JP2019167704A - Grout material injection device and injection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、グラウト材を基礎地盤へ注入する装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for injecting grout material into a foundation ground.
ダム工事では、基礎地盤の遮水性及び強度を高めるために、基礎地盤にボーリング孔を形成しグラウト材を注入して基礎地盤中の亀裂を塞ぐグラウチングが行われる。グラウチングでは、より多くのグラウト材を亀裂に流入させるためには注入圧は高く注入量は多い方がよい。しかし、注入圧が高すぎる場合や注入量が多すぎる場合には、亀裂に流入したグラウト材により基礎地盤が押し上げられるように破壊され、所望の遮水性及び強度が得られないおそれがある。このような理由から、基礎地盤の変位を監視しながらグラウチングを行うことが提案されている(特許文献1)。 In dam construction, in order to increase the water barrier and strength of the foundation ground, grouting is performed to form a borehole in the foundation ground and inject grouting material to block cracks in the foundation ground. In grouting, in order to allow more grout material to flow into the crack, it is better that the injection pressure is high and the injection amount is large. However, when the injection pressure is too high or the injection amount is too large, the foundation ground is pushed up by the grout material that has flowed into the cracks, and the desired water shielding and strength may not be obtained. For these reasons, it has been proposed to perform grouting while monitoring the displacement of the foundation ground (Patent Document 1).
特許文献1に開示されるグラウト材の注入方法では、リニアスケールを使用して地盤表面の変位を計測し、地盤表面の変位量が一定値以上になると注入圧を変更したり注入を停止したりしている。
In the grout material injection method disclosed in
グラウト材の注入に伴う基礎地盤の変位は、基礎地盤の内部でのみ生じることがある。例えば、鉛直方向に間隔を開けて2つの亀裂が存在する基礎地盤では、下側の亀裂にグラウト材が高圧で流入し2つの亀裂間の地盤が押し上げられて変位したとしても、上側の亀裂が狭められるだけで地盤表面は変位しないことがある。 The displacement of the foundation ground due to the injection of the grout material may only occur inside the foundation ground. For example, in a foundation ground where two cracks exist in the vertical direction, even if the grout material flows into the lower crack at high pressure and the ground between the two cracks is pushed up and displaced, the upper crack The ground surface may not be displaced only by being narrowed.
特許文献1に開示される方法では、このような場合の基礎地盤の変位を検出することができない。そのため、グラウト材を適切な圧力及び量で基礎地盤へ注入することができず、基礎地盤を破壊するおそれがある。
In the method disclosed in
本発明は、グラウト材を適切な圧力及び量で基礎地盤へ注入することを目的とする。 The object of the present invention is to inject the grout material into the foundation ground at an appropriate pressure and amount.
本発明は、基礎地盤に形成されたボーリング孔にグラウト材を注入する注入装置であって、ボーリング孔にグラウト材を注入する注入部と、基礎地盤に鉛直方向に形成される観測孔に挿入され、鉛直方向への観測孔の内壁の変位に伴って歪む光ファイバケーブルと、光ファイバケーブルにおける複数の位置での歪みを計測する歪み計測部と、歪み計測部により計測される歪みを用いて光ファイバケーブルの変位量を算出し、算出された変位量に基づいて注入部を制御する制御部と、を備える。 The present invention is an injection device for injecting grout material into a borehole formed in a foundation ground, and is inserted into an injection portion for injecting grout material into a borehole and an observation hole formed in a vertical direction in the foundation ground. The optical fiber cable that is distorted with the displacement of the inner wall of the observation hole in the vertical direction, the strain measurement unit that measures strain at a plurality of positions in the optical fiber cable, and the light that is measured by the strain measured by the strain measurement unit A control unit that calculates a displacement amount of the fiber cable and controls the injection unit based on the calculated displacement amount.
また、本発明は、基礎地盤に形成されたボーリング孔にグラウト材を注入する注入方法であって、基礎地盤に鉛直方向に観測孔を形成し、観測孔に光ファイバケーブルを鉛直方向への観測孔の内壁の変位に伴って歪むように挿入し、光ファイバケーブルにおける複数の位置での歪みを計測し、計測される歪みに基づいて、ボーリング孔にグラウト材を注入する。 The present invention is also an injection method for injecting a grout material into a borehole formed in a foundation ground, wherein an observation hole is formed in a vertical direction in the foundation ground, and an optical fiber cable is observed in the observation hole in a vertical direction. It inserts so that it may be distorted with the displacement of the inner wall of a hole, measures the distortion in several positions in an optical fiber cable, and injects grout material into a boring hole based on the measured distortion.
