JP2013170359A - 注入薬液供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数種の取扱流体をシリンダ型のポンプにおけるピストンの往復動を制御して吐出量を設定し、定量供給される取扱流体を攪拌混合して合理的に送出すことができる構成の混合装置を提供する。
【解決手段】主材となる薬液材を調製するのに使用する複数の薬液材に個々に対応する複数の給液ポンプ１０、その給液ポンプにて送られる薬液材を混合して次の工程に送出するミキサー２５、これら各機器を駆動する駆動手段を含む薬液材調製装置２と、前記薬液材調製装置２で調製された薬液材と別途副材である薬液材とをそれぞれ個々に受入れて、薬液注入管５０に加圧供給するタンデム型の送液ポンプ３、および前記薬液材調製装置２と前記送液ポンプ３を一括して制御する制御手段４を備え、前記送液ポンプ３の一方のポンプシリンダ３１に、前記薬液材調製装置２のミキサー２５から調製された薬液材が直接供給されるように構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤への注入薬液材を合理的に調製して薬液材の注入管に供給できるコンパクト化した注入薬液の供給装置に関するものである。

従来、地盤の不同沈下による建造物の復元工事や例えば軟弱地盤の改良工事で使用される薬液注入工法では、通常、腐食性を有して粘性の高い二種類の流体を供給して地盤に混合注入している。この具体例として、土木工事における薬液注入工法で使用される薬液材の供給には、主に往復動式のポンプが使用され、混合する流体を混合槽にて攪拌混合して硬化材液を調整し、別途作成したグラウト材とを、それぞれ高圧ポンプで注入管に送り込んで地中に注入するようにされている。

通常、土木工事で採用される薬液注入工法において使用されている注入薬液材は、瞬結性注入材（例えば水ガラス系薬液材）と硬化材を混合調整された薬液材（Ａ液と称する。以下、同様）と、一般的なグラウト材（セメント系材料（Ｂ液と称する。以下、同様））が用いられており、主にプランジャポンプによってそれぞれ別個に注入管（二重管ロッド）へ送られ、その注入管先端の吐出部で混合されて地盤中に注入拡散され、土壌と結合させて圧密度を高めるようにして地盤を改良している。

前記薬液材（Ａ液）の混合調整には、一般に攪拌翼を用いたオープンタイプの混合槽（グラウトミキサー）が主に使用されており、複数種の薬液材を調合して目的の薬液材を製造することから、調合割合の設定が概略的になり、注入現場の状況に即対応するには、注入薬液材を調合する制御技術に熟練度が要求される。また、この種混合調整に使用される装置としては構造的に大型化し、主に仮設で使用されるので市街地など狭隘な作業現場では、薬液材供給装置の設置場所の設定に際して不都合であるという問題点がある。

また、薬液注入作業において、土質の状況に応じた安定化処理を適切に処置するため、注入薬液材のゲル化タイムを適正なように調整して供給するには、薬液材（ゾル）を調製する装置において、その薬液材調製の切換えに際して一旦供給を停止して注入薬液材の成分調製を行う必要が生じる。したがって、その薬液材の調製を効果的に行うには、薬液材の供給装置や混合撹拌機の制御などに多くの熟練度が要求される。

さらに、この種の薬液材は、粘性が高く、かつ腐食性の高い物性のものである関係から、使用される装置における要部では、長期間の使用により摺動部分における摩擦抵抗で、使用する部品（例えば、ポンプのピストンに取付けたパッキン類）あるいはシリンダの内周面に損傷が発生する。そのために、耐食性を考慮して高価な耐食性材料を用いたり、摺動面の表面硬度を高める加工を施すなどの対策を講じても、寿命が短く、損傷した部品の交換を頻繁に行わねばならないなど、結果的に高価なものとなり、作業性や経済性に多くの問題点を有している。

また、従来の注入薬液材供給装置は、ゾルの製造装置とこのゾルの製造装置によって調製された薬液材とグラウト材とをそれぞれ薬液注入管へ供給して地中に注入するのに、別個な高圧ポンプを組み合わせて構成される注入用高圧ポンプとからなる装置が用いられている。したがって、全般的に従来の注入薬液材供給装置では、大型化するのが避けられない。なお、高圧ポンプとして二つのプランジャポンプを一軸上に組み合わせて駆動する形式のポンプについては、たとえば特許文献１〜３などによって知られている。

前述のように、従来の地盤改良などで薬液材注入工法において注入する薬液材を現場で調製する注入薬液材供給装置では、その注入薬液材の供給を操作する作業者には多くの熟練度が要求され、注入薬液材の調製に多くの困難性がある。また、薬液材供給装置の設置スペースについても、少ないスペースで設置できるものが要望されている。さらに、この薬液材供給装置では、腐食性の薬液材を取扱うことから、特に薬液材を吸引・吐出で流動するポンプの接液部分が損耗し易く、耐久性を確保しがたいという問題点がある。

