(57)【要約】【課題】本発明は、既存構造物に有害な変状を生じさせることなく、既存構造物下の基礎地盤に、地盤改良に好適な注入液を注入する既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法及び装置を提供する。【解決手段】基礎地盤１３に注入手段２を用いて地盤改良に好適な注入液１５を注入するに際し、基礎地盤１３及び既存構造物８の基礎床版９の変状を変状検知手段３を用いてモニタリングして、適宜注入圧力を調整するとともに、これらと並行して基礎地盤１３の地下水頭が所定範囲内に収まるよう揚水手段６を用いた地下水１４の揚水を実施することにより、既存構造物８に有害な変状を生じさせることなく、基礎地盤１３の地盤改良を実施するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存構造物下の基礎地盤に、地盤改良に好適な注入液を注入する既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法であって、
前記既存構造物の基礎床版を貫通し、基礎地盤の所定深さに達する複数の鉛直孔を設置する第１の工程と、
何れか１体の鉛直孔を前記注入液の注入孔、これと隣接する複数の鉛直孔を揚水孔と位置付ける第２の工程と、
前記注入孔周辺における基礎床版、及び基礎地盤の変状状況をモニタリングし、変状量が所定限度に収まるように注入圧力を制御しながら、前記注入孔から基礎地盤へ注入液を注入するとともに、これと並行して前記揚水孔から地下水を揚水し、地下水頭が所定範囲に収まるように制御する第３の工程とにより構成され、
前記鉛直孔すべてに対して、第２の工程及び第３の工程を繰り返すことを特徴とする既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法。
【請求項２】
既存構造物下の基礎地盤に、地盤改良に好適な注入液を注入する既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置であって、
前記基礎地盤に、前記注入液を加圧注入する注入手段と、
前記基礎地盤、及び既存構造物の基礎床版に係る変状状況を検知する変状検知手段と、
前記基礎地盤中の地下水を揚水する揚水手段と、
前記変状検知手段及び注入手段に連動し、変状検知手段から基礎地盤及び基礎床版の変状量を通知され、変状状況に応じて基礎地盤への注入液の最適な注入圧力量を算定し、該注入圧力量を注入手段に通知する計測演算手段を備えてなり、前記変状検知手段に、基礎床版の変状及び損傷を検知する床版変状検知手段、及び基礎地盤の水分量変化及び表面の漏水を検知する基礎地盤変状検知手段を備えることを特徴とする既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置。
【請求項３】
請求項２に記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置において、
前記注入手段に、基礎地盤への注入液の注入圧力量を自動制御する注入圧力制御機構が備えられることを特徴とする既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置において、
前記変状検知手段の基礎地盤変状検知手段に、基礎地盤に接触することなく水分量変化及び表面の漏水を把握する非接触式隔測型のセンサが備えられることを特徴とする既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれかに記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置において、
前記揚水手段が、圧縮空気を生成するコンプレッサと、該コンプレッサより生成された圧縮空気を基礎地盤中に設置された揚水孔に送気する送気管と、前記揚水孔に一端を挿入される揚水管を備えてなり、
前記送気管を介して送気された圧縮空気の押圧力を利用して、基礎地盤中の地下水を揚水管を介して揚水することを特徴とする既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置。
【請求項６】
請求項５に記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置において、
前記揚水手段に、前記基礎地盤中の地下水頭を検知する液面センサと、該液面センサ及び前記コンプレッサに連動する地下水頭制御機構を備えており、
