JP2002309777A

JP2002309777A - Ｐｃ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填方法と、グラウトの注入充填装置、及びグラウト充填確認用ダクト

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Publication number: JP2002309777A
Application number: JP2002020134A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Suzuki; 哲夫鈴木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-02-07
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2002-10-23
Anticipated expiration: 2022-01-29
Also published as: JP3584024B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＣ構造物に設けられたダクト内の全断面
に、ダクトがどのように長くてもグラウトを充実して確
実に充填する。【解決手段】ＰＣ構造物１のダクトのグラウト注入側
にグラウトポンプ７を設置し、ダクトのグラウトの排出
側に真空ポンプ１３を設置し、グラウトポンプの吐出口
とダクト注入口とをホース６で接続し、ダクトのグラウ
ト排出口と真空ポンプの吸気口とをホース１２で接続
し、真空ポンプを連続運転してダクト内の気圧を減圧
し、ダクト内の気圧が真空状態のときにグラウトポンプ
を運転してグラウトを注入充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、コンクリート構
造物の両端に開口する一連のダクト（シースとも称され
る。）に貫通したＰＣ鋼材を緊張することによりポスト
テンション方式で該構造物にプレストレスを与えてプレ
ストレストコンクリート構造物（本書ではＰＣ構造物と
も記す。）としたのち、上記ダクトにグラウトを注入し
て充填するダクトヘのグラウトの注入充填方法及びグラ
ウトの注入充填装置と、それに用いるグラウト充填確認
用ダクトに関する。

【０００２】ポストテンション方式でプレストレスを与
えるコンクリート構造物は、通常、該構造物を成形する
型枠の内部に、該構造物の両端に各端部を位置させ、内
部にＰＣ鋼材が貫通したダクトを配置し、コンクリート
を打設して成形する。

【０００３】上記のようにして成形したコンクリート構
造物の両端に開口する一連のダクトから突出するＰＣ鋼
材、例えばＰＣ鋼線を両端からジャッキで緊張し、緊張
状態のＰＣ鋼線の各端部をダクトの各端部に夫々定着具
で定着することにより前記構造物にプレストレスを与え
てＰＣ構造物とし、その後、各定着具から外に突出する
ＰＣ鋼材の余分な長さを切断し、各定着具にグラウトキ
ャップを被せて取付ける。

【０００４】ダクトに、前述したようにグラウトを注入
充填する目的は、内部に貫通するＰＣ鋼材を腐食から保
護することゝ、ＰＣ鋼材とコンクリートとをダクトを介
し付着して一体化し、ＰＣ構造物の性能と耐久性とを維
持することであり、それにはダクト中の空気や水を完全
に排除し、ダクト内をグラウトで完全に満たすことが必
要である。

【０００５】

【従来の技術】特開平４−４１８６７号公報（従来技術
１）により、コンクリート部材に埋設されたシースの一
端部のグラウト排出口に吸気用ポンプを接続し、他端側
のグラウト注入口にグラウト供給源を接続し、前記吸気
ポンプによってシース内のエアを減圧し、シース内にグ
ラウト材を吸引、充填することが公知である。又、特許
第２７５７１３４号公報（従来技術２）により、両端が
閉じたダクトの一端からダクト内のエアを真空引きし、
その後、上記一端からダクトの内部に真空を利用してグ
ラウトを注入することが公知である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術１では、
グラウトが吸引充填される長さに限界があり、短いシー
スヘの適用に限定される。グラウトがシース中に注入、
充填される際にはシースとの間に流体抵抗が生じ、シー
ス空面積の大きさによりその抵抗値は変わるが、ＰＣ鋼
線が挿入されたφ６５ｍｍシースで１ｍ当たり０．１５
ｋｇ／ｃｍ²程度の抵抗を生じ、これ以上の圧力が作用
した場合にグラウトがシース中に進行可能となる。一般
的な水封式真空ポンプの実用真空度を水銀柱６００ｍｍ
Ｈｇとすれば、絶対真空水銀柱７６０ｍｍＨｇ（１．０
３ｋｇ／ｃｍ²）と比較して、吸気による吸引力は６０
０×１．０３／７６０＝０．８１ｋｇ／ｃｍ²程度が実
用上の限度となり、吸引によるグラウト注入長ＬはＬ＝
０．８１／０．１５＝５．４ｍ程度となる。従って、橋
梁の桁や、建築の大梁等のＰＣ構造物には適用できず、
小部材のＰＣ構造物にしか適用できない難点がある。

【０００７】従来技術２ではダクト内にグラウトを注入
するための真空引きは１回しか行えず、グラウトを注入
すると二度と真空引きは行えないので、グラウトを注入
できるダクトの長さは極く短いものに限られる。そし
て、ダクトの他端部（終端部）にはグラウトが充填され
ない空隙部が生じる。ダクトが短ければ空隙部も僅少で
あるが、ＰＣ連続桁に配置されるダクトのように長さが
１００ｍにもなるダクトの終点部には数ｍにも及ぶ空隙
部が生じる。ダクト内の真空度は、一般的な水封式真空
ポンプでは実用真空水銀柱６００ｍｍＨｇ程度迄である
から、ダクト中の真空度は６００／７６０＝０．７９、
大気圧では１−０．７９＝０．２１大気圧で、ダクトの
長さの７９％迄グラウトが充填されると残りの２１％は
空気が残存していることになる。グラウトの注入により
この空気が圧縮されるとしても、ダクトの長さが１００
ｍの場合には２１ｍの空気溜まりが生じることになり、
グラウトを高圧で圧入しても、ダクトの終点部付近では
完全なグラウトの充填は行われず、その部分ではＰＣ鋼
材の腐蝕からの保護と、ＰＣ鋼材とコンクリートとをダ
クトを介し付着して一体化し、ＰＣ構造物の性能と耐久
性を維持することができない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記公知の技術
の問題点を解消するために開発されたもので、請求項１
のＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填方法
は、ＰＣ構造物に設けられたダクトヘのグラウトの注入
充填方法において、ダクトのグラウト注入側にグラウト
ポンプを設置し、ダクトのグラウトの排出側に真空ポン
プを設置し、グラウトポンプの吐出口とダクト注入口と
をホースで接続し、ダクトのグラウト排出口と真空ポン
プの吸気口とをホースで接続し、真空ポンプを連続運転
してダクト内の気圧を減圧し、ダクト内の気圧が真空状
態のときにグラウトポンプを運転してグラウトを注入充
填することを特徴とする。又、請求項２のＰＣ構造物の
ダクト内へのグラウトの注入充填方法は、請求項１に記
載のＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填方法
において、真空ポンプには、設定負圧以下ではON、設定
負圧以上ではＯＦＦに作動する真空スイッチを設け、グ
ラウトポンプの運転用動力線回路に上記真空スイッチを
接続し、真空スイッチのＯＮ−ＯＦＦ作動によりグラウ
トポンプの運転、停止を制御して真空ポンプの気圧が設
定負圧以下でグラウトポンプを運転してグラウトの注入
充填を行い、設定負圧以上になるとグラウトポンプを停
止するようにし、ダクト内の気圧が設定負圧以下の真空
状態下でのみグラウトの注入充填を行うようにしたこと
を特徴とする。請求項３のＰＣ構造物のダクト内へのグ
ラウトの注入充填方法は、請求項１、請求項２のどれか
１項に記載のＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入
充填方法において、ＰＣ構造物中に配置するダクトの適
当な位置に、ダクトと連通分岐して先端が閉じた透視可
能な真空ホースを接続し、その先端部をＰＣ構造物の外
に突出させたことを特徴とする。

