JP2013217100A

JP2013217100A - 二液性グラウトの圧送注入方法

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Publication number: JP2013217100A
Application number: JP2012088542A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Shimoda; 一雄下田; Sei Kichijima; 聖吉島
Original assignee: LG KK; SHIMODA GIJUTSU KENKYUSHO KK; Shimoda Gijutsu Kenkyusho KK; Erugy Co Ltd
Current assignee: LG KK; SHIMODA GIJUTSU KENKYUSHO KK; Shimoda Gijutsu Kenkyusho KK; Erugy Co Ltd
Priority date: 2012-04-09
Filing date: 2012-04-09
Publication date: 2013-10-24

Abstract

【課題】注入管内の硬化性グラウトを水洗いすることなく取り除く。
【解決手段】スラグと、水ガラスと、ベントナイトとを混和した非自硬性の混合液Ａ／石灰とベントナイトとを混合した非自硬性の混合液Ｂからなる第１液と、上記混合液Ｂ／上記混合液Ａからなる第２液とを別々に圧送して注入地点の合流部で混合することで得られた硬化性グラウトを注入充填する第１工程と、第１工程後における注入充填終了後、上記合流部より前段にある圧送管内に残存する上記第１液と上記第２液とを取り除くことなくそのまま残置させ、合流部より後段にある注入管内に残存している硬化性グラウトを、上記第１液、エア又は当該硬化性グラウトの自重で取り除く第２工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤内に自然発生した空洞、石炭や亜炭等の掘削による人工空洞や構造物と地山の間に発生した空洞に注入充填する二液性グラウトの圧送注入方法に関するものである。

従来より、地盤内に自然に発生した空洞、或いは人工的に作製された空洞、或いは構造物と地山との間に発生した空洞（トンネル等の裏込めも含む）に対して注入充填するグラウトは、ある程度の強度が必要となる。このため、セメント系、更にはゲル化能力を付加するために、水ガラスを組み合わせた水ガラス懸濁型グラウト（以下、ＬＷという。）が多く使用されてきた。

このＬＷは、水ガラス溶液をＡ液、セメント懸濁液をＢ液として調合し、別々のポンプで圧送し、地盤に注入する手前で合流混合してゲルタイムを有したグラウトとして注入している。しかし、ＬＷは、Ｂ液のセメント懸濁液が自硬性（水和反応を起こして約３〜４時間で硬化）であるため、調合時から注入時までの時間的制約を受けることになる。そこで、Ｂ液の時間的制約を解決する方法として、セメントを全く使用せず、しかもセメントと同等の固結強度を発揮する硬化成分としてスラグを使用するグラウトが開発され実用化されている。

しかし、セメントの代わりにスラグと石灰を用いても、セメントより自硬性は遅くなるが、それでも一日前後で硬化するため、調合時から注入充填までのポンプ圧送可能な時間（以下、可使時間という。）は、その硬化時間よりさらに短くなり、施工上時間的制約を受けることには大差ない。

このことから、スラグと石灰の混合液を使用した場合、その日の作業終了時には、調合槽、ポンプ、注入管（配管ともいう。）内に溜まった混合液を排出してから、さらに注入管の水洗いを行っているのが実情である。

この水洗い作業のために要する労力、材料の無駄及び排出した混合液（アルカリ性のため産業廃棄物に該当）の処理等に施工時間や費用が掛かり、大きな負担になっている。また特殊工事として営業中の新幹線等の補修工事では、作業時間が大きく制約（約４時間程度）を受けるため、更に毎日の水洗いが大きな負担となっている。例えば、空洞充填注入を行う新設シールドトンネル（圧送距離が２０００ｍを超えることが多々ある）では、毎日の作業であり、配管内に多量の混合液（径２インチで２０００ｍに約４０００リットル）が残留することになる。

この作業終了時の水洗いを無くすことを目的として、調合プラントからグラウトホールに至るまでのスラグと石灰の接触を避けるために、スラグ、石灰及び水ガラスをそれぞれ別に調合して３つの配管を通じて圧送する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、かかる方法では、これまでの２液性（Ａ、Ｂ液）とは違い、３液性（Ａ、Ｂ、Ｃ液）で行うため、作業が煩雑になる上に、３液それぞれの混合比率が異なるから、施工管理が非常に難しく、さらには調合槽、ポンプ、配管等新たな設備が必要となり、施工費が嵩むという問題が生じ、現状では実用化には至っていない。

これらの問題を解決するため、スラグ、石灰及び水ガラスを別々に圧送（３液性）しているものを、非自硬性の水ガラスとスラグ（Ａ液）と、非自硬性の石灰（Ｂ液）の２液性に分けることにより、可使時間が極端に長くなる。また特に特許文献２では、かかる硬化時間が１０日以上と記載されている。このため、作業終了時毎に圧送管内に残留したスラグと水ガラスを混和したＡ液を水洗いすることなくそのまま保持した状態で、Ａ液とＢ液の合流部より後段の硬化性グラウトのみを水洗いして取り除いた後、次の注入時に配管内のＡ、Ｂ液をそのまま使用することを特徴としている。

