JPS58217586A - 地盤安定化用珪酸塩系グラウトの地盤注入法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は珪酸ソーダを主剤とし、二酸化炭素を硬化剤と
する地盤安定用珪酸塩系グラウトの改良された地温注入
法に関するものであって、その目的とするところは、従
来の注入法にみられるよりな高圧を必要としない安全か
つ容易な地盤注入法を提供するととならびにグラウトの
地盤注入中に、そのゲルタイムを地盤条件に即応した長
短任意なものに直ちに変化させることができる方法を提
供することにある。

珪酸ソーダと二酸化炭素を組み合せだ地盤安定化用グラ
ウトを安全性および装置経済の点からみて有利な低圧を
用いて製造する方法として、本出願人は本件特許出願と
同日付けで、以下を要旨とする発明について特許出願を
した。

［第一の混合器に珪酸ソーダ水溶液と二酸化炭素を供給
し、該混合器中において両者を混合して、予め地盤注入
用グラウトよりもゲルタイムが長いグラウトを製造し、
次いで該グラウトを第二の混合器の一方の入口部に供給
すると同時に他方の入口部に第三の混合器中において製
造した炭酸水を供給し、該第二の混合器中において両者
を混合して地盤注入用グラウトを製造することを特徴と
する地盤安定化用珪酸塩系グラウトの製造方法。」本発
明は上記方法によって製造されたグラウトを従来よシも
有利に地盤に注入する方法に係わるものであってその要
旨とするところは ［第一の混合器に珪酸ソーダ水溶液と二酸化炭素を供給
し、該混合器中において両者を混合して、予め地盤注入
用グラウトよりもゲルタイムが長いグラウトを製造し、
次いで該グラウトを第二の混合器の入口部に供給すると
同時に他方の入口部に供給すると同時に他方の入口部に
第三の混合器中において製造した炭酸水を供給し、該第
二の混合器中において両者を混合して地盤注入用グラウ
トを製造し、このようにして得られたグラウトを地盤に
注入する方法において、グラウトの地盤注入中に第二の
混合器に水を供給することを特徴とする地盤安定化用珪
酸塩系グラウトの地盤注入法−にある。

第一図は本発明の一実態様をあられすフローシートであ
る。本発明においてはグラウトの硬化剤成分として二酸
化炭素を使用し、二酸化炭素源として炭酸ガスおよび液
化炭酸ガスのいずれも使用可能であるが、以下、二酸化
炭素源として炭酸ガスが用いられた場合の一実態様につ
いて説明すると、炭酸ガス貯槽１（通常、液化炭酸ガス
ボンベが用いられる。）および珪酸ソーダ水溶液貯槽８
よシ炭酸ガスおよび珪酸ソーダ水溶液のそれぞれを第一
の混合器６の入口部に供給する。

炭酸ガス貯槽１は温水槽２のなかに浸漬して必要に応じ
て適宜加温することによシ、該貯槽１より多量の炭酸ガ
スを流出させたときに認められる槽内圧力の低下や炭酸
ガス流出量の減少、槽内温度の低下等を防止することが
できる。

流量・（圧力）調節弁３を開口して炭酸ガス貯槽１より
流出させた炭酸ガスは蒸発器４中を通過させることによ
シ、同伴する液滴を気化させることができる。

５は第一の混合器６に供給する炭酸ガスの流量を一定に
することができる流量調節である。

なお、本発明においては既述のごとく二酸化炭素源とし
て液化炭酸ガスも用いられるが、これを用いる場合は、
通常、その内部にサイフホンが挿入された液化炭酸ガス
ポンベを用い、ボンダで液化炭酸ガスを取シ出して第一
の混合器６に供給することが望ましい。

本発明に用いる第一の混合器６は、その適当な部分に二
酸化炭素供給口、珪酸ソーダ水溶液供給口およびブラウ
ト排出口が設けられ、かつその内部に気体〜液体まだは
液体〜液体の接触混合を良好にさせるための任意の装置
、たとえば攪拌機、ジャマ板等が設けられた密閉耐圧構
造の縦型または横型の槽である。

第一の混合器６内には、図上、プロペラ型攪拌翼伺攪拌
機が設けられているが、本発明においては攪拌翼はこの
ような形状のものに限定されず、タービン型、ファンタ
ービン型　わん曲羽根ファンタービン型、ファウドラー
型、プルマージン型その他任意の攪拌翼が付された攪拌
機を用いることができる。

二酸化炭素の第一の混合器６への供給は、該混合器の上
部からのみではなく、下部より供給して上部へ吹き上げ
てもよく、また該混合器中の珪酸ソ埒 一ダ水溶液相にノズルを一入し、該ノズルから二酸化炭
素をバブリングさせてもよ緊。

