JPS5837080A - グラウト材及びグラウト注入工法 - 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、軟弱地盤の止水や地盤強化を目的とＴる地盤
注入又は空洞部への充填注入を目的と丁ろ畏込め注入に
用（・るグラウト材並びに該グラウト材金用（・る注入
工法に関する。

ンルト、粘土などの細粒土を含有する地盤への圧入又は
空洞光導に広く用いられてきた従来技術によるグラウト
は、セメント系クラウド、待に固結能力（一定時間内の
グルタイム）を有するセメント系薬液であった。注入後
のクラウドが逸走して不必要に広い範囲に分散するのを
防止し、設計限定範囲内に留めろために、非常にグルタ
イムの短い瞬結性薬液が岐近好んで用いられるようにな
り、所期の効果ｆ、あげている。

最も多く使用されているセメント系薬液としては、セメ
ント懸濁液と水ガラスとを組み合わせた薬液があり、こ
の薬液を用いた注入工法は、ＬＷＴ法と呼ばれて（・ろ
。ＬＷ工法においては、１市′ｇ１水ガラス液とセメン
ト懸濁液とを夫々別個に調合し、２台のビンデを用いて
等量ずつ圧送し、注入ポンプと注入管先端部の中間で両
液を合流させて地盤又は９制内にｉ？Ｅ人しｒル化させ
る。このＬ　ＷＴ法においては、セメント懸濁液中に含
不されるセメントのｉｔ変えること釦より、グルタイム
を調整する。然し乍ら、両液を等量ずつ混会するという
工法上の制約のために、如例に多量のセメント全綱いて
もグルタイムは３０秒前後より短くはできないと（・う
欠点がある。

上述のＬＷ工法の欠点を克服するために、セメント懸濁
液に塩化カルシウムのような金属塩又は石こう＃を添加
し、グルタイムが５〜２０秒程度以下の瞬結性薬液とす
る提案がなされ、実用に供されている。然し乍ら、添加
剤を用いるために薬液が高価になるのみならず、セメン
ト懸濁液に添加剤を添加し良状態で放置するとセメント
の水相反応が進み、好ましくない粘度の上昇やグルタイ
ムの変動を招来し、工程′Ｉｔ埋上種々の困難が生じる
。

本発明は、石こう又は高価な金属塩を用℃・ることなく
、上述のＬＷ工法の欠点を見服し、瞬結性又は瞬結に近
いグルタイムを持つグラウトを掃供−Ｃることを目的と
する。

本発明によれば、セメントを主成分とする懸濁液（Ａ液
）と水力ラス水浴液（Ｂ液）と倉混台し１地盤内に注入
するに当たり、Ａ液とＢ液とを等−混廿するので番↓な
く、Ａ液の容積とＢ液の容積全一に範囲内の比例配合に
保持することにより、旗加水ガラス曖を少１におさえつ
つ、瞬結に近いグルタイムを南するグラウトゲ得ること
ができる。

水力ラス液とセメント懸濁液とを容積比で等量混合して
地盤内に注入する従来技術によるＬＷ工法の場合、セメ
ント量が一定である限り、水力ラス濃度を高くしてもグ
ルタイムが水ガラス濃駄の上昇に比例して短縮されるわ
けではなく、可能な般Ｍｉｒルタイムに一定の限界があ
り３０抄旬俊よりも短（・瞬結性又は瞬結に近いグルタ
イムを有する薬液は得られないことは前述したとおりで
ある。

逆に、水カラス素度を一足値以下（水力ラス液中のＳｉ
Ｏ，４＆が１．２電、Ｓ以下）に下げた場合には、ＡＢ
肉液混台後の薬液のグルタイムは大幅に遅延され、つ℃
・にはｒル化しない薬液となり注入薬液の川をなさない
ものになってしまう。又、従来のＬＷ工法で用−・られ
ている薬液は、前述のように、水ガラス濃度の変化によ
るグルタイムの変！ｖＩ幅が小さい。

