JP4228339B2 - Mud production system and method for drilling mud - Google Patents
Mud production system and method for drilling mud Download PDFInfo
- Publication number
- JP4228339B2 JP4228339B2 JP2001311958A JP2001311958A JP4228339B2 JP 4228339 B2 JP4228339 B2 JP 4228339B2 JP 2001311958 A JP2001311958 A JP 2001311958A JP 2001311958 A JP2001311958 A JP 2001311958A JP 4228339 B2 JP4228339 B2 JP 4228339B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mud
- drilling
- drilling mud
- forming agent
- film forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims description 228
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 51
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 40
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 119
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 111
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 68
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 68
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims description 63
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 48
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 45
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 44
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 claims description 43
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 31
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 30
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 28
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 20
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 20
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims description 20
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 18
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 18
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 claims description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 claims description 7
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 44
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 26
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 25
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 22
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 14
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 12
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 12
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 11
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 10
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 9
- -1 for example Substances 0.000 description 9
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 235000006506 Brasenia schreberi Nutrition 0.000 description 8
- 244000267222 Brasenia schreberi Species 0.000 description 8
- 101000972485 Homo sapiens Lupus La protein Proteins 0.000 description 8
- 102100022742 Lupus La protein Human genes 0.000 description 8
- 229940048053 acrylate Drugs 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- PQUXFUBNSYCQAL-UHFFFAOYSA-N 1-(2,3-difluorophenyl)ethanone Chemical compound CC(=O)C1=CC=CC(F)=C1F PQUXFUBNSYCQAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000012432 intermediate storage Methods 0.000 description 6
- 238000001935 peptisation Methods 0.000 description 6
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 5
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 5
- 229940047670 sodium acrylate Drugs 0.000 description 5
- SONHXMAHPHADTF-UHFFFAOYSA-M sodium;2-methylprop-2-enoate Chemical compound [Na+].CC(=C)C([O-])=O SONHXMAHPHADTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- LCPVQAHEFVXVKT-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4-difluorophenoxy)pyridin-3-amine Chemical compound NC1=CC=CN=C1OC1=CC=C(F)C=C1F LCPVQAHEFVXVKT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical compound FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N Benzyl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 3
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 description 3
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 3
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 3
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Natural products OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000007870 radical polymerization initiator Substances 0.000 description 3
- CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L sodium persulfate Substances [Na+].[Na+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 3
- 229920002818 (Hydroxyethyl)methacrylate Polymers 0.000 description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N (R)-(-)-Propylene glycol Chemical compound C[C@@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N 0.000 description 2
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 125000005907 alkyl ester group Chemical group 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 2
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 2
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012986 chain transfer agent Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000010528 free radical solution polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N hexan-1-ol Chemical compound CCCCCCO ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IXQGCWUGDFDQMF-UHFFFAOYSA-N o-Hydroxyethylbenzene Natural products CCC1=CC=CC=C1O IXQGCWUGDFDQMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 239000010421 standard material Substances 0.000 description 2
- CWERGRDVMFNCDR-UHFFFAOYSA-N thioglycolic acid Chemical compound OC(=O)CS CWERGRDVMFNCDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dichloroethane Chemical compound ClCCCl WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RBACIKXCRWGCBB-UHFFFAOYSA-N 1,2-Epoxybutane Chemical compound CCC1CO1 RBACIKXCRWGCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenylpropan-2-ylperoxy)propan-2-ylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C)(C)OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YIWUKEYIRIRTPP-UHFFFAOYSA-N 2-ethylhexan-1-ol Chemical compound CCCCC(CC)CO YIWUKEYIRIRTPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 description 1
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N C[CH]O Chemical group C[CH]O GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004435 Oxo alcohol Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003158 alcohol group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 125000002877 alkyl aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 description 1
- 235000019445 benzyl alcohol Nutrition 0.000 description 1
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- ZGCZDEVLEULNLJ-UHFFFAOYSA-M benzyl-dimethyl-(2-prop-2-enoyloxyethyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C=CC(=O)OCC[N+](C)(C)CC1=CC=CC=C1 ZGCZDEVLEULNLJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N cyclohexanol Chemical compound OC1CCCCC1 HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- LQZZUXJYWNFBMV-UHFFFAOYSA-N dodecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCO LQZZUXJYWNFBMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNAHIZMDSQCWRP-UHFFFAOYSA-N dodecane-1-thiol Chemical compound CCCCCCCCCCCCS WNAHIZMDSQCWRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- DNJIEGIFACGWOD-UHFFFAOYSA-N ethyl mercaptane Natural products CCS DNJIEGIFACGWOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 125000003827 glycol group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 125000002768 hydroxyalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229940035429 isobutyl alcohol Drugs 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L persulfate group Chemical group S(=O)(=O)([O-])OOS(=O)(=O)[O-] JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229920001515 polyalkylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- FZGFBJMPSHGTRQ-UHFFFAOYSA-M trimethyl(2-prop-2-enoyloxyethyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CCOC(=O)C=C FZGFBJMPSHGTRQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- JSPLKZUTYZBBKA-UHFFFAOYSA-N trioxidane Chemical compound OOO JSPLKZUTYZBBKA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N β‐Mercaptoethanol Chemical compound OCCS DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Bulkheads Adapted To Foundation Construction (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、泥水シールド工法、地中連続壁工法といった泥水工法で使用される掘削用泥水の作泥システム及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
泥水シールド工法、地中連続壁工法といった泥水工法では、いわゆる掘削用泥水が使用されるが、かかる掘削用泥水には、切羽や溝壁を安定させるべく、良好な造壁性を有していることが基本的に要求されるとともに、スラリー輸送等の関係上、逸液が防止される範囲内で低粘性が保持されることが望ましい。また、地中連続壁工法では、耐セメント性を有していることも要求される。
【0003】
かかる機能を満たすべく、従来、ベントナイト、CMC、分散剤、ポリマー剤等を作泥材料とした掘削用泥水が広く使用されてきた。このような掘削用泥水は、ベントナイト等が泥水中で良好に分散するため、低粘性が維持されるとともに、分散されたベントナイト等が切羽や溝壁に良好なマッドケーキを形成し、かかるマッドケーキによって止水性ひいては切羽や溝壁の安定を確保することが可能となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ベントナイト、CMC、ポリマー剤といった作泥材料はいずれも粉体であるため、これらを貯蔵しておくためのストックヤードや、これらを溶解させるための混練ミキサー等からなる作泥プラントが必要不可欠になるとともに、プラント敷地に十分なスペースを確保できなかった場合には、プラント構成が複雑となり、敷地内の車両通行に支障をきたすという問題を生じていた。
【0005】
また、このような問題に加えて、上述した作泥材料が本来的に水に溶解しにくいため、混練ミキサーを用いたとしても溶解作業に手間と時間を要し、その結果、掘削用泥水の作製にもおのずと時間がかかるという問題も生じていた。
【0006】
このような問題に鑑み、本出願人は、作泥プラントが不要な掘削用泥水の作泥システムを別途開発したが、かかるシステムをもってしても、工事開始初期においては、掘削用泥水を他の現場から移送したり新規に購入したりするのを余儀なくされるという問題を生じていた。
