JPS60149688A - 複合注入工法 - 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】 この発明は、ゲルタイムが瞬結と緩結の異なる二種のグ
ラウトを二重管等を用いて同一工程で注入中る複合注入
工法、特にシリカゾル系グラウトを用いた工法に関する
ものである。

一般に瞬結又は緩結グラウト、あるいは溶液型又は懸局
型グラウト等から選ばれた一種類のグラウトを地盤内に
設置された注入管を通して注入地点に注入する単独注入
工法においては、グラウトの調合及び注入操作は簡単で
あるが。

複合注入においては瞬結及び緩結の二種のグラウトを同
一注入地点で交互に注入する工程を採るため、グラウト
の調合及び注入操−作が煩雑となり、管理上非常に多く
の問題点を含んでおり、特にシリカゾル系グラウトにつ
いては他のアルカリ系グラウトに比べて更に多くの問題
点を含んでいる。

ところで、シリカゾル系グラウトは水ガラスからアルカ
リを取除いた酸性のシリカゾル溶液を主剤とするが、こ
のシリカゾル溶液の製造方法には大別して次の二つの方
法が現在性われている。

α法）酸性液剤（ＰＨが２以下であればどのようなもの
でもよいが、一般的には希Ｍｅが使われている）を水で
薄めた耐性溶液を作り、この酸性溶液中に高濃度の水ガ
ラス（通常現場に搬入した原液）あるいはある程度水に
薄めた比較的高濃度の氷カラス水溶液を噴射又は攪拌し
ながら投入することにより酸性のシリカゾル溶液を作る
方法。

β法）所望濃度になるために加える木を水ガラスに加え
て希釈水ガラス水溶液を作り、この中に高濃度の酸性液
剤（例えば、７５％希硫酸）を噴射又は撹拌しながら投
入して罎性のシリカゾル溶液を作る方法。

」二重α、β法による基本原理については本件発明者ら
が先に出願した特願昭５８−１２９１３号に示す通りで
あるが、両者の相違を簡単に言えば、α法は非常に高濃
度なシリカツルを作ることができるが、その製造装置が
割高になる上均−なシリカゾルを作り難いという難点が
あり、またβ法では高濃度のシリカゾルを製造するには
適さないが、製造装置が格安で均一なシリカゾルを作り
やすいという利点がある。

このようにシリカツル系グラウトは、□シリカゾルの製
造方法によりシリカゾルの濃度が限定されるため、グラ
ウトの主剤濃度（シリカツル及び水ガラス中のＳ　ｉ０
２　量）や調合方法あるいは施工方法等によりシリカゾ
ルの製造方法を使い分けているのが現状である。

このようなシリカゾル系クラウドを用いた従来の単独注
入工法として第１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）に
示す工法が知られている。

まず（ａ）の方法は、現場に搬入された水ガラス原液を
調合水で薄めて希釈水カラス水溶液を作り、この水溶液
に高濃度酸性液剤（通常５０〜７５％Ａ　Ｍ酸）を用い
て上記α又はβ法でシリカゾルを作り、希釈水ガラス水
溶液とシリカゾル溶液をそれぞれ別個の注入ポンプで等
量に圧送し、二重管等を用いてその先端で合流混合して
注入グラウトとして注入する方法である。この方法によ
るグラウトは理論的には瞬結、緩結いずれとも考えられ
るが、実際には希釈水ガラス水溶液が強アルカリ性であ
るため、緩結グラウトはむず゛かしく通常は瞬結グラウ
トとして用いられている。

次に（ｂ）の方法は、高濃度酸性液、剤を調合水で薄め
て希釈酸性剤水溶液を作り、この水溶液を用いて上記α
法によりシリカゾル溶液を作り、このシリカツル溶液に
水ガラス以外のアルカリ剤を等量加えてこれを注入グラ
ウトとして注入ポンプ及び注入管を介して地盤内に注入
する方法である。この方法によるグラウトは瞬結、緩結
ともできるが、アルカリ剤として弱アルカリ剤を用いて
緩結グラウトとする場合がほとんどである。その理由は
瞬結グラウトとしてならばこの（ｂ）の方法に依るより
も上記（ａ）の方法の方がアルカリ剤を用いないだけ簡
単゛かつ安価である。また、このグラウトでは水ガラス
以外のアルカリ剤を加えるため、シリカゾル溶液の５ｉ
Ｏ２ａ度を（ａ）の場合の２倍にする必要があり、この
ためシリカゾルはβ法では作り難く、通屑上記α法で作
ることになる。

更に（Ｃ）の方法は、強酩性（ＰＨ２以下）の酸性シリ
カツル溶液に氷カラス等の中和剤を少腋加えて弱酩性の
シリカゾル溶液を作り、これを非常に緩結なグラウト（
ゲルタイム２０〜３０分量」―）として一台のポンプを
用いて注入ｔ６により注入する方法である。

