JP6037389B2

JP6037389B2 - Injection method

Info

Publication number: JP6037389B2
Application number: JP2013061514A
Authority: JP
Inventors: 浦薫松; 直人巴; 部義宏阿; 長谷川　宏; 宏長谷川; 上哲司三
Original assignee: Obayashi Corp; Nittoc Constructions Co Ltd
Current assignee: Obayashi Corp; Nittoc Constructions Co Ltd
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2033-03-25
Also published as: JP2014185469A

Description

本発明は、注入工法に関する。より詳細には、本発明はダム工事や山岳トンネル工事等で行われるカーテングラウチングやコンソリデーショングラウチング等において、岩盤亀裂にセメント系注入材料を注入し、或いは地盤に注入材料を浸透させる等のために、注入材料に動的圧力を付与する動的注入工法に関する。 The present invention relates to an injection method. More specifically, the present invention is used for injecting cement-based injecting material into rock cracks or infiltrating the injecting material into the ground in curtain grouting and consolidation grouting performed in dam construction and mountain tunnel construction. The present invention relates to a dynamic injection method for applying dynamic pressure to an injection material.

大きな水圧が作用するトンネル（例えば山岳トンネル）やダム等の岩盤グラウチングには、固化後の強度が高く、長期耐久性に優れたセメント系注入液であるセメントミルクがしばしば用いられる。そして、係るセメントミルクを地盤に注入するに際しては、例えば大深度の地下では１ＭＰａ〜３ＭＰａ程度の非常に高い圧力を作用させる必要があり、係る場合においても注入に必要な流量・圧力の安定した制御が求められている。
また、対象となるトンネル（例えば山岳トンネル）やダム等が大型の重要構造物であるため、注入液がほとんど入らなくなるまで注入を継続し、注入効果を高めるという手法が必要となっている。そのために、例えば図１８を参照して後述する様に、注入液を地盤に注入する手前にリターンバルブを設け、グラウトポンプから送られた注入液のうち地盤に注入されなかった注入液はリターンバルブからグラウトミキサへと循環している。
このセメントミルクは、数μｍ〜数１０μｍの大きさのセメント粒子を水中に分散させた懸濁液である。そして、セメントミルクは大きな粒子を持たない溶液グラウトに比べて浸透性が低く、またセメント粒子の沈降による材料分離を生じ易い。 Cement milk, which is a cement-based injection liquid that has high strength after solidification and excellent long-term durability, is often used for rock grouting such as tunnels (such as mountain tunnels) and dams where large water pressure acts. And when pouring such cement milk into the ground, it is necessary to apply a very high pressure of about 1 MPa to 3 MPa, for example, in a deep underground, and even in such a case, stable control of the flow rate and pressure necessary for pouring is required. Is required.
Moreover, since the target tunnel (for example, a mountain tunnel), a dam, etc. are large important structures, the method of continuing injection | pouring until injection | pouring hardly enters and the injection | pouring effect is needed is needed. For this purpose, for example, as will be described later with reference to FIG. 18, a return valve is provided before injecting the injection solution into the ground. Among the injection solutions sent from the grout pump, the injection solution that has not been injected into the ground is the return valve. Circulates to the grout mixer.
This cement milk is a suspension in which cement particles having a size of several μm to several tens of μm are dispersed in water. Cement milk is less permeable than solution grouts without large particles, and is susceptible to material separation due to sedimentation of cement particles.

図１４は、係るセメント粒子の沈降を模式的に示している。
図１４において、流路Ｔ内を、セメントミルクが層流Ｆを形成して流れている。そして、セメントミルクのセメント粒子Ｃの一部は、沈降して流路Ｔの底部Ｔｂに溜っている。
図１４において、沈降したセメント粒子を符号Ｃｂで示している。 FIG. 14 schematically shows the sedimentation of the cement particles.
In FIG. 14, the cement milk flows in the flow path T while forming a laminar flow F. A part of the cement particles C of the cement milk settles and accumulates at the bottom Tb of the flow path T.
In FIG. 14, the cement particles that have settled are indicated by the symbol Cb.

さらに、セメントミルクを岩盤割れ目に注入した場合において、図１５に示すように、岩盤割れ目内の狭窄箇所（ボトルネック）Ｓ等において、ブリッジＢが形成されてしまう恐れがある。ブリッジＢはセメント粒子Ｃの目詰まり現象であり、上述したセメント粒子の沈降により形成されてしまう。そして、ブリッジＢが形成されてしまうと、それ以上のセメントミルクの注入が困難になる。
図１５において、符号Ｔは流路、符号Ｆはセメントミルクの流線、符号Ｃはセメント粒子を示している。 Further, when cement milk is injected into the rock fracture, as shown in FIG. 15, there is a possibility that a bridge B is formed at a constricted portion (bottleneck) S or the like in the rock fracture. The bridge B is a clogging phenomenon of the cement particles C and is formed by the sedimentation of the cement particles described above. When the bridge B is formed, it becomes difficult to inject more cement milk.
In FIG. 15, symbol T indicates a flow path, symbol F indicates a stream line of cement milk, and symbol C indicates cement particles.

すなわち、図１６で示すように、地盤に注入するセメントミルクの流れに乱流Ｆｒを発生させれば、係るブリッジＢの形成を防止できる。
セメントミルクの流れが乱流Ｆｒとなれば、図１７で示すように、岩盤の割れ目の狭窄箇所Ｓ等にセメント粒子ＣによるブリッジＢは形成されず、セメントミルクは岩盤の割れ目（狭窄箇所）Ｓを容易に通過することができる。 That is, as shown in FIG. 16, if the turbulent flow Fr is generated in the flow of cement milk injected into the ground, the formation of the bridge B can be prevented.
If the flow of cement milk becomes turbulent flow Fr, as shown in FIG. 17, the bridge B due to the cement particles C is not formed at the narrowed portion S or the like of the crack in the rock, and the cement milk has a crack (constricted portion) S in the rock. Can be easily passed.

ここで、注入工法でセメント系注入液、例えばセメントミルクを用いる場合には、図１８に示すような循環方式の注入システムが用いられる。
図１８において、セメントミルクは、グラウトミキサ１で撹拌・貯蔵され、グラウトポンプ２によって加圧され、ラインＬ２を経由して、リターンバルブ３Ｊに圧送される。
リターンバルブ３Ｊに圧送されたセメントミルクは、リターンバルブ３Ｊで流量および圧力が制御され、その所定量がラインＬ３を及び注入装置６０を経由して、地盤Ｇ内に注入される。ここで、注入装置１０は、図１８では、地盤Ｇに掘削されたボーリング孔Ｈに建て込まれた状態で表示されている。
地盤Ｇに注入されない余剰分のセメントミルクは、リターンバルブ３Ｊから、リターンラインＬ４を介してグラウトミキサ１に戻される。
図１８で示すような循環方式では、地盤Ｇ内へのセメントミルク注入量が減少した場合でも、大半のセメントミルクはリターンバルブ３Ｊ及びリターンラインＬ４を介して、グラウトミキサ１に戻され循環している。 Here, when a cement-based injection liquid, for example, cement milk is used in the injection method, a circulation-type injection system as shown in FIG. 18 is used.
In FIG. 18, cement milk is stirred and stored by the grout mixer 1, pressurized by the grout pump 2, and pumped to the return valve 3J via the line L2.
The cement milk fed to the return valve 3J is controlled in flow rate and pressure by the return valve 3J, and a predetermined amount thereof is injected into the ground G through the line L3 and the injection device 60. Here, in FIG. 18, the injection device 10 is displayed in a state of being built in a boring hole H excavated in the ground G.
Excess cement milk that is not injected into the ground G is returned to the grout mixer 1 from the return valve 3J through the return line L4.
In the circulation system as shown in FIG. 18, even when the amount of cement milk injected into the ground G decreases, most of the cement milk is returned to the grout mixer 1 and circulated via the return valve 3J and the return line L4. Yes.

しかし、図１８で示す様な態様で注入工法を施工した場合には、注入当初は最大流量で注入材を地盤中に注入することが出来るが、上述した様なブリッジＢ（図１５参照）が生じてしまうと、それ以上の注入が困難である。
図１８を参照して説明した注入工法では、地盤に注入する注入材の流れに乱流Ｆｒ（図１６参照）を発生させることができないからである。 However, when the injection method is applied in the manner as shown in FIG. 18, the injection material can be injected into the ground at the maximum flow rate at the beginning of injection, but the bridge B as described above (see FIG. 15) is provided. Once this occurs, further injection is difficult.
This is because the turbulent flow Fr (see FIG. 16) cannot be generated in the flow of the injection material injected into the ground in the injection method described with reference to FIG.