ところで、この特許文献２の開示技術において、第２段階で合流部より後段の注入管内の硬化性グラウトを水洗いで取り除く方法では、施工上次のような問題点が発生することが判明した。

１）圧送管先端の注入地点は、上述した調合プラントから距離的に離れている。この注入地点には水が殆ど無い。かかる場合には水を用意する必要があるが、先ず（ａ）調合プラントに水道がある場合、注入地点まで注水管を設置する必要がある。また（ｂ）水道が無い場合、水を圧送するために新たにポンプを設置する必要が生じる。このため、２つの圧送管と１つの水管の合計３管となり、特許文献１の開示技術と対して変わらない設備が必要となってしまう。

２）硬化性グラウトを水洗いする場合、注入管内の硬化性グラウトの２〜３倍の水を必要とする。一般に注入管は、圧送管と同じ大きさであり、作業上の長さは約５〜１０ｍ必要である。注入管のサイズの具体例としては、２インチで長さ１０ｍ、グラウト２０ｌ＋水６０ｌである。

このため、水洗し、希釈された硬化性グラウトは、硬化性を失い、ヘドロ状となり、取扱が非常に困難となる。更に時間が経過（７日でも）しても硬化せず、ヘドロ状であり、このままでは産業廃棄物として処理できないため、硬化剤を加えて硬化させなくてはならないというも問題点があった。

以上のように、硬化性グラウトを水洗いすることで多くの問題点が発生する。

特開２００１−３１１３９１号公報特開２００８−２９１９５７号公報

上述したように、注入終了後、圧送管内のＡ、Ｂ液をそのまま残留した状態で保持することができる利点はあるが、Ａ、Ｂ液合流部より先の注入管内の硬化性グラウトを水洗いすることが、施工上多くの問題点があることが判明した。

本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、Ａ、Ｂ液合流部より後段の注入管内の硬化性グラウトを水洗いすることなく取り除くことが可能な二液性グラウトの圧送注入方法を提供することにある。

本発明を適用した二液性グラウトの圧送注入方法は、スラグと、水ガラスと、ベントナイトとを混和した非自硬性の混合液Ａ／石灰とベントナイトとを混合した非自硬性の混合液Ｂからなる第１液を貯留された調合槽Ｐと、上記調合槽Ｐに貯留された第１液を圧送するための第１ポンプと、上記第１ポンプから延長される第１圧送管と、上記第１圧送管上に設けられた第１停止バルブとを有する第１の管路と、上記混合液Ｂ／上記混合液Ａからなる第２液を貯留された調合槽Ｑと、上記調合槽Ｑに貯留された第２液を圧送するための第２ポンプと、上記第２ポンプの後段に設けられた切換バルブを介して分岐されるバイパス管及び第２圧送管と、上記第２圧送管上に設けられた第２停止バルブとを有し、上記バイパス管は上記調合槽Ｑへ戻るように連結されている第２の管路と、上記第１圧送管と上記第２圧送管とを合流させる注入地点の合流部と、上記合流部に連結されている注入管と、を備えるグラウト注入装置を用いたグラウト注入方法であって、上記第１停止バルブ及び上記第２停止バルブを開放し、また上記切換バルブを第２圧送管側へ切り替えた状態で、上記第１ポンプ及び上記第２ポンプを動作して、上記第１液を上記第１の管路を介して、上記第２液を上記第２の管路を介して別々に圧送し、上記第１液及び上記第２液を上記合流部で混合することで得られる硬化性グラウトを注入充填する第１工程と、上記第１工程におけるグラウトの注入充填終了後に、上記第２ポンプを停止させ或いは動作させたままで、上記第２停止バルブを閉じることにより、注入管内に残存している硬化性グラウトを上記第１ポンプによる上記第１液の圧送を通じて取り除く第２工程とを有し、上記第１工程、及び上記第２工程を１サイクルとして繰り返し硬化性グラウトを注入充填することを特徴とする。

本発明を適用した二液性グラウトの圧送注入方法は、スラグと、水ガラスと、ベントナイトとを混和した非自硬性の混合液Ａ／石灰とベントナイトとを混合した非自硬性の混合液Ｂからなる第１液を貯留された調合槽Ｐと、上記調合槽Ｐに貯留された第１液を圧送するための第１ポンプと、上記第１ポンプから延長される第１圧送管と、上記第１圧送管上に設けられた第１停止バルブとを有する第１の管路と、上記混合液Ｂ／上記混合液Ａからなる第２液を貯留された調合槽Ｑと、上記調合槽Ｑに貯留された第２液を圧送するための第２ポンプと、上記第２ポンプの後段に設けられる第２圧送管と、上記第２圧送管上に設けられ、上記第２圧送管の開放又はエア供給部から当該第２圧送管内へのエア供給を切り換えるための切換バルブとを有する第２の管路と、

