JP2005120619A - Grout injection control device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a grout injection control device which can arbitrarily adjust a grout concentration and inject the concentration-adjusted grout into the ground by paying an attention to the fact that characteristics of the natural ground are recognizeable by grasping changing conditions of pressure and a flow rate of grout injection as processing quantities of the same. <P>SOLUTION: The grout injection control device is formed of: an injecting means for controlling the ratio of a grout stock solution and a diluent, and injecting the grout in a concentration corresponding to the natural ground, into the natural ground; an information acquiring means for analyzing the injection pressure, injection flow rate, and concentration of the injected grout, and acquiring information on the characteristics of the natural ground; and a control means for controlling the injection of the grout, based on the acquired information on the characteristics of the natural ground. A grout stock solution pressure pump and a diluent pressure pump of the injecting means are formed of motor pumps each having a predetermined correlationship between an operational speed and a discharge amount, and the pumps are connected to speed controllers for controlling operational speeds, respectively. The adjustment of the grout concentration is carried out by adjusting an operational speed ratio between the pumps as needed, and by mixing both the solutions to each other. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、土木工事において、地盤改良、岩盤補強などに使用されるグラウト注入装置に関し、特に、注入対象である地山の性質と注入工程の進捗状況に応じて、注入すべきグラウト濃度を変化させ、最適なグラウト注入を行うグラウト注入制御装置に関するものである。   The present invention relates to a grout injection device used for ground improvement, rock reinforcement, etc. in civil engineering work, and in particular, changes the concentration of grout to be injected depending on the nature of the ground to be injected and the progress of the injection process. The present invention relates to a grout injection control apparatus that performs optimum grout injection.

土木、建築工事の対象である地山、地盤、岩盤は、一般に、性質の異なる地層が重なり合ったり、断層や亀裂などの欠陥があったりする不均一で不安定なものである。
このような条件下の地盤に土木構造物を構築するには、対象地盤をその構築に耐えるように補強したり、改良したりしなければならない。
土木工事におけるグラウト注入工法とは、地中にグラウトを注入して地盤改良、岩盤補強などを行う一つの手段であり、多くの土木建築工事において一般的に採用されている工法である。
In general, grounds, grounds, and rocks, which are the targets of civil engineering and construction work, are heterogeneous and unstable with layers of different properties overlapping or having defects such as faults and cracks.
In order to construct a civil structure on the ground under such conditions, the target ground must be reinforced or improved to withstand the construction.
The grouting method for civil engineering is a means of injecting grouting into the ground to improve the ground and reinforce the rock, and is a method commonly used in many civil engineering construction works.

グラウト注入工法におけるグラウトの注入は、地山、地盤、岩盤の多様な地質構造のそれぞれに応じて適切な注入圧力、流量で行われるべきことは勿論であるが、注入すべきグラウトの濃度もまた適切に計画、管理、施工されることが望ましい。
また、地山の性質に応じて適切に設定されたグラウト注入の圧力、流量、濃度も一定不変なものではなく、同一の注入孔であっても、注入深度、注入工程の進捗状況に応じて刻々と変化すべきものであり、理想的には刻々と変化するそれらの最適値を的確に把握して、適切な注入が行われるべきである。
Grout injection in the grout injection method should be carried out at an appropriate injection pressure and flow rate according to each of the various geological structures of the ground, ground, and rock, but the concentration of grout to be injected is also different. It is desirable to plan, manage and construct appropriately.
Also, the pressure, flow rate, and concentration of grout injection set appropriately according to the nature of the natural ground are not constant, and even with the same injection hole, depending on the injection depth and the progress of the injection process It should be changed every moment, and ideally, the optimum values that change every moment should be accurately grasped and appropriate injection should be performed.

従来のグラウト注入工法においては、あらかじめボーリングなどによって注入の対象となる地山、地盤、岩盤の平均的な性質を把握するとか、類似の施工例の実演値を参照するなどして、グラウトの注入すべき圧力、流量、濃度を決定し、また、注入深度や注入の進捗状況で変化する圧力、流量値などについての施工技術者の経験的な判断に基づいて、設定圧力、流量および濃度を変更する方法がとられていた。   In the conventional grout injection method, grout injection is performed by, for example, grasping the average properties of the ground, ground, and rock mass to be injected in advance by boring or referring to the demonstration values of similar construction examples. Determine the pressure, flow rate, and concentration to be changed, and change the set pressure, flow rate, and concentration based on the empirical judgment of the construction engineer about the pressure and flow rate values that change according to the injection depth and the progress of the injection. The way to do was taken.

例えば、ダム構築工事における場合には、基盤である地盤、岩盤は、強度的にダム堤体そのものの荷重と、貯水による荷重とに耐え、かつ、遮水できることが必要条件である。そのため、コンソリデーション・グラウチング、カーテン・グラウチングなどのグラウト注入工法が採用されている。
注入施工にあたっては、同じ位置の注入孔であっても、深度の浅い所から順次段階的に深い位置へ、または、その逆に深い位置から浅い位置へ工程を進める。また、同じ深度でも注入点からより広い範囲へ、より狭い亀裂にグラウトを浸透させるため、浸透性のよい低濃度グラウトを始めに注入して、次第により濃度の高いグラウトへ段階的に濃度調整をして施工するのが通例である。
For example, in the case of dam construction work, it is a necessary condition that the ground and bedrock, which are the foundations, can withstand the load of the dam body itself and the load due to water storage, and can be impermeable. Therefore, grout injection methods such as consolidation / grouting and curtain / grouting are adopted.
In the injection construction, even if the injection holes are at the same position, the process proceeds from a shallow position to a deep position step by step, or conversely, from a deep position to a shallow position. In addition, in order to infiltrate the grout into narrower cracks from the injection point to a wider range even at the same depth, first inject low concentration grout with good permeability and gradually adjust the concentration gradually to higher concentration grout. It is customary to construct it.

グラウト注入の圧力、流量の各調整については、あらかじめ設定値が与えられている両物理量のいずれを制御対象とするかを、自動または手動によって選択し、測定圧力値または流量値に応じてグラウト戻り弁を制御する方法が実用化されている。
制御対象を両物理量のいずれにするかの選択は、制御対象の測定値が別に設定する限度範囲を越えて調整が不能となったときに、他方の物理量に制御対象を切り替える方式である。
For each adjustment of the pressure and flow rate of grout injection, it is automatically or manually selected which of the two physical quantities that are set in advance is to be controlled, and the grout is returned according to the measured pressure value or flow rate value. A method of controlling the valve has been put into practical use.
The selection of either physical quantity as the control target is a method of switching the control target to the other physical quantity when the measurement value of the control target exceeds the limit range set separately and adjustment becomes impossible.

注入開始後のグラウト濃度の調整は、グラウトの注入圧力および流量の変化に関わりなく独立しており、施工技術者の経験に基づく判断に依存した手動による段階的な濃度変更がおこなわれていた。
従来のグラウト濃度調整方法は、1バッチ単位で、グラウト原料の量と濃度調整のための水などの希釈液の量とを希望濃度に応じて算出して計量し、これらを混合、撹拌して得る方法であり、最小限1バッチの単位量が生成される。
The adjustment of the grout concentration after the start of injection was independent regardless of changes in the injection pressure and flow rate of the grout, and manual stepwise concentration changes were made depending on the judgment based on the experience of the construction engineer.
The conventional grout concentration adjustment method calculates and measures the amount of grout raw material and the amount of diluent such as water for concentration adjustment according to the desired concentration, and mixes and agitates them in batch units. This is a process that yields a minimum of one batch of unit quantity.

このバッチ方式をさらに詳しく説明すると、グラウト注入前に透水テスト(水押し)を行い、透水量が所定値以上のときは、配合比の濃いものを初期設定とし、透水量が所定値以下のときは、配合比の薄いものを初期設定とする。
以後、予め設定された量ずつ順次濃度を高くしたものを注入し、最後に1L/分に達するまで時間を設定せずに注入し、1L/分に達したら、所定時間(たとえば30分間)のダメ押しの注入をする。
To explain this batch method in more detail, a water permeability test (pushing water) is performed before injecting grout. The initial setting is that with a low blending ratio.
After that, the ones with higher concentrations are sequentially injected by a preset amount, and finally injected without setting the time until reaching 1 L / min. When reaching 1 L / min, a predetermined time (for example, 30 minutes) is reached. Do not push.

