JPH0674420B2 - 地盤注入薬液の製造方法、装置および地盤注入方法 - Google Patents

地盤注入薬液の製造方法、装置および地盤注入方法

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JPH0674420B2
JPH0674420B2 JP4312289A JP4312289A JPH0674420B2 JP H0674420 B2 JPH0674420 B2 JP H0674420B2 JP 4312289 A JP4312289 A JP 4312289A JP 4312289 A JP4312289 A JP 4312289A JP H0674420 B2 JPH0674420 B2 JP H0674420B2
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建美 正木
進 荒木
正直 阿部
正俊 飯尾
俊介 島田
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強化土エンジニヤリング株式会社
ライト工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は軟弱あるいは漏水地盤を処理する水ガラスおよ
び炭酸ガスを有効成分とした無公害な地盤注入薬液の製
造方法、装置および地盤注入方法に係り、詳細には、水
ガラス水溶液中に炭酸ガスを正確に溶解し得、設備が簡
素化され、かつ製造が容易である地盤注入薬液の製造方
法、装置および地盤注入方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、地盤を固結するための薬液注入工法として、水ガ
ラス水溶液と反応剤とを含む水ガラス系固結薬液を用
い、これを地盤に注入して該地盤を固結する、いわゆ
る、水ガラス系注入工法が知られている。
該水ガラス系注入工法は安全性の高い工法であると考え
られているが、水ガラスの未反応成分によるアルカリ汚
染問題、あるいは酸や塩を反応剤として用いた場合に、
反応生成物として生じる塩の問題等が、地下水の水質保
全の点から解決されるべき問題として存在している。
近年、該水ガラス系注入工法は反応剤として無害の炭酸
ガスを用いれば、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性がほとんど
なくなることに着目し、炭酸ガスを反応剤として用いる
地盤処理方法が開発されている。
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中和され、反応生成物とし
て炭酸塩が生じる。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
はもちろんのこと、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、SO4 --、Cl-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。
炭酸ガスを反応剤とした水ガラスグラウトは原理的には
考えられることであるが、その実用化はなかなかむづか
しく、特に長いゲル化時間のものは現実には実施されて
ないのが実情である。
水ガラスグラウトにおいて炭酸ガスを反応剤として用い
ようとする場合、水ガラス水溶液に炭酸ガスを吹きこん
でから注入する方式では炭酸ガスの溶解度が小さいため
ほとんどの炭酸ガスを空気中に逸脱してしまい、どれだ
けの濃度の水ガラスにどれだけの炭酸ガスを吹きこんだ
ら、どれだけのゲル化時間のグラウトが得られるかを把
握出来ず、注入のコントロールが不能のため実用化され
るには至っていなかった。
すなわち、従来所定の炭酸ガスを無駄なく水ガラス水溶
液に吸収させてゲル化時間を設定する技術が存在してい
なかったのである。
このため、炭酸ガスの充分な量を散逸することなく水ガ
ラス溶液に溶解させてそれを注入に用いるために、密閉
耐圧容器中に水ガラスと炭酸ガスを供給して炭酸ガスを
高圧に保ちながら反応させて、その圧力を利用して注入
する方法、密閉耐圧構造のスプレー塔で反応させたも
の、あるいは霧吹式の流体ノズルを用いて反応した液を