【０００９】請求項４のＰＣ構造物のダクト内へのグラ
ウトの注入充填装置は、ＰＣ構造物に設けられたダクト
のグラウト注入側に設置されたグラウトポンプと、ダク
トのグラウト排出側に設置されて連続運転される真空ポ
ンプと、グラウトポンプの吐出口とダクトの注入側とを
接続するホースと、ダクトのグラウト排出口と真空ポン
プの吸気口とを接続するホースと、前記真空ポンプに設
けられ、設定負圧以下ではＯＮ、設定負圧以上ではＯＦ
Ｆに作動する真空スイッチとを備え、上記真空スイッチ
をグラウトポンプの運転用動力線回路に接続し、上記真
空スイヅチのＯＮ−ＯＦＦ作動によりグラウトポンプの
運転、停止を制御して真空ポンプの気圧が設定負圧以下
でグラウトポンプを運転してグラウトの注入充填を行
い、設定負圧以上になるとグラウトポンプが停止するよ
うにしたことを特徴とする。請求項５はダクト内に注入
充填したグラウトの充填具合が確認できるグラウト充填
確認用ダクトに関するもので、ＰＣ構造物中に配置さ
れ、その内部にグラウトが注入充填されるダクトの適当
な位置に、透視可能で、先端が閉じ、先端部がＰＣ構造
物の外に突出する長さを有する耐圧、耐負圧構造の真空
ホースを連通分岐して設けたことを特徴とする。請求項
６は請求項２に記載のＰＣ構造物のダクト内へのグラウ
トの注入充填方法において、真空ポンプに真空スイッチ
のＯＮ−ＯＦＦ情報を送信する無線送信機を設け、グラ
ウトポンプには送信された情報を受信する無線受信機を
設けて、送信されたＯＮ−ＯＦＦ情報によりグラウトポ
ンプの運転用動力線回路の開閉を行い、グラウトポンプ
の運転、停止を無線で行うようにしたことを特徴とす
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は請求項１のグラウトの注入
充填方法の実施例の説明図である。ＰＣ構造物であるＰ
Ｃ桁１にダクト２が貫通状に配置され、ダクト２の両端
にはグラウトキャップ３が取付けられている。ダクト２
中にはＰＣ鋼線（図示せず）が貫通し、その両端を緊張
してＰＣ桁１にプレストレスを与え、ＰＣ鋼線の各端部
を定着具でダクトの各端部に固定し、前記グラウトキャ
ップ３は図示しない定着具に被せて取付けてある。グラ
ウトの注入充填は以下の通り行う。

【００１１】ダクトの注入側にグラウトポンプ７を設置
する。本実施例ではスクイズ式ポンプを使用している
が、これはコンクリートポンプ車と同様に回転するロー
ラーでゴムチューブからグラウトを絞り出してグラウト
を圧送、注入する構造になっている。グラウトはグラウ
トミキサー９によりセメント、水、混和剤を適量配合し
て練り混ぜ、ホッパー８に排出して貯蔵する。ホッパー
８にグラウトポンプ７を接続し、グラウトポンプ７の吐
出口はポンプホース６、注入ノズル５、注入ホース４を
経てダクトの注入側のグラウトキャップ３ａに接続す
る。

【００１２】他方のダクトの排出側には真空ポンプ１３
を設置する。真空ポンプ１３の吸気口１５は真空ポンプ
ホース１２、吸気ノズル１１、排出ホース１０を経て排
出側のグラウトキャップ３ｂに接続される。真空槽１４
には真空ゲージ１７、排出口１６が設けてある。排出ホ
ース１０は透明なものとし、ホース中をグラウトが通過
するのを透視できるようにすることが好ましい。

【００１３】グラウトの注入に際しては、注入ノズル５
を注入ホース４に繋ぐ前に該ノズルのバルブを開き、グ
ラウトポンプ７を運転し、注入ノズル５からグラウトを
少量出すことでポンプホース６内の空気を抜いた状態に
して注入ノズル５のバルブを閉め、その後に注入ホース
４に接続する。反対側の排出ホース１０に接続した吸気
ノズル１１はバルブを開いた状態にしておく。

