JP2014129675A - Ground reinforcement method and injection system - Google Patents

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Norio Takahashi
則雄 高橋
Ryozo Yoshida
了三 吉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology capable of maintaining a quality equivalent to that of a two-component type including a leakage preventing property and of achieving workability equivalent to that of conventional one-component type.SOLUTION: After an AGF steel pipe 21 is installed in a ground, a partition wall 22 and filling pipes 23a, 23b are placed in the AGF steel pipe 21. Unheated cement slurry is injected in a region A through the filling pipe 23a, while a heated cement slurry is injected in a region B through the filling pipe 23b. The cement slurry penetrates into the ground through small holes on the AGF steel pipe 21. The unheated cement slurry injected into the region A has long gel time and forms a wide range of consolidated area. The heated cement slurry injected into the region B has short gel time and forms a consolidated area while preventing leakage on a mouth side. A mixer makes one-component cement slurry.

Description

本発明は、例えばトンネルの先受け工や切羽鏡部の補強工もしくは斜面安定工法などに適用する地山補強工法及び地山補強に用いる注入システムに関する。   The present invention relates to a ground reinforcement method applied to, for example, a tunnel tip receiving work, a face mirror reinforcement, or a slope stabilization method, and an injection system used for ground reinforcement.

従来、たとえば、山岳トンネル工法におけるトンネル掘削時の地山安定補助工法として、先受け工や切羽鏡部の補強工が知られている。 Conventionally, for example, a tipping work and a reinforcing work for a face mirror part are known as a natural ground stability auxiliary construction method during tunnel excavation in a mountain tunnel construction method.

掘削中のトンネル先端の切羽鏡部の上縁部に沿って、孔あき鋼管が切羽前方に向かって打設される。鋼管の打設方法としては、削孔ロッドの先端に装着した拡径ビットまたは鋼管の先端に設けたリングビットにより削孔を施すと共に、孔あき鋼管を順次継ぎ足しながら所定長さの補強管を打設する。その際、鋼管は水平方向もしくはトンネル掘削方向に対して通常4〜5度程度の仰角θをつけて打設する。   A perforated steel pipe is driven toward the front of the face along the upper edge of the face mirror at the tip of the tunnel being excavated. As a method for placing a steel pipe, a hole is drilled with a diameter expanding bit attached to the tip of a drilling rod or a ring bit provided at the tip of the steel pipe, and a reinforcing pipe of a predetermined length is cast while sequentially adding the perforated steel pipe. Set up. At that time, the steel pipe is placed with an elevation angle θ of usually about 4 to 5 degrees with respect to the horizontal direction or the tunnel excavation direction.

鋼管を介し切羽鏡部前方の地山内に注入材を注入する。注入材は鋼管周りに固結領域を形成し、鋼管と地山とを密着に結合する。   The injection material is injected into the ground in front of the face mirror part through the steel pipe. The injecting material forms a consolidated region around the steel pipe and tightly bonds the steel pipe and the ground.

注入材としては、セメント系、水ガラス系、シリカゾル系などがある。セメント系の注入材は、一般に、水ガラス系やシリカゾル系の注入材よりも材料コストが安い上に、高い強度発現性が得易く、経年耐久性に優れるといった特長がある。   Examples of the injection material include cement, water glass, and silica sol. In general, cement-based injecting materials are less expensive than water glass-based or silica sol-based injecting materials, and are easy to obtain high strength and have excellent aging durability.

セメント系の施工に関しては、作業上必要な可使時間の確保・調整が重要となる。   For cement construction, it is important to secure and adjust the pot life required for work.

すなわち、可使時間の長いセメント系注入材は、浸透性が良く、地山改良範囲が広い一方、切羽側へリークが発生する。これに対し、速硬性セメント系注入材は、可使時間が短く、リークは発生しないが、広範囲に浸透する前に固まってしまう。また、可使時間が短いと、施工管理が難しい。   That is, a cement-type injection material with a long pot life has good permeability and a wide range of natural ground improvement, but leaks to the face side. On the other hand, the fast-curing cement-based injection material has a short pot life and does not leak, but it hardens before it penetrates a wide range. Also, if the pot life is short, construction management is difficult.

また、可使時間の調整には、凝結遅延剤や様々な混和剤を配合する必要もあり(例えば、特許文献1)、配合管理が難しい。   Moreover, in order to adjust the pot life, it is necessary to blend a setting retarder and various admixtures (for example, Patent Document 1), and blending management is difficult.

さらに、大量に凝結遅延剤を配合すると、硬化が緩慢になり易く、早期強度発現性も低下し易い。   Furthermore, when a set retarder is blended in a large amount, the curing tends to be slow, and the early strength development tends to be reduced.

上記のような短所がある1液型に対し、可使時間の確保・調整がしやすく、注入後は速やかに凝結し、高い早期強度が得られるといった点から、急硬性物質や凝結促進物質を有効成分とする水性スラリーと、ポルトランドセメント等のセメントを有効成分とする水性スラリーの2液を作製し、注入時に両者を混合させる施工(2液型)が主流になっている。   Compared to the one-component type that has the disadvantages mentioned above, it is easy to secure and adjust the pot life, quickly set after injection, and high early strength can be obtained. Construction (two-component type) in which two liquids of an aqueous slurry having an active ingredient and an aqueous slurry having a cement such as Portland cement as an active ingredient are mixed and mixed at the time of injection has become mainstream.

特開2001−164249号公報JP 2001-164249 A

2液型は、上記長所を有する一方、2種類のセメント系スラリーを作製する煩雑さに係る課題がある。すなわち、施工現場で性質の異なる2液を正確に管理することは、作業員にとって大きな負担である。   While the two-component type has the above-mentioned advantages, there is a problem related to the complexity of preparing two types of cementitious slurry. That is, it is a heavy burden on the operator to accurately manage the two liquids having different properties at the construction site.

本発明は上記課題を解決するものであり、リークを防止する等、2液型と同程度の品質を維持するとともに、1液型と同程度の作業性を実現する地山補強工法及び地山補強に用いる注入システムを提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problems, and maintains a quality comparable to that of the two-component type, such as preventing leaks, and achieves workability comparable to that of the one-component type, and a natural mountain reinforcing method and a natural ground An object is to provide an injection system for use in reinforcement.

