JPS597750B2 - 地盤注入工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は軟弱あるいは漏水地盤に固結液を注入して該地
盤を固結する地盤注入工法に係り、特に固結液として非
アルカリ性珪酸水溶液を用いた工法に係り、詳細には非
アルカリ性珪酸水溶液として一定の条件を満たす酸性珪
酸水溶液を用いる事により、それ自体はＰＨ５以下の酸
性値を呈するグラウトを注入しながら、地下水のＰＨ値
は排水基準値たる５．８〜８．６の範囲内におさめる事
が出来るため、施工領域における地下水の水値保全性に
すぐれた注入工法に関するものである。

このような本発明は、公害の点から安全性が高く、水中
固結性、恒久性等にすぐれ、さらにセメントグラウトと
の併用も可能であるのみならず、中性領域の水ガラスグ
ラウトにくらべ、充分なゲル化時間を保持しうるため浸
透性にすぐれしかも高強度を得る事が出来るという注入
工法上きわめて有用な技術を提供するものである。

従来、水ガラスを用いた地盤注入工法として、水ガラス
に反応剤を加えるにつれてゲル化時間が短縮するという
ゲル化の現象を応用した方法が用いられていた。

従つて、このような方法では、水ガラスそのものが高ア
ルカリ性であり、又ＰＨが弱アルカリ性付近で瞬結にな
るため、固結体もアルカリ性（通常ＰＨは１２〜１０付
近）を呈し、しかも地下水をアルカリ性にするという問
題が生じる。さらに未反応水ガラスがゲル中に存在して
いるため、長期的に未反応の水ガラスの溶脱がおこり、
このため、固結体の恒久性が期特出来ず、強度が経時的
に低下するという問題も生じる。水ガラス水溶液中に酸
性反応剤水溶液を攪拌しながら徐々に加えていくと、通
常注入工法として使用する水ガラス濃度では、ＰＨがア
ルカリ性の範囲内でゲル化に至り、更に酸性反応剤水溶
液を加えてＰＨが７あるいは酸性に至るまで加えても、
配合液は固結状を呈して流動性は保持しえない。しかる
に、まず酸性反応剤水溶液を調整し、その水溶液中に急
速に撹拌しながら水ガラス水溶液を混合していくと、充
分な水ガラス量を加えながらも、充分な流動性を保持し
、所定時間後にゲル化しうる配合液をうることができる
。そして配合液のＰＨ値が中性に近くなる程、ゲル化時
間は短くなる。水ガラス水溶液はＰＨが８付近でゲル化
が最も早く、含有するシリカ分が最も不安定な状態にな
る。

従つて水ガラスに酸を加えてアルカリ性から中性をへて
酸性に至らしめる場合、ゲル化してしまうか或は塊状の
シリカ分が析出して不安定な状態になる。したがつてこ
のようなグラウトは流動性がえられないかあるいは土粒
子間に目づまりをおこして浸透が不完全となつてしまい
注入は不適である。

それに対して酸性液中に水ガラスを加えて酸性珪酸水溶
液をつくる方法はその過程において珪酸分が最も不安定
になるＰＨ８付近を経ないため珪酸濃度が濃くても溶液
中に含まれている珪酸分は安定した溶液状態を保持しう
る。さらにまた、中性領域の水ガラスグラウトも知られ
ている。この中性領域の水ガラスグラウトの基本的考え
は地下水のアルカリ汚染を防ぐために中性のグラウトを
注入すれば、地下水も中性を保持しうるという考えに基
ずく。しかるに本発明者は種々の研究の結果ある条件下
の酸性珪酸水溶液を用いる事によりグラウト自体は酸性
であるにも拘わらず、注入領域の地下水は中性領域のＰ
Ｈ値を保持しうることを発見し、しかもグラウト自体が
中性領域の水ガラスグラウトでは得られない高強度と高
い浸透性を得る注入結果を有するグラウトを発明するに
致つた。

