JPH083090B2

JPH083090B2 - 地盤注入用薬液の調合装置

Info

Publication number: JPH083090B2
Application number: JP2286301A
Authority: JP
Inventors: 成男山口; 鬨英木下
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1990-10-23
Filing date: 1990-10-23
Publication date: 1996-01-17
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPH04159390A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、Ａ液とＢ液とを混合して得られる水ガラス
系グラウト薬剤を土壌中に注入することによって土質の
強化および安定化を図る土質安定化工法において、Ａ液
およびＢ液を調合するための装置に関するものである。

（従来の技術）一般に、土質の強化するため、または漏水地盤等の止
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。また、この工法において、水ガラ
ス系グラウト薬剤のゲル化時間を数秒から数十分の広い
時間範囲にわたって任意に調節することができ、かつ、
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
壌の強化あるいは止水等を確実に行うことができる方法
として、例えば特開昭61−215685号公報に見られるよう
な土質安定化工法が知られている。すなわち、この工法
は、ケイ酸ナトリウムに硬化剤とからなるPH11以上であ
る水溶液（Ａ液）と、硬化剤の水溶液（Ｂ液）とを混合
し、土壌中に注入するものである。

（発明が解決しようとする課題）ところで、この工法を実施するにあたって使用される
Ａ液は、ケイ酸ナトリウムと、硬化剤とを混合し、PH11
以上とすることによってゲル化しない状態に調合され
る。しかし、液中に、ケイ酸ナトリウムのゲル化を進行
させる硬化剤が混合されているため、ケイ酸ナトリウム
と硬化剤との混合を慌てると、両成分が充分に拡散され
ず、その結果、ゲル化しない混合割合であっても、部分
的なゲル化を生じて安定したＡ液が得られないといった
不都合があった。そのため、このようなＡ液の調合を現
場で行おうとした場合、その作業が煩わしくなるといっ
た不都合を生じる。

また、あらかじめ使用するＡ液およびＢ液の量の見当
がつかないような場合、液の調合作業と液の注入作業を
断続的に繰り返さなければならず、作業効率が低下する
といった不都合を生じる。

本発明は、係る実情に鑑みてなされたもので、上記工
法におけるＡ液およびＢ液を自動的に調合し、かつ、連
続供給することのできる地盤注入用薬液の調合装置を提
供することを目的としている。

（課題を解決するための手段）本発明の地盤注入用薬液の調合装置は、（ａ）ケイ酸ナトリウム（ｂ）水溶性である無機酸、有機酸および無機酸性塩よ
りなる群から選ばれる一種上記（ａ）成分および（ｂ）成分を含有するＡ液と、
上記（ｂ）成分を含有するＢ液とを混合して得られる水
ガラス系グラウト薬剤を、土壌中に注入する土質安定化
工法において、Ａ液およびＢ液を調合するための装置で
あって、Ａ液を調合するようになされたＡ液調合槽と、
該Ａ液調合槽に連絡されたＡ液貯槽と、Ｂ液を調合する
ようになされたＢ液調合槽と、該Ｂ液調合槽に連絡され
たＢ液貯槽と、これらを制御する制御装置とを具備し、
Ａ液貯槽およびＢ液貯槽には、貯液量がある一定量以下
にならないように管理する貯液手段がそれぞれ設けら
れ、これらＡ液貯槽およびＢ液貯槽から使用される液が
Ａ液調合槽およびＢ液調合槽からそれぞれ補うようにな
され、また、Ｂ液貯槽には、一定容積のＢ液を計量する
計量装置が設けられ、この計量されたＢ液が、Ａ液調合
槽に計量されたケイ酸ナトリウム水溶液中に供給されて
Ａ液の調合が行われるようになされたものである。

上記（ａ）成分のケイ酸ナトリウムとしては、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
トリウムまたは3.5号相当のケイ酸ナトリウム等を使用
することができる。

