JP2510814B2 - グラウト注入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基礎工事、ダム工事、
河川港湾工事等において、軟弱地盤部分の強化や漏水防
止のために所要の地盤箇所にグラウトを注入する作業
（グラウチング）に使用されるグラウト注入装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】グラウトは、一般に、グラ
ウト剤液（セメントと水との混和液）と、グラウト剤液
のゲル化タイムを調整するための硬化剤液（塩化カルシ
ウム等と水との混和液）とからなるものであるが、この
グラウト中の硬化剤液の注入量がグラウト剤液のゲル化
タイムと密接な関係を有することから、グラウトの注入
にあたって、グラウト剤液と硬化剤液との注入比率が重
要となる。しかして、この注入比率は、現場の条件によ
ってそれぞれ異なるもので、グラウトの注入作業に際し
てはその現場条件に応じた所望の注入比率を選定してグ
ラウト注入が行われる。

【０００３】ところで、このグラウト注入作業に際し
て、従来では、グラウト剤液と硬化剤液とをあらかじめ
所定の注入比率で混合した２液混合グラウトを、グラウ
ト圧送用ポンプに導入して、このポンプにより上記２液
混合グラウトのまま圧送していた。即ち、従来は、グラ
ウトポンプとして所謂２液同量圧送ポンプを使用してい
た。

【０００４】しかしながら、上記２液同量圧送ポンプを
使用する従来のグラウト注入方式では、グラウト剤液と
硬化剤液とをあらかじめ所定比率で混合してグラウトポ
ンプにより同時に圧送するため、グラウト剤液及び硬化
剤液のそれぞれの粘性、比重等が無視されることになっ
て、ポンプ室の吸込効率、吐出効率等の影響を受け、あ
らかじめ設定された注入比率通りの施工を行うことが非
常に困難であった。また、従来のグラウト注入方式で
は、工事中に地盤の状況が変わるなどしてグラウトの注
入比率を変更する必要が生じた場合には、グラウトポン
プを停止させて、グラウトミキサーにおいて２液の調合
をし直さなければならず、その作業に非常な手間と時間
がかかって作業能率を著しく低下させていた。

【０００５】本発明は、上記のような課題に鑑み、グラ
ウト剤液と硬化剤液とを、ポンプ効率に関係なく、現場
の条件によってあらかじめ設定された注入比率通りに注
入できると共に、その注入比率を容易に変更できるグラ
ウト注入装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１による
グラウト注入装置は、装置基台１上に、それぞれ可変速
モーター４，５により個別に駆動されると共にそれぞれ
２連プランジャー型のグラウト剤液圧送用往復ポンプ２
及び硬化剤液圧送用往復ポンプ３を併設し、前記各往復
ポンプの吐出口に接続される吐出側配管１８，２４にそ
れぞれ流量計１９，２５を設け、更に、前記各流量計に
よってそれぞれ検出されたグラウト剤液及び硬化剤液の
ポンプ吐出側流量Ｑａ，Ｑｂから両剤液の実際の注入比
率Ｒｏを算出しこの実際注入比率Ｒｏとあらかじめ設定
された設定注入比率Ｒｐとを比較演算して実際注入比率
Ｒｏが設定注入比率Ｒｐと一致するように前記可変速モ
ーター４，５の回転速度を加減せしめて前記各往復ポン
プ２，３からの剤液の吐出流量を調整する自動制御手段
２７を設けてなるものである。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例ついて図面を参照して説明す
ると、図１に示すように、装置基台１上にはグラウト剤
液圧送用往復ポンプ２と硬化剤液圧送用往復ポンプ３と
が併設され、両ポンプ２，３によって一体型のグラウト
ポンプＧＰが構成される。これらのグラウト剤液圧送用
ポンプ２及び硬化剤液圧送用ポンプ３は、それぞれ一対
一組の２連プランジャー型往復ポンプからなるもので、
各２連プランジャー型往復ポンプ２，３が可変速モータ
ー４，５により個別に駆動されるようになっている。

