JPH101935A - 地盤改良用グラウト液の調製装置およびこれを用いた２液硬化性グラウトの注入工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】Ｘ液とＹ液とを所定の比率で合流させて濃度調
整を行う際に、簡易な構成する。 【解決手段】Ｘ液とＹ液とを所定の比率で合流混合部分
４において合流混合して地盤改良用グラウト液とするも
のであって、Ｘ液の供給路における合流混合部分４に至
る途中に配設された回転数可変の定量ポンプ３と、この
定量ポンプ３と合流混合部分４との間に設けた逆止弁５
と、合流混合部分４と仕向け先との間に設けられた、Ｘ
液およびＹ液をそれぞれ吸引・吐出させて前記仕向け先
に供給する吸引吐出ポンプ６と、定量ポンプ３の回転数
を制御して合流混合部分４に向かうＸ液の送液量を調節
する手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤改良用グラウ
ト液の調製装置およびこれを用いた２液硬化性グラウト
の注入工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】グラウト注入工法は、止水と地盤強化と
いう二つの目的を同時に達成できることや、土木工事等
には極めて簡便であることなど他に類を見ない地盤改良
工法として多用されてきた。この種の注入工法として
は、古くは１液のグラウトを注入していたが、その後に
改良されて、２液硬化性グラウトの各液を注入管の基端
に設けたＹ字管にて合流させる方法に代わり、さらに、
現在では、注入管内部あるいは外部において両液を合流
させ、混合した後、周辺地盤に注入するものが主流とな
っている。

【０００３】２液硬化性グラウトの主剤の種類として
は、種々のものが知られているおり、現在は水ガラス
（ケイ酸ソーダ）系のものが主流である。この水ガラス
に対して、反応剤としては、酸、酸塩等がある。特に最
近では、安価で無害であるなどの利点から反応剤に炭酸
水を用いることが多い。

【０００４】また、このような地盤注入工法において
は、一般に、主剤原液（たとえば水ガラス原液）が直接
に反応剤と混合されるのではなく、主剤原液と水とを混
合して所定濃度に調整した主剤水溶液が反応剤と混合さ
れる。したがって、主剤水溶液の濃度を所定の値に保持
することは、地盤改良剤の持つ能力を最大限に発揮させ
る上で非常に重要である。

【０００５】この主剤水溶液の濃度を調節する方法とし
ては、主剤原液および水をそれぞれ計量して主剤水溶液
貯留タンク（以下、主剤水溶液タンクという）に供給す
るのが一般的である。したがって、主剤水溶液タンクに
一時的に貯留するために、主剤水溶液の調製工程がバッ
チ式となってしまう。

【０００６】そこで、本出願人は、特願平７−１８２９
２７号において、三方管を用いて主剤原液および水を合
流混合させる方法を提案した。この方法は、三方管の出
側にプランジャーポンプなどの吸引・吐出ポンプを設け
て、その吸引・吐出によって、この三方管に主剤原液お
よび水をそれぞれ吸引・導入して合流混合させるもので
あり、主剤水溶液タンクを省略できるとともに、バッチ
レスに主剤水溶液の調製が行える利点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ごとく三方管を用いたのみの合流混合方法では、主剤水
溶液の調製工程はバッチレスとなるものの、主剤水溶液
の濃度を調節することができない。

【０００８】他方、グラウト用液を水で希釈する場合
や、主剤と反応剤とを配合する場合において、簡易に各
液の濃度調整を行いながら合流混合させることができれ
ば、グラウト設備全体がきわめて簡素な構成となる。

【０００９】したがって、本発明の第１の課題は、簡素
な設備構成とするとともに、Ｘ液とＹ液との比率を適確
に調整でき、もって目的とする濃度の液を容易に得るこ
とができる地盤改良用グラウト液の調製装置を提供する
ことにある。

