JPS5953585A - 地盤注入工法 - 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】 本発明は水力ラス系固結薬液を軟弱捷たは漏水地ｆ！＋
、　（以ドｒ１″１に地盤という）に注入して地盤の固
結寸たは１１水（１ソ、下乍に固結という）を訓る地盤
注入［１法に関し、さらに詳細には水力ラスの反応剤と
して炭酸ガスを１旧へた地盤Ｌ１ミ人工法に関する。

従来、Ｊ’ｌｊＪ　ｆｉｇを固結させるに際し、水力ラ
ス水溶液と−その１１す夏しｉ’ｊｌｌとの（見合注入
は液−液オたは固液の状ｉ、」ｊ、て行ｆ：Ｉ′：わ肛
て来たか、（便化側として炭酸ガスを刊ＩＩＩする１−
θ、が提案されるにＡ゛す、薬液が気−液の状態で混合
注入されることが必゛用となったが、未だその実用化に
は至らなかった。その理由は水ガラス水溶液に炭酸ガス
を合流させて！−１８人する場合、両者はその容積流計
比率ではなく絶対流用比率（水ガラスのアルカリ量と炭
酸ガスとの当団関係）′ｆ：ある一定範囲にしないと、
所定の固結現象を起こさせることは不可能であるからで
ある。

特に困難な点は公知の液−液混合による工法では、水ガ
ラス水溶液も反応剤水溶液もそれぞれ合流される流用そ
のものがほぼその絶対用であるのに反して、炭酸ガスは
合流される流り丁が一定であっても、注入の圧力が変化
するとぞの絶対１３は人ｉｔに変動し、従って水ガラス
との比率が一定でなくなり、この反応によって生成する
ゲル化現象にほらつきを生じあるいは固結しないという
欠陥全イ］していた。

本発明の目的は水力ラス水溶液と一酸ｆｌＬ炭ふを合流
する際に前記合流が均ｔ′↓かつ光分に行／。〔わ７１
得る地盤ｌ１ｇ人二り法を提供することにある。

１）１１述の目的を達成するため、本発明によ肛（−ｊ
１水カフス欠溶液と一酸化炭素の台１１；うに際して前
記酸化炭素の送流月−力か前記水力ラス水）容液の送ｉ
＋１ｅｌｌ−力よりも高い打力で合流するようにしたこ
とを２１１漱とする。

」〉ｊ、−１・−１・１に発明を添（・１図面を月１い
て説明する〇第１図１＋ｌ　、　（Ｉ））および第２図
１１＋　、　（１））はぞノ１．それ本発明工法を・実
施するための装置の断面図ならびに工程図を示ず０ ■は外管である。外管１の側壁には外管吐出し１５が設
けられる。さらに外管１０管路２には内管３が内蔵さ、
＋１．るとともに先端３ａが開放され、かつ先☆：ｉｔ
ｉ　３　ａ　（・１近の内管側壁には内管吐出（］６が
設けられ、さらに内管３の先ＤＡＭには貫通孔８を有す
る弁７がＬ下に移動自在に嵌合されている。この弁７は
外管１の内壁を摺動して外管吐出口５を開閉するプ［休
７ａおよび内管３の外壁を摺動して内肯吐出］二１６を
開閉する弁体７１）を備えて形成される。なお、４は内
管管路、９はスプリング、１（〕は弁７の貫通孔８を閉
束する閉束突片、１１はメタルクラウンである。

このように構成さノ１．る装置は第１図（２Ｉ）に示さ
れるように外管管路２よりポーリング水を送水し、貫通
孔８を経て地盤全］１１削する１、このとき、フ［７の
弁体７ａ、７ｂはそ）ｔぞれ外管１ｉ、　ｆｌｊ　Ｉ−
：Ｉ　５および内管吐出Ｄ　６　ｆ：閉束するとともに
、１′１通孔８は開ｂ（さ）している。