【0007】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、工事開始初期においても掘削用泥水を各現場で確保することが可能な掘削用泥水の作泥システム及び方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る掘削用泥水の作泥システムは請求項1に記載したように、解膠された掘削土砂と清水とが混練されてなる泥水を貯留する泥水貯留槽と、該泥水貯留槽内に満たされた泥水に添加される掘削泥水用泥膜形成剤が貯留された貯留タンクとを備え、該掘削泥水用泥膜形成剤を液状に構成するとともに掘削土砂の細粒分と結びつくことによって所定の分散性及び造壁性を有するように構成し、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)と、不飽和カルボン酸(b1)及び下記一般式(1)
R(OA)nOH (1)
R; 水素又は炭素数1〜12の炭化水素基
A; 炭素数2〜4のアルキレン基
n; 1〜100の整数
で表されるヒドロキシル基含有化合物(b2)のモノエステル(b)とを構成単位とする共重合体(x)で構成し、前記共重合体(x)を構成する前記モノエステル(b)の質量%を1〜40%とするとともに前記共重合体(x)の数平均分子量を5000〜100000とすることで、ベントナイト及びCMCを作泥材料として不要に構成したものである。
【0009】
また、本発明に係る掘削用泥水の作泥システムは、解膠された掘削土砂と清水とが混練されてなる泥水を貯留する泥水貯留槽と、該泥水貯留槽内に満たされた泥水に添加される掘削泥水用泥膜形成剤が貯留された貯留タンクとを備え、該掘削泥水用泥膜形成剤を液状に構成するとともに掘削土砂の細粒分と結びつくことによって所定の分散性及び造壁性を有するように構成し、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)のみを構成単位とする重量平均分子量Mwが20万〜300万の(共)重合体(x′)のみで構成することで、ベントナイト及びCMCを作泥材料として不要に構成したものである。
【0010】
また、本発明に係る掘削用泥水の作泥システムは、前記貯留タンクに液状の掘削泥水用分散剤を貯留するとともに、該掘削泥水用分散剤を、重量平均分子量Mwが10000乃至14000のポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体又は炭酸ナトリウムの少なくともいずれかで構成したものである。
【0011】
また、本発明に係る掘削用泥水の作泥システムは、前記解膠された掘削土砂を作製する解膠機を備えたものである。
【0012】
また、本発明に係る掘削用泥水の作泥方法は請求項5に記載したように、解膠された掘削土砂と清水とが混練されてなる泥水に掘削泥水用泥膜形成剤を添加して掘削用泥水を作製する掘削用泥水の作泥方法であって、前記掘削泥水用泥膜形成剤を液状とするとともに掘削土砂の細粒分と結びつくことによって所定の分散性及び造壁性を有するように構成し、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)と、不飽和カルボン酸(b1)及び下記一般式(1)
R(OA)nOH (1)
R; 水素又は炭素数1〜12の炭化水素基
A; 炭素数2〜4のアルキレン基
n; 1〜100の整数
で表されるヒドロキシル基含有化合物(b2)のモノエステル(b)とを構成単位とする共重合体(x)で構成し、前記共重合体(x)を構成する前記モノエステル(b)の質量%を1〜40%とするとともに前記共重合体(x)の数平均分子量を5000〜100000とすることで、ベントナイト及びCMCを作泥材料として不要に構成したものである。
【0013】
また、本発明に係る掘削用泥水の作泥方法は、解膠された掘削土砂と清水とが混練されてなる泥水に掘削泥水用泥膜形成剤を添加して掘削用泥水を作製する掘削用泥水の作泥方法であって、前記掘削泥水用泥膜形成剤を液状とするとともに掘削土砂の細粒分と結びつくことによって所定の分散性及び造壁性を有するように構成し、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)のみを構成単位とする重量平均分子量Mwが20万〜300万の(共)重合体(x′)のみで構成することで、ベントナイト及びCMCを作泥材料として不要に構成したものである。
【0014】
また、本発明に係る掘削用泥水の作泥方法は、前記貯留タンクに液状の掘削泥水用分散剤を貯留するとともに、該掘削泥水用分散剤を、重量平均分子量Mwが10000乃至14000のポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体又は炭酸ナトリウムの少なくともいずれかで構成したものである。
【0015】
地中連続壁工法や泥水シールド工法といった泥水掘削工法においては、溝壁や切羽の安定を図るべく、溝壁等に濾水量の少ない良質な泥膜(マッドケーキ)を形成し、泥水圧を溝壁等に有効に作用させる必要があり、そのためには、ベントナイト、CMC、ポリマー剤といった造壁性を有する作泥材料が従来、必要不可欠であった。
【0016】
しかしながら、これらの作泥材料は、作泥プラントの設置が前提となるため、本出願人は、作泥プラントを設置せずに掘削土と水だけで掘削用泥水を作製することができないかという点に着眼し、さまざまな実験を重ねた結果、掘削土と水だけで溝壁や切羽での造壁性を確保し、その安定性を確保することができる掘削泥水用分散剤や新規な掘削泥水用泥膜形成剤を開発することに成功した。
【0017】
さらに、本出願人は、工事開始初期においても、外部から調達することなく、各現場で掘削用泥水を個別に確保する技術を開発したものである。
【0018】
すなわち、請求項1乃至請求項7に係る掘削用泥水の作泥システム及び方法においては、まず、地盤掘削で生じた掘削土砂を解膠し、次いで、解膠された掘削土砂を清水と混練することで泥水を作製し、しかる後、該泥水を泥水貯留槽に貯留する。
【0019】
次に、貯留タンク内に貯留された掘削泥水用泥膜形成剤を泥水貯留槽に貯留された泥水に貯留された泥水に添加し、掘削用泥水を作製する。
【0020】
このように、解膠された掘削土砂を清水と混練することで泥水を作製し、しかる後、該泥水に本発明で用いる掘削泥水用泥膜形成剤を添加すれば、従来のような作泥プラントを設置する必要がないことはもちろん、工事開始時においても、新規に掘削用泥水を購入したり他の現場から調達することなく、各現場にて掘削用泥水を迅速かつ容易に作製することが可能となる。
【0021】
なお、本発明で使用する掘削泥水用泥膜形成剤は、掘削土と水だけで溝壁や切羽での造壁性を確保し、その安定性を確保することができる機能を有しているため、工事開始当初はもちろん、いったん掘削工事が開始された後も、従来不可欠であったベントナイト、CMC、ポリマー剤といった作泥材料を何ら必要とすることなく、上述した掘削泥水用泥膜形成剤を必要に応じて補充添加するだけで、掘削用泥水を迅速かつ容易に作製することができることは言うまでもない。
【0022】
また、掘削工事がいったん開始した後は、本来掘削すべき箇所から多量の掘削土砂が発生するので、かかる掘削土砂を利用すれば、上述したと同様に掘削用泥水を作製することができる。
【0023】
解膠すべき掘削土砂、言い換えれば解膠前の掘削土砂は、他の現場から搬入されてきたものや当該現場の用地内でバックホウやバケット式のケリー掘削機などにより掘削されたものを用いることができる。
【0024】
また、解膠方法は、掘削土砂が解膠される限り、どのような方法で解膠してもかまわないが、前記解膠された掘削土砂を作製する解膠機を備えたならば、他の現場から搬入されてきた掘削土砂や当該現場の用地内で掘削された土砂を投入するだけで容易に解膠済みの掘削土砂を得ることができる。
【0025】
解膠機は、例えば圧密式ミキサー、圧搾式ミキサー、パドルミキサーなどの各種ミキサーから適宜選択することができる。
【0026】
また、解膠された掘削土砂と清水とが混練されてなる泥水は、清水を満たしつつ水平多軸式掘削機で地盤を掘削し、該掘削溝内から揚泥されたものを用いることも可能である。
【0027】
なお、どのような方法で解膠された土砂を用いて掘削用泥水を作製するにしろ、該掘削用泥水には、細粒分のみならず粗粒分も当然含まれることとなるが、本発明で作製された掘削用泥水を用いて地盤掘削を行うにあたっては、地中連続壁工法にしろ、泥水シールド工法にしろ、土砂分離装置で粗粒分が除去されるため、上述した掘削用泥水に粗粒分が含まれていても、何ら問題とはならない。
【0028】
本発明に用いる掘削泥水用泥膜形成剤は、液状であってかつ掘削土砂の細粒分と結びつくことによって所定の分散性及び造壁性を有するように構成するとともに、不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)と、不飽和カルボン酸(b1)及び下記一般式(1)
R(OA)nOH (1)
R; 水素又は炭素数1〜12の炭化水素基
A; 炭素数2〜4のアルキレン基
n; 1〜100の整数
で表されるヒドロキシル基含有化合物(b2)のモノエステル(b)とを構成単位とする共重合体(x)で構成し、前記共重合体(x)を構成する前記モノエステル(b)の質量%を1〜40%とするとともに前記共重合体(x)の数平均分子量を5000〜100000とすることで、ベントナイト及びCMCを作泥材料として不要に構成するか、又は、不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)のみを構成単位とする重量平均分子量Mwが20万〜300万の(共)重合体(x′)のみで構成することで、ベントナイト及びCMCを作泥材料として不要に構成する。
【0029】
かかる掘削泥水用泥膜形成剤については、一定の分散性と造壁性を兼ね備えるので、単独使用するようにしてもかまわないが、重量平均分子量Mwが10000乃至14000のポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体又は炭酸ナトリウムの少なくともいずれかで構成してなる液状の掘削泥水用分散剤を前記薬剤タンクに貯留し、該掘削泥水用分散剤を掘削泥水用泥膜形成剤と併用した場合においては、掘削泥水用泥膜形成剤の優れた造壁性に掘削泥水用分散剤の優れた耐セメント性とが相まって、地中連続壁工法や現場打ちコンクリート杭工法で使用する場合に特に顕著な作用効果を奏する。
【0030】
すなわち、地中連続壁工法においては、掘削用泥水の循環使用に伴ってコンクリートからカルシウムイオンが溶出し、泥水中のカルシウムイオン濃度が上昇するが、上述した掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用するようにすれば、カルシウムイオンによる分散性低下が掘削泥水用分散剤によって抑制されるため、工事開始時に作製した掘削用泥水であれば、これを地中連続壁工法で循環使用しても、造壁性や低粘性は良好に維持される。
【0031】
なお、掘削泥水用泥膜形成剤を単独使用する場合にしろ、掘削泥水用分散剤を併用する場合にしろ、炭酸ナトリウムでカルシウムイオンによる分散性の低下を抑制することも考えられるが、炭酸ナトリウムの添加量が多くなると、逆に塩類凝集を引き起こして分散性が低下するため、炭酸ナトリウムはあくまで補助的に使用するのが望ましい。
【0032】
上述した掘削泥水用泥膜形成剤を製造するにあたっては、公知の製法、例えば、溶液重合法で行えばよい。すなわち、不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)と、モノエステル(b)とを二種類の単量体として所定の溶剤に添加し、次いで、これを50〜150゜Cで常圧又は加圧下で重合するようにすればよい。
【0033】
溶剤としては、例えば水、イソプロピルアルコール、トルエン、エチレンジクロライド、メチルエチルケトン又はこれらの混合物を用いることができる。
【0034】
重合させるにあたっては、不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)及びモノエステル(b)の合計質量に対し、0.1〜15質量%のラジカル重合開始剤を使用するとともに、連鎖移動剤を必要に応じて使用するのがよい。
【0035】
ここで、ラジカル重合開始剤としては、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイドなどの過酸化物を用いることが可能であり、連鎖移動剤としては、ラウリルメルカプタン、チオグリコール酸、メルカプトエタノールなどの含硫黄化合物を用いることが可能である。
【0036】
なお、不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)の一部又は全部が不飽和カルボン酸塩である場合には、その前駆体である不飽和カルボン酸又はその無水物や炭素数1〜4の低級アルキルエステルを重合前に予め中和してもよいし、重合後に共重合体を中和してもよい。中和剤としては、例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の水酸化物をはじめ、水酸化アンモニウム、アンモニア等を用いることができる。
【0037】
また、共重合体(x)は、必ずしも、不飽和カルボン酸(b1)とヒドロキシル基含有化合物(b2)とのモノエステル(b)を単量体として不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)との共重合に用いることに限定されるのではなく、モノエステル(b)の前駆体、すなわち、不飽和カルボン酸(b1)又はその無水物や炭素数1〜4の低級アルキルエステルを単量体として不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)と共重合させ、しかる後、ヒドロキシル基含有化合物(b2)と反応させて共重合体(x)を生成するようにしてもよい。
【0038】
不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)をどのような物質で構成するかは任意であるが、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸並びにこれらのアルカリ金属塩及びアンモニウム塩からなる群から適宜選択することができる。また、不飽和カルボン酸(b1)についても任意であるが、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸からなる群から適宜選択することが可能である。
【0039】
モノエステル(b)は、一般式(1)においてRは水素もしくはアルキレン基であるが良好な造壁性を確保するためには通常、水素もしくは炭素数1〜12、さらには炭素数1〜6のアルキレン基であることが好ましい。上記Rは、アルキル基(メチル基、オクチル基など)、シクロアルキル基(シクロヘキシル基など)、アリール基(フェニル基など)、アルキルアリール基(エチルフェニル基など)、アラルキル基(ベンジル基など)のいずれであってもよい。
【0040】
また、一般式(1)においてnについても、良好な造壁性を確保するために通常平均が1〜100、さらには平均が2〜90となる整数が好ましい。
【0041】
(b2)としては、炭素数2〜4の脂肪族2価アルコール、またはROHで表される炭素数1〜12の脂肪族アルコール、フェノール類または芳香脂肪族アルコールに、炭素数2〜4のアルキレンオキシドを付加して得られるものが好ましい。
【0042】
炭素数2〜4の脂肪族2価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール等が挙げられる。
【0043】
炭素数1〜12脂肪族アルコールとしては、天然アルコールでも合成アルコール(チーグラーアルコール、オキソアルコールなど)でもよい。具体例としては、メチルアルコール、ブチルアルコール、ペンチルアルコール、ヘキシルアルコール、ラウリルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、2−エチルヘキシルアルコールなどの直鎖もしくは分岐の飽和脂肪族アルコール、シクロヘキシルアルコール、エチルシクロヘキシルアルコールなどの環状脂肪族アルコールが挙げられる。
【0044】
フェノール類としては、フェノール、エチルフェノールなどが挙げられる。芳香脂肪族アルコールとしては、ベンジルアルコールなどが挙げられる。
【0045】
上記の炭素数2〜4のアルキレンオキシドとしてはエチレンオキサイド(以下、EOと略記)単独;EOと他のアルキレンオキサイド[プロピレンオキサイド(以下、POと略記)、1,2−ブチレンキサイド、テトラヒドロフラン、アルキレンオキサイド置換体(エピクロロヒドリン)等]の併用;およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。例示したもののうち特に好ましいものは、EOおよびEO/POの併用である。EOとともに他のアルキレンオキサイドを用いる場合の付加様式は、ランダム付加でもブロック付加でもよく、特に限定はされるものではない。
【0046】
共重合体(x)を構成するモノエステル(b)の質量割合や共重合体(x)の数平均分子量については任意であるが、かかる共重合体(x)を構成する前記モノエステル(b)の質量%が1〜40%であり、かつ前記共重合体(x)の数平均分子量が5000〜100000である場合には、高い造壁性と低粘性を得ることが可能となる。
【0047】
なお、共重合体(x)は、(a)、(b)以外にも他の単量体(c)を構成単位とすることができる。(c)としては、共重合できるものであれば特に限定されないが、例えば次の(c1)〜(c5)が挙げられる。
【0048】
(c1) アミド基含有エチレン性不飽和単量体:(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミドなど
【0049】
(c2) (メタ)アクリル酸アルキルエステル類(アルキル基の炭素数が1〜12):メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレートなど
【0050】
(c3) ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体:ヒドロキシアルキル(炭素数1〜4)(メタ)アクリレート〔例えばヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートなど〕
【0051】
(c4) (b)以外のポリアルキレングリコール鎖を有するエチレン性不飽和単量体:ポリエチレングリコール(数平均分子量120〜600)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(数平均分子量150〜450)モノ(メタ)アクリレート、メチルアルコールエチレンオキサイド1〜4モル付加物(メタ)アクリレートなど
【0052】
(c5) 4級アンモニウム基含有エチレン性不飽和単量体:(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライドなど
【0053】
これらの(c1)〜(c5)のうち好ましいものは、(c2)〜(c4)である。
【0054】
また、共重合体(X)を構成する他の単量体(c)単位の質量%は通常30%以下、好ましくは20%以下である。
【0059】
上述した掘削泥水用泥膜形成剤の(共)重合体(x′)を製造するにあたっても重合体(x)と同様、公知の製法、例えば、溶液重合法で行えばよい。すなわち、不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)を単量体として所定の溶剤に添加し、次いで、これを50〜150゜Cで常圧又は加圧下で重合する。
【0060】
溶剤の種類、単一重合の方法、ラジカル重合開始剤及び中和プロセスに関しては、上述した掘削泥水用泥膜形成剤と同様であるのでここではその説明を省略する。
【0061】
不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)をどのような物質で構成するかは任意であるが、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸並びにこれらのアルカリ金属塩及びアンモニウム塩からなる群から適宜選択することができる。ここで、アルカリ金属塩としては、ナトリウム塩やカリウム塩等が含まれる。
【0065】
なお、請求項2に係る掘削泥水用泥膜形成剤は、請求項1に係る掘削泥水用泥膜形成剤と任意の割合(例えば質量比が99:1〜1:99)で併用することが可能である。同様に、請求項6に係る掘削泥水用泥膜形成剤は、請求項5に係る掘削泥水用泥膜形成剤と任意の割合(例えば質量比が99:1〜1:99)で併用することが可能である。
【0066】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る掘削用泥水の作泥システム及び方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【0067】
(第1実施形態)
【0068】
