JPS5879082A - 複合グラウト工法 - 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】 本発明は軟弱地盤を固結する複合グラウト工法に関し、
詳細には軟弱あるいは漏水地盤を均質に、しかも強固に
固結あるいは止水する複合グラウト工法に関する。軟弱
地盤は通常、粗粒土層とが互層になって形成された軟弱
な地盤工あるが、これは該地盤内に固結剤を注入して均
質に固結することが必要である。

又、最近の建設工事における環境保全、水質保全の問題
から、注入した水ガラスグラウトが注入範囲外へ逸脱す
ることなく、注入した地点で確実に固結する事が公害防
止の点から望まれている。

前述の欠点を改良するために本出願人は、先願として特
願昭５３−１６４１４３号「複合グラウト工法」を出願
しているが、本発明はこれをさらに発展せしめたもので
メ９、かつ本出願人による先願特願昭５５−１３８１６
号「複合グラウト工法」を更に発展改良せしめたもので
あり、更に詳細には酸性領域の水ガラスグラウトの欠点
の解決をはかったものである。すでに知られているよう
に中性領域の水ガラスグラウトは第１図に示すようにＰ
Ｈとゲル化時間の関係が下に凹の領域にあり比較的安定
したゲル化時間をうる事が出来る。しかるに強度を高く
するために水ガラス濃度を高くするとゲル化時間は瞬結
になってしまい、長いゲル化時間をうる事が出来ず、浸
透性が悪くこのため長いゲル化時間を得ようとすると、
水ガラス濃度を大巾にうすめなくてはならず、このため
充分な強度がえられない。

ゲル化時間を長くしかつ高強度をうるには酸性液中に水
力ラスを加えて水ガラス中のアルカリを除去して得られ
たＰＨが５以下の酸性水ガラスゲ囲内のグラウトを用い
ればよくこの場合強度、浸透性、水質保全性水中固結性
等の点できわめてすぐれた特性を呈する事が判っている
。

しかるにこのグラウトは第１図に示すようにＰＨが２付
近から５に至る迄に急激にゲル化時間のカーブが低下し
ている事から判るように、ゲル化時間をこまかく調整す
る事が非常に困難な点が問題になる。

間も大巾に変化する事が判る。

従って配合操作中にゲル化がおこるのを防ぐためには、
ゲル化時間が充分長い配合を用いなくてはならない。し
かしこのような長いゲル化時間の本発明はこのような酸
性水ガラスグラウトの注入の問題点を解決したものであ
る。即ち、本発明は複数の管路を有する注入管を地盤中
に挿入しＰＨが５以下の酸性水ガラスグラウトを注入す
るに先立ってＰＨが８以上のアルカリ性グラウトで地盤
を処理しておくことにより、地盤中において長いゲル化
時間の酸性水ガラスグラウトとすでに存在しているアル
カリ性グラウトのアルカリによってＰＨを増大させてゲ
ル化を短縮せしめることに着目し、以上の欠点の解決を
はかったものである。）以下、本発明を具体的に詳述す
る。

本発明は管まわりの間隙にパッカー効果のある固結体の
シールを形成し、これによって浸透性のよい酸性水カラ
スグラウトが漏出するのをあらかじめ防いでおいてから
浸透性のよい−性水ガラスグラウトを注入し、上記アル
カリ性グラウトのアルカリと反応せしめて酸性水カラス
グラウトのゲル化を短縮せしめ、同時に両グラウトの酸
とアルカリの中和をはかったものであって、浸透性のよ
い酸性グラウトは注入管周囲や粗い層から逸脱する事は
ないので注入対象領域を確実に浸透して固結する事が可
能であると共に相互に中和しあって固結地盤を中性に保
つ事ができるため水質保全の点からもきわめて安全なも
のである。