本発明によれば、グラウト材を適切な圧力及び量で基礎地盤へ注入することができる。 According to the present invention, the grout material can be injected into the foundation ground with an appropriate pressure and amount.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<第1実施形態>
まず、図1から図6を参照して、本発明の第1実施形態に係るグラウト材の注入装置100及び注入方法について説明する。グラウト材の注入装置100は、ダム工事におけるグラウチングに用いられる。グラウチングは、基礎地盤中の亀裂をグラウト材により塞いで基礎地盤の遮水性及び強度を高めるために行われる。
<First Embodiment>
First, the
まず、グラウチングの手順について、図1から図3を参照して簡単に説明する。ここでは、鉛直方向に間隔を開けて2つの亀裂2a,2bが存在する基礎地盤1に対してグラウチングを行う場合について説明する。
First, the grouting procedure will be briefly described with reference to FIGS. Here, a case will be described in which grouting is performed on the
ダム工事におけるグラウチングでは、まず、図1に示すように、ボーリング孔としての複数の1次ボーリング孔3a,3bにグラウト材6を注入する。次に、図2に示すように、1次ボーリング孔3a,3bの間に形成される2次ボーリング孔4aにグラウト材6を注入する。
In grouting in dam construction, first, as shown in FIG. 1, a
グラウト材6を1次ボーリング孔3a,3b及び2次ボーリング孔4aに注入する前には、1次ボーリング孔3a,3b及び2次ボーリング孔4aにおけるルジオン値の測定がそれぞれ行われる。ルジオン値は、いわゆるルジオン試験により測定され、基礎地盤1における遮水性や強度の評価に用いられる。
Before the
1次ボーリング孔3a,3bにおけるルジオン値は、グラウト材6が注入される前の基礎地盤1の遮水性及び強度を評価するために用いられる。2次ボーリング孔4aにおけるルジオン値は、1次ボーリング孔3a,3bへのグラウト材6の注入による遮水性及び強度の向上を確認するために用いられる。2次ボーリング孔4aにおけるルジオン値が基準値を満たしていない場合には、2次ボーリング孔4aにグラウト材6を注入した後に、図3に示すように、1次ボーリング孔3a,3bと2次ボーリング孔4aとの間にそれぞれ形成される3次ボーリング孔5a,5bにグラウト材6を注入する。
The Lujion value in the
グラウト材6を3次ボーリング孔5a,5bに注入する前には、同様に、3次ボーリング孔5a,5bにおけるルジオン値の測定が行われる。3次ボーリング孔5a,5bにおけるルジオン値が基準値を満たしていない場合には、図示を省略するが、4次ボーリング孔や5次ボーリング孔等の高次ボーリング孔にグラウト材を更に注入する。3次ボーリング孔5a,5bにおけるルジオン値が基準値を満たしている場合には、基礎地盤1の遮水性及び強度が高められたとしてグラウチングを終了する。
Before the grouting
なお、3次ボーリング孔5a,5bにおけるルジオン値が基準値を満たしている場合であっても、必要に応じて、高次ボーリング孔にグラウト材を注入してもよい。
In addition, even if the lugion value in the tertiary
図1に示す例では、1次ボーリング孔3bは亀裂2a,2bを貫通しており、1次ボーリング孔3bへのグラウト材6の注入によって、グラウト材6が亀裂2a,2bに流入し亀裂2a,2bが塞がれる。亀裂2a,2bを塞ぐためには、より多くのグラウト材6を亀裂2a,2bに流入させるのが望ましく、そのためには注入圧は高く注入量は多い方がよい。
In the example shown in FIG. 1, the primary
しかし、注入圧が高すぎる場合や注入量が多すぎる場合には、亀裂2a,2bに流入したグラウト材6により基礎地盤1が押し上げられるように破壊されることがある。この場合、亀裂2a,2bが塞がれず、所望の遮水性及び強度が得られないおそれがある。このような理由から、基礎地盤1の変位を把握してグラウト材6を注入する必要がある。
However, when the injection pressure is too high or the injection amount is too large, the
本実施形態に係る注入装置100及び注入方法は、基礎地盤1の変位を把握し、グラウト材6を注入する。以下、注入装置100の構成及び注入方法の手順について、図1、図4及び図5を参照して具体的に説明する。
The
ここでは、1次ボーリング孔3bにグラウト材6を注入する場合を説明する。1次ボーリング孔3a、2次ボーリング孔4a、3次ボーリング孔5a,5b等の他のボーリング孔にグラウト材6を注入する場合も略同じであるため、その説明を省略する。また、以下において、1次ボーリング孔3bを単に「ボーリング孔3b」とも称する。
Here, a case where the
また、ここでは、ステージ注入工法によりボーリング孔3bにグラウト材6を注入する場合を説明する。
Here, the case where the
ステージ注入工法では、まず、予め設定されたボーリング孔3bの全長(例えば25m)を鉛直方向に所定の長さ(例えば5m)で区割りしてボーリング孔3bに複数の区域(ステージ)を設定する。次に、鉛直方向上部の区域から、ボーリングと、グラウト材6の注入と、を交互に行い、順次深部に施工を進める。
In the stage injection method, first, a plurality of zones (stages) are set in the
