JPS5998924A - グラウト濃度調整法とグラウト濃度調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ダム建設工事等に伴って発生する地盤改良
工事において、地盤に注入するグラウトの濃度を、所望
の濃度に調整することができるグラウト濃度調整法と、
グラウト濃度調整装置とに関する〇 ダム建設工事で主に使用されるグラウトには。

水にセメントを混合したセメント懸濁液、及び水にセメ
ントとベントナイトを混合したセメントベントナイト懸
濁液等があり、これらのグラウトの配合は、地盤中の小
さな空隙の急激な閉塞や注入孔の孔詰まりが生じないよ
うに、最初に薄い濃度のグラウトを注入し、漸次濃い濃
度のグラウトに切換えることが望ましいとされている。

そして上記したグラウトの配合は、通常水と水以外の物
質即ち水とセメント等の重量比で表わし、グラウト中に
含まれる水、セメント、及びベントナイトの重量ケ夫々
Ｗ、Ｃ及びＢとすれば、セメント懸′濁液の濃度はＶｖ
／ｃ、セメントベントナイト懸濁液の濃度は一十Ｂで表
わさし、一般にこの値がｌＯ〜ｌの範囲でグラウト注入
が行われる〇 グラウトの製造は所定の濃度になるように各材料を計量
して混合攪拌する場合と、予じめ最も濃い濃度のグラウ
トを製造しておき、これを原液として原液に水を加える
ことにより所要の濃度のグラウトにする場合とがあるが
、何れの場合も通常使用するミキサーの攪拌容量がコ。

θｌであるため、グラウトの製造は殆どが２゜Ｏｌ単位
で行われ、工事仕様書に記載されている規定注入量によ
るグラウトの濃度切換基準は。

各濃度が夫々２ｏθノの倍数で構成されている場合が多
い。

グラウトの濃度の切換基準を大別すると。

ｌ　規定時間による切換。

ユ　規定注入量による切換。

３　時間当り注入量による切換・ に大別されるが、短時間により多くのセメントまたはセ
メントとベントナイトを注入するという基本原則とこ１
１．までの施工実績から、上記ｌ、ユ、３の切換を併用
する場合が殆どであり、単独切換は殆ど行われてぃない
− このため、ミキサー内に残量があるにもかかわらず濃度
を変更しなければならない場合、残量は廃棄することに
なり、廃棄量調査を行ったいくつかのダムでは、使用セ
メント量の７〜１９チが廃棄量であったとの報告もなさ
れ−ている。

以上述べたように従来のグラウト工事では折角製造した
グラウトを多量に廃棄しており、極めて不経済であるば
かりか、廃棄グラウトの処分にも費用を要する等長々の
欠点があった。

この発明は上記した欠点を解消するグラウト濃度調整法
とグラウト濃度調整装置を提供することを目的とするも
のであって、この発明のグラウ）　ｂ’Ｍ　度ＩＩ整法
は、ミキシングプラント等でつくられたグラウト原液を
一時貯蔵槽で貯え。

該貯蔵槽内のグラウト原液を濃度検出器及びグラウトポ
ンプを介し、かつ流量調整弁を介して供給される水によ
り所定濃度に稀釈して搬送することを特徴とし、グラウ
ト濃度調整装置は、ミキシングプラント等でつくられた
グラウト原液を一時貯蔵する貯蔵槽に、吸込管を介して
グラウトポンプを接続し、上記吸込管またはグラウトポ
ンプの吸込口に濃度検出器を設け、かつ上記吸込管の中
途に設けた分岐口に流量調整弁を介し℃水供給口を接続
したことを特徴とするものである。