一方、珪酸ソーダ水溶液の供給方法としては、単なるノ
ズルにより第一の混合器６の上部に供給する方法よりも
、第一の混合器６の上部よシスプレーノズルによシ微少
液滴として該混合器内へ落下させる方法のほうがＣＯ２
との接触効率を良くすることができるので好ましい。

その他、第一の混合器６として、その内部に静止型流体
攪拌用エレメントが設けられた混合器、いわゆるライン
ミキサー（管路混合器）も好適に用いられるが、どのよ
うな形式の混合器が用いられるにせよ、供給された二酸
化炭素と珪酸ソーダ水溶液をなるべく短時間で混合する
ことができる混合器を用いることが望ましい。

本発明に用いる珪酸ソーダとしては、従来地盤の安定化
に用いられているＪＩＳａ号珪酸ソーダが通常好適に用
いられるｉ’、、５ｉＯｚ／ＮａｚＯのモル比がＪＩＳ
３号品よシも高い３以上のものから５．５程度のものも
用いられる。

これら珪酸ソーダは施行に際し、水で希釈して地盤安定
化に適した適宜の濃度の水溶液にするが、本発明におい
ては珪酸ソータ水溶液貯槽８に仕込む珪酸ソーダ水溶液
中の原料珪酸ソーダの濃度は通常２０〜１００容量条、
特に２５〜６０容ｉ％にするのが好ましい。

第一の混合器６に供給した炭酸ガスと珪酸ソーダ水溶液
は、・該１混１合器中において混合されてグラウトが製
造されるが、本発明においてはこの際炭酸ガスの供給量
を適宜調節して該混合器中において予め地盤注入用グラ
ウトよシもゲルタイムが長いグラウトを製造する。

本発明において、この工程でこのようなグラウトを製造
する意義は、地盤注入用グラウトの製造に必要な二酸化
炭素の一部を予めこの工程において原料珪酸ソーダ水溶
液に吸収きぜ、これにより後続の工程で用いる炭酸水の
低濃度化を図り、もっと炭酸水の製造に用いる圧力を低
減させようということにある。

したがって、この工程においては炭酸ガスの使用量をな
るべく多くすることが望ましいか、この工程で余りにも
炭酸ガスの使用量を多くすると、ゲルタイムが短いグラ
ウトが製造されて、後続の工程で製造する地盤注入用グ
ラウトのゲルタイムが限定されるので、地盤注入用グラ
ウトのゲルタイムを数秒〜士数分に設定する通常の土質
安定化の施行の場合は、通常この工程でゲルタイムが６
０分またはそれよりも長いグラウトを製造するのが望ま
しい。

なお、周知のごとく、珪酸ソーダと炭酸ガスを　　　゛
混合すると、中和反応が進行して相当する塩が生成する
。

したがって、との工程において第一の混合器もさ 中に多量の炭酸ガスを供給しても一次反応によシ消費さ
れるので１、該混合器内の圧力が供給炭酸ガスによシ著
しく高められるようなおそれはない。

このように第一の混合器６中において製造したグラウト
は、次いで第二の混合器２５の一方の入口部に供給する
と同時に他方の入口部に炭酸水を供給し、該混合器中に
おいて両者を混合して地盤注入用グラウトを製造する。

この除用いる炭酸水は、水貯槽１５および炭酸ガス貯槽
１′よシ水および炭酸ガスのそれぞれを第三の混合器１
３に供給し、該混合器中において供給原料による加圧下
に両者を混合して製造するが、この炭酸水の濃度は、本
発明における地盤注入用グラウトの製造に必要とされる
炭酸ガスの一部が既に第一の混合器６中において原料珪
酸ソーダ水溶液に吸収されているので、従来よｐも低濃
度でよく、シたがって該炭酸水の製造に用いる圧力を従
来よシも低くすることができる。

第二の混合器２５は、グラウトの地盤注入にも用いられ
るものであって、この種グラウトの製造ならひに地盤注
入に常用されているその出口部に混合室が設けられた中
空二重管とか、その内部に流体混合用エレメントか設り
られだ一般の静止型管路混合器等が通常好適に用いられ
る。

第二の混合器２５の排出口には、通常該混合器内の圧力
を一定に保つ保圧弁２６が設置される。

この種のグラウトの保圧弁として従来スプリング■、油
圧式、電子式、空気式等、種々の構造のものがあるが、
本発明においてはどのよ）な形式のものも用いられる。

本発明に用いる第三の混合器１３の形状、構造等につい
ては第一の混合器６の場合と同様のことが云える。

第二の混合器２５中で製造したグラウトはそ０）″！、
壕地盤中に注入するが、本発明においてはグラウトの地
盤注入中に第二の混合器２５に水を供給してグラウトの
ゲ）Ｌタイムの調節を行なう。

