JP3934008B2 - グラウト注入装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤または岩盤にグラウトを注入するグラウト注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ダム建設工事で地盤や岩盤等に注入されるグラウトには、水にセメントを混合したセメントミルクや、水、セメントに加えて分散剤やベントナイトを混合した注入材などがある。そして、グラウトの注入は、地盤や岩盤中の小さな空隙が急激に閉塞したり、注入孔の孔詰まりが生じないように、最初に薄い濃度のものを注入し、順次濃い濃度のものに切り替える。このようなグラウトの配合濃度は、通常、水と水以外の物質との重量比で表す。例えば、水、セメント、ベントナイトのそれぞれの重量をＷ、Ｃ、Ｂとすると、セメントミルクの配合濃度はＷ／Ｃ、セメントベントナイトの配合濃度はＷ／（Ｃ＋Ｂ）で表される。一般に、この値は、１０〜０．８の範囲で注入が行われている。
【０００３】
また、現在のグラウトは、セメント、水、及び必要に応じて分散剤やベントナイトをそれぞれ計量してミキシングプラントのグラウトミキサに投入・混練し、所定の注入場所へ搬送して貯留槽で貯留した後、注入に使用される。したがって、グラウトの製造は、通常使用するグラウトミキサの攪拌容量を単位として行われ、例えば２００リットルごとに練り上げられたグラウトを注入するようにしている。
このようにグラウトは、あらかじめ所望の濃度のものを、所定の容量ごとに一括して製造し、アジテータ等の貯留槽に貯留しておき、注入に使用している。そして、貯留槽内のグラウトが不足した場合には、次のグラウトを容量単位でまとめて製造した後、貯留槽に補充し、また、グラウトの配合濃度を切り換える場合は、新たな配合のグラウトを容量単位でまとめて製造することによって対処している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来ではグラウト製造が、所定の容量（例えば２００リットル）を単位とする一括処理（バッチ処理）で行われていたため、グラウト注入途中では任意に濃度切り替えができず、容量単位でまとめて配合濃度を切り替える必要があった。
したがって、岩盤または地盤へのグラウト注入による地山の性状変化に対応して、グラウトの配合濃度を切り換えるタイミングが、数分〜数十分程度遅れることがあり、効率的なグラウト注入が困難であった。
また、従来では、グラウト製造が一括処理（バッチ処理）で行われているため、刻々と変化する地山状況に素早く対応できなかった。
さらに、グラウトの配合濃度を切り換えたり、グラウト注入を終了する場合には、グラウトミキサや貯留槽に残っているグラウトは廃棄することになるので、グラウトの無駄が生じることになる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、地盤または岩盤の性状変化に対応した配合濃度のグラウトを素早くかつ効率的に注入でき、しかも無駄なグラウトが生じることもないグラウト注入装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、例えば図１に示すように、地盤または岩盤にグラウトを注入するグラウト注入装置であって、
グラウト原液を貯留する貯留槽１と、
この貯留槽１内のグラウト原液を前記地盤または岩盤への注入口１０へ供給する原液供給路３と、
前記グラウト原液を希釈する希釈水を前記注入口１０へ供給する希釈水供給路４と、
前記原液供給路３に設けられて、この原液供給路３を流れるグラウト原液の流量を制御可能な原液流量制御部５と、
前記希釈水供給路４に設けられて、この希釈水供給路４を流れる希釈水の流量を制御可能な希釈水流量制御部６と、
前記原液流量制御部５より下流側の前記原液供給路３（例えば送出ホース３ｂ）と、前記希釈水流量制御部６より下流側の前記希釈水供給路４（例えば送出ホース４ｂ）とに、それぞれグラウト原液と希釈水とを所望の割合で供給するように、前記原液流量制御部５と希釈水流量制御部６とを制御するグラウト流量制御部７と、
前記原液流量制御５部から前記貯留槽１内に、余剰のグラウト原液を戻す戻し路１３と、
