JP4098614B2

JP4098614B2 - Pulsation pressure amplitude control mechanism, pulsation pressure amplitude control method and pulsation generator in grouting system

Info

Publication number: JP4098614B2
Application number: JP2002363303A
Authority: JP
Inventors: 善久内田; 清二蓮本; 治平; 隆司松生; 創一小橋; 多嘉久松尾; 誠人藤井; 徹高田; 誠西垣; 昭大橋
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2022-12-16
Also published as: JP2004197305A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地盤、岩盤等の亀裂や空隙内に充填物質いわゆるグラウト材を注入するグラウチング技術に関し、更に詳しくは、基準の注入圧力に所定の周波数域の脈動成分を付与して動的に注入するいわゆる動的グラウト施工技術に関する。
本発明におけるグラウト材は、ベントナイトや超微粒子セメントによる高濃度微粒グラウト材に限られず、粗粒が混合したモルタル系のグラウト材を含むものである。
本発明はまた、その対象として亀裂の生じたコンクリート構造物への充填補修を除外するものではない。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者らは先に、特開平１０−１１４９３８号公報 (先行技術１) 及び特開２０００−２７１７１号公報 (先行技術２) において、この種の動的グラウト施工技術に付いて提案をした。
すなわち、先行技術１は、次の事項を要旨とする。
１）圧送配管ラインを介してグラウト材を所定の注入圧力で圧送し、その末端の注入管をもって亀裂性岩盤に穿設された注入孔に該グラウト材を注入するグラウチングにおいて、
前記注入圧力に３０Ｈｚ以下の周波数域から選択された特定の周波数を持つ脈動圧力を重畳的に付加してなる、
ことを特徴とする岩盤グラウトの施工方法。
２）上記１において、脈動圧力の周波数は１０Ｈｚ付近が選択される岩盤グラウトの施工方法。
３）亀裂性岩盤を対象とするグラウチングにおいて、グラウト材を所定の注入圧力で圧送し、その末端の注入管を介して岩盤に穿設された注入孔に挿入された圧送配管ラインの途中に脈動圧発生ポンプを介装し、該脈動圧発生ポンプにより３０Ｈｚ以下の周波数域から選択し指令された特定の周波数を持つ脈動圧力を発生させ、注入圧力に脈動圧力を重畳的に付加する、
ことを特徴とする岩盤グラウトの施工方法。
４）上記３項において、脈動圧発生ポンプは、発振器の信号波形に基づいて周期作動するとともに、注入管での実測波形と前記信号波形との比較信号に基づくサーボ制御機構により駆動される岩盤グラウトの施工方法。
５）亀裂性岩盤を対象とするグラウチングにおいて、グラウト材を所定の圧力で送り出す注入ポンプから注入孔に挿入された注入管へ至る圧送配管ラインの途中に、油圧サーボアクチュエータにより駆動される容積型の脈動圧発生ポンプを設置すると共に、該脈動圧発生ポンプの入口配管部には圧力変動の上流側への伝播を抑止する手段を設け、一方、正弦波・三角波・方形波等の信号波形を発振する発振器及びサーボコントローラから構成されるサーボ制御装置を用いて、前記注入管の口元付近に取り付けた圧力センサより検出される圧力波形と前記発振器より指令される信号波形とを比較し、両方の該波形が一致するように前記油圧サーボアクチュエータの動作をフィードバック制御することにより、前記脈動圧発生ポンプにおいて、３０Ｈｚ以下の周波数域から選択し指令された特定の周波数を有し、かつ信号波形に近似した脈動圧力を発生させ、前記圧力変動の伝播抑止手段の機能により前記脈動圧発生ポンプから注入管までの圧送配管ラインに限定して該脈動圧力を付加し、前記注入ポンプの圧力に脈動圧力の成分を重畳することからグラウト材の浸透性を向上させ、微細な亀裂へグラウト材を高密度かつ迅速に注入せしめる、
ことを特徴とする岩盤グラウトの施工方法。
６）上記５項において、注入ポンプを廃し、脈動圧発生ポンプにより所定のグラウト材の送出し圧力を得る岩盤グラウトの施工方法。
７）亀裂性岩盤を対象とするグラウチングにおいて、注入圧力に脈動圧力の成分を付加することでグラウト材を動的に注入する方法に使用される装置であって、
グラウト材を送流する圧送配管ラインと、
前記圧送配管ラインの下流端に配され、注入孔に挿入されグラウト材を岩盤中の亀裂に浸透させる注入管と、
前記圧送配管ラインの途中に設置され、油圧サーボアクチュエータにより駆動される容積型の脈動圧発生ポンプと、
該脈動圧発生ポンプの入口配管部に取り付けられ、圧力変動の上流側への伝播を抑止する手段と、
注入圧力を検知するために該注入管の口元付近に取り付けられた圧力センサと、
更には、正弦波・三角波・方形波等の信号波形を発振する発振器及びサーボコントローラから構成されるサーボ制御装置を用いて、前記圧力センサより検出される圧力波形と前記発振器より指令される信号波形とを比較して両方の該波形が一致するように前記油圧サーボアクチュエータの動作をフィードバック制御することにより、３０Ｈｚ以下の周波数域から選択し指令された特定の周波数を有し、かつ信号波形に近似した脈動圧力を前記脈動圧発生ポンプで発生させ、該脈動圧力を前記脈動圧発生ポンプから前記注入管までの圧送配管ラインに限定して付加する脈動圧制御手段と、を少なくとも備えてなることを特徴とする岩盤グラウトの施工装置。
８）亀裂性岩盤を対象とするグラウチングにおいて、注入圧力に脈動圧力の成分を付加することでグラウト材を動的に注入する方法に使用される装置であって、
グラウト材を送流する圧送配管ラインと、
該圧送配管ラインの上流部に配され、所定の圧力でグラウト材を送り出す注入ポンプと、
注入孔に挿入されグラウト材を岩盤中の亀裂に浸透させる注入管と、
前記注入ポンプから該注入管へ至る圧送配管ラインの途中に設置され、油圧サーボアクチュエータにより駆動される容積型の脈動圧発生ポンプと、
該脈動圧発生ポンプの入口配管部に取り付けられ、圧力変動の上流側への伝播を抑止する手段と、
注入圧力を検知するために該注入管の口元付近に取り付けられた圧力センサと、
更には、正弦波・三角波・方形波等の信号波形を発振する発振器及びサーボコントローラから構成されるサーボ制御装置を用いて、前記圧力センサより検出される圧力波形と前記発振器より指令される信号波形とを比較して両方の該波形が一致するように前記油圧サーボアクチュエータの動作をフィードバック制御することにより、３０Ｈｚ以下の周波数域から選択し指令された特定の周波数を有し、かつ信号波形に近似した脈動圧力を前記脈動圧発生ポンプで発生させ、該脈動圧力を前記脈動圧発生ポンプから前記注入管までの圧送配管ラインに限定して付加する脈動圧制御手段と、
を少なくとも備えてなることを特徴とする岩盤グラウトの施工装置。
また、先行技術２は、次の事項を要旨とする。
１）地盤、岩盤等の亀裂や空隙内にグラウト材を充填するグラウチングにおいて、注入圧力に３０Ｈｚ以下の周波数域から選択された特定の周波数をもつ脈動圧力の成分を付加することにより、グラウト材を動的に注入してその浸透性を高める施工方法において、
基準の注入圧力を付与した微粒懸濁系やモルタル系等の各種グラウト材を圧送配管ライン内で連続圧送する過程で所定の脈動圧力を形成する注入方法であって、
前記圧送配管ライン中に、復元力をもって開方向に常時復帰する可撓性を有する管路を介装し、該可撓性管路を規則的な押圧動により開閉する弁機構の作動をもって前記特定周波数に合致した圧力変動を注入圧力に与えるようにした、
ことを特徴とするグラウトの施工方法。
２）地盤、岩盤等の亀裂や空隙内にグラウト材を充填するグラウチングにおいて、注入圧力に３０Ｈｚ以下の周波数域から選択された特定の周波数をもつ脈動圧力の成分を付加することにより、グラウト材を動的に注入してその浸透性を高める施工システムにおいて、
往復動式あるいはスクイズ式のスラリー用の注入ポンプを中心に構成し、準定常的な注入の基準圧力を形成し維持しながらグラウト材を連続的に圧送するグラウト材圧送手段と；
前記グラウト材圧送手段の下流側の圧送配管ラインに介装され、通路が広く内部に弁体や障害部分がなく閉塞トラブルの生じない可撓性を有する管路を規則的な押圧動により開閉する弁機構を用い、該弁機構を高速で開閉弁して前記特定周波数に合致した圧力変動を注入圧力に与える脈動圧力発生手段と；
前記グラウト材圧送手段及び前記脈動圧力発生手段で形成される圧力を検出するための圧力測定手段と；
を少なくとも備えてなることを特徴とするグラウトの施工システム。
３）地盤、岩盤等の亀裂や空隙内にグラウト材を充填するグラウチングにおいて、注入圧力に３０Ｈｚ以下の周波数域から選択された特定の周波数をもつ脈動圧力の成分を付加することにより、グラウト材を動的に注入してその浸透性を高める施工システムにおいて、
基準の注入圧力を付与した微粒懸濁系やモルタル系等の各種グラウト材を圧送配管ラインを通して連続圧送する過程において、前記圧送配管ライン中に可撓性を有する管路が介装され、
前記可撓性管路を規則的な押圧動により高速で開閉弁して前記特定周波数に合致した圧力変動を注入圧力に与えるようにした弁機構を備えてなる、
ことを特徴とするグラウトの施工システムにおける脈動発生弁装置。
【０００３】
しかして、当該先行技術１においては、脈動圧発生ポンプの油圧サーボアクチュエータを特殊なサーボ制御装置を用いてフイードバック制御することにより、所定の周波数の脈動圧力を形成している。しかし、サーボ制御装置の操作には微妙なチューニングを必要とし、脈動圧力の振幅制御に付き、サーボ制御装置を再調整（比較信号のスパン、フィードバック量、ゲイン、零点など）しなければならず、熟練を要し、煩雑な作業となっている。
