(57)【要約】【課題】粘性土層、礫層、貝殻層等が存在する砂質土層地盤を対象に、酸性シリカゾルを主材とする緩結性グラウト（薬液）を注入する場合において、注入したグラウトを確実にゲル化させ、将来的な水みちの発生を防止することができるグラウト注入方法を提供する。【解決手段】酸性シリカゾルを含む緩結性グラウトを地盤１内に注入するグラウト注入方法であって、塩分を含む水を予め地盤１内に注入した後、酸性シリカゾルを含む緩結性グラウトを地盤１内に注入するようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸性シリカゾルを含む緩結性グラウトを地盤内に注入するグラウト注入方法であって、
塩分を含む水を予め前記地盤内に注入した後、前記酸性シリカゾルを含む緩結性グラウトを前記地盤内に注入することを特徴とするグラウト注入方法。
【請求項２】
塩分を含む水を予め前記地盤内に注入することにより前記地盤の水理特性を把握した後、把握した前記地盤の水理特性に応じて、前記酸性シリカゾルを含む緩結性グラウトを前記地盤内に注入することを特徴とする請求項１に記載のグラウト注入方法。
【請求項３】
前記地盤は、粘性土層、礫層、貝殻層の少なくとも一つを含む砂質土層からなることを特徴とする請求項１または２に記載のグラウト注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱地盤の止水や地盤強化を目的として、酸性シリカゾルを含む溶液型の緩結性グラウトを地盤内に注入し、これを中性化させるようにしたグラウト注入方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、グラウト打設現場において、水ガラスに希硫酸等の酸を加えて薬液を酸性状態とすることで安定化させる酸性シリカゾルグラウトは、浸透性に優れた溶液型グラウトとして都市部の地盤改良や沿岸部の液状化対策として使用されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
【０００３】
酸性シリカゾルを緩結性グラウト材として使用する場合には、図３に示すように、薬液に硬化促進材を加えることなく、注入孔を介して砂質土地盤中に浸透注入した酸性シリカゾルが、砂粒子の表面に存在するＮａやＣａイオン等のアルカリイオンと反応することでゲル化することを期待している。この効果は、砂の骨格構造中に酸性シリカゾルが均一に浸透することで、砂粒子と十分に接触するため得られる効果である。
【０００４】
しかしながら、粘性土地盤中に注入される場合には、上述したような砂質土地盤における浸透注入とは異なり、図４に示すように、地盤中に脈状に割裂注入という形態となるため、粘性土表面との接触面積が十分ではなく、粘性土表面のアルカリイオンと酸性シリカゾルが十分に反応せずにゲル化しないことが懸念される。
【０００５】
また、礫層や貝殻層等の粒径の大きい地層中に注入される場合についても、図５に示すように、礫や貝殻等が薄く挟在する場合には、これらの挟在層を注入対象から確実に除外することが困難であるため、砂質土層と一緒に注入改良することになる。しかしながら、礫や貝殻等は粒径が大きく比表面積が小さいため、注入された酸性シリカゾルと礫や貝殻等の接触面積が小さく十分にゲル化しないおそれがある。挟在層に注入された酸性シリカゾルがゲル化せずに未固結の状態で残ってしまうと、注入箇所が水みちとなり十分な止水効果が得られない可能性が高い。また、掘削時には未固結の酸性シリカゾルが強度上の弱点となり、掘削面の破壊につながる可能性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１１２１５７号公報
【特許文献２】特許第５０１７６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、粘性土層や、礫層、貝殻層等が存在する砂質土層地盤を対象に、酸性シリカゾルを主材とする緩結性グラウト（薬液）を注入する場合において、注入したグラウトを確実にゲル化させ、将来的な水みちや強度上の弱点の発生を防止することができるグラウト注入方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るグラウト注入方法は、酸性シリカゾルを含む緩結性グラウトを地盤内に注入するグラウト注入方法であって、塩分を含む水を予め前記地盤内に注入した後、前記酸性シリカゾルを含む緩結性グラウトを前記地盤内に注入することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る他のグラウト注入方法は、上述した発明において、塩分を含む水を予め前記地盤内に注入することにより前記地盤の水理特性を把握した後、把握した前記地盤の水理特性に応じて、前記酸性シリカゾルを含む緩結性グラウトを前記地盤内に注入することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る他のグラウト注入方法は、上述した発明において、前記地盤は、粘性土層、礫層、貝殻層の少なくとも一つを含む砂質土層からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、酸性シリカゾルを含む緩結性グラウトを地盤内に注入するグラウト注入方法であって、塩分を含む水を予め前記地盤内に注入した後、前記酸性シリカゾルを含む緩結性グラウトを前記地盤内に注入するので、対象地盤内にはグラウト注入に先立って塩分（ＮａやＣａイオン等のアルカリイオン）が供給される。
