JP2002242174A

JP2002242174A - 薬液注入工法

Info

Publication number: JP2002242174A
Application number: JP2001045979A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Yoda; 幸廣與田; Hideki Kuroki; 英樹黒木
Original assignee: Mitsui Chemicals Industrial Products Ltd
Current assignee: Mitsui Chemicals Industrial Products Ltd
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2002-08-28

Abstract

(57)【要約】【課題】水ガラス系グラウト薬液注入での１．５ショッ
ト方式における配管スケーリング及びゲル化時間のバラ
ツキを防止する。【解決手段】主剤液と硬化剤液とをあらかじめ０．０
３〜０．８ｍｉｎ．の範囲の平均滞留時間を有する容積
の混合室を用い合流・混合させた後注入することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薬液注入工法に関
し、さらに詳しくは、軟弱地盤に水ガラス系グラウト薬
液を注入し地盤強化あるいは漏水地盤の止水を行う薬液
注入工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、軟弱地盤の強化や漏水地盤を止水
する目的で、種々の土質改良剤を土壌中に注入し硬化さ
せるグラウト工法が知られている。なかでも、水ガラス
を主剤として硬化剤と組み合わせて使用する水ガラス系
グラウト工法は、安価であること、他の有機系土質改良
剤に比べ人体および動植物に対して害を及ぼす危険性が
少なく、環境を汚染しないこと等のため広く実用化され
ている。一方、薬液注入における施工に関しては、原理
的には地中に埋設した注入管を介して薬液を圧入するに
すぎないが、地盤の不均一性や地下水の存在よって設計
計画通りの注入域に納めることは非常に難しいとされて
いる。そのため、注入目的，施工条件によって種々の工
法が発案，工夫されている。従来、薬液をポンプを使い
注入管を通して地盤中に圧送する注入方式（混合方式）
として、種々の方式が用いられている。主剤液（Ａ液）
と硬化剤液（Ｂ液）を所定の配合比率でミキサーに投入
し、あらかじめ充分攪拌した後、１液の状態で圧送し注
入する１ショット方式（１液１系統式），主剤液と硬化
剤液とを別々のポンプで送り注入管頭部で２液を合流さ
せ注入管中で混合して注入する１．５ショット方式（２
液１系統式）、及び主剤液と硬化剤液とを別々のポンプ
で送り注入管の先端を出る瞬間に２液を合流・混合させ
注入する２ショット方式（２液２系統式）が主に採用さ
れている。これらの注入方式は、主に使用薬液のゲルタ
イムにより選択される。すなわち、比較的長いゲルタイ
ム（数十分〜数時間）の薬液には１ショット方式が，比
較的短いゲルタイム（数十秒〜数十分）の薬液には１．
５ショット方式が多く用いられている。また、２ショッ
ト方式は１０数秒以内の非常に短いゲル化時間の薬液に
適用されることが多い。尚、１．５ショット方式は、等
量配合法の場合操作が簡単なので多用されているが、比
例配合ポンプを用いれば注入途中においても濃度の加減
ができゲル化時間を任意に調節できる長所を有する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】１．５ショット方式の
狙いは、注入薬液が管内を合流して流下する間はゲル化
せず、かつ注入口から流出してからは所定の時間でゲル
化して、薬液の逸出を防止し目的の対象地盤に確実に入
ることにある。通常、１．５ショット方式は、単にＹ字
管（あるいはＴ字管）を用い主剤液と硬化剤液とを混合
させる方法で行われている。この混合方法では、２液が
十分に混合されずに予定のゲル化時間が得られなかった
り、固結しない部分が生ずる等のトラブルがしばしば発
生する。また、混合不十分のため注入管迄の配管内にお
いて部分ゲルを生じ、配管でスケールが発生して送液不
能となり工事が中断することもしばしばである。特に、
主剤液と硬化剤液の粘性や比重の差が大きい場合には、
主剤液と硬化剤液との混合が不充分となりがちでありト
ラブル発生も顕著である。上記課題を解決する手段とし
て、Ｙ字管（あるいはＴ字管）から注入管までの配管を
長くして混合を改善する方法や薬液のゲル化時間を長く
設定しスケーリングを防ぐ方法が考えられているが、本
質的な対策とは言い難く、効果も不十分である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる実
情に鑑み、１．５ショット方式の薬液混合に関して鋭意
検討を重ねた結果、以下の方法を見い出し本発明を完成
するに至った。すなわち、本発明は、水ガラス系グラウ
ト薬液を土壌中に注入してゲル化させ、該地盤を固化し
安定化を図る薬液注入工法において、主剤液と硬化剤液
とを注入管に連通された０．０３〜０．８ｍｉｎ．の範
囲の平均滞留時間を有する容積の混合室にて、あらかじ
め合流・混合させた後、注入管を通して注入することを
特徴とする薬液注入工法を提供するものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明をさらに詳細に説明する。
本発明で用いる水ガラス系グラウト薬液は、水ガラス
（ケイ酸ソーダ）を主剤とし、これに硬化剤を加えてゲ
ル化させる薬液である。硬化剤としては、水溶性の無機
酸，有機酸，塩類，エステル類，アルデヒド等が単独あ
るいは組み合わせで用いられる。本発明が対象とする薬
液は特に制限はなく、通常、実用化されている上記の水
ガラス系グラウト薬液である。例えば、水ガラス（ＪＩ
Ｓ−３号，比重＝１．４）を水で希釈した主剤液と、燐
酸を水で希釈した硬化剤液または４０％グリオキザール
および燐酸を水で希釈した硬化剤液などが用いられる。

