JP2018193550A - Durable silica grout and ground improvement method using durable silica grout - Google Patents
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Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
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Abstract
Description
本発明は、耐久シリカグラウトおよび耐久シリカグラウトを用いた耐久シリカ地盤改良工法にかかわるものであり、より詳しくはシリカゾルやシリカコロイドや水ガラスを有効成分とする非アルカリ性シリカグラウトを用いた耐久性地盤注入用グラウト及び耐久性地盤注入工法に関するものであり、更に詳しくは軟弱地盤の液状化防止、長期掘削工事、基礎地盤の補強工事等に使用される地盤改良工法並びにインターネットシステムを用いた管理方法に関する。特に本発明は従来部分的に研究されていた技術の関連性を解明し、それを統合して一体化することにより、はじめて所定の注入目的を満たす耐久性を持続する地盤改良を可能にしたものである。 The present invention relates to a durable silica grout and a durable silica ground improvement method using the durable silica grout, and more particularly, a durable ground using a non-alkaline silica grout containing silica sol, silica colloid or water glass as an active ingredient. It relates to the grout for injection and the durable ground injection method, and more particularly to the ground improvement method used for prevention of liquefaction of soft ground, long-term excavation work, reinforcement work for foundation ground, etc. and the management method using the Internet system . In particular, the present invention elucidates the relevance of technologies that have been partially studied in the past, and by integrating them and integrating them, it became possible for the first time to improve the ground to maintain durability satisfying a predetermined injection purpose. It is.
近年、地震や液状化対策工等の耐震補強や基礎の恒久補強に対する薬液注入工法における社会的要請が高まっている。
従来、薬液注入は掘削工事等、仮設注入工事に用いられてきたため、掘削時に止水、固結していて、トラブルなく工事が完了すれば良かった。
In recent years, there has been an increasing social demand for chemical injection methods for seismic reinforcement such as earthquake and liquefaction countermeasures and permanent reinforcement of foundations.
Conventionally, since chemical injection has been used for temporary injection work such as excavation work, it should have been completed without trouble and stopped and solidified during excavation.
しかし近年頻発している地震等、いつ来るかわからない地震に対する耐震工事等での本設注入工事では長期に亘って所定の改良効果が薬液注入に要求されるようになってきた。また、耐震補強でなくても工事が大型化し、注入後掘削までに長期間にわたる工事や、大深度地下開発等において大きな荷重、或いは水圧がかかる工事が増えて来るに従い、仮設注入であっても地盤改良効果が所定の効果を長期にわたって持続させることが要求される。 However, in the permanent injection work in the earthquake-proofing work for earthquakes that do not know when it comes frequently, such as earthquakes that frequently occur in recent years, a predetermined improvement effect has been required for chemical injection over a long period of time. Also, even if it is not seismic reinforcement, the construction will be large, and as the construction over a long period of time after injecting and excavation, and construction that requires heavy load or water pressure in deep underground development, etc. The ground improvement effect is required to maintain a predetermined effect for a long time.
また、仮設工事でも掘削周辺部の固化や止水性が永続的であるならば建設後の土中構造部の補強や漏水が少なくてすみ、維持管理費が大幅に低減する。さらに近年は地中埋設による廃棄物処理や液化ガスの地中貯留や恒久止水壁の構築などの社会的要求が増えるにつれ、薬液注入で必要な供用期間中、或いは永続的に所定の強度や止水性を得られる技術が可能になれば、その有用性は計り知れない。 In addition, if the solidification and water-stopping around the excavation area are permanent even in temporary construction, there will be less reinforcement and leakage of the underground structure after construction, and maintenance costs will be greatly reduced. Furthermore, in recent years, as social demands such as waste disposal by underground burial, underground storage of liquefied gas and construction of permanent water barriers increase, during the service period required for chemical injection or permanently If technology that can achieve water-stopping becomes possible, its usefulness is immeasurable.
従来シリカグラウトの耐久性並びにその施工法は色々解明されているが、いずれも部分的開発にとどまっており、これらを統合した耐久地盤を形成するための全体的な技術の開発までには至っていなかった。
特許文献1は耐久期間を考慮した現場採取土を用いた配合設計法に関わり、特許文献2は注入液のゲル化時間が地盤中に浸透していくうちにpHが上昇してゲル化が短縮されることに関わり、特許文献3は注入地盤前後のシリカ量を分析することによる注入地盤の強度
の推定に関わり、特許文献4は土中ゲル化時間と注入時間の関係から注入液の配合を設定
することに関わる地盤改良工法である。
これらは、いずれもシリカグラウトを地盤に注入して耐久地盤を形成するための本出願人によって開発された技術であるが、実際の施工において適用対象となる地盤条件、施工条件、環境条件に対応してどのように注入方式と注入設計と注入材と注入材の処方を選定するかは確立していなかった。
本発明は多様な地盤条件下で注入中もゲル化後も地盤との間の化学的反応が継続して耐久性に影響するシリカグラウトを用いて、対象とする地盤条件、施工条件、環境条件において注入目的と要求される耐久期間における所定の改良土効果等に対応して、所定の注入領域から注入材を逸脱することなく耐久期間の間、所定の注入効果を持続するための注入方式並びに注入設計の選定、耐久シリカグラウト注入材と処方の選定、効果の確認、施工管理も含めた一体化した統合技術が必要であることに着目して本発明を完成したものであ
る。
The durability and construction methods of silica grout have been elucidated in the past, but all have been limited to partial development, and the entire technology has been developed to form a durable ground that integrates these. There wasn't.
Patent Document 1 relates to a blending design method using on-site collected soil in consideration of the durability period, and Patent Document 2 shortens the gelation by increasing the pH as the gelation time of the injected solution penetrates into the ground. Patent Document 3 is related to estimation of the strength of the injected ground by analyzing the amount of silica before and after the injection ground, and Patent Document 4 is based on the relationship between the gelation time in the soil and the injection time. It is a ground improvement method related to setting.
These are technologies developed by the present applicant to form durable ground by injecting silica grout into the ground, but they correspond to the ground conditions, construction conditions, and environmental conditions to be applied in actual construction. And how to choose injection method, injection design, injection material and injection material prescription has not been established.
The present invention uses silica grout in which the chemical reaction between the ground during injection and after gelation under various ground conditions continues to affect the durability, the target ground conditions, construction conditions, environmental conditions Corresponding to a predetermined improved soil effect or the like in the endurance period required for the purpose of infusion, an injection method for maintaining the predetermined infusion effect during the endurance period without departing from the infusion material from the predetermined infusion region, and The present invention has been completed by paying attention to the need for integrated integration technology including selection of injection design, selection of durable silica grout injection material and prescription, confirmation of effects, and construction management.
薬液注入は他の物理的地盤改良と異なり、現存する土粒子をそのままにしてその間隙に薬液を浸透させるという極めて合理的な特徴を有している。一方その簡便さ故に安易な施工になりやすい。また薬液注入はシリカの化学反応を応用した技術であり、化学反応は反応条件によって、その結果が異なり、またゲル化物の特性も経時的変化が生じうる。 Unlike other physical ground improvements, the chemical solution injection has an extremely rational feature that allows the chemical solution to penetrate into the gaps while leaving the existing soil particles intact. On the other hand, it is easy to construct easily due to its simplicity. In addition, chemical injection is a technology that applies a chemical reaction of silica. The result of the chemical reaction varies depending on the reaction conditions, and the characteristics of the gelled product may change over time.
ましてや多様な地盤条件下における経済的に広範囲に浸透固結を要求される薬液注入の場合、その耐久性に及ぼす要因は後述のように多く存在する。このように耐久性を得るための要因が多数あり、かつそれらの要因は互いに関連しており、ある要因をプラスの方に変化すると他の要因がマイナスに変化するため、統合的耐久グラウトによる地盤改良を困難にしている。 In addition, there are many factors affecting the durability in the case of chemical injection that requires osmotic consolidation in an economically wide range under various ground conditions, as will be described later. There are many factors for obtaining durability in this way, and these factors are related to each other. Changing one factor to the positive side changes the other factor to the negative side. It is difficult to improve.
このために対象となる注入目的に対応した所定の耐久性の効果を供用期間中持続するための、或いは恒久的に所定の効果を得るための注入材の選定、並びに配合設定において、信頼性のある注入材の組成の選定、それを所定の注入領域から逸脱することなく確実に浸透固結する配合処方とゲル化時間の設定法と注入管理、注入設計と注入方式の設定、施工後の所定の効果が得られるための品質管理等、これらを統合した注入技術の確立がきわめて重要になってきた。 Therefore, in order to maintain the predetermined durability effect corresponding to the target injection purpose during the service period, or to select the injection material for obtaining the predetermined effect permanently, and in the blending setting, the reliability Selection of the composition of an injection material, formulation and gelling time setting method and injection management to ensure penetration and consolidation without departing from the predetermined injection area, injection design and injection method setting, predetermined after construction Establishing an injection technology that integrates these technologies, such as quality control for achieving the above effects, has become extremely important.
液状化対策工や基礎の補強工事など、永続的に所定の固結効果を要求され、かつ経済的な広範囲な地盤改良における最大の課題は、
A. 耐久性の溶液型注入材としては劣化要因である水ガラスのアルカリを除去した非アルカリ性シリカグラウトでなくてはならない。
B. 注入材そのものの耐久性が優れていても経済性の理由から注入孔間隔を広くして広範囲を固結しなくてはならない。そうすると地盤中で希釈、拡散したり、或いは注入領域外や地表面に逸脱しやすい。この場合、所定注入領域で未改良部分が生じたりして所定の注入領域で所定強度が得られない現象が起こりうる。
C. 広範囲の浸透性を得るにはゲル化時間の長い酸性シリカグラウトでなくてはならない。シリカグラウトは酸性領域ではわずかのpHの変化でゲル化時間が大幅に変化するので多様な地盤条件下で固結体の大きさをゲルタイムでコントロールするのは実質的に不可能である。なぜなら注入地盤は酸性シリカ注入液のpHよりも中性に近く、土中の組成分との反応により注入液の土中pHが中性側に移行し、ゲル化時間が短縮されるからである。
D. ゲル化後のゲルの体積収縮(シネリシス)は経時的に固結土の強度増加をもたらすが過大な体積収縮は強度低下を生ずる。従って所定の注入目的に適合したシリカグラウトの選定と耐久性の評価が課題となる。
E. 一般の薬液注入が適用される仮設注入における、1ステージ当りの注入範囲は通常直
径1m程度掘削時まで所定の固結が保たれていれば良いが、耐久グラウトを用いた耐久性地盤改良は直径1.5〜4.0m程度の広範囲浸透固結性と所定の強度の耐久期間中の持続性が要
求される。
これが特に大きな課題となる。
本発明は以上の課題を解決するものである。
The biggest challenge in wide-area ground improvement that requires a permanent consolidation effect, such as liquefaction countermeasures and foundation reinforcement work, is economical.
A. The durable solution-type injection material must be non-alkaline silica grout from which the alkali of water glass, which is a deterioration factor, has been removed.
B. Even if the injection material itself is excellent in durability, it is necessary to widen the injection hole interval and consolidate a wide area for economic reasons. Then, it is easy to dilute and diffuse in the ground, or to deviate from the injection region or the ground surface. In this case, an unimproved portion may occur in the predetermined injection region, and a phenomenon in which the predetermined strength cannot be obtained in the predetermined injection region may occur.
C. To obtain a wide range of permeability, it must be an acidic silica grout with a long gel time. In silica grout, in the acidic region, the gelation time varies greatly with a slight change in pH, so it is virtually impossible to control the size of the solidified body with the gel time under various ground conditions. This is because the injection ground is more neutral than the pH of the acidic silica injection solution, and the pH of the injection solution in the soil shifts to the neutral side due to the reaction with the composition in the soil, and the gelation time is shortened. .
D. Gel volume shrinkage (sinelysis) after gelation leads to an increase in the strength of consolidated soil over time, but excessive volume shrinkage results in a decrease in strength. Therefore, selection of silica grout suitable for a predetermined injection purpose and evaluation of durability become problems.
E. In the temporary injection to which general chemical injection is applied, the injection range per stage is usually about 1m in diameter as long as the predetermined solidification is maintained until excavation, but durable ground improvement using durable grout Is required to have a wide range of permeation-solidifying properties with a diameter of about 1.5 to 4.0 m and durability for a predetermined strength.
This is a particularly big issue.
The present invention solves the above problems.
水ガラス、シリカコロイド、酸を有効成分とするシリカグラウトによる耐久性地盤改良工法の設計法にかかわる発明としてすでに本発明者による特許文献1〜4等の記載の発明がある。 As inventions related to the design method of the durable ground improvement method using silica grout containing water glass, silica colloid and acid as active ingredients, there are already inventions described in Patent Documents 1 to 4 etc. by the present inventor.
しかし具体的なシリカグラウトに関しての耐久目的並びに耐久期間に対応して要求される改良効果を満たす注入材の組成や濃度の選定や多様な地盤条件下において、広範囲の所定領域で確実に固結して所定の地盤改良効果が得られる信頼性のある地盤改良は不明確で
あった。
However, it can be firmly consolidated in a wide range of specified areas under the choice of composition and concentration of the injection material that satisfies the endurance purpose and the improvement effect required for the specific silica grout and the various ground conditions. Therefore, the reliable ground improvement that can obtain the predetermined ground improvement effect is unclear.
本発明は上記発明を更に発展したものであって、
(1)耐久性を要するシリカグラウトの耐久特性や浸透固結特性を明らかにして耐久シリカグラウトの耐久目的、地盤条件、施工条件、環境条件、品質管理、耐久期間に対応したシリカグラウトの配合処方を統合して耐久性地盤改良工法を可能にした耐久シリカグラウト。(請求項1〜16)
(2)所定領域に固化させるための土中ゲル化時間を基本とする配合処方の設定、(請求項8〜9)
(3)耐久期間において注入目的に応じた耐久性が得られる耐久シリカグラウト。(請求項10)
(4)シリカグラウトによるホモゲルとサンドゲルの経時的耐久性と固結地盤の経時的耐久性が得られる耐久グラウト(請求項11〜13)
(5)以上の関係を明らかにして耐久性と耐久期間と耐久レベルの定量的評価を導入して注入目的に対応した耐久期間において所定の改良効果を期待できる耐久シリカグラウト。(請求項14〜16)
(6)多様な地盤条件、注入目的に対して所定の注入領域に注入液が逸脱することなく確実に浸透固結して耐久期間、地盤改良効果を持続するように注入管理システムも加えて統合することにより、従来あいまいであった耐久性グラウトを用いた耐久性地盤改良工法を可能にした。(請求項17〜25)
(7)さらに、耐久性地盤改良の品質管理を確実にするために、施工時における注入管理と固結地盤の品質管理(請求項22〜25)に加えて、インターネットによる情報管理システムの適用を可能にした。(請求項26、27)
(8)最後に、これらを統合した耐久地盤改良工法を完成にしたものである。(請求項28〜33)
The present invention is a further development of the above invention,
(1) Clarification of durability and penetration characteristics of silica grout requiring durability, and formulation of silica grout corresponding to durability purpose, ground conditions, construction conditions, environmental conditions, quality control, and durability period of durable silica grout Durable silica grout that integrates and enables a durable ground improvement method. (Claims 1 to 16)
(2) Setting of formulation based on gelation time in soil for solidifying to a predetermined area (claims 8-9)
(3) Durable silica grout that provides durability according to the purpose of injection during the durability period. (Claim 10)
(4) Durable grout that can provide durability over time of homogel and sand gel with silica grout and durability over time of consolidated ground (Claims 11 to 13)
(5) A durable silica grout in which the above relationship is clarified and quantitative evaluation of durability, durability period and durability level is introduced, and a predetermined improvement effect can be expected in the durability period corresponding to the injection purpose. (Claims 14 to 16)
(6) Incorporation of an injection management system to ensure that the injection solution penetrates and consolidates into the specified injection area without deviating for a variety of ground conditions and injection purposes, and maintains the durability improvement effect. By doing so, it was possible to improve the durability ground using the durable grout that was previously ambiguous. (Claims 17 to 25)
(7) Furthermore, in order to ensure the quality control of the durable ground improvement, in addition to the injection control at the time of construction and the quality control of the consolidated ground (claims 22-25), the application of an information management system via the Internet Made possible. (Claims 26 and 27)
(8) Finally, a durable ground improvement method that integrates these is completed. (Claims 28-33)
従来、耐久性地盤改良といった場合、水ガラスグラウトの劣化要因となるアルカリを除去して耐久性のあるシリカグラウトを注入することは知られているが、耐久シリカグラウトを地盤に注入して耐久性地盤を形成する耐久性地盤改良技術は未だ、確立するまでに到っていなかった。その理由は一口に耐久性と言っても、何をもって耐久性というのか、又その耐久性の期間をどう捉えているかが、従来、不明確であることから、信頼性のある耐久性地盤改良の具体的方法が不明確であった。 Conventionally, in the case of durable ground improvement, it is known to inject durable silica grout by removing alkali that causes deterioration of water glass grout, but durability by injecting durable silica grout into the ground Durable ground improvement technology that forms the ground has not yet been established. The reason for this is that even if it is said to be durable, it is unclear what has been said to be durable and how the period of durability has been captured. The specific method was unclear.
耐久性地盤改良は薬液そのものの耐久性のみならず、注入された地盤が供用期間中、所定の改良効果を持続することが要求されること、また施工にあたって注入孔間隔を長くとり、広範囲な浸透固結を得ることが要求されるが、不均質で多様な地盤条件下で広範囲の注入を行った場合、所定の注入領域で固結していなかったり所定の強度が得られなかったりすることも起こり得る。それは、このような条件下で長い注入孔間隔で所定の注入領域に確実に浸透固結して注入目的を満たすシリカグラウトのゲル化の特性とその処方や施工法が不明確であったからである。 Durability improvement is not only for the durability of the chemical itself, but also that the injected ground is required to maintain the specified improvement effect during the service period. It is required to obtain solidification, but when a wide range of injection is performed under heterogeneous and diverse ground conditions, it may not be solidified in a predetermined injection region or a predetermined strength may not be obtained. Can happen. This is because the characteristics of the gelation of silica grout that satisfies the injection purpose by reliably infiltrating and consolidating into a predetermined injection region with a long injection hole interval under such conditions, and its formulation and construction method were unclear. .
また耐久性に影響する要因が極めて多く、注入目的に対する耐久性の期間とその維持されるべき改良効果の確認法も不明であった。注入地盤の耐久性が地盤に注入された注入材並びに固結物の化学反応に依存するものであり、かつその化学反応は地盤条件、施工条件によってその結果が異なり、かつその化学的固結物の物性は長期にわたって変化する可能性がある。耐久性が固結体の経時的物性にかかわる以上、耐久性における物性は耐久性を要求される耐久期間に対応されるべきであるのに、そのような考えが従来不明確であった。また耐久性は改良地盤の供用期間中、注入目的を満たす改良効果を持続することを意味するはずであるが、供用期間の明確な考えがなかった。 In addition, there are many factors affecting the durability, and the durability period for the injection purpose and the method for confirming the improvement effect to be maintained were unknown. The durability of the injected ground depends on the chemical reaction of the injected material and the solid material injected into the ground, and the chemical reaction differs depending on the ground conditions and construction conditions, and the chemical solidified material. The physical properties of can change over time. As long as the durability is related to the physical properties of the consolidated body over time, such a concept has been unclear in the past although the physical properties in the durability should correspond to the durability period for which durability is required. Durability should mean that the improvement effect satisfying the injection purpose is maintained during the service period of the improved ground, but there was no clear idea of the service period.
このように注入目的と注入材の処方と注入液の流動・ゲル化特性とゲル化物の耐久性特性と注入地盤の耐久特性等の注入液の流動・ゲル化特性と固結物に関する耐久特性と耐久期間と改良効果との関係が不明確だったため供用期間中の耐久性改良効果の定量的評価が不可能だった。このため多様な地盤条件下で注入目的に対応した所定の改良効果を要求される期間中持続することが可能な耐久グラウトの配合設計とそれを用いた地盤改良技術の確立が困難であった。 As described above, the flow and gelation characteristics of the injection liquid and the durability characteristics of the solidified product, such as the purpose of injection, the formulation of the injection material, the flow and gelation characteristics of the injection liquid, the durability characteristics of the gelled material, and the durability characteristics of the injection ground Since the relationship between the durability period and the improvement effect was unclear, it was impossible to quantitatively evaluate the durability improvement effect during the service period. For this reason, it has been difficult to establish a durable grout blending design that can maintain a predetermined improvement effect corresponding to the injection purpose under various ground conditions and to maintain the ground improvement technology using it.
さらにこのようなシリカ溶液を地盤中に注入した結果、所定の注入目的に達しているかどうかの実証が困難であった。その理由は、注入地盤の耐久性は、以下に述べる多くの条件によって影響され、しかもそれらは互いに影響し合っているため、一部だけ耐久要件を満たそうとすると他の要件が満たされなくなり、全体的な注入目的を満たす改良効果を得る注入設計が困難であった。さらに地震等の自然災害に対する耐久性というと50年以上から100年という長期間を対象とするためその耐久性効果の持続性の推定が困難であった。
このような理由により、従来耐久性地盤改良は定性的評価に陥りやすく定量的評価が困難であった。
Furthermore, as a result of injecting such a silica solution into the ground, it was difficult to verify whether or not the predetermined injection purpose was achieved. The reason is that the durability of the injected ground is influenced by many conditions described below, and they influence each other, so if you try to meet the durability requirements only partially, other requirements will not be met, It has been difficult to design injections that can improve the overall injection purpose. Furthermore, since durability against natural disasters such as earthquakes is targeted for a long period of more than 50 to 100 years, it is difficult to estimate the durability of the durability effect.
For these reasons, the conventional durable ground improvement has been easily qualitatively evaluated, and quantitative evaluation has been difficult.
本発明者は、30年以上の促進試験を含む室内長期耐久性テストと野外実証研究と注入地盤の大地震後の追跡調査を通じて耐久性のメカニズムを解明してこれらの互いに関連する要素技術を開発し、耐久地盤改良は耐久性を要求される期間における所定の改良効果の持続性であることに着目して、注入液の組成と濃度と地盤中における浸透固結特性を考慮したゲル化時間の設定等の注入材に関する耐久特性と注入材の浸透固結特性と適用する注入工法における注入孔間隔や大きな注入孔間隔で所定領域に確実に固結するための施工法等、冒頭に述べた注入材、施工法、管理方法等を統合して耐久性に関する定量的評価が可能なようにして注入設計時において注入目的に対応した信頼性のある非アルカリ性シリカ溶液を用いた耐久性地盤改良工法を可能にしたものである。 The inventor developed these mutually related elemental technologies by elucidating the durability mechanism through indoor long-term durability tests including over 30 years of accelerated tests, field demonstration studies, and follow-up surveys after large earthquakes of the injected ground. However, paying attention to the fact that durable ground improvement is the sustainability of the prescribed improvement effect during the period when durability is required, the gelation time of the infusion solution is determined in consideration of the composition and concentration of the injected solution and the penetration and solidification characteristics in the ground. The injections mentioned at the beginning, such as the construction method to ensure solidification in a predetermined area with the injection hole interval and large injection hole interval in the injection method to be applied, etc. Durable ground improvement method using reliable non-alkaline silica solution corresponding to the purpose of injection at the time of injection design so that quantitative evaluation of durability can be performed by integrating materials, construction methods, management methods, etc. Those that made it possible.
シリカグラウト並びに注入地盤の耐久性に及ぼす要因
(1)注入材の種類と組成。
(2) 地盤条件:土の粒径と粒径分布、密度、化学的組成、透水係数。
(3) 地下水条件:動水勾配、地下水の移動、地下水による希釈。
(4) 環境条件:
(a)地下水の用水(魚類、藻類)への影響。
(b)コンクリート等の地下構造物への影響。
(5) 注入施工条件:耐久性地盤改良に要求される広範囲浸透固結性に対応した注入孔
間隔、浸透距離、注入速度(毎分注入量)、注入材の種類と組成とゲル化時間(GT0:気
中ゲル化時間または配合液ゲル化時間、pH(pH0:配合液pH)、注入地盤における土中ゲ
ル化時間(GTS)と土中pH(pHS))、配合液を土と混合したときの土中ゲル化時間(GTS0)と土中pH(pHS0)または土中浸透時間中のpH(pHS)や土中ゲル化時間(GTS)の変化、所定量注入した時点(又は所定距離浸透した時点)の注入液のpH(pHSf)やゲル化時間(GTSf)や注入液のシリカ濃度と土中注入液のシリカ濃度の変化。
(6) 耐久条件:注入目的を満たす強度等の耐久性。所定の強度を持続することを要求
される耐久期間。
Factors affecting the durability of silica grout and injected ground (1) Type and composition of injected material.
(2) Ground conditions: soil particle size and particle size distribution, density, chemical composition, hydraulic conductivity.
(3) Groundwater conditions: dynamic water gradient, movement of groundwater, dilution with groundwater.
(4) Environmental conditions:
(A) Influence on groundwater use (fish, algae).
(B) Influence on underground structures such as concrete.
(5) Injection conditions: Injection hole interval, penetration distance, injection rate (injection rate per minute), type and composition of injection material, and gelation time (corresponding to a wide range of penetration and consolidation required for improvement of durable ground GT 0 : Gelation time in air or compounding solution gelation time, pH (pH 0 : formulation solution pH), soil gelation time in injection ground (GT S ) and soil pH (pH S )), formulation solution Change in soil gelation time (GT S0 ) and soil pH (pH S0 ) or soil infiltration time (pH S ) and soil gelation time (GT S ) when mixed with soil, predetermined amount Changes in pH (pH Sf ) and gelation time (GT Sf ), silica concentration of the injected solution, and silica concentration of the injected solution in the soil at the time of injection (or penetration at a predetermined distance).
(6) Durability conditions: Durability such as strength that satisfies the injection purpose. Durability period required to maintain a predetermined strength.
本願発明は以下の内容に関するものである。
(1)耐久性に優れたシリカグラウト(組成と耐久性)(請求項1〜16)
(2)所定の注入領域に浸透固結するシリカグラウト(特に土中ゲル化時間と注入時間と所定領域における浸透固結性を得る組成やゲルタイムの設定)(請求項8、9、17、22、23、25)
(3)耐久期間を考慮した所定の耐久効果を持続するシリカグラウト(強度の長期変化と耐久期間)(請求項10〜15)
(4)注入目的、地盤条件、環境条件、耐久期間に対応した所定の注入効果を持続する耐久シリカグラウトを用いた地盤改良工法(耐久性に及ぼす要因と耐久性の持続)(請求項10〜25)
(5)ホモゲルとサンドゲルの長期耐久性特性から強度予測した所定の改良効果を得る耐久シリカグラウトを用いた地盤改良工法(請求項10〜13)
(6)現場採取土を用いた配合設計法による耐久性地盤改良工法(請求項22)
(7)注入材並びに注入前後の地盤のシリカ含有量から所定注入領域における浸透固結性並びに注入地盤の改良効果を確認する耐久シリカグラウトを用いた地盤改良工法(請求項22)
(8)多様な地盤条件で化学反応に依存する地盤珪化を互いに関連する耐久要因とそれを構成する要素技術を統合して、耐久期間に対応して所定の効果を持続する耐久性地盤改良工法(請求項26〜33)
(9)注入管理法(請求項17、22〜32)
The present invention relates to the following contents.
(1) Silica grout with excellent durability (composition and durability) (Claims 1 to 16)
(2) Silica grout that permeates and consolidates in a predetermined injection region (especially gelation time in soil, injection time, composition for obtaining permeation solidification in the predetermined region, and setting of gel time) (Claims 8, 9, 17, and 22) , 23, 25)
(3) Silica grout that maintains a predetermined durability effect in consideration of the durability period (long-term change in strength and durability period) (Claims 10 to 15)
(4) Ground improvement method using durable silica grout that maintains the prescribed injection effect corresponding to the purpose of injection, ground conditions, environmental conditions, and durability period (factors affecting durability and durability) (Claim 10- twenty five)
(5) Ground improvement method using durable silica grout to obtain a predetermined improvement effect predicted from the long-term durability characteristics of homogel and sand gel (Claims 10 to 13)
(6) Durable ground improvement method by blending design method using on-site collected soil (Claim 22)
(7) Ground improvement method using durable silica grout to confirm the infiltration solidification property and the improvement effect of the injected ground from the injected material and the silica content of the ground before and after the injection (claim 22)
(8) Durability improvement method that maintains the predetermined effect corresponding to the durability period by integrating the durability factors related to the silicidation depending on the chemical reaction under various ground conditions and the elemental technologies that compose it. (Claims 26-33)
(9) Injection management method (Claims 17, 22 to 32)
また、本願発明に関する説明事項には以下の内容が含まれる。
1.注入目的を満たす耐久効果の持続性と所定領域に浸透固結する耐久シリカグラウトの開発(請求項1〜16)
2.注入目的を満たす耐久性と耐久期間(請求項10〜16)
(1)耐久性とは何か(請求項10〜25)
(2)耐久強度とは(請求項10〜16、20)
(3)耐久強度の種類(請求項10、14)
(4)耐久シリカグラウトの強度の設定(請求項4〜7、10〜16,18〜22)
(5)シリカゲルの耐久性:シリカの溶脱と体積変化と強度(請求項10〜16)
(6)固結土の強度変化と耐久性(請求項10〜16、18〜22)
3.耐久性の向上
(1)各注入材の耐久性の経時変化の特徴と耐久性強度の低減の向上(請求項3〜18、22〜25)
(2)微粒子シリカの付加(請求項6、18)
(3)耐久グラウトの注入に先立つ一次注入による不均質地盤の均質化(請求項18)
4.耐久性評価法(請求項10〜16、19、20)
(1)耐久性の評価項目
(2)耐久性の評価要素
(3)耐久性の評価判断
(4)耐久性評価としての耐久レベル
5.耐久シリカグラウトを用いた耐久性地盤改良工法(請求項17〜33)
(1)シリカ溶液の組成とシリカ濃度を注入目的と耐久期間に対応して適用する耐久シリカ地盤改良工法(請求項1〜20)
(2)所定の注入領域に浸透したシリカグラウトが留まって固結する耐久シリカ地盤改良工法(請求項1〜9、17、18、23〜25)
(3)耐久条件並びに地盤条件に対応した耐久性が得られる耐久シリカ地盤改良工法(請求項7〜25)
(4)耐久性の向上を可能にする耐久シリカ地盤改良工法(請求項5〜9、18、22〜25)
(5)環境保全性耐久シリカ地盤改良工法(請求項2、4、7、14,、25、27、28、30、31)
6.耐久性の評価法による耐久シリカ地盤改良工法(請求項10〜16、19〜21)
7.現場採取土による地盤珪化評価法を用いた耐久シリカ地盤改良工法(請求項22、25)8.配合設計法による耐久シリカグラウトを用いた耐久シリカ地盤改良工法(請求項19〜22、25)
9.耐久シリカ地盤改良効果推定法を用いた耐久シリカグラウトによる耐久シリカ地盤改良工法(請求項12〜22)
10.要素技術を統合してなる耐久シリカ地盤改良工法(請求項17〜33)
11.インターネットによる情報管理システムと耐久性地盤改良工法の品質管理(請求項17、26〜32)
Further, the following matters are included in the explanation items related to the present invention.
1. Development of durable silica grout that lasts for the purpose of injection and that permeates and consolidates into a specific area (Claims 1 to 16)
2. Durability and duration to meet the purpose of injection (claims 10-16)
(1) What is durability? (Claims 10 to 25)
(2) What is durability strength? (Claims 10-16, 20)
(3) Types of endurance strength (Claims 10 and 14)
(4) Setting the strength of durable silica grout (Claims 4-7, 10-16, 18-22)
(5) Durability of silica gel: silica leaching, volume change and strength (claims 10 to 16)
(6) Strength change and durability of consolidated soil (Claims 10-16, 18-22)
3. Improvement in durability (1) Characteristics of changes in durability of each injection material over time and improvement in reduction of durability strength (Claims 3-18, 22-25)
(2) Addition of fine particle silica (Claims 6 and 18)
(3) Homogenization of heterogeneous ground by primary injection prior to injection of durable grout (Claim 18)
4). Durability evaluation method (claims 10-16, 19, 20)
(1) Durability Evaluation Items (2) Durability Evaluation Elements (3) Durability Evaluation Judgment (4) Durability Level as Durability Evaluation Durable ground improvement method using durable silica grout (Claims 17 to 33)
(1) Durable silica ground improvement method that applies the composition of silica solution and silica concentration according to the purpose and duration of injection (claims 1 to 20)
(2) Durable silica ground improvement method in which the silica grout that has penetrated into the predetermined injection area stays and solidifies (Claims 1-9, 17, 18, 23-25)
(3) Durable silica ground improvement method that provides durability corresponding to durability conditions and ground conditions (Claims 7 to 25)
(4) Durable silica ground improvement method enabling improvement of durability (Claims 5-9, 18, 22-25)
(5) Environmental conservation durability silica ground improvement method (Claims 2, 4, 7, 14, 25, 27, 28, 30, 31)
6). Durable silica ground improvement method by durability evaluation method (Claims 10-16, 19-21)
7). 7. Durable silica ground improvement method using ground silicidation evaluation method using on-site collected soil (claims 22 and 25). Durable silica ground improvement method using durable silica grout by blending design method (Claims 19-22, 25)
9. Durable silica ground improvement method by durable silica grout using durable silica ground improvement effect estimation method (claims 12-22)
10. Durable silica ground improvement method that integrates elemental technologies (Claims 17 to 33)
11. Quality management of Internet information management system and durable ground improvement method (claims 17, 26-32)
本発明者は30年以上にわたる薬液注入による長期耐久性の研究を行ない、耐久性に優れたシリカグラウトやそれを用いた耐久性注入技術の研究開発を進めてきた。又ホモゲル、サンドゲルのゲル化のメカニズムと耐久原理と経時的耐久性の特性を明らかにした。 The present inventor has conducted research on long-term durability by injecting a chemical solution over 30 years, and has been researching and developing silica grout having excellent durability and a durability injection technology using the same. In addition, the gelation mechanism, durability principle, and characteristics of durability over time were clarified.
その薬液注入の長期耐久性試験の結果、非アルカリ性シリカ溶液は以下の点で耐久シリカグラウトになりうることが判った。
(1)非晶質のシリカ溶液は酸性〜弱アルカリ領域(非アルカリ領域 pH:1〜10)では
含有シリカ分を析出する。(図3、図4)
(2)非アルカリ性領域において、シリカのゲル化物からのシリカの溶脱は無視できるほど小さい。(図32、図33)
(3)非アルカリ性シリカゲルは長期的に脱水してゲルの体積が減少して強度が増大するが(シネリシス)シリカゲルの強度の低下は殆どなく、最終的にほぼ一定値になるとみなして良い。(図44、図45、図46、図57(a))
(4)シリカゲルで固結した土の強度はゲルの強度と地盤の状態に依存するが、ゲルの収縮が過大になると強度低下の傾向が生ずる。しかしシリカ濃度が濃くなるほど、強度低下は低減する。(図34、図35、図36、図49、図53、図54)
(5)シリカ溶液の組成中にコロイダルシリカの含有量が多いほどゲルの収縮は低減し固結砂の耐久性は向上する。(図34(b)、図35(b)、図36、図37、図38、図42、図53、図54)
As a result of the long-term durability test of the chemical solution injection, it was found that the non-alkaline silica solution can be a durable silica grout in the following points.
(1) The amorphous silica solution precipitates the contained silica in an acidic to weakly alkaline region (non-alkaline region pH: 1 to 10). (Fig. 3, Fig. 4)
(2) In the non-alkaline region, silica leaching from the silica gel is negligibly small. (Fig. 32, Fig. 33)
(3) Non-alkaline silica gel is dehydrated over a long period of time, and the gel volume is reduced and the strength is increased (sinelysis). (Fig. 44, Fig. 45, Fig. 46, Fig. 57 (a))
(4) The strength of the soil consolidated with silica gel depends on the strength of the gel and the state of the ground, but if the gel shrinks excessively, the strength tends to decrease. However, the higher the silica concentration, the lower the strength reduction. (Figure 34, Figure 35, Figure 36, Figure 49, Figure 53, Figure 54)
(5) As the colloidal silica content increases in the composition of the silica solution, the shrinkage of the gel is reduced and the durability of the consolidated sand is improved. (Figure 34 (b), Figure 35 (b), Figure 36, Figure 37, Figure 38, Figure 42, Figure 53, Figure 54)
このため本発明者は注入目的に対応した耐久期間と何をもって耐久性というかを明らかにし、その施工にあたっての耐久期間中の耐久性と所定の注入領域に確実に浸透固結が得られる特性をもつ耐久性グラウトを開発し、さらに耐久性グラウトを用いて、施工後の耐久性地盤が所定の目的を達していることを確認できる地盤改良工法の開発に努めた。 For this reason, the present inventors clarified the durability period corresponding to the purpose of injection and what the durability is, and the durability during the endurance period in the construction and the characteristic that the permeation consolidation is surely obtained in the predetermined injection region. We have developed a durable grout that we have, and we have endeavored to develop a ground improvement method that uses the durable grout to confirm that the durable ground after construction has achieved its intended purpose.
特に耐久性地盤改良は注入材そのものの耐久性が優れていても、それを注入した地盤の注入領域に注入液が逸脱することなく浸透固結していなくては地盤の耐久性は得られない。このため耐久シリカ溶液のゲル化の特性を地盤中における浸透固結性に効果的に活かすことができるメカニズムを解明し地盤条件と注入目的と施工法に対応したシリカグラウトの組成と配合処方と施工管理からなる以下の(1)〜(3)を一体化した所定注入領域から逸脱することなく浸透固結する技術を開発した。 In particular, even if the ground improvement is excellent, even if the injected material itself is excellent in durability, the ground durability cannot be obtained if the injected solution does not deviate into the injection region of the injected soil. . For this reason, the mechanism by which the gelation characteristics of durable silica solutions can be effectively utilized for penetration and consolidation in the ground is elucidated, and the composition, formulation and construction of silica grout corresponding to the ground conditions, injection purpose and construction method We have developed a technique for infiltration and consolidation without deviating from a predetermined injection region in which the following (1) to (3) consisting of management are integrated.
(1)耐久性と浸透固結性にすぐれた、かつ適用する注入方式や地盤条件に対応した所定の領域に浸透固結する土中ゲル化時間を基本とするゲル化の特性をもつシリカグラウトの組成と配合処方。(請求項1〜7)
(2)所定領域に浸透固結するシリカグラウトを所定領域に注入したことを可視化するこ
とによりリアルタイムで把握するための施工管理法。(請求項22、25)
(3)所定領域に浸透固結して所定の改良効果が得られている事を確認するためのシリカ量分析による地盤珪化確認法。(請求項22、25)
さらに供用期間に対応したシリカグラウトのゲルの耐久性の持続性と地盤条件に対応した耐久性の向上、注入地盤の改良効果の持続と改良効果の把握、環境保全性を一体とした技術開発を行い上記課題の解決を可能にしたものである。(請求項8〜19、26〜33)
(1) Silica grout that has excellent gelation characteristics based on the gelation time in the soil that is excellent in durability and penetration consolidation, and that penetrates and solidifies in a predetermined area corresponding to the injection method and ground conditions to be applied. Composition and formulation. (Claims 1-7)
(2) A construction management method for grasping in real time by visualizing that silica grout that has penetrated and consolidated into a predetermined area is injected into the predetermined area. (Claims 22 and 25)
(3) Ground silicification confirmation method by silica amount analysis to confirm that a predetermined improvement effect is obtained by infiltration and consolidation in a predetermined region. (Claims 22 and 25)
In addition, the durability of the silica grout gel corresponding to the service period and the durability improvement corresponding to the ground conditions, the improvement effect of the injection ground and the understanding of the improvement effect, and the development of technology that integrates environmental conservation This makes it possible to solve the above problems. (Claims 8-19, 26-33)
本発明は上記耐久地盤改良工法において、互いに関連する要件を明らかにし、それを構成する要素技術を開発して、これらを統合した耐久地盤改良工法を提供するものである。(図79、図81)(請求項26〜33) The present invention clarifies the requirements related to each other in the above-mentioned durable ground improvement construction method, develops elemental technologies constituting the requirements, and provides a durable ground improvement construction method integrating these. (FIGS. 79 and 81) (Claims 26 to 33)
1)シリカ溶液を用いたグラウトが上記課題を解決する長期の耐久性を得るためには、シ
リカゲルの劣化要因であるアルカリを除去したシリカ溶液を用い、さらに所定の注入領域から逸脱することなく広範囲浸透固結性がある浸透ゲル化特性を有し、かつ固結地盤が所定の期間必要な耐久性を持続する組成を必要とする。
1) In order to obtain long-term durability in which a grout using a silica solution can solve the above-mentioned problems, a silica solution from which alkali, which is a deterioration factor of silica gel, has been removed is used, and a wide range without deviating from a predetermined injection region. There is a need for a composition that has osmotic gelling properties with osmotic consolidation properties and that the consolidated ground maintains the required durability for a predetermined period of time.
[注入目的に応じた耐久性が得られる耐久シリカグラウトの組成]
そのため本発明シリカ溶液は、シリカ注入液を地盤中に注入することにより地盤改良を行う耐久性地盤改良工法に使用するpHが1〜10のシリカグラウトであって、該シリカ注入
液はシリカコロイド又は水ガラス又のいずれか1種又は複数種と、酸或いは塩のいずれか1種或いは複数種を有効成分とし、該シリカ注入液がコロイドと水ガラスと酸からなる場合は該シリカコロイドに起因するシリカ濃度と水ガラスに起因するシリカ濃度の比率は100
:0〜0:100、かつシリカ濃度は0.4〜40wt%、シリカのモル比は2.0〜100から選定したシ
リカグラウトであって、注入目的に応じた耐久性が得られる処方を上記範囲内で選定してなることを特徴とする耐久シリカグラウト(図3、図4、図37)を用いる(請求項1)。
[Composition of durable silica grout that provides durability according to the purpose of injection]
Therefore, the silica solution of the present invention is a silica grout having a pH of 1 to 10 used in a durable ground improvement method for improving the ground by injecting a silica injection solution into the ground. One or more of water glass or one or more of acid or salt is used as an active ingredient, and the silica injection liquid is caused by the silica colloid The ratio of silica concentration to silica concentration due to water glass is 100
: 0 to 0: 100, silica concentration is 0.4 to 40 wt%, silica molar ratio is selected from 2.0 to 100, and the prescription that provides durability according to the injection purpose is selected within the above range A durable silica grout (FIG. 3, FIG. 4, FIG. 37) is used (claim 1).
この領域のシリカグラウトは長いゲル化時間で浸透性が優れていることと、そのシリカゲル並びに固結土はシリカの溶脱がきわめて少なく、固結砂の長期固結性はすぐれている為、耐久シリカグラウトとしてみなすことができる。しかしゲルの収縮は固結砂の強度変化と関係があるため、サンドゲルの強度変化の特性が耐久期間に所定の強度を持続するシリカグラウトでなくてはならない(図37)。 Silica grout in this region has long gelation time and excellent permeability, and its silica gel and consolidated soil have very little silica leaching, and the long-term consolidated property of consolidated sand is excellent. It can be regarded as a grout. However, since the gel shrinkage is related to the strength change of the consolidated sand, the strength change property of the sand gel must be a silica grout that maintains a predetermined strength during the durability period (FIG. 37).
更に詳述すると、該耐久シリカグラウトは主剤として以下の組成とシリカ濃度から選定してなることを特徴とする耐久シリカグラウトである(請求項1〜4)。 More specifically, the durable silica grout is a durable silica grout characterized by being selected from the following composition and silica concentration as the main agent (claims 1 to 4).
(1)「シリカコロイド」又は「水ガラス」または「酸性シリカゾル」のいずれか1種ま
たは複数種液を有効成分とするシリカ注入液であって、このシリカ溶液に反応剤として酸、塩、或いは酸と塩のいずれかを添加剤として加えてシリカ注入液のモル比が2.0〜100、pHは1.0〜10の注入材として用いる。
(2)該シリカ注入液のシリカの組成とシリカ濃度以下の範囲とする。
0.4%≦SiO2・T ≦40%
0 ≦SiO2・S ≦40%
0 ≦ SiO2・C ≦40%
ただし、
上記シリカコロイドに起因するシリカ濃度をSiO2・C(%)
上記水ガラスまたはシリカゾルに起因するシリカ濃度をSiO2・S(%)、
上記シリカ注入液中の全シリカ濃度をSiO2・T(%)(=SiO2・C(%)+ SiO2・S(%
))
とする。
(1) A silica injection solution containing one or more of “silica colloid”, “water glass” or “acidic silica sol” as an active ingredient, and an acid, salt, or Either an acid or a salt is added as an additive, and the mixture is used as an injection material having a silica injection molar ratio of 2.0 to 100 and a pH of 1.0 to 10.
(2) The silica composition of the silica injection solution and the silica concentration are within the range.
0.4% ≦ SiO 2 · T ≦ 40%
0 ≤ SiO 2 · S ≤ 40%
0 ≤ SiO 2 · C ≤ 40%
However,
Silica concentration caused by silica colloid is SiO 2 · C (%)
The silica concentration resulting from the water glass or silica sol is SiO 2 · S (%)
The total silica concentration in the silica injection solution is SiO 2 · T (%) (= SiO 2 · C (%) + SiO 2 · S (%
))
And
(3)上記シリカ注入液のシリカ濃度と組成は水ガラス中のシリカが酸性溶液中で析出されて、シリカ溶液全体をゲル化する限界濃度の0.4%以上であって、ゲル化時間はpHとゲ
ル化時間の曲線において瞬結から、10000分以内のゲル化時間の範囲内に選定する(図3、図4、表1)。
ゲル化時間はpHとシリカの組成とシリカ濃度と組成の比率、pHと酸、塩の種類と濃度によって調整される。
(3) The silica concentration and composition of the silica injection solution is 0.4% or more of the limit concentration at which the silica in the water glass is precipitated in the acidic solution and gels the entire silica solution, In the gelation time curve, select the gelation time within the range of 10000 minutes from the instantaneous setting (Figure 3, Figure 4, Table 1).
The gelation time is adjusted by pH, silica composition, silica concentration and composition ratio, pH and acid, and salt type and concentration.
(4)所定領域に浸透固結するゲル化時間と各ステージで所定量の浸透注入を管理して所定の注入領域外への逸脱を低減しながら注入される。 (4) It is injected while reducing the deviation from the predetermined injection region by managing the gelation time for osmotic consolidation in the predetermined region and the predetermined amount of osmotic injection at each stage.
図3、図4、図5、図6、図8は本発明における耐久シリカグラウトのpHとゲル化時間の関
係を示す。
図3において、Sラインは水ガラスと酸(又は+塩)のpHとゲル化時間の曲線の例であ
る。Cラインはシリカコロイドと塩又は塩+酸の例である。Dラインはシリカコロイドと水ガラスと酸(+塩)からなる複合シリカのゲル化ラインの例を示し、その範囲はSラインよりも上側に、かつCラインを超えてゲル化時間が10000分を上限とする。斜線は注入
目的と施工条件に応じた耐久期間で所定の耐久性を満たす組成とシリカ濃度でかつ所定の注入領域に浸透固結するゲルタイムを選定することができる耐久シリカグラウトの範囲を示す。
図4は非アルカリ性シリカ溶液のゲルタイムとpHとシリカ濃度の例を示す。
3, FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 8 show the relationship between the pH of the durable silica grout and the gelation time in the present invention.
In FIG. 3, the S line is an example of a curve of pH and gelation time of water glass and acid (or salt). The C line is an example of a silica colloid and a salt or salt + acid. The D line shows an example of the gelation line of composite silica consisting of silica colloid, water glass and acid (+ salt), the range is above the S line and the gelation time is 10,000 minutes beyond the C line. The upper limit. The slanted line indicates the range of durable silica grout in which the composition satisfying the predetermined durability and the silica concentration and the gel time that permeates and consolidates into the predetermined injection region can be selected in the durability period according to the injection purpose and construction conditions.
FIG. 4 shows an example of the gel time, pH and silica concentration of a non-alkaline silica solution.
更に本発明のシリカ注入液は地盤中に注入することにより地盤改良を行う耐久性地盤改良工法に使用する(pHが1〜10)のシリカグラウトであるから上述したようにサンドゲル
の長期変化の特性が耐久期間に所定の強度を持続するシリカグラウトでなくてはならない。このため該シリカ注入液は図3の耐久期間の時間軸に相当する経時的強度変化の例をグ
ラフ図37に示すことができる。
Furthermore, since the silica injection liquid of the present invention is a silica grout (pH 1 to 10) used for the durable ground improvement method for improving the ground by pouring into the ground, the characteristics of the long-term change of the sand gel as described above. It must be a silica grout that maintains a predetermined strength during the endurance period. For this reason, an example of the change in strength over time corresponding to the time axis of the endurance period of FIG. 3 can be shown in FIG.
即ち図37において、上記シリカグラウトは「シリカコロイドグラウト(Cライン)」と
「水ガラスと酸を有効成分とする酸性シリカグラウト(Sライン)」と「コロイドと水ガ
ラスと酸を有効成分とする複合シリカグラウト(Dライン)」の経時強度の最大ラインと
最小ラインで囲まれた範囲を適用範囲Eとし、適用範囲Eの範囲内で注入目的に応じた耐
久期間内で耐久性を満たす強度が得られる組成とシリカ濃度を選定してなることを特徴とする耐久シリカグラウトである。具体的には上記耐久シリカグラウトは最小シリカ濃度が0.4%の経時的MIN強度ラインとし、最大シリカ濃度が40%の経時的MAX強度ラインとする
(請求項3、10)。
That is, in FIG. 37, the silica grout includes “silica colloid grout (C line)”, “acidic silica grout (S line) containing water glass and acid as active ingredients” and “colloid, water glass and acid as active ingredients. The range surrounded by the maximum line and the minimum line of the strength over time of “composite silica grout (D line)” is the application range E, and the strength that satisfies the durability within the application range E within the endurance period according to the purpose of injection. It is a durable silica grout characterized by selecting the composition obtained and the silica concentration. Specifically, the durable silica grout has a time-dependent MIN intensity line with a minimum silica concentration of 0.4% and a time-dependent MAX intensity line with a maximum silica concentration of 40% (claims 3 and 10).
水ガラス+コロイド+酸を有効成分とする複合シリカグラウトにおいてシリカ溶液が非アルカリ領域を呈する配合であって、コロイド量を調整することによってゲル化時間の調整とゲルの収縮量の低減を行って強度の低下のない耐久シリカグラウトを得る事ができるし、また水ガラス量を増やすことによって強度発現が早くかつサンドゲルの強度の高い耐久シリカグラウトを得ることができる(請求項6、図36、図37、図49、図52、図53)。(請
求項2、4、5)
In a composite silica grout containing water glass + colloid + acid as active ingredients, the silica solution has a non-alkali region, and by adjusting the amount of colloid, the gelation time is adjusted and the amount of gel shrinkage is reduced. It is possible to obtain a durable silica grout with no strength reduction, and by increasing the amount of water glass, it is possible to obtain a durable silica grout with a rapid strength development and high sand gel strength (Claim 6, FIG. 36, FIG. 37, FIG. 49, FIG. 52, FIG. 53). (Claims 2, 4, and 5)
酸性シリカ溶液においてシリカコロイドによる固結土のシリカ濃度が高い割には強度が低く強度発現が遅い性質を、シリカコロイド溶液と水ガラスまたは酸性シリカゾルを混合して酸性複合シリカにすることにより、シリカ濃度が低い割には強度を高くし強度発現を早くすることができる。また図35〜37、図49、図53、図54より、強度のピークを生ずるシリカゾルグラウトをコロイドと組み合わせることにより初期強度の向上と強度の一定化又は向上又は所定の範囲内の強度低下におさえて、即ち耐久期間内の所定の改良効果が持続する地盤改良工法を可能にしたシリカグラウトである活性複合シリカグラウト(図39)を
用いることができる。(請求項3、4、14、16)
In the acidic silica solution, although the silica concentration of the solid soil by the silica colloid is high, the strength is low and the development of the strength is slow. For low concentrations, the strength can be increased and the onset of strength can be accelerated. In addition, from FIGS. 35 to 37, FIG. 49, FIG. 53, and FIG. That is, an active composite silica grout (FIG. 39), which is a silica grout that enables a ground improvement method in which a predetermined improvement effect within the durability period is maintained, can be used. (Claims 3, 4, 14, 16)
コロイダルシリカと水ガラスと酸を混合して酸性シリカ溶液(酸性複合シリカ溶液)とすることにより、ゲルの収縮と強度低下を抑え、両方の中間的物性を発現する。コロイダルシリカに起因するシリカ分と水ガラスに起因するシリカ分を有するシリカ溶液中の全シリカ量に対するシリカコロイド比が大きいほど初期強度は小さいが、収縮率は小さく、強度低下が少ない。シリカコロイドが全シリカ量の10%以上あると収縮が少なくなり強度はほぼ一定値で収束する。一方、シリカゾルではシリカ濃度が10%以上あると収縮が少なくなり、強度低下が低減し、強度はほぼ一定値に収束する。全シリカ中のコロイドが10%以下の場合はシリカ溶液中の水ガラス比が大きいほど長期的に強度は増大し、全シリカ溶液中のシリカ濃度が高くなると収縮はあっても強度低下は低減し、強度は長期的に一定の値に収束する(図49(a)、図53、図54)。(請求項4、14、16) By mixing colloidal silica, water glass, and acid to form an acidic silica solution (acidic composite silica solution), gel shrinkage and strength reduction are suppressed, and intermediate physical properties of both are expressed. The larger the silica colloid ratio with respect to the total amount of silica in the silica solution having the silica content due to the colloidal silica and the silica content due to the water glass, the smaller the initial strength, but the smaller the shrinkage rate and the less the strength decrease. When the silica colloid is 10% or more of the total silica amount, the shrinkage is reduced and the strength converges at a substantially constant value. On the other hand, in silica sol, when the silica concentration is 10% or more, the shrinkage is reduced, the decrease in strength is reduced, and the strength converges to a substantially constant value. When the colloid in the total silica is 10% or less, the strength increases in the long term as the water glass ratio in the silica solution increases. When the silica concentration in the total silica solution increases, the decrease in strength decreases even if shrinkage occurs. The intensity converges to a constant value in the long term (FIGS. 49 (a), 53 and 54). (Claims 4, 14, 16)
また、非アルカリ性シリカグラウトは注入した地盤では、ほぼ全量が析出して地盤の固結にあずかるから固結土が経時的に低下しても、その低下を加味することにより収束強度を設定することができる。
現場において、耐久シリカグラウトを地盤中に注入した場合、固結後の地盤の強度は前記ゲルの体積変化と強度増加の他に地盤の砂の密度、粒径が影響する。注入目的、耐久目的、耐久期間、地盤条件に応じてシリカ濃度と組成を調整して耐久性地盤を形成することができる。(請求項8、10、11、14、16、18、22)
In addition, non-alkaline silica grout is almost completely deposited in the injected ground, and it will contribute to the consolidation of the ground, so even if the consolidated soil decreases over time, the convergence strength should be set by taking into account the decrease Can do.
In the field, when durable silica grout is injected into the ground, the strength of the ground after consolidation is affected by the density and particle size of the ground sand in addition to the volume change and strength increase of the gel. A durable ground can be formed by adjusting the silica concentration and composition according to the injection purpose, the durable purpose, the durable period, and the ground conditions. (Claims 8, 10, 11, 14, 16, 18, 22)
地盤の土の粒径が大きく砂の密度が低い場合、或いは空隙の大きい地盤ではゲルの体積変化による砂の間隙での収縮が長期強度に影響を生ずる。シリカコロイドと水ガラスを併用した酸性複合シリカは、コロイドと水ガラスの比率によって両者の中間的値をとるが注入目的、耐久目的、地盤条件に応じて適切な比率を用いることができる(図36、図37、図39〜54)。(請求項2、3、4、5、16) When the soil soil particle size is large and the sand density is low, or on the ground with large voids, the shrinkage in the sand gap due to the volume change of the gel affects the long-term strength. Acidic composite silica using both silica colloid and water glass takes an intermediate value depending on the ratio of colloid and water glass, but an appropriate ratio can be used according to the purpose of injection, the purpose of durability, and the ground conditions (Fig. 36). , FIG. 37, FIGS. 39-54). (Claims 2, 3, 4, 5, 16)
表5、図3、図5、図6、図30よりシリカゾル(酸性領域の水ガラスグラウト)はゲル化時間が早くpHの少しの変化でゲル化時間が変動しやすく、活性シリカコロイドや活性複合シリカはゲル化時間が緩やかでゲル化時間が長く、ゲル化時間が調整しやすいことが判る。 From Table 5, Fig. 3, Fig. 5, Fig. 6 and Fig. 30, silica sol (water glass grout in the acidic region) has a fast gelation time, and the gelation time tends to fluctuate due to a slight change in pH. It can be seen that silica has a slow gelation time, a long gelation time, and is easy to adjust the gelation time.
即ち、活性シリカコロイドも活性複合シリカもシリカゾルに比べて弱酸性から弱アルカリ性のほぼ中性領域でゲル化時間が調整しやすく中性に近い領域で広範囲浸透固結性に優れていることが判る。(図3、図23、図24、図26、図27) That is, it can be seen that both the active silica colloid and the active composite silica are excellent in wide-range penetrability in the near-neutral region where the gelation time can be easily adjusted in the neutral region from weakly acidic to weakly alkaline compared to the silica sol. . (Figure 3, Figure 23, Figure 24, Figure 26, Figure 27)
図3で非アルカリ性シリカであればシリカ濃度0.4%含有のシリカ溶液はシリカの全量が析出して全配合液を含有したままゲル化する。しかし容器から取り出して自立する程度を保持するシリカ濃度は1%であった。低濃度シリカによるホモゲル、サンドゲルの固結性
を表1に示す。
In the case of non-alkaline silica in FIG. 3, the silica solution having a silica concentration of 0.4% is gelled while the total amount of silica is precipitated and the entire mixture is contained. However, the silica concentration that maintained the degree of self-removal from the container was 1%. Table 1 shows the caking properties of homogels and sand gels with low concentration silica.
従って、本発明のシリカ注入液のシリカ濃度と組成とゲル化時間は、図3、図4、表1よ
り、シリカ濃度が40%を上限とし0.4%を下限とする範囲とし、pHは1〜10とし、ゲルタイ
ムは瞬結領域(通常30秒〜数秒をいう)を下限とし、1ステージ当りの注入時間の最大値
である10000分を上限とする(請求項1、2、3)。
Therefore, the silica concentration, composition and gelation time of the silica injection solution of the present invention are within the range where the silica concentration is 40% as the upper limit and 0.4% as the lower limit, as shown in FIGS. The gel time has a lower limit of the instantaneous setting region (usually 30 seconds to several seconds) and an upper limit of 10,000 minutes, which is the maximum value of the injection time per stage (Claims 1, 2, and 3).
本発明における、非アルカリ性シリカ注入液において、シリカコロイドはイオン交換法、イオン交換膜法、金属シリカ法で得られたシリカコロイド又は析出シリカ又はシリカの微粒子の1種又は複数種、水ガラスはモル比3.0〜5.0の珪酸塩、又は水ガラスと酸を有
効成分とする酸性シリカ溶液の1種又は複数種から選定される。上記耐久シリカグラウト
において、該シリカ注入液のシリカ濃度は0.4〜40wt%とし反応剤として、硫酸の他、各種
酸や塩やアルカリを用いることができる。特にリン酸化合物又は/並びに金属イオン封鎖材(有機酸も含む)を有効成分とする組成から選定した場合、コンクリート表面にハイドロキシアパタイトの結晶構造を形成し、硫酸からコンクリートを保護するためコンクリート構造物周辺部における地盤改良において環境上の安全性に優れている。(図59)(請求項1〜4)
In the non-alkaline silica injection liquid in the present invention, the silica colloid is one or more kinds of silica colloid or precipitated silica or silica fine particles obtained by ion exchange method, ion exchange membrane method, metal silica method, and water glass is molar. It is selected from one or more kinds of silicates having a ratio of 3.0 to 5.0, or acidic silica solutions containing water glass and acid as active ingredients. In the durable silica grout, the silica concentration of the silica injection solution is 0.4 to 40 wt%, and various acids, salts, and alkalis can be used as a reactant in addition to sulfuric acid. In particular, when a phosphoric acid compound and / or sequestering material (including organic acid) is selected as the active ingredient, a concrete structure is formed to form a hydroxyapatite crystal structure on the concrete surface and protect the concrete from sulfuric acid. Excellent environmental safety in ground improvement in the surrounding area. (Fig. 59) (Claims 1 to 4)
また酸として硫酸とリン酸を用いた場合、酸におけるリン酸の比率は75%硫酸、75%リン酸に換算してリン酸は全酸量の15容量%〜50容量%とするとシリカ濃度が高くてもゲル化時間の調整が容易で(図31)、かつコンクリートの安全性に優れた効果を得る。(図59)勿論、リン酸のみでも良いが同一pHに対してリン酸量が多くなるため反応生成物が多くなる。
従って、環境に応じて硫酸のみの使用、リン酸のみの使用、リン酸と硫酸の併用とその比率の調整を行うのが望ましい(請求項2、4、14)。
When sulfuric acid and phosphoric acid are used as the acid, the ratio of phosphoric acid in the acid is 75% sulfuric acid, and the phosphoric acid is 15% to 50% by volume of the total acid amount when converted to 75% phosphoric acid. Even if it is high, the gelation time can be easily adjusted (FIG. 31), and an excellent effect on the safety of concrete can be obtained. (FIG. 59) Of course, only phosphoric acid may be used, but the amount of phosphoric acid increases with the same pH, resulting in an increase in reaction products.
Therefore, it is desirable to use only sulfuric acid, use only phosphoric acid, use phosphoric acid and sulfuric acid together and adjust the ratio according to the environment (claims 2, 4, and 14).
以上のように、ゲル化時間の調整は酸としては硫酸、またはリン酸或いはその混酸を用い、塩は1価または多価金属塩、或いは金属イオン封鎖剤を用いたものから選定する(請
求項6、7、60、68)。
As described above, the gelation time is adjusted by using sulfuric acid, phosphoric acid or a mixed acid as the acid, and the salt is selected from monovalent or polyvalent metal salts, or those using a sequestering agent (claims). 6, 7, 60, 68).
金属イオン封鎖剤としては以下の化合物を上げることができる。テトラポリリン酸塩、ヘキサメタリン酸塩(特にナトリウム塩が良い)、トリポリリン酸塩、ピロリン酸塩、酸性ヘキサメタリン酸塩、酸性ピロリン酸塩等の縮合リン酸塩類、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロトリ酢酸、グルコン酸、酒石酸、クエン酸またはこれらの塩類等が挙げられ、実用的には縮合リン酸塩類が好ましい。
また、リン酸系化合物としては、リン酸、各種の酸性リン酸塩、中性リン酸塩、塩基性リン酸塩等が挙げられる。このようにして、環境条件に応じた組成を選定してコンクリート構造物の近傍における耐久性地盤を形成することができる。これらの材料を含む耐久シリカは図59の効果を発現して、土中コンクリートを保護する(請求項2、8、10、14)。
The following compounds can be raised as the sequestering agent. Tetrapolyphosphate, hexametaphosphate (especially sodium salt is good), tripolyphosphate, pyrophosphate, acid hexametaphosphate, acid pyrophosphate and other condensed phosphates, ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid, gluconic acid, Examples thereof include tartaric acid, citric acid, and salts thereof, and practically preferred are condensed phosphates.
Examples of phosphoric acid compounds include phosphoric acid, various acidic phosphates, neutral phosphates, and basic phosphates. In this way, a durable ground in the vicinity of the concrete structure can be formed by selecting a composition according to the environmental conditions. Durable silica containing these materials exhibits the effects of FIG. 59 and protects the concrete in the soil (claims 2, 8, 10, 14).
また添加剤としては金属イオン封鎖剤の他に各種塩、例えば炭酸塩、重炭酸塩、アルミニウム塩、塩化物、アルミン酸塩等任意の塩を添加することができる。(請求項1、2、4
)
In addition to the sequestering agent, various salts such as carbonates, bicarbonates, aluminum salts, chlorides, aluminates and the like can be added as additives. (Claims 1, 2, 4
)
ゲルタイムの調整のために各種塩(1価のアルカリ金属塩、硫酸アルミニウムやポリ塩
化アルミニウム等のアルミニウム塩やCa、Mg等のアルカリ土金属塩や金属イオン封鎖剤やヘキサメタリン酸ソーダやリン酸ナトリウム等のリン酸塩等)やアルカリを用いることができる、特にゲル化時間の調整と作業性、並びに長い浸透距離を要求される場合は、リン酸と硫酸を併用して用い、ゲル化反応速度を調整することができる。(リン酸の方が硫酸よりも反応が緩やかである)従って長いゲル化時間で浸透距離を長くとることができ、かつ中性領域に近いpH領域で長いゲル化時間をとることができる(図30、31)。これらは特に土中ゲル化時間(GTS)や土中pH(pHS)や浸透距離やシリカ濃度を考慮した配合液の気中ゲル化時間(GT0)や気中pH(pH0)の調整や組成の設定に有用である(請求項2〜7)(表11、表12、図82〜84)。本発明における酸性反応剤は硫酸、塩酸、硝酸、リン酸等の無機酸、ギ酸、酢酸、コハク酸、等の有機酸;塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、リン酸1カルシウム、リン酸1ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム等の酸性塩;エステル、アミド類、グリオキザール等のアルデヒド、等のようにアルカリの存在のもとに加水分解して酸基を生ずる物質等であるが、これらに限定するものではない。
Various salts for adjusting the gel time (monovalent alkali metal salts, aluminum salts such as aluminum sulfate and polyaluminum chloride, alkaline earth metal salts such as Ca and Mg, sequestering agents, sodium hexametaphosphate, sodium phosphate, etc. Phosphate, etc.) and alkali can be used, especially when adjustment of the gelation time and workability, and a long penetration distance are required, use a combination of phosphoric acid and sulfuric acid to increase the gelation reaction rate. Can be adjusted. (The reaction of phosphoric acid is slower than that of sulfuric acid) Therefore, it is possible to increase the permeation distance with a long gelation time, and it is possible to take a long gelation time in a pH region close to the neutral region (Fig. 30, 31). These are, in particular soil gel time (GT S) and soil pH (pH S) and penetration distance and aerial gel time of the silica concentration considering the liquid combination (GT 0) or aerial pH of (pH 0) It is useful for adjustment and composition setting (Claims 2 to 7) (Tables 11, 12, and FIGS. 82 to 84). The acidic reactant in the present invention is an inorganic acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, an organic acid such as formic acid, acetic acid, succinic acid, etc .; aluminum chloride, aluminum sulfate, 1 calcium phosphate, 1 sodium phosphate, hydrogen sulfate Acids such as sodium, aluminum sulfate and aluminum chloride; aldehydes such as esters, amides and glyoxal, etc., which are substances that hydrolyze in the presence of alkali to form acid groups, but are not limited to these. Not what you want.
