(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＣ構造物に設けられたダクトヘのグラウトの注入充填方法において、ダクトのグラウト注入側にグラウトポンプを設置し、ダクトのグラウトの排出側に真空ポンプを設置し、グラウトポンプの吐出口とダクト注入口とをホースで接続し、ダクトのグラウト排出口と真空ポンプの吸気口とをホースで接続し、真空ポンプを連続運転してダクト内の気圧を減圧し、ダクト内の気圧が真空状態のときにグラウトポンプを運転してグラウトを注入充填し、ダクトの内部が設定負圧以上になるとグラウトポンプの運転を一時止め、真空ポンプの運転でダクトの内部を再び設定負圧以下の真空状態に戻しグラウトポンプを運転してグラウトの注入充填を再開する操作を繰り返して、ダクトの内部が真空状態のときにグラウトの注入充填を行うとともに、ＰＣ構造物中に配置するダクトのグラウト充填確認位置に、ダクトと連通分岐して先端が閉じた透視可能な真空ホースを接続し、その先端部をＰＣ構造物の外に突出させたことを特徴とするＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填方法。
【請求項２】
請求項１に記載のＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填方法において、真空ポンプには、設定負圧以下ではＯＮ、設定負圧以上ではＯＦＦに作動する真空スイッチを設け、グラウトポンプの運転用動力線回路に上記真空スイッチを接続し、真空スイッチのＯＮ−ＯＦＦ作動によりグラウトポンプの運転、停止を制御して真空ポンプの気圧が設定負圧以下でグラウトポンプを運転してグラウトの注入充填を行い、設定負圧以上になるとグラウトポンプを停止するようにし、グラウトポンプが停止しているときに、真空ポンプの運転で前記設定負圧以下に戻ると前記グラウトポンプが運転を再開するようにしてダクト内の気圧が設定負圧以下の真空状態下でのみグラウトの注入充填を行うようにしたことを特徴とするＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填方法。
【請求項３】
ＰＣ構造物に設けられたダクトのグラウト注入側に設置されたグラウトポンプと、ダクトのグラウト排出側に設置されて連続運転される真空ポンプと、グラウトポンプの吐出口とダクトの注入側とを接続するホースと、ダクトのグラウト排出口と真空ポンプの吸気口とを接続するホースと、前記真空ポンプに設けられ、設定負圧以下ではＯＮ、設定負圧以上ではＯＦＦに作動する真空スイッチと、ダクト内のグラウト充填を確認する位置に、ダクトと連通分岐し、透視可能で、先端が閉じ、先端部がＰＣ構造物の外に突出する長さを有する耐圧、耐負圧構造の真空ホースと、を備え、上記真空スイッチをグラウトポンプの運転用動力線回路に接続し、上記真空スイッチのＯＮ−ＯＦＦ作動によりグラウトポンプの運転、停止を制御して真空ポンプの気圧が設定負圧以下でグラウトポンプを運転してグラウトの注入充填を行い、設定負圧以上になるとグラウトポンプが停止し、グラウトポンプが停止しているときに、真空ポンプの運転で前記設定負圧以下に戻ると前記グラウトポンプが運転を再開するようにしてダクト内の気圧が設定負圧以下の真空状態下でのみグラウトの注入充填を行うようにしたことを特徴とするＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填装置。
【請求項４】
請求項２に記載のＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填方法において、真空ポンプに真空スイッチのＯＮ−ＯＦＦ情報を送信する無線送信機を設け、グラウトポンプには送信された情報を受信する無線受信機を設けて、送信されたＯＮ−ＯＦＦ情報によりグラウトポンプの運転用動力線回路の開閉を行い、グラウトポンプの運転、停止を無線で行うようにしたことを特徴とするＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンクリート構造物の両端に開口する一連のダクト（シースとも称される。）に貫通したＰＣ鋼材を緊張することによりポストテンション方式で該構造物にプレストレスを与えてプレストレストコンクリート構造物（本書ではＰＣ構造物とも記す。）としたのち、上記ダクトにグラウトを注入して充填するダクトヘのグラウトの注入充填方法及びグラウトの注入充填装置と、それに用いるグラウト充填確認用ダクトに関する。
【０００２】
ポストテンション方式でプレストレスを与えるコンクリート構造物は、通常、該構造物を成形する型枠の内部に、該構造物の両端に各端部を位置させ、内部にＰＣ鋼材が貫通したダクトを配置し、コンクリートを打設して成形する。
【０００３】
上記のようにして成形したコンクリート構造物の両端に開口する一連のダクトから突出するＰＣ鋼材、例えばＰＣ鋼線を両端からジャッキで緊張し、緊張状態のＰＣ鋼線の各端部をダクトの各端部に夫々定着具で定着することにより前記構造物にプレストレスを与えてＰＣ構造物とし、その後、各定着具から外に突出するＰＣ鋼材の余分な長さを切断し、各定着具にグラウトキャップを被せて取付ける。
【０００４】
