JP2003138260A - 地盤注入剤 - Google Patents
地盤注入剤Info
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- JP2003138260A JP2003138260A JP2001332353A JP2001332353A JP2003138260A JP 2003138260 A JP2003138260 A JP 2003138260A JP 2001332353 A JP2001332353 A JP 2001332353A JP 2001332353 A JP2001332353 A JP 2001332353A JP 2003138260 A JP2003138260 A JP 2003138260A
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- Japan
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- ground
- chemical solution
- water glass
- ethylene glycol
- glycol diacetate
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Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低い初期粘度と比較的長いゲルタイムを具備
しながら高い早期強度を発現する溶液型の地盤注入材を
得る。 【解決手段】 水ガラスにエチレングリコールジアセテ
ートを水量調整下で配合してなる地盤注入用薬液におい
て，下記の〔Ａ〕および〔Ｂ〕の条件を同時に満たすよ
うに水ガラスとエチレングリコールジアセテートを配合
したことを特徴とする早期強度発現性の地盤注入材。 〔Ａ〕薬液１０００Ｌ（リットル）当りの水ガラス中に
含まれるＳｉＯ2質量が１７６.４Ｋｇ以上で２００.４
Ｋｇ以下。 〔Ｂ〕薬液１０００Ｌ（リットル）当りのエチレングリ
コールジアセテート質量が５５.５Ｋｇを超え１６６.５
Ｋｇ以下。
しながら高い早期強度を発現する溶液型の地盤注入材を
得る。 【解決手段】 水ガラスにエチレングリコールジアセテ
ートを水量調整下で配合してなる地盤注入用薬液におい
て，下記の〔Ａ〕および〔Ｂ〕の条件を同時に満たすよ
うに水ガラスとエチレングリコールジアセテートを配合
したことを特徴とする早期強度発現性の地盤注入材。 〔Ａ〕薬液１０００Ｌ（リットル）当りの水ガラス中に
含まれるＳｉＯ2質量が１７６.４Ｋｇ以上で２００.４
Ｋｇ以下。 〔Ｂ〕薬液１０００Ｌ（リットル）当りのエチレングリ
コールジアセテート質量が５５.５Ｋｇを超え１６６.５
Ｋｇ以下。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，比較的遅いゲルタ
イムを有しながらが注入後３時間程度で１０kgf/cm2 以
上の固結強度（サンドゲル）を発現する溶液型の地盤注
入材に関する。本発明は，瞬結タイプのものより遅いゲ
ルタイムを有しながら，注入後３時間で５００ｋＮ／ｍ
2以上の固結強度（サンドゲル）を発現する溶液型の地
盤注入材に関する。
イムを有しながらが注入後３時間程度で１０kgf/cm2 以
上の固結強度（サンドゲル）を発現する溶液型の地盤注
入材に関する。本発明は，瞬結タイプのものより遅いゲ
ルタイムを有しながら，注入後３時間で５００ｋＮ／ｍ
2以上の固結強度（サンドゲル）を発現する溶液型の地
盤注入材に関する。
【０００２】
【従来の技術】地盤中への薬液注入工法に用いられる薬
液（グラウト）には，粒子（主にセメント系粒子）を含
有する懸濁型と，粒子を含有しない溶液型が知られてい
る。
液（グラウト）には，粒子（主にセメント系粒子）を含
有する懸濁型と，粒子を含有しない溶液型が知られてい
る。
【０００３】前者の懸濁型は高い固結強度（通常１００
０〜３０００ｋＮ／ｍ2程度）が得られるが，セメント
等の粒子を含有する関係上，密な砂質土層のように土粒
子間隙の小さい地盤に対しては浸透させることが困難で
ある。したがって，比較的大きな間隙をもつ地盤や浸透
深さが比較的浅くてもよい箇所に対して適用される場合
が多い。
０〜３０００ｋＮ／ｍ2程度）が得られるが，セメント
等の粒子を含有する関係上，密な砂質土層のように土粒
子間隙の小さい地盤に対しては浸透させることが困難で
ある。したがって，比較的大きな間隙をもつ地盤や浸透
深さが比較的浅くてもよい箇所に対して適用される場合
が多い。
【０００４】これに対して溶液型では，粒子が存在しな
いので土粒子間への浸透が比較的容易であり，このた
め，土粒子径が小さく密な砂質土層に対しても適用でき
