JPH09209353A - 建設工事用パッカ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】地盤改良や地震による損壊を受けたビル等の構
築物の基礎の躯体や杭体に発生するクラックに対するグ
ラウトやエポキシ樹脂等の注入に際し、用いるパッカ装
置内の混合機構に送給される主剤や副剤をその供給通路
において圧力変動や粘性変動がないようにし、設定通り
可使時間内でのゲルタイムを保持するようにし、確実に
ゲル化剤の注入を保証するようにする。 【解決手段】パッカ装置１の混合機構１２' に主剤と副
剤を相互独立の通路８，８' を介し送給してその供給プ
ロセスにおいて主剤と副剤の入り混りによる圧力変動や
粘性変動が生じないようにし、各供給通路８，８' の先
端部分に圧力検出センサ１３，１３' を設け、相互独立
の供給通路８，８' に於ける主剤と副剤の圧力変動や粘
性変動を避け、所定可使時間内でのグラウトや樹脂を噴
出ノズル２１から噴出注入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、地盤改良工事や地震
の激震や烈震等により構造物の基礎の杭体や躯体に生ず
るクラックを補修する等の建設工事用のパッカの構造の
技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】当業者に周知の如く、建設工事の地盤改
良工事等にあっては当該地盤中に所定のゲルタイムのグ
ラウトを注入して所定の工事を行うに、例えば、ダブル
タイプのパッカ装置を用いたり、近時出願人が開発した
樹脂注入工事を当該地震により基礎の杭体に発生したク
ラックにエポキシ樹脂等の所定の樹脂を注入するに、ダ
ブルタイプのパッカ装置を用いる技術が採用されてい
る。

【０００３】しかしながら、該種在来態様のパッカ装置
にあっては、例えば、ダブルタイプのパッカ装置にあっ
ては両パッカ間のミキシングチャンバ型の混合室にゲル
化剤を送給して該ミキシングチャンバの所定部位に設け
た噴出ノズルからゲル化剤を地盤中や杭体のクラックに
注入するようにしているが、一般には在来態様において
はゲル化剤の主剤と副剤としての硬化剤を地上に於ける
送給プラントにおいて混合し、該パッカ装置内のミキシ
ングチャンバの混合室に送給するようにしていた。

【０００４】しかしながら、ゲル化は一種の化学反応で
あるために、地上の送給プラントにおいて主剤と副剤を
混合して混合機構に送給するプロセスにおいて既にゲル
化が開始され、その粘度上昇が開始されてミキシングチ
ャンバの混合室にゲル化剤が送達した時点では既にゲル
化が開始されていたりして注入時には良好なゲル化が期
待され得ないという欠点があった。

【０００５】このようなことは図３に示す横軸に経過時
間（放置時間）（分）を、縦軸に粘度（ｃｐ）をとる
と、化学反応としてのゲル化に伴い、急激な温度上昇に
伴いゲル化が実用可能である可使時間が急激に短縮され
ることが分っている。

【０００６】特に、当該図３に示す様に、ゲル化剤の送
給工程が数ｍも長い場合には送給プロセスにおいて実際
の注入圧力に比べて数倍も大きな圧力損失が送給プロセ
スにおいて行われ、したがって、実際にパッカ装置を用
いてゲル化剤の注入を行うためには、当該ゲル化剤の粘
性，地下水の温度，注入媒体の性状，クラックの深度，
送給通路の長さ，流速等の実験データを常に測定し、複
雑な計算を基にして行わねばならず、このような煩瑣な
計算によるデータが得られたとしても有効な実噴出圧力
になるかどうか疑しい結果となり、有効な地盤改良やク
ラック補修がなされるかどうか信頼性のうえで疑問があ
る欠点があった。

【０００７】そして、ゲル化剤の粘性は低いほど基礎地
盤やクラックへの注入がし易く、又、反対に注入可能な
限界まで粘性が高い方がゲル化剤が硬化するまでは劣化
が少く、均一に注入が出来るということが分っている。