上記課題を解決する本発明は、周壁に多数の小孔を有する鋼管を地山内に打設し、該鋼管内の注入管を介して該鋼管内および周囲の地山にセメント系スラリーを注入し、固結領域を形成し、地山を補強する地山補強方法において、前記鋼管内に、隔壁と、該隔壁より奥側の第1領域に連通する第1注入管と、該隔壁より手前側の第2領域に連通する第2注入管とを配置し、セメント系スラリーを作製し、前記第1注入管を介して、第1領域に、未加熱の前記セメント系スラリーを注入し、前記第2注入管を介して、第2領域に、加熱した前記セメント系スラリーを注入する。   The present invention for solving the above-mentioned problems is that a steel pipe having a large number of small holes in its peripheral wall is placed in a natural ground, and cement-based slurry is injected into the steel pipe and the surrounding natural ground via an injection pipe in the steel pipe. In the natural ground reinforcement method for forming a consolidated region and reinforcing natural ground, a partition wall, a first injection pipe communicating with a first region deeper than the partition wall, and a front side of the partition wall in the steel pipe A second injection pipe communicating with the second region of the first and second cemented slurry is prepared, and the unheated cement slurry is injected into the first region through the first injection pipe, The heated cementitious slurry is injected into the second region through the two injection pipes.

このように、第2領域に、加熱によりゲルタイムの短くなったセメント系スラリーを注入することにより、口元でのリークを防止する。セメント系スラリー作製は1液管理であるため、作業性に優れている。   In this way, the cement-based slurry whose gel time is shortened by heating is injected into the second region, thereby preventing leakage at the mouth. Cement-based slurry production is one-liquid management, so it is excellent in workability.

上記発明において好ましくは、前記加熱したセメント系スラリーは、前記未加熱のセメント系スラリーより、10℃以上高い。 Preferably, in the above invention, the heated cement-based slurry is higher by 10 ° C. or more than the unheated cement-based slurry.

これにより、ゲルタイムに明確な違いが出る。   This makes a clear difference in gel time.

上記発明において好ましくは、前記隔壁は、手前から鋼管長の1/3〜1/10の位置に配置される。 Preferably, in the above invention, the partition wall is disposed at a position 1/3 to 1/10 of the steel pipe length from the front.

これにより、確実にリークを防止するとともに、隔壁より手前側で広範囲の固結領域を形成する。   This reliably prevents leaks and forms a wide range of consolidated regions in front of the partition walls.

上記課題を解決する本発明は、周壁に多数の小孔を有する鋼管を地山内に打設し、該鋼管内の注入管を介して該鋼管内および周囲の地山にセメント系スラリーを注入し、固結領域を形成し、地山を補強する地山補強方法において、前記鋼管内に、少なくとも2つの隔壁と、該2つの隔壁の間に形成される領域に連通する第3注入管を含む複数の注入管とを配置し、セメント系スラリーを作製し、前記第3注入管を介して、隔壁間に形成される領域に、加熱した前記セメント系スラリーを注入する。   The present invention for solving the above-mentioned problems is that a steel pipe having a large number of small holes in its peripheral wall is placed in a natural ground, and cement-based slurry is injected into the steel pipe and the surrounding natural ground via an injection pipe in the steel pipe. In the natural ground reinforcement method of forming a consolidated region and reinforcing natural ground, the steel pipe includes at least two partition walls and a third injection pipe communicating with the region formed between the two partition walls. A plurality of injection pipes are arranged to prepare a cement-based slurry, and the heated cement-based slurry is injected into a region formed between the partition walls through the third injection pipe.

これにより、地盤条件が一部異なる地山にも適用できる。   Thereby, it is applicable also to the ground where some ground conditions differ.

上記課題を解決する本発明は、固結領域を形成して地山を補強するため、地山にセメント系スラリーを注入する注入システムであって、セメント系スラリーの貯蔵器又は混練器と、圧送用ポンプと、前記圧送用ポンプにそれぞれ接続された第1注入ホースおよび第2注入ホースと、前記第2注入ホースの経路上に設けられた加熱装置と、注入管とを備え、前記注入管は、地山内に打設され、周壁に多数の小孔を有する鋼管と、前記鋼管内の所定位置に配置される隔壁と、前記鋼管内に配置され、前記第1注入ホースに接続されるとともに、前記隔壁より奥側の第1領域に連通する第1注入管と、前記鋼管内に配置され、前記第2注入ホースに接続されるとともに、前記隔壁より手前側の第2領域に連通する第2注入管と、を有する。   The present invention that solves the above problems is an injection system that injects cement-based slurry into a natural ground in order to form a consolidated region and reinforce the natural ground, and includes a cement-based slurry reservoir or kneader, An injection pump, a first injection hose and a second injection hose connected to the pump for pumping, a heating device provided on a path of the second injection hose, and an injection pipe, A steel pipe placed in the natural ground and having a large number of small holes in the peripheral wall, a partition wall disposed at a predetermined position in the steel pipe, and disposed in the steel pipe and connected to the first injection hose, A first injection pipe communicating with the first area on the back side of the partition; a second injection pipe disposed in the steel pipe and connected to the second injection hose; and connected to a second area on the near side of the partition. An injection tube.

このように、加熱装置により加熱するとセメント系スラリーのゲルタイムは短くなる。第2領域に、ゲルタイムの短いセメント系スラリーを注入することにより、口元でのリークを防止する。混練器は、1液のセメント系スラリーを作製するため、作業性に優れている。   Thus, when heated by a heating device, the gel time of the cementitious slurry is shortened. By injecting cement slurry with a short gel time into the second region, leakage at the mouth is prevented. The kneader is excellent in workability because it produces a one-component cementitious slurry.

上記発明において好ましくは、前記隔壁は、前記第1注入管に一体として固定されている。   In the above invention, preferably, the partition wall is fixed integrally to the first injection tube.

これにより、セメント系スラリー注入時に管内での隔壁の移動を防止できる。   Thereby, the movement of the partition in the pipe can be prevented at the time of cement-based slurry injection.