上記（ｂ）成分の水溶液無機酸、有機酸および無機酸
性塩としては、水溶性であれば、特に限定されないが、
例えば、無機酸としては、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、
ホウ酸、炭酸等が、有機酸としては、酢酸、シュウ酸、
ギ酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、アクリル酸、マロ
ン酸、コハク酸、グルタミン酸、アジピン酸、グリコー
ル酸、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸等が、また、無機酸
性塩としては、ホウ酸二水素ナトリウム、炭酸水素ナト
リウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリ
ウム、硫酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、リン酸
水素二カリウム、リン酸二水素カリウム、硫酸水素カリ
ウム等のアルカリ金属の酸性塩が、それぞれ代表的に挙
げられる。

（作用）Ｂ液調合槽では、Ｂ液の調合と、Ｂ液貯槽への供給と
が繰り返し行われる。Ｂ液貯槽では、使用によって減量
したＢ液を、Ｂ液調合槽から補う。この際、貯液手段に
よって、Ｂ液貯槽の貯液量が一定量以下にならないよう
に管理するので、Ｂ液を連続的に使用することができ
る。また、Ｂ液貯槽中の一定容積のＢ液が計量装置によ
って計量される。Ａ液調合槽では、まず、ケイ酸ナトリ
ウム水溶液が調合され、このケイ酸ナトリウム水溶液中
に、前記計量装置によって計量された一定容積のＢ液が
供給されてＡ液の調合が自動的に行われる。そして、Ａ
液調合槽では、前記Ａ液の調合と、Ａ液貯槽への供給と
が繰り返し行われる。Ａ液貯槽では、使用によって減量
したＡ液を、Ａ液調合槽から補う。この際、貯液手段に
よって、Ａ液貯槽の貯液量が一定量以下にならないよう
に管理するので、Ａ液を連続的に使用することができ
る。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、地盤注入用薬液の調合装置（以下、単に調
合装置を言う。）１の全体構成の概略を示している。

すなわち、この調合装置１は、ケイ酸ナトリウムおよ
び硬化剤を含有するＡ液と、硬化剤を含有するＢ液とを
混合して得られる水ガラス性グラウト薬剤を、土壌中に
注入する土質安定化工法において、Ａ液およびＢ液を調
合するための装置であって、Ａ液を調合するようになさ
れたＡ液調合槽２と、該Ａ液調合槽に連絡されたＡ液貯
槽３と、Ｂ液を調合するようになされたＢ液調合槽４
と、該Ｂ液調合槽に連絡されたＢ液貯槽５と、これらを
制御する制御装置10とを具備し、Ａ液およびＢ液を自動
調合し、連続供給可能となされている。

Ａ液調合槽２は、液を調合するための液槽20に、液槽
20内を撹拌するための撹拌装置21と、液槽20に供給する
ケイ酸ナトリウム量を検出するための電極22とが設けら
れて構成されている。撹拌装置21は、モータ211に連結
されたプロペラ212が液槽20内で回転することによっ
て、該液槽20内を撹拌するようになされている。また、
液槽20は、有底円筒状に形成されている。そのため、撹
拌装置21による撹拌によって、該液槽20内に供給された
原料を滞留させることなく効率良く撹拌混合するように
なされている。

そして、この液槽20には、ケイ酸ナトリウムの供給管
６と、水の供給管７とＢ液供給管83とが連通されてい
る。このうち、Ｂ液供給管83の供給口（図示省略）は、
Ｂ液を拡散状態で噴出するように、複数の小孔からなる
シャワー状の供給口となされている。また、液槽20の底
部にはバルブ23が設けられて、このバルブ23を介して、
Ａ液がＡ液貯槽３に供給されるようになされている。

Ａ液貯槽３は、液を貯槽するための貯蔵槽30に、貯蔵
槽30内を撹拌するための撹拌装置31と、貯蔵槽30の貯液
量を検出するための電極32とが設けられていて構成され
ている。撹拌装置31は、モータ311に連結されたプロペ
ラ312が貯蔵槽30内で回転することによって、該貯蔵槽3
0内を撹拌するようになされている。これによって、貯
蔵槽30内の液は、滞留することなく均質状態を保つよう
になされている。