る。しかし，その固結強度は３００〜５００ｋＮ／ｍ2
程度と低いのが通常である。
いので土粒子間への浸透が比較的容易であり，このた
め，土粒子径が小さく密な砂質土層に対しても適用でき
る。しかし，その固結強度は３００〜５００ｋＮ／ｍ2
程度と低いのが通常である。
【０００５】このようなことから，例えばトンネル施工
において地盤強化を行う場合の薬液注入では，溶液型を
使用して地盤中に充分に浸透させるようにしても，充分
な固結強度が得られず，他方，高い固結強度が得られる
ように懸濁型を使用すると，密な地盤では浸透し難いと
いう問題が付随する。
において地盤強化を行う場合の薬液注入では，溶液型を
使用して地盤中に充分に浸透させるようにしても，充分
な固結強度が得られず，他方，高い固結強度が得られる
ように懸濁型を使用すると，密な地盤では浸透し難いと
いう問題が付随する。
【０００６】この問題は，溶液型で高い固結強度が得ら
れれば，解決することができる。またトンネル施工等で
は，注入後すぐに掘削することが必要とされることが多
いので，溶液型で早期に高い固結強度が発現できれば一
層有利に解決することができる。
れれば，解決することができる。またトンネル施工等で
は，注入後すぐに掘削することが必要とされることが多
いので，溶液型で早期に高い固結強度が発現できれば一
層有利に解決することができる。
【０００７】今日まで，溶液型の地盤注入材には，無機
系および有機系を問わず種々のものが開発されてきた
が，そのうち，水ガラス系の注入材において，早期強度
（例えば注入３時間後のサンドゲル強度）５００ｋＮ／
ｍ2以上を安定して発現する実例報告は見当たらない。
例えば，水ガラスとエチレングリコールジアセテートを
注入材の成分とした地盤注入薬液に関して，例えば特開
昭５０−３０３１８号公報，特開昭５０−３５９１３号
公報，特開昭５５−１６０７４号公報等に種々提案され
ているが，施工可能なゲルタイムと低粘性を保持しなが
ら３時間程度で安定して５００ｋＮ／ｍ2以上，場合に
よっては，１０００ｋＮ／ｍ2以上の早期強度を発現す
る組成についての教示はない。
系および有機系を問わず種々のものが開発されてきた
が，そのうち，水ガラス系の注入材において，早期強度
（例えば注入３時間後のサンドゲル強度）５００ｋＮ／
ｍ2以上を安定して発現する実例報告は見当たらない。
例えば，水ガラスとエチレングリコールジアセテートを
注入材の成分とした地盤注入薬液に関して，例えば特開
昭５０−３０３１８号公報，特開昭５０−３５９１３号
公報，特開昭５５−１６０７４号公報等に種々提案され
ているが，施工可能なゲルタイムと低粘性を保持しなが
ら３時間程度で安定して５００ｋＮ／ｍ2以上，場合に
よっては，１０００ｋＮ／ｍ2以上の早期強度を発現す
る組成についての教示はない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】溶液型の水ガラス系の
地盤注入材は，前記のように，懸濁粒子を有しないこと
から，密な砂質土層に対しても浸透性が良いという特徴
があるが，施工性の面からは，硬化剤を配合したあと暫
くは硬化せずに良好な流動性（粘性が低い）を示すこと
と，ゲル化したあとは直ちに高い強度を示すこと，例え
ばトンネルの先受け工を想定した場合に注入３時間後に
高いサンドゲル強度を示すことが要求される。
地盤注入材は，前記のように，懸濁粒子を有しないこと
から，密な砂質土層に対しても浸透性が良いという特徴
があるが，施工性の面からは，硬化剤を配合したあと暫
くは硬化せずに良好な流動性（粘性が低い）を示すこと
と，ゲル化したあとは直ちに高い強度を示すこと，例え
ばトンネルの先受け工を想定した場合に注入３時間後に
高いサンドゲル強度を示すことが要求される。
【０００９】しかし，水ガラス系の地盤注入材におい
て，配合後の初期粘度が例えば１５ｍＰａ・ｓ以下，配
合後のゲル進行時点（ゲルタイム）が３分以上でありな
がら，３時間後の固結強度が安定して５００ｋＮ／ｍ2
以上を示すような注入材は実現していない。したがっ
て，本発明の課題は，このような条件を満足する地盤注
入材を得ることにある。
て，配合後の初期粘度が例えば１５ｍＰａ・ｓ以下，配
合後のゲル進行時点（ゲルタイム）が３分以上でありな
がら，３時間後の固結強度が安定して５００ｋＮ／ｍ2
以上を示すような注入材は実現していない。したがっ
て，本発明の課題は，このような条件を満足する地盤注
入材を得ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは，水ガラス
とエチレングリコールジアセテートを基本成分とする配
合について種々の試験研究を重ねたところ，水ガラス中
のＳｉＯ2質量とエチレングリコールジアセテート質量
との間で所定の関係を満たした場合にのみ，配合後の初
