JPS5952016A - 地盤注入工法および装置 - 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】 本発明は水ガラス系固結薬液を軟弱まだは漏水化盤（り
下！−１つに地盤という）に注入して地盤の固結捷たｄ
、止水（以下単に固結という）を計る地盤注入工法およ
び装置に関し、さらに詳細には水ガラスの反応剤として
炭酸ガスを用いた地盤注入工法および装置に関する。

従来、地盤を固結させるに際し、水ガラス水溶液とその
硬化剤との混合注入は液−液または固液の状態で行なわ
れて来たが、硬化剤として炭酸ガスを利用する工法が提
案されるに至り、薬液が気−液の状態で混合注入される
ことが必要となったが、未だその実用化には至らなかっ
た。その理由は水ガラス水溶液に炭酸ガスを合流させて
注入する場合、両者はその容積流量比率ではなく絶対流
）Ｂ比率（水ガラスのアルカリ量と炭酸ガスとの当量関
係）をある一定範囲にしないと、所定の固結現象を起こ
させることは不可能であるからである。

特に困難々点は公知の液−液混合による工法では、水ガ
ラス水溶液も反応剤水溶液もそれぞれ合流される流量そ
のものがほぼその絶対量であるのに反して、炭酸ガスは
合流される流量が一定であっても、注入の圧力が変化す
るとその絶対量は大１］に変動し、従って水ガラスとの
比率が一定でなくなり、この反応によって生成するゲル
化現象にばらつきを生じあるいは固結しないという欠陥
を有していた。

本発明の目的は、水ガラス量に対しそ混合すべき炭酸ガ
スを絶対量で所定の割合に制御して注入して均一な固結
体を形成させる地盤注入工法および装置を提供すること
にある。

前述の目的を達成するため、本発明工法によれば、水ガ
ラス送流系統からの水ガラス水溶液および二酸化炭素送
流系統からの二酸化炭素を混合部で所望の一定比率に混
合して地盤中に注入する地盤注入工法において、前記水
ガラス水溶液の流量値を前記水ガラス送流系統から比率
設定部に伝達するとともに前記二酸化炭素の圧力値を前
記水ガラス送流系統、二酸化炭素送流系統または混合部
から前記比率設定部に伝達しかつ前記比率設定部からの
指示を受けて前記水ガラス水溶液および二酸化炭素の流
量比率が前記比率設定部で定められ／コ一定比率を保持
するように二酸化炭素送流系統における二酸化炭素の流
量を調整１〜、°これによシ前記水ガラス水溶液および
二酸化炭素が前記混合部で所望の一定比率に混合される
ようにしたことを特徴とし、さらに本発明装置によれば
、水ガラス水溶液と二酸化炭素を混合する混合部と、こ
の６１、合部と連通された水ガラス送流系統と、さらに
前記混合部と連通された二酸化炭素送流系統と、前記水
ガラス送流系統に設置された水ガラス流量検出器と、前
記混合部、水ガラス送流系統または一酸化炭素送流系統
に設置された二酸化炭素圧力値ｉ１’ｌ　Ｒｇと、前記
二酸化炭素送流系統に設置された−７酸化炭素流量調整
弁と、前記水ガラス流量検出器、−酸化炭素圧力検出器
および二酸化炭素流量調整弁とそれぞれ連絡された比率
設定器とを備えてなり、前記比率設定器は水ガラス流量
検出器ならびに二酸化炭素圧力検出器からそれぞれ水ガ
ラス流量値および二酸化炭素圧力値の情報を受けるとと
もにこの情報にもとづいて二酸化炭素流量調整弁に指示
を力え、この指示を受けた二酸化炭素流量調整弁は水ガ
ラス水溶液および二酸化炭素の流量比率が前記比率設定
器で定められた一定比率を保持するように二酸化炭素の
流量を調整し、これにより水ガラス水溶液および二酸化
炭素が前記混合部で所望の一定比率に混合されるように
したことを特徴とする。

以下、本発明を添伺図面を用いて具体的に詳述する。

第１図は本発明にかかる装置の基本的具体例を示す。

図中、３は水ガラス水溶液と二酸化炭素を混合する混合
部、例えばラインミキザーである。この混合部３には水
ガラス送流系統と、二酸化炭素送流系統が連通される。

水ガラス送流系統は水ガラとを接続する管路１３と、こ
の管路１３に設置されたバルブ１１およびポンプ６とか
ら構成され、また水ガラス送流系統は二酸化炭素貯蔵槽
２、例えば加圧液体炭酸ガスボンベと、この貯蔵槽２と
混合部３とを接続する管路１４と、この管路１４に設置
されだ逆止弁１２とから構成される。２２はバルブであ
る。

