JPH04356588A - 土質安定化工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土質安定化工法に関し
、詳しくは、ゲル化時間の安定した水ガラス系グラウト
薬剤を土壌中に注入してゲル化させ、土壌粒子を相互に
結合させて固化することにより、土質の強化及び安定化
を図る土質安定化工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、土質を強化するため、又は漏
水地盤等の止水を行うために、土壌中に水ガラス系のグ
ラウト薬剤を注入し、水ガラスをゲル化して、土質を強
化安定化する工法が知られている。ここに、上記水ガラ
ス系グラウト薬剤としては、セメント、硫酸カルシウム
等の水難溶性の無機塩を硬化剤として用いる懸濁型と、
水溶性の無機酸、有機酸、無機酸性塩等を硬化剤として
用いる溶液型がある。

【０００３】懸濁型の水ガラス系グラウト薬剤を用いる
工法によれば、土壌の固結強度は良好ではあるが、セメ
ント粒子が時間の経過と共に沈澱したり、土壌に注入し
たときに土粒子による瀘過作用を受け、浸透性が低下す
る等の欠点を有し、更に、グラウト薬剤のゲル化時間を
調節するのが困難である等の技術的問題を有する。

【０００４】このため、現在では、浸透性がよく、細粒
土質にも適用できるうえに、ゲル化時間を数秒乃至数十
分の広い範囲で調節できる溶液型の水ガラス系グラウト
薬剤が多く用いられている。しかしながら、この場合に
おいても、水ガラス水溶液と硬化剤液との混合比の僅か
な変化が、水ガラスのゲル化時間を大きく変動させるの
で、その使用にあたっては細心の注意が必要となる。即
ち、水ガラスに対して所定量より硬化剤が多いときは、
ゲル化時間が極端に短くなるため、土壌へのグラウト薬
液の浸透範囲が狭くなり、その結果、目的とする範囲の
土質の安定化が達せられない。他方、硬化剤が所定量よ
り少ないときは、ゲル化時間が極端に長くなり、ゲル化
までにグラウト液が地下水等により希釈されたり、流失
してしまうこともある。

【０００５】従って、従来、土質や安定化の目的に応じ
て、ゲル化時間を所望の時間に調節でき、しかも、でき
るだけ水ガラス水溶液と硬化剤液の混合比が変動しても
、ゲル化時間の変動がないグラウト薬液を用いることが
強く要請されている。

【０００６】このような要請に応じるために、例えば、
特公昭５８−３３２７７号では、ケイ酸ナトリウムと、
亜硫酸アルカリ及び炭酸アルカリより選ばれる１種以上
の塩を含むＡ液と、重亜硫酸アルカリ等の硬化剤を含む
液とを混合し、土壌に注入する工法を開示している。こ
の工法によれば、水ガラス（Ａ液）と硬化剤（Ｂ液）の
混合比の変動によるゲル化時間の大幅な変動はある程度
改善されるが、用いる硬化剤によっては、なお十分とは
いえない。更に、この工法によれば、水ガラスを数秒で
ゲル化させるような瞬結固化を行うことは困難である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、土質を安定
化させるために用いる水ガラス系グラウト薬剤における
上記した問題を解決するためになされたものであって、
水ガラス系グラウト薬剤のゲル化時間を数秒から十数分
の広い時間範囲にわたって任意に調節することができ、
且つ、水ガラス水溶液と硬化剤液との混合比の変動によ
るゲル化時間への影響が極めて少なく、従って、目的と
する土壌の強化或いは止水等を確実に行うことができる
土質安定化工法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の土質安定化工法
は、Ａ液：（ａ）　ケイ酸ナトリウム、及び、（ｂ）　
水溶性であり、水溶液がアルカリ性を示す無機酸性塩か
ら選ばれる少なくとも１種を含有し、且つ、ｐＨが１１
以上である水溶液。

【０００９】Ｂ液：水溶性である無機酸、有機酸、グリ
オキサール及びエチレンカーボネートよりなる群から選
ばれる少なくとも１種を含有する水溶液。上記Ａ液とＢ
液とを混合し、土壌中に注入することを特徴とする。

