JPH0354294A - 工質安定化工法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は軟弱地盤の止水や強化を目的として行う地盤注
入工法に用いる薬液であって、主材の水ガラスとして該
水ガラス自体がゲル化能力を有した活性化された水ガラ
スを用いるＮ？＆およびその注入工法に関する。

（従来技術およびそれらの問題点） 一般に水ガラス系薬液の注入工法における最も特徴とす
るところは、注入薬液に化学的な性質、すなわち注入薬
液そのものにゲル化能力を与え、しかも所望のゲル化時
間を確実に保持した状態で該薬液を地盤中に注入するこ
とである。このような注入薬液を調製して、地盤に注入
する方法には、次の２弐があり、その主流は後者の二液
式である。

一液式（１ショット式）二調合槽内で水ガラス、ゲル化
剤および水を所定のゲル化時間〈一般には１０分以上）
になるように調合した後、１台の注入ボンブを用いて地
盤中に注入する方法。

二液式：水ガラス溶液（Ａ液）とゲル化剤溶液（Ｂ液）
を別々の槽で調合して、Ａ液とＢｉとを別々の注入ポン
プで圧送し、注入管の手前（１．５ショット式〉、ある
いはＡ液とＢ液とを注入管の先端〈２ショット式）で合
流させて混合液を地盤中に注入する方法。

ところで、実際の注入現場において、薬液のゲル化時間
に関して要求される条件は、次の通りである。

（ａ）　　地上の調合プラントでの薬液調合において、
ゲル化時間の調整が容易であること（一液式、二液式と
も）。

（ｂ）　　Ａ液とＢ液とを注入ポンプで合流させても、
ゲル化時間が変らないこと（二液式において）。

ｆｃ）　　地盤中に注入された薬液が、地下水で希釈さ
れてもゲル化時間の変動が少ないこと。

上記のうち、一般には（ａｌが重視されるが、特に二液
式においては、注入ボンブの混合誤差に起因する（′ｂ
）の調整が大切である。しかも、（ａ）は地上操作であ
るから管理は容易であるが、（ｂ）はポンプ性能（流量
精度）から現場的に調整が難しい。即ち、二液注入ボン
ブの許容誤差は５％（保証値）もあると云われているう
えに、実際の現場では高圧下で長時間運転したり、腐食
性薬液を送液したりするので、これらの原因によって流
Ｎ誤差を５％以内に留めるのは難しいとされている。し
たがって、二液式の場合は２台の注入ボンブを併用する
ため、Ａ液とＢ液との混合誤差（流量誤差一吐出量誤差
）は±５％、即ち最大で１０％の誤差が生じることにな
り、ゲル化時間の変動の大きな要因である。

また、（Ｃｌは、地盤に注入された薬液が必らずといっ
て良いほどに地下水によるダメージを受けるわけである
から、ゲル化時間の保持と共に、仮にゲル化時間が遅延
しても固結能力を有するかどうかは、薬液として重要な
性質である。

このような水ガラス系薬液の問題点を解決するため、従
来から種々のゲル化剤によるゲル化時間を調整する方法
が実用化されている。即ち、従来の基本的な考え方は、
主剤である水ガラス溶液の組成や性状はそのまま不変と
して、ゲル化時間などのゲル化能力の調整は専らそれぞ
れのゲル化剤の種類とその組合せに頼っていた。しかし
ながら、実際には普通の水ガラスにどのようなゲル化剤
を組合せても、特に緩結タイプの薬液においては、ゲル
化能力に前述のような欠陥があり、水ガラス系薬液の施
工信頼性について致命的な問題となっていた。

（問題を解決するための手段） 本発明者等は、主剤として水ガラスそのものに特定した
活性剤を添加してゲル化能力を付与せしめて活性化した
均一な水ガラス溶液（以下、本発明においては活性水ガ
ラスと称し、９通水ガラスと区別する）を用いることに
より、所望のゲル化時間が容易に調整できる薬液の体系
を開発し、本発明を完或するに至った。即ち、本発明は
、アルカリ土類金属塩を溶存させたゲル化能力を有する
水ガラス溶液（活性水ガラス）に、ゲル化剤を添加して
、ゲル化時間が調整された上質安定用注入薬液を提供す
る。