地盤に注入する注入材の流れに乱流Ｆｒ（図１６参照）を発生させることに代えて、非常に高い圧力で注入材を注入する高圧注入（１〜３ＭＰａ程度）も、従来から行われている。
図１９は係る高圧注入を行った場合における注入液の圧力特性と流量特性を示しており、注入に伴う地盤性状の急激な変化に伴い、注入液の流れに過大な圧力と過大な流量が発生したことを示している。
図１９において、特性Ｌｐは圧力の時間変化を示し、特性Ｌｑは流量の時間変化を示している。図１９においては、地盤性状の急激な変化により圧力が急上昇し、適正な圧力に収束するまでの比較的長い時間で過大圧力Ｐｐが発生している。また、過大圧力Ｐｐが発生している時間帯において、過大な流量Ｑｐがあったことが示されている。
しかし、高圧注入を行った場合には、従来技術では圧力及び流量を適正に制御するために長時間を要するため、過大な圧力Ｐｐ、過大な流量Ｑｐも地盤に対して長時間作用し続けることになり、当該地盤や周囲の構造物に有害な変形が生じる恐れがある。 Instead of generating a turbulent flow Fr (see FIG. 16) in the flow of the injection material injected into the ground, high pressure injection (about 1 to 3 MPa) for injecting the injection material at a very high pressure has also been conventionally performed. Yes.
FIG. 19 shows the pressure characteristics and flow characteristics of the injected liquid when such high-pressure injection is performed, and an excessive pressure and an excessive flow rate are generated in the flow of the injected liquid due to a sudden change in the ground properties accompanying the injection. It shows that.
In FIG. 19, a characteristic Lp indicates a change in pressure over time, and a characteristic Lq indicates a change in flow rate over time. In FIG. 19, an excessive pressure Pp is generated in a relatively long time until the pressure suddenly rises due to a rapid change in ground properties and converges to an appropriate pressure. Further, it is shown that there was an excessive flow rate Qp during the time zone when the excessive pressure Pp is generated.
However, when high-pressure injection is performed, since it takes a long time to properly control the pressure and flow rate in the prior art, excessive pressure Pp and excessive flow rate Qp also continue to act on the ground for a long time. This may cause harmful deformation of the ground and surrounding structures.

地盤に注入する注入材の流れに乱流Ｆｒ（図１６参照）を生じさせて、ブリッジＢ（図１５参照）の生成を防止するために、例えば、特定の周波数の脈動を重畳的に付加する技術（例えば、特許文献１参照）や、長波の注入圧力の周期的変動に短波の注入圧力の周期的変動を重畳する技術（例えば、特許文献２参照）が存在する。
しかし、係る従来技術では脈動（特許文献１）或いは短波（特許文献２）を重畳する機構を注入管に介装する必要がある。そして、脈動或いは短波を重畳する機構は構造が複雑であるため、当該機構を注入管に介装すると、注入工法施工のための設備が複雑化してしまい、施工コストを増大させてしまう恐れがある。 In order to generate the turbulent flow Fr (see FIG. 16) in the flow of the injection material injected into the ground and prevent the generation of the bridge B (see FIG. 15), for example, a pulsation of a specific frequency is added in a superimposed manner. There are technologies (see, for example, Patent Literature 1) and technologies (see, for example, Patent Literature 2) in which periodic fluctuations in short-wave injection pressure are superimposed on periodic fluctuations in long-wave injection pressure.
However, in the related art, it is necessary to interpose a mechanism for superimposing pulsation (Patent Document 1) or short wave (Patent Document 2) on the injection tube. And, since the mechanism for superimposing pulsation or short waves is complicated in structure, if the mechanism is interposed in the injection tube, the equipment for the injection method construction may be complicated and the construction cost may be increased. .

特許第３０９６２４４号公報Japanese Patent No. 3096244 特開２００８−２３１９０７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2008-231907

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、設備を複雑化させることなく、注入材を確実に地盤中に浸透させることが出来る注入工法の提供を目的としている。 The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an injection method capable of reliably infiltrating an injection material into the ground without complicating equipment.

本発明の注入工法は、注入液供給系統（Ｌ２）、リターンバルブ（３）、注入側系統（注入岩盤側の系統Ｌ３）を介して注入液を地盤（Ｇ）中に注入する注入工法において、リターンバルブ（３）の注入側吐出口（３２）とリターン側吐出口（３３）の開度を調節し、注入側（注入岩盤側Ｌ３）へ供給されるグラウト材の圧力を計測して、グラウト材の注入開始直後は注入側（注入岩盤側Ｌ３）へ供給されるグラウト材の流量を最大とせしめ、計測された注入側（注入岩盤側Ｌ３）へ供給されるグラウト材の圧力が定格値（所定値）まで昇圧した後は注入側（注入岩盤側Ｌ３）へ供給されるグラウト材の圧力（注入圧力）を波形状に制御することを特徴としている。 The injection method of the present invention is an injection method in which an injection solution is injected into the ground (G) via an injection solution supply system (L2), a return valve (3), an injection system (system L3 on the injection bedrock side), The opening of the injection side discharge port (32) and the return side discharge port (33) of the return valve (3) is adjusted, and the pressure of the grouting material supplied to the injection side (injection bedrock side L3) is measured. Immediately after the start of material injection, the flow rate of the grout material supplied to the injection side (injection rock side L3) is maximized, and the measured pressure of the grout material supplied to the injection side (injection rock side L3) is the rated value ( After the pressure is increased to a predetermined value), the pressure (injection pressure) of the grout material supplied to the injection side (injection bedrock side L3) is controlled to a wave shape.

本発明において、注入側（注入岩盤側Ｌ３）へ供給されるグラウト材の圧力（注入圧力）の波形は、周波数が変化するのが好ましい。
また、注入側（注入岩盤側Ｌ３）へ供給されるグラウト材の圧力（注入圧力）の波形は、振幅が変化するのが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the frequency of the waveform of the pressure (injection pressure) of the grout material supplied to the injection side (injection bedrock side L3) changes.
Moreover, it is preferable that the amplitude of the waveform of the pressure (injection pressure) of the grout material supplied to the injection side (injection rock mass side L3) changes.

さらに本発明において、注入側（注入岩盤側Ｌ３）へ供給されるグラウト材の圧力を計測し、グラウト材の注入開始直後は注入側（注入岩盤側Ｌ３）へ供給されるグラウト材の流量を最大とせしめ、計測された注入側（注入岩盤側Ｌ３）へ供給されるグラウト材の圧力が定格値（所定値）まで昇圧した後は注入側（注入岩盤側Ｌ３）へ供給されるグラウト材の圧力（注入圧力）を波形状に制御するのが好ましい。 Further, in the present invention, the pressure of the grout material supplied to the injection side (injection rock side L3) is measured, and immediately after the start of injection of the grout material, the flow rate of the grout material supplied to the injection side (injection rock side L3) is maximized. After the measured pressure of the grout material supplied to the injection side (injection rock side L3) is increased to the rated value (predetermined value), the pressure of the grout material supplied to the injection side (injection rock side L3) It is preferable to control the (injection pressure) to a wave shape.

本発明の実施に際して、グラウトポンプ（２）から送られる懸濁液を注入液供給系統（Ｌ２）に連通する注入液供給口（３１）を有するリターンバルブ（３）と、そのリターンバルブの孔口側吐出口（３２）に連通する注入液系統（Ｌ３）とを介して注入装置（１０）から地盤（Ｇ）に注入する注入工法において、前記注入液供給口（３１）と前記孔口側吐出口（３２）と回帰系統（Ｌｒ）に連通する回帰側吐出口（３３）とが連通する注入液流路（３６）が内部に形成された本体部（３０）を備え、そして前記本体部（３０）と注入液流路（３８）を貫通して延在する軸部（４２）と、その軸部（４２）に設けられかつ注入液流路（３８）内を移動可能な一対の弁体（３６、３７）とを備えたリターンバルブ（３）を使用するのが好ましい。
或いは、当該リターンバルブ（３）は、前記一対の弁体（３６Ａ、３７Ａ）の注入液流路（３８）内の注入液圧力が作用する受圧面積が等しく、かつ向い合う端部間の寸法（Ｌｖ）が孔口側吐出口（３２）と回帰側吐出口（３３）との中心間距離（ｈ）に等しく形成され、前記孔口側吐出口（３２）と前記回帰側吐出口（３３）とは本体部（３０Ａ）の中心線（Ｌｃ）に対して対称の位置に設けられ、そして前記一対の弁体（３６Ａ、３７Ａ）は軸部（４２）と同心であって軸部（４２）の外周面を被覆しており、かつ一対の弁体（３６Ａ、３７Ａ）の軸部（４２）の半径方向の寸法が同一であるのが好ましい。 In carrying out the present invention, a return valve (3) having an injection liquid supply port (31) for communicating a suspension sent from the grout pump (2) to an injection liquid supply system (L2), and a hole of the return valve In the injection method of injecting from the injection device (10) to the ground (G) via the injection solution system (L3) communicating with the side discharge port (32), the injection solution supply port (31) and the hole side discharge A main body part (30) having an infusion liquid channel (36) communicating with the outlet (32) and the return side outlet (33) communicating with the return system (Lr); 30) and a shaft part (42) extending through the injection liquid channel (38), and a pair of valve bodies provided on the shaft part (42) and movable in the injection liquid channel (38) It is preferred to use a return valve (3) with (36, 37)
Alternatively, the return valve (3) has the same pressure receiving area on which the injection liquid pressure in the injection liquid flow path (38) of the pair of valve bodies (36A, 37A) acts, and the dimension between the opposite ends ( Lv) is formed to be equal to the center-to-center distance (h) between the hole side discharge port (32) and the return side discharge port (33), and the hole side discharge port (32) and the return side discharge port (33). Is provided at a symmetrical position with respect to the center line (Lc) of the main body portion (30A), and the pair of valve bodies (36A, 37A) are concentric with the shaft portion (42) and the shaft portion (42). It is preferable that the radial dimension of the shaft part (42) of the pair of valve bodies (36A, 37A) is the same.

