JPH058291B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、土木工事等において軟弱地盤、漏水
地盤等に硬化性薬液を注入して、地盤強化、落盤
防止、崩壊防止、止水等を図るための薬液注入工
法に関するもので土木建設業界において広く利用
されるものである。 〔従来の技術〕 軟弱地盤や漏水地盤に、所定時間後にゲル化す
る薬液を注入して、土粒子間隙や孔隙を薬液で置
換、ゲル化させ、地盤の強化、止水を図る工事は
古くから行なわれている。このような工法の初期
にはけい酸ナトリウムと塩化カルシウム、アルミ
ン酸ナトリウム、セメント等の組合せの薬液が使
用され、ついで尿素−ホルムアルデヒド縮合物、
アクリルアミド、リグニン・スルホン酸塩等、重
合性の有機化合物を用いる薬液が賞用された。し
かしながら、上記けい酸ナトリウム系は、ゲルタ
イムが極端に短かかつたり、沈降し易い粒子を含
むため、土粒子間隙に浸透し難く、所期の目的を
達成することが難かしいという欠点を有する。 一方重合性有機化合物は、ゲルタイムが広い範
囲で自由に調節できるため、千差万別の土層に対
応が可能でありケイ酸ナトリウム系薬液に代り地
下鉄、上下水道、トンネル、ダム等の土木工事等
の多方面にわたつて応用されてきた。ところがこ
れら有機化合物は一般に毒性が強いため、使用が
制限されるに至り、再びけい酸ナトリウム系が見
直されるようになつてきた。 けい酸ナトリウム系薬液の再度の採用に当つて
は、当該薬液に対して重合性有機化合物の長所で
あるゲルタイム調節範囲が広い、低粘度であると
いう特性を持たせるための工夫が種々なされた。
その一端としてけい酸ナトリウムの硬化剤とし
て、たとえばけい酸ナトリウムのアルカリ性で加
水分解して酸を生成するエチレンカーボネート、
グリオキザール、エチレングリコールジアセテー
ト等の化合物を採用する方法が提案された。ま
た、注入方式も、初期には、けい酸ナトリウム溶
液だけを地盤に注入して、後から塩化カルシウム
溶液を注入する二液二系統注入工法（２シヨツト
工法）、けい酸ナトリウム溶液と硬化剤溶液を
別々のポンプで圧送し、注入パイプの地上部分で
Ｙ字管で合流させて注入する、二液一系統注入工
法（1.5シヨツト工法）、特にゲルタイムが長い配
合では地上のタンク内で均一な溶液として注入す
る一液一系統注入工法（１シヨツト工法）が適宜
採用されていたが、薬液の逸走を防ぐ目的で、ゲ
ルタイムが数秒の薬液が開発され、注入パイプも
従来の単管に代り、内管を有する二重管を用い、
地盤に注入する直前でけい酸ナトリウム溶液と硬
化剤溶液を混合させる方式が汎用されるようにな
つた。 ついで、近年は、ゲルタイムが長、短二種類の
薬液を交互に同一パイプを用いて注入し、短かい
ゲルタイムの薬液でパイプ周囲や地盤の比較的大
きい空隙を埋め、長いゲルタイムの薬液を細隙に
浸透させる複合注入工法が開発され、工事に使用
されている。 この種の複合注入工法では、地上にけい酸ナト
リウム溶液と、長短２種のゲルタイムを与える硬
化剤溶液を準備し、硬化剤溶液を適宜切換えて注
入施工している。 〔発明が解決しようとする問題点〕 先に述べた複合注入工法では、注入圧力の変
化、注入パイプ周囲からの薬液の噴出等を観察し
ながら、地上において長短２種のゲルタイムを与
える硬化剤溶液を適宜取換えてけい酸ナトリウム
溶液と合流させて注入しているが、注入地盤が深
かつたり、ポンプが遠方にある場合は、切換えた
薬液が地盤に到達する迄に数分の時間を要し、薬
液のロスを生じたり、きめ細かい施工管理ができ
ない欠点を有している。 本発明はこのような時間のズレのない薬液注入
工法を求めるべくなされたものである。 (ロ) 発明の構成 〔問題を解決するための手段〕 本発明者らは、２系統の流路を有する注入パイ
プを用い、その一方に、けい酸ナトリウム溶液と
長いゲルタイムを得る特定の硬化剤を混合したゲ
ルタイムの長い薬液を圧送し、他方の管にはパイ
プ内に通止弁等を設けて、この管にゲルタイムの
長い薬液と混合して短かいゲルタイムを得る特定
の硬化剤液を供給し適宜パイプ内またはパイプ外
で合流することにより、ゲルタイムの異なる薬液
の注入タイミングのズレのない注入工法となりう
ることを見出し本発明を完成した、即ち本発明は
２系統の流路を有する注入パイプを用いる薬液注
入工法において、一方の流路から土壌中に注入さ
れている下記(A)液に、他の流路から(A)液の30〜50
％の容量の下記(B)液を間歇的にパイプ内またはパ
