JP2022001701A - 薬液製造方法及び薬液製造システム - Google Patents
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Abstract
Description
薬液注入工法では、注入管等を通して流動性を有する薬液を地盤内に注入・浸透させることにより、薬液と地盤の間隙内にある地下水とを置換する。その後、間隙内にとどまった薬液が流動性を失ってゲル化することにより、地盤の止水性を向上させることができ、あるいは地震力に対する地盤の抵抗性を高めることができる。
ところで、地盤内に注入された薬液が当該地盤内でゲル化するまでに長時間を要する場合、薬液が地下水によって移動されたり希釈されることにより、地盤改良効果が低下することが知られている。そのため、薬液の品質確保に際しては、注入施工の条件に応じて適切なタイミングにて薬液をゲル化させる必要がある。
注入に用いられる薬液には様々な種類が存在するが、希釈水ガラスを含有する溶液型の薬液は、その高い浸透性等を理由に広く用いられている。この希釈水ガラスはアルカリ性の溶液であり、単体では半永久的に安定した溶液状態を保つ一方で、酸性の溶液に投入・混合して溶液全体を酸性乃至中性にした場合には、一定時間流動性を保った後にゲル化する性質を有している。尚、混合からゲル化に至るまでの時間(ゲルタイム)は、溶液のpHが中性に近いほど短くなることが知られている。
上記特性を利用する代表的な水ガラス系溶液型の薬液においては、構成材料に含まれる酸性反応材の量を変化させて薬液pHを調節することにより、ゲルタイムを任意に設定することが可能になる。
一方、特許文献2に記載の地盤注入薬液は、他の薬液材料に比べて高価な緩衝剤が適用されることから、薬液単価増が避けられず、地盤改良範囲が広域に及ぶに従い材料コスト増の影響が顕著になるといった課題を内包する。
酸性溶液であるA液が投入されている混合槽に対して、アルカリ性溶液であるB液を投入して混合することにより、薬液注入工法に適用される薬液を製造する、薬液製造方法であって、
前記薬液の目標pHを設定する、目標pH設定工程と、
前記B液の投入停止後の前記薬液pHの変化傾向を特定する、pH変化傾向特定工程と、
前記薬液の製造の過程で該薬液の前記薬液pHを随時計測する、作液計測工程と、
前記薬液pHが停止目安pHとなった段階で、前記B液の投入を停止する、B液投入停止工程と、を有し、
前記停止目安pHは、前記薬液pHの変化傾向に基づいて前記目標pHから逆算することにより設定されることを特徴とする。
薬液注入工法に適用される薬液の製造に限られるものではないが、ポンプを用いて送液を行う際の当該ポンプの停止制御においては、使用するポンプが機械的に停止した後にも当該ポンプに連通する配管内の残存液が送り出されることが往々にしてあり、従って送液が完全に停止するまでに時間差が生じることになる。この現象は落差とも称され、この落差により、ポンプ停止時の薬液pHが変化することはpH落差と称することができる。
一方、残存液によるpH増加の程度は混合液のpH水準に依存して変化することから、仮に残存液量が一義的に定まったとしても、薬液pHの補正量は一定とはならない。さらに、液量に起因する上記落差が完了した後は、時間差をもって混合液の撹拌による均一化が生じ、この均一化に伴い薬液pHが増加し得る。
本態様の薬液製造方法によれば、pH変化傾向特定工程にて特定されているB液の投入停止後の薬液pHの変化傾向に基づいて停止目安pHを目標pHから逆算し、B液投入停止工程においてこの停止目安pHとなった段階でB液の投入を停止することにより、上記するpH落差を解消して目標pHの薬液を製造することが可能になる。
酸性溶液であるA液が投入されている混合槽に対して、アルカリ性溶液であるB液を投入して混合することにより、薬液注入工法に適用される薬液を製造する、薬液製造方法であって、
前記薬液の目標pHを設定する、目標pH設定工程と、