特開２０１０−５９６７３号公報（図９．図１０参照） 特開２０００−８７８４７号公報 特開２０１１−２５５２８１号公報

本発明では、従来の問題点を解決して注入する薬液材の調整が作業現場の状況に即対応して合理的に行うことができ、耐久性を確保できてコンパクトにまとめられ、少ない設置スペースで運用できて薬液材の調製を合理化することで、地盤への薬液注入作業を合理的に、かつ高度の熟練を要することなく円滑に薬液材入工法を実施できる注入薬液供給装置を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、まず本発明の注入薬液供給装置は、
薬液材を薬液注入管に供給して地盤に薬液注入するのに用いる注入薬液供給装置であって、
主材となる薬液材を調製するのに使用する複数の薬液材に個々に対応する複数の給液ポンプと、その給液ポンプにて送られる薬液材を混合して次の工程に送出するミキサーと、これら各機器を駆動する駆動手段とを含む薬液材調製装置、
前記薬液材調製装置で調製された薬液材と別途副材である薬液材とをそれぞれ個々に受入れて、薬液注入管に加圧供給するタンデム型の送液ポンプ、
および前記薬液材調製装置と前記送液ポンプを一括して制御する制御手段、
を備え、
前記送液ポンプの一方のポンプシリンダに、前記薬液材調製装置のミキサーから調製された薬液材が直接供給される構成であることを特徴とするものである（第１発明）。

前記発明において、前記薬液材調製装置における給液ポンプは、ケーシング内で柔軟な作動部材を外部からの流体圧で繰り返し弾性変位させて管路内を通る流体が送り出される機能を備え、前記柔軟な作動部材を弾性変位させる油圧駆動手段とで構成されていることを特徴とするものである（第２発明）。

また、前記発明において、前記給液ポンプは、ポンプ本体部が、前後に液入口と出口を備えたケーシングと、このケーシング内で一軸上に前後端を固定されて設けられた直径方向に弾性変位する柔軟なチューブと、このチューブにより区画されてケーシングの内部に形成される加圧室とで構成され、このポンプ本体の液入口側と出口側とには一方向にのみ流体を通過させるチェック弁が設けられ、前記ケーシングには加圧室に流体の加圧・解放を交互に切換え付勢する流体圧駆動手段が接続されていることを特徴とするものである（第３発明）。

前記発明において、前記給液ポンプを駆動する流体圧駆動手段は、サーボモータにより駆動される油圧ポンプと、オイルタンクおよび給油配管とでなり、前記油圧ポンプをサーボモータで駆動して、前記制御手段によって前記ポンプ本体の加圧室への圧油供給状態が設定されるように構成されている（第４発明）。

また、前記送液ポンプは、所要設定ストロークで往復動する油圧駆動手段と、この油圧駆動手段の駆動シリンダにより作動する二組のポンプシリンダとを一軸上で対称に配列し、前記駆動シリンダを前記両ポンプシリンダの中間位置に接続して、各ポンプシリンダの後室側に前室側からの吐出液の１／２が流入するように配管され、前記駆動シリンダはサーボモータで駆動される前記油圧駆動手段により操作される構成であるのが好ましい（第５発明）。

本発明の注入薬液供給装置によれば、主材となる薬液材と副材となる薬液材とを注入現場の状況に即応して連続的に調製しつつ地盤への薬液注入箇所に供給することができ、特に、主材となる薬液材の成分配合を任意に調整して瞬結性から緩やかな結合性を呈する範囲で、現場の状況に合わせ任意設定して供給することができるという効果が得られる。しかも、薬液材の調製装置と送出ポンプとを纏めて、取扱う薬液材（Ａ液とＢ液）を中断させることなく連続的に流動させて注入位置の薬液注入管に供給できるので、作業性が著しく向上するという利点がある。さらに、注入薬液供給装置をコンパクト化できるので狭いスペースで設置できるという効果を奏する。

また、本発明によれば、配合調製する主材の薬液材をミキサーに送る給液ポンプについて流体を移送する部位に、耐食性を有する柔軟なチューブを配し、その外部から加圧流体（油圧）を加圧・解放の繰り返し操作により、ポンプとしての機能を発揮させるようにしたことで、在来のポンプのように摺動部を有しないから摩擦による損傷や腐食の発生がなく、長期使用ができ経済効果を高め得る。

図１は本発明による注入薬液供給装置の一実施形態を表す概要図である。 図２は薬液材調製装置における給液ポンプの一実施形態の断面図である。 図３は薬液材調製装置における給液ポンプの他の実施形態を表す概要図である。

