施工現場に運搬され、施工現場で適量の水と混練され、密度１．１〜１．３５ｇ／ｃｍ３に調整され、ポンプにより充填場所に圧送される。また別の配管により圧送される水ガラスを主体とする急結材と注入管の先端において混合され、空隙等に充填される。
【００２３】
次に本発明の可塑状グラウト材注入工法について説明する。本発明の可塑状グラウト材注入工法が、従来の注入工法と最も違う点は、本工法において前記セメントスラリーは裏込め材充填施工現場において、製造されるのではなく、裏込め充填施工現場から離れた場所に設けられた製造プラントにおいて、セメント、増粘剤、安定剤及び水等を混合し、セメントスラリーの密度が１．２〜１．５ｇ／ｃｍ３に調整される点である。セメントスラリーの密度が１．２〜１．５ｇ／ｃｍ３に調整されるのは、密度が１．２ｇ／ｃｍ３以下である場合には、水の量が多くなり、車両等でセメントスラリーを運搬する場合、製造プラントから裏込め材充填施工現場までの運搬費が増加し、効率性、経済性が損なわれるからである。また、セメントスラリーの密度が１．５ｇ／ｃｍ３より大きい場合は粘性が大きくポンプ圧送が不可能となる。
【００２４】
本発明で使用される前記セメントスラリーは長期間に亘り流動性が保持される材料が使用される。従って裏込め施工現場から離れた場所で混合調整でき、予め製造して保存又は貯蔵しておくことができ、必要な時に必要な量だけ車両等で施工現場に搬入することができる。また、施工現場までの距離が長距離である場合にも対応可能である。さらに、セメントスラリーを現場に搬入した後、現場から発生した建設汚泥、泥水を空の同一車両に積載し、前記セメントスラリー製造プラントに搬入し、前記セメントスラリーの材料として利用できる。
【００２５】
裏込め施工現場から搬入された建設汚泥、泥水を前記セメントスラリー製造プラントにおいてセメントスラリーの材料として利用すると、効率的、経済的であるだけでなく、従来産業廃棄物として中間処理場で減量化して処分されていた産業廃棄物を裏込め材料として再利用でき、発生場所に戻すことができるので、建設汚泥の減量化、廃棄物処理費用を節減できる。
【００２６】
次に本発明の裏込め注入システムについて説明する。本発明の裏込め注入システムにおいて、セメントスラリーに調整する手段とは、裏込め施工現場から離れた場所に設けられた製造プラントであり、セメント、増粘剤、安定剤の各サイロと前記各種材料を計量・混合するミキサーを備える製造プラントである。前記製造プラントにおいて前記セメントスラリーは密度１．２〜１．５ｇ／ｃｍ３に混合調整され、隣接して設けられた保存手段に保存される。
【００２７】
セメントスラリー保存手段としてはタンク等が考えられる。
【００２８】
セメントスラリー運搬手段としては車両等が考えられる。車両に前記セメントスラリーを積載する場合には、その効率性、経済性からセメントスラリーの密度は１．２〜１．５ｇ／ｃｍ３が望ましい。
【００２９】
本発明の裏込め注入システムは前記充填施工現場から離れた場所に設けられたセメントスラリー調整手段である製造プラントで各種材料を混合調整し、密度１．２〜１．５ｇ／ｃｍ３のセメントスラリーを製造する。通常セメントスラリーは製造後１２〜４８時間程度で凝固してしまうため、充填施工現場から離れた場所で製造して搬入することは困難であった。しかし、本発明のセメントスラリーは特殊な安定剤により２週間程度品質が維持できるため長距離の運搬・長期間の貯蔵が可能となっている。セメントスラリーに含有する水の量が多いと運搬費の増加を招くので密度の高い（１．２〜１．５ｇ／ｃｍ３）セメントスラリーを製造し、現場にて加水し適度の流動性を付与する。
【００３０】
上記スラリーは製造プラントにて製造する。これを充填施工現場に設置した混合注入プラントまで運搬する。この注入プラントでは、このスラリーと流動性が得られる所定量の水を加え、グラウトポンプで注入個所まで水ガラスとともに圧送し、注入直前で混合して空洞部へ充填する。
【００３１】
このシステムでは、注入プラントでセメント、増粘剤及び安定剤のサイロが必要なくなり、かわりにスラリーのタンクが必要となる。また、製造方法がスラリーに水を加えて混合するのみであるため、使用するミキサーも簡易なものとなる。よって、従来のプラントに比べてプラントが大幅に簡素になるため、注入現場のプラントを省面積とすることが可能となる。
【００３２】
