(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
注入管設置時に生じた地山との隙間、地盤の荒い箇所や層境、又は隣接した地下構造物の表面に、予め石英類、水ガラス及びこれらの混合物からなるアルカリ液を充填し、次にｐＨ２．５〜３．５、ゲル化時間１２時間以上の緩結型酸性水ガラスグラウトを注入し、前記酸性水ガラスグラウトと前記アルカリ液が接触混合することにより、５秒以下でゲル化させ、以降にする前記酸性水ガラスの逸走防止を図ることを特徴とするグラウト注入工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
グラウト注入工法において、地盤に緩結型グラウトを注入する前に、注入管設置時に生じた隙間、地盤の荒い箇所、隣接した地下構造物表面に、予めアルカリ液を充填し、次に注入する緩結型グラウトと接触混合により５秒以下でゲル化し、以降のグラウトの逸走防止を図る注入工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地盤にグラウトを注入する場合、所定の位置に注入管を設置するが、この際に削孔等により、注入管と地山との間に隙間が発生し、又は地盤の荒い箇所や層境では、緩結型グラウトを注入すると浸入し易い遠方まで逸走して、目的とする地盤に注入でき難くなる。
【０００３】
このため、ボーリングマシンにより二重管ロットで削孔し、ロットをそのまま注入管として用いる複相注入工法では、初めに瞬結型グラウトを注入し、管周りの隙間、地盤の荒い箇所や層境に注入してゲル化させた後に、緩結型グラウトの遠方への逸走を防止する方法で行っている。
【０００４】
また、ダブルパッカ工法では、ケーシング掘りし、その中に注入管を建て込み、ケーシングを引き抜いた後に、注入管と地山の間の隙間にセメント−ベントナイト液（Ｃ，Ｂグラウト）を充填し、硬化させた後（約１週間）さらに地盤の荒い箇所や層境にＣ，Ｂグラウトを注入硬化させ、緩結型グラウトを注入する方法で行っている。（例えば、特許文献１、非特許文献１参照。）
【０００５】
なお、注入管と地山の隙間に充填する瞬結型グラウトや、Ｃ，Ｂグラウト等を一般にグラウトパッカと称している。
【０００６】
また、その他の工法でも注入管周りの隙間には、グラウトパッカや地山パッカ（機械的、あるいは物理的な方法）等で緩結型グラウトの逸走（リーク）を防止している。
【０００７】
いずれにしても緩結型グラウトの注入では、予めパッカを形成することが必須条件となっている。
【０００８】
本発明の対象となる緩結型グラウトは、水ガラス中のアルカリを酸で取り除いたｐＨ２．５〜３．５、ゲル化時間１２時間以上の酸性水ガラスグラウトをいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５５−１０１６１７号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】最新地盤注入工法技術総覧編集委員会、最新地盤注入工法技術総覧  Ｐ155〜161、1997.10.16（株）産業技術サービスセンター
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来技術にはそれぞれ次のような問題がある。
【００１２】
１）複相注入工法
１．緩結型グラウトとは別に、パッカ材として瞬結型グラウトを使用するために調合装置や注入機器等の設備を必要とする。また材料が高価である。
２．瞬結型グラウトは、水ガラス（Ａ液）と硬化剤（Ｂ液）を注入管の先端で合流混合するため二重管を必要とする。
【００１３】
２）ダブルパッカ工法
１．パッカ剤としてＣ，Ｂグラウトを用いるがセメントがある程度硬化（約１週間）するまで養生を必要とするため引き続き緩結型グラウトの注入ができないので時間的制約を受ける。
２．Ｃ，Ｂグラウトは硬化後、アルカリ（主に水酸化カルシウム）の溶脱が減少し、緩結型グラウトが酸性水ガラスの場合、中性側に移行させるのに充分なアルカリの補給できない。
【００１４】
そこで、本発明は、１）複相注入工法、２）ダブルパッカ工法における上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、地盤に緩結型グラウトを注入する前に、注入管設置時に生じた隙間等に予めアルカリ液を充填し、次に注入する緩結型グラウトと接触混合により短時間にゲル化しておくことで、以降のグラウトの逸走防止を図ることが可能なグラウト注入工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】
【００１５】
本発明は、以上の問題点を全く新しいアルカリ液を導入することにより解決する。すなわち、注入（本注入）する緩結型グラウトの性質を利用し、これと５秒以下でゲル化可能な性質を持つアルカリ液を予め充填して、地盤内で両者を接触混合させてゲル化物を形成する。これにより、パッカ効果や遠方への逸走防止を図り、さらには緩結型酸性水ガラスグラウトは、地下構造物の表面にアルカリ液で保護することで酸を中和し構造物の腐蝕を防止する効果の発揮も期待できる。
【００１６】
請求項１記載のグラウト注入工法は、注入管設置時に生じた地山との隙間、地盤の荒い箇所や層境、又は隣接した地下構造物の表面に、予め石英類、水ガラス及びこれらの混合物からなるアルカリ液を充填し、次にｐＨ２．５〜３．５、ゲル化時間１２時間以上の緩結型酸性水ガラスグラウトを注入し、前記酸性水ガラスグラウトと前記アルカリ液が接触混合することにより、２０秒以下でゲル化させ、以降にする前記酸性水ガラスの逸走防止を図ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
上述した構成からなる本発明に係るグラウト注入工法によれば、注入管設置時に生じた地山との隙間、地盤の荒い箇所や層境に予め石英類、水ガラス及びこれらの混合物からなるアルカリ液を充填し、次に注入する緩結型酸性水ガラスグラウトと接触混合し５秒以下でゲルさせ、以降のｐＨ２．５〜３．５、ゲル化時間１２時間以上の緩結型グラウトのパッカ効果や逸走防止を安価な材料、簡単な方法並びに装置等を含めた合理的な手法を提案することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を適用したグラウト注入工法の実施の形態について詳細に説明をする。
【００２３】
グラウト注入工法において、緩結型グラウトを注入する場合、注入管設置時に生じた地山との隙間、地盤の荒い箇所（透水係数がより大きい箇所）や、層境（砂層、レキ層、粘土層等）に逸走してしまう。
【００２４】
このグラウトの逸走への対策として、予め瞬結型グラウトやセメント−ベントナイト液（Ｃ，Ｂグラウト）を充填する方法がとられているが、改善すべき多くの問題があった。さらには緩結型グラウトが酸性水ガラスの場合、地下構造物（コンクリートや鉄鋼建造物）に隣接した箇所で注入すると逸走が生じ、さらにこれら構造物表面に緩結型グラウト等が接すると構造物が腐食される恐れがある。
【００２５】
このため本発明では、予め石灰類、水ガラス、及びこれらの混合物からなるアルカリ液を逸走し易いところに充填しておく。これにより、次に注入するｐＨ２．５〜３．５、ゲル化時間１２時間以上の緩結型グラウトがアルカリ液と接触混合して、５秒以下でゲル化し、以降のグラウトの逸走を防止する効果を発揮する。
【００２６】
また本発明によれば、安価な材料、注入管の設置の簡素化、注入機器の劣力化、作業時間の短縮等、合理的な方法である。
【００２７】
本発明で用いられるｐＨ２．５〜３．５、ゲル化時間１２時間以上の緩結型酸性水ガラスグラウトは、水ガラス中のアルカリ（Ｎａ2Ｏ）を酸（主として硫酸等）で取り除いた酸性（ｐＨ＝２．５〜３．５）を呈した酸性水ガラス（非アルカリ系ともいう）により、ゲルタイムは数時間〜数十時間）で必ずゲル化する性質を持っている。水ガラスは、特に限定するものではないが、好ましくはモル比２．８〜５であり、使用量はＳｉＯ2換算で３〜１５％で好ましくは４〜８％である。
【００３２】
1）酸性水ガラスグラウトに使用するアルカリ液は、石灰類、水ガラス、及びこれらの混合物である。本発明でいう石灰類とは、水に投入して高アルカリ性（ｐＨ約１２以上で主成分は水酸化カルシウム）を呈するものであれば特に限定するものではないが、好ましくは消石灰である。使用量は酸性水ガラスと短時間（約５秒以下）でゲル化できる濃度であれば特に限定するものではないが単独で用いる場合の石灰ミルクは石灰１に対して水１〜３重量比程度が好ましい。
【００３３】
水ガラスは、酸性水ガラスに使用するものを使用し、使用濃度は、酸性水ガラスと短時間でゲル化できれば特に限定するものではない。この使用濃度は、例えば水ガラスを単独で用いる場合には、粘性の高いＪＩＳ３号品原液から５０％希釈液が好ましい。また、石灰ミルクに少量の水ガラスを加えると瞬時に含水硅酸ゲルを生成して、増粘しブリージングが減少したアルカリ液となる。
【００３６】
本発明に用いる注入管の設置方法は、特に限定するものではないが、通常の方法で例えばボーリングマシンによるロットを用いた水掘りする方法、ケーシング掘りした後、注入管を挿入する方法（ダブルパッカ工法）、ガス管等をジェッチング（水掘り）あるいは無水で打ち込みする方法、その他あらゆる方法を用いることができる。
【００３７】
本発明を適用したグラウト注入工法による施工では、設置した注入管が単管で１つの流路を通じてアルカリ液を圧送して、注入管周りの隙間、地盤の荒いところや層境に予め充填することが好ましい。
【００３８】
次に注入管内のアルカリ液を水で一部又は全部追い出した後、緩結型酸性水ガラスグラウトを引き続いて注入するか、あるいは随時に注入する。
【００３９】
いずれにしても、注入管内でアルカリ液と緩結型グラウトが接触できなければいかなる方法であってもよい。この注入管内のアルカリ液を水で追い出すのは、緩結型酸性水ガラスグラウトと反応し注入管内でゲル化するのを防ぐためである。
【００４２】
さらに地下構造物に隣接したところに、酸性水ガラスを注入して、逸走して構造物に接触することを防止するため、予めアルカリ液で表面に充填（保護）しておき、以降に到達した酸性水ガラスグラウトを５秒以下でゲル化させ、アルカリ雰囲気で構造物の酸による腐蝕を防止する効果を発揮させることもできる。
【実施例１】
【００４３】
以下に実施例をあげて本発明を更に詳しく説明する。予め充填するアルカリ液は石灰類として消石灰（ＪＩＳ１号）、水ガラスはＪＩＳ３号品、緩結型酸性水ガラスグラウトの水ガラスはＪＩＳ３号品、希硫酸（７５％工業用）を用いた。
【００４４】
実  験  １
アルカリ液の配合は、次の２種類を用い、併せて硬化の有無を測定した結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
0005339652.tif 000002
【００４６】
表１の結果から消石灰、水ガラス、消石灰と水ガラス混合のアルカリ液（本発明例１〜３）は、いずれも６ヶ月に至っても硬化しない。
【００４８】
実  験  ２
緩結型酸性水ガラスグラウトの配合と、そのゲルタイムを表２に示す。
【００４９】
【表２】
0005339652.tif 000003
【００５０】
実  験  ３
表１のアルカリ液と表２の緩結型酸性水ガラスグラウトを接触混合した場合のゲル化時間を測定し、表３の結果を得た。実験は、内径５cm、高さ１０cmの透明ビニール管内に高
さ６cmまでアルカリ液を入れ、その上部２cmの深さまで撹拌棒でゆっくり混ぜながら緩結
型グラウトを２cm高さまで投入した時のゲル化時間を測定した結果を表３に示した。
【００５１】
【表３】
0005339652.tif 000004
【００５２】
表３の結果よりアルカリ液（本発明例１）に緩結型酸性水ガラスグラウトの発明例４を撹拌による接触混合したところ、５秒以下の短時間で緩結型酸性水ガラスグラウトはゲル化した。
【００５３】
なお、実際の現場では予め充填したアルカリ液の下部に後に注入した緩結型グラウトが接触混合して５秒以下でゲル化することになる。
【００５８】
このことは、予め充填したアルカリ液と後に注入したグラウトが予め充填したアルカリ液と接触混合して５秒以下でゲル化し、以後の緩結型酸性水ガラスグラウトの逸走防止が可能となる。
【００６０】
以上から、注入管設置時に生じた地山との隙間、地盤の荒いところや層境に予め充填したアルカリ剤と後に注入した緩結型酸性水ガラスグラウトが予め充填したアルカリ液と接触混合して５秒以下でゲル化し以降のグラウトの逸走を防止することができる極めて有効な緩結型酸性水ガラスグラウトの逸走防止注入工法である。
【要約】
【課題】グラウトの逸走防止を効果的に実現する。
【解決手段】注入管設置時に生じた地山との隙間、地盤の荒い箇所や層境、又は隣接した地下構造物の表面に、予めアルカリ液を充填し、次に緩結型酸性水ガラスグラウトを注入し、前記酸性水ガラスグラウトと前記アルカリ液が接触混合することにより、５秒以下でゲル化させ、以降にする前記酸性水ガラスの逸走防止を図る。このとき、石灰類、水ガラス及びこれらの混合物からなるアルカリ液を充填するようにしてもよい。
【選択図】なし