次に、本発明による注入薬液供給装置の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１によって示される本発明の注入薬液供給装置１は、土木工事における薬液注入工法に使用される薬液材を所要条件に即応して調整し、一連の操作で地盤の要所に複数個所で設置した薬液材注入管に順次注入材を供給できるようにしたものである。

この注入薬液供給装置１は、薬液注入に使用する薬液材として、例えば水ガラスと硬化材（例えば希硫酸）とに水を加えて、所要の割合にて効率よく混合調製して硬化材を作成する薬液材調製装置２と、この薬液材調製装置２によって作成された主材となる注入材と副材となるセメント系注入材とをそれぞれ個々に受入れて地盤に設置した薬液注入管に加圧供給する送液ポンプ３、および前記薬液材調製装置２と前記送液ポンプ３とを合わせて制御する制御手段４とで構成されている。

まず、前記薬液材調製装置２は、少なくとも２台の給液ポンプ１０，１０′と、その駆動手段（油圧ユニット２０）と、各給液ポンプ１０，１０′からの吐出液を集合させて混合するミキサー２５とで構成されている。

薬液材調製装置２に組み込まれた給液ポンプ１０，１０′は、この実施形態において２台配置され、その各給液ポンプ１０，１０′にはそれぞれ吸込み側に配管５，５′を介して原料の液材を貯留するタンク６Ａ，６Ｂが配置されている。また、給液ポンプ１０（両給液ポンプの構成は同一であるので、特に区別して説明しない限り一方のものを代表して、以下、符号１０を付して説明する）は、ポンプ本体１１と駆動用の油圧ユニット２０とで構成されている。そして、前記ポンプ本体１１の吸込み側と送出側とに繋がる配管中には、それぞれ液の流動方向にのみ開口する逆止弁１８，１８′が設けられている。

前記給液ポンプ１０におけるポンプ本体１１（１１′）は、図２に例示されるように、所要容積で筒形に形成されるケーシング１２の軸線方向両端部に、接続用蓋体１３がケーシング１２のフランジ形成部にボルト締結して取付けられ、前記ケーシング１２の内部に同軸心にて保持されるようにして柔軟な鍔付きのチューブ１４（以下、「作動チューブ１４」という）が、両端部に形成された鍔部１４ａをケーシング１２の端面と前記接続用蓋体１３とにより挟んで固定されて設けられている。前記ケーシング１２の内部には、前記作動チューブ１４とケーシング１２内面との間に気密な空間部が形成され、ケーシング１２の中間部に圧油注入口１６が設けられて加圧室１５とされている。前記加圧室１５には流体圧駆動手段（油圧ユニット２０）から圧油を注入して、その圧油の加圧・解放を交互に行わせ、作動チューブ１４の中間部１４ｂを弾性変位・復元を繰り返させてポンプ作用するように構成されている。なお、作動チューブ１４は、取扱う流体（薬液材）の物性に応じてニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴムなどが採用できる。

前記給液ポンプ１０を駆動操作する油圧ユニット２０の油圧ポンプ２１は、回転式油圧ポンプ（例えば、ギアポンプ，アキシアルピストンポンプ）で、サーボモータ２２により駆動され、正逆転操作によって圧油の加圧・解放を交互に行わせ、前記作動チューブ１４を繰り返し弾性変位・復元作動させる。なお、この作動チューブ１４の弾性変位・復元操作については、ケーシング１２内加圧室１５への油圧の加圧・解放操作を電磁切換弁の切換えによって行うようにしてもよい。そして、前記油圧の加圧・解放操作についての間欠動作タイムラグは、サーボ機構を制御して行うことができる。

この給液ポンプ１０は、ポンプ本体１１に対し併設される油圧ユニット２０の油圧ポンプ２１から前記ケーシング１２に設けられた圧油注入口１６に油圧配管１９が接続されており、油圧ポンプ２１による加圧油がポンプ本体１１の加圧室１５に加圧力を加えると、作動チューブ１４の周面に加圧力が付勢され、作動チューブ１４が弾性変位してその作動チューブ１４内の管路１７が縮小され、加圧力が除かれると弾性力で復元する。この作動チューブ１４の弾性変位・復元の操作は、制御手段４において設定されたタイミングによって、油圧ポンプ２１の駆動モータ（サーボモータ２２）を正・逆転駆動に切換えて行われるようにされている。