シールドの工事現場では、シールドの掘削に伴い、泥水が発生する。本発明ではこの泥水も使用することができる。従来までこのシールド泥水の処理には、フィルタープレス等の脱水処理が必要であったが、本発明ではこの泥水をそのままもしくは簡易な脱水処理により、この泥水を原料として本発明の可塑状グラウト材を作製することができる。この方法では、建設発生土の発生を大幅に減らすことができる。
【００３３】
またこの場合、発生した泥水を車両にてセメントスラリー製造プラントまで運搬し、同車両にてセメントスラリーを現場注入プラントまでで運搬することにより、車両利用の効率化を計ることができる。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示す。なお、これらは例示であり本発明を限定するものではない。本実施例で使用した材料を表１に示す。
【００３５】
【表１】
（試験１）
セメントスラリーの作製方法は、所定量の水もしくは泥水に安定剤をハンドミキサーで混合溶解し、これにベントナイトを混合する。最後に硬化材を入れて攪拌して作製した。
このセメントスラリーについて、スラリー作製直後のフロー値および可使時間を測定した。可使時間については、スラリー作製直後から所定時間放置した後、ハンドミキサーで１分間混合し、フロー値が１６０ｍｍ以下となるまでの経過時間を測定した。なお、フロー値の基準を１６０ｍｍに設定したのは、セメントスラリーの保存、輸送およびミキサーの混合性能から、フロー値１６０ｍｍ以上の流動性が必要であると考えられるからである。配合および結果を表２に示す。
【００３７】
【表２】
表２の試験の結果から、安定剤を混合しない場合では１日で硬化したため保存ができない。安定剤にグルコン酸系の安定剤を混合すると２日間は使用可能である。安定剤としてフルクトースを混合すると１週間経過後もフロー値で１６０ｍｍ以上の流動性が得られ、１週間以上の保存が可能であることがわかった。また、泥水を使用した材料については、流動性が若干低下したものの、ほぼ同等の特性が得られた。
【００３９】
（試験２）
試験１で作製したセメントスラリー（試験例Ｎｏ．２および試験例Ｎｏ．３配合）に、水を加えてＡ液を作製し、これに、所定量の水ガラスを混合し、充填材としての特性を測定した。測定は、フロー値の測定（ＪＨＳ Ａ ３１３に準じる）、２４時間後のブリーディング率（ＪＳＣＥ−Ｆ ５２２−１９９９）、材齢２８日後の一軸圧縮強さ（ＪＩＳ Ａ １２１６）を測定した。配合および結果を表３に示す。
【００４０】
【表３】
なお、材料の特性値は各現場によって異なるが、概ねその値はブリーディング率は２０％以下、フロー値は４００ｍｍ以上、一軸圧縮強さは材齢２８日で１Ｎ／ｍｍ２以上である。試験の結果、フロー値、ブリーディング率、一軸圧縮強さ（ｑｕ）は特性値を十分満足する結果となった。また、水のかわりに泥水を使用した場合についても、フロー値が若干低下するものの、裏込め材としての特性は満足できるものであった。
【００４２】
（試験３）
スラリー製造プラントから５ｋｍ離れたシールド工法の現場において、試験２の表３試験例１０の配合で、スラリー製造プラントで製造し、１日保管した後、これをシールド工法の現場に運搬し、そこに設置してある注入プラントにて可塑状グラウトのＡ液の作製を行った。その結果、シールド工法のプラントで容易にＡ液の作製が行うことができた。またセメント等のサイロが不要となり、プラントの縮小が可能であることを確認した。さらに、Ｂ液を混合したグラウトも、所定の特性を有していた。
【００４３】
【発明の効果】
以上、実施例で示したとおり、本発明の裏込め注入材は２週間もの長期にわたり流動性、品質を維持することができ、裏込め施工現場から離れた場所で製造、保存でき、裏込め施工現場から長距離運搬可能である。従って施工現場にサイロ等を設ける必要がなく、離れたではなく、グラウト材としての特性を保ちつつ、施工が容易性となる製造方法が得られた。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a backfill injection material, a backfill injection method, and a backfill injection system used as a void filler in tunnel construction and the like.