【００１０】本発明による工法において用いられる上記
Ａ液に含有されるケイ酸ナトリウムには、通常、ＪＩＳ
　Ｋ　１４０８に規定される３号ケイ酸ナトリウムが好
ましく用いられるが、１号ケイ酸ナトリウムや２号ケイ
酸ナトリウムやその他ＪＩＳ　Ｋ　１４０８に規定され
ないケイ酸ナトリウムが用いられる。このようなケイ酸
ナトリウム水溶液のＡ液中の含有量は、好ましくは、２
０〜８０容量％である。含有量が２０容量％以下である
ときは、固結した土質の強度が極度に低下し、一方、８
０容量％以上であるときには、Ａ液の粘度が高すぎて土
壌中での浸透性に劣ることとなるからである。

【００１１】Ａ液には、更に水溶性であり、水溶液がア
ルカリ性を示す無機酸性塩から選ばれる１種以上が含有
される。これらの無機酸性塩は水溶性であり、水溶液が
アルカリ性を示すものであれば、特に限定されないが、
例えば炭酸水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、
炭酸水素カリウム、リン酸水素二カリウム等のアルカリ
金属の酸性塩が挙げられる。

【００１２】本発明においては、上記Ａ液の調製に際し
ては、ケイ酸ナトリウム水溶液に前記した水溶性であり
、水溶液がアルカリ性を示す無機酸性塩又はこれらの水
溶液を添加することが好ましく、且つ、そのｐＨを１１
以上とする必要がある。Ａ液のｐＨが１１よりも低いと
きは、液性が極めて不安定であって、場合によっては、
液調整後、数十分以内にゲル化することがあるからであ
り、また、水溶性であり、水溶液がアルカリ性を示す無
機酸性塩の水溶液中にケイ酸ナトリウム水溶液を添加混
合するときは、液調整時に一部、ゲル化が生じるからで
ある。

【００１３】次に、Ｂ液に含まれる水溶性硬化剤として
は、水溶性である無機酸、有機酸、グリオキサール及び
エチレンカーボネートが好適に用いられる。これら水溶
性硬化剤は、単独又は複数でＢ液に含有されてもよく、
更には無機正塩或いは無機酸性塩と混合してＢ液に含有
されてもよい。その含有量は、Ａ液と混合したときのケ
イ酸ナトリウムの所要のゲル化時間に応じて、適宜に選
択される。

【００１４】本発明の工法によれば、以上のように調製
された上記Ａ液及びＢ液を混合し土壌中に注入する。混
合及び注入の方法は、安定化する土質や、Ａ液及びＢ液
を混合して後、ゲル化するまでの所要時間等の条件によ
って適宜に選択されるが、通常、Ａ液及びＢ液を同時に
Ｙ字管状注入パイプに注入ポンプにて送ることによって
、上記注入パイプにおいて両液の合流点にて混合し、目
的の土壌に注入する。ゲル化時間が短い薬剤の場合には
、二重ノズルを有するパイプに、両液を注入し、その先
端で混合して土壌に注入してもよい。

【００１５】

【作用】以上のように、本発明の土質安定化工法は、ケ
イ酸ナトリウムを含むＰＨ１１以上のＡ液と、硬化剤で
あるＢ液とを混合して、対象となる土壌に注入し、土質
の安定化を達成するものであって、ケイ酸ナトリウムと
硬化液との配合比のゲル化への影響は、従来の工法に比
べて著しく低減され、且つ、ゲル化時間も数秒から十数
分の範囲に任意に設定できる。

【００１６】

【実施例】以下に実施例を示すが、本発明はこれら実施
例に限定されるものではない。 実施例１ （ａ）　Ａ液の調製及びそのゲル化時間ＪＩＳ　Ｋ　１
４０８に規定される３号ケイ酸ナトリウムの表１に示す
量をビーカーにとり、これに表１に示す無機酸性塩の水
溶液をよく攪拌しながら加えて、ｐＨが１１以上である
Ａ液２００ｍｌを調製した。このようにして調製した各
Ａ液（Ｎｏ１乃至６）を２８℃で放置して、Ａ液自身が
ゲル化するまでの時間を調べた結果を併せて表１に示す
。