ダクトに、前述したようにグラウトを注入充填する目的は、内部に貫通するＰＣ鋼材を腐食から保護することゝ、ＰＣ鋼材とコンクリートとをダクトを介し付着して一体化し、ＰＣ構造物の性能と耐久性とを維持することであり、それにはダクト中の空気や水を完全に排除し、ダクト内をグラウトで完全に満たすことが必要である。
【０００５】
【従来の技術】
特開平４−４１８６７号公報（従来技術１）により、コンクリート部材に埋設されたシースの一端部のグラウト排出口に吸気用ポンプを接続し、他端側のグラウト注入口にグラウト供給源を接続し、前記吸気ポンプによってシース内のエアを減圧し、シース内にグラウト材を吸引、充填することが公知である。又、特許第２７５７１３４号公報（従来技術２）により、両端が閉じたダクトの一端からダクト内のエアを真空引きし、その後、上記一端からダクトの内部に真空を利用してグラウトを注入することが公知である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術１では、グラウトが吸引充填される長さに限界があり、短いシースヘの適用に限定される。グラウトがシース中に注入、充填される際にはシースとの間に流体抵抗が生じ、シース空面積の大きさによりその抵抗値は変わるが、ＰＣ鋼線が挿入されたφ６５ｍｍシースで１ｍ当たり０．１５ｋｇ／ｃｍ2程度の抵抗を生じ、これ以上の圧力が作用した場合にグラウトがシース中に進行可能となる。一般的な水封式真空ポンプの実用真空度を水銀柱６００ｍｍＨｇとすれば、絶対真空水銀柱７６０ｍｍＨｇ（１．０３ｋｇ／ｃｍ2）と比較して、吸気による吸引力は６００×１．０３／７６０＝０．８１ｋｇ／ｃｍ2程度が実用上の限度となり、吸引によるグラウト注入長ＬはＬ＝０．８１／０．１５＝５．４ｍ程度となる。従って、橋梁の桁や、建築の大梁等のＰＣ構造物には適用できず、小部材のＰＣ構造物にしか適用できない難点がある。
【０００７】
従来技術２ではダクト内にグラウトを注入するための真空引きは１回しか行えず、グラウトを注入すると二度と真空引きは行えないので、グラウトを注入できるダクトの長さは極く短いものに限られる。そして、ダクトの他端部（終端部）にはグラウトが充填されない空隙部が生じる。ダクトが短ければ空隙部も僅少であるが、ＰＣ連続桁に配置されるダクトのように長さが１００ｍにもなるダクトの終点部には数ｍにも及ぶ空隙部が生じる。ダクト内の真空度は、一般的な水封式真空ポンプでは実用真空水銀柱６００ｍｍＨｇ程度迄であるから、ダクト中の真空度は６００／７６０＝０．７９、大気圧では１−０．７９＝０．２１大気圧で、ダクトの長さの７９％迄グラウトが充填されると残りの２１％は空気が残存していることになる。グラウトの注入によりこの空気が圧縮されるとしても、ダクトの長さが１００ｍの場合には２１ｍの空気溜まりが生じることになり、グラウトを高圧で圧入しても、ダクトの終点部付近では完全なグラウトの充填は行われず、その部分ではＰＣ鋼材の腐蝕からの保護と、ＰＣ鋼材とコンクリートとをダクトを介し付着して一体化し、ＰＣ構造物の性能と耐久性を維持することができない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記公知の技術の問題点を解消するために開発されたもので、請求項１のＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填方法は、ＰＣ構造物に設けられたダクトヘのグラウトの注入充填方法において、ダクトのグラウト注入側にグラウトポンプを設置し、ダクトのグラウトの排出側に真空ポンプを設置し、グラウトポンプの吐出口とダクト注入口とをホースで接続し、ダクトのグラウト排出口と真空ポンプの吸気口とをホースで接続し、真空ポンプを連続運転してダクト内の気圧を減圧し、ダクト内の気圧が真空状態のときにグラウトポンプを運転してグラウトを注入充填し、ダクトの内部が設定負圧以上になるとグラウトポンプの運転を一時止め、真空ポンプの運転でダクトの内部を再び設定負圧以下の真空状態に戻しグラウトポンプを運転してグラウトの注入充填を再開する操作を繰り返して、ダクトの内部が真空状態のときにグラウトの注入充填を行うとともに、ＰＣ構造物中に配置するダクトのグラウト充填確認位置に、ダクトと連通分岐して先端が閉じた透視可能な真空ホースを接続し、その先端部をＰＣ構造物の外に突出させたことを特徴とする。又、請求項２のＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填方法は、請求項１に記載のＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填方法において、真空ポンプには、設定負圧以下ではＯＮ、設定負圧以上ではＯＦＦに作動する真空スイッチを設け、グラウトポンプの運転用動力線回路に上記真空スイッチを接続し、真空スイッチのＯＮ−ＯＦＦ作動によりグラウトポンプの運転、停止を制御して真空ポンプの気圧が設定負圧以下でグラウトポンプを運転してグラウトの注入充填を行い、設定負圧以上になるとグラウトポンプを停止するようにし、グラウトポンプが停止しているときに、真空ポンプの運転で前記設定負圧以下に戻ると前記グラウトポンプが運転を再開するようにしてダクト内の気圧が設定負圧以下の真空状態下でのみグラウトの注入充填を行うようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３のＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