JPH083555A

JPH083555A - 地盤や人工構造物などの安定化用注入薬液組成物およびそれを用いた安定強化止水工法

Info

Publication number: JPH083555A
Application number: JP14492594A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Maki; 宏久牧; Hiroshi Samezawa; 博鮫沢; Takayuki Hayashi; 孝幸林
Original assignee: Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd
Current assignee: DKS Co Ltd
Priority date: 1994-06-27
Filing date: 1994-06-27
Publication date: 1996-01-09

Abstract

(57)【要約】【目的】岩盤、地盤、人工構造物などの不安定部分の
固結安定化、封止および止水に有用で安全性の高い注入
薬液組成物ならびにそれを用いた安定強化止水工法を提
供すること。【構成】（Ａ）アルカリケイ酸塩水溶液、（Ｂ）有機
ポリイソシアネート化合物および（Ｃ）Ｎ，Ｎ−ジメチ
ルシクロアルキルアミンまたはＮ，Ｎ−ジメチルアラル
キルアミンからなる地盤や人工構造物などの安定化用注
入薬液組成物ならびにそれを用いた安定強化止水工法。【効果】えられる固結体が発泡状の複合固結体である
ため、浸透性、耐久性にすぐれ経済的であり、難燃性で
あるとともに無溶剤系であるため安全性にきわめてすぐ
れ、かつ固結体強度が大きいため大断面トンネル、大深
度地下工事、既設トンネルの補強など大きい地盤支持力
が要求される地盤安定化にきわめて有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地盤や人工構造物など
の安定化用注入薬液組成物およびそれ用いた安定強化止
水工法に関する。さらに詳しくは、破砕帯を有する岩盤
や不安定軟弱地盤の固結安定化ないし封止、漏水、湧水
のある岩盤ないし地盤の止水や空隙充填、さらにコンク
リートなどの人工構造物のクラック、空隙、既設トンネ
ルなどの安定強化、封止および止水工法ならびにそれに
用いる安全性の高い安定化用注入薬液組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、不安定岩盤や地盤の安定強化、人
工構造物のクラックや空隙の充填法の１つとして無機な
いし有機系グラウトの注入が行なわれ、ある程度の効果
をあげている。

【０００３】しかしながら、これらの方法を詳細にチェ
ックすると、必ずしも満足しうる結果がえられていな
い。たとえば、一般に多用されているセメントミルクは
懸濁液であるため、岩盤や人工構造物などのクラックや
砂礫などの地盤層への浸透性がわるく、しかも固結速度
や強度発現が遅いため、短時間に固結して強度が発現す
ることが要求されるトンネルや地下地盤掘削時の不安定
地盤を早期に安定強化させる目的が達成しえない。さら
に、湧水や漏水のみられるばあいには、なおさら注入セ
メントミルクが希釈、流失してしまう。また代表的な無
機系グラウトである水ガラス系２液システムグラウトに
ついても固結体強度が３〜10kg／cm²程度と低く、さら
に固結体が水と接触すると経時変化が起こり、Ｎａ₂Ｏ
やＳｉＯ₂などの主成分が溶脱し、アルカリ汚染や大幅
な強度低下にいたるという問題がある。

【０００４】一方、尿素系などの有機系グラウトについ
ても固結強度不足や、硫酸、ホルマリンなどの硬化成分
や助剤成分の溶出が発生するという問題がある。また、
特公昭63-63687号公報、同63-63688号公報、同63-63688
号公報、特開昭63-7413 号公報、同63-7490 号公報、同
63-7491 号公報、同63-8477 号公報、同63-35913号公報
などには、ポリオールとポリイソシアネートを主成分と
する速硬性硬質発泡ウレタンシステム注入による岩盤の
固結工法が記載されているが、これらの工法によれば、
固結効果は期待しうるものの、その原料がきわめて高価
なうえ可燃性を呈するものであるので、経済性や安全性
の面で改善が要求されている。

【０００５】さらに特開昭61-9482 号公報および同55-1
60079 号公報には、ポリイソシアネートと水ガラス（ケ
イ酸ソーダ水溶液）とを用い、水ガラス側にポリイソシ
アネートの三量化触媒として特定のフェノール系三級ア
ミンを配合してなる注入薬液組成物が記載されている。
しかしながら、この組成物には、フェノール系三級アミ
ンとポリイソシアネートや水ガラスとの相溶性がわるい
ことから、これらを混合するとただちに分離してしまう
という欠点があり、かかる欠点を解消せんとするなら
ば、これらの相溶性を高めるためにシリコーンポリオー
ルなどの高価な薬剤が必要となり、コストが上昇すると
いう問題がある。さらに、フェノール系三級アミンを用
いると反応熱によるホルマリンの発生がみられ、現場作
業者の健康上望ましくなく、また地下水や河川へフェノ
ール誘導体が混入することは望ましくない。また、前記
特定のフェノール系三級アミンのなかでも非水溶性でか
ついちじるしく皮膚をおかす性質を有するものが用いら
れた注入薬液組成物が皮膚や衣服に付着したばあいに
は、水洗で完全に除去することができずに残留しやすい
ので、かかる注入薬液組成物は安全性の面で大きな問題
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術に着目してなされたもので、特定成分よりなる安全性
の高い注入薬液組成物を注入し、従来形成させることが
困難であった発泡状の無機−有機複合固結体を形成させ
ることにより、固結強度が大きく、難燃性であり、安全
性、安定強化効果、耐久性、注入作業性および経済性に
すぐれた岩盤ないし地盤および人工構造物の安定強化な
いしは止水を可能ならしめることを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
（Ａ）アルカリケイ酸塩水溶液、（Ｂ）有機ポリイソシ
アネート化合物および（Ｃ）一般式（Ｉ）：

