JP3167168U - 浸透固化処理用薬液漏洩感知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地盤中に薬液を浸透注入する過程で生じることがある薬液の地表面への漏洩を、夜間であっても、容易且つ迅速に判断できる浸透固化処理用薬液漏洩感知装置を提供すること。【解決手段】薬液注入箇所近傍の防護キャップ枠体埋設用削孔２に埋設される、底部に下部開口４を有する防護キャップ枠体１と、防護キャップ枠体１内であって、且つ防護キャップ枠体埋設用削孔２の孔底面５から離間した位置に設置される、薬液の接触又は浸漬により色が変色する薬液漏れ感知紙６と、を備える。【選択図】図１

Description

本考案は、浸透固化処理工法において、地盤中に薬液を浸透注入する過程で生じることがある薬液の地表面への漏洩を事前に感知する浸透固化処理用薬液漏洩感知装置に関するものである。

我が国は、世界有数の地震国であり、激震にあうと、軟弱な砂地盤中の地下水の水圧が上昇し、液状化現象が生じて大きな被害をもたらす。特に、高速道路、空港の滑走路や誘導路、岸壁等の半永久的に使用する大規模な既設構造体においては、このような液状化現象は機能を麻痺させ、致命的な大打撃を招来する。

このような半永久的に使用する大規模な既設構造体を支える砂地盤の液状化対策として、浸透固化処理工法が知られている（特開２００５−２３２７７９号公報）。浸透固化処理工法は、砂地盤の注入孔から溶液型の薬液を浸透注入させて、注入孔から地盤中の所定深度の箇所を一定強度に改良しようとするものである。地盤中に注入された薬液は砂粒子間の水と置き換わりながら浸透し固結し、地盤に粘着力を付加するため、改良地盤は液状化現象が生じ無くなる。

例えば空港の誘導路の地盤を浸透固化処理工法で施工する場合、先ず、舗装面に防護キャップ枠体を設置し、該防護キャップ枠体内に薬液注入管を設置し、該薬液注入管に通された注入パイプを介して薬液の注入を行っている。防護キャップ枠体は、例えば底部と天部に開口を有する、外径２００ｍｍ、深さ１６０ｍｍの略円筒状の枠体であり、薬液注入管の端部を収容すると共に、薬液注入管周りから漏洩した地下水や薬液を溜めるものである。

浸透固化処理工法においては、例えば細粒分含有率に見合わない過剰な薬液注入を行った場合、一旦注入された薬液そのものが上昇したり、薬液に押し出された地下水が上昇したりすることがある。薬液は酸性液やアルカリ性液であるため、防護キャップ枠体から溢れ出ると、舗装面に流れ込み、舗装面を汚染したり、作業者に薬害を与えることがある。このため、防護キャップ枠体に溜まった液体は、定期的にサンプリングして、ポータブルｐＨ計やリトマス紙を用いて、地下水であるか、薬液であるかの検査を行っている。防護キャップ枠体に溜まった液体が、薬液である場合、薬液が漏洩していることになり、直ちに、その近傍における薬液の注入が中止される。

しかしながら、従来のサンプリングによるｐＨ検査は、防護キャップが、概ね１〜２ｍのピッチで多数形成されているため、サンプリングに要する時間と労力は多大である。サンプリングに時間を要すると、地下水か薬液かの判断が遅れ、薬液が溢れ出る事態を招くという問題がある。また、ポータブルｐＨ計やリトマス紙を用いることなく、目視観察するにしても、浸透固化処理工法は夜間で行なわれることが多いため、目視観察では、地下水か薬液かの判断ができないという問題がある。

従って、本考案の目的は、地盤中に薬液を浸透注入する過程で生じることがある薬液の地表面への漏洩を、夜間であっても、容易且つ迅速に判断できる浸透固化処理用薬液漏洩感知装置を提供することにある。

かかる実情において、本考案者は鋭意検討を行った結果、例えば浸透固化処理工法において使用する薬液注入用の防護キャップ枠体を利用し、その防護キャップ枠体の特定の位置に、薬液の接触又は浸漬により色が退色する薬液漏れ感知紙を設置すれば、夜間であっても、ライトを照らした中での目視観察により、薬液の漏洩か否かが容易且つ迅速に判断できることを見出し、本考案を完成するに至った。

