JPH101936A - ２液硬化性グラウトの注入工法およびこれに用いる地盤改良用グラウト液の比重測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】グラウト液の調製および供給をバッチレスに行
う２液硬化性グラウトの注入工法においても、グラウト
液の比重測定を可能とする。 【解決手段】Ｘ液とＹ液とを所定の比率で合流混合部分
４において合流混合して地盤改良用グラウト液とするも
のであって、合流混合部分４と注入管９との間には、前
記Ｘ液およびＹ液をそれぞれ吸引・吐出させて注入管９
に供給する吸引吐出ポンプ６が設けられ、この吸引吐出
ポンプ６と注入管９との間には、比重測定装置７がグラ
ウト液導入弁７ａを介して分岐して配置され、前記グラ
ウト液導入弁７ａを任意に開けて、グラウト液の一部を
比重測定手段に導入して比重を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２液硬化性グラウ
トの注入工法およびこれに用いる地盤改良用グラウト液
の比重測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】グラウト注入工法は、止水と地盤強化と
いう二つの目的を同時に達成できることや、土木工事等
には極めて簡便であることなど他に類を見ない地盤改良
工法として多用されてきた。この種の注入工法として
は、古くは１液のグラウトを注入していたが、その後に
改良されて、２液硬化性グラウトの各液を注入管の基端
に設けたＹ字管にて合流させる方法に代わり、さらに、
現在では、注入管内部あるいは外部において両液を合流
させ、混合した後、周辺地盤に注入するものが主流とな
っている。

【０００３】２液硬化性グラウトの主剤の種類として
は、種々のものが知られているおり、現在は水ガラス
（ケイ酸ソーダ）系のものが主流である。この水ガラス
に対して、反応剤としては、酸、酸塩等がある。特に最
近では、安価で無害であるなどの利点から反応剤に炭酸
水を用いることが多い。

【０００４】また、このような地盤注入工法において
は、一般に、主剤原液を直接に反応剤と混合させるので
はなく、主剤原液と水とを所定の混合比で混合した主剤
水溶液が反応剤と混合する。したがって、主剤水溶液の
濃度を所定の値に調節・保持することは、地盤改良剤の
持つ能力を最大限に発揮させる上で非常に重要である。

【０００５】この主剤水溶液の濃度を調節する方法とし
て、主剤原液および水をそれぞれ計量して主剤水溶液の
貯留タンク（以下、主剤水溶液タンクという）に導入す
る、いわゆるバッチ式のものが一般的である。

【０００６】これに対して、本出願人は、特願平７−１
８２９２７号において、三方管を用いて主剤原液および
水を合流混合させる方法を提案した。この方法は、三方
管の出側に設けたプランジャーポンプなどの注入ポンプ
による吸引・吐出によって、この三方管に主剤原液およ
び水をそれぞれ吸引・導入して合流混合させるものであ
り、主剤水溶液タンクを省略できるとともに、バッチレ
スに主剤水溶液の調製が行える利点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般に、対象地盤の性
状に応じて、注入過程中においてゲルタイムや強度を変
える必要があるために、水ガラス水溶液の濃度管理が重
要である。また、水ガラス水溶液の濃度は比重と相関
し、比重は温度依存性がある。

【０００８】しかるに、上述のバッチ式の主水溶液液調
製方法においては、主剤水溶液タンクからサンプルを採
取して別個に用意された比重計によって比重を測定する
という比重管理が行えるものの、本出願人の提案したバ
ッチレス式の調製方法では、グラウト液の調製および供
給が連続して行われるために、かかるサンプルの採取お
よび比重測定が行えない。

【０００９】そこで、本発明の第１の課題は、グラウト
液の調製および供給をバッチレスに行う２液硬化性グラ
ウトの注入工法においても、グラウト液の比重測定を可
能とすることにある。

【００１０】第２の課題は、この２液硬化性グラウトの
注入工法に最適な地盤改良用グラウト液の比重測定装置
を提案することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述の課題を達成した本
発明のうち、請求項１に記載の発明は、Ｘ液とＹ液とを
所定の比率で合流混合部分において合流混合して地盤改
良用グラウト液とするものであって、前記グラウト液の
供給路の途中に、開閉弁を介して比重測定手段を接続
し、測定時において前記開閉弁を開けて、前記グラウト
液の一部を比重測定手段に導入して比重を測定すること
を特徴とする２液硬化性グラウトの注入工法である。