このように、従来のグラウト注入工事においては、注入工程の進捗状況で注入圧力値Pや単位注入流量値Qが変化するにも拘わらず、予め一定量のグラウトを生成するバッチ方式によっているため、当該バッチの生成量が注入量より過剰であれば、注入不要の地山に余剰グラウトを強制注入することとなって、予定外の箇所へ漏出させて環境を破壊する。強制注入しても余剰グラウトが生じると、注入終了後、この余剰グラウトを廃棄することによって、さらに、環境を破壊するなどの恐れがあった。   Thus, in the conventional grout injection construction, because the injection pressure value P and the unit injection flow rate value Q change according to the progress of the injection process, it is based on a batch system that generates a certain amount of grout in advance. If the production amount of the batch is excessive than the injection amount, surplus grout is forcibly injected into the ground where injection is unnecessary, and the environment is destroyed by leaking to an unscheduled location. If surplus grout is generated even after forced injection, the surplus grout may be discarded after the end of injection to further destroy the environment.

また、注入圧力を一定値に抑えながら予め設定された濃度のグラウトを注入を続けても、中々ダメ押し注入量に達しないことがあり、注入時間が設計時間よりも大幅に増加することがあった。   In addition, even if injecting grout at a preset concentration while keeping the injection pressure constant, the amount of injectable push injection may not be reached, and the injection time may be significantly longer than the design time. .

質量流量と密度をともに検出するコリオリ式の流量計を用いるとともに、圧力計を用い、一定量又は一定時間のグラウトの注入後に、W/Cの配合比の薄いものから濃いものへ変更する方法が既に知られている(特許文献1)。しかし、グラウトの濃度を注入工程を中断することなく又は時間遅れなくグラウトの濃度や成分比をきめ細かく変更することは困難であった。
特開平8−209675号
Using a Coriolis type flow meter that detects both mass flow rate and density, and using a pressure gauge, after injecting grout for a certain amount or time, a method of changing from a low W / C compounding ratio to a thick one It is already known (Patent Document 1). However, it has been difficult to finely change the concentration of grout and the component ratio without interrupting the injection process or without time delay.
JP-A-8-209675

解決しようとする問題点は、従来のグラウト注入工事においては、ボーリングによって得られた地山のコアの分析結果や類似例の実績値などを参考にして、最適であろう平均的な注入圧力、流量、濃度値を経験的に予測し、この平均的な予測値により注入施工が行われており、それぞれの地山、注入孔の性質に応じた、さらには刻々と変化する最適圧力、流量、濃度値に応じた注入は行われていなかった。   The problem to be solved is that, in the conventional grout injection work, the average injection pressure that would be optimal, referring to the analysis results of the core of the natural ground obtained by boring and the actual values of similar examples, The flow rate and the concentration value are empirically predicted, and the injection work is carried out based on this average predicted value. Depending on the nature of each ground and the injection hole, the optimum pressure, flow rate, Injection according to the concentration value was not performed.

従来のバッチ方式によるグラウト濃度調整方法では、ある濃度のグラウト生成量は、バッチ単位であり、注入中に調整や濃度の変更をする必要があっても、1バッチ分の生成量を消費し終わるまではそれができない。
また、バッチ方式であるために、生成されるグラウトの濃度は、段階的にならざるを得ず、必要に応じてきめ細かく適切な濃度に調整したグラウトを必要量だけ供給するのは困難である。
In the conventional batch method for adjusting the concentration of grout, the amount of grout produced at a certain concentration is in batch units, and even if it is necessary to adjust or change the concentration during injection, the amount of production for one batch is consumed. I can't do that.
Further, because of the batch system, the concentration of the grout to be generated must be stepwise, and it is difficult to supply the necessary amount of grout that is finely adjusted to an appropriate concentration as necessary.

グラウト注入工事において、注入圧力、流量および濃度を、実績に基づいた一定基準の元で、技術者の勘と経験に依存して手動で行うという従来の注入方法では、時として注入が不適正であり、その結果、施工後に許容できない漏水などの支障を生ずることも希ではないという問題があった。   In the grout injection work, the conventional injection method in which the injection pressure, flow rate, and concentration are manually performed depending on the intuition and experience of engineers under a certain standard based on actual results, sometimes the injection is inappropriate. As a result, there is a problem that it is not uncommon for problems such as unacceptable leakage after construction to occur.

本発明の目的は、グラウトの注入圧力、流量、濃度の変更過程をあらかじめ設定し、グラウトの供給を止めることなく連続的に、任意にグラウト濃度を調整し得る装置を提供するとともに、グラウト注入中に得られる圧力、流量値を解析してそれぞれの設定値を自動調整し、さらにはグラウト濃度をも連続的に自動調整し、地山の性質、変化に応じた最適なグラウト注入を可能とする装置を提供することにある。   The object of the present invention is to provide a device capable of setting the grouting pressure, flow rate, and concentration changing process in advance and continuously adjusting the grouting concentration continuously without stopping the grouting, and during grouting. Analyze the pressure and flow rate values obtained and automatically adjust each set value, and also automatically adjust the grout concentration continuously to enable optimum grout injection according to the nature and change of the ground. To provide an apparatus.

本発明の他の目的は、グラウトを注入する過程において、注入工程を中断することなく、連続的にきめ細かくグラウト濃度を調整することができ、かつ、注入工程の進捗状況および対象となる地山、岩盤の性状変化に応じた最適濃度のグラウトを、必要時に必要量だけ生成し得る装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to adjust the grout concentration continuously and finely without interrupting the injection process in the process of injecting the grout, and the progress of the injection process and the target ground An object of the present invention is to provide an apparatus capable of generating a necessary amount of grout having an optimum concentration according to changes in properties of a rock mass when necessary.

本発明のさらに他の目的は、グラウト濃度の設定値とグラウト生成量の設定値が独立しており、一方の設定値を変更しても他方に影響を与えず、取り扱いの簡便な装置を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a device that is easy to handle because the set value of the grout concentration and the set value of the amount of generated grout are independent, and changing one set value does not affect the other. There is to do.

本発明のさらに他の目的は、グラウトの注入圧力、流量、濃度および生成量の任意な自動調整を可能とすることにより、グラウト注入工事における施工の熟練度を低減し、かつ労務の負担を軽減し、省力化する装置を提供することにある。   Still another object of the present invention is to reduce the skill of construction in grout injection work and reduce the labor burden by enabling arbitrary automatic adjustment of the injection pressure, flow rate, concentration and production amount of grout. And providing a device that saves labor.

本発明は、グラウト注入のプロセス量である圧力、流量は、グラウトの濃度や地山の性質に応じて変化するものであり、逆にその変化状況を把握すれば地山の性質がわかることに着目してなるもので、グラウト原液と希釈液とを比率制御し、地山に対応した濃度のグラウトを地山に注入する注入手段と、この注入手段により注入されたグラウトの注入圧力、注入流量、濃度を解析し、地山の性状に関する情報を得るための情報取得手段と、この情報取得手段により得られた地山の性状に関する情報に基づきグラウトの注入を制御する制御手段とからなることを特徴とするグラウト注入制御装置である。   In the present invention, the pressure and flow rate, which are the amount of grout injection, change according to the concentration of grout and the nature of the natural ground, and conversely, if the change state is grasped, the nature of the natural ground can be understood. The injection means to inject the grout of the concentration corresponding to the natural ground into the natural ground, and the injection pressure and the flow rate of the grout injected by this injection means. An information acquisition means for analyzing the concentration and obtaining information on the properties of the natural ground, and a control means for controlling the injection of grout on the basis of the information on the natural ground properties obtained by the information acquisition means. It is a characteristic grout injection control device.