【０００８】

【化２】

【０００９】（式中、Ｒはシクロアルキル基またはアラ
ルキル基を示す）で表わされる三級アミンからなる地盤
や人工構造物などの安定化用注入薬液組成物を第１の発
明とし、前記安定化用注入薬液組成物において、（Ｄ）
ポリオール成分を含有してなることを第２の発明とし、
岩盤ないし地盤に所定間隔で複数個の孔を穿設し、前記
孔内に中空の注入ボルトを挿入し、ボルトの開口部より
前記安定化用注入薬液組成物を岩盤ないし地盤に注入
し、固結ないし封止せしめることを特徴とする岩盤ない
し地盤の安定強化止水工法を第３の発明とし、さらに人
工構造物に注入パイプを挿入し、該注入パイプを介して
前記安定化用注入薬液組成物を人工構造物および／また
はその背面に注入し、固結ないし封止せしめることを特
徴とする人工構造物の安定強化止水工法を第４の発明と
するものである。

【００１０】

【作用および実施例】本発明の地盤や人工構造物などの
安定化用注入薬液組成物（以下、注入薬液組成物とい
う）は、前記したように、（Ａ）アルカリケイ酸塩水溶
液（以下、（Ａ）成分という）、（Ｂ）有機ポリイソシ
アネート化合物（以下、（Ｂ）成分という）および
（Ｃ）一般式（Ｉ）：

【００１１】

【化３】

【００１２】（式中、Ｒはシクロアルキル基またはアラ
ルキル基を示す）で表わされる三級アミン（以下、
（Ｃ）成分という）からなるものである。

【００１３】本発明の注入薬液組成物の固結反応は、き
わめて複雑であるため明確ではないが、おそらく（Ａ）
成分と（Ｂ）成分とを混合したときに、（Ａ）成分中の
シラノール基と（Ｂ）成分中のイソシアネート基とが反
応して無水ケイ酸−ウレタン複合体が形成され、同時に
（Ｂ）成分が水と反応して炭酸ガスを発生しながら尿素
結合による多量体や無水ケイ酸−尿素架橋複合体を形成
し、副生した炭酸ガスの一部は（Ａ）成分中に溶解し、
（Ａ）成分中のアルカリケイ酸塩をゲル化させて無水ケ
イ酸ゲルを形成することに基づくものと推定される。さ
らに、（Ｄ）ポリオール成分（以下、（Ｄ）成分とい
う）が存在するばあいには、（Ｄ）成分中の水酸基と
（Ｂ）成分とが反応してウレタン樹脂が形成されること
にも基づくものと推定される。

【００１４】また、（Ｂ）成分と水との反応によって発
生する炭酸ガスならびに（Ａ）成分と（Ｂ）成分との反
応時または（Ａ）成分および（Ｄ）成分と（Ｂ）成分と
の反応時に発生する反応熱によって蒸発する水蒸気によ
り、前記無水ケイ酸−ウレタン複合体は、発泡状の難燃
性固結体を形成し、その体積を増大させる。このとき、
発泡が生じるが、かかる発泡時の発泡圧により、前記無
水ケイ酸−ウレタン複合体が土砂、岩石、レンガ、石
炭、人工構造物などの間隙に入り込みやすくなる。

【００１５】以下、本発明の注入薬液組成物について述
べる。

【００１６】本発明に用いられる（Ａ）成分であるアル
カリケイ酸塩水溶液は、前記したように、主としてその
シラノール基と後述する（Ｂ）成分のイソシアネート基
との反応によって無水ケイ酸−ウレタン複合体を形成さ
せる成分である。

【００１７】前記（Ａ）成分としては、たとえばケイ酸
カリウムや式：Ｎａ₂Ｏ・ｘＳｉＯ₂で表わされるケイ
酸ソーダなどの水溶液を主成分とするものがあげられ、
かかるケイ酸ソーダは、たとえばＮａ₂ＯとＳｉＯ₂と
のモル比が３：１〜１：４程度（前記式において、ｘが
約0.3 〜４）のものなどである。

【００１８】また、前記（Ａ）成分の固形分濃度は、通
常10重量％以上、なかんづく20重量％以上、また70重量
以下、なかんづく40重量％以下となるように調整するこ
とが好ましい。

【００１９】本発明に用いられる（Ｂ）成分である有機
ポリイソシアネート化合物は、前記（Ａ）成分と（Ｃ）
成分または（Ａ）成分、（Ｃ）成分および必要に応じて
後述する（Ｄ）成分を均一に分散し、乳化させて反応を
均一にせしめる成分である。

