JP5050054B2 - 土改善用および／または構造物持上げ用の方法および配置 - Google Patents

Description

(本発明の背景)本発明は、土を改善するための、および/または地上の構造物を持ち上げるための方法に関し、この方法は、孔を有する土または構造物を提供すること、孔中に、注入棒状物およびそれに関連して設けられる拡張要素を配置すること、および物質を、拡張要素中に注入すること、を具える。

本発明は更に、土を改善するための、および/または構造物を持ち上げるための配置物に関し、この配置物は、孔中に配置され、および拡張要素に関連して提供されるべき注入棒状物、拡張要素中に注入されるべき物質、および物質を拡張要素中に注入するための手段を具える。

土は、たとえば、その支持能力(bearing capacity)を増加させるために、またはその中の空いたスペース(空間)を充填するために改善される。さらに、土を介して伝わる振動が弱められるべきであるか、または地震に関連して起こる土の液状化が防止されるべきである場合、土の改善は必要である。代わって、構造物を持ち上げる(lifting structures)プロセス(処理)は、例は、建物、または損傷され、沈下しまたは位置を変える建物またはフロア(床)のための基礎を持ち上げ、および安定にさせることに言及する。さらにまた、構造物を持ち上げるプロセスは、沈下した舗装道路またはフィールドであって、コンクリートおよびアスファルトの道または滑走路のようなものを持ち上げ、安定にさせることを含む。

土の劣化または構造物の沈下は、例は、建設の間の、余り固められ(consolidated)なかった土、水誘導性(water-induced)浸食、不適切な土の種類、土における摩擦力の劣化、または温度または湿気の条件における変動によって生じうる。さらに、土の劣化は、機械的な損傷で、水または下水の管の破損のようなものによる条件における変化によって生じうる。さらに、土の条件は、動態作用の影響力により変化しうる。

土を改善するために、乏しい支持能力しか持たない土を、より一層良好な支持能力を持つ物質によって置き換える。大規模交換(mass exchange)と呼ばれるそのようなプロセスは、極めて骨の折れるもので、および高価なものである。さらに、杭打ち技術で、摩擦を通して、土によって支えられる摩擦杭、堅い(hard)底部層に基礎を置く(rest on)ベース杭のようなものが用いられる。杭打ちは、大型のおよび複雑な設備を必要とし、それは環境に雑音および更なる妨害を受けさせる。杭打ちは構造物に留められるので、構造物が杭によって、および土によってではなく支えられるとき、それは構造物に点荷重を受けさせる。

欧州特許出願公開第0851064号は土の支持能力を改善するための解法を開示する。この解法では、土は化学反応の結果として拡張する物質が注入される孔(穴)を備える。欧州特許出願公開第1314824号は、物質を、500kPaよりも高い圧力を生成するために用いる似た解法を開示する。実際には、これらの解法では、注入すべき用量を定める唯一のやり方が、土地の表面または建築物の高さレベルを監視し、および反応がこれらの観点において観察されるとき、注入を止めることであることが注目される。これらの解法が、多孔性のおよび柔らかい土に関連して用いられるとき、とりわけ、注入すべき物質を適切に投薬すること、および拡張力を正しく方向付けること、ならびに物質を望ましい場所において保持することの手法は、非常に困難な仕事を呈する。

特開平7-18651号公報は、拡張性バッグボディ(袋体)が土中にドリルであけられる孔中に配置される解法を開示する。硬化性薬剤は、高圧を用いてバッグ中にポンプ圧送される。高い流体圧(hydraulic pressure、水圧)の使用のため、用いられる装置は複雑であり、および、たとえば、困難な条件において障害に敏感に反応する(failure-sensitive)弁が必要とされる。さらに、柔らかい土では、バッグが適所に留まることは不確かであり、それで、この解法によって柔らかい土の1部分を圧縮させることは非常に難しい。また更に、バッグが壊れる場合、圧縮性のプロセスはまったく制御できなくなる。特開平10-195860号公報は、可とう性バッグを用いる似た解法を開示する。この解法はまた、上述するものに似た問題に悩まされる。特開2003-105745号公報は、プラスチックモルタル(可塑性グラウト)を、土中に、または土において配置されるバッグ中に注入する解法を開示する。上記開示された問題はまた、この解法においても物質がバッグ中に注入されるときに存在する。