[0002]
[Prior art]
The plastic grout material refers to a material that maintains a plastic consolidation state for a long time and performs limited injection into a cavity. Since the grout is in a plastic state in the initial stage, it does not produce fluidity unless pressure is applied, but easily produces fluidity when pressure is applied. Therefore, there is no deviation to the ground having water permeability such as a gap outside the cavity or the sand ground, and the partial injection can be performed. After the injection, it gradually solidifies to a predetermined strength.
[0003]
These plastic grout materials are used, for example, as a backing material in a shield method. In the shield method, excavation is performed using a shield machine, and segments are assembled and excavated inside the excavator. Therefore, a gap is generated between the segment and the ground. The plastic grout is injected to fill the gap. As this plastic grout material, which is currently the mainstream, a two-pack injecting material using cement slurry and water glass is used. A method of 1.5 shots in which these are separately pumped to an injection point, and mixed and injected immediately before the injection point is adopted. (For example, see Patent Documents 1 and 2)
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-58-37080 [Patent Document 2]
JP-A-59-49281 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
For the two-part grout injection material, cement, a thickener, a stabilizer, and water are mixed by a slurry mixer in, for example, a shield tunnel to produce a cement slurry (hereinafter sometimes referred to as “solution A”). The cement slurry and the water glass (hereinafter sometimes referred to as “solution B”) are each pumped to the injection point by a pressure pump, and mixed and plastic grout is injected immediately before the injection point.
[0006]
In the grouting method using the material, the cement slurry is prepared and pumped at a site on-site facility. In this case, facilities such as a solidified material silo, a bentonite silo, a stabilizer silo, a water glass silo, a mixer, and a pump are required as on-site facilities on site. With the construction of currently overcrowded urban areas, it is difficult to secure land, and a construction method with a smaller area is needed.
[0007]
Therefore, the present invention provides a grout material that can maintain good fluidity and quality for a long period of time, and therefore can be stored for a long period of time and can be transported over a long distance. In addition, the area of a construction site using the grout material can be reduced. It is intended to provide a grouting method and a grouting system that can be achieved.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object of the present invention, the present inventors have developed a cement slurry that can be stored for a long time as a result of various studies, transport the cement slurry to a construction site, add an appropriate amount of water to the cement slurry, and add fluidity to the cement slurry. By filling with water glass, solidified material silo, bentonite silo and stabilizer silo are not required, construction sludge generated at the construction site can be reused, and workability becomes easier. Heading, the present invention has been completed.
