JP7390081B1 - Ground injection method - Google Patents

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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
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Abstract

【課題】軟弱地盤などにおける複雑な地盤状況に応じて、全体的に一体化された、均質で、止水の完全な、しかも高強度な固結地盤を形成する地盤注入工法を提供する。【解決手段】地盤中にシリカグラウトを注入するにあたり、A液とB液の合流液を地盤に注入する地盤注入工法である。A液は水ガラス溶液であって、B液は反応剤であって、A液とB液をそれぞれA液ポンプとB液ポンプで送液する複数の駆動装置とインバータと複数の駆動装置を一括管理する制御装置とを用いて、インバータを制御して、地盤状況に応じてA液とB液の合流液の流量と合流比率を連続的に可変制御することによって、A液とB液の合流液の反応生成物または組成分の濃度を連続的に変化させて、地盤改良領域における反応生成物または組成分の濃度を所定の濃度内にして地盤を固結させる。【選択図】なし[Problem] To provide a ground injection method that forms a consolidated ground that is entirely integrated, homogeneous, watertight, and highly strong, in response to complex ground conditions such as soft ground. [Solution] When injecting silica grout into the ground, this is a ground injection method in which a combined liquid of liquids A and B is injected into the ground. The A liquid is a water glass solution, the B liquid is a reactant, and multiple drive devices, inverters, and multiple drive devices that pump A liquid and B liquid using A liquid pump and B liquid pump, respectively, are integrated. By controlling the inverter and continuously variable control of the flow rate and merging ratio of the combined liquids A and B according to the ground conditions, the merging of liquids A and B can be Continuously changing the concentration of the reaction product or component of the liquid to bring the concentration of the reaction product or component in the ground improvement region within a predetermined concentration to solidify the ground. [Selection diagram] None

Description

本発明はシリカグラウトを用いた軟弱地盤の環境保全型注入固結法に関し、詳細には、地盤状況に合わせて連続的にゲルタイムと環境影響イオン濃度を可変として、軟弱あるいは漏水地盤を均質かつ強固に固結あるいは止水するとともに、注入地盤中に生成される環境影響イオンの濃度の管理を行う地盤注入工法に関する。 The present invention relates to an environmentally friendly injection consolidation method for soft ground using silica grout. Specifically, the gel time and the concentration of environmentally influential ions are continuously varied according to the ground conditions to make soft or leaky ground homogeneous and strong. The present invention relates to a ground injection method that not only solidifies or stops water, but also controls the concentration of environmentally harmful ions generated in the ground.

軟弱地盤は通常、粗粒土層と細粒土層とが相互になって形成された軟弱な地盤であるが、これは、地盤内に固結剤を注入して、均質にかつ低い環境負荷で固結することが必要である。 Soft ground is usually formed by a layer of coarse-grained soil and a layer of fine-grained soil, but this can be achieved by injecting a consolidation agent into the ground to make it homogeneous and with a low environmental impact. It is necessary to solidify with

近年の地震の多発化や掘削工事の大規模化に伴う工事の長期化や複雑な地盤条件における安全施工が要求される工事が増大するにつれ、薬液注入において、長期耐久性に優れ、地下水面下における浸透固結性に優れ、かつ、地盤構造物や水質に対して安全な地盤改良注入技術が要求されるようになってきた。 In recent years, as the number of earthquakes has increased and the scale of excavation work has increased, construction work has become longer, and construction work that requires safe construction under complex ground conditions has increased. There is a growing demand for ground improvement injection technology that has excellent permeation and consolidation properties and is safe for ground structures and water quality.

この要望に応えるため、本出願人は既に非アルカリシリカグラウト(図1)を開発し、実用化している。非アルカリシリカグラウトには、図2に示すように、水ガラスのアルカリを酸で中和したpHが1~8付近の中・酸性系シリカグラウト(シリカゾルグラウト)や水ガラスのアルカリをイオン交換法で除去して増粒して弱アルカリ性で安定したコロイドと水ガラスと酸からなるpHが1~10を示すシリカグラウト(活性複合シリカグラウト)がある。また、非アルカリシリカグラウトの地中における反応生成物の低減に関して、特許文献1に記載された技術を開発している。非アルカリシリカグラウトは、いずれもゲルタイムを数秒から数十時間に設定できるので、大量の注入液を作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、浸透性が良い利点がある(図1参照)。
本発明において、酸性溶液に用いる酸としては、硫酸、リン酸、硝酸、塩酸、スルファミン酸等の無機酸、クエン酸などの有機酸および、これらの混酸やこれらの塩を用いることができ、pHを調整できる酸であれば限定されない。また、酸として作用する塩(例えば塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等)を用いることができる。また、任意の塩やアルカリやpH調整剤を添加剤としてゲルタイムを調整したり、強度を調整することができる。
シリカ溶液としては、水ガラスや活性シリカ、コロイダルシリカ、金属シリカ、地熱水由来のシリカやこれらの一種または複数種を用いることが可能である。
本発明において、使用する水ガラスの種類や濃度、モル比も限定されない。
In order to meet this demand, the present applicant has already developed and put into practical use a non-alkali silica grout (FIG. 1). As shown in Figure 2, non-alkali silica grout is produced by neutralizing the alkali of water glass with an acid and using medium-to-acidic silica grout (silica sol grout), which is made by neutralizing the alkali of water glass with an acid and using an ion exchange method. There is silica grout (active composite silica grout) that is made of weakly alkaline and stable colloid, water glass, and acid and has a pH of 1 to 10. Furthermore, regarding the reduction of reaction products of non-alkali silica grout underground, we have developed a technique described in Patent Document 1. With all non-alkaline silica grouts, the gel time can be set from a few seconds to several tens of hours, so there is no need to worry about gelation even if you make a large amount of injection solution, and you can also pump a large amount of injection solution over a long period of time. It has the advantage of being a liquid, reliably gelling after being injected into the ground, and having low viscosity and good permeability (see Figure 1).
In the present invention, as the acid used in the acidic solution, inorganic acids such as sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, hydrochloric acid, and sulfamic acid, organic acids such as citric acid, mixed acids thereof, and salts thereof can be used. It is not limited as long as it is an acid that can adjust. Additionally, salts that act as acids (eg, aluminum chloride, polyaluminum chloride, etc.) can be used. Furthermore, the gel time and strength can be adjusted by using any salt, alkali, or pH adjuster as an additive.
As the silica solution, it is possible to use water glass, activated silica, colloidal silica, metal silica, silica derived from geothermal water, or one or more of these.
In the present invention, the type, concentration, and molar ratio of water glass used are not limited either.

しかし、非アルカリシリカグラウトは、図1、図2から判るように、pHが中性付近ではゲルタイムが短く、pHが2付近ではゲルタイムが大幅に長く、その領域では安定したゲルタイムを示すが、その中間であるpH領域ではゲルタイムが急激に変化するため、所定のpHに対応したゲルタイムを有するグラウトを注入することが不可能であった。このため、実際の注入においては、瞬結グラウトを注入するか、極めて長いゲルタイムの注入液を注入するか、または、これを組み合わせた複合注入を多用する他なかった。また、軟弱地盤の注入工法としては、従来の次の方法が公知である。 However, as can be seen from Figures 1 and 2, non-alkaline silica grout has a short gel time when the pH is around neutral, and a significantly long gel time when the pH is around 2, and shows a stable gel time in that region. Since the gel time changes rapidly in the intermediate pH range, it has been impossible to inject grout having a gel time corresponding to a predetermined pH. For this reason, in actual injection, there is no choice but to inject instantaneous grout, inject an injection solution with an extremely long gel time, or frequently use a combination of these. In addition, the following conventional methods are known as injection methods for soft ground.

(1)ロッド注入方法
この方法は、固結材として反応剤の水溶液あるいはセメント物質を含む懸濁液(A液)と、水ガラス水溶液(B液)とを用い、これらをY字管を用いて合流させながら地盤中に圧入する方法であるが、ボーリングロッドと地盤との間に隙間が生じ、この隙間から固結材が地表に噴出したり、また粗い層を通して注入液が逸脱してしまうため、細粒土層部分への固結や所定固結範囲の固結が困難である。
(1) Rod injection method This method uses an aqueous solution of a reactant or a suspension containing a cement substance (liquid A) and an aqueous water glass solution (liquid B) as consolidation materials, and these are poured into a Y-tube. This method involves press-fitting the material into the ground while merging it with the boring rod, but a gap is created between the boring rod and the ground, and the solidified material may spout onto the ground surface through this gap, or the injected liquid may escape through the rough layer. Therefore, it is difficult to consolidate into fine-grained soil layers or within a predetermined consolidation range.

(2)二重管注入工法
この方法は、A液として水ガラスを、B液としてゲル化反応剤を用いて、地盤中に設置された二重管の先端部で合流して、短いゲルタイムでも固結する配合のグラウトを注入する方法である。この工法によれば、ゲルタイムが短いためロッド周辺に沿ってグラウトが地上部に噴出することは防止できるが、ゲルタイムが短いため粗い層を脈状にしか固結し得ず、土粒子間に浸透させることはできない。このため掘削にあたって、湧水土砂の崩壊が生じやすい。
(2) Double-pipe injection method This method uses water glass as liquid A and a gelling agent as liquid B, which are merged at the tip of a double-pipe installed in the ground, allowing for a short gel time. This is a method of injecting grout with a composition that hardens. According to this method, the gel time is short, so it is possible to prevent grout from spewing out above ground along the periphery of the rod. I can't let you. For this reason, during excavation, the spring water soil is likely to collapse.

(3)二重管複合注入工法
上記問題を解決するために、従来より、まずゲルタイムの短い方の注入材で注入管と地盤との隙間を充填することによりパッカー効果のあるシールを形成するとともに、粗い層や層の境界面を填充した脈状の主体とする固結層を形成し、その後、ゲルタイムの長い方の注入材を上記シールを破ってゲルタイムの短い方の注入材が既に注入してある領域に注入する地盤注入工法が開発されている。この工法は、ゲルタイムの長い方の注入材は注入管周囲や粗い層から逸脱することがないので、注入対象を確実に浸透して固結することを目的としたものである(特許文献2、図3)。
(3) Double-pipe composite injection method In order to solve the above problem, conventionally, the gap between the injection pipe and the ground is first filled with the injection material with the shorter gel time, thereby forming a seal with a packer effect. , a consolidated layer consisting mainly of veins filling the rough layers and layer interfaces is formed, and then the injection material with a longer gel time breaks the seal and the injection material with a shorter gel time has already been injected. A ground injection method has been developed in which water is poured into certain areas. This method is aimed at ensuring that the injection material with a longer gel time penetrates and solidifies the injection target because it does not deviate from the surroundings of the injection pipe or the rough layer (Patent Document 2, Figure 3).

特許文献2記載の発明は、注入材を形成するために主剤配合液に反応剤を合流するもので、A液として主剤配合液としての水ガラス配合液または水ガラスと反応剤の混合配合液を用い、それにB液として水ガラス溶液や急結剤を加えた反応剤溶液を合流する。 In the invention described in Patent Document 2, a reactant is combined with a base compound liquid to form an injection material, and a water glass compound liquid or a mixed compound liquid of water glass and a reactant is used as a base compound liquid as liquid A. A reactant solution containing a water glass solution and an accelerating agent is added thereto as a B solution.

具体的には、水ガラスと反応剤を合流した瞬結グラウトを注入した後、アルカリ性浸透グラウトからなる浸透性グラウトを注入する。または、酸性水ガラスに反応剤を合流して瞬結性グラウトを注入後、酸性水ガラスのみを注入する。主剤に対する反応剤の合流をオン、オフしながら瞬結グラウトを一次注入してから浸透性グラウトに切り替えて二次注入する(図3参照)。この場合、1次注入と2次注入のシリカ濃度が変わり、一定の強度が得られない。 Specifically, after a flash setting grout made by combining water glass and a reactant is injected, a permeable grout consisting of an alkaline permeable grout is injected. Alternatively, after combining the reactant with the acidic water glass and injecting the instant setting grout, only the acidic water glass is injected. While turning on and off the merging of the reactant with the main agent, the flash setting grout is first injected, and then the permeable grout is switched to the second injection (see Figure 3). In this case, the silica concentration between the primary injection and the secondary injection differs, making it impossible to obtain a constant strength.

また、水ガラス配合液はpHがアルカリ側になるとゲル化が不安定になり、或いはゲルタイムが無限大になり、ゲル化しなくなるという問題があった(図1)。また、酸性水ガラスにアルカリ反応剤水溶液を合流して得られた瞬結グラウトは、シリカ濃度が低くなり酸性水ガラスグラウトよりも強度が低下する。そこで、酸性水ガラスに水ガラスを合流して瞬結グラウトを注入した後、酸性水ガラスのみ或いは酸性水ガラスに緩結性反応剤を加えて注入する過程をオン、オフしながら切り替えて注入すると、瞬結グラウトが緩結グラウトよりもシリカ濃度が高く、従って強度が高くなり、一定の強度が得られない(図3)。 In addition, when the pH of the water glass mixture becomes alkaline, gelation becomes unstable, or the gel time becomes infinite, resulting in no gelation (FIG. 1). Furthermore, instant setting grout obtained by combining acidic water glass with an aqueous alkaline reactant solution has a lower silica concentration and has lower strength than acidic water glass grout. Therefore, after combining the water glass with the acidic water glass and injecting the instant setting grout, it is possible to switch on and off the process of injecting only the acidic water glass or adding a slow setting reactant to the acidic water glass. , the instant-set grout has a higher silica concentration than the loose-set grout, and therefore has higher strength, making it impossible to obtain a constant strength (Figure 3).

このようにアルカリ系グラウトでも、硬化剤の量を多くすると瞬結グラウトになるが、緩結グラウトを得るために硬化剤の量を少なくすると瞬結グラウトに比べて緩結グラウトの強度が低くなり、また、ゲル化が長引き不安定になり強度にばらつきが生じて均質な地盤改良が難しい。また、ゲルタイムを長くすると未反応生成物が生ずることになり、注入中にゲル化するのか確認ができないのみならず、環境に影響のある反応生成物の濃度が不明であるという問題があった。 In this way, even with alkaline grout, if you increase the amount of hardening agent, it will become instant setting grout, but if you reduce the amount of hardening agent to obtain slow setting grout, the strength of slow setting grout will be lower than that of instant setting grout. In addition, gelation is prolonged and unstable, resulting in variations in strength, making it difficult to improve homogeneous soil. Furthermore, if the gel time is prolonged, unreacted products will be produced, and there are problems in that it is not only impossible to confirm whether gelation will occur during injection, but also that the concentration of reaction products that have an impact on the environment is unknown.

また、溶液型のシリカグラウトはゲル化の安定領域はpHが2前後の領域とpHが7~8付近の領域であり、その中間はpHがわずかの違いで大幅にゲルタイムが変動するため、pHが7~8付近を瞬結領域とpHが2~3付近の非常に長いゲルタイムのいずれかを用い、地盤状況や注入状況に応じてその中間のpHのゲルタイムを用いることは困難であった(図1参照)。したがって、安定した領域のpH値を得るために過剰の酸を必要としその結果、その地盤中に生成される反応生成物の地盤に対する影響を考慮する必要がある。
このように、耐久性と浸透性に優れた注入材は非アルカリ領域のシリカグラウトであるが、非アルカリシリカグラウトは、瞬結領域(pHが8付近)から超長結領域(pH3付近)の中間領域のゲルタイムを緩結グラウトとして最適のゲルタイムを設定して適用することが困難であった点と、ゲルタイムの瞬結グラウトと緩結グラウトの変換においてシリカ濃度が変わって、強度が大幅に変わるため地盤状況や注入状況に応じてゲルタイムや強度の変換を連続的に行うことが困難であった。また、シリカ濃度を変えることなく(強度を変えることなく)ゲルタイムを地盤状況や注入状況に合わせて連続的に可変することが困難であった。もちろんアルカリ領域においてはさらにこれらが困難であった。また、特許文献3には、地盤中に多量の硫酸根を持ち込まない地盤硬化法が記載されているが、使用する硬化剤は硫酸と硫酸アルミニウムであり、薬液の配合をpHで調整する考えである。しかし、硫酸根を含むグラウトの影響はpHでなくて硫酸根の濃度である。しかし、この特許文献3には硫酸根を含む注入材が地盤状況や地下水状況でどのように挙動して硫酸根の濃度が地盤改良領域で変動するか、その濃度が環境に影響しない範囲に低減するかの記載はないし、また、硫酸イオン濃度が環境に影響しない範囲内に管理する手法は示していない。
In addition, for solution-type silica grout, the stable gelation region is around pH 2 and around pH 7 to 8, and in between, the gel time can vary significantly with a slight difference in pH, so the pH It was difficult to use either the instant setting region where pH is around 7 to 8 or the extremely long gel time where pH is around 2 to 3, and to use the gel time at an intermediate pH depending on the ground conditions and injection conditions ( (see Figure 1). Therefore, in order to obtain a pH value in a stable range, an excess amount of acid is required, and as a result, it is necessary to consider the influence of reaction products generated in the soil on the soil.
In this way, the injection material with excellent durability and permeability is silica grout in the non-alkaline range, but non-alkali silica grout has properties ranging from the instant setting range (pH around 8) to the ultra-long setting range (around pH 3). The problem is that it was difficult to set and apply the optimal gel time in the intermediate region as a slow-setting grout, and the silica concentration changes when converting the gel time between instant-setting grout and slow-setting grout, resulting in a significant change in strength. Therefore, it was difficult to continuously change gel time and strength according to ground conditions and injection conditions. Furthermore, it was difficult to continuously vary the gel time according to ground conditions and injection conditions without changing the silica concentration (without changing the strength). Of course, these were even more difficult in the alkaline region. Furthermore, Patent Document 3 describes a ground hardening method that does not introduce large amounts of sulfuric acid roots into the ground, but the hardening agents used are sulfuric acid and aluminum sulfate, and the idea is to adjust the chemical composition by adjusting the pH. be. However, the effect of grout containing sulfate radicals is not the pH but the concentration of sulfate radicals. However, Patent Document 3 describes how the injection material containing sulfate roots behaves in ground conditions and groundwater conditions, how the concentration of sulfate roots fluctuates in the ground improvement area, and how the concentration can be reduced to a range that does not affect the environment. There is no description of whether the sulfate ion concentration is controlled within a range that does not affect the environment.

