JP3830101B2 - トンネルに於ける裏込め注入材料の注入システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、山岳トンネル、シールドトンネル又は水路トンネル等各種のトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術は、図６に示すようなトンネルの一種である長距離水路トンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムがある。これについて説明すれば、１は、現場プラントであって、トンネル坑内から注入する裏込め注入材料を製造する工場である。該裏込め注入材料としては、例えば、セメント系材料としてのＡ液及び可塑材料としてのＢ液がある。具体的には、図６に示す如く、上記Ａ液の製造工程は、水１ａと、特殊蛋白質を有する起泡剤１ｂとを自動発泡装置１ｃに混入すると共にエア、すなわち気泡群を混合し、ミキサー１ｄに注入する。一方、該ミキサー１ｄはセメント及び粘着材や微粒子骨材を混入し、混練作用を行なう工程である。かくしてＡ液が生成される。
また、上記Ｂ液の製造工程は、水１ｅと特殊アルミニュウム塩を有する可塑剤１ｆと溶解ミキサー１ｇで混合する工程である。かくしてＢ液が生成される。
【０００３】
２はトンネルとしての例えば長距離水路トンネルであって、その坑内２ａには、前記現場プラント１から一方に於いてＡ液配管２ｂをその長さ方向に引廻し配管している。また、該現場プラント１から他方に於いてＢ液配管２ｃを該Ａ液配管２ｂと同様に引廻し配管している。該Ａ液配管２ｂの一端は、該現場プラント１のＡ液製造工程に備えているミキサー１ｄの出力側に設置された圧送ポンプ１ｈ及び／又は流量計１ｉに接続され、その他端はトンネル坑内２ａの例えば上壁部２ｄの上壁面に形成された空洞２ｅに設置している。また、該Ｂ液配管２ｃの一端は、該現場プラント１のＢ液製造工程に備えている溶解ミキサー１ｇの出力側に設置された圧送ポンプ１ｊ及び／又は流量計１ｋに接続され、その他端はトンネル坑内２ａの上壁部２ｄに形成された空洞２ｅに設置している。
【０００４】
而して、上記Ａ液とＢ液は予め坑内２ａに固定設置された各々の配管２ｂ、２ｃにより例えば地上に設置された現場プラント１から圧送若しくは流送され、地山３又は地盤若しくはトンネル壁面や該地山とトンネル壁面の境界面に地盤等の軟弱化により形成された空洞２ｅ又は隙間、例えばシールドトンネルの裏込め等に注入される。その注入方法は図示していないが、該Ａ液及び該Ｂ液をミキシングユニット等によりトンネル坑内２ａの所定部位で一旦混合し、その混合液を例えばグラウト材でなる注入材料２ｆとして図５に示すように上記空洞２ｅ等に注入する。
【０００５】
そして、注入材料２ｆは空洞２ｅ内に図５に示すように矢印Ｃ方向及び矢印Ｄ方向に流送又は圧送され、万遍なく行く渉り、空洞２ｅ又は隙間全域に充填される。そして、トンネル２に形成された空洞２ｅや隙間等の補修工事、改修工事が完成する。
【０００６】
また、従来の技術としては特開平１１−１２４５７４号公開特許公報に開示した技術がある。当該従来の技術は、地盤、構造物及び地盤と構造物の境界面の空洞や隙間を充填するグラウト材において、硬化発現材を主成分とした流動性のモルタルに、モンモリロナイト粘度鉱物を混入した流動性の膨潤液を加えることにより、前記膨潤液をゲル化させて非流動性の可塑状に変質させてなることにより、ブリージング、材料分離及び水の希釈を防止すると共に、限定注入により目的の空洞に確実に充填できるようにしたことを特徴としている。そして、地盤、構造物及び地盤と構造物の境界面の空洞や隙間にグラウト材を注入充填するグラウト注入工法において、硬化発現材を主成分とした流動性のモルタルをＡ液とし、これにモンモリロナイト粘度鉱物を混入した流動性の膨潤液をＢ液とし、それぞれ別々のポンプで圧送し、注入口付近で前記Ａ液とＢ液を合流混合することにより、前記Ｂ液の膨潤液をゲル化させて非流動性の可塑状に変質させたグラウト材を注入することを特徴とするグラウト注入工法である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術は、前述した構成、方式及び／又は注入システムであるので次の課題が存在した。
すなわち、前者に於いては、Ａ液及びＢ液の２本の配管２ｂ、２ｃをトンネル坑内２ａに配設しているため、配管する配管長及びその作業量が多くなり、配管施工費が嵩むこととなった。そして配管２ｂ、２ｃが長いため、Ａ液及びＢ液配管２ｂ、２ｃ内の残留する注入材料のロスが大きくなり、作業終了後の清掃作業が増加し及び産業廃棄処理量が大となった。また、注入材料の注入の開始・終了を地上の現場プラント１で行うため覆工や空洞等の変状監視に応じた瞬時の対応が難しく、注入材料の注入品質や注入材料の安全性に不安が残存した。そして長距離の配管２ｂ、２ｃに注入材料の注入時の圧力がかかり、空洞２ｅが注入材料で充填完了され後に地上の現場プラント１で注入をストップした後も、圧送ポンプ１ｈ、１ｊによる圧力が抜けきるまで注入材料が吐出される。そのため注入箇所に注入材料を受ける余分の器材が必要となった。そして注入材料の空洞２ｅの注入箇所を１箇所に特定するため、トンネル２の補修工期の短縮を図ることができないという種々の問題点があった。
【０００８】
また、後者の技術としての前記特開平１１−１２４５７４号公開特許公報に開示された技術は、流動性のモルタル（Ａ液）に、同じく流動性のベントナイトの膨張液（Ｂ液）も加えて得られた非流動性の可塑状グラウトを空洞に注入すれば、ブリージングがないため、全量注入孔を中心とした限定範囲に充填することができ、特に、地下水の存在する空洞においても、水に希釈されることなく、材料分離を起こすことなく、均一な強度が得られるという特有な作用効果を有しているが、別々のポンプ及び注入ホースでグラウト材、すなわち２液としての注入材料を空洞や隙間に圧送しており前者同様の問題点が存在している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムは、注入材料として例えば可塑状グラウト材で長距離圧送に用いられるものをＡ液と坑内で生成できるＢ液を有する２液タイプで設定し、少量配合で済む材料（Ｂ液）は坑内で製造することにより、配管全体量を減少させ、中継ポンプによりトンネル坑内での注入材料特にＡ液を２次圧送により長距離のトンネル又は各種長短を有するトンネルにも柔軟に対応することとし、トンネル坑内の注入ポンプでトンネルの所望位置で注入するためホース長又は配管長を短く設定でき施工管理を行いやすくし、作業の安全性を向上した。更に、トンネル坑内での注入ポンプで注入材料を注入するため、注入箇所を適宜数に設定可能とし、各部位により同時注入可能となし、１日当たりの注入施工量を増やして補修の工期短縮が実現できることを目的としたものであって、次の構成、手段から成立する。
【００１０】
