JPH0360968B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は珪酸ソーダを主剤とし、二酸化炭素を
硬化剤とする地盤安定化用珪酸塩系グラウトの地
盤注入法に関するものであつて、その目的とする
ところは、グラウトを連続的に地盤に注入してい
る間に、グラウトのゲルタイムを地盤条件に即応
した長短任意なものに直ちに変化させることがで
きる方法を提供することにある。

従来、珪酸ソーダと二酸化炭素を組み合せた地
盤安定化用グラウトの地盤注入法として種々の方
法が提案されており、その代表的な方法として、
たとえば、その内部に適宜の流体混合用機器が設
けられた密閉耐圧構造の第一の混合器に高められ
た圧力の二酸化炭素と水を供給し、該混合器中に
おいて供給原料による加圧下に炭酸水を製造し、
次いで得られた炭酸水を、その製造時の圧力を維
持させたまま第二の混合器に供給し、該混合器中
において化学量論的量以上の珪酸ソーダ水溶液と
混合させ、このようにして得られたグラウトを地
盤に注入する方法が知られている。

この方法においては、グラウトのゲルタイムの
調節は、第一の混合器中で製造される炭酸水の濃
度を増減させることによつて行なうが、この方法
では第一の混合器に二酸化炭素を供給してからグ
ラウトが地盤に注入されるまで、装置規模にもよ
るが、多かれ少なかれ時間を要するので、この方
法によつては、グラウトの地盤注入中に、そのゲ
ルタイムを地盤条件に即応したものに瞬間的に変
化させることができない。

本発明は、かかる欠点が改善された二酸化炭素
を硬化剤とする地盤安定化用珪酸塩系グラウトの
地盤注入法に係わるものであつて、その要旨とす
るところは、「第一の混合器に高められた圧力の
二酸化炭素と水を供給し、該混合器中において炭
酸水を製造し、次いで得られた炭酸水を第二の混
合器の一方の入口部に供給すると同時に他方の入
口部に珪酸ソーダ水溶液を供給し、該混合器中に
おいて両者を合流・混合させ、このようにして得
られたグラウトを地盤に注入する方法において、
グラウトの地盤注入中に第二の混合器に水を供給
してグラウトのゲルタイムを調節することを特徴
とする地盤安定化用珪酸塩系グラウトの地盤注入
法。」にある。

第１図は本発明の一実施態様をあらわすフロー
シートである。本発明においてはグラウトの硬化
剤として二酸化炭素を使用し、二酸化炭素源とし
て炭酸ガスおよび液化炭酸ガスのいずれも使用可
能であるが、以下、二酸化炭素源として炭酸ガス
を用いた場合の一実施態様について説明すると、
炭酸ガス貯槽１（通常、液化炭酸ガスボンベが用
いられる。）および水貯槽８より高められた圧力
の炭酸ガスおよび水のそれぞれを第一の混合器６
の入口部に供給する。

炭酸ガス貯槽１は温水槽２のなかに浸漬して必
要に応じて適宜加温することにより、該貯槽１よ
り多量の炭酸ガスを流出させたときに起こる槽内
圧力の低下や炭酸ガス流出量の減少、槽内温度の
低下等を防止することができる。

流量調節弁（減圧弁）３を開いて炭酸ガス貯槽
１より流出させた炭酸ガスは蒸発器４内を通過さ
せることにより、同伴する液滴を気化させること
ができる。

５は第一の混合器６に供給する炭酸ガスの流量
を一定にすることができる流量調節装置である。

なお、本発明においては二酸化炭素源として液
化炭酸ガスも用いられるが、これを用いる場合
は、通常、その内部にサイフオンが挿入された液
化炭酸ガスボンベを用い、ポンプで液化炭酸ガス
を取り出して第一の混合器６に供給することが望
ましい。

本発明に用いる第一の混合器６は、その適当な
部分に二酸化炭素供給口、水供給口および炭酸水
排出口が設けられ、かつその内部に気体一液体ま
たは液体一液体の接触混合を良好にさせるための
任意の装置、たとえば撹拌機、ジヤマ板等が設け
られた密閉耐圧構造のタテ型または横型の容器で
ある。