前記地下水頭制御装置が、液面センサから通知された水頭レベルに応じて、前記地下水の揚水量を制御することを特徴とする既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存構造物下の基礎地盤に、地盤改良に好適な注入液を注入する既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、軟弱地盤上に立地する重要構造物では、地震時の地盤液状化対策が必要とされており、その有力な対策工法として薬液注入工法がある。薬液注入工法では、薬液を地盤中に加圧注入するため、注入孔の近傍地盤や近接構造物を変状させる場合が多い。このため、特許文献１に示すように、長時間をかけて極低圧力下で、かつ大口径の注入改良体を造成できる注入方法が考案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３１７４３６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような構成においても、図８に示すように、止水壁１６や粘性土層等の不透水性障壁で囲まれた既存構造物１７下の基礎地盤１８に、薬液１９を注入する場合には、注入量に見合うだけの地下水２０の逃げ場がないため、注入対象である基礎地盤１８の水圧が上昇しやすく、既存構造物１７の基礎床版２１やこれに取り付く壁２２に、傾斜や撓み等の変位が生じたり、亀裂や漏水が生じる等、構造物や機械設備としての機能に不具合を生じさせる場合が多い。このため、既存構造物１７に不具合を生じさせないような既存構造物１７下の基礎地盤１８に対する地盤改良に好適な注入液の注入工法が求められている。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は、既存構造物に有害な変状を生じさせることなく、既存構造物下の基礎地盤に、地盤改良に好適な注入液を注入する既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法は、既存構造物下の基礎地盤に、地盤改良に好適な注入液を注入する既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法であって、前記既存構造物の基礎床版を貫通し、基礎地盤の所定深さに達する複数の鉛直孔を設置する第１の工程と、何れか１体の鉛直孔を前記注入液の注入孔、これと隣接する複数の鉛直孔を揚水孔と位置付ける第２の工程と、前記注入孔周辺における基礎床版、及び基礎地盤の変状状況をモニタリングし、変状量が所定限度に収まるように注入圧力を制御しながら、前記注入孔から基礎地盤へ注入液を注入するとともに、これと並行して前記揚水孔から地下水を揚水し、地下水頭が所定範囲に収まるように制御する第３の工程とにより構成され、前記鉛直孔すべてに対して、第２の工程及び第３の工程を繰り返すことを特徴としている。
【０００７】
請求項２記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置は、既存構造物下の基礎地盤に、地盤改良に好適な注入液を注入する既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置であって、前記基礎地盤に、前記注入液を加圧注入する注入手段と、前記基礎地盤、及び既存構造物の基礎床版に係る変状状況を検知する変状検知手段と、前記基礎地盤中の地下水を揚水する揚水手段と、前記変状検知手段及び注入手段に連動し、変状検知手段から基礎地盤及び基礎床版の変状量を通知され、変状状況に応じて基礎地盤への注入液の最適な注入圧力量を算定し、該注入圧力量を注入手段に通知する計測演算手段を備えてなり、前記変状検知手段に、基礎床版の変状及び損傷を検知する床版変状検知手段、及び基礎地盤の水分量変化及び表面の漏水を検知する基礎地盤変状検知手段を備えることを特徴としている。
【０００８】
請求項３記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置は、前記注入手段に、基礎地盤への注入液の注入圧力量を自動制御する注入圧力制御機構が備えられることを特徴としている。
【０００９】
請求項４記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置は、前記変状検知手段の基礎地盤変状検知手段に、基礎地盤に接触することなく水分量変化及び表面の漏水を把握する非接触式隔測型のセンサが備えられることを特徴としている。
【００１０】
