JP5819245B2 - 注入装置及び注入方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート構造物や岩盤の表面に露出した亀裂や目地などの隙間に、止水材や補修材などを注入するための注入装置、及び注入方法に関するものである。

コンクリート構造物は、乾燥収縮や経年劣化などにより表面にまで亀裂が生じることがあり、その亀裂に補修材を注入するための装置や方法が知られている（特許文献１，２など参照）。

例えば、特許文献１には、亀裂の開口周辺をパッカーのフランジで覆い、シーリング材でそのフランジをコンクリート構造物の表面に固定した後に、パッカーに接続した注入器によって補修液を亀裂に注入する構成が記載されている。

また、特許文献２には、亀裂の表面付近に円筒状の穴を開け、その穴にボルト状のパッカーを挿し込み、パッカーに接続した補修液注入機から補修材を亀裂に向けて注入する構成が開示されている。

さらに、特許文献２には、パッカーを取り付けた亀裂に構造物内部で繋がる別の亀裂の表面に露出する開口に、注入状況を確認するための確認窓を設置することも記載されている。

一方、特許文献３には、岩盤の表面にまで達したクラックの開口を間詰め材で塞ぎ、その間詰め材に挿し込んだ注入路から亀裂に接着材を注入する工法が開示されている。

特開２０１０−９０６９５号公報 特表２００５−５２０９５５号公報 特開平１１−２６４１３３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているようなシーリング材でパッカーのフランジを固定する構成では、高い圧力で補修材を注入した場合に、その圧力によってフランジが表面から剥がれて注入が継続できなくなるおそれがある。

また、特許文献２，３の構成では、注入対象となる亀裂が複数ある場合に、パッカーの設置箇所が増えて手間がかかる。さらに、亀裂がパッカーで塞がれていない別の亀裂に繋がっていると、注入材が別の亀裂から漏れ出してしまい、注入したい亀裂の深部にまで充分に注入材を充填できないおそれがある。

そこで、本発明は、圧力をかけた注入によって隙間の内部にまで注入が可能な注入装置、及び注入方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の注入装置は、注入対象物の表面に露出した隙間の開口から流体を注入するための注入装置であって、前記開口の周囲の前記表面を覆う弾性面材と、前記弾性面材を前記表面側に押し付け可能に設置されるフラットジャッキと、前記フラットジャッキの前記弾性面材の反対側に重ねられるとともに前記開口に通じる貫通穴が形成された支圧板と、前記支圧板が前記表面から所定以上離隔するのを制限するために前記注入対象物に端部が埋設されるアンカー材と、前記支圧板の貫通穴を流体が通過するように接続される注入部とを備えたことを特徴とする。

ここで、前記弾性面材は、前記隙間の開口を露出させる注入穴が形成されたゴムシートにすることができる。

また、本発明の注入方法は、注入対象物の表面に露出した隙間の開口から流体を注入する注入方法であって、前記開口が露出されるようにその周囲の前記表面を弾性面材で覆う工程と、前記開口が露出されるように前記弾性面材にフラットジャッキを重ねる工程と、前記開口に通じる貫通穴が形成された支圧板を前記フラットジャッキに重ねる工程と、前記支圧板から前記注入対象物に向けてアンカー材を打ち込んで支圧板をアンカー材によって支持させる工程と、前記フラットジャッキを膨張させる工程と、前記支圧板の貫通穴を流体が通過するように接続された注入部によって前記隙間に流体を注入する工程とを備えたことを特徴とする。

ここで、前記流体を注入する工程では、流体を加圧して注入することができる。

このように構成された本発明の注入装置及び注入方法は、隙間の開口周囲の表面が弾性面材で覆われるとともに、フラットジャッキによって表面側に押し付けられる。また、フラットジャッキに反力を提供する支圧板は、アンカー材によって表面から所定以上離隔するのが制限されている。

このため、隙間の周辺にそれに繋がって表面に露出する別の隙間があったとしても、弾性面材で押え付けられている範囲であれば注入した流体が漏出することがなく、隙間の内部にまで流体を注入することができる。

また、アンカー材によって固定されることになるため、圧力の高い流体（加圧された流体）を注入しても、弾性面材が表面から剥がれることがなく、高い圧力のまま注入を続けることができる。

そして、隙間の開口から漏水しているような箇所に対して直接、適用すれば、注入対象物の表面からの目に見えるような漏水を止めることができる。

さらに、ゴムシートを弾性面材として使用するのであれば、凹凸があるなど平滑性に欠ける表面であっても、圧力をかけて注入される流体が漏出しないように密着させることができる。