すなわち、本考案は、浸透固化処理で使用される薬液の地盤中から地表への漏洩を感知する装置であって、薬液注入箇所近傍の防護キャップ枠体埋設用削孔に埋設される、底部に下部開口を有する防護キャップ枠体と、該防護キャップ枠体内であって、且つ該防護キャップ枠体埋設用削孔の孔底面から上方側に離間して設置される、該薬液の接触又は浸漬により色が変色する薬液漏れ感知紙と、を備えることを特徴とする浸透固化処理用薬液漏洩感知装置を提供するものである。

本考案によれば、浸透固化処理工法における薬液注入中、既存の防護キャップ枠体に、薬液漏れ感知紙を特定位置に設置すればよく、コストもかからず、簡易な方法で作製できる。また、薬液漏れ感知紙は、防護キャップ枠体埋設用削孔の孔底から少し離した位置に設置されるため、残存することがある薬液の影響を受けることがなく、注入中の薬液漏れを正確に感知できる。

本考案の実施の形態における浸透固化処理用薬液漏洩感知装置の断面図である。 図１の浸透固化処理用薬液漏洩感知装置の設置箇所を示す概略平面図である。 図１の浸透固化処理用薬液漏洩感知装置で使用される薬液漏れ感知紙及び付属部材の斜視図である。 図３の薬液漏れ感知紙及び付属部材を積層した状態の断面図である。 図１の浸透固化処理用薬液漏洩感知装置の概略平面図である。 図１の浸透固化処理用薬液漏洩感知装置において、薬液漏れ感知紙及び付属部材を設置する前の状態を示す断面図である。

次に、本考案の実施の形態における浸透固化処理用薬液漏洩感知装置（以下、単に、「薬液漏洩感知装置」とも言う。）を図１〜図６を参照して説明する。薬液漏洩感知装置１０は、浸透固化処理で使用される薬液の地盤中から地表への漏洩を感知する装置である。浸透固化処理工法は、公知の工法であり、例えば、空港等の半永久的に使用する大規模な既設構造体を支える砂地盤の注入孔から溶液型の薬液を浸透注入させて、地盤中の所定深度の箇所を一定強度に改良しようとするものである。地盤中に注入された薬液は砂粒子間の水と置き換わりながら浸透し固結し、地盤に粘着力を付加する。

浸透固化処理工法における注入孔は、防護キャップ枠体１内に薬液注入管３を敷設することで得られる。すなわち、例えば空港の誘導路の地盤を浸透固化処理工法で施工する場合、先ず、舗装版１４に防護キャップ枠体埋設用孔（以下、単に「枠体埋設用孔」とも言う。）２を形成する。枠体埋設用孔２は、防護キャップ枠体１の外径よりも僅かに大きな内径と、防護キャップ枠体１の高さよりも少し大きな高さを有する孔である。次いで、枠体埋設用孔２に防護キャップ枠体１を埋設する。なお、防護キャップ枠体１と枠体埋設用孔２の孔底面（基準面）５間には、例えばエポキシ樹脂等のパテ材８を充填することが、防護キャップ枠体１の外に薬液が漏洩することを防止できると共に、防護キャップ枠体１設置面の調整にもなる。

防護キャップ枠体１は、本例では、円筒形状であり、底部１３２に下部開口４を有し、蓋部材１３が嵌る天面は開放されたものである。防護キャップ枠体１の内側で且つ上部には、蓋部材１３を支持する鍔部１２が形成されている。蓋部材１３は、鍔部１２に、ボルト１３１で固定される（図１及び図５参照）。下部開口４は、薬液注入管２１が挿通されると共に、地下水や漏洩した薬液が浸入するスペースを有する。防護キャップ枠体１は、上記形態例に限定されず、例えば円筒形状以外の例えば、四角形断面の筒形状であってもよく、また、防護キャップ枠体１の内側で且つ下部には、薬液漏れ感知紙６を直接支持する不図示の鍔部が形成されていてもよい。

次いで、枠体埋設用孔２の中央部に、薬液注入管２１建て込み用の孔３を更に形成する。薬液注入管２１建て込み用の孔３に、薬液注入管２１を建て込むには、公知の方法に準拠して行えばよい。薬液注入管２１建て込み用の孔３の内径は、薬液注入管２１の外径より大きいものであり、薬液注入管２１周りには薬液注入管２１を建て込む際、使用したシールグラウトが装填されている。また、薬液注入管２１の上端は、防護キャップ枠体１内であって、且つ枠体埋設用孔２の孔底面５より上方に位置している。