期粘度が１５ｍＰａ・ｓ以下，配合後のゲル進行時点
（ゲルタイム）が３分以上でありながら，且つ５００ｋ
Ｎ／ｍ2以上，場合によっては１０００ｋＮ／ｍ2以上の
早期強度（３時間後）が発現できるような組成範囲が存
在することを見い出すことができ，これによって前記課
題を解決できることがわかった。
とエチレングリコールジアセテートを基本成分とする配
合について種々の試験研究を重ねたところ，水ガラス中
のＳｉＯ2質量とエチレングリコールジアセテート質量
との間で所定の関係を満たした場合にのみ，配合後の初
期粘度が１５ｍＰａ・ｓ以下，配合後のゲル進行時点
（ゲルタイム）が３分以上でありながら，且つ５００ｋ
Ｎ／ｍ2以上，場合によっては１０００ｋＮ／ｍ2以上の
早期強度（３時間後）が発現できるような組成範囲が存
在することを見い出すことができ，これによって前記課
題を解決できることがわかった。
【００１１】すなわち本発明によれば，水ガラスにエチ
レングリコールジアセテートを水量調整下で配合してな
る地盤注入用薬液において，下記の〔Ａ〕および〔Ｂ〕
の条件を同時に満たすように水ガラスとエチレングリコ
ールジアセテートを配合したことを特徴とする早期強度
発現性の地盤注入材を提供する。 〔Ａ〕薬液１０００Ｌ（リットル）当りの水ガラス中に
含まれるＳｉＯ2質量が１７６.４Ｋｇ以上で２００.４
Ｋｇ以下。 〔Ｂ〕薬液１０００Ｌ（リットル）当りのエチレングリ
コールジアセテート質量が５５.５Ｋｇを超え１６６.５
Ｋｇ以下。
レングリコールジアセテートを水量調整下で配合してな
る地盤注入用薬液において，下記の〔Ａ〕および〔Ｂ〕
の条件を同時に満たすように水ガラスとエチレングリコ
ールジアセテートを配合したことを特徴とする早期強度
発現性の地盤注入材を提供する。 〔Ａ〕薬液１０００Ｌ（リットル）当りの水ガラス中に
含まれるＳｉＯ2質量が１７６.４Ｋｇ以上で２００.４
Ｋｇ以下。 〔Ｂ〕薬液１０００Ｌ（リットル）当りのエチレングリ
コールジアセテート質量が５５.５Ｋｇを超え１６６.５
Ｋｇ以下。
【００１２】
【発明の実施の形態】水ガラス，エチレングリコールジ
アセテート（以下，ＥＧＤＡｃと略称することがある）
および水の配合量を調整することで，ゲルタイム，粘性
および固結強度は変化するが，前記の〔Ａ〕および
〔Ｂ〕の条件を同時に満足した場合にのみ，３時間後の
固結強度が５００ｋＮ／ｍ2以上を示し，且つ初期粘度
が１５ｍＰａ・ｓ以下となりゲルタイムも少なくもと３
分を確保できる。以下に，本発明の薬液を特定するため
の事項について説明するが，本明細書において「初期粘
度」は配合後１分以内のＢ型粘度計（２０℃）での測定
値，「ゲルタイム」は配合後にゲル化が始まる時点（ゲ
ル進行時点），具体的にはＢ型粘度計（２０℃）で１０
０ｍＰａ・ｓを示す時点までの時間を意味し，注入３時
間後の「固結強度」は，地盤工学会基準「薬液注入によ
る安定処理土の供試体作製方法」に従って作製したサン
ドゲルについて，薬液注入後３時間経過時に「ＪＩＳＡ
１２１６：１９９８に従う土の一軸圧縮試験方法」に準
拠して測定した固結強度を言う。
アセテート（以下，ＥＧＤＡｃと略称することがある）
および水の配合量を調整することで，ゲルタイム，粘性
および固結強度は変化するが，前記の〔Ａ〕および
〔Ｂ〕の条件を同時に満足した場合にのみ，３時間後の
固結強度が５００ｋＮ／ｍ2以上を示し，且つ初期粘度
が１５ｍＰａ・ｓ以下となりゲルタイムも少なくもと３
分を確保できる。以下に，本発明の薬液を特定するため
の事項について説明するが，本明細書において「初期粘
度」は配合後１分以内のＢ型粘度計（２０℃）での測定
値，「ゲルタイム」は配合後にゲル化が始まる時点（ゲ
ル進行時点），具体的にはＢ型粘度計（２０℃）で１０
０ｍＰａ・ｓを示す時点までの時間を意味し，注入３時
間後の「固結強度」は，地盤工学会基準「薬液注入によ
る安定処理土の供試体作製方法」に従って作製したサン
ドゲルについて，薬液注入後３時間経過時に「ＪＩＳＡ
１２１６：１９９８に従う土の一軸圧縮試験方法」に準
拠して測定した固結強度を言う。
【００１３】本発明で使用する水ガラスは一般式がＮａ
2Ｏ・ｎＳｉＯ2でモル比ｎ（ＳｉＯ 2／Ｎａ2Ｏ）が２〜
４の範囲にあり，ＳｉＯ2：２３〜３７質量％，Ｎａ
2Ｏ：６〜１８質量％，残部が水および不純物である工
業製品であれば，等級に問わず使用可能である。
2Ｏ・ｎＳｉＯ2でモル比ｎ（ＳｉＯ 2／Ｎａ2Ｏ）が２〜
４の範囲にあり，ＳｉＯ2：２３〜３７質量％，Ｎａ
2Ｏ：６〜１８質量％，残部が水および不純物である工
業製品であれば，等級に問わず使用可能である。
【００１４】水ガラス，ＥＧＤＡｃおよび水の反応系は
次のように一次反応と二次反応を経て硬化する。一次反
応（加水分解反応）ではＥＧＤＡｃ）が水ガラス中のア