以下この発明の実施例を、ダム工事におけるグラウト注
入を例にとり添付図面を参照して詳細に説明する。

第１−＋１）図は、注入するグラウトの濃度を。

グラウト流量検出器によって求められたグラウト流量値
と、水供給口から供給される水流量を側る水流量検出器
によって計測された水流量値、及び原液の濃度から、演
算によって求める場合のグラウト注入系統図１例を示し
、１は攪拌機２を備えた貯蔵槽、３は貯蔵槽１に連通し
て取付げられた吸込管、４は吸込管３の中途に設けられ
た逆止弁、５は吸込管３の逆止弁４より先の方に取付け
られたグラウトポンプ、６は吸込管３の逆止弁４とグラ
ウトポンプ５の間に設けられたラインミキサー、７は逆
止弁４とラインミキサー６０間から分岐された水供給管
８に設けられた流！調整弁、９は水供給管８の流量調整
弁Ｉと水供給口１００間に設けられた水流量検出器、１
１はグラウトポンプ５の先に接続された注入管、１２は
注入管１１の中途に設けられたグラウト流量検出器、１
３は注入管１１のグラウト流量検出器１２より先の方に
分岐して取付けられたグラウト圧力検出器、１４は注入
口、１５は地盤、１６はグラウト原液である・ 第１−（ｌン図ＶＣおいて図示されていないミキサーテ
グラウト原液１６をつくり、これを貯蔵槽１に導いて攪
拌機２により攪拌しながらグラウトポンプ５を作動させ
ると、貯蔵槽１内のグラウト原液１６は吸込管３を経て
逆止弁４に達する。

−力水供給口１０から供給される圧力水は水供給管８及
び水流量検出器９を経て流量調整弁７に送られ、所定の
濃度のグラウトになるように水量を調整された水が逆止
弁４を通って流入した５グラウト原液と合流し、ライン
ミキサー６で混合されてグラウトポンプ５に吸込まれ、
グラウトボンプ５から吐出されるグラウトは注入管１１
及びグラウト流量検出器１２を通って注入口１４から地
盤１５に注入される〇 内水の供給は、グラウト原液の濃度が一定で注入すべき
グラウトの濃度が決まれば、グラウト流量検出器１２で
計測された値を基にして必然的に決るから、その水の流
量を自動的に調整して供給する。

第１−　（２）図は、グラウトの濃度を演算によって求
めるのではなく、計測装置によって直接測定し、その値
が予じめ指示した濃度になるよう水流量を流量調整弁に
よって調整し、水を供給する場合のグラウト注入系統図
１例を示し、１は攪拌機２を備えた貯蔵槽、３は貯蔵槽
１に連通して取付けられた吸込管、４は吸込管３の中途
に設けられた逆止弁、５は吸込管３の逆止弁４より先の
方に取付けられたグラウトポンプ。

６は吸込管３の逆止弁４とグラウトポンプ５０間に設け
られたラインミキサー、２９はラインミキサー６とグラ
ウトポンプ５０間に設けられた濃度検出器、７は逆止弁
４とラインミキサー６０間から分岐された水供給管８に
設けられた流量調整弁、１０は水供給管８に水を供給す
る水供給口、１１はグラウトポンプ５の先に接続された
注入管、１２は注入管１１の中途に設けられたグラウト
流量検出器、１３は注入管１１のグラウト流量検出器１
２より先の方に分岐して取付けられたグラウト圧力検出
器、１４は注入口、１５は地盤、１６はグラウト原液で
ある。

第１−（２＞図において図示されていないミキサーでグ
ラウト原液１６をつくり、これを貯蔵槽、１に導いて攪
拌機２により攪拌しながらグラウトポンプ５を作動させ
ると、貯蔵槽１内のグラウト原液１６は吸込′１ｆ３を
経て逆止弁４に達する・−力水供給口１０から供給され
る圧力水は水供給管８を経て流量調整弁７に送られ、所
定の濃度のグラウトになるように水量を調整された水が
逆止弁４を通って流入したグラウト原液と合流し、ライ
ンミキサー６で混合さ几、濃度検出器２９を経てグラウ
トポンプ５に吸込まれ、グラウトポンプ５から吐出され
るグラウトは注入管１１及びグラウト流量検出器１２を
通って注入口１４から地盤１５＆Ｃ注入される。