請求項５記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置は、前記揚水手段が、圧縮空気を生成するコンプレッサと、該コンプレッサより生成された圧縮空気を基礎地盤中に設置された揚水孔に送気する送気管と、前記揚水孔に一端を挿入される揚水管を備えてなり、前記送気管を介して送気された圧縮空気の押圧力を利用して、基礎地盤中の地下水を揚水管を介して揚水することを特徴としている。
【００１１】
請求項６記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置は、前記揚水手段に、前記基礎地盤中の地下水頭を検知する液面センサと、該液面センサ及び前記コンプレッサに連動する地下水頭制御機構を備えており、前記地下水頭制御装置が、液面センサから通知された水頭レベルに応じて、前記地下水の揚水量を制御することを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法及び装置は、基礎地盤に地盤改良に好適な注入液を注入するに際し、基礎地盤及び既存構造物の基礎床版の変状をモニタリングして、適宜注入圧力を調整するとともに、これらと並行して基礎地盤の地下水頭が所定範囲内に収まるよう揚水を実施することにより、既存構造物に有害な変形を生じさせることなく、基礎地盤の地盤改良を実施するものである。
【００１３】
図１に示すように、既存構造物の基礎地盤への注入液の注入装置１は、注入手段２と、変状検知手段３と、揚水手段６と、計測演算手段７を備えている。前記注入手段２は、地盤改良に好適な薬液等の注入液１５を、基礎地盤１３に加圧注入するものであり、本実施の形態では、注入圧力を制御することの可能な、注入圧力制御機構２ｃを備えた構成を有している。
一般に、一定速度での地盤への注入液１５の注入は、注入速度と注入圧力の関係が、図２のグラフに示すように非線形である。したがって、注入速度を減少させても、一概に注入圧力が低下するとは限らないため、注入速度の変更を介して、地盤への注入液１５の注入圧力量を調整する方法は、作業が繁雑である。以下、簡略に注入圧力量を調整できる注入圧力制御機構２ｃを備えた注入手段２を示す。
【００１４】
図１に示すように、該注入手段２は、注入液１５を加圧した状態で貯留している加圧槽２ａ、加圧槽２ａ内を加圧するためのコンプレッサ２ｂ、加圧槽２ａの内圧を制御することで、注入液１５の注入圧力量を制御する注入圧力制御機構２ｃ、加圧槽２ａに注入液１５を補給するための補給装置２ｄ、及び注入液１５を基礎地盤１３に注入する注入ホース２ｈを備えている。また、前記補給装置２ｄには、補給制御器２ｆ、液量検出器２ｇ、及び補給用の注入液１５を貯留する貯液槽２ｅが備えられている。
前記加圧槽２ａに付設されている注入圧力制御機構２ｃは、加圧槽２ａ内の液位を所望の圧力に維持するように補給装置２ｄを制御して注入液１５の補給を行うとともに、加圧槽２ａ内の液位が下がることに伴う圧力低下や、注入液１５の補給に伴う加圧槽２ａ内の圧力上昇を検知して、コンプレッサ２ｂを制御して加圧槽２ａ内の圧力を常に一定に保持するように制御するものである。
【００１５】
つまり、注入手段２は、上記のように加圧槽２ａの圧力を注入圧力制御機構２ｃにより一定に保持しつつ、加圧槽２ａ内の注入液１５を注入ホース２ｈを介して基礎地盤１３に連続的に加圧注入することにより、一定流量の注入液１５を一定速度で注入するものである。また、基礎地盤１３への注入圧力量は、注入圧力制御機構２ｃにより制御される加圧槽２ａ内の圧力により決定される。したがって、注入圧力量は、加圧槽２ａ内の液位を所望の圧力に維持することのできる注入圧力制御機構２ｃにより容易に調整でき、該加圧槽２ａ内の圧力を維持することで、注入液１５を基礎地盤１３へ所望の注入圧力量を維持した状態で、安定にかつ連続的に注入することができるものである。
なお、該注入手段２は、必ずしも上述する構成にこだわるものではなく、一定流量の注入液１５を一定速度で基礎地盤１３に連続的に加圧注入することが可能であり、また、注入加圧ｐを調整できるものであれば、何れを用いても良い。
【００１６】
また、前記変状検知手段３は、注入手段２を用いて注入液１５を基礎地盤１３に注入する際に、前記既存構造物８の基礎床版９、及び基礎地盤１３に生じると想定される変状を検知するもので、前記既存構造物８における基礎床版９の変状や損傷を検知する床版変状検知手段４と、既存構造物８下の基礎地盤１３の水分量変化や表面の漏水を検知する基礎地盤変状検知手段５を備えている。
【００１７】
