JP6431193B2 - 耐震補強及び品質管理が可能なｃ．ｇ．ｓ工法 - Google Patents

Description

本発明は、耐震補強及び品質管理が可能なＣ.Ｇ.Ｓ工法に係り、より詳細には、地盤にパイルを挿入し難い環境の地盤内部に均一な形態のグラウト柱を形成することができる、耐震補強及び品質管理が可能なＣ.Ｇ.Ｓ工法に関する。

一般に、軟弱地盤を補強するための方法として、鉄製パイル（ｐｉｌｅ）などを地盤の内部に挿入する工法を利用する。

しかし、時によっては、地盤の状態または施工現場の与件に応じて、このような工法を利用できない場合も生じる。

かかる場合、非流動性のモルタル型注入剤を地盤の内部に注入して柱状の固結体を形成し、周辺の地盤を圧縮及び強化させる方法をもって地盤を補強する地盤改良工法を適用することができ、このような工法は、Ｃ.Ｇ.Ｓ（Ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）工法としてよく知られている。

このようなＣ.Ｇ.Ｓ工法は、スランプ値が５cm以下の低流動性材料を使うため、注入剤が計画された場所を比較的に少なく離脱しつつ、固結体の形成が可能であり、既存構造物の周辺または地下室などの狭い場所でも作業が可能である。

また、無振動／無騒音で施工が可能であって、市街地または住宅密集地域にも適用可能であり、使われる注入剤も環境に優しい特徴がある。

しかし、Ｃ.Ｇ.Ｓ工法を施工するにあたり、地盤の内部に注入する注入剤の注入状態が肉眼で確認できないため、注入現況の把握及び地盤状態に対する対策を立て難い問題点がある。

したがって、注入剤の注入で他の地盤破砕現象が発生しても、これに対して備えることが難しくて、破砕現象が発生した後で事後措置を取るようになる問題点がある。

また、設計された定量注入に対する確認及び施工品質管理が作業者の経験値に頼る実情であるため、施工完成度に対する疑問を解消し難い問題点がある。

本発明の技術的課題は、背景技術で言及した問題点を解決するためであって、地盤にパイルを挿入し難い環境の地盤内部に均一な形態のグラウト柱を形成することができる、耐震補強及び品質管理が可能なＣ.Ｇ.Ｓ工法を提供することである。

本発明が成そうとする技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及されていない他の技術的課題は、以下の記載から本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者には明確に理解できる。

技術的課題を解決するために案出された本発明による耐震補強及び品質管理が可能なＣ.Ｇ.Ｓ工法は、地盤の内部にグラウトを注入するように備えられた注入管を地盤に挿入する注入管挿入段階、上記注入管挿入段階で挿入された注入管を通じて上記地盤の内部に上記グラウトを単位時間当たり定量ずつ既設定された定圧の注入圧で注入する注入段階、上記注入段階で注入される上記グラウトの吐出圧力である吐出圧を測定する圧力測定段階、上記圧力測定段階で測定された上記吐出圧測定値の変化に応じて上記注入段階の上記グラウト注入圧及び上記グラウトを定量ずつ注入する単位時間のうちの少なくとも一つ以上を調節する注入調節段階、及び上記グラウトの注入が完了された後で上記注入管が上記地盤に挿入された深度を変更する深度変更段階を含む。

ここで、上記注入調節段階は、上記圧力測定段階で測定される深度別上記吐出圧の変化量値が大きくなるとき、上記注入段階の上記グラウト注入圧を上記既設定された定圧に比べて低く調節することができる。

また、上記注入調節段階は、上記圧力測定段階で測定される深度別上記吐出圧の変化量値が小さくなるとき、上記注入段階の上記グラウトを定量ずつ注入する単位時間を増やすことができる。

一方、上記注入段階は、上記深度変更段階の後で再び注入段階を行う際に、上記注入調節段階で調節された設定により上記グラウトを注入することができる。

また、上記注入段階は、上記グラウトを注入する際に設定される単位時間当たり注入量が、上記グラウトが注入される地盤の地盤透水係数の５０倍以下となるように設定されてもよい。