なお、本発明では、さらに塩化物、炭酸塩等の強度増強剤あるいはゲル化時間調整剤を併用することもできる。
たとえば、塩化物、塩素酸塩、硫酸塩、アルミン酸塩、炭酸塩、重炭酸塩、重硫酸塩、重亜硫酸塩、珪弗酸塩、珪酸塩、リン酸塩、リン酸水素塩、ピロリン酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩等の無機塩、任意の有機塩、アルコール類、その他金属酸化物、カルシウムシリケート、等であるが、これらの例に制限されないのは勿論である。(請求項1、2、4)
In the present invention, a strength enhancer such as chloride or carbonate or a gelling time adjuster can be used in combination.
For example, chloride, chlorate, sulfate, aluminate, carbonate, bicarbonate, bisulfate, bisulfite, silophate, silicate, phosphate, hydrogen phosphate, pyrophosphate Of course, inorganic salts such as salts, dichromates and permanganates, arbitrary organic salts, alcohols, other metal oxides, calcium silicates and the like are not limited to these examples. (Claims 1, 2, and 4)
以下に上記組成について追加説明する。
・活性シリカコロイド:シリカコロイドは水ガラスのアルカリをイオン交換処理して増粒した弱アルカリ性或いは金属シリカ或いは析出シリカから製造されたシリカコロイドで(表5)コロイド自体の反応性はほとんどないが、それに塩や酸を加えて反応性を与えた
酸性〜弱アルカリ性を呈するシリカ溶液を活性シリカコロイドと称している。
The above composition will be further described below.
-Active silica colloid: Silica colloid is a weakly alkaline, or silica colloid produced from metal silica or precipitated silica, which has been increased in size by ion-exchange treatment of water glass (Table 5). A silica solution exhibiting acidity to weak alkalinity, which is provided with reactivity by adding salt or acid thereto, is called active silica colloid.
・シリカゾル:水ガラスと酸(+塩)を有効成分とする非アルカリ性酸性シリカ溶液(
図3、図5、図6、図35、図36)。
・活性複合シリカ:シリカコロイドと水ガラスと酸を有効成分とする非アルカリ性複合シリカ溶液又は酸性シリカ溶液とコロイドからなる非アルカリ性複合シリカ溶液(図3、
図7〜10、図30、図36、図37、図39)。
・ Silica sol: Non-alkaline acidic silica solution containing water glass and acid (+ salt) as active ingredients (
Fig. 3, Fig. 5, Fig. 6, Fig. 35, Fig. 36).
Active composite silica: Non-alkaline composite silica solution containing silica colloid, water glass and acid as active ingredients or non-alkaline composite silica solution composed of acidic silica solution and colloid (Fig. 3,
7-10, FIG. 30, FIG. 36, FIG. 37, FIG. 39).
ここで活性複合シリカとはコロイドに起因する大きなシリカ粒子と水ガラス又はシリカゾルに起因する小さなシリカ粒子の非アルカリ性複合シリカをいう。通常、水ガラスに起因するシリカ粒子の径は0.1nm、水ガラスのアルカリを酸で中和してなる酸性シリカゾル
の粒径は1nm、コロイドの粒径は5〜100nmで、通常は5〜20nmである。活性複合シリカはそれ自体反応性が付与されているので活性複合シリカと称している(表5(a))。
Here, the active composite silica refers to non-alkaline composite silica composed of large silica particles caused by colloid and small silica particles caused by water glass or silica sol. Usually, the diameter of silica particles caused by water glass is 0.1 nm, the particle diameter of acidic silica sol obtained by neutralizing the alkali of water glass with acid is 1 nm, the particle diameter of colloid is 5-100 nm, usually 5-20 nm It is. The active composite silica is referred to as active composite silica because it is given its own reactivity (Table 5 (a)).
活性複合シリカでは、シリカ溶液中のコロイドに起因するシリカ量は全シリカ量中の10重量%〜50重量%が好ましい。コロイドはアルカリをほとんど含んでいないから水ガラスに起因するシリカ量が増えるほど、シリカ溶液を非アルカリ領域のpHにするためには水ガラス中のアルカリを除去するための酸量を増やさなくてはならない(図3、図4、図30、図31)。酸として硫酸を用いると急激にpHが変化するためゲル化時間の調整が困難なため、ゲル化時間が安定したゲル化時間の長い強酸性に配合するのが普通である(図3〜6、図30)。このため硫酸量を多く必要とする。(請求項2、4) In the active composite silica, the amount of silica due to the colloid in the silica solution is preferably 10% by weight to 50% by weight in the total amount of silica. Since the colloid contains almost no alkali, the amount of silica due to the water glass increases, so the acid amount for removing the alkali in the water glass must be increased in order to bring the silica solution to a non-alkaline pH. (Figure 3, Figure 4, Figure 30, Figure 31). When sulfuric acid is used as the acid, it is difficult to adjust the gelation time because the pH changes abruptly. Therefore, it is common to use a strong acid with a stable gelation time and a long gelation time (Figs. 3-6, (Figure 30). For this reason, a large amount of sulfuric acid is required. (Claims 2 and 4)
一方コロイドを含むシリカ溶液は水ガラスが少なく、従ってアルカリが少ないため酸量が少なくても非アルカリ性シリカグラウトが形成でき、かつコロイドはpHが弱アルカリ(pHが9〜10)であるため、弱酸性〜中性付近で硫酸量を少なくしてゲル化時間の調整しや
すい配合を得ることができる。(請求項2、4)
On the other hand, silica solutions containing colloids have less water glass, and therefore less alkali, so non-alkaline silica grout can be formed even if the amount of acid is small, and colloids are weakly alkaline (pH 9 to 10). It is possible to obtain a blend in which the amount of sulfuric acid is reduced in the vicinity of acidity to neutrality and the gelation time is easily adjusted. (Claims 2 and 4)
また酸性活性複合シリカはコロイド量の比率が上がるほど、酸の量が少ないため、地盤に注入した場合、土中pHはほぼ中性値を保ちやすい(図8、図9、図23、図30、図31)。従って地盤条件、施工条件、環境条件に応じて最適のゲル化時間を調整して所定領域で注入対象外へ逸脱しにくいシリカグラウトを得る事ができる。このように全シリカ量とコロイドと水ガラスの比率と硫酸とリン酸の比率を調整して所定の領域で固結する所定の耐久性を得るシリカ溶液を配合することができる(請求項2、4)。 In addition, since the acid active composite silica has a lower amount of acid as the ratio of the colloid amount increases, the pH in the soil tends to maintain a neutral value when injected into the ground (FIGS. 8, 9, 23, and 30). , FIG. 31). Accordingly, it is possible to obtain a silica grout that is less likely to deviate from the injection target in a predetermined region by adjusting the optimum gelation time in accordance with the ground conditions, construction conditions, and environmental conditions. Thus, a silica solution that obtains a predetermined durability to be consolidated in a predetermined region by adjusting the total amount of silica, the ratio of colloid and water glass, and the ratio of sulfuric acid and phosphoric acid can be blended (claim 2, Four).
上述したように、シリカグラウトのコロイドと水ガラスと酸の比率と配合組成は注入液のpHとゲル化時間に関係する水ガラスとコロイドの比率においてシリカの全濃度において、コロイドの比率が大きいほど中性領域に近くなり、水ガラスが大きいときは強酸性になる。また酸として硫酸とリン酸を併用すると水ガラスとリン酸の中和反応が硫酸に比べて緩やかなので、中性近くでゲルタイムの調整がしやすくなる。また中性付近で長いゲル化時間を適用しやすくなる。このためコロイドと水ガラスの比率、硫酸とリン酸の比率を調
整して、弱酸性〜中性付近でゲル化時間を調整しやすくでき、注入孔間隔を大きくして、広範囲を限定固結することができる。(請求項2、4、8)またリン酸の比率がおおきくな
るにつれコンクリートに対する保護効果が生ずる。上記において、複合シリカの場合、コロイドの全シリカ中の比率が10〜100%、リン酸の全酸(硫酸+リン酸)に対する比率は15〜100%を用いることができる。(請求項3、4、6、8)
As described above, the ratio of silica grout colloid, water glass, and acid and the composition of the composition are such that the ratio of water glass to colloid is related to the pH and gelation time of the injection solution, and the ratio of colloid is larger at all concentrations of silica. It becomes close to the neutral region and becomes strongly acidic when the water glass is large. When sulfuric acid and phosphoric acid are used in combination, the neutralization reaction between water glass and phosphoric acid is slower than that of sulfuric acid, so that the gel time can be easily adjusted near neutrality. Moreover, it becomes easy to apply a long gelation time near neutrality. For this reason, by adjusting the ratio of colloid and water glass and the ratio of sulfuric acid and phosphoric acid, it is easy to adjust the gelation time between weakly acidic to neutral, increasing the injection hole interval and consolidating a wide range. be able to. (Claims 2, 4, and 8) Further, as the ratio of phosphoric acid increases, a protective effect on concrete is produced. In the above, in the case of composite silica, the ratio of colloid in the total silica can be 10 to 100%, and the ratio of phosphoric acid to the total acid (sulfuric acid + phosphoric acid) can be 15 to 100%. (Claims 3, 4, 6, 8)
シリカグラウトのシリカは水ガラスを主剤とし、反応剤に硫酸を用いた場合に比べてシリカとしてコロイド分を増やして或いは酸としてリン酸又はリン酸の比率を増やして注入液のpHを中性方向に移行させる事ができ(図30、図31)(pH2.5〜5付近)、ほとんど中性に近いpH付近でゲル化する(図9(b))。また地盤にCa分が多く含まれていたり、セメントが混入されているとGTsは大幅に短縮する(図9(a)、図10)。GTsは土中ゲルタイムであるが、地盤に注入している間に土中注入液のpH(pHs)が上昇するとゲルタイム(GTs)が短縮する(図7、図9(a)、図10)。しかし酸性シリカ溶液で注入して固結した固結土のpHを
測定するとほとんど中性値を呈する(図6、図9(b))(請求項4〜5)。
The silica of silica grout is water glass as the main ingredient, and the pH of the injection solution is neutral by increasing the colloid content as silica or increasing the ratio of phosphoric acid or phosphoric acid as acid compared to when sulfuric acid is used as the reactant. (FIGS. 30 and 31) (around pH 2.5 to 5) and gels around a pH almost neutral (FIG. 9 (b)). In addition, if the ground contains a lot of Ca or cement is mixed, GTs will be greatly shortened (Fig. 9 (a), Fig. 10). GTs is the gel time in the soil, but the gel time (GTs) is shortened if the pH (pHs) of the soil injection solution increases while being injected into the ground (Fig. 7, Fig. 9 (a), Fig. 10). However, when the pH of the consolidated soil poured and solidified with an acidic silica solution is measured, it is almost neutral (Figs. 6 and 9 (b)) (Claims 4 to 5).
本発明における、最小シリカ濃度は0.4%である。シリカ濃度1%ではゲルそのものが自立する。0.4%ではゲルは自立しないが、シリカグラウト中のシリカの全量が析出する。
(表1)
従って、0.4〜3%の希薄なシリカ溶液を用いてその溶液中にマイクロバブルを混入すれば、マイクロバブルを含んだまま、土粒子間にシリカでマイクロバブルを吸着して固定するのでマイクロバブルが長期に亘って地表面に逸脱することがない。シリカ濃度が2%よ
りも低いシリカ溶液は固結目的のためには強度が低い。しかしマイクロバブルとの併用では有効である。マイクロバブル液は不飽和化工法として有効であることはすでに知られている。しかし長期的に気泡が空気中に逸出する可能性があった。これを防ぐため上記低濃度シリカ、2%より低濃度のシリカを含むマイクロバブル液はマイクロバブルをシリカで
地盤中に固定するだけでマイクロバブルの液状化防止機能を保持できる。この場合、シリカゲルだけでは強度が低く自立するのが難しい程の低強度の方がマイクロバブルの機能を発現できるので効果的である。(表1)(請求項1、2、7)。
In the present invention, the minimum silica concentration is 0.4%. The gel itself is self-supporting at a silica concentration of 1%. At 0.4%, the gel does not stand by itself, but the entire amount of silica in the silica grout precipitates.
(table 1)
Therefore, if microbubbles are mixed into the solution using a 0.4 to 3% dilute silica solution, the microbubbles are adsorbed and fixed with silica between the soil particles while containing the microbubbles. It does not deviate to the ground surface for a long time. Silica solutions with a silica concentration lower than 2% have low strength for consolidation purposes. However, it is effective when used in combination with microbubbles. It is already known that microbubble liquid is effective as a desaturation method. However, there was a possibility that bubbles would escape into the air over the long term. In order to prevent this, the microbubble liquid containing the low-concentration silica and the silica having a concentration lower than 2% can maintain the function of preventing the liquefaction of microbubbles by simply fixing the microbubble in the ground with silica. In this case, the strength of the microbubbles can be expressed more effectively because the strength of the silica bubbles alone is low and the strength is so low that it is difficult to stand on its own. (Table 1) (Claims 1, 2, and 7).
またシリカゲルが弱いため地震動に対してマイクロバブルが縮む機能を失うことなく過剰間隙水圧の上昇を低減して液状化を防ぐことができる。またこのような薄いシリカ溶液中に粉状シリカやベントナイト等の粉体(表6)を混入して粗い空隙を充填し、地下水の
影響を防ぎ、かつゲルの収縮を低減することができるので、経済的地盤改良が可能になる。また薄いシリカ溶液中にベントナイトとマイクロバブルを混入して注入すればマイクロバブルが逸出することなくベントナイトは強度が弱いので地震動に対してマイクロバブルが縮む機能が失われることなく液状化を防ぐことができる。またこのように薄いシリカ溶液は中性領域で長いゲル化時間をとる事ができるので環境上からもすぐれており、かつ粉体を混入して経済的に地盤を高密度化して液状化を防ぐことができる(請求項63)。
またシリカ濃度15〜30wt%のシリカコロイドはシリカの溶脱が無視できるほど小さくて耐久性並びに耐水圧性に優れているので岩盤注入の止水注入や廃棄物や有害物の封じ込めや液化ガスの貯溜等、耐水圧性止水ゾーンの構築に用いる事ができる。(図32〜34、図35(b)、図36〜38、図44(c)、図49(c)、図54(f)、図55、図56)(請求項3、6、7、16)
図38(a)、(b)によりシリカコロイド系グラウトとシリカゾル系グラウトの長期止水性の違いが判る。シリカコロイド系が経時的収縮がほとんどないのに比べ、シリカゾル系は収縮が大きいことから、固結性は持続するものの長期的にはゲルの収縮が大きくなるにつれて1000〜3000日の間に止水性が低減することが判る。このようにゲルの収縮が(コロイドを含有する活性シリカコロイド又は活性複合シリカグラウト)と(シリカゾルグラウト)の強度の低減と止水性の低減に影響し、表4の耐久レベル1、2と3の違いとなる。
Moreover, since silica gel is weak, the increase in excess pore water pressure can be reduced and liquefaction can be prevented without losing the function of shrinking microbubbles against earthquake motion. In addition, powders such as powdered silica and bentonite (Table 6) are mixed into such a thin silica solution to fill coarse voids, preventing the influence of groundwater and reducing gel shrinkage. Economic ground improvement becomes possible. In addition, if bentonite and microbubbles are mixed in a thin silica solution and injected, bentonite does not escape and the strength of bentonite is weak, so the function of shrinking microbubbles against earthquake motion is not lost and liquefaction is prevented. Can do. In addition, such a thin silica solution can take a long gelation time in the neutral region, so it is excellent from the environment, and it is economically mixed to prevent the liquefaction by increasing the density of the ground. (Claim 63).
In addition, silica colloids with a silica concentration of 15 to 30 wt% are so small that the leaching of silica is negligible and has excellent durability and water pressure resistance. Therefore, water injection for rock injection, containment of waste and harmful substances, storage of liquefied gas, etc. It can be used to construct a water pressure resistant water stop zone. (FIGS. 32-34, 35 (b), 36-38, 44 (c), 49 (c), 54 (f), 55, 56) (Claims 3, 6, 7, 16)
38 (a) and 38 (b) show the difference in long-term water stopping properties between the silica colloid grout and the silica sol grout. Silica sol system has large shrinkage compared to silica colloid system with little shrinkage over time. Is found to be reduced. In this way, the shrinkage of the gel (active silica colloid containing colloid or active composite silica grout) and (silica sol grout) affects the reduction in strength and water stoppage. It makes a difference.
[注入領域外への逸脱を低減して所定の注入組成で注入目的に応じた地盤改良を可能にし
たシリカグラウト]
耐久シリカグラウトの耐久性が優れていても、耐久性地盤改良は多様な地盤条件において注入した地盤が耐久期間中耐久目的を満たす効果を持続することが要求される。本出願人は、以下に上記耐久シリカグラウトの特性を利用して所定の注入領域からの逸脱を低減しながら浸透固結性を得る地盤改良法を開発した。(請求項4〜8、17、18、22)
配合組成による逸脱防止を以下に説明する。
耐久性に優れた注入材を所定量地盤中に注入しても注入液が注入領域外へ脈状に割裂して逸脱したり(図16(a))、下方に流下してしまっては耐久性地盤は形成されない(図16(b))。所定の領域に注入が可能なためにはまず注入地盤が薬液注入の浸透可能な地盤でなくてはならない。図1(a)(b)は液状化の可能性のある地盤であり、液状化対策工で薬液注
入する場合の対象となる。図2は液状化対策で地盤改良を行った地盤である。土粒子間浸
透するには表2の地盤で図2の土粒子間浸透注入領域、少なくとも浸透・割裂注入領域で土粒子間限界速度内の毎分注入量(注入速度)で、かつ上限圧力は注入地点の上載土量や建造物等の上裁荷重を考慮した注入圧を上限圧力として注入されなくてはならない。
[Silica grout that reduces the deviation from the injection area and enables ground improvement according to the injection purpose with a predetermined injection composition]
Even if the durability of the durable silica grout is excellent, the improvement of the durability ground is required to maintain the effect that the ground injected under various ground conditions satisfies the durability purpose during the durability period. The present applicant has developed a ground improvement method for obtaining penetration solidification properties while reducing deviation from a predetermined injection region by utilizing the characteristics of the durable silica grout. (Claims 4-8, 17, 18, 22)
Deviation prevention by the composition is described below.
Even if a predetermined amount of injectable material with excellent durability is injected into the ground, the injected solution splits out of the injection region in a pulse shape (Fig. 16 (a)), or if it flows down downward, it is durable. Sexual ground is not formed (Fig. 16 (b)). In order to be able to inject into a predetermined region, first, the injection ground must be a ground through which chemicals can be injected. Figures 1 (a) and 1 (b) are grounds that may be liquefied, and are the targets for injecting chemicals at liquefaction countermeasures. Fig. 2 shows the ground improved by liquefaction measures. In order to infiltrate between soil particles, in the ground of Table 2, the intersoil particle infiltration injection area shown in Fig. 2, at least in the infiltration / split injection area, the injection rate per minute (injection speed) within the limit speed between soil particles, and the upper limit pressure is It must be injected with the injection pressure taking into account the amount of soil loaded on the injection site and the upper load of the building, etc., as the upper limit pressure.
注入液が粗い土層を通して注入範囲外へ逸脱したり、注入速度が大きくて割裂して注入範囲外へ逸脱し続けた場合、図16(a)のような現象が起こる。また所定注入量注入後にも
ゲル化に到っていなくて、かつ透水性の大きい地盤では下方に流下してしまい所定領域に固結していない現象が起こる(図16(b))。このような場合、以下に本発明者による所定
領域への逸脱を低減して浸透固結するための注入液の流動特性と注入方式に対応したゲル化の挙動を示す配合液を注入することが必要である。
When the injection solution deviates outside the injection range through a rough soil layer, or when the injection rate is high and splits and continues to deviate outside the injection range, the phenomenon shown in FIG. 16 (a) occurs. In addition, after the injection of a predetermined injection amount, gelation does not occur, and on the ground having a high water permeability, a phenomenon occurs in which it flows downward and is not consolidated into a predetermined region (FIG. 16 (b)). In such a case, it is possible to inject a liquid mixture that exhibits the gelation behavior corresponding to the flow characteristics and the injection method of the injection solution for reducing the deviation to the predetermined region by the present inventor and osmosis and consolidating. is necessary.
このような目的を満たすための耐久シリカグラウトの流動ゲル化特性についての研究結果を以下に示す(表11、表12、図3〜図31、請求項1〜23)。
本出願人による室内実験並びに種々の注入方式を用いた現場試験による研究により、地盤に注入された非アルカリ性シリカ注入液のゲルタイムとその流動性の挙動は以下の事が判った。酸性シリカ溶液はpHの変化で急激に配合液のゲルタイムが変動する。しかも地中に入ると地盤のpHと反応成分と反応して注入中にpHが変動して、地中ゲルタイムが変動する(図4、図6、図7、図9、図10、図17〜図28)。このために酸性シリカ溶液をゲルタイムで固結範囲を調整できることは実質的に不可能であることが判った。まして1.5〜4mとい
った広範囲な領域で所定の浸透固結は更に不可能である。このため本発明者は注入時間(H)、土中ゲル化時間(GTs0)を基本にして配合液を設定する(GT0)というコンセプトにより以下の手法によって注入した注入液が注入量に相当する固結体を形成することを可能にした。(請求項5〜9、17、18、22)
The results of research on the flow gelation characteristics of durable silica grout to satisfy such purposes are shown below (Table 11, Table 12, FIGS. 3 to 31, Claims 1 to 23).
From the laboratory experiment conducted by the present applicant and the field test using various injection methods, the gel time of the non-alkaline silica injection injected into the ground and the behavior of its fluidity were found to be as follows. In the acidic silica solution, the gel time of the blended solution fluctuates rapidly with changes in pH. Moreover, when it enters the ground, it reacts with the pH of the ground and reaction components, the pH changes during injection, and the underground gel time changes (FIGS. 4, 6, 7, 9, 10, and 17 to 17). Figure 28). For this reason, it has been found that it is virtually impossible to adjust the consolidation range of the acidic silica solution by gel time. Moreover, the predetermined penetration and consolidation is further impossible in a wide area such as 1.5 to 4 m. Therefore the present inventors injection time (H), corresponding to the injection fluid injection rate injected by the following procedure by concept soil gelation time (GTs 0) to set the blend solution was basic (GT 0) It was possible to form a consolidated body. (Claims 5-9, 17, 18, 22)
(1)比較的均質な地盤:このような酸性領域のシリカグラウトのゲル化特性の研究の結果、均質な地盤では所定量注入すれば所定の注入液を注入した時点でゲル化していなくても注入液が地盤中で中性方向に移行し、遅かれ早かれその場所でゲル化する。これは酸性シリカ溶液がそれよりもpHが高い地盤中でゲル化が促進され、かつ酸性シリカ溶液中のシリカ分は例え地下水で希釈されても全量が確実に析出されるという特性を利用したものである(図4、図5、表1、図17(a)、(e))(請求項5〜9、17)。 (1) Relatively homogeneous ground: As a result of research on the gelation characteristics of silica grout in such an acidic region, if a predetermined amount is injected into a homogeneous ground, even if it does not gel at the time of injection of a predetermined injection solution The injected solution moves in the neutral direction in the ground and sooner or later gels there. This is because the gelation of the acidic silica solution is accelerated in the ground where the pH is higher than that, and the silica content in the acidic silica solution is surely deposited even if diluted with groundwater. (FIG. 4, FIG. 5, Table 1, FIG. 17 (a), (e)) (Claims 5-9, 17).
(2)不均質な地盤の場合:地中におけるゲル化を進行させながら半ゲル状態で乗り越えながら浸透させることによって逸脱を防ぎながらシリカ濃度の希釈を押さえながら注入範囲を拡大できる(図17(b)、(c)、(d))。これは酸性シリカ溶液が低濃度で長いゲル化時
間で確実にゲル化し、ゲルはアルカリ領域のゲルに比べてゲルそのものが弱いという特徴による。(請求項5〜8、17)
(2) In the case of heterogeneous ground: The injection range can be expanded while suppressing the dilution of the silica concentration while preventing the deviation by allowing the gel to penetrate in the semi-gel state while proceeding with the gelation in the ground (Fig. 17 (b) ), (C), (d)). This is because the acidic silica solution is surely gelled at a low concentration and with a long gelation time, and the gel itself is weaker than the gel in the alkaline region. (Claims 5-8, 17)
以上より酸性シリカ溶液はゲル化を充分長く取りさえすれば、厳密なゲルタイムを設定しなくても中性側の地盤においても確実にゲル化するため地盤条件、施工条件に対応して
配合液のゲルタイムを設定すればよいことが判る。この目安は、確実に設定、或いは測定できる土中ゲル化時間(GTs0)、注入時間(H)を基準に決めれば良い事が判った。実験
によって地盤条件、注入条件によって、H≧GTs0、H≦GTs0か適用され、地盤状況並びに施工法に応じてこれを併用すれば良いことが判った。以下、具体的に説明する。(請求項5
〜8、17)(表4、表11、表12、図82〜84)
From the above, the acidic silica solution can be gelled reliably on the neutral ground without setting a strict gel time as long as the gelation is sufficiently long. It can be seen that the gel time should be set. It was found that this guideline should be determined based on the gelation time in the soil (GTs 0 ) and injection time (H) that can be reliably set or measured. From experiments, it was found that H ≧ GTs 0 and H ≦ GTs 0 were applied depending on the ground conditions and injection conditions, and these could be used together depending on the ground conditions and construction method. This will be specifically described below. (Claim 5
~ 8, 17) (Table 4, Table 11, Table 12, Figures 82-84)
(1)注入距離は通常仮設注入では1.0mであるが本設注入では大量注入による経済性の必要から通常1.5m以上に大きくとるため、1ステージ当りの注入量が大きくなり(表4、表11、表12、図84)、土粒子間浸透の注入可能限界内の速度で注入すると(図15)、注入速度は注入方式によって異なるが(図82〜84)注入時間は長くなる(表11、12)。注入液と土との反応が進行して土中ゲル化時間が短縮する(図6、図7、図9(a)、図10)。一方、浸透距離が長くなるにつれ、注入液が地下水によって希釈されるとゲル化時間が延長して、強度が低下する傾向を生ずる(図4、図23〜図27)という相反する現象が生ずる。 (1) The injection distance is usually 1.0m in the temporary injection, but in the permanent injection, the injection amount per stage is large because it is usually 1.5m or more because of the need for economy by mass injection (Table 4, Tables). 11, Table 12, Fig. 84), when injected at a rate that is within the injectable limit of permeation between soil particles (Fig. 15), the injection rate varies depending on the injection method (Figs. 82-84), but the injection time becomes longer (Table 11). , 12). The reaction between the injected solution and the soil proceeds and the gelation time in the soil is shortened (FIGS. 6, 7, 9 (a), and 10). On the other hand, as the permeation distance becomes longer, when the infusion solution is diluted with groundwater, the gelation time is extended and the strength tends to decrease (FIGS. 4 and 23 to 27).
(2)一般に地盤のpHは4.5〜8.5を呈し(図9(a)、図10)、非アルカリ性シリカグラウトの配合液のpH(図3、図4、図6、図7、図9(a))よりもpHが高いため、注入液の土中ゲルタイムは促進される(図6、図7、図9(a)、図10)。 (2) Generally, the pH of the ground is 4.5 to 8.5 (Fig. 9 (a), Fig. 10), and the pH of the non-alkaline silica grout solution (Figs. 3, 4, 6, 7, 9 (a) )), The gel time in the soil of the injected solution is promoted (FIGS. 6, 7, 9 (a), and 10).
(3)豊浦砂の場合、土のpHはほとんど中性付近にあるため、土中ゲルタイム(GTS)は
薬液の気中ゲルタイム(GT0)とほとんど変わらない(図7の豊浦砂を参照)。また均質地盤では注入時間(H)と土中ゲル化時間(GTS0)の差が少ない程、形状が所定の固結体に
なりやすい。
(3) In the case of Toyoura sand, the soil pH is almost neutral, so the soil gel time (GT S ) is almost the same as the chemical air gel time (GT 0 ) (see Toyoura sand in Figure 7). . In homogeneous ground, the smaller the difference between the injection time (H) and the gelation time in the soil (GT S0 ), the more likely the shape becomes a predetermined consolidated body.
(4)貝殻混じりの土ではCaが含まれるため、土中ゲルタイムは大幅に短縮する。
即ち土中ゲルタイムは土性によっても影響される(図7、図9(a)、図10)。
(4) Since the soil mixed with shells contains Ca, the gel time in the soil is greatly reduced.
That is, the gel time in the soil is also affected by the soil properties (FIGS. 7, 9 (a), and 10).
以上より確実に注入領域に浸透固結するには主として以下の手法を用いれば良い事が判った。
(a)一般に注入対象地盤はk=100〜105cm/secのオーダーにあり、特にk=a.10-2〜b.10-4cmで、pHが6〜8.5付近が主であり(表2、図1、図2)、まず土粒子間浸透可能な低注入
速度と限界圧力内(図15)で注入しなくてはならない。配合液のpH(pH0)が土のpHより
も酸性側の配合であると注入液の土中pH0は上昇し、土中ゲル化時間(GTS)は気中ゲル化時間(pH0)よりも短縮する。また地盤にCa分や反応組成分が含まれていればゲル化時間
が短縮する。(請求項4〜8、17)
From the above, it has been found that the following method may be mainly used to infiltrate and solidify the injection region with certainty.
(A) In general injection target ground is in the order of k = 10 0 ~10 5 cm / sec, in particular k = a.10 -2 ~b.10 -4 cm, pH is Lord around 6 to 8.5 (Table 2, Fig. 1 and Fig. 2) First, it must be injected at a low injection rate and within the limit pressure (Fig. 15) that can penetrate between soil particles. Soil pH 0 with the pH of the liquid combination (pH 0) is a blend of more acidic than the pH of the soil infusate rises, soil gelation time (GT S) is aerial gel time (pH 0 ). If the ground contains Ca and reaction components, gelation time will be shortened. (Claims 4-8, 17)
(b)実際の地盤は均質ではないため、透水性の大きな粗い層や透水性の低い層が介在している場合がある。
透水性が大きかったり、不均質な地盤条件や地下水条件が影響する場合、注入液が対象領域から逸脱したり流下したり、注入液が地下水に薄まってゲルタイムが延びたりする場合がある(図16(b))。本発明者の長年の研究の結果、酸性シリカグラウトは注入中にpH
が中性方向に移行してゲル化が進行する。酸性シリカ液を用いて不均質でかつ多様な地盤に対して、注入時間(H)よりも土中ゲル化時間(GTS0)を短くしておくことにより、瞬
結≦GT0≦10000分)(GT0≧H≧GTS0)とすると地下水による希釈や地盤の不均質性に関わらず半ゲル状になりながら脈状になることなく土粒子間浸透しながら固結領域が拡大していくことが判った。(請求項5、7、8)、(図17(a)(b)(c)(d))
(B) Since the actual ground is not homogeneous, there may be a rough layer with high water permeability or a layer with low water permeability.
When water permeability is large or inhomogeneous ground conditions or groundwater conditions are affected, the injected solution may deviate from or flow down from the target area, or the injected solution may dilute into the groundwater and extend gel time (Fig. 16). (b)). As a result of the inventor's many years of research, acidic silica grout has a pH during injection.
Moves in the neutral direction and gelation proceeds. By setting the gelation time in the soil (GT S0 ) shorter than the injection time (H) for heterogeneous and diverse ground using acidic silica liquid, instantaneous setting ≦ GT 0 ≦ 10000 minutes) (GT 0 ≥ H ≥ GT S0 ), the solidification area expands while infiltrating between soil particles without becoming a vegetal shape, regardless of dilution with groundwater or inhomogeneity of the ground. I understood. (Claims 5, 7, 8), (Fig. 17 (a) (b) (c) (d))
これは酸性領域のシリカグラウトを土中ゲル化時間(GTS0)よりも長い注入時間(H)
で注入するとpHが増大してゲル化時間が短縮して注入液がゲル化しかかった状態で注入領域内に保持されたままで注入範囲が拡大して所定領域を確実に固結できることが判った(図17)。注入孔間隔を広く取るには、1ステージ当りの注入量が多量になる(表11、表12
)。多量の注入を注入対象外へ逸脱することなく所定領域に浸透固結させるためには1ス
テージ当りの注入時間を短くして、しかも浸透注入しなくてはならない。このため1ステ
ージ長を長くして短時間で土粒子間浸透せしめる方式が柱状浸透注入方式である。(図82、図83、表12)
一方、多点同時注入方式は1ステージ長を短くして1ステージ当たりの注入量を小さくして注入時間を短くする事ができる。(図83(a)、図84(b)、表12)
This is because the injection time (H) of silica grout in the acidic region is longer than the gelation time in soil (GT S0 )
It was found that the injection range can be expanded and the predetermined region can be securely consolidated while the pH of the injection is increased and the gelation time is shortened and the injection solution is about to gelate while being held in the injection region. Figure 17). To widen the injection hole interval, the injection volume per stage becomes large (Tables 11 and 12).
). In order to permeate and consolidate a large amount of injection into a predetermined region without deviating from the target of injection, the injection time per stage must be shortened and the infiltration injection must be performed. For this reason, the columnar permeation injection method is a method in which the length of one stage is increased and the soil particles are infiltrated in a short time. (Fig. 82, Fig. 83, Table 12)
On the other hand, the multi-point simultaneous injection method can shorten the injection time by shortening the length of one stage to reduce the injection amount per stage. (Fig. 83 (a), Fig. 84 (b), Table 12)
(c)地盤条件が比較的均質な地盤では注入液のpHより中性側にあれば酸性シリカ注入材は所定量の注入が完了した時間でゲル化に至らなくても所定領域に保持されたままゲル化することが判った(GT0>GTs0>H)(表11、表12、図17(e)、図84(a))この場合、球状浸透でも柱状浸透でも図11〜14の浸透理論にほぼ基いて浸透固結する。このような浸透固結性は非アルカリ性のシリカグラウトを用い、かつ土との相互反応によって生ずる、非アルカリ性シリカグラウトの流動特性とゲル化特性と施工法、注入孔ピッチ、点注入、柱状注入、多点注入に対応したステージ長、ステージ数、注入速度、注入時間と土中ゲル化時間と配合処方を効果的に組み合わせることにより、地盤中で先行している半ゲル状態のシリカグラウトを後続してくるシリカグラウトが外周部に押しやりながら或いはそれを乗り越えながら固結する現象を用いて所定領域で浸透、ゲル化させることができることが判った。(表12(b)、※2、※3)
※2、※3でGTs0はHより小さいが、図17(b)のように乗り越えながら固化する。
(C) In the ground where the ground conditions are relatively homogeneous, the acidic silica injection material was retained in a predetermined region even if it did not result in gelation at the time when a predetermined amount of injection was completed if it was on the neutral side from the pH of the injection solution. It turned out that it gelled as it is (GT 0 > GTs 0 > H) (Table 11, Table 12, FIG. 17 (e), FIG. 84 (a)). Permeates and solidifies almost based on permeation theory. Such osmotic solidification uses non-alkaline silica grout, and is caused by the interaction with soil. By effectively combining stage length, number of stages, injection speed, injection time, gelation time in the soil and compounding recipe corresponding to multi-point injection, the semi-gel silica grout that precedes the ground is followed. It has been found that the silica silica grout can be penetrated and gelled in a predetermined region by using a phenomenon in which the silica grout solidifies while pushing over or over the outer peripheral portion. (Table 12 (b), * 2, * 3)
* 2 and * 3, GTs 0 is smaller than H, but solidifies while getting over as shown in Fig. 17 (b).
図83(a),(b),(c)は図84(d)の粒径分布の地盤で図84(e)のように多様な土層からなる地
盤条件下で注入されたにもかかわらず、表12(b)の気中ゲルタイムGT0と土中ゲルタイムGTS0と注入時間Hによる注入によって所定の注入領域外へ逸脱することなく浸透固結するこ
とが判った。これはあたかも地上に噴出したマグマの温度が冷えるに従って流動性を失いながら次から次へ続くマグマがそれを乗り越えて広範囲に広がって固化する現象に似ている(図17(b)、(c)、(d))
のでマグマアクション法と名付けている。以下表12を説明する。
Figures 83 (a), (b), and (c) are the grounds of the particle size distribution of Figure 84 (d), although they were injected under ground conditions consisting of various soil layers as shown in Figure 84 (e). First, it was found that by the injection with the air gel time GT 0 , the soil gel time GT S0 and the injection time H shown in Table 12 (b), the infiltration and consolidation were performed without deviating outside the predetermined injection region. This is similar to the phenomenon that the magma that continues from one to the next, overcoming it, loses its fluidity as the temperature of the magma ejected on the ground cools (Fig. 17 (b), (c) , (D))
So we named it the Magma Action Method. Table 12 will be described below.
実施例を解析した結果例を表12に示す。これらから所定領域に浸透固結せしめるためには、気中ゲル化時間GT0、土中ゲル化時間GTS0、1ステージの注入時間又は1バッチの注入
時間をHとすると、地盤条件又は注入孔間隔または固結径、または注入方式に応じてまた
はさらに施工実績に基いて補正しながら配合液の組成と配合液のゲル化時間(GT0)また
はpH0を以下のように設定して所定注入領域に浸透固結せしめることができる(請求項18
)、
気中ゲルタイムGT0=瞬結〜10000分、ただし、通常GT0は10分〜10000分が望ましいが、一次注入として瞬結を用いる時は、二重管瞬結・緩結複合注入工法等により、先端部の注入管のまわりに合流注入で瞬結にしてパッカを形成してから二次注入する。
土中ゲルタイムGTS0=10〜3000分(図7ではGTs0=10〜6000分程度であるが、ここでは10〜3000分とした)、GTs0は通常、地盤条件にもよるが10〜3000分の範囲が好ましいが、
地盤のCa分が多い場合、あるいは不均質地盤で一次注入としてCB等を注入して地盤の均質化を図った場合、土中ゲルタイムGTS0は10秒付近まで短縮することがある。
注入速度(毎分吐出量)=1〜30L/min
1ステージ長:1〜4m
1ステージ当りの注入量=132〜25600L
1ステージ当りの注入時間(H)=10000〜4.4分
土中ゲルタイム(GTso)=10〜3000分
従って
Table 12 shows an example of the results of analyzing the examples. In order to infiltrate and consolidate into a predetermined region from these, the ground condition or injection hole is defined as air gelation time GT 0 , soil gelation time GTS 0 , one stage injection time or one batch injection time H. Specified injection by setting the composition of the mixture and the gelation time (GT 0 ) or pH 0 of the mixture as follows, while correcting according to the interval or consolidation diameter, or the injection method, or further based on the construction results The region can be osmotically consolidated (claim 18).
),
Air gel time GT 0 = Instantaneous setting ~ 10000 min. However, normally GT 0 is preferably 10 min ~ 10000 min. However, when using instantaneous setting as the primary injection, double pipe quick setting / slow setting combined injection method etc. Then, secondary injection is performed after a packer is formed by instantaneous injection by merging injection around the injection tube at the tip.
Underground gel time GT S0 = 10 to 3000 minutes (GTs 0 = 10 to 6000 minutes in Fig. 7, but 10 to 3000 minutes here) GTs 0 is usually 10 to 3000 depending on the ground conditions A range of minutes is preferred,
When the ground Ca content is high, or when the ground is homogenized by injecting CB or the like as the primary injection in the heterogeneous ground, the soil gel time GT S0 may be shortened to around 10 seconds.
Injection speed (discharge rate per minute) = 1-30L / min
1 stage length: 1-4m
Injection volume per stage = 132 to 25600L
Injection time per stage (H) = 10000 to 4.4 minutes Underground gel time (GTso) = 10 to 3000 minutes
土中ゲルタイム(GTS0)と注入速度と1ステージ当りの注入量と1ステージ当りの注入時間(H)の関係を注入実績に基いて表12に示す。
表12において、1本あたりの受持面積を計算し易いように正方形とした。実際は図81の
ように円形となるが実質的には殆ど変わらないものとする。
表12(a)は注入孔間隔と注入方式(表11、図82、図83)とステージ長と1ステージの注
入量と注入速度を定めることにより、点注入と柱状注入の場合の注入時間(H)を算出したものである。(注入率40%)
表12は実際の現場試験(図84)において現場土を用いた室内試験(図2、図84(d)と現場注入試験における土粒子間浸透の限界内の注入速度(図15)と注入方式(図82、83)並びに施工後の耐久性や液状化強度も含めた長期注入効果の確認(図85)を行い、所定の注入目的を達した施工データを示したものである。
1.注入液の組成(図3、図4気中pH:pHo、気中ゲルタイム:GTo)と注入液と現場採取土を混合したときの土中ゲルタイム(GTs0)と土中pH(pHso)
2.現場注入試験による浸透注入限界内の注入速度の設定(図64)
3.注入方式とステージ長、毎分注入速度(毎分吐出量):表12(a)
4.1ステージ当たりの注入時間:H
5.表12(b)よりGTs0とHの関係を試験結果と実績データから、H/GTs0(又は GTs0/H)の範囲を算出する。
表12(b)より以下のことがわかる。
※1 H/GTs0=0.45(GT s0=2.2H)(図84(a))
土中ゲルタイム(GTs0)が注入時間より長くても(GTs0>H)注入中にpHが中性側に移行して土中ゲルタイム(GTs0)が短縮して注入が完了した後注入範囲外に逸脱することなく所定の領域に固化したと考えられる。
※2 H/(GTs0)=1.44(GTs0=0.69H)(図84(c))
土中ゲルタイム(GTs0)が注入時間より短くても(GTs0<H)先行したゲル化しかかった注入液を乗り越えながら浸透することを繰り返して(マグマアクション)所定の注入量の注入が完了した時点で流動性を失うことにより、所定の注入範囲から逸脱することなく固結したものと思われる。
※3 H/GTs0=1.13(GTs0=0.88H)(図84(b))
説明は※2と同様
※4 H/GTso=0.34(GTso=2.9H)(図17(e))
土中ゲルタイム(GTs0)が注入時間の約3倍(GTs0<H)の長さでも、土粒子間浸透範囲の注入速度で浸透させることによって、pHが中性方向に移行してゲル化が進行するため、注入後も注入液が所定領域に留まったままゲルタイムに到った時点で流動性が停止して固結したものと思われる。
表12(b)におけるHの範囲は、
0.34 GTs0 ≦H≦1.46GTs0
即ち、
GTs0の範囲は0.69H≦GTs0 ≦2.9Hにある。
また、図28(b)には、
A=H/GTs0=2.16、4.68、2.2の例が記載されており、従って
0.21H≦GTs0≦2.9H …式(1)
即ち
0.2H<GTs0<3H …式(2)
の範囲で所定の注入領域に逸脱することなく所定の注入効果が得られ、かつ長期耐久性が得られる耐久シリカ地盤の構築が可能なことがわかる。
本発明ではこれらの注入目的を達した室内試験結果、現場採取土を用いた注入試験実績を合わせて、
土中ゲルタイムGTso=10〜3,000分(図7)
注入速度(毎分吐出量)=1〜30L/min
1ステージ当りの注入量=132〜25,600L(表12(a))
ただし注入速度は限界注入速度内とする(図15)
1ステージ当りの注入時間H=10,000分〜4.4分(表12(a))
(気中ゲル化時間は図3、図4より最大10000分。即ちGT0≦10000で、かつH≦GT0 である
から、H≦10000となる。)
従って、
即ち
0.001H<GTs0<1000H
より好ましくは、
0.2H<GTs0<3H
の範囲になるように地盤条件、注入方式、注入孔間隔とGTs0とHの関係が満たされるように、注入方式、注入孔間隔、ステージ長、配合処方を設定すればよいことが判った。
このように、この表12(a)より表12(b)のように注入目的を達したGTsoとHに関するデー
タに基づきGTsoとHの範囲を選定してそれに対応した注入方式とステージ長と注入時間を地盤条件、施工条件に応じて設定することにより逸脱を低減しながら注入目的を達する注入管理を行うことができる。
以上のようにして、土中ゲルタイム(GTso)と注入時間(H)に対応した注入液の配合
(pHo、GTo)を管理して注入目的に達することができる。
注入目的を達することができた土中ゲル化時間の実績を表12(b)並びに図7に示す。この範囲からHとGTS0の注入実績から目的を達することができ、適切な比率の範囲を知ること
ができる。
従って、適用する注入方式における注入孔間隔を1〜4m、1ステージ当たりの毎分吐出
量を1〜30L/min、1ステージ当たりのステージ長を1〜4mの範囲として注入時間Hと土中ゲル化時間の関係が〔数2〕或いは式(1)、式(2)の範囲にあるように注入方式と注入孔間隔と毎分吐出量とステージ長を設定すれば所定の注入領域から逸脱を低減しながら所定の改良効果が得られることが判る。
例えば表中、表12(b)の実験結果ではGTs0=150分、200分であった場合、Hを0.5H<GTs0<2Hの範囲で選定した場合の注入孔間隔、1ステージ長、注入方式、注入時間、毎分吐出量
を表12(a)から選定できる。即ち、GTs0が150分の場合H:75〜300分、GTs0が200分の場合H:100〜400分の範囲になる注入方式と注入設計を選定すればよい。
このように、この表12(a)より表12(b)のように注入目的を達したGTs0とHに関するデー
タに基づきGTs0とHの範囲を選定してそれに対応した注入方式とステージ長と注入時間を
地盤条件、施工条件に応じて設定することにより逸脱を低減しながら注入目的を達する注入管理を行うことができる。
以上のようにして、土中ゲルタイム(GTso)と注入時間(H)と注入設計に対応した注
入液の配合(pHo、GTo)を管理して注入目的に達することができる。
なお、上記において毎分吐出量は土粒子間浸透の限界速度(図15)範囲内とする。
Table 12 shows the relationship between the gel time in the soil (GT S0 ), the injection rate, the injection amount per stage, and the injection time (H) per stage, based on the injection results.
In Table 12, a square is used for easy calculation of the holding area per piece. Actually, it is circular as shown in FIG. 81, but is substantially unchanged.
Table 12 (a) shows the injection time for point injection and columnar injection by determining the injection hole interval, injection method (Table 11, FIG. 82, FIG. 83), stage length, injection amount and injection speed of one stage. H) is calculated. (Injection rate 40%)
Table 12 shows the field test (Fig. 2, Fig. 84 (d) in the actual field test (Fig. 84) and the injection speed (Fig. 15) and the injection method within the limits of soil particle penetration in the field injection test. (FIGS. 82 and 83) and long-term injection effects including durability and liquefaction strength after construction (FIG. 85) are confirmed, and construction data that have achieved a predetermined injection purpose are shown.
1. Composition of injection solution (Fig. 3, Fig. 4 air pH: pHo, air gel time: GTo), soil gel time (GTs0) and soil pH (pHso) when the injection solution and soil collected in the field were mixed
2. Setting of injection speed within the limit of osmotic injection by in-situ injection test (Fig. 64)
3. Injection method and stage length, injection rate per minute (discharge rate per minute): Table 12 (a)
4. Injection time per stage: H
5). From Table 12 (b), calculate the range of H / GTs0 (or GTs0 / H) from the test results and actual data for the relationship between GTs0 and H.
Table 12 (b) shows the following.
* 1 H / GTs 0 = 0.45 (GT s 0 = 2.2H) (Fig. 84 (a))
Even if the soil gel time (GTs 0 ) is longer than the injection time (GTs 0 > H), the injection range after the pH is shifted to neutral during injection and the soil gel time (GTs 0 ) is shortened to complete the injection. It is thought that it solidified to the predetermined area | region, without deviating outside.
* 2 H / (GTs 0 ) = 1.44 (GTs 0 = 0.69H) (Fig. 84 (c))
Even if the gel time in the soil (GTs 0 ) is shorter than the injection time (GTs 0 <H), the injection of the predetermined injection amount was completed by repeating the penetration while overcoming the previous gelled injection solution (magma action) Loss of fluidity at that point seems to have consolidated without departing from the predetermined injection range.
* 3 H / GTs 0 = 1.13 (GTs0 = 0.88H) (Fig. 84 (b))
Same as * 2 * 4 H / GTso = 0.34 (GTso = 2.9H) (Fig. 17 (e))
Even if the gel time in the soil (GTs 0 ) is about 3 times the injection time (GTs 0 <H), the gel is gelled by shifting the pH in a neutral direction by infiltration at the injection speed in the soil particle infiltration range. Therefore, it seems that the fluidity stopped and solidified when the gel time was reached while the injection solution remained in the predetermined region even after the injection.
The range of H in Table 12 (b) is
0.34 GTs 0 ≤ H ≤ 1.46 GTs 0
That is,
The range of GTs 0 is 0.69H ≦ GTs 0 ≦ 2.9H.
FIG. 28 (b) shows
Examples of A = H / GTs 0 = 2.16, 4.68, 2.2 are described, so
0.21H ≦ GTs 0 ≦ 2.9H ... Formula (1)
That is, 0.2H <GTs 0 <3H ... Formula (2)
It can be seen that it is possible to construct a durable silica ground in which a predetermined injection effect can be obtained without deviating to a predetermined injection region and long-term durability can be obtained.
In the present invention, together with the results of the laboratory test that achieved these injection purposes, the results of the injection test using on-site collected soil,
Underground gel time GTso = 10 to 3,000 minutes (Figure 7)
Injection speed (discharge rate per minute) = 1 to 30 L / min
Injection amount per stage = 132 to 25,600L (Table 12 (a))
However, the injection rate is within the limit injection rate (Fig. 15).
Injection time per stage H = 10,000 to 4.4 minutes (Table 12 (a))
(In-air gelation time is a maximum of 10000 minutes from FIGS. 3 and 4. That is, since GT 0 ≦ 10000 and H ≦ GT 0 , H ≦ 10000.)
Therefore,
That is, 0.001H <GTs 0 <1000H
More preferably,
0.2H <GTs 0 <3H
It was found that the injection method, the injection hole interval, the stage length, and the blending prescription should be set so that the ground conditions, the injection method, the injection hole interval, and the relationship between GTs 0 and H are satisfied.
Thus, from Table 12 (a) to Table 12 (b), the range of GTso and H is selected based on the data on GTso and H that achieved the purpose of injection, and the corresponding injection method, stage length, and injection By setting the time according to the ground conditions and construction conditions, it is possible to perform injection management that achieves the injection purpose while reducing deviation.
As described above, the infusion purpose (pHo, GTo) corresponding to the gel time in the soil (GTso) and the infusion time (H) can be managed to achieve the infusion purpose.
Table 12 (b) and FIG. 7 show the results of the gelation time in the soil that could achieve the injection purpose. From this range, the objective can be achieved from the injection results of H and GT S0 , and the range of the appropriate ratio can be known.
Therefore, the injection time H and the gel in the soil are set such that the injection hole interval in the applied injection method is 1 to 4 m, the discharge rate per minute is 1 to 30 L / min, and the stage length per stage is 1 to 4 m. If the injection method, injection hole interval, discharge amount per minute, and stage length are set so that the relationship of the conversion time is within the range of [Equation 2] or Equations (1) and (2), the deviation from the predetermined injection region will occur. It can be seen that a predetermined improvement effect can be obtained while reducing.
For example, in the table, in the experimental results of Table 12 (b), when GTs 0 = 150 minutes and 200 minutes, the injection hole interval, 1 stage length when H is selected in the range of 0.5H <GTs 0 <2H, The injection method, injection time, and discharge amount per minute can be selected from Table 12 (a). That is, an injection method and an injection design that are in the range of H: 75 to 300 minutes when GTs 0 is 150 minutes and H: 100 to 400 minutes when GTs 0 is 200 minutes may be selected.
Thus, from Table 12 (a) to Table 12 (b), the range of GTs 0 and H is selected based on the data related to GTs 0 and H that achieved the purpose of injection, and the corresponding injection method and stage length By setting the injection time according to the ground conditions and construction conditions, it is possible to perform injection management that achieves the injection purpose while reducing deviation.
As described above, the injection purpose can be achieved by controlling the gel time (GTso) in the soil, the injection time (H), and the composition of the injection solution (pHo, GTo) corresponding to the injection design.
In the above, the discharge amount per minute is set within the limit speed of permeation between soil particles (FIG. 15).
特に注入材が対象範囲に逸脱したり、希釈されやすい地盤条件下では上記手法に加えて注入中に配合組成、即ちシリカ濃度、ゲル化時間を変化させる等、特に初期にシリカ濃度を高くして、pH(pH0)を低くして、後期にシリカ濃度を薄くしpHを高くする等の手法(
図28、図29(a))や一次注入を併用して地盤の均質化を測る手法が有用である(図16(c),(d))。
また地盤状況に応じて上記(a)〜(c)を併用することもできる。(請求項8〜20)
In particular, in the ground conditions where the injected material deviates from the target range or is easily diluted, in addition to the above method, the compounding composition during the injection, that is, the silica concentration and the gelation time are changed. , Techniques such as lowering the pH (pH 0 ), lowering the silica concentration later, and increasing the pH (
Fig. 28, Fig. 29 (a)) and the technique of measuring the homogenization of the ground using primary injection are useful (Figs. 16 (c) and 16 (d)).
Moreover, said (a)-(c) can also be used together according to a ground condition. (Claims 8 to 20)
本出願人による研究からさらに以下の手法で対応すれば良いことが判った。
(イ)不均質な地盤条件下で或いは地下水の流動性の影響下において、懸濁液や粉状体(表6)や、石灰、石膏、カルシウムシリケート、粘土等の1次注入により、予め地盤を均等化してから上記のようにシリカ溶液のゲル化時間を設定することによって所定量注入した時点で注入したシリカグラウトが未だゲル化時間に到ってなくても、そのままほとんど位置を保って時間の経過と共にゲル化する(図16(c)、(d)、表6)
From the research by the present applicant, it was found that the following method should be used.
(B) Under non-homogeneous ground conditions or under the influence of groundwater fluidity, the ground is preliminarily obtained by primary injection of suspension, powder (Table 6), lime, gypsum, calcium silicate, clay, etc. By setting the gelation time of the silica solution as described above, even if the silica grout injected at the time of injecting the predetermined amount has not yet reached the gelation time, the time is kept almost as it is. Gelates as time passes (Fig. 16 (c), (d), Table 6)
(ロ)逸脱しやすい地盤や空隙の大きい地盤では予めセメントベントナイトグラウトのようなアルカリ性懸濁液やベントナイトや水酸化マグネシウムのように弱アルカリ材、或いはホワイトカーボン等の中性のシリカ粉体を注入した上で上述したシリカ溶液のゲル化時間を設定して注入することができる。この場合も上記(イ)のような効果を生ずる(図16(c),(d))。 (B) In the ground that tends to deviate or in the ground with large voids, an alkaline suspension such as cement bentonite grout, a weak alkali material such as bentonite or magnesium hydroxide, or neutral silica powder such as white carbon is injected in advance. In addition, the gelation time of the silica solution described above can be set and injected. In this case as well, the above effect (a) is produced (FIGS. 16 (c) and (d)).
(ハ)注入孔間隔を広げることは固結体が地表面に逸脱しやすい事になり、又地表面へ達することにもなる。それを防ぐため地表面の注入孔間隔を密にすることによって逸脱を防ぐ事ができる(図29(c))。また注入ステージを地表面近くのステージの注入を先行して
地表面への逸出を防ぐことができる。
(C) Increasing the interval between the injection holes makes it easy for the solidified body to deviate to the ground surface and to reach the ground surface. In order to prevent this, deviation can be prevented by making the injection hole interval on the ground surface close (FIG. 29 (c)). Also, the injection stage can be prevented from escaping to the ground surface prior to the injection of the stage near the ground surface.
このように注入対象地盤に注入液が逸脱したり或いは注入後所定の注入領域に注入されても注入液のゲル化時間が長すぎて流下して所定領域に固結していなかったりする現象を防ぐためには以下のようにすればよいことが判った。(請求項7、8、17、18)
(1)注入速度が過大にならないよう土粒子間浸透の限界速度内並びに上裁荷重を上限とする圧力内で注入する(図15の直線を呈する土粒子間浸透の注入限界内の注入速度の範囲)。
ここで、限界速度内とは、図15の浸透注入領域と浸透・割裂注入領域内の少なくとも圧力低下を生じない領域内の浸透速度をいうが、直線領域の限界注入速度内が好ましい。
In this way, even when the injected solution deviates to the ground to be injected or is injected into a predetermined injection region after injection, the gelation time of the injected solution is too long and flows down and does not solidify into the predetermined region. In order to prevent this, it was found that the following should be done. (Claims 7, 8, 17, 18)
(1) Injection is performed within the limit speed of intersoil particle infiltration and within a pressure up to the upper load so that the injection rate does not become excessive (injection speed within the injection limit of intersoil particle infiltration showing the straight line in Fig. 15). range).
Here, “within the critical speed” means the permeation speed at least in the permeation injection region and the permeation / split injection region in FIG. 15 where no pressure drop occurs, but is preferably within the limit injection rate in the linear region.
(2)注入液の気中ゲル化時間(または地盤に注入前の注入液のゲル化時間)の配合設定(GTo)は適用する注入方式と地盤条件に対応した土中ゲル化時間(GTs)、特に初期土中ゲル化時間(GTS0)と1ステージ又は1バッチ当りの注入量を注入する注入速度(q)、注
入時間(H)(或いは注入距離(L))を考慮して、ステージ長の設定、1ステージ当りの
注入量と毎分注入速度、1ステージ当りの注入時間を考慮した配合処方を用いて、注入中
或いは所定の注入量を注入した後、注入範囲外へ逸脱したり、或いは注入深度よりも下方に流下したりしないゲルタイム(GT0)を設定する(表11、表12、図82〜84)。
(2) Mixing setting (GTo) of in-air gelation time (or gelation time before injection into the ground) of the injection solution is the gelation time in the soil (GTs) corresponding to the injection method to be applied and the ground conditions In particular, considering the initial soil gelation time (GT S0 ), the injection rate (q) for injecting the injection amount per stage or batch, and the injection time (H) (or injection distance (L)) Using a formulation that takes into account the length setting, injection amount per stage and injection rate per minute, and injection time per stage, or after injecting a predetermined injection amount, it may deviate from the injection range. Alternatively, the gel time (GT 0 ) that does not flow below the injection depth is set (Table 11, Table 12, FIGS. 82 to 84).
(3)粗い土層、空隙の大きい土層や不均質な地盤、地下水流がある地盤等の地盤条件によっては注入液の1バッチ当りのゲルタイム又は合流液のゲルタイムは逸脱を防ぐゲルタ
イムを設定する。注入液の配合時の気中pH(pH 0)と気中ゲルタイム(GT0)と土中pH(pHS)、特に初期土中pH(pHS0)、土中ゲルタイム(GTS)、特に初期土中ゲルタイム(GTS0)並びにその変化等と注入量と注入時間を考慮して定める。ここで初期土中pHS0、初期
土中ゲルタイムGTS0は現場の土と注入液を混合したとき又は土に浸透させた時の注入液のpHとゲルタイムをいう。
(4)上記(イ)、(ロ)、(ハ)(1)〜(3)を併用する。
(3) Depending on the ground conditions such as rough soil layer, large void layer, heterogeneous ground, ground with groundwater flow, etc., the gel time per batch of injected liquid or the gel time of combined liquid should set the gel time to prevent deviation . Air pH (pH 0 ), air gel time (GT 0 ) and soil pH (pH S ), especially initial soil pH (pH S0 ), soil gel time (GT S ), especially initial It is determined in consideration of the gel time in the soil (GT S0 ), its change, etc., the injection amount and the injection time. Here, the initial soil pH S0 and the initial soil gel time GT S0 refer to the pH and gel time of the injected solution when the soil and the injected solution are mixed or infiltrated into the soil.
(4) The above (a), (b), (c) (1) to (3) are used in combination.
以上のように配合設定に当たって、土中ゲル化時間、特に土中ゲルタイム(GTS0)を測定し、地盤状況に応じて注入時間H≧土中ゲルタイムGTS0、又はH≦GT S0又はH≧GTo、H≦GToのいずれか並びに又は併用して注入すれば良い。 As described above, the gelation time in the soil, especially the gel time in the soil (GT S0 ) is measured and the injection time H ≧ the soil gel time GT S0 or H ≦ GT S0 or H ≧ GTo depending on the ground conditions. , H ≦ GTo, or in combination.
非アルカリ性シリカグラウトが所定の注入対象領域に留まって固結するためには注入ステージの設定、ステージ長の設定、地盤状況並びに注入方式に対応して注入配合液の気中ゲル化時間(GT0)と土中ゲルタイム(GTS、特に初期の土中ゲルタイムGTS0)と地盤での注入中における土中ゲルタイム(GTS)の変化と1ステージの注入量と毎分注入量(注入速度)と注入時間(H)と所定の注入が完了した時点に注入領域先端部の注入液が注入範囲
外への逸脱を低減する配合処方(GT0)からなるシリカグラウトであることが耐久性地盤
改良に要求される注入材ということができる事が判った。(請求項6、8)
In order for the non-alkaline silica grout to remain in the predetermined injection target area and solidify, the gelation time of the injection compound solution (GT 0) corresponds to the setting of the injection stage, the setting of the stage length, the ground condition and the injection method. ), Soil gel time (GT S , especially the initial soil gel time GT S0 ), changes in soil gel time (GT S ) during injection in the ground, and one stage injection amount and injection amount per minute (injection rate) To improve the durability of the ground, it is a silica grout with a compounding prescription (GT 0 ) that reduces the deviation from the injection range when the injection time (H) and predetermined injection are completed. It turns out that the required injection material can be said. (Claims 6 and 8)
また土中ゲルタイム(GTS)、土中pH(pHS)といっても、地盤中における変化は測定しにくいがで、注入液を現場土と混合した土中ゲルタイム(GTS0)や土中pH(pH S0)は測
定できるので配合液のpH(pH0)やゲルタイム(GT0)と共に基準として考えるのが好ましい。また図18、図19の装置を用いれば、GTSf、pHSfを計測でき、この値もGT0やpH0を設定するための基準に加える事ができる。
The soil gel time (GT S), also said that the soil pH (pH S), in but change is difficult to measure in the ground, the injection solution was mixed with the field soil a soil gel time (GT S0) and soil Since pH (pH S0 ) can be measured, it is preferable to consider it as a standard together with the pH (pH 0 ) and gel time (GT 0 ) of the mixed solution. 18 and 19 can be used to measure GT Sf and pH Sf , and these values can also be added to the standard for setting GT 0 and pH 0 .
しかし、地盤状況の不均質性、シリカ溶液の土との反応性、多様な土性を注入中における注入液の流動性の変化、注入液の希釈、注入方式、注入量と注入時間等を考えれば所定の注入範囲に確実に浸透固結するゲル化時間を一次的に設定するのは難しいのは当然である。 However, considering the heterogeneity of the ground condition, the reactivity of the silica solution with the soil, the change in the fluidity of the injected solution during the injection of various soil properties, the dilution of the injected solution, the injection method, the injection amount and the injection time, etc. Naturally, it is of course difficult to set the gelation time for surely penetrating and consolidating within a predetermined injection range.
このため本出願人は互いに関連する以下の要因を明らかにして所定領域に確実に浸透固結することを可能にした。
配合液のシリカ濃度とpHとゲル化時間については図4、図5、図8、図30、図31より、地
盤中におけるサンドゲルのpHとゲル化時間並びにそれらの変化に関しては、図6、図7、図9、図10、図23、図24、図26、図27に固結地盤の強度並びに浸透長に対する強度変化に関
しては図25、図26、図39、図49〜56、図57(c)、(d)、図58、図85に注入方式と注入方式と浸透固結方式による注入孔間隔、注入ステージ、ステージ長、注入速度、注入時間は図11〜17、表11、表12、図28に記載されている。
For this reason, the present applicant has clarified the following factors related to each other, and has made it possible to ensure penetration and consolidation in a predetermined region.
Regarding the silica concentration, pH and gelation time of the blended solution, FIG. 6, FIG. 5, FIG. 8, FIG. 30, and FIG. 7, FIG. 9, FIG. 10, FIG. 23, FIG. 24, FIG. 26, FIG. 27, FIG. 25, FIG. 26, FIG. 39, FIG. c), (d), FIG. 58 and FIG. This is described in FIG.
なお、図4、図6、図7に示す例より、土中ゲル化時間(GTS0)と気中ゲル化時間(GT0)の関係は地盤条件並びに注入材の濃度によって異なるがほぼ以下の範囲にあることが判った。(請求項5)
図4、図7よりpH0=1〜10で 気中GT0=10000分(pH0=2)に対して、土中GTS0=40分(pH0=2から土中pHsoはほぼ4.7付近に移行する)、また、GT0=10分(pH0=5.5)に対してGTS0=10分(pHso=5.5)となる。しかし、Caの多い地盤ではGT0が10000分に対し、GTS0がほぼ10分となった(図10)。
従ってGT0とGTS0の比は
From the examples shown in FIGS. 4, 6, and 7, the relationship between the gelation time in the soil (GTS 0 ) and the air gelation time (GT 0 ) varies depending on the ground conditions and the concentration of the injected material, but is almost It was found to be in range. (Claim 5)
4 and 7, from pH 0 = 1 to 10 in the atmosphere GT 0 = 10000 minutes (pH 0 = 2), in the soil GT S0 = 40 minutes (from pH 0 = 2, pHso in the soil is about 4.7 In addition, GT S0 = 10 minutes (pHso = 5.5) with respect to GT 0 = 10 minutes (pH 0 = 5.5). However, in ground with a lot of Ca, GT 0 was almost 10 minutes compared to 10000 minutes for GT 0 (Fig. 10).