さらに水ガラス送流系統の任意の個所、例えばポンプ６
の下流の管路１３には水ガラス流量検出器７が設置され
、また、混合部３、水ガラス送流系統まだは二酸化炭素
送流系統のいずれかの任意の個所、例えば管路１４には
二酸化炭素圧力検出器１０が設置され、さらに二酸化炭
素送流系統、例えばバルブ２２と炭酸ガス圧力検出器１
０との間の管路１４には二酸化炭素流量調整弁５が設置
される。さらに本発明装置は比率設定器４を備えてなり
、この比率設定器４は回路Ａ１を介して流量検出器７と
接続されるとともに回路Ａ３を介して炭酸ガス圧力検出
器１０と接続され、かつ回路ＢＴを介して炭酸ガス流用
調整弁１０と接続される。なお２３は混合液の受液槽で
ある。寸だ、比率設定器４として具体的にはデジタルコ
ントローラ、例えばダイレクトデジタルループコントロ
ーラが用いられる。

このように構成された本発明装置は捷ず、貯蔵！ 槽マ中の水ガラス水溶液をポンプ６の作動によりバルブ
１１を経て管路１３を通して混合部３に送液する。この
場合、水ガラス水溶液はポンプ６によらずに自然落下さ
せることもできる。このときの水ガラス水溶液の単位時
間当りの流量値は流量検出器７で検知され、回路Ａ１を
通して比率設定器４に伝達される。

一方、炭酸ガスボンベ２中の炭酸ガスはバルブ２２およ
び逆止弁１２を経て管路１４を通って混合部３に送液さ
れるが、このとき炭酸ガス圧力検出器１０により炭酸ガ
スの圧力が検知され、この値は回路Ａ３を通して比率設
定器４に伝達される。比率設定器４ではこれらの情報に
もとづいて回路Ｂ１を通して二酸化炭素流量調整弁５に
指示を与え、この指示を受けた二酸化炭素流量調整弁５
は水ガラス水溶液および炭酸ガスの流量比率が比率設定
器４で定められた一定比率を保持するように管路１４を
流れる炭酸ガスの流量を調整する。すなわち、比率設定
器４では水ガラス水溶液の流量に対して炭酸ガスの絶対
流量が所定の比率になるように炭酸ガスの圧力に対応し
て炭酸ガスの流量を演算し、これを回路Ｂ１を通して流
量調整弁５に指示することにより流量調整弁５を制御す
る。この結果、水ガラス水溶液および炭酸ガスは混合部
３で所望の一定比率に混合されて所望の配合の水ガラス
−炭酸ガス混合液が形成される。この混合液は受液槽２
３で受液され、地盤中に注入される。

□なお、管路１３．１４は後述のごとく多重注入管の管
路に直接接続され、前記注入管の所定の位置で両成分の
混合が行なわれてもよい。寸だ、前記両成分は注入管外
に吐出されてから混合されてもよい。前記両者の場合、
いずれも注入管が混合部となる。

４フｊ、圧力検出器１０は炭酸ガスの送流圧力に関連す
る圧力を検出する装置であって、混合部３あるいは管路
１３等の水ガラス送流系統に設置して炭酸ガスの送液圧
力を間接的に感知してもよい。さらに貯蔵槽１における
水ガラス水溶液は水ガラスと反応剤の混合液であっても
よく、この場合、炭酸ガスは促進剤として作用する。

なお、本発明装置は第２図に示されるように管路１３に
水ガラス水溶液の圧力を検出するだめの圧力検出器８を
設置するとともにこの圧力値を比率設定器４に伝達する
だめの回路Ａ２を設け、さらに管路１４に炭酸ガスの流
量を検出するだめの流量検出器９を設置するとともにこ
の流量値を比率設定器４に伝達するだめの回路Ａ４を設
けるとともできる。この場合、比率設定器４は現状の炭
酸ガスの圧力値および水ガラスの流量値のほかに炭酸ガ
スの流量値ならびに水ガラスの圧力値も感知し、これに
より水ガラス水溶液の流量に対する炭酸ガス絶対量の現
状比率（プロセスバリュー）を把握し、水ガラス水溶液
と炭酸ガスが所定の設定比率（セントバリュー）になる
ように調整弁５を制御する。