すなわち、請求項１記載の発明によれば、セメント系材料でなるＡ液を製造するＡ液プラントと、該Ａ液プラントからＡ液を流送又は圧送しかつトンネルの入口から終端まで坑内に配置されたＡ液配管と、該Ａ液配管からバルブを介してＡ液を取出し、混練する滑車付き可動式アジテータと、該滑車付き可動式アジテータからＡ液を取出す滑車付き可動式注入ポンプと、該滑車付き可動式注入ポンプから取出したＡ液と混合されかつ可塑材料でなるＢ液を坑内で製造する滑車付き可動式可塑材調合槽及びミキシングユニットを有するＢ液坑内プラントと、前記滑車付きアジテータからＡ液を取出す滑車付き可動式中継ポンプとで構成し、前記滑車付き可動式アジテータ、前記滑車付き可動式注入ポンプ、前記Ｂ液坑内プラント及び前記滑車付き可動式中継ポンプを順次坑内に配置することを特徴とするトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムである。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、前記Ｂ液坑内プラントは前記滑車付き可動式中継ポンプを一体化したことを特徴とする請求項１記載のトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムである。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、前記Ａ液が、セメント、粘着材及び起泡剤で組成されたことを特徴とする請求項１記載のトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムである。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、前記Ｂ液が、粉体であって水で溶解した可塑剤で組成されたことを特徴とする請求項１記載のトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システム。
【００１４】
図１は、本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの参考例を示す概要図である。
図１を説明することにより本発明に係る参考例を明らかにする。
４は、現場プラントであって、トンネル５の坑内５ａから上壁部５ｃの上面壁又は背面に形成した空洞又は隙間５ｄ、５ｅに注入する裏込め注入材料のうちＡ液を製造する工場である。該裏込め注入材料としては、Ａ液の他にＢ液があって、当該Ｂ液は例えば、可塑材料であって例えば、水と混合したアルミニウム塩溶液として後述するようにトンネル５の坑内５ａで坑内プラント５ｂにより製造される。ここで上記Ａ液は、主としてセメント系材料であって、例えば水４ａと特殊蛋白質の物性を有する起泡剤４ｂとを自動発泡装置４ｃに混入すると共に、エア、すなわち気泡群を混合し、ミキサー４ｄに注入する。そして、該ミキサー４ｄは例えば、ポルトランドセメントや粘着材及び微粒子骨材等を混入し、混練動作を行い生成される。そして、該Ａ液は例えば、エアモルタルとして圧送ポンプ４ｅにより、流量計４ｆを介してトンネル５の坑内５ａに配管したＡ液配管６に圧送又は流送される。
【００１５】
Ａ液配管６はトンネル５の坑内５ａに補修の際に予め配管設置してあり、その一端は上記圧送ポンプ４ｅ及び／又は流量計４ｆに接続され、その他端はアジテータ７に接続される。尚、該Ａ液配管６は、トンネル５の坑内５ａの入口から出口まで一本の配管で全長域に設置し、該Ａ液配管６の全長域の所望部位に図１に示すようにバルブ６ａを設置し、このバルブ６ａの弁開閉動作を行わせることにより、Ａ液を前記アジテータ７へ圧送する。このように構成すると坑内５ａの入口から所望部位、つまり、トンネル５の上壁部５ｃの背面に形成された空洞又は隙間５ｄ、５ｅの位置に該アジテータ７を設置することができる。
【００１６】
前記アジテータ７はＡ液配管６内を圧送されたＡ液を取出し、これが凝固しないように攪拌羽根を備え混練動作を行う。そして、該アジテータ７に一旦貯留したＡ液は一方で注入ポンプ８及びＡ液ホース８ａを介して上記Ｂ液坑内プラント５ｂに生成されＢ液ホース８ｂで圧送された前記Ｂ液と共に前記空洞又は隙間５ｄ、５ｅにそれぞれ圧送又は流送され混合注入材料として注入される。ここで該Ｂ液は例えば、可塑材料であって例えば、アルミニウム塩溶液としてトンネル５の坑内５ａでＢ液坑内プラント５ｂにより製造される。また、前記Ｂ液坑内プラント５ｂは第1機としての機能を有する。そして、前記アジテータ７、前記注入ポンプ８及びＡ液ホース８ａはいわゆるＡ液攪拌搬送手段を構成する。
【００１７】
この場合、図示しないが、Ｂ液坑内プラント５ｂやＡ液ホース８ａ、Ｂ液ホース８ｂ等の所定位置にミキシングユニット等を設置し、Ａ液とＢ液を混合して空洞又は隙間５ｄ、５ｅに噴射注入する。そして、Ａ液とＢ液の混合比例は例えば、２０：１程度に設定されるが、空洞や隙間５ｄ、５ｅの状態や各組成物量及び物性又は水量等で適宜の混合比にする。
【００１８】
また、前記アジテータ７に一旦貯留したＡ液は他方では中継ポンプ９を介してＡ液配管６によりＡ液の二次圧送を行い次段のアジテータ７に圧送又は流送する。前記トンネル５の上壁部５ｃの背面部等に形成された空洞又は隙間５ｄ、５ｅが１箇所である場合、Ｂ液坑内プラント５ｂは坑内５ａに第１機を設置するのみでよい。前記トンネル５に別異の空洞又は隙間５ｄ、５ｅが形成されているとき、次段のアジテータ７を備えると共に前記第１機と略同一の構成を有する第２機としてのＢ液坑内プラント５ｂ１やその他同一の構成設備を備えてこれに対処する。
該第２機については、第１機と同一構成であり、同一番号を付し、その説明を省略する。
尚、図中、３はトンネル５を堀削した地山である。
【００１９】
次に、本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの参考例の動作や作用等について説明する。
現場プラント４で製造されたＡ液は、主としてセメント系材料であって、例えば水４ａと特殊蛋白質の物性を有する起泡剤４ｂとを自動発泡装置４ｃに混入すると共に、エア、すなわち気泡群を混合し、ミキサー４ｄに注入する。そして、該ミキサー４ｄは例えば、ポルトランドセメントや粘着材等を混入し、混練動作を行い生成される。そして、該Ａ液は例えば、エアモルタルとして圧送ポンプ４ｅにより、流量計４ｆを介してトンネル５の坑内５ａに配管したＡ液配管６に圧送又は流送される。
【００２０】
そして、Ａ液配管６は現場プラント４からトンネル５の坑内ａに引廻されており、該Ａ液配管６は前述したように、トンネル５の全長域に若しくは第１機となるＡ液攪拌搬送手段としてのＢ液坑内プラント５ｂに配置したアジテータ７まで配管する。該Ａ液配管６をトンネル５の全長域に固定した方式によれば該Ａ液配管６は長距離トンネルや水路トンネルの全長までの長さを必要とし、配管設備や配管材料が増えるが、次段以降に設置した二次圧送配管としてのＡ液配管６が短かく又は不要となる利点があり、設計仕様により、いずれを採用してもよい。
【００２１】
本発明の参考例を示す注入システムは、要するに一本のＡ液配管６を構成しており、このＡ液配管６から直接に又は例えば、バルブ６ａを開放操作することによりアジテータ７の貯留槽にＡ液を圧送又は流送する。そして、該アジテータ７に一旦貯留したＡ液は一方で注入ポンプ８及びＡ液ホース８ａを介して上記Ｂ液坑内プラント５ｂに生成されＢ液ホース８ｂで圧送された前記Ｂ液と共に前記空洞５ｄ、５ｅにそれぞれ圧送又は流送され混合注入材料として注入される。
この場合、図示しないが、例えばＢ液坑内プラント５ｂやＡ液ホース８ａ、Ｂ液ホース８ｂ等の所定位置にミキシングユニット等を設置し、Ａ液とＢ液を混合して空洞又は隙間５ｄ、５ｅに噴射注入する。
【００２２】
而して、上述した本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの参考例によれば、例えば、Ａ液配管６の所望部位に所望数の前記バルブ６ａ、６ｂを設置し必要に応じて単一又は複数のＢ液坑内プラント５ｂを坑内５ａに設置するのみで、トンネル５の上壁部５ｃ等に形成された空洞又は隙間５ｄ、５ｅのすべてに注入材料を注入する作業を行なわせることができる。
【００２３】
すなわち、本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの参考例について、その技術思想を水路トンネルに適用した場合を説明すれば、図２に示す如く、Ａ液を製造するため現場プラント４としての地上プラントからトンネル５の坑内５ａに配置したＡ液配管６を引廻し、このＡ液配管６内のＡ液を第１機としての坑内プラント１０に圧送又は流送する。図２に示す当該坑内プラント１０は、一種の小型工場の意義を有し、設備化されたものである。
【００２４】