以」二（ａ）、（ｂ）の二液タイプと（Ｃ）の−液タイ
プとを施工条件に応じて使い分けているのが現状である
。

一方シリカツル系グラウトを用いて複合注入を行う場合
の薬液の配合並びに注入方法の従来の基本パターンは、
第２図（１）、（ＩＩ）に示す方法が一般に実施されて
いる。

（Ｉ）の方法は、主剤たる水ガラス又はシリカゾル溶液
（Ａ液）と一種又は二種リートの硬化剤１＋液）とをそ
れぞれ二重のポンプで圧送し、これらを二重管の先端部
で合流程合して瞬結グラウトとして注入し、次いでＡ液
をそのまま圧送しながらＢ１液をＢ２液に！；ｌＪ換え
て同様に二重管の先端部で合流混合して緩結グラウトと
して注入する方法である。

この方゛法はＢｌ、Ｂ２液としてそれぞれ一種又は二種
以」二の異なる硬化剤を用いるため薬液の配合が゛極め
て煩雑になると共に、作業性並びに施工情理が難しい欠
点がある。しかし、主剤たるＡ液濃度及び注入速度が瞬
結、緩結とも同一条件となる長所もある。

（ＩＩ　）の方法は、Ａ液に緩結用の硬化剤（Ｂ＋液）
を予め混合した緩結グラウ）（Ａ’＋Ｂ＋液）を調合し
１、これを一台のポンプで地盤内に注入した後、このＡ
　＋　Ｂ＋液にＢ２液（′瞬結の硬化剤）を加えて瞬結
グラウ）　（Ａ　＋　ＢＩ＋　Ｂ２液）として注入する
ものである。

この方法は、複合注入としての薬液の流れは（Ｉ）の方
法より簡便で□あるが、緩結−グラウド（Ａ　＋　Ｂ、
液）は−ショット方式（−液一工程）であるため、非常
にゲルタイムの長い瞬結タイプ（通常２０〜３０分）と
なりゲルタイムの調整が極めて難しく、しかも施工上何
らかめ理由で注入が不能になった場合既に調合済みの薬
液が無駄になるなどの欠点がある。ま′た、瞬結グラウ
トはＡ　＋　Ｂ＋液にＢ２液を等量に加えるため、その
主剤濃度（ＳｉＯ２濃度）は緩結グラウトに比べて１／
２となり、注入速度は逆に２倍と多くなり、技術的に致
命的な欠陥となる。

以」−のように上記従来の（Ｉ　）　、　（ＩＩ　）の
複合注入はそれぞれ欠点を持っている。

そこで、より好適な複合注入としてめられる条件は、 （１）？１人材料の種類が少なく安価であること。

（２）安価な設茹で調合か容易であること。

（３）瞬結と緩結の主剤濃度があまり違わないこと。特
に瞬結の方か大、きいこと。

（４）瞬結と緩結の注入速度があまり違わないこと。特
に瞬結の方が小さいこと。

（５）注入操作が容易で施工管理が優れていること。

等が挙げられる。

この内（３）は主剤濃度が大きく異なると、固結強度の
影響が大きく好ましくない。特に瞬結　−グラウトは注
入管周囲等の大きな間隙に充填固結し、そ゛のグラウト
パッカーを期待するためできるだけホモゲル強度が大き
いことが必要である。これに対して緩結グラウトは、砂
層等の土粒子の間隙に浸透させるため、ホモゲルに比べ
てサントケル（固結砂）は極めて大となることから、瞬
結グラウトに比べて主剤一度が小さくてもよいことにな
る。

また、（４）の注入速度も同一であることが望ましいが
、技術的に見た場合瞬結グラウトは大きな間隙に充填す
るため多少の注入速度の相違は欠点にならないが、緩結
グラウトにおいては砂層等の土粒子の間隙に浸透固結さ
せるため、注入速度はできるだけ小さい方が望ましい。

この発明は前記従来の課題に鑑みて、−住人材料として
安価な水ガラス、酸性液剤（希硫酸）及び中和剤の三種
類を用い、シリカゾルは安価な設備でできる上記β法で
作ることができ、注入は比例ポンプを用いることにより
、調合及び注入操作を容易とした複合注入工法として最
適な上記条件を満たす合理的な工法を提案するものであ
る。

以下この発明を詳述すると、まず現場に搬入した氷カラ
ス原液（工法）を水で薄めて所望の水ガラス水溶液（Ｉ
Ｉ液）とし、この水力ラス水溶液（ＩＩ液）と酸性液材
（例えば希硫酸）を−上記β法によりＰＨ１〜２の酸性
シリカゾル溶液（■液）を作る。