【００１４】予め、このようにした後に、真空ポンプ１
３を連続運転してダクト内の気圧を減圧し、真空ゲージ
１７によりダクト内の真空状態を確認した後に、真空ポ
ンプの運転を続けたまゝでグラウトポンプ７を運転し、
同時に注入ノズル５のバルブを開いて、グラウトの注入
充填を行う。注入作業中は常に真空ゲージに注意し、ダ
クトの内部が予定負圧以上になるとグラウトポンプの運
転を一時止め、真空ポンプの運転でダクトの内部が再び
予定負圧以下の真空状態に戻ったらグラウトポンプを運
転してグラウトの注入充填を再開する。このような操作
を繰り返して、ダクトの内部が真空状態のときにグラウ
トの注入充填を行う。そして、ダクトの排出側の排出ホ
ース１０の中をグラウトが通過するのを確認した後に、
吸気ノズル１１のバルブを閉じ、真空ポンプを止めると
共に、速やかに注入側に合図を送る。グラウト通過の合
図を受けた注入側では、速やかにグラウトポンプの運転
を止め、注入ノズル５のバルブを閉める。注入ホース
４、排出ホース１０より注入ノズル５、吸気ノズル１１
を夫々外して注入作業を終了する。注入ホース、排出ホ
ースは閉じなくてよい。注入ホース４、排出ホース１０
はグラウトが硬化した後にグラウトキャップの付根付近
で切断する。

【００１５】グラウトには、ノンブリーディング・粘性
型のものを使用する。粘性型グラウトは、グラウトの先
流れを起こしにくく、ダクトの曲げ下り部においても概
ね全断面を満たしながら進行して充填されるので、良好
なグラウト充填が可能になる。尚、更に膨張型のグラウ
トを使用するとグラウト硬化後の収縮はなく若干膨張す
るので、ダクト内に完全に密実なグラウトを施工するこ
とができる。

【００１６】グラウトがダクト中を通過する際には、流
体と管内の摩擦による抵抗が生じ、粘性が大きくなると
抵抗も大きくなる。グラウトポンプだけによるダクトヘ
のグラウト注入の場合、ダクト長が５０ｍに及ぶと注入
圧力が９．８×１０⁵パスカル（１０ｋｇ／ｃｍ²）以上
必要になることもある。又、真空による負圧は絶対真空
で−１．０１×１０⁵パスカル（−１．０３ｋｇ／ｃ
ｍ²）で、一般的に使用されている真空ポンプの到達真
空では、ダクト中のグラウトを数ｍ程度しか吸引して注
入できない。このため、本発明ではグラウトポンプと真
空ポンプとの併用による注入充填を行うのである。

【００１７】グラウトの注入に先立ち、ダクトの通気確
認、ダクト内の洗浄をしておき、注入時には注入圧力が
大きくなり過ぎないようにする等の注意が必要である。
又、グラウトポンプや真空ポンプに接続するホースや付
属機具については、耐圧、耐負圧、気密性にすることは
勿論である。

【００１８】図２は請求項２、請求項４の実施例の説明
図である。グラウトがダクト内に注入充填される順序は
図１に示した請求項１の方法と同じであるが、グラウト
ポンプと真空ポンプを連動させ、真空ポンプの負圧が設
定負圧以下の状態でグラウトポンプの運転を自動制御す
る点において異なる。グラウトの注入充填は以下の通り
行う。

【００１９】ホッパー８にグラウトポンプ７を接続し、
グラウトポンプ７をポンプホース６、自動圧力弁ノズル
１９、注入ホース４を経て注入側グラウトキャップ３ａ
に接続する。自動圧力弁ノズル１９は、図３に示す構造
で、ポンプホース６と接続するグラウト入口２１を備え
た入口筒体２４を、注入ホース４と接続するグラウト出
口２２を備えた出口筒体２３の大径部にネジ２５で一体
に組み合わせ、出口筒体２３の大径部の内部にボール２
６、バネ２７を配置し、バネ２７のバネ力によりボール
２６で入口筒体２４のグラウト入口２１を内側から塞ぐ
弁構造になっている。バネ２７はボール２６が到達真空
力で吸引されてもグラウト入口２１を開かず、グラウト
ポンプによるグラウト注入圧力が９．８×１０⁴パスカ
ル（１ｋｇ／ｃｍ²）以上になるとボール２６はグラウ
トで押されてグラウト入口２１を開くようにバネ力を設
定してある。

【００２０】他方のダクト排出側では、真空ポンプの吸
気口１５を真空ポンプホース１２、吸気ノズル１１、排
出ホース１０を経て排出側グラウトキャップ３ｂに接続
する。真空槽１４には真空ゲージ１７、真空スイッチ１
８、排出口１６を設け、真空槽１４に設けた真空スイッ
チ１８をグラウトポンプ７の運転用動力線回路に電線２
０で接続する。

【００２１】グラウトの注入充填に際しては、自動圧力
弁ノズル１９を注入ホース４に接続する前に、グラウト
ポンプ７を運転してグラウトを上記ノズル１９のグラウ
ト出口２２から少量出してポンプホース６内の空気を抜
いた状態にした後、注入ホース４に接続する。グラウト
ポンプの運転、停止に応じて自動的に自動圧力弁ノズル
１９が作動して開閉が行われる。反対側の排出ホース１
０に接続した吸気ノズル１１はバルブを開いた状態にし
ておく。排出ホース１０はグラウトの通過が透視できる
材質にする。