即ち本発明者は、種々の研究の結果、非アルカリ性珪酸
水溶液の注人材としての特性は、単に水ガラスの組成、
濃度、ＰＨ等によつてそれぞれ一義的に定められるもの
ではなく、これらが総合的に関連するものである事に着
目し、これらに総合的に関〔Ｈ＋Ｕ連する因子をＸ＝？
と表現し この値 〔ＳｉＯ２〕ｎ ゝ が１×１０−３以下、特に、１×１０−３〜５×１０−
６の範囲内にある場合、注人材としてきわめてすぐれた
特性を発揮しうる事をみいだし、本発明を完成するに至
つた。

このような本発明は水ガラスと酸性反応剤水溶液に水ガ
ラスを加えてえられる非アルカリ性珪酸水溶液を軟弱あ
るいは漏水地盤に注入して該地盤を固結する地盤注入工
法において、該非アルカリ性珪酸水溶液として次の囚お
よび田の両方を満たす酸性珪酸水溶液を用いることから
なる。

囚 ＰＨ値が約５以下であること。

田−４？；共−の値が約１×１０−３以下であること。

たマし、〔Ｈ＋〕は水素イオンのモル濃度であり、〔Ｓ
ｉＯ２〕は二酸化珪素のモル濃度であり、ｎは水ガラス
のモル比である。

水ガラスのゲル化を地盤注入に適用する場合、地盤注入
の手段、目的に適した挙動と環境保全に適したものであ
る事が必要であり、このためには以下の要件をみたす事
が必要である。

１．ミキシング、注入操作、地盤中への浸透という注入
工法の手段に適合しうるために、１ゲル化に至るまでの
時間が数十分〜数時間を保持しうる事。

２粘性が数Ｃｐ〜１０ｃｐ付近を保持しうる事。

３注入液のＰＨを正確に制御しうる事。

２．，固結という目的に適用しうるため、１一軸圧縮強
度が数Ｋ９／ＣＴ！ｌ〜１０１＜ｇ／ｄ以上の強度を保
持しうる事。

２強度の経時的低下がなく恒久性にすぐれていること。

３水中固結性にすぐれている事。

４セメントグラウトのような併用する注人材料の固結性
を阻害せしめないこと。

３．環境保全にすぐれ、公害を生ぜせしめないこと。

１注入区域における水質をアルカリ性あるいは酸性に規
制以上に変動せしめないこと。

２用水に直接流入した場合、容易に検出しうる事。

アルカリ領域における水ガラスのゲル化を利用Ｋｇ／Ｃ
Ｔｌ以上の固結強度を得るためには、水ガラス濃度を濃
くしなくてはならず、この結果、注入液のＰＨは１２〜
１１付近となり、又主成分たる水ガラスの未反応分が溶
脱するため、経時的に強度が低下し、かつ周辺地下水が
アルカリ側に変動しやすいという問題があつた。

このような点を考慮して本発明者は非アルカリ性珪酸水
溶液のゲル化を注入工法へ適用することに着目した。

ＰＨが５〜８付近のほぼ中性付近のゲル化を注入に応用
した場合、地下水のＰＨが全く変化せず、強度の経時的
変化も生じない点は非常にすぐれているが、固結砂の一
軸圧縮強度が１〜２ｋｇ／ｄ程度しか得られず、しかも
ゲル化時間は瞬結から数分という非常に短い時間に限定
されてしまう。