また、先行技術２においては、脈動圧力の周波数の制御は自在に対応できるものであるが、弁機構を構成するカムの半径並びにローラの径が一定に設定され、脈動圧力の振幅制御に付き、かつ弁機構の動作ストロークや開閉力が調整されてなされるものであり、随意の制御には不具合がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１１４９３８号公報
【特許文献２】
特開２０００−２７１７１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、この種の基準の注入圧力に所定の周波数域の脈動圧力成分を付与される動的グラウト施工技術に付き、脈動圧力発生室を含むグラウト施工システムにおいて、簡単な構成をもって脈動圧力の振幅の制御を容易になすことのできる新規な脈動圧力振幅制御機構を提供することを目的とする。
本発明はまた、このグラウト施工システムにおいてなされる脈動圧力の振幅の制御方法を提供することも他の目的とする。
本発明は更に、このグラウト施工システムに使用され、小型化のなされる脈動発生装置を提供することも更に他の目的とする。
本発明者らはこのため、脈動圧力発生室からの脈動圧力付きグラウト圧力（原圧力）に対し、その活性域内において、当該付加される脈動圧力を低減させて制御する、換言すれば低減の度合いを変化調整させることが振幅率を容易に制御させうるとの知見に基づき本発明をなしたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１はグラウト施工システムにおける脈動圧力振幅制御機構であって、
地盤、岩盤等の亀裂や空隙内に圧力をかけて注入されるグラウト材に対し、その注入圧力に所定の周波数域の脈動圧力を付加するグラウト施工システムにおいて、
基準圧力の付与されたグラウト材が導入され該グラウト材に脈動的に圧力を付加する脈動圧力発生室を有し、
前記脈動圧力発生室からの脈動圧力付きグラウト圧力に対し、前記付加された脈動圧力の振幅を低減させるとともに、低減の度合いを変化させ該脈動圧力の振幅を調整的に制御する振幅調整手段を備えてなる、
ことを特徴とする。
しかして、本第１発明において、
1）振幅調整手段は、脈動圧力発生室に立上げ管を介して連通し、圧力の付与されたグラウト材を導入し、所定の容量を有する空気室と、前記立上げ管に介装される開度の調整される調整弁と、からなること、
2）振幅調整手段は、脈動圧力発生室に立上げ管を介して連通し、圧力の付与されたグラウト材を導入し、所定の容量を有するとともに弾性体が装入されてなる弾性室からなること、
は適宜選択される事項である。
更に、本発明において、
１．脈動圧力発生室の脈動発生の駆動機構は問うところではない。
２．脈動周期は好ましくは３０Ｈｚ以下であるが、これ以上の周期（例えば１００Ｈｚ）に適用することは充分に可能である。
なお以下において、「低減的に制御する」とは、脈動圧力発生室から出力される脈動圧力につき、その活性を保持する範囲内において、所望かつ一定の割合で低減させ、かつ低減の度合いを変化させて振幅率を随意に調整・制御することをいう。
【０００７】
本発明の第２はグラウト施工における脈動圧力振幅制御方法であって、
地盤、岩盤等の亀裂や空隙内に圧力をかけて注入されるグラウト材に対し、その注入圧力に所定の周波数域の脈動圧力を付加するグラウト施工方法において、
基準圧力の付与されたグラウト材が導入され該グラウト材に脈動的に圧力を付加する脈動圧力発生室を有し、
前記脈動圧力発生室からの脈動圧力付きグラウト圧力に対し、前記付加された脈動圧力の振幅を低減させるとともに、低減の度合いを変化させ該脈動圧力の振幅を調整的に制御する、
ことを特徴とする。
【０００８】
本発明の第３は更に別なグラウト施工における脈動圧力振幅制御方法であって、
地盤、岩盤等の亀裂や空隙内に圧力をかけて注入されるグラウト材に対し、その注入圧力に所定の周波数域の脈動圧力を付加するグラウト施工方法において、基準圧力の付与されたグラウト材が導入され該グラウト材に脈動的に圧力を与える脈動圧力発生室と、前記脈動圧力発生室からの脈動圧力の付与されたグラウト材を導入し、所定の容量を有する空気室とを連通管を介して連通させ、
該連通管に開度の調整できる調整弁を介装し、
前記調整弁の開度により脈動圧力の振幅を制御する、
ことを特徴とする。
本第３発明において、
1)調整弁は電動操作され、該調整弁を遠隔操作すること、
は適宜実施される態様である。
【０００９】
本発明の第４はグラウト施工用脈動発生装置であって、
地盤、岩盤等の亀裂や空隙内に圧力をかけて注入されるグラウト材に対し、その注入圧力に所定の周波数域の脈動圧力を付加するとともに、該付加された脈動圧力の振幅を低減的に制御してなされるグラウト施工システムに使用される脈動発生装置において、
電動モータよりなり、所定の周波数域に対応する回転数を与える駆動部５、
前記駆動部の駆動軸に連動するクランク軸を有するクランク部６、
前記クランク部のクランクピンに偏心機構を介して連動し所定のストロークで往復動するピストン部７、
グラウト材の流入口及び流出口を有し、基準圧力のグラウト材が注入される脈動圧力発生室を有し、前記ピストン部の往復動により当該基準圧力のグラウト材に脈動圧力を与える脈動圧力発生室部８、
を有し、
脈動圧力発生室には立上げ管１０を介して連通し、圧力の付与されたグラウト材が導入される所定の容量を有する空気室部１１が設けられ、前記立上げ管には開度の調整できる調整弁１２が介装されてなる、
ことを特徴とする。
本第４発明において、
1) 駆動部５は以下の実施の形態では電動モータ１５による駆動方式を採るが、他の駆動態様を除外するものではない。
上記において、調整弁は電動操作され、該調整弁を遠隔操作すること、は適宜実施される態様である。
【００１０】
（作用）
地盤、岩盤更にはコンクリート構造物を対象として、注入圧力に特定の周波数（本発明では特に３０Ｈｚ以下）の脈動を与えてグラウト材を動的に注入する工事を実施する。
注入ポンプを用い準定常的な注入の基準圧力を形成し維持しながら、グラウト材を圧送配管ライン中へ圧送する。圧送配管ラインの途中に機械的な回転動作や往復動作で規則的に開閉する脈動圧力発生室が設置され、この脈動圧力発生室において基準圧力の付与されたグラウト材に重畳して特定周波数に一致する圧力変動を与え、配管ラインの末端の注入管よりグラウトを動的に対象に注入する。
このとき、振幅調整手段は、脈動圧力発生室から出力される脈動圧力付きグラウト圧力に対し、その活性を保持する範囲内において設置されて、脈動圧力の振幅を低減的に制御する。
すなわち、該振幅調整手段は、脈動圧力発生室から出力される脈動圧力付きグラウト材を受入れ、当該脈動圧力付きグラウト圧力すなわち原圧力の振幅を所望かつ一定の割合で低減させ、該振幅調整手段の可変機能により随意に調整する。
しかして、グラウト材は所定の大きさの脈動圧力により励起され、所定の流動性が確保され、注入対象の内部にグラウト材が広く深く浸透する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のグラウト施工システムにおける脈動発生機構の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図６は本発明のグラウト施工システムにおける脈動発生機構の一実施形態を示し、特にはその脈動発生装置を示す。
すなわち、図１〜図３はその脈動発生装置Ｐの全体構成を示し、図４〜図５はその部分構成を示す。また、図６はその全体システムを示す。
【００１２】
図１〜図３に示されるように、この脈動発生装置Ｐは、脈動圧発生部１と脈動振幅調整部２との主たる構成要素からなるとともに、更にはフレーム３を含む。
更に言えば、脈動圧発生部１は、モータを主体とする駆動部５と、該駆動部５の駆動軸に連動するクランク部６と、該クランク部６に偏心機構を介して連動し所定のストロークで往復動するピストン部７と、該ピストン部７の往復動によりグラウト材に脈動を与える脈動圧力発生室部８と、からなる。
また、脈動振幅調整部２は、脈動圧力発生室部８に連通して立ち上がる剛性を有する連通管１０と、該連通管１０に連通し、脈動圧力発生室部８からのグラウト材を導入する所定容量が確保されてなる空気室（エア・チャンバー）部１１と、連通管１０に介装される調整弁１２と、からなる。
なお、フレーム３は基台部３Ａと骨組み部３Ｂとからなり、脈動圧発生部１を保持する。
【００１３】
以下、本脈動発生装置Ｐの各部の細部構造を更に図４・図５を参照しつつ説明する。
脈動圧発生部１
脈動圧発生部１は、駆動部５とクランク部６とピストン部７と脈動圧力発生室部８とを主たる要素とする。
（駆動部５）
駆動部５は、電動駆動のモータ１５と、該モータ１５の駆動軸に連動する減速機１６とからなり、減速機１６からの出力軸（駆動軸）１７はその下端に配されるカップリング１８を介してクランク部６へ駆動力を伝達する。
更に詳しくは、電動モータ１５は誘導方式を採り、インバータ制御がなされる。減速機１６は所定の歯車の組合せをもってモータ１５の回転速度を減速する。
電動モータ１５は後記するように、電気回路を介して制御盤（インバータ制御用グラウトパルサー制御盤）に電気接続される。
【００１４】
（クランク部６）
クランク部６はクランク箱２０内に配され、カップリング１８を介して連結されるクランク軸２１並びに該クランク軸２１のクランクピン２１ａに枢支される連結リンク２２を主体とする。
もっと詳しくは、クランク箱２０は密封状の四角箱状をなし、クランク軸２１はその上下部をクランク箱２０の上下に配された軸受２４に回転自在に保持される。クランクピン２１ａはクランク軸２１より所定の距離δだけ偏心する。