図1に示す例では、ボーリング孔3bに5つの区域を設定し、基礎地盤1の表面から深部に向かって順に第1区域Z1、第2区域Z2、・・・、第5区域Z5としている。図1は、ボーリング孔3bの第3区域Z3までのグラウト材6の注入と、ボーリング孔3bの第4区域Z4の形成と、が完了しており、第4区域Z4にグラウト材を注入している状態を示している。
In the example shown in FIG. 1, five zones are set in the
図1に示すように、注入装置100は、不図示のミキサから供給されるグラウト材6を注入管21を通じてボーリング孔3bに注入する注入部10を備える。注入部10は、注入管21にグラウト材6を送出するポンプ11と、注入管21におけるグラウト材6の流れを制御する制御弁12と、を含む。
As shown in FIG. 1, the
ポンプ11は、モータやエンジン等の不図示の駆動源により駆動される。制御弁12は、例えばリターンバルブである。ポンプ11の回転数や制御弁12の開度を変化させることにより、グラウト材6の注入圧及び注入流量を変化させることができる。
The
ポンプ11及び制御弁12は、制御部としてのコントローラ30によって制御される。コントローラ30は、演算処理を行うCPU(Central Processing Unit)と、CPUにより実行される制御プログラム等を記憶するROM(Read−Only Memory)と、CPUの演算結果等を記憶するRAM(random access memory)と、を含むマイクロコンピュータで構成される。コントローラ30は、単一のマイクロコンピュータで構成されていてもよいし、複数のマイクロコンピュータで構成されていてもよい。
The
注入管21は、1次ボーリング孔3bの第3区域Z3まで挿入されている。注入管21の先端にはパッカ22が取り付けられており、パッカ22によって注入管21の外周とボーリング孔3bにおける第3区域Z3の内壁との間が閉塞される。これにより、ボーリング孔3bの第4区域Z4におけるグラウト材6の圧力を高めることができ、より多くのグラウト材6を亀裂2bに流入させることができる。
The
また、注入装置100は、基礎地盤1内に設置される光ファイバケーブル40と、光ファイバケーブル40の歪みを計測する歪み計測部50と、を備える。歪み計測部50から出力される信号は、コントローラ30に入力される。
The
光ファイバケーブル40は、基礎地盤1にボーリングにより鉛直方向に形成される観測孔7に挿入されている。光ファイバケーブル40の先端は早強セメント41を用いて観測孔7の底部に固定されており、光ファイバケーブル40の末端は観測孔7から延出して歪み計測部50に接続されている。
The
光ファイバケーブル40は、複数の鋼製線材と共に撚られた状態でエポキシ樹脂によって被覆されている。したがって、光ファイバケーブル40を観測孔7に挿入する際に光ファイバケーブル40が破損するのを防止することができる。複数の鋼製線材と共に撚られる光ファイバケーブル40は1本でもよいし2本以上でもよい。
The
観測孔7の内壁と光ファイバケーブル40との隙間には、ベントナイト42が充填される。ベントナイト42の充填は、光ファイバケーブル40の先端が観測孔7の底部に固定され光ファイバケーブル40に緊張力が加えられた状態で行われる。ベントナイト42によって、光ファイバケーブル40は、観測孔7の底部から基礎地盤1の表面に至る範囲に渡って観測孔7の内壁に接着される。そのため、光ファイバケーブル40は、鉛直方向への観測孔7の内壁の変位に伴って歪む。
The gap between the inner wall of the
観測孔7の内壁の変位に伴う光ファイバケーブル40の歪みについて、図4を参照して具体的に説明する。
The distortion of the
図4に示すように、観測孔7は亀裂2a,2bを貫通している。以下において、基礎地盤1のうち表面と亀裂2aとの間の部分を第1地盤層1aとし、亀裂2aと亀裂2bとの間の部分を第2地盤層1bとし、亀裂2bよりも下方の部分を第3地盤層1cとする。光ファイバケーブル40のうち第1、第2及び第3地盤層1a,1b,1cに位置する部分をそれぞれ第1、第2及び第3ケーブル部40a,40b,40cとする。また、光ファイバケーブル40のうち第1及び第2ケーブル部40a,40b間に位置する部分を第4ケーブル部40dとし、第2及び第3ケーブル部40b,40c間に位置する部分を第5ケーブル部40eとする。
As shown in FIG. 4, the
観測孔7の内壁の変位、すなわち第1、第2及び第3地盤層1a,1b,1cの変位は、亀裂2a,2bにグラウト材6(図1参照)が流入することによって生じる。グラウト材6は基礎地盤1の遮水性及び強度等を高めるたに、ボーリング孔(3a,3b,4a)に注入され、注入されたグラウト材6は亀裂2a,2bに流入する。グラウト材の注入圧が低い場合、亀裂2a,2bのグラウト材の流入(充填)が不十分となり、所定の遮水性及び強度が得られない。したがって、グラウチングではグラウト材の亀裂への流入(充填)が十分に行われるように注入圧を設定して注入が行われる。しかし、注入圧が大きい場合は亀裂2a,2bに流入したグラウト材により観測孔7内に設置された光ファイバケーブル40が変位して歪む。
The displacement of the inner wall of the
グラウト材6の注入により、どのように光ファイバケーブル40に歪みが発生するかのメカニズムについては、本発明の本質ではないが、例えば、以下のように説明される。まず、亀裂2aにグラウト材6が流入するときに生じる基礎地盤1の変位及び光ファイバケーブル40の歪みについて説明する。なお、グラウト材6は、ボーリング孔3bにおける第2区域Z2(図1等参照)にグラウト材6を注入するときに亀裂2aに流入する。
The mechanism of how the
亀裂2aにグラウト材6が流入するときには、第1地盤層1aが亀裂2aに流入するグラウト材6により押し上げられることがある。第1地盤層1aにはベントナイト42を介して第1ケーブル部40aが接着されているため、第1地盤層1aの変位に伴って第1ケーブル部40aが上方に変位する。
When the
このとき、第2地盤層1bは押し上げられないため、第2地盤層1bに接着されている第2ケーブル部40bは上方に変位しない。したがって、第1ケーブル部40aと第2ケーブル部40bとの間の第4ケーブル部40dが引っ張られ、第4ケーブル部40dに引張歪みが生じる。