填装置は、ＰＣ構造物に設けられたダクトのグラウト注入側に設置されたグラウトポンプと、ダクトのグラウト排出側に設置されて連続運転される真空ポンプと、グラウトポンプの吐出口とダクトの注入側とを接続するホースと、ダクトのグラウト排出口と真空ポンプの吸気口とを接続するホースと、前記真空ポンプに設けられ、設定負圧以下ではＯＮ、設定負圧以上ではＯＦＦに作動する真空スイッチと、ダクト内のグラウト充填を確認する位置に、ダクトと連通分岐し、透視可能で、先端が閉じ、先端部がＰＣ構造物の外に突出する長さを有する耐圧、耐負圧構造の真空ホースと、を備え、上記真空スイッチをグラウトポンプの運転用動力線回路に接続し、上記真空スイッチのＯＮ−ＯＦＦ作動によりグラウトポンプの運転、停止を制御して真空ポンプの気圧が設定負圧以下でグラウトポンプを運転してグラウトの注入充填を行い、設定負圧以上になるとグラウトポンプが停止し、グラウトポンプが停止しているときに、真空ポンプの運転で前記設定負圧以下に戻ると前記グラウトポンプが運転を再開するようにしてダクト内の気圧が設定負圧以下の真空状態下でのみグラウトの注入充填を行うようにしたことを特徴とする。請求項４は請求項２に記載のＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填方法において、真空ポンプに真空スイッチのＯＮ−ＯＦＦ情報を送信する無線送信機を設け、グラウトポンプには送信された情報を受信する無線受信機を設けて、送信されたＯＮ−ＯＦＦ情報によりグラウトポンプの運転用動力線回路の開閉を行い、グラウトポンプの運転、停止を無線で行うようにしたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るグラウトの注入充填方法の一例を示す概略説明図である。ＰＣ構造物であるＰＣ桁１にダクト２が貫通状に配置され、ダクト２の両端にはグラウトキャップ３が取付けられている。ダクト２中にはＰＣ鋼線（図示せず）が貫通し、その両端を緊張してＰＣ桁１にプレストレスを与え、ＰＣ鋼線の各端部を定着具でダクトの各端部に固定し、前記グラウトキャップ３は図示しない定着具に被せて取付けてある。グラウトの注入充填は以下の通り行う。
【００１１】
ダクトの注入側にグラウトポンプ７を設置する。本例ではスクイズ式ポンプを使用しているが、これはコンクリートポンプ車と同様に回転するローラーでゴムチューブからグラウトを絞り出してグラウトを圧送、注入する構造になっている。グラウトはグラウトミキサー９によりセメント、水、混和剤を適量配合して練り混ぜ、ホッパー８に排出して貯蔵する。ホッパー８にグラウトポンプ７を接続し、グラウトポンプ７の吐出口はポンプホース６、注入ノズル５、注入ホース４を経てダクトの注入側のグラウトキャップ３ａに接続する。
【００１２】
他方のダクトの排出側には真空ポンプ１３を設置する。真空ポンプ１３の吸気口１５は真空ポンプホース１２、吸気ノズル１１、排出ホース１０を経て排出側のグラウトキャップ３ｂに接続される。真空槽１４には真空ゲージ１７、排出口１６が設けてある。排出ホース１０は透明なものとし、ホース中をグラウトが通過するのを透視できるようにすることが好ましい。
【００１３】
グラウトの注入に際しては、注入ノズル５を注入ホース４に繋ぐ前に該ノズルのバルブを開き、グラウトポンプ７を運転し、注入ノズル５からグラウトを少量出すことでポンプホース６内の空気を抜いた状態にして注入ノズル５のバルブを閉め、その後に注入ホース４に接続する。反対側の排出ホース１０に接続した吸気ノズル１１はバルブを開いた状態にしておく。
【００１４】
予め、このようにした後に、真空ポンプ１３を連続運転してダクト内の気圧を減圧し、真空ゲージ１７によりダクト内の真空状態を確認した後に、真空ポンプの運転を続けたまゝでグラウトポンプ７を運転し、同時に注入ノズル５のバルブを開いて、グラウトの注入充填を行う。
注入作業中は常に真空ゲージに注意し、ダクトの内部が設定負圧以上になるとグラウトポンプの運転を一時止め、真空ポンプの運転でダクトの内部が再び設定負圧以下の真空状態に戻ったらグラウトポンプを運転してグラウトの注入充填を再開する。このような操作を繰り返して、ダクトの内部が真空状態のときにグラウトの注入充填を行う。そして、ダクトの排出側の排出ホース１０の中をグラウトが通過するのを確認した後に、吸気ノズル１１のバルブを閉じ、真空ポンプを止めると共に、速やかに注入側に合図を送る。
グラウト通過の合図を受けた注入側では、速やかにグラウトポンプの運転を止め、注入ノズル５のバルブを閉める。注入ホース４、排出ホース１０より注入ノズル５、吸気ノズル１１を夫々外して注入作業を終了する。注入ホース、排出ホースは閉じなくてよい。注入ホース４、排出ホース１０はグラウトが硬化した後にグラウトキャップの付根付近で切断する。
【００１５】
グラウトには、ノンブリーディング・粘性型のものを使用する。粘性型グラウトは、グラウトの先流れを起こしにくく、ダクトの曲げ下り部においても概ね全断面を満たしながら進行して充填されるので、良好なグラウト充填が可能になる。尚、更に膨張型のグラウトを使用するとグラウト硬化後の収縮はなく若干膨張するので、ダクト内に完全に密実なグラウトを施工することができる。
【００１６】