連結リンク２２はクランクピン２１ａにすべり軸受２５を介して回転自在に枢支される。
【００１５】
（クランク箱２０）
クランク箱２０は、内部にクランク室Ｋを有する四角箱体からなり、組立て式をもって構成される。各組立て部材はパッキンをもって液密にされる。
【００１６】
（ピストン部７）
ピストン部７は、往復の直線運動をなし、一端を回転動するクランク部６に連結され、他端を脈動圧力発生室部８の脈動圧力発生室Ｒに導かれ、圧力を付加する。
すなわち、該ピストン部７は、運動変換部２７とプランジャー２８とからなる。運動変換部２７は、一端がピン２９をもってクランク部６の連結リンク２２に枢支され、他端はプランジャー２８に一体に連結され、その中間部においてスラスト軸受３０に軸運動自在に保持され、かつパッキン３１をもって密封される。プランジャー２８は、一端を運動変換部２７の端部にねじ３３をもって連結され、他端は脈動圧力発生室部８に臨み、その中間部においてＶパッキン３４を介して液密に保持される。３５は該Ｖパッキン３４を固定保持する押し輪である。
【００１７】
（脈動圧力発生室部８）
脈動圧力発生室部８は、内部に脈動圧力発生室Ｒを形成する円筒状容器体３６をもって構成され、前壁３６ａに孔３７をもってプランジャー２８を受入れ、円筒壁３６ｂの側部にグラウト流入口３８を有し、後壁３６ｃにグラウト流出口３９を有する。円筒壁３６ｂの上部には更に、連通口４０を有する。
グラウト流入口３８はグラウトポンプ側の配管（主配管５０ａ）に接続される。グラウト流出口３９は岩盤注入部側の配管（主配管５０ａ）に接続される。
この脈動圧力発生室部８における通常採られる容量は５００ｃｃ程度であり、また、発生圧力は通常値で１．０±１．０ＭＰａ、最大値として３．０±１．５ＰＭａが選ばれる。
【００１８】
（フレーム３との取付け）
フレーム３は基台部３Ａと骨組み部３Ｂとからなるが、基台部３Ａは所定厚の矩形平板状をなし、骨組み部３Ｂはその柱材及び梁材によりラーメン構造を採り、その下部を基台部３Ａの前部に剛結される。脈動圧発生部１の駆動部５は骨組み部３Ｂの上部に載置固定され、その余の部分６，７，８は基台部３Ａ上に固定される。
なお、４２はクランク室２０と容器体３６との繋ぎ材である。
【００１９】
脈動振幅調整部２
脈動振幅調整部２は、連通管１０と空気室部１１と調整弁１２とからなる。
（連通管１０）
連通管１０は、所定の内径を有する剛性管であって、前記した脈動圧力発生室部８の連通口４０に連通して立設される。該連通管１０は本実施形態では直管状を採るが、曲がり管を使用することを妨げるものではない。
【００２０】
（空気室部１１）
空気室部１１は、連通管１０に連通して該連通管１０の上位に配され、剛性体をもって球状もしくは円筒状に形成されるとともに、内部に所定容量の空気室Ｓを有し、大きな内圧に耐える。通常は４リットルの容量が確保される。
該空気室部１１の上部には更に水洗いポート４４が装着される。該水洗いポート４４は適宜省略される。
【００２１】
（調整弁１２）
調整弁１２は、連通管１０の途中に介装される弁体部４６と、該弁体部４６の弁体の開度を自在に調整する電動式操作部４７とからなる。弁体部４６は例えばボール弁体が採用されるが、他の弁体形態 (例えば，仕切り弁、バタフライ弁など) を除外するものではない。電動式操作部４７は内部に電気モータの電動駆動部が組み込まれ、該電動駆動部が外部からの信号を受けて弁体に連動する駆動軸を回転させ、弁体を所望の開度に制御する。これにより遠隔操作がなされる。
なお、該調整弁１２は手動式も可能であり、手動式とする場合は、電動式操作部４７は設けない。
【００２２】
（グラウト施工システム）
図６はこの脈動発生装置Ｐが適用されるグラウト施工システムの全体を示す。
図示されるとおり、このグラウト施工システムは、グラウト配管系Ａと制御系Ｂとからなる。
図において更に、Ｅは地盤特には岩盤を示し、該地盤Ｅに注入孔Ｈがボーリングマシーンをもって穿孔される。
【００２３】
グラウト配管系Ａは、配管５０特には主配管５０ａを主体とし、該主配管５０ａの始点に配されるグラウトミキサ５１より順次、グラウト (注入) ポンプ５２、圧力・流量調節器５３、本脈動発生装置Ｐが配され、更に、当該脈動発生装置Ｐより圧力計５４を介して終点の岩盤注入部５５に至る。
圧力・流量調節器５３よりグラウトミキサ５１に戻し管５０ｂが配される。
本脈動発生装置Ｐにおいて、グラウト流入口３８は主配管５０ａの上流側に接続され、グラウト流出口３９は主配管５０ａの下流側に接続される。
岩盤注入部５５は、地盤Ｅに穿設された注入孔Ｈの入口近傍部に密封状に配されるパッカー５６、該パッカー５６を貫通し主配管５０ａが接続される注入管５７、及び孔内圧力計５８からなる。該孔内圧力計５８は場合によっては省略することも可能である。
【００２４】
制御系Ｂは、本脈動発生装置Ｐに接続されるグラウトパルサー制御盤６０及び開度指令スイッチ６１、その他、グラウト管理装置６２、動的グラウチング管理装置６３，６４、グラウトパルサー計測盤６５よりなる。なお、グラウトパルサー制御盤６０、グラウトパルサー計測盤６５は本脈動発生装置Ｐの近傍に配され、また、開度指令スイッチ６１、グラウト管理装置６２、動的グラウチング管理装置６３，６４のそれぞれは更に離れた位置あるいは可及的遠隔位置に配される。
もっと詳しくは、グラウトパルサー制御盤６０は、本脈動発生装置Ｐの駆動部５のモータ１５に接続され、開度指令スイッチ６１は、本脈動発生装置Ｐの調整弁１２の操作部４７に接続される。該モータ１５は、グラウトパルサー制御盤６０からの信号により、所定の回転数が指示される。
圧力・流量調節器５３からはその検出信号がグラウト管理装置６２に送られ、グラウト管理装置６２の表示部に表示・記録されるとともに、グラウト管理装置６２の指令信号に基づいて圧力・流量調節器５３の制御圧力及び流量が決められる。
圧力計５４並びに孔内圧力計５８からの圧力検出信号は、グラウトパルサー計測盤６５を介して動的グラウチング管理装置６３，６４に送られ、該動的グラウチング管理装置６３，６４の表示部にその圧力値が表示される。その表示値はまたグラウトパルサー計測盤６５にも表示される。
【００２５】
（本実施形態の作用）
本実施形態の脈動発生装置Ｐは、上記したグラウト施工システム中に組み込まれ、グラウト施工において以下の作用を発揮する。
本実施形態においては、グラウト施工対象を岩盤とされ、該岩盤に穿設されたトンネル内に当該脈動発生装置Ｐが配されるが、トンネル外に配する態様を除外するものではない。そして、トンネル内への配設においては、注入孔Ｈの掘削に供せられたボーリンクマシーンへの装着がなされる。
【００２６】
以下、グラウト材の流れに順じて説明する。
グラウトミキサー５１にセメント及び水が所定割合（例えば、Ｗ／Ｃ＝８）をもって適宜量投入され、アジテータ５１ａにより混合攪拌され、所定品質のグラウト材が形成される。グラウトポンプ５２の作動により、グラウト材は所定圧（基準圧、例えば１．０ＭＰａ）をもって配管５０の主配管５０ａに圧送され、圧力・流量調節器５３を介して本脈動発生装置Ｐに送られる。
圧力・流量調節器５３においては、所定の設定圧力・流量値に基づいて、設定圧力・流量値を超えるグラウト材が送られると戻し管５０ｂに戻され、常時所定圧力及び流量のグラウト材を下流側に送る。
【００２７】
本実施形態の脈動発生装置Ｐにおいて、駆動部５はグラウトパルサー制御盤６０の指令に基づきグラウトに付加する脈動の周波数（例えば７Ｈｚ）に対応する所定の回転数の指示を受けて電動モータ１５が駆動され、減速機１６を経て出力軸１７を回転（例えば４２０ｒｐｍ）する。駆動部５の駆動によりクランク部６が駆動され、連結リンク２２を往復動する。連結リンク２２の運動によりピストン部７は往復の直線動をなし、プランジャー２８をもって脈動圧力発生部８の脈動圧力発生室Ｒに脈動圧を生じさせる。
すなわち、前記した圧力・流量調節器５３を経て配管５０より所定の注入圧をもって圧送されるグラウト材は、グラウト流入口３８より脈動圧力発生室Ｒに導かれ、ピストン部７の振動圧力を受け、基準圧に振動圧力の重畳された圧力としてグラウト流出口３９より配管５０に吐出される。
この振動圧力の大きさすなわち振幅は、脈動圧力発生室Ｒの容量、プランジャー２８の径・ストローク・速度、等を主たる要因として決定される。
なお、当該脈動圧力発生室Ｒより出力される基準圧に振動圧力の重畳された圧力を「原圧力」と定義する。
【００２８】
一方、脈動圧力発生室Ｒ内のグラウト材は、脈動圧力発生室Ｒの上位に配された脈動振幅調整部２の連通管１０が閉じた状態であれば原圧力の状態でグラウト流出口３９より吐出されるが、該連通管１０が開いた状態、換言すれば調整弁１２が開弁状態であればグラウト材は空気室部１１に導かれる。
調整弁１２は開度指令スイッチ６１の指令に基づいて適宜の開度を採る。
ここで、調整弁１２が全開であるとき、原脈動圧に対し下限値の振幅率を採り、調整弁１２の締込みに応じて次第に振幅率を増加させてゆく。
図７はこの調整弁１２の開度と注入圧力振幅、振幅率の関係の一例を示す。
本例では、４．０リットルのエアチャンバを使用し、１．０ＭＰａの基準圧力（Ｐ１）に±１．０ＭＰａの脈動圧力（Ｐ２）を重畳させたものであり、ボール弁の開度（全開、４５°、６０°）により、全開においては振幅率（Ｐ２／Ｐ１）が７％程度、４５°においては２０％程度、６０°においては６０％程度を示す。図７中、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３はそれぞれの各波形を示す。図示されるように、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３は同一の周波数を示し、その振幅は基準圧力より±７％，２０％，６０％の振幅率で脈動する。