ルカリの存在下で下式(1) のように加水分解してエチレ
ングリコール（ＥＧ）と酢酸を生成する。 Ｈ3Ｃ−ＣＯＯ−ＣＨ2−ＣＨ2−ＯＣＯ−ＣＨ3（ＥＧＤＡｃ）＋２Ｈ2Ｏ → ＯＨ−ＣＨ2−ＣＨ2−ＯＨ（ＥＧ）＋２ＣＨ3ＣＯＯＨ（酢酸）・・(1) 次いで下式(2) のようなゲル化反応が進行する。すなわ
ち，水ガラスが酢酸と反応して酢酸ソーダと不溶性のケ
イ酸ゲルを生成する。 Ｎａ2Ｏ・ｎＳｉＯ2＋２ＣＨ3ＣＯＯＨ → ２ＣＨ3ＣＯＯＮａ＋ｎＳｉＯ2＋Ｈ2Ｏ ・・・・・(2)
次のように一次反応と二次反応を経て硬化する。一次反
応（加水分解反応）ではＥＧＤＡｃ）が水ガラス中のア
ルカリの存在下で下式(1) のように加水分解してエチレ
ングリコール（ＥＧ）と酢酸を生成する。 Ｈ3Ｃ−ＣＯＯ−ＣＨ2−ＣＨ2−ＯＣＯ−ＣＨ3（ＥＧＤＡｃ）＋２Ｈ2Ｏ → ＯＨ−ＣＨ2−ＣＨ2−ＯＨ（ＥＧ）＋２ＣＨ3ＣＯＯＨ（酢酸）・・(1) 次いで下式(2) のようなゲル化反応が進行する。すなわ
ち，水ガラスが酢酸と反応して酢酸ソーダと不溶性のケ
イ酸ゲルを生成する。 Ｎａ2Ｏ・ｎＳｉＯ2＋２ＣＨ3ＣＯＯＨ → ２ＣＨ3ＣＯＯＮａ＋ｎＳｉＯ2＋Ｈ2Ｏ ・・・・・(2)
【００１５】前記の一次反応は比較的長い時間を必要と
するので，長いゲルタイムが得られることになり，また
生成したゲル化物中で徐々に(2) のゲル化反応が進行す
るので，反応率も高めることができる。しかし，このよ
うな反応形態から見て，早期に高い固化強度が得られな
いと考られている。このため，ゲル化反応を促進させる
ために，前記の公報等では重炭酸塩等の無機系硬化剤を
添加するような提案もなされている。
するので，長いゲルタイムが得られることになり，また
生成したゲル化物中で徐々に(2) のゲル化反応が進行す
るので，反応率も高めることができる。しかし，このよ
うな反応形態から見て，早期に高い固化強度が得られな
いと考られている。このため，ゲル化反応を促進させる
ために，前記の公報等では重炭酸塩等の無機系硬化剤を
添加するような提案もなされている。
【００１６】このように，水ガラスとＥＧＤＡｃの反応
系では高い早期強度は得難いと考えられていたのである
が，前記のように〔Ａ〕および〔Ｂ〕の条件を同時に満
足する配合を選択した場合には，比較的長いゲルタイム
を維持しながら後記の実施例に示したように，３時間後
の固結強度５００ｋＮ／ｍ2以上を安定して達成でき
る。
系では高い早期強度は得難いと考えられていたのである
が，前記のように〔Ａ〕および〔Ｂ〕の条件を同時に満
足する配合を選択した場合には，比較的長いゲルタイム
を維持しながら後記の実施例に示したように，３時間後
の固結強度５００ｋＮ／ｍ2以上を安定して達成でき
る。
【００１７】〔Ａ〕と〔Ｂ〕の条件設定において，その
上限・下限を定めた理由の概要を説明すると次のとおり
である。
上限・下限を定めた理由の概要を説明すると次のとおり
である。
【００１８】薬液１０００リットル中のＳｉＯ2質量が
１７６.４Ｋｇ未満では，たとえ条件〔Ｂ〕が満足され
ていても，３時間後の固結強度５００ｋＮ／ｍ2以上を
達成できない可能性がある。他方，そのＳｉＯ2質量が
２００.４Ｋｇを超えると，初期粘度が高くなり，また
〔Ａ〕：〔Ｂ〕＝１：１の配合での施工も困難になって
地盤中への薬液注入施工が困難となる。このため，条件
〔Ａ〕のように，薬液１０００リットル中のＳｉＯ2質
量が１７６.４Ｋｇ以上で２００.４Ｋｇ以下となるよう
に水ガラスを配合する必要がある。
１７６.４Ｋｇ未満では，たとえ条件〔Ｂ〕が満足され
ていても，３時間後の固結強度５００ｋＮ／ｍ2以上を
達成できない可能性がある。他方，そのＳｉＯ2質量が
２００.４Ｋｇを超えると，初期粘度が高くなり，また
〔Ａ〕：〔Ｂ〕＝１：１の配合での施工も困難になって
地盤中への薬液注入施工が困難となる。このため，条件
〔Ａ〕のように，薬液１０００リットル中のＳｉＯ2質
量が１７６.４Ｋｇ以上で２００.４Ｋｇ以下となるよう
に水ガラスを配合する必要がある。
【００１９】他方，薬液１０００リットル中のＥＧＤＡ
ｃ質量が５５.５Ｋｇ以下では，ＳｉＯ2量が１７６.４
Ｋｇ以上２００.４Ｋｇ以下でも，３時間後の固結強度
が５００ｋＮ／ｍ2に達しないことがあるので，ＥＧＤ
Ａｃ質量は５５.５Ｋｇより多く必要とする。しかし，
薬液１０００リットル中のＥＧＤＡｃ質量が１６６.５
Ｋｇを超えると，初期粘度が高くなり，ゲルタイムも短
縮して地盤中への薬液の注入施工が困難となることがあ
る。このため，条件〔Ｂ〕のように，薬液１０００リッ
トル中のＥＧＤＡｃ質量が５５.５Ｋｇを超え１６６.５
Ｋｇ以下となるようにＥＧＤＡｃを配合する必要があ
る。本発明で用いるＥＧＤＡｃとしては，一般に市販さ
れている水分や遊離酸が０.１％の商品を使用できる。