こうすることで、ポンプ本体１１は、ケーシング１２内の加圧室１５に充填される圧油の加圧によって作動チューブ１４が外部から一時的に押圧され、その作動チューブ１４の中間部分が周囲から弾性変位して内部通路１７が縮小される（図２に二点鎖線で表している）。次いで、油圧ポンプ２１の逆転切換えで加圧力が解除すると、加圧室１５内の圧油がポンプ側に吸引されることにより作動チューブ１４の弾性変位による通路１７の縮小が開放される。この操作は油圧ポンプ２１の駆動切換で、両ポンプ本体１１の作動チューブ１４による通路１７の拡縮が交互に作動する。

前記両ポンプ本体１１の作動チューブ１４による通路１７の拡縮が一定時間繰り返し行われることにより、作動チューブ１４内部を満たしている液体は、絞縮される通路１７の中間部１４ｂから前半部分が加圧されて出口側に押される。すると、この給液ポンプ１０の出口側に接続される配管中の出口側逆止弁１８′が、液体の押圧力によって開かれて出口側配管６に送出される。なお、前記作動チューブ１４の絞縮位置から後半部分（入口側）にある液体は、給液ポンプ１０の入口側に繋がる配管５中にある逆止弁１８が閉じるので、入口側への逆流が阻止される。取扱われる流体は、この動作の繰り返しによって押圧力が解除されて作動チューブ１４の復元により、通路１７の内容積が拡大変化して負圧になるので、流体の吸引力が発生し、ポンプ本体の入口側逆止弁１８が開いて、入口側に繋がる配管５によって貯液タンク６Ａから液体が吸込まれ、作動チューブ１４内部の絞縮により出口側に押し出され、この動作の繰り返しによるポンプ作用で順次ミキサー２５へ送液される。このような動作は、２台の給液ポンプ１０，１０′において同様に作動する。なお、前記作動チューブ１４は、絞縮される際、通路１７を遮断しない状態で変位するので、加圧力が除かれると速やかに復元して支障をきたすことがない。図中符号ａは液体の流れ方向を表す。

前記油圧ユニット２０は、前述のように、前記ポンプ本体１１に対して油圧ポンプ２０の一方の接続口から圧油注入口１６に接続され、油圧ポンプ２０の他方の接続口は油圧タンク２３に、それぞれ配管で接続し、油圧ポンプ２０の正転ではポンプ本体１１の加圧室１５に圧油が送られて作動チューブ１４を加圧し、油圧ポンプ２０の逆転で前記加圧室１５から油圧タンク２３に戻され、この作動の繰り返しによってポンプ作用が行われる。なお、前記油圧ポンプ２０は、サーボモータ２２を駆動モータとされ、制御手段４（コンピュータ）に組み込まれるサーボ機構によって、駆動速度や正逆転動作（ポンプとしての吐出量）を任意に制御できるようにされている。

前記各給液ポンプ１０によって送り出された各薬液材は、ミキサー２５に送り込まれて混合撹拌され、送液ポンプ３の主材送液側ポンプシリンダ３１に送られるようにする。各給液ポンプ１０，１０′から前記ミキサー２５には、被混合液の分別吸込み手段２７を介して接続するように配管され、併せて水供給配管２８が設けてある。

前記ミキサー２５は、本体ケーシング２５ａの内部で多数の翼を備える撹拌ホイール２５ｂが回転する回転ポンプ構造であって、本体ケーシング２５ａには撹拌ホイール２５ｂの外周に向かって切線方向に接する向きでサクション部２５ｃが設けられ、前記撹拌ホイール２５ｂの回転軸心線に沿って外向きに送出口２５ｄが設けてある。前記サクション部２５ｃには被混合液の分別吸込手段２７が直結されている。このミキサー２５における被混合液の流入方法によれば、撹拌混合の効果をより一層高めることができる。なお、このミキサー２５としては、モータ部がマグネットドライブ形式で、ポンプ部が耐薬品性構造にされたものが用いられる（ただし、これに限定されるものではない）。

また、前記分別吸込手段２７は、二種類の被混合液（例えば水ガラスと希硫酸）を個別に供給するもので、二重管構造にして内管２７ａには一方の流体（例えば希硫酸）が送入されるようにし、外管２７ｂには他方の流体（例えば水ガラス）が送入されるようにし、さらに前記外管２７ｂの中間部に水配管２８が接続されて、それらの流体が前記ミキサー２５のサクション部２５ｃを経てミキサー２５の本体ケーシング２５ａ内の混合室で合流して撹拌混合されるようになっている。

