JPS61242217A - 薬液注入工法 - 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】 （イ）発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、土木工事等において軟弱地盤、漏水地盤等に
硬化性薬液を注入して、地盤強化、落盤防止、崩壊防止
、止水等を図るための薬液注入工法に関するもので土木
建設業界において広く利用されるものである。

〔従来の技術〕

軟弱地盤や漏水地盤に、所定時間後にゲル化する薬液を
注入して、土粒子間隙や孔隙を薬液で置換、ゲル化させ
、地盤の強化、上水を図る工事は古くから行なわれてい
る。このような工法の初期にはけい酸ナトリウムと塩化
カルシウム、アルミン酸ナトリウム、セメント等の組合
せの薬液が使用され、ついで尿素−ホルムアルデヒド縮
金物、アクリルアミド、リグニン・スルホン酸塩等、重
合性の有機化合物を用いる薬液が賞月された。しかしな
がら、上記けい酸ナトリウム系は、ゲルタイムが極端に
短かかったり、沈降し易い粒子を含むため、土粒子間隙
に浸透し難く、所期の目的を達成することが難かしいと
いう欠点を有する。

一方重合性有機化合物は、ゲルタイムが広い範囲で自由
に調節できるため、千差万別の土層に対応が可能であり
けい酸ナトリウム系薬液に代り地下鉄、上下水道、トン
ネル、ダム等の土木工事等の多方面にわたって応用され
てきた。

ところがこれら有機化合物は一般に毒性が強いため、使
用が制限されるに至り、再びけい酸ナトリウム系が見直
されるようになってきた。

けい酸す）　ＩＪウム系薬液の再度の採用に当っては、
当該薬液に対して重合性有機化合物の長所であるゲルタ
イム調節範囲が広い、低粘度であるという特性を持たせ
るための工夫が種々なされた。その一端としてげい酸す
）　ＩＪウムの硬化剤として、たとえばけい酸す）　Ｉ
Ｊウムのアルカリ性で加水分解して酸を生成するエチレ
ンカーボネート、グリオキザール、エチレングリコール
ジアセテート等の化合物を採用する方法が提案された。

また、注入方式も、初期には、けい酸ナトリウム溶液だ
けを地盤に注入して、後から塩化カルシウム溶液を注入
する二液−系統注入工法（２シヨツト工法）、ケい酸ナ
トリウム溶液と硬化剤溶液を別々のポンプで圧送し、注
入パイプの地上部分でＹ字管で合流させて注入する。二
液−系統注入工法（ｔ５シ、ットエ法）、特にゲルタイ
ムが長い配合では地上のタンク内で均一な溶液として注
入する一液一系統注入工法（１シ雪ツトエ法）が適宜採
用されていたが、薬液の逸走を防ぐ目的で、ゲルタイム
が数秒の薬液が開発され、注入パイプも従来の単管に代
り、内管を有する二重管を用い、地盤に注入する直前で
けい酸す）　ＩＪウム溶液と硬化剤溶液を混合させる方
式が汎用されるようになった。

ついで、近年は、ゲルタイムが長、短二種類の薬液を交
互に同一バイブを用いて注入し、短かいゲルタイムの薬
液でパイプ周囲や地盤の比較的大きい空隙を埋め、長い
ゲルタイムの薬液を細隙に浸透させる複合注入工法が開
発され、工事に使用されている。

この種の複合注入工法では、地上にけい酸ナトリウム溶
液と、長短２種のゲルタイムを与える硬化剤溶液を準備
し、硬化剤溶液を適宜切換えて注入施工している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

先に述べた複合注入工法では、注入圧力の変化、注入パ
イプ周囲からの薬液の噴出等を観察しながら、地上にお
いて長短２種のゲルタイムを与える硬化剤溶液を適宜取
換えてけい酸ナトリウム溶液と合流させ【注入して（・
るが、注入地盤が深かったり、ポンプが遠方にある場合
は、切換えた薬液が地盤に到達する迄に数分の時間を要
し、薬液のロスを生じたり、きめ細かい施工管理ができ
ない欠点を有している。

本発明はこのような時間のズレのない薬液注入工法を求
めるべくなされたものである。

（ロ）発明の構成 〔問題を解決するための手段〕 本発明者らは、２系統の流路を有する注入パイプを用い
、その一方に、けい酸ナトリウム溶液と長いゲルタイム
を得る特定の硬化剤を混合したゲルタイムの長い薬液を
圧送し、他方の管にはパイプ内に通止弁等を設けて、こ
の管にゲルタイムの長い薬液と混合して短かいゲルタイ
ムを得る特定の硬化剤液を供給し適宜パイプ内またはパ
イプ外で合流することにより、ゲルタイムの異なる薬液
の注入タイミングのズレのない注入工法となりうろこと
を見出し本発明を完成した、即ち本発明は２系統の流路
を有する注入パイプを用いる薬液注入工法において、一
方の流路から土譲中に注入されている下記（Ａ）液に、
他の流路から（Ａ）液の６０〜５０％の容量の下記但）
液を間歇的にパイプ内またはパイプ外で合流させて土譲
中に注入することを特徴とする薬液注入工法に関するも
のである。