【００１０】第２の課題は、この地盤改良用グラウト液
の調製装置用いて２液硬化性グラウトを注入する場合に
おいて、最適なシステムを構築することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決した本
発明のち、請求項１記載の発明は、Ｘ液とＹ液とを所定
の比率で合流混合部分において合流混合して地盤改良用
グラウト液とするものであって、前記Ｘ液の供給路にお
ける前記合流混合部分に至る途中に配設された回転数可
変の定量ポンプと、この定量ポンプと前記合流混合部分
との間に、合流混合部分から定量ポンプ吐出口側への流
れを止める逆止弁と、前記合流混合部分と仕向け先との
間に設けられた、前記Ｘ液およびＹ液をそれぞれ吸引・
吐出させて前記仕向け先に供給する吸引吐出ポンプと、
前記定量ポンプの回転数を制御して前記合流混合部分に
向かうＸ液の送液量を調節する手段と、を備えたことを
特徴とする地盤改良用グラウト液の調製装置である。

【００１２】請求項２記載の発明は、主剤原液と水とを
所定の比率で合流混合して主剤水溶液を得たのち、この
主剤水溶液と反応剤とを、注入管内部もしくは外部にて
合流接触させながら地盤中に注入する２液硬化性グラウ
トの注入工法において、前記主剤原液の供給路における
水との合流混合部分に至る途中に、回転数可変の定量ポ
ンプを配し、この定量ポンプと前記合流混合部分との間
に、合流混合部分から定量ポンプ吐出口側への流れを止
める逆止弁を設け、前記合流混合部分と前記合流接触部
との間に吸引吐出ポンプを設け、水および主剤原液をそ
れぞれ吸引・吐出するとともに、前記定量ポンプの回転
数を制御して前記合流混合部分に向かう主剤原液の送液
量を調節することにより、前記主剤水溶液の濃度を調節
することを特徴とする地盤改良工法である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照しなが
ら詳述する。

【００１４】図１は、本発明の基本構成図であり、Ｘ液
とＹ液とを所定の比率で合流混合部分において合流混合
して地盤改良用グラウト液とするものである。

【００１５】Ｘ液およびＹ液は、本発明の合流混合部を
構成するたとえばＴ字管４に導入される。

【００１６】Ｘ液の供給路におけるＴ字管４に至る途中
には、回転数可変の定量ポンプ３が設けられ、この定量
ポンプ３とＴ字管４との間に、Ｔ字管４側から定量ポン
プ３の吐出口側に向かって付勢される付勢弁５が設けら
れている。この付勢弁５は、Ｔ字管４から定量ポンプ３
の吐出口側への流れを止める本発明の逆止弁を構成す
る。この本発明に係る逆止弁としては、定量ポンプ３の
起動時に開となり、停止時に閉となる電動弁でもよい。

【００１７】さらに、Ｔ字管４と仕向け先たとえば注入
管９との間には、前記Ｘ液およびＹ液をそれぞれ吸引・
吐出させて注入管９に供給するたとえばプランジャー型
の吸引吐出ポンプ６が設けられている。この吸引吐出ポ
ンプ６は、従来から用いられている注入ポンプそのまま
のものを利用することができる。したがって、従来から
注入ポンプとして用いられているピストンポンプなどで
もよい。さらに、前記定量ポンプ３には回転数を人力ま
たは自動にて制御して、Ｔ字管４に向かうＸ液の送液量
を調節する手段、たとえば人力による場合には操作部
材、自動にて行う場合にはインバーターに対する選択ス
イッチ類が設けられている。図１におけるＰＩは圧力指
示計である。

【００１８】かかる構成の下で、Ｘ液およびＹ液を合流
混合させてグラウト液を調製するに際しては、吸引吐出
ポンプ６を起動させて、所定の吸引吐出力で運転する。
定量ポンプ３を起動させない場合には、Ｙ液のみがＴ字
管４を通って吸引吐出ポンプ６により吸引吐出される。