その他試験例によれば、注入圧力が１．０ＰＭａ以下の低圧力の範囲では、バルブ開度を全開から４５°程度に閉めるだけで振幅を大きくすることができるが、注入圧力が２．０，３．０ＭＰａ程度になると、バルブ開度を全開から４５°程度に閉め込んでもさほど振幅の変化は見られず、６０°にすると振幅率の変化が顕著になる傾向が見出される。
すなわち、調整弁１２の開度により適宜の振幅率が得られるものである。
【００２９】
脈動発生装置Ｐのグラウト流出口３９より吐出されたグラウト材は更に主配管５０ａを流れ、配管５０ａの圧力計５４を経て岩盤注入部５５に導かれる。
グラウト材は注入孔Ｈより所定の圧力で地盤（岩盤）Ｅ内へ注入される。
圧力計５４，５８からの検出信号はグラウトパルサー計測盤６５へ送られ、更にその実測圧力値（実振幅値）は、動的グラウチング管理装置６３，６４に送られ、該動的グラウチング管理装置６３，６４の表示部にその圧力値が表示される。
作業者は当該実振幅値と所定の岩盤状況に見合って設定された設定振幅値とを比較し、所望の効果を得るべく、開度指令スイッチ６１を操作してその偏差をゼロへと導く。すなわち、実振幅値が設定振幅値を上回っているときには、調整弁１２の開度を大きくするように開度指令スイッチ６１を操作し、逆に、実振幅値が設定振幅値を下回っているときには、調整弁１２の開度を閉め込むように開度指令スイッチ６１を操作する。
【００３０】
（本実施形態の効果）
以上のように、本実施形態によれば、迅速かつ容易に脈動圧力の振幅の制御ができ、これにより所望の脈動圧力を対象岩盤に付与することができ、効果的なグラウト施工を達成し得る。更には、複雑な機構の脈動発生装置を使用することなく、また脈動発生装置の駆動系を改変することもなく、脈動振幅調整部２の脈動圧力発生室部８への簡単な取り付け作業で済み、装置の低廉化を図ることができる。
また、そのグラウト施工用脈動発生装置によれば、装置が小型化し、穿孔機械（ボーリングマシーン）に装備することができ、狭隘なトンネル内での施工が容易となる。
【００３１】
（他の態様）
図８は脈動振幅調整部の他の態様を示す。図において、叙上の態様と同一の部材に付いては同一の符号が附されている。
この脈動振幅調整部２Ａは先のものと同様、脈動発生装置Ｐの脈動圧力発生室部８の連通口４０に連通して配され、連通管１０と弾性制御箱７０とからなる。弾性制御箱７０は円筒状の容器体であって、所定の容量を有し、下半部の空間Ｓにはリブ７１が縦設され、該リブ７１上に弾性体７２の下面に固定された受蓋７３が載置される。弾性体７２は所定の弾性率を有し、ゴム状体よりなる。一方、弾性制御箱７０の天井板７０ａの中心には孔７０ｂが開設され、該孔７０ｂに臨んでナット体７４が固設され、該ナット体７４のねじ孔７４ａに調整用ねじ棒７５が螺合され、その下端を弾性体７２の上面に載置された押え体７６に回転自在に押し当てる。７５ａはねじ部、７５ｂは回動用頭部である。
ねじ棒７５を締め込むことにより押え体７６を介して弾性体７２を圧縮し、その弾性率を大きくし、ねじ棒７５を緩めることにより弾性体７２の復元力により弾性率を小さくする。
この弾性体７２の弾性率の調整により脈動圧力の振幅の制御に供する。
【００３２】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術思想の範囲内で種々設計変更が可能である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のグラウト施工システムにおける脈動圧力振幅制御機構及びその制御方法によれば、当該システムの要部である脈動圧力発生室に付加して、簡単な構造の圧力を低減する振幅調整手段を連通状に配することにより迅速かつ容易に脈動圧力の振幅の制御ができ、これにより所望の脈動圧力を対象岩盤に付与することができ、効果的なグラウト施工を達成し得る。更には、複雑な機構の脈動発生装置を使用することなく、また脈動発生装置の駆動系を改変することもなく、当該振幅調整手段の脈動圧力発生室への簡単な取り付け作業で済み、装置の低廉化を図ることができる。
また、本発明のグラウト施工用脈動発生装置によれば、装置が小型化し、穿孔機械（ボーリングマシーン）に装備することができ、狭隘なトンネル内での施工が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のグラウト施工システムに使用される脈動発生装置の一実施形態を示す全体構成図。
【図２】図１の２線方向矢視図。
【図３】図１の３線方向矢視図。
【図４】本脈動発生装置の脈動圧発生部の拡大断面図。
【図５】図４の５−５線矢視図。
【図６】本発明の適用されるグラウト施工システムの全体の概略構成図。
【図７】バルブ開度による注入圧力振幅−振幅率関係図。
【図８】脈動振幅調整部の他の構成例を示す図。
【符号の説明】
Ｐ…脈動発生装置、Ｒ…脈動圧力発生室、Ｓ…空気室、１…脈動圧発生部、２，２Ａ…脈動振幅調整部、５…駆動部、６…クランク部、７…ピストン部、８…脈動圧力発生室部、１０…連通管（立上げ管）、１１…空気室（エア・チャンバー）部、１２…調整弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a grouting technique for injecting a filler material, a so-called grout material, into cracks or voids in the ground, rock, etc., and more specifically, dynamically injecting a pulsating component in a predetermined frequency range to a reference injection pressure. It relates to so-called dynamic grout construction technology.
  The grout material in the present invention is not limited to a high-concentration fine grain grout material made of bentonite or ultrafine cement, but includes a mortar grout material mixed with coarse particles.
  The present invention also does not exclude filling and repairing a cracked concrete structure.
[0002]
[Prior art]
  The present inventors have previously proposed such a dynamic grouting technique in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-114939 (Prior Art 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-27171 (Prior Art 2).
  That is, the prior art 1 is summarized as follows.
1) In the grouting in which the grout material is pumped at a predetermined injection pressure through the pumping piping line, and the grout material is injected into the injection hole formed in the cracked rock with the injection pipe at the end thereof.
  A pulsating pressure having a specific frequency selected from a frequency range of 30 Hz or less is added to the injection pressure in a superimposed manner.
The construction method of rock grout characterized by this.
2) A method for constructing a rock grout, wherein the frequency of the pulsating pressure in the above 1 is selected to be around 10 Hz.
3) In grouting for cracked rock mass, the grouting material is pumped at a predetermined injection pressure, and pulsates in the middle of the pumping piping line inserted in the injection hole drilled in the rock through the injection pipe at the end. A pressure generation pump is interposed, and a pulsation pressure having a specific frequency selected and commanded from a frequency range of 30 Hz or less is generated by the pulsation pressure generation pump, and the pulsation pressure is added to the injection pressure in a superimposed manner.
