JPS58204213A - 地盤安定化用珪酸塩系グラウトの地盤注入法 - 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】 本発明は珪酸ソーダを主剤とし、二酸化炭素を硬化剤と
する地盤安定化用珪酸塩系グラウトの地盤注入法に関す
るものであって、その目的とするところは、グラウトを
連続的に地盤に注入しているうちに、グラウトのゲルタ
イムを地盤条件に即応した長短任意なものに直ちに変化
させることができる方法を提供することにある。

従来、珪酸ソーダと二酸化炭素を組み合せた地盤安定化
用グラウトの地盤注入法として種々の方法が提案されて
おり、その代表的な方法として。

たとえば、その内部に適宜の流体混合用機器が設けられ
た密閉耐圧構造の第一の混合器に高められた圧力の二酸
化炭素と水を供給し、該混合器中において供給原料によ
る加圧下に炭酸水を製造し。

次いで得られた炭酸水を、その製造時の圧力を維持させ
たまま第二の混合器に供給し、該混合器中において化学
量論酌量以上の珪酸ソーダ水溶液と混合させ、このよう
にして得られたグラウトを地盤に注入する方法が知られ
ている。

この方法においては、グラウトのゲルタイムの調節は、
第一の混合器中で製造される炭酸水の濃度を増減させる
ことによって行なうが、この方法では第一の混合器に二
酸化炭素を供給してからグラウトが地盤に注入されるま
で、装置規模にもよるが、多かれ少なかれ時間を要する
ので、この方法によっては、グラウトの地盤注入中に、
そのゲルタイムを地盤条件に即応したものに瞬間的に変
化させることができない。

本発明は、かかる欠点が是正された二酸化炭素を硬化剤
とする地盤安定化用珪酸塩系グラウトの地盤注入法に係
わるものであって、その要旨とするところは、［第一の
混合器に高められた圧力の二酸化炭素と水を供給し、該
混合器中において炭酸水を製造し２次いで得られた炭酸
水を第二の混合器の一方の入口部に供給すると同時に他
方の入口部に珪酸ソーダ水溶液を供給し、該混合器中に
おいて両者を合流・混合させ、このようにして得られた
グラウトを地盤に注入する方法において。

グラウトの地盤注入中に第二の混合器に水を供給するこ
とを特徴とする地盤安定化用珪酸塩系グラウトの地盤注
入法。」にある。

第１図は本発明の一実施態様をあられすフローシートで
ある。本発明においてはグラウトの硬化剤として二酸化
炭素を使用し、二酸化炭素源として炭酸ガスおよび液化
炭酸ガスのいずれも使用可能であるが、以下、二酸化炭
素源として炭酸ガスを用いた場合の一実施態様について
説明すると。

炭酸ガス貯槽１（通常、液化炭酸ガスボンベが用いられ
る。）および水貯槽８より高められた圧力の炭酸ガスお
よび水のそれぞれを第一の混合器６０入ロ部に供給する
。

炭酸ガス貯槽１は温水槽２のなかに浸漬して必要に応じ
て適宜加温することにより、該貯槽１より多量の炭酸ガ
スを流出させたときに認められる槽内圧力の低下や炭酸
ガス流出量の減少、槽内温度の低下等を防止することが
できる。

流量調節弁（減圧弁）３を開口して炭酸ガス貯槽１より
流出させた炭酸ガスは蒸発器４内を通過させることによ
り、同伴する液滴を気化させることができる。

５は第一の混合器６に供給する炭酸ガスの流量を一定に
することができる流量調節装置である。

なお１本発明においては二酸化炭素源として液化炭酸ガ
スも用いられるが、これを用いる場合は。

通常、その内部にサイフオンが挿入された液化炭酸ガス
ボンベを用い、ポンプで液化炭酸ガスを取り出して第一
の混合器６に供給することが望ましい。

本発明に用いる第一〇混合器６は、その適当な部分に二
酸化炭素供給口、水供給口および炭酸水排出口が設けら
れ、かつその内部に気体−液体または液体−液体の接触
混合を良好にさせるための任意の装置、たとえば攪拌機
、ジャマ板等が設けられた密閉耐圧構造のタテ型または
横型の容器である。

第一の混合器６内ＫＪｄ図上、プロペラ型攪拌翼付攪拌
機が設けられているが１本発明においては。

攪拌翼はこのようが形状のものに限定されず、タービン
型、ファンタービン型、わん曲羽根ファンタービン型、
ファウドラー型、プルマージン型その他任意の攪拌翼が
付された攪拌機を用いることができる。