前記希釈水流量制御部６から余剰の希釈水を廃棄するための廃棄路１４とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、貯留槽から原液供給路を流れてくるグラウト原液の流量と、希釈水供給路を流れてくる希釈水の流量をそれぞれ原液流量制御部と希釈水流量制御部で制御するが、この際、グラウト流量制御部によって、原液流量制御部と希釈水流量制御部を制御することによって、原液流量制御部より下流側の前記原液供給路と、希釈水流量制御部より下流側の前記希釈水供給路とにそれぞれグラウト原液と希釈水とを所望の割合で供給するように、流量を制御するので、所望の配合濃度のグラウトを地盤または岩盤への注入口へ供給できる。
したがって、地盤または岩盤の性状変化に対応した配合濃度のグラウトを素早くかつ効率的に注入できる。
【０００８】
また、貯留槽内にグラウト原液を貯留しておき、希釈水によって注入口に所望の配合濃度のグラウトを供給できるので、貯留槽や、この貯留槽にグラウト原液を供給するグラウトミキサに残っているグラウト原液は廃棄することなく、他の地盤や岩盤への注入口に注入するグラウト原液として使用できるので、グラウト原液の無駄が生じることがない。
さらに、原液流量制御部によって流量が制御されたグラウト原液と、希釈水流量制御部によって流量が制御された希釈水とは、途中で一時貯留部等に貯留されることなく、原液供給路と希釈水供給路とを流れて直接注入口に供給されるので、原液流量制御部や希釈水流量制御部と、注入口との間に、グラウトを注入口へ送出するポンプやグラウトの流量を制御する制御弁を有する流量計を設ける必要がなく、装置構成が簡単となる。
また、原液流量制御部で流量が制御されて、余剰となったグラウト原液を、戻し路によって貯留槽に戻すことによって、グラウト原液を再利用でき、さらに、グラウト原液の無駄が生じることがない。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のグラウト注入装置において、
前記原液流量制御部５より下流側の前記原液供給路３と、前記希釈水流量制御部６より下流側の前記希釈水供給路４とに接続されて、前記原液供給路３を流れてきたグラウト原液と、前記希釈水供給路４を流れてきた希釈水とを混合する静止型混合器１６を備えていることを特徴とする。
【００１０】
ここで、静止型混合器とは、駆動部を持たない管型の混合器であり、円筒状の管内に混合素子（エレメント）を設置したものである。エレメントの形状は、例えば、長方形の板を左右逆方向に１８０度ひねったもので、このエレメントを左右交互にそれぞれ直交するように管内に設置したものである。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、原液供給路を流れてきたグラウト原液と、希釈水供給路を流れてきた希釈水とを静止型混合器によって、混合するので、グラウト原液と希釈水とをより効率的に混合できる。また、静止型混合器を使用するので、モータ等の駆動部が必要なく、装置の小型化を図れる。
さらに、静止型混合器は、その入口からグラウト原液と希釈水を連続的に導入して、出口からこれらが混合されたグラウトを連続的に排出できるので、注入口へ所望の配合濃度のグラウトを連続的に注入できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明のグラウト注入装置のシステム構成を示す図である。この図に示すように、グラウト注入装置は、グラウト原液を貯留する貯留槽１と、グラウト原液を希釈する希釈水を貯留する水槽２と、原液供給路３と、希釈水供給路４と、原液流量制御部５と、希釈水流量制御部６と、グラウト流量制御部７とを備えている。
【００１５】
貯留槽１は、例えばその内部に攪拌翼を供えたアジテータ等で構成されており、この貯留槽１には、図示しないミキシングプラントのグラウトミキサで混練されたセメントミルク（グラウト原液）が、貯留されるようになっている。この貯留されるセメントミルクは、セメントと水とを混練してなるもので、比較的濃い配合濃度（水セメント比Ｗ／Ｃ＝１．０〜０．８）のものである。以下のこの濃い配合濃度のセメントミルクを、原液セメントミルクと称する。