（特に夏期にはゲル化時間が短かくなる）もし、中性領
域のゲル化において強度を２〜３ｋ９／ｄ以上にしよう
とすると、水ガラス濃度を濃くしなくてはならず、その
結果、ゲル化時間は更に短かくなり、注入液の地中にお
ける流動性を保持しえなくなる。又、このように１〜２
ｋ９／ｄ程度の強度を得る場合でも、短いゲル化時間で
注入しなくてはならないから、Ａ液として酸性の強い配
合液を、Ｂ液としてアルカリ性の配合液を用い、Ａ，Ｂ
両液を等量づつ注入するなど、一定の比率で合流して注
入して中性領域になるように注入しなくてはならないが
、注入操作の誤差により正確に合流をするのが難しいの
が常であるから、合流液のＰＨ値が酸性あるいはアルカ
リ性に大きく変動し、かつゲル化時間もばらつきやすい
という問題があつた。又、水ガラス濃度を非常にうすく
すればゲル化時間を数十分まで延長しうるが、この場合
は強度が大巾に低下して１ｋ９／０１１程度あるいはそ
れ以下になる。又中性領域におけるゲル化を応用した注
入が正確に行われた場合、地下水のＰＨ値を殆んど変化
させない点では、すぐれているが、これが飲料用井戸等
に直接流入した場合、ＰＨ測定によつて簡便に検出しえ
ない問題がある。即ち、ＰＨ値そのものが中性を示して
も直接流入した用水を飲料用に用いる事は好ましくない
のは当然であつて、これが容易に検出しえない事は実用
上の問題が残ることになる。このように、弱酸性（５付
近）から中性付近（８付近まで）のゲル化を利用したグ
ラウトは浸透性と強度の要素を同時に満足しにくい事と
ゲル化時間が短いため組成をＡ液とＢ液に分けて配合し
、両液を合流して注入しなくてはならず、注入液のＰＨ
とゲル化時間を正確に制御することが困難である事、並
びに用水に流入した場合、簡便に検出しにくい等の問題
がある。

一方、酸性領域における水ガラスのゲル化に着目した場
合、ＰＨが非常に低い酸性珪酸水溶液を用いれば、地下
水を酸性に変動する傾向を生じ、また、一般に地盤注入
において、多かれ少なかれ、セメント注入を併用するが
、この際、セメントの固結を阻害するという問題も生じ
る。

ところが、ＰＨが５以下、でかつ前述のＸ値が１０−３
以下の範囲の酸性珪酸水溶液のゲル化を地盤注入に適用
した場合、前述の地盤注入の要件をことごとく満足しう
ることがわかつた。特に、○充分なゲル化時間で高強度
を保持しうるという浸透性の良さと高強度を同時に満足
しうる。

Ｏセメントグラウトを併用してもその固結性を阻害しな
い。○地下水の水質のＰＨ値を酸性側にする傾向が非常
に少なく、地下水に関する水質基準値たるＰＨが５．８
よりも中性の範囲以内におさめることが出来る。

○長いゲル化時間をうる事が出来るので、ミキサーの中
で正確に配合する事が出来、注入液のＰＨを完全に制御
し得、かつゲル化時間も正確に設定しうる。

Ｏ注入液そのものはＰＨ５以下にあるので、用水に直接
流入した場合、ＰＨメータにより容易に検出し得、安全
性の点から実用性が飛躍的に増大する。

このような利点は酸性珪酸水溶液のＰＨ値が５〜８付近
では全く得られないものであり、ＰＨ値１０−３以下、
特に１×１０−３〜５Ｘ１０−６の範囲内で、はじめて
得られるものである。

前述の因子の関係を図面に示す。

図中、使用された酸性反応剤は硫酸である。

しかしながら、酸性反応剤は基本的にはいかなるもので
あつてもよく、どのような酸性反応剤を用いてもほマ同
様の傾向を示す。経済的には強酸がよいのはもちろんで
ある。実際の注入にあたつて、図面の函数にしたがつて
直接ゲル化時間を調整できるのはもちろんのこと、さら
に、あらかじめ長時間でゲル化する酸性珪酸水溶液を調
整しておいてから、これにアルカリ剤等のＰＨ調整剤を
加えて所望のゲル化時間に合わせることも、この函数の
適用によつて可能である。たマし、その緩衝作用の大小
によつて調整の難易があるのはもちろんである。図面は
酸性反応剤としての硫酸水溶液中に種々のモル比の水ガ
ラスを急速撹拌しながら混合して得られた酸性珪酸水溶
液のゲル化時間としＨ＋Ｊ Ｘ＝ の関係を示したものである。

ＲＯ！八）ｎ表１は、モル比３．０の水ガラスを用いた
場合のＰＨ，〔Ｈ＋〕，〔Ｓ！０２〕 に対応したＸの
値を表示したものである。

但し、使用した水ガラスは、一 しＨ“ｊ図面に
示すＸ＝？の値は注入工法に 『ＳｉＯ，，〕ｎ 酸性珪酸水溶液のゲル化を応用する際に配合液の調整、
ゲルタイムの設定に役立つのみならず、前述した注入工
法において必要とされる要件にも大きく関連している。