グラウトがダクト中を通過する際には、流体と管内の摩擦による抵抗が生じ、粘性が大きくなると抵抗も大きくなる。グラウトポンプだけによるダクトヘのグラウト注入の場合、ダクト長が５０ｍに及ぶと注入圧力が９．８×１０5パスカル（１０ｋｇ／ｃｍ2）以上必要になることもある。又、真空による負圧は絶対真空で−１．０１×１０5パスカル（−１．０３ｋｇ／ｃｍ2）で、一般的に使用されている真空ポンプの到達真空では、ダクト中のグラウトを数ｍ程度しか吸引して注入できない。このため、本発明ではグラウトポンプと真空ポンプとの併用による注入充填を行うのである。
【００１７】
グラウトの注入に先立ち、ダクトの通気確認、ダクト内の洗浄をしておき、注入時には注入圧力が大きくなり過ぎないようにする等の注意が必要である。又、グラウトポンプや真空ポンプに接続するホースや付属機具については、耐圧、耐負圧、気密性にすることは勿論である。
【００１８】
図２は本発明に係るグラウトの注入充填方法の他の一例を示す概略説明図である。グラウトがダクト内に注入充填される順序は図１に示した方法と同じであるが、グラウトポンプと真空ポンプを連動させ、真空ポンプの負圧が設定負圧以下の状態でグラウトポンプの運転を自動制御する点において異なる。グラウトの注入充填は以下の通り行う。
【００１９】
ホッパー８にグラウトポンプ７を接続し、グラウトポンプ７をポンプホース６、自動圧力弁ノズル１９、注入ホース４を経て注入側グラウトキャップ３ａに接続する。自動圧力弁ノズル１９は、図３に示す構造で、ポンプホース６と接続するグラウト入口２１を備えた入口筒体２４を、注入ホース４と接続するグラウト出口２２を備えた出口筒体２３の大径部にネジ２５で一体に組み合わせ、出口筒体２３の大径部の内部にボール２６、バネ２７を配置し、バネ２７のバネ力によりボール２６で入口筒体２４のグラウト入口２１を内側から塞ぐ弁構造になっている。バネ２７はボール２６が到達真空力で吸引されてもグラウト入口２１を開かず、グラウトポンプによるグラウト注入圧力が９．８×１０4パスカル（１ｋｇ／ｃｍ2）以上になるとボール２６はグラウトで押されてグラウト入口２１を開くようにバネ力を設定してある。
【００２０】
他方のダクト排出側では、真空ポンプの吸気口１５を真空ポンプホース１２、吸気ノズル１１、排出ホース１０を経て排出側グラウトキャップ３ｂに接続する。真空槽１４には真空ゲージ１７、真空スイッチ１８、排出口１６を設け、真空槽１４に設けた真空スイッチ１８をグラウトポンプ７の運転用動力線回路に電線２０で接続する。
【００２１】
グラウトの注入充填に際しては、自動圧力弁ノズル１９を注入ホース４に接続する前に、グラウトポンプ７を運転してグラウトを上記ノズル１９のグラウト出口２２から少量出してポンプホース６内の空気を抜いた状態にした後、注入ホース４に接続する。グラウトポンプの運転、停止に応じて自動的に自動圧力弁ノズル１９が作動して開閉が行われる。反対側の排出ホース１０に接続した吸気ノズル１１はバルブを開いた状態にしておく。排出ホース１０はグラウトの通過が透視できる材質にする。
【００２２】
予め、このようにした後に、真空ポンプ１３を連続運転してダクト内の気圧を減圧していく。真空槽１４の負圧が真空スイッチ１８に設定した負圧以下になると、真空スイッチ１８がＯＦＦの状態からＯＮの状態になり、通電してグラウトポンプ７が運転され、自動圧力弁ノズル１９はグラウトで押されて開になり、グラウトの注入が行われる。グラウトの注入充填の進行により、ダクト内の気圧が設定負圧以上になると真空槽１４内の気圧も設定負圧以上になるので、真空スイッチがＯＦＦの状態になり、グラウトポンプ７の運転が中止し、自動圧力弁ノズル１９は閉になり、グラウトの注入は停止する。真空ポンプは連続して運転されているので、ダクト内の気圧が設定負圧以下に戻ると自動的にグラウトポンプの運転が再開し、設定負圧以上になると運転が中止し、こうしてダクト内の気圧が設定負圧以下の真空状態下でのみグラウトポンプの運転によりグラウトの注入充填が行われる。このようにして、注入作業を続け、ダクトの排出側の排出ホース１０の中をグラウトが通過するのを透視して確認した後、速やかに吸気ノズル１１を閉じ、真空ポンプの運転を止める。真空ポンプの運転を止めると真空槽１４の気圧が上がり、設定負圧以上になって真空スイッチがＯＦＦに作動するとグラウトポンプの運転が止まる。グラウトポンプの運転が止まると、自動圧力弁ノズル１９にはグラウトの注入圧力が作用しなくなり、均衡したグラウト圧力の中でバネ２７のバネ力でボール２６が押されてグラウト入口２１を内側から閉じる。注入ホース４、排出ホース１０から自動圧力弁ノズル１９、吸気ノズル１１を夫々外して注入作業を終了する。尚、注入ホース４と排出ホース１０に高低差がある場合には、グラウトの流出を防ぐため、低い方のホースを折返して曲げ、その状態に縛るなどして先に閉じてからノズル１９又は１１を外す。高い方のホースからはノズル１９又は１１を外し、解放したまゝでよい。この注入ホース４、排出ホース１０はグラウトが硬化した後にグラウトキャップの付根付近で切断する。
【００２３】