前記床版変状検知手段４は、図３に示すように、前記基礎床版９に関して、水平軸に対する傾斜、撓みを検知する傾斜計４ａ、ひずみセンサ４ｂ、隆起や沈下等の面外方向の変位を検知する変位センサ４ｃ、面上に生じた亀裂等を検知する画像センサ４ｄ、及び生じた亀裂の長さや幅を検知する距離センサ４ｅ等を備えている。
【００１８】
一方、前記基礎地盤変状検知手段５は、図４に示すように、基礎地盤１３に関して、含水量を検知する水分センサ５ａ、ｐＦセンサ５ｂ、静電容量・電気抵抗センサ５ｃ、及び熱映像センサ５ｄを備えている。本実施の形態において、水分センサ５ａには、電磁波の減衰状態から基礎地盤１３中の水分量を検知する赤外線吸収やマイクロ波吸収等の電磁波吸収型を採用している。また、ｐＦセンサ５ｂは、一般に土壌水、つまり土壌に一定の圧力をかけたときに取り出せる水の状態を表す指標として用いられているｐＦを検知するものであり、ｐＦ測定値から図５に示すような、基礎地盤１８の水分特性曲線をもとに水分量の変化を把握するものである。
【００１９】
これら水分センサ５ａ及びｐＦセンサ５ｂは、基礎地盤１３中に露出するように配置する接触型のセンサであるが、前記静電容量・電気抵抗センサ５ｃ、及び熱映像センサ５ｄは、基礎地盤１３が表面を被覆されている場合にも作動する非接触式隔測型のセンサである。静電容量・電気抵抗センサ５ｃは、水分量に応じて鋭敏に変化する静電容量または電気抵抗を指標として含水量の変化を把握するものであり、熱映像センサ５ｄは、基礎地盤１３中の水分量を温度分布変化として測定し、一度に広範囲な領域の水分量変化を推定できるものである。
【００２０】
このように、基礎地盤１３の水分量変化や表面の漏水を検知する基礎地盤変状検知手段５に、接触型だけでなく非接触式隔測型のセンサを備える構成は、前記既存構造物８の基礎床版９だけでなく、その他コンクリート、アスファルト、防水層等により、基礎地盤１３の表面が被覆された状態においても、基礎地盤１３の変状を的確に把握することを目的とするものである。
【００２１】
上述する構成の前記変状検知手段３は、前記注入手段２により基礎地盤１３に注入液１５を注入した際に生じると想定される前記基礎床版９及び基礎地盤１３の様々な変状状況を検知し、前記計測演算手段７に通知する。
該計測演算手段７は、前記変状検知手段３より通知された計測データより、基礎床版９及び基礎地盤１３の変状状況に応じて最適な注入液１５の注入圧力量を算定し、計測演算手段７に連動している注入手段２に、この最適な注入圧力量を通知するものである。
なお、先にも述べたように、本実施の形態では、注入手段２が注入液１５の注入圧力量を自動制御することの可能な注入圧力制御機構２ｃを備えていることから、該注入圧力制御機構２ｃを介して注入液１５の注入圧力量を、計測演算手段７により通知された注入圧力量に自動制御できるが、注入手段２に注入圧力制御機構２ｃを有しない場合には、注入手段２に別途注入圧力を調整する制御機構を備える構成とすればよい。
【００２２】
ところで、前記注入装置１には、図１に示すように、さらに揚水手段６が備えられている。該揚水手段６は、前記注入手段２を介して基礎地盤１３に注入液１５を注入することにより、基礎地盤１３から押し出された地下水１４を揚水するものであり、これにより、基礎地盤１３の地下水頭を一定の範囲内に保持するものである。
前記揚水手段６は、図１に示すように、前記基礎地盤１３の所定位置に設けられた揚水孔１１に一端を挿入され、地下水１４を地上に揚水する揚水管６ａ、揚水孔１１に送気管６ｂを介して圧縮空気を送気するコンプレッサ６ｃ、前記送気管６ｂに備えられ、圧縮空気を送気及び遮断する電磁弁６ｅを備えるとともに、前記揚水孔１１に挿入され、基礎地盤１３中の地下水頭を把握する液面センサ６ｆ、該液面センサ６ｆ及び前記電磁弁６ｅに連動しており、揚水孔１１への圧縮空気の送気及び遮断を制御することにより地下水１４の揚水量を制御する地下水頭制御機構６ｄを備えている。
【００２３】
上述する構成の揚水手段６は、例えば、前記液面センサ６ｆを介して地下水頭が所定の範囲より上昇したことを検知すると、前記地下水頭制御機構６ｄを介して電磁弁６ｅが開放され、コンプレッサ６ｃから送気管６ｂを介して圧縮空気が揚水孔１１に供給される。地下水１４は、圧縮空気により揚水管６ａを介して地上に揚水されるため、揚水ポンプ等を設置する必要がない。また、揚水により地下水頭が所定の範囲内に収まった場合には、前記地下水頭制御機構６ｄは液面センサ６ｆを介して地下水頭が所定の範囲内に収まったことを検知し、前記地下水頭制御機構６ｄを介して電磁弁６ｅが遮断され、揚水孔１１への圧縮空気の供給が中断されることに伴い、揚水管６ａによる地下水の揚水も中断される。