而して、Ｂ液を製造した該坑内プラント１０は流送又は圧送されたＡ液と混合し、水路トンネルとしてのトンネル５の上壁部５ｃや地山３の一部に形成された空洞又は隙間５ｄに混合注入材料として注入する。そして、空洞又は隙間５ｄの補修工事が完了する。また、該空洞又は隙間５ｄが１箇所であるときは補修工事が完了するが別異の空洞５ｅが存在するとき、前述と同一の構成すなわち、Ａ液配管６に接続した第２機として坑内プラント１１を接続構成する。そして、空洞又は隙間５ｅにＡ液及びＢ液の混合注入材料を注入する。そして、空洞５ｅの補修工事が完了する。而して、水路トンネルとしてのトンネル５の全長域すべてに存在する空洞数に応じて各坑内５ａに所定数のプラント１０、１１を設置し前述した方式でトンネル５の入口から出口まで順次、空洞又は隙間５ｅに注入材料を注入し補修工事を完成する。
【００２５】
また、前記本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの参考例によれば、トンネル５の坑内５ａの上壁部等に形成した空洞又は隙間５ｅを、予め検査し、その所在を明確化した上に当該空洞又は隙間５ｅの部位近傍にＢ液坑内プラント５ｂや坑内プラント１０、１１を設置し、Ａ液配管６等に備えたバルブ等を一斉に開放操作する等して一度に当該空洞５ｅ等に混合注入材料を注入して補修工事を完成させてもよい。
尚、図中、１２は水路トンネルの壁面部、１３は河川域を示す。
【００２６】
前記現場プラント４は図１に説明した構成要素を含み又はその他に例えば、図３に示すように各設備機器を備えることにより構成されている。すなわち、発電機４ｇ、水タンク４ｈ、特殊粘着剤ミキサー４ｉ、セメントサイロ４ｊ、Ａ液圧送ポンプ４ｋ、スラリーミキシングユニット４ｌ、特殊起泡剤混合槽４ｍ、自動発泡装置４ｎ、ＰＨ中和装置４ｐ、ノッチタンク４ｑ、ユニットハウス４ｒ、ラインミキサー４ｓ、モルタル流量計４ｔを備えている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの実施の形態を説明 する。
図４は、本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの実施の形態の要部を示す詳細な構成図である。
図４を説明することにより、本発明に係る実施の形態を明らかにする。
７１は滑車付き可動式アジテータであり、滑車７１ａを備え、坑内５ａを移動可能かつ進退自在に構成している。該滑車付き可動式アジテータ７１は前述したアジテータ７と同一構成、機能を有しており、例えば、Ａ液の貯留槽等を該滑車７１ａに載置している。そして、Ａ液配管６からバルブ６ａを開放操作して圧送又は流送された該Ａ液を取出している。尚、該バルブ６ａを廃止し、Ａ液配管６から直接に滑車付き可動式アジテータ７１に圧送又は流送してもよい。該滑車付き可動式アジテータ７１は貯留槽内に備えた攪拌羽根等により該Ａ液を攪拌し又は混練している。そして、該滑車付き可動式アジテータ７１は、滑車付き可動式注入ポンプ８１に配管又はホースを介して流送する。
【００２８】
ここで、該滑車付き可動式注入ポンプ８１は底部に滑車８１ａを備え、トンネル５の坑内５ａを移動可能かつ進退自在に構成している。該滑車付き可動式注入ポンプ８１はＡ液ホース８ａを介してミキシングユニット１４ａに流送する。前記滑車付き可動式アジテータ７１、前記滑車付き可動式注入ポンプ８１及びＡ液ホース８ａはいわゆるＡ液攪拌搬送手段を構成する。該Ａ液ホース８ａは配管で構成してもよい。ミキシングユニット１４ａは例えば、坑内５ａの後記する滑車付き可動式可塑材調合槽１４ｂの所定部位に設置されており、該滑車付き可動式可塑材調合槽１４ｂ、具体的にはその一部を構成するＢ液溶解ミキサー１４ｃ、１４ｄから圧送又は流送されるＢ液と、前記Ａ液とを混合して混合注入材料を製造する。前記滑車付き可動式可塑材調合槽１４ｂは水と可塑剤を混合攪拌する前記Ｂ液溶解ミキサー１４ｃ、１４ｄ及び滑車付き注入ポンプ１４ｅを備えている。また、上記滑車付き可動式可塑材調合槽１４ｂは底部に滑車１４ｆを備え、Ｂ液溶解ミキサー１４ｃ、１４ｄ及び注入ポンプ１４ｅを載置している。
【００２９】
而して、図４には図示しないが、トンネルの上壁部５ｃの背面部等に形成された空洞又は隙間へ図４に示すミキシングユニット１４ａから混合注入材料を噴射注入手段等により注入する。
【００３０】
１５は滑車付き可塑剤搬送車であり、前進後退自在に操作され、底部に車輪又は滑車１５ａを備え、この滑車１５ａ上に特殊アルミニウム塩等の可塑剤１５ｂを載置している。該可塑剤１５ｂは前記滑車付き可動式可塑材調合槽１４ｂのＢ液溶解ミキサー１４ｃ、１４ｄへ必要に応じて投入し、水と可塑剤を混合攪拌するために準備を行なう。
【００３１】
上記滑車付き可塑剤搬送車１５は必ずしも包含しないが第1機としてのＢ液坑内プラント１４は上記ミキシングユニット１４ａ及び上記滑車付き可動式可塑材調合槽１４ｂにより構成される。９１は滑車付き可動式中継ポンプであり、底部に滑車９１ａを備え、トンネル５の坑内５ａを移動可能かつ進退自在に構成している。そして、該滑車付き可動式中継ポンプ９１は前記滑車付き可動式アジテータ７１から配管又はホースを介してＡ液を取込んでいる。また、滑車付き可動式中継ポンプ９１は、二次圧送配管としてのＡ液配管６を接続し、取出したＡ液と混合するＢ液を坑内で製造する次段の第２機等のＢ液坑内プラントに圧送又は流送している。
【００３２】
前記滑車付き可動式中継ポンプ９１、前記滑車付き可動式アジテータ７１、前記滑車付き可動式注入ポンプ８１、前記滑車付き可動式可塑材調合槽１４ｂ及び前記滑車付き可塑剤搬送車１５はそれぞれ係止部材によって相互に接離自在に連結可能とし、しかもこれらを単一のユニットに構成することができる。そして必要に応じて各装置を切離し又は連結する。そして、トンネル５の坑内５ａに於ける空洞発生部位に応じて迅速に混合注入材料の注入作業が実現できるように構成されている。そして、本発明は、坑内５ａにＡ液配管６を配管すれば空洞５ｄ、５ｅの発生数や箇所に応じてトンネル５の入口から坑内５ａに当該単一のユニット装置を搬送するのみで補修工事の実施化を可能とする。
【００３３】
尚、前記滑車付き可動式中継ポンプ９１、前記滑車付き可動式アジテータ７１、前記滑車付き可動式注入ポンプ８１、前記滑車付き可動式可塑材調合槽１４ｂ及び滑車付き可塑剤搬送車１５が単一装置としてユニット構成体とした場合、それぞれの滑車９１ａ、７１ａ、８１ａ、１４ｆ及び１５ａを単一の滑車として構成し該単一装置を搭載する。
尚、上記本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの実施の形態の他の構成は、前述した本発明の参考例と略同一の構成であり、その説明を省略する。
【００３４】
次に本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの実施の形態の動作や作用等について説明する。
現場プラント４で製造されたＡ液は、主としてセメント系材料であって、例えば水４ａと特殊蛋白質の物性を有する起泡剤４ｂとを自動発泡装置４ｃに混入すると共に、エア、すなわち気泡群を混合し、ミキサー４ｄに注入する。そして、該ミキサー４ｄは例えば、ポルトランドセメントや粘着材及び微粒子骨材等を混入し、混練動作を行い生成される。そして、該Ａ液は例えば、エアモルタルとして圧送ポンプ４ｅにより、流量計４ｆを介してトンネル５の坑内５ａに配管したＡ液配管６に圧送又は流送される。このＡ液配管６から直接に又は例えば、バルブ６ａを開放操作することにより滑車付き可動式アジテータ７１の貯留槽にＡ液を圧送又は流送する。そして、該滑車付き可動式アジテータ７１に一旦貯留したＡ液は一方で滑車付き可動式注入ポンプ８１及びＡ液ホース８ａを介して上記滑車付き可動式可塑材調合槽１４ｂに生成されＢ液ホース８ｂで圧送された前記Ｂ液とミキシングユニット１４ａで混合される。該Ｂ液ホース８ｂは配管で構成してもよい。そして、前記空洞（図４に図示せず）にそれぞれ圧送又は流送され混合注入材料として注入される。
