JP2017014829A - Chemical solution injecting method - Google Patents

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真司 焼田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chemical solution injecting method capable of injecting a chemical solution while quantitatively grasping an injection effect of the chemical solution.SOLUTION: A chemical solution injecting method injects a chemical solution into the foundation by dynamically changing a chemical solution injection speed. The method comprises: a process to determine an optimal amplitude value to increase and decrease the chemical solution injection speed for a target foundation into which the chemical solution is injected; a process to determine a dynamic coefficient d calculated from the amplitude coefficient α, which made a relationship between an average injection speed and the optimal amplitude dimensionless, and a frequency f of increase and decrease; and a process to inject the chemical solution based on the relationship between the dynamic coefficient d and the injection effect.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、薬液を地盤中に注入する薬液注入工法に関するものである。   The present invention relates to a chemical solution injection method for injecting a chemical solution into the ground.

特許文献1に開示されているように、薬液の注入速度又は注入圧力を動的に変化させて地盤中に注入する薬液注入工法が知られている。この動的注入工法によれば、薬液の浸透範囲を広げることができるうえに、効率よく地盤改良を行うことができる。   As disclosed in Patent Document 1, there is known a chemical solution injection method in which the injection rate or injection pressure of a chemical solution is dynamically changed and injected into the ground. According to this dynamic injection method, it is possible to widen the permeation range of the chemical solution and to improve the ground efficiently.

一方、特許文献2には、薬液注入によって地盤改良された地盤に対して、改良体自体の強度を考慮して、簡単な実験設備で地盤の液状化対策効果を確認することができる方法が開示されている。   On the other hand, Patent Document 2 discloses a method capable of confirming the liquefaction countermeasure effect of the ground with simple experimental equipment in consideration of the strength of the improved body itself with respect to the ground improved by the chemical injection. Has been.

また、特許文献3には、薬液の注入速度又は注入圧力を動的に変化させて粘性土地盤に注入し、粘性土地盤中に割裂脈を形成する薬液注入工法が開示されている。   Patent Document 3 discloses a chemical solution injection method in which a chemical solution injection speed or injection pressure is dynamically changed and injected into a viscous ground, and a split vein is formed in the viscous ground.

特許第3731189号公報Japanese Patent No. 3731189 特開2004−84392号公報JP 2004-84392 A 特開2000−64266号公報JP 2000-64266 A

しかしながら、特許文献2の方法では、改良中に繰り返し地盤を採取して品質を確認することになるので、待機時間も多くなり施工期間が長くなる。一方、薬液注入による注入効果を、簡単な方法で定量的に評価できれば、改良効果の高い薬液注入工法が適用されやすくなる。   However, in the method of Patent Document 2, since the ground is repeatedly collected during the improvement and the quality is confirmed, the standby time increases and the construction period becomes longer. On the other hand, if the injection effect by the chemical injection can be quantitatively evaluated by a simple method, the chemical injection method with a high improvement effect can be easily applied.

そこで、本発明は、薬液の注入効果を定量的に把握したうえで実施することが可能な薬液注入工法を提供することを目的としている。   Then, this invention aims at providing the chemical | medical solution injection | pouring method which can be implemented after grasping | ascertaining quantitatively the injection | pouring effect of a chemical | medical solution.

前記目的を達成するために、本発明の薬液注入工法は、薬液の注入速度又は注入流量を動的に変化させて地盤中に注入する薬液注入工法であって、薬液の注入速度又は注入流量を増減させる振幅の最適な値を薬液注入を行う対象地盤について決定する工程と、平均注入速度又は平均注入流量と前記最適な振幅との関係を無次元化した振幅係数αと前記増減の周波数fとを演算した動的係数dを決定する工程と、前記動的係数dと注入効果との関係に基づいて薬液注入を行う工程とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the chemical solution injection method of the present invention is a chemical solution injection method in which the injection rate or injection flow rate of the chemical solution is dynamically changed and injected into the ground, and the injection rate or injection flow rate of the chemical solution is controlled. A step of determining an optimum value of the amplitude to be increased / decreased for the target ground to which the chemical solution is injected, an amplitude coefficient α obtained by making the relationship between the average injection speed or flow rate and the optimal amplitude dimensionless, and the frequency f of the increase / decrease The method includes a step of determining a dynamic coefficient d obtained by calculating and a step of injecting a chemical solution based on a relationship between the dynamic coefficient d and an injection effect.

ここで、前記注入効果は、前記対象地盤が砂質土地盤である場合は、注入された薬液によって固結した体積に基づいて表され、前記対象地盤が粘性土地盤である場合は、薬液注入によって形成された割裂脈の本数に基づいて表されるようにすることができる。   Here, the injection effect is expressed based on the volume consolidated by the injected chemical solution when the target ground is sandy ground, and the chemical injection when the target ground is viscous ground It can be made to be expressed based on the number of split veins formed by.

また、前記最適な振幅は、対象地盤に対して水注入による振幅の大きさを変化させた試験を行った結果に基づいて決定されるのが好ましい。   The optimum amplitude is preferably determined based on a result of a test in which the amplitude of the water injection is changed on the target ground.