The construction method of rock grout characterized by this.
4) In the above item 3, the pulsating pressure generating pump periodically operates based on the signal waveform of the oscillator and is driven by a servo control mechanism based on a comparison signal between the actually measured waveform in the injection pipe and the signal waveform. Construction method.
5) In grouting intended for cracked rock mass, a volume type driven by a hydraulic servo actuator in the middle of a pressure-feeding pipe line from an injection pump that sends grout material at a predetermined pressure to an injection pipe inserted into the injection hole. In addition to installing a pulsation pressure generation pump, the inlet piping section of the pulsation pressure generation pump is provided with means to suppress the propagation of pressure fluctuations upstream, while oscillating signal waveforms such as sine waves, triangle waves, and square waves Using a servo control device comprising an oscillator and a servo controller that compares the pressure waveform detected by a pressure sensor attached near the mouth of the injection tube with the signal waveform commanded by the oscillator, In the pulsation pressure generating pump, the operation of the hydraulic servo actuator is feedback-controlled so that the waveforms match. A pulsating pressure having a specific frequency selected and commanded from a frequency range of Hz or less and approximated to a signal waveform is generated, and from the pulsation pressure generating pump to the injection pipe by the function of the pressure fluctuation propagation suppression means The pulsation pressure is applied only to the pumping pipe line, and the pulsation pressure component is superimposed on the pressure of the injection pump, so that the permeability of the grouting material is improved and the grouting material is rapidly and densely formed into fine cracks. Inject,
The construction method of rock grout characterized by this.
6) The construction method of the bedrock grout according to the above item 5, wherein the injection pump is eliminated and a feed pressure of a predetermined grout material is obtained by a pulsation pressure generating pump.
7) In grouting for cracked rock mass, it is an apparatus used for a method of dynamically injecting a grout material by adding a pulsating pressure component to the injection pressure,
  A pressure-feeding piping line that feeds the grout material;
  An injection pipe that is arranged at the downstream end of the pumping piping line and is inserted into the injection hole to infiltrate the grout material into the crack in the rock,
  A positive displacement pulsation pressure generating pump installed in the middle of the pressure feed piping line and driven by a hydraulic servo actuator;
  Means attached to the inlet piping of the pulsating pressure generating pump, and means for suppressing propagation of pressure fluctuations upstream;
  A pressure sensor attached near the mouth of the injection tube to detect the injection pressure;
  Furthermore, using a servo control device including an oscillator and a servo controller that oscillate a signal waveform such as a sine wave, a triangular wave, and a square wave, a pressure waveform detected by the pressure sensor and a signal waveform commanded by the oscillator And by controlling the operation of the hydraulic servo actuator so that both of the waveforms coincide with each other, it has a specified specific frequency selected from a frequency range of 30 Hz or less and approximates a signal waveform Pulsating pressure control means for generating the pulsating pressure by the pulsating pressure generating pump and adding the pulsating pressure only to the pumping piping line from the pulsating pressure generating pump to the injection pipe. A rock grout construction device that is characterized.
8) In grouting intended for cracked rock mass, it is an apparatus used for a method of dynamically injecting a grout material by adding a pulsating pressure component to the injection pressure,
  A pressure-feeding piping line that feeds the grout material;
  An infusion pump that is arranged upstream of the pressure feed line and feeds the grout material at a predetermined pressure;
  An injection tube inserted into the injection hole to infiltrate the grout material into cracks in the rock,
  A positive displacement pulsation pressure generating pump installed in the middle of a pressure-feeding piping line from the injection pump to the injection pipe and driven by a hydraulic servo actuator;
  Means attached to the inlet piping of the pulsating pressure generating pump, and means for suppressing propagation of pressure fluctuations upstream;
  A pressure sensor attached near the mouth of the injection tube to detect the injection pressure;
  Furthermore, using a servo control device including an oscillator and a servo controller that oscillate a signal waveform such as a sine wave, a triangular wave, and a square wave, a pressure waveform detected by the pressure sensor and a signal waveform commanded by the oscillator And by controlling the operation of the hydraulic servo actuator so that both of the waveforms coincide with each other, it has a specified specific frequency selected from a frequency range of 30 Hz or less and approximates a signal waveform Pulsating pressure control means for generating the pulsating pressure generated by the pulsating pressure generating pump, and adding the pulsating pressure limited to the pumping piping line from the pulsating pressure generating pump to the injection pipe;
A rock grout construction apparatus characterized by comprising at least
  Prior art 2 is summarized as follows.
1) In grouting for filling grout material in cracks and voids in the ground, bedrock, etc., by adding a pulsating pressure component with a specific frequency selected from a frequency range of 30 Hz or less to the injection pressure, In the construction method to increase the permeability by dynamically injecting,
  An injection method for forming a predetermined pulsation pressure in the process of continuously pumping various grouting materials such as a fine particle suspension system and a mortar system to which a reference injection pressure is provided,
  In the pumping piping line, a flexible pipe line that always returns in the opening direction with a restoring force is interposed, and the above-mentioned specification is performed by operating a valve mechanism that opens and closes the flexible pipe line by regular pressing movement. The pressure fluctuation that matches the frequency was given to the injection pressure.
A grout construction method characterized by that.
2) In grouting for filling grout material in cracks and voids in the ground, rock, etc., the grout material is added by adding a pulsating pressure component having a specific frequency selected from a frequency range of 30 Hz or less to the injection pressure. In a construction system that dynamically injects and increases its permeability,
  A grout material pumping means which is mainly composed of a reciprocating or squeeze type slurry injection pump and which continuously pumps the grout material while forming and maintaining a reference pressure for quasi-stationary injection;
  A flexible pipe line that is interposed in a pumping pipe line on the downstream side of the grout material pumping means and that has a wide passage and does not have a valve body or an obstruction inside and does not cause a blockage trouble is opened and closed by regular pressing. Pulsating pressure generating means that uses a valve mechanism and opens and closes the valve mechanism at high speed to give the injection pressure a pressure fluctuation that matches the specific frequency;
  Pressure measuring means for detecting pressure formed by the grout material pumping means and the pulsating pressure generating means;
Grout construction system characterized by comprising at least
3) In grouting to fill grout material in cracks and voids in the ground, bedrock, etc., by adding a pulsating pressure component having a specific frequency selected from a frequency range of 30 Hz or less to the injection pressure, In a construction system that dynamically injects and increases its permeability,
  In the process of continuously pumping various grout materials such as a fine particle suspension system and a mortar system to which a reference injection pressure is applied through a pumping pipe line, a flexible pipe line is interposed in the pumping pipe line,
  It comprises a valve mechanism that opens and closes the flexible pipe line at a high speed by regular pressing and gives the injection pressure a pressure fluctuation that matches the specific frequency.
A pulsation generating valve device in a grout construction system.
[0003]
  Therefore, in the prior art 1, a pulsating pressure having a predetermined frequency is formed by performing feedback control on the hydraulic servo actuator of the pulsating pressure generating pump using a special servo control device. However, the operation of the servo control device requires delicate tuning, and the servo control device has to be readjusted (span of comparison signal, feedback amount, gain, zero point, etc.) in connection with the amplitude control of the pulsation pressure, It requires skill and is a complicated task.
  In the prior art 2, the frequency of the pulsating pressure can be freely controlled. However, the cam radius and the roller diameter constituting the valve mechanism are set constant, and the amplitude control of the pulsating pressure is performed. In addition, the operation stroke and the opening / closing force of the valve mechanism are adjusted, and there is a problem in optional control.
[0004]
[Patent Document 1]
    Japanese Patent Laid-Open No. 10-114938
[Patent Document 2]
    JP 2000-27171 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
  The present invention has been made in view of the above circumstances, and is attached to a dynamic grout construction technique in which a pulsation pressure component in a predetermined frequency range is applied to this type of reference injection pressure, and includes a pulsation pressure generation chamber. An object of the present invention is to provide a novel pulsation pressure amplitude control mechanism that can easily control the amplitude of the pulsation pressure with a simple configuration.
  Another object of the present invention is to provide a method for controlling the amplitude of pulsating pressure performed in this grout construction system.
  It is still another object of the present invention to provide a pulsation generator that can be used in this grout construction system and can be miniaturized.
  Therefore, the present inventors control the pulsating pressure with the pulsating pressure from the pulsating pressure generation chamber (original pressure) by reducing the pulsating pressure applied in the active region, in other words, the degree of reduction. The present invention has been made on the basis of the knowledge that the amplitude ratio can be easily controlled by changing and adjusting the amplitude.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  The first of the present invention is a pulsation pressure amplitude control mechanism in a grout construction system,
  In a grout construction system that adds pulsation pressure of a predetermined frequency range to the injection pressure for the grout material injected under pressure in cracks and voids of the ground, rock, etc.
  A grouting material to which a reference pressure is applied is introduced, and a pulsation pressure generating chamber for adding pressure to the grouting material in a pulsating manner is provided.
  For grouting pressure with pulsating pressure from the pulsating pressure generating chamber,The amplitude of the added pulsating pressure is reduced, and the degree of reduction is changed to adjust the amplitude of the pulsating pressure in an adjustable manner.Comprising amplitude adjusting means,
It is characterized by that.