【００３５】
また、前記滑車付き可動式中継ポンプ９１は前進用牽引車両１６により坑内５ａを前進し、滑車付き可塑剤搬送車１５は後退用牽引車両１７により坑内５ａを後進する。そして、該滑車付き可動式中継ポンプ９１の他の構成装置等を単一装置としてユニット化すれば、当該単一装置を当該牽引車両１６、１７により空洞５ｄ、５ｅ内の補修工事が完了する毎に次の空洞部位に移動させて全体の補修工事を迅速に完了することができる。
尚、当該本発明の実施の形態の他の動作等は前述した本発明の参考例と略同一でありその説明を省略する。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムは上述した構成、作用を有するので次の効果がある。
【００３７】
請求項１記載の発明によれば、セメント系材料でなるＡ液を製造するＡ液プラントと、該Ａ液プラントからＡ液を流送又は圧送しかつトンネルの入口から終端まで坑内に配置されたＡ液配管と、該Ａ液配管からバルブを介してＡ液を取出し、混練する滑車付き可動式アジテータと、該滑車付き可動式アジテータからＡ液を取出す滑車付き可動式注入ポンプと、該滑車付き可動式注入ポンプから取出したＡ液と混合されかつ可塑材料でなるＢ液を坑内で製造する滑車付き可動式可塑材調合槽及びミキシングユニットを有するＢ液坑内プラントと、前記滑車付きアジテータからＡ液を取出す滑車付き可動式中継ポンプとで構成し、前記滑車付き可動式アジテータ、前記滑車付き可動式注入ポンプ、前記Ｂ液坑内プラント及び前記滑車付き可動式中継ポンプを順次坑内に配置することを特徴とするトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムを提供する。
このような構成としたので、トンネルの坑内に別異かつ多数の空洞又は隙間が存在していたときにも、複数号機としての坑内プラントを順次接続構成したので上記多数の空洞又は隙間に一斉に注入材料を注入し、最短工期で補修工事を完成できる効果がある。また、Ｂ液の製造をトンネル坑内とすることで、配管全量を大幅に削減し、注入材料の無駄を省略し、作業終了後の清掃作業の工数を低減し及び産業廃棄処理量を削減した。注入材料の注入箇所近傍での注入ポンプを使用可能にし、空洞状況や覆工の変状監視を適時検出しながら空洞等への注入作業をすることで、注入作業の開始から終了までを迅速に行うことができ、注入品質を高品質に保持すると共に再注入作業等や注入不良を防止した。更に、注入ポンプから注入材料の注入箇所までのホース長を極めて短縮でき、空洞への注入材料の充填確認後、直ちに注入材料を停止させ、併せて中継ポンプにより注入箇所を複数設けることができ、補修工期の大幅な短縮化を実現する効果がある。
【００３８】
請求項２記載の発明によれば、前記Ｂ液坑内プラントは前記滑車付き可動式中継ポンプを一体化したことを特徴とする請求項１記載のトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムを提供する。
このような構成としたので、請求項１記載の発明の効果に加えて滑車付き可動式中継ポンプとＢ液坑内プラントの一体化が図られ設備の簡素化を実現する効果がある。
【００３９】
請求項３記載の発明によれば、前記Ａ液が、セメント、粘着材及び起泡剤で組成されたことを特徴とする請求項１記載のトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムを提供する。
このような構成としたので、請求項１記載の発明の効果に加えて、汎用の組成成分でＡ液を量産生成できシステムの有効利用を図る効果がある。
【００４０】
請求項４記載の発明によれば、前記Ｂ液が、粉体であって水で溶解した可塑剤で組成されたことを特徴とする請求項１記載のトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムを提供する。
このような構成としたので、請求項１記載の発明の効果に加えて、汎用の組成成分でＢ液を量産生成できシステムの有効利用を図る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの参考例を示す概要図である。
【図２】本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの参考例を示すものであって、水路トンネルに適用した例を示す概要図である。
【図３】本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの参考例に関し、現場プラントの構成例を示す説明図である。
【図４】本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの実施の形態の要部を示す構成図である。
【図５】従来の技術に於けるトンネルの上壁に形成した空洞に注入材料を注入する方式を示す垂直断面図である。
【図６】従来の技術に於ける長距離水路トンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの一例を示す概要図である。
【符号の説明】
１ 現場プラント
１ａ 水
１ｂ 起泡剤
１ｃ 自動発泡装置
１ｄ ミキサー
１ｅ 水
１ｆ 可塑剤
１ｇ 溶解ミキサー
１ｈ 圧送ポンプ
１ｉ 流量計
１ｊ 圧送ポンプ
１ｋ 流量計
２ 長距離水路トンネル
２ａ 坑内
２ｂ Ａ液配管
２ｃ Ｂ液配管
２ｄ 上壁部
２ｅ 空洞
２ｆ 注入材料
３ 地山
４ 現場プラント
４ａ 水
４ｂ 起泡剤
４ｃ 自動発泡装置
４ｄ ミキサー
４ｅ 圧送ポンプ
４ｆ 流量計
４ｇ 発電機
４ｈ 水タンク
４ｉ 特殊粘着剤ミキサー
４ｊ セメントサイロ
４ｋ Ａ液圧送ポンプ
４ｌ スラリーミキシングユニット
４ｍ 特殊起泡剤混合槽
４ｎ 自動発泡装置
４ｐ ＰＨ中和装置
４ｑ ノッチタンク
４ｒ ユニットハウス
４ｓ ラインミキサー
４ｔ モルタル流量計
５ トンネル
５ａ 坑内
５ｂ Ｂ液坑内プラント
５ｂ１ Ｂ液坑内プラント
５ｃ 上壁部
５ｄ 空洞
５ｅ 空洞
６ Ａ液配管
６ａ バルブ
６ｂ バルブ
７ アジテータ
７１ 滑車付き可動式アジテータ
７１ｂ 滑車付き可動式アジテータの滑車
８ 注入ポンプ
８ａ Ａ液ホース
８ｂ Ｂ液ホース
８１ 滑車付き可動式注入ポンプ
８１ａ 滑車付き可動式注入ポンプの滑車
９ 中継ポンプ
９１ 滑車付き可動式中継ポンプ
９１ａ 滑車付き可動式中継ポンプの滑車
１０ 坑内プラント（第1機）
１１ 坑内プラント（第２機）
１２ 水路トンネルの壁面部
１３ 河川域
１４ Ｂ液坑内プラント
１４ａ ミキシングユニット
１４ｂ 滑車付き可動式可塑材調合槽
１４ｃ Ｂ液溶解ミキサー
１４ｄ Ｂ液溶解ミキサー
１４ｅ 注入ポンプ
１４ｆ 滑車付き可動式可塑材調合槽の滑車
１５ 滑車付き可塑剤搬送車
１５ａ 滑車付き可塑剤搬送車の滑車
１５ｂ 滑車付き可塑剤搬送車の可塑剤
１６ 前進用牽引車両
１７ 後退用牽引車両
【発明の属する技術分野】
本発明は、山岳トンネル、シールドトンネル又は水路トンネル等各種のトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術は、図６に示すようなトンネルの一種である長距離水路トンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムがある。これについて説明すれば、１は、現場プラントであって、トンネル坑内から注入する裏込め注入材料を製造する工場である。該裏込め注入材料としては、例えば、セメント系材料としてのＡ液及び可塑材料としてのＢ液がある。具体的には、図６に示す如く、上記Ａ液の製造工程は、水１ａと、特殊蛋白質を有する起泡剤１ｂとを自動発泡装置１ｃに混入すると共にエア、すなわち気泡群を混合し、ミキサー１ｄに注入する。一方、該ミキサー１ｄはセメント及び粘着材や微粒子骨材を混入し、混練作用を行なう工程である。かくしてＡ液が生成される。