上記第１圧送管と上記第２圧送管とを合流させる注入地点の合流部と、上記合流部に連結されている注入管と、を備えるグラウト注入装置を用いたグラウト注入方法であって、上記第１停止バルブ及び上記切換バルブを開放した状態で、上記第１ポンプ及び上記第２ポンプを動作して、上記第１液を上記第１の管路を介して、上記第２液を上記第２の管路を介して別々に上記第１液及び上記第２液を圧送し、上記第１液及び上記第２液を上記合流部で混合することで得られる硬化性グラウトを注入充填する第１工程と、上記第１工程におけるグラウトの注入充填終了後に、上記第１ポンプを停止させて上記第１停止バルブを閉じることとともに、上記切換バルブを上記エア供給部側に切り換えて、当該エア供給部から当該第２圧送管内へエア供給をすることにより、注入管内に残存している硬化性グラウトを取り除く第２工程とを有し、上記第１工程、及び上記第２工程を１サイクルとして繰り返し硬化性グラウトを注入充填することを特徴とする。

本発明を適用した二液性グラウトの圧送注入方法は、スラグと、水ガラスと、ベントナイトとを混和した非自硬性の混合液Ａ／石灰とベントナイトとを混合した非自硬性の混合液Ｂからなる第１液を貯留された調合槽Ｐと、上記調合槽Ｐに貯留された第１液を圧送するための第１ポンプと、上記第１ポンプから延長される第１圧送管と、上記第１圧送管上に設けられた第１停止バルブとを有する第１の管路と、上記混合液Ｂ／上記混合液Ａからなる第２液を貯留された調合槽Ｑと、上記調合槽Ｑに貯留された第２液を圧送するための第２ポンプと、上記第２ポンプの後段に設けられた第２圧送管と、上記第２圧送管上に設けられた第２停止バルブとを有する第２の管路と、上記第１圧送管と上記第２圧送管とを合流させる注入地点の合流部と、上記合流部に連結されてなるとともに上下に着脱自在とするための着脱継手が設けられた注入管と、を備えるグラウト注入装置を用いたグラウト注入方法であって、上記第１停止バルブ、上記切換バルブを開放した状態で、上記第１ポンプ及び上記第２ポンプを動作して、上記第１液を上記第１の管路を介して、上記第２液を上記第２の管路を介して別々に圧送し、上記第１液及び上記第２液を上記合流部で混合することで得られる硬化性グラウトを注入充填する第１工程と、上記第１工程におけるグラウトの注入充填終了後に、上記第１ポンプ及び上記第２ポンプを停止させ、上記第１停止バルブ及び上記第２停止バルブを閉じ、上記着脱継手を脱操作して注入管を上下に分離し、手動により上記注入管内の硬化性グラウトをその自重で取り除く第２工程とを有し、上記第１工程、及び上記第２工程を１サイクルとして繰り返し硬化性グラウトを注入充填することを特徴とする。

上述した構成からなる二液性グラウトの圧送注入方法は、第１液と第２液の合流部より後段の注入管内に残存する硬化性グラウトを水洗いすることなく取り除くことが可能となる。

本発明を適用した二液性グラウトの圧送注入システムの構成例を示す図である。本発明を適用した二液性グラウトの圧送注入システムの他の構成例を示す図である。エアの供給を通じて注入管内に残存している硬化性グラウトを取り除く例を示す図である。注入管について上下に着脱自在とするための着脱継手が設けられた例を示す図である。

以下、本発明を適用した二液性グラウトの圧送注入方法の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明を適用した二液性グラウトの圧送注入システム１の構成例を示している。この圧送注入システム１は、第１液を貯留された調合槽Ｐと、調合槽Ｐに接続されたサクションホース１１と、サクションホース１１の終端に取り付けられた第１ポンプ１２と、第１ポンプ１２から延長される第１圧送管１３と、第１圧送管１３上に設けられた第１停止バルブ１４とを有する第１の管路１０を備えている。

また、この圧送注入システム１は、第２液を貯留された調合槽Ｑと、調合槽Ｑに接続されたサクションホース２１と、サクションホース２１上に設けられたバルブ２７と、サクションホース２１の終端に取り付けられた第２ポンプ２２と、第２ポンプの後段に設けられた切換バルブ２３と、この切換バルブ２３を介して分岐されるバイパス管２６及び第２圧送管２４と、第２圧送管２４上に設けられた第２停止バルブ２５とを有し、バイパス管２６は調合槽Ｑへ戻るように連結されている第２の管路２０を備えている。

また、この圧送注入システム１では、第１の管路１０と第２の管路２０を合流させる。具体的には、第１の管路１０における第１圧送管１３と、第２の管路２０における第２圧送管２４とを合流させる注入地点の合流部３１と、合流部３１に連結されている注入管３２とを備えている。

停止バルブ１４、２５及びバルブ２７は、流体の通路を開閉することのできる可動機構を有する、例えばボールバルブ、ゲートバルブ、ロータリーバルブ、バタフライバルブ等であり、コックも含まれる。切換バルブ２３は、例えば手動や電磁バルブ操作により、サクションホース２１からの流路をバイパス管２６又は第２圧送管２４へ切り換えることが可能な、いわゆる切換弁である。

