(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
注入材などの流動性材料を圧送手段（１）によって圧送し、地盤や構造物などの注入対象に対して設ける注入手段（２）から注入する流動性材料の注入方法において、前記圧送手段（１）と注入手段（２）とを連通する圧送管路（３）に圧力制御手段（Ｃ）を接続し、その圧力制御手段において流動性材料の所定設定注入圧力（Ｐ０）およびその所定設定注入圧力よりも低い圧力（Ｐ１）を圧送管路（３）に発生させ、流動性材料の注入圧力を任意の継続時間（ｔ）で注入対象における注入手段周囲の地圧や水圧などの注入材に作用する抵抗圧力（Ｐ１０）より低い圧力（Ｐｎ）として注入を行うことを特徴とする流動性材料の注入方法。
【請求項２】
前記流動性材料の注入圧力を任意の繰り返しサイクルで注入対象における注入手段周囲の地圧や水圧などの注入材に作用する抵抗圧力（Ｐ１０）より低い圧力（Ｐｎ）として注入を行う請求項１に記載の流動性材料の注入方法。
【請求項３】
前記圧力制御手段（Ｃ）にサージ圧吸収手段（１０）を接続してサージ圧を吸収する請求項１または２に記載の流動性材料の注入方法。
【請求項４】
注入材などの流動性材料を圧送手段（１）によって圧送し、地盤や構造物などの注入対象に対して設ける注入手段（２）から注入する流動性材料の注入装置において、前記圧送手段（１）と注入手段（２）とを連通する圧送管路（３）に圧力制御手段（Ｃ）を接続し、その圧力制御手段が、流動性材料の所定設定注入圧力（Ｐ０）およびその所定設定注入圧力より低い圧力（Ｐ１）を圧送管路（３）に発生させて流動性材料の注入圧力を任意の継続時間（ｔ）で注入対象における注入手段周囲の地圧や水圧などの注入材に作用する抵抗圧力（Ｐ１０）より低い圧力（Ｐｎ）として注入を行うよう制御する機能を有していることを特徴とする流動性材料の注入装置。
【請求項５】
前記流動性材料の注入圧力を任意の繰り返しサイクルで注入対象における注入手段周囲の地圧や水圧などの注入材に作用する抵抗圧力（Ｐ１０）より低い圧力（Ｐｎ）として注入を行うように制御している請求項４に記載の流動性材料の注入装置。
【請求項６】
前記圧力制御手段（Ｃ）にサージ圧吸収手段（１０）を接続している請求項４または５に記載の流動性材料の注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤改良を目的とした薬液注入工事、岩盤中の微細亀裂を含む亀裂岩盤に対するグラウト工事、あるいはコンクリート構造物の亀裂または狭隘部に補修充填などの目的で液体その他の流動性材料を浸透させる補修工事などに用いられる流動性材料の注入方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な静的な注入工法では、地質条件に応じて適切な注入速度を設定し、なるべくポンプの脈動を与えないようにして一定圧に保持し、かつ一定速度で注入を行って所定の注入量あるいは注入限界に達するまで継続して注入を行っていた。
このような注入工法では、注入されやすい部分にのみ多く注入され、例えば、岩盤注入においては、微細亀裂部分に注入され難く、大きな亀裂だけに遠方まで注入されることになる。そして、充填部分も不均一になりやすい。また、土質地盤においては、割裂注入が起こりやすく、浸透性が小さい場合がある。
【０００３】
そこで、最近種々の動的な注入工法が提案されてきている（例えば、特開２０００−２７１７１号公報等参照）。これらは、注入材を圧送してその基本圧力に一定周期の圧力を重畳し、注入材の圧力変化によって注入効率の向上を図っている。
【０００４】
しかし、このように単に基本圧力に一定周期の圧力変動を付加した場合には、土粒子あるいは岩盤の微細亀裂間に（薬液注入ではゲルが、またセメントミルクなどではその粒子が）目詰まりが生じ、時間経過と共に注入量が減少するという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、地盤改良を目的とした薬液注入工事、岩盤中の微細亀裂を含む亀裂岩盤に対するグラウト工事、あるいはコンクリート構造物の亀裂または狭隘部に補修充填などの目的で液体その他の流動性材料を浸透させる補修工事などで用いられる流動性材料の注入工法において、目詰まりが生じて時間経過と共に注入量が減少するという問題が解消できる流動性材料の注入方法およ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】
本発明の流動性材料の注入方法によれば、注入材などの流動性材料を圧送手段（１）によって圧送し、地盤や構造物などの注入対象に対して設ける注入手段（２）から注入する流動性材料の注入方法において、前記圧送手段（１）と注入手段（２）とを連通する圧送管路（３）に圧力制御手段（Ｃ）を接続し、その圧力制御手段において流動性材料の所定設定注入圧力（Ｐ０）およびその所定設定注入圧力よりも低い圧力（Ｐ１）を圧送管路（３）に発生させ、流動性材料の注入圧力を任意の継続時間（ｔ）で注入対象における注入手段周囲の地圧や水圧などの注入材に作用する抵抗圧力（Ｐ１０）より低い圧力（Ｐｎ）として注入を行う。