なお、近接位置に揚水孔１１を複数設け、該揚水孔１１各々から地下水を揚水したい場合にも、前記コンプレッサ６ｃに揚水孔１１と同数の送気管６ｂを設けて、複数の揚水孔１１各々に該送気管６ｂ及び揚水管６ａを備える構成とすれば良く、複数の揚水孔１１各々に揚水ポンプを設ける必要はない。
【００２４】
上述する構成の注入装置１を用いて、既存構造物１７下の基礎地盤１３への注入液１５を注入する、既存構造物基礎地盤の注入方法を以下に示す。
【００２５】
（第１の工程）
まず、第１の工程として、図６に示すように、前記既存構造物８下の基礎地盤１３に対して、注入液１５を注入することを目的に、前記基礎床版９を貫通し、基礎地盤１３の所定深さに達する鉛直孔１０を、所定の離間間隔をもって複数構築する。
【００２６】
（第２の工程）
次に、第２の工程として、何れか１つの鉛直孔１０を前記注入液１５の注入孔１２、これと隣接する他の鉛直孔１０を揚水孔１１と位置付け、前記注入装置１を設置する。該注入装置１の設置は、図１に示すように、前記注入孔１２に注入手段２、前記揚水孔１１に揚水手段６、さらに、注入孔１２近傍に変状検知手段３を配置することによる。
なお、変状検知手段３を配置する際に、接触型のセンサである前記水分センサ５ａ及びｐＦセンサ５ｂは、基礎地盤１３中が露出している場所に配置する、また、非接触式の隔測センサである前記静電容量・電気抵抗センサ５ｃ、及び熱映像センサ５ｄは、注入孔１２近傍の所定範囲を検知できるように設置する。
【００２７】
（第３の工程）
この後、第３の工程として、図７に示すように、前記注入孔１２周辺における基礎床版９、及び基礎地盤１３の変状状況を変状検知手段３を介してモニタリングし、変状量が所定限度に収まるように注入圧力量を制御しながら、前記注入手段２を介して注入孔１２から基礎地盤１３へ注入液１５を注入する。
一方で、前記揚水手段６の液面センサ６ｆを用いて、基礎地盤１３中の地下水頭の変動をモニタリングし、地下水頭が所定範囲より上昇した際には、揚水手段６を介して地下水１４を揚水することにより、地下水頭が所定範囲に収まるように制御する。
【００２８】
例えば、基礎地盤１３へ注入液１５を注入作業中、基礎床版９に亀裂が生じる等の損傷が発生し、噴発や漏水等が生じた際には、図４に示すように、該損傷箇所に前記接触型のセンサである前記水分センサ５ａ及びｐＦセンサ５ｂを再配置するとともに、亀裂等損傷箇所の形状及びその近接領域を、図３に示すように、床版変状検知手段４を介して把握し、前記計測演算手段７にて基礎床版９及び基礎地盤１３の変状や損傷が許容範囲内であるかを判定する。許容範囲外と判定された場合には、基礎地盤１３への注入液１５の注入圧力量の最適値を算定し、計測演算手段７から注入手段２に注入圧力量の最適値を通知する。このように、注入圧力量を制御しながら所定量の注入液１５を基礎地盤１３へ注入する。
【００２９】
基礎床版９に備えられた複数の鉛直孔１０すべてを順に注入孔１２とし、第２の工程、及び第３の工程を繰り返すことにより、前記既存構造物下の基礎地盤全域に注入液を注入し、地盤改良を終了する。
【００３０】
上述する構成によれば、基礎地盤１３に地盤改良に好適な注入液１５を注入するに際し、基礎地盤１３及び既存構造物１７の基礎床版９の変状を、モニタリングして、適宜注入圧力を調整するとともに、これらと並行して基礎地盤１３の地下水頭が所定範囲内に収まるよう揚水を実施することから、注入液１５の注入に伴う基礎地盤１３中の過剰水圧や、過剰水圧に伴う既存構造物８の基礎床版９や基礎床版９に取り付く壁等の損傷を防止することができ、既存構造物１７に有害な変状を生じさせることなく、精度良い基礎地盤１３の地盤改良を実施することが可能となる。
【００３１】
前記注入装置１は、変状検知手段３を備えていることから、既存構造物１７下の基礎地盤１３に地盤改良に好適な注入液１５を注入しながら、既存構造物１７の基礎床版９に生じやすい隆起や沈下等の面外方向の変位や傾斜、撓み、亀裂等の変状、及び基礎地盤１３の水分量変化や表面の漏水等を、常時精度良くモニタリングすることができるため、早期のうちに基礎床版９もしくは基礎地盤１３の変状の兆候を検知することができ、変状状況に応じてきめ細かで、精度良い注入液１５に係る注入圧力制御を実施することが可能となる。
これにより、既存構造物１７の近傍においても隣接構造物に有害な変状を生じさせることなく、精度の良い前記基礎地盤１３への注入が可能となる。
【００３２】
また、前記注入装置１に備えられた注入手段２には、注入圧力制御機構２ｃが備えられていることから、これまで煩雑であった注入圧力量の調整を容易に実施することができ、作業効率を大幅に向上することが可能になるとともに、施工精度を大幅に向上することが可能となる。