また、上記Ｂ液の製造工程は、水１ｅと特殊アルミニュウム塩を有する可塑剤１ｆと溶解ミキサー１ｇで混合する工程である。かくしてＢ液が生成される。
【０００３】
２はトンネルとしての例えば長距離水路トンネルであって、その坑内２ａには、前記現場プラント１から一方に於いてＡ液配管２ｂをその長さ方向に引廻し配管している。また、該現場プラント１から他方に於いてＢ液配管２ｃを該Ａ液配管２ｂと同様に引廻し配管している。該Ａ液配管２ｂの一端は、該現場プラント１のＡ液製造工程に備えているミキサー１ｄの出力側に設置された圧送ポンプ１ｈ及び／又は流量計１ｉに接続され、その他端はトンネル坑内２ａの例えば上壁部２ｄの上壁面に形成された空洞２ｅに設置している。また、該Ｂ液配管２ｃの一端は、該現場プラント１のＢ液製造工程に備えている溶解ミキサー１ｇの出力側に設置された圧送ポンプ１ｊ及び／又は流量計１ｋに接続され、その他端はトンネル坑内２ａの上壁部２ｄに形成された空洞２ｅに設置している。
【０００４】
而して、上記Ａ液とＢ液は予め坑内２ａに固定設置された各々の配管２ｂ、２ｃにより例えば地上に設置された現場プラント１から圧送若しくは流送され、地山３又は地盤若しくはトンネル壁面や該地山とトンネル壁面の境界面に地盤等の軟弱化により形成された空洞２ｅ又は隙間、例えばシールドトンネルの裏込め等に注入される。その注入方法は図示していないが、該Ａ液及び該Ｂ液をミキシングユニット等によりトンネル坑内２ａの所定部位で一旦混合し、その混合液を例えばグラウト材でなる注入材料２ｆとして図５に示すように上記空洞２ｅ等に注入する。
【０００５】
そして、注入材料２ｆは空洞２ｅ内に図５に示すように矢印Ｃ方向及び矢印Ｄ方向に流送又は圧送され、万遍なく行く渉り、空洞２ｅ又は隙間全域に充填される。そして、トンネル２に形成された空洞２ｅや隙間等の補修工事、改修工事が完成する。
【０００６】
また、従来の技術としては特開平１１−１２４５７４号公開特許公報に開示した技術がある。当該従来の技術は、地盤、構造物及び地盤と構造物の境界面の空洞や隙間を充填するグラウト材において、硬化発現材を主成分とした流動性のモルタルに、モンモリロナイト粘度鉱物を混入した流動性の膨潤液を加えることにより、前記膨潤液をゲル化させて非流動性の可塑状に変質させてなることにより、ブリージング、材料分離及び水の希釈を防止すると共に、限定注入により目的の空洞に確実に充填できるようにしたことを特徴としている。そして、地盤、構造物及び地盤と構造物の境界面の空洞や隙間にグラウト材を注入充填するグラウト注入工法において、硬化発現材を主成分とした流動性のモルタルをＡ液とし、これにモンモリロナイト粘度鉱物を混入した流動性の膨潤液をＢ液とし、それぞれ別々のポンプで圧送し、注入口付近で前記Ａ液とＢ液を合流混合することにより、前記Ｂ液の膨潤液をゲル化させて非流動性の可塑状に変質させたグラウト材を注入することを特徴とするグラウト注入工法である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術は、前述した構成、方式及び／又は注入システムであるので次の課題が存在した。
すなわち、前者に於いては、Ａ液及びＢ液の２本の配管２ｂ、２ｃをトンネル坑内２ａに配設しているため、配管する配管長及びその作業量が多くなり、配管施工費が嵩むこととなった。そして配管２ｂ、２ｃが長いため、Ａ液及びＢ液配管２ｂ、２ｃ内の残留する注入材料のロスが大きくなり、作業終了後の清掃作業が増加し及び産業廃棄処理量が大となった。また、注入材料の注入の開始・終了を地上の現場プラント１で行うため覆工や空洞等の変状監視に応じた瞬時の対応が難しく、注入材料の注入品質や注入材料の安全性に不安が残存した。そして長距離の配管２ｂ、２ｃに注入材料の注入時の圧力がかかり、空洞２ｅが注入材料で充填完了され後に地上の現場プラント１で注入をストップした後も、圧送ポンプ１ｈ、１ｊによる圧力が抜けきるまで注入材料が吐出される。そのため注入箇所に注入材料を受ける余分の器材が必要となった。そして注入材料の空洞２ｅの注入箇所を１箇所に特定するため、トンネル２の補修工期の短縮を図ることができないという種々の問題点があった。
【０００８】
また、後者の技術としての前記特開平１１−１２４５７４号公開特許公報に開示された技術は、流動性のモルタル（Ａ液）に、同じく流動性のベントナイトの膨張液（Ｂ液）も加えて得られた非流動性の可塑状グラウトを空洞に注入すれば、ブリージングがないため、全量注入孔を中心とした限定範囲に充填することができ、特に、地下水の存在する空洞においても、水に希釈されることなく、材料分離を起こすことなく、均一な強度が得られるという特有な作用効果を有しているが、別々のポンプ及び注入ホースでグラウト材、すなわち２液としての注入材料を空洞や隙間に圧送しており前者同様の問題点が存在している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムは、注入材料として例えば可塑状グラウト材で長距離圧送に用いられるものをＡ液と坑内で生成できるＢ液を有する２液タイプで設定し、少量配合で済む材料（Ｂ液）は坑内で製造することにより、配管全体量を減少させ、中継ポンプによりトンネル坑内での注入材料特にＡ液を２次圧送により長距離のトンネル又は各種長短を有するトンネルにも柔軟に対応することとし、トンネル坑内の注入ポンプでトンネルの所望位置で注入するためホース長又は配管長を短く設定でき施工管理を行いやすくし、作業の安全性を向上した。更に、トンネル坑内での注入ポンプで注入材料を注入するため、注入箇所を適宜数に設定可能とし、各部位により同時注入可能となし、１日当たりの注入施工量を増やして補修の工期短縮が実現できることを目的としたものであって、次の構成、手段から成立する。
【００１０】
すなわち、請求項１記載の発明によれば、セメント系材料でなるＡ液を製造するＡ液プラントと、該Ａ液プラントからＡ液を流送又は圧送しかつトンネルの入口から終端まで坑内に配置されたＡ液配管と、該Ａ液配管からバルブを介してＡ液を取出し、混練する滑車付き可動式アジテータと、該滑車付き可動式アジテータからＡ液を取出す滑車付き可動式注入ポンプと、該滑車付き可動式注入ポンプから取出したＡ液と混合されかつ可塑材料でなるＢ液を坑内で製造する滑車付き可動式可塑材調合槽及びミキシングユニットを有するＢ液坑内プラントと、前記滑車付きアジテータからＡ液を取出す滑車付き可動式中継ポンプとで構成し、前記滑車付き可動式アジテータ、前記滑車付き可動式注入ポンプ、前記Ｂ液坑内プラント及び前記滑車付き可動式中継ポンプを順次坑内に配置することを特徴とするトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムである。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、前記Ｂ液坑内プラントは前記滑車付き可動式中継ポンプを一体化したことを特徴とする請求項１記載のトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムである。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、前記Ａ液が、セメント、粘着材及び起泡剤で組成されたことを特徴とする請求項１記載のトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムである。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、前記Ｂ液が、粉体であって水で溶解した可塑剤で組成されたことを特徴とする請求項１記載のトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システム。