図1は、本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システムを示した全体図である。同図でわかるように、本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システム1は、解膠された掘削土砂を作製する、言い換えれば、未だ解膠されていない例えば塊状の掘削土砂を解膠する解膠機としての圧密式ミキサー2と、該圧密式ミキサーによって解膠された掘削土砂と清水とが混練された泥水を貯留する泥水槽3と、該泥水槽内の泥水が移送貯留される泥水貯留槽4と、該泥水貯留槽4内に貯留された泥水に添加される掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤が貯留された貯留タンク6と、炭酸ナトリウム水溶液が貯留された貯留タンク7と、清水槽8と、混合槽9とから概ね構成してある。
【0069】
圧密式ミキサー2は、圧搾用シリンダー41とその下方に配置された解膠ミキサー42とからなり、圧搾用シリンダー41の上方から投入された未解膠の掘削土砂を該圧搾用シリンダーの内部に収容されたピストン体(図示せず)で押し下げることにより、圧搾用シリンダー41の底部に設けられたメッシュ状ストレーナから糸切りされた状態の掘削土砂を押し出して解膠ミキサー42内に落下させるようになっている。
【0070】
一方、解膠ミキサー42の底部には攪拌羽根付き水中サンドポンプ43を設けてあり、圧搾用シリンダー41の底部から押し出された糸切り状の掘削土砂を泥水槽3から循環されてきた泥水とともに攪拌混合することで掘削土砂を解膠し、解膠された掘削土砂を含む泥水として泥水槽3に送るようになっている。
【0071】
なお、未解膠の掘削土砂中に砕石や砂利が多く含まれている場合には、圧搾用シリンダー41の上方に振動ふるいを設置するのが望ましい。かかる振動ふるいとしては、例えばグリズリバー使用の振動ふるいを用いることができる。
【0072】
貯留タンク6内には、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を貯留してあり、該タンクに接続されたポンプ15を駆動することによって、掘削泥水用分散剤及び掘削泥水用泥膜形成剤を配管16を介して混合槽9に圧送できるようになっている。
【0073】
また、貯留タンク7内には、上述したように炭酸ナトリウム(炭酸ソーダ)水溶液を貯留してあり、該タンクに接続されたポンプ17を駆動することによって、炭酸ナトリウム水溶液を配管18を介して混合槽9に圧送できるようになっている。
【0074】
清水槽8には清水を貯留してあり、該タンクに接続されたポンプ19を駆動することによって、清水を配管20を介して混合槽9に圧送できるようになっている。
【0075】
混合槽9は、上述した掘削泥水用泥膜形成剤、掘削泥水用分散剤及び清水を混合して泥水に添加される混合液を作製するとともに、該混合槽に接続されたポンプ21を駆動することによって、かかる混合液を配管22を介して泥水貯留槽4内に圧送できるようになっている。混合槽9には、必要に応じて図示しない攪拌機構を設けておけばよい。
【0076】
本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤は、不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)と、不飽和カルボン酸(b1)及び下記一般式(1)
R(OA)nOH (1)
R; 水素又は炭素数1〜12の炭化水素基
A; 炭素数2〜4のアルキレン基
n; 1〜100の整数
で表されるヒドロキシル基含有化合物(b2)のモノエステル(b)とから共重合体(x)で構成してある。
【0077】
共重合体(x)に対するモノエステル(b)の質量割合は、1%〜40%とするのがよい。これは、共重合体(x)に対するモノエステル(b)の質量%が1%を下回ると、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量に関係なく造壁性が低下し、40%を超えると、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量が低い場合に凝集が発生して造壁性が低下する可能性があるからである。
【0078】
また、共重合体(x)の数平均分子量は、5000〜100000とするのがよい。これは、数平均分子量が5000を下回ると、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量に関係なく造壁性が低下し、100000を超えると、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量が低い場合に凝集が発生して造壁性が低下する可能性があるからである。
【0079】
なお、数平均分子量については、ゲルパーミエーションクロマトグラフにより測定するものとする。
【0080】
図2は、不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)をメタクリル酸ナトリウム塩32で、モノエステル(b)をメトキシポリエチレングリコールメタクリレート33で構成してなる掘削泥水用泥膜形成剤31を一例として示した化学構造式(化学式)である。
【0081】
一方、本実施形態で用いる掘削泥水用分散剤は、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Mwを10000乃至14000としたものであれば、その組成等は任意であり、例えば、重量平均分子量Mwが10000乃至14000であるポリアクリル酸のナトリウム塩から構成することが可能である。具体的には、SUPER SLRRY B(三洋化成工業株式会社製)の商品名で市販されているポリカルボン酸系安定液用分散剤(以下、単にSS―Bと呼ぶ)を使用することができる。
【0082】
本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システム1を用いて掘削用泥水を作製するには、まず、解膠前の掘削土砂を、他の現場からの搬入や当該現場の用地内でのバックホウやバケット式のケリー掘削機などによる掘削によって調達する。
【0083】
なお、地中連続壁工法や泥水シールド工法では、土砂分離装置やフィルタープレスあるいはデカンタで代表される遠心分離機で土砂分離を行い、該土砂分離作業で生じた排土を投入するべく、排土ピットを設けることが多いが、現場の用地内で解膠前の掘削土砂を確保する場合には、かかる排土ピットを形成する位置で行うようにすれば、排土ピットを別途設ける手間を省くことができる。
【0084】
次に、このようにして調達された解膠前の掘削土砂を、圧密式ミキサー2の圧搾用シリンダー41に投入し、次いで、泥水槽3からの循環泥水とともに圧密式ミキサー2の解膠ミキサー42内で攪拌混合して掘削土砂を解膠し、これを泥水として泥水槽3にいったん貯留し、これを随時、泥水貯留槽4に移して該泥水貯留槽内に貯留する。なお、泥水槽3には随時清水を補充し、該清水が循環泥水の一部として解膠ミキサー42内に投入されるようにする。
【0085】
一方、清水槽8に貯留された清水を混合槽9に入れるとともに、貯留タンク6に貯留された掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を所定量混合槽9に添加して適宜希釈混合し、混合液を作製する。また、必要に応じて貯留タンク7内に貯留された炭酸ナトリウム水溶液を添加して混合液を作製する。なお、炭酸ナトリウム水溶液については、添加量が多くなると、逆に塩類凝集を引き起こして分散性が低下するため、あくまで補助的に添加するのが望ましい。
【0086】
次に、このように作製された混合液を泥水貯留槽4内に添加する。
【0087】
このようにして作製された掘削用泥水を地中連続壁工法の安定液として使用すると、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤は、従来のベントナイト等に代わって、例えば粘土を主成分とする10μm以下の細粒分とともに泥水中に分散して低粘性を維持するとともに、掘削泥水用泥膜形成剤による優れた造壁作用により、ろ水量(透水係数)の小さな良質のマッドケーキを切羽や溝壁に形成し、溝壁等を安定させる。
【0088】
以上説明したように、本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システム及び方法によれば、解膠機である圧密式ミキサー2で掘削土砂を解膠し、次いで、解膠された掘削土砂を清水と混練することで泥水を作製し、しかる後、該泥水に本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤や掘削泥水用分散剤を添加するだけで掘削用泥水を作製することが可能となる。
【0089】
すなわち、掘削土砂を解膠しこれを清水とともに混練するようにすれば、細粒分を含んだ泥水を確保することが可能となるとともに、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤、掘削泥水用分散剤及び清水がいずれも液状であるため、従来のように混練ミキサーやストックヤードを設置するとともに該混練ミキサーを使った手間のかかる溶解作業を行わずとも、これらを混合槽9で単に混合して泥水貯留槽4に添加するだけで掘削用泥水を容易に作製することができる。
【0090】
したがって、従来のような作泥プラントを設置する必要がないことはもちろん、工事開始時においても、新規に掘削用泥水を購入したり他の現場から調達することなく、各現場にて掘削用泥水を迅速かつ容易に作製することが可能となる。
【0091】
なお、泥水貯留槽4内の泥水中には、細粒分のみならず粗粒分も当然含まれることとなるが、本実施形態で作製された掘削用泥水を用いて地盤掘削を行うにあたっては、地中連続壁工法にしろ、泥水シールド工法にしろ、土砂分離装置で粗粒分が除去されるため、上述した掘削用泥水に粗粒分が含まれていても、何ら問題とはならない。
【0092】
また、本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システム及び方法によれば、上述した掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用するようにしたので、掘削泥水用泥膜形成剤の優れた造壁性に掘削泥水用分散剤の優れた耐セメント性とが相まって、地中連続壁工法で使用する場合に特に顕著な作用効果を奏する。
【0093】
すなわち、地中連続壁工法においては、掘削用泥水の循環使用に伴ってコンクリートからカルシウムイオンが溶出し、泥水中のカルシウムイオン濃度が上昇して分散性及び造壁性が低下するが、工事初期の段階で添加された掘削泥水用分散剤が工事進行に伴って増大するカルシウムイオンによる分散性低下を抑制する。したがって、本発明で得られた掘削用泥水であれば、これを地中連続壁工法で循環使用しても、造壁性や低粘性は良好に維持される。
【0094】
本実施形態では、解膠機として圧密式ミキサー2を用いるようにしたが、これに代えて、鉢形の胴体の中心に配置された円錐形の主軸に偏心的な旋回運動を与え、そのときの圧力によって掘削土砂を粉砕解膠することができるジャイレトリクラッシャーや、その一種であるコーンクラッシャなどを用いることができる。
【0095】
また、本実施形態では、解膠機によって掘削土砂を解膠するようにしたが、必ずしも解膠機による必要はなく、例えば図3に示すように、清水を満たしつつ水平多軸式掘削機51で地盤を掘削し、その掘削によって解膠された土砂を用いるようにしてもよい。
【0096】
なお、水平多軸式掘削機を用いる場合には、掘削されたピット状の凹部52に解膠された掘削土砂と清水とが該水平多軸式掘削機の回転ドラムの回転動作によって混練されることとなるため、かかる解膠された掘削土砂と清水とが混練されてなる泥水を揚泥し、これをそのまま泥水槽3に貯留することができる。
【0097】
また、本実施形態では、泥水槽3のほかに該泥水槽内の泥水を移送貯留する泥水貯留槽4を設けるようにしたが、いずれかを省略してもかまわない。なお、泥水貯留槽4を省略した場合には、泥水槽3が本発明でいうところの泥水貯留槽となる。
【0098】
また、本実施形態では、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を泥水貯留槽4に添加するようにしたが、これに代えて泥水槽3に添加するようにしてもよく、かかる場合であっても、その下流側に配置された泥水貯留槽4内の泥水に上述した薬剤が添加されることに何ら変わりはない。
【0099】
また、本実施形態では、泥水槽3からの循環泥水とともに圧密式ミキサー2の解膠ミキサー42内で攪拌混合することで掘削土砂を解膠し、これを泥水として泥水槽3に貯留するようにしたが、これに代えて、泥水槽3内の泥水は解膠ミキサー42に循環させず、清水を解膠ミキサー42内に投入して泥水を作製し、これを泥水槽3に貯留するようにしてもよい。
【0100】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、掘削工事がいったん開始した後は、本来掘削すべき箇所から多量の掘削土砂が発生するので、かかる掘削土砂に含まれる細粒分を利用すれば、上述したと同様に掘削用泥水を作製することができる。
【0101】
また、本実施形態では、貯留タンク7を設けて該タンク内に炭酸ナトリウム水溶液を貯留するようにしたが、本実施形態で用いる掘削泥水用分散剤によってセメント混入時の分散性の低下を十分抑制することができるのであれば、かかる貯留タンク7を省略してもよい。
【0102】
また、本実施形態では、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を貯留タンク6内に貯留するようにしたが、工事開始初期であるために、耐セメント性を重視する必要がないのであれば、掘削泥水用分散剤を省略してもかまわない。
【0103】
また、本実施形態では、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用することを前提とし、これらを貯留タンク6内に貯留するようにしたが、これらの薬剤はいずれも一定の分散性と造壁性を有しているため、場合によっては、いずれかを単独で使用するようにしてもかまわない。一方、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用する場合、これらを混合した状態で貯留タンク6内に貯留してもかまわないが、それぞれ専用のタンク内に貯留するようにしてもかまわない。この場合、貯留タンク6は、計2つ備えることとなる。
【0104】
また、本実施形態では、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を希釈することを前提として、清水槽8や混合槽9を備えるようにしたが、これらを泥水に直接添加しても添加量に関する品質の確保を行うことができるのであれば、清水槽8や混合槽9を省略してもよい。
【0105】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、混合槽9の下流側に中間貯留槽を設置して該中間貯留槽に混合液をいったん貯留し、しかる後に中間貯留槽内の混合液を泥水貯留槽4に圧送するようにしてもよい。
【0106】
また、本実施形態では、地中連続壁工法に適用することを前提としたが、本発明に係る掘削用泥水の作泥システム及び方法は、かかる工法への適用に限定されるものではなく、泥水シールド工法をはじめ、さまざまな泥水工法に適用することが可能である。
【0107】
また、本実施形態では、顕著な作用効果を実験によって確認できたため、共重合体(x)を構成するモノエステル(b)の質量%を1〜40%、共重合体(x)の数平均分子量を5000〜100000としたが、本発明で用いる掘削泥水用泥膜形成剤は、かかる範囲に限定されるものではなく、実施形態で述べた範囲外についても、一定の作用効果を得ることは可能である。
【0108】
また、本実施形態では、掘削泥水用分散剤としてSS−Bを例に挙げたが、これに代えて炭酸ナトリウムを使用してもよい。
【0109】
【実施例】
次に、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤を具体的に説明する。なお、特記なき限り、部及び%はそれぞれ質量部及び質量%を示すものとする。
【0110】
まず、不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)としては、メタクリル酸ナトリウム(以下、a-1)とアクリル酸ナトリウム(以下、a-2)の二種類を実験に用いた。また、不飽和カルボン酸エステル(b)としては、10種類の不飽和カルボン酸エステルを使用し、これら10種類の不飽和カルボン酸エステル(以下、b-1〜b-10)を構成する不飽和カルボン酸(b1)とヒドロキシル基含有化合物(b2)との組成を表1に示す。表中、EO、POはそれぞれエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドであることを示す。
【0111】
【表1】
【0112】
次に、上述したメタクリル酸ナトリウム(a-1)及びアクリル酸ナトリウム(a-2)と、10種類の不飽和カルボン酸エステル(b-1〜b-10)とを組み合わせて共重合体(x)(以下、実施例1〜16)を作製したときの組成比率、モノエステルの含有割合(%)及び数平均分子量を表2に示す。なお、数平均分子量の測定条件を以下に示す。
【0113】
【0114】
【表2】
【0115】
上述した実施例1〜16の掘削泥水用泥膜形成剤を製造するにあたっては、まず、反応容器に、水363部、イソプロピルアルコール196部を仕込み、窒素置換した後、80゜Cまで昇温し、攪拌下、メタクリル酸151部(1.757モル)、メトキシポリエチレングリコール(エチレンオキサイド付加モル数28)メタクリレート48部(0.036モル)を混合したものと、過硫酸ナトリウム5%水溶液39.8部(過硫酸ナトリウム0.008モル)を同時に3時間かけて滴下し反応させた。さらに、同温度で2時間熟成した後、イソプロピルアルコールを蒸留により除き、水酸化ナトリウム48%水溶液146部(水酸化ナトリウム1.757モル)で中和した後、固形分30%になる量の水を加えて数平均分子量42800の共重合体(実施例1)を得た。さらに、表2に示した構成単位となるように単量体組成を代え、実施例1と同様にして実施例2〜16を得た。
【0116】
このようにして製造した実施例1〜16の掘削泥水用泥膜形成剤を泥水に添加し、その造壁性及び泥水粘度を調べた(表3)。
【0117】
ここで、掘削泥水用泥膜形成剤を添加する前の泥水については、細粒分75μm以下、比重が1.05となるように濃度調整して作製した。ちなみに、そのときの粘度は11.1 mPa・sであった。泥水粘度はB型粘度計にて測定した。
【0118】
また、同表における造壁性は、API規格でいうところの指標とは若干異なり、濾水プロセスを促進させて実験時間を短縮させるべく、濾紙の下側を減圧状態とした場合の濾水量として計測したものであり、5ml以下が良好な造壁性の目安とされる。なお、従来技術と比較すべく、CMCを用いた場合を比較例1として併せて示した。
【0119】
【表3】
【0120】
同表でわかるように、実施例1〜6、11〜16は、添加量にかかわらず、造壁性が5ml以下といずれも良好であるとともに、泥水粘度についても低粘性を維持している、言い換えれば良好な分散性が維持されているのに対し、実施例7〜10では、添加量が少ないときに造壁性が低下していることがわかる。
【0121】
ちなみに、CMCを使った比較例1では、造壁性は確保できるものの、粘度が高くなってしまうという問題点を裏付ける結果となった。
【0122】
次に、上述した実施例11に係る掘削泥水用泥膜形成剤を掘削泥水用分散剤とともに泥水に加えて本実施形態に係る掘削用泥水を作製し、その耐セメント性について実験した。なお、掘削泥水用分散剤としては、上述したSS―B及び炭酸ナトリウムの二種類を使用し、それぞれを単独に掘削泥水用泥膜形成剤と併用した場合と、両方を掘削泥水用泥膜形成剤と併用した場合について調べた。
【0123】
実験結果を図4及び図5に示す。
【0124】
まず、上述した掘削用泥水にセメントを添加しない場合の実験結果を図4に示す。同図に示すように、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量が0.25%程度以上になると、掘削泥水用泥膜形成剤を単独で使用した場合(黒丸で示したケース)と掘削泥水用泥膜形成剤に掘削泥水用分散剤を併用した場合(黒丸以外の3ケース)との間で造壁性にほとんど差がないことがわかる。
【0125】
次に、上述した掘削用泥水にセメントを1%添加した場合と5%添加した場合の実験結果を図5(a)、(b)に示す。これらの図に示すように、掘削泥水用泥膜形成剤に掘削泥水用分散剤を併用した場合(黒丸以外の3ケース)では、掘削泥水用泥膜形成剤を0.1〜0.2%添加すれば所要の造壁性が得られるのに対し、掘削泥水用泥膜形成剤を単独で使用した場合(黒丸で示したケース)では、掘削泥水用泥膜形成剤をセメント1%の場合には0.3%弱、セメント5%の場合には0.5%添加しなければ所要の造壁性が得られないことがわかる。