薬液注入管２１周りで、且つ舗装版１４及び路盤層１５の一部に至る箇所のシールグラウト部分は、図１に示すように、砕石９で置換することが、舗装版１４にアップリフトの力を与えないこと、漏洩する薬液を防護キャップ枠体１内に集め易いこと等の点からも好ましい。砕石置換、すなわち、砕石層の形成を終えた状態の防護キャップ枠体構造体３０を図６に示す。なお、路盤層１５は、砕石が敷設された人工層であり、改良された砂地盤の上に存在するものである。

防護キャップ枠体構造体３０において、薬液漏れ感知紙６は、防護キャップ枠体１内であって、且つ枠体埋設用削孔２の孔底面５から符号ｈだけ上方側に離間した位置に設置される。薬液漏れ感知紙６を、枠体埋設用削孔２の孔底（底面）５から上方へ符号ｈだけ離間して設置することで、残存する過去に注入された薬液の影響を受けることがなく、注入中の薬液漏れを正確に感知できる。すなわち、浸透固化処理工法における薬液の注入は、薬液の注入から薬液が地中で固化するまでを１固化処理とすると、１つの薬液注入管２１から地盤中への注入位置を変更して、数回以上の固化処理を行うことがある。このような場合、ある固化処理において薬液の漏洩を感知して、薬液の注入を中止し、防護キャップ枠体１内に溜まった薬液を真空引きして除去したとしても、防護キャップ枠体１の底部に薬液が残存することがある。従って、防護キャップ枠体１内であって、枠体埋設用削孔２の孔底面５に、薬液漏れ感知紙６を設置したのでは、残存する過去に注入した薬液に接触してしまい、注入中の薬液の漏洩を感知することができない恐れがある。なお、薬液漏れ感知紙６の設置位置が、枠体埋設用削孔２の孔底面５から余り離れ過ぎると、漏洩感知の発見が遅れ、漏洩薬液が防護キャップ枠体１から溢れ出ることがあり、符号ｈは、１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度が好適である。防護キャップ枠体１内とは、防護キャップ枠体１の中の空間部分であり、パテ材８を使用する場合は、パテ材８の内側部分を含む意味である。

薬液漏れ感知紙６は、本例では図３及び図４に示すように、所定高さを有するスペーサ７の上に、不透水シート２５を載置し、この不透水シート２５の上に薬液漏れ感知紙６を載置すればよい。スペーサ７は、所定の設置高さが得られるようにするためのものであり、材質や形状等は特に制限されない。また、スペーサ７には、薬液注入管２１が通る中心孔７１を形成したものであれば、設置が容易となる。不透水シート２５は、残存薬液の影響を防止することができ、薬液漏れ感知紙６の設置位置まで、薬液が漏洩して初めて、薬液と接触することができる。不透水シート２５は、公知のものを使用できる。また、薬液漏れ感知紙６全体が載置される大きさの不透水シート２５とするのがよい。また、不透水シート２５には、薬液注入管２１が通る中心孔２５１を形成したものであれば、設置が容易となる。薬液漏れ感知紙６の設置は、上記形態に限定されず、例えば、不透水シート２５の使用を省略できる。また、防護キャップ枠体１の内側の下部に鍔部などがあれば、その鍔部に薬液漏れ感知紙６を直接設置することができる。この場合、スペーサ７も不要である。なお、スペーサ７と不透水シート２５及び薬液漏れ感知紙６は、スペーサ７と不透水シート２５が一体化したもの、不透水シート２５及び薬液漏れ感知紙６が一体化したもの、スペーサ７、不透水シート２５及び薬液漏れ感知紙６が一体化したものであってもよい。

防護キャップ枠体構造体３０への薬液漏れ感知紙６の設置は、薬液注入ホース２２を薬液注入管２１に通す前に行う。防護キャップ枠体構造体３０へ薬液漏れ感知紙６が設置されて、薬液漏洩感知装置１０が得られる。すなわち、スペーサ７を薬液注入管２１に通して、枠体埋設用削孔２の孔底面５に置き、次いで、不透水シート２５を薬液注入管２１に通して、スペーサ７上に置き、次いで、薬液漏れ感知紙６を薬液注入管２１に通して、不透水シート２５上に置けばよい。