本発明によれば、リークを防止する等、2液型と同程度の品質を維持するとともに、従来の1液型と同程度の作業性を実現する。   According to the present invention, the same level of quality as that of the two-component type is maintained, such as preventing leakage, and the same level of workability as that of the conventional one-component type is realized.

本実施形態に係る注入システムの構成図Configuration diagram of injection system according to this embodiment 注入管の詳細構成図Detailed configuration diagram of injection tube 隔壁形状の変形例Modification of bulkhead shape 地山補強方法の施工手順概略Outline of construction procedure for ground reinforcement method 実証試験システムVerification test system 実証試験の結果 固結状況比較Results of demonstration test Comparison of consolidation status 比較例1に係る注入システムの構成図Configuration diagram of injection system according to comparative example 1 比較例2に係る注入システムの構成図Configuration diagram of injection system according to comparative example 2 応用例に係る注入管の詳細構成図Detailed configuration diagram of injection tube according to application example

〜システム構成〜
図1は本実施形態に係る注入システムの構成を示す図である。注入システムは、ミキサ10と、注入ポンプ11と、注入管12と、加熱装置13と、流量計14a,14bと、サクションホース15と、注入ホース16a,16bとを備える。
~System configuration~
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an injection system according to the present embodiment. The injection system includes a mixer 10, an injection pump 11, an injection tube 12, a heating device 13, flow meters 14a and 14b, a suction hose 15, and injection hoses 16a and 16b.

ミキサ10は、1液型のセメント系スラリーを作製する。注水し、配合原料を混合する。材料分離が生じ難くなるので、混練速度の比較的速いものが好ましい。更に、作製したセメント系スラリーを施工までの間、貯蔵しておくための貯蔵容器を有する。   The mixer 10 produces a one-component cement slurry. Add water and mix the ingredients. A material having a relatively high kneading speed is preferable because material separation hardly occurs. Furthermore, it has a storage container for storing the produced cementitious slurry until construction.

貯蔵容器には、吐出口に開閉栓を設け、サクションホース15を介して注入ポンプ11と連結される。貯蔵容器の形状・構造・寸法は使用量や配置スペース等に適ったものを適宜選定すれば良く、限定されないが、材質はステンレス等の錆難い材質からなるものが好ましい。また、撹拌装置が付いたものが好ましく、貯蔵中は定常的に撹拌するのが良い。   The storage container is provided with an opening / closing stopper at the discharge port, and is connected to the infusion pump 11 via the suction hose 15. The shape, structure, and dimensions of the storage container may be appropriately selected according to the amount used and the arrangement space, and are not limited. However, the material is preferably made of a rust-resistant material such as stainless steel. Moreover, the thing with the stirring apparatus is preferable, and it is good to stir regularly during storage.

注入ポンプ11は、ミキサ10から供給されるセメント系スラリーを、最終的には注入管12に圧送するためのものである。その基本構造は、1系統のスラリー受給口と2系統のスラリー排出口を有し、圧力の表示と調整弁が備わったものとする。この基本構造を満たし圧送可能なポンプであれば何れのものでも使用できる。   The injection pump 11 is for finally pumping the cement-based slurry supplied from the mixer 10 to the injection pipe 12. The basic structure has one slurry receiving port and two slurry discharging ports, and is equipped with a pressure display and a regulating valve. Any pump that satisfies this basic structure and can be pumped can be used.

注入ポンプ11の排出側には、ゴムや軟質樹脂製の注入ホース16a,16bが連結されている。注入ホース16a,16bにはそれぞれ、圧送されるセメント系スラリーの流量を把握するための流量計14a,14bが設けられる。   On the discharge side of the injection pump 11, injection hoses 16a and 16b made of rubber or soft resin are connected. The injection hoses 16a and 16b are provided with flow meters 14a and 14b for grasping the flow rate of the cement-based slurry to be pumped, respectively.

流量計14a,14bは液体用のもので検出センサーとその記録部からなるものであれば特に限定されず、市販品が使用できる。   The flow meters 14a and 14b are not particularly limited as long as they are for liquids and include a detection sensor and a recording portion thereof, and commercially available products can be used.

注入ホース16bの経路上には、加熱装置13が設けられる。   A heating device 13 is provided on the path of the injection hose 16b.

加熱装置13はセメント系スラリーの温度を加熱前の温度から少なくとも10℃高い温度まで昇温加熱する。これにより、セメント系スラリーのゲルタイムを格段に短くできる。なお、昇温が10℃未満では、未加熱のセメント系スラリーとの明確なゲルタイムの違いが出にくくなる。また、加熱によるスラリー昇温範囲の上限は、加熱対象が本システム内を通流可能な水性スラリーであることを鑑みると、加熱されたスラリー温度が100℃以下となる範囲であることが好ましい。   The heating device 13 raises the temperature of the cementitious slurry to a temperature at least 10 ° C. higher than the temperature before heating. Thereby, the gel time of cementitious slurry can be remarkably shortened. When the temperature rise is less than 10 ° C., it is difficult to make a clear difference in gel time from the unheated cementitious slurry. In addition, the upper limit of the temperature range of the slurry due to heating is preferably in a range where the heated slurry temperature is 100 ° C. or less, considering that the heating target is an aqueous slurry that can flow through the system.

なお、未加熱のセメント系スラリーの温度は、特に制限されるものではないが、好ましくは5〜50℃とする。5℃未満では凍結により安定して圧送できないおそれがあるので適当ではなく、50℃を超える温度のセメント系スラリーは貯蔵中に固結する可能性が高まるので適当ではない。   The temperature of the unheated cementitious slurry is not particularly limited, but is preferably 5 to 50 ° C. If it is less than 5 ° C., it is not suitable because it may not be stably pumped by freezing. Cement-based slurry at a temperature exceeding 50 ° C. is not suitable because the possibility of solidifying during storage increases.

