JP2001323453A - エタノールベントナイトグラウト工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に地盤や岩盤中の亀裂又は空隙に地下水が
溜まっている状態において、エタノールベントナイトス
ラリーを亀裂や空隙の深部にまで確実に充填できるよう
にした、エタノールベントナイトグラウト工法の提供が
望まれている。 【解決手段】 地盤１又は岩盤中の亀裂又は空隙内にエ
タノール又はエタノール水溶液４を注入して、亀裂２又
は空隙内に溜まっていた地下水３をエタノール又はエタ
ノール水溶液４で置換し、その後、亀裂２又は空隙内に
エタノールベントナイトスラリー８を充填するエタノー
ルベントナイトグラウト工法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、止水や有害物の遮
蔽等を目的として、地盤や岩盤中に止水体や遮蔽体等を
作製するのに好適に用いられる、エタノールベントナイ
トグラウト工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工事中における止水を目的とした
止水体や、有害物の遮蔽等を目的とした遮蔽体の作製、
また、空隙部の止水充填や、トンネル、シールド等の裏
込め充填、地盤や岩盤中の亀裂、空隙の充填等の材料と
しては、セメント、ベントナイト、薬液、アスファルト
グラウト等の注入材が一般に用いられている。

【０００３】ところで、止水材として要求される特性と
しては、 １）地盤や岩盤の変形に追従でき、しかもクラック等が
発生しない高い柔軟性 ２）大きな変形によってクラックが発生して一時的に止
水性が低下しても、止水機能を回復できる高い自己補修
正 ３）優れた止水性等がある。

【０００４】このような特性を備えたものとしては、特
にベントナイトが優れており、このベントナイトを高濃
度の状態で亀裂や空隙に注入できれば、超長期の止水性
保持に最も効果があると考えられている。ところが、ベ
ントナイトを単に水で混練するだけではベントナイト濃
度を高くすることができず、したがってこのような水−
ベントナイト系のものは一時止水にのみその利用が限定
されていた。

【０００５】本発明者等は、このような事情から鋭意研
究した結果、ベントナイトをエタノール等の有機溶媒と
混練することにより、非常に高濃度でありながら粘性の
小さいベントナイトスラリーを作製することができるこ
とを見出した。そして、このベントナイトスラリーを地
盤の空隙等に充填することによる、地下構造体の施工方
法を提供したのである（特開平８−４９２４２号公
報）。

【０００６】すなわち、この地下構造体の施工方法は、
地盤中の空隙内または地盤中に形成した孔内の地下水中
に、水溶性有機溶剤、例えばエタノールを含有した溶媒
とベントナイトとを混合したスラリーを注入充填するこ
とにより、前記空隙または孔内に地下構造体を形成する
ようにしたものであり、地下水中にスラリーを注入する
のみで地下構造体を形成することができ、また、スラリ
ーと土とを攪拌する必要がないので、地下構造体の施工
を容易かつ低コストで行うことができる等の効果を奏す
るものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
施工方法には以下に述べるような改良すべき課題があっ
た。地盤や岩盤中の亀裂又は空隙に地下水が溜まってい
る状態では、例えば有機溶剤としてエタノールを用いて
エタノールベントナイトスラリーを作製し、これを亀裂
又は空隙に充填すると、充填直後にスラリー中のエタノ
ールと地下水との置換が起こってしまい、スラリーの粘
度が増大してしまう。このようにしてスラリーの粘度が
増大すると、その注入距離が短くなって亀裂又は空隙の
深部にまでエタノールベントナイトスラリーを充填する
のが極めて困難になってしまい、結果として十分な止水
性等の特性を有した止水体等の構造物が得られなくなっ
てしまう。

【０００８】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、特に地盤や岩盤中の亀裂
又は空隙に地下水が溜まっている状態において、エタノ
ールベントナイトスラリーを亀裂や空隙の深部にまで確
実に充填できるようにした、エタノールベントナイトグ
ラウト工法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のエタノールベン
トナイトグラウト工法では、地盤又は岩盤中の亀裂又は
空隙内にエタノール又はエタノール水溶液を注入して、
該亀裂又は空隙内に溜まっていた地下水をエタノール又
はエタノール水溶液で置換し、その後、前記亀裂又は空
隙内にエタノールベントナイトスラリーを充填すること
を前記課題の解決手段とした。

