(57)【要約】【課題】  グラウト材の注入圧力を大きく変化させなくとも効率よくグラウト材を注入することが可能なグラウト注入方法およびグラウト注入システムを提供することを課題とする。【解決手段】  グラウト材を注入する際に、グラウト材の供給源１０から注入対象へ至る配管２０の少なくとも一部に設けた被加振部２１を管軸方向に振動させる。より好適には、被加振部２１を注入対象側へ移動させる復工程と、当該復工程よりも短い時間で被加振部２１を供給源１０側へ移動させる往工程とを繰り返すことによって、被加振部２１を振動させるとよい。【選択図】      図１
2006183303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラウト材を注入する際に、グラウト材の供給源から注入対象へ至る配管の少なくとも一部に設けた被加振部を管軸方向に振動させることを特徴とするグラウト注入方法。
【請求項２】
前記被加振部を前記供給源側へ移動させる往工程と、当該往工程よりも短い時間で前記被加振部を前記注入対象側へ移動させる復工程とを繰り返すことによって、前記被加振部を振動させることを特徴とする請求項１に記載のグラウト注入方法。
【請求項３】
前記被加振部を前記注入対象側へ移動させる復工程と、当該復工程よりも短い時間で前記被加振部を前記供給源側へ移動させる往工程とを繰り返すことによって、前記被加振部を振動させることを特徴とする請求項１に記載のグラウト注入方法。
【請求項４】
前記被加振部を、前記配管の一部を弛ませてなる弛み部に設けることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のグラウト注入方法。
【請求項５】
グラウト材の供給源と、
当該供給源から注入対象へ至る配管と、
前記供給源に貯留されたグラウト材を前記配管へ送り出すポンプと、
前記配管の少なくとも一部に設けた被加振部に管軸方向の振動を付与する振動発生装置と、を備えることを特徴とするグラウト注入システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラウト注入方法およびグラウト注入システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、定常的な注入圧力に周期的に変化する脈動圧力を付加するグラウト注入方法が知られており、この方法に使用されるグラウト注入システムについても様々な形式のものが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、注入ポンプから注入対象（地盤の亀裂や空隙など）へ至る配管に接続されたピストンポンプによって、定常的な注入圧力に脈動圧力を付加するグラウト注入方法およびグラウト注入システムが開示されており、特許文献２には、配管の途中に設けた可撓性のホースを周期的に押し潰すことによって定常的な注入圧力に脈動圧力を付加するグラウト注入方法およびグラウト注入システムが開示されている。
【０００４】
また、特許文献３には、注入対象へ至る配管の途中に設けた可撓性のホースを密閉油室の内部に挿通し、ピストンの往復動により密閉油室の油圧を増減させてホースを圧縮・膨張させることによって定常的な注入圧力に脈動圧力を付加するグラウト注入方法およびグラウト注入システムが開示されている。
【０００５】
そして、このようなグラウト注入方法によると、グラウト材の見かけの粘性が低下することから、脈動圧力を付加しない通常のグラウト注入方法に比べて、亀裂や空隙内での目詰まりが抑制され、その結果、注入効率が向上することになる。つまり、微細な亀裂に対しても高濃度・高粘度のグラウト材を効率よく注入することが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１１４９３８号公報（段落００１６、図１）
【特許文献２】特開２０００−２７１７１号公報（段落００１１，００１２、図３）
【特許文献３】特開２０００−３０３４５０号公報（段落００１１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、このようなグラウト注入方法では、結局のところ、グラウト材の注入圧力に大きな変化が生じることになるので、注入圧力の管理基準値として最大圧力値や最小圧力値が規定されている場合には、当該管理基準値を大幅に上回るといった不具合や大幅に下回る虞がある。
