JPH11241336A - 地盤固結用注入材およびこの注入材を用いた地盤注入工法 - Google Patents
地盤固結用注入材およびこの注入材を用いた地盤注入工法Info
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Abstract
盤、地下水が多く存在したり、流れたりしている地盤等
の固結に適した地盤固結用注入材およびその注入材を用
いた地盤注入工法であって、該地盤を均一かつ広範囲
に、さらには高強度に固結し得、しかも長期間にわたっ
て高強度の固結が維持される。 【構成】 本発明にかかる地盤固結用注入材はシリカ系
化合物の水溶液またはコロイド液と、増粘剤とを含有し
てなり、特に液状化対策の必要な地盤あるいは地下水の
ある地盤の固結に適した注入材である。また、本発明に
かかる地盤注入工法は上述地盤固結用注入材を液状化対
策の必要な地盤、あるいは地下水のある地盤に注入して
該地盤を固結することから構成される。
Description
策の必要な、例えば砂地盤、地下水が多く存在したり、
流れたりしている地盤等の固結に適した地盤固結用注入
材およびその注入材を用いた地盤注入工法に係り、詳細
には、該地盤を均一かつ広範囲に、さらには高強度に固
結し得、しかも長期間にわたって高強度の固結が維持さ
れる地盤固結用注入材およびその注入材を用いた地盤注
入工法に関する。
液状化防止対策として種々の手段が溝じられている。こ
の中で近年、特に地盤固結用注入材を地盤中に注入して
該地盤を固結する方法が簡便で、かつ大きな効果を奏し
得るため、有力な手段として注目されている。この理由
は、例えば地盤の液状化現象を防ぐには地盤の砂粒子間
に存在する水の間隙水圧の上昇を防ぐことが必要であ
り、そのためには砂粒子の間隙にゲル化物を填充するこ
とが効果的だからである。
来、例えば、セメントミルク等の懸濁型注入材、水ガラ
ス−セメント系注入材、シリカ系注入材等が用いられて
いる。
子間にゲル化物を填充するには、これが経済的に行われ
なければならないことはもちろんのこと、さらに、ゲル
化物が耐久性を有することが必要である。
材に含まれるシリカ分が全てゲル化に携わることが必要
であり、かつ、ゲル化後、シリカ分の溶出がなく、長期
間にわたって良好なゲル構造を保持することが必要であ
る。また、経済性を得るためには、注入材はシリカ分濃
度が低く、かつ長いゲル化時間を保持して注入孔の間隔
を大きくとっても充分広範囲に浸透し、固結し得ること
が必要である。
濁型注入材は浸透性が悪く、また、水ガラス−セメント
系注入材はゲル化物の耐久性が悪い。
良好で、耐久性にも優れているため、砂粒子の間隙にゲ
ル化物を形成するための注入材として有効である。そこ
で、このシリカ系注入材は改良地盤の固結強度が1kgf/
cm2 程度で充分であることから、比較的低濃度で地盤中
に注入される。しかし、この注入に際してシリカ系注入
材は地下水によって希釈されてしまい、地盤を均一な固
結強度をもって固結することができない。
注入し、次第に注入材の濃度を低下させる注入方法が考
えられるが、この方法は注入材の濃度管理が複雑であっ
て、現場向きではない。なお、このシリカ系化合物の注
入材は無機塩等を添加して増粘させることも可能である
が、一定粘度を長期間維持することは困難である。
止するための注入材の要件としては、浸透性が良好であ
るとともに、地盤中に注入されたときに地下水による希
釈ができるだけ少なく、さらに高固結強度を有し、かつ
広範囲に、しかも均一に固結することが必要であり、さ
らに、長期間にわたってその強度や止水性を持続するこ
とが必要である。このような要件を備える注入材は砂地
盤の液状化防止に適するのみならず、地下水が多く存在
したり、流れているような地盤の固結にも適するもので
ある。
って、増粘されて地下水によって希釈され難く、かつ、
固結物が高強度を呈するとともに耐久性をも保持し、こ
のため、地盤、特に液状化対策の必要な砂地盤、あるい
は地下水が多く存在したり、流れたりする地盤を均一、
かつ広範囲に、さらには高強度に固結し得、しかもこの
高強度の固結が長期間にわたって維持されて耐久性をも
有し、上述の公知技術に存する欠点を改良した地盤固結