図４は本発明に係るダクトと真空ホースの接続例の説明図である。グラウトの注入ホース４が接続されるダクトの一端部２ａと、真空ポンプからの排出ホース１０が接続されるダクトの他端部２ｂとの間の適当な位置に透視可能で、先端が閉じ、先端部がＰＣ構造物の外に後述のように所定長さ突出する真空ホース２９を、１本ないし複数本、必要な数だけ、ダクトと連通分岐して取付ける。拡大して示したように、ダクト２には真空ホース２９の取付け位置に孔３１を開設すると共に、この孔３１と連通するソケット３３が外周から突出したＴ形のホース取付管３２をダクト２の外に嵌めてダクト沿いに移動させ、ソケット３３とダクトの孔３１を連通させる。そして、ホース取付管とダクトの回りに粘着テープ３４などを巻付けてシールし、ホース取付管のソケット３３に真空ホース２９の下端部をねじ込んで取付ける。ダクトの直径は、一般に６５ｍｍ程度であり、これに対して真空ホースは直径２０ｍｍ程度、材質は例えば高密度ポリエチレン等でよい。
【００２４】
こうして真空ホース２９を取付けたダクト２にはＰＣ鋼材を貫通してＰＣ構造物を成形する型枠のなかに配置し、真空ホース２９は真っ直ぐ上向きに立てゝその先端部を型枠の開放した上面から外に出し、ダクトの一端部２ａと他端部２ｂは型枠の前後の端壁から外に出し、型枠中に配筋してコンクリートを打設してコンクリート構造物を成形し、成形後、脱型する。コンクリートが所要の強度に達すると、ダクトに貫通したＰＣ鋼材を両端から緊張し、ＰＣ鋼材の各端部を該構造物と一体のダクトの各端部２ａ、２ｂに定着具で定着してコンクリート構造物にプレストレスを与え、ＰＣ鋼材の両端の余分な長さを切断し、各定着具にグラウトキャップを被せて固定する。上記の工程中、コンクリート構造物の成形型枠のなかにダクトを配置する際、真空ホースを真っ直ぐ上向きに立て、その先端部を型枠から外に突出させることを除いては、在来の通常の施工と異なることはなく、これによって上面から真空ホースの先端が突出したＰＣ構造物用のコンクリート構造物が得られる。尚、真空ホースの必要長さ、及びＰＣ構造物の上面からの真空ホースの必要突出高さは、後述のようにダクトに対する真空ホースの取付け位置の、コンクリート構造物の表面から下の深さに応じて変化する。従つて、ホース取付管３２のソケット３３に下端を取付ける真空ホースは種々な長さのものを用意し、後述のように機能する長さのものを選択して取付けるようにするとよい。
【００２５】
図５は本発明に係るダクト内へのグラウトの注入充填方法の説明図である。図１，図２と同様に注入側グラウトキャップ３ａにはグラウトポンプ（図示せず）からの注入ホース４が接続し、排出側グラウトキャップ３ｂには真空ポンプ（図示せず）に至る排出ホース１０が接続している。この状態で、真空ポンプを連続運転し、ダクト内の気圧が設定負圧以下の真空状態下でのみグラウトポンプを運転してダクト内に注入ホース４からグラウト３０を注入し、グラウトの流れの先端が真空ホース２９の取付部に達すると、真空ホース２９の中もダクト２の中と同様に真空状態にあるのでグラウトは分流し、一部のグラウトは真空ホース２９の中に吸引作用で進入していく。残りのグラウトはダクト中に進行を続ける。真空ホース２９の中にグラウトが進入すると真空ホース２９の入口がグラウトで密閉遮断された状態になるので、その時点で真空ホース２９の中の空間には真空ポンプによる減圧作用は及ばなくなる。従って、真空ホースの空間の気圧が、仮に大気圧の０．２倍とすると、その負圧に釣り合う長さまでグラウトは吸引されて進入し、グラウト柱３０′になるが、先端迄は充填されずに、未充填部が真空ホース先端に空間部２９′として残ることになる。真空ホースの長さが長くなると、この空間部２９′の長さも長くなるので、図６に示すように、この空間部２９′がＰＣ構造物の中に埋没しないように、予め検討して、真空ホースの長さは余裕をもった長さにし、真空ホース中の空間部２９′をＰＣ構造物の外から目視できるようにしておく必要がある。
【００２６】
以下に、真空ホース２９の先端内部に発生する空間部２９′の長さの計算例を図７，８を参照して示す。発生する空間部２９′の長さをＸｃｍ、ダクト入口から真空ホース先端迄の高さをＡｃｍ、真空ホースの長さをＢｃｍとする。
0003584024.tif 000002
実用真空（Ｐｕ）は、Ｐｕ＝１−６００／７６０＝０．２１ａｔｍ
真空ホース中の大気量は、  ０．２１Ｂ（ｃｍ）
真空ホースの空間部の気圧（ｙ）は
ｙ＝０．２１Ｂ／ｘａｔｍ＝０．２１Ｂ／ｘ×１０３３．６ ｇ／ｃｍ2
大気と接する迄のグラウト柱の長さ（Ｌ）は
Ｌ＝（Ａ−ｘ）ｃｍ
グラウト柱の重さ（Ｚ）は
Ｚ＝Ｌ×１．９ｇ＝１．９（Ａ−ｘ）ｇ／ｃｍ2
真空ホースの空間部の気圧（ｙ）とグラウト柱の重さ（Ｚ）の合計が大気圧（１ａｔｍ）と均合うので、次式が成立する。
ｙ十ｚ＝１ａｔｍ ・・・・・・・・・・・・・・・（１）
（１）式に夫々上式の値を代入し、単位を揃えると
０．２１Ｂ／ｘ×１０３３．６十１．９（Ａ−ｘ）＝１０３３．６・・・（２）
（２）式に、真空ホースの長さを６５ｃｍと仮定してＡ、Ｂの値を入れ、整理すると次の一元二次方程式となる。
ｘ2＋４７４ｘ−７４２５．６＝０ ・・・・・・（３）
（３）式の根を求めると
ｘ＝１５．２ｃｍ
以上の計算より、真空ホースの先端に１５．２ｃｍの長さの空間部２９′が発生する。この場合、真空ホースの長さを６５ｃｍ、真空ホースのダクトヘの取付位置をＰＣ構造物の表面から下、１５ｃｍにすると、高さ約５０ｃｍのグラウト柱が真空ホースの中に生じ、グラウト柱の下部１５ｃｍがＰＣ構造物中にあり、その上の約３５ｃｍがＰＣ構造物の表面から外に出るので、更にその上の高さ１５．２ｃｍの空間部は十分に目視可能であり、計算値に見合ったこの空間部長がグラウト注入後に発生することによってダクト内に設定された真空状態下でグラウトが充填された証となる。つまり、ＰＣ構造物の表面から外に突出した真空ホースを含めてダクトの内部が設定された負圧であるため、構造物の表面上に突出した真空ホース中にグラウト柱と、その上に計算値に見合った空間部が出現するのである。
