JPS5856000B2 - ナンジヤクジバンノ アンテイカホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は軟弱地盤に固結薬液を注入し、これによって該
地盤を固結して安定化する地盤安定化法に関し、特に、
固結薬液の固結時間（ゲル化時間）が温度変化によって
ほとんど変化しない地盤安定化法に関する。

本発明において、軟弱地盤の安定化とは、建築基礎掘削
工事現場、地下鉄掘削工事現場等の軟弱あるいは漏水地
盤（以下単に「軟弱地盤」という。

〕に固結薬液を注入して該地盤を固結し、これによって
該地盤を耐水性で強固な地盤としたり、止水したりする
ことをいう。

従来、該固結薬液（グラウト）として水ガラス系グラウ
トが多く用いられており、この反応剤として次のものが
知られている。

（Ａ） 塩化カルシウム、アルミン酸ソーダ、重炭酸
ソーダ等の無機塩、あるいは酢酸、リン酸、塩酸等の無
機酸および有機酸。

これらはいずれも、ゲル化時間が非常に短く、添加量の
わずかな変化でゲル化時間が急激に変化し、少量増加し
ただけで瞬間的にゲル化したり、あるいは、少量減少し
ただけで、全くゲル化しなかったり、或はゲル化のポイ
ントが不明確であったりする。

また、液温変化によるゲル化時間の変動が激しく、液温
か低い時はゲル化時間がおそく、液温か高くなるとゲル
化時間が急速に短縮する。

したがって、これらの反応剤を用いた水ガラス系グラウ
トは使用に際し、注入パイプ中で固まってしまったり、
あるいは全くゲル化しなかったり等、種々の不利益現象
を起こす。

（Ｂ） セメント懸濁液 これは特に細粒土に浸透しないという欠点を有している
。

（ｑ グリオキザール これを用いた水ガラス系グラウトは特公昭４０−２００
５５号公報中に記載されている。

すなわち、この公報には水ガラス溶液とアルデヒド化合
物との混合液を軟弱地盤に注入する工法が記載されてい
る。

この方法はゲル化時間の調整が容易である等、非常にす
ぐれた方法であるが、高温時ではゲル化時間が短縮され
、又低温時ではゲル化時間が延長されるという欠点を有
する。

このように従来の水ガラス系注入方法では、実際の現場
に適用する場合、固結薬液の温度変化によるゲル化時間
の変動が大きい。

このような場合、ゲル化時間の調節、管理が問題になる
。

例えば、工期が長時間にわたる場合、季節変化による気
温の変化によってゲル化時間が変動し、また、昼夜の気
温の変化によってゲル化時間が変動する。

このため、ゲル化時間の調節、管理が非常にやっかいで
ある。

本発明の目的は固結薬赦のゲル化時間が温度変化によっ
てほとんど変化しない、前述の公知技術に有する欠点を
改良した軟弱地盤の安定化法を提供することにある。

本発明によれば、該安定化法は水ガラスと反応剤とを含
む固結薬液を軟弱地盤に注入することからなり、該反応
剤として、 （Ａ） リン酸１ナトリウム および （Ｂ） リン酸 を用い、あるいはさらに、 （ｑ 粘土 を混合し、該リン酸１ナトリウム（Ａ）の使用量を該水
ガラス重量に対して２重量％以上とし、該（４）および
（Ｂ）反応剤の合計使用量を該水ガラス重量に対して５
重量％以上とし、該粘土（ｑの使用量を全固結薬液容量
中１〜１０重量％を含ませることからなる。

このような本発明は ＊＊（１
）ゲル化時間が温度変化によってほとんど変化しないと
いう本発明独特の優れた効果を生じることはもちろんの
こと、このほかに、さらに、（２）ゲル化時間の調整が
容易で、ばらつきがない、（３）水中固結性に優れてい
る、 （４）浸透性がよい （５）引火性がなく、火災の防止上好ましい、（６）臭
気が起こらず、また、毒性もなく、作業環境が向上する
、 （７）固結後、耐水性で、しかも高強度の固結体を得る
。

等の種々の効果をも生じる。

以下、本発明を次の諸実施例を用いながら詳述する。

実施例 ｌ（従来法） 水ガラス（３号水ガラス）、リン酸１ナトリウム、およ
びリン酸（８５％市販リン酸、比重：１．７）を用意し
、これらを表１および２に示す組み合わせおよび比率で
配合した。

すなわち、反応剤としてリン酸１ナトリウムおよびリン
酸をそれぞれ別々に（単独で）用いて配合し、これらに
ついてそれぞれゲル化時間を測定し、結果を表１および
２に示した。