【００１４】
図１は、本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの参考例を示す概要図である。
図１を説明することにより本発明に係る参考例を明らかにする。
４は、現場プラントであって、トンネル５の坑内５ａから上壁部５ｃの上面壁又は背面に形成した空洞又は隙間５ｄ、５ｅに注入する裏込め注入材料のうちＡ液を製造する工場である。該裏込め注入材料としては、Ａ液の他にＢ液があって、当該Ｂ液は例えば、可塑材料であって例えば、水と混合したアルミニウム塩溶液として後述するようにトンネル５の坑内５ａで坑内プラント５ｂにより製造される。ここで上記Ａ液は、主としてセメント系材料であって、例えば水４ａと特殊蛋白質の物性を有する起泡剤４ｂとを自動発泡装置４ｃに混入すると共に、エア、すなわち気泡群を混合し、ミキサー４ｄに注入する。そして、該ミキサー４ｄは例えば、ポルトランドセメントや粘着材及び微粒子骨材等を混入し、混練動作を行い生成される。そして、該Ａ液は例えば、エアモルタルとして圧送ポンプ４ｅにより、流量計４ｆを介してトンネル５の坑内５ａに配管したＡ液配管６に圧送又は流送される。
【００１５】
Ａ液配管６はトンネル５の坑内５ａに補修の際に予め配管設置してあり、その一端は上記圧送ポンプ４ｅ及び／又は流量計４ｆに接続され、その他端はアジテータ７に接続される。尚、該Ａ液配管６は、トンネル５の坑内５ａの入口から出口まで一本の配管で全長域に設置し、該Ａ液配管６の全長域の所望部位に図１に示すようにバルブ６ａを設置し、このバルブ６ａの弁開閉動作を行わせることにより、Ａ液を前記アジテータ７へ圧送する。このように構成すると坑内５ａの入口から所望部位、つまり、トンネル５の上壁部５ｃの背面に形成された空洞又は隙間５ｄ、５ｅの位置に該アジテータ７を設置することができる。
【００１６】
前記アジテータ７はＡ液配管６内を圧送されたＡ液を取出し、これが凝固しないように攪拌羽根を備え混練動作を行う。そして、該アジテータ７に一旦貯留したＡ液は一方で注入ポンプ８及びＡ液ホース８ａを介して上記Ｂ液坑内プラント５ｂに生成されＢ液ホース８ｂで圧送された前記Ｂ液と共に前記空洞又は隙間５ｄ、５ｅにそれぞれ圧送又は流送され混合注入材料として注入される。ここで該Ｂ液は例えば、可塑材料であって例えば、アルミニウム塩溶液としてトンネル５の坑内５ａでＢ液坑内プラント５ｂにより製造される。また、前記Ｂ液坑内プラント５ｂは第1機としての機能を有する。そして、前記アジテータ７、前記注入ポンプ８及びＡ液ホース８ａはいわゆるＡ液攪拌搬送手段を構成する。
【００１７】
この場合、図示しないが、Ｂ液坑内プラント５ｂやＡ液ホース８ａ、Ｂ液ホース８ｂ等の所定位置にミキシングユニット等を設置し、Ａ液とＢ液を混合して空洞又は隙間５ｄ、５ｅに噴射注入する。そして、Ａ液とＢ液の混合比例は例えば、２０：１程度に設定されるが、空洞や隙間５ｄ、５ｅの状態や各組成物量及び物性又は水量等で適宜の混合比にする。
【００１８】
また、前記アジテータ７に一旦貯留したＡ液は他方では中継ポンプ９を介してＡ液配管６によりＡ液の二次圧送を行い次段のアジテータ７に圧送又は流送する。前記トンネル５の上壁部５ｃの背面部等に形成された空洞又は隙間５ｄ、５ｅが１箇所である場合、Ｂ液坑内プラント５ｂは坑内５ａに第１機を設置するのみでよい。前記トンネル５に別異の空洞又は隙間５ｄ、５ｅが形成されているとき、次段のアジテータ７を備えると共に前記第１機と略同一の構成を有する第２機としてのＢ液坑内プラント５ｂ１やその他同一の構成設備を備えてこれに対処する。
該第２機については、第１機と同一構成であり、同一番号を付し、その説明を省略する。
尚、図中、３はトンネル５を堀削した地山である。
【００１９】
次に、本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの参考例の動作や作用等について説明する。
現場プラント４で製造されたＡ液は、主としてセメント系材料であって、例えば水４ａと特殊蛋白質の物性を有する起泡剤４ｂとを自動発泡装置４ｃに混入すると共に、エア、すなわち気泡群を混合し、ミキサー４ｄに注入する。そして、該ミキサー４ｄは例えば、ポルトランドセメントや粘着材等を混入し、混練動作を行い生成される。そして、該Ａ液は例えば、エアモルタルとして圧送ポンプ４ｅにより、流量計４ｆを介してトンネル５の坑内５ａに配管したＡ液配管６に圧送又は流送される。
【００２０】
そして、Ａ液配管６は現場プラント４からトンネル５の坑内ａに引廻されており、該Ａ液配管６は前述したように、トンネル５の全長域に若しくは第１機となるＡ液攪拌搬送手段としてのＢ液坑内プラント５ｂに配置したアジテータ７まで配管する。該Ａ液配管６をトンネル５の全長域に固定した方式によれば該Ａ液配管６は長距離トンネルや水路トンネルの全長までの長さを必要とし、配管設備や配管材料が増えるが、次段以降に設置した二次圧送配管としてのＡ液配管６が短かく又は不要となる利点があり、設計仕様により、いずれを採用してもよい。
【００２１】
本発明の参考例を示す注入システムは、要するに一本のＡ液配管６を構成しており、このＡ液配管６から直接に又は例えば、バルブ６ａを開放操作することによりアジテータ７の貯留槽にＡ液を圧送又は流送する。そして、該アジテータ７に一旦貯留したＡ液は一方で注入ポンプ８及びＡ液ホース８ａを介して上記Ｂ液坑内プラント５ｂに生成されＢ液ホース８ｂで圧送された前記Ｂ液と共に前記空洞５ｄ、５ｅにそれぞれ圧送又は流送され混合注入材料として注入される。
この場合、図示しないが、例えばＢ液坑内プラント５ｂやＡ液ホース８ａ、Ｂ液ホース８ｂ等の所定位置にミキシングユニット等を設置し、Ａ液とＢ液を混合して空洞又は隙間５ｄ、５ｅに噴射注入する。
【００２２】
而して、上述した本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの参考例によれば、例えば、Ａ液配管６の所望部位に所望数の前記バルブ６ａ、６ｂを設置し必要に応じて単一又は複数のＢ液坑内プラント５ｂを坑内５ａに設置するのみで、トンネル５の上壁部５ｃ等に形成された空洞又は隙間５ｄ、５ｅのすべてに注入材料を注入する作業を行なわせることができる。
【００２３】
すなわち、本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの参考例について、その技術思想を水路トンネルに適用した場合を説明すれば、図２に示す如く、Ａ液を製造するため現場プラント４としての地上プラントからトンネル５の坑内５ａに配置したＡ液配管６を引廻し、このＡ液配管６内のＡ液を第１機としての坑内プラント１０に圧送又は流送する。図２に示す当該坑内プラント１０は、一種の小型工場の意義を有し、設備化されたものである。
【００２４】
而して、Ｂ液を製造した該坑内プラント１０は流送又は圧送されたＡ液と混合し、水路トンネルとしてのトンネル５の上壁部５ｃや地山３の一部に形成された空洞又は隙間５ｄに混合注入材料として注入する。そして、空洞又は隙間５ｄの補修工事が完了する。また、該空洞又は隙間５ｄが１箇所であるときは補修工事が完了するが別異の空洞５ｅが存在するとき、前述と同一の構成すなわち、Ａ液配管６に接続した第２機として坑内プラント１１を接続構成する。そして、空洞又は隙間５ｅにＡ液及びＢ液の混合注入材料を注入する。そして、空洞５ｅの補修工事が完了する。而して、水路トンネルとしてのトンネル５の全長域すべてに存在する空洞数に応じて各坑内５ａに所定数のプラント１０、１１を設置し前述した方式でトンネル５の入口から出口まで順次、空洞又は隙間５ｅに注入材料を注入し補修工事を完成する。
【００２５】