【００３３】
さらに、前記注入装置１に備えられた変状検知手段３には、基礎地盤１３の水分量変化及び表面の漏水を検知することの可能な非接触型の隔測センサが備えられることから、前記基礎地盤１３の表面が被覆されているような目視が不可能な状況においても、前記基礎地盤１３の変状を的確に把握することが可能となり、変状状況に応じてきめ細かで、精度良い注入圧力制御を実施することが可能となる。
【００３４】
また、前記注入装置１に備えられた揚水手段６には、圧縮空気を生成するコンプレッサ６ｃが備えられており、圧縮空気を揚水孔１１に送気することにより、押圧力で地下水１４を揚水する構成を備えていることから、従来より一般に用いられていた揚水ポンプを不要とするため、設備及び配管に係る作業やコストを大幅に削減することが可能となる。
このような構成は、複数の揚水孔１１を用いる場合にも、これと同数の送気管６ｂをコンプレッサ６ｃに備え付け、該送気管６ｂ及び揚水管６ａを複数の揚水孔１１各々に挿入させればよく、地下水１４の揚水作業をより効率的で低コストに実施することが可能となる。
【００３５】
上述する揚水手段６には、地下水頭を検知する前記液面センサ６ｆと、該液面センサ６ｆからの通知をもとに、地下水１４の揚水量を制御する地下水頭制御機構６ｄを備えることから、地下水頭を所定範囲に制御しながら容易に揚水することができ、過剰揚水による基礎地盤の陥没や沈下等の変状を防止することが可能になるとともに、運転動力の省エネ化も図ることが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法によれば、既存構造物下の基礎地盤に、地盤改良に好適な注入液を注入する既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法であって、前記既存構造物の基礎床版を貫通し、基礎地盤の所定深さに達する複数の鉛直孔を設置する第１の工程と、何れか１体の鉛直孔を前記注入液の注入孔、これと隣接する複数の鉛直孔を揚水孔と位置付ける第２の工程と、前記注入孔周辺における基礎床版、及び基礎地盤の変状状況をモニタリングし、変状量が所定限度に収まるように注入圧力を制御しながら、前記注入孔から基礎地盤へ注入液を注入するとともに、これと並行して前記揚水孔から地下水を揚水し、地下水頭が所定範囲に収まるように制御する第３の工程とにより構成され、前記鉛直孔すべてに対して、第２の工程及び第３の工程を繰り返す。
これにより、注入液の注入に伴う基礎地盤中の過剰水圧や、過剰水圧に伴う既存構造物の基礎床版や、基礎床版に取り付く壁等の損傷を防止することができ、既存構造物に有害な変状を生じさせることなく、精度良い基礎地盤の地盤改良を実施することが可能となる。
【００３７】
請求項２記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置によれば、既存構造物下の基礎地盤に、地盤改良に好適な注入液を注入する既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置であって、前記基礎地盤に、前記注入液を加圧注入する注入手段と、前記基礎地盤、及び既存構造物の基礎床版に係る変状状況を検知する変状検知手段と、前記基礎地盤中の地下水を揚水する揚水手段と、前記変状検知手段及び注入手段に連動し、変状検知手段から基礎地盤及び基礎床版の変状量を通知され、変状状況に応じて基礎地盤への注入液の最適な注入圧力量を算定し、該注入圧力量を注入手段に通知する計測演算手段を備えてなり、前記変状検知手段に、基礎床版の変状及び損傷を検知する床版変状検知手段、及び基礎地盤の水分量変化及び表面の漏水を検知する基礎地盤変状検知手段を備える。
これにより、既存構造物下の基礎地盤に地盤改良に好適な注入液を注入する際に、既存構造物の基礎床版に生じやすい隆起や沈下等の面外方向の変位や傾斜、撓み、亀裂等の変状、及び基礎地盤の水分量変化や表面の漏水等を、常時精度良くモニタリングすることができるため、早期のうちに基礎床版もしくは基礎地盤の変状の兆候を検知することができ、変状状況に応じてきめ細かで、精度良い注入液に係る注入圧力制御を実施することが可能となる。
また、既存構造物の近傍においても隣接構造物に有害な変状を生じさせることなく、精度の良い前記基礎地盤への注入が可能となる。
【００３８】