グラウト原液圧送ポンプと希釈液圧送ポンプは、運転速度と吐出量との間に所定の相関関係を有する電動ポンプからなり、これらの電動ポンプは、それぞれ運転速度を制御する速度制御器に結合してなり、グラウト濃度の調整は、必要とするグラウト濃度に応じて両ポンプの運転速度比率を調整し、両液を混合することによって行う。
さらに両ポンプの運転速度比率を維持して、両液を混合した総量が注入流量に一致するよう演算制御を行う。
Grout concentrate pump and dilute pump are composed of electric pumps with a predetermined correlation between operation speed and discharge amount, and these electric pumps are respectively coupled to speed controllers that control the operation speed. Thus, the grout concentration is adjusted by adjusting the operation speed ratio of both pumps according to the required grout concentration and mixing the two solutions.
Further, the operation speed ratio of both pumps is maintained, and the calculation control is performed so that the total amount of both the liquids mixed matches the injection flow rate.

グラウト原液圧送ポンプとグラウト希釈液圧送ポンプの駆動機には、速度制御器によって速度制御される別個の三相誘導電動機を採用し、比率演算、総量演算を行ったそれぞれの値を速度制御器に与え、グラウト原液、グラウト希釈液の吐出流量を直接測定することなく、所要濃度のグラウトを必要量だけ生成する。   A separate three-phase induction motor controlled by the speed controller is used as the driver for the grout concentrate pump and the grout dilution pump. The ratio controller and the total amount are used as the speed controller. Giving the required amount of grout of the required concentration without directly measuring the discharge flow rate of the grout stock solution and the grout dilution solution.

請求項1記載の発明によれば、グラウト原液と希釈液とを比率制御し、地山に対応した濃度のグラウトを地山に注入する注入手段と、この注入手段により注入されたグラウトの注入圧力、注入流量、濃度を解析し、地山の性状に関する情報を得るための情報取得手段と、この情報取得手段により得られた地山の性状に関する情報に基づきグラウトの注入を制御する制御手段とからなるので、グラウト注入のプロセス量である圧力、流量は、グラウトの濃度や地山の性状に応じて変化するものであり、逆にその変化状況を把握すれば地山の性状がわかることに着目して過不足なくグラウトを注入することができる。   According to the first aspect of the present invention, the ratio of the grouting solution and the diluted solution is controlled to inject the grouting having a concentration corresponding to the natural ground into the natural ground, and the injection pressure of the grouting injected by the injecting means. From the information acquisition means for analyzing the injection flow rate and concentration and obtaining information on the natural ground properties, and the control means for controlling the injection of grout based on the information on the natural ground properties obtained by the information acquisition means Therefore, the pressure and flow rate, which are the amount of grout injection, change according to the concentration of grout and the nature of the natural ground. Then, grout can be injected without excess or deficiency.

請求項2記載の本発明によれば、注入手段におけるグラウト原液と希釈液とを比率制御するグラウト原液圧送ポンプと希釈液圧送ポンプは、運転速度と吐出量との間に所定の相関関係を有する電動ポンプからなり、これらの電動ポンプは、それぞれ運転速度を制御する速度制御器に結合し、これらの速度制御器は、生成グラウトの流量Qとグラウト原液に対する希釈液の混合比率αとから、前記グラウト原液圧送ポンプの吐出量qと希釈液圧送ポンプの吐出量α・qを演算する流量演算部に結合したので、土木工事において地盤改良などのために施工するグラウト注入工法に使用するグラウト濃度の調整を、バッチ処理によらず、グラウトの注入工程が進捗中であっても、注入対象である地山、土質の性質の変化に応じて、任意に、連続的に時々刻々と最適濃度のグラウトを必要量だけ生成、供給することができる。   According to the second aspect of the present invention, the grout stock solution pump and the dilution solution feed pump that control the ratio of the grout stock solution and the diluent in the injection means have a predetermined correlation between the operation speed and the discharge amount. These electric pumps are respectively coupled to speed controllers that control the operation speed, and these speed controllers are based on the flow rate Q of the generated grout and the mixing ratio α of the diluent to the grout stock solution. Since it is connected to the flow rate calculation unit that calculates the discharge amount q of the grout raw liquid pump and the discharge amount α · q of the dilution liquid pump, the grout concentration used for the grout injection method for ground improvement in civil engineering works Regardless of batch processing, adjustments can be made continuously and continuously, depending on changes in the nature of the ground and soil to be injected, even if the grout injection process is in progress. Constantly produce only the required amount the optimal concentration of grout can be supplied.

請求項3記載の本発明によれば、記憶された注入圧力値の平常値と実際の注入圧力値とを比較し、実際の注入圧力値が設定限度以上に変化した湯合に、生成グラウトにおける流量Qの制御プログラムの進行過程を強制移行するための流量プログラム発生器を具備したので、グラウト濃度または注入流量を選択的にプログラム制御しつつ、注入圧力を管理するグラウト注入制御装置を提供することができる。   According to the third aspect of the present invention, the stored normal value of the injection pressure value is compared with the actual injection pressure value, and when the actual injection pressure value has changed beyond the set limit, A flow program generator for forcibly shifting the progress of a control program for the flow rate Q is provided, so that a grout injection control device for managing injection pressure while selectively controlling the grout concentration or injection flow is provided. Can do.

請求項4記載の本発明によれば、注入圧力の管理限界値を設定する圧力上限設定器を具備し、流量制御を行っている過程における注入圧力が管理限界値を超えた場合に、流量制御を停止し、圧力制御に強制移行するための圧力プログラム発生器を具備したので、地山の性質に応じて最適な注入圧力、流量、濃度でのグラウト注入施工を自動的に行うことができ、グラウト注入の不適条件による地山破壊などが起こりにくく、施工の信頼度が向上し、さらに高度な技術、熟練を必要とせず、グラウト注入工事従事者の負担を軽減して省力化することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, there is provided a pressure upper limit setter for setting the control limit value of the injection pressure, and when the injection pressure in the process of performing the flow control exceeds the control limit value, the flow control is performed. It is equipped with a pressure program generator for forcibly shifting to pressure control, so it is possible to automatically perform grout injection construction with optimal injection pressure, flow rate, concentration according to the nature of the natural ground, Less likely to cause destruction of ground due to inadequate conditions of grouting, improve the reliability of construction, and do not require advanced technology and skill, reducing the burden on grouting workers and saving labor. .

本発明によるグラウト注入制御装置は、グラウト原液圧送ポンプと希釈液圧送ポンプにより目的の濃度のグラウト液を生成し、地山への注入を制御するグラウト注入制御装置において、前記グラウト原液圧送ポンプと希釈液圧送ポンプは、運転速度と吐出量との間に所定の相関関係を有する電動ポンプからなり、これらの電動ポンプは、それぞれ運転速度を制御する速度制御器に結合し、これらの速度制御器は、生成グラウトの流量Qとグラウト原液に対する希釈液の混合比率αとから、前記グラウト原液圧送ポンプの吐出量qと希釈液圧送ポンプの吐出量α・qを演算する流量演算部に結合してなることを特徴とする。
また、記憶された注入圧力値の平常値と実際の注入圧力値とを比較し、実際の注入圧力値が設定限度以上に変化した湯合に、生成グラウトにおける流量Qの制御プログラムの進行過程を強制移行するための流量プログラム発生器を具備してなるものである。
さらに、注入圧力の管理限界値を設定する圧力上限設定器を具備し、流量制御を行っている過程における注入圧力が管理限界値を超えた場合に、流量制御を停止し、圧力制御に強制移行するための圧力プログラム発生器を具備してなるものである。
A grout injection control device according to the present invention is a grout injection control device that generates a grout solution of a target concentration by a grout stock solution pump and a dilution solution pump, and controls injection into a natural ground. The hydraulic pump is composed of electric pumps having a predetermined correlation between the operation speed and the discharge amount, and these electric pumps are respectively coupled to speed controllers that control the operation speed, and these speed controllers are The flow rate calculation unit is configured to calculate the discharge amount q of the grout stock solution pressure feed pump and the discharge amount α · q of the dilution solution pressure feed pump from the flow rate Q of the generated grout and the mixing ratio α of the dilution solution to the grout stock solution. It is characterized by that.
Also, the normal value of the stored injection pressure value is compared with the actual injection pressure value, and the progress of the control program for the flow rate Q in the generated grout is determined when the actual injection pressure value has changed beyond the set limit. It comprises a flow rate program generator for forced transition.
In addition, it is equipped with a pressure upper limit setter that sets the control limit value of the injection pressure. When the injection pressure exceeds the control limit value during the flow control, the flow control is stopped and the control is forced to the pressure control. It comprises a pressure program generator for doing this.