特開平9-158235号公報は、建物の傾斜を修正するための解法を開示する。この解法では、建物の基礎の下で広がる孔をドリルであけることが含まれる。ここでは、基礎の下に、可とう性のバッグが配置され、その中に水および固化性(consolidating)物質が別々の管を通して運ばれる。その狙いは、バッグを充填することを通して建物を持ち上げることである。この解法はまた、極めて高い流体圧の使用を必要とし、複雑および障害に敏感に反応する設備を招く。設備にはまた、複数の管が含まれ、それがその複雑さを増させる。さらに、使用中の間にバッグが壊れる場合、その構造物は特定のバッグで崩壊しえ、それでその方法は極めて危険である。

(発明の簡単な記載)本発明の目的は、土を改善するため、および/または構造物を持ち上げる(リフトする)ために、新しい方法および配置を提供することである。

本発明の方法は、そのような注入をすること(注入工程)のために、ある物質を用いることによって特徴づけられ、その物質は、化学反応の結果として拡張(膨張)するものであり、その結果、拡張要素を土に対して押圧する力が主として化学反応によって発生させられる。

さらにまた、本発明の配置物は、拡張要素中に注入すべき物質が化学反応の結果として拡張する物質であり、それで、拡張要素を土に対して押圧する力は主として化学反応によって発生することを特徴とするものである。

本発明の考えは、孔(ホール、穴)が土または構造物中に形成され、および充填可能な(fillable)拡張要素が付随する注入棒状物(バー)を孔中に配置する。化学反応の結果として拡張する物質は、拡張要素中に注入される。反応させた物質で充填された拡張要素は、周囲の土を圧縮(凝縮)し、充填し、または置き換え、または地上の構造物を持ち上げ、ならびに安定化させる。拡張要素を土に対して押圧する力は化学反応によって発生され、それは拡張要素中に注入された物質を拡張させる。物質はまた、非常に速く堅くなり、それで、拡張要素内で物質を保つ弁はその解法において必要ではない。拡張要素は、拡張性(expanding、膨張性)物質が制御された様式において望ましい位置で設置されるのを可能にする。このようにして、膨張圧の局在化は完全に制御される。また、例は、ばら土では、物質は高い圧縮強さ(耐圧強度、compression strength)を備えうる。注入バーは非常に小さな孔中に配置することができ、それで広範囲に及ぶ掘削は必要ではない。物質は非常に迅速に堅くなるので、物質の実質広範囲におよぶ、および抑制されない動きは、拡張要素が壊れても起こらない。さらに、構造物を持ち上げるために用いるとき、拡張要素の破損は建物の基礎の強さに実質的に損傷を与えない。全体で、解法において用いるべき機械および装置はまったく小さく、および単純であり、その上、この解法は労働の安全性が関係する限り優れたものである。

具体例の考えは、注入バーが、拡張要素をしっかり固定するために土においてその位置に残されることであり、および物質は適所にその中で拡張した。これは、拡張要素がまた、柔らかい土においても望ましい点で留まることを確実にする。

第2の具体例の考えは、注入バーが、拡張要素を通して透過(浸透)させるために配置されることであり、およびその側部分上で、注入バーは物質が拡張要素に入るのを許すように、拡張要素中に注入すべき物質のための開口を備える。そのような解法は単純で、機能的であり、および効果的である。

第3の具体例の考えは、拡張要素が、拡張反応を制御された様式において実践されるのを可能にするために、気密の拡張空間をその中に備えるように、拡張要素は空気に対して実質的に不透過性である。

(本図面の簡単な記載)本発明は添付の図面においてより一層近密な詳細において記載し、図面では、
注入バーおよび拡張要素の断面側面図を図式的に示す。 適所に配置され、および既に反応させた注入物質を有する図1に従うバーおよび拡張要素を図式的に示す。 土の支持能力を改善するやり方を図式的に示す。 第2の注入バーおよび拡張要素の断面側面図を図式的に示す。 満たされた拡張要素を有する図4aの解法を示す。 注入バーの断面側面図および保護性管の内部に配置される拡張要素を図式的に示す。 より一層大きな管に関連して配置される注入バーおよび拡張要素を図式的に示す。 より一層大きな管に関連して配置される、図6の様式における、注入バーおよび拡張要素を図式的に示す。 構造物がどのように持ち上げられるかを図式的に示す。

明確性のために、図は簡略化した様式において本発明の若干の具体例を示す。図では、似た参照数字が似た要素を識別する。

(本発明の若干の具体例の詳細な説明)
図1は、注入ロッドまたは注入バー1を示す。図1において示す具体例において、注入バー1の上側端部(upper end)は中空である一方、その下側端部(lower end)が閉じられる。注入バー1の外径は、例は、3および200の間のmmで変動しうる。注入バー1の長さは、例は、0.5および100の間のmで変動しうる。注入バー1は、例は、鋼のような金属から作成されうる。