上述した構成を具備する本発明によれば、リターンバルブ（３）から注入側（注入岩盤側Ｌ３）へ供給されるグラウト材の流量及び圧力を調節して、施工地盤あるいは岩盤に供給されるグラウト材の圧力が、所定の波形状に変動する様に制御することが出来る。
そして、当該波形状に変動するグラウト材の注入圧力（注入圧力波形）における周波数、振幅を変化させることが出来る。
グラウト材の注入圧力（注入圧力波形）における周波数、振幅を変化させることにより、注入工法を施工している地盤の条件や工種に対応した最適な周波数、振幅とすることが可能であり、注入材を確実に地盤中に浸透させることが出来る。 According to the present invention having the above-described configuration, the flow rate and pressure of the grout material supplied from the return valve (3) to the injection side (injection rock mass side L3) are adjusted, and the grout supplied to the construction ground or the rock mass. The pressure of the material can be controlled so as to change to a predetermined wave shape.
And the frequency and amplitude in the injection pressure (injection pressure waveform) of the grout material which changes to the wave shape can be changed.
By changing the frequency and amplitude of the injection pressure (injection pressure waveform) of the grout material, it is possible to obtain the optimum frequency and amplitude corresponding to the ground conditions and type of construction where the injection method is being applied. Can surely penetrate into the ground.

さらに、グラウト材の注入圧力（注入圧力波形）における周波数、振幅を変化させることは、リターンバルブ（３）から注入側（注入岩盤側Ｌ３）へ供給されるグラウト材の流量及び圧力を調節することにより行われるので、本発明によれば、脈動或いは短波を重畳する機構を注入管に介装する必要がない。
上述した様に、脈動或いは短波を重畳する機構は構造が複雑であるが、本発明では、その様な複雑な機構を注入管に介装する必要が無い。そのため、本発明によれば、注入工法を施工するための設備が複雑化することが防止され、施工に必要な機構の購入コストや管理コストを大幅に低減することが出来る。その結果、施工コストを節約することが可能である。 Furthermore, changing the frequency and amplitude of the injection pressure (injection pressure waveform) of the grout material adjusts the flow rate and pressure of the grout material supplied from the return valve (3) to the injection side (injection rock mass side L3). Therefore, according to the present invention, there is no need to interpose a mechanism for superimposing pulsations or short waves in the injection tube.
As described above, the mechanism for superimposing pulsations or short waves has a complicated structure, but in the present invention, it is not necessary to interpose such a complicated mechanism in the injection tube. Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent the facilities for performing the injection method from becoming complicated, and it is possible to greatly reduce the purchase cost and management cost of the mechanism necessary for the construction. As a result, construction costs can be saved.

本発明の実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows embodiment of this invention. 図１で示す実施形態の制御系を詳細に示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of embodiment shown in FIG. 1 in detail. 実施形態におけるグラウト材の注入流量特性と注入圧力特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the injection | pouring flow volume characteristic and injection | pouring pressure characteristic of the grout material in embodiment. 実施形態における注入圧力の好ましい特性の一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of the preferable characteristic of the injection pressure in embodiment. 実施形態における注入圧力の好ましい特性の一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of the preferable characteristic of the injection pressure in embodiment. 実施形態における注入圧力の好ましい特性の一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of the preferable characteristic of the injection pressure in embodiment. 実施形態における注入の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the injection | pouring in embodiment. 第２実施形態で用いられるリターンバルブの構成を示す模式断面図。The schematic cross section which shows the structure of the return valve used in 2nd Embodiment. 図８のリターンバルブの弁体のＡ−Ａ断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view of the valve body of the return valve in FIG. 図８のリターンバルブの弁体のＢ−Ｂ断面図。BB sectional drawing of the valve body of the return valve of FIG. 図８のリターンバルブが孔口側吐出口のみを閉鎖した状態を示す模式断面図。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a state where the return valve in FIG. 8 closes only the hole-side discharge port. 図８のリターンバルブが孔口側吐出口及び回帰側吐出口の双方を部分的に開放した状態を示す模式断面図。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a state where the return valve in FIG. 8 partially opens both the hole-side discharge port and the return-side discharge port. 図８のリターンバルブが回帰側吐出口のみを閉鎖した状態を示す模式断面図。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a state where the return valve of FIG. 8 closes only the return side discharge port. 層流におけるセメント粒子の沈降を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows sedimentation of the cement particle in a laminar flow. セメント粒子によるブリッジ現象を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the bridge phenomenon by a cement particle. 乱流におけるセメント粒子の挙動を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the behavior of the cement particle in a turbulent flow. 乱流ではブリッジ現象が生じない旨を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows that a bridge phenomenon does not arise in a turbulent flow. 従来技術に係る循環式注入システムを示すブロック図。The block diagram which shows the circulation type injection system which concerns on a prior art. 従来技術に係る高圧注入で注入ラインに過大な圧力及び流量が発生した場合における圧力変化及び流量変化を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the pressure change and flow volume change when an excessive pressure and flow volume generate | occur | produce in the injection line by the high pressure injection concerning a prior art.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図１〜図７に基づいて、第１実施形態を説明する。
図１、図２で示す第１実施形態の注入工法を実行するためのシステムでは、グラウトミキサ１と、グラウトポンプ２と、リターンバルブ３と、油圧シリンダ４と、油圧サーボバルブ５と、電動モータで駆動される油圧ポンプ６と、流量・圧力波形を制御・記録するコントロールユニット７と、注入装置１０を有している。
図１と図２は共に第１実施形態を実行するためのシステムを示しているが、図１に比較して図２は制御システムを詳細に表現している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
First, a first embodiment will be described based on FIGS.
In the system for performing the injection method of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the grout mixer 1, the grout pump 2, the return valve 3, the hydraulic cylinder 4, the hydraulic servo valve 5, and the electric motor A hydraulic pump 6 driven by the control unit 7, a control unit 7 for controlling and recording a flow rate / pressure waveform, and an injection device 10.
FIG. 1 and FIG. 2 both show a system for executing the first embodiment, but FIG. 2 represents the control system in detail compared to FIG.

グラウトミキサ１とグラウトポンプ２は、グラウト注入プラント１２０（図２参照）が構成されている。また、リターンバルブ３、油圧シリンダ４、油圧サーボバルブ５、油圧ポンプ６及びコントロールユニット７によって、動的注入計測制御装置３４０（図２参照）が構成されている。 The grout mixer 1 and the grout pump 2 constitute a grout injection plant 120 (see FIG. 2). The return valve 3, the hydraulic cylinder 4, the hydraulic servo valve 5, the hydraulic pump 6 and the control unit 7 constitute a dynamic injection measurement control device 340 (see FIG. 2).

図１及び図２において、グラウトミキサ１はグラウトポンプ２とグラウト供給ラインＬ１で接続されており、グラウトミキサ１で混練されたグラウト（注入液、注入材）がグラウトポンプ２に搬送される。
グラウトポンプ２はグラウト圧送ラインＬ２を介してリターンバルブ３の注入口３１と接続されており、グラウトポンプ２で昇圧されたグラウトがリターンバルブ３のグラウト供給口３１（注入液供給口：図１参照）を介して中間油室３０Ｂに（図１参照）圧送される。 In FIGS. 1 and 2, the grout mixer 1 is connected to a grout pump 2 and a grout supply line L 1, and grout (injection liquid, injection material) kneaded by the grout mixer 1 is conveyed to the grout pump 2.
The grout pump 2 is connected to the injection port 31 of the return valve 3 via the grout pressure feed line L2, and the grout boosted by the grout pump 2 is supplied to the grout supply port 31 of the return valve 3 (injection solution supply port: see FIG. 1). ) To the intermediate oil chamber 30B (see FIG. 1).

