JPH0497012A

JPH0497012A - 薬液注入工法

Info

Publication number: JPH0497012A
Application number: JP21522990A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Shimada; 俊介島田
Original assignee: Kyokado Engineering Co Ltd
Current assignee: Kyokado Engineering Co Ltd
Priority date: 1990-08-14
Filing date: 1990-08-14
Publication date: 1992-03-30

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】〔産業上の利用分野〕本発明は水ガラスグラウトで軟弱あるいは漏水地盤を処
理する薬液注入工法に係り、特に無公害で、注入作業が
簡便で、かつゲル化時間の調整が容易で、さらに高強度
を呈する薬液注入工法に関する。

〔従来の技術〕

地盤中への薬液注入に当り、薬液の地盤中への浸透性を
良くする目的でゲル化時間の長い水ガラスグラウトを注
入する場合、反応剤の添加量を少なくすることになるが
、このことは水ガラス中のシリカの析出量が少なくなっ
て未反応水ガラスが存在し、強度低下、経時的強度低下
、地下水のアルカリ汚染等をひき起こすことになる。

また、水ガラスのゲル化時間の調整に当り、従来、水ガ
ラス水溶液（Ａ液）と反応剤水溶液（Ｂ液）の混合比率
を変化させたり、あるいは反応剤濃度の異なる複数の反
応剤水溶液を用意し、Ａ液に対するＢ液の組合わせを変
化させるといった複雑な手法を採用していたが、反応剤
量のわずかなちがいによってゲル化時間が大幅に変動す
るという問題が生じていた。

一方、本出願人は反応剤として無公害の炭酸ガスを用い
ることにより、反応系、生成系のいずれにおいても安全
性が向上し、公害問題をひき起こす危険件がほとんどな
くなることに着目し、炭酸ガスを反応剤として用いる地
盤処理方法を出願している。（特公昭５８−１４８９４
号公報参照）。炭酸ガスを水ガラスグラウトの反応剤と
して用いた場合、水ガラス中のアルカリが炭酸によって
中和され、反応生成物として炭酸塩を生成する。炭酸塩
はそれ自体非常に安全性が高く、かつ、ＢＯＤ、ＣＯＤ
の増加をもたらさないものである。したがって、炭酸ガ
スを単独で反応剤として用いた場合は勿論のこと、通常
の酸や塩あるいは有機反応剤と併用して用いても、これ
らの反応剤の使用量を必要最少限におさえれば、ＳＯ，
−１Ｃβ−等の生成は問題にならない範囲内におさえら
れ、水質保全の点から非常にすぐれた特性を発揮する。

しかし、上述の先願発明は以上のような利点を有するも
のの、強度が低いという問題があった。

このた約、強度を高くすべく、ＣＯ２ガスの添加量を多
くしても、炭酸ガスが水ガラス水溶液から分散してしま
い、強度増加の効果を奏し得ない。

すなわち、ＣＯ□ガスは気体であるかた約に、水ガラス
中に混合してＳ１０．を析出する以前に注入液から分散
してしまい、充分な強度を呈することができない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで、本発明の目的は従来技術に存する欠点、すなわ
ち、ゲル化時間の調整が繁雑かつ困難であること、長い
ゲル化時間の配合では未反応水ガラスが残存し、このた
めアルカリ汚染、低強度の問題が存在すること、炭酸ガ
スが水ガラスから分散されやすいこと等の欠点を解決し
、施工性が簡便で、ゲル化時間の調整が容易であり、か
つ高強度を呈し、アルカリ汚染を起こさない薬液注入工
法を提供することである。

〔問題点を解決するた約の手段〕

上述の目的を達成するため、本発明によれば、自硬性水
ガラス水溶液にＣＯ２ガスを添加して気液混合状態で地
盤中に注入することを特徴とし、具体的には自硬性水ガ
ラス水溶液を密閉状態で送液しながら、これにＣ０２を
添加して気液状態で地盤中に注入することを特徴とする
。