すなわち、本発明においては、グラウトの地盤注入中に
第二の混合器２５に水を供給して第二の混合器２５中に
おける炭酸水の濃度を種々変化させ、これによりグラウ
トのゲルタイムを調節する。

しだがって、本発明においてグラウトのグルタイムを上
記供給水により殆ど瞬結に近い短い時間から数時間に亘
って任意に調節させるような場合は、第三の混合器１３
中で製造する炭酸水（すなわち第二の混合器２５に供給
する炭酸水）のＣ０２濃度Ｃよ、仮に第二の混合器２５
に水が供給されない場合は、該温合器２５中において第
一の混合器６中で製造したグラウトを瞬結させるような
高一度にすることが必要である。

一方、グラウトのゲルタイムをたとえば数分から〜数十
分に旦りて調節するような場名は、第三の混合器１３中
で製造する炭酸水のｄ度は上記よシも低くてよく、第二
の混合器２５に水が供給されない場合は、該混合器２５
中において第一の混合器６中で製造したグラウトを数分
以内でゲル化させるような′ａ度でよい。

ゲルタイム調節用の水は、直接第二の混合器２５の入口
部に供給してもよいが、予め第一〇混合器６より排出さ
れるグラウト又は第三の混合器１３よシ排出される炭酸
水に合流させて混合器２５に供給することもできる。

本発明においては、第二の混合器２５に供給した水は該
混合器中において通常殆ど瞬間的に他成分と混合されて
地盤に注入される。

しだがって本発明にしたがえば、グラウトの地盤注入中
に、そのゲルタイムを地盤条件にａ応した長短任意なも
のに直ちに（殆ど瞬間的に）変化させることができる。

これに°対し、従来においては、グラウトのゲルタイム
の調節は第三の混合器１３中において炭酸水の濃度を種
々変化させることにより行なっているが、かかる方法で
は第三の混合器２５が通常大容量であるため該混合器に
二酸化炭素を供給してからグラウトが地盤に注入される
まで多かれ少なかれ時間を要するので、グラウトのゲル
タイムを本発明におけるがごとく殆ど瞬間的に変化させ
る　　　゛ことができない。

本発明の実施にあたシ、グラウトの地盤注入中にたとえ
は、そのゲルタイムを大巾に変化させるような場合、第
二の混合器２５に供給する炭酸水および第一の混合器６
で製造されたグラウトとの供給量を一定にしつつ、水の
供給量のみを増減させる方法を採ると、グラウト中の珪
酸ソーダ濃度が大巾に変化することがある。

このような珪酸ソーダの濃度変化が好ましくない場合は
、水の供給量に反比例して炭酸水の供給量を変化させ、
グラウトのゲルタイムをどのように変化させた場合にも
、水の供給量と炭酸水の供給量の合計量が常に一定にな
るようにすることが望ましい１ なお、本発明においては、第三の混合器１３中において
製造する炭酸水は飽和濃度状態、すなわちＣＯ！濃度が
飽和に達している状態であってもよいが、炭酸水のＣＯ
Ｉがこのような濃度状態だと後続の工程において該炭酸
水の圧力が低下した場合に炭酸水中よシ炭酸ガスが発生
してトラブルの原因となることもあるので、第三の混合
器１３中において製造する炭酸水中のＣ（ｈ濃度は不飽
和濃度状態、すなわちそのときの圧力においてＣＣｈｅ
？度が末だ飽和に達していないようにすることが好まし
い。

また、本発明においては、地盤注入用グラウトの製造に
用いる炭酸ガスの量　すなわち、第一の混合器６で用い
る炭酸ガス量と第三の混合器１３で用いる炭酸ガス量の
和は、珪酸ソーダに対して化学量論酌量以下にすること
が望ましく、これにより地盤に注入したグラウトからの
炭酸ガスの発生を防止することができる。

斜上の本発明にしたがえば、既述の説明から明らかなよ
うにグラウトの製造および地盤注入を低圧で行なうこと
ができるので安全性の点で有利である上にグラウトの地
盤注入中に、そのゲルタイムを地盤条件に即応した長短
任意なものに直ちに（殆ど瞬間的に変化させることがで
きるので、複雑な工賃条件に対応したきめの細かい地盤
安定化の７ｍｆｆ１．を行なうことができる。

更に本発明にしたがえば、それぞれゲルタイムが異なっ
た複数のグラウトを同時に地盤に注入する工法、すなわ
ち複合注入工法が可能である。

これを図によシ説明すると、第２図は本発明による複合
注入工法の一実施例を示すフローシートである。

第２図において、２５．２８および２９はそれぞれ土質
条件が異なる地盤中に打設された第二の混合器（兼ブラ
ウト注入管）である。

施工にあたり、各混合器の入口部に、第一の混合器６、
第三の混合器１３および水貯槽２１より、地盤注入用ブ
ラウトよシもゲルタイムが長いグラウト、炭酸水および
ゲルタイム調節用水をそれぞれ同時に供給する。