そして、この貯蔵槽30には、Ａ液調合槽２のバルウ23
を有する供給管が連通されている。また、貯蔵槽30の底
部には、導出管33が設けられ、該導出管33からＡ液注入
ポンプ（図示省略）を介してＡ液の注入作業が行われる
ようになされている。

Ｂ液調合槽４は、液を調合するための液槽40に、液槽
40内を撹拌するための撹拌装置41と、液槽40に供給する
水量を検出するための電極42とが設けられて構成されて
いる。撹拌装置41は、モータ411に連結されたプロペラ4
12が液槽40内で回転することによって、該液槽40内を撹
拌するようになされている。また、液槽40は、有底円筒
状の形成されている。そのため、撹拌装置41による撹拌
によって、該液槽40内に供給された原料を滞留させるこ
となく効率良く撹拌混合するようになされている。

そして、この液槽40には、硬化剤の供給装置９と、水
の供給管７とが連通されている。また、液槽40の底部に
はバルブ43が設けられ、このバルブ43を介して、Ｂ液が
Ｂ液貯槽５に供給されるようになされている。

なお、供給装置９は、硬化剤投入時を知らせるチャイ
ムおよびパイロットランプ91と、硬化剤投入完了時に押
す投入完了ボタン92とによって構成されている。すなわ
ち、チャイムおよびパイロットランプ91の知らせによっ
て硬化剤を投入し、硬化剤の投入完了後、投入完了ボタ
ン92を押すことで、調合装置１自体が次のステップへと
作動するようになされている。ただし、この場合、硬化
剤の投入は人力投入によるが、硬化剤の計量手段を設け
てこれらをすべて自動化することも可能である。

Ｂ液貯槽５は、液を貯蔵するための貯蔵槽50に、貯蔵
槽50内を撹拌するための撹拌装置51と、貯蔵槽50の貯液
量を検出するための電極52とが設けられて構成されてい
る。撹拌装置51は、モータ511に連結されたプロペラ512
が貯蔵槽50内で回転することによって、該貯蔵槽50内を
撹拌するようになされている。これによって、貯蔵槽50
の液は、滞留することなく均質状態を保つようになされ
ている。

そして、この貯蔵槽50には、Ｂ液調合槽４のバルブ43
を有する供給管が連通されている。また、貯蔵槽50の底
部には、導出管53が設けられ、該導出管53からＢ液注入
ポンプ（図示省略）を介してＢ液の注入作業が行われる
ようになされている。

また、貯蔵槽50には、一定容積となされた計量槽80が
隣接して設けられている。この計量槽80には、貯蔵槽50
に設けられたポンプ81から、Ｂ液が供給され、計量槽80
をオーバーフローして再び貯蔵槽50に戻るようになされ
ている。そして、このオーバーフローした状態で、計量
槽80に、一定量のＢ液が計量されるようになされてい
る。また、この計量槽80には、Ｂ液の水位を検出する電
極82と、該計量槽80内のＢ液をＡ液調合槽２に供給する
Ｂ液供給管83とが設けられて計量装置８を構成してい
る。すなわち、電極82は、まず、計量槽80にＢ液を計量
した状態でポンプ81からのＢ液の供給を停止する。そし
て、Ｂ液供給管83から計量槽80内のＢ液をくみ出し、一
定量くみ出したところで、Ｂ液供給管83からのくみ出し
を停止するように制御される。この際、第２図に示すよ
うに、計量槽80の下部の断面積を小さくし、水位変動に
おける容量変動量を小さくしておくことで、微量の容量
調節を行うことができる。

なお、このようになる調合装置１には、水位を検出す
る電極が多数使用されているため、水準器（図示省略）
が設けられている。すなわち、この水準器によって、調
合装置１を、あらかじめ水平状態に設置することで、水
位変動による誤差があまり生じないようになされてい
る。