本発明によるグラウト注入制御装置の一実施例を、図面に基づき説明する。
図1は、本発明を適用するグラウト注入工法の系統説明図であり、実際には、ホッバー1から掘削機33に至るセメント、グラウト原液、希釈水5および生成グラウトの各流路には、各槽のレベル調整やバッチ処理制御のための弁類などが設けられているが、本発明の要旨に直接関係がないので、説明を簡単にするためそれらを省略して図示している。
An embodiment of a grout injection control apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system explanatory diagram of a grout injection method to which the present invention is applied. In actuality, each flow path of cement, grout stock solution, dilution water 5 and generated grout from the hobber 1 to the excavator 33 is shown in FIG. Valves for tank level adjustment, batch processing control, and the like are provided, but they are not directly related to the gist of the present invention.

1は、セメントなどのグラウト原液を貯蔵するホッパーである。
このホッパー1から生成すべきグラウト濃度に応じた量の原料を、コンベア2を介して計量槽3に供給する。この計量槽3内の原料をつぎの撹拌槽11に供給し、規定量の希釈水5を加え、原液撹拌器12で撹拌し、規定濃度のグラウト原液を生成する。
同様に、ホッパー1から原料をコンベア80を介して計量槽81に供給し、この計量槽81内の原料をつぎの希釈液撹拌槽21に供給し、規定量の希釈水5を加え、希釈液撹拌器22で撹拌し、規定濃度の希釈液を生成する。
必要に応じて、添加剤、混合剤などを加えることがあるが、本発明の要旨に関わりがないので、図示および説明を省略する。
なお、計量槽3、81にセメント袋を開口して直接セメントを投入する場合には、ホッパー1、コンベア2、80は、不要であり、また、撹拌槽21内の希釈液が水である湯合には、計量槽81、撹拌機22は不要である。
Reference numeral 1 denotes a hopper for storing a grout stock solution such as cement.
An amount of raw material corresponding to the grout concentration to be generated from the hopper 1 is supplied to the measuring tank 3 via the conveyor 2. The raw material in this measuring tank 3 is supplied to the next stirring tank 11, and a prescribed amount of dilution water 5 is added and stirred with the stock solution stirrer 12 to produce a grout stock solution with a prescribed concentration.
Similarly, the raw material is supplied from the hopper 1 to the measuring tank 81 via the conveyor 80, the raw material in this measuring tank 81 is supplied to the next diluting liquid stirring tank 21, the specified amount of diluting water 5 is added, and the diluting liquid Stir with a stirrer 22 to produce a dilute solution of specified concentration.
Additives, admixtures and the like may be added as necessary, but are not related to the gist of the present invention, so illustration and description are omitted.
In addition, when opening a cement bag to the measurement tanks 3 and 81 and putting cement directly, the hopper 1 and the conveyors 2 and 80 are unnecessary, and the dilution liquid in the stirring tank 21 is water. In this case, the measuring tank 81 and the stirrer 22 are unnecessary.

前記原液撹拌槽11にて生成されたグラウト原液は、グラウト原液圧送ポンプ13によってバッファータンク7に送ちれ、また、希釈液撹拌槽21にて生成された希釈液も、希釈液圧送ポンプ23によって同一のバッファータンク7に送られる。
なお、グラウト原液と希釈液の混合は、図示しないスタテイツクミキサによって行うことも可能である。さらに、グラウト原液圧送ポンプ13、希釈液圧送ポンプ23は、それぞれ単数に限定されるものでもない。
これらのグラウト原液圧送ポンプ13と希釈液圧送ポンプ23は、後述するように、生成すべきグラウトの濃度に応じた比率で運転されることにより、バッファータンク7には、必要とする濃度のグラウトが生成され、一定液位で保有される。
The grout stock solution generated in the stock solution agitation tank 11 is sent to the buffer tank 7 by the grout stock solution pressure feed pump 13, and the diluent produced in the dilution solution agitation tank 21 is also sent by the dilution solution pressure feed pump 23. It is sent to the same buffer tank 7.
The grout stock solution and the diluent can be mixed by a static mixer (not shown). Furthermore, each of the grout stock solution pump 13 and the diluent pump 23 is not limited to one.
As will be described later, the grout stock solution pump 13 and the diluent pump 23 are operated at a ratio corresponding to the concentration of the grout to be generated, so that the buffer tank 7 has a necessary concentration of grout. Generated and held at a constant liquid level.

つぎに、注入ポンプ8が起動して地山40への注入工程が開始されると、バッファータンク7に保有されているグラウトは、戻り制御弁9、流量検出器15、圧力検出器32を経由して掘削機33に圧送され、注入パイプ34を介して地山40の規定深度の位置41で放出されて地山の地盤、岩盤内に浸透する。   Next, when the injection pump 8 is started and the injection process into the ground 40 is started, the grout held in the buffer tank 7 passes through the return control valve 9, the flow rate detector 15, and the pressure detector 32. Then, it is pumped to the excavator 33 and discharged through the injection pipe 34 at a position 41 at a specified depth of the natural ground 40 and penetrates into the ground and rock mass of the natural ground.

注入ポンプ8が起動し、バッファータンク7の液位が低下すると、グラウト原液圧送ポンプ13と希釈液圧送ポンプ23は、設定される濃度に応じた速度で運転を開始し、これらのポンプ13、23による合計吐出量は、流量検出器15で検出される注入量に対応して制御される。
前記戻り制御弁9は、設定される注入圧力または注入流量を制御するために、注入ポンプ8の吐出量の一部をバッファータンク7へ戻す弁であり、戻し量は、流量検出器15による測定流量値151と、圧力検出器32による圧力値152のデータを流量圧力調節計82に送り、その出力によって戻り制御弁9が開閉制御される。
When the injection pump 8 is activated and the liquid level in the buffer tank 7 is lowered, the grout stock solution pump 13 and the diluent pump 23 start operation at a speed corresponding to the set concentration. The total discharge amount is controlled in accordance with the injection amount detected by the flow rate detector 15.
The return control valve 9 is a valve that returns a part of the discharge amount of the injection pump 8 to the buffer tank 7 in order to control the set injection pressure or injection flow rate. The return amount is measured by the flow rate detector 15. The flow value 151 and the data of the pressure value 152 by the pressure detector 32 are sent to the flow pressure controller 82, and the return control valve 9 is controlled to open and close by the output.

つぎに、電気信号系を説明すると、制御部49は、前記流量検出器15の測定流量値151と、前記圧力検出器32の圧力値152の各信号を受け、流量圧力調節計82に、後述する流量設定値161、圧力設定値162、流量、圧力のいずれを制御対象とするかを指令する制御対象選択信号160などの設定信号155を出力し、また、速度制御器としてのモーターインバータ16と26に、それぞれグラウト原液圧送ポンプ13の運転速度信号153と希釈液圧送ポンプ23の運転速度信号154を出力する。
前記流量圧力調節計82と制御部49は、互いに分離して図示したが、流量圧力調節計82は、制御部49の一部に含まれるものであってもよい。
Next, the electrical signal system will be described. The control unit 49 receives signals of the measured flow rate value 151 of the flow rate detector 15 and the pressure value 152 of the pressure detector 32, and the flow rate pressure controller 82 receives the signals later. A set signal 155 such as a control target selection signal 160 for instructing which of the flow rate set value 161, the pressure set value 162, the flow rate and the pressure to be controlled is output, and the motor inverter 16 as a speed controller 26, the operation speed signal 153 of the grout stock solution pressure feed pump 13 and the operation speed signal 154 of the dilution solution pressure feed pump 23 are output.
Although the flow pressure controller 82 and the control unit 49 are illustrated separately from each other, the flow pressure controller 82 may be included in a part of the control unit 49.