一方、送液ポンプ３は、二種の異なる薬液材を同時に操作する所要内容積を備えた一対のポンプシリンダ３１，３１′とその駆動シリンダ３２および駆動用の油圧ユニット４０とでなる。この送液ポンプ３は、一対のポンプシリンダ３１，３１′間に油圧シリンダにてなる駆動シリンダ３２を同一軸線上に揃えて配列されており、これらポンプシリンダ３１，３１′のピストン３１ｃ，３１ｃと駆動シリンダ３２内のピストン３２ｃを一軸のピストンロッド３３に取付け、駆動シリンダ３２によって両ポンプシリンダ３１，３１′が交互に吸排動作するタンデム型に構成されたポンプであり、前記駆動シリンダ３２への油圧ユニット４０を備えている。

前記送液ポンプ３における各ポンプシリンダ３１，３１′のシリンダピストン室３１ａ（３１ａ′）には、流体の出入口３４が設けられ、この出入口３４には吸込み側配管３６（３８）が接続され、その吸込み側配管３６（３８）を分岐されて送出配管が接続されている。そして、各ポンプシリンダ３１，３１′のロッド室３１ｂ（３１ｂ′）に通じる出入口３４ａには、それぞれ前記送出配管３７（３９）から分岐された配管３７ａ（３９ａ）が接続されている。

前記両ポンプシリンダ３１，３１′は、一方のポンプシリンダ３１の吸込み側に前記ミキサー２５から吸込みのみを許容する逆止弁３５ａを介して吸込み配管３６が接続され、その吸込み配管３６を分岐して接続される送出側に吐出のみを許容する逆止弁３５ｂを介して供給配管３７に接続されている。また、ポンプシリンダ３１のロッド室３１ｂには、出入口３４ａに前記シリンダピストン室３１ｂからの送出配管３７の一部を分岐した配管３７ａが接続され、前記ピストン室３１ｂからの送液が合流して薬液注入管５０へ薬液材が供給されるようにされている。なお、他方のポンプシリンダ３１′における吸込み側配管３８にはＢ液（例えばセメント系材料）の供給源が接続され、送出側配管３９から薬液注入管５０へ薬液材が供給されるようになっている。

前記送液ポンプ３を駆動する油圧ユニット４０は、前記駆動シリンダ３２（油圧シリンダ）を駆動する油圧ポンプ４１とオイルタンク４４とを備えている。前記油圧ポンプ４１はサーボモータ４２で駆動され、制御手段４（コントローラ）に組み込まれたサーボ機構を制御して回転速度を設定することにより油圧の吐出量を任意に設定でき、この油圧吐出量の設定とその回転駆動の切換え時間の設定で送液ポンプ３の作動を制御できるようにされている。

前記制御手段４は、図示省略しているが、前記薬液材調製装置２および前記送液ポンプ３が組み込まれる図示されない支持フレームに取付けられていて、所要の条件を設定できるプログラムを備えたマイクロコンピュータと、各油圧ポンプ２０，２０，４０を操作する制御回路やミキサー２５への電源操作機器などを備え、前記給液ポンプ１０，１０′の作動や送液ポンプ３におけるシリンダピストン３１ｃ，３２ｃのストロークが任意に設定できるように制御できる。

このように構成される注入薬液供給装置１は、所要の注入材料をそれぞれの貯槽に準備して制御手段４により薬液材調製装置２および送液ポンプ３の各油圧ユニット２０，２０，４０における油圧ポンプ２１，２１，４１の駆動条件を設定し、その後各駆動機の作動を開始すれば、設定条件に応じて各油圧ポンプが作動し、給液ポンプ１０，１０′および駆動シリンダ３２が一斉に駆動される。すると、両給液ポンプ１０，１０′においては、それぞれのポンプ本体１１，１１において、前述のように、ケーシング１２内の加圧室１５に付加される圧油力による加圧・解放の繰り返しで、作動チューブ１４が弾性変位・復元の動作を繰り返して、通路１７内に流入する薬液材を順次出口側に送り出し、ミキサー２５に送り込む。

各給液ポンプ１０，１０′からそれぞれ送られる薬液材（例えば、希硫酸と水ガラス）は、配管６および配管６′によって分別供給手段２７に供給される。この際、一方の薬液材が配管６を通じて外管２７ｂに、他方の薬液材が配管６′を通じて内管２７ａに、それぞれ供給されて、そのままミキサー２５のサクション部２５ｃへ送り込まれる。ミキサー２５では、回転する撹拌ホイール２５ｂによって押し込まれる二種類の薬液材（実施例では希硫酸と水ガラス）に加えて清水がケーシング２５ａ内で掻き混ぜられ、送出口２５ｄから送出される。

前記ミキサー２５への薬液材の送込みは、被混合液材が実施例で示すように、サクション部２５ｃに流入する前に分別供給手段２７によって個別に供給することにより、ミキサー２５の撹拌室（ケーシング２５ａ内）に受入れた後で混合されるようにして、混合前に両薬液材が結合するのを防止し、円滑かつ迅速に混合操作が行われ、所要の混合薬液材（ゾル）が得られる。