本発明はこめように環境保全にすぐれているのみならず
、複合注入が一工程で実施出来、かつ注入管は注入しな
がら引き上げられ地盤中に残される事がないため、施工
が簡便で施工時間がかからず、注入管の無駄がないため
効果のみならず、経済的にもすぐねた地盤改良が可能で
ある。以下に本発明の代表的な例について第２図で説明
する２、第１図にて１は外管、２は内管、３はメタルク
ラウン、４′　は逆止弁で例えばボールパルプを内在し
たものや内管先端部の側面に開孔した吐出孔をゴムスリ
ーブでおおった構造は本発明における逆止弁として特に
効果的である。

■は外管によって形成される管路、■は内管によって構
成される管路である１本例においては、管路Ｉから反応
剤水溶液が管路■から水ガラス水溶液が送液され先端部
で合流すると３０秒以内にゲル化するようにして一定量
注入したのち、両液の送液を中止して管路■より酸性水
ガラスグラウトを送液して地盤中に注入する。図（ａ）
は送水しながら二重管を用いてポーリングして、所定の
深度に二重管を設置した図である。図（ｂ）は管路１．
ＩＩからの上記配合液を二重管先端部で合流して得られ
たアルカリ性の瞬結性グラウト（３０秒以内でゲル化す
るグラウト）で注入管まわシに瞬結性固結物によるパッ
カーを形成し、かつその周辺に脈状に圧入して地盤を強
化すると共に注入対象領域を拘束状態にしたものである
。図（Ｃ）は浸透性のよい酸性水ガラスゲラクトを外管
ｌを通して地盤中に注入した図である。浸透性のよい酸
性水ガラスグラウトは注入管のまわりのパッカーを破っ
て土粒子間に浸透して注入領域を強化すると共に水密性
を付与する。この際瞬結性グラウトの過剰アルカリ分が
酸性水ガラスグラウトのＰＨを増大させるため酸性水ガ
ラスのゲル化は促進されて注入範囲外への逸脱が防止さ
れる。図（ｄ）は二重管を引き上げて瞬結性グラウトの
注入を行い、図（ｅ）は更に浸透性のよいグラウトを注
入した図である。

次に本発明において重要なアルカリ性の瞬結性グラウト
と浸透性のよい酸性水ガラスグラウトの相互作用につい
て説明する。

ここで便宜上、アルカリ性のグラウトをグラウトＡ１酸
性水ガラスグラウトをグラウトＢと称する。

嘴１１＝キ 実験−１ 表−２ 〔グラウト人〕 〔グラウトＢ〕 表−１の■の配合。

グラウトＡとグラウトＢを一定比率で混合し、その混合
物のＰＨとゲル化時間を測定した。

ただし、この場合グラウトＡはそのゲル化物をつぶした
上で配合直後のグラウ）Ｂと混合した。

その結果を第３図に示す。

第３図より、グラウトＡの混合比が多くなるにつれてＡ
Ｂ混合物のＰＨは増大し、かつゲル化が促進する事が判
る。この事は地盤中にあらかじめアルカリ性のグラウト
が注入されゲル化している領域に酸性水ガラスグラウト
を注入するとその過剰アルカリと接触反応してゲル化が
急速に促進する事を物語っている。又瞬結性のアルカリ
性のグラウ）Ａの浸透が多くなる粗い部分で酸性水ガラ
スグラウトＢのゲル化が著しく促進され、注入範囲外へ
の逸脱が防がれ、一方グラウ）Ｂが浸透しにくい細い部
分ではグラウトＢは比較的長いゲル化時間が保時され、
しかも粗い部分はグラウ）Ａ並びにグラウトＡとグラウ
トＢの反応によって充填されてしまっているため逸脱す
る事なく充分土粒子間に浸透しうる事が判る３、又同じ
く゛第３図よりグラウトＡのゲル化物は１０．２　のＰ
Ｈ値グラウトＢの仕入液は３．０のＰＨ値を示しながら
その混合物のＰＨはその混合比が変化してもその大部分
が５〜８の中性付近に分布しておりこの結果、水質保全
上きわめて優れた結果を期待出来る事が判る。