内水の供給は、グラウト原液の濃度が一定で注入すべき
グラウトの濃度が決まれば、濃度検出器２９で計測され
た値を基に水の流量を自動的に調整して供給する。

濃度検出器２９には、グラウトにガンマ−腺を照射し、
ガンマ−線が透過する割合と密度との相１叫関係から密
度を測定する、ガンマ−線密度計、及びグラウト中に浮
子を配し、その浮子の浮力から密度を求める浮子式密度
計等の密度計を利用して、密度と濃度の相関関係から濃
度を測定する装置、或いは流体の種類によって特有な関
係を示す濃度と流体中の超音波の伝搬速度即ち音速と流
体の温度との相関関係を利用して、グラウト中の音速と
温度を測定し、それらの値から０度を求める超音波濃度
計、及び流体の種類によってきまる濃度と粘度及び温度
との関係を予じめ知っておいて、粘度計を用いてグラウ
トの粘度を測定し、それを濃度に換算する装置等が利用
できるが、それだけに限定される本のではない。

第２図は所定濃度のグラウトを水で稀釈することなく注
入する場合の注入系統図１例を示し貯蔵槽１から吸込管
３を介して定容量型グラウトポンプ５′へ吸込まれたグ
ラウト１６′は、ここで加圧されて注入管１１に吐出さ
れ、グラウト流量検出器１２を経て注入口１４から地盤
１５へ注入される。尚注入管１１には、グラウト流量検
出器１２０手前から自動リターンパルプ１８を介して戻
り管１７が設けられており、グラウト流量検出器１２及
びグラウト圧力検出器１３からの検出信号と、注入条件
によって決められた設定値を基にして流量圧力制御装置
１９で自動リターンバルブ、１Ｂを駆動し、余分のグラ
ウト１６′を戻り管１７を介して貯蔵槽へ戻し、決めら
れた流量と圧力を保持するようにされている。

上記実施例では流量と圧力を制御することができるとは
いうものの、濃度の異なるグラウトを必要に応じて注入
することができない。そこで定容量型グラウトポンプシ
使用し、自動リターンバルブを用いて注入圧力及びグラ
ウト流量を制御し、かつ濃度を調整しつつグラウト注入
を行うことができる方法と装置が要望される。

第３−（１）図は上記要望に沿うグラウト注入系統１３
／例を示し、注入するグラウトの濃度を。

グラウト流量検出器によって求められたグラウト流量値
と、水供給口から供給される水流量を測る水流量検出器
によつ℃計測された水流量値、及び原液の濃度から、演
算によって求める場合を示し、１は攪拌機２を備えた貯
蔵槽、３は貯蔵槽１に連通して取付けられた吸込管、４
は吸込管３の中途に設けられた逆止弁、５′は吸込管３
の逆止弁４より先の方に取付けられた定容量型グラウト
ポンプ、６は吸込管３の逆止弁４と定容量型グラウトポ
ンプ５′の間に設けられたラインミキサー、１は逆止弁
４とラインミキサー６の間から分岐さｊｔた水供給管８
に設けられた流量調整弁、９は水供給管８の流量調整弁
１と水供給口１００間に設けられた水Ｒ，量検出器、１
１は定容量型グラウトポンプ５′の先に接続された注入
管、１２は注入管１１の中途に設けられたグラウト流量
検出器、１３は注入管１１のグラウト流量検出器１２よ
り先の方に分岐して取付けられたグラウト圧力検出器、
１４は注入口、１５は地盤、１６はグラウト原液、１７
は注入管１１のグラウト流量検出器１２より手前から分
岐されラインミをサー６の貯蔵槽１側に繋がれた戻り管
、１８は戻り管１７に設けら７Ｌ７．、自動リターンバ
ルブ、１９はグラウト流量検出器１２及びグラウト圧力
検出器１３からの検出信号と注入条件によって決められ
た設定値を基にして自動リターンバルブ１８を制御駆動
させるυに量圧力制御装置である。

