JP7129049B1 - 充填検知システム及び充填検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成によって充填状況を確認することのできる、充填検知システムを提供する。【解決手段】地下空洞９０の内部の充填状況を検知するための充填検知システム１である。この充填検知システム１は、地下空洞９０の内部に充填材Ｍを打設するための少なくとも第１の充填用配管２１及び第２の充填用配管２２を含む複数の充填用配管２１～２３を備えており、第２の充填用配管２２は、充填材Ｍが吐出される吐出口２２３ａと、吐出口２２３ａよりも第１の充填用配管２１によって先に充填材Ｍが打設された側に配置された空気排出口２２２ａと、を備え、第２の充填用配管２２には、吐出口２２３ａを一時的に閉塞する仮閉塞部材としての破裂弁２２４が取り付けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば埋設管等の地下空洞を充填する際に、空洞内が充填されているか否かを検知するための充填検知システム及び充填検知方法に関するものである。

従来から、埋設管等を含む地下空洞の内部をモルタル等の充填材によって充填する工事が実施されている。このような地下空洞を充填する工事では、空洞内の充填状況は、水位検知テープや突き棒によって、充填材の表面高さを検知することで確認していた。

さらに、別の方法として、例えば特許文献１には、複数の計測孔を通してセンサーハーネスを挿入し、各センサーハーネスに、上下間隔をおいて配置されてワイヤーハーネスに結線された、複数のセンサーとを含む確認装置が開示されている。このような構成であるから、この確認装置によれば、複数のセンサーハーネスにより、水平方向等に離間した複数箇所の充填状況を検知できる。

特開２０１８－１３１７５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来の確認装置は、複数のセンサーハーネスや複数のセンサーを使用しているうえに配線も必要となるため、全体のシステム構成が複雑かつ高価なものとなっていた。

そこで、本発明は、簡単な構成によって充填状況を確認することのできる、充填検知システム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、本発明の充填検知システムは、地下空洞の内部の充填状況を検知するための充填検知システムであって、地下空洞の内部に充填材を打設するための少なくとも第１の充填用配管及び第２の充填用配管を含む複数の充填用配管を備え、前記第２の充填用配管は、前記充填材が吐出される吐出口と、前記吐出口よりも前記第１の充填用配管によって先に前記充填材が打設された側に配置された空気排出口空気取入口と、を備え、前記第２の充填用配管には、前記吐出口を一時的に閉塞する仮閉塞部材が取り付けられている。

また、本発明の充填検知方法は、地下空洞の内部の充填状況を検知するための充填検知方法であって、地下空洞の内部に第１の充填用配管を通じて充填材を打設するステップと、第２の充填用配管に設けた空気排出口を通じて地下空間内に空気を排出するステップと、前記空気排出口を前記充填材によって閉塞するステップと、前記空気排出口を通じた空気の排出が止まったことを検知するステップと、を備えている。

このように、本発明の充填検知システムは、第１の充填用配管及び第２の充填用配管を含む複数の充填用配管を備え、第２の充填用配管は、充填材が吐出される吐出口と、吐出口よりも第１の充填用配管によって先に充填材が打設された側に配置された空気排出口と、を備え、第２の充填用配管には、吐出口を一時的に閉塞する仮閉塞部材が取り付けられている。このような構成のため、簡単な構成によって充填状況を確認することのできる、充填検知システムとなる。さらに、地下空間が閉塞されておらず、開放された空間であっても、各位置の充填状況を検知することができる。

また、本発明の充填検知方法は、地下空洞の内部に第１の充填用配管を通じて充填材を打設するステップと、第２の充填用配管に設けた空気排出口を通じて地下空間内に空気を排出するステップと、空気排出口を充填材によって閉塞するステップと、空気排出口を通じた空気の排出が止まったことを検知するステップと、を備えている。このような構成のため、簡単なステップによって充填状況を確認することのできる、充填検知方法となる。さらに、地下空間が閉塞されておらず、開放された空間であっても、各位置の充填状況を検知することができる。

