JP4696200B2 - 地盤注入工法 - Google Patents
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Landscapes
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Description
以下の(1)〜(3)、
(1)注入後期にはシリカグラウトのpHがアルカリ領域である
(2)注入初期にはシリカ濃度の低いシリカグラウトを注入する
(3)注入初期にはシリカコロイドの粒径が小さいシリカグラウトを注入する
のいずれか、あるいは併用して岩盤の亀裂への浸透を向上させることを特徴とするものである。
すでに知られていることではあるがセメントでは粒径が大きいため、岩盤の微細な亀裂に浸透しえない。また、アルカリ領域のシリカ系グラウトでも岩盤の細かい亀裂への浸透固結性が不十分であるし、ゲル化後の収縮が大きく、長期的止水が不可能である。本発明者の研究によれば、岩盤へのアルカリ系シリカ溶液の浸透性が不十分である理由は岩盤中に含まれるCa、Mgや、Na、Kイオンが、シリカ系グラウトのシリカ分と反応して、直ちに不均一なシリカ凝集物を形成し、これが岩盤の亀裂や土粒子間につまってその後のシリカ溶液の浸透と阻害することが判った。それを解決するために、本出願人の研究によればそのような反応はシリカ溶液がアルカリ性を呈する場合に生じシリカ溶液が酸性から中性の場合は生じないことが判った。
SiO2+Ca,Mg,→SiO2−Ca、Mg↓
1.酸性シリカコロイドはアルカリ性シリカコロイドを、リン酸または硫酸等の酸で調整し、あるいは酸、塩、酸性シリカゾル、活性珪酸のいずれかまたは複数をくわえることもできる。
2.酸性シリカコロイドは、微粒子セメントまたは低アルカリセメントのいずれかまたは両方を併用して注入することもできる。
3.地下水は、Ca、Mg、Na、Kイオンのいずれかまたは複数を含有してなる。
4.岩盤注入が、岩盤空洞止水注入である。
5.岩盤空洞が、廃棄物貯蔵、LPG等の燃料貯蔵、CO2貯蔵用、土壌汚染物貯蔵用である。
6.岩盤空洞は、セメントまたはベントナイトにより貯蔵物を被覆するものである。
pH : 2〜7
シリカ濃度 : 1〜10質量%
シリカコロイド濃度 : 0.5〜8質量%(全シリカ中の5〜80質量%)
水ガラスのシリカ濃度 : 0〜9.5質量%(全シリカ中の5〜95質量%)
以上より以下の式により配合を選定することもできる。
T28=水ガラスのシリカ濃度(質量%)/全シリカ濃度(質量%)=50〜95質量%
T3年以上=水ガラスのシリカ濃度(質量%)/全シリカ濃度(質量%)=5〜50質量%
なお、式中、T28は、短期(注入後28日経過後)、T3年以上は、長期(注入後3年以上経過後)を示す。
(実験−1)
本発明が浸透水圧下にて強度と固結強度の長期耐久性の効果を確かめるために一例として本発明のシリカコロイドを含有する地盤注入剤を浸透水圧下にて養生したものの強度変化を観察した。
1.砂
6,7号混合珪砂を使用。砂の密度(ρs)は2.667g/cm2
2.注入剤:下記表1(注入液1000L当たりの配合)のものを使用した。これらの注入剤は配合後にシリカ濃度を約8%になるように調整した。
内径5cm×高さ10cm 透明アクリルモールド使用
シリカを30質量%含むシリカコロイドに、水ガラスと塩化カリウムを混合し、透明アクリル円筒モールドに砂の密度が1.5g/cm3となるように砂をいれ、注入方式で作製した。
実験−1の実施例1の体積変化を測定した。ホモゲルの体積変化試験は、メスフラスコ法により実施した。栓付200mLメスフラスコに注入剤100mLを入れ、24時間静置しゲル化させる。イオン交換水を標線まで入れ、室温20℃で養生した。養生日数0、7、14、28日経過時にゲルの体積およびpHを測定し、変化を観察した。なお、ホモゲルの体積変化率(%)は次式により算出した。
図7に示す岩盤の割れ目を模した長さ50cmのスチール製パイプを用いて、注入剤の水圧に対する抵抗を測定した。パイプの孔径を1、3、5mmとし、上記表1の注入剤を3パイプの一方より注入し、室温にて28日間養生した。地盤深約500mに相当する水圧5MPaを装置側面よりゲル断面に掛け水圧への抵抗を測定した。結果を下記表3に示す。
