JPH08209674A - グラウト注入制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リターンバルブとして従来品を用いても摩耗
が少なく、正確な注入制御のできるグラウト注入制御方
法および装置を提供することを目的とする。 【構成】 グラウトミキサ１０で配合されたグラウト液
５８を、グラウトポンプ１１によりリターンバルブ１２
を介してボーリングマシーン１５に送り地盤に注入する
方法において、Ｗ／Ｃを変更したために送り管２８への
送り量と、戻し管２９への戻し量との比が適正範囲を越
えているときには、演算部１６からの指令により、グラ
ウトポンプ１１からリターンバルブ１２に供給するグラ
ウト液５８の供給量を低くする。すると、送り量と戻し
量との比が適正範囲内に戻され、リターンバルブ１２に
おける弁体が進退する２つの通孔の開口度の比が適正範
囲内となり、リターンバルブ１２の摩耗が緩和される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地盤改良のためのグラ
ウト注入において、リターンバルブ内部の摩耗を極力少
なくして、長期間精度よくグラウト液を注入制御できる
ようにしたグラウト注入制御方法および装置にに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ダムの基礎処理工法としてのグ
ラウチング工事の施工におけるグラウト注入制御には、
第５図に示すような流量計１３を用いた注入量の測定
と、圧力計１４を用いた注入圧の測定による方法がとら
れている。この第５図において、グラウトミキサ１０に
て濃度調整したグラウト液５８をグラウトポンプ１１に
より圧送してリターンバルブ１２、流量計１３および圧
力計１４を経由して送り管２８からボーリングマシーン
１５に送り、地盤中に注入する。

【０００３】そして、グラウト液５８を所定定圧、所定
定流量で注入するには、一方において流量計１３で流量
を検出し、この検出値を質量流量変換部４０で積算値に
相当する電気信号に変換し、この変換値をコンパレータ
２０で注入量の設定値と比較し、この比較値により制御
信号を発生し、これによりリターンバルブ１２の開閉を
制御する。また、他方において、同様に圧力計１４、圧
力変換部４１およびコンパレータ２０からなるグラウト
注入検出機構により発生した制御信号により、リターン
バルブ１２の開度を制御して、注入圧力を所定圧にす
る。このとき、過剰のグラウト液５８はリターンバルブ
１２から戻し管２９を経てグラウトミキサ１０に戻され
る。なお、記録計１９は注入圧および流量を記録する記
録計１９である。

【０００４】前記リターンバルブ１２の一般的な構成が
図６に示される。この図６において、第１筒体２３、第
２筒体２４間および第２筒体２４、第３筒体３０間に
は、それぞれの中心に通孔２５、通孔４４を穿設したド
ーナッツ状の弁座２６、弁座４５が固着されている。第
１筒体２３の側面には、戻し管２９を連結するための第
１の出口２１が設けられ、第２筒体２４の側面には供給
管５０を連結するための入口４２が設けられ、第３筒体
３０の下端には、送り管２８を連結するための第２の出
口２２が開口している。

【０００５】前記第１筒体２３の上端には、フランジ体
３２が設けられ、このフランジ体３２の中心孔３３に
は、弁軸３１が液密に貫通している。この弁軸３１の下
端には、前記弁座２６、弁座４５内を進退する円柱状の
弁体４３が固着されている。前記弁軸３１の上端は、フ
ランジ体３２から突出し、送りギア３４の中心孔に嵌合
している。この送りギア３４は、他の送りギア３５を介
して減速可能な駆動用モータ４８に連動している。ま
た、前記弁軸３１は、送りギア３４の回転を上下動に変
換する変換部３６を有し、さらに、弁軸３１の上端に
は、開閉カム３７が固着され、この開閉カム３７の側部
に臨ませて上下の限界位置検出用のリミットスイッチ３
８、３９の可動部４６、４７が設けられている。