【００１９】かかるとき、定量ポンプ３を起動を起動さ
せてある回転数とすると、定量ポンプ３自体の機能から
してその回転数に見合った量（Ｑｘ）のＸ液が付勢弁５
に抗してＴ字管４に流入する。その結果、吸引吐出ポン
プ６はある運転条件の下では所定の吸引吐出量Ｑを示
し、その量は一定であるので、吸引吐出ポンプ６による
吸引力により、Ｙ液は、（Ｑ−Ｑｘ）の量（Ｑｙ）でＴ
字管４を通る。したがって、Ｔ字管４においては、Ｑｘ
／Ｑｙの比率でＸ液およびＹ液が合流混合し、吸引吐出
量Ｑをもって吸引吐出ポンプ６から注入管９にグラウト
液が送給される。

【００２０】このグラウト液は、これ単独で地盤に注入
するほか、このグラウト液に対して、他の材料、たとえ
ば反応剤を供給して、合流させて地盤に注入することも
できる。本発明は、後の実施例で示すように、前記グラ
ウト液として主剤の水溶液を得る場合に好適に適用でき
る。また、前記反応剤としては、その主剤の水溶液に対
して硬化反応を示す反応剤とすることができる。

【００２１】Ｘ液を直接、およびＹ液を定量ポンプ３を
通して、それぞれＴ字管４に導くために、Ｘ液およびＹ
液の圧力が等しいことが望ましい。このための手段とし
て、図２に示す態様が提案される。

【００２２】図２に示す態様においては、Ｘ液およびＹ
液は、それぞれポンプＰ１、ポンプＰ２によって仮貯留
タンク１、２に供給され、一時的に貯えられる。また、
各々の仮貯留タンク１、２には、ボールタップ１ａ、２
ａが設けられており、これと連動する弁１ｂ、２ｂによ
って貯留量が一定に保持される。その後、貯留されたＸ
液およびＹ液はそれぞれＴ字管４に、直接および定量ポ
ンプ３を通して導入される。他の構成および動作は図１
に示す態様と同一である。この態様によれば、仮貯留タ
ンク１、２におけるＸ液およびＹ液の液圧が実質的に等
しくできるので、定量ポンプ３によるＹ液の送液量のみ
の制御により水溶液濃度の調整を行うことができる。

【００２３】他方、図３に示すように、Ｘ液、Ｙ液およ
びＺ液の３液の合流混合を図ることができる。この場合
には、Ｔ字管４を直列に連結して、図示のとおりのフロ
ーにより３液の合流混合を図ることができる。

【００２４】図４には具体例を示す。図２の態様におい
て、Ｘ液として水ガラス原液、Ｙ液として水であり、Ｔ
字管４において、Ｘ液およびＹ液を所定の濃度で合流混
合させた水ガラス水溶液として、２相のプランジャーポ
ンプ６Ａ，６Ｂにおけるプランジャーポンプ６Ａにより
注入ホース８Ａを通して注入管９に供給する。ＱＩは流
量計であり、水の供給流量（濃度指標）の管理用として
いる。

【００２５】他方、仮貯留タンク２からの水をプランジ
ャーポンプ６Ｂにより吸引吐出させた後、ＣＯ₂ ボンベ
１０からの液化炭酸ガスが濃度調整機１１により所定の
流量で合流弁装置１２に導かれる。この合流弁装置１２
では、仮貯留タンク２からの水と液化炭酸ガスとが合流
され、所定の濃度の炭酸水として合流混合され、注入ホ
ース８Ｂを通して注入管９に供給する。

【００２６】濃度調整機１１においては、液化状態を維
持すべく冷却手段および所定量を吐出させるポンプなど
を備えている。

【００２７】注入管９の構造は、たとえば図示の構造と
される。すなわち、水ガラス水溶液は合流接触部９ｃに
そのまま導かれるのに対して、炭酸水は第１保圧弁９ａ
を通してこれを付勢力に抗して押し下げながら先端に向
かい、合流接触部９ｃにおいて合流接触し混合が図られ
た後、先端の第１保圧弁９ｂを通して地盤中に注入され
る。注入されたグラウト液は所定のゲルタイムでゲル化
する。