本発明に用いる活性水ガラスは、昔通の水ガラスにアル
カリ土類金属塩を添加し激しく混合して溶存させること
により、珪酸塩のゲルを発生することなく得られる均一
な水ガラス溶液である。このよ・うな活性水ガラスは、
それ自体がゲル化能力を有するに充分なアルカリ土類金
属塩の添加量であればよく、該添加量が多少変動しても
安定したゲル化時間を得ることができ、一般に数１０時
間以内、特に１〜７時間でゲル化することができる。

普通の水ガラス（以下、非活性水ガラスともいう）とし
ては、市販の珪酸アルカリ水溶液であり、従来から薬液
注入工法において用いられている水ガラス系薬液の主成
分であり、一般に比重１．３〜１．４程度、モル比２〜
４程度のものが好ましく、必要に応して水で薄めて用い
ることもできる。また、アルカリ土類金属塩を含有する
水溶液としては、例えば塩化カルシウム、硫酸マグネシ
ウム、塩化マグネシウムなどの可溶性塩を溶解した水溶
液である。このようなアルカリ土類金属塩を含有する水
溶液としては、海水がそのまま用いられるほか、海水と
地下水とが混じった水など、水ガラスと通常の混合によ
りゲル化作用を呈するアルカリ上類金属塩を含有する水
溶液であればよい。

本発明は、上記した活性水ガラスを主剤とし、これにゲ
ル化剤を添加して、任意のゲル化時間に調整することを
特徴とした薬液である。このゲル化剤としては、従来の
水ガラス系注入薬液において用いられている公知のゲル
化剤が特に制限なく使用でき、例えば重炭酸ナトリウム
（重曹）などの重炭酸塩、硫酸、リン酸などの鉱酸、重
硫酸塩などの酸性塩、酢酸などの有機酸、グリオキザー
ル、アルキレンカーボネート、セメント、塩化ナトリウ
ム、塩化カリウムなどのアルカリ金属塩化物、硫酸ナト
リウム、硫酸カリウムなどの硫酸塩、炭酸ナトリウム、
炭酸カリウムなどの炭酸塩などの挙げられる。

本発明の薬液によれば、前記した如き実際の注入現場に
おいて要求される条件（ａ−ｃ）を満足させることがで
きる。即ち、 （ａ）　　それ自体がゲル化能力を有し且つ安定なゲル
化時間を有する活性水ガラスにゲル化剤を添加するため
、ゲル化時間の調整が極めて容易になる。

（ｂ）　　二液式注入において、活性水ガラス（Ａ液）
とゲル化剤（Ｂ液）とを注入ボンブで合流、混合させる
場合、両液の混合比（流量比）に誤差が生じても、ゲル
化時間の変動巾が小さい。

（Ｃ）　　地盤中に注入された活性水ガラスとゲル化剤
からなる薬液は、地下水などで希釈されても、ゲル化時
間が遅延され難く、またゲル化時間が遅延しても固結力
の低下が極めて小さい。

このように本発明の活性水ガラスを主材とした薬液は、
従来の？通水ガラスを主材とした薬液に比べて現場施工
性を大巾に改善することができる。

すなわち、本発明は主材の水ガラス自体がゲル化能力を
有している活性水ガラスであるから、それ自体にはゲル
化能力がない従来の昔通水ガラスを主材とした薬液に比
べて、ゲル化時間の調整が容易であり、また薬液として
固結性、水希釈性などの性質も向上できるのは充分に理
解できるところである。

本発明の薬液を地盤に注入する工法は、特に制限される
ものでないが、次の二つの工法が好ましく挙げられる。

１）　一液式による工法 本発明の薬液は、ゲル化時間、特に緩結（ゲル化時間ｌ
Ｏ分以上）の調整が容易になったので、一液式の注入方
法に最適である。注入方法としては、調整槽内に活性水
ガラス、ゲル化剤及び水を入れて所定のゲル化時間にな
るように＃Ａ！！Ｌて、１台の注入ポンプを用いて地盤
中に注入するもので、特にストレーナ注入やスリーブ注
入工法に代表される工法である。