図１において、リターンバルブ３は、円筒状のバルブハウジング３０と、１対の隔壁３４、３５と、１対の弁体３６、３７を備えている。バルブハウジング３０内は、１対の隔壁３４、３５によって、注入側油室３０Ａ、中間油室３０Ｂ、回帰側（リターン側）油室３０Ｃの３室に区画されている。
中間油室３０Ｂにはグラウト供給口３１が設けられ、注入側油室３０Ａには孔口側（施工側）吐出口３２（注入岩盤側吐出口）が設けられ、回帰側油室３０Ｃには回帰側吐出口３３（リターン側吐出口）が設けられている。
孔口側吐出口３２は、グラウト注入ラインＬ３を介して注入装置１０と接続されている。そして回帰側吐出口３３は、戻りライン（リターンライン：回帰系統）Ｌｒと接続されている。
注入側油室３０Ａと中間油室３０Ｂが連通しており、中間油室３０Ｂと回帰側油室３０Ｃが連通している。そして、注入側油室３０Ａ、中間油室３０Ｂ、回帰側油室３０Ｃは、グラウトの流路３８を構成している。 In FIG. 1, the return valve 3 includes a cylindrical valve housing 30, a pair of partition walls 34 and 35, and a pair of valve bodies 36 and 37. The inside of the valve housing 30 is divided into three chambers, that is, an injection side oil chamber 30A, an intermediate oil chamber 30B, and a return side (return side) oil chamber 30C by a pair of partition walls 34 and 35.
The intermediate oil chamber 30B is provided with a grout supply port 31, the injection side oil chamber 30A is provided with a hole side (construction side) discharge port 32 (injection bedrock side discharge port), and the return side oil chamber 30C is returned to the return side oil chamber 30C. A side discharge port 33 (return side discharge port) is provided.
The hole side discharge port 32 is connected to the injection device 10 via a grout injection line L3. The return side discharge port 33 is connected to a return line (return line: return system) Lr.
The injection side oil chamber 30A and the intermediate oil chamber 30B communicate with each other, and the intermediate oil chamber 30B and the return side oil chamber 30C communicate with each other. The injection-side oil chamber 30A, the intermediate oil chamber 30B, and the return-side oil chamber 30C constitute a grout flow path 38.

１対の隔壁３４、３５の中央には、テーパー状の弁座（貫通孔）３４Ｓ、３５Ｓがそれぞれ形成されており、弁座３４Ｓの小径側の開口と弁座３５Ｓの小径側の開口とが向かい合うように配置されている。
１対の弁体３６、３７は油圧シリンダ４のピストンロッド４２の先端側に固着している。１対の弁体３６、３７は共に円錐台形に形成され、弁体３６の小径側の面と弁体３７の小径側の面が向かい合うように配置されている。
図１では、弁体３６、３７の向い合う端面間の距離Ｌｖは、隔壁３４．３５の向い合う端面の距離Ｌｓよりも長くなる様に設定されている。 Tapered valve seats (through holes) 34S and 35S are formed in the center of the pair of partition walls 34 and 35, respectively, and an opening on the small diameter side of the valve seat 34S and an opening on the small diameter side of the valve seat 35S are formed. It is arranged to face each other.
The pair of valve bodies 36 and 37 are fixed to the distal end side of the piston rod 42 of the hydraulic cylinder 4. The pair of valve bodies 36 and 37 are both formed in a truncated cone shape, and are arranged so that the surface on the small diameter side of the valve body 36 faces the surface on the small diameter side of the valve body 37.
In FIG. 1, the distance Lv between the facing end faces of the valve bodies 36 and 37 is set to be longer than the distance Ls of the facing end faces of the partition wall 34.35.

油圧シリンダ４は、シリンダハウジング４０と、ピストン４１と、ピストンロッド４２を有している。ピストンロッド４２は、リターンバルブ３におけるバルブハウジング３０の上端面を液密に貫通している。そして上述したように、ピストンロッド４２の先端には１対の弁体３６、３７が固着している。
油圧シリンダ４におけるピストン４１の動作によって、リターンバルブ３における開閉が行われる。 The hydraulic cylinder 4 has a cylinder housing 40, a piston 41, and a piston rod 42. The piston rod 42 penetrates the upper end surface of the valve housing 30 in the return valve 3 in a liquid-tight manner. As described above, a pair of valve bodies 36 and 37 are fixed to the tip of the piston rod 42.
The return valve 3 is opened and closed by the operation of the piston 41 in the hydraulic cylinder 4.

油圧シリンダ４には、油圧注入口４０ａ（図１におけるシリンダ上端近傍）と油圧注入口４０ｂ（図１におけるシリンダ下端近傍）が形成されている。油圧サーボバルブ５には、吐出口５ａ（図１の上側の吐出口）と吐出口５ｂ（図１の下側の吐出口）が形成されている。
油圧サーボバルブ５の吐出口５ａと油圧シリンダ４の油圧注入口４０ａは油圧供給ラインＬ５で接続されており、油圧サーボバルブ５で発生した油圧を油圧シリンダ４に供給する。油圧シリンダ４の油圧注入口４０ｂと油圧サーボバルブ５の吐出口５ｂはラインＬ６で接続されている。 The hydraulic cylinder 4 is formed with a hydraulic inlet 40a (near the upper end of the cylinder in FIG. 1) and a hydraulic inlet 40b (near the lower end of the cylinder in FIG. 1). The hydraulic servo valve 5 is formed with a discharge port 5a (upper discharge port in FIG. 1) and a discharge port 5b (lower discharge port in FIG. 1).
The discharge port 5a of the hydraulic servo valve 5 and the hydraulic injection port 40a of the hydraulic cylinder 4 are connected by a hydraulic supply line L5, and the hydraulic pressure generated by the hydraulic servo valve 5 is supplied to the hydraulic cylinder 4. The hydraulic injection port 40b of the hydraulic cylinder 4 and the discharge port 5b of the hydraulic servo valve 5 are connected by a line L6.

油圧サーボバルブ５は、コントロールユニット７によって、油圧ポンプ６で発生した高圧（定圧）の油圧及び流量を任意に調節（制御）出来るように構成されている。そして油圧サーボバルブ５は、コントロールユニット７により、ラインＬ５、ラインＬ６を流れる油圧と流量を任意に調節することが出来る。
図２で示すように、コントロールユニット７は、サーボアンプ７１と任意波形発生回路７２と注入管理用コントローラ７３を備えている。 The hydraulic servo valve 5 is configured so that the control unit 7 can arbitrarily adjust (control) the hydraulic pressure and flow rate of the high pressure (constant pressure) generated by the hydraulic pump 6. The hydraulic servo valve 5 can arbitrarily adjust the hydraulic pressure and flow rate flowing through the line L5 and the line L6 by the control unit 7.
As shown in FIG. 2, the control unit 7 includes a servo amplifier 71, an arbitrary waveform generation circuit 72, and an injection management controller 73.

図１において、油圧サーボバルブ５は、油圧ポンプ６からの圧油が供給される吸入口５ｃと、油圧サーボバルブ５から油圧ポンプ６に圧油を戻す油圧戻し口５ｄが形成されている。油圧サーボバルブ５の吸入口５ｃは、油圧ポンプ６の吐出口６ａとラインＬ４で接続され、油圧サーボバルブ５の油圧戻し口５ｄは、油圧ポンプ６の油圧戻り口６ｂとラインＬ７で接続されている。 In FIG. 1, the hydraulic servo valve 5 is formed with a suction port 5 c to which pressure oil from the hydraulic pump 6 is supplied, and a hydraulic pressure return port 5 d for returning the pressure oil from the hydraulic servo valve 5 to the hydraulic pump 6. The suction port 5c of the hydraulic servo valve 5 is connected to the discharge port 6a of the hydraulic pump 6 through a line L4, and the hydraulic return port 5d of the hydraulic servo valve 5 is connected to the hydraulic return port 6b of the hydraulic pump 6 through a line L7. Yes.

上述した様に、図１で示す注入システムにおける制御系が、図２ではより詳細に示されている。
図１、図２において、グラウト注入ラインＬ３には流量圧力検出器Ｓｑｐが介装されており、流量圧力検出器Ｓｑｐには流量検知部Ｓｑ（図２）と圧力検知部Ｓｐ（図２）が設けられている。そして流量圧力検出器Ｓｑｐは、入力信号ラインＳｉ１によって注入管理用コントローラ７３の入力端子７３１と接続されている（図２）。 As described above, the control system in the injection system shown in FIG. 1 is shown in more detail in FIG.
1 and 2, a flow rate pressure detector Sqp is interposed in the grout injection line L3. The flow rate pressure detector Sqp includes a flow rate detection unit Sq (FIG. 2) and a pressure detection unit Sp (FIG. 2). Is provided. The flow pressure detector Sqp is connected to the input terminal 731 of the injection management controller 73 by the input signal line Si1 (FIG. 2).