（Ａ）ｆｆ：１００７中にけい酸ナトリウム２０〜４０
１とグリオキザール、エチレンカーボネート、プロピレ
ンカーボネートおよびエチレングリコールジアセテート
から選ばれた１種以上の化合物をけい酸ナトリウム１当
量に対し０．３〜ａ、６当量含有してなる薬液 （Ｂ）液：１００７中に炭酸水素アルカリ１０ｋＰ以上
含有してなる薬液 ０けい酸ナトリウム溶液 けい酸ナトリウムは水ガラスと俗称され、日本工業規格
（ＪＩＳ）Ｋ１４０８に規定されている。非結晶性けい
酸ナトリウムとして１号。

２号、３号の３種類があり、無水けい酸（Ｓｉｏ、）の
酸化ナトリウム（Ｎａ、０）に対するモル比で区分され
ている。即ち、１号のモル比は２前後、２号は２．５前
後、３号は３前後、詳しくは２．８９〜５．４４である
。

本発明工法には、６号の規定を満足するけい酸ナトリウ
ムすなわち３号けい酸ナトリウムが好ましい。１号及び
２号のけい酸ナトリウムはナトリウム分が多いので高価
であるし、硬化剤を多量に必要とするので経済的にも不
利である。

また、生成するけい酸ゲルを比較すると、６号けい酸ナ
トリウムからのゲルの方が１号および２号けい酸ナトリ
ウムからのゲルより緻密で、強度も大きいので好ましい
。

本発明における、ゲルタイムの長い薬液１００！中のけ
い酸ナトリウムの量は２０〜４０１゜好ましくは２５〜
３５１である。２０１より少ない場合はゲル強度が小さ
く、特殊な目的の工事にしか使用できない。また、４０
１をこえると、薬液の粘度が大きくなって、地盤の細隙
に浸透し難いため実用上使用できない。

０硬化剤 けい酸ナトリウム溶液から、けい酸ゲルを析出させる化
合物すなわち硬化剤としては無水炭酸、二酸化硫黄のよ
うな酸性ガス、硫酸、リン酸、クエン酸のような有機、
無機の酸、硫酸水素ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、
リン酸−ナトリウムのような酸水素塩、硫酸アルミニウ
ム、硫酸マグネシウム、アルミン酸ナトリウムなどの水
溶性多価金属塩等が知られており、これらは一般に、け
い酸ナトリウムとの反応が速く、ゲルタイムを数分以上
に調節することが難かしいので数秒のゲルタイムを求め
るときの配合に用いられている。

一方、酢酸メチル、エチレングリコールジアセテート、
グリセリンアセテート等の脂肪酸のエステル、ガンマ−
ブチロラクトンのような分子内エステル、エチレンカー
ボネート、プロピレンカーボネートのような環状エステ
ル、グリオキザールのような多価アルデヒドも、水溶液
中においてけい酸ソーダと反応してけい酸ゲルを析出さ
せる能力すなわち硬化剤として利用できることも知られ
ており、これらはけい酸ナトリウムのアルカリ性で加水
分解して酸を生成し硬化剤として働くため反応が着るし
く緩慢である。従って、ゲルタイムの長い薬液を調製す
るのに用いられている。

これらの硬化剤のなかで本発明で薬液内に用いられる硬
化剤としては、エチレンカーボネート、プロピレンカー
ボネート、グリオキザール、エチレングリコールジアセ
テート又はそれらの混合物である。これら以外の硬化剤
はゲルタイムを十分に長くし微細電土粒子間隙の土譲中
に１１ｒｒＬ程度注入するのに不適当であるか、ゲルの
強度が不足するため本発明においては用いられない。

これら硬化剤の使用量は、多い程ゲルタイムが短か（且
つゲル強度が大きくなるが、通常の工事においてはゲル
タイムは１０分以上が、また固結標準砂の一軸圧縮強度
は３ｋｇ　ｆ　／−以上が必要であり、前項のけい酸ナ
トリウム使用量において、けい酸す）　ＩＪウム１当量
に対し硬化剤１３〜０．６当量が必要である。０．３当
量未満ではゲルタイムが長くなるがゲル強度が不足する
し、ｃＬ６当量を超えるとゲル強度は大きいがゲルタイ
ムが短か（なり本発明工法７では使用できない。これら
の硬化剤に少量の無機硬化剤を併用することもできる。

なお、ここでグリオキザール、エチレンカーボネート、
プロピレンカーボネートおよびエチレングリコールジア
セテートの当量はアルカリ中で加水分解して生成する酸
に基づいて計算されるものでグリオキザール１モルは２
当量、その他の化合物は１モル１当量として適用される
。

