JPH0778217B2 - 土質安定化工法 - Google Patents

土質安定化工法

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JPH0778217B2
JPH0778217B2 JP25649691A JP25649691A JPH0778217B2 JP H0778217 B2 JPH0778217 B2 JP H0778217B2 JP 25649691 A JP25649691 A JP 25649691A JP 25649691 A JP25649691 A JP 25649691A JP H0778217 B2 JPH0778217 B2 JP H0778217B2
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英二 吉成
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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、土質安定化工法に関
し、詳しくは、ゲル化時間の安定した水ガラス系グラウ
ト薬剤を土壌中に注入してゲル化させ、土壌粒子を相互
に結合させて固化することにより、土質の強化及び安定
化を図る土質安定化工法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、土質を強化するため、又は漏
水地盤等の止水を行うために、土壌中に水ガラス系のグ
ラウト薬剤を注入し、水ガラスをゲル化して、土質を強
化安定化する工法が知られている。ここに、上記水ガラ
ス系グラウト薬剤としては、セメント、硫酸カルシウム
等の水難溶性の無機塩を硬化剤として用いる懸濁型と、
水溶性の無機酸、有機酸、無機酸性塩等を硬化剤として
用いる溶液型がある。
【0003】懸濁型の水ガラス系グラウト薬剤を用いる
工法によれば、土壌の固結強度は良好ではあるが、セメ
ント粒子が時間の経過と共に沈澱したり、土壌に注入し
たときに土粒子による瀘過作用を受け、浸透性が低下す
る等の欠点を有し、更に、グラウト薬剤のゲル化時間を
調節するのが困難である等の技術的問題を有する。
【0004】このため、現在では、浸透性がよく、細粒
土質にも適用できるうえに、ゲル化時間を数秒乃至数十
分の広い範囲で調節できる溶液型の水ガラス系グラウト
薬剤が多く用いられている。しかしながら、この場合に
おいても、水ガラス水溶液と硬化剤液との混合比の僅か
な変化が、水ガラスのゲル化時間を大きく変動させるの
で、その使用にあたっては細心の注意が必要となる。即
ち、水ガラスに対して所定量より硬化剤が多いときは、
ゲル化時間が極端に短くなるため、土壌へのグラウト薬
液の浸透範囲が狭くなり、その結果、目的とする範囲の
土質の安定化が達せられない。他方、硬化剤が所定量よ
り少ないときは、ゲル化時間が極端に長くなり、ゲル化
までにグラウト液が地下水等により希釈されたり、流失
してしまうこともある。
【0005】従って、従来、土質や安定化の目的に応じ
て、ゲル化時間を所望の時間に調節でき、しかも、でき
るだけ水ガラス水溶液と硬化剤液の混合比が変動して
も、ゲル化時間の変動がないグラウト薬液を用いること
が強く要請されている。
【0006】このような要請に応じるために、例えば、
特公昭58−33277号では、ケイ酸ナトリウムと、
亜硫酸アルカリ及び炭酸アルカリより選ばれる1種以上
の塩を含むA液と、重亜硫酸アルカリ等の硬化剤を含む
液とを混合し、土壌に注入する工法を開示している。こ
の工法によれば、水ガラス(A液)と硬化剤(B液)の
混合比の変動によるゲル化時間の大幅な変動はある程度
改善されるが、用いる硬化剤によっては、なお十分とは
いえない。更に、この工法によれば、水ガラスを数秒で
ゲル化させるような瞬結固化を行うことは困難である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、土質を安定
化させるために用いる水ガラス系グラウト薬剤における