次いで、第１図（１））に示さハるように内管管路４よ
り炭酸ガスを送り、かつ外管管路２より水ガラス水溶液
を送る。

この場合、スプリング９は特定の圧力が加わってはじめ
て収縮するのであるから、その圧力をΔＰとすると、内
管管路４内の炭酸ガス圧力か外管管路２内の圧力よりも
ΔＰたけ高い圧力を保ってはじめて弁７は炭酸ガス圧力
により下刃に移動する０このとき内管吐出Ｄ　６が開口
すると同時に外管吐出口５も開口し、内管管路４内の炭
酸ガスは内管吐出１」６ヲ経て外管管路２内の水力ラス
中に噴出して混合され、外管吐出］二１５から地盤中に
注入される。このとき、貫通孔８はもちろん閉止突片ｌ
Ｏによって閉止される。

なお、両成分の合流液が地盤中に注入された後、炭酸ガ
スの送流を中正じ、装置＆、を第１図（ａ）に示される
状態にもどして外管管路２からゲル化時間の長い水ノｊ
ラスと反応剤の混合液を送液し、て貫通孔８を・；ｌｆ
ｌじて地ｊｌ！：（中にｔＬ人し、これにより水ガラス
ど炭酸ガスの合流液が浸透しき７１へ：かった部分をＩ
Ｉ・１結することもできる。

コ１１２図ｉｔ内管吐出ＩＩ６がｔに入管外に）！ンか
れるように１１１）成さｉ）７、かつ５１″−７のｊ＋
”体７１）が内’Ｖ４”眉路４内に摺動自在に１沃臼さ
ハて内管３の内壁から内管吐１Ｈｌ１６の開閉を行なう
ようにしたことを除いて第１図の注入管の溝造と同じで
あるつこの場合水ガラスと炭酸ガスは圧入管外で混合さ
れるのでＩ）αを結１／［、クラτンｉ・の乙に２人に
適している。第２１ン目；＋）　、　（１））の１程図
も第１図ｆａ）　、　（Ｉｌｌど同しであるので説明を
省１１１名する。

なお、１２ハ吐出［］１３はホールバルブ１１はスプリ
ングである。

第３図〜第８図は本発明方法の実施に使用する装置の１
し体制を示すものである。これらは水力ラス水溶液中に
より高い圧力で炭酸ガスを噴出する際に、水ガラス流ｈ
１に幻する炭酸ノｊスの絶対）、１か所定の一定比率を
保つことを川面にするものであって、確実な配合が期（
１ｊできるとともに均Ｔ■な固結体を得ることを可能な
らしめたものである。

図中、１７ｄ、水ガラス水溶液と一酸化炭素を混合する
混合部、例えばラインミキザーである。この混合部１７
には水ガラス送流系統と、二酸化炭素送流系統が連〕１
５される。水ガラス送流系統は水ガラス水溶（夜の貯蔵
槽１５と、このｌｌ’ｉ蔵槽１５と混合部１７とを接続
する管路２７と、この管路２７に設置Ｆ８″さ！シたバ
ルブ２５およびポンプ２０とから構成され、寸だ水ガラ
ス送流系統は二酸化炭素ｌ′Ｙ蔵槽１０、例えは加圧液
体炭酸ガスボンベと、この貯蔵槽１０と混合部１７とを
接続する管路２８と、この管路２８に設置６されだ逆上
弁２（３とから構成される。：３Ｉ）はバルブである。

さらに水ガラス送流系統の任君の個所、例λ−はポンプ
２０の下流の管路２７には水ガラス流量検出器２１が設
置され、また、混合部１７、水ガラス送流系統または三
酸１１廻夫素送流系統のい一４゛れかの任、（与のｆｌ
Ｉ、１所、例え１；ｊ管路２８シこは一酸化炭素ＩＪ−
力検出器２１が設置さ７１−１　さらに−二酸化炭素送
流系統、例えばバルブ；３（）と炭酸ガス圧力検出器２
，１との間の管路２８には一４酸「Ｌ炭素流ｈ１調整プ
［ビ）が設置される。さらに１’ｌ’Ｊ　Ｆｆｅ装ｊ：
’；は比率設定器１８を備えてなり、この比率設ン１器
１８は回路Ａ１を介して流量検出器２１と接続さ肛ると
ともに回路Ａ３を庁して炭酸カス圧力検出器２Ｉと接約
１；さノ］−１かつ回路旧を斤して炭酸ガス流量調′ｌ
Ｈｋ　ｆ「２４と接続さノ１．る。なお：Ｊ７　ｎ混合
液の受液槽である。また、比率設定器１８どして具体的
にはデジタルコン）・ローラ、例えはダイレクトデジタ
ルループニ７ントローラが用いられる。