注入バー1はまた、プラスチックのような別の物質、例は、ポリエチレンPEでも作成しうる。さらに、注入バー1は、必ずしもかたい(stiff)必要があるというわけではない。注入バー1は、このように、例は、プラスチックで作成されるホースまたは管(パイプ)でありうる。

充填可能な拡張要素2は、注入バー1のまわりに配置される。拡張要素2は、空気に対して不透過性であり、および実質拡げられない物質から好ましく製造される。そのような物質の例は、ジオテキスタイルである。さらに、別の可とう性で、および強い物質が用いられうる。

拡張要素は、ポリエステルまたはポリプロピレンのようなプラスチックまたは人工であるか天然の繊維から作成されうる。それはまた、ゴムまたは別のエラストマーで作成されうる。拡張要素の壁はまた、空気に対して透過性または不透過性であってよい。拡張要素2の壁はまた、可とう性または可とう性でなくてもよい。拡張要素2の壁はまた、金属強化物質またはガラス繊維または別の適切な強化を備えてもよい。拡張要素は、シームレス(縫い目がない)か、または縫い目を有しているかのいずれでもよい。縫い目は、例は、裁縫、糊付け(gluing)、留め具要素(fastening element)の使用、鋲打ち(riveting)、溶着、はんだ付け、融合によって、または別の機械的、化学的、熱的または電気的な方法またはそれらの組合せによって提供されうる。

拡張要素2の壁の厚さは、例は、0.02および5の間のmmで、拡張要素2の物質、サイズ(大きさ)、拡張圧、等に依存して変動しうる。注入バー1は、好ましくは、拡張要素2が注入バー1に対して、例は、図1に示す様式で、下側のファスナー(留め具)3aおよび上側のファスナー3bによって留められるように、拡張要素2を通して配置される。注入バー1を土中に配置するのに先立ち、拡張要素2は、注入バー1に対して巻かれる(wound)か、または折り曲げられる。拡張要素2が固形物質で完全に充填(満た)されるとき、その外径は、例は、20cmおよび5mの間で変動しうる。同様に、拡張要素2の長さ、すなわち、下側のファスナー3aおよび上側のファスナー3bの間の距離は、例は、20cmおよび100mの間で変動しうる。

拡張要素2は、例は、筒状の(cylindrical)スリーブ(そで)の形状でありえる。さらにまた、拡張要素2の上側および下側の端部分はより一層狭くてよく、一方その中間の部分の直径はより一層大きくてよい。物質で注入されるのに先立つ拡張要素2の外部の外観は無関係である。物質が拡張要素の内部で反応した後、拡張要素はその最終的な外観に達する。

下側のファスナー3aおよび上側のファスナー3bは、例は、ホースクランプでありえる。さらに、ファスナーは、例は、管の一片を切り落すことによって提供される金属のスリーブでありえる。金属のスリーブは加圧することによって適所において留められうる。

下側のファスナー3aまたは上側のファスナー3bまたは双方ともはまた、可動性に作成されてよく、その場合には、拡張要素2が充填されるとき、それらは適切な場所中に滑り込む。静止したファスナーとの比較では、この解法は、注入バーのひずみ、およびそれ故の破損さえ避けるのを可能にする利点を持つ。例として、下側のファスナーは、注入バーの下側端部に固形のバーを設け、およびその上に可動性スリーブを配置することによって可動性に作成しうる。拡張要素の壁は可動性スリーブの上に配置され、および留め具スリーブはそのまわりに配置され、拡張要素の壁がこのようにして留め具スリーブおよび可動性スリーブの間で固定して属する(residing fixedly)。可動性スリーブがこのようにバーの表面に沿って滑るのを許されるとき、拡張要素が充填されるので、ファスナーは動く。

図1は更に、注入器機(apparatus)4を図式的に示し、それには、容器で、そこでは、拡張要素2中に注入すべき物質が保存されるもの、およびそのような容器から注入バー1の中空上側部分にまで運ぶための手段が含まれる。その手段の構造物は、非常に単純であり、および軽量で、その理由は、それらが土において拡張要素2を拡張させるために何らの圧力も発生させる必要がないからである。その手段は、注入すべき物質が拡張要素にまでホースおよび管を通して運ばれるのを可能にするために圧力を発生させるが、それらは実際の拡張圧を発生させず、しかし、拡張圧は拡張要素2の内部で化学的に発生する。注入装置4は本明細書に詳細には議論しないが、それはその構造物および操作がこの技術における熟練した者にとって明らかだからである。