ｈＬ　Ｊ　−（１）図に８い−Ｃ図示されていないミキ
サーでグラウト原液１６をつくり、これを貯蔵４！１に
導いて攪拌機２により攪拌しながら定容量型グラウトポ
ンプ５′を作動させると、貯蔵槽１内のグラウト原液１
６は吸込管３を経て逆止弁４に達する。−力水供給口１
０から供給される圧力水は水供給管８及び水流量検出器
９を経て流量調整弁７に送られ、所定の濃度のグラウト
になるように水量を調整された水が逆止弁４を通って流
入したグラウト原液と合流し、ラインミキサー６で混合
されて定容量型グラウトポンプ５′に吸込まれ、吐出さ
れるグラウトは注入管１１を通って自動リターンバルブ
１８に達し、グラウト流量検出器１２及びグラウト圧力
検出器１３によって測定された値を基に流量圧力制御装
置１９により予じめ設定された流量、圧力になるように
自動リターンバルブ１８を制御し、余剰グラウトは戻り
管１７を経てラインミキサー６に戻され、適量のグラ９
トがグラウト流量検出器１２及び注入口１４を経て地盤
１５の中に注入される。

上記実施例では、余剰グラウトの流量は水流量検出器９
及びグラウト流量検出器１２と無関係になり、第１−（
１）図のように可変容量型グラウトポンプを使用した場
合の製置調整と何等変ることなく、可変容量鳳グラウト
ポンプ及び定容ｔｍグラウトポンプのどちらでも使用す
ることができ、しかもグラウトの流量と圧力を制御する
ことができる。

第、？−（２）図は、第、？−（１）図同様前記要望に
沿うグラウト注入系統図１例を示し、注入するグラウト
の濃度を演算によって求めるのではなく。

計測装置によって直接測定し、その値が予じめ指示した
濃度になるよう水流量を流量調整弁によって調整し、水
を供給する場合を示し・１は攪拌機２を備えた貯蔵槽、
３は貯蔵槽１に連通して取付けられた吸込管、４は吸込
管３の中途に設けられた逆止弁、５ｔ１吸込管３の逆止
弁４より先の方に取付けられた定容量型グラウトポンプ
、６は吸込管３の逆止弁４と定容量型グラウトポンプ５
′の間に設けられたラインミキサー２９はラインミキサ
ー６とグラウトポンプ５′の間に設けられた濃度検出器
、７は逆止弁４とラインミキサー６０間から分岐された
水供給管８に設けられた流量調整弁、１０は水供給管８
に水を供給する水供給口％１１は定容量型グラウトポン
プ５′の先に接続された注入管、１２は注入管１１の中
途に設けられたグラウト流量検出器、１３は注入管１１
のグラウト流量検出器１２より先の方に分岐して取付け
られたグラウト圧力検出器、１４は注入口、１５は地盤
、１６はグラウト原液、１７は注入管１１のグラウト流
量検出器１２より手前から分岐されラインミキサーεの
貯蔵槽１側に繋がれた戻り管二１Ｂは戻り管１７に設け
られた自動１）ターンバルブ、１９はグラウト流量検出
器及びグラウト圧力検出器１３からの検出信号と注入条
件に・よって決められた設定値を基にして自動リターン
バルブ１８を制御駆動させる流量圧力制御装置である。

第、？−（２）図において１図示されていないミキサー
でグラウト原液１６をつくり、これを貯蔵槽１に導いて
攪拌機２により攪拌しながら定容量型グラウトポンプ５
′な作動させると、貯蔵槽１内のグラウト原液１６は吸
込管３を経て逆止弁４に達する。−力水供給口１０から
供給される圧力水は水供給管８を経て流量調整弁Ｉに送
られ。

所定の濃度のグラウトになるように水量を調整された水
が逆止弁４を通って流入したグラウト原液８合流し、ラ
インミキサー６で混合され。

濃度検出器２９を経て定容量型グラウトポンプ５′に吸
込まれ、吐出されるグラウトは注入管１１を通って自動
リターンバルブ１８に達し、グラウト流量検出器１２及
びグラウト圧力検出器１３によって測定された値を基に
流量圧力制御装置１９により予じめ設定された流量、圧
力になるように自動リターンバルブ１８を制御し、余剰
グラウトは戻り管１７を経てラインミキサー６に戻され
、適量のグラウトがグラウト流量検出器１２及び注入口
１４を経て地盤１５の中に注入される。