薬液漏洩感知装置１０は、薬液注入箇所近傍の地表面に、所定のピッチで多数設置される。例えば、図２に示すように、空港の誘導路Ａの砂地盤に対して、浸透固化処理工法を実施する場合、防護キャップ枠体１は、例えば１．５ｍの均等のピッチで３４０個設置される。そして、薬液漏洩感知装置１０は、ひとつの薬液注入管２１から薬液を注入する場合、その薬液注入箇所近傍の数十個の防護キャップ枠体１に薬液漏れ感知紙６を設置して、薬液漏洩感知装置１０とする。なお、図２中、（Ｂ）は（Ａ）の四角部分（破線）の拡大図であり、符号１６は浸透注入体である。

薬液漏れ感知紙６は、濾紙にｐＨ指示薬を塗布又は貼付したものを使用できる。薬液漏れ感知紙６は、薬液注入管２１が通る中心孔６１を形成した円形紙であると、薬液注入管２１があっても設置が容易となる。

浸透固化処理工法で使用される薬液としては、例えば、水ガラス系の溶液型薬液及び懸濁型注入材が挙げられる。水ガラス系の溶液型薬液には、アルカリ系と中性酸性系があり、アルカリ系には、水ガラスと酸性反応材の混合物、水ガラスと金属塩反応材の混合物、水ガラスとアルカリ反応材との混合物等が挙げられる。また、中性酸性系には、水ガラスと酸性反応材との混合物、シリカゾルとアルカリ反応材との混合物等が挙げられる。懸濁型注入材には、アルカリ系と中性酸性系があり、アルカリ系には、水ガラスとセメントの混合物、水ガラスとスラグセメントの混合物等が挙げられる。また、中性酸性系には、シリカゾルとスラグセメントの混合物等が挙げられる。

薬液に感知するｐＨ指示薬（酸塩基指示薬）としては、１種類型、２種類型、混合型が挙げられる。１種類型とは、例えば円形濾紙全体に１種類の指示薬を塗布又は貼付したものである。２種類型とは、例えば円形濾紙の半分に１種の指示薬を塗布又は貼付し、他の半分に他の１種の指示薬を塗布又は貼付したものである。混合型とは、例えば円形濾紙全体に２種類以上の混合指示薬を塗布又は貼付したものである。薬液に感知するｐＨ指示薬の具体例としては、ゲンチアナバイオレット、マカライトグリーン、チモールブルー、メチルイエロー、ブロモフェノールブルー、コンゴーレッド、メチルオレンジ、ブロモクレゾールグリーン、メチルレッド、ナフタノールフタレイン、フェノールフタレイン等が挙げられる。

例えば、薬液として、酸性系である水ガラスと酸性反応材との混合物を使用し、ｐＨ指示薬として、メチルレッドを使用した場合、薬液漏れ感知紙６は、薬液に接触又は浸漬すると、赤く変色する。この変化は、夜間のポータブルライトの照明があれば、目視観察で十分見分けがつく。

次に、薬液漏洩感知装置１０を使用した薬液漏洩感知方法について説明する。薬液漏洩感知方法は、薬液注入管から薬液を地盤中に浸透注入する工程と、薬液漏洩感知装置１０の薬液漏れ感知紙６の変色を目視観察する工程とを含む。

薬液漏洩感知装置１０において、先ず、薬液注入管２１に、地上側の一端が、薬液貯留槽に接続された薬液注入ホース２２を、先端が薬液注入管２１の概ね先端部の位置となるまで挿入する。次いで、不図示の薬液ポンプを駆動することで、薬液の注入を開始する。薬液の注入方向は、図１中、符号Ｘで示される方法である。薬液は、薬液注入ホース２２から押し出され、更に薬液注入管２１の先端から押し出され、砂地盤（不図示）中に浸透注入される。地盤中に注入された薬液は砂粒子間の水と置き換わりながら浸透し固結する。

薬液の注入開始から、例えば３０分毎に、多数の薬液漏洩感知装置１０の薬液漏れ感知紙６をひとつひとつ目視により観察する。夜間の工事であっても、薬液漏洩感知装置１０の薬液漏れ感知紙６はポータブルライトの照明でその変色は十分に観察できる。