特許文献1には、本出願人による注入地盤中に生成する反応生成物である硫酸イオン濃度を低減する技術が記載されている。しかし、注入中に注入地盤中の硫酸イオンの濃度の挙動や地盤状況に応じてリアルタイムで把握したり、注入地盤中に生成する環境に影響する成分を水質規準または環境規準の所定濃度まで低減する発明にまでは至っていない。 Patent Document 1 describes a technique developed by the present applicant to reduce the concentration of sulfate ions, which are reaction products generated in the implanted ground. However, during injection, it is possible to grasp the behavior of the concentration of sulfate ions in the ground in real time according to the ground conditions, and to reduce the components that are generated in the ground that affect the environment to a predetermined concentration according to water quality standards or environmental standards. It has not yet been invented.

このように、従来の特許文献1では硫酸イオンの生成を低減した注入液の配合組成については述べているが、その改良地盤中における硫酸イオン挙動から注入地盤における硫酸イオンの濃度を注入作業中に環境に影響を生じない濃度までリアルタイムで制御するものではなかった。これに対して、本発明者らは、特許文献1の発明において、地盤状況や地下水の流動状況や注入設計に対応して、注入作業中に注入地盤における硫酸イオンの濃度が環境に影響がないと考えられる値以下になるようにリアルタイムで行うことのできる地盤注入工法を開発した。さらに、本発明者らは、同様の原理で本発明者らによる特許文献1の技術をさらに発展させて、地盤中における反応生成物の濃度が、硫酸イオン濃度のみならず地盤注入において水質や土壌などの環境に影響する成分が水質規準や土壌環境規準の範囲内に収まるものとなるよう管理可能な地盤注入工法を開発したものである。 In this way, conventional Patent Document 1 describes the composition of an injection solution that reduces the generation of sulfate ions, but it is difficult to determine the concentration of sulfate ions in the implanted ground during the injection work based on the behavior of sulfate ions in the improved ground. It was not possible to control the concentration in real time to a level that did not affect the environment. In contrast, in the invention of Patent Document 1, the present inventors have determined that the concentration of sulfate ions in the injection ground during injection work does not affect the environment, depending on the ground conditions, groundwater flow conditions, and injection design. We have developed a ground injection method that can be performed in real time to keep the amount below the expected value. Furthermore, the present inventors have further developed the technology of Patent Document 1 by the present inventors based on the same principle, and have determined that the concentration of reaction products in the ground is not limited to the sulfate ion concentration, but also the water quality and soil We have developed a ground injection method that can manage the components that affect the environment, such as soil, to ensure that they fall within the range of water quality standards and soil environmental standards.

特許第7146202号公報Patent No. 7146202 特公昭61-017970号公報Special Publication No. 61-017970 特開2000-328056号公報Japanese Patent Application Publication No. 2000-328056 特許第7072818号公報Patent No. 7072818

水ガラスグラウトはわずかのpHの違いや反応剤の量によってゲル化が不安定であって緩結領域ではゲル化しなかったり、また、ゲル化剤を少なくしてゲルタイムを長くするとゲル化が不完全で強度が得られなくなる問題があった。同様に、施工中に環境に影響する反応生成物の濃度や組成分を管理して注入することが不可能であった。 With water glass grout, gelation is unstable due to slight differences in pH and the amount of reactant, and gelation may not occur in loosely set areas, and gelation may be incomplete if the amount of gelling agent is reduced and the gel time is lengthened. There was a problem that strength could not be obtained. Similarly, it has been impossible to control and inject the concentration and composition of reaction products that affect the environment during construction.

そこで本出願人は上記課題を解決したものであって、シリカグラウトにおいて以下に反応生成物や組成分の注入地盤中の濃度を現場においてリアルタイムで管理できる注入システムと注入工法を開発したものである。 Therefore, the present applicant has solved the above problem and has developed an injection system and injection method that can manage the concentration of the following reaction products and components in the injection ground on-site in real time for silica grout. .

従来、注入領域において中性領域となる配合処方の注入液を注入する方法はすでに知られている。しかし、地盤改良領域で地盤状況や地下水状況や注入設計に応じて変化する注入液の反応生成物の濃度を環境に影響がない範囲に制御する技術は存在していなかった。注入液を注入中に所定の範囲内に管理すること、すなわち、実質的に注入中に反応生成物の濃度を見える化して管理することは不可能であった。 Conventionally, a method of injecting an injection solution having a formulation that is in a neutral region in an injection region is already known. However, no technology existed to control the concentration of reaction products of the injection solution, which changes depending on the ground conditions, groundwater conditions, and injection design, within a range that does not affect the environment in ground improvement areas. It has been impossible to control the injection solution within a predetermined range during injection, that is, it has been virtually impossible to visualize and control the concentration of the reaction product during injection.

本発明は、本出願人の特許文献1の発明をさらに発展させて、シリカグラウトの場合を例として、ゲルタイムと反応生成物の濃度を現場で連続的に可変させて地盤状況ならびに注入状況に応じて地盤中に生成される反応生成物の濃度を所定の範囲内に管理できる環境保全性に優れた注入システムならびに地盤注入工法を可能にしたものである。 The present invention further develops the invention of Patent Document 1 of the present applicant, and takes the case of silica grout as an example, by continuously varying the gel time and the concentration of the reaction product on site, depending on the ground conditions and injection conditions. This has enabled an injection system and ground injection method with excellent environmental protection that allows the concentration of reaction products generated in the ground to be controlled within a predetermined range.

注入地盤は、一般に異なった土層が堆積した軟弱地盤からなるため、土質別、目的別、工法別による注入材の注入率が適用される(表1参照)。本発明は、このような複雑な粗粒土層および細粒土層をくまなく固結して、環境保全性に優れ、全体的に一体化された、止水性および固結性と共に環境に影響する反応生成物または組成分の改良地盤中における濃度を注入作業中にリアルタイムで所定範囲内に管理できる、環境負荷を低減した注入管理システムと、それを用いた地盤注入工法を提供することを目的とし、従来用いられてきた上記方法の問題を解決したものである。 Injected ground generally consists of soft ground with different soil layers deposited on it, so injection rates are applied depending on soil type, purpose, and construction method (see Table 1). The present invention thoroughly consolidates such complex coarse-grained soil layers and fine-grained soil layers, has excellent environmental protection, is integrated as a whole, and has water-stopping and consolidation properties that affect the environment. The purpose of the present invention is to provide an injection management system with reduced environmental impact, which can control the concentration of reaction products or compositions in improved ground within a predetermined range in real time during injection work, and a ground injection method using the system. This method solves the problems of the conventionally used methods.

Figure 0007390081000001
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すなわち、本発明の地盤注入工法は、地盤中に挿入した注入管を通してシリカグラウトを注入する地盤注入工法において、A液とB液を該注入管を通して地上合流または地中合流させた合流液を地盤に注入する地盤注入工法であって、
前記A液は水ガラス溶液であって、前記B液は反応剤と水とからなる溶液であって、該A液とB液をそれぞれA液ポンプとB液ポンプで送液する複数の駆動装置とインバータと該複数の駆動装置を一括管理する制御装置とを用いて、前記インバータを制御して、地盤状況に応じて前記A液と前記B液の流量と合流比率を瞬結配合から緩結配合に連続的に可変制御することによって、ゲルタイムおよび前記A液と前記B液の合流液の反応生成物の濃度を連続的に変化させて、前記反応剤を過大な量で処方することなく、ゲルタイムの設定に必要な量となる合流比率で注入することによって、地盤改良領域における該反応生成物の濃度をゲルタイムの設定に必要な所定の濃度内にして地盤を固結させることを特徴とするものである。
本発明においては、ゲルタイムおよび前記A液と前記B液の合流液の反応生成物のイオン濃度を連続的に変化させて、ゲルタイムおよび反応生成物のイオン濃度をリアルタイムで可視化し、前記反応剤を過大な量で処方することなく、該反応生成物のイオン濃度をゲルタイムの設定に必要な所定の濃度内にして地盤を固結させることが好ましい。
また、本発明においては、A液とB液との合流液であって、シリカ濃度が1~40w/vol%、pHが1~10である非アルカリシリカグラウトを地盤に注入する地盤注入工法であって、前記B液が酸を含む溶液であって、前記A液とB液の流量と合流比率を瞬結配合から緩結配合に連続的にゲルタイムに対応したpHおよびシリカ濃度にして、ゲルタイムおよび前記A液と前記B液の合流液の反応生成物のイオン濃度を連続的に変化させて、ゲルタイムおよび反応生成物のイオン濃度をリアルタイムで可視化し、前記反応剤を過大な量で処方することなく、ゲルタイムの設定に必要な所定の限度内となる合流比率で注入することによって、地盤を固結させることが好ましい。
That is, the ground injection method of the present invention is a ground injection method in which silica grout is injected through an injection pipe inserted into the ground, and liquid A and B are combined above the ground or underground through the injection pipe, and the combined liquid is poured into the ground. A ground injection method that injects into
The A liquid is a water glass solution, the B liquid is a solution consisting of a reactant and water, and a plurality of drive devices for feeding the A liquid and the B liquid with an A liquid pump and a B liquid pump, respectively. and an inverter and a control device that collectively manages the plurality of drive devices, and controls the inverter to change the flow rate and merging ratio of the A liquid and the B liquid from an instant mixture to a slow mixture according to the ground condition. By continuously variable control of the formulation, the gel time and the concentration of the reaction product of the combined liquid of the A liquid and the B liquid can be continuously changed, without formulating an excessive amount of the reactant. The method is characterized in that the concentration of the reaction product in the ground improvement area is within a predetermined concentration necessary for setting the gel time and the ground is consolidated by injecting the reaction product at a confluence ratio that is the amount necessary for setting the gel time. It is something.
In the present invention, the gel time and the ion concentration of the reaction product of the combined liquid of the liquid A and the liquid B are continuously changed, the gel time and the ion concentration of the reaction product are visualized in real time, and the reaction agent is visualized in real time. It is preferable to consolidate the ground by keeping the ion concentration of the reaction product within a predetermined concentration necessary for setting the gel time without prescribing in an excessive amount.
In addition, in the present invention, a ground injection method is used in which non-alkaline silica grout, which is a combined liquid of liquid A and liquid B and has a silica concentration of 1 to 40 w/vol% and a pH of 1 to 10, is injected into the ground. The B solution is a solution containing an acid, and the flow rate and merging ratio of the A and B solutions are continuously changed from an instant setting formulation to a slow setting formulation to a pH and silica concentration corresponding to the gel time. and continuously changing the ion concentration of the reaction product of the combined solution of the liquid A and the liquid B, visualizing the gel time and the ion concentration of the reaction product in real time, and prescribing the reactant in an excessive amount. It is preferable to consolidate the ground by injecting at a confluence ratio that is within a predetermined limit necessary for setting the gel time, without having to do so.

本発明においては、あらかじめ前記A液と前記B液の合流比率の連続的変化に対するゲルタイムおよび前記反応生成物のイオン濃度の変化の関係を把握しておくことにより、地盤改良領域における該反応生成物のイオン濃度をゲルタイムの設定に必要な所定の濃度内に管理して地盤を固結することができる。 In the present invention, by understanding in advance the relationship between the gel time and the change in the ion concentration of the reaction product with respect to the continuous change in the confluence ratio of the liquid A and the liquid B, the reaction product in the ground improvement area is The ground can be consolidated by controlling the ion concentration within a predetermined concentration required for setting the gel time.

また、本発明においては、あらかじめ前記A液と前記B液の流量と合流比率をインバータにより制御して、該A液と該B液の流量と合流比率の連続的変化に対するゲルタイムおよび前記反応生成物の濃度を把握しておくことにより、改良地盤中における該反応生成物の濃度が所定の濃度内におさまっているか否かをリアルタイムで把握して地盤中に注入することができる。 In addition, in the present invention, the flow rate and confluence ratio of the A liquid and the B liquid are controlled in advance by an inverter, and the gel time and the reaction product are By knowing the concentration of the reaction product in the improved ground, it is possible to know in real time whether or not the concentration of the reaction product in the improved ground is within a predetermined concentration before injecting it into the ground.

さらに、本発明においては、地盤中における前記反応生成物の濃度として、地盤改良領域の地盤状況および地下水状況から、地盤中の該反応生成物の残存イオン濃度が所定の濃度となるように該A液と該B液の流量と合流比率を設定して、改良地盤中における該反応生成物の濃度を所定の濃度内にして地盤を固結させることができる。 Furthermore, in the present invention, the concentration of the reaction product in the ground is such that the residual ion concentration of the reaction product in the ground becomes a predetermined concentration based on the ground condition and groundwater condition of the soil improvement area. By setting the flow rate and merging ratio of the liquid and the B liquid, the concentration of the reaction product in the improved ground can be set within a predetermined concentration and the ground can be consolidated.

さらにまた、本発明においては、シリカ濃度が1~40w/vol%、pHが1~10である非アルカリシリカグラウトを地盤注入材として注入して地盤改良領域を形成するにあたり、
前記地盤改良領域の地盤状況および地下水状況から、地盤内に溶出した硫酸イオンの該地盤中における挙動に基づき、注入地盤を下記の(1)開放系、(2)停滞系または(3)濃縮系のいずれかに分類し、
(1)開放系:地下水が前記コンクリート構造物よりも外方向に流れており、硫酸イオン濃度が低減していく地盤
(2)停滞系:地下水流が停滞しており、硫酸イオン濃度がほとんど変化しない地盤
(3)濃縮系:硫酸イオンが前記コンクリート構造物の表面から浸透して濃縮され、硫酸イオン濃度が増大していく地盤
前記分類された注入地盤のタイプに応じ、該注入地盤における硫酸イオンの低減要因(Y)として、下記△1~△7のうちから選ばれるいずれかまたは複数を設定し、
△1:前記地盤改良領域内に非注入部分を設け、非注入部分の比率を硫酸イオンの溶出率αとしたときの、改良地盤中における硫酸イオンの残存率 △1=1-α
△2:地下水中に硫酸イオンが溶出する溶出率をαとしたときの、前記地盤改良領域内における硫酸イオンの残存率 △2=1-α
△3:前記地盤改良領域内における硫酸イオンの固定率を溶出率αとしたときの、該地盤改良領域内における硫酸イオンの残存率 △3=1-α
△4:前記地盤改良領域内における非硫酸系注入材、または、低硫酸系注入材による硫酸系注入材の硫酸イオンの置換率を溶出率αとしたとき、該地盤改良領域内における硫酸イオンの残存率 △4=1-α
△5:前記地盤注入材中のシリカ成分のコロイドによる置換率を溶出率αとしたとき、前記地盤改良領域内における硫酸イオンの残存率 △5=1-α
△6:前記地盤注入材中において硫酸イオンの一部または全部を捕捉し、その捕捉率を溶出率αとしたとき、前記地盤改良領域内における硫酸イオンの残存率 △6=1-α
△7:前記地盤改良領域内の前記地盤注入材の注入率を低減し、該注入率の低減率を溶出率αとしたとき、該地盤改良領域内における硫酸イオンの残存率 △7=1-α
前記注入地盤に応じて設定された前記低減要因(Y)に基づき、
前記地盤注入材として、前記非アルカリシリカグラウト由来の硫酸イオンが、前記地盤改良領域に残存する硫酸イオン濃度の平均値(X)の値で8,000ppm以下になるような反応剤配合処方からなるものを選択することができる。
Furthermore, in the present invention, when forming a ground improvement area by injecting non-alkali silica grout having a silica concentration of 1 to 40 w/vol% and a pH of 1 to 10 as a ground injection material,
Based on the ground conditions and groundwater conditions of the ground improvement area, and based on the behavior of sulfate ions eluted into the ground, the injection ground is classified into the following (1) open system, (2) stagnation system, or (3) concentrated system. Classify as one of
(1) Open system: Groundwater flows outward from the concrete structure, and the sulfate ion concentration decreases. (2) Stagnant system: Groundwater flow stagnates, and the sulfate ion concentration hardly changes. (3) Concentration system: Ground where sulfate ions permeate from the surface of the concrete structure and become concentrated, increasing the concentration of sulfate ions Depending on the type of the classified injection ground, the concentration of sulfate ions in the injection ground increases. As the reduction factor (Y), set one or more selected from △1 to △7 below,
△1: Residual rate of sulfate ions in the improved ground when a non-injected part is provided in the ground improvement area and the ratio of the non-injected part is the elution rate of sulfate ions α 1 △1 = 1 - α 1
△2: Residual rate of sulfate ions in the ground improvement area, when the elution rate of sulfate ions into groundwater is α 2 △ 2 = 1 - α 2
△3: When the fixation rate of sulfate ions in the ground improvement area is set as the elution rate α 3 , the residual rate of sulfate ions in the ground improvement area △3=1−α 3
△4: When the substitution rate of sulfate ions of the sulfuric acid injection material by the non-sulfuric acid injection material or the low sulfuric acid injection material in the ground improvement area is the elution rate α 4 , the sulfate ions in the ground improvement area Survival rate △4=1-α 4
△5: When the substitution rate of the silica component in the ground injection material with colloid is the elution rate α5 , the residual rate of sulfate ions in the ground improvement area △5=1− α5
△6: When some or all of the sulfate ions are captured in the ground injection material, and the capture rate is set as the elution rate α6 , the residual rate of sulfate ions in the ground improvement area is △6=1− α6
△7: When the injection rate of the ground injection material in the ground improvement area is reduced and the reduction rate of the injection rate is set as the elution rate α7 , the residual rate of sulfate ions in the ground improvement area is △7=1 -α 7
Based on the reduction factor (Y) set according to the injection ground,
The ground injection material is made of a reactant formulation such that the sulfate ions derived from the non-alkali silica grout are 8,000 ppm or less as the average value (X) of the sulfate ion concentration remaining in the ground improvement area. You can choose something.