【００１０】このエタノールベントナイトグラウト工法
によれば、亀裂又は空隙内に溜まっていた地下水をエタ
ノール又はエタノール水溶液で置換し、その後、エタノ
ールベントナイトスラリーを充填するので、充填したス
ラリーは地下水によってそのエタノール濃度が低下する
のが抑えられる。したがって、スラリーの粘度増加が抑
制されることにより、注入距離が伸び、スラリーの亀裂
や空隙深部への充填が容易になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
まず、エタノールベントナイトスラリー中のエタノール
濃度毎の固液比と、ファンネル粘度（ファンネルフロ
ー）との関係を図２に示す。図２において（溶媒／ベン
トナイト）固液比は、溶媒であるエタノールおよび水の
合計重量と、ベントナイト重量との比（固液比）を示し
ている。

【００１２】図２より、同じ（溶媒／ベントナイト）固
液比の場合には、エタノール濃度が高いほどファンネル
粘度（ファンネルフロー）が小さく、これから、エタノ
ール濃度が高いほど水によるベントナイトの膨潤が抑え
られていることが分かる。したがって、地下水とエタノ
ールベントナイトスラリーが接触し、スラリー中のエタ
ノールが地下水と置換してそのエタノール濃度が下がる
と、前述したようにファンネル粘度が増大し、亀裂や空
隙へのスラリーの浸入性能が低下してこれら亀裂や空隙
の深部にまでスラリーを充填するのが困難になってしま
うのである。

【００１３】そこで、本発明のエタノールベントナイト
グラウト工法では、地盤又は岩盤中の亀裂又は空隙内
に、予めエタノール又はエタノール水溶液を注入し、該
亀裂又は空隙内に溜まっている地下水をエタノール又は
エタノール水溶液で置換するようにしている。

【００１４】すなわち、例えば止水を目的とした止水体
を地盤の亀裂内に形成すべく、ベントナイトを亀裂内に
充填するに際して、図１（ａ）に示すように地盤１の亀
裂２内に地下水３が溜まっている場合には、まず、図１
（ｂ）に示すようにこの亀裂２内にエタノール水溶液４
を注入し、これによって地下水３をエタノール水溶液４
に置換する。

【００１５】注入するエタノール水溶液のエタノール濃
度としては、５０〜９５重量％とするのが好ましい。５
０重量％未満では、地下水３と置換した際に一部残留し
た地下水３でエタノール水溶液が薄められ、結果として
亀裂２内に水分が多く残留してしまうからであり、一
方、９５重量％を越えると、地下水３の置換効果の増加
がそれほど望めないにもかかわらず、純度が高い分その
コスト（値段）も高くなってしまうからである。

【００１６】また、このようなエタノール水溶液の注入
は、図１（ｂ）に示したようにポンプ５等によって圧入
するが、その際、ホースあるいはパイプ等の配管６をで
きるだけ亀裂２の深部にまで入れ、その状態でエタノー
ル水溶液４を注入するのが好ましく、このようにして注
入すれば、亀裂２内の地下水３を亀裂２の上部開口から
溢れ出させることができ、これにより地下水３をエタノ
ール水溶液４に容易に置換することができる。

【００１７】このようにしてエタノール水溶液４を注入
し、地下水３をエタノール水溶液４に置換したら、次
に、エタノールベントナイトスラリーを注入するべく、
まず、攪拌槽７内にてエタノールもしくはエタノール水
溶液中にベントナイトを、該エタノールもしくはエタノ
ール水溶液１００重量部に対し１０重量部以下となるよ
うに加えて攪拌し、ベントナイトが低濃度のスラリーを
作製する。なお、このような低濃度のスラリーを作製す
るのは、ベントナイトの注入量を少なくしてコストの低
減化を図るためである。