このように構成された本発明の薬液注入工法は、平均注入速度又は平均注入流量と最適な振幅との関係を無次元化した振幅係数αと周波数fとを演算した動的係数dと注入効果との関係を利用して設定された条件で薬液注入を行う。   The chemical solution injection method of the present invention configured as described above is based on the dynamic coefficient d obtained by calculating the non-dimensional relationship between the average injection speed or average injection flow rate and the optimum amplitude, and the frequency f, and the injection effect. The chemical solution is injected under the conditions set using the relationship between

このため、薬液の注入効果を定量的に把握することができる。薬液の注入効果を定量的に把握できれば、注入管の施工ピッチを拡げるなど、注入効果の高い工法の利点を生かした実施を行うことができる。   For this reason, the injection | pouring effect of a chemical | medical solution can be grasped | ascertained quantitatively. If the injection effect of the chemical solution can be grasped quantitatively, it is possible to carry out the implementation by taking advantage of the construction method having a high injection effect, such as expanding the construction pitch of the injection pipe.

このような注入効果は、予め実験を行って、砂質土地盤であれば薬液によって固結した体積、粘性土地盤であれば薬液注入によって形成された割裂脈の本数という指標を使って、定量化しておくことができる。   Such injection effects are quantified by conducting an experiment in advance and using an indicator of the volume consolidated by chemicals for sandy ground and the number of split veins formed by chemical injection for viscous ground. Can be made.

さらに、最適な振幅を決定するに際して、対象地盤に対して水注入による振幅の大きさを変化させた試験を行うことによって、精度の高い注入効果の推定を行うことができるようになる。   Furthermore, when determining the optimum amplitude, it is possible to estimate the injection effect with high accuracy by performing a test in which the amplitude of the water injection is changed on the target ground.

本発明の実施の形態の薬液注入工法を説明するために、砂質土地盤における動的係数dと注入効果との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the dynamic coefficient d in a sandy ground, and an injection | pouring effect, in order to demonstrate the chemical | medical solution injection | pouring method of embodiment of this invention. 薬液注入に使用される装置の構成を模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed typically the structure of the apparatus used for a chemical | medical solution injection | pouring. 限界注入速度試験を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating a limit injection rate test. 最適な振幅を決定する方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the method to determine the optimal amplitude. 粘性土地盤における動的係数dと注入効果との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the dynamic coefficient d in a viscous ground, and an injection effect.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態の薬液注入工法を説明するために、砂質土地盤における動的係数dと注入効果との関係を示した図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the dynamic coefficient d and the injection effect in the sandy ground for explaining the chemical injection method according to the present embodiment.

一方、図2は、本実施の形態の薬液注入工法に使用される装置の概略構成を示した図である。まず、図2を参照しながら、動的注入ポンプ2及びその周辺の構成について説明する。   On the other hand, FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus used in the chemical injection method of the present embodiment. First, the structure of the dynamic infusion pump 2 and its surroundings will be described with reference to FIG.

薬液を注入するための準備工程として、ボーリングマシン4を利用して地盤Gに注入管1が設置される。ここで、注入管1が削孔用ロッドを兼ねている場合は、注入管1の頭部にボーリングマシン4のスイベルヘッド11が接続されて、対象地盤まで打ち込まれた注入管1は、そのまま薬液注入に使用される。   As a preparation process for injecting the chemical solution, the injection pipe 1 is installed on the ground G using the boring machine 4. Here, when the injection tube 1 also serves as a drilling rod, the swivel head 11 of the boring machine 4 is connected to the head of the injection tube 1, and the injection tube 1 driven into the target ground is used as a chemical solution. Used for injection.

これに対して、専用の削孔用ロッド(図示せず)を使用する場合は、最初にボーリングマシン4のスイベルヘッド11に削孔用ロッドを接続し、削孔終了後に削孔用ロッドを注入管1と入れ替えて、薬液注入を行うことになる。   On the other hand, when a dedicated drilling rod (not shown) is used, the drilling rod is first connected to the swivel head 11 of the boring machine 4, and the drilling rod is injected after the drilling is completed. It replaces with the pipe | tube 1 and will perform chemical | medical solution injection | pouring.

スイベルヘッド11には、薬液の注入速度、注入流量又は注入圧力を時間の経過に伴って増減させるという薬液の注入方法が実施可能な動的注入ポンプ2が接続される。すなわち、この動的注入ポンプ2は、経時的に注入速度、注入流量又は注入圧力を変化させる動的注入が可能なポンプである。   The swivel head 11 is connected to a dynamic infusion pump 2 capable of performing a chemical liquid injection method of increasing or decreasing the chemical liquid injection speed, injection flow rate, or injection pressure with time. That is, the dynamic injection pump 2 is a pump capable of dynamic injection that changes the injection speed, the injection flow rate, or the injection pressure over time.

動的注入ポンプ2は、電動モータを駆動部とする注入ポンプ21と、ファンクションジェネレータとなる波形発生装置22と、流量・圧力測定装置23とによって主に構成される。   The dynamic infusion pump 2 is mainly composed of an infusion pump 21 having an electric motor as a drive unit, a waveform generator 22 serving as a function generator, and a flow rate / pressure measuring device 23.