At this time, since the
また、亀裂2aにグラウト材6が流入するときには、第2地盤層1bが亀裂2aに流入するグラウト材6により押し下げられることがある。この場合には、第2地盤層1bの変位に伴って第2ケーブル部40bが下方に変位する。したがって、第4ケーブル部40dが引っ張られ、第4ケーブル部40dに引張歪みが生じる。
Further, when the
このように、亀裂2aにグラウト材6が流入するときには、第1地盤層1aの上方への変位、第2地盤層1bの下方への変位、又はその両方によって光ファイバケーブル40の一部(第4ケーブル部40d)に引張歪みが生じる。なお、亀裂2bにグラウト材6が流入するときも同様である。
As described above, when the
以上のように、亀裂2a,2bにグラウト材6が流入して基礎地盤1が変位するときには、第1、第2及び第3ケーブル部40a,40b,40cの少なくとも1つが変位する。第1、第2及び第3ケーブル部40a,40b,40cは、ベントナイト42によって第1、第2及び第3地盤層1a,1b,1cにそれぞれ接着されており、第1、第2及び第3ケーブル部40a,40b,40cの変位量は、それぞれ、第1、第2及び第3地盤層1a,1b,1cの変位量に相当する。そのため、第1、第2及び第3ケーブル部40a,40b,40cの少なくとも1つが変位すると、第4及び第5ケーブル部40d,40eの少なくとも一方において歪みが生じる。したがって、第4ケーブル部40d及び第5ケーブル部40eにおける歪みを計測することによって、基礎地盤1の変位を把握することができる。光ファイバケーブル40により基礎地盤1の変位は水平方向、鉛直方向等を設定できるが、本実施形態では主に、鉛直方向の変位量を算出して把握するものとする。
As described above, when the
光ファイバケーブル40が基礎地盤1の変位に伴って部分的に歪むように光ファイバケーブル40を観測孔7に挿入して基礎地盤1に設置する作業は、グラウト材6を基礎地盤1に注入する前、具体的には、1次ボーリング孔3a,3bを基礎地盤1に形成する前に行われる。
The operation of inserting the
ところで、従来、グラウチングにおいて、基礎地盤1の変位を把握するために、基礎地盤1の表面の変位の測定が行われている。基礎地盤1の表面は第1地盤層1aの表面であるため、基礎地盤1の表面の変位の測定によって第1地盤層1aの変位量を把握することができる。しかし、第2地盤層1bと第1地盤層1aとの間には亀裂2aがあるため、第2地盤層1bの変位は、亀裂2aによって吸収され、第1地盤層1aには伝わらないことがある。そのため、従来行われている基礎地盤1の表面の変位の測定では、第2地盤層1bの変位量を正確に把握することができない。
By the way, conventionally, in grouting, in order to grasp the displacement of the
前述のように基礎地盤1に設置された光ファイバケーブル40は、第1地盤層1aから第3地盤層1cに部分的に変位が生じたときに、部分的に変位して部分的に歪む。したがって、光ファイバケーブル40の部分的な歪みを測定することによって、第2地盤層1b等の基礎地盤1の内部でのみ生じる変位量を正確に把握することができる。
As described above, the
光ファイバケーブル40の部分的な歪みは、歪み計測部50によって計測される。光ファイバケーブル40には、進行するパルス光を僅かに後方に散乱させる性質があり、歪み計測部50は、この性質を利用して光ファイバケーブル40の部分的な歪みを計測する。
The partial strain of the
具体的には、散乱光の周波数は光ファイバケーブル40の歪みに依存するため、歪み計測部50は、パルス光を光ファイバケーブル40に入射して散乱光の周波数を計測することにより光ファイバケーブル40の歪みを計測する。また、歪み計測部50は、光ファイバケーブル40にパルス光を入射してから、光ファイバケーブル40内で発生した散乱光が歪み計測部50に戻るまでの時間を測定することにより、散乱光が発生した位置、すなわち歪みが生じた位置を算出する。散乱光を所定の周期で検出することにより、光ファイバケーブル40における複数の位置での歪みを計測することができる。
Specifically, since the frequency of the scattered light depends on the strain of the
このように、歪み計測部50は、光ファイバケーブル40における複数の位置での歪みを計測する。前述のように、光ファイバケーブル40は、基礎地盤1の内部でのみ生じる変位量によっても部分的に歪むため、歪み計測部50により計測された光ファイバケーブル40における複数の位置での歪みを用いることにより、基礎地盤1の内部でのみ生じる変位量を正確に把握することができる。
As described above, the
また、図1に示すように、光ファイバケーブル40は、ボーリング孔3bの区割りに対応して第1から第5区域Z1〜Z5に区割りされている。歪み計測部50は、光ファイバケーブル40の第1から第5区域Z1〜Z5におけるそれぞれの歪みを計測する。計測された歪みの情報は、区域の情報と複数の位置の情報と共にコントローラ30に入力される。
Further, as shown in FIG. 1, the
図5に示すように、コントローラ30は、歪み計測部50により計測された複数の歪みを取得する取得部31と、取得された複数の歪みを用いて光ファイバケーブル40の変位量を算出する変位量算出部32と、算出された変位量に基づいて、グラウト材6の注入の継続の可否、及びグラウト材6の注入圧の上昇の可否を判定する判定部33と、を備える。判定部33による判定は、グラウト材6を第1から第5区域Z1〜Z5のそれぞれに注入する毎に行われる。
As illustrated in FIG. 5, the
以下、グラウト材6が注入される区域と光ファイバケーブル40の変位量との関係を説明しつつ、コントローラ30の構成及び動作について、図1及び図5を参照して詳細に説明する。
Hereinafter, the configuration and operation of the