加熱装置13は、スラリーを滞留・停流させずに移動中の流れにおいて加熱する。そのため、瞬時に且つ均一に目標とする温度に加温する必要がある。従って、加温方式により適性が異なるが、電気による加熱装置が制御性に優れることから好ましく、その中でも誘導加熱によりスラリーが通流する容器自体を発熱させる形式の加熱装置が最も好ましい。誘導加熱は熱効率に優れ、比較的低温加熱でも精度良く加熱温度調整でき、また加熱装置内に存在する輸送エリア内を移動中のスラリーを極短時間で均質に加温できる。   The heating device 13 heats the slurry in a moving flow without staying or stopping the slurry. Therefore, it is necessary to heat to the target temperature instantaneously and uniformly. Therefore, although the suitability varies depending on the heating method, an electric heating device is preferable because it has excellent controllability, and among them, a heating device of the type that heats the container itself through which the slurry flows by induction heating is most preferable. Induction heating is excellent in thermal efficiency, and the heating temperature can be adjusted with high accuracy even at relatively low temperature heating, and the slurry moving in the transport area existing in the heating device can be heated uniformly in a very short time.

なお、誘導加熱以外の加熱方式としては、例えば、抵抗発熱体による加熱、アーク加熱、誘電加熱、マイクロ波加熱、ガス加熱、プラズマ加熱等を例示することができる。   Examples of heating methods other than induction heating include heating by a resistance heating element, arc heating, dielectric heating, microwave heating, gas heating, and plasma heating.

また、加熱装置13内を通流するスラリーの流速は、10〜200cm/秒とするよう調整するのが好ましい。これに伴い、注入ホース16a,16b内の流速も決定される。流速は、注入ポンプ11で圧送圧力やの注入ホース16a,16bの径により、調整可能である。   Moreover, it is preferable to adjust so that the flow rate of the slurry which flows through the inside of the heating apparatus 13 may be 10-200 cm / sec. Along with this, the flow velocity in the injection hoses 16a and 16b is also determined. The flow rate can be adjusted by the pumping pressure of the injection pump 11 and the diameters of the injection hoses 16a and 16b.

なお、流速が10cm/秒未満では、スラリー成分が固着して閉塞する可能性があるので適当ではなく、また、200cm/秒を超える流速ではスラリーを所望の温度に加熱するのが困難となる。   If the flow rate is less than 10 cm / second, the slurry component may be fixed and clogged, which is not appropriate. If the flow rate exceeds 200 cm / second, it is difficult to heat the slurry to a desired temperature.

加熱装置13の基本構造は装置内をスラリー流体が通流する通流管としての管状の容器が加熱帯に設置され、加熱帯で該容器が加熱され、容器内を通流するスラリーが昇温するものであれば良い。   The basic structure of the heating device 13 is that a tubular container as a flow pipe through which slurry fluid flows is installed in the heating zone, the container is heated in the heating zone, and the temperature of the slurry flowing through the container rises. Anything to do.

図2は注入管12の詳細構成を示す図である。注入管12は、AGF(all ground fasten)鋼管21と、隔壁22と、注入管23a,23bと、エアー抜きホース24と、口元キャップ25を有する。なお、注入管12は注入管23a,23bの上位概念である。言い換えると、注入管23a,23bは注入管12の構成要素である。   FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the injection tube 12. The injection tube 12 includes an AGF (all ground fasten) steel tube 21, a partition wall 22, injection tubes 23 a and 23 b, an air vent hose 24, and a mouth cap 25. The injection tube 12 is a superordinate concept of the injection tubes 23a and 23b. In other words, the injection tubes 23 a and 23 b are components of the injection tube 12.

所定長さの鋼管が順次継ぎ足されることにより、AGF鋼管21は地山内に打設される。AGF鋼管21は周壁に多数の小孔を有する。   By sequentially adding steel pipes of a predetermined length, the AGF steel pipe 21 is driven into the natural ground. The AGF steel pipe 21 has a large number of small holes in the peripheral wall.

隔壁22は、AGF鋼管21内の任意の位置(後述)に配置される。隔壁配置により、AGF鋼管21内において、隔壁22より奥側のA領域(第1領域)と、隔壁22よりより手前側のB領域(第2領域)とに分割できる。   The partition wall 22 is disposed at an arbitrary position (described later) in the AGF steel pipe 21. With the partition arrangement, the AGF steel pipe 21 can be divided into an A region (first region) on the back side of the partition wall 22 and a B region (second region) on the near side of the partition wall 22.

材質については、硬質ウレタン、軟質ウレタン、ゴム、プラスチックなどAGF鋼管と密着してA領域とB領域とに分割できるものであればどのような材質でも良い。形状については、A領域とB領域とに分割できてAGF鋼管内に容易に設置できるものであればどのような形状でも良い。図3に変形例を示す。   As for the material, any material such as hard urethane, soft urethane, rubber, plastic, or the like that can be divided into the A region and the B region in close contact with the AGF steel pipe may be used. The shape may be any shape as long as it can be divided into the A region and the B region and can be easily installed in the AGF steel pipe. FIG. 3 shows a modification.

隔壁22は、注入管23aに一体として固定されている。これにより、セメント系スラリー注入時に管内での隔壁22の移動を防止できる。   The partition wall 22 is integrally fixed to the injection tube 23a. Thereby, the movement of the partition 22 in a pipe | tube can be prevented at the time of cement-type slurry injection | pouring.

注入管(第1注入管)23aは、AGF鋼管21内に配置され、注入ホース16aに接続されるとともに、A領域に連通する。   The injection pipe (first injection pipe) 23a is disposed in the AGF steel pipe 21, is connected to the injection hose 16a, and communicates with the region A.

注入管(第2注入管)23bは、AGF鋼管21内に配置され、注入ホース16bに接続されるとともに、B領域に連通する。   The injection pipe (second injection pipe) 23b is disposed in the AGF steel pipe 21, is connected to the injection hose 16b, and communicates with the B region.

エアー抜きホース24は、セメント系スラリー注入時のAGF鋼管21内の空気を管外に排出する。   The air vent hose 24 discharges the air in the AGF steel pipe 21 during cement slurry injection to the outside of the pipe.

口元キャップ25は、AGF鋼管21の口元に嵌められる。口元キャップ25は、注入管23a,23bに一体として固定されている。   The mouth cap 25 is fitted into the mouth of the AGF steel pipe 21. The mouth cap 25 is fixed integrally to the injection tubes 23a and 23b.