調合槽Ｐに貯留される第１液は、スラグと、水ガラスと、ベントナイトとを混和した非自硬性の混合液Ａである。ちなみに、この混合液Ａは粘着性懸濁液であり、しかも硬化に１０日以上を費やしていることから、非自硬性としている。また調合槽Ｑに貯留される第２液は、石灰とベントナイトとを混合した非自硬性の混合液Ｂであり、当該混合液Ｂも粘着性懸濁液である。また、この混合液Ａ、Ｂには、グラウトに使用されている分散剤、遅延剤、強度増加剤、ベントナイト以外の増粘剤等を目的に合わせて併用することができる。

このような混合液Ａと混合液Ｂとを混合することにより、硬化性グラウトを生成することが可能となる。この硬化性グラウトは何れもゲル化、硬化し、空洞を充填するためのグラウトとして十分な硬化を発揮する。

また本発明において、混合液Ａに使用されるスラグは、水砕スラグを用いる。この水砕スラグは、潜在水硬性があり、アルカリ刺激剤として石灰、セメント、苛性ソーダ及び特定の水ガラスを作用させると硬化するものである。使用するスラグとしては、圧送可能な粒子であればよく、好ましくは普通セメント程度以上ものであればよい。

また、混合液Ｂに使用される石灰は、生石灰と消石灰とがあるが、消石灰を用いることが好ましく、市販されている特号、１号及び２号を用いるようにしてもよい。

水ガラスは、モル比２．５以下（ＪＩＳ１号、２号）のものを用いると、アルカリ刺激剤としてスラグを硬化させる作用があるため、本発明ではこれを使用するのは好ましくない。

このため、本発明において使用する水ガラスは、スラグのアルカリ刺激剤と作用しないＪＩＳ３号以上（モル比２．８以上）が特に好ましい。

ベントナイトは、産地（国産や外国産等）で性質が大きく異なるため特定できないが、好ましくは粒径２００メッシュ以上である。

本発明において使用すべき硬化性グラウトを生成する上で必要な各成分の使用量は、目的とするゲルタイム、固結強度（初期強度の発現、長期強度）等により異なるため、明確に限定できるものではないが、大体グラウト１ｍ³あたり、スラグ１００〜８００ｋｇ、消石灰５〜１００ｋｇ、水ガラスがＪＩＳ３号換算で１〜１５ｌ程度である。

ちなみにベントナイトの使用量は、性質、性能、配合水（スラグ、消石灰、水ガラス分を除く）によって大きく異なるため、範囲は特定することができない。

なお、この調合槽Ｐに貯留される第１液は、混合液Ｂを貯留するものであってもよい。かかる場合には、調合槽Ｑに貯留される第２液は、混合液Ａとなる。即ち、この圧送注入システム１は、スラグと、水ガラスと、ベントナイトとを混和した非自硬性の混合液Ａ／石灰とベントナイトとを混合した非自硬性の混合液Ｂからなる第１液を第１の管路１０を介して、また混合液Ｂ／混合液Ａからなる第２液とを別々に圧送する。

ちなみに本発明では、第１液を第１の管路１０を介して、また第２液を第２の管路２０を介して別々に圧送する場合に限定されるものではなく、例えば第１液を第２の管路２０を介して、また第２液を第１の管路１０を介して圧送するものであってもよい。

また、本発明は、上述した図１に示す経路で構成されていることは必須とならず、第１液と第２液を合流部３１まで別々に圧送するものであればいかなる構成であってもよい。

圧送注入システム１では、注入充填時において、第１停止バルブ１４、第２停止バルブ２５、バルブ２７を開放し、また切換バルブ２３を第２圧送管２４側へ切り換えた状態で、第１ポンプ１２及び第２ポンプ２２を動作させる。これにより第１液を第１の管路１０を介して、第２液を第２の管路２０を介して別々に圧送し、第１液及び第２液を合流部３１で混合する。これにより、スラグと石灰と水ガラスとベントナイトを主成分とした硬化性グラウトが得られる。硬化性グラウトは、注入管３２の先端から排出し、これを所望の箇所に注入充填する。以上の注入充填が終了するまでの工程を第１工程という。

また第１工程におけるグラウトの注入充填終了後に、第２工程に移行する。この第２工程では、第２ポンプ２２を停止させ或いは動作させたままで、第２停止バルブ２５を閉じる。これにより、合流部３１には第１液のみが第１ポンプ１２を介して第１の管路１０を介して供給されてくるのみの状態となり、第２液の第２の管路２０を介した供給は停止することとなる。実際に第１工程において注入管３２は硬化性グラウトが残存してしまう場合もあるが、かかる残存した硬化性グラウトを第１ポンプ１２による第１液の圧送を通じて取り除くことが可能となる。

これにより、第１工程後における注入充填終了後、合流部３１より前段にある圧送管１３、２４内に残存する第１液と第２液とを取り除くことなくそのまま残置させ、合流部３１より後段にある注入管３２内に残存している硬化性グラウトを、第１液の圧送を通じて取り除くことが可能となる。