【００１２】また、請求項２に記載の発明は、地盤改良
用グラウト液の供給路の途中に開閉弁を介して連通して
設けられた実質的に鉛直状態で配置された貯留管と、こ
の貯留管の高さ方向中間に分岐して連通し、かつ中間部
が前記分岐部よりも高位の部分を有し末端が前記高位部
分より下方に位置して排出口が形成された液面調整用ド
レン管と、前記貯留管内に遊びをもって内装された比重
浮標とを備え、前記比重浮標は、貯留管内に導入され、
前記高位部分の高さ方向位置に対応して決められる前記
グラウト液の液面に対して自立しながら浮く関係にある
ことを特徴とする地盤改良用グラウト液の比重測定装置
である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照しなが
ら詳述する。

【００１４】図１は、本発明の基本構成図であり、Ｘ液
とＹ液とを所定の比率で合流混合部分において合流混合
して地盤改良用グラウト液とするものである。

【００１５】Ｘ液およびＹ液は、合流混合部分を構成す
るたとえばＴ字管４に導入されるよう配管されている。
Ｔ字管４と仕向け先たとえば注入管９との間には、前記
Ｘ液およびＹ液をそれぞれ吸引・吐出させて注入管９に
供給するたとえば注入ポンプ、たとえばプランジャー型
やピストンポンプなどのの吸引吐出ポンプ６が設けられ
ている。さらに、この吸引吐出ポンプ６と注入管９との
間には、比重測定手段７がグラウト液導入弁７ａを介し
て分岐して配置される。好適な比重測定手段７について
は後述の具体例において述べるが、単にグラウト液の貯
留手段とこの貯留手段内に配される比重浮標とからなる
ものでも良い。

【００１６】この態様においては、吸引吐出ポンプ６の
吸引・吐出によって、Ｘ液およびＹ液はＴ字管４に導入
され混合された後、注入管９にグラウト液として送液さ
れる。ここで、グラウト液導入弁７ａを僅かに開放して
グラウト液を比重測定手段７に導入することにより比重
測定を行うことができる。この場合、グラウト液の一部
のみが比重測定手段７に導入され残部は注入管９に送液
されるので、バッチレスなグラウト液の調製・供給・注
入を行いつつもその比重測定を行うことができる。かか
る比重測定手段によって、測定された比重値を所定の比
重目標値と比較し、偏差が生じている場合には、この偏
差を無くすべくグラウト液濃度を調節する。

【００１７】グラウト液の濃度を任意に調節しうるＸ液
およびＹ液の合流混合方法として、例えば図２〜４に示
す態様が提案される。なお、これらの態様において、グ
ラウト液導入弁７ａおよび比重測定手段７の動作は図１
の態様と同一である。

【００１８】図２に示す態様においては、Ｘ液の供給路
におけるＴ字管４に至る途中には、回転数可変の定量ポ
ンプ３が設けられ、この定量ポンプ３とＴ字管４との間
に、Ｔ字管４側から定量ポンプ３の吐出口側に向かって
付勢される付勢弁（逆止弁）５が設けられている。

【００１９】さらに、前記定量ポンプ３には回転数を人
力または自動にて制御して、Ｔ字管４に向かうＸ液の送
液量を調節する手段、たとえば人力による場合には操作
部材、自動にて行う場合にはインバーターに対する選択
スイッチ類が設けられている。図２におけるＰＩは圧力
指示計である。

【００２０】かかる構成の下で、Ｘ液およびＹ液を合流
混合させてグラウト液を調製するに際しては、吸引吐出
ポンプ６を起動させて、所定の吸引吐出力で運転する。
定量ポンプ３を起動させない場合には、Ｙ液のみがＴ字
管４を通って吸引吐出ポンプ６により吸引吐出される。

【００２１】かかるとき、定量ポンプ３を起動を起動さ
せてある回転数とすると、定量ポンプ３自体の機能から
してその回転数に見合った量（Ｑｘ）のＸ液が付勢弁５
に抗してＴ字管４に流入する。その結果、吸引吐出ポン
プ６はある運転条件の下では所定の吸引吐出量Ｑを示
し、その量は一定であるので、吸引吐出ポンプ６による
吸引力により、Ｙ液は、（Ｑ−Ｑｘ）の量（Ｑｙ）でＴ
字管４を通る。したがって、Ｔ字管４においては、Ｑｘ
／Ｑｙの比率でＸ液およびＹ液が合流混合し、吸引吐出
量Ｑをもって吸引吐出ポンプ６から注入管９にグラウト
液が送給される。