【００１６】
水槽２は、原液セメントミルクを所定の配合濃度に希釈する希釈水を貯留するものであり、一般的な水貯留タンクで構成されている。
原液供給路３は、貯留槽１内の原液セメントミルク（グラウト原液）を地盤または岩盤への注入口１０へ供給するためのものであり、樹脂や金属製のパイプで構成されている。また、原液供給路３は、貯留槽１から原液流量制御部５に原液セメントミルクを供給する供給ホース３ａと、原液流量制御部５で流量が制御された原液セメントミルクを注入口１０側に送り出す送出ホース３ｂとによって構成されており、供給ホース３ａの途中には、貯留槽１内の原液セメントミルクを送り出すグラウトポンプ１１が設けられている。
【００１７】
希釈水供給路４は、水槽２内の希釈水を注入口１０へ供給するためのものであり、樹脂や金属製のパイプで構成されている。また、希釈水供給路４は、水槽２から希釈水流量制御部６に希釈水を供給する供給ホース４ａと、希釈水流量制御部６で流量が制御された希釈水を注入口１０側に送り出す送出ホース４ｂとによって構成されており、供給ホース４ａの途中には、水槽２内の希釈水を送り出すポンプ１２が設けられている。
【００１８】
原液流量制御部５は、圧力検出器、流量検出器、制御弁等を備えており、供給ホース３ａを流れてくる原液セメントミルクの圧力、流量をそれぞれ圧力検出器、流量検出器で検出するとともに、これら検出値に基いて、制御弁の開閉を制御することによって、原液セメントミルクを所望の圧力、流量で送出ホース３ｂに送り出すようになっている。
また、原液流量制御部５には、この原液流量制御部５から貯留槽１内に、余剰の原液セメントミルクを戻す戻し路１３が接続されており、この戻し路１３への原液セメントミルクの送り出しも前記制御弁が行うようになっている。つまり、送出ホース３ｂへの原液セメントミルクの流量を抑えたいときには、供給ホース３ａを流れてくる原液セメントミルクの一部を制御弁によって戻し路１３に送り出して、貯留槽１内に戻すようになっている。
【００１９】
希釈水流量制御部６は、圧力検出器、流量検出器、制御弁等を備えており、供給ホース４ａを流れてくる希釈水の圧力、流量をそれぞれ圧力検出器、流量検出器で検出するとともに、これら検出値に基いて、制御弁の開閉を制御することによって、希釈水を所望の圧力、流量で送出ホース４ｂに送り出すようになっている。
また、希釈水流量制御部６には、余剰の希釈水を廃棄するための、廃棄路１４が接続されており、この廃棄路１４への希釈水の送り出しも前記制御弁が行うようになっている。つまり、送出ホース４ｂへの希釈水の流量を抑えたいときには、供給ホース４ａを流れてくる希釈水の一部を制御弁によって廃棄路１４に送り出して、廃棄するようになっている。
【００２０】
グラウト流量制御部７は、原液流量制御部５の制御弁と希釈水流量制御部６の制御弁の開閉を制御して、原液流量制御部５より下流側の原液供給路３つまり送出ホース３ｂと、希釈水流量制御部６より下流側の希釈水供給路４つまり送出ホース４ｂとに、それぞれ原液セメントミルクと希釈水とを所望の割合で供給するようになっている。
送出ホース３ｂ，４ｂの下流側端部には、Ｙ字管１５が接続されており、このＹ字管１５に静止型混合器１６が接続されている。
【００２１】
この静止型混合器１６は、送出ホース３ｂ，４ｂをそれぞれ流れてきた原液セメントミルクと希釈水とを混合するものであり、スタティックミキサと称されている。静止型混合器１６は、図２に示すように、駆動部を持たない管型の混合器であり、円筒状の管１７と、この管１７内に設置された複数のエレメント１８とを備えて構成されている。エレメント１８の形状は、例えば、長方形の板を左右逆方向に１８０度ひねったもので、このエレメント１８は左右交互にそれぞれ直交するように管１７内に設置されている。
そして、このような静止型混合器１６の出口には、図１に示すように、接続管２０が接続されており、この接続管２０が地盤または岩盤への注入口１０に接続されている。この注入口１０には注入管２１が接続されており、この注入管２１は地盤または岩盤に形成された孔に挿入され、その下端部から地盤または岩盤に、静止型混合器１６で混合されてなるセメントミルク（グラウト）を注入するようになっている。
