JPH0670217B2 - けい酸塩系グラウトの地盤注入法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、けい酸ソーダと反応してこれをゲル化し得る
物質とけい酸ソーダとを組み合わせた地盤安定化用けい
酸塩系グラウトの地盤注入法に関する。本発明の目的と
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、グラウトの注入量を一定に維持しながら、グラウ
トのゲルタイムを長短任意に、直ちに調節することが出
来る方法を提供することにある。

〔従来技術〕

従来、けい酸ソーダと、これと反応してこれをゲル化し
得る物質（以下、硬化剤という）とを組合せた地盤安定
化用グラウトの地盤注入法として種種の方法が提案され
ている。たとえば、混合器に硬化剤と水とを供給し、該
混合器中で両者を混合して硬化剤含有液を製造し、得ら
れた硬化剤含有液を注入系の薬液合流部に供給し、該合
流部においてけい酸ソーダと混合させて得られたグラウ
トを地盤に注入する方法が知られている。

また別の方法として本出願人は； 特開昭58-219290号および特開昭58-204213号において硬
化剤含有液とけい酸ソーダ水溶液との混合部に水を供給
する方法を提案している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の方法ではグラウトのゲルタイムの調節は混合器中
で製造される硬化剤含有液の濃度を変化させることによ
って行うが、この方法では混合器に硬化剤を供給してか
らグラウトが地盤に注入されるまで装置の規模にもよる
が、多かれ少なかれ時間を要するので、この方法によっ
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
に即応したものに直ちに変化させることができない。

また、特開昭58-219290号と特開昭58-204213号の方法で
はグラウトのゲルタイムを短時間で任意に変えることが
できるが、水を薬液混合部に直接供給するとグラウト全
体が希釈されてグラウトの物性が低下するおそれがあ
り、またグラウトの注入量を一定に維持できないという
難点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記従来技術の欠点を改善した硬化剤とけい
酸ソーダとを組合せた地盤安定化用けい酸塩系グラウト
の地盤注入法の改良に係わるものであって、その要旨と
するところは； 「けい酸ソーダと反応してこれをゲル化し得る硬化剤含
有液を第一のポンプで薬液合流部の一方の入口部に供給
すると同時に，けい酸ソーダ水溶液を第二のポンプで該
合流部の他方の入口部に供給して該合流部において両者
を混合し，このようにして得られたグラウトを地盤に注
入するに当り、グラウト注入中に該第一にポンプまたは
／および第二のポンプの吸入側に水を供給できるように
したことを特徴とする地盤安定化用けい酸塩系グラウト
の地盤注入法」にある。

以下本発明について説明する。

本発明に用いるけい酸ソーダとしては、従来から地盤の
安定化に用いられているJIS K1408,3号けい酸ソーダが
通常好適に用いられる。更に、SiO₂/Na₂Oモル比が３以
上5.5程度のものも用いることができる。けい酸ソーダ
は施工に際し、必要により水で希釈して地盤安定化に適
した適宜の濃度の水溶液として用いる。

本発明において使用するけい酸ソーダは、通常20〜100
容量％、特に25〜70容量％の濃度にするのが好ましい。

本発明に用いる硬化剤は、けい酸ソーダと反応してこれ
をゲル化し得る物質で、このような物質であれば水に可
溶なものばかりでなく、水に通常難溶または不溶といわ
れるものも含む。

例えば、有機酸；無機酸（二酸化炭素、炭酸水を含
む）；有機エステル類；アルデヒド類；アルコール類；
アルカリ金属の重炭酸塩、重硫酸塩、重リン酸塩；アル
カリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩、硫酸塩、リ
ン酸塩、塩化物；多価金属塩；セメント；石膏；スラ
グ；石灰等の一種または二種以上を組み合わせて用いる
ことができ、これらの物質を水に溶解または懸濁させて
硬化剤含有液を調製する。

本発明の実施態様の一例を第１図に示す。

貯槽（２）から硬化剤含有液を必要により貯槽（１）か
らの水と合流させて、ポンプ（４）により薬液合流部
（６）の入口部に供給すると同時に、貯槽（３）からけ
い酸ソーダ水溶液を必要により貯槽（１）からの水と合
流させて、ポンプ（５）により薬液合流部（６）の他方
の入口部へ供給する。

供給された硬化剤含有液とけい酸ソーダ水溶液とは薬液
合流部（６）で合流混合してグラウトとなり地盤中に注
入される。

本発明における薬液合流部（６）はグラウト注入管（1
5）の先端部に位置し、硬化剤含有液とけい酸ソーダ水
溶液の二液が合流混合してグラウトが製造される部分で
あって、その構造は二液がよく混合する様なものであれ
ばよく、特に限定はしない。