注入可能な物質は、図1における矢印によって示されるように、注入バー1の中空の上側端部を通り、および注入バー1の側部分において提供される開口5を介して、拡張要素2中に流れる。化学反応は、物質が拡張要素2の内部で拡張するように、拡張要素2において起こる。

注入バーはまた、外側の剛体の(rigid)管、およびその内側に配置されるホースまたは管から構成されうる。内部の管は外部の管の内部で前後に可動であり、および必要なときまた、回転可能である。注入すべき物質は、その内部管を通して流れ、およびその下側端部で、および更に外部管の側部分に備わる開口を通して拡張要素へ抜け出る。拡張要素が満たされる一方、内部管は管の内部から引き出される(pulled out of)。結果的に、拡張要素が充填されるとき、注入すべき物質は、拡張要素中に、徐々に近くに位置付けされるポイント(点)から注入器機に面する注入バーの端部に流れる。内部の管は、外部の管から連続的に、および一様に、または段階的に引き出されうる。さらにまた、そのような解法は、拡張要素での望ましいスポット(地点)が注入すべき物質を備えるのを可能にする。例として、内部の管は外部の管からほとんど広範囲に引き出されえ、および物質は拡張要素の上側部分中に注入されえ、および物質の反応および固化は待たされえ、および次いで、内部の管は内側に押し戻されえ、および物質はより一層低く拡張要素中に注入されうる。そのような解法は、拡張すべき拡張要素がまた、例は、局所的に高密度の土を含む場所で拡張されるのを可能にする。

図2は、注入バー1が土において配置され、および拡張要素2の内側の物質が既に反応し、拡張要素2が拡張する状況を示す。

最初に、土の支持能力および他の必要な土の条件は、適切な方法を用いて測定される。土の支持能力が、例は、 針入度計(penetrometer、透過度計)、または別の地質学的または地質工学的な試験方法によって測定しうる。測定および試験は、土に関する計算がなされるのを可能にする。測定、試験および計算に基づいて、処理すべき点を土において位置付けしうる。処理すべきサイト(部位)のそのような局在化は、土の条件に依存する。その目的は、縦(垂直)方向に、水平に、ならびに横方向に、土を正確に処理するために、土の明らかな像(clear picture)を達成することである。得られる結果に基づいて、注入バー1を製造し、および拡張要素2をそれに留める。拡張要素2の高さおよび容量および拡張要素2の数は、土の条件に基づいて選ぶ。解法が構造物を持ち上げるために用いられるとき、拡張要素の大きさはまた、処理される構造物の大きさ、重さおよび持ち上げの必要性によって自然に影響を受ける。孔6は土中にドリルであけられる。拡張要素2を装備する注入バー1は、孔6において配置される。拡張性物質は、拡張要素2中に注入される。拡張性物質は、例は、ポリマー(重合体)、拡張性樹脂または有機的に結晶化不可能な(incrystallizable)、化学的に拡張性の、多構成の(multicomponent、多成分の)物質でありうる。

拡張性物質は、例は、主として2種の成分を含んでいる混合物でありうる。そのような場合、第1の成分は、主として、例は、ポリエーテルポリオールおよび/またはポリエステルポリオールを含みうる。第2の成分には、例は、イソシアネートを含みうる。第1および第2の成分の容量比は、例は、0.8から1.2まで：0.8から1.8までの間(between 0.8 to 1,2: 0.8 to 1.8)で変動しうる。拡張性物質はまた、触媒および水を含みえ、および望ましいとき、また他の成分で、シリカ(二酸化ケイ素)、石粉、繊維強化材(fibre reinforcements)および他の可能な添加材および/または補助材および/または充填材のようなものを含みうる。

注入可能な物質は、好ましくは拡張要素2中に注入された後に0.5から3600までの秒の内に拡張することによって反応し始める物質である。具体例において、物質は、注入から20よりも長いか、または25よりも長い秒の後に反応し始め、それにより拡張要素2は、均一に、および破壊の非常に小さな危険性を伴って満たされる。さらにまた、具体例では、物質は注入後、50秒未満後に反応し始め、それは処理が管理されるのを簡単にする。

物質は、例は、その元の容量の1から120までの倍数で拡張する。物質の拡張係数、すなわち、反応の初めの物質の容量と比較した反応の終わりの物質の容量は、例は、1.1から120までの等級(order)のものでありえる。好ましくは、物質はその元の容量の1.5から20までの倍数で拡張するために配置される。