【0126】
(第2実施形態)
【0127】
次に、第2実施形態に係る掘削用泥水の作泥システム及び方法について説明する。なお、第1実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【0128】
すなわち、第2実施形態に係る掘削用泥水の作泥システムも第1実施形態で説明した掘削用泥水の作泥システム1と同様、解膠された掘削土砂を作製する解膠機としての圧密式ミキサー2と、該圧密式ミキサーによって解膠された掘削土砂と清水とが混練された泥水を貯留する泥水槽3と、該泥水槽内の泥水が移送貯留される泥水貯留槽4と、該泥水貯留槽4内に貯留された泥水に添加される掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤が貯留された貯留タンク6と、炭酸ナトリウム水溶液が貯留された貯留タンク7と、清水槽8と、混合槽9とから概ね構成してあり、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤の化学組成が異なる点以外は、第1実施形態に係る掘削用泥水の作泥システムと構成が全く同一であり、したがって、これ以上の詳細な説明は、ここでは省略する。
【0129】
本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤は、不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)を主構成単位とする(共)重合体(x′)としての単一重合体からなり、該単一重合体の重量平均分子量Mwを20万〜300万としてある。
【0130】
ここで、単一重合体の重量平均分子量Mwを20万〜300万としたのは、重量平均分子量Mwが20万を下回ると、造壁性の指標である濾水量が5mlをやや上回り、300万を超えると、濾水量が5mlを大幅に上回るからである。
【0131】
なお、濾水量は、API規格でいうところの指標とは若干異なり、濾水プロセスを促進させて実験時間を短縮させるべく、濾紙の下側を減圧状態にして計測したものであり、5ml以下が良好な造壁性の目安とされる。
【0132】
図6は、本実施形態に係る掘削泥水用泥膜形成剤の一例を示した化学構造式(化学式)であり、不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)をアクリル酸ナトリウム62で構成してなる掘削泥水用泥膜形成剤61を示してある。
【0133】
重量平均分子量Mwの下限値及び上限値は、後述する実験で得られた結果をプロットし、次いでこれらの結果を近似する曲線を作成し、該曲線と濾水量が5mlであるラインとの交点としてそれぞれ20万、300万と定めたが、実験誤差等を勘案した経験的な安全率を見込んだ上での重量平均分子量Mwの範囲は、50万乃至250万とするのが望ましい。
【0134】
一方、掘削泥水用泥膜形成剤61は、濃度が20乃至30質量%のものを泥水に添加して使用するのが好ましいが、かかる濃度範囲では、重量平均分子量Mwが100万を超えると、水飴程度の高粘度(100万mPa・s)となり、泥水に添加するにあたって必ずしも作業性に優れるとは言い難い。
【0135】
したがって、かかる添加作業性の観点で掘削泥水用泥膜形成剤61の重量平均分子量Mwを50万乃至100万とするのが望ましい。さらには、濾水量上限を余裕をもってクリアするとともに泥水への添加作業を確実に高めるべく、掘削泥水用泥膜形成剤61の重量平均分子量Mwを60万乃至80万とするのが最適である。
【0136】
次に、本実施形態で用いる掘削泥水用分散剤は、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Mwを10000乃至14000としたものであれば、その組成等は任意であり、例えば、重量平均分子量Mwが10000乃至14000であるポリアクリル酸のナトリウム塩から構成することが可能である。具体的には、SUPER SLRRY B(三洋化成工業株式会社製)の商品名で市販されているポリカルボン酸系安定液用分散剤(以下、単にSS―Bと呼ぶ)を使用することができる。また、かかるSS−Bに代えて、又はそれに加えて炭酸ナトリウムを用いることもできる。
【0137】
本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システムを用いて掘削用泥水を作製するには、まず、解膠前の掘削土砂を、他の現場からの搬入や当該現場の用地内でのバックホウやバケット式のケリー掘削機などによる掘削によって調達する。
【0138】
なお、地中連続壁工法や泥水シールド工法では、土砂分離装置やフィルタープレスあるいはデカンタで代表される遠心分離機で土砂分離を行い、該土砂分離作業で生じた排土を投入するべく、排土ピットを設けることが多いが、現場の用地内で解膠前の掘削土砂を確保する場合には、かかる排土ピットを形成する位置で行うようにすれば、排土ピットを別途設ける手間を省くことができる。
【0139】
次に、このようにして調達された解膠前の掘削土砂を、圧密式ミキサー2の圧搾用シリンダー41に投入し、次いで、泥水槽3からの循環泥水とともに圧密式ミキサー2の解膠ミキサー42内で攪拌混合して掘削土砂を解膠し、これを泥水として泥水槽3にいったん貯留し、これを随時、泥水貯留槽4に移して該泥水貯留槽内に貯留する。なお、泥水槽3には随時清水を補充し、該清水が循環泥水の一部として解膠ミキサー42内に投入されるようにする。
【0140】
一方、清水槽8に貯留された清水を混合槽9に入れるとともに、貯留タンク6に貯留された掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を所定量混合槽9に添加して適宜希釈混合し、混合液を作製する。また、必要に応じて貯留タンク7内に貯留された炭酸ナトリウム水溶液を添加して混合液を作製する。なお、炭酸ナトリウム水溶液については、添加量が多くなると、逆に塩類凝集を引き起こして分散性が低下するため、あくまで補助的に添加するのが望ましい。
【0141】
次に、このように作製された混合液を泥水貯留槽4内に添加する。
【0142】
このようにして作製された掘削用泥水を地中連続壁工法の安定液として使用すると、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤は、従来のベントナイト等に代わって、例えば粘土を主成分とする10μm以下の細粒分とともに泥水中に分散して低粘性を維持するとともに、掘削泥水用泥膜形成剤による優れた造壁作用により、ろ水量(透水係数)の小さな良質のマッドケーキを切羽や溝壁に形成し、溝壁等を安定させる。
【0143】
以上説明したように、本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システム及び方法によれば、解膠機である圧密式ミキサー2で掘削土砂を解膠し、次いで、解膠された掘削土砂を清水と混練することで泥水を作製し、しかる後、該泥水に本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤や掘削泥水用分散剤を添加するだけで掘削用泥水を作製することが可能となる。
【0144】
すなわち、掘削土砂を解膠しこれを清水とともに混練するようにすれば、細粒分を含んだ泥水を確保することが可能となるとともに、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤、掘削泥水用分散剤及び清水がいずれも液状であるため、従来のように混練ミキサーやストックヤードを設置するとともに該混練ミキサーを使った手間のかかる溶解作業を行わずとも、これらを混合槽9で単に混合して泥水貯留槽4に添加するだけで掘削用泥水を容易に作製することができる。
【0145】
したがって、従来のような作泥プラントを設置する必要がないことはもちろん、工事開始時においても、新規に掘削用泥水を購入したり他の現場から調達することなく、各現場にて掘削用泥水を迅速かつ容易に作製することが可能となる。
【0146】
なお、泥水貯留槽4内の泥水中には、細粒分のみならず粗粒分も当然含まれることとなるが、本実施形態で作製された掘削用泥水を用いて地盤掘削を行うにあたっては、地中連続壁工法にしろ、泥水シールド工法にしろ、土砂分離装置で粗粒分が除去されるため、上述した掘削用泥水に粗粒分が含まれていても、何ら問題とはならない。
【0147】
また、本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システム及び方法によれば、上述した掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用するようにしたので、掘削泥水用泥膜形成剤の優れた造壁性に掘削泥水用分散剤の優れた耐セメント性とが相まって、地中連続壁工法で使用する場合に特に顕著な作用効果を奏する。
【0148】
すなわち、地中連続壁工法においては、掘削用泥水の循環使用に伴ってコンクリートからカルシウムイオンが溶出し、泥水中のカルシウムイオン濃度が上昇して分散性及び造壁性が低下するが、工事初期の段階で添加された掘削泥水用分散剤が工事進行に伴って増大するカルシウムイオンによる分散性低下を抑制する。したがって、本発明で得られた掘削用泥水であれば、これを地中連続壁工法で循環使用しても、造壁性や低粘性は良好に維持される。
【0149】
本実施形態では、解膠機として圧密式ミキサー2を用いるようにしたが、これに代えて、鉢形の胴体の中心に配置された円錐形の主軸に偏心的な旋回運動を与え、そのときの圧力によって掘削土砂を粉砕解膠することができるジャイレトリクラッシャーや、その一種であるコーンクラッシャなどを用いることができる。
【0150】
また、本実施形態では、解膠機によって掘削土砂を解膠するようにしたが、必ずしも解膠機による必要はなく、図3を参照して第1実施形態で説明したと同様、清水を満たしつつ水平多軸式掘削機51で地盤を掘削し、その掘削によって解膠された土砂を用いるようにしてもよい。
【0151】
なお、水平多軸式掘削機を用いる場合には、掘削されたピット状の凹部52に解膠された掘削土砂と清水とが該水平多軸式掘削機の回転ドラムの回転動作によって混練されることとなるため、かかる解膠された掘削土砂と清水とが混練されてなる泥水を揚泥し、これをそのまま泥水槽3に貯留することができる。
【0152】
なお、泥水槽3にいったん貯留された泥水を随時泥水貯留槽4に移すとともに、混合液を混合槽9で作製しこれを泥水貯留槽4内に添加する手順については、上述の実施形態と同様であることは言うまでもない。この点、第1実施形態でも同様である。
【0153】
また、本実施形態では、泥水槽3のほかに該泥水槽内の泥水を移送貯留する泥水貯留槽4を設けるようにしたが、いずれかを省略してもかまわない。なお、泥水貯留槽4を省略した場合には、泥水槽3が本発明でいうところの泥水貯留槽となる。
【0154】
また、本実施形態では、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を泥水貯留槽4に添加するようにしたが、これに代えて泥水槽3に添加するようにしてもよく、かかる場合であっても、その下流側に配置された泥水貯留槽4内の泥水に上述した薬剤が添加されることに何ら変わりはない。
【0155】
また、本実施形態では、泥水槽3からの循環泥水とともに圧密式ミキサー2の解膠ミキサー42内で攪拌混合することで掘削土砂を解膠し、これを泥水として泥水槽3に貯留するようにしたが、これに代えて、泥水槽3内の泥水は解膠ミキサー42に循環させず、清水を解膠ミキサー42内に投入して泥水を作製し、これを泥水槽3に貯留するようにしてもよい。
【0156】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、掘削工事がいったん開始した後は、本来掘削すべき箇所から多量の掘削土砂が発生するので、かかる掘削土砂に含まれる細粒分を利用すれば、上述したと同様に掘削用泥水を作製することができる。
【0157】
また、本実施形態では、貯留タンク7を設けて該タンク内に炭酸ナトリウム水溶液を貯留するようにしたが、本実施形態で用いる掘削泥水用分散剤によってセメント混入時の分散性の低下を十分抑制することができるのであれば、かかる貯留タンク7を省略してもよい。
【0158】
また、本実施形態では、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を貯留タンク6内に貯留するようにしたが、工事開始初期であるために、耐セメント性を重視する必要がないのであれば、掘削泥水用分散剤を省略してもかまわない。
【0159】
また、本実施形態では、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用することを前提とし、これらを貯留タンク6内に貯留するようにしたが、これらの薬剤はいずれも一定の分散性と造壁性を有しているため、場合によっては、いずれかを単独で使用するようにしてもかまわない。一方、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用する場合、これらを混合した状態で貯留タンク6内に貯留してもかまわないが、それぞれ専用のタンク内に貯留するようにしてもかまわない。この場合、貯留タンク6は、計2種類備えることとなる。また、掘削泥水用分散剤としてSS−B及び炭酸ナトリウムの二種類を使用する場合には、これらを混合した状態で使用してもよいが、それぞれ専用のタンク内に個別に貯留してもかまわない。かかる場合、貯留タンク6は、掘削泥水用分散剤専用、掘削泥水用分散剤(SS−B)専用及び掘削泥水用分散剤(炭酸ナトリウム専用)の計3種類となる。
【0160】
また、本実施形態では、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を希釈することを前提として、清水槽8や混合槽9を備えるようにしたが、これらを泥水に直接添加しても添加量に関する品質の確保を行うことができるのであれば、清水槽8や混合槽9を省略してもよい。
【0161】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、混合槽9の下流側に中間貯留槽を設置して該中間貯留槽に混合液をいったん貯留し、しかる後に中間貯留槽内の混合液を泥水貯留槽4に圧送するようにしてもよい。
【0162】
また、本実施形態では、地中連続壁工法に適用することを前提としたが、本発明に係る掘削用泥水の作泥システム及び方法は、かかる工法への適用に限定されるものではなく、泥水シールド工法をはじめ、さまざまな泥水工法に適用することが可能である。
【0163】
【実施例】
次に、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤61を具体的に説明する。なお、特記なき限り、部及び%はそれぞれ質量部及び質量%を示すものとする。
【0164】
まず、不飽和カルボン酸及び/又はその塩(a)としては、上述した実施形態でも述べたようにアクリル酸ナトリウムとし、これを重合させて単一重合体61を製造した。
【0165】
表4は、重量平均分子量Mwを変化させたときの単一重合体61の造壁性(ml)、粘度(濃度;25質量%)及び泥水と混合したときの泥水粘度(mPa・s)を示したものである。
【0166】
ここで、重量平均分子量Mwは、第1実施形態における数平均分子量と同様の測定条件でゲルパーミエーションクロマトグラフにより測定したものである。
【0167】
但し、カラムは下記のものを用いる。
カラム ;TSKgel α-3000 + TSKgel α-6000
【0168】
なお、標準物質は、ポリオキシエチレングリコール(東ソー株式会社製;TSK STANDARD POLYETHYLENE OXIDE)とし、第1実施形態でも同じものを標準物質とした。
【0169】
また、単一重合体61を添加する前の泥水については、細粒分75μm以下、比重が1.05となるように濃度調整して作製した。ちなみに、そのときの粘度は1.7 mPa・sであった。泥水粘度はB型粘度計にて測定した。また、泥水への添加量はすべて5kg/m3とした。
【0170】
【表4】
【0171】
同表中、ブランクと記したものは、泥水のみのケース、実施例1′乃至実施例9′と記したものは、単一重合体61のうち、造壁性の指標である濾水量が5ml以下になったケース、比較例1′乃至比較例3′と記したものは、単一重合体61のうち、濾水量が5mlを上回ったケースである。なお、従来技術と比較すべく、CMCを用いた場合を比較例4′として併せて示した。
【0172】
また、図7は、これらの結果を横軸(対数軸)に重量平均分子量Mwを、縦軸に造壁性(ml)をとってプロットしたグラフであり、黒丸で表示したものは、比較例1′,2′に相当し、白丸で表示したものは、実施例1′乃至9′に相当する。比較例3′は、造壁性が著しく悪いため、同グラフにはプロットしていない。
【0173】
これらの図表でわかるように、造壁性の指標である濾水量が5ml以下になった実施例1′乃至実施例9′の重量平均分子量Mwは、20万乃至300万の範囲に入っており、比較例1′乃至比較例3′は、該濾水量を上回っていることがわかる。また、比較例4′は、濾水量はクリアしていても、泥水粘度が実施例1′乃至実施例9′よりもはるかに高く、掘削用泥水としては粘性が高すぎることがわかる。
【0174】
単一重合体61の製造プロセスを上述した実施例1′の場合について具体的に説明すると、まず、反応容器に水440.7部を仕込み、窒素置換した後、80℃迄昇温し、撹拌下、アクリル酸238.5部と、過硫酸ナトリウム2.0%水溶液100部を同時に3時間かけて滴下し反応した。さらに同温度で2時間熟成した後、イソプロピルアルコールを蒸留により除き、水酸化ナトリウム48%水溶液220.8部で中和した。
【0175】
次に、上述した実施例5′に係る単一重合体41を掘削泥水用分散剤とともに泥水に加えて本実施形態に係る掘削用泥水を作製するとともに、該掘削用泥水にセメントを5%添加し、その耐アルカリ性について実験した。なお、掘削泥水用分散剤としては、上述したSS―B及び炭酸ナトリウムの二種類をその合計添加量が1kg/m3となるように使用し、それぞれを単独に単一重合体61と併用した場合と、両方を単一重合体61と併用した場合について調べた。
【0176】
実験結果を表5及び図8に示す。
【0177】
【表5】
【0178】
これらの図表でわかるように、単一重合体41に掘削泥水用分散剤を併用した場合(黒丸以外の3ケース)では、掘削泥水用泥膜形成剤を3kg/m3添加すれば所要の造壁性が得られるのに対し、単一重合体41を単独で使用した場合(黒丸で示したケース)では、掘削泥水用泥膜形成剤を5kg/m3以上添加しなければ所要の造壁性が得られないことがわかる。
【0179】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る掘削用泥水の作泥システム及び方法によれば、解膠された掘削土砂を清水と混練することで泥水を作製し、しかる後、該泥水に本発明で用いる掘削泥水用泥膜形成剤や掘削泥水用分散剤を添加するだけで掘削用泥水を作製することが可能となる。
【0180】
したがって、従来のような作泥プラントを設置する必要がないことはもちろん、工事開始時においても、新規に掘削用泥水を購入したり他の現場から調達することなく、各現場にて掘削用泥水を迅速かつ容易に作製することが可能となる。
【0181】
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システムを示した全体図。
【図2】本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤を示した化学構造式。
【図3】変形例に係る掘削用泥水の作泥システムを示した全体図。
【図4】本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システム及び方法に関する実験結果を示したグラフ。
【図5】同じく本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システム及び方法に関する実験結果を示したグラフ。
【図6】第2実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤を示した化学構造式。
【図7】第2実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤における造壁性と重量平均分子量との関係を示したグラフ。
【図8】第2実施形態で用いる掘削泥水用分散剤の耐アルカリ性を示したグラフ。
【符号の説明】
1 掘削用泥水の作泥システム
2 圧密式ミキサー(解膠機)
3 泥水槽
4 泥水貯留槽
6 貯留タンク
31 掘削泥水用泥膜形成剤
32 メタクリル酸ナトリウム塩(不飽和カルボン酸塩(a))
33 メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(モノエステル(b))