前記B液の投入速度を段階的に低減しながら該B液を投入する際に、投入速度の低減後の前記薬液pHの変化傾向を特定する、pH変化傾向特定工程と、
前記薬液pHが速度切替目安pHとなった段階で、前記B液の投入速度を低減することにより前記薬液を製造し、該製造の過程で該薬液の前記薬液pHを随時計測する、作液計測工程と、を有し、
前記速度切替目安pHは、前記薬液pHの変化傾向に基づいて前記目標pHから逆算することにより設定されることを特徴とする。
ここで、「投入速度を段階的に低減」するとは、B液の投入速度を一回低減する(切替える)こと、二回、三回といった複数回に亘り順次低減する(切替える)ことを含んでいる。
本発明者等によれば、混合槽に投入されているA液に対して投入されるB液の投入速度の低減(切替え)を実施した際に、投入速度切替えに時間を要すること、投入速度が完全に切替えられた直後に薬液pHが顕著に増加し、その後暫くして一定の増加傾向に漸近することが確認されている。これは、投入速度切替え前のB液投入の際の上記pH落差により、投入速度切替え後の初期段階でB液量増分に対するpH増分が一時的に上昇し、その後に上記pH落差の影響が収束することにより、投入速度切替え後の投入速度に応じた薬液pHの増加傾向に移行したものと推察される。そこで、B液投入速度を段階的に低減する本態様の製造方法においては、B液の投入速度低減後のpH落差の影響の程度(投入速度の低減後の薬液pHの変化傾向)を予め特定しておき、薬液pHの変化傾向に基づいて目標pHから逆算された速度切替目安pHとなった段階で、B液の投入速度を低減することにより、上記するpH落差を解消して目標pHの薬液を製造することが可能になる。
酸性溶液であるA液が投入されている混合槽に対して、アルカリ性溶液であるB液を投入して混合することにより、薬液注入工法に適用される薬液を製造する、薬液製造システムであって、
前記A液を作液するA液作液装置と、
前記B液を作液するB液作液装置と、
投入された前記A液と前記B液を混合して前記薬液を製造する混合槽、及び、該薬液の製造の過程で該薬液の薬液pHを計測するpH計を備えている、混合装置と、
前記混合槽に対して、前記A液作液装置と前記B液作液装置からそれぞれ前記A液と前記B液を送液するポンプと、
制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記薬液の目標pHと、随時計測される前記薬液pHとが少なくとも格納される、格納部と、
前記B液の投入停止後の前記薬液pHの変化傾向を特定する、pH変化傾向特定部と、
前記B液の投入を停止する際の目安となる停止目安pHを設定する、停止目安pH設定部と、
前記薬液pHが前記停止目安pHとなった段階で、前記B液の投入を停止する、B液投入停止部と、を有し、
前記停止目安pH設定部では、前記pH変化傾向特定部において特定された前記薬液pHの変化傾向に基づいて、前記目標pHから逆算することにより前記停止目安pHを設定することを特徴とする。
酸性溶液であるA液が投入されている混合槽に対して、アルカリ性溶液であるB液を投入して混合することにより、薬液注入工法に適用される薬液を製造する、薬液製造システムであって、
前記A液を作液するA液作液装置と、
前記B液を作液するB液作液装置と、
投入された前記A液と前記B液を混合して前記薬液を製造する混合槽、及び、該薬液の製造の過程で該薬液の薬液pHを計測するpH計を備えている、混合装置と、
前記混合槽に対して、前記A液作液装置と前記B液作液装置からそれぞれ前記A液と前記B液を送液するポンプと、
制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記薬液の目標pHと、随時計測される前記薬液pHとが少なくとも格納される、格納部と、
前記B液の投入速度を段階的に低減しながら該B液を投入する際に、投入速度の低減後の前記薬液pHの変化傾向を特定する、pH変化傾向特定部と、