【０００６】このような構成において、ミキサ１０で
は、１ステージ毎の濃度の変化に対応せしめるため、Ｗ
（水）とＣ（セメント）の割合を変えて所定の濃度のグ
ラウト液５８（セメントミルク）とし、これがグラウト
ミキサ１０からグラウトポンプ１１で吸引して供給管５
０へ圧送する。

【０００７】ここで、リターンバルブ１２の弁体４３が
図６の実線状態にあるときは、供給管５０からのグラウ
ト液５８は、ほとんどすべてが第２の出口２２を経て送
り管２８側へ送られ地盤に注入される。この送り管２８
へ送られる途中で流量計１３で流量を検出し、圧力計１
４で圧力を検出して記録計１９に記録されるとともに、
コンパレータ２０で予め設定された設定値と比較する。
このコンパレータ２０から設定圧力となるような制御信
号を出力し、駆動用モータ４８が正転または逆転して、
送りギア３５、３４を回転する。

【０００８】すると、弁軸３１が上下動する。弁軸３１
の下降で弁座４５側はやや閉じ、弁座２６側がやや開
く。そのため、第２の出口２２から送り管２８へ送られ
る注入量が減少し、減少した分だけ第１の出口２１から
戻し管２９へ戻される。弁体４３が下降すればする程、
注入量が減少し、戻し量が次第に増加する。そして、弁
体４３が鎖線のように最下端まで下降すると、注入量が
なくなり、戻し管２９へ全量が戻される。

【０００９】グラウトの注入量、濃度は、地質、建造目
的などにより決定されるが、従来の制御方法を図２
（ａ）により説明する。 （１）グラウト注入前に透水テスト（水押し）を行い、
１ステージにおいて、透水が３０リットル／ｍｉｎ以下
とすると、配合比の薄いＷ／Ｃ＝１０／１を初期設定と
する。ここで、グラウト液５８は、供給管５０、送り管
２８、戻し管２９、リターンバルブ１２などの内部で流
れが止まると、固まってしまうおそれがある。したがっ
て、供給管５０からのグラウト液５８の全量をリターン
バルブ１２を介して送り管２８へ送るのではなく、例え
ば、図２（ａ）のｔ０〜ｔ１までは、リターンバルブ１
２において通孔４４：通孔２５＝８０：２０の割合で開
くように弁体４３を制御し、送り管２８への送り量を８
０％とし、戻し管２９への戻し量を２０％とする。な
お、透水が３０リットル／ｍｉｎ以上のときは、配合比
の濃いＷ／Ｃ＝８／１を初期設定とすることもある。 （２）この状態で所定のｔ０〜ｔ１間（例えば２０分
間）供給し、その間の注入流量を積算測定する。

【００１０】（３）ついで、グラウトミキサ１０内のグ
ラウト液５８の配合比をＷ／Ｃ＝１０／３にし、かつ、
通孔４４：通孔２５＝６０：４０としてｔ１〜ｔ２間供
給し、積算測定する。同様に、Ｗ／Ｃ＝１０／７にし、
かつ、通孔４４：通孔２５＝２５：７５としてｔ２〜ｔ
３間供給し、積算測定する。 （４）グラウト液５８の配合比がＷ／Ｃ＝１０／１０と
なったときに、１リットル／ｍｉｎに達するまで、時間
を設定せずに注入して、１リットル／ｍｉｎに達した
ら、所定時間（例えば２０分間）のだめ押しの注入を
し、しかる後、ブロッキングに入る。このとき、通孔４
４：通孔２５＝５：９５〜１：９９かそれ以下となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来
は、グラウトポンプ１１の吐出量は一定量とし、供給管
５０からリターンバルブ１２に、グラウト液５８を常に
一定量を供給し、リターンバルブ１２の開度を制御して
送り管２８と戻し管２９の割合を変えるようにしてい
た。しかるに、リターンバルブ１２は、その弁座２６ま
たは弁座４５の開度が小さくなればなる程、通孔２５ま
たは通孔４４でのグラウト液５８の流速が速くなり、特
に閉じる直前で最も高くなり、しかもリターンバルブ１
２の内部に衝撃が発生することがある。