【００２０】前記（Ｂ）成分としては、たとえばジフェ
ニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニ
ルポリイソシアネート（ポリメリックＭＤＩ）、液状ジ
フェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシア
ネート、キシリレンジイソシアネート、トリメチレンキ
シリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネー
ト、ナフタレンジイソシアネート、水添ジフェニルメタ
ンジイソシアネートなどのポリイソシアネートの単独ま
たは２種以上の混合物や、前記ポリイソシアネートに触
媒を加え、二量体または三量体としたものなどがあげら
れる。

【００２１】また前記のほかにも、たとえばメタノー
ル、エタノール、プロパノール、ブタノール、オクタノ
ール、ラウリルアルコールなどのモノオール；エチレン
グリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリ
コール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、ブチレングリコール、１，３−ブタンジオール、
１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールな
どのジオールやグリセリン、トリメチロールプロパン、
ペンタエリスリトールなどのポリオール：そのほかモノ
エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノー
ルアミン、ジグリセリン、ソルビトール、蔗糖などの単
独もしくは混合物に、エチレンオキシド、プロピレンオ
キシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシドなどのア
ルキレンオキシドの単独もしくは併用を、公知の方法で
付加重合させてえられるモノオールまたはポリオール
と、前記ポリイソシアネートとを、たとえばＮＣＯ基と
ＯＨ基との当量比（ＮＣＯ基／ＯＨ基）の値が1.5 以
上、好ましくは2.0 以上、また100以下、好ましくは50
以下となるように公知の方法で反応させてえられる末端
イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーも、前記
（Ｂ）成分として好適に用いることができる。

【００２２】これらの（Ｂ）成分のなかでも固結強度、
安全衛生面および経済性の点から、末端イソシアネート
基含有ウレタンプレポリマーなどが好ましく、いわゆる
取扱い環境温度下での揮発性がきわめて小さく、液状で
しかも固結強度、経済性の伴った構成のものが好まし
い。

【００２３】前記（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分中
のたとえばＮａ₂ＯとＳｉＯ₂とのモル比などによって
異なるので一概には決定することができないが、かかる
（Ｂ）成分の配合量があまりにも多いばあいには、注入
薬液組成物のコストが高くなって不経済となるうえ、比
例式注入ポンプでの配合比のコントロールがきわめて困
難となる傾向があるので、通常（Ａ）成分と（Ｂ）成分
との配合割合（（Ａ）成分／（Ｂ）成分）が重量比で10
／100 以上、なかんづく20／100 以上となるように調整
することが好ましく、また（Ｂ）成分の配合量があまり
にも少ないばあいには、注入薬液組成物の固化が不充分
で未硬化状となり、たとえ硬化したとしても硬度が低
く、脆くて実用に供しえなくなる傾向があるので、該
（Ａ）成分と（Ｂ）成分との配合割合が重量比で100 ／
10以下、なかんづく 100／20以下となるように調整する
ことが好ましい。

【００２４】前記（Ｂ）成分は、（Ａ）成分との反応性
や固結性にすぐれているが、粘度が比較的高いことから
岩盤や地盤への浸透性が充分ではないため、従来では流
動性や浸透性を向上させるためにトルエンやキシレン、
１，１，１−トリクロロエタン、塩化メチレン、トリク
ロロフルオロメタンなどの有機溶剤が希釈剤として用い
られている。しかしながら、これらの有機溶剤は揮発性
であり、固結後放出されて環境を損うことがあるため、
できるだけ使用しないほうが好ましい。

【００２５】そこで（Ｂ）成分の希釈剤として、（Ｂ）
成分と混合してもイソシアネート基とは反応せず、
（Ｂ）成分の貯蔵安定性や減粘性にすぐれ、一方、
（Ａ）成分と混合接触したばあいには、前記のごとくた
だちに反応して硬化し、環境への影響が小さい反応性希
釈剤を配合することが好ましい。

【００２６】前記反応性希釈剤は、（Ｂ）成分を希釈し
て注入時の粘度を低下させる働きを有するとともに、
（Ａ）成分と接触することによってアルカリ加水分解を
受け、（Ａ）成分および／または（Ｂ）成分と反応して
該（Ａ）成分と（Ｂ）成分との硬化反応に積極的に関与
し、より強い無水ケイ酸−ウレタン複合体や無水ケイ酸
−尿素架橋複合体、網状の無水ケイ酸ゲルを主体とする
無機−有機複合固結体を形成せしめ、かつ反応固結時の
発泡性を向上させることができるエステルやエーテルで
あることが好ましい。

【００２７】前記反応性希釈剤の代表例としては、たと
えば低分子量二塩基酸のジエステル類、１価または多価
アルコール類の酢酸エステル類、アルキレンカーボネー
ト類、エーテル類、環状エステル類、酸無水物、（メ
タ）アクリル酸エステルなどがあげられる。

【００２８】低分子量二塩基酸のジエステル類として
は、たとえばグルタール酸、コハク酸、アジピン酸、マ
ロン酸、シュウ酸、ピメリン酸などのジメチルエステ
ル、ジエチルエステルなどのジアルキルエステルなどが
あげられる。