上記した問題を解決するためになされたものであって、
水ガラス系グラウト薬剤のゲル化時間を数秒から十数分
の広い時間範囲にわたって任意に調節することができ、
且つ、水ガラス水溶液と硬化剤液との混合比の変動によ
るゲル化時間への影響が極めて少なく、従って、目的と
する土壌の強化或いは止水等を確実に行うことができる
土質安定化工法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の土質安定化工法
は、A液:(a) ケイ酸ナトリウム、及び、(b) 水溶性で
あり、水溶液がアルカリ性を示す無機酸性塩から選ばれ
る少なくとも1種を含有し、且つ、pHが11以上である
水溶液。
【0009】B液:水溶性である無機酸、有機酸、グリ
オキサール及びエチレンカーボネートよりなる群から選
ばれる少なくとも1種を含有する水溶液。上記A液とB
液とを混合し、土壌中に注入することを特徴とする。
【0010】本発明による工法において用いられる上記
A液に含有されるケイ酸ナトリウムには、通常、JIS K
1408に規定される3号ケイ酸ナトリウムが好ましく用い
られるが、1号ケイ酸ナトリウムや2号ケイ酸ナトリウ
ムやその他JIS K 1408に規定されないケイ酸ナトリウム
が用いられる。このようなケイ酸ナトリウム水溶液のA
液中の含有量は、好ましくは、20〜80容量%であ
る。含有量が20容量%以下であるときは、固結した土
質の強度が極度に低下し、一方、80容量%以上である
ときには、A液の粘度が高すぎて土壌中での浸透性に劣
ることとなるからである。
【0011】A液には、更に水溶性であり、水溶液がア
ルカリ性を示す無機酸性塩から選ばれる1種以上が含有
される。これらの無機酸性塩は水溶性であり、水溶液が
アルカリ性を示すものであれば、特に限定されないが、
例えば炭酸水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、
炭酸水素カリウム、リン酸水素二カリウム等のアルカリ
金属の酸性塩が挙げられる。
【0012】本発明においては、上記A液の調製に際し
ては、ケイ酸ナトリウム水溶液に前記した水溶性であ
り、水溶液がアルカリ性を示す無機酸性塩又はこれらの
水溶液を添加することが好ましく、且つ、そのpHを11
以上とする必要がある。A液のpHが11よりも低いとき
は、液性が極めて不安定であって、場合によっては、液
調整後、数十分以内にゲル化することがあるからであ
り、また、水溶性であり、水溶液がアルカリ性を示す無
機酸性塩の水溶液中にケイ酸ナトリウム水溶液を添加混
合するときは、液調整時に一部、ゲル化が生じるからで
ある。
【0013】次に、B液に含まれる水溶性硬化剤として
は、水溶性である無機酸、有機酸、グリオキサール及び
エチレンカーボネートが好適に用いられる。これら水溶
性硬化剤は、単独又は複数でB液に含有されてもよく、
更には無機正塩或いは無機酸性塩と混合してB液に含有
されてもよい。その含有量は、A液と混合したときのケ
イ酸ナトリウムの所要のゲル化時間に応じて、適宜に選
択される。
【0014】本発明の工法によれば、以上のように調製
された上記A液及びB液を混合し土壌中に注入する。混
合及び注入の方法は、安定化する土質や、A液及びB液
を混合して後、ゲル化するまでの所要時間等の条件によ
って適宜に選択されるが、通常、A液及びB液を同時に
Y字管状注入パイプに注入ポンプにて送ることによっ
て、上記注入パイプにおいて両液の合流点にて混合し、
目的の土壌に注入する。ゲル化時間が短い薬剤の場合に
は、二重ノズルを有するパイプに、両液を注入し、その
先端で混合して土壌に注入してもよい。
【0015】
【作用】以上のように、本発明の土質安定化工法は、ケ
イ酸ナトリウムを含むPH11以上のA液と、硬化剤であ
るB液とを混合して、対象となる土壌に注入し、土質の
安定化を達成するものであって、ケイ酸ナトリウムと硬
化液との配合比のゲル化への影響は、従来の工法に比べ
て著しく低減され、且つ、ゲル化時間も数秒から十数分
の範囲に任意に設定できる。
【0016】