[0009]
That is, the plastic grout material of the present invention is a two-component grout material using a cement slurry and water glass, wherein the cement slurry contains cement, a thickener, a stabilizer and a density mainly containing water of 1.2 to 1.2. A slurry adjusted to 1.5 g / cm 3 , an appropriate amount of water, and a quick-setting material mainly composed of water glass are mixed. (Claim 1)
[0010]
Further, the stabilizer contains fructose as a main component, and is mixed with cement in an amount of 0.5 to 5% by weight. (Claim 2)
[0011]
The plastic grout injection method of the present invention is a two-pack grout injection method using a cement slurry and water glass, wherein the density is 1.2 to 1 containing cement, a thickener, a stabilizer and water as main components. This is a grouting method including a step of adjusting a cement slurry of 0.5 g / cm 3 and a step of mixing a quick-setting material mainly composed of water and water glass with the cement slurry and injecting the mixture into a construction site. (Claim 3)
[0012]
Further, the plastic grout injection system of the present invention comprises a means for adjusting a cement slurry having a density of 1.2 to 1.5 g / cm 3 containing cement, a thickener, a stabilizer and water as main components;
Means for storing the cement slurry;
Means for transporting the cement slurry;
Means for mixing the cement slurry and the quick-setting material mainly composed of water glass are provided. (Claim 4)
[0013]
Further, the plastic grout injection system of the present invention comprises a means for preparing a cement slurry having a density of 1.2 to 1.5 g / cm 3 mainly composed of cement, a thickener, a stabilizer and construction sludge;
Means for storing the cement slurry;
Means for transporting the cement slurry;
A plastic grout injection system comprising means for mixing the cement slurry and a quick-setting material mainly composed of water glass. (Claim 5)
[0014]
Further, the means for transporting the cement slurry is a vehicle, and the plastic grout material injection system transports construction sludge by the same vehicle after the cement slurry is carried out or before the cement slurry is carried in. (Claim 6)
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
[0016]
The plastic grout material of the present invention is obtained by mixing a cement slurry (liquid A) composed of cement, a thickener, a stabilizer, and water, and an appropriate amount of water and a quick-setting material (liquid B) mainly composed of water glass. . The cement slurry is mainly composed of cement, a thickener, a stabilizer and water. The cement used here is ordinary, fast, super fast or moderately heated Portland cement, blast furnace, mixed cement such as fly ash, and fine ash admixture such as fly ash, slag, silica powder and cement mixed with cement. Things are used. In particular, mixing fly ash results in an increase in long-term strength, and mixing slag improves seawater resistance.
[0017]
There are inorganic and organic thickeners, but mainly inorganic bentonite is used. The thickener is added to prevent material separation. The material is prevented from settling to the lower part of the slurry tank and pumping tube and solidifying. Bentonite is classified into a sodium type and a calcium type. However, when a sodium type having a high swelling property is used, the amount used is reduced.
[0018]
Stabilizers are used to prevent solidification during storage, transportation and pumping. Organic retarders such as oxycarboxylic acids, organic phosphoric acids and saccharides can be mentioned. Since the purpose of the present invention is to preserve and transport, long-term storage is possible by using a retarder such as glucose and sucrose. In particular, when fructose is used, it has the effect of maintaining the fluidity for at least one week, extending the usable time, and has a small change with time in the fluidity even after long-term storage, and is most desirable for the grout material of the present invention.
[0019]
The plastic grout of the present invention is a two-pack grout using cement slurry and water glass. The cement slurry contains cement, a thickener, a stabilizer, and water as main components, and is mixed and adjusted in a manufacturing plant or the like located away from the construction site. In the backfill injection method, in which grout is injected into the gap between the structure and the ground in conventional tunnel construction, etc., cement silos, thickener silos, stabilizer silos, water glass tanks, measuring / mixing mixers, etc. are installed at the injection site. Then, a cement slurry (liquid A) produced by mixing cement, a thickener, a stabilizer, and water at the site is pumped to the injection site, and at the same time, a quick-setting material (liquid B) made of water glass is also separated. And the mixture was filled and filled at the tip of the injection pipe. When the grout material is pumped by a pump, the injection material may stagnate in the pumping pipe due to various setup changes, excavation troubles, and the like, and in some cases, the excavation suspension period may be long. In such a case, unless the cement slurry (Solution A) in the pipe is discharged all at once, the cement hardens in the pipe and the pipe is clogged. That is, in a two-component grout material using a conventional cement slurry (solution A) and a quick-setting material (solution B) composed of water glass, the solution A generally has a short fluidity retention time and hardens in about one day. I was However, in recent years when the pumping distance is becoming longer, the amount of the liquid A during pumping is very large, and it is not rational and uneconomical to discharge and wash the liquid at every stop. Therefore, liquid A has been required to maintain fluidity for a long time. In order to maintain the fluidity for a long time, there is a method of delaying the hardening of the cement by adding gluconic acid or the like, but there is only a delay effect of at most about 2 days, and it is impossible to maintain the fluidity for at least one week for a long time could not. The cement slurry (Solution A) of the present invention can maintain fluidity for a long period of time (one week or more). Therefore, it can be manufactured at a long distance from a tunnel construction site and transported over a long distance. Is not hardened even if it stays in the piping for a long time due to a trouble in digging or the like, so that it is not necessary to discharge and clean every time it stops.