図２において、油圧シリンダ４にはリニアセンサＳＬと、シリンダ内油圧センＳｐｃ１（縮み側端部の油圧センサ）、Ｓｐｃ２（伸び側端部の油圧センサ）が設けられている。
リニアセンサＳＬは、入力信号ラインＳｉ２１によってコントロールユニット７における注入管理用コントローラ７３の入力端子７３１と接続されている。
シリンダ内油圧センサＳｐｃ１（縮み側端部）、Ｓｐｃ２（伸び側端部）は、入力信号ラインＳｉ２２によって注入管理用コントローラ７３の入力端子７３１と接続されている。
ここで、注入管理用コントローラ７３は、例えば、複数の油圧波形（あるいは油圧特性）及び／又は複数の流量波形（あるいは流量特性）が記憶されており、施工条件によって当該波形（特性）を適宜選択することが出来るように構成されている。 In FIG. 2, the hydraulic cylinder 4 is provided with a linear sensor SL, an in-cylinder hydraulic pressure sensor Spc1 (hydraulic sensor at the contraction side end), and Spc2 (hydraulic sensor at the end of extension side).
The linear sensor SL is connected to the input terminal 731 of the injection management controller 73 in the control unit 7 by the input signal line Si21.
The cylinder hydraulic pressure sensors Spc1 (contraction side end) and Spc2 (extension side end) are connected to the input terminal 731 of the injection management controller 73 by the input signal line Si22.
Here, the injection management controller 73 stores, for example, a plurality of hydraulic waveforms (or hydraulic characteristics) and / or a plurality of flow waveforms (or flow characteristics), and appropriately selects the waveforms (characteristics) according to construction conditions. It is configured to be able to.

コントロールユニット７における任意波形発生回路７２は、注入管理用コントローラ７３の第１の出力端子７３２と信号ラインＳｂによって接続され、注入管理用コントローラ７３で選択された波形（特性）を受信する。そして、受信した波形に応じた任意波形を発生させ、任意波形に対応する制御信号をラインＳａ経由でサーボアンプ７１に送る。
サーボアンプ７１は、送られた制御信号（任意波形に対応する制御信号）を増幅して、制御信号出力ラインＳｏ経由でサーブバルブ５の制御部５１に送る。 The arbitrary waveform generation circuit 72 in the control unit 7 is connected to the first output terminal 732 of the injection management controller 73 by the signal line Sb, and receives the waveform (characteristic) selected by the injection management controller 73. Then, an arbitrary waveform corresponding to the received waveform is generated, and a control signal corresponding to the arbitrary waveform is sent to the servo amplifier 71 via the line Sa.
The servo amplifier 71 amplifies the sent control signal (control signal corresponding to an arbitrary waveform) and sends it to the control unit 51 of the serve valve 5 via the control signal output line So.

制御信号（例えば、図４で示す波形に対応して注入液圧を変動させるための制御信号）を受信したサーボバルブ５は、ラインＬ５（図１）、ラインＬ６（図１）を経由して、油圧シリンダ４のピストン４１に対して油圧を付加し、以って、グラウト材の注入液圧を図４で示す波形の様に変動せしめる。
油圧シリンダ４のピストン４１に対して油圧を付加することにより、図１において、ロッド４２に固着したリターンバルブ３の１対の弁体３６、３７が移動して、戻りラインＬｒを流れるグラウト材の流量、圧力と、グラウト注入ラインＬ３を流れるグラウト材の流量、圧力が高精度で制御される。その結果、リターンバルブ３から注入装置１０に供給されるグラウト材の注入圧が、図４で示す波形と同様に変動する。
ここで、サーボバルブ５は受信した制御信号に対して高速に追随可能であり、リターンバルブ３の１対の弁体３６、３７もスプールバルブの特性として応答性は高い。従って、施工地盤あるいは岩盤に供給されるグラウト材の圧力が、所定の波形状に変動する様に制御することが可能である。 The servo valve 5 that has received a control signal (for example, a control signal for changing the injection pressure corresponding to the waveform shown in FIG. 4) passes through the line L5 (FIG. 1) and the line L6 (FIG. 1). Then, the hydraulic pressure is applied to the piston 41 of the hydraulic cylinder 4, thereby varying the injection fluid pressure of the grout material as shown by the waveform shown in FIG.
By applying hydraulic pressure to the piston 41 of the hydraulic cylinder 4, in FIG. 1, the pair of valve bodies 36 and 37 of the return valve 3 fixed to the rod 42 move, and the grout material flowing through the return line Lr moves. The flow rate and pressure and the flow rate and pressure of the grout material flowing through the grout injection line L3 are controlled with high accuracy. As a result, the injection pressure of the grout material supplied from the return valve 3 to the injection device 10 varies similarly to the waveform shown in FIG.
Here, the servo valve 5 can follow the received control signal at a high speed, and the pair of valve bodies 36 and 37 of the return valve 3 are also highly responsive as characteristics of the spool valve. Therefore, it is possible to control the pressure of the grout material supplied to the construction ground or the rock so as to change into a predetermined wave shape.

図３は、図１、図２を参照して説明したシステムを用いて行われた注入工法におけるグラウト材の注入流量の特性（ＱＴ）と、グラウト材注入圧力（例えば、リターンバルブにおける吐出圧力）の特性（ＰＴ）を示している。
図３では、縦軸に流量及び吐出圧力を示し、横軸に時間を示している。
図３の時間Ｔ_１より以前の段階では、グラウト材の流量が最大となる様に制御しており、時間Ｔ_１以降の領域では、リターンバルブ３における吐出口３２（注入岩盤側吐出口）、３３（リターン側吐出口）の開度を制御することにより、グラウト材の注入圧力、注入流量を制御している。 FIG. 3 shows the characteristics (QT) of the injection flow rate of the grout material and the injection pressure of the grout material (for example, the discharge pressure at the return valve) in the injection method performed using the system described with reference to FIGS. The characteristic (PT) is shown.
In FIG. 3, the vertical axis represents the flow rate and the discharge pressure, and the horizontal axis represents time.
In earlier stage than the time T ₁ of the FIG. 3, have been controlled so that the flow rate of the grout is maximized, the time T ₁ after the region, the discharge port 32 (injection bedrock side discharge port) in the return valve 3, The injection pressure and injection flow rate of the grout material are controlled by controlling the opening degree of 33 (return side discharge port).

図３において時間Ｔ_１より以前の段階では、グラウト材は抵抗なく施工岩盤等に注入されるので、グラウトポンプ２の流量を最大流量（定格値：例えば、毎分２０Ｌ）に固定する様に制御している（グラウト材の流量制御）。
各種の要因によりグラウト材を注入するにつれて抵抗が大きくなり、グラウト材の注入圧力が上昇する。そしてグラウト材注入圧力（注入圧力の平均値）が所定値Ｐｃに到達したならば、注入圧力が波状に変動するように、サーボバルブ５、制御用油圧シリンダ４を介して、リターンバルブ３における吐出口３２（注入岩盤側吐出口）、３３（リターン側吐出口）の開度を高速で変動する。 In earlier stage than the time T ₁ in FIG. 3, the grout is injected into the resistor without construction rock, etc., the maximum flow rate the flow rate of the grout pump 2 (rated value: for example, every minute 20L) control so as to fix the (Grouting material flow control).
As the grout material is injected due to various factors, the resistance increases and the injection pressure of the grout material increases. When the grout injection pressure (average value of injection pressure) reaches a predetermined value Pc, the return valve 3 discharges via the servo valve 5 and the control hydraulic cylinder 4 so that the injection pressure fluctuates. The opening degree of the exits 32 (injection bedrock side discharge port) and 33 (return side discharge port) is fluctuated at high speed.

リターンバルブ３における吐出口３２（注入岩盤側吐出口）、３３（リターン側吐出口）の開度を高速で変動することにより、時間Ｔ_１以降（図３では時間Ｔ_１にタイムラグを加算した時点）から、グラウト材注入圧力が波状に変動する。
グラウト材注入圧力を波状に変動することにより、グラウト材注入の際の抵抗が減少して、その分だけグラウト材の注入流量が増加する。
図３において、グラウト材注入流量の特性曲線Ｑａは、注入圧を変動しない場合の注入流量を示している。一方、特性曲線Ｑｂはグラウト材注入圧力を波状に変動させた場合のグラウト材の注入流量を示している。
図３で示すように、グラウト材注入圧力を波状に変動させた場合のグラウト材の注入流量Ｑｂは、注入圧を変動しない場合の注入流量Ｑａよりも大きく、グラウト材注入圧力を波状に変動させたことによるグラウト材の注入流量の増加分（＝Ｑｂ−Ｑａ）は、図３では符号ΔＱで示す領域（図３でハッチングを付されている部分）の面積で表示されている。 Discharge port 32 (injection bedrock side discharge port) in the return valve 3, 33 time by varying the opening degree of the (return side discharge ports) at high speed, obtained by adding the time lag T ₁ and later (in FIG. 3 time T ₁ ), The grout injection pressure fluctuates in a wavy manner.
By varying the grouting material injection pressure in a wave shape, the resistance during the grouting operation is reduced, and the grouting material injection flow rate is increased accordingly.
In FIG. 3, a characteristic curve Qa of the grout material injection flow rate indicates the injection flow rate when the injection pressure is not varied. On the other hand, the characteristic curve Qb shows the injection flow rate of the grout material when the grout material injection pressure is changed in a wave shape.
As shown in FIG. 3, the grouting material injection flow rate Qb when the grouting material injection pressure is changed in a wave shape is larger than the injection flow rate Qa when the injection pressure is not changed, and the grouting material injection pressure is changed in a wave shape. The increase in the flow rate of the grout material injection (= Qb−Qa) is indicated by the area of the region indicated by the symbol ΔQ in FIG. 3 (the hatched portion in FIG. 3).

