(57)【要約】【課題】  グラウト注入のプロセス量である圧力、流量は、変化状況を把握すれば地山の性状がわかることに着目し、任意にグラウト濃度を調整し注入する装置を提供すること。【解決手段】  グラウト原液と希釈液とを比率制御し、地山に対応した濃度のグラウトを地山に注入する注入手段と、注入されたグラウトの注入圧力、注入流量、濃度を解析し、地山の性状に関する情報を得るための情報取得手段と、得られた地山の性状に関する情報に基づきグラウトの注入を制御する制御手段とからなる。また、注入手段におけるグラウト原液と希釈液の圧送ポンプは、運転速度と吐出量との間に所定の相関関係を有する電動ポンプからなり、それぞれ運転速度を制御する速度制御器に結合し、グラウト濃度の調整は、必要に応じて両ポンプの運転速度比率を調整し、両液を混合することによって行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラウト原液と希釈液とを比率制御し、地山に対応した濃度のグラウトを地山に注入する注入手段と、この注入手段により注入されたグラウトの注入圧力、注入流量、濃度を解析し、地山の性状に関する情報を得るための情報取得手段と、この情報取得手段により得られた地山の性状に関する情報に基づきグラウトの注入を制御する制御手段とからなることを特徴とするグラウト注入制御装置。
【請求項２】
グラウト原液と希釈液とを比率制御し、地山に対応した濃度のグラウトを地山に注入する注入手段と、この注入手段により注入されたグラウトの注入圧力、注入流量、濃度を解析し、地山の性状に関する情報を得るための情報取得手段と、この情報取得手段により得られた地山の性状に関する情報に基づきグラウトの注入を制御する制御手段とを具備し、前記注入手段におけるグラウト原液と希釈液とを比率制御するグラウト原液圧送ポンプと希釈液圧送ポンプは、運転速度と吐出量との間に所定の相関関係を有する電動ポンプからなり、これらの電動ポンプは、それぞれ運転速度を制御する速度制御器に結合し、これらの速度制御器は、生成グラウトの流量Ｑとグラウト原液に対する希釈液の混合比率αとから、前記グラウト原液圧送ポンプの吐出量qと希釈液圧送ポンプの吐出量α・ｑを演算する流量演算部に結合してなることを特徴とするグラウト注入制御装置。
【請求項３】
記憶された注入圧力値の平常値と実際の注入圧力値とを比較し、実際の注入圧力値が設定限度以上に変化した場合に、生成グラウトにおける流量Ｑの制御プログラムの進行過程を強制移行するための流量プログラム発生器を具備してなることを特徴とする請求項２記載のグラウト注入制御装置。
【請求項４】
注入圧力の管理限界値を設定する圧力上限設定器を具備し、流量制御を行っている過程における注入圧力が管理限界値を超えた場合に、流量制御を停止し、圧力制御に強制移行するための圧力プログラム発生器を具備してなることを特徴とする請求項２記載のグラウト注入制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木工事において、地盤改良、岩盤補強などに使用されるグラウト注入装置に関し、特に、注入対象である地山の性質と注入工程の進捗状況に応じて、注入すべきグラウト濃度を変化させ、最適なグラウト注入を行うグラウト注入制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
土木、建築工事の対象である地山、地盤、岩盤は、一般に、性質の異なる地層が重なり合ったり、断層や亀裂などの欠陥があったりする不均一で不安定なものである。
このような条件下の地盤に土木構造物を構築するには、対象地盤をその構築に耐えるように補強したり、改良したりしなければならない。
土木工事におけるグラウト注入工法とは、地中にグラウトを注入して地盤改良、岩盤補強などを行う一つの手段であり、多くの土木建築工事において一般的に採用されている工法である。
【０００３】
グラウト注入工法におけるグラウトの注入は、地山、地盤、岩盤の多様な地質構造のそれぞれに応じて適切な注入圧力、流量で行われるべきことは勿論であるが、注入すべきグラウトの濃度もまた適切に計画、管理、施工されることが望ましい。
また、地山の性質に応じて適切に設定されたグラウト注入の圧力、流量、濃度も一定不変なものではなく、同一の注入孔であっても、注入深度、注入工程の進捗状況に応じて刻々と変化すべきものであり、理想的には刻々と変化するそれらの最適値を的確に把握して、適切な注入が行われるべきである。