イプ外で合流させて土壌中に注入することを特徴
とする薬液注入工法に関するものである。 (A)液：100中にけい酸ナトリウム20〜40とグ
リオキザール、エチレンカーボネート、プロピ
レンカーボネートおよびエチレングリコールジ
アセテートから選ばれた１種以上の化合物をけ
い酸ナトリウム１当量に対し0.3〜0.6当量含有
してなる薬液 (B)液：100中に炭酸水素アルカリ10Kg以上含有
してなる薬液 Γ けい酸ナトリウム溶液 けい酸ナトリウムは水ガラスと俗称され、日本
工業規格（JIS）K1408に規定されている。非結
晶性けい酸ナトリウムとして１号、２号、３号の
３種類があり、無水けい酸（Sio₂）の酸化ナトリ
ウム（Na₂Ｏ）に対するモル比で区分されてい
る。即ち、１号のモル比は２前後、２号は2.5前
後、３号は３前後、詳しくは2.89〜3.44である。 本発明工法には、３号の規定を満足するけい酸
ナトリウムすなわち３号けい酸ナトリウムが好ま
しい。１号及び２号のけい酸ナトリウムはナトリ
ウム分が多いので高価であるし、硬化剤を多量に
必要とするので経済的にも不利である。また、生
成するけい酸ゲルを比較すると、３号けい酸ナト
リウムからのゲルの方が１号および２号けい酸ナ
トリウムからのゲルより緻密で、強度も大きいの
で好ましい。 本発明における、ゲルタイムの長い薬液100
中のけい酸ナトリウムの量は20〜40、好ましく
は25〜35である。20より少ない場合はゲル強
度が小さく、特殊な目的の工事にしか使用できな
い。また、40をこえると、薬液の粘度が大きく
なつて、地盤の細隙に浸透し難いため実用上使用
できない。 Γ 硬化剤 けい酸ナトリウム溶液から、けい酸ゲルを析出
させる化合物すなわち硬化剤としては無水炭酸、
二酸化硫黄のような酸性ガス、硫酸、リン酸、ク
エン酸のような有機、無機の酸、硫酸水素ナトリ
ウム、炭酸水素ナトリウム、リン酸一ナトリウム
のような酸水素塩、硫酸アルミニウム、硫酸マグ
ネシウム、アルミン酸ナトリウムなどの水溶性多
価金属塩等が知られており、これらは一般に、け
い酸ナトリウムとの反応が速く、ゲルタイムを数
分以上に調節することが難しいので数秒のゲルタ
イムを求めるときの配合に用いられている。 一方、酢酸メチル、エチレングリコールジアセ
テート、グリセリンアセテート等の脂肪酸のエス
テル、ガンマーブチロラクトンのような分子内エ
ステル、エチレンカーボネート、プロピレンカー
ボネートのような環状エステル、グリオキザール
のような多価アルデヒドも、水溶液中においてけ
い酸ソーダと反応してけい酸ゲルを析出させる能
力すなわち硬化剤として利用できることも知られ
ており、これらはけい酸ナトリウムのアルカリ性
で加水分解して酸を生成し硬化剤として働くため
反応が著るしく緩慢である。従つて、ゲルタイム
の長い薬液を調製するのに用いられている。 これらの硬化剤のなかで本発明で薬液(A)に用い
られる硬化剤としては、エチレンカーボネート、
プロピレンカーボネート、グリオキザール、エチ
レングリコールジアセテート又はそれらの混合物
である。これら以外の硬化剤はゲルタイムを十分
に長くし微細な土粒子間隙の土壌中に注入範囲
1m程度注入するのに不適当であるか、ゲルの強
度が不足するため本発明においては用いられな
い。 これら硬化剤の使用量は、多い程ゲルタイムが
短かく且つゲル強度が大きくなるが、通常の工事
においてはゲルタイムは10分以上が、また固結標
準砂の一軸圧縮強度は３Kgｆ／cm²以上が必要であ
り、前項のけい酸ナトリウム使用量において、け
い酸ナトリウム１当量に対し硬化剤0.3〜0.6当量
が必要である。0.3当量未満ではゲルタイムが長
くなるがゲル強度が不足するし、0.6当量を超え
るとゲル強度は大きいがゲルタイムが短くなり本
発明工法では使用できない。これらの硬化剤に少
量の無機硬化剤を併用することもできる。 なお、ここでグリオキザール、エチレンカーボ
ネート、プロピレンカーボネートおよびエチレン
グリコールジアセテートの当量はアルカリ中で加
水分解して生成する酸に基づいて計算されるもの
でグリオキザール１モルは１当量、その他の化合
物は１モル２当量として適用される。 薬液(B)に用いられる硬化剤としては炭酸水素ア
ルカリ特に炭酸水素カリウムであり、これ以外の
硬化剤は硬化特性、腐食性、取扱性等の面で何ら
かの欠点をもつているので本発明では用いられな
い。この溶液100中に含まれる炭酸水素アルカ
リの量は少くとも10Kgは必要である。 10Kg以下ではゲルタイムを30秒以下になし得な