【０００８】即ち、ゲル化剤の可使時間は短いほど注入
効果があり、他方において長いほど施工性は楽であるこ
とが分っている。

【０００９】特に、近時の地震や烈震等によるビル等の
構造物に被害が及ぶのみならず、その基礎の杭体に生ず
るクラックを補修する樹脂注入工事においては注入樹脂
の硬化発熱エネルギーを吸熱した状態での硬化時間はこ
れまでスタンダードに得られている試験の値に比べて大
幅に遅延することが分っており、特に、地下水の温度が
低い場合には更に硬化時間が長くなることが分っている
というデメリットがある。

【００１０】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づく地盤改良や地震等による被害を受けた構造物の基
礎の杭体に生ずるクラックに対し、グラウトやエポキシ
樹脂等のゲル化剤を注入する場合に用いるダブルタイプ
等のパッカ装置のゲル化剤の供給プロセスにおける圧力
損失や粘度上昇等の問題点を解決すべき技術的課題と
し、パッカ装置の利点をフルに生かしながら、その躯体
内に設けた混合機構までゲル化剤の主剤と硬化剤等の副
剤を相互独立に別途に送給プロセスを辿らせるようにし
て当該混合機構にて確実に混合攪拌し、しかも、当該混
合機構の部位に於て該主剤と副剤の圧力を検出し、地上
の送給プラントおける主剤と副剤の送給圧をコントロー
ルして当該注入対象物に対するゲル化剤のゲルタイムを
最適に調整して施工の信頼性を高めることが出来るよう
にし、低コストで正確性に富み、施工効率も向上するよ
うにして建設産業における補修工事技術利用分野に益す
る優れた建設工事用パッカ構造を提供せんとするもので
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述目的に沿い先述特許
請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成は、前述
課題を解決するために、軟弱地盤改良工事における対象
軟弱地盤中や地震の激震や烈震による構造物の被害が生
じた際の基礎の杭体に生ずるクラック部分に所定のゲル
化剤を注入するに、所定に削孔した挿入孔内にパッカ装
置を挿入し、該パッカ装置の躯体外側に囲繞状に設置し
た上下一対等のダブルタイプ等のパッカをエア等の作動
流体を送給して膨出させ、シール裡に挿入孔に該パッカ
を圧接させ、そして、躯体内に設けたスタティックミキ
サータイプ等の管路混合タイプの混合機構に対し、ゲル
化剤の主剤と副剤としての硬化剤をそれぞれ地上の送給
プラントにより相互独立的に別途に圧送し、而して、当
該主剤と副剤の送給プロセスにおいて混合機構の直前、
或いは、混合機構の内部、又は、先端部にゲル化剤圧の
検出センサを設けて各主剤，副剤の送給圧を検出し、地
上の測定装置に有線、或いは、無線で検出データを送給
して混合機構におけるゲル化剤の可使時間内における最
適圧力、即ち、最適粘性であるように送給プロセスにお
ける各主剤，副剤の送給圧をコントロールし、而して、
このように別途に送給された主剤と副剤は最適圧（粘
性）で混合機構に送給され、該混合機構にてスタティッ
クミキサー等の管路混合機構により完全、且つ、確実に
混合攪拌されて該混合機構に装備された噴出ノズルより
側方の軟弱地盤、或いは、杭体のクラック中に噴出注入
され、不測の混合機構における圧力上昇等により送給さ
れる主剤と副剤が逆流しないように、該主剤と副剤の送
給通路のプロセスに逆止弁を設けてこれに対処するよう
にし、常に設計通りの工事が低コストで高能率に行われ
るようにした技術的手段を講じたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、この出願の発明の１実施形
態を図面に基づいて説明すれば以下の通りである。

【００１３】図１（ロ），図２（ニ），（ホ）に於ける
態様において、１はこの出願の発明の要旨の中心を成す
パッカ装置であり、前段（上段），後段（下段）のパッ
カ部分２，３がフレキシブルホース４を介しナット５，
５' 、Ｏ−リング６，６…を介して連結離反自在にされ
ている。

【００１４】そして、上段（前段）のパッカ２に於ては
当該図１（ロ），図２（ニ）に示す様に、躯体７のヘッ
ドジョイント７' にゲル化剤の主剤を送給通路８、及
び、副剤の硬化剤の送給通路８' が相互に別途に連結さ
れており、その中途部分には適宜のジョイント９，９'
を介し、図１（イ）に示す様に、地上に於ける送給プラ
ントの主剤タンク１０、副剤タンク１０' に図示しない
ポンプを介し送給自在に接続されている。