【００２７】
ダクトの真空ホース取付位置が更に深くなった図９の場合について計算例を示す。
真空ホースの長さを２．５ｍ、真空ホースのダクトヘの取付位置をＰＣ構造物の表面から下、１．５ｍの深さにした場合について、前と同様に計算を行うと、次の一元二次方程式が得られる。
ｘ2＋４２４ｘ−２８５６０＝０・・・・・・・（３）
ｘ＝５９．１ｃｍとなる。
真空ホース先端に、５９．１ｃｍの空間部が発生し、真空ホースのダクトヘの取付け位置からのグラウト柱の高さは約１．９ｍになり、ＰＣ構造物表面から突出した高さ１ｍの真空ホース中にグラウト柱が約４０ｃｍ出現するので、真空ホースの先端に生じた高さ５９．１ｃｍの空間部は充分に目視可能であり、グラウト注入後のこの空間部２９′の高さによってダクト内に設定された真空状態下でグラウトが充填されたことが証明される。
【００２８】
以上で明らかなように、真空ホースのダクトに対する取付位置がＰＣ構造物の表面から下に深くなる程、それに対応して真空ホースの長さを長くし、且つ真空ホースがＰＣ構造物の表面から突出する高さも高くしてグラウト柱の上に生じる空間部の全長を余裕をもって目視できるようにする。それには前述したように長さが異なる数種類の真空ホースを用意し、真空ホースを取付けるべきダクトの位置のＰＣ構造物の表面からの深さに応じて、予め上記の計算を行って真空ホースの長さを余裕をもって選択し、その真空ホースをダクトに取付けるようにすればよい。
【００２９】
先に述べたように、グラウト注入には粘性流体としての抵抗が働くので、真空負圧だけによる可能注人長は数ｍ程度が限度となるので、加圧注入が必要になる。従って、グラウト注入圧力が仮に５ｋｇ／ｃｍ2になると、ボイル・シャルルの法則から、真空ホースの空間部が大きく変動して５分の１以下になるが、これはグラウトの充填度とは関係がなく、グラウト注人中に高圧が保持された状態では計算値から大幅に小さくなることを知っておく必要がある。従って、空間部の長さの測定は、グラウトの注入作業終了後、注入ホースと排出ホースは開いた状態で、常圧で測定するものとする。注入口と排出口に高低差がある場合は低い方を閉じ、高い方を解放すればよい。
【００３０】
図６は本発明に係るＰＣ構造物の斜視図であり、グラウト注入作業終了後の真空ホース２９の状態を示す。真空ホースの先端部に空間部２９′を残した状態でグラウト柱３０′が充填されている。この空間部２９′の高さが上記の計算長とほゞ同じであれば、真空ホースに連通したダクト中に設定した真空状態でグラウトが充填されたことを示す証となる。
【００３１】
尚、経験上、ダクト中に空隙等が発生する可能性のある個所は予知可能であるので、真空ホースはそのような位置に重点的に取付けるほか、ダクト内の充填確認を必要とする位置にも取付ければよい。
【００３２】
図１０は本発明に係るＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填方法の説明図である。グラウトがダクト内に注入充填される順序は図２に示した方法と同じであるが、真空ポンプの負圧が設定負圧以下の状態で、真空スイッチと連動する無線送信機によりグラウトポンプの運転を無線で遠隔自動制御する点において異なる。
【００３３】
グラウトの注入充填は以下の通り行う。図１の例の説明においては、低い真空度（２．１×１０4パスカル、０．２１ａｔｍ）で、粘性型グラウトを使用して注入充填を行った場合の例を説明しているが、ここでは、高い真空度（１０2パスカル、０．００１ａｔｍ）で、グラウトの粘性が低い低粘性型グラウトを使用して注入充填を行った場合の例について説明する。
【００３４】
グラウトの注入側においては、図２の方法と同じ順序で行われるが、グラウトポンプ７に無線受信機１２０を設置し、無線送信機１１９からの真空スイッチのＯＮ−ＯＦＦ情報を受信して、グラウトポンプ７の運転用動力線の開閉を行うようにする。他方のグラウト排出側では、真空ポンプ１１３の吸気口１２４を真空ポンプホース１２、接続パイプ１２７、排出ホース１０を経て排出側グラウトキャップ３ｂに接続する。
【００３５】
真空槽１１４に接続するパイプに真空ゲージ１１７、空気口１２１、三分岐バルブ１２２、真空スイッチ１１８、この真空スイッチ１１８と連動させた無線送信機１１９、開閉バルブ１２３を設け、同パイプ下端にグラウト排出用ボックス１２５を設け、その側面下方に吸着開閉弁１２６を取付ける。
【００３６】
グラウトの注入充填に際しては、開閉バルブ１２３を開き、三分岐バルブ１２２は空気口１２１を閉じてパイプ内を通気する状態にする。予め、このようにした後に、真空ポンプ１１３を連続運転してダクト内の気圧を減圧していく。グラウト排出用ボックス１２５の吸着開閉弁１２６は減圧により吸着されて自動的に閉じられる。
【００３７】
真空槽１１４の負圧が真空スイッチ１１８に設定した負圧１０2パスカル以下になると、真空スイッチ１１８がＯＦＦの状態からＯＮの状態になり、無線送信機１１９に連動して無線送信機１１９よりのＯＮ情報が送信され、グラウト注入側のグラウトポンプ７に設けられた無線受信機１２０に受信され、受信されたＯＮ情報によりグラウトポンプ７の運転用動力線回路に通電してグラウトポンプ７の運転が無線で遠隔制御されて行われ、グラウト注入側ダクトにグラウトが注入充填される。