上述の本発明は自硬性水ガラス水溶液が送液される注入
系路の任意の個所で前記水溶液に００２ガスを添加して
気液状態で地盤中に注入することもでき、また、自硬性
水ガラス水溶液を多重注入管の一方の管路から送液し、
かつ他方の管路からＣＯ，ガスを送液し、該多重注入管
の任意の個所で前記水溶液にＣＯ２ガスを供給すること
もてきる。

〔作用〕

本発明に用いられる自硬性水ガラス水溶液は水ガラスに
反応剤を添加して数十時間以内（通常２０時間以内）に
ゲル化し得るように調整されたものであって、配合と同
時に水ガラス中のシリカ分が集合してシリカのコロイド
溶液を形成する。このような現象は反応剤として水溶性
反応剤を用いた場合顕著に現れる。このシリカのコロイ
ド溶液が密閉状態でかつ流動状態において、該溶液にＣ
Ｏ。

ガスを添加すると、具体的には例えば、シリカのコロイ
ド溶液が密閉管路中を流動して注入管先端部に至るまで
の間に該溶液にＣＯ，ガスを合流すると、Ｃ０２ガスは
系から逸脱することなくコロイド溶液中に気泡状態で介
在し、−邪溶解してシリカのコロイド粒子同志を連結し
、網状の構造をつくる。そして、この配合液は網状の中
にＣＯ７気泡の混合物を内在した状態のまま、すなわち
、自硬性水ガラス水溶液とＣ０２ガスとの気液混合状態
で地盤中に注入される。このため、注入された配合液（
グラウト）はゲル化時間が長く、しかもＣＯ７が逸出し
に＜＜、最終的にはＣＯｌが配合液中の残余の水ガラス
と反応して強化なゲルとなる。

このような現象は単に水ガラス水溶液に反応剤を添加す
るのみでは現れず、それ自体で少なくとも数時間〜数十
時間内にゲル化し得る自硬性水ガラス水溶液があること
が必須である。自硬性のない水ガラス水溶液の場合には
、注入系統で００２ガスを混入しても地盤中で容易にＣ
Ｏ２が抜けてしまって充分な強度が得られない。

上述の自硬性水ガラスにＣＯ，ガスを混入すると、ゲル
化時間が容易に調整され、ＣＯ２の添加量のわずかな変
化でゲル化時間が大幅に変動するようなことはない。し
かも、ＣＯ□の充分な量の調整でゲル化時間を数秒から
数十分まで容易に調整でき、しかもその間、注入液の体
積は全く変動せず、単にＣＯ７の添加速度を増減するの
みでゲル化時間を連続的に変化、コントロールでき、こ
のため注入作業が極めて単純となる。すなわち、本発明
における上述の特徴は自硬性水ガラス水溶液を用い、こ
れにＣＯ２ガスを添加して気液混合状態で地盤中に注入
することによって達成される。

以上のとおり、本発明は以下の特徴を保持する。

（１）液−液反応または固−液反応による自硬性水ガラ
ス水溶液に００２ガスを合流し、同時に合流液を地盤中
に注入することにより、自硬性水ガラス水溶液そのもの
の配合を変化することなく、炭酸ガスの吐出量のみを調
整して瞬結〜緩結までのグラウトを自由に調整できる。

（２）瞬結・緩結変換装置を用いることなく、炭酸ガス
の吐出量を調整するだけで瞬結グラウトによる注入管ま
わりのパッカーの形成、緩結グラウトによる浸透注入を
自由に変換できる。

（３）炭酸ガスの中和作用により、水ガラスグラウトの
アルカリを低減させることができ、このた狛、水質保全
の点から優れているのみならず、シリカの析出量が大き
くなり、強度が増大する。

（４）炭酸ガスの混入は注入液の体積の変化をともなわ
ない。このたぬ、同一配合の水ガラスグラウトを同一吐
出量で送液しておき、添加する炭酸ガスの吐出量を調整
するのみで注入が可能となり、施工管理が簡便である。