本発明者は、上述のＬＷ工法の欠点を改良すべく、用い
るセメント及び水ガラスの成分・濃度そノ他ｅＤ　点に
ついて、研究を積み重ねていたが、セメント懸濁液と水
ガラスとを組み合わせた薬液は以下のような特異な性質
を持つことを知得した。

（１）セメント懸濁液と水力ラス液とを等量混合して使
用する場合（従来のＬＷ工法）Ｋは、一定旬−のセメン
トに配合する水力ラス液中の水ガラス（又ｔ！ＳｉＯ，
）のｍ度を槁（シてもグルタイムはｉｔとんと変化しな
い。（この現象は、グルタイムの管理・制御が一一子容
易であることを意味し、従来のＬＷ工法の利点でもある
。）（２）水ガラス濃度が一定量以下、則ちＡＢ両両液
会合後薬液（グラウト）中に含有されるＳ　Ｉ　Ｏ，濃
度が約１．２重を繋以下になると、ｒル化現象を示さな
い。

（３）　Ｍ　＜　ヘきことに、グラウト全量に対する水
ガラス（Ｓｉｎｔ）の総量が同一である場合でも、Ｂ液
即ら水力ラス浴液の水ガラス濃度の相違によってＡＢ両
液混＠後の薬液のグルタイムか著しく異なる。即ち、薬
液中の水ガラスの占める総量が成る一矩噴である場合、
低濃駿の水カラス数ケこ！Ｌとほぼ同値のセメント懸濁
液と混貧し九ときと比較し℃、制濃度の水力ラス液を少
１１ｆ川したときのほうが、グルタイムが著しく短縮さ
れる。

４（４）史に斡くべきことには、セメント懸濁液全短時
間（約２０秒以下）でグル化させることができる濃度範
囲（ＡＢ両液混合物中に含有される水ｘｏｏｃｃに対し
て、存在する水ガラス電ｋが８１０、として０．６乃至
４．ＯｆであるＡｌｌ付のが囲）内では、水力ラス液の
混入曾が少ないはと、グルタイムは短くなる傾向を示す
。

本発明者は、上記のような特異な性質について史に詳細
に研究し、この時異な性状を実際の薬液注入に応用でき
るものとし、軸杵請求の範囲に記載の発明を完成した。

即ち、本発明によれば、ｓｉｏ、を１２１賃憾以上含有
する水ガラス液（Ｂ液）全便用し、これとセメント懸濁
液（Ａ液）とを組み台わせた注入薬液又はグラウトを調
製するに当たり、Ａ液とＢ液とを一定範囲内の比率で比
例混合することにより、２０秒以下のグルタイム倉持つ
グラウトを得ろことができる。グル化後のグラウトは、
含Ｍする水ガラス蓋が非常に少ないために、ｒル化直俊
の仕度は比較的弱いけれども、通常の粂件下にお（・て
は流動・逸走が阻止されろ程度のｇｔ度金セしており、
地中の空洞又はトンネル壁部等の止水の目的にも光分Ｋ
　＊　’ｃｔする。

然し乍ら、水ガラスの添加皺が極端に少ない一台には、
グルタイムは短くほとんど瞬結性をボす（グルタイム：
約２〜３秒）けれども、得られる頻度が他めて弱いため
に、グル化による効能が発現されない（卸ち、ごく僅か
の加圧によってもｒル状態が破壊されてしまう）ので、
実用に適さず本発明１１ｉ＋１１！ｆｌからは除外しで
ある。一方、薬液中にイト在する水ガラス量が本発明範
囲を越えた場合、即ち薬液中の水ｔｏｏｃｚ中に含有さ
れろ水カラ２１３フ分で滲ンる５ｉ０２のｌｌ１１ｔが
４．Ｏｆを起居したｌ易せｔこ（工、グルタイムが長く
なり過ぎて、本発明の目的を遅ＩＪ１４できない。