【０００８】
このような観点から、本発明は、グラウト材の注入圧力を大きく変化させなくとも効率よくグラウト材を注入することが可能なグラウト注入方法およびグラウト注入システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決する本発明に係るグラウト注入方法は、グラウト材を注入する際に、グラウト材の供給源から注入対象へ至る配管の少なくとも一部に設けた被加振部を管軸方向に振動させることを特徴とする。
【００１０】
要するに、このグラウト注入方法は、グラウト材を注入（グラウチング）する際に、配管の少なくとも一部に設けた被加振部を管軸方向に振動させることによって、グラウト材に含まれる粒子等が微細な亀裂や空隙に入り込み易くなるので、グラウト材が高濃度・高粘度であったとしても、これを効率よく注入することが可能となる。しかも、このグラウト注入方法によれば、グラウト材に大きな圧力変動を生じさせる従来のグラウト注入方法と異なり、注入圧力に大きな変化が生じることがないので、注入圧力の管理基準値として最大圧力値や最小圧力値が規定されている場合であっても、当該管理基準値を大幅に上回るといった不具合や大幅に下回るといった不具合が生じることがない。
【００１１】
ここで、グラウト材の注入対象としては、例えば、岩盤や地盤の亀裂や空隙のほか、コンクリートのひび割れなどが挙げられる。
【００１２】
また、グラウト材としては、例えば、セメント系（セメントミルク、モルタルなど）、樹脂系、水ガラス系といったものを使用することができる。
【００１３】
なお、本発明においては、前記被加振部を前記供給源側へ移動させる往工程と、当該往工程よりも短い時間で前記被加振部を前記注入対象側へ移動させる復工程とを繰り返すことによって、前記被加振部を振動させるとよい。
【００１４】
このようにすると、配管内のグラウト材に「押し波」が付与されるので、例えば注入圧力の管理基準値として最小圧力値が規定されている場合に好適である。なお、往工程と復工程とを交互に繰り返してもよいが、往工程と復工程との間に被加振部の移動を停止させる工程を含ませてもよい。ここで、「供給源側」および「注入対象側」は、グラウト材の進行方向（流れ方向）を基準にしている。つまり、「被加振部を供給源側へ移動させる」とは、被加振部をグラウト材の進行方向とは逆の方向（すなわち、上流側）へ移動させる、ということを意味しており、同様に、「被加振部を注入対象側へ移動させる」とは、被加振部をグラウト材の進行方向（すなわち、下流側）へ移動させる、ということを意味している。
【００１５】
また、本発明においては、前記被加振部を前記注入対象側へ移動させる復工程と、当該復工程よりも短い時間で前記被加振部を前記供給源側へ移動させる往工程とを繰り返すことによって、前記被加振部を振動させてもよい。
【００１６】
このようにすると、配管内のグラウト材に「引き波」が付与されるので、例えば注入圧力の管理基準値として最大圧力値が規定されている場合に好適である。なお、往工程と復工程とを交互に繰り返してもよいが、往工程と復工程との間に被加振部の移動を停止させる工程を含ませてもよい。
【００１７】
また、本発明においては、前記被加振部を、前記配管の一部を弛ませてなる弛み部に設けるとよい。
【００１８】
このようにすると、振動を与える範囲が限定されるため、配管を全体的に振動させる場合に比べて小さな加振力で被加振部を振動させることが可能となる。
【００１９】
また、前記した課題を解決する本発明に係るグラウト注入システムは、グラウト材の供給源と、当該供給源から注入対象へ至る配管と、前記供給源に貯留されたグラウト材を前記配管へ送り出すポンプと、前記配管の少なくとも一部に設けた加振部に管軸方向の振動を付与する振動発生装置と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