表１および２から次のことがわかる。

反応剤としてリン酸１ナトリウムおよびリン酸をそれぞ
れ単独で用いたのでは、ゲノ′１シ時間の調節が実用上
はとんど不可能である。

また、ゲル化時間は実験のたびごとに異なった値であり
、ゲル化時間のばらつきが激しく、現場での使用が非常
に困難である。

実施例 ２ 水ガラス（３号水ガラス）、リン酸１ナトリウムおよび
リン酸（８５％）を表−３に示す配合比で配合し、それ
ぞれ固結薬液を調製し、これらの液温とゲル化時間との
関係を検討し、結果を表−３に示した。

表−３の結果をみると、何れも表−１、表−２のような
欠点は多かれ少なかれ除かれていることがわかる。

実験番号８〜１１．１３．１７．１８．２１．２２．３
１．３２では表−１、表−２におけるリン酸ｌナトリウ
ム、リン酸を夫々単独で用いた場合程ではないがゲル化
時間の変動率は何れも２５％以上を示し、可成り液温の
変化によってゲル化時間が変化している。

しかし上記実験番号以外ではゲル化時間の変動率は非常
に小さく、液温の変化にかかわらず、実用上はとんど変
化のないゲル化時間を示し、また、何れも実用性のある
ゲル化時間に調整でき、かつ水中固結性も優れていた。

即ち表−３の配合割合においてリン酸１ナトリウムの使
用量を水ガラス重量に対して２重量％以す 上（−Ｘ１００＞２）に定め、かつリン酸１ナトリウム
とリン酸の合計使用量を水ガラス重量に対ｂ ＋ ｃ して５重量％以上（Ｘ１００＞５）に定めることによっ
て液温の変化によるゲル化時間の変動を著しく小さくす
る効果のあることを見出した。

リン酸１ナトリウムがこの配合比率より犬きくなるとリ
ン酸添加の効果がうすれ表−１に示されるようにゲル化
のポイントが不明確になる。

またリン酸１ナトリウムの比率が該範囲よりも少なすぎ
ると表−２に示されるように液温の変化によるゲル化の
バラツキが大きくなり、反応剤のわずかなちがいでゲル
化時間が大巾に変動し、かつ測定するごとに異なりゲル
化時間の調節が困難となり実用かむつかしくなる。

さらに実１験データとしてはあげないがリン酸１ナトリ
ウムのみを反応剤として用いる場合、配合直後から粘性
が上りはじめ、そのままだらだらと上り続け、ゲル化の
ポイントが不明確であるが、これにリン酸を併用すると
ゲル化の直前まで１．２〜２．０の低粘度を示し、ゲル
化の時点で急激に粘度が上るため、浸透性がすぐれ、か
つ止水性にすぐれている。

なお、水ガラスに対するリン酸１ナトリウムの比率およ
び反応剤混合物全量の比率は配合液の水中固結性にも大
きな影響をもたらす。

ここで水中固結性とは地下水面下の地盤中にグラウトを
注入した場合の注入液の体積に対する固結土量の体積比
率で表現され、比率が大きいほど、すなわち、固結土量
が大きいほど、水中固結性が良好で、比率が小さいほど
水中固結性が悪い。

このような水中固結性は、水ガラスに対するリン酸１ナ
トリウムの比率ならびに反応剤混合物の全量の比率がそ
れぞれ２％以上および５％以上で良好であり、この範囲
以下では例えゲル化しても水中固結性が非常にわるく、
実用効果は得られない。

上記比率がそれぞれ２％以下、５％以下では実用ゲル化
時間以内にゲル化しないか、あるいはゲル化しても水中
固結性の値ａは１以下（ａ：固結土量／注入液の量（体
積比））で悪く、一方、上記配合比率が特にそれぞれ４
％以上、８％以上ではａは２以上となり非常にすぐれた
効果を示す。

さらに重要なことは本発明は通常２〜６０％の水ガラス
濃度（重量％）を用いることが好ましいが、上記配合領
域を用いるならば、表−３に示すように、水ガラス濃度
が４０％以下、特に２５％以下の非常に低い領域ですら
、安定したゲル化を起こす。

このような配合液は粘性が１．１〜１．２前後の水とほ
とんど同じ浸透性を有するものである。

以上のような配合比率は本発明者らによってはじめて発
見されたものであって、この配合比率の範囲内において
はじめて液温変化によるゲル化時間の変動がすくなく、
かつゲル化時間の調整が容易でばらつきがなく、かつ水
中固結性にすぐれ、かつ浸透性のすぐれた注入工法が可
能になったもので、その実用効果は非常に大きいもので
ある。