【０００６】本発明の混合室は、薬液注入管の所定の位
置に注入管と連通して設けられる。その位置は、特別に
規定されるものではないが注入管の頭部が好ましい。混
合室から更に注入管を連接して混合した薬液を土壌中に
注入する。混合室への主剤と硬化剤液の流入は、両液を
混合室に流入させる直前にＹ字型またはＴ字管などの配
管を通して混合し混合室に流入させても、また両液を混
合室に取付けた別々の配管を通して混合室に流して混合
してもよい。混合室は、薬液（主剤液＋硬化剤液）の平
均滞留時間が０．０３〜０．８ｍｉｎ．の範囲の値とな
る容積を有する必要がある。ここで平均滞留時間とは、
（混合室容積／薬液の流量）で定義される値である。例
えば、混合室容積が３リットル、薬液流量が１０リット
ル／ｍｉｎ．とすると平均滞留時間は３／１０＝０．３
ｍｉｎ．となる。平均滞留時間が０．０３ｍｉｎ．以下
では、主剤液と硬化剤液との混合が不十分で目的を達成
できない。一方、平均滞留時間が０．８以上では、混合
効率のアップもさほど望めず、装置が大きくなり不経済
である。また、薬液のゲル化時間は混合室における平均
滞留時間も含まれることから、ゲル化時間設定上の制約
となりかねない。

【０００７】混合室の形状については特に制限はなく、
円筒状，角柱状，円錐状及び球状等何れも使用可能であ
るが、通常円筒状が製作も容易であり実用的である。例
えば、円筒状の混合室を用いる場合、混合室の径と注入
管の径との関係は特にに規定されるものではないが、通
常、混合室の径が、その前後の配管径の２倍以上が好ま
しく、実用的には混合室の径が、その前後の配管径に対
して２．５〜１０倍程度である。また、混合室の径に対
する、長さも特に規定されるものではないが、実用的に
は、混合室の長さは、径に対して０．５〜７倍程度であ
る。

【０００８】さらに、本発明の混合室内に固体充填物を
充填し薬液の混合を促進することも可能である。本発明
に使用する固体充填物としては、形状，材質等特に制限
はなく一般的な気―液接触装置である充填塔で用いられ
る充填物等が利用できる。例えば、テラレット，ラシヒ
リング，ポールリング及びベルルサドル等で金属製やプ
ラスチック製，磁器製のものが市販されおり何れも使用
可能である。また、線状やテープ状の金属あるいはプラ
スチック成型物を折り畳んだり丸めたりして混合室内に
充填することも簡便な方法であり、効果的である。但
し、充填物選定に当たっては、空隙率が大きく液流れに
対して抵抗の少ないものを選択することが望ましい。