例えば、グラウトの地盤注入に常用されているＹ字管、
単純二重管、その他オリフイス接触器、流体混合用エレ
メント、二流体混合ノズル、スタチックミキサーなどが
好適に用いられる。

硬化剤が二酸化炭素（炭酸水を含む）の場合には、二酸
化炭素の逃散を防ぐために薬液合流部の先に保圧構造を
設ける。保圧構造としては特に限定はしないが、弁，コ
ック，ノズルなどを用いることができる。

ポンプ（４）および（５）は、硬化剤含有液およびけい
酸ソーダ水溶液をそれぞれ薬液合流部（６）を経て地盤
に注入する為のポンプで、それぞれ独立のポンプを用い
てもよいし、１台で二液以上を併行して吸引圧送できる
構造のもの−たとえば多連式グラウト注入ポンプなどを
用いることもできる。

流量調節弁（７）および（８）、ならびに（10）および
（11）はそれぞれ流量比率調節器（９）または（12）で
制御され、それぞれポンプ（４）で送給する水および硬
化剤含有液、またはポンプ（５）で送給する水およびけ
い酸ソーダ水溶液の量を調節するための弁である。

第２図および第３図は本発明の別の実施態様を示す。第
１図における調節弁（７）および（８）、ならびに（1
0）および（11）と比率調節器（９）および（12）のか
わりに容量調節の可能な定量式のポンプ（13）または
（14）を用いる。貯槽（１）からの水を、第２図の場合
にはポンプ（13）を用いてポンプ（４）の吸入側に、ま
た第３図の場合にはポンプ（14）を用いてポンプ（５）
の吸入側にそれぞれ適宜供給できる様にしたものであ
る。

なお、本発明は上記実施態様のみに限定されるものでは
なく、本発明の目的を達成できる範囲で機器の構成、選
択は自由である。

この様にして硬化剤含有液と水、またはけい酸ソーダ水
溶液と水とは必要に応じてそれぞれ任意に定めた比率で
合流し、ポンプ（４）または（５）に薬液合流部（６）
に送られる。

本発明においては、グラウト注入中にポンプ（４）また
は（５）の少なくとも一方の吸入側に水を供給すれば、
供給する水の量によりグラウトのゲルタイムは瞬結に近
い短い時間から数時間に亘る緩結の範囲に任意に調節す
ることができる。

地盤条件によってグラウトのゲルタイムを数秒から数時
間に亘る広範囲に調節する必要があるときは、貯槽
（２）中の硬化剤含有液の硬化剤濃度は、ポンプ（４）
の吸入側に水を供給しない場合に薬液合流部（６）にお
いてけい酸ソーダ水溶液を瞬結させるような高濃度にし
ておくと良い。

また、グラウトのゲルタイムを数分〜数時間の範囲で調
節するようなときには、貯槽（２）中の硬化剤含有液中
の硬化剤濃度は上記の場合より低くても良く、ポンプ
（４）の吸入側に水を供給しない場合に薬液合流部
（６）においてけい酸ソーダ水溶液を数分以内にゲル化
させる濃度にしておけば良い。

本発明の実施に当り、グラウトのゲルタイムの調節はポ
ンプ（４）または（５）の吸入側への水の供給量を調節
することによって行う。

例えば地盤へのグラウト注入中にグラウトのゲルタイム
を長くしようとするときは、第１図の場合には硬化剤含
有液系について流量比率調節器（９）により調節弁
（８）の開度を小とし、それに対応する分だけ調節弁
（７）の開度を大とするか、あるいはけい酸ソーダ水溶
液系について流量比率調節器（12）により調節弁（10）
を適宜開き、同時にそれに対応する分だけ調節弁（11）
の開度を小とすればよい。また、第２図の場合には、ポ
ンプ（13）でポンプ（４）の吸入側に、第３図の場合に
は、ポンプ（14）でポンプ（５）の吸入側にそれぞれ適
当量の水を送れば良い。

いづれの場合でも水の供給量はポンプ（４）または
（５）の容量以内とすることが良い。多過ぎると薬液は
希釈され、得られるグラウトは物性が低下したり、ゲル
化しなくなったりする。

このように本発明の方法によれば、系内への水の供給量
の調節を瞬時に行うことができ、しかもグラウトの注入
量を一定に維持しながら、グラウトのゲルタイムを任意
に直ちに調節することができるので複雑な土質条件にき
め細かく対応する地盤安定化の施工ができる。

更に本発明の方法を応用することにより、それぞれゲル
タイムが異った複数のグラウトを同時併行的に地盤中に
注入することができる。

〔発明の効果〕

本発明は次に述べるような効果を有する。

（ｉ）グラウトを地盤中へ注入しながら、薬液の注入を
中断することなく、しかもグラウトの注入量を一定に維
持しながら、グラウトのゲルタイムを瞬結から緩結の範
囲に任意に、しかも瞬時に調節することができる。