【００１５】尚、上述実施例においては該ポンプはギヤ
ードポンプ等を用いて主剤と副剤が相互に比率一定にさ
れて定圧裡に送給するようにされている。

【００１６】又、該主剤送給通路８と副剤送給通路８'
の先端部には逆止弁１１，１１' が介装されて次述する
如く、混合機構１２' の不測の圧力変動により混合攪拌
されたゲル化剤が逆流して各送給通路８，８' の圧力変
動が生じないようにされている。

【００１７】そして、該主剤送給通路８と副剤送給通路
８' の逆止弁１１，１１' の直前には周公知の所定の圧
力検出センサー１３，１３' が介装されて有線式に図１
（イ）に示す様に、地上の測定装置１８に回路１７で電
気的に接続されて当該主剤、及び、副剤の送給圧を検出
し、その検出データが図示しない制御装置を介し、主剤
タンク１０、及び、副剤タンク１０' からの主剤、及
び、副剤の送給に与るギヤードポンプの送給圧のコント
ロールを図るようにされている。

【００１８】そして、ヘッドジョイント７' の主剤と副
剤の送給通路８，８' の間にはパッカ作動用のエア送給
通路１５が介設されて躯体７の外周に囲繞して設けられ
たパッカ１４の内部に連通され、地上の圧縮エア送給ポ
ンプ１６に接続されて該パッカ１４を拡縮作動すること
が出来るようにされている。

【００１９】而して、主剤送給通路８と副剤送給通路８
' は逆止弁１１，１１' を介し予備混合室１２を介し管
路混合タイプのスタティックミキサーの混合機構１２'
に接続されている。

【００２０】而して、該管路混合タイプのスタティック
ミキサーの混合機構１２' は周公知のものであり、図１
（ハ）に示す様に、パイプ１９内に各１枚のブレード２
０を９０°滑らかに捻って相互に当接接続したユニット
スタティックミキサーが該パイプ１９に内設して所定数
連続して介装されているものであり、混合室１３に圧送
される主剤と副剤が各ユニットスタティックミキサーに
より幾何級数的に分断されて攪拌混合作用と分散作用を
受け、何ら機械的な混合攪拌作用を受けることなく、パ
イプ１９を流過するプロセスで均一に攪拌混合されて噴
出ノズル２１から地盤、或いは、杭体の激震により破損
されて発生したクラック中に均一に確実に注入されるよ
うにされている。

【００２１】したがって、この出願の発明においては混
合機構１２' にて混合攪拌される主剤と副剤は当該混合
機構１２' にて混合攪拌されるまではそれぞれ主剤送給
通路８、及び、副剤送給通路８' にて相互独立的に圧送
されるために、その圧送プロセスにおいてゲル化は避け
られ、粘性変化がなく、したがって、輸送中途プロセス
における圧力損失はなく、ゲル化剤の可使時間内での粘
性や圧力は保持される。

【００２２】そして、各主剤と副剤の送給通路８，８'
における圧力の状態は圧力検出センサ１３，１３' によ
り常時検出され、その検出データは地上に於ける測定装
置１８に回路１７を介し送信されるために、制御装置を
介して主剤タンク１０、副剤タンク１０' からの主剤と
副剤のギヤードポンプによる送給圧が設計的に一定であ
るようにされて輸送途中におけるプロセスは主剤と副剤
の混合状態が現出されないために、その圧力変動や粘性
変動は避けられて一定圧，設計通りの可使時間のゲル化
が保証される。

【００２３】尚、各送給通路８，８' の先端部に設けた
逆止弁１１，１１' は混合機構１２' における主剤と副
剤のゲル化プロセスにおける圧力変動による逆流を防止
し、圧力変動と粘性変動がないように二重に保証するよ
うにされている。