図2は、図1に示した流量圧力調節計82の動作、機能を説明するためのものである。
この流量圧力調節計82は、流量検出器15からの測定流量値信号151のフイードバック信号と、圧力検出器32からの測定圧力値152のフイードバック信号とを受け、また、制御部49からは、制御対象選択信号160と、流量設定値161と、圧力設定値162を受け、戻り制御弁9を開閉操作する出力信号120を出力する。
すなわち、制御部49から与えられる制御対象選択信号160に応じて、切換え回賂130のソレノイド129が励磁され、切換え片134、144を接点131、132と、接点141、142のいずれかに切り換えることにより、測定信号151、152のいずれか、設定信号161、162のいずれかが選択され、接点133、143を介して演算部159へ送り、この演算部159では、設定値161と測定値151、または設定値162と測定値152の備差の演算増幅が行われ、戻り制御弁9の操作信号を得る。
前記切換え回路130は、有接点系の接点シンボルで表示したが、これに限定されるものではなく、無接点系でもよく、また、演算部159は、流量調整用と圧力調整用を別個のものとしてもよい。
演算、制御方式はアナログ式、デジタル式のいずれかであってもよい。
FIG. 2 is a view for explaining the operation and function of the flow pressure controller 82 shown in FIG.
The flow pressure controller 82 receives the feedback signal of the measured flow value signal 151 from the flow detector 15 and the feedback signal of the measured pressure value 152 from the pressure detector 32, and controls from the control unit 49. In response to the target selection signal 160, the flow rate set value 161, and the pressure set value 162, an output signal 120 for opening and closing the return control valve 9 is output.
That is, the solenoid 129 of the switching circuit 130 is excited in accordance with the control object selection signal 160 given from the control unit 49, and the switching pieces 134, 144 are switched to either the contacts 131, 132 or the contacts 141, 142. Thus, any one of the measurement signals 151 and 152 and any one of the setting signals 161 and 162 is selected and sent to the calculation unit 159 via the contact points 133 and 143. In this calculation unit 159, the set value 161 and the measurement value 151, Alternatively, the differential amplification between the set value 162 and the measured value 152 is performed, and an operation signal for the return control valve 9 is obtained.
The switching circuit 130 is represented by a contact symbol of a contact system. However, the switching circuit 130 is not limited to this, and may be a non-contact system, and the calculation unit 159 has separate flow rate adjustment and pressure adjustment. It is good.
The calculation and control method may be either analog or digital.

一般にグラウト濃度は、その成分となるセメントと、加えられる水の重量比で表されており、その濃度範囲は、セメント:水=1:1から1:10の範囲である。
例えば、本発明の装置に適用するグラウト原液のセメント/水の比率を1/1とし、希釈液を水とすると、原液:希釈液の比率、セメント:水の比率、%濃度は、それぞれ以下の通りとなる。

Figure 2005120619
In general, the grout concentration is expressed as a weight ratio of cement as a component and added water, and the concentration range is a range of cement: water = 1: 1 to 1:10.
For example, when the cement / water ratio of the grout stock solution applied to the apparatus of the present invention is 1/1 and the diluent is water, the stock solution: dilution solution ratio, cement: water ratio, and% concentration are as follows. It becomes street.
Figure 2005120619

グラウト原液の吐出流量をq、希釈液を水としたときの原液に対する希釈液の比率をαとすれば、希釈液の吐出量はα・qであり、両液を混合して得られる生成グラウトの流量Qは、
Q=q+α・q=(1+α)・q ………………………………………(1)
従って、原液吐出流量は、
q=Q/(1+α) ……………………………………………………(2)
であるから、
生成グラウトの設定流量Qと原液:希釈液比率αが与えられれば、グラウト原液圧送ポンプ13と希釈液圧送ポンプ23に与える吐出流量値qとα・qが得られる。
If the discharge flow rate of the grout stock solution is q and the ratio of the dilution solution to the stock solution when the dilution solution is water is α, the discharge amount of the dilution solution is α · q, and the generated grout obtained by mixing both solutions The flow rate Q of
Q = q + α ・ q = (1 + α) ・ q ……………………………………… (1)
Therefore, the stock solution discharge flow rate is
q = Q / (1 + α) …………………………………………………… (2)
Because
If the set flow rate Q of the generated grout and the stock solution: diluent ratio α are given, the discharge flow rate values q and α · q to be given to the grout stock solution pump 13 and the diluent pump 23 are obtained.

希釈液を水とし、グラウト原液流量をq、グラウト原液中のセメント:水比率を1:β、生成グラウト中のセメント:水比率を1:Kとすると、
生成グラウト中のセメント量比は、
{q/(1+β)}/{(1+α)・q}={1/(1+β)}/(1+α)
=1/{(1十β)・(1十α)}=1/(1十α十β+αβ)
=1/ (1+K) …………………………………………………(3)
従って、
K=α十β十αβ=α(1十β)+β ………………………………(4)
α=(K−β)/(1+β) ……………………………………(5)
When the diluent is water, the grout stock flow rate is q, the cement: water ratio in the grout stock solution is 1: β, and the cement: water ratio in the resulting grout is 1: K,
The cement content ratio in the generated grout is
{Q / (1 + β)} / {(1 + α) · q} = {1 / (1 + β)} / (1 + α)
= 1 / {(10 β) · (10 α)} = 1 / (10 α + β + αβ)
= 1 / (1 + K) ………………………………………………… (3)
Therefore,
K = α + β + αβ = α (10 + β) + β ……………………………… (4)
α = (K−β) / (1 + β) …………………………………… (5)

以上により、グラウト原液のセメント:水比率β、生成グラウトの原液:水比率αが与えられれば、生成グラウトのセメント:水比率Kを求めることができ、また、K、βがあたえられれば、原液:希釈水比率αを求めることができる。
生成グラウト水比率とグラウト濃度は、相関関係にあり、水比率が大きくなればグラウト濃度が低下し、小さくなればグラウト濃度が上昇するので、特に断りのない限り、以降の説明においては水比率、およびグラウト濃度の管理、制御などを併せて濃度管理または濃度制御という。
From the above, if the cement: water ratio β of the grout stock solution and the stock solution: water ratio α of the produced grout are given, the cement: water ratio K of the produced grout can be obtained, and if K and β are given, the stock solution : The dilution water ratio α can be obtained.
The generated grouting water ratio and the grouting concentration are correlated, and the grouting concentration decreases as the water ratio increases, and the grouting concentration increases as the water ratio decreases.Unless otherwise noted, the water ratio, In addition, management and control of the grout concentration are collectively referred to as concentration management or concentration control.

図4は、グラウト原液圧送ポンプ13と希釈液圧送ポンプ23の運転を制御する流量演算部163のブロックダイヤグラムである。
この流量演算部163は、図3に示すように、制御部49の内部回路の一部であり、グラウト濃度が設定値に一致し、かつ、ポンプ13、23の両合計吐出量の設定値、すなわち、グラウト注入流量値に一致するように、それぞれのポンプ13、23を駆動するモータインバータ16、26に与える運転速度信号153、154を得るものである。
FIG. 4 is a block diagram of the flow rate calculation unit 163 that controls the operation of the grout stock solution pump 13 and the diluent pump 23.
As shown in FIG. 3, the flow rate calculation unit 163 is a part of the internal circuit of the control unit 49, the grout concentration matches the set value, and the set value of the total discharge amount of both the pumps 13 and 23, That is, the operation speed signals 153 and 154 to be given to the motor inverters 16 and 26 that drive the pumps 13 and 23 are obtained so as to coincide with the grout injection flow rate values.

前記流量演算部163における流量設定信号165は、設定値Qで与えられるが、具体的には流量検出器15からの流量測定値信号151と流量プログラム発生器186からの流量設定信号194の択一的な信号である。
生成グラウトの水比率信号164は、設定値Kで与えられ、固定値であるグラウト原液の水比率係数βとともに演算器166に入力し、この演算器166により(5)式の演算を行い、その出力側にグラウト原液に対する希釈水比率信号167が値αとして得られる。
前記水比率信号164の値Kは、グラウト濃度の設定信号で、選択されたプログラムによって変化するか、または吐出流量、圧力のいずれかを規定値に保持するために自動的に設定変更される。
The flow rate setting signal 165 in the flow rate calculation unit 163 is given by a set value Q. Specifically, the flow rate setting value signal 151 from the flow rate detector 15 and the flow rate setting signal 194 from the flow rate program generator 186 are selected. Signal.
The water ratio signal 164 of the generated grout is given by the set value K, and is input to the calculator 166 together with the water ratio coefficient β of the grout stock solution which is a fixed value. The calculator 166 performs the calculation of the equation (5), On the output side, a dilution water ratio signal 167 for the grout stock solution is obtained as a value α.
The value K of the water ratio signal 164 is a setting signal for the grout concentration, and changes depending on the selected program, or is automatically changed to keep either the discharge flow rate or the pressure at a specified value.