本発明において用いるセメント社濁液としては、セメン
トのみの＃濁液はもとより、通常のグラウト材に１を加
さ才ｔにとがある添加所ｉ％たとえば、水砕スラグ、フ
ライてランス、ベントナイト４の混相削、微粉末状の石
灰石、岩石等の一次鉱切、現場で採取した掘削土、土砂
その他の増筺材、又は粘層剤等Ｊｋ通宜Ｋ　ｉｊ加した
ものを使用できろ。

史に、本発明の薬液に起泡剤を添加して、エアモルタル
として使用することもできる。

本発明によるグラウト材を注入現場で使用−唆るには、
多菫のＡ欣と少量のＢ液とを混合すること並ひ＆Ｃ’ｒ
’ルタイムが短いことから、従来公知の工法によること
はできない。この間＆！Ｍ点ｆ点火解決壮大−ｒ法とし
て、本発明においては、１ユ下に記載する１１人工法が
ＩＬＩいもれる。

（Ｉ）セメント恰濁欣であるＡ液と、水ガラス水浴液で
あ７ＪＢ液とから成り、Ｂ液中にａ４４される水力ラス
濃度がＳｉｎ、基準で１２重菫優以上であり、Ｂ液中の
Ｓｉへ量がＡＢ両液混合物中の水の占める容積１００ｅ
ａ［対して０．６乃至４ｇとなるような割付でＡＢ両液
を混合して地盤内圧注入するに当たり、Ａ液及びＢ液を
夫々別個に注入口Ｋまで導き、前記注入口の注入側端部
で合流させ、且つＡ゛液対Ｂ液の注入比ｙ１：ｏ、ｏ２
〜０．１７に保持しつつ注入することを特徴とするグラ
ウト注入工法。

（ＩＤセメント懸濁液であるＡ液と、水ガラス水溶液で
あるＢ液とから成り、Ｂ液中に含有される水カラス製置
がＳＩＯ，基準で１２重を嘔以上であり、Ｂ液中の８１
へ量がＡＢ画液混付物中の水の占める容積１００ｓｅに
対して０．６乃至４ｆとなるような割合でムＢ両液を混
合して地盤内に注入するに当たり、Ａ液及びＢ液を注入
口の手前で合流させて注入口端部付近でグル化が起こる
ようにｆ’ることと、Ａ数対Ｂ液の注入地金１：０．０
２〜０．１７に保持することとを特徴とするグラウト注
入工法。

上記の（Ｉ）に記載の方法を、たとえば地盤注入に応用
する場合には、注入管として二重管を用いる等の特別な
配慮全景し、若干工費が簡くなるが、ｒル化がｍ盤内部
で行なわれるため、砂れぎ層のような比較的大きな間！
ｌｊ［Ｋ！透固結させることができる利点がある。

一方、■に記載の方法は、注入管内でｒル化させること
ができるので、二重管等のような特別な機器を必要とせ
ず、通常の単管を用いて簡単に施工でき工費を安くでき
る利点がある。この方法においては、柔いｒルを注入す
る形になるので、砂れき層の間隙内に注入するには適さ
ず、タルト、粘土等の粘性土への脈状圧入或いは空洞の
充填に４Ｔる。脈状圧入又は９洞充填に用いると、既に
ｒル化した状態で注入されろため、グラウトの分離がな
く均一な９Ｔ度が見境され、注入後にグラウトが地下水
で稀釈されに（いという利点がある。

上記（１）及び■の倒れかの注入工法においても、Ａ板
対Ｂ液の注入比（容積比）を１　：　０．０２〜０．１
７の勧囲内に保持することにより、薬液中の水分に対す
る水ガラス１１Ｌｉｔを所定範囲内に保つ。