〜施工手順〜
図4は、地山補強方法の施工手順の概略を示す図である。
-Construction procedure-
FIG. 4 is a diagram showing an outline of a construction procedure of the natural ground reinforcement method.

まず、切羽鏡部の前方の地山内に、AGF鋼管21を打設する。   First, the AGF steel pipe 21 is placed in the natural ground in front of the face mirror part.

AGF鋼管21内に、隔壁22と、注入管23a,23bと、エアー抜きホース24とを配置し、口元キャップ25をAGF鋼管21の口元に嵌める。   A partition wall 22, injection pipes 23 a and 23 b, and an air vent hose 24 are arranged in the AGF steel pipe 21, and a mouth cap 25 is fitted to the mouth of the AGF steel pipe 21.

隔壁配置により、AGF鋼管21内において、隔壁22より奥側のA領域と、隔壁22よりより手前側のB領域とに分割できる。   Due to the partition arrangement, the AGF steel pipe 21 can be divided into an A region on the back side of the partition wall 22 and a B region on the near side of the partition wall 22.

なお、隔壁22は手前からAGF鋼管21長の1/3〜1/10の位置に配置されるのが好ましい。1/3を超えると、B領域が大きくなり、広範囲の固結領域を形成できないおそれがある。1/10未満であると、リークを防止できないおそれがある。   In addition, it is preferable to arrange | position the partition 22 in the position of 1/3-1/10 of AGF steel pipe 21 length from this side. If it exceeds 1/3, the B region becomes large, and there is a possibility that a wide range of consolidated regions cannot be formed. If it is less than 1/10, there is a possibility that leakage cannot be prevented.

ミキサ10により、セメント系スラリーを作製し、注入ポンプ11にて圧送する。その際に、注入ホース16bを経由するセメント系スラリーを加熱装置13により10℃以上加熱し、ゲルタイムを調整する。   A cement-based slurry is prepared by the mixer 10 and is pumped by the injection pump 11. At that time, the cement slurry passing through the injection hose 16b is heated by 10 ° C. or more by the heating device 13 to adjust the gel time.

注入管23aを介してA領域に未加熱のセメント系スラリーを注入する。一方、注入管23bを介してB領域に加熱したセメント系スラリーを注入する。   Unheated cementitious slurry is injected into the A region through the injection tube 23a. On the other hand, the heated cementitious slurry is injected into the region B through the injection tube 23b.

A領域とB領域とに同時に注入する。図示のように、A領域に先に注入した後、途中から、A領域とB領域とに同時に注入してもよい。A領域に先に注入した後、B領域に注入してもよい。B領域に先に注入した後、A領域に注入してもよい。A領域とB領域とに交互に注入してもよい。   Implantation into the A region and the B region simultaneously. As shown in the drawing, after first injecting into the A region, it may be injected into the A region and the B region simultaneously from the middle. After first injecting into the A region, it may be injected into the B region. After first injecting into the B region, it may be injected into the A region. You may inject | pour into A area | region and B area | region alternately.

AGF鋼管21の小孔より、セメント系スラリーが地山に浸透する。A領域に注入された未加熱のセメント系スラリーはゲルタイムが長く、広範囲の固結領域を形成する。B領域に注入された加熱されたセメント系スラリーはゲルタイムが短く、口元側のリークを防ぎながら固結領域を形成する。   From the small hole of the AGF steel pipe 21, the cementitious slurry penetrates into the natural ground. The unheated cementitious slurry injected into the A region has a long gel time and forms a wide range of consolidated regions. The heated cementitious slurry injected into region B has a short gel time and forms a consolidated region while preventing leakage at the mouth side.

〜実施例〜
本発明に係る実証試験を行った。図5は、実証試験システムの構成を示す図である。図1に示すシステム基本構成とほぼ同じ構成であるが、2系統の排出口を有する注入ポンプ11に替えて、排出1系統のポンプを2つ用いた。
~Example~
A demonstration test according to the present invention was conducted. FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the verification test system. Although it is the substantially same structure as the system basic composition shown in FIG. 1, it replaced with the infusion pump 11 which has a 2 system discharge port, and used the pump of 1 discharge | emission system.

内径250mm、長さ2,000mmのアクリルモールドに砂(硅砂4号)を間隙率35%となるように締固め、模擬地山を作製した。さらに、外径42.7mmの注入管(周囲4方向に10cm千鳥のピッチで直径3mmの孔があいている)を建て込み、セメント系スラリーを作製し、注入管を介してセメント系スラリーを模擬地山に注入し、固結体を形成した。   A simulated ground pile was prepared by compacting sand (sand sand No. 4) into an acrylic mold having an inner diameter of 250 mm and a length of 2,000 mm so that the porosity was 35%. In addition, an injection pipe with an outer diameter of 42.7 mm (with holes of 3 mm in diameter and 10 cm staggered pitch in 4 directions) was built to produce cement slurry, and the cement slurry was simulated through the injection pipe. It was poured into a mountain and a consolidated body was formed.

比較例として、従来の1液型注入(比較例1)および2液型注入(比較例2)に係る同様の実証試験を行った。比較例に係る実証試験システムの構成は、後述する図7および図8記載のシステムに準ずる。   As a comparative example, the same verification test concerning conventional one-component injection (Comparative Example 1) and two-component injection (Comparative Example 2) was performed. The configuration of the verification test system according to the comparative example conforms to the system described later with reference to FIGS.

表1は、実証実験の緒元の比較である。本発明を、比較例1と比較例2と比較する。   Table 1 compares the specifications of the demonstration experiment. The present invention is compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2.