いが、ゲル強度が小さい。使用量の上限は飽和濃
度まで差支えないが施工上、おのずから上限が決
まる。また他の硬化剤と併用することも、その特
性を損なわない限り可能である。 この薬液(B)の薬液(A)に対する使用量は、薬液(A)
の量の30〜50容量％であり、この範囲外ではゲル
タイムの短縮かゲル強度のいずれかに欠点を生じ
本発明に使用し得ない。薬液(B)を使用する際はゲ
ルタイムを通常30秒以下にする様に使用すること
が好ましく、より好ましくは３〜20秒、特に好ま
しくは５〜15秒になる様に使用する。 Γ 注入パイプ 本発明工法に用いる注入パイプは、パイプ内に
隔壁によつて分離された２系統の流路を有するも
のであつて、通常、内外管よりなる二重管より成
り薬液(B)の送液流路には逆止弁を有する構造をも
つものが適している。例えば特開昭55−155815、
57−100214、57−116825、58−20820、58−
20821、58−58314で提案された注入パイプは本発
明工法には好適である。 〔作用〕 本発明の工法は、10分以上の長いゲルタイムの
薬液を常時注入していて、注入パイプ回りからの
薬液の噴出などが生じた時に、別の流路からゲル
タイムを短かくでき、かつゲル強度の高い硬化体
を与えることができる硬化剤が存在することを見
出したことによりなされたもので、それらの硬化
剤をパイプ内またはパイプ外で合流させることに
よりそれらの事態に直ちに対処できるという作用
を有するものである。 〔実施例および比較例〕 実施例 １ Na₂O9.25％、SiO₂28.5％の３号けい酸ナトリ
ウム25mlに水を加えて50mlとしたけい酸ナトリウ
ム水溶液と、50ml中にエチレンカーボネート２ｇ
（けい酸ナトリウム１当量に対して0.44当量）を
含む硬化剤溶液を混合して薬液(A)を得た。この薬
液の、20℃におけるゲルタイムは20分、豊浦標準
砂を詰めたモールドに注入しゲル化後１日間湿気
養生した砂ゲルの一軸圧縮強度は5.4Kgｆ／cm²で
あつた。 また、100ml中に炭酸水素カリウム15ｇの割合
で調製して薬液(B)を得た。 上記薬液(A)100mlに対し薬液(B)40mlを加えた薬
液の20℃におけるゲルタイムは14秒、豊浦標準砂
を詰めたモールドに注入し、ゲル化後１日間湿気
養生した後の砂ゲルの一軸圧縮強度は5.0Kgｆ／
cm²であり、２流路を使用しての注入はスムーズに
行われた。 実施例２〜11，比較例１〜７ 実施例１に準じて、薬液(A)におけるけい酸ナト
リウムの種類と使用量、硬化剤の種類と使用量、
薬液(B)における炭酸水素カリウムの濃度とその薬
液の使用量を表−１に記載のように変えて実施し
た。実施例のものはいずれもゲルタイム、圧縮強
度にすぐれており、本発明方法において優れた効
果をあげた。また、比較例のものはゲルタイムを
短かくすることができないか、ゲルタイムを短か
くするためには薬液(A)のゲルタイムを短かくする
か、圧縮強度を犠牲にしなければならず本発明方
法に適用され得なかつた。 (ハ) 発明の効果 本発明の薬液注入工法は、２系統の流路を有す
る注入パイプの一方の流路に特定のゲルタイムの
長い薬液を予め流路外で調製して圧送し、地盤に
浸透注入させて地盤強化・止水等を図る過程で、
注入パイプ周囲からの薬液の噴出の処理、地盤内
の孔隙・粘性土処理のために、ゲルタイムの短か
い薬液を急に要する場合、もう一方の逆止弁等の
ついた流路からゲルタイムを短かくし得る硬化
剤、すなわち炭酸水素アルカリ溶液を供給し、上
記ゲルタイムの長い薬液と直ちに合流させて対応
せしめることができ、薬液の損失も少なくきめ細
かい施工管理が可能となり、すぐれた経済的効果
をもたらす。 【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 1.2系統の流路を有する注入パイプを用いる
   薬液注入工法において、一方の流路から土壌中に
   注入されている下記(A)液に、他の流路から(A)液の
   30〜50％の容量の下記(B)液を間歇的にパイプ内ま
   たはパイプ外で合流させて土壌中に注入すること
   を特徴とする薬液注入工法。 (A)液：100中にけい酸ナトリウム20〜40とグ
   リオキザール、エチレンカーボネート、プロピ
   レンカーボネートおよびエチレングリコールジ
   アセテートから選ばれた１種以上の化合物をけ
   い酸ナトリウム１当量に対し0.3〜0.6当量含有
   してなる薬液 (B)液：100中に炭酸水素アルカリ10Kg以上含有
   してなる薬液