【００２９】１価または多価アルコール類の酢酸エステ
ル類としては、たとえばメチルセロソルブ、エチルセロ
ソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールメチ
ルエーテル、エチルカルビトール、ブチルカルビトール
などのグリコールエーテル類のアセテート；３−メトキ
シブチルアルコール、３−メチル−３−メトキシブチル
アルコールなどのアルコキシアルキルアルコール類のア
セテート；エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコールなどのグリコール類のジア
セテートなどがあげられる。

【００３０】アルキレンカーボネート類としては、たと
えばプロピレンカーボネート、各種希釈剤に溶解した液
状エチレンカーボネートなどがあげられる。

【００３１】エーテル類としては、たとえばテトラヒド
ロフラン、ジオキサン、脱水ヒマシ油などの環状エーテ
ルなどがあげられる。

【００３２】環状エステル類としては、たとえばγ−ブ
チルラクトンなどのラクトン類；ε−カプロラクタムな
どのラクタム類などがあげられる。

【００３３】酸無水物としては、たとえば無水プロピオ
ン酸、無水酪酸、無水マレイン酸などがあげられる。

【００３４】（メタ）アクリル酸エステルとしては、た
とえば（メタ）アクリル酸のメチル、エチル、ブチルな
どのアルキルエステル、（メタ）アクリル酸とエチレン
グリコール、ジエチレングリコール、重量平均分子量が
100 〜1000程度のポリエチレングリコール、プロピレン
グリコール、ジプロピレングリコール、重量平均分子量
が100 〜1000程度のポリプロピレングリコール、重量平
均分子量が100 〜5000程度のエチレンオキシドやプロピ
レンオキシド共重合ジオールまたはトリオールなどのア
ルコール類との（メタ）アクリル酸エステルなどがあげ
られる。

【００３５】反応性希釈剤の配合量は、あまりにも少な
いばあいには、（Ｂ）成分に対する減粘効果や固結強度
向上効果が充分に発現されにくくなる傾向があるので、
（Ｂ）成分100 部（重量部、以下同様）に対して５部以
上、なかんづく10部以上であることが好ましく、またあ
まりにも多いばあいには、逆に固結体強度が低下するよ
うになる傾向があるので、（Ｂ）成分 100部に対して 1
00部以下、なかんづく50部以下であることが好ましく、
かかる範囲内で（Ｂ）成分の種類や粘度、使用目的など
によって適宜選定することが好ましい。

【００３６】本発明に用いられる（Ｃ）成分の三級アミ
ンは、一般式（Ｉ）：

【００３７】

【化４】

【００３８】（式中、Ｒはシクロアルキル基またはアラ
ルキル基を示す）で表わされるものであり、かかる三級
アミンは、前記（Ａ）成分、（Ｂ）成分および必要に応
じて用いられる後述する（Ｄ）成分の反応硬化を促進す
るための触媒としても作用するものである。またかかる
（Ｃ）成分は、（Ａ）成分との相溶性が良好で、皮膚や
衣服に付着しても水洗によって容易に除去され、しかも
引火点が比較的高いことから、かかる（Ｃ）成分が配合
された注入薬液組成物は、パイプの熔断などの施行時に
用いられる火源に対する安全性も高い。

【００３９】前記（Ｃ）成分としては、たとえばＮ，Ｎ
−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルベ
ンジルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルフェニルエチルアミ
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルメチルベンジルアミン、Ｎ，Ｎ−
ジメチルナフチルアミンなどがあげられ、これらは単独
でまたは２種以上を混合して用いることができる。

【００４０】なお、前記（Ｃ）成分である三級アミンを
表わす一般式（Ｉ）において、Ｒはシクロアルキル基ま
たはアラルキル基であるが、これらの炭素数が少ないと
揮発性が高くなり、また炭素数が多いと触媒効果が小さ
くなるという点を考慮すると、かかるシクロアルキル基
の炭素数は、３以上、なかんづく５以上、また15以下、
なかんづく12以下であることが好ましく、アラルキル基
の炭素数は、７以上、また15以下、なかんづく12以下で
あることが好ましい。

【００４１】前記（Ｃ）成分の配合量は、あまりにも少
ないばあいには、硬化しにくく固結反応が不充分で、目
的とした性能の固結体がえられにくくなる傾向があある
ので、前記（Ｂ）成分100 部に対して0.1 部以上、なか
んづく0.5 部以上であることが好ましく、またあまりに
も多いばあいには、硬化反応が速すぎて前記（Ａ）成
分、（Ｂ）成分および後述する必要に応じて用いられる
（Ｄ）成分が均一に混合されにくくなる傾向があるの
で、該（Ｂ）成分 100部に対して20部以下、なかんづく
15部以下であることが好ましい。