第一の混合器６内には図上、プロペラ型撹拌翼
付撹拌機が設けられているが、本発明において
は、撹拌翼はこのような形状のものに限定され
ず、タービン型、フアンタービン型、わん曲羽根
フアンタービン型、フアウドラー型、ブルマージ
ン型その他任意の撹拌翼が付された撹拌機を用い
ることができる。

二酸化炭素の第一の混合器６への供給は、混合
器６の上部からだけではなく、下部から供給して
上部へ吹き上げてもよく、また、混合器６内の水
相にノズルを挿入して、該ノズルより二酸化炭素
をバブリングさせてもよい。

一方、水の供給方法としては、第一の混合器６
の上部よりスプレーノズルにより微小液滴として
落下させる方法が水とCO₂との接触効率を良くす
ることができるので好ましい。

その他、第一の混合器６として、その内部に静
止型流体撹拌用エレメントが設けられた混合器、
いわゆるラインミキサー（管路混合器）も好適に
用いられるが、どのような形式の混合器が用いら
れるにせよ、供給された炭酸ガスと水をなるべく
短時間で混合することができる撹拌効率のよい混
合用機器が設けられた混合器を用いることが望ま
しい。

第一の混合器６に供給した炭酸ガスおよび水は
該混合器内において混合されて炭酸水が製造され
る。

本発明においては、第一の混合器６内において
製造する上記炭酸水は飽和濃度状態、すなわち
CO₂濃度が飽和に達している状態であつてもよい
が、炭酸水のCO₂濃度がこのような状態だと、後
続の工程において該炭酸水の圧力が低下した場合
に炭酸水中より炭酸ガスが発生してトラブルの原
因となることもあるので、第一の混合器６内にお
いて製造する炭酸水中のCO₂濃度は不飽和濃度状
態、すなわちそのときの圧力でCO₂濃度が未だ飽
和に達していない状態にすることが望ましい。

第一の混合器６内の圧力を適宜調節することに
より、第一の混合器６中において任意の濃度の炭
酸水を製造することができるが、第一の混合器６
内の圧力は圧力（流量）調節弁１１を適宜調節し
たり、水および炭酸ガスの供給圧を適宜調節する
ことにより任意に変化させることができる。

次いで、このようにして第一の混合器６内にお
いて製造した炭酸水は第二の混合器１９の一方の
入口部に供給すると同時に他方の入口部に珪酸ソ
ーダ水溶液をその貯槽１３より供給する。

本発明に用いる珪酸ソーダとしては、従来地盤
の安定化に用いられているJIS3号珪酸ソーダが通
常好適に用いられるが、SiO₂／Na₂Oのモル比が
JIS3号よりも高い３以上のものから5.5程度のも
のも用いることができる。

これら珪酸ソーダは施工に際し、水で希釈して
地盤安定化に適した適宜の濃度の水溶液にする
が、本発明においては珪酸ソーダ水溶液貯槽１３
に仕込む珪酸ソーダ水溶液中の原料珪酸ソーダの
濃度は、通常20〜100容量％、特に25〜60容量％
にするのが好ましい。

第二の混合器１９は、グラウトの地盤注入にも
用いられるものであつて、この種グラウトの製造
および地盤注入に常用されているその出口部に混
合室が設けられた中空二重管とか、その内部に流
体混合用エレメントが設けられた一般の静止型管
路混合器等が通常好適に用いられる。