２）　二液式による工法 本発明の薬液は、瞬結（２０秒以下）から緩結（１分以
上）まで巾広く利用できるようになり、特に緩結領域に
おいても安定したゲル化時間が得られるようになった。

注入方法としては、活性水ガラス溶液（Ａ液）とゲル化
剤（Ｂ液）とを別々の調合槽で造って、２台の注入ボン
ブを用いて、ＡおよびＢの両液を等量、あるいは比例で
合流（混合）させて薬液を地盤中に注入する。この場合
、ＡおよびＢの両液を合流する場所は特に限定されない
が、注入管の手前、あるいは注入管（二重管）の先端で
合流される。また、Ａ液の注入ボンブのサクション側で
Ｂ液を合流させることもできる。この二液弐による注入
方法は、単管ロンド注入（緩結薬液）、二重管ロノド注
入（ｖＡ結、及び瞬結と緩結を組み合せた複合注入工法
）、さらにストレーナー注入工法、スリーブ注入工法に
も利用できるのは勿論である。

（実施例） 以下、本発明について、実施例および比較例をあげて説
明する。なお用いた普通水ガラスは、モル比３．４およ
び比重１．３２であり、活性剤としては塩化カルシウム
（ＣａＣＪ１２　Ｈ　ｚ　Ｏ　）　、及び硫酸マグネシ
ウム（Ｍｇ　Ｓ　Ｏ　４・７１’｛ｚＯ）、またゲル化
剤としては重曹（ＮａＨＣ○３）およびエチレンカーボ
ネー｝　（ＥＣ）である。また、薬液の調製における液
温は、いずれの場合も１６〜１８℃に維持した． 実施例１、２および比較例１、１ ９通水ガラスの原？＆（１００％）１ｊ２および水希釈
した水ガラス（５０％）１１に、それぞれ活性剤として
塩化カルシウムの所定量を溶解した水溶液１ｌを添加し
、珪酸塩ゲルが発生しないように激しく混合して、均一
な溶液である活性水ガラス（以下、隘１およびぬ２と称
する）を得た。また、水希釈した水ガラス（６６．７％
）１ｌに、活性剤として硫酸マグネシウムの所定量を溶
解した水溶液１ｊ２を添加し、同様に珪酸塩ゲルを発生
しないように激しく混合して、均一な溶液である活性水
ガラス（以下、弘３とする）を得た，これらぬ１〜ｌＩ
ｋＬ３の活性水ガラスについて、用いた活性剤の所定量
を変えて、得られる活性水ガラス中における活性剤の濃
度変化に対するゲル化時間を測定した結果を第１図に示
した。第ｌ図から、活性剤の少量添加により水ガラスが
活性化され、また活性剤の添加量が多少変動しても安定
した数時間のゲル化時間を有する溶液が得られるため、
現場における薬液の製造が非常に容易になることが理解
できる。

次に、上記したＮｌｌｌの塩化カルシウムｌ重量％を溶
存させた５０％の活性水ガラスを用いて、これにゲル化
剤としてＥＣおよび重曹の水溶液をそれぞれ薬液（以下
、実施例１および実施例２とする）を得た。これら実施
例１および実施例２の薬液について、該薬液中（１　０
　０　０　ｌ）におけるゲル化剤の濃度（ｇ）に対する
ゲル化時間の変化を測定した結果を第２図した。なお、
比較のために、活性剤を添加しない昔通水ガラス（非活
性水ガラス）の５０％液を用いて、これに上記と同様に
ゲル化剤としてＥＣと重曹の水溶液を添加して、そのゲ
ル化剤の濃度に対して得られた薬液（それぞれ比較例１
および比較例２とする）のゲル化時間を測定し、第２図
に示した。第２図から、実施例１および実施例２では、
ゲル化剤によるゲル化時間の調整が極めて容易であり、
またゲル化剤が極端に少量、あるいは全くなくてもゲル
化する特性が認められる．これに対して、比較例１では
、ゲル化剤の量が少量変化するとゲル化時間は大きく変
動し、ついには全くゲル化しなくなる。また、比較例２
では、最もゲル化時間の調整が容易とされる重曹のゲル
化剤でも、ゲル化時間が１０分以上になるとゲル化時間
の整調が難しくなり、添加量が不足すると全くゲル化し
なくなる。