注入ポンプ21は、電動モータの回転数を任意に変更することで、吐出流量(注入流量)を変更することができる。ここで、吐出流量を薬液の圧送に使用される配管の断面積で除した値が注入速度となる。   The injection pump 21 can change the discharge flow rate (injection flow rate) by arbitrarily changing the rotation speed of the electric motor. Here, the value obtained by dividing the discharge flow rate by the cross-sectional area of the pipe used for feeding the chemical solution is the injection speed.

このため、電動モータの回転数を下げると、それに伴って注入速度が低下することになる。他方、電動モータの回転数を上げると、それに伴って注入速度が増加することになる。   For this reason, when the rotation speed of the electric motor is lowered, the injection speed is lowered accordingly. On the other hand, when the rotational speed of the electric motor is increased, the injection speed is increased accordingly.

また、波形発生装置22は、例えばSIN波(正弦波)などの制御波形を造成する装置である。波形発生装置22では、波形の周波数f及び振幅Bを調整することができる。ここで、振幅Bは、最大注入速度と最小注入速度との差(最大流量と最少流量との差、最大注入圧力と最小注入圧力との差)となる。   The waveform generator 22 is a device that creates a control waveform such as a SIN wave (sine wave), for example. The waveform generator 22 can adjust the frequency f and the amplitude B of the waveform. Here, the amplitude B is a difference between the maximum injection rate and the minimum injection rate (difference between the maximum flow rate and the minimum flow rate, difference between the maximum injection pressure and the minimum injection pressure).

さらに、流量・圧力測定装置23は、注入管1によって対象地盤(地盤G)に注入される薬液の流量及び注入圧力を測定する装置である。この流量・圧力測定装置23で測定される流量値(L/min)から、対象地盤に注入された薬液の注入流量(注入速度)を把握することができる。   Furthermore, the flow rate / pressure measurement device 23 is a device that measures the flow rate and injection pressure of the chemical solution injected into the target ground (ground G) by the injection tube 1. From the flow rate value (L / min) measured by the flow rate / pressure measuring device 23, the injection flow rate (injection speed) of the chemical solution injected into the target ground can be grasped.

また、流量・圧力測定装置23で測定される圧力値(kPa)から、地中圧力を推定することができる。例えば、流量・圧力測定装置23で測定される圧力値が上昇しているときには、対象地盤中の地中圧力も同じく上昇しているものと推定することができる。   In addition, the underground pressure can be estimated from the pressure value (kPa) measured by the flow rate / pressure measuring device 23. For example, when the pressure value measured by the flow rate / pressure measuring device 23 is increasing, it can be estimated that the underground pressure in the target ground is also increasing.

動的注入ポンプ2によって注入する薬液には、水ガラス系溶液型薬液、ベントナイト、超微粒子セメントを含有する高濃度微粒グラウト、粗粒分が混合されたモルタル系グラウトなどの、既知の薬液注入工法に使用される様々な種類の薬液が使用できる。   The chemical solution injected by the dynamic injection pump 2 includes known chemical solution injection methods such as water glass solution type chemical solution, bentonite, high-concentration fine grout containing ultrafine cement, and mortar grout mixed with coarse particles. Various kinds of chemicals used in the above can be used.

また、注入される薬液には、その種類によって、二液を混合した直後に圧送させるもの、一液の状態のままで圧送させるものなどがある。図2では、二液(A液、B液)を混合した直後に圧送する構成について説明する。   In addition, depending on the type of the chemical liquid to be injected, there are a liquid that is pumped immediately after mixing the two liquids and a liquid that is pumped in the state of one liquid. In FIG. 2, the structure which pumps immediately after mixing two liquids (A liquid, B liquid) is demonstrated.

動的注入ポンプ2には、薬液ミキサ3が接続される。この薬液ミキサ3の中で、二液(A液、B液)が混合される。すなわち、硬化材置き場31から搬送された硬化材(B液の原料)と、貯水槽32から送水された水と、貯液槽33から送られた溶液(A液)とを、薬液ミキサ3内で混合する。   A chemical liquid mixer 3 is connected to the dynamic infusion pump 2. In the chemical liquid mixer 3, two liquids (A liquid and B liquid) are mixed. That is, the hardener (the raw material of the B liquid) conveyed from the hardener storage site 31, the water sent from the water storage tank 32, and the solution (A liquid) sent from the liquid storage tank 33 are contained in the chemical liquid mixer 3. Mix with.

硬化材置き場31には、運搬車両311などによって現場に運ばれてきた硬化材が、適宜補給される。また、貯水槽32に溜められた水は、送水ポンプ321によって薬液ミキサ3に供給される。   The curing material storage 31 is appropriately replenished with the curing material that has been carried to the site by the transport vehicle 311 or the like. Further, the water stored in the water storage tank 32 is supplied to the chemical mixer 3 by the water pump 321.

