(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
躯体基礎下部に対し形成された構築体に形成されたクラックに充填材を圧注して該構築体のクラックを補修する方法において、
クラックが発生した構築体中を削孔してボーリングホールを形成する工程と、
該ボーリングホールにパッカを介して樹脂を圧入して該樹脂をクラックに充填する工程とを含み、
上記樹脂の圧入に先立ってパッカの上部，下部の少くとも下部に無収縮モルタルを充填しておくようにすることを特徴とする構築体のクラックに対する補修方法。
【請求項２】
上記ボーリングホールの削孔工程の後に水押しテスト工程とカメラによる孔内調査工程を含むことを特徴とする請求項１記載の構築体のクラックに対する補修方法。
【請求項３】
上記樹脂の圧入工程中にその圧入圧を測定する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の構築体のクラックに対する補修方法。
【請求項４】
上記構築体が杭体であることを特徴とする請求項１記載の構築体のクラックに対する補修方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
開示技術は、ビルや橋梁等の躯体基礎を支持している柱状の杭体等の構築体が激震等により杭頭等にクラックを生じ、所定の強度が保持出来なくなった場合の当該杭体等の補修を行う技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の如く、産業社会の隆盛は施設的にビルや橋梁等の各種構築物により成り立っており、したがって、該構築物の地盤に対する躯体基礎は充分な強度を有するのみならず、該躯体基礎の支持荷重を保持する柱状の杭体等の構築物は鉄筋，鉄骨等の強度保持用の骨体を有したコンクリートで構築されて充分な強度を具備するようにされてはいる。
【０００３】
しかしながら、近時の阪神大震災等の如く設計強度を上回る大震度の激震による予測以上の横荷重や縦荷重が当該杭体等の構築体に繰り返し印加されると、当該杭体の躯体基礎より下部の地盤中の構築物等に於てクラックが杭頭等部分的、又は、集中的に不可避的に発生し、充分な支持荷重に対する設計強度が完全に近く失われるような事態が発生する。
【０００４】
勿論、かかる大震度の地震発生時にあっては当該構築物のビルや橋梁等にもクラックが発生しはするが、該種地上に於けるコンクリートの構造物のクラックに対する補修工事は目視可能な状態で施工が出来るので比較的に当該補修工事はし易いが、躯体基礎下部の杭体等の構築物、就中、地盤中に於ける杭頭部分に対する補修工事は地下の目視し得ない部分に於ける施工のために、極めて工事が困難で高度な技術を要するというネックがあるものであった。
【０００５】
そして、これに対処するに、躯体基礎の地盤下部の杭体、就中、杭頭等に対する補修工事にあっては杭体の周囲部分から地盤中にグラウトを注入する等の補修工事が考えられはするが、上述の如く、目視し得ない地盤中の補修工事であるために、施工が困難である難点があり、クラック部分に確実にグラウトが注入圧侵が出来ず、設計通りの強度が修復出来ないという重大な欠点があった。
【０００６】
又、これに対処するに、エポキシ樹脂等の樹脂を注入する所謂樹脂注入工法等も技術的に案出されてはいるが、該種エポキシ樹脂等の樹脂を注入するに在来態様のグラウトポンプ等を用いると、樹脂の主剤．硬化剤の粘度，量や硬化時間が微妙であるために、在来態様の機器や装置類が使用出来ずにミリ単位のサイズのクラック部分への急激な注入では該樹脂が偏倚して片寄った注入になり、未注入の空間が杭体本体の部分に島状に残って形成され、設計通りの補修が出来ず、烈震時等の急激にして膨大な需要には充分に応えられないという不具合があった。
【０００７】
しかも、杭体等の構築体に対し主として横断状に形成されるクラックの形成態様は千差万別であり、急結性の樹脂が当該クラックに圧入する部分で該樹脂の温度が急上昇し、硬化速度が異常に速まり、完全で確実な注入の妨げになるという虞がある不都合さもあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この出願の発明の目的は上述従来技術に基づくビルや橋梁等の構造物の躯体基礎の地盤の下部に構築されている杭体等の構築体に地震等の大震度激震により形成されるクラックに対する補修の問題点を解決すべき技術的課題とし、当該杭体自体に長手方向に沿う所定小サイズのボーリングホールを削孔し、注入樹脂の温度や硬化時間の条件によっても該ボーリングホールを介しクラック部に直接的に樹脂を主