このように構成された前記装置はます、貯蔵槽１５中の
水ガラス水溶液をポンプ２０の作動によりバルブ２５を
経て管路２７を通して混合部１７に送液する。

この川ａ１　水ガラス水溶液はポンプ２０にょらすに自
然落１：させることもできる。このときの水ガラス水溶
液のト）′シ位時間当りの流−値は流量検出器２１で検
知され、回路Ａ１を通して比率設定器１８に伝達される
。

一方、炭酸カスボンベ２中の炭酸ガスはバルブ：３６お
よび逆止弁２（５を経て管路２８を１１１１って混合部
１７に送液されるが、このとき炭酸ガス圧力塗出２へ２
１により炭酸ガスの圧力が検知さ）１１、この値は回路
Ａ３全通して比率設定器１８に伝達される。比率没５ｊ
ｆ器１８ではこれらの情報にもとづいて回路１（１を）
１１１シて二酸化炭素離解調整弁１９に指示を与え、こ
の指示を受けた二酸ｆに炭素流鼠調整弁１！）は水ガラ
ス水溶液および炭酸ガスの流計比率が比率設定器１８で
足められた一定比率を保持Ｊ−るように管路２８を流Ｉ
１．る炭酸ガスの流量を調整する。すなわち、比率設定
器１８では水ガラス水溶液の離融にえ」して炭酸ガスの
絶対流用が所定の比率になるように炭酸ガスの圧力に対
応して炭酸ガスの流１汁を演９し、これ全回路１３１全
通して流鼠調整ｆ［円（Ｃ指示するこ占によシ流ｈ１調
整弁１１）を１１１１　ｍｌｌする。この結果、水ガラ
ス水溶液および炭酸ガスは混合部１７て所′Ｒ１の一定
比率に混合されて所望の配合の水ガラス−炭酸ガス混合
液が形成される。この混合液は受液ト記（７で受液され
、地盤中に住人される。

／［、膠、’ｆｒｔ　ｆｌ′？Ｔ２７　、　’２８は後
述のごとぐ多重ｔ１ミ入管の退路に直接接続され、「）
η配性入管の所定の位置で両１戊分の混ａが行なわれて
もよい。寸だｔ　ｎ’Ｊ記両成分はｌｌＥ人管外管外出
さ！１〜でから混合さ肛てもよい。前記両者の場合、い
ずれもｌＬ人入管混合部となる。

また、１１．力検出器２１は炭酸ガスの送流圧力に関連
する圧力を検出する装置６゛であって、混合部１７ある
いＣ」：管路ｚ７等の水ガラス送流系統に設置して炭酸
ガスの送液月二力を間接的に感知してもよい。さらに貯
蔵槽１５における水ガラス水溶液は水ガラスと反１，１
−１剤の混合液であってもよく、この陽性、炭酸Ｊｊス
は化１ｑ削として作ＪＩ４する。

前述の装置において逆１１−’−ｊｐ　２Ｌｉを水ガラ
ス水溶液の１１力Ｊ、りも高い１」ニカにノ字し／こと
きにはじめて開ｊ１゛Ｊ〜（、ようにあらかじめ設定し
ておくことにより、炭酸ガスの圧力か水ガラスの月−力
よりも高い圧力に保たれるとともに両成分の混合比率も
一定に保ｈ’＋さハる。

なお、前１市の装置は第４図に示されるように管路２７
に水ガラス水溶液の圧力を検出するための圧力検出器２
２を設置するとともにこの圧力値を比率設定器１８に伝
達するための回路Ａ２を設け、さらに管路２８に炭酸ガ
スの流量を検出するだめの流ｌｊＬ検出器２；３を設置
するとともにこの流１辻値を比率設定器１８に伝達する
だめの回路Ａ４を設けることもできる。この場合、比率
設定器１８は現状の炭酸ガスのｊＵ力値および水ガラス
の流１１を値のほかに炭酸ガスの流ｉｉｉ、’　ｆｊＩ
ならびに水ガラスの圧力値も感知し、こ）１．により水
ガラス水溶液の流計に対する炭酸ガス絶対計の現状比率
（プロセスバリュー）を把握し、水ガラス水溶液と炭酸
ガスが所定の設定比率（セットバリュー）になるように
調整プロ５）を制量する。

