JPS61215685A - 土質安定化工法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、土質安定化工法に関し、詳しくは、ゲル化時
間の安定した水ガラス系グラウト薬剤を土壌中に注入し
てゲル化させ、土壌粒子を相互に結合させて固化するこ
とにより、土質の強化及び安定化を図る土質安定化工法
に関する。

（従来の技術） 従来より、土質を強化するため、又は漏水地盤等の止水
を行なうために、土壌中に水ガラス系のグラウト薬剤を
注入し、水ガラスをゲル化して、土質を強化安定化する
工法が知られている。ここに、上記水ガラス系グラウト
薬剤としては、セメント、硫酸カルシウム等の水難溶性
の無機塩を硬化剤として用いる懸濁型と、水溶性の無機
酸、有機酸、無機酸性塩等を硬化剤として用いる溶液型
がある。

懸濁型の水ガラス系グラウト薬剤を用いる工法によれば
、土壌の固結強度は良好ではあるが、セメント粒子が時
間の経過と共に沈殿したり、土壌に注入したときに土粒
子による濾過作用を受け、浸透性が低下する等の欠点を
有し、更に、グラウト薬剤のゲル化時間を調節するのが
困難である等の技術的問題を有する。

このため、現在では、浸透性がよく、細粒土質にも適用
できるうえに、ゲル化時間を数秒乃至数十分の広い範囲
で調節できる溶液型の水ガラス系グラウト薬剤が多く用
いられている。しかしながら、この場合においても、水
ガラス水溶液と硬化剤液との混合比の僅かな変化が、水
ガラスのゲル化時間を大きく変動させるので、その使用
にあたっては細心の注意が必要となる。即ち、水ガラス
に対して所定量より硬化剤が多いときは、ゲル化時間が
極端に短くなるため、土壌へのグラウト薬液の浸透範囲
が狭くなり、その結果、目的とする範囲の土質の安定化
が達せられない。他方、硬化剤が所定量より少ないとき
は、ゲル化時間が極端に長くなり、ゲル化までにグラウ
ト液が地下水等により希釈されたり、流失してしまうこ
ともある。

従って、従来、土質や安定化の目的に応じて、ゲル化時
間を所望の時間に調節でき、しかも、できるだけ水ガラ
ス水溶液と硬化剤液の混合比が変動しても、ゲル化時間
の変動がないグラウト薬剤を用いることが強く要請され
ている。

このような要請に応じるために、例えば、特公昭５８−
３３２７７号では、ケイ酸ナトリウムと、亜硫酸アルカ
リ及び炭酸アルカリより選ばれる１種以上の塩を含むＡ
液と、重亜硫酸アルカリ等の硬化剤を含むＢ液とを混合
し、土壌に注入する工法を開示している。この工法によ
れば、水ガラス（Ａ液）と硬化剤（Ｂ液）の混合比の変
動によるゲル化時間の大幅な変動はある程度改善される
が、用いる硬化剤によっては、なお十分とはいえない。

更に、この工法によれば、水ガラスを数秒でゲル化させ
るような瞬結固化を行なうことは困難である。

（発明の目的） 本発明は、土質を安定化させるために用いる水ガラス系
グラウト薬剤における上記した問題を解決するためにな
されたものであって、水ガラス系グラウト薬剤のゲル化
時間を数秒から十数骨の広ゲル化時間への影響が極めて
少なく、従って、目的とする土壌の強化或いは止水等を
確実に行なうことができる土質安定化工法を提供するこ
とを目的とする。

（発明の構成） 本発明の土質安定化工法は、 Ａ液：（ａ）ケイ酸ナトリウム、及び （ｂｌ水溶性である無機酸、有機酸及び無機酸性塩より
なる群から選ばれる少 なくとも１種を含有し、 且つ、ｐ）Ｉが１１以上である水溶液。

Ｂ液：　水溶性である無機酸、無機酸性塩、無機正塩、
有機酸及びグリオキサー ル、γ−ブチロラクトン、エチレン カーボネート、多価アルコールの酢 酸エステルよりなる群から選ばれる 少なくとも１種を含有する水溶液、 又は水に難溶性である無機化合物若 しくはセメントを含有する水性懸濁 液。

上記Ａ液とＢ液とを混合し、土壌中に注入することを特
徴とする。

本発明による工法において用いられる上記Ａ液に含有さ
れるケイ酸ナトリウムには、通常、ＪＩＳＫ　１４０８
に規定される３号ケイ酸ナトリウムが好ましく用いられ
るが、１号ケイ酸ナトリウムや２号ケイ酸ナトリウムも
用いられる。このようなケイ酸ナトリウム水溶液のＡ液
中の含有量は、好ましくは２０〜８０容量％である。含
有量が２０容　。