充填検知システムを含む地下空洞の全体構成を説明する縦断図である。 充填検知システムを含む地下空洞の全体構成を説明する平面図である。 実施例１の充填検知システムの先端部の構成を説明する説明図である。（ａ）は縦断図であり、（ｂ）は平面図である。 実施例１の充填検知システムの基端部の構成を説明する説明図である。（ａ）は縦断図であり、（ｂ）は平面図である。 実施例１の充填検知システムの作用図である。（ａ）は準備完了状態であり、（ｂ）は空気排出口を通じて空気を排出している状態である。 実施例１の充填検知システムの作用図である。（ｃ）は空気排出口が充填材によって閉塞された状態であり、（ｄ）は次の充填用配管の吐出口を通じて充填材を打設している状態である。

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。以下では、プラントから遠い側から―すなわち奥側から手前側へ向かって―充填材を打設する充填検知システム（１）について説明する。ただし、空気排出口と吐出口の位置を逆転させることで、プラントに近い側から―すなわち手前側から奥側へ向かって―充填材を打設することも、もちろん可能である。

（構成）
まず、図１及び図２を用いて本発明の充填検知システム１を備える地下空洞９０を含む全体構成を説明する。図１及び図２に示すように、本実施例では、地下空洞９０の内部を、後述するようにエアモルタル等の流動性の高い充填材Ｍによって充填する際に、空洞が生じていないか、充填状況を検知するための充填検知システム１が構築される。

充填検知システム１は、地下空洞９０の内部にエアモルタル等の流動性のよい充填材Ｍを打設するための充填用配管２１～２３を備えている。これらの充填用配管２１～２３は、１日で打設できる充填材Ｍの量（プラント能力等によって決まる）に応じて、地下空洞９０内に複数挿入される塩ビ管等の管である。ここでは、３本の充填用配管２１～２３を使用する例について説明する。ただし、塩ビ管の本数は、３本に限定されるものではなく、最低２本でもよいし、４本以上であってもよい。

そして、充填用配管２１～２３のうち、２日目以降に打設する際に使用される２本の充填用配管２２、２３の先端部には先端構造２２Ａ、２３Ａが構成され、基端部には基端構造２２Ｂ、２３Ｂが構成されている。なお、初日に打設する際に使用される、最も長い充填用配管２１としては、通常の直管を使用することができる。

先端構造２２Ａ（２３Ａ）は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、一般部の注入管（塩ビ管）（２２０）と同径の注入管２２０と、注入管２２０の先端に接続されるインクリーザー継手２２１と、インクリーザー継手２２１の先端に接続される検知用細管２２２と、注入管２２０の基端に接続される分岐継手２２３と、分岐継手２２３の他方の吐出口２２３ａを閉塞する仮閉塞部材としての破裂弁２２４と、から構成されている。

注入管２２０は、塩ビ管等の円筒部材である。本実施例の注入管２２０の長さは、検知用細管２２２の先端の空気排出口２２２ａと、分岐継手２２３の吐出口２２３ａの間に、空気排出口２２２ａが充填材Ｍによって閉塞された後に、充填材Ｍの貯留槽内及び充填用配管内２１（２２）に残留している充填材Ｍを、地下空洞９０の内部に打設しても、吐出開口部が閉塞されないだけの余裕距離Ｌ１が設けられる。

インクリーザー継手２２１は、異径ソケット（継手）とも称されるものであり、大小の異なる径を有する管を接続する際に用いられる。インクリーザー継手２２１は、直線的に縮径（拡径）するテーパ部を有するため、大径側となる注入管２２０の先端側と、小径側となる検知用細管２２２の基端側と、を滑らかに接続している。

そして、本実施例の分岐継手２２３は、塩ビ管等の２つに分岐する部材であり、上部にエアモルタル等の充填材Ｍを吐出するための吐出口２２３ａを備えている。そして、本実施例の分岐継手２２３の吐出口２２３ａには、充填材Ｍの注入圧を受けて破裂（開放）される、仮閉塞部材としての破裂弁２４が設置されている。なお、吐出口２２３ａは、１つであってもよいし、２つ以上あってもよい。