また、前記本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの参考例によれば、トンネル５の坑内５ａの上壁部等に形成した空洞又は隙間５ｅを、予め検査し、その所在を明確化した上に当該空洞又は隙間５ｅの部位近傍にＢ液坑内プラント５ｂや坑内プラント１０、１１を設置し、Ａ液配管６等に備えたバルブ等を一斉に開放操作する等して一度に当該空洞５ｅ等に混合注入材料を注入して補修工事を完成させてもよい。
尚、図中、１２は水路トンネルの壁面部、１３は河川域を示す。
【００２６】
前記現場プラント４は図１に説明した構成要素を含み又はその他に例えば、図３に示すように各設備機器を備えることにより構成されている。すなわち、発電機４ｇ、水タンク４ｈ、特殊粘着剤ミキサー４ｉ、セメントサイロ４ｊ、Ａ液圧送ポンプ４ｋ、スラリーミキシングユニット４ｌ、特殊起泡剤混合槽４ｍ、自動発泡装置４ｎ、ＰＨ中和装置４ｐ、ノッチタンク４ｑ、ユニットハウス４ｒ、ラインミキサー４ｓ、モルタル流量計４ｔを備えている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの実施の形態を説明 する。
図４は、本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの実施の形態の要部を示す詳細な構成図である。
図４を説明することにより、本発明に係る実施の形態を明らかにする。
７１は滑車付き可動式アジテータであり、滑車７１ａを備え、坑内５ａを移動可能かつ進退自在に構成している。該滑車付き可動式アジテータ７１は前述したアジテータ７と同一構成、機能を有しており、例えば、Ａ液の貯留槽等を該滑車７１ａに載置している。そして、Ａ液配管６からバルブ６ａを開放操作して圧送又は流送された該Ａ液を取出している。尚、該バルブ６ａを廃止し、Ａ液配管６から直接に滑車付き可動式アジテータ７１に圧送又は流送してもよい。該滑車付き可動式アジテータ７１は貯留槽内に備えた攪拌羽根等により該Ａ液を攪拌し又は混練している。そして、該滑車付き可動式アジテータ７１は、滑車付き可動式注入ポンプ８１に配管又はホースを介して流送する。
【００２８】
ここで、該滑車付き可動式注入ポンプ８１は底部に滑車８１ａを備え、トンネル５の坑内５ａを移動可能かつ進退自在に構成している。該滑車付き可動式注入ポンプ８１はＡ液ホース８ａを介してミキシングユニット１４ａに流送する。前記滑車付き可動式アジテータ７１、前記滑車付き可動式注入ポンプ８１及びＡ液ホース８ａはいわゆるＡ液攪拌搬送手段を構成する。該Ａ液ホース８ａは配管で構成してもよい。ミキシングユニット１４ａは例えば、坑内５ａの後記する滑車付き可動式可塑材調合槽１４ｂの所定部位に設置されており、該滑車付き可動式可塑材調合槽１４ｂ、具体的にはその一部を構成するＢ液溶解ミキサー１４ｃ、１４ｄから圧送又は流送されるＢ液と、前記Ａ液とを混合して混合注入材料を製造する。前記滑車付き可動式可塑材調合槽１４ｂは水と可塑剤を混合攪拌する前記Ｂ液溶解ミキサー１４ｃ、１４ｄ及び滑車付き注入ポンプ１４ｅを備えている。また、上記滑車付き可動式可塑材調合槽１４ｂは底部に滑車１４ｆを備え、Ｂ液溶解ミキサー１４ｃ、１４ｄ及び注入ポンプ１４ｅを載置している。
【００２９】
而して、図４には図示しないが、トンネルの上壁部５ｃの背面部等に形成された空洞又は隙間へ図４に示すミキシングユニット１４ａから混合注入材料を噴射注入手段等により注入する。
【００３０】
１５は滑車付き可塑剤搬送車であり、前進後退自在に操作され、底部に車輪又は滑車１５ａを備え、この滑車１５ａ上に特殊アルミニウム塩等の可塑剤１５ｂを載置している。該可塑剤１５ｂは前記滑車付き可動式可塑材調合槽１４ｂのＢ液溶解ミキサー１４ｃ、１４ｄへ必要に応じて投入し、水と可塑剤を混合攪拌するために準備を行なう。
【００３１】
上記滑車付き可塑剤搬送車１５は必ずしも包含しないが第1機としてのＢ液坑内プラント１４は上記ミキシングユニット１４ａ及び上記滑車付き可動式可塑材調合槽１４ｂにより構成される。９１は滑車付き可動式中継ポンプであり、底部に滑車９１ａを備え、トンネル５の坑内５ａを移動可能かつ進退自在に構成している。そして、該滑車付き可動式中継ポンプ９１は前記滑車付き可動式アジテータ７１から配管又はホースを介してＡ液を取込んでいる。また、滑車付き可動式中継ポンプ９１は、二次圧送配管としてのＡ液配管６を接続し、取出したＡ液と混合するＢ液を坑内で製造する次段の第２機等のＢ液坑内プラントに圧送又は流送している。
【００３２】
前記滑車付き可動式中継ポンプ９１、前記滑車付き可動式アジテータ７１、前記滑車付き可動式注入ポンプ８１、前記滑車付き可動式可塑材調合槽１４ｂ及び前記滑車付き可塑剤搬送車１５はそれぞれ係止部材によって相互に接離自在に連結可能とし、しかもこれらを単一のユニットに構成することができる。そして必要に応じて各装置を切離し又は連結する。そして、トンネル５の坑内５ａに於ける空洞発生部位に応じて迅速に混合注入材料の注入作業が実現できるように構成されている。そして、本発明は、坑内５ａにＡ液配管６を配管すれば空洞５ｄ、５ｅの発生数や箇所に応じてトンネル５の入口から坑内５ａに当該単一のユニット装置を搬送するのみで補修工事の実施化を可能とする。
【００３３】
尚、前記滑車付き可動式中継ポンプ９１、前記滑車付き可動式アジテータ７１、前記滑車付き可動式注入ポンプ８１、前記滑車付き可動式可塑材調合槽１４ｂ及び滑車付き可塑剤搬送車１５が単一装置としてユニット構成体とした場合、それぞれの滑車９１ａ、７１ａ、８１ａ、１４ｆ及び１５ａを単一の滑車として構成し該単一装置を搭載する。
尚、上記本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの実施の形態の他の構成は、前述した本発明の参考例と略同一の構成であり、その説明を省略する。
【００３４】
次に本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの実施の形態の動作や作用等について説明する。
現場プラント４で製造されたＡ液は、主としてセメント系材料であって、例えば水４ａと特殊蛋白質の物性を有する起泡剤４ｂとを自動発泡装置４ｃに混入すると共に、エア、すなわち気泡群を混合し、ミキサー４ｄに注入する。そして、該ミキサー４ｄは例えば、ポルトランドセメントや粘着材及び微粒子骨材等を混入し、混練動作を行い生成される。そして、該Ａ液は例えば、エアモルタルとして圧送ポンプ４ｅにより、流量計４ｆを介してトンネル５の坑内５ａに配管したＡ液配管６に圧送又は流送される。このＡ液配管６から直接に又は例えば、バルブ６ａを開放操作することにより滑車付き可動式アジテータ７１の貯留槽にＡ液を圧送又は流送する。そして、該滑車付き可動式アジテータ７１に一旦貯留したＡ液は一方で滑車付き可動式注入ポンプ８１及びＡ液ホース８ａを介して上記滑車付き可動式可塑材調合槽１４ｂに生成されＢ液ホース８ｂで圧送された前記Ｂ液とミキシングユニット１４ａで混合される。該Ｂ液ホース８ｂは配管で構成してもよい。そして、前記空洞（図４に図示せず）にそれぞれ圧送又は流送され混合注入材料として注入される。
【００３５】
また、前記滑車付き可動式中継ポンプ９１は前進用牽引車両１６により坑内５ａを前進し、滑車付き可塑剤搬送車１５は後退用牽引車両１７により坑内５ａを後進する。そして、該滑車付き可動式中継ポンプ９１の他の構成装置等を単一装置としてユニット化すれば、当該単一装置を当該牽引車両１６、１７により空洞５ｄ、５ｅ内の補修工事が完了する毎に次の空洞部位に移動させて全体の補修工事を迅速に完了することができる。
尚、当該本発明の実施の形態の他の動作等は前述した本発明の参考例と略同一でありその説明を省略する。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムは上述した構成、作用を有するので次の効果がある。