量％以下であるときは、固結した土質の強度が極度に低
下し、一方、８０容量％以上であるときには、Ａ液の粘
度が高すぎて、土壌中での浸透性に劣ることとなるから
である。

Ａ液には、更に水溶性の無機酸、有機酸及び無機酸性塩
から選ばれる１種以上が含有される。これらの酸及び塩
は水溶性であれば、特に限定されないが、例えば、無機
酸としては、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、ホウ酸、炭酸
等が、有機酸とじては、酢酸、シュウ酸、ギ酸、プロピ
オン酸、酪酸、吉草酸、アクリル酸、マロン酸、コハク
酸、グルタミン酸、アジピン酸、グリコール酸、酒石酸
、クエン酸、リンゴ酸等が、また、無機酸性塩としては
、ホウ酸二水素ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、リン
酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、硫酸水
素ナトリウム、炭酸水素カリウム、リン酸水素二カリウ
ム、リン酸二水素カリウム、硫酸水素カリウム等のアル
カリ金属の酸性塩が、それぞれ代表的に挙げられる。

本発明においては、上記Ａ液の調製に際しては、ケイ酸
ナトリウム水溶液に前記した水溶性の無機酸、有機酸又
は酸性無機塩又はこれらの水溶液を添加し、且つ、その
ｐＨを１１以上とするのが好ましい。Ａ液のｐＨが１１
よりも低いときは、液性が極めて不安定であって、場合
によっては、波調製後、数十分以内にゲル化することが
あるからであり、また、水溶性の無機酸、有機酸又は酸
性無機塩の水溶液中にケイ酸ナトリウム水溶液を添加混
合するときは、漆調整時に一部、ゲル化が生じるからで
ある。

次に、Ｂ液に含まれる水溶性硬化剤としては、前記Ａ液
に含有されるものと同じ水溶性無機酸、有機酸及び無機
酸性塩のほかに、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム
、塩化マグネシウム、塩化カルシウム等のアルカリ土類
金属の正塩、リン酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、
塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムナトリウム、アル
ミン酸ナトリウム等のアルミニウムの正塩、硫酸第一鉄
、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、フェリシアン化カリウム等
の鉄の正塩等の各種正塩が挙げられる。また、グリオキ
サール、γ−ブチロラクトン、エチレンカーボネート等
や、或いはエチレングリコール、グリセリン、トリメチ
ロールプロパン等の多価アルコールのモノ、ジ及びトリ
酢酸エステル等も水溶性硬化剤として好適に用いられる
。これら水溶性硬化剤は、単独又は複数でＢ液に含有さ
れ、その含有量は、Ａ液と混合したときのケイ酸ナトリ
ウムの所要のゲル化時間に応じて、適宜に選択される。

Ｂ液には、上記した水溶性の硬化剤に代えて、水難溶性
の硬化剤が配合されてもよい。このような硬化剤を用い
るときは、例えば１０ｋｇ／ａＪという高い一軸圧縮強
度が得られ、粗砂層或いは粘土層と細砂層が錯雑した地
層のような間隙率の高い地質の地盤安定化に好適に実施
できる。上記水難溶性硬化剤としては、硫酸カルシウム
、リン酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネ
シウム等の難溶性の塩や、ポルトランドセメント、高炉
セメント、高炉コロイドセメント、水砕スラグ等のセメ
ント類の単独或いは複数が用いられるが、これらに限定
されるものではない。

本発明の工法によれば、以上のように調製された上記Ａ
液及びＢ液を混合し、土壌中に注入する。

混合及び注入の方法は、安定化する土質や、Ａ液及びＢ
液を混合して後、ゲル化するまでの所要時間等の条件に
よって適宜に選択されるが、通常、Ａ液及びＢ液を同時
に７字管状注入パイプに注入ポ゛ンプにて送ることによ
って、上記注入パイプにおいて両液の合流点にて混合し
、目的の土壌に注入する。ゲル化時間が短い薬剤の場合
には、二重ノズルを有するパイプに、両液を注入し、そ
の先端で混合して土壌に注入してもよい。