【００１７】得られたＡ液は、いずれもゲル化時間が長
く、短いもので３時間、長いもので６日以上であって、
安定であった。

【００１８】

【表１】

【００１９】（ｂ）　混合液の調製及びそのゲル化時間
表２に示す３号ケイ酸ナトリウムと、無機酸性塩を用い
、前記と同様にして、Ａ液２００ｍｌを調製し、また、
別に表２に示す硬化剤を含むＢ液２００ｍｌを調製した
。

【００２０】これら各Ａ液及びＢ液を２０℃に保持し、
Ａ液とＢ液の容量比が、■０．９：１．１、■１．０：
１．０、■１．１：０．９になるように混合して、各混
合液についてのゲル化時間を測定し、Ａ液とＢ液との混
合比が逆転した場合のゲル化時間の変動を、（■の場合
のゲル化時間）／（■の場合のゲル化時間）の比で表し
、その結果を表２に変動比として示した。

【００２１】

【表２】

【００２２】本発明の方法に用いられる混合液では、ケ
イ酸ナトリウムと硬化剤との混合比の変動によるゲル化
時間の変動は、従来の工法及び後述する比較例の場合と
比べて小さい範囲におさまった。 実施例２ （ａ）　Ａ液及びＢ液の調製 ２００　ｌの溶解用ミキサーに水１９５　ｌを入れ、よ
く攪拌しながら炭酸水素ナトリウム１４ｋｇを加え、濃
度７重量／容量％の水溶液２００ｌを調製した。

【００２３】次に２００　ｌの溶解用ミキサーに、ＪＩ
Ｓ　Ｋ　１４０８に規定する３号ケイ酸ナトリウム１０
０　ｌを入れ、これを強く攪拌しながら上記炭酸水素ナ
トリウムの水溶液１００　ｌをシャワー式ノズルで噴射
しながら加え、Ａ液２００　ｌを得た。

【００２４】別に、２００　ｌの溶解用ミキサーに水１
９７　ｌを入れ、リン酸５．３ｋｇを加えて攪拌し、２
．６５重量／容量％のリン酸水溶液２００　ｌを調製し
てＢ液とした。尚、上記で用いたＡ液１容とＢ液１容と
からなる混合液のゲル化時間は、液温２０℃で１分３５
秒であった。 （ｂ）　削孔 ロッドの先端から水道水を出しながら、注入予定の深度
６ｍのところまで削孔した。尚、地盤の透水係数は１．
２×１０−２ｃｍ／秒で、土質は細砂混じり粗砂であっ
た。 （ｃ）　薬液の注入 注入速度可変型グラウトポンプ２台を用い、１．５ショ
ット方式によってＡ液及びＢ液を各々毎分１０　ｌの速
度で供給し、混合液として２００ｌを上記地盤に注入し
た。 そのときの注入圧力は２〜３ｋｇ／ｃｍ２　であった。 次に、所定量の注入が終了した後、ロッドを１ｍステッ
プアップし、同様の方法にて、更に２００　ｌの混合液
を注入した。 （ｄ）　開削による固結状況の観察と固結物の物性以上
のようにして地質を安定化した地盤を、注入深度まで開
削して固結状況を観察した結果、円形に近い理想的な浸
透固結状況であった。

【００２５】また、開削により採取した土塊をポリエチ
レン袋に入れて密封し、試験室にてこれを成型して一軸
圧縮強度５．０ｋｇ／ｃｍ２、透水係数３．０×１０−
６ｃｍ／秒であった。 実施例３ （ａ）　Ａ液及びＢ液の調製 実施例２と同様にしてＡ液及びＢ液を調製した。

【００２６】別に、２００　ｌの瞬結用のＢ液溶解用ミ
キサーに、水１９５　ｌとリン酸１１ｋｇを入れ攪拌し
て５．５重量／容量％のリン酸水溶液とし、混合液のゲ
ル化時間が短い瞬結用のＢ液を調製した。