ミキサー２５で調製された混合薬液材は、ミキサー２５から送液ポンプ３の一方のポンプシリンダ３１に送られる。一方、送液ポンプ３では、他方のポンプシリンダ３１′に対してＢ液（セメント系注入材）が供給される。

送液ポンプ３は、油圧ユニット４０における油圧ポンプ４１を正逆転駆動することにより、駆動シリンダ３２の作動で両ポンプシリンダ３１，３１′が往復動する。駆動シリンダ３２のピストン３２ｃが前進動すると、このピストン３２ｃと一連の両ポンプシリンダ３１，３１′におけるピストン３１ｃも連動して、一方（３１側）が後退動し、他方（３１′）が前進動する。すると、一方のポンプシリンダ３１では、ピストン室３１ａ側が負圧になって、ミキサー２５から吸込み配管３６を通じて混合薬液材（ゾル。Ａ液）が引き込まれる。他方のポンプシリンダ３１′では、ロッド室３１ｂが負圧になってＢ液が吸込み側配管３８から逆止弁３５ａ、３５ｂを開いて吸込まれる。

ポンプシリンダ３１のピストン３１ｃが後退動すると、このポンプシリンダ３１のロッド室３１ｂにある薬液材（Ａ液）は、ピストン３１ｃの移動に伴い出入口３４ａから配管３７ａに押し出され送出配管３７側に加圧されて送り出される。

一方、ポンプシリンダ３１′のピストン室３１ａにある薬液材（Ｂ液）は、ピストン３１ｃの移動で出入口３４から送出配管３９に加圧されて送り出される。この際、加圧送出された薬液材は、出入口３４から吸込み側へは逆止弁３５ａによって逆流を阻止され、もう一方の逆止弁３５ｂを押し開いて送出配管３９側へ流動するが、ポンプシリンダ３１′のロッド室３１ｂがピストン３１ｃの移動により負圧となるので、出入口３４ａに繋がっている配管３９ａにより送出配管３９に送出された加圧薬液材が前記ロッド室３１ｂ内に引き込まれる。この配管３９ａを通じて分岐流入する流体の量は、予めロッド室３１ｂの移動容積をピストン室３１ａの押し退け量の１／２となるように設定しておくことにより、ピストンの前進で送り出される量の１／２が吸入される。この挙動はポンプシリンダ３１側においても同様である。

したがって、送液ポンプ３では、駆動シリンダ３２が一往復動することによりポンプシリンダ３１（３１′）の所定容積量の薬液材を薬液注入管５０に加圧して供給する。

そこで、本実施形態の注入薬液供給装置１では、予め得ているデータに基いて供給する二種の薬液材の量を、それぞれ制御手段４においてコントローラに入力して、薬液材調整装置２における第１の給液ポンプ１０および第２の給液ポンプ１０′を作動させる。各給液ポンプ１０，１０′は、それぞれ駆動用の油圧ユニット２０，２０における油圧ポンプ２１の駆動モータ（サーボモータ）の回転速度および正逆転の切換え時間を所要条件に対応して設定することにより、ポンプ本体の作動チューブの弾性変位・復元（以下「拡縮動作」という）速度を決めることができる。

前記ポンプ本体１１における作動チューブ１４の拡縮動作の速度を速くすると給液ポンプ１０の吐出量が多くなり、逆に速度を遅くすると給液ポンプ１０の吐出量が少なくなる。したがって、両給液ポンプ１０，１０′におけるそれぞれの単位時間当たりの吐出量に差を付けることにより、二液の混合比を変えることができる。

こうして両給液ポンプにより加圧供給される両薬液材は、配管６，６′によって別個に分別供給手段２７を通じてミキサー２５に送り込まれる。その分別供給手段２７では、一方の薬液材（例えば、希硫酸）は内管２７ａを通じて、また他方の薬液材（例えば、水ガラス）は外管２７ｂを通じて、それぞれ別個にミキサー２５のサクション部２５ｃに送られて、内管２７ａおよび外管２７ｂから噴出して合流し、ケーシング２５ａ内で撹拌ホイール２５ｂの回転によって混合され送出口２５ｄから配管３６によって送液ポンプ３に直接送られる。なお、前記分別供給手段２７において両薬液材のミキサー２５への供給時外管２７ｂ側では、当該管路に送り込まれる薬液材のミキサー２５のサクション部２５ｃでの吸引流動に伴って接続されている水流入口２７ｄから清水が誘引流入して混合される。図中符号８は清水供給タンク（水供給源）である。