本発明は史にグラウ）Ａによりすぐれたパッカー効果を
期待出来るためグラウ）Ｂは逸脱する事なく注入対象領
域に充分浸透しうる。

比較のため表−２、表−３に実験例を示す。

表−２から判るように本発明においてはグラウトＡを水
ガラスと反応剤の注入管先端における合流によって注入
するた杓水カラスの濃度や反応剤の選定を任意に行う事
が出来このため短いケル化時間で高強度を得られる。従
って注入管まわりの空隙や弱い部分、粗い部分を高強度
のグラウトで填充出来るためすぐれたパッカー効果を期
待出来る。

これに対し表−３では急結剤の合流によって水ラス濃度
がうすまるため瞬結グラウトの強度かくなる。

又、本発明によれば、グラウトＡおよびグラウトＢはそ
れぞれアルカリ性および酸性であるから、用水中に流入
した場合、ＰＨ変化により容易に検出出来るという利点
もアシ、シかも地盤中で反応したものは中性に、なると
いう環境保全上きわめてすぐれた特性をもつ。

本発明において、ＰＨが８以上のアルカリ性水ガラスグ
ラウト即ちグラウトＡとしては水ガラス水溶液を有効成
分とする配合液をＩ液とし酸、塩、エステル、グリオキ
ザール、セメント、石灰等のうちから一種又は複数種選
ばれた反応剤を有効成分として含む液を■液とし、両液
を合流して用いる事が出来る。その例を表−２に示した
が、本発明はこれらによって制限されるものではない。

グラウトＡのＰＨは８以上、通常は９以上が望ましい。

ＰＨが８以下になると過剰アルカリがほとんどないため
グラウトＢはグラウトＡと地盤中で接触しても効果的に
ゲル化が短縮しない。

又ゲル化時間は通常３分以内、好ましくは１分以内、敢
も好ましくは３０秒以内がよい。特に３０秒以内の場合
はパッカーの形成効果がすぐれているのみならず注入対
象領域における脈状注入が可能になる。

本発明は酸性水ガラスグラウトの欠点を除去し。

充分な浸透固結をはかるのを主目的とする１、グラウト
Ａが脈状（即ち網状）に注入された場合グラウトＢは脈
状（網状）のグラウトＡのゲル化物と接触する接触面が
多く、そこから出る過剰アルカリと反応しなからグラウ
）Ｂの入ってない部分に浸透していく。グラウトＡのゲ
ル化時間が長いとその浸透固結は網状の浸透がむずかし
くなるためグラウトＡとグラウトＢの接触面が少なくな
り両グラウトの相互反応が不充分になる　又本発！にお
いて用いるグラウｌ−Ｂは通常ＰＨが５以下の酸性水ガ
ラスグラウトであって酸性液に水ガラスを加えてえられ
た酸性珪酸水溶液を主材としてそれ得られる。この場合
水ガラス並びにアルカリはゲル化調整剤として作用する
。

以上のうちアルカリとは重炭酸塩、炭酸塩、リン酸ナト
リウム、石膏、アルミン酸ナトリウム等その水溶液がア
ルカリ性を呈する塩或いは水酸化カルシウム、苛性ソー
ダ等の水酸化物、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等
のような金属酸化物等を含む。水ガラスとしてはモル比
が１，５〜５．０迄の任意の液状水ガラスを用いる事が
出来る。又酸としては硫酸をはじめとする任意の鉱酸、
その他有機酸、アルカリの存在のもとに加水分解して酸
として作用する有機反応剤等を用いる事が出来る。

本発明における注入管として二重管、三重管或いは管の
中にいくつかの管が並列で入ったもの等を用いる事が出
来る。

本発明の代表的な実施方法は第２図に示す通りであるが
、この場合、内管の先端部あるいはさらに内管と外管の
間に逆止弁をつける事ができる。

又第４図に示すように地盤中に多重管を設置後外管１を
引き上げるか或いは内管を突出させて瞬結性グラウ）？
注入してから内管２よりすでに瞬結性グラウトが注入さ
れている領域に浸透性グラウトを浸透させる事によって
効果的に地盤改良を行う事が出来る。瞬結性グラウトは
内管・外管を通しておくられてきた配合液が先端部で合
流されて形成されるが、内管先端部内で混合されても内
管外で混合されてもかまわないのは勿論である。又吐出
孔は末端部でなくても内管側面にあってもよい。その他
に第５図に示すように瞬結性グラウトと浸透性グラウト
が吐出される注入管の管路の吐出孔の位置を垂直方向に
すらして設置して、一方吐出孔より瞬結性グラウトを注
入してから他方の吐出孔より浸透性グラウトを注入して
、注入管を上に上げ注入ステージを上部に移向してくり
返す方法をとる事が出来る。