【００２２】このグラウト液は、これ単独で地盤に注入
するほか、このグラウト液に対して、他の材料、たとえ
ば反応剤を供給して、合流させて地盤に注入することも
できる。本態様は、後の具体例で示すように、前記グラ
ウト液として主剤の水溶液を得る場合に好適に適用でき
る。また、前記反応剤としては、その主剤の水溶液に対
して硬化反応を示す反応剤とすることができる。

【００２３】Ｘ液を直接、およびＹ液を定量ポンプ３を
通して、それぞれＴ字管４に導くために、Ｘ液およびＹ
液の圧力が等しいことが望ましい。このための手段とし
て、図３に示す態様が提案される。

【００２４】図３に示す態様においては、Ｘ液およびＹ
液は、それぞれポンプＰ１、ポンプＰ２によって仮貯留
タンク１、２に供給され、一時的に貯えられる。また、
各々の仮貯留タンク１、２には、ボールタップ１ａ、２
ａが設けられており、これと連動する弁１ｂ、２ｂによ
って貯留量が一定に保持される。その後、貯留されたＸ
液およびＹ液はそれぞれＴ字管４に、直接および定量ポ
ンプ３を通して導入される。他の構成および動作は図１
に示す態様と同一である。この態様によれば、仮貯留タ
ンク１、２におけるＸ液およびＹ液の液圧が実質的に等
しくできるので、定量ポンプ３によるＹ液の送液量のみ
の制御により水溶液濃度の調整を行うことができる。

【００２５】他方、図４に示すように、Ｘ液、Ｙ液およ
びＺ液の３液の合流混合を図ることができる。この場合
には、Ｔ字管４を直列に連結して、図示のとおりのフロ
ーにより３液の合流混合を図ることができる。

【００２６】図５には具体例を示す。図３の態様におい
て、Ｘ液として水ガラス原液、Ｙ液として水であり、Ｔ
字管４において、Ｘ液およびＹ液を所定の濃度で合流混
合させた水ガラス水溶液として、２連のプランジャーポ
ンプ６Ａ，６Ｂにおけるプランジャーポンプ６Ａにより
注入ホース８Ａを通して注入管９に供給する。ＱＩは流
量計であり、水の供給流量（濃度指標）の管理用として
いる。

【００２７】他方、仮貯留タンク２からの水をプランジ
ャーポンプ６Ｂにより吸引吐出させた後、ＣＯ₂ ボンベ
１０からの液化炭酸ガスが濃度調整機１１により所定の
流量で合流弁装置１２に導かれる。この合流弁装置１２
では、仮貯留タンク２からの水と液化炭酸ガスとが合流
され、所定の濃度の炭酸水として合流混合され、注入ホ
ース８Ｂを通して注入管９に供給する。

【００２８】濃度調整機１１においては、液化状態を維
持すべく冷却手段および所定量を吐出させるポンプなど
を備えている。

【００２９】注入管９の構造は、たとえば図示の構造と
される。すなわち、水ガラス水溶液は合流接触部９ｃに
そのまま導かれるのに対して、炭酸水は第１保圧弁９ａ
を通してこれを付勢力に抗して押し下げながら先端に向
かい、合流接触部９ｃにおいて合流接触し混合が図られ
た後、先端の第１保圧弁９ｂを通して地盤中に注入され
る。注入されたグラウト液は所定のゲルタイムでゲル化
する。

【００３０】図６および図７は、上述のＴ字管４、定量
ポンプ３および付勢弁５のより具体的な態様を示してい
る。Ｔ字管４には、水入口４Ａ、水ガラス原液入口４
Ｂ、および合流混合水ガラス水溶液出口４ＣがＴ字状を
なして形成され、水入口４Ａを覆ようにして中央部に水
流通孔ｈを有する付勢用バネ固定座５Ａ（図８参照）が
設けられ、これと対向する水ガラス原液入口４Ｂを塞ぐ
ようにして、スプール弁５Ｂが配され、これらの間にス
プール弁５Ｂを水ガラス原液入口４Ｂ側に押圧する付勢
バネ５Ｃが配されている。

【００３１】また、スプール弁５Ｂを囲んで接するよう
に、スプール弁ガイド５Ｄが、Ｔ字管４内の水ガラス原
液入側の内壁から立設される。このスプール弁ガイド５
Ｄは、スプール弁５Ｂの少なくとも三方、より好適には
四方以上を囲んで接するように設けられており、このス
プール弁ガイド５Ｄに位置決めされながらスプール弁５
Ｂは図７の上下方向に移動する。