実施例３、４および比較例３、４ 前実施例において、活性剤として塩化カルシウムの１重
量％を溶存させて得た濃度５０％の活性水ガラス（Ａ液
）、ゲル化剤（Ｂ液）として４．２重量％の重曹水溶液
および１．７重量％のＥＣ水溶液を用いて、調合誤差に
ゲル化時間の安定性を実験的に確認した。即ち、第３図
に示すように、それぞれＡ液とＢ液との混合容量比を互
に変化させて混合し、その調合された薬液のゲル化時間
を測定した。それらの結果を第３図に示す。第３図にお
いてＢ液として重曹を用いた場合を実施例３、同じ＜Ｅ
Ｃを用いた場合を実施例４とする。

また、比較のために、上記の活性水ガラスの代りに濃度
５０％の昔通水ガラス（非活性水ガラス）をＡ液とし、
ゲル化剤（Ｂ液〉として６重量％の重曹水溶液、２．３
重景％のＥＣ水溶液を用いて、同じく第３図に示すよう
にＡ液とＢ液との混合重量比を互に変化させて混合し、
その調合させた薬液のゲル化時間を測定した。それらの
結果も第３図に示す。なお、Ｂ液として重曹を用いた場
合を比較例３、同し＜ＥＣを用いた場合を比較例４とす
る。

第３図から、本発明の活性水ガラスを用いた場合には、
Ａ液とＢ液との混合量比が多少変動しても、ゲル化時間
が殆んど変らない特性が認められるため、実際の二液式
注入工法においても１０分以上の長いゲル化時間を安定
して使用できることが分る。これに対して、昔通水ガラ
ス（非活性水ガラス）を用いた場合には、Ａｔ＆とＢ液
との混合量比が少し変動してもゲル化時間が大きく変化
するため、実際の二液式注入工法において欠点となる。

実施例５および比較例５、６ 前実施例と同様に塩化カルシウムの１重量％を溶存させ
た濃度５０％の活性水ガラスに塩化カリウム添加してゲ
ル化時間（Ｔｏ）を１０分に調整した薬液と、比較のた
めに濃度５０％の昔通水ガラスにゲル化剤の重曹および
ＥＣをそれぞれ添加してゲル化時間（Ｔ０）を１０分に
調整した薬液を調製した。これらを調製後、直ちに水で
希釈した場合における薬液のゲル化時間（Ｔ）について
、遅延度合（Ｔ／Ｔｏ）を測定した結果を第４図に示す
。

なお、昔通水ガラスにゲル化剤の重曹を用いた場合を比
較例５、ＥＣを用いた場合を比較例６とする。

第４図から、本発明の活性水ガラスを用いた薬？Ｆｉ．
　（実施例５）の方が、昔通水ガラスを用い薬液（比較
例５、６）より、水に希釈されてもゲル化時間が遅延さ
れ難く、特に多量の水に希釈されてもゲル化能力を有し
ていることが認められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例における活性水ガラスの活性
剤濃度に対ずるゲル化時間を示す。第２図は、本発明の
実施例および比較例における薬液のゲル化剤濃度に対す
るゲル化時間を示す。第３図は、本発明の実施例および
比較例におけるＡ液とＢ液との混合比に対する薬液のゲ
ル化時間を示す。第４図は本発明の実施例および比較例
における薬液の水希釈におけるゲル化時間の遅延度合を
示す。 第 １ 図 第 ２ 図 ■ぷ刷燻組ツー・に）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）アルカリ土類金属塩を溶存させたゲル化能力を有
   する水ガラス溶液に、ゲル化剤を添加してゲル化時間が
   調整された上質安定用注入薬液（２）特許請求の範囲第
   （１）項に記載の薬液を１台の注入ポンプを用いて地盤
   中に注入することを特徴とする注入工法 （３）特許請求の範囲第（１）項に記載の水ガラス溶液
   をＡ液とし、ゲル化剤を含有する溶液をＢ液とし、Ａ液
   とＢ液とを別々に圧送し、注入管の手前あるいは注入管
   の先端部で合流して得られる薬液を土盤中に注入するこ
   とを特徴とする注入工法