図４〜図６は、図３における時間軸Ｔ_１以降の領域におけるグラウト材の注入圧力の変動波形のを例示しており、グラウト材の注入圧力の変動における好ましい波形（特性）を示している。
図４は、注入圧の変動波形における振幅を一定に保ち、注入圧の変動波形における周期或いは周波数を変化させた波形である。
図５は、注入圧の変動波形における周期或いは周波数を一定に保ち、変動波形における注入圧の振幅を変化させた波形である。
図６は、注入圧の変動波形における周波数（或いは周期）及び振幅が変化する波形である。
リターンバルブ３における吐出口３２（注入岩盤側吐出口）、３３（リターン側吐出口）の開度を高速で変動して、グラウト材の注入圧力を図４〜図６で示す様に変動することにより、図１７を参照して前述したのと同様に、ブリッジを防止すると共に、閉塞部分を開放することが出来る。 4-6 show a preferred waveform (characteristic) in the illustrated and, variations in the injection pressure of the grout from fluctuation waveform of the injection pressure of the grout in the time axis T ₁ after the region in FIG. 3 .
FIG. 4 shows a waveform obtained by changing the period or frequency of the injection pressure fluctuation waveform while keeping the amplitude in the injection pressure fluctuation waveform constant.
FIG. 5 is a waveform in which the period or frequency in the fluctuation waveform of the injection pressure is kept constant and the amplitude of the injection pressure in the fluctuation waveform is changed.
FIG. 6 is a waveform in which the frequency (or period) and amplitude in the fluctuation waveform of the injection pressure change.
The opening of the discharge port 32 (injection bedrock side discharge port), 33 (return side discharge port) in the return valve 3 is changed at high speed, and the injection pressure of the grout material is changed as shown in FIGS. As described above with reference to FIG. 17, the bridge can be prevented and the closed portion can be opened.

ここで、図３の時間Ｔ_１以降の段階におけるグラウト材の注入圧力の変動特性は、図４〜図６の波形に限定されるものではない。
図示はしないが、例えば、グラウト材の注入圧力を鋸歯状に変動したり、三角波状に変動したり、或いは、矩形波状に変動することも可能である。 Here, the variation characteristics of the injection pressure of the grout in the phase of the time T ₁ after the 3 is not limited to the waveforms of FIGS. 4-6.
Although not shown, for example, the injection pressure of the grout material can be changed in a sawtooth shape, a triangular wave shape, or a rectangular wave shape.

次に、図１、図２で示す設備を用いて、図３で示す様な注入を施工する手順について、図７のフローチャートを参照して説明する。
図７のステップＳ１でグラウトポンプを起動し、ステップＳ２ではグラウトポンプの最大流量（定格値）でグラウト材を吐出する。
ステップＳ３では、コントロールユニット７における注入管理用コントローラ７３が、流量圧力検出器Ｓｑｐにおける圧力検知部Ｓｐからの入力信号に基づいて、グラウト材の注入圧力が所定値（図３の圧力Ｐｃ）まで昇圧したか否かを判断する。
グラウト材の注入圧力が所定値まで昇圧したならば（ステップＳ３がＹＥＳ）ステップＳ４に進む。一方、グラウト材の注入圧力が所定値まで昇圧していなければ（ステップＳ３がＮＯ）、ステップＳ３を繰り返す。 Next, a procedure for performing the injection as shown in FIG. 3 using the equipment shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to the flowchart of FIG.
In step S1 of FIG. 7, the grout pump is started, and in step S2, the grout material is discharged at the maximum flow rate (rated value) of the grout pump.
In step S3, the injection management controller 73 in the control unit 7 increases the injection pressure of the grout material to a predetermined value (pressure Pc in FIG. 3) based on the input signal from the pressure detection unit Sp in the flow pressure detector Sqp. Determine whether or not.
If the injection pressure of the grout material is increased to a predetermined value (step S3 is YES), the process proceeds to step S4. On the other hand, if the injection pressure of the grout material is not increased to a predetermined value (NO in step S3), step S3 is repeated.

ステップＳ４（グラウト材の注入圧力が所定値まで昇圧した場合）はリターンバルブ３の開度制御を開始して、グラウト材の注入圧を波状に変動して、例えば、図４〜図６で示すように、注入圧の波状の変動特性（注入圧の変動波形）における周波数（或いは周期）及び／又は振幅を変化させる。
グラウト材の注入圧を変動して、注入圧の変動特性（波形）における周波数（或いは周期）及び／又は振幅を変化させることにより、グラウト材注入における抵抗が減少して、図３の符号ΔＱで示す様にグラウト材の注入流量が増加する。グラウト材の注入流量が増加することにより、注入工法施工における品質が向上する。
ステップＳ５に進み、コントロールユニット７は、グラウト材の注入が終了したか否かを判断する。終了の判断基準としては、例えば、グラウト材の積算流量を演算して、当該積算量が所定値に達したことをもって終了と判断する。或いは、孔口に設けた充填完了検知手段（図示せず）の出力信号から、注入が終了したと判断する。
注入が終了したならば（ステップＳ５がＹＥＳ）、施工を終了する。注入工法が終了していないのであれば（ステップＳ５がＮＯ）、ステップＳ５を繰り返す。 In step S4 (when the injection pressure of the grout material is increased to a predetermined value), the opening control of the return valve 3 is started, and the injection pressure of the grout material is changed in a wave shape, for example, as shown in FIGS. As described above, the frequency (or period) and / or amplitude in the wavy fluctuation characteristic of the injection pressure (fluctuation waveform of the injection pressure) is changed.
By changing the injection pressure of the grout material and changing the frequency (or period) and / or amplitude in the fluctuation characteristic (waveform) of the injection pressure, the resistance in the injection of the grout material is reduced, and the sign ΔQ in FIG. As shown, the flow rate of grout material increases. By increasing the injection flow rate of the grout material, the quality in the construction method is improved.
Proceeding to step S5, the control unit 7 determines whether or not the injection of the grout material has been completed. As an end determination criterion, for example, the integrated flow rate of the grout material is calculated, and the end is determined when the integrated amount reaches a predetermined value. Alternatively, it is determined from the output signal of the filling completion detection means (not shown) provided at the hole opening that the injection has been completed.
If the injection is finished (YES in step S5), the construction is finished. If the injection method has not been completed (step S5 is NO), step S5 is repeated.

図１〜図７を参照して説明した第１実施形態によれば、リターンバルブ３から注入側Ｌ３へ供給されるグラウト材の流量及び圧力を調節して、施工地盤Ｇあるいは岩盤に供給されるグラウト材の注入圧力を波状に変動し、当該注入圧力の変動特性（変動波形）を所定の波形状に制御している。
そして、当該波形状に変動するグラウト材の注入圧力変動特性（注入圧力の変動波形）における周波数、振幅を変化させることが出来る。
グラウト材の注入圧力変動特性（注入圧力変動波形）における周波数、振幅を変化させることにより、注入工法を施工している地盤の条件や工種に対応した最適な周波数、振幅とすることが可能であり、注入材を確実に地盤中に浸透させることが出来る。 According to 1st Embodiment demonstrated with reference to FIGS. 1-7, the flow volume and pressure of the grout material supplied to the injection | pouring side L3 from the return valve 3 are adjusted, and it supplies to construction ground G or a bedrock. The injection pressure of the grout material is changed in a wave shape, and the fluctuation characteristic (fluctuation waveform) of the injection pressure is controlled to a predetermined wave shape.
Then, the frequency and amplitude in the injection pressure fluctuation characteristic (fluctuation waveform of the injection pressure) of the grout material changing to the wave shape can be changed.
By changing the frequency and amplitude in the injection pressure fluctuation characteristics (injection pressure fluctuation waveform) of the grout material, it is possible to achieve the optimum frequency and amplitude corresponding to the ground conditions and type of construction where the injection method is being constructed. The injection material can surely penetrate into the ground.

また、グラウト材の注入圧力の変動特性（注入圧力変動波形）における周波数、振幅が一定ではなく変化することにより、図１７で示したのと同様に、岩盤の割れ目の狭窄箇所Ｓ等においてもセメント粒子ＣはブリッジＢを形成しなくなり、セメントミルクは岩盤の割れ目（狭窄箇所）Ｓを容易に通過することができる。すなわち、ブリッジを防止することが出来る。
ブリッジＢに作用する圧力の周波数、振幅が一定ではなく変化するため、閉塞部分が存在しても、閉塞部分に滞留しているセメント粒子Ｃが動き易くなり、閉塞部分を開放することが出来るからである。 In addition, the frequency and amplitude in the fluctuation characteristics (injection pressure fluctuation waveform) of the grout material change in a non-constant manner, and as shown in FIG. The particles C do not form the bridge B, and the cement milk can easily pass through the crack (stenosis) S of the rock mass. That is, bridging can be prevented.
Since the frequency and amplitude of the pressure acting on the bridge B change in a non-constant manner, the cement particles C staying in the closed portion can move easily even if the closed portion exists, and the closed portion can be opened. It is.