【０００４】
従来のグラウト注入工法においては、あらかじめボーリングなどによって注入の対象となる地山、地盤、岩盤の平均的な性質を把握するとか、類似の施工例の実演値を参照するなどして、グラウトの注入すべき圧力、流量、濃度を決定し、また、注入深度や注入の進捗状況で変化する圧力、流量値などについての施工技術者の経験的な判断に基づいて、設定圧力、流量および濃度を変更する方法がとられていた。
【０００５】
例えば、ダム構築工事における場合には、基盤である地盤、岩盤は、強度的にダム堤体そのものの荷重と、貯水による荷重とに耐え、かつ、遮水できることが必要条件である。そのため、コンソリデーション・グラウチング、カーテン・グラウチングなどのグラウト注入工法が採用されている。
注入施工にあたっては、同じ位置の注入孔であっても、深度の浅い所から順次段階的に深い位置へ、または、その逆に深い位置から浅い位置へ工程を進める。また、同じ深度でも注入点からより広い範囲へ、より狭い亀裂にグラウトを浸透させるため、浸透性のよい低濃度グラウトを始めに注入して、次第により濃度の高いグラウトへ段階的に濃度調整をして施工するのが通例である。
【０００６】
グラウト注入の圧力、流量の各調整については、あらかじめ設定値が与えられている両物理量のいずれを制御対象とするかを、自動または手動によって選択し、測定圧力値または流量値に応じてグラウト戻り弁を制御する方法が実用化されている。
制御対象を両物理量のいずれにするかの選択は、制御対象の測定値が別に設定する限度範囲を越えて調整が不能となったときに、他方の物理量に制御対象を切り替える方式である。
【０００７】
注入開始後のグラウト濃度の調整は、グラウトの注入圧力および流量の変化に関わりなく独立しており、施工技術者の経験に基づく判断に依存した手動による段階的な濃度変更がおこなわれていた。
従来のグラウト濃度調整方法は、１バッチ単位で、グラウト原料の量と濃度調整のための水などの希釈液の量とを希望濃度に応じて算出して計量し、これらを混合、撹拌して得る方法であり、最小限１バッチの単位量が生成される。
【０００８】
このバッチ方式をさらに詳しく説明すると、グラウト注入前に透水テスト（水押し）を行い、透水量が所定値以上のときは、配合比の濃いものを初期設定とし、透水量が所定値以下のときは、配合比の薄いものを初期設定とする。
以後、予め設定された量ずつ順次濃度を高くしたものを注入し、最後に１Ｌ／分に達するまで時間を設定せずに注入し、１Ｌ／分に達したら、所定時間（たとえば３０分間）のダメ押しの注入をする。
【０００９】
このように、従来のグラウト注入工事においては、注入工程の進捗状況で注入圧力値Ｐや単位注入流量値Ｑが変化するにも拘わらず、予め一定量のグラウトを生成するバッチ方式によっているため、当該バッチの生成量が注入量より過剰であれば、注入不要の地山に余剰グラウトを強制注入することとなって、予定外の箇所へ漏出させて環境を破壊する。強制注入しても余剰グラウトが生じると、注入終了後、この余剰グラウトを廃棄することによって、さらに、環境を破壊するなどの恐れがあった。
【００１０】
また、注入圧力を一定値に抑えながら予め設定された濃度のグラウトを注入を続けても、中々ダメ押し注入量に達しないことがあり、注入時間が設計時間よりも大幅に増加することがあった。
【００１１】
質量流量と密度をともに検出するコリオリ式の流量計を用いるとともに、圧力計を用い、一定量又は一定時間のグラウトの注入後に、Ｗ／Ｃの配合比の薄いものから濃いものへ変更する方法が既に知られている（特許文献１）。しかし、グラウトの濃度を注入工程を中断することなく又は時間遅れなくグラウトの濃度や成分比をきめ細かく変更することは困難であった。
【特許文献１】特開平８−２０９６７５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
解決しようとする問題点は、従来のグラウト注入工事においては、ボーリングによって得られた地山のコアの分析結果や類似例の実績値などを参考にして、最適であろう平均的な注入圧力、流量、濃度値を経験的に予測し、この平均的な予測値により注入施工が行われており、それぞれの地山、注入孔の性質に応じた、さらには刻々と変化する最適圧力、流量、濃度値に応じた注入は行われていなかった。
【００１３】