グラウチングを行う際には、基礎地盤1における亀裂の大きさ及び位置を把握できていない場合が多い。このような場合、ボーリング孔3bのある区域へグラウト材6を注入したときに、光ファイバケーブル40の第1から第5区域Z1〜Z5のうちのどの区域に変位が生じるかわからない。したがって、光ファイバケーブル40の第1から第5区域Z1〜Z5におけるそれぞれの変位量のうちもっとも大きい変位量に基づいて、グラウト材6の注入の継続の可否等を判定するのが有効である。
When grouting is performed, the size and position of a crack in the
コントローラ30の変位量算出部32は、図5に示すように、取得部31により取得された複数の歪みを用いて光ファイバケーブル40の第1から第5区域Z1〜Z5における変位量を算出する区域毎変位量算出部32aと、算出した区域毎の変位量から最も大きい変位量を抽出する最大変位量抽出部32bと、を含む。最大変位量抽出部32bにより抽出された変位量は、光ファイバケーブル40の第1から第5区域Z1〜Z5におけるそれぞれの変位量のうちの最大値である。
As illustrated in FIG. 5, the displacement
区域毎変位量算出部32aは、例えば光ファイバケーブル40の第3区域Z3の変位量を算出する際には、光ファイバケーブル40の先端(下端)から第3区域Z3の上端に渡る区間において計測される複数の歪みを用いて当該区間の伸縮量を算出する。算出された伸縮量は、光ファイバケーブル40の先端(下端)に対する第3区域Z3の上端の変位量に相当する。区域毎変位量算出部32aは、第3区域Z3の上端の変位量を、第3区域Z3の変位量として算出する。光ファイバケーブル40の第1、第2、第4及び第5区域Z1,Z2,Z4,Z5における変位量も、同様に算出される。
For example, when calculating the displacement amount of the third section Z3 of the
最大変位量抽出部32bは、抽出した変位量を判定部33に出力する。したがって、グラウト材6の注入に伴う基礎地盤1の内部での部分的且つ最大の変位量を把握することができ、グラウト材6の注入の継続の可否等を的確に判定することができる。
The maximum displacement
また、基礎地盤1における亀裂は、ボーリング孔3bの近傍ではある一つの区域内にあったとしても、観測孔7の近傍では複数の区域に形成されている場合がある。この場合、光ファイバケーブル40の各区域における変位量が比較的小さいとしても、光ファイバケーブル40の全体的な変位量は大きくなることがある。したがって、光ファイバケーブル40の当該複数の区域の変位量の合計値に基づいて、グラウト材6の注入の継続の可否等を判定するのが有効である。
Further, cracks in the
コントローラ30の変位量算出部32は、図5に示すように、区域毎変位量算出部32aにより算出された区域毎の変位量を合計する変位量合計部32cを含む。変位量合計部32cにより合計された変位量は、光ファイバケーブル40の第1から第5区域Z1〜Z5におけるそれぞれの変位量の合計値である。
As shown in FIG. 5, the displacement
変位量合計部32cは、合計した変位量を判定部33に出力する。したがって、グラウト材6の注入に伴う基礎地盤1の全体的な変位量を把握することができ、グラウト材6の注入の継続の可否等をより的確に判定することができる。
The displacement
なお、変位量合計部32cは、第1から第5区域Z1〜Z5のうち少なくとも2つの区域における変位量の合計値を算出するように構成されていてもよい。
In addition, the displacement
判定部33は、最大変位量抽出部32bにより抽出された変位量の最大値、及び変位量合計部32cにより算出された変位量の合計値に基づいて、グラウト材6の注入の継続の可否、及びグラウト材6の注入圧の上昇の可否を判定し、判定結果に基づいて、ポンプ11及び制御弁12を制御するための信号を出力する。図6を参照して、判定部33によって行われる処理について説明する。
Based on the maximum displacement amount extracted by the maximum displacement
ステップS601では、変位量算出部32により算出された変位量を取得する。取得する変位量は、最大変位量抽出部32bにより抽出された変位量の最大値、及び変位量合計部32cにより算出された変位量の合計値である。
In step S601, the displacement amount calculated by the displacement
ステップS602では、最大変位量抽出部32bにより抽出された変位量の最大値が予め定められた第1閾値を超えたか否かを判定する。第1閾値は、1つの区域における許容変位量であり、例えば、0.1mmである。
In step S602, it is determined whether the maximum value of the displacement amount extracted by the maximum displacement
ステップS602にて、変位量の最大値が予め定められた第1閾値を超えたと判定した場合には、ステップS605に進む。ステップS602にて、変位量の最大値が予め定められた第1閾値を超えていないと判定した場合には、ステップS603に進む。 If it is determined in step S602 that the maximum displacement amount has exceeded a predetermined first threshold, the process proceeds to step S605. If it is determined in step S602 that the maximum displacement amount does not exceed the predetermined first threshold value, the process proceeds to step S603.