前記B液の投入速度を低減する際の目安となる速度切替目安pHを設定する、速度切替目安pH設定部と、
前記薬液pHが前記速度切替目安pHとなった段階で、前記B液の投入速度を低減する、B液投入速度切替部と、を有し、
前記速度切替目安pH設定部では、前記pH変化傾向特定部において特定された前記薬液pHの変化傾向に基づいて、前記目標pHから逆算することにより前記速度切替目安pHを設定することを特徴とする。
<薬液製造システムの全体構成>
まず、図1及び図2を参照して、実施形態に係る薬液製造システムの一例の全体構成について説明する。ここで、図1は、実施形態に係る薬液製造システムの一例の全体構成を示す図であり、図2は、薬液製造システムを構成する制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
次に、図3乃至図6を参照して、第1実施形態に係る薬液製造システムと薬液製造方法の一例について説明する。ここで、図3は、第1実施形態に係る薬液製造システムを構成する制御装置の機能構成の一例を示す図である。また、図4は、B液投入停止後のB液流入と薬液pHの変化に関する実験結果を示す図であり、図5は、停止目安pHの設定の際に適用されるグラフを示す図である。さらに、図6は、第1実施形態に係る薬液製造方法の一例のフローチャートである。
次に、図7乃至図12を参照して、第2実施形態に係る薬液製造システムと薬液製造方法の一例について説明する。ここで、図7は、第2実施形態に係る薬液製造システムを構成する制御装置の機能構成の一例を示す図である。また、図8は、B液の投入速度を低減した際の薬液pHの変化に関する実験結果を示す図であり、図9は、一次投入から三次投入まで三段階に投入速度を切替える制御において、速度切替目安pHの設定の際に適用されるグラフを示す図であって、図9(a)は、三次投入の際(二次投入完了時)の速度切替目安pHの設定の際に適用されるグラフを示す図であり、図9(b)は、二次投入の際(一次投入完了時)の速度切替目安pHの設定の際に適用されるグラフを示す図である。さらに、図12は、第2実施形態に係る薬液製造方法の一例のフローチャートである。
本発明者等は、B液の投入速度を切替えて薬液を製造する実験を行った。ここで、薬液の製造において、作液過程の薬液pHの水準は、酸性のA液が先行投入された状態のpH=1程度から、アルカリ性のB液を投入し適度なゲルタイムが得られるpH=3〜4程度までが一般的である。本実験は、先行投入されるA液量を400Lとした。
11,12,13:構成材料槽
14:A液撹拌槽
15:A液貯留槽
17,18:撹拌機
17a,18a:モータ
17b、18b:撹拌翼
19:pH計
20:B液作液装置
21,22:構成材料槽
23:B液撹拌槽
24:B液貯留槽
26,27:撹拌機
26a,27a:モータ
26b、27b:撹拌翼
28:pH計
30:混合装置
31:混合槽
32:撹拌機
32a:モータ
32b:撹拌翼
33:pH計
41:A液送液管
42:送液ポンプ(ポンプ)
43:流量計
44,47:B液送液管
45,48:送液ポンプ(ポンプ)
46,49:流量計
50,50A:制御装置
60,60A:薬液製造システム
502:計測データ取得部
504,504A:pH変化傾向特定部
506:停止目安pH設定部
508:B液投入停止部
510:格納部
512:速度切替目安pH設定部
514:B液投入速度切替部
Claims (7)
- 酸性溶液であるA液が投入されている混合槽に対して、アルカリ性溶液であるB液を投入して混合することにより、薬液注入工法に適用される薬液を製造する、薬液製造方法であって、
前記薬液の目標pHを設定する、目標pH設定工程と、
前記B液の投入停止後の前記薬液pHの変化傾向を特定する、pH変化傾向特定工程と、
前記薬液の製造の過程で該薬液の前記薬液pHを随時計測する、作液計測工程と、
前記薬液pHが停止目安pHとなった段階で、前記B液の投入を停止する、B液投入停止工程と、を有し、