そして、氷カラス水溶液（ＩＩ液）と酸性シリカゾル溶
液（ｍ液）とを混合比１　：　２．７〜４の割合で比例
ポンプＰ＋　、　Ｐ２により混合して瞬結グラウトとじ
、また酸性シリカゾル溶液（■液）に中和剤を含有した
中和剤溶液を混合比１：（１゜０３〜０．１の割合で混
合して緩結グラウトとし、これらの瞬結、緩結のグラウ
トを注入用二重管Ｔにより同一工程で交互に地盤中に注
入ｆる。

この瞬結グラウトに用いる酸性シリカゾル溶液（■液）
のＰＨは、シリヵンル系グラウＩ・の性質及びシリカゾ
ルの製造の難易度からＰＨ１〜２の範囲が適している。

この場合酸性シリカゾル溶液（■液）のＰ）Ｉは２以上
であっても混合比がら見れば十分可能であるが、シリカ
ツルの製造が難しくなるため実用上好ましくない。また
逆にＰＨか１以下になると、瞬結グラウトとしての水力
ラス水溶液（ＩＩ液）と酸性シリカツル溶液（■液）の
混合比は　１　：　１．３〜２の範囲と狭くなり、しか
も酸性シリカゾル溶液（■液）のＰＨが低いため、中和
剤溶液を加えて緩結のグラウトとするのに多量の中和剤
を必要とすることから、実用り好ましくない。

氷カラス水溶液（ＩＩ液）と酸性シリカゾル溶液（■液
）の混合比は、グラウトの性質から見れば酸性シリカツ
ル溶液（ｍ液）のＰＨが１のとき　Ｉ　：　１．３〜４
．またＰＨ２のとき　１：２〜４の範囲であれば瞬結グ
ラウトとして可能である。

一方、瞬結グラウトは水ガラス水溶液（ＩＩ液）と酸性
シリカゾル溶液（■液）の混合液であるのに対して、緩
結グラウトはほぼ酸性シリカゾル溶液（１０％以下の中
和剤を含む）であるため、瞬結と緩結グラウトの注入速
度は水ガラス水溶液（ＩＩ液）と酸性シリカゾル溶液（
ｍ液）との混合比により大きく異なる。例えば、氷カラ
ス水溶液（ＩＩ液）と酸性シリカツル溶液（ｍ液）の混
合比が　ｌ　：　１．３で瞬結グラウトの注入速度は酸
性シリカツル溶液（■液）の約４３％増、１：２で３３
％増、　１．３で２５％増、　１：４で２０％増となる
。しかし、実際の施工条件を考慮した場合、緩結に比べ
て瞬結の注入比か３０％を越えることは好ましくない。

従って、酸性シリカゾル溶液（ｍ液）のＰＨは　１　：
　２．７〜４の範囲かりましい。

また、緩結のグラウトに加える中和剤としては、強アル
カリ性の苛性ソータ、氷カラス、炭酸ソータ、又は弱ア
ルカリ性の王炭耐ソーグ、水酸化マグネシウム等のアル
カリ剤、あるいは水中ではアルカリ性を示さないが酎と
は中和反応を示す炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等
、酸を中和する働きのある物質ならとのようなものでも
使用てきる。ただし、中和剤として炭酸カルシウム、炭
酸マグネシウムを使用すると、ゲルタイムの調整が容易
である利点かある。

この中和剤は、主剤濃度の低下を防ぐ意味からで夏る戸
は少ない方がよく、酸性シリカゾル溶液（■液）に対し
て通常３〜１０％程度が最適である。

そしてこの中和剤は、酸性シリカゾル溶液（■液）の圧
送途中において別個の流路から添加混合して注入’ＲＴ
内で緩結のグラウトとする。

これは、従来のシリカゾル系緩結のグラウトにおいては
、例えば第１図に示すように一定容量のシリカゾルに“
中和剤を加えてゲルタイムの非常に長い弱酸性のシリカ
ツル溶液を作って予めタンク等に貯留し、これを一台の
ポンプで注入していたため、ゲルタイムの調整が極めて
難しいという欠点があ゛るからで、別個の流路から添加
混合することにより注入工程中において中和剤の添加量
を調節してゲルタイムを容易に調整することが可能とな
る。

なお、この発明に用いる水力ラスは、酸性シリカゾル溶
液（■液）として水ガラス中のアルカリを取除くため、
できるだけモル比の高いもの、例えばＪＩＳ　３号品以
上の品質のものか最適である。

比較実験例１（瞬結グラウト） 水ガラス原液２２０ｍ文に水８８０ｍ　ｌを加えて氷カ
ラス水溶液（ＩＩ液）を作り、これに希硫酸を加えて下
記の表１に示す酸性シリカツル溶液（■液）を製造し、
この酸性シリカツル溶液（■液）に対する水ガラス水溶
液（’ＩＩ液）の１昆合比を変化させて瞬結グラウトと
しての適正を実験したところ、表２に示す結果が得られ
た。