【００３２】一方、Ｔ字管４の水ガラス原液入口４Ｂに
は、圧力指示計ＰＩを配した管路４Ｄを介して、定量ポ
ンプ３の吐出側に連なっている。

【００３３】定量ポンプ３の構造は、回転数に応じて流
量がほぼ直線的に変化するものが用いられる限り、限定
はないが、たとえば泉ポンプ製作所製の「ＩＨＬシリー
ズＩＨＬ−４０」を用いることができる。ちなみに、そ
の構造について図６および図７を参照して簡単に説明す
ると、本体ケーシング３ａと蓋体３ｂとの間に、駆動軸
３ｃによって回転駆動される内歯歯車状部分を有するロ
ーター３ｄと、このローター３ｄの中心から偏心し、か
つローター３ｄの内歯に一部が噛み合って配置された外
歯歯車状のアイドラー３ｅと、ローター３ｄとアイドラ
ー３ｅとの間にあってサクション側とデリバリー側とを
仕切るスペーサー３ｆとが設けられている。

【００３４】ローター３ｄが回転すると、これに噛み合
うアイドラー３ｅは蓋体３ｂの偏心軸回りに従動回転す
る。このとき、液はローター３ｄの内歯間を通ってアイ
ドラー３ｅの外歯間部分に流入する。これらは連続的に
回転するので、アイドラー３ｅの外歯間部分において液
を抱えながら、スペーサー３ｆの外側と本体ケーシング
３ａ内面との間を通って、図６の天位置に導く。天位置
においては、アイドラー３ｅの外歯間部分を通して液を
吐出させる。かかる動作が連続的に行われることによ
り、液（水ガラス原液）の吸引吐出が行われる。

【００３５】駆動モータ３ｇには回転数検出器３ｈが設
けられており、その信号は濃度調整のために用いられ
る。

【００３６】定量ポンプ３の回転数に応じた水ガラス原
液の吸引吐出量に対応して、吐出圧力がスプール弁５Ｂ
の下端面に作用するので、その吐出圧力に応じてスプー
ル弁５Ｂは、図９の（ａ）図に示す状態から（ｂ）図に
示すように、付勢バネ５Ｃに抗して上方に移動する。し
たがって、定量ポンプ３によって吐出された水ガラス原
液は、Ｔ字管４の内面との間を通って水ガラス水溶液出
口４Ｃに向かう。このとき、水が水入口４Ａから導入す
るので、水ガラス水溶液出口４Ｃ部分において、水ガラ
ス原液と水とが合流混合され、水ガラス水溶液としてプ
ランジャーポンプ６Ａに吸引される。

【００３７】この後、水ガラス水溶液はプランジャーポ
ンプ６Ａの吐出によって注入管９に送液されて、ここで
炭酸水と合流して地盤に注入される。

【００３８】水ガラス水溶液の比重を測定する際には、
水ガラス水溶液導入弁７ａを僅かに開放して水ガラス水
溶液を比重測定手段７に導入する。

【００３９】本発明に係る比重測定手段７は、図１０に
示すように、実質的に鉛直状態で配置された水ガラス水
溶液の貯留管７ｂと、この貯留管７ｂの上端を密閉する
キャップ７ｃと、貯留管７ｂの高さ方向中間に分岐して
連通し、かつ中間部が前記分岐部よりも高位の部分７ｄ
を有し末端が前記高位部分７ｄより下方に位置して排出
口７ｅが形成された液面調整用ドレン管７ｆと、貯留管
７ｂ内に遊びをもって内装された比重浮標７ｇと、貯留
管７ｂの下端に接続され水ガラス水溶液の導入側が水ガ
ラス水溶液の排出側よりも高位となるように段差ｙが設
けられた三方管７ｈと、この三方管７ｈの水ガラス水溶
液排出側に配設された水ガラス水溶液排出弁７ｉとを備
え、前記比重浮標７ｇは貯留管７ｂ内に導入され、前記
高位部分７ｄの高さ方向位置に対応して決められる前記
主剤水溶液の液面に対して自立しながら浮く関係にあ
る。特に、この態様においては、比重浮標７ｇの下端に
は重りｗが内装され、比重を読み取る目盛りｓは比重浮
標７ｇを水に浮かべた時に液面と重なる部位を規準すな
わち１として付されたものである。

【００４０】また、貯留管７ｂは、比重浮標７ｇに付さ
れた目盛りｓを読み取れるように、透明な材料、たとえ
ばアクリル樹脂管とされる。比重浮標７ｇの目盛りｓ
は、浮標の内面・外面を問わない。