第５図は第４図における混合部１７として多重注入管を
用いた本発明に用いる装置の具体的を示す。

この種の装置では外管２９の管路から水ガラス水溶液を
送液し、かつ内管３０の管路から炭酸ガスを送り、両成
分は注入管先端部で合流されて吐出に目５から地盤中に
注入される。

なお、前述の住人管において、先☆；１．１部を第１図
ないＬは第２図の（）ＩＩｌ）Ｉ青とすることもでき、
この場ｉ′重炭酸ガスのＩＩｌ力を水ガラス水溶液のＬ
ｆＥカよシも高くするプこめに逆止弁２（ｉならびに比
率設５「器１８６−用いるとともに第１図ないしは第２
図の注入管６−も用いることになり、より確実に１にカ
ー〇；調整さＪＬる〇 なお、：３１は逆上弁、３２はメタルクラウンである。

第５図の本発明にかがる装置を用いることにより、水ガ
ラスＬ炭酸ガスの８−流液を所定鼠吐出口３５がら地盤
中にＬＬ人して注入管まわりゃ粗い地層部分を急、速に
固結して後、水ガラスと反し＝、剤の混合液からなるゲ
ル化時間の長いグラウトに切り換えてｔに人することも
でき、さらに水ガラスと反応剤の混合液を外管２０の管
路がら送液し、がっ内管３０の管路から炭酸ガスを間欠
的に送液して前記混合液に合流し、ステージを移動しな
がら前記合流液をＪｌｆｌ中盤中入してもよいのま）？
、ｌ：ｔ：人管として入管を用い、地り部でＹ字管を通
して水ガラス水溶液と炭酸ガスをａ流し、′／、１ミ及
してもよい。

第６図は第５図の製置にさらに反応剤送流系統全備えた
本発明に用いる装置の１ｊ腎４・例金示す。反応剤送流
系統は反応剤水溶液の１１１′戯漕１５′を、バルブ２
５′、ポンプ２０’、流量検出器２１′、圧カ険出器２
２′を経て流路２７に連通ずることによってｔ１４成さ
れる。

もちろん、第６図において第５図と同様、注入管先端部
に第１１ンｊないしは第２図の注入管を取りつけること
もできる。

この装置では水ガラスと反応剤が管路２７で合流され、
この合流液を夕１管２９の管路を通して吐出口；３５か
ら地盤中にｊｌＥ人しながら炭酸ガスを内管３０の管路
から間欠的に注入し、かつ注入ステージを移動しながら
地盤を改良するものである。

さらにこの装置では水力ラスと炭酸カスの合流液を所定
ｉ７′Ｌ７に人してのち、水ガラスと反応剤の混合液に
切り換えて注入し、かつ注入ステージを移動して地盤を
改良することもできる。その他は第５図の例とＰＩ様で
ある。

第７図は第５図における注入管の代９にユニ重管を用い
、かつ水ガラスと反応剤混合液の送流系層１を備えた本
発明に用いる装置の具体例を示す。混自部１７としての
一三爪管Ｖ」、外管２１）と内装’：！００管路のみに
そノ１．そ−ノ１．連１１ｆｉさノ１．たト部吐１旧−
１；３３と、中管３１の管路のみに連通された下部吐出
口３５を備え、また、水ガラスと反応剤混合液の送流系
統は水ガラスと反応剤混な液の貯蔵ｈｌ　１５“をバル
ブ＋）５ＩＪ、ボンプ：：ｏ”、流１ｊ１検出器田“、
および圧力検出器２２″を経て中管：３１の管路ど接続
することによって構成され、さらに管路２８は外管２９
のｊｔＶ路と、管路２７は内管３０の管路とそ１１．そ
れ接続される。