（５）　Ｃ０２の逸脱が少なく、長いゲル化時間でも高
強度が得られる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を添付図面を用いて詳述する。

第１図は本発明にかかる薬液注入工法を実施する一具体
例のフローシートであって、まず、混合槽１中に水ガラ
ス水溶液３を填充し、この水ガラス水溶液３を攪拌装置
２で攪拌しながら、ポンプ４の作動により圧力流量測定
装置５を経て管路６を通して送液する。同時に、混合槽
１′に装填された反応剤水溶液３′を攪拌装置２′で攪
拌しながらポンプ４′の作動により管路６′を通して送
液し、両液をバルブ７で混合して例えばゲル化時間が２
時間の自硬性水ガラス水溶液を調製し、バルブ７′、ゲ
ルテスタ９、圧力監視装置１０を介して管路１１に通過
させる。このとき混合槽１には自硬性水ガラス３そのも
のを填充してもよい。この場合、自硬性水ガラス３と混
合槽１′からの反応剤水溶液３′とのバルブ７での混合
は任意である。

方、炭酸ガスは炭酸ガスボンベ１９から吐出量調整装置
２０、バルブ７′、ゲルテスタ９、圧力監視装置１０を
介して管路１２に通過させ、前述の管路１１を通過する
自硬性水ガラス水溶液とともに注入管のスイーベル部１
４に導入される。ここで両液はそれぞれ二重管ロッド１
５の別々の管路（第２図（ａ）（ｂ）でａ、ｂとして指
示される。）に導かれて先端混合部１６に達し、この先
端混合部１６で炭酸ガスを自硬性水ガラス水溶液中に噴
出して気液混合状態の配合液とされ、地盤Ａ中に注入さ
れる。このとき、配合液のゲル化時間は吐出量調整装置
２０で炭酸ガスの吐出量を調整することにより１時間〜
数秒まで連続的に調整可能である。例えば、炭酸ガス吐
出量を多くすると、第２図（ａ）に示されるように両液
は先端混合部１６で混合されて瞬結グラウトとして注入
管まわりのすき間や地盤への粗い部分に注入され、瞬結
パッカー１７として固結される。また炭酸ガス吐出量を
少なくすると、第２図ら）に示されるように両液は先端
混合部１６で混合されて緩結グラウト１８として地盤Ａ
中に注入され、瞬結バッカー１７を破って地盤への細か
い部分に浸透し、固結される。

なお、炭酸ガスの自硬性水ガラス水溶液との混合は必ず
しも先端混合部１６とは限らず、任意の管路で可能であ
る。例えば炭酸ガスをバルブ７′で管路８に通過させ、
管路１１のバルブ７′の個所で自硬性水ガラス水溶液と
混合してもよい。この場合、注入管は二重管でなく、単
管でもよく、また二重管ダブルバッカーでもよい。さら
に混合槽ｌは水ガラスと反応剤水溶液を合流噴射混合す
るタイプを用いることもできる。１３はボーリングマシ
ンである。

以下、本発明を実験例を用いてさらに詳細に述べる。

実１ｔ！−１市販３号水ガラス（Ｓ　ｉ　Ｏ，：２９．１％、Ｎａｚ
ｏ・１０．０％、ｎ：３．ｏ、比重：１．４（２０℃）
）を用い、これに加水して５ｉＯ２ａ度７．５ｗｔ％お
よび１１ｗｔ％の試料（各１０００β）を作成した。こ
れら試料をそれぞれ、１０℃高の注入管内に圧力１ｋｇ
／ｃｕｔを保持して送液しながら、注入管の人口でＣＯ
，ガスと合流し、これら合流液をそれぞれ、注入管末端
部でビニール袋に受け、密封して合流液のゲル化時間を
測定した。ＣＯ，ガスの添加量を変化させて炭酸ガス量
（０℃１気圧に換算した炭酸ガスの体積）とゲル化時間
の関係を測定し、結果を第３図？よび第４図のグラフに
示した。第３図および第４図において、ＣＯ２の添加量
はそれぞれ、水ガラス水溶液１０００７！　（Ｓ　ｉ０
２濃度７．５ｗｔ％、１１れ％）当りのＣＯ７添加量（
ｊ２）である。また、同じく、重炭酸ソーダの添加量（
注入液１０００β当りの添加量（ｋｇ）、２０℃）と水
ガラスのゲル化時間の関係を第５図のグラフに示し、さ
らにグリオキザールの添加量（水ガラス水溶液１０００
β当りの添加量（１））と水ガラスのゲル化時間の関係
を第６図に示した。