本発明による耐震補強及び品質管理が可能なＣ.Ｇ.Ｓ工法によれば、地盤にパイルを挿入し難い環境の地盤内部に均一な形態のグラウト柱を形成することができる。

このような本発明による効果は、以上で言及した効果に制限されないし、言及されていない他の効果は、請求範囲の記載から当業者には明確に理解できる。

土質が均一な地盤内部にＣ.Ｇ.Ｓ工法を利用してグラウト柱を形成する状態を示す図面である。 図１の場合に示される深度別グラウト吐出圧とグラウトの単位時間当たり注入量の割合を図示したグラフである。 上下部の土質が相違する地盤内部にＣ.Ｇ.Ｓ工法を利用してグラウト柱を形成する状態を示す図面である。 図３の場合に示される深度別グラウト吐出圧とグラウトの単位時間当たり注入量の割合を図示したグラフである。 本発明による耐震補強及び品質管理が可能なＣ.Ｇ.Ｓ工法の遂行過程を示す手順図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明すると、次のとおりである。ただし、本発明を説明するにあたり、既に公知された機能あるいは構成に対する説明は、本発明の要旨を明瞭にするために省略する。

同時に、本発明を説明するにあたり、前方／後方または上側／下側のように方向を指す用語は、当業者が本発明を明確に理解できるように記載したものであって、相対的な方向を指すものなので、これにより権利範囲が制限されないといえる。

先ず、図１ないし図４を参照して、本発明による耐震補強及び品質管理が可能なＣ.Ｇ.Ｓ工法の原理について詳しく説明する。

ここで、図１は土質が均一な地盤内部にＣ.Ｇ.Ｓ工法を利用してグラウト柱を形成する状態を示す図面で、図２は図１の場合に示される深度別グラウト吐出圧とグラウトの単位時間当たり注入量の割合を図示したグラフである。

また、図３は上下部の土質が相違する地盤内部にＣ.Ｇ.Ｓ工法を利用してグラウト柱を形成する状態を示す図面で、図４は図３の場合に示される深度別グラウト吐出圧とグラウトの単位時間当たり注入量の割合を図示したグラフである。

図１に図示されたように、Ｃ.Ｇ.Ｓ工法を利用して地盤内部に柱を形成するとき、グラウトＧで形成される柱が地盤内部で硬い岩盤層Ｂと地面を連結して構造物などを支持できるように、軟弱地盤Ａを貫通する形態で形成することができる。

一般的なＣ.Ｇ.Ｓ工法では、地盤の内部にグラウトＧを注入する注入管Ｔを軟弱地盤Ａを貫通して岩盤層Ｂに至る深い深度Ｄ２まで挿入した後グラウトＧを注入し、注入管Ｔを上向に移動させる方法によって施工するが、本発明による耐震補強及び品質管理が可能なＣ.Ｇ.Ｓ工法もこのような方法に基づいて説明する。

先ず、地盤の内部にグラウトＧを注入する時、グラウトＧを単位時間当たり定量ずつ既設定された定圧の注入圧で注入し、一定量の注入が完了すれば注入管Ｔを所定の間隔で上昇させて再び注入することができる。

このとき、グラウトＧが注入される軟弱地盤Ａが深い深度Ｄ２で浅い深度Ｄ１まで土質がいずれも均一に形成されていれば、グラウトＧが注入される各深度別に類似の量と形態のグラウトＧ柱が形成されるようになって、凝固されたグラウトＧが柱としての役割をすることができる。

このような場合、全工程を行う過程でグラウトＧが注入される単位時間当たり注入量は同じであってもよい。

また、グラウトＧを注入する注入圧も同一であるが、注入管Ｔを通じて吐出されるグラウトＧの吐出圧は、グラウトＧの注入深度が深い深度Ｄ２から浅い深度Ｄ１に移動する距離と比例して低くなってもよい。

したがって、図２に図示されたように、全体的注入過程で示される注入深度別グラウトＧ吐出圧Ｖ２をグラウトＧの単位時間当たり注入量Ｖｓで分けた値をグラフで示すと、その変化量が一定することが分かる。