【０００９】即ち、グラウト剤液圧送用の各往復ポンプ
２は、ポンプ本体（シリンダ）６内を往復摺動するプラ
ンジャー７に一体連設されたロッド８と、回転軸９と一
体回転するクランク円板１０に外嵌されたヨーク１１と
を枢支連結してなるもので、前記回転軸９が前記可変速
モーター４の出力軸４ａに伝動歯車１２またはタイミン
グベルト等を介して連動連結されていて、このモーター
４の回転によりプランジャー７が往復動してポンプ室１
３を吸引加圧することになる。硬化剤液圧送用ポンプ３
も、グラウト剤液圧送用ポンプ２と全く同じ構成であ
り、回転軸１１が別の可変速モーター５の出力軸５ａに
連動連結されていて、このモーター５の回転によるプラ
ンジャー７の往復動によりポンプ室１３を吸引加圧す
る。この場合、グラウト剤液圧送用の２連プランジャー
型往復ポンプ２，２は、図１に示すように、その一方の
プランジャー７が往動する時、他方のプランジャー７が
復動するように設定されるもので、両プランジャー７，
７によって吸引工程と加圧工程とを交互に行わせ、それ
により吐出口１７でのグラウト剤液の変動を極力少なく
している。硬化剤液圧送用の２連プランジャー型往復ポ
ンプ３，３についても同様で、両プランジャー７，７に
よって吸引工程と加圧工程とを交互に行わせ、吐出口２
３での硬化剤液の吐出流量の変動を極力少なくしてい
る。

【００１０】前記グラウト剤液圧送用往復ポンプ２のポ
ンプ室１３には、グラウト剤液調整槽１４内で攪拌混合
されて配合調整されたグラウト剤液が、吸引ライン１５
を通じてグラウトポンプＧＰの吸引口１６より吸引さ
れ、このポンプ室１３で加圧されたグラウト剤液はグラ
ウトポンプＧＰの吐出口１７からグラウト剤液吐出ライ
ン１８へ圧送されることになる。このグラウト剤液吐出
ライン１８に流量計１９が設けてある。また、硬化剤液
圧送用往復ポンプ３のポンプ室１３には、硬化剤液調整
槽２０内で攪拌混合されて配合調整された硬化剤液が、
吸引ライン２１を通じてグラウトポンプＧＰの他の吸引
口２２より吸引され、このポンプ室１３で加圧された硬
化剤液は他の吐出口２３から硬化剤液吐出ライン２４へ
圧送されることになる。このグラウト剤液吐出ライン２
４に流量計２５が設けてある。グラウト剤液吐出ライン
１８及び硬化剤液吐出ライン２４は、流量計１９，２５
の前方所要箇所で互いに結合されて１本の注入ライン２
６を形成しており、この注入ライン２６で合流したグラ
ウト剤液と硬化剤液との２液混合グラウトが現場の注入
箇所に注入されることになる。

【００１１】図１において２７は、前記流量計１９，２
５によってそれぞれ検出されたグラウト剤液及び硬化剤
液のポンプ吐出側流量Ｑａ，Ｑｂから両液剤の実際の注
入比率Ｒｏを算出し且つこの実際注入比率Ｒｏと、あら
かじめ設定された設定注入比率Ｒｐとを比較演算して実
際注入比率Ｒｏが設定注入比率Ｒｐと一致するように前
記可変速モーター４，５の回転速度を加減せしめて、前
記グラウト剤液圧送用往復ポンプ２及び硬化剤液圧送用
往復ポンプ３からの剤液の吐出流量を調整する自動制御
手段である。この制御手段２７は、マイクロコンピュー
タで構成することができる。

【００１２】即ち、上記制御手段２７は、図２に示すよ
うに、ＣＰＵと、プログラムが格納されたＲＯＭと、制
御用データが格納されたＲＡＭとを備え、制御用入力信
号として、流量計１９，２５からの信号がそれぞれＡ／
Ｄコンバータを介して入力され、制御用出力信号がＤ／
Ａコンバータを介して前記可変速モーター４，５に送ら
れるようになっている。上記ＲＡＭには、地盤の条件等
によって設定された注入比率Ｒｐ、この設定注入比率Ｒ
ｐに対応する流量のグラウト剤液及び硬化剤液をグラウ
ト剤液圧送用往復ポンプ２及び硬化剤液圧送用往復ポン
プ３からそれぞれ吐出させることのできる前記可変速モ
ーター４，５の回転数等が格納されている。

【００１３】上記制御手段２７による制御の一例を、図
３に示すフローチャートに従って説明すると、先ず、グ
ラウトを注入する地盤の状況に応じた所望の設定注入比
率Ｒｐを選定する。しかして、流量計１９，２５により
グラウト剤液圧送用往復ポンプ２及び硬化剤液圧送用往
復ポンプ３からそれぞれ吐出されるグラウト剤液及び硬
化剤液のポンプ吐出側流量Ｑａ，Ｑｂが検出され、これ
らの制御用入力信号に基づいて実際の注入比率Ｒｏ＝Ｑ
ａ／Ｑｂが演算され、更にこの実際注入比率Ｒｏと設定
注入比率Ｒｐとが比較演算される。実際注入比率Ｒｏと
設定注入比率Ｒｐとの比較演算の結果、実際注入比率Ｒ
ｏが設定注入比率Ｒｐと一致していなければ、この実際
注入比率Ｒｏが設定注入比率Ｒｐと一致するように、グ
ラウト剤液圧送用往復ポンプ２からのグラウト剤液の吐
出流量及び硬化剤液圧送用往復ポンプ３からの硬化剤液
の吐出流量をそれぞれ所定流量に調整すべく前記可変速
モーター４及び又は５の回転速度を加減せしめる制御用
信号が出力される。なお、実際注入比率Ｒｏが設定注入
比率Ｒｐと一致するときは、そのまま注入が続行され
る。