即ち、本発明者の研究によれ（１▲ノば、Ｘ＝１。

ぃ 、，．の範囲が１×１０−３以下、特に、ほぼ１Ｘ
１０−３〜５×１０−６の間にある、それ自体ゲル化し
うる酸性珪酸水溶液は注入工法として必要とされる要件
、特に地下水のＰＨ値に対する影響、水中固結性、固結
体の恒久性などにおいて、すぐれた特性を発揮すること
が判つた。即ち、後述する実験結果から判るように、Ｘ
〉１×１０−３の場合は、地下水が酸性になりやすく、
又、水中固結性などの点が劣つてくる。又、セメントの
併用性も悪くなる。さらにＸく５×１０−６の場合は浸
透時間が保持しにくくなり、粘性も高くなる。即ち、１
×１０−３〉Ｘ〉５×１０−６の範囲で充分な強度、充
分な浸透時間を保持し、かつ配合液が酸性であるにも拘
わらず、地下水のＰＨ値変化が少なく排水基準値の範囲
内に存在し、かつ恒久性を保持しうる。しかもセメント
注入後に、この本発明によるグラウトを注入してもセメ
ントの固結性を阻害しないのみならず、このグラウトが
完全にゲル化しないうちにセメントを連続的に注入して
もセメントは正常に固結しうる等、セメントの種々の併
用方式が可能になる。本発明者の研究によれば酸性珪酸
水溶液が１１×１０−３〉Ｘ〉５×１０−２ＰＨが２〜
５の範囲の二条件を同時に満たす場合、地盤注入に特に
すぐれた特性を有するが、ＰＨが２よりも酸性の場合で
もＸが上記の範囲にある場合は、実用しうる事が判つた
。後述のいくつかの実験例を含む本発明者による実験結
果から、これらの結果を表１に示す。表１中太線（二重
線つで囲まれた範囲はＰＨが５よりも酸性側で、かつ１
×１０−３〉Ｘ〉７５×１０−６の酸性珪酸水溶液の範
囲を示している。実験 １ 酸性反応剤として濃硫酸を用いて酸性液をつくり、急速
撹拌しながらｎ＝３の水ガラス水溶液を混入して酸性珪
酸水溶液をつくる。

硫酸（９８％）と、水ガラス（原液）の比率と、酸性珪
酸水溶液のＰＨ値との関係についての実験例を示すとほ
マ以下のようになる。

ただし、α−１丁――≧７ー[メD、（重量比）このよう
にして、ＰＨが２〜５の領域にある任意のＰＨ値の酸性
珪酸水溶液をつくることが出来るが、酸性珪酸水溶液を
注入工法として実用化可能とするためには、第一過程と
して、あらかじめ強酸を用いておおよそのＰＨ値に対応
した長いゲル化時間の配合液をつくつておいてから、第
二過程として注入ポンプに吸入する直前にアルカリ性或
は酸性を示す薬剤を用いてＰＨの微量調整を行ない、こ
れによつて任意のＰＨ値を得、所定のゲル化時間を得て
注入する。

この場合、特に弱アルカリや弱酸の使用がＰＨの微量調
整を容易にする。通常は酸性の高い酸性珪酸水溶液をつ
くつておき、弱アルカリ或は水ガラス水溶液でＰＨを適
当なＰＨ値に調整する事が最も適切な方法である。なぜ
ならば、酸性珪酸水溶液のゲル化時間は図面から判るよ
うに、ＰＨとよく対応するが、上記のαとＰＨの関係か
ら明らかなように、ＰＨを水螢ガラスと酸性反応剤の量
によつてはじめから正確に調整する事は殆んど不可能で
、わずかの量の違いによつて、ＰＨが大幅に変動し、従
つてゲル化時間が大巾にばらつくからである。従つて第
一過程で水ガラスと酸性反応剤の計量による配合を主体
として、お＼よそのＰＨ値を定める。一方、図面に示す
ようにＸを媒介としてＰＨとゲル化時間の関係をうる事
が出来る事を利用して第二過程でＰＨ調整剤或は希釈し
た水ガラス水溶液を添加しながらＰＨ（１１１定器によ
るＰＨ管理を主体としてゲル化時間を管理する。このよ
うな手法が酸性珪酸水溶液のゲル化を地盤注入に適用す
る事を具体的に可能ならしめるのである。このような方
法に従つて、以下に区分するＳｌＯ２の範囲において酸
性反応剤として硫酸を用い、第一過程としてＰＨがほぼ
２５の配合液をつくつておいてから、第二過程として重
炭酸ナトリウムを用いてＰＨ値を微量調整する。