さらにまた、本発明においては、前記A液と前記B液の合流比率を連続的に変化させることにより、ゲルタイムおよび改良地盤中における前記反応生成物の濃度が、地盤状況、地下水状況および注入設計に応じて所定の値となるように注入液を注入することができる。 Furthermore, in the present invention, by continuously changing the confluence ratio of the A liquid and the B liquid, the gel time and the concentration of the reaction product in the improved ground can be adjusted depending on the ground condition, groundwater condition, and injection design. The injection liquid can be injected to a predetermined value accordingly.

さらにまた、本発明においては、前記シリカグラウトとして、相対的にゲルタイムの短いグラウトと相対的にゲルタイムの長いグラウトを連続して地盤に注入するものとし、前記ゲルタイムの短いグラウトは地盤に粗結注入する一次注入材として注入し、前記ゲルタイムの長いグラウトは2次注入材として浸透注入することができる。 Furthermore, in the present invention, as the silica grout, a grout with a relatively short gel time and a grout with a relatively long gel time are successively injected into the ground, and the grout with a short gel time is coarsely injected into the ground. The grout with a long gel time can be infiltrated as a secondary injection material.

さらにまた、本発明においては、連続的にゲルタイムを変化させながら、同一シリカ濃度の前記シリカグラウトを用いることができる。 Furthermore, in the present invention, the silica grout having the same silica concentration can be used while continuously changing the gel time.

さらにまた、本発明においては、連続的にゲルタイムを変化させながら、地盤状況に対応したゲルタイムとシリカ濃度が得られる前記シリカグラウトを注入することができる。 Furthermore, in the present invention, the silica grout can be injected so as to obtain a gel time and silica concentration corresponding to the ground conditions while continuously changing the gel time.

さらにまた、本発明においては、以下の1)~8)のいずれかの注入方法により、前記A液と前記B液の合流液を地盤に注入することができる。
1)ロッド注入工法
2)ダブルパッカ工法
3)点注入工法
4)多点同時注入工法
5)柱状注入工法
6)瞬結・緩結複合注入工法
7)多ステージ同時注入工法
8)多注入孔同時注入工法
Furthermore, in the present invention, the combined liquid of the liquid A and the liquid B can be injected into the ground by any of the injection methods 1) to 8) below.
1) Rod injection method 2) Double packer method 3) Point injection method 4) Multi-point simultaneous injection method 5) Column injection method 6) Instant setting/loose setting combined injection method 7) Multi-stage simultaneous injection method 8) Multi-hole simultaneous injection construction method

本発明は、地盤中にシリカグラウトを注入する地盤注入工法において、A液とB液の合流液を地盤に注入する地盤改良工法であって、A・B合流液における反応生成物の濃度または組成分の濃度は地盤改良領域において地盤条件、地盤改良領域における地盤状況、地下水状況、注入設計に応じて変動、或いは低減するものと考え、その結果、注入地盤中に残存する反応生成物の濃度または組成分の濃度が環境に影響しないと考えられる濃度以下となるβ=A/Bの範囲内にA液、B液のインバータを制御することにより、ゲルタイムと反応生成物の濃度または組成分の濃度を注入作業中にリアルタイムで管理して環境負荷を低減した地盤注入工法を可能にした。 The present invention is a ground improvement method in which a combined liquid of liquids A and B is injected into the ground in a ground injection method in which silica grout is injected into the ground, and the concentration or composition of reaction products in the combined liquid A and B is It is assumed that the concentration of reaction products remaining in the ground improvement area varies or decreases depending on the ground conditions in the ground improvement area, ground water conditions, and injection design.As a result, the concentration of reaction products remaining in the injection ground or By controlling the inverters of liquids A and B within the range β = A / B, where the concentration of the components is below the concentration considered to have no effect on the environment, the gel time and the concentration of the reaction product or the concentration of the components can be reduced. This enables a ground injection method that reduces environmental impact by managing the water in real time during the injection process.

非アルカリシリカグラウトのpHとゲルタイムとシリカ濃度と強度の関係を示す図である。It is a figure showing the relationship between pH, gel time, silica concentration, and strength of non-alkaline silica grout. 非アルカリシリカグラウトのpHとゲルタイムとシリカ濃度と強度の関係を示す図である。It is a figure showing the relationship between pH, gel time, silica concentration, and strength of non-alkaline silica grout. 非アルカリシリカグラウトのpHとゲルタイムとシリカ濃度と強度の関係を示す図である。It is a figure showing the relationship between pH, gel time, silica concentration, and strength of non-alkaline silica grout. 非アルカリシリカグラウトのシリカ溶液のpHとゲルタイムの関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between pH and gel time of a silica solution of non-alkaline silica grout. 従来の注入システムの概要を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overview of a conventional injection system. 本発明の一実施形態における注入システムの詳細を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing details of an injection system in an embodiment of the invention. 本発明の一実施形態における注入システムの詳細を概念的に示した図である。1 is a diagram conceptually showing details of an injection system in an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態における注入システムの詳細を概念的に示した図である。1 is a diagram conceptually showing details of an injection system in an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態における注入システムの詳細を概念的に示した図である。1 is a diagram conceptually showing details of an injection system in an embodiment of the present invention. 一次注入の後、浸透性グラウトを二次注入した注入モデルである。This is an injection model in which permeable grout was secondly injected after primary injection. A液・B液の比率とゲルタイムとシリカ濃度の関係を示すグラフの一例である。It is an example of a graph showing the relationship between the ratio of A liquid and B liquid, gel time, and silica concentration. A液・B液の比率とゲルタイムとシリカ濃度の関係を示すグラフの他の例である。This is another example of a graph showing the relationship between the ratio of A liquid and B liquid, gel time, and silica concentration. A液・B液の比率とゲルタイムとシリカ濃度の関係を示すグラフのさらに他の例である。This is yet another example of a graph showing the relationship between the ratio of liquids A and B, gel time, and silica concentration. A液・B液の比率とゲルタイムとシリカ濃度の関係を示すグラフのさらに他の例である。This is yet another example of a graph showing the relationship between the ratio of liquids A and B, gel time, and silica concentration. A液・B液の比率とゲルタイムとシリカ濃度の関係を示すグラフのさらに他の例である。This is yet another example of a graph showing the relationship between the ratio of liquids A and B, gel time, and silica concentration. A液・B液の比率とゲルタイムとシリカ濃度の関係を示すグラフのさらに他の例である。This is yet another example of a graph showing the relationship between the ratio of liquids A and B, gel time, and silica concentration. ゲルからの硫酸イオンの溶出率と残存率を示すグラフである。It is a graph showing the elution rate and residual rate of sulfate ions from gel. ゲル中の硫酸イオン濃度の経時変化を示すグラフである。It is a graph showing a change in sulfate ion concentration in a gel over time. ホモゲルおよびサンドゲルの養生方法を示す図である。It is a figure which shows the curing method of homogel and sand gel. モルタル供試体の養生状況を示す写真図である。It is a photograph diagram showing the curing status of a mortar specimen. 金属イオン含有非アルカリシリカグラウトに長期養生後のモルタル供試体の状況を示す写真図である。FIG. 2 is a photographic diagram showing the condition of a mortar specimen after long-term curing of metal ion-containing non-alkali silica grout. 養生条件の違いによるモルタルの強度と養生後のpHの経時的変化を示すグラフである。It is a graph showing changes over time in mortar strength and pH after curing due to differences in curing conditions. 反応剤中の硫酸混入率が養生媒体のpHに与える影響を示すグラフである。It is a graph showing the influence of the mixing rate of sulfuric acid in the reactant on the pH of the curing medium. モルタル供試体と同体積の金属イオン封鎖剤を含むシリカゾル中に3年間養生した後の不溶性被覆を形成したモルタル表面の状態の図である。FIG. 2 is a diagram showing the state of a mortar surface on which an insoluble coating was formed after curing for 3 years in a silica sol containing the same volume of a sequestering agent as the mortar specimen. 金属イオン封鎖剤を含むモルタル供試体と同体積のホモゲル中で16年半養生後のモルタル供試体の状況と金属イオン封鎖剤による不溶性被覆(マスキングシリカ)の形成を示す写真図である。FIG. 3 is a photographic diagram showing the condition of a mortar specimen after curing for 16 and a half years in the same volume of homogel as the mortar specimen containing a sequestering agent, and the formation of an insoluble coating (masking silica) by the sequestering agent. ホモゲルに浸漬養生したモルタル表面の被膜のX線チャートである。It is an X-ray chart of a coating on the surface of mortar cured by immersion in homogel. ヘキサメタリン酸ソーダと金属イオン封鎖剤の機能を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the functions of sodium hexametaphosphate and a sequestering agent. 金属シリカグラウトの効果を示す試験状況を示す図である。It is a figure which shows the test situation which shows the effect of metal silica grout. マスキングシリカによるコンクリート保護効果とマスキングセパレート法を示す図である。It is a figure showing the concrete protection effect by masking silica and a masking separate method. 注入領域における異なる注入液の注入部分の区分を示す図である。It is a figure which shows the division of the injection part of different injection liquid in an injection area. シリカ溶液を用いた注入液の希釈による導電率の変化を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing changes in electrical conductivity due to dilution of an injection solution using a silica solution. 土中CaまたはCBの一次注入の影響を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the influence of primary injection of soil Ca or CB. 非アルカリシリカグラウトにおける酸の種類とゲルタイムの関係の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the type of acid and gel time in non-alkali silica grout.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明の地盤注入工法は、地盤中に注入管を挿入し、シリカグラウトを注入するに際し、A液とB液を合流して注入管より地盤に注入するものである。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
In the ground injection method of the present invention, an injection pipe is inserted into the ground, and when silica grout is injected, liquids A and B are combined and injected into the ground through the injection pipe.

本発明において、A液は水ガラス溶液、B液は反応剤とすることができる。本発明においては、A液とB液をそれぞれA液ポンプとB液ポンプで送液する複数の駆動装置とインバータと複数の駆動装置を一括管理する制御装置とを用いて、インバータを制御して、地盤状況に応じてA液とB液の合流液の流量と合流比率を連続的に可変制御することによって、A液とB液の合流液の反応生成物または組成分の濃度を連続的に変化させて、地盤改良領域における反応生成物または組成分の濃度を所定の濃度内にして地盤を固結させる。 In the present invention, liquid A can be a water glass solution, and liquid B can be a reactant. In the present invention, an inverter is controlled using a plurality of drive devices that pump liquid A and a liquid B using a liquid A pump and a liquid B pump, respectively, and a control device that collectively manages an inverter and a plurality of drive devices. By continuously variable control of the flow rate and merging ratio of the combined liquid of liquids A and B according to the ground conditions, the concentration of reaction products or components of the combined liquid of liquids A and B can be continuously controlled. The soil is consolidated by varying the concentration of the reaction product or component in the soil improvement area to within a predetermined concentration.

本発明においては、あらかじめA液とB液の合流液の流量と合流比率の連続的変化に対する反応生成物または組成分の濃度の変化の関係を把握しておくことで、地盤改良領域における反応生成物または組成分の濃度が所定の濃度内になるように、注入時にインバータ制御によりA液流量・B液流量と合流液の流量と合流比率を設定して地盤に注入することができ、あらかじめA液とB液の合流液の流量と合流比率をインバータにより制御して、A液とB液の流量と合流液の流量と合流比率の連続的変化に対する反応生成物または組成分の濃度の変化を把握しておくことで、改良地盤中における反応生成物または組成分の濃度が所定の濃度内におさまっているか否かをリアルタイムで把握して地盤中に注入することもできる。 In the present invention, by understanding in advance the relationship between the change in the concentration of reaction products or components with respect to continuous changes in the flow rate and confluence ratio of the combined liquid of liquids A and B, reaction generation in the ground improvement area can be achieved. At the time of injection, the flow rate of liquid A, the flow rate of liquid B, the flow rate of combined liquid, and the combined ratio can be set and injected into the ground using inverter control so that the concentration of the substance or component is within a predetermined concentration. The flow rates and merging ratios of the combined liquids of liquids A and B are controlled by an inverter, and changes in the concentration of reaction products or components in response to continuous changes in the flow rates of liquids A and B, the flow rates of combined liquids, and the merging ratios are controlled by an inverter. By knowing this, it is also possible to know in real time whether the concentration of reaction products or components in the improved soil is within a predetermined concentration range, and then inject it into the soil.

本発明においては、地盤改良領域の地盤状況および地下水状況から、地盤中に溶出した反応生成物または組成分の残存濃度が所定の濃度となるように合流液と合流比率を設定して、注入を行うこともできる。また、A液とB液の合流比率を連続的に変化させることにより、改良地盤中における反応生成物または組成分の濃度が、地盤状況、地下水状況および注入設計に応じて環境負荷を低減する値となるように注入液を注入することもできる。 In the present invention, the combined liquid and the combined ratio are set so that the residual concentration of the reaction products or components eluted into the ground becomes a predetermined concentration based on the ground conditions and groundwater conditions of the ground improvement area, and the injection is carried out. You can also do this. In addition, by continuously changing the confluence ratio of liquids A and B, the concentration of reaction products or components in the improved ground can be adjusted to a value that reduces the environmental load depending on the ground conditions, groundwater conditions, and injection design. An injection solution can also be injected so that

本発明においては、シリカグラウトとして、相対的にゲルタイムの短いグラウトと相対的にゲルタイムの長いグラウトを連続して地盤に注入するにあたり、ゲルタイムの短いグラウトを地盤に粗結注入する一次注入材として注入し、ゲルタイムの長いグラウトを2次注入材として浸透注入することもできる。また、連続的にゲルタイムを変化させながら、同一シリカ濃度の前記シリカグラウトを用いることもでき、地盤状況に対応したゲルタイムとシリカ濃度が得られる前記シリカグラウトを注入することもできる。 In the present invention, as silica grout, when grout with a relatively short gel time and grout with a relatively long gel time are successively injected into the ground, the grout with a short gel time is injected as the primary injection material for coarsely injecting into the ground. However, grout with a long gel time can also be infiltrated as a secondary injection material. Furthermore, the silica grout having the same silica concentration can be used while continuously changing the gel time, or the silica grout can be injected to provide a gel time and silica concentration that correspond to the ground conditions.

本発明においては、A液およびB液の流量をインバータ制御により連続的に変化させることで、改良地盤中で生成する環境に影響のある反応生成物または組成分の濃度が、環境負荷を低減する値となるように注入液を注入することもできる。 In the present invention, by continuously changing the flow rates of liquids A and B through inverter control, the concentration of reaction products or components that are generated in the improved soil and have an impact on the environment can be reduced to reduce the environmental load. An injection solution can also be injected to achieve the desired value.

ここで、非アルカリシリカグラウトにおける例を用いて、本発明を説明する。非アルカリシリカグラウトのゲルタイムはpHによって急激に変動するため、酸性領域でゲルタイムを設定することが不可能に近い。この問題を解決するために、図4~図7に示すような注入システムを用いて、pHやゲルタイムを連続して可変させるとともに反応生成物の濃度を可変することを可能にし、非アルカリシリカグラウトを地盤状況、注入状況に応じてpHやこれらを管理しながら注入することができる。 The invention will now be described using an example of a non-alkali silica grout. Since the gel time of non-alkali silica grout changes rapidly depending on the pH, it is almost impossible to set the gel time in an acidic region. In order to solve this problem, we used an injection system as shown in Figures 4 to 7, which makes it possible to continuously vary the pH and gel time as well as the concentration of the reaction product. It is possible to inject while controlling the pH and these according to the ground conditions and injection conditions.

特に軟弱な土層において、土層ごとに最適なゲルタイムと強度を設定できる地盤改良を可能にし、また同一土層においても、あるいは1ステージにおいて瞬結グラウトまたは懸濁グラウトを一次注入してのち、ゲルタイムを最適に管理した緩結配合を2次注入することを連続して変化させ、しかも最適の強度を一定に保持し、あるいは最適な強度を連続的に変化させる地盤改良を可能にし同時に改良地盤中に生成する反応生成物の濃度または組成分の濃度を所定の範囲内に注入作業中に実質的に「見える化」して注入管理することができるものである。
なお、ここでpHが中性領域とはpHがほぼ10以下をいう(図1参照)。
Especially in soft soil layers, it enables ground improvement by setting the optimum gel time and strength for each soil layer, and even in the same soil layer or after primary injection of flash setting grout or suspension grout in one stage. By continuously changing the secondary injection of a slow setting mixture with optimally controlled gel time, it is possible to improve the ground by keeping the optimal strength constant or changing the optimal strength continuously, and improving the soil at the same time. It is possible to substantially "visualize" and control the concentration of reaction products or components produced within a predetermined range during the injection operation.
Note that the neutral pH region herein refers to a pH of approximately 10 or less (see FIG. 1).

本発明注入システムの例を以下に示す(図4~図7参照)。材料配合部から注入液配合部へ、さらに注入液送液部から圧力計・流量計を通して送液管から注入管部へ注入される。注入液送液部、圧力計・流量計、送液管から制御部へリアルタイムでデータが入力され、記録部にて記録され、地盤状況や注入状況に応じて材料配合部で配合などが調整される。 Examples of the injection system of the present invention are shown below (see FIGS. 4 to 7). The material is injected from the material mixing section to the injection liquid mixing section, and from the injection liquid feeding section to the injection tube section through the pressure gauge and flow meter. Data is input in real time from the injection liquid sending section, pressure gauge/flow meter, and liquid sending pipe to the control section, is recorded in the recording section, and the mixture is adjusted in the material mixing section according to the ground conditions and injection conditions. Ru.

次に、図4~図7の注入システムにおいて、材料配合部には使用する材料を地盤状況や注入状況に応じて調整し、注入配合部でA液とB液に分けられる。材料配合部では反応剤を含む酸性シリカ液からなる主剤配合部のA液とシリカ溶液のB液が配置されている。添加剤は、A液、B液のいずれか或いは酸に添加されてもよい。 Next, in the injection systems shown in FIGS. 4 to 7, the materials used are adjusted in accordance with the ground conditions and injection conditions in the material mixing section, and are divided into liquid A and liquid B at the injection mixing section. In the material blending section, liquid A of the main compounding section, which is made of an acidic silica liquid containing a reactant, and liquid B, which is a silica solution, are arranged. The additive may be added to either the A liquid or the B liquid or the acid.