【００１４】上記制御用出力信号によって、前記可変速
モーター４，５がそれぞれ所定の回転速度で駆動され、
グラウト剤液圧送用往復ポンプ２からはグラウト剤液が
所定流量でグラウト剤液吐出ライン１８に圧送されると
共に、硬化剤液圧送用往復ポンプ３からは硬化剤液が所
定流量で硬化剤液吐出ライン２４に圧送される。従っ
て、グラウト剤液吐出ライン１８を通過するグラウト剤
液の流量と、硬化剤液吐出ライン２４を通過する硬化剤
液の流量との比率は、ポンプ効率に関係なく設定注入比
率と常に一致することになり、このため地盤状況に応じ
た適正なグラウト注入作業を行うことができる。

【００１５】上記の説明では、実際注入比率Ｒｏが設定
注入比率Ｒｐと一致しない場合に可変速モーター４，５
の回転速度を制御するように説明したが、実際の制御に
際しては設定注入比率Ｒｐに適当な幅を与え、その許容
範囲を越えて実際注入比率Ｒｏが変動したときのみ可変
速モーター４，５の速度制御を行うようにするのが望ま
しい。

【００１６】上述のように、このグラウト注入装置で
は、自動制御手段２７が、グラウト剤液及び硬化剤液の
ポンプ吐出側流量をそれぞれ検出する両流量計１９，２
５からの信号を演算処理して、両剤液の実際のグラウト
注入比率が設定注入比率と一致するように各可変速モー
ター４，５の回転速度を加減せしめるようになっている
ため、工事中に地盤状況が変化するなどしてグラウト注
入比率を大幅に変更する必要が生じて、例えば、グラウ
ト剤液の吐出流量に対する硬化剤液の吐出流量（例えば
１０％）の比率を当初の数倍（例えば５０％）に増大さ
せるような場合に、現場に注入される両剤液の混合グラ
ウトの注入流量を不必要に増大させることなく、当初の
混合グラウト注入流量と同程度またはそれに近い混合グ
ラウト注入流量に維持することが可能となり、このため
現場作業に支障を来すおそれがない。この場合、上記自
動制御手段２７が、仮に、硬化剤液圧送用往復ポンプ３
側の可変速モーター５のみを加減速せしめるようになっ
ているものとすれば、上記のようなグラウト注入比率の
大幅な増大により混合グラウトの注入流量が必要以上に
増大して、現場作業に支障を来すことになる。

【００１７】また、グラウト剤液圧送用往復ポンプ２及
び硬化剤液圧送用往復ポンプ３は、それぞれ一対一組の
２連プランジャー型往復ポンプからなるもので、それぞ
れ一方のプランジャー７が往動する時、他方のプランジ
ャー７が復動するように設定されて、両プランジャー
７，７により吸引工程と加圧工程とを交互に行うから、
吐出口１７，２３でのグラウト剤液及び硬化剤液のそれ
ぞれ吐出流量の変動を極力少することができる。従っ
て、吐出側配管１８，２４での流量計１９，２５による
グラウト剤液及び硬化剤液のポンプ吐出側流量Ｑａ，Ｑ
ｂの計測値の変動が 少なく、常に平均化された計測値が
得られることになって、両剤液の適正な実際注入比率Ｒ
ｏを自動制御手段２７によって算出することができる。
尚、この実施例では、グラウト剤液圧送用ポンプと硬化
剤液圧送用ポンプの２液用ポンプについて説明したが、
本発明は、３液以上の剤液圧送用ポンプにも容易に適用
可能である。