【００１８】続いて、このベントナイトが低濃度のスラ
リーをポンプ５で亀裂２内に注入し、一時止水を行う。
さらに、攪拌槽７内にベントナイトを徐々に投入してス
ラリー中のベントナイトの濃度を徐々に上げつつ、注入
を続ける。そして、ベントナイトの濃度が１００重量部
〜２００重量部程度となったら、注入を終了し、配管６
を引き上げ、さらに図１（ｃ）に示すように亀裂２内を
エタノールベントナイトスラリー８で充填した状態のま
ま、注入口（亀裂２の開口）をモルタル等の封止材９に
よって封止する。

【００１９】このとき、亀裂２内は十分に高い濃度のエ
タノール水溶液で満たされているので、充填したスラリ
ー８は地下水３によるエタノール濃度の低下が抑えられ
る。したがって、スラリー８の粘度増加が抑制されるこ
とにより、該スラリー８の注入距離が伸び、その亀裂２
（空隙）深部への充填が確実になされている。

【００２０】このようにして亀裂２内にエタノールベン
トナイトスラリー８を充填すると、このスラリー８は亀
裂２内に涌き出てくる地下水によってそのエタノール分
が置換により徐々に希釈され、ベントナイトが膨潤をは
じめる。そして、この膨潤が進むに連れてスラリー８の
粘度が増大し、強度を発現するようになってこのスラリ
ー８から止水体が構築される。

【００２１】このようにして構築された止水体は、ベン
トナイトの持つ膨潤力によりクラックを発生することが
なく、また、万一クラックが発生した場合でもベントナ
イトが自己修復性を有するため、長期における止水性能
を保持することができる。したがって、本例のエタノー
ルベントナイトグラウト工法によれば、予め亀裂２内の
地下水をエタノール水溶液４で置換しておくことで、後
に注入するエタノールベントナイトスラリー８の粘度増
加を抑制し、該スラリー８の亀裂２（空隙）深部への充
填を容易にしてこの充填を確実に行うことができ、これ
により優れた止水性を有する止水体を形成することがで
きる。

【００２２】なお、前記例では、本発明のエタノールベ
ントナイトグラウト工法を止水体の形成に適用した場合
について説明したが、本発明はこれに限定されることな
く、有害物の遮蔽体の形成や、トンネル、シールド等の
裏込め充填など、地下水が溜まっている亀裂や空隙に充
填する全てのものに適用可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明のエタノール
ベントナイトグラウト工法は、亀裂又は空隙内に溜まっ
ていた地下水をエタノール又はエタノール水溶液で置換
し、その後、エタノールベントナイトスラリーを充填す
る方法であるから、地下水に起因する充填スラリーのエ
タノール濃度の低下を抑えることができ、これによりス
ラリーの注入距離を伸ばして該スラリーの亀裂や空隙内
深部への充填を容易にし、この充填を確実にすることが
できる。また、このようにベントナイトスラリーを亀裂
や空隙内に確実に充填することができることから、これ
ら亀裂や空隙内に、セメントグラウト等の材料では困難
である超長期の止水性を有する構造物を形成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）〜（ｃ）は、本発明のエタノールベン
トナイトグラウト工法を止水体の形成に適用した場合の
一例を、工程順に説明するための要部側断面図である。

【図２】 エタノールベントナイトスラリー中のエタノ
ール濃度毎の固液比と、ファンネル粘度（ファンネルフ
ロー）との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…地盤、２…亀裂、３…地下水、４…エタノール水溶
液、５…ポンプ、６…配管、７…攪拌槽、８…エタノー
ルベントナイトスラリー、９…封止材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小田原 卓郎 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 石井 卓 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 小川 恵道 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 Ｆターム(参考） 2D040 AA04 AA06 AB01 AC01 BB09 CA10 CB03 2D055 JA00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤又は岩盤中の亀裂又は空隙内にエタ
   ノール又はエタノール水溶液を注入して、該亀裂又は空
   隙内に溜まっていた地下水をエタノール又はエタノール
   水溶液で置換し、 その後、前記亀裂又は空隙内にエタノールベントナイト
   スラリーを充填することを特徴とするエタノールベント
   ナイトグラウト工法。