注入液送液部では、インバータ、ポンプ、PQ(流量・圧力検出器)をそれぞれに配置し、コントローラにて調整され、注入液注入部にて地上合流または地中合流される。制御部のコントローラは材料配合部、注入送液部、インバータを制御し、記録部にデータを送信する。 In the injection liquid sending section, an inverter, a pump, and a PQ (flow rate/pressure detector) are arranged respectively, and the injected liquid is adjusted by a controller, and the injection liquid is combined above ground or underground at the injection liquid injection section. The controller of the control section controls the material blending section, injection/liquid feeding section, and inverter, and transmits data to the recording section.

A液、B液は図5、図6に示すように注入管の地上部で合流してもよいし、二重管先端部で合流してもよいし、また、注入外管内の複数の管路から合流して注入してもよい(図7、図8)。また、単管ロッド注入も、以下の1)~8)の注入方法並びに表2に示すような各種注入方式も適用できる。なお、地上合流は、図5、図6の注入液送液部において混合槽中にA・B合流液を調整して注入管に送液してもよい。
1)ロッド注入工法
2)ダブルパッカ工法
3)点注入工法
4)多点同時注入工法
5)柱状注入工法
6)瞬結・緩結複合注入工法
7)多ステージ同時注入工法
8)多注入孔同時注入工法
As shown in Figures 5 and 6, the A liquid and the B liquid may merge at the above-ground part of the injection tube, or may merge at the tip of the double tube, or they may merge at the tip of the double tube as shown in Figures 5 and 6. It may also be injected by merging from the tract (Fig. 7, Fig. 8). In addition, for single tube rod injection, the following injection methods 1) to 8) and various injection methods shown in Table 2 can also be applied. Incidentally, for the above-ground merging, the combined liquids A and B may be adjusted in a mixing tank in the injection liquid sending section shown in FIGS. 5 and 6 and sent to the injection pipe.
1) Rod injection method 2) Double packer method 3) Point injection method 4) Multi-point simultaneous injection method 5) Column injection method 6) Instant setting/loose setting combined injection method 7) Multi-stage simultaneous injection method 8) Multi-hole simultaneous injection construction method

Figure 0007390081000002
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図7は、本発明を実施する注入システムの概略図の例を示すものであって、ダイヤフラム式二連グラウトポンプを用いた注入システムの例を示す(東陽商事株式会社製)。この注入システムを用いることで、地盤状況や注入状況により、制御部(コントローラ)によって、A液ポンプならびにB液ポンプのそれぞれのインバータを連動して制御して、A液とB液の合流液の吐出量とそれぞれのポンプの流量比率を可変管理することにより、AB合流液の吐出量やA液・B液の吐出量の比率を連続的に変化させることができる。
また、材料配合部のA液、B液のシリカ濃度や反応剤の濃度を調整することができる。また同時に反応生成物の濃度を管理することができる。
FIG. 7 shows an example of a schematic diagram of an injection system implementing the present invention, and shows an example of an injection system using a diaphragm type dual grout pump (manufactured by Toyo Shoji Co., Ltd.). By using this injection system, the control unit (controller) can control the inverters of the A liquid pump and B liquid pump in conjunction with each other, depending on the ground conditions and injection conditions, to control the combined liquid of A liquid and B liquid. By variably managing the discharge amount and the flow rate ratio of each pump, it is possible to continuously change the discharge amount of the AB combined liquid and the ratio of the discharge amounts of the A liquid and the B liquid.
In addition, the silica concentration and the reactant concentration of liquid A and liquid B in the material blending section can be adjusted. At the same time, the concentration of reaction products can be controlled.

すなわち、図6において(A液をアルカリシリカ溶液(水ガラス+或いはシリカ溶液+反応剤)、B液を酸性溶液(酸或いはpH調整剤)とする。図7で説明すれば)、コントローラから材料配合部に指示してシリカ量を地盤状況に応じて可変とし、A液・B液の吐出量の比率を変えることにより、A・B液合流液のゲルタイムを連続的に変動させることができる。また、同時に、反応生成物の濃度を連続的に可変することができる。あるいはあらかじめA液、B液の合流液の吐出量並びにA液、B液の比率の変動に対する反応生成物の濃度の変化をあらかじめ実験によって把握しておき(表3~表14、図9~14)、現場において注入前にインバータに対応して事前にキャリブレーションしておけば、注入中におけるインバータの制御に対応して反応生成物の濃度をリアルタイムで把握できる。すなわち、実質的に注入作業中に見える化管理を図5~図7のシステムを用いて行うことができる。 That is, in FIG. 6 (liquid A is an alkali silica solution (water glass + or silica solution + reactant) and liquid B is an acidic solution (acid or pH adjuster), as explained in FIG. 7), the material is transferred from the controller. By instructing the blending department to vary the amount of silica depending on the ground conditions and changing the ratio of the discharge amounts of liquids A and B, it is possible to continuously vary the gel time of the combined liquid A and B. Moreover, at the same time, the concentration of the reaction product can be varied continuously. Alternatively, the change in the concentration of the reaction product with respect to the discharge amount of the combined liquid of liquids A and B and the ratio of liquids A and B can be ascertained in advance through experiments (Tables 3 to 14, Figures 9 to 14). ), if the inverter is calibrated in advance before injection at the site, the concentration of the reaction product can be grasped in real time by controlling the inverter during injection. That is, visualization management can be performed substantially during injection work using the systems shown in FIGS. 5 to 7.

Figure 0007390081000003
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Figure 0007390081000004
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Figure 0007390081000013
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Figure 0007390081000014
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A液、B液の比率を変えれば、ゲルタイムは変動しながらシリカ濃度を所定の濃度を管理して反応生成物の濃度を管理することができる。例えば、A液、B液の流量比率と合流吐出量をA液、B液のそれぞれインバータで制御することにより、ゲルタイムと反応生成物の濃度を連続的に可変とすることができる。 By changing the ratio of liquids A and B, it is possible to control the silica concentration to a predetermined concentration while varying the gel time, thereby controlling the concentration of the reaction product. For example, by controlling the flow rate ratio and combined discharge amount of liquids A and B using inverters for each of liquids A and B, it is possible to continuously vary the gel time and the concentration of the reaction product.

なお、本発明の実施に用いる注入システムは、ダイヤフラムポンプ以外にもプランジャーポンプやピストンポンプ、モノポンプを用いてもよく、少なくともA液、B液を送液する多連式注入システムであって、A液、B液の合計流量とA液、B液の送液比率を連続的にインバータによって可変とする制御システムを有する注入システムを用いることができる。 In addition, the injection system used to carry out the present invention may use a plunger pump, piston pump, or monopump in addition to the diaphragm pump, and is a multiple injection system that delivers at least liquid A and liquid B, An injection system having a control system that continuously varies the total flow rate of liquids A and B and the feeding ratio of liquids A and B using an inverter can be used.

このように、Aポンプ、Bポンプのそれぞれのインバータを制御して、β=A/Bの比率を連続的に可変とすることにより、ゲルタイム並びに反応生成物の濃度を連続的に制御することができる。このようにして、非アルカリシリカグラウトはpHのわずかの違いによりゲルタイムが変動するため、所定のゲルタイムからなる配合液の調製が困難であった問題と同時に、反応生成物の濃度を現場でリアルタイムに容易に解決することができる。 In this way, by controlling the inverters of pump A and pump B to continuously vary the ratio of β=A/B, it is possible to continuously control the gel time and the concentration of the reaction product. can. In this way, the gel time of non-alkaline silica grout fluctuates due to slight differences in pH, which makes it difficult to prepare a formulation with a predetermined gel time, and at the same time, the concentration of reaction products can be measured on-site in real time. It can be easily solved.

このように、本発明はA液、B液の合計量と、A液とB液から比率(β=A/B)をインバータ制御によって瞬結配合と緩結配合に連続的に可変とすることができ、緩結配合のゲルタイムと反応生成物の濃度を制御することができるため、設定した比率に対応したゲルタイムと反応生成物の濃度を設定することができる。 As described above, the present invention allows the total amount of liquids A and B and the ratio (β=A/B) of liquids A and B to be continuously varied between instant setting and slow setting by inverter control. Since it is possible to control the gel time and the concentration of the reaction product of the slow-setting formulation, it is possible to set the gel time and the concentration of the reaction product corresponding to the set ratio.

図5ではB液をA液の作液に用いていることにより、材料配合部の素材の配合槽が少なくて済む。 In FIG. 5, by using liquid B as a preparation liquid for liquid A, the number of mixing tanks for raw materials in the material mixing section can be reduced.

本出願人は上記手法によって、A・B合流液における反応生成物の濃度αは地盤改良領域において地盤条件、地盤改良領域における地盤状況、地下水状況、注入設計に応じて変動、或いは低減する(低減率=残存率=△)ものと考え(表15)、その結果、注入地盤中に残存する反応生成物の濃度(X)が環境に影響しないと考えられる濃度(W)以下となるβ=A/Bの範囲内にA液、B液のインバータを制御することにより、ゲルタイムと反応生成物の濃度を注入作業中にリアルタイムで管理できることを見出して、本発明を完成させたものである。 Using the above method, the applicant has determined that the concentration α of the reaction product in the combined liquid A and B changes or decreases (reduces) depending on the ground conditions in the soil improvement area, ground conditions in the soil improvement area, groundwater conditions, and injection design. rate = residual rate = △) (Table 15), and as a result, the concentration (X) of the reaction product remaining in the injection ground is below the concentration (W) that is considered to have no effect on the environment, β = A. The present invention was completed by discovering that by controlling the inverters of liquids A and B within the range of /B, the gel time and the concentration of the reaction product can be controlled in real time during the injection operation.

Figure 0007390081000015
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以下に、具体例を説明する。
実施例1~12(表3~14、図9~14)
表3(a)から表14(b)には、A液、B液の配合とA液B液合流液の反応生成物である硫酸イオン濃度とリン酸イオン濃度とβ=A/Bに対応したゲルタイムとpHとシリカ濃度を示す。
また、図9~14には、β=A/Bに対応したゲルタイムとシリカ濃度(すなわちA液B液合流比率)の関係が示されている。
A specific example will be explained below.
Examples 1 to 12 (Tables 3 to 14, Figures 9 to 14)
Tables 3 (a) to 14 (b) correspond to the combination of liquids A and B, the sulfate ion concentration and phosphate ion concentration which are the reaction products of the combined liquid of liquid A and liquid B, and β = A/B. The gel time, pH, and silica concentration are shown.
Further, FIGS. 9 to 14 show the relationship between gel time and silica concentration (ie, A-liquid B confluence ratio) corresponding to β=A/B.

以上より、β=A/Bを連続的に可変することによりゲルタイムもシリカ濃度(強度)と反応生成物(硫酸イオン、リン酸イオン)の濃度を連続的に可変することがわかる。
一方、この注入液の反応生成物の注入による地盤改良領域における濃度(X)は、注入地盤の地盤条件、地下水条件、注入設計条件が大きく影響することが、本出願人によって解明されている(特許文献1)。
硫酸イオン濃度についていえば、改良地盤中の硫酸イオンの濃度をX、改良地盤中のゲルからの硫酸イオンの溶出率をαとすると、地盤中の硫酸イオンの残存率は△=1-αとなる硫酸イオン残存率△の濃度がコンクリートに影響を与えない濃度X以下となる注入液の処方(反応剤濃度=a)をXがW以内になるようにβ=A/Bが得られるようにA液、B液の吐出量をA液・B液のインバータを制御して注入することにより、地盤中の反応生成物の濃度を所定の値(W)内におさめることができる。一方、室内実験によるシリカ配合液のゲル化物から硫酸イオンの溶出率をαとし図15,図16に示し硫酸ナトリウムの濃度がコンクリート供試体に及ぼす濃度を表16に示す。表16より、コンクリートに影響を及ばさない最小限の濃度をWとする。以上より、図10~15のβ=A/Bに対応した硫酸イオン濃度が地盤条件、地下水条件、注入設計条件に対応した硫酸イオンの残存率が表16より8000ppm(=W)以下になる注入液の配合処方を設定してA液、B液のインバータを制御すればいいことがわかる。
From the above, it can be seen that by continuously varying β=A/B, the gel time can also be continuously varied in the silica concentration (strength) and the concentration of reaction products (sulfate ion, phosphate ion).
On the other hand, the applicant has clarified that the concentration (X) in the ground improvement area by injection of the reaction product of this injection liquid is greatly influenced by the ground conditions of the injection ground, groundwater conditions, and injection design conditions ( Patent Document 1).
Regarding the sulfate ion concentration, if the concentration of sulfate ions in the improved ground is X, and the elution rate of sulfate ions from the gel in the improved ground is α, then the residual rate of sulfate ions in the ground is △ = 1 - α. Formulate the injection liquid so that the concentration of sulfate ion residual rate △ is below the concentration X that does not affect the concrete (reactant concentration = a) so that β = A / B so that X is within W By injecting the discharge amounts of liquid A and liquid B by controlling the inverters for liquid A and liquid B, the concentration of reaction products in the ground can be kept within a predetermined value (W). On the other hand, the elution rate of sulfate ions from the gelled product of the silica mixture in laboratory experiments is shown in FIGS. 15 and 16 as α, and the concentration of sodium sulfate on the concrete specimen is shown in Table 16. From Table 16, W is the minimum concentration that does not affect concrete. From the above, the sulfate ion concentration corresponding to β=A/B in Figures 10 to 15 is an injection in which the residual rate of sulfate ions corresponding to ground conditions, groundwater conditions, and injection design conditions is 8000 ppm (=W) or less as shown in Table 16. It turns out that all you need to do is set the liquid formulation and control the inverters for liquids A and B.

Figure 0007390081000016
Figure 0007390081000016

上記のような地盤注入材を用いて地盤改良領域を形成するにあたり、本発明者らは、地盤注入材に含まれる成分と注入地盤との関係について、以下のような検討を行った。 In forming a ground improvement area using the ground injection material as described above, the present inventors conducted the following study regarding the relationship between the components contained in the ground injection material and the injected ground.

[硫酸イオンのコンクリートに対する影響]
[実験]
地下水が停滞(または滞留)したまま地下水の流動がほとんどない場合を想定して、水溶性反応生成物である硫酸ナトリウム水溶液の濃度が1年間変化することなくコンクリート(モルタル)に作用すると仮定して、硫酸イオン濃度が10,000ppm、8,000ppm、5,000ppm、3,000ppm、0ppmの硫酸ソーダ水溶液に表17(a)のモルタル供試体を1年間養生して、一軸圧縮強度試験を行い、コンクリートに対する影響を調べた。
[Effect of sulfate ions on concrete]
[experiment]
Assuming a case where groundwater remains stagnant (or stagnates) and there is almost no groundwater flow, it is assumed that the concentration of sodium sulfate aqueous solution, which is a water-soluble reaction product, acts on concrete (mortar) without changing for one year. The mortar specimens shown in Table 17(a) were cured for one year in a sodium sulfate aqueous solution with a sulfate ion concentration of 10,000 ppm, 8,000 ppm, 5,000 ppm, 3,000 ppm, and 0 ppm, and a uniaxial compressive strength test was conducted. The effect on concrete was investigated.

Figure 0007390081000017
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地下水による希釈がない場合、実験では、SO --でコンクリートに外見上の変化が生ずるのは、10,000ppmでは6ヶ月以内であり、8,000ppmでは1年でわずかではあるが変化が出る。 In the absence of dilution by groundwater, experiments have shown that SO 4 -- causes visible changes in concrete within 6 months at 10,000 ppm, and slight changes in 1 year at 8,000 ppm. .

表16の硫酸ナトリウム水溶液にコンクリート供試体を浸漬し、硫酸イオンの濃度によるコンクリートの影響を観察した結果を示す。これより、地下水による希釈がない場合、1年以内でコンクリート構造物に影響を与える硫酸イオン濃度は10,000ppm以上であって、5,000ppm以下は1年以上でも影響はほとんどなかった。表16において、硫酸ナトリウムの濃度が8,000ppmの場合は、1年でわずかに影響を生ずる濃度であるが、実際には地下水による硫酸イオンの希釈が生ずるので、注入地盤の硫酸イオン濃度が8,000ppm以下ならば、モルタル供試体に問題を生じないとみなしてよいと考えられる。 The results of immersing a concrete specimen in the sodium sulfate aqueous solution shown in Table 16 and observing the effect of the concentration of sulfate ions on the concrete are shown. From this, when there is no dilution by groundwater, the sulfate ion concentration that affects concrete structures within one year is 10,000 ppm or more, and 5,000 ppm or less has almost no effect even after one year. In Table 16, when the concentration of sodium sulfate is 8,000 ppm, it is a concentration that causes a slight effect in one year, but in reality, sulfate ions are diluted by groundwater, so the sulfate ion concentration in the injection ground is 8,000 ppm. ,000 ppm or less, it can be considered that no problem will occur in the mortar specimen.

[実験1]
シリカゾルグラウト(水ガラス+硫酸系の非アルカリシリカグラウト)のゲルからのSO --の溶出試験
(1)溶出方法
試験に用いたシリカゾル配合液を表18に示す。また、表18のシリカゾルによる固結豊浦砂を表19に示す。φ6.8cm、L12.7cm(容積430cm)のポリプロピレン容器に約φ5×h10cmの表18、表19によるホモゲルまたはサンドゲルを入れ、それに水200mLを注水して、ゲル中の硫酸イオンが地下水に拡散あるいは地下水が流動している場合を想定して、定期的に水交換して、1,3,7,28,60日経過時に水のSO --を測定した。水交換は、1日目、3日目、7日目、28日目とし、SO --濃度測定後に行った。
[Experiment 1]
Elution test of SO 4 -- from the gel of silica sol grout (water glass + sulfuric acid-based non-alkali silica grout) (1) Elution method Table 18 shows the silica sol formulation used in the test. Further, Table 19 shows the Toyoura sand consolidated by the silica sol in Table 18. A homogel or sand gel according to Tables 18 and 19 of approximately 5 mm in diameter and 10 cm in height is placed in a polypropylene container of 6.8 cm in diameter and 12.7 cm in length (volume 430 cm 3 ), and 200 mL of water is poured into it to diffuse the sulfate ions in the gel into groundwater. Alternatively, assuming that groundwater is flowing, the water was exchanged periodically and SO 4 -- of the water was measured after 1, 3, 7, 28, and 60 days had elapsed. Water exchange was performed on the 1st, 3rd, 7th, and 28th day after measuring the SO 4 -- concentration.