41 単一重合体((共)重合体(x′))
42 アクリル酸ナトリウム(不飽和カルボン酸塩(a))[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mud production system and method for excavation mud used in mud construction methods such as a mud shield method and an underground continuous wall method.
[0002]
[Prior art]
In the muddy water methods such as the muddy water shield method and the underground continuous wall method, so-called drilling muddy water is used, and this muddy water for drilling has a good wall-forming property in order to stabilize the face and groove wall. Therefore, it is desirable that the low viscosity be maintained within a range in which liquid leakage is prevented in terms of slurry transportation and the like. The underground continuous wall construction method is also required to have cement resistance.
[0003]
In order to satisfy such a function, conventionally drilling mud using bentonite, CMC, a dispersant, a polymer agent and the like as a mud-making material has been widely used. Such a mud for excavation has a low viscosity maintained because bentonite and the like are well dispersed in the muddy water, and the dispersed bentonite and the like form a good mud cake on the face and the groove wall. Therefore, it becomes possible to secure the water-stopping property and the stability of the face and the groove wall.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since all the mud-making materials such as bentonite, CMC and polymer agent are powders, a mud-making plant consisting of a stockyard for storing them and a kneading mixer for dissolving them is indispensable. At the same time, when a sufficient space could not be secured on the plant site, the plant configuration became complicated, causing a problem of hindering vehicle traffic on the site.
[0005]
Further, in addition to such problems, the above-mentioned mud-making material is inherently difficult to dissolve in water, so even if a kneading mixer is used, it takes time and labor for the dissolution work. There was also a problem that the production naturally took time.
[0006]
In view of such a problem, the applicant has developed a mud drilling system that does not require a mud plant. There was a problem of being forced to transfer from the site or purchase a new one.
[0007]
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a mud drilling system and method capable of securing the drilling mud at each site even in the initial stage of construction. To do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a mud mud production system for excavation according to the present invention includes, as described in
R (OA) n OH (1)
R; hydrogen or hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms
A; an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms
n; an integer from 1 to 100
And a copolymer (x) having a monoester (b) of the hydroxyl group-containing compound (b2) represented by By setting the mass% of the monoester (b) constituting the copolymer (x) to 1 to 40% and the number average molecular weight of the copolymer (x) to 5000 to 100,000, bentonite and CMC Was made unnecessary as mud material Is.
[0009]
The mud drilling mud production system according to the present invention includes a mud storage tank for storing mud water obtained by kneading peptized excavated sediment and fresh water, and added to the mud filled in the mud water storage tank. Be done Mud film forming agent for drilling mud And a storage tank in which the mud film forming agent for drilling mud is configured in a liquid state and configured to have a predetermined dispersibility and wall-forming property by being combined with fine particles of the drilling earth and sand, Mud film forming agent for drilling mud, unsaturated carboxylic acid and / or salt thereof (a) Only as a structural unit (Co) polymer (x ′) having a weight average molecular weight Mw of 200,000 to 3,000,000 only By configuring with Bentonite and CMC were made unnecessary as mud materials. Is.
[0010]
The drilling mud production system according to the present invention stores a liquid drilling mud dispersant in the storage tank, and the drilling mud dispersant is a polyacrylic polymer having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000. An acid salt, a polymethacrylate salt or a copolymer thereof, or sodium carbonate.
[0011]
Moreover, the mud production system for excavation mud according to the present invention includes a peptizer for producing the peptized excavated sediment.
[0012]
In addition, the method for producing mud for excavation according to the present invention, as described in
R (OA) n OH (1)
R; hydrogen or hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms
A; an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms
n; an integer from 1 to 100
And a copolymer (x) having a monoester (b) of the hydroxyl group-containing compound (b2) represented by By setting the mass% of the monoester (b) constituting the copolymer (x) to 1 to 40% and the number average molecular weight of the copolymer (x) to 5000 to 100,000, bentonite and CMC Was made unnecessary as mud material Is.
[0013]
Moreover, the mud making method for excavation mud according to the present invention is a mud produced by kneading peptized excavated sediment and fresh water. Mud film forming agent for drilling mud A method for producing excavation mud water by adding a mud film for excavation mud film for drilling mud, which is made liquid by combining the mud film forming agent for excavation mud water with fine particles of excavated sediment. It is configured to have wall properties, and the mud film forming agent for drilling mud is an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a) Only as a structural unit (Co) polymer (x ′) having a weight average molecular weight Mw of 200,000 to 3,000,000 only By configuring with Bentonite and CMC were made unnecessary as mud materials. Is.
[0014]
Further, in the mud production method for excavation mud according to the present invention, a liquid excavation mud dispersant is stored in the storage tank, and the excavation mud dispersant is a polyacrylic polymer having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000. An acid salt, a polymethacrylate salt or a copolymer thereof, or sodium carbonate.
[0015]
In the muddy water excavation method such as the underground continuous wall method and the muddy water shield method, in order to stabilize the groove wall and face, a good quality mud film (mud cake) with low drainage is formed on the groove wall and the muddy water pressure is reduced. It is necessary to effectively act on a wall or the like, and for that purpose, a mud-making material having wall-forming properties such as bentonite, CMC, and a polymer agent has been indispensable conventionally.
[0016]
However, since these mud-making materials are premised on the installation of a mud plant, it is possible for the applicant to create mud for drilling using only excavated soil and water without installing a mud plant. As a result of repeating various experiments, it is possible to ensure the stability of the wall construction at the groove wall and face by using only the excavated soil and water, and the drilling mud dispersant and new excavation. Succeeded in developing a muddy film forming agent.
[0017]
Furthermore, the present applicant has developed a technique for individually securing the drilling mud at each site without procuring from outside even at the beginning of the construction.
[0018]
Specifically, in the mud drilling mud system and method according to
[0019]
Next, the mud film forming agent for drilling mud stored in the storage tank is added to the mud stored in the mud stored in the mud storage tank to produce the drilling mud.
[0020]
In this way, muddy water is prepared by kneading the peptized excavated sediment with clean water, and then, if the mud film forming agent for drilling mud used in the present invention is added to the muddy water, conventional mud production Of course, it is not necessary to install a plant, and at the start of construction, drilling mud can be quickly and easily created at each site without purchasing new drilling mud or procuring from other sites. Is possible.
[0021]
In addition, the mud film forming agent for drilling mud used in the present invention has a function of ensuring the wall-forming property at the groove wall or face only with the excavated soil and water and ensuring the stability. Therefore, the above-mentioned mud film forming agent for drilling mud can be used without any need for mud-making materials such as bentonite, CMC, and polymer agent, which were indispensable in the past. It goes without saying that the drilling mud can be produced quickly and easily simply by supplementing as necessary.
[0022]
In addition, once the excavation work is started, a large amount of excavated soil is generated from the location that should be excavated. Therefore, if such excavated sediment is used, the excavated mud can be produced in the same manner as described above.
[0023]
Excavation sediment to be peptized, in other words, excavated sediment before peptization should be one that has been brought in from another site, or one excavated by a backhoe or bucket-type kerry excavator on the site Can do.