  Thus, in the first invention,
1) The amplitude adjusting means communicates with the pulsation pressure generation chamber via a riser pipe, introduces a grout material to which pressure is applied, and is interposed in the riser pipe with a predetermined capacity. An adjustment valve whose opening degree is adjusted,
2) The amplitude adjusting means is connected to the pulsation pressure generating chamber via a riser pipe, and is provided with an elastic chamber in which a grout material to which pressure is applied is introduced and has a predetermined capacity and is loaded with an elastic body. thing,
Is an item selected as appropriate.
  Furthermore, in the present invention,
1. The drive mechanism for generating pulsation in the pulsation pressure generation chamber is not questioned.
2. The pulsation period is preferably 30 Hz or less, but it is sufficiently possible to apply to a period longer than this (for example, 100 Hz).
In the following, “reducing control” means that the pulsation pressure output from the pulsation pressure generation chamber is reduced at a desired and constant rate within the range in which the activity is maintained, and the degree of reduction is changed. This means that the amplitude rate is arbitrarily adjusted and controlled.
[0007]
  The second of the present invention is a pulsation pressure amplitude control method in grout construction,
  In the grout construction method to add pulsation pressure in a predetermined frequency range to the injection pressure for the grout material injected with pressure in the cracks and voids of the ground, rock, etc.
  A grouting material to which a reference pressure is applied is introduced, and a pulsation pressure generating chamber for adding pressure to the grouting material in a pulsating manner is provided.
With respect to the grouting pressure with pulsating pressure from the pulsating pressure generation chamber, the amplitude of the added pulsating pressure is reduced, and the degree of reduction is changed to adjust the amplitude of the pulsating pressure in an adjustable manner.
It is characterized by that.
[0008]
  The third of the present invention is a pulsation pressure amplitude control method in yet another grout construction,
  In the grout construction method to add pulsation pressure in a predetermined frequency range to the injection pressure for the grout material injected with pressure in the cracks and voids of the ground, rock, etc.A pulsation pressure generating chamber in which a grout material to which a reference pressure is applied is introduced and pulsating pressure is applied to the grout material; A grout material to which pulsation pressure is applied from the pulsation pressure generation chamber is introduced, and an air chamber having a predetermined capacity is provided.Communicate through the communication pipe,
  An adjustment valve capable of adjusting the opening degree is interposed in the communication pipe,
  Controlling the amplitude of the pulsating pressure by the opening of the regulating valve;
It is characterized by that.
  In the third invention,
1) The regulating valve is electrically operated, and the regulating valve is operated remotely.
Is a mode appropriately implemented.
[0009]
  4th of this invention is a pulsation generator for grout construction,
  Apply pulsation pressure in the specified frequency range to the injection pressure of grout material injected under pressure in cracks and voids in the ground, rock, etc.In addition, the amplitude of the added pulsation pressure is reduced and controlled.In the pulsation generator used in the grout construction system,
  A drive unit 5 comprising an electric motor and providing a rotational speed corresponding to a predetermined frequency range;
  A crank portion 6 having a crankshaft interlocked with a drive shaft of the drive portion;
  A piston portion 7 that reciprocates at a predetermined stroke in conjunction with an eccentric mechanism on the crankpin of the crank portion;
  Pulsating pressure generation with grouting material inlet and outlet, pulsating pressure generating chamber into which grouting material of reference pressure is injected, and applying pulsating pressure to the grouting material of reference pressure by reciprocation of the piston part Chamber 8,
Have
The pulsation pressure generation chamber is communicated via a riser pipe 10 and is provided with an air chamber portion 11 having a predetermined capacity into which a grouting material to which pressure is applied is introduced. A control valve 12 is provided,
It is characterized by that.
In the fourth invention,
1) In the following embodiment, the driving unit 5 employs a driving method using the electric motor 15, but does not exclude other driving modes.
In the above, the adjustment valve is electrically operated, and the remote operation of the adjustment valve is an embodiment that is appropriately implemented.
[0010]
(Function)
  For ground, bedrock, and concrete structures, a construction for dynamically injecting a grout material by applying a pulsation of a specific frequency (in particular, 30 Hz or less in the present invention) to the injection pressure is performed.
  The grout material is pumped into the pumping line while forming and maintaining a quasi-steady injection reference pressure using an infusion pump. A pulsation pressure generation chamber that opens and closes regularly by mechanical rotation and reciprocation is installed in the middle of the pressure feed line, and in this pulsation pressure generation chamber, it is superimposed on the grout material to which the reference pressure is applied and matches the specific frequency. The grouting is dynamically injected into the object from the injection pipe at the end of the piping line.
  At this time, the amplitude adjusting means is installed within a range in which the activity is maintained with respect to the grouting pressure with pulsating pressure output from the pulsating pressure generating chamber, and controls the amplitude of the pulsating pressure in a reduced manner.
  That is, the amplitude adjusting means receives the grouting material with pulsating pressure output from the pulsating pressure generating chamber, reduces the amplitude of the grouting pressure with pulsating pressure, that is, the original pressure, at a desired and constant ratio, and the amplitude adjusting means Adjust freely with variable function.
  Thus, the grout material is excited by a pulsating pressure of a predetermined size, a predetermined fluidity is ensured, and the grout material penetrates widely and deeply into the injection target.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  An embodiment of a pulsation generating mechanism in the grout construction system of the present invention will be described with reference to the drawings.
  FIGS. 1-6 shows one Embodiment of the pulsation generation | occurrence | production mechanism in the grout construction system of this invention, Especially the pulsation generation apparatus is shown.
1 to 3 show the entire configuration of the pulsation generator P, and FIGS. 4 to 5 show the partial configuration. FIG. 6 shows the entire system.
[0012]
  As shown in FIGS. 1 to 3, this pulsation generating device P includes main components of a pulsation pressure generation unit 1 and a pulsation amplitude adjustment unit 2, and further includes a frame 3.
  More specifically, the pulsation pressure generating unit 1 includes a drive unit 5 mainly composed of a motor, a crank unit 6 interlocked with a drive shaft of the drive unit 5, and an interlock mechanism connected to the crank unit 6 via a predetermined mechanism. It comprises a piston part 7 that reciprocates by a stroke, and a pulsation pressure generation chamber part 8 that pulsates the grout material by the reciprocation of the piston part 7.
  Further, the pulsation amplitude adjusting unit 2 has a communication pipe 10 having rigidity that rises in communication with the pulsation pressure generation chamber section 8, a predetermined communication pipe that communicates with the communication pipe 10 and introduces the grout material from the pulsation pressure generation chamber section 8. It comprises an air chamber (air chamber) portion 11 with a capacity secured and a regulating valve 12 interposed in the communication pipe 10.
  The frame 3 includes a base portion 3A and a skeleton portion 3B, and holds the pulsation pressure generating portion 1.
[0013]
  The detailed structure of each part of the pulsation generator P will be described below with reference to FIGS.
Pulsating pressure generator 1
  The pulsating pressure generating unit 1 includes a driving unit 5, a crank unit 6, a piston unit 7, and a pulsating pressure generating chamber unit 8 as main elements.
(Drive unit 5)
  The drive unit 5 includes an electrically driven motor 15 and a speed reducer 16 interlocked with the drive shaft of the motor 15, and an output shaft (drive shaft) 17 from the speed reducer 16 is a coupling 18 disposed at the lower end thereof. The driving force is transmitted to the crank portion 6 via
  More specifically, the electric motor 15 adopts an induction method and is controlled by an inverter. The reducer 16 reduces the rotational speed of the motor 15 with a predetermined combination of gears.
  As will be described later, the electric motor 15 is electrically connected to a control panel (inverter control grout pulser control panel) via an electric circuit.
[0014]
(Crank part 6)
  The crank portion 6 is arranged in the crank box 20 and mainly includes a crankshaft 21 connected via a coupling 18 and a connecting link 22 pivotally supported by a crankpin 21a of the crankshaft 21.
  More specifically, the crank box 20 has a sealed square box shape, and the crank shaft 21 is rotatably held by bearings 24 arranged at the upper and lower portions of the crank box 20. The crank pin 21 a is eccentric from the crank shaft 21 by a predetermined distance δ.
The connecting link 22 is pivotally supported by the crank pin 21a via a slide bearing 25 so as to be rotatable.
[0015]
(Crankbox 20)
  The crank box 20 is formed of a square box body having a crank chamber K therein, and is constructed with an assembly type. Each assembly member is sealed with a packing.
[0016]
(Piston part 7)
  The piston part 7 has a reciprocating linear motion, one end is connected to a crank part 6 that rotates, and the other end is led to the pulsation pressure generation chamber R of the pulsation pressure generation chamber part 8 to apply pressure.
  That is, the piston portion 7 includes a motion conversion portion 27 and a plunger 28. One end of the motion converting portion 27 is pivotally supported by the connecting link 22 of the crank portion 6 with a pin 29, the other end is integrally connected to the plunger 28, and is held by the thrust bearing 30 at its middle portion so as to be capable of axial motion. And it is sealed with the packing 31. One end of the plunger 28 is connected to the end of the motion converting portion 27 with a screw 33, and the other end faces the pulsating pressure generating chamber portion 8, and is held in a liquid-tight manner via a V packing 34 at an intermediate portion thereof. Reference numeral 35 denotes a push ring for fixing and holding the V packing 34.