(2)試験結果
シリカゾルグラウトは、地盤中に注入した場合、ゲル中のNaイオンとSO --は地下水中に短期間のうちに溶出してしまい、不溶性のシリカ分のみでゲルとして残る。
地下水中に溶出したSO --は、地下水中に拡散されて短期間のうちに消滅するとみなしてよい(図15、表20)。
実験によれば、ほぼ1日で40%のSO --が溶出し(ゲル中残存率ほぼ60%)、1ヶ月で85%が溶出し(ゲル中残存率ほぼ15%)、2ケ月でほぼ100%が溶出する(ゲル中残存率ほぼ0%)。以上において、注入地盤中において注入液中に含有する硫酸イオン濃度よりも注入した地盤中における硫酸イオンが低減する要因を(Y)とすると、(Y)は硫酸イオンのゲルからの溶出率(α)とゲル中の硫酸イオンの残存率(=△)にかかわることが判る(△=1-α)。
(2) Test results When silica sol grout is injected into the ground, the Na + ions and SO 4 -- in the gel dissolve into the groundwater in a short period of time, leaving only the insoluble silica as a gel. .
It can be assumed that the SO 4 -- eluted into the groundwater is diffused into the groundwater and disappears within a short period of time (FIG. 15, Table 20).
According to experiments, 40% of SO 4 -- is eluted in about 1 day (residual rate in gel is about 60%), 85% is eluted in 1 month (residual rate in gel is about 15%), and in 2 months. Almost 100% is eluted (residual rate in gel is almost 0%). In the above, if (Y) is the factor that causes the sulfate ion concentration in the injected ground to be lower than the sulfate ion concentration contained in the injection solution, then (Y) is the elution rate of sulfate ions from the gel (α ) is related to the residual rate (=△) of sulfate ions in the gel (△=1−α).

Figure 0007390081000018
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Figure 0007390081000019
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Figure 0007390081000020
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[注入地盤における非アルカリシリカグラウトのコンクリートに対する影響]
水ガラスグラウトの劣化要因となるアルカリを酸性中和剤で除去した非アルカリシリカグラウトには、酸性中和剤として、(1)硫酸、(2)リン酸、(3)硫酸とリン酸の混酸、(4)非硫酸系酸、(5)非硫酸系酸性塩、(6)上記(1)~(5)のいずれかの併用、が用いられる(表21~表23)。
上述したように、硫酸イオンは、数か月内に養生水中に溶出して、ほぼ一定値になると思われる(図16)。実際の現場では、固結物に対して地下水が極めて多く、地下水が流動して希釈される場合は、溶出と拡散の速度は早くなると思われるが、その希釈速度やSO --のゲル中残存率は、地盤条件や地下水条件や注入領域の大きさ等が影響することを考慮する必要がある。従って、希釈を伴わない場合でも、モルタル供試体にほとんど影響を生じないシリカグラウトの検討が有効となる。それが、金属イオン封鎖剤を含有する非アルカリシリカグラウトの適用である。
[Effect of non-alkali silica grout on concrete in poured ground]
For non-alkali silica grout, the alkali that causes the deterioration of water glass grout has been removed using an acidic neutralizing agent. , (4) a non-sulfuric acid, (5) a non-sulfuric acid salt, and (6) a combination of any of the above (1) to (5) are used (Tables 21 to 23).
As mentioned above, sulfate ions are expected to be eluted into the curing water within a few months and become approximately constant (FIG. 16). In actual sites, there is an extremely large amount of groundwater relative to the solidified matter, and if the groundwater is diluted by flowing, the rate of elution and diffusion will be faster, but the rate of dilution and the amount of SO 4 in the gel will increase. It is necessary to take into account that the survival rate is affected by ground conditions, groundwater conditions, the size of the injection area, etc. Therefore, it is effective to consider silica grout, which has almost no effect on the mortar specimen even without dilution. That is the application of non-alkaline silica grouts containing sequestering agents.

Figure 0007390081000021
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Figure 0007390081000022
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Figure 0007390081000023
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表17(a)のモルタル供試体を同体積の金属イオン封鎖剤を含有する非アルカリシリカのゲル中に養生して(図17)、コンクリート表面に析出した被膜に関して、外観観察を行った結果、いずれの注入材においてもモルタル表面に白色の被膜が形成されていることを確認した(図18、図19)。そこで、比較のために、同様の条件でII(非硫酸系・リン酸系、表21、No.2)、IIα(硫酸・リン酸系、表21、No.3)およびIIδ(硫酸系、表21、No.1)の非アルカリシリカに養生したモルタル供試体の被膜を採取し、その成分を蛍光X線法にて、結晶構造をX線回折法にて測定を行った(図24、表24)。 The mortar specimens in Table 17(a) were cured in a non-alkali silica gel containing the same volume of sequestering agent (Fig. 17), and the external appearance of the film deposited on the concrete surface was observed. It was confirmed that a white film was formed on the surface of the mortar in any of the injection materials (FIGS. 18 and 19). Therefore, for comparison, II (non-sulfuric acid-based/phosphoric acid-based, Table 21, No. 2), IIα (sulfuric acid-based/phosphoric acid-based, Table 21, No. 3) and IIδ (sulfuric acid-based, A coating of a mortar specimen cured on non-alkali silica (Table 21, No. 1) was taken, and its components were measured by fluorescent X-ray method, and its crystal structure was measured by X-ray diffraction method (Fig. 24, Table 24).

表24に被膜成分を、図24にX線回折チャートを示す。これらの測定結果より、モルタル表面の被膜は、IIでハイドロキシアパタイト、IIαではハイドロキシアパタイトやリン酸カルシウム、IIδではカルサイトやヴァテライトであると思われる。 Table 24 shows the coating components, and FIG. 24 shows the X-ray diffraction chart. From these measurement results, it seems that the coating on the mortar surface is hydroxyapatite in II, hydroxyapatite or calcium phosphate in IIα, and calcite or vaterite in IIδ.

Figure 0007390081000024
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なお、これらのII、IIαの被覆は、被膜形成は金属イオン封鎖剤によってなされるものであり、特に、リン酸、リン酸ソーダやヘキサメタリン酸ソーダ、リン酸塩が顕著である。また、クエン酸やコハク酸等の有機酸や有機酸塩も効果的である。図26に、ヘキサメタリン酸ソーダの例として、金属イオン封鎖剤の機能を示す。金属イオン封鎖剤を含む非アルカリシリカグラウトは、モルタル表面に存在するカルシウムやマグネシウムのイオンとキレート結合することにより不動態化するとともに、注入材に含まれるシリカと反応し、モルタル内からのCaイオンの溶出を抑え、外部からの硫酸イオンの侵入を抑える難溶性の被膜を形成するものと考えられる(図27)。 The coatings of II and IIα are formed using metal ion sequestering agents, and phosphoric acid, sodium phosphate, sodium hexametaphosphate, and phosphates are particularly notable. Organic acids and organic acid salts such as citric acid and succinic acid are also effective. FIG. 26 shows the function of a sequestering agent using sodium hexametaphosphate as an example. Non-alkaline silica grout containing a metal ion sequestering agent becomes passivated by chelate bonding with calcium and magnesium ions present on the mortar surface, and also reacts with the silica contained in the injection material to remove Ca ions from within the mortar. This is thought to form a poorly soluble film that suppresses the elution of sulfuric acid ions and the intrusion of sulfate ions from the outside (Figure 27).

(金属イオン封鎖剤を含む非アルカリシリカグラウトのゲル中のモルタル供試体の強度試験)
表26のモルタルを、表23に示す金属イオン封鎖剤を含む非アルカリシリカグラウトを図18の養生方法で16年養生した養生試験の状況を図18、図19に、その間の養生水のpHと強度比を図20に、それぞれ示した。モルタル供試体を養生した蒸留水のpHは12付近であるが、硫酸塩水溶液中で崩壊する場合のpHは13以上となり、モルタル中のアルカリが溶出していることが判る。それに対して、金属イオン封鎖剤を含む非アルカリシリカにより被覆されている場合、pHはほぼ中性値を保っている。この結果より、上記シリカはモルタル中のアルカリの溶出を遮断(中性化を抑制)するとともに、モルタル内部への硫酸イオンの侵入を防いでいると考えられる。以上より、金属イオン封鎖剤の機能が確認された(図17~図20、図21~図25)。
(Strength test of mortar specimen in gel of non-alkaline silica grout containing sequestering agent)
Figures 18 and 19 show the conditions of a curing test in which the mortar in Table 26 was cured for 16 years with the non-alkali silica grout containing the sequestering agent shown in Table 23 using the curing method shown in Figure 18. The intensity ratios are shown in FIG. 20. The pH of the distilled water used to cure the mortar specimen is around 12, but when it disintegrates in the sulfate aqueous solution, the pH becomes 13 or more, indicating that the alkali in the mortar is eluted. On the other hand, when coated with non-alkaline silica containing a sequestering agent, the pH remains approximately at a neutral value. From this result, it is considered that the silica blocks the elution of alkali in the mortar (suppresses neutralization) and also prevents sulfate ions from entering the mortar. From the above, the function of the metal ion sequestering agent was confirmed (FIGS. 17 to 20, FIGS. 21 to 25).

(モルタル供試体を金属イオン封鎖剤含有シリカグラウトの同体積のサンドゲル中に包み硫酸系シリカグラウトのサンドゲル中に養生した場合の金属イオン封鎖剤の効果)
図26(a)に示すように、表17(a)のモルタルを表27の△印の金属イオン封鎖剤を含む表25(a)のシリカグラウトのサンドゲルで包み、それを表27の〇印の硫酸系シリカグラウトのホモゲル内で養生した(図26(b))。6ヶ月後にホモゲル、サンドゲルを解体して(図26(c))、モルタルを観察したところ、変化はなく、表面には、上記金属イオン封鎖剤を含むシリカ(マスキングシリカ)による白色被覆が形成されて(図26(d))、モルタルに変状は見られなかった。モルタル表面にフェノールフタレインを噴霧しても赤色反応を生じず、さらにモルタルに傷を付けて(図26(d))フェノールフタレインを噴霧したところ、傷部のみがコンクリート内部のアルカリを示す赤色反応を呈した。また、取り出したモルタル供試体を水に浸漬したところ、養生水のpHは中性付近を呈した。このことから、マスキングシリカ層が硫酸イオンのモルタル内部への侵入を防ぐとともに、モルタル供試体内部からのアルカリの溶出を防いでいることが判った。
(Effect of sequestering agent when a mortar specimen is wrapped in the same volume of sand gel of silica grout containing sequestering agent and cured in sand gel of sulfuric acid-based silica grout)
As shown in FIG. 26(a), the mortar in Table 17(a) is wrapped in the silica grout sand gel in Table 25(a) containing the sequestering agent marked △ in Table 27, and then It was cured in a homogel of sulfuric acid-based silica grout (FIG. 26(b)). After 6 months, the homogel and sand gel were disassembled (Fig. 26(c)) and the mortar was observed. There was no change, and a white coating of silica (masking silica) containing the metal ion sequestering agent was formed on the surface. (Fig. 26(d)), no deformation was observed in the mortar. Even when phenolphthalein was sprayed on the mortar surface, no red reaction occurred, and when the mortar was scratched (Figure 26(d)) and phenolphthalein was sprayed, only the scratches turned red, indicating the alkali inside the concrete. showed a reaction. Further, when the taken-out mortar specimen was immersed in water, the pH of the curing water was around neutral. This indicates that the masking silica layer prevents sulfate ions from entering the mortar and also prevents alkali from leaching out from inside the mortar specimen.

Figure 0007390081000025
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Figure 0007390081000026
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Figure 0007390081000027
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以下に、地盤条件、地下水条件、注入設計による硫酸イオンの挙動について説明する。 Below, we will explain the behavior of sulfate ions depending on ground conditions, groundwater conditions, and injection design.

(A)開放系:注入地盤中のゲル化物から注入範囲外へ容易に溶出する場合、地下水がコンクリート構造物よりも外方向に流れている場合。例えば、海岸や河川が近く、その方向に流れている場合、潮の干満で地下水位が変動している場合、動水勾配が外側方向である場合、または、砂礫等、透水性の大きい地盤の場合には、硫酸イオンは比較的短期間、1~2ヶ月以内に低減する。本発明者らの室内実験によれば、1~2ヶ月以内に硫酸イオンはほとんど全量拡散する(図15、表21の1、図16、表15)。最終的には、自然界の硫酸イオン濃度に収斂するとみてよい。従って、表1の硫酸系を用いても、注入地盤中のSOイオンは短期間に低減しやすい。しかし、実際の現場では、硫酸イオンの溶出速度は地盤条件、地下水要件、固結範囲の大きさが影響すると思われるため、これらの条件等が不明確な場合、表21の2、3、または1、2、3と4、5の併用を用いるのが望ましい。また、後述するように、表1の注入率のうちの懸濁型カルシウム含有一次注入材の注入率を増やして、硫酸イオン含有シリカグラウトの二次注入率を低減すると同時にカルシウムによる硫酸イオンの固定を図ることができる。なお、薬液注入地盤において、注入領域から10m離れた位置の検査孔における水質変化は通常1~2ヶ月でほぼ一定になるところから、注入地盤におけるゲルからの反応生成物の濃度は、通常1~2ヶ月で拡散によってほぼ一定になるとみなしてよい。従って、図15、図16より1/10以下になるとみなしてよい。 (A) Open system: When gelled material in the ground is easily leached out of the injection area, or when groundwater is flowing outward from the concrete structure. For example, if the coast or river is close and flowing in that direction, if the groundwater level fluctuates with the tide, if the hydraulic gradient is outward, or if the ground is highly permeable such as sand and gravel. In some cases, sulfate ions decrease within a relatively short period of time, within 1-2 months. According to laboratory experiments conducted by the present inventors, almost all of the sulfate ions diffuse within 1 to 2 months (FIG. 15, 1 in Table 21, FIG. 16, Table 15). It is likely that the concentration of sulfate ions will eventually converge to that found in nature. Therefore, even if the sulfuric acid system shown in Table 1 is used, SO 4 ions in the implanted ground are likely to be reduced in a short period of time. However, in actual sites, the elution rate of sulfate ions is thought to be affected by ground conditions, groundwater requirements, and the size of the consolidation area, so if these conditions are unclear, 2, 3, or It is desirable to use a combination of 1, 2, 3 and 4, 5. In addition, as described later, the injection rate of the suspended calcium-containing primary injection material in Table 1 was increased, and the secondary injection rate of the sulfate ion-containing silica grout was reduced, and at the same time, sulfate ions were fixed by calcium. can be achieved. In addition, in the chemical injection ground, the water quality change in the inspection hole located 10 m away from the injection area usually becomes almost constant in 1 to 2 months, so the concentration of the reaction product from the gel in the injection ground is usually 1 to 2 months. It can be assumed that it becomes almost constant due to diffusion in two months. Therefore, it can be considered that it is 1/10 or less compared to FIGS. 15 and 16.

(B)停滞系(滞留系):地下水流がほとんどなく、停滞している場合、この領域のSOイオンは遅かれ早かれ、イオン濃度の勾配が低い方向、すなわち、注入範囲外への方向に移動して、希釈され、最終的には影響のない濃度まで低減するものの、その溶出速度は不明である。この場合、表21の2、3か表21の1、2、3と表24のE、Fの併用系を用いるのが好ましい。これによって、コンクリートに影響のない濃度まで希釈するまでの間、または、その後もコンクリートを保護することができる。または、硫酸イオンが希釈されなくても、そのままコンクリートを保護することができる。 (B) Stagnant system (stagnation system): If there is little groundwater flow and it is stagnant, SO4 ions in this area will sooner or later move in the direction where the gradient of ion concentration is lower, that is, in the direction outside the injection range. Although it is diluted and eventually reduced to a concentration that has no effect, its elution rate is unknown. In this case, it is preferable to use 2 and 3 in Table 21 or a combination system of 1, 2, and 3 in Table 21 and E and F in Table 24. This allows the concrete to be protected until it is diluted to a concentration that does not affect the concrete, or even afterwards. Alternatively, sulfate ions can be used to protect concrete without being diluted.

(C)濃縮系:硫酸イオンの低減が生じず、むしろ濃縮する可能性が高い場合は、コンクリートの表面から浸透した硫酸イオンが乾燥濃縮を繰り返して濃縮される場合である。この場合は、表21の2または3や、表24のE、FやGの併用を用いることが好ましい。
また、コンクリートが高品質の場合、硫酸イオンは侵入せず問題を生じない(表17(b))。
(C) Concentration system: A case in which sulfate ions are not reduced and is more likely to be concentrated is a case in which sulfate ions that permeate from the surface of the concrete are concentrated by repeated drying and concentration. In this case, it is preferable to use 2 or 3 in Table 21 or E, F, or G in Table 24 in combination.
Furthermore, if the concrete is of high quality, sulfate ions will not enter and cause no problems (Table 17(b)).

(D)注入範囲内に非注入部分を設け、未固結部を残しておいて、硫酸イオンがその部分に拡散して全体の硫酸イオン濃度を低減する(図28)。 (D) A non-implanted portion is provided within the implantation range, leaving an unconsolidated portion, and sulfate ions diffuse into that portion to reduce the overall sulfate ion concentration (FIG. 28).