【実施例】以下に実施例を示すが、本発明はこれら実施
例に限定されるものではない。 実施例1 (a) A液の調製及びそのゲル化時間 JIS K 1408に規定される3号ケイ酸ナトリウムの表1に
示す量をビーカーにとり、これに表1に示す無機酸性塩
の水溶液をよく攪拌しながら加えて、pHが11以上であ
るA液200mlを調製した。このようにして調製した各
A液(No1乃至6)を28℃で放置して、A液自身がゲ
ル化するまでの時間を調べた結果を併せて表1に示す。
【0017】得られたA液は、いずれもゲル化時間が長
く、短いもので3時間、長いもので6日以上であって、
安定であった。
【0018】
【表1】
【0019】(b) 混合液の調製及びそのゲル化時間 表2に示す3号ケイ酸ナトリウムと、無機酸性塩を用
い、前記と同様にして、A液200mlを調製し、また、
別に表2に示す硬化剤を含むB液200mlを調製した。
【0020】これら各A液及びB液を20℃に保持し、
A液とB液の容量比が、0.9:1.1、1.0:1.0、
1.1:0.9になるように混合して、各混合液について
のゲル化時間を測定し、A液とB液との混合比が逆転し
た場合のゲル化時間の変動を、(の場合のゲル化時
間)/(の場合のゲル化時間)の比で表し、その結果
を表2に変動比として示した。
【0021】
【表2】
【0022】本発明の方法に用いられる混合液では、ケ
イ酸ナトリウムと硬化剤との混合比の変動によるゲル化
時間の変動は、従来の工法及び後述する比較例の場合と
比べて小さい範囲におさまった。 実施例2 (a) A液及びB液の調製 200 lの溶解用ミキサーに水195 lを入れ、よく攪
拌しながら炭酸水素ナトリウム14kgを加え、濃度7重
量/容量%の水溶液200lを調製した。
【0023】次に200 lの溶解用ミキサーに、JIS K
1408に規定する3号ケイ酸ナトリウム100 lを入れ、
これを強く攪拌しながら上記炭酸水素ナトリウムの水溶
液100 lをシャワー式ノズルで噴射しながら加え、A
液200 lを得た。
【0024】別に、200 lの溶解用ミキサーに水19
7 lを入れ、リン酸5.3kgを加えて攪拌し、2.65重量
/容量%のリン酸水溶液200 lを調製してB液とし
た。尚、上記で用いたA液1容とB液1容とからなる混
合液のゲル化時間は、液温20℃で1分35秒であっ
た。 (b) 削孔 ロッドの先端から水道水を出しながら、注入予定の深度
6mのところまで削孔した。尚、地盤の透水係数は1.2
×10-2cm/秒で、土質は細砂混じり粗砂であった。 (c) 薬液の注入 注入速度可変型グラウトポンプ2台を用い、1.5ショッ
ト方式によってA液及びB液を各々毎分10 lの速度で
供給し、混合液として200lを上記地盤に注入した。
そのときの注入圧力は2〜3kg/cm2 であった。次に、
所定量の注入が終了した後、ロッドを1mステップアッ
プし、同様の方法にて、更に200 lの混合液を注入し
た。 (d) 開削による固結状況の観察と固結物の物性 以上のようにして地質を安定化した地盤を、注入深度ま
で開削して固結状況を観察した結果、円形に近い理想的
な浸透固結状況であった。
【0025】また、開削により採取した土塊をポリエチ
レン袋に入れて密封し、試験室にてこれを成型して一軸
圧縮強度5.0kg/cm2、透水係数3.0×10-6cm/秒で
あった。 実施例3 (a) A液及びB液の調製 実施例2と同様にしてA液及びB液を調製した。
【0026】別に、200 lの瞬結用のB液溶解用ミキ
サーに、水195 lとリン酸11kgを入れ攪拌して5.5
重量/容量%のリン酸水溶液とし、混合液のゲル化時間
が短い瞬結用のB液を調製した。
【0027】実施例2において用いたのと同じA液1容
とB液1容からなる混合液のゲル化時間は、実施例2と
同様に、液温20℃で1分35秒であったが、上記A液
1容と瞬結用B液1容からなる混合液では、同じ条件下
に5秒であった。 (b) 削孔 二重管ロッドの先端から水道水を出しながら、注入予定
の深度7mのところまで削孔した。尚、地盤の透水係数
は8.5×10-2cm/秒で、土質はシルト混じりの細砂で