用注入材およびこの注入材を用いた地盤注入工法を提供
することにある。
め、本発明の地盤固結用注入材によれば、シリカ系化合
物の水溶液またはコロイド液と、増粘剤とを含有してな
り、特に、液状化対策の必要な地盤、あるいは地下水の
ある地盤の固結に適することを特徴とする。
明の地盤注入工法によれば、上述の地盤固結用注入材を
液状化対策の必要な地盤、あるいは地下水のある地盤に
注入して該地盤を固結することを特徴とする。
る。
とおり、シリカ系化合物の水溶液まかはコロイド液と、
増粘剤とを含有して構成される。
イド液としては、活性シリカ、コロイダルシリカ、酸性
ないしはpH5〜9程度の中性シリカゾルが用いられ
る。
通して脱アルカリし、活性化されたシリカの水溶液であ
って、酸性の場合には単独で次第に高分子化されてゲル
化に至り、弱アルカリ性の場合には酸等の添加によって
ゲル化する。
酸、硫酸、酸性リン酸ナトリウム、塩化アルミニウム等
の酸またはその塩を、製造直後に、あるいは注入材の配
合時に添加、混合して安定化し、かつ、土中のゲル化時
間を長くすることもできる。
の範囲が好ましい。この濃度が低い場合には、注入材の
配合時にコロイダルシリカ、水ガラス等を適宜に添加し
てもよい。
調整することができるのみならず、固結後の耐久性にも
優れており、本発明の用途に適したものである。粘性は
水と殆ど変わらず2cps 以下である。
熱により増粒して安定化の後、濃縮して得られる。この
ときの得られたコロイダルシリカはシリカ濃度が10%
以上、通常は30%程度以上である。このコロイダルシ
リカは本発明配合液中シリカ濃度10%程度で使用され
るが、この濃度では粒度は2cps 以下であって、増粘す
る必要がある。
量の酸と混合し、水ガラス中のアルカリ分を中和して得
られるpHが酸性ないしは5〜9程度の中性シリカの水
溶液である。これは通常注入現場で調製される。液状化
対策用として使用する場合にはシリカ濃度が3〜10%
であることが好ましい。このシリカゾルもまた、アルカ
リが除去されているため、一度固結された後にはゲルの
解重合は起こらない。したがって、これは耐久性に優れ
ているが、粘度は水とほとんど同じであり、2cps 以下
である。
ロイド液はアルカリ性に近いpHを呈する場合には、後
述の増粘剤を容易に溶解ないしは希釈して均一な溶液を
形成するが、酸性を呈する場合には、増粘剤をミキサー
等で強制攪拌して溶解することが好ましく、しかも増粘
剤を低濃度の水溶液とした方が一層、均一な溶液になり
易い。
結強度に悪影響を与えないものであって、例えば、有機
高分子系増粘剤であり、具体的には例えば、多糖類また
はその誘導体、天然ガム類、水溶性の合成高分子物質等
が挙げられる。
キメチルセルロースナトリウム(cmc)、ヒドロキシエチ
ルセルロース、澱粉グリコール酸ナトリウム、澱粉リン
酸エステルナトリウム、アルギン酸ナトリウム、アルギ
ン酸プロピレングリコールエステル、カゼインナトリウ
ム等のアルカリ金属塩が挙げられ、天然ガム類としては
アラビアゴム、アルギン酸、カゼイン、グアガム、グル
テン、ローストビーンガム等が挙げられ、また、水溶性
の合成高分子物質としてはポリビニルアルコール、ポリ
アクリル酸ナトリウム等が挙げられる。
物の水溶液またはコロイド液のシリカ濃度、pH値、増
粘剤の種類、得られる注入材配合液の固結体強度、注入
対象地盤の透水性、地下水の有無、およびその流れの強
さ等よって決定されるが、得られる注入材が2〜40cp
s 、好ましくは2〜20cps の粘度を呈するような量で
ある。この量は具体的には注入材配合液中、0.1〜5重
量%の範囲内であることが好ましい。
たはコロイド液と配合する際には、予め水に溶解して水
溶液として配合することが好ましい。このときの水溶液
の粘度は500〜5000cps の範囲内とする。この理
由はこの粘度の増粘剤水溶液をシリカ系化合物の水溶液
またはコロイド液に配合して注入材配合液を調製する際
に、得られる注入材配合液の粘度が2〜40cps 、好ま
しくは2〜20cps に増粘されることが必要だからであ
る。注入材配合液がこの粘度に増粘されれば、これを地
盤中に注入しても、地下水による希釈が防止され、この
結果、注入材配合液は0.5〜2.0kgf/cm2 、好ましくは