ｃ質量が５５.５Ｋｇ以下では，ＳｉＯ2量が１７６.４
Ｋｇ以上２００.４Ｋｇ以下でも，３時間後の固結強度
が５００ｋＮ／ｍ2に達しないことがあるので，ＥＧＤ
Ａｃ質量は５５.５Ｋｇより多く必要とする。しかし，
薬液１０００リットル中のＥＧＤＡｃ質量が１６６.５
Ｋｇを超えると，初期粘度が高くなり，ゲルタイムも短
縮して地盤中への薬液の注入施工が困難となることがあ
る。このため，条件〔Ｂ〕のように，薬液１０００リッ
トル中のＥＧＤＡｃ質量が５５.５Ｋｇを超え１６６.５
Ｋｇ以下となるようにＥＧＤＡｃを配合する必要があ
る。本発明で用いるＥＧＤＡｃとしては，一般に市販さ
れている水分や遊離酸が０.１％の商品を使用できる。
【００２０】このように，条件〔Ａ〕と〔Ｂ〕を満たす
ように水ガラス＋ＥＧＤＡｃ＋水を配合してなる本発明
に従う薬液は，粒子間の間隙が小さな密な地盤であって
も浸透できるという溶液型の特徴を備えながら，注入３
時間後の固結強度が５００ｋＮ／ｍ2以上を発現する点
で，従来の溶液型のものにはない特徴を有している。し
たがって，この薬液の配合のあと直ちに地盤に注入すれ
ば良好に地盤内に浸透して早期に固化し，３時間後には
十分な地盤強化を図ることができる。このようなことか
ら，本発明は，トンネルの先受け工法等を有利に実施で
きる。
ように水ガラス＋ＥＧＤＡｃ＋水を配合してなる本発明
に従う薬液は，粒子間の間隙が小さな密な地盤であって
も浸透できるという溶液型の特徴を備えながら，注入３
時間後の固結強度が５００ｋＮ／ｍ2以上を発現する点
で，従来の溶液型のものにはない特徴を有している。し
たがって，この薬液の配合のあと直ちに地盤に注入すれ
ば良好に地盤内に浸透して早期に固化し，３時間後には
十分な地盤強化を図ることができる。このようなことか
ら，本発明は，トンネルの先受け工法等を有利に実施で
きる。
【００２１】先受け工法では，切羽の掘進時における切
羽天端の崩落防止および地山の緩み防止のために，切羽
天井部から掘進予定の地盤を囲うように多数本の多孔パ
イプ（鋼管）を打ち込み（場合によっては，切羽の側部
からも地盤内に支保用鋼管を打ち込み，これらの鋼管の
孔を通じて地山内に薬液を膜（層）状に打設し，掘進予
定の地盤をこれら鋼管と薬液によって補強してから，掘
進を開始するものであるが，本発明に従う薬液は，密な
地盤でも良好に浸透する性質と，高い固結強度が得られ
る性質と，早期に強度が発現する性質をあわせもち，し
かも，注入時には適度な粘性とゲルタイムを有するの
で，このような薬液注入と掘削を繰り返しながら前進す
る先受け工法を有利に実施することができる。
羽天端の崩落防止および地山の緩み防止のために，切羽
天井部から掘進予定の地盤を囲うように多数本の多孔パ
イプ（鋼管）を打ち込み（場合によっては，切羽の側部
からも地盤内に支保用鋼管を打ち込み，これらの鋼管の
孔を通じて地山内に薬液を膜（層）状に打設し，掘進予
定の地盤をこれら鋼管と薬液によって補強してから，掘
進を開始するものであるが，本発明に従う薬液は，密な
地盤でも良好に浸透する性質と，高い固結強度が得られ
る性質と，早期に強度が発現する性質をあわせもち，し
かも，注入時には適度な粘性とゲルタイムを有するの
で，このような薬液注入と掘削を繰り返しながら前進す
る先受け工法を有利に実施することができる。
【００２２】そのさいの薬液注入にあたっては，一液一
工程の１ショット方式，或いは二液一工程の１.５ショ
ット方式のいずれでも実施できる。１ショット方式で
は，調合槽で水ガラスとＥＧＤＡｃに所定の水を加え，
その配合液を１台の注入ポンプで注入するが，ゲルタイ
ムが約１５分以上の場合に適する。１.５ショット方式
では，水ガラスをＡ液，ＥＧＤＡｃをＢ液とし，水をＡ
液とＢ液の両方，またはＢ液だけに加えて調合し，２台
の注入ポンプを用いて，Ａ液とＢ液を等量づづ或いは比
例量で注入するが，ゲルタイムが約１５分以下の場合に
適する。
工程の１ショット方式，或いは二液一工程の１.５ショ
ット方式のいずれでも実施できる。１ショット方式で
は，調合槽で水ガラスとＥＧＤＡｃに所定の水を加え，
その配合液を１台の注入ポンプで注入するが，ゲルタイ
ムが約１５分以上の場合に適する。１.５ショット方式
では，水ガラスをＡ液，ＥＧＤＡｃをＢ液とし，水をＡ
液とＢ液の両方，またはＢ液だけに加えて調合し，２台
の注入ポンプを用いて，Ａ液とＢ液を等量づづ或いは比
例量で注入するが，ゲルタイムが約１５分以下の場合に
適する。
【００２３】いずれにしても，本発明に従う薬液は毒性
がないので安全性，環境性が良好であると共に，低圧注
入が可能なことから噴発が抑制されまた地下構造物への
影響が少ない点でも有益である。したがって，本発明に
よれば，地盤内に薬液を注入して地盤を強化しながら掘
進する地盤の掘削法において，前記の〔Ａ〕と〔Ｂ〕の