【００１２】グラウト液５８は、スラリー状であるか
ら、リターンバルブ１２内を高速で通過するときに弁座
２６、４５、弁体４３、通孔２５、４４等の表面が削り
取られる。これらの部品の表面をステライトなどで被覆
しても、２時間程度ですぐに摩耗してしまう。セラミッ
クスなどの耐摩耗性の材料を使用したとしても連続運転
時には精々１週間しかもたない。そのため、以下のよう
な問題点があった。

【００１３】（１）弁座、弁体などの部品を頻繁に交換
しなければならず、その交換作業が面倒であるばかり
か、リターンバルブ１２全体、または摩耗部品を多数在
庫しておかなければならない。 （２）リターンバルブ１２の摩耗により流量や圧力の制
御が不正確になる。 （３）交換作業を必要とするため、連続運転が出来な
い。 （４）送り量と戻し量とに大きな差が生じ、流量が極端
に少なくなると、少なくなった送り管２８または戻し管
２９の内部でグラウト液５８が固まってしまうおそれが
ある。

【００１４】本発明は、リターンバルブ１２として従来
品を用いても摩耗が少なく、正確な注入制御のできるグ
ラウト注入制御方法および装置を提供することを目的と
するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、グラウトミキ
サ１０で配合されたグラウト液５８を、グラウトポンプ
１１によりリターンバルブ１２を介してボーリングマシ
ーン１５に送り地盤に注入する方法において、前記リタ
ーンバルブ１２によるグラウト液５８の送り量と戻し量
との比が、一定範囲内となるように前記グラウトポンプ
１１からリターンバルブ１２へのグラウト液５８の供給
量を調整するようにしたことを特徴とするグラウト注入
制御方法である。

【００１６】

【作用】送り管２８への送り量と、戻し管２９への戻し
量との比が適正範囲内であるときには、グラウトポンプ
１１の容量通りのグラウト液５８をリターンバルブ１２
に供給し、所定の圧力でグラウト液５８が地盤に注入さ
れる。つぎに、Ｗ／Ｃを変更したような場合において、
送り管２８への送り量と、戻し管２９への戻し量との比
が適正範囲を越えているときには、演算部１６からの指
令により、グラウトポンプ１１からリターンバルブ１２
に供給するグラウト液５８の供給量を低くする。この状
態では、送り管２８への送り量と、戻し管２９への戻し
量との比が適正範囲内に戻され、リターンバルブ１２に
おける弁体が進退する２つの通孔の開口度の比が適正範
囲内となり、リターンバルブ１２の摩耗が緩和される。
この状態で所定の圧力でグラウト液５８が地盤に注入さ
れる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。本発明の基本的考えは、リターンバルブ１２の
送り管２８への送り量と戻し管２９への戻し量との比が
常に適正な値になるように、グラウトポンプ１１からリ
ターンバルブ１２へのグラウト液５８の供給量を制御し
ようとするものである。

【００１８】そのため、本発明では、図１に示すよう
に、グラウトポンプ１１と電源１８との間にポンプ制御
回路４９を挿入し、また、リターンバルブ１２とポンプ
制御回路４９とを関連して演算部１６で制御しようとす
るものである。この演算部１６には、質量流量変換部４
０、圧力変換部４１の他、注入量、注入時間、濃度など
の各設定値、補正指令、各設定値の変更指令その他の信
号を入力するキー入力部２７が接続されるとともに、プ
ログラムデータ、検出データなどを記憶するメモリ１７
が接続されている。その他の構成は、図５と同様であ
る。

【００１９】以上のような構成による本発明の制御方法
を図２（ｂ）に基づき説明する。 （１）グラウト注入前に透水テスト（水押し）を行い、
１ステージにおいて、透水が３０リットル／ｍｉｎ以下
とすると、配合比の薄いＷ／Ｃ＝１０／１を初期設定と
する。