これによつて得た酸性珪酸水溶液を用いて山砂を固結せ
しめ、１週間後の一軸圧縮強度を測定した。ＳｉＯ２濃
度（モル濃度）の区分 ＰＨ，〔ＳｌＯ２〕に対応したゲル化時間と強度の範囲
を表２に示す。

ＰＨが５以下の範囲では長いゲル化時間と高強度の領域
が存在している事が判る。

実験 ２ 本発明を実施した場合、地下水のＰＨ値がどのように変
化するかを知るために、巾３０へ長さ１ｍ１高さ３０Ｃ
ＴＩＬの水槽中に山砂をつめて、高さ２０礪までＰＨ７
の水で地下水層を形成し、巾１０ＣＴＩＬ１長さ３０ｃ
ＴｒＬ１厚さ２０ＣＴｆＬの酸性珪酸水溶液で固結した
山砂を上記水槽の山砂内部の端部に埋設し、一週間後に
他端部の水を採取してＰＨ値を測定した。

酸性珪酸水溶液は実験１に準じて調整した。表３から次
のことがわかる。すなわち、酸性珪酸水溶液を注入した
場合、地下水は多かれ少なかれ酸性側に移向するが、配
合液の値よりは中性に近く、地下水が酸性側に移向する
程度は配合液のＰＨ値の領域によつて大きく異なり、Ｐ
Ｈ値が２以下の場合は、地下水が酸性になる程度は大き
いが配合液のＰＨ値が２よりも大きな場合は５以上、特
に配合液のＰＨ値が３以上の場合は６以上のＰＨ値を呈
し、地下水の水質規制のＰＨ値の５．８以上の値を保持
しうる。ただし、ＰＨが２以下でも、Ｘが上述の範囲に
ある場合は地下水が酸性値を呈する程度が低い事も判る
。

表３よりＰＨ値が５．８以上の分布がどこにあるかがわ
かる。実験 ３ 実験２に用いた水槽中の地盤中に模型注入装置により配
合液２００ＣＣの注入を行つた。

配合液は実験１に準じて調整した〇１週間後、固結体の
体積を測定し、地下水面下の地盤中に注入した場合、配
合液の量に対して何倍の固結土量が形成されたかを測定
しｔらこの結果を表４に示す。

表４から、配合液のＰＨ値が２〜５の範囲、望ましくは
３〜５の範囲がすぐれた固結率をうることがわかる。

ＰＨ値が２以下の場合は、地下水に影響されやすく、Ｐ
Ｈ値が５以上の場合は、十分な浸透時間を確保するのが
難しく、固結土量が少ないものと考えられる。ただし、
ＰＨが１〜２の場合でも、Ｘが上記の範囲内ならば、固
結率が良い事が判る。

表４より地下水面下の地盤中に注入した場合、固結率α
が２．５以上の分布がどこにあるかがわかる。実験 ４
実験１に示す方法に準じて酸性珪酸水溶液を調整し、モ
ールド中に山砂をつめて手押しポンプで注入して得た供
試体を用いて、固結砂の経時的な一軸圧縮強度を測定し
た。

各供試体に用いた酸性珪酸水溶液の処方と、初期粘度と
、一軸圧縮強度を表５に示す。

表５より、配合液の粘度が低く、かつ、経時的に強度が
増加し、恒久性がきわめてすぐれていることがわかる。

３．１ 本発明における酸性反応剤とは無機酸（硫酸、塩酸、硝
酸、リン酸等）、有機酸（ギ酸、酢酸等）のような酸、
酸性塩（リン酸１カルシウム、リン酸１ナトリウム、硫
酸水素ナトリウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウ
ム等）、アルカリの存在のもとに加水分解して酸基を生
ずる物質（エステル類例えば多価アルコール酢酸エステ
ル、エチレンカーボネート、α−ブチルラクトン等；ア
ルデヒド類例えばグリオキザール等；アミド類例えばホ
ルムアミド等）をいう。