しかし、地盤内部の土質状態がいずれも均一である場合は非常に稀であるため、図３に図示されたように、地盤内部の土質状態の一部が相違することもある。

図３では、地盤内部の土質状態が上下部に分けて相違する場合に簡素化して表し、このような場合に基づいて本発明に対する原理を説明する。

図３で軟弱地盤Ａの下部層Ａ２に比べて上部層Ａ１がより稠密に形成された地盤で構成されている場合、Ｃ.Ｇ.Ｓ工法を通じてグラウトＧを注入しながら注入管Ｔを上昇させる過程で、地盤の下部層Ａ２から上部層Ａ１の順にグラウトＧを注入することができる。

このとき、上述したように、地盤内部に注入されるグラウトＧの吐出圧が注入深度の変化に比例して低くなるが、比較的稠密に形成された上部層Ａ１区間に注入すると、グラウトＧの吐出圧が比較的に少し低まることができる。

すなわち、グラウトＧの注入過程中に地盤内部の土質状態が比較的に稠密になる場合は、地盤内部の土質状態が均一である時、期待できるグラウトＧの吐出圧より比較的に高い吐出圧が測定されることができる。

このような場合、グラウトＧが注入されて形成される柱でグラウトＧ自体の密度が注入深度別に相違するため、地上から伝わる力をまともに支えることができず、施工過程でグラウトＧの圧力によって地盤が破砕される現象まで生じえる。

一方、上述した仮定とは逆に、軟弱地盤Ａの下部層Ａ２が上部層Ａ１に比べてより稠密に形成された地盤で構成されている場合、Ｃ.Ｇ.Ｓ工法を通じてグラウトＧを注入しながら注入管Ｔを上昇させる過程で、地盤の下部層Ａ２から上部層Ａ１への順にグラウトＧを注入することもできる。

このとき、グラウトＧの注入深度の変化に比例して低くなる吐出圧は、比較的に粗く形成された上部層Ａ１区間に注入することになって、比較的に大きく低まることがある。

すなわち、グラウトＧの注入過程中に地盤内部の土質状態が比較的に粗くなる場合は、地盤内部の土質状態が均一である時、期待できるグラウトＧの吐出圧より比較的低い吐出圧が測定されることがある。

このような場合、グラウトＧが注入されながら全体的なグラウトＧ柱の形態が片方へ広がるように形成されるなど、安定的な柱状を形成することができなくなって、地上から伝わる力をまともに支えられないこともある。

このような変化は、図４に図示されたように、全体的な注入過程で表れる注入深度別グラウトＧ吐出圧Ｖ２をグラウトＧの単位時間当たり注入量Ｖｓで分けた値を示したグラフを通じて見られる。

地盤内部の土質状態が全体的に均一である場合に示されるグラフは、Ｃ１の形態を期待することができるが、深い深度Ｄ２から浅い深度Ｄ１にグラウトＧを注入する過程で上部層Ａ１の土質状態が比較的に稠密になる場合は、Ｃ２のグラフ形態を示すことができ、上部層Ａ１の土質状態が比較的に粗くなる場合は、Ｃ３のグラフ形態を示すことができる。

したがって、このようなグラフ形態の変形を防止してより均一で一定した形態のグラウトＧ柱を形成することができる
次いで、図５を参照して、上述した原理どおり行われる、本発明による耐震補強及び品質管理が可能なＣ.Ｇ.Ｓ工法の一実施例の過程について詳しく説明する。

ここで、図５は、本発明による耐震補強及び品質管理が可能なＣ.Ｇ.Ｓ工法の遂行過程を示す手順図である。

先に、図５に図示されたように、本発明による耐震補強及び品質管理が可能なＣ.Ｇ.Ｓ工法の一実施例は、注入管挿入段階（Ｓ１００）、注入段階（Ｓ２００）、圧力測定段階（Ｓ３００）、注入調節段階（Ｓ４００）、及び深度変更段階（Ｓ５００）を含むことができる。

注入管挿入段階（Ｓ１００）は、地盤の内部にグラウトＧを注入するように備えられた注入管Ｔを地盤に挿入する段階であって、本発明による耐震補強及び品質管理が可能なＣ.Ｇ.Ｓ工法を利用して形成されるグラウトＧ柱が地面から伝わる力を充分に支えられる深さまで注入管Ｔを挿入することができる。