[0024]
The peptization method may be peptized by any method as long as the excavated sediment is peptized. It is possible to easily obtain the defatted excavated sediment by simply introducing the excavated sediment that has been carried in from the actual site or the sediment excavated in the site of the site.
[0025]
The peptizer can be appropriately selected from various mixers such as a compacting mixer, a pressing mixer, and a paddle mixer.
[0026]
In addition, the muddy water made by kneading the peptized excavated soil and fresh water can be used by excavating the ground with a horizontal multi-axis excavator while filling the fresh water and pumping up the mud from the excavation groove. It is.
[0027]
It should be noted that whatever method is used to produce the drilling mud, the drilling mud naturally contains not only fine particles but also coarse particles. When performing ground excavation using the excavation mud produced in the invention, whether it is the underground continuous wall method or the mud shield method, coarse particles are removed by the sediment separator, so the excavation mud described above Even if coarse particles are contained in this, there is no problem.
[0028]
The mud film forming agent for drilling mud used in the present invention is liquid and has a predetermined dispersibility and wall-forming property by being combined with fine particles of the drilling earth and sand, and unsaturated carboxylic acid and / or Or a salt thereof (a), an unsaturated carboxylic acid (b1) and the following general formula (1)
R (OA) n OH (1)
R; hydrogen or hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms
A; an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms
n; an integer from 1 to 100
And a copolymer (x) having a monoester (b) of the hydroxyl group-containing compound (b2) represented by By setting the mass% of the monoester (b) constituting the copolymer (x) to 1 to 40% and the number average molecular weight of the copolymer (x) to 5000 to 100,000, bentonite and CMC To make it unnecessary as a mud material Or an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a) Only as a structural unit (Co) polymer (x ′) having a weight average molecular weight Mw of 200,000 to 3,000,000 only By configuring with Bentonite and CMC are made unnecessary as mud materials. .
[0029]
About such a mud film forming agent for drilling mud, since it has a certain dispersibility and wall-forming property, it may be used alone, A liquid dispersant for drilling mud composed of at least one of polyacrylate, polymethacrylate, copolymers thereof or sodium carbonate having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000 is stored in the chemical tank. When the drilling mud dispersant is used in combination with a drilling mud film forming agent In particular, the excellent wall-forming properties of the drilling mud film forming agent combined with the excellent cement resistance of the drilling mud dispersant is particularly prominent when used in the underground continuous wall construction method or on-site concrete pile construction method. There are various effects.
[0030]
That is, in the underground continuous wall construction method, calcium ions are eluted from the concrete with the circulation use of the drilling mud, and the calcium ion concentration in the mud rises. If the dispersant for digging is used in combination, the dispersibility degradation due to calcium ions is suppressed by the dispersant for digging mud. Even when used, the wall-forming property and low viscosity are maintained well.
[0031]
Whether or not a mud film forming agent for drilling mud is used alone or in combination with a dispersant for drilling mud, it is conceivable that sodium carbonate suppresses a decrease in dispersibility due to calcium ions. On the other hand, when the amount of added is increased, salt aggregation is conversely caused and the dispersibility is lowered. Therefore, it is desirable to use sodium carbonate as an auxiliary.
[0032]
In producing the mud film forming agent for drilling mud described above, a known production method, for example, a solution polymerization method may be used. That is, an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a) and a monoester (b) are added as two types of monomers to a predetermined solvent, and then added at 50 to 150 ° C. under normal pressure or The polymerization may be performed under pressure.
[0033]
As the solvent, for example, water, isopropyl alcohol, toluene, ethylene dichloride, methyl ethyl ketone, or a mixture thereof can be used.
[0034]
In the polymerization, 0.1 to 15% by mass of a radical polymerization initiator is used with respect to the total mass of the unsaturated carboxylic acid and / or salt (a) and monoester (b), and a chain transfer agent is used. It is good to use as needed.
[0035]
Here, as the radical polymerization initiator, persulfates such as potassium persulfate, azo compounds such as azobisisobutyronitrile, peroxides such as benzoyl peroxide and dicumyl peroxide can be used. As the chain transfer agent, sulfur-containing compounds such as lauryl mercaptan, thioglycolic acid and mercaptoethanol can be used.
[0036]
In addition, when a part or all of unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a) is unsaturated carboxylate, the unsaturated carboxylic acid which is the precursor, its anhydride, or C1-C4 The lower alkyl ester may be neutralized in advance before polymerization, or the copolymer may be neutralized after polymerization. Examples of the neutralizing agent include alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide and sodium hydroxide, ammonium hydroxide, ammonia and the like.
[0037]
In addition, the copolymer (x) is not necessarily an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a) using a monoester (b) of an unsaturated carboxylic acid (b1) and a hydroxyl group-containing compound (b2) as a monomer. The precursor of monoester (b), that is, unsaturated carboxylic acid (b1) or its anhydride or lower alkyl ester having 1 to 4 carbon atoms is used. The copolymer may be copolymerized with an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a), and then reacted with a hydroxyl group-containing compound (b2) to form a copolymer (x).
[0038]
The substance constituting the unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a) is arbitrary, and examples thereof include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid and fumaric acid, and alkali metal salts thereof and It can be suitably selected from the group consisting of ammonium salts. The unsaturated carboxylic acid (b1) is also arbitrary, but can be appropriately selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid and fumaric acid.
[0039]
In the general ester (b), R is hydrogen or an alkylene group in the general formula (1). However, in order to ensure good wall-forming properties, it is usually hydrogen or 1 to 12 carbons, more preferably 1 to 6 carbons. It is preferable that it is an alkylene group. R is an alkyl group (such as a methyl group or octyl group), a cycloalkyl group (such as a cyclohexyl group), an aryl group (such as a phenyl group), an alkylaryl group (such as an ethylphenyl group), or an aralkyl group (such as a benzyl group). Either may be sufficient.
[0040]
Further, in the general formula (1), n is preferably an integer having an average of usually 1 to 100 and further an average of 2 to 90 in order to ensure good wall-forming properties.
[0041]
(B2) includes an aliphatic dihydric alcohol having 2 to 4 carbon atoms, an aliphatic alcohol having 1 to 12 carbon atoms represented by ROH, a phenol or an araliphatic alcohol, and an alkylene having 2 to 4 carbon atoms. Those obtained by adding an oxide are preferred.
[0042]
Examples of the aliphatic dihydric alcohol having 2 to 4 carbon atoms include ethylene glycol, propylene glycol, and 1,4-butanediol.
[0043]
As a C1-C12 aliphatic alcohol, natural alcohol or synthetic alcohol (Ziegler alcohol, oxo alcohol, etc.) may be sufficient. Specific examples include linear or branched saturated aliphatic alcohols such as methyl alcohol, butyl alcohol, pentyl alcohol, hexyl alcohol, lauryl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, and 2-ethylhexyl alcohol, cyclohexyl alcohol, and ethylcyclohexyl alcohol. And cycloaliphatic alcohols such as
[0044]
Examples of phenols include phenol and ethylphenol. Examples of the araliphatic alcohol include benzyl alcohol.
[0045]
Examples of the alkylene oxide having 2 to 4 carbon atoms include ethylene oxide (hereinafter abbreviated as EO) alone; EO and other alkylene oxides (propylene oxide (hereinafter abbreviated as PO), 1,2-butylene oxide, tetrahydrofuran, An alkylene oxide substituted product (epichlorohydrin) and the like], and a mixture of two or more thereof. Particularly preferred among those exemplified is the combined use of EO and EO / PO. The addition mode in the case of using other alkylene oxides with EO may be random addition or block addition, and is not particularly limited.
[0046]
The mass ratio of the monoester (b) constituting the copolymer (x) and the number average molecular weight of the copolymer (x) are arbitrary, but the monoester (b) constituting the copolymer (x) ) Is 1 to 40% and the copolymer (x) has a number average molecular weight of 5,000 to 100,000, it is possible to obtain high wall-forming properties and low viscosity.
[0047]
The copolymer (x) can contain other monomer (c) as a constituent unit in addition to (a) and (b). (C) is not particularly limited as long as it can be copolymerized, and examples thereof include the following (c1) to (c5).
[0048]
(C1) Amide group-containing ethylenically unsaturated monomer: (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, etc.
[0049]
(C2) (Meth) acrylic acid alkyl esters (alkyl group having 1 to 12 carbon atoms): methyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, etc.
[0050]
(C3) Ethylenically unsaturated monomer having a hydroxyl group: hydroxyalkyl (1 to 4 carbon atoms) (meth) acrylate [eg, hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, etc.]
[0051]
(C4) An ethylenically unsaturated monomer having a polyalkylene glycol chain other than (b): polyethylene glycol (number average molecular weight 120 to 600) mono (meth) acrylate, polypropylene glycol (number average molecular weight 150 to 450) mono ( (Meth) acrylate, methyl alcohol ethylene oxide 1-4 mol adduct (meth) acrylate, etc.
[0052]
(C5) Quaternary ammonium group-containing ethylenically unsaturated monomer: (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride, etc.
[0053]
Among these (c1) to (c5), preferred are (c2) to (c4).
[0054]
Moreover, the mass% of the other monomer (c) unit which comprises copolymer (X) is 30% or less normally, Preferably it is 20% or less.
[0059]
Similarly to the polymer (x), the production of the (co) polymer (x ′) of the mud film forming agent for drilling mud may be performed by a known production method, for example, a solution polymerization method. That is, an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a) is added as a monomer to a predetermined solvent, and then polymerized at 50 to 150 ° C. under normal pressure or pressure.
[0060]
The type of solvent, single polymerization method, radical polymerization initiator, and neutralization process are the same as those for the mud film forming agent for drilling mud described above, and the description thereof is omitted here.
[0061]
The substance constituting the unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a) is arbitrary, and examples thereof include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid and fumaric acid, and alkali metal salts thereof and It can be suitably selected from the group consisting of ammonium salts. Here, examples of the alkali metal salt include sodium salt and potassium salt.
[0065]
In addition, the mud film forming agent for drilling mud according to
[0066]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a mud drilling mud production system and method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that components that are substantially the same as those of the prior art are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0067]
(First embodiment)
[0068]
FIG. 1 is an overall view showing a mud production system for excavation according to the present embodiment. As can be seen from the figure, the
[0069]
The compacting
[0070]
On the other hand, an underwater sand pump 43 with stirring blades is provided at the bottom of the peptizer mixer 42, and the thread-triggered excavated sediment pushed out from the bottom of the squeezing
[0071]
When uncrushed excavated soil contains a lot of crushed stones and gravel, it is desirable to install a vibrating screen above the squeezing
[0072]
In the
[0073]
Further, as described above, the sodium carbonate (sodium carbonate) aqueous solution is stored in the
[0074]
Fresh water is stored in the
[0075]
The
[0076]
The mud film forming agent for drilling mud used in the present embodiment includes an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a), an unsaturated carboxylic acid (b1), and the following general formula (1).
R (OA) n OH (1)
R; hydrogen or hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms
A; an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms
n; an integer from 1 to 100
And a copolymer (x) from a monoester (b) of the hydroxyl group-containing compound (b2).
[0077]
The mass ratio of the monoester (b) to the copolymer (x) is preferably 1% to 40%. This is because when the mass% of the monoester (b) with respect to the copolymer (x) is less than 1%, the wall-forming property is lowered regardless of the amount of the mud film forming agent for drilling mud, and it exceeds 40%. This is because, when the amount of the mud film forming agent for drilling mud is low, agglomeration may occur and the wall-forming property may deteriorate.
[0078]
Further, the number average molecular weight of the copolymer (x) is preferably 5,000 to 100,000. If the number average molecular weight is less than 5000, the wall-forming property is lowered regardless of the amount of the mud film forming agent for drilling mud, and if it exceeds 100,000, the amount of the mud film forming agent for drilling mud is low. This is because agglomeration may occur and the wall-forming property may deteriorate.
[0079]
In addition, about a number average molecular weight, it shall measure with a gel permeation chromatograph.
[0080]
FIG. 2 shows an example of a mud film forming agent 31 for drilling mud, in which unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a) is composed of sodium methacrylate 32 and monoester (b) is composed of methoxypolyethylene glycol methacrylate 33. Is a chemical structural formula (chemical formula) shown as
[0081]
On the other hand, the drilling mud dispersant used in the present embodiment is a polyacrylate, polymethacrylate or a copolymer thereof having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000. Etc. are arbitrary, for example, it can be comprised from the sodium salt of polyacrylic acid whose weight average molecular weight Mw is 10,000-14000. Specifically, a dispersant for a polycarboxylic acid-based stabilizer (hereinafter simply referred to as SS-B) commercially available under the trade name SUPER SLRRY B (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) can be used.
[0082]
In order to produce excavation mud using the excavation mud
[0083]
In the continuous underground wall method and the muddy water shield method, the soil is separated by a centrifuge such as a sediment separator, filter press or decanter, and the soil generated in the sediment separation operation is put into the soil. In many cases, pits are provided. However, when excavating soil before peptization is secured in the site, it is possible to save the trouble of separately installing the earth pits if it is performed at the position where such earth pits are formed. be able to.
[0084]
Next, the pre-peptized excavated soil that has been procured in this way is put into the squeezing
[0085]
On the other hand, the fresh water stored in the
[0086]
Next, the mixed solution thus prepared is added to the muddy
[0087]
When the drilling mud thus prepared is used as a stable liquid in the underground continuous wall method, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are mainly made of clay, for example, instead of conventional bentonite. A good quality mud cake with a small drainage (permeability coefficient) due to the excellent wall-forming action of the mud film forming agent for drilling mud, while maintaining a low viscosity by dispersing in the mud with a fine particle of 10 μm or less as a component. Is formed on the face and groove wall to stabilize the groove wall and the like.