【００３７】
請求項１記載の発明によれば、セメント系材料でなるＡ液を製造するＡ液プラントと、該Ａ液プラントからＡ液を流送又は圧送しかつトンネルの入口から終端まで坑内に配置されたＡ液配管と、該Ａ液配管からバルブを介してＡ液を取出し、混練する滑車付き可動式アジテータと、該滑車付き可動式アジテータからＡ液を取出す滑車付き可動式注入ポンプと、該滑車付き可動式注入ポンプから取出したＡ液と混合されかつ可塑材料でなるＢ液を坑内で製造する滑車付き可動式可塑材調合槽及びミキシングユニットを有するＢ液坑内プラントと、前記滑車付きアジテータからＡ液を取出す滑車付き可動式中継ポンプとで構成し、前記滑車付き可動式アジテータ、前記滑車付き可動式注入ポンプ、前記Ｂ液坑内プラント及び前記滑車付き可動式中継ポンプを順次坑内に配置することを特徴とするトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムを提供する。
このような構成としたので、トンネルの坑内に別異かつ多数の空洞又は隙間が存在していたときにも、複数号機としての坑内プラントを順次接続構成したので上記多数の空洞又は隙間に一斉に注入材料を注入し、最短工期で補修工事を完成できる効果がある。また、Ｂ液の製造をトンネル坑内とすることで、配管全量を大幅に削減し、注入材料の無駄を省略し、作業終了後の清掃作業の工数を低減し及び産業廃棄処理量を削減した。注入材料の注入箇所近傍での注入ポンプを使用可能にし、空洞状況や覆工の変状監視を適時検出しながら空洞等への注入作業をすることで、注入作業の開始から終了までを迅速に行うことができ、注入品質を高品質に保持すると共に再注入作業等や注入不良を防止した。更に、注入ポンプから注入材料の注入箇所までのホース長を極めて短縮でき、空洞への注入材料の充填確認後、直ちに注入材料を停止させ、併せて中継ポンプにより注入箇所を複数設けることができ、補修工期の大幅な短縮化を実現する効果がある。
【００３８】
請求項２記載の発明によれば、前記Ｂ液坑内プラントは前記滑車付き可動式中継ポンプを一体化したことを特徴とする請求項１記載のトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムを提供する。
このような構成としたので、請求項１記載の発明の効果に加えて滑車付き可動式中継ポンプとＢ液坑内プラントの一体化が図られ設備の簡素化を実現する効果がある。
【００３９】
請求項３記載の発明によれば、前記Ａ液が、セメント、粘着材及び起泡剤で組成されたことを特徴とする請求項１記載のトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムを提供する。
このような構成としたので、請求項１記載の発明の効果に加えて、汎用の組成成分でＡ液を量産生成できシステムの有効利用を図る効果がある。
【００４０】
請求項４記載の発明によれば、前記Ｂ液が、粉体であって水で溶解した可塑剤で組成されたことを特徴とする請求項１記載のトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムを提供する。
このような構成としたので、請求項１記載の発明の効果に加えて、汎用の組成成分でＢ液を量産生成できシステムの有効利用を図る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの参考例を示す概要図である。
【図２】本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの参考例を示すものであって、水路トンネルに適用した例を示す概要図である。
【図３】本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの参考例に関し、現場プラントの構成例を示す説明図である。
【図４】本発明に係るトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの実施の形態の要部を示す構成図である。
【図５】従来の技術に於けるトンネルの上壁に形成した空洞に注入材料を注入する方式を示す垂直断面図である。
【図６】従来の技術に於ける長距離水路トンネルに於ける裏込め注入材料の注入システムの一例を示す概要図である。
【符号の説明】
１ 現場プラント
１ａ 水
１ｂ 起泡剤
１ｃ 自動発泡装置
１ｄ ミキサー
１ｅ 水
１ｆ 可塑剤
１ｇ 溶解ミキサー
１ｈ 圧送ポンプ
１ｉ 流量計
１ｊ 圧送ポンプ
１ｋ 流量計
２ 長距離水路トンネル
２ａ 坑内
２ｂ Ａ液配管
２ｃ Ｂ液配管
２ｄ 上壁部
２ｅ 空洞
２ｆ 注入材料
３ 地山
４ 現場プラント
４ａ 水
４ｂ 起泡剤
４ｃ 自動発泡装置
４ｄ ミキサー
４ｅ 圧送ポンプ
４ｆ 流量計
４ｇ 発電機
４ｈ 水タンク
４ｉ 特殊粘着剤ミキサー
４ｊ セメントサイロ
４ｋ Ａ液圧送ポンプ
４ｌ スラリーミキシングユニット
４ｍ 特殊起泡剤混合槽
４ｎ 自動発泡装置
４ｐ ＰＨ中和装置
４ｑ ノッチタンク
４ｒ ユニットハウス
４ｓ ラインミキサー
４ｔ モルタル流量計
５ トンネル
５ａ 坑内
５ｂ Ｂ液坑内プラント
５ｂ１ Ｂ液坑内プラント
５ｃ 上壁部
５ｄ 空洞
５ｅ 空洞
６ Ａ液配管
６ａ バルブ
６ｂ バルブ
７ アジテータ
７１ 滑車付き可動式アジテータ
７１ｂ 滑車付き可動式アジテータの滑車
８ 注入ポンプ
８ａ Ａ液ホース
８ｂ Ｂ液ホース
８１ 滑車付き可動式注入ポンプ
８１ａ 滑車付き可動式注入ポンプの滑車
９ 中継ポンプ
９１ 滑車付き可動式中継ポンプ
９１ａ 滑車付き可動式中継ポンプの滑車
１０ 坑内プラント（第1機）
１１ 坑内プラント（第２機）
１２ 水路トンネルの壁面部
１３ 河川域
１４ Ｂ液坑内プラント
１４ａ ミキシングユニット
１４ｂ 滑車付き可動式可塑材調合槽
１４ｃ Ｂ液溶解ミキサー
１４ｄ Ｂ液溶解ミキサー
１４ｅ 注入ポンプ
１４ｆ 滑車付き可動式可塑材調合槽の滑車
１５ 滑車付き可塑剤搬送車
１５ａ 滑車付き可塑剤搬送車の滑車
１５ｂ 滑車付き可塑剤搬送車の可塑剤
１６ 前進用牽引車両
１７ 後退用牽引車両
Claims (4)
- セメント系材料でなるＡ液を製造するＡ液プラントと、該Ａ液プラントからＡ液を流送又は圧送しかつトンネルの入口から終端まで坑内に配置されたＡ液配管と、該Ａ液配管からバルブを介してＡ液を取出し、混練する滑車付き可動式アジテータと、該滑車付き可動式アジテータからＡ液を取出す滑車付き可動式注入ポンプと、該滑車付き可動式注入ポンプから取出したＡ液と混合されかつ可塑材料でなるＢ液を坑内で製造する滑車付き可動式可塑材調合槽及びミキシングユニットを有するＢ液坑内プラントと、前記滑車付きアジテータからＡ液を取出す滑車付き可動式中継ポンプとで構成し、前記滑車付き可動式アジテータ、前記滑車付き可動式注入ポンプ、前記Ｂ液坑内プラント及び前記滑車付き可動式中継ポンプを順次坑内に配置することを特徴とするトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システム。
- 前記Ｂ液坑内プラントは前記滑車付き可動式中継ポンプを一体化したことを特徴とする請求項１記載のトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システム。
- 前記Ａ液が、セメント、粘着材及び起泡剤で組成されたことを特徴とする請求項１記載のトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システム。
- 前記Ｂ液が、粉体であって水で溶解した可塑剤で組成されたことを特徴とする請求項１記載のトンネルに於ける裏込め注入材料の注入システム。
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