【００２２】予め、このようにした後に、真空ポンプ１
３を連続運転してダクト内の気圧を減圧していく。真空
槽１４の負圧が真空スイッチ１８に設定した負圧以下に
なると、真空スイッチ１８がＯＦＦの状態からＯＮの状
態になり、通電してグラウトポンプ７が運転され、自動
圧力弁ノズル１９はグラウトで押されて開になり、グラ
ウトの注入が行われる。グラウトの注入充填の進行によ
り、ダクト内の気圧が設定負圧以上になると真空槽１４
内の気圧も設定負圧以上になるので、真空スイッチがＯ
ＦＦの状態になり、グラウトポンプ７の運転が中止し、
自動圧力弁ノズル１９は閉になり、グラウトの注入は停
止する。真空ポンプは連続して運転されているので、ダ
クト内の気圧が設定負圧以下に戻ると自動的にグラウト
ポンプの運転が再開し、設定負圧以上になると運転が中
止し、こうしてダクト内の気圧が設定負圧以下の真空状
態下でのみグラウトポンプの運転によりグラウトの注入
充填が行われる。このようにして、注入作業を続け、ダ
クトの排出側の排出ホース１０の中をグラウトが通過す
るのを透視して確認した後、速やかに吸気ノズル１１を
閉じ、真空ポンプの運転を止める。真空ポンプの運転を
止めると真空槽１４の気圧が上がり、設定負圧以上にな
って真空スイッチがＯＦＦに作動するとグラウトポンプ
の運転が止まる。グラウトポンプの運転が止まると、自
動圧力弁ノズル１９にはグラウトの注入圧力が作用しな
くなり、均衡したグラウト圧力の中でバネ２７のバネ力
でボール２６が押されてグラウト入口２１を内側から閉
じる。注入ホース４、排出ホース１０から自動圧力弁ノ
ズル１９、吸気ノズル１１を夫々外して注入作業を終了
する。尚、注入ホース４と排出ホース１０に高低差があ
る場合には、グラウトの流出を防ぐため、低い方のホー
スを折返して曲げ、その状態に縛るなどして先に閉じて
からノズル１９又は１１を外す。高い方のホースからは
ノズル１９又は１１を外し、解放したまゝでよい。この
注入ホース４、排出ホース１０はグラウトが硬化した後
にグラウトキャップの付根付近で切断する。

【００２３】図４は請求項３のグラウトの注入充填方法
に使用するダクトと、請求項５のダクトの実施例の説明
図である。グラウトの注入ホース４が接続されるダクト
の一端部２ａと、真空ポンプからの排出ホース１０が接
続されるダクトの他端部２ｂとの間の適当な位置に透視
可能で、先端が閉じ、先端部がＰＣ構造物の外に後述の
ように所定長さ突出する真空ホース２９を、１本ないし
複数本、必要な数だけ、ダクトと連通分岐して取付け
る。拡大して示したように、ダクト２には真空ホース２
９の取付け位置に孔３１を開設すると共に、この孔３１
と連通するソケット３３が外周から突出したＴ形のホー
ス取付管３２をダクト２の外に嵌めてダクト沿いに移動
させ、ソケット３３とダクトの孔３１を連通させる。そ
して、ホース取付管とダクトの回りに粘着テープ３４な
どを巻付けてシールし、ホース取付管のソケット３３に
真空ホース２９の下端部をねじ込んで取付ける。ダクト
の直径は、一般に６５ｍｍ程度であり、これに対して真
空ホースは直径２０ｍｍ程度、材質は例えば高密度ポリ
エチレン等でよい。

【００２４】こうして真空ホース２９を取付けたダクト
２にはＰＣ鋼材を貫通してＰＣ構造物を成形する型枠の
なかに配置し、真空ホース２９は真っ直ぐ上向きに立て
ゝその先端部を型枠の開放した上面から外に出し、ダク
トの一端部２ａと他端部２ｂは型枠の前後の端壁から外
に出し、型枠中に配筋してコンクリートを打設してコン
クリート構造物を成形し、成形後、脱型する。コンクリ
ートが所要の強度に達すると、ダクトに貫通したＰＣ鋼
材を両端から緊張し、ＰＣ鋼材の各端部を該構造物と一
体のダクトの各端部２ａ、２ｂに定着具で定着してコン
クリート構造物にプレストレスを与え、ＰＣ鋼材の両端
の余分な長さを切断し、各定着具にグラウトキャップを
被せて固定する。上記の工程中、コンクリート構造物の
成形型枠のなかにダクトを配置する際、真空ホースを真
っ直ぐ上向きに立て、その先端部を型枠から外に突出さ
せることを除いては、在来の通常の施工と異なることは
なく、これによって上面から真空ホースの先端が突出し
たＰＣ構造物用のコンクリート構造物が得られる。尚、
真空ホースの必要長さ、及びＰＣ構造物の上面からの真
空ホースの必要突出高さは、後述のようにダクトに対す
る真空ホースの取付け位置の、コンクリート構造物の表
面から下の深さに応じて変化する。従つて、ホース取付
管３２のソケット３３に下端を取付ける真空ホースは種
々な長さのものを用意し、後述のように機能する長さの
ものを選択して取付けるようにするとよい。

【００２５】図５は請求項３によるダクト内へのグラウ
トの注入充填方法の実施例である。図１，図２と同様に
注入側グラウトキャップ３ａにはグラウトポンプ（図示
せず）からの注入ホース４が接続し、排出側グラウトキ
ャップ３ｂには真空ポンプ（図示せず）に至る排出ホー
ス１０が接続している。この状態で、真空ポンプを連続
運転し、ダクト内の気圧が設定負圧以下の真空状態下で
のみグラウトポンプを運転してダクト内に注入ホース４
からグラウト３０を注入し、グラウトの流れの先端が真
空ホース２９の取付部に達すると、真空ホース２９の中
もダクト２の中と同様に真空状態にあるのでグラウトは
分流し、一部のグラウトは真空ホース２９の中に吸引作
用で進入していく。残りのグラウトはダクト中に進行を
続ける。真空ホース２９の中にグラウトが進入すると真
空ホース２９の入口がグラウトで密閉遮断された状態に
なるので、その時点で真空ホース２９の中の空間には真
空ポンプによる減圧作用は及ばなくなる。従って、真空
ホースの空間の気圧が、仮に大気圧の０．２倍とする
と、その負圧に釣り合う長さまでグラウトは吸引されて
進入し、グラウト柱３０′になるが、先端迄は充填され
ずに、未充填部が真空ホース先端に空間部２９′として
残ることになる。真空ホースの長さが長くなると、この
空間部２９′の長さも長くなるので、図６に示すよう
に、この空間部２９′がＰＣ構造物の中に埋没しないよ
うに、予め検討して、真空ホースの長さは余裕をもった
長さにし、真空ホース中の空間部２９′をＰＣ構造物の
外から目視できるようにしておく必要がある。