ステップS603では、変位量合計部32cにより算出された変位量の合計値が予め定められた第2閾値を超えたか否かを判定する。第2閾値は、5つの区域における全体的な許容変位量であり、例えば、0.4mmである。第2閾値は、第1閾値よりも大きく、合計する区域の数に第1閾値を乗じた値よりも小さいことが好ましい。第2閾値を、合計する区域の数に第1閾値を乗じた値よりも小さくすることにより、基礎地盤1が部分的に変位する場合の管理を緩和することができる一方で、基礎地盤1が全体的に変位する場合の管理を厳しくすることができる。
In step S603, it is determined whether or not the total amount of displacement calculated by the displacement
ステップS603にて、変位量の合計値が予め定められた第2閾値を超えたと判定した場合には、ステップS605に進む。ステップS603にて、変位量の合計値が予め定められた第2閾値を超えていないと判定した場合には、ステップS604に進む。 If it is determined in step S603 that the total amount of displacement exceeds a predetermined second threshold, the process proceeds to step S605. If it is determined in step S603 that the total displacement amount does not exceed the predetermined second threshold value, the process proceeds to step S604.
ステップS604では、グラウト材6の注入を継続すると共にグラウト材6の注入圧を上昇させる信号をポンプ11及び制御弁12に出力する。具体的には、ポンプ11の回転数を上昇させる、又は制御弁12の開度を増大させる信号を出力する。これにより、注入圧が高められた状態でグラウト材6の注入が継続される。信号の出力後、ステップS601に戻る。
In step S604, the injection of the
ステップS605では、グラウト材6の注入を停止する信号を出力する。具体的には、ポンプ11の駆動を停止する、又は制御弁12を閉弁する信号を出力する。以上により判定部33によって行われる処理が終了する。
In step S605, a signal for stopping the injection of the
ポンプ11の駆動の停止、又は制御弁12の閉弁によって、ボーリング孔3bへのグラウト材6の注入が停止する。したがって、グラウト材6の注入を継続することで生じる基礎地盤1の破壊を防ぐことができる。これにより、亀裂2a、2bをグラウト材6により塞ぐことができ、基礎地盤1の遮水性及び強度基礎を高めることができる。
By stopping the driving of the
以上の第1実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。 According to the above 1st Embodiment, there exists an effect shown below.
注入装置100及び注入方法では、歪み計測部50は、基礎地盤1内に設置された光ファイバケーブル40における複数の位置での歪みを計測する。コントローラ30は、計測される歪みを用いて変位量を算出し、変位量に応じて、ポンプ11及び制御弁12を制御する。光ファイバケーブル40は、基礎地盤1の変位に応じて部分的に歪むため、グラウト材6は、基礎地盤1の変位に応じて注入される。したがって、基礎地盤1の内部でのみ変位が生じる場合においてもグラウト材6を適切な圧力及び量で基礎地盤1へ注入することができる。これにより、基礎地盤1の破壊を防いで、基礎地盤1の遮水性及び強度を高めることができる。
In the
また、注入装置100では、歪み計測部50により計測される歪みを用いて算出される変位量が予め定められた第1〜第3閾値を越えていない場合には、グラウト材6の注入圧を上昇させる。そのため、基礎地盤1の破壊を防ぎつつグラウト材6の注入圧を高めることができる。したがって、より多くのグラウト材6を基礎地盤1に注入することができ、基礎地盤1の遮水性及び強度をより高めることができる。
Moreover, in the
また、注入装置100では、コントローラ30の区域毎変位量算出部32aは、光ファイバケーブル40の第1から第5区域Z1〜Z5における歪みを用いて変位量を算出する。そのため、ボーリング孔3bの区割りに対応した区割りで変位量を計測することができる。したがって、ボーリング孔3bのある区域にグラウト材6を注入する際に別の区域での基礎地盤1の変位状況を把握することができる。
Moreover, in the
また、注入装置100では、コントローラ30は、光ファイバケーブル40の第1から第5区域Z1〜Z5におけるそれぞれの変位量のうち、最大値に基づいて、ポンプ11及び制御弁12を制御する。そのため、グラウト材6の注入に伴う基礎地盤1の内部での部分的且つ最大の変位量に応じてグラウト材6を基礎地盤1に注入することができる。したがって、基礎地盤1の遮水性及び強度をより高めることができる。
Moreover, in the