仮閉塞部材は、例えば、吐出口２２３ａにフィルムやゴムのキャップを密着させた破裂弁２４とすることができるが、検知用の空気の漏れを防止できる構造であり、かつ、充填材Ｍの圧力を受けて破れたり脱落したりして流れを妨げなければ、その具体的な構造は問わない。

他方、基端構造２２Ｂ（２３Ｂ）は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、一般部の注入管（塩ビ管）（２２０）と同径の注入管２２０と、注入管２２０の基端に接続されるインクリーザー継手２２１と、インクリーザー継手２２１の基端に接続されるエアホース２２７と、注入管２２０の先端に接続される分岐継手２２５と、分岐継手２２５から垂直に分岐する風船取付管２２６と、から構成されている。

インクリーザー継手２２１は、直線的に縮径（拡径）するテーパ部を有するため、大径側となる注入管２２０の基端側と、小径側となるエアホース２２７の先端側と、を滑らかに接続している。なお、後述するように、インクリーザー継手２２１は、充填材Ｍの打設時には取り外されて、替わりにモルタルホース（４０）が接続される。

そして、本実施例の分岐継手２２５は、塩ビ管等のＴ字型に分岐する部材であり、上部に風船（３０）を取り付けるための風船取付管２２６が突設されている。そして、本実施例の風船取付管２２６には、使用時には検知手段としてのゴム製の風船３０が取り付けられている。

なお、検知手段は、充填用配管２１～２３の内部の圧力変化を検知できれば、風船３０でなくてもよく、圧力計測器であってもよいし、風船３０と圧力計測器を併存して使用することもできる。

そして、本実施例の充填検知システム１の基端構造２２Ｂ（２３Ｂ）には、施工ステップに応じて、上述したインクリーザー継手２２１を介したエアホース２２７、又は、充填材Ｍの搬送ホースであるモルタルホース４０を接続することができる。

ここにおいて、本実施例において、基端構造２２Ｂにエアホース２２７を接続した場合には、エアホース２２７の基端側には送気装置（コンプレッサ；不図示）が接続されることが好ましい。したがって、送気装置をＯＮにすることで、第２の充填用配管２２の内部に空気を送って内圧を高めることができる。

そうすると、後述するように、先端構造２２Ａの最先端の空気排出口２２２ａが開放されている状態では風船３０が少し膨らみ、空気排出口２２２ａが閉塞されている状態では風船３０が大きく膨らむようになっている。なお、風船３０が大きく膨らんだ状態の圧力下でも、仮閉塞部材としての破裂弁２２４は破裂（脱落）しないようにされていることが好ましい。

（作用）
次に、図５（ａ）、（ｂ）、図６（ｃ）、（ｄ）を用いて、本実例の充填検知システム１の作用について説明する。

はじめに、図５（ａ）に示すように、３本の充填用配管２１～２３を地下空洞９０の内部に設置しておく。この状態では、送気装置は稼働しておらず、空気排出口２２２ａは開放されている。風船３０はしぼんだ状態となっている。

次に、図５（ｂ）に示すように、基端構造２２Ｂの基端側にエアホース２２７を接続し、送気装置を稼働して空気を送る。先端の空気排出口２２２ａは開放されているため、配管内の内圧が少しだけ高くなり、風船３０は少し膨らんだ状態となっている。

次に、１本前にある（ここでは最も先端側まで延びている）第１の充填用配管２１から充填材Ｍを打設する（図２参照）。そうすると、充填材Ｍは地下空洞９０を満たしながら、第２の充填用配管２２の先端構造２２Ａの近くまで到達する。

そして、図６（ｃ）に示すように、充填材Ｍが第２の充填用配管２２の先端構造２２Ａの最先端にある空気排出口２２２ａまで到達し、これを閉塞する。このように空気排出口２２２ａが閉塞されると、配管内の内圧が高くなり、風船３０が大きく膨らんだ状態となる。

そうすると、基端側において、風船３０が大きく膨らんだことを目視した作業員は、充填材Ｍの打設を停止する。具体的には、充填材Ｍの供給を停止した後に、第１の充填用配管２１内の充填材Ｍがすべて排出されたことを確認して、ポンプの稼働を停止する。