なお、第１液、第２液の注入管３２からの流出を防止する具体的な方法としては、例えば注入管３２の先端において図示しないバルブを設けて注入管３２内の第１液等の流出を防止するようにしてもよいし、また、注入管３２の先端の高さを高くすることにより、第２液の流出防止を図るようにしてもよい。

また、第２工程では、第２ポンプ２２を停止させるとともに第２停止バルブ２５を閉じる代わりに、切換バルブ２３をバイパス管２６側に切り換えるようにしてもよい。これにより第２液を調合槽Ｑに戻すことが可能となり、合流部３１には第１液のみ供給することができ、第２液の供給を停止させることが可能となる。

なお、第１圧送管１３内の第１液、第２圧送管２４内の第２液は、非硬化性であるが、作業を可使時間以上に亘って中止する場合には、圧送管１３、２４の入口から清掃ボールを投入し、圧送管１３、２４の先端に図示しない回収装置を取り付けて残留液を押し出し、ボールは回収するようにしてもよい。

なお、調合槽Ｐ、Ｑ、サクションホース１１、２１及び圧送管１３、２４、更にはポンプ１２、２２内に残留した第１液、第２液は、圧送管１３、２４と同様に注入終了後、そのまま保持し、次の注入時において使用するようにしてもよい。

なお、ポンプ１２、２２による第１液、第２液の圧送比率は、特に限定されるものではないが、好ましくは第１液、第２液を互いに等量で構成する。また第１液、第２液の圧送比率をある所定比率とする際には、混合液Ａの比率に対して混合液Ｂの比率を小さくすることが望ましい。

注入充填終了後、注入管３２内における硬化性グラウトを第１液により取り除いて、その希釈された排出液は、ビニール袋の中でゲル硬化させてそのまま残土として処理することが可能となる。

また、注入管３２内における硬化性グラウトを後述するようにエアやグラウトの自重で取り除いた排出液は、硬化性グラウトそのものであるため、ゲル硬化後に上述と同様にビニール袋に詰めて残土として処理するものである。

また、第１工程における注入充填終了後、注入管３２内の硬化性グラウトが十分に硬化しない軟らかい固結状態で、次の第１工程の注入作業において圧送圧で注入充填する方法を採用することも可能となる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、図２は、上述した第１ポンプ１２及び第２ポンプ２２を用いる代わりに、これら第１ポンプ１２及び第２ポンプ２２の機能を併せ持つ２連式ポンプを有するグラウト注入装置を用いるものである。この図２に示す実施の形態において、上述した図１に示す実施の形態と同一の構成要素及び部材に関しては、同一の符号を付すことにより、以下における説明を省略する。

図２に示す実施の形態では、２連式ポンプ２８を設けており、この２連式ポンプ２８には、サクションホース１１、サクションホース２１の各終端が接続されており、また第１圧送管１３と第２圧送管２４に接続されている。この２連式ポンプ２８の内部には、上述した第１ポンプ１２の役割を担う圧送部２８ａと、第２ポンプ２２の役割を担う圧送部２８ｂとが設けられている。これら圧送部２８ａ、２８ｂにより第１液、第２液を圧送することで上述と同様に硬化性グラウトを得ることができ、これを所望の箇所に注入充填することが可能となる。

なお、上述した実施の形態において、第１工程におけるグラウトの注入充填終了後に、ポンプ１２、２２を停止させ、第２停止バルブ２５を閉じることにより、第１圧送管１３内の残留圧力により、管内に残存している硬化性グラウトを、第１液で押し出して取り除くようにしてもよい。

また、図３に示す実施の形態では、第２圧送管２４上に切換バルブ４１を設け、この切換バルブ４１による切換操作を行うことにより第２圧送管２４を合流部３１側へ切り換え、又はエアフォース４２を介してエア供給部４３への切り換えを実現可能とした構成である。つまりこの切換バルブ４１が合流部３１側へ切り換わる場合には、上述と同様に第２液を第２圧送管２４を介して合流部３１へと圧送することが可能となるとともに、エアフォース４２に対して閉鎖されることとなる。これに対して、この切換バルブ４１がエアフォース４２側へ切り換わる場合には、第２圧送管２４を介した第２液の圧送がせき止められる代わりに、エア供給部４３からのエアをエアフォース４２を介して供給されることとなる。

この図３に示す実施の形態においては、第１工程は上述と同様の動作を実行することとなるが、第２工程においては以下の動作を実行する。第１工程におけるグラウトの注入充填終了後に、第１ポンプ１２を停止させて第１停止バルブ１４を閉じることとともに、切換バルブ４１をエア供給部４３側に切り換える。この供給されたエアは切換バルブ４１から合流部３１を経て注入管３２へと送られることとなる。このエアの供給を通じて注入管３２内に残存している硬化性グラウトを取り除くことが可能となる。

また、図４に示す実施の形態では、注入管３２について上下に着脱自在とするための着脱継手４５が設けられた例である。この着脱継手４５は、例えばカムロック等で構成され、この注入管３２を速やかに着脱させることが可能なものとされている。