【００２７】実施例２において用いたのと同じＡ液１容
とＢ液１容からなる混合液のゲル化時間は、実施例２と
同様に、液温２０℃で１分３５秒であったが、上記Ａ液
１容と瞬結用Ｂ液１容からなる混合液では、同じ条件下
に５秒であった。 （ｂ）　削孔 二重管ロッドの先端から水道水を出しながら、注入予定
の深度７ｍのところまで削孔した。尚、地盤の透水係数
は８．５×１０−２ｃｍ／秒で、土質はシルト混じりの
細砂であった。 （ｃ）　薬液の注入 注入速度可変型グラウトポンプ２台を用い、はじめに比
較的地盤のゆるい部分への脈上注入と注入管の周りから
の逸脱を防止することを目的として、二重管の内管から
瞬結用Ｂ液を、外管からＡ液を各々毎分１５　ｌの速度
で供給し、二重管の先端にあるモニターで完全に混合し
て、Ａ液及び瞬結用Ｂ液からなる混合液７０　ｌを注入
した。注入圧力は２〜３ｋｇ／ｃｍ２　であった。

【００２８】次に、土粒子間の浸透を目的として、二重
管の内管から実施例２で用いたのと同じＢ液を、外管か
らはＡ液を各々毎分１０　ｌの速度で供給し、二重管の
先端にあるモニターで完全に混合して、混合液として１
３０　ｌを注入した。このときの注入圧力は、２．５〜
３．５ｋｇ／ｃｍ２　であった。

【００２９】所定量の注入が終了した後、ロッドを１ｍ
ステップアップして、上記作業を繰り返した。 （ｄ）　開削による固結状況の観察と固結物の物性実施
例２と同様にして、注入深度まで開削して固結状況を観
察した。本実施例においても、円形に近い理想的な浸透
固結状況が観察された。

【００３０】また、開削により採取した土塊の一軸圧縮
強度は５．０ｋｇ／ｃｍ２　、透水係数１．８×１０−
６ｃｍ／秒であった。 比較例 比較のために、無機酸性塩を含まないＡ液を調製し、硬
化剤を含むＢ液と混合して、その溶液のゲル化時間を調
べた。即ち、表２の比較例の欄に示す量のＪＩＳＫ　１
４０８に規定する３号ケイ酸ナトリウムに水を加え、全
量を２００ｍｌとしたＡ液、及び同欄に示す硬化剤を含
むＢ液２００ｍｌをそれぞれ調製し、Ａ液とＢ液の混合
容量比が■０．９：１．１、■１．０：１．０、■１．
１：０．９になるように混合して、各混合液についての
ゲル化時間を測定し、Ａ液とＢ液との混合比が逆転した
場合のゲル化時間の変動を実施例１と同様にして調べ、
表２に示した。

【００３１】表２において比較例１〜５はそれぞれ実施
例１の実験例１〜５に対応しており、各々のＢ液中の硬
化剤の種類は同一であり、また、Ａ液１容：Ｂ液１容の
混合液のゲル化時間が略同じとなるように硬化剤量を決
定したものである。

【００３２】表２から明らかなように、各比較例におけ
るゲル化時間は、対応する実施例の場合よりも、Ａ液と
Ｂ液の混合比の変動によって大きく影響されていること
がわかる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の土質安定化工法は、以上のよう
な構成となされたものであって、これを対象となる土壌
に注入することによって土質の安定化が達成されるもの
であり、しかも、ケイ酸ナトリウムと硬化液との配合比
のゲル化への影響は、従来の工法に比べて著しく低減さ
れ、且つ、ゲル化時間も数秒から十数分の範囲に任意に
設定できる。従って、本発明の土質安定化工法によれば
、目的とする土壌に確実に薬液を注入でき、また、ケイ
酸ナトリウムのゲル化前に薬液が地下水等により流失す
るようなことも防止できる。

【００３４】更に、本発明の工法にて安定化処理された
土壌の圧縮強度、止水性、生成ゲルのシネリシス等につ
いても、従来の工法に比して何ら遜色がなく、従って、
本発明による工法は、土質を安定化させる上で、実用上
極めて有用な方法である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　　　Ａ液：（ａ）　ケイ酸ナトリウム
   、及び（ｂ）　水溶性であり、水溶液がアルカリ性を示
   す無機酸性塩から選ばれる少なくとも１種を含有し、且
   つ、ｐＨが１１以上である水溶液。Ｂ液：水溶性である
   無機酸、有機酸、グリオキサール及びエチレンカーボネ
   ートよりなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する
   水溶液。上記Ａ液とＢ液とを混合し、土壌中に注入する
   ことを特徴とする土質安定化工法。