条件を満足するように水ガラスとＥＧＤＡｃを水に配合
した薬液を，その配合のあと直ちに地盤に注入し，注入
から３時間後に掘削することを特徴とする地盤掘削法を
提供できる。
がないので安全性，環境性が良好であると共に，低圧注
入が可能なことから噴発が抑制されまた地下構造物への
影響が少ない点でも有益である。したがって，本発明に
よれば，地盤内に薬液を注入して地盤を強化しながら掘
進する地盤の掘削法において，前記の〔Ａ〕と〔Ｂ〕の
条件を満足するように水ガラスとＥＧＤＡｃを水に配合
した薬液を，その配合のあと直ちに地盤に注入し，注入
から３時間後に掘削することを特徴とする地盤掘削法を
提供できる。
【００２４】以下，本発明者らが行った試験結果に基づ
き，前記の条件〔Ａ〕および〔Ｂ〕を規定する臨界的な
理由を明らかにする。
き，前記の条件〔Ａ〕および〔Ｂ〕を規定する臨界的な
理由を明らかにする。
【００２５】〔使用材料〕
水ガラス：Ｎａ2Ｏ＝９.４１質量％，ＳｉＯ2＝２８.４
１質量％，ＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル比＝３.１２，比重
１.４１で，水ガラス１０００Ｌ（リットル）中にＳｉ
Ｏ2を４００.９Ｋｇを含有する市販の工業製品を用い
た。エチレングリコールジアセテート（ＥＧＤＡｃ）：
水分，遊離酸とも０.１％以下で，ＥＧＤＡｃ１０００
Ｌ（リットル）あたりのＥＧＤＡｃの有効成分が１１１
０Ｋｇのものを使用した。
１質量％，ＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル比＝３.１２，比重
１.４１で，水ガラス１０００Ｌ（リットル）中にＳｉ
Ｏ2を４００.９Ｋｇを含有する市販の工業製品を用い
た。エチレングリコールジアセテート（ＥＧＤＡｃ）：
水分，遊離酸とも０.１％以下で，ＥＧＤＡｃ１０００
Ｌ（リットル）あたりのＥＧＤＡｃの有効成分が１１１
０Ｋｇのものを使用した。
【００２６】〔試験方法〕１０００Ｌ（リットル）当り
の水ガラス，ＥＧＤＡｃおよび水の配合量を変えて薬液
を調合した。薬液調合にさいしては，薬液１０００リッ
トル当たりの水ガラスのＳｉＯ2質量を基本パラメータ
とし，さらに，薬液１０００リットル中のＥＧＤＡｃ質
量を変化させて，その固結強度，ゲルタイムおよび初期
粘度を調べた。そのさい，実現場で簡便な配合が得られ
るようにＡ液：Ｂ液が約１：１となることを想定し，水
ガラスは薬液１０００リットル中５００リットル以下と
なるように設定した。また，ＥＧＤＡｃについてはコス
ト等を考慮して薬液１０００リットル中５０〜１５０リ
ットルの範囲に設定した。
の水ガラス，ＥＧＤＡｃおよび水の配合量を変えて薬液
を調合した。薬液調合にさいしては，薬液１０００リッ
トル当たりの水ガラスのＳｉＯ2質量を基本パラメータ
とし，さらに，薬液１０００リットル中のＥＧＤＡｃ質
量を変化させて，その固結強度，ゲルタイムおよび初期
粘度を調べた。そのさい，実現場で簡便な配合が得られ
るようにＡ液：Ｂ液が約１：１となることを想定し，水
ガラスは薬液１０００リットル中５００リットル以下と
なるように設定した。また，ＥＧＤＡｃについてはコス
ト等を考慮して薬液１０００リットル中５０〜１５０リ
ットルの範囲に設定した。
【００２７】固結強度については，地盤工学会基準「薬
液注入による安定処理土の供試体作成方法」（ＪＧＳ０
８３１−２０００）に基いて，間隙率４０％の豊浦標準
砂に薬液を浸透させてサンドゲルの供試体を作製し，日
本工業規格の「土の一軸圧縮試験方法」（ＪＩＳＡ１２
１６：１９８８）に準拠して，３時間後にその一軸圧縮
強さを測定した。ゲルタイムについては，薬液調合後の
粘度変化をＢ型粘度計を用いて測定し（測定温度２０
℃），粘度が１００ｍＰａ・ｓになった時点の経過時間
をもって評価した。初期粘度については，薬液調合後１
分以内でＢ型粘度計を用いて２０℃で測定した粘度で評
価した。
液注入による安定処理土の供試体作成方法」（ＪＧＳ０
８３１−２０００）に基いて，間隙率４０％の豊浦標準
砂に薬液を浸透させてサンドゲルの供試体を作製し，日
本工業規格の「土の一軸圧縮試験方法」（ＪＩＳＡ１２
１６：１９８８）に準拠して，３時間後にその一軸圧縮
強さを測定した。ゲルタイムについては，薬液調合後の
粘度変化をＢ型粘度計を用いて測定し（測定温度２０
℃），粘度が１００ｍＰａ・ｓになった時点の経過時間
をもって評価した。初期粘度については，薬液調合後１
分以内でＢ型粘度計を用いて２０℃で測定した粘度で評
価した。
【００２８】薬液の配合例とそれらの試験結果を表１に
総括して示した。また，図１〜図３には，ＥＧＤＡｃ配
合量と初期粘度の関係（図１），ＥＧＤＡｃ配合量とゲ
ルタイムの関係（図２），およびＥＧＤＡｃ配合量とサ