従来のバッチ方式によるグラウト濃度調整方法では、ある濃度のグラウト生成量は、バッチ単位であり、注入中に調整や濃度の変更をする必要があっても、１バッチ分の生成量を消費し終わるまではそれができない。
また、バッチ方式であるために、生成されるグラウトの濃度は、段階的にならざるを得ず、必要に応じてきめ細かく適切な濃度に調整したグラウトを必要量だけ供給するのは困難である。
【００１４】
グラウト注入工事において、注入圧力、流量および濃度を、実績に基づいた一定基準の元で、技術者の勘と経験に依存して手動で行うという従来の注入方法では、時として注入が不適正であり、その結果、施工後に許容できない漏水などの支障を生ずることも希ではないという問題があった。
【００１５】
本発明の目的は、グラウトの注入圧力、流量、濃度の変更過程をあらかじめ設定し、グラウトの供給を止めることなく連続的に、任意にグラウト濃度を調整し得る装置を提供するとともに、グラウト注入中に得られる圧力、流量値を解析してそれぞれの設定値を自動調整し、さらにはグラウト濃度をも連続的に自動調整し、地山の性質、変化に応じた最適なグラウト注入を可能とする装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、グラウトを注入する過程において、注入工程を中断することなく、連続的にきめ細かくグラウト濃度を調整することができ、かつ、注入工程の進捗状況および対象となる地山、岩盤の性状変化に応じた最適濃度のグラウトを、必要時に必要量だけ生成し得る装置を提供することにある。
【００１７】
本発明のさらに他の目的は、グラウト濃度の設定値とグラウト生成量の設定値が独立しており、一方の設定値を変更しても他方に影響を与えず、取り扱いの簡便な装置を提供することにある。
【００１８】
本発明のさらに他の目的は、グラウトの注入圧力、流量、濃度および生成量の任意な自動調整を可能とすることにより、グラウト注入工事における施工の熟練度を低減し、かつ労務の負担を軽減し、省力化する装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、グラウト注入のプロセス量である圧力、流量は、グラウトの濃度や地山の性質に応じて変化するものであり、逆にその変化状況を把握すれば地山の性質がわかることに着目してなるもので、グラウト原液と希釈液とを比率制御し、地山に対応した濃度のグラウトを地山に注入する注入手段と、この注入手段により注入されたグラウトの注入圧力、注入流量、濃度を解析し、地山の性状に関する情報を得るための情報取得手段と、この情報取得手段により得られた地山の性状に関する情報に基づきグラウトの注入を制御する制御手段とからなることを特徴とするグラウト注入制御装置である。
【００２０】
グラウト原液圧送ポンプと希釈液圧送ポンプは、運転速度と吐出量との間に所定の相関関係を有する電動ポンプからなり、これらの電動ポンプは、それぞれ運転速度を制御する速度制御器に結合してなり、グラウト濃度の調整は、必要とするグラウト濃度に応じて両ポンプの運転速度比率を調整し、両液を混合することによって行う。
さらに両ポンプの運転速度比率を維持して、両液を混合した総量が注入流量に一致するよう演算制御を行う。
【００２１】
グラウト原液圧送ポンプとグラウト希釈液圧送ポンプの駆動機には、速度制御器によって速度制御される別個の三相誘導電動機を採用し、比率演算、総量演算を行ったそれぞれの値を速度制御器に与え、グラウト原液、グラウト希釈液の吐出流量を直接測定することなく、所要濃度のグラウトを必要量だけ生成する。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１記載の発明によれば、グラウト原液と希釈液とを比率制御し、地山に対応した濃度のグラウトを地山に注入する注入手段と、この注入手段により注入されたグラウトの注入圧力、注入流量、濃度を解析し、地山の性状に関する情報を得るための情報取得手段と、この情報取得手段により得られた地山の性状に関する情報に基づきグラウトの注入を制御する制御手段とからなるので、グラウト注入のプロセス量である圧力、流量は、グラウトの濃度や地山の性状に応じて変化するものであり、逆にその変化状況を把握すれば地山の性状がわかることに着目して過不足なくグラウトを注入することができる。
【００２３】