【００２６】以下に、真空ホース２９の先端内部に発生
する空間部２９′の長さの計算例を図７，８を参照して
示す。発生する空間部２９′の長さをＸｃｍ、ダクト入
口から真空ホース先端迄の高さをＡｃｍ、真空ホースの
長さをＢｃｍとする。大気圧（１ａｔｍ）水銀柱７６０ｍｍＨｇ＝７６ｃｍ×１３．６ｇ＝１０３３．６ｇ絶対真空水銀柱７６０ｍｍＨｇ到達真空水銀柱７００ｍｍＨｇ実用真空水銀柱６００ｍｍＨｇ水銀密度１３．６ｇ／ｃｍ³ グラウト密度１．9ｇ／ｃｍ³ 実用真空（Ｐｕ）は、Ｐｕ＝１−６００／７６０＝０．
２１ａｔｍ真空ホース中の大気量は、０．２１Ｂ（ｃｍ）真空ホースの空間部の気圧（ｙ）はｙ＝０．２１Ｂ／ｘａｔｍ＝０．２１Ｂ／ｘ×１０３
３．６ｇ／ｃｍ² 大気と接する迄のグラウト柱の長さ（Ｌ）はＬ＝（Ａ−ｘ）ｃｍグラウト柱の重さ（Ｚ）はＺ＝Ｌ×１．９ｇ＝１．９（Ａ−ｘ）ｇ／ｃｍ² 真空ホースの空間部の気圧（ｙ）とグラウト柱の重さ
（Ｚ）の合計が大気圧（１ａｔｍ）と均合うので、次式
が成立する。ｙ十ｚ＝１ａｔｍ・・・・・・・・・・・・・・・（１）（１）式に夫々上式の値を代入し、単位を揃えると０．２１Ｂ／ｘ×１０３３．６十１．９（Ａ−ｘ）＝１０３３．６・・・（２）（２）式に、真空ホースの長さを６５ｃｍと仮定してＡ、Ｂの値を入れ、整理すると次の一元二次方程式となる。ｘ²＋４７４ｘ−７４２５．６＝０・・・・・・（３）（３）式の根を求めるとｘ＝１５．２ｃｍ以上の計算よ
り、真空ホースの先端に１５．２ｃｍの長さの空間部２
９′が発生する。この場合、真空ホースの長さを６５ｃ
ｍ、真空ホースのダクトヘの取付位置をＰＣ構造物の表
面から下、１５ｃｍにすると、高さ約５０ｃｍのグラウ
ト柱が真空ホースの中に生じ、グラウト柱の下部１５ｃ
ｍがＰＣ構造物中にあり、その上の約３５ｃｍがＰＣ構
造物の表面から外に出るので、更にその上の高さ１５．
２ｃｍの空間部は十分に目視可能であり、計算値に見合
ったこの空間部長がグラウト注入後に発生することによ
ってダクト内に設定された真空状態下でグラウトが充填
された証となる。つまり、ＰＣ構造物の表面から外に突
出した真空ホースを含めてダクトの内部が設定された負
圧であるため、構造物の表面上に突出した真空ホース中
にグラウト柱と、その上に計算値に見合った空間部が出
現するのである。

【００２７】ダクトの真空ホース取付位置が更に深くな
った図９の場合について計算例を示す。真空ホースの長
さを２．５ｍ、真空ホースのダクトヘの取付位置をＰＣ
構造物の表面から下、１．５ｍの深さにした場合につい
て、前と同様に計算を行うと、次の一元二次方程式が得
られる。ｘ²＋４２４ｘ−２８５６０＝０・・・・・・・（３）ｘ＝５９．１ｃｍとなる。真空ホース先端に、５９．１
ｃｍの空間部が発生し、真空ホースのダクトヘの取付け
位置からのグラウト柱の高さは約１．９ｍになり、ＰＣ
構造物表面から突出した高さ１ｍの真空ホース中にグラ
ウト柱が約４０ｃｍ出現するので、真空ホースの先端に
生じた高さ５９．１ｃｍの空間部は充分に目視可能であ
り、グラウト注入後のこの空間部２９′の高さによって
ダクト内に設定された真空状態下でグラウトが充填され
たことが証明される。

【００２８】以上で明らかなように、真空ホースのダク
トに対する取付位置がＰＣ構造物の表面から下に深くな
る程、それに対応して真空ホースの長さを長くし、且つ
真空ホースがＰＣ構造物の表面から突出する高さも高く
してグラウト柱の上に生じる空間部の全長を余裕をもっ
て目視できるようにする。それには前述したように長さ
が異なる数種類の真空ホースを用意し、真空ホースを取
付けるべきダクトの位置のＰＣ構造物の表面からの深さ
に応じて、予め上記の計算を行って真空ホースの長さを
余裕をもって選択し、その真空ホースをダクトに取付け
るようにすればよい。

【００２９】先に述べたように、グラウト注入には粘性
流体としての抵抗が働くので、真空負圧だけによる可能
注人長は数ｍ程度が限度となるので、加圧注入が必要に
なる。従って、グラウト注入圧力が仮に５ｋｇ／ｃｍ²
になると、ボイル・シャルルの法則から、真空ホースの
空間部が大きく変動して５分の１以下になるが、これは
グラウトの充填度とは関係がなく、グラウト注人中に高
圧が保持された状態では計算値から大幅に小さくなるこ
とを知っておく必要がある。従って、空間部の長さの測
定は、グラウトの注入作業終了後、注入ホースと排出ホ
ースは開いた状態で、常圧で測定するものとする。注入
口と排出口に高低差がある場合は低い方を閉じ、高い方
を解放すればよい。

【００３０】図６はグラウト注入作業終了後の真空ホー
ス２９の状態を示す。真空ホースの先端部に空間部２
９′を残した状態でグラウト柱３０′が充填されてい
る。この空間部２９′の高さが上記の計算長とほゞ同じ
であれば、真空ホースに連通したダクト中に設定した真
空状態でグラウトが充填されたことを示す証となる。

【００３１】尚、経験上、ダクト中に空隙等が発生する
可能性のある個所は予知可能であるので、真空ホースは
そのような位置に重点的に取付けるほか、ダクト内の充
填確認を必要とする位置にも取付ければよい。