以上は例を示したものであるが、本発明はこれらの例に
よつて制限されるものではないのは勿論である。

又ＰＨ調整剤、あるいはゲル化時間調整剤としては下記
の例に示すように塩（無機塩、有機塩、塩基性塩、中性
塩、酸性塩等）アルコール類、苛性ソーダのようなアル
カリ類等、を用いる事が出来、珪酸と反応したり、ＰＨ
を変動せしめたり、或は他の化学的、電気化学的作用に
より、珪酸ゲルを形成せしめたり、ゲル化時間を変動せ
しめたり、流動性を変動せしめたり、固結性を増大せし
めたりするものを言う。

以下の例は一例を示すものであり、これらに限定される
ものではない。無機塩： 酸性塩、中性塩、塩基性塩など 塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、
塩化カリ、塩化アルミニウムなどの塩化物、硫酸カルシ
ウム、硫酸ナトリウム、硫酸アルミニウムなどの硫酸塩
、アルミン酸ソーダ、アルミン酸カリウムなどのアルミ
ン酸塩、塩化アンモニウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウ
ムなどの塩酸塩、塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム、
過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウムなどの塩素酸塩
、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、
重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭酸アンモニウ
ムなどの炭酸塩、重硫酸ナトリウム、重硫酸カリウム、
重硫酸アンモニウムなどの重硫酸塩、重亜硫酸ナトリウ
ム、重亜硫酸カリウム、重亜硫酸アンモニウムなどの重
亜硫酸塩、ケイフツ化ナトリウム、ケイフツ化カリウム
などのケイフツ酸塩、珪酸のアルカリ金属塩、アルカリ
土金属塩、アルミニウム塩等の珪酸塩、ホウ酸ナトリウ
ム、ホウ酸カリウム、ホウ酸アンモニウムなどのホウ酸
塩、リン酸水素ナトリウム、リン酸水素カリウム、リン
酸水素アンモニウムなどのリン酸水素塩、ピロ硫酸ナト
リウム、ピロ硫酸カリウム、ピロ硫酸アンモニウムなど
のピロ硫酸塩、ピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリ
ウム、ピロリン酸アンモニウムなどのピロリン酸塩、重
クロム酸ナトリウム、重クロム酸カリウム、重クロム酸
アンモニウムなどの重クロム酸塩、過マンガン酸カリ、
過マンガン酸ナトリウムなどの過マンガン酸塩等。

有機塩： 酢酸ソーダ、コハク酸ソーダ、ギ酸カリ、ギ酸ソーダ等
。

なお、これらはＰＨ調整剤、あるいはゲル化時間調節剤
として作用するほか、強度増強剤としての効果もある。

又、前述した酸や、酸性珪酸水溶液や水ガラスもＰＨ調
整剤として使用する事が出来る。

特に弱アルカリ性として作用する薬剤がＰＨの調整に有
効である。又、本発明における水ガラスとしては、モル
比ｎ（ＳｌＯ２／Ｍ２Ｏ）：１．５〜５．０液状水ガラ
ス、無水水ガラス、和水水ガラス、結晶性水ガラス等を
含めた任意のモル比の珪酸のアルカリ金属塩、或は珪酸
のアルカリ金属塩と珪酸の混合物が用いられる。