請求項２記載の本発明によれば、注入手段におけるグラウト原液と希釈液とを比率制御するグラウト原液圧送ポンプと希釈液圧送ポンプは、運転速度と吐出量との間に所定の相関関係を有する電動ポンプからなり、これらの電動ポンプは、それぞれ運転速度を制御する速度制御器に結合し、これらの速度制御器は、生成グラウトの流量Ｑとグラウト原液に対する希釈液の混合比率αとから、前記グラウト原液圧送ポンプの吐出量qと希釈液圧送ポンプの吐出量α・ｑを演算する流量演算部に結合したので、土木工事において地盤改良などのために施工するグラウト注入工法に使用するグラウト濃度の調整を、バッチ処理によらず、グラウトの注入工程が進捗中であっても、注入対象である地山、土質の性質の変化に応じて、任意に、連続的に時々刻々と最適濃度のグラウトを必要量だけ生成、供給することができる。
【００２４】
請求項３記載の本発明によれば、記憶された注入圧力値の平常値と実際の注入圧力値とを比較し、実際の注入圧力値が設定限度以上に変化した湯合に、生成グラウトにおける流量Ｑの制御プログラムの進行過程を強制移行するための流量プログラム発生器を具備したので、グラウト濃度または注入流量を選択的にプログラム制御しつつ、注入圧力を管理するグラウト注入制御装置を提供することができる。
【００２５】
請求項４記載の本発明によれば、注入圧力の管理限界値を設定する圧力上限設定器を具備し、流量制御を行っている過程における注入圧力が管理限界値を超えた場合に、流量制御を停止し、圧力制御に強制移行するための圧力プログラム発生器を具備したので、地山の性質に応じて最適な注入圧力、流量、濃度でのグラウト注入施工を自動的に行うことができ、グラウト注入の不適条件による地山破壊などが起こりにくく、施工の信頼度が向上し、さらに高度な技術、熟練を必要とせず、グラウト注入工事従事者の負担を軽減して省力化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明によるグラウト注入制御装置は、グラウト原液圧送ポンプと希釈液圧送ポンプにより目的の濃度のグラウト液を生成し、地山への注入を制御するグラウト注入制御装置において、前記グラウト原液圧送ポンプと希釈液圧送ポンプは、運転速度と吐出量との間に所定の相関関係を有する電動ポンプからなり、これらの電動ポンプは、それぞれ運転速度を制御する速度制御器に結合し、これらの速度制御器は、生成グラウトの流量Ｑとグラウト原液に対する希釈液の混合比率αとから、前記グラウト原液圧送ポンプの吐出量qと希釈液圧送ポンプの吐出量α・ｑを演算する流量演算部に結合してなることを特徴とする。
また、記憶された注入圧力値の平常値と実際の注入圧力値とを比較し、実際の注入圧力値が設定限度以上に変化した湯合に、生成グラウトにおける流量Ｑの制御プログラムの進行過程を強制移行するための流量プログラム発生器を具備してなるものである。
さらに、注入圧力の管理限界値を設定する圧力上限設定器を具備し、流量制御を行っている過程における注入圧力が管理限界値を超えた場合に、流量制御を停止し、圧力制御に強制移行するための圧力プログラム発生器を具備してなるものである。
【実施例１】
【００２７】
本発明によるグラウト注入制御装置の一実施例を、図面に基づき説明する。
図１は、本発明を適用するグラウト注入工法の系統説明図であり、実際には、ホッバー１から掘削機３３に至るセメント、グラウト原液、希釈水５および生成グラウトの各流路には、各槽のレベル調整やバッチ処理制御のための弁類などが設けられているが、本発明の要旨に直接関係がないので、説明を簡単にするためそれらを省略して図示している。
【００２８】
１は、セメントなどのグラウト原液を貯蔵するホッパーである。
このホッパー１から生成すべきグラウト濃度に応じた量の原料を、コンベア２を介して計量槽３に供給する。この計量槽３内の原料をつぎの撹拌槽１１に供給し、規定量の希釈水５を加え、原液撹拌器１２で撹拌し、規定濃度のグラウト原液を生成する。
同様に、ホッパー１から原料をコンベア８０を介して計量槽８１に供給し、この計量槽８１内の原料をつぎの希釈液撹拌槽２１に供給し、規定量の希釈水５を加え、希釈液撹拌器２２で撹拌し、規定濃度の希釈液を生成する。
必要に応じて、添加剤、混合剤などを加えることがあるが、本発明の要旨に関わりがないので、図示および説明を省略する。
なお、計量槽３、８１にセメント袋を開口して直接セメントを投入する場合には、ホッパー１、コンベア２、８０は、不要であり、また、撹拌槽２１内の希釈液が水である湯合には、計量槽８１、撹拌機２２は不要である。
【００２９】