【０００９】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。実施例に使用した水ガラス系グラウト薬液は以下の
通りである。水ガラス系グラウト薬液―１：水ガラス（ＪＩＳ−３
号，比重＝１．４）を水で希釈し７０リットル水ガラス
／２００リットル溶液の主剤液（Ａ液）を調製した。ま
た、燐酸（７５％Ｈ_３ＰＯ_４）９Ｋｇを水で希釈して２
００リットルとした硬化剤液（Ｂ液）を調製した。Ａ，
Ｂ液を等量混合したときの２０℃におけるゲル化時間を
測定したところ、２２分であった。水ガラス系グラウト薬液―２：水ガラス（ＪＩＳ−３
号，比重＝１．４）を水で希釈し１３０リットル水ガラ
ス／２００リットル溶液の主剤液（Ａ液）を調製した。
また、４０％グリオキザール（比重＝１．２７６）２０
リットルおよび燐酸（７５％Ｈ_３ＰＯ_４）９．３２Ｋｇ
を水で希釈して２００リットルとした硬化剤液（Ｂ液）
を調製した。Ａ，Ｂ液を等量混合したときの２０℃にお
けるゲル化時間を測定したところ、２０分であった。

【００１０】実施例―１内径８０．７ｍｍ，長さ３００ｍｍの鋼管の両端にフラ
ンジを取り付けた円筒形の容器（容積＝約１．５３リッ
トル）を混合室として使用した。上記フランジの一方に
直接Ｙ字管を取り付け、このＹ字管を経由してＡ，Ｂ液
が混合室へ流入するようにした。また、他方のフランジ
には内径１６．１ｍｍ，長さ１０ｍの配管を取り付け、
混合薬液の流出用配管とした。グラウトポンプ（ピスト
ン型）を用い水ガラス系グラウト薬液―１のＡ液及びＢ
液をそれぞれ５リットル／ｍｉｎ．（薬液として１０リ
ットル／ｍｉｎ．：平均滞留時間＝０．１５３ｍｉ
ｎ．）の流量で流した。３日間連続して薬液を流した
が、スケーリングによる圧力上昇はみられず運転は継続
できた。運転終了後、配管，フランジを分解し内部を点
検したが、問題となるようなスケーリングやゲル化物等
の異物は認められなかった。また、通液中適時流出配管
出口より薬液をサンプリング（約２００ｍｌ）しゲル化
時間を測定した結果、１９〜２５ｍｉｎ．の範囲であっ
た。

【００１１】比較例―１実施例―１と同様であるが混合室を使用せずに、Ａ，Ｂ
液を、内径１６．１ｍｍ，長さ１０ｍの流出配管を取り
付けたＹ字管で合流させ流した。３時間後にはＡ，Ｂ液
送液ポンプの圧力が上昇（約５００ｋＰａ）し、運転の
継続が不可能となった。配管を分解し内部を点検したと
ころ、流出配管の全長に渡ってスケーリングが発生して
おり、一部は薄片状ゲル化物により閉塞していた。ま
た、通液中適時流出配管出口より薬液をサンプリングし
ゲル化時間を測定した結果は、１５〜３５ｍｉｎ．の範
囲となり大きく変動した。

【００１２】実施例―２内径６７．９ｍｍ，長さ２５０ｍｍの鋼管の両端にフラ
ンジを取り付けた円筒形の容器（容積＝約０．９０５リ
ットル）を混合室として使用した。このフランジの一方
に、内径９ｍｍの鋼管２本を取り付けＡ，Ｂ液の流入口
とした。他方のフランジには、内径１６．１ｍｍ，長さ
１０ｍの配管を取り付け、混合薬液の流出用配管とし
た。さらに、混合室内には市販の充填物（ポリプロピレ
ン製テラレット）を充填した（空間率＝約８５％）。グ
ラウトポンプ（ピストン型）を用い水ガラス系グラウト
薬液―２のＡ液及びＢ液をそれぞれ７リットル／ｍｉ
ｎ．（薬液として１４リットル／ｍｉｎ．：平均滞留時
間＝０．０６５ｍｉｎ．）の流量で流した。３日間連続
して薬液を流したが、スケーリングによる圧力上昇はみ
られず運転は継続できた。運転終了後、配管，フランジ
を分解し内部を点検したが、問題となるようなスケーリ
ングやゲル化物等の異物は認められなかった。また、流
出配管出口より薬液をサンプリングしゲル化時間を測定
した結果は、１８〜２３ｍｉｎ．の範囲であった。