(E)注入範囲内地盤のカルシウム含有量または地盤にあらかじめ注入したカルシウム含有注入材によるカルシウム含有量によって、注入材中の硫酸イオンを硫酸カルシウムとして不動態化する。注入範囲内にカルシウム含有アルカリ注入領域を設けて、注入材中の硫酸イオンを硫酸カルシウムとして不動態化する。または、地盤中に含有するカルシウムと注入材中の硫酸イオンが硫酸カルシウムとなって不動態化することによって、硫酸イオン濃度を低減する。注入材の気中pH0は、地盤中に注入した場合、土のpHによってpHが中性方向に移行して、土中ゲルタイムGTSは短縮するが(図1、図2)、その他に土の成分、特に、注入対象地盤のCa含有量が大きく影響する。図30は、非アルカリシリカグラウトを注入した現場における実際の例を示す。このデータより、地盤中の硫酸イオンは施工完了後、最終的には硫酸イオンが低減し、その硫酸イオンの低減率は、例えば、表27と図31のSO --イオン20,000ppmの配合処方を用いる場合、シリカグラウトでCaイオンが10,000ppmの場合、ほぼ硫酸イオン濃度は半減、または1/3に減るとみなすことができる。 (E) Sulfate ions in the injection material are passivated as calcium sulfate depending on the calcium content of the ground within the injection range or the calcium content of the calcium-containing injection material injected into the ground in advance. A calcium-containing alkaline implant region is provided within the implant range to passivate the sulfate ions in the implant as calcium sulfate. Alternatively, calcium contained in the ground and sulfate ions in the injection material become calcium sulfate and become passivated, thereby reducing the sulfate ion concentration. When the injected material is injected into the ground, the pH shifts to neutral depending on the soil pH and the soil gel time GTS is shortened (Figures 1 and 2). In particular, the Ca content of the ground to be injected has a large influence. Figure 30 shows an actual example in the field of injecting non-alkaline silica grout. From this data, sulfate ions in the ground will eventually be reduced after construction is completed, and the reduction rate of sulfate ions is, for example, the combination of 20,000 ppm of SO 4 -- ions in Table 27 and Figure 31. When using a prescription, if Ca ion is 10,000 ppm in silica grout, the sulfate ion concentration can be considered to be reduced by approximately half or one-third.

(F)コンクリート構造物の周辺に表21の2、3、4、5を注入して、コンクリートへの侵入を防ぎ、硫酸イオンを不動態化する(図28)。
また、金属イオン封鎖剤のうち、特に、ヘキサメタリン酸ソーダを含む非アルカリシリカでは、ゲル化物からの硫酸イオンの溶出量が初期において極めて少なく、用いた硫酸イオン濃度の30%である。このため、コンクリートの保護機能が極めて高い。この理由は、コンクリート表面に形成されたカルシウムと結合したハイドロキシアパタイトの強固な構造の中に、SO --イオンが取り込まれたものと推察される。
(F) Inject 2, 3, 4, and 5 of Table 21 around the concrete structure to prevent intrusion into the concrete and passivate sulfate ions (Figure 28).
Furthermore, among the metal ion sequestering agents, in particular, with non-alkaline silica containing sodium hexametaphosphate, the amount of sulfate ions eluted from the gelled product is extremely small at the initial stage, being 30% of the sulfate ion concentration used. Therefore, the protective function of concrete is extremely high. The reason for this is presumed to be that SO 4 -- ions were incorporated into the strong structure of hydroxyapatite bonded to calcium formed on the concrete surface.

なお、上記における地下水状況は、以下のようにして把握することができる。注入地盤に設けた注入孔と注入領域や注入領域より離れた位置に設けた観測井戸から注入液或いは検出液を採取して、地下水中の注入液の成分やpHを分析して、溶出の有無、溶出速度や希釈の程度を推定できる。例えば、注入孔から染料や電解質等の検出液を注入して、注入領域から離れた観測井戸から地下水を採取して、導電率や濃度を測定して検出したり、また、潮の干満による、地盤中の地下水位の変動で判断できる。また、コンクリート構造物内部に漏出した漏出水を分析することによっても判断できる。このように拡散速度や希釈速度や希釈度を知るために、電気伝導度の測定やpH測定をセンサーとして使用できる。図29は、シリカ溶液の濃度と導電率の関係を示す。注入孔からシリカ溶液を注入して、観測井の採取液から導電率を測定して、地下水状況や希釈状況を把握できる。もちろん、過去の実績からも判断することができる。
また、上記において地盤改良領域の硫酸イオン濃度は、硫酸イオン含有注入液の注入率が減少することによって低減するのみならず、硫酸イオンがカルシウムによって硫酸カルシウムとして捕捉(固定)されることによっても低減する。
さらに、同様に一次注入においてカルシウム含有グラウトとして懸濁型グラウトを用いる場合も、地盤改良領域の硫酸イオン濃度は、全注入率から一次注入材の注入率を除いた硫酸イオン含有注入材による二次注入材の注入率が低減したことによる硫酸イオンの低減の他に、二次注入材の硫酸イオンが一次注入材のカルシウムによって捕捉(固定)されることによっても低減される(表15、△3,4,6,7)。
以下に具体例を示す。
The groundwater situation mentioned above can be understood as follows. The injection liquid or detection liquid is collected from the injection hole established in the injection ground and the injection area, or from an observation well established at a location away from the injection area, and the components and pH of the injection liquid in the groundwater are analyzed to determine the presence or absence of elution. , the elution rate and degree of dilution can be estimated. For example, a detection liquid such as a dye or an electrolyte may be injected through an injection hole, groundwater may be sampled from an observation well located far from the injection area, and conductivity and concentration may be measured and detected. This can be determined by changes in the groundwater level in the ground. It can also be determined by analyzing leakage water that has leaked into the concrete structure. In this way, electrical conductivity measurement and pH measurement can be used as sensors to determine the diffusion rate, dilution rate, and degree of dilution. FIG. 29 shows the relationship between silica solution concentration and conductivity. By injecting silica solution through the injection hole and measuring the conductivity of the liquid sampled from the observation well, it is possible to understand groundwater conditions and dilution conditions. Of course, this can also be determined based on past performance.
In addition, in the above, the sulfate ion concentration in the ground improvement area is reduced not only by decreasing the injection rate of the sulfate ion-containing injection solution, but also by the sulfate ions being captured (fixed) as calcium sulfate by calcium. do.
Furthermore, similarly, when suspension type grout is used as the calcium-containing grout in primary injection, the sulfate ion concentration in the ground improvement area is calculated by subtracting the injection rate of the primary injection material from the total injection rate. In addition to the reduction in sulfate ions due to a reduction in the injection rate of the injection material, the sulfate ions in the secondary injection material are also reduced by being captured (fixed) by the calcium in the primary injection material (Table 15, △3 , 4, 6, 7).
A specific example is shown below.

注入目的に対応できるシリカグラウトとして、SiO濃度6w/vol%の配合を用いるとする。W≧X=A×a×Y(=△)とし、地盤条件、地下水条件を考慮して、W=5,000ppmとなる注入材の配合設計を行ったうえで、実施例1~10において、表3~14、図9~図14から、地盤中における硫酸イオンの濃度がコンクリートに影響を生じない濃度の範囲になるようにA液B液のインバータを制御して注入前に作液したA液B液の比率(=β)を連続的に可変してゲルタイムと硫酸イオン濃度とインバータによるβ=A/Bの値の変化とそれに対応した地盤中において生成する硫酸イオン濃度を確認しておくことにより、実際の注入時においてリアルタイムで地盤中のゲルタイムと硫酸イオンの濃度を把握することができ、従って地盤中に生成される硫酸イオン濃度(X)がコンクリートに対して問題を生ずるW以内に収まるように注入管理することができる。 Assume that a formulation with a SiO 2 concentration of 6 w/vol% is used as a silica grout that can be used for injection purposes. In Examples 1 to 10, after setting W ≧ From Tables 3 to 14 and Figures 9 to 14, it is clear that liquid A was prepared before injection by controlling the inverter for liquid A and liquid B so that the concentration of sulfate ions in the ground was within a concentration range that did not affect the concrete. Continuously vary the ratio (=β) of liquid B and check the gel time, sulfate ion concentration, changes in the value of β=A/B due to the inverter, and the corresponding sulfate ion concentration generated in the ground. By doing this, it is possible to grasp the gel time and the concentration of sulfate ions in the ground in real time during the actual injection, and therefore to ensure that the concentration of sulfate ions (X) generated in the ground is within W which causes problems for concrete. Injection can be managed to fit.

硫酸イオンの低減要因Y(=△)とし、図15、図16より、硫酸イオン濃度は1年以内に10倍に希釈されるとみなせば、硫酸イオンの90%溶出することになり(溶出率=α=0.9)、硫酸イオンの残存率△2=1-0.9=0.1となる。図31の1の曲線で、表27の〇印の配合、硫酸イオン濃度21,000~28,000ppmを用いて、地盤中の硫酸イオンはX=a×0.4×0.1=872~1,120ppmとなり、W≧X=872~1,120ppmとなり、問題ない。また、粘性土がある地盤で安全をみて△2=0.3とすると、
X=A×a×Y(=△2(=0.3))=0.4×(21,000~28,000ppm)×0.3=2,520~3,360ppmとなる。(aは注入液中の硫酸イオン濃度)
Assuming that the sulfate ion reduction factor is Y (=△), and assuming that the sulfate ion concentration will be diluted 10 times within one year from Figures 15 and 16, 90% of the sulfate ions will be eluted (elution rate =α 2 =0.9), and the residual rate of sulfate ions Δ2=1−0.9=0.1. In the curve 1 in Figure 31, using the mixture marked with a circle in Table 27 and a sulfate ion concentration of 21,000 to 28,000 ppm, the sulfate ion in the ground is X = a × 0.4 × 0.1 = 872 ~ It becomes 1,120 ppm, and W≧X=872 to 1,120 ppm, so there is no problem. Also, if we set △2=0.3 for safety in a ground with cohesive soil,
X=A×a×Y(=Δ2(=0.3))=0.4×(21,000 to 28,000 ppm)×0.3=2,520 to 3,360 ppm. (a is the sulfate ion concentration in the injection solution)

従って、図31の曲線1の範囲、および、表27の〇印の配合を用いればよいことがわかる。また、適用条件が表24のBまたはCの場合、すなわち、注入地盤が停滞状態または濃縮状態の場合は、図31の曲線3の配合(表27×印)を用いるか、安全を考慮して、曲線4の配合(表27△印)の配合を用いてβ=A/Bのインバータ管理を行って所定のゲルタイムと反応生成物(硫酸イオン)濃度を管理することができる。 Therefore, it can be seen that the range of curve 1 in FIG. 31 and the combinations marked with ○ in Table 27 can be used. In addition, if the applicable conditions are B or C in Table 24, that is, if the injection ground is in a stagnant or concentrated state, use the mixture of curve 3 in Figure 31 (x mark in Table 27) or take safety into consideration. By using the formulation of curve 4 (triangle mark in Table 27), the inverter control of β=A/B can be performed to control the predetermined gel time and reaction product (sulfate ion) concentration.

上述したように、注入目的および施工法、地盤条件から注入設計に用いようとする配合処方がコンクリートに対して安全である設計が可能になり、定量的注入設計により環境負荷を低減した地盤注入が可能になる。 As mentioned above, it is now possible to design a mixture recipe that is safe for concrete based on the purpose of injection, construction method, and ground conditions, and quantitative injection design allows ground injection with reduced environmental impact. It becomes possible.

次に、X=5,000ppmとなる硫酸イオン濃度aのシリカグラウトを算出する。通常、水ガラスのシリカ濃度が1~50w/wt%の場合、硫酸単独で非アルカリ領域にする場合、硫酸イオン濃度が50,000~5,000ppm必要である。従って、50,000~5,000ppmで注入地盤の硫酸イオン濃度Xは、地下水が停滞下では、注入率t=0.4とすれば、20,000~2,000ppmとなる。この値を5,000ppm以下にするためには、水ガラスのシリカ濃度の半分をコロイドで置き換えれば、注入液の硫酸イオン濃度は半分(△5=0.5)となり、注入地盤の硫酸イオン濃度(X)は10,000~1,000ppmとなる。また、注入液の硫酸イオン濃度の半分をリン酸やクエン酸、コハク酸、AlCl、FeCl等の非硫酸系で置き換えれば(△4=0.5)、注入地盤の硫酸イオンは10,000~1,000ppmとなる。上記を併用すれば(△4=0.5、△5=0.5)注入地盤の硫酸イオンは5,000~500ppm≦Wとなる。なお、さらに上記において地下水で1/10に希釈されるとすれば、注入率A=0.4とすれば硫酸イオン濃度は2,000~200ppm<Wとなる。 Next, a silica grout having a sulfate ion concentration a where X=5,000 ppm is calculated. Normally, when the silica concentration of water glass is 1 to 50 w/wt%, the sulfate ion concentration needs to be 50,000 to 5,000 ppm when using sulfuric acid alone to make it a non-alkaline region. Therefore, the sulfate ion concentration X of the injection ground is 50,000 to 5,000 ppm, and when the groundwater is stagnant, the injection rate is t=0.4, the sulfate ion concentration X is 20,000 to 2,000 ppm. In order to reduce this value to 5,000 ppm or less, if half of the silica concentration in water glass is replaced with colloid, the sulfate ion concentration in the injection solution will be halved (△5 = 0.5), and the sulfate ion concentration in the injection ground (X) is 10,000 to 1,000 ppm. In addition, if half of the sulfate ion concentration in the injection solution is replaced with non-sulfuric acid such as phosphoric acid, citric acid, succinic acid, AlCl 3 , FeCl 3 (Δ4 = 0.5), the sulfate ion concentration in the injection ground will be 10, 000 to 1,000 ppm. If the above is used in combination (△4=0.5, △5=0.5), the sulfate ion in the implantation ground will be 5,000 to 500 ppm≦W. Furthermore, if the above is diluted to 1/10 with groundwater and the injection rate A=0.4, the sulfate ion concentration will be 2,000 to 200 ppm<W.

このように、硫酸の一部をリン酸等の無機酸や有機酸、AlCl、FeCl等の無機塩または有機物の酸性を呈する塩で置換えればよいことが判る。また、金属イオン封鎖剤を用いれば、前述したように、硫酸イオンを低減しなくてもコンクリートを保護できる。 Thus, it is understood that part of the sulfuric acid may be replaced with an inorganic acid such as phosphoric acid, an organic acid, an inorganic salt such as AlCl 3 or FeCl 3 , or an acidic salt of an organic substance. Furthermore, if a sequestering agent is used, concrete can be protected without reducing sulfate ions, as described above.

また、一例として、地盤条件が開放系で注入率45%とし、そのうち10%を懸濁系のセメントベントナイト(CB)を一次注入の注入率として、二次注入としての、硫酸系シリカグラウトの注入率を低減した。同現場でCBが脈状に正常に固結していた。この場合、注入率A(=0.45)のうち0.1を一次注入材(CB)、0.35を二次注入材(シリカゾルグラウト)とした。使用したシリカゾルグラウトの反応剤は、硫酸イオン単独で(表1のNo.1)注入液の配合は、表27の〇印、図31の1ライン、ゲルタイム約1,000分、硫酸イオン含有量25,000ppmのシリカグラウトの注入である。注入率A=45%とし、CB:シリカゾルグラウトの注入率をそれぞれ10%、35%とした。一次注入(CB)の注入率0.1、二次注入(シリカゾルグラウト)の注入率を0.35とすれば、地盤中の硫酸イオン濃度X=25,000×0.35=8,750ppmとなる。地下水で10倍に希釈されて硫酸イオンの溶出率α=0.9となり、従って、地盤中の硫酸イオンの残存率は△=1-0.9=0.1となる。従って、注入地盤の硫酸イオン濃度X=8,750×0.1=875<W、となる。または、一次注入材の注入により透水性が低下して硫酸イオンの溶出率α=0.5となり、従って、注入地盤の硫酸イオンの残存率を△=1-0.5=0.5とすれば、X=8,750×0.5=4,375<Wとなる。以上より、一次注入材を注入して硫酸系シリカグラウトを地盤に注入して硫酸イオンの地盤中の濃度がW=5,000ppm以内になるように地盤状況に対応して溶出率を想定して、一次注入材の注入率を設定すればよいことが判る。同様のことを、カルシウムシリケート系やスラグ系等の懸濁型グラウトやカルシウム系グラウトまたはカルシウム含有の溶液型注入材を一次注入材として用いて行うことができる。また、一次注入でセメントグラウトや石灰やスラグ等のカルシウム含有材を注入すれば、注入液の注入率0.4のうち、0.1(α=0.1、表15)を一次注入材として注入すると、シリカグラウトの注入率は0.3となる。さらに、セメントや石灰やスラグのCa分と硫酸イオンが反応して、注入率0.4のうちの0.1の硫酸イオンがCaSOとして固定される(α=0.1、表15)と想定すると、地盤中の硫酸イオン濃度の残存率△3=0.2となる。従って、X=25,000×0.2=5,000ppmである。従って、25,000ppmのシリカグラウトを注入すると、地盤の硫酸イオンはX=5,000≦Wとなる。なお、Caを含有する地盤に注入する場合のCaイオンによる硫酸イオンの固定率は、硫酸系注入液をCaイオン含有土と混合して予測することができる。以上の値からβ=A/BをWの範囲内になるようにゲルタイムと硫酸イオンの生成濃度になるようにA液B液のインバータを管理すれば、注入目的と環境負荷の少ない地盤注入工法が可能になる。 As an example, if the ground condition is open, the injection rate is 45%, 10% of which is suspended cement bentonite (CB) as the primary injection rate, and sulfuric acid-based silica grout as the secondary injection. reduced the rate. At the same site, CB was found to have solidified normally in the form of veins. In this case, of the injection rate A (=0.45), 0.1 was the primary injection material (CB) and 0.35 was the secondary injection material (silica sol grout). The reactant for the silica sol grout used was sulfate ion alone (No. 1 in Table 1).The formulation of the injection solution was as follows: ○ mark in Table 27, line 1 in Figure 31, gel time approximately 1,000 minutes, sulfate ion content injection of 25,000 ppm silica grout. The injection rate A was 45%, and the injection rates of CB:silica sol grout were 10% and 35%, respectively. If the injection rate of primary injection (CB) is 0.1 and the injection rate of secondary injection (silica sol grout) is 0.35, the sulfate ion concentration in the ground is X = 25,000 x 0.35 = 8,750 ppm. Become. When diluted ten times with groundwater, the elution rate of sulfate ions becomes α=0.9, and therefore the residual rate of sulfate ions in the ground becomes Δ=1−0.9=0.1. Therefore, the sulfate ion concentration of the implanted ground is X=8,750×0.1=875<W. Alternatively, the water permeability decreases due to the injection of the primary injection material and the elution rate of sulfate ions becomes α = 0.5. Therefore, the residual rate of sulfate ions in the injection ground is set as △ = 1 - 0.5 = 0.5. For example, X=8,750×0.5=4,375<W. Based on the above, we assumed the elution rate according to the ground conditions so that the primary injection material was injected and sulfuric acid-based silica grout was injected into the ground so that the concentration of sulfate ions in the ground was within W = 5,000 ppm. , it can be seen that it is sufficient to set the injection rate of the primary injection material. The same thing can be done using a suspension type grout, such as a calcium silicate type or slag type grout, or a calcium-containing solution type grout as the primary grout. In addition, if calcium-containing materials such as cement grout, lime, and slag are injected in the primary injection, 0.1 (α 4 = 0.1, Table 15) of the injection rate of 0.4 will be added to the primary injection material. When injected as silica grout, the injection rate of silica grout is 0.3. Furthermore, the Ca content of cement, lime, and slag reacts with sulfate ions, and 0.1 of the sulfate ions out of the injection rate of 0.4 are fixed as CaSO 43 =0.1, Table 15). Assuming that, the residual rate of sulfate ion concentration in the ground becomes Δ3=0.2. Therefore, X=25,000×0.2=5,000 ppm. Therefore, when 25,000 ppm of silica grout is injected, the sulfate ions in the ground will be X=5,000≦W. The fixation rate of sulfate ions by Ca ions when injected into Ca-containing ground can be predicted by mixing a sulfate-based injection solution with Ca-ion-containing soil. From the above values, if the inverter of A and B is controlled so that β = A / B is within the range of W and the gel time and sulfate ion production concentration are controlled, it is possible to achieve a ground injection method that meets the purpose of injection and has less environmental impact. becomes possible.