【０００７】
また、本発明の流動性材料の注入方法によれば、前記流動性材料の注入圧力を任意の繰り返しサイクルで注入対象における注入手段周囲の地圧や水圧などの注入材に作用する抵抗圧力（Ｐ１０）より低い圧力（Ｐｎ）として注入を行う。
【０００９】
また、前記圧力制御手段（Ｃ）にサージ圧吸収手段（１０）を接続してサージ圧を吸収する。
【００１０】
本発明の流動性材料の注入装置によれば、注入材などの流動性材料を圧送手段（１）によって圧送し、地盤や構造物などの注入対象に対して設ける注入手段（２）から注入する流動性材料の注入装置において、前記圧送手段（１）と注入手段（２）とを連通する圧送管路（３）に圧力制御手段（Ｃ）を接続し、その圧力制御手段が、流動性材料の所定設定注入圧力（Ｐ０）およびその所定設定注入圧力より低い圧力（Ｐ１）を圧送管路（３）に発生させて流動性材料の注入圧力を任意の継続時間（ｔ）で注入対象における注入手段周囲の地圧や水圧などの注入材に作用する抵抗圧力（Ｐ１０）より低い圧力（Ｐｎ）として注入を行うよう制御する機能を有している。
【００１１】
なお、前記圧力制御手段としては、負圧発生手段を設け、その負圧発生手段で発生した負圧を負圧伝達手段を介して圧送管路に伝達するように負圧発生手段と前記負圧伝達手段とを圧力伝達流体を封入した圧力伝達管路で連通して構成するのが好ましい。
【００１２】
また、本発明の流動性材料の注入装置によれば、前記流動性材料の注入圧力を任意の繰り返しサイクルで注入対象における注入手段周囲の地圧や水圧などの注入材に作用する抵抗圧力（Ｐ１０）より低い圧力（Ｐｎ）として注入を行うように制御している。
【００１３】
上記繰り返しサイクルの圧力制御には、前記圧力制御手段に脈動発生手段、例えばプランジャポンプなどを設けて脈動を発生させ、制御するのが好ましい。
【００１５】
また、前記圧力制御手段（Ｃ）にサージ圧吸収手段（１０）を接続している。
【００１６】
従来、浄水を行う砂利・砂などを用いたろ過器においては、使用時間の経過と共に低下するろ過能力を逆方向からの通水によって目詰まりの解消を図る、いわゆる逆洗が行われていることは知られている。
本発明によれば、圧力制御手段によって瞬間的な負圧あるいは注入対象に適応した極めて短時間から連続に至る所定時間の周期的な正負繰り返し圧力が圧送管路に伝達され、圧送手段から注入手段に向け圧送される流動性材料の基本圧に伝達付加される。したがって、注入手段からの流動性材料の注入圧力に対し、地圧、水圧などよりも低圧が発生し、前記逆洗と同様にして目詰まり防止がなされ、時間経過と共に注入量が減少するということなく注入が行われる。
【００１７】
なお、地圧、水圧などに対して瞬間的に低圧が発生した場合には、過大なサージ圧が発生することがあり、被注入物あるいは領域の組成を破壊もしくは著しく乱す場合があり、この問題に対して圧力伝達管路にサージ圧吸収手段を接続することが望ましく、この装置によりサージ圧は抑制される。
【００１８】
なお、上記サージ圧吸収手段としては、アキュムレータまたはサージタンクに流量調整弁を組み合わせたものが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１において、圧送手段である注入流体ポンプ１から、地盤や構造物の注入対象に対して設けられた注入手段２（例えばノズル、図示なし）へ、圧送管路として注入材管路３が連通されている。そして、その注入材管路３には、圧力制御手段Ｃが接続されている。
その圧力制御手段Ｃは、負圧発生手段５と、負圧伝達手段６と、負圧発生手段５から負圧伝達手段６の一端へ連通されて他端からは前記注入材管路３に接続されている圧力伝達管路９とで構成されている。
【００２０】
その圧力伝達管路９には、非圧縮性流体でかつ運転によって相変化（例えば沸騰）を起こさない圧力伝達流体が封入されている。また、前記負圧伝達手段６の内部は、例えばダイヤフラムで隔離されており、負圧発生手段５で発生した負圧が非圧縮性流体によって伝達され、その容積変化がダイヤフラムの可撓性によって注入材管路３内の注入材に伝達されるように構成されている。
なお、上記負圧伝達手段６内のダイヤフラムは、圧力伝達流体と注入材とを隔離し、かつ負圧発生手段５で発生された圧力を注入材に伝達するもの、例えば摺動自在なプランジャなどでも良く、その形式を限定するものではない。
【００２１】
さらに、圧力伝達管路９には、流量調整弁８を介装してアキュムレータ７が連通され、サージ圧吸収手段１０が構成されている。