第３図は第２図における混合部３どして多重注入管を用
いた本発明装置の具体例を示す１．この種の装置では夕
（管１５の管路から水ガラス水溶液を送液し、かつ内管
１６の管路から炭酸ガスを送り、両成分は注入管先端部
で合流されて吐出口２１から地盤中に注入される。なお
、１７は逆止弁、１８はメタルクラウンである７、第３
図の本発明装置を用いることにより、水ガラスと炭酸ガ
スの合流液を所定用吐出口２１から地盤中に注入して注
入管まわりや粗い地層部分を急速に固結して後、水ガラ
スと反応剤の混合液からなるゲル化時間の長いグラウト
に切り換えて注入することもでき、さらに水ガラスと反
応剤の混合液を外管１５の管路から送液し、かつ内管１
６の管路から炭酸ガスを間欠的に送液して前記混合液Ｖ
こ合流し、ステージを移動しなからｉ１■記合流液を地
盤中に注入してもよい。また、注入管として栄管金用い
、地上部で７字管を通して水ガラス水溶液と炭酸ガスを
合流し、注入してもよい。

第４図は第３図の装置にさらに反応剤送流系統を備えた
本発明装置召の具体例を示す。反応剤送流系統一、反応
剤水溶液の貯蔵槽Ｊ′を、パルプ１１′、ポンプ６′、
流量検出器７′、圧力検出器８′を経て流路１３に連通
ずることによって構成される。

この装置では水ガラスと反応剤が管路１３で合流され、
この合流液を外管１５の管路を通して吐出口２１から地
盤中に注入しながら炭酸ガスを内管１６の管路から間欠
的に注入し、かつ注入ステージを移動しながら地盤を改
良するものである。

さらにこの装置では水ガラスと炭酸ガスの合流液を所定
量注入してのち、水ガラスと反応剤の混合液に切り換え
て注入し、かつ注入ステージを移動して地盤を改良する
こともできる。その他は第３図の例と同様である。

第５図は第３図における注入管の代りに三重管を用い、
かつ水ガラスと反応剤混合液の送流系統を備えだ本発明
装置の具体例を示す。混合部３としての三重管は外管１
５と内管１６の管路のみにそれぞれ連通された上部吐出
口１９と、中管２０の管路のみに連通された下部吐出口
２１を備え、まだ、水ガラスと反応剤混合液の送流系統
は水ガラスと反応剤混合液の貯蔵槽１”をパルプ１．１
“、ポンプ６〃、流用検出器７“、および圧力検出器８
”を経て中管２ｏの管路と接続することによって構成さ
れ、さらに管路１４は外管１５の管路と、管路１３は内
管１６の管路とそれぞれ接続される。

この種の装置では上部吐出口１９から水ガラスと炭酸ガ
スの混合液が注入され、かつ下部吐出口２１から水ガラ
スと反応剤の混合液が注入され、これらを併用して地盤
を改良する。

第６図は第３図の装置に対してさらに第２の二酸化炭素
送流系統を設けた例を示す。

第２の二酸化炭素送流系統は既設のものと同様な構造を
有する。図中、２は二酸化炭素貯蔵槽、２２′はパルプ
、５′は炭酸ガス流量調整弁、１０’は炭酸ガス圧力検
出器、９′は炭酸ガス流量検出器、１４′は管路、１２
′は逆止弁、Ａ′３、Ａ’４　、Ｂ’１はそれぞれ回路
である。管路１３．１４はそれぞれ注入管の外管］５の
管路に接続され、管路：＋−４’Ｕ二内管１Ｇの管路に
接続されて構成される。

この種の装置では水ガラス水溶液と炭酸ガスの混合液を
ゲル化時間の長い配合液になるように調整して外管１５
の管路を通して吐出口２１から地盤中に注入しながら、
さらにこの配合液に内管１６の管路から炭酸ガスを間欠
的に合流してゲル化時間の短い配合液に調整して注入し
、これらの注入を併用して地盤を改良する。すなわち、
貯蔵槽１からの水ガラスと炭酸ガスボンベ２からの炭酸
ガスとの混合液が外管１５の管路内でゲル化時間の長い
配合液になるように調整弁５によって調整するとともに
前記ゲル化時間の長い配合液が炭酸ガスボンベ２′から
の炭酸ガスと混合して短いゲル化時間になるように調整
弁５′により調整し、まず、ゲル化時間の短い配合液が
所定量注入されたら比率設定器４の指示により炭酸ガス
の合流が中止されてゲル化時間の長い配合液が注入され
、さらにステージを移動しながら前記工程を繰り返し、
自動的に地盤を改良する。