前記原液撹拌槽１１にて生成されたグラウト原液は、グラウト原液圧送ポンプ１３によってバッファータンク７に送ちれ、また、希釈液撹拌槽２１にて生成された希釈液も、希釈液圧送ポンプ２３によって同一のバッファータンク７に送られる。
なお、グラウト原液と希釈液の混合は、図示しないスタテイツクミキサによって行うことも可能である。さらに、グラウト原液圧送ポンプ１３、希釈液圧送ポンプ２３は、それぞれ単数に限定されるものでもない。
これらのグラウト原液圧送ポンプ１３と希釈液圧送ポンプ２３は、後述するように、生成すべきグラウトの濃度に応じた比率で運転されることにより、バッファータンク７には、必要とする濃度のグラウトが生成され、一定液位で保有される。
【００３０】
つぎに、注入ポンプ８が起動して地山４０への注入工程が開始されると、バッファータンク７に保有されているグラウトは、戻り制御弁９、流量検出器１５、圧力検出器３２を経由して掘削機３３に圧送され、注入パイプ３４を介して地山４０の規定深度の位置４１で放出されて地山の地盤、岩盤内に浸透する。
【００３１】
注入ポンプ８が起動し、バッファータンク７の液位が低下すると、グラウト原液圧送ポンプ１３と希釈液圧送ポンプ２３は、設定される濃度に応じた速度で運転を開始し、これらのポンプ１３、２３による合計吐出量は、流量検出器１５で検出される注入量に対応して制御される。
前記戻り制御弁９は、設定される注入圧力または注入流量を制御するために、注入ポンプ８の吐出量の一部をバッファータンク７へ戻す弁であり、戻し量は、流量検出器１５による測定流量値１５１と、圧力検出器３２による圧力値１５２のデータを流量圧力調節計８２に送り、その出力によって戻り制御弁９が開閉制御される。
【００３２】
つぎに、電気信号系を説明すると、制御部４９は、前記流量検出器１５の測定流量値１５１と、前記圧力検出器３２の圧力値１５２の各信号を受け、流量圧力調節計８２に、後述する流量設定値１６１、圧力設定値１６２、流量、圧力のいずれを制御対象とするかを指令する制御対象選択信号１６０などの設定信号１５５を出力し、また、速度制御器としてのモーターインバータ１６と２６に、それぞれグラウト原液圧送ポンプ１３の運転速度信号１５３と希釈液圧送ポンプ２３の運転速度信号１５４を出力する。
前記流量圧力調節計８２と制御部４９は、互いに分離して図示したが、流量圧力調節計８２は、制御部４９の一部に含まれるものであってもよい。
【００３３】
図２は、図１に示した流量圧力調節計８２の動作、機能を説明するためのものである。
この流量圧力調節計８２は、流量検出器１５からの測定流量値信号１５１のフイードバック信号と、圧力検出器３２からの測定圧力値１５２のフイードバック信号とを受け、また、制御部４９からは、制御対象選択信号１６０と、流量設定値１６１と、圧力設定値１６２を受け、戻り制御弁９を開閉操作する出力信号１２０を出力する。
すなわち、制御部４９から与えられる制御対象選択信号１６０に応じて、切換え回賂１３０のソレノイド１２９が励磁され、切換え片１３４、１４４を接点１３１、１３２と、接点１４１、１４２のいずれかに切り換えることにより、測定信号１５１、１５２のいずれか、設定信号１６１、１６２のいずれかが選択され、接点１３３、１４３を介して演算部１５９へ送り、この演算部１５９では、設定値１６１と測定値１５１、または設定値１６２と測定値１５２の備差の演算増幅が行われ、戻り制御弁９の操作信号を得る。
前記切換え回路１３０は、有接点系の接点シンボルで表示したが、これに限定されるものではなく、無接点系でもよく、また、演算部１５９は、流量調整用と圧力調整用を別個のものとしてもよい。
演算、制御方式はアナログ式、デジタル式のいずれかであってもよい。
【００３４】
一般にグラウト濃度は、その成分となるセメントと、加えられる水の重量比で表されており、その濃度範囲は、セメント：水＝１：１から１：１０の範囲である。
例えば、本発明の装置に適用するグラウト原液のセメント／水の比率を１／１とし、希釈液を水とすると、原液：希釈液の比率、セメント：水の比率、％濃度は、それぞれ以下の通りとなる。
2005120619.tif 000003
【００３５】
グラウト原液の吐出流量をq、希釈液を水としたときの原液に対する希釈液の比率をαとすれば、希釈液の吐出量はα・qであり、両液を混合して得られる生成グラウトの流量Ｑは、
Ｑ＝ｑ＋α・ｑ＝（１＋α）・ｑ      ………………………………………（１）
従って、原液吐出流量は、
ｑ＝Ｑ／（１＋α）        ……………………………………………………（２）