【００２４】一方、下部（後段）（パッカ）３は図１
（ロ），図２（ホ）に示す様に、躯体７' に設けたレデ
ューサー２２と先端ヘッド２３との間にパイプ１９' が
設けられてフレキシブルホース４内を挿通するパッカ作
動流体通路１５に連通する通路を有し、該躯体７' の外
周に囲繞して設けられたパッカ１４' を所定に拡縮作動
するようにされている。

【００２５】上述構成において、軟弱地盤に対するグラ
ウトの注入や地震の烈震や激震等によるビル等の構築物
の損壊に伴ってその基礎の杭体に生じたクラックに対す
るエポキシ樹脂等の樹脂のゲル化剤を注入するに際し、
対象とする地盤、乃至、杭体に削孔した挿入孔にパッカ
装置１を挿入し、圧送ポンプ１６によりパッカ作動流体
通路１５を介し送給すると、後段と下段のパッカ１４，
１４' は膨出して当該削孔孔内壁に圧接されシール状態
を現出する。

【００２６】而して、図示しない制御装置を介して予め
入力されているプログラムに従ってゲル化剤の主剤と副
剤の硬化剤とを主剤タンク１０、及び、副剤タンク１０
' からギヤードポンプを介して所定圧所定比率で各主剤
と副剤を送給通路８，８' を介して送給すると、該主剤
と副剤は逆止弁１１，１１' を介し予備混合室１２を経
て混合機構１２' に送給され、各ユニットスタティック
ミキサーのブレードより分断と攪拌混合をその流過プロ
セスに伴って行われ、均一分散状態で混合攪拌されて噴
出ノズル２１から所定に軟弱地盤、或いは、杭体のクラ
ックに噴出注入されて行く。

【００２７】そして、当該プロセスにおいて各主剤、及
び、副剤は各々独立に送給通路８，８' を介して相互に
入り混ることなく送給されるために、ゲル化は起こら
ず、設定粘度で圧力減少等も生ぜずに送給されて行き、
又、各送給通路８，８' の先端部に於ける圧力検出セン
サ１３，１３' により各主剤、及び、副剤の送給圧を検
出されて地上の測定装置１８に回路１７を介し送信され
るために、当該送給通路８，８' が長工程であっても、
圧力変動が生ぜず、粘性変化も生ぜず、不測にしてこれ
らの変化が生じた場合には、圧力検出センサ１３，１３
' によりデータが測定装置１８により検出されて図示し
ない制御装置を介し主剤タンク１０、及び、副剤タンク
１０' のギヤードポンプをコントロールして設定圧，設
定粘度にコントロールして定常状態での送給を維持し、
可使時間内における最適ゲルタイムが保持されるように
コントロールすることが出来る。

【００２８】又、混合機構１２' 内に於ける主剤と副剤
の均一混合攪拌プロセスにおける不測の圧力変動が生じ
ても逆止弁１１，１１' により当該圧力変動粘性変動が
各主剤供給通路８や副剤送給通路８' に影響を及ぼすこ
となく、可使時間内での最適ゲルタイムが保持されて噴
射ノズル２１から噴出するグラウトや樹脂は当該軟弱地
盤や杭体のクラックに正確に注入されて所定タイムでゲ
ル化して初期の補修工事が全うされる。

【００２９】尚、この出願の発明の実施態様は上述実施
形態に限るものでないことは勿論であり、例えば、パッ
カ装置にあってパッカは１段のシングルタイプでも良
く、又、ダブルタイプでも良く、３つ以上にしても良
く、又、パッカ装置を複数同時併行裡に使用することも
可能である等種々の態様が採用可能である。

【００３０】又、設計変更的にはゲル化剤輸送圧検出セ
ンサーの地上の測定装置に対するデータ送信は有線方式
に変えて無線方式にする等も可能であることは勿論のこ
とである。

【００３１】尚、混合機構はスタティックミキサータイ
プのものばかりでなく、他の態様も採用出来るものであ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に軟弱地盤改良に際しての該軟弱地盤中へのグラウトの
注入や地震による烈震や激震によるビル等の高層物の損
壊に伴うその基礎の杭体に発生するクラックを補修する
等のエポキシ樹脂等の樹脂の注入に際し、用いられるパ
ッカ装置の構造においてその躯体内に設けた混合機構に
送給する主剤と硬化剤等の副剤を地上に於て送給プラン
トにて予め混合して送給するような在来態様に比し、主
剤と副剤を相互独立にパッカ装置の躯体内の混合機構に
送給するために、その中途でゲル化が行われず、圧力変
動や粘性変動が生ぜず、設計通りの可使時間内に混合機
構に送給することが出来、設計通りの注入施工が行われ
るという優れた効果が奏される。