上記実施例では、逆止弁４を通って流入１−だグラウト
原液と、流量調整弁Ｉで調整され流入した水とが合流し
、それに余剰グラウトが合流してラインミキサー６で混
合されて後、濃度検出器２９を通過するとき濃度が測定
されるので、第１−（２）図のように可変容量型グラウ
トポンプを使用した場合の濃度調整と何等変ることなく
、可変容量型グラウトポンプ及び定容量型グラウトポン
プのどちらでも使用することができ、しかもグラウトの
流量と圧力を制御することができる・ 第１−（１）図、第１−（２）図、第３−（１）図及び
第３−（２１図で説明した実施例においては、グラウト
原液の濃度を使用され□るグラウトのうちのもつとも濃
い濃度に設定しておけば便利であり。

貯蔵槽１に複数のグラウトポンプの吸込管を接続り、テ
ｊ−ｉケば、グラウトを複数の注入口から地盤に注入す
ることができる。

また分岐口に適当な装置を設けてグラウト原液と水が合
流かつ混合されるようにすれば・ラインミキサーは必ず
しも必要ではないし、ラインミキサーに代えて他のミキ
サーな使用してよいこともいうまでもない。

７９９１０度を流量調整弁Ｉを使用して調整する方法及
び装置は以上述べた通りであるが、以下流を調整弁を自
動的に制御する方法につき説明する。

第を図は第１−（１，）図におけるグラウトポンプ５の
、第Ｓ図は第３図における定容ｊｌ屋グラウトポンプ５
′の、夫々の吸込重量と吐出流量との関係を示したもの
であり、２０はグラウト原液流値、２１は水流量、２２
はグラウト流量、２３は戻りグラウト流量である。ここ
でグラウト原液＃度。

セメント比重、ベントナイト比重、及びセメントに対す
るベントナイトの割合が既知であり。

水流量２１とグラウト原液流量２０との比がわがｒしば
グラウト濃度が求められる。しかるに水流量るから、そ
の時のグラウト濃度は計算によって求められ、その値を
必要とする濃度即ち設定濃度へ近づくように流量調整弁
７を制御すればよい。このようなグラウト濃度制御装置
ｔま、マイクロコンピュータ−を利用すれば小型で高性
能のものを安価に作ることができる。

第４−ｔ−（１）図は上記したグラウト濃度制御装置の
回路システム図１例を示し、２４は定数設定回路、２５
は演算回路、２６は比較回路、　２７Ｉｔｔ濃度設定回
路、２８は流量調整弁駆動回路である。ここで定数設定
回路２４にグラウト原液濃度Ｋ。、セメント比ＭｄＣ、
ベントナイト比重ｄＢ、及びセメントに対するベントナ
イトの割合αを設定しておき、濃度設定回路２７に注入
すべきグラウト濃度を設定しておく。定数設定回路２４
に設定されたグラウト原液濃度Ｋ。、セメント比重ｄｃ
、ベントナイト比重ｄＢ、及びセメントに対するベント
ナイトの割合αと、水流量検出器９によって得られる水
流量の値峠及びグラウト流量検出器１２によって得られ
るグラウト流量の値ｑを演算回路２５に入力し、演算処
理して注入しているグラウトの濃度を求め、この値を比
較回路２６に送る。

比較回路２６には濃度設定回路２７から注入すべきグラ
ウト濃度Ｋが入力されているので、比較回路２６では計
算されたグラウト濃度と予じめ設定された注入すべきグ
ラウト濃度Ｋを比較し、その値が等しくなるよ５に流量
調整弁７を動作させる指示を流！調整弁駆動回路２８に
送り、流量調整弁７を駆動し弁の開度な調整することに
よってグラウト濃度な予じめ設定された注入すべきグラ
ウト濃度に調整する。

第Ａ−（２）図は、ｆｌＸ／−（２）図及びｆ＠３−（
２）図に示すように、注入するグラウト濃度を演算によ
って求めるのではｔｃ　＜、計測装置によって直接測定
し、その値が予じめ指示した濃度になるように、供給す
る水を流量調整弁によって調整して、グラウト濃度を調
整するグラウト濃度制御装置の回路システム図を示し、
２６′は比較回路２７は濃度設定回路２Ｂは流量調整弁
駆動回路、２９は濃度検出器である。