第二の混合器１９の排出口には、通常該混合器
内の圧力を一定に保つことができる保圧弁２０を
設置する。

この種の保圧弁として、従来スプリング式、油
圧式、電子式、空気式等、種々の構造のものがあ
るが、本発明においてはどのような形式のものも
用いられる。

本発明においては、この保圧弁２０により、第
二の混合器１９内の圧力を該混合器１９内に供給
される炭酸水および珪酸ソーダ水溶液と略同じ圧
力に保持する。

第二の混合器１９内に供給した前記炭酸水およ
び前記珪酸ソーダ水溶液は、該混合器中において
混合されてグラウトが製造される。

次いでこのようにして得られたグラウトはその
まま地盤に注入されるが、本発明においてはグラ
ウトの地盤注入中に第二の混合器１９に水を供給
する。

すなわち、本発明においてはグラウトの地盤注
入中に第二の混合器１９に水を供給して、該混合
器中における炭酸水の濃度を変化させ、これによ
りグラウトのゲルタイムを調節する。したがつ
て、本発明においてグラウトのゲルタイムを上記
供給水により殆ど瞬結に近い時間から数時間に至
る広範囲に任意に調節させるような場合は、第一
の混合器６中で製造する炭酸水のCO₂濃度は、仮
に第二の混合器１９に水が供給されない場合は、
該混合器１９中において珪酸ソーダ水溶液を瞬結
させるような高濃度にすることが必要である。

一方、グラウトのゲルタイムをこのように広範
囲な時間に亘つて調節する必要がない場合、たと
えば数分から数十分の範囲内で調節するような場
合は、第一の混合器６中で製造する炭酸水のCO₂
濃度は上記より低くてもよく、第二の混合器１９
に水が供給されない場合は、該混合器１９中にお
いて珪酸ソーダ水溶液を数分以内でゲル化させる
ような濃度でよい。

本発明の実施にあたり、ゲルタイム調節用の水
は直接第二の混合器の入口部に供給してもよい
が、第一の混合器６より第二の混合器１９に供給
する炭酸水または珪酸ソーダ水溶液貯槽１３より
第二の混合器１９に供給する珪酸ソーダ水溶液の
いずれか一方または両者に合流させて、第二の混
合器１９に供給することもできる。

本発明においては、第二の混合器１９に供給し
た水は該混合器中において通常殆ど瞬間的に他の
成分と混合されて地盤に注入される。

したがつて、本発明にしたがえば、グラウトの
地盤注入中にそのゲルタイムを地盤条件に即応し
た長短任意なものに直ちに（殆ど瞬間的に）変化
させることができる。そして、これにより複雑な
土質条件に対応した、きめの細かい地盤安定化の
施工を行なうことができる。

これに対し、従来においては、グラウトのゲル
タイムの調節は第一の混合器６中において炭酸水
の濃度を種々変化させることにより行なつている
が、かかる方法では第一の混合器６が通常大容量
であるため、該混合器に二酸化炭素を供給してか
らグラウトが地盤に注入されるまで、多かれ少な
かれ時間を要するので、グラウトのゲルタイムを
本発明におけるがごとく、殆ど瞬間的に変化させ
ることができない。

更に本発明にしたがえば、それぞれゲルタイム
が異なつた複数のグラウトを同時に地盤に注入す
る工法、すなわち複合注入工法が可能である。

これを図により説明すると、第２図は本発明に
よる複合注入工法の一実施例を示すフローシート
である。

第２図において、１９，２２および２３はそれ
ぞれ土質条件が異なる地盤中に打設された第二の
混合器（兼グラウト注入管）である。

施工にあたり、各混合器の入口部に、第一の混
合器６、珪酸ソーダ水溶液貯槽１３および水貯槽
１６より炭酸水、珪酸ソーダ水溶液およびゲルタ
イム調節用水をそれぞれ同時に供給する。

この際、各混合器に供給するゲルタイム調節用
水の量を適宜変化させることにより、各混合器中
においてそれぞれの土質条件に適合したゲルタイ
ムを有するグラウトが製造されて地盤中に注入さ
れる。

この複合注入工法によれば、土質条件が種々異
なる複雑な地盤を一度の施工で容易に安定化させ
ることができる。

なお、本発明の実施にあたり、グラウトの地盤
注入中にたとえばそのゲルタイムを大巾に変化さ
せるような場合、第二の混合器への炭酸水および
珪酸ソーダ水溶液の供給量を一定にしつつ、水の
供給量のみを増減させる方法を採ると、水量の増
減によりグラウト中の珪酸ソーダ濃度が大巾に変
動することがある。