この種の装置では上部吐出口３：３から水力ラスと炭酸
ガスの混合液か住人さ、ｔ’ｔ、かつ下部（吐出Ｌ］３
５から水ガラスと反応剤の混合液が注入さ肛、これらを
併１１’ｌ　Ｌ、て地盤を改良する。

第８図シ」、第５図の装置に対してさらに第２の二酸化
炭素送流系統を設けた例を示す〇 第２の一酸化炭素送流系統は既設のものと同様’／：ｃ
　４’ｉ’ｉ　」告をイ」する。１ツ１中、１（）′は
”−酸化炭素貯蔵槽、：（（ｉ’はバルブ、１１）′は
炭酸ガスθ１を計調整弁、２４′は炭酸ガスハエ力検出
器　２：３１は炭酸ガス流量検出器、四′は′１７路、
２（）′は逆上弁、Ａ′３．Ａ′４，１３′１はそれぞ
れ回路である。管路２７　、２８はそｆＬぞれｔＦ人入
管外管２９の管路に接続さ！し、管路２８′は内管；３
（）の管路に接続されて構成される。

もちろん、この装置でも注入管の先端に第】図ないし第
２図の注入管を設置−することができる。

この場合、炭酸ガスの圧力は逆上弁２ｔｉ　、　２１ｉ
’および比率設定器１８のほかに７」三入管先端部でも
制御されるＯ この種の装置では水ガラス水溶液と炭酸ガスの混合液を
ゲル化時間の長い配合液になるように調整して外管２９
の管路全通して吐出１］３５から地盤中に注入しながら
、さらにこの配合液に内管：３０の管路から炭酸ガスを
間欠的に合流してゲル化時間の短い配合液に調整して／
：１−人し、これらの注入を併用して地盤を改良する。

すなわち１貯蔵１・１日５からの水ガラスと炭酸カスボ
ンベ１０からの炭酸ガスとの混合液が外管２９の管路内
でゲル化時間の長い配合液になるように調整弁１９によ
って調整するとともに１１Ｊ記モ ベ１（］′からの炭酸ガスと混合して短いゲル化時間：
こ八：るようにｌ：：”！ｊ　Ｉ！Ｐ″−′ｊ「円′に
よりｉｌ′１整し、ま−４１ゲル化１１ｈ間の剣ノい配
合液が所定ｉ１；、”ｌＬ人さ、１１．だら化率設定器
１ン）の＋１１示により炭酸ガスの０・流が中止されて
ゲル化時間の１そい配合液が７１−人され、さらＱこス
テーン肴、移動し〆（がら前記上程を繰り返し、自動的
に地盤を改良する。

なお、本発明において、水ガラス水溶液或は二酸化炭素
の流計の測定はぞｆ’ＬぞれＩｔｉ蔵１・！９１５の市
［ｉの変化或は貯蔵槽中の水位の変化を開側して換算し
て水ツノラス水溶液の流１１１を算出する事が出来るし
１同ｅ　＜炭酸ガスボンベの重量の変化を開側して換算
して炭酸ガスの流計をｐ出する事も出来る。

この場合、これらの＠［１を変化の検出器は流１ｉｔ検
ＩＨｉ（：；とみなすものとする。

即ち、本発明ではこれらの重置変化の検出器もｉ、＋ｔ
ｉ、ｔ＋を検出器として表現するものとする。また、上
記に尤・いて混合部としてラインミキサー、例えばスタ
テツクミキサー等を例に−Ｌげる事か出来るし、父混臼
部の内部に高速攪拌翼を内在したものを用い【ｌ“ＩＩ
も出来る。さらに、前述のようにｌ」二人管を混合部と
する事も出来るし、炭酸ガスと水ガラスを直接ポンプに
吸引してポンプ内で（見合する串によりポンプを混合部
とする事も出来る。

上述において、水ガラス水溶液と炭酸ガスの送液圧力は
なｆましくは炭酸ガス圧力が水力ラス水溶液よりも０．
５１（ｉ／ｃ＋ｒＩ　以−１−１さらになｆ才しくは１
スソ／ａＪ以」二である。