あった。 (c) 薬液の注入 注入速度可変型グラウトポンプ2台を用い、はじめに比
較的地盤のゆるい部分への脈上注入と注入管の周りから
の逸脱を防止することを目的として、二重管の内管から
瞬結用B液を、外管からA液を各々毎分15 lの速度で
供給し、二重管の先端にあるモニターで完全に混合し
て、A液及び瞬結用B液からなる混合液70 lを注入し
た。注入圧力は2〜3kg/cm2 であった。
【0028】次に、土粒子間の浸透を目的として、二重
管の内管から実施例2で用いたのと同じB液を、外管か
らはA液を各々毎分10 lの速度で供給し、二重管の先
端にあるモニターで完全に混合して、混合液として13
0 lを注入した。このときの注入圧力は、2.5〜3.5kg
/cm2 であった。
【0029】所定量の注入が終了した後、ロッドを1m
ステップアップして、上記作業を繰り返した。 (d) 開削による固結状況の観察と固結物の物性 実施例2と同様にして、注入深度まで開削して固結状況
を観察した。本実施例においても、円形に近い理想的な
浸透固結状況が観察された。
【0030】また、開削により採取した土塊の一軸圧縮
強度は5.0kg/cm2 、透水係数1.8×10-6cm/秒であ
った。 比較例 比較のために、無機酸性塩を含まないA液を調製し、硬
化剤を含むB液と混合して、その溶液のゲル化時間を調
べた。即ち、表2の比較例の欄に示す量のJISK 1408に
規定する3号ケイ酸ナトリウムに水を加え、全量を20
0mlとしたA液、及び同欄に示す硬化剤を含むB液20
0mlをそれぞれ調製し、A液とB液の混合容量比が0.
9:1.1、1.0:1.0、1.1:0.9になるように混
合して、各混合液についてのゲル化時間を測定し、A液
とB液との混合比が逆転した場合のゲル化時間の変動を
実施例1と同様にして調べ、表2に示した。
【0031】表2において比較例1〜5はそれぞれ実施
例1の実験例1〜5に対応しており、各々のB液中の硬
化剤の種類は同一であり、また、A液1容:B液1容の
混合液のゲル化時間が略同じとなるように硬化剤量を決
定したものである。
【0032】表2から明らかなように、各比較例におけ
るゲル化時間は、対応する実施例の場合よりも、A液と
B液の混合比の変動によって大きく影響されていること
がわかる。
【0033】
【発明の効果】本発明の土質安定化工法は、以上のよう
な構成となされたものであって、これを対象となる土壌
に注入することによって土質の安定化が達成されるもの
であり、しかも、ケイ酸ナトリウムと硬化液との配合比
のゲル化への影響は、従来の工法に比べて著しく低減さ
れ、且つ、ゲル化時間も数秒から十数分の範囲に任意に
設定できる。従って、本発明の土質安定化工法によれ
ば、目的とする土壌に確実に薬液を注入でき、また、ケ
イ酸ナトリウムのゲル化前に薬液が地下水等により流失
するようなことも防止できる。
【0034】更に、本発明の工法にて安定化処理された
土壌の圧縮強度、止水性、生成ゲルのシネリシス等につ
いても、従来の工法に比して何ら遜色がなく、従って、
本発明による工法は、土質を安定化させる上で、実用上
極めて有用な方法である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 A液:(a) ケイ酸ナトリウム、及び
    (b) 水溶性であり、水溶液がアルカリ性を示す無機酸性
    塩から選ばれる少なくとも1種を含有し、且つ、pHが1
    1以上である水溶液。B液:水溶性である無機酸、有機
    酸、グリオキサール及びエチレンカーボネートよりなる
    群から選ばれる少なくとも1種を含有する水溶液。上記
    A液とB液とを混合し、土壌中に注入することを特徴と
    する土質安定化工法。
JP25649691A 1991-10-03 1991-10-03 土質安定化工法 Expired - Lifetime JPH0778217B2 (ja)

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