剤と硬化剤を独立的に圧送し、当該クラック部位にて管路混合器によって混合し、確実に当該クラックに注入浸透して設計通りに上記杭体の支持強度を再び得られるようにして建設産業における構造物補修技術利用分野に益する優れた構築体補修方法を提供せんとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成は、前述課題を解決するために、ビルや橋梁等の地上構造物を支持する躯体基礎の下部に於て地盤中に先行して構築された杭体の杭頭等の構築体に大震度の激震等により、クラックが不可避的に発生し、当該構築体の支持強度が失われたような場合に該構築体の支持強度を該クラックに樹脂を注入してシステム的に補修回復するに、当該杭体の杭頭等構築体のクラックの発生部位に於て軸方向に沿って所定径の小サイズのボーリングホールを削孔し、該ボーリングホールを所定に水で洗浄し、注水を行って孔内静圧透水試験装置をダムグラウト等に使用されているルジオンテスト等に用いられる装置を用いて水押し試験を行い、又、ビデオカメラを介しクラックの状況やサイズを調査し、次いで、ボーリングホールの下部に無収縮モルタルを充填シールし、而して、ハンガーワイヤーを介してスタティックミキサー等の管路混合器、及び、ダブルパッカ等を有する樹脂注入装置を該ボーリングホールに挿入セットして該ダブルパッカ等の膨出を介してボーリングホールに圧接させ、そして、地上に設置されている樹脂の主剤と硬化剤をバリアブルスピードポンプ等の比例ポンプにより可変速的に当該主剤と硬化剤の粘度、及び、配合比率を調整したクラック状況に応じて調整することにより注入圧力の変動を生ぜず、一定圧力で均一な送給を当該主剤と硬化剤を独立通路を辿って該注入装置に送給し、そして、当該注入装置に於てはダブルパッカやシングルパッカ等によりクラック部位に注入装置を密着当接させることにより、送給された主剤と硬化剤は注入装置のスタティックミキサー等の管路混合器により初めて混合されて急硬化され、スリーブ等のスリットを介しボーリングホールから当該クラック部位に隈なく注入浸透され、当該ミリ単位の微小サイズのクラックに確実に樹脂が急結可能に注入され、その際、当該スタティックミキサー等の管路混合器には該樹脂の硬化反応により温度が急上昇して急硬化が急進されるのを防止するべく、地上より水を循環して冷却するようにされ、そして、樹脂の注入後はボーリングホールに対し併設状のチェックボーリングを形成して樹脂充填状態をチェックするようにし、設計通りの杭体の強度が補修回復出来るようにし、施工能率も良く、低コストでシステム的に補修が確実に行われるようした技術的手段を講じたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の実施する形態の最良の態様を図面を参照して説明すれば以下の通りである。
【００１１】
まず、図１に示す様に、図示しないビルや橋梁等の構造物の躯体基礎１を支持している地盤中に構築体としての杭体２の杭頭２´に於て激震等の大震度の地震によりクラック３，３…が形成されているのに対しシステム的に補修するに際し、所定のボーリングマシン４により杭体２の杭頭２´のクラック３，３…の形成部位に該杭体２の中心軸線に沿って、例えば、直径４０ｍｍ程度の所定小サイズのボーリングホール５を所定深さ削孔する。
【００１２】
そして、該ボーリングホール５に対し図２に示す様に、該ボーリングホール５内にダムグラウト等で広く利用されている周公知の孔内静圧透水試験装置のパイプ６を挿入して静水７を供給して水押しを行い、該ボーリングホール５の内部を洗浄処理し、注水試験してクラック３，３の状況を調査し、その測定サイズや形状，形成範囲はシステム施設としての記録装置８により所定に測定記録される。
【００１３】
そして、静水７によるボーリングホール５の洗浄、及び、透水試験等の水押しが終了した後、図３に示す様に、サブシステムとしてのビデオカメラ９をリード線を有するハンガーワイヤー１０によりボーリングホール５内に挿入してクラック３，３の位置、及び、サイズ等を測定し同じくサブシステムとしての記録装置１１にその測定データを記録する。
【００１４】
尚、当該ビデオカメラ９はボーリングホール５内にスムーズに挿入出来るように、例えば、直径のサイズが３０ｍｍ等のコンパクトな特別設計にしたものを用いる。
【００１５】