受槽に集めたものを注入する方法等が提案されている
が、いずれも反応を充分行わせることは可能であって
も、これによって得られた液はすぐゲル化してしまうた
め、これをポンプで地盤に浸透注入させることはむづか
しく、実用性は得られない。また、炭酸ガス貯槽より高
められた圧力の炭酸ガスを霧吹式ノズルを用いて炭酸ガ
スを高速で噴出させ、同時にノズルに水ガラスを供給し
て水ガラスを微粒化して炭酸ガスが水ガラスに速やかに
吸収されるようにして得られた液滴を受槽に集めてから
地盤中に注入するかあるいは霧吹式ノズルから噴出した
液滴を受槽に集めないで、ノズルからの噴出圧を利用し
て地盤中に拡散させる方法等が提案されている。(特開
昭53−69409号公報参照)。しかし、この方法は水ガラ
スを炭酸ガス中において霧状にすれば反応は急速に行わ
れるものの、ゲル化時間が早くなって受槽内でゲル化し
てしまい、水ガラス濃度が濃く、ゲル化時間の短い、し
かも高い強度を得るグラウトを注入することはできな
い。また受槽に集めないで霧吹ノズルから炭酸ガスの噴
出圧を利用して液滴を地盤中に拡散する方法をとっても
実際問題としてゲル化時間の短い液滴が地盤注入の目的
が達せられる程の広さに拡散することは不可能である
し、また多量の炭酸ガス中の少量の水ガラスの液滴は地
盤をポーラスにし、かつ局部的に団結するのみであっ
て、均質な団結は困難である。
以上の問題を解決するために、二重注入管を用い、この
注入管先端部に加圧室を設け、加圧室で水ガラスと炭酸
ガスあるいは水ガラスと炭酸水を合流すると同時に注入
する方法が開発されているが、この方法は数秒という短
いゲル化時間の注入には適しているが長いゲル化時間の
注入では地盤に注入液が浸透している間に炭酸ガスが注
入液から気化してしまい、充分な団結効果を得ることが
できない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
そこで、本発明の目的は水ガラス水溶液に炭酸ガスをほ
とんど完全に溶解、吸収せしめて長いゲル化時間の注入
液(薬液)を得、しかも注入後、注入液の圧力が解放さ
れても炭酸ガスが気化することなく所定のゲル化時間で
反応し、従来技術に有する欠点を改良した地盤注入薬液
の製造方法、装置および地盤注入方法を提供することに
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
上述の目的を達成するため、本発明の製造方法によれ
ば、水ガラス循環系統を循環する水ガラス水溶液中に炭
酸ガスを供給し、水ガラス水溶液を循環させながら該水
溶液中に炭酸ガスを溶解することを特徴とし、さらに本
発明の製造装置によれば、水ガラス水溶液を循環させる
ための水ガラス循環系統と、この循環系統に接続され、
この中に水ガラス水溶液を供給する水ガラス水溶液供給
機構と、さらにこの循環系統に接続され、この中に炭酸
ガスを供給する炭酸ガス供給機構とを備えてなることを
特徴とし、さらに本発明の地盤注入方法によれば、前述
の製造方法によって得られた地盤注入薬液を地盤中に注
入することを特徴とする。
以下、本発明を添付図面を用いて詳述する。
第1図は本発明装置の基本例の説明図であって、水ガラ
ス循環系統1と、水ガラス水溶液供給機構2と、炭酸ガ
ス供給機構3とを備えてなる。水ガラス循環系統1はパ
イプラインによって構成され、水ガラス水溶液供給機構
2からの水ガラス水溶液をポンプ4によって、例えば矢
印方向に循環する。水ガラス水溶液供給機構2は管路5
ならびに弁6を介して水ガラス循環系統1の任意の個所
に接続され、循環系統1のパイプライン内に水ガラスを
供給する。炭酸ガス供給機構3は管路7および弁8を介
して水ガラス循環系統1の任意の個所に接続され、例え
ば炭酸ガスボンベからの炭酸ガスを循環系統1内で循環
している水ガラス水溶液中に供給し、この結果炭酸ガス
は水ガラス水溶液中に溶解吸収され、地盤注入薬液を作
液する。
得られた注入薬液は弁9および管路10を通って注入機構
11に送液され、地盤中に注入される。このとき前記注入
薬液は反応剤と合流して注入されてもよく、また、前記
合流注入の後、さらに前記注入薬液のみを注入してもよ
い。
第2図は本発明装置の他の例の具体的フローシートであ
って、水ガラス循環系統1に貯留槽12を備えた例であ