（発明の効果） 以上のように、本発明の土質安定化工法は、ケイ酸ナト
リウムを含むｐＨ１１以上のＡ液と、硬化液であるＢ液
とを混合して、対象となる土壌に注入し、土質の安定化
を達成するものであって、ケイ酸ナトリウムと硬化液と
の配合比のゲル化への影響は、従来の工法に比べて著し
く低減され、且つ、ゲル化時間も数秒から十数分の範囲
に任意に設定できる。従って、本発明の土質安定化工法
によれば、目的とする土壌に確実に薬液を注入でき、ま
た、ケイ酸ナトリウムのゲル化前に薬液が地下水等によ
り流失するようなことも防止できる。

更に、本発明の工法にて安定化処理された土壌の圧縮強
度、止水性、生成ゲルのシネリシス等についても、従来
の工法に比して何ら遜色がなく、従って、本発明による
工法は、土質を安定化させる上で、実用上極めて有用な
方法である。

以下に実施例を示すが、本発明はこれら実施例に限定さ
れるものではない。

実施例１ （ａｌ　Ａ液の調製及びそのゲル化時間ＪＩＳ　Ｋ　１
４０８に規定される３号ケイ酸ナトリウムの第１表に示
す量をビーカーにとり、これに第１表に示す酸及び塩の
水溶液をよく攪拌しながら加えて、ｐＨが１１以上であ
るＡ液２００ｍ１を調製した。このようにして調製した
各Ａ液（！ｌｈｌ乃至２２）を２８℃で放置して、Ａ液
自身がゲル化するまでの時間を調べた結果を併せて第１
表に示す。

得ら′れたＡ液は、いずれもゲル化時間が長く、短いも
ので２時間、長いもので６日以上であって、安定であっ
た。

（ｂｌ混合液の調製及びそのゲル化時間第２表に示す３
号ケイ酸ナトリウムと、塩又は酸を用い、前記と同様に
して、Ａ液２００ｍ１を調整し、また、別に第２表に示
す硬化剤を含むＢ液′２Ｐ００ｆｆｌｌを調製した。

第　　１　　表 第　１　表（続き） これら各Ａ及びＢ液を２０℃に保持し、Ａ液とＢ液の容
量比が、■Ｏ，！１．１、■１．ｏ：ｔ、ｏ、■１．１
：０．９になるように混合して、各混合液についてのゲ
ル化時間を測定し、Ａ液とＢ液との混合比が逆転した場
合のゲル化時間の変動を、（■の場合のゲル化時間）／
（■の場合のゲル化時間）の比で表わし、その結果を第
２表に変動比として示した。

本発明の方法に用いられる混合液では、ケイ酸ナトリウ
ムと硬化剤との混合比の変動によるゲル化時間の変動は
、従来の工法及び後述する比較例の場合と比べて極めて
小さく、上記変動比は１．２乃至３．９の範囲におさま
った。

実施例２ ｔａｌ　Ａ液及びＢ液の調製 ４００１の溶解用ミキサーに、炭酸水素ナトリウム１５
ｋｇを入れ、よ（攪拌しながら水を加え、濃度３．７５
重量／容量％の水溶液４００１を調製した。次に、２０
ＯＮの溶解用ミキサーに、ＪＩＳＫ　１４０Ｂに規定す
る３号ケイ酸ナトリウム７０７！を入れ、これを撹拌し
ながら上記炭酸水素ナトリウムの水溶液１３０１をギヤ
ーポンプにて加え、Ａ液２００２を得た。

別に、上記と同様にして、３．７５重量／容量％の炭酸
水素ナトリウムの水溶液２００Ｉ！を調製し、Ｂ液とし
た。

尚、上記で用いたＡ液１容とＢ液１容とからなる混合液
のゲル化時間は、液温２０℃で１分２９秒であった。

（ｂ）削孔 ロッドの先端から水道水を出しながら、注入予定の深度
７ｍのところまで削孔した。尚、地盤の透水係数は１．
２　Ｘ　１０−２ｃｓ／秒で、土質は細砂混じり粗砂で
あった。

（Ｃ）薬液の注入 注入速度可変型グラウトポンプ２台を用い、１゜５ショ
ット方式によってＡ液及びＢ液を各々毎分１ＯＮの速度
で供給し、混合液として２００１を上記地盤に注入した
。そのときの注入圧力は２〜３．５ｋｇ／−であった。

次に、所定量の注入が終了した後、ロッドを１ｍステッ
プアップし、同様の方法にて、更に２０ＯＮの混合液を
注入した。

（ｄ）開削による固結状況の観察と固結物の物性以上の
ようにして地質を安定化した地盤を、注入深度まで開削
して固結状況を観察した結果、円形に近い理想的な浸透
固結状況であった。