前記停止目安pHは、前記薬液pHの変化傾向に基づいて前記目標pHから逆算することにより設定されることを特徴とする、薬液製造方法。 - 酸性溶液であるA液が投入されている混合槽に対して、アルカリ性溶液であるB液を投入して混合することにより、薬液注入工法に適用される薬液を製造する、薬液製造方法であって、
前記薬液の目標pHを設定する、目標pH設定工程と、
前記B液の投入速度を段階的に低減しながら該B液を投入する際に、投入速度の低減後の前記薬液pHの変化傾向を特定する、pH変化傾向特定工程と、
前記薬液pHが速度切替目安pHとなった段階で、前記B液の投入速度を低減することにより前記薬液を製造し、該製造の過程で該薬液の前記薬液pHを随時計測する、作液計測工程と、を有し、
前記速度切替目安pHは、前記薬液pHの変化傾向に基づいて前記目標pHから逆算することにより設定されることを特徴とする、薬液製造方法。 - 前記作液計測工程では、前記薬液pHが1上昇した際に前記B液の投入速度を1/10に低減することを特徴とする、請求項3又は4に記載の薬液製造方法。
- 酸性溶液であるA液が投入されている混合槽に対して、アルカリ性溶液であるB液を投入して混合することにより、薬液注入工法に適用される薬液を製造する、薬液製造システムであって、
前記A液を作液するA液作液装置と、
前記B液を作液するB液作液装置と、
投入された前記A液と前記B液を混合して前記薬液を製造する混合槽、及び、該薬液の製造の過程で該薬液の薬液pHを計測するpH計を備えている、混合装置と、
前記混合槽に対して、前記A液作液装置と前記B液作液装置からそれぞれ前記A液と前記B液を送液するポンプと、
制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記薬液の目標pHと、随時計測される前記薬液pHとが少なくとも格納される、格納部と、
前記B液の投入停止後の前記薬液pHの変化傾向を特定する、pH変化傾向特定部と、
前記B液の投入を停止する際の目安となる停止目安pHを設定する、停止目安pH設定部と、
前記薬液pHが前記停止目安pHとなった段階で、前記B液の投入を停止する、B液投入停止部と、を有し、
前記停止目安pH設定部では、前記pH変化傾向特定部において特定された前記薬液pHの変化傾向に基づいて、前記目標pHから逆算することにより前記停止目安pHを設定することを特徴とする、薬液製造システム。 - 酸性溶液であるA液が投入されている混合槽に対して、アルカリ性溶液であるB液を投入して混合することにより、薬液注入工法に適用される薬液を製造する、薬液製造システムであって、
前記A液を作液するA液作液装置と、
前記B液を作液するB液作液装置と、
投入された前記A液と前記B液を混合して前記薬液を製造する混合槽、及び、該薬液の製造の過程で該薬液の薬液pHを計測するpH計を備えている、混合装置と、
前記混合槽に対して、前記A液作液装置と前記B液作液装置からそれぞれ前記A液と前記B液を送液するポンプと、
制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記薬液の目標pHと、随時計測される前記薬液pHとが少なくとも格納される、格納部と、
前記B液の投入速度を段階的に低減しながら該B液を投入する際に、投入速度の低減後の前記薬液pHの変化傾向を特定する、pH変化傾向特定部と、
前記B液の投入速度を低減する際の目安となる速度切替目安pHを設定する、速度切替目安pH設定部と、
前記薬液pHが前記速度切替目安pHとなった段階で、前記B液の投入速度を低減する、B液投入速度切替部と、を有し、
前記速度切替目安pH設定部では、前記pH変化傾向特定部において特定された前記薬液pHの変化傾向に基づいて、前記目標pHから逆算することにより前記速度切替目安pHを設定することを特徴とする、薬液製造システム。
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