図4において、希釈水比率信号αは、加算器168で1を加えて(1+α)となり、生成グラウト設定流量Qとともに除算器170に与えられ、グラウト原液吐出流量設定値q=Q/(1+α)が得られ、グラウト原液圧送ポンプ13のモータインバータ16に速度信号として入力される。
一方、与えられている原液:希釈水比率αと原液吐出流量設定値qが乗算器171に与えられ、希釈水流量設定値α・qが得られ、希釈液圧送ポンプ23のモータインバータ26に速度信号154として入力される。
In FIG. 4, the dilution water ratio signal α is 1 (1 + α) obtained by adding 1 at the adder 168 and is given to the divider 170 together with the generated grout set flow rate Q, and the grout stock solution discharge flow rate set value q = Q / (1 + α). And is input as a speed signal to the motor inverter 16 of the grout concentrate pump 13.
On the other hand, the supplied stock solution: dilution water ratio α and the stock solution discharge flow rate setting value q are supplied to the multiplier 171 to obtain the dilution water flow rate setting value α · q, and the speed is supplied to the motor inverter 26 of the dilution liquid pump 23. Input as signal 154.

図5の(a)(b)は、本発明のグラウト注入制御装置を使用して地山40にグラウト注入を行った場合のモデルグラフであり、(1)(2)(3)は、それぞれ縦軸に流量、圧力および濃度を取り、横軸に時間を取っている。
(3)における濃度のグラフを生成グラウトの水比率Kに置き換えれば、図中の曲線の大小が反転するグラフとなる。
図5(a)において、注入流量は、(1)に図示したような高流量パターンのプログラム線で与え、濃度は、低濃度から注入を開始した状態を示している。
プログラム線上において、一定の高流量を維持する時刻TOからTlまでの時間は、フレキシブル(不定)であり、圧力上昇を検知したTlから設定流量低下領域に移行し、流量0のTEに至る。
(A) and (b) of FIG. 5 are model graphs when the grout injection is performed on the natural ground 40 using the grout injection control device of the present invention, and (1), (2) and (3) are respectively The vertical axis represents flow rate, pressure, and concentration, and the horizontal axis represents time.
If the graph of the concentration in (3) is replaced with the water ratio K of the generated grout, the curve in the figure is inverted.
In FIG. 5A, the injection flow rate is given by a program line having a high flow rate pattern as shown in FIG. 1A, and the concentration indicates a state where the injection is started from a low concentration.
On the program line, the time from the time TO to Tl at which a constant high flow rate is maintained is flexible (indeterminate), and shifts from the Tl at which the pressure increase is detected to the set flow rate decrease region to reach the TE at the flow rate 0.

具体的には、設定流量にて注入を開始し、圧力が一定値に落ち着いたところで、その圧力を地山の基準値として取り込み、その値からの圧力上昇値を監視する。
注入開始からしばらくの間は、グラウトが岩盤の亀裂や透水層に比較的抵抗が少ない状態で浸透するので、(2)に示すように、圧力変化は見られない。注入の効果が現れ、充填箇所にグラウトが充満してきたTl時に至ると、前と同じ流量で注入を続けると圧力が上昇してくる。
この圧力上昇を検知して、プログラムを流量低減領域であるTlからTEの領域へ強制移行させる。すると、流量の低下により注入圧力も低下しようとするが、その圧力低下を検知し、グラウト濃度を(3)に示すように、より浸透抵抗の大きな高濃度に調整して注入し、それまでの基準圧力を維持するように濃度制御をする。
Specifically, injection is started at a set flow rate, and when the pressure has settled to a constant value, the pressure is taken as a reference value of the natural ground, and the pressure increase value from that value is monitored.
For a while from the start of injection, the grout penetrates into the cracks and permeable layers of the rock mass with relatively little resistance, so no pressure change is seen as shown in (2). When the injection effect appears and the time of Tl when the grout is filled in the filling portion is reached, the pressure increases when the injection is continued at the same flow rate as before.
This pressure increase is detected, and the program is forcibly transferred from the Tl region, which is the flow rate reduction region, to the TE region. Then, the injection pressure also tries to decrease due to the decrease in flow rate, but the pressure decrease is detected, and the grout concentration is adjusted to a high concentration with a larger penetration resistance as shown in (3). Concentration control is performed to maintain the reference pressure.

図4(a)の圧力グラフ(2)に示した2点鎖線Mは、圧力の管理限界を示しており、地山の性質に応じてあらかじめ設定しておき、注入を開始して圧力値がこの範囲Mから外れる場合Lには、流量設定を変更するか、他のパターンのプログラム線に切り替えるなどの応対をする。   The two-dot chain line M shown in the pressure graph (2) in FIG. 4A indicates the pressure control limit, which is set in advance according to the nature of the natural ground, and when the injection is started, the pressure value is When L is out of the range M, a response is made such as changing the flow rate setting or switching to another pattern of program lines.

地山40の性質は、あらかじめボーリングなどによって把握するとはいえ、ここに示したようなモデルで注入できる場合ばかりではない。
図4(a)の圧力グラフ(2)に示した点線Lは、規定流量で注入を開始してから所定時間経過しても圧力が上昇しない湯合であり、注入したグラウトが規模の大きな破砕帯や地下水脈に流れ込んでいるなどの原因が想定されるので、注入方法を再検討しなければならない例であり、警報を発して注入を停止する。
Although the nature of the natural ground 40 can be grasped in advance by boring or the like, it is not only the case where the model can be injected with the model shown here.
The dotted line L shown in the pressure graph (2) of FIG. 4 (a) is a hot water in which the pressure does not increase even after a predetermined time has elapsed since the injection was started at the specified flow rate. This is an example where the injection method must be reconsidered because it is assumed that it has flowed into the belt or the groundwater vein, and the injection is stopped with an alarm.

図4(b)は、グラウトの濃度を、(3)に図示したパターンのプログラム線で与え、一定流量で注入を開始した状態を示している。
注入を開始して圧力が2点鎖線Mで示した管理限界内に入らない場合には、前記同様、警報を発して注入を停止する。
プログラム線上で一定濃度を維持している時刻TOからTlまでの間に圧力の変動があれば、流量管理限界範囲M内で圧力を低下させて流量を増大させるか、圧力を上昇させて流量を低下させるという圧力制御を行う。
この間における圧力制御において、流量が管理限界Mを越える場合には、濃度プログラムをTlからTE範囲の濃度上昇領域へ強制移行する。
TOからTlまでの時間は、フレキシブル(不定)であり、圧力上昇を検知したTlから設定流量低下領域に移行し、TEに至る。
FIG. 4B shows a state in which the concentration of grout is given by the program line having the pattern shown in FIG. 3 and injection is started at a constant flow rate.
When the injection is started and the pressure does not fall within the control limit indicated by the two-dot chain line M, an alarm is issued and the injection is stopped as described above.
If the pressure fluctuates between the time TO and the time T1 when a constant concentration is maintained on the program line, the pressure is decreased within the flow control limit range M to increase the flow rate, or the pressure is increased to increase the flow rate. The pressure is controlled to decrease.
In the pressure control during this time, if the flow rate exceeds the control limit M, the concentration program is forcibly transferred from the Tl to the concentration increasing region in the TE range.
The time from TO to Tl is flexible (indeterminate), and shifts from the Tl at which the pressure increase is detected to the set flow rate reduction region to reach TE.