このような珪酸ソーダの濃度変化が好ましくな
い場合は、水の供給量に反比例して炭酸水の供給
量を変化させ、グラウトのゲルタイムをどのよう
に変化させた場合にも水の供給量と炭酸水の供給
量の合計が常に一定になるようにすることが望ま
しい。

また、本発明において、グラウトの製造に用い
る炭酸ガスの量は珪酸ソーダに対して、化学量論
的量以下にすることが望ましく、これにより地盤
に注入したグラウトからの炭酸ガスの発生を防止
することができる。

次に実施例により本発明を更に具体的に説明す
る。

実施例 その内部にかい型撹拌翼（長さ×幅＝130mm×
50mm）が設けられた密閉耐圧構造の第一の混合器
の上部より温度18℃の水を3.6／分の速度で供
給すると同時に液化炭酸ガスを0.108Kg／分の速
度で供給し、該混合器中で両者を混合して炭酸水
を製造した。このときの第一の混合器内の圧力は
供給原料により23Kg／cm²に保つた。次いで得られ
た炭酸水を、先端に保圧弁、内部に液体混合用エ
レメントが６ケ設けられた直径21mm、長さ150mm
の第二の混合器（静的管路混合器）の一方の入口
部に3.6／分の速度で連続的に供給すると同時
に他方の入口部にJIS3号珪酸ソーダ：水＝１：１
（容量）の割合の珪酸ソーダ水溶液を3.6／分の
速度で連続的に供給した。

このとき、第二の混合器内の圧力が25〜30Kg／
cm²の範囲内に保たれるよう保圧弁のスプリングを
調節した。

第二の混合器に供給された各原料は該混合器内
で殆ど瞬間的に混合されてグラウトが製造され、
その出口より排出された。このグラウトは均一な
溶液で、CO₂ガスの発生は認められず、そのゲル
タイムは３秒であつた。

次に、上記の運転状態を維持しつつ、第二の混
合器に水を0.72／分の速度で供給したところゲ
ルタイム30秒のグラウトが該混合器の出口より直
ちに（１〜２秒後）に排出された。

次に、この運転状態を維持しつつ、第二の混合
器に供給する水量を1.44／分に変化させたとこ
ろ、ゲルタイム２分20秒のグラウトが該混合器の
出口より直ちに（１〜２秒後）に得られた。

なお、本発明の方法によらず、第一の混合器中
において製造する炭酸水の濃度を調整することに
よつてグラウトのゲルタイムを調節する方法によ
つた場合には、第二の混合器の出口から排出され
るグラウトのゲルタイムが切り替わるのに約３分
の時間を要し、本発明の方法によつた場合のよう
に第二の混合器の出口から排出されるグラウトの
ゲルタイムの切り替えを１〜２秒の短時間で行う
ことができなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施態様をあ
らわすフローシートである。 記号、１……炭酸ガス貯槽、２……温水槽、３
……流量調節弁（減圧弁）、４……蒸発器、５…
…流量調節装置、６……第一の混合器、７……撹
拌機駆動用電動機、８……水貯槽、９……流量調
節弁、１０……ポンプ、１１……圧力（流量）調
節弁、１２……ポンプ、１３……珪酸ソーダ水溶
液貯槽、１４……流量調節弁、１５……ポンプ、
１６……水貯槽、１７……流量調節弁、１８……
ポンプ、１９……第二の混合器（その１）、２０
……保圧弁、２０′……スプリング、２１……地
盤、２２……第二の混合器（その２）、２３……
第二の混合器（その３）、２４……流量調節弁、
２５……流量調節弁、２６……流量調節弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第一の混合器に高められた圧力の二酸化炭素
   と水を供給し、該混合器中において炭酸水を製造
   し、次いで得られた炭酸水を第二の混合器の一方
   の入口部に供給すると同時に他方の入口部に珪酸
   ソーダ水溶液を供給し、該混合器中において両者
   を合流・混合させ、このようにして得られたグラ
   ウトを地盤に注入する方法において、グラウトの
   地盤注入中に第二の混合器に水を供給してグラウ
   トのゲルタイムを調節することを特徴とする地盤
   安定化用珪酸塩系グラウトの地盤注入法。