So the ratio between GT 0 and GT S0 is
図7より、GTS0は通常6000分(数1は3000(0080)〜10分の範囲にあるが、Ca分が多かっ
たりセメント等が一次注入されていると短縮され、Gso=6000分〜10秒の範囲になる。(0080)
又図7において、気中pHはpH0=2〜5.5、気中ゲルタイムはGT0=10000分〜10分の範囲にあり、土中pHはpHso=2〜5.5(図26,27)、土中ゲルタイムはGTso =6000分〜10分の範囲
にある。又図6においては、pH0=2、GT0=4000分の注入液が土に混合されてpHはpHso=4.5に移行してGTso =10分〜20分に短縮されている。又、瞬結注入で合流注入すれば気中ゲルタイムは
GT0=10000分〜0.1分
の範囲となる。
以上より、通常 GT0/Gsoは最大値が10000/10=1000、最小値が10/10=1の範囲にあるとみなせる。〔数3〕
From FIG. 7, GT S0 is usually in the range of 6000 minutes (the number 1 is in the range of 3000 (0080) to 10 minutes, but it is shortened when there is a lot of Ca or primary injection of cement etc., Gso = 6000 minutes to 10 Second range (0080)
In FIG. 7, the air pH is in the range of pH 0 = 2 to 5.5, the air gel time is in the range of GT 0 = 10000 minutes to 10 minutes, and the pH in the soil is pHso = 2 to 5.5 (FIGS. 26 and 27). The medium gel time is in the range of GTso = 6000 minutes to 10 minutes. In FIG. 6, the injection solution with pH 0 = 2 and GT 0 = 4000 minutes is mixed with the soil, the pH shifts to pHso = 4.5 and is shortened to GTso = 10 minutes to 20 minutes. In addition, if you inject by conjunctive injection, the gel time in the air will be
GT 0 = 10000 minutes to 0.1 minutes.
From the above, it can be considered that the normal GT 0 / Gso is in the range where the maximum value is 10000/10 = 1000 and the minimum value is 10/10 = 1. [Equation 3]
の範囲にある。
ただし、GTs0 6000分〜10秒、GT0=10000分〜0.1分である。(20℃として)
It is in the range.
However, GTs 0 6000 minutes to 10 seconds, GT 0 = 10000 minutes to 0.1 minutes. (As 20 ℃)
以下に上記の詳細を説明する。1ステージ当りの所定量の注入を土粒子間浸透させた場
合の球状浸透と柱状浸透の推定計算結果例を図11〜図14に示す。注入が終わった時間(注入時間H)に、注入液のゲル化が生じていなくても注入液がその場所にそのまま保持され
ている条件下では注入液は更にpHが上昇するため時間と共にゲル化に到る。注入後の固結土のpHは最終的にほぼ中性領域を呈する(図9(b))。
The details will be described below. Examples of estimation calculation results of spherical infiltration and columnar infiltration when a predetermined amount of injection per stage is infiltrated between soil particles are shown in FIGS. When the injection is finished (injection time H), the pH of the injected solution will increase further under the condition that the injected solution is kept in place even if the injected solution is not gelled. To. The pH of the consolidated soil after the injection finally exhibits a nearly neutral region (FIG. 9 (b)).
しかし、注入後ゲル化に到らないで、かつ土が粗いならば注入液は流下して下層の透水性の悪い層に移行してゲル化するために所定の注入領域の固結は不十分になる(図16(b)
)。
従って、非アルカリ性シリカグラウトの配合液のゲル化時間(GTo)の設定では注入液
のpH(pHo)、注入地盤のpHと含有Ca等の土性や透水性や地下水状況等の地盤条件、土中
ゲル化時間(GTS0)と所定注入領域に注入する1ステージ当りの注入量と土粒子間浸透可
能な限界注入速度内の注入速度と注入時間(H)を考慮して注入完了後に注入液が流動し
にくい気中ゲル化時間(GTo)の設定が重要である。
また、所定範囲外へ逸脱を低減する注入配合液のpH(pH0)とゲル化時間(GTo)の設定に当たっては、配合液のpHは土のpHよりも酸性側とし、又、土にCa分や反応剤が含まれている土中ゲル化時間は配合液のゲル化時間を土中ゲル化時間よりも長くする。注入時間(H)よりも土中ゲル化時間(GTS0)が短くなる配合を用いる。
However, if gelation does not occur after injection and the soil is rough, the injection solution will flow down to the lower layer with poor water permeability and gelation will occur. (Fig. 16 (b)
).
Therefore, in setting the gelation time (GTo) of the non-alkaline silica grout mixture, the pH of the injection solution (pHo), the pH of the injection ground and the soil properties such as the Ca content, ground conditions such as water permeability and groundwater conditions, soil Injection solution after completion of injection considering medium gelation time (GT S0 ), injection amount per stage injected into a given injection region, injection speed within the limit injection speed that can penetrate between soil particles and injection time (H) It is important to set the air gelation time (GTo) that is difficult to flow.
In addition, when setting the pH (pH 0 ) and gelation time (GTo) of the injection compounding liquid that reduces deviations outside the predetermined range, the pH of the compounding liquid is set to the acidic side of the soil pH, and the soil contains Ca. The gelation time in the soil containing the minute and the reactive agent makes the gelation time of the compounded liquid longer than the gelation time in the soil. Use a formulation that makes the soil gelation time (GT S0 ) shorter than the injection time (H).
図4〜図31、表12より、このような場合、ステージ長の短縮化、並びに1バッチの量の少量化、或いは複数注入ステージの同時注入によって注入時間の短縮化することによって、気中ゲル化時間(GT0)、或いは土中ゲル化時間(GTS0)を短縮して短時間のうちに半ゲ
ル状態の押出、或いは乗り越えというマグマアクションを繰返して注入することができる。また図28のように注入中にゲル化時間を変化させて広範囲に地盤中のpH並びに強度を均等化して注入することができる。(請求項5)
From Fig. 4 to Fig. 31 and Table 12, in such a case, by shortening the length of the stage, reducing the amount of one batch, or shortening the injection time by simultaneous injection of multiple injection stages, the air gel It is possible to repeatedly inject a magma action of extruding or getting over in a semi-gel state within a short time by shortening the gelation time (GT 0 ) or the gelation time in the soil (GT S0 ). Further, as shown in FIG. 28, the gelation time can be changed during the injection, and the pH and strength in the ground can be equalized over a wide range. (Claim 5)
以上より土中ゲル化時間の概念が重要となる事が判る。本発明者の研究によれば土中pHは注入中に注入距離が長くなるにつれて中性方向に変動する(図23)。また地盤中の土との反応による中性方向への移行と地下水との希釈はシリカ濃度の低下とゲル化時間の延長を生ずることが判った。そこでここでは注入液を現場砂と混ぜた場合のゲルタイムによるゲル化時間を初期土中ゲルタイム(GTS0)と称するものとした。ゲルタイムの測定方法は容器中でシリカグラウトと土を混合して上澄み液のpHとゲル化時間を注入液の土中pHと土中ゲルタイム(GTS0)としても良いし、容器中の土にシリカグラウトを充填して針を突き刺して孔が空いたままの時点をゲル化時間としてもよい。配合液のpH(pH0とする)を測
定して、容器中に現場砂をとりシリカ液に浸してゲルタイムを測定したゲル化時間を初期土中ゲルタイム(GTso)とすると通常GTo≧GTsoとなる。
From the above, it can be seen that the concept of gelation time in soil is important. According to the study of the present inventors, the pH in the soil fluctuates in a neutral direction as the injection distance becomes longer during the injection (FIG. 23). In addition, it was found that neutralization due to reaction with soil in the ground and dilution with groundwater caused a decrease in silica concentration and an increase in gelation time. Therefore, here, the gelation time due to the gel time when the injection solution is mixed with the in-situ sand is referred to as initial soil gel time (GT S0 ). The gel time can be measured by mixing silica grout and soil in a container and adjusting the pH and gelation time of the supernatant liquid to the soil pH and soil gel time (GT S0 ) of the injected liquid. The time at which the grout is filled and the needle is pierced and the hole remains open may be used as the gelation time. When the pH of the compounded liquid (pH 0 ) is measured, the sand time in the container is taken and immersed in a silica liquid and the gel time is measured. The gel time in the initial soil (GTso) is usually GTo ≧ GTso .
地盤中に注入されたシリカグラウトの注入孔地点から浸透した距離の間で酸性シリカグラウトは土との中和作用でpHが中性方向に移行し(pHs)(図23)、注入液の先端部の注
入液のゲルタイムは短縮されてゲル化しかかるが引き続いて浸透してくる注入液は先の注入液と土との中和反応後を浸透するため注入液のpHは長いままで先行したゲル化しかかった膜(図17)を押し破って外側に浸透してはじめて新たに中和作用が生じpHが上昇してゲル化時間が短縮してゲル化しかかった膜を生ずるが同じような経過を繰り返してゲル化しながら所定領域を固結する(図17)。このため所定の注入領域で逸脱することなく所定領域に保持されてそのまま固結する。このようにゲル化しかかった状態で浸透していくと注入長が長くても地下水で希釈されにくいことが判った。
The acidic silica grout is neutralized with the soil during the distance penetrated from the injection hole point of the silica grout injected into the ground (pHs) (Fig. 23), and the tip of the injected solution The gel time of the injection solution is shortened and gelation starts, but the subsequent injection solution penetrates after the neutralization reaction between the previous injection solution and the soil, so the pH of the injection solution remains long and the preceding gel Only after the membrane that has started to form (Fig. 17) breaks through and penetrates to the outside, a new neutralization effect occurs, the pH rises and the gelation time is shortened to produce a membrane that is about to gel. A predetermined region is consolidated while gelling repeatedly (FIG. 17). For this reason, it does not deviate in a predetermined injection | pouring area | region, but is hold | maintained and solidified as it is in a predetermined | prescribed area | region. Thus, it was found that when it permeates in a gelled state, it is difficult to be diluted with groundwater even if the injection length is long.
またH=αGTS0、H=βGT0とし、1ステージの注入時間または1バッチの注入時間をHとし、α、βは地盤条件または注入孔間隔又は注入方式に応じて、またはさらに施工実績に基づいて補正しながら、配合液の組成とゲル化時間(GT0)又はpH0を設定して、所定の注入領域に浸透固結せしめることができる(請求項18)。このようにGT0≧H≧GTS0を満たすゲル化時間の設定は空隙が大きかったり透水性の大きな層が介在したり、地下水が流動していたり注入管まわりのパッカが不十分だったりした場合にも効果的であることが判った。 Also, H = αGT S0 , H = βGT 0 , 1 stage injection time or 1 batch injection time is H, α and β are based on ground conditions, injection hole interval or injection method, or based on construction results The composition and gelation time (GT 0 ) or pH 0 of the compounded liquid can be set while correcting, and can be permeated and consolidated in a predetermined injection region (claim 18). In this way, the gelation time that satisfies GT 0 ≥ H ≥ GT S0 is set when there is a large gap, a layer with large water permeability is present, groundwater is flowing, or there is insufficient packing around the injection pipe Also proved effective.
更に本発明者は所定量注入した時点で所定の浸透固結体が形成される配合液pH(pH0)
と所定の注入長を浸透して固結する土中pHの関係を知るための実験を行った。所定の注入量を注入した時点でも注入液の浸透の先端部のゲル化時間の短縮が少なく、所定量注入した後、ゲル化に到るまでの時間が充分長かったりすると、注入液は逸脱したり、下方に流下したり注入管まわりから地表面に逸脱するする恐れが生ずる(図16(b))。従って、注
入液の気中ゲル化時間GToが所定量注入した時点、或いは所定距離(R)浸透した時点(pHsf、GTsf)でゲル化するか或いはその後短時間のうちにゲル化すれば注入範囲外へ逸脱することがない。
Furthermore, the present inventor has formulated a liquid pH (pH 0 ) at which a predetermined osmotic solid is formed when a predetermined amount is injected.
Experiments were conducted to find out the relationship between the pH of soil and the soil pH that permeates and solidifies through a predetermined injection length. Even when a predetermined injection volume is injected, there is little reduction in the gelation time at the tip of the penetration of the injection solution, and if the time until the gelation is sufficiently long after injection of the predetermined volume, the injection solution will deviate. Or may flow downward or deviate from the periphery of the injection pipe to the ground surface (FIG. 16 (b)). Therefore, if the gelation time GTo of the injection solution is injected at a predetermined amount, or when it has penetrated for a predetermined distance (R) (pHsf, GTsf), or if it gels within a short time, the injection range There is no departure.
図18〜図22に試験方法の例を示す。図18、図19、図21を用いて固結半径(又は注入孔間隔×1/2)Rに対応した長さL又はγLの注入パイプに現場砂を充填して間隙水を充填して後、シリカグラウトを注入して注入長Rの浸透注入をして注入パイプの上端から間隙水を排
出した後、間隙水と注入液が混ざった排出し、その後も注入し続けると注入液そのものが排出される(図24)。間隙水が排出した時点で注入を止めて放置しておけばそのままゲル化が生じて固結体が形成される。図25は固結柱を10cmごとに切断して強度分布を調べたものである。浸透距離と共に強度が低下するのは水による希釈と考えられる。
浸透長Lのパイプを用いた注入試験によって、現場採取土を用いて、配合液の組成とゲ
ル化時間(GT0)又はpH(pH0)と土中ゲル化時間(GTS0)又は土中pH(pHS0)と浸透長L
を通過後の土中ゲル化時間(GTSf)又は土中pH(pHSf)の関係を知ることができる。この関係を、土中ゲル化時間GTS0をベースにして、以下のようにして現場ごとにデータを集積することができる。
A=GTSf/GTS0、B=pHSf/pHS0、C=pH0/pHS0
α=GT0/GTS0、β=H/GTS0
ここではHは室内浸透試験ではL(図18)の浸透時間であり、現場では1ステージの注入時
間であって、固結径=Lの1/2又は注入孔間隔の1/2の注入時間に相当する。室内試験では
注入長Lのパイプに現場土を現場密度で充填して間隙水で充填した土とシリカ注入液を注
入して、注入液が溢出してきた時点の注入液のゲルタイムをGTSf、pHをpHSfとし、その浸透時間をHとする。或いは実施工における注入時間をHとする。実際の施工においては上記A、B、C、α、βは地盤条件、注入孔間隔または固結径、注入時間、施工法によって室内
注入試験とは異なるが、実施工における施工データ(表12)と注入後の効果の確認(図29
、図81)を加味して、上記A、B、C、α、βのデータを集積して適切な値を選定すること
ができる。本発明者の研究では地盤条件、施工条件に応じて、
β=H/GTS0=1000〜0.001 (ここで、Hは実施工における注入時間である)
の範囲になりうることが判った。(表12、図17)、(0080)
18 to 22 show examples of test methods. After filling in-situ sand into the injection pipe of length L or γL corresponding to the consolidation radius (or injection hole interval × 1/2) R by using FIG. 18, FIG. 19, and FIG. Then, after injecting silica grout and injecting the injection length R, discharging the interstitial water from the top end of the injection pipe, discharging the mixed water of the interstitial water and the injecting liquid, and continuing to inject thereafter, the injecting liquid itself is discharged. (Fig. 24). If the injection is stopped when the interstitial water is discharged and left as it is, gelation occurs and a solidified body is formed. FIG. 25 shows the intensity distribution obtained by cutting the consolidated column every 10 cm. It is considered that the strength decreases with the penetration distance due to dilution with water.
By in-situ extraction using a pipe with penetration length L, composition and gelation time (GT 0 ) or pH (pH 0 ) and gelation time in soil (GT S0 ) or soil pH (pH S0 ) and penetration length L
It is possible to know the relationship between the gel time in the soil (GT Sf ) or the pH in the soil (pH Sf ) after passing through. Based on this relationship, the gelation time GT S0 in the soil, data can be accumulated for each site as follows.
A = GT Sf / GT S0 , B = pH Sf / pH S0 , C = pH 0 / pH S0
α = GT 0 / GT S0 , β = H / GT S0
Here, H is the penetration time of L (Fig. 18) in the room penetration test, and is the one-stage injection time at the site, and the injection time of consolidation diameter = 1/2 of L or 1/2 of the injection hole interval It corresponds to. In the laboratory test, injecting soil L into a pipe of injection length L at in-situ density and injecting soil and silica injection solution filled with pore water, the gel time of the injection solution at the time when the injection solution overflows is set to GT Sf , pH Is pH Sf, and its penetration time is H. Alternatively, the injection time in the work is H. In actual construction, the above A, B, C, α, β are different from the indoor injection test depending on the ground conditions, injection hole interval or consolidation diameter, injection time, construction method, but construction data in the construction work (Table 12) And confirmation of the effect after injection (Fig. 29
In consideration of FIG. 81), it is possible to select appropriate values by accumulating the data of the above A, B, C, α, and β. According to the inventor's research, depending on the ground conditions and construction conditions,
β = H / GT S0 = 1000 to 0.001 (where H is the injection time in the construction work)
It was found that it can be in the range. (Table 12, Fig. 17), (0080)
溢出した注入液のpH(pHsf)を測定し(図24)、そのゲル化時間を測定し(GTsf)、その後ゲル化がすぐ起きるか或いは現場砂中のゲル化時間を測定して短時間のうちにゲル化するような配合液のゲル化時間(GTo)を設定するができる。この場合、図18のあふれ出
た注入液のゲル化時間(GTsf)がbGTS0≦GTsf≦aGTsoの範囲内で地盤状況に合わせて配合液のゲルタイムを設定すれば確実に所定領域に注入液を留めてゲル化させることができる。この範囲のGTSfを呈する注入材が更に新しく地盤に浸透すればpHが上昇し、確実にゲル化するためのa並びにbを地盤状況や注入方式や注入状況によって定めれば良いし、また施工実績によるデータに基いて修正しながら定めれば良い。
例えば0≦GTSf≦cGTS0と設定すると、c=1ならば、GTSf=GTS0となり、注入長Lの注入
が終わった時点でもGTS0に相当する流動性はあることになるが注入固結体は互いにオーバーラップして一体になることを考えれば(図80(b)、表12(b)※1、図82)、GTS0の限度な
らば問題ないと考えて良い。cは地盤条件、注入条件に応じて、また注入後の浸透固結状
況の調整から経験値を加味して修正していけば良い。また上記注入試験は一次元注入試験であり、実際には三次元で行われるわけであるので、実際の注入時間Hは三次元注入のた
め(図11〜14、図17、図22、図28、図29)、一次元注入の注入時間Hよりもずっと長く、
従って長い時間ゆっくりと土と反応して拡大していく(γLに対応するとみなす)のであ
るから一概にcの幅を定める事ができない。しかし目安としてγLに対する試験値を得る
ことができるのであるから、GT0、pH0、GTS0、pHS0、GTSf、pHSfとγLに対するHを測定しておき、γは一次元注入のLに対する三次元注入における係数として実際の現場の注入に
おける浸透固結効果のデータと対応させることにより、地盤条件、施工条件、注入材の条件に対応した数値を把握して注入領域に確実に浸透固結するcやB、Aを得ることができる。これらの点を目安にして、計算値のみならず経験値も加えて、b、a、c、α、β、γを設定していけばよい。
Measure the pH (pHsf) of the overflowed injection (Figure 24) and measure its gelation time (GTsf). It is possible to set the gelation time (GTo) of the blended solution that gels. In this case, if the gel time of the overflowing injection solution (GTsf) in Fig. 18 is within the range of bGT S0 ≤ GTsf ≤ aGTso and the gel time of the compounding liquid is set according to the ground conditions, the injection solution can be surely applied to the predetermined area. It can be gelled. If the injection material exhibiting GT Sf in this range penetrates into the ground further, the pH will rise, and a and b to ensure gelation can be determined according to the ground condition, injection method and injection condition. It may be determined while making corrections based on data based on results.
For example, if 0 ≦ GT Sf ≦ cGT S0 , if c = 1, GT Sf = GT S0 , and even when the injection of the injection length L is finished, fluidity corresponding to GT S0 is present, but the injection solidity is Considering that the joined bodies overlap each other (FIG. 80 (b), Table 12 (b) * 1, FIG. 82), it can be considered that there is no problem if the limit is GT S0 . c should be corrected according to the ground conditions and injection conditions, and by adjusting the penetration and consolidation conditions after injection, taking into account experience values. Moreover, since the above injection test is a one-dimensional injection test and is actually performed in three dimensions, the actual injection time H is for three-dimensional injection (FIGS. 11 to 14, FIG. 17, FIG. 22, FIG. 28). , Fig. 29), much longer than the injection time H of the one-dimensional injection,
Therefore, since it reacts slowly with the soil for a long time and expands (it is considered to correspond to γL), the width of c cannot be determined in general. However, since a test value for γL can be obtained as a guide, H for GT 0 , pH 0 , GT S0 , pH S0 , GT Sf , pH Sf and γL is measured, and γ is L for one-dimensional injection. By associating with the data of the infiltration consolidation effect in the actual on-site injection as a coefficient in the three-dimensional injection, the numerical values corresponding to the ground conditions, construction conditions, and the conditions of the injection material are grasped and the infiltration solidification is surely made C, B and A can be obtained. Using these points as a guide, b, a, c, α, β, and γ may be set by adding not only calculated values but also experience values.
また現場における試験注入と、その後のサンプリングによるシリカ濃度の測定によって所定の改良効果によってシリカグラウトの注入方式を加味した配合設定の正しさを確認することができる(図29(b)、図58)。地盤条件と注入方式に対応して適切に配合設定する
ことにより、また所定注入ステージに所定の注入量が所定の注入速度で注入されていれば、注入量完了時にゲル化していなくても、そのまま放置しておけば時間の経過と共にゲル化して固化する(表12、※1、※4、図84(a))。このような現象は地盤が比較的均質で透
水性も10-2〜10-4cm /secのオーダー付近で注入後注入液が所定領域に保持されていれば
注入液のpHが増大してゲル化する場合に起こる。
In addition, the correctness of the compounding setting that takes into account the silica grout injection method can be confirmed by a predetermined improvement effect by test injection at the site and measurement of the silica concentration by subsequent sampling (FIGS. 29 (b) and 58). . By appropriately blending and setting according to the ground conditions and injection method, and if a predetermined injection volume is injected at a predetermined injection speed at a predetermined injection stage, even if it does not gel at the completion of the injection volume, it remains as it is If left untreated, it will gel and solidify over time (Table 12, * 1 , * 4 , Fig. 84 (a)). This phenomenon occurs when the ground is relatively homogeneous and the water permeability is in the order of 10 -2 to 10 -4 cm / sec. This happens when
また空隙の大きい地盤や不均質な地盤状況や或いは地下水によって注入液の希釈が大きいと予想される場合によっては数秒〜5分の短いゲル化時間で注入することが好ましい場
合もある。
Moreover, it may be preferable to inject with a short gelation time of several seconds to 5 minutes depending on the ground having a large void, the inhomogeneous ground condition, or the case where the dilution of the injected liquid is expected to be large due to groundwater.
所定量の注入における注入時間と土中ゲル化時間がほぼ同じ場合、或いは注入後もゲル化時間にいたらないが注入液の所定量を地盤中に注入後、注入液が移動しない地盤条件でゲル化時間に到った時にゲル化する場合、Maagの浸透理論に準ずる状況で球状浸透する(図11、12、13)。その場合、注入範囲外に逸脱する可能性が少なくなる。注入孔間隔を広くとり1ステージで広範囲に注入するには1ステージ当たりの注入量を多くしなくてはならないため、図15の限界注入速度内で注入するには、1ステージ当りの注入量を1バッチ(通常100L〜400L)で送りきれないことが生ずる。 If the injection time and the gelation time in the soil are almost the same for a given amount of injection, or if the gelation time does not reach the gelation time after the injection, but the injection solution does not move after injecting a given amount of the injection solution into the ground When gelation takes place at the time of formation, it penetrates in a spherical manner in a situation that conforms to the penetration theory of Maag (Figs. 11, 12, and 13). In that case, the possibility of deviating out of the injection range is reduced. In order to inject a wide range at one stage with a wide injection hole interval, the injection amount per stage must be increased. Inability to feed in 1 batch (usually 100L to 400L).
一般に非アルカリ性領域の注入材、特に酸性領域の注入材を大量に注入する限り、1ス
テージ当り数バッチも必要なため1ステージの注入時間(H)は1バッチの注入時間(H)よりも長くなるのが普通である。従って、この場合は1ステージ当たりの注入量を複数のバ
ッチ数で行えば1バッチの注入量の注入時間を土中ゲル化時間の注入時間よりも短時間に
行うことができるし、或いは土中ゲル化時間より長く取ることもできる。地盤状況や注入孔間隔によって、いずれの選択も可能である。
Generally, as long as a large amount of non-alkaline injection material, especially acidic injection material is injected, one batch injection time (H) is longer than one batch injection time (H). It is normal to become. Therefore, in this case, if the injection amount per stage is performed in a plurality of batches, the injection time of one batch of injection amount can be made shorter than the injection time of the gelation time in the soil, or in the soil It can be taken longer than the gel time. Either selection is possible depending on the ground condition and the injection hole interval.
また先行する注入液が土中ゲル化時間経過後ゲル化しかかっても、後続するゲル化時間の長いグラウトがゲル化しかかった膜を破って外側に広がって土中ゲル化時間の経過と共に固結することになる(図17)。このように1ステージ当りの注入量、1バッチ当りの注入量と注入時間とバッチ数、注入速度、土中ゲル化時間(GTS0とGTS)、気中ゲル化時間(GT0)、所定量注入した時点の注入時間(H)と注入液のpH(pH0とpHS)等によって、配合
時の組成とゲル化時間(GT0)を決めることにより所定の注入領域に浸透固結させること
ができる。
この場合、1ステージ当たり或いは1バッチ当りのの注入時間はH≦GTso、或いはH≧GTsoとすることができる(表12)。
In addition, even if the preceding injection solution starts to gel after the gelation time in the soil, the subsequent grout with long gelation time breaks the gelled film and spreads outward and solidifies as the gelation time in the soil elapses. (Figure 17). Thus, the injection amount per stage, the injection amount per batch, the injection time and the number of batches, the injection speed, the gelation time in the soil (GT S0 and GT S ), the gelation time in the air (GT 0 ), the place Determine the composition and gelation time (GT 0 ) at the time of blending according to the injection time (H) at the time of fixed-quantity injection and the pH (pH 0 and pH S ) of the injection solution, etc. be able to.
In this case, the injection time per stage or batch can be H ≦ GTso or H ≧ GTso (Table 12).
このようなゲル化時間(GT0)の設定は通常の地盤は勿論、注入液が逸脱しやすい地盤
や地下水の流動している地盤への注入に対応して設定することができる。特に地盤条件が悪くて注入液のpHと土中ゲル化時間の調整のみで所定注入領域に所定の強度の浸透固結が困難な場合は1ステージの注入過程中でこれらを注入状況に応じてゲルタイムやシリカ濃
度を変えて、またH≧GTS0、H≦GTS0、GT0<Hとして併用する事ができる。(請求項5、6、7、15)
Such a gelation time (GT 0 ) can be set in accordance with not only the normal ground but also the injection into the ground where the injected liquid tends to deviate or the ground where groundwater is flowing. In particular, if the ground conditions are poor and it is difficult to penetrate and consolidate with a specific strength into a specific injection area simply by adjusting the pH of the injection solution and the gelation time in the soil, these can be adjusted according to the injection conditions during the single-stage injection process. The gel time and silica concentration can be changed, and H ≧ GT S0 , H ≦ GT S0 and GT 0 <H can be used together. (Claims 5, 6, 7, 15)
上記において、注入時間(H)は1ステージ当りの注入量Q(又は1バッチの注入量)を土粒子間浸透の範囲の注入速度(毎分注入量q)で割った時間Q/q=Hを算出することを基本
とする。
In the above, the injection time (H) is the time obtained by dividing the injection amount Q per stage (or the injection amount of one batch) by the injection speed (injection amount q per minute) in the range of intersoil particle infiltration (Q / q = H It is based on calculating.
図18の一次元注入の場合、ゲル化時間GToが浸透時間(H)より短ければ円筒パイプで注入すればL長の浸透が終わらないうちに注入液は途中でゲル化して浸透は停止するが実際
、注入液は浸透範囲を拡大しながら浸透して(図22)、三次元的に球状浸透して注入先端部の範囲が球の表面積のように拡大していくので(図11、図12、図13、図14)、図17のように土中ゲル化時間(GTs0)よりも注入時間が長くてもゲル化しかかった先端表面部を乗り越えて、或いはゲル化しかかった注入液を外周方向に押しやりながら浸透固結していく。(請求項8)
In the case of the one-dimensional injection shown in FIG. 18, if the gelation time GTo is shorter than the penetration time (H), the injection solution gels in the middle before the penetration of the L length and the penetration stops before the L-length penetration finishes. Actually, the injection solution penetrates while expanding the penetration range (Fig. 22), and the three-dimensional spherical penetration penetrates and the range of the tip of the injection expands like the surface area of the sphere (Figs. 11 and 12). , Fig. 13, Fig. 14) and Fig. 17, even if the injection time is longer than the gelation time in the soil (GTs 0 ), it will get over the tip surface that has gelled or the gelled injection solution It penetrates and solidifies while pushing in the direction. (Claim 8)
この現象は、地上に噴出したマグマが冷えると共に流動性を失い後続するマグマがそれを乗り越えて固化しながら広範囲に固結するのと同様である。このようにゲル化時間(GTo)或いは並びにシリカ濃度を状況に合わせて設定することにより大きな注入孔間隔で逸
脱しにくく、かつ地下水に薄まりにくく、確実に広範囲を固化せしめる事ができる(図17(d)、図85(b))。このため浸透距離に対応した強度低下は少なく、地下水による希釈が少ないことが判った。そのため、その指標として、注入速度、注入時間、気中ゲル化時間、土中ゲル化時間(GTS0)を地盤条件に応じて適切に設定することになる。また図17(e)は
均質地盤における固結の形状を示す。この場合、表12(a)※4に示すようにH/ GTS0=0.34
となっており、所定量の注入が終わった時点では土中ゲルタイム(GTS0)に達しない例である。しかし実際には注入液の先端部では注入液はpHS0よりも中性方向に移行し(図23)、GTS0よりもGTSfはGTS0よりも短縮していると考えられ、注入の完了と共に、或いは注入完了後、急速にゲル化して図のように球状に固結したと考えられる。
This phenomenon is the same as the magma ejected to the ground cools and loses its fluidity, and the subsequent magma gets over it and solidifies over a wide range while solidifying. Thus, by setting the gelation time (GTo) or the silica concentration according to the situation, it is difficult to deviate at large injection hole intervals, and it is difficult to dilute into groundwater, so that a wide range can be solidified reliably (FIG. 17 ( d) and FIG. 85 (b)). For this reason, it was found that there was little decrease in strength corresponding to the infiltration distance and there was little dilution with groundwater. Therefore, as the index, the injection speed, injection time, air gelation time, and soil gelation time (GT S0 ) are appropriately set according to the ground conditions. FIG. 17 (e) shows the shape of consolidation in a homogeneous ground. In this case, H / GT S0 = 0.34 as shown in Table 12 (a) * 4
In this example, the gel time in the soil (GT S0 ) is not reached when the predetermined amount of injection is completed. In practice, however injectate at the tip of the injectate in proceeds toward neutrality than pH S0 (Fig. 23), GT Sf than GT S0 is considered to be shorter than the GT S0, completion of the injection At the same time, or after the completion of the injection, it is considered that the gel was rapidly gelled and consolidated into a spherical shape as shown in the figure.
シリカ濃度の希釈の影響に関しては、図4、図18、図19、図23〜図27からその傾向を知
ることができる。図18の装置(L=1.5m)を用いて、シリカ濃度5%の注入液のpHとゲルタイムがGT0=1000分、pH0=3.5の注入液をL=1.5m注入して間隙水が溢出したあとに、溢出した注入液のpHfとGTfを測定した(図24)。溢出液のpHが6.6、ゲルタイムか1分30秒となった場合は、図4(a)点から図4(b)点に移ったことになり、シリカ濃度はほぼ5%で殆
ど希釈がないことが判る。
Regarding the influence of dilution of the silica concentration, its tendency can be known from FIG. 4, FIG. 18, FIG. 19, and FIG. Using the apparatus in Fig. 18 (L = 1.5m), the pH and gel time of the injection solution with silica concentration of 5% is GT 0 = 1000 minutes, and the injection solution with pH 0 = 3.5 is injected with L = 1.5m. After the overflow, pHf and GTf of the overflowed infusion were measured (FIG. 24). When the pH of the overflow liquid is 6.6 and the gel time is 1 minute 30 seconds, it means that the point has shifted from FIG. 4 (a) to FIG. 4 (b), the silica concentration is almost 5%, and there is almost no dilution. I understand that.
また同じく溢出液がpHが6でゲルタイム7分だと、図4(a)点から図4(c)点に移ったことになり、地下水で希釈されて、シリカ濃度が4%になったことがわかる。また地下水が多
くて希釈されやすい地盤条件下でシリカ濃度5%の強度を保持したい場合は、図4の(d)
点配合(シリカ濃度10%)を注入して、間隙水が溢出してのち図4の(b)点の配合が溢出してきたら5%のシリカ濃度が確保されたことが判る。また図4の(a)点の配合を注入し
ていたところ、地表面に漏出した注入液のpHとゲルタイムを測定して(e)点だったなら
ばシリカ濃度が地下水で0.5%濃度に薄まっていることが判る。上記において、pH測定の
かわりに、伝導率を測定することもできる(図74)。
Similarly, when the pH of the overflow liquid was 6 and the gel time was 7 minutes, it moved from the point of Fig. 4 (a) to the point of Fig. 4 (c), and diluted with groundwater, the silica concentration became 4% I understand. Fig. 4 (d) shows a case where it is necessary to maintain a 5% silica concentration under ground conditions where there is a lot of groundwater and is easily diluted.
After injecting the point composition (silica concentration 10%) and the pore water overflowing, if the composition of point (b) in FIG. 4 overflows, it can be seen that a silica concentration of 5% was secured. In addition, when the compound at point (a) in Fig. 4 was injected, the pH and gel time of the infused solution leaked to the ground surface were measured. You can see that In the above, instead of pH measurement, conductivity can also be measured (FIG. 74).
以上述べたように、所定の注入領域に確実に注入液が保持されて浸透固結するには、
(1)注入速度と注入圧が適切に行われること
(2)気中ゲル化時間(GTo)
(3)地盤状況(地盤のpH、Ca含有量、粒度、透水係数、地下水状況等)
(4)土中ゲル化時間(GTS0)
(5)各注入方式に対応したステージ長と注入速度とステージ当りの注入量と注入時間
を考慮して配合したグラウトを注入しなくてはならない。(請求項23)
As described above, in order to ensure that the injection solution is held in the predetermined injection region and permeate and solidify,
(1) Appropriate injection rate and injection pressure (2) Air gelation time (GTo)
(3) Ground condition (ground pH, Ca content, particle size, hydraulic conductivity, groundwater condition, etc.)
(4) Gelation time in soil (GT S0 )
(5) A grout blended in consideration of the stage length, injection speed, injection amount per stage, and injection time corresponding to each injection method must be injected. (Claim 23)
以上より所定の注入領域に確実に浸透固結させるには配合液のpH0とゲルタイム(GT0)と土中ゲル化時間(GTS0)と注入時間(H)を地盤状況並びに注入方式によって設定する
。特にGT S0≧H又はGT S0≦Hのいずれか或いはその組み合わせが必要である。
Setting pH 0 and gel time of the liquid combination (GT 0) and soil gelation time (GT S0) and the injection time (H) by ground conditions and injection method to be reliably penetrate consolidated in a predetermined injection region than higher To do. In particular, either GT S0 ≧ H or GT S0 ≦ H or a combination thereof is required.
また地盤条件、注入条件によっては、注入初期には前者の方法(H≧GTS0でシリカ濃度
を高く、pH0を低く)で後期に後者の方法(H≦GTS0でシリカ濃度を低く、pH0を高く)に
よる場合もある(請求項14)。又二重管を用いてA液にはシリカ溶液(或いはシリカ溶液+酸)をB液には反応剤溶液(或いはシリカ溶液)を、或いはA液に1液式のシリカと反応剤
の混合液をB液に促進剤を用いて合流注入しても良いし、また合流注入後、1液式のA液の
注入に切り替えてもよい(二重管瞬結・緩結複合注入工法)。この場合、土中ゲル化時間(GTso)より短いゲル化時間の配合液(GTo)の注入も容易である。
Depending on the ground conditions and injection conditions, the former method (H ≧ GT S0 increases the silica concentration and lower pH 0 ) at the beginning of the injection, and the latter method (H ≦ GT S0 lowers the silica concentration and pH lower). In some cases, the value may be 0 (higher). In addition, using a double tube, liquid A is silica solution (or silica solution + acid), liquid B is a reagent solution (or silica solution), or liquid A is a one-component silica / reactant mixture. May be injected into the B liquid using an accelerator, or after the injecting injection, it may be switched to the one-liquid A liquid injection (double pipe instantaneous setting / slow setting combined injection method). In this case, it is easy to inject a mixture liquid (GTo) having a gelation time shorter than the gelation time in soil (GTso).
多数の施工実績から以下の注入条件で所定の領域に浸透固結することが確認出来た。表11、表12、図82〜83の注入方式を用いて、シリカ濃度を0.4〜40%とし、1ステージ当たりの毎分吐出量を1〜30L/minとし、1ステージ当たりのステージ長を33cm〜4mとし、注入ポ
イントは1点注入から多点注入並びに柱状注入とし、ゲルタイムが瞬結(10秒以内)から10000分(或いは0.1分〜10000分)とし、注入孔間隔1〜4mとして本発明を実施することができる。(請求項8)
From many construction results, it was confirmed that it penetrated and consolidated into a predetermined area under the following injection conditions. Table 11, Table 12, and Fig. 82-83, the silica concentration is 0.4-40%, the discharge rate per stage is 1-30 L / min, and the stage length per stage is 33 cm ~ 4m, injection point from single point injection to multi-point injection and columnar injection, gel time from instantaneous setting (within 10 seconds) to 10000 minutes (or 0.1 minute to 10000 minutes), injection hole interval 1 to 4m in the present invention Can be implemented. (Claim 8)
図84(a)の写真は図82(c)の柱状浸透方式による固結形状を示し、図84(c)は図83(b)の固結の形状を示し、図84(b)の写真は図83(a)の注入方式による固結の形状を示す。また図85は13年前に施工した固結地盤の図84(a)並びに図84(b)における固結土のコアサンプリングによる経日強度を示す。以上の野外実験により所定の注入領域に注入材が逸脱することなく浸透固結し、かつ所定の強度(100MN/m2)以上の強度が13年以上持続して所定の値以
上に収束していることが判った。また平成11(1999)年に野外注入試験を行った地盤(図84(a))から採取した改良土の不攪乱試料による液状化強度試験と東日本大震災(2011年3月)後の平成23(2011)年9月に採取した改良土の不攪乱試料の液状化強度試験を行い比
較した。東日本大震災以降に採取した12年目のコアの液状化強度は、いずれの濃度においても注入後3年目(2002年)に実施した結果より強くなる傾向を示していた。これは、3年目以降も若干ではあるが増加する傾向を示し、大地震後も液状化強度が劣化していないことが判った(図85(b))
The photo in Fig. 84 (a) shows the consolidated shape by the columnar penetration method in Fig. 82 (c), Fig. 84 (c) shows the consolidated shape in Fig. 83 (b), and the photo in Fig. 84 (b) Fig. 83 shows the shape of consolidation by the injection method of Fig. 83 (a). Also, FIG. 85 shows the strength of day by core sampling of the consolidated soil in FIGS. 84 (a) and 84 (b) of the consolidated ground constructed 13 years ago. Through the above field experiment, the injection material penetrates and solidifies without deviating into the predetermined injection region, and the strength of the predetermined strength (100MN / m 2 ) or more continues for 13 years or more and converges to the predetermined value or more. I found out. In addition, liquefaction strength tests using undisturbed samples of improved soil collected from the ground (Fig. 84 (a)) in which the field injection test was conducted in 1999, and after the Great East Japan Earthquake (March 2011) 2011) We conducted a liquefaction strength test of undisturbed samples of improved soil collected in September 2011 and compared them. The liquefaction strength of the core collected in the 12th year after the Great East Japan Earthquake showed a tendency to become stronger than the result conducted in the third year (2002) after the injection at any concentration. This shows a tendency to increase slightly after the third year, and it was found that the liquefaction strength did not deteriorate even after the big earthquake (Fig. 85 (b)).
(1)気中ゲルタイム(GT0)と土中ゲルタイム(GTS0)
本発明者の実験より図4の気中ゲルタイム(GT0)と土中ゲルタイム(GTS0)は、図6、
図7、図9(a)、図10の例も含めて、pH0=1〜10の範囲でGT0:10000分〜0.1分の範囲でGTS0は通常6000分〜10分の範囲にあるが、Ca分が多かったり、セメント等が1次注入されてい
ると6000〜10秒の範囲にあることが判った。α=GT0/GTS0は図6〜図10より以下の範囲にある。
又、GT0=10分の場合GTsoはほぼ10分或いはGT0が短い程GTsoはほぼ同様になる。或いはGTsoはGT0よりも長くはならないからGT0/GTS0の最小値は1となる。
(1) Air gel time (GT 0 ) and soil gel time (GT S0 )
From the inventors' experiments, the air gel time (GT 0 ) and the soil gel time (GT S0 ) in FIG.
7, FIG. 9 (a), including the example of FIG. 10, GT in the range of pH 0 = 1~10 0: GT S0 in the range of 10000 minutes to 0.1 minutes in the range of usually 6000 to 10 minutes However, it was found that it was in the range of 600 to 10 seconds when there was a lot of Ca or when cement or the like was primarily injected. α = GT 0 / GT S0 is in the following range from FIG. 6 to FIG.
In addition, when GT 0 = 10 minutes, GTso is approximately 10 minutes or GTso is substantially the same as GT 0 is shorter. Alternatively, GTso cannot be longer than GT 0 , so the minimum value of GT 0 / GT S0 is 1.
図7、図9、図10より、Ca分が多い土では、土中ゲルタイムは大幅に短縮する。しかし、pH0を低くして図17の作用によって注入領域を拡大し、所定量注入するとその時点で固結
する。
以下に本発明の所定領域に浸透固結するための注入条件の具体例を表12(a)(b)、図4、
図7、図9、図10、図28の例を含めて以下に示す。
From Fig. 7, Fig. 9, and Fig. 10, the soil gel time is significantly shortened in the soil with a large amount of Ca. However, by lowering the pH 0 enlarged injection region by the action of FIG. 17, it is consolidated at the time when a predetermined amount of injection.
Table 12 (a) (b), specific examples of injection conditions for osmotic consolidation in a predetermined region of the present invention, FIG. 4,
It is shown below including the examples of FIG. 7, FIG. 9, FIG. 10, and FIG.
(例1)
注入孔間隔又は固結径L=1.0〜4.0m(表12(a))
毎分注入速度q=1〜30L/minただし、限界注入速度内とする。
1ステージ長:0.33m〜4.0m(表12(a))
1ステージ当たりの注入時間H 4.4〜10000分(表12(a))
ただし、注入時間(H)は現場の作業性や工期も考慮して選定すれば良い。
気中ゲル化時間 GT0 瞬結〜10000分、好ましくは3分〜10000分
pH(pH0) 1.5〜10
シリカ濃度 0.4〜40%(重量%)
土中ゲルタイム GTS0 10秒〜3000分、または10分〜6000分(図6、図7)
土中pH(pHS0)=3〜10(図9、図10)
地盤 a×100〜b×10-4cm/sec(表2)
地盤のpH 4〜10(図9、図10)
地盤のpHの上限10までの中性以上のpHはCa分の多い地盤やCBを一次注入した地盤である。
(Example 1)
Injection hole interval or consolidation diameter L = 1.0 to 4.0m (Table 12 (a))
Injection rate q per minute q = 1-30L / min However, it should be within the limit injection rate.
Stage length: 0.33m to 4.0m (Table 12 (a))
Injection time per stage H 4.4 to 10000 minutes (Table 12 (a))
However, the injection time (H) may be selected in consideration of on-site workability and work schedule.
Air gelation time GT 0 Instantaneous setting ~ 10000 minutes, preferably 3 minutes ~ 10000 minutes
pH (pH 0 ) 1.5-10
Silica concentration 0.4-40% (wt%)
Underground gel time GT S0 10 seconds to 3000 minutes, or 10 minutes to 6000 minutes (Figures 6 and 7)
Soil pH (pH S0 ) = 3 to 10 (Figs. 9 and 10)
Ground a × 10 0 〜b × 10 -4 cm / sec (Table 2)
Ground pH 4-10 (Fig. 9, Fig. 10)
The pH above neutral up to the upper limit of 10 is the ground with a high Ca content and the ground with primary injection of CB.
(表12(b)、図6、図7、図9(a))
(Table 12 (b), Figure 6, Figure 7, Figure 9 (a))
好ましくは、
β=4.68〜0.34 (0143)より
即ち
0.2H<GTso<3H(0144)より
Preferably,
From β = 4.68 to 0.34 (0143)
From 0.2H <GTso <3H (0144)
(2)ステージ数、ステージ長と1ステージ内の吐出口数並びに注入配合液のpHとゲルタイムとシリカ濃度は、適用する注入方法に対応した毎分注入速度、全注入量(又は1ステ
ージ注入量)全注入時間(又は1ステージ注入時間)、土中ゲルタイム、初期土中ゲルタ
イム(GTs0)と所定土中浸透距離浸透後の土中ゲルタイム(GTsf)並びに地盤の均質化並びに地下水影響低減処理を考慮して上記(1)の範囲から設定する。(表12(a))
(2) Number of stages, stage length, number of discharge ports in one stage, pH, gel time and silica concentration of the injection compounding solution are the injection speed per minute and the total injection volume (or 1 stage injection volume) corresponding to the injection method to be applied. Considering total injection time (or 1-stage injection time), soil gel time, initial soil gel time (GTs 0 ) and soil gel time (GTsf) after infiltration into the specified soil, homogenization of ground, and groundwater effect reduction treatment And set from the range of (1) above. (Table 12 (a))
(3)注入方式の例を図60、図61、図82〜84に示す。
(4)注入固結径と注入量と注入速度と注入時間の例を表11、表12、図28、図80に示す。
ここで、注入孔間隔を最大4m、間隔率40%、間隙充填率100%とし、注入率40%とすると、1注入吐出口からの1ステージ当りの注入固結土量=4/3×π×r3=33.5m3(r=2.0m)(図80)
(3) Examples of the injection method are shown in FIGS. 60, 61, and 82 to 84.
(4) Table 11, Table 12, FIG. 28, and FIG. 80 show examples of the injection consolidation diameter, the injection amount, the injection speed, and the injection time.
Here, assuming that the injection hole interval is 4m at maximum, the interval rate is 40%, the gap filling rate is 100%, and the injection rate is 40%, the amount of injected solid soil per stage from one injection discharge port = 4/3 × π × r 3 = 33.5m 3 (r = 2.0m) (Figure 80)
1注入吐出口からの1ステージ当りの注入量=33.5m3×0.4=13,400L、ただし1ステー
ジの注入注入長を4mとしているが1ステージ当りの注入長を2mとし、簡便に注入長4mを2分割して注入するとすると1ステージ当りの注入量は約13,400÷2=6700Lとなる(実際には
円柱状に固結する)。
Injection amount per stage from one injection discharge port = 33.5m 3 × 0.4 = 13,400L, but the injection injection length per stage is 4m, but the injection length per stage is 2m, so the injection length is simple. If 4m is divided into two parts, the amount of injection per stage will be about 13,400 ÷ 2 = 6700L (actually solidified in a cylindrical shape).
所定領域に浸透固結する土粒子間限界注入速度(図15)の毎分吐出量を1L/min(点注入、図11、図12)〜25L/min(柱状注入、図14)とすると1ステージ当りの注入時間は6700÷(1〜25)=6700〜268分=111.7時間〜4.5時間=4.7日〜4.5時間 。なお、1ステージの注入長を4mとし、柱状注入で25L/minとすると注入時間は13400L÷25=536分=22時間となる。 If the discharge rate per minute of the limit injection speed between soil particles that permeate and consolidate into a given area (Fig. 15) is 1 L / min (point injection, Fig. 11, Fig. 12) to 25 L / min (column injection, Fig. 14), 1 The injection time per stage is 6700 / (1-25) = 6700-268 minutes = 111.7 hours-4.5 hours = 4.7 days-4.5 hours. If the injection length of one stage is 4 m and the column injection is 25 L / min, the injection time is 13400 L ÷ 25 = 536 minutes = 22 hours.
これより、配合液のゲル化時間を1ステージ当りの注入量の注入時間とすると最大6700
〜536分とすればよい。但し、実際の1ステージ長は注入方式によって異なり(表11、表12、図82〜83)、例えば点注入による32箇所同時注入方式の例(図60、図83)は1注入ポイ
ントからの注入速度は1〜8L/minが多く用いられる、柱状浸透方式で1ステージ当たり10〜30L/minが多く用いられる(図82(c),(d)、図83(b)。またダブルパッカ工法では5〜20L/minが多く用いられる(図82(a))。
As a result, if the gelation time of the mixture is the injection time of the injection amount per stage, the maximum is 6700.
It should be ~ 536 minutes. However, the actual length of one stage differs depending on the injection method (Tables 11, 12, and 82 to 83). For example, the 32 point simultaneous injection method by point injection (FIGS. 60 and 83) is an injection from one injection point. A speed of 1 to 8 L / min is often used, and 10 to 30 L / min per stage is often used in the columnar infiltration method (Figs. 82 (c), (d), and Fig. 83 (b). ˜20 L / min is often used (FIG. 82 (a)).
さらに適用注入方式によって、ステージ長注入速度を地盤条件に対応し、注入速度、注入時間を設定が異なる(表11)これらの設定に対応して所定領域に確実に浸透固結する注入液の設定がなされる。このように、耐久シリカグラウトは地盤条件と注入方法に対応して所定の耐久強度を得られるシリカ濃度と配合処方と所定の注入領域に土粒子間浸透の限界速度範囲で浸透固結させるためのゲル化特性を有する注入材でなくてはならない。 Furthermore, depending on the applied injection method, the stage length injection speed corresponds to the ground conditions, and the injection speed and injection time are set differently (Table 11). Is made. As described above, the durable silica grout is used to infiltrate and consolidate the silica concentration, compounding formulation, and predetermined injection area within the limit speed range of soil particle infiltration in accordance with the ground conditions and the injection method. It must be an injection material with gelling properties.
(5)表12に注入方式による注入孔間隔、1ステージ長、1本当りの受持面積(ここでは計算しやすいように正方形とした)、1ステージ受持土量、1ステージ当りの注入量、注入時間について点注入と柱状注入の注入速度別の例を示す。 (5) Table 12 shows the injection hole interval, the length of one stage, the area of each piece (in this case, square for ease of calculation), the amount of soil that can be carried on one stage, and the amount of injection per stage. Examples of the injection time according to the injection speed of point injection and columnar injection will be shown.
(6)地下水による影響を受けやすい地盤について、注入過程中でゲルタイム、シリカ濃度を考慮して固結強度と固結地盤のpHの均等化をはかる例を図28に示す。 (6) Fig. 28 shows an example of grounding that is easily affected by groundwater, in which the consolidation strength and the pH of the consolidated ground are equalized in consideration of the gel time and silica concentration during the injection process.
(例1)以下に表12を例にして説明する。
点注入:同時注入施工の例(図60、図83(a)参照)
表12(a)で注入孔間隔1.5m、1ステージ長0.5m、毎分注入速度1L/min、1本当りの受持土
量1.13m3を固結する場合、1ステージ当りの注入量は452L、注入時間Hは452分かかる。1.5mの注入長を0.5mずつ3点同時注入すれば合計1350Lを452分で注入できる。
すなわち、注入ステージ1.5mとし、1点注入1L/分で1350Lを1350分で注入すると同じ注入を452分で注入できることになる。
1ステージ当りの注入時間を短くすればゲル化時間を短くpHを中性付近になりやすくな
り強度は大きくなるという利点が生ずる。
注入液としては、図4でシリカ濃度5%、pH0=3.0、GT0=3000分で、注入速度1L/min、
土中ゲル化時間GTS0=200分、土中pHS0=4.5、H=452分とすると、
(Example 1) Table 12 will be described below as an example.
Point injection: Example of simultaneous injection construction (see Fig. 60 and Fig. 83 (a))
Table 12 injection hole spacing 1.5m in (a), one stage length 0.5 m, the case of consolidation per minute infusion rate 1L / min, 1 present per charge amount of soil 1.13 m 3, the injection amount per stage 452L, injection time H takes 452 minutes. A total of 1350L can be injected in 452 minutes by injecting 3 injection points of 0.5m at a time of 1.5m.
That is, if the injection stage is 1.5 m and 1350 L is injected in 1350 minutes at 1 point injection at 1 L / min, the same injection can be injected in 452 minutes.
If the injection time per stage is shortened, the gelation time is shortened, the pH tends to be near neutral, and the strength increases.
As the injection solution, in FIG. 4, the silica concentration was 5%, pH 0 = 3.0, GT 0 = 3000 minutes, injection rate 1 L / min,
If the soil gelation time GT S0 = 200 minutes, soil pH S0 = 4.5, H = 452 minutes,
(〔数1〕〔数4〕、式(2)の範囲に入る)
([Equation 1] [Equation 4] falls within the range of equation (2))
となる。
この注入液は1.5m/3の注入長(0.5m)を452分かけて浸透している間にpHが上昇して
ゲル化時間が短縮しながら図17の現象を生じながら所定領域に確実に浸透固結する(固結例 図84(b)、表12)。
It becomes.
While this injection solution permeates the injection length (0.5m) of 1.5m / 3 over 452 minutes, the pH rises and the gelation time is shortened. It permeates and solidifies (consolidation example Fig. 84 (b), Table 12).
柱状注入方式の例(図82(c)、図83(b)並びに図84(c))
表12で注入孔間隔4.0、1ステージ長2.0m、毎分注入速度25L、注入時間512分、注入液としては図4でシリカ濃度6%、pH0=3.0、GT0=1000分とすると、
土中ゲル化時間 GTS0=150分
土中pHS0=3.7であった。
Example of columnar injection method (Fig. 82 (c), Fig. 83 (b) and Fig. 84 (c))
In Table 12, assuming that the injection hole interval is 4.0, the length of one stage is 2.0 m, the injection speed is 25 L per minute, the injection time is 512 minutes, and the injection solution is silica concentration 6%, pH 0 = 3.0, GT 0 = 1000 minutes in FIG.
Gelation time in soil GT S0 = 150 minutes pH S0 in soil was 3.7.
(〔数1〕、〔数4〕、式(2)の範囲に入る)
([Equation 1], [Equation 4] and fall within the range of equation (2))
この注入液は4.0m/2の注入長(2m)を512分かけて浸透している間にpHが上昇して図17の現象を生じながらゲル化を生じながら注入範囲を拡大して所定領域に浸透固結する固
結例である。
This injection solution expands the injection range while infiltrating the injection length (2 m) of 4.0 m / 2 over 512 minutes, expanding the injection range while causing gelation while causing the phenomenon of FIG. This is an example of solidification that penetrates into and solidifies.
図28より、
また表12(b)より
以上を合わせると、
即ち、
β=4.68〜0.34
From FIG.
From Table 12 (b)
Together, the above
That is,
β = 0.68-0.34
従って、
2.94H > GTs0 > 0.21H
即ち、
3H > GT s0 > 0.2H
の範囲にあることが判った。
Therefore,
2.94H> GTs 0 > 0.21H
That is,
3H> GT s 0 > 0.2H
It was found to be in the range.
(例2)
以下は地盤が不均質で或いは地下水条件で注入液が逸脱しやすい場合、地下水で希釈されやすい可能性があるときの例である。(請求項5)
そこで、注入地盤を薬液吐出口から図28のように3つの領域に分け、それぞれの領域ご
とに薬液の配合及び注入を行った。図28(a)に示す注入地盤の1ステージ当りの断面を図28(b)に示す。注入孔を4m間隔で埋設した場合、注入管から吐出される薬液の浸透距離は2mとなる(図29(a)実際には図29(b)或いは図81のようにダブるように配置される)。
この注入領域で、注入範囲外に逸出することなく、各領域とも注入後1日程度で固結し
、固結体の一軸圧縮強度をほぼ均一化して約0.1MN/m2になるように薬液を配合する。
(Example 2)
The following is an example when the ground is inhomogeneous or when the injected liquid tends to deviate under groundwater conditions, it may be easily diluted with groundwater. (Claim 5)
Therefore, the injection ground was divided into three regions as shown in FIG. 28 from the chemical solution discharge port, and the chemical solution was mixed and injected into each region. FIG. 28 (b) shows a cross section per stage of the injection ground shown in FIG. 28 (a). When the injection holes are embedded at intervals of 4 m, the penetration distance of the chemical discharged from the injection tube is 2 m (FIG. 29 (a) is actually arranged so as to be doubled as shown in FIG. 29 (b) or FIG. 81. ).
In this injection region, without escaping outside the injection range, each region is consolidated within about one day after the injection, and the uniaxial compressive strength of the consolidated body is almost uniformed to be about 0.1 MN / m 2. Add chemicals.
注入管の吐出口から遠く、外周部0.6mの地盤を領域(3)とする。従来この領域にお
いては、初期に注入した薬液が地盤中の水、及び現地盤との反応によって薬液が中性化し、また、一方で地盤中の水によりシリカ分が希釈され固結した地盤の強度が低下や未固結等の問題点がある。そこで、現場砂を使用した浸透試験の2.0mの実験結果を考慮した注
入を行う。
図28(b)において、注入領域(3)の注入に当ってはシリカ濃度を高くして6%、pH0を
低くして注入する。
A ground far from the discharge port of the injection tube and having an outer peripheral portion of 0.6 m is defined as a region (3). Conventionally, in this area, the chemical solution injected in the initial stage is neutralized by the reaction with the water in the ground and the ground, and the strength of the ground where the silica content is diluted and solidified by the water in the ground. However, there are problems such as reduction and unconsolidation. Therefore, injection is performed in consideration of the 2.0m test result of the penetration test using on-site sand.
In FIG. 28 (b), in the injection region (3), the silica concentration is increased to 6%, and the pH is decreased to 0 .
吐出口から離れた0.6mの領域(2)においては初期に注入した薬液により地盤のアル
カリ分が中和され希釈が少ない。後続するシリカのpHは上昇が低減されゲル化時間の短縮が低減する。このためシリカ濃度は5%とする。吐出口付近の領域(1)においては先に
注入した薬液により地盤中は中性からほぼホモゲルのpHに近づき、又、希釈も殆どない。従ってpH0は中性近くにしてGT0は短くする。
In the area (2) of 0.6 m away from the discharge port, the alkaline content of the ground is neutralized by the chemical solution injected at the initial stage, and the dilution is small. Subsequent silica pH is reduced in rise and gelling time is reduced. Therefore, the silica concentration is 5%. In the region (1) near the discharge port, the pH of the homogel approaches from the neutral to almost the pH of the homogel in the ground by the previously injected chemical solution, and there is almost no dilution. Therefore, make pH 0 close to neutral and make GT 0 short.
以下、具体的な注入方法及び、薬液の配合方法を記す。(図28(b))
実際の注入においては各改良領域における薬液の注入時間を管理することで、各領域毎に薬液の配合を変えて注入することができる。
薬液注入時間の算出は次のように行った。
〔各段階における注入時間の算出〕
1. 注入管の埋設間隔 4m
2. 注入体積 固結体P=2m×2m×2m×4/3π=33.49(m3)の球体とする
Hereinafter, the specific injection | pouring method and the compounding method of a chemical | medical solution are described. (Figure 28 (b))
In actual injection, by managing the injection time of the chemical solution in each improved region, it is possible to inject by changing the composition of the chemical solution for each region.
The calculation of the chemical solution injection time was performed as follows.
[Calculation of injection time at each stage]
1. 4m embedding interval between injection pipes
2. Injection volume Solid body P = 2m × 2m × 2m × 4 / 3π = 33.49 (m 3 )
1ステージ当りの注入長並びに毎分吐出量は例1に示すように注入方式によって定めるものとするが、ここでは直径4mの球状固結体を得るものとし、1ステージ長2mとし、毎分注入速度8L/minとする。 The injection length per stage and the discharge amount per minute are determined by the injection method as shown in Example 1. Here, a spherical solid body with a diameter of 4 m is obtained, and the length per stage is 2 m. The speed is 8L / min.
注入方式としては、表11のダブルパッカ工法の点注入とする。図82(c),(d)、図83(b)の注入方式でも良い。他の注入方式を用いる場合、表12のように、配合ゲルタイムとシリカ濃度、注入方式によって最適のステージ長を定め、注入速度、注入時間、土中ゲル化時間を設定すればよい。
注入方式によっては1ステージ長を以下のようにすることができ、それぞれの1ステージ当りの注入速度は例1に準じて定めることができる。
The injection method is point injection of the double packer method shown in Table 11. 82 (c), (d) and FIG. 83 (b) may be used. When using other injection methods, as shown in Table 12, the optimum stage length may be determined according to the blending gel time, silica concentration, and injection method, and the injection speed, injection time, and soil gelation time may be set.
Depending on the injection method, the length of one stage can be set as follows, and the injection speed per each stage can be determined according to Example 1.
点注入、多点注入 0.33m、0.5m、1.0m、1.5m、2.0m
エキスパッカ工法 0.5m、 1.0m、1.5m、2.0m、3.0m、4.0m
Point injection, multi-point injection 0.33m, 0.5m, 1.0m, 1.5m, 2.0m
Exppacker method 0.5m, 1.0m, 1.5m, 2.0m, 3.0m, 4.0m
3. 領域(1)の改良土量(m3) V(1)=0.8m×0.8m×0.8m×4/3π=2.14
4. 領域(2)の改良土量(m3) V(2)=1.4m×1.4m×1.4m×4/3π)V(1)=9.35
5. 領域(3)の改良土量(m3) V(3)=(2m×2m×2m×4/3π)−(1.4m×1.4
m×1.4.m×4/3π)=22.00
6. 注入率 0.35〜0.40
7. 領域(1)の薬液の注入量(kl) Q(1)=V(1)×0.35〜0.40=0.75〜0.86
8. 領域(2)の薬液の注入量(kl) Q(2)=V(2)×0.35〜0.40=3.27〜3.74
9. 領域(3)の薬液の注入量(kl) Q(3)=V(3)×0.35〜0.40=7.70〜8.80
10.注入速度 8(l/min)
11.領域(1)の注入時間(min) T(1)=Q(1)/注入速度=93.75〜107.5
12.領域(2)の注入時間(min) T(2) = Q(2)/注入速度=408.75〜467.5
13.領域(3)の注入時間(min) T(3)=Q(3)/注入速度=962.5〜1100
3. Improved soil volume in area (1) (m 3 ) V (1) = 0.8m × 0.8m × 0.8m × 4 / 3π = 2.14
4. Improved soil volume in area (2) (m 3 ) V (2) = 1.4m x 1.4m x 1.4m x 4 / 3π) V (1) = 9.35
5. Improved soil volume in area (3) (m 3 ) V (3) = (2m x 2m x 2m x 4 / 3π)-(1.4m x 1.4
m × 1.4.m × 4 / 3π) = 22.00
6. Injection rate 0.35-0.40
7. Injection volume of chemical in area (1) (kl) Q (1) = V (1) × 0.35-0.40 = 0.75-0.86
8. Injection volume of chemical in area (2) (kl) Q (2) = V (2) × 0.35-0.40 = 3.27-3.74
9. Injection amount of chemical solution in region (3) (kl) Q (3) = V (3) × 0.35-0.40 = 7.70-8.80
10. Injection speed 8 (l / min)
11. Area (1) injection time (min) T (1) = Q (1) / injection rate = 93.75-107.5
12. Region (2) injection time (min) T (2) = Q (2) / injection rate = 408.75 to 467.5
13. Area (3) injection time (min) T (3) = Q (3) / injection rate = 962.5-1100
算出した注入時間より、3段階に注入する薬液の配合例を表12に示す。また、注入1日後に各領域の固結体をサンプリングし、一軸圧縮強度およびpHを測定した。 Table 12 shows formulation examples of chemical solutions to be injected in three stages based on the calculated injection time. Further, one day after the injection, the solidified body in each region was sampled, and the uniaxial compressive strength and pH were measured.
上記で、領域(1)に注入する配合は、地盤中に先行した注入液によるシリカ分子が多量に存在することからシリカ濃度4%と比較的濃度を低く設定し、pHも4〜4.5と高めに設定する。この配合は通常ホモゲルの状態では表4の示すとおり200〜300分程度のゲルタイムであるが、地盤中では、前段階の薬液によりpHが下がっていることより500分程度
のゲルタイムを要するものと考えられる。
In the above, the composition to be injected into the region (1) is set at a relatively low silica concentration of 4% and a pH of 4 to 4.5 because there are a large amount of silica molecules in the ground due to the preceding injection solution. And set higher. This formulation usually has a gel time of about 200 to 300 minutes as shown in Table 4 in the state of a homogel, but in the ground it is thought that a gel time of about 500 minutes is required because the pH is lowered by the chemical solution in the previous stage. It is done.