であるから、
生成グラウトの設定流量Ｑと原液：希釈液比率αが与えられれば、グラウト原液圧送ポンプ１３と希釈液圧送ポンプ２３に与える吐出流量値ｑとα・ｑが得られる。
【００３６】
希釈液を水とし、グラウト原液流量をq、グラウト原液中のセメント：水比率を１：β、生成グラウト中のセメント：水比率を１：Ｋとすると、
生成グラウト中のセメント量比は、
｛ｑ／（１＋β）｝／｛（１＋α）・ｑ｝＝｛１／（１＋β）｝／（１＋α）
＝１／｛（１十β）・（１十α）｝＝１／（１十α十β＋αβ）
＝１／  （１＋Ｋ）          …………………………………………………（３）
従って、
Ｋ＝α十β十αβ＝α（１十β）＋β        ………………………………（４）
α＝（Ｋ−β）／（１＋β）            ……………………………………（５）
【００３７】
以上により、グラウト原液のセメント：水比率β、生成グラウトの原液：水比率αが与えられれば、生成グラウトのセメント：水比率Ｋを求めることができ、また、Ｋ、βがあたえられれば、原液：希釈水比率αを求めることができる。
生成グラウト水比率とグラウト濃度は、相関関係にあり、水比率が大きくなればグラウト濃度が低下し、小さくなればグラウト濃度が上昇するので、特に断りのない限り、以降の説明においては水比率、およびグラウト濃度の管理、制御などを併せて濃度管理または濃度制御という。
【００３８】
図４は、グラウト原液圧送ポンプ１３と希釈液圧送ポンプ２３の運転を制御する流量演算部１６３のブロックダイヤグラムである。
この流量演算部１６３は、図３に示すように、制御部４９の内部回路の一部であり、グラウト濃度が設定値に一致し、かつ、ポンプ１３、２３の両合計吐出量の設定値、すなわち、グラウト注入流量値に一致するように、それぞれのポンプ１３、２３を駆動するモータインバータ１６、２６に与える運転速度信号１５３、１５４を得るものである。
【００３９】
前記流量演算部１６３における流量設定信号１６５は、設定値Ｑで与えられるが、具体的には流量検出器１５からの流量測定値信号１５１と流量プログラム発生器１８６からの流量設定信号１９４の択一的な信号である。
生成グラウトの水比率信号１６４は、設定値Ｋで与えられ、固定値であるグラウト原液の水比率係数βとともに演算器１６６に入力し、この演算器１６６により（５）式の演算を行い、その出力側にグラウト原液に対する希釈水比率信号１６７が値αとして得られる。
前記水比率信号１６４の値Ｋは、グラウト濃度の設定信号で、選択されたプログラムによって変化するか、または吐出流量、圧力のいずれかを規定値に保持するために自動的に設定変更される。
【００４０】
図４において、希釈水比率信号αは、加算器１６８で１を加えて（１＋α）となり、生成グラウト設定流量Ｑとともに除算器１７０に与えられ、グラウト原液吐出流量設定値ｑ＝Ｑ／（１＋α）が得られ、グラウト原液圧送ポンプ１３のモータインバータ１６に速度信号として入力される。
一方、与えられている原液：希釈水比率αと原液吐出流量設定値ｑが乗算器１７１に与えられ、希釈水流量設定値α・ｑが得られ、希釈液圧送ポンプ２３のモータインバータ２６に速度信号１５４として入力される。
【００４１】
図５の（ａ）（ｂ）は、本発明のグラウト注入制御装置を使用して地山４０にグラウト注入を行った場合のモデルグラフであり、（１）（２）（３）は、それぞれ縦軸に流量、圧力および濃度を取り、横軸に時間を取っている。
（３）における濃度のグラフを生成グラウトの水比率Ｋに置き換えれば、図中の曲線の大小が反転するグラフとなる。
図５（ａ）において、注入流量は、（１）に図示したような高流量パターンのプログラム線で与え、濃度は、低濃度から注入を開始した状態を示している。
プログラム線上において、一定の高流量を維持する時刻ＴＯからＴｌまでの時間は、フレキシブル（不定）であり、圧力上昇を検知したＴｌから設定流量低下領域に移行し、流量０のＴＥに至る。
【００４２】
具体的には、設定流量にて注入を開始し、圧力が一定値に落ち着いたところで、その圧力を地山の基準値として取り込み、その値からの圧力上昇値を監視する。
注入開始からしばらくの間は、グラウトが岩盤の亀裂や透水層に比較的抵抗が少ない状態で浸透するので、（２）に示すように、圧力変化は見られない。注入の効果が現れ、充填箇所にグラウトが充満してきたＴｌ時に至ると、前と同じ流量で注入を続けると圧力が上昇してくる。