【００２０】（２）Ｗ／Ｃ＝１０／１のとき 演算部１６からの指令により、ポンプ制御回路４９でグ
ラウトポンプ１１のモータ駆動電圧を高くして回転数を
上げ、グラウトポンプ１１が１００％駆動するようにす
る。このときのグラウトポンプ１１から供給管５０を介
してリターンバルブ１２に供給するグラウト液５８の供
給量Ｑを１００とする。この状態で、リターンバルブ１
２において通孔４４：通孔２５＝８０：２０の割合で開
くように演算部１６からの指令により駆動用モータ４８
を駆動して弁体４３を上下制御し、送り管２８への送り
量Ｑ１を８０とし、戻し管２９への戻し量Ｑ２を２０と
することにより、所定の圧力でグラウト液５８が地盤に
注入される。この状態で所定のｔ０〜ｔ１間（例えば２
０分間）供給し、その間の注入流量を積算測定する。

【００２１】（３）つぎに、Ｗ／Ｃ＝１０／３のとき 演算部１６からの指令により、ポンプ制御回路４９でグ
ラウトポンプ１１のモータ駆動電圧をやや下げて回転数
を少し低くする。このときのグラウトポンプ１１から供
給管５０を介してリターンバルブ１２に供給するグラウ
ト液５８の供給量Ｑを８５とする。この状態で、リター
ンバルブ１２において通孔４４：通孔２５＝７０：３０
の割合で開くように演算部１６からの指令により駆動用
モータ４８を駆動して弁体４３を上下制御し、送り管２
８への送り量Ｑ１を６０とし、戻し管２９への戻し量Ｑ
２を２５とすることにより、所定の圧力でグラウト液５
８が地盤に注入される。この状態で所定のｔ１〜ｔ２間
供給し、その間の注入流量を積算測定する。

【００２２】（４）つぎに、Ｗ／Ｃ＝１０／７のとき 演算部１６からの指令により、ポンプ制御回路４９でグ
ラウトポンプ１１のモータ駆動電圧をさらに下げて回転
数をさらに低くする。このときのグラウトポンプ１１か
ら供給管５０を介してリターンバルブ１２に供給するグ
ラウト液５８の供給量Ｑを７０とする。この状態で、リ
ターンバルブ１２において通孔４４：通孔２５＝３５：
６５の割合で開くように演算部１６からの指令により駆
動用モータ４８を駆動して弁体４３を上下制御し、送り
管２８への送り量Ｑ１を２５とし、戻し管２９への戻し
量Ｑ２を４５とすることにより、所定の圧力でグラウト
液５８が地盤に注入される。この状態で所定のｔ２〜ｔ
３間供給し、その間の注入流量を積算測定する。

【００２３】（５）つぎに、Ｗ／Ｃ＝１０／１０のとき 演算部１６からの指令により、ポンプ制御回路４９でグ
ラウトポンプ１１のモータ駆動電圧をもっと下げて回転
数をもっと低くする。このときのグラウトポンプ１１か
ら供給管５０を介してリターンバルブ１２に供給するグ
ラウト液５８の供給量Ｑを３５とする。この状態で、リ
ターンバルブ１２において通孔４４：通孔２５＝１５：
８５の割合で開くように演算部１６からの指令により駆
動用モータ４８を駆動して弁体４３を上下制御し、送り
管２８への送り量Ｑ１を１５とし、戻し管２９への戻し
量Ｑ２を８５とすることにより、所定の圧力でグラウト
液５８が地盤に注入される。この場合、さらに１リット
ル／ｍｉｎに達するまで、時間を設定せずに注入して、
１リットル／ｍｉｎに達したら、所定時間（例えば２０
分間）のだめ押しの注入をする。このときの送り管２８
への送り量Ｑ１が５以下とならず、また、戻し管２９へ
の戻し量Ｑ２が９５以上とならないように、グラウトポ
ンプ１１から供給管５０を介してリターンバルブ１２に
供給する供給量Ｑをポンプ制御回路４９で制御される。
しかる後、ブロッキングに入る。このｔ３〜ｔ４間の注
入流量を積算測定する。