なお、サージ圧吸収手段１０は、アキュムレータに限らず、サージ圧を吸収できるものであれば良く、他にも例えばサージタンク、油圧シリンダなどでも良く、これらの例に限定するものではない。また、流量調整弁８は、サージ圧を吸収する度合いの調節をすることを容易にする手段であり、必ずしも装着する必要はない。そして、サージ圧の吸収度合いを調節するために、アキュムレータ７またはサージタンクなどに圧縮性流体を加圧供給する手段１１を接続しても良い。
【００２２】
負圧発生手段５は、図示しないモーターによる回転力をクランク軸で往復運動に変換しているプランジャポンプで構成され、周期的な脈動を繰り返し発生する脈動負圧発生手段である。なお、プランジャポンプは、一般用途では脈動を抑える目的で多連化されるが、本発明では脈動を与えるために単動式が好ましく、多連プランジャのうちの幾つかを使用しないなどして不連続性を創出しても良い。また、プランジャポンプのボアに対してストロークの大きいものを選ぶことにより大きな脈動波形が得られるのでより有効である。
また、負圧発生手段（プランジャポンプ）５を作動するモータは交流インバータ方式が一般的で、油圧モータなどを用いても良い。そして、回転数の制御によって発生負圧の周期や運転時間が制御される。
【００２３】
このようにして、負圧発生手段５の容積変化量と変化率とを適当に組み合わせ圧力伝達流体を介して負圧伝達手段６に伝えることで、注入材管路３内の注入材の初期圧力（符号Ａで示す）に対し、圧力制御手段Ｃ（負圧伝達手段６）以降の注入手段２までの間に符号Ｂで示すように周期的な高低圧を発生させる。
【００２４】
なお、負圧発生手段５は、上記のプランジャ方式以外にも容積変化を惹起し得る構造のものであればよく、その構造は特に規定しない。
また、負圧発生手段５と負圧伝達手段６とが一体で構成されても、あるいは分離可能に設置されていても良い。さらに、負圧発生手段５のプランジャが直接注入材管路３の注入材に負圧を伝達するような構造であってもよい。
【００２５】
上記の構成により圧力制御手段Ｃは、図２に示すように、「流動性材料の所定設定注入圧力」Ｐ０、すなわち、注入材などが地盤や構造物などの注入対象に浸透していける圧力、および「その所定設定注入圧力より低い圧力」Ｐ１を注入材管路３に発生させる。
そして、「その所定設定注入圧力より低い圧力」Ｐ１としては、注入対象における注入手段２周囲の地圧や水圧の注入材に作用する抵抗圧力Ｐ１０より低い圧力が、任意の継続時間ｔを、所定時間Ｔ（０から無限まで可変）繰り返す。
なお、これまでの説明において「負圧」とは、図２に符号Ｐｎで示す地圧・水圧に対する低圧をいう。
【００２６】
この注入圧力Ｐは、負圧発生手段５での容積変化量および時間的な容積変化率を適正に選ぶことで瞬間的あるい周期的な高低圧を注入部に作用し（図２に符号ｐで示す）、注入を促進すると共に、いわゆる目詰まりを防止し、従来時間経過に伴って減少する注入流量を改善することができる。
【００２７】
また、容積変化量および変化率の過大によって発生するサージ圧に対しては、アキュムレータ７が装備され過大なサージ圧の発生が抑制される。そして、負圧伝達手段６とアキュムレータ７間には流量調整弁８が介装されてサージ圧吸収手段１０が構成されており、その圧力の調整を任意に設定することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されており以下に示す効果を生じる。
（１）  地盤改良の目的で行う薬液注入工事においては、注入する薬液に短時間あるいは瞬間的な圧力であってそして自然状態における注入部に作用する地圧もしくは水圧などより低い圧力を発生させ、注入を促進し、かつ時間経過と共に減少する注入流量を向上させる。
（２）  岩盤中の微細亀裂を含む亀裂性岩盤に対するグラウト工事においては、注入するグラウト材に前項同様に地圧もしくは水圧などより低い圧力を発生させ、注入を促進し、かつ時間経過と共に減少する注入流量を向上させる。
（３）  コンクリート構造物の亀裂あるいは狭隘部に補修充填などの目的で液体その他の流動性を有する材料を浸透させる補修工事においては、注入する充填材に前項同様に地圧もしくは水圧などより低い圧力を発生させ、注入を促進し、かつ時間経過と共に減少する注入流量を向上させる。
（４）  過大なサージ圧の発生によって被注入物あるいは領域の組成の破壊もしくは著しく乱すという問題は、圧力伝達管路にサージ圧吸収手段を接続することで防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示す図。
【図２】注入圧力を説明する図。
【符号の説明】
１・・・注入流体ポンプ
２・・・注入手段
３・・・注入材管路
５・・・負圧発生手段
６・・・負圧伝達手段
７・・・アキュムレータ
８・・・流量調整弁
９・・・圧力伝達管路
１０・・・サージ圧吸収手段
Ｃ・・・圧力制御手段
【図１】
0003731870.tif 000002
【図２】
0003731870.tif 000003