[耐久地盤改良工法と注入管理]
上述したように、所定領域に逸脱することなく浸透固結させるためには上述したようなpHとシリカ濃度の関係、注入目的と注入方式に対応した配合液の組成と濃度と注入液のゲルタイムと土中ゲルタイムと注入速度と注入時間を設定することになるが、地盤と土性の多様性と注入液の流動特性と注入液の土との化学反応を考慮すれば一次的にゲルタイムを設定することは困難なので一次注入による地盤の均質化と注入地盤を酸性シリカグラウトが注入された後、所定領域に流下しにくい透水係数の地盤にするための一次注入による粗詰注入による地盤の均質化と過大な透水性の低下を行う手法を併用する等(図16)、上述した注入前の試験と注入液の設計と注入中の注入液の流動に関する管理(図60〜78)とともに注入後のサンプリングによるシリカ濃度を分析して(図58)、GT0、GTS0、pH0、pHS0、H並びに注入量等との関係をチェックして浸透固結と強度の確認、図29(a),(b)を行い、上記注入前の試験と比較して、その現場に対するゲルタイムpH0とGTS0を注入ステージに
おける注入量と注入速度と注入時間Hの設定をしてその現場に適用するのが望ましいこと
が判る。(請求項15〜23)
[Durable ground improvement method and injection management]
As described above, in order to infiltrate and consolidate without deviating to a predetermined region, the relationship between pH and silica concentration as described above, the composition and concentration of the liquid mixture corresponding to the injection purpose and the injection method, and the gel time of the injection liquid The gel time in the soil, the injection speed, and the injection time will be set, but the gel time will be set temporarily considering the diversity of the ground and soil properties, the flow characteristics of the injected solution, and the chemical reaction of the injected solution with the soil. Since it is difficult to homogenize the ground by primary injection, and to homogenize the ground by coarse filling injection by primary injection to make the injected ground into a ground with a hydraulic conductivity that does not easily flow down into the predetermined area after the acidic silica grout is injected. Sampling after injection together with the above-mentioned pre-injection test, infusion solution design, and management of infusion fluid flow during infusion (Figs. 60-78), such as using techniques to reduce excessive water permeability (Fig. 16) by By analyzing the silica concentration (Fig. 58), GT 0, GT S0 , pH 0, pH S0, H and confirmation of check and osmotic consolidation and strength the relationship between injection amount and the like, FIG. 29 (a), ( b), and compared with the pre-injection test above, it is desirable to apply the gel time pH 0 and GT S0 for the site to the site by setting the injection volume, injection rate, and injection time H at the injection stage. I understand that. (Claims 15 to 23)
本発明は液状化防止工事や、大規模工事における急速施工のための地盤改良等、大容量土の地盤改良に使用され、特に注入孔間隔が1.5〜4mの広範囲の浸透固結で注入液が所定範囲内に逸脱することなく、また隣接する各注入ステージで最適の量と注入速度で注入範囲外へ逸脱することなく浸透固結されることが要求される。このため前述した耐久シリカグラウトを用いて配合液のゲル化時間GT0とpH0を土中ゲル化時間(GTS0)と注入時間(H)を考慮したシリカ溶液を注入するにあたって、改良すべき地盤に複数の注入管路を設置し、これら複数の注入管路から上記注入液を同時に、あるいは選択的に注入する際に、複数の注入管路からの注入を同時に管理して各注入ステージの注入がそれぞれの注入領域に浸透固結していることをリアルタイムで把握する注入管理方法を適用しなくてはならない。(図60〜図84) The present invention is used for ground improvement of large-capacity soil, such as ground improvement for liquefaction prevention construction and rapid construction in large-scale construction, and in particular, the injection liquid is in a wide range of penetration consolidation with an injection hole interval of 1.5 to 4 m. It is required to be osmotically consolidated without deviating within a predetermined range and at an optimum amount and injection rate at each adjacent injection stage without deviating outside the injection range. For this reason, using the above-mentioned durable silica grout, the gelation time GT 0 and pH 0 of the compounded solution should be improved when injecting the silica solution taking into account the gelation time in the soil (GT S0 ) and the injection time (H). A plurality of injection pipes are installed on the ground, and when the above injection liquid is simultaneously or selectively injected from the plurality of injection pipes, the injection from the plurality of injection pipes is simultaneously managed to control each injection stage. An injection management method that grasps in real time that the injection is infiltrated into each injection region must be applied. (Figs. 60-84)
また土中ゲル化時間によりゲル化しかかった注入液を各注入ステージに適切に注入されていることが確認できるよう三次元的施工管理で可視化する必要がある。これによって注入液が逸脱することなく図29(b)のように複数のステージが平面的にも断面的にも連続し
て改良されることが可能になる(図60〜73)。
Moreover, it is necessary to visualize by the three-dimensional construction management so that it can be confirmed that the injection solution which has been gelled due to the gelation time in the soil is appropriately injected into each injection stage. As a result, the plurality of stages can be continuously improved both in plan and in cross section as shown in FIG. 29 (b) without the injection solution deviating (FIGS. 60 to 73).
図60、61はシリカ注入液を地盤中に注入することにより地盤改良を行う集中管理装置26およびこの装置に連結された注入監視盤(図62)を備え、地盤注入液を注入各ポンプから、流量圧力検出器f、Pをそれぞれ複数の注入液送液管を通して地盤中の複数の注入ステージに注入するに際し、流量圧力検出器f、Pにより検出された注入液の流量、圧力および/または積算注入量のデータ信号を集中管理装置26に入力してなり、さらに注入監視盤に集中管理装置に入力された前記データ信号を画面表示してなり(図62)(図63〜図73)、これらデータの情報に基づき、注入液送液管からの各注入ステージにおける注入状況を画面上で一括監視し、注入を管理するしことから構成される。 60 and 61 include a centralized management device 26 that improves the ground by injecting silica injection solution into the ground, and an injection monitoring panel (FIG. 62) connected to this device . When the flow rate pressure detectors f and P are respectively injected into a plurality of injection stages in the ground through a plurality of injection solution feeding pipes, the flow rate, pressure and / or integration of the injection solution detected by the flow rate pressure detectors f and P. The injection amount data signal is input to the central control device 26, and further, the data signal input to the central control device is displayed on the injection monitor panel (FIG. 62) (FIGS. 63 to 73). Based on the information of the data, it is configured to collectively monitor the injection status at each injection stage from the injection liquid feeding pipe on the screen and manage the injection.
さらに、本発明の注入管理方法によれば、複数の注入液送液系統を通し地盤中の複数の注入ステージに注入するに際し、地盤の所定注入領域に代表的注入領域を設定し、この代表的注入領域の位置する各注入ステージにおける適切な圧力および/または流量を測定し、得られた値の適切な範囲を注入監視盤を備えた集中管理装置に設定し、この設定範囲に基づいて所定の注入領域における各注入ステージでの注入を行うことができる。 Furthermore, according to the injection management method of the present invention, when injecting into a plurality of injection stages in the ground through a plurality of injection liquid feeding systems, a representative injection region is set in a predetermined injection region of the ground. An appropriate pressure and / or flow rate at each injection stage where the injection region is located is measured, and an appropriate range of the obtained value is set in a centralized control device equipped with an injection monitoring panel. Injection at each injection stage in the injection region can be performed.
さらに、本発明によれば、地盤注入液を複数の注入液送液管を通して地盤中の複数の注入ステージに注入するにあたって、複数の注入液送液管に設けた流量圧力検出器から検出された注入液の注入圧力および/または流量のデータを注入監視盤を備えた集中管理装置に送信し、これらデータを注入監視盤に画面表示することにより注入状況の一括監視を行
なって、送液系統におけるそれぞれの注入圧力および/または流量を所定の範囲に維持しながら注入するとともに、上記データの情報に基づき、注入の完了、中止、継続あるいは再注入を行なうことができる。(請求項25)
Furthermore, according to the present invention, when injecting the ground infusion liquid into the plurality of injection stages in the ground through the plurality of infusion liquid feeding pipes, it was detected from the flow rate pressure detector provided in the plurality of infusion liquid feeding pipes. The infusion pressure and / or flow rate data is sent to a centralized control device equipped with an infusion monitoring board, and these data are displayed on the infusion monitoring board for batch monitoring of the infusion status. While injecting while maintaining each injection pressure and / or flow rate within a predetermined range, the injection can be completed, stopped, continued or reinjected based on the information of the data. (Claim 25)
このようにして本発明によって以下の耐久性地盤改良が可能になる。
(1) 注入目的に応じた耐久性を定量的に評価することにより、経済的配合を決定するこ
とが可能となる。
(2) 活性複合シリカあるいはシリカゾル、活性シリカコロイドにおいて、注入目的に応
じた耐久性を定量的に評価することにより経済的な配合を決定することが可能となる。(請求項11〜14、16〜19)
(3) 耐久レベルを固結土の強度低下率、ホモゲルの体積変化、固結体(ホモゲルまたは
サンドゲル)からのシリカの溶脱について定量化して注入目的と耐久期間(供用期間、時限耐久)に応じて地盤注入の評価基準とすることができる。
(4) 実績と研究に基づいて定量化数値を補正していくことができる。
(5) 耐久性に関する期間に応じて耐久性を定量的に評価することができる。
(6) 活性複合シリカにおいて、シリカコロイドの含有量により体積収縮量を調整し、強
度の低下率を改善することができる。
(7) 水ガラスの濃度(シリカゾル)により改良強度を調整することができる。
(8) 活性複合シリカグラウトにおいて、耐久性のレベルに合わせ、コロイドの使用量を
決定し、さらに目標強度に応じて注入材における水ガラス使用量を調整することができる。
Thus, the following durable ground improvement is attained by this invention.
(1) An economical formulation can be determined by quantitatively evaluating the durability according to the purpose of injection.
(2) In the active composite silica, silica sol, or active silica colloid, it is possible to determine an economical composition by quantitatively evaluating the durability according to the purpose of injection. (Claims 11-14, 16-19)
(3) The durability level is quantified for the strength reduction rate of the consolidated soil, the volume change of the homogel, and the leaching of silica from the consolidated body (homogel or sand gel). It can be used as an evaluation standard for ground injection.
(4) Quantification values can be corrected based on actual results and research.
(5) Durability can be quantitatively evaluated according to the period related to durability.
(6) In the active composite silica, the volume shrinkage can be adjusted by the content of the silica colloid, and the strength reduction rate can be improved.
(7) The improvement strength can be adjusted by the concentration of water glass (silica sol).
(8) In the active composite silica grout, the amount of colloid used can be determined according to the durability level, and the amount of water glass used in the injection material can be adjusted according to the target strength.
以下、本発明の添付図面を用いて具体的に詳述する。(請求項25) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. (Claim 25)
地盤注入液を注入ポンプから複数の注入液送液系統を通し地盤中の複数の注入ポイントに注入するに際し、地盤の所定注入領域に代表的注入ポイントを一ポイントまたは複数ポイント設定し、この代表的注入ポイントの位置する各注入ステージにおける適切な圧力および/または流量を測定し、得られた値の適切な範囲を注入監視盤を備えた集中管理装置に設定し、この設定範囲に基づいて所定の注入領域における各注入ステージでの注入を行うことができる。 When injecting ground infusion solution from an infusion pump through multiple infusion fluid delivery systems to multiple infusion points in the ground, one or more representative infusion points are set in a predetermined infusion area of the ground. An appropriate pressure and / or flow rate at each injection stage where the injection point is located is measured, and an appropriate range of the obtained value is set in a centralized control device equipped with an injection monitoring panel, and a predetermined range is determined based on the set range. Injection at each injection stage in the injection region can be performed.
さらにまた、本発明の注入管理装置によれば、集中管理装置およびこの装置に連結された注入監視盤を備え、地盤注入液を注入ポンプから、流量圧力検出器を有する複数の注入液送液系統を通して地盤中の複数の注入ポイントに注入するに際し、前記流量圧力検出器により検出された注入液の注入圧力および/または流量のデータ信号を前記集中管理装置に入力してなり、さらに前記注入監視盤に集中管理装置に入力された前記データ信号を画面表示して複数の注入液送液系統からの注入状況を一括監視し、注入を管理することができる。 Furthermore, according to the injection management apparatus of the present invention, the central management apparatus and the injection monitoring panel connected to the apparatus are provided, and the plurality of injection liquid supply systems having the flow rate pressure detector from the ground injection liquid to the injection pump. When injecting into a plurality of injection points in the ground through the injection pressure and / or flow rate data signals detected by the flow rate pressure detector, the central control device is further input, and the injection monitoring panel The data signals input to the central control device can be displayed on the screen, and the status of injection from a plurality of injection liquid feeding systems can be collectively monitored to manage the injection.
さらに、地盤注入液を複数の注入液送液系統を通して地盤中の複数の注入ステージに注入する地盤注入工法において、複数の注入液送液系統にそれぞれ流量圧力検出器を設け、これら検出器から検出された注入液の注入圧力および/または流量のデータを注入監視盤を備えた集中管理装置に送信し、これらデータを注入監視盤に画面表示することにより注入状況の一括監視を行なって、送液系統におけるそれぞれの注入圧力および/または流量を所定の範囲に維持しながら注入するとともに、上記データの情報に基づき、注入の完了、中止、継続あるいは再注入を行なうことができる。図60には図62(b)のICTによる本発明における地盤改良システムの一部を記載している。 Furthermore, in the ground injection method that injects the ground infusion solution into multiple injection stages in the ground through multiple infusion fluid delivery systems, each of the multiple infusion fluid delivery systems is provided with a flow pressure detector and detected from these detectors. The injection pressure and / or flow rate data of the injected liquid is sent to a central control device equipped with an injection monitoring panel, and these data are displayed on the screen of the injection monitoring panel to monitor the injection status in a batch and send the liquid. While injecting while maintaining the respective injection pressures and / or flow rates in the system within a predetermined range, the injection can be completed, stopped, continued or reinjected based on the information of the data. FIG. 60 shows a part of the ground improvement system in the present invention by the ICT of FIG. 62 (b).
図60,61において、地盤注入液を複数の注入ポンプから地盤4中の複数の異なる注入ポイント5a、5a・・・5aにそれぞれ同時に或いは選択的に注入するに際し、複数の送液管路の各流量圧力検出器f、Pから検出された注入液の流量および/または圧力のデータは集中管理装置26に送信されて注入監視盤で画面表示されて施工状況が表示される。このようなデータの画面表示により、注入状況の一括監視を行って注入液の注入が管理され、例えば図60に示されるように、第一改良ブロックおよび第二改良ブロックが形成される。 60 and 61, when injecting the ground infusion liquid from a plurality of infusion pumps to a plurality of different infusion points 5a, 5a,. The flow rate and / or pressure data of the infusate detected from the flow rate pressure detectors f and P is transmitted to the central control device 26 and displayed on the screen of the infusion monitoring panel to display the construction status. By such data display on the screen, the injection status is collectively monitored to manage the injection of the injection solution, and, for example, as shown in FIG. 60, the first improvement block and the second improvement block are formed.
集中管理装置26には日報作成装置および日報作成装置にはプリンタが接続され、日報が作成され、プリンタでプリントアウトされる。 A printer is connected to the daily report creation device and the daily report creation device to the central management device 26, and a daily report is created and printed out by the printer.
図62と図63に集中管理装置26の操作フローチヤートを示す。まず、送液管路のNo.1〜No.10 についての注入仕様フアイルの圧力規定値(適正圧力範囲)、規定注入量(適正積算注入量範囲)、すなわち、所望の注入圧力、流量(単位時間当たり流量および/または積算流量)を集中管理装置26に予め設定しておき(システム仕様設定登録)、次いで集中管理装置26のNo.1〜No.10 の開始スイッチ14をONにしてデータ記録を開始する。 62 and 63 show an operation flow chart of the centralized management device 26. FIG. First, the pressure specification value (appropriate pressure range) and the specified injection amount (appropriate integrated injection amount range) of the injection specification file for No. 1 to No. 10 of the liquid supply pipeline, that is, the desired injection pressure and flow rate (units) (Flow per hour and / or integrated flow) is set in the central control unit 26 in advance (system specification setting registration), and then the No. 1 to No. 10 start switch 14 of the central control unit 26 is turned ON to record data To start.
このとき、施工表示盤X5にもランプ15でON表示がなされる。注入監視盤では、注入液送液管からの注入データを画面に表示し、これらデータが設定値に達したときに、集中管理装置26は完了信号を出力してこれを注入監視盤に表示するとともに、施工表示盤X5にランプ15で完了状態を表示し、送液管路のストップバルブ28を閉める信号を出力する。 At this time, the construction display panel X5 is also turned ON by the lamp 15. In the injection monitoring board, the injection data from the injection liquid feeding pipe is displayed on the screen, and when these data reach the set value, the central control device 26 outputs a completion signal and displays it on the injection monitoring board. At the same time, the completion status is displayed on the construction display panel X5 by the lamp 15, and a signal for closing the stop valve 28 of the liquid supply line is output.
全ての送液管路の注入が完了の後、集中管理装置の開始スイッチをオフにすることにより集中管理装置によるデータの記録が終了する。これら記録データに基づいて日報作成装
置で日報等の帳票を作成し、プリンタでプリントアウトする。
After the injection of all the liquid supply pipes is completed, the recording of data by the central control device is completed by turning off the start switch of the central control device. Based on these recorded data, a daily report is created by a daily report creation device and printed out by a printer.
このようにして複数の送液管路の各注入ステージにおける圧力、流量との関係をリアルタイムで把握でき、注入を所定の設定範囲内に納まるように管理できる。さらに、集中管理装置は注入仕様フアイル、注入結果一覧表、注入チヤート、日計表、週計表、月計表等の帳票作成ならびに解析データの作成をも行なうことができる。 In this way, the relationship between the pressure and the flow rate at each injection stage of the plurality of liquid supply conduits can be grasped in real time, and the injection can be managed so as to be within a predetermined setting range. Furthermore, the centralized management device can also create reports such as injection specification files, injection result lists, injection charts, daily schedules, weekly schedules, monthly schedules, and analysis data.
このようにして各注入孔における注入ステージ毎に、ブロックNo. 、注入孔No. およびステージNo.とともに、圧力、流量、チヤートを表示することもできる(図60、61)(図60、65)。 Thus, for each injection stage in each injection hole, the block No., injection hole No. and stage No. At the same time, pressure, flow rate, and chart can be displayed (FIGS. 60 and 61) (FIGS. 60 and 65).
さらに、これらのデータから注入孔毎に、各ステージ毎に、時間tに対する注入圧力P、流量Q、および積算流量(l)を表示することもできる(図66)。 Furthermore, from these data, the injection pressure P, the flow rate Q, and the integrated flow rate (l) with respect to time t can be displayed for each injection hole and for each stage (FIG. 66).
また、各注入孔毎に、各ステージの設計積算流量に対する実際積算流量の比率を算出して、図65〜図69に示すように、注入領域の区分毎に、ステージ毎の水平面(図69)と垂直面(図68)を面的に図示し、これにより、注入が不充分なゾーンが判別され、再注入すべき領域を知ることができる。図68は図69のA−A線断面図である。 In addition, for each injection hole, the ratio of the actual integrated flow rate to the design integrated flow rate of each stage is calculated, and as shown in FIGS. 65 to 69, the horizontal surface for each stage (FIG. 69) for each injection region section. And a vertical plane (FIG. 68) are shown in a plane, so that a zone with insufficient injection can be identified and the region to be reinjected can be known. 68 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
図70は地盤中の垂直方向における複数の注入ポイント(各注入ステージ)の注入圧力分布および積算流量を注入監視盤上に面的に表した画面の一例である。図70では各注入ステージにおける積算流量も表示される。したがって、この画面表示により、各注入ステージにおける注入圧力および積算流量が一画面上に表示され、一括監視により注入が管理される。 FIG. 70 is an example of a screen in which the injection pressure distribution and the integrated flow rate at a plurality of injection points (each injection stage) in the vertical direction in the ground are represented on the injection monitoring board. In FIG. 70, the integrated flow rate at each injection stage is also displayed. Therefore, by this screen display, the injection pressure and the integrated flow rate at each injection stage are displayed on one screen, and the injection is managed by collective monitoring.
図71は地盤中の特定の注入ステージにおける水平断面の積算注入量を平面的に一画面上に表した例である。この画面表示により、特定の注入ステージにおける各注入ポイントの積算流量が一画面上に表示され、一括監視により注入が管理される。 FIG. 71 is an example in which the integrated injection amount of the horizontal section at a specific injection stage in the ground is planarly displayed on one screen. By this screen display, the integrated flow rate at each injection point in a specific injection stage is displayed on one screen, and injection is managed by collective monitoring.
図67は地盤中の複数の注入ステージにおける注入圧力分布を注入監視盤X2上に三次元的に表した画面の一例である。この画面表示により、各注入ステージにおける注入圧力が三次元的に表示され、立体的な一括監視により注入が管理される。同様にして、積算流量も三次元的に表示して注入状況を管理することができる。 FIG. 67 is an example of a screen in which the injection pressure distributions at a plurality of injection stages in the ground are three-dimensionally displayed on the injection monitoring board X2. By this screen display, the injection pressure at each injection stage is displayed three-dimensionally, and injection is managed by three-dimensional batch monitoring. Similarly, the integrated flow rate can also be displayed three-dimensionally to manage the injection status.
このようにすれば、注入圧力が過大に上昇して注入量が不充分であった領域を立体的に把握でき、この場合、注入圧力を少なくして所定量注入されるまで再注入する。さらには、所定量の注入が行なわれたにもかかわらず、注入圧力が過少であることも把握でき、この場合、注入が逸脱したり、あるいは設定値が過少であることも発見でき、設定値を変更して最適積算流量を注入する等の措直を講じて注入効果を確実にすることができる。また注入後の効果の判定のためにゲル化時間の長い注入液を用いて各注入領域の注入地盤の抵抗圧力を図64の曲線2の限界圧内、限界流量内で計測して、所定流量に対する抵抗圧力の
分布図を図67、図68、図69のように図示して注入領域全体の注入効果を把握し、不十分な部分に再注入して所定の注入効果を得ることができる。
In this way, the region where the injection pressure has increased excessively and the injection amount was insufficient can be grasped in three dimensions. In this case, the injection pressure is decreased and reinjection is performed until a predetermined amount is injected. Furthermore, it is possible to grasp that the injection pressure is too low even though a predetermined amount of injection has been performed. In this case, it can be found that the injection has deviated or the set value is too low. The injection effect can be ensured by taking measures such as injecting the optimal integrated flow rate by changing In addition, in order to determine the effect after injection, the resistance pressure of the injection ground in each injection region is measured within the limit pressure and limit flow rate of curve 2 in FIG. 67, 68, and 69, the injection effect of the entire injection region can be grasped and reinjected into an insufficient portion to obtain a predetermined injection effect.
図60における、第1注入ブロック、第2注入ブロックの注入ポイントに注入を施した例を示す。一般に、沖積層は水平に滞積しているため、水平方向の透水係数は垂直方向のそれよりも大きい。したがって、図60において、第1ステージの土層はいずれの吐出口付近でもほぼ同じ透水係数で、例えば中砂であり、また、第nステージの土層もいずれの吐出口付近でもほぼ同じ透水係数で、例えば細砂である(図72、73)。 60 shows an example in which injection is performed at the injection points of the first injection block and the second injection block in FIG. In general, alluvium is stagnant horizontally, so the hydraulic conductivity in the horizontal direction is larger than that in the vertical direction. Therefore, in FIG. 60, the soil layer of the first stage has almost the same hydraulic conductivity near any outlet, for example, sand, and the soil layer of the nth stage also has almost the same hydraulic permeability near any outlet. For example, fine sand (FIGS. 72 and 73).
上述各注入ステージにおける適切な圧力、流量および積算流量は集中管理装置で圧力および流量を測定することにより測定される。この場合、適切な圧力、流量および積算流量は注入試験による測定値に実際の注入による測定値を加味し、補正することにより定めることもできる。 Appropriate pressure, flow rate, and integrated flow rate in each of the above-described injection stages are measured by measuring the pressure and flow rate with a centralized control device. In this case, the appropriate pressure, flow rate, and integrated flow rate can be determined by adding the measurement value obtained by the actual injection to the measurement value obtained by the injection test and correcting the value.
試験注入孔において、各ステージ毎、あるいは代表的なステージにおいて、注入に先立ち、注水試験、またはゲル化時間の長い注入液による注入試験を行って、図64に示されるP−q曲線(曲線1および2)、すなわち、P(注入圧力P)−q(流量l/分)曲線を出す。 In the test injection hole, at each stage or at a representative stage, prior to injection, a water injection test or an injection test with an injection solution having a long gelation time was conducted, and a Pq curve (curve 1) shown in FIG. And 2), ie a P (injection pressure P) -q (flow rate 1 / min) curve.
図64において、曲線1、O1 点までは注入速度と注入圧力は比例関係にあり、地盤破壊
は生ぜず、完全な浸透注入となる。この点までを限界圧力または限界流量とする。しかし、O1 〜O2 点までは注入速度(流量)と注入圧力は比例関係になく、部分的に割裂は生じるが、地盤が破壊して注入液が逸脱する注入圧力の低下はみられない。このO2 点の注入圧力を限界注入圧Pro、限界注水速度(あるいは限界注入速度)(流量)qr0という場合もあるが、好ましくは前者である。このようにして、地盤が破壊する限界注入圧力Pr0および限界注入流量qr0(注入速度)を知ることができる。しかし好ましくはO1までの直線領域内における流量と注入圧力内で注入することが望ましい。注入効果が充分か不完全かどうかを知るため、或いは不完全と判って再注入する場合は通常は抵抗圧がかかるので曲線2の関係となる。
In FIG. 64, up to curve 1 and O1 point, the injection speed and the injection pressure are in a proportional relationship, and ground destruction does not occur, and complete osmotic injection is performed. Up to this point is the limit pressure or limit flow rate. However, the injection speed (flow rate) and the injection pressure are not proportional to the points O1 to O2, and partial splitting occurs, but there is no decrease in injection pressure at which the ground breaks down and the injection solution escapes. The injection pressure at the O2 point may be referred to as a limit injection pressure Pro and a limit water injection speed (or limit injection speed) (flow rate) qr0, but the former is preferred. In this way, the limit injection pressure Pr0 and the limit injection flow rate qr0 (injection speed) at which the ground breaks can be known. However, it is preferable to inject within the flow rate and injection pressure in the linear region up to O 1 . In order to know whether the injection effect is sufficient or incomplete, or when reinjecting when it is determined that the injection effect is incomplete, a resistance pressure is usually applied, so the relationship of curve 2 is obtained.
上述のとおり、各ステージにおける地盤を破壊しないで注入し得る限界注入圧と限界注入速度(流量)を知ることができ、これにより、各ステージの適正注入圧力範囲あるいは適正注入速度範囲を知ることができる。この数値を集中管理装置26に記憶させ、この適正範囲を保つようにそのステージにおける注入を行って注入管理する。 As described above, it is possible to know the limit injection pressure and the limit injection speed (flow rate) that can be injected without destroying the ground in each stage, thereby knowing the appropriate injection pressure range or the appropriate injection speed range of each stage. it can. This numerical value is stored in the centralized management device 26, and injection management is performed by performing injection at that stage so as to maintain this appropriate range.
図63の集中管理装置の操作フローチヤートに示すように積算流量がこの適正範囲に達すればその時点でその注入ステージの注入を完了する。また、設定積算流量に達しないうちに適正注入圧力を越える場合にもそのステージの注入を終了とする。なお、上記適正注入圧力または注入速度の設定値は注入工程の進行中、補正することができる。この理由は注入過程で、同一ステージの注入中に、あるいは別の注入ステージからの影響により、さらには他の注入孔からの注入液の部分的浸透により干渉効果を受けるからである。 As shown in the operation flow chart of the central control apparatus in FIG. 63, when the integrated flow rate reaches this appropriate range, the injection at the injection stage is completed at that time. Also, if the appropriate injection pressure is exceeded before the set integrated flow rate is reached, the injection at that stage is also terminated. The set value of the appropriate injection pressure or injection rate can be corrected while the injection process is in progress. The reason for this is that during the injection process, during the injection of the same stage, due to the influence from another injection stage, and further due to the partial penetration of the injection liquid from other injection holes, an interference effect is caused.
また、注入ポイントの注入順序を選定することにより、あるいは注入ブロックの注入順序を選択することにより、先行した注入によって地盤が強化され、このため後からの注入が拘束効果によって注入圧力を高くしても破壊することなく注入できる。注入量が不充分のとき、再注入する場合も同様である。 Also, by selecting the injection order of the injection points, or by selecting the injection order of the injection blocks, the ground is strengthened by the preceding injection, so that the subsequent injection increases the injection pressure by the restraining effect. Can be injected without destruction. The same applies to reinjection when the injection amount is insufficient.
上述の場合、図64において、O1 点までは直線関係にあるが、O1 〜O2 点までの間は直
線ではないが一部割裂が生じている浸透割裂注入領域である。しかし、O1 点におけるPrfを限界圧力、qrfを限界注入流量とする。このようにして、最終的な限界注入圧力およ
び限界注入流量(注入速度)をそれぞれPrfおよびqrfとして設定して、設計注入量(積算流量)の注入をこの限界内で行うようにする。これらの値を集中管理装置X1に記憶させておき、この設計流量が注入されたら注入終了とし、もし、設計流量に達しないうちにこの限界注入圧力に達した場合にはその時点で注入を終了する。このようにして、注入工程に最適範囲を設定して確実な注入効果を得ることができる。
In the above-described case, in FIG. 64, the penetration crack injection region has a linear relationship up to the point O1, but is not a straight line between the point O1 and the point O2, but is partially split. However, Prf at the O1 point is the limit pressure and qrf is the limit injection flow rate. In this way, the final limit injection pressure and the limit injection flow rate (injection rate) are set as Prf and qrf, respectively, and the design injection amount (integrated flow rate) is injected within the limits. These values are stored in the central control device X1, and when the design flow rate is injected, the injection is terminated. If the limit injection pressure is reached before the design flow rate is reached, the injection is terminated at that point. To do. In this way, it is possible to obtain a reliable injection effect by setting an optimum range for the injection process.
なお、注入中に注入圧力が全く上昇しなかったり、あるいは注入中に注入圧力があまりにも早く上昇して注入を中止したために注入が不充分であると予想されたり等の場合、注入領域を断面的あるいは平面的に切り(図67〜図71)、その領域に再注入することもでき
る。図68、図69はまた、所定量注入して注入が完了しても、注入圧力の状況から注入が不充分と判断した場合、設定値を変更して注入を続けることもでき、さらに手動に切り換えて注入を続けることもできる。さらに、注入中に注入圧力が設定値を越えて注入中断の信号がでても、注入量から注入が不充分と判断された場合、注入圧力の設定値を変更し、あるいは手動に切り換えて注入を継続することもでき、また、瞬時に注入量の設定値を低くして注入を続けることもできる。図68と図69は各ステージの設計積算流量に対する実際の積算流量の比率を算出して、注入領域の区分毎にステージ毎の水平面(図69)と垂直面(図68)を面的に表示したもので、再注入すべき領域を知ることができる。上記において、すでに注入した領域で注入が不完全と思われるため再注入する場合は一部固結しているため抵抗圧が生じる。この場合は図64曲線2と同様の原理で注入前に注入液を注入して注入
ステージにおける所定の注入速度に対する圧力分布を作成し(図64、曲線1)、注入後の
固結地盤の調整において注入液で所定の注入速度で注入して抵抗分布を作成して(図64、曲線2)、注入領域における注入効果の確認を行うことができる。上記において注入液の
代わりに注水試験を行うこともできるが注入液の注入試験に注水試験による地盤の破壊を防ぐことができる。
If the injection pressure does not increase at all during the injection, or if the injection pressure is increased too quickly during the injection and the injection is stopped, the injection is expected to be insufficient. It is also possible to cut the target or planarly (FIGS. 67 to 71) and reinject into that region. 68 and 69, even if the injection is completed by injecting a predetermined amount, if it is determined that the injection is insufficient from the state of the injection pressure, the setting value can be changed and the injection can be continued. The injection can be continued by switching. In addition, even if the injection pressure exceeds the set value during injection and an injection interruption signal is given, if it is determined that the injection is insufficient from the injection volume, the injection pressure is changed or the injection pressure is changed to manual injection. It is also possible to continue the injection, and the injection can be continued by instantaneously reducing the set value of the injection amount. 68 and 69 calculate the ratio of the actual integrated flow rate to the designed integrated flow rate for each stage, and display the horizontal plane (Fig. 69) and vertical plane (Fig. 68) for each stage for each injection area section. As a result, the region to be reinjected can be known. In the above, since the injection seems to be incomplete in the already injected region, a resistance pressure is generated when the reinjection is partially consolidated. In this case, the injection solution is injected before injection by the same principle as curve 2 in Fig. 64 to create a pressure distribution for the specified injection speed at the injection stage (Fig. 64, curve 1), and adjustment of the consolidated ground after injection In FIG. 64, a resistance distribution is created by injecting at a predetermined injection speed with an injection liquid (FIG. 64, curve 2), and the injection effect in the injection region can be confirmed. In the above, a water injection test can be performed instead of the injection liquid, but the ground can be prevented from being destroyed by the water injection test in the injection liquid injection test.
このようにして、吐出口からの同時注入或いは選択注入による浸透固結によってステージ毎に平面的に達成されたスラブが形成される。この固結層は第1ステージから第nステージまで連続的に形成される。さらにまた、吐出口からの同時注入による浸透固結は垂直方向にも形成することができ、さらには、水平方向および垂直方向の両方に同時進行させることもでき、また、透水性の大きな層の吐出口から、あるいは透水性の大きな部分に開口した吐出口から選択的に注入することもできる(図72、73)。 In this way, a slab that is planarly achieved for each stage is formed by permeation consolidation by simultaneous injection or selective injection from the discharge port. This consolidated layer is continuously formed from the first stage to the nth stage. Furthermore, the permeation consolidation by simultaneous injection from the discharge port can be formed in the vertical direction, and further, can proceed simultaneously in both the horizontal direction and the vertical direction. It is also possible to selectively inject from the discharge port or from the discharge port opened in a portion having a large water permeability (FIGS. 72 and 73).
注入工法の原理は土粒子間隙の水を注入液に置き換えることにある。このため、同時注入工法において、大容量土に多数の吐出口から同時注入しても、土中水が注入液により逃げ場を失えば、地盤中に水のポケットが生じ、あるいは注入液が水で希釈されて目的とする注入が達成できなくなる。これを防止するために、図72、73に示されるように、固結対象の地盤にほぼ同一土質条件を有する想定改良ブロック(1)、(2)、(3)、(4)、(5)を定め、図示しない複数の吐出口から、まず、間隔をあけて定められた想定改良ブロック(1)および(2)に同時注入して地下水をブロック外に排除し、次いで、想定改良ブロック(3)、(4)、(5)に上述と同様に同時注入して地下水をブロック外に排除し、順次に全体を固結してほぼ同一土層を地下水を逃がしながら固結することができる。 The principle of the injection method is to replace the water in the soil particle gap with the injection solution. For this reason, in the simultaneous injection method, even if simultaneous injection is performed from a large number of outlets to a large volume of soil, if the soil water loses its escape space due to the injected liquid, water pockets are created in the ground, or the injected liquid is water. Once diluted, the intended injection cannot be achieved. In order to prevent this, as shown in FIGS. 72 and 73, assumed improvement blocks (1), (2), (3), (4), (5) having substantially the same soil conditions on the ground to be consolidated. ), And from a plurality of discharge ports (not shown), the ground improvement water (1) and (2), which are determined at intervals, are simultaneously injected to remove the groundwater from the block, and then the assumed improvement block ( 3), (4), and (5) can be simultaneously injected in the same manner as described above to remove the groundwater from the block, and the whole can be consolidated sequentially to consolidate almost the same soil layer while releasing the groundwater. .
また、図73に示されるように、注入領域をいくつかのブロックに分け、地下水を逃がしやすいように注入順序を設定して所定の注入圧力、あるいは所定の積算注入量に達した時点で、次のブロックの注入に移向するように注入することにより全自動注入が可能になる。なお、注入目的や、地盤条件によっては、先行する注入区分があとから注入する注入区分を拘束するように注入順序を選択することによって効果的に地盤を加圧強化することができる。 In addition, as shown in FIG. 73, when the injection region is divided into several blocks and the injection sequence is set so that the groundwater can easily escape, and when a predetermined injection pressure or a predetermined integrated injection amount is reached, Fully automatic injection is possible by injecting so as to shift to the injection of the block. Depending on the purpose of injection and the ground conditions, the ground can be effectively strengthened by selecting the injection order so that the preceding injection section constrains the injection section to be injected later.
本発明に用いられるシリカ注入液はいずれもゲル化時間を数秒から数十時間に設定できるので、大量の注入液をつくって置いてもゲル化の心配がないのみならず、大量の注入液を長時間かけて送液でき、かつ地盤中に注入した後、確実にゲル化し、さらに粘性が小さく、ねばりが少ないという利点がある。 The silica injection solution used in the present invention can set the gelation time from several seconds to several tens of hours, so there is no concern about gelation even if a large amount of injection solution is prepared and a large amount of injection solution is used. There is an advantage that the liquid can be fed over a long period of time, and after being injected into the ground, it is surely gelled, further having a low viscosity and less stickiness.
図60〜78に現場採取土配合設計法と所定領域内での浸透固結の確認管理に関する具体例を示す。本発明は地盤隆起の状況を確認しながら注入をつづけることもできる。例えば、図75の装置において、地盤隆起センサーを地表面に設置する(図60、61)。この場合、あらかじめ仕様設定に地盤隆起の範囲を5〜20mmと設定したときに、地盤隆起センサーか
らの電気信号が集中管理装置に伝えられ、隆起が20mmを越した場合、注入液送液管路からの注入が中止となる。しかし、隆起が5〜20mmの範囲内ならば、これは許容範囲であり、その範囲内での隆起は地盤強化のための反応が確実に行なわれていることを示している。また、この地盤センサーを注入領域付近の構造物に設けることにより、構造物の変位が許容範囲内におさまるように注入を管理することができる(図75)。
FIGS. 60 to 78 show specific examples of the on-site sampling soil blending design method and the confirmation management of seepage consolidation in a predetermined area. In the present invention, it is possible to continue the injection while checking the state of the ground uplift. For example, in the apparatus of FIG. 75, a ground elevation sensor is installed on the ground surface (FIGS. 60 and 61). In this case, when the ground uplift range is set to 5 to 20 mm in advance in the specification settings, the electrical signal from the ground uplift sensor is transmitted to the central control device, and if the uplift exceeds 20 mm, the infusate liquid supply line The injection from is stopped. However, if the ridge is within the range of 5 to 20 mm, this is an acceptable range, and the ridge within the range indicates that the reaction for ground strengthening is surely performed. In addition, by providing this ground sensor in the structure near the injection region, the injection can be managed so that the displacement of the structure falls within the allowable range (FIG. 75).
図60、図61、図75、図76にシリカ注入液を、制御装置を備えた注入材供給部から各注入ステップに注入する耐久性地盤改良方法を示す。注入個所あるいは注入個所を含むその周辺の任意の場所にレベルセンサーを配置して該レベルセンサーの変位量を計測し、この変位量の計測値を注入液供給部の制御装置に伝達し、この注入材供給部における制御装置が、前記計測値に基づいて予め設定されているプログラムにより、注入液の組成、ゲルタイム、注入量、注入材供給ポンプの吐出量の各データを自動的に選択して注入材供給部から注入材を供給し、前記地表面や周辺構造物の変状や注入液の注入対象領域への逸出を最小限にとどめるように、注入材の組成、ゲルタイムおよび注入量を調節することができる。図76は地盤変位を管理するフローチャートを示す。 60, 61, 75, and 76 show a durable ground improvement method in which a silica injection solution is injected into each injection step from an injection material supply unit equipped with a control device. A level sensor is arranged at an injection site or an arbitrary place around the injection site and the displacement amount of the level sensor is measured, and the measured value of the displacement amount is transmitted to the control device of the injection solution supply unit. The control unit in the material supply unit automatically selects and injects each data of the composition of the injection solution, gel time, injection amount, and discharge amount of the injection material supply pump according to a program set in advance based on the measured value. The injection material is supplied from the material supply unit, and the composition, gel time, and injection amount of the injection material are adjusted so as to minimize the deformation of the ground surface and surrounding structures and the escape of the injection liquid to the injection target area. can do. FIG. 76 shows a flowchart for managing ground displacement.
さらに、本発明において、複数の注入液送液系統S、S・・・Sのいずれかの注入が完了して次の注入管路5に接続しており、あるいは注入圧が限界値よりも高くなって注入を中断した後、再注入する場合、注入液が送液系統S中でゲル化することを防止するために送液系統Sを水洗する。この場合、注入液の送液量か、水洗の送水量かを判断する特性を設定する必要がある。 Furthermore, in the present invention, injection of any one of the plurality of injection liquid supply systems S, S... S is completed and connected to the next injection pipe 5 or the injection pressure is higher than the limit value. In the case of re-injection after interruption of injection, the liquid supply system S is washed with water in order to prevent the injection liquid from gelling in the liquid supply system S. In this case, it is necessary to set a characteristic for determining whether the amount of liquid to be injected or the amount of water to be washed.
水と注入液との違いを示す特性は例えば、pH、電気伝導度、密度等である。したがって、これらに関するセンサー、すなわち、pHメーター、電気伝導度メーター、密度計等を注入液送液管路に設ければ良い。図74は電気伝導率による水と注入液の区別を可能にする例である。 The characteristics indicating the difference between water and the injected liquid are, for example, pH, electrical conductivity, density, and the like. Therefore, a sensor related to these, that is, a pH meter, an electrical conductivity meter, a density meter, and the like may be provided in the infusate feeding line. FIG. 74 is an example that makes it possible to distinguish between water and injected liquid based on electrical conductivity.
また地表面に逸出した地中液の電気伝導度を測定することにより、単に地下水が地表面に溢出したか、注入液が溢出したか、又注入液の場合でも導電率によってシリカ溶液の濃度が判り、地盤中に存在しているシリカ分を算出することが判る。図77(a),(b)は該薬液
を地盤内に注入するための管路Xと、該管路Xの任意の個所に配置された、該薬液のpH値又は並びに電気伝導度を検出するためのpH検出器又は並びに電気伝導度検出器を示す。これによって該薬液のpH値(或いはゲル化時間、注入液と水洗の送液量)を判断して注入量を計測することができる。pH検出器電気伝導度検出器また図75よりシリカ溶液の濃度も管理することができ、充分な管理のもとに地盤内に注入し得る。
In addition, by measuring the electrical conductivity of the underground liquid that has escaped to the ground surface, whether the groundwater has overflowed to the ground surface, the injection liquid has overflowed, or even in the case of the injection liquid, the concentration of the silica solution depends on the conductivity. It can be seen that the silica content present in the ground is calculated. FIGS. 77 (a) and (b) show the pipe X for injecting the chemical into the ground, and the pH value or electrical conductivity of the chemical arranged at any location of the pipe X. A pH detector or an electrical conductivity detector is shown. By this, the injection amount can be measured by judging the pH value of the chemical solution (or the gelation time, the injection solution and the amount of liquid to be washed with water). It is possible to control the concentration of the silica solution from the pH detector and the electric conductivity detector as shown in FIG. 75, and it can be injected into the ground under sufficient control.
図74は水ガラス中のアルカリを酸で中和して得られる前述のシリカ溶液を水で薄め、このときの導電率の変化の状態を示したグラフである。蒸留水は0.01μ、水道水は119.5μ
の導電率である。したがって、図60、図61おいて、注入が完了した注入液送液管路を水洗しても、あるいは注入液送液管路の中にゲルが詰まって水洗する場合でも、検出値が1ms/cm以下なら洗浄水とみなして注入液を識別し、注入量を把握する。なお、この導電率は注入液によっても異なり、あるいは洗浄水によっても異なるので、あらかじめ計測して識別する範囲を認識し、図76のシテスム仕様設定に登録しておけばよい。
FIG. 74 is a graph showing the state of change in conductivity when the silica solution obtained by neutralizing an alkali in water glass with an acid was diluted with water. Distilled water is 0.01μ, tap water is 119.5μ
Conductivity. Therefore, in FIG. 60 and FIG. 61, even when the infusion solution feeding pipe line where the infusion is completed is washed with water or when the gel is clogged in the infusion solution feeding pipe line, the detection value is 1 ms / If it is equal to or less than cm, it is regarded as washing water, the injection solution is identified, and the injection amount is grasped. Note that this conductivity differs depending on the injection liquid or the washing water, and therefore, a range to be measured and identified in advance may be recognized and registered in the system specification setting of FIG.
これらのうち、密度計について例示する。図78に地盤注入液に放射線を照射する放射線源と、当該放射線の透過強度または反射強度を検出する放射線検出器と、この検出値から当該地盤注入液の濃度を算出する演算器とを備えた地盤注入液の濃度測定装置を示す。 Of these, the density meter is illustrated. FIG. 78 includes a radiation source for irradiating the ground injection liquid with radiation, a radiation detector for detecting the transmission intensity or reflection intensity of the radiation, and an arithmetic unit for calculating the concentration of the ground injection liquid from this detection value. An apparatus for measuring the concentration of ground injection solution is shown.
送液管路を通過する注入液に放射線を照射する放射線源を注入液送液管路の外側壁に配置する。さらに、この放射線源に対向する送液管路の外側壁に前記放射線の透過強度また
は反射強度を検出する放射線検出器を配置する。さらにまた、この検出値から注入液の濃度を算出する演算器を備えて濃度測定装置とする。
A radiation source for irradiating the injection liquid passing through the liquid supply conduit with radiation is disposed on the outer wall of the injection liquid supply conduit. Further, a radiation detector for detecting the transmission intensity or reflection intensity of the radiation is disposed on the outer wall of the liquid supply line facing the radiation source. Furthermore, an arithmetic unit for calculating the concentration of the injected liquid from the detected value is provided to provide a concentration measuring device.
前記放射線源はガンマ線源であり、この場合、放射線検出器はガンマ線検出器となる。そして、演算器はガンマ線の入射強度と透過強度との比または反射強度との比から注入液の濃度を算出する構成のものである。 The radiation source is a gamma ray source, and in this case, the radiation detector is a gamma ray detector. The computing unit is configured to calculate the concentration of the injected liquid from the ratio of the incident intensity and the transmitted intensity of the gamma rays or the ratio of the reflected intensity.
さらに、放射線源は中性子線源であることもでき、この場合、放射線検出器は中性子検出器となる。そして、演算器は中性子線の入射強度と透過強度の比、または反射強度との比から、注入液の濃度を算出する構成のものである。 Furthermore, the radiation source can also be a neutron source, in which case the radiation detector is a neutron detector. The computing unit is configured to calculate the concentration of the injected liquid from the ratio between the incident intensity and the transmitted intensity of the neutron beam or the ratio of the reflected intensity.
算出した注入液の濃度またはこの濃度を指標するデータを連続的に集中管理装置に送信して集中管理装置中の演算制御装置(cpu)で注入液の密度または濃度に変換し、これを予め定めた一定時間間隔で集中管理装置に記録する。そして、注入液の密度を例えば1.6〜2.2の範囲の設定仕様とし、注入液の密度管理を行うことができる。 The calculated concentration of the infusion solution or data indicating this concentration is continuously transmitted to the central control device and converted into the density or concentration of the infusion solution by the arithmetic control unit (cpu) in the central control device. Recorded in the central control device at regular intervals. Then, the density of the injected solution can be controlled by setting the density of the injected solution within a range of 1.6 to 2.2, for example.
上述のとおり、注入液のpH、導電率、濃度等を検出することにより、注入液の管理が可能になる。したがって、注入液の種類、濃度、配合等の注入液データを集中管理装置に送信し、注入液データとして注入管理することもできる。上記において検出器は管路に直接設置していなくても図19に示すように管路に設けたバルブを介した管路から定期的に或いは任意の時点で注入液を抽出して計測することができる。 As described above, the injection solution can be managed by detecting the pH, conductivity, concentration, and the like of the injection solution. Therefore, the injection liquid data such as the type, concentration, and composition of the injection liquid can be transmitted to the central management device, and the injection management can be performed as the injection liquid data. In the above, even if the detector is not directly installed in the pipeline, as shown in FIG. 19, the injection solution can be extracted periodically from the pipeline via the valve provided in the pipeline or at an arbitrary time and measured. Can do.
なお、地盤中に観測井戸を設け、この観測井戸の中のpH値、導電率等を測定してこれらの変化を見い出すことにより注入液が用水に流入していることがわかり、そのデータを集中管理装置に送信し、これらを影響データとして画面表示し、これに基づいて注入を中断して用水への影響を防ぐことができる。また上述したように、図75に示すように、上述の地盤変位のみならず構造物の変位を集中管理装置に送信し、限界値に達したら注入を中断して影響を防止することもできる。したがって、これらを影響データとして注入管理することができる。(請求項23) An observation well is provided in the ground, and by measuring the pH value, conductivity, etc. in this observation well, it is found that the injected solution is flowing into the water by concentrating the data. It transmits to a management apparatus, these are displayed on screen as influence data, and injection | pouring can be interrupted based on this and the influence on water can be prevented. Also, as described above, as shown in FIG. 75, not only the above-described ground displacement but also the displacement of the structure can be transmitted to the centralized management device, and when the limit value is reached, the injection can be interrupted to prevent the influence. Therefore, these can be injected and managed as influence data. (Claim 23)
[データ情報管理と注入の自動化]
さらにまた本発明はICTによる地盤改良システムを用いて所定の注入領域に所定の注入
が行われ、所定の効果が得られる地盤改良管理システムが可能になる。(図60、図62(b)
)データとしては地盤データ、薬液データ、注入データ、環境データ等があり、具体例図62(b)A群等がある。
これらの(1)注入液のデータ(2)注入工法並びに削孔データ注入領域のブロック区分或いは注入孔や注入孔間隔と各注入ステージにおける注入圧と流量(注入速度)と積算流量等のデータ等の注入データ(3)上記(1)、(2)の他にさらに環境データ等を施工中
に注入現場からリアルタイムでデータ情報管理センターサーバー又はクラウドに送信して一括管理して発注者、施工会社、現場事務所がリアルタイムで注入状況を把握できるとともにデータ情報を保持、共有し、或いは任意の時点で開示または提供できることを可能にする。
[Data information management and injection automation]
Furthermore, the present invention enables a ground improvement management system in which a predetermined injection is performed in a predetermined injection region using a ground improvement system based on ICT and a predetermined effect can be obtained. (Fig. 60, Fig. 62 (b)
) The data includes ground data, chemical data, injection data, environmental data, etc., and there is a specific example Fig. 62 (b) A group.
These (1) Injection liquid data (2) Injection method and drilling data Block division of injection region or injection hole, injection hole interval, injection pressure, flow rate (injection speed) and integrated flow rate data at each injection stage, etc. Injection data (3) In addition to the above (1) and (2), environmental data, etc. is sent to the data information management center server or cloud in real time from the injection site during construction, and collectively managed for ordering and construction companies , Enabling the field office to grasp the injection status in real time and to hold, share, or disclose or provide data information at any point in time.
またこれらの現場データをデータ情報管理センター或いはクラウドサーバーで解析し、或いはすでに集積している多数の現場から集めた多量のデータ(図79)のもとにデータ情報管理センターで自動判断して、或いは現場に必要な指示をインターネットを通して行い、かつそれを保管或いは開示できるようにして、所定注入領域に所定の注入がなされていることが確認、また注入が不十分な領域は再注入して充分な注入効果を得ることができる。 In addition, these site data are analyzed by the data information management center or cloud server, or automatically determined by the data information management center based on a large amount of data collected from many sites already accumulated (Fig. 79) Alternatively, it is possible to give necessary instructions to the site through the Internet and store or disclose it, and confirm that the predetermined injection has been performed in the predetermined injection region, and reinject the insufficient injection region enough An effective injection effect can be obtained.
このようにして図62(b)のB群の例に示す効果を得ることができる。上記注入液データは上述したように、例えば地盤条件、注入液の組成や配合処方やシリカ濃度、ゲル化時間GT(GT0やGTS0)、pH(pH0やpHS0)や注入孔間隔、注入ステージや注入範囲における注入効果の確認データと注入設計等のデータ、注入液と水洗水の区別、或いは地表面への溢出水の内容の判定による地盤中にとどまっている注入液の注入量の判定等がある。また注入液と注入液固結土の耐久データに記載されている。また上記(2)の注入施工データに関し
ては、上述並びに図63〜78に記載している。このように所定領域に所定の効果を有する地盤注入が可能な注入管理が可能になる。またこのようにして施工の進歩状況や三次元の固結状況や出来形等の可視化、品質状況、地盤中の固結状況並びに出来形の可視化、施工内容並びに工程の可視化、施工中のデータをリアルタイムで解析して地盤状況や注入状況に応じて注入速度や注入量がそれぞれのステージ毎に適正に行われるように注入現場或いは集中管理装置にフィードバックして指示することができる。
In this way, the effect shown in the example of group B in FIG. 62 (b) can be obtained. As described above, the infusion liquid data includes, for example, the ground conditions, the composition and composition of the infusion liquid, the silica concentration, the gelation time GT (GT 0 and GT S0 ), pH (pH 0 and pH S0 ), the injection hole interval, Confirmation of injection effect and injection design data at the injection stage and injection range, distinction of injection liquid and flush water, or determination of the content of overflow water to the ground surface There are judgments. Moreover, it is described in the endurance data of the injection liquid and the injection liquid consolidated soil. The injection construction data (2) above is described above and in FIGS. In this way, injection management capable of ground injection having a predetermined effect in a predetermined region is possible. In addition, in this way, the progress of construction, visualization of the three-dimensional consolidation status and completed shape, quality status, consolidation status in the ground, visualization of the completed shape, visualization of construction contents and process, data during construction Analysis can be performed in real time, and feedback can be instructed to the injection site or the central control device so that the injection speed and the injection amount are appropriately performed for each stage according to the ground condition and the injection situation.
また環境データとしては地下水のpH、地盤の変位、構造物の位置や変位等がある。このようにして遠距離から図60、図61、図62(b)の管理システムにより図62(b)のA群の情報を
インターネットで各注入現場の計測器のセンサーからの信号でデータ処理管理センターサーバーにより一括管理してB群の基本データにより解析し、施工状況を評価し、或いは自
動判定結果や改善ポイントを工事現場毎にフィードバックすることができ、さらに大量のデータの集積と解析による遠隔制御による集中管理装置への指示による自動注入への道が可能になる。また地盤状態や注入材のゲルタイムに係る注入に伴う変位量等において、浸透距離や注入圧力、注入速度、注入量の実際を通してセンサーの追加や制御プログラムの変更に対応することもできる。
Environmental data includes groundwater pH, ground displacement, structure position and displacement. In this way, from the long distance, the management system shown in FIGS. 60, 61 and 62 (b) manages the data processing of group A information shown in FIG. 62 (b) using signals from the sensors of the measuring instruments at each injection site on the Internet. Centralized management by the center server and analysis based on Group B basic data, evaluation of the construction status, or automatic judgment results and improvement points can be fed back to each construction site. The road to automatic injection by the instruction to the central control device by control becomes possible. In addition, in terms of the displacement amount associated with the injection related to the ground condition and the gel time of the injection material, it is possible to respond to the addition of a sensor or the change of the control program through the actual penetration distance, injection pressure, injection speed, and injection amount.
またデータ情報管理センターサーバーやクラウドからの情報はビックデータといわれるほど大量の情報となり情報の選定がそのデータ解析にとって重要となる。そのためには情報の定量化が重要となる。本発明は(0065)〜(0150)には所定領域における浸透固結性の定量化、表4に示すように注入地盤の耐久性の定量化を行ってデータの収集と解析に便
ならしめている。またそれに対応してシリカグラウトの定量化も(0267)〜(0294)(図33〜図57)、(0315〜0320)に記載し、(0152)〜(0202)には施工管理、(0204)〜(0216)には効果の確認法が(0199)〜(0202)並びに図79、図81にはこれらの要素技術の統合を示しており、これらの蓄積したデータを基本データとして受信した現場データを解析して当現場における注入目的を満たすように施工現場にフィードバックするとともに情報を共有して耐久地盤改良を可能にならしめている。また、この地盤改良システムはシリカ溶液の注入のみならずセメントやスラグを主成分とするシリカを含有してゲル化を伴う懸濁型グラウトを含む薬液注入の注入に適用できる。
In addition, information from the data information management center server and the cloud is so large as to be called big data, and selection of information is important for data analysis. For this purpose, quantification of information is important. In the present invention, in (0065) to (0150), the osmotic solidification property in a predetermined region is quantified, and the durability of the injected ground is quantified as shown in Table 4 to facilitate data collection and analysis. . Correspondingly, quantification of silica grout is also described in (0267) to (0294) (Figs. 33 to 57) and (0315 to 0320), (0152) to (0202) are construction management, (0204) ~ (0216) shows the method of confirming the effect (0199) ~ (0202) and Figs. 79 and 81 show the integration of these elemental technologies. Analysis and feedback to the construction site to meet the purpose of injection at this site and share information to make it possible to improve the durable ground. This ground improvement system can be applied not only to the injection of a silica solution, but also to the injection of a chemical solution containing a suspension type grout that contains silica containing cement or slag as a main component and gelation.
[注入地盤の品質管理]
以上のとおり、本発明は地盤注入液を複数の注入液送液管路から複数の異なる注入ステージにそれぞれ同時に或いは選択的注入するに際し、複数の注入液送液管路にそれぞれ流量圧力検出器を設け、これら検出器から検出された注入液の流量信号、ないしは圧力信号を集中管理装置に送信し、データの記録ならびに画面表示により注入状況の一括監視を行って注入管理するようにしたから、地盤中に設置した複数本の注入管路から、対象とする土層に注入液を注入して該地盤を改良するに際して、最適な設定流量ないしは設定圧力をもって注入液を同時かつ、自動的に、あるいは選択的に注入し、これにより各注入ステージにおける逸脱を低減しながら確実な注入を可能にし、広範囲の地盤を急速かつ確実に改良することができる。
[Quality control of injected ground]
As described above, in the present invention, when a ground infusion solution is simultaneously or selectively injected into a plurality of different injection stages from a plurality of infusion solution supply lines, a flow rate pressure detector is provided in each of the plurality of infusion solution supply lines. Since the flow rate signal or pressure signal of the infusion solution detected from these detectors is sent to the central control device, and the infusion status is monitored by recording data and displaying the screen, the infusion is managed. In order to improve the ground by injecting the injection solution into the target soil layer from a plurality of injection pipes installed therein, the injection solution can be simultaneously or automatically at the optimum set flow rate or set pressure, or Selective injection allows reliable injection while reducing deviations at each injection stage, and can improve a wide area of ground quickly and reliably.
上述したように、耐久シリカグラウトは注入工の間隔が広く、多様な地盤条件下で目的とする地盤改良ができていることを要求されるため、所定の領域に耐久シリカグラウトが注入対象範囲外へ逸脱することなく注入目的に適合した浸透固結していることを確認する
調査が必要となる(図29)。
As mentioned above, durable silica grout has a wide interval between injections and is required to improve the target ground under various ground conditions. It is necessary to conduct a survey to confirm that the infiltration and consolidation are suitable for the purpose of injection without deviating from (Figure 29).
注入前の注入計画と注入後の品質管理を図58に示す。このうち注入地盤において所定の注入液が浸透固結しているかどうかの確認は事後の品質管理でなされる(図81)。仮設目的において注入後の注入材の有無を知るために、サンプリングした試料にフェノール反応による判定がよく行われてきた。しかし、液状化対策工法のような本設注入では、目的とする強度が得られているかどうかを知ることが必要である。この場合、通常サウンディングやコアボーリングによって供試体の強度を測定することになるが、実際の地盤ではレキが含まれている場合や細粒分が多い場合、不撹乱試料の採取が難しい場合が多い。このような目的のためにシリカ量分析による改良効果の評価法を用いるものとする(図29、図58、図59)。 FIG. 58 shows an injection plan before injection and quality control after injection. Of these, it is confirmed by quality control afterwards whether or not a predetermined infusion solution has permeated and solidified in the infusion ground (FIG. 81). In order to know the presence or absence of an injection material after injection for a temporary purpose, a sample sample is often judged by a phenol reaction. However, it is necessary to know whether or not the intended strength is obtained in the permanent injection such as the liquefaction countermeasure method. In this case, the strength of the specimen is usually measured by sounding or core boring, but it is often difficult to collect an undisturbed sample when the ground contains a lot of reki or there are many fine particles. . For this purpose, a method for evaluating the improvement effect by silica amount analysis is used (FIGS. 29, 58, and 59).
この試験法は注入地盤のSiO2濃度の測定値から薬液のSiO2濃度を求めて、注入地盤の強度を推定する方法である。事前に現場採取土を用いて現場と同一密度の供試体を作製し、そこに種々のシリカ濃度の注入液を浸透させて固結供試体を作製して、強度試験を行う(図58(a))。その供試体のシリカ濃度を分析し、シリカ濃度と強度の関係を求めておき(
図58(b))、注入地盤の採取土のシリカ濃度の分析結果(図19(b))から注入地盤の強度を推定する(図58(a))。
可溶性シリカの分析はICP-AES法(誘導結合プラズマ発光分光分析)や原子吸光法を用
いる。
This test method seeking SiO 2 concentration of the chemical solution from the measured value of the SiO 2 concentration of the implanted ground, a method of estimating the strength of the implant ground. A specimen with the same density as the spot was prepared in advance using the soil collected in the field, and a solid specimen was prepared by infiltrating an injection solution having various silica concentrations into the specimen, and a strength test was performed (FIG. 58 (a )). Analyze the silica concentration of the specimen and find the relationship between silica concentration and strength (
Fig. 58 (b)), the strength of the injected ground is estimated from the analysis result of the silica concentration of the collected soil (Fig. 19 (b)) (Fig. 58 (a)).
ICP-AES (inductively coupled plasma emission spectroscopy) or atomic absorption is used for analysis of soluble silica.
1)事前試験
施工にあたり、設計強度を満足する配合(シリカ濃度)を決定する目的で室内配合試験を実施し、シリカ濃度SiO2と一軸圧縮強度の関係を求める(28日強度)。なお、室内配合強度は、注入孔間隔における注入薬液の希釈による強度低下等の安全率を考慮し設計強度の2倍となる。
1) Preliminary test In the construction, an indoor blending test is conducted to determine the blending (silica concentration) that satisfies the design strength, and the relationship between the silica concentration SiO 2 and the uniaxial compressive strength is determined (28-day strength). The indoor compounding strength is twice the design strength in consideration of the safety factor such as strength reduction due to dilution of the injected drug solution at the injection hole interval.
試験結果を図58に示す。この現場における設計強度は60kN/m2であり、室内配合強度は
安全率を加え120kN/m2となる。上述の室内試験を行い、現場配合シリカ濃度は6%を採用
した。
The test results are shown in FIG. The design strength at this site is 60 kN / m 2 , and the indoor compounding strength is 120 kN / m 2 with the safety factor added. The above-mentioned laboratory test was conducted, and the on-site blended silica concentration was 6%.
なお、一軸圧縮試験に用いた供試体は前述の可溶性シリカ量の測定を行い、注入材のシリカ濃度と注入された土からの可溶性シリカ量SiO2Sの関係を求めた(図58(b))。 The specimen used in the uniaxial compression test was measured for the amount of soluble silica described above, and the relationship between the silica concentration of the injection material and the amount of soluble silica SiO 2 S from the injected soil was determined (FIG. 58 (b) ).
2)事後評価
施工後にレキの影響により不攪乱試料が取れなかったため、事前に行ったシリカ含有量と一軸圧縮強度の関係を用い、現地改良後の強度の予測を行った。その予測手法は、改良後に採取した攪乱試料のシリカ含有量測定を行い、シリカ濃度を求め、その濃度から改良強度の予測を行ったところ100kN/m2であった(図58(a))。
この結果より、設計強度60kN/m2を満たしていることが判った。
2) Post-evaluation Since undisturbed samples could not be obtained due to the effect of leeks after construction, the strength after on-site improvement was predicted using the relationship between silica content and uniaxial compressive strength performed in advance. The prediction method was 100 kN / m 2 when the silica content of the disturbance sample collected after the improvement was measured, the silica concentration was determined, and the improvement strength was predicted from that concentration (FIG. 58 (a)).
From this result, it was found that the design strength satisfied 60 kN / m 2 .
このようにしてシリカ濃度6%の活性複合シリカ(図7)を注入することによって、注入地盤が28日強度で100kN/m2が得られることが判った。室内試験では120kN/m2となるシリカ溶液を注入して、現場では100kN/m2となる。この結果、所定領域に浸透固結している
事が判った。
By injecting active composite silica having a silica concentration of 6% (FIG. 7) in this way, it was found that the injection ground could obtain 100 kN / m 2 at a strength of 28 days. In the laboratory test, a silica solution of 120 kN / m 2 is injected and 100 kN / m 2 on site. As a result, it was found that it penetrated and consolidated into a predetermined area.
このように本発明は該耐久条件を満たすシリカ溶液を用い、以下の手法に配合処方を行って該耐久条件を満たすシリカ溶液を用いることを特徴とする耐久性に優れた地盤改良工法を可能にする。
(1)注入対象地盤の調査:密度測定を行う。密度測定はN値でもよい。
(2)対象地盤の採取土を用いて現場密度に調整した供試体を作製する。
(3)上記供試体に現場上載圧に対応した拘束圧を加えて種々のシリカ濃度のシリカグラウトを注入して固結供試体を作製する。
(4)固結供試体を所定期間養生する。
(5)固結供試体の強度試験を行う。
(6)固結供試体のシリカ濃度を分析してシリカ濃度と強度の関係を把握する。
(7)注入地盤から採取した土を用いてシリカ濃度を分析する。
(8)計測されたシリカ濃度から地盤固結強度を把握する。
As described above, the present invention enables a ground improvement method having excellent durability characterized by using a silica solution that satisfies the durability conditions, and using a silica solution that satisfies the durability conditions by blending and formulating the following method. To do.
(1) Investigation of the ground to be injected: The density is measured. The density measurement may be an N value.
(2) Prepare specimens adjusted to the on-site density using the soil collected from the target ground.
(3) A constraining pressure corresponding to the on-site loading pressure is applied to the specimen, and silica grouts having various silica concentrations are injected to prepare a consolidated specimen.
(4) Curing the consolidated specimen for a predetermined period.
(5) Conduct a strength test of the consolidated specimen.
(6) Analyzing the silica concentration of the consolidated specimen to grasp the relationship between silica concentration and strength.
(7) Analyze the silica concentration using soil collected from the injected ground.
(8) The ground consolidation strength is grasped from the measured silica concentration.