拡張性物質は、周囲の土を、周囲の土の種類または密度に応じて、圧縮し、充填し、または置き換える。置換は、既存の土をわきに押しのけることによって起こる。土は圧縮可能、または圧縮できないでよい。得られる最終的な結果は、土の測定方法を用いて測定しうる。この場合に、また、例は、針入度計または別の地質工学的な測定装置を、測定を遂行するのに用いうる。

好ましくは、物質は非常に速く非常に高い圧縮強さに達する。物質が高い圧縮強さに達する間の時間の長さは、多くの異なる特長で、物質の量、拡張要素の容量、物質の反応速度、優勢な(prevalent)温度条件、周囲の土、および土が受ける負荷(load)のようなものに依存する。物質は、例は、その最終的な圧縮強さの80から90までの%に、約10から15までの分の時間内に達しうる。次いで、例は、構造物を持ち上げることに関連して、拡張性物質は負荷を受けとることが可能であり、および重大な悪影響は、拡張要素2が壊れる場合でさえ引き起こされない。拡張要素2中に注入すべき物質の量は、拡張要素2の容量に、ならびに土の定められる支持能力に、および更に望ましい効果に依存する。物質の量を定める手法は、注入可能な物質のための拡張プロファイル、すなわち、物質がどれだけ多く拡張するか、それがどれだけ長く取得されるか、およびそれが引き起こす力の量についてのデータを必要とする。このように、量は拡張プロファイルによって影響を受ける。次に、やり方で、そこでそれが、利用可能な空間、すなわち拡張要素2の容量に関して利用されるものが定められる。持ち上げの状況において、たとえば、拡張要素2を最大限にまで充填することは必ずしも必要でない。

物質の最終的な圧縮強さは、制御される様式において、注入するのに先立ち定められうる。そのような場合、物質の最終的な圧縮強さは、このように前もって、すなわち、注入することに先立って、土の抵抗および利用可能な空間、すなわち、拡張要素2の容量に基づいて定められる。

用いられる物質によって生成する圧力、すなわち、表面積あたりの力は、例は、1ミリバールおよび800バールの間で変動しうる。物質の圧縮強度は、例は、1ミリバールおよび3000バールの間で変動しうる。物質の最終的な密度は、例は、10から1200までのkg/m³の間で変動しうる。

拡張要素2は、このように、例は、可とう性の物質で作成される壁によって画成される筒状形のスリーブまたは別の似た構造物でありうる。注入バー1は拡張要素2を通して必ずしも透過する必要はないが、しかし、拡張要素2は、例は、注入バー1の端部に留められうる。そのような場合、拡張要素2は、例は、バッグまたはサック(大型袋)でありえ、および注入バー1に、その1種の点でだけ、中空の注入バー1を通して、その端部から、拡張要素2にまで物質が流れるように留められる。

土が適切に柔らかく、および注入バー1が十分にかたい場合、孔6は注入バー1を土中に押し込むことによって提供されうる。そのような場合、孔を提供すること、および孔中に注入バー1を配置する手法は、このように同時に起こる。さらに、注入バー1を土に押し込むのに先立って、注入バーの外径よりも小さな直径を有する孔は、そこに設けられうる。最も典型的であるが、しかし、注入バー1の外径よりもわずかに大きな直径を有する孔は、注入バー1のためにドリルによってあけられる。そのような場合、孔6も簡単に、注入バーのまわりに折られる(folded)拡張要素2に適合する。

拡張要素2によって必要な孔の大きさを減らすために、拡張要素は、なるべくなら、できるだけ小さい外径を備える。拡張要素は注入バー1の外側で折られ、および好ましくは、例は、加圧によって、注入バー1に対してできるだけきつく(tightly)位置する(lie)ために、大きさにおいて減らされる。拡張要素の外径はまた、熱、加圧された空気、水分、吸入および/または圧力を利用し、例は、ロールカレンダー仕上げ(カレンダリング)によって減らされうる。さらに、拡張要素2は、要素の頂部分上にプラスチックフィルム(薄膜)を配置することによって注入バー1に対してきつく留まることを確実にさせられうる。プラスチックフィルムは、拡張要素2の頂部分上に、例は、スライディング(滑らせること)、またはワインディング(巻くこと)によって配置されうる。

プラスチックフィルムを、注入すべき物質がプラスチックフィルムの内部に注入されるように、拡張要素2上に残らせることが可能である。これは、注入される物質が、それがフィルムを裂き、および拡張要素を拡張させる前に、十分に高い圧縮強さを持たなければならない特長を提供する。フィルムは、ミシン目のような引き裂く線(tearing line)を備えることができ、それによって必要とされる引き裂く力は正確に定めることができる。さらに、引き裂く力はフィルムの異なる部分で異なるために形成することができる。外部の管および内部の管を備える注入バーと一緒に拡張要素2上でのフィルムを用いることは、拡張要素2を望ましいスポットで拡張させる可能性を提供する。