このミキサー２５における二種の薬液材の混合は、サクション部２５ｃの入口に分別供給手段２７を設けてこのサクション部まで両薬液材を別個に受け入れてその合流と同時に撹拌混合するようにされるので、希硫酸と水ガラスとを取扱っていても管路での凝結現象が発生することなく、円滑に混合することができる。

本実施形態の注入薬液供給装置１では、このようにして薬液材調製装置２において調製されるＡ液をそのまま送液ポンプに連続して送り込み、別個に用意したＢ液と送液ポンプ３において同時に加圧してＡ液を送液配管３７で、Ｂ液を送液配管３９によって薬液注入管５０に供給して地盤中に注入することができる。

ここにおいて、地盤の状況に応じて薬液注入の操作を行うのに、薬液材調製装置２において取扱う二種の薬液材の混合比を調製することができる。この各薬液材の供給量は、両給液ポンプ１０，１０′における駆動手段の制御をすることによって行われる。言い換えると、油圧ユニット２０の油圧ポンプ２１を制御することにより行われる。油圧ポンプ２１はサーボモータ２２で駆動されるので、制御手段４（コントローラ）でサーボ機構を制御して回転速度あるいは正逆反転時間を制御して、ポンプ本体１１（１１′）の作動チューブ１４を拡縮させるタイミングを変更すると吐出量が変更できる。

したがって、給液ポンプ１０（１０′）の吐出量を多くするには、油圧ポンプ２１による作動チューブ１４の拡縮動作頻度を多くすればよく、吐出量を少なくするには、油圧ポンプによる作動チューブ１４の拡縮動作頻度を少なくすればよい。これらの制御はサーボ機構を介して行うことができる。

また、この実施形態の注入薬液供給装置１によれば、送液ポンプ３の両ポンプシリンダ３１，３１′の作動ストロークを一定に保って駆動する状態において、薬液材調製装置２における給液ポンプ１０，１０′の吐出量が一定状態から変更されて吐出量が減少すると、連結されるポンプシリンダ３１の給液（吸込み）に伴う定量吸込みに対してミキサー２５からの正味薬液材吐出量が不足することになるので、その不足分、分別供給手段２７における水流入口２７ｄから清水が自動的に誘引吸入され、バランスをとって送液ポンプ３のポンプシリンダ３１が作動する。したがって、薬液材調製装置２における薬液材の供給量を加減することにより、自動的に清水の混入量が調整され、薬液注入管へのＡ液供給濃度が制御される。

このように、本発明注入薬液供給装置では、例えば、供給する希硫酸と水ガラスとの混合比を変えることにより、注入薬液材のゲルタイムを任意に調製することができる。したがって、瞬結性の注入薬液材から中結性薬液材はもちろん、超緩結性の薬液材までの注入薬液材を作成して注入することができるのである。

前記薬液材調製装置における給液ポンプについては、前記実施形態以外に、例えば図３に示すような構成のものが採用できる。
この他の実施形態の給液ポンプ１０は、ポンプ本体１１Ａが、基本的に前記実施形態のものと同様であり、一部の構成を異にするものである。したがって、前述のポンプ本体１１と同一もしくは同様の構成については、前記のものと同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

この実施形態のポンプ本体１１Ａは、前記実施形態のポンプ本体１１と同様に所要容積で筒状に形成されるケーシング１２Ａ内に、その軸線方向両端部を接続部材１３Ａによって固定されて柔軟な筒形の作動チューブ１４が設けられている。このケーシング１２Ａの外部には前記作動チューブ１４の配置軸線に直交して操作シリンダ６０が付設されている。

前記操作シリンダ６０は、油圧単動シリンダで、ピストンロッド６２の先端をシリンダ内端部を貫通させて突出させ、そのピストンロッド６２端部に作動チューブ絞縮操作片６５が取付けてある。この作動チューブ絞縮操作片６５は、その先端をケーシング１２Ａ内に設けてある作動チューブ１４の中間部１４ｂに押し付けて、作動チューブ１４の流路を閉鎖することなく絞縮させるようになっている。したがって、前記作動チューブ絞縮操作片６５の先端は曲面に形成されてチューブが傷まないようにされている。なお、前記操作シリンダ６０のピストン６１の背面側には復帰方向にコイルばね６４を仕込んでおき、圧油によるピストン面への加圧力が除かれると、前記コイルばね６４により押し戻されるようにされている。前記操作シリンダ６０には、前述同様の油圧ユニット２０の油圧ポンプ２１と油圧配管で接続して作動するように構成され、操作シリンダ６０を断続的に加圧操作することにより作動チューブ１４を拡縮させてポンプ作用させることができる。