薬液（Ｂ）に用いられる硬化剤としては炭酸水素アルカ
リ特に炭酸水素カリウムであり、これ以外の硬化剤は硬
化特性、腐食性、取扱性等の面で何らかの欠点をもって
いるので本発明では用いられない。この溶液１００１中
に含まれる炭酸水素の量は少くとも１０ｋＰは必要であ
る。

’＋Ｏｋ７以下ではゲルタイムを３０秒以下になし得な
いか、ゲル強度が小さい。使用量の上限は飽和濃度まで
差支えないが施工上、おのずから上限が決まる。また他
の硬化剤と併用することも、その特性を損なわない限り
可能である。

この薬液向の薬液囚に対する使用量は、薬液（Ａ）の量
の３０〜５０容量チであり、この範囲外ではゲルタイム
の短縮かゲル強度のいずれかに欠点を生じ本発明に使用
し得ない。薬液（Ｂ）を使用する際はゲルタイムを通常
３０秒以下にする様に使用することが好ましく、より好
ましくは３〜２０秒、特に好ましくは５〜１５秒になる
様に使用する。

０注入パイプ 本発明工法に用いる注入パイプは、パイプ内に隔壁によ
って分離された２系統の流路を有するものであって、通
常、内外管よりなる二重管より成り薬液（Ｂ）の送液流
路には逆止弁を有する構造をもつものが適している。例
えば特傘開昭５５−１５５８１５．５７−１００２１４
．５７−１１６８２５．５８−２０８２０．５８−２０
８２１．５８−５８３１４で提案された注入パイプは本
発明工法には好適である。

〔作　用〕

本発明の工法は、１０分以上の長いゲルタイムの薬液を
常時注入していて、注入バイ堵ンりからの薬液の噴出な
どが生じた時に、別の流路からゲルタイムを短かくでき
、かつゲル強度ののである。

〔実施例および比較例〕

実施例１ Ｎａ、０９．２５％、Ｓ　１０２２　Ｂ、５　Ｔｏの６
号けい酸ナトリウム２５．ｄに水を加えて５０ｍとした
けい酸ナトリウム水溶液と、５０ゴ中にエチレンカーボ
ネー）２ｇ［い酸ナトリウム１当量に対して０．４４当
量）を含む硬化剤溶液を混合して薬液（Ａ）を得た。こ
の薬液の、２０℃におけるゲルタイムは２０分、豊浦標
準砂を詰めたモールドに注入しゲル化後１日間湿気養生
した砂ゲルの一軸圧縮強度は５．４ｋｊＬｆ／Ｌ：Ｉｉ
であった。

また、１００−中に炭酸水素カリウム１５ｇの割合で調
製して薬液（Ｂ）を得た。

゛上記薬液（Ａ）１００ｍＡ！に対し薬液（Ｂ）４０ｍ
／を加えた薬液の２０℃におけるゲルタイムは１４秒、
豊浦標準砂を詰めたモールドに注入し、ゲル化後１日間
湿気養生した後の砂ゲルの一軸圧縮強度は５．０に＃ｆ
／−であり、２流路を使用しての注入はスムーズに行わ
れた。

実施例２〜１１、比較例１〜７ 実施例１に準じて、薬液（Ａ）Ｋおけるけい酸ナトリウ
ムの種類と使用量、硬化剤の種類と使用量、薬液向にお
ける炭酸水素カリウムの濃度とその薬液の使用量を表−
ＩＫ記載のように変えて実施した。実施例のものはいず
れもゲルタイム、圧縮強度にすぐれており、本発明方法
において優れた効果をあげた。また、比較例のものはゲ
ルタイムを短かくすることができないか、ゲルタイムを
短かくするためには薬液（Ａ）のゲルタイムを短かくす
るか、圧縮強度を犠牲にしなければならず本発明方法に
適用され得なかった。

（ハ）発明の効果

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 を２系統の流路を有する注入パイプを用いる薬液注入工
   法において、一方の流路から土壌中に注入されている下
   記（Ａ）液に、他の流路から（Ａ）液の３０〜５０％の
   容量の下記（Ｂ）液を間歇的にパイプ内またはパイプ外
   で合流させて土壌中に注入することを特徴とする薬液注
   入工法。 （Ａ）液：１００ｌ中にけい酸ナトリウム２０〜４０ｌ
   とグリオキザール、エチレンカーボネート、プロピレン
   カーボネートおよびエチレングリコールジアセテートか
   ら選ばれた１種以上の化合物をけい酸ナトリウム１当量
   に対し０．３〜０．６当量含有してなる薬液 （Ｂ）液：１００ｌ中に炭酸水素アルカリ１０ｋｇ以上
   含有してなる薬液