【００２８】図５および図６は、上述のＴ字管４、定量
ポンプ３および付勢弁５のより具体的な態様を示してい
る。Ｔ字管４には、水入口４Ａ、水ガラス原液入口４
Ｂ、および合流混合水ガラス水溶液出口４ＣがＴ字状を
なして形成され、水入口４Ａを覆ようにして中央部に水
流通孔ｈを有する付勢用バネ固定座５Ａ（図７参照）が
設けられ、これと対向する水ガラス原液入口４Ｂを塞ぐ
ようにして、スプール弁５Ｂが配され、これらの間にス
プール弁５Ｂを水ガラス原液入口４Ｂ側に押圧する付勢
バネ５Ｃが配されている。

【００２９】また、スプール弁５Ｂを囲んで接するよう
に、スプール弁ガイド５Ｄが、Ｔ字管４内の水ガラス原
液入側の内壁から立設される。このスプール弁ガイド５
Ｄは、スプール弁５Ｂの少なくとも三方、より好適には
四方以上を囲んで接するように設けられており、このス
プール弁ガイド５Ｄに位置決めされながらスプール弁５
Ｂは図６の上下方向に移動する。

【００３０】一方、Ｔ字管４の水ガラス原液入口４Ｂに
は、圧力指示計ＰＩを配した管路４Ｄを介して、定量ポ
ンプ３の吐出側に連なっている。

【００３１】本願発明にかかる定量ポンプ３の構造は、
回転数に応じて流量がほぼ直線的に変化するものが用い
られる限り、限定はないが、たとえば泉ポンプ製作所製
の「ＩＨＬシリーズＩＨＬ−４０」を用いることができ
る。ちなみに、その構造について図５および図６を参照
して簡単に説明すると、本体ケーシング３ａと蓋体３ｂ
との間に、駆動軸３ｃによって回転駆動される内歯歯車
状部分を有するローター３ｄと、このローター３ｄの中
心から偏心し、かつローター３ｄの内歯に一部が噛み合
って配置された外歯歯車状のアイドラー３ｅと、ロータ
ー３ｄとアイドラー３ｅとの間にあってサクション側と
デリバリー側とを仕切るスペーサー３ｆとが設けられて
いる。

【００３２】ローター３ｄが回転すると、これに噛み合
うアイドラー３ｅは蓋体３ｂの偏心軸回りに従動回転す
る。このとき、液はローター３ｄの内歯間を通ってアイ
ドラー３ｅの外歯間部分に流入する。これらは連続的に
回転するので、アイドラー３ｅの外歯間部分において液
を抱えながら、スペーサー３ｆの外側と本体ケーシング
３ａ内面との間を通って、図５の天位置に導く。天位置
においては、アイドラー３ｅの外歯間部分を通して液を
吐出させる。かかる動作が連続的に行われることによ
り、液（水ガラス原液）の吸引吐出が行われる。

【００３３】駆動モータ３ｇには回転数検出器３ｈが設
けられており、その信号は濃度調整のために用いられ
る。

【００３４】定量ポンプ３の回転数に応じた水ガラス原
液の吸引吐出量に対応して、吐出圧力がスプール弁５Ｂ
の下端面に作用するので、その吐出圧力に応じてスプー
ル弁５Ｂは、図８の（ａ）図に示す状態から（ｂ）図に
示すように、付勢バネ５Ｃに抗して上方に移動する。し
たがって、定量ポンプ３によって吐出された水ガラス原
液は、Ｔ字管４の内面との間を通って水ガラス水溶液出
口４Ｃに向かう。このとき、水が水入口４Ａから導入す
るので、水ガラス水溶液出口４Ｃ部分において、水ガラ
ス原液と水とが合流混合され、水ガラス水溶液としてプ
ランジャーポンプ６Ａに吸引される。