（ii）貯槽中の薬液の濃度を一定にしておいてゲルタイ
ムの異なるグラウトを注入することができるので、異な
る土質条件に対応するきめの細かい地盤安定化が可能と
なる。

（iii）貯槽中の薬液の濃度を一定のままでゲルタイム
を調節することができ、ゲルタイムを変化させるのにそ
のつど薬液を交換する必要がなくなるので、グラウト製
造に要する諸経費ならびに労力を大巾に軽減することが
できる。

（iv）本発明の方法は硬化剤の種類に限定されることな
く利用することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の方法を実施例で説明する。

実施例−1. スタチックミキサー（液体混合用エレメント:16×25mm,
6個/1組内装）２組を内部に備えた薬液合流部を組み込
んだ第１図に示す系統の設備を使用した。

JIS 3号けい酸ソーダと水とを等容量づつ混合したけい
酸ソーダ水溶液（以下、Ａ液とする）と、重炭酸カリ:3
0kgに水を加えて200lとした硬化剤水溶液（以下、Ｂ液
とする）とを調製した。

薬液合流部の一方の入口部にＢ液を、同時に他方の入口
部にＡ液をそれぞれ3l/分の速度で連続的に供給した。
A,B両液は該合流部において合流し混合されてグラウト
となり、その出口より排出された。このグラウトは均一
な溶液でそのゲルタイムは２秒であった。

次に、Ａ液側は上記の状態を維持しつつ、Ｂ液側につい
て流量調節弁の開度を調整することによりＢ液の流量:
1.5l/分、水の流量:1.5l/分としたところ、瞬時にして
ゲルタイム２分のグラウトが得られた。

ついでＢ液:1.3l/分、水:1.7l/分としたところ、瞬時に
してゲルタイムは40分となった。

いづれの場合にも、グラウトの排出量は一定に維持され
た。

実施例−2. 実施例−1.と同様のけい酸ソーダ水溶液を調製しＡ液と
した。

硬化剤含有液Ｂ液としては、炭酸水を用いた。Ｂ液は、
Ｓ型テラレッテを充填した直径270mm、高さ1800mmのス
テンレス製充填塔に、水および塔内の圧力を29kg/cm²-G
に保つように二酸化炭素を供給することによって得た。

薬液合流部としてスタチックミキサー（実施例−1.に準
ずる）を用い、その薬液排出口に合流部の圧力を保持出
来るスプリング式の保圧弁を設けて、第２図に示す系統
の設備を使用した。

薬液合流部の一方の入口にＢ液を、また他方の入口には
Ａ液をそれぞれ定量ポンプで3l/分の速度で供給した。
得られたグラウトのゲルタイムは８秒であった。

ついで、Ｂ液供給ポンプの吸入側に水供給ポンプで水:
1.3l/分を供給したところ、瞬時にしてゲルタイム３分3
0秒のグラウトが得られた。

次に、水供給ポンプを停止したところ、グラウトのゲル
タイムは瞬時にして８秒に戻った。

いづれの場合にも、グラウトの排出量は一定に維持され
た。

実施例−3.〜7. 硬化剤の種類ならびにＡ液またはＢ液の濃度を変え、実
施例−1.または2.に準じた操作でＡ液またはＢ液と水の
流量を変えたときに得られたグラウトのゲルタイムを表
１に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は本発明の実施態様の例を
示す系統説明図である。 符号の説明； １……水貯槽 ２……硬化剤含有液（Ｂ液）貯槽 ３……けい酸ソーダ水溶液（Ａ液）貯槽 ４……Ｂ液注入ポンプ ５……Ａ液注入ポンプ ６……薬液合流部 7,10……水量調節弁 ８……Ｂ液流量調節弁 ９……水およびＢ液の流量比率調節器 11……Ａ液流量調節弁 12……水およびＡ液の流量比率調節器 13,14……水供給ポンプ 15……グラウト注入管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 峰雄 東京都足立区西新井本町２−30―18 審査官 脇村 善一 (56)参考文献 特開 昭61−145281（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−217586（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−25877（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】けい酸ソーダと反応してこれをゲル化し得
   る硬化剤含有液を第一のポンプで薬液合流部の一方の入
   口部に供給すると同時に、けい酸ソーダ水溶液を第二の
   ポンプで該合流部の他方の入口部に供給して該合流部に
   おいて両者を混合し、このようにして得られたグラウト
   を地盤に注入するに当り、グラウト注入中に該第一にポ
   ンプまたは／および第二のポンプの吸入側に水を供給で
   きるようにしたことを特徴とする地盤安定化用けい酸塩
   系グラウトの地盤注入法。