[0020]
In the plastic grout material of the present invention, a stabilizer is added to the cement slurry. In the present invention, fructose is used as the stabilizer. Fructose is preferably added in an amount of 0.5 to 5% by weight based on 100 parts by weight of cement. If the added amount of fructose is less than 0.5% by weight, the necessary pot life cannot be obtained, and the composition is cured in a short time. On the other hand, if the added amount of fructose exceeds 5% by weight, the 28-day strength decreases and does not reach the required 28-day strength of 1 N / mm 2 . The cement slurry to which fructose has been added has a remarkably hardening retarding effect as compared with the conventional material, and the fluidity is maintained even when left for one week or more. Therefore, even if the cement slurry stays in the pipe for a long time due to excavation trouble or the like, it does not harden, and cement does not adhere to the pipe wall, and the cement material does not settle at the lower part and the pipe is not clogged. In addition, since the cement slurry constituting the present invention has a fluidity retention time of one week or more, production can be adjusted in a plant located away from the tunnel construction site, and long-distance transportation is also possible.
[0021]
Cement slurry which constitutes the present invention in a manufacturing plant, is adjusted to a density 1.2~1.5g / cm 3. A density of 1.2 to 1.5 g / cm 3 is preferable because, when the density is smaller than 1.2 g / cm 3 , the amount of water increases, and when the cement slurry is transported by a vehicle or the like, the production plant may be used. The transportation cost to the backfill filling site increases, and the efficiency and economy are impaired. On the other hand, if the density of the cement slurry is higher than 1.5 g / cm 3, the viscosity is so high that pumping cannot be performed.
[0022]
The cement slurry adjusted to a density of 1.2 to 1.5 g / cm 3 is transported to a construction site such as a tunnel construction, kneaded with an appropriate amount of water at the construction site, and has a density of 1.1 to 1.35 g / cm 3. And pumped to the filling site by a pump. In addition, a quick-setting material mainly composed of water glass, which is pumped by another pipe, is mixed at the tip of the injection pipe, and is filled in a gap or the like.
[0023]
Next, the plastic grout material injection method of the present invention will be described. The most different point of the plastic grout material injection method of the present invention from the conventional injection method is that, in this method, the cement slurry is not manufactured at the backfill filling site, but is separated from the backfill site. In a manufacturing plant provided at a different location, cement, a thickener, a stabilizer, water and the like are mixed to adjust the density of the cement slurry to 1.2 to 1.5 g / cm 3 . The density of the cement slurry is adjusted to 1.2~1.5g / cm 3, when the density is 1.2 g / cm 3 or less, the amount of water is increased, the cement slurry in a vehicle or the like This is because when transporting, the transportation cost from the manufacturing plant to the backfill filling site is increased, and efficiency and economy are impaired. On the other hand, when the density of the cement slurry is higher than 1.5 g / cm 3, the viscosity is so high that pumping cannot be performed.