【００４２】また、本発明の注入薬液組成物には、前記
（Ａ）成分、（Ｂ）成分および（Ｃ）成分のほかに
（Ｄ）成分であるポリオール成分を配合することができ
る。

【００４３】本発明に用いられる（Ｄ）成分であるポリ
オール成分としては、たとえば前記（Ｂ）成分である末
端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーに用いら
れるポリオールなどがあげられ、これらは単独でまたは
２種以上を混合して用いることができる。また、これら
のポリオールの重量平均分子量は40〜20000 程度である
ことが好ましい。

【００４４】前記（Ｄ）成分の配合量は、用いる（Ｂ）
成分の種類などによって異なるので一概には決定するこ
とができないが、かかる（Ｄ）成分の配合量があまりに
も多いばあいには、注入薬液組成物からえられる固結体
が柔かくなりすぎて実用に供しにくくなる傾向があるの
で、通常（Ｂ）成分と（Ｄ）成分との配合割合が、
（Ｂ）成分中のＮＣＯ基と（Ｄ）成分中のＯＨ基との当
量比（ＮＣＯ基／ＯＨ基）の値で0.5 以上、なかんづく
１以上となるように調整することが好ましく、また
（Ｄ）成分の配合量があまりにも少ないばあいには、固
結体が脆くなる傾向があるので、該（Ｂ）成分と（Ｄ）
成分との配合割合が（Ｂ）成分中のＮＣＯ基と（Ｄ）成
分中のＯＨ基との当量比の値で 500以下、なかんづく 1
20以下となるように調整することが好ましい。

【００４５】さらに本発明の注入薬液組成物には、必要
に応じて、たとえばセメント、高炉スラグ、石こう、炭
酸カルシウム、粘土、水酸化アルミニウム、三酸化アン
チモン、生石灰、消石灰、ベントナイトなどの無機充填
剤や、各種界面活性剤、希釈剤、レベリング剤、難燃
剤、シリコーン系整泡剤、老化防止剤、耐熱性付与剤、
抗酸化剤、触媒などを適宜配合量を調整して配合するこ
とができる。

【００４６】本発明の注入薬液組成物を調整する際の前
記（Ａ）成分、（Ｂ）成分および（Ｃ）成分、ならびに
必要に応じて用いられる（Ｄ）成分の混合順序にはとく
に限定がないが、たとえば（Ａ）成分、（Ｃ）成分およ
び（Ｄ）成分をあらかじめ混合したのち、これらと
（Ｂ）成分とを混合するばあいは、（Ａ）成分、（Ｃ）
成分および（Ｄ）成分の混合物と（Ｂ）成分との二成分
系として用いることができる。

【００４７】本発明における特殊な注入薬液である
（Ａ）成分、（Ｂ）成分および（Ｃ）成分、ならびに必
要に応じて（Ｄ）成分からなる注入薬液組成物は、空隙
やクラックの多い軟質ないし不安定な地盤、岩盤、破砕
帯層、さらにはクラックや空隙を有する人工構造物など
に注入され、固結ないし封止されるが、このように注入
して固結ないし封止する方法についてはとくに限定がな
く、公知の方法を採用することができる。その一例をあ
げれば、たとえば（Ａ）成分、（Ｂ）成分および（Ｃ）
成分、ならびに（Ｄ）成分の注入量、圧力、配合比など
をコントロールしうる比例配合式ポンプを用い、（Ａ）
成分および（Ｃ）成分、ならびに（Ｄ）成分の混合物と
（Ｂ）成分とを別々のタンクに入れ、岩盤などの所定箇
所（たとえば0.5〜３ｍ程度の間隔で穿設された複数個
数の孔）に、あらかじめ固定されたスタチックミキサー
や逆止弁などを内装した有孔のロックボルトや注入ロッ
ドを通し、この中に前記タンク内の各成分を注入圧 0.5
〜50kg／cm²・Ｇ程度で注入し、スタチックミキサーを
通して所定量の前記混合物と（Ｂ）成分とを均一に混合
させ、所定の不安定岩盤ないし地盤箇所に注入浸透、硬
化させて固結ないし封止し、安定化させる方法などがあ
る。

【００４８】なお、本発明において、封止とは、空洞や
空隙に注入薬液組成物を充填し、間隙を埋めることをい
う。

【００４９】また、たとえばトンネル切羽先端の天盤部
に注入するばあいには、注入に先立ち、たとえば約１ｍ
の所定の間隔でたとえば約42mmφビットでジャンボ機を
用いて削孔し、深さ約２ｍ、削孔角度約10〜25°の注入
孔を設け、この注入孔にスタチックミキサーを内挿した
長さ約３ｍの中空炭素鋼管製注入ボルトを挿入し、注入
薬液組成物を前記した方法で注入することが好ましい。
注入作業は、注入圧が急激な上昇した時点で終了する。
一般に、注入孔１個あたり薬液量は30〜200 kg程度であ
ることが好ましい。