本発明の実施の形態の注入装置の構成を説明する分解図である。 フラットジャッキの構成を説明する平面図である。 岩盤の表面に注入装置を設置した状態を示した正面図である。 注入方法を説明する断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態で説明する注入装置１及び注入方法は、注入対象物がコンクリート構造物であっても岩盤であっても適用することができる。

そして、コンクリート構造物や岩盤の表面に露出した亀裂、ヘアークラック、目地、空隙などが、流体を注入する隙間となる。また、注入する流体は、隙間からの湧水を止めるのであれば止水材、隙間を埋めて補修するのであれば補修材（接着材）となる。止水材及び補修材は、液体又はゲル状などの流体であれば使用できる。

以下では、図１に示すように、岩盤Ｒに表面Ｒ１まで到達する隙間としての亀裂Ｃがある場合に、その亀裂Ｃの開口Ｃ１から流体としての止水材７を注入する場合を例にして説明をおこなう。

この注入に使用する注入装置１は、岩盤Ｒの表面Ｒ１を覆う弾性面材としてのゴムシート２と、ゴムシート２に重ねられるフラットジャッキ３と、フラットジャッキ３のゴムシート２の反対側に重ねられる支圧板４と、岩盤Ｒに端部が埋設されるアンカー材としてのアンカーボルト６と、注入部としての注入管５とを主に備えている。

ゴムシート２は、平面視正方形に成形されたゴム板である。このゴムシート２の略中央には、円形の注入穴２１が設けられる。そして、この注入穴２１を亀裂Ｃの開口Ｃ１の位置に合わせると、その開口Ｃ１周囲の表面Ｒ１がゴムシート２によって覆われることになる（図３参照）。

ゴムシート２としては、例えば一辺300mm、厚さ3mm程度のものが使用できるが、これに限定されるものではなく、平面視形状、大きさ、厚さは任意に設定することができる。

また、ゴムシート２には、アンカーボルト６を挿入するための挿通穴２２が設けられる。挿通穴２２は、注入穴２１の周囲に複数、設けられる。例えば、注入穴２１とゴムシート２の角を結ぶ対角線上の４箇所に挿通穴２２，・・・を設ける。

一方、フラットジャッキ３は、図２に示すように、ゴムシート２と略同じ平面形状のものを使用する。このフラットジャッキ３を膨張させることによって、ゴムシート２を表面Ｒ１側に押し付ける。

フラットジャッキ３の略中央には、図１，２に示すように、ゴムシート２の注入穴２１の位置に合わせて円筒状の連通管３４が取り付けられる。また、フラットジャッキ３には、ゴムシート２の挿通穴２２，・・・に合わせた位置に、略同じ直径の挿通穴３２，・・・が設けられる。

そして、連通管３４と挿通穴３２以外の部分が膨張部３１となる。この膨張部３１は、制御パイプ３３Ａ，３３Ｂから油や空気を注入したり、吐出させたりすることで、膨張したり収縮したりする。

一方、フラットジャッキ３に重ねる支圧板４は、図３に示すように、ゴムシート２及びフラットジャッキ３と略同じ平面形状のものを使用する。例えば、厚さ16mm程度の鉄板を使用することができる。

支圧板４の略中央には、図１，３に示すように、連通管３４に合わせた略同じ直径の貫通穴４１が設けられる。この貫通穴４１は、図３に示すように、亀裂Ｃの開口Ｃ１に通じる穴となる。

また、支圧板４には、図１，３，４に示すように、止水材７を注入管５から注入する際に含まれる空気を抜くためや、フラットジャッキ３の表面と支圧板４の裏面との間に溜まる空気を抜くための空気穴４３が設けられる。この空気穴４３は、空気が抜け切った後にバルブ等で閉塞できるような構成とする。

さらに、支圧板４には、ゴムシート２の挿通穴２２，・・・及びフラットジャッキ３の挿通穴３２，・・・に合わせた位置に、略同じ直径の挿通穴４２，・・・が設けられる。

この挿通穴４２，・・・には、それぞれアンカーボルト６，・・・が挿入される。このアンカーボルト６の上部には、ナット６１が装着されている。このナット６１によって、支圧板４が表面Ｒ１から所定以上離隔するのが制限される。

すなわち、挿通穴４２，３２，２２を通してアンカーボルト６の先端を岩盤Ｒに埋設させると、支圧板４は表面Ｒ１とナット６１との間でだけアンカーボルト６に沿ってスライド移動でき、フラットジャッキ３を膨張させたり高圧の止水材７を注入したりしても、ナット６１の位置より表面Ｒ１から離隔することはできない。