このグラウト注入システムによれば、配管の少なくとも一部に設けた被加振部を管軸方向に振動させつつグラウト材を注入することが可能となるので、グラウト材に大きな圧力変動を生じさせる従来のグラウト注入システムと異なり、注入圧力に大きな変化が生じることがない。つまり、このグラウト注入システムによれば、グラウト材に含まれる粒子等が微細な亀裂や空隙に入り込み易くなるので、グラウト材が高濃度・高粘度であったとしても、これを効率よく注入することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るグラウト注入方法によれば、グラウト材の注入圧力を大きく変化させなくとも効率よくグラウト材を注入することができる。
【００２２】
また、本発明に係るグラウト注入システムによれば、グラウト材の注入圧力を大きく変化させなくとも効率よくグラウト材を注入することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２４】
本実施形態に係るグラウト注入方法は、図１に示すように、グラウト材を注入（グラウチング）する際に、グラウト材の供給源１０から注入対象となる地盤Ｇの空隙や亀裂へ至る配管２０の少なくとも一部に設けた被加振部２１を管軸方向（図１中の白抜き矢印方向）に振動させるものである。
【００２５】
次に、本実施形態に係るグラウト注入方法を実施するためのグラウト注入システムについて詳細に説明する。
【００２６】
本実施形態に係るグラウト注入システムは、図１に示すように、グラウト材の供給源１０と、この供給源１０から注入対象となる地盤Ｇの空隙や亀裂に至る配管２０と、供給源１０に貯留されたグラウト材を配管２０へ送り出すポンプ３０と、配管２０の少なくとも一部に設けた被加振部２１に管軸方向の振動を付与する振動発生装置４０とを備えている。なお、グラウト材の定常的な注入圧力の大きさや注入量は、図示しない制御装置を配管２０に介設することによって制御することもできる。
【００２７】
供給源１０は、混練されたグラウト材を攪拌しつつ貯留するアジテータからなる。なお、図示は省略するが、供給源１０に、グラウト材を構成するセメントや水などを練り混ぜるミキサ、このミキサにグラウト材の原料となるセメント等を投入するためのホッパ、水を貯留する貯留タンクなどを装備してもよい。
【００２８】
配管２０は、その一部を弛ませてなる弛み部２０Ｔを備えており、この弛み部２０Ｔの一部が被加振部２１になっている。この弛み部２０Ｔは、図２に示すように、配管２０の一部をループさせたものであり、その終端部分と始端部分とが重ねられている。ここで、本実施形態では、弛み部２０Ｔのうち、重複部分に対して平行になっている部分を被加振部２１としている。なお、本実施形態に係る弛み部２０Ｔは、小判形状（楕円状）を呈しているが、この他、図示は省略するが、Ω字状に弛ませた部位を弛み部としてもよい。また、配管２０の材質は、グラウト材の注入圧力に耐えうるものであれば、その硬軟等は問わないが、弛み部２０Ｔについては、柔軟性のある耐圧ホース等を用いるのが望ましい。
【００２９】
図１に示すポンプ３０は、グラウト材を一定の圧力で連続的に送り出せるものであれば、その形式は問わないが、好適には、脈動が発生しにくい水中ポンプを使用するとよい。
【００３０】
振動発生装置４０は、配管２０の弛み部２０Ｔの位置に合わせて設置されている。より詳細には、振動発生装置４０は、図２および図３に示すように、各種部品が取り付けられる基体４１と、配管２０の被加振部２１に振動を加える振動台４２と、この振動台４２を支持する一対の支持ローラ４３，４３（図２参照）と、振動台４２の動力源となるモータ４４と、このモータ４４の回転運動を往復運動に変換するカム機構４５と、このカム機構４５に隣接して設けられた押圧手段４６と、振動台４２を付勢する付勢手段４７と、振動台４２の可動範囲を規制するストッパ４８と、を主に備えている。
【００３１】
振動台４２は、一端が基体４１に取り付けられた回転軸４２ａと、この回転軸４２ａを中心に左右に揺動する矩形形状の振動板４２ｂと、この振動板４２ｂの表面（上面）の四隅のそれぞれに設けられた保持部４２ｃとを主に備えている。保持部４２ｃは、配管２０を保持するものであり、本実施形態では、略Ｕ字形状を呈する上下一対のブロックで配管２０を上下方向から狭持する構成になっている。四つの保持部４２ｃ，４２ｃ，…のうち、回転軸４２ａを挟んで対向する保持部４２ｃ，４２ｃ（すなわち、振動板４２ｂの揺動中心側（図３において上側）の縁部に設けられた保持部４２ｃ，４２ｃ）は、配管２０の弛み部２０Ｔの重複部分を保持するものであり、従動ローラ４５ｂを挟んで対向する保持部４２ｃ，４２ｃ（すなわち、振動板４２ｂの揺動側（図３において下側）の縁部に設けられた保持部４２ｃ，４２ｃ）は、配管２０の被加振部２１を保持するものである。なお、回転軸４２ａを挟んで対向する保持部４２ｃ，４２ｃについては、振動板４２ｂに設ける必要はなく、基体４１に設けてもよい。