【００３８】
ダクトに注入充填されたグラウトはダクト中を進行し、ダクト頂部に達すると、グラウトの性質が低粘性の場合には図１１に示すように、ダクトの頂部から曲げ下って配置された箇所では、グラウト１３０の流れは（１）から（５）のように注入充填されていく。グラウトの流れはダクトの頂部水平部（ａ〜ｂ）迄はダクトの断面を充満して進行するが、頂部を過ぎて下り勾配になると粘性が低いのでグラウトは先流れ現象を起して（１），（２）のように流れて進行する。
【００３９】
グラウトが先流れを続けて、ダクトの底部水平部に進むと、（３）に示すように、底部（ｅ〜ｆ）の後方ｄ点附近でグラウトが充満して、ｂ，ｃ，ｄ点間のダクト上方の真空空間（Ａ）が遮断されて閉じ込められる。グラウトは、その後、底部の水平部、上り勾配部のダクト中を充満しながら進行してダクト排出側より排出される。
【００４０】
ダクト排出側の排出ホース１０、真空ポンプホース１２中をグラウトが通過するのを透視して確認した後、速やかに開閉バルブ１２３を閉じ、三分岐バルブ１２２を操作して真空槽１１４との通気を閉じると同時に空気口１２１が開いてパイプ内に空気が導入し、減圧により真空スイッチ１１８がＯＦＦ作動する。真空スイッチ１１８と連動した無線送信機１１９よりＯＦＦ情報が送信され、グラウトポンプ７の無線受信機１２０に受信されて、グラウトポンプ７は即停止する。
【００４１】
真空ポンプホース１２中を流れてきたグラウトはグラウト排出用ボックス１２５中に溜り、吸着開閉弁１２６がグラウト注入圧で押し開かれて自動的に排出される。尚、真空槽１１４内のじょうろ型の受け部にはダクト中より吸引された水等の残留水を排出する役目をする開閉弁１１６が設けられている。前述の図１１，（３）に示す真空空間（Ａ）は、１０2パスカル（０．００１ａｔｍ）の真空であるから、この空間が閉じられた瞬間に（４）の真空空間（Ｂ）に収縮し、更に収縮して（５）の大気空間（Ｃ）に収縮する。
【００４２】
この大気空間（Ｃ）の体積は、ＰＣ鋼材１２Ｓ１５．２、ダクト内径７５ｍｍの場合について、図１１，（３）に示すダクトｃ点において、グラウトが半分しか充填されていない（このような状態は通常ありえない）と仮定して計算すると以下のようになる。
ダクト内径  φ７５ｍｍ      断面積Ｓ１＝４４．１８ｃｍ2
ＰＣ鋼材    １２Ｓ１５．２  断面積Ｓ２＝１６．６４ｃｍ2
ダクト内空面積  Ｓ＝Ｓ１−Ｓ２＝２７．５ｃｍ2
【００４３】
図１１，（３）において、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を各々４．０ｍと仮定し、ｃ点の真空空間の面積をダクト内空面積の１／２とし、ｂ点、ｄ点は空間の始点、終点であるから０とする。
0003584024.tif 000003
この真空空間体積を大気空間体積に換算すると
0003584024.tif 000004
【００４４】
次に、図１１，（５）に示すｂ点上に真空ホース１２９をダクトに分岐して設置しておくと、
真空ホース１２９は、    φ１６ｍｍ，ｌ＝１００ｃｍとすると
0003584024.tif 000005
大気空間（Ｃ）が真空ホース１２９中に吸収されて消滅し、
真空ホース中の気圧（Ｐ）は
0003584024.tif 000006
【００４５】
図５の説明において、ダクト中の気圧を０．２１ａｔｍにして、グラウトを注入充填した場合に真空ホース中にグラウト柱が部材外部に発生することは示されているので、真空ホース中の気圧が０．２１ａｔｍより小さいので、グラウト柱が部材外部迄上昇し、ダクト中に確実にグラウトが充填されるようになる。真空ホース中のグラウト柱は、０．０２８ａｔｍの高真空との釣り合い条件迄上昇して、ダクト中の気圧が０．２１ａｔｍの場合より更に高く迄出現することになる。ダクト中の気圧を１０3パスカルにした場合では、真空ホース中の気圧が０．２２ａｔｍ程度になり、０．２１ａｔｍ以上になるので、グラウト注入充填中に発生する大気空間（Ｃ）を完全に除去するためには、ダクト中を１０2パスカルの程度の真空にしておく必要がある。
【００４６】
以上、この発明の負圧下におけるグラウトの注入充填方法と、その装置及びグラウト充填確認装置付きダクトの実施形態について説明したが、この発明はその要旨を変えることなく、実施条件に応じて変化、応用し得ることはいうまでもなく、グラウト注入終了時のグラウトポンプの停止は、真空スイッチを設けているグラウトポンプの電気回路に別にスイッチを設けて、これと真空ポンプの電源スイッチを同時に操作できるようにすると、真空スイッチの作動を待たずに、グラウトポンプを停止でき、注入圧力過大によるホースの離脱等のトラブルを防ぐことができる。又、真空ホース中のグラウトは、グラウトの注入圧力により上下に移動し、その際ホース内壁にグラウトが付着するので、真空ホースの内壁をフッ素樹脂等で被膜加工をしておくと、撥水作用によりグラウトの付着を防ぎ、空間部２９′とグラウト柱３０′を明瞭に識別できる。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１によれば、真空ポンプを連続運転してダクト内部を減圧し、ダクト内の気圧が設定負圧以下の真空状態下でのみグラウトポンプを運転してグラウトを注入することを繰返して充填するので、ダクトがどのように長くてもダクト内の全断面にグラウトを充実して確実に充填することができる。又、ＰＣ構造物の表面から突出する真空ホース中を上昇したグラウト柱と、その上に残った空間部を目視し、その空間部の高さによってダクトの、真空ホースが取付けられた個所におけるグラウトの充実した充填状況が確認できる。