[0017]
(Pulsating pressure generation chamber 8)
  The pulsation pressure generation chamber 8 is configured with a cylindrical container body 36 that forms a pulsation pressure generation chamber R therein, and receives a plunger 28 with a hole 37 in the front wall 36a, and a grout inlet on the side of the cylindrical wall 36b. 38 and a grout outlet 39 on the rear wall 36c. A communication port 40 is further provided on the upper portion of the cylindrical wall 36b.
  The grout inlet 38 is connected to a pipe (main pipe 50a) on the grout pump side. The grout outlet 39 is connected to a pipe (main pipe 50a) on the rock mass injection portion side.
  The capacity normally taken in the pulsation pressure generating chamber 8 is about 500 cc, and the generated pressure is selected to be 1.0 ± 1.0 MPa as a normal value and 3.0 ± 1.5 PMa as the maximum value.
[0018]
(Mounting with frame 3)
  The frame 3 includes a base portion 3A and a frame portion 3B. The base portion 3A has a rectangular flat plate shape with a predetermined thickness, and the frame portion 3B has a ramen structure with its column material and beam material, and the lower portion is based on the base portion. It is rigidly connected to the front part of the base part 3A. The drive part 5 of the pulsating pressure generating part 1 is placed and fixed on the upper part of the skeleton part 3B, and the remaining parts 6, 7, and 8 are fixed on the base part 3A.
  Reference numeral 42 denotes a connecting material between the crank chamber 20 and the container body 36.
[0019]
Pulsation amplitude adjustment unit 2
  The pulsation amplitude adjusting unit 2 includes a communication pipe 10, an air chamber 11, and an adjusting valve 12.
(Communication pipe 10)
  The communication pipe 10 is a rigid pipe having a predetermined inner diameter, and is erected in communication with the communication port 40 of the pulsation pressure generation chamber 8 described above. The communication pipe 10 is a straight pipe in this embodiment, but does not prevent the use of a bent pipe.
[0020]
(Air chamber 11)
  The air chamber portion 11 communicates with the communication tube 10 and is disposed above the communication tube 10. The air chamber portion 11 is formed in a spherical or cylindrical shape with a rigid body, and has an air chamber S with a predetermined capacity inside, and has a large internal pressure. Endure. A capacity of 4 liters is usually secured.
  A water washing port 44 is further mounted on the upper portion of the air chamber 11. The washing port 44 is omitted as appropriate.
[0021]
(Regulating valve 12)
  The adjustment valve 12 includes a valve body portion 46 interposed in the middle of the communication pipe 10 and an electric operation portion 47 that freely adjusts the opening degree of the valve body of the valve body portion 46. For example, a ball valve body is adopted as the valve body portion 46, but other valve body forms (for example, a gate valve, a butterfly valve, etc.) are not excluded. The electric operation unit 47 incorporates an electric drive unit of an electric motor, and the electric drive unit receives a signal from the outside and rotates a drive shaft interlocked with the valve body to control the valve body to a desired opening degree. To do. As a result, remote control is performed.
  The adjustment valve 12 can also be manually operated. In the case of the manual operation, the electric operation unit 47 is not provided.
[0022]
(Grouting system)
  FIG. 6 shows the entire grout construction system to which the pulsation generator P is applied.
  As illustrated, this grout construction system includes a grout piping system A and a control system B.
  Further, in the figure, E indicates the ground, especially the rock, and the injection hole H is drilled in the ground E with a boring machine.
[0023]
  Grout piping system A is mainly composed of piping 50, particularly main piping 50a, and in order from grout mixer 51 arranged at the starting point of main piping 50a, grout (injection) pump 52, pressure / flow rate regulator 53, main pulsation generation. A device P is arranged, and further, the pulsation generating device P reaches the end-point rock injection unit 55 via the pressure gauge 54.
  A return pipe 50 b is arranged from the pressure / flow rate regulator 53 to the grout mixer 51.
  In this pulsation generator P, the grout inlet 38 is connected to the upstream side of the main pipe 50a, and the grout outlet 39 is connected to the downstream side of the main pipe 50a.
  The rock mass injection portion 55 includes a packer 56 that is hermetically arranged in the vicinity of the inlet of the injection hole H formed in the ground E, an injection pipe 57 that passes through the packer 56 and is connected to the main pipe 50a, It consists of a pressure gauge 58. The in-hole pressure gauge 58 can be omitted in some cases.
[0024]
  The control system B includes a grout pulsar control panel 60 and an opening command switch 61 connected to the pulsation generator P, a grout management device 62, dynamic grouting management devices 63 and 64, and a grout pulsar measurement panel 65. The grout pulsar control panel 60 and the grout pulsar measurement panel 65 are arranged in the vicinity of the pulsation generator P. The opening command switch 61, the grout management device 62, and the dynamic grouting management devices 63 and 64 are further provided. It is placed at a remote location or as far as possible.
  More specifically, the grout pulsar control panel 60 is connected to the motor 15 of the drive unit 5 of the pulsation generator P, and the opening command switch 61 is connected to the operation unit 47 of the adjustment valve 12 of the pulsation generator P. The The motor 15 is instructed to rotate at a predetermined speed by a signal from the grout pulser control panel 60.
  The detection signal is sent from the pressure / flow controller 53 to the grout management device 62 and displayed / recorded on the display unit of the grout management device 62, and the pressure / flow controller based on the command signal of the grout management device 62. 53 control pressures and flow rates are determined.
  The pressure detection signals from the pressure gauge 54 and the in-hole pressure gauge 58 are sent to the dynamic grouting management devices 63 and 64 via the grout pulsar measuring panel 65, and the dynamic grouting management devices 63 and 64 display the detected signals. The pressure value is displayed. The displayed value is also displayed on the grout pulsar measuring panel 65.
[0025]
(Operation of this embodiment)
  The pulsation generator P of the present embodiment is incorporated in the grout construction system described above, and exhibits the following action in the grout construction.
  In the present embodiment, the grouting target is a rock mass, and the pulsation generator P is disposed in a tunnel drilled in the rock mass, but this does not exclude a mode in which the pulsation generator P is disposed outside the tunnel. And in arrangement | positioning in a tunnel, mounting | wearing to the boring machine used for the excavation of the injection hole H is made | formed.
[0026]
  Hereinafter, the flow of the grout material will be described in order.
  A suitable amount of cement and water is added to the grout mixer 51 at a predetermined ratio (for example, W / C = 8) and mixed and stirred by the agitator 51a to form a grout material of a predetermined quality. By the operation of the grout pump 52, the grout material is pumped to the main pipe 50 a of the pipe 50 with a predetermined pressure (reference pressure, for example, 1.0 MPa), and is sent to the pulsation generator P via the pressure / flow rate regulator 53.
  In the pressure / flow rate regulator 53, when a grout material exceeding the set pressure / flow rate value is sent based on a predetermined set pressure / flow rate value, it is returned to the return pipe 50b, and the grout material of the predetermined pressure / flow rate is always downstream. Send to the side.
[0027]
  In the pulsation generator P of the present embodiment, the drive unit 5 receives an instruction of a predetermined rotational speed corresponding to a pulsation frequency (for example, 7 Hz) added to the grout based on a command from the grout pulser control panel 60, and the electric motor 15 Driven, the output shaft 17 is rotated (for example, 420 rpm) through the speed reducer 16. The crank portion 6 is driven by the drive of the drive portion 5 and reciprocates the connection link 22. The movement of the connecting link 22 causes the piston portion 7 to reciprocate linearly, and the plunger 28 causes the pulsating pressure generating chamber R of the pulsating pressure generating portion 8 to generate pulsating pressure.
  That is, the grout material pumped with a predetermined injection pressure from the pipe 50 through the pressure / flow rate regulator 53 is guided to the pulsation pressure generation chamber R from the grout inlet 38, receives the vibration pressure of the piston portion 7, A pressure obtained by superposing the vibration pressure on the reference pressure is discharged from the grout outlet 39 to the pipe 50.
  The magnitude or amplitude of the oscillating pressure is determined mainly by the capacity of the pulsating pressure generation chamber R, the diameter, stroke, speed, and the like of the plunger 28.
  A pressure in which the vibration pressure is superimposed on the reference pressure output from the pulsation pressure generation chamber R is defined as “original pressure”.
[0028]
  On the other hand, the grout material in the pulsation pressure generation chamber R is the original pressure from the grout outlet 39 as long as the communication pipe 10 of the pulsation amplitude adjusting unit 2 disposed above the pulsation pressure generation chamber R is closed. Although it is discharged, the grout material is guided to the air chamber portion 11 when the communication pipe 10 is open, in other words, when the regulating valve 12 is open.
  The adjustment valve 12 takes an appropriate opening degree based on a command from the opening command switch 61.
  Here, when the regulating valve 12 is fully opened, the amplitude rate of the lower limit value is taken with respect to the original pulsation pressure, and the amplitude rate is gradually increased according to the tightening of the regulating valve 12.
  FIG. 7 shows an example of the relationship between the opening degree of the regulating valve 12, the injection pressure amplitude, and the amplitude rate.
  In this example, a 4.0 liter air chamber is used, and a pulsation pressure (P2) of ± 1.0 MPa is superimposed on a reference pressure (P1) of 1.0 MPa. 45 °, 60 °), the amplitude rate (P2 / P1) is about 7% in the fully open state, about 20% at 45 °, and about 60% at 60 °. In FIG. 7, W1, W2, and W3 indicate respective waveforms. As shown in the figure, W1, W2, and W3 indicate the same frequency, and their amplitudes pulsate with amplitude rates of ± 7%, 20%, and 60% from the reference pressure.