たとえば、二重管末端部から下方向に送水しながら削孔
してのち、下方の吐出孔を閉束して、同時に注入管の側
面にある吐出口を開放し、ポーリング水を水ガラスに切
り換え同時に反応剤を別の管路から送って瞬結性グラウ
トヲ側面にある吐出孔から吐出する二重管を用いる事も
出来る０これらの二重管において仙［方向の吐出孔と垂
直方向の吐出口の開閉の切り換えは、二重管を相互に垂
直方向に相対変位させて行う方法、二重管を同心円の軸
を中心にして相対変位させて行う方法、二重管中に設置
したバルブの注入材の流体圧による開閉によって行う方
法などがある。又、三重管を用いて３つの管路のうちの
二つの管路を用いて瞬結性グラウトを上部の吐出孔より
吐出してから他の管路を用いて下部の吐出孔より浸透性
グラウトヲ吐出する等の方法をとる事が出来る０ 上記において浸透性グラウトの吐出口は注入管の側面に
複数個設けてもよいし、又瞬結性グラウト、浸透性グラ
ウト、ポーリング水の吐出される吐出口が別々でもよい
０ このように本発明は複数の管路を有する圧入管を用いて
アル−カリ性の瞬結性グラウトを上部のｌ七出孔から注
入してのち、下方の吐出孔から酸性の浸透性グラウトを
注入する事ができる。

第５図においてこれら多重管をＡと表現してこのような
注入方式を説明する。一般に注入したグラウトは浸透抵
抗の少ない注入管のまわりや地表面に向って逸脱してい
く傾向があるから上部の吐出口からアルカリ性の瞬結性
グラウＩｆ注入し、下部の吐出口から酸性の浸透性グラ
ウトを注入する事を基本とする。第５図（ａｌは二重管
Ａの上部の吐出口Ｂから吐出されたアルカリ性の瞬結性
グラウトが注入管まわりやその周辺を脈状に固結してい
る状態（斜線のＤ部分）を示す。第５図ｆｂｌは下部の
吐出口Ｃから吐出された酸性の浸透性グラウトは注入管
まわりや地表面への逸脱を防げられて所定の位置で土粒
子間浸透する状態（点のＥの部分）を示す。第５図（ｃ
ｌは更にステージを上げてアルカリ性瞬結性グラウトを
注入し第５図（ｄ）は酸性浸透性グラウトを注入した図
を示す０ このように本発明は複数の管路を有する圧入管を用いて
かつ酸性水ガラス水溶液を用いかつその特性を効果的に
適用してアルカリ性水ガラスグラウトのゲル化物との反
応を巧妙に組み合わせる事によってパッカー効果と、浸
透効果をそれぞれ得、しかし酸性水ガラスグラウトの欠
点を解決する事により効果的な地盤改良を可能にしたも
のである０実施例１ 東京部内の砂レキと細砂の互層よりなる地盤中に第２図
に示す方式を用いて所定深度に二重管を設置して試験し
た０ 〔配合〕 まず、内管からグラウトＡのＩｉ’ｅ、外管からグラウ
）Ａの■液を送液してＰＨが１０．５でゲル化時間が７
秒を呈する合流液を注入してのち、グラウトＡの注入を
中断して外管よりＰＨが３．０ケル化時間が２時間を呈
するグラウ）Ｂを注入して、次にステージを上昇し、以
上をくり返した０その後掘削調査したところ、注入管の
まわりと互層の境界面並びに弱い部分、粗い部分にはグ
ラウ）Ａが主、グラウ）Ｂが従の状態で填充され、細砂
部分、密な部分はグラウトＡが従、グラウトＢが主の状
態でその土粒子間に浸透して均質に固結している事が判
った。グラウ）Ｂの注入範囲外への逸脱は認められなか
った０又掘Ｆｉｌｌ採取した固結土はｑｕ　＝　１２．
５　ｋＷ／−を示し、そのＰ　Ｉ（値は７．５を示した
０ 実施例２ 実施例１と同じ地盤を用いて、同様に試験した０〔配合
〕 まず外管からグラウトＡの田液を、内管からグラウトＡ
のＩ液を合流注入してＰＨが１１．９ケル化時間が５秒
を呈する瞬結グラウトを注入してからグラウ）Ａの注入
を中断してＰＨが３．２ゲル化時間が２時間のグラウ）
Ｂを注入してのちステージを上昇し、以上をくり返した
０ 掘削調査したところ、注入管のまわりと互層の境界面並
びに弱・い部分にはグラウ）Ａが主、グラウ）Ｂが従で
填充され、細粒土層並びに密な部分はグラウ）Ａが従、
グラウ）Ｂが主となって土粒子間に浸透して均質に固結
している事が判った。