供試体の土は乾燥状態にし、2.00mmふるい透過分を用いた供試体に、実際の地盤の応力状態に相当する拘束圧を付加して請求項1〜13のシリカグラウトを浸透注入して固結供試
体を作製し、以下のいずれかの手法を用い該耐久条件を満たすシリカ溶液を用いた耐久性に優れた地盤改良工法を可能にする。
The soil of the test specimen is dried, and a fixed pressure corresponding to the actual ground stress condition is applied to the test specimen using the 2.00 mm sieve permeate to infiltrate and inject the silica grout according to claims 1 to 13 for solidification. A bonded specimen is prepared, and a ground improvement method with excellent durability using a silica solution that satisfies the durability condition is made possible by using any of the following methods.
(1)予め対象地盤のシリカ含有量を測定し、固結供試体のシリカ含有量を測定する。土中のCa分はゲルタイムや強度に影響するのでCa含有量を測定しておくのが望ましい。
(2)固結体のシリカ含有量から現地盤のシリカ含有量を差し引きして注入液によるシリカ含有量と供試体の強度の関係を把握する。
(3)現場固結採取土のシリカ含有量を計測し、その測定値から注入前のシリカ含有量を差し引き注入液に起因するシリカ含有量(注入固結土シリカ含有量)を把握して計測されたシリカ濃度から現場強度を把握する。
(4)把握した注入地盤の固結土シリカ含有量から注入地盤の注入液注入率を把握する。(5)供試体の強度とシリカ濃度の関係より設計数値或いは目標強度を満たす注入時の配合処方を確認する。
(1) The silica content of the target ground is measured in advance, and the silica content of the consolidated specimen is measured. Since the Ca content in the soil affects the gel time and strength, it is desirable to measure the Ca content.
(2) By subtracting the silica content of the local board from the silica content of the consolidated body, the relationship between the silica content of the injected solution and the strength of the specimen is grasped.
(3) Measure the silica content of on-site consolidated soil, subtract the silica content before injection from the measured value, and measure the silica content (injected consolidated soil silica content) resulting from the injected solution The field strength is grasped from the silica concentration.
(4) Grasp the injection rate of the injected ground from the solidified silica content of the injected ground. (5) From the relationship between the strength of the specimen and the silica concentration, confirm the formulation at the time of injection that satisfies the design numerical value or target strength.
また供試体の作製は混合法により注入前の土の密度に対応したシリカ量と強度の関係を計測することもできる。上記において、混合法とはシリカグラウトと土との混合、或いはモールド中にシリカグラウトを満たして土を投入して現場の地盤の密度に対応した土の密度になるように供試体を形成する方法をいう。
シリカ量の分析はJIS K 0101-1979、モリブデン酸黄法、モリブデン青比色法又はICP高分光分析法や原子吸光分光法によることができる。
供試体のシリカ含有量は供試体中の注入液の注入量から算出したシリカ量又は固結供試体からシリカ分析法によって得られたシリカ含有量を用いる。
In addition, for the preparation of the specimen, the relationship between the amount of silica and the strength corresponding to the density of the soil before pouring can be measured by a mixing method. In the above, the mixing method is a method of forming a specimen so as to have a soil density corresponding to the density of the ground in the field by mixing silica grout and soil, or filling the silica grout into a mold and introducing the soil. Say.
The amount of silica can be analyzed by JIS K 0101-1979, molybdic acid yellow method, molybdenum blue colorimetric method, ICP high spectroscopic analysis method or atomic absorption spectroscopic method.
As the silica content of the test specimen, the silica content calculated from the injection quantity of the injection solution in the test specimen or the silica content obtained from the consolidated specimen by the silica analysis method is used.
[耐久期間と耐久性の持続性]
本発明は耐久性地盤改良工法に適用するシリカグラウトの耐久性の意味を明白にして耐久性を要求される耐久期間を明らかにして、それに対応したシリカグラウトの耐久特性を明らかにして経時的強度特性をもつ配合処方を可能にしたものである(請求項24〜31)。さらに耐久性は単に注入材そのものの耐久性によって決まるのではなく、注入地盤の状態によって大きく作用されることに着目し、そのような場合にも耐久性が低下しない手法を開発したものである(請求項2〜11、32〜38)。また耐久性グラウトの適用はその周辺地
盤に長期にわたって環境上の影響をもたらすもので、その点も問題を生じない耐久性地盤改良が要求される。このため上記異なる特性を有する「コロイダルシリカと水ガラスと酸を有効成分とするの複合シリカ」と「コロイダルシリカ」と「シリカゾル」の特性を一体化して上記適用条件に対応して経済的な配合処方を調整しうるシリカ溶液とその適用法を開発したものである。
[Durability period and durability]
The present invention clarifies the meaning of the durability of silica grout applied to the durable ground improvement method, reveals the durability period for which durability is required, reveals the durability characteristics of the corresponding silica grout, and shows the strength over time It enables a blended formulation with characteristics (claims 24-31). Furthermore, we focused on the fact that durability is not simply determined by the durability of the injection material itself, but is greatly affected by the condition of the injected ground, and developed a method that does not reduce durability even in such a case ( Claims 2-11, 32-38). In addition, the application of durable grout has a long-term environmental impact on the surrounding ground, and there is a need for durable ground improvement that does not cause any problems. For this reason, the properties of "composite silica with colloidal silica, water glass and acid as active ingredients", "colloidal silica" and "silica sol" having the above different characteristics are integrated into an economical combination corresponding to the above application conditions. The silica solution that can adjust the formulation and its application method have been developed.
上述したように、耐久性を考慮した薬液注入の目的は、恒久止水、液状化防止、補強等があるが、それぞれにおいて耐久性の期間と要求される耐久性が異なり、その間の耐久性の経時的持続性や供用期間中の所定の改良効果の持続性が要求される。 As described above, the purpose of chemical injection considering durability is permanent water stoppage, prevention of liquefaction, reinforcement, etc., but the durability period and required durability are different in each, and the durability between them is Sustainability over time and a predetermined improvement effect during the service period are required.
従来、上述した条件のもとで注入目的と耐用期間と要求される改良効果の持続性に対して、どのように注入材並びに配合を選定して、効果と経済性を満たすかについての具体的方法が不明確だった。 Conventionally, how to select injection materials and blends to meet the effects and economics for the purpose of injection, the service life and the sustainability of the required improvement effect under the conditions described above The method was unclear.
耐久性があると思われるシリカグラウトはそれぞれ長期耐久性の持続性、強度変化やゲル化物や固結体の特性において、またそれが注入された地盤条件によってそれぞれ異なる特性がありながら、しかも施工条件や環境条件においてそれらが互いに関連し合っているため、一口に耐久性地盤改良と言っても判断の基準が不明確だった。その理由は固結地盤の耐久目的耐久目的に対応した長期の経時変化が不明確な事にあった。本発明者は数十年に及ぶいつ来るかわからない地震等に対する数十年に及ぶ長期耐久性の研究と多数の野外試験、東日本大震災等の第自身の経験も含め、シリカグラウトの長期強度変化の実測値並びに促進試験の開発等を経て、各シリカグラウトの長期耐久性を明らかにすることによって、耐久期間を考慮した耐久性の設定の考え方が可能になったものである。 Silica grout that seems to be durable has long-term durability, changes in strength, characteristics of gelled products and solidified bodies, and characteristics that vary depending on the ground conditions into which they are injected, and construction conditions. And because they are related to each other in environmental conditions, the criteria for judgment were unclear even if it was a durable ground improvement. The reason was that the long-term change over time corresponding to the durability purpose of the consolidated ground was unclear. The inventor has studied the long-term strength change of silica grout, including decades of long-term durability research against earthquakes, etc. that do not know when it will occur for decades, as well as numerous field trials and first experience such as the Great East Japan Earthquake. By clarifying the long-term durability of each silica grout through the development of measured values and accelerated tests, the concept of setting durability in consideration of the durability period has become possible.
図37は耐久性を有するシリカ溶液における、経日強度の変化の傾向をまとめた例である。
これよりシリカの溶脱が無視できるほど小さければ耐久性に優れたグラウトといえるが、耐久性が耐久期間を考えて注入目的に適した所定の強度を得ることを意味すると考えれば供用期間中、注入目的に要求される強度が持続し得るシリカの濃度と組成が耐久性グラウトとして要求される事が判る。
FIG. 37 is an example summarizing the trend of changes in strength over time in a durable silica solution.
If the silica leaching is negligibly small than this, it can be said that the grout has excellent durability, but if it is considered that the durability means obtaining a predetermined strength suitable for the purpose of injection in consideration of the durability period, it is injected during the service period. It can be seen that the concentration and composition of silica that can maintain the strength required for the purpose is required as a durable grout.
さらに注入液の耐久期間中の環境保全性や注入対象領域から逸脱することなく浸透固結される注入液の特性や注入地盤条件や注入後の注入地盤の改良効果の確認も耐久グラウト地盤改良工法として要求される。 The durability grout ground improvement method is also used to confirm the environmental preservation during the endurance period of the infusion solution, the characteristics of the infusion solution that is permeated and consolidated without departing from the injection target area, the conditions of the injection ground, and the improvement effect of the injection ground after injection. As required.
図3並びに図37は上述したシリカグラウトを一体化して上記条件を満たす耐久性を選定
できるシリカゾルグラウトの範囲に関わる。図38にシリカグラウトの強度と経時日数の経時強度ラインの範囲の例を示す。この範囲内において、効果と経済性を加味した耐久目的を満たす最適の配合処方を得ることができる。
FIG. 3 and FIG. 37 relate to the range of silica sol grout in which the above-mentioned silica grout can be integrated and the durability satisfying the above conditions can be selected. FIG. 38 shows an example of the range of the strength of silica grout and the time-lapse intensity line of the number of days elapsed. Within this range, it is possible to obtain an optimum blending formula that satisfies the purpose of durability taking into consideration the effects and economy.
図37に初期強度または配合強度(室内配合強度)として7日、28日強度並びに100日強度のラインを示した。また供用期間として供用10年、20年、50年、100年のラインを示した
。また中間の比較の強度として400日や1,000日のラインの例を示すこともできる。(請求項9)
FIG. 37 shows lines of 7-day, 28-day strength and 100-day strength as initial strength or blend strength (indoor blend strength). In-service periods of 10 years, 20 years, 50 years, and 100 years are shown. You can also show examples of 400-day and 1,000-day lines as intermediate comparison strengths. (Claim 9)
またこれらのラインに初期強度:1年以内強度又は配合時強度、恒久耐久強度、ピーク
時強度、収束強度、時限強度、供用期間強度等の例を示した。耐久性という場合、注入目的によって所定の改良効果を期待する期間があるわけであって、それを供用期間とした。(図37)(請求項14)
Also, these lines show examples of initial strength: strength within 1 year or strength at the time of blending, permanent durability strength, peak strength, convergence strength, time strength, service life strength, and the like. In the case of durability, there is a period in which a predetermined improvement effect is expected depending on the purpose of injection, and this was used as a service period. (Fig. 37) (Claim 14)
ここで耐久性とは、耐久性を注入目的に応じて以下のいずれか或いは複数とする。耐久期間とは注入目的による耐久性を要求される期間をいい、耐久性は耐久期間中、要求される所定の改良効果を持続する性質をいい、そのようなシリカグラウトを耐久シリカグラウトとする。固結強度試験強度は設計基準強度に対して安全率をかけた室内目標強度とする。(請求項10)
(a)恒久耐久性:所定の耐久性を恒久的に持続すると思われる耐久性
(b)時限耐久性:ある一定期間所定の耐久性を持続すると思われる耐久性
(c)供用耐久性:所定の供用期間中、所定の耐久性を持続すると思われる耐久性
(d)収束耐久性:最終的に要求される所定の耐久性に収斂すると思われる耐久性
Here, the durability is defined as one or more of the following depending on the purpose of injection. The durability period refers to a period in which durability is required for the purpose of injection, and durability refers to the property of maintaining a predetermined improvement effect required during the durability period. Such a silica grout is referred to as a durable silica grout. The consolidated strength test strength is the indoor target strength multiplied by the safety factor against the design reference strength. (Claim 10)
(A) Permanent durability: Durability that seems to last the prescribed durability permanently (b) Timed durability: Durability that seems to maintain the prescribed durability for a certain period of time (c) Service durability: Specified (D) Convergence durability: Durability that will eventually converge to the required durability
注入目的に対応した耐久レベルのシリカ溶液を得るために耐久期間の間、所定の改良効果を持続するためには図37に記載するように、耐久期間中にその所定の強度を保持しうる強度ラインの配合設定が得られるシリカグラウトを得なくてはならない。 In order to maintain a predetermined improvement effect during the endurance period in order to obtain a silica solution with a durability level corresponding to the injection purpose, as shown in FIG. 37, the strength that can maintain the predetermined strength during the endurance period You have to get a silica grout that gives you a blended line setup.
そのためには現場採取土又は標準砂を用いて現場の密度に対応した供試体にシリカ溶液を浸透させて(或いは混合して)、配合設定時の強度に耐用期中の強度変化を加味して、或いは浸透距離や地下水によう希釈を考慮した安全率をかけて設計強度になるように設計時の配合を定めたシリカグラウトを用いる。 For that purpose, the silica solution is infiltrated into (or mixed with) the specimen corresponding to the density at the site using on-site collected soil or standard sand, and the strength at the time of blending is added to the strength at the time of blending, Alternatively, use a silica grout with a blending ratio at the time of design so that the design strength can be obtained by applying a safety factor in consideration of dilution to the infiltration distance and groundwater.
従って、図37の範囲から、請求項1〜4のシリカグラウトを選定し、かつ全シリカ濃度、全シリカ濃度のうちのコロイド又は並びに水ガラスの濃度に起因するシリカ量又は比率を定め反応剤(又は酸性剤)の種類と濃度とゲル化時間を定める。活性複合シリカの場合はコロイドと水ガラスを有効成分とする酸性領域のシリカグラウトであるから、その収縮量は図36(c)の活性シリカコロイドのラインからシリカゾルのラインまでの範囲を取りうる
し、またその強度は、図36(b)のシリカゾルと活性シリカコロイドの上限ラインと下限ラ
インまでの範囲を取りうる。図37の斜線の範囲はコロイドと水ガラスを有効成分とする酸性−中性のシリカ溶液を一体化したグラウトの強度経日変化を示すものであり、この範囲から所定の耐久期間に所定の強度を持続し得る主剤の配合と所定の領域に浸透固結しうる土中ゲル化時間を含むゲル化時間を得るpHと添加剤の配合処方を設定するものとする。
Therefore, from the range of FIG. 37, the silica grout of claims 1 to 4 is selected, and the amount or ratio of silica due to the total silica concentration, the colloid of the total silica concentration, or the concentration of water glass is determined. (Or acid agent) type, concentration and gelation time. In the case of active composite silica, since it is a silica grout in the acidic region containing colloid and water glass as active ingredients, the amount of shrinkage can range from the active silica colloid line to the silica sol line in FIG. Further, the strength can take a range from the upper limit line to the lower limit line of the silica sol and the active silica colloid in FIG. 36 (b). The shaded area in FIG. 37 shows the strength change over time of a grout integrated with an acidic-neutral silica solution containing colloid and water glass as active ingredients. The formulation of the pH and additive to obtain the gelation time including the blending of the main agent capable of sustaining the gelation and the gelation time in the soil that can permeate and solidify in a predetermined region shall be set.
そして前述した耐久性地盤改良注入において、耐久性に影響する条件を加味して耐久性期間において、所定の強度を得られるシリカグラウトを選定することができる。
このようにして注入目的、地盤条件に応じて、経済的必要最小の組成を用いた耐久性グラウトの選定が可能になる。
In addition, in the above-described durable ground improvement injection, a silica grout capable of obtaining a predetermined strength during the durability period can be selected in consideration of conditions that affect the durability.
In this way, it is possible to select a durable grout using the minimum economical composition according to the purpose of injection and the ground conditions.
アルカリ領域の水ガラスグラウトは反応剤が無機化合物であれ、有機化合物であれ、ゲル中に未反応アルカリが残存しているため、ゲルがアルカリによって解重合してしまい、ホモゲルのシリカの溶脱が大きく長期耐久性は得られないことが判った(表4、表13、図33、A20、A15、A06)。 Alkaline water glass grout, whether the reaction agent is an inorganic compound or an organic compound, has unreacted alkali remaining in the gel, so the gel is depolymerized by alkali, and silica leaching of the homogel is large. It was found that long-term durability could not be obtained (Table 4, Table 13, FIG. 33, A 20 , A 15 , A 06 ).
図32(a)はシリカの可溶性はpHが10以下では少なく、pHが10以上になると大きくなる。
図32(b)はシリカの粒径が大きいほど、比表面積が小さくなり、溶解量が少なく、粒径が
小さいほど溶解量が大きくなることを示す。
In FIG. 32 (a), the solubility of silica is small when the pH is 10 or less, and increases when the pH is 10 or more.
FIG. 32 (b) shows that the larger the silica particle size, the smaller the specific surface area, the smaller the amount of dissolution, and the smaller the particle size, the larger the amount of dissolution.
表5に無定形シリカの粒径を示す。表5、表6は各シリカ溶液と細粒子の粒径を示す。こ
れより非アルカリ領域の耐久性は粒径の大きいシリカほど耐久性がすぐれていることが判る。
Table 5 shows the particle size of amorphous silica. Tables 5 and 6 show the particle sizes of each silica solution and fine particles. From this, it can be seen that the durability of the non-alkaline region is superior as the silica has a larger particle size.
またシリカ濃度が低くても(表1)、表6に示す細粒子やマイクロバブルを加えた、低濃度シリカ注入液、或いは懸濁液や細粒子を一次注入してから低濃度のシリカ溶液を注入すれば耐久性が優れた地盤が形成されることが判る(請求項2、32、36〜38)。 In addition, even if the silica concentration is low (Table 1), the low concentration silica injection solution with the addition of fine particles and microbubbles shown in Table 6 or the low concentration silica solution after the primary injection of the suspension or fine particles It can be seen that a ground with excellent durability can be formed by pouring (claims 2, 32, 36 to 38).
[ホモゲルの耐久性とサンドゲルの耐久性]
ホモゲルの体積変化を調べたところ(図34(a),(b)、図36(c)、図41〜43)、シリカゾルのゲルの体積変化は長期にわたって収縮し、最終的にきわめて大きいことが判った。(図34(a)、図36(c)、図41(1))また、シリカコロイドのゲルは長期にわたって収縮は無視
できるほど少ないことがわかった。(図34(b)、図36(c)、図41(3))ホモゲルの収縮は
ゲルそのものの強度と共に固結砂の強度増加をもたらすが過大な収縮はサンドゲルの強度の低下をもたらす(図35、図36(b)、図37、図49(a)、図54、図57)。
[Durability of homogel and durability of sand gel]
When the volume change of the homogel was examined (FIGS. 34 (a), (b), FIG. 36 (c), and FIGS. 41 to 43), the volume change of the silica sol gel contracted over a long period of time, and finally it was very large. understood. (FIG. 34 (a), FIG. 36 (c), FIG. 41 (1)) Further, it was found that the silica colloidal gel has negligible shrinkage over a long period of time. (Fig. 34 (b), Fig. 36 (c), Fig. 41 (3)) Although the shrinkage of the homogel increases the strength of the consolidated sand together with the strength of the gel itself, excessive shrinkage causes the strength of the sand gel to decrease (Fig. 35, FIG. 36 (b), FIG. 37, FIG. 49 (a), FIG. 54, FIG. 57).
メスシリンダー中にホモゲルを養生したところ、シリカゾルは体積変化が大きく、ガラス容器から剥離し、シリカコロイドはガラス容器と一体となった。この場合、容器はガラスであることから、土粒子間におけるゲルの状態を予測できる。なお、図34、図36の体積変化はガラス容器による計測結果である。また図38より、ホモゲルの収縮の大きさは耐水圧性のみならず、土の粒径の大きさ、或いは間隙の大きさに対する耐久性への影響が予測できる。即ち、大きな粒径、ルーズな土、地下水の流動や水圧に対しては過大なゲルの収縮は耐久性に悪影響を及ぼし、又、土粒子同志の接着力を低減し、かつ土粒子間のゲルの剥離による強度低下が推定できる。 When the homogel was cured in a graduated cylinder, the silica sol had a large volume change and was peeled off from the glass container, and the silica colloid was integrated with the glass container. In this case, since the container is glass, the state of the gel between the soil particles can be predicted. Note that the volume changes in FIGS. 34 and 36 are the measurement results using the glass container. Further, from FIG. 38, it can be predicted that the shrinkage of the homogel not only has resistance to water pressure, but also influences the durability on the size of the soil particle size or the size of the gap. That is, excessive shrinkage of the gel against large particle size, loose soil, groundwater flow and water pressure adversely affects durability, reduces the adhesion between the soil particles, and the gel between the soil particles. It is possible to estimate a decrease in strength due to peeling.
ホモゲルの耐久性と固結豊浦砂の長期強度を調べたその結果を図35〜図44、図49、図54に示す。また、シリカの溶脱とシリカゲルの収縮と固結豊浦砂の強度変化の関係は図36より、シリカゲルの収縮に大きく影響されることが判った。 The results of examining the durability of the homogel and the long-term strength of the consolidated Toyoura sand are shown in FIG. 35 to FIG. 44, FIG. 49, and FIG. In addition, it was found from FIG. 36 that the relationship between silica leaching, silica gel shrinkage, and strength change of consolidated Toyoura sand is greatly influenced by silica gel shrinkage.
水ガラスのアルカリを酸で除去した非アルカリ性シリカゾルはシリカの溶脱は極めて少なく(図32、図33)濃度が低い割には強度発現が早く(図46、図49)、長期固結性に優れているが、ゲルが長期にわたって過大に収縮して(図33(a)、図36(c)、図41(1)、図54
)その結果、養生後ほぼ200日をこえると固結砂の強度がピークを迎えた後、長期にわた
って強度低下をもたらす(図35(a)、図36(b)、図54(b))ことが判った。
Non-alkaline silica sol from which alkali of water glass is removed with acid has very little silica leaching (Fig. 32, Fig. 33), and strength development is early (Fig. 46, Fig. 49) for low concentration, and excellent long-term solidification. However, the gel contracted excessively over a long period of time (Fig. 33 (a), Fig. 36 (c), Fig. 41 (1), Fig. 54
) As a result, after nearly 200 days after curing, the strength of the consolidated sand reaches its peak, and then the strength decreases over a long period (Fig. 35 (a), Fig. 36 (b), Fig. 54 (b)). I understood.
コロイダルシリカは、ホモゲル、サンドゲルからのシリカの溶脱が無視できるほど小さく(図33、図36(a))、又、ホモゲルの収縮もほとんどなく(図34(b)、図36(c))、強度
の劣化はなく長期間強度が増加し続けるため(図35(b)、図36(b))改良効果が永続する。しかし、コロイドの表面の活性が少ないため、強度発現が遅く(図35(b))、かつ低いシ
リカ濃度では、ゲル強度が低い(図44(c))。
Colloidal silica is so small that leaching of silica from homogel and sand gel is negligible (Fig. 33, Fig. 36 (a)), and there is almost no shrinkage of homogel (Fig. 34 (b), Fig. 36 (c)). Since the strength does not deteriorate and the strength continues to increase for a long time (FIG. 35 (b), FIG. 36 (b)), the improvement effect is permanent. However, since the surface activity of the colloid is small, the strength development is slow (FIG. 35 (b)), and the gel strength is low at a low silica concentration (FIG. 44 (c)).
図38に固結豊浦砂に動水勾配50で長期透水し続けた場合の止水性を保った日数を示す。これより収縮の少ないシリカコロイドは水圧下においても長期間耐水圧性を示し、収縮の大きいシリカゾルでは長期耐水圧性が低いことがわかる。 FIG. 38 shows the number of days for which the water stoppage was maintained when water was continuously permeated to the consolidated Toyoura sand with a dynamic water gradient of 50. It can be seen that the silica colloid with less shrinkage shows long-term water pressure resistance even under water pressure, and the silica sol with large shrinkage has low long-term water pressure resistance.
本出願人の長期耐久性研究から以下のことが判った。
各シリカグラウトのシリカの溶脱とホモゲルの収縮とサンドゲルの一軸圧縮の関係より、シリカゾルもシリカコロイドもいずれもシリカの溶脱は殆どないが、シリカコロイドはホモゲルの収縮はなく強度が長期にわたって増加し続ける。シリカゾルのサンドゲルの初期強度は高いがホモゲルが過剰に収縮し(20〜30%)ほぼ100〜200日付近で強度がピークを経て後、強度低下が生ずる。(図35(a)、図36(b))
The applicant's long-term durability study revealed the following.
Due to the relationship between silica leaching, homogel shrinkage and uniaxial compression of sand gel in each silica grout, both silica sol and silica colloid have almost no silica leaching, but silica colloid has no homogel shrinkage and continues to increase in strength over time. . Although the initial strength of the silica gel sand gel is high, the homogel shrinks excessively (20 to 30%), and the strength decreases after about 100 to 200 days and the strength reaches a peak. (Fig. 35 (a), Fig. 36 (b))
また図33、図36より有機水ガラスの強度低下はゲル中の未反応水ガラス又はアルカリによるゲルの溶解によることが判る。また図33、図36と図38よりシリカゾルの水圧下における止水性の持続性の消滅はゲルの収縮が20%以上に達した時点ほぼ200日以後に生じてい
ることが判る。
それに対し活性シリカコロイドは上記特性によって、止水性の持続性が優れていることが判る。
Further, it can be seen from FIGS. 33 and 36 that the decrease in strength of the organic water glass is due to dissolution of the gel by the unreacted water glass or alkali in the gel. Further, FIG. 33, FIG. 36 and FIG. 38 show that the disappearance of the water-stopping persistence of silica sol under water pressure occurs almost 200 days after the gel shrinkage reaches 20% or more.
On the other hand, it can be seen that the active silica colloid has excellent water-stopping durability due to the above-mentioned properties.
図37は図35、図36によるデータに基づき、各シリカグラウトの強度の経時変化の例を示す。ここに耐久期間の例を示し、耐久期間の具体的な例を示した。また表4に耐久性レベ
ルの定量的評価の例を示した。
FIG. 37 shows an example of the change over time of the strength of each silica grout based on the data shown in FIGS. Here, an example of the endurance period is shown, and a specific example of the endurance period is shown. Table 4 shows examples of quantitative evaluation of durability levels.
アルカリ性水ガラスグラウトのようにシリカの溶脱があるグラウトでは強度が大幅に低下して耐久性が得られない。酸性・中性のシリカグラウトのようにシリカの溶脱がない場
合でも経時的強度変化はゲルの収縮に依存する。ゲルの収縮がない場合、或いは少ない場合はゲルの収縮は固結砂の強度の増加をもたらす。しかし、ゲルの収縮が過大になると固結砂の強度はピークから減少に転ずる。
A grout with silica leaching, such as an alkaline water glass grout, has a significantly reduced strength and cannot be durable. Even when there is no leaching of silica as in acidic / neutral silica grout, the change in strength over time depends on the shrinkage of the gel. If there is no or less gel shrinkage, the gel shrinkage will increase the strength of the consolidated sand. However, when the gel shrinkage becomes excessive, the strength of the consolidated sand starts to decrease from the peak.
この理由は、ゲルの収縮が接着効果の他に固結砂の砂同志を締め付ける効果によるものと思われるが、収縮が過大になるとゲルが土粒子から剥離して接着効果も締め付け効果も低減するためと思われる。また、ゲルの収縮は土の粒径が大きい場合や空隙の大きい地盤では土粒子間に空隙を生ずるため止水性や透水性も低下する。このため、大きな間隙のある地盤ではシリカ濃度が低くてもシリカの粉状体をシリカ溶液に加える、或いは一次注入としてシリカ溶液の注入(二次注入)前にシリカの粉状体、セメントベントナイト懸濁液を注入してゲルの収縮による悪影響を防ぐことができる。表1に低濃度シリカのホモゲル
とサンドゲルの固結性を示す。(請求項6、7、12、18)
The reason for this seems to be that the gel shrinkage is due to the effect of tightening the sand of the consolidated sand in addition to the adhesive effect, but if the shrinkage is excessive, the gel peels off from the soil particles, reducing the adhesive effect and the tightening effect. It seems to be because. In addition, when the soil particle size is large or the ground has a large void, the gel shrinkage causes voids between the soil particles, so that the water stoppage and water permeability are also lowered. For this reason, in the ground with a large gap, even if the silica concentration is low, the silica powder is added to the silica solution, or before the silica solution is injected (secondary injection) as a primary injection, the silica powder, cement bentonite suspension is added. A turbid liquid can be injected to prevent adverse effects due to gel shrinkage. Table 1 shows the caking properties of homogel and sand gel of low concentration silica. (Claims 6, 7, 12, 18)
本発明者はシリカゲルの過大な収縮に伴うサンドゲルの強度低下を防ぐためにシリカコロイドの含有量を増やす他に酸性シリカ溶液と反応性の少ないシリカ粒子を混入することが有効であることを見出した。シリカ溶液のゲルの収縮が25%以上になるとサンドゲルの強度低下が著しくなるから25%以上の収縮量に相当するシリカ粉体を加えることに着目した。例えば28%の収縮を生ずるなら、体積3%に相当するシリカ粉体を加えればよく、35
%の収縮量ならば10%の粉体を加えれば良い。粒径の大きな地盤や空隙の大きな地盤ではホモゲルの収縮が大きく影響するため、その20%以上の収縮量に対するシリカ粉体を加えることもできる。この場合、シリカ粉体がシリカ溶液との反応性が少ない場合はゲル化時間の短縮などの影響が少なくてすむ。その浸透性については土の粒径とその粒径の空隙に浸透しうる粉体の粒径はすでに懸濁液の浸透可能限界として計算できることが知られているので、それによって表6のセメント以外の粉体を選定すれば良い。このようにすればゲ
ルの収縮が殆どないゲルを土粒子間に充填して耐久性のある地盤を形成できる(請求項10、表5、6)。
懸濁液の注入可能限界(グラウタビリティー):
懸濁粒子の粒径分布の85%径(D85)、95%径(D95)
地盤の粒径分布の10%径(D10)、15%径(D15)とすると、
N1 = D15/D85 ≧ 15
N2 = D10/D95 ≧ 8
が満たされないとスムーズに浸透できない。
(J.C.king,Proc. ASCE, 1961)コンストラクション1972.1〜1974.7
現場技術者のための薬液注入工法連載No.1〜27;島田俊介、兼松陽著
The present inventor has found that it is effective to mix silica particles that are less reactive with an acidic silica solution in addition to increasing the content of silica colloid in order to prevent a decrease in the strength of the sand gel accompanying excessive shrinkage of the silica gel. When the gel shrinkage of the silica solution is 25% or more, the strength of the sand gel is remarkably lowered, so attention was paid to adding silica powder corresponding to the shrinkage amount of 25% or more. For example, if shrinkage of 28% occurs, silica powder corresponding to 3% volume may be added.
If the shrinkage amount is 10%, 10% powder may be added. In the ground with a large particle diameter or a ground with a large gap, the shrinkage of the homogel has a great influence, and therefore silica powder for the shrinkage amount of 20% or more can be added. In this case, when the silica powder has little reactivity with the silica solution, the influence of shortening the gelation time and the like can be reduced. Regarding the permeability, it is known that the particle size of the soil and the particle size of the powder that can penetrate into the voids of the particle size can already be calculated as the permeation limit of the suspension. The powder should be selected. In this way, a gel having almost no shrinkage of the gel can be filled between the soil particles to form a durable ground (Claim 10, Tables 5 and 6).
Suspension injectable limit (groutability):
85% diameter (D 85 ), 95% diameter (D 95 ) of the particle size distribution of suspended particles
If the 10% diameter (D 10 ) and 15% diameter (D 15 ) of the particle size distribution of the ground,
N 1 = D 15 / D 85 ≧ 15
N 2 = D 10 / D 95 ≧ 8
If it is not satisfied, it cannot penetrate smoothly.
(J.C.king, Proc. ASCE, 1961) Construction 1972.1-1974.7
Chemical injection method series No. 1-27 for field engineers; by Shunsuke Shimada and Yo Kanematsu
この場合、シリカ溶液の濃度は0.4〜3%程度の薄い濃度でこれらシリカの粉状体、或いはマイクロバブル或いは粘土とマイクロバブルを混入して用いる事ができる。マイクロバブルは希釈したシリカ溶液中のシリカ分のゲルが表面に付着してマイクロバブル長期に亘って逸出することなく地盤を不飽和化するのに効果があると思われる。(表1) In this case, the silica solution can be used by mixing these silica powders, microbubbles, clay, and microbubbles at a thin concentration of about 0.4 to 3%. Microbubbles seem to be effective in desaturating the ground without the silica gel in the diluted silica solution sticking to the surface and escaping over a long period of microbubbles. (table 1)
マイクロバブルをシリカ濃度の濃いシリカ溶液中に含ませた場合、マイクロバブルは強度のあるシリカ溶液中に包含されるため地震に対する抵抗は固結土の強度で決まってしまうことが判った。それに対してシリカ濃度が極めて薄い場合はマイクロバブルの周辺のシリカゲルは極めて弱いため変位に対して追随性があり地震動による間隙水圧が直接マイクロバブルに作用してマイクロバブルが変形して間隙水圧の上昇が妨げられて液状化が起こりにくくなる効果が生ずる。同じ現象はマイクロバブルと粘土を混入しても同様に起きる。また薄いシリカ液に増粘剤を加えることによってシリカ濃度が薄くても地下水で希釈されにくいシリカ溶液を作ることができる。マイクロバブル、粘土のいずれ又は両者に増粘剤の添加は効果的である。このためシリカ濃度は3%以下、好ましくは2〜0.4%くらいが
適切である。またこの濃度ではほとんど中性領域でゲル化時間を長時間迄得られるので、環境の点からも好ましい(請求項3)。
It was found that when microbubbles were included in a silica solution with a high silica concentration, the resistance to earthquakes was determined by the strength of the consolidated soil because the microbubbles were included in the strong silica solution. On the other hand, when the silica concentration is very low, the silica gel around the microbubbles is very weak and can follow the displacement, and the pore water pressure due to earthquake motion acts directly on the microbubbles, causing the microbubbles to deform and increase the pore water pressure. This prevents the liquid from becoming liquefied. The same phenomenon occurs when microbubbles and clay are mixed. Further, by adding a thickener to a thin silica solution, it is possible to make a silica solution that is difficult to be diluted with groundwater even if the silica concentration is low. It is effective to add a thickener to either or both of microbubbles and clay. For this reason, the silica concentration is 3% or less, preferably about 2 to 0.4%. At this concentration, gelation time can be obtained for a long time in almost neutral region, which is preferable from the viewpoint of environment (Claim 3).
図36(b),(c)ではシリカゾルのゲル収縮が20%(ガラス製メスシリンダー法)付近までは強度が増加し続け、その後固結砂の強度がピークから減少に転じている。その時期はゲル化後ほぼ200日であることから、シリカグラウトのシリカの溶脱と体積変化と経時的強度
変化がそれぞれ独立して存在しているのではなく、互いに関連し合って、固結土の経時耐久性に影響していることが判る。
In FIGS. 36 (b) and 36 (c), the strength continues to increase until the gel shrinkage of the silica sol reaches around 20% (glass graduated cylinder method), and then the strength of the consolidated sand turns from a peak to a decrease. Since the time is about 200 days after gelation, silica leaching, volume change and strength change over time do not exist independently, but are related to each other and solidified soil. It can be seen that this has an effect on the durability over time.
活性シリカコロイドはホモゲルの収縮が少なく、サンドゲルは強度が増加し続ける。しかしシリカ濃度が高いわりには強度発現が遅い。それに対して活性複合シリカはシリカコロイドと水ガラスの濃度と配合比率によって、そのゲル化時間もホモゲルの収縮もサンドゲルの強度もはシリカゾルから活性シリカコロイドまでの範囲を取ることができ、コロイドと水ガラスの比率はコロイドが少なくなる程シリカゾルの特性に近くなり、コロイドの比率が大きくなるほどシリカコロイドの特性に近くなることが判った。 Active silica colloids have less homogel shrinkage and sand gels continue to increase in strength. However, strength development is slow when the silica concentration is high. On the other hand, active composite silica can have a range from silica sol to active silica colloid in terms of gelation time, homogel shrinkage and sand gel strength, depending on the concentration and mixing ratio of silica colloid and water glass. It was found that the glass ratio becomes closer to the characteristics of silica sol as the colloid content decreases, and the characteristics of the silica colloid become closer as the colloid ratio increases.
図36(b)、図37は活性複合シリカの長期強度を示す。即ち、低シリカ濃度でも強度発現
が早く強度の低下しない処方を得ることができることが判る。(図39(a)〜(d)、図39、図49(b))
FIG. 36 (b) and FIG. 37 show the long-term strength of the active composite silica. That is, it can be seen that a formulation can be obtained that exhibits rapid strength and does not decrease strength even at low silica concentrations. (Fig. 39 (a)-(d), Fig. 39, Fig. 49 (b))
活性複合シリカは、コロイドの比率が小さくても、その複合シリカのゲルにおいては、大きなコロイドを核にして小さなシリカが吸着し、コロイドが生長すると思われる。このため水ガラスに起因する小さなシリカ分が多くても大きなシリカコロイドの耐久性効果が顕著になる。このように複合シリカは、シリカ濃度、コロイドと水ガラスの配合比率を調整することにより、ゲルの収縮は図36(b),(c)のシリカゾルから活性シリカコロイドまで
の幅の中、又ゲル化時間は図3の斜線の範囲で調整でき、従って、強度の最大値の範囲は
シリカゾルの上限から活性シリカコロイドの上限の範囲まで任意に調整でき(図36(b)、
図37)、かつ最小強度は表1の低濃度の固結性の最小値まで強度を任意に調整できること
が判る(図37)。
Even if the active composite silica has a small colloid ratio, in the composite silica gel, it is considered that small silica is adsorbed with a large colloid as a nucleus and the colloid grows. For this reason, even if there is much small silica content resulting from water glass, the durability effect of a large silica colloid becomes remarkable. In this way, by adjusting the silica concentration and the mixing ratio of colloid and water glass, the composite silica has a gel shrinkage within the range from the silica sol to the active silica colloid in FIGS. 36 (b) and (c). 3 can be adjusted within the shaded area in FIG. 3, and therefore the range of the maximum intensity can be arbitrarily adjusted from the upper limit of the silica sol to the upper limit of the active silica colloid (FIG. 36 (b),
Fig. 37), and the minimum strength can be arbitrarily adjusted to the minimum concentration of low concentration shown in Table 1 (Fig. 37).
またシリカゾルにコロイドを加えることによりシリカゾルの強度の低下領域においても強度増加、或いは最終的強度が一定に収束する配合領域を得ることができる(図42、図43、図53、図54)。また活性シリカコロイドのシリカ濃度が高い割には強度が低く強度発現が遅い欠点を解決できる。このようにしてシリカ注入液(の濃度と組成)の経時的強度範囲を注入目的に対応した耐久期間に持続するように設定することができることが判る。 Further, by adding a colloid to the silica sol, it is possible to obtain a blending region in which the strength increases or the final strength converges even in a region where the strength of the silica sol decreases (FIGS. 42, 43, 53, and 54). Moreover, although the silica concentration of the active silica colloid is high, the disadvantage that the strength is low and the strength is slow can be solved. In this way, it can be seen that the strength range with time of the silica injection solution (concentration and composition thereof) can be set so as to last for a durable period corresponding to the injection purpose.
この活性複合シリカグラウトによる固結土の強度は主材のシリカゲルによる粘着力の付与の他、小さなシリカのシロキサン結合の進行に伴う体積収縮によって、土粒子を拘束する効果によることが判った。さらには、活性複合シリカに含まれる活性シリカコロイドがゲル中で骨格構造を形成し、体積収縮量を調整する役割も担っているため、活性複合シリカはある程度の収縮は生じるものの過剰な体積変化を生じず、かつ強度を増加する配合を得ることができることが判った(図36(c)、400日以降、体積変化8%程度に収束)、このため活性複合シリカは活性シリカコロイドよりも低シリカ濃度で強度発現は早く、経時的に改良効果(強度)が安定する傾向を示す。(図36(b)、図39(a)〜(d)、図49(b)、図53、図54) It has been found that the strength of the consolidated soil by the active composite silica grout is due to the effect of restraining the soil particles by the volume shrinkage accompanying the progress of the siloxane bond of the small silica in addition to the application of the adhesive force by the silica gel as the main material. Furthermore, since the active silica colloid contained in the active composite silica forms a skeletal structure in the gel and plays a role of adjusting the volume shrinkage, the active composite silica causes a certain amount of shrinkage although it causes some shrinkage. It has been found that a composition that does not occur and increases the strength can be obtained (FIG. 36 (c), after 400 days, the volume change converges to about 8%). Therefore, the active composite silica has a lower silica than the active silica colloid. Strength develops rapidly with concentration, and the improvement effect (strength) tends to stabilize over time. (Fig. 36 (b), Fig. 39 (a)-(d), Fig. 49 (b), Fig. 53, Fig. 54)
また活性シリカコロイドは粒径が大きく(表5)、水圧に対するゲルの抵抗が大きく(
図38)、ゲルの収縮がなく(図34(b)、図36(c))、シリカの溶脱が無視できるほど小さいため(図34(b))シリカ濃度が10〜30%で恒久止水並びに岩盤止水に適している。また貯
水池や廃棄物処理や有害物の遮水壁や液化ガス等の燃料の地盤中への貯留のため遮断壁の
用いることができる。
The active silica colloid has a large particle size (Table 5), and the gel resistance to water pressure is large (
(Fig. 38) No gel shrinkage (Fig. 34 (b), Fig. 36 (c)) and silica leaching is negligibly small (Fig. 34 (b)). Permanent still water at 10-30% silica concentration. It is also suitable for bedrock still water. In addition, a barrier wall can be used to store a reservoir, waste disposal, a barrier wall for harmful substances, or fuel such as liquefied gas in the ground.
耐久シリカグラウトとして注入目的に対応した耐久期間に対して上述の1つ又は複数の
耐久期間に対応する耐久強度を得られる配合からなるグラウトを用いることができる。
As the durable silica grout, it is possible to use a grout made of a composition capable of obtaining a durable strength corresponding to one or a plurality of durable periods described above with respect to a durable period corresponding to the injection purpose.
図33の注入材のゲルのシリカの溶脱率の9,000日までの値を示す。図34に酸性シリカゾ
ル並びに活性シリカコロイドの9,000日までの体積変化率を示す。
FIG. 33 shows the silica leaching rate up to 9,000 days in the gel of the injection material in FIG. FIG. 34 shows volume change rates of acidic silica sol and active silica colloid up to 9,000 days.
図35(a),(b)並びに、図36、図37、図39にそれぞれ酸性シリカゾル注入材、活性シリカ
コロイド並びに活性複合シリカによる固結豊浦砂の9,000日までの強度変化を示す。
FIGS. 35 (a), (b) and FIGS. 36, 37, and 39 show changes in strength of consolidated Toyoura sand up to 9,000 days due to acidic silica sol injection material, active silica colloid, and active composite silica, respectively.
[耐久性の向上]
シリカ溶液を粗粒土、或いは大きな空隙、或いは地下水の流動している地盤においては、以下の(a)〜(d)のいずれかの方法で、ゲルの収縮を低減してゲルの強度を高めるか、水圧に対する抵抗性を高めるか、地下水に対する注入液の流動性を低減して、固結砂の強度低下を低減することを特徴とする地盤改良工法である。図49(a)、図53よりシリカ
濃度を高くすると収縮が大きくても、その剛性が高くなり、強度低下が抑制されることが判った。
[Improved durability]
In the ground where the silica solution is coarse-grained soil, large voids, or groundwater is flowing, the gel shrinkage is reduced and the gel strength is increased by any of the following methods (a) to (d). Or, it is a ground improvement method characterized by increasing the resistance to water pressure or reducing the fluidity of the injected liquid with respect to the groundwater to reduce the strength reduction of the consolidated sand. 49 (a) and FIG. 53, it was found that when the silica concentration is increased, even if the shrinkage is large, the rigidity is increased and the strength reduction is suppressed.
(a)シリカ濃度を高める(図38、図43、図49(a)、図53)。
(b)モル比を高くする、コロイド濃度を高くする(図36、図41、図42、図43、図53、図54)。
(c)シリカの微粒子を添加する(表6)。
(d)一次注入を行い地盤の均質化と透水性の低減と地下水の流動化を低減する(図16(c),(d))。
(e)増粘剤をシリカ溶液に加えることにより、地下水による希釈を低減させることができる。増粘剤としては高分子ポリマー。例えばポリアクリルアミド、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、粘土等がある。
(A) Increase the silica concentration (FIGS. 38, 43, 49 (a) and 53).
(B) The molar ratio is increased and the colloid concentration is increased (FIGS. 36, 41, 42, 43, 53, and 54).
(C) Add silica fine particles (Table 6).
(D) Perform primary injection to reduce ground homogenization, water permeability reduction and groundwater fluidization (Fig. 16 (c), (d)).
(E) Dilution with groundwater can be reduced by adding a thickener to the silica solution. High molecular weight polymer as thickener. For example, there are polyacrylamide, carboxymethylcellulose, methylcellulose, polyvinyl alcohol, clay and the like.
上記シリカ溶液において、シリカ溶液がシリカコロイドと水ガラスに起因するシリカ分からなる非アルカリ性シリカグラウトにおいて、該コロイドとして、水ガラスに塩を加えてコロイド化したシリカ分(析出シリカ又は塩析シリカ)(表6)を加えることによって
、コロイド分を増加させて耐久性を向上することができる。
In the above-mentioned silica solution, in a non-alkaline silica grout comprising a silica component resulting from silica colloid and water glass, a colloidal silica component (precipitated silica or salted-out silica) added as a salt to water glass as the colloid ( By adding Table 6), it is possible to increase the colloid content and improve the durability.
上記シリカ溶液においてコロイド濃度を高めるために、シリカの微粒子として、ホワイトカーボン、微細化シリカゲル、析出シリカ(塩析シリカ)、粘土を加えることによって、シリカコロイド分を増加させて、ゲルの収縮を低減し、かつ耐水圧性を高め、耐久性を向上させることができる(表6)。
ここで析出シリカとは水ガラスに海水や多価金属塩を加えて塩析して析出するシリカ微粒子をいう。粘土のコロイドの大きさ5μ以下(粘土ハンドブック 日本粘土学会 技報堂P.114、昭和42年1月15日、粘土の粒径5μ以下(土木学会)
In order to increase the colloid concentration in the above silica solution, the addition of white carbon, refined silica gel, precipitated silica (salting out silica), and clay as silica fine particles increases the silica colloid content and reduces gel shrinkage. In addition, it can increase the water pressure resistance and improve the durability (Table 6).
Here, the precipitated silica refers to silica fine particles which are precipitated by adding seawater or a polyvalent metal salt to water glass and salting out. Clay colloid size 5μ or less (Clay Handbook Japan Society of Clay Sciences, P.114, January 15, 1967, clay particle size 5μ or less (Japan Society of Civil Engineers)
シリカグラウトによる耐久性は注入した地盤の耐久性を意味するものである。しかし注入材の耐久性は配合処方によって経時的に物性が変化するのみならず注入材そのものの耐久性が優れていても注入地盤の耐久性に及ぼす要因は、前述のように多数存在するから注入地盤の耐久性を判断するのが困難であった。
このように耐久シリカグラウトを用いた耐久性地盤改良が困難な最大の理由は注入地盤の状況によって長期間の耐久性が変化することによる。
The durability by silica grout means the durability of the injected ground. However, as for the durability of the injection material, not only the physical properties change over time depending on the compounding prescription, but even if the durability of the injection material itself is excellent, there are many factors that affect the durability of the injection ground as described above. It was difficult to judge the durability of the ground.
Thus, the biggest reason why it is difficult to improve the durable ground using durable silica grout is that the long-term durability varies depending on the condition of the injected ground.
本出願人は永年に亘るシリカグラウトによる注入地盤の長期耐久性の研究を行った結果
、実験例に示すようにシリカのホモゲルとシリカによるサンドゲルの耐久性が異なることを見出した。(請求項9〜13)
即ち、シリカのホモゲルの経時的耐久性は
(1)非アルカリ領域ではシリカの溶脱はほとんどない。
(2)ホモゲルは経時的に収縮率、強度は変化するがその値は配合によって決まる。
(3)ホモゲルは経時的に強度が増大するが強度の低下は見られず配合組成と濃度によって経時的にほぼ所定の値を示す。そしてホモゲルの最終的耐久性(強度と収縮)は組成と配合によってほぼ一定になることが判った(図41〜図47)。
As a result of studying the long-term durability of the injection ground by silica grout for many years, the present applicant has found that the durability of silica homogel and silica sandgel differ as shown in the experimental examples. (Claims 9 to 13)
That is, the time-dependent durability of the silica homogel is as follows: (1) In the non-alkali region, there is almost no silica leaching.
(2) Although the shrinkage and strength of the homogel change with time, the values are determined by the formulation.
(3) Homogel increases in strength over time, but does not show a decrease in strength, and shows almost a predetermined value over time depending on the composition and concentration. The final durability (strength and shrinkage) of the homogel was found to be almost constant depending on the composition and formulation (FIGS. 41 to 47).
一方それを注入したサンドゲルは、ホモゲルが配合によって経時的収縮と強度が所定の値になるにも関わらず注入された土の種類、密度等固結する土の状態によって耐久性が異なることが判った(図7、図35〜図39)。 On the other hand, it was found that the sand gel into which it was injected had different durability depending on the condition of the soil to be consolidated, such as the type and density of the injected soil, even though the homogel was blended with time to achieve a predetermined value of shrinkage and strength. (FIG. 7, FIG. 35 to FIG. 39).
そこで固結する土の状態と関係のなく一定の耐久性を示すホモゲルに着目して、土の状態に対応して異なるサンドゲルの耐久性を把握することにより、耐久期間中の強度が低減しない期間並びに供用期間中所定の強度を維持できる固結土強度と期間を推定できることが可能になった。また固結土強度を短期間に推定するにはサンドゲルの加温養生による促進試験が有効であるがサンドゲルに比べてホモゲルは容易に促進ができるので固結土の強度の推定が容易になった(表3(a)、(b)、図45) Therefore, paying attention to homogel that shows a certain durability regardless of the state of the consolidated soil, by grasping the durability of the different sand gel corresponding to the state of the soil, the period during which the strength during the durability period does not decrease In addition, it has become possible to estimate the consolidated soil strength and period that can maintain a predetermined strength during the service period. In order to estimate the consolidated soil strength in a short period of time, an accelerated test by sand gel heating curing is effective. However, homogel can be easily promoted compared to sand gel, so it is easier to estimate the strength of consolidated soil. (Table 3 (a), (b), Fig. 45)
〔実験例〕
以下に実験例を示す。
1.使用シリカグラウトの種類と組成(表7)
ここでモル比とは、n=重量比(SiO2/Na2O)×1.032 この式より算出している。
[Experimental example]
Experimental examples are shown below.
1. Types and composition of silica grout used (Table 7)
Here, the molar ratio is calculated from this equation: n = weight ratio (SiO 2 / Na 2 O) × 1.032
2.ゲルタイム
pHは図3に示すように非アルカリ性(弱アルカリ〜酸性:pH=1〜10)の範囲シリカ濃度は0.4〜30wt%とし、ゲルタイムの範囲は図3に示すように瞬結から6700分とする実験に用いた水ガラスと酸の混合液(シリカゾル:記号AS)のシリカ濃度別のゲルタイムを図40に示す。瞬結とは通常ほぼ10秒位内のゲル化時間をいう。
2. Gel time
The pH is non-alkaline (weak alkali to acidic: pH = 1 to 10) as shown in Fig. 3. The silica concentration is 0.4 to 30 wt%, and the gel time is 6700 minutes from instantaneous setting as shown in Fig. 3. FIG. 40 shows gel times according to silica concentration of a mixture of water glass and acid (silica sol: symbol AS) used in the experiment. The instantaneous setting usually means a gelation time within about 10 seconds.
3.ホモゲルの体積変化の特性
図41〜43に示す。本実験ではホモゲルの円柱供試体で実施した。
これより、いずれもシリカ濃度が低いほど収縮が大きくシリカ濃度が高いほど収縮は小さくなる。
また活性複合シリカ系(HS)はモル比が高いほど収縮が小さく、活性コロイド系は極めて少ない。(ガラス製メスフラスコでは膨張率は0〜+1%程度膨張であるが、円柱供試体では5%収縮する。またゲルの収縮はガラス製メスフラスコの場合よりプラスチック製シ
リンダー容器を用いた円柱状供試体の方が大きくなることが判った。ゲルそのものの収縮はプラスチック容器の方が対応性があると思われるが土粒子はシリカなので地盤中のゲルの収縮はガラス製メスフラスコのほうが実際に近いものと思われる。)
それに対して酸性シリカゾルでは図42、図43より、SiO2濃度が同一の場合、水ガラスのモル比にかかわらず最終体積変化は同程度であることが判った。
また図41(1)より、12%〜6%のシリカ濃度で400日収縮25〜28%である。
3. Characteristics of volume change of homogels are shown in FIGS. In this experiment, a homogel column specimen was used.
Accordingly, in each case, the lower the silica concentration, the larger the shrinkage, and the higher the silica concentration, the smaller the shrinkage.
The active composite silica system (HS) has a smaller shrinkage as the molar ratio is higher, and the active colloid system has very few. (The expansion rate is about 0 to + 1% for glass volumetric flasks, but 5% for cylinder specimens. Gel shrinkage is more cylindrical with a plastic cylinder than for glass volumetric flasks. The sample was found to be larger, and the shrinkage of the gel itself seems to be more compatible with the plastic container, but since the soil particles are silica, the shrinkage of the gel in the ground is closer to the glass volumetric flask. It seems to be.)
On the other hand, in the case of acidic silica sol, it can be seen from FIGS. 42 and 43 that when the SiO 2 concentration is the same, the final volume change is the same regardless of the molar ratio of water glass.
In addition, as shown in FIG. 41 (1), the 400-day shrinkage is 25 to 28% at a silica concentration of 12% to 6%.
一方、活性複合シリカ系は酸性シリカゾルと比べて最終体積変化量は小さくコロイド量が多いほど、即ちモル比が高いほど、最終体積変化は減少する(図41、図42、図43)。
同一のモル比あるいは、同一のコロイドと水ガラスの比率(以下、コロイド含有率)における活性複合シリカは、薬液の濃度が高くなるほど、体積収縮量は小さくなる傾向を示す。
また、注入材のシリカ全量が同一の場合、コロイド含有率が高いほど、体積収縮量は少なくなる傾向を示す。
On the other hand, in the active composite silica system, the final volume change is smaller as the amount of colloid is smaller and the amount of colloid is larger than the acidic silica sol, that is, the higher the molar ratio is, the smaller the final volume change is (FIGS. 41, 42, 43).
The active composite silica at the same molar ratio or the same colloid / water glass ratio (hereinafter referred to as colloid content) tends to have a smaller volume shrinkage as the concentration of the chemical solution increases.
Further, when the total amount of silica in the injection material is the same, the higher the colloid content, the smaller the volume shrinkage tends to be.
また図41では活性複合シリカの体積変化は、15%〜9%のSiO2濃度で400日収縮 18%〜21%である。複合シリカの収縮率はモル比が高くなるほどCSに近づく(図41(3))。
また図43はシリカ濃度と最終体積変化率(ενχmax)の関係を示す。
Also, in FIG. 41, the volume change of the active composite silica is 400% shrinkage 18% to 21% at a SiO 2 concentration of 15% to 9%. The shrinkage of composite silica approaches CS as the molar ratio increases (Fig. 41 (3)).
FIG. 43 shows the relationship between the silica concentration and the final volume change rate (ε νχmax ).
…式(3)
... Formula (3)
ここで、
ενχ:材令χ日の体積変化率(%)
a:定数
χ:材令(日)
ενχmax:最終変化率
here,
ε νχ : Volume change rate of material age χ (%)
a: Constant χ: Material age (days)
ε νχmax : Final change rate
4.ホモゲルの強度特性
ホモゲルの一軸圧縮試験例を図44〜47に示す。
図44より、ホモゲルの一軸強度はシリカ濃度や主材のモル比、コロイド含有量に関わらず経時的強度低下は見られず最終的にはそれぞれ一定の値となる傾向が判る。
シリカゾル(AS)ではシリカ濃度が同じならモル比の違いで最終的な一軸強度の違いはみられず、活性複合シリカ(HS)ではコロイド含有率が大きくなるにつれて強度は低くなることが判る。
図45にホモゲルの一軸圧縮強さと変化係数の関係を示す。
E50pq=0.006×qupg 1.41 …式(4)
の関係にある。
E50pg:ホモゲルの変形係数(MN/m2)
qupg:ホモゲルの一軸圧縮強さ(kN/m2)
Four. Examples of uniaxial compression test of homogels are shown in FIGS.
From FIG. 44, it can be seen that the uniaxial strength of the homogel does not decrease with time regardless of the silica concentration, the molar ratio of the main material, and the colloidal content, and finally tends to be a constant value.
In silica sol (AS), if the silica concentration is the same, there is no difference in the final uniaxial strength due to the difference in molar ratio. In active composite silica (HS), the strength decreases as the colloid content increases.
FIG. 45 shows the relationship between the uniaxial compressive strength of the homogel and the coefficient of change.
E 50pq = 0.006 × qu pg 1.41 ... Formula (4)
Are in a relationship.
E 50pg : Deformation coefficient of homogel (MN / m 2 )
q upg : Uniaxial compressive strength of homogel (kN / m 2 )
図46はSiO2濃度と材令400日におけるホモゲルの一軸圧縮強度の関係を示す。
いずれも一軸圧縮強さはシリカ濃度の増大に伴い高くなるがシリカゾルでは水ガラスのモル比によらず、シリカ濃度に依存する。複合シリカではコロイド含有量が大きくしてモル比を高くすると、強度発現の割合が低くなり、水ガラスの濃度を増やしてモル比を低くすると強度発現の割合が高くなる。
FIG. 46 shows the relationship between the SiO 2 concentration and the uniaxial compressive strength of the homogel at the age of 400 days.
In either case, the uniaxial compressive strength increases as the silica concentration increases, but silica sol depends on the silica concentration regardless of the molar ratio of water glass. In the composite silica, when the colloidal content is increased and the molar ratio is increased, the strength development ratio is decreased, and when the water glass concentration is increased and the molar ratio is decreased, the strength development ratio is increased.
図47はホモゲルの破壊ひずみεf(%)と一軸圧縮強さの関係を示す。
これよりモル比、コロイド含有量やシリカ濃度によらず、式(5)の関係にあることが判
る。
FIG. 47 shows the relationship between the fracture strain εf (%) of the homogel and the uniaxial compressive strength.
From this, it can be seen that there is a relationship of formula (5) regardless of the molar ratio, colloidal content, and silica concentration.
qupg=467×εf -1.83 …式(5)
qupg:一軸圧縮強さ(kN/m2)
εf:ホモゲルの破壊ひずみ(%)
q upg = 467 × εf -1.83 (5)
q upg : Uniaxial compression strength (kN / m 2 )
εf: Homogel fracture strain (%)
4.サンドゲルの特性
4−1 試験法
表7のシリカグラウトを用いて表2、図48の豊浦砂を用いてシリカ溶液を間隙に充填して
供試体(表8)を作製した。
Four. Properties of sand gel
4-1 Test Method Samples (Table 8) were prepared by filling the gap with the silica solution using the silica grout of Table 7 and Table 2 and the Toyoura sand of FIG.
4−2 サンドゲルの一軸圧縮強度qupgの経時変化(図49〜54)
酸性シリカゾルグラウトはホモゲルの一軸強度が低下しないにも関わらず(図44(a))
サンドゲルの強度低下がみられる。強度低下はシリカ濃度が低いものほど大きく、かつ早い段階でおきた(図49(a))。
4-2 Change with time of uniaxial compressive strength qupg of sand gel (Figs. 49-54)
Although acidic silica sol grout does not reduce the uniaxial strength of homogels (Figure 44 (a))
A decrease in strength of the sand gel is observed. The decrease in strength was greater as the silica concentration was lower, and occurred at an early stage (FIG. 49 (a)).
一方、活性複合シリカや活性シリカコロイド系の場合、シリカ濃度に関わらず改良効果は低下せず安定となるサンドゲルを得る事ができる(図49(b),(c))。これらの強度特性
はシリカコロイドの含有量による複合比率でコントロールできる。
On the other hand, in the case of active composite silica or active silica colloidal system, it is possible to obtain a sand gel that is stable without decreasing the improvement effect regardless of the silica concentration (FIGS. 49 (b) and (c)). These strength characteristics can be controlled by a composite ratio depending on the content of silica colloid.
図50はサンドゲルの一軸圧縮強度と変形係数を示す。サンドゲルの一軸圧縮強度と変形係数の関係はSiO2濃度やモル比、コロイド含有量にかかわらず次式の関係がある。
E50sg=0.02qusg 1.56 …(6)
E50sg:サンドゲルの変形係数(MN/m2)
qusg:サンドゲルの一軸圧縮強さ(kN/m2)
FIG. 50 shows the uniaxial compressive strength and deformation coefficient of sand gel. The relationship between the uniaxial compressive strength of the sand gel and the deformation coefficient is represented by the following formula regardless of the SiO 2 concentration, molar ratio, and colloidal content.
E 50sg = 0.02q usg 1.56 (6)
E 50sg : Sand gel deformation coefficient (MN / m 2 )
q usg : Uniaxial compressive strength of sand gel (kN / m 2 )
図51はホモゲルとサンドゲルの一軸圧縮強度を示す。
これよりホモゲル強度に対するサンドゲルの強度の増加割合が判る。
図53(b)はサンドゲルの一軸圧縮強度の平均値が最大となった時のシリカ濃度と一軸圧
縮強度qusgの関係を示す。
図53(a)より、複合シリカの体積変化は25%以下で図53(b)より強度変化は殆ど見られないことが判る。図52より、酸性シリカゾルグラウトの場合、モル比に係わらず強度は同程度になり、活性複合シリカではコロイド含有率が増えると低くなるが、水ガラス濃度が高くなると強度が高くなる。従って収縮量の低減、強度の低減を防ぐにはコロイド含有率をたかくすればよいことが判る。
FIG. 51 shows the uniaxial compressive strength of homogel and sand gel.
From this, the increase rate of the strength of the sand gel with respect to the homogel strength can be seen.
FIG. 53 (b) shows the relationship between the silica concentration and the uniaxial compressive strength q usg when the average value of the uniaxial compressive strength of the sand gel is maximized.
From FIG. 53 (a), it can be seen that the volume change of the composite silica is 25% or less and that the intensity change is hardly seen from FIG. 53 (b). From FIG. 52, in the case of acidic silica sol grout, the strength is almost the same regardless of the molar ratio. In the active composite silica, the strength decreases as the colloid content increases, but the strength increases as the water glass concentration increases. Therefore, it can be seen that the colloidal content should be increased in order to prevent the shrinkage and the strength from being reduced.
ホモゲル・サンドゲルの強度はコロイド含有率によらず、主として水ガラス(シリカゾル)濃度によって決まるため、水ガラス濃度によって目標強度を満足する濃度を使用する(図52)。図53はシリカ濃度と収縮率と強度比を示す。
注入材のシリカ濃度に関わらず、コロイド濃度が高いものほど体積収縮量は少なくなる。またシリカ濃度を高くすれば体積収縮率が大きくても強度低下は生じにくいことが判る。それはシリカゲルによる土粒子同士の接着強度が高くなるためと思われる。
Since the strength of the homogel / sand gel is mainly determined by the water glass (silica sol) concentration, regardless of the colloid content, a concentration that satisfies the target strength by the water glass concentration is used (FIG. 52). FIG. 53 shows the silica concentration, shrinkage rate, and strength ratio.
Regardless of the silica concentration of the injection material, the higher the colloid concentration, the smaller the volume shrinkage. It can also be seen that if the silica concentration is increased, the strength is not easily lowered even if the volume shrinkage is large. This seems to be because the adhesive strength between soil particles by silica gel increases.
図53(a)はシリカ濃度とホモゲルの最終体積変化率(図41〜図43)の関係を示す。図53(b)はシリカ濃度とサンドゲルの強度比の関係を示す。
強度比は養生期間中のサンドゲルの一軸圧縮強度(平均値)が最大となった値qumaxで
材令400日(平均値)の値qu400dayを除した値である。
これらから活性複合シリカと活性シリカコロイドでは強度低下は見られないサンドゲルを得ることができることが判る。一方酸性シリカゾルは強度低下がみられ、シリカ濃度が低くなるほど大きくなることがわかった。しかしシリカ濃度が10wt%よりも大きくなると
、好ましくは12%以上になると強度低下は極めて少ないことがわかった。
図53より、SiO2の濃度が5〜15%でホモゲルの体積変化率が30%以下であって、サンド
ゲルの強度が400日までの最大強度との強度比が100%〜80%で所定の強度に収束する耐久シリカグラウトとすることができる。
FIG. 53 (a) shows the relationship between the silica concentration and the final volume change rate of the homogel (FIGS. 41 to 43). FIG. 53 (b) shows the relationship between the silica concentration and the strength ratio of the sand gel.
The strength ratio is a value obtained by dividing the value qu400day of the material age 400 days (average value) by the value q umax at which the uniaxial compressive strength (average value) of the sand gel during the curing period is maximized.
It can be seen from these that a sand gel can be obtained in which the active composite silica and the active silica colloid do not show a decrease in strength. On the other hand, it was found that the acidic silica sol showed a decrease in strength and became larger as the silica concentration was lowered. However, it has been found that when the silica concentration is higher than 10 wt%, preferably when the silica concentration is 12% or more, the strength decrease is extremely small.
From FIG. 53, the SiO 2 concentration is 5 to 15%, the volume change rate of the homogel is 30% or less, and the strength ratio of the sand gel to the maximum strength up to 400 days is 100% to 80%. It can be a durable silica grout that converges to strength.