本発明では、作製するセメント系スラリーは1液型である。セメント系スラリー100L相当(実際に100L作製するものではない)の配合として、太平洋マテリアル社製特殊セメントであるアクフィクスAQ75.4Kg相当を水75.4L相当と混合する。未加熱のセメント系スラリーを2L/分、加熱したセメント系スラリーを1L/分の割合で供給し、計30Lのセメント系スラリーを模擬地山に注入する。この時、未加熱(20℃)のセメント系スラリーのゲルタイムは25分であり、加熱した(50℃)セメント系スラリーのゲルタイムは30秒である。   In the present invention, the cementitious slurry to be produced is a one-component type. As a blend corresponding to 100 L of cementitious slurry (not actually 100 L), Affix AQ 75.4 Kg, which is a special cement made by Taiheiyo Materials, is mixed with 75.4 L of water. Unheated cementitious slurry is supplied at a rate of 2 L / min, and heated cementitious slurry is supplied at a rate of 1 L / min, and a total of 30 L of cementitious slurry is injected into the simulated ground. At this time, the gel time of the unheated (20 ° C.) cement-based slurry is 25 minutes, and the heated (50 ° C.) cement-based slurry has a gel time of 30 seconds.

比較例1では、作製するセメント系スラリーは1液型である。セメント系スラリー100L相当の配合として、アクフィクスAQ75.4Kg相当を水75.4L相当と混合する。未加熱のセメント系スラリーを3L/分の割合で供給し、計30Lのセメント系スラリーを模擬地山に注入する。この時、未加熱(20℃)のセメント系スラリーのゲルタイムは25分である。   In Comparative Example 1, the cementitious slurry to be produced is a one-component type. As a composition corresponding to 100 L of cementitious slurry, Aflex AQ 75.4 kg equivalent is mixed with water equivalent to 75.4 L. Unheated cementitious slurry is supplied at a rate of 3 L / min, and a total of 30 L of cementitious slurry is injected into the simulated ground. At this time, the gel time of the unheated (20 ° C.) cementitious slurry is 25 minutes.

比較例2では、作製するセメント系スラリーは2液型(A液,B液)である。A液50L相当の配合として、太平洋マテリアル社製特殊セメントである太平洋スーパーハード20Kg相当とハードセッター60gを水43.1L相当と混合する。B液50L相当の配合として、太平洋マテリアル社製特殊セメントであるアクフィクスMC30Kg相当と混和剤0.3Kgを水39.8L相当と混合する。A液を1.5L/分、B液を1.5L/分の割合で供給し、注入時に混合し、計30Lのセメント系スラリーを模擬地山に注入する。2液混合時(20℃)のゲルタイムは1分である。   In Comparative Example 2, the cementitious slurry to be produced is a two-component type (A solution, B solution). As a composition corresponding to 50 L of liquid A, Pacific Superhard 20 kg equivalent and 60 g hard setter, which is a special cement made by Taiheiyo Materials, are mixed with water 43.1 L equivalent. As a blend corresponding to 50 L of B liquid, 30 kg of Affix MC, which is a special cement made by Taiheiyo Materials Co., Ltd., and 0.3 kg of admixture are mixed with 39.8 L of water. A liquid A is supplied at a rate of 1.5 L / min and B liquid is supplied at a rate of 1.5 L / min, mixed at the time of injection, and a total of 30 L of cementitious slurry is injected into the simulated ground. The gel time when mixing two liquids (20 ° C.) is 1 minute.

すなわち、本発明、比較例1、比較例2とも、計30Lのセメント系スラリーを模擬地山に注入する。
That is, in the present invention, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, a total of 30 L of cementitious slurry is injected into the simulated ground.

注入3日後にモールドを脱型して固結状況を観察し、注入管を含む固結部の体積を測定した。更に、固結部をφ5×10cmの固結体に整形し、材齢7日においてJIS A1216「土の一軸圧縮試験方法」に準じた方法で圧縮強度を測定した。   Three days after the injection, the mold was removed, the state of consolidation was observed, and the volume of the consolidated portion including the injection tube was measured. Further, the consolidated portion was shaped into a consolidated body of φ5 × 10 cm, and the compressive strength was measured by a method according to JIS A1216 “Soil uniaxial compression test method” at a material age of 7 days.

表2は、実証実験の結果の比較である。図6は、固結状況の比較である。本発明を、比較例1と比較例2と比較する。   Table 2 compares the results of the demonstration experiment. FIG. 6 is a comparison of the consolidation status. The present invention is compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2.

本発明では、注入時にセメント系スラリーが口元から若干リークしたが、リーク量は少量であり、注入管を中心に直径160〜200mmの円柱固結体が得られた。固結部の体積は55Lであった。圧縮強度については、手前側から奥側までほぼ均一に充分な数値が得られた。   In the present invention, the cement slurry slightly leaked from the mouth during injection, but the leak amount was small, and a cylindrical solid body having a diameter of 160 to 200 mm centered on the injection tube was obtained. The volume of the consolidated part was 55L. As for the compressive strength, a sufficient numerical value was obtained almost uniformly from the front side to the back side.

比較例1では、注入時に15L程度リークしたため固結体積は小さく18Lであった。注入管を中心に100mm程度の円柱状に固結していた。また、リークにより特に手前側ではセメント系スラリーが充分に浸透せず、圧縮強度については、手前側(口元側)で充分な数値が得られなかった。   In Comparative Example 1, the volume of consolidation was small and 18 L because of leakage of about 15 L during injection. It was consolidated into a columnar shape of about 100mm around the injection tube. In addition, the cement-based slurry did not sufficiently permeate particularly on the near side due to leakage, and sufficient values were not obtained for the compressive strength on the near side (mouth side).

比較例2では、注入時にグラウトが口元から若干リークしたが、リーク量は少量であり、注入管を中心に直径150〜200mmの円柱固結体が得られた。また、リークにより、圧縮強度については、圧縮強度については、手前側から奥側までほぼ均一に充分な数値が得られた。
In Comparative Example 2, the grout slightly leaked from the mouth during injection, but the leak amount was small, and a cylindrical solid body having a diameter of 150 to 200 mm centered on the injection tube was obtained. Further, due to the leakage, a sufficient numerical value was obtained for the compressive strength almost uniformly from the near side to the far side.

〜効果〜
従来技術に係る1液型(比較例1)、2液型(比較例2)と比較することにより、本実施形態の効果について説明する。
~effect~
The effects of the present embodiment will be described by comparing with a one-component type (Comparative Example 1) and a two-component type (Comparative Example 2) according to the prior art.