【００２４】以上の実施例では、Ｗ／Ｃの配合比が変わ
る毎にグラウトポンプ１１からの供給量Ｑを変えるよう
にした。しかし、例えばＱ１：Ｑ２＝１：２０〜２０：
１の範囲であれば、前記グラウトポンプ１１からの供給
量Ｑを変えずにリターンバルブ１２だけで制御し、この
範囲を越えたときのみグラウトポンプ１１からの供給量
Ｑとリターンバルブ１２の開度により制御するようにし
てもよい。具体的には、図２（ｂ）の例において、Ｗ／
Ｃ＝１０／１から１０／７まではグラウトポンプ１１か
らの供給量Ｑを一定値とし、Ｗ／Ｃ＝１０／１０の場合
のみグラウトポンプ１１からの供給量Ｑをも変えるよう
にしてもよい。

【００２５】前記実施例では、リターンバルブ１２への
供給量Ｑを調整するのに、ポンプ制御回路４９によって
グラウトポンプ１１の駆動電圧を可変制御するようにし
たが、これに限られるものではない。例えば、図３に示
すように、グラウトポンプ１１とリターンバルブ１２と
の間にさらに粗調整用のリターンバルブ５１を挿入す
る。そして、図４に示すように、グラウトポンプ１１か
らは常に一定の供給量Ｑ０のグラウト液５８を粗調整用
のリターンバルブ５１に供給し、この粗調整用のリター
ンバルブ５１でまず粗調整をし、ついでリターンバルブ
１２により微調整をする。この場合、粗調整用のリター
ンバルブ５１におけるリターンバルブ１２への送り量Ｑ
３と戻し管５２への戻し量Ｑ２との比があまり大きくな
らないように制御する必要がある。この場合において
も、Ｗ／Ｃの配合比が変わる毎に粗調整用のリターンバ
ルブ５１からの送り量Ｑ３を変えるようにしてもよい
し、例えばＷ／Ｃ＝１０／１から１０／７まではＱ１：
Ｑ２＝１：２０〜２０：１の範囲であれば、粗調整用の
リターンバルブ５１からの供給量Ｑ３を変えずに、この
範囲を越えたＷ／Ｃ＝１０／１０の場合のみ変えるよう
にしてもよい。また、リターンバルブ５１は、粗調整用
であるから、弁体４３の円錐角度を鈍角として、単位ス
トローク当りの調整量を大きくし、また、リターンバル
ブ１２は、微調整用であるから、弁体４３の円錐角度を
鋭角として、単位ストローク当りの調整量を小さくし流
量制御の精度を高めることが望ましい。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、リターンバルブ１２によるグ
ラウト液５８の送り量と戻し量との比が、一定範囲内と
なるようにグラウトポンプ１１からリターンバルブ１２
へのグラウト液５８の供給量を調整するようにしたの
で、リターンバルブ１２内部におけるグラウト液５８の
流速を緩和でき、以下のような効果を有する。

【００２７】（１）リターンバルブ１２または摩耗部品
の交換がほとんどなくなるか、交換期間が長期間とな
り、また部品の在庫もほとんど必要がなくなる。 （２）グラウト液５８がスラリー状であってもターンバ
ルブ１２の摩耗がほとんどなくなるので、流量や圧力を
正確に制御できる。 （３）交換作業をほとんど必要としないため、連続運転
ができる。 （４）送り量と戻し量との差がなくなるので、グラウト
液５８が常に流動し、内部で固まってしまうおそれがな
い。 （５）リターンバルブ１２が完全に閉じることがないの
で内部に衝撃が発生することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるグラウト注入制御装置の第１実施
例を示すブロック図である。

【図２】グラウト注入制御方法を説明するためのもの
で、（ａ）は従来の制御方法による場合の説明図、
（ｂ）は本発明の第１実施例の制御方法による場合の説
明図である。