[0088]
As described above, according to the mud production system and method for excavation according to the present embodiment, the excavated sediment is peptized by the compacting
[0089]
That is, if the drilling soil is peptized and kneaded with fresh water, it becomes possible to secure mud containing fine particles, and the mud film forming agent for drilling mud used in this embodiment, drilling Since both the muddy water dispersant and the fresh water are in a liquid state, a kneading mixer and a stock yard are installed as in the prior art, and these are simply mixed in the
[0090]
Therefore, it is not necessary to install a conventional mud production plant, and even at the start of construction, there is no need to purchase new drilling mud or procure from other sites. Can be produced quickly and easily.
[0091]
The mud water in the mud
[0092]
Further, according to the mud mud production system and method for excavation according to the present embodiment, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are used together. Combined with the excellent wall-forming properties of the drilling mud and the excellent cement resistance of the dispersant for drilling mud, it has a particularly remarkable effect when used in the underground continuous wall construction method.
[0093]
In other words, in the underground continuous wall method, calcium ions are eluted from the concrete with the use of mud for excavation, and the calcium ion concentration in the mud increases and the dispersibility and wall-forming properties decrease. The dispersant for drilling mud added at this stage suppresses the decrease in dispersibility due to calcium ions, which increases with the progress of construction. Therefore, if it is the mud for excavation obtained by this invention, even if this is circulated and used by the underground continuous wall construction method, wall-forming property and low viscosity are maintained favorable.
[0094]
In the present embodiment, the compacting
[0095]
Further, in this embodiment, the excavated sediment is peptized by the peptizer, but it is not always necessary to use the peptizer. For example, as shown in FIG. 3, the horizontal
[0096]
When a horizontal multi-axis excavator is used, the excavated soil and fresh water peptized in the excavated pit-shaped
[0097]
In the present embodiment, in addition to the
[0098]
Moreover, in this embodiment, although the mud film forming agent for drilling mud and the dispersing agent for drilling mud were added to the
[0099]
Further, in the present embodiment, the excavated sediment is peptized by stirring and mixing in the peptizer mixer 42 of the compacting
[0100]
Although not particularly mentioned in the present embodiment, after excavation work is started once, a large amount of excavated earth and sand is generated from the place to be excavated, so if fine particles contained in such excavated earth and sand are used. The mud for excavation can be produced in the same manner as described above.
[0101]
Further, in this embodiment, the
[0102]
Further, in this embodiment, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud used in the present embodiment are stored in the
[0103]
In the present embodiment, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are used in combination, and these are stored in the
[0104]
Moreover, in this embodiment, it was provided with the
[0105]
Although not particularly mentioned in the present embodiment, an intermediate storage tank is installed on the downstream side of the
[0106]
Further, in this embodiment, it is assumed that it is applied to the underground continuous wall construction method, but the mud drilling mud system and method according to the present invention is not limited to application to such construction method, It can be applied to various muddy water methods including the muddy water shield method.
[0107]
Moreover, in this embodiment, since the remarkable effect was confirmed by experiment, the mass% of monoester (b) which comprises copolymer (x) is 1 to 40%, and the number average of copolymer (x) Although the molecular weight is set to 5000 to 100,000, the mud film forming agent for drilling mud used in the present invention is not limited to such a range, and a certain effect can be obtained even outside the range described in the embodiment. Is possible.
[0108]
Moreover, in this embodiment, although SS-B was mentioned as an example as a dispersing agent for drilling mud, it may replace with this and may use sodium carbonate.
[0109]
【Example】
Next, the mud film forming agent for drilling mud used in the present embodiment will be specifically described. Unless otherwise specified, parts and% indicate parts by mass and% by mass, respectively.
[0110]
First, as the unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a), two kinds of sodium methacrylate (hereinafter referred to as a-1) and sodium acrylate (hereinafter referred to as a-2) were used in the experiment. Moreover, as unsaturated carboxylic acid ester (b), 10 types of unsaturated carboxylic acid ester are used, and unsaturated which comprises these 10 types of unsaturated carboxylic acid ester (henceforth, b-1-b-10). Table 1 shows the composition of the carboxylic acid (b1) and the hydroxyl group-containing compound (b2). In the table, EO and PO indicate ethylene oxide and propylene oxide, respectively.
[0111]
[Table 1]
[0112]
Next, a copolymer (x) by combining the above-mentioned sodium methacrylate (a-1) and sodium acrylate (a-2) with 10 types of unsaturated carboxylic acid esters (b-1 to b-10). Table 2 shows the composition ratio, the monoester content ratio (%), and the number average molecular weight (hereinafter referred to as Examples 1 to 16). In addition, the measurement conditions of a number average molecular weight are shown below.
[0113]
[0114]
[Table 2]
[0115]
In producing the mud film forming agent for drilling mud of Examples 1 to 16 described above, first, 363 parts of water and 196 parts of isopropyl alcohol were charged into a reaction vessel, and after nitrogen substitution, the temperature was raised to 80 ° C. Under stirring, 151 parts (1.757 moles) of methacrylic acid, 48 parts (0.036 moles) of methoxypolyethylene glycol (28 moles of added ethylene oxide) and 39.8% aqueous solution of sodium persulfate 39.8 are mixed. Parts (0.008 mol of sodium persulfate) were simultaneously added dropwise over 3 hours to react. Further, after aging at the same temperature for 2 hours, isopropyl alcohol was removed by distillation, neutralized with 146 parts of a 48% aqueous solution of sodium hydroxide (1.757 mol of sodium hydroxide), and then an amount of water to give a solid content of 30%. Was added to obtain a copolymer having a number average molecular weight of 42800 (Example 1). In addition, Examples 2 to 16 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the monomer composition was changed so that the structural units shown in Table 2 were obtained.
[0116]
The mud film forming agent for drilling mud of Examples 1 to 16 produced in this manner was added to the mud, and the wall-forming property and mud viscosity were examined (Table 3).
[0117]
Here, the mud before adding the mud film forming agent for drilling mud was prepared by adjusting the concentration so that the fine particle content was 75 μm or less and the specific gravity was 1.05. Incidentally, the viscosity at that time was 11.1 mPa · s. The muddy water viscosity was measured with a B-type viscometer.
[0118]
Moreover, the wall-forming property in the table is slightly different from the index in the API standard, and the amount of drainage when the lower side of the filter paper is in a reduced pressure state in order to accelerate the drainage process and shorten the experiment time. It is measured, and 5 ml or less is regarded as a good wall-forming property. For comparison with the prior art, the case of using CMC is also shown as Comparative Example 1.
[0119]
[Table 3]
[0120]
As can be seen from the table, Examples 1-6, 11-16, regardless of the addition amount, the wall-forming properties are all 5 ml or less, and the muddy water viscosity is also kept low, In other words, while good dispersibility is maintained, in Examples 7 to 10, it can be seen that the wall-forming property is lowered when the addition amount is small.
[0121]
Incidentally, in Comparative Example 1 using CMC, although the wall-forming property can be ensured, the results confirm the problem that the viscosity is increased.
[0122]
Next, the mud film forming agent for drilling mud according to Example 11 described above was added to the mud together with the dispersant for drilling mud to produce the mud for drilling according to this embodiment, and the cement resistance was tested. In addition, as the dispersant for drilling mud, the two types of SS-B and sodium carbonate described above are used, each of which is used in combination with the mud film forming agent for drilling mud, and both are formed as a mud film for drilling mud. It investigated about the case where it used together with an agent.
[0123]
The experimental results are shown in FIGS.
[0124]
First, FIG. 4 shows an experimental result when no cement is added to the above-described excavation mud. As shown in the figure, when the amount of mud film forming agent for drilling mud is about 0.25% or more, the case where the mud film forming agent for drilling mud is used alone (indicated by the black circle) and the drilling mud It can be seen that there is almost no difference in the wall-forming property between the case (3 cases other than the black circle) where the drilling mud dispersant is used in combination with the mud film forming agent.
[0125]
Next, the experimental results when 1% and 5% of cement are added to the excavation mud are shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). As shown in these figures, when the drilling mud mud film forming agent is used in combination with the drilling mud water dispersing agent (three cases other than the black circle), the drilling mud mud film forming agent is 0.1 to 0.2%. If it is added, the required wall-forming property can be obtained, but when the mud film forming agent for drilling mud is used alone (indicated by the black circle), the mud film forming agent for drilling mud is 1% cement. It can be seen that the required wall-forming property cannot be obtained unless 0.5% is added in the case of less than 0.3% and cement is 5%.
[0126]
(Second Embodiment)
[0127]
Next, a mud production system and method for excavation mud according to the second embodiment will be described. Note that components that are substantially the same as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0128]
That is, the excavation mud mud mud production system according to the second embodiment is also a compacting type as a peptizer for producing the crushed excavation sediment similarly to the excavation mud mud
[0129]
The mud film forming agent for drilling mud used in the present embodiment comprises a single polymer as a (co) polymer (x ′) having an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a) as a main structural unit, The weight average molecular weight Mw of the single polymer is 200,000 to 3,000,000.
[0130]
Here, the weight average molecular weight Mw of the single polymer was set to 200,000 to 3,000,000. When the weight average molecular weight Mw was less than 200,000, the amount of filtered water, which is an index of wall-forming property, slightly exceeded 5 ml. This is because the amount of filtered water greatly exceeds 5 ml.
[0131]
The amount of filtered water is slightly different from the index in the API standard, and is measured with the lower side of the filter paper under reduced pressure in order to accelerate the filtering process and shorten the experiment time. It is considered to be a good wall-forming property.
[0132]
FIG. 6 is a chemical structural formula (chemical formula) showing an example of a mud film forming agent for drilling mud according to the present embodiment. The unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a) is composed of sodium acrylate 62. A drilling mud film forming agent 61 is shown.
[0133]
The lower limit value and upper limit value of the weight average molecular weight Mw are plotted as the results obtained in the experiments described later, and then a curve that approximates these results is created, and the intersection of the curve and the line with a drainage amount of 5 ml The ranges are 200,000 and 3 million, respectively, but the range of the weight average molecular weight Mw is preferably 500,000 to 2.5 million, taking into account the empirical safety factor in consideration of experimental errors and the like.
[0134]
On the other hand, the mud film forming agent 61 for drilling mud is preferably used with a concentration of 20 to 30% by weight added to the mud, but in such a concentration range, when the weight average molecular weight Mw exceeds 1 million, When it is added to muddy water, it is not necessarily excellent in workability.
[0135]
Therefore, it is desirable that the weight average molecular weight Mw of the mud film forming agent 61 for drilling mud is set to 500,000 to 1,000,000 from the viewpoint of such an addition workability. Furthermore, it is optimal to set the weight average molecular weight Mw of the mud film forming agent 61 for drilling mud to be 600,000 to 800,000 in order to clear the upper limit of the drainage amount with a margin and to reliably increase the work of adding to the mud.
[0136]
Next, the drilling mud dispersant used in the present embodiment is a polyacrylate, polymethacrylate, or a copolymer thereof, and its weight average molecular weight Mw is 10,000 to 14,000. The composition is arbitrary, and for example, it can be composed of a sodium salt of polyacrylic acid having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000. Specifically, a dispersant for a polycarboxylic acid-based stabilizer (hereinafter simply referred to as SS-B) commercially available under the trade name SUPER SLRRY B (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) can be used. Further, sodium carbonate may be used instead of or in addition to SS-B.
[0137]
In order to produce the drilling mud using the drilling mud production system according to the present embodiment, first, the excavated soil before peptization is carried in from other sites or backhoes in the site of the site. Procured by excavating with a bucket-type kerry excavator.
[0138]
In the continuous underground wall method and the muddy water shield method, the soil is separated by a centrifuge such as a sediment separator, filter press or decanter, and the soil generated in the sediment separation operation is put into the soil. In many cases, pits are provided. However, when excavating soil before peptization is secured in the site, it is possible to save the trouble of separately installing the earth pits if it is performed at the position where such earth pits are formed. be able to.
[0139]
Next, the pre-peptized excavated soil that has been procured in this way is put into the squeezing
[0140]
On the other hand, the fresh water stored in the
[0141]
Next, the mixed solution thus prepared is added to the muddy
[0142]
When the drilling mud thus prepared is used as a stable liquid in the underground continuous wall method, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are mainly made of clay, for example, instead of conventional bentonite. A good quality mud cake with a small drainage (permeability coefficient) due to the excellent wall-forming action of the mud film forming agent for drilling mud, while maintaining a low viscosity by dispersing in the mud with a fine particle of 10 μm or less as a component. Is formed on the face and groove wall to stabilize the groove wall and the like.
[0143]
As described above, according to the mud production system and method for excavation according to the present embodiment, the excavated sediment is peptized by the compacting
[0144]
That is, if the drilling soil is peptized and kneaded with fresh water, it becomes possible to secure mud containing fine particles, and the mud film forming agent for drilling mud used in this embodiment, drilling Since both the muddy water dispersant and the fresh water are in a liquid state, a kneading mixer and a stock yard are installed as in the prior art, and these are simply mixed in the
[0145]
Therefore, it is not necessary to install a conventional mud production plant, and even at the start of construction, there is no need to purchase new drilling mud or procure from other sites. Can be produced quickly and easily.
[0146]
The mud water in the mud
[0147]
Further, according to the mud mud production system and method for excavation according to the present embodiment, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are used together. Combined with the excellent wall-forming properties of the drilling mud and the excellent cement resistance of the dispersant for drilling mud, it has a particularly remarkable effect when used in the underground continuous wall construction method.