この図４に示す実施の形態においては、第１工程は上述と同様の動作を実行することとなるが、第２工程においては以下の動作を実行する。第１工程におけるグラウトの注入充填終了後に、第１ポンプ１２を停止させて第１停止バルブ１４を閉じることとともに、第２停止バルブ２５も閉じる。そして、着脱継手４５を脱操作して注入管３２を上下に分離し、手動により注入管３２内の硬化性グラウトをその自重で取り除く。

上述の如き各構成からなる二液性グラウトの圧送注入システム１では、第１液と第２液の合流部３１より後段の注入管３２内に残存する硬化性グラウトを水洗いすることなく取り除くことが可能となる。

以下、本発明を適用した二液性グラウトの圧送注入方法について実施例を挙げて更に詳細に説明をする。実験に用いた材料は、スラグ（デイ・シイ社製セラメント）、水ガラスは、ＳｉＯ₂：２４．０５％、Ｎａ₂Ｏ：６．２４％、モル比３．９８、消石灰は、ＪＩＳ１号品、ベントナイトはアメリカ産のものを用いた。

実験１

圧送実験に用いた硬化性グラウトの配合は、混合液Ａ５００ｌあたりスラグ２５５ｋｇ、水ガラス５０ｌ、ベントナイト５ｋｇ、水３５０ｌ、混合液Ｂ５００ｌあたり消石灰４５ｋｇ、ベントナイト２０ｋｇ、水４７２ｌである。

混合液Ａ、混合液Ｂの流動性はフロー値でそれぞれ６３ｃｍ、５８ｃｍ、ブリージングは１時間後で２．０％であった。更に混合液Ａ、Ｂはともに２日後においてもフロー値が４０ｃｍ、５１ｃｍと十分圧送可能な流動性を保持していた。

混合液Ａ、混合液Ｂを混合して得られる硬化性グラウトのゲルタイムは、５秒で可塑状（グラウト自体は自立しているが、加圧すれば容易に流動化する固結強さでフロー値１２ｃｍ）を呈しており、固結強度は、３時間後で０．０２Ｎ／ｍｍ²、１日後で０．２３Ｎ／ｍｍ²、２８日後３．２Ｎ／ｍｍ²であった。

なお、フロー値は、円筒フローコーンによる測定で、水平なアクリル板の上に内径８０ｍｍ、高さ８０ｍｍの円筒を置き、その中にＡ液、又はＢ液を満たした後、円筒を静かに持ち上げ、その時の液の広がり（直径）を測定し、ｃｍをもって表した。

実験２（圧送と装置）

実験に用いた装置は、図１に示すものであり、サクションホース１１のバルブ２７、圧送管２４の切換バルブ２３、及びバイパス管２６を除き、合流部３１手前の第２停止バルブ２５の代替として、図３に示すように、第２圧送管２４上に切換バルブ４１を設け、更に注入管３２の先端に図示しないバルブを新たに取り付けた。

圧送管１３、２４は、１．５インチのものを５００ｍの長さに切り出し、コ字型に順次折り曲げて設置した。また第１液及び第２液の合流部３１よりも後段にある注入管３２の径は、圧送管１３、２４と同じ１．５インチであり、長さを６ｍとし、注入管３２の先端の注入口は、合流部３１よりも１ｍ高いところに設置した。

圧送は、第１液、第２液を等量で毎分４０ｌ（合計８０ｌ）で合流部３１で混合して得られた硬化性グラウトが注入管３２の先端の注入口から出射するまで圧送した。その時の圧送圧は、０．８６ＭＰａであった。更に第１液及び第２液を圧送管内に１日間残留させた後、再び圧送したところ、圧送圧は０．９１ＭＰａとほぼ同じ値を示していることが確認された。

実験３（比較例）

実験２で圧送した後、第１液（混合液Ａ）、第２液（混合液Ｂ）の第１ポンプ１２、第２ポンプ２２の停止、第１停止バルブ１４及び切換バルブ４１を締め、注入管３２内に残留した硬化性グラウトと同量の水を図４に示すように着脱継手４５を用いて注水して取り除いた排出物（硬化性グラウトと水の混合液）をビニール袋に取り入れた。この排出物は、ゲル化能力を失い、ヘドロ状を呈していた。更に７日後経過しても硬化せず、ヘドロ状のままであった。このことから、第１液及び第２液の合流部３１より後段にある注入管３２内の硬化性グラウトを水で取り除いた場合、排出物は硬化せずヘドロ状であるため、運搬が厄介であり、またヘドロを固化して処理しなければならないという労力や処理コストの負担が大きくなるという問題点があった。

実験４（実施例２）

実験４では、実験２と同一の方法で第１液（混合液Ａ）及び第２液（混合液Ｂ）を圧送し、合流部３１において混合した硬化性グラウトを注入管３２の注入口から出射させた後、第２液側の第２ポンプ２２を停止し、切換バルブ４１を閉めて注入管３２内に残留した硬化性グラウトと同量の第１液で取り除いた排出物（硬化性グラウトと第１液の混合液）をビニール袋に取り入れた。

この排出物のゲルタイムは、１分３０秒と配合原液より遅延されていた。

固結強度は、１日後で０．１５Ｎ／ｍｍ²の硬さを示し、その時間で運搬が容易で残土として直接処理できることが確認された。

なお、ゲルタイムが遅延された理由として、第１液（混合液Ａ）で希釈されたため、ゲル化剤として働く混合液Ｂの消石灰が含まれていないためである。

実験５（実施例３）

実験５は、実験４と異なることは、第１液が混合液Ｂ、第２液が混合液Ａであること以外は、実験４と同様に行った。この時の排出物は、ゲルタイム３秒であり、配合原液より若干短かった。固結強度は１日後では０．０１Ｎ／ｍｍ²と低いが、７日後では０．１７Ｎ／ｍｍ²を示し、この時点では運搬が容易で残土として処理できることが確認された。

実験６（実施例４）

実験６は、図３に示されるシステムを利用し、実験４と同様に注入管３２先端の注入口から硬化性グラウトが出射するのを確認した後、第１液及び第２液を圧送する、第１ポンプ１２、第２ポンプ２２を停止し、第１停止バルブ１４を閉め、切換バルブ４１をエア供給部４３側に切り換える。そしてエアを注入管３２内の硬化性グラウトを取り除き、ビニール袋に取り入れた。

この時のゲルタイムは、５秒、１時間後の固結強度は、０．２１Ｎ／ｍｍ²と配合原液とほぼ同じであった。

実験７

実験７は、図４に示されるシステムを利用し、第１液及び第２液を圧送し、合流部３１で混合した硬化性グラウトが注入管３２の先端から出射するのを確認し、停止バルブ１４、２５を閉めた後、直ちに着脱継手４５（カムロック）を上下に分離し、注入管３２の先端を高く持ち上げて硬化性グラウトを自重で取り除き、ビニールに取り入れた。排出物のゲルタイムは６秒であり、１時間後の固結強度は、０．２０Ｎ／ｍｍ²で配合原液とほぼ同じであり、その時点で残土として処理が可能であることが確認できた。

１圧送注入システム
１０管路
１１サクションホース
１２ポンプ
１３圧送管
１４停止バルブ
２０管路
２１サクションホース
２２ポンプ
２３切換バルブ
２４圧送管
２５停止バルブ
２６バイパス管
２７バルブ
２８２連式ポンプ
３１合流部
３２注入管
４１切換バルブ
４２エアフォース
４３エア供給部
４５着脱継手

Claims

スラグと、水ガラスと、ベントナイトとを混和した非自硬性の混合液Ａ／石灰とベントナイトとを混合した非自硬性の混合液Ｂからなる第１液と、上記混合液Ｂ／上記混合液Ａからなる第２液とを別々に圧送して注入地点の合流部で混合することで得られた硬化性グラウトを注入充填する第１工程と、
上記第１工程後における注入充填終了後、上記合流部より前段にある圧送管内に残存する上記第１液と上記第２液とを取り除くことなくそのまま残置させ、合流部より後段にある注入管内に残存している硬化性グラウトを、上記第１液、エア又は当該硬化性グラウトの自重で取り除く第２工程とを有し、
上記第１工程、及び上記第２工程を１サイクルとして繰り返し硬化性グラウトを注入充填すること
を特徴とする二液性グラウトの圧送注入方法。
スラグと、水ガラスと、ベントナイトとを混和した非自硬性の混合液Ａ／石灰とベントナイトとを混合した非自硬性の混合液Ｂからなる第１液を貯留された調合槽Ｐと、上記調合槽Ｐに貯留された第１液を圧送するための第１ポンプと、上記第１ポンプから延長される第１圧送管と、上記第１圧送管上に設けられた第１停止バルブとを有する第１の管路と、
上記混合液Ｂ／上記混合液Ａからなる第２液を貯留された調合槽Ｑと、上記調合槽Ｑに貯留された第２液を圧送するための第２ポンプと、上記第２ポンプの後段に設けられた切換バルブを介して分岐されるバイパス管及び第２圧送管と、上記第２圧送管上に設けられた第２停止バルブとを有し、上記バイパス管は上記調合槽Ｑへ戻るように連結されている第２の管路と、
上記第１圧送管と上記第２圧送管とを合流させる注入地点の合流部と、
上記合流部に連結されている注入管と、
を備えるグラウト注入装置を用いたグラウト注入方法であって、
上記第１停止バルブ及び上記第２停止バルブを開放し、また上記切換バルブを第２圧送管側へ切り替えた状態で、上記第１ポンプ及び上記第２ポンプを動作して、上記第１液を上記第１の管路を介して、上記第２液を上記第２の管路を介して別々に圧送し、上記第１液及び上記第２液を上記合流部で混合することで得られる硬化性グラウトを注入充填する第１工程と、
上記第１工程におけるグラウトの注入充填終了後に、上記第２ポンプを停止させ或いは動作させたままで、上記第２停止バルブを閉じることにより、注入管内に残存している硬化性グラウトを上記第１ポンプによる上記第１液の圧送を通じて取り除く第２工程とを有し、
上記第１工程、及び上記第２工程を１サイクルとして繰り返し硬化性グラウトを注入充填すること
を特徴とする二液性グラウトの圧送注入方法。
上記第２工程では、上記切換バルブを上記バイパス管側に切り換えて上記第２液を上記調合槽Ｑに戻すこと
を特徴とする請求項２記載の二液性グラウトの圧送注入方法。
上記第１ポンプ及び上記第２ポンプの代替として、上記第１ポンプ及び上記第２ポンプの機能を併せ持つ２連式ポンプを有するグラウト注入装置を用いること
を特徴とする請求項２又は３記載の二液性グラウトの圧送注入方法。
上記第１工程におけるグラウトの注入充填終了後に、上記ポンプを停止させ、上記第２停止バルブを閉じることにより、上記第１圧送管内の残留圧力により、注入管内に残存している硬化性グラウトを、上記第１液で押し出して取り除く第２工程とを有し、上記第１工程、及び上記第２工程を１サイクルとして繰り返し硬化性グラウトを注入充填すること
を特徴とする請求項２又は４記載の二液性グラウトの圧送注入方法。
スラグと、水ガラスと、ベントナイトとを混和した非自硬性の混合液Ａ／石灰とベントナイトとを混合した非自硬性の混合液Ｂからなる第１液を貯留された調合槽Ｐと、上記調合槽Ｐに貯留された第１液を圧送するための第１ポンプと、上記第１ポンプから延長される第１圧送管と、上記第１圧送管上に設けられた第１停止バルブとを有する第１の管路と、
上記混合液Ｂ／上記混合液Ａからなる第２液を貯留された調合槽Ｑと、上記調合槽Ｑに貯留された第２液を圧送するための第２ポンプと、上記第２ポンプの後段に設けられる第２圧送管と、上記第２圧送管上に設けられ、上記第２圧送管の開放又はエア供給部から当該第２圧送管内へのエア供給を切り換えるための切換バルブとを有する第２の管路と、
上記第１圧送管と上記第２圧送管とを合流させる注入地点の合流部と、
上記合流部に連結されている注入管と、
を備えるグラウト注入装置を用いたグラウト注入方法であって、
上記第１停止バルブ及び上記切換バルブを開放した状態で、上記第１ポンプ及び上記第２ポンプを動作して、上記第１液を上記第１の管路を介して、上記第２液を上記第２の管路を介して別々に上記第１液及び上記第２液を圧送し、上記第１液及び上記第２液を上記合流部で混合することで得られる硬化性グラウトを注入充填する第１工程と、
上記第１工程におけるグラウトの注入充填終了後に、上記第１ポンプを停止させて上記第１停止バルブを閉じることとともに、上記切換バルブを上記エア供給部側に切り換えて、当該エア供給部から当該第２圧送管内へエア供給をすることにより、注入管内に残存している硬化性グラウトを取り除く第２工程とを有し、
上記第１工程、及び上記第２工程を１サイクルとして繰り返し硬化性グラウトを注入充填すること
を特徴とする二液性グラウトの圧送注入方法。
スラグと、水ガラスと、ベントナイトとを混和した非自硬性の混合液Ａ／石灰とベントナイトとを混合した非自硬性の混合液Ｂからなる第１液を貯留された調合槽Ｐと、上記調合槽Ｐに貯留された第１液を圧送するための第１ポンプと、上記第１ポンプから延長される第１圧送管と、上記第１圧送管上に設けられた第１停止バルブとを有する第１の管路と、
上記混合液Ｂ／上記混合液Ａからなる第２液を貯留された調合槽Ｑと、上記調合槽Ｑに貯留された第２液を圧送するための第２ポンプと、上記第２ポンプの後段に設けられた第２圧送管と、上記第２圧送管上に設けられた第２停止バルブとを有する第２の管路と、
上記第１圧送管と上記第２圧送管とを合流させる注入地点の合流部と、
上記合流部に連結されてなるとともに上下に着脱自在とするための着脱継手が設けられた注入管と、
を備えるグラウト注入装置を用いたグラウト注入方法であって、
上記第１停止バルブ、上記切換バルブを開放した状態で、上記第１ポンプ及び上記第２ポンプを動作して、上記第１液を上記第１の管路を介して、上記第２液を上記第２の管路を介して別々に圧送し、上記第１液及び上記第２液を上記合流部で混合することで得られる硬化性グラウトを注入充填する第１工程と、
上記第１工程におけるグラウトの注入充填終了後に、上記第１ポンプ及び上記第２ポンプを停止させ、上記第１停止バルブ及び上記第２停止バルブを閉じ、上記着脱継手を脱操作して注入管を上下に分離し、手動により上記注入管内の硬化性グラウトをその自重で取り除く第２工程とを有し、
上記第１工程、及び上記第２工程を１サイクルとして繰り返し硬化性グラウトを注入充填すること
を特徴とする二液性グラウトの圧送注入方法。