以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明について更
に詳細に説明する。

以下の例において用いた水ガラスはＪＩＳ　３号品（８
１０，：　２ｇ〜３０慢、Ｎ轟、０：９〜１０慢）であ
り、水ガラス原液ｌｔ中に含有される８１へは約４０ｏ
ｆである。セメントは市販のポルトランド−（メント１
水砕７ラグは市販のセラメント（商品名）、ベントナイ
トは市販品のうち粘度２００メツシユのもの、砂は槍準
砂を用い丸。

水力ラス原液を水で稀釈して、実施例及び比較例で用い
る水ガラス水溶液をつ（つ九（表１参照）。

青−１ ｎ　　　　ｇｏｏ　　　　２ｏ０３２０ｎＩ　　　　５
００　　　５００　　　　２００ＩＶ　　　　　　　４
００　　　　　　６００　　　　　　　１６０Ｖ　　　
　　　　３００　　　　　　７００　　　　　　　１２
０Ｖｌ　　　　２００　　　８００　　　　８Ｑ比較例
１〜７ 先ず、比較例として、Ａ液（セメント懸濁液）及びＢ液
（水力ラス溶液）全等量１会した＠曾（従来工法）の薬
液中のＳｉｎ、蓋変化に対するグルタイムの変動１に表
２に示す。

表　　２ □１１００　０　５０８５４５　］Ｕ、８１比−２８０
２０５０８５４２＆６５ 比較例３　　６０　　　４０　　　５０　　　８５　　
４０　　　６．４９□４４０６０　５０　８５３５　４
．３２□５３０　７０５０　８５３６　３．２４□６２
０　８０５０８５５０３１．６ 表２の結果から明らかなように％Ａ液とＢ液を等量混合
する従来のＬＷ工法の場合には、セメント量一定の場合
にはグルタイムは水ガラス濃ｆＫよってはあまり大きな
影響を受けず、約３０〜５０秒の範囲内にあることがわ
かる。又、ＡＢ両液混分物中に含まれる純水分１００容
量ｆｌＡｃｅｔ）Ｋ対する水力ラスの８１０．成分重量
（ｆ）が４Ｔ前後の場合Ｋｒグルタイム鍛も短（なり、
それ以下になるとグルタイムは再び長くなる傾向を示し
、８１０！量が水分１００　ｅ＠に対して約２ｆ以下に
なると、ｒル化能力が失なわれてしまうこともわかる。

実施例１〜１４及び比較例８〜１７ 次に、実施例１〜１４及び比較例８〜１７をまとめて表
示（表３参照）する。比較例８．９％１２．１４．１５
及び１７は、混合後のグラウト中の純水分容積に対する
水ガラス成分（Ｓｉへ重量で表示）の重重不足の丸めに
、目的とする瞬結に近いグルタイム（２０秒前後以下）
が得られない例である。

比較例１Ｏ１１１％１３．１６．１７及び１８では、瞬
結に近いグルタイムは得られるけれども、得られるｒル
が軟弱に過ぎ、モル化後２〜５分経過Ｉｎおいても流動
状態のままであり、通常の注入操作で用いられる注入圧
力下で逸走を示し、ｒル化による固結金示さない例であ
る。同、実験中、液温は１８〜２０℃に保った。

Ｊ　Ｑ ：　　ｉ ＣＩ　ＯＯ１ロののロＯロト１００− 啼　Ｎ　″　　げ　“−ＩＬＩ’ｌｃ’Ｊ　　−ピ″″
′１上記の各実施例及び比較例から、例えばセメントを
含有する＠濁液（Ａ液）にＪＩＳ　３号品の原液（水ガ
ラス■）を離別した場合、水ガラスの量（ｓ　ｉｏ□蓋
）が少ないはとグルタイムが短くなり、混合物中の純水
物１００ｃｃに対するＳｉｎ、重量が約４２のときグル
タイムは約２０秒、ＳＳＯ，重量がＩｆ根度のときのグ
ルタイムは約３秒前後になる。

混合物、即ち注入グラウト中の純水分１００ｃｃに対す
る５１０７重量が約０．５ｆ以下になると、グルタイム
は約２〜３秒と短くなるが、得られるグルがグル化ｕｋ
２〜５分経過後においても僅かな力が印加されると流動
するものであり、冥用上好ましくないので、本発明範囲
から除外しである。逆Ｋ。