なお、本発明において、水ガラス水溶液或いは二酸化炭
素の流量の測定はそれぞれ貯蔵槽１の重量の変化或いは
貯蔵槽中の水位の変化を１測して換算して水ガラス水溶
液の流量を算出する事が出来るし、同じく炭酸ガスボン
ベの重量の変化を計測して換算して炭酸ガスの流量を算
出する事も出来る１、 この場合、これらの重邦変化の検出器は流量検出器とみ
なすものとする。

即ち、本発明ではこれらの重囲変化の検出器も流量検出
器として表現するものとする。また、上記において混合
部としてラインミキサー、例えばスタテツクミキザ〜等
を例に上げる事が出来るし、又混合部の内部に高速攪拌
翼を内在したものを用いる事も出来る１、さらに、前述
のように注入管を混合部とする事も出来るし、炭酸ガス
と水ガラスを直接ポンプに吸引してポンプ内で混合する
事によりポンプを混合部とする事も出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はそれぞれ本発明にかかる装置の尺体例
を示す。 １．１′、１“・・・・・・貯蔵槽、’２、′２’・・
・・・炭酸ガスボンベ、　　３　・混合部、 ４・・・比率設定器、　　５・曲・調整弁６．６′、６
〃・・　ポンプ ７．７′、７〃、９．９′・・・・　流量検出器８．８
′、８〃、１０．１０′・・・・・・圧力検出器１３．
１４・・・・・管路 Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ３’、Ａ　４１、Ｂ１、Ｂ
　、　ｌ・・・回路特許出願人　強化土エンジニャリン
グ株式会社代理人弁理士染谷　仁 手続補正書 特許庁長官　若　杉　和　夫　　殿 １、事件の表示 昭和５７年特訂願第１６３３６２号 ２、発明の名称 地盤注入工法および装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 東京都文京区本郷３−１５−１美エビル門構宵の浄書。 （内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　水ガラス送流系統からの水ガラス水溶液および二
   酸化炭素送流系統からの二酸化炭素を混合部で所望の一
   定比率に混合して地盤中に注入する地盤注入工法におい
   て、前記水ガラス水溶液の流量値を前記水ガラス送流系
   統から比率設定部に伝達するとともに前記二酸化炭素の
   圧力値を前記水ガラス送流系統、二酸化炭素送流系統ま
   だは混合部から前記比率設定部に伝達しかつｉｉｊ記比
   率設定部からの指示を受けて前記水ガラス水溶液および
   二酸化炭素の流量比率が前記比率設定部で定めらパた一
   定比率を保持するように二酸化炭素送流系統における二
   酸化炭素の流量を調整し、これにより前記水ガラス水溶
   液および二酸化炭素が前記混合部で所望の一定比率に混
   合されるようにしたことを特徴とする地盤注入工法。 ２、水ガラス水溶液と二酸化炭素を混合する混合部と、
   この混合部と連通された水ガラス送流系統と、さらに前
   記混合部と連通された二酸化炭素送流系統と、前記水ガ
   ラス送流系統に設置された水ガラス流量検出器と、前記
   混合部、水ガラス送流系統または二酸化炭素送流系統に
   設置された二酸化炭素圧力検出器と、前記二酸化炭素送
   流系統に設置された二酸化炭素流量調整弁と、前記水ガ
   ラス流量検出器、二酸化炭素圧力検出器および二酸化炭
   素流量調整弁とそれぞれ連絡された比率設定器とを備え
   てなり、前記比率設定器は水ガラス流量検出器ならびに
   二酸化炭素圧力検出器からそれぞれ水ガラス流計値およ
   び二酸化炭素圧力値の情報を受けるとともにこの情報に
   もとづいて二酸化炭素流量調整弁に指示を力え、この指
   示を受けた二酸化炭素流量調整弁は水ガラス水溶液およ
   び二酸化炭素の流量比率が前記比率設定器で定められた
   一定比率を保持するように二酸化炭素の流量を調整し、
   これにより水ガラス水溶液および二酸化炭素が１）１ｆ
   記混合部で所望の一定比率に混合されるようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の地盤注入工
   法に用いられる装置。