【００３３】而して、パッカ装置にあっては上記主剤と
副剤の相互独立の送給通路に対し圧力検出センサを設け
て地上の測定装置に電気的に送信するようにしたことに
より、上述の如く、相互独立に輸送される主剤と副剤が
相互に入り混ることなく、それによってゲル化が起らず
圧力変動も生じないのに対し、不測にして圧力が設定範
囲からずれるような変動が生じた場合には、直ちに当該
変動圧力を検出して地上の測定装置に送信し、該測定装
置は制御装置を介して主剤タンクからの主剤、及び、副
剤タンクからの副剤を送給するギヤードポンプ等のコン
トロールを設定通りに自動的に行うことにより、相互独
立の主剤と副剤の送給通路に於ける圧力変動が生ぜず、
粘性変動等も生じないという保証が得られるという優れ
た効果が奏される。

【００３４】又、該主剤送給通路と副剤送給通路に混合
機構の前後いずれかに逆止弁を設けたことにより、該混
合機構にてゲル化剤が混合攪拌によりゲル化が生じた場
合に不測にして圧力変動や粘性変動が生じても該逆止弁
により相互独立に送給される主剤と副剤の供給の圧力や
粘性変動が生ぜず、設定可使時間内でのゲルタイムが二
重，三重に保証されるという優れた効果が奏される。

【００３５】そして、パッカ構造にあっては躯体内に設
けた混合機構に対し、主剤送給通路と副剤供給通路を相
互独立に接続するだけで良く、しかも、供給通路に圧力
検出センサや逆止弁を予め設けて接続するだけで良いた
めに、特に、コスト高になることもなく、一旦セットさ
れれば保守，点検，整備等のメンテナンスも要らず、ロ
ーコストに抑えることが出来、設計通りの注入が行われ
て施工精度に対する信頼性が著しく高められるという優
れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）はこの出願の発明のプラントの模式概略
側面図であり、（ロ）はこの出願の発明のパッカの全体
概略構造縦断面図であり、（ハ）は混合機構の基本的構
造の模式斜視図である。

【図２】（ニ）は図１（ロ）の上部パッカ部分の拡大模
式断面図であり、（ホ）は図１（ロ）の下部パッカ部分
の拡大模式断面図である。

【図３】ゲル化剤の粘度の経過時間に対する変化状態の
グラフ図である。

【符号の説明】

７，７' ，７'' 躯体 １４，１４' パッカ ２１ 噴出ノズル １２' 混合機構 １０ 主剤タンク １０' 副剤タンク ８，８' 供給通路 １５ パッカ作動流体通路 １ パッカ装置 １３，１３' 圧力検出センサ １８ 測定装置 １１，１１' 逆止弁

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】躯体外側にパッカを囲繞状に設置し内側に
   噴出ノズルを装備する混合機構を有し該混合機構に連通
   するゲル化剤の主剤と副剤の供給通路とパッカの内側に
   連通するパッカ作動流体通路を有する建設工事用パッカ
   構造において、上記混合機構部にゲル化剤の圧力検出セ
   ンサが装備されて地上の測定装置に電気的に接続され、
   上記主剤と副剤の供給通路の先端に逆止弁が装備されて
   いることを特徴とする建設工事用パッカ構造。
2. 【請求項２】上記パッカが混合機構の前段と後段にダブ
   ルで装備されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の建設工事用パッカ構造。
3. 【請求項３】上記混合機構が管路混合機構にされている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の建設工事
   用パッカ構造。
4. 【請求項４】上記ゲル化剤の圧力検出センサが地上の測
   定装置に有線式に接続されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の建設工事用パッカ構造。
5. 【請求項５】上記ゲル化剤の圧力検出センサが地上の測
   定装置に無線式に接続されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の建設工事用パッカ構造。