さらに、グラウト材の注入圧力の変動特性（注入圧力変動波形）における周波数、振幅を変化させることは、リターンバルブ３からリターン側Ｌｒあるいは注入側Ｌ３へ供給されるグラウト材の流量及び圧力を調節することにより行われるので、図示の第１実施形態によれば、脈動或いは短波を重畳する機構を注入管に介装する必要がない。
上述した様に、脈動或いは短波を重畳する機構は構造が複雑であるが、第１実施形態では、その様な複雑な機構を注入管に介装する必要が無い。そのため、第１実施形態によれば、注入工法を施工するための設備が複雑化することが防止され、施工に必要な機構の購入コストや管理コストを大幅に低減することが出来る。その結果、施工コストを節約することが可能である。 Furthermore, changing the frequency and amplitude in the fluctuation characteristics (injection pressure fluctuation waveform) of the injection pressure of the grout material adjust the flow rate and pressure of the grout material supplied from the return valve 3 to the return side Lr or the injection side L3. Therefore, according to the illustrated first embodiment, there is no need to interpose a mechanism for superimposing pulsations or short waves in the injection tube.
As described above, the mechanism for superimposing pulsations or short waves has a complicated structure, but in the first embodiment, it is not necessary to interpose such a complicated mechanism in the injection tube. Therefore, according to 1st Embodiment, it is prevented that the installation for constructing an injection method is complicated, and the purchase cost and management cost of a mechanism required for construction can be reduced significantly. As a result, construction costs can be saved.

次に、図８〜図１３を参照して、第２実施形態を説明する。
図８〜図１３の第２実施形態は、使用するリターンバルブの構成が図１〜図７の第１実施形態と異なる。
以下、主として、第２実施形態で用いられるリターンバルブについて説明する。 Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS.
The second embodiment of FIGS. 8 to 13 differs from the first embodiment of FIGS. 1 to 7 in the configuration of the return valve to be used.
Hereinafter, the return valve used in the second embodiment will be mainly described.

図８において、第２実施形態で用いられるリターンバルブ３Ａは、本体部３０Ａを有し、本体部３０Ａには注入液供給口３１、吐出口３２（注入岩盤側吐出口）、３３（リターン側吐出口）が形成されている。
図８では、注入岩盤側吐出口３２（図８の下側）とリターン側吐出口３３（図８の上側）とは、本体部３０Ａの中心線Ｌｃに対して上下対称の箇所に設けられ、さらに注入液供給口３１（図８の左側）と注入岩盤側吐出口３２、リターン側吐出口３３（図８の右側）とは、中心線Ｌｃ方向について、相互に反対側に位置している。しかし、注入岩盤側吐出口３２、リターン側吐出口３３、注入液供給口３１の位置関係については、図１１〜図１３を参照して後述する弁体３６Ａ、３７Ａとの位置関係を満たしていれば良く、図８で図示された位置関係に限定されるものではない。 In FIG. 8, the return valve 3A used in the second embodiment has a main body 30A, and the main body 30A has an injection liquid supply port 31, a discharge port 32 (injection rock side discharge port), and 33 (return side discharge). Outlet) is formed.
In FIG. 8, the injection rock-side discharge port 32 (lower side in FIG. 8) and the return-side discharge port 33 (upper side in FIG. 8) are provided at locations that are vertically symmetrical with respect to the center line Lc of the main body 30 A. Furthermore, the injection liquid supply port 31 (left side in FIG. 8), the injection rock side discharge port 32, and the return side discharge port 33 (right side in FIG. 8) are located on the opposite sides in the center line Lc direction. However, the positional relationship between the injection bedrock side discharge port 32, the return side discharge port 33, and the injection liquid supply port 31 should satisfy the positional relationship with the valve bodies 36A and 37A described later with reference to FIGS. The positional relationship is not limited to that shown in FIG.

本体部３０Ａの内部は中空となっており、ロッド４２及び一対の弁体３６Ａ、３７Ａで区切られた部分に、空間３８が形成されている。この空間３８に、セメントミルク等の注入液が流過する。本明細書においては、空間３８を「注入液流路３８」或いは「流路３８」と記載する場合がある。
注入液供給口３１から本体部３０Ａに圧送された注入液は、注入液流路３８を流過し、注入岩盤側吐出口３２に送られた注入液はラインＬ３を流れ、リターン側吐出口３３に送られた注入液はリターン側のラインＬｒ（第１実施形態の図１参照）を流れる。 The interior of the main body 30A is hollow, and a space 38 is formed in a portion delimited by the rod 42 and the pair of valve bodies 36A and 37A. An injection solution such as cement milk flows through the space 38. In the present specification, the space 38 may be referred to as an “injection liquid channel 38” or a “channel 38”.
The injection solution pumped from the injection solution supply port 31 to the main body 30A flows through the injection solution flow path 38, and the injection solution sent to the injection rock-side discharge port 32 flows through the line L3, and the return-side discharge port 33. The injection liquid sent to the flow line Lr on the return side (see FIG. 1 of the first embodiment).

次に図１１〜図１３を参照して、一対の弁体３６Ａ、３７Ａと、注入液供給口３１、注入岩盤側吐出口３２と、リターン側吐出口３３との位置関係について説明する。
図１１〜図１３で示すように、弁体３６Ａにより、注入岩盤側吐出口３２側に開口する第１の開口部３８２（図１２、図１３）の開放されている面積を調整することができる。そして、弁体３７Ａは、リターン側吐出口３３側に開口する第２の開口部３８３（図１１、図１２）の開放されている面積を調整できる様に配置されている。
一対の弁体３６Ａ、３７Ａは同軸上にあり、互いに連動するので、軸部４２が上昇し、弁体３６Ａが第１の開口部３８２（の開放されている面積）を狭める方向に動いた時には、弁体３７Ａは第２の開口部３８３を広げる方向に動く。反対に、軸部４２が下降し、弁体３７Ａが第１の開口部３８２（の開放されている面積）を広げる方向に動いた時には、弁体３７Ａは第２の開口部３８３を狭める方向に動く。
第１の開口部３８２と第２の開口部３８３は、一対の弁体３６Ａ、３７Ａが移動することにより、開口している面積が調整可能に構成されており、一方の開口している面積が小さくなるときには他方の開口している面積は大きくなる、という位置関係となる様に配置されている。 Next, with reference to FIGS. 11 to 13, the positional relationship among the pair of valve bodies 36 A and 37 A, the injection liquid supply port 31, the injection bedrock discharge port 32, and the return side discharge port 33 will be described.
As shown in FIGS. 11 to 13, the open area of the first opening 382 (FIGS. 12 and 13) opened to the injection rock side discharge port 32 side can be adjusted by the valve body 36 A. . The valve body 37A is arranged so that the open area of the second opening 383 (FIGS. 11 and 12) that opens toward the return-side discharge port 33 can be adjusted.
Since the pair of valve bodies 36A, 37A are coaxial and interlock with each other, when the shaft portion 42 moves up and the valve body 36A moves in the direction of narrowing the first opening 382 (the open area thereof). The valve body 37A moves in the direction of expanding the second opening 383. On the other hand, when the shaft portion 42 moves down and the valve body 37A moves in a direction to widen the first opening 382 (the open area), the valve body 37A narrows the second opening 383. Move.
The first opening 382 and the second opening 383 are configured such that the opening area can be adjusted by moving the pair of valve bodies 36A and 37A. When the size becomes smaller, the other opening area becomes larger.

ロッド４２が上昇を続け、弁体３６Ａが第１の開口部３８２を閉鎖してしまう位置になったときでも、第２の開口部３８３が閉鎖されてしまうことはなく、注入液供給口３１から送られてくる注入液の全量がリターン側吐出口３３へと送られる（図１１）。
反対に、ロッド４２が下降を続け、弁体３７Ａが第２の開口部３８３を閉鎖してしまう位置になったときでも、第１の開口部３８２が閉鎖されてしまうことはなく、注入液供給口３１から送られてくる注入液の全量が注入岩盤側吐出口３２へと送られる（図１３）。
さらに、図１１〜図１３の何れの時でも、注入液供給口３１が閉鎖されることはない。
ここで、弁体３６Ａは弁体３７Ａの下方に位置しており、１対の３６Ａ、３７Ａの向い合う端部間の寸法Ｌｖ（図８）は、注入岩盤側吐出口３２とリターン側吐出口３３との中心間距離ｈ（図８）と等しく設定されている。その様に設定することにより、一対の弁体３６Ａ、３７Ａにより開口部３８２、３８３の開口している面積を調整するのに都合が良い。 Even when the rod 42 continues to rise and the valve body 36 A is in a position to close the first opening 382, the second opening 383 is not closed, and the injection liquid supply port 31 is not closed. The total amount of the injected liquid that is sent is sent to the return-side discharge port 33 (FIG. 11).
On the other hand, even when the rod 42 continues to descend and the valve element 37A is in a position where it closes the second opening 383, the first opening 382 is not closed, and the infusion solution supply The total amount of the injection solution sent from the port 31 is sent to the injection bedrock side discharge port 32 (FIG. 13).
Furthermore, the injection liquid supply port 31 is not closed at any time of FIGS.
Here, the valve body 36A is located below the valve body 37A, and the dimension Lv (FIG. 8) between the opposite ends of the pair of 36A and 37A is determined by the injection rock side discharge port 32 and the return side discharge port. 33 is set equal to the center-to-center distance h (FIG. 8). By setting in such a manner, it is convenient to adjust the opening area of the openings 382 and 383 by the pair of valve bodies 36A and 37A.