[0148]
In other words, in the underground continuous wall method, calcium ions are eluted from the concrete with the use of mud for excavation, and the calcium ion concentration in the mud increases and the dispersibility and wall-forming properties decrease. The dispersant for drilling mud added at this stage suppresses the decrease in dispersibility due to calcium ions, which increases with the progress of construction. Therefore, if it is the mud for excavation obtained by this invention, even if this is circulated and used by the underground continuous wall construction method, wall-forming property and low viscosity are maintained favorable.
[0149]
In the present embodiment, the compacting
[0150]
Further, in this embodiment, the excavated sediment is peptized by the peptizer, but it is not always necessary to use the peptizer, and as described in the first embodiment with reference to FIG. Alternatively, the ground may be excavated by the horizontal
[0151]
When a horizontal multi-axis excavator is used, the excavated soil and fresh water peptized in the excavated pit-shaped
[0152]
In addition, about the procedure which transfers the muddy water once stored in the
[0153]
In the present embodiment, in addition to the
[0154]
Moreover, in this embodiment, although the mud film forming agent for drilling mud and the dispersing agent for drilling mud were added to the
[0155]
Further, in the present embodiment, the excavated sediment is peptized by stirring and mixing in the peptizer mixer 42 of the compacting
[0156]
Although not particularly mentioned in the present embodiment, after excavation work is started once, a large amount of excavated earth and sand is generated from the place to be excavated, so if fine particles contained in such excavated earth and sand are used. The mud for excavation can be produced in the same manner as described above.
[0157]
Further, in this embodiment, the
[0158]
Further, in this embodiment, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud used in the present embodiment are stored in the
[0159]
In the present embodiment, the mud film forming agent for drilling mud and the dispersant for drilling mud are used in combination, and these are stored in the
[0160]
Moreover, in this embodiment, it was provided with the
[0161]
Although not particularly mentioned in the present embodiment, an intermediate storage tank is installed on the downstream side of the
[0162]
Further, in this embodiment, it is assumed that it is applied to the underground continuous wall construction method, but the mud drilling mud system and method according to the present invention is not limited to application to such construction method, It can be applied to various muddy water methods including the muddy water shield method.
[0163]
【Example】
Next, the mud film forming agent 61 for drilling mud used in the present embodiment will be specifically described. Unless otherwise specified, parts and% indicate parts by mass and% by mass, respectively.
[0164]
First, as the unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a), sodium acrylate was used as described in the above embodiment, and this was polymerized to produce a single polymer 61.
[0165]
Table 4 shows the wall-forming property (ml), viscosity (concentration: 25% by mass) of the single polymer 61 when the weight average molecular weight Mw is changed, and muddy water viscosity (mPa · s) when mixed with muddy water. It is a thing.
[0166]
Here, the weight average molecular weight Mw is measured by gel permeation chromatograph under the same measurement conditions as the number average molecular weight in the first embodiment.
[0167]
However, the following columns are used.
Column: TSKgel α-3000 + TSKgel α-6000
[0168]
The standard material was polyoxyethylene glycol (manufactured by Tosoh Corporation; TSK STANDARD POLYETHYLENE OXIDE), and the same material was used as the standard material in the first embodiment.
[0169]
Further, the muddy water before the addition of the single polymer 61 was prepared by adjusting the concentration so that the fine particle content was 75 μm or less and the specific gravity was 1.05. Incidentally, the viscosity at that time was 1.7 mPa · s. The muddy water viscosity was measured with a B-type viscometer. The amount added to the muddy water is 5 kg / m. Three It was.
[0170]
[Table 4]
[0171]
In the same table, a blank indicates a case of only muddy water, and those described as Examples 1 ′ to 9 ′ indicate that the amount of filtrate that is an index of wall-forming property is 5 ml or less in the single polymer 61. The cases described as Comparative Example 1 ′ to Comparative Example 3 ′ are cases in which the amount of filtered water of the single polymer 61 exceeds 5 ml. For comparison with the prior art, the case of using CMC is also shown as Comparative Example 4 ′.
[0172]
FIG. 7 is a graph in which these results are plotted with the weight average molecular weight Mw on the horizontal axis (logarithmic axis) and the wall-forming property (ml) on the vertical axis. 1 'and 2', and those indicated by white circles correspond to Examples 1 'to 9'. Comparative Example 3 ′ is not plotted in the graph because the wall-forming property is extremely poor.
[0173]
As can be seen from these charts, the weight average molecular weights Mw of Examples 1 ′ to 9 ′ in which the amount of filtered water, which is an index of wall-forming property, is 5 ml or less are in the range of 200,000 to 3 million. It can be seen that Comparative Examples 1 'to 3' exceed the drainage amount. Further, it can be seen that Comparative Example 4 ′ has a much higher mud viscosity than Examples 1 ′ to 9 ′ even when the drainage amount is clear, and is too viscous as a mud for excavation.
[0174]
The production process of the single polymer 61 will be specifically described in the case of Example 1 ′ described above. First, 440.7 parts of water was charged into a reaction vessel, and after the atmosphere was replaced with nitrogen, the temperature was raised to 80 ° C. and stirred. Then, 238.5 parts of acrylic acid and 100 parts of a 2.0% aqueous solution of sodium persulfate were dropped simultaneously over 3 hours to react. Further, after aging at the same temperature for 2 hours, isopropyl alcohol was removed by distillation and neutralized with 220.8 parts of a 48% aqueous solution of sodium hydroxide.
[0175]
Next, the
[0176]
The experimental results are shown in Table 5 and FIG.
[0177]
[Table 5]
[0178]
As can be seen from these charts, when the drilling mud dispersing agent is used in combination with the single polymer 41 (3 cases other than the black circle), the drilling mud mud film forming agent is 3 kg / m. Three If it is added, the required wall-forming property can be obtained. On the other hand, when the
[0179]
【The invention's effect】
As described above, according to the mud drilling mud production system and method according to the present invention, muddy water is prepared by kneading the peptized excavated sediment with clean water, and then the mud is used in the present invention. The drilling mud can be produced simply by adding the drilling mud film forming agent and the drilling mud dispersant.
[0180]
Therefore, it is not necessary to install a conventional mud production plant, and even at the start of construction, there is no need to purchase new drilling mud or procure from other sites. Can be produced quickly and easily.
[0181]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view showing a mud production system for excavation according to the present embodiment.
FIG. 2 is a chemical structural formula showing a mud film forming agent for drilling mud used in the present embodiment.
FIG. 3 is an overall view showing a mud production system for excavating mud according to a modification.
FIG. 4 is a graph showing experimental results related to a mud production system and method for excavation according to the present embodiment.
FIG. 5 is a graph showing experimental results regarding a mud drilling system and method according to the present embodiment.
FIG. 6 is a chemical structural formula showing a mud film forming agent for drilling mud used in the second embodiment.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between wall-forming property and weight average molecular weight in a mud film forming agent for drilling mud used in the second embodiment.
FIG. 8 is a graph showing the alkali resistance of a drilling mud dispersant used in the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Mud production system for drilling mud
2 Compaction mixer (peptizer)
3 Mud tank
4 Muddy water storage tank
6 Storage tank
31 Drilling mud film forming agent
32 Sodium methacrylate (unsaturated carboxylate (a))
33 Methoxypolyethylene glycol methacrylate (monoester (b))
41 Single polymer ((co) polymer (x ′))
42 Sodium acrylate (unsaturated carboxylate (a))
Claims (7)
R(OA)nOH (1)
R; 水素又は炭素数1〜12の炭化水素基
A; 炭素数2〜4のアルキレン基
n; 1〜100の整数
で表されるヒドロキシル基含有化合物(b2)のモノエステル(b)とを構成単位とする共重合体(x)で構成し、前記共重合体(x)を構成する前記モノエステル(b)の質量%を1〜40%とするとともに前記共重合体(x)の数平均分子量を5000〜100000とすることで、ベントナイト及びCMCを作泥材料として不要に構成したことを特徴とする掘削用泥水の作泥システム。A muddy water storage tank for storing muddy water obtained by kneading peptized excavated soil and fresh water, and a storage tank for storing a muddy film forming agent for drilling muddy water added to the muddy water filled in the muddy water storage tank And forming the mud film forming agent for drilling mud in a liquid state and having a predetermined dispersibility and wall-forming property by combining with the fine particles of the drilling mud, forming the mud film for drilling mud Agent, unsaturated carboxylic acid and / or salt thereof (a), unsaturated carboxylic acid (b1) and the following general formula (1)
R (OA) n OH (1)
R; hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms A; an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms n; a monoester (b) of a hydroxyl group-containing compound (b2) represented by an integer of 1 to 100 Consists of a copolymer (x) as a unit, the mass percentage of the monoester (b) constituting the copolymer (x) is 1 to 40% and the number average of the copolymer (x) A mud drilling system for excavation characterized in that bentonite and CMC are made unnecessary as mud making materials by setting the molecular weight to 5000 to 100,000.
R(OA)nOH (1)
R; 水素又は炭素数1〜12の炭化水素基
A; 炭素数2〜4のアルキレン基
n; 1〜100の整数
で表されるヒドロキシル基含有化合物(b2)のモノエステル(b)とを構成単位とする共重合体(x)で構成し、前記共重合体(x)を構成する前記モノエステル(b)の質量%を1〜40%とするとともに前記共重合体(x)の数平均分子量を5000〜100000とすることで、ベントナイト及びCMCを作泥材料として不要に構成したことを特徴とする掘削用泥水の作泥方法。A mud drilling method for producing a drilling mud by adding a mud film forming agent for drilling mud to a mud obtained by kneading peptized drilling soil and fresh water, the mud film for drilling mud It is configured to have a predetermined dispersibility and wall-forming property by making the forming agent liquid and combining with fine particles of excavated sediment, and the mud film forming agent for drilling mud is used as unsaturated carboxylic acid and / or its Salt (a), unsaturated carboxylic acid (b1) and the following general formula (1)
R (OA) n OH (1)
R; hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms A; an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms n; a monoester (b) of a hydroxyl group-containing compound (b2) represented by an integer of 1 to 100 Consists of a copolymer (x) as a unit, the mass percentage of the monoester (b) constituting the copolymer (x) is 1 to 40% and the number average of the copolymer (x) A mud drilling method for drilling mud characterized in that bentonite and CMC are made unnecessary as mud drilling materials by setting the molecular weight to 5,000 to 100,000 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001311958A JP4228339B2 (en) | 2000-11-28 | 2001-10-09 | Mud production system and method for drilling mud |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000361070 | 2000-11-28 | ||
| JP2000-361070 | 2000-11-28 | ||
| JP2001311958A JP4228339B2 (en) | 2000-11-28 | 2001-10-09 | Mud production system and method for drilling mud |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002226841A JP2002226841A (en) | 2002-08-14 |
| JP4228339B2 true JP4228339B2 (en) | 2009-02-25 |
Family
ID=26604710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001311958A Expired - Fee Related JP4228339B2 (en) | 2000-11-28 | 2001-10-09 | Mud production system and method for drilling mud |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4228339B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110410086A (en) * | 2019-07-30 | 2019-11-05 | 上海隧道工程有限公司 | For handling the incrusted chemical method of clay stratum shield cutter |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104747197B (en) * | 2015-03-25 | 2016-09-14 | 中铁工程装备集团有限公司 | A kind of balancing earth-pressure shielding machine soil storehouse mud cake detection device |
-
2001
- 2001-10-09 JP JP2001311958A patent/JP4228339B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110410086A (en) * | 2019-07-30 | 2019-11-05 | 上海隧道工程有限公司 | For handling the incrusted chemical method of clay stratum shield cutter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002226841A (en) | 2002-08-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4228339B2 (en) | Mud production system and method for drilling mud | |
| JP4228338B2 (en) | Good liquid production system and method used for mud construction method | |
| JP4228336B2 (en) | Mud production system and method for excavating mud using excavator | |
| WO2011027890A1 (en) | Hydraulic cement composition for injection into soil, and method for improvement in soil using same | |
| JPH11159281A (en) | Mud type shield method Waste treatment method | |
| JP4743441B2 (en) | Mud production system for drilling mud | |
| JP4228337B2 (en) | Mud management system | |
| PL169345B1 (en) | The method of single-phase production of a sealing diaphragm wall PL | |
| JP4228335B2 (en) | Mud production system for drilling mud | |
| JP2001019956A (en) | Lime-improved soil mortar, method for producing the same, and fluidization method using the same | |
| JP4228340B2 (en) | Mud management system | |
| JP3931954B2 (en) | Mud film forming agent for drilling mud and drilling mud using the same | |
| JP4257532B2 (en) | Mud film forming agent for drilling mud and drilling mud using the same | |
| JP2021110187A (en) | Method of placing concrete in pneumatic caisson method | |
| JP2021025289A (en) | Mixed material for fluidized sand, manufacturing method thereof, improved fluidized sand composition and manufacturing method thereof | |
| JP3931953B2 (en) | Mud film forming agent for drilling mud and drilling mud using the same | |
| JP4270387B2 (en) | Mud film forming agent for drilling mud and drilling mud using the same | |
| JPH07257951A (en) | Water additive for cohesive soil with cement | |
| JP3931955B2 (en) | Method for improving wall construction of mud for drilling | |
| EP0979856B1 (en) | Use of an Excavation-stabilizing slurry, production process therefor and excavation method | |
| JP4387274B2 (en) | Method for improving wall construction of mud for drilling | |
| JP3527935B2 (en) | Sediment pumping method | |
| JP2005112962A (en) | Method for slime treatment useful in muddy water engineering method | |
| JP2000087023A (en) | Dispersing agent for excavation slurry and excavation slurry using the same | |
| JP3848695B2 (en) | Muddy water type shield method Drilling fluid additive and muddy type shield method using it |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040906 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070906 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070925 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071126 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081107 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081120 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4228339 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111212 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111212 Year of fee payment: 3 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111212 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121212 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121212 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131212 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |