(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水ガラスとゲル化剤とよりなる地盤注入用薬液を地盤に注入して地盤を安定化した後、溶脱により上記地盤の安定化効果が低下したときに、ゲル化剤を上記地盤中に追加注入することを特徴とする薬液注入工法。
【請求項２】
水ガラスとゲル化剤との構成比（ゲル化剤／水ガラス中のＮａ2Ｏのモル比）が０．２〜８．０の範囲の地盤注入用薬液を使用する請求項１記載の薬液注入工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水ガラスとゲル化剤とよりなる地盤注入用薬液を軟弱地盤に注入して該地盤を安定化させることにより、止水や強化を行う薬液注入工法の新規な方法に関する。詳しくは、地盤注入用薬液を地盤に注入して地盤を安定化後、その安定化効果が減少してきた地盤の安定化効果を簡易に復活させる工程を含む薬液注入工法である。
【０００２】
【従来の技術】
軟弱地盤の止水や強化を目的として、種々の地盤注入工法が行われている。上記工法において、水ガラスとゲル化剤とよりなる薬液を代表とする地盤注入用薬液を使用する薬液注入工法が一般的であり、広く採用されている。即ち、上記薬液注入工法は地盤注入用薬液を地盤中に注入するもので、注入された薬液は土粒子間の空隙に浸透したのち水ガラスとゲル化剤との反応でゲルを生成して、土粒子間の空隙を埋めて固結体を地盤中に生じせしめ、該地盤を安定化させるもので、シールド工事やトンネル工事において地盤からの地下水の湧出防止や坑壁の安定化を目的として行われるのをはじめとして、土木建設業界において広く採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記工法にて得られたゲルは時間経過とともに、「溶脱」と呼ばれる容積減少が起きる。この溶脱はゲル化と同時に起こり始め、土粒子間並びにゲルと土粒子間に空隙が生じて、該薬液による地盤の安定化効果が減少乃至は消失してしまう。
【０００４】
また、溶脱による容積減少を押さえた様々な地盤注入用薬液も提案されてはいるが、溶脱による容積減少の程度が低下されるに過ぎず、これを免れることはできなかった。
【０００５】
このように、上記溶脱による安定効果の減少は、水ガラスとゲル化剤とよりなる地盤注入用薬液を使用する地盤注入工法の問題点とされていたが、具体的な対策はほとんど提案されてなく、通常は、再度水ガラスとゲル化剤とよりなる地盤注入用薬液を注入して地盤の安定化を図っているのが現状であった。
【０００６】
ところが、上記方法は、同一体積の地盤に対して多量の薬液を注入する結果となり、環境汚染の問題や、経済性等においても問題が残されていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記問題を解決するため鋭意研究を重ねた。その結果、水ガラスのゲル化後に起きる溶脱においては、これにより減少した容積分だけ水溶液が発生する事、該溶脱で発生する水溶液（以下、単に溶脱水という）の成分は、単に、ゲル化剤と混合することにより再びゲル化し、再度地盤の安定化に寄与し得るという知見を得た。
【０００８】
即ち、水ガラスとゲル化剤からなる地盤注入用薬液は、地盤中でゲル化する事で地盤を安定化するが、ゲルは時間経過と共に、溶脱が起きて土粒子間の空隙を埋めていたゲルの容積が減少して、安定化効果が減少又は消失する。この時、減少した容積分だけ水が発生する。この溶脱水は空隙間中に存在する。本発明者らの知見によれば、溶脱水にはＳｉＯ2、Ｎａ2Ｏといった水ガラスと同じ組成物が含まれおり、さらに溶脱水の容積の多少に関わらず、これらはモル比（ＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏ）が約２〜１０の間で存在する事も判明した。また、この溶脱水の組成は、水ガラスと同じく、ゲル化剤の添加により再びゲル化する特性を有する事が判明した。
【０００９】
そして、かかる知見に基づき、薬液注入工法を施工して安定化された地盤において、上記溶脱により安定化効果が低下した時点で、ゲル化剤を追加注入することにより、多量の薬剤を追加することなく、簡易に且つ経済的に地盤の安定化を図ることができること、更には、該ゲル化剤注入後の溶脱速度は比較的遅いため、地盤の安定効果を長期にわたって維持し得ることを見い出し、本発明を完成した。
【００１０】
即ち、本発明は、水ガラスとゲル化剤とよりなる地盤注入用薬液を地盤に注入して地盤を安定化した後、溶脱により上記地盤の安定化効果が低下したときに、ゲル化剤を上記地盤中に追加注入することを特徴とする薬液注入工法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明で使用する水ガラスは、従来より薬液注入工法に使用されていた組成のものが特に制限なく使用される。一般には、ＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏモル比が１．０〜８．０、特に２．０〜５．０のものが好適に使用される。また、上記水ガラスの濃度は、地盤に注入後の浸透性、ゲル化剤との混合のし易さ等を勘案すれば、５００〜１０００ｇ／ｌ、特に、６００〜８００ｇ／ｌが適当である。
【００１２】
また、上記水ガラスには、施工性等を改良するための公知の添加剤を含んでいても良い。上記添加剤を具体的に例示すれば、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化アルミニウムなどのアルカリ土類金属やアルカリ金属等が挙げられる。
【００１３】