【００４８】
そして、請求項２、３によって、真空ポンプの設定負圧以下でグラウトポンプが自動的に運転してグラウトの注入充填を行い、設定負圧以上になるとグラウトポンプを自動的に停止し、真空ポンプでグラウトポンプの発停を自動制御できる。
【００４９】
グラウト充填の確認方法としては、近年、非破壊検査による方法としてＸ線透過法、衝撃弾性波法、中性子による検査法、放熱抵抗計測センサーによる方法等が種々研究されているが、Ｘ線透過法では適用部材厚が４０ｃｍ程度迄で限度があり、又、同じ高さに複数のダクトが配置された場合には映像が重なって撮影されダクト別の判定ができない等の難点がある。その他の方法でも、長いダクトには適用できない、空気や水が混在する状態での測定値から充填度を判定するのが複雑で困難、センサー接触表面部分の測定はできるが、グラウト充実度の判定にはならない、等の理由からダクト全長に亙ってしかも断面全体についてのグラウトの充実度を正確に判定できる充填確認方法は未だ開発されていないと言える。
【００５０】
これに対して請求項１，２によれば、ダクトの、真空ホースが取付けられた個所におけるグラウトの充実した充填状況が目視で確認できるため、ダクト中の空隙が発生し易い曲げ下がり部のほか、充填の確認を必要とする個所に真空ホースを取付け、その個所でのグラウトの充填状況を容易に知ることができる。しかも、センサー等の設置や、配線の必要がなく、測定機器も不要で、測定結果の複雑な解析等もないので専門技術者を必要とせず、グラウト注入作業後、すぐに判定できる。
【００５１】
請求項４の方法により、ダクト注入側と排出側の距離はＰＣ桁が大きくなると１００ｍ余になることもあり、グラウトポンプと真空ポンプに設けた真空スイッチを接続する電線の配置は、現場で準備、後始末に手間がかかり、電線のショートや電圧降下等のトラブルが発生することもあるので作業上煩わしく不便な面があったが、無線によりＯＮ−ＯＦＦ情報を伝達してグラウトポンプを操作できるので非常に簡便となり作業能率を向上させる。従来は、水封式真空ポンプ（１０4パスカル、０．１ａｔｍ程度迄）が一般的であったが、近年の真空ポンプの発達により油回転式真空ポンプによる高真空（１０2パスカル、０．００１ａｔｍ）を土木現場にも適用可能になってきたので、ダクト内を高真空にして、真空ホースを使用した充填方法を併用することにより、低粘性型のグラウトも確実に充填可能になった。また、真空ホースによりその充填確認ができる。高粘性型のグラウトの注入充填においても、高真空を適用することにより、真空ホース中にダクト内の残留空気を更に吸引して部材外に除去可能になり、ダクト全長に亘って密実なグラウトの充填を可能にする等改善ができる。また、真空ホース中に吸引されるグラウト柱は高真空によりさらに高くなるので、真空ホースの長さを短くできるメリットもある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るグラウトの注入充填方法の一例を示す概略説明図。
【図２】本発明に係るグラウトの注入充填方法の他の一例を示す概略説明図。
【図３】図２の自動圧力弁ノズルの拡大断面図。
【図４】本発明に係る一部を拡大したダクトと真空ホースの接続例の立面図。
【図５】本発明に係るダクト内へのグラウトの注入充填方法の説明図。
【図６】本発明に係るＰＣ構造物の斜視図。
【図７】真空ホース中にグラウトが進入し、その上に空間部を形成している状態の一例の説明図。
【図８】図７の原理図。
【図９】真空ホース中にグラウトが進入し、その上に空間部を形成している状態の他の一例の説明図。
【図１０】本発明に係るＰＣ構造物のダクト内へのグラウトの注入充填方法の説明図。
【図１１】ダクト内におけるグラウトの流れの説明図。
【符号の説明】
１  ＰＣ構造物（ＰＣ桁）
２  ダクト
３ａ  注入側グラウトキャップ
３ｂ  排出側グラウトキャップ
４  注入ホース
６  グラウトポンプのホース
７  グラウトポンプ
１０  排出ホース
１２真空ポンプのホース
１３，１１３  真空ポンプ
１４，１１４  真空ポンプの真空槽
１５，１２４  真空ポンプの吸気口
１７，１１７  真空ポンプの真空ゲージ
１８，１１８  真空スイッチ
２０  電線
２９  真空ホース
２９′  真空ホースの空間部
３０  グラウト
３０′  真空ホース中のグラウト
１１９  無線送信機
１２０  無線受信機
１２２  三分岐バルブ
１２３  開閉バルブ
１２５  グラウト排出用ボックス
１２６  吸着開閉弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003584024.tif 000014
【図９】
0003584024.tif 000015
【図１０】
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【図１１】
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