また、注入装置100では、コントローラ30は、光ファイバケーブル40の第1から第5区域Z1〜Z5における変位量の合計値に基づいて、ポンプ11及び制御弁12を制御する。そのため、グラウト材6の注入に伴う基礎地盤1の全体的な変位に応じてグラウト材6を注入することができる。したがって、基礎地盤1の遮水性及び強度をより高めることができる。
In the
なお、注入装置100では、注入部10のポンプ11及び制御弁12は、コントローラ30によって制御されるが、本実施形態に係る注入方法では、作業者がポンプ11及び制御弁12を制御してグラウト材を注入してもよい。この場合には、作業者は、歪み計測部50により計測される光ファイバケーブル40の歪みに基づいて、ポンプ11及び制御弁12を制御する。具体的には、作業者は、歪み計測部50により計測される光ファイバケーブル40の歪み分布を監視してポンプ11及び制御弁12を制御してもよいし、光ファイバケーブル40の歪みを用いて光ファイバケーブル40の変位量を算出し、算出した変位量に基づいてポンプ11及び制御弁12を制御してもよい。
In the
また、注入装置100及び注入方法では、注入部10の制御は、注入圧だけでなく注入流量を制御することも含む。また、注入圧の制御は、注入圧を増減させるだけでなく、注入の停止・開始も含む。
In the
<第2実施形態>
次に、第2実施形態に係るグラウト材6の注入装置200及び注入方法について、図7を参照して説明する。以下では、第1実施形態と異なる点を主に説明し、第1実施形態で説明した構成と同一の構成又は相当する構成については、図中に第1実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
Second Embodiment
Next, an
グラウチングでは、基礎地盤1に観測孔7やボーリング孔3b等を形成した段階で観測孔7やボーリング孔3b等の内壁を確認することにより、基礎地盤1における亀裂の数、大きさ及び位置を予測することが可能である。基礎地盤1における亀裂の予測は、例えば作業者や亀裂検出装置によって行われる。
In grouting, the number, size and position of cracks in the
第2実施形態に係る注入装置200では、予測された亀裂の数、大きさ及び位置を利用して、グラウト材6を基礎地盤1に注入する。以下、注入装置200の具体的な構成を説明する。
In the
図7に示すように、注入装置200におけるコントローラ230の変位量算出部232は、注入装置100における最大変位量抽出部32b(図5参照)に代えて、所定区域変位量抽出部232bを含む。所定区域変位量抽出部232bは、区域毎変位量算出部32aにより算出された区域毎の変位量から、光ファイバケーブル40の所定区域における変位量を抽出する。
As shown in FIG. 7, the displacement amount calculation unit 232 of the
所定区域は、区域情報出力部60から出力される情報に基づいて設定される。区域情報出力部60は、作業者によって操作される入力装置や亀裂検出装置であり、出力される情報は、グラウト材6の注入に伴って歪むのが予想される光ファイバケーブル40の区域の情報である。したがって、グラウト材6の注入に伴う地盤の変位が的確に抽出される。
The predetermined area is set based on information output from the area information output unit 60. The area information output unit 60 is an input device or a crack detection apparatus operated by an operator, and the output information is information on the area of the
所定区域変位量抽出部232bより抽出された変位量は、判定部33に入力される。そのため、予測された亀裂の情報と、基礎地盤1の内部の部分的な変位と、に基づいて、グラウト材6の注入の継続の可否等を判定するこができる。したがって、グラウト材6をより適切な圧力及び量で基礎地盤1に注入することができ、基礎地盤1の破壊を防いで、基礎地盤1の遮水性及び強度を高めることができる。
The displacement amount extracted by the predetermined area displacement
変位量算出部232は、変位量合計部32cを含み、変位量合計部32cにより算出された変位量の合計値は、判定部33に入力される。そのため、注入装置200においても、グラウト材6の注入に伴う基礎地盤1の全体的な変位を把握することができ、グラウト材6の注入の継続の可否等を的確に判定することができる。
The displacement amount calculation unit 232 includes a displacement
判定部33によって行われる処理については、第1実施形態における判定部33の処理と略同じであるため、ここでは、その説明を省略する。
Since the process performed by the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.