る。貯留槽12は頂部が開放されていても、密閉されてい
てもかまわない。密閉された貯留槽12の場合には、槽内
の空間13は炭酸ガスで充満される。さらに貯留槽12は攪
拌翼14および圧力計15を備える。攪拌翼14を回転しなが
ら水ガラス水溶液の循環を繰り返すに従って、炭酸ガス
が水ガラス中に吸収され、このとき空間13内の炭酸ガス
圧は低下するから、この圧力を圧力計15で測定すれば、
炭酸ガスの水ガラス水溶液中への吸収率、すなわち反応
率を知ることができる。
第3図は貯留槽内圧力(kg/cm2)と反応率(%)との関
係を表したグラフであって、このグラフから、槽内圧力
が0.1kg/cm2になるまでは炭酸ガスはほぼ98%以上吸収
されていることがわかる。
なお、第2図において、16は水ガラス、水あるいは炭酸
ガスの供給機構であって、水ガラス水溶液あるいは炭酸
ガスはこの供給機構16から貯留槽12内に供給されてもか
まわない。
水ガラス水溶液供給機構2は第1図と同様であって、管
路5および弁6を介して水ガラス循環系統1に接続され
る。
炭酸ガス供給機構3は第2図に示されるように、炭酸ガ
スボンベ17からの炭酸ガスを管路7を経由し、それぞ
れ、一次圧力計18、加熱器19、減圧弁20、二次圧力計2
1、弁8、流量計22、圧力計23を通って、圧力計24の備
えた炭酸ガス吐出部25から循環する水ガラス水溶液にゆ
っくりと、少しづつ供給する。このとき、循環系統1内
にインラインミキサー26を配置すれば、炭酸ガスは水ガ
ラス水溶液と充分に混合される。27は圧力計、28、29は
それぞれ弁である。
得られた注入薬液30は弁9、管路10を経て第1図と同
様、注入機構11に送液される。
なお、注入薬液30は図示しないが、貯留槽12から直接注
入機構に送液してもかまわない。
また、供給される炭酸ガスは液化炭酸でもよく、加熱器
19の配置は任意である。
さらに、本発明において、前記循環の際に、加圧しなが
ら循環してもよく、これにより水ガラス水溶液と炭酸ガ
スとの反応効率が向上される。この加圧方法としては、
例えば、流路中にラインミキサーやバルブ(流速制御バ
ルブ等)を配置したり、ポンプを高速回転したり等、流
路内に抵抗を起こさせる方法、あるいは水ガラス水溶液
や炭酸ガスの供給圧を高める方法等、任意の手段を用い
ることができる。
〔作用〕
上述の本発明によれば、循環する水ガラス水溶液中に炭
酸ガスを供給するから、水ガラスの循環速度に応じて少
しづつ炭酸ガスを供給し続けることにより、密閉耐圧容
器を用いる従来の方法のように高圧を必要とせずに、循
環に必要な1〜3kg/cm2の低圧で炭酸ガスを水ガラス水
溶液中に完全に溶解可能となる。
また、地盤に注入する速度に対応して、循環する水ガラ
スの循環量、循環速度、炭酸ガスの供給速度、供給量、
循環ポンプによる管内圧力等を選定することにより、所
定のゲル化時間を有する注入薬液を容易に作液すること
ができる。
さらに、本発明において、循環方式により、低圧で所定
量の炭酸ガスをほぼ完全に水ガラス水溶液に吸収可能で
あるということは炭酸ガスの供給量に対応してゲル化時
間を調整し得るということであり、地盤に注入の後、注
入薬液の圧力が低下しても炭酸ガスの気化は起こらず、
地盤中に注入された注入薬液は所定時間でゲル化する。
したがって、長いゲル化時間の注入薬液を作液し、これ
を地盤中に注入することより、浸透性に優れ、かつ団結
性に優れた注入効果を期待できる。
〔実施例〕
第2図示の装置を用いて実験を行った。
注入薬液の作液量は50lとし、水ガラス濃度は注入薬液
1m3当たり3号水ガラス250lとした。水ガラス水溶液1
m3当たりに吸収させた炭酸ガス量とゲル化時間の関係を
第4図に示す。ここで、循環ポンプ4のポンプ圧は3kg/
cm2とし、貯留槽12の内圧は0.02kg/cm2以下に管理し、
5回循環させて注入薬液を作液し、これを管路10から薬
液槽(図示せず)に送液した。
第4図から、本発明により充分長いゲル化時間の注入薬
液を正確に作液し得ることがわかる。
得られた注入薬液は任意の施工方法で地盤中に注入され
る。例えば、二重注入管を用いて、一方の管路からゲル
化時間の長い注入薬液を送液し、かつ他方の管路から炭
酸ガスや、セメントやその他任意の反応剤を送液して注