請求項３記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置によれば、前記注入手段に、基礎地盤への注入液の注入圧力量を自動制御する注入圧力制御機構が備えられる。
これにより、これまで煩雑であった注入圧力の調整を容易に実施することができ、作業効率を大幅に向上することが可能になるとともに、施工精度を大幅に向上することが可能となる。
【００３９】
請求項４記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置によれば、前記変状検知手段の基礎地盤変状検知手段に、基礎地盤に接触することなく水分量変化及び表面の漏水を把握する非接触式隔測型のセンサが備えられる。
これにより、前記基礎地盤の表面が被覆されているような目視が不可能な状況においても、前記基礎地盤の変状を的確に把握することが可能となり、変状状況に応じてきめ細かで、精度良い注入圧力制御を実施することが可能となる。
【００４０】
請求項５記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置によれば、前記揚水手段が、圧縮空気を生成するコンプレッサと、該コンプレッサより生成された圧縮空気を基礎地盤中に設置された揚水孔に送気する送気管と、前記揚水孔に一端を挿入される揚水管を備えてなり、前記送気管を介して送気された圧縮空気の押圧力を利用して、基礎地盤中の地下水を揚水管を介して揚水する。
これにより、従来より一般に用いられていた揚水ポンプを不要とするため、設備及び配管に係る作業やコストを大幅に削減することが可能となる。
このような構成は、複数の揚水孔を用いる場合にも、これと同数の送気管をコンプレッサに備え付け、該送気管及び揚水管を複数の揚水孔各々に挿入させればよく、地下水の揚水作業をより効率的で低コストに実施することが可能となる。
【００４１】
請求項６記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置によれば、前記揚水手段に、前記基礎地盤中の地下水頭を検知する液面センサと、該液面センサ及び前記コンプレッサに連動する地下水頭制御機構を備えており、前記地下水頭制御装置が、液面センサから通知された水頭レベルに応じて、前記地下水の揚水量を制御する。
これにより、地下水頭を所定範囲に制御しながら容易に揚水することができ、過剰揚水による基礎地盤の陥没や沈下等の変状を防止することが可能になるとともに、運転動力の省エネ化も図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置の概略を示す図である。
【図２】本発明に係る注入液の注入圧力と注入速度の関係を示すグラフである。
【図３】本発明に係る変状検知手段に備えられた床版変状検知手段の詳細を示す図である。
【図４】本発明に係る変状検知手段に備えられた基礎地盤変状検知手段の詳細を示す図である。
【図５】本発明に係る土壌水分特性曲線を示す図である。
【図６】本発明に係る既存構造物の基礎床版に設置された鉛直孔の配置状況を示す図である。
【図７】本発明に係る既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法を示す図である。
【図８】従来の既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法を示す図である。
【符号の説明】
１  注入装置
２  注入手段
２ａ  加圧層
２ｂ  コンプレッサ
２ｃ  注入圧力制御機構
２ｄ  補給装置
２ｅ  貯液層
２ｆ  補給制御器
２ｇ  液量検出器
２ｈ  注入ホース
３  変状検知手段
４  床版変状検知手段
４ａ  傾斜計
４ｂ  ひずみセンサ
４ｃ  変位センサ
４ｄ  画像センサ
４ｅ  距離センサ
５  基礎地盤変状検知手段
５ａ  水分センサ
５ｂ  ｐＦセンサ
５ｃ  静電容量・電気抵抗センサ
５ｄ  熱映像センサ
６  揚水手段
６ａ  揚水管
６ｂ  送気管
６ｃ  コンプレッサ
６ｄ  地下水頭制御機構
６ｅ  電磁弁
６ｆ  液面センサ
７  計測演算手段
８  既存構造物
９  基礎床版
１０  鉛直孔
１１  揚水孔
１２  注入孔
１３  基礎地盤
１４  地下水
１５  注入液
１６  止水壁
１７  既存構造物
１８  基礎地盤
１９  薬液
２０  地下水
２１  基礎床版
２２  壁
【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】
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