【００５０】また、人工構造物のクラックなどの安定強
化止水は、たとえば該クラック面に対して約20〜50cm間
隔で直径約10mm、深さ約５〜10cmにドリルで削孔し、孔
内の削りくずや粉塵を圧縮空気で吹きとばし、削孔上に
脱脂綿を約５mm厚にのせ、その上から直径約10mm、長さ
約20〜30mmの注入パイプを打ち込み、注入薬液組成物の
リークのない状態にセットする。また、クラックや漏水
などの発生箇所に対して約30cmピッチでＵ字またはＶ字
カットし、注入パイプを急結セメントで固定する。つぎ
にスタチックミキサーなどを内装したＹ字管またはＴ字
管を通し、（Ａ）成分および（Ｃ）成分、ならびに
（Ｄ）成分の混合物と（Ｂ）成分とを比例配合式ポンプ
または手押し式ポンプなどを用いて所定の配合比で注入
圧0.5 〜20kg／cm²・Ｇ程度、好ましくは0.5 〜２kg／
cm²・Ｇ程度で所定量注入する。注入量は、一般に、推
定空隙体積量プラスαでよい。

【００５１】本発明の安定強化止水工法では、粘性が低
い注入薬液組成物が用いられているため、不安定地盤、
クラックおよび破砕帯などへの浸透性がよく、広範囲に
わたって不安定岩盤や地盤、さらには人工構造物などの
安定化や止水を図ることができる。また、形成された硬
化固結物は、高強度で耐久性を有し、岩盤などへの付
着、密着性にすぐれ、かつ難燃性を呈し、しかも経済的
なものであるので、実用上きわめて有利である。

【００５２】つぎに本発明の地盤や人工構造物などの安
定化用注入薬液組成物およびそれを用いた安定強化止水
工法を製造例および実施例に基づいてさらに詳細に説明
するが、本発明はかかる製造例および実施例のみに限定
されるものではない。

【００５３】製造例１〜３および比較製造例１〜２表１に示す配合割合で成分Ａと成分Ｂとをそれぞれ別々
に調製したのち、成分Ａに成分Ｂを撹拌下で添加して混
合し、注入薬液組成物をえた。

【００５４】なお、成分Ａの安定性、ゲルタイム、固結
時の臭気、ならびにえられた固結体の発泡倍率、均一性
および酸素指数を以下の方法にしたがって調べた。これ
らの結果を表１に示す。また総合評価は、発泡倍率が２
倍以上であり、かつそのほかの物性の評価がすべて○で
あるばあいを○、それ以外のばあいを×と評価した。そ
の結果も併せて表１に示す。

【００５５】（イ）成分Ａの安定性（Ａ）成分および（Ｃ）成分、ならびに（Ｄ）成分を混
合撹拌して５分間以上均一な状態が保持されたばあいを
○、５分間未満で分離するかまたはゲル化物を生じたば
あいを×と評価した。

【００５６】（ロ）ゲルタイム 20℃における成分Ａと成分Ｂとの混合時からのゲル化す
るまでの時間（秒）を測定した。

【００５７】（ハ）固結時の臭気固結時の水蒸気の発生とともにアミン臭がしなかったば
あいを○、アミン臭がしたばあいを×と評価した。

【００５８】（ニ）固結体の発泡倍率固結体の容積を成分Ａおよび成分Ｂの合計容量で除して
求めた。

【００５９】（ホ）固結体の均一性固結体が均一で破壊されにくければ○、不均一で脆けれ
ば×と評価した。

【００６０】（ヘ）固結体の酸素指数ＪＩＳＫ７２０１に記載の燃焼試験方法に準拠して酸
素指数（燃焼が持続するのに必要な酸素中の容量％で表
わされる最低酸素濃度の数値）を求め、２６以上のばあ
いを○、２６未満のばあいを×と評価した。

【００６１】なお、（Ａ）成分には、ケイ酸ソーダ水溶
液を用い、（Ｃ）成分および（Ｄ）成分は（Ａ）成分へ
添加混合した。

【００６２】（Ｂ）成分には、反応性希釈剤を添加して
混合したものを用いた。

【００６３】表１中の当量比の値は、（Ｂ）成分中のＮ
ＣＯ基と（Ｄ）成分中のＯＨ基との当量比の値である。

【００６４】また、表１中の各略号はつぎのことを意味
する。

【００６５】（（Ｂ）成分）Ｃ−ＭＤＩポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ポリメ
リックＭＤＩ）ＰＥＧ−５０００ＭＤＩポリオキシエチレングリコール（重量平均分子量5000）
150 部に対してＣ−ＭＤＩを850 部反応させた末端ＮＣ
Ｏ基含有ウレタンプレポリマーＰＥＧ−２０００ＭＤＩポリオキシエチレングリコール（重量平均分子量2000）
100 部に対してＣ−ＭＤＩを900 部反応させた末端ＮＣ
Ｏ基含有ウレタンプレポリマーＧＰＥ−３０００ＭＤＩ−Ｌプロピレンオキシドとエチレンオキシドとの混合比が50
／50（重量比）の混合アルキレンオキシドをグリセリン
に付加重合してえられるトリオール（重量平均分子量30
00）100 部に対して液状ジフェニルメタンジイソシアネ
ートを900 部反応させた末端ＮＣＯ基含有ウレタンプレ
ポリマー（反応性希釈剤）ＥＧＤＡエチレングリコールジアセテートＥＣ／ＰＯＣエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの混
合比が25／75（重量比）の混合物ＭＭＢ−ＡＣ３−メチル−３−メトキシブチルアセテート（（Ｃ）成分）（Ｃ）−１Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン（Ｃ）−２Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン（Ｃ）−３Ｎ，Ｎ−ジメチルメチルベンジルアミン（Ｃ）−４２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノー
ル（フェノール系三級アミン）（Ｃ）−５トリエチルアミン（（Ｄ）成分）（Ｄ）−１エチレングリコール（Ｄ）−２ジプロピレングリコール