純水分１００　ｅ　ｅに対するＳｉｎ、　］［ｊｉが約
４〜５９を越えるとグルタイムが約３０秒以上となり、
瞬結性薬液としての便用に適さなくなる。

又、グラウト中の純水分に対する含有水ガラス皺が同じ
であっても、Ｂ液中の水ガラス濃度が低下するとグル化
の促進・グルタイムの難縮効果も低下する。例えば水ガ
ラス５ｔｉｒがＳ１０．を基準とする重電百分率で８Ｉ
１６程度（水ガラス■）になると、Ａ液に対するＢ液（
水ガラス溶液）の添加開会を壇し℃も、グルタイムを目
的とする約２０秒以下にすることが困離にな＃７（比較
例１７）、ｆｃ−とえグルタイムを瞬結に近い時間にで
きた場合においても得られるグルがｒル化４ｉｋ２〜５
分経過後においても流動する性質のものである（比較例
１８）。

実施例１５〜２０ 次に、Ａ液中の成分として、セメントに水砕スラグ、ベ
ントナイト又は砂を添加した例を表４Ｋまとめて示す。

これらの実施例から咽らかなように１本発明によるグラ
ウトに公知の他の添加剤を混入することができる。又、
実施例は挙げないが、本発明のグラウトに発泡剤を混入
し、或いは電圧気体を吹き込んで発泡グラウトとして使
用することもできる。

実施し１Ｉ２１ 更に１本発明グラ９トを使用した蜆場注入試験を示す。

部内の地表下８ｍ付近までがＮ値１＃後の軟弱なシルト
層で占められている地盤の地表下１．８ｍの地点で注入
を実施した。

実施に用いたグラウトは、表３に示す実施例７（グルタ
イム＝６秒）のクラウドであり、Ａ液１９０　を及ヒＢ
液１０　ｔｆｔ夫’ｒ８１Ｊ個に＃Ｊ４ＨＩ、、吐出量
の異なる大小２台の注入ポンプを用意し、注入比ｔ−Ａ
液：　Ｂｆｉ−１：０．０５　Ｋ保って毎分ｌｏｔの割
付で注入管（単管ロット）から地盤内に圧入した。ＡＢ
内液を注入管の注入端の手前で合流させて、ｒル化直＊
（３〜４秒ｍ）Ｋ注入端部がら地盤内に圧入されるよう
に設定した。注入圧力ｌ〜１．５Ｋｇ／ａｉで約１４０
１のグラ９トを注入した。

注入後、地盤を掘削して調査したところ、注入個所を中
心としてけば放射状に脈状注入を伴なって注入されてい
た。注入個所近傍に脈状に注入されたグラウト（ホモグ
ル）の層厚は１〜２ｃ１１根度の太いものであった。グ
ラウトの注入範囲は、注入中心から半径２ｍ以内に限定
されていて、大きな逸走は緒められなかった。

比較例１９ 実施例２０と同じ地盤に対して、比較例１（ｌ！２参照
）のグラウト（ゲルタイム：４５秒）を注入した。公知
のＬＷ法に従い、Ａ液及びＢ液を等量ずつ別々罠圧送し
、注入管の頭部で両液を合流させて注入した。注入圧力
は０．８〜Ｌ　２１ｃｆ／ｊ、注入量は実施例２０と同
様１４０ｔとした。

掘削調査したところ、注入個所を中心にして脈状注入を
伴なって放射状に注入されていたが、脈状部分のグラウ
ト（ホモグル）の層厚は０．３〜０．６　ｒｘであって
実施例２０におけろよりも瘉かに薄（、注入範囲は中心
から５ｍ以上の遠方Ｋまで逸走が認められた。