土の試験は、キャビティ(空洞)が充填されるべき土において存在することを明らかにする。注入バー1は、キャビティにおいて、例は、図1に従う注入バー1を、それがキャビティを通して透過するように、配置するのが非常に簡単である。拡張要素2は、次いで特定のキャビティを襲う。拡張要素2の内側の拡張性物質はキャビティを充填し、および拡張要素2は拡張性物質がキャビティから抜け出すのを防ぐ。

必要に応じて、手法には、注入バー1を土から除去することを含みえ、その結果、拡張要素2だけが望ましいスポットを依然として充填する。注入バー1は、しかしまた、その場所において、きつく適所において拡張要素2および物質をその中でしっかりと固定するために残されうる。

図2は、より一層低い支持能力しか持たない土の層7bが、上側の支持性の土の層7aと下側の支持性の土の層7cの間に属する状況を示す。拡張要素2は、より一層低い支持能力を持つ土の層7bを充填するために必要な大きさにされる(dimensioned)。注入バー1の上側および下側の端部は、順に、支持性の土の層7aおよび7cにおいてきつくしっかりと固定される。そのような場合、拡張要素2およびその中の物質は、たとえより一層低い支持能力しか持たない土の層が極めて柔らかかったとしても、適所にて留まる。

図3は、より一層低い支持能力しか持たない土の層7bを改善することがどのようにして可能かについて図式的に示す。拡張要素2を装備する複数の注入バー1は並んで配置されている。必要な場合、複数の拡張要素2はまた、複数の拡張要素につき1つの注入バー1を用いることによってか、または各拡張要素2に関連してその独自の注入バー1を用いることによってのいずれでも、お互いの頂部分上に配置されうる。この様式において、反応した物質を含む拡張要素2は、上側の土の層7aを支えるために用いられうる。これは、土の支持能力が広範囲に改善されるのを可能にする。より一層低い支持能力しか持たない土の層7bは必ずしも圧縮されず、しかし、図3の解法は、たとえば、合計の支持能力がいずれにせよ改善されるのを可能にする。

添付の図面において、注入バー1は1つの拡張要素2によって付随されることを示し、しかし、望ましい場合、2種またはそれよりも多くの拡張要素2を、拡張性物質で充填されるべき1種の注入バー1に関連して配置されうる。

図4aにおいて示すように、拡張要素2は、注入バー1の外側に必ずしも配置される必要はない。注入バー1の内径が十分、例は、少なくとも50mmである場合、拡張要素2は注入バー1の内部で折られうる。そのような場合、拡張要素2は、例は、その口の部分で、注入バー1の下側端部に留められるバッグまたはサックでよい。物質が次いで拡張要素2中に注入されるとき、物質は、図4bにおいて示すように、注入バー1から拡張要素2を押し出す。

図5で示すように、保護性管8は注入バー1および拡張要素2の外側に配置されうる。注入バー1および拡張要素2は、保護性管8によって土中に追い込まれる。保護性管8は拡張要素2中に物質を注入する前に引き抜かれる。

図6は、複数の拡張要素2が、より一層大きな直径を持つ管9の壁上に、配置される構造物を示す。拡張要素2中に物質を注入するためのホースは、注入バー1として役立つ。ホースは、より一層大きな直径を持つ管9の内側に配置されうる。

図7の具体例において、拡張要素2は、より一層大きな管9の外側に配置される。図7の具体例において、2つの拡張要素2は互いの頂部分上に配置され、およびファスナー3a、3b、および3cによって留められている。この具体例においてもまた、注入バー1として役立つホースは、より一層大きな直径を持つ管9の内側に配置される。

図8は、地上の構造物10を持ち上げるための基本的な原則を示す。持ち上げの間、注入すべき量は、地上の構造物の縦方向の移行を観察することによって定めうる。縦方向の移行の観察は、構造物が動き始めるときに観察すること、または構造物が望ましい距離で上げられたときに観察することを意味しうる。図8において、地上の構造物10は道路舗装によって指定される。地上の構造物を持ち上げるとき、拡張要素は土によって少なくとも部分的に支えられる。

若干の場合、他の特長にかかわりなく、本出願において開示する特長はそのようにして用いられうる。他方、本出願において述べる特長は、必要なとき、異なる組合せを提供するために組合せてよい。