この際、各混合器に供給するゲルタイム？Ａ　ｋ４１ｊ
用水の量を適宜変化させることによシ、各混合器中にお
いてそれぞれの土質条件に適合したゲルタイムを有する
グラウトが製造されて地盤中に注入される。

この複合注入工法によれば、土質条件が種々異なる複雑
な地盤を一度の施工で容易に安定化させることができる
。

次に本発明を実施例により説明するが、本発明がこれに
限定されるものではないことは云う寸でもない。

実施例 その内部にかい型攪拌翼（長さＸ幅＝　１３０　ｒｔｓ
Ｘ　５　Ｑ　ｍｍ　）が設けられた密閉耐圧構造の第一
の混合器の上部よりＪＩＳａ号珪酸ソーダ水−１：１（
容量）の割合の珪酸ソーダ水溶液を３．６ｔ／分の速度
で連続的に供給すると同時に戻限ガスを０、ＣＩ　５０
Ｋｇ／分の速度で連続的にＯｔ給し、該混合器中で両者
を混合して予め地盤注入用グラウトよυもゲルタ・イム
の長いグラウトを製造した。この際、第一の混合器′内
の圧力”　５に９／ｃ＊ｉで、得られたグラウトけ１時
間以上ゲル化しなかった。

次いで得られたグラウトを、（以下、Ａ液という。）先
端に保圧弁、内部に流体混合用エレメントが６ケ設けら
れた直径２１門、長さ１５０間　の第二の混合器（静的
管路混合器）の一方の入口部　　”に３．６１７分の速
度で連続的に供給すると同時に他方の入口部に、第三の
混合器（第一の混合器と同じ構造、寸法のもの）中にお
いて製造した炭酸水（以下、Ｂ液という。）を供紹し、
該第二の混合器中において両者を混合して地盤注入用グ
ラウトを製造した。

このようにして得られたグラウトはその′！ｉま標準砂
中に注入してゲル化させたが、グラフトを連続的に砂中
に注入しているうちに、第二の混合器に水を供給して、
グラウトのゲルタイムを種々変化させた。

炭酸水および地盤注入用グラウトの製造条件、該グラウ
トの試験結果等を第１表に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施態様をあられすフ
ローシートである。 １１１′　炭酸ガス貯槽 ２．２′　　温水槽 ３．３′　　流量（圧力）調節弁 ４．４′　　蒸発器 ５．５′　流量調節装置 ６　　　第一の混合器 ７　　　攪拌機駆動用電動機 ８　　　珪酸ソーダ水溶液貯槽 ９　　　流量調節弁 １０　　　ポンプ １１　　　圧力（流量）調節弁 １２　　　ポンプ １３　　　第三の混合器 １４　　　攪拌機駆動用電動機 １５　　　水貯槽 １６　　　流量調節弁 １７　　　ポンプ １８　　圧力（流量）訳棟弁 １９　　ポンプ ２０　　流Ｗ、調節弁 ２１　　水貯槽 ２２　　流量訓珂ｉ弁 ２３　　ポンプ ２４　　流量調節弁 ２５　　第二〇涙金器 ２６　　保圧弁 ２７　　地１盤 ２８　　第二の混合器 ２９　　第二の混合器 ３０　　流量調節弁 ３１　　流量調節弁 ３２　　流量調節弁 ３３　　流量調節弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第一の混合器に珪酸ソーダ水溶液と二酸化炭素を
   供給し、該混合器中において両者を混合し−て、予め地
   盤注入用グラウトよシもゲルタイムが長いグラウトを製
   造し、次いで該グラウトを第二の混合器の一方の入口部
   に供給すると同時に他方の入口部に第三の混合器中にお
   いて製造した炭酸水を供給し、該第二の混合器中におい
   て両者を混合して地盤注入用グラウトを製造し、このよ
   うにして得られたグラウトを地盤に注入する方法におい
   て、グラウトの地盤注入中に第二の混合器に水を供給す
   ることを特徴とする地盤安定化用珪酸塩系グラウトの地
   盤注入法。
2. （２）二酸化炭素が炭酸ガスである特許請求の範囲第（
   １）項記載の地盤安定化用珪酸塩系グラウトの地盤注入
   法。
3. （３）二酸化炭素が液化炭酸ガスである特許請求の範囲
   第（１）項記載の地盤安定化用珪酸塩系グラウトの地盤
   注入法。