【００６６】

【表１】

【００６７】表１に示された結果から、製造例１〜３で
えられた注入薬液組成物は、固結時の臭気の発生がまっ
たくなく、えられた固結体は、発泡倍率が高く、均一性
にすぐれ、酸素指数が大きく難燃性を呈するものである
ことがわかる。

【００６８】実施例１破砕帯を有するトンネル切羽先端の天盤部にトンネルア
ーチの中心から左右に60°、合計120 °の扇状範囲内
で、ジャンボ機で42mmφビットにより１ｍ間隔で削孔角
度15°（トンネル掘削方向に対しての角度）で10個削孔
し、えられた孔内に炭素鋼製（JIS G 3445、STKM 17C）
の注入ボルト（外形27.2mm、内系15mm、長さ３ｍ、静止
ミキサーおよび逆止弁内装）を挿入し、口元部分約30cm
を２液硬質発泡ウレタン樹脂を含浸させたメリヤス製ウ
エスを鉄棒で押し込みシールした。

【００６９】表１における製造例３の注入薬液組成物の
成分Ａ20.5kgを薬液タンクＡへ、成分Ｂ20kgを薬液タン
クＢへそれぞれ入れ、成分Ａ、成分Ｂ各々につき約１〜
２分間ポンプ循環を行なった。

【００７０】つぎに成分Ａおよび成分Ｂの各吐出ホース
先端をＴ字型ユニットに接続後、前記地山に固定した、
各注入孔のボルトにジョイントし、注入圧１〜40kg／cm
²・Ｇ、注入スピード５〜12kg／分で１孔あたり約50〜
180 kgをスムーズに注入することができた。

【００７１】薬液を注入してから約 120分間後に、掘進
により地山の改良状態を調査したところ、固結範囲は半
径50cmの半球状であり、固結安定化していた。

【００７２】注入固結部分をサンプラーで５cmφ×10cm
の円柱形状にサンプリングし、一軸圧縮強度を測定する
と250 kg／cm²であった。なお、未改良部は破砕帯のた
めサンプリングが不可能であった。この結果、本発明の
注入薬液組成物は、その有効性が充分に証明され、固結
安定化層が形成されることが判明した。

【００７３】実施例２不安定なトンネル切羽先端の天盤部（大きな空隙を有す
る花崗岩破砕帯）の空隙充填および安定化を図るため
に、表１における製造例１の薬液注入による安定化を行
なった。施工方法は以下のようにして行なった。

【００７４】すなわち、トンネル切羽先端の天盤部にト
ンネルアーチの中心から左右に60°、合計120 °の扇状
範囲内で、ジャンボ機で42mmφビットにより80cm間隔で
深さ３ｍの注入孔を10個削孔した。削孔角度は20°であ
った。えられた孔内に実施例１と同様の炭素鋼製（JIS
G 3455、STKM 17C）の注入ボルトを挿入し、口元部を実
施例１と同様にしてシールした。なお、各注入孔のボル
トは、掘削方向に対して左60°の位置のものから右60°
の位置のものへ向かってＮｏ．１〜10とした。

【００７５】表１における製造例１の注入薬液組成物の
成分Ａ40kgを薬液タンクＡへ、成分Ｂ40kgを薬液タンク
Ｂへそれぞれ入れた。

【００７６】つぎに成分Ａおよび成分Ｂの各吐出ホース
先端をＴ字型ユニットに接続後、前記地山に固定した、
各注入孔のボルト（Ｎｏ．１〜５）にジョイントし、Ｎ
ｏ．１、３、５、２、４の順で注入圧１〜10kg／cm²・
Ｇ、注入スピード５〜12kg／分で１孔あたり約120 kg、
Ｎｏ．１〜５で合計600 kg注入した。なお、比較のため
に、注入孔のボルトＮｏ．６〜10については比較製造例
１の注入薬液組成物を用い、Ｎｏ．６、８、10、７、９
の順で同様にして合計600 kg注入した。

【００７７】注入薬液組成物を注入してから約90分間経
過後に地山の安定化状況を確認するために注入孔周辺を
掘進し調査したところ、Ｎｏ．１〜５の左側天盤部は、
固結範囲が半径約40cmで半球状に固結しており、かつ大
きな空隙部も高密度でよくシールされていた。また、掘
削時にも天盤部からの崩落はなく、よく安定化されてい
た。

【００７８】一方、Ｎｏ．６〜10の右側天盤部について
は、固結範囲が半径約11cmで半球状に固結していたが、
固結土と固結土との間隙に薬液が浸透していない未固結
土部が存在し、掘進時に一部土砂の崩落が発生し、改良
が不充分であった。