【００２２】
次に上記のような構成のグラウト注入装置によってグラウトを注入する方法について説明する。
図示しないグラウトミキサで原液セメントミルクを製造し、これを貯留槽１に導いて、この貯留槽１内の攪拌翼で攪拌しながらグラウトポンプ１１を作動させると、貯留槽１内の原液セメントミルクがグラウトポンプ１１によって加圧されて、原液供給路３の供給ホース３ａを流れて、原液流量制御部５に達する。原液流量制御部５に達した原液セメントミルクは、制御弁によって注入に必要な原液セメントミルクが送出ホース３ｂへ送り出され、余剰な原液セメントミルクは戻し路１３を通って貯留槽１へ戻される。
【００２３】
一方、水槽２内の希釈水はポンプ１２により加圧されて希釈水供給路４の供給ホース４ａを流れて、希釈水流量制御部６に達する。希釈水流量制御部６に達した希釈水は、制御弁によって原液セメントミルクを所望の配合濃度に希釈するに必要な希釈水が送出ホース４ｂへ送り出され、余剰な希釈水は廃棄路１４を通って廃棄される。
【００２４】
原液セメントミルクの流量と希釈水の流量とを制御する場合、グラウト流量制御部７によって、原液流量制御部５の制御弁と希釈水流量制御部６の制御弁の開閉を制御することによって、送出ホース３ｂ、４ｂにそれぞれ原液セメントミルクと希釈水とを所望の割合で供給するように、流量を制御する。この制御は、例えば、原液セメントミルクの流量を一定としておき、所望の配合濃度のセメントミルクを作るために必要な希釈水の量を算出し、その値に基いて、希釈水流量制御部６の制御弁を制御してもよいし、原液セメントミルクと希釈水の双方の流量を、原液流量制御部５の制御弁と希釈水流量制御部６の制御弁の双方を制御して調整してもよい。
また、グラウト流量制御部７によって、原液流量制御部５の制御弁と希釈水流量制御部６の制御弁とを制御して、グラウトが所望の圧力、流量となるように調整する。
【００２５】
上記のようにして流量や圧力が調整され原液セメントミルクと希釈水とはＹ字管１５を流れて合流し、静止型混合器１６によって混合されたうえで、注入口１０に達し、この注入口１０から注入管２１を流れて地盤または岩盤に注入される。
【００２６】
本実施の形態によれば、グラウト流量制御部７によって、原液流量制御部５の制御弁と希釈水流量制御部６の制御弁の開閉を制御することによって、送出ホース３ｂ、４ｂにそれぞれ原液セメントミルクと希釈水とを所望の割合で供給するように、流量を制御するので、セメントミルクを所望の配合濃度にして地盤または岩盤への注入口へ供給できる。
したがって、地盤または岩盤の性状変化に対応した配合濃度のグラウトを素早くかつ効率的に注入できる。
【００２７】
また、貯留槽１内に原液セメントミルクを貯留しておき、希釈水によって原液セメントミルクを希釈して所望の配合濃度のセメントミルクを注入できるので、貯留槽１や、この貯留槽１に原液セメントミルクを供給するグラウトミキサに残っている原液セメントミルクは廃棄することなく、他の地盤や岩盤への注入口に注入するセメントミルクの原液として使用できるので、原液セメントミルクの無駄が生じることがない。
さらに、原液流量制御部５によって流量が制御された原液セメントミルクと、希釈水流量制御部６によって流量が制御された希釈水とは、途中で一時貯留部等に貯留されることなく、送出ホース３ｂ，４ｂを流れて静止型混合器１６で混合されて注入口１０に供給されるので、原液流量制御部５や希釈水流量制御部６と、注入口１０との間に、セメントミルクを注入口へ送出するグラウトポンプやグラウトの流量を制御する制御弁を有する流量計を設ける必要がなく、装置構成が簡単となる。
【００２８】
加えて、原液セメントミルクと希釈水とを静止型混合器１６によって、混合するので、原液セメントミルクと希釈水とをより効率的に混合できる。また、静止型混合器１６を使用するので、モータ等の駆動部が必要なく、装置の小型化を図れる。
さらに、静止型混合器１６は、その入口から原液セメントミルクと希釈水を連続的に導入して、出口からこれらが混合されたセメントミルクを連続的に排出できるので、注入口１０へ所望の配合濃度のセメントミルクを連続的に注入できる。