【００１３】比較例―２混合室として、市販のスタティックミキサー（（株）ノ
リタケカンパニー製：Ｎ６０）を使用する以外は、実施
例―１と同様の試験を行った。なお、混合室は、内径２
７．２ｍｍ，長さ２７５ｍｍ（容積＝約０．１６リット
ル）で内部に攪拌のためのエレメントを有する。このと
き、薬液の平均滞留時間は、０．０１６ｍｉｎ．であ
る。２．５時間後にはＡ，Ｂ液送液ポンプの圧力が上昇
（約５００ｋＰａ）し、運転の継続が不可能となった。
配管を分解し内部を点検したところ、スタティックミキ
サーの前半部分がスケーリングし、ゲル化物により閉塞
していた。但し、スタティックミキサーの後半部分及び
流出用配管についてはスケーリングも無く、特に問題は
なかった。また、適時流出配管出口より薬液をサンプリ
ングしゲル化時間を測定した結果は、１８〜２７ｍｉ
ｎ．の範囲であった。

【００１４】実施例―３内径１０５．３ｍｍ，長さ３５０ｍｍの鋼管の両端にフ
ランジを取り付けた円筒形の容器（容積＝約３．０５リ
ットル）を混合室として使用した。このフランジの一方
に、内径９ｍｍの鋼管２本を取り付けＡ，Ｂ液の流入口
とした。他方のフランジには、内径１６．１ｍｍ，長さ
１０ｍの配管を取り付け、混合薬液の流出用配管とし
た。さらに、混合室内には、テープ状（厚さ０．５ｍ
ｍ，幅３ｍｍ）のステンレスを丸めた状態で充填した
（空間率＝約８８％）。グラウトポンプ（ピストン型）
を用い水ガラス系グラウト薬液―２のＡ液及びＢ液をそ
れぞれ５リットル／ｍｉｎ．（薬液として１０リットル
／ｍｉｎ．：平均滞留時間＝０．３０５ｍｉｎ．）の流
量で流した。５日間連続して薬液を流したが、スケーリ
ングによる圧力上昇はみられず運転は継続できた。運転
終了後、配管，フランジを分解し内部を点検したが、問
題となるようなスケーリングやゲル化物等の異物は認め
られなかった。また、流出配管出口より薬液をサンプリ
ングしゲル化時間を測定した結果は、１８〜２２ｍｉ
ｎ．の範囲であった。

【００１５】実施例―４，５実施例１と同様の方法で、以下の形状の混合室を使用
し、水ガラス系グラウト薬液−１を流した。混合室は、
内径５２．９mm、長さ１５０mmの鋼管の両端にフランジ
を取り付けた円筒形の容器（容積＝約０．３リットル）
及び、内径１０５．３ｍｍ。長さ８５０ｍｍの鋼管の両
端にフランジを取付けた円筒型の容器（容積＝約７．４
リットル）である。尚、この時混合室における平均滞留
時間は、それぞれ０．０３３ｍｉｎ，及び０．７４ｍｉ
ｎ．となる。それぞれ２日間連続して薬液を流したがス
ケーリングによる圧力上昇は認められず運転は継続でき
た。また、流出管出口よりサンプリングした薬液のゲル
化時間は、それぞれ１８〜２７ｍｉｎ．及び１８〜２３
ｍｉｎ．であった。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、簡単
な混合容器を設置することにより、従来１．５ショット
方式において問題となっていた配管のスケーリングによ
る注入作業の中断が回避できる。さらには、Ａ，Ｂ薬液
の混合が改善され、ゲル化時間の安定が可能となる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水ガラス系グラウト薬液を土壌中に注入し
てゲル化させ、該地盤を固化し安定化を図る薬液注入工
法において、主剤液と硬化剤液とを注入管に連通された
０．０３〜０．８ｍｉｎ．の範囲の平均滞留時間を有す
る容積の混合室にて、あらかじめ合流・混合させた後、
注入管を通して注入することを特徴とする薬液注入工
法。
【請求項２】混合室が、固体充填物を充填したものであ
る請求項１記載の薬液注入工法。