図7は1液型(従来)係る注入システムの構成を示す図である。図1と同じ構成には同じ符号を付している。注入ポンプ11は排出1系統であり、注入ホース16は1本であり、加熱装置13がない点で相違する。すなわち、注入システムは、ミキサ10と、注入ポンプ11(排出1系統)と、注入管12と、流量計14と、サクションホース15と、注入ホース16とを備える。   FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an injection system according to a single liquid type (conventional). The same components as those in FIG. The infusion pump 11 is a single discharge system, the number of the infusion hose 16 is one, and the heating device 13 is not provided. That is, the injection system includes a mixer 10, an injection pump 11 (one discharge system), an injection pipe 12, a flow meter 14, a suction hose 15, and an injection hose 16.

図8は2液型係る注入システムの構成を示す図である。図1と同じ構成には同じ符号を付している。ミキサ10a,10bはA液用、B液用の2つであり、サクションホース15a,15bは2本であり、加熱装置13がない点で相違する。さらに、注入ホース16a,16bは注入管12口元で合流している。すなわち、注入システムは、ミキサ10a,10bと、注入ポンプ11(受給2系統・排出2系統)と、注入管12(2系統混合)と、流量計14a,14bと、サクションホース15a,15bと、注入ホース16a,16bとを備える。   FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a two-liquid injection system. The same components as those in FIG. There are two mixers 10a and 10b, one for liquid A and one for liquid B, two suction hoses 15a and 15b, and the difference is that there is no heating device 13. Further, the injection hoses 16a and 16b are joined at the inlet of the injection pipe. That is, the injection system includes mixers 10a and 10b, an injection pump 11 (two receiving systems and two discharge systems), an injection pipe 12 (mixing two systems), flow meters 14a and 14b, suction hoses 15a and 15b, Injection hose 16a, 16b is provided.

実施例で示したように、比較例1ではリークに係る課題があり、充分な範囲の固結体は得られない。   As shown in the Examples, Comparative Example 1 has a problem related to leakage, and a solidified body in a sufficient range cannot be obtained.

本実施形態では、リークに係る課題もなく、広範囲な固結体が得られ、圧縮強度、均一性に係る課題もない。すなわち比較例2と同程度の品質を維持できる。   In this embodiment, there is no problem related to leakage, a wide range of solidified bodies is obtained, and there are no problems related to compressive strength and uniformity. That is, the same level of quality as in Comparative Example 2 can be maintained.

一方、比較例2では、A液、B液の2液を作製する煩雑さがある。   On the other hand, in the comparative example 2, there exists a complexity which produces 2 liquids, A liquid and B liquid.

本実施形態では、比較例1と同様に1液管理であり、比較例1と同程度の作業性を実現できる。本実施形態における主な品質管理は、加熱時の温度管理のみであり、調整剤の配合等は不要であり、作業員の負担にならない。   In this embodiment, one-liquid management is performed as in Comparative Example 1, and workability comparable to that of Comparative Example 1 can be realized. The main quality control in this embodiment is only temperature control at the time of heating, and it is not necessary to add a regulator or the like.

その結果、比較例2と同程度の品質を維持するとともに、比較例1と同程度の作業性を実現できる。   As a result, it is possible to maintain the same level of quality as that of Comparative Example 2 and to achieve the same level of workability as that of Comparative Example 1.

他に、注入速度の観点から、本実施形態の効果について説明する。   In addition, the effect of this embodiment is demonstrated from a viewpoint of injection | pouring speed | rate.

実用上、一般なセメント系注入材の注入速度は、10〜20L/分である。このとき、注入速度が速い程、作業時間が短縮されて好ましい。   In practice, the injection rate of a general cement-based injection material is 10 to 20 L / min. At this time, the faster the injection speed, the shorter the working time is preferable.

しかし、比較例1(従来の1液型)では、注入速度が速い程、より抵抗の少ない方へ、つまり口元側に注入材が偏り、リーク量が多くなる。   However, in Comparative Example 1 (conventional one-component type), the faster the injection speed, the more the injection material is biased toward the side with less resistance, that is, the mouth side, and the amount of leakage increases.

比較例2(従来の2液型)では、注入速度を速くすると、注入材のゲルタイムが短いため、注入圧力が高くなり、注入できないおそれがある。   In Comparative Example 2 (conventional two-component type), when the injection speed is increased, the gel time of the injection material is short, so that the injection pressure becomes high and injection may not be possible.

これに対し、本実施形態では、A領域のみ、注入速度を速くして注入することで、作業効率が向上する。   On the other hand, in this embodiment, working efficiency is improved by increasing the injection speed only in the A region.

一方、B領域(リーク防止領域)の注入速度は変えない。したがって、注入圧力が高くなることもない。つまり、比較例2の様な課題は生じない。   On the other hand, the injection rate of the B region (leak prevention region) is not changed. Therefore, the injection pressure does not increase. That is, the problem like the comparative example 2 does not arise.

B領域の注入量は、A領域の注入量に比べて少ないため、注入速度を変えなくとも、A領域における作業効率向上を阻害しない。   Since the amount of implantation in the B region is smaller than the amount of implantation in the A region, improvement in work efficiency in the A region is not hindered even if the implantation rate is not changed.

A領域の注入速度を速くすることで、全体としての作業効率向上が期待できる。   By increasing the injection speed of the A region, the overall work efficiency can be expected.

〜応用例〜
上記実施形態では、リーク防止に着目し、手前側の領域に、加熱によりゲルタイムが短くなったセメント系スラリーを注入することを特徴としているが、他の場面にも適用できる。たとえば、地山に、透水係数の著しく高い層がある場合を想定する。
~ Application examples ~
The above embodiment is characterized by injecting cement-based slurry whose gel time has been shortened by heating into the area on the near side, focusing on prevention of leakage, but can also be applied to other scenes. For example, suppose that there is a layer with a remarkably high hydraulic conductivity in the natural ground.

図9は、応用例の概念図である。透水係数の著しく高い層を挟む様に、2つの隔壁22a,22bをAGF鋼管21内に配置する。隔壁22a,22b間に形成される領域に連通するように注入管23cを配置する。   FIG. 9 is a conceptual diagram of an application example. Two partition walls 22a and 22b are arranged in the AGF steel pipe 21 so as to sandwich a layer having a remarkably high water permeability. An injection tube 23c is disposed so as to communicate with a region formed between the partition walls 22a and 22b.