また、図28に示すように、地盤改良領域2を、例えば、未改良部分3と改良部分4とが等しくなるように区切ることで、硫酸イオンを未改良部分に拡散させ、5000ppm以下とすることもできる(△1=0.5)。また、図28の未改良部分3に非硫酸系シリカ溶液を注入してもよい(△4)。例えば、水ガラス-重ソー系のアルカリ系水ガラスグラウトやその他の水ガラス-無機塩、無機酸、有機系反応剤等を未改良領域に注入してもよい(図28(a)(b)(c)(d))。この場合、アルカリ系水ガラスグラウトは、アルカリ領域で未反応水ガラスやアルカリが残存しているため耐久性はないが、周辺部の過剰の酸がゲル中に侵入してアルカリを中和して、耐久性を向上することができる。この場合、非硫酸系注入材の注入部分に注入されるアルカリ系水ガラスグラウトのアルカリ分の量が、注入部分周辺の酸性シリカグラウトの酸分の量と同じかまたは少ないことが好ましい。なぜならば、アルカリ分が多ければ、酸性シリカのゲルを劣化する恐れがあるからである。これを確認するにはアルカリ系水ガラスグラウトのゲルを同体積の酸性シリカグラウトのサンドゲルで包んだ後、アルカリ系水ガラスグラウトのサンドゲルの強度が増加することを確認すればよい。 Furthermore, as shown in FIG. 28, by dividing the ground improvement area 2 so that, for example, the unimproved area 3 and the improved area 4 are equal, the sulfate ions can be diffused into the unimproved area and be reduced to 5000 ppm or less. (Δ1=0.5). Alternatively, a non-sulfuric acid-based silica solution may be injected into the unimproved portion 3 in FIG. 28 (Δ4). For example, water glass-heavy sodium alkaline water glass grout, other water glass-inorganic salts, inorganic acids, organic reactants, etc. may be injected into the unimproved area (Figures 28(a) and 28(b)). (c)(d)). In this case, alkaline water glass grout is not durable because unreacted water glass and alkali remain in the alkaline region, but excess acid in the surrounding area penetrates into the gel and neutralizes the alkali. , durability can be improved. In this case, it is preferable that the amount of alkaline content of the alkaline water glass grout injected into the injection area of the non-sulfuric acid injection material is the same as or smaller than the amount of acid content of the acidic silica grout around the injection area. This is because if the alkali content is large, the acidic silica gel may deteriorate. To confirm this, it is sufficient to wrap the gel of alkaline water glass grout with the same volume of sand gel of acidic silica grout, and then confirm that the strength of the sand gel of alkaline water glass grout increases.

すなわち、例えば、地盤改良領域を、硫酸系注入材とともにアルカリ系グラウト、カルシウム含有グラウトまたは懸濁型グラウトのいずれかまたは複数の非硫酸系注入材を併用して注入するものとし、アルカリ系グラウト、カルシウム含有グラウトまたは懸濁型グラウトの注入率をA1とし、酸性シリカグラウトの注入率をA2とする。アルカリ系グラウトを用いる場合は、アルカリが酸性シリカグラウトの酸により中和されることによって、アルカリ系グラウトの耐久性が得られるものとし、酸性シリカグラウトの注入率A2において硫酸イオンが構造物に影響を生じないと想定される注入率になるように設定する。また、非硫酸系注入材として、カルシウム含有グラウトまたは懸濁型グラウトを用いる場合は、注入率A1を、酸性シリカグラウトの注入率A2において硫酸イオンが構造物に影響を生じないと想定される注入率となるように設定する。これにより、地盤改良領域の耐久性が得られるものとすることができる。
また、上記において地盤改良領域の硫酸イオン濃度は、硫酸イオン含有注入液の注入率が減少することによって低減するのみならず、硫酸イオンがカルシウムによって硫酸カルシウムとして捕捉(固定)されることによっても低減する。
さらに、同様に一次注入においてカルシウム含有グラウトとして懸濁型グラウトを用いる場合も、地盤改良領域の硫酸イオン濃度は、全注入率から一次注入材の注入率を除いた硫酸イオン含有注入材による二次注入材の注入率が低減したことによる硫酸イオンの低減の他に、二次注入材の硫酸イオンが一次注入材のカルシウムによって捕捉(固定)されることによっても低減される(表15、△3,4,6,7)。
That is, for example, the ground improvement area is injected together with a sulfate-based grout and one or more non-sulfate-based grouts, such as alkaline grout, calcium-containing grout, or suspension grout; The injection rate of calcium-containing grout or suspension grout is A1, and the injection rate of acidic silica grout is A2. When using alkaline grout, the durability of alkaline grout is obtained by neutralizing the alkali with the acid of acidic silica grout, and sulfate ions affect the structure at injection rate A2 of acidic silica grout. Set the injection rate so that it is assumed that this will not occur. In addition, when using calcium-containing grout or suspension grout as a non-sulfuric acid-based injection material, the injection rate A1 should be changed to the injection rate A2 of acidic silica grout, which is assumed to have no effect on the structure due to sulfate ions. Set it so that the rate is the same. Thereby, durability of the ground improvement area can be obtained.
In addition, in the above, the sulfate ion concentration in the ground improvement area is reduced not only by decreasing the injection rate of the sulfate ion-containing injection solution, but also by the sulfate ions being captured (fixed) as calcium sulfate by calcium. do.
Furthermore, similarly, when suspension type grout is used as the calcium-containing grout in primary injection, the sulfate ion concentration in the ground improvement area is calculated by subtracting the injection rate of the primary injection material from the total injection rate. In addition to the reduction in sulfate ions due to a reduction in the injection rate of the injection material, the sulfate ions in the secondary injection material are also reduced by being captured (fixed) by the calcium in the primary injection material (Table 15, △3 , 4, 6, 7).

以上より、本発明においては、コンクリートに影響を与えない地盤改良領域全体の硫酸イオン濃度の平均Xの値をW以下であるとすると、Wは8,000ppm以下または5,000ppm以下とし、或いは、このWの値は地盤条件、地下水条件、コンクリート構造物の構造と位置関係、水質条件、土質条件または実績等によって定めることができる。また、地盤改良領域の硫酸系非アルカリシリカ注入材が注入されていない領域に、アルカリ性シリカ注入材またはリン酸系注入材のように金属イオン封鎖材を含む注入材やカルシウムやセメント、スラグを含むアルカリ性懸濁液を注入することもでき、さらに、硫酸系非アルカリ性シリカ注入材はリン酸化合物または金属封鎖剤を含んでもよく、さらにまた、硫酸系非アルカリ性シリカ注入材に用いられるシリカ化合物は、水ガラスおよび/またはシリカコロイドを有効成分とするpHが1~10のシリカグラウトからなるものとする。また、地盤改良領域内のコンクリート構造物の周辺部について、下記(1)~(5)のうちのいずれかまたは複数を併用することにより、地盤改良領域内の硫酸系の地盤注入材の硫酸イオン濃度を、コンクリート構造物に影響を及ぼさないと想定される濃度まで低減することもできる。これに対して前述のようにβ=A/Bの比率をインバータ管理すればよいことがわかる。
(1)水ガラス系注入材
(2)懸濁系注入材
(3)低硫酸化合物系注入材
(4)硫酸化合物系注入材および非硫酸化合物系注入材の併用
(5)リン酸化合物、金属イオン封鎖剤およびキレート剤のうちのいずれかまたは複数を含む注入材
From the above, in the present invention, assuming that the value of the average X of the sulfate ion concentration in the entire ground improvement area that does not affect concrete is W or less, W is 8,000 ppm or less or 5,000 ppm or less, or, The value of W can be determined based on ground conditions, groundwater conditions, structure and positional relationship of concrete structures, water quality conditions, soil conditions, actual results, etc. In addition, in areas where sulfuric acid-based non-alkali silica injection materials are not injected in the ground improvement area, injection materials containing metal ion sequestrants such as alkaline silica injection materials or phosphoric acid-based injection materials, calcium, cement, and slag may be added. Alkaline suspensions can also be injected; furthermore, the sulfate-based non-alkaline silica filler may include a phosphate compound or a sequestering agent; furthermore, the silica compound used in the sulfate-based non-alkaline silica filler may include: It consists of silica grout with a pH of 1 to 10 containing water glass and/or silica colloid as an active ingredient. In addition, for the surrounding area of concrete structures in the ground improvement area, by using one or more of the following (1) to (5) in combination, sulfate ions of sulfuric acid-based ground injection materials in the ground improvement area The concentration can also be reduced to a concentration that is assumed to have no effect on concrete structures. On the other hand, it can be seen that the ratio β=A/B can be managed by the inverter as described above.
(1) Water glass injection materials (2) Suspension injection materials (3) Low sulfate compound injection materials (4) Combination of sulfate compound injection materials and non-sulfate compound injection materials (5) Phosphoric acid compounds, metals Injection materials containing one or more of sequestrants and chelating agents

本発明においては、シリカ濃度が1~40w/vol%、pHが1~10である非アルカリシリカグラウトを地盤注入材として注入して地盤改良領域を形成するにあたり、以下のような手順を用いることができる。すなわち、まず、地盤改良領域の地盤状況および地下水状況から、地盤内に溶出した硫酸イオンの地盤中における挙動に基づき、注入地盤を下記の(1)開放系、(2)停滞系または(3)濃縮系のいずれかに分類する。
(1)開放系:地下水が前記コンクリート構造物よりも外方向に流れており、硫酸イオン濃度が低減していく地盤
(2)停滞系:地下水流が停滞しており、硫酸イオン濃度がほとんど変化しない地盤
(3)濃縮系:硫酸イオンが前記コンクリート構造物の表面から浸透して濃縮され、硫酸イオン濃度が増大していく地盤
In the present invention, the following procedure is used to form a ground improvement area by injecting non-alkali silica grout with a silica concentration of 1 to 40 w/vol% and a pH of 1 to 10 as a ground injection material. Can be done. That is, first, based on the ground conditions and groundwater conditions of the ground improvement area, and based on the behavior of sulfate ions eluted into the ground, the injection ground is classified into the following (1) open system, (2) stagnation system, or (3) Classified as one of the concentrated systems.
(1) Open system: Groundwater flows outward from the concrete structure, and the sulfate ion concentration decreases. (2) Stagnant system: Groundwater flow stagnates, and the sulfate ion concentration hardly changes. (3) Concentration system: Ground where sulfate ions permeate from the surface of the concrete structure and become concentrated, increasing the sulfate ion concentration.

次に、分類された注入地盤のタイプに応じ、注入地盤における硫酸イオンの低減要因(Y)として、下記△1~△7のうちから選ばれるいずれかまたは複数を設定する。
△1:地盤改良領域内に非注入部分を設け、非注入部分の比率を硫酸イオンの溶出率αとしたときの、改良地盤中における硫酸イオンの残存率 △1=1-α
△2:地下水中に硫酸イオンが溶出する溶出率をαとしたときの、地盤改良領域内における硫酸イオンの残存率 △2=1-α
△3:地盤改良領域内における硫酸イオンの固定率を溶出率αとしたときの、地盤改良領域内における硫酸イオンの残存率 △3=1-α
△4:地盤改良領域内における非硫酸系注入材、または、低硫酸系注入材による硫酸系注入材の硫酸イオンの置換率を溶出率αとしたとき、地盤改良領域内における硫酸イオンの残存率 △4=1-α
△5:地盤注入材中のシリカ成分のコロイドによる置換率を溶出率αとしたとき、地盤改良領域内における硫酸イオンの残存率 △5=1-α
△6:地盤注入材中において硫酸イオンの一部または全部を捕捉し、その捕捉率を溶出率αとしたとき、地盤改良領域内における硫酸イオンの残存率 △6=1-α
△7:地盤改良領域内の前記地盤注入材の注入率を低減し、注入率の低減率を溶出率αとしたとき、地盤改良領域内における硫酸イオンの残存率 △7=1-α
Next, one or more of the following Δ1 to Δ7 are set as the reduction factor (Y) for sulfate ions in the implanted soil according to the classified type of the implanted soil.
△1: Residual rate of sulfate ions in the improved ground when a non-injected part is provided in the ground improvement area and the ratio of the non-injected part is the elution rate of sulfate ions α 1 △1 = 1 - α 1
△2: Residual rate of sulfate ions in the ground improvement area, when the elution rate of sulfate ions into groundwater is α 2 △ 2 = 1 - α 2
△3: Residual rate of sulfate ions in the ground improvement area when the fixation rate of sulfate ions in the ground improvement area is set as the elution rate α 3 △3 = 1 - α 3
△4: When the substitution rate of sulfate ions of sulfuric acid injection material by non-sulfuric acid injection material or low sulfuric acid injection material in the ground improvement area is the elution rate α 4 , the residual sulfate ions in the ground improvement area Rate △4=1-α 4
△5: When the substitution rate of the silica component in the ground injection material by the colloid is the elution rate α5 , the residual rate of sulfate ions in the ground improvement area is △5=1− α5
△6: When some or all of the sulfate ions are captured in the ground injection material and the capture rate is set as the elution rate α 6 , the residual rate of sulfate ions in the ground improvement area is △ 6 = 1 - α 6
△7: When the injection rate of the ground injection material in the ground improvement area is reduced and the reduction rate of the injection rate is set as the elution rate α 7 , the residual rate of sulfate ions in the ground improvement area is △ 7 = 1 - α 7

次に、注入地盤に応じて設定された上記低減要因(Y)に基づき、地盤注入材として、地盤注入材由来の硫酸イオンの濃度が、地盤改良領域内で環境に影響を及ぼさない程度の硫酸イオンの濃度である、地盤改良領域に残存する硫酸イオン濃度の平均値(X)の値が8,000ppm以下になるような濃度とされ、かつ、地盤状況に対して注入目的を満たすシリカ濃度および適用する施工法に適合した配合処方からなるものを選択する。 Next, based on the above-mentioned reduction factor (Y) set according to the injection ground, sulfuric acid is used as a ground injection material such that the concentration of sulfate ions derived from the ground injection material does not affect the environment within the ground improvement area. The silica concentration is such that the average value (X) of the sulfate ion concentration remaining in the ground improvement area is 8,000 ppm or less, and the silica concentration satisfies the purpose of injection for the ground condition. Select a formulation that is compatible with the applicable construction method.

以上は、反応生成物として硫酸イオンの例を示した。環境保全性の影響からリン酸イオン濃度の許容範囲を設定する場合も同様である。また、上記において硫酸イオン濃度W=8000ppmとしたが、状況に応じてもっとシビアにしても同様にβ=A/Bを管理することができるのはもちろんである。また、本発明において、図5のシステムを用いてA液の水ガラス量とB液の水ガラス量を同量にすれば、A液・B液の比率を可変してもA液・B液の合流液の水ガラス量は変わらないので、ゲルタイムを可変としながら、強度は一定に保つことができる。また、B液の水ガラス量をA液の水ガラス量と異なる量にすれば、ゲルタイムを可変としながら強度も地盤状況と注入目的に合わせて変動することができる。このように本発明はインバータ制御によって、ゲルタイムや強度を連続的に可変して、かつ改良地盤中に環境負荷の少ない反応生成物の濃度、または組成分の濃度になるように管理することができる発明である。 Above, an example of sulfate ion was shown as a reaction product. The same applies when setting the permissible range of phosphate ion concentration from the viewpoint of environmental integrity. Further, in the above, the sulfate ion concentration W=8000 ppm, but it goes without saying that β=A/B can be similarly managed even if the concentration is made more severe depending on the situation. In addition, in the present invention, if the amount of water glass in liquid A and the amount of water glass in liquid B are made the same using the system shown in FIG. Since the amount of water glass in the combined liquid does not change, the strength can be kept constant while changing the gel time. Furthermore, by setting the amount of water glass in liquid B to be different from the amount of water glass in liquid A, the gel time can be made variable and the strength can also be varied in accordance with the ground conditions and the purpose of injection. In this way, the present invention can continuously vary the gel time and strength through inverter control, and manage the concentration of reaction products or components in the improved soil to have a low environmental impact. It is an invention.