次に、このようになる調合装置１の制御装置10による
制御を、第３図に基づいて説明する。

まず、Ｂ液調合槽４では、水の供給管７から液槽40内
に水が供給される（ステップ１）。この水の供給量は、
電極42によって管理され、所定量となった所で電極42が
作動し、供給管７からの水の供給が停止される（ステッ
プ２）。つぎに、撹拌装置41による撹拌が開始され（ス
テップ３）、チャイムおよびパイロットランプ91によっ
て硬化剤の投入が指示される（ステップ４）。そして、
所定量の硬化剤を投入した後（ステップ５）、投入完了
ボタン92を押す（ステップ６）。すると、チャイムおよ
びパイロットランプ91による指示が停止される。その
後、撹拌装置41による撹拌が継続され、水と硬化剤とが
充分に混合され、Ｂ液の調合が完了する（ステップ
７）。そして、液槽40内のＢ液を撹拌した状態のまま、
Ｂ液貯槽５からの信号を待機する（ステップ８）。そし
て、Ｂ液貯槽５からの信号を受信すると、撹拌装置41に
よる撹拌が停止し（ステップ９）、液槽40内のＢ液が全
てＢ液貯槽５に供給される（ステップ10）。その後、上
記ステップ１以降の動作が繰り返し行われる。

Ｂ液貯槽５では、貯蔵槽50内に、バルブ43を介して供
給されたＢ液が貯蔵される（ステップ11）。このＢ液の
貯蔵は、電極52によって管理され、所定量となった所で
電極52が作動し、Ｂ液調合槽４からのＢの供給を指示す
る（ステップ12）。この指示は、Ｂ液調合槽４のＢ液を
全部一括して入れることができる程度に貯蔵槽50内の液
量が減量したときに出される。ただし、貯蔵槽50ではＢ
液が連続的に使用されるので、貯蔵槽50内の液量が減量
しすぎたときにこの指示がされると、注入作業に使用す
るＢ液が底をついてしまうこととなる。そのため、貯蔵
槽50内に、ある程度のＢ液の残量が確保した上でこの指
示が出される。また、貯蔵槽50内のＢ液は、装置運転開
始後、最初のＢ液の貯蔵終了時から撹拌装置51による撹
拌が継続されているので、貯蔵槽50内のＢ液は均質状態
に管理されることとなる。そして、導出管53からＢ液注
入ポンプ（図示省略）を介してＢ液の注入作業が行われ
る（ステップ13）。また、Ｂ液の一部は、ポンプ81によ
って計量槽80に供給され（ステップ14）、該計量槽80か
らオーバーフローした状態が継続され、液の均質状態が
保たれる。そして、計量槽80内のＢ液を均質状態に保っ
たまま、Ａ液調合槽２からの信号を待機する（ステップ
15）。そして、Ａ液調合槽２からの信号を受信すると、
ポンプ81が停止し（ステップ16）、計量槽80内のＢ液
が、Ｂ液供給管83を介してＡ液調合槽２に供給される
（ステップ17）。そして、計量槽80内のＢ液が、ある一
定の水位まで下がる、すなわち、一定量のＢ液がＡ液調
合槽２に供給されると、電極82が作動して、Ｂ液供給管
83からの供給が停止し（ステップ18）、上記ステップ14
以降の動作が繰り返し行われるＡ液調合槽２では、ケイ酸ナトリウム供給管６から、
ケイ酸ナトリウムが供給される（ステップ19）。このケ
イ酸ナトリウムの供給量は、電極22によって管理され、
所定量となった所で電極22が作動し、ケイ酸ナトリウム
供給管６からのケイ酸ナトリウムの供給が停止される
（ステップ20）。つぎに、撹拌装置21による撹拌が開始
され（ステップ21）、Ｂ液の供給が指示される（ステッ
プ22）。そして、このようにして供給されたケイ酸ナト
リウム水溶液中に、前記Ｂ液供給管83からのＢ液が供給
され、これによってケイ酸ナトリウムとＢ液とが充分に
混合され、Ａ液の調合が完了する（ステップ23）。そし
て、液槽20内のＡ液を撹拌した状態のまま、Ａ液貯槽３
からの信号を待機する（ステップ24）。そして、Ａ液貯
槽３からの信号を受信すると、撹拌装置21による撹拌が
停止し（ステップ25）、液槽20内のＡ液が全てＡ液貯槽
３に供給される（ステップ26）。その後、上記ステップ
19以降の動作が繰り返し行われる。