1kgf/cm2 の固結強度を呈するようなシリカ濃度に維持
される。
体的には多糖類またはその誘導体のアルカリ金属塩の場
合には、主材としてのシリカ系化合物の水溶液またはコ
ロイド液が酸性であると、得られる注入材配合液のゲル
化時間が短くなるので、この主材にゲル化調整剤や硬化
剤を添加し、ゲル化時間を調整することが必要である。
は、特に限定されないが、好ましくは粉体あるいは水溶
液の状態で添加したときに沈澱を生じないものであり、
具体的には塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化マグネ
シウム等の水溶性無機塩、水ガラス、水酸化マグネシウ
ム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、重炭酸ソーダ
等の難溶性あるいは水溶性アルカリ性化合物が挙げら
れ、その他、ヘキサメタリン酸ソーダ等の金属イオン封
鎖剤も用いることが出来る。
にして得られた地盤固結用注入材を地盤中に、特に、液
状化対策の必要な地盤、例えば砂地盤あるいは地下水の
ある地盤中に注入して該地盤を固結することにより構成
される。
良好であり、かつ、増粘されて地下水によって希釈され
難しいものであり、したがって、上述注入に際して注入
速度を5〜50l/分とし、かつ、地盤の注入孔間隔を
50〜400cmとして注入し得、地盤における単位面積
当りの注入個所の数を減少して作業性を向上することが
できる。
高強度を呈するとともに、耐久性をも保持し、したがっ
て、上記注入により、液状化対策の必要な砂地盤、ある
いは地下水が多く存在したり、流れたりする地盤を均一
に、広範囲に、さらに高強度に固結し得、しかも、固結
物の高強度が長期間にわたって維持されて耐久性をも保
持して固結することができる。なお、本発明の注入に際
して、注入材のゲル化時間が長い場合には1ショットで
注入するのが簡便である。
詳述する。
材) 表1に示す三種類の主材を用いた。
を5倍量の水で希釈し、これをイオン交換樹脂(Duolit
e C-20, Rohm and Hass 社製)を充填した樹脂塔に通し
て製造した。これを約10℃で保管して使用した。
ーマロックAT−30(商品名)を用いた。
mlに対して硫酸(95%として)5.6ml、水67.4mlの
比率で、ミキサーで急速混合して酸性シリカゾルとし
た。
のようにして行い、また、供試体としてサントゲルの作
成は次のようにして行った。
リカ化合物の液に添加して直ちに攪拌溶解させた。ゲル
タイムが長いので殆ど問題はない。
定 豊浦標準砂100gに配合液50mlを添加し、直ちに混
合、静置し、混合時から竹串で刺して固く感じた時まで
の経過時間を土中ゲル化時間とした。
ルドに注型し、室温で放置し、脱型強度に達してから
(通常約1日)脱型した。
でシリカ系化合物の水溶液またはコロイド液に混合添加
し、必要に応じて水を添加しシリカ濃度を調整した。得
られた液のシリカ濃度および粘度を表3に示した。
に示す硬化剤を添加して注入材とした。そのシリカ濃
度、粘度、ゲルタイムを表4および表5に示す。なお、
実施例7、8、9の硬化剤は主材に直接添加して溶解
し、実施例10以下は水に溶解あるいは希釈して添加し
た。
における実施例11とは粘度の上では差が少ないが、効
果の上で大きな差が生じた。その理由は増粘剤を加える
ことにより注入液にシリカコロイドの構造的なネットが
溶液中に構成されて、希釈されにくい注入液になったも
のと想像される。比較のため増粘剤を添加していない材
料で注入材配合液を調製し、粘度、ゲルタイムを測定し
た。
0cmのモールドに充填し硬化させ、1日後脱型、密封養
生し7日強度を測定したところ1.5kgf/cm2 であった。
なお、サントゲル作成時に測定した土中ゲルタイムは5
時間であった。
測定した。実施例7の配合液を砂礫層(地下水位GL−
2m)からなる地盤に注入した。単管をGL−10mの
深度まで設置し、単管の先端部から6800l注入後、
単管を1.0m引き上げてから同様の工程を繰り返しGL
−3mまで注入した。掘削調査の結果注入管を中心とし
てほぼ直径350cmくらいの固結体が形成されていた。
例14と同じ条件でサンドゲルを作成した。土中ゲルタ
イムは8時間であり、サンドゲルの強度を測定したとこ