この圧力上昇を検知して、プログラムを流量低減領域であるＴｌからＴＥの領域へ強制移行させる。すると、流量の低下により注入圧力も低下しようとするが、その圧力低下を検知し、グラウト濃度を（３）に示すように、より浸透抵抗の大きな高濃度に調整して注入し、それまでの基準圧力を維持するように濃度制御をする。
【００４３】
図４（ａ）の圧力グラフ（２）に示した２点鎖線Ｍは、圧力の管理限界を示しており、地山の性質に応じてあらかじめ設定しておき、注入を開始して圧力値がこの範囲Ｍから外れる場合Ｌには、流量設定を変更するか、他のパターンのプログラム線に切り替えるなどの応対をする。
【００４４】
地山４０の性質は、あらかじめボーリングなどによって把握するとはいえ、ここに示したようなモデルで注入できる場合ばかりではない。
図４（ａ）の圧力グラフ（２）に示した点線Ｌは、規定流量で注入を開始してから所定時間経過しても圧力が上昇しない湯合であり、注入したグラウトが規模の大きな破砕帯や地下水脈に流れ込んでいるなどの原因が想定されるので、注入方法を再検討しなければならない例であり、警報を発して注入を停止する。
【００４５】
図４（ｂ）は、グラウトの濃度を、（３）に図示したパターンのプログラム線で与え、一定流量で注入を開始した状態を示している。
注入を開始して圧力が２点鎖線Ｍで示した管理限界内に入らない場合には、前記同様、警報を発して注入を停止する。
プログラム線上で一定濃度を維持している時刻ＴＯからＴｌまでの間に圧力の変動があれば、流量管理限界範囲Ｍ内で圧力を低下させて流量を増大させるか、圧力を上昇させて流量を低下させるという圧力制御を行う。
この間における圧力制御において、流量が管理限界Ｍを越える場合には、濃度プログラムをＴｌからＴＥ範囲の濃度上昇領域へ強制移行する。
ＴＯからＴｌまでの時間は、フレキシブル（不定）であり、圧力上昇を検知したＴｌから設定流量低下領域に移行し、ＴＥに至る。
【００４６】
図５の（ａ）（ｂ）において、２点鎖線で示した流量の管理限界値、圧力の管理限界値、流量プログラム制御における初期圧力値、濃度プログラム制御における初期流量値は、地山の性質、初期濃度値に応じてあらかじめ設定しておく。
また、このような注入制御の組み合わせとしては、前記図５（ａ）（ｂ）以外に、圧力をプログラム線によって制御し、他の２要素のうちの一つを一定幅の管理限界範囲に制御する方法もあり得るが、注入施工上は非現実的である。
【００４７】
図３は、図１の制御部４９の詳細な説明図であり、この図３により本発明によるグラウト注入制御装置の構成と動作を、さらに詳しく説明する。
図３において、３連の切換えスイッチ１９１、１９２、１９３からなる切線器１９０は、その切換え片が流量プログラム制御を選択する側に図示してあり、切換えスイッチ１９１の制御対象選択信号１６０が流量制御の選択を指令すると、図２に示すように、ソレノイド１２９が励磁され、流量圧力調節計８２の切換え回路１３０は、流量設定値１６１を設定入力とし、流量測定値１５１をフイードバック信号として戻り制御弁９を制御する選択が成される。
【００４８】
この選択は、図５（ａ）に示した流量プログラム制御の例にあたる。
グラウト注入工程が起動すると、流量プログラム発生器１８６から流量設定信号１６５が発せられ、この信号１６５と、初期水分比率発生器１８７から減算器１８８を介して発せられた水分比率Ｋの信号１６４とが併せて流量演算部１６３に与えられる。
起動時においては、濃度調節計１８２の出力は零であり、与えられる水分比率Ｋは初期値ＫＯである。
【００４９】
図４にて詳述した流量演算部１６３は、生成グラウトの設定流量、設定濃度に応じた運転速度信号１５３、１５４を演算出力して、それぞれグラウト原液圧送ポンプ１３のモータインバータ１６と希釈液圧送ポンプ２３のモータインバータ２６に与える。
両ポンプ１３、２３の運転開始により、バッファータンク７の液位が規定レベルまで上昇すると、注入ポンプ８が起動し、注入を開始する。
起動直後の過渡状態を除いて、制御された流量に伴って発生する注入圧力が規定範囲内にあれば、その測定値を記憶器１８１に取り込んで記憶し、その後の圧力監視はその出力である記憶圧力値１８３を参照して行われる。
【００５０】
図５（ａ）におけるＴｌ時に、記憶圧力値１８３が測定圧力値１５２より上昇して、偏差値が限度以上になると、比較器１８４からプログラムジャンプ信号１５６がプログラム発生器１８６に与えられ、低減領域に強制移行して設定流量の暫次低減工程が開始される。