二酸化炭素の第一の混合器６への供給は、混合器６の上
部からだけではなく、下部から供給して上部へ吹き上げ
てもよく、また、混合器６内の水相にノズルを挿入して
、該ノズルより二酸化炭素をバブリングさせてもよい。

一方、水の供給方法としては、第一の混合器６の上部よ
りスプレーノズルにより微小液滴として落下させる方法
がＣ（ｈとの接触効率を良くすることができるので好ま
しい。

その他、第一の混合器６として、その内部に静止型流体
攪拌用エレメントが設けられた混合器。

いわゆるラインミキサー（管路混合器）も好適に用いら
れるが、どのような形式の混合器が用いられるにせよ、
供給された炭酸ガスと水をなるべく短時間で混合するこ
とができる攪拌効率のよい混台用機器が設けられた混合
器を用いることが望ましい。

第一の混合器６に供給した炭酸ガスおよび水は該混合器
内において混合されて炭酸水が製造される。

本発明においては、第一の混合器６内において製造する
上記炭酸水は飽和濃度状態、すなわちＣｏｔ濃度が飽和
に達している状態であってもよいが、炭酸水のＣＯ２濃
度がこのような状態だと、後続の工程において該炭酸水
の圧力が低下した場合に炭酸水中より炭酸ガスが発生し
てトラブルの原因となることもあるので、第一の混合器
６内において製造する炭酸水中のＣｏｔ濃度は不飽和濃
度状態、すなわちそのときの圧力でＣＯ２濃度が未だ飽
和に達していない状態にすることが望ましい。

第一の混合器６内の圧力を適宜調節することにより、第
一の混合器６中において任意の濃度の炭酸水を製造する
ことができるが、第一の混合器６内の圧力は圧力（流量
）調節弁１１を適宜調節したり、水および炭酸ガスの供
給圧を適宜調節することにより任意に変化させることが
できる。

次いで、このようにして第一の混合器６内において製造
した炭酸水は第二の混合器１９の一方の入口部に供給す
ると同時に他方の入口部に珪酸ソーダ水溶液をその貯槽
１３より供給する。

本発明に用いる珪酸ソーダとしては、従来地盤の安定化
に用いられているＪＩＳ　３号珪酸ソーダが通常好適に
用いられるが、　８ｉ０ｓ／Ｎ鞄０のモル比がＪＩＳ　
３号よりも高い３以上のものから５．５程度のもの迄も
用いることができる。

これら珪酸ソーダは施工に際し、水で希釈して地盤安定
化に適した適宜の濃度の水溶液にするが。

本発明においては珪酸ソーダ水溶液貯槽１３に仕込む珪
酸ソーダ水溶液中の原料珪酸ソーダの濃度は２通常２０
〜１００容量％、特に２５〜６０容量％にするのが好ま
しい。

第二の混合器１９は、り°ラウドの地盤注入にも用いら
れるものであって、この種グラウトの製造および地盤注
入に常用されているその出口部に混合室が設けられた中
空二重管とか、その内部に流体温合用エレメントが設け
られた一般の静止型管路混合器等が通常好適に用いられ
る。

第二の混合器１９の排出口には１通常該混合器内の圧力
を一定に保つことができる保圧弁２０を設置する。

この種の保圧弁として、従来スプリング式、油圧式、電
子式、空気式等１種々の構造のものがあるが１本発明に
おいてはどのような形式のものも用いられる。

本発明においては、との保圧弁２０により、第二の混合
器１９内の圧力を該混合器１９内に供給される炭酸水お
よび珪酸ソーダ水溶液と略同じ圧力に保持する。

第二の混合器１９内に供給した前記炭酸水および前記珪
酸ソーダ水溶液は、該混合器中において混合されてグラ
ウトが製造される。

次いでこのようにして得られたグラウトはそのまま地盤
に注入されるが１本発明においてはグラウトの地盤注入
中に第二の混合器１９に水を供給する。

すなわち１本発明においてはグラウトの地盤注入中に第
二の混合器１９に水を供給して、該混合器中における炭
酸水の濃度を変化させ、これによりグラウトのゲルタイ
ムを調節する。したがって。

本発明においてグラウトのゲルタイムを上記供給水によ
り殆ど瞬結に近い時間から数時間に亘って任意に調節さ
せるような場合は、第一の混合器６中で製造する炭酸水
のＣＯ２濃度は、仮に第二の混合器１９に水が供給され
ない場合は、該混合器１９Ｆｔ［おいて珪酸ソーダ水溶
液を瞬結させるような濃度にすることが必要である。