Ａ液貯槽３では、貯蔵槽30内に、バルブ33を介して供
給されたＡ液が貯蔵される（ステップ27）。このＡ液の
貯蔵は、電極32によって管理され、所定量となった所で
電極32が作動し、Ａ液調合槽２からのＡ液の供給を指示
する（ステップ28）。この指示は、Ａ液調合槽２のＡ液
を全部一括して入れることができる程度に貯蔵槽30内の
液量が減量したときに出される。ただし、貯蔵槽30では
Ａ液が連続的に使用されるので、貯蔵槽30内の液量が減
量しすぎたときにこの指示がされると、注入作業に使用
するＡ液が底をついてしまうこととなる。そのため、貯
蔵槽30内に、ある程度のＡ液の残量を確保した上でこの
指示が出される。また、貯蔵槽30内のＡ液は、装置運転
開始後、最初のＡ液の貯蔵終了時から撹拌装置31による
撹拌か継続されているので、貯蔵槽30内のＡ液は均質状
態に管理されることとなる。そして、導出管33からＡ液
注入ポンプ（図示省略）を介してＡ液の注入作業が行わ
れる（ステップ29）。

次に、このようになる調合装置１を使用する際の具体
例について説明する。

〔具体例〕

調合装置として、Ａ液調合槽200（調合許容量）、
Ａ液貯槽400（貯液許容量）、Ｂ液調合槽320（調合
許容量）、Ｂ液貯槽640（貯液許容量）のものを使用
した。そして、この調合装置のＡ液調合槽およびＢ液調
合槽で、表１に示す成分の、いわゆる水ガラス系溶液型
瞬結タイプのＡ液およびＢ液を調合した。

Ｂ液調合槽では、硬化剤を約20℃の水道水に添加して
撹拌した所、約５分後には完全に溶解したＢ液を得るこ
とができた。

また、Ａ液調合槽では、３号ケイ酸ナトリウムを撹拌
しながら、所定量のＢ液を毎分40の速度で３分間かけ
て添加したところ、ゲル状のものが全くみられず、透明
な水溶液であるＡ液を得ることができた。

すなわち、Ｂ液調合槽では、水道水の供給時間等も含
めて約８分のサイクルで320のＢ液を調合することが
できるため、１時間で320×60/8＝2400（内、Ｂ液注
入分1500、Ａ液調合分900）のＢ液をＢ液貯槽で使
用することができることとなる。

また、Ａ液調合槽では、３号ケイ酸ナトリウムの供給
時間等も含めて約６分のサイクルで200のＡ液を調合
することができるが、このＡ液調合用のＢ液が８分間の
サイクルで供給されるため、８分間の調合サイクルで計
算すると、１時間で200×60/8＝1500（Ａ液注入分）
のＡ液をＡ液貯蔵で使用することができることとなる。

（１）調合装置の作業能力上記調合装置のＡ液貯蔵槽およびＢ液貯槽のそれぞれ
の導出管に、それぞれ注入ポンプを介して二重管ロッド
注入装置を２セット接続し、注入作業を行った。

なお、この二重管ロッド注入装置の１セットの作業能
力は、Ａ液が５〜10／分（300〜600／時）、Ｂ液が
５〜10／分（300〜600／時）で、これを２セット使
用するため、１時間に用意するＡ液およびＢ液の量は、
それぞれ600〜1200であった。