そして、表１．２の結果から瞬結グラウトは、酸性シリ
カゾル溶液（■液）のＰＨか　１〜２、木カラス水溶ｆ
ｉ（ＩＩ液）と酸性シリカゾル溶液（■液）の混合比は
グラウトの性質から見れば１　：　１．３〜４の範囲で
あれば可能であるが、実際の施工条件を考慮した場合緩
結に比べて瞬結の注入比が３０％を越えることは好まし
くないことから、上記混合比は　ｌ　：　２．．７〜４
の範囲とすることが最適であることが分った。

表１ （８１）ＴＩ液は、５釈水ガラス水溶液■液は、酸性シ
リカツル溶液 比較実験例２（緩結のグラウト） 表１の酸性シリカゾル溶液（ｍ液）に中和剤として炭酸
カルシウムを　３〜ｌＯ％加えて実験したところ、緩結
のグラウトとして表３に示す結果が得られた。

表３ （註）中和剤はＦＸ酎耐ルシウムを使用液温１５°Ｃ 実施例 ａｍ／ｓｅｃであった。

現場に搬入した水ガラス原液（Ｉ液）２２０文を水８８
０５Ｌで薄めて氷カラス水溶液（ＩＩ液）を作り、この
水力ラス水溶液中に希硫酸４３．５文を加えてＰＨ１，
５の酸性シリカツル溶液（■液）を作った。また、別に
中和剤として１ＲＷＡカルシウムｌ０Ｋｇを水に加えて
１００１とした。

注入管は二重管を用い、ボーリングマシンでＧＬ＝５．
０ｍまで穿孔した。

そして、まず水ガラス水溶液（ＩＩ液）と酸性シリカツ
ル溶液（■液）を１：３の比例ポンプＰＩ、Ｐ２を用い
て圧送し、２ｏ１／分の吐出らＸでゲルタイム３秒の瞬
結グラウトを３６文注入した後、同一位置で水ガラス水
溶液ＣＩＩ液）をポンプＰ２でリターンさせると同時に
中和剤のポンプＰ３を作動させて０．９ｉ１分の吐出填
で酸性シリカツル溶液（■液）に合流させ、ゲルタイＡ
　６分３０秒の緩結のグラウトを３６す注入した。

次に、三爪管を０．５ｍ毎に引上げて前記同様瞬結と緩
結のグラウトを同一・工程で交互に注入を繰返しながら
、ＧＬ＝３；５ｍまで複合注入を実施した。

注入完了後注入位置で現場透水試験を行ったところ、透
水係数が８．８　Ｘ　１０ｃｍ／　ｓｅ　ｃまで改良さ
れていた。

また、現場を掘削して住人改良を調査したところ、注入
省周囲はルーズな瞬結グラウトで充填されており、細砂
層には緩結のグラウトが浸透固結されていることが確認
できた。

なお、この複合注入工法において比例ポンプの切換えや
中和剤のポンプの作動等を自動制御することにより、注
入操作を自動化して注入作業の簡易化、省力化を達成で
き、施工管理も容易になることが確認された。

なお、上記配合の瞬結グラウト及び緩結グラウトは、そ
れぞれ手狭注入に用いてもよいことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）　は従来の中独注入工法
における注入］−程を示す系統図、第２図　（Ｉ）。 （ＩＩ）は従来の複合注入」工法における注入工程を示
す系統図、第３図はこの発明の複合注入工法における注
入工程を示す系統図である。 Ｐ、、Ｐ２・・比例ポンプ、Ｐ３＃φポンプ、Ｔ・・注
入用二重管。 特許出願人巧苑商事株式会社 館 （ｃｌ）　（Ｊ）） （Ｃ） 茶 （Ｉ） Ａ十Ｂ、［（瞬Ｐ、７）ウド） へ千６２２笑（８１諾ブラウト） ２　目 （ＩＩ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｌ）ゲルタイムが瞬結と緩結の異なる二種のグラウＩ・
   を同一工程で注入する複合注入工法において、水ガラス
   原液を水で薄めて所望の希釈水ガラス溶液とし、この希
   釈水ガラス溶液を酸性液剤で処理したＰＨ１，０〜２．
   ０のシリカツル溶液を製造し、前記希釈水ガラス溶液と
   前記シリカゾル溶液とを混合比１：２．７〜４の割合で
   混合して瞬結グラウトとし、前記シリカゾル溶液に中和
   剤を含有した中和溶液を混合比１　：’０．０３〜（１
   ，１の割合で程合して緩結グラウトとし、前記瞬結及び
   緩結グラウトを同一工程で注入することを特徴とする複
   合注入工法。