【００１２】
塩分を含む水を注入した後に地盤内に注入される酸性シリカゾルは、地盤内に供給された塩分（ＮａやＣａイオン等のアルカリイオン）と反応することで確実にゲル化させることが可能である。したがって、粘性土層、礫層、貝殻層等が存在する砂質土層地盤を対象に、酸性シリカゾルを主材とする緩結性グラウト（薬液）を注入する場合において、将来的な水みちの発生を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明に係るグラウト注入方法の実施例を示す工程１の図である。
【図２】図２は、本発明に係るグラウト注入方法の実施例を示す工程２の図である。
【図３】図３は、従来の砂地盤における酸性シリカゾル浸透注入の概念図である。
【図４】図４は、従来の酸性シリカゾルのゲル化不足が懸念される砂質土層中に存在する層（粘性土層）についての説明図である。
【図５】図５は、従来の酸性シリカゾルのゲル化不足が懸念される砂質土層中に存在する層（礫層、貝殻層）についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係るグラウト注入方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明では、砂質土層地盤中にある程度の厚みを持った粘性土層が存在し、割裂させながらグラウトを注入する場合と、砂層中に礫層、貝殻層が薄く介在し、グラウトを注入する場合の２通りを適用対象として想定している。また、粘性土層が存在する場合においては、砂と粘土の互層のような場合も想定している。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
本発明に係るグラウト注入方法は、酸性シリカゾルを含む溶液型の緩結性グラウト（以下、酸性シリカゾルグラウトということがある。）を地盤内に注入するグラウト注入方法であって、塩分を含む水を予め地盤内に注入する工程１と、工程１の後、酸性シリカゾルグラウトを地盤内に注入する工程２とを有するものである。
【００１６】
図１は本実施の形態の工程１の状況を、図２は工程２の状況を例示したものである。
図１に示すように、酸性シリカゾルグラウトを注入する対象地盤としての砂質土地盤１（砂質土層地盤）内には、略水平層状の粘性土層等２が存在している。ここで、粘性土層等２は、粘性土層、礫層、貝殻層の少なくとも一つ、あるいは、これらの組み合わせからなる地層に相当するものとして構成されている。
【００１７】
また、この砂質土地盤１には、地上から砂質土地盤１の内部に向けて小径の注入孔３が予め穿孔してある。この注入孔３には、本実施の形態における酸性シリカゾルグラウトや塩水を送り込むための図示しないパイプが挿通配置されている。なお、本実施の形態における注入孔３としては、地表面から略垂直方向に延在し、粘性土層等２を上下に貫通した構造の場合について示しているが、これに限るものではない。例えば、砂質土地盤１内部から横方向や斜め方向などに向けて延在した構造を採用することも可能である。
【００１８】
まず、本実施の形態の工程１においては、グラウト注入に先立って、注入孔３に通された図示しないパイプを介して塩水（塩分を含む水）を砂質土地盤１内のパッカー４で区切られた注入対象区間５に注入する。この場合、砂質土地盤１内に存在する粘性土層等２にも塩水が注入されることとなる。ここで、粘性土層等２が粘性土の場合には、割裂部に塩分が付着し、粘性土層等２が礫層、貝殻層等の場合には、層全体に塩分が付着する。こうすることで、対象地盤内にはグラウト注入に先立って塩分（ＮａやＣａイオン等のアルカリイオン）が供給されることとなる。
【００１９】
次に、図２の工程２に示すように、同じ注入孔３に通された図示しないパイプを介して酸性シリカゾルグラウトを砂質土地盤１内のパッカー４で区切られた注入対象区間５に注入する。ここで、工程１と同様の注入経路により、砂質土地盤１内に存在する粘性土層等２にも酸性シリカゾルグラウトが注入されることとなる。注入された酸性シリカゾルグラウトが、工程１において砂質土地盤１および粘性土層等２内に供給されていた塩分（ＮａやＣａイオン等のアルカリイオン）と反応する。ここで、粘性土層等２が粘性土の場合には、割裂部に付着していた塩分と酸性シリカゾルが反応し、粘性土層等２が礫層、貝殻層等の場合には、層全体に付着していた塩分と酸性シリカゾルが反応する。こうすることで、酸性シリカゾルグラウトを確実にゲル化させることが可能である。これにより、粘性土層等２内における将来的な水みちの発生を抑止することができる。
【００２０】