図８〜図１０から明らかなように、弁体３６Ａが流路３８内の注入液（グラウト材）から圧力を受ける受圧面３６Ａｆの面積と、弁体３７Ａが流路３８内の注入液から圧力を受ける受圧面積３７Ａｆの面積とは等しい。従って、弁体３６Ａに作用する注入液の圧力と、弁体３７Ａに作用する注入液の圧力とは、受圧面積差から生じる圧力差はない。
そして、弁体３６Ａに作用する注入液の圧力と、弁体３７Ａに作用する注入液の圧力とは、相互に反対の方向に作用する。
さらに、弁体３６Ａと弁体３７Ａは、仮想対称軸Ｌｃについて対称に設けられている。 As is apparent from FIGS. 8 to 10, the area of the pressure receiving surface 36 Af where the valve body 36 A receives pressure from the injection liquid (grouting material) in the flow path 38, and the valve body 37 A is pressurized from the injection liquid in the flow path 38. The pressure receiving area 37Af that receives the pressure is equal to the area. Therefore, there is no pressure difference resulting from the pressure receiving area difference between the pressure of the injection liquid acting on the valve body 36A and the pressure of the injection liquid acting on the valve body 37A.
Then, the pressure of the injection liquid acting on the valve body 36A and the pressure of the injection liquid acting on the valve body 37A act in directions opposite to each other.
Further, the valve body 36A and the valve body 37A are provided symmetrically about the virtual symmetry axis Lc.

すなわち、同一のロッド４２に対称に位置している弁体３６Ａ、３７Ａの各々に作用する注入液の圧力は、その大きさが等しく作用する方向が反対であるため、相互に相殺する。
相殺される結果、ロッド４２、弁体３６Ａ、３７Ａは、注入液の圧力は作用しないのと同等である。従って、注入液の圧力によってロッド４２、弁体３６Ａ、３７Ａの移動（駆動）に抵抗する力はゼロとなる。
換言すれば、リターンバルブ３Ａおいて、ロッド４２に設けられた一対の弁体３６Ａ、３７Ａは、ロッド４２における仮想対称軸Ｌｃについて対称に設けられており、且つ、注入液流路３８内の注入液の圧力が作用する受圧面積が等しく形成されているので、一対の弁体３６Ａ、３７Ａの各々に対して作用する注入液圧力は、その絶対値が等しく且つ作用する方向が正反対となり、リターンバルブ３Ａにおける一対の弁体３６Ａ、３７Ａに対して作用する注入液圧力は、相殺してゼロとなる。 In other words, the pressures of the injected liquid acting on each of the valve bodies 36A and 37A symmetrically positioned on the same rod 42 cancel each other because the directions in which the magnitudes act equally are opposite.
As a result of the cancellation, the rod 42 and the valve bodies 36A and 37A are equivalent to the pressure of the injection liquid not acting. Therefore, the force that resists the movement (drive) of the rod 42 and the valve bodies 36A and 37A due to the pressure of the injected liquid becomes zero.
In other words, in the return valve 3 A, the pair of valve bodies 36 A and 37 A provided on the rod 42 are provided symmetrically with respect to the virtual symmetry axis Lc in the rod 42 and are injected into the injection liquid flow path 38. Since the pressure receiving areas on which the liquid pressure acts are formed equally, the injection liquid pressure acting on each of the pair of valve bodies 36A, 37A has the same absolute value and the opposite direction of action, and the return valve The injection liquid pressure acting on the pair of valve bodies 36A and 37A in 3A cancels and becomes zero.

そのため、注入液の注入圧力が高圧であっても、当該圧力が弁体３６Ａ、３７Ａの移動（すなわち軸部７の移動）に対する抵抗となってしまうことはない。その結果、小さな作動力によって弁体３６Ａ、３７Ａの位置、すなわち、注入岩盤側吐出口３２の開度及びリターン側吐出口３３の開度を調節することが可能となる。
そして、注入液の注入圧力が高圧であっても、弁体３６Ａ、３７Ａ、ロッド４２の移動の抵抗とはならないため、小さな作動力により弁体３６Ａ、３７Ａの位置を調節出来ることに加えて、高速且つ高精度で弁体３６Ａ、３７Ａ（或いはロッド４２）の位置を調節することも出来る。 Therefore, even if the injection pressure of the injection liquid is high, the pressure does not become a resistance to the movement of the valve bodies 36A and 37A (that is, the movement of the shaft portion 7). As a result, it is possible to adjust the positions of the valve bodies 36A and 37A, that is, the opening degree of the injection rock-side discharge port 32 and the opening degree of the return-side discharge port 33 with a small operating force.
And even if the injection pressure of the injection liquid is high, it does not become resistance to movement of the valve bodies 36A, 37A and the rod 42, so that the position of the valve bodies 36A, 37A can be adjusted with a small operating force, The position of the valve bodies 36A and 37A (or the rod 42) can be adjusted with high speed and high accuracy.

そして第２実施形態によれば、高速且つ高精度で弁体３６Ａ、３７Ａ（或いはロッド４２）の位置を調節することが出来るので、注入圧力を所定の波形状に変動することが可能である。そして、注入圧力の変動波形（変動特性）における周波数（或いは周期）及び／又は振幅を所定の数値に自在に変化或いは制御することが可能である。
第２実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図７の第１実施形態と同様であり、その作用効果も同様である。 And according to 2nd Embodiment, since the position of valve body 36A, 37A (or rod 42) can be adjusted with high speed and high precision, it is possible to fluctuate injection pressure to a predetermined wave shape. The frequency (or period) and / or amplitude in the fluctuation waveform (fluctuation characteristic) of the injection pressure can be freely changed or controlled to a predetermined numerical value.
About another structure and effect in 2nd Embodiment, it is the same as that of 1st Embodiment of FIGS. 1-7, and the effect is also the same.

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
例えば、図示の実施形態では示されていないが、注入圧を鋸歯状の波形で表現される特性で変化させたり、三角波状の波形で表現される特性にしたり、或いは、矩形波状の波形で表現される特性にすることが可能である。 It should be noted that the illustrated embodiment is merely an example, and is not a description to limit the technical scope of the present invention.
For example, although not shown in the illustrated embodiment, the injection pressure is changed by a characteristic expressed by a sawtooth waveform, is changed to a characteristic expressed by a triangular waveform, or is expressed by a rectangular waveform. It is possible to make it a characteristic.

１・・・グラウトミキサ
２・・・グラウトポンプ
３・・・リターンバルブ
４・・・油圧シリンダ
５・・・油圧サーボバルブ
６・・・油圧ポンプ
７・・・コントロールユニット
１０・・・注入装置
３０・・・バルブ本体
３１・・・グラウト供給口、注入液供給口
３２・・・孔口側吐出口
３３・・・回帰側吐出口
３４・・・隔壁
３５・・・隔壁
３６・・・弁体
３７・・・弁体
３８・・・流路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Grout mixer 2 ... Grout pump 3 ... Return valve 4 ... Hydraulic cylinder 5 ... Hydraulic servo valve 6 ... Hydraulic pump 7 ... Control unit 10 ... Injection device 30 ... Valve body 31 ... Grout supply port, injection liquid supply port 32 ... Hole side discharge port 33 ... Regression side discharge port 34 ... Partition 35 ... Partition 36 ... Valve body 37 ... valve body 38 ... flow path

Claims

In the injection method that injects the injection solution into the ground via the injection solution supply system, the return valve, and the injection side system, the opening of the return side injection port and the return side discharge port is adjusted and supplied to the injection side. Measure the pressure of the grout material, and immediately after the injection of the grout material, maximize the flow rate of the grout material supplied to the injection side and increase the measured pressure of the grout material to the rated value. Then , the injection method is characterized in that the pressure of the grout material supplied to the injection side is controlled to a wave shape.

The injection method according to claim 1, wherein the frequency of the waveform of the pressure of the grout material supplied to the injection side varies.

The injection method according to claim 1, wherein the amplitude of the waveform of the pressure of the grout material supplied to the injection side varies.