その後、図６（ｄ）に示すように、基端構造２２Ｂの基端側にエアホース２２７に替えてモルタルホース４０を接続し直したうえで、今度は第２の充填用配管２２を通じて、充填材Ｍを充填していくことになる。そうすると、充填材Ｍを受けて、先端構造２２Ａの破裂弁２２４は破裂・脱落する。その後、今度は、次の第３の充填用配管２３による検知、段取り替え後の、第３の充填用配管２３を通じて充填材Ｍの打設へと作業を繰り返す。

（効果）
次に、本実施例の充填検知システム１及び検知方法の奏する効果を列挙して説明する。

（１）上述してきたように、本実施例の充填検知システム１は、地下空洞９０の内部の充填状況を検知するための充填検知システム１である。この充填検知システム１は、地下空洞９０の内部に充填材Ｍを打設するための少なくとも第１の充填用配管２１及び第２の充填用配管２２を含む複数の充填用配管２１～２３を備えており、第２の充填用配管２２は、充填材Ｍが吐出される吐出口２２３ａと、吐出口２２３ａよりも第１の充填用配管２１によって先に充填材Ｍが打設された側に配置された空気排出口２２２ａと、を備え、第２の充填用配管２２には、吐出口２２３ａを一時的に閉塞する仮閉塞部材としての破裂弁２２４が取り付けられている。このような構成であれば、簡易な構成によって充填状況を確認することのできる、充填検知システム１となる。特に、地下空間９０が閉塞されておらず、開放された空間であっても、各位置の充填状況を検知することができる点に特徴がある。

つまり、第２の充填用配管２２自体を通じて空気を送れば（すなわち、内圧を所定値に保持していれば）、先端の空気排出口２２２ａが閉塞されたことを内圧の変化を検知することによって検知できる。さらに、この第２の充填用配管２２は、後に充填材Ｍを打設する際にも使用することができる。

（２）また、仮閉塞部材としての破裂弁２２４は、第２の充填用配管２２を通じて吐出口２２３ａまで到達した充填材Ｍを受けて、吐出口２２３ａから脱落するように構成されているため、検知用に使用された後に、特別な作業を何ら必要とすることなく、充填用配管として再使用することができる。

つまり、吐出口２２３ａを塞いでいる破裂弁２２４は、充填材Ｍの充填時には開放される必要があるところ、地下空洞９０の奥にあるため、開放する手段がない。そこで、充填材Ｍが到達して、充填材Ｍ自体の圧力によってこれが破裂・脱落するように構成しておけば、都合がよいのである。

（３）さらに、第２の充填用配管２２の基端構造２２Ｂの基端側には、さらに送気装置が接続されているため、送気装置で安定して空気を送り続けることによって、配管内部の圧力（内圧）を所定値に保持でき、先端の空気排出口２２２ａの閉塞時の圧力変化を検知しやすくなる。

（４）また、第２の充填用配管２２の基端構造２２Ｂには、さらに内部の圧力変化を検知するための検知手段としての風船３０が設置されているため、先端の空気排出口２２２ａが閉塞されたことを一目で検知しやすくなっている。

（５）さらに、空気排出口２２２ａと吐出口２２３ａの間には、空気排出口２２２ａが閉塞された後に、充填材Ｍのミキサー内及び充填用配管内２２に残留している充填材Ｍを、地下空洞９０の内部に打設しても、吐出口２２３ａが閉塞されないだけの余裕距離が設けられることによって、空気排出口２２２ａが閉塞された後に充填材Ｍを廃棄する必要がなくなる。逆に言うと、残っている充填材Ｍを打設しても、次の吐出口２２３ａが閉塞されることはなくなる。