【００３２】
支持ローラ４３は、振動板４２ｂの揺動側の縁部を下側から支持するものであり、本実施形態では、図４の（ａ）に示すように、振動板４２ｂの裏面に当接している。
【００３３】
カム機構４５は、図４の（ｂ）に示すように、振動板４２ｂの裏側（下側）に装備されていて、本実施形態では、モータ４４の出力軸に取り付けられた板カム４５ａと、振動板４２ｂに取り付けられた従動ローラ４５ｂとを備えて構成されている。そして、図３に示すように、板カム４５ａを回転させると、板カム４５ａの輪郭の形状に応じて従動ローラ４５ｂが移動し、ひいては、振動板４２ｂが回転軸４２ａを中心に左右に揺動することになる。本実施形態においては、振動板４２ｂの揺動の周期（すなわち、被加振部２１の振動の周期）の中に、図５に示すように、振動板４２ｂを供給源１０側、すなわち、グラウト材の流れの上流側（図３において右側）へ移動させる往工程と、当該往工程よりも短い時間で振動板４２ｂを注入対象側（地盤Ｇ側）、すなわち、グラウト材の流れの下流側（図３において左側）へ移動させる復工程と、往工程から復工程へ移行する間に振動板４２ｂを停止させる停止工程とが含まれるように板カム４５ａの輪郭を設定している。なお、板カム４５ａの輪郭は、このようなものに限定されることはなく、例えば、往工程と復工程とが交互に繰り返されるように設定してもよい。また、カム機構４５を用いた場合には、被加振部２１の振動の周期を０．１秒以上に設定するとともに、振動板４２ｂの振幅を１０ｍｍ程度にするとよい。なお、被加振部２１の振動の周期は、モータ４４の回転数や板カム４５ａの輪郭の形状に応じて変更することができる。
【００３４】
押圧手段４６は、図４の（ｂ）に示すように、板カム４５ａを挟んで従動ローラ４５ｂと対向する部位に設けられていて、本実施形態では、振動板４２ｂの裏面（下面）に取り付けられた可動ブラケット４６ａと、この可動ブラケット４６ａの先端部分に取り付けられた押圧ローラ４６ｂとを備えている。可動ブラケット４６ａには、コイルばね４６ｃが組み込まれており、その付勢力によって押圧ローラ４６ｂが板カム４５ａに当接する。
【００３５】
付勢手段４７は、振動板４２ｂの裏面に固定された固定ブラケット４７ａと、この固定ブラケット４７ａと基体４１との間に組み込まれたコイルばね４７ｂとを備えていて、前記した復工程において、上流側に位置している振動板４２ｂを下流側に押し戻す役割を担っている。
【００３６】
図４の（ａ）に示すストッパ４８は、天然ゴムや合成ゴムといった弾性体からなり、振動板４２ｂが付勢手段４７側に移動してきたときに当接する。
【００３７】
以上のように構成されたグラウト注入システムによると、グラウト材を地盤Ｇ（図１参照）の亀裂や間隙に注入する際に、配管２０の一部である被加振部２１を管軸方向に振動させることができる。
【００３８】
つまり、ポンプ３０（図１参照）を駆動させてグラウト材を配管２０に送り込みつつ、図３に示すように、振動発生装置４０のモータ４４を作動させて板カム４５ａを時計回りに回転させると、振動板４２ｂが回転軸４２ａを中心に左右に揺動し、その結果、揺動側（図３において下側）の保持部４２ｃ，４２ｃに保持された配管２０の被加振部２１が管軸方向（図３中の白抜き矢印方向）に振動することになる。
【００３９】
なお、被加振部２１が管軸方向に振動すると、グラウト材に含まれる粒子等が微細な亀裂や空隙に入り込み易くなるので、高濃度・高粘度のグラウト材をも効率よく注入することが可能となるが、注入圧力に大きな変化が生じることはない。つまり、注入圧力の管理基準値として最大圧力値や最小圧力値が規定されている場合であっても、当該管理基準値を大幅に上回ることや大幅に下回るといった不具合が生じることがない。
【００４０】
加えて、本実施形態においては、被加振部２１を供給源１０側（グラウト材の流れの上流側（図３では、右側））へ移動させる往工程と、当該往工程よりも短い時間で被加振部２１を注入対象側（グラウト材の流れの下流側（図３では、左側））へ移動させる復工程とを繰り返すことによって、被加振部２１を振動（すなわち、振動板４２ｂを揺動）させていることから、配管２０内のグラウト材に「押し波」が付与されることになる。つまり、グラウト材に「押し波」を付与する本実施形態に係るグラウト注入システムは、注入圧力の管理基準値として最小圧力値が規定されている場合に好適である。