5.ホモゲルとサンドゲルの耐久性の関係と固結土の耐久強度の予測
図54はホモゲルの収縮率とホモゲルの変形係数からサンドゲルの耐久性の関係を見出した試験例である。図54(a)はシリカゾルのホモゲルの経時的体積変化率εv(%)(図41
)に対応したホモゲルの一軸圧縮試験(図44、図45)におけるホモゲルの変形係数(図45
)をそれぞれ縦軸と横軸にプロットしたものである。そしてホモゲルは収縮と共に(経時的に)強度が上がっているにも関わらず、サンドゲルはホモゲルの収縮が一定以上になると強度が低下する。それを曲線上にX印で示す。その境界線を実線で示す。実線上にサン
ドゲルが強度低下する分岐点がある。シリカゾル(AS)の場合、シリカ濃度が低いと低い収縮率で強度低下が生じ、シリカ濃度が高いと分岐点の収縮率が大きくなることが判る。
図中の点はサンドゲルの強度が増加或いは一定値を保持している状態を示し、Xはサン
ドゲルの強度低下が生じている状態を示す。
図54(a)の白三角でプロットしているものは、酸性シリカゾルのモル比3.75シリカ濃度
が12%のものである(図49(a)AS 12%)。
Five. Prediction of durability relationship between homogel and sand gel and durability strength of consolidated soil FIG. 54 is a test example in which the relationship between the durability of sand gel was found from the shrinkage rate of homogel and the deformation coefficient of homogel. FIG. 54 (a) shows the volume change rate ε v (%) with time of the silica sol homogel (FIG. 41).
) In the uniaxial compression test (Figs. 44 and 45) corresponding to the homogels (Fig. 45)
) Are plotted on the vertical and horizontal axes, respectively. And even though the homogel increases in strength with time (with time), the strength of the sand gel decreases when the homogel contraction exceeds a certain level. This is indicated by an X on the curve. The boundary line is indicated by a solid line. There is a branch point on the solid line where the strength of the sand gel decreases. In the case of silica sol (AS), it can be seen that when the silica concentration is low, the strength is reduced at a low shrinkage, and when the silica concentration is high, the shrinkage at the branch point is increased.
The point in the figure indicates a state where the strength of the sand gel is increased or maintains a constant value, and X indicates a state where the strength of the sand gel is reduced.
In FIG. 54 (a), the white triangle plots the acid silica sol with a molar ratio of 3.75 silica concentration of 12% (FIG. 49 (a) AS 12%).
養生に伴いホモゲルの体積変化率は大きくなる(図41(1))とともにホモゲルの強度
(図44)も変形係数も大きくなり(図45)サンドゲルの一軸圧縮強度も増加するが(図49、図50)、ホモゲルの体積収縮率が過大に大きくなるとサンドゲルの一軸圧縮強度が低下することが判った(図49(a))。
図54(b),(c),(d)は図49(a)のシリカ濃度6%の場合を示す。
With the curing, the volume change rate of the homogel increases (Fig. 41 (1)), and the homogel strength (Fig. 44) and deformation factor also increase (Fig. 45). 50) It was found that the uniaxial compressive strength of the sand gel decreases when the volume shrinkage of the homogel becomes excessively large (FIG. 49 (a)).
FIGS. 54 (b), (c), and (d) show the case of silica concentration 6% in FIG. 49 (a).
図54(b)はサンドゲル強度と養生日数の関係、図54(c)はホモゲルの体積変化率と養生日数の関係並びにホモゲルの一軸強度の変形係数と養生日数の関係、図54(d)はホモゲルの
体積変化率とホモゲルの変形係数の関係を示す。
Fig. 54 (b) shows the relationship between sand gel strength and the number of days of curing, Fig. 54 (c) shows the relationship between the volume change rate of homogel and the number of days of curing, the relationship between the deformation coefficient of uniaxial strength of homogel and the number of days of curing, and Fig. 54 (d) The relationship between the volume change rate of a homogel and the deformation coefficient of a homogel is shown.
強度の分岐点450kN/m2(イ)が体積変化率(ロ)18%で、養生日数10日付近で生じ、
その時の変形係数が0.3MN/m2(ハ)(ニ)であることが判る。
The branching point of strength 450kN / m 2 (b) is 18% in volume change rate (b) and occurs around 10 days of curing.
It can be seen that the deformation coefficient at that time is 0.3 MN / m 2 (c) (d).
またホモゲルの変形係数が1.0MN/m2近く(ト)であっても体積変化率が30%(ヘ)(
チ)ならば、サンドゲル強度(ホ)は300kN/m2に低下することが判る。
このような図はそれぞれの配合で画くことができるがここでは省略する。
図54(e)は図54(a)を半対数グラフで示したものである。
Even if the deformation coefficient of the homogel is near 1.0MN / m 2 (g), the volume change rate is 30% (f) (
H), it can be seen that the strength of the sand gel (e) is reduced to 300 kN / m 2 .
Such a figure can be drawn with each formulation, but is omitted here.
FIG. 54 (e) is a semilogarithmic graph of FIG. 54 (a).
この図より変形係数と体積変化率の関係とサンドゲルの強度低下の分岐線をほぼ直線で示すことができることが判る。これより個々のシリカ濃度において初期の強度変化、例えば1週強度と28日強度の変形係数の勾配が判れば分岐点の体積変化率になるまでの変形係
数を知ることが判る。
From this figure, it can be seen that the relationship between the deformation coefficient and the volume change rate and the branch line of the decrease in strength of the sand gel can be shown by a substantially straight line. From this, it can be seen that if the gradient of the deformation coefficient of the initial strength change at each silica concentration, for example, the one week strength and the 28th strength, is known, the deformation coefficient until the volume change rate at the branch point is obtained.
図54(f)は活性複合シリカと活性シリカコロイドの例を示す。これより活性複合シリカ
はゲルの収縮が少なくサンドゲルが強度低下を生じない領域に位置する固結体を得ることができることが判る。また活性シリカコロイドは全く強度低下が生じないため限界線までに至らないことが判る。又活性複合シリカはコロイド量を増やしてモル比を高くすることにより活性シリカコロイドの領域まで調整できることが判る。
FIG. 54 (f) shows an example of active composite silica and active silica colloid. It can be seen from this that the active composite silica can obtain a consolidated body located in a region where the gel shrinkage is small and the sand gel does not cause a decrease in strength. Further, it can be seen that the active silica colloid does not reach the limit line because the strength does not decrease at all. It can also be seen that the active composite silica can be adjusted to the active silica colloid region by increasing the amount of colloid and increasing the molar ratio.
一方、ホモゲルの変形係数とホモゲルの一軸圧縮強度はほぼ図45の直線上にのることが判る。本発明者はすでに上述の実験で明らかにした通りホモゲルはサンドゲルと異なり配合によって一定の値をとることができるという特性がある。 On the other hand, it can be seen that the deformation coefficient of the homogel and the uniaxial compressive strength of the homogel are almost on the straight line in FIG. The present inventor already has a characteristic that a homogel can take a certain value depending on the blending, unlike a sand gel, as has already been clarified in the above-mentioned experiment.
これにより図54(e),(c)よりシリカゾルにおいてはシリカ濃度により、活性複合シリカ
コロイドではコロイドとの複合比率とシリカ濃度により強度低下しないホモゲルの収縮率の範囲内の変形係数値を得ることができ(図54(f))、その結果、図45並びに式(4)からホモゲルの一軸圧縮強度を得ることができる。
54 (e) and (c), it is possible to obtain a deformation coefficient value within the range of the homogel shrinkage rate that does not decrease due to the silica concentration in the silica sol, the composite ratio with the colloid in the active composite silica colloid, and the silica concentration. (FIG. 54 (f)), and as a result, the uniaxial compressive strength of the homogel can be obtained from FIG. 45 and formula (4).
さらに図54(e),(f)より養生日数における強度低下を生じない分岐点に到るまでの養生
日数に対応したホモゲルの変形係数(→一軸圧縮強度)が判るから注入目的に対応した供
用期間又は期限耐久期間或いは恒久耐久期間におけるホモゲルの変形係数(→一軸圧縮強度)を知ることができる。(図45)
次にホモゲルと固結砂の強度の関係から耐久期間中或いは最終的に収束する強度を知ることができる(請求項7) 、(図51)。
又、図54(e),(f)より強度低下しないサンドゲルはホモゲルの体積変化率のみに一義的
に定まるのではなく、ホモゲルの変形係数と関係があることが判る。即ち、ホモゲルの体積変化率が20%以上でも変形係数が大きければ、即ち剛性が大きければ強度低下がないサンドゲルが得られることが判る。
これは、ホモゲルの剛性が高ければ土粒子間同士を強固に結合して骨格構造を作って間隙のゲルが収縮しても強度低下の影響を低減するものと思われる。
この強度低下を生じない直接の範囲は、図54(e),(f)より以下のように言うことができ
る。半対数グラフで縦軸をホモゲル変形係数E50(MN/m2)の目盛とし、横軸をホモゲルの
体積変化率εv(%)の目盛とすると、E50(0.1 MN/m2) 、εv(20%)のポイントから
E50(100 MN/m2) 、εv(30%)のポイントを通る直線より左の領域にE50、εvがある
ホモゲルからなるサンドゲルの強度低下がしないシリカグラウトであり、又右の領域にあるならばサンドゲルの強度が低下するシリカグラウトであることが判る。
このように、(0290)に述べた手法によりサンドゲルが強度低下しないホモゲルの収縮率の範囲内の変形係数を得てサンドゲルの強度を知ることができる。また、図39(d)
は実施工における異なる地盤条件下におけるシリカ濃度を変化させた場合のサンドゲルの一軸試験結果を示す。それぞれのシリカグラウトの配合は判っており、そのホモゲルのシリカ濃度、体積変化、変形係数も図54と同じように示すことができる。
従って、種々のシリカ濃度に対応した多数の曲線の強度の違いは、それぞれの現場の土質条件の違いである。従って、適用するシリカ濃度の配合を設定すれば類似の土質条件に対応した実際の現場で得られるサンドゲルの強度を推定することができる。
Furthermore, as shown in Figs. 54 (e) and (f), the deformation coefficient (→ uniaxial compressive strength) of the homogel corresponding to the curing days until reaching the branch point where the strength does not decrease in the curing days is known, so that it can be used for injection purposes. It is possible to know the deformation coefficient (→ uniaxial compressive strength) of the homogel in the period, the endurance endurance period or the permanent endurance period. (Fig. 45)
Next, from the relationship between the strength of the homogel and the consolidated sand, it is possible to know the strength that converges during the durability period or finally (Claim 7) and (FIG. 51).
Further, it can be seen from FIGS. 54 (e) and 54 (f) that the sand gel whose strength does not decrease is not uniquely determined only by the volume change rate of the homogel but is related to the deformation coefficient of the homogel. That is, it can be seen that even when the volume change rate of the homogel is 20% or more, if the deformation coefficient is large, that is, if the rigidity is large, a sand gel with no decrease in strength can be obtained.
This is considered to be because if the homogel has high rigidity, the soil particles are firmly bonded to each other to form a skeleton structure, and even if the gel in the gap contracts, the influence of the strength reduction is reduced.
The direct range in which the strength does not decrease can be said as follows from FIGS. 54 (e) and 54 (f). In the semilogarithmic graph, if the vertical axis is a scale of the homogel deformation coefficient E 50 (MN / m 2 ) and the horizontal axis is a scale of the volume change rate εv (%) of the homogel, E 50 (0.1 MN / m 2 ), εv E 50 from (20%) point (100 MN / m 2), the left area of the straight line passing through the points of .epsilon.v (30%) E50, be a silica grout without the strength of Sandogeru decrease consisting Homogeru there is .epsilon.v Also, if it is in the right region, it can be seen that it is a silica grout in which the strength of the sand gel is lowered.
As described above, the strength of the sand gel can be obtained by obtaining the deformation coefficient within the range of the shrinkage rate of the homogel that does not decrease the strength by the method described in (0290). Fig. 39 (d)
These show the uniaxial test result of the sand gel when changing the silica concentration under different ground conditions in the construction. The formulation of each silica grout is known, and the silica concentration, volume change, and deformation coefficient of the homogel can also be shown as in FIG.
Therefore, the difference in the strength of the large number of curves corresponding to various silica concentrations is the difference in soil conditions at each site. Therefore, if the composition of the silica concentration to be applied is set, the strength of the sand gel obtained at the actual site corresponding to similar soil conditions can be estimated.
上述したように、ホモゲルの強度はサンドゲルの強度と異なり経時的に一定の値を得ることができるので、その経時的値をとれば所定の耐久期間における強度を推定できる。また収束強度を得れば最終的な地盤強度を得ることができ、ホモゲル強度の経時的変化はほぼ一定値になるまでの実測値でも良いし、また促進試験による実測値でも良い(図57)。勿論サンドゲルの実測値や促進試験による実証値を用いても良い。またサンドゲルの初期強度、例えば1週強度、28日強度等の強度からその注入材の種類と濃度の傾向から所定の
耐久期間における強度を予測することもできる。
As described above, the strength of the homogel is different from the strength of the sand gel and can obtain a constant value over time. Therefore, if the time-dependent value is taken, the strength during a predetermined durability period can be estimated. Moreover, if the convergence strength is obtained, the final ground strength can be obtained, and the time-dependent change in the homogel strength may be an actual measurement value until it becomes a substantially constant value, or may be an actual measurement value by an accelerated test (FIG. 57). . Of course, an actual measured value of sand gel or a verified value by an acceleration test may be used. Further, the strength in a predetermined durability period can be predicted from the initial strength of the sand gel, for example, the strength of 1 week strength, the strength of 28 days, and the like, and the tendency of the type and concentration of the injected material.
いずれにせよホモゲルの強度変化並びに収縮率は種類と濃度のみで経時的変化を測定できるし、また加温養生による促進試験で容易に測定できるので簡便であることが判る(図57)。 In any case, it can be seen that the strength change and shrinkage rate of the homogel can be easily measured because the change over time can be measured only by the type and concentration, and it can be easily measured by the accelerated test by heating curing (FIG. 57).
上述の強度変化が生ずるシリカグラウトの配合設定にあたって、所定の期間において、所定の強度を得られることを確認するのに常温で長期間にわたって試験するのでは注入設計時に間に合わないことになる。このためには、化学反応は温度が高くなると促進されるというアレニウスの化学反応速度論をベースにして固結砂の標準養生(20℃)の強度変化と養生水温度を上げた促進養生の強度変化を時間軸に移動させて促進倍率を求め、一軸圧縮強さの経年変化を知ることができることが判った。 In the blending setting of the silica grout in which the above-described strength change occurs, if it is confirmed that a predetermined strength can be obtained in a predetermined period, a test over a long period of time at room temperature will not be in time for the injection design. For this purpose, the strength of the accelerated curing is increased by changing the strength of the standard curing (20 ° C) of the consolidated sand and increasing the curing water temperature based on Arrhenius chemical reaction kinetics that the chemical reaction is accelerated at higher temperatures. It was found that the acceleration magnification was obtained by moving the change to the time axis, and the secular change of the uniaxial compressive strength could be known.
化学反応の速度は温度によって影響され、温度が高ければ反応速度が早くなるところから地盤注入に、上記の耐久性の変化を知るのにアレニウスの化学反応速度論を適用できるが、基本的には加温養生することで化学反応が促進することで温度による促進倍率を知ることで経時的な変化の値並びに最終的な値を知ることができるので、ここではいずれも加温養生による促進試験として以下に示す。
縦軸に強度を横軸に時間をとって時間軸上を移動することで重ね合わせることによって
、標準養生強度を促進養生から予測することが可能となる。
The rate of chemical reaction is influenced by temperature. Arrhenius's chemical reaction kinetics can be applied to the ground injection from the point where the reaction rate becomes faster at higher temperatures. Since the chemical reaction is promoted by warm curing, the value of change over time and the final value can be known by knowing the acceleration magnification due to temperature, so here both are as accelerated tests by warm curing It is shown below.
It is possible to predict the standard curing intensity from the accelerated curing by superimposing the vertical axis with the intensity on the vertical axis and the time on the horizontal axis and moving on the time axis.
以下に、活性シリカコロイド系を例にして説明する(図55、図56)。
活性シリカコロイド系の固結豊浦砂の強度は、標準養生では1000日以上の長期にわたって強度が大幅に増大し続ける。(図55のプロット)養生温度を上げることで化学反応や物理的変化を促進し、少ない時間で強度の経時変化を把握して長期強度を予測できると考えて促進実験を行った。(図56のプロットと実線)
図55の実線は、図56の促進試験結果の実線を図中の倍率で標準養生に挿入したものである。この倍率が、養生温度を50℃にした促進倍率と考えられる。
Hereinafter, an active silica colloid system will be described as an example (FIGS. 55 and 56).
The strength of the active silica colloid-based consolidated Toyoura sand continues to increase significantly over a long period of 1000 days or longer under standard curing. (Plot of Fig. 55) A chemical experiment and physical change were promoted by raising the curing temperature, and a promotion experiment was conducted on the assumption that long-term strength could be predicted by grasping the temporal change of strength in a short time. (Plot and solid line in Fig. 56)
The solid line in FIG. 55 is obtained by inserting the solid line of the acceleration test result in FIG. 56 into the standard curing at the magnification shown in the figure. This magnification is considered to be the acceleration magnification at a curing temperature of 50 ° C.
このようにしてシリカゾルグラウトと活性シリカコロイドについて常温試験と促進試験を行い、その結果を図35並びに表3に示す。このようにサンドゲルを加温することにより
長期の強度を予測することができる。従って、図35、図36において、促進倍率は養生温度を20℃、40℃、55℃、65℃とした場合の促進倍率を表3に示す。この方法により、10000日以上の強度でも促進試験によって知ることができる。図35には、その促進試験に20℃の養生に換算した値をグラフ化してある。強度低下率(強度増加率も含めて)と体積変化率は化学変化の進行によって生ずる現象であるから強度の場合と同様に加温養生によって耐久期間に対応した数値を把握することができる。本発明者は更に促進試験はサンドゲルのみならずホモゲルの強度や収縮、酸性ゲル中のコンクリートへの影響等において同様に促進試験が可能であることを見出した。図57はシリカゾルのゲルの促進試験の例である。
In this way, the silica sol grout and the active silica colloid were subjected to a normal temperature test and an acceleration test, and the results are shown in FIG. 35 and Table 3. In this way, long-term strength can be predicted by heating the sand gel. Therefore, in FIG. 35 and FIG. 36, Table 3 shows the acceleration magnification when the curing temperature is 20 ° C., 40 ° C., 55 ° C., and 65 ° C. By this method, even an intensity of 10,000 days or more can be known by an accelerated test. In FIG. 35, the value converted into the curing at 20 ° C. in the acceleration test is graphed. Since the strength reduction rate (including the strength increase rate) and the volume change rate are phenomena caused by the progress of chemical change, the numerical value corresponding to the endurance period can be grasped by heating curing as in the case of strength. The present inventor has further found that the accelerated test is possible not only in the sand gel but also in the strength and shrinkage of the homogel and the influence on the concrete in the acidic gel. FIG. 57 is an example of a silica sol gel acceleration test.
シリカ濃度6%のホモゲル一軸圧縮強度試験についてシリカゾルと複合シリカの常温養
生(20℃)と加温養生(55℃)の促進試験結果を表3(b)に示す。
これにより、この例ではシリカゾルのホモゲルの強度は常温の10倍の日数で複合シリカのホモゲルの強度は14倍の日数で同一強度に達しており、促進試験が効果的なことが判った。ゲルの経時的収縮もほぼ同程度であることが判った(図57(b))。またサンドゲルの
促進試験では強度低下の促進も図57(c),(d)より確認することができた。サンドゲルに比
べてホモゲルは促進試験が容易でまた強度は配合によって一定値を得られるのでホモゲルの強度並びに収縮量から容易にサンドゲルの強度や強度変化の有無の予測もできるし、また土の状況によって土の状況にかかわる定数を用いて固結土の強度予測をすることができることが判った。
Table 3 (b) shows the accelerated test results of normal temperature curing (20 ° C) and warming curing (55 ° C) of silica sol and composite silica for the homogel uniaxial compressive strength test with a silica concentration of 6%.
As a result, in this example, the strength of the silica sol homogel reached 10 times the normal temperature and the strength of the composite silica homogel reached 14 times the same strength, indicating that the accelerated test was effective. It was found that the gel shrinkage with time was almost the same (FIG. 57 (b)). In the accelerated gel test, the strength reduction was also confirmed from FIGS. 57 (c) and (d). Compared to sand gel, homogels are easy to accelerate, and the strength can be obtained by mixing, so the strength and shrinkage of the homogel can easily be used to predict the strength of the sand gel and the presence or absence of strength changes. It was found that the strength of consolidated soil can be predicted using constants related to soil conditions.
従って、定量的評価において耐用期間に対して加温養生による促進法を用いることにより耐久性の定量的評価が可能になる。 Therefore, it is possible to quantitatively evaluate the durability by using a promotion method by heating curing with respect to the service life in the quantitative evaluation.
同様の理由により、加温養生による促進法は以下を対象とする耐久期間に対応した耐久性の定量的評価がが可能になる。(請求項13、21)
(1)固結物(サンドゲル、ホモゲル)の強度変化
(2)固結物からのシリカの溶脱
(3)ホモゲルの収縮
(4)化学物質の固結物の影響(環境条件、地盤条件)
に適用することができる
For the same reason, the accelerated method by heating curing enables quantitative evaluation of durability corresponding to the durability period for the following. (Claims 13 and 21)
(1) Strength change of consolidated product (sand gel, homogel) (2) Silica leaching from consolidated product (3) Shrinkage of homogel (4) Effect of consolidated product of chemical substance (environmental condition, ground condition)
Can be applied to
[耐久性の定量的評価]
シリカ溶液による固結土の耐久性に及ぼす要因は発明が解決しようとする課題の項に示した通りであるが、強度や所定領域への浸透固結性に対しては、pH、シリカ濃度、ゲル化時間、土中ゲル化時間、ゲル又は固結砂からのシリカの経時的溶脱、シリカゲルの収縮、シリカゲルの強度、固結砂の強度、シリカゲルの構造的安定性、耐水圧性等が影響し長時間のゲル化時間を用いた注入工法と注入速度が影響し、さらに環境に対しては、pH、魚貝類等に対する安全性、水質等に対する安全性、酸の種類と濃度、コンクリートに対する安
全性等が影響する。
[Quantitative evaluation of durability]
Factors affecting the durability of consolidated soil with silica solution are as shown in the section of the problem to be solved by the invention, but for strength and penetration consolidation into a predetermined region, pH, silica concentration, Influenced by gelation time, gelation time in soil, leaching of silica from gel or consolidated sand over time, silica gel shrinkage, silica gel strength, consolidated sand strength, silica gel structural stability, water pressure resistance, etc. The injection method using a long gelation time and the injection speed are affected, and for the environment, pH, safety to fish and shellfish, safety to water quality, acid type and concentration, safety to concrete And so on.
本発明者はこれらの適用条件に対応して、かつ経済的に所定の目的を達成しうるシリカグラウトとその適用法を開発したものである。
上述したように、シリカ溶液は耐久性の点からそれぞれ異なる特性があるものの、薬液注入を用いた耐久性地盤改良が、発明が解決しようとする課題の項に示した多様な条件下において、経済性を考慮した(即ち材用の使用量を出来るだけ少なくした処方)耐久条件を満たすシリカグラウトの適用に当っては注入目的に応じた耐久条件の基準を定量的に設けて、それに対応したシリカグラウトの処方と適用が重要になる。
The present inventor has developed a silica grout and an application method thereof that can achieve a predetermined object economically corresponding to these application conditions.
As described above, although silica solutions have different characteristics from the viewpoint of durability, the improvement of the durability ground using chemical solution injection is economical under various conditions shown in the section of the problem to be solved by the invention. In order to apply silica grout that satisfies the durability requirements (ie, the formulation with the least amount of material used), the criteria for durability conditions according to the purpose of injection are quantitatively set, and the corresponding silica Grout prescription and application become important.
また耐久性を定量的に評価することにより経済的な処方を用いることが可能になる。このように本発明は耐久性地盤改良を行うためには耐久性に影響する要因を明白にし(発明が解決しようとする課題の項参照)、かつ耐久性そのもののレベルを明白にしてどのようにシリカ溶液の処方を行うかによって耐久性グラウトの適用法を具体化することが必要である。 Moreover, economical evaluation can be used by quantitatively evaluating the durability. Thus, in order to improve the durable ground, the present invention clarifies the factors affecting the durability (see the section of the problem to be solved by the invention) and how to clarify the level of durability itself. Depending on whether the silica solution is formulated, it is necessary to embody the application method of the durable grout.
このため本発明者は、注入目的に応じた改良レベルを定量的に評価することにより経済的配合を設定することを可能にした(表4)。また注入に当たって注入後の対象地盤の強
度変化を加味して供用期間中の必要とする強度を期待できる最適な経済的なシリカグラウトを設定することが好ましい。このための経時的耐久性評価の基準となるシリカ溶液の配合処方として初期強度、最終強度、最大強度、供用期間強度、収束強度のいずれか1つ又
は複数を基準強度として供用年数に対応する耐久強度が得られる配合を用いることを特徴とする地盤改良工法を開発した。上記シリカグラウトの耐久性特性と耐久レベルと耐用期間を組み合わせて適用することにより、耐久条件に応じた経済的適用が可能になった。(請求項14〜17)
For this reason, the present inventor made it possible to set an economic composition by quantitatively evaluating the improvement level according to the purpose of injection (Table 4). Moreover, it is preferable to set the optimal economical silica grout which can anticipate the intensity | strength required during a service period in consideration of the intensity | strength change of the target ground after injection | pouring. Durability corresponding to the service life with one or more of the initial strength, final strength, maximum strength, service life strength, and convergence strength as the standard strength as a prescription for silica solution that is the standard for evaluating durability over time The ground improvement construction method characterized by using the composition which can obtain strength was developed. By applying the silica grout in combination with the durability characteristics, durability level, and service life, economical application according to the durability conditions has become possible. (Claims 14-17)
前述したように、注入材そのものの耐久性は
(1)全シリカ量が大きいほどシリカゲルの収縮は少なくなる。
(2)酸性シリカ溶液において水ガラスに起因するシリカ濃度が高くなるにつれ強度が上がる。
(3)コロイドの濃度を高くするにつれ収縮が低減して、耐久性が向上する。コロイドの含有比率を調整して種々の耐久特性をうる。
(4)活性複合シリカの強度は水ガラスに起因するシリカの濃度に主として依存する。シリカの収縮を少なくして強度低下を低減あるいは一定にする効果は全シリカ量においてコロイドを増やすことによる。
As described above, the durability of the injection material itself is as follows: (1) The larger the total amount of silica, the smaller the shrinkage of the silica gel.
(2) In the acidic silica solution, the strength increases as the silica concentration resulting from water glass increases.
(3) As the colloid concentration is increased, shrinkage is reduced and durability is improved. Various durability characteristics can be obtained by adjusting the content ratio of the colloid.
(4) The strength of the active composite silica mainly depends on the silica concentration caused by the water glass. The effect of reducing or keeping the strength decrease by reducing the shrinkage of the silica is due to increasing the colloid in the total amount of silica.
本発明者は耐久シリカグラウトを地盤条件に対応して、その組成を選定するに当たって以下の手法を見出した。(請求項4、10〜13、20〜22)
(1)複合シリカグラウトにおいて、サンドゲルの強度は主として水ガラスの含有量によって決まる。一方、コロイドはゲルの収縮量を低減する効果はあるが強度増加には殆ど寄与しない。そしてシリカ溶液中に一定量含有すれば水ガラスの濃度に関わらず収縮量の低減に効果がある。従って酸性複合シリカにおいて、耐久性はコロイドに依存し、強度は水ガラスに依存すれば良いことが判った。しかも水ガラスの含有量が高くなると収縮量は水ガラスの含有量が少ない場合よりも低減していくことが判った。これより水ガラス量を増やすと収縮が大きくなるという考えで全シリカ量におけるコロイドと水ガラスの比率を一定にする必要はなく、サンドゲルの耐久性と固結強度を高めるためにコロイド含有量を一定に設定しておき、水ガラスの含有量を高めることにより耐久性のある固結強度の高いサンドゲルを得ることが判った。上記において、コロイド量はシリカ溶液100cc当り0.5〜15gの範囲で土の粒径や透水係数や空隙状況(表2)に応じて選定し、水ガラスの使用量は要求される強度に応じて定めれば良い。粒径が小さく透水係数が小さく空隙が小さければ、
コロイド量は少なくてもゲルの収縮の影響は少ない。
この場合、水ガラス量を多くしても砂との結合が大きくなるためたとえ収縮が存在しても骨格が強化されるため耐久性が得られることが判った。この場合、一定のコロイド量の値はシリカ溶液100cc中0.5〜15gの範囲とし地盤条件、粒径、土の密度によってその量を
選定する(請求項16)。
The present inventor has found the following technique in selecting the composition of the durable silica grout corresponding to the ground conditions. (Claims 4, 10-13, 20-22)
(1) In the composite silica grout, the strength of the sand gel is mainly determined by the content of water glass. On the other hand, colloids have the effect of reducing the amount of gel shrinkage, but hardly contribute to the increase in strength. If a certain amount is contained in the silica solution, the amount of shrinkage can be reduced regardless of the concentration of water glass. Therefore, it was found that in the acid composite silica, the durability depends on the colloid and the strength should depend on the water glass. Moreover, it was found that when the content of water glass increases, the amount of shrinkage decreases as compared with the case where the content of water glass is low. It is not necessary to keep the ratio of colloid to water glass in the total silica amount constant because the amount of water glass is increased, and the colloid content is kept constant to increase the durability and consolidation strength of the sand gel. It was found that a sand gel having high durability and high consolidation strength can be obtained by increasing the content of water glass. In the above, the amount of colloid is selected in the range of 0.5 to 15 g per 100 cc of silica solution according to the particle size of the soil, water permeability coefficient and void conditions (Table 2), and the amount of water glass used is determined according to the required strength. Just do it. If the particle size is small, the hydraulic conductivity is small and the gap is small,
Even if the amount of colloid is small, the effect of gel shrinkage is small.
In this case, it was found that even if the amount of water glass is increased, the bond with the sand is increased, so that the skeleton is strengthened even if there is contraction, so that durability is obtained. In this case, the value of the constant colloid amount is in the range of 0.5 to 15 g in 100 cc of the silica solution, and the amount is selected according to the ground conditions, particle size, and soil density (claim 16).
(2)地盤条件、粒径、密度に対応して、上述したように粉体を酸性シリカ溶液に加えて収縮を低減する。粉体の選定と添加量は前述した通りである。 (2) Corresponding to ground conditions, particle size and density, the powder is added to the acidic silica solution as described above to reduce shrinkage. The selection of powder and the amount added are as described above.
(3)サンドゲルの強度並びに耐久性は地盤状態によって異なるが、ホモゲルの強度や収縮は組成と配合によって経時的に一定の値になるので、ホモゲルそのものの耐久性から注入地盤の状態から固結土の耐久性を推定できる。(請求項11〜16、19) (3) The strength and durability of the sand gel vary depending on the ground condition, but the strength and shrinkage of the homogel will be constant over time depending on the composition and blending, so that the homogel itself will be solidified from the condition of the injected ground due to the durability of the homogel itself. Can be estimated. (Claims 11-16, 19)
これらの研究に基づいて、シリカの組成と濃度、全シリカ量におけるシリカ濃度、コロイド濃度と水ガラス濃度とゲルの体積変化と強度から耐久性の評価を数値的にレベルで表記して注入目的に応じた耐久性が得られる配合設計を行うことができる(表4)。
耐久性評価項目を設定して、表4に注入目的に応じた耐久性改良効果の評価レベルをシ
リカゲルの体積変化を基準として表4に耐久性向上の補助手段を追加、定量的評価の例を
示す。(請求項14〜17)
Based on these studies, the evaluation of durability is expressed numerically on the basis of composition and concentration of silica, silica concentration in the total silica amount, colloid concentration, water glass concentration, gel volume change and strength, and for injection purposes. It is possible to carry out a compounding design that provides the corresponding durability (Table 4).
Durability evaluation items are set, Table 4 shows the evaluation level of the durability improvement effect according to the injection purpose, and auxiliary means for improving durability are added to Table 4 based on the volume change of silica gel. Example of quantitative evaluation Show. (Claims 14-17)
以上のようにして、活性複合シリカ或いはシリカゾルにおいて耐久性を定量的に評価することにより経済的な配合が決定することができる。活性複合シリカにおいて、活性シリカコロイドの含有量による体積収縮量を調整し強度低下率を改善する。 As described above, an economical composition can be determined by quantitatively evaluating the durability of the active composite silica or silica sol. In the active composite silica, the volume shrinkage due to the content of the active silica colloid is adjusted to improve the strength reduction rate.
図42はモル比が3.75と4.35の水ガラスを用いた酸性シリカゾルのゲルの収縮率並びに
モル比3.75の水ガラスとシリカコロイドからなる酸性複合シリカのゲルの収縮率を示す
。これより、同一のモル比あるいは同一のコロイドと水ガラスの比率(以下、コロイド含有率)における活性複合シリカは、薬液の濃度が高くなるほど体積収縮量は小さくなる傾向を示す。また、注入材のシリカ全量が同一の場合、コロイド含有率が高いほど体積収縮量は少なくなる傾向を示す。
図41〜図43、図53より、注入材のシリカ濃度に関わらずコロイド濃度が高いものほど体積収縮量は少なくなることが判る。
FIG. 42 shows the shrinkage of the gel of acidic silica sol using water glass with a molar ratio of 3.75 and 4.35 and the shrinkage of the gel of acidic composite silica composed of water glass and silica colloid with a molar ratio of 3.75. Accordingly, the active composite silica at the same molar ratio or the same colloid / water glass ratio (hereinafter referred to as colloid content) tends to have a smaller volume shrinkage as the concentration of the chemical solution increases. Further, when the total amount of silica in the injection material is the same, the volume shrinkage tends to decrease as the colloid content increases.
From FIG. 41 to FIG. 43 and FIG. 53, it can be seen that the volumetric shrinkage decreases as the colloid concentration increases regardless of the silica concentration of the injection material.
活性複合シリカグラウトにおいて、図42、図43、図44、図46、図52、図53、表4より耐
久性のレベルに合わせコロイドの使用量を決定し、さらに図39、図49、図51、図52、図54から必要強度に応じて水ガラスの使用量(シリカゾル濃度)を調整すればよいことがわかる。さらに図54によって、サンドゲルの強度低下の限界内であることを把握して表4の耐
久レベルの定量的評価により耐久性を確認して耐久期間に要求される配合設計を行うことができる。
In the active composite silica grout, the amount of colloid used is determined according to the durability level from FIG. 42, FIG. 43, FIG. 44, FIG. 46, FIG. 52, FIG. 52 and 54, it is understood that the amount of water glass used (silica sol concentration) may be adjusted according to the required strength. Furthermore, with reference to FIG. 54, it is possible to grasp the fact that it is within the limit of the strength reduction of the sand gel, confirm the durability by the quantitative evaluation of the durability level in Table 4, and perform the blending design required for the durability period.
表4は耐久レベルの定量的評価の例を示す。耐久レベルを固結度の強度低下率、ホモゲ
ルの体積変化、固結体(ホモゲルまたはサンドゲル)からのシリカの溶脱について定量化して注入目的と耐久期間(供用期間、時限耐久)に応じて評価基準とする地盤注入工法を示し、経験と実績によって数値の選定と設計の緻密化が可能となる。
上記耐久性の強度の初期値は1年以内の期間における値とする。通常は7日、或いは28日強度とするが目的によって、選定することができる。
Table 4 shows an example of quantitative evaluation of the durability level. Durability level is quantified for strength reduction rate of consolidation, volume change of homogel, and silica leaching from consolidated body (homogel or sand gel), and evaluation criteria according to injection purpose and durability period (service period, timed durability) It is possible to select numerical values and refine the design based on experience and results.
The initial value of the durability strength is a value within a period of one year. Usually, the strength is 7 days or 28 days, but it can be selected according to the purpose.
表4に示した耐久性の定量的評価の数値は一例である。耐久性は目的に対応した耐久性
期間によるものであるから、それに対応したレベルで評価の数字を設定する。耐久性レベルとそのレベルと耐久性を左右する項目を強度変化率、収縮率、シリカの溶脱率とし、耐
久性を要求する期間を恒久耐久性、時限耐久性、供用耐久性、収束耐久性とし、強度低下が50%以下にならないものを耐久性があるグラウトと位置づけ、50%以下のものは耐久性
があるグラウトとはしない。レベルIは経時的に耐久性が増加、或いは一定値のまま持続に到る収束耐久性とする。(請求項12〜14、16、17)
The numerical values for quantitative evaluation of durability shown in Table 4 are examples. Since the durability is based on the durability period corresponding to the purpose, the evaluation numbers are set at a level corresponding to the durability period. The durability level and the items that affect the level and durability are strength change rate, shrinkage rate, silica leaching rate, and the period requiring durability is permanent durability, timed durability, service durability, convergence durability If the strength does not drop below 50%, it is positioned as a durable grout, and if it is below 50%, it is not a durable grout. Level I is defined as convergence durability that increases in durability over time or continues at a constant value. (Claims 12-14, 16, 17)
レベルIIは供用期間中、耐久性は永続的に一定値を保持するか、或いは低下の傾向があっても、いずれは一定値になる。また強度がピークに到り、その後、低下する場合でも所定期間、即ち供用期間中、所定の強度で持続するものは時限耐久性ということができる。供用期間中は耐久条件を満たすレベルを云う。レベルIIIは、シリカの溶脱が殆ど無視で
きるほど小さく固結の持続性は十分得られるものの、耐久性の低下は避けられず、所定期間中耐久性を維持できるか不明確なもの、或いは環境保全性の点から不明確なもの、しかし固結性は、耐用期間中は持続性の予測できるので長期仮設工事に用いられる。レベルIV、シリカが溶脱し、耐久性の劣化の予測がつかないので短期仮設に適用する。
In Level II, the durability will remain at a constant value during the service period, or even if it tends to decrease, it will eventually become a constant value. Further, even when the strength reaches a peak and then decreases, what is maintained at a predetermined strength during a predetermined period, that is, a service period, can be said to be timed durability. The level that satisfies the durability condition during the service period. Level III is so small that leaching of silica is almost negligible, and sufficient persistence of consolidation is obtained, but deterioration of durability is inevitable, and it is unclear whether durability can be maintained for a specified period, or environmental conservation It is unclear from the point of view of the property, but the caking property is used for long-term temporary construction because it can be predicted for its durability during the service life. Level IV, silica is leached and durability is not predicted.
また耐久性は土質の密度、粒度によってはホモゲルの体積変化や固結砂の強度に影響し強度低下率にも影響する。また全シリカ量におけるコロイドの比率を高めれば体積変化も強度低下も改善或いはほぼゼロになる。 In addition, the durability affects the volume change of the homogel and the strength of the consolidated sand depending on the density and particle size of the soil, and also affects the strength reduction rate. Moreover, if the ratio of the colloid in the total amount of silica is increased, the volume change and the strength decrease are improved or almost zero.
表4より、レベル1、レベル2における注入材におけるコロイド含有量はシリカ溶液100cc当り0.5〜15g、ホモゲルの体積変化は0〜20%(メスフラスコ測定法)であり、コロイド
量はゲルの収縮を少なくすることにより耐久性を向上させる。地盤状況、空隙によって選定し、ゲルの収縮は空隙の大きな地盤や粗い地盤には影響が大きく、細かい地盤では影響が少ないことを考慮してコロイドの量を選定すればよい。一方、水ガラスの含有量は要求される強度によって定める。水ガラス量を多くすることによって収縮が大きくなることはないことが判ったので、以上の設定が可能になった。レベル3における注入材は、シリカ
含有量は水ガラスに由来し、ゲルの収縮が大きくなる。
表4をまとめると以下のことが判る。
非アルカリ性で(pHが10以下)、ホモゲルからの溶脱が5%以内、サンドゲルからの溶脱が10%以内でホモゲルの体積変化がメスフラスコ測定法で0〜20%、並びに/又はプラ
スチック製モールドによる円柱測定法で0〜25%の範囲内であって、サンドゲル、ホモゲ
ルの強度低下がないか、或いは最終的に所定の強度に収束するとみなせる場合には恒久耐久とみなし、本設注入にも仮設注入にも適用できる。また、ホモゲルの体積変化がメスフラスコ測定法で20〜35%並びに/又はプラスチック製モールドによる円柱測定法で、25〜35%の範囲であって、サンドゲルの強度低下があるが限定期間或いは供用期間では固結性が持続するので時限耐久、限定耐久、長期仮設用として適用できる。
しかし、アルカリ性でホモゲルのシリカの溶脱が5〜100%、サンドゲルからの溶脱が5
〜100%、ホモゲルの体積変化が5〜100%の場合耐久性はなしとし短期仮設用とする。
また、非アルカリ性であって大きなシリカと小さなシリカからなる複合シリカコロイドは地盤の空隙や粒径の多様性地下水圧に対して耐久性の点から対応性が優れている。また地盤の空隙や不均質性に応じて微粒子シリカを加えたり、シリカ濃度を高くしたりして一次注入を行うことによってシリカゲルの収縮による影響を低減して耐久性を向上することができる。
特に、上記において大きなシリカと小さなシリカからなる複合シリカコロイドであって、サンドゲルが200日以上で強度が安定している場合は長期耐久性があるとみなせる。(請求項7、12、16)
From Table 4, the colloidal content in the injection material at level 1 and level 2 is 0.5 to 15 g per 100 cc of silica solution, the volume change of the homogel is 0 to 20% (measuring flask measurement method), and the colloid amount is the gel shrinkage. The durability is improved by reducing the amount. The amount of colloid may be selected considering the fact that the gel shrinkage has a large effect on a ground with a large space or a rough ground and has a small effect on a fine ground. On the other hand, the content of water glass is determined by the required strength. Since it was found that the shrinkage does not increase by increasing the amount of water glass, the above setting became possible. In the injection material at level 3, the silica content is derived from water glass, and the shrinkage of the gel is increased.
The following can be understood by summarizing Table 4.
Non-alkaline (pH is 10 or less), leaching from homogel is within 5%, leaching from sand gel is within 10%, volume change of homogel is 0-20% in volumetric flask measurement method, and / or by plastic mold If it is within the range of 0 to 25% in the cylinder measurement method and there is no decrease in the strength of the sand gel or homogel, or it can be considered that the strength will eventually converge to the predetermined strength, it is considered as a permanent endurance and is also temporarily set in the permanent injection It can also be applied to injection. Moreover, the volume change of the homogel is 20 to 35% in the measuring flask measuring method and / or 25 to 35% in the cylindrical measuring method with a plastic mold, and there is a decrease in the strength of the sand gel, but the limited period or service period Then, since the caking property persists, it can be applied for timed durability, limited durability, and long-term temporary use.
However, alkaline and homogel silica leaching 5-100%, leaching from sand gel 5
When the volume change of the homogel is ˜100% and the homogel volume is 5˜100%, the durability is assumed to be short-term temporary.
Also, non-alkaline composite silica colloids composed of large silica and small silica are excellent in terms of durability against ground voids and diverse groundwater pressure. Further, by adding fine particle silica according to the voids and inhomogeneity of the ground, or by increasing the silica concentration, the primary injection is performed to reduce the influence of silica gel shrinkage and improve the durability.
In particular, in the above case, a composite silica colloid composed of large silica and small silica, and when the strength of the sand gel is stable for 200 days or more, it can be regarded as long-term durability. (Claims 7, 12, 16)
上述のように、本発明者の研究により、シリカグラウトは、主剤となるシリカの種類やその配合比率やさらに添加材によるゲル化後の体積収縮により長期における強度発現が異なり、またこれらは地盤中の砂の粒度や間隙、即ち密度も体積収縮や強度発現に影響することや土質と共に地盤中の地下水の動水勾配も耐久性に影響することが明らかになった。
また前述した環境保全性、即ち地下水質、水生生物、コンクリート構造物等においても酸性中和剤の種類や量が大きく影響し、またこれらは強度やゲルタイム等、即ち施工法と共に互いに関連するものであることを本発明者は見出した。即ち耐久シリカグラウトと環境保全性と施工法は互いに関連しており、従って、これらと一体となった耐久シリカグラウトの処方と地盤改良工法が要求される。本発明者はこれらの改良目的並びに耐久条件や環境保全性に応じて適切なシリカグラウトの適用を可能にしたものである(請求項26〜31、図79)。
As described above, according to the inventor's research, silica grout has different strength development in the long term due to the type of silica used as the main agent, the blending ratio, and the volume shrinkage after gelation by the additive, It has been clarified that the particle size and gap, ie density, of sand in the soil affects the volume shrinkage and strength development, and the groundwater dynamic gradient in the ground influences the durability as well as the soil quality.
In addition, the type and amount of the acid neutralizing agent greatly affect the environmental conservation mentioned above, that is, groundwater quality, aquatic organisms, concrete structures, etc., and these are related to the strength, gel time, etc., that is, the construction method. The inventor found that there is. That is, the durable silica grout, the environmental conservation and the construction method are related to each other, and therefore, a durable silica grout prescription and ground improvement method integrated with these are required. The present inventor has made it possible to apply an appropriate silica grout in accordance with these improvement objectives, durability conditions and environmental conservation (claims 26-31, FIG. 79).
一方、耐久性地盤改良は既設構造物直下やインフラ等の近傍で用いられ、かつ永続的に影響するため酸性注入材を用いる場合、コンクリート等既設構造物や水生生物や人体に対する環境保全性が重要になる。特にコンクリートは、硫酸等酸による影響を考慮しなくてはならない(請求項2、4、14)。 On the other hand, durable ground improvement is used directly under existing structures and in the vicinity of infrastructure, etc., and when it is used with acid injection material, environmental conservation for existing structures such as concrete, aquatic organisms and human bodies is important. become. In particular, concrete must take into account the effects of acids such as sulfuric acid (claims 2, 4, and 14).
[耐久グラウトと環境保全]
本発明者はさらに環境条件に適合する以下の発明を行った。(請求項7)
1.コンクリート地中構造物に対する安全性
環境性に対する安全性を要求される場合は、以下のいずれかの手法にほるシリカ溶液を用いることを特徴とする地盤改良工法。
(1)酸としてリン酸系を用いるかリン酸と硫酸の混酸を用いてシリカのアルカリ分を中和するに要する硫酸分使用量を低減してコンクリート構造物に対する安全性を確保する。(2)金属イオン封鎖剤を添加する。
(3)コロイドの使用比率を増やして水ガラスの使用量を減らすことによって、酸の使用量を低減する。
[Durable grout and environmental conservation]
The present inventor further made the following invention which is suitable for environmental conditions. (Claim 7)
1. Safety for concrete underground structures A ground improvement method using a silica solution according to any of the following methods when safety for the environment is required.
(1) The use of phosphoric acid as an acid or a mixed acid of phosphoric acid and sulfuric acid to reduce the amount of sulfuric acid used to neutralize the alkali content of silica to ensure safety for concrete structures. (2) A sequestering agent is added.
(3) The amount of acid used is reduced by increasing the proportion of colloid used and reducing the amount of water glass used.
2.水質に対する安全性:魚貝類や藻類に対して中和剤としての酸の種類と量や比率を調整したり、或いはコロイドと水ガラスの比率を調整する工法。 2. Safety against water quality: A method of adjusting the type, amount and ratio of acid as a neutralizing agent for fish shellfish and algae, or adjusting the ratio of colloid to water glass.
モルタル供試体を同体積のリン酸と硫酸を中和剤とする酸性シリカ溶液中に埋め込んで養生するとほぼ1年以内にモルタル供試体表面のしろ色の被覆が形成される。この被覆は
モルタル内部からのアルカリ(Ca)の溶出を防ぎ、かつ硫酸イオンの供試体内部への浸入を防ぐ効果があることが判った。供試体表面の白色被覆の分析値を表10に示す。
When the mortar specimen is embedded in an acidic silica solution having the same volume of phosphoric acid and sulfuric acid as neutralizing agents and cured, a colored coating on the surface of the mortar specimen is formed within approximately one year. This coating was found to be effective in preventing alkali (Ca) elution from inside the mortar and preventing the penetration of sulfate ions into the specimen. Table 10 shows the analytical value of the white coating on the surface of the specimen.
白色被覆のX線回折を図59に示す。比較のために硫酸のみの中和剤で酸性シリカ溶液を
作り、同様の試験をしたところ、モルタル供試体は1年で一部損壊した。中和剤としてリ
ン酸(75%溶液)と硫酸(75%溶液)、リン酸と硫酸の比率は75%濃度に換算して全酸量の容量中リン酸15容量%以上、好ましくは50%以上用いればモルタルの硫酸に対する防護効果があることが判った。実験によれば、50%以上の場合はゲル中で16年以上養生しても何ら問題を生じなかった。(請求項7)
The X-ray diffraction of the white coating is shown in FIG. For comparison, an acidic silica solution was made with a neutralizing agent containing only sulfuric acid and the same test was conducted. The mortar specimen was partially damaged in one year. Phosphoric acid (75% solution) and sulfuric acid (75% solution) as neutralizing agents, the ratio of phosphoric acid and sulfuric acid is converted to 75% concentration, and 15% by volume or more, preferably 50% of phosphoric acid in the total acid volume It was found that when used above, mortar has a protective effect against sulfuric acid. According to the experiment, in the case of 50% or more, no problem occurred even if it was cured in gel for 16 years or more. (Claim 7)
同様の効果により、コンクリート構造物周辺部は硫酸系中和剤を用いた酸性シリカ溶液で調整してもよい。本発明に用いられる金属イオン封鎖剤としては、テトラポリリン酸塩、ヘキサメタリン酸塩(特にナトリウム塩が良い)、トリポリリン酸塩、ピロリン酸塩、酸性ヘキサメタリン酸塩、酸性ピロリン酸塩等の縮合リン酸塩類、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロトリ酢酸、グルコン酸、酒石酸、クエン酸またはこれらの塩類等が挙げられ、実用的には縮合リン酸塩類が好ましい。 Due to the same effect, the peripheral part of the concrete structure may be adjusted with an acidic silica solution using a sulfuric acid-based neutralizer. The sequestering agent used in the present invention includes condensed polyphosphoric acid such as tetrapolyphosphate, hexametaphosphate (especially sodium salt is good), tripolyphosphate, pyrophosphate, acidic hexametaphosphate, acidic pyrophosphate, etc. Examples thereof include salts, ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid, gluconic acid, tartaric acid, citric acid, and salts thereof, and practically condensed phosphates are preferable.
また、リン酸系化合物としては、リン酸、各種の酸性リン酸塩、中性リン酸塩、塩基性リン酸塩等が挙げられる。このようにして、環境条件に応じた組成を選定してコンクリート構造物の近傍における耐久性地盤を形成することができる。 Examples of phosphoric acid compounds include phosphoric acid, various acidic phosphates, neutral phosphates, and basic phosphates. In this way, a durable ground in the vicinity of the concrete structure can be formed by selecting a composition according to the environmental conditions.
また水質に対する安全性として、魚貝類や藻類に対して中和剤としての酸の種類と量や比率を調整するか、或いはコロイドと水ガラスの比率を調整することにより酸の使用量が少なく(反応生成物が少ない)水質の変化が少ない注入材を得ることができる。 Also, as a safety against water quality, the amount of acid used is reduced by adjusting the type, amount and ratio of acid as neutralizing agent for fish shellfish and algae, or by adjusting the ratio of colloid and water glass ( It is possible to obtain an injection material having a small amount of reaction product and a small change in water quality.
[耐久グラウト地盤注入における互いに関連する要素技術とその統合化]
〔統合技術〕
前述したように耐久性に優れた地盤改良工法においては、発明が解決しようとする課題(0020)の項に記載した耐久性に及ぼす要因と耐久性地盤改良における注入条件を明らかにし((1)〜(5))、しかもこれらは互いに独立した要件ではなくそれぞれ互いに関連しあっていることを見出し(0012)に記載の(1)〜(6)の各要素技術を開発し、それを統合して耐久性地盤改良を可能にしたものである。(図79)(請求項23〜33)
[Elemental technologies related to durable grout injection and their integration]
[Integrated technology]
As described above, in the ground improvement method with excellent durability, the factors affecting the durability described in the section of the problem (0020) to be solved by the invention and the injection conditions for improving the durable ground are clarified ((1) (5)), and the elemental technologies (1) to (6) described in the heading (0012) were developed and integrated, and they were found to be related to each other rather than being independent of each other. And improved durability ground. (Fig. 79) (Claims 23-33)
〔耐久要因の関連性〕
一般に地盤条件、現場条件、要求される改良効果は設計上与えられており、実施する側が選定できるのは「注入材」の組成や濃度の選定と配合設計、「注入工法」の選定と注入設計、「環境保全性」を満たす注入材の組成、並びにこれらの実証データである。施工の実際においては現場ごとに異なる地盤条件、施工条件、環境条件下で「耐久性を満たすため所定の品質をクリアーする地盤改良を行うには、シリカのゲル化による化学的地盤改良効果が、発明が解決しようとする課題の項に記載した条件によって影響を受けやすく、このため、図79の3つの要件とそれを構成する要素技術が互いに関連し合っており、一方が
良ければ他方が悪いという現象が起きやすいため、現場土を用いて改良目的が得られるように要素技術を組み合わせた配合設計と施工における品質管理を行って、はじめてこれらを統合した耐久性地盤改良工法の確立が可能になる。(図79)
[Relevance of durability factors]
In general, ground conditions, site conditions, and required improvement effects are given in the design, and the implementation side can select the composition and concentration of the `` injection material '' and the composition design, the selection of the `` injection method '' and the injection design The composition of the injection material satisfying the “environmental conservation”, and the empirical data thereof. In actual construction, under the ground conditions, construction conditions, and environmental conditions that differ from site to site, `` In order to improve the ground to clear the predetermined quality to satisfy the durability, the chemical ground improvement effect by gelation of silica is The invention is easily affected by the conditions described in the section of the problem to be solved. For this reason, the three requirements in FIG. 79 and the elemental technologies constituting them are related to each other, and one is good and the other is bad. Because it is easy to occur, it is possible to establish a durable ground improvement method that integrates them for the first time by performing quality control in combination design and construction that combines elemental technologies so that the purpose of improvement can be obtained using on-site soil. (Fig. 79)
まず、注入材は耐久性が優れたシリカグラウトを用いて注入対象範囲から逸脈を防ぎながら注入するには土粒子間浸透が可能な限界圧力内の小さな吐出速度で注入しなくてはならない(図15)。吐出速度が過大になれば注入液の耐久性が優れていても注入液は脈状に逸脱すれば注入地盤の耐久性は得られない(図16(a))。そのためこのような注入設計が
できる注入工法を用いなくてはならない。
一方、大規模地盤改良工法として経済施工が必要であることから削孔間隔を広げる(1.5〜4m間隔)ことができれば削孔本数を大幅に減らすことができる。この場合、注入ステージの注入量も注入所要時間もきわめて大きいから、長時間の連続注入が可能な超長時間ゲル化時間と広範囲の浸透固結性が可能な浸透固結特性を持ち、かつ耐久性を発現する注入材であることが必要となる。(図4、図32〜57、表11)長時間ゲル化で耐久性を得るに
はシリカグラウトの劣化要因となるアルカリを除去した酸性領域のシリカ溶液でなくてはならない(図3)(請求項1〜4)。
First, the injection material must be injected at a small discharge speed within the limit pressure that allows the soil particles to infiltrate using silica grout with excellent durability and injecting from the injection target range while preventing diastole ( Figure 15). If the discharge speed is excessive, the durability of the injection solution is excellent, but the durability of the injection ground cannot be obtained if the injection solution deviates in a pulse shape (FIG. 16 (a)). Therefore, an injection method that allows such an injection design must be used.
On the other hand, since economical construction is required as a large-scale ground improvement method, the number of drilling holes can be greatly reduced if the drilling interval can be increased (1.5-4 m intervals). In this case, since the injection volume and injection time of the injection stage are extremely large, it has an ultra-long gelation time that allows continuous injection for a long time, and an osmotic solidification characteristic that enables a wide range of osmotic solidification properties and durability. It is necessary to be an injection material that develops sex. (Fig. 4, Fig. 32-57, Table 11) In order to obtain durability by gelation for a long time, it must be a silica solution in an acidic region from which alkali that causes deterioration of silica grout is removed (Fig. 3) (claim) Item 1-4).
シリカグラウトによる耐久性地盤改良が可能になるためには互いに関連する以下の耐久要件が組み合わされて耐久目的と耐久期間に対応した耐久効果の持続性を満たさなくてはならない。
(イ)シリカグラウトの耐久要因
・シリカグラウトの組成とシリカ濃度と気中ゲル化時間と土中ゲル化時間と所定領域における浸透固結性
・ゲルからのシリカの溶脱
・ゲルの収縮
・ゲルの強度
・ゲルの耐久性とサンドゲルの耐久性の関連性
・サンドゲルの耐久性(シリカの溶脱、固結土強度と経時変化)
・土中ゲル化時間と所定範囲における浸透固結性
In order to be able to improve the durability ground by silica grout, the following durability requirements related to each other must be combined to meet the durability purpose and durability durability corresponding to the durability period.
(B) Durability factors of silica grout ・ Silica grout composition, silica concentration, air gelation time, soil gelation time and permeation solidification in specified region ・ Silica leaching from gel ・ Gel shrinkage ・ Gel Strength ・ Relationship between gel durability and sand gel durability ・ Sand gel durability (silica leaching, solidified soil strength and changes over time)
・ Soil gelation time and permeation solidification within a specified range
(ロ)注入地盤の特性と施工法
・地盤の粒度と粒径分布
・土の密度
・土性
・地下水の状態
・施工法(注入孔間隔、ゲル化時間、注入量、毎分吐出量、注入ステージ、一次注入と二次注入)
(B) Characteristics and construction method of injection ground ・ Gran grain size and particle size distribution ・ Soil density ・ Soil properties ・ Ground condition ・ Construction method (Injection hole interval, gelation time, injection amount, discharge amount per minute, injection Stage, primary injection and secondary injection)
(ハ)
・現場採取土を用いた配合設計法、シリカグラウトと注入固結地盤の品質管理。
・配合管理と注入量と注入速度の管理
・シリカグラウトの組成とシリカ濃度とゲル化時間(配合時ゲル化時間と、pH、地盤のpHと土中ゲル化時間、浸透距離とゲル化時間の管理
・施工法の管理
・注入液のシリカ量と固結土のシリカ量からの施工後の固結地盤のシリカ量による品質管理又は/並びにコアサンプリングによる確認調査
・環境管理
・水質並びに土中構造物への環境保全性
(C)
-Formulation design method using on-site collected soil, quality control of silica grout and injected consolidated ground.
・ Mixing control, control of injection volume and injection speed ・ Silica grout composition, silica concentration and gelation time (gelation time and pH during compounding, pH of soil, gelation time in soil, penetration distance and gelation time Management / Management of construction methods / Quality control by the silica amount of the consolidated ground after construction from the silica amount of the injected solution and the silica amount of the consolidated soil, and / or confirmation survey by core sampling, environmental management, water quality and soil structure Environmental conservation for goods
耐久シリカグラウトはシリカの種類、濃度、酸性反応剤の種類や使用量や主材のアルカリ分やシリカ濃度が互いに関係する。本発明はこのように前述した耐久性条件を満たす地盤改良においては注入材の配合処方、注入施工法、環境保全の三つの要件がそれぞれ独立しているものではなく互いに関連し合っており、施工の実際においてはこれを注入目的と施工条件に対応して統合技術として一体化した技術として注入材を選定してそれを用いた地盤改良工法を用いることによって、前述の耐久性地盤改良工法の課題を解決することができる。(請求項26〜30) Durable silica grout is related to the type and concentration of silica, the type and amount of acidic reactant, the alkali content of the main material, and the silica concentration. In the present invention, in the ground improvement that satisfies the above-mentioned durability conditions, the three requirements of the compounding prescription of the injection material, the injection construction method, and the environmental conservation are not independent of each other, but are related to each other. In practice, the problem of the above-mentioned durable ground improvement method is by selecting the injection material as an integrated technology corresponding to the injection purpose and construction conditions and using the ground improvement method using it. Can be solved. (Claims 26-30)
このため本発明者は以下の要素技術を開発し、それを体系化することによって、はじめて耐久性地盤改良を可能にしたものである。これらは互いに関連し合って耐久グラウトを用いた耐久地盤改良工法を可能にしているものである(図79)。 For this reason, the present inventor has developed the following elemental technologies and systematized them to make it possible to improve the durable ground for the first time. These are related to each other and enable a durable ground improvement method using durable grout (Fig. 79).
本発明者は非アルカリ性シリカグラウトの組成、濃度の範囲を明確にし、かつそれを注入した場合の地盤中の所定領域に確実に浸透固結するためのゲル化時間と注入地盤中の注入液のpHの挙動と注入時間の関係を土中ゲル化時間とその挙動を中心にして浸透固結特性からその設定法を明らかにした。注入地盤の土の強度は注入されるべき地盤の状態と注入されたグラウトの経時的ゲルの強度によって定まる。またゲルの経時的収縮は固結土の経時的強度を増加する一方過大になると固結土の強度低下が生ずる。即ち、本発明者はホモゲルの体積変化と強度の経時的変化に着目して、それが注入地盤の耐久性にどのような影響をもたらすかの研究をすすめた。 The inventor has clarified the composition and concentration range of the non-alkaline silica grout, and the gelation time and the infusion solution in the infused ground to ensure solidification into a predetermined region in the ground when the non-alkaline silica grout is injected. The relationship between the pH behavior and the injection time was clarified from the permeation and consolidation characteristics, focusing on the gelation time in the soil and its behavior. The soil strength of the injected ground is determined by the condition of the ground to be injected and the strength of the gel over time of the injected grout. Moreover, the shrinkage of the gel over time increases the strength of the consolidated soil over time, while if it becomes excessive, the strength of the consolidated soil decreases. That is, the present inventor focused on the change in volume and strength of the homogel over time, and studied how it would affect the durability of the injected ground.
その結果、ホモゲルの経時的強度と収縮を介して固結土の経時的強度と強度変化の関係、即ち耐久期間を知る事ができることを見出した。これにより本発明者はシリカの組成とゲルの経時的化学変化、物性変化、強度変化に基づき固結土の耐久性を把握することを可能にしたものである。耐久性グラウトの地盤改良の注入設計の確立が不明確な理由は注入材そのものの耐久性のみならず、それが注入される土の状態によって左右されるからである。また耐久性を数10年〜100年程度で数えた場合、最終的な変化がよく判らないことに
よる。そのため本発明者はアルカリを除去した非アルカリ性シリカグラウトのゲルの組成と浸透固結特性とゲルの特性変化に着目した。即ち、ゲル化物からのシリカの溶脱、ゲルの収縮、ゲルの経時的強度はシリカグラウトの組成と濃度の配合によって経時的に定まる事を見出した。即ち、定量的に把握できる。
As a result, it was found that the relationship between the strength over time of the consolidated soil and the change in strength, that is, the durability period, can be known through the strength over time and the shrinkage of the homogel. This makes it possible for the present inventor to grasp the durability of the consolidated soil based on the composition of silica and the chemical change, physical property change, and strength change of the gel over time. The reason why the infusion design for ground improvement of durable grout is unclear is because it depends not only on the durability of the injection material itself but also on the state of the soil into which it is injected. In addition, when the durability is counted from several tens of years to 100 years, the final change is not well understood. Therefore, the present inventor has paid attention to the composition of the non-alkaline silica grout gel from which the alkali has been removed, the permeation consolidation characteristics, and the change in the characteristics of the gel. That is, it has been found that the leaching of silica from the gelled product, the shrinkage of the gel, and the strength of the gel over time are determined over time depending on the composition and concentration of the silica grout. That is, it can be grasped quantitatively.
本発明者は、ゲルは多かれ少なかれ経時的に収縮し、それと共に強度は増加する。しかしサンドゲルと異なり、ゲル強度増加は収縮と共に経時的に一定の値をとり、サンドゲルのように土の状況によって強度が変化したり強度低下を生ずることはなくゲルの最終強度は非アルカリ性であるならば、組成と収縮率と養生期間によって定まる。一方固結砂の強度の耐久性は注入される地盤の状態とゲルの収縮量並びにシリカ濃度並びに所定領域における浸透固結性によって定まる。従って、定量的に把握できるゲルの耐久性を仲介として地盤条件によって異なるサンドゲルの耐久性を推定することができる。しかも加温促進試験によって、サンドゲルよりも大幅に短期間にゲルの物性変化が得られることが判り、これにより更に固結土の耐久性の把握が容易になった。このようにして本発明者は耐久性地盤改良工法が図48の互いに関連する耐久要件とそれらを構成する以下の耐久要素技術を開発し、それを体系化することによって信頼性のある耐久性地盤改良工法を可能にしたものである。 The inventor has found that the gel shrinks more or less over time, with increasing strength. However, unlike sand gel, the increase in gel strength takes a constant value over time, and the final strength of the gel should be non-alkaline, as it does not change or decrease in strength depending on the soil condition as in sand gel. For example, it is determined by the composition, shrinkage rate and curing period. On the other hand, the durability of the strength of the consolidated sand is determined by the condition of the ground to be injected, the amount of gel shrinkage, the silica concentration, and the permeation consolidation in a predetermined region. Accordingly, it is possible to estimate the durability of the sand gel that varies depending on the ground conditions using the durability of the gel that can be quantitatively grasped as a mediation. Moreover, it was found that the physical property change of the gel can be obtained in a much shorter time than the sand gel by the heating acceleration test, which further facilitates the grasp of the durability of the consolidated soil. In this way, the present inventor has developed the durable ground improvement technology by developing the following durable element technologies that constitute the durability requirements related to each other in FIG. An improved construction method is possible.