ンドゲル３時間後の一軸圧縮強度（図３）の関係を，各
水ガラスレベルにおいて整理して示した。
総括して示した。また，図１〜図３には，ＥＧＤＡｃ配
合量と初期粘度の関係（図１），ＥＧＤＡｃ配合量とゲ
ルタイムの関係（図２），およびＥＧＤＡｃ配合量とサ
ンドゲル３時間後の一軸圧縮強度（図３）の関係を，各
水ガラスレベルにおいて整理して示した。
【００２９】
【表１】
【００３０】これらの結果から，Ｎo.１〜２９のいずれ
の配合でもゲルタイムは３分以上で初期粘度は１５ｍＰ
ａ・ｓ以下であり，密な砂質土地盤に対しても施工性よ
く注入できることがわかる。固結強度について見ると，
薬液１０００Ｌ（リットル）中のＳｉＯ2質量が１７６.
４Ｋｇ以上で且つＥＧＤＡｃが５５.５Ｋｇを超えると
きに一軸圧縮強度が５００ｋＮ／ｍ2以上となることが
わかる。
の配合でもゲルタイムは３分以上で初期粘度は１５ｍＰ
ａ・ｓ以下であり，密な砂質土地盤に対しても施工性よ
く注入できることがわかる。固結強度について見ると，
薬液１０００Ｌ（リットル）中のＳｉＯ2質量が１７６.
４Ｋｇ以上で且つＥＧＤＡｃが５５.５Ｋｇを超えると
きに一軸圧縮強度が５００ｋＮ／ｍ2以上となることが
わかる。
【００３１】他方，薬液１０００リットル中のＥＧＤＡ
ｃ質量が１６６.５より多くなると初期粘度が高くなり
ゲルタイムも短くなることが伺える。また，薬液１００
０リットル中のＳｉＯ2質量が２００.４Ｋｇを超えると
初期粘度が高くなり，Ａ：Ｂ＝１：１配合での施工が困
難になる。
ｃ質量が１６６.５より多くなると初期粘度が高くなり
ゲルタイムも短くなることが伺える。また，薬液１００
０リットル中のＳｉＯ2質量が２００.４Ｋｇを超えると
初期粘度が高くなり，Ａ：Ｂ＝１：１配合での施工が困
難になる。
【００３２】したがって，本発明で規定する〔Ａ〕と
〔Ｂ〕の条件を満足したときだけ，密な砂質土地盤に対
しても浸透性および施工性よく注入でき且つ十分な早期
強度を発現できることが明らかである。
〔Ｂ〕の条件を満足したときだけ，密な砂質土地盤に対
しても浸透性および施工性よく注入でき且つ十分な早期
強度を発現できることが明らかである。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
水ガラスとエチレングリコールジアセテートを用いた溶
液型の地盤注入用の薬液おいて，薬液中のSiO2含有量と
エチレングリコールジアセテート含有量を所定の範囲と
なるように選択したことにより，３時間後の固結強度５
００ｋＮ／ｍ2以上を確保できると共に, 実施工可能な
低い初期粘度と長いゲルタイムを同時に満足させること
ができたので，トンネル施工時の先受け工法などのよう
に，地盤強化と掘進を繰り返しながら前進する地盤掘削
法において，工事を施工性よく安定して行うことができ
る。
水ガラスとエチレングリコールジアセテートを用いた溶
液型の地盤注入用の薬液おいて，薬液中のSiO2含有量と
エチレングリコールジアセテート含有量を所定の範囲と
なるように選択したことにより，３時間後の固結強度５
００ｋＮ／ｍ2以上を確保できると共に, 実施工可能な
低い初期粘度と長いゲルタイムを同時に満足させること
ができたので，トンネル施工時の先受け工法などのよう
に，地盤強化と掘進を繰り返しながら前進する地盤掘削
法において，工事を施工性よく安定して行うことができ
る。
【図１】薬液１０００リットル中のエチレングリコール
ジアセテート質量が３時間後のサンドゲルの固結強度に
及ぼす影響を薬液中のＳｉＯ2量レベルで整理して示し
た図である。
ジアセテート質量が３時間後のサンドゲルの固結強度に
及ぼす影響を薬液中のＳｉＯ2量レベルで整理して示し
た図である。
【図２】薬液１０００リットル中のエチレングリコール
ジアセテート質量が初期粘度に及ぼす影響を薬液中のＳ
ｉＯ2量レベルで整理して示した図である。
ジアセテート質量が初期粘度に及ぼす影響を薬液中のＳ
ｉＯ2量レベルで整理して示した図である。
【図３】薬液１０００リットル中のエチレングリコール
ジアセテート質量がゲルタイムに及ぼす影響を薬液中の
ＳｉＯ2量レベルで整理して示した図である。
ジアセテート質量がゲルタイムに及ぼす影響を薬液中の
ＳｉＯ2量レベルで整理して示した図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 北本 幸義
東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建
設株式会社内
(72)発明者 伊達 健介
東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建
設株式会社内
Ｆターム(参考） 2D040 AA01 AB01 CA02 CA10 CB03