濃度設定回路２７に注入すべきグラウト濃度を設定して
おき、濃度検出器２９によってグラウト濃度を測定しこ
の値を比較回路２６′に送る。比較回路２６′には濃度
設定回路２１から注入すべきグラウト濃度Ｋが入力され
ているので濃度検出器２９によって測定されたグラウト
濃度と予じめ設定された注入すべきグラウト濃度Ｋを比
較し、その値が等しくなるように流’Ｉｔ調整弁７を動
作させる指示を流量調整弁駆動回路２Ｂに送り、流量調
整弁７を駆動し弁の開度を調整することによってグラウ
ト濃度を了じめ設定された注入すべきグラウト濃度に調
整する。

尚比較回路２６′には、濃度設定回路２７から入力され
るグラウト濃度ではなく、工事仕様書等によって指示さ
れたグラウト濃度切換多件とグラウト流量及び圧力の情
報から自動的に注入濃度の指示ができるグラウト濃度切
換指示装置（図示せず）からの濃度指示を入力してもよ
く、こｃｒ＞　場合ｈｓオペレーターによってその都度
濃度設定回路２７に濃度を設定することなく与えられた
グラウト濃度切換多件を満足する注入を自動的に行うこ
とが可能である。

尚この発明では、水供給管８に流ｉ調整弁を設けると共
に吸込管３にも流量調整弁を設け。

２個の流量調整弁を制御してグラウト濃度を調整しても
よく、グラウト原液と水が合流する分岐口のところにグ
ラウト原液側と水側のボートの開度を相対的に変化させ
るような３方弁を配設し、該３方弁を調整することによ
りグラウト濃度を調整してもよい０ この発明は詳記のように構成され、グラウト濃度をいつ
でも任意に調整することカーできて、従来のように折角
つくったグラウトを廃棄するようなこともなく、労力及
び資材の大幅な節減な行うことができる等長々の効果を
有する。

また、この発明では逆上弁を必ずしも必要としないが、
逆止弁を使用する時は、流量調整弁を開いてグラウトポ
ンプの吸込容量より多−・量の水を圧入しようとすると
、逆止弁は開かず一グラウトポンプからは水だけｂｚ吐
出される力為ら、グラウト注入に先立って行われる水押
しまたを１透水テストを行うことができる等の効果も有
する。

【図面の簡単な説明】

添付図面！／図〜第３図はグラウト注入系統図夕例を示
す図、ｗ、１図及び第Ｓ図はグラウトポンプの吸込量と
吐出量の関係を示す図、第６図は制御回路２例のシステ
ム図である。 １・・・貯蔵槽、２・・・攪拌機、３・・・吸込管、４
・・・逆止弁、５．５′・・・グラウトポンプ、６・・
・ラインミキサー、１・・・流量調整弁、８・・・水供
給管９・・・水流量検出器、１０・・・水供給口、１１
・・・注入管、１２・・・グラウト流量検出器、１３°
°°グラウト圧力検出器、１４・・・注入口、１５・・
・地盤。 １６・・・グラウト原液、１１・・・戻り管、１８・・
・自動リターンバルブ、１９・・・流量圧力制御装置、
２０・・・グラウト原液流量、２１・・・水流量、２２
・・・グラウト流量、２３・・・戻りグラウト流量、２
４・・・定数設定回路、２５・・・演算回路、２６．２
６’・・・比較回路、２１・・・濃度設定回路、　２１
１・・・流量調整弁駆動回路、２９・・・濃度検出器 特許出願人　明昭株式会社 代表取締役　八　　巻　　　智

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ミキシングプラント等でつくられたグラウト
   原液を一時貯蔵槽で貯え、該貯蔵槽内のグラウト原液を
   濃度検出器及びグラウトポンプを介し、かつ流量調整弁
   を介して供給される水により所定の濃度に稀釈して搬送
   することを特徴とする。グラウト濃度調整法。
2. （２）　　ミキシングプラント等でつくられたグラウト
   原液を一時貯蔵する貯蔵槽に、吸込管を介してグラウト
   ポンプを接続し、上記吸込管またはグラ９トポンプの吸
   込口に濃度検出器を設け、かつ上記吸込管の中途に設け
   た分岐口に流量調整弁な介して水供給口を接続したこと
   を特徴とする。グラウト濃度調整装置。