本発明で使用するゲル化剤は水ガラスをゲル化させる機能を有する公知のものが特に制限なく使用される。具体的には、無機系ゲル化剤としては、塩酸、硫酸、燐酸等の無機酸、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム等の塩化物、重硫酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム等の重炭酸塩、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム等の硫酸塩等が挙げられ、有機反応剤としては、グリオキザール、エチレングリコールジアセテート、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。
【００１４】
これらゲル化剤のうち、ゲル化速度、生成したゲルの溶脱性等を勘案すれば、塩酸、硫酸、重硫酸ナトリウム等が好適である。
【００１５】
上記ゲル化剤は、水に溶解した水溶液として使用することが出来る。この場合におけるゲル化剤の濃度は、１０〜５００ｇ／ｌ、特に、５０〜２００ｇ／ｌが適当である。
【００１６】
本発明において、地盤注入用薬液は、上記水ガラスとゲル化剤とを併用する公知の組成のものが特に制限なく使用される。そのうち、本発明の効果が特に顕著に現れる組成は、水ガラスとゲル化剤との構成比（ゲル化剤／水ガラス中のＮａ2Ｏのモル比）が０．２〜８．０、好ましくは、０．５〜５．０の範囲のものである。上記それぞれの成分は、予め混合して地盤に注入する態様、別々に地盤に注入して該地盤中で混合されるようにする態様等が採用される。両方とも、各成分が混ざりながら土粒子間に浸透した後、ゲル化して安定化効果を発現する。
【００１７】
本発明の薬液注入工法の具体的方法は、特に制限されるものではなく、従来から確立している公知の注入工法、例えば、ロッド、ストレーナー及び二重管ダブルパッカーを用いた各種の施工態様が対象とされる。これらは、地盤注入用薬液を地盤に注入する時に使われるもので、本発明のゲル化剤の注入においても使用できる。実施に当たって、より簡便性や経済性を追求すれば、最初に薬液注入工事を行う時に使用した注入機を使えば良い。
【００１８】
本発明の最大の特徴は、地盤注入用薬液を地盤に注入して地盤を安定化した後、該安定化効果が低下したときに、ゲル化剤を上記地盤中に追加注入することにある。
【００１９】
上記地盤の安定化効果、即ち、上記地盤の止水或いは強化の低下時期は、軟弱地盤の強化を目的にする場合は、定期的に地盤の強度を測定するか、或いは止水を目的とする場合は、定性的には地盤からの水の浸み出し具合を観察するか、定量的には地盤の透水係数を定期的に測定するなど、種々の検出方法を適宜採用して知ることが出来る。また、予め、使用する薬剤の溶脱性を測定し、適当な時間をもって上記安定化効果の低下時期と見なすことも可能である。
【００２０】
また、上記ゲル化剤の種類は、地盤注入用薬液に使用したゲル化剤と同様なものを使用するのが一般的であるが、他のゲル化剤を使用することも可能である。
【００２１】
地盤への注入に際して、ゲル化剤は水溶液に調製される。該水溶液において、ゲル化剤の濃度は特に制限されないが、あまり高いと過剰量のゲル化剤が残り、経済的に不利であり、また、あまり低いと十分な効果を発揮することが出来ない。
【００２２】
従って、上記濃度はゲル化剤の水に対する溶解度にもよるが、１０〜１０００ｇ／ｌ、好ましくは、３０〜５００ｇ／ｌが採用される。
【００２３】
また、該ゲル化剤には、ゲル化剤／水ガラス中のＮａ2Ｏのモル比が０．２以下程度の少量の水ガラスを含んでいても良い。
【００２４】
本発明において、ゲル化剤の地盤への追加注入方法は、前記地盤注入用薬液を注入する場合と同様な方法が特に制限なく採用される。
【００２５】
また、ゲル化剤の地盤への追加注入は、通常１回行うが、場合によっては、２回以上反復して実施しても良い。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の薬液注入工法により、従来の再度地盤に地盤注入用薬液を注入して地盤の強度を回復せしめて地盤の安定化を維持する工法に対して、単純な組成で且つ少ない薬液量で、地盤の安定化効果を長期間にわたって維持する事が可能であり、薬液注入工法を工業的に実施する上で極めて有利な工法であるといえる。
【００２７】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２８】
実施例１
地盤注入用薬液として、ＪＩＳ３号水ガラス５０ｍｌを水５０ｍｌで希釈した水溶液を調製し、また、ゲル化剤として重炭酸ナトリウム８．４ｇを水９８ｍｌに溶かした水溶液を使用した。次に、間隙率４０％に調整した豊浦標準砂に、地盤注入用薬液及びゲル化剤を注入して、直径５cm×長さ１０cmの供試体を作成した。供試体を作成して１日後、止水効果を見るために、透水係数を測定した。
【００２９】
また、供試体を作成して３０日後とさらに１８０日後に、濃硫酸の溶液（濃度１０重量％）５００ｍｌに３時間浸漬した後、それぞれ透水係数を測定した。
【００３０】
尚、透水係数は、「土の透水係数」JIS A 1218に準じて測定した（以下の実施例及び比較例において同じ。）。これらの結果を表１に示す。
【００３１】
実施例２
供試体を作成し、実施例と同日数後に、塩酸の溶液（濃度１０重量％）に浸漬した以外は実施例１と同一条件で試験を行い、透水係数を測定した。その結果を表１に示す。
【００３２】
実施例３
供試体を作成し、実施例１と同日数後に、濃度３０重量％に調整した重硫酸ナトリウム水溶液に浸漬した以外は実施例１と同一条件で試験を行い、透水係数を測定した。その結果を表１に示す。
【００３３】
実施例４
ゲル化剤として重硫酸ナトリウム１２．５ｇを水１４７ｍｌに溶かした水溶液を用いた以外は実施例２と同一条件で試験を行い、透水係数を測定した。その結果を表１に示す。
【００３４】
比較例１
濃硫酸の溶液に浸漬しなかった以外は実施例１と同一条件で試験を行い、透水係数を測定した。その結果を表１に示す。
【００３５】
比較例２
塩酸の溶液に浸漬しなかった以外は実施例４と同一条件で試験を行い、透水係数を測定した。その結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
0004519207.tif 000002