入管先端部で合流し、数秒のゲル化時間の注入薬液を地
盤中に注入することもできるし、さらにその後、反応剤
の合流を中断してひき続きゲル化時間の長い注入薬液を
ゆっくりと土粒子間注入して複合注入を行うことができ
る。また、単管ロッドを用いて注入することもできる
し、二重管ダブルパッカー工法に用い、一次注入として
セメント系注入液を注入してから、二次注入として本発
明にかかるゲル化時間の長い注入薬液を注入することも
できる。
なお、本発明において、水ガラスと炭酸ガスの他に、さ
らに炭酸塩、塩化物等の無機反応剤、有機反応剤等、任
意の水ガラス反応剤を併用してもかまわない。
〔発明の効果〕
上述の本発明によれば、ゲル化時間の正確に調整された
注入薬液を得ることができ、特に長いゲル化時間のもの
を得ることができる。さらに、注入地盤中で圧力が低下
しても、炭酸ガスの気化が起こらず、充分な団結時間と
団結機能を発揮し得る。また、高圧槽を用いる必要がな
く、したがって、装置が簡素化され、しかも容易に作液
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の基本例の説明図を示し、第2図は
本発明装置の他の例の具体例を示し、第3図は貯留槽内
圧力と反応率の関係を表したグラフであり、第4図は反
応CO2ガス量とゲルタイムの関係を表したグラフであ
る。 1…水ガラス循環系統、 2…水ガラス水溶液供給機構、 3…炭酸ガス供給機構、11…注入機構、 12…貯留槽、17…炭酸ガスボンベ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 正木 建美 東京都千代田区九段北4―2―35 ライト 工業株式会社内 (72)発明者 荒木 進 東京都千代田区九段北4―2―35 ライト 工業株式会社内 (72)発明者 阿部 正直 東京都千代田区九段北4―2―35 ライト 工業株式会社内 (72)発明者 飯尾 正俊 東京都千代田区九段北4―2―35 ライト 工業株式会社内 (72)発明者 島田 俊介 東京都文京区本郷3―3―1 お茶の水K Sビル 強化土エンジニヤリング株式会社 内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水ガラス循環系統を循環する水ガラス水溶
    液中に炭酸ガスを供給し、水ガラス水溶液を循環させな
    がら該水溶液中に炭酸ガスを溶解することを特徴とする
    水ガラス水溶液と炭酸ガスを有効成分とする地盤注入薬
    液の製造方法。
  2. 【請求項2】請求項第1項に記載の製造方法において、
    前記水ガラス循環系統がパイプラインによって構成され
    る方法。
  3. 【請求項3】請求項第1項に記載の製造方法において、
    前記循環は加圧しながら行う方法。
  4. 【請求項4】水ガラス水溶液を循環させるための水ガラ
    ス循環系統と、この循環系統に接続され、この中に水ガ
    ラス水溶液を供給する水ガラス水溶液供給機構と、さら
    にこの循環系統に接続され、この中に炭酸ガスを供給す
    る炭酸ガス供給機構とを備えてなる水ガラス水溶液と炭
    酸ガスを有効成分とする地盤注入薬液の製造装置。
  5. 【請求項5】請求項第4項に記載の装置において、前記
    水ガラス循環系統がパイプラインである装置。
  6. 【請求項6】請求項第4項に記載の装置において、前記
    水ガラス循環系統に貯留槽を備えてなる装置。
  7. 【請求項7】水ガラス循環系統を循環する水ガラス水溶
    液中に炭酸ガスを供給し、水ガラス水溶液を循環させな
    がら該水溶液中に炭酸ガスを溶解して得られる、水ガラ
    スと炭酸ガスを有効成分とする地盤注入薬液を地盤中に
    注入することを特徴とする地盤注入方法。
  8. 【請求項8】請求項第7項に記載の地盤注入方法におい
    て、前記地盤注入薬液に反応剤を合流して地盤中に注入
    する方法。
  9. 【請求項9】請求項第7項に記載の地盤注入方法におい
    て、前記地盤注入薬液に反応剤を合流して注入し、その
    後さらに前記地盤注入薬液のみを注入する方法。
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