一方、グラウトのゲルタイムをこのように広範囲の時間
に亘って調節する必要がない場合、たとえば数分から数
十分に亘って調節するような場合は、第一の混合器６中
で製造する炭酸水のＣ０２濃度は上記より低くてもよく
、第二の混合器１９に水が供給されない場合は、該混合
器１９中において珪酸ソーダ水溶液を数分以内でゲル化
させるような濃度でよい。

この際、ゲルタイム調節用の水は直接第二の混合冊の入
口部に供給してもよいが、第一の混合器６より第二の混
合器１９に供給する炭酸水および珪酸ソーダ貯槽１３よ
り第二の混合器１９に供給する珪酸ソーダ水溶液のいず
れか一方または両者に合流させて、第二の混合器１９に
供給することもできる。

本発明においては、第二の混合器１９に供給した水は該
混合器中において通常殆ど瞬間的に他の成分と混合され
て地盤に注入される。

したがって９本発明にしたがえば、グラウトの地盤注入
中にそのゲルタイムを地盤条件に即応した長短任意なも
のに直ちに（殆ど瞬間的に）変化させることができる。

そして、これにより複雑な土質条件に対応した。きめの
細かい地盤安定化の施工を行なうことができる。

更に本発明にしたがえば、それぞれゲルタイムが異なっ
た複数のグラウトを同時に地盤に注入する工法、すなわ
ち複合注入工法が荀能である。

これを図により説明すると、第２図は本発明による複合
注入工法の一実施例を示すフローシートである。

第２図において、１９．２２および２３はそれぞれ土質
条件が異なる地盤中に打設された第二の混合器（兼グラ
ウト注入管）である。

施工にあたり、各混合器の入口部に、第一の混合器６．
珪酸ソーダ水溶液貯槽１３および水貯槽１６よし炭酸水
、珪酸ソーダ水溶液およびゲルタイム調節用水をそれぞ
れ同時に供給する。

この際、各混合器に供給するゲルタイム調節用水の量を
適宜変化させることにより、各混合器中においてそれぞ
れの土質条件に適合したゲルタイムを有するグラウトが
製造されて地盤中に注入される。

この複合注入工法によれば、土質条件が種々異なる複雑
な地盤を一度の施工で容易に安定化させることができる
。

なお９本発明の実施にあたり、グラウト地盤注入中にた
とえばそのゲルタイムを大巾に変化させるような場合、
第二の混合器への炭酸水および珪酸ソーダ水溶液の供給
量を一定にしつつ、水の供給量のみを増減させる方法を
採ると、水量の増減によりグラウト中の珪酸ソーダ濃度
が大巾に変動することがある。

このような珪酸ソーダの濃度変化が好ましくない場合は
、水の供給量に応じて炭酸水の供給をも変化させ、グラ
ウトのゲルタイムをどのように変化させた場合にも水の
供給量と炭酸水の供給量の合計が常に一定になるように
することが望ましい。

また１本発明において、グラウトの製造に用いる炭酸ガ
スの量は珪酸ソーダに対して、化学量論酌量以下にする
ことが望ましく、これにより地盤に注入したグラウトか
らの炭酸ガスの発生を防止することができる。

次に実施例により本発明を更に具体的に説明する。

実施例 その内部にかい型攪拌翼（長さＸ幅−１３０′ＩＩＩＸ
　５０ｆｉｌ）が設けられた密閉耐圧構造の第一の混合
器の上部より温度１８ｔｒの水を３．６　Ａ　７分の速
度で供給すると同時に液化炭酸ガスを０．１０　ｓ　ｋ
ｙ／分の速度で供給し、該混合器中で両者を混合して炭
酸水を製造した。このときの第一の混合器内の圧力は供
給原料により２３　ｋｇ／ｃｌに保った。次いで得られ
た炭酸水を、先端に保圧弁、内部に液体混合用エレメン
トが６ケ設けられた直径２１ｓｔＬ、長さ１５０籠の第
二の混合器（静的管路混合器）の一方の入口部に３．６
．、ｅ／分の速度で連続的に供給すると同時に他方の入
口部にＪＩＳ　ａ号珪酸ンーダ：水−１：１（容量）の
割合の珪酸ソーダ水溶液を３．６−ｅ／分の速度で連続
的に供給した。