【００３２】図１０は請求項６のＰＣ構造物のダクト内
へのグラウトの注入充填方法の実施例の説明図である。
グラウトがダクト内に注入充填される順序は図２に示し
た請求項２の方法と同じであるが、真空ポンプの負圧が
設定負圧以下の状態で、真空スイッチと連動する無線送
信機によりグラウトポンプの運転を無線で遠隔自動制御
する点において異なる。

【００３３】グラウトの注入充填は以下の通り行う。請
求項１、２、３の実施例の説明においては、低い真空度
（２．１×１０⁴パスカル、０．２１ａｔｍ）で、粘性
型グラウトを使用して注入充填を行った場合の実施例を
説明しているが、ここでは、高い真空度（１０²パスカ
ル、０．００１ａｔｍ）で、グラウトの粘性が低い低粘
性型グラウトを使用して注入充填を行った場合の実施例
について説明する。

【００３４】グラウトの注入側においては、図２、請求
項２の方法と同じ順序で行われるが、グラウトポンプ７
に無線受信機１２０を設置し、無線送信機１１９からの
真空スイッチのＯＮ−ＯＦＦ情報を受信して、グラウト
ポンプ７の運転用動力線の開閉を行うようにする。他方
のグラウト排出側では、真空ポンプ１１３の吸気口１２
４を真空ポンプホース１２、接続パイプ１２７、排出ホ
ース１０を経て排出側グラウトキャップ３ｂに接続す
る。

【００３５】真空槽１１４に接続するパイプに真空ゲー
ジ１１７、空気口１２１、三分岐バルブ１２２、真空ス
イッチ１１８、この真空スイッチ１１８と連動させた無
線送信機１１９、開閉バルブ１２３を設け、同パイプ下
端にグラウト排出用ボックス１２５を設け、その側面下
方に吸着開閉弁１２６を取付ける。

【００３６】グラウトの注入充填に際しては、開閉バル
ブ１２３を開き、三分岐バルブ１２２は空気口１２１を
閉じてパイプ内を通気する状態にする。予め、このよう
にした後に、真空ポンプ１１３を連続運転してダクト内
の気圧を減圧していく。グラウト排出用ボックス１２５
の吸着開閉弁１２６は減圧により吸着されて自動的に閉
じられる。

【００３７】真空槽１１４の負圧が真空スイッチ１１８
に設定した負圧１０²パスカル以下になると、真空スイ
ッチ１１８がＯＦＦの状態からＯＮの状態になり、無線
送信機１１９に連動して無線送信機１１９よりのＯＮ情
報が送信され、グラウト注入側のグラウトポンプ７に設
けられた無線受信機１２０に受信され、受信されたＯＮ
情報によりグラウトポンプ７の運転用動力線回路に通電
してグラウトポンプ７の運転が無線で遠隔制御されて行
われ、グラウト注入側ダクトにグラウトが注入充填され
る。

【００３８】ダクトに注入充填されたグラウトはダクト
中を進行し、ダクト頂部に達すると、グラウトの性質が
低粘性の場合には図１１に示すように、ダクトの頂部か
ら曲げ下って配置された箇所では、グラウト１３０の流
れは（１）から（５）のように注入充填されていく。グ
ラウトの流れはダクトの頂部水平部（ａ〜ｂ）迄はダク
トの断面を充満して進行するが、頂部を過ぎて下り勾配
になると粘性が低いのでグラウトは先流れ現象を起して
（１），（２）のように流れて進行する。

【００３９】グラウトが先流れを続けて、ダクトの底部
水平部に進むと、（３）に示すように、底部（ｅ〜ｆ）
の後方ｄ点附近でグラウトが充満して、ｂ，ｃ，ｄ点間
のダクト上方の真空空間（Ａ）が遮断されて閉じ込めら
れる。グラウトは、その後、底部の水平部、上り勾配部
のダクト中を充満しながら進行してダクト排出側より排
出される。

【００４０】ダクト排出側の排出ホース１０、真空ポン
プホース１２中をグラウトが通過するのを透視して確認
した後、速やかに開閉バルブ１２３を閉じ、三分岐バル
ブ１２２を操作して真空槽１１４との通気を閉じると同
時に空気口１２１が開いてパイプ内に空気が導入し、減
圧により真空スイッチ１１８がＯＦＦ作動する。真空ス
イッチ１１８と連動した無線送信機１１９よりＯＦＦ情
報が送信され、グラウトポンプ７の無線受信機１２０に
受信されて、グラウトポンプ７は即停止する。

【００４１】真空ポンプホース１２中を流れてきたグラ
ウトはグラウト排出用ボックス１２５中に溜り、吸着開
閉弁１２６がグラウト注入圧で押し開かれて自動的に排
出される。尚、真空槽１１４内のじょうろ型の受け部に
はダクト中より吸引された水等の残留水を排出する役目
をする開閉弁１１６が設けられている。前述の図１１，
（３）に示す真空空間（Ａ）は、１０²パスカル（０．
００１ａｔｍ）の真空であるから、この空間が閉じられ
た瞬間に（４）の真空空間（Ｂ）に収縮し、更に収縮し
て（５）の大気空間（Ｃ）に収縮する。

【００４２】この大気空間（Ｃ）の体積は、ＰＣ鋼材１
２Ｓ１５．２、ダクト内径７５ｍｍの場合について、図
１１，（３）に示すダクトｃ点において、グラウトが半
分しか充填されていない（このような状態は通常ありえ
ない）と仮定して計算すると以下のようになる。ダクト内径 φ７５ｍｍ断面積Ｓ１＝４４．１８ｃｍ² ＰＣ鋼材１２Ｓ１５．２断面積Ｓ２＝１６．６４ｃｍ² ダクト内空面積Ｓ＝Ｓ１−Ｓ２＝２７．５ｃｍ²

【００４３】図１１，（３）において、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ
３を各々４．０ｍと仮定し、ｃ点の真空空間の面積をダ
クト内空面積の１／２とし、ｂ点、ｄ点は空間の始点、
終点であるから０とする。ｃ点の真空空間面積Ｓｃ＝Ｓ／２＝２７．５／２＝１３．８ｃｍ² 真空空間体積ＶＡ＝Ｓｃ／２×（Ｌ１＋Ｌ２）＝１３．８／２×（４００＋４００）＝５．５２０ｃｍ³ この真空空間体積を大気空間体積に換算すると大気空間体積ＶＣ＝ＶＡ×１０²パスカル＝５．５２０×０．００１＝５．５ｃｍ³ となる。