【００３５】他方、注入開始前、または注入過程中にお
いて、水ガラス水溶液の濃度を監視しつつ目的の濃度と
なっているか否か確認することが望まれる。この際に、
水ガラス水溶液の濃度を監視する際の指標ととして比重
管理を行うことができる。次に、この場合において好適
な比重測定手段について説明する。

【００３６】水ガラス水溶液の比重を測定する場合に
は、図４において、プランジャーポンプ６Ａと注入管９
との間に比重測定装置７を分岐して配置することができ
る。測定時において、水ガラス水溶液導入弁７ａを僅か
に開放して水ガラス水溶液を比重測定装置７に導入す
る。この際に、水ガラス水溶液の一部のみを比重測定装
置７に導入し、残量は炭酸水と合流接触されるべく注入
管９への送給を行うので、注入中においても比重測定が
可能となる。

【００３７】比重測定装置としては、単に、タンク内に
比重浮標を配した水ガラス水溶液の比重測定用タンクで
もよいが、好適には、図９に示すように、実質的に鉛直
状態で配置された水ガラス水溶液の貯留管７ｂと、この
貯留管７ｂの上端を密閉するキャップ７ｃと、貯留管７
ｂの高さ方向中間に分岐して連通し、かつ中間部が前記
分岐部よりも高位の部分７ｄを有し末端が前記高位部分
７ｄより下方に位置して排出口７ｅが形成された液面調
整用ドレン管７ｆと、貯留管７ｂ内に遊びをもって内装
された比重浮標７ｇと、貯留管７ｂの下端に接続され水
ガラス水溶液の導入側が水ガラス水溶液の排出側よりも
高位となるように段差ｙが設けられた三方管７ｈと、こ
の三方管７ｈの水ガラス水溶液排出側に配設された水ガ
ラス水溶液排出弁７ｉとを備え、前記比重浮標７ｇは貯
留管７ｂ内に導入され、前記高位部分７ｄの高さ方向位
置に対応して決められる前記主剤水溶液の液面に対して
自立しながら浮く関係にある比重測定装置７が提案され
る。特に、この態様においては、比重浮標７ｇの下端に
は重りｗが内装され、比重を読み取る目盛りｓは比重浮
標７ｇを水に浮かべた時に液面と重なる部位を規準すな
わち１として付されたものである。

【００３８】また、貯留管７ｂは、比重浮標７ｇに付さ
れた目盛りｓを読み取れるように、透明な材料、たとえ
ばアクリル樹脂管とされる。比重浮標７ｇの目盛りｓ
は、浮標の内面・外面を問わない。

【００３９】この比重測定装置７において比重を測定す
る際には、まず前述のように水ガラス水溶液導入弁７ａ
を開放し、貯留管７ｂ内への水ガラス水溶液の導入を開
始する。これによって、貯留管７ｂ内の水ガラス水溶液
の液面は上昇していくとともに、液面調整用ドレン管７
ｆにも順次水ガラス水溶液が導入される。この貯留管７
ｂおよび液面調整用ドレン管７ｆの液面は高さを同じく
して上昇し、液面調整用ドレン管７ｆ内の水ガラス水溶
液が高位部分７ｄを通して排出口７ｅから排出されるよ
うになると、液面の上昇は停止する。よって、排出口７
ｅからの水ガラス水溶液の排出を目安にして水ガラス水
溶液導入弁７ａを閉じることにより、定液面を得ること
ができる。

【００４０】このようにして定液面が形成された後に、
液面が静止するのを待って比重浮標７ｇの目盛りｓのう
ち液面と重なる目盛りを読むことにより水ガラス水溶液
の比重を測定する。