なお、本発明における酸性珪酸水溶液はＰＨが５以下で
かつＸ値が１０−３以下であるので腐蝕性が低い。

さらに、該水溶液中に防錆剤を混入すれば、腐蝕はほと
んど起こらない。なお、上記配合液にベントナイトその
他任意の粘土を任意の割合で混合して用いる事も出来る
。

又、上記範囲にある酸性珪酸水溶液をＡ液とし、ゲル化
調整剤滅は更にセメントやスラグ等を加えたものをＢ液
とし、Ａ液、Ｂ液を合流して注入したのちＡ液のみを連
続的に注入することも出来る。なお、本発明による注入
は、通常ミキサー中で酸性反応剤水溶液を高速回転しな
がら、水ガラス水溶液を混入し、ほぼ所定のＰＨ値を示
すゲル化時間の長い非アルカリ性珪酸水溶液を作つた上
、ＰＨ調整剤を添加してＰＨが５以下でかつＸ値が１０
−３以下の範囲内の正確な所定のＰＨ値に調整して注入
するものであり、注入液はミキサー中で正確に配合して
１台の注入ポンプで注入出来る（１シヨツト注入方式）
のが大きな利点であるが、勿論２台のポンプを用いて、
Ａ液として非アルカリ性珪酸水溶液あるいはそれにＰＨ
調整剤や強度増強剤を加えた水溶液を用意し、Ｂ液とし
てＰＨ調整剤の水溶液を用意してＡ−Ｂ両液合流して所
定のＰＨ値をうるように注入する事も出来るし、又、Ａ
液として水ガラス水溶液を、Ｂ液として酸性反応剤水溶
散、あるいはこれにＰＨ調整剤や強度増強剤を加えた水
溶液を用意してＡ液、Ｂ液を合流して所定のＰＨ値をう
るように注入する事も出来る。ただし珪酸濃度が濃い場
合はＡ液、Ｂ液の吐出量のばらつきにより、ＰＨがばら
つき、全くゲル化しなかつたり、あるいは瞬結になつて
しまつたり、ゲル化時間が変動したりしやすい。

しかるに珪酸濃度がうすい場合は水ガラス水溶液と酸性
液を管系統で合流する方法を用いる事が出来る。水ガラ
ス水溶液に酸を加えてＰＨを低下せしめる方法は最初の
出発点が水ガラスが過剰の状態から酸を加える事から始
まるのに対し、管系統で水ガラス水溶液と酸性液をＰＨ
が５以下の酸性領域になるように合流混合する方法では
過剰の酸性液と過少の水ガラスが合流するため酸の中に
水ガラスが加えられた状態となりはじめから酸性領域で
中和作用が行われるためＰＨが８付近の不安定な領域を
通らないですむので合流操作さえ正確に行えば、安定し
た酸性珪酸水溶液をうる事ができる。それに対し、まず
ＰＨが５以下のおおよそのＰＨ領域でゲル化しうる酸性
珪酸水溶液をＡ液として用意し、Ｂ液としてＰＨ調整剤
の水溶液を用意し、Ａ液、Ｂ液を合流させてＰＨが５以
下でかつＸ値が１０−３以下の範囲内の所定のＰＨ値に
なるように注入する方法は、Ａ液のみでも固結しうるた
めＡ液、Ｂ液の吐出量が変動しても確実な固結が期待で
きる。又、以上の合流注入方式と１シヨツト注入方式を
連続注入したりして、ゲル化時間や固結性のちがうグラ
ウトを連続的に注入して複合地盤をつくつたりする事も
出来る。最も正確にＰＨ値を設定し得、ゲル化時間を正
確に保持しうる方法はゲル化時間の長い配合でミキサー
中で正確に所定のＰＨ値になるように調整する方法であ
り、本発明はこのような方法を可能にするものである。

又、注入管はストレーナ一管、二重管、ロツド等任意の
注入管を用いる事が出来、Ａ液、Ｂ液を合流させて注入
する場合は注入管の先端部でも末端部でも申間部でも、
又注入ポンプに流入する前のミキサーも含む管系統で合
流させてもよいし、又地盤内の土を攪拌混合しながら注
入してもよいのは勿論である。

又、注入圧は常圧で注入しても数＋Ｋ９／ＣＴｉｌ〜数
千１＜ｇ／ｄの高圧で噴射注入を行つても、又、注入管
を固定したまま注入しても、上下に移動させながら注入
しても、又、回転させながら注入してもよい。実施例
１ 東京部内の細砂地盤の地下水面下の土層において試験注
入を行つた。