実施例２０と比較例１９を比較すれば明らかなように、
従来法によればグラウトが不必要な遠方にまで逸走し注
入による地盤強化の効果が低下するので好ましくない。

これに対し、本発明によれば、たとえば実施例２０に示
すように、グル化直後のまだ歌いグラウトを圧入するこ
ともでき、グラウトの逸走を防止し限定範囲内に集中的
に注入を行なうことができるため、優れた効果が得られ
る。

出するシルト混じり砂層）において、農込め注入材とし
て、実施例１２（グルタイム＝４秒、表３参照）のグラ
ウト’に注入比Ａ液：Ｂ液−１：０．０８の比例注入で
注入した。注入に当っては、Ａ液及ヒＢ＋ｅＬ′ｔ−夫
々別個に圧送し、セグメントのクラウドホールの注入口
直前で合流させた。

その結果、ンールドの切羽からグラウトが逸走すること
もな（、注入前に比べて地下水の湧水量が顕著に減少し
友。

比較？１Ｊ２０ 実施例２１と同じ境場で、公知のセメント・ベントナイ
ト・グラウト（薬液１　ｍ”当九りに含有される七メン
）５００Ｋｆ、ベントナイト１００Ｋｌりを注入したが
、切羽からの逸走が多量になり、湧水の止水効果も実施
例２０に蓬かに劣った。

以上のように、本発明グラウトは、裏込め等の仝洞充填
にも適する優れた特性ケ持つものである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）軟弱地盤の強化、止水又は空洞の光積若しくは畏
   込め注入のために用いるクラウド材であって、セメント
   懸濁液であるＡ液と、水ガラス水浴液であるＢ液とから
   ｂｙ、す、Ｂ液中に含有される水カラスミ１１度が５ｉ
   ｆｔ　　Ｉｋ準で１２菖量鳴以上であることと、Ｂ液中
   の５ｈｏｔ　　ｌｉｔがＡＢＢ液混合物中の水の占める
   容積１００ｃｃに対して０．６乃至４Ｆとなるような割
   付でＡＢ両液を混合することと、ＡＢｊｌｌ液混合後の
   ｒルタイムを約２０秒以下ＫｇＮすることヲ舟徴とする
   クラウド材。
2. （２）Ａ液が起泡剤を硲加したエア・モルタルであるこ
   と５Ｆ％徴とする符許錆求の範囲第（１）項又は第（１
   ）墳に記載のクラウド材。
3. （３）セメント懸濁液であるＡ液と、水ガラス水浴液で
   あるＢ液とから成り、Ｂ液中に含有される水ガラス製置
   がＳ　ｉｏ、基準で１２１１以上であり、Ｂ液中のＳ　
   ｉｏｎ　菫がＡＢＢ液混合物中の水の占める容積１００
   ｅｅに対して０．６乃至４ｆとなるような割合でＡＢ両
   液を混合して地盤内に注入するに当たり、Ａ液及びＢｆ
   ｆＬ′ｆＩ：夫々別個に注入口Ｋまで導き、前記注入口
   の注入側端部で合流させ、且つＡ液封Ｂｆ＆の注入比’
   ｉ　１　：　０．０２〜０．１７　Ｋ保持しつつ注入す
   ることを特徴とするグラウト注入工法。
4. （４）セメント懸濁液であるＡ液と、水ガラス水溶液で
   あるＢ液とから成り、Ｂ液中に含有される水ガラス濃度
   が５ｔｏｐ基準で１２１ｉｔ憾以上であり、Ｂ液中のＳ
   ｔＯ，蓋がＡＢ両両液置台物中水の占める容積１００ｃ
   ｃＫ対して０．６乃至４ｆとなるような割合でＡＢ両液
   を混合して地盤内に注入するに当走り、Ａ液及びＢ液を
   注入口の手前で合流させて注入口端部付近でｒル化が起
   こるようにすることと、Ａ板対Ｂ液の注入比を］：０．
   ０２〜０．１７に保持することとｔ％徴とするグラウト
   注入工法。