このとき、第二の混合器内の圧力が２５〜３０ｋｔ／ａ
／（を保つよう保圧弁のスプリングを調節した。

第二の混合器に供給された各原料は該混合器内で殆ど瞬
間的に混合されてグラウトが製造され。

その出口より排出された。このグラウトは均一な溶液で
、　ＣＯ２ガスの発生は認められず、そのゲルタイムは
３秒であった。

次に、上記の運転状態を維持しつつ、第二の混合器に水
＋　７．２　ｐ　７分の速度で供給したところゲルタイ
ム３０秒のグラウトが該混合器の出口より直ちに排出さ
れた。

次に、この運転状態を維持しつつ、第二の混合器に供給
する水量を１４．４．−ｅ／分に変化させたところ、ゲ
ルタイム２分２０秒のグラウトが該混合器の出口より直
ちに得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施態様をあられすフ
ローシートである。 記号　　１　炭酸ガス貯槽 ２　温水槽 ３　流量調節弁（減圧弁） ４　蒸発器 ５　流量調節装置 ６　第一の混合器 ７　攪拌際駆動用電動機 ８　水貯槽 ９　流量調節弁 １０　ポンプ １１　圧力（流量）調節弁 １５− １２　ポンプ １３　珪酸ソーダ水溶液貯槽 １４　流量調節弁 １５　ポンプ １６　水貯槽 １７　流量調節弁 １８　ポンプ １９　第二の混合器（その１） ２０　保圧弁 ２０′　　スプリング ２１　地盤 ２２　第二の混合器（その２） ２３　第二の混合器（その３） ２４　流量調節弁 ２５　流量調節弁 ２６　流量調節弁 特許出願人 日東化学工業株式会社 １６− 手続補正書（自発） 昭和５７年７月２日 特許庁長官若杉和夫殿 １、事件の表示 昭和５７年特許願第８７３４０号 ２、発明の名称 地盤安定化用珪酸塩系グラウトの地盤注入法３、補正を
する者 〒１００東京都千代田区丸の内−丁目５番１号４６　　
補正の対象 願書の添付書類の目録の欄および明細書の発明の詳細な
説明の欄 ５、補正の内容 （１）願書の添付書類の目録の欄を次の通りに補正する
。 （１）明細書　　１通 （２）（図　　面　　　２　通） （３）（願書副本　　　１　通） （２）明細書第１０頁、第１１行に記載の「濃度」をｒ
高濃度」と補正する。 （３）　　明細書第１０頁、第１２〜１３行に記載の「
広範囲の」を「広範囲な」と補正する。 （４）　　明細書第１０頁、最下行に記載の「この際」
を「本発明の実施にあたり」と補正する。 （５）明細書第１１頁、第３行に記載の「珪酸ソーダ」
を「珪酸ソーダ水溶液」と補正する。 （６）明細書第１１頁、下から第５行と第６行の間に次
の文章を挿入する。 「これに対し、従来においては、グラウトのゲルタイム
の調節は第一の混合器６中において炭酸水の濃度を種々
変化させることにより行なっているが、かかる方法では
第一の混合器６が通常大容量であるため、該混合器に二
酸化炭素を供給してからグラウトが地盤に注入されるま
で、多かれ少なかれ時間を要するので、グラウトのゲル
タイムを本発明におけるがごとく、殆ど瞬間的に変化さ
せることができない。」 （７）明細書第１３頁、第５〜６行に記載の［水の供給
量に・・・・・・・・・・・・変化させ」を「水の供給
量に反比例して炭酸水の供給量を変化させ」と補正する
。 以上 ３− ６５−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　第一の混合器に高められた圧力の二酸化炭素
   と水を供給し、該混合器中において炭酸水を製造し１次
   いで得られた炭酸水を第二の混合器の一方の入口部に供
   給すると同時に他方の入口部に珪酸ソーダ水溶液を供給
   し、該混合器中において両者を合流・混合させ、このよ
   うにして得られたグラウトを地盤に注入する方法におい
   て、グラウトの地盤注入中に第二の混合器に水を供給す
   ることを特徴とする地盤安定化用珪酸塩系グラウトの地
   盤注入法。
2. （２）二酸化炭素が炭酸ガスである特許請求の範囲第（
   １）項記載の地盤安定化用珪酸塩系グラウトの地盤注入
   法。
3. （３）二酸化炭素が液化炭酸ガスである特許請求の範囲
   第（１）項記載の地盤安定化用珪酸塩系グラウトの地盤
   法人法。