さらに、貯液槽33には、タンクローリ333などによって搬送されてきた溶液が貯留され、送液ポンプ331によって薬液ミキサ3に供給される。ここで、薬液ミキサ3に供給される溶液の量は、流量計332によって管理される。   Further, the solution transported by the tank lorry 333 or the like is stored in the liquid storage tank 33 and supplied to the chemical liquid mixer 3 by the liquid feed pump 331. Here, the amount of the solution supplied to the chemical mixer 3 is managed by the flow meter 332.

次に、本実施の形態の薬液注入工法について、順を追って説明する。   Next, the chemical solution injection method of the present embodiment will be described in order.

まず、薬液注入を行う対象地盤における限界注入速度を求める。この限界注入速度とは、薬液注入工法においてこの値以下とすれば充分に改良効果が得られるといわれる値をいう。   First, the limit injection speed in the target ground where the chemical solution is injected is obtained. The limit injection rate is a value at which it is said that a sufficient improvement effect can be obtained if the chemical injection method is less than this value.

限界注入速度の決定方法は、様々な手法が提案されている。例えば、地盤Gに水注入を行う原位置試験(限界注入速度試験)の結果から求めることができる。   Various methods have been proposed for determining the limit injection rate. For example, it can be obtained from the result of an in-situ test (limit injection rate test) in which water is injected into the ground G.

図3に、限界注入速度試験を説明するための概念図を示した。地盤Gに対して水注入を行うと、最初は注入速度に比例して注入圧力が線形的に増加していくST1区間が現れる。このST1区間は、浸透注入が主体となっていると考えられ、この区間の初期勾配の直線をLN1とする。   FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the limit injection rate test. When water is injected into the ground G, an ST1 interval in which the injection pressure increases linearly in proportion to the injection speed appears first. This ST1 section is considered to be mainly composed of osmotic injection, and the straight line of the initial gradient in this section is LN1.

ST1区間に続くST2区間における注入速度と注入圧力の関係は、放物線状のなだらかなピークを迎えた後に、徐々に注入圧力が減少していく状態になる。この注入圧力の減少は、間隙水圧の高まりによって地盤Gに割裂が発生するためと考えられる。   The relationship between the injection speed and the injection pressure in the ST2 section following the ST1 section is such that the injection pressure gradually decreases after reaching a gentle parabolic peak. This decrease in the injection pressure is considered to be caused by splitting of the ground G due to the increase in pore water pressure.

そこで、直線LN1の初期勾配の3割の勾配の直線LN2を原点から引き、曲線と交わる位置でST2区間とST3区間とに分ける。このST3区間は、割裂注入が主体となる区間となり、ST2区間は、浸透注入から割裂注入への遷移状態の区間となる。そして、ST2区間とST3区間の境界となる注入速度を、限界注入速度LS0として決定する。   Therefore, a straight line LN2 having a gradient of 30% of the initial gradient of the straight line LN1 is drawn from the origin, and divided into the ST2 section and the ST3 section at a position where it intersects the curve. This ST3 section is a section in which split injection is the main part, and ST2 section is a section in a transition state from osmotic injection to split injection. Then, the injection speed that becomes the boundary between the ST2 section and the ST3 section is determined as the limit injection speed LS0.

続いて、薬液の注入速度(又は注入流量)を増減させる振幅の最適な値を、薬液注入を行う対象地盤について決定する。この最適な振幅は、対象地盤に対して水注入による振幅の大きさを変化させた試験を行った結果に基づいて決定される。対象地盤ごとに、限界注入速度及び最適振幅を求めるようにすれば、地盤の不均一性を考慮することができるようになる。   Subsequently, an optimum value of the amplitude for increasing or decreasing the injection speed (or injection flow rate) of the chemical liquid is determined for the target ground on which the chemical liquid injection is performed. The optimum amplitude is determined based on the result of a test in which the amplitude of the water injection is changed on the target ground. If the limit injection speed and the optimum amplitude are obtained for each target ground, the nonuniformity of the ground can be taken into consideration.

これらの試験を行うには、まず、図2に示すように、ボーリングマシン4を使って、注入管1を地盤Gの所定の深度まで打ち込む。そして、この注入管1を使って、対象地盤に水を注入する限界注入速度試験を行って限界注入速度LS0を求める。   In order to perform these tests, first, as shown in FIG. 2, the injection tube 1 is driven to a predetermined depth of the ground G using a boring machine 4. Then, using this injection tube 1, a limit injection rate test for injecting water into the target ground is performed to obtain a limit injection rate LS0.

さらに注入管1からは、経時的に注入速度を増減させる水注入試験が行われる。ここで、水の圧送に使用される配管の断面積が一定であれば、注入速度の変化は注入流量(L/min)の変化と同じになる。   Further, a water injection test is performed from the injection tube 1 to increase or decrease the injection rate over time. Here, if the cross-sectional area of the pipe used for water pumping is constant, the change in the injection rate is the same as the change in the injection flow rate (L / min).

図4は、水注入試験の結果を概念的に示した説明図である。水注入試験は、平均注入速度S0を限界注入速度LS0に設定して行われる。また、注入速度を増減させる振幅Bは、時間tの経過とともに徐々に大きくなるようにする。   FIG. 4 is an explanatory diagram conceptually showing the result of the water injection test. The water injection test is performed with the average injection rate S0 set to the limit injection rate LS0. Further, the amplitude B for increasing / decreasing the injection rate is gradually increased as time t elapses.