注入管23cを介して隔壁22a,22b間に形成される領域に加熱によりゲルタイムが短くなったセメント系スラリーを注入する。   A cement slurry whose gel time is shortened by heating is injected into a region formed between the partition walls 22a and 22b through the injection tube 23c.

これにより、透水係数の著しく高い層であっても、早期に固結できる。1液管理であるため、作業性もよい。   Thereby, even a layer having a remarkably high water permeability can be consolidated early. Since it is one liquid management, workability is also good.

10,10a,10b ミキサ
11 注入ポンプ
12 注入管
13 加熱装置
14,14a,14b 流量計
15,15a,15b サクションホース
16,16a,16b 注入ホース
21 AGF鋼管
22,22a,22b 隔壁
23a 注入管(第1注入管)
23b 注入管(第2注入管)
23c 注入管(第3注入管)
24 エアー抜きホース
25 口元キャップ
10, 10a, 10b Mixer 11 Injection pump 12 Injection pipe 13 Heating device 14, 14a, 14b Flow meter 15, 15a, 15b Suction hose 16, 16a, 16b Injection hose 21 AGF steel pipe 22, 22a, 22b Bulkhead 23a Injection pipe 1 injection tube)
23b Injection tube (second injection tube)
23c Injection tube (third injection tube)
24 Air vent hose 25 Mouth cap

Claims (6)

周壁に多数の小孔を有する鋼管を地山内に打設し、該鋼管内の注入管を介して該鋼管内および周囲の地山にセメント系スラリーを注入し、固結領域を形成し、地山を補強する地山補強方法において、
前記鋼管内に、隔壁と、該隔壁より奥側の第1領域に連通する第1注入管と、該隔壁より手前側の第2領域に連通する第2注入管とを配置し、
セメント系スラリーを作製し、
前記第1注入管を介して、第1領域に、未加熱の前記セメント系スラリーを注入し、
前記第2注入管を介して、第2領域に、加熱した前記セメント系スラリーを注入する
ことを特徴とする地山補強方法。
A steel pipe having a large number of small holes in the peripheral wall is placed in the ground, and cement slurry is injected into the steel pipe and the surrounding ground through the injection pipe in the steel pipe to form a consolidated region. In the natural ground reinforcement method to reinforce the mountain,
In the steel pipe, a partition, a first injection tube communicating with the first region on the back side of the partition, and a second injection tube communicating with the second region on the near side of the partition,
Make cement slurry,
Injecting the unheated cementitious slurry into the first region through the first injection pipe,
The ground cement reinforcing method, wherein the heated cement-based slurry is injected into the second region through the second injection pipe.
前記加熱したセメント系スラリーは、前記未加熱のセメント系スラリーより、10℃以上高い
ことを特徴とする請求項1記載の地山補強方法。
The ground cement reinforcing method according to claim 1, wherein the heated cement-based slurry is higher by 10 ° C or more than the unheated cement-based slurry.
前記隔壁は、手前から鋼管長の1/3〜1/10の位置に配置される
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の地山補強方法。
The ground wall reinforcing method according to claim 1 or 2, wherein the partition wall is disposed at a position of 1/3 to 1/10 of a steel pipe length from the front.
周壁に多数の小孔を有する鋼管を地山内に打設し、該鋼管内の注入管を介して該鋼管内および周囲の地山にセメント系スラリーを注入し、固結領域を形成し、地山を補強する地山補強方法において、
前記鋼管内に、少なくとも2つの隔壁と、該2つの隔壁の間に形成される領域に連通する第3注入管を含む複数の注入管とを配置し、
セメント系スラリーを作製し、
前記第3注入管を介して、隔壁間に形成される領域に、加熱した前記セメント系スラリーを注入する
ことを特徴とする地山補強方法。
A steel pipe having a large number of small holes in the peripheral wall is placed in the ground, and cement slurry is injected into the steel pipe and the surrounding ground through the injection pipe in the steel pipe to form a consolidated region. In the natural ground reinforcement method to reinforce the mountain,
A plurality of injection pipes including at least two partition walls and a third injection pipe communicating with a region formed between the two partition walls are disposed in the steel pipe,
Make cement slurry,
The ground cement reinforcing method, wherein the heated cementitious slurry is injected into a region formed between the partition walls through the third injection pipe.
固結領域を形成して地山を補強するため、地山にセメント系スラリーを注入する注入システムであって、
セメント系スラリーの貯蔵器又は混練器と、
圧送用ポンプと、
前記圧送用ポンプにそれぞれ接続された第1注入ホースおよび第2注入ホースと、
前記第2注入ホースの経路上に設けられた加熱装置と、
注入管と
を備え、
前記注入管は、
地山内に打設され、周壁に多数の小孔を有する鋼管と、
前記鋼管内の所定位置に配置される隔壁と、
前記鋼管内に配置され、前記第1注入ホースに接続されるとともに、前記隔壁より奥側の第1領域に連通する第1注入管と、
前記鋼管内に配置され、前記第2注入ホースに接続されるとともに、前記隔壁より手前側の第2領域に連通する第2注入管と、
を有する
ことを特徴とする注入システム。
An injection system for injecting cement-based slurry into a natural ground to form a consolidated region and reinforce the natural ground,
A cement slurry storage or kneader;
A pump for pumping,
A first injection hose and a second injection hose respectively connected to the pump for pumping;
A heating device provided on a path of the second injection hose;
An injection tube and
The injection tube is
A steel pipe placed in a natural mountain and having a large number of small holes in the peripheral wall;
A partition wall disposed at a predetermined position in the steel pipe;
A first injection pipe disposed in the steel pipe, connected to the first injection hose and communicating with the first region on the back side of the partition;
A second injection pipe disposed in the steel pipe and connected to the second injection hose and communicating with the second region on the near side of the partition;
An injection system characterized by comprising:
前記隔壁は、前記第1注入管に一体として固定されている
ことを特徴とする請求項5記載の注入システム。
The injection system according to claim 5, wherein the partition wall is fixed integrally to the first injection tube.
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