注入液は実験１における方法に準じて調整し、酸性反応
剤として髄酸を用い、〔ＳｌＯ２〕＝２．０４とし、ま
ず、ＰＨ＋２．４（α＝０．１６）の酸性珪酸水溶液を
つくつてから、ＰＨ調整剤として重炭酸ソーダを用いて
ＰＨ＝３．２（ゲル化時間約６０分）になるように、ミ
キサー中にて正確に調整してこの配合液を３，０００１
注入した。注入前、中、後において注入地点から５ｍ離
れた検査孔から地下水を採取してＰＨを測定した。ＰＨ
測定結果は以下の通りであつｔら現場透水試験結果は注
入前にｋ＝６．８×１０′″３ＣＴ！Ｌ／Ｓｅｃであつ
たものが、注入後はｋ＝８．３×１０−６ＣＴｒＬ／Ｓ
ｅｃを示した。又、注入完了後１週間経たのち掘削した
ところ、注入管を中心に直径２．５ｍ固結し、かつほぼ
１０ｍ３の固結土量が得られた。又、固結採取試料の供
試体はＱｕ＝１２．５Ｕの一軸圧縮強度を示しム実施例
２ 微細な亀裂を有する岩盤の止水工事においてシングルハ
ッカーによる注入方式で試験注入を行つた。

Ａ液の調整は実験１における方法に準じて行ない、酸性
反応剤として硫酸を用い、〔ＳｉＯ２〕一１．３６とし
、まずＰＨ＋３．０（α＝０．１５７）の酸性珪酸水溶
液をつくつてからＰＨ調整剤として重炭酸ソーダを用い
て、ＰＨを３．５（ゲル化時間：３０分）とした。Ａ液
を所定量注入後、連続して同一注入管よりＢ液としてセ
メントミルク（Ｍ３当りの高炉セメント３００ｋｇ、ベ
ントナイト３０１＜ｇ、消石灰５０ｋｇ）を注入した。

一孔当りの酸性珪酸水溶液とセメントミルクの注入量の
比率（容量比率）はほぼ前者が２、後者が１の割合であ
つた。注入前後の透水試験結果では、注入前にｋ一２．
５Ｘ１０−３ＣＴｒＬ／Ｓｅｃであつたものがｋ＝４，
１×１０−Jャ鰍`ｅｃを示した。

掘削して浸透状況を調査したところ、微細な割目にはゲ
ルが浸透し、粗い割目にはセメントミルクが浸透し、強
固に固結していた。又、掘削中の排水のＰＨ値を測定し
たところ、ＰＨ値はほぼ６．５を示し注入前に比してＰ
Ｈ値の変化は殆んどみられなかつた。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明における酸性珪酸水溶液のゲル化（１１ノ
一時間と？の関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸性反応剤水溶液に水ガラスを添加して得られる非
   アルカリ性珪酸水溶液を軟弱あるいは漏水地盤に注入し
   て前記地盤を固結する地盤注入工法において、前記非ア
   ルカリ性珪酸水溶液は次の〔Ａ〕および〔Ｂ〕の両方の
   条件を満たすように調整された酸性珪酸水溶液であるこ
   とを特徴とする地盤注入工法。 〔Ａ〕ＰＨ値が約５以下であること。 〔Ｂ〕〔Ｈ＾＋〕／〔ＳｉＯ＿２〕＾ｎの値が約１×１
   ０＾−＾３以下であること。 ただし、〔Ｈ＾＋〕は水素イオンのモル濃度であり、〔
   ＳｉＯ＿２〕は二酸化珪素のモル濃度であり、ｎは水ガ
   ラスのモル比である。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の地盤注入工法におい
   て、前記酸性珪酸水溶液はまずＰＨ値が５以下のおおよ
   その値に調整さえ、次いでこの水溶液にＰＨ調整剤を添
   加して前記〔Ａ〕および〔Ｂ〕の条件を満たす所定の値
   に微調整される方法。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項に記載の地盤注
   入工法において、前記酸性珪酸水溶液はＰＨ調整剤と合
   流して注入される方法。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載の地盤注入工法におい
   て、前記酸性珪酸水溶液は水ガラス水溶液と過剰の酸性
   反応剤とを合流して得られる方法。