図5の(a)(b)において、2点鎖線で示した流量の管理限界値、圧力の管理限界値、流量プログラム制御における初期圧力値、濃度プログラム制御における初期流量値は、地山の性質、初期濃度値に応じてあらかじめ設定しておく。
また、このような注入制御の組み合わせとしては、前記図5(a)(b)以外に、圧力をプログラム線によって制御し、他の2要素のうちの一つを一定幅の管理限界範囲に制御する方法もあり得るが、注入施工上は非現実的である。
In (a) and (b) of FIG. 5, the flow control limit value, the pressure control limit value, the initial pressure value in the flow program control, and the initial flow value in the concentration program control indicated by the two-dot chain line are the properties of the natural ground. It is set in advance according to the initial density value.
Further, as a combination of such injection control, in addition to FIGS. 5A and 5B, the pressure is controlled by the program line, and one of the other two elements is controlled within the management limit range of a certain width. Although there is a way to do this, it is impractical in terms of injection construction.

図3は、図1の制御部49の詳細な説明図であり、この図3により本発明によるグラウト注入制御装置の構成と動作を、さらに詳しく説明する。
図3において、3連の切換えスイッチ191、192、193からなる切線器190は、その切換え片が流量プログラム制御を選択する側に図示してあり、切換えスイッチ191の制御対象選択信号160が流量制御の選択を指令すると、図2に示すように、ソレノイド129が励磁され、流量圧力調節計82の切換え回路130は、流量設定値161を設定入力とし、流量測定値151をフイードバック信号として戻り制御弁9を制御する選択が成される。
FIG. 3 is a detailed explanatory diagram of the control unit 49 of FIG. 1, and the configuration and operation of the grout injection control apparatus according to the present invention will be described in more detail with reference to FIG.
In FIG. 3, a disconnector 190 comprising three changeover switches 191, 192, 193 is shown on the side where the changeover piece selects the flow rate program control, and the control object selection signal 160 of the changeover switch 191 is the flow rate control. 2, the solenoid 129 is excited as shown in FIG. 2, and the switching circuit 130 of the flow rate pressure controller 82 uses the flow rate set value 161 as a set input and the flow rate measured value 151 as a feedback signal to return the control valve. The choice to control 9 is made.

この選択は、図5(a)に示した流量プログラム制御の例にあたる。
グラウト注入工程が起動すると、流量プログラム発生器186から流量設定信号165が発せられ、この信号165と、初期水分比率発生器187から減算器188を介して発せられた水分比率Kの信号164とが併せて流量演算部163に与えられる。
起動時においては、濃度調節計182の出力は零であり、与えられる水分比率Kは初期値KOである。
This selection corresponds to an example of the flow rate program control shown in FIG.
When the grout injection process is started, a flow rate setting signal 165 is generated from the flow rate program generator 186, and a signal 164 of the water ratio K generated from the initial water ratio generator 187 via the subtractor 188 is generated. In addition, it is given to the flow rate calculation unit 163.
At start-up, the output of the concentration controller 182 is zero, and the given water ratio K is the initial value KO.

図4にて詳述した流量演算部163は、生成グラウトの設定流量、設定濃度に応じた運転速度信号153、154を演算出力して、それぞれグラウト原液圧送ポンプ13のモータインバータ16と希釈液圧送ポンプ23のモータインバータ26に与える。
両ポンプ13、23の運転開始により、バッファータンク7の液位が規定レベルまで上昇すると、注入ポンプ8が起動し、注入を開始する。
起動直後の過渡状態を除いて、制御された流量に伴って発生する注入圧力が規定範囲内にあれば、その測定値を記憶器181に取り込んで記憶し、その後の圧力監視はその出力である記憶圧力値183を参照して行われる。
The flow rate calculation unit 163 described in detail in FIG. 4 calculates and outputs operation speed signals 153 and 154 according to the set flow rate and set concentration of the generated grout, and the motor inverter 16 of the grout stock solution pump 13 and the diluted solution pressure feed, respectively. This is given to the motor inverter 26 of the pump 23.
When the liquid level in the buffer tank 7 rises to a specified level due to the start of operation of both pumps 13 and 23, the infusion pump 8 is activated and infusion is started.
If the injection pressure generated with the controlled flow rate is within a specified range except for the transient state immediately after the start-up, the measured value is taken in and stored in the storage device 181 and the subsequent pressure monitoring is the output. This is performed with reference to the stored pressure value 183.

図5(a)におけるTl時に、記憶圧力値183が測定圧力値152より上昇して、偏差値が限度以上になると、比較器184からプログラムジャンプ信号156がプログラム発生器186に与えられ、低減領域に強制移行して設定流量の暫次低減工程が開始される。
注入流量低下により、注入圧力が低下するので、記憶圧力値183を設定値とし、測定圧力値152をフイードバック信号とする濃度調節計182の出力(水分比率低減係数)が上昇し、減算積算器188に与えられ、その出力である水分比率設定値は、初期値K0から次第に低減して発せられ、グラウト濃度が上昇するようにグラウト原液圧送ポンプ13、希釈液圧送ポンプ23の運転速度が制御される。
注入グラウト濃度が上昇することにより、地山の性状が急激に変化する場合を除いては、低下した注入圧力測定値152が上昇に反転することは自明である。
When the stored pressure value 183 rises above the measured pressure value 152 and the deviation value exceeds the limit at Tl in FIG. 5A, the program jump signal 156 is supplied from the comparator 184 to the program generator 186, and the reduction region The process is forcibly shifted to a temporary reduction process of the set flow rate.
Since the injection pressure decreases due to the decrease in the injection flow rate, the output (moisture ratio reduction coefficient) of the concentration controller 182 using the stored pressure value 183 as the set value and the measured pressure value 152 as the feedback signal increases, and the subtracting integrator 188. The water ratio set value, which is the output, is gradually reduced from the initial value K0, and the operating speeds of the grout stock solution pump 13 and the diluted solution pump 23 are controlled so that the grout concentration increases. .
It is self-evident that the reduced injection pressure measurement value 152 reverses to an increase except when the nature of the natural ground changes rapidly due to an increase in the injection grout concentration.

濃度調節計182からの出力である水分比率低減係数の取り込みは、図示しないトリガ信号を減算積算器188に与える方式でもよいし、濃度調節計182から出力値に応じて発せられるパルス信号をマイナスカウントする方式でもよい。この湯合、グラウト濃度を上昇させてから、注入圧力上昇に至る時間遅れ要素を考慮する必要があり、地山の性質に応じて遅れ時間を変更設定する手段を設けることができる。   Incorporation of the moisture ratio reduction coefficient, which is an output from the concentration controller 182, may be a method of giving a trigger signal (not shown) to the subtracting integrator 188, or the pulse signal generated according to the output value from the concentration controller 182 is negatively counted. It may be a method to It is necessary to consider a time delay element that leads to an increase in injection pressure after increasing the hot water and grout concentration, and means for changing and setting the delay time according to the nature of the natural ground can be provided.

前記切換器190の切換え片を図示の反対側に倒せば、圧力プログラム発生器189の出力で水分比率が設定され、測定流量値151に応じた量の生成グラウトが供給されるように、グラウト原液圧送ポンプ13と希釈液圧送ポンプ23が運転される。
圧力プログラム選択におけるその他の動作は、流量プログラム選択の場合と同様であり、説明を省略する。
If the switching piece of the switching device 190 is tilted to the opposite side in the figure, the water ratio is set by the output of the pressure program generator 189, and the amount of generated grout corresponding to the measured flow value 151 is supplied. The pressure feed pump 13 and the diluted solution pressure feed pump 23 are operated.
Other operations in the pressure program selection are the same as those in the flow program selection, and the description thereof is omitted.

圧力上限設定器185は、記憶圧力値183に偏差設定値を加減し、上限設定値162として流量圧力調節計82に与え、流量制御が行われている場合でも、測定圧力値152が圧力上限設定値162を越えると流量値に拘わらず圧力を低減する作用をさせる。   The pressure upper limit setter 185 adds or subtracts the deviation set value to the stored pressure value 183 and gives it to the flow rate pressure controller 82 as the upper limit set value 162. Even when the flow rate control is performed, the measured pressure value 152 is set to the pressure upper limit setting. When the value 162 is exceeded, the pressure is reduced regardless of the flow rate value.