また、原液流量制御部５で流量が制御されて、余剰となった原液セメントミルクを、戻し路１３によって貯留槽１に戻すことによって、原液セメントミルクを再利用でき、さらに、原液セメントミルクの無駄が生じることがない。
【００２９】
なお、本実施の形態では、岩盤または地盤に注入するグラウトとして、セメントミルクを使用したものを例にとって説明したが、セメントミルクのセメントとしては通常のセメント以外でも、急硬化性のセメントを用いてもよく、それ以外の他のグラウトを使用しもよい。
また、本実施の形態では、水槽２から希釈水を供給するようにしたが、水槽２を設置せずに、直接水道水を使用してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、グラウト原液を希釈水によって希釈して所望の配合濃度のグラウトを地盤または岩盤への注入口へ供給できるので、地盤または岩盤の性状変化に対応した配合濃度のグラウトを素早くかつ効率的に注入できる。
また、同一の配合濃度のグラウト原液を使用できるので、このグラウト原液は廃棄することなく、他の地盤や岩盤への注入口に注入するグラウト原液として使用でき、よって、グラウト原液の無駄が生じることがない。
さらに、グラウト原液と希釈水とは、途中で一時貯留部等に貯留されることなく、原液供給路と希釈水供給路とを流れて直接注入口に供給されるので、原液流量制御部や希釈水流量制御部と、注入口との間に、グラウトを注入口へ送出するポンプやグラウトの流量を制御する制御弁を有する流量計を設ける必要がなく、装置構成が簡単となる。
また、余剰となったグラウト原液を戻し路によって貯留槽に戻すことによって、グラウト原液を再利用でき、さらに、グラウト原液の無駄が生じることがない。
【００３１】
請求項２に記載の発明によれば、グラウト原液と希釈水とを静止型混合器によって混合するので、効率的な混合を図れ、また、モータ等の駆動部が必要なく、装置の小型化を図れる。
さらに、静止型混合器の入口からグラウト原液と希釈水を連続的に導入して、出口からこれらが混合されたグラウトを連続的に排出できるので、注入口へ所望の配合濃度のグラウトを連続的に注入できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のグラウト注入装置の一例を示すもので、そのシステム構成を示す図である。
【図２】同、静止型混合器の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 貯留槽
３ 原液供給路
４ 希釈水供給路
５ 原液流量制御部
６ 希釈水流量制御部
７ グラウト流量制御部
１０ 注入口
１３ 戻し路
１６ 静止型混合器

Claims (2)

1. 地盤または岩盤にグラウトを注入するグラウト注入装置であって、
   グラウト原液を貯留する貯留槽と、
   この貯留槽内のグラウト原液を前記地盤または岩盤への注入口へ供給する原液供給路と、
   前記グラウト原液を希釈する希釈水を前記注入口へ供給する希釈水供給路と、
   前記原液供給路に設けられて、この原液供給路を流れるグラウト原液の流量を制御可能な原液流量制御部と、
   前記希釈水供給路に設けられて、この希釈水供給路を流れる希釈水の流量を制御可能な希釈水流量制御部と、
   前記原液流量制御部より下流側の前記原液供給路と、前記希釈水流量制御部より下流側の前記希釈水供給路とに、それぞれグラウト原液と希釈水とを所望の割合で供給するように、前記原液流量制御部と希釈水流量制御部とを制御するグラウト流量制御部と、
   前記原液流量制御部から前記貯留槽内に、余剰のグラウト原液を戻す戻し路と、
   前記希釈水流量制御部から余剰の希釈水を廃棄するための廃棄路とを備えていることを特徴とするグラウト注入装置。
2. 請求項１に記載のグラウト注入装置において、
   前記原液流量制御部より下流側の前記原液供給路と、前記希釈水流量制御部より下流側の前記希釈水供給路とに接続されて、前記原液供給路を流れてきたグラウト原液と、前記希釈水供給路を流れてきた希釈水とを混合する静止型混合器を備えていることを特徴とするグラウト注入装置。

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