一方、水注入中の地盤Gの地中圧力を示す注入圧力Pを流量・圧力測定装置23によって測定し、図4の下部に示すように図示する。この図に示されているように、水注入を続けると、地盤Gの隙間に水が充填されていくので、徐々に注入圧力Pが上昇していくことになる。   On the other hand, the injection pressure P indicating the underground pressure of the ground G during the water injection is measured by the flow rate / pressure measuring device 23 and illustrated as shown in the lower part of FIG. As shown in this figure, when the water injection is continued, the gap between the ground G is filled with water, so that the injection pressure P gradually increases.

ところが、ある程度まで注入圧力Pが上昇すると、急激に圧力が低下する状況が発生する。これは、注入圧力Pの上昇によって、対象地盤に新たに割裂が発生して圧力が低下したものと考えられる。   However, when the injection pressure P increases to a certain extent, a situation occurs in which the pressure rapidly decreases. This is thought to be due to a new splitting in the target ground due to an increase in the injection pressure P and a decrease in pressure.

ここで、振幅Bを平均注入速度S0で無次元化した振幅係数αを定義する。すなわち振幅係数αは、次の式で示すことができる。
振幅係数=(最大注入速度−最小注入速度)/平均注入速度
すなわち、α=B/S0
Here, an amplitude coefficient α obtained by making the amplitude B dimensionless at the average injection speed S0 is defined. That is, the amplitude coefficient α can be expressed by the following equation.
Amplitude coefficient = (maximum injection rate−minimum injection rate) / average injection rate ie α = B / S0

そして、急激に注入圧力Pが低下する直前の頂点となる注入圧力P1の発生時刻をt1とする。また、この時刻t1における最大注入速度S1と最小注入速度S2との差分を、この対象地盤の最適振幅B1とする。要するに、割裂注入が主体となる直前の振幅Bが、最適振幅B1となる。   Then, the generation time of the injection pressure P1, which is the apex immediately before the injection pressure P suddenly decreases, is defined as t1. Further, the difference between the maximum injection speed S1 and the minimum injection speed S2 at the time t1 is set as the optimum amplitude B1 of the target ground. In short, the amplitude B immediately before split injection is the main component becomes the optimum amplitude B1.

そこで、この最適振幅B1を、平均注入速度S0によって無次元化した値を、最適振幅係数α1とする。
最適振幅係数(α1)=最適振幅(B1)/平均注入速度(S0) (1)
Therefore, a value obtained by making the optimum amplitude B1 dimensionless by the average injection speed S0 is set as an optimum amplitude coefficient α1.
Optimal amplitude coefficient (α1) = optimal amplitude (B1) / average injection rate (S0) (1)

一方、振幅係数αと周波数fとをパラメータとする管理指標を、動的係数dとして定義する。
d=F(α,f)=α×f (2)
On the other hand, a management index using the amplitude coefficient α and the frequency f as parameters is defined as a dynamic coefficient d.
d = F (α, f) = α × f (2)

図1は、砂質土地盤である対象地盤に薬液を注入して実験を行った結果を、整理した図である。この実験は、複数の対象地盤について行われた。また、動的注入だけでなく、比較のために静的注入(平均注入速度による一定速度注入)による実験も行った。   FIG. 1 is a diagram in which the results of experiments conducted by injecting chemicals into the target ground, which is sandy ground, are organized. This experiment was conducted on several target grounds. In addition to dynamic injection, experiments using static injection (constant rate injection with an average injection rate) were also conducted for comparison.

砂質土地盤における薬液の注入効果の確認は、注入された薬液によって固結した地盤の体積に基づいて表される。ここで、動的注入によって形成された固結体積をVとし、静的注入によって形成された固結体積をVとする。 The confirmation of the injection effect of the chemical solution in the sandy ground is expressed based on the volume of the ground solidified by the injected chemical solution. Here, the consolidation volume formed by dynamic injection is V, and the consolidation volume formed by static injection is V 0 .

そして、動的注入と静的注入の固結体積比RV(=V/V)を、各対象地盤において行われた実験結果として算出する。また、それぞれの固結体積Vの結果が得られたときの動的注入の振幅係数αと周波数fとを記録しておく。 Then, a consolidated volume ratio RV (= V / V 0 ) between dynamic injection and static injection is calculated as an experimental result performed on each target ground. Further, the amplitude coefficient α and the frequency f of the dynamic injection when the result of each consolidated volume V is obtained are recorded.

図1は、振幅係数αと周波数fとの積である動的係数dを横軸とし、動的注入と静的注入の注入効果の比較結果を示す固結体積比RVを縦軸として、動的係数dと固結体積比RVとの関係を示している。   In FIG. 1, the dynamic coefficient d, which is the product of the amplitude coefficient α and the frequency f, is plotted on the horizontal axis, and the consolidated volume ratio RV indicating the comparison result of the dynamic injection and static injection is plotted on the vertical axis. The relationship between the dynamic coefficient d and the consolidated volume ratio RV is shown.