そして、記録装置１１にクラック３，３の状況調査データが記録されると、図４に示す様に、ボーリングホール５のクラック３，３の形成された杭頭２´の下部に無収縮モルタル１２を所定に充填してシール状態にし、該無収縮モルタル１２の充填後に図７に示す様に構成されたサブシステムとしての樹脂注入装置１３をハンガーワイヤー１０´により吊り下げ状態にして無収縮モルタル１２の上部のボーリングホール５内に挿入し、ハンガーワイヤー１０´内に挿通されているエアホース１４を介し地上にセットされたエアボンベ１５から所定圧のエアを送給し、樹脂注入装置１３の上下に設けられているダブルパッカ１６，１６を所定に膨出させてボーリングホール５の内壁面に圧接させシール状態にする。
【００１６】
そして、樹脂注入装置１３のケーシング１７内に予め軸方向に相互に組合された９０℃おきに捻って交互にセットされた管路混合器としての周公知のスタティックミキサー１８，１８…のブレードの基部に臨ませて相互独立に設けられたエポキシ樹脂の主剤と硬化剤の通路のホース１９，１９´を介し地上にセットされた主剤タンク２０、硬化剤２０´からエポキシ樹脂の主剤と硬化剤を周知のギヤポンプタイプのバリアブルスピードポンプの比例ポンプ２１を介し送給し、スタティックミキサー１８にて管路混合攪拌し、ダブルパッカ１６，１６，１６の具備されているケーシング１７の孔２２より該ケーシング１７の外側に囲繞して張設されているスリーブ２３の複数のスリット２４を介しボーリングホール５に基端部が接続されて形成されているクラック３に圧入させて該各クラック３の内部に隈なく浸透充填していく。
【００１７】
尚、スタティックミキサー１８に対する主剤と硬化剤の送給通路１９，１９´の接続部には図示しないチェックバルブが設けられてそれらの逆流が防止されるようにされている。
【００１８】
而して、該樹脂注入装置１３のケーシング１７のスタティックミキサー１８の設置部位には周公知の適宜の圧力センサー２５がセットされてリード線２６を介し、流量圧力管理制御記録装置２７に上記バリアブルスピードポンブ２１と制御装置から電気的に接続されているポンプ速度制御盤２８からのリード線２６´，２６´´と共に電気的に接続されてクラック３に注入するエポキシ樹脂の温度，配合比，流量が自動的に最適にセットされるようにされている。
【００１９】
このようにして通常の地盤改良工事等におけるグラウト注入等に比較して瞬間吐出量は１／１００程度の少量の精密注入が可能となり、流量圧力管理制御記録装置２７によって注入データは精密に記録される。
【００２０】
尚、樹脂注入装置１３に於けるダブルパッカ１６やスリーブ２３のスリット２４については在来のグラウト注入施工技術において周公知のものであり、実施するに当業者にとって何ら困難性はないものである。
【００２１】
したがって、主剤、及び、硬化剤の送給通路１９，１９´には流量計等は配設されていないものである。
【００２２】
そして、バリアブルスピードポンプ２１はギヤポンプ型の比例ポンプタイプのポンプであるために、主剤と硬化剤の１分当りの瞬間流量が正確に自動的に管理制御され、流量圧力管理制御記録装置２７により管理制御されるために、毎分０〜５００ｃｃの吐出量範囲を有して無段変速的に精密に比例圧送がされ、例えば、主剤と硬化剤の配合比率は通常２：１に設定してあるものであるが、状況によって注入配合比が変っても自由に比例値を調整することが出来るものである。
【００２３】
又、当該バリアブルスピードポンプ２１はギヤポンプタイプであってピストンを使用していない方式であるために、注入圧力の変動等が全くなく、所定圧力で均一な注入が出来、注入量の計測管理が自在に行える。
【００２４】
そして、主剤と硬化剤のスタティックミキサー１８内に於ける接合反応において当該硬化剤が急結性硬化剤の場合にはダブルパッカ１６の近傍に於て当該樹脂の急結反応による温度の急上昇が起こると、硬化速度が異常に速まり、クラック３に対する樹脂の注入に支障が生ずる虞があるために、図４，図７に示す様に、ハンガーワイヤー１０´の内部に設けた冷却水通路９を介しスタティックミキサー１８の上部に設けられた図示しない周公知の冷却機構、例えば、小サイズのスパイラル通路等に循環式に冷却水３０を送給して温度上昇による急結を防止し所定の急結が行われるようにする。
【００２５】
そして、ボーリングホール５を介して各クラック３に対する樹脂の充填注入が終了したら、図５に示す様に、削孔装置４´により該ボーリングホール５に沿ってチェックボーリングホール５´を削孔して樹脂の充填の状況をチェックする。
【００２６】
そして、ボーリングホール５に該樹脂が充填された後、該樹脂充填体３１の上部に無収縮モルタル１２を充填シールして工事を完了する。
【００２７】
このようにすることにより、杭体２に於ける激震等によるクラック３，３…を有して当該杭体２の支持力低下を防止し、設定強度に回復補修することが出来る。
【００２８】