実験−２実験−１と同様にして８１０２′ａ度１１ｗｔ％の水ガ
ラス水溶液１０００１をつくり、これにＮａＨＣＯ−１
５ｋｇを添加し、ゲル化時間が８時間の自硬性水ガラス
水溶液（Ａ−１液）を製造した。第４図において、水ガ
ラス水溶液の代わりにこの自硬性水ガラス水溶液（Ａ−
１液）を用いたところ、ＣＯ。

ガス添加量２００Ｏｆで４０分、３０００βで２５分、
３５００βで１０秒、４０００　Ｊで５秒でそれぞれゲ
ル化した。

また、第６図におけるＳｉＣ，ａ度７．５ｗｔ％水溶液
にグリオキザール２０４’を加えてゲル化時間が５時間
の自硬性水ガラス水溶液（Ａ−２液）　１０００ｐを作
成した。第３図における水ガラス水溶液の代わりにこの
Ａ−２液を用いると、ＣＯ２添加量２００ＯＡで６０分
、３０００　Ｉ！で４０分でそれぞれゲル化した。また
、第４図の水ガラス水溶液の代わりにＡ−２液を用いる
と、３５００　Ｒで１５秒、４０００　Ｎで１０秒でゲ
ル化した。

以上から、水ガラス水溶液をＣＯ，でゲル化させた場合
、多量のＣＯ２を必要とするのに対し、水ガラス水溶液
にわずかなゲル化剤を加えて得られる自硬性水ガラス水
溶液ではＣＯ７が少量で効果的にゲル化し、しかもゲル
化時間の調整が容易であることがわかる。

実験−３表−１に示す各記号の試料を作成し、これら各試料につ
いてゲル化時間ならびに固結標準砂の７日後の一軸圧縮
強度（ｋｇ／ｃｕｔ）を測定し、結果を表−１に示した
。

＼表−１において、記号１〜７は通常の液−液反応による
試料のゲル化時間と強度を示し、記号８〜２ハ２９〜３
７は実験１と同じ方法でゲル化時間を測定し、かつ同じ
方法でビニール袋中に標準砂を入れ、ゲル化せしめて得
られた固結体の圧縮強度を測定した結果を示す。このう
ち、記号１８〜２７は本発明にかかる試料であって、こ
れらはきわめて強度が高いことがわかる。また、記号２
８は水ガラスに反応剤を加えてもそれ自体ではゲル化し
得ない配合の例を示す。そして記号２９および３０は記
号２８のような自硬性のない水ガラス水溶液にＣＯ２を
加えても、充分な強度が得られないことを示している。

さらに記号３２〜３７は密閉容器中に水ガラスと反応剤
（グリオキザールまたは重炭酸ソーダ）と炭酸ガスをほ
ぼ同時に入れて初期圧力はぼ２ｋｇ／　ｃｊで加圧し、
急速混合を併用してほぼ１分後に圧力がほぼゼロの状態
に低下し、炭酸ガスが吸収されたことを確認し、配合直
後からゲル化に至るるでの時間を測定した。その結果、
これらはきわめて短時間でゲル化してしまい、それに対
して記号１８〜２７に示される本発明の例では、同じ配
合ではゲル化を長くすることができる。これは本発明で
はまず、自硬性水ガラス水溶液を形成し、これにＣＯ７
を混入することにより気−液混合状態で注入するためで
ある。しかも両者の強度を比較すると、はぼ同一の強度
が得られることから、本発明は長いゲル化時間で高強度
を得ることがわかる。

これは本発明では充分な量のＣ○、を用いて気液混合の
状態で土粒子に浸透させて固結させることに起因する。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明はまず自硬性水ガラス水溶液をつ
くり、これに００２ガスを混入し、気液状態で地盤中に
注入するという三つの条件を同時に満たすことにより上
述の所望の効果を得る。

すなわち、本発明はあらかじと水ガラスと反応剤を用い
て自硬性が得られる配合で自硬住人ガラス水溶液をつく
り、ンリカのコロイド液の形成を進行させ、その内部に
Ｃ０２のガスを混入させて部シリカの網状体を形成させ
ながら、その構造内にＣ０２をガス状のままとり入れた
気−液混合体を形成して地盤中に注入することにより、
充分な量のＣＯ２を用いながら充分なゲル化時間を保持
して地盤中に注入し得、高強度をうることが出来る。そ
の結果水ガラスのアルカリを中和でき、地下水のアルカ
リ汚染を防ぐことができ、さらに自硬性水ガラスを注入
すると同時にＣＯ３を注入し、しかもＣＯ□の量を変え
ることによってゲル化時間を容易にかつスムーズに変動
せし狛ることができ、かつ注入液の吐出量や配合液の変
換も必要ないため、施工が簡便であるという実用性のす
ぐれた効果を発揮しつるものである。

５図は水ガラス水溶液中への重炭酸ソーダの添加量に対
するゲル化時間の関係を表したグラフを示し、第６図は
水ガラス中へのグリオキザールの添加量に対するゲル化
時間の関係を表したグラフを示す。

１．１′・・・混合槽、３・・・水ガラス水溶液または自硬性水ガラス水溶液、３′・・・反応剤水溶液、４．４′・・・ポンプ、１５
・・・二重管ロッド、　１６・・・先端混合部、１７・
・・瞬結パッカー　　１８・・・緩結グラウト、Ａ・・
・地盤、　ａ、ｂ・・・管路、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発胡工法を実施する一具体例のフロシートを
示し、第２図（ａ）は第り図における瞬結グラウトの注
入例を示し、第２図ら）は第り図おける緩結グラウトの
注入例を示し、第３図および第４図は水ガラス水溶液中
へのＣＯ２の添加量に対するゲル化時間の関係を表した
グラフを示し、第特許出願人　強化土エンジニャリング
株式会社喜２Ｇ＄９侶（０″”ｃｚ％圧【−桧％ｔｔ＝ｇｒ寵ガへ弥穐）箋３
山（ｏ”ｃｉ軌（ユｆｉｊ１４．（Ｌン斉醒６文のセＬ水
覧）湊６０１２につ斐ソーダ（科）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）自硬性水ガラス水溶液にＣＯ＿２ガスを添加して
気液混合状態で地盤中に注入することを特徴する薬液注
入工法。
（２）請求項第１項に記載の工法において、自硬性水ガ
ラス水溶液を密閉状態で送液しながら、これにＣＯ＿２
ガスを添加して気液状態で地盤中に注入することを特徴
する薬液注入工法。
（３）請求項第１項または第２項に記載の工法において
、自硬性水ガラス水溶液が送液される注入系路の任意の
個所で前記水溶液にＣＯ＿２ガスを添加して気液状態で
地盤中に注入することを特徴する薬液注入工法。
（４）請求項第１項または第２項に記載の工法において
、自硬性水ガラス水溶液を多重注入管の一方の管路から
送液し、かつ他方の管路からＣＯ＿２ガスを送液し、該
多重注入管の任意の個所で前記水溶液にＣＯ＿２ガスを
供給することを特徴とする薬液注入工法。