そこで、プロットされた実験結果に基づいて、最小二乗法により関係式を導くと、次のような式が導かれた。
RV=K・d+1=1.19d+1 (3)
Therefore, when the relational expression was derived by the least square method based on the plotted experimental results, the following expression was derived.
RV = K · d + 1 = 1.19d + 1 (3)

この図1に示した結果から、静的注入と比べて動的注入の方が固結体積が大きくなることがわかる。すなわち、動的注入を行うことによって、薬液の浸透性が向上して、浸透範囲が広がるという注入効果が得られることがわかる。また、注入効果としても、d=0.168で約20%の固結体積の増加が見込めるというように、定量的な評価を行うことができる。   From the results shown in FIG. 1, it can be seen that the consolidated volume is larger in the dynamic injection than in the static injection. That is, it can be seen that by performing dynamic injection, the injection effect of improving the permeability of the chemical solution and expanding the penetration range can be obtained. Further, as an injection effect, a quantitative evaluation can be performed such that an increase of about 20% of the consolidated volume can be expected at d = 0.168.

一方、図5は、粘性土地盤である対象地盤に薬液を注入して実験を行った結果を、整理した図である。この実験でも、動的注入だけでなく、比較のために静的注入による実験を行った。   On the other hand, FIG. 5 is a diagram summarizing the results of experiments conducted by injecting chemicals into the target ground, which is a viscous ground. In this experiment, not only dynamic injection but also static injection was performed for comparison.

粘性土地盤における薬液の注入効果の確認は、注入された薬液によって地盤に形成された割裂脈の本数に基づいて表される。ここで、動的注入によって形成された割裂脈の本数をNとし、静的注入によって形成された割裂脈の本数をNとする。 Confirmation of the injection effect of the chemical solution in the viscous ground is expressed based on the number of split veins formed in the ground by the injected chemical solution. Here, the number of split裂脈formed by dynamic infusion is N, the number of split裂脈formed by the static injected N 0.

そして、動的注入と静的注入の割裂脈の本数比RN(=N/N)を、対象地盤において行われた実験結果として算出する。また、割裂脈の本数Nという結果が得られたときの動的注入の振幅係数αと周波数fとを記録しておく。 Then, the ratio RN (= N / N 0 ) of the split veins of dynamic injection and static injection is calculated as the result of the experiment performed on the target ground. Further, the amplitude coefficient α and the frequency f of the dynamic injection when the result of the number N of split veins is obtained are recorded.

図5は、振幅係数αと周波数fとの積である動的係数dを横軸とし、動的注入と静的注入の注入効果の比較結果を示す割裂脈の本数比RNを縦軸として、動的係数dと割裂脈の本数比RNとの関係を示している。   FIG. 5 shows the dynamic coefficient d, which is the product of the amplitude coefficient α and the frequency f, on the horizontal axis, and the ratio RN of split veins showing the comparison results of the dynamic injection and static injection effects on the vertical axis. The relationship between the dynamic coefficient d and the split ratio RN number ratio RN is shown.

そこで、プロットされた実験結果に基づいて、最小二乗法により関係式を導くと、次のような式が導かれた。
RN=K・d+1=14.6d+1 (4)
Therefore, when the relational expression was derived by the least square method based on the plotted experimental results, the following expression was derived.
RN = K · d + 1 = 14.6d + 1 (4)

この図5に示した結果から、静的注入と比べて動的注入の方が割裂脈の本数が増加することがわかる。すなわち、動的注入を行うことによって、割裂脈数が多くなって、強固で均一の複合地盤が構築できるという注入効果が得られることがわかる。また、注入効果としても、d=0.027で約40%の割裂脈数の増加が見込めるというように、定量的な評価を行うことができる。   From the results shown in FIG. 5, it can be seen that the number of split veins increases in the dynamic injection compared to the static injection. That is, it can be seen that by performing dynamic injection, an injection effect is obtained in which the split pulse rate increases and a strong and uniform composite ground can be constructed. In addition, the injection effect can be quantitatively evaluated so that an increase of about 40% of the split pulse rate can be expected at d = 0.027.

そこで、このような定量的な評価を生かした薬液注入が行われる。まず、図2に示すように、ボーリングマシン4を使って、注入管1を地盤Gの所定の深度まで打ち込む。図示されていないが、実際には面的な広がりをもって多数の注入管1,・・・が地盤Gに設置されることになる。   Therefore, chemical injection using such quantitative evaluation is performed. First, as shown in FIG. 2, the injection tube 1 is driven to a predetermined depth of the ground G using a boring machine 4. Although not shown in the figure, a large number of injection pipes 1,... Are actually installed on the ground G with a wide area.

そして、設置された注入管1を使って、地盤G中に薬液を注入することになる。この時点で、薬液の注入を行う対象地盤に対しては、上述したように最適振幅係数α1が判明している。   And the chemical | medical solution will be inject | poured in the ground G using the installed injection tube 1. FIG. At this time, the optimum amplitude coefficient α1 has been found as described above for the target ground into which the chemical solution is injected.