上記の実施形態では、ステージ注入工法により基礎地盤1にグラウト材6を注入する場合を説明したが、本発明は、他の工法、例えばパッカ注入工法や二重管ダブルパッカ注入工法により基礎地盤1にグラウト材6を注入する場合にも適用可能である。
In the above-described embodiment, the case where the
また、注入装置100の変位量算出部32は、最大変位量抽出部32bと変位量合計部32cの一方のみを備えた構成であってもよい。同様に、注入装置200の変位量算出部232は、所定区域変位量抽出部232bと変位量合計部32cの一方のみを備えた構成であってもよい。
Further, the displacement
注入装置200の変位量算出部232は、最大変位量抽出部32bを含んでいてもよい。この場合には、作業者や亀裂検出装置によって予測されなかった亀裂があるときにも基礎地盤1の内部での部分的な変位に応じてグラウト材6を基礎地盤1に注入することができる。したがって、基礎地盤1の遮水性及び強度をより高めることができる。
The displacement amount calculation unit 232 of the
1・・・基礎地盤
3a,3b,4a,5a,5b・・・ボーリング孔
6・・・グラウト材
7・・・観測孔
10・・・注入部
11・・・ポンプ
12・・・制御弁
30・・・コントローラ(制御部)
40・・・光ファイバケーブル
50・・・歪み計測部
100,200・・・注入装置
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ボーリング孔にグラウト材を注入する注入部と、
前記基礎地盤に鉛直方向に形成される観測孔に挿入され、鉛直方向への前記観測孔の内壁の変位に伴って歪む光ファイバケーブルと、
前記光ファイバケーブルにおける複数の位置での歪みを計測する歪み計測部と、
前記歪み計測部により計測される歪みを用いて前記光ファイバケーブルの変位量を算出し、算出された変位量に基づいて前記注入部を制御する制御部と、
を備えるグラウト材の注入装置。 An injection device for injecting grout material into a borehole formed in the foundation ground,
An injection part for injecting grout material into the borehole;
An optical fiber cable that is inserted into an observation hole formed in a vertical direction in the foundation ground, and is distorted with a displacement of an inner wall of the observation hole in the vertical direction;
A strain measuring unit for measuring strain at a plurality of positions in the optical fiber cable;
Calculating a displacement amount of the optical fiber cable using strain measured by the strain measurement unit, and controlling the injection unit based on the calculated displacement amount;
A grout injection device.
前記制御部は、前記歪み計測部により計測される歪みを用いて、前記光ファイバケーブルの前記複数の区域における変位量を算出し、算出した変位量に基づいて前記注入部を制御する、
請求項1に記載のグラウト材の注入装置。 The optical fiber cable is divided into a plurality of areas corresponding to the boring holes divided into a plurality of areas in the vertical direction,
The control unit calculates a displacement amount in the plurality of areas of the optical fiber cable using the strain measured by the strain measurement unit, and controls the injection unit based on the calculated displacement amount.
The grout injection device according to claim 1.
前記基礎地盤に鉛直方向に観測孔を形成し、前記観測孔に光ファイバケーブルを鉛直方向への前記観測孔の内壁の変位に伴って歪むように挿入し、
前記光ファイバケーブルにおける複数の位置での歪みを計測し、
計測される歪みに基づいて、前記ボーリング孔にグラウト材を注入する、
グラウト材の注入方法。 An injection method for injecting grout material into a borehole formed in the foundation ground,
An observation hole is formed in the foundation ground in the vertical direction, and an optical fiber cable is inserted into the observation hole so as to be distorted with the displacement of the inner wall of the observation hole in the vertical direction.
Measuring strain at a plurality of positions in the optical fiber cable;
Injecting grout material into the borehole based on the measured strain,
Grouting material injection method.
請求項3に記載のグラウト材の注入方法。 When the grout material is injected, the injection pressure of the grout material is changed based on the measured strain.
The method for injecting a grout material according to claim 3.
請求項3又は4に記載のグラウト材の注入方法。 Calculating the amount of displacement of the optical fiber cable using the measured strain, and injecting a grout material into the boring hole based on the calculated amount of displacement;
The method for injecting a grout material according to claim 3 or 4.
前記光ファイバケーブルを、前記ボーリング孔の区割りに対応して複数の区域に区割りし、
計測される歪みを用いて、前記光ファイバケーブルの前記複数の区域における変位量を算出し、算出した変位量に基づいて、前記ボーリング孔にグラウト材を注入する、
請求項5に記載のグラウト材の注入方法。 In the case of dividing the boring hole into a plurality of areas in the vertical direction and injecting grout material for each area,
The optical fiber cable is divided into a plurality of areas corresponding to the division of the boring holes,
Using the measured strain, calculate the amount of displacement in the plurality of areas of the optical fiber cable, and based on the calculated amount of displacement, inject a grout material into the boring hole,
The method for injecting a grout material according to claim 5.
請求項6に記載のグラウト材の注入方法。 Of each displacement amount in the plurality of sections of the optical fiber cable, based on the maximum value, a grout material is injected into the boring hole,
The method for injecting a grout material according to claim 6.
請求項6又は7に記載のグラウト材の注入方法。 Injecting a grout material into the boring hole based on a displacement amount of a predetermined area among the plurality of areas of the optical fiber cable.
The method for injecting a grout material according to claim 6 or 7.
請求項6から8のいずれか1項に記載のグラウト材の注入方法。 Injecting grout material into the boring hole based on a total displacement amount in at least two of the plurality of sections of the optical fiber cable.
The method for injecting a grout material according to any one of claims 6 to 8.
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