このようにして本発明によれ６；ｖ、炭酸ガスは水ガラ
ス水溶液に完全に混合され、均質なゲル化物を形成する
とともにｄ三人圧力がＬ１ミ人中に序々に増大しても炭
酸ガスは確実に水ガラス水溶液中に合流せしめられ、こ
の結果地盤中において確実な固結体ｋ　１％）ることか
できる。

実施例 部内の粗砂〜細砂地盤において第５図に示す装置を用い
て注入試験を行なった。ただし、注入管先端部は第１図
の構造を用いた。

水ガラス水溶液は２５容量％の配合を用い、毎分吐出量
１０ｔで注入した。

また、炭酸ガスは１気圧に換算して毎分１ｏｏｚの割臼
肴［呆つようにし７て一１ニ記水ガラス水溶液に合流、
してｌＬＡ　Ｌだ。−・力炭酸ガスの送液圧力は水ガラ
スの送１１°に圧力よりも常にＩ　Ｊｒ？　／　ａｄ高
くなるように保った。

以り、の圧入条件で水ガラス水溶液を＋３０００を圧入
してのち透水試験を行なったところ、ｋ−８，５ＸＩＯ
””〜３．４　Ｘ　１Ｏ−７ａｎ／秒を示した。又掘削
調配したところほぼ１０ｍ３の固結体を１（）た。又固
結採取試料の一＋ｌ（ｉ圧縮強度は平均は：３．４＃／
ａｒｔであった０比較のゾこめに弁７を有しない住人装
置を用いて水ガラス水溶液と炭酸ガスの送液圧力は同じ
にして同様に注入してのち透水試験を行なったところ、
ｋ−２，４Ｘｌ０−”〜８．４　Ｘｌ０−５ａｎ／秒を
示した０また、掘削調査したところほぼ５．５＋＋＋’
の固結体を１１）だ。

−ま／（ｌｌ’ｌｌ　＃１’ｉ　’Ｉ釆取試料の一輔Ｌ
ｉｇ縮強度の平均は１．５人１／ｃ？ｒｉてあった。

Ｊ′−）ヒにより炭酸ガスが水ガラスよりも高い圧力て
水ガラスに噴出混入する事により、均質な固結が行なわ
れ固結率も水密性も強度もすぐれた固結幼果が得らｆＬ
る事が刊った０

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（１）ｌおよび第２図に＋）　、　
（１−＋）は本発明方法に用いる注入管の断面図ならび
に本発明方法の工程説明図を示し、第３図〜第８図は本
発明方法を実施するだめの他の装（ト１“のフロー・／
−トを・示す０１・・・外管、２・・・夕り管訂路、３
・・・内管、４・・・内管管路、５・・・外管吐出「］
、６・・・内管吐出［ハ　７・・・弁、　　７ａ、７１
］・・・弁体、８・・・弁のｙｔ連通孔１０・・・閉束
突片、１５．１５’、　１５″・・・貯蔵槽、ｌｔ）、
Ｉｔｉ’・・・炭酸ガスボンベ、１８・・・比イ′設定
器、１９・・・調整弁、２１　、２１’、　２＋　”、
　２：３　、２３’・・・流ｌ検出器、２２．２２’、
２２″、２１．２１’・・・圧力検出器、　２７　、２
８・・・管路、Ａｌ、　Ａ２．ノ＼３．　Ａ４．　Ａ３
’、　Ａ４’、　＋３１．　＋３１’・・・回路時助出
願人　　強化−１ニエンジニャリンク株人会？１−代理
人　弁理ト　染　谷　　　仁 答２回 （“）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｃρ
特許庁長官　　若　杉　第１１　　夫　　殿１．事件の
表示 昭和５７年待時′Ｆ願第１６３３９２号２、発明の名称 地盤注入Ｔ法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 東京都文京区本郷３−１５−１美エビル４、代理人東ニ
ゲ都千代田区平河町２−１６−６６、補正（こより増加
する発明の数　ｔ、ｌｌ−シロ７３−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水力ラス水溶液とニー酸ｆに炭素を合流して地盤中に注
   入する地盤注入工法（・こおいて、前記二酸化炭素の送
   流圧力が前記水力ラス水溶液の送流圧力よりも高い圧力
   で合流することを・牛冒救とする地盤注入１−法。