【００４１】この比重測定手段において比重を測定する
際には、まず前述のように水ガラス水溶液導入弁７ａを
開放し、貯留管７ｂ内への水ガラス水溶液の導入を開始
する。これによって、貯留管７ｂ内の水ガラス水溶液の
液面は上昇していくとともに、液面調整用ドレン管７ｆ
にも順次水ガラス水溶液が導入される。この貯留管７ｂ
および液面調整用ドレン管７ｆの液面は高さを同じくし
て上昇し、液面調整用ドレン管７ｆ内の水ガラス水溶液
が高位部分７ｄを通して排出口７ｅから排出されるよう
になると、液面の上昇は停止する。よって、排出口７ｅ
からの水ガラス水溶液の排出を目安にして水ガラス水溶
液導入弁７ａを閉じることにより、定液面を得ることが
できる。

【００４２】このようにして定液面が形成された後に、
液面が静止するのを待って比重浮標７ｇの目盛りｓのう
ち液面と重なる目盛りを読むことにより水ガラス水溶液
の比重を測定する。

【００４３】測定が終了したら、水ガラス水溶液排出弁
７ｉを開けることによって、貯留管７ｂ、液面調整用ド
レン管７ｄ、および水ガラス水溶液導入弁７ａから三方
管７ｈに至る管路に貯留されていた水ガラス水溶液が排
出される。水ガラス水溶液導入弁７ａより下流側の管路
および比重測定手段７内部に測定済の水ガラス水溶液が
残留していると、次の比重測定に影響を及ぼすため、上
述の三方管７ｈ内では、水ガラス水溶液導入側および水
ガラス水溶液排出側の管路に段差ｙを付けることにより
測定済液の排出が確実となる。この他、貯留管７ｂは鉛
直方向に固定したまま水ガラス水溶液導入弁７ａより下
流側の管路を下方に傾斜させてもよい。

【００４４】この比重測定手段では、調製後の水ガラス
水溶液が炭酸水と合流接触される前に、その一部を任意
に採取して比重測定を行うことができるため、以後、水
ガラス水溶液の調製および供給をバッチレスに行う場合
に好適である。

【００４５】また、前述のように、比重測定手段７によ
って測定された水ガラス水溶液の比重は、所定の比重目
標値と比較され、偏差が生じている場合には、この偏差
を無くすべく前述の定量ポンプ３の回転数を調節するこ
とにより水ガラス水溶液の濃度を調節する。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、グラウト液の調製および供給をバッチレスに
行う２液硬化性グラウトの注入工法においても、グラウ
ト液の比重測定が可能となる。またかかる注入工法に最
適な地盤改良用グラウト液の比重測定装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るグラウト液の比重測定方法の説明
図である。

【図２】その合流混合方法の、第１の具体化例の説明図
である。

【図３】その第２の具体化例の説明図である。

【図４】その応用例の説明図である。

【図５】グラウト注入設備全体の実施例のフローシート
である。

【図６】定量ポンプおよびＴ字管の側面図である。

【図７】定量ポンプおよびＴ字管の縦断面図である。

【図８】付勢弁の斜視図である。

【図９】付勢弁の動作態様の縦断面図である。

【図１０】本発明に係る比重測定手段を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１，２…仮貯留タンク、３…定量ポンプ、４…Ｔ字管、
５…付勢弁、６，６Ａ，６Ｂ…プランジャーポンプ、７
…比重測定手段、８Ａ，８Ｂ…注入ホース、９…注入
管、１０…ＣＯ₂ ボンベ、１１…濃度調整機、１２…合
流弁装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｘ液とＹ液とを所定の比率で合流混合部分
   において合流混合して地盤改良用グラウト液とするもの
   であって、 前記グラウト液の供給路の途中に、開閉弁を介して比重
   測定手段を接続し、測定時において前記開閉弁を開け
   て、前記グラウト液の一部を比重測定手段に導入して比
   重を測定することを特徴とする２液硬化性グラウトの注
   入工法。
2. 【請求項２】地盤改良用グラウト液の供給路の途中に開
   閉弁を介して連通して設けられた実質的に鉛直状態で配
   置された貯留管と、 この貯留管の高さ方向中間に分岐して連通し、かつ中間
   部が前記分岐部よりも高位の部分を有し末端が前記高位
   部分より下方に位置して排出口が形成された液面調整用
   ドレン管と、 前記貯留管内に遊びをもって内装された比重浮標とを備
   え、 前記比重浮標は、貯留管内に導入され、前記高位部分の
   高さ方向位置に対応して決められる前記グラウト液の液
   面に対して自立しながら浮く関係にあることを特徴とす
   る地盤改良用グラウト液の比重測定装置。