尚、この出願の発明の実施態様は上述実施態様に限るものでないことは勿論であり、例えば、樹脂圧入のためのボーリングホールは単に１本のみならず、２本以上所定数複数同時に削孔して補修工事を行うようにするシステム等種々の態様が採用可能である。
【００２９】
又、適用対象の杭体はビル等の構造物の躯体基礎の下部地盤中に構築している杭体のみなららず、橋梁等の構造物の躯体基礎下部の地盤中に構築する杭体であっても良いことは勿論のことである。
【００３０】
そして、設計変更的にはパッカシステムについてはダブルパッカばかりでなく、シングルパッカを用いることも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上、この出願の発明によれば、基本的にビルや橋梁等の構造物の躯体基礎の下部地盤中に構築されている杭体の杭頭の構築体等に大震度の激震等によるクラックが発生して当該構築体の設計強度が保てなくなったような場合の補修工事において、当該クラックに対するエポキシ樹脂等の樹脂を圧入浸透充填する補修方法において、当該杭体の杭頭等の部分に当該杭体の中心軸線に沿ってボーリングホールを削孔し、該ボーリングホールから該樹脂の充填を行う工程を含むことにより、数ミリ等小サイズの形成クラックに対し確実にその先端部の隅々まで当該樹脂が隈なく圧入侵入され、確実に補修が行え、当該杭体の初期の設計強度を回復出来るという優れた効果が奏される。
【００３２】
而して、該ボーリングホールに対しダブルパッカ等のパッカを有し、且つ、スタティックミキサー等の管路混合器を有するサブシステムとしての樹脂注入装置を介し該スタティックミキサー等の管路混合器に樹脂の主剤と硬化剤を独立通路を介して送給し、該スタティックミキサー部位に於て初めて管路混合し、管路混合を介しクラックに樹脂の主剤と硬化剤を混合した樹脂を圧入充填出来るために、主剤タンクと硬化剤タンクから所定長さの送給通路を介し、スタティックミキサー等の管路混合器に至るまで個別に独立的に送給することが出来るために、各通路に於て樹脂が急結しないことにより、目詰り等も起こさず、管路混合器に於て初めて設計通りの急結が行われ、樹脂の量や硬化時間も自由に調整出来、ミリ単位の微小サイズのクラック部分に適量な樹脂を圧送出来るという効果が奏される。
【００３３】
しかも、当該ボーリングホールの削孔後に水により該ボーリングホールの洗浄を行い、且つ、ビデオカメラ等によりクラックの状況を予め調整して比例ポンプを介して樹脂を注入するシステムとすることが出来るために、クラックの状況に応じて該樹脂の主剤と硬化剤の温度や配合比を調整して最適な状態で圧入が出来るために、杭体の補修回復が確実に設計通りに行われ、施工に対する信頼性が向上するという優れた硬化が奏される。
【００３４】
又、該ボーリングホールに対する樹脂の圧入に先んじて無収縮モルタルを充填するようにしたことにより、当該目的とするクラック部分以外への樹脂の圧入が避けられ、高価な樹脂の使用量が経済的に行えるという利点もある。
【００３５】
そして、樹脂圧入装置のスタティックミキサーの管路混合器の上下にパッカを配設したことにより、目的とする小サイズのクラック部分に確実に所定圧の樹脂が隅々に亘って隈なく均一に注入出来るという効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  杭体に対するボーリングホールの削孔プロセスの模式断面図である。
【図２】  杭頭のボーリングホールに対する水押しテストのプロセスの模式断面図である。
【図３】  同、ボーリングホールに対するビデオカメラによる調整プロセスの模式断面図である。
【図４】  クラックに対する樹脂の充填プロセスの模式断面図である。
【図５】  樹脂充填のチェックプロセスの模式断面図である。
【図６】  図４の拡大模式断面図である。
【図７】  樹脂注入装置の拡大半断面図である。
【図８】  図７の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１        躯体基礎
２        構築体（杭体）
３        クラック
５        ボーリングホール
７        水
９        カメラ
１２      無収縮モルタル
１６      パッカ
１８      スタティックミキサー（管路混合器）
２０      主剤タンク
２０´    硬化剤タンク
２５      圧力センサー
【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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