【００４４】次に、図１１，（５）に示すｂ点上に真空
ホース１２９をダクトに分岐して設置しておくと、真空ホース１２９は、 φ１６ｍｍ，ｌ＝１００ｃｍとすると真空ホース中の空体積Ｖｌ＝πＤ²ｌ／４＝π×１．６²×１００／４＝２０１ｃｍ³ 真空ホース中の大気体積Ｖａ＝Ｖｌ×１０²パスカル＝２０１×０．００１＝０．２ｃｍ³ となる。大気空間（Ｃ）が真空ホース１２９中に吸収されて消滅し、真空ホース中の気圧（Ｐ）はＰ＝（ＶＣ＋Ｖａ）／（ＶＣ＋Ｖｌ）＝（５．５＋０．２）／（５．５＋２０１）＝０．０２８ａｔｍとなる。

【００４５】請求項３の実施例の説明において、ダクト
中の気圧を０．２１ａｔｍにして、グラウトを注入充填
した場合に真空ホース中にグラウト柱が部材外部に発生
することは示されているので、真空ホース中の気圧が
０．２１ａｔｍより小さいので、グラウト柱が部材外部
迄上昇し、ダクト中に確実にグラウトが充填されるよう
になる。真空ホース中のグラウト柱は、０．０２８ａｔ
ｍの高真空との釣り合い条件迄上昇して、ダクト中の気
圧が０．２１ａｔｍの場合より更に高く迄出現すること
になる。ダクト中の気圧を１０³パスカルにした場合で
は、真空ホース中の気圧が０．２２ａｔｍ程度になり、
０．２１ａｔｍ以上になるので、グラウト注入充填中に
発生する大気空間（Ｃ）を完全に除去するためには、ダ
クト中を１０²パスカルの程度の真空にしておく必要が
ある。

【００４６】以上、この発明の負圧下におけるグラウト
の注入充填方法と、その装置及びグラウト充填確認装置
付きダクトの実施形態について説明したが、この発明は
その要旨を変えることなく、実施条件に応じて変化、応
用し得ることはいうまでもなく、グラウト注入終了時の
グラウトポンプの停止は、真空スイッチを設けているグ
ラウトポンプの電気回路に別にスイッチを設けて、これ
と真空ポンプの電源スイッチを同時に操作できるように
すると、真空スイッチの作動を待たずに、グラウトポン
プを停止でき、注入圧力過大によるホースの離脱等のト
ラブルを防ぐことができる。又、真空ホース中のグラウ
トは、グラウトの注入圧力により上下に移動し、その際
ホース内壁にグラウトが付着するので、真空ホースの内
壁をフッ素樹脂等で被膜加工をしておくと、撥水作用に
よりグラウトの付着を防ぎ、空間部２９′とグラウト柱
３０′を明瞭に識別できる。

【００４７】

【発明の効果】請求項１、２、３、４によれば、真空ポ
ンプを連続運転してダクト内部を減圧し、ダクト内の気
圧が設定負圧以下の真空状態下でのみグラウトポンプを
運転してグラウトを注入することを繰返して充填するの
で、ダクトがどのように長くてもダクト内の全断面にグ
ラウトを充実して確実に充填することができる。

【００４８】そして、請求項２、４によって、真空ポン
プの設定負圧以下でグラウトポンプが自動的に運転して
グラウトの注入充填を行い、設定負圧以上になるとグラ
ウトポンプを自動的に停止し、真空ポンプでグラウトポ
ンプの発停を自動制御できる。又、請求項３によってＰ
Ｃ構造物の表面から突出する真空ホース中を上昇したグ
ラウト柱と、その上に残った空間部を目視し、その空間
部の高さによってダクトの、真空ホースが取付けられた
個所におけるグラウトの充実した充填状況が確認でき
る。

【００４９】グラウト充填の確認方法としては、近年、
非破壊検査による方法としてＸ線透過法、衝撃弾性波
法、中性子による検査法、放熱抵抗計測センサーによる
方法等が種々研究されているが、Ｘ線透過法では適用部
材厚が４０ｃｍ程度迄で限度があり、又、同じ高さに複
数のダクトが配置された場合には映像が重なって撮影さ
れダクト別の判定ができない等の難点がある。その他の
方法でも、長いダクトには適用できない、空気や水が混
在する状態での測定値から充填度を判定するのが複雑で
困難、センサー接触表面部分の測定はできるが、グラウ
ト充実度の判定にはならない、等の理由からダクト全長
に亙ってしかも断面全体についてのグラウトの充実度を
正確に判定できる充填確認方法は未だ開発されていない
と言える。

【００５０】これに対して請求項３によれば、ダクト
の、真空ホースが取付けられた個所におけるグラウトの
充実した充填状況が目視で確認できるため、ダクト中の
空隙が発生し易い曲げ下がり部のほか、充填の確認を必
要とする個所に真空ホースを取付け、その個所でのグラ
ウトの充填状況を容易に知ることができる。しかも、セ
ンサー等の設置や、配線の必要がなく、測定機器も不要
で、測定結果の複雑な解析等もないので専門技術者を必
要とせず、グラウト注入作業後、すぐに判定できる。