ろ1.7kgf/cm2 であった。また、実施例14と同条件で
注入を行ったところ、固結体の直径は120cmしかなか
った。
要な砂地盤に本発明注入材を注入した場合に、あるい
は、地下水のある地盤に本発明注入材を注入した場合
に、本発明注入材が水で希釈されないために比較的強度
低下がなく、均一に地盤を改良することが出来る。
地盤、特に砂地盤では充分広範囲な浸透と固結性があ
り、注入固結した地盤は充分な液状化防止効果が発揮さ
れ、あるいは充分な固結強度をもって固結される。さら
に本発明注入材の固結体は耐久性があり、長期間液状化
防止効果が持続される。
Claims (13)
- 【請求項1】 シリカ系化合物の水溶液またはコロイド
液と、増粘剤とを含有してなる、特に液状化対策の必要
な地盤あるいは地下水のある地盤の固結に適した地盤固
結用注入材。 - 【請求項2】 請求項1において、シリカ系化合物の水
溶液またはコロイド液が活性シリカ、コロイダルシリカ
または酸性ないし中性領域のシリカゾルである請求項1
に記載される地盤固結用注入材。 - 【請求項3】 請求項1において、増粘剤が有機高分子
系増粘剤である請求項1に記載される地盤固結用注入
材。 - 【請求項4】 請求項3において、有機高分子系増粘剤
が多糖類またはその誘導体、天然ガム類または水溶性合
成高分子物質である請求項3に記載される地盤固結用注
入材。 - 【請求項5】 請求項1において、増粘剤の配合量は得
られる注入材が2〜40cps の粘度を呈するような量で
ある請求項1に記載される地盤固結用注入材。 - 【請求項6】 請求項5において、増粘剤の配合量が全
配合量の0.1〜5重量%である請求項5に記載される地
盤固結用注入材。 - 【請求項7】 シリカ系化合物の水溶液またはコロイド
液と、増粘剤とを含有した注入材を液状化対策の必要な
地盤あるいは地下水のある地盤に注入して該地盤を固結
することを特徴とする地盤注入工法。 - 【請求項8】 請求項7において、シリカ系化合物の水
溶液またはコロイド液が活性シリカ、コロイダルシリカ
または酸性ないし中性領域のシリカゾルである請求項7
に記載される地盤注入工法。 - 【請求項9】 請求項7において、増粘剤が有機高分子
系増粘剤である請求項7に記載される地盤注入工法。 - 【請求項10】 請求項9において、有機高分子系増粘
剤が多糖類またはその誘導体、天然ガム類または水溶性
合成高分子物質である請求項9に記載される地盤注入工
法。 - 【請求項11】 請求項7において、増粘剤の配合量は
得られる注入材が2〜40cps の粘度を呈するような量
である請求項7に記載される地盤注入工法。 - 【請求項12】 請求項11において、増粘剤の配合量
が全配合量の0.1〜5重量%である請求項11に記載さ
れる地盤注入工法。 - 【請求項13】 請求項7において、前記注入材を地盤
に注入するに際して、注入速度5〜50l/分、注入孔
間隔50〜400cmとして注入し、地盤における単位面
積当りの注入個所の数を減少して作業性を向上すること
を特徴とする請求項7に記載される地盤注入工法。
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JP05910798A JP3437084B2 (ja) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | 地盤固結用注入材およびこの注入材を用いた地盤注入工法 |
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JP2009024493A (ja) * | 2008-09-26 | 2009-02-05 | Okumura Corp | 土砂地盤改良工法と注入薬液及びその施工管理方法 |
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- 1998-02-25 JP JP05910798A patent/JP3437084B2/ja not_active Expired - Fee Related
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