（６）また、複数の吐出口２２３ａを備えていれば、より確実に、より均等に、地下空洞９０内を充填することができる。

（７）そして、本実施例の充填検知方法は地下空洞９０の内部の充填状況を検知するための充填検知方法であって、以下の各ステップを備えている。
・地下空洞９０の内部に第１の充填用配管２１を通じて充填材Ｍを打設するステップ
・第２の充填用配管２２に設けた空気排出口２２２ａを通じて地下空洞９０内に空気を排出するステップ
・空気排出口２２２ａを充填材Ｍによって閉塞するステップ
・空気排出口２２２ａを通じた空気の排出が止まったことを検知するステップ
このような各ステップを備えることで、簡易な工程（ステップ）によって充填状況を確認することのできる、充填検知方法となる。特に、地下空間９０が閉塞されておらず、開放された空間であっても、各位置の充填状況を検知することができる点に特徴がある。

（８）また、第２の充填用配管２２に設けた吐出口２２３ａを通じた空気の排出を防止するステップをさらに備えることで、吐出口２２３ａを設けていても、空気の排出がなくなり、配管の内圧を高めることができ、空気排出口２２２ａの閉塞を検知しやすくなる。

（９）さらに、第２の充填用配管２２に設けた吐出口２２３ａを通じて充填材Ｍを打設するステップをさらに備えるため、検知用に使用された後に、仮閉塞部材を圧力で破裂・脱落させることで、第２の充填用配管２２を今度は充填用に再使用することができる。

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、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。

１ ：充填検知システム
２１ ：第１の充填用配管
２２ ：第２の充填用配管
２３ ：第３の充填用配管
２２Ａ、２３Ａ：先端構造
２２０：注入管
２２１：インクリーザー継手
２２２：検知用細管
２２２ａ：空気排出口
２２３：分岐継手
２２３ａ：吐出口
２２４：破裂弁
２２Ｂ、２３Ｂ：基端構造
２２５：分岐継手
２２６：風船取付管
２２７：エアホース
３０：風船（検知手段）
４０：モルタルホース
Ｌ１ ：余裕距離
Ｍ ：充填材

Claims (9)

1. 地下空洞の内部の充填状況を検知するための充填検知システムであって、
   地下空洞の内部に充填材を打設するための少なくとも第１の充填用配管及び第２の充填用配管を含む複数の充填用配管を備え、
   前記第２の充填用配管は、前記充填材が吐出される吐出口と、前記吐出口よりも前記第１の充填用配管によって先に前記充填材が打設された側に配置された空気排出口と、を備え、
   前記第２の充填用配管には、前記吐出口を一時的に閉塞する仮閉塞部材が取り付けられている、充填検知システム。
2. 前記仮閉塞部材は、前記第２の充填用配管を通じて前記吐出口まで到達した充填材を受けて、前記吐出口から脱落又は破裂するように構成されている、請求項１に記載された、充填検知システム。
3. 前記第２の充填用配管の基端部には、さらに送気装置が接続されている、請求項２に記載された、充填検知システム。
4. 前記第２の充填用配管の基端部近傍には、さらに内部の圧力変化を検知するための検知手段が設置されている、請求項３に記載された、充填検知システム。
5. 前記空気排出口と前記吐出口の間には、前記空気排出口が閉塞された後に、前記充填材のミキサー内及び前記充填用配管内に残留している前記充填材を、地下空洞の内部に打設しても、前記吐出口が閉塞されないだけの余裕距離が設けられる、請求項４に記載された、充填検知システム。
6. 複数の前記吐出口を備えている、請求項５に記載された、充填検知システム。
7. 地下空洞の内部の充填状況を検知するための充填検知方法であって、
   地下空洞の内部に第１の充填用配管を通じて充填材を打設するステップと、
   第２の充填用配管に設けた空気排出口を通じて地下空洞内に空気を排出するステップと、
   前記空気排出口を前記充填材によって閉塞するステップと、
   前記空気排出口を通じた空気の排出が止まったことを検知するステップと、を備える、充填検知方法。
8. 前記第２の充填用配管に設けた吐出口を通じた空気の排出を防止するステップをさらに備える、請求項７に記載された、充填検知方法。
9. 前記第２の充填用配管に設けた吐出口を通じて充填材を打設するステップをさらに備える、請求項８に記載された、充填検知方法。

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