[0024]
As the cement slurry used in the present invention, a material that maintains fluidity for a long period of time is used. Therefore, mixing and adjustment can be performed at a place remote from the backfill construction site, and can be manufactured and stored or stored in advance, and can be carried into the construction site by a vehicle or the like in a required amount when required. It is also possible to cope with a case where the distance to the construction site is long. Further, after the cement slurry is carried into the site, construction sludge and muddy water generated from the site are loaded on the same empty vehicle, carried into the cement slurry manufacturing plant, and can be used as a material of the cement slurry.
[0025]
Construction sludge brought in from the backfill construction site, when using muddy water as a cement slurry material in the cement slurry production plant, not only efficient and economical, but also reduced as conventional industrial waste in the intermediate treatment plant Industrial waste that has been disposed of can be reused as backfill material and returned to the location where it was generated, thereby reducing construction sludge and cutting waste disposal costs.
[0026]
Next, the backfill injection system of the present invention will be described. In the backfill injection system of the present invention, the means for adjusting to cement slurry is a production plant provided at a location away from the backfill construction site, cement, thickener, each silo of stabilizer and the various materials This is a manufacturing plant equipped with a mixer for measuring and mixing the. In the production plant, the cement slurry is mixed and adjusted to a density of 1.2 to 1.5 g / cm 3 and stored in a storage means provided adjacent to the cement slurry.
[0027]
A tank or the like can be considered as a means for storing the cement slurry.
[0028]
A vehicle or the like can be considered as the cement slurry conveying means. When the cement slurry is loaded on a vehicle, the density of the cement slurry is desirably 1.2 to 1.5 g / cm 3 in terms of efficiency and economy.
[0029]
The backfill injection system of the present invention mixes and adjusts various materials in a manufacturing plant which is a cement slurry adjusting means provided at a location distant from the filling work site, and forms a cement slurry having a density of 1.2 to 1.5 g / cm 3 . To manufacture. Usually, the cement slurry solidifies in about 12 to 48 hours after the production, so that it has been difficult to produce and carry the cement slurry away from the filling construction site. However, the quality of the cement slurry of the present invention can be maintained for about two weeks by a special stabilizer, so that it can be transported over a long distance and stored for a long time. If the amount of water contained in the cement slurry is large, the cost of transportation is increased. Therefore, a cement slurry having a high density (1.2 to 1.5 g / cm 3 ) is produced, and water is added at the site to impart appropriate fluidity. I do.
[0030]
The slurry is manufactured in a manufacturing plant. This is transported to the mixing and injection plant installed at the filling construction site. In this injection plant, the slurry and a predetermined amount of water for obtaining fluidity are added, pumped together with water glass by a grout pump to an injection point, mixed immediately before injection, and filled into the cavity.
[0031]
This system eliminates the need for cement, thickener and stabilizer silos at the injection plant, and instead requires a tank of slurry. Further, since the manufacturing method is only to add water to the slurry and mix the slurry, the mixer used is also simple. Therefore, the plant is greatly simplified as compared with the conventional plant, and the plant at the injection site can be reduced in area.
[0032]
At the shield construction site, muddy water is generated as the shield is excavated. This muddy water can also be used in the present invention. Until now, the treatment of this shield muddy water required a dehydration treatment such as a filter press, but in the present invention, the muddy water is used as it is or by a simple dehydration treatment to produce the plastic grout material of the present invention using the muddy water as a raw material. Can be made. In this way, the generation of construction soil can be significantly reduced.
[0033]
In this case, the generated muddy water is transported to the cement slurry manufacturing plant by a vehicle, and the cement slurry is transported to the on-site injection plant by the same vehicle, so that the vehicle can be used more efficiently.
[0034]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described. These are only examples and do not limit the present invention. Table 1 shows the materials used in this example.
[0035]
[Table 1]
(Test 1)
As a method for preparing a cement slurry, a stabilizer is mixed and dissolved in a predetermined amount of water or muddy water with a hand mixer, and then bentonite is mixed with the mixed solution. Finally, a hardening material was put therein and stirred to produce.