CC02
4H026 CA03 CB09 CC06
Claims (6)
- 【請求項１】 水ガラスにエチレングリコールジアセテ
ートを水量調整下で配合してなる地盤注入用薬液におい
て，下記の〔Ａ〕および〔Ｂ〕の条件を同時に満たすよ
うに水ガラスとエチレングリコールジアセテートを配合
したことを特徴とする早期強度発現性の地盤注入材。 〔Ａ〕薬液１０００Ｌ（リットル）当りの水ガラス中に
含まれるＳｉＯ2質量が１７６.４Ｋｇ以上で２００.４
Ｋｇ以下。 〔Ｂ〕薬液１０００Ｌ（リットル）当りのエチレングリ
コールジアセテート質量が５５.５Ｋｇを超え１６６.５
Ｋｇ以下。 - 【請求項２】 トンネル施工時の補助工法に用いる地盤
注入材において，下記の〔Ａ〕および〔Ｂ〕の条件を同
時に満たすように水ガラスとエチレングリコールジアセ
テートを水量調整下で配合したことを特徴とするトンネ
ル施工時の補助工法用地盤注入材。 〔Ａ〕薬液１０００Ｌ（リットル）当りの水ガラス中に
含まれるＳｉＯ2質量が１７６.４Ｋｇ以上で２００.４
Ｋｇ以下。 〔Ｂ〕薬液１０００Ｌ（リットル）当りのエチレングリ
コールジアセテート質量が５５.５Ｋｇを超え１６６.５
Ｋｇ以下。 - 【請求項３】 トンネル施工時の補助工法は，切羽天端
または周辺地山の地盤中に地盤注入材を注入する工法で
ある請求項２に記載の地盤注入材。 - 【請求項４】 配合後１分以内の初期粘度がＢ型粘度計
（２０℃）で１５ｍＰａ・ｓ以下である請求項１ないし
３のいずれかに記載の地盤注入材。 - 【請求項５】 配合後のゲル進行時点（ゲルタイム）が
２０℃で３分以上である請求項１ないし４のいずれかに
記載の地盤注入材。 - 【請求項６】 地盤工学会基準「薬液注入による安定処
理土の供試体作製方法」に従って作製したサンドゲルに
ついて，薬液注入後３時間経過時に「ＪＩＳＡ１２１
６：１９９８に従う土の一軸圧縮試験方法」に準拠して
測定した固結強度が５００ｋＮ／ｍ2 以上である請求項
１ないし５のいずれかに記載の地盤注入材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001332353A JP2003138260A (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | 地盤注入剤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001332353A JP2003138260A (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | 地盤注入剤 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003138260A true JP2003138260A (ja) | 2003-05-14 |
Family
ID=19147780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001332353A Pending JP2003138260A (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | 地盤注入剤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003138260A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101351495B1 (ko) | 2013-10-28 | 2014-01-14 | 우경기술주식회사 | 친환경 실리케이트 그라우팅 약액 및 그라우팅 겔 제조방법 |
| KR101930495B1 (ko) | 2018-07-31 | 2018-12-19 | 씨엠피엠건설(주) | 그라우트 주입재의 주입방법 |
-
2001
- 2001-10-30 JP JP2001332353A patent/JP2003138260A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101351495B1 (ko) | 2013-10-28 | 2014-01-14 | 우경기술주식회사 | 친환경 실리케이트 그라우팅 약액 및 그라우팅 겔 제조방법 |
| KR101930495B1 (ko) | 2018-07-31 | 2018-12-19 | 씨엠피엠건설(주) | 그라우트 주입재의 주입방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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