その結果、調合装置は、作業に要する液量以上の処理
能力を有するため、作業を途中で中断することなく、連
続して注入作業を行うことができた。また、本装置を使
用することで、Ａ液調合用のＢ液を、いちいち手動で計
量する必要もなく、しかも、計量誤差も少ない上に、Ａ
液の調合においては撹拌やＢ液の送液スピードがプログ
ラムコントロールされているため、従来の勘や経験に基
づく手作業で発生するトラブルもなく、常に均質で透明
かつゲル物発生のない薬液を調合することができた。さ
らに、安全性の高い重炭酸塩を硬化剤として使用し、水
ガラス系溶媒型瞬結タイプの薬液を調合する場合、従来
の配合では溶解度との絡みで高価格の炭酸水素カリウム
を使用しなければならなかったが、本装置を用いて表１
のように調合することにより、炭酸水素ナトリウムだけ
で調合可能となり、低価格のグラウト剤供給という社会
的要求に応えることができる。

（２）Ａ液およびＢ液の性能試験上記調合装置によって調合された、いわゆる水ガラス
系溶液型瞬結タイプのＡ液およびＢ液を用い、ゲルタイ
ム、一軸圧縮強度、Ａ液の安定性のそれぞれについて性
能試験を行った。

ゲルタイム:20℃に調整されたＡ液とＢ液とを1:1（容量
比）で混合し、流動しなくなるまでの時間を測定したと
ころ、ゲルタイムは５秒であった。

一軸圧縮強度:20℃に調整されたＡ液とＢ液とを1:1（容
量比）で混合し、ゲル化するまで素早く直径5cm、長さ1
0cmのモールドに流し入れ、60分間養生後、成型して一
軸圧縮強度を測定したところ、ホモゲルの強度は0.6kg/
cm²であった。

Ａ液の安定性:A液500mlをビーカーに入れ、密封し、30
℃で安定性を試験したところ、３日以上経過しても粘度
の上昇もなく、安定していた。

以上の結果から、この調合装置によって調合されたＡ
液およびＢ液は、いわゆる水ガラス系溶液型瞬結タイプ
の地盤安定化用薬液として充分な性能を有していること
が確認された。

（発明の効果）以上述べたように、本発明によると、Ａ液およびＢ液
を自動的に調合し、かつ、連続供給することができるの
で、ケイ酸ナトリウムと硬化剤とからなるPH11以上であ
る水溶液（Ａ液）と、硬化剤の水溶液（Ｂ液）とを混合
し、土壌中に注入する土質安定化工法を、有効に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明に係る図面であって、第１
図は地盤注入用薬液の調合装置の全体構成の概略を示す
システム構成図、第２図は計量槽の一例を示す縦断面
図、第３図は同調合装置の動作を示すフローチャート図
である。１……地盤注入用薬液の調合装置 10……制御装置２……Ａ液調合槽３……Ａ液貯槽 32……電極（貯液手段）４……Ｂ液調合槽５……Ｂ液貯槽 52……電極（貯液手段）８……計量装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）ケイ酸ナトリウム（ｂ）水溶性である無機酸、有機酸および無機酸性塩よ
りなる群から選ばれる一種、上記（ａ）成分および（ｂ）成分を含有するＡ液と、上
記（ｂ）成分を含有するＢ液とを混合して得られる水ガ
ラス系グラウト薬剤を、土壌中に注入する土質安定化工
法において、Ａ液およびＢ液を調合するための装置であ
って、Ａ液を調合するようになされたＡ液調合槽と、該Ａ液調
合槽に連絡されたＡ液貯槽と、Ｂ液を調合するようにな
されたＢ液調合槽と、該Ｂ液調合槽に連絡されたＢ液貯
槽と、これらを制御する制御装置とを具備し、Ａ液貯槽およびＢ液貯槽には、貯液量がある一定量以下
にならないように管理する貯液手段がそれぞれ設けら
れ、これらＡ液貯槽およびＢ液貯槽から使用される液が
Ａ液調合槽およびＢ液調合槽からそれぞれ補うようにな
され、また、Ｂ液貯槽には、一定容積のＢ液を計量する
計量装置が設けられ、この計量されたＢ液が、Ａ液調合
槽に計量されたケイ酸ナトリウム水溶液中に供給されて
Ａ液の調合が行われるようになされたことを特徴とする
地盤注入用薬液の調合装置。