【００１８】

【発明の作用及び効果】本発明のグラウト注入装置によ
れば、グラウト剤液及び硬化剤液のそれぞれポンプ吐出
側流量が流量計によりそれぞれ検出され、これらの制御
用入力信号に基づいて実際の注入比率が演算され、更に
この実際注入比率と設定注入比率とが比較演算される。
しかして、実際注入比率と設定注入比率との比較演算の
結果、実際注入比率が設定注入比率と一致していなけれ
ば、この実際注入比率が設定注入比率と一致するよう
に、グラウト剤液圧送用往復ポンプからのグラウト剤液
の吐出流量及び硬化剤液圧送用往復ポンプからの硬化剤
液の吐出流量をそれぞれ所定流量に調整すべく前記可変
速モーターの回転速度を加減せしめる制御用信号が出力
される。

【００１９】この制御用出力信号によって、グラウト剤
液圧送用往復ポンプ及び硬化剤液圧送用往復ポンプを駆
動する可変速モーターがそれぞれ所定の回転速度で回転
し、グラウト剤液圧送用ポンプからはグラウト剤液が所
定流量で吐出され、硬化剤液圧送用ポンプからは硬化剤
液が所定流量で吐出される。従って、グラウト剤液の吐
出側流量と、硬化剤液の吐出側流量との比率は、ポンプ
効率に関係なく設定注入比率と常に一致し、地盤状況に
応じた適正なグラウト注入作業を行うことができる。そ
してこの場合、流量調整操作が全て自動的に行われるの
で、作業の省力化と確実性を期することができる。

【００２０】特に本発明のグラウト注入装置では、自動
制御手段は、グラウト剤液及び硬化剤液のポンプ吐出側
流量をそれぞれ検出する両流量計からの信号を演算処理
して、両剤液の実際のグラウト注入比率が設定注入比率
と一致するように各可変速モーターの回転速度を加減せ
しめるようになっていることから、工事中に地盤状況が
変化するなどしてグラウト注入比率を大幅に変更する必
要が生じて、例えば、グラウト剤液の吐出流量に対する
硬化剤液の吐出流量の比率を当初の数倍に増大させるよ
うな場合に、現場に注入される両剤液の混合グラウトの
注入流量を不必要に増大させることなく、当初の混合グ
ラウト注入流量と同程度またはそれに近い混合グラウト
注入流量に維持することが可能となり、このため現場作
業に支障を来すおそれがない。因みに、上記自動制御手
段が、硬化剤液圧送用ポンプ側の可変速モーターのみを
加減速せしめるようになっているものとすれば、上記の
ように工事途中でグラウト注入比率を大幅に変更する場
合に、混合グラウトの注入流量が必要以上に増大または
減少して、現場作業に支障を来すことになる。

【００２１】また本発明のグラウト注入装置では、グラ
ウト剤液圧送用往復ポンプ及び硬化剤液圧送用往復ポン
プは、それぞれ２連プランジャー型往復ポンプからなる
ものであるため、吐出口でのグラウト剤液及び硬化剤液
のそれぞれの吐出流量の変動を極力少することができ、
従って吐出側配管での流量計によるグラウト剤液及び硬
化剤液のポンプ吐出側流量の計測値の変動が少なく、常
に平均化された計測値が得られることになって、両剤液
の適正な実際注入比率を自動制御手段によって算出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すグラウト注入装置の全
体構成図である。

【図２】自動制御手段としてのマイクロコンピュータの
構成図である。

【図３】同上の制御手段による制御の手順を簡単に示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１ 装置基台 ２ グラウト剤液圧送用往復ポンプ ３ 硬化剤液圧送用往復ポンプ ４ 可変速モーター ５ 可変速モーター １４ グラウト剤液調整槽 １８ グラウト剤液吐出ライン １９ 流量計 ２０ 硬化剤液調整槽 ２４ 硬化剤液吐出ライン ２５ 流量計 ２６ 注入ライン ２７ 自動制御手段 Ｑａ グラウト剤液のポンプ吐出側流量 Ｑｂ 硬化剤液のポンプ吐出側流量 Ｒｏ 実際注入比率 Ｒｐ 設定注入比率

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】装置基台上に、それぞれ可変速モーターに
   より個別に駆動されると共にそれぞれ２連プランジャー
   型のグラウト剤液圧送用往復ポンプ及び硬化剤液圧送用
   往復ポンプを併設し、前記各往復ポンプの吐出口に接続
   される吐出側配管にそれぞれ流量計を設け、更に、前記
   各流量計によってそれぞれ検出されたグラウト剤液及び
   硬化剤液のポンプ吐出側流量から両剤液の実際の注入比
   率を算出しこの実際注入比率とあらかじめ設定された設
   定注入比率とを比較演算して実際注入比率が設定注入比
   率と一致するように前記各可変速モーターの回転速度を
   加減せしめて前記各往復ポンプからの剤液の吐出流量を
   調整する自動制御手段を設けてなるグラウト注入装置。