注入流量低下により、注入圧力が低下するので、記憶圧力値１８３を設定値とし、測定圧力値１５２をフイードバック信号とする濃度調節計１８２の出力（水分比率低減係数）が上昇し、減算積算器１８８に与えられ、その出力である水分比率設定値は、初期値Ｋ０から次第に低減して発せられ、グラウト濃度が上昇するようにグラウト原液圧送ポンプ１３、希釈液圧送ポンプ２３の運転速度が制御される。
注入グラウト濃度が上昇することにより、地山の性状が急激に変化する場合を除いては、低下した注入圧力測定値１５２が上昇に反転することは自明である。
【００５１】
濃度調節計１８２からの出力である水分比率低減係数の取り込みは、図示しないトリガ信号を減算積算器１８８に与える方式でもよいし、濃度調節計１８２から出力値に応じて発せられるパルス信号をマイナスカウントする方式でもよい。この湯合、グラウト濃度を上昇させてから、注入圧力上昇に至る時間遅れ要素を考慮する必要があり、地山の性質に応じて遅れ時間を変更設定する手段を設けることができる。
【００５２】
前記切換器１９０の切換え片を図示の反対側に倒せば、圧力プログラム発生器１８９の出力で水分比率が設定され、測定流量値１５１に応じた量の生成グラウトが供給されるように、グラウト原液圧送ポンプ１３と希釈液圧送ポンプ２３が運転される。
圧力プログラム選択におけるその他の動作は、流量プログラム選択の場合と同様であり、説明を省略する。
【００５３】
圧力上限設定器１８５は、記憶圧力値１８３に偏差設定値を加減し、上限設定値１６２として流量圧力調節計８２に与え、流量制御が行われている場合でも、測定圧力値１５２が圧力上限設定値１６２を越えると流量値に拘わらず圧力を低減する作用をさせる。
【００５４】
図３においては、本発明の機能、作用の理解を容易にするため、ブロックダイヤグラムを用いて説明したが、具体的実施については、アナログ手段、デジタル手段または両者の組み合わせ手段のいずれを採用しても差し支えない。
【００５５】
流量プログラム発生器１８６および圧力プログラム発生器１８９によって発されるプログラム線は、一種類に限定するものではなく、地山の性質に応じて、それぞれ複数のパターンの中から選択する方法を採ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、地山に注入管を差し込みグラウトを注入して地山を改良する場合について利用できるのみならず、地山を撹拌翼で撹拌しながらグラウトを注入して地山を改良する方法にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明によるグラウト注入制御装置の一実施例を示す全体の系統の説明図である。
【図２】図１に示した流量圧力調節計８２の詳細な動作、機能を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明によるグラウト注入制御装置の制御部４９の横成と作用について詳しく説明するためのブロック図である。
【図４】図３における流量演算部１６３の詳細なブロック図である。
【図５】本案明によるグラウト注入制御装置を使用して地山にグラウト注入を行った場合のモデルグラフであり、（ａ）は、流量プログラム制御、（ｂ）は、濃度プログラム制御の例を示している。
【符号の説明】
【００５８】
１…ホッパー、２…コンベア、３…原液計量槽、５…希釈水、７…バッファータンク、８…注入ポンプ、９…戻り制御弁、１１…撹拌槽、１２…原液撹拌器、１３…グラウト原液圧送ポンプ、１５…流量検出器、１６…速度制御器としてのモーターインパーク、２１…撹拌槽、２２…希釈液撹拌器、２３…希釈液圧送ポンプ、２６…速度制御器としてのモーターインバータ、３２…圧力検出器、３３…掘削機、３４…注入パイプ、４０…地山、４１…規定深度の位置、４９…制御部、８０…コンペア、８１…希釈液計量槽、８２…流量圧力調節計、１５１…測定流量値、１５２…測定圧力値、１５３…運転速度信号、１５４…運転速度信号、１５５…設定信号、１５６…プログラムジャンプ信号、１５９…演算部、１６０…制御対象選択信号、１６１…流量設定値信号、１６２…圧力設定値信号、１６３…流量演算部、１６４…水比率信号、１６５…流量設定信号。
【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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