グラウトＢの注入範囲外への逸脱は認められなかった。

又掘削採取した固結土はｑｕ　＝　５．８　Ｉｃｙ／　
ｃ１１！を示し、その円■値は８．０を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は水ガラスのゲル化におけるＰＨとゲル化時間の
関係を示すグラフであり；第２図は（ａ）。 （ｂ）、　（ｃ）、　（ｄｉ　、　（ｅｌは本発明工法
の代表的な工程図を示し、第３図はグラウトＡのゲル化
物とグラウトＢを反応させた場合のゲル化時間（Ｇφ）
とＰＨの関係を示すグラフであり、第４図は本発明の他
の工程図を示し、第５図ｆａ）　、　（ｂｌ　、　（ｃ
）　、　（ｄ）　、（ｅ）もまた、本発明の他ｐ工程図
を示す。 １・・・外管％　２・・・内管、３・・・メタルクラウ
ン。 ４・・・内管吐出孔、４′・・・逆止弁、■・・・外管
管路、■・・・内管管路、Ａ・・・多重管、Ｂ・・・上
部吐出孔、Ｃ・・・下部吐出孔、ｌ）・・・アルカリ性
瞬結グラウトの固結部分、Ｅ・・・酸性浸透性水ガラス
グラウトの浸透固結領域。 特許出願人　　強化土工ンジニャリング株式会社湛１目 （１） ）２目 （ｃｌ）　　　　　　　　　（ｅ） 箋９図 Ａ　　ｏ　　　２０　　　ｍ　　　ｇｏ　　　８ｏ　　
　１（＠ｉｉ、ｚｏｏ　　８ｏ　　　ｌ；０　９０　　
２ｇ　　　。 答ｑ箇 答り國 （ａ）０句

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、地盤に挿入した複数の管路を有する注入管を通して
   複数のグラウトを地盤中に注入する複合グラウト工法に
   おいて、前記複数のグラウトは次のＡおよびＢ１すなわ
   ち、 グラウトＡ：　水ガラス水溶液と反応剤水溶液の合流液
   であってＰＨが８以上 を呈するアルカリ往水ガラスグ ラウト グラウ）Ｂ：ＰＨが５以下を呈する酸性水ガラスグラウ
   ト であり、前記グラウトＡは水ガラス水浴液と反応剤水溶
   液をそれぞれ上記複数の管路を通して別々に送液し、こ
   れらを合流して得られ、地盤中への注入に際して、まず
   前記グラウトＡをあらかじめ注入してのち前記グラウト
   Ｂを注入することを特徴とする複合グラウト工法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の複合グラウト工法に
   おいて、前記グラウ）Ａはゲル化時間が３０秒以内であ
   る工法。 ３、特許請求の範囲第１項に記載の複合グラウト工法に
   おいて、前記グラウトＢはゲル化時間が３０分以上であ
   って、酸性液中に水ガラスを加え、あるいはさらに必要
   に応じてゲル化調整剤を加えて得られる工法。