【００４１】
また、本実施形態においては、配管２０の一部を弛ませてなる弛み部２０Ｔに被加振部２１を設けたので、弛み部を設けないもの（すなわち、配管２０を全体的に振動させるもの）に比べて小さな加振力で被加振部２１を振動させることが可能となる。つまり、定格出力や定格トルクが小さいモータ４４であっても、被加振部２１を振動させることが可能となる。
【００４２】
なお、注入圧力の管理基準値として最大圧力値が規定されている場合には、被加振部２１を注入対象側（図３では、左側）へ移動させる復工程と、当該復工程よりも短い時間で被加振部２１を供給源１０側（図３では、右側）へ移動させる往工程とを繰り返すことによって、被加振部２１を振動させてもよい。
【００４３】
このようにすると、配管２０内のグラウト材に「引き波」が付与されることになるので、例えば、注入圧力の管理基準値として最大圧力値が規定されている場合に好適である。
【００４４】
なお、前記した振動発生装置４０を用いて「引き波」を発生させるには、例えば、板カム４５ａを半時計周りに回転させるか、あるいは、配管２０の上流と下流とを図３に示すものと逆にした状態で、板カム４５ａを時計回りに回転させればよい。
【００４５】
また、カム機構４５とは異なる機構によって振動板４２ｂを揺動させてもよい。例えば、図６の（ａ）および（ｂ）に示す振動発生装置４０’は、前記したカム機構４５に替えて、クランク機構４９を採用したものである。
【００４６】
クランク機構４９は、図６の（ａ）に示すように、モータ４４の出力軸に取り付けられたクランク４９ａと、振動板４２ｂに取り付けられた軸部４９ｂと、クランク４９ａと軸部４９ｂとを連結する連結棒４９ｃとを備えて構成されている。そして、クランク４９ａを回転させると、振動板４２ｂが回転軸４２ａを中心に左右に揺動することになる。なお、クランク機構４９を用いた場合には、図２に示す押圧手段４６、付勢手段４７およびストッパ４８を省略することが可能となる。また、クランク機構４９を用いた場合には、被加振部２１の振動の周期（すなわち、振動板４２ｂの揺動の周期）を０．０５秒以上に設定するとともに、振動板４２ｂの振幅を１０ｍｍ程度にするとよい。
【００４７】
なお、振動板４２ｂを揺動させる手段としては、前記したものに限定されることはなく、種々の手段を採用することができる。例えば、図示は省略するが、他のリンク機構を利用して振動板４２ｂを揺動させてもよいし、あるいは、リニアモータを利用して振動板４２ｂを揺動させてもよい。
【００４８】
また、前記した実施形態では、回転軸４２ａを中心に揺動する振動板４２ｂの揺動側の縁部に被加振部２１を固定することによって被加振部２１を管軸方向に振動させる構成を例示したが、この他、図示は省略するが、単純に往復運動をする振動板に被加振部２１を固定することによって被加振部２１を管軸方向に振動させる構成を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施形態に係るグラウト注入システムの構成を示す模式図である。
【図２】振動発生装置の斜視図である。
【図３】振動発生装置の平面図である。
【図４】（ａ）は図３のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】被加振部（振動板）の動き方の一例を示すグラフである。
【図６】（ａ）は振動発生装置の変形例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０    供給源
２０    配管
２０Ｔ  弛み部
２１    被加振部
３０    ポンプ
４０    振動発生装置
５０    制御装置
【図１】
2006183303.tif 000003
【図２】
2006183303.tif 000004
【図３】
2006183303.tif 000005
【図４】
2006183303.tif 000006
【図５】
2006183303.tif 000007
【図６】
2006183303.tif 000008