【００５１】請求項５によりＰＣ構造物の外からダクト
内へのグラウトの充填状況が目視で確認できるダクトが
得られる。

【００５２】請求項６の方法により、ダクト注入側と排
出側の距離はＰＣ桁が大きくなると１００ｍ余になるこ
ともあり、グラウトポンプと真空ポンプに設けた真空ス
イッチを接続する電線の配置は、現場で準備、後始末に
手間がかかり、電線のショートや電圧降下等のトラブル
が発生することもあるので作業上煩わしく不便な面があ
ったが、無線によりＯＮ−ＯＦＦ情報を伝達してグラウ
トポンプを操作できるので非常に簡便となり作業能率を
向上させる。従来は、水封式真空ポンプ（１０⁴パスカ
ル、０．１ａｔｍ程度迄）が一般的であったが、近年の
真空ポンプの発達により油回転式真空ポンプによる高真
空（１０²パスカル、０．００１ａｔｍ）を土木現場に
も適用可能になってきたので、ダクト内を高真空にし
て、真空ホースを使用した充填方法を併用することによ
り、低粘性型のグラウトも確実に充填可能になった。ま
た、真空ホースによりその充填確認ができる。高粘性型
のグラウトの注入充填においても、高真空を適用するこ
とにより、真空ホース中にダクト内の残留空気を更に吸
引して部材外に除去可能になり、ダクト全長に亘って密
実なグラウトの充填を可能にする等改善ができる。ま
た、真空ホース中に吸引されるグラウト柱は高真空によ
りさらに高くなるので、真空ホースの長さを短くできる
メリットもある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１の実施例の説明図。

【図２】本発明の請求項２、請求項４の実施例の説明
図。

【図３】図２の自動圧力弁ノズルの拡大断面図。

【図４】本発明の請求項３に使用された請求項５の、一
部を拡大したダクトの立面図。

【図５】本発明の請求項３の実施例の要部の説明図。

【図６】本発明の請求項３によるＰＣ構造物の斜視図。

【図７】請求項３により真空ホース中にグラウトが進入
し、その上に空間部を形成している状態の一例の説明
図。

【図８】図７の原理図。

【図９】請求項３により真空ホース中にグラウトが進入
し、その上に空間部を形成している状態の他の一例の説
明図。

【図１０】請求項６の実施例の要部の説明図。

【図１１】ダクト内におけるグラウトの流れの説明図。

【符号の説明】

１ＰＣ構造物（ＰＣ桁）２ダクト３ａ注入側グラウトキャップ３ｂ排出側グラウトキャップ４注入ホース６グラウトポンプのホース７グラウトポンプ１０排出ホース１２真空ポンプのホース１３，１１３真空ポンプ１４，１１４真空ポンプの真空槽１５，１２４真空ポンプの吸気口１７，１１７真空ポンプの真空ゲージ１８，１１８真空スイッチ２０電線２９真空ホース２９′ 真空ホースの空間部３０グラウト３０′ 真空ホース中のグラウト１１９無線送信機１２０無線受信機１２２三分岐バルブ１２３開閉バルブ１２５グラウト排出用ボックス１２６吸着開閉弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＰＣ構造物に設けられたダクトヘのグラ
ウトの注入充填方法において、ダクトのグラウト注入側にグラウトポンプを設置し、ダ
クトのグラウトの排出側に真空ポンプを設置し、グラウ
トポンプの吐出口とダクト注入口とをホースで接続し、
ダクトのグラウト排出口と真空ポンプの吸気口とをホー
スで接続し、真空ポンプを連続運転してダクト内の気圧
を減圧し、ダクト内の気圧が真空状態のときにグラウト
ポンプを運転してグラウトを注入充填することを特徴と
するＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填方
法。
【請求項２】請求項１に記載のＰＣ構造物のダクト内
へのグラウトの注入充填方法において、真空ポンプには、設定負圧以下ではＯＮ、設定負圧以上
ではＯＦＦに作動する真空スイッチを設け、グラウトポ
ンプの運転用動力線回路に上記真空スイッチを接続し、
真空スイッチのＯＮ−ＯＦＦ作動によりグラウトポンプ
の運転、停止を制御して真空ポンプの気圧が設定負圧以
下でグラウトポンプを運転してグラウトの注入充填を行
い、設定負圧以上になるとグラウトポンプを停止するよ
うにし、ダクト内の気圧が設定負圧以下の真空状態下で
のみグラウトの注入充填を行うようにしたことを特徴と
するＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填方
法。
【請求項３】請求項１、請求項２のどれか１項に記載
のＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填方法に
おいて、ＰＣ構造物中に配置するダクトの適当な位置に、ダクト
と連通分岐して先端が閉じた透視可能な真空ホースを接
続し、その先端部をＰＣ構造物の外に突出させたことを
特徴とするＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充
填方法。
【請求項４】ＰＣ構造物に設けられたダクトのグラウ
ト注入側に設置されたグラウトポンプと、ダクトのグラ
ウト排出側に設置されて連続運転される真空ポンプと、
グラウトポンプの吐出口とダクトの注入側とを接続する
ホースと、ダクトのグラウト排出口と真空ポンプの吸気
口とを接続するホースと、前記真空ポンプに設けられ、
設定負圧以下ではＯＮ、設定負圧以上ではＯＦＦに作動
する真空スイッチとを備え、上記真空スイッチをグラウ
トポンプの運転用動力線回路に接続し、上記真空スイッ
チのＯＮ−ＯＦＦ作動によりグラウトポンプの運転、停
止を制御して真空ポンプの気圧が設定負圧以下でグラウ
トポンプを運転してグラウトの注入充填を行い、設定負
圧以上になるとグラウトポンプが停止するようにしたこ
とを特徴とするＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注
入充填装置。
【請求項５】ＰＣ構造物中に配置され、その内部にグ
ラウトが注入充填されるダクトの適当な位置に、透視可
能で、先端が閉じ、先端部がＰＣ構造物の外に突出する
長さを有する耐圧、耐負圧構造の真空ホースを連通分岐
して設けたことを特徴とするグラウト充填確認用ダク
ト。
【請求項６】請求項２に記載のＰＣ構造物のダクト内
へのグラウトの注入充填方法において、真空ポンプに真空スイッチのＯＮ−ＯＦＦ情報を送信す
る無線送信機を設け、グラウトポンプには送信された情
報を受信する無線受信機を設けて、送信されたＯＮ−Ｏ
ＦＦ情報によりグラウトポンプの運転用動力線回路の開
閉を行い、グラウトポンプの運転、停止を無線で行うよ
うにしたことを特徴とするＰＣ構造物のダクト内へのグ
ラウトの注入充填方法。