本発明は従来不明確な耐久グラウトの地盤改良とその耐久性注入設計を体系化して可能にした。本発明によれば、耐久シリカの構成と長期耐久性の物性を明らかにし、かつ注入地盤に注入して所定の領域に確実に浸透固結して注入目的を満たす改良効果を得る耐久シリカと耐久シリカを用いた地盤改良工法を可能にした。このため、注入目的に応じた耐久期間を把握し、シリカグラウトを耐久性レベルの定量的評価例に基づき選定し、かつ環境条件を考慮してシリカ濃度と組成を決定することができる。また耐久性の向上をはかり、また現場採取土を用いた配合設計を行い、かつシリカの含有量を測定し、注入地盤のシリカの含有量から注入地盤の強度を把握し、注入液による供試体の促進試験によって、その耐久期間中の強度を測定して注入設計強度を得られる配合設計を行う事により耐久性地盤に要求される配合処方と注入効果の確認が可能になり、さらにインターネットシステムを用いた管理方法により耐久性地盤改良工法の体系化を行い、注入目的を満たす実用性のある地盤改良工法を可能にしたものである。 The present invention systematically enables the improvement of the ground of a durable grout that has been unclear in the past and its durability injection design. According to the present invention, the structure of durable silica and the physical properties of long-term durability are clarified, and the durable silica and durability are obtained to improve the filling purpose by injecting into the injection ground and surely infiltrating and consolidating into a predetermined region. The ground improvement method using silica was made possible. For this reason, it is possible to grasp the durability period according to the purpose of injection, select a silica grout based on a quantitative evaluation example of the durability level, and determine the silica concentration and composition in consideration of environmental conditions. In addition, the durability was improved, the composition was designed using on-site collected soil, the silica content was measured, the strength of the injected ground was grasped from the silica content of the injected ground, and the specimen with the injected solution Acceleration test of the product allows the confirmation of the compounding prescription and injection effect required for the durable ground by measuring the strength during the durability period and performing the compounding design that can obtain the injection design strength, and the Internet system Systematization of the durable ground improvement method is made by the management method used, and the practical ground improvement method that satisfies the injection purpose is made possible.
Claims (33)
スのいずれか1種又は複数種と、反応剤として酸或いは塩のいずれか1種或いは複数種を有効成分とし、該シリカ注入液がコロイドと水ガラスと酸からなる場合は該シリカコロイドに起因するシリカ濃度と水ガラスに起因するシリカ濃度の比率は100:0〜0:100、かつシリカ濃度は0.4〜40wt%、シリカのモル比は2.0〜100、ゲル化時間は瞬結から10000分の配
合から選定したシリカグラウトであって、注入目的に応じた耐久性が得られる処方を上記範囲内で選定してなることを特徴とする耐久シリカグラウト。 A silica grout having a pH of 1 to 10 used in a durable ground improvement method for improving the ground by injecting a silica injection solution into the ground, the silica injection solution being either one of silica colloid or water glass Or, when one or more of an acid or a salt as an active ingredient is used as an active ingredient and the silica injection solution is composed of a colloid, water glass and an acid, the silica concentration and water glass resulting from the silica colloid Silica concentration ratio is 100: 0 ~ 0: 100, silica concentration is 0.4 ~ 40wt%, silica molar ratio is 2.0 ~ 100, and gelation time is selected from a combination of 10000 minutes from instantaneous setting. A durable silica grout, wherein a prescription that provides durability according to the purpose of injection is selected within the above range.
からなるシリカグラウトであって、注入目的並びに地盤状況に応じて所定の耐久性が得られる処方を以下の範囲内で選定することを特徴とする耐久シリカグラウト。
(1)該シリカ注入液のシリカ濃度は以下の範囲から選定する。
0.4%≦SiO2・T ≦40%
0 ≦SiO2・S ≦30%
0 ≦ SiO2・C ≦40%
ただし、
上記シリカコロイドに起因するシリカ濃度をSiO2・C(%)、
上記水ガラスまたはシリカゾルに起因するシリカ濃度をSiO2・S(%)、
上記シリカ注入液中の全シリカ濃度をSiO2・T(%)(=SiO2・C(%)+ SiO2・S(%
))とする。
(2)上記シリカのゲルタイムはシリカ濃度並びに反応剤を用いて調整されて、瞬結から10000分以内範囲内で選定してなり、前記シリカコロイドはイオン交換法、イオン交換膜
法、金属シリカ法又は析出シリカ法で得られたシリカコロイド又はシリカコロイドとしてシリカの微粒子の1種又は複数種、水ガラスはモル比2.0〜5.0の珪酸塩、又は水ガラスと
酸を有効成分とする酸性シリカ溶液の1種又は複数種から選定され、反応材は酸として硫
酸または/並びにリン酸を用い、塩は1価または多価金属塩、或いは金属イオン封鎖剤を用いたものから選定する。
(3)所定領域に浸透固結するゲル化時間と各ステージで所定量の浸透注入を管理して所定の注入領域外への逸脱を低減しながら注入される処方から選定する。 2. The silica grout according to claim 1, wherein the silica injection liquid is a silica grout having the following composition (1) to (3), and a prescription for obtaining a predetermined durability according to the purpose of injection and the ground condition is as follows: Durable silica grout characterized by being selected within the range of
(1) The silica concentration of the silica injection solution is selected from the following range.
0.4% ≦ SiO 2 · T ≦ 40%
0 ≦ SiO 2 · S ≦ 30%
0 ≤ SiO 2 · C ≤ 40%
However,
The silica concentration resulting from the silica colloid is SiO 2 · C (%),
The silica concentration resulting from the water glass or silica sol is SiO 2 · S (%)
The total silica concentration in the silica injection solution is SiO 2 · T (%) (= SiO 2 · C (%) + SiO 2 · S (%
)).
(2) The gel time of the silica is adjusted using the silica concentration and the reactants, and is selected within a range of 10,000 minutes or less from instantaneous setting. The silica colloid is selected from the ion exchange method, the ion exchange membrane method, and the metal silica method. Or silica colloid obtained by the precipitated silica method or one or more kinds of silica fine particles as silica colloid, water glass is a silicate having a molar ratio of 2.0 to 5.0, or an acidic silica solution containing water glass and acid as active ingredients It is selected from one or more types, the reaction material is selected from sulfuric acid and / or phosphoric acid as the acid, and the salt is selected from monovalent or polyvalent metal salts or sequestering agents.
(3) A gelling time for osmotic consolidation in a predetermined region and a prescription that is injected while managing a predetermined amount of osmotic injection at each stage to reduce deviation from the predetermined injection region.
分を上限とする範囲を適用範囲Eとし、サンドゲルの耐久期間時間軸に相当する経時的ラ
インのSラインをシリカゾルライン、Cラインをシリカコロイドライン、Dラインを複合シ
リカラインとし、経時強度の最大ラインと最少ラインで囲まれる範囲を適用範囲Fとする
と、適用範囲Fの範囲内で、注入目的に応じた耐久期間内で、所定の耐久性を満たす強度
が得られるシリカ濃度とゲル化時間を満たす配分を範囲Eから選定してなることを特徴と
する耐久シリカグラウト。 The silica grout according to claim 1 or 2, wherein the silica grout is blended in a curve of pH and gel time of a silica solution, wherein the S line is a silica sol line composed of water glass and acid, and the C line is a silica colloid line. When the D line is a composite silica line of silica colloid, water glass, and acid, the silica sol line showing the minimum gel time at the same pH is 10000
The application range E is the range with the upper limit of minutes, and the S-line of the time-lapse line corresponding to the time axis of the sand gel's durability is the silica sol line, the C-line is the silica colloid line, and the D-line is the composite silica line. Assuming that the range surrounded by the line and the minimum line is the application range F, within the range of the application range F, within the endurance period according to the injection purpose, the silica concentration and gelation time at which the strength satisfying the predetermined durability can be obtained. Durable silica grout, characterized in that the distribution to satisfy is selected from range E.
(1)ゲルタイムの調整はシリカ濃度やpHや酸や塩の添加量による調整と、全シリカ量中
のコロイドと水ガラスの比率を調整することによって行う。
(2)強度とゲル化時間の調整はシリカ濃度と組成と反応剤の添加量による他に、酸性反
応剤として酸として硫酸、リン酸のいずれか又は併用して用いる。
(3)該シリカグラウトにおいて、ゲルタイムの調整とゲルの収縮と強度と環境保全性に
対する影響をシリカ溶液と反応剤の組成と濃度によって調整することを特徴とする耐久シリカグラウトであって、水ガラス+コロイド+酸を有効成分とする酸性シリカグラウトにおいてコロイドを除いた水ガラス+酸を有効成分とするシリカ溶液が酸性領域を呈し、シリカ濃度或いはシリカ濃度中のコロイド量と酸の量、或いは酸としての硫酸又はリン酸の量又はリン酸と硫酸の比率を調整することによってゲルの収縮量の低減、或いは強度の所定の値以上への収束、或いは環境への影響の低減を行うことにより耐久性を向上させてなることを特徴とする耐久シリカグラウト。
(4)該シリカグラウトにおいて、コロイドに起因するシリカ量は全シリカ量中の10〜100%である耐久シリカグラウトであって、該シリカグラウトの酸として硫酸又はリン酸を用い、両者を併用した場合、酸におけるリン酸の比率は75%硫酸、75%リン酸に換算してリン酸は全酸量の15〜50容量%とすることによってゲル化時間の調整が容易で、かつコンクリートに対しての影響を低減する耐久シリカグラウト。
(5)該シリカグラウトにおいて、該シリカ溶液の配合はシリカ濃度、コロイドと水ガラ
スの比率、硫酸とリン酸の比率、弱酸性〜中性付近でのゲル化時間の調整を土中ゲル化時間(GTs)や土中pH(pHS)や注入孔間隔にかかわる浸透距離や注入時間並びに現場状況に基づき、気中ゲル化時間(Gt0)や気中pH(pH0)の調整や組成をコロイドの全シリカ中
の比率が10〜100%、リン酸の全酸(硫酸+リン酸)に対する比率が15〜100%をから選定
して、1.0〜4.0mの注入孔間隔で注入速度を土粒子間浸透の限界内で注入して所定の注入領域からの逸脱を低減し、かつ広範囲に限定固結することができる耐久シリカグラウト。(6)該シリカグラウトにおいて、上記シリカグラウトの処方は土中ゲル化時間と各ステ
ージで所定量の浸透注入を管理して所定の注入領域外への逸脱を低減しながら注入する処方を選定するものとし、気中ゲルタイム(GT0)と土中ゲルタイム(GTs0)、注入時間(H)の関係が以下の範囲にある処方を用いることによって所定の注入領域外への逸脱を低減して注入目的に応じた地盤の耐久性を得ることを特徴とする耐久シリカグラウト。
好ましくはβ=4.68〜0.34、即ち0.2H<GTs0<3H
但し、シリカ濃度を0.4〜40%とし、1ステージ当たりの毎分吐出量を1〜30L/minとし、1ステージ当たりのステージ長を33cm〜4mとし、注入ポイントは1点注入又は多点注入又は柱状注入とし、ゲルタイムが瞬結から10000分とし、注入孔間隔1〜4mとし、毎分吐出量
は限界浸透範囲内の注入速度であることを特徴とする耐久シリカグラウト。 The silica solution according to claim 1, 2 or 3, the gelation time for permeating and consolidating into a predetermined region using any one or more of the following methods, and a predetermined amount of permeation injection at each stage, and managing the predetermined injection region A durable silica grout characterized in that a predetermined durability is obtained by reducing deviation to the outside.
(1) The gel time is adjusted by adjusting the silica concentration, pH, acid and salt addition amount, and adjusting the ratio of colloid to water glass in the total silica amount.
(2) The strength and gelation time are adjusted by using either sulfuric acid or phosphoric acid as an acid reactant or in combination, as an acid reactant, in addition to the silica concentration, composition, and amount of reactant added.
(3) A durable silica grout, characterized in that the effect on gel time adjustment, gel shrinkage, strength and environmental integrity is adjusted by the composition and concentration of the silica solution and the reactive agent in the silica grout. + Colloid + Acid glass grout with acid as active ingredient Water glass without colloid + Silica solution with acid as active ingredient presents an acidic region, the silica concentration or the amount of colloid and acid in the silica concentration, or acid By adjusting the amount of sulfuric acid or phosphoric acid or the ratio of phosphoric acid and sulfuric acid, the amount of shrinkage of the gel is reduced, the strength is converged to a predetermined value or more, and the effect on the environment is reduced. Durable silica grout characterized by improved properties.
(4) In the silica grout, the silica amount resulting from the colloid is a durable silica grout of 10 to 100% of the total silica amount, and sulfuric acid or phosphoric acid is used as the acid of the silica grout, and both are used in combination. In this case, the ratio of phosphoric acid in the acid is 75% sulfuric acid, converted to 75% phosphoric acid, and the phosphoric acid is 15-50% by volume of the total acid amount. Durable silica grout that reduces the effects of
(5) In the silica grout, the composition of the silica solution is adjusted by adjusting the silica concentration, the ratio of colloid to water glass, the ratio of sulfuric acid and phosphoric acid, and the gelation time in the vicinity of weakly acidic to neutral. (GTs), soil pH (pH S ), permeation distance and injection time related to injection hole interval, and on-site conditions, adjustment and composition of air gelation time (Gt 0 ) and air pH (pH 0 ) Select the ratio of colloid in the total silica from 10 to 100% and the ratio of phosphoric acid to the total acid (sulfuric acid + phosphoric acid) from 15 to 100%. Durable silica grout that can be injected within the limits of interparticle penetration to reduce deviations from a given injection area and to consolidate in a wide range. (6) In the silica grout, the prescription for the silica grout is to select the prescription to be injected while managing the gelation time in the soil and the predetermined amount of osmotic injection at each stage to reduce the deviation outside the predetermined injection region. By using a prescription in which the relationship between air gel time (GT 0 ), soil gel time (GTs 0 ), and injection time (H) is in the following range, injection outside the prescribed injection region is reduced. Durable silica grout characterized by obtaining ground durability according to the purpose.
Preferably β = 0.68-0.34, ie 0.2H <GTs 0 <3H
However, the silica concentration is 0.4 to 40%, the discharge amount per minute is 1 to 30 L / min, the stage length per stage is 33 cm to 4 m, and the injection point is one point injection or multi-point injection or A durable silica grout characterized by columnar injection, gel time of 10,000 minutes from instantaneous setting, injection hole interval of 1 to 4 m, and discharge rate per minute within the limit penetration range.
1.ホモゲルとサンドゲルの物性;ホモゲルのシリカの溶脱、体積変化、強度或いは剛性等の経時変化、サンドゲルのシリカの溶脱、サンドゲルの強度の経時的変化
2.シリカ溶液の物性; pH、シリカ濃度、コロイド濃度、水ガラス濃度、モル比並びに
その構成の比率と添加材、ゲル化時間
3.地盤の状況;土の粒径、密度、土性(土のpH、Ca含有量等)、地下水の状況
4.浸透固結性;ゲル化時間(気中ゲル化時間、土中ゲル化時間)、浸透限界速度
5.施工法;注入方式、注入孔間隔、注入ステージ、注入量、注入速度、注入時間 The silica grout according to any one of claims 1 to 4, wherein the silica grout sets a compounding prescription in which the injection ground satisfies a predetermined durability based on the following factors related to each other: Silica grout.
1. 1. Physical properties of homogel and sand gel; leaching of silica in homogel, change in volume, change over time in strength or rigidity, leaching of silica in sand gel, change in strength of sand gel over time 2. Physical properties of silica solution; pH, silica concentration, colloid concentration, water glass concentration, molar ratio, composition ratio and additive, gelation time Soil condition; soil particle size, density, soil properties (soil pH, Ca content, etc.), groundwater condition Osmotic solidification; gelation time (in-air gelation time, soil gelation time), penetration limit speed Construction method: Injection method, injection hole interval, injection stage, injection amount, injection speed, injection time
(1)該シリカグラウトにおいて、固結強度は全シリカ濃度又は水ガラス濃度に主として
依存し、ホモゲルの収縮の低減は、主としてコロイドの量に依存するシリカグラウトであって、シリカ注入液のコロイド含有量は全シリカ量の10%以上の範囲で地盤状況による耐久性を考慮して定め、水ガラスの含有量は要求される強度に応じて定めてなる事を特徴とする耐久シリカグラウト。
(2)該シリカグラウトにおいて、主としてシリカコロイドの含有量により体積収縮量を
調整し、強度の低下率を改善するか、又は並びに主として水ガラスの濃度により改良強度の増加をはかるシリカグラウト。
(3)該シリカグラウトにおいて、酸性シリカゾルのゲルの収縮に伴う固結土の強度の低
下を水ガラスのモル比を高くするかコロイドを加えてモル比を高くするか、或いはシリカコロイドとして微粒子シリカコロイドを加えるか、或いは水ガラス濃度を10%以上にすることにより強度低下を抑制することを特徴とする耐久シリカグラウト。
(4)該シリカグラウトにおいて、シリカコロイドによる固結土のシリカ濃度が高い割に
強度が低く、強度発現の遅い性質をシリカコロイド溶液と水ガラス又は酸性シリカゾルを混合して酸性複合シリカにすることにより、シリカ濃度が低い割に強度を高くし、かつ強度発現を早くすることを特徴とする耐久シリカグラウトであって、該酸性複合シリカにおいてシリカコロイドが全シリカ量の10%以上とするか、シリカコロイドが全シリカ量の10%以下の場合はシリカ溶液中の水ガラス濃度を大きくして全シリカ量を増加することによって収縮があっても強度低下を低減することを特徴とする耐久シリカグラウト。
(5)該シリカグラウトにおいて、コロイド含有量はシリカ溶液100cc当たり全シリカ量の10%以上又は並びに0.5〜15gとし、水ガラスの含有量は要求されるサンドゲルの強度に
よって定める耐久シリカグラウト。
(6)該シリカグラウトにおいて、前記シリカコロイドとしてシリカの微粒子を有効成分
とすることによってホモゲルの収縮又はサンドゲルの強度の低下を低減して耐久性を向上させたことを特徴とする耐久シリカグラウト。
(7)該シリカグラウトにおいて、微粒子のシリカコロイドとして、ホワイトカーボン、
微細化シリカゲル、析出シリカ(塩析シリカ)、粘土から選ばれたの一種または複数種を加えることによって、シリカコロイド分を増加させて、シリカゲルの収縮を低減して耐久性を向上させたことを特徴とする耐久シリカグラウト。 The silica grout according to any one of claims 1 to 5, wherein the silica grout is a non-alkaline composite silica solution containing a colloid and water glass, and the silica colloid and water glass have a predetermined durability according to the following formulation. A durable silica grout that is characterized in that it has improved properties or improved durability.
(1) In the silica grout, the consolidation strength mainly depends on the total silica concentration or water glass concentration, and the reduction of homogel shrinkage is a silica grout mainly depending on the amount of colloid, and the colloid content of the silica injection solution Durable silica grout characterized in that the amount is determined in consideration of the durability depending on the ground conditions in the range of 10% or more of the total silica amount, and the water glass content is determined according to the required strength.
(2) A silica grout in which the volume shrinkage is adjusted mainly by the content of silica colloid to improve the rate of decrease in strength, or the strength of improvement is increased mainly by the concentration of water glass.
(3) In the silica grout, increase the molar ratio of water glass or add a colloid to reduce the strength of the consolidated soil accompanying the shrinkage of the gel of the acidic silica sol, or increase the molar ratio by adding colloid, or fine silica as a silica colloid A durable silica grout that suppresses strength reduction by adding a colloid or making the water glass concentration 10% or more.
(4) In the silica grout, the silica concentration of the solidified soil by the silica colloid is low in strength, but the property of slow strength development is mixed with the silica colloid solution and water glass or acidic silica sol to make acidic composite silica. According to the above, a durable silica grout characterized in that the strength is increased while the silica concentration is low and the strength expression is accelerated, and in the acidic composite silica, the silica colloid is 10% or more of the total silica amount, A durable silica grout that reduces strength reduction even when shrinkage occurs by increasing the total silica content by increasing the water glass concentration in the silica solution when the silica colloid is less than 10% of the total silica content. .
(5) In the silica grout, the colloidal content is 10% or more of the total silica amount per 100 cc of silica solution or 0.5 to 15 g, and the water glass content is a durable silica grout determined by the required strength of sand gel.
(6) A durable silica grout characterized in that durability is improved by reducing homogel shrinkage or sand gel strength reduction by using silica fine particles as an active ingredient in the silica grout.
(7) In the silica grout, as a silica colloid of fine particles, white carbon,
By adding one or more kinds selected from refined silica gel, precipitated silica (salt salted silica), and clay, silica colloid content was increased, and silica gel shrinkage was reduced to improve durability. Features durable silica grout.
(1)該シリカグラウトにおいて、pHが非アルカリ性でシリカの溶脱がホモゲル5%以内
、サンドゲルが10%以内で、ホモゲルの強度が低下せず、ホモゲルの体積変化率がメス
フラスコ測定法で0〜-20%、或いは並びに円柱測定法で0〜-25%の範囲内であって、サンドゲルの強度低下が0か、最終強度が所定の範囲内に収束する耐久シリカグラウト。本発
明において、非アルカリ性とは酸性から10までのpH領域をいう。
(2)該シリカグラウトにおいて、pHが非アルカリ性でシリカの溶脱がホモゲル5%以内
、サンドゲルが10%以内で、ホモゲルの体積変化率がメスフラスコ測定法で-20〜-35%
、或いは並びに円柱測定法で-25〜-40%の範囲で内であって、強度低下はあっても限定期間または供用期間において固結性は持続する耐久シリカグラウト。
(3)該シリカグラウトにおいて、半対数グラフで縦軸をホモゲル変形係数E50(MN/m2)の
目盛とし、横軸をホモゲルの体積変化率εv(%)の目盛とすると、E50(0.1 MN/m2)、εv(20%)のポイントからE50(100 MN/m2) 、εv(30%)のポイントを通る直線より
左の領域にE50、εvがあるホモゲルならばサンドゲルの強度低下はしないシリカグラウ
トとし、右の領域にあるならばサンドゲルの強度が低下するシリカグラウトとする耐久シリカグラウト。
(4)ホモゲルの強度並びに体積変化率の特性から耐久期間におけるシリカグラウトのサ
ンドゲルの強度を予測してなる耐久シリカグラウト。
(5)該シリカグラウトにおいて、SiO2の濃度が5〜15%でホモゲルの体積変化率が30%以下であって、サンドゲルの強度が400日までの最大強度との強度比が100%以上〜50%で所定の強度に収束する耐久シリカグラウト。
(6)強度低下を生ずる過大なホモゲルの収縮量に対応して微粒子シリカコロイドを加え
てなる耐久シリカグラウト。
(7)該シリカグラウトにおいて、地盤状況と注入目的に応じて以下のいずれか又は複数
の手法によってホモゲルの体積変化率を低減し、かつ地下水圧に対する耐久性を向上し、又は並びに環境保全性を向上する耐久シリカグラウト。
(A)1.コロイドやコロイドとしてシリカ微粒子を加えて体積収縮を調整して強度低下
を改善する。
2.シリカ濃度を高める、或いは変形係数を大きくする。
3.モル比を高める。
(B) 瞬結グラウトや懸濁グラウトを一次注入して地盤の大きな空隙や地下水の水みちや地盤の不均質性を低減して地盤に注入されるホモゲルの収縮の影響を低減する。
(C)土中構造物や水質に対する影響を低減する。
(8)シリカ濃度0.4〜3%の弱酸性〜中性のシリカグラウトであって、シリカの粉状体或いはマイクロバブル或いは粘土を含む耐久シリカグラウト。
(9)該シリカ溶液がシリカコロイド溶液であってpHが弱酸性〜弱アルカリ性でシリカ濃
度が10〜40%のシリカコロイドであって、止水目的、貯留用、産業廃棄物封じ込め等、耐水圧性止水ゾーンの構築目的に使用される耐久シリカグラウト。
(10)該シリカ溶液が、以下のいずれかの手法により環境性に対する影響を低減することを特徴とする耐久シリカグラウト。
1.コンクリート地中構造物近傍部に以下の手法で耐久シリカグラウトを注入する。
(a) 酸としてリン酸系を用いるかリン酸と硫酸の混酸であって、リン酸と硫酸の比率を調整するものとし、リン酸の比率は全酸の内、15%以上を用いてシリカのアルカリ分を中和するに要する硫酸分使用量を低減してコンクリート構造物に対する安全性を確保する。ただし、リン酸、硫酸の濃度は75wt%として換算する。
(b)金属イオン封鎖剤を添加する。
(c)コロイドの使用比率を増やして水ガラスの使用量を減らすことによって、酸の使用
量を低減する。
2.水質に対する安全性において、pHやコロイドや水ガラスの量と比率を調整する。
3.中和剤としてリン酸(75%溶液)と硫酸(75%溶液)、リン酸と硫酸の比率は75%濃度に換算して全酸量の容量中リン酸15容量%以上、好ましくは50%以上用いればモルタルの硫酸に対する防護効果を得る。 The silica grout according to any one of claims 1 to 6, wherein the durable silica grout has the following characteristics.
(1) In the silica grout, the pH is non-alkaline, the silica leaching is within 5% of the homogel, the sand gel is within 10%, the strength of the homogel does not decrease, and the volume change rate of the homogel is 0 to Durable silica grout that is within a range of -20%, or 0 to -25% as measured by a cylindrical measurement method, and the strength reduction of the sand gel is 0 or the final strength converges within a predetermined range. In the present invention, non-alkaline means a pH range from acidic to 10.
(2) In the silica grout, the pH is non-alkaline, silica leaching is within 5% of homogel, sand gel is within 10%, and the volume change rate of homogel is -20 to -35% according to the volumetric flask measurement method.
In addition, a durable silica grout that is within a range of -25 to -40% by a cylindrical measurement method, and that maintains its caking property for a limited period or service period even if the strength decreases.
(3) In the silica grout, when the vertical axis is a scale of the homogel deformation coefficient E 50 (MN / m 2 ) and the horizontal axis is a scale of the volume change rate εv (%) of the homogel in the semilogarithmic graph, E 50 ( 0.1 MN / m 2 ), εv (20%) point to E 50 (100 MN / m 2 ), εv (30%) point to the left of the straight line that passes through the straight line, if it is a homogel with E 50 and εv A durable silica grout with a silica grout that does not decrease the strength of the silica, and a silica grout that reduces the strength of the sand gel if in the right region.
(4) Durable silica grout obtained by predicting the strength of silica grout sand gel during the durability period from the properties of homogel strength and volume change rate.
(5) In the silica grout, the SiO2 concentration is 5 to 15%, the volume change rate of the homogel is 30% or less, and the strength ratio of the sand gel with the maximum strength up to 400 days is 100% or more to 50 Durable silica grout that converges to the desired strength in%.
(6) A durable silica grout to which a fine particle silica colloid is added in response to the excessive amount of homogel shrinkage that causes a decrease in strength.
(7) In the silica grout, the volume change rate of the homogel is reduced by one or more of the following methods according to the ground condition and the purpose of injection, and the durability against groundwater pressure is improved, or the environmental conservation is improved. Improved durable silica grout.
(A) 1. Add silica fine particles as colloid or colloid to adjust volume shrinkage to improve strength reduction.
2. Increase the silica concentration or increase the deformation coefficient.
3. Increase the molar ratio.
(B) Primary injection of instantaneous grouting and suspension grouting to reduce large voids in the ground, groundwater drainage and ground inhomogeneity, and reduce the effects of shrinkage of homogels injected into the ground.
(C) Reduce the impact on soil structures and water quality.
(8) A weakly acidic to neutral silica grout having a silica concentration of 0.4 to 3%, which is a durable silica grout containing silica powder, microbubbles or clay.
(9) The silica solution is a silica colloid solution and has a pH of weakly acidic to weakly alkaline and a silica concentration of 10 to 40%, and has a water pressure resistance such as water-stopping purpose, storage, containment of industrial waste, etc. Durable silica grout used for the purpose of constructing a water stop zone.
(10) A durable silica grout wherein the silica solution reduces the environmental impact by any of the following methods.
1. Durable silica grout is injected into the vicinity of concrete underground structure by the following method.
(a) Phosphoric acid is used as the acid or a mixed acid of phosphoric acid and sulfuric acid, and the ratio of phosphoric acid and sulfuric acid is adjusted, and the ratio of phosphoric acid is 15% or more of the total acid and silica. Reduces the amount of sulfuric acid used to neutralize the alkali content of the concrete to ensure the safety of the concrete structure. However, the phosphoric acid and sulfuric acid concentrations are converted to 75 wt%.
(b) Add a sequestering agent.
(c) The amount of colloid used is increased to reduce the amount of water glass used, thereby reducing the amount of acid used.
2. Adjust the amount and ratio of pH, colloid and water glass for safety against water quality.
3. Phosphoric acid (75% solution) and sulfuric acid (75% solution) as neutralizing agents, the ratio of phosphoric acid and sulfuric acid is converted to 75% concentration, and more than 15% by volume of phosphoric acid in the total acid volume, preferably If it is used at 50% or more, the protective effect of mortar against sulfuric acid is obtained.
づいて地盤状況、注入孔間隔又は注入状況に応じて土中ゲル化時間(GTS0)と注入時間(H)の関係を満たすように組成とゲル化時間を設定してシリカグラウトの注入領域外への
逸脱を低減しながら、所定の注入領域に浸透固結して注入目的に応じた耐久性注を得ることを特徴とする耐久シリカグラウト。
(A)シリカ濃度を0.4〜40%とし、1ステージ当たりの毎分吐出量を1〜30L/minとし、1ステージ当たりのステージ長を33cm〜4mとし、注入ポイントは1点注入又は多点注入又は柱
状注入とし、ゲルタイムが瞬結から10000分とし、注入孔間隔1〜4mとし、毎分吐出量は
限界浸透範囲内の注入速度で注入するシリカグラウト。
(B)
(1)該シリカグラウトにおいて、シリカ溶液のpH(pH0)を地盤のpHよりも酸性側に調整して、かつ注入速度を土粒子間浸透の限界速度内で注入する事により、地盤中への浸透距離の拡大に伴う、シリカ濃度の希釈による強度低下と注入領域外への逸脱を該シリカ注入液の地盤中におけるpH の上昇、或いは地盤中の反応性成分によるゲル化の促進によって
低減せしめて、所定の注入領域に浸透固結して、注入目的に応じた耐久性が得られる注入液の組成とゲルタイムを設定してなるシリカグラウト。
(2)該シリカグラウトにおいて、気中pH0が、6≧pH0 ≧1.5、地盤のpHが6〜10。
但し、pH10はCaの多い地盤又はCBを一次注入した地盤。
瞬結≦GT0≦10000分、GT0≧H≧GTs0
k=100〜10-5cm/sec 、注入孔間隔1.0〜4m
であって、注入時間(H)よりも短い土中ゲル化時間(GT s0)になる気中ゲル化時間(GT0)で入するシリカグラウト。
(3)該シリカグラウトにおいて、a.地盤状況、b.浸透注入の限界内の注入速度と注入
圧、c.土中ゲル化時間(GTs0)、d.各注入方式に対応したステージ長と注入ステージ当
たりの注入量と注入時間(H)に基づいて配合を設定することにより所定範囲外へ逸脱を低減して所定の注入領域への浸透固結をはかるシリカグラウト。
ただし、注入時間Hは1ステージの注入量又は1バッチの注入量を浸透注入の限界速度内
の毎分注入量で割った時間とする。
(4)該シリカグラウトにおいて
a.注入液の配合と気中ゲルタイム(GT0)
b.・注入孔間隔、・ステージ長、・1ステージ当たりの注入量、・毎分注入量、・
1ステージ当たりの注入時間(H)
c.現場採取土と注入液との土中ゲル化時間(GTs0)と(H)との比率を、β=H/GTs0とすると、施工実績又は現場注入試験における所定注入領域の浸透固結確認試験によっ
て得られた注入目的を達しられた前記βのデータの範囲内になるようにaとbを設定するシリカグラウト。
(5)該シリカグラウトにおいて、該シリカ注入液は注入液の気中ゲルタイム(GT0)または気中pH(pH0)と土中ゲルタイム(GTs0)または土中pH(pHS0)と注入時間(H)と注入孔間隔、又は浸透距離(L)から所定の範囲の浸透固結が得られる組成と濃度と気中ゲル
タイムまたは気中pH0からなる配合液を設定してなるシリカグラウト。
(6)該シリカグラウトにおいて、シリカグラウトのゲルタイム(GT0)と土中ゲルタイム(GTs0)は以下の範囲に設定してなるシリカグラウト。ただし、土中ゲル化時間(GTs0)とは現場の土と注入液を混合したときのゲル化時間または注入液を土に浸透させて静止した状態のシリカ注入液のゲル化時間をいう。
ただし、pH0=1.0〜10、GT0=10000〜0.1分、GTS0=6000分〜10秒とする。
(7)該シリカグラウトにおいて、気中ゲル化時間をGT0、土中ゲル化時間をGTS0、1ステ
ージの注入時間をHとすると、
好ましくは、
β=4.68〜0.34
即ち、
0.2H< GTs0 <3H
とし、地盤条件、又は注入孔間隔又は固結径、または注入方式、又はステージ長に応じて、またはさらに施工実績に基いて補正しながら配合液の組成とゲル化時間(GT0)また
はpH0を設定して所定注入領域に浸透固結せしめるシリカグラウト。
ただし、気中pH(pH0)=1.0〜10.0、気中ゲルタイム(GT0)=0.1分〜10000分、土中ゲ
ルタイムGTS0=10秒〜3000分、土中pH(pHS0)=3〜10、地盤pH=4.0〜10.0、注入速度=1〜30L/min、注入孔間隔又は固結径=1.0〜4.0m、1ステージ=0.33〜4.0m、1ステージ
当りの注入時間H=10000〜4.4分、また注入速度は浸透注入の限界速度内とする。又、(H)は実用上の作業性や工期に応じてその範囲を短縮することができる。
(8)該シリカグラウトにおいて、pH4.5〜8.5の注入地盤で、注入可能範囲が土粒子間浸
透範囲で瞬結≦GT0≦10000分、GT0≧H≧GTS0とすると、1ステージの注入時間(H)より短い土中ゲル化時間(GTS0)で注入して、土中におけるゲル化を進行させながら注入領域を拡大する事により注入液のシリカ濃度の低減と所定注入領域からの逸脱を低減させるシリカグラウト。
(9)該シリカグラウトにおいて、1ステージの注入量を複数回に分けてゲルタイム又は/並びにシリカ濃度を変えて注入して所定領域に浸透固結させることを特徴とする耐久シリカグラウト。
(10)該シリカグラウトにおいて、1ステージの注入において初期の注入においてはpHが
低く或いはシリカ濃度を高くし、その後の注入においてはpHを高く、或いはシリカ濃度を低くして注入領域外への逸脱を低減しながら注入領域全体の強度の均質化と注入地盤の酸性化を低減させることを特徴とする耐久シリカグラウト。
(11)該シリカグラウトにおいて、地盤状況、注入孔間隔、又は注入状況に応じてH≧GTS0、H≦GTS0のいずれか或いはいずれかを併用してシリカ濃度と気中ゲル化時間(GT0)を
設定してシリカグラウトの注入対象領域以外への逸脱又はシリカ濃度の低下を低減させていることを特徴とする耐久シリカグラウト。
(12)該シリカグラウトにおいて、1ステージの注入液の注入は1ステージの注入時間又は1ステージの注入を複数のバッチによる注入液で注入するものとし、1ステージの注入時間又は1バッチの注入時間をHとし、H ≧GTs0、又はH≦GTs0、又はこれらを併用した組成と
気中ゲルタイム(GT0)を設定してなることを特徴とする耐久シリカグラウト。
(13)該シリカグラウトにおいて、所定の浸透距離通過時点における地盤中の注入液のゲル化時間(GTsf)またはpH(pHsf)と土中ゲル化時間(GTs0)または、土中pH(pHS0)との関係を以下のA、B、α、βとして示し、柱状浸透長L又はγ・Lのパイプに現場土を充填した注入試験に基づき地盤条件、注入孔間隔又は固結径、注入方式に応じて配合液の組成とゲル化時間(GT0)又はpH(pH0)を設定して所定の注入領域に浸透固結せしめるなることを特徴とする耐久シリカグラウト。
ただし、ここで所定の浸透距離通過時点とは、注入固結半径又は浸透長に相当する浸透長をL、又はγ・Lとし、L又はγ・Lのパイプに現場土を現場密度で充填して間隙を水で充填した後、シリカ注入液を注入して注入液が溢出してきた時点をいい、GTsfとpHsfとはその時点の注入液のゲル化時間とpHをいう。又、Hは浸透長(L又はγ・L)の通過時点の注
入時間又は1ステージの注入時間に対応した注入時間をいい、γは一次元注入のLに対して三次元注入における係数とする。
(14)該シリカグラウトにおいて、シリカ注入液が所定の注入対象領域に留まって固結するために注入ステージの設定、地盤状況並びに注入方式に対応した注入配合液の気中ゲル化時間(GT0)と土中ゲルタイム(GTS)を有するシリカグラウトであって、特に初期の土中ゲルタイム(GTS0)と地盤での注入中における土中ゲルタイム(GTS)の変化と1ステージの注入量と毎分注入量(注入速度)と注入時間(H)と所定の注入が完了した時点に注
入領域先端部の注入液が注入範囲外への逸脱を低減する配合処方(GT0)からなる耐久シ
リカグラウト。
(15)該シリカグラウトにおいて、1ステージ中の注入において、又は1バッチ中の注入において、注入液の主剤をA液とし、反応剤をB液とし、A液とB液を混合または合流してH≧GTS0或いはH≦GTS0或いは、これらを併用して地盤状況に応じて配合液のシリカ濃度とゲル化時間(GTO)を設定することを特徴とする耐久シリカグラウト。 The durable silica grout according to any one of claims 1 to 7, wherein the silica injection liquid is a grout injected into the ground within the following range (A), and any one or more of the following (B) Based on the ground condition, injection hole interval or injection condition, the composition and gelation time are set so as to satisfy the relationship between soil gelation time (GT S0 ) and injection time (H), and the silica grout injection region A durable silica grout characterized by obtaining a durability note according to the purpose of injection by penetrating and consolidating into a predetermined injection region while reducing outward deviation.
(A) Silica concentration is 0.4 to 40%, discharge amount per minute per stage is 1 to 30 L / min, stage length per stage is 33 cm to 4 m, injection point is single point injection or multipoint injection Alternatively, it is a columnar injection, a silica grout in which the gel time is set to 10,000 minutes from the instantaneous setting, the injection hole interval is set to 1 to 4 m, and the discharge amount per minute is injected at an injection speed within the limit penetration range.
(B)
(1) In the silica grout, the pH of the silica solution (pH 0 ) is adjusted to be more acidic than the pH of the ground, and the injection speed is injected within the limit speed of soil particle infiltration to the ground. The decrease in strength due to the dilution of the silica concentration and the deviation from the injection area due to the increase in the penetration distance of the silica can be reduced by increasing the pH of the silica injection liquid in the ground or by promoting the gelation by the reactive components in the ground. A silica grout in which a composition and a gel time of an injection solution that permeates and consolidates into a predetermined injection region and obtains durability according to the injection purpose are set.
(2) In the silica grout, the air pH 0 is 6 ≧ pH 0 ≧ 1.5, and the pH of the ground is 6-10.
However, pH10 is the ground with a lot of Ca or the ground where CB was primarily injected.
Instantaneous setting ≤ GT 0 ≤ 10000 min, GT 0 ≥ H ≥ GTs 0
k = 10 0 ~10 -5 cm / sec, the injection hole spacing 1.0~4m
A silica grout entering with an air gelation time (GT 0 ) that is shorter than the injection time (H) in the soil gelation time (GT s 0 ).
(3) In the silica grout, a. Ground condition, b. Injection speed and pressure within the limit of osmotic injection, c. Gelation time in soil (GTs 0 ), d. Stage length corresponding to each injection method A silica grout that reduces the deviation outside the predetermined range by setting the composition based on the injection amount per injection stage and the injection time (H) and achieves permeation and consolidation into a predetermined injection region.
However, the injection time H is a time obtained by dividing the injection amount of one stage or the injection amount of one batch by the injection amount per minute within the limit speed of osmotic injection.
(4) In the silica grout a. Composition of injection solution and air gel time (GT 0 )
b. ・ Injection hole interval ・ Stage length ・ Injection amount per stage ・ Injection amount per minute ・
Injection time per stage (H)
c. If the ratio of the gelation time (GTs 0 ) and (H) in the soil between the soil collected at the site and the injected solution is β = H / GTs 0 , A silica grout in which a and b are set so as to be within the range of the β data that has achieved the purpose of injection obtained by a set confirmation test.
(5) In the silica grout, the silica injection solution includes the in-air gel time (GT 0 ) or in-air pH (pH 0 ) and in-soil gel time (GTs 0 ) or in-soil pH (pH S0 ) and the infusion time. A silica grout obtained by setting a composition and a concentration and composition in which air permeation consolidation within a predetermined range is obtained from (H), the injection hole interval, or the permeation distance (L), and air gel time or air pH 0 .
(6) A silica grout wherein the silica grout has a gel time (GT 0 ) and a soil gel time (GTs 0 ) set in the following ranges. However, the gelation time in the soil (GTs 0 ) refers to the gelation time when the soil in the field and the injection solution are mixed, or the gelation time of the silica injection solution in a state where the injection solution penetrates the soil and is stationary.
However, pH 0 = 1.0 to 10, GT 0 = 10000 to 0.1 minutes, GT S0 = 6000 minutes to 10 seconds.
(7) In the silica grout, the gelation time in the air is GT 0 , the gelation time in the soil is GT S0, and the injection time of one stage is H,
Preferably,
β = 0.68-0.34
That is,
0.2H <GTs 0 <3H
The composition and gelation time (GT 0 ) or pH 0 of the liquid mixture with correction according to the ground conditions, injection hole interval or consolidation diameter, injection method, stage length, or further based on the construction results A silica grout that sets and penetrates into a predetermined injection area.
However, air pH (pH 0 ) = 1.0 to 10.0, air gel time (GT 0 ) = 0.1 to 10000 minutes, soil gel time GT S0 = 10 seconds to 3000 minutes, soil pH (pH S0 ) = 3 to 10, ground pH = 4.0 to 10.0, injection speed = 1 to 30 L / min, injection hole interval or consolidation diameter = 1.0 to 4.0 m, 1 stage = 0.33 to 4.0 m, injection time per stage H = 10000 to 4.4 Minutes and the injection rate should be within the critical rate of osmotic injection. Further, the range of (H) can be shortened according to practical workability and construction period.
(8) In the silica grout, when the injection ground is pH 4.5 to 8.5, and the injectable range is infiltration range between soil particles, instantaneous setting ≦ GT 0 ≦ 10000 minutes, GT 0 ≧ H ≧ GT S0 , By injecting in the soil gelation time (GT S0 ) shorter than the injection time (H) and expanding the injection region while the gelation proceeds in the soil, the silica concentration of the injection solution is reduced and the predetermined injection region Silica grout to reduce deviation.
(9) A durable silica grout characterized in that, in the silica grout, the injection amount of one stage is divided into a plurality of times, and the gel time and / or the silica concentration is changed and injected and solidified into a predetermined region.
(10) In the silica grout, in the first stage injection, the pH is low or the silica concentration is high in the initial injection, and in the subsequent injections, the pH is high or the silica concentration is low and the deviation is outside the injection region. Durable silica grout characterized by homogenizing the strength of the entire injection area and reducing acidification of the injection ground while reducing
(11) In the silica grout, ground conditions injection hole spacing, or in response to injection situation H ≧ GT S0, H ≦ GT silica concentration in combination any or any one of S0 and aerial gel time (GT A durable silica grout characterized in that a deviation from a region other than the injection target region of silica grout or a decrease in silica concentration is reduced by setting 0 ).
(12) In the silica grout, one stage of injection is one stage of injection time or one stage of injection with multiple batches of injection, one stage of injection time or one batch of injection time A durable silica grout, wherein H is H, H ≧ GTs 0 , H ≦ GTs 0 , or a combination of these and an air gel time (GT 0 ).
(13) In the silica grout, predetermined penetration distance passage gel time of the infusate in the ground at the time (GTsf) or pH (PHsf) and soil gelation time (GTs 0) or, soil pH (pH S0 ) As the following A, B, α, β, and based on the injection test in which the soil of the column penetration length L or γ · L is filled with soil in the field, ground conditions, injection hole interval or consolidation diameter, injection method A durable silica grout characterized in that the composition and gelation time (GT 0 ) or pH (pH 0 ) of the blended liquid are set according to the conditions and permeated and consolidated in a predetermined injection region.
However, here, when the predetermined penetration distance is passed, the penetration length corresponding to the injection consolidation radius or penetration length is L or γ · L, and the L or γ · L pipe is filled with the soil at the site density. After filling the gap with water, the silica injection solution is injected and the injection solution overflows. GTsf and pHsf are the gel time and pH of the injection solution at that time. H is the injection time corresponding to the injection time at the passage of the penetration length (L or γ · L) or the injection time of one stage, and γ is the coefficient for three-dimensional injection relative to L for one-dimensional injection. .
(14) In the silica grout, since the silica injection solution stays in the predetermined injection target region and solidifies, the gelation time (GT 0 ) of the injection compounding solution corresponding to the setting of the injection stage, the ground condition, and the injection method ) And soil gel time (GT S ), especially the initial soil gel time (GT S0 ), the change in soil gel time (GT S ) during injection in the ground and the amount of injection in one stage Durable silica consisting of a compounded formulation (GT 0 ) that reduces the deviation of the injection solution at the tip of the injection region outside the injection range when the injection rate (injection rate), injection time (H), and predetermined injection is completed. grout.
(15) In the silica grout, in the injection in one stage or in the injection in one batch, the main component of the injection solution is the liquid A, the reactant is the liquid B, and the liquid A and the liquid B are mixed or joined together. Durable silica grout characterized in that H ≧ GT S0 or H ≦ GT S0 or these are used together to set the silica concentration and gelation time (GT O ) of the compounded liquid according to the ground conditions.
(1)注入液のシリカ濃度とゲルタイムの関係をあらかじめ測定しておき、所定の長さの
浸透長Lのパイプに現場土を現場密度で充填して水で間隙を充填して後、注入液のボイリ
ングを生じない流速と注入圧で注入し、土中ゲルタイム(GTS)と上記パイプの先端から
溢出するまでの土中pH(pHS)又は/並びに土中ゲルタイムの変化と或いはさらに浸透速
度とpHとゲル化時間の関係を測定し、1ステージ又は1バッチの注入時間を設定し地盤条件、注入項間隔或いは注入方式に応じて、該シリカ注入液の配合並びにゲル化時間(GT0)
あるいはpH0を設定し、或いは注入状況に応じて注入中の注入液の配合を調整して設定す
ることを特徴とする試験方法。
(2)該シリカグラウトの試験方法であって、注入液のゲルタイム(GT0)並びにpH(pH0
)と現場採取土による土中ゲル化時間(GTs0)と土中pH(pHs0)を測定しておき、注入孔間隔をLとするとγLの注入距離をもつ注入パイプに現場土を充填し、水を充填した後、注入液を注入し、溢出した注入液のpH(pHSf)とゲルタイム(GTsf)を測定し、GT0又は並
びにpH0をGT0=β1 GTsf又はpH0=β2pHsfとし、α、β1、β2を地盤条件、注入孔間隔L或いはγ・Lまたは注入方式に応じて設定することにより、或いは更に施工実績に基いて
補正することにより所定の注入領域からの逸脱を低減しながら浸透注入する注入液のゲルタイムと組成を設定することを特徴とする試験方法。
(3)該シリカグラウトの試験装置であって、浸透経路の所定の位置に注入液の計測口を
設けて注入中の注入液の組成やpHやゲルタイムを計測することを特徴とする注入試験装置。 In the silica grout test method according to any one of claims 1 to 8, the gel time of an infusion solution to be infused while reducing deviation from a predetermined infusion region by using any one or more of the following methods: And test method or apparatus for setting the composition.
(1) Preliminarily measure the relationship between the silica concentration of the injection solution and the gel time, fill the pipe with the infiltration length L of a predetermined length with the soil density at the site density, fill the gap with water, and then the injection solution Injecting at a flow rate and injection pressure that does not cause boiling, the gel time in soil (GT S ) and the pH in the soil before overflowing from the tip of the pipe (pH S ) or / and the change in gel time in the soil and / or the penetration rate Measure the relationship between pH, gelation time, set the injection time for one stage or batch, and mix the silica injection solution and gelation time (GT 0 ) according to the ground conditions, injection term interval or injection method
Alternatively, the test method is characterized by setting pH 0 , or adjusting and setting the composition of the infusion solution during the infusion according to the infusion conditions.
(2) A method for testing the silica grout, wherein the gel time (GT 0 ) and pH (pH 0 ) of the injected solution
) And the soil gelation time (GTs 0 ) and soil pH (pHs 0 ) measured with the soil collected at the site, and if the injection hole interval is L, the injection soil with an injection distance of γL is filled with the site soil. After filling with water, the injection solution is injected, the pH (pH S f) and the gel time (GTsf) of the overflowing injection solution are measured, and GT 0 or pH 0 is set to GT 0 = β 1 GTsf or pH 0 = Predetermined injection area by setting β 2 pHsf and setting α, β 1 , β 2 according to the ground conditions, injection hole interval L or γ · L or injection method, or further correcting based on construction results A test method characterized by setting a gel time and a composition of an infusion solution to be infused while reducing deviation from the above.
(3) A test apparatus for the silica grout, which is provided with a measurement port for an injection liquid at a predetermined position in the permeation path to measure the composition, pH and gel time of the injection liquid during injection. .
(1)該シリカグラウトにおいて、以下A群のいずれか、又は複数の耐久特性からB群のい
ずれか又は複数の耐久期間にかかわる耐久性が得られることを特徴とする耐久シリカグラウト。
A群
1. ゲルの収縮と強度
2. シリカの溶出
3. 固結土の強度
4. 環境保全性
5. 耐久期間
B群
(a)恒久耐久性:所定の耐久性を恒久的に持続すると思われる耐久性
(b)時限耐久性:ある一定期間所定の耐久性を持続すると思われる耐久性
(c)供用期間耐久性:所定の供用期間中所定の耐久性を持続すると思われる耐久性
(d)収束耐久性:最終的に所定の耐久性に収束すると思われる耐久性
(e)特殊目的耐久性:恒久耐久性であって、高強度恒久止水、高強度恒久強化、岩盤止
水、或いは産業廃棄物、公害物の密封止水、エネルギー貯留用密封止水、高密度化耐久性、低強度不飽和化を可能にする恒久耐久性)
(f)非耐久性;耐久性がないか、耐久性があるか不明確な一時的固結性
(2)該シリカグラウトにおいて、サンドゲルの長期変化の特性が耐久期間に所定の強度
を持続するシリカグラウトであって、該シリカグラウトの配合は、pHとシリカ溶液のゲル化時間の曲線において、Sラインを水ガラスと酸からなるシリカゾルライン、Cラインを
シリカコロイドのライン、Dラインをシリカコロイドと水ガラスと酸の複合シリカライン
とすると、同一pHにおいて最小のゲルタイムを示すシリカゾルラインから10000分を上限
とする範囲を適用範囲Eとし、サンドゲルの耐久期間時間軸に相当する経時的ラインのSラインをシリカゾルライン、Cラインをシリカコロイドライン、Dラインを複合シリカラインとし、経時強度の最大ラインと最少ラインで囲まれる範囲を適用範囲Fとすると、適用範
囲Fの範囲内で、注入目的に応じた耐久期間内で、所定の耐久性を満たす強度が得られる
シリカ濃度とゲル化時間を満たす配分を範囲Eから選定してなることを特徴とする耐久シ
リカグラウト。
(3)該シリカグラウトにおいて、初期強度、恒久強度、ピーク時強度、時限強度、最大
強度、供用期間強度、収束強度のいずれか1つ又は複数を基準強度として、耐久期間に応
じて所定の強度が得られるシリカ濃度と組成からなる配合を設定することを特徴とする耐久シリカグラウト。
(4)該シリカグラウトにおいて、酸性シリカ溶液においてシリカコロイドによる固結土
のシリカ濃度が高い割には強度が低く強度発現が遅い性質を、シリカコロイド溶液と水ガラスまたは酸性シリカゾルを混合して酸性複合シリカにすることにより、シリカ濃度が低い割には強度を高くし強度発現を早くしたシリカグラウト。
(5)該シリカグラウトにおいて、サンドゲルの強度のピークを生ずるシリカゾルグラウ
トをコロイドと組み合わせることにより強度の一定化又は向上又は所定の範囲内の強度低下におさえて、耐久期間内の所定の改良効果が持続するシリカグラウト。
(6)該シリカグラウトにおいて、サンドゲルの経時強度ラインの強度発現が遅く強度は
低いが経時的強度増加を維持するシリカコロイドとサンドゲルの経時強度ラインがピーク強度を生ずるシリカゾルを複合して初期強度の向上と強度の一定、又は向上、又は所定の範囲内の強度低下に抑えて耐久期間内で所定の改良効果が持続する耐久シリカグラウト。(7)該シリカグラウトにおいて、サンドゲルの最終強度が初期強度と同一以上か、強度
低下があっても耐久期間内において最大強度の50%以内の所定の強度範囲内に収束する耐久シリカグラウト。
(8)該シリカグラウトのサンドゲルの設計基準強度を、注入目的、耐久期間並びに耐久
期間内の強度の経時的変化に応じて、初期強度又は1年以内強度、又は400日強度、又は1000日強度又は配合時強度の常温養生又は加温養生にて設定した耐久シリカグラウト。
(9)室内試験目標強度は設計基準強度に対して安全率をかけた室内試験目標強度とする
ものとし、該室内試験目標強度は所定の耐久期間に該注入目的を満たす強度とする。
(10)シリカ濃度と組成が以下のいずれか又は両方を満たす配合を選定するシリカグラウト。
(A)注入対象地盤の現場採取土を用いた固結土の初期強度が耐久期間中に要求される固
結強度に経時的又は/並びに施工上の強度変化を加味した安全率をかけて設定する。
(B)注入対象地盤の現場採取土を用いた固結土の初期強度が耐久期間中に要求される固
結強度が得られる配合に耐久性向上手段を付与した配合を設定してなる。
(C)上記酸の種類並びに添加量によって注入目的、地盤条件、環境条件、耐久条件に応
じて設定される。
(11)粒径が5μ以下のシリカコロイドを含有する耐久シリカグラウト。 In the durable silica grout according to any one of claims 1 to 8, setting a prescription that provides a predetermined durability in a durability period according to the purpose of injection by any one or more of the following methods: Features durable silica grout.
(1) A durable silica grout characterized in that, in the silica grout, durability associated with any one or a plurality of durability periods of the group B is obtained from any one of the group A or a plurality of durability characteristics.
Group A
1. Gel shrinkage and strength
2. Silica elution
3. Strength of consolidated soil
4. Environmental conservation
5. Endurance period
Group B (a) Permanent Durability: Durability that seems to last the prescribed durability permanently (b) Timed Durability: Durability that seems to maintain the prescribed durability for a certain period of time (c) Durability for the service period Durability: Durability that is expected to maintain the specified durability during the specified service period (d) Convergence durability: Durability that will eventually converge to the specified durability (e) Special purpose durability: Permanent durability However, high-strength permanent water, high-strength permanent reinforcement, bedrock still water, or industrial waste, polluted water, sealed water for energy storage, high density durability, low strength desaturation Permanent durability to enable)
(F) Non-durability; non-durable, temporary solidification that is not durable or unclear (2) In the silica grout, the long-term change characteristics of the sand gel maintain a predetermined strength during the durability period Silica grout, which is composed of silica sol line composed of water glass and acid, C line as silica colloid line, and D line as silica colloid in the curve of pH and gelation time of silica solution. When the composite silica line of water glass and acid is used, the range with the upper limit of 10,000 minutes from the silica sol line showing the minimum gel time at the same pH is the application range E, and the time line S corresponding to the durable time axis of the sand gel The line is a silica sol line, the C line is a silica colloid line, the D line is a composite silica line, and is surrounded by the maximum and minimum lines of strength over time. Is applied within the range F, and within the endurance period according to the injection purpose, the distribution that satisfies the silica concentration and gelation time that provides the strength that satisfies the specified durability is selected from range E. Durable silica grout, characterized by
(3) In the silica grout, one or more of initial strength, permanent strength, peak strength, time strength, maximum strength, service life strength, and convergence strength is used as a reference strength, and a predetermined strength according to the durability period. A durable silica grout characterized by setting a blend consisting of a silica concentration and a composition that yields a slag.
(4) The silica grout has the property that the strength of the solidified silica by the silica colloid in the acidic silica solution is high but the strength is low and the strength development is slow. By using composite silica, silica grout with high strength and quick strength development for low silica concentration.
(5) In the silica grout, by combining silica sol grout that produces a sand gel strength peak with a colloid, the strength can be kept constant or improved, or the strength can be lowered within a predetermined range, and a predetermined improvement effect within the durability period can be obtained. Sustained silica grout.
(6) In the silica grout, the initial strength of the silica gel is compounded with the silica colloid that maintains the strength of the strength over time and the silica sol where the strength of the strength of the sand gel maintains the strength over time and the silica sol that produces the peak strength. A durable silica grout that maintains a predetermined improvement effect within a durability period while keeping the improvement and strength constant, or improving, or reducing the strength within a predetermined range. (7) A durable silica grout in which the final strength of the sand gel is equal to or greater than the initial strength or converges within a predetermined strength range within 50% of the maximum strength within the durability period even if the strength is lowered.
(8) The design standard strength of the silica grout sand gel is determined depending on the purpose of injection, the durability period, and the strength within the durability period over time, the initial strength or the strength within one year, or the strength for 400 days, or the strength for 1000 days. Or durable silica grout set by normal temperature curing or warming curing at the time of blending.
(9) The indoor test target strength shall be the indoor test target strength obtained by multiplying the design standard strength by a safety factor, and the indoor test target strength shall be a strength that satisfies the injection purpose during a predetermined endurance period.
(10) A silica grout that selects a blend that satisfies one or both of the following:
(A) The initial strength of the consolidated soil using on-site collected soil of the ground to be injected is set by multiplying the consolidated strength required during the endurance period by a safety factor that takes into account changes in strength over time and / or construction. To do.
(B) The composition obtained by adding durability improvement means to the composition that provides the consolidated strength required during the durability period is the initial strength of the consolidated soil using the site-collected soil of the ground to be injected.
(C) It is set according to the purpose of injection, ground conditions, environmental conditions, and durability conditions depending on the type and amount of the acid.
(11) A durable silica grout containing a silica colloid having a particle size of 5 μm or less.
配合は、該シリカグラウトの配合は、pHとシリカ溶液のゲル化時間の曲線において、Sラインを水ガラスと酸からなるシリカゾルライン、Cラインをシリカコロイドのライン、Dラインをシリカコロイドと水ガラスと酸の複合シリカラインとすると、同一pHにおいて最小のゲルタイムを示すシリカゾルラインから10000分を上限とする範囲を適用範囲Eとし、サンドゲルの耐久期間時間軸に相当する経時的ラインのSラインをシリカゾルライン、Cライ
ンをシリカコロイドライン、Dラインを複合シリカラインとし、経時強度の最大ラインと
最少ラインで囲まれる範囲を適用範囲Fとすると、適用範囲Fの範囲内で、注入目的に応じた耐久期間内で、所定の耐久性を満たす強度が得られるシリカ濃度とゲル化時間を満たす配分を範囲Eから選定してなることを特徴とする耐久シリカグラウト。 The durable silica grout according to any one of claims 1 to 10, wherein the silica grout is blended with the silica grout in a curve of pH and gel time of a silica solution with S line as water glass. If the silica sol line consisting of acid, the C line is a silica colloid line, and the D line is a composite silica line of silica colloid, water glass and acid, the upper limit is 10,000 minutes from the silica sol line showing the minimum gel time at the same pH. The application range is E, and the S line of the time line corresponding to the time axis of the sand gel's durability is the silica sol line, the C line is the silica colloid line, and the D line is the composite silica line. If the range is the application range F, the specified durability is satisfied within the range of the application range F and within the endurance period according to the purpose of injection. Durable silica grout, characterized by comprising selected allocation from a range E of degrees satisfies the silica concentration and the gelation time obtained.
(1)シリカの溶脱が、ホモゲルが5%以内、サンドゲルが10%以内であって、ホモゲルが経時的に強度低下せず、かつホモゲルの経時的体積がサンドゲルの強度低下を生じない耐久シリカグラウト。
(2)シリカの溶脱が、ホモゲルが5%以内、サンドゲルが10%以内であって、ホモゲルが経時的に強度低下せず、ホモゲルの経時的体積変化があり、サンドゲルが強度低下するが最終的に所定の強度に収束する耐久シリカグラウト。
(3)シリカの溶脱が、ホモゲルが5%以内、サンドゲルが10%以内であって、注入目的に応じた耐久期間内で所定のサンドゲル強度が持続する耐久シリカグラウト。
(4)シリカの溶脱が、ホモゲルが5%以内、サンドゲルが10%以内であって、ホモゲルの経時的強度からサンドゲルの経時的強度を設定してなる耐久シリカグラウト。
(5)シリカの溶脱が、ホモゲルが5%以内、サンドゲルが10%以内であって、ホモゲルは経時的に強度低下せず、サンドゲルが強度は低下するが耐久期間内での所定の強度を維持する濃度と組成から配合処方してなる耐久シリカグラウト。
(6)シリカの溶脱が、ホモゲルが5%以内、サンドゲルが10%以内であって、ホモゲルが経時的に強度低下せず、ホモゲルの体積変化率(収縮率)がメスフラスコ測定法で20〜35%、或いは並びに円柱測定法で25〜40%でサンドゲルの強度が供用期間中固結性が持続する耐久シリカグラウト。
(7)シリカの溶脱が、ホモゲルが5%以内、サンドゲルが10%以内であって、ホモゲルが経時的に強度低下することなく体積変化率(収縮率)がメスフラスコ測定法で20%以内、並びに又は円柱測定法で25%以内であって、サンドゲルの強度低下がないか、強度低下はあっても最終強度が所定の範囲内に収束する耐久シリカグラウト。
(8)上記(6)、(7)のシリカグラウトにおいて、以下の手法で体積変化率を低減して
、又はホモゲルの変形係数を大きくしてサンドゲルの耐久性を向上させることを特徴とする耐久シリカグラウト。
1.コロイド又は並びに微粒子シリカコロイドを含有させる。
2.シリカ濃度を高める。或いは水ガラス濃度を高める。
3.モル比を高める。
4.シリカ溶液100cc当たりコロイド含有量を0.5〜15gとする。
(9)該シリカグラウトにおいて、該シリカグラウトの配合時のサンドゲル強度は28日以
内又は1年以内の強度に示される実測値或いは促進試験による予測強度であって、該配合
が耐久期間中のいずれか或いは複数の耐久期間中、注入目的に応じた所定の強度が得られるシリカ濃度と組成であることを特徴とする耐久シリカグラウト。
(10)該シリカグラウトにおいて、ホモゲルの常温又は並びに加温促進試験における初期強度と経時的強度変化或いは並びに体積変化率の経時的変化からサンドゲルの経時的強度を知って耐久期間に注入目的を満たす強度が得られる耐久シリカグラウト。
(11)該シリカグラウトにおいて、ホモゲルの強度並びに体積変化率の特性から耐久期間におけるシリカグラウトのサンドゲルの耐久性を予測して注入目的に応じた耐久性が得られる処方を用いた耐久シリカグラウト。
(12)該シリカグラウトのホモゲルの体積変化率に並びに地盤状況と土の注入可能限界に対応して、コロイド又は微粒子シリカコロイドを加えることを特徴とする耐久シリカグラウト。
上記微粒子コロイドは、セメント粒子以外でシリカ溶液と反応剤の少ない微粒子セメントを用いると浸透性が長く、かつゲルの収縮を低減する。 The durable silica grout according to any one of claims 1 to 11, which is formulated and formulated according to any one or more of the following.
(1) Durable silica grout in which silica leaching is within 5% for homogels and within 10% for sandgels, the homogels do not decrease in strength over time, and the volume over time of the homogel does not decrease the strength of the sandgel .
(2) Silica leaching is within 5% for homogels and within 10% for sand gels. The homogels do not decrease in strength over time, and there is a volume change over time in the homogels. Durable silica grout that converges to a predetermined strength.
(3) A durable silica grout in which silica leaching is within 5% for homogels and within 10% for sand gels, and a predetermined sand gel strength is maintained within a durable period according to the purpose of injection.
(4) A durable silica grout in which the leaching of silica is within 5% for homogel and within 10% for sand gel, and the strength over time of sand gel is set from the strength over time of homogel.
(5) Silica leaching is within 5% for homogels and within 10% for sand gels. Homogels do not decrease in strength over time, and sand gels decrease in strength but maintain a predetermined strength within the durability period. A durable silica grout that is formulated from the concentration and composition.
(6) The silica leaching is within 5% for the homogel and within 10% for the sand gel, the strength of the homogel does not decrease over time, and the volume change rate (shrinkage rate) of the homogel is 20 to Durable silica grout with 35%, or 25-40% by cylindrical measurement method, and the strength of sand gel lasts for the service period.
(7) Silica leaching is within 5% for homogels and within 10% for sand gels, and the volume change rate (shrinkage rate) is within 20% in the volumetric flask measurement method without the homogels decreasing in strength over time. In addition, a durable silica grout that is within 25% as measured by a cylinder measurement method, and that there is no decrease in strength of the sand gel or the final strength converges within a predetermined range even if the strength is decreased.
(8) In the silica grout of (6) and (7) above, durability characterized by improving the sand gel durability by reducing the volume change rate by the following method or increasing the deformation coefficient of the homogel Silica grout.
1. Colloid or fine silica colloid is included.
2. Increase the silica concentration. Alternatively, the water glass concentration is increased.
3. Increase the molar ratio.
4. Colloid content per 100cc of silica solution is 0.5-15g.
(9) In the silica grout, the sand gel strength at the time of blending the silica grout is an actually measured value shown in the strength within 28 days or within one year or a predicted strength based on an accelerated test, and the blend is in the durability period. Alternatively, a durable silica grout having a silica concentration and composition that provides a predetermined strength according to the purpose of injection during a plurality of durability periods.
(10) In the silica grout, know the time-dependent strength of the sand gel from the initial strength and time-dependent strength change in the homogel at normal temperature or in the accelerated heating test, or the time-dependent change in volume change rate, and satisfy the purpose of injection during the endurance period. Durable silica grout that provides strength.
(11) A durable silica grout that uses a formulation that predicts the durability of the sand gel of the silica grout during the durability period from the properties of the homogel strength and volume change rate and obtains durability according to the purpose of injection.