また、前述のような給液ポンプの他の実施形態としては、図示省略するが、ポンプ本体における作動チューブとしてゴム質材料にて形成されるジャバラ構造のものを用い、この作動チューブは一端をケーシングの出口側に固定され、他端をケーシングの内部でフリーにして後端に外部から油圧シリンダ（ばね復帰型）のピストンロッドによる加圧板を押し当て、前記作動チューブの固定側に流体入口と流体出口とを併設し、それぞれに作動チューブの収縮時に流体出口が開く逆止弁と、作動チューブの復元時に流体入口が開く逆止弁を設けるようにした構造のものを一対設け、油圧ユニットで交互に作動するようにしたものが採用することができる。

あるいはまた、柔軟な作動部材を流体圧で弾性変位させて管路内流体を流動させる構造のポンプの他の実施形態としては、図示省略するが、作動部材として隔膜状のものを採用することができる。この場合、前記作動部材である隔膜として、その周縁をポンプ本体のケーシングにカバーでもって固定し、その隔膜でケーシング側に形成される流路と前記カバー内とを遮断してカバー側に加圧室を形成する。そして、その加圧室を前述の油圧ユニットの油圧ポンプに配管で繋ぎ、隔膜に油圧力を付勢したり、付勢を解除したりすることで隔膜により流路を拡縮する構成とすることもできる。なお、ポンプの上流側と下流側には流体の吐出方向にのみ開通する逆止弁を設け、このようなポンプ本体を一対設けるようにする。

１ 注入薬液供給装置
２ 薬液材調製装置
３ 送液ポンプ
４ 制御手段
１０，１０′ 給液ポンプ
１１，１１′，１１Ａ ポンプ本体
１２ ケーシング
１４ 作動チューブ
１５ 加圧室
１８，１８′ 逆止弁
２０，４０ 油圧ユニット
２１，４１ 油圧ポンプ
２２，４２ サーボモータ
２５ ミキサー
２７ 分別供給手段
３１，３１′ ポンプシリンダ
３１ａ ピストン室
３１ｂ ロッド室
３１ｃ，３２ｃ ピストン
３２ 駆動シリンダ
３５ａ，３５ｂ 逆止弁
５０ 薬液注入管

Claims (5)

1. 薬液材を薬液注入管に供給して地盤に薬液注入するのに用いる注入薬液供給装置であって、
   主材となる薬液材を調製するのに使用する複数の薬液材に個々に対応する複数の給液ポンプと、その給液ポンプにて送られる薬液材を混合して次の工程に送出するミキサーと、これら各機器を駆動する駆動手段とを含む薬液材調製装置、
   前記薬液材調製装置で調製された薬液材と別途副材である薬液材とをそれぞれ個々に受入れて、薬液注入管に加圧供給するタンデム型の送液ポンプ、
   および前記薬液材調製装置と前記送液ポンプを一括して制御する制御手段、
   を備え、
   前記送液ポンプの一方のポンプシリンダに、前記薬液材調製装置のミキサーから調製された薬液材が直接供給される構成であることを特徴とする注入薬液供給装置。
2. 前記薬液材調製装置における給液ポンプは、ケーシング内で柔軟な作動部材を外部からの流体圧で繰り返し弾性変位させて管路内を通る流体が送り出される機能を備え、前記柔軟な作動部材を弾性変位させる油圧駆動手段とで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の注入薬液供給装置。
3. 前記給液ポンプは、ポンプ本体部が、前後に液入口と出口を備えたケーシングと、このケーシング内で一軸上に前後端を固定されて設けられた直径方向に弾性変位する柔軟なチューブと、このチューブにより区画されてケーシングの内部に形成される加圧室とで構成され、このポンプ本体の液入口側と出口側とには一方向にのみ流体を通過させるチェック弁が設けられ、前記ケーシングには加圧室に流体の加圧・解放を交互に切換え付勢する流体圧駆動手段が接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の注入薬液供給装置。
4. 前記給液ポンプを駆動する流体圧駆動手段は、サーボモータにより駆動される油圧ポンプと、オイルタンクおよび給油配管とでなり、前記油圧ポンプをサーボモータで駆動して、前記制御手段によって前記ポンプ本体の加圧室への圧油供給状態が設定されるように構成されている請求項３に記載の注入薬液供給装置。
5. 前記送液ポンプは、所要設定ストロークで往復動する油圧駆動手段と、この油圧駆動手段の駆動シリンダにより作動する二組のポンプシリンダとを一軸上で対称に配列し、前記駆動シリンダを前記両ポンプシリンダの中間位置に接続して、各ポンプシリンダの後室側に前室側からの吐出液の１／２が流入するように配管され、前記駆動シリンダはサーボモータで駆動される前記油圧駆動手段により操作される構成である請求項１に記載の注入薬液供給装置。

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