本発明の地盤注入工法に用いられる地盤注入剤を二次注入剤として注入した際、地盤中のセメント系一次注入剤によるアルカリとカルシウムのゲルへの影響を確認するため、セメント系一次注入剤の固化に際し発生するブリージング水と実施例1、5の配合のホモゲルを接触した時のpH変化、形状観察より行った。また、実施例1で得られた接触前のブリージング水,接触後のブリージング水,反応物について分析を行った。なお、用いたセメントは微粒子セメントを用い、水粉体比6:1で配合した。
(1)実施例1、または実施例5を密閉容器に200mL入れ、24時間静置する。
(2)セメントを配合し、24時間静置する。
(3)セメントのブリージング水をメスシリンダーで200mLはかりとり、(1)に入れる。
(4)経過時間ごとにブリージング水のpH、ホモゲルとブリージング水の形状変化を観察する。
2 水圧
11 養生タンク
12 表面の水
13 モールド
14 ウォーターヒーター
15 試料
16 水圧
21 上蓋
22 砂利
23 ベントナイト
24 ゴム
25 注入供試
26 金網
27 下蓋
31、58、68、86 地盤
32 貯蔵タンク
33 ユニットポンプ
34 駆動源
35 多連装注入装置
36 注入ポイント
37 吐出口
38、59、81 注入管
39 導管
40 導管
44 注入領域
45は回転数変速機
46 集中管理装置
47 流量圧力検出器
48 バルブ
52 注入液槽
53 インバータ
57 送液系
61 第一改良ブロック
62 第二改良ブロック
69 結束注入管
70 細管
71 固定板
72、85 吐出口
73 ゴムスリーブ
74 注入孔
75 スリーブグラウト
82 管壁
83 袋パッカ
84 袋体
87 削孔
88 空間、
89 削孔壁
90 地盤内パッカ
95はゴムスリーブ
A 多連装注入装置
X 制御部
X1 注入監視盤
X2 操作盤
X3 注入記録盤
X4 データ入力装置
Y 注入液加圧部
V1 〜Vn 分岐バルブ
O1 〜On オリフイス
S 分岐管
T 注入管装置
Z 注入液分配部
f0 送液流量計
P0 送液圧力計
GP グラウトポンプ
Claims (10)
- pHが2〜8であり、かつ、シリカ濃度が1〜50質量%であるシリカコロイドを含有する地盤注入剤を、海水、カルシウムイオンおよびマグネシウムイオンのいずれかまたは複数を含有する地下水を含み、岩盤を主とする地盤に注入することにより、浸透水下における岩盤内に止水層を形成して、廃棄物または土壌汚染物を封じ込める、あるいはガスや液体燃料を貯蔵する空洞を形成することを特徴とする地盤注入工法。
- 前記地盤注入剤のシリカコロイドの粒径が、5〜100nmである請求項1記載の地盤注入工法。
- 前記地盤注入剤は、塩、酸、金属イオン封鎖剤、活性シリカ及び水ガラスからなる群から選択される1種以上を含有する請求項1または2記載の地盤注入工法。
- 前記地盤注入剤は、施工後に要求される一軸圧縮強度に応じて、水ガラス由来のシリカ濃度が、全シリカ濃度の0〜9.5質量%に調整されてなる請求項3記載の地盤注入工法。
- 前記金属イオン封鎖剤として、リン酸またはリン酸化合物を使用し、前記地盤中のカルシウムイオンまたはマグネシウムイオンと、前記金属イオン封鎖剤とを結合させてリン酸塩を生成して、前記地盤中の他の成分による固結体の劣化を防ぐ請求項3または4記載の地盤注入工法。
- 前記地下水の水面下の地盤内に止水層を形成して、廃棄物または土壌汚染物を封じ込める請求項1〜5のうちいずれか一項記載の地盤注入工法。
- 前記廃棄物または前記土壌汚染物がベントナイトで覆われている請求項1〜6のうちいずれか一項記載の地盤注入工法。
- 請求項1〜4記載のうちいずれか一項記載の地盤注入剤を地盤に注入し、
以下の(1)〜(3)、
(1)注入後期にはシリカグラウトのpHがアルカリ領域である
(2)注入初期にはシリカ濃度の低いシリカグラウトを注入する
(3)注入初期にはシリカコロイドの粒径が小さいシリカグラウトを注入する
のいずれか、あるいは併用して岩盤の亀裂への浸透を向上させることを特徴とする地盤注入工法。 - 前記地盤注入剤よりなるシリカグラウトを注入する前または後に、セメント系グラウトまたはカルシウム系グラウトを注入し止水性を高める請求項1〜8のうちいずれか一項記載の地盤注入工法。
- 三次元浸透注入工法、柱状浸透注入工法および三次元同時浸透注入工法からなる群から選択される急速浸透注入工法を用いて、前記地盤注入剤を地盤に注入する請求項1〜9のうちいずれか一項記載の地盤注入工法。
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