そして、支圧板４の貫通穴４１から突出させた連通管３４には、図１に示すように注入管５を接続する。この注入管５を通って供給される止水材７は、支圧板４の貫通穴４１に挿入された連通管３４を通って亀裂Ｃの開口Ｃ１側に供給される。

注入管５の先端には、ボール弁５２とブルドン管５１とが取り付けられる。ボール弁５２は、注入管５を通る止水材７の注入量を操作する弁である。そして、ブルドン管５１によって、注入管５の先端での圧力、すなわち注入圧を測定することができる。

次に、本実施の形態の注入装置１を用いた注入方法、及びこれらの作用について説明する。

まず、岩盤Ｒの湧水箇所など亀裂Ｃがある箇所に対して、図１，３，４に示すように亀裂Ｃの開口Ｃ１が注入穴２１から見えるような位置に合わせてゴムシート２を設置する。

続いて、ゴムシート２の表面に、注入穴２１の位置に連通管３４の位置を合わせてフラットジャッキ３を重ねる。この状態では、ゴムシート２の挿通穴２２，・・・の位置と、フラットジャッキ３の挿通穴３２，・・・の位置も合っている。

さらに、連通管３４を貫通穴４１に通しながら支圧板４をフラットジャッキ３の表面に重ねる。この状態では、ゴムシート２及びフラットジャッキ３の挿通穴２２，３２，・・・の位置と、支圧板４の挿通穴４２，・・・の位置も合っている。

そこで、挿通穴４２，３２，２２にアンカーボルト６を通して、岩盤Ｒにアンカーボルト６の先端を埋設させる。このアンカーボルト６，・・・の打ち込みは、すべての挿通穴４２，・・・に対しておこなう。

そして、フラットジャッキ３を制御パイプ３３Ａ，３３Ｂを通して制御することによって膨張させる。このフラットジャッキ３が膨張する際には、フラットジャッキ３の表面と支圧板４の裏面との間の空気は空気穴４３から抜けていくので、フラットジャッキ３を充分に膨張させることができる。

また、アンカーボルト６，・・・のナット６１，・・・の位置を調整することで、支圧板４が表面Ｒ１に対して略平行になるようにする。

この状態では、アンカーボルト６，・・・のナット６１，・・・によって岩盤Ｒの表面Ｒ１から離隔する方向の移動が制限された支圧板４から反力を得たフラットジャッキ３が、ゴムシート２を表面Ｒ１に押し付けている。

そこで、図４に示すように連通管３４に注入管５を接続して、ボール弁５２を操作することで止水材７の注入を開始する。注入管５から吐出された止水材７は、連通管３４を通ってゴムシート２の注入穴２１に流れ込む。ここで、止水材７を注入する際に含まれる空気は、空気穴４３から抜けていくことになる。また、空気が抜け切った後は、バルブ（図示省略）を閉めて空気穴４３を閉塞させる。

そして、注入穴２１に露出された開口Ｃ１から亀裂Ｃに止水材７が流れ込むことになる。ここで、注入圧を上げて加圧注入にすると、注入穴２１における止水材７の圧力も高まることになるが、ゴムシート２はフラットジャッキ３によって岩盤Ｒの表面Ｒ１に押し付けられて密着している。

このため、圧力が高くなった止水材７が、岩盤Ｒの表面Ｒ１とゴムシート２の裏面との間から外部に漏出することはない。圧力が高くなった止水材７は、開口Ｃ１から亀裂Ｃの内部に向けて推し込まれることになる。

なお、注入終了後は、止水材７が硬化するのを待って、アンカーボルト６，・・・を外し、支圧板４、フラットジャッキ３及びゴムシート２を撤去する。また、アンカーボルト６，・・・の打ち込みによって岩盤Ｒに開いた穴は、止水材７又は補修材によって埋める。

このように構成された本実施の形態の注入装置１及び注入方法は、亀裂Ｃの開口Ｃ１の周囲の表面Ｒ１がゴムシート２で覆われるとともに、フラットジャッキ３によって表面Ｒ１側に押し付けられる。

また、フラットジャッキ３に反力を提供する支圧板４は、アンカーボルト６，・・・によって表面Ｒ１から所定以上離隔することが強固に制限されている。

このため、高圧力の注入をおこなっても、岩盤Ｒの表面Ｒ１とゴムシート２との間に止水材７が入り込むことができず、ゴムシート２が岩盤Ｒの表面Ｒ１から剥がれることがない。その結果、高い圧力のまま亀裂Ｃの深部にまで止水材７を注入し続けることができる。