浸透固化処理工法においては、例えば細粒分含有率に見合わない過剰な薬液注入を行った場合、一旦注入された薬液そのものが上昇したりすることがある（図１の符号Ｙ方向）。従って、薬液の注入が完了するまでの間、観察を続ける。地盤中から地表に薬液が漏洩すると、薬液は例えば砂地盤や砕石層である路盤層１５から薬液注入用孔３の砕石層３を通過して、防護キャップ枠体１内に漏れ出す。そして、漏洩した薬液は、薬液漏れ感知紙６に接触又は浸漬し、薬液漏れ感知紙６の色が変色する。これにより、薬液の漏洩が発見できる。

薬液漏洩が観察された場合、直ぐに薬液の注入を中止する。そして、薬液漏れ感知紙６等を撤去した後、防護キャップ枠体１内に漏れ出した薬液を真空引き等の方法により吸い取り除去する。そして、薬液の注入を他の薬液注入箇所に変更したりする。

薬液の注入中に、薬液の漏洩が観察されない場合、順次、全ての注入箇所での注入作業を終了して、浸透固化処理工法は完了する。その後、薬液漏れ感知紙６、防護キャップ枠体１及び薬液注入管２１を撤去し、次いで、薬液注入管２１が撤去された空洞部分にモルタルを流し込み固化させ、枠体埋設用孔２の部分には加熱合材等が充填される。

本考案の薬液漏洩感知装置１０は、上記実施の形態例に限定されず、種々の変形を採ることができる。すなわち、防護キャップ枠体埋設用削孔２は、上記の薬液注入用の削孔に限定されず、水位観測井用の削孔であってもよい。この場合、水位観測井用の削孔には、薬液注入配管２１は建て込まれず、例えば水位観測用ロープ等が通されることになる。このような、水位観測井用の削孔に設置された防護キャップ枠体１内にも薬液漏れ感知紙６を設置すれば、同様の効果を奏する。

本考案によれば、従来の浸透固化処理工法で使用する防護キャップ枠体を利用するため、簡易な方法で作製できるため、低コストである。しかも、薬液漏れを迅速且つ確実に観察できるため、薬液漏洩に関わる労力が大幅に低減できる。

１ 防護キャップ枠体
２ 枠体埋設用孔
３ 薬液注入管建て込み用の孔
４ 下部開口
５ 枠体埋設用孔の底面（基準面）
６ 薬液漏れ感知紙
７ スペーサ
８ パテ材
９ 砕石
１０ 薬液漏洩感知装置
１１ 防護キャップ枠体の本体部
１３ 蓋部材
１４ 舗装版
１５ 路盤層
２１ 薬液注入管
２２ 薬液注入ホース
３０ 防護キャップ枠体構造体

Claims (7)

1. 浸透固化処理で使用される薬液の地盤中から地表への漏洩を感知する装置であって、
   薬液注入箇所近傍の防護キャップ枠体埋設用削孔に埋設される、底部に下部開口を有する防護キャップ枠体と、
   該防護キャップ枠体内であって、且つ該防護キャップ枠体埋設用削孔の孔底面から上方側に離間して設置される、該薬液の接触又は浸漬により色が変色する薬液漏れ感知紙と、を備えることを特徴とする浸透固化処理用薬液漏洩感知装置。
2. 該防護キャップ枠体埋設用削孔は、薬液注入用か、又は水位観測井用であることを特徴とする請求項１記載の浸透固化処理用薬液漏洩感知装置。
3. 該薬液注入用の削孔の中央部には、薬液注入管が立設され、該薬液注入管周りで且つ地盤中には、砕石層が形成されていることを特徴とする請求項２記載の浸透固化処理用薬液漏洩感知装置。
4. 該薬液漏れ感知紙は、スペーサを介して、該防護キャップ枠体埋設用削孔の孔底面に設置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の浸透固化処理用薬液漏洩感知装置。
5. 該薬液漏れ感知紙と該スペーサの間に、不透水シートを設置したことを特徴とする請求項４記載の浸透固化処理用薬液漏洩感知装置。
6. 該薬液漏れ感知紙は、中心に孔が開いた円形紙であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の浸透固化処理用薬液漏洩感知装置。
7. 薬液注入箇所近傍の地表面に、所定のピッチで多数設置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の浸透固化処理用薬液漏洩感知装置。

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