【図３】本発明によるグラウト注入制御装置の第２実施
例を示すブロック図である。

【図４】本発明の第２実施例の制御方法による場合の説
明図である。

【図５】従来のグラウト注入制御装置を示すブロック図
である。

【図６】一般的なリターンバルブの断面図である。

【符号の説明】

１０…グラウトミキサ、１１…グラウトポンプ、１２…
リターンバルブ、１３…流量計、１４…圧力計、１５…
ボーリングマシーン、１６…演算部、１７…メモリ、１
８…電源、１９…記録計、２０…コンパレータ、２１…
第１の出口、２２…第２の出口、２３…第１筒体、２４
…第２筒体、２５…通孔、２６…弁座、２７…キー入力
部、２８…送り管、２９…戻し管、３０…第３筒体、３
１…弁軸、３２…フランジ体、３３…中心孔、３４…送
りギア、３５…送りギア、３６…変換部、３７…開閉カ
ム、３８…リミットスイッチ、３９…リミットスイッ
チ、４０…質量流量変換部、４１…圧力変換部、４２…
入口、４３…弁体、４４…通孔、４５…弁座、４６…可
動部、４７…可動部、４８…駆動用モータ、４９…ポン
プ制御回路、５０…供給管、５１…リターンバルブ、５
２…戻し管５２戻し管、５８…グラウト液。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 グラウトミキサ１０で配合されたグラウ
   ト液５８を、グラウトポンプ１１によりリターンバルブ
   １２を介してボーリングマシーン１５に送り地盤に注入
   する方法において、前記リターンバルブ１２によるグラ
   ウト液５８の送り量と戻し量との比が、一定範囲内とな
   るように前記グラウトポンプ１１からリターンバルブ１
   ２へのグラウト液５８の供給量を調整するようにしたこ
   とを特徴とするグラウト注入制御方法。
2. 【請求項２】 送り量と戻し量との比の範囲が１：２０
   から２０：１となるようにリターンバルブ１２への供給
   量を調整するようにした請求項１記載のグラウト注入制
   御方法。
3. 【請求項３】 送り量に対する戻し量が多くなるに従い
   リターンバルブ１２への供給量を少なくなるように調整
   した請求項１記載のグラウト注入制御方法。
4. 【請求項４】 戻し量に対する送り量が多くなるに従い
   リターンバルブ１２への供給量を多くなるように調整し
   た請求項１記載のグラウト注入制御方法。
5. 【請求項５】 グラウトミキサ１０で配合されたグラウ
   ト液５８を、グラウトポンプ１１により供給管５０、リ
   ターンバルブ１２、送り管２８を介してボーリングマシ
   ーン１５に送り地盤に注入するとともに、リターンバル
   ブ１２から戻し管２９を介してグラウト液５８の一部を
   グラウトミキサ１０に戻すようにした装置において、前
   記グラウトポンプ１１にポンプ制御回路４９を結合し、
   リターンバルブ１２による送り管２８への送り量と戻し
   管２９への戻し量との比に応じて前記ポンプ制御回路４
   ９によりグラウトポンプ１１の駆動用モータ４８の駆動
   電圧を制御して、グラウトポンプ１１からリターンバル
   ブ１２への供給量を制御するようにしたことを特徴とす
   るグラウト注入制御装置。
6. 【請求項６】 グラウトミキサ１０で配合されたグラウ
   ト液５８を、グラウトポンプ１１により供給管５０、リ
   ターンバルブ１２、送り管２８を介してボーリングマシ
   ーン１５に送り地盤に注入するとともに、リターンバル
   ブ１２から戻し管２９を介してグラウト液５８の一部を
   グラウトミキサ１０に戻すようにした装置において、前
   記グラウトポンプ１１とリターンバルブ１２との間に粗
   調整用リターンバルブ５１を結合し、リターンバルブ１
   ２による送り管２８への送り量と戻し管２９への戻し量
   との比に応じて前記粗調整用リターンバルブ５１による
   リターンバルブ１２への供給量と戻し管５２への戻し量
   とを制御するようにしたことを特徴とするグラウト注入
   制御装置。