図面および関連する説明は、本発明の考えを例示することだけを目的とする。その詳細において、本発明は請求の範囲の範囲内で変動しうる。

土を改善することに加え、開示した解法は、このようにして地上の構造物を持ち上げるために用いてよく、それにより、例は、損傷を受け、沈下し、または位置を変えられた建物または基礎または構造物のフロアが、持ち上げられ、および安定化される。さらに、解法は、例として、沈下した舗装道路を持ち上げ、および安定化させるために用いうる。構造物の下(真下)の空のスペースは、持ち上げプロセスを必要としうる。そのような場合、孔は構造物を通してドリルによってあけられ、および拡張要素が空のスペースにおいて設定されるように、それを通して注入バーを配置しうる。次に、上述するように、拡張要素の内側で起こる化学的拡張反応が空のスペースを充填するように、拡張要素が充填される。注入バー1は、直接に下方に、または斜め下方にいずれでも配置されうる。さらに、注入バー1はまた、水平にして、処理、例は、土手における土のとき、配置されうる。解法はまた、持ち上げ、および固着隣接部(fixing abutments)のために用い、または橋のためのアプローチ(取組み)に用いうる。

さらにまた、開示した解法は、水が土または掘削において通過するのを防ぐために、ダムの壁を提供するのに用いうる。同様に、解法は、掘削の壁を支えるために用いうる。ダムの壁または掘削の支えは、並んで拡張要素を配置することにより提供されうる。拡張性物質は、拡張要素を互いに付着させるために、拡張要素の外側で、それらの要素の間に注入されうる。

好ましくは、拡張要素中に注入すべき物質の量は、このように、注入に先立って、土の特徴、拡張要素の容量および望ましい影響に基づいて定められる。注入すべき量はまた、充填される拡張要素を監視することによって定めうる。そのような監視は、例は、地球レーダーによって遂行されてよい。そのような場合、拡張要素の物質は、例として、それがレーダーにおいて見られることができるように選ばれうる。たとえば、拡張要素の壁は、拡張要素をレーダーにおいて明らかに見えるようにするために、金属繊維を設けてよい。さらにまた、注入すべき物質の量は、土の稠度(consistency)または充填物質の密度を監視することによって定められうる。更なる解法は、圧力センサーを、拡張要素の内側、または拡張要素の壁において、壁の内側、または外側で配置することである。圧力センサーはまた、土において、拡張要素の近くに、すなわち、拡張要素の外側に配置しうる。さらに、拡張要素の大きさは、サーモグラフィーのカメラによって監視されうる。

充填される拡張要素を監視する手法は、注入すべき量を定めるために、また、物質を拡張要素中に拡張要素が壊れるまで注入するように遂行されてよく、それは、物質は拡張するが、しかし、修理中の構造物が損傷を受けることを伴わないからである。拡張要素の破損は、音またはショック(衝撃)に基づいて観察される。破壊の前には、しかし、拡張要素2は、特定の点で残るために物質を制限している。物質は、たとえ拡張要素が壊れるとしても、とても速く堅くなり、それは注入部位から離れた長い距離を、柔らかい土においてさえ、クリープしない。

好ましくは、拡張要素の壁は、気密の物質から製造される。そのような場合、拡張要素は酸素フリー(無酸素)でありうる。拡張要素の内側が無酸素のとき、物質の反応は極めて良好に管理することができる。他方、拡張要素についてその内側が完全に無酸素である必要はない。しかし、無酸素の壁は、実質的に、酸素が外側から拡張要素に入らないことを確実にする。拡張要素の壁が追加の酸素供給を防ぐとき、物質の拡張反応はこのようにして制御下に保つことができる。

拡張要素の壁について拡張反応の後に、無傷のままであることに、必ずしも必要性は存在しない。拡張反応の始まりでは、しかし、拡張要素は、拡張性物質を、望ましいエリア(区域)内に残すために制限し、その結果、多孔質の土においてでさえ、物質はクリープし始めない。物質が反応し、すなわち、十分迅速に、堅くなる場合、物質の制御不能なクリーピングが、たとえ拡張要素の壁が壊れるとしても、土において起こらない。

Claims (24)