  According to other test examples, in the low pressure range where the injection pressure is 1.0 Pma or less, the amplitude can be increased simply by closing the valve opening to about 45 ° from the fully open position, but the injection pressure is 2.0, When the pressure is about 3.0 MPa, the change in amplitude is not so much seen even when the valve opening is closed to about 45 ° from the fully open position.
  That is, an appropriate amplitude rate is obtained by the opening degree of the regulating valve 12.
[0029]
  The grout material discharged from the grout outlet 39 of the pulsation generator P further flows through the main pipe 50a, and is guided to the rock mass injection section 55 through the pressure gauge 54 of the pipe 50a.
  The grout material is injected from the injection hole H into the ground (rock) E with a predetermined pressure.
  The detection signals from the pressure gauges 54 and 58 are sent to the grout pulsar measuring board 65, and the actually measured pressure value (actual amplitude value) is sent to the dynamic grouting management devices 63 and 64, and the dynamic grouting management device 63. , 64 display the pressure value.
  The operator compares the actual amplitude value with a set amplitude value set in accordance with a predetermined rock condition, and operates the opening command switch 61 to lead the deviation to zero in order to obtain a desired effect. That is, when the actual amplitude value exceeds the set amplitude value, the opening degree command switch 61 is operated so as to increase the opening degree of the regulating valve 12, and conversely, when the actual amplitude value is below the set amplitude value. Then, the opening command switch 61 is operated so as to close the opening of the adjusting valve 12.
[0030]
(Effect of this embodiment)
  As described above, according to the present embodiment, the amplitude of the pulsation pressure can be controlled quickly and easily, whereby a desired pulsation pressure can be applied to the target rock, and effective grouting can be achieved. . Furthermore, the pulsation amplitude adjusting unit 2 can be simply attached to the pulsation pressure generation chamber 8 without using a pulsation generator having a complicated mechanism and without modifying the drive system of the pulsation generator. The cost of the apparatus can be reduced.
  Moreover, according to the pulsation generating device for grout construction, the device can be miniaturized and installed in a drilling machine (boring machine), and construction in a narrow tunnel becomes easy.
[0031]
(Other aspects)
  FIG. 8 shows another aspect of the pulsation amplitude adjusting unit. In the figure, the same reference numerals are given to the same members as those in the above embodiment.
  The pulsation amplitude adjusting unit 2A is arranged in communication with the communication port 40 of the pulsation pressure generating chamber 8 of the pulsation generator P, and includes the communication tube 10 and the elastic control box 70, as in the previous case. The elastic control box 70 is a cylindrical container body having a predetermined capacity. A rib 71 is vertically provided in the lower half space S, and is fixed to the lower surface of the elastic body 72 on the rib 71. A receiving lid 73 is placed. The elastic body 72 has a predetermined elastic modulus and is made of a rubber-like body. On the other hand, a hole 70b is formed in the center of the ceiling plate 70a of the elastic control box 70, and a nut body 74 is fixedly facing the hole 70b. An adjustment screw rod 75 is screwed into the screw hole 74a of the nut body 74. The lower end of the elastic body 72 is rotatably pressed against the presser body 76 placed on the upper surface of the elastic body 72. 75a is a screw part and 75b is a head for rotation.
  By tightening the screw rod 75, the elastic body 72 is compressed through the presser body 76 to increase its elastic modulus, and by loosening the screw rod 75, the elastic modulus is decreased by the restoring force of the elastic body 72.
  The amplitude of the pulsating pressure is controlled by adjusting the elastic modulus of the elastic body 72.
[0032]
  The present invention is not limited to the embodiment described above, and various design changes can be made within the scope of the basic technical idea of the present invention.
[0033]
【The invention's effect】
  According to the pulsation pressure amplitude control mechanism and its control method in the grout construction system of the present invention, the amplitude adjusting means for reducing the pressure of a simple structure is added to the pulsation pressure generating chamber which is the main part of the system. By arranging it in the position, the amplitude of the pulsation pressure can be controlled quickly and easily, whereby a desired pulsation pressure can be applied to the target rock, and effective grouting can be achieved. Furthermore, the installation of the amplitude adjusting means to the pulsation pressure generation chamber can be performed without using a pulsation generator having a complicated mechanism and without modifying the drive system of the pulsation generator. Cost reduction can be achieved.
  Moreover, according to the pulsation generating apparatus for grout construction of the present invention, the apparatus can be miniaturized and installed in a drilling machine (boring machine), and construction in a narrow tunnel becomes easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of a pulsation generator used in a grout construction system of the present invention.
FIG. 2 is a view taken in the direction of arrows 2 in FIG.
3 is a view taken in the direction of arrows 3 in FIG.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a pulsation pressure generator of the pulsation generator.
5 is a view taken in the direction of arrows 5-5 in FIG. 4;
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the entire grout construction system to which the present invention is applied.
FIG. 7 is an injection pressure amplitude-amplitude rate relationship diagram depending on the valve opening.
FIG. 8 is a diagram showing another configuration example of the pulsation amplitude adjusting unit.
[Explanation of symbols]
  P: Pulsation generating device, R: Pulsating pressure generating chamber, S: Air chamber, 1 ... Pulsating pressure generating unit, 2, 2A ... Pulsating amplitude adjusting unit, 5 ... Driving unit, 6 ... Crank unit, 7 ... Piston unit, 8 ... Pulsation pressure generating chamber part, 10 ... Communication pipe (rising pipe), 11 ... Air chamber (air chamber) part, 12 ... Regulating valve

Claims

In a grout construction system that adds pulsation pressure of a predetermined frequency range to the injection pressure for the grout material injected under pressure in cracks and voids of the ground, rock, etc.
A grout material to which a reference pressure is applied is introduced, and a pulsation pressure generating chamber for adding pressure to the grout material in a pulsating manner is provided.
Amplitude adjusting means for reducing the amplitude of the added pulsating pressure with respect to the grouting pressure with the pulsating pressure from the pulsating pressure generating chamber and changing the degree of reduction to adjust the amplitude of the pulsating pressure in an adjustable manner. Become
A pulsating pressure amplitude control mechanism in a grout construction system.

In Claim 1, the amplitude adjusting means communicates with the pulsation pressure generating chamber through a riser pipe, introduces a grout material to which pressure is applied, and has a predetermined capacity; A pulsation pressure amplitude control mechanism in a grout construction system, comprising: a regulating valve whose opening is adjusted.

The amplitude adjusting means according to claim 1, wherein the amplitude adjusting means communicates with the pulsating pressure generating chamber through a rising pipe, introduces a grout material to which pressure is applied, has a predetermined capacity, and is provided with an elastic body. Pulsation pressure amplitude control mechanism in grout construction system consisting of chambers.

In the grout construction method to add pulsation pressure in a predetermined frequency range to the injection pressure for the grout material injected with pressure in the cracks and voids of the ground, rock, etc.
A grouting material to which a reference pressure is applied is introduced, and a pulsation pressure generating chamber for adding pressure to the grouting material in a pulsating manner is provided.
With respect to the grouting pressure with pulsating pressure from the pulsating pressure generation chamber, the amplitude of the added pulsating pressure is reduced, and the degree of reduction is changed to adjust the amplitude of the pulsating pressure in an adjustable manner.
The pulsation pressure amplitude control method in the grout construction characterized by this.

In the grout construction method to add pulsation pressure in a predetermined frequency range to the injection pressure for the grout material injected with pressure in the cracks and voids of the ground, rock, etc.
A grouting material to which a reference pressure is applied is introduced and a pulsating pressure generating chamber that applies pulsating pressure to the grouting material, and a grouting material to which pulsating pressure is applied from the pulsating pressure generating chamber are introduced, and a predetermined capacity is obtained. Communicating with the air chamber through a communication pipe;
An adjustment valve capable of adjusting the opening degree is interposed in the communication pipe,
The amplitude of the pulsation pressure is controlled in an adjustable manner by the opening of the adjustment valve.
The pulsation pressure amplitude control method in the grout construction characterized by this.

6. The pulsating pressure amplitude control method according to claim 5, wherein the adjustment valve is remotely operated.

For grouting material injected with pressure in cracks and voids in the ground, rock, etc., add pulsation pressure in a predetermined frequency range to the injection pressure, and reduce the amplitude of the pulsation pressure In the pulsation generator used in the grout construction system made,
A drive unit comprising an electric motor and providing a rotational speed corresponding to a predetermined frequency range,
A crank portion having a crankshaft interlocked with a drive shaft of the drive portion;
A piston part that reciprocates at a predetermined stroke in conjunction with an eccentric mechanism to the crank pin of the crank part;
Pulsating pressure generation with grouting material inlet and outlet, pulsating pressure generation chamber into which grouting material of reference pressure is injected, and applying pulsating pressure to the grouting material of reference pressure by reciprocation of the piston part Murobe,
Have
The pulsation pressure generation chamber is provided with an air chamber having a predetermined capacity into which a grouting material to which pressure is applied is introduced and communicated via a riser pipe. A valve is inserted,
A pulsation generator in which the amplitude of pulsation pressure for grout construction is controlled in a reduced manner.