例えば亀裂Ｃから湧水がある場合、特に被圧地下水が湧水として流出している場合、その湧水の圧力よりも高い圧力をかけて止水材７を注入し続けなければ止水材７が押し戻されてしまって止水をおこなうことができない。

このような場合でも、本実施の形態の注入装置１であれば、圧力をかけて止水材７を注入し続けることができるので、亀裂Ｃを止水材７で埋める止水処理をおこなうことができる。

さらに、ゴムシート２を使用するのであれば、岩盤Ｒの表面Ｒ１に凹凸などがあっても、ゴムの弾性変形によって凹凸に追従させて密着させることができるので、注入穴２１に高い圧力の止水材７が充満しても、表面Ｒ１とゴムシート２との間から止水材７が漏出することがない。

また、注入穴２１に開口Ｃ１が露出している亀裂Ｃに繋がる別の亀裂があって、その別の亀裂が表面Ｒ１に達していたとしても、それがゴムシート２で押え付けられている範囲内であれば、注入された止水材７は漏出することはなく、注入を続ければ亀裂Ｃの深部にまで止水材７を送り込むことができる。

このように、岩盤Ｒの表面から漏水しているような箇所に対して直接、注入装置１を設置して加圧注入をおこなえば、岩盤Ｒの表面からの目に見えるような漏水を止めることができる。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、流体として止水材７や補修材を注入する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、亀裂Ｃを洗浄するために高圧の水や空気を流体として注入する場合にも、本発明を適用することができる。

また、前記実施の形態では、一枚のゴムシート２で表面Ｒ１を覆ったが、これに限定されるものではなく、複数枚のゴムシートを組み合わせて設置してもよい。さらに、弾性面材はゴムシート２に限定されるものではなく、ウレタンシート、織布、不織布などを弾性面材として使用することもできる。

さらに、前記実施の形態では、支圧板４、フラットジャッキ３及びゴムシート２を貫通させるアンカーボルト６をアンカー材として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、フラットジャッキ３及びゴムシート２の側方を通過して岩盤Ｒに打ち込まれ、支圧板４の側縁に鉤状の頭部が引っ掛けられるような形態のアンカー材であってもよい。

また、前記実施の形態では、フラットジャッキ３の中央に取り付けられた連通管３４に注入管５を接続したが、これに限定されるものではなく、例えばフラットジャッキ３には穴だけ開けておき、支圧板４の貫通穴４１に継手管を接合してそこに注入管５を接続する構成であってもよい。

さらに、前記実施の形態では、注入部として注入管５について説明したが、これに限定されるものではなく、手動ポンプ、自動ポンプ又は注入器などが注入部であってもよい。

１ 注入装置
２ ゴムシート（弾性面材）
２１ 注入穴
３ フラットジャッキ
４ 支圧板
４１ 貫通穴
５ 注入管（注入部）
６ アンカーボルト（アンカー材）
７ 止水材（流体）
Ｃ 亀裂（隙間）
Ｃ１ 開口
Ｒ 岩盤（注入対象物）
Ｒ１ 表面

Claims (4)

1. 注入対象物の表面に露出した隙間の開口から流体を注入するための注入装置であって、
   前記開口の周囲を覆う弾性面材と、
   前記弾性面材を押し付け可能に設置されるフラットジャッキと、
   前記フラットジャッキの前記弾性面材の反対側に重ねられるとともに前記開口に通じる貫通穴が形成された支圧板と、
   前記支圧板が前記表面から所定以上離隔するのを制限するために前記注入対象物に打設されるアンカー材と、
   前記支圧板の貫通穴を流体が通過するように接続される注入部とを備えたことを特徴とする注入装置。
2. 前記弾性面材は、注入穴が形成されたゴムシートであることを特徴とする請求項１に記載の注入装置。
3. 注入対象物の表面に露出した隙間の開口から流体を注入する注入方法であって、
   前記開口が露出されるようにその周囲の前記表面を弾性面材で覆う工程と、
   前記開口が露出されるように前記弾性面材にフラットジャッキを重ねる工程と、
   前記開口に通じる貫通穴が形成された支圧板を前記フラットジャッキに重ねる工程と、
   前記注入対象物にアンカー材を打ち込んで支圧板をアンカー材によって支持させる工程と、
   前記フラットジャッキを膨張させる工程と、
   前記支圧板の貫通穴を介して接続された注入部によって前記隙間に流体を注入する工程とを備えたことを特徴とする注入方法。
4. 前記流体を注入する工程では、流体を加圧して注入することを特徴とする請求項３に記載の注入方法。