1. 土を改善するための、および/または地上の構造物を持ち上げるための方法であって、孔(6)を有する土を提供する工程、孔(6)中に注入棒状物(1)およびそれに関連して設けられる拡張要素(2)を配置する工程、および物質を拡張要素(2)中に注入する工程を具えており、そのような注入工程のために、拡張要素(2)を土に対して押圧する力が化学反応によって主として発生するように、実質拡げられない拡張要素(2)を用い、および化学反応の結果として拡張する物質を用い、それによって拡張要素の内側でその物質が化学反応の結果として拡張することを特徴とする、方法。
2. 土の特徴を注入工程に先立って定め、拡張要素(2)中に注入すべき物質の量を、注入工程に先立って、土の特徴、拡張要素(2)の容量、および望ましい影響に基づいて定めることを特徴とする、請求項1記載の方法。
3. 拡張要素(2)中に注入すべき物質の量を、充填される拡張要素(2)を監視することによって定めることを特徴とする、請求項1記載の方法。
4. 充填される拡張要素(2)を地球レーダーによって監視することを特徴とする、請求項3記載の方法。
5. 充填される拡張要素(2)を圧力センサーによって監視することを特徴とする、請求項3記載の方法。
6. 充填される拡張要素(2)をサーモグラフィーのカメラによって監視することを特徴とする、請求項3記載の方法。
7. 充填される拡張要素(2)を、物質が拡張要素(2)中に注入される処理を拡張要素(2)が壊された後に停止するために監視することを特徴とする、請求項3記載の方法。
8. 注入すべき量を、構造物(10)が持ち上げられることに関連して、構造物(10)の任意の縦方向移動を観察することによって定めることを特徴とする、請求項1記載の方法。
9. 注入棒状物(1)をその場において、拡張要素(2)に関連して、物質が拡張された後に残すことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項記載の方法。
10. 注入棒状物(1)を、拡張要素(2)を通して配置すること、および物質を、拡張要素(2)中に流すために、注入棒状物(1)の側部分上に設ける開口(5)を介して配置することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項記載の方法。
11. 注入棒状物(1)は、開口(5)が設けられた外側管、およびその内部に配置される内側管を具え、注入すべき物質は内側管に沿って供給され、および内側管は、物質が注入されるとき、外側管の内部から引き出されることを特徴とする、請求項10記載の方法。
12. 物質の拡張反応を、拡張要素(2)の内部で起こすために気密の空間において配置することを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項記載の方法。
13. 物質を、拡張要素(2)中に注入されてから25秒よりも長い時間後に反応させるために配置することを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項記載の方法。
14. 物質を、拡張要素(2)中に注入されてから50秒未満の後に反応させるために配置することを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項記載の方法。
15. 物質を、その元の容量の1.5から20までの倍数に拡張させるために配置することを特徴とする、請求項1〜14のいずれか1項記載の方法。
16. 注入工程の前に、注入すべき物質の最終的な圧縮強さを定めることを特徴とする、請求項1〜15のいずれか1項記載の方法。
17. 注入すべき物質の最終的な圧縮強さを、土の抵抗および拡張要素(2)の容量に基づいて定めることを特徴とする、請求項16記載の方法。
18. 土を改善するための、および/または地上の構造物を持ち上げるための配置であって、孔(6)中に配置され、および拡張要素(2)の内側に設けるべき注入棒状物(1)、拡張要素(2)中に注入すべき物質、および物質を拡張要素(2)中に注入するための手段(4)を具えており、拡張要素(2)は実質拡げられず、拡張要素(2)中に注入すべき物質は、拡張要素(2)を土に対して押圧する力が化学反応によって主として発生するように、拡張要素の内側で化学反応の結果として拡張する物質であり、さらに注入棒状物は、その物質が拡張要素に注入された後拡張要素から引き出されることを特徴とする、配置。
19. 注入棒状物(1)は拡張要素(2)を通して配置され、それによって拡張要素(2)は、注入棒状物(1)に、その下側端部で下側留め具(3a)によって、およびその上側端部で上側留め具(3b)によって留められ、および注入棒状物(1)の側部分は開口(5)を設けられ、それを介して物質が拡張要素(2)中に流れるのを許されることを特徴とする、請求項18記載の配置。
20. 下側留め具(3a)および/または上側留め具(3b)は注入棒状物(1)に関して可動にされることを特徴とする、請求項19記載の配置。
21. 注入棒状物(1)は、開口(5)が設けられる外側管、および拡張要素の内部に注入すべき物質を供給するために外側管の内部に配置される内側管を具え、内側管は外側管の内部から引き出し可能であることを特徴とする、請求項19または20記載の配置。
22. 拡張要素(2)は気密物質から製造されることを特徴とする、請求項18乃至21のいずれか1項記載の配置。
23. 拡張性物質は、その拡張反応が、拡張要素(2)中に注入されてから25秒よりも長い時間の後に始まるようなものであることを特徴とする、請求項18乃至22のいずれか1項記載の配置。
24. 拡張性物質は、それがその元の容量の1.5から20までの倍数に拡張するようなものであることを特徴とする、請求項18乃至23のいずれか1項記載の配置。

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