また、その他の水質基準或いは組成分濃度が土壌環境基準の場合も同様に可能である。例えば、A液として環境基準値よりも多い重金属や反応生成物やBODやCODを過大に生ずる有機物などの組成分の濃度が問題の場合、水質基準に影響するそのイオン濃度や組成分濃度が問題の場合は、B液として水または不溶化材を用いればよい。B液として水の場合はA液を薄めることによって、A・B合流液の問題イオン濃度を許容範囲に管理することができる。また、本出願人による特許発明(特許文献4)において、地熱水由来のシリカ等A液に重金属等の組成分が含有されている場合、B液として不溶化材を用いることにより、A液B液の比率の制御することにより、環境基準内におさめることができる。また、水ガラスを以下の有機反応剤を用いてゲル化させる場合、それぞれの有機反応剤はアルカリの存在のもとにグリコール酸、酢酸、炭酸を生じ、それが水ガラスのアルカリと反応してケイ酸ゲルを生成する。 Further, it is also possible to apply other water quality standards or component concentrations based on soil environmental standards. For example, if the concentration of components such as heavy metals, reaction products, or organic substances that produce excessive amounts of BOD and COD in liquid A is higher than the environmental standard value, the problem is the ion concentration and component concentration that affect water quality standards. In this case, water or an insolubilizing agent may be used as the B liquid. When water is used as liquid B, by diluting liquid A, the concentration of problematic ions in the combined liquid A and B can be controlled within an acceptable range. In addition, in the patented invention by the present applicant (Patent Document 4), when the A liquid contains components such as heavy metals such as silica derived from geothermal water, the A liquid B can be By controlling the ratio of liquids, it is possible to stay within environmental standards. Additionally, when water glass is gelled using the following organic reactants, each organic reactant produces glycolic acid, acetic acid, and carbonic acid in the presence of an alkali, which react with the alkali in the water glass. Produces silicic acid gel.

この場合、水質規準、環境基準において、COD、BODの基準値がある場合は、A液として水ガラス、B液として有機反応剤を組成分として用いる場合、A・B合流液のBOD、CODが改良地盤内において基準内におさまるようにA液・B液の流量をインバータ制御によって管理することができる。 In this case, if there are standard values for COD and BOD in the water quality standards and environmental standards, if water glass is used as the A liquid and an organic reactant is used as the B liquid, the BOD and COD of the combined liquid A and B will be The flow rates of liquids A and B can be managed by inverter control so that they fall within standards within the improved ground.

1,1’,1” 配合液配合装置
2,2’,2” 注入ポンプ
3 多重管外管
3’ 多重管内管
4,4’,4” 送液管
5,5’,5” 圧力測定器
6,6’,6” 流量測定器
7 昇降機
7’ 注入管深度計
8 コントローラ
9 内管から注入管先端部への流入部
9’ 注入管先端部
10,10’,10” 圧力計からコントローラへの情報通知回路
11,11’,11” 流量計からコントローラへの情報通知回路
12 注入深度計からコントローラへの情報通知回路
13,13’,13” コントローラから注入ポンプへの指示回路
14 注入材組み合わせ調整装置
15 コントローラから注入材組み合わせ調整装置への指示回路
16 コントローラから昇降機への指示回路
17,17’,17” コントローラから配合液配合装置への指示回路
A 急結用反応配合液
B 主材配合液
C 反応剤配合液
1, 1', 1" Liquid blending device 2, 2', 2" Infusion pump 3 Multiple tube outer tube 3' Multiple tube inner tube 4, 4', 4'' Liquid feed tube 5, 5', 5'' Pressure measuring device 6, 6', 6" Flow rate measuring device 7 Elevator 7' Injection tube depth gauge 8 Controller 9 Inflow section from the inner tube to the injection tube tip 9' Injection tube tip 10, 10', 10" From the pressure gauge to the controller Information notification circuit 11, 11', 11'' Information notification circuit from the flow meter to the controller 12 Information notification circuit from the injection depth meter to the controller 13, 13', 13'' Instruction circuit from the controller to the injection pump 14 Injection material combination Adjustment device 15 Instruction circuit 16 from the controller to the injection material combination adjustment device Instruction circuit 17, 17', 17'' from the controller to the elevator Indication circuit A from the controller to the compounding liquid mixing device Rapid setting reaction compounding liquid B Main material compounding Solution C Reactant mixture solution

Claims (12)

地盤中に挿入した注入管を通してシリカグラウトを注入する地盤注入工法において、A液とB液を該注入管を通して地上合流または地中合流させた合流液を地盤に注入する地盤注入工法であって、
前記A液は水ガラス溶液であって、前記B液は反応剤と水とからなる溶液であって、該A液とB液をそれぞれA液ポンプとB液ポンプで送液する複数の駆動装置とインバータと該複数の駆動装置を一括管理する制御装置とを用いて、前記インバータを制御して、地盤状況に応じて前記A液と前記B液の流量と合流比率を瞬結配合から緩結配合に連続的に可変制御することによって、ゲルタイムおよび前記A液と前記B液の合流液の反応生成物の濃度を連続的に変化させて、前記反応剤を過大な量で処方することなく、ゲルタイムの設定に必要な量となる合流比率で注入することによって、地盤改良領域における該反応生成物の濃度をゲルタイムの設定に必要な所定の濃度内にして地盤を固結させることを特徴とする地盤注入工法。
In a ground injection method in which silica grout is injected through an injection pipe inserted into the ground, a ground injection method in which liquid A and B are combined above ground or underground through the injection pipe and a combined liquid is injected into the ground,
The A liquid is a water glass solution, the B liquid is a solution consisting of a reactant and water , and a plurality of drive devices for feeding the A liquid and the B liquid with an A liquid pump and a B liquid pump, respectively. and an inverter and a control device that collectively manages the plurality of drive devices, and controls the inverter to change the flow rate and merging ratio of the A liquid and the B liquid from an instant mixture to a slow mixture according to the ground condition. By continuously variable control of the formulation , the gel time and the concentration of the reaction product of the combined liquid of the A liquid and the B liquid can be continuously changed, without formulating an excessive amount of the reactant. The method is characterized in that the concentration of the reaction product in the ground improvement area is within a predetermined concentration necessary for setting the gel time and the ground is consolidated by injecting the reaction product at a confluence ratio that is the amount necessary for setting the gel time. Ground injection method.
ゲルタイムおよび前記A液と前記B液の合流液の反応生成物のイオン濃度を連続的に変化させて、ゲルタイムおよび反応生成物のイオン濃度をリアルタイムで可視化し、前記反応剤を過大な量で処方することなく、該反応生成物のイオン濃度をゲルタイムの設定に必要な所定の濃度内にして地盤を固結させる請求項1記載の地盤注入工法。 By continuously changing the gel time and the ion concentration of the reaction product of the combined liquid of the A liquid and the B liquid, the gel time and the ion concentration of the reaction product are visualized in real time, and the reactant is prescribed in an excessive amount. 2. The ground injection method according to claim 1, wherein the ion concentration of the reaction product is set within a predetermined concentration necessary for setting the gel time to solidify the ground. A液とB液との合流液であって、シリカ濃度が1~40w/vol%、pHが1~10である非アルカリシリカグラウトを地盤に注入する地盤注入工法であって、
前記B液が酸を含む溶液であって、前記A液とB液の流量と合流比率を瞬結配合から緩結配合に連続的にゲルタイムに対応したpHおよびシリカ濃度にして、
ゲルタイムおよび前記A液と前記B液の合流液の反応生成物のイオン濃度を連続的に変化させて、ゲルタイムおよび反応生成物のイオン濃度をリアルタイムで可視化し、前記反応剤を過大な量で処方することなく、ゲルタイムの設定に必要な所定の限度内となる合流比率で注入することによって、地盤を固結させる請求項1記載の地盤注入工法。
A ground injection method in which non-alkaline silica grout , which is a combined liquid of liquid A and liquid B and has a silica concentration of 1 to 40 w/vol% and a pH of 1 to 10, is injected into the ground,
The B solution is a solution containing an acid, and the flow rate and merging ratio of the A and B solutions are continuously changed from an instant setting formulation to a slow setting formulation to a pH and silica concentration corresponding to the gel time,
By continuously changing the gel time and the ion concentration of the reaction product of the combined liquid of the A liquid and the B liquid, the gel time and the ion concentration of the reaction product are visualized in real time, and the reactant is prescribed in an excessive amount. 2. The ground injection method according to claim 1, wherein the ground is consolidated by injecting at a confluence ratio that falls within a predetermined limit necessary for setting a gel time, without having to do so.
あらかじめ前記A液と前記B液の合流比率の連続的変化に対するゲルタイムおよび前記反応生成物のイオン濃度の変化の関係を把握しておくことにより、地盤改良領域における該反応生成物のイオン濃度をゲルタイムの設定に必要な所定の濃度内に管理して地盤を固結する請求項1記載の地盤注入工法。 By understanding in advance the relationship between the gel time and the change in the ion concentration of the reaction product with respect to continuous changes in the confluence ratio of the liquid A and the liquid B, the ion concentration of the reaction product in the ground improvement area can be adjusted to the gel time. 2. The ground injection method according to claim 1, wherein the ground is consolidated by controlling the concentration within a predetermined concentration required for setting. あらかじめ前記A液と前記B液の流量と合流比率をインバータにより制御して、該A液と該B液の流量と合流比率の連続的変化に対するゲルタイムおよび前記反応生成物の濃度を把握しておくことにより、改良地盤中における該反応生成物の濃度が所定の濃度内におさまっているか否かをリアルタイムで把握して地盤中に注入する請求項1記載の地盤注入工法。 The flow rate and merging ratio of the A liquid and the B liquid are controlled in advance by an inverter, and the gel time and the concentration of the reaction product are known for continuous changes in the flow rate and merging ratio of the A liquid and the B liquid. 2. The ground injection method according to claim 1, wherein the reaction product is injected into the ground after determining in real time whether the concentration of the reaction product in the improved ground is within a predetermined concentration range. 地盤中における前記反応生成物の濃度として、地盤改良領域の地盤状況および地下水状況から、地盤中の該反応生成物の残存イオン濃度が所定の濃度となるように該A液と該B液の流量と合流比率を設定して、改良地盤中における該反応生成物の濃度を所定の濃度内にして地盤を固結させる請求項1記載の地盤注入工法。 As the concentration of the reaction products in the ground, the flow rates of the A liquid and the B liquid are determined so that the residual ion concentration of the reaction products in the ground becomes a predetermined concentration based on the ground condition and groundwater condition of the soil improvement area. 2. The ground injection method according to claim 1, wherein the concentration of the reaction product in the improved ground is set within a predetermined concentration by setting a confluence ratio. シリカ濃度が1~40w/vol%、pHが1~10である非アルカリシリカグラウトを地盤注入材として注入して地盤改良領域を形成するにあたり、
前記地盤改良領域の地盤状況および地下水状況から、地盤内に溶出した硫酸イオンの該地盤中における挙動に基づき、注入地盤を下記の(1)開放系、(2)停滞系または(3)濃縮系のいずれかに分類し、
(1)開放系:地下水が前記コンクリート構造物よりも外方向に流れており、硫酸イオン濃度が低減していく地盤
(2)停滞系:地下水流が停滞しており、硫酸イオン濃度がほとんど変化しない地盤
(3)濃縮系:硫酸イオンが前記コンクリート構造物の表面から浸透して濃縮され、硫酸イオン濃度が増大していく地盤
前記分類された注入地盤のタイプに応じ、該注入地盤における硫酸イオンの低減要因(Y)として、下記△1~△7のうちから選ばれるいずれかまたは複数を設定し、
△1:前記地盤改良領域内に非注入部分を設け、非注入部分の比率を硫酸イオンの溶出率αとしたときの、改良地盤中における硫酸イオンの残存率 △1=1-α
△2:地下水中に硫酸イオンが溶出する溶出率をαとしたときの、前記地盤改良領域内における硫酸イオンの残存率 △2=1-α
△3:前記地盤改良領域内における硫酸イオンの固定率を溶出率αとしたときの、該地盤改良領域内における硫酸イオンの残存率 △3=1-α
△4:前記地盤改良領域内における非硫酸系注入材、または、低硫酸系注入材による硫酸系注入材の硫酸イオンの置換率を溶出率αとしたとき、該地盤改良領域内における硫酸イオンの残存率 △4=1-α
△5:前記地盤注入材中のシリカ成分のコロイドによる置換率を溶出率αとしたとき、前記地盤改良領域内における硫酸イオンの残存率 △5=1-α
△6:前記地盤注入材中において硫酸イオンの一部または全部を捕捉し、その捕捉率を溶出率αとしたとき、前記地盤改良領域内における硫酸イオンの残存率 △6=1-α
△7:前記地盤改良領域内の前記地盤注入材の注入率を低減し、該注入率の低減率を溶出率αとしたとき、該地盤改良領域内における硫酸イオンの残存率 △7=1-α
前記注入地盤に応じて設定された前記低減要因(Y)に基づき、
前記地盤注入材として、前記非アルカリシリカグラウト由来の硫酸イオンが、前記地盤改良領域に残存する硫酸イオン濃度の平均値(X)の値で8,000ppm以下になるような反応剤配合処方からなるものを選択する請求項1記載の地盤注入工法。
When forming a ground improvement area by injecting non-alkali silica grout with a silica concentration of 1 to 40 w/vol% and a pH of 1 to 10 as a ground injection material,
Based on the ground conditions and groundwater conditions of the ground improvement area, and based on the behavior of sulfate ions eluted into the ground, the injection ground is classified into the following (1) open system, (2) stagnation system, or (3) concentrated system. Classify as one of
(1) Open system: Groundwater flows outward from the concrete structure, and the sulfate ion concentration decreases. (2) Stagnant system: Groundwater flow stagnates, and the sulfate ion concentration hardly changes. (3) Concentration system: Ground where sulfate ions permeate from the surface of the concrete structure and become concentrated, increasing the concentration of sulfate ions Depending on the type of the classified injection ground, the concentration of sulfate ions in the injection ground increases. As the reduction factor (Y), set one or more selected from △1 to △7 below,
△1: Residual rate of sulfate ions in the improved ground when a non-injected part is provided in the ground improvement area and the ratio of the non-injected part is the elution rate of sulfate ions α 1 △1 = 1 - α 1
△2: Residual rate of sulfate ions in the ground improvement area, when the elution rate of sulfate ions into groundwater is α 2 △ 2 = 1 - α 2
△3: When the fixation rate of sulfate ions in the ground improvement area is set as the elution rate α 3 , the residual rate of sulfate ions in the ground improvement area △3=1−α 3
△4: When the substitution rate of sulfate ions of the sulfuric acid injection material by the non-sulfuric acid injection material or the low sulfuric acid injection material in the ground improvement area is the elution rate α 4 , the sulfate ions in the ground improvement area Survival rate △4=1-α 4
△5: When the substitution rate of the silica component in the ground injection material with colloid is the elution rate α5 , the residual rate of sulfate ions in the ground improvement area △5=1− α5
△6: When some or all of the sulfate ions are captured in the ground injection material, and the capture rate is set as the elution rate α6 , the residual rate of sulfate ions in the ground improvement area is △6=1− α6
△7: When the injection rate of the ground injection material in the ground improvement area is reduced and the reduction rate of the injection rate is set as the elution rate α7 , the residual rate of sulfate ions in the ground improvement area is △7=1 -α 7
Based on the reduction factor (Y) set according to the injection ground,
The ground injection material is made of a reactant formulation such that the sulfate ions derived from the non-alkali silica grout are 8,000 ppm or less as the average value (X) of the sulfate ion concentration remaining in the ground improvement area. The ground injection method according to claim 1, wherein the ground injection method is selected from the following.
前記A液と前記B液の合流比率を連続的に変化させることにより、ゲルタイムおよび改
良地盤中における前記反応生成物の濃度が、地盤状況、地下水状況および注入設計に応じて所定の値となるように注入液を注入する請求項1記載の地盤注入工法。
By continuously changing the confluence ratio of the A liquid and the B liquid, the gel time and the concentration of the reaction product in the improved ground can be made to a predetermined value depending on the ground condition, groundwater condition, and injection design. The ground injection method according to claim 1, wherein the injection liquid is injected into the ground.
前記シリカグラウトとして、相対的にゲルタイムの短いグラウトと相対的にゲルタイムの長いグラウトを連続して地盤に注入するものとし、前記ゲルタイムの短いグラウトは地盤に粗結注入する一次注入材として注入し、前記ゲルタイムの長いグラウトは2次注入材として浸透注入する請求項1記載の地盤注入工法。 As the silica grout, a grout with a relatively short gel time and a grout with a relatively long gel time are successively injected into the ground, and the grout with a short gel time is injected as a primary injection material to be coarsely injected into the ground, 2. The ground injection method according to claim 1, wherein the grout having a long gel time is injected as a secondary injection material. 連続的にゲルタイムを変化させながら、同一シリカ濃度の前記シリカグラウトを用いる請求項1記載の地盤注入工法。 2. The ground injection method according to claim 1, wherein the silica grout having the same silica concentration is used while continuously changing the gel time. 連続的にゲルタイムを変化させながら、地盤状況に対応したゲルタイムとシリカ濃度が得られる前記シリカグラウトを注入する請求項1記載の地盤注入工法。 2. The ground injection method according to claim 1, wherein the silica grout is injected to obtain a gel time and silica concentration corresponding to ground conditions while continuously changing the gel time. 以下の1)~8)のいずれかの注入方法により、前記A液と前記B液の合流液を地盤に注入する請求項1記載の地盤注入工法。
1)ロッド注入工法
2)ダブルパッカ工法
3)点注入工法
4)多点同時注入工法
5)柱状注入工法
6)瞬結・緩結複合注入工法
7)多ステージ同時注入工法
8)多注入孔同時注入工法
The ground injection method according to claim 1, wherein the combined liquid of the liquid A and the liquid B is injected into the ground by any of the following injection methods 1) to 8).
1) Rod injection method 2) Double packer method 3) Point injection method 4) Multi-point simultaneous injection method 5) Column injection method 6) Instant setting/loose setting combined injection method 7) Multi-stage simultaneous injection method 8) Multi-hole simultaneous injection construction method
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