また、注入管挿入段階（Ｓ１００）は、注入管Ｔを挿入するための空間を確保するために、予め地盤を穿孔する穿孔過程を別にさらに含んでもよい。

一方、注入段階（Ｓ２００）は、上述した注入管挿入段階（Ｓ１００）で挿入された注入管Ｔを通じて地盤の内部にグラウトＧを注入する段階であって、本実施例ではグラウトＧを注入する際に単位時間当たり定量ずつ既設定された定圧の注入圧で注入する。

一般に、Ｃ.Ｇ.Ｓ工法を施工する時、予め地盤のサンプルを採取して各深度別の地盤透水係数を測定するが、注入段階（Ｓ２００）でグラウトＧを注入する際の単位時間当たり注入量は、予め測定された地盤の地盤透水係数の５０倍以下となるように設定して決定することが有利である。

これは、グラウトＧが地盤の内部に注入されながら地盤自体が破砕されることを防止するためである。

一方、圧力測定段階（Ｓ３００）は上述した注入段階（Ｓ２００）で注入されるグラウトＧの吐出圧を測定する段階であって、地盤の内部にグラウトＧが注入される位置でその圧力を測定したり、またはグラウトＧを供給するポンプの後端でグラウトＧ吐出部の圧力を測定することができる。

次いで、注入調節段階（Ｓ４００）は、上述した圧力測定段階（Ｓ３００）で測定された吐出圧測定値の変化量の値に応じて注入段階（Ｓ２００）のグラウトＧ注入圧、及びグラウトＧを定量ずつ注入する単位時間のうちの少なくとも一つ以上を調節する段階である。

このような注入調節段階（Ｓ４００）でグラウトＧの注入を調節する詳しい内容は後述する。

一方、深度変更段階（Ｓ５００）は、グラウトＧの注入が完了された後、注入管Ｔが地盤に挿入された深度を変更する段階である。

このような深度変更段階（Ｓ５００）を行った後、再び注入段階（Ｓ２００）から繰り返して各深度別にグラウトＧを注入することで、地盤の内部にグラウトＧ柱を形成することができる。

また、この時再度繰り返される注入段階（Ｓ２００）は、グラウトＧを注入する設定が上述した深度変更段階（Ｓ５００）以前の注入調節段階（Ｓ４００）で変更されたグラウトＧ注入設定値そのままグラウトＧを注入することが有利である。

以前のグラウトＧ注入深度の土質状態が変更されたら、以後のグラウトＧ注入深度の土質状態も同じ可能性が高いためである。

上述した過程において、各深度別に測定されるグラウトＧの吐出圧に基づいて、全体的グラウトＧ柱がよく形成されるのか確認及び管理するための注入調節段階（Ｓ４００）のより具体的な方法は次のとおりである。

上述したように、圧力測定段階（Ｓ３００）で測定されるグラウトＧの吐出圧は、グラウトＧの注入深度の深さに比例して変化されることがある。

しかし、圧力測定段階（Ｓ３００）で測定されるグラウトＧの吐出圧変化量の値が変わる場合、グラウトＧが注入される地盤の土質状態が深度別に均一ではないと判断することもある。

したがって、上述した本発明による耐震補強及び品質管理が可能なＣ.Ｇ.Ｓ工法の段階を繰り返して行う過程で得られるグラウトＧ吐出圧の変化量が変動されるのか否かを確認することができる。

先ず、グラウトＧ吐出圧の変化量値の変動がない場合は、グラウトＧを注入する設定を維持しながらグラウトＧの注入を完了し、注入管Ｔが地盤の内部に挿入された深度を変更することができる。

しかし、グラウトＧ吐出圧の変化量の値が変動される場合は、グラウトＧの注入設定を変更することができる。

先ず、グラウトＧ吐出圧の変化量値が大きくなる場合には、以前グラウトＧを注入した深度の土質に比べて、現在グラウトＧを注入する深度の土質がより稠密であるという意味になりえる。

このような場合、むりやりグラウトＧを注入して地盤が破砕されることがあるので、グラウトＧを地盤の内部に注入する注入圧を下げてグラウトＧの吐出圧を低める方法を使うことができる。