一方、波形発生装置22では、通常、1Hz以下で周波数fを調整する。例えば、対象地盤が砂質土地盤で、水注入試験によって、限界注入速度が10(L/min)、最適振幅係数α1が0.5と決定されていたとする。   On the other hand, the waveform generator 22 usually adjusts the frequency f at 1 Hz or less. For example, it is assumed that the target ground is sandy ground, the limit injection speed is 10 (L / min), and the optimum amplitude coefficient α1 is determined to be 0.5 by the water injection test.

これらの値を上式(1)に当てはめると、注入速度の最適振幅B1は5(L/min)となる。また、周波数fを0.1Hzに設定すると、動的係数dは0.05となる。この動的係数dを上式(3)に当てはめると、固結体積比RVは1.06となって、静的注入に比べて6%の注入効果の改善が図れることが判明する。   When these values are applied to the above equation (1), the optimum amplitude B1 of the injection rate is 5 (L / min). When the frequency f is set to 0.1 Hz, the dynamic coefficient d is 0.05. When this dynamic coefficient d is applied to the above equation (3), the consolidation volume ratio RV is 1.06, and it is found that the injection effect can be improved by 6% compared with the static injection.

ここで、注入管1,・・・の施工ピッチが、静的注入の注入効果に基づいて設計されていたとする。このような場合に、動的注入によって注入効果が6%向上すると定量的に示すことができれば、その分、施工ピッチを拡げることができるようになる。   Here, it is assumed that the construction pitch of the injection pipes 1... Is designed based on the injection effect of static injection. In such a case, if it can be quantitatively shown that the injection effect is improved by 6% by dynamic injection, the construction pitch can be expanded accordingly.

そして、注入管1からは、最適振幅B1によって経時的に注入速度を増減させた注入が行われる。ここで、薬液の圧送に使用される配管の断面積が一定であれば、注入速度の変化は注入流量(L/min)の変化と同じになる。   Then, the injection tube 1 performs injection with the injection speed increased or decreased over time with the optimum amplitude B1. Here, if the cross-sectional area of the pipe used for feeding the chemical liquid is constant, the change in the injection speed is the same as the change in the injection flow rate (L / min).

このため、「注入速度で管理する」と「注入流量(吐出流量)で管理する」とは、同義とすることができる。このため注入速度は、流量・圧力測定装置23の測定値によって管理することができる。   For this reason, “managing with the injection rate” and “managing with the injection flow rate (discharge flow rate)” can be synonymous. Therefore, the injection rate can be managed by the measurement value of the flow rate / pressure measurement device 23.

平均注入速度S0は、注入ポンプ21の回転数を変更することによって、調整することができる。この平均注入速度S0は、ここでは限界注入速度LS0=10(L/min)に設定する。   The average injection speed S0 can be adjusted by changing the number of rotations of the injection pump 21. The average injection rate S0 is set to a limit injection rate LS0 = 10 (L / min) here.

一方、注入速度の増減は、波形発生装置22によって調整する。すなわち、最大注入速度S1と最小注入速度S2との差分を振幅(最適振幅B1=5(L/min))とした正弦波を、制御波形とする。また、波形発生装置22によって、周波数f(0.1Hz)の設定も行われる。   On the other hand, the increase / decrease in the injection rate is adjusted by the waveform generator 22. That is, a sine wave having a difference between the maximum injection rate S1 and the minimum injection rate S2 as an amplitude (optimal amplitude B1 = 5 (L / min)) is used as a control waveform. The waveform generator 22 also sets the frequency f (0.1 Hz).

次に、本実施の形態の薬液注入工法の作用について説明する。
このように構成された本実施の形態の薬液注入工法は、平均注入速度S0と最適振幅B1との関係を無次元化した最適振幅係数α1と周波数fとを演算した動的係数dと注入効果との関係を利用して設定された条件で薬液注入を行う。
Next, the effect | action of the chemical injection method of this Embodiment is demonstrated.
The chemical solution injection method of the present embodiment configured as described above is based on the dynamic coefficient d obtained by calculating the optimum amplitude coefficient α1 and the frequency f obtained by making the relationship between the average injection speed S0 and the optimum amplitude B1 dimensionless, and the injection effect. The chemical solution is injected under the conditions set using the relationship between

このため、薬液の注入効果を定量的に把握することができる。薬液の注入効果が定量的に把握できれば、注入管1,・・・の施工ピッチを拡げるなど、注入効果の高い工法の利点を生かした実施を行うことができる。   For this reason, the injection | pouring effect of a chemical | medical solution can be grasped | ascertained quantitatively. If the injection effect of the chemical solution can be grasped quantitatively, it is possible to carry out an implementation taking advantage of the construction method having a high injection effect, such as increasing the construction pitch of the injection pipes 1.