つまり、従来のグラウト注入方法では、注入された酸性シリカゾルグラウトと粘性土層、礫層、貝殻層等の構成粒子との接触面積が小さいことから十分にゲル化しないおそれがあった。さらに、こうした層中に注入された酸性シリカゾルがゲル化せずに未固結の状態で残ると、注入箇所が水みちとなり十分な止水効果が得られない、あるいは強度上の弱点となるおそれがあった。しかしながら、本実施の形態のグラウト注入方法によれば、工程２において注入された酸性シリカゾルグラウトが、工程１において粘性土層等２（粘性土層や、礫層、貝殻層等）内に供給されていた塩分（ＮａやＣａイオン等のアルカリイオン）と反応することで、これを確実にゲル化させることができる。
【００２１】
したがって、本発明によれば、粘性土層、礫層、貝殻層等が存在する砂質土層地盤を対象に、酸性シリカゾルを主材とする緩結性グラウトを注入する場合において、将来的な水みちの発生を防止することができる。
【００２２】
上記の実施の形態において、本発明における塩分を含む水として、単に塩水を用いた場合を例示して説明したが、これに限るものではなく、例えば塩分を含む海水や湧水等を用いても構わない。
【００２３】
また、上記の実施の形態において、酸性シリカゾルグラウトや塩水を地盤内に注入するための設備としては、従来のグラウト注入方法における設備と類似の構成、例えば、地上部に設けた酸性シリカゾルグラウトタンク、清水もしくは塩水タンク、塩分貯留タンク、注入パイプ、圧力計、流量計、ポンプなどにより構成することが可能である。この構成において、注入する塩水における塩分量を調整するための設備を備えてもよい。
【００２４】
また、上記の実施の形態において、塩水を砂質土地盤１内に注入することを通じて酸性シリカゾルグラウト注入作業前における水押し試験を行って、この砂質土地盤１の持つ水理特性を把握した後、把握した砂地盤１の水理特性に応じてグラウト設計を行い、このグラウト設計に基づいて酸性シリカゾルグラウトを砂地盤１内に注入するようにしてもよい。
【００２５】
この酸性シリカゾルグラウト注入作業前における水押し試験は、例えばルジオンテストのようにグラウト計画用の透水性試験、引き続き行われる酸性シリカゾルグラウトの注入作業におけるグラウト設計のための地盤の評価のために行う。試験では、例えば塩水注入圧力状態を昇圧、降圧時それぞれ数段階ごとに設定し、それぞれの圧力で安定した際の注入量を測定し、ルジオン値、限界圧力を求めることが可能である。ここで、この水押し試験の結果をもとに、好適とされている酸性シリカゾルグラウトの注入速度や最大注入圧を決定する。なお、酸性シリカゾルグラウトの注入では、それぞれ別途の仕様からなる１次注入、２次注入等の複数回のグラウト注入作業により実施してもよい。
【００２６】
こうすることで、例えば事前に実施したボーリング調査の結果、薬液注入対象である砂質土地盤内に、粘性土層、礫層、貝殻層等が存在していることが予想される場合には、グラウト注入に先立って上述したような塩水の注入による注水試験を実施して、対象地盤中に塩分（ＮａやＣａイオン等のアルカリイオン）を供給する一方、注水試験を通じて対象地盤の水理特性を把握する。この水理特性に基づいて後続工程のためのグラウト設計を行い、このグラウト設計に基づいて酸性シリカゾルグラウトを砂質土地盤内に注入する。このようにすれば、塩水の注水試験の後に適切なグラウト設計にて注入される酸性シリカゾルが、地盤中に供給されていた塩分（ＮａやＣａイオン等のアルカリイオン）と反応することで確実にゲル化させることが可能であり、将来的な水みちや強度上の弱部の発生を防止することができる。
【００２７】
以上説明したように、本発明によれば、酸性シリカゾルを含む緩結性グラウトを地盤内に注入するグラウト注入方法であって、塩分を含む水を予め前記地盤内に注入した後、前記酸性シリカゾルを含む緩結性グラウトを前記地盤内に注入するので、対象地盤内にはグラウト注入に先立って塩分（ＮａやＣａイオン等のアルカリイオン）が供給される。
【００２８】
塩分を含む水を注入した後に地盤内に注入される酸性シリカゾルは、地盤内に供給された塩分（ＮａやＣａイオン等のアルカリイオン）と反応することで確実にゲル化させることが可能である。したがって、粘性土層、礫層、貝殻層等が存在する砂質土層地盤を対象に、酸性シリカゾルを主材とする緩結性グラウトを注入する場合において、将来的な水みちや強度上の弱部の発生を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明に係るグラウト注入方法は、軟弱地盤の止水や地盤強化を目的として、酸性シリカゾルを含む溶液型の緩結性グラウトを地盤内に注入し、これを中性化させるようにしたグラウト注入方法に有用であり、特に、粘性土層、礫層、貝殻層等が存在する砂質土層地盤を対象に、酸性シリカゾルを主材とする緩結性グラウトを注入する場合において、将来的な水みちや強度上の弱部の発生を防止するのに適している。
【符号の説明】
【００３０】
１  砂質土地盤（地盤）
２  粘性土層等
３  注入孔
４  パッカー
５  注入対象区間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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