For this cement slurry, the flow value and the pot life immediately after the preparation of the slurry were measured. As for the pot life, after leaving for a predetermined time immediately after the preparation of the slurry, the mixture was mixed for 1 minute with a hand mixer, and the elapsed time until the flow value became 160 mm or less was measured. The reason for setting the flow value standard to 160 mm is because it is considered that fluidity with a flow value of 160 mm or more is necessary from the viewpoint of storage and transportation of the cement slurry and the mixing performance of the mixer. The formulations and results are shown in Table 2.
[0037]
[Table 2]
From the results of the test in Table 2, when the stabilizer was not mixed, the composition was cured in one day and could not be stored. When a gluconic acid-based stabilizer is mixed with the stabilizer, it can be used for two days. It was found that when fructose was mixed as a stabilizer, fluidity of a flow value of 160 mm or more was obtained even after a lapse of one week, and storage for one week or more was possible. For the material using the muddy water, although the fluidity was slightly lowered, almost the same characteristics were obtained.
[0039]
(Test 2)
Water is added to the cement slurry prepared in Test 1 (combination of Test Example No. 2 and Test Example No. 3) to prepare Liquid A, and a predetermined amount of water glass is mixed with the liquid A to obtain a characteristic as a filler. Was measured. The measurement was carried out by measuring a flow value (according to JHS A 313), a bleeding rate after 24 hours (JSCE-F 522-1999), and a uniaxial compressive strength (JIS A 1216) after a material age of 28 days. The formulations and results are shown in Table 3.
[0040]
[Table 3]
Although characteristic value of the material is different for each site, generally the value is bleeding rate of 20% or less, the flow value 400mm or more, uniaxial compressive strength is 1N / mm 2 or more in age of 28 days. As a result of the test, the flow value, the bleeding ratio, and the uniaxial compressive strength (qu) sufficiently satisfied the characteristic values. When muddy water was used instead of water, the characteristics as a backfill material were satisfactory, though the flow value was slightly reduced.
[0042]
(Test 3)
At the site of the shield method 5 km away from the slurry production plant, manufactured in the slurry production plant with the composition of Test Example 10 in Table 3 of Test 2, stored for one day, and then transported to the site of the shield method, where The liquid grout A of the plastic grout was produced in the installed injection plant. As a result, it was possible to easily produce the liquid A in a plant using the shield method. It was also confirmed that silos such as cement became unnecessary, and that the plant could be reduced in size. Further, the grout mixed with the liquid B also had predetermined characteristics.
[0043]
【The invention's effect】
As described in the above examples, the backfilling material of the present invention can maintain fluidity and quality for a long period of two weeks, and can be manufactured and stored at a place away from the backfilling construction site. It can be transported over long distances from the site. Therefore, there is no need to provide a silo or the like at the construction site, and a production method that facilitates construction while maintaining the characteristics as a grout material, without being separated, is obtained.
Claims (6)
前記セメントスラリーを保存する手段と；
前記セメントスラリーを運搬する手段と；
前記セメントスラリーと水ガラスを主成分とする急結材を混合する手段を有することを特徴とする可塑状グラウト材注入システム。Means for adjusting to a cement slurry having a density of 1.2 to 1.5 g / cm 3 mainly composed of cement, a thickener, a stabilizer and water;
Means for storing the cement slurry;
Means for transporting the cement slurry;
A plastic grout injection system comprising means for mixing the cement slurry and a quick-setting material mainly composed of water glass.
前記セメントスラリーを保存する手段と；
前記セメントスラリーを運搬する手段と；
前記セメントスラリーと水ガラスを主成分とする急結材を混合する手段を有することを特徴とする可塑状グラウト材注入システム。Means for preparing a cement slurry having a density of 1.2 to 1.5 g / cm 3 or more mainly composed of cement, a thickener, a stabilizer, and construction sludge;
Means for storing the cement slurry;
Means for transporting the cement slurry;
A plastic grout injection system comprising means for mixing the cement slurry and a quick-setting material mainly composed of water glass.
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