このような注入効果は、予め実験を行って、砂質土地盤であれば薬液によって固結した固結体積V又は固結体積比RVによって、定量的に示すことができる。また、粘性土地盤であれば薬液注入によって形成された割裂脈の本数N又は割裂脈の本数比RNという指標を使って、定量化しておくことができる。   Such an injection effect can be quantitatively shown by a solidification volume V or a solidification volume ratio RV consolidated by a chemical solution in the case of sandy ground by conducting an experiment in advance. In the case of a viscous ground, it can be quantified using an index called the number N of split veins or the ratio RN of split veins formed by chemical injection.

さらに、最適振幅B1を決定するに際して、対象地盤に対して水注入による振幅Bの大きさを変化させた試験を行うことによって、精度の高い注入効果の推定を行うことができるようになる。   Furthermore, when determining the optimum amplitude B1, it is possible to estimate the injection effect with high accuracy by performing a test in which the amplitude B by water injection is changed on the target ground.

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes that do not depart from the gist of the present invention are not limited to this embodiment. Included in the invention.

例えば、前記実施の形態では、注入速度で注入管理を行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、注入流量によっても同様に注入管理を行うことができる。   For example, in the above-described embodiment, the case where the injection management is performed at the injection speed has been described. However, the present invention is not limited to this, and the injection management can be similarly performed according to the injection flow rate.

また、前記実施の形態では、注入速度を正弦波で増減させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、矩形波形、鋸刃波形など様々な波形を制御波形とすることができる。   In the above-described embodiment, the case where the injection speed is increased or decreased with a sine wave has been described. However, the present invention is not limited to this, and various waveforms such as a rectangular waveform and a sawtooth waveform can be used as the control waveform.

さらに前記実施の形態では、動的係数dを振幅係数αと周波数fとの積として表したが、これに限定されるものではなく、振幅係数αと周波数fとを使って演算される関数F(α,f)であればよい。   Furthermore, in the above-described embodiment, the dynamic coefficient d is expressed as a product of the amplitude coefficient α and the frequency f. However, the present invention is not limited to this, and the function F calculated using the amplitude coefficient α and the frequency f is not limited thereto. (Α, f) may be used.

また、前記実施の形態では、薬液注入の対象地盤に対して水注入による試験を行うことで最適振幅B1及び最適振幅係数α1を決定する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、対象地盤と類似した地盤の結果がある場合には、その地盤から得られた値を使って最適振幅B1及び最適振幅係数α1を決定することもできる。   In the above-described embodiment, the method for determining the optimum amplitude B1 and the optimum amplitude coefficient α1 by performing a test by water injection on the target ground for chemical injection has been described, but the method is not limited thereto. When there is a ground result similar to the target ground, the optimum amplitude B1 and the optimum amplitude coefficient α1 can be determined using values obtained from the ground.

G 地盤
α 振幅係数
α1 最適振幅係数
B1 最適振幅
f 周波数
d 動的係数
RV 固結体積比(注入効果)
RN 本数比(注入効果)
S0 平均注入速度
S1 最大注入速度
S2 最小注入速度
G ground α amplitude coefficient α1 optimal amplitude coefficient B1 optimal amplitude f frequency d dynamic coefficient RV consolidation volume ratio (injection effect)
RN number ratio (injection effect)
S0 Average injection rate S1 Maximum injection rate S2 Minimum injection rate

Claims (3)

薬液の注入速度又は注入流量を動的に変化させて地盤中に注入する薬液注入工法であって、
薬液の注入速度又は注入流量を増減させる振幅の最適な値を薬液注入を行う対象地盤について決定する工程と、
平均注入速度又は平均注入流量と前記最適な振幅との関係を無次元化した振幅係数αと前記増減の周波数fとを演算した動的係数dを決定する工程と、
前記動的係数dと注入効果との関係に基づいて薬液注入を行う工程とを備えたことを特徴とする薬液注入工法。
A chemical solution injection method for dynamically changing the injection rate or flow rate of a chemical solution and injecting it into the ground,
Determining the optimum value of the amplitude for increasing or decreasing the injection speed or injection flow rate of the chemical solution for the target ground to be injected with the chemical solution;
Determining a dynamic coefficient d obtained by calculating an amplitude coefficient α obtained by making a non-dimensional relationship between an average injection speed or an average injection flow rate and the optimum amplitude, and the increase / decrease frequency f;
A chemical solution injection method comprising a step of injecting a chemical solution based on the relationship between the dynamic coefficient d and the injection effect.
前記注入効果は、前記対象地盤が砂質土地盤である場合は、注入された薬液によって固結した体積に基づいて表され、前記対象地盤が粘性土地盤である場合は、薬液注入によって形成された割裂脈の本数に基づいて表されることを特徴とする請求項1に記載の薬液注入工法。   The injection effect is expressed based on the volume consolidated by the injected chemical when the target ground is sandy ground, and formed by chemical injection when the target ground is viscous ground. The chemical injection method according to claim 1, wherein the chemical injection method is expressed based on the number of split veins. 前記最適な振幅は、対象地盤に対して水注入による振幅の大きさを変化させた試験を行った結果に基づいて決定されることを特徴とする請求項1又は2に記載の薬液注入工法。   The said optimal amplitude is determined based on the result of having performed the test which changed the magnitude | size of the amplitude by water injection with respect to the target ground, The chemical | medical solution injection construction method of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
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