なお、上記実験において水ガラスは３号水ガラスと一部
４号水ガラスを用いたが、モル比ｎ−１，５〜５．５ま
での任意の液状水ガラスを用いることができる。

次に本発明において配合液にベントナイトその他の粘土
、フライアッシュなどを混入して、粘土グラウトとした
場合の結果を表−４に示す。

表−４の結果をみるとベントナイトの添加量を増やして
いくと当然初期粘性は増加していくことがわかる。

ベントナイトの添加量を１０％以上にすると初期粘性は
５ｃｐ以上となり水密性に欠けてくることは明らかであ
り、また水中固結性は小さくなってくる。

逆にベントナイトの添加量を余り小さくすると粘土グラ
ウトとしての特性を失うことになり、ベントナイトの使
用量を全固結薬液容量の１〜１０重量％の範囲において
水密性、水中固結性が格段と増大する。

また表−４のゲル化時間の変動率はベントナイトの添加
量を増すと共に大きくなり１０％以上の添加では３０％
以上の変動率を示すのでこの点からも１０％以上のベン
トナイトの添加は好ましくない。

表−４には水ガラスの濃度を５％と１０％の場合を示し
ており、水ガラスの濃度を余り大きくすると比較的少量
のベントナイトの添加で初期粘性が或程度増加するので
、特に水ガラス濃度が低い配合（２〜２５重量％）にお
いて止水効果を発揮させかつ水ガラス濃度がうすいにも
拘ず水に稀釈されにくいグラウトをうるのに非常に有利
である。

ここで粘土とはベントナイトおよび現場発生粘土をいう
。

本発明において、注入とは通常の加圧注入、高圧噴射注
入、あるいは水ガラス水溶液および反応剤水溶液を注入
管の内外或は注入管の上端、下端、中間、任意の点で合
流させて地中に注入する方法等、すべての注入方式を含
むものをいう。

実施例 １ 東京部内の地下水面下の細砂地盤で試験注入を行った。

配合（重量％）は、Ａ液として３号水ガラス４０％、水
６０％、Ｂ液としてリン酸１ナトリウム８％、リン酸１
％、水９１％を用い、２台のポンプで同量づつＹ字管で
合流させて約ｉｏｏ。

ｌ注入した。

ゲル化時間は約３分だった。注入後現場透水試験を行い
、かつ掘削調査した。

この結果、注入前の透水係数ｋ ： ３．４ Ｘ １０
−３Ｃｍ／ｓｅｃが注入後ｋ ＝ ２．５ ｘ １０
”ｃＩＩｌ／ ｓｅｃ となった。

又、掘削の結果３〜４ｍが固結しており、一軸圧縮強度
は２．５ｋｇ／ｃｒＡを示し充分満足しうる結果を示し
た。

実施例 ２ 東京部内の地下水面下の粗砂地盤で比較注入試験を行っ
た。

一方の配合（重量％）を、３号水ガラス５％、リン酸１
ナトリウム１．５％、リン酸０．５％、水９３％とし、
これをミキサーで混合し、注入パイプを通して１００Ｏ
Ｊ注入した。

他方の配合（重量％）を、３号水ガラス５％、リン酸１
ナトリウム１．５％、リン酸０．５％、ベントナイト５
％、水８８％とし、これをミキサーで混合し、注入パイ
プを通して１０００１注入した。

注入後透水試験をし、掘削調査を行った。

前者は注入前の透水係数かに＝２．８Ｘ１０−３ｃｒｎ
／ｓｅｃ であったものが、注入後はｋ ＝ ３．９
Ｘ １０ ”ｃｍ／ ｓｅｃを示し、はぼ２ｍ２の固
結体を得た。

これに対し後者は、注入前の透水係数かに＝３．０Ｘ１
０ ”ｃｒＩＬ／ｓｅｃであったものが、注入後はｋ
＝ ８．３ Ｘｌ ０−７ｃｒｒｔ／ ｓｅｃを示し
、はぼ３−の筒結体を得た。

即ち、いずれも注入効果は認められたが、後者のベント
ナイトを混入した方法が格段にすぐれた効果を示した。

即ち、水ガラスのうすい配合では特に地下水面下の粗い
地盤に注入する場合、グラウトがうずまりやすくなり、
水中固結性も低下しやすいが、特にベントナイトを混入
したものは水密性、水中固結性において非常に効果的で
あることが判る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水ガラスおよび反応剤を含む固結薬液を軟弱地盤に
   注入し、これによって該地盤を固定して安定化する軟弱
   地盤の安定化法において、該反応剤として、 （Ｎ リン酸１ナトリウムおよび （Ｂ） リン酸 を用い、該リン酸１ナトリウム（Ａ）の使用量は該水ガ
   ラス重量に対して２重量％以上であり、該臥および（Ｂ
   ）反応剤の合計使用量は該水ガラス重量に対して５重量
   ％以上である、軟弱地盤の安定化法。