一方、グラウトＧ吐出圧の変化量値が小さくなる場合には、以前グラウトＧを注入した深度の土質に比べて、現在グラウトＧを注入する深度の土質がより粗いという意味になりえる。

このような場合、本来の設定どおりグラウトＧを注入すれば、グラウトＧが広がりながら全体的グラウトＧ柱の形態が崩れる可能性があるので、グラウトＧの定量ずつ注入する単位時間を増やして注入速度を調節する方法を使うことができる。

すなわち、このようなグラウトＧ注入設定の調節を通じてグラウトＧが硬化できる時間を比較的に長く提供することで、より均一な形態のグラウトＧ柱を形成するようになり、地面から与えられる力を効果的に支える土台を施工することができる。

例えば、地盤の内部に孔隙が形成されていたり、水が流れている区間にも均一なグラウトＧ柱を形成することができる。

一方、上述したグラウトＧ注入設定を調節する過程を行い、再びグラウトＧ吐出圧の変化量値を測定して、その値の変動可否を把握して次の工程を行うことができる。

上述した過程を繰り返しながら、全深度にわたってグラウトＧの注入が完了されると、本発明による耐震補強及び品質管理が可能なＣ.Ｇ.Ｓ工法の施工が全て完了される。

このような過程を通じて、グラウトＧが注入される地盤内部の状態を実時間で確認することができ、それに対応してグラウトＧの注入条件を最適化することができる。

したがって、肉眼で確認し難い土層及び土質条件の不規則な変化に関わらず、均一なグラウトＧ柱を形成することが可能であり、施工過程中に生じえる問題に対して迅速に対処し、施工品質管理及び地盤破砕現象の防止などの効果を得られる。

すなわち、上述した全体工程を行う間、地盤の状態に合わせてグラウトＧの注入状態を持続的に管理することができる効果を得られる。

また、以上で説明したように、本発明の特定の実施例が説明されて図示されたが、本発明は記載された実施例に限定されるものではなく、本発明の思想及び範囲を脱することなく多様に修正及び変形できることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には自明な事である。したがって、そのような修正例または変形例は、本発明の技術的思想や観点から個別的に理解されてはならず、変形された実施例は本発明の特許請求範囲に属すると言うべきである。

Claims (3)

1. 地盤の内部にグラウトを注入するように備えられた注入管を地盤に挿入する注入管挿入段階；
   上記注入管挿入段階で挿入された注入管を通じて上記地盤の内部に上記グラウトを単位時間当たり定量ずつ既設定された定圧の注入圧で注入する注入段階；
   上記注入段階で注入される上記グラウトの吐出圧力である吐出圧を測定する圧力測定段階；
   上記圧力測定段階で測定された上記吐出圧の測定値の変化に応じて上記注入段階の上記グラウトの注入圧、及び上記グラウトを定量ずつ注入する単位時間のうちの少なくとも一つ以上を調節する注入調節段階；及び
   上記グラウトの注入が完了された後、上記注入管が上記地盤に挿入された深度を変更する深度変更段階を含み、
   上記注入調節段階は、
   上記圧力測定段階で測定される深度別上記吐出圧の変化量値が大きくなるとき、上記注入段階の上記グラウトの注入圧を上記既設定された定圧に比べて低く調節し、
   上記圧力測定段階で測定される深度別上記吐出圧の変化量値が小さくなるとき、上記注入段階の上記グラウトを定量ずつ注入する単位時間を増やす、耐震補強及び品質管理が可能なＣ.Ｇ.Ｓ工法。
2. 上記注入段階は、
   上記深度変更段階の後、再び注入段階を行うとき、上記注入調節段階で調節された設定で上記グラウトを注入する、請求項１に記載の耐震補強及び品質管理が可能なＣ.Ｇ.Ｓ工法。
3. 上記注入段階は、
   上記グラウトを注入する時設定される単位時間当たり注入量が、上記グラウトが注入される地盤の地盤透水係数の５０倍以下になるように設定される、請求項１または２に記載の耐震補強及び品質管理が可能なＣ.Ｇ.Ｓ工法。

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