【００４１】測定が終了したら、水ガラス水溶液排出弁
７ｉを開けることによって、貯留管７ｂ、液面調整用ド
レン管７ｄ、および水ガラス水溶液導入弁７ａから三方
管７ｈに至る管路に貯留されていた水ガラス水溶液が排
出される。水ガラス水溶液導入弁７ａより下流側の管路
および比重測定装置７内部に測定済の水ガラス水溶液が
残留していると、次の比重測定に影響を及ぼすため、上
述の三方管７ｈ内では、水ガラス水溶液導入側および水
ガラス水溶液排出側の管路に段差ｙを付けることにより
測定済液の排出が確実となる。この他、貯留管７ｂは鉛
直方向に固定したまま水ガラス水溶液導入弁７ａより下
流側の管路を下方に傾斜させてもよい。

【００４２】この比重測定装置７では、調製後の水ガラ
ス水溶液が炭酸水と合流接触される前に、その一部を任
意に採取して比重測定を行うことができるため、以後、
水ガラス水溶液の調製および供給をバッチレスに行う場
合に好適である。

【００４３】比重測定装置７によって測定された水ガラ
ス水溶液の比重は、所定の比重目標値と比較され、偏差
が生じている場合には、この偏差を無くすべく前述の定
量ポンプ３の回転数を調節することにより水ガラス水溶
液の濃度を調節する。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、簡素な設備構成とするとともに、Ｘ液とＹ液
との比率を適確に調整でき、もって目的とする濃度の液
を容易に得ることができる。またかかるグラウトラウト
液の調製装置は２液硬化性グラウトを注入する場合にお
いて、最適なシステムを構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るグラウト液の調整原理の説明図で
ある。

【図２】その具体化例の説明図である。

【図３】応用例の説明図である。

【図４】グラウト注入設備全体の実施例のフローシート
である。

【図５】定量ポンプおよびＴ字管の側面図である。

【図６】定量ポンプおよびＴ字管の縦断面図である。

【図７】付勢弁の斜視図である。

【図８】付勢弁の動作態様の縦断面図である。

【図９】比重測定装置を示す概略図である。

【符号の説明】

１，２…仮貯留タンク、３…定量ポンプ、４…Ｔ字管
（合流混合部分）、５…付勢弁（逆止弁）、６，６Ａ，
６Ｂ…プランジャーポンプ（注入ポンプ）、７…比重測
定装置、８Ａ，８Ｂ…注入ホース、９…注入管、１０…
ＣＯ₂ ボンベ、１１…濃度調整機、１２…合流弁装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｘ液とＹ液とを所定の比率で合流混合部分
   において合流混合して地盤改良用グラウト液とするもの
   であって、 前記Ｘ液の供給路における前記合流混合部分に至る途中
   に配設された回転数可変の定量ポンプと、 この定量ポンプと前記合流混合部分との間に、合流混合
   部分から定量ポンプ吐出口側への流れを止める逆止弁
   と、 前記合流混合部分と仕向け先との間に設けられた、前記
   Ｘ液およびＹ液をそれぞれ吸引・吐出させて前記仕向け
   先に供給する吸引吐出ポンプと、 前記定量ポンプの回転数を制御して前記合流混合部分に
   向かうＸ液の送液量を調節する手段と、 を備えたことを特徴とする地盤改良用グラウト液の調製
   装置。
2. 【請求項２】主剤原液と水とを所定の比率で合流混合し
   て主剤水溶液を得たのち、この主剤水溶液と反応剤と
   を、注入管内部もしくは外部にて合流接触させながら地
   盤中に注入する２液硬化性グラウトの注入工法におい
   て、 前記主剤原液の供給路における水との合流混合部分に至
   る途中に、回転数可変の定量ポンプを配し、 この定量ポンプと前記合流混合部分との間に、合流混合
   部分から定量ポンプ吐出口側への流れを止める逆止弁を
   設け、 前記合流混合部分と前記合流接触部との間に吸引吐出ポ
   ンプを設け、水および主剤原液をそれぞれ吸引・吐出す
   るとともに、 前記定量ポンプの回転数を制御して前記合流混合部分に
   向かう主剤原液の送液量を調節することにより、前記主
   剤水溶液の濃度を調節することを特徴とする地盤改良工
   法。