図3においては、本発明の機能、作用の理解を容易にするため、ブロックダイヤグラムを用いて説明したが、具体的実施については、アナログ手段、デジタル手段または両者の組み合わせ手段のいずれを採用しても差し支えない。   In FIG. 3, a block diagram has been used to facilitate understanding of the functions and operations of the present invention. However, for concrete implementation, any of analog means, digital means, or a combination of both is adopted. There is no problem.

流量プログラム発生器186および圧力プログラム発生器189によって発されるプログラム線は、一種類に限定するものではなく、地山の性質に応じて、それぞれ複数のパターンの中から選択する方法を採ることができる。   The program lines generated by the flow rate program generator 186 and the pressure program generator 189 are not limited to one type, and may be selected from a plurality of patterns according to the nature of the natural ground. it can.

本発明は、地山に注入管を差し込みグラウトを注入して地山を改良する場合について利用できるのみならず、地山を撹拌翼で撹拌しながらグラウトを注入して地山を改良する方法にも利用することができる。   The present invention can be used not only to improve the natural ground by inserting an injection tube into the natural ground and injecting the grout, but also to improve the natural ground by injecting the grout while stirring the natural ground with a stirring blade. Can also be used.

本発明によるグラウト注入制御装置の一実施例を示す全体の系統の説明図である。It is explanatory drawing of the whole system | strain which shows one Example of the grout injection | pouring control apparatus by this invention. 図1に示した流量圧力調節計82の詳細な動作、機能を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the detailed operation | movement and function of the flow volume pressure regulator 82 shown in FIG. 本発明によるグラウト注入制御装置の制御部49の横成と作用について詳しく説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating in detail the horizontal composition and effect | action of the control part 49 of the grout injection | pouring control apparatus by this invention. 図3における流量演算部163の詳細なブロック図である。It is a detailed block diagram of the flow volume calculating part 163 in FIG. 本案明によるグラウト注入制御装置を使用して地山にグラウト注入を行った場合のモデルグラフであり、(a)は、流量プログラム制御、(b)は、濃度プログラム制御の例を示している。It is a model graph at the time of grout-injecting into a natural ground using the grout injection | pouring control apparatus by this invention, (a) shows the example of flow volume program control, (b) has shown the example of density | concentration program control.

符号の説明Explanation of symbols

1…ホッパー、2…コンベア、3…原液計量槽、5…希釈水、7…バッファータンク、8…注入ポンプ、9…戻り制御弁、11…撹拌槽、12…原液撹拌器、13…グラウト原液圧送ポンプ、15…流量検出器、16…速度制御器としてのモーターインパーク、21…撹拌槽、22…希釈液撹拌器、23…希釈液圧送ポンプ、26…速度制御器としてのモーターインバータ、32…圧力検出器、33…掘削機、34…注入パイプ、40…地山、41…規定深度の位置、49…制御部、80…コンペア、81…希釈液計量槽、82…流量圧力調節計、151…測定流量値、152…測定圧力値、153…運転速度信号、154…運転速度信号、155…設定信号、156…プログラムジャンプ信号、159…演算部、160…制御対象選択信号、161…流量設定値信号、162…圧力設定値信号、163…流量演算部、164…水比率信号、165…流量設定信号。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hopper, 2 ... Conveyor, 3 ... Stock solution measurement tank, 5 ... Dilution water, 7 ... Buffer tank, 8 ... Injection pump, 9 ... Return control valve, 11 ... Stirrer tank, 12 ... Stock solution stirrer, 13 ... Grout stock solution Pressure pump, 15... Flow rate detector, 16... Motor impulse as speed controller, 21... Stirrer tank, 22. Diluent agitator, 23. DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Pressure detector, 33 ... Excavator, 34 ... Injection pipe, 40 ... Ground, 41 ... Position of specified depth, 49 ... Control part, 80 ... Compare, 81 ... Diluent measuring tank, 82 ... Flow rate pressure controller, 151 ... Measured flow value 152 ... Measured pressure value 153 ... Operating speed signal 154 ... Operating speed signal 155 ... Setting signal 156 ... Program jump signal 159 ... Calculation unit 160 ... Control target selection signal 161 ... flow setpoint signal, 162 ... pressure setpoint signal, 163 ... flow rate calculation unit, 164 ... water ratio signal, 165 ... flow rate setting signals.

Claims (4)

グラウト原液と希釈液とを比率制御し、地山に対応した濃度のグラウトを地山に注入する注入手段と、この注入手段により注入されたグラウトの注入圧力、注入流量、濃度を解析し、地山の性状に関する情報を得るための情報取得手段と、この情報取得手段により得られた地山の性状に関する情報に基づきグラウトの注入を制御する制御手段とからなることを特徴とするグラウト注入制御装置。   The ratio of the grouting solution to the diluted solution is controlled, and the injection means for injecting the grout with the concentration corresponding to the natural ground into the natural ground, and the injection pressure, the injection flow rate and the concentration of the grout injected by this injection means are analyzed, and the ground is analyzed. A grout injection control apparatus comprising: information acquisition means for obtaining information about mountain properties; and control means for controlling the injection of grout based on information about the properties of natural ground obtained by the information acquisition means. . グラウト原液と希釈液とを比率制御し、地山に対応した濃度のグラウトを地山に注入する注入手段と、この注入手段により注入されたグラウトの注入圧力、注入流量、濃度を解析し、地山の性状に関する情報を得るための情報取得手段と、この情報取得手段により得られた地山の性状に関する情報に基づきグラウトの注入を制御する制御手段とを具備し、前記注入手段におけるグラウト原液と希釈液とを比率制御するグラウト原液圧送ポンプと希釈液圧送ポンプは、運転速度と吐出量との間に所定の相関関係を有する電動ポンプからなり、これらの電動ポンプは、それぞれ運転速度を制御する速度制御器に結合し、これらの速度制御器は、生成グラウトの流量Qとグラウト原液に対する希釈液の混合比率αとから、前記グラウト原液圧送ポンプの吐出量qと希釈液圧送ポンプの吐出量α・qを演算する流量演算部に結合してなることを特徴とするグラウト注入制御装置。   The ratio of the grouting solution to the diluted solution is controlled, and the injection means for injecting the grout with the concentration corresponding to the natural ground into the natural ground, and the injection pressure, the injection flow rate and the concentration of the grout injected by this injection means are analyzed, and the ground is analyzed. An information acquisition means for obtaining information on the properties of the mountain, and a control means for controlling the injection of grout based on the information on the properties of the natural ground obtained by the information acquisition means, and the grout stock solution in the injection means; The grout concentrate pump and the diluent pump that control the ratio of the dilution liquid are electric pumps having a predetermined correlation between the operation speed and the discharge amount, and these electric pumps control the operation speed, respectively. Coupled to the speed controllers, these speed controllers determine the grout stock solution pressure pump from the flow rate Q of the product grout and the mixing ratio α of the diluent to the grout stock solution. Grouting control apparatus characterized by comprising attached to flow rate calculation unit that calculates the discharge amount alpha · q discharge amount q and the diluent pressure pump of. 記憶された注入圧力値の平常値と実際の注入圧力値とを比較し、実際の注入圧力値が設定限度以上に変化した場合に、生成グラウトにおける流量Qの制御プログラムの進行過程を強制移行するための流量プログラム発生器を具備してなることを特徴とする請求項2記載のグラウト注入制御装置。   The stored normal value of the injection pressure value is compared with the actual injection pressure value, and when the actual injection pressure value changes beyond the set limit, the progress process of the control program for the flow rate Q in the generated grout is forcibly transferred. 3. A grout injection control device according to claim 2, further comprising a flow rate program generator for the purpose. 注入圧力の管理限界値を設定する圧力上限設定器を具備し、流量制御を行っている過程における注入圧力が管理限界値を超えた場合に、流量制御を停止し、圧力制御に強制移行するための圧力プログラム発生器を具備してなることを特徴とする請求項2記載のグラウト注入制御装置。   In order to stop the flow control and forcibly shift to the pressure control when the injection pressure exceeds the control limit value in the process of performing the flow control, with a pressure upper limit setter that sets the control limit value of the injection pressure A grout injection control device according to claim 2, further comprising a pressure program generator.
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