(12) A durable silica grout characterized by adding a colloid or a fine particle silica colloid corresponding to the volume change rate of the homogel of the silica grout and the ground condition and the limit of soil injection.
The fine particle colloid has a long permeability and reduces the shrinkage of the gel when a fine particle cement containing a silica solution and a small amount of a reactive agent other than cement particles is used.
は複数の方法によってホモゲルの常温又は加温促進試験の経時的強度からサンドゲルの耐久期間における強度を把握する耐久シリカグラウト。
(1)経時的ホモゲル強度の耐久性からサンドゲルの耐久期間強度又は収束強度を把握し
てなる耐久シリカグラウト。
(2)ホモゲル並びにサンドゲルの初期強度からサンドゲルの耐久期間強度又は収束強度
を把握してなる耐久シリカグラウト。
(3)ホモゲルの耐久期間の強度から注入する土の条件を加味して固結土の強度を把握し
てなる耐久シリカグラウト。
(4)ホモゲルの強度と体積変化率の経時的変化から耐久期間中のサンドゲルの強度又は
収束強度を把握する耐久シリカグラウト。
(5)ホモゲルの初期強度から耐久期間におけるサンドゲルの強度を推定する耐久シリカ
グラウト。
(6)ホモゲルの耐久性の特性から耐久期間におけるシリカグラウトのサンドゲルの耐久
性を予測して注入目的に応じた耐久性が得られる処方からなる耐久シリカグラウト。
(7)現場採取土を用いた固結土の強度変化が耐久期間中における強度の限界範囲内とな
る耐久シリカグラウト。
(8)ホモゲルの加温促進試験によってサンドゲルの耐久性を把握してなる耐久シリカグ
ラウト。
(9)ホモゲルの最終強度から地盤条件を加味してサンドゲルの耐久強度を推定してなる
耐久シリカグラウト。
(10)上記シリカグラウトの組成とシリカ濃度を設定した配合処方において、注入目的に対応した耐久期間を設定し、28日以内強度または1年以内強度の配合が、該耐用期間に目
的を満たす所定の強度が得られるシリカ濃度並びに組成からなる耐久シリカグラウト。 In the durable silica grout according to any one of claims 1 to 12, the durability of grasping the strength in the durability period of the sand gel from the normal temperature of the homogel or the time-dependent strength of the heating acceleration test by any of the following methods: Silica grout.
(1) Durable silica grout obtained by grasping the durability period strength or convergence strength of sand gel from the durability of homogel strength over time.
(2) Durable silica grout obtained by grasping the durability or convergence strength of sand gel from the initial strength of homogel and sand gel.
(3) Durable silica grout obtained by grasping the strength of the consolidated soil in consideration of the conditions of the soil to be injected from the strength of the homogel during the durability period.
(4) A durable silica grout that grasps the strength or convergence strength of a sand gel during the durability period from changes over time in the strength and volume change rate of the homogel.
(5) A durable silica grout that estimates the strength of the sand gel during the durability period from the initial strength of the homogel.
(6) A durable silica grout comprising a formulation that predicts the durability of a silica grout sand gel during the durability period from the durability characteristics of the homogel and obtains durability according to the purpose of injection.
(7) Durable silica grout in which the strength change of consolidated soil using on-site collected soil is within the limit range of strength during the durability period.
(8) Durable silica grout obtained by grasping the durability of sand gel by the homogel warming acceleration test.
(9) Durable silica grout that is based on the final strength of the homogel, taking into account the ground conditions and estimating the durable strength of the sand gel.
(10) In the compounding formulation in which the composition of the silica grout and the silica concentration are set, the endurance period corresponding to the purpose of injection is set, and the combination of the strength within 28 days or the strength within 1 year satisfies the purpose for the lifetime A durable silica grout comprising a silica concentration and composition that provides the strength of
は複数の方法によって耐久性を評価する耐久シリカグラウト。
(1)該シリカグラウトにおいて、シリカ注入液を地盤中に注入することにより地盤改良
を行う耐久性地盤改良工法に使用するシリカグラウトは、該シリカグラウトの注入目的に応じた耐久性期間に対して耐久性を評価する項目として、以下のいずれか又は複数を設定して、該シリカグラウトの組成とシリカ濃度を設定してなることを特徴とする耐久シリカグラウト。
1.ゲルの収縮
2.シリカの溶出
3.固結土の強度
4.環境保全性
5.耐久期間
(2)耐久性に関する期間に応じて耐久性を定量的に評価してなる耐久シリカグラウト。
(3)注入目的に応じた耐久性の評価として定量的に評価してなる耐久シリカグラウト。
(4)耐久性評価として耐久性のレベルを設定して評価してなる耐久シリカグラウト。
(5)耐久性レベルにあわせて主としてコロイドの使用量を決定し、さらに目標強度に応
じて主として水ガラス使用量を調整してなることを特徴とする耐久シリカグラウト。
(6)環境保全性の点から、土中構造物や水質保全を考慮した耐久シリカグラウト。
(7)注入地盤の耐久性を加圧透水下における固結土の強化低下又はシリカの溶脱に対し
て耐久性の評価をすることを特徴とする耐久シリカグラウト。
(8)定量的評価において耐用期間の耐久性に対して加温養生による促進法を用いること
を特徴とする耐久シリカグラウト。
(9)該シリカグラウトにおいて、定量的評価が耐久期間における以下の強度のいずれか
或いは複数の強度によって判断されることを特徴する耐久シリカグラウト。
1.初期強度、1年以内強度、配合時強度、400日強度又は1000日強度における常温又は加温養生における強度
2.恒久強度
3.ピーク時強度
4.時限耐用強度
5.収束強度
6.供用期間強度 The durable silica grout according to any one of claims 1 to 13, wherein durability is evaluated by any one or more of the following methods.
(1) In the silica grout, the silica grout used for the ground improvement method for improving the ground by injecting a silica injection solution into the ground is suitable for the durability period according to the purpose of the silica grout injection. A durable silica grout, wherein the composition and silica concentration of the silica grout are set by setting one or more of the following as items for evaluating durability.
1. Gel shrinkage
2.Elution of silica
3. Strength of consolidated soil
4.Environmental conservation
5. Durability period (2) Durable silica grout, which is a quantitative evaluation of durability according to the period related to durability.
(3) A durable silica grout that is quantitatively evaluated as an evaluation of durability according to the purpose of injection.
(4) Durable silica grout that is evaluated by setting a durability level for durability evaluation.
(5) A durable silica grout characterized by mainly determining the amount of colloid used according to the durability level and further adjusting the amount of water glass used according to the target strength.
(6) Durable silica grout with consideration of soil structure and water quality from the viewpoint of environmental conservation.
(7) A durable silica grout characterized in that the durability of the injected ground is evaluated for durability against a decrease in consolidation of consolidated soil under pressurized water permeability or leaching of silica.
(8) A durable silica grout characterized by using an accelerated method by heating curing for the durability of the lifetime in quantitative evaluation.
(9) A durable silica grout characterized in that quantitative evaluation is made by one or more of the following strengths during the durable period in the silica grout.
1. Initial strength, strength within 1 year, strength at the time of blending, strength at normal temperature or warm curing at 400-day strength or 1000-day strength
2.Permanent strength
3. Peak intensity
4.Timed strength
5. Convergence intensity
6.Service period strength
性を評価することを特徴とする耐久シリカグラウト。
A群
(1)シリカグラウトのpH又は並びに土中ゲルタイムと土中pH
(2)固結土の強度変化
(3)ホモゲルの体積変化
(4)ホモゲルまたは固結土からのシリカの溶脱
(5)加圧透水下における固結土の強度変化又はシリカの溶脱
(6)加温養生による促進試験における固結土又はホモゲルの強度変化またはシリカの溶
脱、又はゲルの体積変化
B群
(1)恒久止水、液状化防止、恒久地盤補強
(2)液状化防止、補強
(3)耐久地盤改良、長期仮設
(4)短期仮設 The durable silica grout according to any one of claims 1 to 14, wherein one or more of the following group A is set as a durability evaluation reference item, and the durability during the service period corresponding to the injection purpose of group B: A durable silica grout characterized by
Group A (1) Silica grout pH or soil gel time and soil pH
(2) Strength change of consolidated soil (3) Volume change of homogel (4) Leaching of silica from homogel or consolidated soil (5) Strength change of consolidated soil under pressurized water permeability or silica leaching (6) Change in strength of consolidated soil or homogel or leaching of silica, or change in gel volume in accelerated test by heat curing
Group B (1) Permanent still water, liquefaction prevention, permanent ground reinforcement (2) liquefaction prevention, reinforcement (3) durable ground improvement, long-term temporary (4) short-term temporary
てホモゲルからのシリカの溶脱、ゲルの収縮、固結砂の強度変化のいずれか或いは複数に対して定量的に耐久性を評価して注入目的を満たす処方を設定してなることを特徴とする以下の何れか又は複数の条件を満たす耐久シリカグラウト。
(1)該シリカグラウトにおいて、・非アルカリ性で(pHが10以下)、ホモゲルからのシ
リカの溶脱が5%以内、サンドゲルのシリカの溶脱が10%以内、ホモゲルの強度変化が耐
久期間中初期値の50%以内である耐久性シリカグラウト。
(2)該シリカグラウトにおいて、・非アルカリ性で(pHが10以下)、・ホモゲルからの
シリカの溶脱が5%以内、・サンドゲルからの溶脱が10%以内、・サンドゲルの強度低下がないか、・ホモゲルの体積収縮率(収縮率)がガラスのメスフラスコ測定法で20%以内、並びに又はプラスチック円柱測定法でホモゲルの体積変化率が25%以内で、サンドゲルの強度の低下はないが、最終的にサンドゲル強度が所定の範囲内に収束するとみなせるシリカグラウトであって、恒久地盤改良、液状化防止、補強並びに仮設用地盤改良に適用する耐久グラウト。
(3)ホモゲルからのシリカの溶脱が5%以内、・サンドゲルからのシリカの溶脱が10
%以内、・ホモゲルの体積変化(収縮率)がメスフラスコ測定法で20〜35%、プラスチック円柱測定法で25〜40%でサンドゲルの強度低下があっても限定期間又は供用期間中固結性が持続するものとし、時限耐久、供用耐久として、又は仮設注入に適用する耐久グラウト。
(4)上記(1)、(2)、(3)において地盤条件、注入目的に応じて以下の手法で体積変化率(収縮率)を低減し、又は変形係数を大きくして、又は又地下水圧に対する抵抗性を高めて耐久性を向上してなるシリカグラウト。
1.コロイド或いは並びに微粒子シリカコロイドを含有させる。
2.シリカ濃度を高める。
3.モル比を高める。
(5)該シリカグラウトとして、以下の特性を有するシリカグラウトを恒久地盤改良、液
状化防止、補強、仮設注入に適用することを特徴とする耐久シリカグラウト。
1.非アルカリ性と大きなシリカと小さなシリカからなる複合シリカコロイドであってホモゲル強度の低下がなく、かつサンドゲルの強度が200日以上経ても安定しているシリカグラウト。
2.該シリカグラウトにおいて注入の空隙並びに土質の多様性に対し、非アルカリ性の大きなシリカと小さなシリカからなる複合シリカコロイドを適用して耐久性を付与したシリカグラウト。
3.強度低下を生ずる過大なホモゲルの収縮量に対応した微粒子シリカコロイドを加えてなるシリカグラウト。
4.ホモゲルの強度が低下せず、サンドゲルの強度が200日以後、強度低下が所定強度内で一定であるシリカグラウト
5.該シリカグラウトにおいて、以下の手法によってホモゲルの収縮はあってもサンドゲルの強度低下は低減し、長期的に一定の値に収束する耐久シリカグラウト。
a.シリカゾル;シリカ濃度を10%以上にする。
b.複合シリカコロイド;
・全シリカ中のコロイド比を10%以上にする。
・全シリカ中のコロイド比が10%以下の場合は全シリカ中のシリカ濃度を高くして、その濃度は地盤状況と要求される要求される強度に応じて定める。
・シリカ溶液100cc当たりコロイド量を0.5〜15gとし、水ガラスの使用量は地盤状況
と要求される強度に応じて定める。
6.ホモゲルの強度が低下せず、サンドゲルのシリカの溶脱が10%以内であって、サンドゲルの強度低下が初期強度の50%以内であって、耐久期間中固結性が持続するシリカグラウト。 In the durable silica grout according to any one of claims 1 to 15, for any one or more of silica leaching from the homogel, gel shrinkage, and strength change of the consolidated sand for the durability period. A durable silica grout that satisfies any one or more of the following conditions, characterized by quantitatively evaluating durability and setting a prescription that satisfies the purpose of injection.
(1) The silica grout is non-alkaline (pH is 10 or less), silica leaching from homogel is within 5%, silica leaching from sand gel is within 10%, and homogel strength change is initial value during durability period Durable silica grout that is within 50% of.
(2) In the silica grout, it is non-alkaline (pH is 10 or less), silica leaching from homogel is within 5%, leaching from sand gel is within 10%, whether the strength of sand gel is reduced,・ The volume shrinkage (shrinkage) of the homogel is within 20% in the glass volumetric flask measurement method and / or the volume change rate of the homogel in the plastic cylinder measurement method is within 25%. In particular, a silica grout that can be regarded as having a sand gel strength that converges within a predetermined range, and is a durable grout that is applied to permanent ground improvement, liquefaction prevention, reinforcement, and temporary ground improvement.
(3) Silica leaching from homogel is within 5%. ・ Silica leaching from sand gel is 10%.
Within%, Homogel volume change (shrinkage ratio) is 20-35% in volumetric flask measurement method, plastic cylinder measurement method is 25-40%, and solidification during limited period or service period even if strength of sand gel is reduced A durable grout that is durable, timed, in service, or applied to temporary infusions.
(4) In the above (1), (2), (3), the volume change rate (shrinkage rate) is reduced, the deformation coefficient is increased, or groundwater is used according to the ground conditions and the purpose of injection. Silica grout with improved resistance to pressure and improved durability.
1. Colloid or fine silica colloid is included.
2. Increase the silica concentration.
3. Increase the molar ratio.
(5) A durable silica grout characterized by applying silica grout having the following characteristics as the silica grout to permanent ground improvement, liquefaction prevention, reinforcement, and temporary injection.
1. Silica grout, which is a non-alkaline composite silica colloid composed of large silica and small silica, has no decrease in homogel strength, and is stable even after 200 days or more.
2. A silica grout imparted with durability by applying a composite silica colloid composed of non-alkaline large silica and small silica to the voids and soil diversity in the silica grout.
3. A silica grout to which a fine particle silica colloid corresponding to the shrinkage amount of an excessive homogel that causes a decrease in strength is added.
4). 4. Silica grout in which the strength of the homogel does not decrease and the strength of the sand gel is constant within a predetermined strength after 200 days. In the silica grout, a durable silica grout that converges to a constant value in the long term by reducing the decrease in strength of the sand gel even if the homogel shrinks by the following method.
a. Silica sol; silica concentration is 10% or more.
b. composite silica colloid;
・ Set the colloid ratio in the total silica to 10% or more.
・ When the colloid ratio in the total silica is 10% or less, the silica concentration in the total silica is increased, and the concentration is determined according to the ground condition and required strength.
・ The amount of colloid per 100cc of silica solution is 0.5-15g, and the amount of water glass used is determined according to the ground conditions and required strength.
6). A silica grout in which the homogel strength does not decrease, the silica leaching of the sand gel is within 10%, the sand gel strength decrease is within 50% of the initial strength, and the caking property persists during the durability period.
孔間隔又は固結径、または注入方式、又はステージ長に応じて、またはさらに施工実績に基いて補正しながら配合液の組成とゲル化時間(GT0)またはpH0を設定して所定注入領域に浸透固結せしめることを特徴とする地盤改良工法であって、以下の(A)又は並びに(B)の条件を満たすことを特徴とする耐久性地盤注入工法。
(A) 注入速度は限界浸透注入速度内とする。
注入孔間隔又は固結径L=1.0〜4.0m
毎分注入速度q=1〜30L/minただし、限界注入速度内とする。
1ステージ長:0.33m〜4.0m
1ステージ当たりの注入時間H 4.4〜25600分
ただし、注入時間(H)は現場の作業性や後期の短縮を考慮して短縮することができ
る。
気中ゲル化時間 GT0 0.1分〜10000分、又は3分〜10000分
気中pH(pH0) 1〜10
シリカ濃度 0.4〜40%(重量%)
土中ゲルタイム GTS0 10秒〜6000分、または10分〜6000分
土中pH(pHS0)=3〜10
地盤のpH 4〜10
(B) 気中ゲル化時間をGT0、土中ゲル化時間をGTS0、1ステージの注入時間をHとすると、
好ましくは、
β=4.68〜0.34
即ち、
0.2H<GTso<3H In the durable silica grout according to any one of claims 1 to 16, correction is made according to ground conditions, injection hole interval or consolidation diameter, injection method, or stage length, or further based on construction results. A ground improvement method characterized in that the composition and gelation time (GT 0 ) or pH 0 of the compounded liquid is set and allowed to infiltrate and solidify into a predetermined injection region. Durable ground injection method characterized by satisfying the following conditions.
(A) The injection rate is within the limit osmotic injection rate.
Injection hole interval or consolidation diameter L = 1.0-4.0m
Injection rate q per minute q = 1-30L / min However, it should be within the limit injection rate.
1 stage length: 0.33m-4.0m
Injection time per stage H 4.4 to 25600 minutes However, the injection time (H) can be shortened in consideration of the workability on site and the shortening of the latter period.
Air gelation time GT 0 0.1 min to 10000 min, or 3 min to 10000 min Air pH (pH 0 ) 1 to 10
Silica concentration 0.4-40% (wt%)
Underground gel time GT S0 10 seconds to 6000 minutes, or 10 minutes to 6000 minutes Underground pH (pH S0 ) = 3 to 10
Ground pH 4-10
(B) If the gelation time in air is GT 0 , the gelation time in soil is GT S0, and the injection time for one stage is H,
Preferably,
β = 0.68-0.34
That is,
0.2H <GTso <3H
おいて、粗粒土、或いは大きな空隙、或いは地下水の流動している地盤においては、以下の(1)〜(8)のいずれか一種又は複数の方法で、ゲルの収縮を低減するかゲルの強度を高めるか、水圧に対する抵抗性を高めるか、ゲルの収縮の地盤の間隙への影響を低減するか、地下水による注入液の逸脱、希釈を低減して、固結砂の強度低下を低減し、或いは注入地盤の耐久性を向上することを特徴とする耐久性地盤改良工法。
(1)シリカ濃度を高める。
(2)コロイド濃度を高くする。
(3)微粒子シリカコロイドを添加する。
(4)析出シリカを添加する。
(5)粒径が5μ以下のシリカコロイドを含むシリカ溶液を注入する。
(6)一次注入を行い地盤の均質化と透水性の低減と地下水の流動化を低減する。
(7)不均質地盤において、懸濁液グラウトを一次注入して粗い土層の空隙を低減し、耐
久シリカグラウトを二次注入する。
(8)懸濁グラウトとして微粒子シリカは粘土や水酸化マグネシウム等の弱アルカリ性微
粒子シリカ或いはホワイトカーボン等の中性のシリカ粉体を含む懸濁液を一次注入する。(9)以下の(A)のいずれか又は複数の手法によって(B)のいずれか又は複数の効果を
得る事により耐久性を向上させたことを特徴とする耐久シリカグラウト。
(手法A)
1.モル比の増加
2.全シリカ濃度の増加
3.コロイドと水ガラスを有効成分とする複合シリカの適用
4.全シリカ濃度におけるコロイドに起因するシリカ濃度の増加によるサンドゲルの耐久性の向上と水ガラスの濃度の増加によるサンドゲルの強度の増加
5.粉状シリカの適用によるゲルの収縮の低減
6.塩析シリカの適用によるコロイド化
7.増粘剤の添加による地下水による希釈の低減
(効果B)
8.強度低下の抑制
9.強度変化の一定化
10.固結強度の増大化
11.ゲルの収縮の低減
12.シリカの溶脱の低減
13.環境保全性の向上 In the durable ground pouring method using the durable silica grout according to any one of claims 1 to 17, in the ground where coarse-grained soil, large voids, or groundwater is flowing, the following (1) Whether to reduce the shrinkage of the gel, increase the strength of the gel, increase the resistance to water pressure, or reduce the influence of the shrinkage of the gel on the ground gap by any one or a plurality of methods of (8) A durability ground improvement method characterized by reducing the deviation and dilution of the injected liquid due to groundwater, reducing the strength reduction of the consolidated sand, or improving the durability of the injected ground.
(1) Increase the silica concentration.
(2) Increase the colloid concentration.
(3) Add fine particle silica colloid.
(4) Add precipitated silica.
(5) A silica solution containing a silica colloid having a particle size of 5 μm or less is injected.
(6) Perform primary injection to reduce ground homogenization, water permeability reduction and groundwater fluidization.
(7) In non-homogeneous ground, the suspension grout is first injected to reduce the voids of the coarse soil layer, and the durable silica grout is secondarily injected.
(8) As the suspension grout, finely divided silica is primarily injected with a suspension containing weakly alkaline fine particle silica such as clay or magnesium hydroxide or neutral silica powder such as white carbon. (9) A durable silica grout having improved durability by obtaining one or more of the effects (B) by any one or more of the following (A).
(Method A)
1. Increased molar ratio
2. Increase in total silica concentration
3. Application of composite silica containing colloid and water glass as active ingredients
4.Improvement of sand gel durability by increasing silica concentration due to colloid in total silica concentration and increase of sand gel strength by increasing water glass concentration
5. Reduction of gel shrinkage by applying powdered silica
6. Colloidalization by application of salting out silica
7. Reduction of dilution with groundwater by adding thickener (effect B)
8. Suppression of strength reduction
9. Constant intensity change
10. Increasing consolidation strength
11. Reduction of gel shrinkage
12. Reduction of silica leaching
13. Improvement of environmental conservation
おいて、耐久性評価基準として耐久レベルを設定し固結土の強度変化率、ホモゲルの体積変化、ホモゲル又は固結土からのシリカの溶脱について、注入目的と、耐久期間に応じて評価基準を設定することとし、或いはホモゲルの強度並びに収縮耐久性の特性から耐久期間におけるシリカグラウトのサンドゲルの耐久性を予測して注入目的に応じた耐久性が得
られる処方を用いた耐久性地盤改良工法。或いは更に実績と研究に基づいて定量化数値を補正していくことを特徴とする耐久性地盤改良工法。 In the durable ground improvement method using the durable silica grout according to any one of claims 1 to 16, the durability level is set as a durability evaluation standard, the strength change rate of the consolidated soil, the volume change of the homogel, the homogel Or, for silica leaching from consolidated soil, the evaluation criteria should be set according to the purpose of injection and the durability period, or the durability of the silica grout sand gel during the durability period from the properties of homogel strength and shrinkage durability. A durable ground improvement method using a formulation that predicts and obtains durability according to the purpose of injection. Alternatively, a durable ground improvement method characterized by correcting the quantified numerical values based on actual results and research.
おいて、所定の注入領域に要求される耐久期間における強度は、改良対象地盤のサンドゲルの供試体の強度とシリカ濃度の関係より算出するものとし、設計数値を満たすための注入時の配合処方における室内試験目標強度は設計値に安全率をかけたものとし、その安全率は地下水による希釈や注入孔間隔間の長さによる固結強度のばらつきや耐久期間における強度変化のいずれか或いは複数種において決定することを特徴とする耐久性地盤改良工法。 In the durable ground improvement method using the durable silica grout according to any one of claims 1 to 16, the strength in the durability period required for a predetermined injection region is the strength of the sand gel specimen of the ground to be improved. It is calculated from the relationship between the silica concentration and the laboratory test target strength in the compounding recipe at the time of injection to satisfy the design value, which is obtained by multiplying the design value by the safety factor. A durable ground improvement method characterized by determining in any one or a plurality of kinds of variations in consolidated strength due to the length between them and a change in strength during the durability period.
(1)固結物(サンドゲル、ホモゲル)の強度変化
(2)固結物からのシリカの溶脱
(3)ホモゲルの収縮
(4)固結物(サンドゲル)の透水性の変化
(5)化学物質の固結物に対する影響 21. The durable ground improvement construction method according to any one of claims 17 to 20, wherein the acceleration method by heating curing targets any one or more of the following.
(1) Strength change of consolidated product (sand gel, homogel) (2) Silica leaching from the consolidated product (3) Shrinkage of homogel (4) Change in water permeability of consolidated product (sand gel) (5) Chemical substance Effect on solidified matter
たすことにより所定の注入領域からの逸脱を低減しながら、所定の改良効果が得られる耐久性地盤改良工法。
(1)該シリカグラウトは所定の注入ステージにおける注入時間(H)と土中ゲル化時間(GTS)を考慮して所定の注入領域に浸透固結する気中ゲル化時間(GT0)を有する組成を選定してなるシリカグラウトを用いる。但し、ここで土中ゲル化時間とは現場採取土と注入液を混合したときのゲル化時間
または現場の土に注入液を浸透させたシリカグラウトのゲル化時間をいう。
(2)該シリカグラウトは複数の注入ポンプからそれぞれ所定の注入ステージに送液され
る注入液送液系系統に送液されそれぞれの送液系系統には流量・圧力検出器が設けられ、それらの流量・圧力器で検出された流量および/または圧力データを集中管理装置に送信して表示することにより、複数の注入ステージにおける注入状況を一括管理して、所定の注入領域において所定の注入がなされるように浸透固結せしめる。
(3)該シリカグラウトは以下の手法を用いて所定の注入領域における浸透固結を確認す
る。
a.現場採取土を用いて土の密度が対象地盤の密度になるように調整して種々のシリカ濃度のシリカ溶液による固結供試体を作製して強度試験を行い、固結体のシリカ濃度を分析して、シリカ溶液によるシリカ含有量と固結供試体の強度の関係を把握する。
b.注入前後の現場注入地盤の採取土のシリカ含有量を計測し、注入液によるシリカ含有量と強度の関係から現場における浸透固結の確認と地盤改良強度を推定する。
c.注入孔からの所定の注入範囲内または隣接する注入範囲からの採取土のシリカ量を分析して所定領域内に浸透固結していることを確認する。
d.該シリカグラウトにおいて、以下の(I)か(II)の手法を用い、所定の注入領域に
おいて、注入目的を満たすシリカ注入液の浸透固結が得られるようにした耐久シリカグラウト。
(手法I)
1.所定の耐久性が得られ、所定のシリカ濃度とゲル化時間からなる配合組成を用いて、シリカ注入液による現場採取土固結供試体を作成し、室内試験によって種々のシリカ濃度により、土の密度が対象地盤の密度になるように調整し固結供試体の強度試験を行い、固結供試体とのシリカ量を分析してシリカ含有量と固結供試体の強度の関係を把握する。
2.注入前後の注入後現場注入地盤の採取土のシリカ含有量を計測し、その測定値を室内
試験におけるシリカ含有量と強度の関係から現場における地盤の強度を推定して設計強度が得られているか否かを判定する。
3.注入孔からの所定注入範囲内又は隣接する注入範囲からの採取試料のシリカ量を分析して所定領域に浸透固結していることを確認する。
(手法II)
以下の手法によって所定の強度が得られるシリカ濃度を設定し、かつ注入領域における浸透固結と所定の強度が得られているか否かを判定することを特徴とする耐久性地盤改良工法。
1.注入対象地盤の密度測定を行う。
2.注入地盤の設計強度と該設計強度に安全率をかけた室内試験目標強度を設定する。
3.対象地盤の採取土を用いて現場密度に調整した供試体を作製する。または、更に採取土のシリカの含有量を測定する。
4.上記供試体に現場上載圧に対応した拘束圧を加えて種々のシリカ濃度のシリカグラウトを注入して固結供試体を作製する。または現場土と種々のシリカ濃度のシリカグラウトを混合して、供試体中の土の密度が現場密度に相当するように固結体供試体を作製する。
5.上記条件下で固結供試体を所定期間養生する。
6.固結供試体の強度試験を行う。
7.固結供試体のシリカ濃度を分析してシリカ濃度と強度の関係を把握する。又は、注入液によるシリカ量の増加分を分析してシリカ量の増加分と強度の関係を把握する。
8.上記シリカグラウトを注入対象地盤に注入する。
9.注入地盤から採取した土を用いてシリカ濃度を分析する。又は、注入液によるシリカ量の増加分を把握する。
10.計測されたシリカ濃度から、上記シリカ濃度と強度の関係から地盤固結強度を推定
して、所定の設計強度を満たす強度が得られているか否かを判定する。又はシリカ量の増加分と強度の関係から地盤固結強度を推定して所定の設計強度を満たす強度が得られているか否かを判定する。又は、更に注入対象地盤における注入量を推定する。
11.シリカ量の分析はJIS K 0101-1979モリブデン酸黄法、モリブデン青比色法、CP発光分光分析法、原子吸光分光法のいずれかによることを特徴とする耐久性地盤改良工法。 Use of the durable silica grout according to any one of claims 1 to 16, and a durable ground capable of obtaining a predetermined improvement effect while reducing deviation from a predetermined injection region by satisfying any of the following: Improved construction method.
(1) The silica grout has an air gelation time (GT 0 ) that permeates and solidifies into a predetermined injection region in consideration of the injection time (H) and the soil gelation time (GT S ) at a predetermined injection stage. The silica grout formed by selecting the composition having is used. Here, the gelation time in the soil refers to the gelation time when the in-situ collected soil and the injection solution are mixed or the gelation time of the silica grout in which the injection solution penetrates the soil in the site.
(2) The silica grout is sent from a plurality of injection pumps to an injection liquid supply system that is supplied to a predetermined injection stage, and each liquid supply system is provided with a flow rate / pressure detector. By sending and displaying the flow rate and / or pressure data detected by the flow rate / pressure device to the central control device, the injection status in a plurality of injection stages can be collectively managed, and a predetermined injection can be performed in a predetermined injection region. Permeate and consolidate as done.
(3) The silica grout is checked for penetration and consolidation in a predetermined injection region using the following method.
a. Using soil collected on site, adjusting the soil density to the density of the target ground, preparing solid specimens with silica solutions of various silica concentrations, conducting strength tests, and checking the silica concentration of the consolidated bodies To understand the relationship between the silica content of the silica solution and the strength of the consolidated specimen.
b. Measure the silica content of the soil collected from the in-situ ground before and after injection, and confirm the infiltration consolidation and the ground improvement strength from the relationship between the silica content and the strength of the injected liquid.
c. Analyze the amount of silica in the collected soil from a predetermined injection range from the injection hole or from the adjacent injection range to confirm that it is infiltrated and consolidated into the predetermined region.
d. A durable silica grout that uses the following method (I) or (II) in the silica grout to obtain a permeation-solidified silica injection solution that satisfies the injection purpose in a predetermined injection region.
(Method I)
1.Predetermined durability is obtained, using a compound composition consisting of a predetermined silica concentration and gelation time, creating a field-collected soil consolidation specimen with silica injection, Adjust the soil density to the density of the target ground, conduct a strength test of the consolidated specimen, analyze the amount of silica with the consolidated specimen, and understand the relationship between the silica content and the strength of the consolidated specimen To do.
2. Measure the silica content of the soil sampled from the in-situ ground after injection before and after the injection, and estimate the strength of the ground from the relationship between the silica content and the strength in the laboratory test to obtain the design strength. It is determined whether or not.
3. Analyze the amount of silica sampled from the injection range from the injection hole or from the adjacent injection range to confirm that it is infiltrated into the predetermined region.
(Method II)
A durable ground improvement method characterized by setting a silica concentration at which a predetermined strength can be obtained by the following method, and determining whether or not a permeation consolidation in the injection region and a predetermined strength are obtained.
1. Measure density of ground to be injected.
2. Set the design strength of the injection ground and the target strength of the laboratory test by multiplying the design strength by the safety factor.
3. Prepare specimens adjusted to the on-site density using the soil collected from the target ground. Alternatively, the silica content of the collected soil is further measured.
4. Applying constraining pressure corresponding to the on-site loading pressure to the above specimen and injecting silica grout with various silica concentrations to produce consolidated specimens. Alternatively, in-situ soil and silica grout having various silica concentrations are mixed to prepare a consolidated specimen so that the density of the soil in the test sample corresponds to the in-situ density.
5. Curing the consolidated specimen under the above conditions for a specified period.
6. Conduct a strength test on the consolidated specimen.
7. Analyze the silica concentration of the consolidated specimen to determine the relationship between silica concentration and strength. Alternatively, the increase in the amount of silica due to the injection solution is analyzed to grasp the relationship between the increase in the amount of silica and the strength.
8. Inject the above silica grout into the ground to be injected.
9. Analyze the silica concentration using soil collected from the injected ground. Alternatively, the increase in the amount of silica due to the injection solution is grasped.
10. From the measured silica concentration, the ground consolidation strength is estimated from the relationship between the silica concentration and the strength, and it is determined whether or not the strength satisfying the predetermined design strength is obtained. Alternatively, the ground consolidation strength is estimated from the relationship between the increase in the amount of silica and the strength, and it is determined whether or not the strength satisfying the predetermined design strength is obtained. Alternatively, the injection amount in the injection target ground is further estimated.
11. Silica content is analyzed by JIS K 0101-1979 Molybdate Yellow Method, Molybdenum Blue Colorimetric Method, CP Emission Spectroscopy, Atomic Absorption Spectroscopy.
、シリカ濃度を0.4〜40%とし、1ステージ当たりの毎分吐出量を1〜30L/minとし、1ステ
ージ当たりのステージ長を33cm〜2mとし、注入ポイントは1点注入又は多点注入または柱
状注入とし、ゲルタイムが瞬結から10000分とし、注入孔間隔1〜4mの範囲で注入するも
のとし、以下の項目を設定して所定の注入領域に確実に注入液が保持されて浸透固結せしめることを特徴とする地盤改良工法。
(1)注入速度と注入圧が浸透注入限界以内であること
(2)気中ゲル化時間(GT0)
(3)地盤状況(地盤のpH、Ca含有量、粒度、透水係数、地下水状況等)
(4)土中ゲル化時間(GTS0)
(5)適用する各注入方式に対応したステージ長と注入速度とステージ当りの注入量と注
入時間を考慮して配合したグラウトを注入する。 In the ground injection method using the durable silica grout according to any one of claims 1 to 16, the silica concentration is 0.4 to 40%, the discharge amount per stage is 1 to 30 L / min, 1 The stage length per stage is 33 cm to 2 m, the injection point is one point injection, multi-point injection, or columnar injection, the gel time is 10,000 minutes from instantaneous setting, and injection is performed in the range of 1 to 4 m between injection holes. A ground improvement method characterized in that the injection solution is surely held in a predetermined injection region and allowed to permeate and solidify.
(1) Injection speed and injection pressure are within the limits of osmotic injection (2) Air gelation time (GT 0 )
(3) Ground condition (ground pH, Ca content, particle size, hydraulic conductivity, groundwater condition, etc.)
(4) Gelation time in soil (GT S0 )
(5) Inject a grout blended in consideration of the stage length, injection speed, injection amount per stage, and injection time corresponding to each injection method to be applied.
は複数の方法で地表面への逸脱を防ぐことにより所定の注入領域で浸透固結させてあることを特徴とする耐久性地盤改良工法における注入管理方法。
(1)上記シリカグラウトの注入に先立って注入領域にアルカリ剤又は懸濁液又は瞬結注
入材を一次注入して、地盤の逸脱しやすい部分を充填した上で、シリカグラウトを二次注入する。
(2)注入地盤の地表面側の領域の注入孔ピッチを狭め、或いは予め地表面近くを固結し
ておくことにより地表面への注入液の逸脱を低減する。
(3)複数の吐出口からの注入を同時に、或いは選択的に行って或いは逸脱しやすい領域
を先行して注入することにより注入領域を拘束して注入範囲外への注入液の逸脱を低減する。
(4)地表面へのリーク時の中断と低速注入を繰り返す。
(5)注入ステージの固結体の外周部を接触させることにより注入領域を拘束して注入範
囲外への逸脱を低減する。
(6)地表面に近い注入ステージの注入を先行する。 Using the durable silica grout according to any one of claims 1 to 16, it is infiltrated and consolidated in a predetermined injection region by preventing deviation to the ground surface by any one or more of the following methods. The injection management method in the durable ground improvement construction method characterized by this.
(1) Prior to the injection of the silica grout, an alkali agent, a suspension, or an instantaneous injection material is primarily injected into the injection region, and after filling a portion where the ground is likely to deviate, the silica grout is injected secondarily. .
(2) The deviation of the injection liquid to the ground surface is reduced by narrowing the pitch of the injection holes in the ground surface side region of the ground or by consolidating the vicinity of the ground surface in advance.
(3) Injecting from a plurality of discharge ports simultaneously or selectively, or injecting a region that tends to deviate in advance, restrains the injection region and reduces the deviation of the injection solution outside the injection range. .
(4) Repeat interruption and low speed injection when leaking to the ground surface.
(5) Constraining the injection region by bringing the outer periphery of the solidified body of the injection stage into contact, thereby reducing deviation from the injection range.
(6) Precede injection at the injection stage close to the ground surface.
(1)地盤注入液を注入ポンプから複数の注入液送液系統を通して地盤中の複数の注入ポ
イントに注入するに際し、地盤の所定注入領域に代表的注入ポイントを一ポイントまたは複数ポイント設定し、この代表的注入ポイントの位置する各注入ステージにおける注入液又は水による適切な圧力および/または流量を測定し、得られた値の適切な範囲を注入監視盤を備えた集中管理装置に設定し、この設定範囲に基づいて所定の注入領域における各注入ステージでの注入を行なうことを特徴とする注入管理方法とし、或いはさらに各注入ステージにおける適切な圧力および/または流量の範囲は注入試験によって得られた設定範囲に実際の注入による測定値を加味して補正することにより設定される注入管理方法。(2)該シリカ注入液を複数の注入ポンプから複数の注入液送液管を通して地盤中の複数
の注入ステージに注入するに際し、それぞれの注入液送液管に流量圧力検出器を設け、これら検出器から検出された注入液の流量および/または圧力データを集中管理装置に送信し、注入液送液管からの各ステージにおける注入状況を一括表示して、各注入ステージに対して所定の条件下の注入が行われている事を集中管理することを特徴とする注入管理方法。
(3)注入監視盤に、時データ、場所データ、および注入圧力および/または流量にかか
わる注入データを画面表示して注入管理することを特徴とする注入管理方法。
(4)前記集中管理装置に所望の範囲の注入圧力および/または流量を予め設定しておき
、前記注入液送液管からのそれぞれの注入ステージにおける注入を集中管理装置中の注入監視盤の画面に表示して注入状況が上記設定範囲を維持するようにして所定の注入領域からの逸脱を低減して注入管理することを特徴とする注入管理方法。
(5)注入圧力、注入速度、注入量、浸透状況に関するデータを、三次元的に画面表示で
可視化して所定の注入領域における注入状況をリアルタイムで、或いは注入結果を把握し、注入圧力および/または流量の少なくとも一つの設定範囲を満たしていない部分を見出し、その部分に再注入する注入管理方法。
(6)地盤注入液を複数の注入液ポンプから複数の注入液送液系統を通して地盤中の複数
の注入ポイントに注入する地盤注入工法において、複数の注入液送液系統にそれぞれ流量圧力検出器を設け、これら検出器から検出された注入液の注入圧力および/または流量のデータを注入監視盤を備えた集中管理装置に送信し、これらデータを注入監視盤に画面表示することにより注入状況の一括監視を行なって、送液系統におけるそれぞれの注入圧力および/または流量を所定の範囲に維持しながら注入するとともに、上記データの情報に基づき、注入の完了、中止、継続あるいは再注入を行なうか或いは注入後、注入固結地盤に注入液を注入し、その抵抗圧の分布から注入効果を把握し不十分なら再注入して所定の注入領域、所定の注入効果を得ることを特徴とする注入管理方法。
(7)注入領域の地盤ないしは構造物には変位センサが設けられ、この変位センサからの
情報を集中管理装置に送信し、地盤ないしは構造物の変位状況ならびに注入液の浸透固結状況を把握する注入管理方法。
(8)注入前に予め非アルカリ性シリカグラウトのシリカ濃度或いはさらにpHや電気伝導
度を計測し、現場土のシリカ濃度と或いはさらに土のpHや土の電気伝導度や、Ca分を計測しておき現場採取土を地盤の密度で該シリカグラウトを浸透または混合して固結して注入
液のシリカ濃度と固結土のシリカ濃度と強度の関係を把握し、或いはさらに配合液のゲル化時間(GT0)とpH(pH0)と土中ゲル化時間(GTS、GTS0)と土中pH(pHS0、pHS)や固結土の電気伝導度のいずれかとの関係を把握し、注入後、注入対象範囲の土のサンプリング試料のシリカ濃度、或いはさらに固結土pHや電気伝導度を測定して、或いはサウンディングやコアボーリングによって所定の注入領域の改良効果を確認することを特徴とする注入管理方法。
ここでGTSとpHSは地盤中に注入液が浸透していく過程の地盤中のゲルタイムとpHをいい、変動しうる値をいう。GTS0、pHS0は注入液と地盤の土を混合した状態の注入液のゲルタイムとpHであって、注入孔から注入された初期の値に相当する。
(9)複数の注入液送液系統には注入液か、非注入液かを識別する識別センサが設けられ
、前記識別センサからの情報を集中管理装置に送信し、地盤中に注入された注入液の流量を非注入液と区別して把握する注入管理方法。
(10)以下のいずれかの方法、或いは複数の方法によって環境への影響を管理する方法。
1.注入液のpHや、導電率や、シリカ濃度を測定しておき注入中に或いはこれらの数値の関係を把握しておき、周辺地盤に設けた観測井戸中の地下水の計測あるいは地表面への逸出液の計測により、注入領域外への逸出を把握し、注入を中断し或いは用水への影響を防ぐ注入管理方法。
2.地盤変位や構造物の変位を集中管理装置に送信し地盤の隆起或いは沈下の変位を管理し、或いは変位量が限界値に達したら注入を中断して影響を防止する注入管理方法。
(11)導電率測定装置、pH測定装置、濃度測定装置のいずれかを用いて注入液の管理を行うか、或いはこれらの装置の一つ又は複数を送液系統に設け、送液中のこれらを測定することにより測定値のデータを集中管理装置に伝達し、これにより注入中の注入液の種類と組成、洗浄水と注入液の識別、或いは地表面に溢出した地中液が地下水か注入液か、或いは地中液に含まれる注入液の比率を識別して実際の注入量を把握或いは品質管理をする注入管理方法。 25. The ground improvement construction method according to any one of claims 17 to 24, wherein the predetermined injection region is used while preventing any deviation or ground displacement from the ground surface, water, or a predetermined injection region, using any one or more of the following. Durable ground improvement construction method characterized by injecting and managing so that it can permeate and consolidate.
(1) When injecting the ground infusion solution from the infusion pump to multiple infusion points in the ground through multiple infusion fluid delivery systems, one or more representative infusion points are set in the predetermined infusion area of the ground. Measure the appropriate pressure and / or flow rate with the infusate or water at each infusion stage where the representative infusion point is located, and set the appropriate range of values obtained in the centralized control device with the infusion monitoring panel. An injection management method characterized by performing injection at each injection stage in a predetermined injection region based on a set range, or an appropriate pressure and / or flow rate range at each injection stage was obtained by an injection test An injection management method that is set by correcting the set range by taking the actual measurement value into account. (2) When injecting the silica injection liquid from a plurality of injection pumps to a plurality of injection stages in the ground through a plurality of injection liquid supply pipes, a flow rate pressure detector is provided in each of the injection liquid supply pipes to detect these. The flow rate and / or pressure data of the infusate detected from the vessel is sent to the central control unit, and the infusion status at each stage from the infusate liquid delivery tube is displayed in a lump, and for each infusion stage under specified conditions An injection management method characterized by centrally managing that injection is performed.
(3) An injection management method characterized in that injection management is performed by displaying on the injection monitoring panel time data, location data, and injection data related to injection pressure and / or flow rate on a screen.
(4) An injection pressure and / or flow rate in a desired range is set in advance in the central management device, and injection at each injection stage from the injection liquid feeding pipe is performed on the screen of the injection monitoring panel in the central management device The injection management method is characterized in that the injection management is performed by reducing the deviation from a predetermined injection region so that the injection state is maintained in the set range.
(5) Data on injection pressure, injection speed, injection volume, and infiltration status are visualized three-dimensionally on a screen display, and the injection status in a predetermined injection area is grasped in real time or the injection result is obtained. Alternatively, an injection management method for finding a portion that does not satisfy at least one set range of flow rate and reinjecting the portion.
(6) In the ground injection method of injecting ground injection liquid from multiple injection liquid pumps to multiple injection points in the ground through multiple injection liquid supply systems, a flow pressure detector is provided for each of the multiple injection liquid supply systems. The infusion pressure and / or flow rate data of the infusate detected from these detectors is sent to a central control device equipped with an infusion monitoring board, and these data are displayed on the infusion monitoring board to display the infusion status at once. The monitoring is performed to inject while maintaining each injection pressure and / or flow rate in the liquid supply system within a predetermined range, and the injection is completed, stopped, continued, or reinjected based on the information of the above data. After injection, inject the injection solution into the injection solidified ground, grasp the injection effect from the distribution of resistance pressure, and reinject if it is insufficient to obtain the predetermined injection area and the predetermined injection effect An injection management method characterized by the above.
(7) The ground or structure in the injection area is provided with a displacement sensor, and information from this displacement sensor is transmitted to the central control device to grasp the displacement status of the ground or the structure and the infiltration consolidation state of the injected liquid. Injection management method.
(8) Before injection, measure the silica concentration or pH and electrical conductivity of the non-alkaline silica grout in advance, and measure the silica concentration of soil in the field, or the soil pH, soil conductivity and Ca content. The soil collected in the field is infiltrated or mixed with the silica grout at the density of the ground and consolidated to determine the relationship between the silica concentration of the injected solution and the silica concentration and strength of the consolidated soil, or the gelation time of the compounded solution (GT 0 ), pH (pH 0 ), soil gelation time (GT S , GT S0 ), soil pH (pH S0 , pH S ), and the electrical conductivity of consolidated soil After the injection, measure the silica concentration of the sampling sample of the soil in the injection target area, or further measure the solid soil pH and electrical conductivity, or confirm the improvement effect of the predetermined injection region by sounding or core boring Infusion management method.
Here, GT S and pH S refer to the gel time and pH in the ground during the process of infusion of the injection solution into the ground, and values that can vary. GT S0 and pH S0 are the gel time and pH of the injection solution in a state where the injection solution and the ground soil are mixed, and correspond to the initial values injected from the injection hole.
(9) An identification sensor for identifying whether it is an infusion liquid or a non-infusion liquid is provided in a plurality of infusion liquid feeding systems, and information from the identification sensor is transmitted to a central control device, and the infusion injected into the ground An injection management method that distinguishes the liquid flow rate from non-injection liquid.
(10) A method of managing the environmental impact by any of the following methods or a plurality of methods.
1. Measure the pH, conductivity, and silica concentration of the injected solution, and understand the relationship between these values during injection or those values, and measure the groundwater in the observation well provided on the surrounding ground or to the ground surface. An infusion management method that measures outflow from the infusion area by measuring the amount of escaping liquid and interrupts the infusion or prevents it from affecting the water.
2. An injection management method in which the displacement of the ground or structure is transmitted to the central control device to manage the displacement of the ground uplift or subsidence, or when the displacement reaches the limit value, the injection is interrupted to prevent the influence.
(11) Use one of conductivity measuring device, pH measuring device and concentration measuring device to manage the injected solution, or install one or more of these devices in the feeding system, and these during feeding The measured value data is transmitted to the central control unit, and the type and composition of the injected solution during injection, the identification of the washing water and the injected solution, or the underground solution overflowing the ground surface is injected as groundwater. An injection management method for identifying the ratio of the injection liquid contained in the liquid or the underground liquid and grasping the actual injection volume or performing quality control.
いる注入管理方法において、注入現場における地盤データ、シリカ系グラウトデータ、削孔データ、注入データ、環境データ、品質データ、出来型データ、工程データ、施工管理データのいずれかにに関する以下のA群、B群に示すいずれか又は複数の注入データをリアルタイムでインターネットの情報管理センターサーバー或いはクラウドに送信して一括管理してリアルタイム又はその後の任意の時点で企業者、施工会社、現場施工者のいずれか或いは複数が注入状況を把握することができると共に情報を保持することを特徴とする注入管理方法。
ただし上記において、シリカ系グラウトとはシリカ注入液、或いはシリカを含有する懸濁型の注入液の注入をいう。
A群は
(1)地盤データと削孔データ
(2)注入装置データ
(3)計測装置と計測データ
(4)注入液データ
(5)注入工法データ
(6)注入計画データ
(7)注入試験データ
(8)各注入ステージの注入データ並びに限界数値又は許容範囲のデータ
(9)注入効果確認データと注入効果解析データ
(10)追加注入データ
(11)地盤変位や地中埋設物や水質等の環境データ
(12)現場採取土配合設計
(13)改良目標数値と改良値
B群は
・データの可視化
・データの集積と解析による注入現場或いは集中管理装置への指示
・工程の把握
・データの保持と解析
・所定領域に所定量が注入されていることの確認
・改良効果と耐久データ
・改良不十分部分の指示
・過去のデータの集積
・改良目標
・図79におけるデータ(統合技術としての耐久性地盤改良工法における要件と要素技術)
・蓄積したデータとの解析
・現場データと室内試験の比較と対応
・遠隔制御による自動注入 The injection management method used in any one of the silica-based grouts of claims 1 to 16 and the ground injection method of claims 17 to 25, wherein the ground data at the injection site, silica-based grout data, drilling data, injection data, environment One or more injection data shown in the following group A or group B related to any of data, quality data, work type data, process data, and construction management data is sent to the information management center server or cloud in the Internet in real time. An injection management method characterized in that one or more of an enterpriser, a construction company, and a site contractor can grasp the injection status and hold information in real time or at any later point in time.
However, in the above, the silica-based grout means injection of a silica injection solution or a suspension type injection solution containing silica.
Group A consists of (1) ground data and drilling data (2) injection device data (3) measurement device and measurement data (4) injection solution data (5) injection method data (6) injection plan data (7) injection test data (8) Injection data of each injection stage and limit value or tolerance data (9) Injection effect confirmation data and injection effect analysis data (10) Additional injection data (11) Environment such as ground displacement, underground objects and water quality Data (12) Field sampling soil mix design (13) Improvement target value and improvement value
Group B is: ・ Visualization of data ・ Instruction to injection site or centralized control equipment by data collection and analysis ・ Understanding of process ・ Data retention and analysis ・ Confirmation that a predetermined amount is injected into a predetermined area ・ Improvement effect And durability data ・ Indication of insufficient improvement ・ Past data accumulation ・ Improvement target ・ Data in Fig. 79
・ Analysis of accumulated data ・ Comparison and handling of field data and laboratory tests ・ Automatic injection by remote control
(1)注入地盤データ並びに削孔データ
(2)注入装置データ
(3)計測装置と計測データ
(4)注入液のデータ
(5)注入工法のデータ
(6)注入計画データ
(7)注入前後の試験データ
(8)注入データ
(9)追加注入データ
(10)環境データ
(11)注入効果の確認データ
ただし、上記において、薬液注入とはシリカ注入液或いはシリカを含有する懸濁型注入液の注入をいう。 In the injection management method used in any one of the silica-based grouts of claims 1 to 16 and the ground injection method of claims 17 to 26, the data is accumulated in the information management center server as follows: The data from the construction site from the Internet is analyzed together with the existing data, and the result is fed back to the construction site via the Internet, or if it is determined as a result of the analysis that the intended injection has not been performed, Instruct corrections to the construction site to ensure reliable construction, or send the information to a central control device at the site, or automate injection, and manage the information process in the data information center or cloud. An injection management method that can be disclosed in real time or at any time required.
(1) Injection ground data and drilling data (2) Injection device data (3) Measuring device and measurement data (4) Injection liquid data (5) Injection method data (6) Injection plan data (7) Before and after injection Test data (8) Injection data (9) Additional injection data (10) Environmental data (11) Injection effect confirmation data However, in the above, chemical injection means injection of silica injection liquid or suspension type injection liquid containing silica Say.
おいて、耐久性地盤改良工法は以下の互いに関連する耐久要件を統合して耐久期間中所定の改良効果を持続させることを特徴とする耐久性地盤改良工法。
(a)シリカグラウトと耐久特性と環境保全性
(b)施工法と固結地盤の耐久性と注入設計法
(c)施工実績による耐久性の実証
(d)現場土配合設計法と品質管理 The durable ground improvement method using the durable silica grout according to any one of claims 1 to 16, wherein the durable ground improvement method integrates the following related durability requirements and provides a predetermined improvement effect during the durability period. Durable ground improvement method characterized by maintaining the durability.
(A) Silica grout and durability characteristics and environmental conservation (b) Construction method and durability of consolidated ground and injection design method (c) Demonstration of durability by construction results (d) On-site soil mixing design method and quality control
おいて、以下の互いに関連する耐久性要素技術を統合して注入目的を満たす耐久性を有する耐久地盤を得ることを特徴とする耐久性地盤改良工法。
(a)耐久シリカグラウトの耐久性と環境保全性
(1)耐久性と地盤強化のメカニズムの解明
(2)ホモゲルとサンドゲルの耐久性
(3)地盤条件に対応した耐久性
(4)固結地盤の長期耐久性
(5)所定の領域における浸透固結性が得られる配合設定
(6)環境保全性
(b)注入地盤と施工法と固結地盤の耐久性
以下の地盤条件と施工法と注入材の配合設計によって耐久性が影響をうける。
(1)地盤条件:地盤の粒度と粒径分布、土の密度、土性、水圧
(2)広範囲浸透注入工法
(3)所定領域における浸透固結性と土中ゲルタイム
(4)マグマアクション法
(5)マスキングシリカ法
(c)施工実績による耐久性の実証
(1)広範囲浸透注入工法
(2)広範囲浸透注入工法を用いた大規模野外注入試験による耐久シリカ注入地盤の耐
久性の実証
(3)大震災における注入地盤の耐震性の実証
(d)現場土配合設計法と品質管理
(1)現場土配合設計法
(2)地盤珪化評価法
(3)施工管理
(4)材料管理と注入管理
(5)事前の改良効果の予測と事後の改良効果の管理
(6)環境管理 In the durable ground improvement construction method using the durable silica grout according to any one of claims 1 to 16, a durable ground having durability that satisfies the injection purpose by integrating the following durable element technologies: Durable ground improvement method characterized by obtaining.
(A) Durability and environmental conservation of durable silica grout (1) Clarification of durability and ground strengthening mechanism (2) Durability of homogel and sand gel (3) Durability corresponding to ground conditions (4) Solid ground Long-term durability (5) Formulation setting that can achieve seepage and consolidation in a given area (6) Environmental conservation (b) Durability of ground and construction method and durability of ground The following ground conditions and construction method and injection Durability is affected by the material composition design.
(1) Ground conditions: Ground grain size and particle size distribution, soil density, soil properties, hydraulic pressure (2) Wide-area penetration injection method (3) Permeation solidification and gel time in soil (4) Magma action method ( 5) Masking silica method (c) Demonstration of durability based on construction results (1) Wide-area penetration injection method (2) Demonstration of durability of durable silica-injected ground by large-scale field injection test using wide-area penetration injection method (3) Demonstration of seismic resistance of injection ground in the Great East Japan Earthquake (d) On-site soil composition design method and quality control (1) On-site soil composition design method (2) Ground silicidation evaluation method (3) Construction management (4) Material management and injection management (5) ) Prediction of improvement effects in advance and management of subsequent improvement effects (6) Environmental management
おいて、耐久要件はそれぞれ以下の1つ又は複数の要素からなる特徴とする耐久性地盤改
良工法。
(1)シリカグラウトの固結物の耐久性
(a)ホモゲル並びに/又は、サンドゲルからのシリカの溶脱の経時変化
(b)ホモゲルの収縮の経時変化
(c)ホモゲル並びに/又は、サンドゲルの強度の経時変化
(2)注入液の配合設計
(a)所定領域に浸透固結するための配合設計
(b)耐久期間に注入目的を満たす所定の耐久効果を得る配合設計
(c)耐久期間の強度予測と促進試験による配合設計
(d)現場採取土を用いた配合設計
(3)地盤条件と施工法
地盤条件
(a)地盤の粒度、粒度分布
(b)土の密度
(c)土性
(d)水圧(動水勾配)
施工法
(a)注入孔ピッチ
(b)毎分吐出量とゲル化時間
(c)一次注入と二次注入
(d)注入ステージ
(4)品質管理
(a)シリカグラウトの組成と配合とゲル化時間に関わる品質管理
(b)安全施工に係る品質管理
(c)環境に係る品質管理
(d)シリカ量測定又は/並びにコア採取による注入地盤の品質管理
(e)現位置試験による注入効果の確認に寄る品質管理 The durable ground improvement construction method using the durable silica grout according to any one of claims 1 to 16, wherein the durability requirements are each composed of one or more of the following elements.
(1) Durability of solidified silica grout (a) Temporal change in silica leaching from homogel and / or sand gel (b) Temporal change in shrinkage of homogel (c) Strength of homogel and / or sand gel Change over time (2) Compounding design of injection solution (a) Compounding design for penetrating and consolidating in a predetermined region (b) Compounding design for obtaining a predetermined durability effect satisfying the injection purpose during the durability period (c) Strength prediction of the durability period (D) Mixing design using on-site collected soil (3) Ground conditions and construction method Ground conditions (a) Ground grain size and particle size distribution (b) Soil density (c) Soil properties (d) Water pressure (hydrodynamic gradient)
Construction method (a) Injection hole pitch (b) Discharge amount per minute and gelation time (c) Primary injection and secondary injection (d) Injection stage (4) Quality control (a) Composition, formulation and gelation of silica grout Quality control related to time (b) Quality control related to safe construction (c) Quality control related to environment (d) Quality control of injection ground by silica amount measurement and / or core sampling (e) Confirmation of injection effect by in-situ test Quality control
て、以下の耐久要件が組み合わされて耐久目的と耐久期間に対応した耐久効果の持続性を満たすことを特徴とする耐久性地盤改良工法。
(1)シリカグラウトの耐久要因
・シリカグラウトの組成とシリカ濃度と気中ゲル化時間と土中ゲル化時間と所定領域における浸透固結性
・ゲルからのシリカの溶脱
・ゲルの収縮
・ゲルの強度
・ゲルの耐久性とサンドゲルの耐久性の関連性
・サンドゲルの耐久性(シリカの溶脱、固結土強度と経時変化)
・土中ゲル化時間と所定範囲における浸透固結性
(2)注入地盤の特性と施工法
・地盤の粒度と粒径分布
・土の密度
・土性
・地下水の状態
・施工法(注入孔間隔、ゲル化時間、注入量、毎分吐出量、注入ステージ、一次注入と二次注入)
(3)管理
・現場採取土を用いた配合設計法、シリカグラウトと注入固結地盤の品質管理。
・配合管理と注入量と注入速度の管理
・シリカグラウトの組成とシリカ濃度とゲル化時間(配合時ゲル化時間と、pH、地盤のpHと土中ゲル化時間、浸透距離とゲル化時間の管理
・施工法の管理
・注入液のシリカ量と固結土のシリカ量からの施工後の固結地盤のシリカ量による品質管理又は/並びにコアサンプリングによる確認調査
(4)環境保全性
請求項1〜64の耐久シリカグラウトを用いた耐久シリカグラウトであって、以下のいず
れかの手法により環境性に対する影響を低減することを特徴とする耐久シリカグラウト。(A1)コンクリート地中構造物近傍部に以下の手法で耐久シリカグラウトを注入する。
(a)酸としてリン酸系を用いるかリン酸と硫酸の混酸であって、リン酸と硫酸の比率を調整するものとし、リン酸の比率は全酸の内、15%以上を用いてシリカのアルカリ分を中和するに要する硫酸分使用量を低減してコンクリート構造物に対する安全性を確保する。ただし、リン酸、硫酸の濃度は75wt%として換算する。
(b)金属イオン封鎖剤を添加する。
(c)コロイドの使用比率を増やして水ガラスの使用量を減らすことによって、酸の使用量を低減する。
(2)水質に対する安全性において、pHやコロイドや水ガラスの量と比率を調整する。 In the durable ground improvement construction method using the silica grout according to any one of claims 1 to 16, the following durability requirements are combined to satisfy the durability purpose and the durability effect corresponding to the durability period. Durable ground improvement construction method characterized.
(1) Durability factors of silica grout ・ Silica grout composition, silica concentration, air gelation time, soil gelation time, and osmotic solidification in specified area ・ Silica leaching from gel ・ Gel shrinkage ・ Gel Strength ・ Relationship between gel durability and sand gel durability ・ Sand gel durability (silica leaching, solidified soil strength and change over time)
・ Gelation time in soil and seepage solidification within specified range (2) Characteristics and construction method of injection ground ・ Gran grain size and particle size distribution ・ Soil density ・ Soil properties ・ Ground condition ・ Construction method (injection hole interval) Gelation time, injection volume, discharge volume per minute, injection stage, primary injection and secondary injection)
(3) Management ・ Combination design method using on-site collected soil, quality control of silica grout and injected consolidated ground.
・ Combination management, injection amount and injection rate management ・ Silica grout composition, silica concentration and gelation time (gelation time and pH during mixing, soil pH and soil gelation time, penetration distance and gelation time Management ・ Management of construction method ・ Quality control by silica amount of solidified ground after construction based on silica amount of injected solution and silica amount of consolidated soil and / or confirmation survey by core sampling (4) Environmental conservation Claim 1 Durable silica grout using a durable silica grout of ~ 64, characterized by reducing environmental impact by any of the following methods: (A1) In the vicinity of concrete underground structures Durable silica grout is injected by the following method.
(A) A phosphoric acid system is used as the acid or a mixed acid of phosphoric acid and sulfuric acid, and the ratio of phosphoric acid and sulfuric acid is adjusted. Reduces the amount of sulfuric acid used to neutralize the alkali content of the concrete to ensure the safety of the concrete structure. However, the phosphoric acid and sulfuric acid concentrations are converted to 75 wt%.
(B) A sequestering agent is added.
(C) The amount of acid used is reduced by increasing the amount of colloid used and reducing the amount of water glass used.
(2) Adjusting the amount and ratio of pH, colloid, and water glass for safety against water quality.
て、以下の注入管理と注入前後の品質管理を行うことを地盤改良工法。
(1)土質と浸透可能性
(2)注入液と固結体の特性
(3)現場採取土のシリカ含有量、Ca含有量、pHとゲルタイム
(4)注入方式と注入孔間隔と1ステージ長
(5)注入率と注入量
(6)注入速度、注入圧力、注入量、注入時間、限界注入速度試験による適切な注入速度
を決定、施工時の上限圧力の設定
(7)配合液の組成とpH(pHo)とゲルタイム(GT0)と土中ゲルタイム(GTs0)と注入時
間(H)と浸透固結範囲と環境条件(水質並びに土中構造物への影響)に対する対応。
(8)土中ゲルタイム(GTs0)と注入時間(H)に対応した注入液のpH(pHo)とゲルタイム
(GT0)の管理
(9)注入方式と注入孔間隔と1ステージ長と限界注入速度内の毎分注入量と1ステージの注入時間(H)の選定と室内実験、並びに現場条件、地盤条件に対応した過去の施工実績
に基づく土中ゲルタイム(GTs0)と注入時間(H)から、所定注入範囲外への逸脱を低減して所定の注入範囲に浸透固結して所定の品質を得られるための注入液のpH(pH0)とゲ
ルタイム(GT0)の管理。
(10)注入前後の品質管理
以下のいずれか或いは複数による注入前後の品質管理
・ボーリング位置
改良半径の1/2または2〜4本の交点など
・強度確認
一軸圧縮試験、三軸圧縮試験、液状化強度試験
コアボーリング或いはサウンディング
・その他(注入前後)
注入前後のシリカ含有量試験
孔内水平載荷試験
注入地盤のCa含有量試験
注入による地盤変位 The durable ground improvement construction method using the durable silica grout according to any one of claims 1 to 16, wherein the following grounding management and quality control before and after the filling are performed.
(1) Soil quality and permeability (2) Characteristics of injection solution and solidified body (3) Silica content, Ca content, pH and gel time of soil collected on site (4) Injection method, injection hole interval and one stage length (5) Injection rate and injection volume (6) Injection speed, injection pressure, injection volume, injection time, determine the appropriate injection speed by the limit injection speed test, set the upper limit pressure during construction (7) Composition and composition Correspondence to pH (pHo), gel time (GT 0 ), soil gel time (GTs 0 ), injection time (H), penetration and consolidation range, and environmental conditions (effect on water quality and soil structure).
(8) Control of pH (pHo) and gel time (GT 0 ) of injection solution corresponding to gel time (GTs 0 ) and injection time (H) in soil (9) Injection method, injection hole interval, one stage length and limit injection Selection of injection rate per minute within the speed and injection time (H) for one stage, laboratory experiment, and soil gel time (GTs 0 ) and injection time (H) based on past construction results corresponding to site conditions and ground conditions From the control of the pH (pH 0 ) and gel time (GT 0 ) of the injection solution so that a predetermined quality can be obtained by reducing the deviation from the predetermined injection range and penetrating and solidifying into the predetermined injection range.
(10) Quality control before and after injection Quality control before and after injection by one or more of the following: Boring position 1/2 or 2 to 4 intersections of improved radius etc. Strength check Uniaxial compression test, triaxial compression test, liquid Strength test Core boring or sounding ・ Others (before and after injection)
Silica content test before and after injection Horizontal loading test in the hole Ca content test of injected ground Ground displacement by injection
(1)二重管瞬結・緩結注入工法
(2)ダブルパッカ工法
(3)多点同時注入工法
(4)柱状注入工法
(5)袋パッカ注入工法
(6)点注入工法 A ground injection method according to any one of claims 17 to 32, wherein the durable ground improvement method uses any of the following.
(1) Double pipe instantaneous setting and slow setting injection method
(2) Double packer method
(3) Multi-point simultaneous injection method
(4) Columnar injection method
(5) Bag packer injection method
(6) Point injection method
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