また、開削により採取した土塊をポリエチレン袋に入れ
て密封し、試験室にてこれを成型して一軸圧縮強度及び
透水性を調べた。結果は、−軸圧縮強度４．３ｋｇ／ｃ
ａｌ、透水係数５．２Ｘ１０−６０／秒であった。

実施例３ （ａｌ　Ａ液及びＢ液の調製 実施例２と同様にしてＡ液及びＢ液を調製した。

別に、２００１の溶解用ミキサーに入れた３、７５重量
／容量％の炭酸水素ナトリウム水溶液に、炭酸水素ナト
リウム７、５　ｋｇ及び硫酸マグネシウム水和物５　ｋ
ｇを投入して、攪拌、溶解し、混合液のゲル化時間が短
い瞬結用のＢ液を調製した。

実施例２において用いたのと同じＡ液１容とＢ液ｌ容か
らなる混合液のゲル化時間は、実施例２と同様に、液温
２０℃で１分２９秒であったが、上記Ａ液１容と瞬結用
Ｂ液１容からなる混合液では、同じ条件下に４秒であっ
た。

（ｂｌ削孔 二重管ロッドの先端から水道水を出しながら、注入予定
の深度７ｍのところまで削孔した。尚、地盤の透水係数
は７．　ＯＸ　１０−”ｃｍ／秒で、土質はシルト混じ
りの細砂であった。

（Ｃ１薬液の注入 注入速度の可変型グラウトポンプ２台を用い、はじめに
比較的地盤のゆるい部分への脈上注入と注入管の周りか
らの逸脱を防止することを目的として、二重管の内管か
ら瞬結用Ｂ液を、外管からＡ液を各々毎分１５１の速度
で供給し、二重管の先端にあるモニターで完全に混合し
て、Ａ液及び瞬結用Ｂ液からなる混合液７０１を注入し
た。注入圧力は１〜２ｋｇ／ｃｍであった。

次に、土粒子間の浸透を目的として、二重管の内管から
実施例２で用いたのと同じＢ液を、外管からはＡ液を各
々毎分ｌＯ１の速度で供給し、二重管の先端にあるモニ
ターで完全に混合して、混合液として１３０ｅを注入し
た。このときの注入圧力は、２〜４ｋｇ／ｃｄであった
。

所定量の注入が終了した後、ロッドを１ｍステップアッ
プして、上記作業を繰り返した。

（ｄ）開削による固結状況の観察と固結物の物性実施例
２と同様にして、注入深度まで開削して固結状況を観察
した。本実施例においても、円形に近い理想的な浸透固
結状況が観゛察された。

また、開削により採取した土塊の一軸圧縮強度は４．８
ｋｇ／−で、透水係数は２．３　Ｘ　１０−’ａｍ／秒
であった。

比較例 比較のために、酸及び塩を含まないＡ液を調製し、硬化
剤を含むＢ液と混合して、その溶液のゲル化時間を調べ
た。即ち、第２表の比較例の欄に示す量のＪＩＳ　Ｘ　
１４０８に規定する３号ケイ酸ナトリウムに水を加え、
全量を２０（１＋＋１としたＡ液、及び同種に示す硬化
剤を含むＢ液２００ｍ１をそれぞれ調製し、Ａ液とＢ液
の混合容量比が■０．９　：　１゜１、■１．０：１．
０、■１．１：０．９になるように混合して、各混合液
についてのゲル化時間を測定し、Ａ液とＢ液との混合比
が逆転した場合のゲル化時間の変動を実施例１と同様に
して調べた。

第２表の比較例１．２及び３は同表の実験例１．２及び
４に対応しており、対応する比較例と実験例では、混合
した液中での各硬化剤（炭酸水素ナトリウム及び硫酸水
素ナトリウム）の濃度が同一である。比較例では、明ら
かにゲル化時間がＡ液とＢ液との混合比の変動に大きく
影響されていることがわかる。

特許出願人　積水化学工業株式会社 代表者廣　１）馨

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａ液：（ａ）ケイ酸ナトリウム、及び（ｂ）水溶
   性である無機酸、有機酸及び無 機酸性塩よりなる群から選ばれる少 なくとも１種を含有し、 且つ、ｐＨが１１以上である水溶液。 Ｂ液：水溶性である無機酸、無機酸性塩、 無機正塩、有機酸及びグリオキサー ル、γ−ブチロラクトン、エチレン カーボネート、多価アルコールの酢 酸エステルよりなる群から選ばれる 少なくとも１種を含有する水溶液、 又は水難溶性である無機化合物若し くはセメントを含有する水性懸濁液。 上記Ａ液とＢ液とを混合し、土壌中に注入することを特
   徴とする土質安定化工法。