【００７９】実施例２の結果から、本発明の注入薬液組
成物は、注入ボルトより大きな空隙を有する花崗岩破砕
帯部に注入することにより、空隙を完全にシールし、か
つ破砕帯部にもよく浸透固結し、岩盤の安定化を図るこ
とができ、トンネル掘削工事において非常に有益である
ことが立証された。

【００８０】実施例３鉄筋コンクリート３階建ビルの屋上スラブの立上がりコ
ーナー部にクラックが発生し、降雨時に階下に漏水して
いた。この漏水部に製造例２の注入薬液組成物を注入
し、止水工事を行なった。

【００８１】まずクラックに沿ってφ10mmのドリルを用
いて約30cmピッチで深さ約５cmの孔を35個削孔し、孔内
の削りくずや粉塵を圧縮空気で吹き飛ばしたのちに削孔
上に脱脂綿を約５mm厚にのせ、その上から外径約10mmの
注入パイプを木製ハンマーで打ち込んだ。

【００８２】つぎに成分Ａ10kgを手押ポンプ付薬液タン
クＡへ、成分Ｂ15kgを手押ポンプ付薬液タンクＢへ入れ
た。

【００８３】タンクＡおよびタンクＢの吐出ホースの先
端を静止ミキサーを内装したＹ字管に継ぎ、各注入パイ
プにワンタッチジョイント形式でセットし、成分Ａと成
分Ｂとの配合割合（重量比）約１／1.5 で手押ポンプを
上下に作動させて１孔あたり約１kg注入した。約1.5 時
間で35個全部の注入作業が完了した。

【００８４】注入後、注入パイプを取り除き、コルク栓
を打ち込み、モルタルを塗布して仕上げた。約２週間後
に激しい降雨があったが、以前のような漏水はまったく
発生せず、クラックシールおよび止水に大変有効なこと
が立証された。

【００８５】

【発明の効果】本発明の地盤や人工構造物などの安定化
用注入薬液組成物およびそれを用いた安定強化止水工法
は、以下に述べる〜の効果を奏する。

【００８６】（Ａ）成分であるアルカリケイ酸塩水
溶液および（Ｂ）成分である有機ポリイソシアネート化
合物によって、さらに必要に応じて用いられる（Ｄ）成
分であるポリオール成分を用いたばあいにはかかる
（Ｄ）成分によって確実な尿素−無水ケイ酸複合体、ウ
レタン−無水ケイ酸複合体および網状の無水ケイ酸ゲル
体を主体とする発泡状の難燃性複合固結体が形成され
る。したがって、固結硬化性能が高く、確実に岩盤ない
し地盤の安定強化を達成することができ、かつ漏洩部で
は確実な止水効果が奏される。

【００８７】（Ａ）成分、（Ｂ）成分および（Ｃ）
成分である三級アミン、ならびに（Ｄ）成分ともに粘性
が低く、さらに（Ａ）成分と（Ｃ）成分との相溶性が良
好であり、確実に発泡固結するため浸透性にすぐれてい
る。

【００８８】確実に発泡硬化し、固結体強度が大き
いため、空隙が大きいまたはクラックが多い、強度が要
求される不安定岩盤、地盤、構造物などの充填、安定強
化に有効である。

【００８９】（Ａ）成分と（Ｃ）成分とは相溶性が
良好であり、注入薬液組成物が取扱い者の皮膚や衣服に
付着したばあいであっても、簡単に水洗して除去するこ
とができ、安全性がきわめて高い。また（Ｃ）成分は臭
気が小さく、反応熱によって蒸気化して空気を汚染する
ことがない。さらに無溶剤系であることからも労働安全
衛生面において安全性が高く、固結体の耐久性にもすぐ
れている。

【００９０】このように本発明の工法は、すぐれた特徴
を有しており、一般山岳トンネルはもちろんのこと、大
断面トンネル掘削工事や大深度地下土木工事などにおい
て要求される、より確実かつ高強度で、難燃性であり、
安全性にすぐれた不安定岩盤ないし地盤の安定強化、封
止および止水を経済的に達成するのにきわめて有効な工
法である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）アルカリケイ酸塩水溶液、（Ｂ）
有機ポリイソシアネート化合物および（Ｃ）一般式
（Ｉ）：【化１】（式中、Ｒはシクロアルキル基またはアラルキル基を示
す）で表わされる三級アミンからなる地盤や人工構造物
などの安定化用注入薬液組成物。
【請求項２】（Ｄ）ポリオール成分を含有してなる請
求項１記載の安定化用注入薬液組成物。
【請求項３】岩盤ないし地盤に所定間隔で複数個の孔
を穿設し、前記孔内に中空の注入ボルトを挿入し、ボル
トの開口部より請求項１または２記載の安定化用注入薬
液組成物を岩盤ないし地盤に注入し、固結ないし封止せ
しめることを特徴とする岩盤ないし地盤の安定強化止水
工法。
【請求項４】人工構造物に注入パイプを挿入し、該注
入パイプを介して請求項１または２記載の安定化用注入
薬液組成物を人工構造物および／またはその背面に注入
し、固結ないし封止せしめることを特徴とする人工構造
物の安定強化止水工法。